JPS5816986A - 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、１）が生じ、ときには三
次元剥離ｈ］１５を付なう３、ぞの／こめ、船体抵抗の
増大や船体振動＋　ＵＺ’ｌｆｌ？−の発生等を来すこ
ととなる。その傾向は′Ｉケに肥大船にニド・いて著る
しい。

かかることから本発明者等＆−１１、特に肥大船におけ
る性能改善を目的とｌ〜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０．２〜１寸での範
囲で船体に（ｌ′ｌ（合させると共にその後端縁とプロ
ペラとの間に流出［また流れが拡散してプロペラ回転面
に達する。１：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〈実施され頬業界に大きく寄−Ｌｊシている
。このリング状構造物は、船尾部にイｆ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１．Ｉｆｌ進効率の要件の一つで
ある船殻効率η０．（η、、−、ｌ−ｔ　　こ］　　−
Ｗ こて、ｗｌは伴流係数、ｔは推力減少４′）等を改善し
推進効率の向」−を計り、かつ、船体振動やギャビテー
／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
たものである。

ところで、かかるリング状構造物は比較的やぜ型の船舶
、基体的には方形肥せき係数Ｃ１ｌが０．８未満となる
ような船舶、に装備した場合は肥大船はど性能改善を削
ることができない。

詳述すれば、第１図ｄ、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
的やせ型の船舶の船体外板１ｂ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の発生ずる推力の様
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Ｉ７ａ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■７ａ
の船長成分である推力はＴ、となり、他方、やせ型組の
場合の揚力Ｌ　ｂの方向にやせ型組の船体外板１ｂに沿
った水の流れｆｂの方向に直交し、前記揚力Ｌ＋１の船
長成分である推力はＴｂとなり、やせ型組の場合、リン
ゲ状ｊｔｌ遺物２の発生ずる推力Ｔ　ｂは肥大船のＪｆ
［−カ′１゛ａに比べて可成り小さくなる。

−１−記リング状構造物の推力の発生はプ１Ｊベラ荷重
度を減少させ推進効率の向Ｉ、と４ｆるので、やせ型組
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／）う。

ところで、やせ型組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ｉ
ｉＪ能であると考えられるが、一般に、リング状構造物
の′Ｉ）Ｊ断面特性は第２図実線に示ずごとく迎角（χ
が人きくなり過ぎるどスト−ルを生じ、高揚力を得Ｃ，
れｔｒ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１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１７Ｉ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、やせ型組における推進性
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、該スラットの前端から
後端までの長さｔｌと、前記リング状構造物の前端から
後端までの長さｔとか−ｔ＜　ｔｒ　＜　２　ｔを満足
する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、やせ型組の」：うな船舶に対しで
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（ｎ）に示すように、比
較的平坦な形状どなり、船体に及ぼす影響は少なく、推
進性能干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モ断面図、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ｄ
を有するように配置されると共に、その長さｅの少なく
とも２０％以上で、かつ１００係以下の範囲の長さｌ。

が船体１に嵌合して固着される。

ことで、−１−記リング状構造物２の長さｌは、上記の
ように、プロペラ回転直径Ｄ　１１の０２乃至１．０の
範囲から選ぶのが好ましく、この範囲を外れると剰余抵
抗係数Ｃｒが増加する。まだ、リング状構造物の船体へ
の嵌合量ｌ。はリング状構造物ｌの２０％乃至１００係
の範囲、特に４０％〜８０％の範囲が好ｔ　Ｌ　＜　、
前記２０％未満および１００％を超える値でＣ剰余抵抗
係数Ｃ４が増加するので好ましくない３、 」二部間隔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ま
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。

」−記プロペラ４の後方に舵５が配設される。

１だ、リング状構造物２は、第５図に示ず」：うに、正
面からみて円形をなし、プ１−１ペラ４の１軸芯と囲碁
となるように船体１に嵌合同着される。

当該リング状構造物２のＭｉＴ端に所定の間隙６を隔て
てスラット３を設ける。斗／こ、リング状構造物２の出
１］部の径り。目、プロペラ回転直径Ｄ１１とほぼ同等
とする。

こ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７１）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ｔｓ
ｔ　Ｓｒｙとのなす角度をθとし、訃だ、スラノｌ−３
０前端とリング状＋ｉノ＋造ｌ吻２の後端とを結ぶ直線
ＮＬと船体１の中心線ＳＬとのなす角度をｒとしたとき
に次式をｉ’ｉＭｉ足するようにするのが好捷しい。

θ〉γ　　　　　　　　・・・・（１）より詳わしくは
、１５゛″〉θ−γ゛〉０“□の１２件をＪｊすことが
好１しく、更にＩｔ：ｌ：　＋　（１”じ−０−ｒ　）
　０’の条件を尚ずことが好捷しい。

まだ、スラット６の前端と後端との長さ１１け下記の（
２）式を満すことが重要となる。

−Ｊ、−１＜　、ｅ、　＜＋〆　　　・・・・・・（２
）ここで、スラット乙の長さｅ、がリング状構造物２の
長さｅのμ以上になるとスラット３がリング状構造物２
と同様の作用をするようになるために好ｔＬ＜ない。他
方、スラット３の長さ１１が１以下になるとスラットの
作用をなさなくなる。

更に、スラソｌ−３とリング状構造物２のオーバーラツ
プ長さｍ　ｆｄ　”Ｆ記の（３）式を満すことが好まし
い。

６、）ｒｎ）Ｏ・・・・・・（３） 上記スリット６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（Ａ）に示すよう
に対称翼型としてもよく、捷だ第８図（Ｉ３）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
な形状とする。このことにより、推進効率がより向上す
ることは驚くべべととである３、第９図は、本発明の他
の実ＭＩｉ例を示すものであり、スラット３を、その長
さが上部から下部に向って漸減する所謂非郊１称形に形
成すると共に、スラット６とリング状１１１’ｉ浩物Ｊ
２との間隙は上部間隙乙の長さｄ　１１が下部間隙６′
の１（さｄ、ｐ　より大きく、下向に向って間隙がｅｌ
ｌ［減するようになしている。このような形状Ｃ１１゛
部の伴流を加速し、流れの均一化に有効となる。１ 第１０図および第１１図し１、本発明の他の実施例を示
すものであり、す／り状溝ｊ／１１Ｌ物２の前端の上半
部分にスラット３を設けている６、その場合に、第１２
図に示す」：うに、スラット３　ｋＪ：　’１：’端部
をリング状構造物２にｊｉ’ｌ’、　Ｊ妾固着すること
によって支持強度を増加さぜることかできる３、第１３
図は、本発明の他の実施例を示すものであり、スラツＩ
・伺きリング状溝１１１．物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
ってスラノｉ・イχ１きリング状構造物の上部に対応す
る伴流を、ｒ、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は横方向からみだ場合に前端縁
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漸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１４図および第１５図にもとづ
いて説明する。

本発明のスラット付きリング状構造物２を備えたやせ型
組を運航した場合、第１４図に示すように、平行流Ｓ３
と上昇流Ｓ、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付きリング状構造物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１５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、」−―方から下方に変化してい
る矢印はスラット６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。

このような状態でリング状構造物２に導入されだ」−昇
流Ｓ１と平行流Ｓ　３との混合による遅い流れはリング
状構造物２の上部の内側にカかれて速度を速めた平行流
Ｓ、／となる１、他）Ｊｚ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。

そして、リング状構造物２内の、これらの平行流８１′
、８２′は第１５図（１］）に示−Ｊ’　、Ｉうなリン
グ状構造物２の作用に」：す、その内部の１一部と下部
との間でみられるような不均一＋１１が弱められて、第
１５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１５図
（ｄｌに示ず」：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。

上記整流作用に際して、上昇流Ｓ、および平行流Ｓ３の
一部はスラット６とリング状構造物２の間の間隙からリ
ング状構造物２内に流入し、その内壁面２］に沿って流
れるだめにリング状構造物２の内壁面２１における所謂
剥肉１１現象が抑制され、上記整流作用が助長される。

このため、推進性能が一層向上するようになる。

上記のように、本発明はスラット付きリング状構造物に
おけるスラットの前端から後端までの長さ１１と、前記
リング状構造物の前端から後端までの長さｌとが次式、
つ捷り、 １　＜　１．　＜　−）ｉ−１ を満足するようになしだので、リング状構造物の内壁面
に沿って流れる流れが乱れることなく円滑になり、推進
性能がより一層向上するようになる。

このため、省エネルギーの社会的要望に充分対応できる
ようになり、工業上、有用である。

なお、リング状構造物２は流出側にディフューザー角を
設けたり、その後端部とプロペラの間隔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図は肥大船とやせ型組とにリング状構造物を取りつ
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付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８図（Ａ）　、　０３）は第７図のＷｌｌ−■
線断面図、第９図および第１０図は本発明の他の実施例
を示す一部断面側面図、第１丁図は第１０図のＭ−Ｍ断
面図、第１２図は他の実施例を示す斜視図、第１３図は
本発明の他の実施例を示す正面図、第１４図は本発明の
装置を備えたやぜ型組の船尾流湯を示す図、第１５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、６・・・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 特開昭５８〜１６９８６（５） 第３図 ’４ｈ　ｒ、Ｉ’ｌ昭５８−ｉ６９１１３（６）ＳＬ 第８図 （Ａ）　　　　　　　　　　　（ｓ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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０２〜１捷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
   ットの前端から後端捷での長さ１１と、前記リング状構
   造物の前端から後端丑での長さｌとが次式を満足するよ
   うになしたことを特徴とする船用推進装置。 ＋ｇ　＜　ｓ、　＜　−＋−１