(57)【要約】      （修正有）【課題】３器以上の単胴ウォータージェット推進船において、船底部分で発達する境界層内の遅い流れを十分に吸引できて伴流利得による高推進効率を得ることができる単胴ウォータージェット推進船を提供する。【解決手段】３器以上のウォータージェット推進器を備え、これらのウォータージェット推進器用の最も船側側に配置された船側側吸い込み口４ｓと船側端２ｂとの間隔が前記船側側吸い込み口４ｓの最大幅Ｂｉの０％〜４０％となっている単胴ウォータージェット推進船１において、前記船側側吸い込み口４ｓの船側側に、板状の伴流促進部材５を設けると共に、この伴流促進部材５の前端Ｐａを前記船側側吸い込み口４ｓの前端Ｉａよりも船体水線長Ｌｗｌの２５％〜６０％前方に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３器以上のウォータージェット推進器を備え、これらのウォータージェット推進器用の最も船側側に配置された船側側吸い込み口と船側端との間隔が前記船側側吸い込み口の最大幅の０％〜４０％となっている単胴ウォータージェット推進船において、前記船側側吸い込み口の船側側に、板状の伴流促進部材を設けると共に、この伴流促進部材の前端を前記船側側吸い込み口の前端よりも船体水線長の２５％〜６０％前方に配置したことを特徴とする単胴ウォータージェット推進船。
【請求項２】
前記伴流促進部材の後端を、前記船側側吸い込み口の少なくとも前後方向の中心より後方まで設けたことを特徴とする請求項１の記載の単胴ウォータージェット推進船。
【請求項３】
前記伴流促進部材の幅を、前記船側側吸い込み口の最大幅の２５％〜８０％としたことを特徴とする請求項１又は２記載の単胴ウォータージェット推進船。
【請求項４】
前記伴流促進部材を、船体のナックル部分又はチャイン部分に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の単胴ウォータージェット推進船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３器以上のウォータージェット推進器を備えた単胴ウォータージェット推進船に関し、より詳細には、船底に設けた伴流促進部材に沿って発達した境界層内の流速が遅い流れを吸い込み口から吸引することにより、伴流利得による高い推進効率を得ることができる単胴ウォータージェット推進船に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォータージェット推進器を備えたウォータージェット推進船においては、ポンプを用いて船底から吸い込んだ水（又は海水）を、後方のノズルからジェット状に噴出して、その反力で推進力を得ている。
【０００３】
図５に示すように、このウォータージェット推進器の推進力は、一般に、水の密度をρ、流量をＱ、ノズルより吐出される流速の平均である出口流速をＶｊ、吸い込み口に給される流速の平均であるモーメンタム流速をＶｍとすると、総推力（グロス推力）Ｔｇは、Ｔｇ＝ρ×Ｑ×（Ｖｊ−Ｖｍ）で表せる。ここで、モーメンタム流速Ｖｍは、有効伴流率（１−ｗ）と船速Ｖｓとの積であり、Ｖｍ＝（１−ｗ）×Ｖｓで表される。従って、Ｔｇ＝ρ×Ｑ×〔Ｖｊ−（１−ｗ）×Ｖｓ〕となるので、有効伴流率（１−ｗ）が小さい程、総推力Ｔｇが大きくなる。
【０００４】
一方、ウォータージェット推進船の船底下面では、境界層が発生し、この境界層は流れに沿って発達する。この境界層内では流れが遅くなって、即ち、伴流ｗが大きくなって、有効伴流率（１−ｗ）が小さくなるために、この境界層内の遅い流れを吸い込み口から吸引することで、伴流ｗによる効果、即ち、伴流利得による高推進効率を得ることができる。この伴流利得を活用するためには、吸い込み口の横方向に、吸い込み幅をカバーできるだけの船底スペースを確保して、この船底スペースにおいて発達した境界層内の流速の遅い流れを吸い込み口から吸引することが有利となる。
【０００５】
船底を下から見上げた図６と、船底の吸い込み口の幅と吸い込み流れの範囲の関係を示す図７に示すように、このウォータージェット推進器の吸い込み口４で吸引する流れ（斜線部で示す）Ｆａ〜Ｆｇは、吸い込み口４の幅Ｂｉよりもより広い範囲Ｂｆからの流れＦａ〜Ｆｇを吸引している。低速から高速まで考慮すると、ウォータージェット推進器用の吸い込みの船体幅方向の範囲Ｂｆに関しては、一般的には、吸い込み口４の幅Ｂｉの１．５〜２．０倍程度となっている。
【０００６】
しかしながら、図８及び図９に示すような３器以上の単胴ウォータージェット推進船を考えた場合においては、船底の大部分を吸い込み口４ｃ、４ｓが占めるようになるため、十分な吸い込みスペースを確保するのが困難となる。つまり、吸い込み口４ｃ、４ｓの横に船底２に沿って発達した境界層を吸い込むのに十分な船底のスペース２ｃ、２ｉ、２ｓを確保することができないことになる。特に、最も船側側の吸い込み口４ｓは、ナックルラインやチャインライン等で形成される船側端２ｂに近く、この吸い込み口４ｓの船側側の横の部分２ｓにおいては、幅Ｂｓが狭くなり、吸い込み口４ｓの前方以外の船底２で発達する境界層を吸い込むことができないという問題が生じる。
【０００７】
このウォータージェット推進船の吸い込み口への水の吸い込みに関しては、インテーク（吸い込み口）の開口両側部に前後方向に平行にインテーク長さ以下の長さのサイドフェンスを取り付けて、インテークに流入する流れを規制して円滑な流れにすることで、インテーク部の圧力損失を低減して推進効率を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ウォータージェット式双胴船において、高速航行時における空気の巻き込み吸引を防止する意図で、左右の船体の底部に形成されたジェット水吸入口の開口部両側部に、船首尾方向に沿ってフェンスを垂下したり、船底部の幅が取水口（開口部）の幅に略等しい場合に生じる圧力損失抵抗の増大を防止して、取水口への海水の取りこみを十分に行う意図で、取水口の両側にフィン部を水平方向に設けて海水を取水口に誘導したりすることが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００９】
しかしながら、これらの提案は、いずれも渦や巻き込み流れに伴う圧力損失に関するものであり、境界層内の流れを吸い込むことによる伴流利得を意図したものではない。
【特許文献１】特開平７−１１２６９８号公報
【特許文献２】特開平６−３２９０８５号公報
【特許文献３】特開平８−３２４４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、３器以上の単胴ウォータージェット推進船において、境界層内の遅い流れを十分に吸引できて伴流利得による高推進効率を得ることができる単胴ウォータージェット推進船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本発明の単胴ウォータージェット推進船は、３器以上のウォータージェット推進器を備え、これらのウォータージェット推進器用の最も船側側に配置された船側側吸い込み口と船側端との間隔が前記船側側吸い込み口の最大幅の０％〜４０％となっている単胴ウォータージェット推進船において、前記船側側吸い込み口の船側側に、板状の伴流促進部材を設けると共に、この伴流促進部材の前端を前記船側側吸い込み口の前端よりも船体水線長の２５％〜６０％前方に配置して構成する。なお、ここで船側端とは、船底の端を構成するナックルライン又はチャインラインのことを言う。また、板状には、複数の板部材で構成する複板構造も含むこととする。また、この船体水線長（Ｌｗｌ）とは船体が静止状態で水に浸っている水面部分の長さであり、喫水面で測定した船体の長さである。
【００１２】
この構成によれば、吸い込み口（インレット）が吸引する流れの範囲に、十分な境界層を発達させるための板状の伴流促進部材を、船側側吸い込み口と船側端との間に設けているので、船側側吸い込み口の船側側の狭いスペースを補うスペースを、この伴流促進部材で確保でき、この伴流促進部材で発生及び発達する境界層内の遅い流れを、船側側吸い込み口で吸い込むことができるようになる。その結果、伴流利得による高推進効率を得ることができる。
【００１３】
特に、吸い込み口の前端から伴流促進部材の前端までの長さを、船体水線長（Ｌｗｌ）の２５％以上とすることにより、境界層を十分に発達させることができる。また、吸い込み口の前端から伴流促進部材の前端までの長さを船体水線長（Ｌｗｌ）の６０％以下とすることにより、境界層の発達による効果よりも、抵抗増加による悪影響が大きくなることを回避できる。
【００１４】
上記の単胴ウォータージェット推進船において、前記伴流促進部材の後端を、前記船側側吸い込み口の少なくとも前後方向の中心より後方まで設けて構成する。この構成により、伴流促進部材で発達した境界層内の遅い流れを十分に吸い込み口に吸引することができる。
【００１５】
上記の単胴ウォータージェット推進船において、前記伴流促進部材の幅を、前記船側側吸い込み口の最大幅の２５％〜８０％として構成する。この構成によれば、船側側吸い込み口の船側側の船底部分と伴流促進部材による部分とにより、十分な船体横方向スペースを確保することができ、吸い込み口に流れ込む流れを境界層内の流速の遅い流れとすることができる。
【００１６】
また、伴流促進部材の幅を、船側側吸い込み口の最大幅の２５％より小さくするとスペースの確保が不十分となり、また、８０％より大きくすると、伴流促進部材において吸い込み口に流れ込まない部分が生じ、伴流利得効果よりも抵抗増加による悪影響の方が大きくなる。なお、構造強度の面及び抵抗性能の面からは５０％以下であることがより好ましい。
【００１７】
上記の単胴ウォータージェット推進船において、前記伴流促進部材を、船体のナックル部分又はチャイン部分に設けて構成する。この構成によれば、境界層の発達のために船側側吸い込み口の船側側の船底部分を十分に使用することができ、伴流促進部材の幅を狭くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の単胴ウォータージェット推進船によれば、３器以上のウォータージェット推進器を備え、これらのウォータージェット推進器用の最も船側側に配置された船側側吸い込み口と船側端との間隔が船側側吸い込み口の最大幅の０％〜４０％となっている単胴ウォータージェット推進船において、船側側吸い込み口の船側側に、板状の伴流促進部材を設けると共に、この伴流促進部材の前端を船側側吸い込み口の前端よりも船体水線長の２５％〜６０％前方に配置して構成したので、この伴流促進部材で発生して発達した境界層内の流速の遅い流れを船側側吸い込み口で吸い込むことができるので、伴流利得による高い推進効率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係る単胴ウォータージェット推進船の実施の形態について説明する。図１〜図４に示すように、本発明の実施の形態である単胴「ウォータージェット推進船１、１Ａは、船底部２と船側部３を有して構成され、更に、４器のウォータージェット推進器（図示しない）を備えて構成される。このウォータージェット推進器（図示しない）用の４つの吸い込み口（インレット）４ｃ、４ｓが、船底部２に設けられる。
【００２０】
図１〜図４に示すように、この吸い込み口４ｃ、４ｓは、船体中心側に配置された中心側吸い込み口４ｃと、最も船側側に配置された船側側吸い込み口４ｓとで構成される。この中心側吸い込み口４ｃ、４ｃの間には、中央側船底２ｃがあり、中心側吸い込み口４ｃと船側側吸い込み口４ｓとの間には、中間船底２ｉがある。また、船側側吸い込み口４ｓの船側側には、船側側船底２ｓがある。
【００２１】
この船側側船底２ｓは、ウォータージェット推進器用の最も船側側に配置された船側側吸い込み口４ｓと船側端２ｂとの間に設けられ部分であり、その間隔Ｂｓは、船側側吸い込み口４ｓの最大幅Ｂｉの０％〜４０％となっている。なお、この船側端２ｂは船底２の端を構成するナックルライン又はチャインラインのことを言う。
【００２２】
本発明においては、この比較的狭く、船底スペースが十分に取れていない船側側船底２ｓ部分に、板状の伴流促進部材５を設ける。この板状の伴流促進部材５には、複数の板部材で構成する複板構造も含む。
【００２３】
この伴流促進部材５の船長方向の配置に関しては、図１及び図３に示すように、伴流促進部材５の前端Ｐａを船側側吸い込み口４ｓの前端Ｉａよりも、船体水線長Ｌｗｌの２５％〜６０％前方に配置して構成する。この船体水線長Ｌｗｌとは船体が静止状態で水に浸っている水面部分の長さであり、喫水面で測定した船体の長さである。また、この伴流促進部材５の後端Ｐｂを、船側側吸い込み口４ｓの少なくとも前後方向の中心Ｉｃより後方まで設ける。
【００２４】
この船長方向に関して、この伴流促進部材５の前端Ｐａから後方に離れた任意の位置ｘでの境界層厚さδは、船速をＶｓ、動粘性係数をνとすると、δ＝０．３７×（ν／（Ｖｓ×ｘ））1/5×ｘで計算される。
【００２５】
一方、高速航海中においては、図７に示すように、およそ、吸い込み口４ｓの幅Ｂｉの４０％程度の深さＤｆ（＝０．４×Ｂｉ）に分布する流れＦａ〜Ｆｇを吸い込んでいることが実験などにより確認されている。一般的に船側側吸い込み口４ｓ部分で、このような境界層厚さδを確保するためには、伴流促進部材５は、少なくとも船体水線長Ｌｗｌの２５％以上の長さが必要となるので、伴流促進部材５の前端Ｐａを船側側吸い込み口４ｓの前端Ｉａよりも船体水線長Ｌｗｌの２５％以上前方に配置する。
【００２６】
伴流促進部材５の船体幅方向の配置に関しては、図１及び図２の構成では、伴流促進部材５は、船側側吸い込み口４ｓと船側端２ｂとの間の部分に、船長方向に沿って設けられている。また、図３及び図４の構成では、伴流促進部材５は、船側端２ｂ部分に船長方向に沿って設けられている。このように、伴流促進部材５を船側側又は船側端２ｂの部分に設けると、船の横揺れ抑制効果を奏することもできる。
【００２７】
伴流促進部材５の取り付け角度に関しては、図２及び図４に示すように、伴流促進部材５を、水平に対して５度〜５０度、より好ましくは２０度〜４０度の角度αで先端側が下になるになるように傾斜させて設ける。この取り付け角度αを水平に対して５度〜５０度、より好ましくは２０度〜４０度とすることにより、遅い流れをより吸い込み口４に導き易くなるという効果がある。
【００２８】
船側側吸い込み口４ｓの吸い込み範囲に十分な境界層を発達させるための板状の伴流促進部材５を設けたので、この伴流促進部材５で発生して発達した境界層内の流速の遅い流れを船側側吸い込み口４ｓで吸い込むことができるようになるので、伴流利得による高い推進効率を得ることができる。
【００２９】
特に、船側側吸い込み口４ｓの前端Ｉａから伴流促進部材５の前端Ｐａまでの長さＬａを船体水線長Ｌｗｌの２５％以上６０％以下とすることにより、伴流促進部材５の長さは、境界層の発達に十分な長さとなる。また、後端Ｐｂの位置を船側側吸い込み口４ｓの少なくとも前後方向の中心Ｉｃより後方とすることにより、境界層内の遅い流れを十分に吸い込むことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における単胴ウォータージェット推進船の構成を示す下から見た船尾部分の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態における単胴ウォータージェット推進船の構成を示す図１のＸ−Ｘ横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における単胴ウォータージェット推進船の他の構成を示す下から見た船尾部分の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態における単胴ウォータージェット推進船の他の構成を示す図３のＸ−Ｘ横断面図である。
【図５】ウォータージェット推進船の船速とモーメンタム流速と出口流速の関係を示す図である。
【図６】ウォータージェット推進船の吸い込み口周辺の船体幅方向の流れの吸い込み状況を示す平面図である。
【図７】ウォータージェット推進船の吸い込み口周辺の深さ方向の流れの吸い込み状況を示す横断面図である。
【図８】本発明と比較するための単胴ウォータージェット推進船の構成を示す下から見た船尾部分の平面図である。
【図９】本発明と比較するための単胴ウォータージェット推進船の構成を示す図８のＸ−Ｘ横断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、１Ａ、１Ｘ  ３器以上の単胴ウォータージェット推進船
２  船底部
２ｂ  船側端
２ｓ  船側側船底
３  船側部
４  吸い込み口
４ｓ  船側側吸い込み口
５  伴流促進部材
Ｂｓ  船側側吸い込み口と船側端との間の間隔
Ｂｉ  船側側吸い込み口の最大幅
Ｉａ  船側側吸い込み口の前端
Ｉｃ  船側側吸い込み口の前後方向の中心
Ｌｗｌ  船体水線長
Ｐａ  伴流促進部材の前端
Ｐｂ  伴流促進部材の後端
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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