JPS5950889A - 船尾渦を制御する船尾フイン - Google Patents

船尾渦を制御する船尾フイン

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JPS5950889A
JPS5950889A JP16259182A JP16259182A JPS5950889A JP S5950889 A JPS5950889 A JP S5950889A JP 16259182 A JP16259182 A JP 16259182A JP 16259182 A JP16259182 A JP 16259182A JP S5950889 A JPS5950889 A JP S5950889A
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JP
Japan
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stern
eddy
line
fin
propeller
Prior art date
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Pending
Application number
JP16259182A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoo Hanawa
塙 友雄
Yoshitaka Hashimoto
橋本 美貴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SANOYASU KK
Original Assignee
SANOYASU KK
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Publication date
Application filed by SANOYASU KK filed Critical SANOYASU KK
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Publication of JPS5950889A publication Critical patent/JPS5950889A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/16Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens

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、船舶の船尾振動を消去し併せて推進効率を向
上させるための船尾渦乞消滅又は極少となし得る船尾フ
ィンに係るものである。
通常の船舶、たとえば11FIII船においては船尾部
分に、船舶の進行方向に沿った軸を有する縦渦が発生し
、2 +111船でも大同小異このような縦渦が認めら
れ、これは船体表面に沿う船尾周シ流れの3次元剥Nf
t現象に起因するものということができる。
この状況を解析するとそのメカニズムは次のように説明
することができる。すなわち、第1図ないし第4図に示
すように、在来の】1銭常船舶では船体中央部の船底附
近を経て、船体後部船側へまわシ込むカ「、れは、43
1図のP点における流れとして示すごとく、流れに直角
方向の船体表面圧力に勾配が存在し、さらに、圧力が水
面から船底へ向う方向に作用する】1n常の船7.%I
Jでは、境界層内の粘性流V1、」3χ界1f”′i外
の非粘性流であるポテンシャル流(4)よりも流れの向
きが上方へ捩れるように流れ【、この主流であるポテン
シャル流(4)から捩れて上方へ向う粘性流が水面近く
へ進むとき、水線(2ン近くでは肋骨線(9)方向に船
体圧力勾配がないために、粘性流もポテンシャル流(4
)と同4゛)1に水平に近い角ti〔で流れることにな
り、ここの境界層内では斜めに上昇する粘性流と水平粘
性流との衝突が起り、斜めに上昇していた粘性流は反転
して図に乃くずように斜めに降下し、船体表面沿いに接
して流れ、限界流線(5)を形成する。この流線は船底
方向へ向うとき、斜めに降下する他の粘性流水分を合流
させながら、船底ビルジ部分から少し上方で再び水平方
向に近い粘性流に遭遇する。この附近でも肋骨線に直角
な方向の船体表面圧力勾配はないのでやむなく3次元剥
1121fを発生して図示のごとき剥離〜(7)を形成
し、斜めに降下する粘性流は境界層外τlすに沿って斜
めに再び上昇し、第2図に示すように船尾方向に向う長
いピッチの内回り渦を生ずる。この渦は境界層を(W込
んで流速を減じ、プロペラ面に拡散流入し、第4図に示
すようにプロペラ円内にて局部的に伴流が大きなって、
丘状の流速が遅い伴流分布をつくることになる。
この部分でのI保渦tよ有効伴流係数を高め、船の推進
効率の改善に役立つことは周知のとおりであるが、その
反面、渦による運動エネルギー損失のため船体抵抗を増
大する。従って、渦を推進性能に役立つようにするため
Kは、渦成分がプロペラ円面域内にその殆んどが吸収さ
れ、プロペラ円の面域外へ打[できるだけ渦が拡散しな
いようにすることが好ましいのであシ、そのためには、
渦の発生を望°ましい部域において適度の大きさに制御
することが必要である。
ところが、近乍積載量増大のニーズに応えるべく船型は
肥大化の一途を辿っているが、肥大船型で11肋骨!+
?=A方向に、船体表面圧力勾配が生ずる面稍示大きく
なシ、勾配の瓜合いも大きくなって、肥大船型は前記の
3次元剥離発生の面積および規仏は大きくなり船尾渦過
大のり表象が避けられない。
最近では3仄元境界層理論等による解明に基づき、設計
段階において肋骨線形状を最適のものに選択することが
可能となシ、成る第21現は船尾渦の発生、!、11象
食(ヒ握できるようになったが、肥大船型の場合には船
尾渦過大がメ1′1.けられず、その結果、船体抵抗が
Jil大し、船尾渦による推進性能の向上と船体抵抗の
増大とオ衡量すれば、省エネルギー金目的に総合(7&
進性能を改善する釦は船尾渦を弱勢させる方がよい場合
が多い。
さらに、近?トに至り推進効率改善9ため、プロペラの
低回転化が促進されているが、これはプロペラ1gあた
りの推力を増大させるので、船尾部における伴流分布に
第4図にみるごとき渦による丘状分布状態が存在すると
、仁の中でプロペラが回転することにより、プロペラに
IJuわる力の非定常性が強まシ、キャビテーションや
異常な船尾プロペラ起振力を発生し、ために生ずる船尾
振動によシ運航がl511害されることもあシフqるこ
とが判明している。プロペラ起振力を減少させるために
はハイリー・スキュープロペラ等が開発されたが、伴流
分布を均一化することはそれ以上に効果的であシ、肋骨
線形状の変更以外の方法で船尾渦を制御して、伴流を均
一化する対策を確立することが枢要な課題となってきて
おり、また、こういった方法は間カ1が起った既存船に
対する対策・修繕船対策としても有用である。
本発明は斯かる現況に鑑がみ、肋骨線形状に依存するこ
となく船尾渦を制御し、伴流を高41に進動率をイ4す
るのに1瞳2滴な状態でプロペラ円面域にもたらす構成
全提案せんとしてなされたもので、船体船尾境界層内部
にポテンシャル流線にG ’57 イyを設けることに
より、船尾縦j渦を消滅させ或いは極めて弱勢にし、剥
げ線並びに明着線を消滅させることができる船尾フィン
の提供を目的としている0 以下、不発IJIの1実施例を図面に基づき説明すると
、第5図又は676図に示すように、船体の船尾(1)
境界層内に6舷に1条又は・枚数°条のフィン翰を取付
けるのであって、これらのフィンい)はポテンシャル流
線(4)に沿い、8次元剥離発生の沿体表面域の中にお
いて、船体表面にはl′j直角に近い角#A[で取付け
る。な“し、3次元刊li++tが発生するf<1−城
は、設計J′iI’:′?においても、8次元境界層計
算の実施又は回流水槽による流れの可視化試験等で確め
ることが可能となっている。
本発明のフィン(至)の効果は、起振力防止を含む船の
総合推進力を著しく改善する。すなわち、船尾フィン翰
葡取付けた場合は、3次元剥離発生の源である第1図に
みられるような剥File線(7)に至る剥y711域
内を斜めに降下する粘性流はフィンイ塾によシ遮断され
、その結果、剥離全域にフィン(ホ)が伸びているとき
には3次元剥離現象祉消滅し、フィン0I砂の長さが短
いときには8次元剥離現象が縮少し、第5図に示す船尾
(1)部の■−■視断面における伴流の状態を示す第7
図にみるごとく、フィンu9を設けることにより、肋骨
線(9)形状は在来船と変らなくても、船尾l[1”h
は消滅して層流となり、市3図にボす在来船の伴流の、
+2’勅とは異なって水線近くの附着線(6)並びにビ
ルジ近くの剥nf6 是i! (7)も消滅する。
フィンψυの存在によって船体抵抗は増加するが、1」
を抗増大の原因it流速の遅い粘性流によるものである
からきほど大きな値とはならず、渦減少或いは消滅のだ
めのデIリド11エネルギー吸収による抵抗減により相
殺され、全抵抗は若干の減少となり、推進性能でも有利
な船となるのである。
この場合の伴流分布はl■8図に示すように i!+、
++による丘状分布は)すγ消して均一となり、プロペ
ラ円(11)に2、す1かれる水流の[11■進方向等
伴5を線は平準化されて訃り、以上の事5S身」、回流
水槽可視化試j1.ηおよび自航試11.・すを広範囲
な組型について実施しぞの結果(Ifli認さ〕゛また
ものである。
本発明の船尾6+′!rる:消滅又は減少さぜる船尾フ
ィンは、その船体への取付けにあたって、本発明者等が
先に!(ケ願昭56−195880号として開示した「
4(h進性能向上方法、船体1辰io)軽減方法及びそ
の船体(°11造」中にて、l、l、j案した層汁支障
体と併用するなれば、本発明の船足フィンによ゛り揄”
ハS?T′、′1.が(′、広少化されているために、
層流支障体によって局所的につくられた境界層の厚い、
流速の遅い水流を、意識的にプロペラ而に導゛人し、渦
による丘状分布がなくなった残りのプロペラ面内伴流分
布をより均一化し、且つ伴流係数も、!−7,め、メ、
η振力減少と推進効率改善の両者を達成することが可能
となり、上記層流支障体の効果を増大し得ることは本発
明の有Aりな点である。
さらに船尾π″bが消滅又は減少すること1、自航船舶
の船尾11.(勅を消去するのに卓効を奏し、乗(1の
居住性を格段に向上させ得る。
以上の実施例は主としてt +Iylt船についてのも
のであるが、ボツシ/グ外側部の3次元剥離に起因する
不均一伴流が2aめられ易い2軸船についても、不発り
[jの船尾フィンを取付けが効果的であることは勿論で
、本発明の要旨に従うものであれば、その技術的思想は
上記の実施の諸例に限定される仁とはなく、それらから
導かれる応用、転用又は変形はすべて本発明の技術的範
囲に包含されることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
2°[1図〜第4図は在来船の船尾に関するもので、第
1図及びpg 2図ケよ船尾部水線下の水流の状態を示
す図、第8図は第1図のIII −Ill断面部におけ
る縦渦の発生を示す図、第4図はプロペラ円に導入され
る伴流の状態を示す伴流分布図である。第5図〜第8図
は本発明の船尾フィンを取付けた状態におけるもので第
5図及び第6図は船尾フィンとその取付けによる船尾部
水線下の水流の状態を示す図、第7図は第5図の■−■
1析面部における縦渦の消滅を示す図、第8図はプロペ
ラ円に導入される伴流の船尾フィンによる挙動金示す伴
流分布図である。 (1)・・・船尾      (2)・・・水線(3)
・・、プロペラ(4)・・・ポテンシャル流線(5)・
・・限界流、縮    (6)・・・附着線(7)・・
・//、+1めIF、 l!I+J!<8)・・・船尾
部(9)・・・肋骨線(1ト・・プロペラ中心Uυ・・
・プロペラ円   0シシ・・・笠什流速1現線(1:
p・・・プロペラ円周方自速Iff h’冑分 。 翰・・・フィン I′l ニーニーj 第1図 第5図 第6図 510− 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1軸又は複数軸船舶の船尾水線下の、水流の境界層内に
    おいてポテンシャル流線にほぼ活って、肋骨線よシ突出
    する1条以上のフィンを沼設し、8次元剥離発生域内に
    おける船尾渦を消滅又は減少させる構成としたことを特
    徴とする船尾渦を制御する船尾フィン。
JP16259182A 1982-09-17 1982-09-17 船尾渦を制御する船尾フイン Pending JPS5950889A (ja)

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