JPS6113435Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 近年船舶においても油価の高騰に関連して省エ
ネルギー対策の一段の追求，強化が要請されてい
るが、そのためには船の推進効率を改善すること
が最も効果的な手段の１つであることは明らかで
ある。

ところで一般に、船の推進効率ηは次式で表わ
される。

η＝ηｔ・ηｈ・ηｏ・ηｒ ＝ηｔ１−ｔ／１−ｗ・ηｏ・ηｒ ただし、ここで、 ηｔ：伝達効率 ηｈ：船体効率 ηｏ：プロペラの単独効率 ηｒ：プロペラの船後／単独状態の効率比 ｔ：推力減少率 ｗ：伴流係数 そして、船体の抵抗をＲ、推力をＴ、プロペラ
の前進速度をVa、船の速度をＶとすると、１−
ｔ＝R/T，１−ｗ＝Va/Vでそれぞれ表わされ
る。

これらのうち、伝達効率ηｔは、機関部によつ
て決まり、またプロペラ効率比ηｒはほぼ1.0で
あるから、推進効率ηの上昇は、主として、船体
効率ηｈかプロペラの単独効率ηｏの改善によつ
て達成されることになる。

プロペラ単独効率ηｏは荷重度Bpによつて、
ほぼ一義的に決まつており、この値を大きくする
には、Bpを下げてやればよい。

現在盛んに採用されている大直径プロペラもそ
の具体化のひとつであつて、プロペラの直径を大
きくすれば、このηｏは上昇する。

しかしその反面、その直径を大きくすると、流
速の大きな部分が必然的に、プロペラの作動面内
に流入してくるため、１−ｗが大きくなり、船体
効率ηｈは低下する。

したがつて、プロペラ効率ηｏの改善量は船体
効率ηｈのこの悪化により、かなり相殺される。

またバラスト吃水との兼ね合い、換言すれば、
プロペラの没水度合いや、プロペラの起振力，製
造限界といつた問題もあるため、プロペラの直径
はいくらでも大きくできるというものではない。

プロペラは二軸化することによつても、その荷
重度Bpが相当下がるので、ηｏは大きく上昇す
る。

しかしながら、二軸化する場合には、流速の大
きなところに、ブラケツトあるいはボツシングを
張出して、プロペラを設置する必要があることか
ら、（１−ｗ）が大きくなるうえ、付加物による
抵抗の増加もあるため、一軸船に比べて、推進効
率ηは若干悪るくなるが普通である。このような
不利，不都合を解消すべく考案されたものが、第
１図に例示した双胴形船尾船型であつて、それぞ
れプロペラ軸をそなえた一軸船の船尾を左右対称
に有し、しかもそれらプロペラ軸の間にはバトツ
クフロー型船底面が形成されているような二軸船
である。したがつて、船体効率ηｈは通常の二軸
船よりも改善され。むしろ一軸船の値に近くなつ
ており、上記した付加物抵抗もあまり生じない。
このようにして、プロペラを二軸化し、ηｏを上
昇させることは、全体の推進効率ηの向上にかな
り有効に寄与する。

したがつて、このような双胴形船尾船型は、一
軸船における船体効率ηｈの長さと、二軸船にお
けるプロペラ単独効率ηｏの良さとを兼ね備えた
船型であると言うことができる。

本考案は、この種の改良された双胴形船尾船型
に対し、さらに舵配置や船尾の双胴ないしは擬双
胴部および船体フレームラインの形状に適切な配
慮を払うことで、その推進効率ηを一段と向上さ
せることができる新規な双胴形船尾船型を提供し
ようとするものである。

一般にプロペラは通常船底から巻き上げてくる
船尾上昇流の中に設置されており、プロペラ翼に
はこの水流が斜めに当ることになるため、プロペ
ラ効率ηｏの低下がもたらされる。したがつてか
かる不利の解消には、船尾部船型の選定に十分な
配慮をくばり、伴流ができるだけ水平に流れるよ
うにすることがきわめて重要となる。

また従来公知の双胴形船尾船型においては、そ
れら左右の双胴部の内側に沿つて上昇流が起りや
すいので、これら双胴部の間で、各プロペラ軸寄
りにそれぞれトンネル状の船底凹入部を形成させ
ることによつて、上記の目的を達することができ
る。第２図はこのような着想に基づいて、最近開
発，提案された双胴形船尾船型における船尾部の
正面線図を例示したものである。

本願の考案においては、後述するように、この
種のトンネル状船底凹入部の形状にさらに改良を
加え、該双胴部においてプロペラ軸を有する擬双
胴部の前端附近からプロペラ直上を通つて、船体
のほぼ後端にまで達せしめ、プロペラ直上位置で
の船尾船底を凹面に形成するとともに、プロペラ
作動面内には水平に近い流れが入るようにしてあ
る。

しかも船尾部船底の凹入部をこのような形状に
することで、プロペラ翼中心直上に位置する船体
底面のベースラインからの高さは他の部分より大
きくなしうるので、プロペラの直径を大きくでき
るという直接的な利点のほかに、プロペラ作動面
内へ導入される流速が最も小さいこの上方位置に
おける流れを加速させることになるため、伴流の
均一化が招来される。したがつて、プロペラの起
振力は緩和され、その分だけプロペラ直径をさら
に大きくできるという間接的な効果も得られる。

なおこの場合、該擬双胴部の外側に、該擬双胴
部の内側のものと同じような船底凹入部を設け、
この両者の船底凹入部をプロペラ直上附近で合流
させ、一つのトンネルを形成させるとともに、プ
ロペラ直上附近におけるトンネルの断面形状をプ
ロペラ軸心線を中心とした円弧状にすれば、起振
力の緩和が一層効果的に行なわれるうえ、プロペ
ラの大直径化も容易となる。

またこのようにしてプロペラの大直径化をすす
めると、舵の配置が問題になつてくる。すなわ
ち、双胴形船尾船型では舵間距離の大きな二軸二
舵方式となるため、一舵当りの舵面積は同一要目
を有する一軸一舵型における舵面積の約半分程度
となるけれども、操舵時には、プロペラ後流中で
流速の大きい部分であるその周辺部が舵に当るよ
うにした方がよい。今、トンネル状船底凹入部に
よつてプロペラを大直径化すると、たとえば、第
３図のような船型となる。このとき通常の如く、
プロペラ軸心線附近を通るほぼ垂直な舵配置を採
用すれば、プロペラ中心からトンネル状船底凹入
部までの距離が大きいため、プロペラ後流中の周
辺部を十分に利用するには舵は高さの大きな舵に
しなければならない。しかし、舵面積は前述した
如く、小さくてもよいので、結果的には、アスペ
クト比の大きな舵とせざるをえず、経済的な問題
が発生するとともに、製作上長さの比が大きい舵
となるため、舵抵抗が大きくなる。

一軸船の場合には、通常プロペラの直後に反動
型舵を置き、プロペラ後流をこの反動型舵に当て
て揚力を発生させ、その一部を推力として回収，
利用することで、船の推進効率ηを向上させるこ
とがよく行なわれている。

しかし、双胴形船尾船型においては、一般に舵
は相対的に小さいなることおよびマリナー型舵の
採用が多いことから、この種反動型舵の採用は困
難であつて、普通の平衡舵がほとんどの場合に採
用されている。また二軸プロペラのため、その後
方回転流は一軸の場合にくらべて、かなり弱くな
つている。このような場合、舵をプロペラの直後
に配置しても推進装置としての効果はあまり期待
できないだけでなく、プロペラによつて加速され
た水流が常に当たり抵抵抗増加の一因ともなるた
め、舵はむしろプロペラの後流中に入らないよう
に外して配置する方がよいことは明らかである。
しかし、その一方、操縦性能の面からすると、舵
は操舵時にはプロペラの後流中にあることが望ま
しい。

第３図に示したトンネル状船底凹入部付船型で
は、プロペラ附近の船底凹入部の外縁部や内縁部
では外板が、プロペラ軸心線の直上部よりかなり
下がつてくるため、この部分に舵を、プロペラ後
流の外側で、かつ後流の外周に接触しない限度で
できるだけ近接させた状態で、しかも左右対称に
設置すれば、船の直進時にはプロペラ後流が舵に
直接当らないので抵抗増加もあまりなく、また操
舵時には必ず左右どちらかの舵にプロペラ後流
の、しかも流速の大きな部分が当ることになるか
ら、操船上の問題はない。そのうえ、この場合は
舵に流入するプロペラ後流周辺部の流速が大きい
部分は上下にあまりひろがつていないので、舵の
アスペクト比をそれほど大きくしなくてもよいた
め、プロペラ軸心線附近に舵を設けた場合のよう
な問題は起こらない。

ところで、プロペラ後流にはいわゆる縮流効果
があつて、後流の断面積はプロペラ半径によつて
決まる全回転円面積（Disc area）よりやや小さ
くなるから、この縮流のすぐ外側に舵を近接して
配置すれば、船の直進時にはプロペラ後流が舵に
直接当たることはない。

なお舵は一般に垂直につけた方やよいが、プロ
ペラ後流からの外し方については船体中心線寄
り、船側寄りのいずれでも差しつかえない。

一軸船の場合、プロペラの作動面内には通常左
右対称な流れが入つてくるため、プロペラ自体は
右回りでも、その効率にはほとんど差異が生じな
い。しかしながら、どちらの場合でも、プロペラ
の各翼が右半円を通過する時と、左半円を通過す
る時とでは、プロペラの回転方向がプロペラ作動
面内の流れに対して反対になるため、スラストお
よびトルクが変動し、これが振動の一因となる。

これに対し、二軸船の場合には、プロペラ作動
面内に一定回転方向の流れが生じやすく、その結
果、内回りプロペラと外回りプロペラとでは、推
進効率に相当大きな差を生ずることがよく見受け
られる。これは、よく知られているように、プロ
ペラ作動面内の流れと反対方向にプロペラを回転
させると、プロペラ後流の回転エネルギーが減少
して推進効率ηが上昇し、同一方向に回転させる
とこの効率が低下するためである。

したがつて、プロペラ作動面内の流れを人為的
につくり出すことで、推進効率ηを向上させるこ
とができる。そのためには、船尾に設ける擬双胴
部の後部の、対応するプロペラの軸心線より下方
または上方にある部分を当該プロペラ作動面内に
生じさせたい面内流の方向にひねつてやれば、所
期の目的を達成することができる。なおその効
果、プロペラ作動面内に形成される一定回転方向
の流れの中でプロペラは回転することになるた
め、キヤビテ−シヨンおよび振動の軽減にも好影
響がもたらされる。

また擬双胴部にひねりを加える代りに、該擬双
胴部のプロペラ軸心線に垂直な外板断面形状を円
に近くして、プロペラに流入する伴流が周方向に
できるだけ均一になるようにし、これを利用した
プロペラの設計を行なうことにより、プロペラ効
率ηｏを良くすることもできる。

次に上述した改善案を組み合わせてなる本考案
の二つの異なる実施例について、具体的に詳述す
る。

第３図ＡおよびＢは、プロペラを外回り、舵を
プロペラの回転円周の船側側に配置し、擬双胴部
の下部を船側側にひねつた実施例を示している。
本図において、１は船体中心線、２は吃水線、３
はプロペラ軸心、４はバトツクフロー型船底面、
５はトンネル状状の船底凹入部、６は擬双胴部、
７はプロペラの回転円周、８は舵、矢印は回転方
向である。また９〜１１はバトツクラインで、そ
れぞれ舵軸心線，プロペラ軸心線、船体中心線を
含む垂直面と外板面との交線を示す。

擬双胴部６は外回りのプロペラに対応してその
プロペラ軸心線より下方部分をその回転方向とは
反対の外方（船側側）に傾斜させ、かつひねつて
ある。

この擬双胴部６の下方部分の傾斜およびひねり
によつて内回りの接線伴流が形成される。したが
つて、外回りのプロペラはこの内回りの接線伴流
を利用することができるため、プロペラ後流の回
転エネルギーの減少が達成される。

擬双胴部６の内側においては、バトツクフロー
型船底面４との間に擬双胴部の前端附近からプロ
ペラの直上を通つて、船体のほぼ後端にまで達す
るトンネル状船底凹入部５が設けられている。

また擬双胴部６の外側には、上記した該擬双胴
部の内側におけるトンネル状船底凹入部とほぼ同
様な船底凹入部が設けられ、これら両者の船底凹
入部はプロペラ直上附近で、一つのトンネルを形
成するように合流せしめられるとともに、このト
ンネルの断面形状はプロペラ軸心線を中心とする
円弧、あるいはそれに近い形状にしてある。

円弧状断面を有するこのトンネルの形成によ
り、プロペラの翼先端とその直上に位置する船尾
部船底との間隔を十分大きくとることができ、し
たがつて、プロペラの大直径化が可能になるとと
もに、該トンネル内で回転するプロペラの翼先端
と船尾部船底との距離をほぼ一定にすることがで
きる。しかも、該擬双胴部の内側および外側の船
底凹入部をプロペラの上端附近で合流させたこと
により、プロペラ作動面内へ導入される流速の最
も小さい伴流部分が加速せしめられるため、プロ
ペラの起振力は著しく軽減される。

プロペラとの相互干渉を減じるため、舵８はプ
ロペラの後流中に入らないようにその回転円周７
の外側に近接して、しかも左右対称に設けてあ
る。

プロペラ附近に設けた該円弧状のトンネルの存
在により、その外縁部の外板を、プロペラの軸心
線直上部よりもかなり下げることができるため、
高さが低くく、面積も小さな舵を容易に設置する
ことが可能となる。

舵をこのような配置にすることで、船の直進時
には、舵８にプロペラ後流は当たらないため、抵
抗増加を防ぐことができ、しかも操舵時には、左
右いずれかの舵にプロペラ後流が当たることと、
左右のプロペラ間の間隔が大きいことのため、操
縦性能の点では全く問題がないと言える。

第４図Ａ，Ｂに示した第二の実施例は、第３図
の実施例における擬双胴部６の下方部分のひねり
の代りに、該擬双胴部のプロペラ軸心線に垂直な
外板断面形状を円に近くして、プロペラ作動面内
にできるだけ周方向に均一な伴流が流入するよう
にして、プロペラ効率の改善をはかつたものであ
る。なおこの場合のプロペラの回転方向は、内回
りでも外回りでもよい。また図中の１〜１１はそ
れぞれ第３図の実施例におけるものと実質的に同
一のものを示す。

なお本願の考案は、上記実施例に限定されるも
のではなく、たとえば、プロペラを内回り、舵を
プロペラの回転円周の船体中心線側に配置した
り、該擬双胴部のプロペラ軸心線より上方部分を
対応するプロペラの回転方向とは反対方向の船体
中心線側に傾斜させ、かつひねるなど、その要旨
の範囲内で種々の変化，変更を施しうるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来公知の双胴形船尾
船型を例示した正面線図、第３図および第４図は
本考案に係る船尾部船型の二つの実施例を示すも
ので、第３図Ａおよび第４図Ａはそれぞれの正面
線図、第３図Ｂおよび第４図Ｂはそれぞれの側面
図である。 ０１，１……船体中心面線、０２，２……吃水
線、０３，３……プロペラ軸心、０４，４……バ
トツクフロー型船底面、０５，５……トンネル状
の船底凹入部、６……擬双胴部、０７，７……プ
ロペラの回転円周、８……舵、９……舵軸心線を
含む垂直面によるバトツクライン、１０……プロ
ペラの軸心線を含む垂直面によるバトツクライ
ン、１１……船体中心線を含む垂直面によるバト
ツクライン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 船尾部の船体中心面の両側に対称的に設けら
   れた一対のプロペラと、これらプロペラの後方
   において、該船体中心面の両側に対称的に設け
   られた一対の舵とを備えた双胴形船尾船型であ
   つて、それら各プロペラの軸心線に沿う外板面
   が一軸船の船尾部吃水線下形状に近い形状を有
   するそれら各擬双胴部両側の船底面には上記各
   プロペラ軸心線寄りの位置にそれぞれ下方に対
   して凹入させたトンネル状の凹入部が設けら
   れ、これら擬双胴部の各内側にあるトンネル状
   の凹入部間にはバトツクフレー型の船底が形成
   されているとともに、それら各擬双胴部両側に
   設けられたトンネル状凹入部はそれぞれ対応す
   る擬双胴部のほぼ前端位置から船尾端に向つて
   上昇するにしたがつて接近し、対応するプロペ
   ラの直上附近で互に合流してトンネル状の一個
   の凹面を形成するようにせられ、しかも上記２
   個の舵はそれぞれが対応するプロペラの後流の
   外周に接触しない限度で、極力近接させて、そ
   の船体中心線側または船側側に、当該船体中心
   面に関し、左右対称的に配設されていることを
   特徴とする、双胴形船尾船型。 (2) 各プロペラの直上附近に形成されるトンネル
   状の船底凹入部の横断面形状は当該プロペラの
   軸心線を中心とする円弧、あるいはそれに近い
   形状にされていることを特徴とする、実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の双胴形船尾船型。 (3) 上記擬双胴部はそのプロペラ軸心線より上方
   部分あるいは下方部分が対応する当該プロペラ
   の反転方向にひねられていることを特徴とす
   る、実用新案登録請求の範囲第１項または第２
   項記載の双胴形船尾船型。