(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ案内面部(５０)を含み、少なくとも１つの第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)が前記流れ案内面部(５０)から突出し、
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の第１端部(２０１，５０１)は前記流れ案内面部(５０)に固定されており、前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の第２端部(２０２，５０２)は自由端として構成されており、
プロペラ軸線(３２)と前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記第１端部(２０１，５０１)との間の距離は、前記プロペラ軸線(３２)と前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記第２端部(２０２，５０２)との間の距離よりも短く、
前記プロペラ軸線（３２）と前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記第２端部(２０２，５０２)との間の距離はプロペラ（３３）の半径以下であり、
少なくとも１つの第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)が前記流れ案内面部(５０)から突出し、前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)の第１端部(５０３)は前記流れ案内面部(５０)に配置されており、前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は船体上及び／又は船舶の前記プロペラ(３３)のプロペラシャフトを取り付けるために配置される軸受け(３１)上に第２端部(５０４)で固定され、
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の長さは前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)の長さの少なくとも１．５倍であり、
前記第１フィン及び／若しくは前記第２フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は、それぞれプロペラ下方ビート側部(１５)よりもプロペラ上方ビート側部(１４)に多く存在し、又は前記第１フィン及び／若しくは前記２フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は、それぞれ非対称フィン系を構成するように配置されることを特徴とする船舶の所要駆動力を減らすための装置。
【請求項２】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)は前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)の延長に配置されており、両方が一緒になって完全なフィンを形成する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
流れ案内面部(５０)を含み、少なくとも１つの第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)が前記流れ案内面部(５０)から突出し、
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の第１端部(２０１，５０１)は前記流れ案内面部(５０)に固定されており、前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の第２端部(２０２，５０２)は自由端として構成されており、
プロペラ軸線(３２)と前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記第１端部(２０１，５０１)との間の距離は、前記プロペラ軸線(３２)と前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記第２端部(２０２，５０２)との間の距離よりも短く、
少なくとも１つの第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)が前記流れ案内面部(５０)から突出し、前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)の第１端部(５０３)は前記流れ案内面部(５０)に配置されており、前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は船体上及び／又は船舶のプロペラ(３３)のプロペラシャフトを取り付けるために配置される軸受け(３１)上に第２端部(５０４)で固定され、
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ)は前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ)の延長に配置されており、両方が一緒になって完全なフィンを形成し、前記完全なフィンの長さは前記プロペラ（３３）の半径の最大９０％であり、
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の長さは前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)の長さの少なくとも１．５倍であり、
前記第１フィン及び／若しくは前記第２フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は、それぞれプロペラ下方ビート側部(１５)よりもプロペラ上方ビート側部(１４)に多く存在し、又は前記第１フィン及び／若しくは前記２フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は、それぞれ非対称フィン系を構成するように配置されることを特徴とする船舶の所要駆動力を減らすための装置。
【請求項４】
前記流れ案内面部(５０)は前記プロペラ(３３)の上流に配置されており、前記流れ案内面部(５０)は前記プロペラ(３３)から距離を置かれており、前記流れ案内面部(５０)は前記船舶のプロペラ(３３)のプロペラシャフトを取り付けるために配置される軸受け(３１)から距離を置かれていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)は最大形状厚さ(５１)をもち、前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記最大形状厚さ(５１)は、前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の前記第１端部(２０１，５０１)と前記第２端部(２０２，５０２)との間の距離の２５％未満である請求項１〜４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記流れ案内面部(５０)は前記プロペラ(３３)から離れるように方向付けられている前側形状入口エッジ(５２)をもち、前記流れ案内面部(５０)は前記プロペラ(３３)に向かうように方向付けられている前側形状出口エッジ(５３)をもち、前記前側形状入口エッジ(５２)の領域内の前記プロペラ軸線(３２)と前記流れ案内面部(５０)との間の距離は前記前側形状出口エッジ(５３)の領域内の前記プロペラ軸線(３２)と前記流れ案内面部(５０)との間の距離より小さい、あるいは大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記流れ案内面部(５０)と前記プロペラ軸線(３２)との間の最短距離(５４)はプロペラ直径(５５)の半分未満であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記軸受け(３１)は船尾管であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)及び／又は前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は、前記プロペラ軸線(３２)から放射状に配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記完全なフィンの長さは前記プロペラ(３３)の半径の最大７５％であることを特徴とする請求項２若しくは３に記載、又は請求項２若しくは３を直接的若しくは間接的に引用する請求項４〜９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)及び／又は前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は前記プロペラ軸線(３２)に対して迎え角で配置され、前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)及び／又は前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は異なる迎え角を有する請求項１〜１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)は前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)からある範囲又はある角度で突出しているフィン端部小片(２３)を備える前記自由端(２０２，５０２)を有する請求項１〜１１の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記フィン端部小片(２３)は前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)から前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の片側又は両側に突出するだけであり、片側構成の場合、前記フィン端部小片(２３)は少なくとも１つの前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の吸込み側(２０３)に向かって突出する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)の長さは前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)の長さの少なくとも２倍である請求項１〜１３の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記流れ案内面部(５０)の最大形状厚さは、前記流れ案内面部(５０)の長さの７．５％未満である請求項１〜１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記流れ案内面部(５０)と前記プロペラ軸線(３２)との間に少なくとも１つの安定化支柱(２２)が前記流れ案内面部(５０)を安定化するために提供され、前記安定化支柱(２２)は前記流れ案内面部(５０)に一方の端部が固定され、前記軸受け(３１)に他方の端部が固定され、前記安定化支柱(２２)はフィン形状を有するように又は有さないように構成される請求項１〜１５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１フィン(２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ)及び／又は前記第２フィン(２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，５１ａ)は湾曲面をもつように構成されている請求項１〜１６の何れか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記完全なフィンは全体的に湾曲面をもつように構成される請求項２若しくは３を直接的又は間接的に引用する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記流れ案内面部(５０)は周方向で開放又は閉鎖されるように構成される請求項１〜１８の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記流れ案内面部(５０)は前記プロペラ軸線(３２)に対して弓形に構成される請求項１〜１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記流れ案内面部(５０)は弓形で且つ周方向で開放されるように構成されており、断面において、前記流れ案内面部(５０)の弧の長さは、概念的に周方向で閉鎖された前記流れ案内面部(５０)の円周の８０％未満である請求項１〜２０の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記流れ案内面部(５０)は前方ノズル(１０)として構成される請求項１〜２１の何れか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記前方ノズル(１０)の直径は、前記船舶のプロペラ(３３)の直径の５０％未満である請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記流れ案内面部(５０)は真っ直ぐな板である請求項１〜１８の何れか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶、特に大型船の所要駆動力を減らすための装置に関する。本発明による装置は、エネルギー効率を改善するための船舶の駆動システムに特に適している。
【背景技術】
【０００２】
船舶の所要駆動力を減らすための装置は従来から知られている。特許文献１のこのような装置は、例えば、前方ノズルを含んでいる。この前方ノズルは、船舶の進行方向で考えた場合に、プロペラの上流の短い距離か直に、特に取り付けられる。更に、フィン、すなわち(案内)フィンあるいは水中翼が前方ノズルに提供される。前方ノズルは横断面が実質的に浅い円錐形をなし、両開口、すなわち吸水口と排水口の両開口は実質的に円形の開口として構成されており、吸水口開口は排水口開口より直径が大きい。結果として、前方ノズルに取り付けられたフィンによって、特定のプレスワール発生によるプロペラ流入を改善し、プロペラ噴出中の損失を減らすることができる。そのため、このようなシステムによって、所要駆動力のかなりの低減及びエネルギーの節約が達成させる。
【０００３】
けれども、上記の公知装置は、プロペラ流入に対して比較的大きな抵抗を有するので適切な範囲での所要駆動力の低減は低速又は貨物を満載した船舶でのみ主に成立し、公知装置はこのような船舶にのみ使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第２１００８０８(Ａ１)号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、本発明の目的は、高速及び超高速の船舶、例えば２０ノットかそれ以上あるいは２５ノット以上の速度の船舶に特に効果的に使用可能な、船舶の所要駆動力の低減のための装置を提供することです。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、流れ案内装置と、第１フィンの第１端部が流れ案内面部に固定され、第１フィンの第２端部が自由端として構成されるように流れ案内装置から突出した少なくとも１つの第１フィンとを含む船舶の所要駆動力の低減のための装置によって解決される。
【０００７】
流れ案内面部は、１つの部品あるいは１つの部分で形成されるか、あるいは流れ案内面部を形成するための幾つかの個別の部品で構成され、好ましくは個々の部品は互に溶接されるか船体に溶接される。
【０００８】
流れ案内面部は原則として全ての可能な形を持つことができる。同時に、流れ案内面部は水流が少なくとも部分的にプロペラに案内され得る方法で配置及び構成される。例えば、流れ案内面部は正方形あるいは長方形の平板形をもち得る。更に、弓形や曲がった構成は実現可能である。横断面において、弓形に構成された流れ案内面部は円弧形断面、楕円形断面、又はその他の曲がった形をもつ。流れ案内面部は、流動方向、例えば船舶の進行方向の長さをもつ。更に、平板形に構成された流れ案内面部は幅をもち、あるいは弓形に構成された流れ案内面部は円弧長さをもつ。流れ案内面部の厚さは形状の厚さとして以下に示される。両方の長さとまた幅あるいは円弧長さ及び形状厚さは、流れ案内面部の全領域に関して一定であり、又は異なる値をもち得る。例えば、流れ案内面部はプロファイルされることもできる。その場合、例えば、流れ案内面部の１つのエッジが丸く構成されていて、流れ案内面部の中央領域よりも薄い形状厚さをもつ。
【０００９】
本発明によれば、第１フィンは流れ案内面部に適切な方法で第１端部で接続されているか、流れ案内面部に固定されている。例えば、第１フィンは流れ案内面部に第１端部で溶接されるかフランジ取り付けされる。本発明による第１フィンの第２端部は自由端として構成される。しがたって、第１フィンは流れ案内面部から任意のどの方向にも突き出ることができる。第１フィンの第２端部は流れ案内面部に接続されていないか、そうでないなら船舶の船体に固定されている。「フィン」という単語は、好ましくは流れ案内面部にしっかりと配置されている何れかのガイドフィンあるいは水中翼と解釈される。同時に、単語「フィン」はプロペラ流入に影響を与える何れかのガイド装置として解釈され、フィンは通常、水中翼形状、すなわち吸込み及び圧力面を有する。つまり、フィンは、流れ案内面部に配置され且つプロペラ流入に影響を与える固定子という点で流動を案内する表面である。特に、フィンは円弧形、外見上曲がった吸込み側部及び実質的に平らな圧力側部を有することが望ましい。
【００１０】
長さについて述べられる際、第１フィンの形状は同一か異なり得る。特に、第１フィンの長手方向において、形状はそれ自身が回転され得る、つまりよじれることができる。しがたって、流れ案内面部に加えて第１フィンもまた水流に対して案内面としての役割を果たす。流れ案内面部及び第１フィンは互いにある角度で配置され、好ましくは第１フィンは流れ案内面部より小さく設定される。第１フィンの長さは第１フィンの第１端部と第２端部との間の距離と解釈される。第１フィンの奥行きは流れ案内面部の長手方向におけるフィンの奥行きであると解釈され、それは船舶の進行方向である。フィンの厚さは形状厚さとして以下に示される。
【００１１】
本発明の第１フィンという意味は、流れ案内面部から突出し、流れ案内面部に第１端部で接続され、第２端部が自由端として構成される全てのフィンであると解釈される。好ましくは、このような複数の第１フィンが提供される。
【００１２】
好ましくは流れ案内面部はプロペラの上流に配置される。流れ案内面部は船舶あるいは大型船の進行方向で、船舶のプロペラの上流に配置されることを意味する。単語の「進行方向」は、大型船あるいは船舶の進行する順方向としてここでは解釈される。
【００１３】
この場合、流れ案内面部はプロペラから離れた位置であることが更に提供される。更に、流れ案内面部は軸受け、特に船尾管から離れた位置であることが望ましい。船尾管は船舶あるいは船舶のプロペラのプロペラ軸を取り付けられるために使用される。この目的のために、流れ案内面部はプロペラ軸線の上方、下方、あるいは横部分に少なくとも配置され得る。更に、流れ案内面部はプロペラ軸線あるいは軸受けを少なくとも部分的に囲むことができる。特に好ましくは流れ案内面部はプロペラ軸線あるいはプロペラ軸から離れて弓形に配置されている。その場合、弓形に配置された流れ案内面部は周方向に閉じられるように構成させることもできる。けれども、弓形の流れ案内面部は８分の１円弧あるいは４分の１円弧の横断面とすることが好ましい。流れ案内面部は半円、３分の２円弧、４分の３円弧の横断面であることが更に好ましい。
【００１４】
更に、流れ案内面部は弓形及び円弧に開口するように構成されており、流れ案内面部は円形断面をもっていないが、しかし例えば楕円形断面をもつ。好ましくは、流れ案内面部はプロペラ軸線に対して凸状に設定される。
【００１５】
流れ案内面部が弓形構成の場合、横断面において流れ案内面部の円弧長さは、概念的に周方向で閉鎖している流れ案内面部の円周の８０％未満、特に好ましくは６０％未満、非常に好ましくは４０％あるいは３０％未満である。
【００１６】
しかしながら、原理的には、他の断面でも実現可能である。例えば、流れ案内面部は角がある、例えば長方形の断面をもつことができる。更に、流れ案内面部のＵ形の構成は実現可能である。
【００１７】
流れ案内面部上の第１フィンの配置の結果として、第１フィンの第１端部は流れ案内面部に固定されており、第１フィンの第２端部は自由端として構成される。例えば、流動損失が特に高く、効率的な運転のために渦が作り出されるに違いない、それらの領域がまだ第１フィンによってまだ到達可能であるにもかかわらず、流れ案内面部の長さ、幅、円弧長さ、及び／又は形状厚さ等の寸法を従来技術として公知されている装置等と比較してかなり減少させることができる。
【００１８】
加えて、流れ案内面部から始まっている第１フィンの第２端部は、プロペラ軸線から遠ざけられるのが望ましい。すなわち、第１フィンの第１端部からプロペラ軸線までの距離は、第１フィンの第２端部(自由端)からプロペラ軸線までの距離よりも短いことが望ましい。
【００１９】
したがって、流れ案内面部はプロペラシャフトから離れた位置に配置され、プロペラシャフトと流れ案内面部との間の距離は従来技術と比較して短い。第２端部がプロペラ軸線から離れるように流れ案内面部から突き出ている第１フィンであるため、(プロペラシャフトから放射方向において)第１フィンはプロペラシャフトから十分に遠く延ばした先にあることが更に保証されており、したがって、それぞれがプロペラに関連付けられている流入に明確に影響を与えることができる。
【００２０】
流れ案内面部にフィンを取り付けることによって、流れ案内面部からプロペラシャフトまでの距離とまた流れ案内面部の形状厚さとが減少し、それによって抵抗を減少させることができる。したがって、所要駆動力の減少という好ましい結果が維持さえるかときには向上もされ、本装置は今や高速及び超高速船舶にも用いることができる。第１フィンはプロペラハブあるいは船尾管ではなく流れ案内面部から外へ突出することから、第１フィンはプロペラ軸線から外に向かって比較的遠くまで延長されている。しかし、第１フィンは特に曲げ応力に関して十分な強度をもつ。
【００２１】
好ましくは、第１フィンは最大形状厚さをもち、第１フィンのこの最大形状厚さは，第１フィンの第１端部と第２端部との間の距離の５０％未満、特に好ましくは２５％未満、非常に好ましくは１５％未満である。つまり、最も厚いポイントの第１フィンの形状厚さは第１端部と第２端部との間の第１フィンの長さ未満である。
【００２２】
原理的には、流れ案内面部はプロペラ軸線あるいはプロペラシャフトと平行に配置され得る。流れ案内面部とプロペラ軸線との間の距離が実質的に互いの領域内で一定であることを意味する。けれども好ましくは、流れ案内面部はプロペラ軸線に対して後方あるいは前方に向かって斜めに配置される。その場合、流れ案内面部は好ましくは形状をなぞるように構成される。つまり、流れ案内面部は、プロペラから離れる方に向き且つ船舶の進行方向の前方から水流が当たる形状入口エッジをもつ。流れ案内面部の形状出口エッジは、プロペラに向いている。ゆえに、形状入口エッジ及び形状出口エッジは流れ案内面部の２つの前側エッジを含む。プロペラ軸線に対して後方に向かって傾く流れ案内面部の場合、プロペラ軸線と流れ案内面部との間の距離は、形状出口エッジの領域よりも形状入口エッジの領域で大きい。流れ案内面部のこのような配置による結果、プロペラへの流入量は一定の領域内で特に有利な影響を与えることができる。プロペラ軸線に対して傾斜して配置された流れ案内面部の場合、流れ案内面部の長手方向軸線はプロペラ軸線と平行に走っていないが、結果としてある角度でプロペラ軸線に対して傾斜している。
【００２３】
好ましくは、流れ案内面部とプロペラ軸線との間の最短距離はプロペラ直径の半分未満あるいはプロペラの半径未満である。プロペラ軸線の後方に向かって傾いた流れ案内面部の場合、流れ案内面部の形状出口エッジ領域内の流れ案内面部とプロペラ軸線との間の距離は、プロペラの直径の半分より短い。
【００２４】
好ましくは、流れ案内面部から突出する少なくとも１つの第２フィンが更に提供される。その場合、第２フィンはその第１端部で流れ案内面部に配置されるか固定され、その第２端部は軸受け、特に船尾管に配置されるか船尾管に固定される。したがって、流れ案内面部から始まる第２フィンはプロペラ軸線に向かっており、第１フィンと対照的で、第２フィンは自由端を有しておらず、船体あるいは軸受けに接続される。しがたって、第２フィンは軸受けから流れ案内面部の２つの固定されたベアリングポイント間に渡っている。２つの端部間において、好ましくは、第２フィンは圧力側部、吸込み側部、前端帯板、及び終端帯板をもつ。この構成は、流れ案内面部から自由端と共に外へ突出している第１フィンと同様に適用される。船体の構成によって、軸受けに代えて、船体に直接あるいは船体の装甲に第２フィンは第２端部で取り付けられる。
【００２５】
「第２フィン」は、流れ案内面部から突き出ており、第１端部で流れ案内面部に接続し、第２端部で軸受けあるいは船体に接続している全てのフィンとして本発明で解釈される。好ましくは、この様な複数の第２フィンが提供され得る。
【００２６】
第１フィン及び／又は第２フィンが実質的に流れ案内面部の長手方向軸線あるいは船舶の駆動プロペラのプロペラ軸線に対して放射状に配置されることは更に望ましい。好ましくは、第１フィン及び第２フィンの両フィンは放射方向で配置される。原則として、第１フィン及び第２フィンはそれぞれの接線が異なる角度で配置される。第２フィンの接線が流れ案内面部の内壁表面のポイントを通過するのに対して、第１フィンの接線は流れ案内面部の外壁表面のポイントを通過する。流れ案内面部の外壁表面はプロペラ軸線あるいはプロペラシャフトから遠ざかる壁の表面として解釈されるのが望ましい。他方、内壁表面はプロペラ軸線あるいはプロペラシャフトに対向する流れ案内面部の壁の表面として解釈されるのが望ましい。
【００２７】
流れ案内面部の長手方向において個々のフィン(第１フィン及び第２フィン)の延長は、流れ案内面部の長さよりも小さいか短いことが更に好ましい。「延長」は、流れ案内面部の長手方向に伸びているフィンに関して、流れ案内面部の長手方向形状の領域あるいは長さとして解釈される。特に好ましくは、流れ案内面部の長手方向軸の個々のフィンの延長は、流れ案内面部の長さの９０％未満、非常に好ましくは８０％未満、更に好ましくは６０％未満である。長手方向は実質的に流動の方向に対応する。フィンは実質的に流れ案内面部の後方領域(プロペラに面している領域)に配置されることが更に好ましい。しかしながら原則として、長手方向で流れ案内面部の延長全体に渡る第１フィンの構成あるいは進行方向に関して前方又は中央でのフィンの配置が可能である。
【００２８】
第１フィン及び第２フィンのそれぞれ２つの第１端部は流れ案内面部に固定される。有利に、第１フィンの第１端部は流れ案内面部の外壁表面に固定され得る。例えば、流れ案内面部形状内のフランジ取付部あるいはガイド部によって流れ案内面部の壁に固定される。代わりに、案内表面形状あるいは流れ案内面部を通って第１フィンを導くこともまた可能である。ゆえに、第１フィンの第１端部は第１フィンの根元を形成し、第２端部は第１フィンの先端を形成する。
【００２９】
第１フィンのために記載された全ての可能な構成は第２フィンも同様の構成であり、逆に言えば、あるいは応用できる。
【００３０】
流れ案内面部は好ましくは第２フィンを介して船体に接続される。加えてあるいは代わりに、流れ案内面部はさらなる接続手段を介して船体に接続される。例えば、流れ案内面部の下方又は上方に配置される「ブラケット」、保持クリップ、あるいは軸ブラケット腕がある。軸ブラケット腕は少なくともある特定の範囲で同じくフィンとしても構成することができた。
【００３１】
好適な実施形態では、複数の第１フィン及び第２フィンが提供される。これは、それぞれの第１端部で流れ案内面部に接続され且つそれぞれの第２端部が自由な状態で配置されるような方法で流れ案内面部から外側へ突出する、複数のフィンが提供されることを意味する。更に、第１端部で流れ案内面部に接続され且つ第２端部で船体あるいはプロペラシャフトに接続される複数のフィンが提供される。特に、第１フィン及び第２フィンは同数提供されるのが望ましい。けれども原理的には、第１及び第２フィンの数は同じではない数で提供することもできる。
【００３２】
装置は少なくとも３つの第１フィン及び／又は少なくとも３つの第２フィンをもつのが特に望ましく、好ましくは３つから７つの第１フィン及び／又は３つから７つの第２フィンをもつ。好適な実施形態では、奇数の第１フィン及び／又は第２フィンが提供され得る。
【００３３】
流れ案内面部のプロペラ下方ビート側部より流れ案内面部のプロペラ上方ビート側部により多くの第１フィンが提供され、流れ案内面部のプロペラ下方ビート側部より流れ案内面部のプロペラ上方ビート側部により多くの第２フィンが提供されることが更に望ましい。単語「流れ案内面部のプロペラ上方ビート側部」とは、プロペラ上の流れ案内面部の側面として解釈される。プロペラは、前方に進行する際、正面視で流れ案内面部の下流に配置され、底部から頂部へ回転する。したがって、プロペラ下方ビート側部にあるプロペラは頂部から底部へ回転する。本発明における実施形態では流れ案内面部で特に有効に使用される。流れ案内面部の中心の長い回転軸線はプロペラ軸線に対して横に変位していない。しかし、逆に、中心縦軸による流れ案内面部の仮想分割線による流れ案内面部の２分の１はプロペラ上方ビート側部に位置し且つ残り半分はプロペラ下方ビート側部に位置するようにプロペラ軸線に垂直な平面に回転軸線は位置する。
【００３４】
プロペラに対する回転損失を最小にし且つ船舶の船体のよってかき回されるプロペラ流入によって誘発されるプロペラ逆流中のねじれを減小するために、(前の)渦は、流れ案内面部に配置されるフィン(第１フィン又は第２フィン)によって作り出される。フィンは、先端にフィンをもつ流れ案内面部のないプロペラと比較して、流動のより小さいねじれがプロペラ逆流領域内のプロペラ下流に設定されるような方法で整列される。もし少なくとも１つの第１フィン及び／又は１つの第２フィンがプロペラ上方ビート側部よりプロペラ下方ビート側部により位置するならば、プロペラ逆流のねじれはその時特に小さい。
【００３５】
プロペラ上方ビート側部及びプロペラ下方ビート側部に第１フィン及び／又は第２フィンの分布に代えてあるいは追加で、第１フィン及び／又は第２フィンは非対称第１フィンシステム又は非対称第２フィンシステムを形成され得る。ここで非対称は、例えば、プロペラ軸線に関するフィンの配置角度及び／又は形状長さ、形状断面、あるいは別の寸法に関連する。プロペラ軸線上に方向付けられる角度配置に関して非対称の場合において、プロペラ軸線から放射方向に視認した際、個々の第１フィン及び／又は第２フィンの軸線間に不等角分布が設定される。もし流れ案内面部の垂直中心軸線が対称軸線として使われるならば、非対称配置は同じく存在し得る。この対称軸線は流れ案内面部の上方ビート側部及び下方ビート側部を通常同時に分割する。これは、配置し整列するための簡単な方法で、特に効果的な第１フィンシステム又は第２フィンシステムをもたらす。
【００３６】
更に好適な実施形態では、両方が合わさって完全なフィンを形成するように、少なくとも１つの第１フィンは少なくとも１つの第２フィンの延長線に配置される。ゆえに、例えば、第１フィン及び第２フィンの長手方向軸線は互い上に実質的に位置することができ、及び／又は、第１フィン及び第２フィンは共通の放射線上に配置される。好ましくは、ただ流れ案内面部が２つのフィンの間に位置するように、流れ案内面部の内壁表面に便宜上配置されている第２フィンの第１端部が、流れ案内面部の外壁表面に配置されている第１フィンの第１端部の反対に位置する。原理的には、互いに隣接するか互いからほんの少し離れるかするように、両端部領域は流れ案内面部の形状内又は流れ案内面部内に互いに導入され得る。流れ案内面部でリセスを通って導かれる連続的なフィンを使うことは同じく可能であり、そして一方部分は第１フィンを形成し且つ他方部分は第２フィンを形成する。２つのフィンのこの好ましい配置の結果として、流体学的に、便宜上、軸受けから第１フィンの自由端まで伸びる単一フィンが得られる。もし、複数の第１フィン及び第２フィン(特に第１フィン及び第２フィンが同数)が提供されるならば、これらはフィンとして互いに効果的に配置され、完全なフィンを形成する。ゆえに、例えば、３つの第１フィン及び３つの第２フィンは合わせて３つの完全なフィンを形成することができる。
【００３７】
従来技術として知られている純粋な固定子の配置又は船尾管から放射状に突出している流れ案内面部のないフィンの配置と比較して、全体配置の際立って増加した強度が流れ案内面部の提供によって得られる。結果として、プロペラへの流入量に最適に影響を与えるため、あるいは可能な最良の効率を達成するために、保証された疲労強度で、完全はフィンは十分長く設計され得る。従来技術として知られている流れ案内面部のない長いフィンをもつ配置では、疲労強度はしばしば達成されない。
【００３８】
完全なフィンの長さは一般的に、船舶のプロペラの半径より長い又は小さい。完全なフィンの長さは、２つのフィン(第１フィン及び第２フィン)の間に配置される任意の流れ案内面部も含め、プロペラ軸線から第１フィンの最も外側の(自由な)端部までが測定される。好ましくは、完全なフィンの長さは、プロペラの半径の最大９０％、特に好ましくは最大たったの７５％である。けれども、装置の十分な強度はそれらによって達成される。
【００３９】
更に好適な実施形態では、第１フィン及び／又は第２フィンはプロペラ軸線に対して迎え角で放射状に配置される。特に、第１フィン及び第２フィンは異なる迎え角をもつことができる。もし複数の第１フィン及び／又は第２フィンが提供される場合、それらもまた互いの間で異なる迎え角をもつことができる。異なる迎え角を設定することによって、プレスワールを最適化することができる。例えば、調整角度は、それぞれのフィンの前端帯板から終端帯板までをなぞる翼弦によって囲まれるか、横断面図におけるフィンの長手方向軸線及びプロペラ軸線によって囲まれる。
【００４０】
更に好適な実施形態では、第１フィンは流れ案内面部から最も遠い第１フィンの領域を形成する自由端をもつ。この自由端領域で、フィン端部小片は第１フィンから突き出る。ゆえに、例えば、このフィン端部小片の長手方向軸は第１フィンの長手方向軸に対して所定角度で配置される。単語「突出しているフィン端部小片」は、本発明において、第１フィンの延長に正確に配置されていないけれども、第１フィンから斜めにあるいは第１フィンから特定の角度で突き出ているか、仮想の第１フィンの延長された形状から外れている、第１フィンの自由端の領域に配置された全ての構成要素を一般的に意味する。したがって、フィン端部小片はフィン平面から突き出ている。このような突き出ているフィン端部小片は、航空機翼形として知られている「ウイングレット(winglets)」と同様の役割を果たし、第１フィンの端部領域で分離される渦及び同時に発生するキャビテーションの可能性を低減する。
【００４１】
フィン端部小片は半径内の放射状範囲で第１フィンの自由端部領域に入ることができる。代わりに、フィン端部小片は、フィン端部小片平面及び第１フィンの延長した平面が所定角度であるように、第１フィンの自由端に斜めに取り付けられ得る。
【００４２】
原則として、フィン端部小片は第１フィンから第１フィンの両サイド、つまり圧力側部及び吸込み側部の両サイド、又は片側に突き出ることができる。最後の実施形態では、結果として渦形成の軽減に関連するより重要な流体学的効果が達成され得るため、フィン端部小片が第１フィンの吸込み側部に向かって突き出るだけが望ましい。フィン端部小片が第１フィンの両サイドに突き出るか突き出す実施形態のために、それぞれが片側に突き出る２つの独立したフィン端部小片もまた提供され得る。けれども原則として、この実施形態ではフィン端部小片の単一片デザインが可能である。
【００４３】
少なくとも１つの第１フィン及び１つの第２フィンが存在する場合、第１フィンは第２フィンより大きい長さを有することが更に好ましい。特に、第１フィンの長さは第２フィンの長さと比べて少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも２倍である。この実施形態の結果として、所要駆動力に関して及び装置の安全性に関連して改善された効果が達成される。この好ましい実施形態における長さの配分として、装置が比較的低い抵抗をもち非常に速い船舶でも利用できるように、流れ案内面部はプロペラシャフトの軸受けの比較的に近くに配置されている。けれども一般的に、第２フィンは第１フィンより大きい長さ、例えば少なくとも１．５倍又は少なくとも２倍の長さをもつか両方のフィンがおよそ同じ長さをもつようなどんな設計でも可能である。
【００４４】
装置の低い抵抗を十分に保証するために、更なる実施形態によれば、流れ案内面部の形状厚さが流れ案内面部の長さの１０％を超えない、好ましくは７．５％を超えない、特に好ましくは６％を超えないことが提供され得る。ここで、長手方向における最大形状厚さ及び最大延長は、つまり流れ案内面部の形状入口エッジから形状出口エッジまでが使用されるのが好ましい。これにより、装置の抵抗もまた更に低減される。
【００４５】
更に好ましい実施形態では、軸受けと流れ案内面部の内側との間に位置し、軸受け及び流れ案内面部の両方に固定されている安定支柱が更に提供される。このような安定支柱は、もし装置の局所的な条件や特定の構成に従うならば、装置あるいは流れ案内面部の求められる付加的な安定化や維持を提供され得る。支柱は一般的に、流れ案内面部なしで通常の圧縮した棒又は引っ張り棒として構成され得る。代わりに、例えばプレスワールを作り出すことで同様にプロペラ流動に特定の影響を与えるために、安定化支柱自身はフィン形状、すなわち水中翼の形状をもち得る。
【００４６】
第１フィン及び／又は第２フィンは更に弧を描くように構成され得る。飛行でとりわけよく知られている単語「湾曲(swept)」は、本明細書において、流れ案内面部の長手方向軸線に直交する線に対する第１フィン及び／又は第２フィンの偏差角として解釈される。その場合、流動の方向から視認する際、フィン(第１フィン及び／又は第２フィン)の前縁及び／又は後縁は、直交する線に関して斜めに傾けられている(これらの状態は前縁湾曲あるいは後縁湾曲として知られている)。
【００４７】
好適な実施形態では、第１フィン及び／又は第２フィンの前縁だけ直交する線に関して傾けられているか直交する線に対して斜めに配置されており、そして後縁は直交する線におおよそ平行に整列されている。第２フィンは構成されず、第１フィンだけが弧を描く構成の実施形態もまたあり得る。
【００４８】
更に好ましい実施形態では、第１フィン及び第２フィンの両方が弧を描くように構成されている。流れ案内面部が少なくとも１つの完全なフィンを備えるとき、つまり流れ案内面部の長手方向軸線の直角線に対して第１フィン及び第２フィンの前縁及び／又は後縁の同じ偏差角で、完全なフィンが連続的に弧を描くように構成されるのが特に好ましい。
【００４９】
流れ案内面部がノズル、更に好ましくは前方ノズルとして構成されることがより好ましい。この目的では、流れ案内面部はプロペラ上の流動を特に案内するための特徴をもつような方法で形成されるだけでなく、流入速度が少なくとも一部で増加されるような方法でもまた形成される。これは、例えば流れ案内面部の長手方向で(横断面図において)リングの半径内に、プロペラに向かって前方から後方へと減少する弓形に構成された流れ案内面部で提供され得る。
【００５０】
前方ノズルは大型船又は船舶の進行方向において、船舶のプロペラの上流に配置されるノズルとして解釈される。
【００５１】
流れ案内面部がノズル又は前方ノズルとして構成される好適な実施形態では、例えばコルトノズルやラダープロペラとは違って、プロペラはノズル又は前方ノズルの内側に配置されない。更に、ノズル又は前方ノズル及びノズルとして構成されない流れ案内面部は、プロペラから離れて配置される。ノズル又は前方ノズルは、少なくとも一部がそれらの後ろに配置されるプロペラでずっと流れ出る水流が案内されるような方法で構成される。通常ノズル又は前方ノズルは管の形をしている。けれども、何れの断面形状、例えば曲げられている断面形状も実現可能である。
【００５２】
ノズル又は前方ノズルは少なくとも１つの部品、あるいはノズル又は前方ノズルを形成するためのいくつかの個別の部分で構成され得る。個別の部分は好ましくは互いにあるいは船体に溶接される。ノズル又は前方ノズルの少なくとも１つの部分的な領域は、船舶のプロペラのプロペラ軸の下に配置される。
【００５３】
一般的に、ノズル又は前方ノズルはノズル又はノズルリングの部分的な部分(例えば、４分の１ノズルリング、３分の１ノズルリング、２分の１ノズルリング等)だけを含む。このような実施形態では、周方向で見た場合、ノズル又は前方ノズルは開いているように構成される。
【００５４】
けれども好ましくは、ノズル又は前方ノズルは円周方向で閉じられているように構成される。この目的のために、ノズル又は前方ノズルは円周方向においておおよそ３６０度連続的であるように構成される。更に、円周閉鎖ノズルで多部品で構成されるノズル又は前方ノズルの場合、特に、ノズル又は前方ノズルの個々の部品は船体及び／又は船尾管がノズルの円周の一部を形成するように船体及び／又は船尾管に接続され得る。
【００５５】
装置の全ての上述した実施形態では、流れ案内面部はノズル又は前方ノズルとして構成され得る。このような構成では、第１フィンはノズル又は前方ノズルから外側へ突き出て配置される。そのため、このような実施形態で第１フィンは外部フィンとも称される。他方、流れ案内面部がノズル又は前方ノズルとして提供される際、第２フィンはノズル又は前方ノズルの内側に配置される。したがって、これらの第２フィンは内部フィンとも称される。
【００５６】
ノズル又は前方ノズルの周方向で閉じられている形状の好ましい結果として、ノズル又は前方ノズルのノズルジャケットによって囲まれ、両方の開口(水入口及び水出口開口)で概念的に閉じられている内部領域をもつ。その場合、好ましくは少なくとも１つの外部フィンはこの内部領域の外に配置され、前方ノズル又はノズルから視認した際にどちらかと言えば外へ突き出る。特に、少なくとも１つの外部フィンはノズル又は前方ノズルの外側から突出し得る。
【００５７】
従来技術と対照的に、ノズル又は前方ノズルに関するフィン、少なくとも１つの外部フィンはノズル又は前方ノズルの外側に提供される。便宜上、外部フィンの少なくとも１つの端部領域は、ノズル又は前方ノズルの外壁表面に配置され、そこから外側に突出する。すなわち、少なくとも１つの外部フィンの残っている領域はノズル又は前方ノズルから離れて配置されている。まずノズル又は前方ノズルの外側にフィンを提供する結果として、ノズル又は前方ノズルの直径及び／又は形状厚さが従来技術として知られている装置と比較して際立って減少し、そして、少なくとも１つの外部フィンがそれらの領域に到達するにもかかわらず、流動損失が特に高く且つ渦が効率的な運転のために作り出されることで達成される。もし従来技術として既知の装置の直径が単純に減少しているならば、本発明とは対照的に(プロペラハブから放射方向に視認した場合)、フィンはプロペラハブから遠くへ十分に延長されていない。そして、そのため、それぞれの場合に割り当てられたプロペラへの流入に積極的な影響を与えるフィンは長くないかただ小さい範囲だったのだろう。
【００５８】
前方ノズル又はノズルの外側に取り付けられる１つ以上の外部フィンによってノズル又は前方ノズルの直径及び抵抗は減少し得る。その結果、所要駆動力の減少に積極的な影響が維持されるか任意に一層改善される高速及び超高速船舶のためにも本装置が使用され得る。外部フィンがおそらくプロペラハブ又は船尾管からではなくノズル又は前方ノズルから外側へ突出するため、プロペラ軸線から視認する際に外部フィンは比較的に遠くの外側に拡張され、それにもかかわらず十分な強度、特に曲げ応力に関しての強度をまだ持つ。
【００５９】
ノズル又は前方ノズルは回転対称又は非回転対称となるように設計され得る。更に、ノズル又は前方ノズルはプロペラ軸線と同心又は偏心に配置され得る。特に、ノズル又は前方ノズルの回転軸及び／又は長手方向軸はプロペラ軸線に対して上方及び／又は横へオフセットされて配置され得る。更に、ノズル又は前方ノズルは自身の回転軸又は長手方向軸がプロペラノズルと平行に走るようにか、プロペラ軸線に対して斜めに走るよう、つまりプロペラ軸線に対して傾いているような方法で配置され得る。ノズル又は前方ノズルは更に好ましくはプロペラ軸線に対して水平方向で中心に整列される。結果として、ノズル又は前方ノズルの回転軸線及びプロペラ軸線は鉛直面に位置する。けれども一般的に、プロペラ軸線又はその平行面を通っている垂直線に関してノズル又はプレノズルのねじれた配置も可能である。
【００６０】
水の速度が通常、船舶の形あるいは船体の構成の結果として前方ノズル又はプロペラの上流領域よりも下流領域でより速いため、プロペラ軸線に関するノズル又は前方ノズルの上方及び／又はサイドの変位は、特に有効であり得る。プロペラ軸線に対する前方ノズルの変位の結果として、船体の特定の構造に改造され、プロペラ流入の均一化とそのために最も良い効率がおそらく達成され得る。
【００６１】
便宜上、前方ノズルは連続的及び／又はワンピースの環状体あるいはノズルリングでできている。好適な実施形態は、ノズル又は前方ノズルが便宜上それぞれのプロペラに割り当てられる、多数プロペラ船舶でも使われる。プロペラが割り当てられた装置には、通常、固定されて据え付けられるか船体の上の固定位置に据え付けられる。前方ノズル又はノズルは船舶のプロペラと共に駆動システムを形成する。
【００６２】
更に、もしノズル又は前方ノズルの直径がノズル又は前方ノズルが割り当てられるプロペラの直径の８５％、好ましくは７０％、特に好ましくは５０％あるいは３０％でしかないなら効果的である。これは、ノズルの形状又はノズルリング全体が大きすぎず、そしてそのためにノズル又は前方ノズルの抵抗が非常に低いので高速及び超高速船舶で装置を使えることを保証する。もしノズル又は前方ノズルが回転対称、円筒形、又は円錐形でないとした場合、直径に代えて、高さ又は幅におけるノズル又は前方ノズルの最大延長はプロペラ直径と関係があり得る。更に、前方ノズルの外径は便宜上使用できる。
【００６３】
本発明は図面に示された好適な実施形態を使って以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１はプロペラの上流に配置されたプレート形に構成された流れ案内面部を備える船体の下部領域の背面図を示す。
【図２】図２はプロペラの上流に配置された弓形に構成された流れ案内面部を備える船体の下部領域の背面図を示す。
【図３】図３は第１フィンを備える流れ案内面部の側面図を示す。
【図４】図４は弓形に構成された流れ案内面部を備えるさらなる実施形態の斜視図を示す。
【図５】図５はフィン断面図を示す。
【図６】図６はプロペラの同軸上に配置された前方ノズルを備える船体の下部領域の背面図を示す。
【図７】図７はプロペラ軸線に関して上方にシフトした前方ノズルを備える船体の下部領域の背面図を示す。
【図８】図８はプロペラ軸線に対して傾けられた外部フィンを備える前方ノズルの側面図を示す。
【図９】図９は装置のさらなる実施形態の斜視図を示す。
【図１０】図１０は図９の装置の側面図を示す。
【図１１】図１１は船体の据え付けられた装置のさらなる実施形態の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下に示す様々な実施形態では、同じ部材は同じ参照番号が付されている。
【００６６】
図１は船体３０の後方の下部領域の背面図を示す。船尾管として構成される軸受け３１はおよそ水平線方向において船体３０から船尾へ突出する。図１の図面において、軸受け３１は図面の平面あるいはこれの中から外に向かう。プロペラシャフト(図示されていない)はプロペラ軸線３２に沿っており、軸受け３１に取り付けられる。図１の図面において、プロペラ軸線３２もまた図面の平面又はこれの中から外に向かっている。進行方向で流れ案内面部５０の下流に位置し且つ図面の外側であるため、プロペラ３３はプロペラ円の概略が示されるだけである。この船舶はいわゆる単一プロペラ船舶であるため、１つのプロペラ３３をもつだけである。
【００６７】
流れ案内面部５０はプロペラ３３のプロペラ上流から離れて配置されている。更に、流れ案内面部５０は板形で構成されており、そのためプロペラ軸線３２と平行な平面に延長されている。図１に示される流れ案内面部５０は、プロペラ軸線３２から一定距離５４に位置する。
【００６８】
図１に示されている装置１００は流れ案内面部５０から外側に突き出ている２つの第１フィン５０ａをもつ。これら２つの第１フィン５０ａのそれぞれは第１端部５０１で流れ案内面部５０に接続されている。第１フィン５０ａのそれぞれの第２端部５０２は自由な端部として構成されている。更に、図１に示される装置は第２フィン５１ａをもつ。この第２フィン５１ａは第１端部５０３で流れ案内面部５０に接続されている。第２フィン５１ａの第２端部５０４は軸受け３１に接続されている。
【００６９】
図２は船体３０の後方領域の背面図を示す。図２による装置は、流れ案内面部５０が弓形に構成されているという点だけが図１による装置とは異なる。
【００７０】
図３は船舶の下部船尾部分の側面図を示す。船体３０の船尾からおおよそ水平に突き出ている軸受け３１は、プロペラシャフト(図示されていない)が配置されている船尾管として構成されている。プロペラシャフトはプロペラ軸線３２に沿っている。プロペラ３３は軸受け３１の端部に備えられている。更に、プロペラ３３の進行方向上流において、流れ案内面部５０はプロペラ３３から離れて且つプロペラ３３の上流に示されている。更に、外側又は上方に突き出ている第１フィン５０ａは流れ案内面部５０の上に位置している。第１フィン５０ａは、第２端部５０２が自由な状態にある端部として構成されるのに対して、当該弓形に形成された流れ案内面部５０の上部領域に第１端部５０１で接続している。
【００７１】
図４は装置１００の更なる実施形態の斜視図を示す。この装置１００は周方向で開いているように構成された前方ノズル１０と、４つの外部フィン２０ａ〜２０ｄと同様に４つの内部フィン２１ａ〜２１ｄとを含む。それぞれのフィン２０ａと２１ａ、２０ｂと２１ｂ、２０ｃと２１ｃ、２０ｄと２１ｄが対となり、完全フィンを形成する。ゆえに、図４によれば、流れ案内面部５０は開いているノズルリングとして構成されている。このノズルリングはおおよそ円周の３分の２が閉じられたノズルに対応するため、開いているノズルリングはいわゆる３分の２ノズルに対応する。更に、図９に対する説明も参照する。図９は同様の実施形態を示すけれども、図４に示される実施形態と対照的である円周方向で閉鎖されるように構成されている前方ノズル１０を図９の装置１００が示す。
【００７２】
図５はフィンの実施例の横断面図を示す。示されたフィンは原則として第１フィン５０ａ又は第２フィン５１ａの断面図である。図５に示された例では、示されたフィンが第１フィン５０ａである。フィン５０ａは、図５のトップに配置されたカーブした吸込み側部２０３と、その反対側に配置されたおおよそ平面の圧力側部２０４とをもつ。フィン５０ａの前縁の部分を形成する丸い前面２０５は、前方ノズル１０に取り付けられた状態で流れの中に置かれるのが望ましい。つまり、上流に配置される。その効果に、フィン５０ａの後縁部分を形成するおおよそ尖った裏面２０６(すなわち形状端部)は前方ノズル１０に取り付けられた状態でプロペラ流動の下流に置かれるのが望ましい。
【００７３】
図６は船体３０の後方の下部領域の背面図を示す。軸受け３１はおおよそ水平方向で船体３０から船尾に突き出る船尾管として構成される。図６の図面では、軸受け３１は図面の平面あるいはこれの中から外に向かう。プロペラシャフト(図示されていない)はプロペラ軸線３２に沿っており、軸受け３１に取り付けられる。図６の図面において、プロペラ軸線３２もまた図面の平面又はこれの中から外に向かっている。プロペラ軸線３２はプロペラ軸線３２について同心に配置される前方ノズル１０の長手方向軸線を同時に形成する。好適な本実施形態の前方ノズル１０は回転対称体であることが示されているため、プロペラ軸線３２は前方ノズル１０の回転軸線を同時に形成する。進行方向で前方ノズル１０の下流に位置し且つ図面の外側であるため、プロペラ３３はプロペラ円の概略が示されるだけである。この船舶はいわゆる単一プロペラ船舶であるため、１つのプロペラ３３をもつだけである。
【００７４】
前方ノズル１０は周方向で閉鎖しており、内部壁表面１２と外部ノズル壁表面１３とで構成されるノズル壁１１をもつ。垂直中心線３４及び水平中心線３５はプロペラ３３を通るように描かれている。前方ノズル１０はプロペラ３３に同心で配置されるため、中心線３４，３５は前方ノズル１０のための中心線でもある。プロペラ軸線３２は２つの中心線３４，３５の交差する点に位置する。垂直中心線３４による前方ノズル１０の仮想分割において、左半分の前方ノズルは前方ノズル１０のプロペラ上方ビート側部１４であり、右半分の前方ノズルは前方ノズル１０のプロペラ下方ビート側部１５である。
【００７５】
軸受け３１と前方ノズル壁１１の内側１２との間にわたるように配置される内部フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれは(右回りプロペラに関して)、前方ノズル１０のプロペラ上方ビート側部１４に提供される。軸受け３１と前方ノズル壁１１との間にわたるもう１つの内部フィン２１ｄはプロペラ下方ビート側部１５に取り付けられており、特に水平中心線１５の上にある。内部フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄはそれぞれ軸受け３１と前方ノズル１０に固定される。４つの外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは前方ノズル１０の外ノズル壁表面１３から外へ突出している。外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはそれぞれ内部フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの延長に配置されている。外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとまた内部フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとはプロペラ軸線３２又は前方ノズルの回転軸線の放射状に全て配置されており、そのためプロペラ軸線３２の放射方向にある。個々のフィン２０ａと２１ａ、２０ｂと２１ｂ、２０ｃと２１ｃ、２０ｄと２１ｄのペアはそれぞれで完全なフィンを形成する。すなわち、それらは連続的なフィンとしておおよそ流体学的な役割を果たすが、事実上前方ノズル１０によって遮られ、その上、それぞれが固定される(例えば、溶接されるか前方ノズルに溶接される)。それによって、装置１００は比較的大きな長さの完全なフィンで高い安定性を獲得する。
【００７６】
全体的に３つの完全なフィンはプロペラ上方ビート側部１４に、そして１つの完全なフィンプロペラが下方ビート側部１５に配置されている。プロペラ下方ビート側部１５で特に水平中心線３５の下方に、軸受け３１と前方ノズル１０との間にあり且つそれら両方に接続されている安定化支柱２２が更に提供されている。安定化支柱２２は圧縮又は伸張棒としての役割を果たし且つ船体に前方ノズル１０を安定して固定されるような方法で構成されている。安定化支柱２２はフィンとして構成されない。つまり、水中翼又は同種のものをもっていないが、少しばかり流動に影響を与えることができる。安定化支柱２２は、フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと比較してより大きな形状厚さをもつ。
【００７７】
外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれは前方ノズル１０の外部壁表面１３に配置され、前方ノズル１０に接続される第１端部２０１をもつ。外部フィンはまた第１端部２０１の反対側に自由端として構成される第２端部２０２をもつ。フィン端部小片２３は第２端部２０２から横に突き出る。図６の図面では、フィン端部小片２３は吸込み側部を形成する外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃの下側にそれぞれ向かっている。外部フィン２０ｄの自由端２０２に備えられている２つのフィン端部小片２３は互いに対照的に配置されている。１つのフィン端部小片２３は外部フィン２０ｄの上方側に向かって突き出ており、１つのフィン端部小片２３は外部フィン２０ｄの下方側に向かって突き出ている。フィン端部小片２３は「ウイングレット(winglets)」として作用し、外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの自由端２０２の領域のいわゆる分離乱流及びキャビテーションを減らす。フィン端部小片２３のそれぞれは半径方向において外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄをそれぞれ越えている。
【００７８】
図７は図６と同様である。図７による実施形態では、図６と異なり、前方ノズル１０の長手方向軸線として同時に形成される回転軸１６を備える前方ノズル１０がプロペラ軸線３２に対して上方にシフトしている。したがって、図６に図示されている内部フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが同じ長さをもつのに対して、内部フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは異なる長さをもつ。安定化支柱２２は図６の実施形態と比較して短くなっている。その上、図６に図示されている外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがそれぞれ同じ長さをもつのに対して、図７の図面では外部フィン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは異なる長さをもつ。図６の実施形態及び図７の実施形態の両方において、プロペラ３３の半径は完全なフィンの長さ(最も長い)よりそれぞれの場合で長い。図７の図面では、最大完全フィン(例えば、外部フィン２０ｃと内部フィン２１ｃとで構成される)の長さは図６の完全なフィンより長い。
【００７９】
図８は船舶の下部の船尾部分の側面図を示す。プロペラシャフト(図示されていない)に配置されている船尾管として構成される軸受け３１は、船体３０の船尾からおおよそ水平に突き出している。プロペラシャフトはプロペラ軸線３２に沿っている。プロペラ３３は軸受け３１の端部に備えられている。前方ノズル１０は進行方向でプロペラ３３の前方にさらに備えられている。回転軸線又は長手方向軸線１６は回転対称の前方ノズル１０を通って中心に走っている。前方ノズル１０はプロペラ軸線３２に対して回転軸線１６で上方にシフトされている。更に、回転軸線１６はプロペラ軸線３２に対して斜めに傾いている。すなわち、進行方向から視認した場合、前方ノズル１０は上方エッジ領域の先を行くことで整列されているか配置されている。プロペラ軸線３２に対して前方へ且つ下方へ傾斜しているか傾けられている。前方ノズルの上方領域では、外部フィン２０が前方ノズルから外に突出している。進行方向で視認した場合、外部フィン２０はプロペラ３３に直面する前方ノズル１０の後方領域に位置している。船舶を操縦するための舵(ラダー)３６は進行方向でプロペラ３３の下流に備えられている。
【００８０】
図９は本発明によるもう１つの実施形態の装置１０の斜視図を示す。装置１００は、周方向でそれ自身が閉じられたノズルリング又は前方ノズル１０と、フィン２０ａと２１ａ、２０ｂと２１ｂ、２０ｃと２１ｃ、２０ｄと２１ｄのペアがそれぞれで完全なフィンを形成する４つの外部フィン２０ａ〜２０ｄ及び４つの内部フィン２１ａ〜２１ｄとをまた含む。個々のフィン２０ａ〜２０ｄ；２１ａ〜２１ｄはそれぞれ、図５に示されるような横断面図をもつ。特に、フィン２０ａ〜２０ｄ；２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、吸込み側部２０３及び圧力側部２０４を含む。フィン２０ａ〜２０ｄ；２１ａ〜２１ｄは前方ノズルの後方領域にそれぞれ配置されている。図９の図面では個々のフィン２０ａ〜２０ｄ；２１ａ〜２１ｄが前方ノズル１０に接続されている状態で連続的に示されていない。進行方向３７で視認した場合、外部フィン２０ａ〜２０ｄ及び内部フィン２１ａ〜２１ｄ両方が前方ノズル１０の前方領域に配置されている。特に、進行方向から視認した場合、後方領域は前方ノズル１０の全長の７０％以下、好ましくは５５％以下である。前方ノズル１０は、外部フィン２０ａ〜２０ｄ及び内部フィン２１ａ〜２１ｄがそれぞれ完全に同一であると識別できるように、図９において透けて見えている。
【００８１】
外部フィン２０ａ〜２０ｄの第２端部２０２のそれぞれに付属しているフィン端部小片２３は、板形で構成されており、外部フィン２０ａ〜２０ｄから片側へ横に突き出ている。外部フィン２０ａ〜２０ｄの先のエッジか前面２０５に直面している板として構成されるフィン端部小片２３のエッジ２３１は、前方ノズル１０の主な流動方向１８に対して横に且つ少し斜めに後方へ配置されている。フィン端部小片２３の２つの側面エッジ２３２は、主な流動方向１８に対して実質的に直角に位置するフィン端部小片２３の後縁２３３に対して主な流動方向１８におおよそ並列に整列されている。外部フィン２０ａ〜２０ｄの長手方向に関して、フィン端部小片２３は９０度から１２０度の角度で外へ突出する。右回りプロペラの場合では、フィン端部小片２３はプロペラの回転方向で外部フィン２０ａ〜２０ｄから横に突き出る。図９の装置１００では、内部フィン２１ａ〜２１ｄは外部フィン２０ａ〜２０ｄよりもそれぞれ大きい長さをもつ。更に、全ての外部フィン２０ａ〜２０ｄは、それらの長さ、厚さ、及び奥行きに関して同じ寸法をもち、形状も同じである。内部フィン２１ａ〜２１ｄにも同様である。内部フィン２１ａ〜２１ｄは同じ長さをもつため、前方ノズル１０の回転軸線又は長手方向軸線はプロペラ軸線と同軸上に配置されている。すなわち、２つの軸線は他方の軸線に位置する。
【００８２】
内部フィン２１ａ〜２１ｄが非湾曲であるのに対して、外部フィン２０ａ〜２０ｄは湾曲されるように構成される。これは図９の装置１００の側面図である図１０の図面において詳細に見ることができる。前方ノズル１０の回転軸線又は長手方向軸線１６は図１０の図面に示されている。回転軸線１６に対して第１上方突出直角線１７ａ及び第２下方突出直角線１７ｂが図示されている。内部フィン２１ａ〜２１ｄが明確に識別できるように、前方ノズル１０は図１０で透視されている。さらに、内部フィン２１ｂの前縁２０５は直角線１７ａに対して実質的に平行に配置されていることが識別し得る。内部フィン２１ｄの後縁２０６もまた直角線１７ｂに対して実質的に平行に配置されていることが識別し得る。内部フィン２１ｂ〜２１ｄは同じ構成であるため、これらの平行配置は全ての内部フィン２１ｂ〜２１ｄに適用する。すなわち、主な流動方向１８で視認する場合か進行方向３７で視認する場合、内部フィン２１ｂ〜２１ｄの奥行きは内部フィン２１ｂ〜２１ｄの長さにわたって実質的に一定である。内部フィン２１ｂ〜２１ｄは非湾曲であるように構成される。
【００８３】
これと対照的に、外部フィン２０ｂ〜２０ｄは湾曲され、特に前縁曲線をもつよう構成される。したがって、外部フィン２０ｂの前縁エッジ２０５は直角線１７ａと湾曲角度βで配置されている。結果、これは同じ構成の残っている外部フィンに適用される。外部フィン２０ｂ〜２０ｄの後縁２０６は、外部フィン２０ｂ〜２０ｄの後縁が非湾曲であり、そのために直角線対して傾いていないように、直角線１７ａ、１７ｂに実質的に平行に整列されている。したがって、進行方向３７で視認した場合、外部フィン２０ｂ〜２０ｄの奥行きは第１端部２０１から第２端部２０２に向かって減少する。前縁２０５が直線であるため、一方の端部２０１から他方の端部２０２まで連続的である。図１０に図示されていない外部フィン２０ａと内部フィン２１ａとは、他の内部フィン２１ｂ〜２１ｄ及び他の外部フィン２０ｂ〜２０ｄと同様に構成される。
【００８４】
更に、前方ノズル１０の外径は主な流動方向１８で連続的に減少することが図１０で見出すことができる。同じく、前方ノズル１０の内径は主な流動方向１８で減少するが、側面図において内部の前方ノズル壁表面１１が弓形の形状であるため、連続的ではない。
【００８５】
図１１は図９及び１０と同様に構成された本発明による装置１００のもう１つの実施形態を示す。特にこの装置は、それぞれ１つの完全なフィンを形成する４つの外部フィン２０ａ〜２０ｄ及び４つの内部フィン２１ａ〜２１ｄを含む。図１１の実施形態と図９及び１０の実施形態の両方は、前方ノズル１０内に１及び２つの完全なフィンが非対称に配置される。
【００８６】
図９及び１０による実施形態とは対照的に図１１の実施形態では、外部フィン２０ａ〜２０ｄの第２端部２０３がフィン端部小片２３との間に所定角度で配置されない。しかし、半径をもつ遷移部２３ａを備えている。更に図１１では、完全フィンが前方ノズル１０を通過している。すなわち、図９及び１０の実施形態では完全なフィンが２つの部品で形成され且つ内部フィン及び外部フィンのそれぞれに分割されて前方ノズル１０に固定されているのに対して、完全なフィンは１つの部品として形成されている。図９及び１０による実施形態に対して図１１による実施形態のもう１つの差異は、内部フィン２１ａ〜２１ｄ及び外部フィン２０ａ〜２０ｄの両方が本質的に湾曲して構成されていることである。ここで、フィンの前縁だけが湾曲される場合では、後縁は湾曲されない。内部フィン２１ａ〜２１ｄの前縁の湾曲は、一定の角度の連続的な前縁エッジ曲線が得られるように、外部フィン２０ａ〜２０ｄの回転軸線に直交する線に対して同じ角度をなしている。
【００８７】
更に図１１では、特に進行方向３７で船体３０の後方に装置１００が船体３０に取り付けられることが識別される。
【符号の説明】
【００８８】
１００  装置
１０    前方ノズル
１１    前方ノズル壁
１２    内部前方ノズル壁表面
１３    外部前方ノズル壁表面
１４    プロペラ上方ビート側部
１５    プロペラ下方ビート側部
１６    前方ノズルの回転軸線
１７    回転軸線に対する直角線
１８    主流動方向
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  外部フィン
２０１  外部フィンの第１端部
２０２  外部フィンの第２端部
２０３  吸込み側部
２０４  圧力側部
２０５  前面
２０６  裏面
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ  内部フィン
２２    安定化支柱
２３    フィン端部小片
２３ａ  遷移部
３０    船舶の船体
３１    軸受け
３２    プロペラ軸線
３３    プロペラ
３４    垂直中心線
３５    水平中心線
３６    ラダー
３７    進行方向
５０    流れ案内面部
５０ａ  第１フィン
５１    流れ案内面部の形状厚さ
５１ａ  第２フィン
５２    形状入口エッジ
５３    形状出口エッジ
５４    流れ案内面部とプロペラ軸線との間の距離
５５    プロペラ直径
５０１  第１フィンの第１端部
５０２  第１フィンの第２端部
５０３  第２フィンの第１端部
５０４  第２フィンの第２端部
α      回転軸線とプロペラ軸線との間の交差角
β      湾曲角度
【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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【図１０】
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【図１１】
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