(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船体の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられる船尾整流板であって、船体幅方向に延びる基板部分と、該基板部分の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分を有している船尾整流板をＬ字型船尾整流板とし、
プロペラが船尾方向から見て右回転の場合では、船体の船尾の右舷側に前記Ｌ字型船尾整流板を配置すると共に、左舷側では、折り曲げ部分を設けない前記船尾整流板を配置するか、又は、右舷側の前記Ｌ字型船尾整流板よりも折り曲げ部分の船体高さ方向の高さが小さい前記Ｌ字型船尾整流板を配置するか、又は、前記Ｌ字型船尾整流板も前記船尾整流板も配置しない構成とし、
プロペラが船尾方向から見て左回転の場合では、船体の船尾の左舷側に前記Ｌ字型船尾整流板を配置すると共に、右舷側では、折り曲げ部分を設けない前記船尾整流板を配置するか、又は、左舷側の前記Ｌ字型船尾整流板よりも折り曲げ部分の船体高さ方向の高さが小さい前記Ｌ字型船尾整流板を配置するか、又は、前記Ｌ字型船尾整流板も前記船尾整流板も配置しない構成としていることを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記Ｌ字型船尾整流板における、前記折り曲げ部分の船体高さ方向の高さを前記基板部分の後縁の幅の０．０５倍以上で０．５倍以下の高さにすると共に、前記折り曲げ部分の前記基板部分へ取り付ける根元部の長さを前記基板部分の前記船体へ取り付ける根元部の長さの０．５倍以上で１．０倍以下の長さにしていることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記Ｌ字型船尾整流板の船体前後方向の配置位置は、プロペラボス前端の位置と船尾垂線より垂線間長Ｌｐｐの０．１倍の長さ分だけ前の位置との間となる第１範囲内にあるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶。
【請求項４】
前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の部位の高さの位置は、プロペラ回転軸より上方にプロペラ直径の０．４倍の高さ分だけ高い位置から、プロペラ回転軸までの第２範囲内にあり、
前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の部位の船体幅方向の位置は、
前記後縁の根元に船体表面がある場合は、船体表面から船体表面よりプロペラ直径の０．４倍の幅分だけ離れた位置までの、前記後縁の根元に船体表面がない場合は、船体中心線よりプロペラ直径の０．０５倍の幅分だけ離れた位置から船体中心線よりプロペラ直径の０．４倍の幅分だけ離れた位置までの、第３範囲内にあるように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項５】
前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の前縁の先端の部位の高さの位置は、プロペラ回転軸より上方にプロペラ直径の０．４倍の高さ分だけ高い位置から、船底までの第４範囲内にあり、
前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の前縁の先端の部位の船体幅方向の位置は、船体表面から、船体表面よりプロペラ直径の０．４倍の幅分だけ離れた位置までの第５範囲内にあるように構成し、
前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分を、後方側が上方になるように、プロペラ回転軸に対して０度以上で２０度以下の範囲内の角度で傾斜させて配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項６】
前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の位置を、前記Ｌ字型船尾整流板を設けないときに発生する船尾ビルジ渦の中心の位置を中心にし、その半径がプロペラ直径の０．２倍の半径である円内の第６範囲内に配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の船尾にＬ字型船尾整流板を配置した船舶に関し、より詳細には、これらのＬ字型船尾整流板によりプロペラ面に流入する水流を整流することにより、プロペラの効率を高めると共に、整流する際にＬ字型船尾整流板に働く推力成分を得ることで船舶の推進性能を向上することができる船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶においては、図２０及び図２１に示すように、船尾のビルジにて生じる流れの３次元剥離により、船体表面より少し離れた位置に中心Ｐｗを持つビルジ渦が発生する。このビルジ渦の中心Ｐｗと船体表面との間では下向き成分を有する流れが発生し、ビルジ渦の中心Ｐｗより外側では上向き成分を有する流れが発生している。このビルジ渦は発達しつつ、船体固定座標で見たとき、後方に流れ、プロペラ面内に流れ込む。
【０００３】
プロペラにおいては、プロペラ回転の向きと反対向きの流れが流入するとプロペラ効率が良くなり、同じ向きの流れが流入するとプロペラ効率が悪くなるので、船体後方から見て右回りのプロペラの場合、右舷側における船体表面とビルジ渦の中心との間のビルジ渦によって生じる流れの下向き成分はプロペラ回転の向きと同じ向きの流れとなるためプロペラ効率悪化の原因となる。
【０００４】
従って、このビルジ渦の中心位置に船尾整流板の先端が配置されるように船尾整流板を設けることにより、船尾整流板には下向き成分を持つ流れのみが流入し、整流されることになるので、プロペラに流入する下向き成分の流れは弱まり、プロペラ効率の悪化が弱められると共に、更に整流する際に船尾整流板に働く力の推力方向成分が船の推力として働く。
【０００５】
これに関連して、船舶の船尾部の船尾粘性圧力損失を回復させて、船体抵抗を低減させるために、船舶の後部でプロペラ前方の船体外壁上に、高さ方向にはプロペラ軸の軸心位置からプロペラの上端位置の間に設けられ、幅方向には船体中心からプロペラ半径の５５％〜８５％の位置まで張り出した船尾渦整流板を有する船尾粘性抵抗低減装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この船尾渦整流板は、船尾渦の渦中心が形成されている範囲に配置され、船尾ビルジ部からの船体後方へ向かう早い流れを伴った上昇流には影響を与えず、船尾フレア部からの下降流のみを規制して軸流方向に整流することにより、プロペラ軸上方の船体表面から渦中心までの強い下降流に起因する圧力損失が低減されることになり、船尾船体表面の圧力を回復させて船体抵抗を効果的に低減させることができるとされている。
【０００７】
また、この船尾渦整流板には翼の作用が求められていないので、誘導抵抗などによる抵抗増加には結びつかず、渦中心と船体表面間の流れは軸流が非常に穏やかなことと、船尾渦整流板がこれに設けられて下降流を規制するよう作用することから、摩擦抵抗などの固有抵抗の増加は考えなくても良いとされている。
【０００８】
しかしながら、この船尾渦整流板は、その位置が限定されてはいるものの広い範囲であり、また、船尾渦整流板も、左右舷に一対の単なる平板形状の板材で、必ずしも最適な位置及び最適な形状であるとは言えず、改良の余地があると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−２８４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、本発明者らは多くの水槽実験や流体計算プログラムによる計算シミュレーション等により、次の知見を得た。
【００１１】
つまり、ビルジ部より発生したビルジ渦が船尾端付近で発達し、ビルジ渦の中心より外側には上昇流が、内側には下降流が発生する。この内側の下降流に注目し、船尾整流板を用いて推進性能を改善するためには、プロペラはプロペラ回転流と逆向きの流れが流入するとプロペラ効率が良くなることを考慮すると、プロペラへ流入する下降流を効率よく整流することが重要である。
【００１２】
そのため、船尾側から見て右回りのプロペラの場合には、右舷船体表面近傍で出来るだけ整流した方が、下降流が弱まりプロペラ効率が良くなる。従って、ビルジ渦によって生じた下降流を整流し弱めることが重要であり、船尾船体表面のビルジ渦の中心の高さにビルジ渦の中心までの幅を持つ船尾整流板を設置することで、この船尾整流板により下降流を受けとめて流れを後方に曲げることで下降流を弱めることができる。
【００１３】
また、重要なことであるが、船尾整流板の幅が小さいと端部から外側に逃げる流れが生じるが、この船尾整流板の上面で受けた流れを、船尾整流板の端部を上方に折り曲げることにより、外側に逃がすことなく捕えて、この流れも後方に曲げることで、より整流効果を高めることができるとの知見を得た。
【００１４】
これに関して、本発明者らは、水槽実験により、実際に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けたＬ字型船尾整流板を採用して、折り曲げ部分無しの船尾整流板に比べ効率が１％程度良くなるとの結果を得た。また、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けることにより基板部分の強度を増すことができる。
【００１５】
また、船尾側から見て右回りのプロペラの場合には、左舷側では船体近傍の整流効果を高めて下降流を弱めるとプロペラ効率にとっては不利になり、整流効果だけを考えた場合には、左舷側では整流板はむしろ無い方がよいが、流れを後方に曲げる際に船尾整流板に力が働き、その推進方向成分が推進性能の改善に寄与する。そのため、左舷側にも船尾整流板を配置して、整流時の推力成分を得るのが良い場合もあるとの知見も得た。
【００１６】
更に、この左舷側では、整流効果を弱めつつ流れを曲げる際の力の推力成分を得るためには、Ｌ字型船尾整流板の端部に設けた上方に折れ曲がった折り曲げ部分の船体高さ方向の高さを小さくしたり、又は折り曲げ部分の無い船尾整流板を配置したりすることも効果的であるとの知見を得た。
【００１７】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、船体の船尾に設けたＬ字型船尾整流板によりプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際にＬ字型船尾整流板に働く推力成分をより大きくして推進方向の力を大きくできて推進性能を向上できることができる船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記のような目的を達成するための本発明の船舶は、船舶の船体の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられる船尾整流板であって、船体幅方向に延びる基板部分と、該基板部分の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分を有している船尾整流板をＬ字型船尾整流板とし、プロペラが船尾方向から見て右回転の場合では、船体の船尾の右舷側に前記Ｌ字型船尾整流板を配置すると共に、左舷側では、折り曲げ部分を設けない前記船尾整流板を配置するか、又は、右舷側の前記Ｌ字型船尾整流板よりも折り曲げ部分の船体高さ方向の高さが小さい前記Ｌ字型船尾整流板を配置するか、又は、前記Ｌ字型船尾整流板も前記船尾整流板も配置しない構成とし、プロペラが船尾方向から見て左回転の場合では、船体の船尾の左舷側に前記Ｌ字型船尾整流板を配置すると共に、右舷側では、折り曲げ部分を設けない前記船尾整流板を配置するか、又は、左舷側の前記Ｌ字型船尾整流板よりも折り曲げ部分の船体高さ方向の高さが小さい前記Ｌ字型船尾整流板を配置するか、又は、前記Ｌ字型船尾整流板も前記船尾整流板も配置しない構成としている。なお、この基板部分の船体幅方向の端部の上方に折れ曲がった折り曲げ部分は、基板部分の板を折り曲げて形成したものだけでなく、溶接により折れ曲がった部分を基板部分に接合したようなものも含む。
そして、船体の船尾のプロペラが船尾から見て右回転の場合は少なくとも右舷側に、前記プロペラが船尾から見て左回転の場合は少なくとも左舷側に、上記のＬ字型船尾整流板を配置して構成する。なお、この構成は、船体の船尾の右舷側又は左舷側の一方の舷側にＬ字型船尾整流板を配置した場合において、他方の舷側に、Ｌ字型船尾整流板を配置した場合、折り曲げ部分を設けない船尾整流板を配置した場合、それらのいずれも配置しない場合も含んでいる。
この構成によれば、ビルジ渦が、少なくともビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のＬ字型船尾整流板において、単に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けるという簡単な構造だけで、Ｌ字型船尾整流板における下向き成分の流れが基板部分の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。
【００１９】
この構成によれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のＬ字型船尾整流板において、単に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けるという簡単な構造だけで、Ｌ字型船尾整流板への下向き成分の流れが基板部分の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。
【００２０】
また、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けて整流効果を高めることによってＬ字型船尾整流板が受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくなり、推進効率を向上することができる。例えば、場合によっては、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部を設けない場合の船尾整流板と比べて、推進性能が１％程度向上する。
【００２１】
また、上記の船舶において、前記折り曲げ部分の船体高さ方向の高さを前記基板部分の後縁の幅の０．０５倍以上で０．５倍以下の高さにすると共に、前記折り曲げ部分の前記基板部分へ取り付ける根元部の長さを前記基板部分の前記船体へ取り付ける根元部の長さの０．５倍以上で１．０倍以下の長さにして構成すると、上方に折れ曲がった折り曲げ部分で整流する効果をより高めることができ、上方に折れ曲がった折り曲げ部分による効果を維持しながら、この折り曲げ部分の大きさを小さくして、軽量化を図ることができ、Ｌ字型船尾整流板の構造強度の負担を小さくできる。
【００２４】
また、上記の船舶において、前記Ｌ字型船尾整流板の船体前後方向の配置位置は、プロペラボス前端の位置と船尾垂線より垂線間長Ｌｐｐの０．１倍の長さ分だけ前の位置との間となる第１範囲内にあるように構成する。この第１範囲内では、船尾のビルジにて生じる流れの３次元剥離により、船体表面付近では下向き成分を持つ流れになり、船体表面よりある程度離れた位置では上向き成分を持つ流れとなるビルジ渦が発達する。このＬ字型船尾整流板を上記の第１範囲内にあるように配置すると、ビルジ渦が発達した範囲にＬ字型船尾整流板を配置でき、整流効果を高めることができる。
【００２５】
また、上記の船舶において、前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の部位の高さの位置は、プロペラ回転軸より上方にプロペラ直径の０．４倍の高さ分だけ高い位置から、プロペラ回転軸までの第２範囲内にあり、前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の部位の船体幅方向の位置は、前記後縁の根元に船体表面がある場合は、船体表面から船体表面よりプロペラ直径の０．４倍の幅分だけ離れた位置までの、前記後縁の根元に船体表面がない場合は、船体中心線よりプロペラ直径の０．０５倍の幅分だけ離れた位置から船体中心線よりプロペラ直径の０．４倍の幅分だけ離れた位置までの、第３範囲内にあるように構成する。
【００２６】
この第２範囲内及び第３範囲内では、船尾のビルジにて生じる流れの３次元剥離により、船体表面付近では下向き成分を持つ流れになり、船体表面よりある程度離れた位置では上向き成分を持つ流れとなるビルジ渦が発達する。そして、このＬ字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端を上記の第２範囲内及び第３範囲内に配置すると、ビルジ渦の中心位置近傍に船尾整流板の基板部分の後縁の先端が配置されるので、Ｌ字型船尾整流板には下向き成分を持つ流れのみが流入し、単純な形状のＬ字型船尾整流板であっても、プロペラに流入する流れを効率よく整流できたり、Ｌ字型船尾整流板に働く推力成分を得たりできる。
【００２７】
また、上記の船舶において、前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の前縁の先端の部位の高さの位置は、プロペラ回転軸より上方にプロペラ直径の０．４倍の高さ分だけ高い位置から、船底までの第４範囲内にあり、前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の前縁の先端の部位の船体幅方向の位置は、船体表面から、船体表面よりプロペラ直径の０．４倍の幅分だけ離れた位置までの第５範囲内にあるように構成し、前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分を、後方側が上方になるように、プロペラ回転軸に対して０度以上で２０度以下の範囲内の角度で傾斜させて配置して構成すると、次のような効果を奏することができる。
【００２８】
つまり、この前縁の配置によれば、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の前縁の先端が上記の第４及び第５範囲内に配置されることになり、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の前縁側も、船体が発生するビルジ渦の発生部分の近傍に入るので、ビルジ渦に起因する流れを効果的に利用できるようになり、効率よく整流したり、推力を得たりすることができる。
【００２９】
また、ビルジ渦がプロペラの回転方向と逆向き成分の流れを発生させる側のＬ字型船尾整流板又は折り曲げ部分を持たない船尾整流板は、このビルジ渦の作用効果を享受するために、Ｌ字型船尾整流板の基板部分又は折り曲げ部分を持たない船尾整流板の基板部分は、プロペラ回転軸と略平行とするか、又は後方側が上方になる角度は小さい角度とすることが好ましい。一方、ビルジ渦がプロペラの回転方向と同じ向きの成分の流れを発生させる側のＬ字型船尾整流板は、このビルジ渦の作用効果を抑制するために、プロペラの回転方向とは逆向き成分の大きい流れを発生させるように、基板部分の後方側が上方になるような角度を大きい角度で傾斜させることが好ましく、このＬ字型船尾整流板の基板部分の傾斜の構成により、プロペラの回転方向と逆向き成分の流れを更に速くして、より効果的にプロペラの回転とは逆向き成分の大きい流れを発生させることができるようになる。
【００３０】
また、上記の船舶において、前記Ｌ字型船尾整流板の前記基板部分の後縁の先端の位置を、前記Ｌ字型船尾整流板を設けないときに発生する船尾ビルジ渦の中心の位置を中心にし、その半径がプロペラ直径の０．２倍の半径である円内の第６範囲内に配置する。なお、このＬ字型船尾整流板を設けないときの船尾ビルジ渦の中心の位置は水槽試験や流体解析プログラムによる計算により、容易に特定することができる。
【００３１】
この構成は、容易に該当船舶の水槽試験や、流体解析プログラムを使用して数値計算による流体シミュレーションを実施できて、ビルジ渦の中心の位置を推定できる場合にしか用いることができないが、この構成によれば、より精度よく、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端をビルジ渦の中心の位置の近傍に配置できるので、Ｌ字型船尾整流板により発生する力をより最大限に利用できると共に、また、Ｌ字型船尾整流板によるプロペラの効率の向上も最大限にできるので、船舶の推進性能をより向上することができる。
【００３２】
また、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の平面形状を、三角形形状、四角形形状、角を丸めた三角形形状、若しくは、角を丸めた四角形形状とすると、比較的単純な形状で効果のある船尾整流板を形成できる。また、上方に折れ曲がった折り曲げ部分の側面形状を、三角形形状、四角形形状、角を丸めた三角形形状、若しくは、角を丸めた四角形形状とすると、比較的単純な形状で効果のある上方に折れ曲がった折り曲げ部分を形成できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る船舶で使用するＬ字型船尾整流板によれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心と船体表面との間に、プロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のＬ字型船尾整流板において、単に基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けるという簡単な構造だけで、Ｌ字型船尾整流板への下向き成分の流れが基板部分の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。
【００３４】
また、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けて整流効果を高めることによってＬ字型船尾整流板が受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくなるので、推進効率を向上することができる。例えば、場合によっては、基板部分の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分を設けない場合の船尾整流板と比べて、推進性能が１％程度向上する。
【００３５】
そして、本発明に係る船舶によれば、船尾で発達するビルジ渦の中心の位置の近傍に、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端が位置するようにＬ字型船尾整流板を配置して、ビルジ渦がプロペラの回転方向と同じ向きの流れを発生させる側のＬ字型船尾整流板において、ビルジ渦に対する整流する効果を高めることができ、これにより、プロペラの効率をより高めることができる。さらにＬ字型船尾整流板の強度を増すことができる。
【００３６】
そして、このＬ字型船尾整流板により整流効果を高めることによって、整流する際にＬ字型船尾整流板が受ける力も大きくすることができ、その推進方向成分である船舶の推力として得る分も大きくすることができ、これにより、船舶の推進性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の船舶で使用するＬ字型船尾整流板を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
【図２】折り曲げ部分の形状の第一の例を示す斜視図である。
【図３】折り曲げ部分の形状の第二の例を示す斜視図である。
【図４】折り曲げ部分の形状の第三の例を示す斜視図である。
【図５】船尾整流板の基板部分の形状の第一の例を示す平面図である。
【図６】船尾整流板の基板部分の形状の第二の例を示す平面図である。
【図７】船尾整流板の基板部分の形状の第三の例を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て右回転の場合で、右舷側にＬ字型船尾整流板を、左舷側に船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て右回転の場合で、右舷側と左舷側の両方にＬ字型船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て右回転の場合で、右舷側のみにＬ字型船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て左回転の場合で、左舷側にＬ字型船尾整流板を、右舷側に船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て左回転の場合で、右舷側と左舷側の両方にＬ字型船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態の船舶における、プロペラが船尾から見て左回転の場合で、左舷側のみにＬ字型船尾整流板を配置した船舶の模式的な船尾から見た図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の船舶における、右舷側のＬ字型船尾整流板の船体前後方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の船舶における、右舷側のＬ字型船尾整流板の高さ方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の船舶における、左舷側の船尾整流板の高さ方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾部分の側面図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の船舶における、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端の高さ方向と船体幅方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾方向から見た背面図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の船舶における、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の前縁の先端の高さ方向と船体幅方向の配置位置を示す模式的な船舶の船尾方向から見た背面図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態の船舶における、Ｌ字型船尾整流板の基板部分の後縁の先端の配置位置とビルジ渦の第６領域を示す模式的な船舶の船尾方向から見た背面図である。
【図２０】船舶の船尾においてビルジ渦が発生する様子を示す模式的な船舶の右舷側の船尾部分の側面図である。
【図２１】船舶の船尾においてビルジ渦が発生する様子を模式的に示す、図２０のＸＸ−ＸＸ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係る実施の形態の船舶で使用するＬ字型船尾整流板及び船舶について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態のＬ字型船尾整流板は、船舶の船体の船尾に設けられる横断面がＬ字形状をした船尾整流板であり、また、この実施の形態の船舶は、このＬ字型船尾整流板を設けた船舶であり、その船尾への一般的な配置は図１に示す。Ｌ字型船尾整流板の形状の例を図２〜図４、及び図５〜図７に示し、船舶における左右舷への配置の例を図８〜図１３に示し、船舶におけるＬ字型船尾整流板、船尾整流板の配置位置を図１４〜図１９に示す。
【００３９】
最初に、本発明の実施の形態の船舶で使用するＬ字型船尾整流板について説明する。図１及び図２〜図７に示すように、このＬ字型船尾整流板５は、船舶１の船体２の船尾の外板上に船体幅方向に突出して設けられる、横断面がＬ字形状をした船尾整流板であり、船体幅方向に延びる基板部分１０と、この基板部分１０の船体幅方向の端部に設けられた上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３を有して構成される。
【００４０】
また、図２〜図４に示すように、この折り曲げ部分１３の船体高さ方向の高さＨｇは基板部分１０の後縁１２の幅Ｂａの０．０５倍以上で０．５倍以下の高さにすると共に、折り曲げ部分１３の基板部分１０へ取り付ける根元部１３ｂの長さＬｇを、基板部分１０の船体２へ取り付ける根元部１０ｂの長さＬａの０．５倍以上で１．０倍以下の長さにすることが好ましい。なお、この根元部１０ｂ、１３ｂの長さとは根元部１０ｂ、１３ｂに沿って計測した長さである。
【００４１】
これらの構成にすると、Ｌ字型船尾整流板５において、より小さい部材で整流する効果を高めることができ、折り曲げ部分１３による効果を維持しながら、折り曲げ部分１３の大きさを小さくして、軽量化を図ることができ、Ｌ字型船尾整流板５自身の構造強度及びＬ字型船尾整流板５の取付け強度の負担を小さくできる。
【００４２】
また、このＬ字型船尾整流板５の折り曲げ部分１３の側面形状を、図２に示すような三角形形状、図３に示すような四角形形状、図４に示すような角を丸めた四角形形状、若しくは、角を丸めた三角形形状等とすると、比較的単純な形状で効果のある折り曲げ部分１３を形成できる。また、Ｌ字型船尾整流板５の基板部分１０の平面形状を、図５に示すような三角形形状、図６に示すような四角形形状、図７に示すような角を丸めた四角形形状、若しくは、角を丸めた三角形形状等とすると、比較的単純な形状で効果のあるＬ字型船尾整流板５を形成できる。
【００４３】
従って、上記の構成のＬ字型船尾整流板５によれば、ビルジ渦が、ビルジ渦の中心Ｐｗと船体表面との間に、プロペラ３の回転方向と同じ向きの流れを発生させる側に配置されたＬ字型船尾整流板５においては、単に基板部分１０の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３を設けるという簡単な構造だけで、Ｌ字型船尾整流板５への下向き成分の流れが基板部分１０の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、整流する効果を高めることができるばかりでなく強度を増すことができる。
【００４４】
また、基板部分１０の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３を設けて整流効果を高めることによってＬ字型船尾整流板５が受ける力も大きくなり、その推進方向成分である船舶１の推力として得る分も大きくなり、推進効率を向上することができる。例えば、場合によっては、基板部分１０の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３を設けない場合の船尾整流板６と比べて、推進性能が１％程度向上する。
【００４５】
次に、この実施の形態の船舶について説明する。図８〜図１３に示すように、この船舶１は、Ｌ字型船尾整流板５を備えた船舶であり、図８〜図１０に示すように、船体２の船尾のプロペラ３が船尾から見て右回転の場合は少なくとも右舷側に、図１１〜図１３に示すように、プロペラ３が船尾から見て左回転の場合は少なくとも左舷側に、Ｌ字型船尾整流板５を配置して構成される。
【００４６】
第１の実施の形態の船舶の構成では、図８に示すように、プロペラ３が船尾方向から見て右回転（時計回り）の場合における構成で、船体２の船尾の右舷側にＬ字型船尾整流板５を、左舷側に折り曲げ部分１３を設けない船尾整流板（以下、単に船尾整流板という）６をそれぞれ配置して構成される。また、図９に示すように、第２の実施の形態の船舶では、船体２の船尾の右舷側と左舷側の両方にＬ字型船尾整流板５を配置し、左舷側のＬ字型船尾整流板５の折り曲げ部分１３の船体高さ方向の高さＨｇを右舷側よりも小さくして構成される。更に、図１０に示すように、第３の実施の形態の船舶では、船体２の船尾の右舷側にＬ字型船尾整流板５を配置するが、左舷側にはＬ字型船尾整流板５と船尾整流板６のいずれも配置しないで構成される。
【００４７】
また、この図８〜図１０では、プロペラ３が船尾方向から見て右回転の場合の実施の形態の構成を示すが、プロペラ３が船尾方向から見て左回転（反時計回り）の場合では、図１１〜図１３に示すように、折り曲げ部分１３を有するＬ字型船尾整流板５と、この折り曲げ部分１３を有していない船尾整流板６の構成が第１〜第３の実施の形態の船舶において左右舷で互いに入れ替わった構成の第４〜第６の実施の形態の船舶となる。
【００４８】
そして、この上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３の折り曲げ角γ（図２参照）は、６０度以上１２０度以下、好ましくは、８０度以上１００度以下とする。また、この折り曲げ部分１３は、基板部分１０の板を上方に折り曲げるようにして製作してもよく、基板部分１０の端部に折り曲げ部分１３を溶接することにより接合して製作してもよい。
【００４９】
次に、以下では、図８の第１の実施の形態の船舶１のＬ字型船尾整流板５及び船尾整流板６の配置位置について、図１４〜図１９を参照しながら説明するが、第２〜第６の実施の形態の船舶のＬ字型船尾整流板５及び船尾整流板６の配置位置にも、プロペラの回転方向により左右舷を入れ替えて考えることにより適用できる。
【００５０】
第１の実施の形態の船舶１における、プロペラ３が船尾方向から見て右回転の場合の右舷側のＬ字型船尾整流板５の船体前後方向の配置位置は、図１４に示すように、プロペラボス前端の位置Ｘ１と、船尾垂線Ａ．Ｐ．より垂線間長Ｌｐｐの０．１倍の長さ分だけ前の位置Ｘ２との間となる第１範囲Ｒ１内に配置して構成される。
【００５１】
また、このＬ字型船尾整流板５の基板部分１０の後縁１２の先端１２ａの部位の高さ位置Ｈａは、図１５及び図１７に示すように、プロペラ回転軸Ｐｃより上方にプロペラ直径Ｄｐの０．４倍の高さ分だけ高い位置Ｈ２から、プロペラ回転軸Ｐｃまでの第２範囲Ｒ２内に配置して構成される。
【００５２】
更に、図１７に示すように、船尾整流板５、６の後縁１２の先端１２ａの部位の船体幅方向位置Ｂａは、船尾整流板５、６の後縁１２の根元１２ｂに船体表面Ｂ３がある場合は、船体表面Ｂ３から船体表面Ｂ３よりプロペラ直径Ｄｐの０．４倍の幅分だけ離れた位置Ｂ３２までの第３範囲Ｒ３内にあるように構成される。
【００５３】
なお、船尾整流板５、６の後縁１２の根元１２ｂに船体表面Ｂ３がない場合は、船尾整流板５、６の後縁１２の先端１２ａの部位の船体幅方向位置Ｂａは、船体中心線Ｌｃよりプロペラ直径Ｄｐの０．０５倍の幅分だけ離れた位置Ｂ３１から、船体中心線Ｌｃよりプロペラ直径Ｄｐの０．４倍の幅分だけ離れた位置Ｂ３２までの第３範囲Ｒ３内にあるように構成される。
【００５４】
そして、このＬ字型船尾整流板５の基板部分１０の後縁１２の先端１２ａの部位を上記の第２範囲内及び第３範囲内に配置する構成により、多くの商用船舶の計画航行速度における航海中の船舶１のビルジ渦の中心Ｐｗの近傍内にＬ字型船尾整流板５を配置でき、Ｌ字型船尾整流板５の基板部分１０の後縁１２の先端１２ａをビルジ渦の中心Ｐｗの近傍内に配置できるので、Ｌ字型船尾整流板５には下向き成分を持つ流れのみが流入し、単純な形状のＬ字型船尾整流板５であっても、効率よく整流でき、整流時にはより大きなＬ字型船尾整流板５に働く推力成分を得ることができる。
【００５５】
更に、図１５及び図１８に示すように、Ｌ字型船尾整流板５の基板部分１０の前縁１１の先端１１ａの部位の高さ位置Ｈｆは、プロペラ回転軸Ｐｃより上方にプロペラ直径Ｄｐの０．４倍の高さ分だけ高い位置Ｈ２から、船底Ｈ４までの第４範囲Ｒ４内に配置して構成される。
【００５６】
また、図１８に示すように、Ｌ字型船尾整流板５の基板部分１０の前縁１１の先端１１ａの部位の船体幅方向位置Ｂｆは、船体表面Ｂ５から、船体表面Ｂ５よりプロペラ直径Ｄｐの０．４倍の幅分だけ離れた位置Ｂ５２までの第５範囲Ｒ５内に配置して構成される。
【００５７】
このＬ字型船尾整流板５の基板部分１０の前縁１１の先端１１ａを第４範囲Ｒ４内及び第５範囲Ｒ５内に配置する構成により、Ｌ字型船尾整流板５の基板部分１０の前縁１１を、船体２が発生するビルジ渦の発生部分の近傍に入れることができるので、ビルジ渦に起因する流れを効果的に利用できるようになり、効率よく整流したり、推力を得たりすることができる。
【００５８】
更に、図１４に示すように、右舷側のＬ字型船尾整流板５の基板部分１０を後方側が上方になるように、プロペラ回転軸Ｐｃに対して０度以上で２０度以下の範囲内の角度（迎角）βで傾斜させて配置する。
【００５９】
この右舷側のＬ字型船尾整流板５において、基板部分１０を後方側が上方になるように傾斜させて配置することにより、ビルジ渦の中心の内側において、プロペラ３の回転方向と逆向きの成分の流れが、より効果的に整流され、整流時にＬ字型船尾整流板５に働くより大きな推進成分を得ることができる。
【００６０】
また、容易に船舶１の水槽試験や、流体解析プログラムを使用して数値計算による流体シミュレーションを実施できて、ビルジ渦の中心Ｐｗの位置を推定できる場合においては、図１９に示すように、右舷側のＬ字型船尾整流板５の後縁１２の先端１２ａの位置を、Ｌ字型船尾整流板５を設けないときに発生する船尾ビルジ渦の中心Ｐｗを中心にし、その半径ｒａがプロペラ直径Ｄｐの０．２倍の半径である円Ｃ１内の第６範囲Ｒ６内に配置することが好ましい。なお、このＬ字型船尾整流板５を設けないときの船尾ビルジ渦の中心Ｐｗの位置は水槽試験や流体解析プログラムによる計算により、容易に特定することができる。
【００６１】
この構成によれば、より精度よく、Ｌ字型船尾整流板５の後縁１２の先端１２ａをビルジ渦の中心Ｐｗの近傍に配置できるので、Ｌ字型船尾整流板５で整流する際にＬ字型船尾整流板５に働く力の推力成分をより最大限に利用できると共に、また、Ｌ字型船尾整流板５によるプロペラ３の効率の向上も最大限にできるので、船舶の推進性能をより向上することができる。
【００６２】
そして、プロペラ３が船尾から見て右回転の場合の第１及び第２の実施の形態の船舶では、図１６に示すように、左舷側の船尾整流板６（もしくは折り曲げ部分の高さの小さいＬ字型船尾整流板５）をプロペラ回転軸Ｐｃと略平行に配置し、この左舷側の船尾整流板６の長さＬｂを、図１４及び図１５に示す右舷側のＬ字型船尾整流板５の長さＬａよりも長く形成して構成する。なお、この略平行とは完全な平行のみではなく、５度以内程度までの傾斜の範囲も含むことを意味する。
【００６３】
また、左舷側の船尾整流板６の基板部分１０の前縁１１の先端１１ａの部位の高さ位置Ｈｆ及び後縁１２の先端１２ａの部位の高さ位置Ｈａについても、図１６では、右舷側のＬ字型船尾整流板５と略同様な配置位置を示しているが、左舷側の船尾整流板６に関しては、本発明はこの配置位置に限定されるものではない。
【００６４】
次に、左右舷におけるＬ字型船尾整流板５と船尾整流板６の役割について説明する。プロペラ３が船尾から見て右回転の場合は右舷側（左回転の場合は左舷側）では、船尾で発達するビルジ渦は、ビルジ渦の中心の内側においてはプロペラ３の回転方向とは同じ向きの流速を与え、ビルジ渦の中心の外側においてプロペラ３の回転方向とは逆向きの流速を与えるように作用するので、ビルジ渦中心の外側の流れは享受して、ビルジ渦中心の内側の流れのみを整流すればよい。
【００６５】
また、左舷側(右舷側)では、ビルジ渦の中心の内側においてはプロペラ３の回転方向とは逆向きの流速を与えるように作用し、ビルジ渦の中心の外側においてはプロペラ３の回転方向とは同じ向きの流速を与えるように作用する。また、プロペラ３は半径方向に関しては内側（ボス付近）よりも外側（チップ付近）の方が推力を出すので、左舷側（右舷側）においては、ビルジ渦の中心より内側のプロペラ３とは逆向きの流れを残すより、ビルジ渦の発達し始める部位にビルジ渦の発達を妨げる障害物となる折り曲げ高さの小さいＬ字型船尾整流板５又は船尾整流板６を設け、ビルジ渦の発生及び発達を抑制することで、ビルジ渦の中心の外側において、プロペラ３の回転方向とは同じ向きの成分の流速を弱くすることができ、プロペラ効率を高めることができる。
【００６６】
従って、ビルジ渦の中心の内側でビルジ渦がプロペラ３の回転方向と同じ向き成分の流れを発生させる右舷側（左舷側）においては、ビルジ渦中心の内側においてビルジ渦の作用効果を抑制する必要があるので、ビルジ渦が十分に発達した船尾端付近のみに、短めのＬ字型船尾整流板５を配置する。
【００６７】
つまり、ビルジ渦の中心Ｐｗより外側はプロペラ回転と逆向きの上昇流を残し、一方、ビルジ渦の中心Ｐｗより内側はプロペラ回転と同じ向きの下降流を整流する必要がある右舷側（左舷側）は、ビルジ渦が十分に発達しきったところで、内側の下降流のみを整流するために、船尾端近傍に、短めのＬ字型船尾整流板５を配置する。
【００６８】
一方、ビルジ渦の中心の内側でビルジ渦がプロペラ３の回転方向と逆向きの成分の流れを発生させる左舷側（右舷側）においては、ビルジ渦の中心の外側においてビルジ渦の作用効果を抑制する必要があり、ビルジ渦が十分に発達した船尾端付近だけでなく、渦が発達しきっていない前方まで、長めの船尾整流板６を配置する。
【００６９】
つまり、ビルジ渦の中心Ｐｗより内側のプロペラ回転と逆向きの下降流を残すよりも、ビルジ渦の中心Ｐｗの外側のプロペラ回転と同じ向きの上昇流を整流する必要がある左舷側（右舷側）は、外側の上昇流の発生を防ぐために、長めの船尾整流板６を配置する。
【００７０】
これにより、短いＬ字型船尾整流板５と長い船尾整流板６を適材適所で配置でき、比較的簡単な構成で、より大きい推進力と、より大きいプロペラ効率を得ることができる。従って、比較的簡単で軽量な構成で、プロペラ効率を高めることができる。
【００７１】
また、プロペラ３の回転方向が船尾から見て右回りの場合の、右舷側のＬ字型船尾整流板５と左舷側の船尾整流板６においては、船体前後方向に対する迎角βを異ならせて形成する。つまり、ビルジ渦の中心より内側において、プロペラ３の回転方向と同じ向きの成分の流れを抑制する右舷側のＬ字型船尾整流板５は、プロペラ３の回転方向とは逆向きの流れを強めるために、後方側が上方になるように、大きく傾斜させることにより、プロペラ３の回転方向と逆向き成分の流れを出来る限り速くする。一方、ビルジ渦の中心より内側において、プロペラ３の回転方向と逆向きの成分の流れを抑制する左舷側の船尾整流板６は、略水平の小さい傾斜にすることにより、プロペラ３の回転方向とは逆向き成分の大きい流れを出来るだけ維持する。これらの構成により、より効果的にプロペラ３の回転とは逆向き成分の大きい流れを発生させることができる。
【００７２】
従って、上記の構成の船舶１によれば、船尾で発達するビルジ渦の中心Ｐｗの近傍に、Ｌ字型船尾整流板５の後縁１２の先端１２ａが位置するようにＬ字型船尾整流板５を配置することにより、ビルジ渦の内側がプロペラ３の回転方向と同じ向きの流れを発生させる側に配置されるＬ字型船尾整流板５において、単に基板部分１０の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３を設けるという簡単な構造により、Ｌ字型船尾整流板５への下向き成分の流れが基板部分１０の端部から外側に逃げようとするのを抑止して、ビルジ渦の中心Ｐｗより内側の流れのみを整流する効果を高めることができ、これにより、プロペラ３の効率をより高めることができる。
【００７３】
そして、このＬ字型船尾整流板５では、基板部分１０の端部に上方に折れ曲がった折り曲げ部分１３を設けて整流効果を高めることによって、整流する際にＬ字型船尾整流板５が受ける力も大きくすることができるので、その推進方向成分である船舶１の推力として得る分も大きくすることができ、これにより、船舶１の推進性能を向上することができる。
【００７４】
また、ビルジ渦の内側がプロペラの回転方向と逆の流れを発生させる側において、折り曲げ部分１３を設けない船尾整流板６を配置すると、これにより、ビルジ渦の中心Ｐｗより外側のプロペラ回転と同じ向きの流れの発達を抑制して、この整流する際に船尾整流板６に働く力の推力方向成分により、少しでも多くの船舶１の推力となる力を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の船舶によれば、船体の船尾に設けたＬ字型船尾整流板でプロペラ面に流入する流れを整流することにより、プロペラの効率をより高めると共に、整流する際にＬ字型船尾整流板に働く推力成分をより大きくして推進方向の力を大きくできて推進性能を向上することができるので、多くの船舶に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  船舶
２  船体
３  プロペラ
４  舵
５  Ｌ字型船尾整流板(折り曲げ部分有り)
６  船尾整流板（折り曲げ部分無し）
１０  基板部分
１０ｂ  基板部分の根元部
１１  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の前縁
１１ａ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の前縁の先端
１２  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の後縁
１２ａ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の後縁の先端
１２ｂ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の後縁の根元
１３  折り曲げ部分
１３ｂ  折り曲げ部分の根元部
Ａ．Ｐ．  船尾垂線
Ｂ３  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の後縁の根元の部位の船体表面の船体幅方向位置
Ｂ３１  第３範囲の最小値
Ｂ３２  第３範囲の最大値
Ｂ５  第５範囲の最小値
Ｂ５２  第５範囲の最大値
Ｂａ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の後縁の先端の部位の船体幅方向位置
Ｂｆ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の前縁の先端の部位の船体幅方向位置
Ｃ１  第６範囲の円
Ｄｐ  プロペラ直径
Ｈ２  第２範囲及び第４範囲の上限値
Ｈ４  第４範囲の下限値（船底）
Ｈａ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の後縁の先端の部位の高さ位置
Ｈｆ  Ｌ字型船尾整流板（船尾整流板）の前縁の先端の部位の高さ位置
Ｈｇ  折り曲げ部分の船体高さ方向の高さ
Ｌａ  Ｌ字型船尾整流板の根元部の長さ
Ｌｂ  船尾整流板の長さ
Ｌｃ  船体中心線
Ｌｇ  折り曲げ部分の根元部の長さ
Ｌｐｐ  垂線間長
Ｐｃ  プロペラ回転軸
Ｐｗ  船尾ビルジ渦の中心
Ｒ１  第１範囲
Ｒ２  第２範囲
Ｒ３  第３範囲
Ｒ４  第４範囲
Ｒ５  第５範囲
Ｒ６  第６範囲
ｒａ  第６範囲の円の半径
Ｘ１  プロペラボス前端の位置
Ｘ２  船尾垂線から垂線間長Ｌｐｐの０．１倍の長さ分だけ前の位置
β  迎角
γ  折り曲げ角
【図１】
0006361033.tif 000002
【図２】
0006361033.tif 000003
【図３】
0006361033.tif 000004
【図４】
0006361033.tif 000005
【図５】
0006361033.tif 000006
【図６】
0006361033.tif 000007
【図７】
0006361033.tif 000008
【図８】
0006361033.tif 000009
【図９】
0006361033.tif 000010
【図１０】
0006361033.tif 000011
【図１１】
0006361033.tif 000012
【図１２】
0006361033.tif 000013
【図１３】
0006361033.tif 000014
【図１４】
0006361033.tif 000015
【図１５】
0006361033.tif 000016
【図１６】
0006361033.tif 000017
【図１７】
0006361033.tif 000018
【図１８】
0006361033.tif 000019
【図１９】
0006361033.tif 000020
【図２０】
0006361033.tif 000021
【図２１】
0006361033.tif 000022