JPH057237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オフセンター船尾付き船舶に関する
ものである。

［従来の技術］ 第６図は従来の一軸船の船体後方から見た船体
後半部の正面線図で、Ａは船尾船型が左右対称船
型の船舶、Ｂは左右非対称船型の船舶の場合であ
る。図において、１は船体のフレーム位置におけ
る横断面形状、２は船体中心線、３はプロペラ
軸、４はプロペラ面、WLは吃水線を示す。

従来の一軸船は、第６図Ａ，Ｂに示すように、
左右対称船型および左右非対称船型の何れにおい
ても、一軸船の場合にはプロペラ軸３が船体中心
線２の上におかれるのが通例であつた。これらの
場合のプロペラ面４上での水流の状態を第７図お
よび第８図に示す。第７図は左右対称船型の場合
のプロペラ流入速度の分布を示す線図で、Ａは伴
流分布図、Ｂはベクトル図である。第８図は非対
称船型の場合のプロペラ流入速度の分布を示す線
図で、Ａは伴流分布図、Ｂはベクトル図である。

夫々の図において、ａはプロペラ面４上の伴流
（船の進行方向への流速）と船速との比率を示す
曲線、ｂはプロペラ面内の夫々の位置の水の流速
方向を示すベクトル、３はプロペラ軸である。

第７図から明らかなように、左右対称船型にお
いては、プロペラへ流入する流れはプロペラ軸３
を中心として左右対称な流れとなる。

第９図は左右対称船型の船尾における水の流れ
を後面より見たベクトル図で、船尾に生じた水の
流れがプロペラ軸３の上から下に向かつて左右両
側から対称に流れ込み、プロペラ軸３を中心とし
て左右一対の縦渦を形成している。

左右非対称船型の場合は、第８図に示すように
プロペラへ流入する流れはプロペラ軸３を中心と
して非対称の流れとなる。

このように、船舶が水上を航行するときには船
尾に種々の伴流が生じる。更に最近の船舶は積載
能力を大きくするために方形係数が高く且つ幅の
大きな船型が主流となつてきているが、このよう
な船型では殆どの場合に船尾のプロペラ面に前述
のような伴流による縦渦が発生する。

前記縦渦は左右舷で一対存在し、この縦渦によ
つてプロペラ面内で伴流が不均一となることが推
進効率の低下と船体抵抗の増加の原因となること
は以前から知られていることである。

更に最近の船舶は、積載能力の増大ばかりでな
く航海に要する燃料の節約が要望されるようにな
り、このような要望を両方とも満足させるには、
前述の船の推進効率を高めることが必須条件であ
る。ところが、船の推進効率に対して、その効率
低下の原因となる前記縦渦の存在は、積載能力を
高く維持するような方形船型には避けられないも
のである。このような相反する条件に対処する方
法としては、プロペラ面内でプロペラ回転と同じ
方向に伴流が生じることを極力防止すると共に、
むしろプロペラの水中における対水相対回転速度
を増加するように、プロペラの回転方向と逆方向
の水の流れを利用することが得策であることは明
らかである。これには、船の船型によつてプロペ
ラへの水の流入方向を調整し、プロペラの回転と
逆方向の水流をプロペラ面に形成するようにする
ことが良い方法である。

このような方法のひとつとして、例えば第６図
Ｂに示されるようなコラツツ（Collatz）型の非
対称船型が周知であるが、また一方では特公昭47
−37315号公報に示されているような船尾偏位に
よる左右非対称船型も公知である。

第１０図は前述の特公昭47−37315号公報に示
された方式の船尾から見た船体後半部の背面線図
である。第１０図に示すように、プロペラ軸３は
船体中心線２の上にあり、船尾の最後端部は船体
中心線２より大きく偏位し、その偏位距離ｄはプ
ロペラ面４の半径Ｄ／２より大となつていて、プ
ロペラ面４は完全に一方の舷側に形成されてい
る。

第１１図はこの作用を説明するためのもので、
プロペラ位置における船体幅中央面に垂直な面内
の伴流分布および船尾渦の状態図である。図示す
るように、プロペラ軸３を中心として形成される
プロペラ面４は完全に片方の舷側にあり、船尾渦
はプロペラの回転方向と逆方向に流れることが判
る。

このように、船尾部の船型によつてプロペラへ
の水の流入方向を調整する種々の工夫が行なわれ
ていたことは事実である。

［発明が解決しようとする問題点］ 船尾の船型を利用してプロペラへの水の流入方
向を調整し、プロペラの回転方向と逆方向の水流
を形成させるための従来の船型では、最近の船舶
に対する要望を満足するには以下のような問題が
ある。

(1) 左右対称船型 プロペラへ流入する流れは、前述のようにプロ
ペラ軸を中心として左右対称な流れとなり、プロ
ペラの左右何れかの側では、プロペラの回転方向
と逆向きの流れになるが、他方の側では、プロペ
ラの回転方向と逆向きの流れにならない（第９図
参照）。

(2) 左右非対称船型 コラツツ（G.Collatz）の研究に代表される前
述のような非対称船型においては、プロペラ面内
に回転流が発生し、これによつて推進効率を高め
ることが知られているが、船型が複雑で建造コス
トが高く、更に設計手法が明確でないことから、
設計法を標準化するには複雑すぎる欠点がある
（第６図Ｂ参照）。

(3) 特公昭47−37315公報 この先行例に示された船型の場合は、船尾部後
端の基準線とプロペラ回転中心との距離がプロペ
ラ半径Ｄ／２より大きくなければならず、このた
め船尾部の偏位量が大きくなり、建造コストが高
いばかりでなく、船の旋回性能や保針性能に影響
が生じるので、操舵装置に対策を講じる必要があ
る。また、片舷が極端にやせるため推進機関の配
置が困難になり、輸送効率が低下する。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたもので、進行に伴つて左右一対の逆回転縦渦
をプロペラ面に生じる一軸船舶において、船体中
心線上に回転中心を配置した船尾のプロペラと、
船尾部より前方の船体部分について前記船体中心
線に対し左右対称性を維持した船体横断面外形構
造と、船尾部について船体横断面中心軸が前記船
体中心線に対して右回転プロペラの場合は左側
へ、左回転プロペラの場合は右側へ偏位した船尾
没水部船体横断面外形構造とを備えていて、前記
プロペラが前記左右一対の縦渦の両方からプロペ
ラ回転方向とは逆向きの水流を前記回転中心の両
側でそれぞれ獲得するように構成したオフセンタ
ー船尾付き船舶を提供するものである。

この場合、好ましくは前記船体中心線から前記
船尾部の後端における前記船体横断面中心軸まで
の偏位距離はプロペラ直径の10〜25％とする。

［作用］ 方形係数が高い船舶が航行すると、その船尾側
には、船舶の進行に伴つて船舶を追跡するように
左右一対の縦渦が形成される。ここで、進行方向
に向かつて右側の縦渦は常に左回転、左側の縦渦
は常に右回転である。この左右の縦渦は船底の水
流と共に後方へ流れ、船尾へ向かつて船体没水部
の外形形状に案内されてプロペラ面に達し、プロ
ペラに流れ込む。本発明のオフセンター船尾付き
船舶では、船尾におけるこれら左右両方の縦渦に
含まれる水流の中からプロペラに対して都合の良
い流れ方向のものを選択してプロペラに流入させ
るように船尾の船体横断面中心軸を船体中心線か
ら偏位させた船尾没水部船体横断面外形構造を採
用している。

即ち、船尾没水部船体横断面外形構造を船体中
心線から偏位した船体横断面中心軸をもつものと
することにより船尾の没水部船体外形形状によつ
て案内される左右の縦渦を共に左右何れかへ偏位
させ、船体中心線上で回転するプロペラのプロペ
ラ面において左右一対の縦渦のうちプロペラとは
逆方向に回転する一方の縦渦側に偏つた位置でブ
ロペラが回転するようにして左右両方の縦渦から
プロペラとは逆向きの水流を獲得し、これによつ
てプロペラの回転数から単純に算出される以上に
プロペラの対水速度を高めてプロペラの推進効率
を向上させるものである。この場合、一般的に船
体中心線から前記船尾部の後端における前記船体
横断面中心軸までの偏位距離はプロペラ直径の10
〜25％であり、この範囲の偏位量で推進効率の顕
著な向上が得られる。

本発明の実施例を図面と共に説明すれば以下の
通りである。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の船体後方より見た
船体後半部の正面線図である。図において、１は
船体のフレーム位置における横断面形状であり、
プロペラ軸３は船体中心線２の上に位置し、プロ
ペラ軸３を回転中心として右回転のプロペラ面４
が形成されている。船尾部より前方の船体部分は
船体中心線２に対して左右対称性を維持した船体
横断面外形構造をもち、船尾部は、垂直面内でね
じれのない船体横断面中心軸７が前記船体中心線
２から右回転プロペラの場合に左側へ（左回転プ
ロペラの場合は右側へ）距離ｄだけ偏位した船尾
没水部船体横断面外形構造を備えている。この距
離ｄは、後述のように好ましくはプロペラ直径Ｄ
の10〜25％とする。

次にこの作用を説明する。第２図は本実施例に
おけるプロペラ面４に対する船尾の水流状態を後
方からみたベクトル図である。図中の各符号は第
９図と同じものを示す。第２図に示すように、船
尾の水のベクトルｂは、船体中心軸２から距離ｄ
だけ左側に偏位した船尾部の船体横断面中心軸７
を対称軸として左右対称な回転流となつており、
これに対して船体中心軸２上に位置するプロペラ
軸３を中心として右回転するプロペラ面４が形成
されている。

この水流の方向とプロペラの回転方向との関係
を第３図に示す。第３図において、矢印５は第２
図でベクトルｂによつて示された水流の方向を示
し、また矢印６はプロペラ面４の回転方向を示し
ている。第３図に明らかなように、右回転するプ
ロペラは、例えば船尾船体横断面中心軸７より右
舷側では矢印５の方向に流れる右側の縦渦の水流
がプロペラ面４内で殆ど全てプロペラ回転方向と
逆向きの流れとしてプロペラに捉えられ、また船
尾船体横断面中心軸７より左舷側では矢印５の方
向に流れる左側の縦渦の水流のうちプロペラ面４
内においてプロペラ回転方向と同じ向きの水流は
プロペラから外れた位置となると共にプロペラ回
転方向と逆向きの水流が主にプロペラに捕捉さ
れ、その結果、プロペラはプロペラ回転軸３の両
側においてそれぞれ矢印６に対向する逆回転方向
の水流を獲得し、これによりプロペラの回転速度
が増加したのと同じ効果が得られ、従つて推進効
率を向上することができることになる。これは、
プロペラが左回転の場合は船尾船体横断面中心軸
７を図示の例とは逆に船体中心線２から右舷側に
距離ｄだけ偏位させれば同様に成り立つことであ
る。

次に第４図Ａは上記実施例の全体構造を示す模
式平面図、第４図Ｂは前図のＸ−Ｘ矢視模式断面
図である。これらの図に示したように、船尾部の
船体横断面中心軸７は船体中心線２に対して左舷
側に偏位し、上甲板の舷側ライン８は船首から船
尾まで船体中心軸２を対称軸として左右対称とな
つているので、居住性および外観上においては一
般の船と変りはない。

第５図は水槽試験で求めた前記偏位距離と推進
効率との関係を示す線図である。図において、横
軸は偏位距離ｄとプロペラ直径Ｄとの比、縦軸は
本発明に係るオフセンター船尾付き船舶の場合の
機関馬力HPOと、船尾の船体横断面中心軸もプ
ロペラ軸も船体中心線上に位置した従来の左右対
称船型船舶の場合の機関馬力HPCとの比を示し
ている。第５図から明らかなように、前記偏位距
離がプロペラ直径の10〜25％の場合に推進効率を
大きく高めている。その他、実験の結果から、舵
の位置は特に限定する必要はなく、操舵性能は損
なわれることがないことが確認されている。

［発明の効果］ 本発明によれば、船尾を除く船体部分は左右対
称性を維持した外形構造として、船尾没水部のみ
をその船体横断面中心軸が船体中心線から僅かに
偏位した外形構造とすることにより、次のような
効果を得ることができる。

(1) 船幅の大きな船にとつて推進効率を低下させ
る原因となつていた縦渦の水流を、プロペラの
回転方向と逆方向の水流としてプロペラ軸の左
右両側でプロペラに獲得させることにより、逆
に推進効率を高めることができる。例えば右回
転プロペラの場合に船尾船体横断面中心軸より
右舷側では縦渦の水流がプロペラ面内で殆ど全
てプロペラ回転方向と逆向きの流れとしてプロ
ペラに捉えられる。

(2) プロペラの回転面が船尾船体横断面中心軸を
越えて反対舷側にも及ぶことにより、反対舷側
に流れる縦渦の水流のうち、プロペラ回転方向
と逆方向に流れる水流をプロペラで捉えること
ができるので、推進効率を更に向上することが
可能である。例えば右回転プロペラの場合に船
尾船体横断面中心軸より左舷側では縦渦の水流
のうちプロペラ面内においてプロペラ回転方向
と同じ向きの水流はプロペラから外れた位置と
なると共にプロペラ回転方向と逆向きの水流が
主にプロペラに捉えられることになる。

(3) 本発明の構成を満足するための前記偏位距離
は、プロペラが左右舷で一対の縦渦の両方から
プロペラ回転方向とは逆向きの水流をプロペラ
回転中心の両側でそれぞれ獲得するためにプロ
ペラの半径未満、好ましくはプロペラ直径の10
〜25％であり、これは例えば直径8mのプロペ
ラでは4m未満、好ましくは80cm〜2m程度の
偏位距離であるから、対応するタンカー等の船
幅の大きな船舶の船体寸法に比べて僅かであ
り、従つて船の操舵性能には殆ど影響がない。

(4) 上述のように偏位距離は船体寸法に比較して
僅かであり、船尾部もその船体横断面中心軸を
偏位させるだけであるので、上甲板の舷側ライ
ンを全長に亙つて船体中心線に対して左右対称
に構成できることはもちろん、船体形状はほぼ
左右対称性を維持して建造することができ、従
来の非対称船型に比較して建造コストを低くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の船体後半部の正面
線図、第２図は船尾の水流ベクトル図、第３図は
水流とプロペラ回転方向との関係を示す状態図、
第４図Ａは本発明の一実施例の全体構造を示す模
式平面図、第４図Ｂは前図のＸ−Ｘ矢視模式断面
図、第５図は水槽試験で求めた偏位距離と推進効
率との関係を示す線図、第６図は従来の一軸船を
船体後方から見た線図で、Ａは船尾船型が左右対
称船型の船体後半部の正面線図、Ｂは左右非対称
船型の船体後半部の正面線図、第７図は左右対称
船型の場合のプロペラ流入速度の分布を示す線図
で、Ａは伴流分布図、Ｂはベクトル図、第８図は
非対称船型の場合のプロペラ流入速度の分布を示
す線図で、Ａは伴流分布図、Ｂはベクトル図、第
９図は従来の左右対称船型の船尾における水の流
れを後面より見たベクトル図、第１０図は別の従
来例の船体後半部の背面線図、第１１図は前記別
の従来例のプロペラ位置における船尾部の伴流分
布および船尾渦を示す状態図である。 符号の説明、１……横断面形状、２……船体中
心線、３……プロペラ軸、４……プロペラ面、５
……縦渦水流方向、６……プロペラ回転方向、７
……船尾船体横断面中心軸、８……舷側ライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 進行に伴つて左右一対の逆回転縦渦をプロペ
   ラ面に生じる一軸船舶において、 船体中心線上に回転中心を配置した船尾のプロ
   ペラと、 船尾部より前方の船体部分について前記船体中
   心線に対し左右対称性を維持した船体横断面外形
   構造と、 船尾部について船体横断面中心軸が前記船体中
   心線に対して右回転プロペラの場合は左側へ、左
   回転プロペラの場合は右側へ偏位した船尾没水部
   船体横断面外形構造とを備え、 前記プロペラが、前記左右一対の縦渦の両方か
   らプロペラ回転方向とは逆向きの水流を前記回転
   中心の両側でそれぞれ獲得するように構成された
   ことを特徴とするオフセンター船尾付き船舶。 ２ 前記船体中心線から前記船尾部の後端におけ
   る前記船体横断面中心軸までの偏位距離をプロペ
   ラ直径の10〜25％としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のオフセンター船尾付き船
   舶。