CN108025799B - 船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带船尾球鼻艏的船舶，在具备船尾球鼻艏（20）的带船尾球鼻艏的船舶（1）中，在船尾处，在螺旋桨（10）的前方具备船尾球鼻艏（20），在该船尾球鼻艏（20）的后侧下部向下方突出地设有垂直部件（22），而且，将垂直部件（22）与船体形成为一体构造。由此，能够利用船尾球鼻艏（20）获得直行时的推进性能的改善与振动的减少，并且即使在旋转初期，也获得抗衡旋转力矩的相对较大的反旋转力矩，获得优异的航向稳定性与对于推进性能的降低的抑制效果。

Description

船舶

技术领域

本发明涉及带船尾球鼻艏的船舶，该带船尾球鼻艏的船舶在船尾处，在螺旋桨的前方具备船尾球鼻艏，在旋转初期使抗衡旋转力矩的反旋转力矩增加，使进路稳定性提高，并且维持船尾球鼻艏处的整流效果，防止推进性能的降低。

背景技术

近来，采用了如下一种带船尾球鼻艏的船舶1X，其如图10～图12所示那样，在船舶的船尾绕螺旋桨10的前方的螺旋桨推进轴12配备类似旋转体的形状的船尾球鼻艏20。该带船尾球鼻艏的船舶虽然被使用于要求某种程度以上的速率的高速船，但最近正在考虑也应用于低速船、中速船。该带船尾球鼻艏的船舶的船尾球鼻艏相比于船头球鼻艏那样的兴波阻力的减少效果，以如下目的设置：更多地聚集流入螺旋桨的伴流，并且，利用流入的流动的平滑化，制作沿螺旋桨圆周尽可能使流速变得均匀那样的流动，改善船体与螺旋桨的相互干扰，即，提高推进性能。另外，通过设为均匀的流动，也具有减少振动的效果。

然而，在该带船尾球鼻艏的船舶的情况下，特别是在肥大船中，由于从船尾船侧部向船底部流入的水流顺畅地流动，因此在旋转初期，存在船尾部分产生的横向力所带来的反旋转力矩较小、航向保持性能降低而导致航向不稳定这类问题。

与此相关，例如，如日本申请特开平8－216992号公报所记载，提出了如下一种船体的航向稳定装置：其在船尾设置艉鳍，在该艉鳍的下端安装水平突出的平板，利用该平板，在船体的旋转时阻挡从船尾船侧部流入船底部的水流，使船体产生横向力，该横向力向使旋转力衰减的方向作用，从而使船舶的航向稳定性提高。

而且，例如，如日本申请特开平8－318896号公报所记载，提出了如下一种船舶的航向稳定鳍板：在船尾球鼻艏船型的船舶中，在固定于垂直鳍板的下端的水平板的两舷端部设置垂直端板，在旋转时阻挡垂直的流动，实现了旋转时的航向的稳定化。在该船舶的航向稳定鳍板中，垂直端板也发挥进一步阻挡流动的作用，垂直鳍板对垂直的流动赋予较大的阻力。另外，水平板形成为在从上方观察时为梯形形状，利用其中心轴固定于垂直鳍板的下端。

然而，该水平板的两舷端部的垂直端板虽然限制了水平板的上方的流动，但该垂直端板的前端配置于垂直鳍板的后部，在比垂直鳍板的后部靠下游侧限制水平板的上方的流动，因此认为垂直端板对垂直鳍板几乎没有影响、效果。另外，认为船尾球鼻艏所聚集的伴流很大程度上紊乱，导致推进性能的降低。

专利文献1 : 日本申请特开平8－216992号公报。

专利文献2 : 日本申请特开平8－318896号公报。

本发明人们进行了很多实验与思考的结果是得到如下见解：通过采用兼备航向保持性能与推进性能这两方的垂直部件，在旋转时，不仅在与旋转方向相反的一侧的舷侧的船尾处有效地阻挡从横方向流入垂直部件的水流向下方流动，而且在旋转方向侧的船侧的船尾处使利用船尾球鼻艏整流后的流动从船尾船侧不因剥离等而紊乱地流入螺旋桨，从而能够增加向使旋转力矩衰减的方向作用于船体的横向力以及该横向力带来的反旋转力矩，因此即使在带船尾球鼻艏的船舶中也能够获得优异的航向稳定性。

另外，也得到如下见解：通过采用兼备航向保持性能与推进性能这两方的垂直部件，能够在与旋转侧相反的舷侧和与旋转侧相同的舷侧这两方中，使船尾球鼻艏所聚集的伴流不紊乱地流入螺旋桨，由此，能够抑制推进性能的降低。

发明内容

本发明鉴于上述的状况而做出，其目的在于提供如下一种带船尾球鼻艏的船舶：其能够利用船尾球鼻艏获得直行时的推进性能的改善与振动的减少，并且即使在旋转初期，也能够获得抗衡旋转力矩的较大的反旋转力矩，能够获得优异的航向稳定性与对于推进性能降低的抑制效果。

用于实现上述那样的目的的带船尾球鼻艏的船舶以如下状态构成，在船尾处，在螺旋桨的前方具备船尾球鼻艏，在该船尾球鼻艏的后侧下部向下方突出地设有垂直部件。

根据该结构，在船体的旋转初期，能够利用受到从船尾船侧侧流入相反舷的水流的垂直部件的面，产生抗衡船体所产生的旋转力矩的横向力，使船尾球鼻艏所聚集的伴流无紊乱地流入螺旋桨，从而能够获得航向保持性能的提高与推进性能的降低的抑制。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若将上述垂直部件与船体形成为一体构造，则能够将产生较大的横向力的垂直部件稳固地固定于船体。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若关于船体的前后方向，将上述垂直部件以其后端位于比船尾毂后端靠后方的位置的方式连续地配置，并且，将上述垂直部件的宽度形成为20mm以上、并且是螺旋桨直径的25％以下，则能够发挥如下这种效果。

通过使上述的垂直部件的后端位于比船尾毂后端靠后方的位置，在旋转初期，能够更加增大由垂直部件产生的横向力的大小，并且，能够使横向力的作用点向船体后方移动，因此能够更加增大抗衡旋转力矩的反旋转力矩。

另外，通过连续地配置垂直部件，能够增大在旋转初期产生的横向力的大小。此外，在将垂直部件沿船体的前后方向分割为多个而沿相互的前后方向之间设有间隙的情况下，由于来自横向的流动，水流进入该间隙，会使得由船尾球鼻艏整流后的水流紊乱，但在该结构中，由于连续地形成了垂直部件，因此能够避免这样的水流的紊乱。

另外，通过将垂直部件的宽度设为螺旋桨直径的25％以下，能够使船尾球鼻艏所聚集的伴流无紊乱地流入螺旋桨。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若将上述垂直部件的后端部的形状形成为，在从船体的侧面观察时与螺旋桨的旋转面的凹凸配合地形成凹凸的形状，则能够将垂直部件的面积增大至最大限度，因此能够使垂直部件与螺旋桨之间的间隙为最小限度。因此，能够极其增大旋转开始时的抗衡旋转的横向力的增加效果与流入螺旋桨的水流的紊乱的抑制效果，能够进一步实现航向保持性能的提高与推进性能的降低的抑制。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若在上述垂直部件的下部设有在水平方向上展开的航向保持力增加部件，则利用该航向保持力增加部件，在船体开始向右舷侧（或左舷侧）旋转时，在相反舷的左舷侧（或右舷侧）处，利用航向保持力增加部件阻碍流入垂直部件的来自横方向的水流碰撞垂直部件而向下方流出，而使该流入垂直部件的来自横方向的水流沿着垂直部件流向后方流，从而能够防止横方向的流动所导致的横方向力的减少，能够增加抗衡旋转力矩的横向力，实现航向保持性能的提高与推进性能的降低的抑制。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若将上述航向保持力增加部件形成为在从船体的后方观察时呈具有凹凸部或通道部的形状，或者形成为呈弯折形状或波纹形状的板状形状，则能够发挥如下这种效果。

特别是，通过在航向保持力增加部件设置凹凸部或者通道部，与仅仅阻碍沿垂直部件朝向下方的流动的水平板相比，能够利用凹部（从船体的后方观察）阻碍沿垂直部件朝向下方的水流向侧方流出，将其导向后方，另外，由于能够将由船尾球鼻艏整流后的流动沿着航向保持力增加部件的凹凸部或者通道部导向后方，因此即使在旋转开始时，也能够抑制向螺旋桨流入的水流紊乱，能够实现推进效率的降低的抑制。

另外，与此同时，在作为与旋转方向相同侧的舷侧的右舷侧（或左舷侧）处，利用航向保持力增加部件的凹凸部分或者通道部分，使从船尾球鼻艏流过来的水流沿垂直部件流动，从而能够抑制从船尾球鼻艏流过来的水流从垂直部件剥离而产生涡流，能够防止涡流产生所引起的进路的不稳定化，另外，也能够抑制向螺旋桨流入的水流的紊乱，因此能够实现推进效率的降低的抑制。

另外，若利用呈弯折形状或者波纹形状的板状形状形成航向保持力增加部件，则成为简单且易于加工的形状，在强度方面也比水平板更加提高强度。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若将上述航向保持力增加部件的后端的位置设为上述垂直部件的后端的位置，则能够高效地发挥垂直部件与航向保持力增加部件的组合所带来的流动的整流效果。

在上述的带船尾球鼻艏的船舶中，若关于上述航向保持力增加部件的船体的前后方向的安装范围，将其前端配置于距船尾垂线为垂线间长的15％的前方的第1位置与距船尾垂线为垂线间长的10％的前方的第2位置之间的第1区域，将其后端配置于距螺旋桨毂的前端为螺旋桨直径的30％的前方的第3位置与螺旋桨的紧前方的第4位置之间的第2区域，并且，关于船体的上下方向，将上述航向保持力增加部件配置于从距螺旋桨中心为螺旋桨半径的一半的下方的位置至船底面的延长上之间的第3区域，则能够进一步提高航向保持力增加部件的作用效果。

根据本发明的带船尾球鼻艏的船舶，能够利用船尾球鼻艏获得直行时的推进性能的提高与振动的减少，并且即使在旋转初期，也可获得抗衡旋转力矩的较大的横向力与该横向力所带来的反旋转力矩，能够获得对于航向稳定性的效果与对于推进性能的降低的抑制效果。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的实施方式的带船尾球鼻艏的船舶中的船尾的结构的侧视图。

图2是示意性地表示图1的带船尾球鼻艏的船舶中的船尾球鼻艏、垂直部件、以及航向保持力增加部件的配置的后视图。

图3是示意性地表示图1的带船尾球鼻艏的船舶中的船尾球鼻艏、垂直部件、以及航向保持力增加部件的配置的俯视图。

图4是表示垂直部件与弯折形状的航向保持力增加部件的立体图。

图5是表示弯折形状的航向保持力增加部件的后视图。

图6是表示弯折形状的航向保持力增加部件的俯视图。

图7是表示弯折形状的航向保持力增加部件的侧视图。

图8是表示波纹形状的航向保持力增加部件的后视图。

图9是表示具有通道部的航向保持力增加部件的后视图。

图10是示意性地表示现有技术的带船尾球鼻艏的船舶中的船尾的结构的侧视图。

图11是示意性地表示图10的带船尾球鼻艏的船舶中的船尾球鼻艏的形状的后视图。

图12是示意性地表示图10的带船尾球鼻艏的船舶中的船尾球鼻艏的形状的俯视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明的实施方式所涉及的带船尾球鼻艏的船舶。如图1所示，该带船尾球鼻艏的船舶1在船尾部具有船侧外板2、船底3、舵4以及螺旋桨10，该螺旋桨10连接于螺旋桨毂11，该螺旋桨毂11利用螺旋桨毂帽13固定于螺旋桨推进轴12。

另外，如图1～图3所示，在船尾的螺旋桨推进轴12的周边具有呈类似旋转体的形状的船尾球鼻艏20，利用该船尾球鼻艏20，使流入螺旋桨10的水流平滑化，沿螺旋桨10的圆周Cp制作均匀的伴流分布，由此，改善船体与螺旋桨10的相互干扰，实现了自航要素的改善。

而且，在本发明中，该带船尾球鼻艏的船舶1在船尾具备该船尾球鼻艏20，并且在该船尾球鼻艏20的后侧下部向下方突出地设有垂直部件22。该垂直部件22与船体形成为一体构造，由此，将产生较大的横向力的垂直部件22稳固地固定于船体。

由此，在船体的旋转初期，能够用受到从船尾船侧侧流入相反舷的水流的垂直部件22的面，产生抗衡船体所产生的旋转力矩的横向力，通过使船尾球鼻艏20所聚集的伴流无紊乱地流入螺旋桨10，而实现航向保持性能的提高与推进性能降低的抑制。

另外，垂直部件22以其后端关于船体的前后方向位于比船尾毂后端Xp靠后方的位置的方式连续地配置。由此，在旋转初期，能够更加增大由垂直部件22产生的横向力的大小，并且能够使横向力的作用点向船体后方移动，因此能够更加增大抗衡旋转力矩的反旋转力矩。

另外，通过连续地配置垂直部件22，与将垂直部件22在船体的前后方向上分割成多个而在相互的前后方向之间设有间隙的情况相比，能够增大在旋转初期时产生的横向力的大小。换句话说，在船尾毂后端位于比船体靠后方的位置的一般的带船尾球鼻艏的船舶中，若具有间隙，则来由于自横向的流动导致水流进入该间隙，使由船尾球鼻艏20整流后的水流紊乱，但在该结构中，由于连续地形成垂直部件22且无间隙，因此能够避免这样的水流的紊乱。

而且，将垂直部件22的宽度形成为20mm以上，且形成为螺旋桨直径Dp的25％以下。这样，通过使垂直部件22的宽度为螺旋桨直径Dp的25％以下，能够减少船体直行时的垂直部件22的阻力。此外，下限成为强度上必要的板厚，这里，该板厚也因船舶的大小等而不同，因此，这里暂且采用20mm作为设置下限值时不为零的数值。由此，能够维持适当的强度，并且能够使船尾球鼻艏所聚集的伴流不紊乱地流入螺旋桨。

另外，若将垂直部件22的后端部的形状形成为从船体的侧面观察时、与螺旋桨10的旋转面的凹凸配合地形成凹凸的形状，则能够将垂直部件22的面积增大至最大限度，因此能够使垂直部件22与螺旋桨10之间的间隙为最小限度。因此，能够极其增大抗衡旋转开始时的旋转的横向力的增加效果、以及对流入螺旋桨10的水流的紊乱的抑制效果，能够实现航向保持性能的提高与推进性能的降低的抑制。

而且，采用了利用该垂直部件22支承在水平方向上展开的航向保持力增加部件21的结构。利用该航向保持力增加部件21，在船体开始向右舷侧（或左舷侧）旋转时，在相反舷的左舷侧（或右舷侧）处，用航向保持力增加部件21来阻碍流入垂直部件22的来自横方向的水流碰撞垂直部件22而向下方流出，而使该流入垂直部件22的来自横方向的水流沿着垂直部件22流向后方，从而能够防止横方向的流动所导致的横方向力的减少，能够增加抗衡旋转力矩的横向力，实现航向保持性能的提高与推进性能的降低的抑制。

另外，将航向保持力增加部件21形成为在从船体的后方观察时呈具有凹凸部或通道部的形状。或者，形成为呈弯折形状（图2以及图4～图7）或波纹形状（图8）的板状形状。另外，图9中示出通道形状。此外，在该弯折形状、波纹形状中，凹凸在单舷中可以不仅是一个，也可以是多个。另外，通道部也是在单舷中可以不仅是一个，也可以是多个。

利用该航向保持力增加部件21，通过增加旋转开始时的抗衡旋转的横向力与抑制向螺旋桨10流入的水流的紊乱，从而实现航向保持性能的提高与推进性能降低的抑制。换句话说，在船体开始向右舷侧（或左舷侧）旋转时，在相反舷的左舷侧（或右舷侧）处用航向保持力增加部件21的凹凸部来阻碍流入垂直部件22的横方向的水流碰撞垂直部件22而向下方以及横方向流出，而使该流入垂直部件22的横方向的水流沿着垂直部件22流向后方，从而防止横向力的减少。

特别是，通过在航向保持力增加部件21设置凹凸部或者通道部，与仅仅是阻碍沿垂直部件22朝向下方的流动的水平板相比，利用凹部（从背面观察为（图5）凹形状的引导路21a的部分）阻碍沿垂直部件22朝向下方的水流向侧方流出，而将其导向后方。换句话说，将沿垂直部件22朝向下方的水流沿着成为凹部的凹形状的引导路21a导向后方而阻碍流向横方向。另外，将由船尾球鼻艏20整流后的流动沿着航向保持力增加部件21的凹凸部的引导路21a、21b或者通道部的引导路21c导向后方。由此，将由船尾球鼻艏20整流后的流动沿着航向保持力增加部件21的凹凸部或者通道部导向后方，即使在旋转开始时，也会抑制向螺旋桨10流入的水流紊乱，使推进效率的降低量减少。

另外，与此同时，在作为与旋转方向相同侧的舷侧的右舷侧（或左舷侧）处，利用由航向保持力增加部件21的凹凸部或者通道部构成的凹形状的引导路21a、凸形状的引导路21b、通道形状的引导路21c等，使从船尾球鼻艏20流过来的水流沿垂直部件22流动，从而抑制从船尾球鼻艏20流过来的水流从垂直部件22剥离而产生涡流，防止涡流产生所引起的进路的不稳定化。另外，也抑制向螺旋桨10流入的水流的紊乱，使推进效率的降低量减少。

另外，优选的是，通过用成为弯折形状或者波纹形状的板状形状来形成航向保持力增加部件21，能够设为简单且易于加工的形状，在强度方面也比水平板更加提高强度。

而且，优选的是，使航向保持力增加部件21的后端的位置为垂直部件22的后端的位置，此时，能够高效地发挥航向保持力增加部件21与垂直部件22的组合所带来的流动的整流效果。换言之，能够利用航向保持力增加部件21阻止流向下方的水流，使该阻止的水流沿着垂直部件22，因此能够利用水流增加由垂直部件22产生的横向力，能够增大反旋转力矩。换句话说，高效地发挥垂直部件22与航向保持力增加部件21的组合所带来的流动的整流效果。

另外，关于航向保持力增加部件21的船体的前后方向的安装范围，将其前端配置于距船尾垂线A．P．为垂线间长Lpp的15％的前方的第1位置X1与距船尾垂线A．P．为垂线间长Lpp的10％的前方的第2位置X2之间的第1区域R1，将其后端配置于距螺旋桨毂的前端为螺旋桨直径Dp的30％的前方的第3位置X3与距螺旋桨10紧前方的第4位置X4之间的第2区域R2。由此，更加提高航向保持力增加部件21的作用效果。

与此同时，关于船体的上下方向将航向保持力增加部件21配置于从距螺旋桨中心Pc为螺旋桨半径（Dp／2）的一半的下方的位置Z1至船底面3的延长上（基准线B．L．）之间的第3区域R3。利用关于该上下方向配置于适当的范围的航向保持力增加部件21、以及在前后方向上连续的垂直部件22，能够在旋转开始时一边抑制来自船尾球鼻艏20的流动紊乱一边使该流动流入螺旋桨10，利用在前后方向上连续的垂直部件22，能够增大在旋转初期产生的横向力的大小。

此外，该螺旋桨10的紧前方指的是不与旋转的螺旋桨10接触的程度的距离的前方。此外，一般来说，螺旋桨10的前缘关于直径方向朝向前侧成为凸形状，因此第4位置根据航向保持力增加部件21的后端的上下位置（高度）而变化。

工业上的可利用性

根据本发明的带船尾球鼻艏的船舶，能够利用船尾球鼻艏获得直行时的推进性能的提高与振动的减少，并且即使在旋转初期，也能够获得抗衡旋转力矩的较大的横向力与该横向力所带来的反旋转力矩，从而能够获得针对航向稳定性的效果与针对推进性能的降低的抑制效果，因此能够应用于很多船舶、特别是效果较大的肥大船。

附图标记说明

1 带船尾球鼻艏的船舶

2 船侧外板

3 船底

4 舵

10 螺旋桨

11 螺旋桨毂

12 螺旋桨推进轴

13 螺旋桨毂帽

20 船尾球鼻艏

21 航向保持力增加部件

21a 从船体的后方观察时成为凹部的凹形状的引导路

21b 从船体的后方观察时成为凸部的凸形状的引导路

21c 通道部的引导路

22 垂直部件

Cp 螺旋桨的圆周

Dp 螺旋桨直径

R1 第1区域

R2 第2区域

X1 距船尾垂线为垂线间长的15％的前方的第1位置

X2 距船尾垂线为垂线间长的10％的前方的第2位置

X3 距螺旋桨毂的前端为螺旋桨直径的30％的前方的第3位置

X4 螺旋桨的紧前方的第4位置

Xp 船尾毂后端

Z1 距螺旋桨中心为螺旋桨半径的50％的下方的位置。

Claims (6)

1.一种带船尾球鼻艏的船舶，所述带船尾球鼻艏的船舶的特征在于，

在船尾处，在螺旋桨的前方具备船尾球鼻艏，

在该船尾球鼻艏的后侧下部向下方突出地设有垂直部件，

关于船体的前后方向，将上述垂直部件以该垂直部件的后端位于比船尾毂后端靠后方的位置的方式连续地配置，并且，

将上述垂直部件的宽度形成为20mm以上，并且是螺旋桨直径的25％以下。

2.一种带船尾球鼻艏的船舶，所述带船尾球鼻艏的船舶的特征在于，

在船尾处，在螺旋桨的前方具备船尾球鼻艏，

在该船尾球鼻艏的后侧下部向下方突出地设有垂直部件，

在上述垂直部件的下部设有在水平方向上展开的航向保持力增加部件，

关于上述航向保持力增加部件的船体的前后方向的安装范围，将航向保持力增加部件的前端配置于第1区域，所述第1区域是距船尾垂线为垂线间长的15％的前方的第1位置与距船尾垂线为垂线间长的10％的前方的第2位置之间的区域，将航向保持力增加部件的后端配置于第2区域，所述第2区域是距螺旋桨毂的前端为螺旋桨直径的30％的前方的第3位置与上述螺旋桨的紧前方的第4位置之间的区域，并且，

关于船体的上下方向，将上述航向保持力增加部件配置于第3区域，所述第3区域是从距螺旋桨中心为螺旋桨半径的一半的下方的位置至船底面的延长上之间的区域。

3.如权利要求2所述的带船尾球鼻艏的船舶，其特征在于，

将上述航向保持力增加部件形成为，在从船体的后方观察时呈具有凹凸部或通道部的形状，或者形成为呈弯折形状或波纹形状的板状形状。

4.如权利要求2或3所述的带船尾球鼻艏的船舶，其特征在于，

将上述航向保持力增加部件的后端的位置设为上述垂直部件的后端的位置。

5.如权利要求1或2所述的带船尾球鼻艏的船舶，其特征在于，

将上述垂直部件与船体形成为一体构造。

6.如权利要求1或2所述的带船尾球鼻艏的船舶，其特征在于，

将上述垂直部件的后端部的形状形成为，在从船体的侧面观察时、与上述螺旋桨的旋转面的凹凸配合地形成凹凸的形状。

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