JPS5881895A - 船尾流場制御装置 - 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、船尾における渡場の制御を行゛なえるように
した装置に関する。

一般に、プロペラが船体中心面上に１つあり、水面下部
の形状が流線形に比べ肥大化した船渠においては、プロ
ペラの一方向回転が誘起する回転流が引き金となって、
船尾付近の水の流れが著しく左右非対称となることがあ
る〇この様相を模式的に第１図に示す。第１図において
、符号゛ｌは主船体、２はプロペラ、３は舵、４は流線
（特に水面付近のもの）を示し、５は淀み点、６は船体
中心線を示している。

第１図の淀み点５は、左右に分かれた水流が再び出会う
流速の非常に遅い個所であるが、このような個所では流
体力学的に圧力は高くなる　　。

ので、主船体ｌの船尾は淀み点５０発生している側から
反対側に押されることになる。

したがって、舵３を中央に保ったままでは、上記の力が
原因となって主船体１は旋回運動を始める。それ故、主
船体１が旋回せず所定の針路を保持するためには、主船
体】のほかプロペラ２および舵３を加えた全体の系に作
用する力カ、バランスするような状態に保持される必要
がある。

第２図にこのバランス状態を示す。第２図においてＦＨ
け主船体に働くカ（ベクトル量）を示し、ＦＵＮは船尾
付近の非対称流によって発生する力（ベクトル量）、Ｆ
ｐはプロペラの発生する力（ベクトル量）％ＦＲけ舵力
（ベクトル１＃）、σは舵角、７は前進方向、βは斜坑
角を示しているＯ 力Ｆ［］Ｎが作用した場合、この力による旋回を打ち消
すため舵角σをとって舵力ＦＲを発生させる。これによ
り（１重心周りの）モーメントをバランスさせることは
一応可能であるが、一般には左右方向および前後方向の
力がバランスしていない。そ゛れ故、前進方向７に対し
て斜坑角βだけ斜めになった形で、左右方向の力、前後
方向の力および重心周りのモーメントの３者が初めでバ
ランスすることになる。

このような斜坑状態におい゛ては、通常の直進状態（β
−０）に比べ、少なくとも次の分だけ抵抗は増加し、推
進性能上好ましくない。

（１１斜坑による抵抗増加（Ｆ、の抵抗成分のβによる
増加） （２）舵力の抵抗成分（ＦＲの抵抗成分）以上は時間と
ともに変化することのない定常現象としての不具合点を
述べたものであるが、更に以下のような非定常現象とし
ての不具合点も指摘することができる。すなわち第１図
および第２図で示したような船尾付近の非対称流は、粘
性流体の剥離現象と密接に関連しているため、時間と去
もに大きく変化することもある。また船体の運動状態や
、−プロペラ回転数、舵角などによって、淀み点５が、
右舷側から左舷側へ、あるいはその逆に、移動すること
等も知られており、非常に複雑な挙動を示す。このよう
な非定常な流体力の変化は、舵角一定で航走の場合には
針路のふらつきとなり、また方位角を一定に保持しよう
とする場合には舵角を状況に応じ変化させることが必要
となり、いずれも船舶の運航性能上好ましいものではな
い。

なお、このよう、な船尾付近の流れの剥離に起因する様
々な現象は、船舶の推進性能面から把えた場合に不安定
現象と通称され、操縦性能面から把えた場合に異常現象
と通称されている０上記の不安定現象および異常現象を
抑止する従来の手段の１つとして、プロペラ上方部の主
船体にセンターラインフィンを装着する手段がある〇 第３図は、この従来の手段の概要を示したものである。

第３図において符号４ａはプリペラ上方を横切ろうとす
る流れを示し、８はセンターラインフィンを示している
。

゛　　プロペラ上方を横切ろうとする流れ４ａは、前述
の船尾付近の流れが著しく非対称である・ため発生する
・ものであるが、センターラインフィン８はこの流れ４
ａｉ有効に阻止する◇それ故船尾付近の流れの非対称性
およびこれに伴う不具合点も改善される。

しかしセンターラインフィン８を装着する手段では、次
のような欠点がある０すなわち、プロペラ２上方と主船
体ｌとの間のクリアランスは、元来船尾振動対策面をも
考慮して十分確保する必要があるのに、センターライン
フィン８を装着した場合は、このクリアランスが小さく
なってしまい１、その結果プロペラ２−の各翼及近付く
たびにセンターラインフィン８の受ける圧力変動が、そ
のまま主船体にも伝わる。これは船尾撮動の起振力増大
を招き、好ましいことではなく、センターラインフィン
８を装着した場合の欠点となる。

また、船尾付近の非対称流の挙動は、船体の載荷状態（
吃水およびトリム）や運動状態によって複雑に変化する
。それ故、ある代表的な載荷状態および運動状態におい
て有効であるようニ設計されたセンターラインフィン８
が、他ノ状態についても同様に有効であるとは限らない
と伝う不確実さが残る。

本発明は前述の不安定現象および異常現象の発生原因と
なる船尾付近の非対称流を、船体の載荷状態や運動状態
の変化に応じて、船尾撮動を増大させることなく、有効
に阻止できるようにした船尾渡場制御装置を提供するこ
とを目的とする０ 前述のプロペラ上方を横切ろうとする流れの様相は、載
荷状態、運動状態、プロペラ回転方向１回転数、舵角に
よ？て大略決定されるが、粘性流体の剥離現象に起因す
る流れであるため非常に不安定である。すなわち上記の
条件が全く同一であっても、°わずかな外乱例えば船尾
表面上に小突起物を付加すること等によって流れの方向
まで逆になることがある。

本発明は、この点に着目し、船尾の流れに対するわずか
な外乱として船尾船体表面上に水流を適切に噴出するこ
とにより、複雑に変化する船尾付近、の非対称流を制御
しようとするものである。

このため本発明の船尾流場制御装置は、船尾に沿う水の
流れの状態を検出する渡場計と、上記の水の流れを制御
すべく船尾の船体表面に開口する複数の水ジエツトノズ
ルとをそなえ、上記渡場計からの検出信号に応じて上記
水ジエツトノズルからの水の噴出を制御する水ジエツト
コントローラが設けられたことを特徴としている０以下
、図面により本発明の一実施例としての船尾流場制御装
置について説明すると、第４図はその斜視図、第５図は
その作用を示す説明図、第６図はその制御系を示す系統
図である。

第４．５図中の符号ｌは主船体、２は船尾のプロペラ、
３は舵、４は流線を示しており、また符号４ａはプロペ
ラ２の上方を横切ろうとする流れを示している〇 本発明の装置は、上述の流れ４ａが実際にプロペラ２の
上方を横切るのを阻止するため、船尾の左右舷の船体表
面に開口する一対の水ジエツトノズル１１をそなえてい
る。

そして、各水ジェノ斗ノズルｌ】の噴射方向は、プロペ
ラ２の前方の船尾部船体の表面に対し垂直の状態から士
′４５度の範囲とされるか、またはそれより船首方向を
指向するようになっている。

図示の例では、右舷側の流れ４ａが左舷側に比べて優勢
で、淀み点５が右舷寄りに生じようとするのを、右舷側
の水ジエツトノズル】１からの噴射流１１ａにより、船
尾に沿う流れの制御を行なって、淀み点５が船体中心＃
６上に保たれるようＫなっている。

このような船尾における流れの制御を適切に行なうため
１本装置では特に船尾渡場を計測するための可動フィン
型渡場計１２がプロペラ２の上方において３船体に取付
けら打ており、これにより船尾に沿う水の流れの方向と
速さとが検出されるようになっている。

そして、渡場計１２の検出化、号に応じ、左右舷の水ジ
エツトノズルｌ】のいずれが作動して、その水の噴出量
をどの程度にすべきかを制御するため、第６図に示すよ
うに水ジエツトコントローラ１３が設けられている０ すなわち、第５図に示す渡場計１２の回転軸１２＆の回
転量に応じて１図示しないラックアンドビニオン方式に
よりポテンショメータの可動子１２ｂが移動し、これに
伴って発生する検出信号が水ジエツトコントローラ１３
に入力されて、左右舷の水ジエツトノズル１１へ水ヲ送
るポンプＰの駆動モータＭが制御されるようになってい
る。

なお、渡場計１２の可動フィン１２ｆは、図示しない復
帰バネを有して、常時は船体中心線に沿う位置に保たれ
るものであり、第４図に示すように鉛直の回転軸１２ａ
をそなえて左右に揺動しうるようになっているが、その
回転軸を船長方向に水平に設けて、可動フィンを垂下さ
せ左右に揺動可能としたものでもよい。

このような渡場計１２からの検出信号に応じて、水ジエ
ツトノズルコントローラ１３を介し、前述のごとく左右
舷の水ジエツトノズル１１の一方が作動し、これにより
船尾における淀み点５が常に船体中心＋１！６上に保た
れようとするので、船尾流の非対称性が軽減され、船体
の斜坑および操舵による抵抗の増加が抑制されるのであ
る。

また従来のセンターラインフィン（第３図の符号８参照
）を設ける必要がなくなるので、その設置に伴う前述の
船尾振動などの不具合が解消し。

船尾振動の増大を招くことなく船尾流の非対称性を軽減
することができる。

なお、上述の実施例では水ジエツトノズル１１が船尾の
左右舷に１個ずつ設けられているが、これを複数個ず２
設けて、船尾の流れ４ａに対しきめ細かい制御を行なう
ようにしてもよい０また上述の実施例では船体の直進時
について述べたが、操舵による船体の旋回時には淀み点
のあるべき位置を想定して本装置の作用が修正されるか
、または本装置を不作動状態にすることが行なわれる。

以上詳述したように、本発明の船尾流場制御装置によれ
ば、船尾に沿う水の流れの状態を検出する渡場計と、上
記の水の流れを制御すべく船尾の船体表面に開旧する複
数の水ジエツトノズルとをそなえ、上記渡場計からの検
出信号に応じて上記水ジエツトノズルからの水の噴出を
制御する水ジエツトコントローラが設けられるという簡
素な構成で、複雑に変化する船尾付近の非対称流を効率
よく制御しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は船体捷わりの流れを示す平面図、第２図は船体
の斜坑時の力のバランスを示す説明図、第３図は従来の
センターラインフィンを示を船尾斜視図であり、第４〜
６図は本発明の一実施例としての船尾流場制御装置を示
すもので、第４図はその斜視図、第５図はその作用を示
す説明図、第６図はその制御系を示す系統図である。 ｌ・・主船体、２・・プロペラ、３・・舵、４働−流線
、４ａ１１・グロベラ上方を横切ろうとする流れ、５・
弗淀み点、６・・船体中心線、７・拳前進方向、８・−
センターラインフィン、】１・・ジェットノズル、ｌｌ
ａ・・噴射流、１２・・渡場計、１２＆・、・回転軸、
１２ｂ・−ボテ／シフメータの・可動子、１２！・・可
動フィン、１３・・水シェツトコントローラ　ｐ　ａ・
ポンプ、Ｍ・・駆動モータ。 復代理人　弁理士　飯２沼　義彦 第１図 第２図 、第５　図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 船尾に沿う水の流れの状態を検出する渡場計と、上記の
   水の流れを制御すべく船尾の船体表面に開口する複数の
   水ジエツトノズルとをそなえ、上記流′場計からの検出
   信号に応じて上記水ジエントノズルからの水の噴出を制
   御する水ジエツトコントローラが設けられたことを特徴
   とする、船尾流場制御装置。