JPS5816984A - 船用推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ペラ前方の船尾部にリング状構造物を固着した船用推進
装置の改良に関するものである。船舶が航行すると船尾
部に乱れが生じ、ときには三次元剥離Ｂ＋７４１を伴々
う。そのノζめ、船体１１（Ｊ’ｊ”１，の増大や船体
振動、騒音の発生等を来すこととなる，。

その傾向は特に刺大船において片るしい１、か＼ること
から本発明者等は、傷゛に肥大船に，１３・げる性能改
善を目的として、内面が凸状のリ：（断面に構成された
リング状構造物をその長さの０２〜１寸での範囲で船体
に嵌合させると共にその後端縁とプロペラとの間に流山
し’／．−．Ｍｔｆ．れが拡１１ｔシてプロペラ回転面
に達するよう庁間隔を設けて直接船体に固着させた船用
１１１　；（Ｌ装置１″・″Ｉ′ヲ開発し先に提案した
。そして、この装置１ｒ．ｌ、既に数多〈実施され産業
界に大きく富力している，、このリング状構造物は、船
尾部に存在する伴流係数の大きい流れを集中整流したの
１ン、拡散してプ「Ｊペラ作動面へ導くことにより．ｌ
イｔＭＬ効〉今一の装作の１−を 一つである船殻効率η，１（η□−〒］　こ＼で、Ｗは
伴流係数、ｔは推力減少率）等を改善し推進効率の向上
を計シ、かつ船体振動や・トヤビテーションおよび騒音
の発生を防市するとＪｌに工次元剥離渦等の発生を抑制
し船体抵１）ｌ、を減少させることを目的とじ／こもの
である。

ところで、か＼るリング状構造物は比較的やせ型の船舶
、具杯的には方形肥せき係数ｃｂが０８未満となる」＝
うな船舶、に装備した場合は肥大船はど性能改善を割る
ことができ々い。詳述すれば、第１図は船舶の推進軸中
心線を含む水平断面の既念図であり肥大船の場合の船体
外板１ａと比較的やぜ型の船舶の船体外板１１〕とリン
グ状構造物２を示し、夫々の場合にリング状構造物２の
発生する推力の様子を併せて示している。

この図において、リング状構造物２に発生する揚力を一
定として両者を対比すると、肥大船の場合の揚力Ｌａの
方向は肥大船の船体外板１ａに沿った水の流れｆａの方
向に直交し、前記揚力Ｉ、ａの船長成分である推力はＴ
ａと彦り、１１を方、やせ型船の場合の揚力Ｌｌ）の方
向はやせ型船の船体外板１ｂに沿った水の流れｆｂの方
向に直交し、前記揚力Ｌｂの船長成分である推力はＴｂ
と々シ、やせ型船の場合、リング状構造物２の発生する
推力Ｔｂは肥大船の推力Ｔａに比べて可成り小さくなる
。

上記リング状構造物のｆｆｌ”力σ）発生はプロペラ荷
重度を減少させ推進効率の向１と′／１゛乙ので、やせ
型船にリング状構造物な適月１しても余り効果的ではな
いことが理解できるであろう。

ところで、やせ型船でリンク状構造物の推力を充分大き
くするためには、リング状構造物と流れとのなず角度（
迎角）な大きくし、大きな推力Ｔｂを得ることにより可
能で」；、ると考えられるが、一般に、リング状構造物
の翼断面特性は第２図実線に示すごとく迎角（Ｙが大き
くなり過き゛るとストールを生じ、高揚力を得られない
。

なお、第２図は迎角αと揚力係数ＣＬの関係を示す。

次に、リング状構造物と船体との１１渉とを考えると、
リング状構造物の負圧面の圧力分布は、第３図（Ａ）の
ように、リング状構造物の前端部に大きなピークを持つ
形状であり、この負圧が船体に作用して船体を後方に引
く力を強めている。

かかることから本発明者等は、やせ型船にお（３） ける推進性能をさらに改善し、省エネルギーの社会的要
求に対応しようとして、本発明に到達した。

すなわち、本発明の船用推進装置は、内面が凸状の翼断
面に構成されたリング状構造物を、その長さの０．２〜
１までの範囲で船体に嵌合させると共に、前記リング状
構造物の後端縁とプロペラとの間にリング状構造物の流
出口から流出した流れが拡散してプロペラ回転面に達す
るような間隔を設けて直接船体に固設し、前記リング状
構造物の前端にスラットを設け、該スラットの上部長さ
を下部長さより大きくし、かつ、その長さが上部から下
部にいくにしたがって漸減するようにしたことによって
下記の作用効果を得んとするものである。

（１）リング状構造物の前端に若干の間隔をあけてスラ
ットを設けることにより大迎角の場合でも翼断面におけ
る負圧側の剥離が抑制され、大揚力、すなわち大推力が
得られる。この結果、やせ型船のような船舶に対してス
ラット付きリング状構（４） 遺物を用いることにより充分ｔ「推力を得ることができ
るのである（第２図破線参照）。

（２）　　スラット利きのリング状構造物の場合は負圧
面における圧力分布が、第：ミ図（ｎ）に示すように、
比較的平坦な形状となり、船体に及ばず影響は少なく、
推進性能］−好士しいことが分った。

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第４図は本発明に係る船用推進装ＦＬの平断面図、第５
図は第４図のＶ−Ｖ断面図、第６図は一部断面側面図で
あり、リング状構造物２は外側面２ｋが平坦面をなすと
共に、内側面２１がゆるやかな凸状の所謂翼形断面形状
に形成されている。そして、その長さｔはプロペラ４の
直径Ｄｐの０，２乃至１．０の範囲内から選ばれる。

このように形成されたリング状構造物２は、その後端縁
がプロペラ４の前方に位置する如く、すなわち、リング
状構造物２の後端縁とプロペラ先端４′との間に間隙（
ｌを右するように配置されると共に、その長さｔの少な
くとも２０％以上　゛□で、かつ１００％以下の範囲の
長さｔ。が船体１に嵌合して固着される。

ここで、上記リング状構造物２の長さｔは、」＝記のよ
うに、プロペラ回転直径Ｄｐの０２乃至１０の範囲から
選ぶのが好丑しく、この範囲を夕１れると剰余抵抗係数
Ｃｒが増加する。また、リング状構造物の船体への嵌合
量ｌはリング状構造物ｔの２０係乃至１００％の範囲、
特に４０％〜８０係の範囲が好ましく、前記２０％未満
お」：び１００係を超える値では剰余抵抗係数Ｃｒが増
加するので好ましくない。」−記間隔ｄは船尾流湯にお
ける船尾渦の形状や位置、プロペラの荷重度などによっ
て適宜選択することが望捷しいが、リング状構造物２の
流出口から流出した流れがプロペラ回転面に達するまで
に拡散できる距離を選択することが重要である３、 」−記プロペラ４の後方に舵５が配設される。

まだ、リング状構造物２は、第５図に示すように、正面
からみて円形をなし、プロペラ４の軸芯と同意となるよ
うに船体１に嵌合固着される。

当該リング状構造物２の前端に所定の間隙６を隔てスラ
ット３を設ける６、」た、リング状構造物２の出口部の
径ＤＯはプ「１ペラ回転直径Ｄｐとほぼ同等とする。

このスラツトイ」きリング状構１１−物２と船体１との
関連は次のように考慮することが重要となる１すなわち
、第７図に示すように、船体１の外板と船体１の中心線
ＳＬとのなす角度をθとし、まだ、スラット６の前端と
リング状Ｆ１／）造管２の後端とを結ぶ直線ＮＬと船体
１の中心線Ｓ１、との々す角度をγとしたときに次式を
汐す足するＪ：うにするのが好捷しい１゜ θ〉γ　　　・・・　　（１） よシ詳しくは、１５’＞θ−γ：＞０”の１、（’ｌを
活すことが好￥ｌ：１〜く、史には１０’＞θ−ｒ−＞
　（１’”の条件を満すことが好丑しい。

丑だ、スラット３の前☆１１１１と後端との〕（さ１．
は下記の（２）式を満すことが＆ｒｔＬい１゜１ −　ｔ　（ｔｌ（−ｂ　・・・・・・・・・　　　（２
）２ ここで、スラット６の長さｔｌがリング状構造物２の長
さｌの１／２以」−に々るとスラット３がリング状構造
物２と同様の作用をするようになるだめに好ましくない
。１１μ方、スラット乙の長さ右かび４以下に々るとス
ラツＩ・の作用をなさなくなる１、 更に、スラット６とリング状構造物２のオーバーラツプ
長さｍは下記の（３）式を満すことが好捷しい。

ｔｌ）　ｒｒ＋　）　Ｏ・・・・・・・　（３）上記ス
リット３は支持体７によってリング状構造物２に固定さ
れると共に、その両端部は船体１に直接固着される。前
記支持体７の断面形状は第８図（ト）に示すように対称
翼型としてもよく、壕だ第８図（Ｂ）に示すようにター
ビン翼型としてもよい。その場合に、支持体７はプロペ
ラ４の回転方向と逆方向に流れが旋回するよう外形状と
する４、このことにより、推進効率がよ逆向上すること
は驚くべきことである。

」１記スラット３は、その長さが上部から下部に向って
漸減する所謂非対称形に形成すると共に、スラット３と
リング状構造物２との間隙はＬ部間隙乙の長さｄｕか下
部間隙６′の１丈トさｄｉｄ：り大きく、下向に向って
間隙が漸減するようにすることが重要となる。このよう
な形状ｉ（Ｊ、−１一部の伴流を加速し、流れの均一化
に有効と々る。

第９図および第１０図は本発明の能の実施例を示すもの
であシ、リング状構造物２の前端の上半部分にスラット
３を設けている１、その場合に、第１１図に示すように
、スラット３ｄ：ぞの下端部をリング状構造物２に直接
［・Ｉ！１名することによって支持強度を増加させるこ
とができる。。

第１２図は本発明の曲の実施例を小ずものであり、スラ
ット付きリング状構造物の形状を正面からみて略逆おむ
び型に形成しである。かかる形状とすることによってス
ラット伺きリング状構造物の上部に対応する伴流をより
広い流域から取シ込むことが可能となる３、 」１記のリング状構造物２は４１°へ方向からみ′に場
合に前端縁と後端縁が平行な所副対弥１）すであるが、
」一部から下部に向って軸方向の長さが漸減する所謂非
対称型を用いてもＪ−い。

次に、本発明の作用を第１３図お」：び第１４図にもと
づいて説明する。３ 本発明のスラット利きリング状構造物２を備えだやぜ型
組を運航した場合、第１３図に示すように、平行流Ｓ３
と上荷流Ｓ１と時には組型によってゆるい縦渦Ｓ２とが
発生し、これらの流れはスラット利きリング状構造物２
のスラット乙の先端縁部分に達する。このときのスラッ
ト６の入口部分における軸方向成分の流速分布が基本的
には第１４図（ａ）に示される。ここで、矢印は流体流
れの方向を示しており、下方から下方に変化している矢
印はスラット乙の上部から下部にかけてのそれぞれの位
置における流速の大きさを示している。３ このような状態でリング状構造物２に導入された上昇流
Ｓ１と平行流Ｓ３との混合による遅い流れはリング状構
造物２の上部の内側に導かれて速度を速めた平行流Ｓ、
／　となる。能力、ゆるい縦渦Ｓ２の発生する場合も、
その発生が抑制され平行流８２′となる１、 そして、リング状構造物２内の、これらの平行流Ｓ、’
、　Ｓ２’は第１４図（１〕）に示ず」二うなリング状
構造物２の作用により、その内部の上部と下部との間で
みられるような不均一性が弱められて、第１４図（Ｃ）
に示す如くリング状構造物２内を通過し、その流出「１
から流出してリング状構造物２の後端縁とプロペラ先端
４′との間隔ｄを経る間に拡散し、第１４図（ｄ）に示
すように、はぼ均一な流速分布となってプロペラ作動面
全面に導かれる。

また、」二部スラット３は上部長さが下部長さよシ大き
く、かつ」二部から下部に向って長さが漸減する所謂非
対称形をしているためにスラット付きリング状構造物自
体は上部長さが下部長さよシ大きい所謂非対称形をなし
ており、第１４図（ｂ）に示す整流機能が助長されてス
ラット旬きリング状物構造物内での整流が一層捉進され
るト共に、スラット付きリング状構造物の上部における
間隙６が下部における間隙６′」：り大きいために船体
１に沿って流れる遅い流７１．のＸ［′行流Ｓ、がスラ
ツ］・伺きリング状イ１４造物の上部の間隙６からリン
グ状構造物２内に多１１に流入し、プロペラ作動面に多
くの遅い流れが、：ｊ７か１１、る１゜上記のように、
本発明はスラット伺へリング状構造物におけるスラット
の形状を、その上部長さが下部長さより大きく、かつ上
部から下部に向って長さが漸減する所ｎ１°Ｉ　；Ａ：
　’ｘ１１称形になしだために、スラット伺きリング状
（１１１１造物自体が所謂非対称となり、スラット旧へ
リング状構造物の」二部内壁面において流れが速められ
、下部内壁面において流れが抑制されてほぼ１り一々流
れに整流されるようになる。

丑だ、スラットとリング状構造物との間隙は上部が大き
く下部に行くほと狭いので船体に沿って流れる遅い流れ
が前記上部間隙から多量に流入し、その流れがプロペラ
作動面に導かれ、推進効率がより一層向」ニすることに
なる３、なお、リング状構造物２は流１１冒］にディツ
ユ（１３） 一ザー角を設けたり、その後端縁とプロペラとの間隔ｄ
を上方から下方に向って順次大となるように構成させる
など、種々選択出来ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は胛大船とやせ型組とにリング状構造物を取シつ
けだときの推力の説明図、第２図は揚力特性説明図、第
３図はリング状構造物とスラット利きリング状構造物の
圧力分布説明図、第４図は本発明の一実施例を示す平断
面図、第５図は第４図の■−■断面図、第６図は本発明
の一部断面を含む側面図、第７図は第４図の一部拡大説
明図、第ｓ　図（Ａ、　（Ｂ）ハ第７　図ノＶ＋１ｌ−
Ｖｌｌｌ線断面図、第９図および第１０図は本発明の池
の実施例を示す一部断面側面図、第１１図は曲の実施例
を示す斜視図、第１２図は本発明の曲の実施例を示す正
面図、第１３図は本発明の装置を備えたやせ型組の船尾
流湯を示す図、第１４図は本発明による軸方向成分の速
力分布の変化を示す図、を夫々示す。 Ｃ１４） １・・船体、２　リング状構造物、６・・スラット、４
・プロペラ４、 代理人　弁理士　小　　川　　信　　−弁理士　野　　
「Ｉ　　賢　　照 弁理士　斎　　下　　第１１　　　彦 （］５） 祐　３１マ゛ 第５ｉ〒　　　　　第６１．Ｎ　　　　１−２５４′１ Ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内面が凸状の翼断面に構成されたリング状構造物を、そ
   の長さの０．２〜１−１での範囲で船体に嵌合させると
   共に、前記リング状構造物の後端縁とプロペラとの間に
   リング状構造物の流出口から流出した流れが拡散してプ
   ロペラ回転面に達するような間隔を設けて直接船体に固
   設し、前記リング状構造物の前端にスラットを設け、該
   スラットの上部長さを下部長さよυ大きくし、かつ、そ
   の長さが」二部から下部にいくにしたがって漸減するよ
   うにしたことを特徴とする船用推進装置。