(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸二舵船舶のプロペラの後方で船体中心面内に配置され、上端が船尾突出部の下面に固定されている板状の省エネルギーデバイス。
【請求項２】
前記プロペラのプロペラ中心から上方で、前記プロペラ中心からプロペラの半径の略７０％の位置より下方に、下端が位置していることを特徴とする請求項１記載の省エネルギーデバイス。
【請求項３】
前記舵が一方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも前縁が後方に位置し、前記舵が他方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも後縁が前方に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の省エネルギーデバイス。
【請求項４】
水平断面が翼形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の省エネルギーデバイス。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の省エネルギーデバイスを装備していることを特徴とする一軸二舵船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用の省エネルギーデバイスおよび一軸二舵船舶、特に、板状の省エネルギーデバイス、およびこれを装備した一軸二舵船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の省エネルギーを図るため、プロペラ周辺の流れを遅くして推進効率を上げる「伴流利得」という成分を比較的大きくしようとしていた。すなわち、「伴流利得」といわれる船舶の推進効率を上げる現象は、プロペラ周辺において、船体、舵あるいはその他の付加物等の物体による影響のため、船体の速度よりもプロペラ周辺の平均速度が遅くなることによって、プロペラの出すべき速度が船舶の速度ほど大きくなくてもよい（遅くてもよい）という現象である。したがって、通常の、一軸一舵の船舶においてはプロペラの直後に舵が配置されることにより、比較的大きな「伴流利得」が得られている。
さらに、舵の側面に水平方向に突出したフィンを設け、プロペラの後方の加速流を受ける範囲において、プロペラ後流の回転エネルギーを回収する省エネルギーデバイスが開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−４０３９５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特開２００８−１８９１３３号公報（第４−５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一軸二舵の船舶に特許文献１、２に開示された省エネデバイスを設置したのでは、舵に設けられたフィンが舵の回動によって略水平面内を移動して、平面視においてプロペラの直後から離れてしまうため、プロペラ直後に物が無い状態になる。このため、一軸一舵の船舶に設置した場合に比較して、相対的に伴流利得が少なくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するものであって、伴流利得を向上させることができる省エネデバイスと、該省エネデバイスを装備した一軸二舵船舶を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る省エネルギーデバイスは、一軸二舵船舶のプロペラの後方で船体中心面内に配置され、上端が船尾突出部の下面に固定されている板状である。
（２）前記プロペラのプロペラ中心から上方で、前記プロペラ中心からプロペラの半径の略７０％の位置より下方に、下端が位置していることを特徴とする。
（３）前記舵が一方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも前縁が後方に位置し、前記舵が他方に最大に回動した際の舵中心面と前記船体中心面との交線よりも後縁が前方に位置していることを特徴とする。
（４）水平断面が翼形状であることを特徴とする。
（５）本発明に係る一軸二舵船舶は、前記（１）乃至（４）の何れかの省エネルギーデバイスを装備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
（ｉ）本発明に係る省エネルギーデバイスによると、伴流利得を向上させることができる。
（ｉｉ）本発明に係る船舶によると、省エネルギー航行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る省エネルギーデバイスを模式的に示す側面図および一部を透過した側面図。
【図２】図１に示す省エネルギーデバイスの背面図。
【図３】図１に示す省エネルギーデバイスの平面図。
【図４】図１に示す省エネルギーデバイスの平面視の部分断面図。
【図５】図１に示す省エネルギーデバイスの伴流利得を説明する部分側面図および平面視の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態１：省エネルギーデバイス］
図１は、本発明の実施形態１に係る省エネルギーデバイスを模式的に示すものであって、図１の（ａ）は側面図、図１の（ｂ）は一部を透過した側面図、図２は背面図、図３は平面図、図４は平面視の部分断面図、図５は伴流利得を説明する部分側面図および部分平面図である。なお、各図において同じ部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００１０】
図１および図２において、一軸二舵船舶１００の船尾１１０には、船体中心面１０１内にプロペラ１２０が設置され、プロペラ１２０の上方に船首（図示しない）とは反対の方向に突出した船尾突出部１３０が設けられている。船尾突出部１３０の下面１３１には一対の舵１４０Ｌ、１４０Ｒが傾動自在に設置されている。舵１４０Ｌ、１４０Ｒは船体中心面１０１に対して対象に設けられた舵回動軸１４１Ｌ、１４１Ｒを中心に、船尾突出部１３０に設置された操舵手段（図示しない）によって回動される。
そして、省エネルギーデバイス（以下、「省エネデバイス」と称す）１５０がプロペラ１２０の後方で船体中心面１０１内に配置され、上端１５２が船尾突出部１３０の下面１３１に固定されている。
【００１１】
このとき、省エネデバイス１５０の中心面をデバイス中心面１５１とすると、デバイス中心面１５１は船体中心面１０１に一致し、プロペラ１２０の回転中心１２１に含まれている。そして、省エネデバイスの上端１５２および下端１５３は、それぞれ断面翼形状をしている（図３、４参照）。
すなわち、省エネデバイス１５０は、一対の舵１４０Ｌ、１４０Ｒによって挟まれた状態を呈している。このとき、プロペラ１２０の半径を「ｒ」とし、省エネデバイス１５０の下端１５３と船底１６０からの距離を「ｃ」とすると、略「ｒ＜ｃ」のとき、特に、略「ｒ＜ｃ＜（１．７×ｒ）」のとき、後記する「伴流効果」が得られる。
【００１２】
また、舵１４０Ｌは図３に示す舵稼働範囲１４７Ｌ内を回動する。このとき、舵稼働範囲１４７Ｌの最大回動位置について、舵１４０Ｌの舵中心面１４６Ｌを含む面と、船体中心面１０１との交線を、それぞれ前方交線１４８Ｌ、後方交線１４９Ｌとすると、省エネデバイス１５０は前方交線１４８Ｌと後方交線１４９Ｌとによって挟まれた範囲内に位置している。すなわち、省エネデバイス１５０のデバイス前縁１５４は前方交線１４８Ｌよりも後方に位置し、デバイス後縁１５５は後方交線１４９Ｌよりも前方に位置しているから、省エネデバイス１５０が舵１４０Ｌに接触することがない。
なお、図３において、舵１４０Ｌの舵後縁１４５Ｌと後方交線１４９Ｌとが略一致しているが、舵後縁１４５Ｌと後方交線１４９Ｌとの距離を限定するものではない。また、同様に、舵前縁１４４Ｌと前方交線１４８Ｌとの距離を限定するものではない。そして、舵１４０Ｒに対しても同様である（図示しない）。
【００１３】
次に、図５に基づいて「伴流利得」について説明する。
図５の（ａ）において、プロペラ１２０の回転方向を船体後方から見て時計回りであるとすると、プロペラ１２０の後方に配置された省エネデバイス１５０には、時計回りの旋回流（「プロペラ後流渦」に同じ）１２２が流れ込む。
したがって、省エネデバイス１５０のプロペラ１２０の回転中心１２１より上寄りの断面Ａにおいては図５の（ｂ）に示すように、流入速度Ｖａによって、揚力Ｌａが発生し、その水平成分が前向きの推力Ｄａとなる。
【００１４】
一方、省エネデバイス１５０のプロペラ１２０の回転中心１２１より下寄りの断面Ｂにおいては図５の（ｃ）に示すように、流入速度Ｖｂによって、揚力Ｌｂが発生し、その水平成分が前向きの推力Ｄｂとなる。
よって、省エネデバイス１５０をプロペラ１２０の回転中心１２１より上寄りの範囲に設置することによって、前向きの推力Ｄａ、Ｄｂ等省エネデバイス１５０の各断面毎に得られる前向きの推力の合計が得られるから、旋回流でない直進する流れに配置した場合より、省エネデバイス１５０により得られる推力分だけ抵抗が低減することになる。
【００１５】
（実施例）
次に、船型試験水槽における模型試験によって省エネ効果を確認した内容について説明する。一軸二舵船舶１００は、大型タンカーで、プロペラ１２０のプロペラ軸心高さａは５．０ｍ（ａ＝５．０）で、一対の舵１４０Ｌ、１４０Ｒの間隔２ｂは５．１ｍ（ｂ＝２．５５）ある。
省エネデバイス１５０の下端１５３は、船底１６０から６．０ｍ（ｃ＝６．０）に位置し、下端１５３における長さｄは３．５ｍ（ｄ＝３．５）、厚さｅは０．５ｍ（ｅ＝０．５）の断面翼形状である。また、省エネデバイス１５０の上端１５２は、船底１６０から１５．０ｍ（ｆ＝１５．０）に位置し、上端１５２における長さｇは５．０ｍ（ｇ＝５．０）、厚さｈは０．７ｍ（ｈ＝０．７）の断面翼形状である。そして、下端１５３から上端１５２に向かって長さおよび厚さが除々に大きくなっている。
そして、省エネデバイス１５０を装備する一軸二舵船舶１００と、省エネデバイス１５０が設置されていない同じ形の船舶とについて、満載状態で抵抗推進試験を実施し、計画速力における所要馬力を比較したところ、省エネデバイス１５０が無い場合に比較して、省エネデバイス１５０が有る場合は、１％の馬力低減が確認された。
【００１６】
［実施形態２：省エネルギーデバイスを装備する船舶］
本発明の実施形態１に係る省エネルギーデバイスを装備した船舶は、実施の形態１において説明した一軸二舵船舶１００に同じであるから、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は以上の構成であるため、各種船型の船舶に装備される省エネルギー手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１００   一軸二舵船舶
１０１   船体中心面
１１０   船尾
１２０   プロペラ
１２１   回転中心
１３０   船尾突出部
１３１   下面
１４０Ｌ 舵
１４０Ｒ 舵
１４１Ｌ 舵回動軸
１４１Ｒ 舵回動軸
１４４Ｌ 舵前縁
１４４Ｒ 舵前縁
１４５Ｌ 舵後縁
１４５Ｒ 舵後縁
１４６Ｌ 舵中心面
１４６Ｒ 舵中心面
１４７Ｌ 舵稼働範囲
１４８Ｌ 前方交線
１４９Ｌ 後方交線
１５０   省エネデバイス
１５１   デバイス中心面
１５２   上端
１５３   下端
１５４   デバイス前縁
１５５   デバイス後縁
１６０   船底
Ｄａ 推力
Ｄｂ 推力
Ｌａ 揚力
Ｌｂ 揚力
Ｖａ 流入速度
Ｖｂ 流入速度
ａ プロペラ軸心高さ
ｂ 舵間隔の半分
ｃ 舵下端と船底との距離
ｄ 舵下端の長さ
ｅ 舵下端の厚さ
ｆ 舵上端と船底との距離
ｇ 舵上端の長さ
ｈ 舵上端の厚さ
【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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