(57)【要約】【課題】遅速帯の領域をプロペラ面に集約することによって推進効率を改善し、省エネルギー化を図ることができる、フィン装置及び船舶を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る船舶１は、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラット１１を備えた船体に配置されるフィン装置２を備え、サイドフラット１１の船尾側最下点Ｐ１と、計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラ１２の位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域α内に２枚のフィン（第一フィン２１及び第二フィン２２）を有している。【選択図】図２
2018103917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、
前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有する、
ことを特徴とするフィン装置。
【請求項２】
前記領域は、前記サイドフラットの後端線ＳＥＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ２を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ２と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第一領域内に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項３】
前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項４】
前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項５】
前記フィンは、船幅を超えないように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項６】
前記フィンは、略水平に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項７】
前記複数のフィンは、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項８】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、
前記フィン装置は、請求項１〜７の何れか一項に記載されたフィン装置である、ことを特徴とする船舶。
【請求項９】
船尾部に配置されたプロペラの前方に配置され、前記プロペラに流入する水流を整流する整流装置を有する、ことを特徴とする請求項８に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィン装置及び船舶に関し、特に、船舶の省エネルギー化に適したフィン装置及び該フィン装置を備えた船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原油価格高騰や二酸化炭素放出量削減等の環境問題の観点から、船舶に対する燃費改善の要求が高くなっており、より一層の省エネルギー化が求められている。ところで、船尾部では、一般にビルジ渦（剥離渦）が発生しており、このビルジ渦をプロペラで回収することにより、推進効率を向上させることができる。このビルジ渦を回収するための装置として、例えば、プロペラの直前に略円筒形状のダクトを配置したもの（特許文献１参照）や船体の側面部にフィンを配置したもの（特許文献２，３参照）が既に提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたダクト装置では、ビルジ渦を含む水流（伴流）をダクト内に取り込むことによって、水流の流れを軸方向に整流することができ、ビルジ渦を効率よく回収することができる。また、特許文献２に記載されたフィン装置では、前部フィンによってビルジ渦の発生を抑制し、後部フィンによってビルジ渦の拡散を抑制している。また、特許文献３に記載されたビルジ構造では、生成されたビルジ渦の流れ方向を船底側に変化させることによって、ビルジ渦をプロペラに導いている。
【０００４】
しかしながら、船尾部における伴流は複雑な流れを有しており、ビルジ渦以外にも速度が遅い帯域（以下、「遅速帯」と称する）を有している。したがって、上述した特許文献１〜３に記載されたような、ビルジ渦の発生を抑制したり、ビルジ渦の方向を整流したりする方法では、ビルジ渦以外の遅速帯による推進効率の低下を抑制することができないという問題があった。
【０００５】
かかる問題を解決すべく、本願出願人は、船体の所定の範囲内にフィンを配置することによって遅速帯の領域をプロペラ面に集約し、推進効率を改善する発明について既に特許を取得している（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１３２１４０号公報
【特許文献２】特許第３８０８７２６号公報
【特許文献３】実用新案登録第３０９７６５３号公報
【特許文献４】特許第６０４１４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４に記載された発明においても、推進効率の改善を図ることができるものの、例えば、方形係数（ＣＢ）の大きな肥大船では遅速帯の領域が広くなる傾向にあり、更なる改善の余地があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、遅速帯の領域をプロペラ面に集約することによって推進効率を改善し、省エネルギー化を図ることができる、フィン装置及び船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数枚のフィンを有する、ことを特徴とするフィン装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有する、ことを特徴とする船舶が提供される。
【００１１】
上述したフィン装置及び船舶において、前記領域は、前記サイドフラットの後端線ＳＥＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ２を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ２と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第一領域内に配置されていてもよい。
【００１２】
また、前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されていてもよい。
【００１３】
また、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されていてもよい。
【００１４】
また、前記フィンは、船幅を超えないように配置されていてもよい。
【００１５】
また、前記フィンは、略水平に配置されていてもよい。
【００１６】
また、前記複数のフィンは、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されていてもよい。
【００１７】
また、前記船舶は、船尾部に配置されたプロペラの前方に配置され、前記プロペラに流入する水流を整流する整流装置を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係るフィン装置及び船舶によれば、船尾部の所定の範囲内に複数のフィンを配置したことにより、フィンによって生じた渦によって遅速帯を撹乱するとともに、遅速帯を形成していた水流を集約してプロペラに導くことができる。また、複数のフィンによって生じた渦の相乗効果によって、より効果的に遅速帯を撹乱及び集約することができる。したがって、本発明によれば、遅速帯の領域をプロペラ面に集約することによって推進効率を改善し、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィン装置を備えた船舶の船尾部を示す斜視図である。
【図２】図１に示した船舶のプロファイル線図である。
【図３】フィンの位置決め方法を示す図であり、（Ａ）は第一例、（Ｂ）は第二例、を示している。
【図４】フィンの位置決め方法を示す図であり、（Ａ）は第三例、（Ｂ）は第四例、（Ｃ）は第五例、（Ｄ）は第六例、（Ｅ）は第七例、を示している。
【図５】フィンの位置決め方法を示す図であり、（Ａ）は第八例、（Ｂ）は第九例、を示している。
【図６】フィンの位置関係と伴流係数改善効果との関係を示す分布図である。
【図７】フィン装置と整流装置とを備えた船舶の船尾部を示す側面図であり、（Ａ）はフィンが２枚の場合、（Ｂ）はフィンが３枚の場合、を示している。
【図８】省エネ効果を示す比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図１〜図８を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係るフィン装置を備えた船舶の船尾部を示す斜視図である。図２は、図１に示した船舶のプロファイル線図である。なお、図１において、説明の便宜上、船体以外の構造物（プロペラ、舵等）については、図を省略してある。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る船舶１は、図１及び図２に示したように、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラット１１を備えた船体に配置されるフィン装置２を備え、サイドフラット１１の船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラ１２の位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域α内に２枚のフィン（第一フィン２１及び第二フィン２２）を有している。なお、以下の説明において、第一フィン２１及び第二フィン２２を総称する場合にはフィン２１，２２と称するものとする。
【００２２】
図２に示したプロファイル線図は、船舶１の複数のプロファイル線図を一つの図に統合して記載したものである。ここでは、船体中心線を含む鉛直面における外形を示した船体中心プロファイル線図Ｆ１（実線）、サイドフラット１１の外縁を示したサイドフラットプロファイル線図Ｆ２（実線）、第一フィン２１を含む水平面における外形を示した水線面プロファイル線図Ｆ３（実線）、第二フィン２２を含む水平面における外形を示した水線面プロファイル線図Ｆ４（実線）、計画満載喫水線ＤＷＬを含む水平面における外形を示した喫水面プロファイル線図Ｆ５（破線）及び甲板を含む水平面における外形を示した甲板面プロファイル線図Ｆ６（二点鎖線）の６つのプロファイル線図を統合して図示している。
【００２３】
なお、水線面プロファイル線図Ｆ３、水線面プロファイル線図Ｆ４、喫水面プロファイル線図Ｆ５及び甲板面プロファイル線図Ｆ６については、船体中心線に対する右半分の領域（右舷側）のみを図示している。したがって、図中に示したＢ／２は船幅Ｂの半幅を示している。
【００２４】
船体中心プロファイル線図Ｆ１における下端の直線部は船舶１の船底１３を示し、上端の直線部は船舶１の甲板１４を示している。船底１３の位置は、一般にベースラインＢＬと称する。また、図２において、符号１ａは船首部を示し、符号１ｂは船尾部を示している。
【００２５】
サイドフラット１１は、船体の側面視略中央部に形成されており、船底１３と略平行な直線部１１ａを有している。この直線部１１ａの最後端は、サイドフラット１１の船尾側最下点Ｐ１に相当する。また、船底１３と直線部１１ａとの差分（鉛直距離）は、ビルジ高さ（船底１３の両側部における湾曲部分の高さ）を示している。なお、本実施形態において、直線部１１ａはビルジ高さ線ＢＨＬと一致している。
【００２６】
また、サイドフラット１１は、船尾部１ｂ側に略鉛直に形成された後端部１１ｂを有している。本実施形態において、この後端部１１ｂを含む直線を後端線ＳＥＬと定義する。また、サイドフラット１１は、後端部１１ｂの下端と直線部１１ａの最後端（船尾側最下点Ｐ１）とを結ぶプロファイルは、船尾部１ｂに向かって船底１３側から甲板１４側に上昇する傾斜部１１ｃを有している。なお、後端部１１ｂを有しない船舶１の場合は、後端線ＳＥＬは、傾斜部１１ｃと甲板１４との交点を通る鉛直線によって構成される。
【００２７】
また、水線面プロファイル線図Ｆ３及び水線面プロファイル線図Ｆ４に示したように、第一フィン２１及び第二フィン２２は、船幅Ｂを超えないように配置されている。第一フィン２１及び第二フィン２２は、船幅Ｂを超えないように配置位置をずらしてもよいし、船幅Ｂからはみ出した部分をカットするようにしてもよい。
【００２８】
第一フィン２１及び第二フィン２２は、例えば、図１に示したように、略矩形形状の平板により構成されており、角部には必要に応じてＲを形成してもよい。フィン２１，２２の船体に対する取付角度は、例えば、略水平に設定され、フィン２１，２２の水流に対する迎角は、例えば、０°に設定される。また、図示しないが、フィン２１，２２は、水流の抵抗を低減するために、流線形状や翼形状を有していてもよい。なお、本実施形態において「略水平」とは、水平に対して数度程度の傾斜した状態を含む意味である。
【００２９】
次に、フィンの位置決め方法について、図３（Ａ）〜図５（Ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図３は、フィンの位置決め方法を示す図であり、（Ａ）は第一例、（Ｂ）は第二例、を示している。図４は、フィンの位置決め方法を示す図であり、（Ａ）は第三例、（Ｂ）は第四例、（Ｃ）は第五例、（Ｄ）は第六例、（Ｅ）は第七例、を示している。図５は、フィンの位置決め方法を示す図であり、（Ａ）は第八例、（Ｂ）は第九例、を示している。なお、各図において、プロペラ１２の形状を模式化して図示し、舵やダクト等の付属品の図を省略してある。
【００３０】
図３（Ａ）に示したように、プロペラ１２の位置を示すプロペラ線ＰＬと計画満載喫水線ＤＷＬとの交点をＱとする。プロペラ線ＰＬは、プロペラ１２の軸線に垂直なプロペラ翼基線である。船尾部１ｂを側面視した状態において、サイドフラット１１の船尾側最下点Ｐ１と交点Ｑとを結ぶ直線をＬ１とする。この直線Ｌ１と計画満載喫水線ＤＷＬとビルジ高さ線ＢＨＬとにより囲まれた領域（図の斜線部分）をαとすれば、フィン２１，２２は領域α内に配置される。なお、「領域α内に配置」とは、フィン２１，２２の少なくとも一部が領域α内に配置されていればよい趣旨である。
【００３１】
例えば、図３（Ａ）に示したように、フィン装置２が水平方向の位置が異なる２枚のフィン（第一フィン２１及び第二フィン２２）を含む場合、船尾部１ｂ側に位置する第二フィン２２は船首部１ａ側に位置する第一フィン２１よりも上方に配置される。ここで、フィン２１，２２の水平方向の位置は、例えば、船首部１ａ側の端部（先端）を基準に判断される。また、「上方」とは、第二フィン２２の少なくとも一部が第一フィン２１よりも上方（水面側）に位置することを意味している。
【００３２】
例えば、図３（Ｂ）に示したように、フィン装置２が水平方向の位置が異なる３枚のフィン（第一フィン２１〜第三フィン２３）を含む場合、第一フィン２１と第二フィン２２との位置関係については、船尾部１ｂ側に位置する第二フィン２２が船首部１ａ側に位置する第一フィン２１よりも上方に配置され、第二フィン２２と第三フィン２３との位置関係については、船尾部１ｂ側に位置する第三フィン２３が船首部１ａ側に位置する第二フィン２２よりも上方に配置される。
【００３３】
なお、図示しないが、フィン装置２が水平方向の位置が異なる４枚以上のフィンを含む場合であっても、前後する２枚のフィンを選択すれば、船尾部１ｂ側に位置するフィンは船首部１ａ側に位置するフィンよりも上方に配置される。
【００３４】
また、本実施形態は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したフィンの配置に限定されるものではない。例えば、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示した第三例〜第五例は、フィンが２枚の場合の位置決め方法を示し、図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）に示した第六例及び第七例は、フィンが３枚の場合の位置決め方法を示している。
【００３５】
図４（Ａ）に示した第三例は、第二フィン２２を第一フィン２１よりも上方かつ水平方向の同じ位置に配置したものである。図示したように、第二フィン２２の一部が領域α内に含まれていればよく、第二フィン２２の一部が領域αからはみ出ていてもよい。なお、図示しないが、第一フィン２１の一部が領域αからはみ出ていてもよい。
【００３６】
図４（Ｂ）に示した第四例は、第二フィン２２を第一フィン２１よりも上方かつ前方に配置したものである。ここで、「前方」とは、少なくとも第二フィン２２の先端が第一フィン２１の先端よりも前方（船首部１ａ側）に位置することを意味している。
【００３７】
図４（Ｃ）に示した第五例は、第二フィン２２を第一フィン２１よりも後方かつ同じ高さに配置したものである。ここで、「後方」とは、少なくとも第二フィン２２の先端が第一フィン２１の後端よりも後方（船尾部１ｂ側）に位置することを意味している。
【００３８】
図４（Ｄ）に示した第六例は、第二フィン２２を第一フィン２１よりも上方かつ後方に配置するとともに、第三フィン２３を第二フィン２２よりも後方かつ同じ高さに配置したものである。なお、図示しないが、第一フィン２１及び第二フィン２２は、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示した第三例〜第五例の位置関係を有していてもよい。
【００３９】
図４（Ｅ）に示した第七例は、第二フィン２２を第一フィン２１よりも上方かつ後方に配置するとともに、第三フィン２３を第二フィン２２よりも下方かつ後方に配置したものである。なお、図示しないが、第一フィン２１及び第二フィン２２は、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示した第三例〜第五例の位置関係を有していてもよい。
【００４０】
また、図５（Ａ）に示したように、サイドフラット１１の後端線ＳＥＬとビルジ高さ線ＢＨＬとの交点をＰ２とし、この交点Ｐ２を通り、直線Ｌ１に平行な直線をＬ２と定義する。このとき、フィン２１，２２は、直線Ｌ２と直線Ｌ１とビルジ高さ線ＢＨＬとプロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域β内に配置されていてもよい。図示したように、第一領域βは領域αに含まれる領域である。
【００４１】
また、図５（Ｂ）に示したように、最も船首側に配置された１番目のフィン（第一フィン２１）の先端を通る鉛直線をＦＴＬとし、この鉛直線ＦＴＬとビルジ高さ線ＢＨＬとの交点をＰ３とし、この交点Ｐ３を通り、直線Ｌ１に平行な直線をＬ３と定義する。このとき、フィン２１，２２は、直線Ｌ３と直線Ｌ１とビルジ高さ線ＢＨＬとプロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域γ内に配置されていてもよい。
【００４２】
上述した第八例及び第九例では、フィン２１，２２が２枚の場合について図示しているが、フィンは３枚以上であってもよい。また、フィン２１，２２の配置は、上述した第三例〜第五例に示した構成であってもよい。また、図示しないが、フィン２１，２２は、少なくとも一部が第一領域β又は第二領域γ内に含まれていればよく、必ずしもフィン２１，２２の全体が第一領域β又は第二領域γ内に含まれていなくてもよい。
【００４３】
次に、フィンが２枚の場合におけるフィン２１，２２の位置関係と伴流係数改善効果との関係について、図６を参照しつつ説明する。ここで、図６は、フィンの位置関係と伴流係数改善効果との関係を示す分布図である。
【００４４】
一般に、船舶１の船体に近い周囲の水は、船舶１の走行に伴って船舶１に引っ張られて船舶１と同じ方向に走ることとなる。この船舶１を追いかけて進む水の流れのことを伴流という。この伴流の速度を船舶１の速度で割った値を伴流率ｗという。船舶１の速度をＶとし、プロペラ１２の前進速度をＶｐとすれば、Ｖｐ＝Ｖ（１−ｗ）と表すことができる。「１−ｗ」は一般に伴流係数という。したがって、伴流係数ｗの値が大きいほどプロペラ１２の前進速度Ｖｐは船舶１の速度Ｖに対して遅くなり、推進効率が向上する。
【００４５】
図２に示したように、第一フィン２１の先端と第二フィン２２の先端との水平方向の距離をΔＸとし、第一フィン２１と第二フィン２２との鉛直方向の距離をΔＺとする。図６は、ΔＸを０〜５０ｍ、ΔＺを２〜８ｍの範囲内で変化させた場合における伴流係数の改善効果をシミュレーションした結果を図示したものである。なお、ΔＸ及びΔＺの数値は単なる例示であって、かかる数値に限定されるものではない。
【００４６】
図６に示したように、第二フィン２２を第一フィン２１に対して後方（船尾部１ｂ側）かつ上方（水面側）に配置することによって、伴流係数を効果的に改善することができる。また、第二フィン２２を第一フィン２１に比較的接近した位置に配置することによって、高い伴流係数の改善効果を得ることができる。
【００４７】
また、図６に示した３本の一点鎖線は、上述したフィン２１，２２の位置決め方法で用いた直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を示している。この図からも判るように、直線Ｌ１の上方に超えない範囲にフィン２１，２２を配置することによって一定の伴流係数の改善効果を得ることができる。また、直線Ｌ１と直線Ｌ２との間にフィン２１，２２を配置することによっても一定の伴流係数の改善効果を得ることができ、直線Ｌ１と直線Ｌ３との間にフィン２１，２２の先端を配置することによっても一定の伴流係数の改善効果を得ることができる。
【００４８】
ここで、図６に示した伴流係数改善効果の原理について、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照しつつ考察する。図７は、フィン装置と整流装置とを備えた船舶の船尾部を示す側面図であり、（Ａ）はフィンが２枚の場合、（Ｂ）はフィンが３枚の場合、を示している。図示した船舶１は、船尾部１ｂに配置されたプロペラ１２の前方に配置されプロペラ１２に流入する水流を整流する整流装置１５と、プロペラ１２の後方に配置され船舶１の進行方向を制御する舵１６と、を備えている。
【００４９】
整流装置１５は、例えば、プロペラ１２の直前に配置された略円筒形状又は略半円筒形状のダクトである。かかる整流装置１５は、例えば、特公平０３−０６６１９７や特許第５１３２１４０号等に記載された既知のものを任意に適用することができる。
【００５０】
船尾部１ｂの底部における水流は、船底１３から後方（船尾部１ｂ側）かつ上方（水面側）に向かう方向に流れていることから、略水平に配置された第一フィン２１に衝突した水流は、第一フィン２１の下面から上面に回り込む流れ（渦２１ｖ）を生成する。同様に、第二フィン２２に衝突した水流は、第二フィン２２の下面から上面に回り込む流れ（渦２２ｖ）を生成する。
【００５１】
これらの渦２１ｖ，２２ｖは成長しながら下流に向かい、ある地点で互いに干渉し合い、より大きな渦２ｖのような振る舞いを生じるものと考えられる。この大きな渦２ｖが生成されると、船尾部１ｂの遅速帯を効果的に撹乱することができ、遅速帯を形成していた水流を集約してプロペラ１２に導くことができるものと考えられる。
【００５２】
また、第一フィン２１と第二フィン２２とが近過ぎたり、離れ過ぎたりしている場合には、大きな渦２ｖを生成することが難しく船尾部１ｂの遅速帯に与える影響が低減することとなる。かかる考察は、図６に示した伴流係数改善効果の傾向と一致する。
【００５３】
また、上述した考察は、図７（Ｂ）に示したように、フィンが３枚の場合にも当てはまる。第三フィン２３に衝突した水流は、第三フィン２３の下面から上面に回り込む流れ（渦２３ｖ）を生成する。渦２１ｖ，２２ｖ，２３ｖは成長しながら下流に向かい、ある地点で互いに干渉し合い、より大きな渦２ｖのような振る舞いを生じることとなる。
【００５４】
したがって、以上の考察に基づけば、複数のフィンは、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されていることが好ましい。なお、各フィンによって生成された渦が互いに干渉しない場合であっても、少なからず、各渦によって船尾部１ｂの遅速帯を撹乱し集約する効果を有している。すなわち、上述したフィンの位置決め方法において説明した範囲内に複数のフィンが配置されていれば、必ずしも各フィンによって生成された渦が互いに干渉していなくてもよい。
【００５５】
最後に、本実施形態に係るフィン装置２の省エネ効果について説明する。ここで、図８は、省エネ効果を示す比較図である。サンプルＡは１枚のフィン（例えば、第一フィン２１のみ）を有する船舶、サンプルＢは２枚のフィン（例えば、第一フィン２１及び第二フィン２２）を有する船舶、サンプルＣは整流装置１５のみを有する船舶、サンプルＤは１枚のフィンと整流装置１５とを有する船舶、サンプルＥは２枚のフィンと整流装置１５とを有する船舶、を示している。
【００５６】
図８に示した省エネ効果は、船体模型を用いた水槽試験の結果から算出したものである。具体的には、サンプルＡ〜サンプルＥの船体模型を製作し、それぞれのサンプルについて同じ条件で推進性能試験を行い、その試験結果から燃料消費量を計算することによって、削減できた燃料消費量から省エネ効果を算出した。
【００５７】
図８に示したように、サンプルＡとサンプルＢとを比較すれば、フィンを２枚にする、すなわち、第二フィン２２を追加することによってフィンが１枚の場合よりも大きな省エネ効果を得ることができる。また、サンプルＤとサンプルＥとを比較すれば、サンプルＥではフィンの枚数を増やした分だけサンプルＤよりも省エネ効果が改善されている。
【００５８】
また、サンプルＤでは、１枚のフィン（第一フィン２１）と整流装置１５との相乗効果によってΔＥ１の省エネ効果を得ることができる。この相乗効果は、第一フィン２１を配置することによって、従来の船舶では整流装置１５で回収できなかった遅速帯の伴流を回収することができるようになったことに起因している。
【００５９】
また、サンプルＥでは、２枚のフィン（第一フィン２１及び第二フィン２２）と整流装置１５との相乗効果によってΔＥ２の省エネ効果を得ることができる。図示したように、ΔＥ２はΔＥ１よりも大きな数値を示し、サンプルＥの方がサンプルＤよりも相乗効果が高いことが判る。これは、２枚のフィンを配置することによって、サンプルＤの船舶では整流装置１５で回収できなかった遅速帯の伴流を回収することができるようになったことを意味している。
【００６０】
上述した本実施形態に係る船舶１は、タンカー、バルクキャリアー、ＬＮＧ船、ＬＰＧ船、フェリー等の肥大船に限定されるものではなく、ＰＣＣ（自動車運搬船）、一般貨物船、コンテナ船等の瘠形船にも適用することができる。
【００６１】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
１  船舶
１ａ  船首部
１ｂ  船尾部
２  フィン装置
１１  サイドフラット
１１ａ  直線部
１１ｂ  後端部
１１ｃ  傾斜部
１２  プロペラ
１３  船底
１４  甲板
１５  整流装置
１６  舵
２１  第一フィン
２２  第二フィン
２３  第三フィン
２ｖ，２１ｖ，２２ｖ，２３ｖ  渦
Ｆ１  船体中心プロファイル線図
Ｆ２  サイドフラットプロファイル線図
Ｆ３  第一フィンを含む水線面プロファイル線図
Ｆ４  第二フィンを含む水線面プロファイル線図
Ｆ５  喫水面プロファイル線図
Ｆ６  甲板面プロファイル線図
ＢＬ  ベースライン
ＢＨＬ  ビルジ高さ線
ＤＷＬ  計画満載喫水線
ＦＴＬ  鉛直線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  直線
Ｐ１  船尾側最下点
Ｐ２，Ｐ３，Ｑ  交点
ＰＬ  プロペラ線
ＳＥＬ  後端線
【図１】
2018103917.tif 000003
【図２】
2018103917.tif 000004
【図３】
2018103917.tif 000005
【図４】
2018103917.tif 000006
【図５】
2018103917.tif 000007
【図６】
2018103917.tif 000008
【図７】
2018103917.tif 000009
【図８】
2018103917.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月2日(2018.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、
前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、
前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されているとともに、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されている、
ことを特徴とするフィン装置。
【請求項２】
前記領域は、前記サイドフラットの後端線ＳＥＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ２を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ２と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第一領域内に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項３】
前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィン装置。
【請求項４】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、
前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、
前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されており、
前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、
ことを特徴とするフィン装置。
【請求項５】
前記フィンは、船幅を超えないように配置されている、ことを特徴とする請求項１又は４に記載のフィン装置。
【請求項６】
前記フィンは、略水平に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は４に記載のフィン装置。
【請求項７】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、
前記フィン装置は、請求項１〜６の何れか一項に記載されたフィン装置である、ことを特徴とする船舶。
【請求項８】
船尾部に配置されたプロペラの前方に配置され、前記プロペラに流入する水流を整流する整流装置を有する、ことを特徴とする請求項７に記載の船舶。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されているとともに、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されている、ことを特徴とするフィン装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されているとともに、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されている、ことを特徴とする船舶が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されており、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、ことを特徴とするフィン装置が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されており、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、ことを特徴とする船舶が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、前記フィンは、船幅を超えないように配置されていてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、前記フィンは、略水平に配置されていてもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月23日(2018.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、
前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、
前記領域は、前記サイドフラットの後端線ＳＥＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ２を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ２と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第一領域内に配置されており、
前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、
ことを特徴とするフィン装置。
【請求項２】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、
前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、
前記領域は、最も船首部側に配置された１番目のフィンの先端を通る鉛直線ＦＴＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ３を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ３と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第二領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第二領域内に配置されており、
前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、
ことを特徴とするフィン装置。
【請求項３】
前記複数のフィンは、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィン装置。
【請求項４】
前記フィンは、船幅を超えないように配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィン装置。
【請求項５】
前記フィンは、略水平に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィン装置。
【請求項６】
船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、
前記フィン装置は、請求項１〜５の何れか一項に記載されたフィン装置である、ことを特徴とする船舶。
【請求項７】
船尾部に配置されたプロペラの前方に配置され、前記プロペラに流入する水流を整流する整流装置を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の船舶。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、前記領域は、前記サイドフラットの後端線ＳＥＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ２を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ２と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第一領域内に配置されており、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、ことを特徴とするフィン装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明によれば、船側の船長方向に形成された平面状のサイドフラットを備えた船体に配置されるフィン装置を備えた船舶において、前記サイドフラットの船尾側最下点Ｐ１と計画満載喫水線ＤＷＬとプロペラの位置を示すプロペラ線ＰＬとの交点Ｑとを結ぶ直線Ｌ１と、ビルジ高さを示すビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた領域内に少なくとも一部が配置された複数のフィンを有し、前記領域は、前記サイドフラットの後端線ＳＥＬと前記ビルジ高さ線ＢＨＬとの交点Ｐ２を通り前記直線Ｌ１に平行な直線Ｌ２と、前記直線Ｌ１と、前記ビルジ高さ線ＢＨＬと、前記プロペラ線ＰＬとにより囲まれた第一領域を含み、前記フィンの少なくとも一部が前記第一領域内に配置されており、前記複数のフィンは、水平方向の位置が異なる少なくとも２枚のフィンを含み、船尾部側に位置するフィンは船首部側に位置するフィンよりも上方に配置されている、ことを特徴とする船舶が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記複数のフィンは、各フィンにより生成された渦が互いに干渉し合う位置に配置されていてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前記フィンは、船幅を超えないように配置されていてもよい。また、前記フィンは、略水平に配置されていてもよい。