船舶の推進装置とそれを備えた船舶
【課題】フィン付きのプロペラボスキャップを使用したスクリュープロペラで形成される船舶の推進装置において、従来技術のフィン形状のフィン付きのプロペラボスキャップを使用した船舶の推進装置よりも、工作性を高め、しかも、軽量化された船舶の推進装置とそれを備えた船舶を提供する。
【解決手段】プロペラボスキャップの前端部直径Ｄｃｆを基準直径Ｄｓとして、フィン６Ａの後半部分の形状を、前記フィン６Ａの根部の前端６ｆと後端６ａの中央位置Ｘｍにおいてフィン６Ａの直径を前記基準直径Ｄｓの２．０倍とし、前記フィン６Ａの最後端位置Ｘｅにおいて直径を前記基準直径Ｄｓの１．５倍として形成する。
【解決手段】プロペラボスキャップの前端部直径Ｄｃｆを基準直径Ｄｓとして、フィン６Ａの後半部分の形状を、前記フィン６Ａの根部の前端６ｆと後端６ａの中央位置Ｘｍにおいてフィン６Ａの直径を前記基準直径Ｄｓの２．０倍とし、前記フィン６Ａの最後端位置Ｘｅにおいて直径を前記基準直径Ｄｓの１．５倍として形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュープロペラを使用する船舶の推進装置とそれを備えた船舶に関し、更に詳細には、スクリュープロペラのボスに取り付けるボスキャップにフィンを設けて、スクリュープロペラの推進性能を向上させる船舶の推進装置とそれを備えた船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の多くはその推進器としてスクリュープロペラを使用しており、その推進器効率等のプロペラ特性を向上することは、燃費の向上に大きく貢献することになる。そのため、プロペラの翼数、翼の形状、展開面積、ピッチ角、スキュー角等、プロペラの翼に関する研究がなされてきており、様々な翼形状が開発されてきている。
【０００３】
このプロペラ特性の向上のために、図１５〜図１８に示すような、プロペラボス２の近傍において、プロペラボスキャップ５の後流におけるハブ渦を減少させることによって推進器効率を高める整流フィン付ボスキャップ５が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この整流フィン付ボスキャップ５では、ボスキャップ５に取り付けるフィン６の個数（図１５では４個）を各プロペラブレード（プロペラ翼）３の個数（図１５では４個）と等しくする。また、図１８に示すように、フィン６の角度αに関しては、プロペラブレード３の根部の幾何学的ピッチ角εに対して、（−２０°≦α−ε≦＋３０°）の関係を有している。フィン６の長さ方向に関しては、フィン６の前縁はプロペラブレード３の根部の後縁とプロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁よりも後方とする（ｂ≧０）。また、隣接するプロペラブレード３の根部の隙間の位置に設ける（ａ＞０）。更に、図１６及び図１７に示すように、フィン６のキャップ５本体の軸線からの最大直径（２ｒ）はボス２のキャップ取付け端部２ａの直径Ｄｂａより大で、かつ、プロペラ直径（２Ｒ）の３３％以下としている。
【０００５】
この整流フィン付きボスキャップ５の作用効果としては、整流フィンはそれ自体では推力を発生せず、ボスキャップの後流におけるハブ渦の発生を減少する整流板の作用をし、この整流作用により、ボスキャップ後流のハブ渦が拡散されてプロペラ翼面上の渦による誘導抗力が減少し、その結果、トルクを増大させることなく、プロペラ特性（推進器効率）の大幅な向上がもたれされるとされている。
【０００６】
また、この整流フィン等の、プロペラハブからの渦を消去するハブ渦消去装置を有する船舶のプロペラにおいて、ハブ渦消却装置がその機能を十分に出し切るようにしてプロペラのトータル的な効率を高め、併せて強度面でも有利性を得ることを目的として、プロペラにおける翼根部のピッチ若しくはキャンバーを、プロペラの中間部のピッチ若しくはキャンバーに比べて大きくしたハブ渦消去装置を有する船舶のプロペラが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、フィンをボスキャップに設けずに、プロペラボスのスクリュープロペラのブレードの下流で、ボスキャップを除くボス部の側周面に、ブレードと同数の複数枚の整流フィンを設けたフィン付きプロペラボスが提案されている（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）。
【０００８】
一方、整流フィン付ボスキャップ５を用いる船舶の推進装置のフィンの形状によっては更に推進器効率の向上を図ることができるのではないかと、本発明者らは考えて、様々な発想を基に工夫したフィンの形状を使用した水槽実験を行い、推進器効率を更に向上できる、次のようなスクリュープロペラを使用する船舶の推進装置とそれを備えた船舶に到達した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−１２１７１６号公報
【特許文献２】特許第３４９１８９０号公報
【特許文献３】実開平５−７５９９号公報
【特許文献４】実公平７−３４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、フィン付きのプロペラボスキャップを使用したスクリュープロペラで形成される船舶の推進装置及びそれを備えた船舶において、従来技術のフィン形状のフィン付きのプロペラボスキャップを使用した船舶の推進装置とそれを備えた船舶よりも、工作性を高め、しかも、軽量化された船舶の推進装置とそれを備えた船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための船舶の推進装置は、スクリュープロペラのプロペラボスの後側に取り付けるプロペラボスキャップに、フィンを設けると共に、このフィンをプロペラ翼の間の後方に配置した船舶の推進装置において、前記プロペラボスキャップの前端部直径を基準直径として、前記フィンの後半部分の形状を、前記フィンの根部の前端と後端の中央位置において直径を前記基準直径の２．０倍とし、より好ましくは１．８倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円と、前記フィンの最後端位置において直径を前記基準直径の１．５倍とし、より好ましくは１．３倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円とを底部とする円錐台の内部に納まるように形成される。
【００１２】
なお、この中央位置においてとは、この中央位置を含み、かつ、フィンの根部の前端と根部の後端を結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。また、最後端位置においてとは、この最後端位置を含み、かつ、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａを結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。
【００１３】
あるいは、上記の目的を達成するための船舶の推進装置は、上記の船舶の推進装置において、前記プロペラボスキャップに前記フィンを設ける替りに、スクリュープロペラのプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に前記フィンを設けると共に、前記基準直径を前記プロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径として形成される。
【００１４】
また、上記の船舶の推進装置において、前記フィンの前半部分の形状を、前記フィンの根部の前端から最前端までの根部の前端と後端を結ぶ方向の距離を前記基準直径の０．０倍〜０．３倍とし、前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．５倍とし、より好ましくは１．０倍〜２．３倍とし、前記フィンの前記中央位置で、前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．０倍として、より好ましくは１．０倍〜１．８倍として形成される。
【００１５】
従来技術のフィンはその前半部分と後半部分とは中央に対して略対称な形状で形成されているが、プロペラ翼より後方では流れは急速に縮流しているため、上記のような、フィンの後半部分においては、フィンの後縁側をカットした形状の方が、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィンの抵抗が少なくなるので、従来技術のフィン形状よりも、工作が容易で製造コストが低減でき、また、軽量化できると共に、推進器効率の向上に効果があることが水槽実験などから分かったので、この形状とする。更に、数値流体力学計算（ＣＦＤ(Computational Fluid Dynamics)計算）により、フィン表面の流れを解析した結果、フィンの外周後縁側は抵抗になっており、この部分をカットすると推進器効率が向上することが分かった。
【００１６】
また、上記の目的を達成するための船舶は、上記の船舶の推進装置を備えて構成される。これにより、従来技術のフィン付きのフィン形状を使用した船舶推進装置を備えた船舶よりも、工作性を高め、しかも、軽量化した船舶の推進装置を備えた船舶を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の船舶の推進装置によれば、フィン付きプロペラボスキャップを使用したスクリュープロペラで形成される推進装置において、フィンの形状を、後半部において後縁側をカットした形状とすることにより、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィンの抵抗を少なくして、推進器効率を増加すると共に、従来技術のフィンに比べて小さくなるので、フィンの工作が容易となり、また、小さくなった分軽量化できる。
【００１８】
また、本発明の船舶の推進装置を備えた船舶によれば、推進器効率の高い船舶の推進装置を使用するので推進効率の向上を図ることができる。この推進効率が少しでも向上すると、運航の期間が十数年以上にも及び、多量の燃料を消費する船舶においては、非常に大きな燃料の節約となる。また、推進装置が僅かであるが軽量化されるので、その分推進軸及び推進軸の支持構造を軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における船舶の推進装置の構成を示す船舶の後方から見た図である。
【図２】図１の船舶の推進装置の側面図である。
【図３】プロペラボスキャップの側面図である。
【図４】フィンの外形の範囲を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第１の形状を示す図である。
【図６】図５のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第２の形状を示す図である。
【図８】図７のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第３の形状を示す図である。
【図１０】図９のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第４の形状を示す図である。
【図１２】図１１のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第５の形状を示す図である。
【図１４】図１３のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図１５】従来技術における船舶の推進装置の構成を示す船舶に後方から見た図である。
【図１６】図１５の船舶の推進装置の側面図である。
【図１７】従来技術におけるプロペラボスキャップの形状を示す側面図である。
【図１８】従来技術におけるプロペラ翼とフィンの位置関係を示す側面図である。
【図１９】フィンの取り付け角度を示す側面図である。
【図２０】フィンのレーキ角度を示す後方から見た図１９のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る船舶の推進装置とそれを備えた船舶の実施の形態について説明する。ここでは、プロペラ翼の後方に配置するフィンをプロペラボスキャップに配置した例で説明しているが、本発明は、フィンをプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に設ける場合にも適用できる。このプロペラ翼の後方部分に設ける場合には、基準直径をプロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径とする。
【００２１】
なお、図１〜図２０は分かり易いように、プロペラボス、プロペラ翼、プロペラボスキャップ、フィン等の形状や寸法を変えて示しており、これらの形状や寸法は実際のものとは異なる。また、図３〜図１４、図１５〜図２０では、見易くするためと、作図や説明の都合上で、見えて当然のプロペラ翼やフィンを省いて示してある。
【００２２】
図１〜図１４に示すように、本発明の実施の形態の船舶の推進装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ（以下、１Ａ〜１Ｅ）は、プロペラボス（プロペラハブ）２とこのプロペラボス２に装着されたプロペラ翼３と、プロペラボス２の後端に接続されたプロペラボスキャップ（プロペラハブキャップ）５Ａと、このプロペラボスキャップ５Ａに設けたフィン６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ（以下、６Ａ〜６Ｅ）とからなるスクリュープロペラで構成される。
【００２３】
プロペラボスキャップ５Ａはプロペラ回転軸Ｐｃを回転軸とする回転体で形成し、このプロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａを端面で形成する。この回転体は、回転の母線を滑らかな曲線又は直線で形成すると共に、後方に向かって先細りする形状で形成される。
【００２４】
ここで、プロペラボスキャップ５Ａの前端部直径Ｄｃｆを基準直径Ｄｓとして、それと共に、このプロペラボスキャップ５Ａの全長Ｌｃを、好ましくは基準直径Ｄｓの０．２８倍〜０．７６倍とし、このプロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａの直径Ｄｃａを、好ましくは基準直径Ｄｓの０．３５倍〜０．９５倍とする。なお、この前端部５ｆの直径Ｄｃｆは、プロペラボスキャップ５Ａのフランジ径に相当する。
【００２５】
図３に示すように、プロペラボスキャップ５Ａの外周面５ｂを形成する回転体の母線を直線とする場合には、プロペラボスキャップ５Ａの形状は円錐台となり、非常に製造し易くなる。また、図示しないが、母線を滑らかな曲線とする場合でも、前方から後方に向かって滑らかに先細りする形状とし、好ましくは、プロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａの形状をプロペラ回転軸Ｐｃに垂直な断面において、円錐台の形状からの偏差をプロペラボスキャップ５Ａの全長Ｌｃの２０％以内とする。
【００２６】
また、プロペラボスキャップ５Ａの前端部５ｆの端面は、プロペラボス２の後端面２ａに接合する関係から平面形状に形成される。一方、プロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａの端面は、図３に示すように、工作上の観点からが平面で形成することが好ましいが、平面に近い円錐又は回転体等で形成してもよい。この場合でも、後端部５ａの形状を周縁部と中心部との前後方向の距離を、プロペラボスキャップ５Ａの全長Ｌｃの２０％の範囲内に収めるように構成する。
【００２７】
フィン６Ａ〜６Ｅは、スクリュープロペラ１Ａ〜１Ｅのプロペラボス２の後側に取り付けるプロペラボスキャップ５Ａに設けられると共に、このフィン６Ａ〜６Ｅはプロペラ翼３の間の後方に配置される。つまり、プロペラ軸Ｐｃの後方向に見たときに、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆは、プロペラ翼３の根部の後端同士の間に配置される。また、側面から見たときには、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆは、プロペラ翼３の根部の後端より後方に配置される。このフィン６Ａ〜６Ｅは、正負のキャンバーを有して形成してもよいが、工作上の簡便性と製作コストの削減の面からは、平板形状が適している。また、このフィン６Ａ〜６Ｅは、正負のレーキ角をもって取り付けられても良い。
【００２８】
そして、本発明においては、船体の側面から見た図４と図５、及び、プロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ａ〜６Ｅをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の図６に示すように、このフィン６Ａ〜６Ｅの形状を、以下のようにする。なお、図４中に、実施の形態のフィン６Ａ〜６Ｅとの比較のために従来技術のフィン６の略前後対称の形状を細線で示してある。極大雑把に言えば、図４に示すフィン６Ａ等のように、従来技術のフィン６の後半分のフィン面積（斜線部分）を減少している。
【００２９】
フィン６Ａ〜６Ｅの前半部分の形状に関しては、図６〜図１４に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの長さ方向、即ち、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと後端６ａを結ぶ線分の方向に関しては、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆからフィン６Ａ〜６Ｅの最前端までの距離Ｌｆを基準直径Ｄｓ（＝Ｄｃｆ）の０．０倍〜０．３倍とする。つまり、この距離Ｌｆの最大値Ｌｆｍａｘを０．３×Ｄｓとする。
【００３０】
また、フィン６Ａ〜６Ｅの高さ方向（プロペラ回転軸Ｐｃに垂直な方向）に関しては、図６に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの最も外側部分を通過する第１円Ｃ１の直径Ｄ１を基準直径Ｄｓの１．０倍〜２．５倍とし、より好ましくは１．０倍〜２．３倍とし、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと後端６ａの中央位置Ｘｍにおいて、フィン６Ａ〜６Ｅの最も外側部分を通過する第２円Ｃ２の直径Ｄ２を基準直径Ｄｓの１．０倍〜２．０倍、より好ましくは１．０倍〜１．８倍とする。
【００３１】
また、フィン６Ａ〜６Ｅの後半部分の形状に関しては、図５及び図６に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａの中央位置Ｘｍにおいて、直径Ｄ３を基準直径Ｄｓの２．０倍、より好ましくは１．８倍とする第３円Ｃ３と、フィン６Ａ〜６Ｅの最後端位置Ｘｅにおいて、直径Ｄ４を基準直径Ｄｓの１．５倍、より好ましくは１．３倍とする第４円Ｃ４と、これらの第３円Ｃ３と第４円Ｃ４を底部とする円錐台の内部に納まるように形成する。
【００３２】
なお、この中央位置Ｘｍにおいてとは、この中央位置Ｘｍを含み、かつ、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａを結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。また、最後端位置Ｘｅにおいてとは、この最後端位置Ｘｅを含み、かつ、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａを結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。
【００３３】
フィン６Ａ〜６Ｅの長さに関しては、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと後端６ａがプロペラボスキャップ５Ａに配置される必要があるので、プロペラボスキャップ５Ａの回転中心線に対するフィン６Ａ〜６Ｅの取り付け角度との関係から、おのずと制限を受ける。例えば、フィン６Ａ〜６Ｅの前縁はプロペラ翼３の根部の後縁とプロペラ２の前後方向に等しいか又はこの後縁よりも後方とする。
【００３４】
また、図１８に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの取り付けの角度αに関しては、従来技術と同様に、プロペラ翼３の根部の幾何学的ピッチ角εに対して、（−２０°≦α−ε≦＋３０°）の関係を有して取り付ける。また、隣接するプロペラ翼３の根部の隙間の位置に設ける。フィンの取り付け角度として、従来技術のフィン付きのプロペラボスキャップ５と同様に、図１９と図２０に示すようなレーキ角γを付けても良い。図２０は、フィン６Ａ〜６Ｅのレーキ角γが０で取り付けられた場合と正の角度（＋γ）あるいは負のレーキ角（−γ）で取り付けられた場合を示したものである。
【００３５】
上記の限定を受けたこのフィン６Ａ〜６Ｅの形状範囲は、フィン６Ａ〜６Ｅの後半部分が、図５〜図１４に示すような斜線部に収まる形状となる。
【００３６】
図５及び図６に示すフィン６Ａは、最前端の突出量Ｌｆがゼロよりも大きく、前端の位置Ｘｓが根部の前端６ｆよりも少し前に出ており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａと同じであるという特徴を有している。図５はフィン６Ａを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図６はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ａをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。線Ｌｘｍはフィン６Ａの根部の前端６ｆと後端６ａの中央位置Ｘｍで、根部の線に垂直なフィンの平面内の線を示す。
【００３７】
図７及び図８に示すフィン６Ｂは、最外側部分が根部の前端６ｆよりも相当前に出ており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａと同じになっているという特徴を有している。図７はフィン６Ｂを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図８はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｂをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００３８】
図９及び図１０に示すフィン６Ｃは、最外側部分が根部の前端６ｆよりも少し前に出ており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａよりも後ろ側になっているという特徴を有している。図９はフィン６Ｃを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図１０はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｃをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００３９】
図１１及び図１２に示すフィン６Ｄは、最前端の突出量Ｌｆがゼロで、前端の位置Ｘｓが根部の前端６ｆと同じ位置になっており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａよりも後ろ側になっているという特徴を有している。図１１はフィン６Ｄを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図１２はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｄをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００４０】
図１３及び図１４に示すフィン６Ｅは、最前端の突出量Ｌｆがゼロで、前端の位置Ｘｓが根部の前端６ｆと同じ位置になっており、また、最後端の突出量Ｌｅがゼロで、後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａと同じになっているという特徴を有している。図１３はフィン６Ｅを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図１４はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｅをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００４１】
また、フィン６Ａ〜６Ｅの厚み方向に関しては、平板で均一厚みとする方が工作上容易となるが、少しでも性能向上を目指す場合には、翼形状にする。また、平板を曲げてキャンバーを設けたり、翼形状でキャンバーを設けたりすることもでき、このキャンバーを設ける場合には、プロペラボスキャップ５の形状との関係を考慮してフィン６Ａ〜６Ｅの根部において、プロペラ翼３のキャンバーと異なる方向にキャンバーを設けて、プロペラ翼３が発生するトルクＱｐと逆方向のトルクＱｆが発生するようにすることが好ましい。
【００４２】
上記の船舶の推進装置１Ａ〜１Ｅによれば、フィン６Ａ〜６Ｅの形状を、後半部において後縁側をカットした形状とすることにより、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィン６Ａ〜６Ｅの抵抗を少なくして、推進器効率を増加すると共に、従来技術のフィンに比べて小さくなるので、フィン６Ａ〜６Ｅの工作が容易となり、また、小さくなった分軽量化できる。
【００４３】
また、本発明は、フィンをプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に設ける場合にも適用できる。このプロペラ翼の後方部分に設ける場合には、基準直径をプロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径とする。フィン６Ａ〜６Ｅをボスキャップ５に取り付ける場合は、キャップはプロペラの後方に設置されるという物理的制限から、フィン６の前縁はプロペラブレード３の根部の後縁とプロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁より後方とされる（ｂ≧０）が、フィン６をプロペラボス２のプロペラ翼３の後方に設ける場合は、フィン６の前端はプロペラ翼間に配置されても良い。この場合は、ｂはマイナスでも良く、好ましくは−０．５×Ｄｃｆ＜ｂ＜０であれば良い。このようにすることにより、プロペラボスの長さを少しでも短くして軽量化を図ることができる。
【００４４】
本発明の船舶の推進装置を備えた船舶は、上記の船舶の推進装置１Ａ〜１Ｅを備えて構成される。この船舶によれば、上記の船舶の推進装置１Ａ〜１Ｅを使用するので推進効率の向上を図ることができる。また、推進装置１Ａ〜１Ｅが僅かであるが軽量化されるので、その分推進軸及び推進軸の支持構造を軽量化できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の船舶の推進装置は、フィンの形状を、後半部において後縁側をカットした形状とすることにより、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィンの抵抗を少なくして、推進器効率を増加すると共に、従来技術のフィンに比べて小さくなるので、フィンの工作が容易となり、また、小さくなった分軽量化できるため、船舶の推進装置として利用できる。
【００４６】
また、本発明の船舶の推進装置を備えた船舶は、推進効率の向上を図ることができて燃費の節約ができると共に、推進装置の軽量化による推進軸及び推進軸の支持構造の軽量化ができるので、数多くの船舶として利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 船舶の推進器
２ プロペラボス
２ａ プロペラボスの後端面
３ プロペラ翼
４ プロペラ回転軸
５、５Ａ プロペラボスキャップ
５ａ プロペラボスキャップの後端部
５ｂ プロペラボスキャップの外周面
５ｆ プロペラボスキャップの前端部
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ フィン
６ａ フィンの根部の後端
６ｆ フィンの根部の前端
ａ フィン前端のプロペラブレードとの回転方向距離
ｂ プロペラブレード後端とフィン前端のプロペラ前後方向距離
Ｃ１ 第１円
Ｃ２ 第２円
Ｃ３ 第３円
Ｃ４ 第４円
Ｄｃａ プロペラボスキャップの後端部の直径
Ｄｃｆ プロペラボスキャップの前端部の直径
Ｄｐ プロペラ直径
Ｄｓ 基準直径
Ｄ１ 第１円の直径
Ｄ２ 第２円の直径
Ｄ３ 第３円の直径
Ｄ４ 第４円の直径
Ｌｃ プロペラボスキャップの長さ
Ｌｅ フィンの外形におけるフィンの根部の後端から最後端までの水平距離
Ｌｆ フィンの外形におけるフィンの根部の前端から最前端までの水平距離
Ｌｆｍａｘ Ｌｆの最大値
Ｌｘｍ フィン根部の前端と後端の中央位置で根部の線に垂直なフィンの平面内の線
Ｘｓ フィンの最前端の位置
Ｘｍ フィンの根部の前端と後端の中央位置
Ｘｅ フィンの最後端の位置
α フィンの取り付け角度
ε プロペラブレードの根部の幾何学的ピッチ角
γ フィンの取り付けレーキ角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュープロペラを使用する船舶の推進装置とそれを備えた船舶に関し、更に詳細には、スクリュープロペラのボスに取り付けるボスキャップにフィンを設けて、スクリュープロペラの推進性能を向上させる船舶の推進装置とそれを備えた船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の多くはその推進器としてスクリュープロペラを使用しており、その推進器効率等のプロペラ特性を向上することは、燃費の向上に大きく貢献することになる。そのため、プロペラの翼数、翼の形状、展開面積、ピッチ角、スキュー角等、プロペラの翼に関する研究がなされてきており、様々な翼形状が開発されてきている。
【０００３】
このプロペラ特性の向上のために、図１５〜図１８に示すような、プロペラボス２の近傍において、プロペラボスキャップ５の後流におけるハブ渦を減少させることによって推進器効率を高める整流フィン付ボスキャップ５が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この整流フィン付ボスキャップ５では、ボスキャップ５に取り付けるフィン６の個数（図１５では４個）を各プロペラブレード（プロペラ翼）３の個数（図１５では４個）と等しくする。また、図１８に示すように、フィン６の角度αに関しては、プロペラブレード３の根部の幾何学的ピッチ角εに対して、（−２０°≦α−ε≦＋３０°）の関係を有している。フィン６の長さ方向に関しては、フィン６の前縁はプロペラブレード３の根部の後縁とプロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁よりも後方とする（ｂ≧０）。また、隣接するプロペラブレード３の根部の隙間の位置に設ける（ａ＞０）。更に、図１６及び図１７に示すように、フィン６のキャップ５本体の軸線からの最大直径（２ｒ）はボス２のキャップ取付け端部２ａの直径Ｄｂａより大で、かつ、プロペラ直径（２Ｒ）の３３％以下としている。
【０００５】
この整流フィン付きボスキャップ５の作用効果としては、整流フィンはそれ自体では推力を発生せず、ボスキャップの後流におけるハブ渦の発生を減少する整流板の作用をし、この整流作用により、ボスキャップ後流のハブ渦が拡散されてプロペラ翼面上の渦による誘導抗力が減少し、その結果、トルクを増大させることなく、プロペラ特性（推進器効率）の大幅な向上がもたれされるとされている。
【０００６】
また、この整流フィン等の、プロペラハブからの渦を消去するハブ渦消去装置を有する船舶のプロペラにおいて、ハブ渦消却装置がその機能を十分に出し切るようにしてプロペラのトータル的な効率を高め、併せて強度面でも有利性を得ることを目的として、プロペラにおける翼根部のピッチ若しくはキャンバーを、プロペラの中間部のピッチ若しくはキャンバーに比べて大きくしたハブ渦消去装置を有する船舶のプロペラが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、フィンをボスキャップに設けずに、プロペラボスのスクリュープロペラのブレードの下流で、ボスキャップを除くボス部の側周面に、ブレードと同数の複数枚の整流フィンを設けたフィン付きプロペラボスが提案されている（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）。
【０００８】
一方、整流フィン付ボスキャップ５を用いる船舶の推進装置のフィンの形状によっては更に推進器効率の向上を図ることができるのではないかと、本発明者らは考えて、様々な発想を基に工夫したフィンの形状を使用した水槽実験を行い、推進器効率を更に向上できる、次のようなスクリュープロペラを使用する船舶の推進装置とそれを備えた船舶に到達した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−１２１７１６号公報
【特許文献２】特許第３４９１８９０号公報
【特許文献３】実開平５−７５９９号公報
【特許文献４】実公平７−３４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、フィン付きのプロペラボスキャップを使用したスクリュープロペラで形成される船舶の推進装置及びそれを備えた船舶において、従来技術のフィン形状のフィン付きのプロペラボスキャップを使用した船舶の推進装置とそれを備えた船舶よりも、工作性を高め、しかも、軽量化された船舶の推進装置とそれを備えた船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための船舶の推進装置は、スクリュープロペラのプロペラボスの後側に取り付けるプロペラボスキャップに、フィンを設けると共に、このフィンをプロペラ翼の間の後方に配置した船舶の推進装置において、前記プロペラボスキャップの前端部直径を基準直径として、前記フィンの後半部分の形状を、前記フィンの根部の前端と後端の中央位置において直径を前記基準直径の２．０倍とし、より好ましくは１．８倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円と、前記フィンの最後端位置において直径を前記基準直径の１．５倍とし、より好ましくは１．３倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円とを底部とする円錐台の内部に納まるように形成される。
【００１２】
なお、この中央位置においてとは、この中央位置を含み、かつ、フィンの根部の前端と根部の後端を結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。また、最後端位置においてとは、この最後端位置を含み、かつ、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａを結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。
【００１３】
あるいは、上記の目的を達成するための船舶の推進装置は、上記の船舶の推進装置において、前記プロペラボスキャップに前記フィンを設ける替りに、スクリュープロペラのプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に前記フィンを設けると共に、前記基準直径を前記プロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径として形成される。
【００１４】
また、上記の船舶の推進装置において、前記フィンの前半部分の形状を、前記フィンの根部の前端から最前端までの根部の前端と後端を結ぶ方向の距離を前記基準直径の０．０倍〜０．３倍とし、前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．５倍とし、より好ましくは１．０倍〜２．３倍とし、前記フィンの前記中央位置で、前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．０倍として、より好ましくは１．０倍〜１．８倍として形成される。
【００１５】
従来技術のフィンはその前半部分と後半部分とは中央に対して略対称な形状で形成されているが、プロペラ翼より後方では流れは急速に縮流しているため、上記のような、フィンの後半部分においては、フィンの後縁側をカットした形状の方が、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィンの抵抗が少なくなるので、従来技術のフィン形状よりも、工作が容易で製造コストが低減でき、また、軽量化できると共に、推進器効率の向上に効果があることが水槽実験などから分かったので、この形状とする。更に、数値流体力学計算（ＣＦＤ(Computational Fluid Dynamics)計算）により、フィン表面の流れを解析した結果、フィンの外周後縁側は抵抗になっており、この部分をカットすると推進器効率が向上することが分かった。
【００１６】
また、上記の目的を達成するための船舶は、上記の船舶の推進装置を備えて構成される。これにより、従来技術のフィン付きのフィン形状を使用した船舶推進装置を備えた船舶よりも、工作性を高め、しかも、軽量化した船舶の推進装置を備えた船舶を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の船舶の推進装置によれば、フィン付きプロペラボスキャップを使用したスクリュープロペラで形成される推進装置において、フィンの形状を、後半部において後縁側をカットした形状とすることにより、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィンの抵抗を少なくして、推進器効率を増加すると共に、従来技術のフィンに比べて小さくなるので、フィンの工作が容易となり、また、小さくなった分軽量化できる。
【００１８】
また、本発明の船舶の推進装置を備えた船舶によれば、推進器効率の高い船舶の推進装置を使用するので推進効率の向上を図ることができる。この推進効率が少しでも向上すると、運航の期間が十数年以上にも及び、多量の燃料を消費する船舶においては、非常に大きな燃料の節約となる。また、推進装置が僅かであるが軽量化されるので、その分推進軸及び推進軸の支持構造を軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における船舶の推進装置の構成を示す船舶の後方から見た図である。
【図２】図１の船舶の推進装置の側面図である。
【図３】プロペラボスキャップの側面図である。
【図４】フィンの外形の範囲を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第１の形状を示す図である。
【図６】図５のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第２の形状を示す図である。
【図８】図７のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第３の形状を示す図である。
【図１０】図９のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第４の形状を示す図である。
【図１２】図１１のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における船舶の推進装置のフィンの第５の形状を示す図である。
【図１４】図１３のプロペラボスキャップとフィンをプロペラ回転軸周りに回転させた場合のフィンの形状を示す図である。
【図１５】従来技術における船舶の推進装置の構成を示す船舶に後方から見た図である。
【図１６】図１５の船舶の推進装置の側面図である。
【図１７】従来技術におけるプロペラボスキャップの形状を示す側面図である。
【図１８】従来技術におけるプロペラ翼とフィンの位置関係を示す側面図である。
【図１９】フィンの取り付け角度を示す側面図である。
【図２０】フィンのレーキ角度を示す後方から見た図１９のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る船舶の推進装置とそれを備えた船舶の実施の形態について説明する。ここでは、プロペラ翼の後方に配置するフィンをプロペラボスキャップに配置した例で説明しているが、本発明は、フィンをプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に設ける場合にも適用できる。このプロペラ翼の後方部分に設ける場合には、基準直径をプロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径とする。
【００２１】
なお、図１〜図２０は分かり易いように、プロペラボス、プロペラ翼、プロペラボスキャップ、フィン等の形状や寸法を変えて示しており、これらの形状や寸法は実際のものとは異なる。また、図３〜図１４、図１５〜図２０では、見易くするためと、作図や説明の都合上で、見えて当然のプロペラ翼やフィンを省いて示してある。
【００２２】
図１〜図１４に示すように、本発明の実施の形態の船舶の推進装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ（以下、１Ａ〜１Ｅ）は、プロペラボス（プロペラハブ）２とこのプロペラボス２に装着されたプロペラ翼３と、プロペラボス２の後端に接続されたプロペラボスキャップ（プロペラハブキャップ）５Ａと、このプロペラボスキャップ５Ａに設けたフィン６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ（以下、６Ａ〜６Ｅ）とからなるスクリュープロペラで構成される。
【００２３】
プロペラボスキャップ５Ａはプロペラ回転軸Ｐｃを回転軸とする回転体で形成し、このプロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａを端面で形成する。この回転体は、回転の母線を滑らかな曲線又は直線で形成すると共に、後方に向かって先細りする形状で形成される。
【００２４】
ここで、プロペラボスキャップ５Ａの前端部直径Ｄｃｆを基準直径Ｄｓとして、それと共に、このプロペラボスキャップ５Ａの全長Ｌｃを、好ましくは基準直径Ｄｓの０．２８倍〜０．７６倍とし、このプロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａの直径Ｄｃａを、好ましくは基準直径Ｄｓの０．３５倍〜０．９５倍とする。なお、この前端部５ｆの直径Ｄｃｆは、プロペラボスキャップ５Ａのフランジ径に相当する。
【００２５】
図３に示すように、プロペラボスキャップ５Ａの外周面５ｂを形成する回転体の母線を直線とする場合には、プロペラボスキャップ５Ａの形状は円錐台となり、非常に製造し易くなる。また、図示しないが、母線を滑らかな曲線とする場合でも、前方から後方に向かって滑らかに先細りする形状とし、好ましくは、プロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａの形状をプロペラ回転軸Ｐｃに垂直な断面において、円錐台の形状からの偏差をプロペラボスキャップ５Ａの全長Ｌｃの２０％以内とする。
【００２６】
また、プロペラボスキャップ５Ａの前端部５ｆの端面は、プロペラボス２の後端面２ａに接合する関係から平面形状に形成される。一方、プロペラボスキャップ５Ａの後端部５ａの端面は、図３に示すように、工作上の観点からが平面で形成することが好ましいが、平面に近い円錐又は回転体等で形成してもよい。この場合でも、後端部５ａの形状を周縁部と中心部との前後方向の距離を、プロペラボスキャップ５Ａの全長Ｌｃの２０％の範囲内に収めるように構成する。
【００２７】
フィン６Ａ〜６Ｅは、スクリュープロペラ１Ａ〜１Ｅのプロペラボス２の後側に取り付けるプロペラボスキャップ５Ａに設けられると共に、このフィン６Ａ〜６Ｅはプロペラ翼３の間の後方に配置される。つまり、プロペラ軸Ｐｃの後方向に見たときに、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆは、プロペラ翼３の根部の後端同士の間に配置される。また、側面から見たときには、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆは、プロペラ翼３の根部の後端より後方に配置される。このフィン６Ａ〜６Ｅは、正負のキャンバーを有して形成してもよいが、工作上の簡便性と製作コストの削減の面からは、平板形状が適している。また、このフィン６Ａ〜６Ｅは、正負のレーキ角をもって取り付けられても良い。
【００２８】
そして、本発明においては、船体の側面から見た図４と図５、及び、プロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ａ〜６Ｅをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の図６に示すように、このフィン６Ａ〜６Ｅの形状を、以下のようにする。なお、図４中に、実施の形態のフィン６Ａ〜６Ｅとの比較のために従来技術のフィン６の略前後対称の形状を細線で示してある。極大雑把に言えば、図４に示すフィン６Ａ等のように、従来技術のフィン６の後半分のフィン面積（斜線部分）を減少している。
【００２９】
フィン６Ａ〜６Ｅの前半部分の形状に関しては、図６〜図１４に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの長さ方向、即ち、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと後端６ａを結ぶ線分の方向に関しては、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆからフィン６Ａ〜６Ｅの最前端までの距離Ｌｆを基準直径Ｄｓ（＝Ｄｃｆ）の０．０倍〜０．３倍とする。つまり、この距離Ｌｆの最大値Ｌｆｍａｘを０．３×Ｄｓとする。
【００３０】
また、フィン６Ａ〜６Ｅの高さ方向（プロペラ回転軸Ｐｃに垂直な方向）に関しては、図６に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの最も外側部分を通過する第１円Ｃ１の直径Ｄ１を基準直径Ｄｓの１．０倍〜２．５倍とし、より好ましくは１．０倍〜２．３倍とし、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと後端６ａの中央位置Ｘｍにおいて、フィン６Ａ〜６Ｅの最も外側部分を通過する第２円Ｃ２の直径Ｄ２を基準直径Ｄｓの１．０倍〜２．０倍、より好ましくは１．０倍〜１．８倍とする。
【００３１】
また、フィン６Ａ〜６Ｅの後半部分の形状に関しては、図５及び図６に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａの中央位置Ｘｍにおいて、直径Ｄ３を基準直径Ｄｓの２．０倍、より好ましくは１．８倍とする第３円Ｃ３と、フィン６Ａ〜６Ｅの最後端位置Ｘｅにおいて、直径Ｄ４を基準直径Ｄｓの１．５倍、より好ましくは１．３倍とする第４円Ｃ４と、これらの第３円Ｃ３と第４円Ｃ４を底部とする円錐台の内部に納まるように形成する。
【００３２】
なお、この中央位置Ｘｍにおいてとは、この中央位置Ｘｍを含み、かつ、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａを結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。また、最後端位置Ｘｅにおいてとは、この最後端位置Ｘｅを含み、かつ、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと根部の後端６ａを結ぶ線分に垂直なフィンの平面内においてという意味である。
【００３３】
フィン６Ａ〜６Ｅの長さに関しては、フィン６Ａ〜６Ｅの根部の前端６ｆと後端６ａがプロペラボスキャップ５Ａに配置される必要があるので、プロペラボスキャップ５Ａの回転中心線に対するフィン６Ａ〜６Ｅの取り付け角度との関係から、おのずと制限を受ける。例えば、フィン６Ａ〜６Ｅの前縁はプロペラ翼３の根部の後縁とプロペラ２の前後方向に等しいか又はこの後縁よりも後方とする。
【００３４】
また、図１８に示すように、フィン６Ａ〜６Ｅの取り付けの角度αに関しては、従来技術と同様に、プロペラ翼３の根部の幾何学的ピッチ角εに対して、（−２０°≦α−ε≦＋３０°）の関係を有して取り付ける。また、隣接するプロペラ翼３の根部の隙間の位置に設ける。フィンの取り付け角度として、従来技術のフィン付きのプロペラボスキャップ５と同様に、図１９と図２０に示すようなレーキ角γを付けても良い。図２０は、フィン６Ａ〜６Ｅのレーキ角γが０で取り付けられた場合と正の角度（＋γ）あるいは負のレーキ角（−γ）で取り付けられた場合を示したものである。
【００３５】
上記の限定を受けたこのフィン６Ａ〜６Ｅの形状範囲は、フィン６Ａ〜６Ｅの後半部分が、図５〜図１４に示すような斜線部に収まる形状となる。
【００３６】
図５及び図６に示すフィン６Ａは、最前端の突出量Ｌｆがゼロよりも大きく、前端の位置Ｘｓが根部の前端６ｆよりも少し前に出ており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａと同じであるという特徴を有している。図５はフィン６Ａを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図６はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ａをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。線Ｌｘｍはフィン６Ａの根部の前端６ｆと後端６ａの中央位置Ｘｍで、根部の線に垂直なフィンの平面内の線を示す。
【００３７】
図７及び図８に示すフィン６Ｂは、最外側部分が根部の前端６ｆよりも相当前に出ており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａと同じになっているという特徴を有している。図７はフィン６Ｂを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図８はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｂをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００３８】
図９及び図１０に示すフィン６Ｃは、最外側部分が根部の前端６ｆよりも少し前に出ており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａよりも後ろ側になっているという特徴を有している。図９はフィン６Ｃを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図１０はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｃをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００３９】
図１１及び図１２に示すフィン６Ｄは、最前端の突出量Ｌｆがゼロで、前端の位置Ｘｓが根部の前端６ｆと同じ位置になっており、また、最後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａよりも後ろ側になっているという特徴を有している。図１１はフィン６Ｄを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図１２はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｄをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００４０】
図１３及び図１４に示すフィン６Ｅは、最前端の突出量Ｌｆがゼロで、前端の位置Ｘｓが根部の前端６ｆと同じ位置になっており、また、最後端の突出量Ｌｅがゼロで、後端の位置Ｘｅが根部の後端６ａと同じになっているという特徴を有している。図１３はフィン６Ｅを船体の側面方向から見た模式的な図であり、図１４はプロペラボスキャップ５Ａとフィン６Ｅをプロペラ回転軸周りに回転させた場合の模式的な横投影図を示す。
【００４１】
また、フィン６Ａ〜６Ｅの厚み方向に関しては、平板で均一厚みとする方が工作上容易となるが、少しでも性能向上を目指す場合には、翼形状にする。また、平板を曲げてキャンバーを設けたり、翼形状でキャンバーを設けたりすることもでき、このキャンバーを設ける場合には、プロペラボスキャップ５の形状との関係を考慮してフィン６Ａ〜６Ｅの根部において、プロペラ翼３のキャンバーと異なる方向にキャンバーを設けて、プロペラ翼３が発生するトルクＱｐと逆方向のトルクＱｆが発生するようにすることが好ましい。
【００４２】
上記の船舶の推進装置１Ａ〜１Ｅによれば、フィン６Ａ〜６Ｅの形状を、後半部において後縁側をカットした形状とすることにより、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィン６Ａ〜６Ｅの抵抗を少なくして、推進器効率を増加すると共に、従来技術のフィンに比べて小さくなるので、フィン６Ａ〜６Ｅの工作が容易となり、また、小さくなった分軽量化できる。
【００４３】
また、本発明は、フィンをプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に設ける場合にも適用できる。このプロペラ翼の後方部分に設ける場合には、基準直径をプロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径とする。フィン６Ａ〜６Ｅをボスキャップ５に取り付ける場合は、キャップはプロペラの後方に設置されるという物理的制限から、フィン６の前縁はプロペラブレード３の根部の後縁とプロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁より後方とされる（ｂ≧０）が、フィン６をプロペラボス２のプロペラ翼３の後方に設ける場合は、フィン６の前端はプロペラ翼間に配置されても良い。この場合は、ｂはマイナスでも良く、好ましくは−０．５×Ｄｃｆ＜ｂ＜０であれば良い。このようにすることにより、プロペラボスの長さを少しでも短くして軽量化を図ることができる。
【００４４】
本発明の船舶の推進装置を備えた船舶は、上記の船舶の推進装置１Ａ〜１Ｅを備えて構成される。この船舶によれば、上記の船舶の推進装置１Ａ〜１Ｅを使用するので推進効率の向上を図ることができる。また、推進装置１Ａ〜１Ｅが僅かであるが軽量化されるので、その分推進軸及び推進軸の支持構造を軽量化できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の船舶の推進装置は、フィンの形状を、後半部において後縁側をカットした形状とすることにより、プロペラ後方の縮流に対するフィン効果を維持しながら、フィンの抵抗を少なくして、推進器効率を増加すると共に、従来技術のフィンに比べて小さくなるので、フィンの工作が容易となり、また、小さくなった分軽量化できるため、船舶の推進装置として利用できる。
【００４６】
また、本発明の船舶の推進装置を備えた船舶は、推進効率の向上を図ることができて燃費の節約ができると共に、推進装置の軽量化による推進軸及び推進軸の支持構造の軽量化ができるので、数多くの船舶として利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 船舶の推進器
２ プロペラボス
２ａ プロペラボスの後端面
３ プロペラ翼
４ プロペラ回転軸
５、５Ａ プロペラボスキャップ
５ａ プロペラボスキャップの後端部
５ｂ プロペラボスキャップの外周面
５ｆ プロペラボスキャップの前端部
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ フィン
６ａ フィンの根部の後端
６ｆ フィンの根部の前端
ａ フィン前端のプロペラブレードとの回転方向距離
ｂ プロペラブレード後端とフィン前端のプロペラ前後方向距離
Ｃ１ 第１円
Ｃ２ 第２円
Ｃ３ 第３円
Ｃ４ 第４円
Ｄｃａ プロペラボスキャップの後端部の直径
Ｄｃｆ プロペラボスキャップの前端部の直径
Ｄｐ プロペラ直径
Ｄｓ 基準直径
Ｄ１ 第１円の直径
Ｄ２ 第２円の直径
Ｄ３ 第３円の直径
Ｄ４ 第４円の直径
Ｌｃ プロペラボスキャップの長さ
Ｌｅ フィンの外形におけるフィンの根部の後端から最後端までの水平距離
Ｌｆ フィンの外形におけるフィンの根部の前端から最前端までの水平距離
Ｌｆｍａｘ Ｌｆの最大値
Ｌｘｍ フィン根部の前端と後端の中央位置で根部の線に垂直なフィンの平面内の線
Ｘｓ フィンの最前端の位置
Ｘｍ フィンの根部の前端と後端の中央位置
Ｘｅ フィンの最後端の位置
α フィンの取り付け角度
ε プロペラブレードの根部の幾何学的ピッチ角
γ フィンの取り付けレーキ角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュープロペラのプロペラボスの後側に取り付けるプロペラボスキャップに、フィンを設けると共に、このフィンをプロペラ翼の間の後方に配置した船舶の推進装置において、前記プロペラボスキャップの前端部直径を基準直径として、
前記フィンの後半部分の形状を、前記フィンの根部の前端と後端の中央位置において直径を前記基準直径の２．０倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円と、前記フィンの最後端位置において直径を前記基準直径の１．５倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円とを底部とする円錐台の内部に納まるように形成したことを特徴とする船舶の推進装置。
【請求項２】
前記プロペラボスキャップに前記フィンを設ける替りに、スクリュープロペラのプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に前記フィンを設けると共に、前記基準直径を前記プロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径としたことを特徴とする請求項１記載の船舶の推進装置。
【請求項３】
前記フィンの前半部分の形状を、
前記フィンの根部の前端から最前端までの根部の前端と後端を結ぶ方向の距離を前記基準直径の０．０倍〜０．３倍とし、
前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．５倍とし、
前記フィンの前記中央位置で、前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．０倍とすることを特徴とする請求項１記載の船舶の推進装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は、３記載の船舶の推進装置を備えたことを特徴とする船舶。
【請求項１】
スクリュープロペラのプロペラボスの後側に取り付けるプロペラボスキャップに、フィンを設けると共に、このフィンをプロペラ翼の間の後方に配置した船舶の推進装置において、前記プロペラボスキャップの前端部直径を基準直径として、
前記フィンの後半部分の形状を、前記フィンの根部の前端と後端の中央位置において直径を前記基準直径の２．０倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円と、前記フィンの最後端位置において直径を前記基準直径の１．５倍とし、プロペラ回転中心を中心とする円とを底部とする円錐台の内部に納まるように形成したことを特徴とする船舶の推進装置。
【請求項２】
前記プロペラボスキャップに前記フィンを設ける替りに、スクリュープロペラのプロペラボスのプロペラ翼の後方部分に前記フィンを設けると共に、前記基準直径を前記プロペラボスにおけるプロペラ翼の後端の根部の直径としたことを特徴とする請求項１記載の船舶の推進装置。
【請求項３】
前記フィンの前半部分の形状を、
前記フィンの根部の前端から最前端までの根部の前端と後端を結ぶ方向の距離を前記基準直径の０．０倍〜０．３倍とし、
前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．５倍とし、
前記フィンの前記中央位置で、前記フィンの最も外側部分を通過する円の直径を前記基準直径の１．０倍〜２．０倍とすることを特徴とする請求項１記載の船舶の推進装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は、３記載の船舶の推進装置を備えたことを特徴とする船舶。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−２３４８６１（Ｐ２０１０−２３４８６１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８２７１３（Ｐ２００９−８２７１３）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００１４４０４９）株式会社三井造船昭島研究所 (27)
【出願人】（０００２０５５３５）株式会社 商船三井 (21)
【出願人】（５０２０５５３７７）商船三井テクノトレード株式会社 (5)
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００１４４０４９）株式会社三井造船昭島研究所 (27)
【出願人】（０００２０５５３５）株式会社 商船三井 (21)
【出願人】（５０２０５５３７７）商船三井テクノトレード株式会社 (5)
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