(57)【要約】  水平壁部（１）及び二つの側壁部（２、３）を有する、船舶の船首に取り付けられる流体力学ダクトであって、ダクトを通る流れが、ダクト外の流れと実質的に異なる特性を獲得し、それにより波作り効果及び摩擦抵抗が低減され、よって船舶の推進に必要な燃料を従来よりも低減することができる。ダクトは、水平壁部（１）に対する迎え角０°に対応する低圧の中心（１ｃ）が、最初の船首波の発生領域に配置され、且つ水平壁部分（１）との接続領域における側壁部（２、３）の低圧の中心（２ｃ、３ｃ）が、低圧の中心（１ｃ）と、水平壁部（１）の先端（１ａ）まで若しくはその僅かに前方との間の選択された位置に配置された状態で配置される。
2014522778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体力学ダクトは位置の船舶の船首に取り付けられているため、その結果、どのような状況下でも海面の下の水に浸漬しても、ダクトによって波作り効果、及び船舶の推進中に遭遇する摩擦抵抗の低減ができる。また、水平壁部（１）を備えたダクトは、流れの方向の長さ（ａｌ）と特定の幾何学的形状の断面（ａ）と厚さ（ａｔ）を有する。 水平壁部（１）は、ダクトの内部表面（１０）と船首線とダクトの外面（１１）外側の両側に延び、側壁部（ｂ）の対（２、３）の区間で水流の流れの方向に、長さ（ｂｌ）と厚さ（ｂｔ）のような特異的な幾何学的形状がある。前記側壁部（２、３）は前記水平壁部（１）に接続され、船首の両側に上向きに延び、前記の水平壁部（１）一緒に構成する。また、それとともにダクト内に前記フロー領域の柱（４）を支持によって接続される船首側の表面は、 ほぼダクトの外側の水の流れと区別され、船舶の巡航特性の向上させる差別化を図る事ができる。そして、前記横方向の壁部（２、３）は、ダクト及び外面ダクトの外側（２１、３１）内の内部表面（２０、３０）を有する。流体力学ダクトは、前記している水平壁部（１）の中の断面（ａ）で特徴とされ、前記側壁部（２、３）の断面（ｂ）は前縁部（１ａ）に、及び（２ａ、３ａ）はそれぞれの正面・末端に配置される。ここで、水流は後縁部（１ｂ）を通じてダクトに入り、また、それぞれ背面の（２ｂ、３ｂ）よりダクトから出る。水平壁部（１）の断面（ａ）の内部表面（１０） に沿って、前記の低圧センター（１ｃ）の位置に対応させ、水平壁部への迎角（１）で最初の船首波の発生領域内に位置するように選択する。船首ラインに沿って、またはわずかに前方に、側壁部（２、３）の水平壁部（１）の接続領域では、断面（ｂ）の内面（２０、３０）に沿って配置された低圧のセンターの位置（２ｃ、３ｃ）は側壁部（２、３）に配置する。適宜、前記横方向の壁部への迎え角（２、３）に対応して、水平壁部（１）および前方に前縁（１ａ）を越えて突出する前縁（１ａ）において、その間で低圧センター（１ｃ）を選択する。ここで側壁部分（２、３）は、 水平壁部（１）の後縁（１ｂ）を用いる事により、後縁（２ｂ、３ｂ）をそれらに一致がさせ、適切な長さで形成されている。
【請求項２】
流体力学ダクトは、上記請求項１に応じて船舶の船首に取り付けられる。これを特徴とする水平壁部（１）の断面（ａ）の特定の幾何学的形状、または横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）の特定の幾何学的形状は、前縁部（１ａ）及び（２ａ、３ａ）で配置された翼断面であり、その流れがダクトに入る後縁（１ｂ）との前頭終わり（２ｂ、３ｂ）、及び水流がダクト後端からでる部分に存在する。
【請求項３】
上記請求項２によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、ことを特徴とする水平壁部（１）の翼形断面の（ａ）と側壁部（２、３）の翼部（ｂ）は、凸状のダクト内面（１０）と（２０、３０）、水平壁部（１）の外表面（１１）、及び横方向壁部（２、３）の（２１、３１）を含み、内側に平面状または中空であってもよいし、部分的に平坦な表面と内側に部分的に中空の組み合わせであってもよい。
【請求項４】
上記請求項１に記載の船舶の船首に取り付けられる流体力学的なダクトは、水平壁部（１）の断面（ａ）の特定の幾何学的形状を特徴とする。また、それぞれ横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）の特定の幾何学的形状は、湾曲板（１’）及び曲線板（２’、３’）である。前記の湾曲板（１’）と曲線板（２’、３’）が配置されることにより、ダクト内表面（１）水平壁部（１０）、およびダクトの内面（２、３）の側方壁部（２０、３０）は、それぞれ湾曲板（１’）と曲線板（２’、３’）の凸側に対応する。また、ダクト外面（１）水平壁部（１１）、もしくはダクト外面（２、３）側壁部（２１、３１）は、それぞれ湾曲板（１’）と曲線板（２’、３’）の中空部側に対応する。ここで適切に低圧センター（１ｃ）は、水平壁部（１０）の断面の（ａ）ダクト内面（１）に沿って位置にある、水平壁部（１）の迎え角に対応して選択され、 低圧のセンター（２ｃ、３ｃ）は、適宜側壁部（２、３）に迎え角に対応して選択され、この側壁部（２、３）の断面（ｂ）はダクト内面（２０、３０）に沿って、湾曲板（１’）および湾曲したプレート（２’、３’）の最大凸部領域近傍に配置されている。
【請求項５】
流体力学ダクトは、上記請求項１に応じて船舶の船首に取り付けられ、これを特徴とする水平壁部（１）の断面（ａ）の幾何学的形状、または側壁部（２、３）の断面（ｂ）の特定の幾何学的形状は鋭角板（１”）である。（２”、３”）は二つの脚部（１０ａ、１０ｂ）と（２０ａ、２０ｂ）を備えており、（３０ａ、３０ｂ）は、水平壁部（１）の上部（１０"）、もしくは 側壁部（２、３）の頂部（２０"）と（３０"）のそれぞれの両側に延びる。前記の（１０ａ）及び対応する足（２０ａ、３０ａ）は、水流がダクトに入る前記の脚部（１０ｂ）の 端部に配置されている。また、対応する足（２０ｂ、３０ｂ）は、水流がダクトから出る端部に配置されている。前記脚部（１０ａ、１０ｂ）、（２０ａ、２０ｂ）、（３０ａ、３０ｂ）は、対応する頂部（１０", ２０", ３０"）において、180°ダクト内と角度、ダクトの外側未満180°以上の角度を形成する。ここで、水平壁部（１）の断面（ａ）の 内部表面（１０）上にある迎角に対応して適切に選択された低圧の中心は（１ｃ）、または内部表面上に（２０、３０）の横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）上にある迎角に対応して、適切に対応して選択された低圧のセンター（２ｃ、３ｃ）は、頂部（１０"）付近、及び前記の鋭角プレート（１”）および（２”、３”）の頂点（２０", ３０"）に配置する。
【請求項６】
上記請求項５に記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、水流がダクトに入る部分にある前記の両脚、鋭角プレート（１”）側に配置された（１０ａ）、及び水流がダクトから出る部分に配置された、前記の鋭角プレート（１”）の脚（１０ｂ）の中にあり、 平面状のプレートあるいは小さな凸のプレートであることを特徴とする。
【請求項７】
上記請求項５に記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、水流がダクトから入る部分に配置された、前記の鋭角プレート（１”）の脚（１０ａ）は、平板や小さな凸のプレートであることが、特徴である。一方で、水流がダクトから出る部分に配置された、前記の鋭角プレート（１”）脚（１０ｂ）は、翼断面を有するプレートであり、もしくは、水流がダクトに入り部分に配置された、前記鋭角板（１”）の脚部（１０ａ）は翼断面を持つプレートである。もう方、水流がダクトから抜ける側に配置された、前記の鋭角プレート（１”）の脚（１０ｂ）は、平面状のプレートであるか、または小さな凸のプレートである。
【請求項８】
上記請求項５〜７のいずれかにの船舶の船首に取り付けられた流体力学的なダクトは、前記の鋭角の板（１”）及び（２”、３”）の中で、トップの（１０"）と（２０", ３０"）はそれぞれ短い長さの直線部分の形、及び指定された湾曲した形状を持つ丸みを帯びた角の形を取ることを特徴づける。
【請求項９】
上記請求項４〜８のいずれかに記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、以下のように特徴される。このダクトは、プレート（４０）の中にあるダクトの外側の湾曲板（１’）、または前記の水平壁部（１）の断面（ａ）にある鋭角板（１”）；ダクトの外側の曲線板（２’、３’）、 または横壁部（２、３）の前記断面（ｂ）にある鋭角のプレート（２”、３”）の外側を閉じるために採用されている。 前記プレート（４０）は、湾曲板（１’）のダクトの外部側の前縁から後縁、または前述した水平壁部（１）の断面（ａ）の鋭角プレート（１”）、及び曲線板の外側ダクト（２’、３’）まで；もしくは、前述した横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）の鋭角プレート（２”、３”）まで延伸す。
【請求項１０】
上記請求項９に記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、前記プレートに（４０）が閉じるように適合することを特徴づける。前述の水平壁部（１）の断面（ａ）にある、湾曲板（１’）または鋭角板（１”）のダクト外側；もしくは、前述の横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）にある、曲線板（２’、３’）または鋭角のプレート（２”、３”）のダクト外側を選択することができるが、平板（４０a）、または湾曲板（４０b）、もしくは角プレート（４０b）以上の組み合わせのいずれかであると。
【請求項１１】
上記請求項１〜１０のいずれかに記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、以下の構成特徴をもつ。それは、翼形部、又は湾曲板（１’）、または鋭角板（１”）によって構成された水平壁部（１）のプレート；翼形部、又は湾曲板（２’、３’）、もしくは鋭角プレート（２”、３”）によって構成された側壁部の（２、３）にあるプレートを選択・組合せをした構成である。ここで、水平壁部（１）及び側壁部（２、３）を組み合わせの選択することで、抗力係数ＣＤと揚力係数ＣＬの比ＣＬ / ＣＤの最適化の要件を満たすことができ、それはＣＬ / ＣＤをできるだけ高い値にすればよい。また特定の場合において、水平壁部（１）の揚力係数ＣＬ１、側壁部（２、３）の揚力係数ＣＬ２、３によって計算ができる比率ＣＬ１/ＣＬ２、３は、すべての状況下で＞１．００となる。船舶の公称巡航速度などが増加するとともに、船首の形状・各特定の船首に応じて、この比率の最適化を図りことの必要性はますます高くなる。
【請求項１２】
上記請求項１〜１１のいずれかに記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、以下のあることを特徴づける。流れの方向に水平壁部（１）の断面の（ａ）の長さ（ａｌ）は、横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）の長さ（ｂｌ）と一致し、 その中でダクトが配置されている。したがって、水平壁部（１）、における側方壁部（２、３）の接続領域において、適切に水平壁部（１）に迎え角に対応して選択された低気圧の中心は（１ｃ）は、側壁部（２、３）が有する迎角に対応して、適切に選択された低気圧の中心付近（２ｃ、３ｃ）に位置する。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、以下の あることを特徴づける。流れの方向に水平壁部（１）の断面の（ａ）の長さ（１ａ）は、側壁部（２、３）の断面の（ｂ）の長さ（ｂ１）より少ない。このダクトは、側壁部の接続領域における（２、３）の水平壁部（１）に配置されて、 水平壁部（１）の先端部（１ａ）は、横方向の壁部（２、３）にある（２ｃ、３ｃ）低気圧のセンター付近に配置する。
【請求項１４】
前記の特許請求１〜１３のいずれかに記載の船舶の船首に取り付けた流体力学的なダクトは、以下の あることを特徴づける。水平壁部（１）は、側壁部（２、３）の長さと異なる長さを有するとき、水平壁部の長さ（１）から側壁部の長さ（２、３）への均等化の範囲内で、ダクトをさらに前方または後方にガイド板拡張を突出させることによって、水平壁部（１）の断面の（ａ）は、その前方に突出する案内板延長部（１ｄ）を含むことができる；ガイド板延長部（１ｅ）はその後方に突出する；横方向の壁部分の断面（ｂ）は（２、３）は、その前方に突出する案内板延長部（２ｄ、３ｄ）、およびガイドプレート延長部（２ｅ、３ｅ）の後方突出する部分を含みうる。一方で、ダクトは以下の条件を常に要件を遵守する。側壁部（２、３）の低圧の中心（２ｃ、３ｃ）は、水平壁部（１）の低圧の中心（１ｃ）の前方、及び前縁（１ａ）まで、もしくはわずかに前縁を超えた位置に配置する。ここで、水平壁部の（１）の前方・後方に突出するガイド板延長部（１ｄ, １ｅ）、及び横方向の壁部（２、３）の前方・後方に突出するガイド板延長部（２ｄ、３ｄ, ２ｅ、３ｅ）は、直線部分（５０）の方向に、または比較的直線部分（５０）の方向にある傾斜に配置する。また、これらは水平壁部（１）及び横方向壁部（２、３）の後縁と前縁とそれぞれ接続する。
【請求項１５】
前記請求項１４によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。水平壁部（１）の断面（ａ）の前方・後方に突出するガイド板延長部（１ｄ, １ｅ）、もしくは側壁部（２、３）の断面（ｂ）の前方・後方にガイド板拡張を突出した（２ｄ、３ｄ, ２ｅ、３ｅ）は、平坦なプレート、もしくは湾曲プレートである。 これは、直線部分（５０）の方向、もしくは直線部分（５０）の方向に対して比較的一定の傾斜で、に配置され、水平壁部の後縁と前縁（１）と側方壁部（２、３）の前縁・後縁を接続することができる。ここで、水平壁部（１）の断面（ａ）で、後方に突出するガイド板延長部（１ｅ）は下向きの凸を提示し、また、側壁部（２、３）の断面（ｂ）で、後方に突出するガイド板延長部（２ｅ、３ｅ）は外向きの凸を提示する。
【請求項１６】
前記請求項１５によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。水平壁部（１）の断面（ａ）にある、突出ガイド板延長部（１ｄ, １ｅ）の前方・後方、および側壁部（２、３）の断面（ｂ）にある、突出ガイド板延長部（２ｄ−３ｄ, ２ｅ−３ｅ）の前方・後方は、望ましく内部に入れるように調整、及び前記の水平壁部（１）に組み込まれている。また、側壁部（２、３）および横方向（２、３）の壁部は、水平壁部（１）に対し傾斜可変角度で完全に、または部分的にそこから前方・後方に突出する。
【請求項１７】
前記請求項１〜１６によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。すべての状況下で、水平壁部（１） 断面（ａ）の揚力係数ＣＬ１は、すべての側壁部（２、３）の断面（ｂ）の揚力係数ＣＬ２、３と等しいか、もしくはそれよりも高い。船舶の公称速度が増加するにつれて、指定船体/特定の船舶の公称速度がますます高くなるようダクトを設計するには、ＣＬ１/ＣＬ２、３比を用いる。また、そのような増加は、結果的に公称速度で波作り効果の増加をもたらす。
【請求項１８】
前記請求項１によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、水平壁部（１）及び側壁部（２、３）において、迎角の衝撃、船舶の速度の増減に対応し角度の調整及び制御手段を備えていることを特徴づける。
【請求項１９】
前記請求項１８に記載の船舶の船首に取り付けた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。上方で負の傾斜、または下方で正の傾きにおいて、 水平壁部（１）の迎え角は、 後縁（１ｂ）の変位によって調整される一方、定位置に前縁（１ａ）を維持する。前記の水平壁部（１）の後縁（１ｂ）の変位は、−１０°〜＋２０°の範囲内にあり、０°の位置は直線部（５０）の位置に対応する。前縁（１ａ）と後縁（１ｂ）を接続しているその角は、平行な方向に配向される船舶のキールの中で側壁部（２、３）の迎角であり、船首側面から離れた外側から離れる方向、負の傾き；または、船首両側の関係を改善する方向、に正の傾きで、前縁（２ａ、３ａ）の変位によって調整されている。一方で、後縁（２ｂ、３ｂ）を固定位置に維持し、前縁（２ａ、３ａ）と後縁（２ｂ、３ｂ）を結ぶ直線部分（５０）は０°の位置が位置に対応させ、前記の側壁部（２、３）の前縁（２ａ、３ａ）を横部分（２、３）のために変位を、−４０°〜＋４０°の範囲内に設置することで、船舶の船首線は平行な方向に配向されている。
【請求項２０】
請求項１に記載の船舶の船首に取り付けた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。側壁部分（２、３）キール・ツー・デッキの方向に船首の幾何形状に従うことで、船首の側面から一定の距離を維持する。その中で、壁部（２、３）は船舶のフル装備状態での喫水線によって、特定の傾き、平行な位置にあるように配向されている。 一方で、側壁部（２、３）の前縁（２ａ、３ａ）の連続した位置を通る仮想線は、船首線に平行な方向に配向される。
【請求項２１】
前記請求項２０以前の記載により、船舶の船首に取り付けた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。前記船首の側面から側壁部（２、３）までの距離は、船首の正反対側から、断面の後縁の（ｂ）までの 距離として定義する。この距離は、側壁部（２、３）の高さ全体で一定を保ち、適切にねじれへの対応もできる。 前記の船首から側壁部（２、３）までの距離は、船首の形状、区間の長さ（ｂ）、船舶の公称巡航速度、特性の関数であり、そして、０．３０〜１０．００ｍの範囲内で変化する。
【請求項２２】
前記請求項１〜２１によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。ダクトが配置されているため、水平壁部（１）の断面（ａ）の低圧のセンター（１ｃ）は、最初の船首波の発生領域に位置する、前記最初の船首波は、船首から距離をおいて発生され、船首船舶の公称巡航速度の形状に依存する。前記の距離を 直線部分（５０）の長さの１０％の範囲内を変化させると、水平壁部（１）の断面（ａ）の後縁と前縁が結ばれ、船首から後方まで、直線部分（５０）の長さの５０％まで確保することで、水平壁部（１）の前方船首線で前縁と後縁断面（ａ）を結ばれる。
【請求項２３】
前記請求項１〜２２によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。水平壁部（１０）のダクト内面（１）、および側壁部（２、３）のダクト内面（２０、３０）は突出リブ（５）の配置を含む。また、水平壁部（１）のダクト外面（１１）、および側壁部（２、３）の ダクト外面（２１、３１）は、それぞれ突出するリブ（６）の配置を含む。流水に接触するリブ（５）と（６）は、水平壁部（１）の前記ダクト内面（１０）及びダクト外面（１１）の層流特性の最適化に役立ち、また側壁部（２、３）のダクト内部表面（２０、３０）とダクト外面（２１、３１）と接続している。
【請求項２４】
前記請求項１〜２２によると、船舶の船首に取り付けられた流体力学ダクトは、以下の あることを特徴づける。水平壁部（１）の区間（ａ）、および横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）は、その上に適切な位置で付属の空気の分配の細管を含む。水平壁部（１）の上に適切に配置された孔（７）、及び側壁部（２、３）の上に適切に配置された孔（８）は、水平壁部（１）のダクト内部へおよびダクト外面（１０、１１）、（２０、３０）に適応し、空気供給を提供する。また、側壁部（２、３）のダクト外面（２１、３１）は、水平壁部（１）および横方向の壁部（２、３）のダクト内部からダクト外面へ応じて、空気境界層を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体力学に関するものであり、特に船首に取り付けられたダクトに関連する流体力学の分野を指す。船首にあるダクト内では、船の中水流空間を画定する水平壁部と、二つの側方壁部を含む船の波作りや摩擦抵抗の低減及び船の推進によって、従来必要となる燃料消費量を低減することができる。これはダクト外側流とは異なる特性を有する。
【背景技術】
【０００２】
すべてのタイプの船舶の建物の当技術分野では、推進力のために消費されるエネルギーの削減は世界的な経済危機や深刻化する環境問題と関連しており、この重要性は多くの注目を浴びている。
【０００３】
波作り及び摩擦抵抗は、船の巡航時の燃料消費量を決定する重要なパラメータを構成する。摩擦抵抗の低減や船舶が経験抵抗し、その彼らが遭遇する、水の流体質量によってスライドの結果の改善を作る波はそれゆえ永遠の努力の対象となる。一例として、球根の形状またはボール状の船の船体のステム部の構成は、船首での波抵抗を大幅に低減ができるため、過去に使用されている波の衝撃軽減は船首で行われている。
【０００４】
しかし、船の前面、すなわち船舶の推進力中に水面を通して推進経路を開くプロセスに関与している船首は、広範な面が広い表面では球根で覆われて、表面積の計算広範囲で考慮してしなければならない。推進力に対する抵抗は船舶の速度の二乗に比例すること考えると、公称設計速度の際に、直面する抵抗に応じて巡航するために必要な馬力を増加する必要がある。
【０００５】
この問題に直面し、波作り耐性を克服、推進抵抗及び消費されるエネルギー低減に置いては、国際公開第WO92/22456号は船首の前面の表面に着目した。E.E. Petromanolakisは、過去に船の船首、船舶の喫水線上および下の高さで延びるようなダクトにおけるダクトの取り付けを提案し、推進力の間に波発生の低減を達成するように適合されている。水流を船首全体の前頭面から通させず、船船首に取り付けた船介して、上記のダクトに通す。しかし、船舶の周囲の前面における海水の流れに関連して、ダクトを通る流れの分化がかなり不十分であったので、このような波作りのエネルギー吸収ダクトは、最適な利益をレンダリングすることはできなかった。従来技術の他の試みは、フランス特許公開第FR-Al 017 897号は、望ましくない結果を持っていた。それらは、船舶の中に推進力波製氷抵抗の大幅な低減を達成していなかっただけでなくので、彼らは移動部分を含む 船舶のエンジンからのエネルギーの追加供給を必要としたため、コスト面での関係で容認はできなかった。船舶の船首の海水の流れを管理するための別の試みは、国際公開第82/03055（参照）に開示された。ここで、ダクトを提案した船舶の船尾に幹から水を導くように適応され、その中に利用できる範囲内で、回転可能なメンバーで動力を提供する。それが完璧かつ明確、哲学的な考え方かどうかは疑問であり、それが実際に起因する摩擦、乱流に実装することができるかどうかも非常に疑わしい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９２／２２４５６号
【特許文献２】フランス特許公開第１０１７８９７号
【特許文献３】国際公開第ＷＯ８２/０３０５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、 前述の欠点および従来技術のステムダクトの流体力学的構造設計パラメータを提案する欠点を効率的に克服し、そのパフォーマンスの最適化を実現することが本発明の主な目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特に、水平壁部とダクトの側壁部の製造パラメータに提案されている選択的な組み合わせ方は、前記ダクトの壁部の形状でのパラメータで決定する。揚力係数ＣＬと抗力係数ＣＤが水平とダクトの横方向の壁部分のための両方の比ＣＬ / ＣＤの最適化に準ずる範囲で検討される。ならびに船舶の推進の具体的な公称速度及び船首の形状に対応して、ダクトの側壁の揚力係数ＣＬの水平壁の揚力係数ＣＬの比の最適化を求めることができる。
【０００９】
上記の有利な特性範囲を望ましく得ることにより、本発明で提案流体力学ダクトは、船首波の発生領域に位置する水平壁部に迎角ゼロに相当する低圧の中心に配置する。また、水平壁部低圧の中心から、またはわずかに前方に水平壁部の先端選択された位置に配置されていると、その接続の領域での横方向の壁部分は低圧の中心となる。
【００１０】
これら全ての目的、特徴および本発明の利点は、本明細書の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。
【００１１】
本発明は十分に当業者に開示されて予定であるが、現在は 例示的な図示は 添付の図面を参照することにより、まだ制限をしていない実施形態を開示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明のダクトの第一の実施形態の斜視ビューを提示する。ダクトが低減するスコープで船舶の船首に取り付けられる。取り付けられた水平壁部及び側壁部の両方は翼形部を有する。波を作るとの摩擦抵抗は、それによって、船の推進に必要な燃料を低減することができる。
【図１ａ】図１ａは、水平壁部に用いられる翼形部の、図１に示されたダクトの側壁部に用いられる翼形部の断面表示を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、水平壁部に用いられる翼形部の、図１に示されたダクトの側壁部に用いられる翼形部の断面表示を示す。
【図２】図２はＣＦＤの研究から導出されたように、クルージング船舶の船首で波作りや摩擦ベクトルの説明図を示している。
【図２ａ】図２ａは、翼形部を有する水平及び横方向の壁部分の両方を有する本発明のダクトを装備した船舶の船首に設けられた球根の周りの波を作ると摩擦ベクトルの説明図を示す。
【図３】図３は、前記ダクトの側壁部、本発明のダクトの実施形態を示す。一般に、垂直に上方または下方に喫水線方向で測定し、一定の高さまで垂直方向に延ばせる。船首線の傾きは追従するように適合されているか、 または上記一定の高さ以上の他の傾きとなる。
【図４】図４は、側壁部は湾曲しているプレートを前記水平壁部のダクト発明の実施形態を示している。
【図４ａ】図４ａは、図１に示した本発明のダクトの実施形態で曲線板の様々な構成を示している。
【図５】図５は、水平壁部と横の壁部分の両方が鋭角に構成された板である、本発明のダクトの実施形態を示す斜視図を示している。
【図５ａ】図５ａは、水平壁部と横の壁部分の両方が鋭角に構成された板である、本発明のダクトの実施形態を示す断面図を示している。
【図５ｂ】図５ｂは図５及び図５ａに図に示されている、水平壁部と、ダクトの側壁部に対応するプレートに対応する板の鋭角構成を示している。
【図６ａ】図６ａは、鋭角部を有する翼形部と横の壁部の水平壁部の組合せが選択された、本発明で提案ダクトの実施形態を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、湾曲板部を有する翼形部と横の壁部の水平壁部の組合せが選択された、本発明で提案ダクトの実施形態を示す。
【図７】図７示すように、鋭角部とダクト有する壁部分の例示的な構成を提示する。 さらに、板状部材はその外側を閉じるために採用されている。
【図７ａ】図７ａは、板部材の様々な構成は、図７のように、鋭角部を有するダクト壁部の外側を閉じるように示しているか、または図４のように、ダクトが湾曲板構成で壁部を有する。このような塞ぎ板部材は、線形を有してもよく、湾曲した又は鋭角形でもよい。
【図８】図８は、水平壁部と同一の長さの横方向の壁部分にダクトを提示する。
【図８ａ】図８ａは、図８で示す断面図のＡ−Ａ ’の代替構成を示している。
【図８ｂ】図８ｂは、図８に示された断面表示を示す。
【図８ｃ】図８ｃは、相応に長い水平壁部よりも側壁部がダクト及び水平壁部よりも短い側壁部を有するダクトを提示する。
【図８ｄ】図８ｄは、相応に長い水平壁部よりも側壁部がダクト及び水平壁部よりも短い側壁部を有するダクトを提示する。
【図９】図９は、本発明の前記水平壁部の例示的な実施形態を示す。また、横方向の壁部分は、前縁と後縁板延長部が設けられている。
【図９ａ】図９ａは、図９の水平壁部の例示的な断面図で、その前方に突出するガイド板延長部、又はその後方に突出するガイド板延長部を組み込むことを示している。
【図９ｂ】図９ｂは、例示的に様々な実例と翼形の断面でコードを表して、直線部分が提示します。
【図１０】図１０は、水平壁部及び横壁部が突出するリブの配置が設けられている両方が層流の最適化を行うように、発明の例示的な実施形態の斜視図を提示する。
【図１０ａ】図１０ａは、水平壁部及び横壁部が突出するリブの配置が設けられている両方が層流の最適化を行うように、発明の例示的な実施形態の断面図を提示する。
【図１１】図１１は、水平壁部とも横壁パーテーション部分の両方が薄いダクト、または正孔より空気が供給される本発明の実施形態を示す。
【図１１ａ】図１１ａは、図１１で薄いダクトまたは正孔による空気供給のダクトの一部側壁部を詳細に提示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、本発明の例示的、非制限的な実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【００１４】
提案された流体力学のダクトは、その内の水平壁部の浸漬を確実にするため、船首のような場所で搭載している。結果、海面下に水で波作りや船舶の推進力中およびこの目的のために発生した摩擦抵抗の減少ができる。ダクトは水平壁部分（１）及び側壁部の対（２、３）を含み、側壁部（２、３）は水平壁部（１）に接続され、船首の両側に上方に延びるさる。船首のような側面の湾曲した構成は、船首に沿った端の側面から等距離を維持し、共に水平壁部と、それらが柱（４）の支持によって接続されることで形成された。ダクト内の水の流れの面積は、完全に外部の水の流れから分化することができる。
【００１５】
水平壁部（１）の位置、その中に水の流れの分化とダクト最適なパフォーマンスを実現するためには、添付の図２に示されるように、船首に推進中に及ぼされる圧力領域の下に、その方向性を達成するようである。また、 この位置で波を作ると船の船首の上にベクトルを適用する摩擦圧力の大部分は、ダクト内に含まれていることを特徴とする。ダクトドラフトの詳細は、上述したように水線からの水平壁部の上面の最上点までの距離であると定義され、水平壁部は下向きに最大圧力の領域が船首に加えられる位置している。高さＨによって示されるような領域は、図２に示した。同様に、球根を備えた船の船首での図２aにも示されている。本発明のダクト水平壁部は、ここで波作りの大多数である部分、及びダクトの中に含まれる、摩擦圧力が生じる一部のベクターによって再び位置づけされる。球根に影響を与える流れの淀み点の下に、わずかに位置しているこの位置は、このような淀み点が流れ、そこで船首のポイントであることは船首に最大圧力を加えると、その速度はゼロである。流体力学的断面図は、隣接して球根に作用するベクター、波作り及び摩擦圧力のダイアグラムを適用したものであり、例示的管の領域、その後の線状で湾曲部を有するダクトの側壁部の構成を示している部分は、船首の側面の角度に対応する角度で上方に傾斜上昇する。
【００１６】
上記の定義したとおり、船舶の航行特性の改善は、ダクトの外に流れの特性およびダクト内の特性によって果たされる。波作りや摩擦抵抗の低減、消費される燃料の節約の容量を与えることから、船舶の推進において、 このような削減、燃料消費量は明らか経済的および環境的な利点を持つ。
【００１７】
図２が示すように、船首への圧力の運動の範囲は高さＨによって表わされる。ダクト水平壁部に装着されているが下は、波を作る抵抗（ＣＷ）との摩擦抵抗（ＣＦ）の作成が行われる前記水の流れのこの領域である。また、その領域には船に機能する単なる摩擦フロー（ＣＦ）などのような機能する一部でもある。したがって、本発明のダクトは、波を作る係数（ＣＷ）だけでなく、摩擦係数（ＣＦ）を向上させる必要がある。上記の改善は、従来の船首１４〜１５ノット、１８〜２０ノット及び３０ノットの公称速度で船モデルをテストしたことを特徴（タンクテストを牽引）船舶モデルのテストに適合タンク内で行われた試験から証明されている、同様に、船の球根と１４．５〜１５．５ノットの公称速度を持つモデルでもある。球根付き船モデルの場合には、水平壁部の上面は、局所速度ゼロの領域の下約１メートルの距離に設置し、すなわち球根に流れる流体のゼロ速度の点は球根の淀み点となる。穏やかな海の条件の下で喫水線の基準を検討すると、この淀み点は流速ベクトルの分離が船体上に波を作ると摩擦を生成するように動作し、船の船首の点で上方向と下方向とのそれらの流速ベクトルとそれらの流れの速度ベクトルに行われることが特徴となる。それは、船体上に単なる摩擦を生成するように動作であり、３０ノットの公称高速に対応する船モデルの場合には、テスト中にあったように、ダクトの水平壁部の上面でベクトルを生成する上向きの波を作る（キールは常に基準点であると解釈される）、その下に位置するような位置に取り付けられ、更にキールに平行な方向のダクトの最適なパフォーマンスを得るため、下向きの単独で摩擦が働く一部のベクトル、つまりスコープを持つベクトルを生成する。そのため、ダクト内で同時に波作りや摩擦を生成流れと船体上に排他的に摩擦を作り出す流れの一部が含まれています。一般に、提案された全体的なステムダクトは、最適な結果を達成するために、船舶の速度に応じてどちらを前方又は後方にシフトさせてもよいとする。
【００１８】
成果を得るための有効範囲を持つ従来の船首は、ダクトの長さは範囲を達成するように、完全にまたは部分的に、圧力や、船首の表面積を発揮させる必要がある。従来の船首と船の指標結果を表２〜４に示す。同様、喫水線や喫水線付近にまで延び球根と船首はこれらのタイプのため、 ダクトは、正面及び横方向の背圧の圧力の領域を覆ってあり、それは例示的に表リットルに示した実験の試験結果から明らかなように、省エネルギーにも寄与する。上述の前頭圧力と横背圧の領域の決定は、ＣＦＤ（数値流体力学）の研究によって得ることができる、そのような研究から得られたデータは、その後、船モデルの水船における試験により確認されている。
【００１９】
例示として、図１に示され、ダクト水平壁部（１）は、図１aに示された特定のジオメトリの断面の（ａ）を有し、 この断面の（ａ）は、流れの厚さ（ａｔ）及び方向の長さ（ａｌ）を有する。側壁部ながら（２、３）は、図１ｂに示され、特定のジオメトリの断面の（ｂ）を有する。このような区間（ｂ）の流れの厚さ（ｂｔ）および長さ（ｂｌ）を有する。長さおよび厚さの寸法は、壁部の変化する構成に応じて変化。直説法で、断面（ａ）ならびに断面（ｂ）においては翼形部である。両方の断面に対して同一翼形部は、（ａ）および（ｂ）、断面に対して異なる翼形部は、（ａ）、（ｂ）は、壁部の揚力係数の要件に応じて 、船舶の速度と船首のジオメトリいるエアフォイルの断面を選択するための主なパラメータとなる。
【００２０】
水平壁部（１）は船首線の両側にあり、上部ダクト内部表面（１０）及び下部ダクト外部表面（１１）まで延びている。一方、横方向の壁部分（２、３）は水平壁部（１）に接続されていて、それぞれのダクトは外側ダクト内面（２０、３０）と、ダクト外面（２１、３１）が設けられている。区間（ａ）の水平壁部（１）及び（ｂ）の側壁部断面（２、３）は、それに対応して正面端部にその先端（１ａ）および（２ａ、３ａ）で配置されている。ダクトの後縁部が（１ｂ）及び（２ｂ、３ｂ）は、それぞれの流れの後端部から出る。
【００２１】
船首船の側面から側壁部（２、３）までの距離は、船首側（２ｂ、３ｂ）から後縁部までの距離として定義されるの、これはダクトに流入する流れの迎角に連動し、横方向の壁部分の位置を決定する。船首側から側壁部の距離（２、３）は、船舶の速度に応じて変化し得られ、船首形状および横方向の壁部分の種類により、およそ０．３０〜１０．００メートルの範囲の値をとることができる。
【００２２】
水平壁部（１）は喫水線に対して平行であってもよい。または穏やかな海の中で、喫水線に対して一定の傾きでもよいが、この特徴水平壁部（１）の迎角は、船の速度、使用されて翼形部のタイプの関数である。 一方側壁部（２、３）を船舶の速度の関数であるの迎え角は、 船首形状およびこれらの横方向の壁部分を製造する翼形部の型に使用される。
【００２３】
上記の述べたように、 側壁部はキールからデッキの方向に船首の形状にそって辿らせ、残りは常に船の船首の両側に、これらの側から一定の距離をおいて平行させる。 側壁部は喫水線に対して任意の適切な角度で延びることができ、更に、船体周りの流れと喫水線に平行であること、または喫水線に平行であることが好ましい。前縁部（２ａ、３ａ）がその船首線の傾きに追従して、船首ラインが喫水線に垂直または喫水線に対していかなる傾斜角度でもよくすることで、ピッチングを伴う巡航中に、最適な効率の設計された壁部分は、この構造によって実質的に一定の性能を維持することができ、更に、最小限の幾何学的な分化ができる。
【００２４】
図３に示したのは本発明の好ましい一実施形態であり、 ダクトの側壁部（２、３）は略垂直喫水線及び喫水線より上または下方向に測定した特定の高さまで垂直方向に延びる一方で、船首ラインまたは上記一定の高さ以上の他の傾きの傾きに従うように適合されている。
【００２５】
横方向の壁部分の断面（２、３）、並びに水平壁部（１）のそれによって、その壁部の全長にわたってまたは任意の部分の同じ幾何学的形状を維持する一定のままでよいか、に沿って変更される可能性があり長さが挙げられる。
【００２６】
例示的した本発明の好ましい実施形態によれば、断面の指定された水平壁部（１）の幾何学的構成（ａ）、及び断面の指定された幾何学的形状の（ｂ）の側壁部（２、３）は ダクト内に流入口の前方端部にそれぞれその後端縁（１ａ）及び（２ａ、３ａ）に配置された翼形部であり、 後縁体（１ｂ）及び（２ｂ、３ｂ）はそれぞれダクトからの流出口の後端である。
【００２７】
本発明のダクトの具体的な特性は、水平壁部（１）の低圧の中心（１ｃ）は、指定された幾何学的形態の断面（ａ）は、を有することである。 その上部ダクト内面（１０）に衝突する流れの攻撃のそれぞれ適宜選択された角度に対応して、最初の船首波の発生領域内に配置される。すなわち船首ラインの上に、またはわずかに前方にある。一方、側方壁部（２、３）の低圧のセンター（２ｃ、３ｃ）の側壁部（２、３）の接続領域における水平壁部（１）は、 指定された幾何学的形態の断面（ｂ）のを有することで、ダクト内部表面上（２０、３０）に衝突する流れの衝撃がそれぞれ適宜選択された角度に対応しることができる。 水平壁部（１）の低圧センター（１ｃ）の及び前縁（１ａ）の水平壁部の（１）あるいは前方に、この先端を突出する（１ａ）との間に位置する選択された位置に配置される。ここで、側壁部分（２、３）は、水平壁部（１）の後縁（１ｂ）を有する側壁部（２、３）の後縁（２ｂ、３ｂ）と一致が得られるように適切な長さですべての状況に応じて製造される。
【００２８】
例示的に、図１に示す本発明の実施形態におけるここで水平壁部（１）及び側壁部（２、３）翼形部を有し、水平壁部（１）の翼形部（ａ）および翼形部（ｂ）の側壁部の（２、３）は、ダクト内面（１０）およびダクトの内部表面（２０、３０）を含み、それぞれ凸形状を有する。また、ダクト外面（１１）の水平壁部（１）及びダクト外面側壁部（２１、３１）は平面で、内側（２、３）に中空または部分的に平坦であっても、部分的に中空の組み合わせは、内向きの構成であってもよい。この時点で、本発明で好ましい実施形態とは、水平壁部（１）の後縁（１ｂ）は、下方に向いた傾斜を有することである。このような波作りの低下をもたらす構成は、後縁（２ｂ、３ｂ）横壁部分（２、３）のダクトを出る流れの船首マスク上、一定範囲の負荷低減に寄与し、外向きの傾斜を持っている。
【００２９】
本発明の代替実施形態によれば、 断面の指定された幾何学的構成（ａ）は、水平壁部（１） および横方向の壁部分（２、３）の指定された幾何学的構成の断面（ｂ）は各湾曲板（１’）及び（２’、３’）である。そのように配置されたダクト内面（１０）水平壁部（１）又はダクト内面（２０、３０）側方壁部（２、３）は、各々湾曲板の凸側（１’'）及び（２’、３’）に対応する。また、ダクト外面（１１）水平壁部（１）又はダクト外面（２１、３１）側方壁部（２、３）は、各湾曲板（１’）及び（２’、３’）の中空部側に対応する。
【００３０】
図４は例示的に、水平壁部と側壁部分の両方がプレートを湾曲している本発明のダクトの実施例を提示している。すると、図４ａに示すように、別の構成を変化させてように見える。この場合、水平壁部（１）の低圧の中心（１ｃ）は、指定された幾何学的形態の断面の（ａ）を有する。更に、上部ダクト内部表面（１０）は、影響を与える流れの衝撃に合わせた、適切に選択された角度を持つ。または、側壁部（２ｃ、３ｃ）の低圧のセンタ（２、３）を側壁部（２、３）の接続領域における水平壁部（１）は、指定された幾何学的形態の断面の（ｂ）を有する。また、ダクト内部表面上 （２０、３０）に衝突する流れの衝撃は、のそれぞれ適宜選択された角度に対応して、 湾曲板（１’）の最大凹凸と曲面プレート（２’、３’）は、それぞれの領域の近傍に配置されている。
【００３１】
本発明のさらなる別の実施形態によれば、水平壁部（１）の指定された幾何学的構成の区間（ａ）、およびは横方向の壁部分の断面の（ｂ）の幾何学的構成（２、３）は各自鋭角部を有するプレート（１”）、（２”、３”）である。そのようなプレートは、一対の脚部（１０ａ、１０ｂ）、及び（２０ａ、２０ｂ）、（３０ａ、３０ｂ）は、それぞれ水平壁部（１”）の両サイド（１０"）、及び側壁部（２、３）の頂点（２０"）（３０"）のいずれかの側に延び、それぞれの鋭角形状の頂部にさせた構造である。図５は、本発明のダクトのような構成を示している。ここで、水平方向及び横方向の壁部分が鋭角部として構成され、両方の鋭角は、１８０度にわずかに近い値をとる。それによって、構成は鋭角プレートではなく、単純な平面プレートとして動作する。
【００３２】
図５のプレートの角度の付いた部分の実施形態では、 水平壁部（１”）の上記脚部（１０ａ）、および側壁部（２”、３”）の脚部（２０ａ、３０ａ）に対応するダクトは、水流の入口端部に配置されている。また、水平壁部（１”）の脚部（１０ｂ）、及び脚部（２０ｂ、３０ｂ）が横方向の壁部（２”、３”）に対応するダクトも同じく水流の入口端部に配置されている。 ここで形態トップの脚部（１０", ２０", ３０"）の各々当接点は、（１０ａ、１０ｂ）、（２０ａ、２０ｂ）、（３０ａ、３０ｂ）となり、ここではダクトの外側よりも、ダクト内に１８０度より大きく、小さい角度が形成されてある。ここで、水流衝撃のそれぞれ適切に選択された角度に対応して、ダクト内面に（１０"）では、 水平壁部（１”）の低圧中心（１ｃ）は指定された幾何学的形態の断面を有する。 また、側壁部（２”、３”）の低圧中心（２ｃ、３ｃ）は、指定された幾何学的形態の断面（ｂ）を有する。水流はダクト内部表面（２０"，３０"）の上に流れ、ダクトはそれぞれ適切に選択された角度に対応して、頂部の周辺（１０）及び（２０"，３０"'）に位置する、用いる鋭角プレート（１”）と（２”、３”）の鋭角形状が選択された位置に配置される。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、上記のダクト脚（１０ａ）はフロー入りの入口端に配置され、両方とも本発明の一実施形態に係る。 ダクトとダクトレッグ（１０ｂ）は平板や小さな凸とプレートのどちらかになっており、鋭角板（１”）のダクトを出る流れの出口端に配置される。
【００３４】
さらに本発明の別な実施態様では、ダクト脚部（１０ａ）は、ダクトに流入する流れの入口端に配置されており、小さな凸を有する平面プレートまたはプレートのどちらかで構成されている。
【００３５】
ダクトレッグ（１０ｂ）が鋭角板（１”）の出口端に配置され、ダクト脚（１０ａ）は フロー入りの入口端に配置する、これらは 翼断面や配置された別の方法とする。この ダクトは翼形部であり、鋭角プレート（１”）のダクトに存在する。また、ダクトレッグ（１０ｂ）は流れの出口端に配置され、平板や小さな凸とプレートのどちらかです。
【００３６】
上記の例のいずれにおいても、鋭角プレート構成を有する壁部は頂部（１０”）と鋭角プレート（１”）及び（２”、３”）の鋭角（２０", ３０"）は、各々短い直線部分または、定義された凸形状と丸みを帯びたトップ部分の形を取る可能性がある。頂点のような代替的な形態の図は、図７ａに示す。
【００３７】
プレート（４０）の場合、外板の外側ダクトを閉鎖するために使用される閉鎖壁部は、湾曲板（１’）の特定の幾何学的形状のダクト、又は鋭角プレート（１）の水平壁部（１”）；または、曲線板の指定された幾何学的形状のダクト外板の外側ダクト（２’、３’）；又は、鋭角プレートの横方向の壁部（２、３）潜在的に平坦な板（４０a）；または湾曲板（４０ｂ）；また、は鋭角板（４０ｃ）；または、いずれかであるように選択され（２”、３”）の上述した組み合わせであり、 例示として、図７ａに示す。また、平面または丸みを帯びた形でトップの正常化も例示的に提示する。
【００３８】
本発明の好ましい例示の実施形態として、発明のダクトは、鋭角部（図６ａ） 又は側壁部（２’、３’）の湾曲板部（図６ｂ）は、翼形部（２”、３”）及び側壁部が水平壁部（１）との組合せで実装することが提案されている。ドラッグするリフトの比率係数（ＣＬ / ＣＤ）を最適化する範囲で、水平壁部とダクトの側壁部の構成の様々な組み合わせが選択されうる。 水平壁部（１）及び側壁部（２、３）のリフト係数ＣＬ１、水平壁部（１）と側壁部（２、３）のリフト係数ＣＬ２、３と最適化揚力係数（ＣＬ１/ ＣＬ２、３）、これらを常に考慮して、船舶の特定の公称巡航速度とその船首の形状をとる。
【００３９】
水平壁部及び側壁部の構成の別の組合せの中でいずれの例においても、 水平壁部（１）及び側壁部（２、３）のための水流衝撃のための選択された適切な角度は、それぞれの特定の船体に対して決定される。最適なパフォーマンスを得るために、スコープは水流衝撃に対して様々な角度で配向された船モデルの牽引測定によって、実験的に高速設計される。
【００４０】
提案された流体力学ダクトの実施形態によれば、 流れの方向に水平壁部（１）の項（ａ）の長さ（ａ１）は、 横方向の壁部分（２、３）の断面（ｂ）と同一であるである（図８）。また、このように 配置されたことにより、水平壁部（１）の低圧力中心（１ｃ）は、側方壁部（２、３）の低圧（２ｃ、３ｃ）のセンター領域の近傍に配置することができる。ただ、これは常に低圧（２ｃ、３ｃ）の中心が前方に低圧（１ｅ）の中央に取り付けられていることに留意されたい。水平壁部と側壁部分が 長さが等しくない場合、 いずれかの水平壁部が側壁部よりも短くなっている（図８ｃ）、又は横方向の壁部分が水平壁部（図８ｄ）よりも短い時、拡張機能は、前縁のいずれか前方に使用しうる。または、最終的に等しい長さの壁部にダクトを得るためには、 比較的短い壁部の後縁の後方にする。 しかし、常に要件に準拠した横方向の壁部分（２、３）の低圧のセンタ（２ｃ、３ｃ）は、低圧の中心位置（１ｅ）の前方に配置されて、そしてまた、はわずかにその後を超えて水平壁部（１）の前縁（１ａ）まで上げる。
【００４１】
ここで留意してほしいのは、船尾から離れる方向に、船尾に向けている水平壁部（１）は、壁部（１）の低圧Ｃｌｐのセンター、第一の船尾波の発生領域内に配置されてもよいと言った方法で、装着されている。それは、低い圧力に、流速が最大となり、船の速度を超えることが低圧の中心のこの位置にあることに留意されたい。最初のステム波は、より高い流速の為の被験体であり、その結果、最初の水流レベルは船周りの流れを改善することができる。
【００４２】
ここで留意してほしいのは、ダクトの性能を最適化するための前述の必要条件である。 すなわち、横方向の壁部分（２、３）の低圧のセンター（２ｃ、３ｃ）及び水平壁部（１）を有する低気圧の中心（１ｃ）との間、任意に選択された位置においてその接続の領域でダクトを配置させる。また、水平壁部（１）あるいは前方後者の先端（１ａ）での突出した先端（１ａ）は必要な条件である。その理由は、この側壁部の低圧のセンターの位置は、ダクトに流入する流れの速度の増加に寄与する側壁部を可能にするからである。 それにより、水平壁部の低圧の中心は、第一のステム波の発生領域に位置され、波作りの低下をもたらすことである水平壁部（１）の機能を補完することができる。そうでない場合には、後方水平壁部（１）の低圧の中心（１ｃ）の横方向の部分の低圧（２ｃ、３ｃ）を中心に配置の場合、 側壁部（１ｃ）は第一ステム波の発生の周辺に位置する低圧の中央の領域に高速化に寄与することができない。もしこれが事実である場合、 代わりに、船尾波の速度を増加させると、側壁部に損失の発生をもたらす可能性がある。
【００４３】
３０ノットの公称速度で船舶のための実験装置において、従来の垂直の船首はFroyde Number（Ｆｎ）＝ ０．４４ （本発明のダクトが改善を提供したが、このような比較的高いFroyde数（Ｆｎ）の値で球根、効率的に動作しない）。 水平壁部の翼形部は、その前方に位置して低圧の中心を搭載され、また、翼弦の長さ（表 ４）の１０％程度の船首線からの距離にある；これは、必要に応じて行われた科学であり、 なぜなら、実施の形態における高速化技術もある。 第一のステム波の発生変位はより、低い速度で同一の翼断面で行った試験では比較的発生しやすい。しかし、上記の速度で船舶用翼型の前縁、翼断面のＮＡＣＡ４４１２の使用において、壁部（エアフォイルの翼弦の長さ）の長さの５０％が船首の前方に延びており、これは有利な位置に配置されている。一般的に受け入れられている推奨にもかかわらず、船首は翼型に当接する。低速の場合と異なる形状の船首では、低圧の翼のセンターはＣｌｐの近傍に配置することができる。速度の増加により、 第一のステム波の発生の前方変位が生じ、エアフォイルの低圧力中心は、それに応じて変位することが起こる。
【００４４】
ほとんど船の球根は喫水線まで拡張されており、速度は１４．５と１５．５ノット（表１）に達する。 再度水平壁部の翼形部のＣｌｐは球根のステム領域に当接され、その前方には、球根に当接する点から翼弦の長さの３０％のオーダーの距離で延びる前縁を有する。また、第一のステム波の発生領域の位置も、この同じ距離が予想される。これは従来の船首とコンテナ船の為でもあり、表３に実験データを示す。再度水平壁部の低圧の中心は、船首の近傍に配置され、エアフォイル部の前縁は、前方ダクトの当接点の船首に翼弦の長さの４０％程度の距離に位置する。２０ノットの高速化に向けて、第一のステム波は、船首線の距離前方で生成されていることが 信じられている。しかし、水平壁部の低圧の中心が前方にあるため、水流衝撃の増加角度（５°）ずれることで、それは選択された翼形部（Wortman FX72-MS-150B）の低圧中心、従来提案さ位置の前方に配置されことになる。更に、迎角がゼロのため、低圧の中心は 翼弦の長さの約４０％の領域に位置する。 このようにして、従って水平壁部（１）の低圧の前方変位中心と前方に変位する第一のステム波の遭遇が設けられている。 ここに注意してほしいのは、そのWortman FX72-MS-1５０B型の選択された翼形部を有する水平壁部の揚力係数は、横方向の壁部分の揚力係数よりも少なくとも５０％の割合高い。この特定のシリーズのテストでは、NACA4412種類の選択された翼断面を用いて実装されている。ＣＬ１/ ＣＬ２、３の比は１．５０以上に等しい。従って、第一のステム波の発生位置は 船舶の速度及び船首の形状を考慮した上での関数である。ダクトを配置するための水平壁部の位置の決定は、ＣＦＤ研究を介して良好な近似を用いて決定することができる。これらの研究は位置決定のためにあり、決定する上向きのベクトルもあれば、下向きのものもある。上記のここに述べたように、ダクトの水平壁部の配置は、下方に傾斜ベクトルの一部を含む、喫水線に平行な方向とベクトルの下でなければならない。ここに上記で概説した配置パラメータの結果は、波が有利に抵抗し、摩擦を作る抵抗を一部改善し、ダクトを提供することができる。すなわち、ダクトは比ＣＷおよびＣｆの両方の向上を提供ができる。
【００４５】
別の方法として、断面（ａ）の長さ（ａｌ）は、水流の方向にある水平壁部（１）の配向に、横方向の壁部（２、３）との区間（ｂ）の長さ（ｂ１）のより短くして、ダクトは水平壁部の接続領域（１）の側壁部（２、３）に配置する。 水平壁部（１）の先端部（１ａ）は、側壁部（２、３）又は後方横方向の壁部（図８ｃ）の低圧のセンターの低圧（２ｃ、３ｃ）を中心領域に位置させる。水平壁部及び側壁部長さが等しくない場合には、ステムおよび船尾プレート拡張子の添加によって、 フローに対するダクト内で外側に水平壁部及び側壁部の後縁の一致が得られる。このようすることで、所望の流れの分化状態を確実に維持することができ、推奨する。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態は例示の図９に示したように、水平壁部（１）の区間（ａ）は、その前方に突出する案内板延長部（１ｄ）を含むように提案された流体力学的なダクトが作られる。ガイド板延長部（１ｅ）はその後方に突出し、側壁部（２、３）の断面（ｂ）は、その案内板延長部（２ｄ、３ｄ）を含む前方に突出させる。また、ガイド板延長部（２ｅ、３ｅ）は、その後方に突出させる。 水平壁部（１）の様々な断面図は図９ａの イラストに示されているように、その前方に突出するガイドプレート延長部（１ｄ）および、その後方に突出するガイドプレート延長部（１ｅ）を組み込められている。
【００４７】
前方および後方に、上記の水平壁部（１）の区間（ａ）は、ガイドプレート延長部（１ｄ, １ｅ）まで突出させる。また、前方および後方に突出する断面（ｂ）にあるガイド板延長部（２ｄ、３ｄ, ２ｅ、３ｅ）の側壁部（２、３）は、翼弦の方向に配置された平面または曲面板になる。即ち、水平壁部（１）の後縁と前縁とを接続させる。また、それに対応して横方向壁部（２、３）の後縁と前縁とを直線部分（５０）の方向に対して一定の傾きで接続する。 直線部分（５０）翼弦を表す翼型は、 図の例示図９ｂで示す。好ましい水平壁部（１）の後方（ａ）に突出するガイドプレート延長部（１ｅ）は 下向きである。また、後方に突出するガイド板側壁部（２、３）の断面（ｂ）の延長部（２ｅ、３ｅ）は、水平壁部（１）の範囲に対応して、外向き凸部を示している。他方で、 側壁部（２、３）に 限り、船首マスク（船首側面）の上にダクトに出る流れの影響の減少に関係する。常に壁部の抵抗係数の増加の可能性を防止するために、これらの凸部は、適切な構成を有することを条件とする。壁部分の翼弦または翼弦との角度関係により、上記前方及び後方に突出するガイドプレート延長部を固定的に整列し、配置することができる。 これらの拡張機能は、代わりに、移動可能なモードで行うことができうる。これらを、完全に壁部分および内部、または部分的に前方または後方の壁突出部に組み込めることができれば望ましい。さらに、これらの前方と後方に突出するガイドプレートの拡張機能の傾斜角度は、当該分野で公知の適切な機構を介して変更されている。
【００４８】
本発明のダクトを形成する壁部の設計における別の重要な特徴は、断面（ａ）の揚力係数ＣＬ１の条件が成立は、設計された水平壁部（１）が すべての状況下で同じになることであり、またはダクトの設計された横方向の壁部（２、３）の断面（ｂ）の揚力係数ＣＬ２よりも高い。ここで、このようなダクトは側壁部（２、３）と同じか、又は水平壁部（１）とは異なるタイプでもありうる。このように設計されたダクトに置いて、特定の船体用比率ＣＬ１/ＣＬ２、３は船舶の 特定の公称速度より航行速度が増加するにつれて増加する。また、結果的に波作りの効果も増加する。
【００４９】
ダクトの形状は、喫水線に垂直な平面で切断した横断をダクト部として示されており、側方壁部（２、３）を有する水平壁部（１）の接続領域には矩形ができる。水平壁部（１）に対して垂直に配向するか、「Ｕ」型形にもなりうる。すなわち、水平壁部（１）湾曲部の横方向の壁部分（２、３）に接続されている。これらの湾曲部は、水平壁部（１）または 側壁部の（２、３）の翼形部の形態を有することができ、 水平壁部の翼部（１）は、徐々に側壁部の翼形部の形状に収束する（２、３）かもしれない。 湾曲部は、水平壁部の翼部と側壁部分の両方とは異なる形になりうる。 湾曲部は、適切に隣接する壁部に接続するように構成された湾曲プレートの形態をとることができる。
【００５０】
側壁部分は、船首側から自分の後縁部の一定の距離を維持しながら、船首ハーレに応じて上下方向に別の水平部分にある水平部分から傾斜の彼らの角度（twist）を変更することができる。このプロセスは、固定された位置で後縁を維持し、適切に前縁を移動しながら実施することもできる。
【００５１】
また、両方の水平壁部（１）と横方向の壁部（２、３）は、それらの幾何学的形状を変更することができ、 即ち、水平壁部の翼形部を徐々に対称的に船舶の対称線に沿って変更させる。つまり船舶の中央線の両側、側方壁部（２、３）の翼部を徐々にそれらの長さに沿って、縦方向に改変されば変更する度合いが得られる。
【００５２】
本発明の一実施形態の流体力学ステムダクトの制御手法は、いずれかの水平壁部（１）、または側壁部（２、３）、もしくはその両方のための迎え角の調整を含み、船首形状の幾何学的形状、船舶の速度に応じて迎角の調節を行う迎角の制御・調整を備えている。また、 迎角の制御・調整のそのような手段は、従来公知の機械式または油圧機構または他で実現することができる。
【００５３】
固定位置に維持されている立ち上が前縁（１ａ）は、水平壁部（１）のために迎角が調整されている。また ここで、後縁（１ｂ）の変位を介して、後縁の上向きの動きを 負の傾きと定義し、後縁の上向きの動きを正の傾きと定義する。本発明の好ましい実施形態は、水平壁部（１）の後縁（１ｂ）の傾きの値が−１０°〜＋２０°の範囲内にあると定義する。位置に対応する０°の傾斜値を持つ場合、後縁と前縁を結ぶ直線部分（５０）、すなわち翼弦である。翼弦は、船舶のキールの方向に平行な方向または負荷状態の喫水線方向に延びている。
【００５４】
側壁部（２、３）のための迎え角は、前縁（２ａ、３ａ）の傾きによって調整されている。固定された位置に後縁（２ｂ、３ｂ）を維持しながら、船首側から側壁部分（２、３）の距離を定義する。また、前縁（２ａ、３ａ）が外向きに移動したときは負の傾き、前縁（２ａ、３ａ）が内向きに動きしたときは正の傾きと定義する。ここで、正の傾きはすなわち船首側の関係を改善する方向である。本発明の好ましい実施形態は、側壁部（２、３）の前縁（２ａ、３ａ）の傾きの値に対応して、−４０°〜＋４０°の範囲内にあると定義される。横方向の壁部（２、３）が０°の傾斜値を有する位置は後縁と前縁を結ぶ直線部分（５０）であり、それに対応するため、翼弦は船首の辺に平行な方向に延びている。
【００５５】
本発明のダクトの特徴は、側壁部（２、３）は船首側から一定の距離を維持しながら、船首の形状・方向に従うキール・ツー・デッキの構造である。特に、壁部の翼部（２、３）は、船舶の全負荷状態で喫水線に平行な方向に配向している。一方で、それらの前縁（２ａ、３ａ）の連続した位置を通る仮想線は、船首線に平行な方向に延びている。このような方向は両側の流れ船首は一元管理に最適な流体力学的条件を提供する。 適切に船首両側のねじれに対応するねじれを持つように、側壁部（２、３）を選択することから、船舶の船首側から側壁部（２、３）までの距離は、一定値に維持されている正反対船首側から、側壁部の後縁までの距離として定義されている。
【００５６】
側壁部（２、３）との距離の具体的な値は上記定義のとおり、一般的には、船舶の船首側面、形状、壁部の長さ、特性、及び公称巡航速度に依存する。側壁部（２、３）の距離は、船舶の船首側から０．３０ｍ〜１０．００ｍの範囲内で変化する。
【００５７】
流体力学ダクトは船舶船首のような位置に取り付けられており、その水平壁部（１）の 断面（ａ）の低圧のセンター（１ｃ）は、第一のステム波の発生領域内に配置されている。したがって、水平壁部（１）の断面（ａ）の低圧のセンター（１ｅ）は、最初の船尾波の発生領域に位置させることがでる。船首ライン上またはそこから一定の距離に配置することができ、この距離は船舶の公称巡航速度の幾何学的形状に依存している。また、後縁と前縁を結ぶ断面（ａ）の直線部分（５０）にあるこの距離の特徴は、その長さの１０％に相当する長さの範囲内で変化することである。すなわち弦翼の長さは、船首ラインの後方にある直線部分（５０）、その先端長さの５０％に相当する。
【００５８】
本発明の好ましい実施形態を例示として、図１０に示す。水平壁部（１）のダクト内面（１０）、または側壁部（２、３）にあるダクトの内部表面（２０、３０）に、突出するリブ（５）の配置が設けられていて、 同一の壁部（１）および（２、３）にある、ダクト外表面（１１）及びダクト外面ダクトの外側（２１、３１）には突出リブ（６）が構成されている。このような突出したリブ（５）および（６）は、それぞれダクトの内部および外部表面は、接触しり水流の層流の特性を最適化するのに役立つ。
【００５９】
貢献別行われている他の層流特性を最適化に関する発明は、 図１１に改善された好ましい実施形態を示す。適切に配置されたホール（７）の配列が水平壁部（１）に設けられており、側壁部（２、３）には適切に配置されたホール（８）の配列を備えている。 水平壁部及び 横方向壁部（２、３）のダクト外表面（１）から、空気はこれらのホールを通って供給され、ダクト内部に空気境界層を生成する 好ましい実施形態によれば、水平壁部及び側壁部への空気供給は、前縁に設けられている。それによって形成される空気境界層は、内面や、外部表面のいずれかを覆い；又は壁部の両面を覆うのが望ましい。なお、本文に述べている代わりに、上記の空気供給孔（７）および（８）は、空気分配の薄いパイプの壁部（１）（２、３）に適切な位置で選び、それらは壁部の流体力学的特性に影響を与えないようにしなければならない。
【００６０】
続いて、本論文の試験の具体例を4つの連続した表を次に示す。異なるタイプの船舶（ヨット、コンテナ、バルク担体および隻）のモデルにおいて、これらタイプの船舶の燃料要件が同じの場合、本発明の流体力学のダクトを適切に取り付けることで、その船舶は 明らかに馬力が向上につながる。このような改善は、同じ速度で同じモデル船舶を走らせた場合、牽引抵抗と比較すると、本発明のダクトを装着した船舶の牽引抵抗は、本発明のダクトなしの船舶よりは実質的に減少されている。また、それぞれ同等な推進馬力に達するのに、測定された 牽引抵抗の減少は明らかである。最終的に得られる 本発明のダクトの配置により、に低い馬力設置及び低燃費と言った有利的な効果が得られる。
【００６１】
なお、本論文はヨットモデル船舶で自己推進モデルを用いて試験を行った、結果は表２に表示した。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
【表２】
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【００６４】
【表３】
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【００６５】
【表４】
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【００６６】
波作りの安定性に関する試験
波製作に安定性を維持する船舶の試験（SEA KEEPING TESTS.）は、ステム流体力学ダクトが装着・未装着の（モデル2306B11、テストシリアル番号28180）によって実行された。ダクトを装備したモデル船は、一般的に波に現れる動きは少ないと見られる。重さの削減は２５％、そして５〜６ビューフォートの波動作りに５０％船首（垂直）の加速度が減少し、７ビューフォートの波動製作では２０％減少する。 以上の結果は、ウィーンで試験したヨットのモデル2306（波作り/モデル８）が、2008年4月24日にK・リチャードAnsbockによって署名された報告書2306/01で記述されている。
【００６７】
航海の安定性に関する試験
非常に短いコースでモデルの移動では、船首に取り付けられた本発明のダクトを採用すると、安定性を維持し安定したコースとを航海できることを、実験結果により証明された。ステアリングホイールの区切り位置を左１０°〜右１０°にすることで、結果的にモデルは、元のコースに戻れることは肯定できるが、しかし本発明のダクトなしのモデルは、その本来のコースから逸脱する。
【００６８】
なお、上記の結果を向上させることが可能であることは、本発明のダクトを商用アプリケーションに置ける開発過程においても、一般的な原理で最適化を行った実際のスケールの大きさ（規模効果）を検討した結果においても明らかである。
【００６９】
なお、本論文に留意すべきである本発明の説明は、例示の実施例を参照することによって作製した限定的な実施形態ではない。このように、製造及び組立に使用される形状、サイズ、構成、寸法、材料及び設備の任意の変化・改変ができる。ならびに、異なるタイプの船舶の提案流体力学ダクトにおいて、適用可能な設計パラメータは、本発明の範囲の一部とみなされ、船首異なる公称速度の異なる幾何学的構成を有する。また、それは以下の特許請求の範囲で要約した。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図８】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１０ａ】
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【図１１】
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【図１１ａ】
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【国際調査報告】
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