(57)【要約】  プロペラ１の前方に、プロペラ１の半径ｒよりも小さい半径Ｒの曲面を有する省エネ付加物５を備え、プロペラ１の翼３のピッチが、省エネ付加物５の半径Ｒよりも内側の半径方向位置で最小となる極小点Ｓをもつピッチ分布を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラの前方に、該プロペラの半径よりも小さい半径の曲面を有する省エネ付加物を備え、
前記プロペラの翼のピッチが、前記省エネ付加物の半径よりも内側の半径方向位置で最小となる極小点をもつピッチ分布を有する船舶の推進装置。
【請求項２】
前記省エネ付加物の半径は、前記プロペラの半径に対して５０％以上８０％以下である、請求項１に記載の船舶の推進装置。
【請求項３】
前記極小点は、前記プロペラの軸心から半径方向外側へ前記省エネ付加物の半径の５０％以上１００％以下離れた位置にある、請求項１に記載の船舶の推進装置。
【請求項４】
前記極小点は、前記プロペラの軸心から半径方向外側へ前記省エネ付加物の半径の５０％以上１００％以下離れた位置にある、請求項２に記載の船舶の推進装置。
【請求項５】
前記極小点における前記プロペラの翼のピッチは、該プロペラの翼の翼端と翼根のピッチを直線補間して求められる値の８０％以上１００％未満である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶の推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラの前方に省エネ付加物を備えた船舶の推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の前進により船尾近くには縦渦（ビルジ渦）が生成することが知られており、この縦渦のために推進効率が有意に高められないという課題を有していた。【０００３】
このため、プロペラの前方に、プロペラ周辺の流場を改善するスーパー・ストリームダクト(SSD=Super Stream Duct)等と称される省エネ付加物を設置することにより省エネ効果を改善し、更に、プロペラのピッチを設定することによって推進効率を改善したものがある(特許文献１、２)。【０００４】
特許文献１に記載されたプロペラの翼のピッチは、従来型プロペラと同様に、翼根部で最大値となり翼端部で最小値となるように半径方向へ向かい減少する逓減ピッチとなっている。又、特許文献２に記載されたプロペラの翼のピッチは、ダクト後端部におけるダクトの半径位置と同じ半径位置において最小となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２３０８５２号明細書
【特許文献２】特開平１０−２６４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２においては、プロペラの翼のピッチは、プロペラの前方に設置した省エネ付加物に対して好適に対応したピッチ分布とはなっていない。このため、省エネ付加物を備えたことによる十分な省エネ効果が発揮されず、よってプロペラの推進効率を有意に高めることができない可能性を有していた。【０００７】
本発明の目的は、プロペラの前方に省エネ付加物を備えた船舶の推進装置において、推進効率を有意に高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の船舶の推進装置は、プロペラの前方に、該プロペラの半径よりも小さい半径の曲面を有する省エネ付加物を備え、
前記プロペラの翼のピッチが、前記省エネ付加物の半径よりも内側の半径方向位置で最小となる極小点をもつピッチ分布を有する。【０００９】
上記船舶の推進装置において、前記省エネ付加物の半径は、前記プロペラの半径に対して５０％以上８０％以下とすることができる。【００１０】
上記船舶の推進装置において、前記極小点は、前記プロペラの軸心から半径方向外側へ前記省エネ付加物の半径の５０％以上１００％以下離れた位置にある。【００１１】
上記船舶の推進装置において、前記極小点における前記プロペラの翼のピッチは、該プロペラの翼の翼端と翼根のピッチを直線補間して求められる値の８０％以上１００％未満である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の船舶の推進装置によれば、推進効率を有意に高められる効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】船舶の船尾部に備えられる本発明の推進装置を模式的に示した側面図である。
【図２】プロペラの半径方向における翼のピッチについて、本発明の場合と特許文献１、２の場合とを比較できるように一緒に示した線図である。
【図３】図２に示す本発明の翼のピッチの場合における効果を説明するための線図である。
【図４】本発明の構成を備えたＶＬＣＣタンカーの模型船を船尾部後方から見た斜視図である。
【図５】模型試験により計測した船速とプロペラトルクとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は船舶の船尾部に備えられる本発明の推進装置を模式的に示した側面図である。図１中、１は船舶の船尾部２の後方に張り出して設置されるプロペラ、３はプロペラ１のボス４に取り付けた翼である。５は前記プロペラ１の前方に位置するように前記船尾部２に設置した省エネ付加物であり、図１の省エネ付加物５は船尾ダクト６とした場合を示している。
【００１６】
省エネ付加物５は、省エネ付加物５自身が推力を発生したり、プロペラ１の周辺の流場を改善したりすることによって省エネ効果を得ようとするものであって、直接的にプロペラ１の性能を向上させるものではない。そこで本発明は、省エネ付加物５後方でのプロペラ１による効率を直接的に改善する技術を提供する。
【００１７】
図１の省エネ付加物５は、前記プロペラ１の半径ｒよりも小さい半径Ｒの曲面(円曲面)を有する船尾ダクト６の場合を示している。前記船尾ダクト６の後端の半径Ｒは、前記プロペラ１の半径ｒに対して５０％以上８０％以下の大きさとなっている。図２では前記船尾ダクト６の半径Ｒは、プロペラ１の半径ｒの６０％である場合を示している。
【００１８】
尚、上記では省エネ付加物５を船尾ダクト６とした場合について説明したが、省エネ付加物５は船尾ダクト６の円曲面の一部を切り欠いた弧状体であってもよい。
【００１９】
前記プロペラ１の翼３のピッチは、図２に実線７で示すように、前記船尾ダクト６の半径Ｒより内側の半径方向位置で最小となる極小点Ｓをもつピッチ分布を有している。
【００２０】
前記ピッチの極小点Ｓは、前記プロペラ１の軸心Ｏから半径方向外側へ前記省エネ付加物５である船尾ダクト６の半径Ｒの５０％以上１００％以下離れた位置にある。即ち、図２の例ではピッチの極小点Ｓは、軸心Ｏからプロペラ１の半径ｒの３０％以上６０％以下離れた位置である。
【００２１】
前記プロペラ１の翼３に備えるピッチの前記極小点Ｓは、前記プロペラ１の翼３の翼端部３ａと翼根部３ｂのピッチを直線補間して求められる値の８０％以上１００％未満の範囲である。
【００２２】
尚、図２には、実線７で示した本発明の場合に加えて、従来の場合を一緒に示すことにより比較できるようにしている。即ち、従来型プロペラ及び特許文献１のプロペラのように、翼根部３ｂでピッチが最大値となり翼端部３ａでピッチが最小値となるように半径方向へ減少した逓減ピッチを有する従来例を破線Ａで示している。又、特許文献２のプロペラのように、プロペラの翼のピッチを、ダクト後端部におけるダクトの半径Ｒの位置と同じ半径の位置で最小となるようにした従来の改良例を二点鎖線Ｂで示している。
【００２３】
図１には、船尾ダクト６を備えた船舶の船尾部２の伴流が示されており、伴流のベクトルは、船体固定座標で見たプロペラ１付近での流速を示している。このベクトルで示す流速がプロペラ１の前進速度vaである。船尾ダクト６を設置した船舶の特徴は、船尾ダクト６の半径Ｒよりも内側での内側前進速度va１は、船尾ダクト６の半径Ｒよりも外側での外側前進速度va２に対して大幅に小さい値を示すことである。
【００２４】
一般的にプロペラ１の性能は一様流中と不均一流中とで異なるので、従来型プロペラは、船尾ダクト６の半径Ｒよりも内側の伴流中では最適なピッチになっておらず、このために効率が低下すると考えられる。
【００２５】
図３は、プロペラ１の半径ｒの翼３の翼断面に流入する流入速度を示している。幾何流入角βは、前進速度vaと回転速度2πnr（ｎは回転数）の比によって決まる。翼３のピッチによって幾何迎角は最適になるように調整されるが、設計時に仮定した前進速度vaが実際よりも大きいと、過大な幾何流入角βに基づいて最適化することになり、結果として翼３の幾何ピッチ角が真の最適値よりも過大に設計される。（ここでは説明を簡便にするために、プロペラ自身によって誘起される誘導速度の影響は含めないものとする。）従来型プロペラでは、船尾ダクト６によって前進速度vaが特に小さくなる部分に相当する翼の半径方向位置で、ピッチが過大になっていると考えられる。
【００２６】
そこで、本発明に係るプロペラ１では、船尾ダクト６によって前進速度vaが特に小さくなる内側前進速度va１の部位に相当する半径方向位置に、従来型プロペラよりも翼のピッチを小さくした部位を設けることにより、真の最適な幾何迎角に近付け、これにより、船尾ダクト６を備えた船舶の伴流中でのプロペラ効率を改善するようにしたものである。
【００２７】
図４は本発明の構成を備えたＶＬＣＣタンカー(大型タンカー)の模型船８を示しており、この模型船８を図示しない船型試験水槽に設置して効果確認試験を実施した。尚、図４中、図１に示した構成と同一の構成には同一の符号を付することにより説明の重複は省略する。図４中、９は舵である。
【００２８】
図５は、図４の模型船８の効果確認試験により計測された船速とプロペラトルクの関係を示すグラフである。図５の横軸に示す船速は、Ｌを流れの中の物体の代表的な長さ、Ｕを速度、ｇを重力加速度とするとき、自由表面を持つ流体の流れに関する無次元のフルード数Ｆ
【数１】
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で示した。
【００２９】
図５の縦軸を示すプロペラトルクは、ΔQ＝｛（本発明のプロペラのトルク）-（従来型プロペラのトルク）｝/（従来型プロペラのトルク）で示した。
【００３０】
図５によれば、本発明のプロペラの翼断面性能が向上したことによって、同一船速で同一スラストを発生させているときのトルクが減少することが考察できる。
【００３１】
即ち、図５ではフルード数Ｆが０．１５の船速に対して船速が遅いフルード数Ｆが０．１３〜０．１４の範囲ではプロペラトルクが大きく低下しているため、図５の効果が発揮される船速を考慮して実際の船舶を設計することにより、船舶の推進効率を高く設定することができ、燃費を削減することができる。
【００３２】
上記したように、プロペラ１の前方に、省エネ付加物５を備えた構成において、プロペラ１の翼３のピッチが、前記省エネ付加物５の半径Ｒよりも内側の半径方向位置で最小となる極小点Ｓをもつピッチ分布を有することにより、船舶の推進効率を有意に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の船舶の推進装置は、推進効率を高めることが要求される船舶に対して有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    プロペラ
３    翼
３ａ  翼端部
３ｂ  翼根部
５    省エネ付加物
６    船尾ダクト(省エネ付加物)
７    実線(ピッチ分布)
Ｏ    軸心
ｒ    プロペラの半径
Ｒ    船尾ダクトの半径
Ｓ    極小点
【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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【国際調査報告】
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2017168549.tif 000010
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