JPS5816985A - 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】 本発明は船用推進装置、より詳しくは、プロペラ前方の
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牛し、ときには三次元
剥離渦を伴なう。そのため、船体抵抗の増大や船体振動
、騒音の発生等を来すこととなる。その傾向は特に肥大
船において著るしい。

かかることから本発明者等は、特に肥大船における性能
改善を目的として、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０１２〜１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着させた船用推進装置を開発し先
に提案した。そして、この装置は既に数多〈実施され産
業界に大きく寄与している。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
ち、拡散してプロペラ作動面へ導くことにより、推進効
率の要件の一つである船殻効率η１．（η１．＝±二±
・こ　　−ｗ こて、Ｗは伴流係数、ｔは推力減少率）等を改善し推進
効率の向上を計り、かつ、船体振動やキャビチー７ヨン
および騒音の発生を防止すると共に三次元剥離渦等の発
生を抑制し船体抵抗を減少させることを目的としだもの
である。

ところで、かかるリング状！ｆ’１．＜１．物は比ｌ陵
内やせ型の船舶、具体的にはカル昭ぜき係数Ｃ１１が０
．８未満となるような船舶、に装（＋ｉｉ”１しノー場
合は肥大船はど性能改善を台することかできない。

詳述すれば、第１図は船舶の打１・孔軸中心線を含む水
平断面の既念図であり肥大船の１表１合の船体外板１ａ
と比較的やせ型の船舶の船体夕１板１ｂとリング状構造
物２を示Ｉ〜、夫々の場合にリング状構造物２の発生ず
るｌｆｔ力の１）１ζ了を併せて示ｌ〜でいる。この図
において、リング状構造物２に発生する揚力を−７１・
′として両者を対比すると、肥大船の場合の揚力Ｌｊ　
ａの方向Ｑ１、肥大船の船体外板１ａに沿った水の流ｊ
″ｌ−ｆイの方向に伯父し、前記揚力■、８の船長成分
である１イ１力ｒ１、Ｔ、、となり、他方、やせ型船の
場合の揚力Ｉ７１．の方向はやせ型船の船体外板１ｂに
沿つ／ζ水の流れｆｌ＋の方向に伯父し、前記揚力Ｌ１
１の船長成分である推力はＴ　ｂとなり、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Ｔ１．に比べて可成り小さくなる。

上記リング状構造物の推力の発生はプロペラ荷重度を減
少させ推進効率の向上どなるので、やせ型船にリング状
構造物を適用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、やせ型船でリング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す角度（
迎角）を大きくし、大きな推力Ｔｂを得ることにより可
能であると考えられるが、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αが大きくなり
過ぎるとストールを生じ、高陽力を得られない。

なお、第２図は迎角αと揚力係数Ｃｚ、の関係を示す。

次に、リング状構造物と船体との干渉とを考えると、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。

しかし、本発明者等はやせ型船における推進性能を、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［］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
状構造物の前端で、かつ、その−１−半部外にスラット
を設け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１１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造物を用いることにより充分な
推力を得ることができるのである（第２図破線参照）。

（２）　　スラット付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３図（Ｂ）に示すように、比
較的平坦な形状となり、船体に及ぼず影響は少なく、推
進性能−ト好ましいことが分った。

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置の一部断面平面図、
第５図は第４図のＶ−Ｖ断面図、第６図は第５図の■−
■断面図であり、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の範囲内がら選
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ｄ
を有するように配置されると共に、その長さＬの少なく
とも２０％以」二で、かつ１００％以下の範囲の長さが
ｔｏ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、−トｉ己の
」：うに、ブ１７ペラ回１１ｊ／、ｌ白径１）、、の０
２乃全１０の範囲から選ぶのが好−＋ｌＬ、、　＜　、
この範囲を外Ｊ′すると剰余抵抗係数Ｃ７が増ノＪ１１
する。斗だ、リング状構造物の船体−＼の嵌合ＬＦ、　
ｇｏはリング状構造物ｌの２０％乃至１０（１％の１ｌ
ｉｉ’ｊ囲、特に４０％〜８０チの範囲が好１１−＜、
ｌ）！ｌ　：：ｌ：　２（ｌφ未満およヒ１００係ヲ超
エル値テｒｌ、剰余１ｌ（１７＋’、係数Ｃ，が増加す
るので好ましくない３゜ 上記間隔ｄは船尾流用に−１；−＆ｔろ船尾渦の形状や
位置、プロペラの荷１１′８度なとに、１：つて適宜選
択することが望ましいが、リック゛１７＜　＜Ｈ（Ｉ端
物２の流出口から流出した流れがゾｌ−、１ベラ回転面
に達する捷でに拡散できる距餌１をｌ“Ｊ”ｓ、　、１
１’くすることが車装である。

−４−記プロペラ４の後方に舵５が配設される。

丑だ、リング状構造物２は、第５図に示すように、止面
からみて円形をなし、プロペラ４の軸芯と同窓となる」
こうに船体１に１１）ソ合固着される。

当該リング状構造物２の前端で、その上半部に所定の間
隙６を隔てて円弧状のソ、ラット３を設（７） けることが重要となる。

とのスラット付きリング状構造物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。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、１だ、スラット６の前端とリング
状構造物２の後端とを結ぶ直線ＮＴ、と船体１の中心線
ｓｒ、とのなす角度をγとしたときに次式を満足するよ
うにする。

θ〉γ　　　　　　　・・・・・・（１）より詳わしく
は、１５°〉θ−γ〉０°の条件を満すことが好捷［〜
く、更には１０′〉θ−ｒ）Ｏ。

の条件を満すことが好捷しい。

寸だ、スラツｌ−３の前端と後端との長さ１１は下記の
（２）式を満すことが好ましい。

−ｌ＜ｌ＋＜−ｌ　　　　・・・・・・（２＋ここで、
スラット３の長さｅｌがリング状構造物２の長さｌの織
以上になるとスラット６がリング状構造物２と同様の作
用をするように々るだめに好ま１ツくない。他方、スラ
ット６の長さく８） １１がｅ／４以下になるとスラソＩ・の作用をなさなく
なる。

更に、スラッｌ−３とリング’Ｉ）Ｓ　Ｊｆ７ｉ造物２
遺物−バーラツプ長さｍは下記の（３）式を６ＭＪすこ
とが好ましい。

／、）ｒｎ：＞０　　　　　　　・・・・・（３）上記
スリット６に、支持体７に３１−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（４）に示すよ
うに対称翼ノ１すとしてもよく、捷／ζ第８図（Ｂ）に
示すようにターヒン翼型としてもよい。その場合に、支
４’！＋体７←１、ブ「１ペラ４の回転方向と逆方向に
流れが旋回するような形状と−Ｊ゛る。このことにより
、１ｆ［進動率がより向上することは驚くべきことでン
１する。

上記スラット６は、その長さが上部から下部に向ってべ
；Ｉ減する所ｄ１″］−Ｊｌ一対称１１．６とＬ２ても
よい。

第９図は本発明の他の実施例イ（−示ずものであり、リ
ング状構造物２の前端の＋ｘｌｔ部分に設けだスラット
６は下１／１１１１部をリング状構造物２に直接固着す
ることによって支持強度を増加させることができる。

第１０図は、本発明の他の実施例を示すものであり、ス
ラノｌ−３（マＩきのリング状構造物２の形状を正面か
らみて略逆おむす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勾
応する伴流をより広い流域から取り込むことが可能とな
る。

上記のリング状構造物２は横方向からみた場合に前端縁
と後端縁が平行な所謂対称型であるが、上部から下部に
向って軸方向の長さがベリｉ減する所謂非対称型を用い
てもよい。

次に、本発明の作用を第１１図および第１２図にもとづ
いて説明する。

本発明のスラット＋１きリング状構造物２を備乏−だや
ぜ型組を運航した場合、第１１図に示すように、平行流
Ｓ３と」−昇流Ｓ１と時には組型によってゆるい縦渦Ｓ
２とが発生し、これらの流れけスラットイ」きリング状
構造物２の先端縁部分に達する。このときのスラット付
きリング状構造物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１２図（ａｌに示される。ここで、
矢印は流体流れの方向を示しており、」−力から下方に
変化している矢印はスラツＩ・伺きリンク状柘遺物の」
二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。

このような状態でリング状構造物２に導入された」二列
流Ｓ１と平行流Ｓ４との混合に、［る遅い流れはリング
状構造物２の上部の内側に漕がれて速度を速めた平行流
Ｓ　、／となる。他方、ゆるい縦渦Ｓ２の発生する場合
も、その発イ１−が抑ｉ１ｒ！Ｉされ、平行流８２′と
なる。

そして、リング状構造物２内の、これらの平行流ＳＩ’
＋８２’は第１２図（１））に示すようなリング状構造
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ｊノ、＋−Ｊ／Ｊ１が弱められて、第１２
図（Ｃ１に示す如くリング状構造物２内を通過し、その
流出口から流出してリング状（１へ遺物２の後端縁とプ
ロペラ先端４′との間隔（１を経る間に拡散し、第１２
図（ｄｉに示すように、Ｉｊ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。

寸だ、スラット乙の設けられているリング状構造物の上
半部分は下部部分より実質的に軸方向の長さが長くなる
ために、第１２図（ｂｌに示す整流機能が助長され、ス
ラット伺きリング状構造物内での整流が一層促進される
。さらに、船体１に沿って流ねる遅い流れの平行流Ｓ３
のうちスラット付きリング状構造物の近傍を流れる流れ
の一部はスラットとリング状構造物の間隙６を通ってリ
ング状構造物２内に導入される。

上記のように、本発明はリング状構造物の上半部分にス
ラットを設けたために、リング状構造物の上部長さが下
部長さより実質的に長くなり、整流作用が助長されるよ
うになる。−１，だ、スラット利きリング状構造物の上
半部分近傍を流れる遅い流れのうちの一部はスラットと
リング状構造物の間の間隙を通ってリング状構造物内に
導入されるので、より多くの遅い流れをプロペラ作動面
に導くことができて、その分推進効率が向」ニすること
になる。

なお、リング状構造物２はｌ’Ｊｉｒ、　１．ｌｆ　ｌ
１ｌｌＩにティフユーザ−角を設けたり、その後１／：
＋６部とプロペラの間隔ｄを上方から下方に向って１１
１１ｉ次大と々るように構成させるなど、（Φ々選択で
きることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は肥大船とやぜ型組とにリング状構造物を取９つ
けたときの推力の説明図、第２図は揚力特性説明図、第
３図ｔ＝ｔ　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／
ｊχず一部断面側面図、第５図は第４図のｖ−■断面図
、第６図は第５図のＷ−Ｍ断面図、第７図は第６図の一
部拡大説明図、第８図（Ａ）　、　（Ｂ）　ｉｌ′：ｌ
第７図の■ｌｌ−■線断面図、第９図は他の実施例を示
す胴祝図、第１０図は本発明の他の実施例を示す一部断
面正面図、第１１図は本発明の装置を（Ｉｉｉｉえたや
せ型組の船尾滝川を示す図、第１２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。 １・・・船体、２・・・リング状構造物、３・・・スラ
ット、４・・・プロペラ。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦 長開昭５８−１６９８！コ（６） 第３図 第４図 （Ａ） ８　図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内面が凸状の翼断面に（１４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１〜だ流れが拡散
   してゾ「」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で、かつ、そ
   の上半部分にスラツ］・を設けたことを性徴とする船用
   推進装置。