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JP6478228B2 - Stern shape and ship with stern duct and fins - Google Patents

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JP6478228B2 JP2016235995A JP2016235995A JP6478228B2 JP 6478228 B2 JP6478228 B2 JP 6478228B2 JP 2016235995 A JP2016235995 A JP 2016235995A JP 2016235995 A JP2016235995 A JP 2016235995A JP 6478228 B2 JP6478228 B2 JP 6478228B2
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Description

本発明は、船尾ダクトとフィンを有した船尾形状及び船舶の省エネ効果に関する。   The present invention relates to a stern shape having a stern duct and fins and an energy saving effect of a ship.

船舶に装備される固定型の省エネ装置は、船体で生じた渦エネルギーを回収するもの、プロペラに流入する流れを整流しプロペラ効率を高めるもの、プロペラ後流に含まれる回転エネルギーを利用するものなどに分類されるが、同種の効果を発揮する省エネ装置を複数装備した場合、一方の装置により誘起される流れが他方の装置へ流入する流れに干渉し、下流側の省エネ装置が本来持つ省エネ効果が減殺されることがある。例えば、図13は省エネ装置Aと省エネ装置Bの両方を装備した従来の船舶(ship-A〜ship-H)における、各省エネ装置の省エネ効果と干渉影響を示す図である。図13より、省エネ効果が減殺されていることが分かる。
特にフィンと船尾ダクトを同時に装備する場合は、互いの装置間で強い負の干渉があり、省エネ効果を高めることの技術的な難易度は高い。
Fixed energy-saving devices installed on ships include those that collect vortex energy generated in the hull, those that rectify the flow that flows into the propeller to increase propeller efficiency, and those that use the rotational energy contained in the wake behind the propeller. However, when multiple energy-saving devices that exhibit the same type of effect are installed, the flow induced by one device interferes with the flow that flows into the other device, and the energy-saving effect that the downstream energy-saving device originally has May be diminished. For example, FIG. 13 is a diagram showing the energy saving effect and interference effect of each energy saving device in a conventional ship (ship-A to ship-H) equipped with both the energy saving device A and the energy saving device B. FIG. 13 shows that the energy saving effect is reduced.
In particular, when fins and stern ducts are installed at the same time, there is strong negative interference between the devices, and the technical difficulty of increasing the energy saving effect is high.

ここで、特許文献1には、船体の船尾部に設けられたフィンと、プロペラとフィンの間に設けられたリング状構造物(船尾ダクト)とを備える整流装置が開示されている。この整流装置において、フィンは、その後端高さがプロペラの中心軸よりも下方の範囲にある。また、リング状構造物(船尾ダクト)は、後端直径がプロペラの直径とほぼ等しく、後端直径の中心がプロペラの中心軸と一致しており、前端とフィンの後端との水平方向の間隙が大きい。
また、特許文献2には、船体の船尾部に設けられた案内羽根(フィン)と、スクリューと案内羽根(フィン)の間に設けられた環状ノズル(船尾ダクト)とを備える案内面装置が開示されている。この案内面装置において、湾曲した案内羽根(フィン)は、その後端高さがスクリューの中心軸よりも下方の範囲にわたって設けてあり、前後方向の長さが環状ノズル(船尾ダクト)の前端から後端までの距離よりも短い。また、環状ノズル(船尾ダクト)は、下端と上端の両方が船体に接続されており、環状ノズル(船尾ダクト)の下端は、スクリューの中心軸よりも下方に位置している。
また、特許文献3には、船体の船尾部に設けられた船尾フィンと、プロペラと船尾フィンの間に設けられた船尾ダクトと、プロペラ後方の舵に設けられたラダーフィンとを備える船尾部構造が開示されている。この船尾部構造において、船尾ダクトは半円弧形状であり、水平設置された船尾フィンは、船尾ダクトの下部の高さに配置されている。また、船尾ダクトの前端面と後端面は、平行を成しており、船尾ダクトの前端と船尾フィンの後端との水平方向の間隙が大きい。
また、特許文献4には、船体の船尾部に設けられた第1及び第2のフィンと、推進用プロペラと第1及び第2のフィンの間に設けられた船尾ダクトとを備える船体構造が開示されている。この船体構造において、第1及び第2のフィンは水平に設置されている。また、略円環状の船尾ダクトは、円環の中心がプロペラの中心軸と一致しており、前端と第1及び第2のフィンの後端との水平方向の間隙が大きい。
Here, Patent Document 1 discloses a rectifier including a fin provided at a stern portion of a hull and a ring-shaped structure (stern duct) provided between the propeller and the fin. In this rectifier, the fin has a rear end height in a range below the central axis of the propeller. In addition, the ring-shaped structure (stern duct) has a rear end diameter substantially equal to the diameter of the propeller, the center of the rear end diameter coincides with the center axis of the propeller, and the horizontal direction between the front end and the rear end of the fin The gap is large.
Patent Document 2 discloses a guide surface device that includes guide vanes (fins) provided at the stern portion of the hull and an annular nozzle (stern duct) provided between the screw and the guide vanes (fins). Has been. In this guide surface device, the curved guide vanes (fins) have a rear end height provided over a range below the center axis of the screw, and a length in the front-rear direction extends from the front end of the annular nozzle (stern duct). Shorter than the distance to the edge. Moreover, both the lower end and upper end of the annular nozzle (stern duct) are connected to the hull, and the lower end of the annular nozzle (stern duct) is located below the central axis of the screw.
Patent Document 3 discloses a stern structure including a stern fin provided in a stern part of a hull, a stern duct provided between the propeller and the stern fin, and a ladder fin provided in a rudder behind the propeller. Is disclosed. In this stern part structure, the stern duct has a semicircular arc shape, and the horizontally installed stern fins are arranged at a height below the stern duct. Further, the front end surface and the rear end surface of the stern duct are parallel to each other, and the horizontal gap between the front end of the stern duct and the rear end of the stern fin is large.
Patent Document 4 discloses a hull structure including first and second fins provided at the stern portion of the hull, and a stern duct provided between the propeller for propulsion and the first and second fins. It is disclosed. In this hull structure, the first and second fins are installed horizontally. Further, in the substantially annular stern duct, the center of the ring coincides with the central axis of the propeller, and the horizontal gap between the front end and the rear ends of the first and second fins is large.

特開昭59−73390号公報JP 59-73390 A 特開平4−230486号公報JP-A-4-230486 特開2006−347285号公報JP 2006-347285 A 特開2010−6175号公報JP 2010-6175 A

図13のような省エネ装置間の負の干渉を抑制するには、上流側の装置により誘起された流れの外に下流側の装置を配置することも考えられるが、フィンと船尾ダクトを近接して配置する場合は、下流側に配置される船尾ダクトは必然的に上流側のフィンに誘起された流れの中に存在することになるため、数値シミュレーション等を用いた精細な流れ解析技術を用いて上流側の船体フィンと下流側の船尾ダクト周りの流れの様子を観察し、上流側のフィンにより誘起された流れの向きなどを考慮して、下流側の船尾ダクトを適切な形状と配置に設計する必要がある。   In order to suppress the negative interference between the energy saving devices as shown in FIG. 13, it is conceivable to arrange the downstream device outside the flow induced by the upstream device, but the fin and the stern duct are placed close to each other. In this case, the stern duct placed on the downstream side inevitably exists in the flow induced by the fin on the upstream side, so use a detailed flow analysis technique such as numerical simulation. Observe the flow around the upstream hull fin and the downstream stern duct, and consider the direction of the flow induced by the upstream fin to ensure that the downstream stern duct is properly shaped and positioned. Need to design.

そこで本発明は、フィンと船尾ダクト間の負の干渉を抑えて省エネ効果の減殺を抑制し、優れた省エネ効果を発揮する、船尾ダクトとフィンを有した船尾形状及び船舶を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention aims to provide a stern shape having a stern duct and fins and a ship that suppresses negative interference between the fin and the stern duct and suppresses the reduction of the energy saving effect, and exhibits an excellent energy saving effect. And

請求項1記載に対応した船尾ダクトとフィンを有した船尾形状においては、船体の船尾に設けられたプロペラと、船体の船尾部に設けられたプロペラに流れを導くフィンと、プロペラとフィンの間に設けられた船尾ダクトとを備え、船尾ダクトのダクト本体が円筒状を成し、ダクト本体の後端の仮想半径がプロペラの半径の30%以上80%以下であって、仮想半径の仮想中心がプロペラの中心軸よりも上方にプロペラの半径の30%以上80%以下ずれており、フィンの後端とダクト本体の前端との水平方向の間隙がプロペラの直径の−20%以上+10%以下であることを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、上流側のフィンによる下流側の船尾ダクトへの悪影響を抑制し、すなわち負の干渉を抑えて省エネ効果の減殺を抑制し、フィンと船尾ダクトのそれぞれから省エネ効果を引き出し、全体の省エネ効果を高めることができる。また、船尾ダクトはプロペラ上半面側に偏心して設置されるため、船尾ダクトより下流側の舵に省エネ付加物を設けた場合には、その省エネ付加物に悪影響を及ぼしにくい。
In a stern shape having a stern duct and a fin corresponding to claim 1, a propeller provided at the stern of the hull, a fin for guiding a flow to a propeller provided at the stern of the hull, and between the propeller and the fin The stern duct has a cylindrical main body , the imaginary radius of the rear end of the duct body is not less than 30% and not more than 80% of the propeller radius, and the imaginary center of the imaginary radius Is above the central axis of the propeller by 30% or more and 80% or less of the propeller radius, and the horizontal gap between the rear end of the fin and the front end of the duct body is -20% or more and + 10% or less of the propeller diameter. It is characterized by being.
According to the first aspect of the present invention, the adverse effects of the upstream fins on the downstream stern duct are suppressed, that is, negative interference is suppressed and the reduction of the energy saving effect is suppressed. The energy saving effect can be extracted from the energy saving effect. Further, since the stern duct is installed eccentrically on the upper half surface side of the propeller, when an energy saving additive is provided on the rudder downstream of the stern duct, the energy saving additive is hardly affected.

請求項2記載の本発明は、フィンは、平面視した形状がV状を成し、フィンの後端が中心軸よりも上方でプロペラの半径の60%以上70%以下の範囲の高さに取り付けられていることを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、フィンは、船尾底部で生成された3次元剥離渦を船体から引き離す効果によって船尾部の圧力回復を早めるだけでなく、上向き流れにより揚力を発生し増速することにより、フィン自体が推力を発生し船舶全体として抵抗変化の減少に寄与する。また、フィンにより誘導された流れが船尾ダクトの上部に当たることで周辺の圧力が上昇し、船尾部表面の圧力回復もさらに進み、船体抵抗の減少効果が増大する。
According to the present invention, the fin has a V shape in plan view, and the rear end of the fin is above the central axis and has a height in the range of 60% to 70% of the propeller radius. It is attached.
According to the second aspect of the present invention, the fin not only accelerates the pressure recovery of the stern portion by the effect of separating the three-dimensional separation vortex generated at the stern bottom portion from the hull, but also generates lift and increases by the upward flow. By speeding up, the fin itself generates thrust and contributes to a decrease in resistance change as a whole ship. Further, when the flow induced by the fin hits the upper part of the stern duct, the surrounding pressure rises, the pressure recovery on the stern surface further proceeds, and the effect of reducing the hull resistance increases.

請求項3記載の本発明は、フィンの船体への取り付け側面仰角が6°以上15°以下の上向角度であることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、フィンによる推力を更に向上させることができる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that the angle of elevation of the side surface of the fin attached to the hull is an upward angle of 6 ° or more and 15 ° or less.
According to the third aspect of the present invention, the thrust by the fins can be further improved.

請求項4記載の本発明は、ダクト本体の下部が、プロペラの駆動軸が貫通する船尾管部に取り付けられていることを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、支持手段を介することなくダクト本体を船尾に直接取り付けることもできる。
The present invention according to claim 4 is characterized in that the lower portion of the duct body is attached to a stern tube portion through which the drive shaft of the propeller passes.
According to the fourth aspect of the present invention, the duct main body can be directly attached to the stern without the support means.

請求項5記載の本発明は、ダクト本体が、ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成していることを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、船尾ダクト本体の下部の長さが過大になることによる省エネ効果の悪化を防止できる。
According to a fifth aspect of the present invention, the duct body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct body is viewed from the side.
According to this invention of Claim 5, the deterioration of the energy-saving effect by the length of the lower part of a stern duct main body becoming excessive can be prevented.

請求項6記載の本発明は、上底に対する下底の比が5%以上70%以下の範囲であることを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、ダクト本体の下部に一定の長さをもたせることで、ダクト本体の強度を維持するとともに、ダクト本体の下部の長さが過大になることによる抵抗増加を防止できる。
The present invention according to claim 6 is characterized in that the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 5% to 70%.
According to the sixth aspect of the present invention, the strength of the duct body is maintained by providing the lower part of the duct body with a certain length, and the resistance is increased due to the excessive length of the lower part of the duct body. Can be prevented.

請求項7記載の本発明は、ダクト本体の後端とプロペラの前縁との距離を、プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定したことを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、プロペラとの干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the distance between the rear end of the duct body and the front edge of the propeller is set in a range of 1.0% to 50% of the diameter of the propeller.
According to the seventh aspect of the present invention, the effect of interference with the propeller can be enhanced and the propulsion efficiency can be further improved.

請求項8記載の本発明は、ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成していることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を増大させ、推進効率を上げることができる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that a cross-sectional shape of the duct main body forms an airfoil convex inward.
According to the eighth aspect of the present invention, the propulsion efficiency component (thrust component) of the lift generated by the airfoil can be increased, and the propulsion efficiency can be increased.

請求項9記載の本発明は、ダクト本体の前後方向及び/又は周方向における各部の仮想半径が異なっていることを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、ダクト本体を、船尾ダクト周りの流れの様子に対応した省エネ効果の高い形状とすることができる。
The present invention according to claim 9 is characterized in that the imaginary radius of each part in the longitudinal direction and / or the circumferential direction of the duct body is different.
According to this invention of Claim 9, a duct main body can be made into the shape with the high energy-saving effect corresponding to the mode of the flow around a stern duct.

請求項10記載の本発明は、ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定したことを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、ダクト本体より下流での平均的な流れを遅くして有効伴流率を小さくでき、かつダクト本体の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。
The present invention according to claim 10 is characterized in that the front portion is set larger than the rear portion of the duct body.
According to the present invention as set forth in claim 10, the average flow downstream from the duct body can be slowed to reduce the effective wake ratio, and the thrust component on the front side of the duct body can be increased to increase the thrust. Can be increased.

請求項11記載の本発明は、ダクト本体を船尾に支持する支持手段、及び/又はダクト本体を補強する補強手段を備えたことを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、支持手段によってダクト本体を船体に取り付けることができる。また、補強手段によって船尾ダクトの強度が向上する。
The present invention according to claim 11 is characterized by comprising a supporting means for supporting the duct body on the stern and / or a reinforcing means for reinforcing the duct body.
According to the eleventh aspect of the present invention, the duct body can be attached to the hull by the support means. In addition, the strength of the stern duct is improved by the reinforcing means.

請求項12に記載の本発明は、支持手段が、プロペラに対して対向流を生じるように、又はフィンにより導かれた流れの向きに沿うように、捻られた形状を成していることを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、プロペラの効率を高めることができる。
The present invention according to claim 12 is characterized in that the supporting means has a twisted shape so as to generate a counter flow with respect to the propeller or to follow the direction of the flow guided by the fins. Features.
According to this invention of Claim 12, the efficiency of a propeller can be improved.

請求項13に記載の本発明は、プロペラの後方に舵を備え、舵に船体の推進効率を向上する省エネ付加物を有したことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、舵の省エネ付加物によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。特に、船尾ダクトがプロペラ上半面側に偏心して設置され舵の省エネ付加物に悪影響を及ぼしにくいため、舵の省エネ付加物が有効に推力を得ることができる。
The present invention according to claim 13 is characterized in that a rudder is provided behind the propeller, and the rudder has an energy saving additive for improving the propulsion efficiency of the hull.
According to the present invention as set forth in claim 13, it is possible to obtain thrust also by the energy saving adjunct of the rudder, achieve high propulsion efficiency, and further increase transportation efficiency. In particular, since the stern duct is eccentrically installed on the upper half of the propeller and does not adversely affect the energy-saving additive of the rudder, the energy-saving additive of the rudder can effectively obtain thrust.

請求項14に記載の本発明は、省エネ付加物の舵への高さ方向における取り付け位置が、プロペラの中心軸からプロペラの半径の±10%の位置であることを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。
The present invention according to claim 14 is characterized in that the attachment position of the energy-saving additive to the rudder in the height direction is a position of ± 10% of the propeller radius from the central axis of the propeller.
According to the fourteenth aspect of the present invention, since the mounting position is easy to obtain a thrust, the energy-saving additive becomes easy to exert an effect, and high propulsion efficiency can be achieved.

請求項15記載に対応した船舶においては、請求項1から請求項14のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状を船体に備えたことを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、従来よりも省エネ効果が高い船尾ダクトとフィンを有した船尾形状を備えた船舶を提供することができる。
A ship corresponding to claim 15 is provided with a stern shape having a stern duct and fins according to one of claims 1 to 14 in a hull.
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to provide a ship having a stern shape having a stern duct and fins, which have a higher energy saving effect than before.

本発明の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状によれば、上流側のフィンによる下流側の船尾ダクトへの悪影響を抑制し、すなわち負の干渉を抑えて省エネ効果の減殺を抑制し、フィンと船尾ダクトのそれぞれから省エネ効果を引き出し、全体の省エネ効果を高めることができる。また、船尾ダクトはプロペラ上半面側に偏心して設置されるため、船尾ダクトより下流側の舵に省エネ付加物を設けた場合には、その省エネ付加物に悪影響を及ぼしにくい。   According to the stern duct having the stern duct and the fins of the present invention, the adverse effects of the upstream fins on the downstream stern duct are suppressed, i.e., negative interference is suppressed and the reduction of the energy saving effect is suppressed. The energy saving effect can be extracted from each stern duct and the overall energy saving effect can be enhanced. Further, since the stern duct is installed eccentrically on the upper half surface side of the propeller, when an energy saving additive is provided on the rudder downstream of the stern duct, the energy saving additive is hardly affected.

また、フィンは、平面視した形状がV状を成し、フィンの後端が中心軸よりも上方でプロペラの半径の60%以上70%以下の範囲の高さに取り付けられている場合には、フィンは、船尾底部で生成された3次元剥離渦を船体から引き離す効果によって船尾部の圧力回復を早めるだけでなく、上向き流れにより揚力を発生し増速することにより、フィン自体が推力を発生し船舶全体として抵抗変化の減少に寄与する。また、フィンにより誘導された流れが船尾ダクトの上部に当たることで周辺の圧力が上昇し、船尾部表面の圧力回復もさらに進み、船体抵抗の減少効果が増大する。   Further, when the shape of the fin in plan view is V-shaped, and the rear end of the fin is mounted above the central axis at a height in the range of 60% to 70% of the propeller radius. The fins not only accelerate the pressure recovery of the stern by the effect of separating the three-dimensional separation vortex generated at the stern bottom from the hull, but also generate the thrust by generating the lift force by the upward flow and generating the thrust. However, it contributes to the reduction of resistance change as a whole ship. Further, when the flow induced by the fin hits the upper part of the stern duct, the surrounding pressure rises, the pressure recovery on the stern surface further proceeds, and the effect of reducing the hull resistance increases.

また、フィンの船体への取り付け側面仰角が6°以上15°以下の上向角度である場合には、フィンによる推力を更に向上させることができる。   In addition, when the angle of elevation of the side surface of the fin attached to the hull is an upward angle of 6 ° or more and 15 ° or less, the thrust by the fin can be further improved.

また、ダクト本体の下部が、プロペラの駆動軸が貫通する船尾管部に取り付けられている場合には、支持手段を介することなくダクト本体を船尾に直接取り付けることもできる。   Moreover, when the lower part of a duct main body is attached to the stern tube part which the drive shaft of a propeller penetrates, a duct main body can also be directly attached to a stern without a support means.

また、ダクト本体が、ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成している場合には、船尾ダクト本体の下部の長さが過大になることによる省エネ効果の悪化を防止できる。   In addition, when the duct body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower bottom when the duct body is viewed from the side, the length of the lower part of the stern duct body becomes excessive. The deterioration of the energy saving effect due to can be prevented.

また、上底に対する下底の比が5%以上70%以下の範囲である場合には、ダクト本体の下部に一定の長さをもたせることで、ダクト本体の強度を維持するとともに、ダクト本体の下部の長さが過大になることによる抵抗増加を防止できる。   In addition, when the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 5% or more and 70% or less, the duct body has a certain length to maintain the strength of the duct body and the duct body. It is possible to prevent an increase in resistance due to an excessively long lower portion.

また、ダクト本体の後端とプロペラの前縁との距離を、プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定した場合には、プロペラとの干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。   In addition, when the distance between the rear end of the duct body and the front edge of the propeller is set within the range of 1.0% to 50% of the propeller diameter, the effect of interference with the propeller is also increased and the propulsion efficiency is further improved. Can be made.

また、ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成している場合には、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を増大させ、推進効率を上げることができる。   Moreover, when the cross-sectional shape of the duct main body forms a wing shape that is convex inward, the propulsion direction component (thrust component) of lift generated by the wing shape can be increased, and the propulsion efficiency can be increased.

また、ダクト本体の前後方向及び/又は周方向における各部の仮想半径が異なっている場合には、ダクト本体を、船尾ダクト周りの流れの様子に対応した省エネ効果の高い形状とすることができる。   Moreover, when the virtual radius of each part in the front-back direction and / or circumferential direction of a duct main body is different, a duct main body can be made into the shape with the high energy-saving effect corresponding to the mode of the flow around a stern duct.

また、ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定した場合には、ダクト本体より下流での平均的な流れを遅くして有効伴流率を小さくでき、かつダクト本体の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。   In addition, when the front part is set larger than the rear part of the duct body, the average flow downstream from the duct body can be slowed to reduce the effective wake ratio, and the front side of the duct body can be reduced. The thrust component can be increased to increase the thrust.

また、ダクト本体を船尾に支持する支持手段、及び/又はダクト本体を補強する補強手段を備えた場合には、支持手段によってダクト本体を船体に取り付けることができる。また、補強手段によって船尾ダクトの強度が向上する。   Moreover, when the support means for supporting the duct body on the stern and / or the reinforcement means for reinforcing the duct body are provided, the duct body can be attached to the hull by the support means. In addition, the strength of the stern duct is improved by the reinforcing means.

また、支持手段が、プロペラに対して対向流を生じるように、又はフィンにより導かれた流れの向きに沿うように、捻られた形状を成している場合には、プロペラの効率を高めることができる。   In addition, when the support means has a twisted shape so as to generate a counter flow with respect to the propeller or to follow the direction of the flow guided by the fins, the efficiency of the propeller is increased. Can do.

また、プロペラの後方に舵を備え、舵に船体の推進効率を向上する省エネ付加物を有した場合には、舵の省エネ付加物によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。特に、船尾ダクトがプロペラ上半面側に偏心して設置され舵の省エネ付加物に悪影響を及ぼしにくいため、舵の省エネ付加物が有効に推力を得ることができる。   In addition, if the rudder has a rudder behind the propeller and the rudder has an energy-saving adjunct that improves the propulsion efficiency of the hull, thrust is also obtained by the energy-saving adjunct of the rudder, achieving high propulsion efficiency and further transportation Efficiency can be increased. In particular, since the stern duct is eccentrically installed on the upper half of the propeller and does not adversely affect the energy-saving additive of the rudder, the energy-saving additive of the rudder can effectively obtain thrust.

また、省エネ付加物の舵への高さ方向における取り付け位置が、プロペラの中心軸からプロペラの半径の±10%の位置である場合には、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。   Also, if the mounting position of the energy-saving additive to the rudder in the height direction is within ± 10% of the propeller radius from the center axis of the propeller, it becomes an attachment position where it is easy to obtain thrust. Becomes easier to achieve the effect, and high propulsion efficiency can be achieved.

また、従来よりも省エネ効果が高い船尾ダクトとフィンを有した船尾形状を備えた船舶を提供することができる。   Moreover, the ship provided with the stern shape which has the stern duct and fin with a higher energy-saving effect than before can be provided.

本発明の一実施形態による船尾ダクトとフィンを有した船尾形状を備えた船舶の船尾部を示す概略構成図The schematic block diagram which shows the stern part of the ship provided with the stern shape with the stern duct and fin by one Embodiment of this invention 同船尾形状のフィンの概略平面図Schematic plan view of the stern fin 同船尾ダクトを示す図Diagram showing the stern duct 同船尾ダクト後端半径−抵抗変化/船殻効率の関係図Relationship diagram between rear radius of stern duct-resistance change / hull efficiency 同船尾ダクト上下位置−抵抗変化/船殻効率の関係図Relationship between the vertical position of the stern duct-resistance change / hull efficiency 同船尾ダクトと船体フィンとの水平間隙−抵抗変化/船殻効率の関係図Relationship between horizontal gap-resistance change / hull efficiency between stern duct and hull fin 本発明の他の実施形態による船尾ダクトを示す図The figure which shows the stern duct by other embodiment of this invention 同船尾ダクトの他の例を示す図The figure which shows the other example of the stern duct 同船尾ダクトの更に他の例を示す図The figure which shows the further another example of the stern duct 同船尾ダクトの更に他の例を示す概略平面図Schematic plan view showing still another example of the stern duct 本発明の更に他の実施形態による船尾ダクトのダクト本体を示す側面図The side view which shows the duct main body of the stern duct by other embodiment of this invention. 同ダクト本体の他の例を示す側面図Side view showing another example of the duct body 従来の各省エネ装置の省エネ効果と干渉影響を示す図The figure which shows the energy-saving effect and interference influence of each conventional energy-saving device

以下に、本発明の実施形態による船尾ダクトとフィンを有した船尾形状及び船舶について説明する。   Below, the stern shape and ship which have a stern duct and a fin by embodiment of this invention are demonstrated.

図1は本発明の一実施形態による船尾ダクトとフィンを有した船尾形状を備えた船舶の船尾部を示す概略構成図である。
図2は同船尾形状のフィンの概略平面図である。
図3は同船尾ダクトを示す図であり、図3(a)は正面図、図3(b)は側面図、図3(c)は底面図、図3(d)は斜視図である。
図4は同船尾ダクト後端半径(仮想半径)−抵抗変化/船殻効率の関係図、図5は同船尾ダクト上下位置−抵抗変化/船殻効率の関係図、図6は同船尾ダクトと船体フィンとの水平間隙−抵抗変化/船殻効率の関係図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a stern portion of a ship having a stern shape having a stern duct and fins according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the stern-shaped fin.
3A and 3B are views showing the stern duct. FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a side view, FIG. 3C is a bottom view, and FIG. 3D is a perspective view.
FIG. 4 is a relationship diagram of the rear end radius (imaginary radius) -resistance change / hull efficiency of the stern duct, FIG. 5 is a relationship diagram of vertical position of the stern duct-resistance change / hull efficiency, and FIG. It is a relationship diagram of horizontal gap-resistance change with a hull fin / hull efficiency.

図1に示すように、本実施形態による船舶は、船体10の船尾に設けられたプロペラ20と、プロペラ20よりも前方に設けられたフィン30と、プロペラ20とフィン30との間に設けられた船尾ダクト40と、プロペラ20よりも後方に取り付けられた舵50とを備える。   As shown in FIG. 1, the ship according to the present embodiment is provided between a propeller 20 provided at the stern of the hull 10, a fin 30 provided in front of the propeller 20, and between the propeller 20 and the fin 30. A stern duct 40 and a rudder 50 attached to the rear of the propeller 20.

プロペラ20は、中心軸Xpを回転中心として回転する。   The propeller 20 rotates around the central axis Xp.

フィン30は、船体10の船尾部に設けられ、プロペラ20に流れを導く。フィン30は板状であり、船体10の側面から斜め下方へ張り出している。フィン30は、前端30aが後端30bよりも低位置に取り付けられていることによって前下がりになっており、取り付け側面仰角αは後方に向かって上向角度を有する。また、後端30bは船体10から後方に突出している。フィン30の後端30bは、プロペラ20の中心軸Xpよりも上方で、プロペラ20の半径Rpの60%以上70%以下の範囲に取り付けられることが好ましい。
また、図2に示すように、フィン30は左舷と右舷に対称的に設けられ、平面視した形状がV状を成す。フィン30は、前端30a側から後端30b側に向かって徐々に幅Wが広くなっている。左舷側のフィン30の後端30bと右舷側のフィン30の後端30bとは、船体中心線Y上で接続されている。
フィン30は、船尾底部で生成された3次元剥離渦を船体10から引き離す効果によって船体10の船尾部の圧力回復を早めるだけでなく、上向き流れにより揚力を発生し増速することにより、フィン30自体が推力を発生し船舶全体として抵抗変化の減少に寄与する。また、フィン30により誘導された流れが船尾ダクト40の上部に当たることで周辺の圧力が上昇し、船体10の船尾部表面の圧力回復もさらに進み、その結果、船体抵抗の減少効果が増大する。また、船体10から引き離された3次元剥離渦に含まれる回転エネルギーを船尾ダクト40の主に上半面で回収することにより。船尾ダクト40に推力が発生し推進性能が向上する。
なお、図1におけるフィン30の船体10への取り付け側面仰角αは、6°以上15°以下とすることが好ましい。取り付け側面仰角αを6°以上15°以下の範囲に設定することで、推力を更に向上させることができる。また、フィン30の前端30aから後端30bまでの水平距離L1は、船体10の船長の2〜8%の範囲とすることが好ましい。この場合、フィン30の前端30aの位置は、船体10の後部垂線より前方7〜10%船長に配置されていることになる。
また、フィン30は、平面視した形状が、左右の後端30bが繋がっていない、V字状に類似した形状であってもよい。また、板状以外の形状や幅Wが広がらずに一定である形状等、各種の形状が採用できる。
The fins 30 are provided at the stern portion of the hull 10 and guide the flow to the propeller 20. The fins 30 are plate-shaped and project obliquely downward from the side surface of the hull 10. The fin 30 is forwardly lowered by attaching the front end 30a to a position lower than the rear end 30b, and the attachment side elevation angle α has an upward angle toward the rear. Further, the rear end 30 b protrudes rearward from the hull 10. The rear end 30b of the fin 30 is preferably attached in a range of 60% to 70% of the radius Rp of the propeller 20 above the center axis Xp of the propeller 20.
Further, as shown in FIG. 2, the fins 30 are provided symmetrically on the port and starboard, and the shape in plan view forms a V shape. The fin 30 gradually increases in width W from the front end 30a side toward the rear end 30b side. The rear end 30b of the port side fin 30 and the rear end 30b of the starboard side fin 30 are connected on the hull center line Y.
The fin 30 not only accelerates the pressure recovery of the stern portion of the hull 10 by the effect of separating the three-dimensional separation vortex generated at the stern bottom portion from the hull 10, but also generates a lift force by an upward flow to increase the speed of the fin 30. It generates thrust and contributes to the reduction of resistance change as a whole ship. Further, when the flow induced by the fins 30 hits the upper portion of the stern duct 40, the surrounding pressure rises, and the pressure recovery of the stern surface of the hull 10 further progresses. As a result, the effect of reducing the hull resistance increases. In addition, by collecting rotational energy contained in the three-dimensional separation vortex separated from the hull 10 mainly on the upper half surface of the stern duct 40. Thrust is generated in the stern duct 40 and the propulsion performance is improved.
In addition, it is preferable that the attachment side elevation angle α of the fin 30 to the hull 10 in FIG. The thrust can be further improved by setting the attachment side elevation angle α in the range of 6 ° to 15 °. The horizontal distance L1 from the front end 30a to the rear end 30b of the fin 30 is preferably in the range of 2 to 8% of the ship length of the hull 10. In this case, the position of the front end 30a of the fin 30 is arranged 7 to 10% ahead of the captain from the rear vertical line of the hull 10.
Further, the fin 30 may have a shape similar to a V shape in which the left and right rear ends 30b are not connected to each other when viewed in plan. Various shapes such as a shape other than a plate shape and a shape in which the width W is constant without being widened can be adopted.

図1及び図3に示すように、船尾ダクト40は円筒状のダクト本体41を備える。ダクト本体41の後端の仮想半径Rdは、プロペラ20の半径Rpの30%以上80%以下に設定されている。なお、仮想半径Rdは、図3(b)においては、ダクト本体41の外側の仮想半径を採用しているが、内側の仮想半径を採用してもよい。
また、仮想半径Rdの仮想中心(船尾ダクト本体41の中心)Xdは、プロペラ20の中心軸Xpよりも上方にプロペラ20の半径Rpの30%以上80%以下ずれた位置に設定されている。また、フィン30の後端30bとダクト本体41の前端との水平方向の間隙L3は、プロペラ20の直径Dpの−20%以上+10%以下に設定されている(マイナスは、図1に示すように、フィン30の後端30bがダクト本体41の前端よりも後方に位置した状態である)。ただし、ダクト本体41の下端は、プロペラ20の中心軸Xpよりも下方に位置していない。
フィン30の下流側に配置される船尾ダクト40をこのように適切な形状及び配置に設定することにより、フィン30と船尾ダクト40との間の負の干渉を抑えて省エネ効果の減殺を抑制し、フィン30と船尾ダクト40の両方から省エネ効果を引き出し、抵抗性能と推進性能のバランスをとり、全体の省エネ効果を増大させることができる。
また、ダクト本体41は円筒状のため角部が無く、応力集中しにくい形状であり強度的に優れている。さらに、角部から発生しやすい不要な渦の放出が無くエネルギーロスが少ない。また、フィン30と船尾ダクト40には可動部が無いため、メンテナンスが容易である。
なお、本実施形態では、ダクト本体41の下部が、プロペラ20の駆動軸が貫通する船尾管部11に取り付けられている。このようにダクト本体41の下部を船尾管部11に直接取り付けた場合には、ダクト本体41の下部の船尾管部11との接続部が支持手段を兼ねる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the stern duct 40 includes a cylindrical duct body 41. The virtual radius Rd at the rear end of the duct body 41 is set to be 30% or more and 80% or less of the radius Rp of the propeller 20. In addition, although the virtual radius Rd employ | adopts the virtual radius of the outer side of the duct main body 41 in FIG.3 (b), you may employ | adopt an inner virtual radius.
Further, the virtual center (center of the stern duct body 41) Xd of the virtual radius Rd is set at a position shifted from 30% to 80% of the radius Rp of the propeller 20 above the center axis Xp of the propeller 20. Further, the horizontal gap L3 between the rear end 30b of the fin 30 and the front end of the duct body 41 is set to -20% to + 10% of the diameter Dp of the propeller 20 (minus is as shown in FIG. 1). In addition, the rear end 30b of the fin 30 is located behind the front end of the duct body 41). However, the lower end of the duct body 41 is not positioned below the central axis Xp of the propeller 20.
By setting the stern duct 40 arranged on the downstream side of the fin 30 in such an appropriate shape and arrangement, negative interference between the fin 30 and the stern duct 40 is suppressed, and the reduction of the energy saving effect is suppressed. The energy saving effect can be extracted from both the fin 30 and the stern duct 40, and the resistance performance and the propulsion performance can be balanced to increase the overall energy saving effect.
Further, since the duct body 41 has a cylindrical shape, it has no corners, has a shape in which stress is hardly concentrated, and is excellent in strength. Furthermore, there is no unnecessary vortex shedding that tends to occur from the corners, and there is little energy loss. Further, since the fin 30 and the stern duct 40 have no moving parts, maintenance is easy.
In the present embodiment, the lower portion of the duct body 41 is attached to the stern tube portion 11 through which the drive shaft of the propeller 20 passes. Thus, when the lower part of the duct main body 41 is directly attached to the stern pipe part 11, the connection part with the stern pipe part 11 of the lower part of the duct main body 41 serves as a support means.

また、ダクト本体41は、下部の長さが過大になると省エネ効果を悪化させる要因となるため、側方視した場合に上底41aが下底41bよりも長い倒立した台形状を成す形状としている。
なお、ダクト本体41は、静的な流体力や繰り返し荷重による疲労に耐え得るだけの構造強度や疲労強度等を維持するために下部にもある程度の長さが必要である。よって、上底41aの長さの比に対する下底41bの長さの比の下限値を5%、より好ましくは10%以上とすることが適切である。また、下底41b部分では抵抗減少と船殻効率向上の効果の源である下向き流れが弱いため、下部が長すぎると抵抗増加を引き起こす恐れがある。よって、上底41aに対する下底41bの比の上限値を70%、より好ましくは50%以下とすることが適切である。したがって、上底41aに対する下底41bの比は、5%以上70%以下の範囲に設定することが好ましく、10%以上50%以下の範囲に設定することがより好ましい。
In addition, the duct body 41 has a shape in which the upper base 41a has an inverted trapezoidal shape longer than the lower base 41b when viewed from the side because the energy saving effect is deteriorated when the length of the lower part is excessive. .
Note that the duct body 41 needs to have a certain length in the lower part in order to maintain structural strength, fatigue strength, and the like that can withstand fatigue due to static fluid force and repeated load. Therefore, it is appropriate that the lower limit value of the ratio of the length of the lower base 41b to the ratio of the length of the upper base 41a is 5%, more preferably 10% or more. Moreover, since the downward flow that is the source of the effect of reducing the resistance and improving the hull efficiency is weak in the lower bottom 41b portion, if the lower part is too long, there is a risk of increasing the resistance. Therefore, it is appropriate that the upper limit value of the ratio of the lower base 41b to the upper base 41a is 70%, more preferably 50% or less. Therefore, the ratio of the lower base 41b to the upper base 41a is preferably set in the range of 5% to 70%, and more preferably set in the range of 10% to 50%.

また、ダクト本体41の後端とプロペラ20の前縁との距離L2は、プロペラ20の直径Dpの1.0%以上50%以下の範囲に設定している。このような範囲に設定することで、プロペラ20との干渉効果を高め推進効率をさらに向上させることができる。   The distance L2 between the rear end of the duct main body 41 and the front edge of the propeller 20 is set in a range of 1.0% to 50% of the diameter Dp of the propeller 20. By setting to such a range, the effect of interference with the propeller 20 can be increased and the propulsion efficiency can be further improved.

また、ダクト本体41の断面形状は、図3(b)に示すように、内側に凸の翼型を成している。このような断面形状とすることで、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少率を高め、推進効率を上げることができる。   Moreover, the cross-sectional shape of the duct main body 41 forms an airfoil that is convex inward as shown in FIG. By setting it as such a cross-sectional shape, the thrust reduction rate can be increased using the propulsion direction component (thrust component) of the lift generated by the airfoil, and the propulsion efficiency can be increased.

また、仮想半径Rdは、ダクト本体41の後部よりも前部の方を大きく設定している。これにより、ダクト本体41よりも下流での平均的な流れを遅くして有効伴流率を小さくでき、かつダクト本体41の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。
なお、ダクト本体41の前後方向における各部の仮想半径Rdを異ならせること以外に、ダクト本体41の周方向における各部の仮想半径Rdを異ならせることにより、正面図(図3(a))で略円形以外の形状を有する船尾ダクト40とすることも可能である。
Further, the virtual radius Rd is set larger at the front part than at the rear part of the duct body 41. Thereby, the average flow downstream from the duct main body 41 can be delayed to reduce the effective wake ratio, and the thrust component on the front side of the duct main body 41 can be increased to increase the thrust.
In addition to making the virtual radius Rd of each part in the front-rear direction of the duct main body 41 different, the virtual radius Rd of each part in the circumferential direction of the duct main body 41 is made different so that it is abbreviated in the front view (FIG. 3A). A stern duct 40 having a shape other than a circle may be used.

また、図1に示すように、舵50には、船体10の推進効率を向上する省エネ付加物60が設けられている。省エネ付加物60を舵50に設けることによって、省エネ付加物60によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。省エネ付加物60としては、例えばフィンを用いることができるが、フィン形状以外にも各種の形状が採用可能である。
省エネ付加物60の舵50への高さ方向における取り付け位置は、プロペラ20の中心軸Xpからプロペラ20の半径Rpの±10%の範囲とすることが好ましい(プラスは省エネ付加物60の中心軸がプロペラ20の中心軸Xpよりも上側、マイナスは省エネ付加物60の中心軸がプロペラ20の中心軸Xpよりも下側に位置した状態である)。このような範囲とすることで推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物60が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。
なお、舵50の上流側には船尾ダクト40が設けられているが、船尾ダクト40は、プロペラ20の中心軸Xpよりも所定位置上方にずれた位置、すなわち、プロペラ20の上半面側に偏心して設置されているため、下流側の舵50に設けられた省エネ付加物60には殆ど悪影響を及ぼさない。
In addition, as shown in FIG. 1, the rudder 50 is provided with an energy saving additive 60 that improves the propulsion efficiency of the hull 10. By providing the energy-saving additive 60 on the rudder 50, the energy-saving additive 60 can also obtain a thrust, achieve high propulsion efficiency, and further increase transportation efficiency. For example, fins can be used as the energy saving addendum 60, but various shapes other than the fin shape can be employed.
The mounting position of the energy saving additive 60 on the rudder 50 in the height direction is preferably in the range of ± 10% of the radius Rp of the propeller 20 from the central axis Xp of the propeller 20 (plus is the central axis of the energy saving additive 60 Is the state above the center axis Xp of the propeller 20, and minus is the state where the center axis of the energy saving additive 60 is located below the center axis Xp of the propeller 20). Since it becomes an attachment position where it is easy to obtain a thrust by setting it as such a range, the energy saving adjunct 60 becomes easy to exhibit an effect and can achieve high propulsion efficiency.
Although the stern duct 40 is provided on the upstream side of the rudder 50, the stern duct 40 is shifted to a position shifted from the central axis Xp of the propeller 20 by a predetermined position, that is, on the upper half surface side of the propeller 20. Since it is installed in mind, the energy-saving additive 60 provided on the downstream rudder 50 has little adverse effect.

ここで図4から図6は、フィン及び船尾ダクトの両方を備える船舶において、船尾ダクトの大きさ又は配置を変えたときの、抵抗変化(マイナスは推力として作用する状態)及び船殻効率の計算結果を示す図である。なお、図4(a)、図5(a)、及び図6(a)において、「*」は船体とフィンと船尾ダクトを含む全体の抵抗変化を示し、「■」、「◆」、「▲」は各成分を示す。「■」はフィンと船尾ダクトによる船体の抵抗変化、「◆」はフィンの抵抗、「▲」は船尾ダクトの抵抗である。
図4(a)は、ダクト本体の後端の仮想半径[%Rp]と抵抗の関係を示す図、図4(b)は、ダクト本体の後端の仮想半径[%Rp]と船殻効率との関係を示す図である。間隙L3はプロペラ20の直径Dpの−6%とし、後端の仮想半径Rdをプロペラ20の半径Rpの30%、50%、70%、75%としている。
図4より、ダクト本体41の後端の仮想半径Rdが所定範囲より小さいと船尾ダクト40の推力が小さく、所定範囲より大きいと船体の抵抗変化は増加傾向であり、船殻効率も悪化することが分かる。詳細には、図4(a)より、全体の抵抗変化(図中「*」)は計算した全範囲(仮想半径Rd=30〜75[%Rp])で減少しており、その傾向から後端の仮想半径Rdが80[%Rp]のときもその効果は維持されると推定できる。また、図4(b)より、船殻効率が悪化しない範囲は、後端の仮想半径Rdが30〜50[%Rp]のときである。したがって、後端の仮想半径Rdは、プロペラ20の半径Rpの30%以上80%以下に設定する必要があり、30%以上50%以下に設定することが好ましい。
また、図5(a)は、ダクト本体の仮想中心の上下位置[%Rp]と抵抗の関係を示す図、図5(b)は、ダクト本体の仮想中心の上下位置[%Rp]と船殻効率との関係を示す図である。後端の仮想半径Rdはプロペラ20の半径Rpの50%、間隙L3はプロペラ20の直径Dpの−6%とし、仮想中心Xdをプロペラ20の中心軸Xpよりも上方でプロペラ20の半径Rpの34%、50%、60%、74%としている。
図5より、ダクト本体41の仮想中心Xdの位置が所定範囲より上だと全体の抵抗変化が増加に転じ、所定範囲より下でも全体の抵抗変化が増加傾向であり船殻効率も悪化することが分かる。詳細には、図5(a)より、全体の抵抗変化(図中「*」)は計算した全範囲(仮想中心Xd=34〜74[%Rp])で減少しており、その傾向から仮想中心Xdが30[%Rp]のとき、及び80[%Rp]のときもその効果は維持されると推定できる。また、図5(b)より、船殻効率が悪化しない範囲は、仮想中心Xdが50〜74[%Rp]のときである。したがって、仮想中心Xdの上下位置は、プロペラ20の中心軸Xpよりも上方で、プロペラ20の半径Rpの30%以上80%以下ずれた位置に設定する必要があり、50%以上74%以下とすることが好ましい。
また、図6(a)は、フィンの後端とダクト本体の前端との水平方向の間隙[%Dp]と抵抗の関係を示す図、図6(b)は、フィンの後端とダクト本体の前端との水平方向の間隙[%Dp]と船殻効率との関係を示す図である。後端の仮想半径Rdはプロペラ20の半径Rpの50%、仮想中心Xdの上下位置はプロペラ20の半径Rpの50%とし、間隙L3をプロペラ20の直径Dpの−16%、−10%、−6%、−1%、+4%としている。
図6より、ダクト本体41の位置が所定範囲より前だと抵抗が減らず船殻効率が低下することが分かる。詳細には、図6(a)より、全体の抵抗変化(図中「*」)は計算した全範囲(間隙L3=−16〜+4[%Dp])で減少しており、その傾向から間隙L3が−20[%Dp]のとき、及び+10[%Dp]のときもその効果は維持されると推定できる。また、図6(b)より、船殻効率が悪化しない範囲は、間隙L3が−7〜+4[%Dp]のときである。また、ダクト本体41の位置が所定範囲より後ろだと全体の抵抗変化が減少傾向であり船殻効率は向上するが、プロペラ20と接触する懸念やプロペラ20からの変動力による強度上の懸念が生じる。したがって、水平方向の間隙L3は、プロペラ20の直径Dpの−20%以上+10%以下に設定する必要があり、−7%以上+4%以下に設定することが好ましい。
4 to 6 show calculation of resistance change (minus is a state acting as thrust) and hull efficiency when the size or arrangement of the stern duct is changed in a ship having both fins and stern ducts. It is a figure which shows a result. In FIG. 4 (a), FIG. 5 (a), and FIG. 6 (a), “*” indicates the overall resistance change including the hull, fins, and stern duct, and “■”, “◆”, “ “▲” indicates each component. “■” is the resistance change of the hull due to the fin and stern duct, “◆” is the resistance of the fin, and “▲” is the resistance of the stern duct.
FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the virtual radius [% Rp] at the rear end of the duct body and the resistance, and FIG. 4B is the virtual radius [% Rp] at the rear end of the duct body and the hull efficiency. It is a figure which shows the relationship. The gap L3 is set to -6% of the diameter Dp of the propeller 20, and the virtual radius Rd at the rear end is set to 30%, 50%, 70%, and 75% of the radius Rp of the propeller 20.
From FIG. 4, when the virtual radius Rd at the rear end of the duct body 41 is smaller than the predetermined range, the thrust of the stern duct 40 is small, and when it is larger than the predetermined range, the resistance change of the hull tends to increase and hull efficiency also deteriorates. I understand. Specifically, as shown in FIG. 4A, the overall resistance change (“*” in the figure) decreases in the entire calculated range (virtual radius Rd = 30 to 75 [% Rp]). It can be estimated that the effect is maintained even when the end virtual radius Rd is 80 [% Rp]. Further, from FIG. 4B, the range in which the hull efficiency does not deteriorate is when the virtual radius Rd at the rear end is 30 to 50 [% Rp]. Therefore, the rear end virtual radius Rd needs to be set to 30% or more and 80% or less of the radius Rp of the propeller 20, and is preferably set to 30% or more and 50% or less.
5A is a diagram showing the relationship between the vertical position [% Rp] of the virtual center of the duct body and the resistance, and FIG. 5B is the vertical position [% Rp] of the virtual center of the duct body and the ship. It is a figure which shows the relationship with shell efficiency. The rear end virtual radius Rd is 50% of the radius Rp of the propeller 20, the gap L3 is -6% of the diameter Dp of the propeller 20, and the virtual center Xd is higher than the center axis Xp of the propeller 20 and is equal to the radius Rp of the propeller 20. 34%, 50%, 60%, and 74%.
From FIG. 5, when the position of the virtual center Xd of the duct body 41 is above the predetermined range, the overall resistance change starts to increase, and even below the predetermined range, the overall resistance change tends to increase and the hull efficiency is also deteriorated. I understand. Specifically, from FIG. 5A, the overall resistance change (“*” in the figure) decreases in the entire calculated range (virtual center Xd = 34 to 74 [% Rp]), and from this trend, the virtual change It can be estimated that the effect is maintained when the center Xd is 30 [% Rp] and 80 [% Rp]. Further, from FIG. 5B, the range in which the hull efficiency does not deteriorate is when the virtual center Xd is 50 to 74 [% Rp]. Therefore, the vertical position of the virtual center Xd needs to be set at a position above the center axis Xp of the propeller 20 and shifted by 30% or more and 80% or less of the radius Rp of the propeller 20 and is 50% or more and 74% or less. It is preferable to do.
FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the horizontal gap [% Dp] between the rear end of the fin and the front end of the duct body and the resistance, and FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the rear end of the fin and the duct main body. It is a figure which shows the relationship between the gap [% Dp] of the horizontal direction with the front end of hull, and hull efficiency. The virtual radius Rd at the rear end is 50% of the radius Rp of the propeller 20, the vertical position of the virtual center Xd is 50% of the radius Rp of the propeller 20, and the gap L3 is −16%, −10% of the diameter Dp of the propeller 20; -6%, -1%, and + 4%.
From FIG. 6, it can be seen that when the position of the duct body 41 is before the predetermined range, the resistance is not reduced and the hull efficiency is lowered. Specifically, from FIG. 6A, the overall resistance change (“*” in the figure) decreases in the calculated entire range (gap L3 = −16 to +4 [% Dp]). It can be estimated that the effect is maintained when L3 is −20 [% Dp] and when +3 [% Dp]. Further, from FIG. 6B, the range in which the hull efficiency does not deteriorate is when the gap L3 is −7 to +4 [% Dp]. Further, if the position of the duct body 41 is behind the predetermined range, the overall resistance change tends to decrease and the hull efficiency is improved. However, there is a concern about contact with the propeller 20 or strength due to the fluctuating force from the propeller 20. Arise. Therefore, the horizontal gap L3 needs to be set to −20% or more and + 10% or less of the diameter Dp of the propeller 20, and is preferably set to −7% or more and + 4% or less.

次に、本発明の他の実施形態による船尾ダクトとフィンを有した船尾形状及び船舶について説明する。なお、本実施形態は、船尾ダクトの内側に補強手段を備える点以外は上記した実施形態と同じであるため、同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。   Next, a stern shape and a ship having stern ducts and fins according to another embodiment of the present invention will be described. In addition, since this embodiment is the same as embodiment mentioned above except the point provided with a reinforcement means inside a stern duct, it attaches | subjects the same code | symbol to the same function member, and abbreviate | omits description.

図7は本実施形態による船尾ダクトを示す図であり、図7(a)は正面図、図7(b)は側面図、図7(c)は底面図、図7(d)は斜視図である。
図8は同船尾ダクトの他の例を示す図であり、図8(a)は正面図、図8(b)は側面図、図8(c)は底面図、図8(d)は斜視図である。
図9は同船尾ダクトの更に他の例を示す図であり、図9(a)は正面図、図9(b)は側面図、図9(c)は底面図、図9(d)は斜視図である。
図10は同船尾ダクトの更に他の例を示す概略平面図であり、図10(a)は捻り無しの補強手段を示し、図10(b)は捻り有りの補強手段を示す。
FIG. 7 is a view showing a stern duct according to the present embodiment. FIG. 7A is a front view, FIG. 7B is a side view, FIG. 7C is a bottom view, and FIG. It is.
8 is a view showing another example of the stern duct, FIG. 8 (a) is a front view, FIG. 8 (b) is a side view, FIG. 8 (c) is a bottom view, and FIG. 8 (d) is a perspective view. FIG.
FIG. 9 is a view showing still another example of the stern duct. FIG. 9A is a front view, FIG. 9B is a side view, FIG. 9C is a bottom view, and FIG. It is a perspective view.
FIG. 10 is a schematic plan view showing still another example of the stern duct. FIG. 10A shows a reinforcing means without twisting, and FIG. 10B shows a reinforcing means with twisting.

図7に示すように、船尾ダクト40は、ダクト本体41の内側に板状の補強手段42を有する。補強手段42は、一端がダクト本体41の一方の側部に接続され、他端がダクト本体41の他方の側部に接続されている。また、補強手段42は、ダクト本体41の仮想中心Xd上に水平に配置されている。補強手段42を設けることによって、ダクト本体41を補強して強度を増すことができる。
なお、補強手段42は、ダクト本体41の仮想中心Xd上以外にも、流れを阻害しない範囲で任意の場所に設けることができる。また、複数個設けてもよい。
As shown in FIG. 7, the stern duct 40 has a plate-like reinforcing means 42 inside the duct body 41. The reinforcing means 42 has one end connected to one side of the duct body 41 and the other end connected to the other side of the duct body 41. The reinforcing means 42 is horizontally disposed on the virtual center Xd of the duct body 41. By providing the reinforcing means 42, the duct body 41 can be reinforced to increase the strength.
In addition, the reinforcement means 42 can be provided in arbitrary places in the range which does not inhibit a flow other than on the virtual center Xd of the duct main body 41. FIG. A plurality of them may be provided.

図8及び図9は、補強手段42を、プロペラ20に対して対向流を生じるように、又はフィン30により導かれた流れの向きに沿うように、捻られた形状とした船尾ダクト40を示す図である。
図8は、板状の補強手段42を、前方側が後方側よりも高い前上がりの配置としたものである。また、図9は、板状の補強手段42が、両端を互いに逆の方向に回したような形状を成すものである。このように「捻られた形状」とは、補強手段42を傾斜して設けた場合と、補強手段42が両端を互いに逆の方向に回したような形状を成す場合の両方を含む。補強手段42を捻られた形状とした場合には、プロペラ20の効率を高めることができる。
8 and 9 show a stern duct 40 in which the reinforcing means 42 is twisted so as to create a counterflow with respect to the propeller 20 or to follow the direction of the flow guided by the fins 30. FIG.
In FIG. 8, the plate-like reinforcing means 42 is arranged so that the front side is higher than the rear side. FIG. 9 shows a shape in which the plate-like reinforcing means 42 is rotated at opposite ends in opposite directions. As described above, the “twisted shape” includes both a case where the reinforcing means 42 is inclined and a case where the reinforcing means 42 has a shape in which both ends are turned in opposite directions. When the reinforcing means 42 has a twisted shape, the efficiency of the propeller 20 can be increased.

図10は、補強手段42を鉛直に設けた船尾ダクト40を示す図である。板状の補強手段42は、一端がダクト本体41の上部に接続され、他端がダクト本体41の下部に接続されている。図10(a)は捻り無しの補強手段42を示し、図10(b)は捻り有りの補強手段42を示す。補強手段42の後端は前端よりも左舷寄りに位置している。
なお、補強手段42を鉛直に設ける場合は、補強手段42が支持手段を兼ねることができる。すなわち、補強手段42の下部を船尾管部11に接続することで、ダクト本体41を船体10に支持することができる。
なお、補強手段42の前端よりも左舷寄りに位置する後端は、左舷寄り以外にも流れの向きやプロペラ20の回転方向によっては右舷側に位置させてもよい。
FIG. 10 is a view showing the stern duct 40 in which the reinforcing means 42 is provided vertically. The plate-like reinforcing means 42 has one end connected to the upper part of the duct body 41 and the other end connected to the lower part of the duct body 41. FIG. 10A shows the reinforcing means 42 without twisting, and FIG. 10B shows the reinforcing means 42 with twisting. The rear end of the reinforcing means 42 is located closer to the port than the front end.
When the reinforcing means 42 is provided vertically, the reinforcing means 42 can also serve as the supporting means. That is, the duct body 41 can be supported on the hull 10 by connecting the lower portion of the reinforcing means 42 to the stern tube portion 11.
Note that the rear end located closer to the port than the front end of the reinforcing means 42 may be located on the starboard side depending on the flow direction and the rotation direction of the propeller 20 other than the port side.

次に、本発明の更に他の実施形態による船尾ダクトとフィンを有した船尾形状及び船舶について説明する。なお、本実施形態は、船尾ダクトの形状を局所的に変形した点以外は上記した実施形態と同じであるため、同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。   Next, a stern shape and a ship having stern ducts and fins according to still another embodiment of the present invention will be described. In addition, since this embodiment is the same as embodiment mentioned above except the point which deform | transformed the shape of the stern duct locally, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member and description is abbreviate | omitted.

図11は本実施形態による船尾ダクトのダクト本体を示す側面図である。
図11(a)は、ダクト本体41の基本形状を示す。ダクト本体41は、ダクト本体41の後部の口径よりも前部の口径の方が大きく設定されている。ダクト本体41の傾斜した前部は、上端が下端よりも前方に位置している。ダクト本体41の後部は略鉛直である。図11(b)〜(d)は、図11(a)に示される基本形状を変更した例であり、点線が変更前の形状を示す。図11(b)は、ダクト本体41の前部の下部を前方に張り出した形状である。形状変更部43の前辺は略鉛直であり、下辺は前下がりに傾斜している。図11(c)は、ダクト本体41の前部の下部を前方に張り出した形状である。形状変更部43の前辺は湾曲しており、下辺は略水平である。図11(d)は、ダクト本体41の前部の上部を前方に張り出した形状である。形状変更部43の上辺は、ダクト本体41の上辺の角度と同角度で前方に延伸されている。
図11(b)に示すように、ダクト本体41の下端は、プロペラ20の中心軸Xpよりも下方に位置する場合もあり、船体10への取り付けを考慮すると、船尾管部11の下端までは、ダクト本体41が位置する場合があり得る。
FIG. 11 is a side view showing the duct body of the stern duct according to the present embodiment.
FIG. 11A shows the basic shape of the duct body 41. The duct body 41 is set such that the diameter of the front part is larger than the diameter of the rear part of the duct body 41. The inclined front portion of the duct main body 41 has an upper end positioned forward of a lower end. The rear part of the duct body 41 is substantially vertical. FIGS. 11B to 11D are examples in which the basic shape shown in FIG. 11A is changed, and the dotted line indicates the shape before the change. FIG. 11B shows a shape in which the lower part of the front portion of the duct body 41 projects forward. The front side of the shape changing unit 43 is substantially vertical, and the lower side is inclined forward and downward. FIG. 11C shows a shape in which the lower portion of the front portion of the duct main body 41 protrudes forward. The front side of the shape changing unit 43 is curved, and the lower side is substantially horizontal. FIG. 11D shows a shape in which the upper part of the front portion of the duct main body 41 protrudes forward. The upper side of the shape changing portion 43 is extended forward at the same angle as the upper side of the duct body 41.
As shown in FIG. 11B, the lower end of the duct main body 41 may be located below the center axis Xp of the propeller 20, and considering the attachment to the hull 10, the lower end of the stern tube portion 11 is The duct body 41 may be located.

図12は本実施形態による船尾ダクトのダクト本体の他の例を示す図である。
図12(a)は、ダクト本体41の基本形状を示す。ダクト本体41は、ダクト本体41の後部の口径よりも前部の口径の方が大きく設定されている。ダクト本体41の前部及び後部は傾斜しており、前部は上端が下端よりも前方に位置し、後部は上端が下端よりも後方に位置している。図12(b)は、図12(a)に示される基本形状を変更した例であり、点線が変更前の形状を示す。図12(b)は、ダクト本体41の前部の下部を前方に張り出し、後部の下部を後方に張り出した形状である。前方形状変更部43Aの前辺は略鉛直とし、下辺は略水平としている。また、後方形状変更部43Bの後端は略鉛直とし、下辺はダクト本体41の下辺の角度と同角度で後方に延伸している。
図11又は図12のようにダクト本体41の形状を局所的に変更することで、ダクト本体41の強度を増し、船尾管部11への取り付けを容易にすることができる。
FIG. 12 is a view showing another example of the duct body of the stern duct according to the present embodiment.
FIG. 12A shows the basic shape of the duct body 41. The duct body 41 is set such that the diameter of the front part is larger than the diameter of the rear part of the duct body 41. The front part and the rear part of the duct main body 41 are inclined, and the upper part of the front part is positioned forward of the lower end, and the upper part of the rear part is positioned rearward of the lower end. FIG. 12B is an example in which the basic shape shown in FIG. 12A is changed, and the dotted line indicates the shape before the change. FIG. 12B shows a shape in which the lower part of the front part of the duct body 41 projects forward and the lower part of the rear part projects rearward. The front side of the front shape changing portion 43A is substantially vertical, and the lower side is substantially horizontal. Further, the rear end of the rear shape changing portion 43B is substantially vertical, and the lower side extends rearward at the same angle as the lower side of the duct body 41.
By locally changing the shape of the duct main body 41 as shown in FIG. 11 or FIG. 12, the strength of the duct main body 41 can be increased and the attachment to the stern tube portion 11 can be facilitated.

本発明は、EEDI(エネルギー効率設計指標)改善と燃費向上により、船舶の競争力強化に寄与する。また、船舶由来のGHG(温室効果ガス)排出削減に貢献する。   The present invention contributes to enhancing the competitiveness of ships by improving EEDI (energy efficiency design index) and improving fuel efficiency. It also contributes to reducing ship-derived GHG (greenhouse gas) emissions.

10 船体
11 船尾管部
20 プロペラ
30 フィン
30b 後端
40 船尾ダクト
41 ダクト本体
41a 上底
41b 下底
42 補強手段(兼支持手段)
50 舵
60 省エネ付加物
α 取り付け側面仰角
Rp プロペラの半径
Rd ダクト本体の仮想半径
Xp プロペラの中心軸
Xd ダクト本体の仮想中心
L3 間隙

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hull 11 Stern tube part 20 Propeller 30 Fin 30b Rear end 40 Stern duct 41 Duct body 41a Upper bottom 41b Lower bottom 42 Reinforcement means (also supporting means)
50 Rudder 60 Energy-saving additive α Mounting side elevation angle Rp Propeller radius Rd Duct body virtual radius Xp Propeller center axis Xd Duct body virtual center L3 Gap

Claims (15)

船体の船尾に設けられたプロペラと、前記船体の船尾部に設けられた前記プロペラに流れを導くフィンと、前記プロペラと前記フィンの間に設けられた船尾ダクトとを備え、前記船尾ダクトのダクト本体が円筒状を成し、前記ダクト本体の後端の仮想半径が前記プロペラの半径の30%以上80%以下であって、前記仮想半径の仮想中心が前記プロペラの中心軸よりも上方に前記プロペラの前記半径の30%以上80%以下ずれており、前記フィンの後端と前記ダクト本体の前端との水平方向の間隙が前記プロペラの直径の−20%以上+10%以下であることを特徴とする船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。 A propeller provided at the stern of the hull, a fin for guiding the flow to the propeller provided at the stern portion of the hull, and a stern duct provided between the propeller and the fin, the duct of the stern duct The main body has a cylindrical shape, the virtual radius of the rear end of the duct main body is not less than 30% and not more than 80% of the radius of the propeller, and the virtual center of the virtual radius is higher than the central axis of the propeller. 30% to 80% of the radius of the propeller is shifted, and a horizontal gap between the rear end of the fin and the front end of the duct body is −20% to + 10% of the diameter of the propeller. Stern shape with stern duct and fins. 前記フィンは、平面視した形状がV状を成し、前記フィンの後端が前記中心軸よりも上方で前記プロペラの前記半径の60%以上70%以下の範囲の高さに取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   The fin has a V shape in plan view, and a rear end of the fin is attached to a height in the range of 60% to 70% of the radius of the propeller above the central axis. The stern shape having a stern duct and fins according to claim 1. 前記フィンの前記船体への取り付け側面仰角が6°以上15°以下の上向角度であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   The stern shape having a stern duct and fins according to claim 1 or 2, wherein the side surface elevation angle of the fin to the hull is an upward angle of 6 ° or more and 15 ° or less. 前記ダクト本体の下部が、前記プロペラの駆動軸が貫通する船尾管部に取り付けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   4. The stern duct and the fin according to claim 1, wherein a lower portion of the duct body is attached to a stern tube portion through which a drive shaft of the propeller passes. Stern shape. 前記ダクト本体が、前記ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成していることを特徴とする請求項1から請求項4のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   5. The duct body according to claim 1, wherein the duct body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct body is viewed from the side. Stern shape with stern duct and fin as described in 前記上底に対する下底の比が5%以上70%以下の範囲であることを特徴とする請求項5に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   6. The stern shape having a stern duct and fins according to claim 5, wherein a ratio of the lower bottom to the upper bottom is in a range of 5% to 70%. 前記ダクト本体の前記後端と前記プロペラの前縁との距離を、前記プロペラの前記直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定したことを特徴とする請求項1から請求項6のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   The distance between the rear end of the duct body and the front edge of the propeller is set in a range of 1.0% to 50% of the diameter of the propeller. A stern shape having a stern duct and fins according to item 1. 前記ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成していることを特徴とする請求項1から請求項7のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   8. The stern shape having a stern duct and fins according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the duct main body forms a wing shape protruding inward. 前記ダクト本体の前後方向及び/又は周方向における各部の前記仮想半径が異なっていることを特徴とする請求項1から請求項8のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   9. The stern shape having a stern duct and fins according to claim 1, wherein the imaginary radius of each part in the longitudinal direction and / or the circumferential direction of the duct body is different. . 前記仮想半径を、前記ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定したことを特徴とする請求項9に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   The stern shape having a stern duct and fins according to claim 9, wherein the imaginary radius is set to be larger in the front part than in the rear part of the duct body. 前記ダクト本体を前記船尾に支持する支持手段、及び/又は前記ダクト本体を補強する補強手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項10のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   11. The stern duct and fin according to claim 1, further comprising support means for supporting the duct body on the stern and / or reinforcing means for reinforcing the duct body. Stern shape with. 前記支持手段が、前記プロペラに対して対向流を生じるように、又は前記フィンにより導かれた前記流れの向きに沿うように、捻られた形状を成していることを特徴とする請求項11に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   12. The support means has a twisted shape so as to generate a counterflow with respect to the propeller, or to follow the direction of the flow guided by the fins. Stern shape with stern duct and fin as described in 前記プロペラの後方に舵を備え、前記舵に前記船体の推進効率を向上する省エネ付加物を有したことを特徴とする請求項1から請求項12のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   The stern duct and fin according to one of claims 1 to 12, wherein the propeller includes a rudder behind the propeller, and the rudder has an energy-saving additive that improves propulsion efficiency of the hull. Stern shape with. 前記省エネ付加物の前記舵への高さ方向における取り付け位置が、前記プロペラの前記中心軸から前記プロペラの前記半径の±10%の位置であることを特徴とする請求項13に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状。   The stern duct according to claim 13, wherein the attachment position of the energy-saving additive to the rudder in the height direction is a position of ± 10% of the radius of the propeller from the central axis of the propeller. And stern shape with fins. 請求項1から請求項14のうちの1項に記載の船尾ダクトとフィンを有した船尾形状を前記船体に備えたことを特徴とする船舶。   A ship comprising a stern shape having a stern duct and fins according to claim 1 in the hull.
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