JP4530505B2 - 船舶の船尾フラップ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は艦艇などのトランサム船尾構造の船舶の推進効率の向上による燃料消費量の低減を図る船舶の船尾フラップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、艦艇は運転の性能のみが重視され、運転の経済性についてはあまり重視されていなかった。近年、艦艇の運転の経済性、すなわち、燃料消費量の低減についても研究が行われるようになった。Naval Engineer Journal, March 1999（P76 〜81）にはかかる研究成果が発表されている（Stern Flap Powering on a Spruance Class Destroyer;Ship Trials and Model Experiments ）。上記記事によれば模型テストおよび実艦艇に取付けたテストにより船尾フラップの有効性が確認されている。図２は船尾フラップを取付けた状態を示す側面図である。図において、１はフラップ、２は船尾底、３はトランサム、４は水面である。図３は船尾フラップを取付けた艦艇の写真であり上が船尾の真後ろから撮影したものであり、下がフラップの斜め後方の下方から撮影したものである。この写真のフラップのサイズは長さ１．６２ｍ（船の垂線間長（喫水線における船の長さ）の約１％）、幅１０．３６ｍ（フラップを取付けた部分のトランサムの幅に等しい）であり、フラップ１底面の延長線と船尾底２（buttock ）との示す角度θは８．１°であった、このフラップ１の効果は、駆動動力の減少が６〜１４％、（船の速度・時間平均で１１．７％）、最高速度の増加が０．７５ノット、燃料費の節約は年間２４万ドルで、改装費は１年以内で償却可能であった。
【０００３】
このような船尾フラップの作用効果は次のように考えられる。１船尾底のプロペラより前の水流が遅くなって、プロペラ付近の水圧が上昇し、プロペラの効率が向上する。さらに、水圧が上昇することで、プロペラのキャビテーションを抑えられる。２トランサム船尾から盛り上がるように発生する造波が抑えられ、その結果、造波抵抗が減る。３見かけの船長が延びることにより、造波抵抗が減る。４フラップにより船尾を押し上げる力が働き、船首側がわずかに下がる船首トリムになる。その結果、喫水線以下の船の表面積が減少し、抵抗が減る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
船舶、特に艦艇は低速から中高速まで種々の速度で航行するが、上記フラップは固定式であるため、ある航行速度ではフラップ底面の延長線と船尾底とのなす角度（以下フラップ角度という）が最適であったとしても、他の航行速度では最適角度ではなくなり、極端な場合にはフラップを取付けるメリットよりもデメリットの方が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、航行速度に合わせてフラップ角度を制御し、船舶のあらゆる航行速度に対してフラップの最大メリットを享受可能な船舶の船尾フラップ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の船舶の船尾フラップ装置は、トランサム船尾構造の船舶のトランサムの没水している下端にフラップを枢着し、揺動機構によりフラップ下面の、船尾底のトランサム側の下面に対する傾き角を制御するようにしたものである。
【０００７】
上記フラップを船体中心線で左右に分割し、それぞれ独立して上記傾き角を制御するのが好ましい。
【０００８】
次に本発明の作用を説明する。船舶が低速で航行するときにはフラップが抵抗になってしまい、メリットよりデメリットの方が大きくなる。そのため、低速時にはフラップ角度θを０°とし、上記２と３のメリットだけを得るようにする。船が中・高速で航行するときは、フラップに角度をつけることにより、上記１から４までのすべてのメリットが得られる。船の航行速度に対応する最適のフラップ角度については実船計測をすることにより容易に求めることが可能である。
【０００９】
フラップを左右に分け、それぞれフラップ角度を単独に制御することにより、船舶の航行中には水流により左右に異なる揚力が発生するので、船の横揺れを減衰することができる。たとえば、船が右舷に傾いた場合、右舷側のフラップにだけ角度をつけて揚力を発生させれば、船の傾きを抑えることができる。またフラップ角度を左右異なるように制御すると左右の抗力が異るので、船は左または右に旋回する。したがって、舵の代用になり得る。
【００１０】
【発明実施の形態】
本発明の１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の船舶の船尾フラップ装置を船舶に取付けた状態を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。なお、本図において、従来例を説明するために使用した図２と共通の部分については同じ符号を付している。図において、２は船尾底であり、後方に向かってわずかに上向きに傾いている。３はトランサムで、船尾部分の垂直面である。４は水面、５は船体である。６はプロペラで、１個でも良いし水平に２個並んで設けても良い。７は舵である。
【００１１】
８は上下に揺動が可能なフラップである。フラップ８はフラップ８の下面とトランサム３側の船尾底の下面とが段差が付かないように、ヒンジ８ｃにより、トランサム３の下端に、その基端が枢着されている。トランサム３の下端は没水しており、フラップ８の基端も没水している。９は揺動機構の１例としての油圧シリンダであり、シリンダ９の基端がトランサム３に枢着されており、ピストンの先端がフラップ８の上面に枢着されていて、伸縮することによりフラップ８が矢印で示すように上下に揺動し、フラップ角度θを制御することができるようになっている。
【００１２】
フラップ８は１体であってもよいが、図１（Ｂ）に示すように船体中心線１０で、左右に分割してもよい。進行方向の右側を８ａ、左側を８ｂとする。左右のフラップ８ａ、８ｂはそれぞれ独立にフラップ角度を制御することできる。
【００１３】
次に本実施形態の作用を説明する。船舶５が低速で航行するときには、フラップ８が抵抗になってしまい、メリットよりもデメリットの方が大きくなる。そのため低速時には、フラップ角度θを０°とし、フラップ８のメリットの内、先に述べた４つ のメリットのうち、２トランサム船尾から盛り上がるように発生する造波を抑えることにより造波抵抗を低減する、３見かけの船長が延びることによる造波抵抗の減少、のみを得るようにする。
【００１４】
船舶５が中・高速で航行するときにはフラップ８に角度をつけることにより、先に述べたすべてのメリット、すなわち、「１船尾底２のプロペラ６より前の水流が遅くなってプロペラ６付近の水圧が上昇し、プロペラ６の効率が向上する。さらに、水圧が上昇することでプロペラ６のキャビテーションを抑えられる。２トランサム船尾から盛り上がるように発生する造波が抑えられ、その結果、造波抵抗が減る。３見かけの船長が延びることにより、造波抵抗が減る。４フラップ８により船尾を押し上げる力が働き、船首側がわずかに下がる船首トリムになる。その結果、喫水線以下の船の表面積が減少し、抵抗が減る。」などのメリットが得られる。
【００１５】
船舶の航行速度に対応する最適のフラップ角度θは実船計測することにより容易に求めることが可能である。
【００１６】
フラップ８を左右に分け、それぞれフラップ角度を単独に制御することにより、船舶５の航行中には水流により左右のフラップ８ａ、８ｂに異なる揚力が発生するので、船舶５の横揺れを減衰することができる。たとえば、船舶５が右舷に傾いた場合、右舷側のフラップ８ａにだけ角度をつけて揚力を発生させれば、傾きを抑えることができる。また、フラップ角度θを左右異なるように制御すると左右の抗力が異なるので、船舶５は左または右に旋回する。したがって舵７の代用になり得る。
【００１７】
本発明は以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の船舶の船尾フラップ装置は、フラップ角度を制御可能にし、船舶の航行速度に対応して最適のフラップ角度を選べるので、固定のフラップよりも燃料消費量をさらに低減することが可能である。また、左右のフラップ角度を別々に制御すれば船舶のローリングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の船尾フラップ装置を船舶に取付けた状態を示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】従来の船尾フラップを取付けた状態を示す断面図である。
【図３】従来の船尾フラップを取付けた艦艇の写真であり、上が後方から見た状態、下が後方斜め下方から見た状態を示している。
【符号の説明】
２ 船尾底
３ トランサム
８ フラップ
９ 揺動機構（油圧シリンダ）

Claims (2)

1. トランサム船尾構造であって、駆逐艦と同等の大きさと速度性能を有する艦艇のトランサムの没水している下端にフラップを枢着し、揺動機構によりフラップ下面の、船尾底のトランサム側の下面に対する傾き角を制御するようにしてなり、上記フラップの幅はトランサムの没水している下端の幅に等しく、長さは喫水線における船の長さの約１％であり、実船計測することにより、航行速度に対応して、駆動動力減少のための最適のフラップ角度を選べるようにしたことを特徴とする船舶の船尾フラップ装置。
2. 上記フラップを船体中心線で左右に分割し、それぞれ独立して上記傾き角を制御するようにした請求項１記載の船舶の船尾フラップ装置。

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