JPS62261590A - 船舶の推進性能向上装置 - 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、船舶の推進性能を向上させるための装置に関
し、特にスクリュープロペラ後流の回転エネルギを推力
として回収するようにした、船舶の推進性能向上ｙｌｃ
ｒ１１に関する。

〔従来の技術〕

一般に、スクリュープロペラ後流の回転エネルギを推力
として回収する船舶の推進性能向上装置としては、第３
，４図に示すようなものがあり、スクリュープロペラ４
の後方に遊転プロペラ６が配設されている。

つまり、船体１後端のスターンフレーム１１にはボッシ
ング８が形成され、同ボッシング８にプロペラ紬３が回
転自在に保持される。このプロペラ紬３の曲端は、船体
１内部の主機２に連結され、その後端はスクリュープロ
ペラ４のプロペラボス４ａに連結・固着される。スクリ
ュープロペラ４は成敗のプロペラ翼５（本従来例では４
枚）で構成されていて、各プロペラ翼は、プロペラボス
４ａから′１５径方向１こ向けてほぼ直線状に突設され
、正ｒ；１．１ｌｉｌ１１’、　１．＋　Ｊ−１，４−
１’、ｌ　１．＋　Ｉｌ＋、　−４＋　ｍ　４１９１１
１１−−ｋ　９　Ｌ　”　ｌ＋　ｍ＋　１−て形成され
ている。

また、スクリュープロペラのプロペラボス４ａの後端に
は、遊転プロペラのプロペラボス６１Ｉがスクリュープ
ロペラのプロペラボス４ａと同軸的にそなえられ、遊転
プロペラ６は、中心軸線回りに自由に回転できるように
なっている。

この遊転プロペラ６は、複数のプロペラ！Ａ７（本従来
例では７枚）で構成されていて、各プロペラ翼７は、遊
転プロペラのプロペラボス６１Ｉから１へ径方向に向け
て直線状に突設されている。

そして、遊転プロペラ６のプロペラ径は、スクリュープ
ロペラ４のプロペラ径より大きく設定され、遊転プロペ
ラ６の各プロペラ翼７において、回転中心寄りのスクリ
ュープロペラ４の後流中には、遊転プロペラのタービン
部７ａが形成され、同タービン部７ａより外方には、遊
転プロペラのプロペラ部７１）が形成される。

このタービン部７ａはスクリュープロペラ後流９により
回転駆動され、こうして加えられるタービン部７ａへの
駆動力により、遊転プロペラ６が、スクリュープロペラ
４よりも少ない回転数でプロペラ４と同一の方向に回転
するように、タービン部７ａの翼面の迎角が設定されて
いる。

また、遊転プロペラのプロペラ部７１＋の翼面は、遊転
プロペラ６の回転時に、船体１の前方向への推力ＴＩ）
を発生するように火さくひねっｒこ形状（こなっている
。

上述の構成により、スクリュープロペラ４が主成２によ
って正転駆動されて船体１は曲進航走し、この場合にお
けるスクリュープロペラのプロペラ翼５．３を転プロペ
ラのタービン部７ａ第３上び同ＴＬｔｌ云プロペラのプ
ロペラ部７ｂにはたらく流体力の作用は、それぞれｆ５
５〜７図に示すようになる。

つまり、第５図に示すように、矢印Ａで回転するスクリ
ュープロペラのプロペラ翼５においては、軸方向流入速
度■×と周方向流入速度ＶＬとの合速度ｗ（＝　Ｊ層ｙ
Ｔｖで）で海水が流入し、この結果、スクリュープロペ
ラのプロペラｒＡ５には揚力りと抗力りとが発生する。

この揚力りと抗力りとの合力Ｒは、軸方向の分力Ｔと周
方向の分力Ｆとに分けられ、プロペラ翼５には、このよ
うな分力Ｔと分力Ｆとが作用すると考えられる。そして
、周方向の分力Ｆは、同分力Ｆと反対方向にはたらく主
成２１こよるトルクと対抗して釣り合うようにはたらき
、一方、軸方向の分力Ｔが船体１を曲進航走させるため
の推力として利用される。

スクリュープロペラ４の後方において、同スクリュープ
ロペラ４の後流９の作用により遊転プロペラ６が、第６
，７図の矢印Ｂで示すような方向に回転駆動される。

このように回転駆動される遊転プロペラ６のタービン部
７ａにおいて（土、ＩＦ１６図に示すように、スクリュ
ープロペラ４により加速されて、大きな軸方向流入速度
Ｖｘ７と周方向１Ａコ人速度ＶＬ丁との合速度Ｗｙ（−
？τＬＴ”）で海水が流入し、この結果、遊転プロペラ
６のタービン部７ａには揚力り丁と抗力ＤＴとが発生す
る。

この揚力ＬＴと抗力ＤＴとの合力Ｒ，は、＃１方向の分
力Ｔ、と周方向の分力Ｆ、とに分けられ、遊転プロペラ
６には、このような分力ＴＴと分力Ｆ、とが作用すると
考えられる。そして、周方向の分力ＦＴにより遊転プロ
ペラ６は矢印Ｂの示す方向−二回転駆動されるとともに
、軸方向の分力ＴＴは船体１の曲進航走を妨げる抗力と
して船体１の後方へ作用する。

さらに、上述のようにして回転駆動される遊転プロペラ
６のプロペラ部７ｔ＋に！；いては、ｆｊＳＴ図１こ示
すように、軸方向流入速度Ｖｘｐと周方向流入速度ＶＬ
ｐとの合速度Ｗｐ（＝　　Ｖ　ｘｌ＋’　＋　Ｖ　Ｌｐ
”　）で海水が流入し、この結果、遊転プロペラ６のプ
ロペラ部７ｂには揚力Ｌｐと抗力ＤＩＪとが発生する。

この揚力り、と抗力Ｄｐとの合力Ｒ１）は、軸方向の分
力′Ｉ″ｐと周方向の分力Ｆｐとに分けられ、遊転プロ
ペラ６には、このような分力Ｔ１＋と分力Ｆ、とが作用
すると考えられる。そし−ζ、袖り向の分力］゛１）は
船体１を前進航走させるための推力として船体１の１１
１１方へ作用する。

また、プロペラ部？１】に１１：用する周方向の分力１
・’１＋は、同号力■パｐと反対方向にはたらくタービ
ン部７ａの周方向分力ＦＴによるトルクと対抗して釣り
合うようにはたらき、遊転プロペラ６においてプロペラ
軸３回りのトルクは発生しない。

このような従来の推進性能向上装置により、船体１に作
用する全体の推力Ｔａは次の式で表わされろ。

Ｔ　ａ　＝　Ｔ　＋　Ｔ　ｐ　　Ｔ　７また、遊転プロ
ペラ６のタービン部７ａを所望の迎角に設定して遊転プ
ロペラ６の回転数Ｎｙがスクリュープロペラ４の回転ｌ
Ｎ＊よりも小さくなるようにすることにより、遊転プロ
ペラ６のプロペラ部７ｂに作用する軸方向の分力Ｔｐの
大きさを、同遊転プロペラ６のタービン部７ａに作用す
る袖ノｊ向の分力Ｔ、の大きさよりも大きくすることが
できる。

そして、このように各回転数ＮｙｔＮｓを設定すること
で、全体の推力Ｔｕをスクリュープロペラ４のみにより
発生する推力Ｔよりも大きくして、船舶の推進性能を向
上させて、船速の増加や、燃費の低減化を図っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述のような従来の船舶の推進性能向上装置
において、遊転プロペラ６が最も効率良く作動するため
には、同遊転プロペラ６におけるタービン部７１１のプ
ロペラ円と、スクリュープロペラ４により発生する後流
９の領域範囲とが一致する必要がある。

しかしながら、従来の船舶の推進性能向上装置では、ス
クリュープロペラ４の後方において、後流９の領域範囲
が、スクリュープロペラ４の作動条件等により変化して
しまうため、常に後流９の領域範囲が必ずしも遊転プロ
ペラのタービン部７ａのプロペラ円と一致するとは限ら
ない。

このため、遊転プロペラのタービン部７ａが後流９の領
域範囲外に出てしよ）と、同タービン部７ａが後流９か
ら遊転プロペラ６を回転させるための回転駆動力を十分
に得られず、後流９が遊転プロペラのプロペラ部７ｂに
流入してしまうと、後流９が同プロペラ部７１）を所“
要の方向と逆方向へ駆動するように働き、常に所要の推
進差率の向上が得られるわけでなく、船舶の推進性能が
かえって低下することさえあり問題となっている。

本発明は、このような問題点のｎτ決をはかろうとする
もので、船舶のスクリュープロペラの外周部にノズルを
取り囲むようにして配設し、スクリュープａぺ２の後流
を確実に遊転プロペラに導いて、同後流により遊転プロ
ペラをより効率よく回転駆動するとともに、遊転プロペ
ラのプロペラ部への上記後流の流入を防止し、船舶の推
進性能を確実に向上できるようにした、船舶の推進性能
向上装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の船舶の推進性能向上装置は、船舶の
スクリュープロペラの外周部に同スクリュープロペラを
取り囲むノズルをそなえるとともに、同スクリュープロ
ペラの後方に同スクリュープロペラと同一の軸心線のま
わりに自由に回転しうる遊転プロペラをそなえて、同′
ｉ！Ｌ転プロペラの各翼に、上記ノズルの後端から噴出
する上記スクリュープロペラの後流で回転駆動されるタ
ービン部と、同タービン部に接続されたプロペラ部とを
そなえ、上記遊転プロペラの各翼におけるタービン部の
翼部分の迎角が、上記遊転プロペラを上記スクリュープ
ロペラと同一の回転方向に同スクリュープロペラよりも
少ない回転数で回転させるべく設定されていることを持
金としている。

〔作　用〕

上述の本発明の船舶の推進性能向上装置では、船舶の前
進ｔｉ、ＪＪ：時において、スクリュープロペラが船体
内δ防こ設けられた主機により正回転運動されて船体を
推進させて、同スクリュープロペラの回転によって生じ
る後流が、ノズルに案内されながらｉｔ昧プロペラのタ
ービン部に流入し、同遊転プロペラを上記スクリュープ
ロペラと同一方向に上記スフリニルプロペラよりも少な
い回転数で回転駆動することで、上記遊転プロペラのプ
ロペラ部でも船体推進力が発生する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての船舶の推進
性能向上装置１こつぃて説明すると、ｆ５１図は本装置
を装備した船舶の船尾部を俣式的に示す縦断面図、ｆ５
２図はその正面図である。

第１．２図に示すように、スクリュープロペラ４の後方
に遊転プロペラ６が配設され、スクリュープロペラ４の
外周には、同スクリュープロペラ４を取り囲むように／
グル１２が配設されている。

つまり、船体１後端のスターンフレーム１１にはボッシ
ング８が形成され、同ボフシング８にプロペラ軸３が回
転自在に保持される。このプロペラ軸３の前端は、船体
１内部の主成２に連結され、その後端はスクリュープロ
ペラ４のプロペラボス４ａに連結・固着される。スクリ
ュープロペラ４は複数のプロペラ翼５（本実施例では４
枚）で構成されている。

これらのプロペラ翼５は、正回転時に前方に推力が発生
するように翼面が適当にひねられてプロペラボス４ａが
ら突設されている。

同スクリュープロペラ４の外周部には、同スクリュープ
ロペラ４を取り囲むようなノズル１２がノズル支持部材
１３を介して船体１に支持されながら配設されている。

なお、ノズル１２の断面形状は船舶の前進航走時におい
て、流体力の作用により前方向への水力ＴＮを発生する
ように設定されている。

また、スクリュープロペラのプロペラボス４ａの後端に
は、ｉｔプロペラ６、プロペラボス６ａがプロペラボス
４ａと同軸的にそなえられ、遊撃プロペラ６は、中心紬
線回りに自由に回転できるようになっている。

この遊転プロペラ６は、複数のプロペラ翼マ（本実施例
では７枚）で構成されている。

そして、遊転プロペラ６のプロペラ径は、スクリュープ
ロペラ４のプロペラ径より大きく設定さ九、遊転プロペ
ラ６の各プロペラＦ’に７において、回転中心寄りの／
グル１２の後縁部円周内と対応する位置には、遊転プロ
ペラのタービンｆｆ１Ｓ７　ａが形成され、同タービン
部７ａより外方のノズル１２の後縁部円周外と対応する
位置には、遊転プロペラのプロペラ部７ｂが形成される
。

このタービン部７ａは、ノズル１２に案内されて流入す
るスクリュープロペラ後流９により回転駆動され、こう
して加えられるタービン部７ａへの駆動力によって、遊
転プロペラ６が、スクリュープロペラ４よりも少ない回
転数でプロペラ４と同一の方向に回転するように、ター
ビン部マａの翼面の迎角が設定されている。

なお、遊転プロペラのプロペラ部７ｂの翼面ば、遊転プ
ロペラ６の回転時１こ、船体１の前方向・＼の推力Ｔｐ
を発生するようにタービン部７ａに対してタービンｇ７
ａに対して大きくひねった形状になっている。

本発明の一実施例としての船舶の推進性能向上装置は上
述のごとく構成されているので、スクリュープロペラ４
が主ａ２によって正転駆動されてＱｊ）体１は＋ｉｆｆ
進航走し、この場合におけるスクリュープロペラのプロ
ペラ翼５．遊転プロペラのタービン部７ａおよび同遊転
プロペラのプロペラ部７ｂにはたらく流木力の作用は、
それぞれνを米と同様にｆｊＳ５〜７図に示すようにな
る。

つまり、第５図に示すように、矢印へで回転するスクリ
ュープロペラのプロペラ−１５においては、軸方向流入
速度■にと周方向流入速度■しどの合速度Ｗ（＝〜へ乙
コ；ス「［）で海水が流入し、この結果、スクリュープ
ロペラのプロペラＦ、５には揚力りと抗力りとが発生す
る。

この揚力りと抗力りとの合力Ｒは、軸方向の分力Ｔと周
方向の分力Ｆとに分けられ、プロペラ翼５には、このよ
うな分力Ｔと分力Ｆとが作用するとシ゛えちれる。そし
て、周方向の分力Ｆは、同分力Ｆと反対方向にはたらく
主）茂２によるトルクと対抗して釣り合うようにはたら
き、一方、軸方向の分力Ｔが船体１を前進航走させるた
めの推力として利用される。

スクリュープロペラ４の後方において、同スクリュープ
ロペラ４の後流９は、ノズル１２に案内されなから遊転
プロペラのタービン部７ｕに流入し、この後流９の作用
により遊転プロペラ６が、：ｊＳＧ、７図の矢印Ｂで示
ｒような方向に回転駆動される。

このように回転駆動される７１転プロペラ６のり−ビン
部７においては、第６図に示すように、スクリュープロ
ペラ４により加速されて、大きな軸方向流入速度Ｖｘ７
と周方向流入速度■Ｌ丁との合速度ＷＴ（＝　　Ｖｘ７
’＋ＶＬ７’）で海水が流入し、この結果、遊転プロペ
ラ６のタービン部７ａには揚力ＬＴと抗力ＤＴとが発生
する。

この揚力ＬＴと抗力ＤＴどの合力ＲＴは、軸方向の分力
Ｔ、と周方向の分力Ｆｔとに分けられ、遊転プロペラ６
には、このような分力ＴＴと分力ＦＴが作用すると考え
られる。そして、周方向の分力ＦＴにより遊転プロペラ
６は矢印Ｂの示す方向に回転駆動されるとともに、軸方
向の分力ＴＴは船体１の前進航走を妨げる抗力として船
体１の後方へｆ作用する。

さらに、上述のようにして回転Ｗ！ＡｆｆｉｌＩされる
遊転プロペラ６のプロペラ部７ｂにおいては、ｆｉ７図
に示すように、軸方向流入速度Ｖｘｐと周方向流入速度
Ｖｔｐとの合速度ｗｐ（＝Ｊ四丁百八へＪ＋’）で海水
が流入し、この結果、遊転プロペラ６のプロペラ部７ｂ
には揚力Ｌｐと抗力ＤＩＪとが発生する。

この揚力■、ｐと抗力Ｄｐとの合力Ｒｐは、軸方向の分
力ＴＩＪと周方向の分力Ｆ、とに分けられ、遊転プロペ
ラ６には、このような分力Ｔｐと分力Ｆ、とが作用する
と考えられる。そして、軸方向の分力Ｔｐは船体１を曲
進航走させるための推力として船体１の前方へ作用する
。

また、プロペラ部７ｂに作ｍする周方向の分力Ｆ１３は
、同分力ｒｐと反対方向にはたらくタービン部７ａの周
方向分力ＦＴによるトルクと対抗して釣り合うようには
たらき、遊転プロペラ６においてプロペラ紬３回りのト
ルクは発生しない。

このため、船体１に作用する全体の推力Ｔａは次の式で
表わされる。

Ｔａ＝Ｔ十Ｔｐ−ＴＴ そして、遊転プロペラ６のタービンｆｆｌＳ７　ｕを所
望の迎角に設定して遊転プロペラ６の回転ＷＬＮｙがス
クリュープロペラ４の回転数Ｎｓよりも小さくなるよう
にすることにより、遊転プロペラ６のプロペラ部７ｂに
作用する軸方向の分力Ｔｐの大きさを、同遊転プロペラ
６のタービン部７ａに作用する軸方向の分力ＴＴの大き
さよりも太き（することができ、これにより、船舶の推
進性能を向上させることができるのである。

本発明では、特にスクリュープロペラの後流９が／グル
１２に案内されながら遊転プロペラのタービン部７ａに
流入するため、後流９によるｉ軒プロペラ６の回転駆動
が常に効率よく行なわれる。

一方、後流９がノズル１２に案内されるため、後流９の
遊転プロペラのプロペラ部７ｂへの流入が防止される。

このため、遊転プロペラ６による船舶の推進性能の向上
を極めて効率的に実現できるという効果がある。

また、７′；Ｃル１２による推進力も推進性能の向上に
寄与している。

〔発明の効果〕

以１−詳述したように、本発明の船舶の推進性能向−ｉ
ｌ置によれば、船舶のスクリュープロペラの外周部に同
スクリュープロペラを取り囲むノズルをモなテムととも
に、間スクリュープロペラの秘方に同スクリュープロペ
ラと同一の軸心線のまわりに自由に回転しうる遊転プロ
ペラをそなえて、同遊転プロペラの容重に、上記ノズル
の後端かＣ）噴出する上記スクリュープロペラの後流で
回転駆動されるタービン部と、同タービン部に接続され
たプロペラ部とをそなえ、上記遊転プロペラの容重にお
けるタービン部の翼部分の迎角が、上記遊転プロペラを
上記スクリュープロペラと同一の回転り向に同スクリュ
ープロペラよりも少ない回転数で回転させるべく設定さ
れるという極めて簡素な構成により、スクリュープロペ
ラの後流を遊転プロペラのタービン部へのみ確実に案内
して遊転プロペラによる船舶の推進性能の向上を極めて
効率的に実現でき、ＱＨ）舶の速力や燃費を確実に向上
させることができるという効果がある。

また、ノズル自体に発生ｒる推進力も船舶の推進性能向
上に寄りするという利点がある。

【図面の簡単な説明】

ｉｌ、２図は本シ゛案の一実、血例としての船舶の推進
性ｆ尼向上装置を示すもので、第１図は本装置を装備し
た船舶の船尾部を模式的に示す縦断面図、第２図はその
正面図であり、第３〜７図は従来の船舶の推進性能向上
装置を示すもので、第３図は間装にを装備した船舶の船
尾部を模式的に示す縦断面図、第４図は同装置の正面図
、ｊｌｌ’＄　５図は間装ｄに用いられるスクリュープ
ロペラの作用を示すための模式的な翼断面図、ｆｊＳＧ
図は同装置に用いられる遊転プロペラのタービン部の作
用を示すための模式的な翼断面図、第７図は同装置に用
いられる遊転プロペラのプロペラ部の作用を示すための
模式的な翼断面図である。 １・・船体、２・・主成、３・・プロペラ軸、４・・ス
クリュープロペラ、４ａ・・スクリュープロペラのプロ
ペラボス、５・・スクリュープロペラのプロペラ翼、６
・・遊転プロペラ、６ａ・・遊転プロペラのプロペラボ
ス、７・・遊転プロペラのプロペラ翼、７ａ・・遊転プ
ロペラのタービン部、７１】・・遊転プロペラのプロペ
ラ部、８・・ボッシング、９・・スクリュープロペラに
より発生する後流、１０・・舵、１１・・スタン７レー
ム、１２・・ノズル、１３・・ノズル支持部材、Ｄ、Ｄ
丁＋　Ｄ　ＩＪ・・抗力、Ｆ　、Ｆ　Ｔ　Ｉ　Ｆ　ｐ・
・周方向分力、Ｌ　＋　Ｌ　Ｔ　Ｉ　Ｌ　ｕ・・揚力、
Ｒ，ＲＴ＋Ｒｐ・・合力、Ｔ・・スクリュープロペラに
おいて発生する前方向への推ツバＴＩＩ・・遊転プロペ
ラのプロペラ部において発生する前方向への推力、Ｔ、
・・遊転プロペラのタービン部において発生する抗力、
Ｔａ・・本考案の船舶の推進性能向上装置を装備した船
舶全体の推ツバＷ、ＷＴ、Ｗ、・・プロペラに流入する
流れの速度。 復代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 第１図 富 第２図 第３図 第４図 手続補正書 昭和６２年　２月２５日 特許庁長官　黒　１）明　、推　殿 ２　発明の名称 ｎｊ）舶の推進性能向上装置 ３１１１止をする者 事件との関係　出願人 郵１史番号　　　１００ 住所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号１
・１（便訃号　　　１６０ ｔｐ所　　　　　東京都新宿区南元町５番地３号小１庄
〕信濃町マンション第７０６号室６　補正の対象 明ｍ書の発明の詳細な説明の欄および図面の簡単な説明
の欄ならびに図面。 ７　補正の内容 （１）明細書第１３頁第３行に記載されたし水力」を「
推力」にｈｉ正する。 （２）　明細書第１３頁第９行に記載された「タービン
部７ａに対して」を削除する。 〈３）明細書第１６頁第１１行に記載された［・・・発
生しない。」の次に改行して、以下の文を加入する。 「さらに、プロペラ５による誘導速度 がノズル１２に作用するためノズル１２にも推力ＴＮが
発生ずる。」 （４）明細書第１６頁第１４行に記載された’　”Ｆａ
　＝　Ｔ　Ｉ−１″ｐ−ＴｒＪを次のとおりハ１１正す
る。 ”Ｔａ”′Ｔ”　＋ＴＦｌ　＋ＴＮ　　Ｔ７　Ｊ（５）
明細書第１３頁第９行に記載された１・・推力、」の次
に次の語句を加入する。 「ＴＮ・・ノズルに発生ずる前方向へ の推力、」 （６）図面第１図を別紙のとおり補正する。 （図中の符号８の引出線を加入するため）８　添付書類
の目録 （１）ＩＪ面第１図　　　　　　１通

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 船舶のスクリュープロペラの外周部に同スクリュープロ
   ペラを取り囲むノズルをそなえるとともに、同スクリュ
   ープロペラの後方に同スクリュープロペラと同一の軸心
   線のまわりに自由に回転しうる遊転プロペラをそなえて
   、同遊転プロペラの各翼に、上記ノズルの後端から噴出
   する上記スクリュープロペラの後流で回転駆動されるタ
   ービン部と、同タービン部に接続されたプロペラ部とを
   そなえ、上記遊転プロペラの各翼におけるタービン部の
   翼部分の迎角が、上記遊転プロペラを上記スクリュープ
   ロペラと同一の回転方向に同スクリュープロペラよりも
   少ない回転数で回転させるべく設定されていることを特
   徴とする、船舶の推進性能向上装置。