JP2021041819A

JP2021041819A - 船舶用推進抵抗軽減装置

Info

Publication number: JP2021041819A
Application number: JP2019165116A
Authority: JP
Inventors: 上野　康男; Yasuo Ueno; 康男上野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: JP6944095B2

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、船尾に発生するＶ字波のエネルギーを有効に回収して、船舶の大きさ、速度、推進方式、操舵機能に関係なく、推進抵抗削減装置としての汎用性を備え安価な実施費用で大幅な改善効果のある船舶用の推進抵抗削減装置を提供するものである。【解決手段】船体の船尾部に左右に張り出したほぼ水平方向のヒレ状部材を固着して設け、該ヒレ状部材の平面形は前縁の先端がやや後方を向くように形成され、断面は前縁部がやや厚く下方を向いて、後縁部が薄く水平方向を向いたごとき形状に形成されていることを特徴とする船舶用の航行抵抗削減装置を提供するものである。【選択図】図３

Description

本発明は、船舶用の推進抵抗軽減装置に関するものであり、特に船尾に発生する圧力波を推進力に変えて、結果的に船舶の走行に伴う抵抗を減らし燃料消費量を減少して経済性を高めることを目的とした船舶用推進抵抗軽減装置に関するものである。

現在一般に使用されている船尾の抵抗を軽減する方法としては、船底の緩い傾斜に沿ってガイド板を取付け推進装置への水流を整えようとするものがある。また、プロペラのねじれた後流を推進力に変えようとするものに関しては２個のプロペラの間に整流用のフィンをもうけたもの等がある。

前者の推進装置に関してはパドック船型と呼ばれる特殊な形状の船については一定の効果を得ているようであるが、広く応用できるものではなく、多くの一般的な船型では船体全体が発生する船尾の寄せ波は船尾で一旦水面を押し上げた後大きなＶ字波となって残り、エネルギーは失われる。後者のプロペラの後流を整流しようとするものについては旋回流による上向きの流れを水平方向に向ける効果はあるが船尾で発生するＶ字波を推進力に変える効果を有するものではない。

特開２００４-１３６７８１特開２０１１０９８７０４

技術的背景として、化石燃料の枯渇が近いとされる現在、運行に必要な使用燃料の削減効果のある技術の実用化が逼近の課題となっている。公知技術では推進装置に関連する改良方法が多く見られるがヨットなどを含め広く応用可能で実質的に船尾波による推進抵抗を軽減出来る方式が見られない。
既存の船に容易に応用することが可能で、安価で推進抵抗削減の効果が広い使用範囲で得られる方式が求められている。

本発明が解決しようとする課題は、船尾に発生するＶ字波のエネルギーを有効に回収して、船舶の大きさ、速度、推進方式、操舵機能に影響せず、推進抵抗削減装置としての汎用性を備え安価な実施費用で大幅な改善効果のある船舶用の推進抵抗削減装置を提供するものである。

本発明の上記課題を解決するための手段は、船尾の喫水線より下に船体から横方向に張り出した前縁を後方に傾けて形成した第1のヒレと、この第1のヒレの前方に近接して船体から横方向に張り出した第２のヒレを固着して設けたことを特徴とする船舶用の推進抵抗削減装置を提供するものである。

航行中、船首において船体側面に押しやられた水は船尾において船底からは上向きの流れとなって、両側の側面からは中心に向かう流れとなり、船尾後方で集まり、渦の発生によって速度成分を奪われ、静圧の上昇によって水面を押し上げたあとＶ字波となってそのエネルギーを消失する。船の速度が速くなると、このＶ字波による造波抵抗は水と船腹との摩擦抵抗をはるかに超える大きなものとなり、推進抵抗の多くの部分を占めることとなる。この船底からの上向きの流れと、側舷から中央に集まる斜めの流れによって船体後方に生じる水面のふくらみを平面状のヒレによって抑えると推進方向の力を発生させることが出来る。このことで結果的に大幅な推進抵抗の削減ができる。その状態を図によって説明する。

図１は本発明の１実施形態を示した側面図である。図２は本発明の１実施形態を示した平面図である。図１は本発明の１実施形態を示した部分側面図である。図２は本発明の１実施形態を示した部分平面図である。図３は本発明の他の１実施形態を示した部分平面図である。

本発明の船舶用推進抵抗削減装置の機能を損なわない範囲で簡略化して実現するための実施形態を示す。

図１は本発明の船舶用推進抵抗削減装置の１実施形態を示す側面図であり、図２はその平面図であり、図３は本発明の船舶用推進抵抗削減装置の１実施形態を示す部分側面図であり、図４はその部分平面図である。図１、図２、図３、図４において、船舶の船体１の船尾部２には平面状の第１のヒレ３がステー４によって固着されている。該第１のヒレ３の前方に近接して平面状の第２のヒレ５が設けられている。第２のヒレ５の後縁は両端がやや後方に向かう如く形成されていて、第１のヒレ３の前縁と一定の間隔が保たれる如く構成されている。尚、第２のヒレ５は第１のヒレ３よりやや上方に設置されていることが望ましい。
図２に於ける鎖線６は船の喫水線を示し、実線７、８及び９は船体の船尾付近を流れる水流を示し、破線１０、１１、１２はヒレがない場合の水流を示す。第１のヒレ３の断面は前縁部がやや厚く下方を向いて後縁側が薄く水平方向を向いたごとき形状に形成され、第２のヒレ５の断面は航空機の尾翼のように前縁部がやや厚く、後縁部が薄く成されている。第１のヒレ３の前縁は両端が後方に向かう如く形成されている。その理由は、航行中に水面上の浮遊物などが引っかからない為であり、第２のヒレ５の後縁の両端が後方に向かう如く構成されている理由は第１のヒレの前縁と一定の間隔が保たれ、両者の整流効果が有効に発揮される如くなすためである。図５は本発明の他の実施形態を示す平面図である。図５に於いて第２のヒレ５の後縁には波型部１３が形成されている。
［動作］

上記実施形態に示す本発明の船舶用推進抵抗削減装置の動作について説明する。
前述の、発明の効果の項で述べたごとく、航行中、船首において船体側面に押しやられた水は船尾において船底からは上向きの流れとなって、両側の側面からは中心に向かう流れとなり、船尾後方で集まり、水面を押し上げようとするが、第２のヒレ５の整流効果によって渦の発生は制限され、速度成分を多く含んだままで斜め下側から第１のヒレ３に向かう。第１のヒレ３はこの流れの方向を水平に曲げて後方に導く。このことで船体後部での水面の盛り上がりは制限されＶ字波の発生が抑えられて推進抵抗が減少することになる。
本装置を設けていない通常の船舶において、特に小型のものについては高速で航行すると、上記の船尾における船底からの上向きの流れの反作用で船尾を沈めるごとき力が発生する。これにより喫水線６は破線１４のように変化し、船首が上がった状態となるので明らかに上記作用が発生していることを確認できる。これに対して第１のヒレ３及び第２のヒレ５を取り付けた場合には、船尾の沈み込みがなく船体が水平のまま航行できるので上記第１のヒレ３及び第２のヒレ５の効果を目視的にも明確に確認することが出来る。実験では船体の後方に目視で船速を測定する装置を曳航してその実質的効果を明確に確認している。
図５に示す実施形態においては実際に自然水面上で航行した場合、波の大きさや速度変動などによって第２のヒレ５の後縁と第１のヒレ３の前縁との距離の最適値は同一ではない。その際、波形部１３の効果で第１のヒレ３の前縁との距離が最適な部分を水流自らが選択して通過することによってこの部分での流路での無用な方向変化、速度変化を軽減して流路抵抗を減少させるためである。
上記構造は船体に固着された装置であり、推進装置及び操舵動作とは全く関係がなくまた、実用状態の船体への装着も容易で効果の確認も簡単にできるものである。一般に船体の形状の改良については製造、実験を含めて極めて大きな費用を要し、この効果との対比を考慮した時実施するか否かの判断を躊躇する場合が多い。本案では実際の船を作って実験するまでもなく理論的にＣＦＤによって効果を確認できるので費用的な面からの反論を押さえることが容易で、実施する上でのハードルは低い。

本発明の船舶用推進抵抗削減装置は上記の説明で明らかなごとく、船体の船尾付近に第１及び第２のヒレを固着して設けるという簡単な手段で船尾に生じるＶ字波発生によるエネルギーを有効に回収して、推進抵抗を大幅に軽減しうるものである。尚モーターボートなどのごとく船尾の形状が進行方向に対して直角な平面状にカットされたごとき形状のものについては第２のヒレ５を省略できる可能性がある。また、エンジンユニットを船外に設けているタイプの船において、ヒレの取り付けが直接船体ではなく、エンジンユニットに取り付けられた場合も固定方法を工夫して、結果的な構成が上記説明と同様であれば、本発明の趣旨を損なうものではない。一般的な船型の船においては第２のヒレ５を設けることで、ヨット、大型タンカーなど多くの用途の船体に広く応用できるものであり、構造が簡単で安価である為、実施は極めて容易であり、その水上輸送産業上の燃料費削減効果は極めて著しい。

１船体
２船尾部
３第１のヒレ
５第２のヒレ
１３波形部

Claims

船体の船尾部に左右に張り出したほぼ水平方向のヒレ状部材を固着して設け、該ヒレ状部材の平面形は前縁の先端がやや後方を向くように形成され、断面は前縁部がやや厚く下方を向いて、後縁部が薄く水平方向を向いたごとき形状に形成されていることを特徴とする船舶用の航行抵抗削減装置。
船体後部の側舷から左右に張り出した第２のヒレを固着して設け、該第２のヒレの前縁はやや下を向いた状態とし、該第２のヒレの後縁が第１のヒレの前縁に近接するごとく設けたことを特徴とする請求項１記載船舶用の航行抵抗削減装置。
船体後部の側舷から左右に張り出した第２のヒレを固着して設け、該第２のヒレの前縁はやや下を向いた状態とし、該第２のヒレの後縁の平面形を波型とし、該第２のヒレの後縁が第１のヒレの前縁に近接するごとく設けたことを特徴とする請求項１記載船舶用の航行抵抗削減装置。