JPS5973393A - 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、肥大船の船尾原基に生じる三次元剥％ｔｌ
ｌ渦を消滅或いは衰弱させる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ごと
ができる。

ずなわら、船舶が船速ｖ５で航行する場合に、１１［）
体が受りる抵抗をＲ５とすると、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。

ＤＨＰｏζ　Ｒ５−Ｖ５／　　７７　−　　−　　−　
　（＋、）ここで、ηはＨ［進動率であり、（２）式で
表ずことができる。

η−ηＨ・η０・η＆・・・（２） 面、〜−（１−ｔ）　／　（１−ｗ）から算出される。

前記η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は推力減少率、Ｗは伴流係数であ
る。また、ηは船体の影響を受けない状態におけるプロ
ペラのｆ１１独効率であり、ηえは推進器効率比と呼ば
れプロペラが船尾の乱れた流れの中で作動する場合の効
率とプｌ、１ベラのｌｉ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−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
推進効率の量子を計る必要がある。

従来、係る観点から船舶の性能改善を目的として、例え
ばダクトプロペラや球状船首が（に案採用されている。

前者はプロペラをダグ１〜内に位置させダクＩ−内で流
体速度を大きくしてプロペラ作動面に導くようにしたも
のであって、前記推進効率の一つの要素であるη。（プ
Ｉコペラの弔独効率）の改善を目的としたものである。

後者は船体抵抗のうち、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。

とごろで、船舶の経済性を冊めるために要求される載貨
重量に対して出来るだけ鉛製を肥大させた、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、その性能を改吾
する気運が高まっている。

その−′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しる
キャビチーシコ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、船側を回る平行流人と、ビルジ部分を回る上昇流Ｂ
と、縦渦Ｃとに大別されるが、この広場においては縦渦
Ｃは三次元剥離渦であり乱れが大きい。この縦渦Ｃに平
行流人と」二昇流Ｂとが混合して、その乱れは一層人き
くなる。

このような、混合による乱れはほぼプロペラ直前方上部
で生じるためにプロペラ上部位置に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
減少する仰向にある。

」二部のように、肥大船乙こ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、ｆｆ
Ｉ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」二部における遅い流れ
とプロペラ作動面の下部における速い流れが生じており
、これらの影響乙こよりプロペラ上部の伴流の集中域で
はキャヒテーションが発生ずるとともに、各プロペラ翼
に対する負荷が不均一になっている。

したがって、縦渦Ｃおよび上昇流Ｉ３の剥！１ｉｌｌな
どにより船体抵抗が増大し、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、このような広場においては通常のダクトプロペ
ラブエコ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、騒音を減少させることが出来ないばかすななく
、ダクト内面にキャビチーシコ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
に取り替える必要えある。

これば通常のダクトプロペラではプロペラ位置の流速が
過大になり、既存プｌコベラのままでは、その回転数は
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が、あるいはエンジン
の回転数を」二げる必要があるが、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。このた
め、通常のダクトプロペラを既存のプロペラを利用して
採用するごとは最適性能を発揮させることが困ｙ１ｆ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のダクトを前方へ
移゛動させ、該ダクトの後端縁をプロペラ近傍に位置さ
せることが考えられるが、かかる構造にするとダクトの
用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〜が低下し、その結果ｆｌ
ｕ進９ＪＪ率ηが劣化することとなるため、意図したり
ｊ率の改善が出来ないこととなる。

したかって、通常のダクトプロペラの問題を解決し７つ
つ推進すＪ率ηを改善するためにはダクトの前ｆｌ１Ｍ
　１２をできるだけ船体から離すとともに、その後ｉ’
／Ｉ＋Ａ縁をプロペラ近傍に位置させる必要がある。

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、
ダクト自体が発生する推力は小さく、また通常のダクト
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有する如く船体に嵌着し、かつ、
前記リング状構造物の前方に水流噴出口を設けたごとを
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備えた肥大船の船尾部の側
面図、第４図は第３図のｒＶ−ＩＶ断面図、第５図は第
３図のＶ　−Ｖ　ｌｊｉ面図であり、リング状構造物１
は、そのｌ＆端縁とプｌコペラ４との間に間隔ｄを有し
、かつ、リング状構造物１の上部の長さしの少なくとも
２０％以上が船体５と嵌合するように船体５に取りイ」
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ば横方向から見゛ζ上部の長さし
が下部の長さｋより大きく形成されている。すなわち、
リング状構造物１の上部長さＩ、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が直線状をな
す、所謂翼形断面に構成されている。

上記間隔ｄは船尾流湯における船尾渦の形４欠。

位置、あるいはプロペラの荷重度なとＧこより決定され
る。

また、上記リング状構造物１の横断面形状番よ円形であ
るが、この形状に限定されるものでＧよなく、船尾流湯
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。

前記リング状構造物１の前方に位置する船体５のｆｌｌ
）尾ヒルジ部５′の両舷に複数（図示の場合は４基）の
水流噴出口８を設けており、この水流噴出口８から三次
元剥離渦に向けて水流を噴出することにより三次元剥離
渦の発生を防止するように構成している。

上記肥大船が走航すると、船側を回る平行流へ゛と上昇
流Ｂ′発生するが、前記平行流Ａ′は、第２図に示すよ
うに、船体５の船側に沿ってほぼ平行に流れ、その一部
は前記リング状構造物１に向かう流れＡ　″となって流
動する。

他方、船尾ビルジ部５′を回る上昇流Ｂ′は前記水流賄
出口８から噴出する水流によって三次元剥離渦の発生が
防止され、仮乙、二発仕したとしても非雷に弱い三次元
剥離渦となって前記リング状構造物１に導入される。

前記リング状構造物１内に流入した平行流の一部Ａ　”
と衰弱した三次元剥離渦は前記リング状構造物１によっ
て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る。

しかして、前記プロペラ４はより均一な流れの中で回転
し、その推進効率は一段と向上するようになる。

上記のように、本発明はリンク状構造物を、その後端縁
とプロペラとの間に間隔を有する如く船体に嵌合し、か
つ、前記リング状構造物の前方に水流噴出口を設け、こ
の水流ｐ、Ｈ出［二１から三次元剥離渦に向けて水流を
噴出するようになしたために、船尾ビルジを回る上昇流
Ｂは水流噴出口から噴出する水流によって三次元剥離渦
に発達することが防止されながら前記リング状構造物に
導入され、該リング状構造物内で整流されるようになる
。

したがって、（什進用の大型プロペラは整流されたより
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７よる。

【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力１＋舶にお
４Ｊる伴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ＩＶ−ＩＶ断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ断面図で
ある。 １・・・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・・・力計８・・・水流噴出口。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士斎下和彦

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
   を有する如く船体に嵌着し、かつ、前記リング状構造物
   の前方に水流噴出口を設けたことを特徴とする船舶にお
   ける整流装置。