(57)【要約】【課題】プロペラの回転によって生じる縮流のエネルギーを回収可能な舶用推進装置及び船舶を提供する。【解決手段】舶用推進装置は、船尾に設けられるプロペラと、前記プロペラの後流側に少なくとも部分的に位置し、前記プロペラの回転軸に沿った中心線を有するダクトと、を備え、前記ダクトは、前記中心線を含む断面において翼型形状を有し、前記翼型形状のコード方向が前記中心線に対してなす角度が５度以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船尾に設けられるプロペラと、
前記プロペラの後流側に少なくとも部分的に位置し、前記プロペラの回転軸に沿った中心線を有するダクトと、を備え、
前記ダクトは、前記中心線を含む断面において翼型形状を有し、
前記翼型形状のコード方向が前記中心線に対してなす角度が５度以下である
ことを特徴とする舶用推進装置。
【請求項２】
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒ以上０．５Ｒ以下、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の舶用推進装置。
【請求項３】
前記ダクトは、船体に固定されたラダーホーンの前端部に支持された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の舶用推進装置。
【請求項４】
前記ダクトの最上部のうち、前記中心線方向において前記ダクトの後縁から第１位置までの部分は、前記ラダーホーンとの接続部を形成し、
前記第１位置は、前記ダクトの前記中心線方向の長さをＬとしたとき、前記中心線方向において、前記ダクトの前記後縁からの距離が０．３Ｌ以上０．５Ｌ以下の位置である
ことを特徴とする請求項３に記載の舶用推進装置。
【請求項５】
前記ダクトは、船体の底部に支持された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の舶用推進装置。
【請求項６】
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒ以上０．２Ｒ以下、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の舶用推進装置。
【請求項７】
前記ダクトは、船体に対して回動可能に設けられた舵板に支持され、
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．３Ｒ以上０．５Ｒ以下の範囲内に位置する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の舶用推進装置。
【請求項８】
前記プロペラの軸方向において、前記ダクトの後縁と、前記舵板が取り付けられたラダーホーンの前端部との間の最小距離が、０．０２Ｒ以上０．３Ｒ以下である
ことを特徴とする請求項７に記載の舶用推進装置。
【請求項９】
前記ダクトは、前記舵板から前記回転軸の方向に突出する突出部を介して支持されている
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の舶用推進装置。
【請求項１０】
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において第２位置と第３位置の間、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が１．０Ｒより大きく１．２Ｒ以下の範囲内に位置し、
前記第２位置は、前記軸方向において前記プロペラの後縁から前方に計った距離が０．４Ｒの位置であり、
前記第３位置は、前記軸方向において前記プロペラの前記後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒである
ことを特徴とする請求項１に記載の舶用推進装置。
【請求項１１】
前記ダクトの内側において放射状に延びる少なくとも１枚のステータフィンをさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の舶用推進装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の舶用推進装置を備えた船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、舶用推進装置及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロペラを備えた船舶では、プロペラの回転によって推力を得ると同時に、プロペラの回転によって推力に寄与しない流れも生ずることがある。例えば、プロペラの回転によりプロペラの後方に生じる旋回流（プロペラ回転方向の速度成分を有する流れ）は推力に寄与しないため、このような旋回流はエネルギーロスの要因となり得る。このように、プロペラの回転によって生じるが推力に寄与しない流れのエネルギーを回収して推力を得るための工夫がなされている。
【０００３】
特許文献１及び２には、プロペラ後流の回転エネルギーを推力として回収するために、プロペラの後方に位置する舵又は船体に翼型形状のフィンが取り付けられた船舶が開示されている。このフィンは、プロペラの回転によって生じるプロペラ後流側の回転流を受けて力を発生し、この力の推進方向成分が推力となり、船舶の推進効率を向上させる。
【０００４】
また、特許文献３には、プロペラの直後に位置するように船体に支持されたダクトと、該ダクトの内側に固定された整流用固定翼と、を備えた舶用プロペラが開示されている。この舶用プロペラでは、ダクト及び整流用固定翼によって、プロペラの後流としての強い旋回成分をもった流れを捕捉して、このように捕捉した流れを強制的に後方へ流出させることにより、推力の増大を図るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１９１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２３５６号公報
【特許文献３】特開平８−１０８８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、プロペラの後流側においては、上述した旋回流の他にも、回転軸線方向の後方に向かい、かつ、プロペラ半径方向の外側から内側に向かう縮流が生じることがある。縮流は、プロペラの半径方向の外側から流入する流れがプロペラ後方にて加速されることにより形成される。
この縮流も、このままでは船舶等の推力には寄与せず、エネルギーロスの一要因となり得る。そこで、縮流のエネルギーを回収して船舶等の推力に変換させることが望ましい。しかしながら、特許文献１〜３には、上述したように、プロペラ後流側に生じる旋回流のエネルギーを回収することについては説明されているが、縮流のエネルギーを回収することやそのための具体的な構成は開示されていない。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、プロペラの回転によって生じる縮流のエネルギーを回収可能な舶用推進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】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る舶用推進装置は、
船尾に設けられるプロペラと、
前記プロペラの後流側に少なくとも部分的に位置し、前記プロペラの回転軸に沿った中心線を有するダクトと、を備え、
前記ダクトは、前記中心線を含む断面において翼型形状を有し、
前記翼型形状のコード方向が前記中心線に対してなす角度が０度以上５度以下である。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、プロペラの後流側に少なくとも部分的に位置するダクトを設け、該ダクトの翼型形状（断面形状）のコード方向が中心線に対してなす角度を０度以上５度以下としたので、該コード方向と、ダクトに流入する縮流の方向とのなす角度が適度となり、翼型断面を有するダクトにおいて推力を得やすくなる。このため、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーを効果的に回収することができ、プロペラの回転に起因するエネルギーロスを低減することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒ以上０．５Ｒ以下、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置する。
【００１１】
本発明者の鋭意検討の結果、プロペラの後流側に生じる縮流は、プロペラの軸方向においてプロペラの後縁から後方に計った距離が０．５Ｒ以下、かつ、プロペラの半径方向において回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上の位置において、流入角が比較的大きく、また、プロペラの軸方向においてプロペラの後縁から後方に計った距離が１．０Ｒよりも短い位置において、流速が比較的大きいことが分かった。
上記（２）の構成では、ダクトの前縁が、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒ以上０．５Ｒ以下、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置するようにしたので、ダクトの前縁とプロペラとの干渉を回避しながら、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーをより効果的に回収することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記ダクトは、船体に固定されたラダーホーンの前端部に支持される。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、船体に固定されたラダーホーンの前端部に支持されるダクトにより、上記（１）の構成を実現できる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記ダクトの最上部のうち、前記中心線方向において前記ダクトの後縁から第１位置までの部分は、前記ラダーホーンとの接続部を形成し、
前記第１位置は、前記ダクトの前記中心線方向の長さをＬとしたとき、前記中心線方向において、前記ダクトの前記後縁からの距離が０．３Ｌ以上０．５Ｌ以下の位置である。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、ダクトの最上部のうち、ラダーホーンとの接続部が占める中心線方向の長さが０．３Ｌ以上であるので、ダクトをラダーホーンに確実に接続することができる。また、上記長さが０．５Ｌ以下であるので、ダクトの最上部において、翼型を形成する部位（すなわち、ダクト最上部のうち接続部よりも前方の部分）を十分確保することができ、ダクトの縮流エネルギー回収性能の低下を抑制することができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記ダクトは、船体の底部に支持される。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、船体の底部に支持されるダクトにより、上記（１）の構成を実現できる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒ以上０．２Ｒ以下、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置する。
【００１９】
本発明者の鋭意検討の結果、プロペラの後流側に生じる縮流は、プロペラの軸方向においてプロペラの後縁から後方に計った距離が０．５Ｒ以下、かつ、プロペラの半径方向において回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上の位置において、流入角が比較的大きく、また、プロペラの軸方向においてプロペラの後縁から後方に計った距離が１．０Ｒよりも短い位置において、流速が比較的大きく、さらに、プロペラの軸方向においてプロペラの後縁から後方に計った距離が０．２Ｒ以下の位置において、上述の縮流の流入角がより大きいことが分かった。
この点、上記（６）の構成では、ダクトの前縁が、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒ以上０．２Ｒ以下、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置するようにしたので、ダクトの前縁とプロペラとの干渉を回避しながら、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーをさらに効果的に回収することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記ダクトは、船体に対して回動可能に設けられた舵板に支持され、
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離が０．３Ｒ以上０．５Ｒ以下の範囲内に位置する。
【００２１】
上記（７）の構成では、ダクトは舵板とともに回動可能であるので、転舵時における抵抗を軽減することができるとともに、ダクトの前縁が、プロペラの軸方向においてプロペラの後縁から後方に計った距離が０．３Ｒ以上０．５Ｒ以下の範囲内に位置するようにしたので、ダクトとプロペラとの干渉を回避することができる。よって、上記（７）の構成によれば、転舵時における抵抗を低減するとともに、ダクトとプロペラとの干渉を回避しながら、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーを効果的に回収することができる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記プロペラの軸方向において、前記ダクトの後縁と、前記舵板が取り付けられたラダーホーンの前端部との間の最小距離が、０．０２Ｒ以上０．３Ｒ以下である。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、ダクトの後縁とラダーホーンの前端部との間の最小距離を０．０２Ｒ以上としたので、ダクトと舵板との干渉を回避可能であるとともに、上述の最小距離を０．３Ｒ以下としたので、ダクトの中心線方向における長さを十分確保することができ、ダクトを舵板に取り付けるための部材の設置スペースを確保しやすくなる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）の構成において、
前記ダクトは、前記舵板から前記回転軸の方向に突出する突出部を介して支持されている。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、舵板から回転軸の方向に突出する突出部を介してダクトを支持するようにしたので、該突出部によってプロペラボス部から発生するハブ渦のエネルギーをも回収しながら、ダクトによって上述の縮流のエネルギーを回収することができる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記プロペラの回転半径をＲとしたとき、前記ダクトの前縁は、前記プロペラの軸方向において第２位置と第３位置の間、かつ、前記プロペラの半径方向において前記回転軸からの距離が１．０Ｒより大きく１．２Ｒ以下の範囲内に位置し、
前記第２位置は、前記軸方向において前記プロペラの後縁から前方に計った距離が０．４Ｒの位置であり、
前記第３位置は、前記軸方向において前記プロペラの前記後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒである。
【００２７】
上記（１０）の構成によれば、ダクトの前縁が、プロペラの軸方向において上述の第２位置と第３位置の間、かつ、プロペラの半径方向において回転軸からの距離が１．０Ｒより大きく１．２Ｒ以下の範囲内に位置するようにしたので、ダクトによって、プロペラのチップ部の少なくとも一部を覆うことができる。これにより、プロペラの回転に伴い船底に作用する変動圧を低減することができる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか一項の構成において、
前記ダクトの内側において放射状に延びる少なくとも１枚のステータフィンをさらに備える。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、ダクトの内側に少なくとも１枚のステータフィンを設けたので、該ステータフィンによってプロペラの回転により生じる旋回流のエネルギーをも回収しながら、ダクトによって上述の縮流のエネルギーを回収することができる。
【００３０】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る船舶は、上記（１）乃至（１１）の何れかに記載の舶用推進装置を備える。
【００３１】
上記（１２）の構成によれば、プロペラの後流側に少なくとも部分的に位置するダクトを設け、該ダクトの翼型形状（断面形状）のコード方向が中心線に対してなす角度を５度以下としたので、該コード方向と、ダクトに流入する縮流の方向とのなす角度が適度となり、翼型断面を有するダクトにおいて推力を得やすくなる。このため、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーを効果的に回収することができ、プロペラの回転に起因するエネルギーロスを低減することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、プロペラの回転によって生じる縮流のエネルギーを回収可能な舶用推進装置及び船舶が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態にかかる舶用推進装置を備えた船舶の一例の概略図である。
【図２】一実施形態に係る推進装置（舶用推進装置）の構成を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係るダクトの構成を示す図である。
【図４】一実施形態に係る推進装置（舶用推進装置）の構成を示す概略図である。
【図５】図４に示す推進装置（舶用推進装置）の概略的な斜視図である。
【図６】一実施形態に係る推進装置（舶用推進装置）の構成を示す概略図である。
【図７】一実施形態に係る推進装置（舶用推進装置）の構成を示す概略図である。
【図８】一実施形態に係る推進装置（舶用推進装置）の構成を示す概略図である。
【図９】一実施形態に係る推進装置（舶用推進装置）の構成を示す概略図である。
【図１０】図９に示す推進装置（舶用推進装置）を軸方向から視た概略図である。
【図１１】プロペラ後流側の軸方向位置と、縮流の流入角との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】半径方向位置と、縮流の流速及び流入角との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３５】
図１は、一実施形態にかかる舶用推進装置を備えた船舶の一例の概略図である。同図に示すように、船舶１は、船体２と、船体２に推力を与えるための推進装置３（舶用推進装置）と、船体２の進行方向を調節するための舵４と、を備えている。
【００３６】
船体２は、前方に位置する部分である船首２ａと、後方に位置する部分である船尾２ｂと、底部９と、を有する。
舵４は、船体２の船尾２ｂに固定されたラダーホーン６と、ラダーホーン６に支持される舵板７と、舵板７を回動させるための舵軸５と、を含む。舵軸５は、一端側において舵板７に接続されており、駆動装置（不図示）によって駆動されて、鉛直方向に沿った回動軸の周りを回動可能に構成されている。すなわち、舵板７は、舵軸５とともに、船体２に対して回動可能である。
【００３７】
推進装置３は、船尾２ｂに設けられるプロペラ８と、プロペラ８の後流側に（即ちプロペラ８の後方に）少なくとも部分的に位置するダクト１０と、を含む。プロペラ８は、駆動装置（不図示）によって回転駆動されて、船体２を推進させる推力を発生させるように構成される。
【００３８】
以下、幾つかの実施形態に係る推進装置３（舶用推進装置）についてより詳細に説明する。
【００３９】
図２は、幾つかの実施形態に係る推進装置３の構成を示す概略図である。なお、図２において、ダクト１０の一部は断面として示されている。
【００４０】
図２に示すように、ダクト１０は、プロペラ８の回転軸Ｏに沿った方向の中心線Ｑを有する管状の部材であり、中心線方向の両端に前縁１２及び後縁１４を有する。
ダクト１０の中心線Ｑに沿った断面（図２の斜線部参照）は翼型形状を有する。すなわち、管状部材であるダクト１０の前縁１２及び後縁１４は、それぞれ、ダクト１０の断面の翼型形状の前縁及び後縁の集合である。
そして、ダクト１０の断面の翼型形状のコード方向が中心線Ｑに対してなす角度θ１が５度以下である。
【００４１】
ダクト１０においては、ダクト１０に対して流入する流れの方向がコード方向（前縁１２と後縁１４を結ぶ方向；図２における直線Ｌ１の方向）に対してなす角度に応じた揚力ＦＬ（図２参照）が発生し、揚力ＦＬの軸方向成分が推力ＦＴ（図２参照）として船舶１に作用する。
ここで、プロペラ８の回転によって生じる縮流ｆｃ（図２参照）から推力ＦＴを効果的に得るためには、ダクト１０の翼型のコード方向と、縮流ｆｃがダクト１０の前縁１２に流入する方向（図２における矢印Ａの方向）とがある程度ずれて、これら２方向のなす角度θ２（迎角）が適度な大きさであることが望ましい。一方、上述のコード方向（直線Ｌ１の方向）が中心線Ｑの方向（図２における直線Ｌ０の方向）に対してなす角度θ１（図２参照）が大きすぎると、上述の迎角が過大となり、翼面近傍において流れが乱れて損失が生じやすくなるため、上述のコード方向は、中心線Ｑに沿った方向とすることが望ましい。
【００４２】
この点、上述の実施形態では、ダクト１０の翼型形状（断面形状）のコード方向（直線Ｌ１の方向）が中心線（直線Ｌ０の方向）に対してなす角度θ１を５度以下としたので、該コード方向と、ダクト１０に流入する縮流ｆｃの方向（矢印Ａの方向）とのなす角度θ２が適度な大きさとなり、翼型断面を有するダクト１０において推力ＦＴを得やすくなる。このため、プロペラ８の後流側に生じる縮流ｆｃのエネルギーを効果的に回収することができ、プロペラ８の回転に起因するエネルギーロスを低減することができる。
【００４３】
なお、図２に示す例示的な実施形態では、ダクト１０の前縁１２における半径ｂと、後縁１４における半径ｈとの関係はｂ＞ｈであるが、他の実施形態では、図３に示すように上述の半径ｂと半径ｈとはｂ＜ｈを満たしていてもよく、あるいは、特に図示しないが、ｂ＝ｈであってもよい。いずれの実施形態においても、ダクト１０の翼型形状（断面形状）のコード方向（直線Ｌ１の方向）が中心線Ｑの方向（直線Ｌ０の方向）に対してなす角度θ１（０°≦θ１≦９０°）が０度以上５度以下である。
なお、図３は、一実施形態に係るダクト１０の構成を示す図である。
【００４４】
また、図示するダクト１０は円筒形状を有しているが、幾つかの実施形態では、ダクト１０は、円筒の部分を含む形状であってもよい。一実施形態では、ダクト１０は、円筒を半分に割った形状を有していてもよい。
【００４５】
幾つかの実施形態に係る推進装置３は、さらに以下に述べる特徴を有していてもよい。
【００４６】
図４、図６〜図９は、それぞれ、一実施形態に係る推進装置３の構成を示す概略図であり、図５は、図４に示す推進装置３の概略的な斜視図であり、図１０は、図９に示す推進装置３を軸方向から視た概略図である。
なお、図４〜図１０、及び、以下の説明において、Ｒはプロペラ８の回転半径である。
【００４７】
幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、ダクト１０は、船体２に固定されたラダーホーン６の前端部６ａに支持されていてもよい。
図４及び図５に示す例示的な実施形態では、ダクト１０は、接続部１６においてラダーホーン６と接続されている。接続部１６は、ダクト１０の最上部１１に形成されていてもよい。ダクト１０とラダーホーン６とは、例えば、溶接によって接合されていてもよい。
【００４８】
幾つかの実施形態では、例えば図６、図８及び図９に示すように、ダクト１０は、船体２の底部９に支持されていてもよい。
図６、図８及び図９に示す例示的な実施形態では、ダクト１０は、上下方向に延びるストラット１８を介して、船体２の底部９に取り付けられている。
【００４９】
幾つかの実施形態では、例えば図７に示すように、ダクト１０は、船体２に対して回動可能な舵板７に支持されていてもよい。
図７に示す例示的な実施形態では、ダクト１０は、舵板７からプロペラの回転軸Ｏの方向の船首側に突出する突出部２２を介して舵板７に支持されている。突出部２２の上部表面には、上下方向に延びるストラット２４の下端面が固定されている。また、ストラット２４の上端面は、ダクト１０の上部の内周面に固定されている。このようにして、ダクト１０は、突出部２２及びストラット２４を介して舵板７に支持されている。
【００５０】
上述した実施形態のうち、図４〜図７に示す例示的な実施形態では、ダクト１０の前縁１２は、プロペラ８の軸方向においてプロペラ８の後縁から後方に計った距離ａが０．０５Ｒ以上０．５Ｒ以下であり、かつ、プロペラ８の半径方向において回転軸Ｏからの距離ｂ（即ち、ダクト１０の前縁１２における半径ｂ）が０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置する。
【００５１】
ここで、図１１は、幾つかの半径方向位置（ｒ／Ｒが０．２〜１．０の範囲内の５点）における、プロペラ後流側の軸方向位置（ｘ／Ｒ）と、縮流の流入角との関係の一例を示すグラフである。図１１の横軸はプロペラ８の後縁から後方に計った距離ｘと、プロペラ８の回転半径Ｒとの比ｘ／Ｒを示し、縦軸は流れの流入角を示す。なお、軸方向の流れの流入角は０°であり、軸方向に直交する方向において半径方向外側から内側へ向かう流れの流入角は９０°である。また、ｒは、プロペラ８の回転軸Ｏからの半径方向の距離である。
また、図１２は、ｘ／Ｒ＝０．２の軸方向位置（すなわち、プロペラ８の後縁から０．２Ｒ後方の位置）における、半径方向位置ｒ／Ｒ（横軸）と、縮流の流速（左側縦軸）及び流入角（右側縦軸）との関係の一例を示すグラフである。
【００５２】
図１１のグラフより、半径方向位置ｒ／Ｒが０．２〜１．０の範囲では、ｒ／Ｒが１．０のときに、軸方向位置によらず縮流の流入角が最も大きく、ｒ／Ｒが０．６〜１．０の範囲では、ｒ／Ｒが大きいほど、流入角が大きくなる傾向があることがわかる。
また、図１１のグラフより、プロペラ８の後流側において、プロペラ８の後縁からの距離が短いほど（即ち、ｘ／Ｒが小さいほど）流入角が大きく、ｘ／Ｒが０．５以下の範囲では、流入角がある程度大きく、ｘ／Ｒが０．２以下の範囲において、流入角が特に大きいことがわかる。
そして、図１２を見ると、縮流の流入角が大きいｘ／Ｒ＝０．２の軸方向位置では、半径方向位置がｒ／Ｒが１．０未満のときに流速が比較的大きく、ｒ／Ｒが１．０を超えると、流速が急激に低下することがわかる。
【００５３】
すなわち、図１１及び図１２より、プロペラ８の後流側に生じる縮流は、プロペラ８の軸方向においてプロペラ８の後縁から後方に計った距離が０．５Ｒ以下、かつ、プロペラ８の半径方向において回転軸Ｏからの距離ｂが０．８０Ｒ以上の位置において、流入角が比較的大きく、また、プロペラ８の軸方向においてプロペラ８の後縁から後方に計った距離ａが１．０Ｒよりも短い位置において、流速が比較的大きいことが分かった。
【００５４】
ここで、プロペラ８の後流側にダクト１０を少なくとも部分的に配置する場合、流入角をある程度大きくしてダクト１０の迎角を適切な大きさにすることで、ダクト１０で生じる推力を効果的に得ることができる。また、流速のより大きな位置にダクト１０の前縁１２を配置することにより、ダクト１０で生じる推力を大きくすることができる。
【００５５】
この点、図４〜図７に示す例示的な実施形態では、上述したように、プロペラ８の軸方向においてダクト１０の前縁１２とプロペラ８の後縁との間の距離ａを０．５Ｒ以下とし、かつ、プロペラ８の半径方向における回転軸Ｏとダクト１０の前縁１２との距離ｂが０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下としたので、ダクト１０に対する縮流の流入角を比較的大きくすることができる。また、プロペラ８の軸方向においてダクト１０の前縁１２とプロペラ８の後縁との間の距離ａを０．０５Ｒ以上としたので、ダクト１０の前縁１２とプロペラ８との干渉を回避することができる。よって、ダクト１０の前縁１２とプロペラ８との干渉を回避しながら、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーを効果的に回収することができる。
【００５６】
また、幾つかの実施形態では、プロペラ８の軸方向におけるダクト１０の前縁１２とプロペラ８の後縁との間の距離ａを、さらに短く、例えば０．２Ｒ以下に設定してもよい。すなわち、ダクト１０の前縁１２が、プロペラ８の軸方向においてプロペラ８の後縁から後方に計った距離ａが０．０５Ｒ以上０．２Ｒ以下、かつ、プロペラ８の半径方向において回転軸Ｏからの距離ｂが０．８０Ｒ以上０．９５Ｒ以下の範囲内に位置するようにしてもよい。
【００５７】
図１１のグラフからわかるように、プロペラ８の軸方向におけるダクト１０の前縁１２とプロペラ８の後縁との間の距離ａが０．２Ｒ以下の位置では、当該距離ａが０．５Ｒの位置に比べて、流入角がより大きい。このため、ダクト１０の前縁１２の軸方向における位置を上述の距離ａが０．２Ｒ以下となる位置に設定することで、ダクト１０においてより大きな推力が得られると考えられる。よって、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーをさらに効果的に回収することができる。
【００５８】
例えば図４〜図５及び図６に示す実施形態では、図７に示す実施形態とは異なり、ダクト１０は、船体２に対して動かないように設置されるので、ダクト１０の移動に伴うプロペラ８との干渉を考慮する必要はなく、ダクト１０とプロペラ８との間の距離ａを比較的短く設定することができる。そこで、上述の距離ａを０．２Ｒ以下に設定することで、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーをさらに効果的に回収することができる。
【００５９】
図４〜図５に示す例示的な実施形態のように、ダクト１０の最上部１１がラダーホーン６に接続される場合、ダクト１０の最上部１１のうち、中心線の方向においてダクト１０の後縁１４から、ラダーホーン６とダクト１０が接する第１位置Ｐ１までの部分が、ラダーホーン６との接続部１６を形成していてもよい。
この場合、ダクト１０の中心線方向の長さをＬ（図４参照）として、上述の第１位置Ｐ１は、中心線Ｑの方向において、ダクト１０の後縁１４からの距離が０．３Ｌ以上０．５Ｌ以下の位置であってもよい。換言すれば、ダクト１０の最上部１１のうち、中心線方向において後縁１４側の３０％以上５０％以下の部分が、ラダーホーン６との接続部１６を形成していてもよい。
【００６０】
このように、ダクト１０の最上部１１のうち、ラダーホーン６との接続部１６が占める中心線方向の長さを０．３Ｌ以上とすることにより、ダクト１０をラダーホーン６に確実に接続することができる。また、上記長さを０．５Ｌ以下とすることにより、ダクト１０の最上部１１において、翼型を形成する部位（すなわち、ダクト１０の最上部１１のうち接続部１６よりも前方の部分）を十分確保することができ、ダクト１０の縮流エネルギー回収性能の低下を抑制することができる。
【００６１】
図７に示す例示的な実施形態のように、船体２に対して回動可能に設けられた舵板７にダクト１０が支持される場合、ダクト１０の前縁１２は、プロペラ８の軸方向において前記プロペラの後縁から後方に計った距離ａが０．３Ｒ以上０．５Ｒ以下の範囲内に位置していてもよい。
【００６２】
このように、ダクト１０が舵板７とともに回動可能であれば、転舵時における抵抗を軽減することができる。また、上述の距離ａを０．３Ｒ以上とすることで、ダクト１０とプロペラ８との干渉を回避することができるとともに、上述の距離ａを０．５Ｒ以下とすることで、ダクト１０の前縁１２とプロペラ８との距離をなるべく近づけて、ダクト１０への縮流の流入角を比較的大きくすることができる。よって、転舵時における抵抗を低減するとともに、ダクト１０とプロペラ８との干渉を回避しながら、プロペラ後流側に生じる縮流のエネルギーを効果的に回収することができる。
【００６３】
また、図７に示す例示的な実施形態のように、船体２に対して回動可能に設けられた舵板７にダクト１０が支持される実施形態では、プロペラ８の軸方向において、ダクト１０の後縁１４と、舵板７が取り付けられたラダーホーン６の前端部６ａとの間の最小距離ｅ（図７参照）が、０．０２Ｒ以上０．３Ｒ以下であってもよい。
【００６４】
このように、ダクト１０の後縁１４とラダーホーン６の前端部６ａとの間の最小距離ｅを０．０２Ｒ以上としたので、ダクト１０と舵板７との干渉を回避可能であるとともに、上述の最小距離ｅを０．３Ｒ以下としたので、ダクト１０の中心線方向における長さを十分確保することができ、ダクト１０を舵板７に取り付けるための部材（たとえば、図７に示す実施形態におけるストラット２４）の設置スペースを確保しやすくなる。
【００６５】
また、図７に示す例示的な実施形態では、上述したように、舵板７からプロペラ８の回転軸Ｏの方向に突出する突出部２２を介してダクト１０を支持するようにしたので、該突出部２２によってプロペラボス部３０から発生するハブ渦のエネルギーをも回収しながら、ダクト１０によって上述の縮流のエネルギーを回収することができる。
【００６６】
図７に示すように、上述の突出部２２の前縁２３は、球状の形状を有していてもよい。この場合、突出部２２は、プロペラ８からの後流を球状の前縁２３で受けるので、流体損失をより低減することができる。
【００６７】
図８に示す例示的な実施形態では、ダクト１０の前縁１２は、プロペラ８の軸方向において、船尾軸受の端部の位置である第２位置Ｐ２（図８参照）とプロペラボスの船体位置である第３位置Ｐ３（図８参照）の間、かつ、プロペラ８の半径方向において回転軸Ｏからの距離ｇが１．０Ｒより大きく１．２Ｒ以下の範囲内に位置する。ここで、第２位置Ｐ２は、プロペラ８の軸方向においてプロペラ８の後縁から前方に計った距離が０．４Ｒの位置であり、第３位置Ｐ３は、プロペラ８の軸方向においてプロペラ８の後縁から後方に計った距離が０．０５Ｒの位置である。
【００６８】
この場合、ダクト１０の前縁１２が、プロペラ８の軸方向において上述の第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３の間、かつ、プロペラ８の半径方向において回転軸Ｏからの距離ｇが１．０Ｒより大きく１．２Ｒ以下の範囲内に位置するので、ダクト１０によって、プロペラ８のチップ部の少なくとも一部を覆うことができる。これにより、プロペラ８の回転に伴い船体２の底部９に作用する変動圧を低減することができる。
【００６９】
幾つかの実施形態では、例えば図９〜図１０に示すように、推進装置３は、ダクト１０の内側において放射状に延びる少なくとも１枚のステータフィン２８をさらに備えていてもよい。
図９〜図１０に示す例示的な実施形態では、ダクト１０の中心線Ｑに沿って設けられるハブ部材２７の外周面と、ダクト１０の内周面との間に、ダクト１０の径方向に沿って延びる複数枚のステータフィン２８が設けられている。図９に示すように、ステータフィン２８の断面は翼型形状を有していてもよい。
【００７０】
この場合、ダクト１０の内側に少なくとも１枚のステータフィン２８を設けたので、該ステータフィン２８によってプロペラ８の回転により生じる旋回流のエネルギーをも回収しながら、ダクト１０によって上述の縮流のエネルギーを回収することができる。
【００７１】
なお、仮に、プロペラ８の後流側において旋回流のエネルギーを回収するために、ダクト１０を用いずにステータフィン２８のみを用いた場合、図１０に示す破線矢印ｆ２のように、旋回成分を持つ流れが径方向外側に逃げてしまうため、旋回流の回収効果は限定的である。この点、図１０に示す実施形態のように、ダクト１０とステータフィン２８とを併用することで、ダクト１０によって流れが径方向外側へ逃げるのを抑制し（実線矢印ｆ１参照）、旋回流のエネルギーの回収効果を向上させることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００７３】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７４】
１    船舶
２    船体
２ａ  船首
２ｂ  船尾
３    推進装置（舶用推進装置）
４    舵
５    舵軸
６    ラダーホーン
６ａ  前端部
７    舵板
８    プロペラ
９    底部
１０  ダクト
１１  最上部
１２  前縁
１４  後縁
１６  接続部
１８  ストラット
２２  突出部
２３  前縁
２４  ストラット
２７  ハブ部材
２８  ステータフィン
３０  プロペラボス部
Ａ    矢印
ＦＬ  揚力
ＦＴ  推力
Ｏ    回転軸
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
Ｐ３  第３位置
Ｑ    中心線
Ｒ    回転半径
ａ    ダクト前縁とプロペラ後縁との軸方向の距離
ｂ    ダクト前縁とプロペラ回転軸との半径方向の距離
ｅ    ダクト後縁とラダーホーンとの最小距離
ｆｃ  縮流
ｇ    ダクト前縁とプロペラ回転軸との半径方向の距離
ｈ    ダクト後縁とプロペラ回転軸との半径方向の距離
【図１】
2019156002.tif 000003
【図２】
2019156002.tif 000004
【図３】
2019156002.tif 000005
【図４】
2019156002.tif 000006
【図５】
2019156002.tif 000007
【図６】
2019156002.tif 000008
【図７】
2019156002.tif 000009
【図８】
2019156002.tif 000010
【図９】
2019156002.tif 000011
【図１０】
2019156002.tif 000012
【図１１】
2019156002.tif 000013
【図１２】
2019156002.tif 000014