JPH052558B2 - - Google Patents
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- JPH052558B2 JPH052558B2 JP61080686A JP8068686A JPH052558B2 JP H052558 B2 JPH052558 B2 JP H052558B2 JP 61080686 A JP61080686 A JP 61080686A JP 8068686 A JP8068686 A JP 8068686A JP H052558 B2 JPH052558 B2 JP H052558B2
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- propeller
- half region
- fins
- valve
- fin
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は船の推進用プロペラの後方に設けるフ
インに関するものである。
(従来の技術)
プロペラの後方にフイン付バルブを設ける技術
は実公昭60−13760号公報に記載されている。該
公報には第9図に示すような、プロペラと舵を配
設した船尾部において、プロペラ後方にプロペラ
に近接し、かつその中心線をほぼプロペラの軸心
に一致させて、その最大径が少なくともプロペラ
ハブ径より大きい回転体状のバルブを設け、該バ
ルブ最大径付近外周に放射状に複数個のフインを
突設したフイン付バルブが記載されている。
(発明が解決しようとする問題点)
船舶のプロペラの後方にフインを配置し、プロ
ペラより後流中に放出される回転エネルギーを回
収し、推進効率の向上を計る場合、船体の伴流中
で作動するプロペラの後流特性を把握し、これに
適合した効果的なフインを設計することが重要で
ある。
これまでは、プロペラ後流については、均一流
中のプロペラ後流に相当する軸対称な平均的な流
場でおきかえ、これに適合する軸対称な形状、配
置を有するフインシステムが採用される場合が多
かつた。
しかしながら、伴流中で作動するプロペラの後
流特性は非常に複雑で、著しい不均一性をもつて
いるため、これまでのものは回転エネルギー回収
の立場からは必ずしも最適なものになつていな
い。
本発明は上記に鑑み詳細な実験と綿密な計算と
によつて、回転エネルギーの回収が最もよいフイ
ンの装着手段を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、推進用プロペラの後方下流側に近接
して、該プロペラ軸心にほぼ一致させてバルブを
設けたものにおいて、該バルブ軸心に対し点対称
位置にある、右回転プロペラについては右舷上半
分領域と左舷下半分領域とに、また左回転プロペ
ラについては左舷上半分領域と右舷下半分領域と
に、それぞれフインを該バルブに放射状に突設す
るとともに、前記上半分領域に設けたフインのバ
ルブ軸心からの長さを少なくともプロペラ径より
も小さく、かつ、この上半分領域に設けたフイン
よりも前記下半分領域に設けたフインを長く形成
したことを特徴とする非対称フインである。
(作用及び実施例)
上記手段に対する作用は以下に示す実施例によ
つて詳らかになる。ただしプロペラが右回転する
場合について検討し、左回転の場合は左右の関係
が入れ代わるだけであるから説明を省略する。
第2図はある船型(タンカーの船型)について
プロペラ位置で計測した伴流分布で、その軸方向
流速Vxは船速に対する比率0.3〜0.9の等速線によ
つて示され、またVxに垂直な方向の成分はベク
トルで示される。プロペラをある回転数で回転す
るとプロペラの後流分布は第3図に示される速度
分布になる。矢印Vyzはプロペラ軸に垂直な面内
の速度ベクトルであり、等速線Vxは軸方向の速
度である。これら速度分布に基づいてその流入速
度分布を求めると第4図の状態になり、流入角β
はtan-1(Vt/Vx)によつて与えられる。ただし
Vtは、Vyzより求められる周方向速度成分であ
る。推力分布は第5図の如くなる。推力分布曲線
tは(t=√2+2・Vt)によつて近似的に
計算される。そこで、第5図の推力分布をプロペ
ラのトツプ位置から右周りに360°についてその推
力分布、すなわち角度θの位置にフインをおいた
ときの推力発生量を求めると第6図が得られる。
フインの付け根から先端(0.65R)までの推力t
の積分値を縦軸にとつた。この図によつてフイン
の有効な位置は0〜90°及び180〜270°であること
が理解される。更に推力発生の状態をバルブから
の半径方向の位置について図示すると、第7図の
状態が得られ、プロペラ半径Rに対するフインの
長さrについてのtの値はこの流場のそれぞれの
位置からどれだけの推力が取り出される可能性が
あるかを示す量である。第7図から潜在する推力
はかなり偏在しており、右舷側では上半分の領域
に、左舷側では下半分の領域に大きな推力の得ら
れる可能性があることが分かる。第7図は第5図
におけるθ=60°,240°線上の半径方向の推力分
布(点線)およびそれらを半径方向に積分した結
果(実線)である。第7図から推力分布は、60°
と240°で傾向が異なり、θ=60°の場合は内側半
径位置にかなり大きな推力が分布しているものの
外側半径位置では、殆ど分布していない。一方、
θ=240°の場合は60°の場合に比べ、密度は多少
小さいものの、より外側半径位置まで分布がのび
ているため、r方向(フインの長さ方向)の積分
値(その半径位置までのフインで得られる推力に
比例)は、θ=60°の場合、r/R>0.7では殆ど
増加していないのに対し、θ=240°の場合は半径
に比例して増加する傾向が示されており、左右舷
でフインの長さに対する効果が異なることがわか
る。
第8図は“不均一流中の三次元翼の解析方”
(上田耕平、安田一明著:揚力面理論の一数値解
法:九大工学集報第51巻第5号)に基づいて計算
処理した値を図表にしたもので、プロペラ径に対
するフインの長さ比を横軸にとり、縦軸にスラス
トの値をとる。実線は60〜120°点線は240〜285°
のそれぞれのスラストの値を示すもので、フイン
のプロペラ径比が0.7以上になると右舷ではそれ
以上は殆ど増加しないのに対し、左舷ではフイン
のプロペラ径比が大きくなればそれだけスラスト
が増大する。この図から右舷上側領域および左舷
下側領域のスラストの値が高いことがわかる。第
7図と同じ傾向であることが確認される。
第1図は上記の実験及び綿密な計算に基づいて
設計された本発明の実施例の背面図で、第10図
の従来例と対比される。バルブの外形1に対しプ
ロペラ回転の外径位置を2とする。右舷上側領域
には複数枚のフイン3がバルブ1に放射状に固着
されプロペラ外径位置2より短く配置されてい
る。また左舷下側領域にはプロペラ外径位置に達
する複数枚のすなわち、バルブ1の軸心(プロペ
ラ2の軸心とほぼ一致)に対し点対称位置にあ
る、右回転プロペラについては右舷上半分領域と
左舷下半分領域(左回転プロペラについては左舷
上半分領域と右舷下半分領域)とに、それぞれフ
イン3,4を該バブル1に放射状に突設してあ
り、しかも、第1図に示す如く、上半分領域に設
けたフイン3の長さ(バルブ軸心からフイン先端
までの距離)を少なくともプロペラ径よりも小さ
く、かつ、この上半分領域に設けたフイン3より
も下半分領域に設けたフイン4を長く形成してあ
る。対比される従来のものは第10図で右舷側と
左舷側とに対称にフイン3,4が配置されてお
り、フインの全くないものに対して第10図のも
のでは3%推進効率が向上するに対し第1図のも
のにおいては約10%の推進効率の向上となる。具
体的なフインの大きさ、配置と、その推進効率の
増加率を次表に示す。図中A,B,Cは第10図
に相当し、D,Eは第1図に相当する。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a fin provided at the rear of a ship's propulsion propeller. (Prior Art) A technique for providing a finned valve behind a propeller is described in Japanese Utility Model Publication No. 13760/1983. The publication describes that in the stern section where the propeller and rudder are arranged, as shown in Figure 9, the structure is located close to the propeller behind the propeller, and its center line is approximately aligned with the axis of the propeller, and its maximum diameter is A finned valve is described in which a valve is provided in the form of a rotating body that is larger than at least the propeller hub diameter, and a plurality of fins are provided radially protruding from the outer circumference near the maximum diameter of the valve. (Problem to be solved by the invention) When fins are placed behind a ship's propeller to recover the rotational energy released from the propeller into the wake of the ship and improve propulsion efficiency, It is important to understand the wake characteristics of the operating propeller and design effective fins that match these characteristics. Up until now, the propeller wake has been replaced with an axisymmetric average flow field that corresponds to the propeller wake in a uniform flow, and when a fin system with an axisymmetric shape and arrangement that matches this is adopted. There were many. However, the wake characteristics of a propeller operating in a wake are very complex and have significant non-uniformity, so the conventional ones are not necessarily optimal from the standpoint of rotational energy recovery. In view of the above, an object of the present invention is to provide a fin attachment means that can best recover rotational energy through detailed experiments and careful calculations. (Means for Solving the Problems) The present invention provides a valve disposed close to the rear downstream side of a propulsion propeller and substantially aligned with the propeller axis, which is point symmetrical with respect to the valve axis. Fins are provided radially protruding from the valve in the starboard upper half region and port lower half region for a right-handed rotating propeller, and in the port upper half region and starboard lower half region for a left-handed rotating propeller, respectively. In addition, the length of the fins provided in the upper half region from the valve axis is at least smaller than the diameter of the propeller, and the fins provided in the lower half region are formed to be longer than the fins provided in the upper half region. This is an asymmetrical fin characterized by the following. (Operation and Examples) The operation of the above-mentioned means will be clarified in detail through the examples shown below. However, we will consider the case where the propeller rotates to the right, and in the case of counterclockwise rotation, the explanation will be omitted because the left and right relationship is simply reversed. Figure 2 shows the wake distribution measured at the propeller position for a certain ship type (tanker ship type). The directional component is represented by a vector. When the propeller is rotated at a certain rotation speed, the wake distribution of the propeller becomes the speed distribution shown in FIG. The arrow Vyz is a velocity vector in a plane perpendicular to the propeller axis, and the constant velocity line Vx is the velocity in the axial direction. If the inflow velocity distribution is determined based on these velocity distributions, the state shown in Fig. 4 will be obtained, and the inflow angle β
is given by tan -1 (Vt/Vx). however
Vt is the circumferential velocity component determined from Vyz. The thrust force distribution is as shown in Figure 5. The thrust distribution curve t is approximately calculated by (t=√ 2 + 2 ·Vt). Therefore, if we calculate the thrust distribution of FIG. 5 by 360° clockwise from the top position of the propeller, that is, the amount of thrust generated when the fin is placed at the angle θ, we obtain FIG. 6.
Thrust force t from the base of the fin to the tip (0.65R)
The integral value of is plotted on the vertical axis. It can be seen from this figure that the valid positions of the fins are 0-90° and 180-270°. Furthermore, if the state of thrust generation is illustrated in terms of the position in the radial direction from the valve, the state shown in Fig. 7 is obtained. This is the amount that indicates how much thrust is likely to be extracted. From FIG. 7, it can be seen that the latent thrust is quite unevenly distributed, and there is a possibility of obtaining a large thrust in the upper half region on the starboard side and in the lower half region on the port side. FIG. 7 shows the radial thrust distribution (dotted line) on the θ=60° and 240° lines in FIG. 5 and the result of integrating them in the radial direction (solid line). From Figure 7, the thrust distribution is 60°
The tendency is different at 240°, and when θ = 60°, a fairly large thrust is distributed at the inner radial position, but there is almost no distribution at the outer radial position. on the other hand,
When θ = 240°, the density is somewhat smaller than when 60°, but the distribution extends to the outer radial position, so the integral value in the r direction (the length direction of the fin) (the fin up to that radial position) When θ = 60°, there is almost no increase when r/R>0.7 (proportional to the thrust obtained by It can be seen that the effect on the fin length is different depending on the port and starboard sides. Figure 8 is “How to analyze a three-dimensional blade in non-uniform flow”
(Kohei Ueda, Kazuaki Yasuda: One-numerical solution method of lift surface theory: Kyushu University Engineering Bulletin Vol. 51, No. 5) This is a diagram of the values calculated based on the fin length relative to the propeller diameter. The horizontal axis is the ratio, and the vertical axis is the thrust value. Solid line is 60~120° Dotted line is 240~285°
When the fin-to-propeller diameter ratio becomes 0.7 or more, there is almost no further increase on the starboard side, whereas on the port side, the thrust increases as the fin-to-propeller diameter ratio increases. From this figure, it can be seen that the thrust values are high in the upper starboard region and the lower port region. It is confirmed that the same tendency as in FIG. 7 is observed. FIG. 1 is a rear view of an embodiment of the present invention designed based on the above experiments and careful calculations, and is compared with the conventional example shown in FIG. Assume that the outer diameter position of the propeller rotation is 2 for the outer diameter 1 of the valve. In the upper starboard region, a plurality of fins 3 are radially fixed to the valve 1 and are arranged shorter than the propeller outer diameter position 2. In addition, in the lower port side area, there are multiple blades that reach the propeller outer diameter position, that is, in the starboard upper half area for the right-handed propeller, which are located at a point symmetrical position with respect to the axis of valve 1 (almost coincident with the axis of propeller 2). Fins 3 and 4 are provided radially protruding from the bubble 1 in the lower half region of the port side (the upper half region of the port side and the lower half region of the starboard side for the left-handed rotating propeller), respectively, as shown in FIG. The length of the fins 3 provided in the upper half region (distance from the valve axis to the tip of the fin) is at least smaller than the propeller diameter, and the fins 3 provided in the upper half region are provided in the lower half region. The fins 4 are formed long. The conventional model to be compared is shown in Figure 10, in which fins 3 and 4 are arranged symmetrically on the starboard and port sides, and the propulsion efficiency of the one in Figure 10 is improved by 3% compared to the one without any fins. On the other hand, in the case of the one shown in Figure 1, the propulsion efficiency is improved by about 10%. The specific size and arrangement of the fins and their rate of increase in propulsion efficiency are shown in the table below. In the figure, A, B, and C correspond to FIG. 10, and D and E correspond to FIG. 1.
【表】【table】
【表】
(効果)
上記説明で述べたように、本発明はプロペラ後
流(下流)中、非対称に形成したフインを最も効
果的な領域に配置したことによつて、回収可能な
回転エネルギーを有効かつ最も効率よく回収する
ことができる。その結果、推進馬力の顕著な節減
が得られて船舶の推進効率を大幅に向上させるこ
とができ、海運業界における省エネの要求を満足
させることができる。
また、プロペラ後流中に設けた回転体状のバル
ブ上にフインを設けることによつて、更にフイン
の機能向上、つまり、回転エネルギーの回収効率
をより一層向上させることが出来るものである。[Table] (Effects) As stated above, the present invention utilizes recoverable rotational energy by arranging asymmetrically formed fins in the most effective area in the wake (downstream) of the propeller. It can be collected effectively and most efficiently. As a result, significant savings in propulsion horsepower can be obtained and the propulsion efficiency of ships can be significantly improved, satisfying the energy saving requirements of the shipping industry. In addition, by providing fins on a rotating body-shaped valve provided in the wake of the propeller, the function of the fins can be further improved, that is, the recovery efficiency of rotational energy can be further improved.
第1図は本発明を説明するための実施例を示す
背面図、第2図は実験結果を示す伴流分布図、第
3図はプロペラ後流分布図、第4図は流入角度分
布図、第5図は推力分布図、第6図は周方向推力
分布図、第7図は半径方向推力分布図、第8図は
フインの半径方向スラスト分布図、第9図は従来
例の斜視図、第10図は第1図に対比される従来
例の背面図である。
1……バルブ外形、2……プロペラ回転外径、
3……右舷側フイン、4……左舷側フイン。
Fig. 1 is a rear view showing an example for explaining the present invention, Fig. 2 is a wake distribution diagram showing experimental results, Fig. 3 is a propeller wake distribution diagram, Fig. 4 is an inflow angle distribution diagram, Figure 5 is a thrust distribution diagram, Figure 6 is a circumferential thrust distribution diagram, Figure 7 is a radial thrust distribution diagram, Figure 8 is a fin radial thrust distribution diagram, Figure 9 is a perspective view of the conventional example, FIG. 10 is a rear view of the conventional example compared to FIG. 1. 1...Valve outer diameter, 2...Propeller rotation outer diameter,
3... Starboard side fin, 4... Port side fin.
Claims (1)
プロペラ軸心にほぼ一致させてバルブを設けたも
のにおいて、該バルブ軸心に対し点対称位置にあ
る、右回転プロペラについては右舷上半分領域と
左舷下半分領域とに、また左回転プロペラについ
ては左舷上半分領域と右舷下半分領域とに、それ
ぞれフインを該バルブに放射状に突設するととも
に、前記上半分領域に設けたフインのバルブ軸心
からの長さを少なくともプロペラ径よりも小さ
く、かつ、この上半分領域に設けたフインよりも
前記下半分領域に設けたフインを長く形成したこ
とを特徴とする非対称フイン。1 In a case where a valve is provided close to the rear downstream side of the propulsion propeller and almost coincident with the propeller axis, for a right-handed propeller that is located in a point symmetrical position with respect to the valve axis, the starboard upper half area Fins are provided radially protruding from the valve in the lower half region of the port side and in the lower half region of the port side, and in the upper half region of the port side and the lower half region of the starboard side for the left-handed rotating propeller, respectively, and the valve shaft of the fin provided in the upper half region is provided. An asymmetrical fin, characterized in that the length from the center is smaller than at least the propeller diameter, and the fins provided in the lower half region are longer than the fins provided in the upper half region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080686A JPS62238194A (en) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Asymmetrical fin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080686A JPS62238194A (en) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Asymmetrical fin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62238194A JPS62238194A (en) | 1987-10-19 |
| JPH052558B2 true JPH052558B2 (en) | 1993-01-12 |
Family
ID=13725222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61080686A Granted JPS62238194A (en) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Asymmetrical fin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62238194A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2552808Y2 (en) * | 1991-03-16 | 1997-10-29 | 川崎重工業株式会社 | Boat rudder |
| JP5196478B2 (en) * | 2008-06-24 | 2013-05-15 | ジャパンマリンユナイテッド株式会社 | POD type propulsion device and ship |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180999U (en) * | 1983-05-23 | 1984-12-03 | ユリイ・セルゲ−ビツチ・プンソン | Guidance device |
-
1986
- 1986-04-07 JP JP61080686A patent/JPS62238194A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62238194A (en) | 1987-10-19 |
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