JPH09175488A - 船尾ダクト付き船舶 - Google Patents

船尾ダクト付き船舶

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JPH09175488A
JPH09175488A JP7349511A JP34951195A JPH09175488A JP H09175488 A JPH09175488 A JP H09175488A JP 7349511 A JP7349511 A JP 7349511A JP 34951195 A JP34951195 A JP 34951195A JP H09175488 A JPH09175488 A JP H09175488A
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ship
hull
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紀幸 佐々木
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    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/16—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作が比較的簡単な軸対称形状のダクト
１１を採用しながら、非軸対称形状のダクトと同程度の
推進性能を得ることができるとともに、プロペラ起振力
の軽減による振動騒音レベルを改善することができる船
尾ダクト付き船舶を提供すること。 【解決手段】 軸対称形状のダクト１１の取付け位置
（高さＨ）あるいは取付け角度（傾斜角θ）を工夫する
こと、および高さＨや傾斜角θに最適な範囲があること
に着目したもので、ダクト１１の軸心１６をプロペラ３
の軸心１４よりプロペラ３の直径Ｄｐに対して５〜２０
％だけ上方に高くする、かつまたダクト１１の軸心１６
の傾斜角θを、プロペラ３の軸心１４に対して上方に５
〜２５度とし、ダクト１１の断面形状を、その内側に凸
形状としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は船尾ダクト付き船舶
にかかるもので、とくにその推進性能を向上させた船尾
ダクト付き船舶に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、船舶の推進性能を向上させる
技術として、リング状のダクト構造物をプロペラの前方
の船体に付加するものがある。たとえば図８は、従来技
術の一例による船尾ダクト付き船舶１を示す側面図であ
って、この船尾ダクト付き船舶１は、船体２と、その船
尾部分に設けたプロペラ３および舵４と、リング状のダ
クト５と、を有する。
【０００３】リング状のダクト５は、軸対称形状で、か
つ前縁部５Ａから後縁部５Ｂの後方に向かってテーパー
形状にこれを構成し、その後縁部５Ｂの内径をプロペラ
３の直径Ｄｐの０．５倍としてある。このリング状のダ
クト５を、プロペラ３前方の船体２にプロペラ３と軸心
を合わせて咬合するようにして接合してある。
【０００４】こうした構成の船尾ダクト付き船舶１にお
いて、リング状のダクト５により水流が整流かつ加速さ
れ、船尾ダクト付き船舶１の推進性能を向上するととも
にプロペラ起振力の軽減による振動騒音レベルを改善す
ることができる。
【０００５】図９は、実公昭５６−３２３９６号による
「肥大船における船尾流れの整流装置」の一例を示す側
面図であって、この整流装置６においては、非軸対称形
状のダクト７（リング状構造物）を、プロペラ３前方の
船体２にプロペラ３と軸心を合わせて接合してある。
【０００６】ダクト７は、その前縁部７Ａの上側より下
側が大きく拡開し、かつその後縁部７Ｂの上側を下側よ
りプロペラ３に接近させるような非軸対称形状にこれを
構成することにより、推進性能などの改善量が、図８の
軸対称形状のダクト５の場合よりも増加する。
【０００７】図１０は、実開平３−１７９９６号による
「船舶」の側面図であって、この船舶８においては、非
軸対称形状のダクト９（ノズル）をプロペラ３前方の船
体２にプロペラ３と軸心を合わせて接合してある。
【０００８】ダクト９は、その前縁部９Ａの下側より上
側が長く、かつその後縁部９Ｂが軸心に直角な非軸対称
形状にこれを構成することにより、図９の整流装置６と
同様に、推進性能などの改善量が、図８の軸対称形状の
ダクト５の場合よりも増加する。
【０００９】しかしながら、非軸対称形状のダクト７お
よびダクト９は軸対称形状のダクト５に比較して複雑な
構造となるため、製作上およびコスト上、不利であると
いう問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、ダクトの製造が比較
的簡単な船尾ダクト付き船舶を提供することを課題とす
る。
【００１１】また本発明は、製作が比較的簡単な軸対称
形状のダクトを採用しながら、非軸対称形状のダクトと
同程度の推進性能を得ることができるとともに、プロペ
ラ起振力の軽減による振動騒音レベルを改善することが
できる船尾ダクト付き船舶を提供することを課題とす
る。
【００１２】また本発明は、所要馬力比、ダクト抗力、
ならびに直進時および斜航時における変動圧力振幅など
を改善することができる船尾ダクト付き船舶を提供する
ことを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、軸対
称形状のダクトの取付け位置（高さ）あるいは取付け角
度（傾斜角）を工夫すること、およびこの高さや傾斜角
に最適な範囲があることに着目したもので、第一の発明
は、船体と、この船体の船尾に取り付けたプロペラと、
このプロペラの前方側に取り付けたダクトと、を有する
船尾ダクト付き船舶であって、上記ダクトの軸心を、上
記プロペラの軸心より該プロペラの直径に対して、０〜
２５％、好ましくは５〜２０％だけ上方に高くするとと
もに、上記ダクトの断面形状を、その内側に凸形状とし
たことを特徴とする船尾ダクト付き船舶である。
【００１４】第二の発明は、船体と、この船体の船尾に
取り付けたプロペラと、このプロペラの前方側に取り付
けたダクトと、を有する船尾ダクト付き船舶であって、
上記ダクトの軸心を、上記プロペラの軸心より該プロペ
ラの直径に対し、０〜２５％、好ましくは５〜２０％だ
け上方に高くするとともに、上記ダクトの軸心の傾斜角
を、上記プロペラの軸心に対して上方に５〜２５度と
し、かつ上記ダクトの断面形状を、その内側に凸形状と
したことを特徴とする船尾ダクト付き船舶である。
【００１５】上記ダクトの直径あるいはテーパー度は、
軸対称形状のダクト５（図８）あるいは非軸対称形状の
ダクト７（図９）および非軸対称形状のダクト９（図１
０）などに準じてこれを決定することができる。たとえ
ば、ダクトの後縁部直径（内径）としては、プロペラの
直径Ｄｐの４０〜７０％、たとえば６０％の内径を有す
ることができる。
【００１６】本発明による船尾ダクト付き船舶において
は、ダクトをプロペラ前方の船体に取り付けるととも
に、その軸心をプロペラの軸心から上方に位置させ、か
つまたダクトの軸心を斜め後方に下げるように傾斜した
ので、従来の非軸対称形状のダクトの場合と同様に、ダ
クトをプロペラより上方に位置させない場合に比較した
所要馬力比、ダクト抗力および変動圧力振幅などを改善
することができる。
【００１７】しかも、当該ダクトはこれを軸対称形状と
することができるため、非軸対称形状のダクトに比較し
てその製作が容易であり、推進性能などを向上させた船
舶のコストを低減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
船尾ダクト付き船舶１０を図１ないし図７にもとづき説
明する。ただし、図８ないし図１０と同様の部分には同
一符号を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、船
尾ダクト付き船舶１０の側面図であって、プロペラ３前
方の船体２に、図８のダクト５と同様の軸対称形状のダ
クト１１を取り付けてある。
【００１９】図２は、軸対称形状のダクト１１を真後ろ
から見た状態の船尾部分の説明図であって、船尾ダクト
付き船舶１０の進行方向において左側のストラット左１
２および右側のストラット右１３により、ダクト１１の
両側を船体２に取り付けてある。
【００２０】プロペラ３の軸心１４より下側の船尾を後
方に張り出させて船体延長部１５を形成し、この船体延
長部１５によってダクト１１の下部を固着している。
【００２１】とくに図１に示すように、軸対称形状のダ
クト１１の前縁部１１Ａおよび後縁部１１Ｂはその軸心
１６に対して直角である。
【００２２】ダクト１１の軸心１６は、プロペラ３の軸
心１４よりやや上方にある。すなわち、その後縁部１１
Ｂと軸心１６との交点Ｐ（後縁部１１Ｂの中心）は、プ
ロペラ３の軸心１４から高さＨにある。具体的にはダク
ト１１の軸心１６の高さＨは、プロペラ３の軸心１４か
ら上方に間隔Ｈだけ平行移動した長さである。
【００２３】さらに、ダクト１１の軸心１６はプロペラ
３の軸心１４に対して軸心１６の高さＨだけ上方に平行
移動した状態で、後縁部１１Ｂと軸心１６との上記交点
Ｐを中心にその前縁部１１Ａをやや上向きに傾斜（傾斜
角θ）してある。
【００２４】図３は、軸対称形状のダクト１１を含む要
部の拡大側面図である。とくに図３に示すように、船尾
ダクト付き船舶１０の船尾のプロペラ３前方に取り付け
た軸対称形状のダクト１１とプロペラ３との干渉効果に
より、ダクト１１の内側断面１１Ｃ側に強い加速流Ｘが
生じ、ダクト１１付近の流れの遅い部分（図３の実線部
Ｓ）を加速し、逆にダクト１１の外側断面１１Ｄには減
速流Ｙが生じ、流れの早い部分（図３の点線部Ｑ）を減
速する。
【００２５】したがって、ダクト１１の下流側に位置す
るプロペラ３の部分における流速分布が均一化し、プロ
ペラキャビテーションの発生を抑制し、船尾振動を軽減
するとともに、プロペラ３として最も負荷を担うその外
周部分における伴流利得が向上する。
【００２６】図４は、軸対称形状のダクト１１の断面図
であって、ダクト１１の内側断面１１Ｃは内側に凸状の
翼型をしている。さらに、ダクト１１の前縁部１１Ａ付
近の流れ向きに合わせてダクト１１を適切な傾斜角θを
もって取り付けると、図４に示すように、ダクト１１の
内側断面１１Ｃに作用する揚力Ｆの分力として発生する
推進力Ｆ１がダクト１１自体の抵抗を上回って推力とし
て作用し、船体抵抗が減少する。
【００２７】こうした構成の船尾ダクト付き船舶１０に
おいて、水槽試験による、各種の実験結果を図５ないし
図７に示し、推進性能などが向上することを説明する。
図５は、ダクト１１の軸心１６の上方への高さＨとプロ
ペラ３の直径Ｄｐとの比（Ｈ／Ｄｐ）に対する所要馬力
比の関係を示すグラフで、比（Ｈ／Ｄｐ）が０〜０．２
５、とくに０．０５〜０．２０の範囲で所要馬力比が安
定的に低下することがわかる。
【００２８】具体的には、ダクト１１の軸心１６とプロ
ペラ３の軸心１４の間の高さＨを適宜選択することによ
り、とくに軸心１６が軸心１４より上方に０．０５Ｄｐ
〜０．２０Ｄｐの範囲で位置させることにより、これら
が一致している従来の場合（図８、図９、図１０）に比
較して、プロペラ３の駆動馬力を有効に利用することが
可能となり、性能改善量が大きくなる。
【００２９】図６は、傾斜角θに対するダクト抗力の関
係を示すグラフであって、傾斜角θが正の値はダクト１
１前縁部１１Ａが上向きを示し、ダクト１１の傾斜角θ
が５〜２５度の範囲では推力が発生して、ダクト１１の
ない場合に比較して抵抗が減少する。なお、傾斜角θが
５度以下あるいは２５度以上では、ダクト１１に抗力が
発生してしまう。
【００３０】図７は、船体２の船尾における変動水圧の
計測例のグラフであり、船尾ダクト付き船舶１０が直進
時と斜航時とでは、上述した軸対称形状のダクト１１の
プロペラ面流れの均一作用により、不均一性が大きな斜
航時において変動水圧の軽減効果が大きいことがわか
る。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、船体のプ
ロペラ前方にダクトを取り付け、このダクトを上方に５
〜２５度だけ傾斜し、あるいはダクトの軸心がプロペラ
の直径に対してプロペラの軸心の上方５〜２０％にある
ように構成したので、ダクトによる推進力性能などの改
善とともに、ダクトを軸対称形状とすることができるこ
とから、製作が簡単になり、コストを低減することがで
きる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による船尾ダクト付き船舶
１０の側面図である。
【図２】同、軸対称形状のダクト１１を真後ろから見た
状態の船尾部分の説明図である。
【図３】同、軸対称形状のダクト１１を含む要部の拡大
側面図である。
【図４】同、軸対称形状のダクト１１の断面図である。
【図５】同、ダクト１１の軸心１６の上方への高さＨと
プロペラ３の直径Ｄｐとの比（Ｈ／Ｄｐ）に対する所要
馬力比の関係を示すグラフである。
【図６】同、傾斜角θに対するダクト抗力の関係を示す
グラフである。
【図７】同、船体２の船尾における変動水圧の計測例の
グラフである。
【図８】従来技術の一例による船尾ダクト付き船舶１を
示す側面図である。
【図９】実公昭５６−３２３９６号による整流装置６を
示す側面図である。
【図１０】実開平３−１７９９６号による従来の船舶８
の側面図である。
【符号の説明】
１ 船尾ダクト付き船舶（図８） ２ 船体 ３ プロペラ ４ 舵 ５ リング状（軸対称形状）のダクト ５Ａ ダクト５の前縁部 ５Ｂ ダクト５の後縁部 ６ 整流装置（図９） ７ 非軸対称形状のダクト ７Ａ ダクト７の前縁部 ７Ｂ ダクト７の後縁部 ８ 船舶（図１０） ９ 非軸対称形状のダクト ９Ａ ダクト９の前縁部 ９Ｂ ダクト９の後縁部 １０ 船尾ダクト付き船舶（図１） １１ 軸対称形状のダクト １１Ａ ダクト１１の前縁部 １１Ｂ ダクト１１の後縁部 １１Ｃ ダクト１１の内側断面 １１Ｄ ダクト１１の外側断面 １２ ストラット左 １３ ストラット右 １４ プロペラ３の軸心（図１） １５ 船体延長部 １６ ダクト１１の軸心（図１） Ｈ ダクト１１の軸心１６の高さ θ ダクト１１の軸心１６の傾斜角 Ｘ ダクト１１の内側断面１１Ｃに発生する加速流 Ｙ ダクト１１の外側断面１１Ｄに発生する減速流 Ｄｐ プロペラ３の直径 Ｐ ダクト１１の後縁部１１Ｂと軸心１６との交点（後
縁部１１Ｂの中心） Ｑ 流れの早い部分 Ｓ 流れの遅い部分 Ｆ ダクト１１の内側断面１１Ｃに作用する揚力 Ｆ１ 揚力Ｆの分力として発生する推進力

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 船体と、 この船体の船尾に取り付けたプロペラと、 このプロペラの前方側に取り付けたダクトと、を有する
    船尾ダクト付き船舶であって、 前記ダクトの軸心を、前記プロペラの軸心より該プロペ
    ラの直径に対して、０〜２５％、好ましくは５〜２０％
    だけ上方に高くするとともに、 前記ダクトの断面形状を、その内側に凸形状としたこと
    を特徴とする船尾ダクト付き船舶。
  2. 【請求項２】 船体と、 この船体の船尾に取り付けたプロペラと、 このプロペラの前方側に取り付けたダクトと、を有する
    船尾ダクト付き船舶であって、 前記ダクトの軸心を、前記プロペラの軸心より該プロペ
    ラの直径に対して、０〜２５％、好ましくは５〜２０％
    だけ上方に高くするとともに、 前記ダクトの軸心の傾斜角を、前記プロペラの軸心に対
    して上方に５〜２５度とし、かつ前記ダクトの断面形状
    を、その内側に凸形状としたことを特徴とする船尾ダク
    ト付き船舶。
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