专利名称：船舶的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改善螺旋桨的旋转面的伴流分布从而取得伴流增 益，并提高了螺旋桨效率的叶片的船舶。
背景技术：
一般地，船体横剖面积在船体中央部(midship)附近最大，随着靠 近船尾和船首逐渐减小。就油轮和散装货船这些低速船来说，可选择船 体横剖面形状在30 %左右的垂线间长(length between perpendiculars ) 的范围内等于船体中央部的横剖面形状的庞大船形。此外，船体横剖面 形状等于船体中央部分的横剖面形状的船体部分称为船体平行部 (parallel body )。
并且，垂线间长是艉垂线 (after perpendicular,以下将其缩写为 A.P.)与艏垂线(fore perpendicular,以下将其缩写为RP.)的水平距 离。这里，A.P.是通过满载水线(load line)和舵柱(rudder stock)中 心线的交点的垂线，F.P.是通过满载水线和艏柱(stem)前缘的交点的 垂线。
此外，船体横剖线(square station,以下将其缩写为SS )是以A.P. 为0、 F.P.为10的无因次坐标。该SS在船体线型技术领域中用于表示 船体的前后方向的位置。在上述庞大船形的情况下，在大致SS3.5至 SS6.5之间为船体平行部。
船体中央部的横剖面、即船体中部剖面(midship section)大致呈 矩形，并且船侧与船底之间的部分的轮廓呈圆弧状。该圆弧部称为舭部 (bilge),该半径称为舭部半径。另外，舭部的上端即圆弧与船侧的垂 直面之间的交界的高度为舭部高度。在商船的情况下，船体中部剖面的 舭部半径最多为船体深度的一成左右。
在船体平行部，舭部半径和舭部高度一定。但是，随着远离船体平 行部，舭部半径逐渐增大，船底的水平部和船侧的垂直部消失，最终变为以曲线来构成整个船体的横剖面。此外，为了安装螺旋桨和舵，在船
尾附近对船体的下部进行切口而形成悬空部(overhang)。
并且，当这种船舶以一定速度直线前进时，船体平行部周围的海水 沿着船侧和船底而平行流过。但是，在船体平行部的后方，在船体平行 部处平行于船侧流过的水流朝向悬空部，因此产生下降流。此外，在船 底的下方，平行于船底流过的水流朝向悬空部，因此形成上升流。该下 降流与上升流交叉而形成漩涡(舭部漩涡)并从船体脱离。因此，产生 船体后方的压力下降而船体阻力增加的问题。
此外，从船体表面脱离的舭部旋涡有时不流入螺旋桨的旋转面，而 经过螺旋桨的旋转面的上方流向船体后方。因此，也产生螺旋桨的推进 效率降低而不能取得伴流增益(wake gain)的问题。
因此，本申请的发明人之一，在专利文献l中，提出了下述的技术 方案，即，在船体平行部的后方的舭部具备叶片(以下称为舭部叶片)， 把从船体表面脱离了的舭部凝涡向螺旋桨的旋转面引导，从而改善螺旋 桨的旋转面上的伴流分布的技术方案。以下，将对这种舭部叶片简单地 进行说明。
图6~图8是专利文献1所公开的船舶的船体后部的外观图。并且， 图6是立体图、图7是侧视图、图8是俯视图。
如图6 ~图8所示，船体11上安装有舵12、螺旋桨13以及舭部叶 片14。船体11的船底平行部在船体平行部后端剖面15处结束，船体 11向船尾端逐渐收拢。并且，在船体11中，船体平行部后端剖面15大 概位于SS3.4处。此外，16为船侧外板平行部交界线，即表示船侧和舭 部的交界线(参照图7)。
由于舭部叶片14需要配置在舭部漩涡发生点的后方，所以舭部叶 片14的起点(前端)17，在从船体平行部后端剖面15后方的SS1.5到 SS2.5的范围内进行选择。此外，由于舭部叶片14需要配置在舭部漩涡 的上方附近，所以舭部叶片14的起点17的高度，设置得比船底平行部 的舭部漩涡的上端低。此外，舭部叶片14的终点(后端)18，设置得 比起点17高，在侧视图中，设置为舭部叶片14自船首朝向船尾而具有向上3。
~30°的倾斜(参照图7)。
并且，舭部叶片14的有效长度19，优选设置为小于或等于在船体 平行部处的舭部半径。另外，舭部叶片14的宽度20，优选设置为船体 平行部的舭部半径的20% ~50% (参照图8)。
图9是自船尾方向看到的船体ll的图，图7中表示有在由A-A线、 B-B线所表示的剖面处截断了的横剖面(即在起点17和终点18处的 船体横剖面)和舭部叶片14。由如图9可以判定，舭部叶片14被安装 成其导流面(受水面)垂直于船体外板。
图IO是对舭部叶片14的作用进行说明的说明图。当未设置舭部叶 片14的情况下，如流线21所示的那样，舭部漩涡在船体平行部的后端 附近从船体脱离，并流向螺旋桨13的上方区域22。因此，舭部漩涡的 上端未流入螺旋桨13的旋转面。另一方面，若设置舭部叶片14，则朝 向区域22的舭部凝涡的水流向下偏转，如流线23所示的那样，凝涡整 体都流入螺旋桨13的旋转面。
图11和图12是螺旋桨13的旋转面处的伴流分布图。图ll表示未 设置舭部叶片14的情况，图12表示设置了舭部叶片14的情况。并且， 在图11和图12中，标在等高线上的数值是被称为伴流系数(wake coefficient)的无因次数。若设船速为V、流入螺旋桨13的旋转面的水 流的速度为Va，则伴流系数用(V-Va)/V表示。若伴流系数增大， 则自螺旋桨13观察到的流入螺旋桨13的旋转面的水流的相对速度减 小，所以螺旋桨13的推进效率得以提高。
对图11和图12进行比较可知，舭部叶片14把从船体脱离的舭部漩 涡向螺旋桨13的旋转面引导，增大了螺旋桨13的旋转面上的伴流。
专利文献l:日本实用新型注册第3097653号
由此，根据专利文献1所记载的发明，由于增大了螺旋桨13的旋 转面上的伴流，所以可以提高螺旋桨13的推进效率。
然而，由舭部叶片14向螺旋桨13的旋转面引导的舭部旋涡，偏向 螺旋桨13的旋转面的上半圆，舭部叶片14的效果未影响到下半圆。因此，和上半圆相比下半圆的伴流系数小(参照图12)。即，专利文献1 所记载的发明的螺旋桨2的推进效率的改善仍然不充分。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而做出的，目的在于把沿着螺旋桨的正 前下方船体表面的水流引导向螺旋桨的旋转面的下半圆，从而改善下半
圆中的伴流分布，并且激发和螺旋桨的旋转方向逆向的回旋流，从而提 高螺旋桨的效率并改善船舶的燃料消耗。
本发明的船舶的第l种构造是，分别在比船体平行部的后端靠后的、 舭部的两舷外板上具备舭部叶片，在船尾端的螺旋桨轴毂轴包架 (bossing)附近的两舷外板上具备船尾端叶片的船舶，其特征在于，上 述舭部叶片的轮廓呈朝向船尾方向而向上倾斜，上述船尾端叶片的后端 部的轮廓呈与螺旋桨前进时的旋转方向逆向的倾斜状态。
这里，所谓的轮廓是指，在侧视图(自船体的右舷或左舷看叶片的 正投影图)中呈现的叶片的形状。
此外，所谓的呈与螺旋桨前进时的旋转方向逆向的倾斜表示在具 有右旋螺旋桨(自船尾方向看，在顺时针旋转时产生前进推力的螺旋桨) 的船舶中，在右舷叶片的后端部侧施加朝向船尾方向并向上的倾斜，另 一方面，在左舷的叶片的后端部侧施加朝向船尾方向并向下的倾斜。另 外，也表示在具有左旋螺旋桨的船舶中，在右舷叶片的后端部施加朝 向船尾方向而向下的倾斜，另一方面，在左舷叶片的后端部施加朝向船 尾方向而向上的倾斜。
根据这种构造，由于船体上设置有船尾端叶片和舭部叶片这两种的 叶片，所以利用船尾端叶片来改善螺旋桨的旋转面的下半圆的伴流分 布，利用舭部叶片来改善螺旋桨的旋转面的上半圆的伴流分布，因而在 螺旋桨的旋转面的整个区域内改善伴流分布，其结果，船舶的燃料消耗 率提高。
此外，由于在船尾端叶片的后端施加和上述螺旋桨的旋转方向逆向 的倾斜，所以激发了与螺旋桨的旋转方向逆向的回旋流。因此，螺旋桨 桨叶相对于水流的仰角增大，并且，螺旋桨外观上的螺距变大，所以改善了螺旋桨效率。
本发明的船舶的第2种构造，在第l种构造的基础上，其特征在于， 上述船尾端叶片的前端部的轮廓，呈朝向船尾方向而向上平緩倾斜。
根据这种构造，因为在船尾端叶片的前端施加朝向船尾方向而向上 的緩倾斜，所以，朝向船尾方向并流向斜上方的船体表面的水流以小角 度打到船尾端叶片上。因此，可以抑制由叶片引起的阻力增加，并且能 够有效地改变水流的方向。并且，这里，所谓的平緩倾斜表示与叶片的 后端侧相比倾斜舒緩。
此外，如果利用平滑的曲线连结船尾端叶片的前端部和后端部的轮 廓，则在前端部和后端部的交界处水流不会散乱，因此可以进一步有效 地改变水流的方向。
本发明的船舶的第3中构造，在上述第1或第2中构造的基础上， 其特征在于，上述舭部叶片及船尾端叶片为单板叶片。
这里，所谓的单板叶片指仅由从单个的板材剪裁下的部件构成的叶 片，是和组装多个部件而成的拚装(buildup)叶片相对的概念。
根据这种构造，因为仅通过截断和弯曲加工就能制造叶片，所以可 以廉价地制造叶片。以上，根据本发明，能够实现改善船舶的推进效率、改善燃料消耗率。
图l是表示本发明的实施例的船舶的侧视图。
图2是自船尾方向看到的上述船舶的图。
图3是本发明实施例的右舷侧的船尾端叶片的侧视图。
图4是本发明实施例的左舷侧的船尾端叶片的侧视图。
图5是本发明的实施例的舭部叶片的侧视图。图6是表示以往技术的例子的船舶的船体后部的立体图。
图7是上述船舶的侧视图。
图8是上述船舶的俯视图。
图9是自船尾方向看到的上述船舶的图。
图IO是说明舭部叶片的作用的说明图。
图11是未设置舭部叶片情况下的螺旋桨的旋转面处的伴流分布图。
图12是设置了舭部叶片情况下的螺旋桨的旋转面处的伴流分布图。
符号说明1:船体、2:螺旋桨、3:船尾端叶片、3p:左舷的船 尾端叶片、3s:右舷的船尾端叶片、4:舭部叶片、5:船侧外板平行部 交界线、6:船体平行部后端、7:悬空部的最内部、8:螺旋桨的毂(boss) 的外径、9:船尾管、11:船体、12:舵、13:螺旋桨、14:舭部叶片、 15:船体平行部后端剖面、16:船侧外板平行部交界线、17:起点、18: 终点、19:有效长度、20:宽度、21:流线、22:区域、23:流线。
具体实施例方式
以下，参照附图对用来实施本发明的优选方式进行说明。 实施例
图l是本发明的实施例的船舶的侧视图，表示有比船体l的船体中 部(SS5)靠后的部分。如图1所示，船体1在船尾具备螺旋桨2，并 且分别在螺旋桨2的正前具备船尾端叶片3，在SS2.4附近的舭部具备 舭部叶片4。此外，5表示船侧外板平行部交界线，6表示船体平行部后 端，7表示悬空部的最内部。并且，螺旋桨2是在自船尾看顺时针旋转 时产生前进推力的右旋的螺旋桨。因此，在船体l前进时，在螺旋桨2 的旋转面的(自船尾看)右侧，螺旋桨2的桨叶从上向下移动，在左侧 从下向上移动。
船尾端叶片3是配置在螺旋桨2的正前的船尾部的两侧的导流叶 片。右舷的船尾端叶片3s的后端部朝向船尾而向上倾斜，未图示的左舷的船尾端叶片3p的后端部朝向船尾而向下倾斜。因此，右舷侧的船 尾端叶片3s向上引导朝向螺旋桨2的水流，左舷侧的船尾端叶片3p向 下引导朝向螺旋桨2的水流。由此，船尾端叶片3就激发出来和螺旋桨 2的旋转方向逆向的回旋流。
此外，左右舷的船尾端叶片3的前端部都朝向船首方向而具备平緩 的向下倾斜度。具备该向下倾斜度，由此可以减小相对从船底流向船尾 的悬空部的水流a的迎角。因此，可以抑制船尾端叶片3的表面上发生 的湍流，可以有效地向螺旋桨2的旋转面的下半圓引导水流a。
舭部叶片4是对称地配置在船体1的左右舷上的导流叶片。并且， 由于已经对舭部叶片4的作用和效果进行了阐述，所以在此省略了说明。
图2是自船尾方向看到的船体1的图，表示有在由图1中以A-A 线、B-B线以及C-C线所表示的剖面进行截断的横剖面和船尾端叶 片3以及舭部叶片4。如图2所示，船尾端叶片3和舭部叶片4被安装 成其导流面垂直于船体外板。并且，8表示螺旋桨2的毂的外径，P表 示螺旋桨2的旋转方向，Fs表示由右舷的船尾端叶片3s所引导的水流 的方向，并且，Fp表示左舷的船尾端叶片3p所引导的水流的方向。
图3是右舷的船尾端叶片3s的侧视图。此外，图4是左舷的船尾端 叶片3的侧视图。
船尾端叶片3是把从螺旋桨2的前方的船底部流向悬空部的水流a (参照图1)引导向螺旋桨2的旋转面的下半圆的导流叶片。因此，比 螺旋桨2的中心靠下，并且最好尽可能地使之接近悬空部的最内部7(参 照图1)。因此，以船尾端叶片3的最后端在螺旋桨2的轴毂轴包架的下 端附近的方式来选择船尾端叶片3的位置。
以螺旋桨2的直径Dp为基准而适当地选择船尾端叶片3的长度和 宽度。若将船尾端叶片3的大小设置在必要以上的话，则船尾端叶片3 自身会成为阻力源，从而会消弱消减燃料消耗的效果。因此，通过实验 或计算来求得船尾端叶片3的长度和宽度。并且，船尾端叶片3的长度 的优选值大致在0.5Dp到l.ODp之间。
此外，在船尾端叶片3的前端部施加朝向船首方向而向下3。 ~5°左右的向下倾斜度，来减小相对于流入船尾端叶片3的水流的迎角。
在右舷的船尾端叶片3s的后端部，施加朝向船尾方向而升高15。~ 25。的倾斜度(参照图3),在右舷船尾端叶片3p的后端部，施加朝向船 尾方向而下降15°~25°的倾斜度(参照图4)。并且，通过实验来决定 船尾端叶片3的后端部的角度。
此外，船尾端叶片3的倾斜度，在前端部和后端部不同，但这种倾 斜最好是连续变化的。这是因为若前端部和后端部的交界处有折角，则 在该部分水流会发生散乱的缘故。在本实施例中，设置为在船尾端叶片 3的前端部和后端部处，轮廓呈直线并且利用连接于上述直线的圆弧来 连结前端部和后端部。
此外，船尾端叶片3是把轧制钢板冲裁，并以呈现如图3和图4所 示的轮廓的方式进行弯曲加工而制作的。
图5是舭部叶片4的侧视图。如图5所示，舭部叶片4的前端位于 SS2.4处。此外，由基线而测得的舭部叶片4的前端高度约为1.3m，比 船体平行部的舭部高度1.5低。此外，舭部叶片4的轮廓设置有朝向船 尾方向而升高的倾斜度。
并且，舭部叶片4和船尾端叶片3同样地，冲裁一张轧制钢板而制 作的。
权利要求
1. 一种船舶，其分别在比船体平行部的后端靠后的、舭部的两舷外板上具备舭部叶片，在船尾端的螺旋桨轴毂轴包架附近的两舷外板上具备船尾端叶片，其特征在于，上述舭部叶片的轮廓呈朝向船尾方向而向上倾斜，上述船尾端叶片的后端部的轮廓，呈与螺旋桨前进时的旋转方向逆向的倾斜。
2. 根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，上述船尾端叶片的 前端部的轮廓，呈朝向船尾方向而向上平緩倾斜。
3. 根据权利要求1或2所述的船舶，其特征在于，上述舭部叶片及 船尾端叶片为单板叶片。
全文摘要
本发明提供一种船舶，该船舶向螺旋桨的旋转面的下半圆引导沿着螺旋桨的正前下方的船体表面的水流，改善下半圆中的伴流分布、并且激发和螺旋桨的旋转方向逆向的回旋流，从而提高螺旋桨效率、改善船舶的燃料消耗。本发明涉及的船舶，其分别在比船体平行部的后端靠后的、舭部的两舷外板上具备舭部叶片(4)，在船尾端的螺旋桨轴毂轴包架附近的两舷外板上具备船尾端叶片(3)，舭部叶片(4)的轮廓呈朝向船尾方向而向上倾斜，船尾端叶片(3)的后端部的轮廓呈与螺旋桨(2)的旋转方向逆向的倾斜。
文档编号B63B1/08GK101284564SQ20081008979
公开日2008年10月15日 申请日期2008年4月10日 优先权日2007年4月13日
发明者堀龙明, 青木伊知郎 申请人:株式会社大岛造船所