(57)【要約】【課題】既存の推進性能向上装置を最適に組み合わせることにより、推進性能をより一層向上させることのできる船舶を提供することを目的とする。【解決手段】船尾に配置されたスクリュープロペラ２の前方に位置するボッシング１ａに設けられたフィンボス５ａから放射状に突出する複数枚のフィン５ｂからなり、前記スクリュープロペラ２に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるリアクションフィン５と、前記スクリュープロペラ２の後方に配置された舵４の前縁部で、かつ前記スクリュープロペラ２のプロペラボス２ａ後端部の直後に位置する部分に設けられた膨錘体からなり、前記スクリュープロペラ２の前記プロペラボス２ａ後端部から発生するボス渦を抑制する舵バルブ６と、を具備することを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船尾に配置されたスクリュープロペラの前方に位置するボッシングに設けられたフィンボスから放射状に突出する複数枚のフィンからなり、前記スクリュープロペラに流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるリアクションフィンと、
前記スクリュープロペラの後方に配置された舵の前縁部で、かつ前記スクリュープロペラのプロペラボス後端部の直後に位置する部分に設けられた膨錘体からなり、前記スクリュープロペラの前記プロペラボス後端部から発生するボス渦を抑制する舵バルブと、を具備することを特徴とする船舶。
【請求項２】
請求項１に記載の船舶において、
前記膨錘体は、下半分が上半分よりも膨出した上下非対称の形状を有していることを特徴とする船舶。
【請求項３】
請求項１または２に記載の船舶において、
前記膨錘体には、この膨錘体から放射状に突出する複数枚のフィンが設けられていることを特徴とする船舶。
【請求項４】
請求項３に記載の船舶において、
前記複数枚のフィンのうち、前記スクリュープロペラの回転により発生する回転流と、前記舵の前縁で左舷側および右舷側に分けられる水流とが足し合わされて強い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが最も長くなるように設定されていることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶、特に推進性能向上のために採用されるステータフィン、リアクションフィンなどの推進性能向上装置を具備した船舶に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶に装備されて船舶の推進性能を向上させる推進性能向上装置（同じ馬力を用いて船速を向上させる装置）としては、たとえばリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラが考案されている。
【０００３】
図９は船尾側から見て右回転する、ある種のスクリュープロペラの直後における流場を示す図である。図中において、矢印の向きはその面内における流れの向き、矢印の長さは流れの大きさを示している。
図９から流れの大きさは外側から内側にかけて徐々に大きくなっていることがわかる。これは内側ではプロペラボス後端部からボス渦が発生するからである。
これらリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラはいずれも、スクリュープロペラの羽根による回転流、すなわち外側に発生する流れを打ち消して、船舶の推進効率を向上させようとするものである。
【０００４】
一方、これらリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラを組み合わせて、さらなる推進性能の向上を図ることも試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラは、いずれもプロペラの羽根により発生する回転流、すなわち外側に発生する流れを打ち消すことにより効率を向上させようとするものであり、このように同じ原理を利用して推進性能を向上させようとするものを組み合わせても、良い方の効率しか得られなかったり、あるいは単に推進抵抗にしかならず、かえって推進効率が低下してしまうといったこともあり、思うように推進性能の向上を図ることができなかった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、既存の推進性能向上装置を最適に組み合わせることにより、推進性能をより一層向上させることのできる船舶を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の船舶では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の船舶によれば、船尾に配置されたスクリュープロペラの前方に位置するボッシングに設けられたフィンボスから放射状に突出する複数枚のフィンからなり、前記スクリュープロペラに流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるリアクションフィンと、前記スクリュープロペラの後方に配置された舵の前縁部で、かつ前記スクリュープロペラのプロペラボス後端部の直後に位置する部分に設けられた膨錘体からなり、前記スクリュープロペラの前記プロペラボス後端部から発生するボス渦を抑制する舵バルブと、を具備することを特徴とする。
【０００８】
この船舶においては、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなる。
したがって、スクリュープロペラの回転により発生する回転流が低減されることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の船舶によれば、請求項１に記載の船舶において、前記膨錘体は、下半分が上半分よりも膨出した上下非対称の形状を有していることを特徴とする。
【００１０】
この船舶においては、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなる。
したがって、スクリュープロペラの回転により発生する回転流が低減されることとなる。
【００１１】
請求項３に記載の船舶によれば、請求項１または２に記載の船舶において、前記膨錘体には、この膨錘体から放射状に突出する複数枚のフィンが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この船舶においては、膨錘体から放射状に延在する複数枚のフィンによりボス渦が広い範囲にわたって抑制されることとなる。
したがって、スクリュープロペラの回転により発生する回転流がさらに低減されることとなる。
【００１３】
請求項４に記載の船舶によれば、請求項３に記載の船舶において、前記複数枚のフィンのうち、前記スクリュープロペラの回転により発生する回転流と、前記舵の前縁で左舷側および右舷側に分けられる水流とが足し合わされて強い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが最も長くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
この船舶においては、スクリュープロペラの回転により発生する回転流と、舵の前縁で左舷側および右舷側に分けられる水流とが足し合わされて強い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが最も長くなるように設定され、弱い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが短くなるように設定されている。
したがって、流れが強い部分ではボス渦が広い範囲にわたって抑制され、流れが弱い部分では中心側のボス渦のみが抑制されるとともに推進抵抗が低減されるようになっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る船舶の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による船舶の第一実施形態を示す要部側断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
図１において符号１は船体の船尾部、符号２はスクリュープロペラである。また、符号３は舵４を装着できるように船体から下方に突設されたラダーホーンである。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態による船舶にはリアクションフィン５と、舵バルブ６とが設けられている。
リアクションフィン５は、船尾部１のボッシング１ａに設けられたフィンボス５ａから放射状に突出する複数枚、たとえば４枚のフィン５ｂからなるものであり、後方に位置するスクリュープロペラ２に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるものである。
なお、ボッシング１ａは船尾部１の後端部に設けられたスターンフレーム１ｂに固着して設けられたものであり、その内部にはプロペラ軸が回転可能に貫通している。
【００１７】
舵バルブ６は、舵４の前縁部でかつスクリュープロペラ２のプロペラボス２ａと対向する位置に設けられた膨錘体である。図１（ａ）に示すように、舵バルブ６はプロペラボス２ａと対向する船首側端面から舵４の前縁部にかけて急激に拡径するとともに、舵４の前縁部から後縁部にかけて緩やかに縮径している。
なお、この舵バルブ６は図１（ｂ）に示すように、ラダーホーン３の前縁部に設けることもできる。
【００１８】
また、図２に示すように、その断面形状は略円形とされており、この断面は船首側から船尾側にかけてのどの位置においても同じ形状とされている。
このような舵バルブ６は、プロペラボス２ａの後端から発生するボス渦を抑制するもの、すなわちプロペラボス２ａの後端から発生する流れを舵バルブ６の表面に沿わせて流すようにすることによりボス渦を弱めるとともに渦抵抗を減らして推進効率を向上させようとするものである。
【００１９】
したがって、リアクションフィン５によりスクリュープロペラ２に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流が与えられるとともに、舵バルブ６によりプロペラボス２ａの後端から発生するボス渦が弱められることとなる。
すなわち、スクリュープロペラ２の羽根による回転流がリアクションフィン５により発生される回転流により相殺され、かつスクリュープロペラ２のプロペラボス２ａの後端部から発生するボス渦が舵バルブ６により回収されることとなる。
【００２０】
ここで、推進効率が４％向上するリアクションフィン５と、推進効率が２％向上する舵バルブ６とを具備する船舶を航走させて得られた実験結果を図３に示す。
図３において横軸は速力（ｋｎ：ノット）、縦軸は馬力（ｐｓ）である。また、図中の左下から右上にかけて描いた実線は、リアクションフィン５および舵バルブ６を装備していない船舶から得られたデータであり、図中の左下から右上にかけて描いた一点鎖線は、リアクションフィン５および舵バルブ６を装備している船舶から得られたデータである。
図３に示すように、たとえば推進効率が４％向上するリアクションフィン５と、推進効率が２％向上する舵バルブ６とを具備する船舶を航走させた場合、速力１６ｋｎにおいて馬力を５％低減させることができるという結果を得た。
従来のように、同じ原理を利用して推進性能を向上させようとするものでは、良い方の効率しか得られなかったり、あるいは単に推進抵抗にしか寄与せず、かえって推進効率が低下してしまっていた。しかしながら、上記のように組み合わせることにより、リアクションフィン５あるいは舵バルブ６が単体で有する推進性能よりも良い性能を発揮させることができることとなる。
【００２１】
つぎに、図４は本発明による船舶の第二実施形態を示す図であって、図２と同様、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
図４に示す実施形態は、舵バルブ６’の断面形状が第一実施形態のものと異なっている。したがって以下、この点についてのみ説明することにする。
【００２２】
図１および図２に示す舵バルブ６の断面形状は前述したように略円形であるのに対して、図４に示す舵バルブ６’の断面形状は上方よりも下方が横方向（図４において左右方向）に突出した、平面視瓢形をしている。
【００２３】
このような舵バルブ６’は、プロペラボス２ａの後端から発生するボス渦を抑制するもの、すなわちプロペラボス２ａの後端から発生する流れを舵バルブ６’の表面に沿わせて流すようにすることによりボス渦を弱めるとともに渦抵抗を減らして推進効率を向上させようとするものである。
【００２４】
したがって、リアクションフィン５によりスクリュープロペラ２に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流が与えられるとともに、舵バルブ６’によりプロペラボス２ａの後端から発生するボス渦が弱められることとなる。
すなわち、スクリュープロペラ２の羽根による回転流がリアクションフィン５により発生される回転流により相殺され、かつスクリュープロペラ２のプロペラボス２ａの後端部から発生するボス渦が舵バルブ６’により回収されることとなる。
【００２５】
図５および図６は本発明による船舶の第三実施形態を示す図であって、図５は要部側断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
図５に示す実施形態は、舵バルブ６に複数枚、たとえば６枚のフィン７が設けられている点で図１および図２に示す第一実施形態のものと異なっている。したがって以下、この点についてのみ説明することにする。
【００２６】
図５および図６に示すように、フィン７は、舵バルブ６の大径部（最も大きな径を有する部分）から放射状に突出するとともに、プロペラ後流中のボス渦エネルギーを回収する向きの捻りまたは傾斜が付与されたものである。
また、フィン７は舵バルブ６で回収しきれないボス渦エネルギーを回収できればよいので長さとしてはさほど必要ではなく、リアクションフィン５のフィン５ｂよりも短いものとされている。
【００２７】
このように、舵バルブ６にフィン７を設けるようにすることにより、舵バルブ６で回収しきれなかったボス渦エネルギーをさらに回収することができて、推進効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
図７は本発明による船舶の第四実施形態を示す図であって、図６と同様、図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
図７に示す実施形態は、フィン７の長さが左右非対称となっている点で第三実施形態のものと異なっている。したがって以下、この点についてのみ説明することにする。
【００２９】
図５および図６に示すフィン７の長さはすべて同じであるのに対して、図７に示すフィン７の長さは鉛直上方から鉛直下方にかけて右回りに短くなるとともに、鉛直下方から鉛直上方にかけて右回りに短くなっている。
すなわち、図７において右上と左下に位置するフィン７の長さが最も長く、右下と左上に位置するフィン７の長さが最も短く、正横に位置するフィン７の長さが最も長いフィンと最も短いフィンとの略中間の長さを有するように設定されている。
このような長さとされるのは、スクリュープロペラ２の回転方向が船尾側から見て右回り（時計回り）の場合であり、スクリュープロペラ２の回転方向が船尾側から見て左場合の場合には前述したフィン７の長さは左右反対となる。
【００３０】
つぎに、このようにフィン７の長さが左右非対称とされる理由について、図８を用いて説明する。
図８において上下に描いた一点鎖線は舵４の回動軸線に相当するものである。
また、最も内側に位置する実線矢印で描いた円はスクリュープロペラ２の回転方向（この場合、船尾側から見て右回転とする）を示し、最も外側に位置する実線矢印は舵４の前縁で左右に分けられた水の流れを示している。
【００３１】
このように、舵４の前縁部近傍では、舵４の前縁により左右に分けられる水の流れと、スクリュープロペラ２の回転による回転流とが存在することとなる。
すなわち、図８において鉛直上方（０゜）から右回りに９０゜の位置までは舵４の前縁により右舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ２の回転による回転流とが合計された流れ（白抜き矢印で示す）となり、９０゜〜１８０゜（鉛直下方）の位置までは舵４の前縁により右舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ２の回転による回転流とが打ち消しあう流れとなる。
また、１８０゜から右回りに２７０゜の位置までは舵４の前縁により左舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ２の回転による回転流とが合計された流れ（白抜き矢印で示す）となり、２７０゜〜０゜の位置までは舵４の前縁により左舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ２の回転による回転流とが打ち消しあう流れとなる。
したがって、０゜から９０゜の位置、および１８０゜から２７０゜の位置において回転流（ここではボス渦エネルギー）が特に大きくなるので、この部分に長いフィン７を配置すればより効果的にボス渦エネルギーを回収できるようになる。
逆に、ボス渦エネルギーが小さい部分（９０゜から１８０゜の位置、および２７０゜から０゜の位置）ではプロペラボス２ａ近傍の強いボス渦エネルギーのみを回収することができ、かつ推進抵抗を低減させることができるようにフィン７の長さを短くしておくと有利である。
【００３２】
このように、ボス渦エネルギーが強い部分のフィン７の長さを長くしてボス渦エネルギーを回収するとともに、ボス渦エネルギーが弱い部分のフィン７の長さを短くして推進抵抗を減らすことにより、図５および図６に示すものよりも推進効率をさらに向上させることができる。
【００３３】
したがって、図７に示すフィン７’のうち、右上と左下に位置するフィン７’だけを設けるようにして、その他のフィン７’をすべて省略することも可能である。
【００３４】
なお、本発明は図１に示すようなリアクションフィンと舵バルブとの組み合わせ、図５に示すようなリアクションフィンとフィン付き舵バルブとの組み合わせに限定されるものではなく、たとえば二重反転プロペラと舵バルブとの組み合わせ、あるいは二重反転プロペラとフィン付き舵バルブとの組み合わせとすることも可能である。
すなわち、スクリュープロペラの羽根による回転流を相殺（あるいは回収）できるものと、プロペラボスによるボス渦を相殺（あるいは回収）できるものとを組み合わせることにより推進性能をより向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の船舶によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の船舶によれば、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなるので、スクリュープロペラの回転により発生する回転流を低減させることができて、推進効率を向上させることができる。
【００３６】
請求項２に記載の船舶によれば、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなるので、スクリュープロペラの回転により発生する回転流を低減させることができて、推進効率を向上させることができる。
【００３７】
請求項３に記載の船舶によれば、膨錘体から放射状に延在する複数枚のフィンによりボス渦が広い範囲にわたって抑制されることとなるので、スクリュープロペラの回転により発生する回転流をさらに低減させることができて、推進効率をより一層向上させることができる。
【００３８】
請求項４に記載の船舶によれば、流れが強い部分ではボス渦を広い範囲にわたって抑制することができ、流れが弱い部分では中心側のボス渦のみを抑制するとともに推進抵抗を低減させることができるので、推進効率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による船舶の第一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】図１および図２に示す船舶を航走させて得られた実験結果を示すグラフである。
【図４】本発明による船舶の第二実施形態を示す図であって、図２と同様の図である。
【図５】本発明による船舶の第三実施形態を示す要部側断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図７】本発明による船舶の第四実施形態を示す図であって、図６と同様の図である。
【図８】舵の前縁部近傍における水の流れを説明するための図である。
【図９】スクリュープロペラ直後の流場を説明するための図である。
【符号の説明】
１ａ　ボッシング
２　　スクリュープロペラ
２ａ　プロペラボス
４　　舵
５　　リアクションフィン
５ａ　フィンボス
５ｂ　フィン
６　　舵バルブ
６’　舵バルブ
７　　フィン
７’　フィン
【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】
2004074886.tif 000008
【図７】
2004074886.tif 000009
【図８】
2004074886.tif 000010
【図９】
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