JP6422020B2

JP6422020B2 - ツインスケグ船

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Publication number: JP6422020B2
Application number: JP2014233257A
Authority: JP
Inventors: 松本　大輔; 大輔松本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: US20160347417A1; WO2016080001A1; JP2016097686A; CN105829204B; CN105829204A; KR20160075493A

Description

この発明は、船尾の船底に設けた左右一対のスケグにそれぞれプロペラ軸を備えたツインスケグ船に関する。

船尾の船底に左右一対のスケグを設けて左右のスケグ間にトンネル状船底凹部を形成するとともに、左右一対のスケグのそれぞれにプロペラ軸を設けたツインスケグ船が知られている。

このようなツインスケグ船において、推進性能を改善するため、様々な提案がなされている。
例えば特許文献１には、左右のスケグの間に、左右方向に延びるフィンを設ける構成が開示されている。この構成においては、左右のスケグ間で、両側をスケグで囲まれたトンネル上の部分を通る流れがフィンに当たることによって、揚力を発生し、その揚力の一部を前進力に利用して推進性能を向上させる。

また、特許文献２には、左右一対のスケグの内側壁面にフィンを設ける構成が開示されている。このフィンは、左右のスケグ間に発生する縦渦に対し、迎角を有するように設けられている。このような構成によれば、フィンに縦渦が当たることによって、前進方向成分を有する揚力が発生するので、その前進方向成分によって、推進性能を向上させる。

特許文献３には、プロペラの前方に、船首側が船尾側よりも径大である筒状のダクトを設ける構成が開示されている。この構成によれば、筒状のダクトによって、プロペラへの流れを整流し、推進性能を向上させる。

特許第５４２６６９９号公報特開２０１２−００６５５６号公報特開２００８−１４３４８８号公報

上述したように、これまでも、推進性能を改善するために様々な提案がなされているが、船底下方における流れは、船体の船尾船底の形状等によって様々に変わる。その結果、例えば特許文献１〜３に開示されたような構成を適用したとしても、推進性能が向上するとは限らず、むしろ低下してしまう場合もある。そこで、推進性能のさらなる改善が常に求められている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、推進性能を改善することができるツインスケグ船を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、ツインスケグ船は、船尾の船底に設けられ、それぞれ後方へ向けて突出する筒状のボッシングを有した左右一対のスケグと、左右一対の前記スケグのそれぞれの後方に設けられ、上部の回転方向が船幅方向外側から船幅方向内側に向かって回転する内回りとされたプロペラと、を備え、前記左右一対のスケグに対して船幅方向外側の流れより船幅方向内側の流れが遅いツインスケグ船であって、前記左右一対のスケグに対して船幅方向内側にのみ設けられ、前記ボッシングの外周面のうち、船幅方向内側の前記外周面から突出して、前記プロペラの回転中心から放射状に延び、前記プロペラの前方において前記スケグの前記船幅方向内側で前記プロペラの回転方向である内回りとは反対の外回りの流れを付与するフィンと、を備える。

このように、フィンが、プロペラの前方において、スケグに対して船幅方向内側のみに設けられることで、フィンによって、プロペラの前方においてスケグにおいて船幅方向内側の流れを強めるまたは弱めることができる。これによって、左右のプロペラにおける伴流利得を増加させることができる。

この発明の第二態様によれば、ツインスケグ船は、第一態様において、前記プロペラの前方において、前記スケグの前記船幅方向内側と前記船幅方向外側とに跨がって設けられ、船首側から船尾側に向かって外径が漸次縮小する筒状のダクトをさらに備えるようにしてもよい。
このように構成することで、ダクト内を通ることで、プロペラに向かう流れが増速される。これによって、ダクトにおいて、前進方向の推力が発生するので、推進性能を高めることができる。

この発明の第三態様によれば、ツインスケグ船は、第一態様において、前記プロペラの前方であって、前記スケグに対して前記船幅方向内側のみに設けられ、船首側から船尾側に向かって外径が漸次縮小する半円筒状のダクトをさらに備えるようにしてもよい。
このように構成することで、ダクト内を通ることでプロペラに向かう流れが増速され、前進方向の推力が発生するので、推進性能を高めることができる。そして、この構成によれば、スケグの船幅方向外側には、ダクトが存在しない。したがって、スケグの船幅方向外側にダクトが露出する場合に比較し、ダクトによる固有抵抗を低減させることができる。その結果、ダクトによる推力が増加し、推進性能を、より効果的に向上させることができる。

この発明の第四態様によれば、ツインスケグ船は、第二又は第三態様において、前記ダクトは、前記フィンの外周側の端部または中間部に支持されているようにしてもよい。

この発明に係るツインスケグ船によれば、フィンによってスケグに対して船幅方向内側の流れを増速または減速させてプロペラの伴流利得を増加させることによって、推進性能を改善することが可能となる。

この発明の第一実施形態に係るツインスケグ船の船尾部分右舷側を左舷側からみた左側面図である。上記ツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図であり、図１の断面Ｄ１−Ｄ１、断面Ｄ２−Ｄ２、断面Ｄ３−Ｄ３、断面Ｄ４−Ｄ４を示す図である。左右一対のプロペラが船尾側から見て内回りに回転する、あるツインスケグ船の左舷側のプロペラの直前における流れ場を詳細に解析した結果を示す図である。この発明の第一実施形態の変形例におけるツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。この発明の第二実施形態に係るツインスケグ船の船尾部分右舷側を左舷側からみた左側面図である。図５に示したツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。この発明の第二実施形態の変形例におけるツインスケグ船の船尾部分右舷側を左舷側からみた左側面図である。図７に示したツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。この発明の第三実施形態に係るツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。この発明の第三実施形態の変形例におけるツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。

以下、この発明の実施形態に係るツインスケグ船を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この発明の第一実施形態に係るツインスケグ船の船尾部分右舷側を左舷側からみた左側面図である。図２は、上記ツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。
図１、図２に示すように、この実施形態におけるツインスケグ船１は、スケグ２と、プロペラ１０と、を備えている。

ツインスケグ船１の船体の船尾１ｂである船尾船体３は、その船底４が、船首（図示無し）側から船尾１ｂ側に向かうにしたがって、漸次上方に傾斜した傾斜面４ｓを有している。また、船尾船体３の船底４は、船幅方向の幅寸法が、船首（図示無し）側から船尾１ｂ側に向かうにしたがって、漸次小さくなるよう形成されている。

スケグ２は、船底４の傾斜面４ｓに、船幅方向に間隔をあけて、船幅方向内側Ｃを挟んで対称に、左右一対で設けられている。左右一対のスケグ２は、それぞれ、船尾船体３の船底４の傾斜面４ｓから下方に向けて延びる形状で、傾斜面４ｓから水平方向後方に向けて突出するよう設けられている。
左右一対のスケグ２および船底４の傾斜面４ｓによって、船尾船体３の下方には、左右一対のスケグ２と船底４の傾斜面４ｓとに囲まれた船底凹部５が形成されている。この船底凹部５は、船尾１ｂに向かってその断面積が漸次小さくなるよう形成されている。

また、それぞれのスケグ２の後端部には、後方に向けて突出する筒状のボッシング６が設けられている。

プロペラ１０は、左右一対のスケグ２のそれぞれの後端部に設けられている。それぞれのプロペラ１０は、船尾船体３内に設けられた主機（図示無し）に、プロペラ軸１２を介して連結されている。プロペラ軸１２は、その一端が船尾船体３内で主機（図示無し）に接続され、他端１２ｂが、船尾１ｂに向けて延び、船尾船体３内からボッシング６を通してスケグ２の後方に突出している。プロペラ１０は、スケグ２の後方に突出したプロペラ軸１２の他端１２ｂに一体に取り付けられている。
このようなプロペラ１０は、船尾船体３内に設けられた主機（図示無し）によってプロペラ軸１２がその中心軸周りに回転駆動されることで所定方向に回転し、ツインスケグ船１の推進力を発揮する。

この実施形態において、左右一対のスケグ２の後端部にそれぞれ設けられたプロペラ１０の回転方向は、プロペラ１０の上部において船幅方向外側から船幅方向内側Ｃに向かって回転する内回りＲ２，Ｒ１とする。

左右一対のプロペラ１０の前方には、フィン２０が設けられている。フィン２０は、スケグ２の後端部から後方に向けて突出して設けられたボッシング６の外周面に、プロペラ１０の回転中心から放射状に突出するように、複数枚（本実施形態では、例えば３枚）が設けられている。
この実施形態において、フィン２０は、左右一対のスケグ２に対し、船幅方向内側Ｃ側に設けられている。つまり、フィン２０は、ボッシング６において、船幅方向内側Ｃ側の外周面６ｓから、船底凹部５内の空間に突出するよう設けられている。
これらのフィン２０は、その後方に位置するプロペラ１０の回転方向と反対方向、つまりプロペラ１０の上部において、船幅方向内側Ｃ側から船幅方向外側に向かう外回り方向の流れＦ１，Ｆ２を付与する。

ところで、このツインスケグ船１においては、船尾船体３の船底４の形状によって、左右一対のスケグ２間に形成された船底凹部５内では、左右一対のスケグ２の外側（船幅方向外側）の流れよりも流速が遅い。
図３は、左右一対のプロペラ１０がその上部側で内回りするツインスケグ船１の左舷側のスケグ２において、左舷側のプロペラ１０の直前における流れ場を詳細に解析した結果を示す図である。なお、図３中において、矢印の向きはその面内における流れの向き、矢印の長さは流れの大きさ、円はプロペラ１０の回転半径を示している。
図３に示すように、左舷側のスケグ２に対し、船幅方向内側Ｃ側、すなわち、θ＝０度〜９０度〜１８０度の範囲では、プロペラ１０の回転方向Ｒ２と反対方向の流れとなる上向きの流れＦｓが発生している。

スケグ２に対して船幅方向内側Ｃ側に設けられたフィン２０は、すなわち、プロペラ１０の回転方向Ｒ２と反対方向の上向きの流れＦｓが生じている領域に設けられている。
これにより、左舷側のフィン２０は、その後方に位置するプロペラ１０の回転方向と反対方向である、プロペラ１０の上部において外回り方向の流れＦ２を付与することで、左舷側のプロペラ１０の前方において生じる、プロペラ１０の回転方向Ｒ２と反対方向の流れとなる上向きの流れＦｓを増速して強める。また、右舷側のフィン２０は、その後方に位置するプロペラ１０の回転方向と反対方向である、プロペラ１０の上部において外回り方向の流れＦ１を付与することで、右舷側のプロペラ１０の前方において生じる、プロペラ１０の回転方向Ｒ１と反対方向の流れとなる上向きの流れＦｓを強める。

上記のフィン２０によって、左右のプロペラ１０の前方において生じる、プロペラ１０の回転方向Ｒ１，Ｒ２と反対方向の上向きの流れＦｓを強めることで、左右のプロペラ１０においては、伴流利得が増加する。

したがって、上述した第一実施形態のツインスケグ船によれば、左右一対のプロペラ１０のそれぞれの前方に、スケグ２に対して船幅方向内側Ｃ側のみに放射状に延びるフィン２０が設けられている。これらのフィン２０によって、プロペラ１０の前方においてスケグ２において船幅方向内側Ｃ側の流れを強めることができる。これによって、左右のプロペラ１０における伴流利得を増加させることができるので、流れを効率よく回収して推進性能を改善することが可能となる。

特に、このツインスケグ船１においては、スケグ２に対して船幅方向外側の流れより、船幅方向内側Ｃ側の流れＦｓが遅い。このような構成のツインスケグ船１においては、フィン２０の固有抵抗を低減することができ、プロペラ１０の前方においてスケグ２の船幅方向内側Ｃの遅い流れＦｓをフィン２０で増速させることによって、プロペラ１０の伴流利得を効果的に増加させ、推進性能を向上させることができる。

さらに、フィン２０を、スケグ２の船幅方向内側Ｃ側で生じる上向きの流れＦｓを強める領域に設けることによって、プロペラ１０の伴流利得を有効に増加させ、推進性能を向上させることができる。

また、プロペラ１０の回転方向は、プロペラ１０の上部において船幅方向外側から船幅方向内側Ｃ側に向かって回転する内回りとされている。このような構成によれば、フィン２０によって強められた、プロペラ１０の前方でスケグ２の船幅方向内側Ｃ側で生じる上向きの流れＦｓは、プロペラ１０の回転方向と反対向きとなる。したがって、内回りに回転する左右のプロペラ１０において、伴流利得を効果的に増加させ、推進性能を向上させることができる。

（第一実施形態の変形例）
図４は、この発明の第一実施形態の変形例におけるツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。
なお、上記第一実施形態では、左右のプロペラ１０が、プロペラ１０の上部において内回り方向に回転するようにしたが、これに限らない。図４に示すように、左右のプロペラ１０が、プロペラ１０の上部において外回り方向に回転する構成においても、上記実施形態と同様に、フィン２０は、左右一対のスケグ２に対し、船幅方向内側Ｃ側に放射状に設けても良い。

このような構成によれば、フィン２０により、外回りのプロペラ１０の回転方向と同じ方向の流れを弱めることができるので、伴流利得を増加させて推進性能を向上させることができる。

（第二実施形態）
次に、この発明にかかるツインスケグ船の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態に加えてダクト３０を設けるのみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図５は、この発明の第二実施形態に係るツインスケグ船の船尾部分右舷側を左舷側からみた左側面図である。図６は、図５に示したツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。
図５、図６に示すように、この実施形態におけるツインスケグ船１は、上記第一実施形態と同様、左右一対のスケグ２およびプロペラ１０を備えている。
そして、左右一対のスケグ２の後端部にそれぞれ設けられたプロペラ１０の回転方向は、プロペラ１０の上部において船幅方向外側から船幅方向内側Ｃに向かって回転する内回りＲ２，Ｒ１とされている。

左右一対のプロペラ１０の前方には、フィン２０が設けられている。フィン２０は、ボッシング６において船幅方向内側Ｃ側の外周面６ｓから、船底凹部５内の空間に突出するよう放射状に設けられている。
これらのフィン２０は、その後方に位置するプロペラ１０の回転方向と反対方向、つまりプロペラ１０の上部において、船幅方向内側Ｃ側から船幅方向外側に向かう外回り方向の流れＦ１，Ｆ２を付与する。

さらに、この実施形態においては、プロペラ１０の前方に、筒状のダクト３０が設けられている。ダクト３０は、船尾１ｂ側から見たときに円形をなした円筒状で、ボッシング６を中心として同心円状に配置されている。
このダクト３０は、ボッシング６から放射状に延びる複数のフィン２０の外周側の端部に固定されることで支持されている。すなわち、ダクト３０は、複数のフィン２０を支持部材とし、ボッシング６に固定されている。
ダクト３０は、船首側から船尾１ｂ側に向けて、その外径が漸次小さくなるようテーパ状に形成されている。また、ダクト３０は、船長方向における長さが、周方向において同一とされている。

このような構成によれば、スケグ２に対して船幅方向内側Ｃ側に設けられたフィン２０によって、プロペラ１０の前方において生じる、プロペラ１０の回転方向Ｒ１，Ｒ２と反対方向の上向きの流れＦｓを強めることで、左右のプロペラ１０においては、伴流利得が増加する。
さらに、ダクト３０は、船尾１ｂ側のプロペラ１０に向かってその外径が漸次小さくなるので、ダクト３０内の流速が船尾１ｂ側で高まる。したがって、ダクト３０において、前進方向の推力が発生する。

したがって、上述した第二実施形態のツインスケグ船によれば、上記第一実施形態と同様、左右一対のプロペラ１０のそれぞれの前方に設けられたフィン２０によって、プロペラ１０の前方においてスケグ２において船幅方向内側Ｃ側の流れを強めることができる。これによって、左右のプロペラ１０における伴流利得を増加させることができ、流れを効率よく回収して推進性能を改善することが可能となる。

また、この実施形態におけるツインスケグ船１は、プロペラ１０の前方において、スケグ２の船幅方向内側Ｃ側と船幅方向外側とに跨がるように、船首側から船尾１ｂ側に向かって外径が漸次縮小する筒状のダクト３０を備えている。このダクト３０内を通ることで、プロペラ１０に向かう流れが増速される。これによって、ダクト３０において、前進方向の推力が発生するので、推進性能を高めることができる。

（第二実施形態の変形例）
図７は、この発明の第二実施形態の変形例におけるツインスケグ船の船尾部分右舷側を左舷側からみた左側面図である。図８は、図７に示したツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。
上記第二実施形態では、ダクト３０は、複数のフィン２０の外周側の端部に固定することで、ダクト３０が複数のフィン２０の外周側と同じ直径を有するようにしたが、これに限らない。
図７、図８に示すように、ダクト３０を、複数のフィン２０の外周側の直径よりも小さな直径を有するものとし、ダクト３０を、複数のフィン２０の中間部で固定するようにしてもよい。

このような第二実施形態の変形例においても、上記第二実施形態と同様、推進性能を向上させることができる。

（第三実施形態）
次に、この発明にかかるツインスケグ船の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第二実施形態に対し、ダクト４０の構成のみが異なるので、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図９は、この発明の第三実施形態に係るツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。
図９に示すように、この実施形態におけるツインスケグ船１は、上記第一、第二実施形態と同様、左右一対のスケグ２およびプロペラ１０を備えている。
そして、左右一対のスケグ２の後端部にそれぞれ設けられたプロペラ１０の回転方向は、プロペラ１０の上部において船幅方向外側から船幅方向内側Ｃに向かって回転する内回りＲ２，Ｒ１とされている。

さらに、この実施形態においては、プロペラ１０の前方に、半円筒状のダクト４０が設けられている。ダクト４０は、船尾１ｂ側から見たときに半円形をなした円筒状で、ボッシング６において船幅方向内側Ｃ側に、ボッシング６を中心として同心円状に配置されている。

このダクト４０は、ボッシング６から放射状に延びる複数のフィン２０の外周側の端部に固定されることで支持されている。すなわち、ダクト４０は、複数のフィン２０を支持部材とし、ボッシング６に固定されている。

ダクト４０は、船首側から船尾１ｂ側に向けて、その外周面の曲率外径が漸次小さくなるようテーパ状に形成されている。また、ダクト４０は、船長方向における長さが、周方向において同一とされている。

このような構成によれば、スケグ２に対して船幅方向内側Ｃ側に設けられたフィン２０によって、プロペラ１０の前方において生じる、プロペラ１０の回転方向Ｒ１，Ｒ２と反対方向の上向きの流れＦｓを強めることで、左右のプロペラ１０においては、伴流利得が増加する。
さらに、ダクト４０は、船尾１ｂ側のプロペラ１０に向かってその外径が漸次小さくなるので、スケグ２に対して船幅方向内側Ｃ側で、スケグ２の後流側の流れを増速する。したがって、ダクト４０において、前進方向の推力が発生する。

したがって、上述した第三実施形態のツインスケグ船によれば、上記第一、第二実施形態と同様、左右一対のプロペラ１０のそれぞれの前方に設けられたフィン２０によって、プロペラ１０の前方においてスケグ２において船幅方向内側Ｃ側の流れを強めることができる。これによって、左右のプロペラ１０における伴流利得を増加させることができ、流れを効率よく回収して推進性能を改善することが可能となる。

また、この実施形態におけるツインスケグ船１は、プロペラ１０の前方において、スケグ２の船幅方向内側Ｃ側のみに、船首側から船尾１ｂ側に向かって外径が漸次縮小する半円筒状のダクト４０を備えている。このダクト４０内を通ることで、プロペラ１０に向かう流れが増速される。これによって、ダクト４０において、前進方向の推力が発生するので、推進性能を高めることができる。

さらに、この構成によれば、スケグ２の船幅方向外側には、ダクト４０が存在しない。したがって、第二実施形態のようにスケグ２の船幅方向外側にダクト３０が露出する場合に比較し、ダクト４０による固有抵抗を低減させることができる。その結果、ダクト４０による推力が増加し、推進性能を、より効果的に向上させることができる。

（第三実施形態の変形例）
図１０は、この発明の第三実施形態の変形例におけるツインスケグ船の船尾部分を後方から見た後面図である。
上記第三実施形態では、ダクト４０は、複数のフィン２０の外周側の端部に固定することで、ダクト４０が複数のフィン２０の外周側と同じ直径を有するようにしたが、これに限らない。
図１０に示すように、ダクト４０を、複数のフィン２０の外周側の直径よりも小さな直径を有するものとし、ダクト４０を、複数のフィン２０の中間部で固定するようにしてもよい。
このような第三実施形態の変形例においても、上記第三実施形態と同様、推進性能を向上させることができる。

（その他の変形例）
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上記各実施形態およびその変形例では、複数枚のフィン２０を放射状に設けたが、その設置枚数、設置角度については、何ら限定するものではない。
また、上記第二、第三実施形態において、フィン２０の外周部にダクト３０，４０を設けたが、ダクト３０，４０は、フィン２０とは船長方向に位置をずらして別途設けても良い。

１ツインスケグ船
１ｂ船尾
２スケグ
３船尾船体
４船底
４ｓ傾斜面
５船底凹部
６ボッシング
６ｓ外周面
１０プロペラ
１２プロペラ軸
１２ｂ他端
２０フィン
３０ダクト
４０ダクト
Ｃ船幅方向内側
Ｒ１，Ｒ２回転方向

Claims

船尾の船底に設けられ、それぞれ後方へ向けて突出する筒状のボッシングを有した左右一対のスケグと、
左右一対の前記スケグのそれぞれの後方に設けられ、上部の回転方向が船幅方向外側から船幅方向内側に向かって回転する内回りとされたプロペラと、を備え、前記左右一対のスケグに対して船幅方向外側の流れより船幅方向内側の流れが遅いツインスケグ船であって、
前記左右一対のスケグに対して船幅方向内側にのみ設けられ、前記ボッシングの外周面のうち、船幅方向内側の前記外周面から突出して、前記プロペラの回転中心から放射状に延び、前記プロペラの前方において前記スケグの前記船幅方向内側で前記プロペラの回転方向である内回りとは反対の外回りの流れを付与するフィンと、
を備えるツインスケグ船。
前記プロペラの前方において、前記スケグの前記船幅方向内側と前記船幅方向外側とに跨がって設けられ、船首側から船尾側に向かって外径が漸次縮小する筒状のダクトをさらに備える請求項１に記載のツインスケグ船。
前記プロペラの前方において、前記スケグの前記船幅方向内側のみに設けられ、船首側から船尾側に向かって外径が漸次縮小する半円筒状のダクトをさらに備える請求項１に記載のツインスケグ船。
前記ダクトは、前記フィンの外周側の端部または中間部に支持されていることを特徴とする請求項２または３に記載のツインスケグ船。