(57)【要約】【課題】船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験又は模型試験において、模型プロペラから発生する推力を分離して、模型ステータフィンから発生する推力のみを計測できるようにすること。【解決手段】船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、その試験装置３０の回転軸３１の先端に取り付けた模型プロペラ１４の後方であってかつ回転軸３１のまわりに模型ステータフィン１１を非回転に配置し、模型ステータフィン１１に取り付けた例えば検力計、圧力計又は差動トランス方式の推力計測装置４０によりこの模型ステータフィンから発生する推力を計測するようにした。このような推力計測装置を取り付けた模型ステータフィンは、また、船舶の模型試験において、その模型プロペラの後方に非回転に配置して、同様に模型ステータフィンから発生する推力を計測することもできる。【選択図】　　　図１
2004069390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、その試験装置の回転軸の先端に取り付けた模型プロペラの後方であってかつ前記回転軸のまわりに模型ステータフィンを非回転に配置し、前記模型ステータフィンに取り付けた推力計測装置によりこの模型ステータフィンから発生する推力を計測するようにしたことを特徴とする模型ステーフィンの推力計測方法。
【請求項２】
船舶の模型試験において、その模型船舶の船尾に取り付けた模型プロペラの後方に模型ステータフィンを非回転に配置し、前記模型ステータフィンに取り付けた推力計測装置によりこの模型ステータフィンから発生する推力を計測するようにしたことを特徴とする模型ステーフィンの推力計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の船尾に取り付けられているプロペラの後方に非回転に配置され、プロペラ後方の回転流を回収して推力を発生させる働きをなすステータフィンの模型の推力を計測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図６及び図７を参照して船舶に取り付けられているステータフィンについて説明する。これらの図において、ステータフィンは符号１によって示されており、船舶２の船尾３に取り付けられているプロペラ４の後方にラダーホーン５を介して非回転に配置されている。このステータフィン１は、船舶の省エネを目的とし、船舶２がプロプラ４の推進力により航走している時、プロペラ４の後方に発生する回転流を回収して推力を発生させる働きをなし、これにより船舶の効率向上を図る装置である。
【０００３】
ステータフィン１は、ラダーホーン５の前縁部に固定される中空円筒状のフィンボス１ａと、このフィンボス１ａの外周部から放射状に突出している複数枚、例えば９枚のフィン翼１ｂとから成り、これらのフィン翼１ｂはプロペラ４の後方に発生する回転流中の旋回エネルギーを回収する向きの捩り又は傾斜をなすように成形されている。なお、図６において符号６は舵を示し、また図６及び図７（ｂ）の各側面図では図面を見やすくするために上方と下方とに突出している２枚のフィン翼１ｂのみを示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた説明から明らかなように、ステータフィン１は、船舶２の船尾３に取り付けられているプロペラ４の後方に非回転に配置され、プロペラ４の後方に発生する回転流を回収して推力を発生させる働きをなす装置であり、複雑な流れ場をもつプロペラ後方の位置で作動するため、その最適形状を推定するのが非常に難しいものであるが、従来は次に述べるような方法でステータフィンの作動効果を評価している。
【０００５】
すなわち、図８に示すように、ステータフィンの模型を製作し、この模型ステータフィン１１’を船舶の模型試験において模型船舶１２の模型船尾１３に取り付けた模型プロペラ１４の後方に模型ラダーホーン１５を介して非回転に配置して、模型船舶全体の抵抗及び模型プロペラ１４の推力・トルク等を計測し、その計測結果を模型ステータフィン無しでの計測結果と比較して、解析を行い、総合的な評価のみを行っていた。したがって、このような評価方法は、模型ステータフィンのみから発生する推力若しくは抵抗を単独試験で計測するものでないため、ステータフィン単体での性能把握が困難であり、したがってステータフィンの最適形状を推定するのが難しいものであった。なお、図８において符号１６は模型舵を示す。
【０００６】
本発明は、以上述べた事情に鑑みなされたもので、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験又は模型試験において、模型プロペラから発生する推力を分離して、模型ステータフィンから発生する推力のみを計測できるようにし、これによりステータフィン単体での性能把握を可能にして、ステータフィンの最適形状を推定するのを容易にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、その試験装置の回転軸の先端に取り付けた模型プロペラの後方であってかつ前記回転軸のまわりに模型ステータフィンを非回転に配置し、前記模型ステータフィンに取り付けた推力計測装置によりこの模型ステータフィンから発生する推力を計測するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この手段によれば、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、模型プロペラが回転させられると、模型プロペラの後方には回転流が発生し、この流れ場に位置している模型ステータフィンにより回転流が回収されるが、この時、この流れ場に位置している模型ステータフィンから発生する推力のみをこの模型ステータフィンに取り付けている推力計測装置により計測することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明は、船舶の模型試験において、その模型船舶の船尾に取り付けた模型プロペラの後方に模型ステータフィンを非回転に配置し、前記模型ステータフィンに取り付けた推力計測装置によりこの模型ステータフィンから発生する推力を計測するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この手段によれば、船舶の模型試験において、模型プロペラが回転させられると、模型プロペラの後方には回転流が発生し、この流れ場に位置している模型ステータフィンにより回転流が回収されるが、この時、この流れ場に位置している模型ステータフィンから発生する推力のみをこの模型ステータフィンに取り付けている推力計測装置により計測することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施形態を示し、本発明を船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０に適用した概要を示す。船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０はよく知られているものであって、その回転軸３１の先端に模型プロペラ１４を取り付け、回転軸３１を介して模型プロペラ１４を回転させることによりプロペラ単独の推力・トルクを計測試験するようにしているものである。なお、符号３２は水面を示す。
【００１３】
しかして、本実施形態によれば、このような船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、その試験装置３０の回転軸３１の先端に取り付けた模型プロペラ１４の後方であってかつ回転軸３１のまわりに模型ステータフィン１１を非回転に配置し、模型ステータフィン１１にはこの模型ステータフィンから発生する推力のみを計測する装置４０が取り付けられている。したがって、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、その試験装置３０の回転軸３１により模型プロペラ１４が回転させられると、模型プロペラ１４の後方には回転流が発生し、この流れ場に位置している模型ステータフィン１１により回転流が回収されるが、この時、この流れ場に位置している模型ステータフィン１１から発生する推力のみをこの模型ステータフィン１１に取り付けられている推力計測装置４０により計測することができる。
【００１４】
図２及び図３は上記推力計測装置の一実施例を示す。図２において、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の回転軸３１の先端には模型プロペラ１４が前方キャップ１４ａ及び後方キャップ１４ｂを介して取り付けられていると共に、この模型プロペラ１４の後方であってかつ回転軸３１のまわりには模型ステータフィン１１が非回転に配置されている。
【００１５】
そして、本実施例による推力計測装置５０は、検力計方式であって、図２及び図３に示すように、両側部に位置している一対の細長い垂直壁５１ａ，５１ｂを介して一体に連結されている一対の短長の円筒形部材５２ａ，５２ｂを包含し、一方の円筒形部材５２ａは模型ステータフィン１１のフィンボス１１ａにボルト５３ａにより取り付けられていると共に、他方の円筒形部材５２ｂは固定金具５４にボルト５３ｂにより取り付けられ、この固定金具５４は円筒形部材５２ａ，５２ｂ内に延びていると共にプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の機台に適当な手段、例えば支柱等を介して固定されるようになっている。そして、各垂直壁５１ａ，５１ｂの前後面にはそれぞれひずみゲージ５５が貼り付けられている。プロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の回転軸３１は、固定金具５４内を貫通して延びている。また、カバー５６が円筒形部材５２ａ，５２ｂ及び固定金具５４覆って保護している。なお、図２において、符号１１ｂは模型ステータフィン１１の複数枚のフィン翼を示す。
【００１６】
本実施例による検力計方式の推力計測装置５０においては、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０が作動され、その回転軸３１を介して模型プロペラ１４が回転させられると、模型プロペラ１４の後方には回転流が発生し、この流場に位置している模型ステータフィン１１により回転流が回収される。この時、模型ステータフィン１１から発生する推力若しくは抵抗により、一対の円筒形部材５２ａと５２ｂとを一体に連結している両側部の各垂直壁５１ａ，５１ｂが変形するので、その応力を各垂直壁５１ａ，５１ｂの前後面に貼り付けている４枚のひずみゲージ５５によって計測することにより、模型ステータフィン１１から発生する推力のみを計測することができる。
【００１７】
次に、図４は上記推力計測装置の他の実施例を示す。図４において、図２と同様に、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の回転軸３１の先端には模型プロペラ１４が前方キャップ１４ａ及び後方キャップ１４ｂを介して取り付けられていると共に、この模型プロペラ１４の後方であってかつ回転軸３１のまわりには模型ステータフィン１１が非回転に配置されている。
【００１８】
そして、本実施例による推力計測装置６０は、圧力計方式であって、模型ステータフィン１１のフィンボス１１ａにボルト６１により取り付けられている中空状のピストン軸６２を包含し、このピストン軸６２内をプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の回転軸３１が貫通している。ピストン軸６２は、その外周部の長手方向中間部に円板６３を有し、シリンダ６４内に摺動可能に挿入されることにより、この円板６３の左右に環状室６４ａ，６４ｂが画成され、これらの環状室内には空気又は油が充填されている。また、一対の圧力計６５ａ，６５ｂがシリンダ６４の外周部であって左右の環状室６４ａ，６４ｂに対応する部位に取り付けられ、それぞれリード線６６ａ，６６ｂにより計測器６７に接続されている。なお、シリンダ６４はプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の機台に適当な手段、例えば支柱等を介して固定されるようになっている。また、符号１１ｂは模型ステータフィン１１の複数枚のフィン翼を示す。
【００１９】
本実施例による圧力計方式の推力計測装置６０においては、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０が作動され、その回転軸３１を介して模型プロペラ１４が回転させられると、模型プロペラ１４の後方には回転流が発生し、この流れ場に位置している模型ステータフィン１１により回転流が回収される。この時、模型ステータフィン１１から発生する推力若しくは抵抗によりピストン軸６２がその長手方向へ動き、これにより左右の環状室６４ａ，６４ｂ内の空気又は油の圧力が変化するので、この左右の圧力差を一対の圧力計６５ａ，６５ｂ及び計測器６７によって計測し、前もって実施されている検定結果の定数を用いて力に変換することにより、模型ステータフィン１１から発生する推力のみを計測することができる。
【００２０】
次に、図５は上記推力計測装置の更に他の実施例を示す。図５において、図２及び図４と同様に、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の回転軸３１の先端には模型プロペラ１４が前方キャップ１４ａ及び後方キャップ１４ｂを介して取り付けられていると共に、この模型プロペラ１４の後方であってかつ回転軸３１のまわりには模型ステータフィン１１が非回転に配置されている。
【００２１】
そして、本実施例による推力計測装置７０は、差動トランス方式であって、模型ステータフィン１１のフィンボス１１ａにボルト７１により取り付けられている中空軸７２を包含し、この中空軸７２内をプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の回転軸３１が貫通している。中空軸７２はシリンダ７３内に摺動可能に挿入され、またこのシリンダ７３はその内周部の長手方向中間部に凸状の筒部７４を有し、この筒部７４が中空軸７２の外周部に摺接して、その左右に環状室７５ａ，７５ｂが画成され、これらの環状室内には位置保持用のばね７６ａ，７６ｂが配置されている。また、差動トランス７７がシリンダ７３の筒部７４に取り付けられて、ロッド７８を介して中空軸７２に連結されている。そして、差動トランス７７はリード線７９により計測器８０に接続されている。なお、シリンダ７３はプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０の機台に固定フランジ８１及び支柱等を介して固定されるようになっており、固定フランジ８１によって中空軸７２の自由端が摺動可能に支持されている。また、符号１１ｂは模型ステータフィン１１の複数枚のフィン翼を示す。
【００２２】
本実施例による差動トランス方式の推力計測装置７０においては、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験装置３０が作動され、その回転軸３１を介して模型プロペラ１４が回転させられると、模型プロペラ１４の後方には回転流が発生し、この流れ場に位置している模型ステータフィン１１により回転流が回収される。この時、模型ステータフィン１１から発生する推力若しくは抵抗により中空軸７２がその長手方向へ変位し、また同時にこの中空軸７２に連結されているロッド７８も変位するので、この変位量を差動トランス７７及び計測器８０によって計測し、前もって実施されている検定結果の定数を用いて力に変換することにより、模型ステータフィン１１から発生する推力のみを計測することができる。
【００２３】
次に、本発明の更に他の実施形態として、図示は省略するが、図８に示した船舶の模型試験において、従来の模型ステータフィン１１’に代えて、上記した検力計方式、圧力計方式及び差動トランス方式の推力計測装置５０，６０及び７０のいずれかを備えた模型ステータフィン１１を、模型船舶１２の模型船尾１３に取り付けられた模型プロペラ１４の後方に非回転に配置することができる。そして、船舶の模型試験で回転させられた模型プロペラ１４の後方には回転流が発生し、この流れ場に位置している模型ステータフィン１１から発生する推力のみをこの模型ステータフィンに取り付けている推力計測装置５０，６０又は７０により計測することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の本発明によれば、船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、その試験装置の回転軸の先端に取り付けた模型プロペラの後方であってかつ前記回転軸のまわりに模型ステータフィンを非回転に配置し、模型プロペラから発生する推力を分離して、模型ステータフィンから発生する推力のみを模型ステータフィンに取り付けた推力計測装置により計測できるようにしたので、ステータフィン単体での性能把握を可能にして、ステータフィンの最適形状を推定するのを容易にし、ステータフィンの作動及び信頼度を向上することができる。
【００２５】
また、請求項２に記載本発明は、船舶の模型試験において、その模型船舶の船尾に取り付けた模型プロペラの後方に模型ステータフィンを非回転に配置し、模型プロペラから発生する推力を分離して、模型ステータフィンから発生する推力のみを模型ステータフィンに取り付けた推力計測装置により計測できるようにしたので、ステータフィン単体での性能把握を可能にして、ステータフィンの最適形状を推定するのを容易にし、ステータフィンの作動及び信頼度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、本発明を船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験に適用した概要を示す図である。
【図２】上記船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、本発明により模型ステータフィンに取り付けられる推力計測手装置の一例を示す図である。
【図３】図２の推力計測装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図である。
【図４】上記船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、本発明により模型ステータフィンに取り付けられる推力計測装置の他の例を示す図である。
【図５】上記船舶のプロペラ単独推力・トルク計測試験において、本発明により模型ステータフィンに取り付けられる推力計測装置の更に他の例を示す図である。
【図６】船舶の船尾に取り付けられているプロペラの後方に非回転に配置され、プロペラ後方の回転流を回収して推力を発生させる働きをなすステータフィンを示す側面図である。
【図７】図６のステータフィンを示し、（ａ）は正面図及び（ｂ）は側面図である。
【図８】従来の船舶模型試験における模型船舶の船尾部分の側面図である。
【符号の説明】
１　ステータフィン
１ａ　フィンボス
１ｂ　フィン翼
２　船舶
３　船尾
４　プロペラ
５　ラダーホーン
６　舵
１１　模型ステータフィン
１１ａ　模型フィンボス
１１ｂ　模型フィン翼
１２　模型船舶
１３　模型船尾
１４　模型プロペラ
１５　模型ラダーホーン
１６　模型舵
３０　プロペラ単独推力・トルク計測試験装置
３１　回転軸
４０　推力計測装置
５０　推力計測装置（検力計方式）
６０　推力計測装置（圧力計方式）
７０　推力計測装置（差動トランス方式）
【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】
2004069390.tif 000008
【図７】
2004069390.tif 000009
【図８】
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