船尾ダクト試験方法及び装置
【課題】船尾ダクト模型を用いた試験において実船の船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映できるようにする。
【解決手段】プロペラ３の前方に配した船尾ダクト模型４の左右両端部を、模型船１の船尾部２のボッシング部分５の両側部に、ダクトステー模型１２と計測用構造体１３とを介して取り付ける。計測用構造体１３は、左右方向に延びる円柱形状として前後及び上下方向とねじり方向に作用する力と、前後及び上下方向の曲げ歪とねじり歪の歪量の相関関係が既知としてある円柱部１４を有し、その前後及び上下方向の曲げ歪とねじり歪を計測する歪ゲージを備えてなる構成とする。船尾ダクト模型４に流体力が生じるときにダクトステー模型１２を経て船体のボッシング部分５側へ実際に伝わる前後及び上下方向とモーメントの力を、計測用構造体１３の円柱部１４に生じる前後及び上下方向の曲げ歪とねじり歪の歪量を基に導出させる。
【解決手段】プロペラ３の前方に配した船尾ダクト模型４の左右両端部を、模型船１の船尾部２のボッシング部分５の両側部に、ダクトステー模型１２と計測用構造体１３とを介して取り付ける。計測用構造体１３は、左右方向に延びる円柱形状として前後及び上下方向とねじり方向に作用する力と、前後及び上下方向の曲げ歪とねじり歪の歪量の相関関係が既知としてある円柱部１４を有し、その前後及び上下方向の曲げ歪とねじり歪を計測する歪ゲージを備えてなる構成とする。船尾ダクト模型４に流体力が生じるときにダクトステー模型１２を経て船体のボッシング部分５側へ実際に伝わる前後及び上下方向とモーメントの力を、計測用構造体１３の円柱部１４に生じる前後及び上下方向の曲げ歪とねじり歪の歪量を基に導出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進効率の向上化を図るために船体の船尾部におけるプロペラの前方に設ける船尾ダクトで生じる流体力の船体への作用を試験するために用いる船尾ダクト試験方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶の推進効率（推進性能）の向上化を図る手段の一つとして、船体の船尾部におけるプロペラの前方位置に、円環状、半円弧状、又は、底部が開放された門型等の種々の形状の船尾ダクトを配置して、該船尾ダクトにおける船体のボッシング部の側方に位置する個所を、船体のボッシング部分の両側部に、左右方向に延びるダクトステーを介してそれぞれ取り付けてなる船尾部構造とすることで、船舶の航行時に発生する船尾流れを該船尾ダクトにより整流させてから上記プロペラへ流入させるようにし、更には、上記船尾流れの中で上記船尾ダクトが発生する揚力の分力を、船舶の推進力に寄与させるようにする手法が従来提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
なお、上記船尾ダクトを船体のボッシング部分の両側部に取り付けるために用いられる上記ダクトステー（ストラット）は、通常、船舶の航走時に発生する船尾流れの中で抵抗にならないように上下に扁平な平板状としてある。
【０００４】
ところで、上記のような船尾ダクトを船舶に装備して推進効率の向上化を図るためには、船舶の航走時に船尾流れの中に配置された船尾ダクトに生じる上記揚力を含む流体力を、設計の段階で把握することが必要である。そのため、上記船尾ダクトの設計を行う場合は、予め、所望の設計に対応する船尾ダクトの模型を製作し、該船尾ダクト模型を用いて、その装備対象となる船舶の航走時に船体船尾部における船尾ダクト設置個所に生じる船尾流れを模した水流の中で、上記船尾ダクト模型に生じる流体力を計測するようにしている。
【０００５】
上記のような船尾ダクト模型に生じる流体力を計測する場合、従来は、以下の図４（イ）（ロ）又は図５（イ）（ロ）に示すような装置を用いるようにしている。
【０００６】
すなわち、図４（イ）（ロ）に示す船尾ダクトの流体力計測用の装置は、船尾ダクトの装備対象となる実船の船体を模した模型船１を形成し、その船尾部２におけるプロペラ３の前方に設定された所定の船尾ダクト設置位置に、所要形状に設計された船尾ダクト模型４、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４が配置してある。この際、上記船尾ダクト模型４には、上記模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５の側方に位置する該船尾ダクト模型４における左右両側の下端部に、上記模型船１のボッシング部分５の両側部近傍位置まで左右方向に延びる上下に扁平なダクトステーの模型６を取り付けるようにしてある。
【０００７】
更に、上記模型船１の船尾部２の船体における上記船尾ダクト模型４の頂部の真上となる位置に、上下方向の貫通孔７を穿設し、該貫通孔７に挿通させて配置した上下方向に延びるロッド部材８の下端部を、上記船尾ダクト模型４の頂部の上側に固定すると共に、該ロッド部材８の上端部を、上記模型船１の船尾部２の船体における上記貫通孔７の上側に設けたロードセル９に接続してなる構成としてある。なお、図４（ロ）における符号３ａは、船尾部２におけるボッシング部分５に回転自在に保持させたプロペラシャフトである。
【０００８】
これにより、上記模型船１を所要の実験水槽（図示せず）に浮かべた状態で図示しない駆動手段により前進させるか、又は、所要の回流水槽（図示せず）にて一様流を発生させた水面に上記模型船１を配置することにより、該模型船１の船尾部２で発生する相対的な船尾流れの水流中で上記船尾ダクト模型４に生じる流体力を、上記ロッド部材８を介して上記ロードセル９へ伝えることができるため、該ロードセル９にて、船舶の推進力に寄与することとなる上記船尾ダクト模型４が水流中で生じる図４（イ）中の矢印ａ方向の揚力と、上記船尾ダクト模型４の水流中での抵抗により生じる後向き（矢印ｂ方向）及び上向き（矢印ｃ方向）の力をそれぞれ計測するようにしてある。
【０００９】
又、図５（イ）（ロ）に示す船尾ダクトの流体力計測用の装置は、図示しない回流水槽内に設置されたプロペラ３の前方に、所要形状に設計された船尾ダクト模型４、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４を配置する。この際、上記船尾ダクト模型４には、図４（イ）（ロ）に示したものと同様に、上記プロペラ３の前方でそのプロペラシャフト（図示せず）を回転自在に保持する船体のボッシング部分に対応するシャフト支持部１０の側方に位置する該船尾ダクト模型４における左右両側の下端部に、上記シャフト支持部１０の両側部近傍位置まで左右方向に延びる上下に扁平なダクトステーの模型６を取り付けるようにしてある。
【００１０】
更に、上下方向に延びるロッド部材８の下端部を、上記船尾ダクト模型４の頂部の上側に固定すると共に、該ロッド部材８の上端部を、上記回流水槽の所要の固定部１１に設置したロードセル９に接続した構成としてある。
【００１１】
かかる構成としてある流体力計測用の装置によれば、上記図示しない回流水槽で、船尾ダクトの装備対象となる船舶（実船）の航行時に該船舶における船尾ダクト設置個所で生じる船尾流れに対応する水流を発生させることにより、該船尾流れに対応する水流中で上記船尾ダクト模型４に生じる流体力を、上記ロッド部材８を介して上記ロードセル９へ伝えることで、該ロードセル９にて、船舶の推進力に寄与することとなる上記船尾ダクト模型４が水流中で生じる図５（イ）中の矢印ａ方向の揚力と、上記船尾ダクト模型４の水流中での抵抗により生じる後向き（矢印ｂ方向）及び上向き（矢印ｃ方向）の力をそれぞれ計測できるようにしてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−１７５４８８号公報
【特許文献２】特開２００６−３４７２８５号公報
【特許文献３】特開２００４−１３０９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、上記図４（イ）（ロ）及び図５（イ）（ロ）に示した従来の船尾ダクトの流体力計測用の装置では、いずれも船尾ダクト模型４の頂部にロッド部材８を介してロードセル９を接続した構成としてあるため、該ロードセル９により上記船尾ダクト模型４に生じる流体力自体を計測するには有効であるが、実船にてプロペラの前方に船尾ダクトを装備することで該船尾ダクトより船体側へ伝えられる力を必ずしも反映した結果は得ることができないというのが実状である。
【００１４】
すなわち、実船では、船尾ダクトを船体のボッシング部分の両側部にダクトステーを介して取り付けるようにしてあるため、船尾流れの水流中で上記船尾ダクトに生じる流体力は、ダクトステーを介して船体へ伝えられるようになる。したがって、上記船尾ダクトにおいてダクトステーの接続位置の上下の両側で生じる流体力が均等でない場合は、上記船尾ダクトに生じる流体力により、船体に対し、ボッシング部分におけるダクトステーの取付位置を通る左右水平方向の軸を中心とするモーメントが作用するようになるが、上記図４（イ）（ロ）及び図５（イ）（ロ）の装置では、船尾ダクト模型４よりダクトステーの模型６を介して模型船１の船体に作用するモーメントを計測することはできない。
【００１５】
しかも、上記実船の船尾ダクトを船体側のボッシング部分に取り付けるために用いるダクトステーは上下に扁平な板状としてあるため、船尾ダクトに生じる流体力が該ダクトステーを介して船体側へ伝えられるときには、ダクトステーに上下方向の力や上記モーメントが作用することで該ダクトステーに上下曲げ方向やねじれ方向の撓みが生じ、このダクトステーの撓みにより上記船尾ダクトに生じる流体力の一部が消費される可能性があるが、上記図４（イ）（ロ）及び図５（イ）（ロ）の装置では、船尾ダクト模型４に生じる流体力をロッド部材８を介しロードセル９へ直接伝えて計測するようにしてあるため、該ロードセル９の検出結果には、上記実船におけるダクトステーの上下曲げ方向やねじれ方向の撓みによる影響を反映したものとはなっていない。
【００１６】
しかし、船の推進効率（推進性能）の評価は、数％の差の領域で行われるものである。
【００１７】
そこで、本発明者は、船尾ダクト模型を用いた試験により、実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した計測結果を得ることができるようにするための工夫、研究を重ねた結果、本発明をなした。
【００１８】
したがって、本発明の目的とするところは、船尾ダクト模型を用いて実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した結果を得ることができ、よって、設計する船尾ダクトの推進効率に与える効果をより精度よく把握して評価することが可能な船尾ダクト試験方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部との取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知の計測用構造体を介在させて設けた状態で、船尾流れを模した水流中で上記船尾ダクト模型に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型と各計測用構造体を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ伝えるときに、上記各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測して、該各計測用構造体の円柱部の各歪の歪量の計測値と、上記相関関係を基に、上記流体力を生じる船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分側へ伝えられる力を求める船尾ダクト試験方法とする。
【００２０】
又、請求項２に対応して、プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部との取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知としてある計測用構造体を介在させて設け、更に、上記各計測用構造体を、該各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測するための歪ゲージを備えてなるものとした構成を有する船尾ダクト試験装置とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部の取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知の計測用構造体を介在させて設けた状態で、船尾流れを模した水流中で上記船尾ダクト模型に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型と各計測用構造体を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ伝えるときに、上記各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測して、該各計測用構造体の円柱部の各歪の歪量の計測値と、上記相関関係を基に、上記流体力を生じる船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分側へ伝えられる力を求めるようにする船尾ダクト試験方法及び装置としてあるので、船尾ダクト模型が、船尾流れを模した水流中で流体力を生じるときに、該船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に実際に伝えられる力の前後方向成分、すなわち、船舶の推進力に寄与することとなる成分を計測でき、更に、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に実際に伝えられる力の上下方向成分及びモーメント成分も計測することができる。
（２）しかも、上記船尾ダクト模型が生じる流体力に基づいてダクトステー模型を介して上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ実際に伝えられる力の上下方向成分や、モーメント成分の計測結果には、実船で使用するダクトステーを模して上下に扁平な板状とするダクトステー模型に生じる上下曲げ方向やねじれ方向の撓みによる影響を内包したものとすることができる。したがって、上記船尾ダクト模型を用いて実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した結果を得ることができて、設計する船尾ダクトの推進効率に与える効果をより精度よく把握して評価することを可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の船尾ダクト試験方法及び装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略正面図、（ロ）は模型船の船尾部に適用した状態の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の船尾ダクト試験装置における計測用構造体の部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は概略正面図、（ロ）は回流水槽内に設置されたプロペラの前方のシャフト支持部に適用した状態の全体構成を示す側面図である。
【図４】従来の船尾ダクトの流体力計測用の試験装置の一例の示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図５】従来の船尾ダクトの流体力計測用の試験装置の別の例を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１（イ）（ロ）及び図２は本発明の船尾ダクト試験方法及び装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００２５】
すなわち、本発明の船尾ダクト試験方法の実施に用いる本発明の船尾ダクト試験装置は、図４（イ）（ロ）に示したと同様の船尾ダクトの装備対象となる実船の船体を模した模型船１の船尾部２におけるプロペラ３の前方に設定された所定の船尾ダクト設置位置に、所要形状、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４を配置する。
【００２６】
上記模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５の側方に位置する上記船尾ダクト模型４における左右両側の下端部の内側には、実船に装備する船尾ダクトを船体に取り付けるために用いるダクトステーを模して上下方向に扁平な板状とし且つ上記模型船１のボッシング部分５の方向へ向けて左右方向に所要寸法延びるダクトステー模型１２の外側端部となる一端部をそれぞれ取り付けると共に、該各ダクトステー模型１２の内側端部となる他端部と、上記模型船１のボッシング部分５の両側部との取り合い部分に、計測用構造体１３を介在させて設ける。
【００２７】
上記各計測用構造体１３は、図２に示す如く、左右方向に所要寸法延びる円柱部１４の軸心方向の両端に、上記模型船１の船体におけるボッシング部分５の側部に取り付けるための船体取付座１５と、対応する上記ダクトステー模型１２の他端面に取り付けるためのステー取付座１６を一体に設けてなり、且つ上記円柱部１４の外周面における前後の２個所と上下の２個所に、それぞれ該円柱部１４の前後方向と上下方向の曲げ歪を計測するための前後曲げ歪計測用歪ゲージ１７ａ，１７ｂと上下曲げ歪計測用歪ゲージ１８ａ，１８ｂを取り付け、更に、上記円柱部１４の所要個所に、該円柱部１４のねじり歪を計測するためのねじり歪計測用歪ゲージ１９を取り付ける。
【００２８】
具体的には、上記各計測用構造体１３における円柱部１４は、正確な径寸法及び軸心方向寸法とその材質を基に該円柱部１４の剛性が既知となるようにしてある。これにより、円柱部１４の一端に設けてある船体取付座１５の位置を固定した状態で該円柱部１４の他端に設けてあるステー取付座１６に前後方向（図中に矢印Ｘで示す方向）の力が作用すると、その力の大きさと、該円柱部１４の両端に前後の剪断方向に作用する力によって円柱部１４に生じる前後方向の曲げ歪の歪量とを正確に換算できるようにしてある。又、船体取付座１５の位置を固定した状態でステー取付座１６に上下方向（図中に矢印Ｙで示す方向）の力が作用すると、その力の大きさと、該円柱部１４の両端に上下の剪断方向に作用する力によって円柱部１４に生じる上下方向の曲げ歪の歪量とを正確に換算できるようにしてある。更に、船体取付座１５の位置を固定した状態でステー取付座１６に対し円柱部１４をねじる方向（図中に矢印Ｒで示す方向）の力が作用すると、その力の大きさと、該円柱部１４の両端にねじる方向に作用する力によって円柱部１４に生じるねじり歪の歪量とを、正確に換算できるようにしてある。
【００２９】
なお、上記各計測用構造体１３では、各歪ゲージ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを取り付ける部分を円柱形状の円柱部１４としてあるため、上記各歪ゲージ１７ａ，１７ｂと１８ａ，１８ｂによる上記円柱部１４に生じる前後方向と上下方向の曲げ歪の計測結果を基に、該円柱部１４に作用する前後方向の力と上下方向の力を同様の計算式で換算できるようにしてある。又、上記ダクトステー模型１２のように上下に扁平した板状の断面のもののねじり歪は計測自体が難しいと共に、その歪量を力に換算するための計算式も複雑になるが、上記各計測用構造体１３では、ねじり歪を計測するためのねじり歪計測用歪ゲージ１９を取り付ける部分を円柱形状の円柱部１４とすることで、該円柱部１４のねじり歪の歪量を、ねじり歪計測用歪ゲージ１９で容易に且つ正確に計測できるようにしてあると共に、ねじり歪計測用歪ゲージ１９の計測結果を基に、該円柱部１４をねじる方向に作用している力を容易に換算できるようにしてある。
【００３０】
したがって、上記各計測用構造体１３の各ステー取付座１６を対応する各ダクトステー模型１２の他端面に、又、各船体取付座１５を模型船１の船尾部２のボッシング部分５の両側面にそれぞれ取り付けた状態とすることで、上記船尾ダクト模型４に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型１２と、各計測用構造体１３における各ステー取付座１６、円柱部１４、船体取付座１５を順に経て上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５へ伝えることができるようにしてあり、この際、上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５に上記船体取付座１５が固定された上記各計測用構造体１３のステー取付座１６に、上記船尾ダクト模型４に生じる流体力に基づく力が各ダクトステー模型１２を介して伝えられると、該ステー取付座１６に伝えられる力の前後方向成分と、上下方向成分と、各計測用構造体１３の各円柱部１４をねじる方向に作用する成分、すなわち、該各計測用構造体１３の各円柱部１４の軸心位置を通る左右水平方向の軸を中心とするモーメント成分のそれぞれの大きさについて、上記各計測用構造体１３の各円柱部１４に生じる前後方向の曲げ歪と、上下方向の曲げ歪と、ねじり歪の歪量との相関関係を各々得ることができるようにしてある。
【００３１】
更に、上記各歪ゲージ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９には、歪アンプ２０を接続すると共に、該歪アンプ２０より出力される電圧を記録するための記録計２１を備えた構成としてある。
【００３２】
その他、図４（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００３３】
以上の構成としてある本発明の船尾ダクト試験装置を使用する場合は、図４（イ）（ロ）に示したものと同様に、上記模型船１を所要の実験水槽（図示せず）に浮かべた状態で図示しない駆動手段により前進させるか、又は、所要の回流水槽（図示せず）にて一様流を発生させた水面に上記模型船１を配置して、該模型船１の船尾部２で発生する相対的な船尾流れの水流中で上記船尾ダクト模型４に流体力を生じさせる。
【００３４】
上記のようにして船尾ダクト模型４に流体力を生じさせると、この流体力は、該船尾ダクト模型４より各ダクトステー模型１２と各計測用構造体１３を介して上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５へ伝えられるようになり、上記船尾ダクト模型４より各ダクトステー模型１２を経て各計測用構造体１３のステー取付座１６へ実際に伝えられる力の前後方向成分と、上下方向成分と、各計測用構造体１３の各円柱部１４をねじる方向に作用する成分のそれぞれの大きさに応じた歪量で、上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５に固定された該各計測用構造体１３の船体取付座１５との間で、各円柱部１４に前後方向の曲げ歪と、上下方向の曲げ歪と、ねじり歪が生じるようになる。
【００３５】
この際、上記各計測用構造体１３の各円柱部１４に生じる前後方向の曲げ歪の歪量は、それぞれ対応する前後曲げ歪計測用歪ゲージ１７ａ，１７ｂで計測され、又、各円柱部１４に生じる上下方向の曲げ歪の歪量は、それぞれ対応する上下曲げ歪計測用歪ゲージ１８ａ，１８ｂで計測され、更に、各円柱部１４に生じるねじり歪の歪量は、それぞれ対応するねじり歪計測用歪ゲージ１９で計測され、それぞれの計測値が、歪アンプ２０を経て記録計２１に記録される。
【００３６】
よって、上記記録計２１に記録された各円柱部１４に生じた前後方向の曲げ歪の歪量の計測値と、上下方向の曲げ歪の歪量の計測値と、ねじり歪の歪量の計測値を基に、上記した相関関係を基に、上記船尾ダクト模型４に生じた流体力に基づいて各ダクトステー模型１２を介して上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５へ伝えられる力の前後方向成分と、上下方向成分と、各計測用構造体１３の各円柱部１４の軸心位置を通る左右水平方向の軸を中心とするモーメント成分のそれぞれの大きさを計測することができるようになる。
【００３７】
このように、本発明の船尾ダクト試験方法及び装置によれば、プロペラ３の前方に設ける船尾ダクト模型４が、船尾流れの水流中で流体力を生じるときに、ダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の前後方向成分、すなわち、船舶の推進力に寄与することとなる成分を計測でき、更に、船尾ダクト模型４が生じる流体力に基づいてダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の上下方向成分及びモーメント成分も計測することができる。
【００３８】
しかも、上記船尾ダクト模型４が生じる流体力に基づいてダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の上下方向成分や、モーメント成分の計測結果を、実船で使用するダクトステーを模した上下に扁平な板状としてあるダクトステー模型１２に生じる上下曲げ方向やねじれ方向の撓みによる影響を内包したものとすることができる。
【００３９】
したがって、上記船尾ダクト模型４を用いて実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した結果を得ることができて、設計する船尾ダクトの推進効率に与える効果をより精度よく把握して評価することが可能になる。
【００４０】
次に、図３（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態を示すもので、図５（イ）（ロ）に示したものと同様に、図示しない回流水槽内に設置されたプロペラ３の前方に、所要形状に設計された船尾ダクト模型４、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４を配置すると共に、上記船尾ダクト模型４における左右両側の下端部を、図１（イ）（ロ）及び図２に示したものと同様のダクトステー模型１２と計測用構造体１３を介して上記プロペラ３の前方でそのプロペラシャフト（図示せず）を回転自在に保持する船体のボッシング部分に対応するシャフト支持部１０の両側部に取り付けた構成としたものである。
【００４１】
その他、図１（イ）（ロ）、図２及び図５（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００４２】
本実施の形態によれば、上記図示しない回流水槽で、船尾ダクトの装備対象となる船舶（実船）の航行時に該船舶における船尾ダクト設置個所で生じる船尾流れに対応する水流を発生させることにより、該船尾流れに対応する水流中で上記船尾ダクト模型４に流体力を生じさせると、上記実施の形態と同様に、上記船尾ダクト模型４に生じる流体力に基づいてダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の前後方向成分と上下方向成分とモーメント成分も計測することができる。
【００４３】
よって、本実施の形態によっても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、船尾ダクト模型４のサイズは、実船に装備することを望む船尾ダクトのサイズと模型の縮尺率等に応じて適宜設定してよい。又、船尾ダクト模型４の形状は、実船に装備することを望む船尾ダクトの形状に応じて、円環状や楕円状、底部が開放された門型、その他、半円弧状以外のいかなる形状であってもよい。
【００４５】
又、実船で計画しているダクトステーの配置に応じて、ダクトステー模型１２の配置や角度を適宜変更してもよい。更に、実船で２本以上のダクトステーを用いて船尾ダクトの取り付けを計画している場合は、その本数に応じて船尾ダクト模型４の取り付けに用いるダクトステー模型１２の本数及び計測用構造体１３の個数を適宜変更してもよい。更には、本発明の船尾ダクト試験方法及び装置は、実船で計画している船尾ダクトの船体への取付個所が船体におけるボッシング部分以外の場所である場合には、船尾ダクト模型４を、ボッシング部分５以外の適宜設定した船体所要個所を模した部分に取り付ける構成に適用してもよい。
【００４６】
計測用構造体１３における円柱部１４は、船尾ダクト模型４をダクトステー模型１２を介して船体側へ取り付ける際の強度が得られ、且つ各歪ゲージ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９の取り付けを行うことができる範囲内でできるだけ軸心方向の長さ寸法を短くすることが好ましいが、各構成寸法と剛性から作用する力と曲げ歪及びねじり歪が生じるときの歪量との換算ができるようにしてあれば、必要強度等に応じて適宜サイズを変更してもよい。
【００４７】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 模型船
２ 船尾部
３ プロペラ
４ 船尾ダクト模型
５ ボッシング部分（船体の所要個所）
１０ シャフト支持部（プロペラシャフトを回転自在に保持する部分）
１２ ダクトステー模型
１３ 計測用構造体
１４ 円柱部
１７ａ，１７ｂ 前後曲げ歪計測用歪ゲージ（歪ゲージ）
１８ａ，１８ｂ 上下曲げ歪計測用歪ゲージ（歪ゲージ）
１９ ねじり歪計測用歪ゲージ（歪ゲージ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進効率の向上化を図るために船体の船尾部におけるプロペラの前方に設ける船尾ダクトで生じる流体力の船体への作用を試験するために用いる船尾ダクト試験方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶の推進効率（推進性能）の向上化を図る手段の一つとして、船体の船尾部におけるプロペラの前方位置に、円環状、半円弧状、又は、底部が開放された門型等の種々の形状の船尾ダクトを配置して、該船尾ダクトにおける船体のボッシング部の側方に位置する個所を、船体のボッシング部分の両側部に、左右方向に延びるダクトステーを介してそれぞれ取り付けてなる船尾部構造とすることで、船舶の航行時に発生する船尾流れを該船尾ダクトにより整流させてから上記プロペラへ流入させるようにし、更には、上記船尾流れの中で上記船尾ダクトが発生する揚力の分力を、船舶の推進力に寄与させるようにする手法が従来提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
なお、上記船尾ダクトを船体のボッシング部分の両側部に取り付けるために用いられる上記ダクトステー（ストラット）は、通常、船舶の航走時に発生する船尾流れの中で抵抗にならないように上下に扁平な平板状としてある。
【０００４】
ところで、上記のような船尾ダクトを船舶に装備して推進効率の向上化を図るためには、船舶の航走時に船尾流れの中に配置された船尾ダクトに生じる上記揚力を含む流体力を、設計の段階で把握することが必要である。そのため、上記船尾ダクトの設計を行う場合は、予め、所望の設計に対応する船尾ダクトの模型を製作し、該船尾ダクト模型を用いて、その装備対象となる船舶の航走時に船体船尾部における船尾ダクト設置個所に生じる船尾流れを模した水流の中で、上記船尾ダクト模型に生じる流体力を計測するようにしている。
【０００５】
上記のような船尾ダクト模型に生じる流体力を計測する場合、従来は、以下の図４（イ）（ロ）又は図５（イ）（ロ）に示すような装置を用いるようにしている。
【０００６】
すなわち、図４（イ）（ロ）に示す船尾ダクトの流体力計測用の装置は、船尾ダクトの装備対象となる実船の船体を模した模型船１を形成し、その船尾部２におけるプロペラ３の前方に設定された所定の船尾ダクト設置位置に、所要形状に設計された船尾ダクト模型４、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４が配置してある。この際、上記船尾ダクト模型４には、上記模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５の側方に位置する該船尾ダクト模型４における左右両側の下端部に、上記模型船１のボッシング部分５の両側部近傍位置まで左右方向に延びる上下に扁平なダクトステーの模型６を取り付けるようにしてある。
【０００７】
更に、上記模型船１の船尾部２の船体における上記船尾ダクト模型４の頂部の真上となる位置に、上下方向の貫通孔７を穿設し、該貫通孔７に挿通させて配置した上下方向に延びるロッド部材８の下端部を、上記船尾ダクト模型４の頂部の上側に固定すると共に、該ロッド部材８の上端部を、上記模型船１の船尾部２の船体における上記貫通孔７の上側に設けたロードセル９に接続してなる構成としてある。なお、図４（ロ）における符号３ａは、船尾部２におけるボッシング部分５に回転自在に保持させたプロペラシャフトである。
【０００８】
これにより、上記模型船１を所要の実験水槽（図示せず）に浮かべた状態で図示しない駆動手段により前進させるか、又は、所要の回流水槽（図示せず）にて一様流を発生させた水面に上記模型船１を配置することにより、該模型船１の船尾部２で発生する相対的な船尾流れの水流中で上記船尾ダクト模型４に生じる流体力を、上記ロッド部材８を介して上記ロードセル９へ伝えることができるため、該ロードセル９にて、船舶の推進力に寄与することとなる上記船尾ダクト模型４が水流中で生じる図４（イ）中の矢印ａ方向の揚力と、上記船尾ダクト模型４の水流中での抵抗により生じる後向き（矢印ｂ方向）及び上向き（矢印ｃ方向）の力をそれぞれ計測するようにしてある。
【０００９】
又、図５（イ）（ロ）に示す船尾ダクトの流体力計測用の装置は、図示しない回流水槽内に設置されたプロペラ３の前方に、所要形状に設計された船尾ダクト模型４、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４を配置する。この際、上記船尾ダクト模型４には、図４（イ）（ロ）に示したものと同様に、上記プロペラ３の前方でそのプロペラシャフト（図示せず）を回転自在に保持する船体のボッシング部分に対応するシャフト支持部１０の側方に位置する該船尾ダクト模型４における左右両側の下端部に、上記シャフト支持部１０の両側部近傍位置まで左右方向に延びる上下に扁平なダクトステーの模型６を取り付けるようにしてある。
【００１０】
更に、上下方向に延びるロッド部材８の下端部を、上記船尾ダクト模型４の頂部の上側に固定すると共に、該ロッド部材８の上端部を、上記回流水槽の所要の固定部１１に設置したロードセル９に接続した構成としてある。
【００１１】
かかる構成としてある流体力計測用の装置によれば、上記図示しない回流水槽で、船尾ダクトの装備対象となる船舶（実船）の航行時に該船舶における船尾ダクト設置個所で生じる船尾流れに対応する水流を発生させることにより、該船尾流れに対応する水流中で上記船尾ダクト模型４に生じる流体力を、上記ロッド部材８を介して上記ロードセル９へ伝えることで、該ロードセル９にて、船舶の推進力に寄与することとなる上記船尾ダクト模型４が水流中で生じる図５（イ）中の矢印ａ方向の揚力と、上記船尾ダクト模型４の水流中での抵抗により生じる後向き（矢印ｂ方向）及び上向き（矢印ｃ方向）の力をそれぞれ計測できるようにしてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−１７５４８８号公報
【特許文献２】特開２００６−３４７２８５号公報
【特許文献３】特開２００４−１３０９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、上記図４（イ）（ロ）及び図５（イ）（ロ）に示した従来の船尾ダクトの流体力計測用の装置では、いずれも船尾ダクト模型４の頂部にロッド部材８を介してロードセル９を接続した構成としてあるため、該ロードセル９により上記船尾ダクト模型４に生じる流体力自体を計測するには有効であるが、実船にてプロペラの前方に船尾ダクトを装備することで該船尾ダクトより船体側へ伝えられる力を必ずしも反映した結果は得ることができないというのが実状である。
【００１４】
すなわち、実船では、船尾ダクトを船体のボッシング部分の両側部にダクトステーを介して取り付けるようにしてあるため、船尾流れの水流中で上記船尾ダクトに生じる流体力は、ダクトステーを介して船体へ伝えられるようになる。したがって、上記船尾ダクトにおいてダクトステーの接続位置の上下の両側で生じる流体力が均等でない場合は、上記船尾ダクトに生じる流体力により、船体に対し、ボッシング部分におけるダクトステーの取付位置を通る左右水平方向の軸を中心とするモーメントが作用するようになるが、上記図４（イ）（ロ）及び図５（イ）（ロ）の装置では、船尾ダクト模型４よりダクトステーの模型６を介して模型船１の船体に作用するモーメントを計測することはできない。
【００１５】
しかも、上記実船の船尾ダクトを船体側のボッシング部分に取り付けるために用いるダクトステーは上下に扁平な板状としてあるため、船尾ダクトに生じる流体力が該ダクトステーを介して船体側へ伝えられるときには、ダクトステーに上下方向の力や上記モーメントが作用することで該ダクトステーに上下曲げ方向やねじれ方向の撓みが生じ、このダクトステーの撓みにより上記船尾ダクトに生じる流体力の一部が消費される可能性があるが、上記図４（イ）（ロ）及び図５（イ）（ロ）の装置では、船尾ダクト模型４に生じる流体力をロッド部材８を介しロードセル９へ直接伝えて計測するようにしてあるため、該ロードセル９の検出結果には、上記実船におけるダクトステーの上下曲げ方向やねじれ方向の撓みによる影響を反映したものとはなっていない。
【００１６】
しかし、船の推進効率（推進性能）の評価は、数％の差の領域で行われるものである。
【００１７】
そこで、本発明者は、船尾ダクト模型を用いた試験により、実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した計測結果を得ることができるようにするための工夫、研究を重ねた結果、本発明をなした。
【００１８】
したがって、本発明の目的とするところは、船尾ダクト模型を用いて実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した結果を得ることができ、よって、設計する船尾ダクトの推進効率に与える効果をより精度よく把握して評価することが可能な船尾ダクト試験方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部との取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知の計測用構造体を介在させて設けた状態で、船尾流れを模した水流中で上記船尾ダクト模型に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型と各計測用構造体を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ伝えるときに、上記各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測して、該各計測用構造体の円柱部の各歪の歪量の計測値と、上記相関関係を基に、上記流体力を生じる船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分側へ伝えられる力を求める船尾ダクト試験方法とする。
【００２０】
又、請求項２に対応して、プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部との取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知としてある計測用構造体を介在させて設け、更に、上記各計測用構造体を、該各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測するための歪ゲージを備えてなるものとした構成を有する船尾ダクト試験装置とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部の取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知の計測用構造体を介在させて設けた状態で、船尾流れを模した水流中で上記船尾ダクト模型に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型と各計測用構造体を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ伝えるときに、上記各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測して、該各計測用構造体の円柱部の各歪の歪量の計測値と、上記相関関係を基に、上記流体力を生じる船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分側へ伝えられる力を求めるようにする船尾ダクト試験方法及び装置としてあるので、船尾ダクト模型が、船尾流れを模した水流中で流体力を生じるときに、該船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に実際に伝えられる力の前後方向成分、すなわち、船舶の推進力に寄与することとなる成分を計測でき、更に、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に実際に伝えられる力の上下方向成分及びモーメント成分も計測することができる。
（２）しかも、上記船尾ダクト模型が生じる流体力に基づいてダクトステー模型を介して上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ実際に伝えられる力の上下方向成分や、モーメント成分の計測結果には、実船で使用するダクトステーを模して上下に扁平な板状とするダクトステー模型に生じる上下曲げ方向やねじれ方向の撓みによる影響を内包したものとすることができる。したがって、上記船尾ダクト模型を用いて実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した結果を得ることができて、設計する船尾ダクトの推進効率に与える効果をより精度よく把握して評価することを可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の船尾ダクト試験方法及び装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略正面図、（ロ）は模型船の船尾部に適用した状態の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の船尾ダクト試験装置における計測用構造体の部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は概略正面図、（ロ）は回流水槽内に設置されたプロペラの前方のシャフト支持部に適用した状態の全体構成を示す側面図である。
【図４】従来の船尾ダクトの流体力計測用の試験装置の一例の示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図５】従来の船尾ダクトの流体力計測用の試験装置の別の例を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１（イ）（ロ）及び図２は本発明の船尾ダクト試験方法及び装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００２５】
すなわち、本発明の船尾ダクト試験方法の実施に用いる本発明の船尾ダクト試験装置は、図４（イ）（ロ）に示したと同様の船尾ダクトの装備対象となる実船の船体を模した模型船１の船尾部２におけるプロペラ３の前方に設定された所定の船尾ダクト設置位置に、所要形状、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４を配置する。
【００２６】
上記模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５の側方に位置する上記船尾ダクト模型４における左右両側の下端部の内側には、実船に装備する船尾ダクトを船体に取り付けるために用いるダクトステーを模して上下方向に扁平な板状とし且つ上記模型船１のボッシング部分５の方向へ向けて左右方向に所要寸法延びるダクトステー模型１２の外側端部となる一端部をそれぞれ取り付けると共に、該各ダクトステー模型１２の内側端部となる他端部と、上記模型船１のボッシング部分５の両側部との取り合い部分に、計測用構造体１３を介在させて設ける。
【００２７】
上記各計測用構造体１３は、図２に示す如く、左右方向に所要寸法延びる円柱部１４の軸心方向の両端に、上記模型船１の船体におけるボッシング部分５の側部に取り付けるための船体取付座１５と、対応する上記ダクトステー模型１２の他端面に取り付けるためのステー取付座１６を一体に設けてなり、且つ上記円柱部１４の外周面における前後の２個所と上下の２個所に、それぞれ該円柱部１４の前後方向と上下方向の曲げ歪を計測するための前後曲げ歪計測用歪ゲージ１７ａ，１７ｂと上下曲げ歪計測用歪ゲージ１８ａ，１８ｂを取り付け、更に、上記円柱部１４の所要個所に、該円柱部１４のねじり歪を計測するためのねじり歪計測用歪ゲージ１９を取り付ける。
【００２８】
具体的には、上記各計測用構造体１３における円柱部１４は、正確な径寸法及び軸心方向寸法とその材質を基に該円柱部１４の剛性が既知となるようにしてある。これにより、円柱部１４の一端に設けてある船体取付座１５の位置を固定した状態で該円柱部１４の他端に設けてあるステー取付座１６に前後方向（図中に矢印Ｘで示す方向）の力が作用すると、その力の大きさと、該円柱部１４の両端に前後の剪断方向に作用する力によって円柱部１４に生じる前後方向の曲げ歪の歪量とを正確に換算できるようにしてある。又、船体取付座１５の位置を固定した状態でステー取付座１６に上下方向（図中に矢印Ｙで示す方向）の力が作用すると、その力の大きさと、該円柱部１４の両端に上下の剪断方向に作用する力によって円柱部１４に生じる上下方向の曲げ歪の歪量とを正確に換算できるようにしてある。更に、船体取付座１５の位置を固定した状態でステー取付座１６に対し円柱部１４をねじる方向（図中に矢印Ｒで示す方向）の力が作用すると、その力の大きさと、該円柱部１４の両端にねじる方向に作用する力によって円柱部１４に生じるねじり歪の歪量とを、正確に換算できるようにしてある。
【００２９】
なお、上記各計測用構造体１３では、各歪ゲージ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを取り付ける部分を円柱形状の円柱部１４としてあるため、上記各歪ゲージ１７ａ，１７ｂと１８ａ，１８ｂによる上記円柱部１４に生じる前後方向と上下方向の曲げ歪の計測結果を基に、該円柱部１４に作用する前後方向の力と上下方向の力を同様の計算式で換算できるようにしてある。又、上記ダクトステー模型１２のように上下に扁平した板状の断面のもののねじり歪は計測自体が難しいと共に、その歪量を力に換算するための計算式も複雑になるが、上記各計測用構造体１３では、ねじり歪を計測するためのねじり歪計測用歪ゲージ１９を取り付ける部分を円柱形状の円柱部１４とすることで、該円柱部１４のねじり歪の歪量を、ねじり歪計測用歪ゲージ１９で容易に且つ正確に計測できるようにしてあると共に、ねじり歪計測用歪ゲージ１９の計測結果を基に、該円柱部１４をねじる方向に作用している力を容易に換算できるようにしてある。
【００３０】
したがって、上記各計測用構造体１３の各ステー取付座１６を対応する各ダクトステー模型１２の他端面に、又、各船体取付座１５を模型船１の船尾部２のボッシング部分５の両側面にそれぞれ取り付けた状態とすることで、上記船尾ダクト模型４に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型１２と、各計測用構造体１３における各ステー取付座１６、円柱部１４、船体取付座１５を順に経て上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５へ伝えることができるようにしてあり、この際、上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５に上記船体取付座１５が固定された上記各計測用構造体１３のステー取付座１６に、上記船尾ダクト模型４に生じる流体力に基づく力が各ダクトステー模型１２を介して伝えられると、該ステー取付座１６に伝えられる力の前後方向成分と、上下方向成分と、各計測用構造体１３の各円柱部１４をねじる方向に作用する成分、すなわち、該各計測用構造体１３の各円柱部１４の軸心位置を通る左右水平方向の軸を中心とするモーメント成分のそれぞれの大きさについて、上記各計測用構造体１３の各円柱部１４に生じる前後方向の曲げ歪と、上下方向の曲げ歪と、ねじり歪の歪量との相関関係を各々得ることができるようにしてある。
【００３１】
更に、上記各歪ゲージ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９には、歪アンプ２０を接続すると共に、該歪アンプ２０より出力される電圧を記録するための記録計２１を備えた構成としてある。
【００３２】
その他、図４（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００３３】
以上の構成としてある本発明の船尾ダクト試験装置を使用する場合は、図４（イ）（ロ）に示したものと同様に、上記模型船１を所要の実験水槽（図示せず）に浮かべた状態で図示しない駆動手段により前進させるか、又は、所要の回流水槽（図示せず）にて一様流を発生させた水面に上記模型船１を配置して、該模型船１の船尾部２で発生する相対的な船尾流れの水流中で上記船尾ダクト模型４に流体力を生じさせる。
【００３４】
上記のようにして船尾ダクト模型４に流体力を生じさせると、この流体力は、該船尾ダクト模型４より各ダクトステー模型１２と各計測用構造体１３を介して上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５へ伝えられるようになり、上記船尾ダクト模型４より各ダクトステー模型１２を経て各計測用構造体１３のステー取付座１６へ実際に伝えられる力の前後方向成分と、上下方向成分と、各計測用構造体１３の各円柱部１４をねじる方向に作用する成分のそれぞれの大きさに応じた歪量で、上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５に固定された該各計測用構造体１３の船体取付座１５との間で、各円柱部１４に前後方向の曲げ歪と、上下方向の曲げ歪と、ねじり歪が生じるようになる。
【００３５】
この際、上記各計測用構造体１３の各円柱部１４に生じる前後方向の曲げ歪の歪量は、それぞれ対応する前後曲げ歪計測用歪ゲージ１７ａ，１７ｂで計測され、又、各円柱部１４に生じる上下方向の曲げ歪の歪量は、それぞれ対応する上下曲げ歪計測用歪ゲージ１８ａ，１８ｂで計測され、更に、各円柱部１４に生じるねじり歪の歪量は、それぞれ対応するねじり歪計測用歪ゲージ１９で計測され、それぞれの計測値が、歪アンプ２０を経て記録計２１に記録される。
【００３６】
よって、上記記録計２１に記録された各円柱部１４に生じた前後方向の曲げ歪の歪量の計測値と、上下方向の曲げ歪の歪量の計測値と、ねじり歪の歪量の計測値を基に、上記した相関関係を基に、上記船尾ダクト模型４に生じた流体力に基づいて各ダクトステー模型１２を介して上記模型船１の船尾部２のボッシング部分５へ伝えられる力の前後方向成分と、上下方向成分と、各計測用構造体１３の各円柱部１４の軸心位置を通る左右水平方向の軸を中心とするモーメント成分のそれぞれの大きさを計測することができるようになる。
【００３７】
このように、本発明の船尾ダクト試験方法及び装置によれば、プロペラ３の前方に設ける船尾ダクト模型４が、船尾流れの水流中で流体力を生じるときに、ダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の前後方向成分、すなわち、船舶の推進力に寄与することとなる成分を計測でき、更に、船尾ダクト模型４が生じる流体力に基づいてダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の上下方向成分及びモーメント成分も計測することができる。
【００３８】
しかも、上記船尾ダクト模型４が生じる流体力に基づいてダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の上下方向成分や、モーメント成分の計測結果を、実船で使用するダクトステーを模した上下に扁平な板状としてあるダクトステー模型１２に生じる上下曲げ方向やねじれ方向の撓みによる影響を内包したものとすることができる。
【００３９】
したがって、上記船尾ダクト模型４を用いて実船における船尾ダクトより船体に作用する力をより正確に反映した結果を得ることができて、設計する船尾ダクトの推進効率に与える効果をより精度よく把握して評価することが可能になる。
【００４０】
次に、図３（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態を示すもので、図５（イ）（ロ）に示したものと同様に、図示しない回流水槽内に設置されたプロペラ３の前方に、所要形状に設計された船尾ダクト模型４、たとえば、半円弧状の船尾ダクト模型４を配置すると共に、上記船尾ダクト模型４における左右両側の下端部を、図１（イ）（ロ）及び図２に示したものと同様のダクトステー模型１２と計測用構造体１３を介して上記プロペラ３の前方でそのプロペラシャフト（図示せず）を回転自在に保持する船体のボッシング部分に対応するシャフト支持部１０の両側部に取り付けた構成としたものである。
【００４１】
その他、図１（イ）（ロ）、図２及び図５（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００４２】
本実施の形態によれば、上記図示しない回流水槽で、船尾ダクトの装備対象となる船舶（実船）の航行時に該船舶における船尾ダクト設置個所で生じる船尾流れに対応する水流を発生させることにより、該船尾流れに対応する水流中で上記船尾ダクト模型４に流体力を生じさせると、上記実施の形態と同様に、上記船尾ダクト模型４に生じる流体力に基づいてダクトステー模型１２を介して実際に模型船１の船尾部２におけるボッシング部分５へ伝えられる力の前後方向成分と上下方向成分とモーメント成分も計測することができる。
【００４３】
よって、本実施の形態によっても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、船尾ダクト模型４のサイズは、実船に装備することを望む船尾ダクトのサイズと模型の縮尺率等に応じて適宜設定してよい。又、船尾ダクト模型４の形状は、実船に装備することを望む船尾ダクトの形状に応じて、円環状や楕円状、底部が開放された門型、その他、半円弧状以外のいかなる形状であってもよい。
【００４５】
又、実船で計画しているダクトステーの配置に応じて、ダクトステー模型１２の配置や角度を適宜変更してもよい。更に、実船で２本以上のダクトステーを用いて船尾ダクトの取り付けを計画している場合は、その本数に応じて船尾ダクト模型４の取り付けに用いるダクトステー模型１２の本数及び計測用構造体１３の個数を適宜変更してもよい。更には、本発明の船尾ダクト試験方法及び装置は、実船で計画している船尾ダクトの船体への取付個所が船体におけるボッシング部分以外の場所である場合には、船尾ダクト模型４を、ボッシング部分５以外の適宜設定した船体所要個所を模した部分に取り付ける構成に適用してもよい。
【００４６】
計測用構造体１３における円柱部１４は、船尾ダクト模型４をダクトステー模型１２を介して船体側へ取り付ける際の強度が得られ、且つ各歪ゲージ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９の取り付けを行うことができる範囲内でできるだけ軸心方向の長さ寸法を短くすることが好ましいが、各構成寸法と剛性から作用する力と曲げ歪及びねじり歪が生じるときの歪量との換算ができるようにしてあれば、必要強度等に応じて適宜サイズを変更してもよい。
【００４７】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 模型船
２ 船尾部
３ プロペラ
４ 船尾ダクト模型
５ ボッシング部分（船体の所要個所）
１０ シャフト支持部（プロペラシャフトを回転自在に保持する部分）
１２ ダクトステー模型
１３ 計測用構造体
１４ 円柱部
１７ａ，１７ｂ 前後曲げ歪計測用歪ゲージ（歪ゲージ）
１８ａ，１８ｂ 上下曲げ歪計測用歪ゲージ（歪ゲージ）
１９ ねじり歪計測用歪ゲージ（歪ゲージ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部の取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知の計測用構造体を介在させて設けた状態で、船尾流れを模した水流中で上記船尾ダクト模型に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型と各計測用構造体を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ伝えるときに、上記各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測して、該各計測用構造体の円柱部の各歪の歪量の計測値と、上記相関関係を基に、上記流体力を生じる船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分側へ伝えられる力を求めることを特徴とする船尾ダクト試験方法。
【請求項２】
プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部との取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知としてある計測用構造体を介在させて設け、更に、上記各計測用構造体を、該各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測するための歪ゲージを備えてなるものとした構成を有することを特徴とする船尾ダクト試験装置。
【請求項１】
プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部の取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知の計測用構造体を介在させて設けた状態で、船尾流れを模した水流中で上記船尾ダクト模型に生じる流体力を、上記各ダクトステー模型と各計測用構造体を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分へ伝えるときに、上記各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測して、該各計測用構造体の円柱部の各歪の歪量の計測値と、上記相関関係を基に、上記流体力を生じる船尾ダクト模型よりダクトステー模型を介して模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分側へ伝えられる力を求めることを特徴とする船尾ダクト試験方法。
【請求項２】
プロペラの前方に配置する船尾ダクト模型を模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部に取り付けるための左右方向のダクトステー模型と、上記模型船の船尾部船体の所要個所又は上記プロペラのプロペラシャフトを回転自在に保持する部分の両側部との取り合い部に、左右方向に延びる円柱部を備えて該円柱部に作用する前後方向及び上下方向及びねじり方向の力と前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量の相関関係が既知としてある計測用構造体を介在させて設け、更に、上記各計測用構造体を、該各計測用構造体の円柱部に生じる前後方向の曲げ歪及び上下方向の曲げ歪及びねじり歪の歪量をそれぞれ計測するための歪ゲージを備えてなるものとした構成を有することを特徴とする船尾ダクト試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１０５０６１（Ｐ２０１１−１０５０６１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９７８２（Ｐ２００９−２５９７８２）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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