JPH09136693A - 船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置 - Google Patents
船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置Info
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- JPH09136693A JPH09136693A JP7296871A JP29687195A JPH09136693A JP H09136693 A JPH09136693 A JP H09136693A JP 7296871 A JP7296871 A JP 7296871A JP 29687195 A JP29687195 A JP 29687195A JP H09136693 A JPH09136693 A JP H09136693A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
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Abstract
し、推進力に変える。 【解決手段】 プロペラ3前方の左右舷の船体1表面上
に各々1枚のフィン8を取付け、前記フィン8はその翼
根部8cが船体1表面上にあり、翼端部8bがビルジ渦
7のほぼ中心に位置し、前記フィン8は下向きのキャン
バー8aを有してなる船舶用ビルジ渦エネルギー回収装
置。
Description
尾船体表面上に取り付けて船体抵抗の低減および推進効
率の向上を達成するための船舶用ビルジ渦エネルギー回
収装置に関する発明である。
た斜視図)に示すように船尾両舷のビルジ部1a後端付
近では、船底1bから上方に回り込む上向き流4と、船
側から内側へ流れ込もうとする下降流5とが交差して、
この部分を発生源とするビルジ渦7が発生する。特に肥
大船等では、前記ビルジ渦7はプロペラ3前方の船体表
面上に大規模な3次元剥離を生じさせて船舶の抵抗増加
の大きな原因となっている。
尾から見て左舷と右舷で反対方向に回転する流れを誘導
し、発達しながらプロペラ位置まで流れてきて船舶の後
方へ流れ去る。
は斜め下方を向いた下降流となり、該ビルジ渦中心6よ
りも外側では斜め上方を向いた上昇流となっている。該
ビルジ渦中心周りの流れは、回転流となっており、この
回転速度を誘起するエネルギーは、船舶が抵抗に逆らっ
て流体中を進むことによって流体に与えられたものであ
り、船舶の抵抗増加の原因になっている。
測されたプロペラ位置における垂直断面内の回転流れの
速度ベクトルの一例であり、円はプロペラ回転径を示
し、プロペラより前方を見た図である。
り求めた船舶の長さ方向(x方向)に軸を持つ渦強さを
表す渦度(ωx )の分布を表した図である。
さ(B0SS)よりやや上方に渦の最も強い部分、即ち渦中
心a、bが存在しており、左右舷で反対向きに回るほぼ
同じ強さの渦が存在することがわかる。
性能を向上させるために、プロペラ前方の船体にフィン
等の整流装置を設ける技術が開示されている。
行例1という。)に開示された発明は、図15に示すよ
うに、船体1にフィン17を複数取り付けてプロペラ3
への流入角度や流入速度を変えることにより推進性能の
向上を図るものである。
下、先行例2という。)に開示された発明は、図16に
示すように、プロペラ3前方の船体流線イ、ロに沿って
非常に細長いフィン18を設けて船尾1′に発生する3
次元剥離に伴う渦(いわゆるビルジ渦)を弱めるもので
ある。
(以下、先行例3という。)に開示された発明は、図1
7に示すように、プロペラ3前方の船体1に水線ハに平
行な細長い水平フィン19を配置してビルジ渦を弱めて
船尾の圧力回復を図って船体抵抗を減少させるものであ
る。
下、先行例4という。)に開示された考案は、図18に
示すように、プロペラ3前方に端板20等のついたフィ
ン21を配置してプロペラ3への流入速度を遅くさせる
ことにより伴流係数の増加により推進効率の向上を図っ
たものである。
行例1の整流装置は、プロペラ3前方の船体表面上に同
一形状のフィン17を多数配置することにより水流の方
向を強制的に変更するものであり、船尾船体1表面付近
の流れは複雑な構造を持っており、フィン17取付け場
所によって流れの流入方向が異なっているために、プロ
ペラ3の推進効率の上昇をもたらす流入角は部分的にし
か得られず、流れに対する取付け角度が厳密でない残り
のフィン17は、フィン17自体に働く圧力抵抗や摩擦
抵抗のために抵抗がますます増大化する問題がある。
流線にほぼ沿って設けられるフィン18であること、お
よび、3次元剥離の船体1表面域の中において、船体1
表面にほぼ直角に取付けられることが規定されている
が、船尾1′の剥離流れは大規模な構造の渦であるため
に、フィン18の配置によってこれを消滅させようとす
る場合には、当該剥離渦の渦中心位置と船体表面からの
フィンの張出量を関係づけることが最も重要である。し
かし、この先行例2には、この点が開示されておらず不
明確であり、実用上問題がある。また、ポテンシャル流
線に沿うように配置されたフィン18は、3次元剥離を
伴う船尾粘性流れの流線と交差することになるために、
フィン18の背面に剥離を生じる可能性が大であり、剥
離渦は弱まってもフィン18背面に発生する剥離に伴っ
てフィン18に大きな抵抗が作用することとなり、この
結果として、船体抵抗が増大する可能性が非常に高いと
いう問題がある。
近傍に位置するように整流板19をほぼ平行になるよう
に水平方向に張り出させ、船尾ビルジ部1aからの上昇
流4および船尾フレア部ニからの下降流5を規制して軸
流方向に整流させる船体1の粘性圧力抵抗を回復するも
のである。この技術も整流板19を取り付ける方向を、
前述の先行例1とは異なる方向に規定している点がこと
なるのみで、先行例1と同様の問題点を含んでいる。さ
らに、本技術のような非常にアスペクト比の小さな整流
板では、これに交差する流れの角度が強く、整流板19
に対する迎角が大きい場合には、整流板19の外端部か
ら強い渦が発生して、大きな抵抗を生じ、船体の抵抗増
加につながる場合が多いという問題がある。
3次元剥離渦(ビルジ渦)中心周りの船体近傍側の下降
流と渦中心よりも外側の上昇流を利用するものである。
の船体1に近い部分で剥離を起こしてプロペラ3面へ流
入する流れを遅くし、フィン21の外側部分の上昇流で
フィン21に揚力を発生させて、その前向き成分を水力
として利用してフィンの内側部分に働く剥離に伴う抵抗
を相殺し、プロペラ3流入速度を小さくして推進効率を
増大させようとするものであるが、実際には、一枚のフ
ィンの内側と外側で反対の作用をさせるのは困難であ
り、特に、アスペクト比が小の翼(翼のコード長さに比
べてスパンの小なる翼)では、翼面上の流れは3次元性
が非常に強く、このような相反する作用を一枚のフィン
21で実現することは非常に困難である。
おいては前述の問題があり、整流板やフィンによる抵抗
増加を招くことなくビルジ渦のエネルギーをより効率的
に利用して船の推進性能を向上させる装置の出現が望ま
れている。
渦に起因する回転流のエネルギーを推力に変換して船体
抵抗の低減を図り、さらに、プロペラにおける伴流係数
を増加させることにより推進効率の増大をも図ることを
目的とするものである。
前方の左右舷の船体表面上に各々一枚のフィンを取付
け、前記フィンはその翼根部が船体表面上にあり、翼端
部がビルジ渦のほぼ中心に位置し、前記フィンは下向き
のキャンバーを有してなる船舶用ビルジ渦エネルギー回
収装置により解決される。
上に一対のフィンを配置することによってフィンに発生
する揚力の進行方向成分を推力として回収し、船の抵抗
を減少させ船舶の省エネルギー化を図る。
抗および圧力抵抗が働くために翼後部の流れに運動量欠
損を生じさせ、その結果、プロペラへの流入速度がフィ
ンの存在しない場合に比べて遅くなり、次式に示すよう
に船の推進効率のうちの伴流係数wが大きくなり推進効
率ηが向上する。
−T)/(1−w)・ηO ・ηt ここに、 η : 推進効率 ηr : プロペラ効率比 ηH : 船殻効率 ηO : プロペラ単独効率 ηt : 伝達効率 T : 推力減少率 w : 伴流係数 フィンの前後方向の取付け位置は、特に規定しないが、
ビルジ渦が最も発達するプロペラ前方の船体後端部に近
い場所が望ましく、フィン後方の流れが遅くなる効果に
よって推進効率が上昇するのでプロペラからあまり前方
に離れた位置は望ましくない。
ほぼ水平に側方へ張り出す場合は、フィン取付け前後位
置におけるビルジ渦の中心とする。フィン取付け位置に
おけるビルジ渦の渦中心位置は縮尺模型の水槽試験によ
って模型に関するものは知ることができ、実船の場合に
は模型ー実船間のレイノズル数の差に基づく尺度影響を
考慮して実船の船尾流場を推定する方法が公表されてい
るので容易に求めることが可能である。
心より船体側の下降流を利用して揚力の前向き成分の力
を得るために、下向きにキャンバーを持つ翼断面とす
る。
ルジ渦エネルギー回収装置の側面図である。
ロペラである。4はビルジ部1aからの上向流、5は船
体1の表面に沿って斜め方向に流れる下降流であり、6
は前記上向き流4と下降流5とで形成されたビルジ渦7
の中心である。
有し前記下降流6に対し、良好な揚抗比を持ち、かつ、
所定の揚力9が得られるように、適切な迎角を設定して
フィン8の翼根部が船体1に取付けられている。
の前向き成分の推力である。当該推力10が船体1に作
用するために船体抵抗が減少する。
で、ビルジ渦7がフィン8位置を通過する渦中心6位置
に該フィン翼端部8bが位置するようにフィン8の翼根
部8cを取付けることにより、フィン8の上面8d、即
ち正圧面側からフィン8の下面8e、即ち負圧面側へ回
り込む流れが生じ、フィン翼端部8bから下流へ流れ出
すビルジ渦7とは逆方向に回転する翼端渦11が形成さ
れる。当該翼端渦11の強さがちょうどビルジ渦7と反
対向きで同じ強さを持つようにフィン取付け位置の流場
に適合させてフィン8の形状を決定すれば、ビルジ渦7
と翼端渦11は打ち消し合ってフィン8よりも後方で
は、縦渦(船体の長さ方向に軸を持つビルジ渦)が存在
しないようにすることが可能となる。尚、11′は翼端
渦11の中心を示し、ビルジ渦7の渦中心6と一致する
が、図示では理解を容易にするため分けて図示した。
完全に吸収し、該回転エネルギーをフィン8に働く前向
きの力に変換して船舶の推進力の一部として利用するこ
とができる。
よりビルジ渦7を消去し、推力を得る本発明の原理を説
明したもので、船体幅中心線から左側を図示し船体後方
から前方向きに見た断面図である。
時計回りの回転流が発生する。 (b)この回転流7の場の中にフィン8を配置し、下向
きの揚力を発生させるとフィン上面8cは正圧(+)、
フィン下面8dは負圧(−)となり、フィン翼端部8b
から正圧面側から負圧面側へ回り込む半時計回りの流れ
が発生し翼端渦11に発達する。 (c)フィン8により発生される翼端渦11の強さをビ
ルジ渦7と反対回りで同じ強さにすればフィン8より下
流側では2つの渦どうしが打ち消し合ってビルジ渦(縦
渦)が無くなる。
の船体1への取付け方法についての実施例を示したもの
である。
(a)のA−A断面図)は、フィン8を所定の迎角を形
成して船体1からほぼ水平に張り出した実施例である。
(a)のA−A断面図)は、フィン8を所定の迎角を形
成して船体1から斜め上方に張り出したものである。
(a)のA−A断面図)は、フィン8を所定の迎角を形
成して船体1から斜め下方に張り出したものである。
(a)のA−A断面図)は、フィン8の翼根部8cを船
体1に取付け、所定の迎角を形成して船体1からほぼ真
下に向かって張り出したものである。
り出した図4、の実施例のフィン8に比べキャンバー8
aはビルジ渦を弱める方向に取り付けることになる。
夫することにより翼端渦11をビルジ渦7と同程度の広
い領域に拡散させ、また、揚抗比を上昇させることがで
きる。
す。尚、(a)は斜視図で、(b)は(a)図を右方向
から見た(船尾方向から船首方向を見た)正面図であ
る。
状で、翼端部8bに翼端板12を設けたものである。
状で、翼端部8bに立型の翼端小翼(ウィングレット)
13を設けたものである。
形状で、翼端部8bに翼端小翼(ウィングレット)14
を設けたものである。
形状で、翼端部8bに翼端小翼(ウィングレット)15
と翼端小翼(ウィングレット)16を上下に設けたもの
である。
状態の変化に対して、フィン8への流入迎角が変化する
ことに対応するために、図8から図11の(a)に示す
ように、フィン前縁がフィン翼根部からフィン翼端部に
向けて後方へ傾斜する、いわゆる後退翼形状とする必要
がある。これは、短形翼に比べて後退翼の方がより広い
範囲の流入迎角の変化に対して失速しにくい特性を持つ
ことによるものである。
ン8の取付け部に近いフィン翼根部では翼弦長を長く
し、フィン翼端部では短くする必要がある。
フィン8の抵抗を極力小とするためには、翼断面形状で
あることが望ましいが、効果は若干劣っても良い場合に
は、平板を曲げて下向きのキャンバーを設けたフィンと
してもよい。
にそれぞれ一枚ずつの下向きのキャンバーを持ち、か
つ、翼根部が船体表面上にあり翼端部がその取付け位置
におけるビルジ渦中心にほぼ一致するようにフィンを配
置し、さらに当該フィンの翼端渦がほぼビルジ渦と反対
向きで同じ強さを持つようにフィンの発生する揚力を設
定することにより、ビルジ渦の回転エネルギーをほぼ完
全に推進エネルギーに変換して回収する効果がある。
より減速されるので船の推進効率を上昇させる効果があ
る。
装置の側面図。
で、左舷側を示す。
図。 (b)図4(a)のA−A断面図。
図。 (b)図5(a)のA−A断面図。
図。 (b)図6(a)のA−A断面図。
図。 (b)図7(a)のA−A断面図。
す斜視図および正面図。
す斜視図および正面図。
示す斜視図および正面図。
示す斜視図および正面図。
視図。
面図。
面図。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】 プロペラ前方の左右舷の船体表面上に各
々1枚のフィンを取付け、前記フィンはその翼根部が船
体表面上にあり、翼端部がビルジ渦のほぼ中心に位置
し、前記フィンは下向きのキャンバーを有してなる船舶
用ビルジ渦エネルギー回収装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29687195A JP3477564B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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JPH09136693A true JPH09136693A (ja) | 1997-05-27 |
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ID=17839250
Family Applications (1)
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JP29687195A Expired - Lifetime JP3477564B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置 |
Country Status (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100650613B1 (ko) * | 2004-12-31 | 2006-11-29 | 삼성중공업 주식회사 | Lng선의 유량 배출구 배치 방법 |
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WO2023103451A1 (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-15 | 上海船舶研究设计院(中国船舶集团有限公司第六〇四研究院) | 桨前节能结构及桨前预旋节能装置 |
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-
1995
- 1995-11-15 JP JP29687195A patent/JP3477564B2/ja not_active Expired - Lifetime
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