JPS5973390A - 船舶における整流装置 - 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】 本発明は船舶、特に、肥大船における整流装置に関する
ものであり、肥大船の船尾流湯に生しる伴流係数の大き
い流れを整流してプロペラ作動面に導くことにより船舶
の推進性能を向上させることにある。

一般に、船舶の性能は主機馬力と船速の関係でみること
ができる。

すなわち、船舶が船速゛へで航行する場合に、船体が受
ける抵抗をＲ５と干ると、必要となる主機関からの伝達
馬力ＤＨＰは（１）式で表すことができる。

ＤＨＰｏＣＲ８・Ｖ５／η・・・山 ごこで、ηはｌｌ推進効率あり、（２）式で表すことが
できる。

η−ηイ・η０・４尺・・・（２） 尚、ηｓ＝　（］　　ｔ）　／　（１−ｗ）から算出さ
れる。

前記〜は船殻効率と呼ばれプロペラと船体との干渉に起
因する要素であり、ｔは１（（力減少率、Ｗは伴流係数
である。また、η０は船体の影響を受けない状態におけ
るプロペラの単独効率であり、ηえは推進器効率比と呼
ばれプロペラがＲＩ’Ｊ尾の乱れた流れの中で作動する
場合の効率とプロペラの単独効率η。との比を示す。

したがって、船舶の性能改善の一つとして同一速力に対
して必要馬力を減少させるためには抵抗の減少あるいは
推進効率の同士を割る必要がある。

従来、係る観点から船舶の性能改善を目的として、例え
ばデク１−プロペラや球状７１１．）首が提案採用され
ている。前者はプロペラをダクト内に位置させダクト内
で流体速度を大きくし７てプロペラ作動面に導くように
したものでありで、前記推進効率の一つの要素であるη
。（プロペラの中独効率）の改善を目的としたものであ
る。

他方、後者は船体抵抗のうぢ、造波抵抗の減少を計って
船舶の性能を改善しようとするものである。

ところで、船舶の経済性を高めるために要求される載貨
車量に対して出来るだけ組型を肥大させた、所謂肥大船
が数多く建造、運航されているが、近来、燃料価格の高
騰や省エネルギー的見地から新造船や既存船にかかわら
ず肥大船の経済性をより高めるために、その性能を改善
する気運が高まっている。

その一つの手段として前記ダクトプロペラを採用する試
みがあるが肥大船における船尾流場の特性から生じるキ
ャビテーションエロージョンなど、実用上の問題がある
。

すなわち、係る肥大船の船尾流場は、第１図に示すよう
に、船側に沿う流れ八と、船底よりヒルジ部分を回る上
昇流Ｂと、縦渦Ｃとに大別されるが、この流湯において
は縦渦Ｃは三次元剥離渦であり乱れが大きい。ごの縦渦
Ｃにｆｌｌ）側に沿う流れＡと上昇流Ｂとが混合しζ、
その乱れは一層大きくなる。

このような、混合による乱れほぼはプロペラ直前方上部
で生しるためにプロペラ上部位置番こ伴流値の大きい領
域が集中するが、一般的に、その領域は下方に向って順
次減少する傾向ムこある。

上記のように、肥大船においては従来の所謂スマートな
船舶に比して伴流分布が激しく変化し、かつ、部分的に
は伴流係数の大きな流れが存在する。

換言すれば、プロペラ作動面の上部におＬ）る遅い流れ
とプロペラ作動面の下部における速い流れが生しており
、これらの影響によりプロペラ上部の伴流の集中域では
キャビテーションが発生ずるとともに、各プロペラ罪に
対する負荷が不均一・になっている。

したがって、♀１１を渦Ｃおよび上昇流Ｂの剥離なとに
よりｆｌ（）体抵抗が増大し、加えてプロペラへの不均
一な流れが船体振動、騒音の増加の原因になっている。

そして、このような流湯においては、通常のダクトプロ
ペラはプロペラとダクトとの相互交渉がプロペラ周方向
にほぼ一定であり、流れの均一化ができない。

したがって、通常のダクトプロペラは前述したような船
体振動、騒音の発生を減少させることが出来ないばかり
でなく、ダクト内面にキャビテーションエロージョンが
発生し、長期使用に耐えられないでいる。加えて構造的
に高強度、高精度が要求され建造費が高くなるなどの問
題がある。

さらに、ダクトプロペラを既存船に取付けようとする場
合にはプロペラと主機回転数を適切な関係に保つために
新らたなプロペラ、具体的にはピッチの大きなプロペラ
に取り替える必要がある。

これは通常のダクトプロペラではプロペラ位置での流速
が過大になり、既存プロペラのままでは、その回転数が
同一主機馬力の状態で最低でも約１割は上昇し、最大主
機馬力が発揮できなくなることとなり、結果的には、そ
の流速に対応することができない。

したがって、プロペラを交換するか、あるいはエンジン
の回転数を上げる必要があるが、実際にはかかる改造工
事は困難で、多大な費用を要することになる。（のため
、通常のデク１−プロペラを既存のプロペラを利用して
採用することは最適性能を発揮させることが困！であり
、結局、運航に支障を来すことになる。

係ることから、通常のダクトプロペラをダクトの前方へ
移動させ、該ダクトの後端縁をプ１」ペラ近傍に位置さ
せることが考えられるが、かかる構造にするとダク１−
の推力により船体を後方に引く作用が強くなり、推力減
少率ｔが増大するため船殻効率ηが低下し、その結果推
進すＪ率ηが劣化するごとと佐るため、意図した効率の
改善か出来ないこととなる。

したがって、１ｆｆｌ常のダクトプロペラの問題を解決
し−・つ推進効率ηを改善するためにはダクトの前θＦ
１緑をできるだり船体がら離ずとともに、その後端縁を
プＩ：Ｊベラ近傍に位置さ一ロる必要がある。

然し乍ら、船体とプロペラの距離は制約されているため
に必然的にダクトの長さが短いものとなる。その結果、
ダクト自体が発生ずる推力は小さく、また油密のダクト
プロペラに比してプロペラ効率も低下することとなり、
実用に供することができない。

そこで、本発明者等は上記の如き欠点がなく、かつ推進
効率の良い船舶について鋭意検討し、本発明を完成した
。

すなわち、本発明はリング状構造物を、その後端縁とプ
ロペラとの間に間隔を設けて船体に嵌合し、かつ前記リ
ング状構造物の前方にポテンシャル流れの流向にそって
フィンを船体の両舷側に設けたことを特徴とする。

以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の整流装置を（Ａｈえた肥大船のｉｊＱ
尾（１１５の側面図、第４１Ｘ＋　ハ第；３図〕＋ｖ−
１ｖ　ｌｖｉ　１ｊｉｉ図、第５図は第３図の■−■ｌ
１Ｊｉ面図であり、船体５にリング状構造物１とフィン
８を取付けている。

すなわち、前記リング状構造物ｌは、その後端縁とプロ
ペラ４との間に間隔ｄを有し、かつリング状構造物１の
上部の長さ１、の少なくとも２０％以上が船体５と嵌合
するよ・うに船体５に取り付けられている。

また、リング状構造物１は、その一部が支持部材６を介
して船体５に固定されている。さらに、前記プロペラ４
の後方に舵７が配設されている。

前記リング状構造物１は横方向から見て」二部の長さし
が下部の長さλより大きく形成され−（いる。すなわち
、リング状構造物ｌの」一部長さＬはプロペラ４の直径
りの０．２〜１，０の範囲内から選ばれ、上部から下部
に向って、その長さが徐々に減少するように構成されて
いる。また、前記リング状構造物１の断面形状は、その
内側面２が緩やか凸状をなし、かつ外側面３が直線用を
なす、所謂翼形断面に構成されている。

上記間隔ｄは船尾流場における船尾渦の形状、位置、あ
るいはプロペラの荷重度などにより決定される。

また、上記リング状構造物１の横断面形状は円形である
が、この形状に限定されるものではなく、船尾流場にお
ける伴流分布や船体境界層の形状、厚さを考慮して髄内
若しくは多角形状など適宜の形状を選択できる。

他方、上記のフィン８は板状形をなし、前記リング状構
造物１の前方に位置してポテンシャル流れ、つまり上昇
流Ｂ−？）縦渦Ｃの流れの流向に沿うように前記船体５
の両舷に、それぞれの舷側から外方に突出するように固
定されている。

上記リング状構造物１とフィン８を備えた肥大船が走航
すると、船側に沿・う流れＡ′と」二胛流Ｂ′が発生ず
るが、前記船側に沿う流れΔ′は、第２図に示すように
、船体５の船側に沿つζはぼ平行に流れ、その一部は前
記リング状構造物Ｉに向かう流れＡ　″となって流動す
る。

他方、ヒルジ部分を回る上昇流Ｂは前記フィン８に沿い
ながら前記リング状構造物１に向って流動する。

しかして、前記リング状構造物１内に流入した船側に沿
う流れＡ′の一部Δ″と一ト昇流Ｂ′は前記リング状構
造物１によってさらに整流されて均一な流れとなって前
記リング状構造物１の後端縁からプロペラ４の作動面に
供給され、該プロペラ４はより均一な流れの中で回転す
る。

第６図乃至第８図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、フィン９，１０を多段に設けている。このように構
成することによって、さらに整流効果が向上するように
なる。

その他の構成は上記第１の例と同一であり、同じ部側に
同し符号を付与した。

上記のように、本発明はリング状構造物を、その後端縁
とプ１コベラとの間に間隔を設けて船体に１１χ合し、
かつ前記リング状構造物の前方にポテンシャル流れの流
向にそってフィンを船体の両舷側に設けたために、船尾
ヒルジを回る一ヒ昇流１３　′はヒルシ渦を発生ずるこ
となく前記フィン８に沿いながら前記リング状構造物１
に導入されて該リング状構造物１内でさらに整流される
。

したがって、プロペラはより均一な流れの中で回転する
ために推進効率が一段と向上するようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の船舶における船尾流の状態を示す斜視図
、第２図は本発明に係る整流装置を備えた船舶における
船尾流の状態を示す斜視図、第３図は本発明の整流装置
を備えた肥大船の船尾部の側面図、第４図は第３図のＩ
Ｖ−ＩＶ断面図、第５図は第３図の■−■断面図、第６
図は本発明の整流装置を備えた他の肥大船の船尾部の側
面図、第７図は第６図の■−■断面図、第８図は第６図
の■−■断面図である。 ■・・・リング状構造物、２・・・内側面、３・・・外
側面、４・・・プロペラ、５・・・船体、６・・・支持
部材、７・・・舵、８，９゜１０・　・　・フィン。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　腎　照 弁理士斎下和彦 ４７６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リング状構造物を、その後端縁とプロペラとの間に間隔
   を設けて船体に嵌合し、かつ前記リング状構造物の前方
   にポテンシャル流れの流向にそってフィンを船体の両舷
   側に設けたことを特徴とする船舶における整流装置。