带小型导管的船舶和对船舶的小型导管应用判断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括安装于船体的船尾的螺旋桨和安装于螺旋桨的前方的导管的带小型导管的船舶。
【背景技术】
[0002]在设置于现有的螺旋桨附近的导管中，具有覆盖螺旋桨类型的直径比螺旋桨大的大型导管和比螺旋桨直径略小且配置于螺旋桨前方的中型导管。
[0003]覆盖螺旋桨类型的大型导管，在被称作导管螺旋桨、与螺旋桨一体的载荷度高的情况下被用作有效的推进器。其原因在于，螺旋桨与导管的干涉大，将考虑了该干涉的性能作为推进器是合理的。
[0004]另一方面，螺旋桨前方的比螺旋桨直径略小的中型导管被用作节能装置，并未将其视作推进器。其原因在于，导管与螺旋桨的干涉并不大，反而船体与导管的干涉大。
[0005]因此，在中型导管的性能试验中，在船体中装备有导管的状态下实施阻力试验。该试验基于导管为船体的一部分这样的认识。
[0006]大型导管与螺旋桨的干涉大，因此在载荷度增加的实际海域中效率提高，但在螺旋桨与导管之间产生的气穴成为问题，在大型船中几乎不被采用。
[0007]专利文献I中公开有一种装备有带导管的螺旋桨的船舶，带导管的螺旋桨包括安装于船体的船尾的螺旋桨和安装于螺旋桨的前方的加速型导管，且将导管的直径设为螺旋桨的直径的40?110%，并使导管的中心与螺旋桨的轴心一致。
[0008]而且，该导管中，下游侧的内直径比上游侧的内直径小，且兼具在导管的内表面将至螺旋桨的水流形成为逆流的固定翼的功能。导管经由向螺旋桨的旋转方向的反方向扭曲的支柱而安装于船体的船尾管或覆盖船尾管的船体端部。
[0009]专利文献2中公开有一种装备有带导管螺旋桨的船舶，带导管螺旋桨包括安装于船体的船尾的螺旋桨和安装于螺旋桨的前方的加速型导管，且将导管直径设为螺旋桨的直径的40?70%，使导管的中心相对于螺旋桨的轴心倾斜。而且，该导管中，下游侧的内直径比上游侧的内直径小，截面形状形成向内侧凸的形状。
[0010]专利文献3中，以提高庞大船的经济性为目的，着眼于船壳效率，公开有对于纵涡流等引起的伴流系数大的区域，在船体与螺旋桨之间配置导管。专利文献3中，为与螺旋桨直径相同程度的直径的导管，也靠近大型导管的概念。从横向观察的导管形状对于导管轴线为非对称(非轴对称形状)，但是使导管的截面形状为向内侧凸的凸形状，且凸形状的突出度在导管的上游侧较大。
[0011]专利文献4中公开有一种导管，为侧面看导管的形状为大致梯形即非轴对称形状的导管，但是直径比螺旋桨直径小。
[0012]专利文献5中公开有一种推进装置，使螺距在螺旋桨的叶片根部稍微增大，在中央部减少，在叶片端部再次增加。
[0013]专利文献6中公开有一种螺距递减的螺旋桨，螺旋桨螺距在螺旋桨的叶片根部成为最大值且在叶片端部成为最小值，即螺距在半径方向上减少。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:(日本)特开平8 - 2486号公报
[0017]专利文献2:(日本)特开平9 - 175488号公报
[0018]专利文献3:实公昭56 - 32396号公报
[0019]专利文献4:(日本)特开2007 - 331549号公报
[0020]专利文献5:(日本)特开平10 - 264890号公报
[0021]专利文献6:(日本)特开2010 - 95181号公报
【发明内容】
[0022]发明所要解决的课题
[0023]但是，设置于螺旋桨前方的中型导管与螺旋桨的干涉弱，因此，在螺旋桨的负载因风浪而增加的实际海域中，并不能过多期待前述的导管螺旋桨那样的效果。
[0024]另外，各个专利文献中所公开的中型导管并不是利用与导管的干涉使控制效率的螺旋桨的半径方向的负载分布最佳化。另外，能够期待干涉的大型导管存在气穴问题，难以在螺旋桨直径大的大型船中采用。
[0025]另外，在专利文献5中，由于使螺旋桨的叶片端部的螺距大，所以在螺旋桨的叶片端部，气穴增加。
[0026]另一方面，实际海域中的马力降低效果不仅受到螺旋桨与导管的关系的影响，而且还受到船体船型较大的影响。
[0027]因此，本发明的目的是，根据涡流阻力与螺旋桨负载条件的关系，指定具有能够得到马力降低效果的船型的船体，作为兼具大型导管和中型导管两者特征的节能装置，对螺旋桨形状进行设计，靠近螺旋桨的前方地配置小型的导管，由此在载荷度增加的实际海域中，考虑伴流抑制气穴，并且利用与小型导管的干涉使控制效率的螺旋桨的半径方向的负载分布最佳化。
[0028]用于解决课题的技术方案
[0029]在与第一方面记载对应的带小型导管的船舶中，包括安装于船体的船尾的螺旋桨和安装于螺旋桨的前方的导管，其特征在于:将船体做成实际海域中的螺旋桨负载条件为1.0以上并且涡流阻力为10%以上，导管是直径为螺旋桨的直径的20%以上50%以下的小型导管。根据第一方面所记载的本发明，通过将导管的直径设为螺旋桨的直径的20%以上50%以下，能够不产生气穴地使导管靠近螺旋桨，通过应用于例如油船或散货船、LPG船、PCC船那样的螺旋桨负载条件为1.0以上且涡流阻力为10%以上的船体，在螺旋桨的载荷度由于风浪而增加的实际海域中，能够提高在螺旋桨中心部的吸入效果，利用与导管的干涉使控制效率的螺旋桨的半径方向的负载分布最佳化。另外，根据第一方面所记载的本发明，由于导管的直径为螺旋桨的直径的20%以上50%以下，因此导管小型轻量且摩擦阻力小，低振动、低噪声、低成本，能够提高螺旋桨的效率。此外，涡流阻力是作为船体阻力的粘性阻力，是船体表面的摩擦阻力以外的由因船型而产生的涡流引起的阻力。涡流阻力00%的表达是说涡流阻力相对于船体全部阻力的比例。
[0030]另外，螺旋桨负载条件是与螺旋桨载荷度相同的意思，即将螺旋桨产生的推力除以“水流的动压X螺旋桨圆面的面积”的数值。
[0031]第二方面记载的本发明如第一方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:将船体做成螺旋桨负载条件为3.5以下且涡流阻力为15%以下。根据第二方面所记载的本发明，在例如LPG船、PCC船那样的螺旋桨负载条件为3.5以下且涡流阻力为15%以下的船体中，能够得到马力降低效果。
[0032]第三方面记载的本发明如第一或第二方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:螺旋桨的螺距为在半径方向减少的递减螺距。根据第三方面所记载的本发明，通过使导管与递减螺距的螺旋桨组合，能够不产生气穴地使导管靠近螺旋桨，通过将螺旋桨的螺距设为递减螺距，在螺旋桨的载荷度由于风浪而增加的实际海域中，能够提高在螺旋桨中心部的吸入效果，利用与导管的干涉使控制效率的螺旋桨的半径方向的负载分布最佳化。
[0033]第四方面记载的本发明，如第三方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:螺距在螺旋桨的叶片根部成为最大值，使螺距的最大值相对于螺距的最小值为120%以上160%以下。根据第四方面所记载的本发明，能够抑制在螺旋桨叶片端部产生的气穴，并且能够提高在螺旋桨中心部的吸入效果而形成最佳的负载分布。
[0034]第五方面记载的本发明如第一?第四方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:使导管的后端与螺旋桨的前缘的距离为螺旋桨的直径的0.5%以上且为不足10%。根据第五方面所记载的本发明，能够使导管靠近螺旋桨，而不因与船体的关系产生剥离，能够提高导管与螺旋桨的干涉效果。
[0035]第六方面记载的本发明如第一?第五方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:使导管的截面形状为向内侧凸的凸形状，使凸形状的突出度在导管的上游侧大，而使弯度比为6%以上16%以下。根据第六方面所记载的本发明，即使使弯度比为6%以上16%以下，利用在螺旋桨中心部的吸入效果，也不产生剥离，能够使作为分力将船体向前方推进的升力增加。
[0036]第七方面记载的本发明如第一?第六方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:使导管为下游侧的内直径比上游侧的内直径小的加速型导管。根据第七方面所记载的本发明，能够进一步提高在螺旋桨中心部的吸入效果和作为分力将船体向前方推进的升力。
[0037]第八方面记载的本发明如第一?第七方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:使导管的中心线与螺旋桨的中心线一致。根据第八方面所记载的本发明，与非轴对称形的导管相比，或者与使螺旋桨轴与导管的中心轴错开或具有倾斜角地设置的导管相比，能够提供制作和设置容易且廉价的导管。
[0038]第九方面记载的本发明如第一?第七方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:将导管的中心线相对于螺旋桨的中心线设置成，导管的前方在向上方10度以下且向下方5度以下的范围内倾斜。根据第九方面所记载的本发明，即使使用例如制作比较简单的轴对称形状的导管，也能够配合每个船体中不同的伴流而得到与非轴对称形状的导管相同程度的推进性能。
[0039]第十方面记载的本发明如第一?第九方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:在导管的内表面具有将至螺旋桨的水流形成为逆流的固定翼。根据第十方面所记载的本发明，流入导管的水流通过固定翼而以逆流流入螺旋桨，由此能够实现进一步提高螺旋桨效率。
[0040]第十一方面记载的本发明如第十方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:固定翼向螺旋桨的旋转方向的反方向扭曲。根据第十一方面所记载的本发明，通过利用固定翼使水流旋转，来提高螺旋桨的效率。
[0041]第十二方面记载的本发明如第十一方面所记载的带小型导管的船舶，其特征在于:随着靠近螺旋桨而增大固定翼的扭曲。根据第十二方面所记载的本发明，