説明

省エネルギーデバイスおよび一軸二舵船舶

【課題】舵の回動の影響を抑えて、伴流利得を向上させることができる省エネデバイスと、該省エネデバイスを装備した一軸二舵船舶を提供する。
【解決手段】一軸二舵船舶100の船尾110には、船体中心面内にプロペラ120が設置され、船尾突出部130の下面131には一対の舵140L、140Rが傾動自在に設置され、省エネデバイス150がプロペラ120の後方で船体中心面内に配置され、上端152が船尾突出部130の下面131に固定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、船舶用の省エネルギーデバイスおよび一軸二舵船舶、特に、板状の省エネルギーデバイス、およびこれを装備した一軸二舵船舶に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、船舶の省エネルギーを図るため、プロペラ周辺の流れを遅くして推進効率を上げる「伴流利得」という成分を比較的大きくしようとしていた。すなわち、「伴流利得」といわれる船舶の推進効率を上げる現象は、プロペラ周辺において、船体、舵あるいはその他の付加物等の物体による影響のため、船体の速度よりもプロペラ周辺の平均速度が遅くなることによって、プロペラの出すべき速度が船舶の速度ほど大きくなくてもよい(遅くてもよい)という現象である。したがって、通常の、一軸一舵の船舶においてはプロペラの直後に舵が配置されることにより、比較的大きな「伴流利得」が得られている。
さらに、舵の側面に水平方向に突出したフィンを設け、プロペラの後方の加速流を受ける範囲において、プロペラ後流の回転エネルギーを回収する省エネルギーデバイスが開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平6−40395号公報(第2頁、図1)
【特許文献2】特開2008−189133号公報(第4−5頁、図1)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、一軸二舵の船舶に特許文献1、2に開示された省エネデバイスを設置したのでは、舵に設けられたフィンが舵の回動によって略水平面内を移動して、平面視においてプロペラの直後から離れてしまうため、プロペラ直後に物が無い状態になる。このため、一軸一舵の船舶に設置した場合に比較して、相対的に伴流利得が少なくなるという問題があった。
【0005】
本発明は上記問題を解決するものであって、伴流利得を向上させることができる省エネデバイスと、該省エネデバイスを装備した一軸二舵船舶を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)本発明に係る省エネルギーデバイスは、一軸二舵船舶のプロペラの後方で船体中心面内に配置され、上端が船尾突出部の下面に固定されている板状である。
(2)前記プロペラのプロペラ中心から上方で、前記プロペラ中心からプロペラの半径の略70%の位置より下方に、下端が位置していることを特徴とする。
(3)前記舵が一方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも前縁が後方に位置し、前記舵が他方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも後縁が前方に位置していることを特徴とする。
(4)水平断面が翼形状であることを特徴とする。
(5)本発明に係る一軸二舵船舶は、前記(1)乃至(4)の何れかの省エネルギーデバイスを装備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
(i)本発明に係る省エネルギーデバイスによると、伴流利得を向上させることができる。
(ii)本発明に係る船舶によると、省エネルギー航行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態1に係る省エネルギーデバイスを模式的に示す側面図および一部を透過した側面図。
【図2】図1に示す省エネルギーデバイスの背面図。
【図3】図1に示す省エネルギーデバイスの平面図。
【図4】図1に示す省エネルギーデバイスの平面視の部分断面図。
【図5】図1に示す省エネルギーデバイスの伴流利得を説明する部分側面図および平面視の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[実施形態1:省エネルギーデバイス]
図1は、本発明の実施形態1に係る省エネルギーデバイスを模式的に示すものであって、図1の(a)は側面図、図1の(b)は一部を透過した側面図、図2は背面図、図3は平面図、図4は平面視の部分断面図、図5は伴流利得を説明する部分側面図および部分平面図である。なお、各図において同じ部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【0010】
図1および図2において、一軸二舵船舶100の船尾110には、船体中心面101内にプロペラ120が設置され、プロペラ120の上方に船首(図示しない)とは反対の方向に突出した船尾突出部130が設けられている。船尾突出部130の下面131には一対の舵140L、140Rが傾動自在に設置されている。舵140L、140Rは船体中心面101に対して対象に設けられた舵回動軸141L、141Rを中心に、船尾突出部130に設置された操舵手段(図示しない)によって回動される。
そして、省エネルギーデバイス(以下、「省エネデバイス」と称す)150がプロペラ120の後方で船体中心面101内に配置され、上端152が船尾突出部130の下面131に固定されている。
【0011】
このとき、省エネデバイス150の中心面をデバイス中心面151とすると、デバイス中心面151は船体中心面101に一致し、プロペラ120の回転中心121に含まれている。そして、省エネデバイスの上端152および下端153は、それぞれ断面翼形状をしている(図3、4参照)。
すなわち、省エネデバイス150は、一対の舵140L、140Rによって挟まれた状態を呈している。このとき、プロペラ120の半径を「r」とし、省エネデバイス150の下端153と船底160からの距離を「c」とすると、略「r<c」のとき、特に、略「r<c<(1.7×r)」のとき、後記する「伴流効果」が得られる。
【0012】
また、舵140Lは図3に示す舵稼働範囲147L内を回動する。このとき、舵稼働範囲147Lの最大回動位置について、舵140Lの舵中心面146Lを含む面と、船体中心面101との交線を、それぞれ前方交線148L、後方交線149Lとすると、省エネデバイス150は前方交線148Lと後方交線149Lとによって挟まれた範囲内に位置している。すなわち、省エネデバイス150のデバイス前縁154は前方交線148Lよりも後方に位置し、デバイス後縁155は後方交線149Lよりも前方に位置しているから、省エネデバイス150が舵140Lに接触することがない。
なお、図3において、舵140Lの舵後縁145Lと後方交線149Lとが略一致しているが、舵後縁145Lと後方交線149Lとの距離を限定するものではない。また、同様に、舵前縁144Lと前方交線148Lとの距離を限定するものではない。そして、舵140Rに対しても同様である(図示しない)。
【0013】
次に、図5に基づいて「伴流利得」について説明する。
図5の(a)において、プロペラ120の回転方向を船体後方から見て時計回りであるとすると、プロペラ120の後方に配置された省エネデバイス150には、時計回りの旋回流(「プロペラ後流渦」に同じ)122が流れ込む。
したがって、省エネデバイス150のプロペラ120の回転中心121より上寄りの断面Aにおいては図5の(b)に示すように、流入速度Vaによって、揚力Laが発生し、その水平成分が前向きの推力Daとなる。
【0014】
一方、省エネデバイス150のプロペラ120の回転中心121より下寄りの断面Bにおいては図5の(c)に示すように、流入速度Vbによって、揚力Lbが発生し、その水平成分が前向きの推力Dbとなる。
よって、省エネデバイス150をプロペラ120の回転中心121より上寄りの範囲に設置することによって、前向きの推力Da、Db等省エネデバイス150の各断面毎に得られる前向きの推力の合計が得られるから、旋回流でない直進する流れに配置した場合より、省エネデバイス150により得られる推力分だけ抵抗が低減することになる。
【0015】
(実施例)
次に、船型試験水槽における模型試験によって省エネ効果を確認した内容について説明する。一軸二舵船舶100は、大型タンカーで、プロペラ120のプロペラ軸心高さaは5.0m(a=5.0)で、一対の舵140L、140Rの間隔2bは5.1m(b=2.55)ある。
省エネデバイス150の下端153は、船底160から6.0m(c=6.0)に位置し、下端153における長さdは3.5m(d=3.5)、厚さeは0.5m(e=0.5)の断面翼形状である。また、省エネデバイス150の上端152は、船底160から15.0m(f=15.0)に位置し、上端152における長さgは5.0m(g=5.0)、厚さhは0.7m(h=0.7)の断面翼形状である。そして、下端153から上端152に向かって長さおよび厚さが除々に大きくなっている。
そして、省エネデバイス150を装備する一軸二舵船舶100と、省エネデバイス150が設置されていない同じ形の船舶とについて、満載状態で抵抗推進試験を実施し、計画速力における所要馬力を比較したところ、省エネデバイス150が無い場合に比較して、省エネデバイス150が有る場合は、1%の馬力低減が確認された。
【0016】
[実施形態2:省エネルギーデバイスを装備する船舶]
本発明の実施形態1に係る省エネルギーデバイスを装備した船舶は、実施の形態1において説明した一軸二舵船舶100に同じであるから、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【0017】
本発明は以上の構成であるため、各種船型の船舶に装備される省エネルギー手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【0018】
100 一軸二舵船舶
101 船体中心面
110 船尾
120 プロペラ
121 回転中心
130 船尾突出部
131 下面
140L 舵
140R 舵
141L 舵回動軸
141R 舵回動軸
144L 舵前縁
144R 舵前縁
145L 舵後縁
145R 舵後縁
146L 舵中心面
146R 舵中心面
147L 舵稼働範囲
148L 前方交線
149L 後方交線
150 省エネデバイス
151 デバイス中心面
152 上端
153 下端
154 デバイス前縁
155 デバイス後縁
160 船底
Da 推力
Db 推力
La 揚力
Lb 揚力
Va 流入速度
Vb 流入速度
a プロペラ軸心高さ
b 舵間隔の半分
c 舵下端と船底との距離
d 舵下端の長さ
e 舵下端の厚さ
f 舵上端と船底との距離
g 舵上端の長さ
h 舵上端の厚さ


【特許請求の範囲】
【請求項1】
一軸二舵船舶のプロペラの後方で船体中心面内に配置され、上端が船尾突出部の下面に固定されている板状の省エネルギーデバイス。
【請求項2】
前記プロペラのプロペラ中心から上方で、前記プロペラ中心からプロペラの半径の略70%の位置より下方に、下端が位置していることを特徴とする請求項1記載の省エネルギーデバイス。
【請求項3】
前記舵が一方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも前縁が後方に位置し、前記舵が他方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも後縁が前方に位置していることを特徴とする請求項1または2記載の省エネルギーデバイス。
【請求項4】
水平断面が翼形状であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の省エネルギーデバイス。
【請求項5】
請求項1乃至4の何れかに記載の省エネルギーデバイスを装備していることを特徴とする一軸二舵船舶。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−6467(P2012−6467A)
【公開日】平成24年1月12日(2012.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−143636(P2010−143636)
【出願日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【出願人】(502116922)ユニバーサル造船株式会社 (172)