JPH09193892A

JPH09193892A - 船尾フイン

Info

Publication number: JPH09193892A
Application number: JP701496A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Ishii; 昭良石井; Koichi Nakanishi; 浩一中西
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】船尾部およびプロペラまわりの流場を改善
し、推進効率および船体効率の向上を図る。【解決手段】プロペラ２前方の船体後縁部１ｃで、か
つ、プロペラボス１ｄより上方で船側から船尾に向かう
水平に近い流れ４とビルジ部から船尾に向かう昇り流れ
６との交差部付近に取付けられた船尾フインであって、
フイン７前縁部は船体後縁部１ｃより前方の船体１左右
舷に位置し、フイン７後縁部は船体後縁部１ｃより後方
で一体型となる輪郭を有し、フイン７の取付け高さ位置
は、プロペラボス１ｄ中心より上方に、プロペラ２半径
の０．５〜１．５倍の範囲であること、フイン７の取付
け角度は、水平線に対し船尾方向に下向きに２°〜２０
°の範囲であること、フイン７の船体後縁部１ｃからの
張出し長さは、フイン全長の５〜６０％の範囲であるこ
とからなる船尾フイン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶の推進性能向
上のための船体伴流内の流速を制御する船尾フインに関
する。

【０００２】

【従来の技術】船体後半部における船体周りの流れは、
船側から船尾に向かうほぼ水平方向の流れと、船底付近
のビルジ部から船尾に向かう昇り流れとで構成される。

【０００３】そして、プロペラディスク位置での船体横
断面における流場は、図１３に示すようになっている。

【０００４】船体１に近い部分では、船体中央部の水面
に近い船側部分から船尾に回り込む流れによって、伴流
流速の速い領域、いわゆるハイウェークゾーン９を形成
する。また、プロペラ面２ａ付近では、船底付近のビル
ジ部から上昇する流れが船体から３次元的に剥離するこ
とによって生じる渦、いわゆるビルジ渦６ａ、６ｂを伴
った流れ６が存在する。

【０００５】ハイウェークゾーン９においては、伴流流
速が速いことから、それだけ余分なエネルギーを消費す
ることになり、船体１にかかる抵抗の大きな原因とな
る。また、ビルジ渦６ａ、６ｂも、それにより散逸する
エネルギーが大きく、抵抗の大きな原因となる。

【０００６】そこで、従来、上記の流れを制御して、抵
抗性能の向上および船体形状に起因する効率である船体
効率の向上等を図ることが試みられてきた。

【０００７】特開昭５９ー５０８８９号公報（以下、先
行文献１という。）に開示された発明は、図１４に示す
ように、プロペラ２前方の船体流線イ、ロに沿って非常
に細長いフイン１０を設けることにより、船尾１′の三
次元剥離発生領域でのビルジ渦を消滅又は減少させよう
とするものである。

【０００８】特開平３ー２８４４９７号公報（以下、先
行文献２という。）に開示された発明は、図１５に示す
ように、プロペラ２前方の船体１に水線ハに平行な細長
い水平フイン１１を配置することにより、ビルジ渦を弱
めて船体抵抗を減少させようとするものである。

【０００９】実開昭６３ー１９９８９７号（以下、先行
文献３という。）に開示された考案は、図１６に示すよ
うに、プロペラ２の前方でプロペラボス１ｄより上方の
位置に、船体取付け部では下に凸のキャンバーを持ち、
中間部で反転し、先端部で逆に上に凸のキャンバーを持
っている船尾フイン１２を取り付けることにより、船尾
のプロペラ前方でのビルジ渦による乱れた流れを整流し
て推進性能の向上を図ろうとするものである。

【００１０】実公平７ー３４７９６号公報（以下、先行
文献４という。）に開示された考案は、図１７に示すよ
うに、プロペラ２前方に端板１３ａ等のついたフイン１
３を配置してプロペラ２への流入速度を遅くさせること
により伴流係数を増加させて推進効率の向上を図ったも
のである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
先行文献１、２、３においては、ビルジ渦の利用に着目
しているが、ビルジ渦の発生状況は船体形状の影響が大
きく、良好な効果を得るための適切なフイン形状の設
計、取付け位置の決定は難しい。

【００１２】また、先行文献４においては、船尾後方へ
の昇り流れの中にフインを配置するため、フイン自体の
固有抵抗増加が大きくなり、得られた効果と損失が相殺
しやすい。

【００１３】そして、先行文献１、２、３、４のいずれ
においても、前述のハイウェークゾーン等での伴流に起
因する抵抗を低減することを意図していないので、得ら
れる効果は必ずしも充分なものではない。

【００１４】そこで、本発明は、前記従来技術における
問題点を解決することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述の課題は、以下の手
段により解決される。

【００１６】プロペラ前方の船体後縁部に取付けられた
船尾フインであって、フイン前縁部は船体後縁部の船体
左右舷に分かれて位置し、フイン後縁部は船体後縁部よ
り後方に張り出して一体型となる輪郭を有するととも
に、フインの取付け高さは、フイン後縁の高さ位置が、
プロペラボス中心より上方で、プロペラ半径の０．５〜
１．５倍の範囲にあること、フインの取付け角度は、水
平線に対し船尾方向に下向きに２°〜２０°の範囲であ
ること、船体後縁部からのフインの張り出し長さは、フ
イン全長の５〜６０％の範囲であることを特徴とする船
尾フインである。

【００１７】図１１は、船尾船体下端およびプロペラ面
位置での伴流の流速分布を示したものである。一般的
に、プロペラ面上端より上方の伴流流速が小さいほど、
伴流による余分なエネルギー損失が少なくなり抵抗が小
さくなる。また、プロペラ面内での伴流の流速が大きい
ほど、プロペラ２への流入速度を遅くさせることになり
船体効率が高くなる。

【００１８】そこで、本発明は、流速分布を破線イから
実線ロとなるように変更することで、抵抗性能の向上と
船体効率の向上を同時に図ることができるようにしたも
のである。

【００１９】すなわち、本発明の船尾フインの設置によ
り、相対的に流速の遅い流れである船側から回り込む流
れの内、当該船尾フインの下部を通過する流れが、相対
的に流速の速い流れであるビルジ渦を含んだ昇り流れの
領域に誘導されるようになり、昇り流れに引っ張られて
加速されるようになる。そして、その加速された流れ
が、当該船尾フインの後縁部後方において、船側から回
り込む流れの内の当該船尾フインの上部を通過した流れ
を加速することになる。その結果、プロペラ面上端より
上方の伴流流速が小さくなって船体抵抗が減少する。

【００２０】また、相対的に流速の遅い流れである船側
から回り込む流れをプロペラ面内に流入させることにな
り、プロペラ作動に対する船体の流場の条件が向上し、
推進効率が向上する。

【００２１】さらに、図１３に示すように、船尾フイン
７にプロペラ誘起流れ１６が作用して揚力１４に基づく
推力１５が発生し、船体推進効率を向上させるという効
果も有している。

【００２２】ここで、フインの取付け高さ位置を、プロ
ペラボス中心より上方で、プロペラ半径の０．５〜１．
５倍の範囲としたのは、船側から回り込む流れとビルジ
渦を含んだ昇り流れの境界がこの付近にあるので、０．
５倍未満では船側から回り込む流れの領域から外れてし
まい、船側から回り込む流れをビルジ渦を含んだ昇り流
れの領域に誘導することができなるからであり、１．５
倍を越えると船側から回り込む流れをプロペラ面内に流
入させることが難しくなり、伴流利得が得られなくなる
からである。

【００２３】また、フインの取付け角度を、水平線に対
し船尾方向に下げ角で２°〜２０°の範囲としたのは、
２°未満であると船側から回り込む流れを昇り流れの領
域に適切に誘導することができないからであり、２０°
を越えると抵抗が増加するからである。

【００２４】さらに、船体後縁部からのフインの後方張
出し長さを、フイン全長の５〜６０％の範囲としたの
は、５％未満であると船尾フイン後縁部後方の流れを制
御できないからであり、６０％を越えるとプロペラの設
置の障害となる危険性が大きいからである。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、船尾部に設けられた本発
明における船尾フインの側面図である。

【００２６】図１において、１は船体、２はプロペラ、
３は舵である。４は船体中央付近の船側１ａから船尾方
向に向かう水平に近い流れであり、５は前記水平に近い
流れ４で表現される流れの中で船底に近い流れであり、
６はビルジ部１ｂから船尾に向かう昇り流れである。

【００２７】７は本発明にかかる翼型断面形状を有する
船尾フインである。前記フイン７は、船体中央付近の船
側１ａから船尾方向に向かう水平に近い流れ４と船底に
近い流れ５の流れを制御して所定の伴流を得る。そのた
め、取付け高さａは、プロペラ２前方の船体後縁部１ｃ
を挟んでプロペラボス１ｄの上方で、前記の船尾に向か
う水平に近い流れ４と昇り流れ６の境目付近とする。具
体的には、フイン７の後端部７ａがプロペラボス１ｄの
中心からプロペラ半径の０．５倍から１．５倍の上方位
置で、フイン７の側方から見た取付け角度θは、水平線
に対し船尾方向が下がる２°〜２０°の範囲の迎角を形
成して船体１に取り付ける。

【００２８】フイン７の形状の値は、一例として、フイ
ン長さは、船体中心線上の仮想長さがプロペラ直径の２
０〜１００％相当の値であり、船体１の片舷幅方向への
張出し長さは、取付け面からプロペラ直径の１０〜５０
％に相当する値である。

【００２９】また、船体後縁部１ｃからのフイン７の後
方張出し長さは、フイン全長の５〜６０％の範囲が適切
である。

【００３０】このフイン７の後方張出長さを適切に設定
すれば、フイン７の船体幅方向の張出し長さを小さくす
ることができ、船体強度へ与える影響を低く抑えること
ができる。

【００３１】フイン７は断面形状を翼型とすれば、船体
との抵抗干渉が少ない形状とすることが可能となり、よ
り小型の形状で流れ制御が可能である。

【００３２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図で、４ａおよ
び４ｂは前記水平に近い流れ４により形成された小渦を
有する遅い流れであり、５ａおよび５ｂは前記水平に近
い流れ４の中で船底に近い流れ５の性質を有する流れ
で、フイン７の下側に誘導される流れである。

【００３３】６ａおよび６ｂはビルジ渦を有する前記６
の流れであり、船尾方向への後向きの流速は前記４ａ、
４ｂおよび５ａ、５ｂの流れより大きく、流れ５ａ、５
ｂを加速する。

【００３４】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図であり、フイ
ン７はプロペラ２へ流入する４、５、６の流れを制御す
る。このため、プロペラ２の面内での流場制御が可能と
なるので推進効率を高めることができる。

【００３５】図４は、図１のＣ−Ｃ断面図で、フイン７
の平面形状を示す。前記フイン７は、船体後縁部１ｃを
挟んで取付けられており、船体後縁部１ｃより後方の流
場効果を発揮するため、所定の後方張出部を設ける。後
方張出量ｂは、フイン７の全長Ｃの５〜６０％の範囲が
望ましい。

【００３６】図５および図６は、フイン７の他の実施例
を示す平面図である。図５は前部と後部で寸法ＡとＢが
異なった後退翼型で翼側面７ｂの剥離が防止される。

【００３７】また、図６はフイン７の前縁をαだけ後退
させた形状で、これも前記と同様に翼前縁での剥離が防
止される。

【００３８】図７は、フイン７を側方から見た側面図
で、角度θを迎角とした例である。また、図８は船体を
後方から見た図で、フイン７を船幅方向に下げ角とした
例である。

【００３９】図９（側面図）および図１０（図９のＤ−
Ｄ断面図）は、本発明にかかる船尾フイン他の実施の形
態を示した図で、フイン７の後方張出部７ａに補強材８
を取付けたもので、フイン７の補強と船体後縁部１ｃに
回り込む流れを、より整流する効果がある。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、以上のとおりであるから、
フインによる抵抗増加をもたらすことなく、流場の制御
が可能となり、船体の抵抗性能が向上し、かつ、推進効
率上の伴流利得が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる船尾フインの側面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す平面図。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す平面図。

【図７】本発明にかかる船尾フインの取付け角度を示す
側面図。

【図８】本発明にかかる船尾フインの船幅方向の下げ角
度を示す後方より見た正面図。

【図９】本発明の他の実施の形態を示す側面図。

【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図。

【図１１】本発明による伴流流速分布の変化を示す図。

【図１２】本発明における揚力に基づく推力発生を説明
した側面図。

【図１３】船尾部の流れを後方から見た正面図。

【図１４】従来技術（先行文献１）の側面図。

【図１５】従来技術（先行文献２）の側面図。

【図１６】従来技術（先行文献３）の側面図。

【図１７】従来技術（先行文献４）の側面図。

【符号の説明】

１船体２プロペラ３舵４船側部に沿う水平に近い流れ５船側部に沿う水平に近い流れで下方に位置する流れ６ビルジ部から船尾方向への昇り流れ７本発明の船尾フイン８補強材９ハイウェークゾーン１０従来技術（先行文献１）のフイン１１従来技術（先行文献２）のフイン１２従来技術（先行文献３）のフイン１３従来技術（先行文献４）のフインａ本発明の船尾フインの取付け高さｂ本発明の船尾フインの後方張出し長さＡ本発明の船尾フインの前部幅Ｂ本発明の船尾フインの後部幅Ｃ本発明の船尾フインの全長

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロペラ前方の船体後縁部に取付けられ
た船尾フインであって、フイン前縁部は船体後縁部の船
体左右舷に分かれて位置し、フイン後縁部は船体後縁部
より後方に張り出して一体型となる輪郭を有するととも
に、以下の構成からなることを特徴とする船尾フイン。（イ）フインの取付け高さは、フイン後縁の高さ位置
が、プロペラボス中心より上方で、プロペラ半径の０．
５〜１．５倍の範囲にあること。（ロ）フインの取付け角度は、水平線に対し船尾方向に
下向きに２°〜２０°の範囲であること。（ハ）船体後縁部からのフインの張り出し長さは、フイ
ン全長の５〜６０％の範囲であること。