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技術 船尾整流構造及び船舶

出願人 三井E&S造船株式会社
発明者 秋林秀聡村上健太江川俊太郎岡沙織
出願日 2015年11月2日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-215739
公開日 2017年5月25日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2017-087757
状態 特許登録済
技術分野 船舶の推進
主要キーワード 上向き成分 整流構造 誘導抵抗 流体解析プログラム 推力成分 流体計算 浸水面積 流体シミュレーション
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年5月25日)のものです。
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図面 (20)

課題

船体船尾に設けた船尾整流構造によりプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際に船尾整流構造に働く推力成分をより大きくして推進性能をより向上することができると共に、構造的にも強固な船尾整流構造及び船舶を提供する。

解決手段

字型船尾整流板5Aと推力発生補助部材5Bとからなり、L字型船尾整流板5Aを、船舶1の船体2の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられ、船体幅方向に延びる基板部分10と、この基板部分10の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を有して構成すると共に、推力発生補助部材5Bを、L字型船尾整流板5Aの下部と船体2の間に、傾斜角度α1を水平に対して外側が上方に向かう角度で0度よりも大きくかつ、45度以下にして設けて構成する。

概要

背景

船舶においては、図20及び図21に示すように、船尾ビルジにて生じる流れの3次元剥離により、船体表面より少し離れた位置に中心Pwを持つビルジ渦が発生する。このビルジ渦の中心Pwと船体表面との間では下向き成分を有する流れが発生し、ビルジ渦の中心Pwより外側では上向き成分を有する流れが発生している。このビルジ渦は発達しつつ、船体固定座標で見たとき、後方に流れ、プロペラ面内に流れ込む。

プロペラにおいては、プロペラ回転の向きと反対向きの流れが流入するとプロペラ効率が良くなり、同じ向きの流れが流入するとプロペラ効率が悪くなるので、船体後方から見て右回りのプロペラの場合、右舷側における船体表面とビルジ渦の中心との間のビルジ渦によって生じる流れの下向き成分はプロペラ回転の向きと同じ向きの流れとなるためプロペラ効率悪化の原因となる。

従って、このビルジ渦の中心位置に船尾整流板の先端が配置されるように船尾整流板を設けることにより、船尾整流板には下向き成分を持つ流れのみが流入し、整流されることになるので、プロペラに流入する下向き成分の流れは弱まり、プロペラ効率の悪化が弱められると共に、更に整流する際に船尾整流板に働く力の推力方向成分が推力として働く。

これに関連して、船舶の船尾部の船尾粘性圧力損失回復させて、船体抵抗を低減させるために、船舶の後部でプロペラ前方の船体外壁上に、高さ方向にはプロペラ軸軸心位置からプロペラの上端位置の間に設けられ、幅方向には船体中心からプロペラ半径の55%〜85%の位置まで張り出した船尾渦整流板を有する船尾粘性抵抗低減装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

この船尾渦整流板は、船尾渦の渦中心が形成されている範囲に配置され、船尾ビルジ部からの船体後方へ向かう早い流れを伴った上昇流には影響を与えず、船尾フレア部からの下降流のみを規制して軸流方向に整流することにより、プロペラ軸上方の船体表面から渦中心までの強い下降流に起因する圧力損失が低減されることになり、船尾船体表面の圧力を回復させて船体抵抗を効果的に低減させることができるとされている。

また、この船尾渦整流板にはの作用が求められていないので、誘導抵抗などによる抵抗増加には結びつかず、渦中心と船体表面間の流れは軸流が非常に穏やかなことと、船尾渦整流板がこれに設けられて下降流を規制するよう作用することから、摩擦抵抗などの固有抵抗の増加は考えなくても良いとされている。

しかしながら、この船尾渦整流板は、その位置が限定されてはいるものの広い範囲であり、また、船尾渦整流板も、左右舷に一対の単なる平板形状の板材で、必ずしも最適な位置及び最適な形状であるとは言えず、改良の余地があると考えられる。

概要

船体の船尾に設けた船尾整流構造によりプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際に船尾整流構造に働く推力成分をより大きくして推進性能をより向上することができると共に、構造的にも強固な船尾整流構造及び船舶を提供する。L字型船尾整流板5Aと推力発生補助部材5Bとからなり、L字型船尾整流板5Aを、船舶1の船体2の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられ、船体幅方向に延びる基板部分10と、この基板部分10の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を有して構成すると共に、推力発生補助部材5Bを、L字型船尾整流板5Aの下部と船体2の間に、傾斜角度α1を水平に対して外側が上方に向かう角度で0度よりも大きくかつ、45度以下にして設けて構成する。

目的

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、船体の船尾に設けた船尾整流構造によりプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際に船尾整流構造に働く推力成分をより大きくして推進性能をより向上すると共に、構造的にも強固な船尾整流構造及び船舶を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

字型船尾整流板推力発生補助部材とからなり、前記L字型船尾整流板を、船舶船体の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられ、船体幅方向に延びる基板部分と、該基板部分の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分を有して構成すると共に、前記推力発生補助部材を、前記L字型船尾整流板の下部と船体の間に、傾斜角度を水平に対して外側が上方に向かう角度で0度よりも大きくかつ、45度以下にして設けて構成したことを特徴とする船尾整流構造

請求項2

前記推力発生補助部材が前記L字型船尾整流板と接続する部位を、船体の幅方向に関して前記L字型船尾整流板の中央よりも外側に配置して構成したことを特徴とする請求項1に記載の船尾整流構造。

請求項3

前記推力発生補助部材の前端の厚みと後端の厚みを中央よりも薄くして、前記推力発生補助部材を側面視で翼型形状もしくは多角形形状に形成して構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の船尾整流構造。

請求項4

前記折り曲げ部分の船体高さ方向の高さを前記基板部分の後縁の幅の0.05倍以上で0.5倍以下の高さにすると共に、前記折り曲げ部分の前記基板部分へ取り付ける根元部の長さを前記基板部分の前記船体へ取り付ける根元部の長さの0.5倍以上で1.0倍以下の長さにすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の船尾整流構造。

請求項5

船体の船尾のプロペラが船尾から見て右回転の場合は少なくとも右舷側に、前記プロペラが船尾から見て左回転の場合は少なくとも左舷側に、請求項1〜4のいずれか1項に記載した船尾整流構造を設けたことを特徴とする船舶。

技術分野

0001

本発明は、船舶船尾に配置する船尾整流構造及びこの船尾整流構造を配置した船舶に関し、より詳細には、これらの船尾整流構造によりプロペラ面に流入する水流整流することにより、プロペラの効率を高めると共に、整流する際に船尾整流構造に働く推力成分を得ることで船舶の推進性能を向上することができる船尾整流構造及び船舶に関する。

背景技術

0002

船舶においては、図20及び図21に示すように、船尾のビルジにて生じる流れの3次元剥離により、船体表面より少し離れた位置に中心Pwを持つビルジ渦が発生する。このビルジ渦の中心Pwと船体表面との間では下向き成分を有する流れが発生し、ビルジ渦の中心Pwより外側では上向き成分を有する流れが発生している。このビルジ渦は発達しつつ、船体固定座標で見たとき、後方に流れ、プロペラ面内に流れ込む。

0003

プロペラにおいては、プロペラ回転の向きと反対向きの流れが流入するとプロペラ効率が良くなり、同じ向きの流れが流入するとプロペラ効率が悪くなるので、船体後方から見て右回りのプロペラの場合、右舷側における船体表面とビルジ渦の中心との間のビルジ渦によって生じる流れの下向き成分はプロペラ回転の向きと同じ向きの流れとなるためプロペラ効率悪化の原因となる。

0004

従って、このビルジ渦の中心位置に船尾整流板の先端が配置されるように船尾整流板を設けることにより、船尾整流板には下向き成分を持つ流れのみが流入し、整流されることになるので、プロペラに流入する下向き成分の流れは弱まり、プロペラ効率の悪化が弱められると共に、更に整流する際に船尾整流板に働く力の推力方向成分が推力として働く。

0005

これに関連して、船舶の船尾部の船尾粘性圧力損失回復させて、船体抵抗を低減させるために、船舶の後部でプロペラ前方の船体外壁上に、高さ方向にはプロペラ軸軸心位置からプロペラの上端位置の間に設けられ、幅方向には船体中心からプロペラ半径の55%〜85%の位置まで張り出した船尾渦整流板を有する船尾粘性抵抗低減装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0006

この船尾渦整流板は、船尾渦の渦中心が形成されている範囲に配置され、船尾ビルジ部からの船体後方へ向かう早い流れを伴った上昇流には影響を与えず、船尾フレア部からの下降流のみを規制して軸流方向に整流することにより、プロペラ軸上方の船体表面から渦中心までの強い下降流に起因する圧力損失が低減されることになり、船尾船体表面の圧力を回復させて船体抵抗を効果的に低減させることができるとされている。

0007

また、この船尾渦整流板にはの作用が求められていないので、誘導抵抗などによる抵抗増加には結びつかず、渦中心と船体表面間の流れは軸流が非常に穏やかなことと、船尾渦整流板がこれに設けられて下降流を規制するよう作用することから、摩擦抵抗などの固有抵抗の増加は考えなくても良いとされている。

0008

しかしながら、この船尾渦整流板は、その位置が限定されてはいるものの広い範囲であり、また、船尾渦整流板も、左右舷に一対の単なる平板形状の板材で、必ずしも最適な位置及び最適な形状であるとは言えず、改良の余地があると考えられる。

先行技術

0009

特開平3−284497号公報

発明が解決しようとする課題

0010

一方、本発明者らは多くの水槽実験流体計算プログラムによる計算シミュレーション等により、次の知見を得た。

0011

つまり、ビルジ部より発生したビルジ渦が船尾端付近で発達し、ビルジ渦の中心より外側には上昇流が、内側には下降流が発生する。この内側の下降流に注目し、船尾整流板を用いて推進性能を改善するためには、プロペラはプロペラ回転流と逆向きの流れが流入するとプロペラ効率が良くなることを考慮すると、プロペラへ流入する下降流を効率よく整流することが重要である。

0012

そのため、船尾側から見て右回りのプロペラの場合には、右舷船体表面近傍でできるだけ整流した方が、下降流が弱まりプロペラ効率が良くなる。従って、ビルジ渦によって生じた下降流を整流し弱めることが重要であり、船尾船体表面のビルジ渦の中心の高さにビルジ渦の中心までの幅を持つ船尾整流板を設置することで、この船尾整流板により下降流を受けとめて流れを後方に曲げることで下降流を弱めることができる。

0013

また、重要なことであるが、船尾整流板の幅が小さいと端部から外側に逃げる流れが生じるが、この船尾整流板の上面で受けた流れを、船尾整流板の端部を上方に折り曲げることにより、外側に逃がすことなく捕えて、この流れも後方に曲げることで、より整流効果を高めることができるとの知見を得た。

0014

これに関して、本発明者らは、水槽実験により、実際に船尾整流板の基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けたL字型船尾整流板を採用して、折り曲げ部分無しの船尾整流板に比べ効率が1%程度良くなるとの結果を得た。また、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けることにより基板部分の強度を増すことができる。

0015

また、船尾側から見て右回りのプロペラの場合には、左舷側では船体近傍の整流効果を高めて下降流を弱めるとプロペラ効率にとっては不利になり、整流効果だけを考えた場合には、左舷側では整流板はむしろ無い方がよいが、流れを後方に曲げる際に船尾整流板に力が働き、その推進方向成分が推進性能の改善に寄与する。そのため、左舷側にも船尾整流板を配置して、整流時の推力成分を得るのが良い場合もあるとの知見も得た。

0016

更に、この左舷側では、整流効果を弱めつつ流れを曲げる際の力の推力成分を得るためには、L字型船尾整流板の端部に設けた上方に折れ曲がった折り曲げ部分の船体高さ方向の高さを小さくしたり、又は折り曲げ部分の無い船尾整流板を配置したりすることも効果的であるとの知見を得た。

0017

これらの知見に基づいて、本発明者らは、特願2014−123955にて、船舶の船体の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられる船尾整流板であって、船体幅方向に延びる基板部分と、該基板部分の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分を有しているL字型船尾整流板と、このL字型船尾整流板を、船体の船尾のプロペラが船尾から見て右回転の場合は少なくとも右舷側に、前記プロペラが船尾から見て左回転の場合は少なくとも左舷側に、配置した船舶を提案した。

0018

しかしながら、その後の考察により、このL字型船尾整流板では、プロペラ直径に比例して大きくなるため、プロペラ直径が大きい船舶の場合は、幅が広くなり、片持ち状態で船体に固着するだけでは、支えきれないという問題があることに想到した。

0019

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、船体の船尾に設けた船尾整流構造によりプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際に船尾整流構造に働く推力成分をより大きくして推進性能をより向上すると共に、構造的にも強固な船尾整流構造及び船舶を提供することにある。

課題を解決するための手段

0020

上記のような目的を達成するための本発明の船尾整流構造は、L字型船尾整流板と推力発生補助部材とからなり、前記L字型船尾整流板を、船舶の船体の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられ、船体幅方向に延びる基板部分と、該基板部分の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分を有して構成すると共に、前記推力発生補助部材を、前記L字型船尾整流板の下部と船体の間に、傾斜角度を水平に対して外側が上方に向かう角度で0度よりも大きくかつ、45度以下にして設けて構成する。

0021

この構成によれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のL字型船尾整流板において、単に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けるという簡単な構造だけで、L字型船尾整流板への下向き成分の流れが基板部分の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。

0022

また、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けて整流効果を高めることによってL字型船尾整流板が受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくなり、推進効率を向上することができる。例えば、L字型船尾整流板だけで推力発生補助部材を設けない構造であっても、場合によっては、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けない場合の船尾整流板と比べて、推進性能が1%程度向上することが実験的に分かっている。

0023

更に、L字型船尾整流板の下部側に推力発生補助部材を設けると、推力発生補助部材の分だけ浸水面積が増加するので摩擦抵抗が増加すると考えられていたが、推力発生補助部材がL字型船尾整流板に対して上から下に流れる水流の下流側に配置されているため、剥離領域に入ることになり、この推力発生補助部材の抵抗は大きくならず、L字型船尾整流板との組み合わせによりこの推力発生補助部材は推力を発生して、推力発生補助部材を設けない場合よりも、全体としての推力が大きくなることを実験的に確認できた。つまり、L字型船尾整流板の下部側にこの推力発生補助部材を設けることで、推力発生補助部材を設けない場合よりも、推力を大きくすることができる。

0024

その上、L字型船尾整流板の下部を推力発生補助部材で船体に支持し、船体を後方から見たときに基板部分と共に略三角形を形成しているので、L字型船尾整流板が単独で片持ち梁となっている構造に比べて、構造的に強い船尾整流構造とすることができる。

0025

また、船舶の船尾形状にもよるが、この傾斜角度が、水平に対して外側が上方に向かう角度で0度よりも大きくかつ、45度以下のときに推力が発生し易くなるが、5度以上30度以下の範囲で、更には、10度以上25度以下の範囲で、より推力が大きくなる傾向にあることを実験的に確認している。

0026

上記の船尾整流構造において、前記推力発生補助部材が前記L字型船尾整流板と接続する部位を、船体の幅方向に関して前記L字型船尾整流板の中央よりも外側に配置して構成すると、推力発生補助部材が剥離領域に入って抵抗が大きくならない効果に加えて、この構成により推力発生補助部材を幅方向に大きくすることでより推力を発生させることができるようになる。

0027

また、上記の船尾整流構造において、前記推力発生補助部材の前端の厚みと後端の厚みを中央よりも薄くして、前記推力発生補助部材を側面視で翼型形状もしくは多角形形状に形成して構成すると、より抵抗が少なく、また、より推力を大きくすることができる。

0028

また、上記のL字型船尾整流板において、前記折り曲げ部分の船体高さ方向の高さを前記基板部分の後縁の幅の0.05倍以上で0.5倍以下の高さにすると共に、前記折り曲げ部分の前記基板部分へ取り付ける根元部の長さを前記基板部分の前記船体へ取り付ける根元部の長さの0.5倍以上で1.0倍以下の長さにして構成すると、上方に折れ曲がった折り曲げ部分で整流する効果をより高めることができ、上方に折れ曲がった折り曲げ部分による効果を維持しながら、この折り曲げ部分の大きさを小さくして、軽量化を図ることができ、L字型船尾整流板の構造強度の負担を小さくできる。

0029

そして、上記のような目的を達成するための本発明の船舶は、船体の船尾のプロペラが船尾から見て右回転の場合は少なくとも右舷側に、前記プロペラが船尾から見て左回転の場合は少なくとも左舷側に、上記の船尾整流構造を配置して構成する。なお、この構成は、船体の船尾の右舷側又は左舷側の一方の舷側に船尾整流構造を配置した場合において、他方の舷側に、船尾整流構造を配置した場合、折り曲げ部分を設けない船尾整流板を配置した場合、両方とも配置しない場合も含んでいる。

0030

この構成によれば、ビルジ渦が、少なくともビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側の船尾整流構造のL字型船尾整流板において、単に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けるという簡単な構造だけで、L字型船尾整流板における下向き成分の流れが基板部分の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。

0031

また、上記の船舶において、前記L字型船尾整流板の船体前後方向の配置位置は、プロペラボス前端の位置と船尾垂線より垂線間長Lppの0.1倍の長さ分だけ前の位置との間となる第1範囲内にあるように構成する。この第1範囲内では、船尾のビルジにて生じる流れの3次元剥離により、船体表面付近では下向き成分を持つ流れになり、船体表面よりある程度離れた位置では上向き成分を持つ流れとなるビルジ渦が発達する。このL字型船尾整流板を上記の第1範囲内にあるように配置すると、ビルジ渦が発達した範囲にL字型船尾整流板を配置でき、整流効果を高めることができる。

0032

また、上記の船舶において、前記L字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の部位の高さの位置は、プロペラ回転軸より上方にプロペラ直径の0.4倍の高さ分だけ高い位置から、プロペラ回転軸までの第2範囲内にあり、前記L字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の部位の船体幅方向の位置は、前記後縁の根元に船体表面がある場合は、船体表面から船体表面よりプロペラ直径の0.4倍の幅分だけ離れた位置までの、前記後縁の根元に船体表面がない場合は、船体中心線よりプロペラ直径の0.05倍の幅分だけ離れた位置から船体中心線よりプロペラ直径の0.4倍の幅分だけ離れた位置までの、第3範囲内にあるように構成する。

0033

この第2範囲内及び第3範囲内では、船尾のビルジにて生じる流れの3次元剥離により、船体表面付近では下向き成分を持つ流れになり、船体表面よりある程度離れた位置では上向き成分を持つ流れとなるビルジ渦が発達する。そして、このL字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端を上記の第2範囲内及び第3範囲内に配置すると、ビルジ渦の中心位置近傍に船尾整流板の基板部分の後縁の先端が配置されるので、L字型船尾整流板には下向き成分を持つ流れのみが流入し、単純な形状のL字型船尾整流板であっても、プロペラに流入する流れを効率よく整流できたり、L字型船尾整流板に働く推力成分を得たりできる。

0034

また、上記の船舶において、前記L字型船尾整流板の前記基板部分の前縁の先端の部位の高さの位置は、プロペラ回転軸より上方にプロペラ直径の0.4倍の高さ分だけ高い位置から、船底までの第4範囲内にあり、前記L字型船尾整流板の前記基板部分の前縁の先端の部位の船体幅方向の位置は、船体表面から、船体表面よりプロペラ直径の0.4倍の幅分だけ離れた位置までの第5範囲内にあるように構成し、前記L字型船尾整流板の前記基板部分を、後方側が上方になるように、プロペラ回転軸に対して0度以上で20度以下の範囲内の角度で傾斜させて配置して構成すると、次のような効果を奏することができる。

0035

つまり、この前縁の配置によれば、L字型船尾整流板の基板部分の前縁の先端が上記の第4及び第5範囲内に配置されることになり、L字型船尾整流板の基板部分の前縁側も、船体が発生するビルジ渦の発生部分の近傍に入るので、ビルジ渦に起因する流れを効果的に利用できるようになり、効率よく整流したり、推力を得たりすることができる。

0036

また、ビルジ渦がプロペラの回転方向と逆向き成分の流れを発生させる側のL字型船尾整流板又は折り曲げ部分を持たない船尾整流板は、このビルジ渦の作用効果を享受するために、L字型船尾整流板の基板部分又は折り曲げ部分を持たない船尾整流板の基板部分は、プロペラ回転軸と略平行とするか、又は後方側が上方になる角度は小さい角度とすることが好ましい。一方、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの成分の流れを発生させる側のL字型船尾整流板は、このビルジ渦の作用効果を抑制するために、プロペラの回転方向とは逆向き成分の大きい流れを発生させるように、基板部分の後方側が上方になるような角度を大きい角度で傾斜させることが好ましく、このL字型船尾整流板の基板部分の傾斜の構成により、プロペラの回転方向と逆向き成分の流れを更に速くして、より効果的にプロペラの回転とは逆向き成分の大きい流れを発生させることができるようになる。

0037

また、上記の船舶において、前記L字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の位置を、前記L字型船尾整流板を設けないときに発生する船尾ビルジ渦の中心の位置を中心にし、その半径がプロペラ直径の0.2倍の半径である円内の第6範囲内に配置する。なお、このL字型船尾整流板を設けないときの船尾ビルジ渦の中心の位置は水槽試験流体解析プログラムによる計算により、容易に特定することができる。

0038

この構成は、容易に該当船舶の水槽試験や、流体解析プログラムを使用して数値計算による流体シミュレーションを実施できて、ビルジ渦の中心の位置を推定できる場合にしか用いることができないが、この構成によれば、より精度よく、L字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端をビルジ渦の中心の位置の近傍に配置できるので、L字型船尾整流板により発生する力をより最大限に利用できると共に、また、L字型船尾整流板によるプロペラの効率の向上も最大限にできるので、船舶の推進性能をより向上することができる。

0039

また、L字型船尾整流板の基板部分の平面形状を、三角形形状四角形形状、角を丸めた三角形形状、若しくは、角を丸めた四角形形状とすると、比較的単純な形状で効果のある船尾整流板を形成できる。また、上方に折れ曲がった折り曲げ部分の側面形状を、三角形形状、四角形形状、角を丸めた三角形形状、若しくは、角を丸めた四角形形状とすると、比較的単純な形状で効果のある上方に折れ曲がった折り曲げ部分を形成できる。

発明の効果

0040

本発明に係る船尾整流構造によれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のL字型船尾整流板において、単に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けるという簡単な構造だけで、L字型船尾整流板への下向き成分の流れが基板部分の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。

0041

また、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けて整流効果を高めることによってL字型船尾整流板が受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくなるので、推進効率を向上することができる。例えば、L字型船尾整流板だけで推力発生補助部材を設けない構造であっても、場合によっては、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けない場合の船尾整流板と比べて、推進性能が1%程度向上することが実験的に分かっている。

0042

更に、L字型船尾整流板の下部側に推力発生補助部材を設けることにより、L字型船尾整流板との組み合わせによりこの推力発生補助部材は推力を発生して、推力発生補助部材を設けない場合よりも、全体としての推力を大きくすることができる。その上、L字型船尾整流板の下部を推力発生補助部材で船体に支持し、船体を後方から見たときに基板部分と共に略三角形を形成しているので、L字型船尾整流板が単独で片持ち梁となっている構造に比べて、構造的に強い船尾整流構造とすることができる。

0043

そして、本発明に係る船舶によれば、船尾で発達するビルジ渦の中心の位置の近傍に、L字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端が位置するように船尾整流構造を配置して、ビルジ渦がプロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側の船尾整流構造において、ビルジ渦に対して整流する効果を高めることができ、これにより、プロペラの効率をより高めることができる。さらに船尾整流構造の強度を増すことができる。

0044

そして、この船尾整流構造により整流効果を高めることによって、整流する際に船尾整流構造が受ける力も大きくすることができ、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくすることができ、これにより、船舶の推進性能を向上することができる。

図面の簡単な説明

0045

本発明の実施の形態の船尾整流構造を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
折り曲げ部分の形状の第一の例を示す斜視図である。
折り曲げ部分の形状の第二の例を示す斜視図である。
折り曲げ部分の形状の第三の例を示す斜視図である。
船尾整流板の基板部分の形状の第一の例を示す平面図である。
船尾整流板の基板部分の形状の第二の例を示す平面図である。
船尾整流板の基板部分の形状の第三の例を示す平面図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て右回転の場合で、右舷側に船尾整流構造を、左舷側に船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
本発明の第2の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て右回転の場合で、右舷側と左舷側の両方に船尾整流構造を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
本発明の第3の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て右回転の場合で、右舷側のみに船尾整流構造を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
本発明の第4の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て左回転の場合で、左舷側に船尾整流構造を、右舷側に船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
本発明の第5の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て左回転の場合で、右舷側と左舷側の両方に船尾整流構造を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
本発明の第6の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て左回転の場合で、左舷側のみに船尾整流構造を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、右舷側の船尾整流構造の船体前後方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、右舷側の船尾整流構造の高さ方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、左舷側の船尾整流板の高さ方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、船尾整流構造の基板部分の後縁の先端の高さ方向と船体幅方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾方向から見た背面図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、船尾整流構造の基板部分の前縁の先端の高さ方向と船体幅方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾方向から見た背面図である。
本発明の第1の実施の形態の船舶における、船尾整流構造の基板部分の後縁の先端の配置位置とビルジ渦の第6領域を示す模式的な船舶の船尾方向から見た背面図である。
船舶の船尾においてビルジ渦が発生する様子を示す模式的な船舶の右舷側の船尾部分の側面図である。
船舶の船尾においてビルジ渦が発生する様子を模式的に示す、図20のXX−XX断面図である。

実施例

0046

以下、本発明に係る実施の形態の船尾整流構造及び船舶について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態の船尾整流構造は、船舶の船体の船尾に設けられる横断面がL字形状をした船尾整流板を備えた構造であり、また、この実施の形態の船舶は、この実施の形態の船尾整流構造を設けた船舶であり、その船尾への一般的な配置を図1に示す。また、船尾整流構造のL字型船尾整流板の形状の例を図2図4、及び図5図7に示し、船舶における左右舷への配置の例を図8図13に示し、船舶における船尾整流構造、船尾整流板の配置位置を図14図19に示す。

0047

最初に、本発明の実施の形態の船尾整流構造について説明する。図1に示すように、この船尾整流構造5は、L字型船尾整流板5Aと推力発生補助部材5Bとで構成する。

0048

そして、このL字型船尾整流板5Aを、基板部分10と折り曲げ部分13を有して構成する。この基板部分10は、船舶1の船体2の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられ、船体幅方向に延びるように構成され、折り曲げ部分13は、この基板部分10の船体幅方向の端部に設けられ、上方に折れ曲がった形状に構成される。

0049

また、それと共に、推力発生補助部材5Bを、L字型船尾整流板5Aの下部と船体2の間に、傾斜角度α1を水平に対して外側が上方に向かう角度で0度(degree)よりも大きくかつ、45度以下にして設けて構成する。

0050

この傾斜角度α1は、船舶1の船尾形状にもよるが、水平に対して外側が上方に向かう角度で0度よりも大きくかつ、45度以下のときに推力が発生し易くなるが、実験的に5度以上30度以下の範囲とし、さらには、10度以上25度以下の範囲とすると、より推力が大きくなる傾向にあることが確認されているので、より好ましい。

0051

そして、推力発生補助部材5BがL字型船尾整流板5Aと接続する部位を、船体2の幅方向に関してL字型船尾整流板5Aの中央よりも外側に配置する。これにより、推力発生補助部材5Bが剥離領域に入って抵抗が大きくならない効果に加えて、この構成により推力発生補助部材5Bを幅方向に大きくすることでより推力を発生させることができるようになる。

0052

さらに、推力発生補助部材5Bの前端の厚みと後端の厚みを中央よりも薄くして、推力発生補助部材5Bを側面視で翼型形状もしくは多角形形状に形成して、言い換えれば、推力発生補助部材5Bの船長方向に垂直な断面の形状を翼型形状に形成して、より抵抗を少なく、また、より推力を大きくすることが好ましい。

0053

この船尾整流構造5によれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラ3の回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のL字型船尾整流板5Aにおいて、単に基板部分10の端部に上方に折り曲がった折り曲げ部分13を設けるという簡単な構造だけで、L字型船尾整流板5Aへの下向き成分の流れが基板部分10の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。

0054

また、基板部分10の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を設けて整流効果を高めることによってL字型船尾整流板5Aが受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくなり、推進効率を向上することができる。例えば、L字型船尾整流板5Aだけで推力発生補助部材5Bを設けない構造であっても、場合によっては、基板部分10の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を設けない場合の船尾整流板と比べて、推進性能が1%程度向上することが実験的に分かっている。

0055

更に、L字型船尾整流板5Aの下部側に推力発生補助部材5Bを設けると、推力発生補助部材5Bの分だけ浸水面積が増加するので摩擦抵抗が増加すると考えられていたが、推力発生補助部材5BがL字型船尾整流板5Aに対して上から下に流れる水流の下流側に配置されているため、L字型船尾整流板5Aに流れ込む水流の剥離領域に入ることになり、この推力発生補助部材5Bの抵抗は大きくならず、L字型船尾整流板5Aとの組み合わせによりこの推力発生補助部材5Bは推力を発生して、推力発生補助部材5Bを設けない場合よりも、全体としての推力が大きくなる。このことは実験的に確認した。つまり、L字型船尾整流板5Aの下部側にこの推力発生補助部材5Bを設けることで、推力発生補助部材を設けない場合よりも、推力をより大きくすることができる。

0056

その上、L字型船尾整流板5Aの下部を推力発生補助部材5Bで船体2に支持し、船体2を後方から見たときに基板部分10と共に略三角形を形成しているので、L字型船尾整流板5Aが単独で片持ち梁となっている構造に比べて、構造的に強い船尾整流構造5とすることができる。

0057

そして、このL字型船尾整流板5Aは、図2図7に示すように、船舶1の船体2の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられる、横断面がL字形状をした船尾整流板であり、船体幅方向に延びる基板部分10と、この基板部分10の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を有して構成される。

0058

また、図2図4に示すように、この折り曲げ部分13の船体高さ方向の高さHgは基板部分10の後縁12の幅Bgの0.05倍以上で0.5倍以下の高さにすると共に、折り曲げ部分13の基板部分10へ取り付ける根元部13bの長さLgを、基板部分10の船体2へ取り付ける根元部10bの長さLaの0.5倍以上で1.0倍以下の長さにすることが好ましい。なお、この根元部10b、13bの長さとは根元部10b、13bに沿って計測した長さである。

0059

これらの構成にすると、L字型船尾整流板5Aにおいて、より小さい部材で整流する効果を高めることができ、折り曲げ部分13による効果を維持しながら、折り曲げ部分13の大きさを小さくして、軽量化を図ることができ、L字型船尾整流板5A自身の構造強度及びL字型船尾整流板5Aの取付け強度の負担を小さくできる。

0060

また、このL字型船尾整流板5Aの折り曲げ部分13の側面形状を、図2に示すような三角形形状、図3に示すような四角形形状、図4に示すような角を丸めた四角形形状、若しくは、角を丸めた三角形形状等とすると、比較的単純な形状で効果のある折り曲げ部分13を形成できる。また、L字型船尾整流板5Aの基板部分10の平面形状を、図5に示すような三角形形状、図6に示すような四角形形状、図7に示すような角を丸めた四角形形状、若しくは、角を丸めた三角形形状等とすると、比較的単純な形状で効果のあるL字型船尾整流板5Aを形成できる。

0061

従って、上記の構成のL字型船尾整流板5Aによれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心Pwと船体表面との間に、プロペラ3の回転方向と同じ向きの流れを発生させる側に配置されたL字型船尾整流板5Aにおいては、単に基板部分10の端部に上方に折り曲がった折り曲げ部分13を設けるという簡単な構造だけで、L字型船尾整流板5Aへの下向き成分の流れが基板部分10の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。

0062

また、基板部分10の端部に上方に折り曲がった折り曲げ部分13を設けて整流効果を高めることによってL字型船尾整流板5Aが受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶1の推力として得る分も大きくなり、推進効率を向上することができる。例えば、L字型船尾整流板5Aだけで推力発生補助部材5Bを設けない構造であっても、場合によっては、基板部分10の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を設けない場合の船尾整流板6と比べて、推進性能が1%程度向上することが実験的に分かっている。

0063

次に、この実施の形態の船舶について説明する。図8図13に示すように、この船舶1は、船尾整流構造5を備えた船舶であり、図8図10に示すように、船体2の船尾のプロペラ3が船尾から見て右回転の場合は少なくとも右舷側に、図11図13に示すように、プロペラ3が船尾から見て左回転の場合は少なくとも左舷側に、船尾整流構造5を配置して構成される。

0064

第1の実施の形態の船舶の構成では、図8に示すように、プロペラ3が船尾方向から見て右回転(時計回り)の場合における構成で、船体2の船尾の右舷側に船尾整流構造5を、左舷側に折り曲げ部分13を設けない船尾整流板(以下、単に船尾整流板という)6をそれぞれ配置して構成される。また、図9に示すように、第2の実施の形態の船舶では、船体2の船尾の右舷側と左舷側の両方に船尾整流構造5を配置し、左舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aの折り曲げ部分13の船体高さ方向の高さHgを右舷側よりも小さくして構成される。更に、図10に示すように、第3の実施の形態の船舶では、船体2の船尾の右舷側に船尾整流構造5を配置するが、左舷側には船尾整流構造5と船尾整流板6のいずれも配置しないで構成される。

0065

また、この図8図10では、プロペラ3が船尾方向から見て右回転の場合の実施の形態の構成を示すが、プロペラ3が船尾方向から見て左回転(反時計回り)の場合では、図11図13に示すように、船尾整流構造5と、この折り曲げ部分13を有していない船尾整流板6の構成が第1〜第3の実施の形態の船舶において左右舷で互いに入れ替わった構成の第4〜第6の実施の形態の船舶となる。

0066

そして、この上方に折れ曲がった折り曲げ部分13の折り曲げ角γ(図2参照)は、60度以上120度以下、好ましくは、80度以上100度以下とする。また、この折り曲げ部分13は、基板部分10の板を上方に折り曲げるようにして製作してもよく、基板部分10の端部に折り曲げ部分13を溶接することにより接合して製作してもよい。

0067

次に、以下では、図8の第1の実施の形態の船舶1の船尾整流構造5及び船尾整流板6の配置位置について、図14図19を参照しながら説明するが、第2〜第6の実施の形態の船舶の船尾整流構造5及び船尾整流板6の配置位置にも適用できる。

0068

第1の実施の形態の船舶1における、プロペラ3が船尾方向から見て右回転の場合の右舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aの船体前後方向の配置位置は、図14に示すように、プロペラボス前端の位置X1と、船尾垂線A.P.より垂線間長Lppの0.1倍の長さ分だけ前の位置X2との間となる第1範囲R1内に配置して構成される。

0069

また、このL字型船尾整流板5Aの基板部分10の後縁12の先端12aの部位の高さ位置Haは、図15及び図17に示すように、プロペラ回転軸Pcより上方にプロペラ直径Dpの0.4倍の高さ分だけ高い位置H2から、プロペラ回転軸Pcまでの第2範囲R2内に配置して構成される。

0070

更に、図17に示すように、船尾整流構造5と船尾整流板6の後縁12の先端12aの部位の船体幅方向位置Baは、L字型船尾整流板5Aと船尾整流板6の後縁12の根元12bに船体表面B3がある場合は、船体表面B3から船体表面B3よりプロペラ直径Dpの0.4倍の幅分だけ離れた位置B32までの第3範囲R3内にあるように構成される。

0071

なお、L字型船尾整流板5Aと船尾整流板6の後縁12の根元12bに船体表面B3がない場合は、L字型船尾整流板5Aと船尾整流板6の後縁12の先端12aの部位の船体幅方向位置Baは、船体中心線Lcよりプロペラ直径Dpの0.05倍の幅分だけ離れた位置B31から、船体中心線Lcよりプロペラ直径Dpの0.4倍の幅分だけ離れた位置B32までの第3範囲R3内にあるように構成される。

0072

そして、このL字型船尾整流板5Aの基板部分10の後縁12の先端12aの部位を上記の第2範囲内及び第3範囲内に配置する構成により、多くの商用船舶の計画航行速度における航海中の船舶1のビルジ渦の中心Pwの近傍内にL字型船尾整流板5Aを配置でき、L字型船尾整流板5Aの基板部分10の後縁12の先端12aをビルジ渦の中心Pwの近傍内に配置できるので、L字型船尾整流板5Aには下向き成分を持つ流れのみが流入し、単純な形状のL字型船尾整流板5Aであっても、効率よく整流でき、整流時にはより大きなL字型船尾整流板5Aに働く推力成分を得ることができる。

0073

更に、図15及び図18に示すように、L字型船尾整流板5Aの基板部分10の前縁11の先端11aの部位の高さ位置Hfは、プロペラ回転軸Pcより上方にプロペラ直径Dpの0.4倍の高さ分だけ高い位置H2から、船底H4までの第4範囲R4内に配置して構成される。

0074

また、図18に示すように、L字型船尾整流板5Aの基板部分10の前縁11の先端11aの部位の船体幅方向位置Bfは、船体表面B5から、船体表面B5よりプロペラ直径Dpの0.4倍の幅分だけ離れた位置B52までの第5範囲R5内に配置して構成される。

0075

このL字型船尾整流板5Aの基板部分10の前縁11の先端11aを第4範囲R4内及び第5範囲R5内に配置する構成により、L字型船尾整流板5Aの基板部分10の前縁11を、船体2が発生するビルジ渦の発生部分の近傍に入れることができるので、ビルジ渦に起因する流れを効果的に利用できるようになり、効率よく整流したり、推力を得たりすることができる。

0076

更に、図14に示すように、右舷側のL字型船尾整流板5Aの基板部分10を後方側が上方になるように、プロペラ回転軸Pcに対して0度以上で20度以下の範囲内の角度(迎角)βで傾斜させて配置する。

0077

この右舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aにおいて、基板部分10を後方側が上方になるように傾斜させて配置することにより、ビルジ渦の中心の内側において、プロペラ3の回転方向と逆向きの成分の流れが、より効果的に整流され、整流時にL字型船尾整流板5Aに働くより大きな推進成分を得ることができる。

0078

また、容易に船舶1の水槽試験や、流体解析プログラムを使用して数値計算による流体シミュレーションを実施できて、ビルジ渦の中心Pwの位置を推定できる場合においては、図19に示すように、右舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aの後縁12の先端12aの位置を、L字型船尾整流板5Aを設けないときに発生する船尾ビルジ渦の中心Pwを中心にし、その半径raがプロペラ直径Dpの0.2倍の半径である円C1内の第6範囲R6内に配置することが好ましい。なお、このL字型船尾整流板5Aを設けないときの船尾ビルジ渦の中心Pwの位置は水槽試験や流体解析プログラムによる計算により、容易に特定することができる。

0079

この構成によれば、より精度よく、L字型船尾整流板5Aの後縁12の先端12aをビルジ渦の中心Pwの近傍に配置できるので、L字型船尾整流板5Aで整流する際にL字型船尾整流板5Aに働く力の推力成分をより最大限に利用できると共に、また、船尾整流構造5によるプロペラ3の効率の向上も最大限にできるので、船舶の推進性能をより向上することができる。

0080

そして、プロペラ3が船尾から見て右回転の場合の第1の実施の形態の船舶では、図16に示すように、左舷側の船尾整流板6(もしくは折り曲げ部分の高さの小さいL字型船尾整流板5A)をプロペラ回転軸Pcと略平行に配置し、この左舷側の船尾整流板6の長さLbを、図14及び図15に示す右舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aの長さLaよりも長く形成して構成する。なお、この略平行とは完全な平行のみではなく、5度以内程度までの傾斜の範囲も含むことを意味する。

0081

また、左舷側の船尾整流板6の基板部分10の前縁11の先端11aの部位の高さ位置Hf及び後縁12の先端12aの部位の高さ位置Haについても、図16では、右舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aと略同様な配置位置を示しているが、左舷側の船尾整流板6に関しては、本発明はこの配置位置に限定されるものではない。

0082

次に、左右舷における船尾整流構造5と船尾整流板6の役割について説明する。プロペラ3が船尾から見て右回転の場合は右舷側(左回転の場合は左舷側)では、船尾で発達するビルジ渦は、ビルジ渦の中心Pwの内側においてはプロペラ3の回転方向とは同じ向きの流速を与え、ビルジ渦の中心Pwの外側においてプロペラ3の回転方向とは逆向きの流速を与えるように作用するので、ビルジ渦の中心Pwの外側の流れは享受して、ビルジ渦の中心Pwの内側の流れのみを整流すればよい。

0083

また、左舷側(右舷側)では、ビルジ渦の中心Pwの内側においてはプロペラ3の回転方向とは逆向きの流速を強めるように作用し、ビルジ渦の中心Pwの外側においてはプロペラ3の回転方向とは同じ向きの流速を与えるように作用する。また、プロペラ3は半径方向に関しては内側(ボス付近)よりも外側(チップ付近)の方が推力を出すので、左舷側(右舷側)においては、ビルジ渦の中心Pwより内側のプロペラ3とは逆向きの流れを残すより、ビルジ渦の発達し始める部位にビルジ渦の発達を妨げる障害物となる折り曲げ高さの小さいL字型船尾整流板5又は船尾整流板6を設け、ビルジ渦の発生及び発達を抑制することで、ビルジ渦の中心の外側において、プロペラ3の回転方向とは同じ向きの成分の流速を弱くすることができ、プロペラ効率を高めることができる。

0084

従って、ビルジ渦の中心の内側でビルジ渦がプロペラ3の回転方向と同じ向き成分の流れを発生させる右舷側(左舷側)においては、ビルジ渦の中心Pwの内側においてビルジ渦の作用効果を抑制する必要があるので、ビルジ渦が十分に発達した船尾端付近のみに、短めのL字型船尾整流板5Aを備えた船尾整流構造5を配置する。

0085

つまり、ビルジ渦の中心Pwより外側はプロペラ回転と逆向きの上昇流を残し、一方、ビルジ渦の中心Pwより内側はプロペラ回転と同じ向きの下降流を整流する必要がある右舷側(左舷側)は、ビルジ渦が十分に発達しきったところで、内側の下降流のみを整流するために、船尾端近傍に、短めのL字型船尾整流板5Aを備えた船尾整流構造5を配置する。

0086

一方、ビルジ渦の中心Pwの内側でビルジ渦がプロペラ3の回転方向と逆向きの成分の流れを発生させる左舷側(右舷側)においては、ビルジ渦の中心Pwの外側においてビルジ渦の作用効果を抑制する必要があり、ビルジ渦が十分に発達した船尾端付近だけでなく、渦が発達しきっていない前方まで、長めの船尾整流板6を配置する。

0087

つまり、ビルジ渦の中心Pwより内側のプロペラ回転と逆向きの下降流を残すよりも、ビルジ渦の中心Pwの外側のプロペラ回転と同じ向きの上昇流を整流する必要がある左舷側(右舷側)は、外側の上昇流の発生を防ぐために、長めの船尾整流板6を配置する。

0088

これにより、短いL字型船尾整流板5Aを備えた船尾整流構造5と長い船尾整流板6を適材適所で配置でき、比較的簡単な構成で、より大きい推進力と、より大きいプロペラ効率を得ることができる。従って、比較的簡単で軽量な構成で、プロペラ効率を高めることができる。

0089

また、プロペラ3の回転方向が船尾から見て右回りの場合の、右舷側の船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aと左舷側の船尾整流板6においては、船体前後方向に対する迎角βを異ならせて形成する。つまり、ビルジ渦の中心Pwより内側において、プロペラ3の回転方向と同じ向きの成分の流れを抑制する右舷側の船尾整流構造5は、プロペラ3の回転方向とは逆向きの流れを強めるために、後方側が上方になるように、大きく傾斜させることにより、プロペラ3の回転方向と逆向き成分の流れをできる限り速くする。一方、ビルジ渦の中心Pwより内側において、プロペラ3の回転方向と逆向きの成分の流れを抑制する左舷側の船尾整流板6は、略水平の小さい傾斜にすることにより、プロペラ3の回転方向とは逆向き成分の大きい流れをできるだけ維持する。これらの構成により、より効果的にプロペラ3の回転とは逆向き成分の大きい流れを発生させることができる
従って、上記の構成の船尾整流構造5によれば、単に基板部分10の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を設けるという簡単な構造で、L字型船尾整流板5Aへの下向き成分の流れが基板部分10の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。また、基板部分10の端部に折り曲げ部分13を設けて整流効果を高めることによってL字型船尾整流板5Aが受ける力を大きくして、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくすることができるので、推進効率を向上することができる。

0090

更に、L字型船尾整流板5Aと推力発生補助部材5Bの組み合わせにより、推力発生補助部材5Bにも推力を発生させて、推力発生補助部材5Bを設けない場合よりも、全体としての推力を大きくすることができる。その上、L字型船尾整流板5Aの下部を推力発生補助部材5Bで船体に支持するので、L字型船尾整流板5Aが単独で片持ち梁となっている構造に比べて、構造的に強い船尾整流構造5となる。

0091

また、上記の構成の船舶1によれば、船尾で発達するビルジ渦の中心Pwの近傍に、船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aの後縁12の先端12aが位置するようにL字型船尾整流板5Aを配置することにより、ビルジ渦がプロペラ3の回転方向と同じ向きの流れを発生させる側に配置されるL字型船尾整流板5Aにおいて、単に基板部分10の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を設けるという簡単な構造により、L字型船尾整流板5Aへの下向き成分の流れが基板部分10の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、ビルジ渦の中心Pwより内側の流れのみを整流する効果を高めることができ、これにより、プロペラ3の効率をより高めることができる。

0092

そして、この船尾整流構造5のL字型船尾整流板5Aでは、基板部分10の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分13を設けて整流効果を高めることによって、整流する際にL字型船尾整流板5Aが受ける力も大きくすることができるので、その推進方向成分である船舶1の推力として得る分も大きくすることができ、これにより、船舶1の推進性能を向上することができる。

0093

また、ビルジ渦の内側がプロペラ3の回転方向と逆の流れを発生させる側において、折り曲げ部分13を設けない船尾整流板6を配置すると、これにより、ビルジ渦の中心Pwより外側のプロペラ回転と逆向きの流れの発達を抑制して、この整流する際に船尾整流板6に働く力の推力方向成分により、少しでも多くの船舶1の推力となる力を得ることができる。

0094

従って、上記の構成の船舶1によれば、船尾で発達するビルジ渦の中心Pwの位置の近傍に、L字型船尾整流板5Aの基板部分10の後縁の先端が位置するように船尾整流構造5を配置して、ビルジ渦がプロペラ3の回転方向と同じ向きの流れを発生させる側の船尾整流構造5において、ビルジ渦に対する整流する効果を高めることができ、これにより、プロペラ3の効率をより高めることができる。さらに船尾整流構造5の強度を増すことができる。

0095

そして、この船尾整流構造5により整流効果を高めることによって、整流する際に船尾整流構造5が受ける力も大きくすることができ、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくすることができ、これにより、船舶の推進性能を向上することができる。

0096

本発明の船尾整流構造及び船舶によれば、船体の船尾に設けた船尾整流構造でプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際に船尾整流構造に働く推力成分をより大きくして推進性能を向上することができるので、多くの船舶に利用することができる。

0097

1船舶
2船体
3プロペラ

5船尾整流構造
5A L字型船尾整流板(折り曲げ部分有り)
5B推力発生補助部材
6 船尾整流板(折り曲げ部分無し)
10基板部分
10b 基板部分の根元部
11 L字型船尾整流板(船尾整流板)の前縁
11a L字型船尾整流板(船尾整流板)の前縁の先端
12 L字型船尾整流板(船尾整流板)の後縁
12a L字型船尾整流板(船尾整流板)の後縁の先端
13 折り曲げ部分
A.P.船尾垂線
B3 L字型船尾整流板(船尾整流板)の後縁の根元の部位の船体表面の船体幅方向位置
B31 第3範囲の最小値
B32 第3範囲の最大値
B5 第5範囲の最小値
B52 第5範囲の最大値
Ba L字型船尾整流板(船尾整流板)の後縁の先端の部位の船体幅方向位置
Bf L字型船尾整流板(船尾整流板)の前縁の先端の部位の船体幅方向位置
Bg 基板部分の後縁の幅
C1 第6範囲の円
Dpプロペラ直径
H2 第2範囲及び第4範囲の上限値
H4 第4範囲の下限値(船底)
Ha L字型船尾整流板(船尾整流板)の後縁の先端の部位の高さ位置
Hf L字型船尾整流板(船尾整流板)の前縁の先端の部位の高さ位置
Hg 折り曲げ部分の船体高さ方向の高さ
La L字型船尾整流板の根元部の長さ
Lb 船尾整流板の長さ
Lc船体中心線
Lg 折り曲げ部分の根元部の長さ
Lpp垂線間長
Pcプロペラ回転軸
Pw 船尾ビルジ渦の中心
R1 第1範囲
R2 第2範囲
R3 第3範囲
R4 第4範囲
R5 第5範囲
R6 第6範囲
ra 第6範囲の円の半径
X1プロペラボス前端の位置
X2 船尾垂線から垂線間長Lppの0.1倍の長さ分だけ前の位置
α1傾斜角度
β迎角
γ 折り曲げ角

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