帶小型導(dǎo)管的船舶和對(duì)船舶的小型導(dǎo)管應(yīng)用判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括安裝于船體的船尾的螺旋槳和安裝于螺旋槳的前方的導(dǎo)管的帶小型導(dǎo)管的船舶。
【背景技術(shù)】
[0002]在設(shè)置于現(xiàn)有的螺旋槳附近的導(dǎo)管中，具有覆蓋螺旋槳類型的直徑比螺旋槳大的大型導(dǎo)管和比螺旋槳直徑略小且配置于螺旋槳前方的中型導(dǎo)管。
[0003]覆蓋螺旋槳類型的大型導(dǎo)管，在被稱作導(dǎo)管螺旋槳、與螺旋槳一體的載荷度高的情況下被用作有效的推進(jìn)器。其原因在于，螺旋槳與導(dǎo)管的干涉大，將考慮了該干涉的性能作為推進(jìn)器是合理的。
[0004]另一方面，螺旋槳前方的比螺旋槳直徑略小的中型導(dǎo)管被用作節(jié)能裝置，并未將其視作推進(jìn)器。其原因在于，導(dǎo)管與螺旋槳的干涉并不大，反而船體與導(dǎo)管的干涉大。
[0005]因此，在中型導(dǎo)管的性能試驗(yàn)中，在船體中裝備有導(dǎo)管的狀態(tài)下實(shí)施阻力試驗(yàn)。該試驗(yàn)基于導(dǎo)管為船體的一部分這樣的認(rèn)識(shí)。
[0006]大型導(dǎo)管與螺旋槳的干涉大，因此在載荷度增加的實(shí)際海域中效率提高，但在螺旋槳與導(dǎo)管之間產(chǎn)生的氣穴成為問題，在大型船中幾乎不被采用。
[0007]專利文獻(xiàn)I中公開有一種裝備有帶導(dǎo)管的螺旋槳的船舶，帶導(dǎo)管的螺旋槳包括安裝于船體的船尾的螺旋槳和安裝于螺旋槳的前方的加速型導(dǎo)管，且將導(dǎo)管的直徑設(shè)為螺旋槳的直徑的40?110%，并使導(dǎo)管的中心與螺旋槳的軸心一致。
[0008]而且，該導(dǎo)管中，下游側(cè)的內(nèi)直徑比上游側(cè)的內(nèi)直徑小，且兼具在導(dǎo)管的內(nèi)表面將至螺旋槳的水流形成為逆流的固定翼的功能。導(dǎo)管經(jīng)由向螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向的反方向扭曲的支柱而安裝于船體的船尾管或覆蓋船尾管的船體端部。
[0009]專利文獻(xiàn)2中公開有一種裝備有帶導(dǎo)管螺旋槳的船舶，帶導(dǎo)管螺旋槳包括安裝于船體的船尾的螺旋槳和安裝于螺旋槳的前方的加速型導(dǎo)管，且將導(dǎo)管直徑設(shè)為螺旋槳的直徑的40?70%，使導(dǎo)管的中心相對(duì)于螺旋槳的軸心傾斜。而且，該導(dǎo)管中，下游側(cè)的內(nèi)直徑比上游側(cè)的內(nèi)直徑小，截面形狀形成向內(nèi)側(cè)凸的形狀。
[0010]專利文獻(xiàn)3中，以提高龐大船的經(jīng)濟(jì)性為目的，著眼于船殼效率，公開有對(duì)于縱渦流等引起的伴流系數(shù)大的區(qū)域，在船體與螺旋槳之間配置導(dǎo)管。專利文獻(xiàn)3中，為與螺旋槳直徑相同程度的直徑的導(dǎo)管，也靠近大型導(dǎo)管的概念。從橫向觀察的導(dǎo)管形狀對(duì)于導(dǎo)管軸線為非對(duì)稱(非軸對(duì)稱形狀)，但是使導(dǎo)管的截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，且凸形狀的突出度在導(dǎo)管的上游側(cè)較大。
[0011]專利文獻(xiàn)4中公開有一種導(dǎo)管，為側(cè)面看導(dǎo)管的形狀為大致梯形即非軸對(duì)稱形狀的導(dǎo)管，但是直徑比螺旋槳直徑小。
[0012]專利文獻(xiàn)5中公開有一種推進(jìn)裝置，使螺距在螺旋槳的葉片根部稍微增大，在中央部減少，在葉片端部再次增加。
[0013]專利文獻(xiàn)6中公開有一種螺距遞減的螺旋槳，螺旋槳螺距在螺旋槳的葉片根部成為最大值且在葉片端部成為最小值，即螺距在半徑方向上減少。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開平8 - 2486號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)2:(日本)特開平9 - 175488號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)3:實(shí)公昭56 - 32396號(hào)公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)4:(日本)特開2007 - 331549號(hào)公報(bào)
[0020]專利文獻(xiàn)5:(日本)特開平10 - 264890號(hào)公報(bào)
[0021]專利文獻(xiàn)6:(日本)特開2010 - 95181號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]發(fā)明所要解決的課題
[0023]但是，設(shè)置于螺旋槳前方的中型導(dǎo)管與螺旋槳的干涉弱，因此，在螺旋槳的負(fù)載因風(fēng)浪而增加的實(shí)際海域中，并不能過多期待前述的導(dǎo)管螺旋槳那樣的效果。
[0024]另外，各個(gè)專利文獻(xiàn)中所公開的中型導(dǎo)管并不是利用與導(dǎo)管的干涉使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最佳化。另外，能夠期待干涉的大型導(dǎo)管存在氣穴問題，難以在螺旋槳直徑大的大型船中采用。
[0025]另外，在專利文獻(xiàn)5中，由于使螺旋槳的葉片端部的螺距大，所以在螺旋槳的葉片端部，氣穴增加。
[0026]另一方面，實(shí)際海域中的馬力降低效果不僅受到螺旋槳與導(dǎo)管的關(guān)系的影響，而且還受到船體船型較大的影響。
[0027]因此，本發(fā)明的目的是，根據(jù)渦流阻力與螺旋槳負(fù)載條件的關(guān)系，指定具有能夠得到馬力降低效果的船型的船體，作為兼具大型導(dǎo)管和中型導(dǎo)管兩者特征的節(jié)能裝置，對(duì)螺旋槳形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，靠近螺旋槳的前方地配置小型的導(dǎo)管，由此在載荷度增加的實(shí)際海域中，考慮伴流抑制氣穴，并且利用與小型導(dǎo)管的干涉使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最佳化。
[0028]用于解決課題的技術(shù)方案
[0029]在與第一方面記載對(duì)應(yīng)的帶小型導(dǎo)管的船舶中，包括安裝于船體的船尾的螺旋槳和安裝于螺旋槳的前方的導(dǎo)管，其特征在于:將船體做成實(shí)際海域中的螺旋槳負(fù)載條件為1.0以上并且渦流阻力為10%以上，導(dǎo)管是直徑為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下的小型導(dǎo)管。根據(jù)第一方面所記載的本發(fā)明，通過將導(dǎo)管的直徑設(shè)為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下，能夠不產(chǎn)生氣穴地使導(dǎo)管靠近螺旋槳，通過應(yīng)用于例如油船或散貨船、LPG船、PCC船那樣的螺旋槳負(fù)載條件為1.0以上且渦流阻力為10%以上的船體，在螺旋槳的載荷度由于風(fēng)浪而增加的實(shí)際海域中，能夠提高在螺旋槳中心部的吸入效果，利用與導(dǎo)管的干涉使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最佳化。另外，根據(jù)第一方面所記載的本發(fā)明，由于導(dǎo)管的直徑為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下，因此導(dǎo)管小型輕量且摩擦阻力小，低振動(dòng)、低噪聲、低成本，能夠提高螺旋槳的效率。此外，渦流阻力是作為船體阻力的粘性阻力，是船體表面的摩擦阻力以外的由因船型而產(chǎn)生的渦流引起的阻力。渦流阻力00%的表達(dá)是說渦流阻力相對(duì)于船體全部阻力的比例。
[0030]另外，螺旋槳負(fù)載條件是與螺旋槳載荷度相同的意思，即將螺旋槳產(chǎn)生的推力除以“水流的動(dòng)壓X螺旋槳圓面的面積”的數(shù)值。
[0031]第二方面記載的本發(fā)明如第一方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:將船體做成螺旋槳負(fù)載條件為3.5以下且渦流阻力為15%以下。根據(jù)第二方面所記載的本發(fā)明，在例如LPG船、PCC船那樣的螺旋槳負(fù)載條件為3.5以下且渦流阻力為15%以下的船體中，能夠得到馬力降低效果。
[0032]第三方面記載的本發(fā)明如第一或第二方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:螺旋槳的螺距為在半徑方向減少的遞減螺距。根據(jù)第三方面所記載的本發(fā)明，通過使導(dǎo)管與遞減螺距的螺旋槳組合，能夠不產(chǎn)生氣穴地使導(dǎo)管靠近螺旋槳，通過將螺旋槳的螺距設(shè)為遞減螺距，在螺旋槳的載荷度由于風(fēng)浪而增加的實(shí)際海域中，能夠提高在螺旋槳中心部的吸入效果，利用與導(dǎo)管的干涉使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最佳化。
[0033]第四方面記載的本發(fā)明，如第三方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:螺距在螺旋槳的葉片根部成為最大值，使螺距的最大值相對(duì)于螺距的最小值為120%以上160%以下。根據(jù)第四方面所記載的本發(fā)明，能夠抑制在螺旋槳葉片端部產(chǎn)生的氣穴，并且能夠提高在螺旋槳中心部的吸入效果而形成最佳的負(fù)載分布。
[0034]第五方面記載的本發(fā)明如第一?第四方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:使導(dǎo)管的后端與螺旋槳的前緣的距離為螺旋槳的直徑的0.5%以上且為不足10%。根據(jù)第五方面所記載的本發(fā)明，能夠使導(dǎo)管靠近螺旋槳，而不因與船體的關(guān)系產(chǎn)生剝離，能夠提高導(dǎo)管與螺旋槳的干涉效果。
[0035]第六方面記載的本發(fā)明如第一?第五方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:使導(dǎo)管的截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，使凸形狀的突出度在導(dǎo)管的上游側(cè)大，而使彎度比為6%以上16%以下。根據(jù)第六方面所記載的本發(fā)明，即使使彎度比為6%以上16%以下，利用在螺旋槳中心部的吸入效果，也不產(chǎn)生剝離，能夠使作為分力將船體向前方推進(jìn)的升力增加。
[0036]第七方面記載的本發(fā)明如第一?第六方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:使導(dǎo)管為下游側(cè)的內(nèi)直徑比上游側(cè)的內(nèi)直徑小的加速型導(dǎo)管。根據(jù)第七方面所記載的本發(fā)明，能夠進(jìn)一步提高在螺旋槳中心部的吸入效果和作為分力將船體向前方推進(jìn)的升力。
[0037]第八方面記載的本發(fā)明如第一?第七方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:使導(dǎo)管的中心線與螺旋槳的中心線一致。根據(jù)第八方面所記載的本發(fā)明，與非軸對(duì)稱形的導(dǎo)管相比，或者與使螺旋槳軸與導(dǎo)管的中心軸錯(cuò)開或具有傾斜角地設(shè)置的導(dǎo)管相比，能夠提供制作和設(shè)置容易且廉價(jià)的導(dǎo)管。
[0038]第九方面記載的本發(fā)明如第一?第七方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:將導(dǎo)管的中心線相對(duì)于螺旋槳的中心線設(shè)置成，導(dǎo)管的前方在向上方10度以下且向下方5度以下的范圍內(nèi)傾斜。根據(jù)第九方面所記載的本發(fā)明，即使使用例如制作比較簡(jiǎn)單的軸對(duì)稱形狀的導(dǎo)管，也能夠配合每個(gè)船體中不同的伴流而得到與非軸對(duì)稱形狀的導(dǎo)管相同程度的推進(jìn)性能。
[0039]第十方面記載的本發(fā)明如第一?第九方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:在導(dǎo)管的內(nèi)表面具有將至螺旋槳的水流形成為逆流的固定翼。根據(jù)第十方面所記載的本發(fā)明，流入導(dǎo)管的水流通過固定翼而以逆流流入螺旋槳，由此能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步提高螺旋槳效率。
[0040]第十一方面記載的本發(fā)明如第十方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:固定翼向螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向的反方向扭曲。根據(jù)第十一方面所記載的本發(fā)明，通過利用固定翼使水流旋轉(zhuǎn)，來提高螺旋槳的效率。
[0041]第十二方面記載的本發(fā)明如第十一方面所記載的帶小型導(dǎo)管的船舶，其特征在于:隨著靠近螺旋槳而增大固定翼的扭曲。根據(jù)第十二方面所記載的本發(fā)明，