JPS58194691A - スクリユ−プロペラ船船尾の水流誘導面 - 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】 ロペラグ）前方に水平距離をおいて配置されている、ス
クリュープロペラ船船尾゛の水流誘導面に関するもので
ある。

この種の配置は、米国特許第４３０９１７２号公報から
公知であり、その際ノズルがプロペラのすぐ前にプロペ
ラ軸線と同軸にまたはほぼ同軸に配置されている。この
場合、比較的大きな寸法を必要とし、それに対応して組
立て費が高くなり、またノズル摩擦抵抗も生じる．さら
に、英国の雑誌モーターシップ１９８２年、４月号、第
３６　、　３７頁から公知の配置は、プロペラ軸のまわ
りにほぼ星形に配置される誘導面システム、及びこの誘
導面を成している環状ノズルと前記誘導面システムとの
組合わせである。

上記システムでは、半径方向のまたはほぼ半径方向の誘
導面が非対称に形成されており、その際ノズルは軸に対
して軸対称に配置されている。

概ね単一プロペラとして船尾に配置されている船舶用ス
クリュープロペラでは、プロペラ接近流は船の形状に対
応して後方へ行くにしたがって上昇するように流れてお
り、従ってプロペラ流が上向きの成分を有することは公
知である。船の形状は後方に行くにしたがって収斂して
いるため、そこでは水流も船体中心面方向へ収斂する。

さらに、プロペラは伴流の領域だけではなくその前の領
域においても旋回を引き起こす。このことは後方から見
て右回転するプロペラに対しては、左舷の上部領域で接
近流の上向き成分がさらに強くなることを意味する。右
舷では、上向きの接近並成分がプロペラに対抗する。

左舷では、プロペラの回転と同方向の流れ成分　　１゛
７がプロペラの荷重を軽減させる。右舷では、プロペラ
の回転と逆方向の流れ成分がプロペラを付加的に荷重す
る。圧力中心点は、後方から見て右回転するプロペラで
は、プロペラの右側面にある。

プロペラ接近流は、速度の点でも、プロペラに流れてく
る境界層によって及び分離効果によって非常に不均一で
ある。この分離効果は、特に船尾が肥えている場合にプ
ロペラの上半分に非常に多く見うけられる．プロペラ接
近・流の平均速度は、ｌ軸商船の場合、船速よりも約２
０チないし、４０チ遅い。ｌ軸商船の後流は、要求出力
に好都合に作用する。これに対し、後流の非常に不均一
な配分はプロペラ効率に不都合に作用する。通常の商船
では、プロペラ面上方の接近流速度が船速の９５チない
し３０チ変化する場合がある．丸形タンカーの場合には
、さらに大きな差が生じる。

プロペラ接近流速度を均一にするために、船尾を対応的
に形成することが可能である．例えば、この課題のため
にまず第一にいわゆる船尾球状部が用いられる。また、
プロペラの前にほぼ水平に配置される水流誘導面も公知
である。これらの誘導面は、より多くの軸線方向のプロ
ペラ接近流を生ぜしめ、そして接近流速度を均一にする
ためにも用いることができる．この斜めに上方へ延びる
流れのなかに、流れ方向と水平方向の間で傾斜する翼面
を置くならば、この翼面は前向きの力成分をもつ揚力を
受ける、即ち付り目的な推進力を生じさせる。翼面後方
の流れは、翼面によって下方へ衝撃を受け、その後より
水平方向に延びる。従ってこれらの誘導面は、流れ方向
を所望どうりに変化させ、さらにプロペラ接近流速度を
均一にさせる。このような翼面により、船の推進効率を
改善することができる、即ちそれによって、所望の速度
を得るために必要な推進出力を低下させることができる
または同じ推進力で速度を高めることができる。その際
、次のような効果が識別される。

１真面での推進力の発生。誘導面の付加的な粘性抵抗は
小さく、プロペラで一部を取り戻すことができる。

２　接近流方向が軸線方向に．より多いことによるプロ
ペラ動車の増大。

３　プロペラ円形面を介しての接近流速度の均一化によ
るプロペラ効率り増大。

４　流れの均一化による振動励起の減少。この効果を船
尾での振動を減少させるために利用することができ、他
方上部プロペラ翼端と船尾突出部の間隔を笥めることに
関連して、プロペラの直径を大きくするために利用する
こともできる。プロペラの直径を大きくすることによっ
て、回転数に応じてさらにプロペラ効率を改善すること
ができる。

上記の諸事実はすでに十分公知である。このような思想
はプロペラの前に設けた誘動面によって船尾材の両側で
実現すべく試みられてきた。この種の誘導面は付加的な
建造費を要するため、推進出力を節減するための投資や
一般備に必要な経費よりもこの建造費のほうが安い場合
でも、従来１１とんど実現されなかった。

ところで、上記の効果は両側で著しく異なり、誘導面の
迎え角を両側に対して別々に最適にすることを考慮して
も事情は同じである。右回転するプロペラでは、右舷で
プロ、ベラに通常は十分に水平な接近流を供給する２つ
・の効果が同時に起る、即ち上向きの流れ成分をもつ船
体の排水流と、下向きの成分をもつプロペラの初期ねじ
れがそれである。右舷で互いに反対方向に方向づけられ
ているこれらの鉛直成分は、左舷では同方向に作用する
、即ち左舷で強められる。従って、誘導面の配置を片側
に限定するのが合目的的な場合がしばしばある。これは
、通常は、前方へ上方へ動くプロペラ翼がある側である
、即ち右回転するプロペラでは左舷である。その際誘導
面は、吸込め面が上部にある対称的な異形断面または非
対称な異形断面から構成することができる。

波が荒い場合には、場合によっては誘導面が時おり水に
出入することがある。水に浸る場合は、静力学的に高度
な構造を要求するスラミング効果をもたらす。このよう
なスラミング効果を避けるために、翼面が流体力学的に
最適な位置よりも幾分深く配置される場合がある。

さらに、翼形断面を有しプロペラを囲む円環状　　１’
１のダクトをもつコルトノズルを配置することが公知で
ある。これらのコルトノズルは、プロペラ作用を援護す
るような推進を生じせしめる。しかしこのような推進力
は、プロペラの荷重が比較的大きい場合にのみ得られ、
他の場合にはノズルの固有抵抗が優勢である。同時にこ
の種のコルトノズルは、方向と速度分布に関し接近流を
均一にさせる。

コルトノズル状の筒をプロペラの前に同心的に配置する
ならば、囲繞されたプロペラに対して得られる諸利点の
一部を得ることができる。プロペラの前に同心的に配置
されかつプロペラの直径とほぼ同じ大きさの外径を有す
るコルトノズルは公知である。

本発明の課題は、プロペラの前に配置されるコルトノズ
ル状の翼型断面リングを改善すること、そして簡単な方
法で推進効率の増大を可能にすること、並びにプロペラ
接近流速度の均一化を保証することである。

上記の課題は、本発明により環状ノズルによして取り囲
まれる横断面の重心がプロペラ軸線の上方にあることに
よって解決される。

これにより上記の課題で所望の流動効果をもった、大き
な面の固定を可能にする簡単な配置が得られる−の際、
船尾衝撃効果の心配もより少なくなり、発生するスラミ
ング効果も鉛直方向に拡がることによって集中度がより
少なくなる。

好都合な寸法は、本発明によれば、環状ノズルによって
取り囲まれる横断面の重心が少なくともプロペラの直径
の１０％だけプロペラ軸線の上方に位置し、かつ横断面
積がプロペラ翼端内の面積の半分よりも小さいことによ
って得られる。

推進効率をさらに改善するために、環状ノズルの軸線は
後方へ行くに従ってやや上昇するように配置されている
。この場合、翼形断面の誘導面の場合と同様の付加的な
推進効果が得られる。軸線の最適な迎え角は、水平方向
に対しては、ノズルリングのない流線角よりも概ね小さ
い。

環状ノズルの最適な迎え角が船の両側で異なるため、環
状ノズルは中間に設けられた分離面をもつ半円環殻部に
よって形成され、そして船の両側にそれぞれ異なる軸線
方向を有する半円環殻部が１つずつ付設されている。半
円環設部軸線の偏角は、プロペラ流に対して反旋回を生
ビさせることができ、さらに舵取モーメントを得るため
に利用され、その結果プロペラのさまざまな舵取作用を
補正することができる。この場合、直進のだめの舵は船
体中央部に配置される。。

プロペラポストとプロペラの間の水平間隔が小さい場合
のために、半円環殻部は船の外板とでそれぞれ閉じたリ
ングを形成する。

本発明の変形実施例は、船の片側だけに閉じたリングと
して形成される誘導面が配置されていることによってつ
くられる。

本発明の他の利点は、以下から明らかになる。

プロペラを取囲む本来のコルトノズルとは逆に、前部ノ
ズルの場合その直径を自由に選定することができ、そし
て噴射線横断面は、プロペラ接近流の均一化が可能な限
り広く行なわれるように位置づけることができ、かつそ
のような大きさに形成することができる。

後流は、上部プロペラ接近流領域で及び船体中央面の付
近で特に強い。この領域にもノズル作用が集中される。

またこの領域では、船の縦軸線に対する接近流角度が大
きいためまたは大きすぎるため、船の外板での接近流分
能が最も激しい。ノズルはこの領域で水流を船体に、よ
り好適に作用させる。また、この領域では概ね水平方向
に対する流れ角が特に大きく、即ちこの領域で誘導面に
よって、水流がより水平方向へ転向する際の推進成分が
極めて容易に得られる。

前部ノズルの大きさとこの領域大の配置を限定すれば、
前部ノズルは、プロペラの直径とほぼ同じ大きさの内径
をもつ通常の前部ノズルよりもかなり小さな固有抵抗を
もつであろうし、構造的にもより簡潔に図示されよう。

本発明による水流誘導面の、推進に好都合な作用により
、上部プロペラ領域に初期ねじれが生じる。この作用を
、下部プロペラ領域の１ねじれ船　　　Ｗ尾」と組み合
わせることができる。従って本発明によれば、船尾形状
の水線の出発点はプロペラ軸線の下方に船体中心面の外
側にある。下部領域の水線が上部領域よりもより鋭角を
なして船体中心面内で延びているため、上部領域よりも
水流の分離が少ない。即ち波面下では、船尾ねじれを長
さに応じて小さな領域に限定することができる。

２軸船に対しては、誘導面は同時に軸ブラケットとして
形成されている。この種の軸ブラケットは、プロペラが
上部から外側へ動く場合軸線が後方へ収斂するように設
計するのが合目的である。

軸ブラケツト軸線の収斂が強い場合、操縦性を次のよう
にして高めることができる、即ちスクリューを即座に回
転させる際、この回転を強める構成分が生じるように、
水をはねのけているスクリューが軸ブラケットに作用を
及ぼすようにして高めることができる。

２軸スクリユー配置の場合、固有の軸ブラケットの付加
的な抵抗や妨害力が問題とならない限りにおいて、その
出力節減は単一スクリュー配置の場合よりも大きい。

誘導面の利点は、波が荒い場合にさらに高まる。

なぜなら、誘導面の後方においても、プロペラ接近流の
激しい揺れが誘導面のない場合よりも少ないからである
。また誘導面は、どんなに小さな縦揺れですらも軽減さ
せるはたらきをもつ。さらに誘導面は、航路安定にも寄
与する。

この種の誘導面は、新造の船への取付けに適しているば
かりでなく、既製の船への取付けにも適しており、そし
て例えば次のような場合に修正に利用することができる
。

ｌ）　試運転の際、速度条件が満たされない場合。

２）　時間がたつにつれスクリューの動きかにぶくなる
場合。

３）航路安定性に改善の余地がある場合。

４）船尾が振動する場合。

次に、本発明を添付の図面を用いて説明する。

図示された船尾部分４は、船尾管９によって案内される
軸を介して駆動されかつプロペラ翼端内ｌＯを形成する
プロペラ５を具備する。プロペラ５の後には舵６が配置
され、そしてプロペラ５の前には環状ノズルが配置され
ている。環状ノズルは、分離面３によって分離されるこ
とができる半円環殻部１，２から成る。その際、このよ
うに取り囲まれる横断面の重心はプロペラ軸線７の上方
にある。また半円環殻部１，２の軸線８は、異る軸線方
向をとることができる。

２軸スクリユー配置による第３図の実施例では、誘導面
ｌは軸ブラケットとして形成されている。

第３図では、よりわかりやすくするために、横断面内に
あるフレーム輪郭線１１．中央部フレーム輪郭線１２、
並びに計画吃水線１３、船体中心面１４が図示されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は船尾部分の側面図、第２図は２つの半円環殻部
からなる環状ノズルのほぼ半分の高さにおける第１図の
水平断面図、第３図はプロペラの前に誘導面をもつ２軸
スクリユー配置を後方から見た横断面図である。 １．２・・・環状ノズル　　３・・・分離面５・・・プ
ロペラ　　　　　７・・・プロペラ軸線８・・・環状ノ
ズルの軸　　ｌＯ・・・プロペラ翼端圏１４・・・船体
中心面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　１Ｎ状に形成され、かつ船に固定してプロペ
   ラの前方にプロペラの直径までの水平距離をおいて配置
   されている、スクリュ−プロペラ船船尾の水流誘導面に
   於て、環状ノズル（１，２）によって取り囲まれている
   横断面の重心がプロペラ軸線（７）の上方にあることを
   特徴とする水流誘導面。 （Ｄ　環状ノズル（１，２）によって取り囲１れる横断
   面の重心が、少なくともプロペラの直径の１０％だけプ
   ロペラ軸線（７）の上方にあり、そして横断面積がプロ
   ペラ翼端内（ｌＯ）の面積の半分よりも小さいことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の水流誘導面。 （３）環状ノズル（１，２）の軸線（８）が後方に行く
   に従って僅かに上る如く配置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の水流誘導
   面。 （４）環状ノズルが、中間に設けられた分離面（３）。 をもつ半円環設部（１，２）によって形成され、そして
   船の両側にそれぞれ異る軸線方向をもつ半円環設部（ｌ
   又は２）が１つずつ付設されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに記載
   の水流誘誘導面。 （Ｅ）　　半円環設部（１，２）が船の外板とそれぞれ
   閉じたリングを形成していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに記載の水流
   誘導面。 （０閉じたり、ングとして形成される誘導面が船の片側
   だけに配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または・第２項に記載の水流誘導面。 （７）船尾形状の水線の出発点がプロペラ軸線σ）の下
   方にあり、かつ（または）分離面（３）の端部が船体中
   心面（１４）の外側にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第６項のいずれか１つに記載の水流誘
   導面。 （８）誘導面（１）が同時に軸ブラケットとして形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれか１つに記載の２軸船用水流誘導面。