带小型导管的船舶和对船舶的小型导管应用判断方法_4

文档序号:9277732阅读:来源:国知局
,作为比较例,不使用导管20。
[0122]实施例1?实施例3中,在船速比为0.75?I中的任意数值时,与比较例相比推进效率提尚。
[0123]图8中,将横轴设为螺旋桨推力,将纵轴设为导管阻力(推力),比较使螺旋桨推力在1.05?1.3之间变化的情况下的推力。
[0124]实施例2与实施例1相比推力增加,且实施例3与实施例2相比推力增加。
[0125]如图8所示,螺旋桨10的前缘与导管20的后端22的距离L越小,推力越增加。
[0126]图9是表示对于船体的实际海域中的螺旋桨负载条件(Ct)和涡流阻力)的关系的图,图10是表示各类船的主要项目的关系的图。
[0127]在此,螺旋桨负载条件(Ct)是与螺旋桨载荷度相同的意思,是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。另外,涡流阻力是作为船体阻力的粘性阻力,是船体面的摩擦阻力以外的因船型而产生的涡流所引起的粘性阻力。更详细而言,作为粘性阻力(粘性),有(粘性)摩擦阻力和(粘性)压力阻力,涡流阻力是(粘性)压力阻力之中涡流成分产生的阻力。
[0128]在船体的船尾,通过使流线扭曲,产生沿船体的长度方向具有轴的涡流,且产生涡流阻力作为粘性阻力。涡流阻力相当于将表示船型的3维影响的形状影响分成船的增厚所产生的影响和流线的扭曲产生的影响两个部分时的后者。当将船体的阻力减少到极限时,成为流线沿着局部线的没有涡流的船型,此时的阻力仅为前者,没有产生上述涡流阻力。涡流阻力的求得方法是通过从粘性阻力减去没有涡流的船型的阻力而求得。
[0129]涡流阻力为〇〇%的表达是指,涡流阻力相对于包含船体的造波阻力的全部阻力的比例。
[0130]此外,螺旋桨负载条件(Ct)和涡流阻力中还包含处理同种现象的由另一物理量表达的内容。
[0131]图9中,纵轴为实际海域中的螺旋桨的螺旋桨负载条件(Ct),横轴为涡流阻力
(% )o
[0132]螺旋桨负载条件(Ct)是T/(1/2 P V2Sp),T为推力(推进力),P为水的密度,V为螺旋桨的流入侧的流速,Sp为螺旋桨的圆盘面积。
[0133]油船或散货船中,螺旋桨负载条件(Ct)为2?4左右,涡流阻力(% )为15?27左右。另外,LPG船的螺旋桨负载条件(Ct)为2?3.5左右,涡流阻力(% )为12?15左右。另外,PCC船的螺旋桨负载条件(Ct)为I?1.8左右,涡流阻力(% )为10?16左右。另外,集装箱船的螺旋桨负载条件(Ct)为0.2?I左右,涡流阻力(%)为7?14左右。
[0134]图9所示的菱形图形为水槽实验数据。实验中,使用图4所示的递减螺距螺旋桨,使导管的直径为螺旋桨的直径的20%以上50%以下,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%。而且,图9所示的单点划线表示基于该水槽实验数据的马力降低率。
[0135]如图9所示,油船或散货船中,马力降低率为6%左右,螺旋桨负载条件(Ct)为3以上,涡流阻力(% )为23以上时的马力降低率为8%。
[0136]另外,LPG船中,马力降低率为4%左右,PCC船中马力降低率为2%左右。
[0137]与之相对,集装箱船中,不能得到马力降低效果。
[0138]图9所示的油船或散货船、LPG船、PCC船、集装箱船的主要项目的值如图10所示。图10中,L为垂线间长度,B为船的宽度,Cb为方形系数,d为船的吃水。
[0139]根据以上可知,对于实际海域中的螺旋桨负载条件(Ct)为1.0以上且涡流阻力为10%以上的船体,使导管的直径为螺旋桨的直径的20%以上50%以下,由此对特定的船型的船体实现马力降低,而具有节能效果。
[0140]特别是,通过采用根据涡流阻力与螺旋桨负载条件的关系能够确定通过应用本实施方式的小型导管而得到马力降低效果的船体(船种类)的设计方法,除了油船或散货船以外,还能够发现螺旋桨负载条件(Ct)为3.5以下且涡流阻力为15%以下的LPG船或PCC船中的马力降低效果。
[0141]以往,即使将普通导管应用于LPG船或PCC船,也不能期待效果。但是,将导管的直径设为螺旋桨的直径的20%以上50%以下来实现小型导管化,而且使用递减螺距螺旋桨,由此即使是这些船也能够期待效果。此外,在能够允许叶片端部的耐气穴条件的情况下,也可以是到螺旋桨的中途使螺距减少的递减螺距。另外,即使是普通螺距螺旋桨,通过与小型导管组合,马力降低效果稍微下降,但与现有的导管相比,能够期待在LPG船、PCC船中的效果O
[0142]此外,在判断小型导管向船舶应用时,对于设为应用对象的船舶,根据设计或模拟、模型实验等计算实际海域中的螺旋桨负载条件(Ct)和涡流阻力。而且,也可以判定螺旋桨负载条件(Ct)是否为1.0以上且涡流阻力是否为10%以上,进而判断螺旋桨负载条件(Ct)是否为3.5以下且涡流阻力是否为15%以下,进行小型导管的应用的判断和马力降低效果的推定。或者,应用预先决定的以图9等为代表的船舶的船种类与螺旋桨负载条件(Ct)及涡流阻力)的关系,决定船种类。而且,也可以判定螺旋桨负载条件(Ct)是否为1.0以上,且涡流阻力是否为10%以上,进行小型导管的应用的判断和马力降低效果的推定。
[0143]该方法中,对小型导管应用至船舶进行判断后的最佳化中,还有船舶的规格、尺寸的微调整,但主要进行小型导管和螺旋桨的最佳化。
[0144]为了使小型导管在实际海域中比静水更加增加效率改善效果,对该导管形状或安装位置进行设计,成为进一步增加与螺旋桨的干涉的设计。因此,螺旋桨设计需要与导管一体地进行实施。
[0145]首先,作为小型导管,确定考虑了船体的伴流的形状或尺寸。该小型导管是以靠近螺旋桨在螺旋桨的吸入作用大的位置进行动作为前提设计的。因此,特别对导管后缘部进行了设计,导管内部与没有导管的情况相比大幅加速。因此,螺旋桨的螺距必须采用使现有螺旋桨的叶片根部附近的螺距增加的设计。
[0146]接着,进行螺旋桨的设计。考虑了螺旋桨的螺距的详细的设计中,也可以利用由涡格法(Vortex Lattice Method)进行的导管与螺旋桨的干涉计算来决定螺旋桨形状,但认为即使是简单的设计方针,也可以进行实用意义充分而没有问题的螺旋桨设计。
[0147]S卩,首先,利用现有的方法设计螺旋桨,接着,在变更螺旋桨的螺距分布时,应用预先准备的按船种类而不同的多种变更图案,求得螺距分布。
[0148]然后,在确认螺旋桨特性且具有不良情况的情况下,进行条件变更,反复进行上述计算。另外,根据情况不同,追溯到导管的形状或尺寸,进行最佳化。
[0149]在已经安装有螺旋桨的现有船的情况下,使小型导管在与螺旋桨的关系中最佳化。但是,即使是现有的船,在还包括螺旋桨的更换进行最佳化的情况下,也不限于此,与上述一样进行小型导管与螺旋桨的最佳化。
[0150]此外,图9所示的集装箱船、PCC船、LPG船、油船、散货船为船种类的一例,也可以是具有其它称呼的船种类,根据涡流阻力和螺旋桨负载条件(Ct)数值上适用的船种类为本申请发明的应用对象。
[0151]图11是表示本发明另一实施方式的带小型导管的船舶的主要部分的侧视图。
[0152]本实施方式中的螺旋桨10和导管20的基本结构与图2中所示的上述实施方式相同,因此省略说明。
[0153]本实施方式中,将导管20的中心线设置成,相对于螺旋桨10的中心线,导管20的前方(前端21)以成为上方的方式仅倾斜角度α。在此,角度α优选设为10度以下。
[0154]图12是表示本发明又一实施方式的带小型导管的船舶的主要部分的侧视图。
[0155]本实施方式中的螺旋桨10及导管20的基本结构与图2中所示的上述实施方式相同,因此省略说明。
[0156]本实施方式中,将导管20的中心线设置成,相对于螺旋桨10的中心线,导管20的前方(前端21)以成为下方的方式仅倾斜角度β。在此,角度β优选设为5度以下。
[0157]如图11及图12所示的实施方式,使导管20的前方在向上方10度以下、向下方5度以下的范围内倾斜地设置。因此,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,得到与非轴对称形状的导管相同程度的推进性能。
[0158]图13是表示本发明又一实施方式的带小型导管的船舶的主要部分的侧视图。
[0159]本实施方式中的螺旋桨10及导管20的基本结构与图2中所示的上述实施方式相同,因此省略说明。
[0160]本实施方式中,使导管20在侧视图中为上边24比下边25长的倒梯形形状,由此能够减少在导管20的下端部产生的阻力,并且实现在导管20的上端部提高推力。
[0161]此外,通过使导管20的上边24与下边25的长度的I倍相比大且2倍以下,能够实现阻力的减少和推力的提高,且提高在螺旋桨中心部的吸入效果。
[0162]如上所述,根据本实施方式的带小型导管的船舶,在具有安装于船体I的船尾的螺旋桨10和安装于螺旋桨10的前方的导管20的带小型导管的船舶中,使导管20的直径Ddin为螺旋桨10的直径Dp的20%以上50%以下,能够不产生气穴地使导管20靠近螺旋桨10,通过应用于实际海域中的螺旋桨负载条件(Ct)为1.0以上且涡流阻力为10%以上的例如油船或散货船、LPG船、PCC船,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10中心部的吸入效果,利用与导管20的干涉能够使控制效率的螺旋桨10的半径R方向的负载分布最佳化。
[0163]另外,根据本实施方式的带小型导管的船舶,能够在螺
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