JPS6033107Y2 - 船尾流場制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、船尾流の非対称性を緩和し、船体抵抗を減ら
す船尾流暢制御装置に関する。

プロペラが船体中心面上に１つあり、水面下部の形状が
流線形に比べ肥大化した船型においては、プロペラの１
方向回転が誘起する回転流が引き金となって、船尾付近
の流れが著しく左右非対称となることがある。

・この様相を模式的に第１図に示す。

図において１は主船体、２はプロペラ、３は舵、４は流
線（特に水面付近のもの）、５は淀み点、６は船体中心
線を示す。

淀み点５は左右に分れた水流が再び出会う流速の非常に
遅い個所であるが、このような個所では流体力学的に圧
力が高くなるので、主船体１−の船尾は淀み点５の発生
している側から反対側に押されることになる。

従って舵３の中央に保ったままでは上記の力が原因とな
って、主船体１は旋回運動を始める。

それ故旋回せず所定の方位角を保持するためには、°“
主船体１＋プロペラ２＋舵３゛・全体の系に作用する力
がバランスするような状態に保持する必要がある。

第２図にこのバランズ状態を示す。

図において第１図と同一の符号は同じ箇所を示すＦ、は
主船体に働く力（ベクトル量）、Ｆｕｎは船尾付近の非
対称流によって発生する力（ベクトル量）、ＦＰはプロ
ペラの発生する力（ベクトル量）、ＦＲは舵力（ベクト
ル量）、δは舵角、７は前進方向、βは斜航角を示す。

力Ｆｕｎが作用した場合、この力による旋回を打ち消す
ため、舵角δをとって舵力ＦＲを発生させる。

これにより（重心周りの）モーメントをバランスさせる
ことは一応可能であるが、一般には左右方向および前後
方向の力がバランスしていない。

それ故、前進方向７に対して斜航角βだけ斜めになった
形で左右方向の力、前後方向の力、（重心周りの）モー
メントの３者が初めて、バランスすることとなる。

このような斜航状態においては通常の直進状態（β＝０
）に比べ、少なくとも下記の■、■分だけの抵抗は増加
し、推進性能上好ましくない。

■ 斜航による抵抗増加（Ｆ）Ｉの抵抗成分のβによる
増加） ■ 舵力の抵抗成分（ｐｉｏ抵抗威分） 以上は時間とともに変化することのない定常現象として
の不具合点を述べたものであるが、更に以下のような非
定常現象としての不具合点も指摘することができる。

すなわち第１および２図で示したような船尾付近の非対
称流は粘性流体の剥離現象と密接に関連しているため、
時間とともに大きく変化することもある。

また船体の運動状態、プロペラ回転数、舵角などによっ
て淀み点５が右舷側デ左舷側に移動すること等も知られ
ており、非常に複雑な挙動を示す。

このような非定常な流体力の変化は舵角一定で航走する
場合には方位角のふらつきとなり、また方位角を一定に
保持しようとする場合には舵角を状況に応じ変化させる
ことが必要となり、いずれも船舶の運航性能上好ましい
ものではない。

なお、このような船尾付近の流れの剥離に起因する様々
な現象を船舶の推進性能面から把えた場合不安定現象、
操縦性能面から把えた場合異常現象と通称されていた。

上記の不安定現象および異常現象を抑止する公知の方法
の１つとして、プロペラ上方部の主船体にセンターライ
ンフィンを装着する方法がある。

第３図がこの方法の概要を示したものである。

第３図において１は主船体、２はプロペラ、３は舵、４
ａはプロペラ上方を横切ろうとする流れ、８はセンター
ラインフィンを示す。

このうちプロペラ上方を横切ろうとする流れ４ａは前節
で述べた船尾付近の流れが著しく非対称であるため発生
するものであるが、センターラインフィン８はこの流れ
４ａを有効に阻止する。

それ故船尾付近の流れの非対称性およびこれに伴う不具
合点も改善される。

・ “しかし、センターラインフィン８を装着する方
法には次のような欠点がある。

プロペラ２上方と主船体の間のクリアランスは、元来船
尾振動対策面をも考慮して十分確保する必要がある。

センターラインフィン８を装着した場合、このクリアラ
ンスが小さくなってしまい、その結果プロペラ２の各翼
が近付くたびにセンターラインフィン８が受ける圧力変
動がそのまま主船体にも伝わる。

これは船尾振動の起振力増大を招き好ましいことではな
く、センタニラインフィン８を装着した場合の欠点とな
る。

また、船尾付近の非対称流はその挙動が船体の載荷状態
（吃水、トリム）、運動状態によって複雑に変化する。

それ故ある代表的な載荷状態、運動状態において有効で
あるように設計されたセンターラインフィン８が他の状
態＆；ついても同様に有効であるとは限らないという不
確実さが残る。

本考案は上記欠点を除去しようとするもので、航行上不
安定現象および異常現象の発生原因となる船尾付近の非
対称流を、船体の載荷状態、運動状態の変化に応じて、
船尾振動を増大させることなく有効に阻止するよう計っ
た船尾流場制御装置を提供することを目的とする。

このため本考案の船尾流動制御装置は、船舶のプロペラ
上方の船体中心線付近に流向計を設けることともに、プ
ロペラ前方水面下の船体表面に船尾方向に向で水流を噴
出するノズルを設けて、前記流向計で船尾付近の非対称
流の淀み点を検出し、前記ノズルから水流を噴出して前
記淀み点を船体中心線方向に誘導するようにしたことを
特徴としている。

以下図面によって、本考案の一実施例としての船尾流場
制御装置について説明すると、第４図は船舶の船尾付近
を示す斜視図、第５図は船体周りの流れの様相を模式的
に示す説明図である。

図中第１〜３図と同一の符号は同じものを示している。

１１はプロペラ前方水面下の船体表面に設けられた船体
中心線の船尾側へ向けて水流を噴出する水流噴出口（以
下ノズルという）、１２は流向□計でプロペラ上方の流
れの左右方向成分を検出する装置である。

゛船尾付近の非対称流の淀み点５が主に左舷側に
生ずる場合、第４図、第５図のように左舷側のノズル１
１より船尾へ向けて水流を噴出し、淀み点５の付近の水
流を船体中心線６方向へ誘導する。

この結果第５図に示すように淀み点５が船体中心線６に
近づき、船尾流の非対称性が軽減され、斜航および操舵
による抵抗増加も減少する。

（淀み点５が右舷側に生ずる場合はこの逆になる。

）また、センターラインフィンのように固体を装置しな
いため、載貨状態などに合わせて流量を調整することに
より、船尾振動の増大を招かず、船尾流の非対称性軽減
が可能である。

あるいはノズル１１が片舷側に複数個ある場合適宜ノズ
ル１１を選択すること力咄来る。

さらに、船尾付近の非対称流が不安定で淀み点５が時間
と共に左舷側、右舷側と交互に移動する場合、プロペラ
２上方の左右方向の流速を流向計１２で検出し、左舷側
から右舷側に流れている場合は右舷側の噴出口を作動さ
せ、この逆の場合は左舷側の噴出口を作動させる。

この結果淀み点５は時間と共に移動せず、常に船体中心
線６近傍にあり船尾流の非対称性が軽減される。

以上述べたように本考案の船尾流場制御装置によれば、
航行上不安定現象および異常現象の発生原因となる船尾
付近の非対称流を、船体の載荷状態、運動状態の変化に
応じて、船尾振動を増大させることなく有効に阻止出来
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１〜２図は各々船体周りの流れを模式的に示す説明図
、第３図は従来の船舶の船尾付近を示す斜視図、第４図
は本考案の一実施例としての船尾流場制御装置を具えた
船尾付近を示す斜視図、第５図は船体周りの流れを模式
的に示す説明図である。 １・・・・・・主船体、２・・・・・・プロペラ、３・
・・・・・舵、４・・・・・・流線、５・・・・・・淀
み点、６・・・・・・船体中心線、１１・・・・・・ノ
ズル、１２・・・・・・流向針。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 船舶のプロペラ上方の船体中心線付近に流向計を設ける
   とともにプロペラ前方水面下の船体表面に船尾方向へ向
   けて水流を噴出するノズルを設けたことを特徴とする船
   尾流動制御装置。