JP6689736B2 - フィンユニット装置およびこれを備えた船舶 - Google Patents

Description

本発明は、プロペラ上流側の流れ場を改善するフィンユニット装置およびこれを備えた船舶に関するものである。

船舶の推進性能改善のため、プロペラの上流側に、プロペラと逆向きの旋回流れを誘起するフィンユニットを設けることが知られている（特許文献１及び２参照）。
また、特許文献３には、ボッシングに固定された円筒形状の前方ノズルを外部フィンが外方に突出するように設けられた構成が開示されている。さらに、外部フィンと内部フィンとで異なる迎角を有することで、予備渦流を最適化できることが記載されている。

特許第５２８１５５９号公報 特許第５９０１５１２号公報 特許第５３５７３１９号公報（段落［００３３］）

しかし、上記特許文献３には、外部フィンと内部フィンの迎角を異ならせると開示されているが、プロペラ上流側の流れ場は複雑で各位置で流れ方向が異なるため、水流の流れとフィン設置角度で決まる迎角は一様に定まるものではない。すなわち、異なる位置にフィンが設置されれば、フィン設置角度が同じでも各フィンの迎角は異なることになる。したがって、特許文献３に開示された異なる迎角でフィンを設置するという事項は、技術的な意味を成さず、具体的な課題解決手段を示していない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プロペラ上流側の流れ場を改善して船舶の推進性能を向上させることができるフィンユニット装置およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のフィンユニット装置およびこれを備えた船舶は以下の手段を採用する。

本発明のフィンユニット装置は、プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、該内側フィンの延在方向に位置するとともに、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンとを備え、少なくとも一対の前記内側フィン及び前記外側フィンは、前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側にて、流入する水に対して迎角を形成し、前記回転軸線を含む基準面に対する前記内側フィンの設置角度をθｉ、前記基準面に対する前記外側フィンの設置角度をθｏとした場合に、θｉ＞θｏとされていることを特徴とする。

プロペラの船舶前方に位置するダクトに対して固定された内側フィン及び外側フィンによって、プロペラ上流で予旋回を促進させてプロペラ効率を向上させる。
内側フィンと外側フィンとをダクトに固定することとしたので、内側フィンと外側フィンとを異なる設置角度としても、ダクトを介して容易に設置することができる。
プロペラ上流側は、ボッシング等の船体形状によって複雑な流れ場となる。例えば、プロペラ回転軸線に直交する面内では、プロペラ回転軸線を中心とする内周側では上方から下方への流れが主となり、外周側では円周方向に沿って下方から上方への流れが主となる。本発明者等は、この流れ場に着目して、内側フィンと外側フィンとの設置角度を適正化できることを見出した。
具体的には、プロペラ右回転の場合には左舷側（プロペラ左回転の場合には右舷側）にて、流入する水に対して迎角を形成し、回転軸線を含む基準面に対する内側フィンの設置角度をθｉ、基準面に対する外側フィンの設置角度をθｏとした場合に、θｉ＞θｏの関係となるようにした。この理由は以下の通りである。
プロペラ右回転の場合に左舷側（プロペラ左回転の場合に右舷側）では、内周側の流れ場は、上方から下方への流れが主となり、下方から上方に回転するプロペラに対向する方向となる。このため、上方から下方への流れを促進するように内側フィンの設置角度θｉを大きくすることが好ましい。
一方、外周側の流れ場は、下方から上方への流れが主となり、下方から上方に回転するプロペラと略同一方向となる。このため、外側フィンは下向きに流れを変更する設置角度とすることが好ましい。しかし、外周側ではプロペラ回転軸線方向の流速が内周側に比べて大きいため、大きな迎角を得るように外側フィンの設置角度を設定すると外側フィンが流れに対する抵抗となるため好ましくない。したがって、内側フィンの設置角度θｉよりも外側フィンの設置角度θｏを小さく設定する（θｉ＞θｏ）。
以上により、内周側及び外周側においてプロペラ上流側の流れ場が改善され、船舶の推進性能を向上させることができる。
なお、内側フィン及び外側フィンを翼形状とする場合には、翼形状の腹側を下方に向けて設置することが好ましい。これにより、腹側形状を利用して効果的に流れ方向を上方から下方に変更することができる。

また、本発明のフィンユニット装置は、プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、該内側フィンの延在方向に位置するとともに、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンとを備え、少なくとも一対の前記内側フィン及び前記外側フィンは、前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には右舷側、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には左舷側にて、流入する水に対して迎角を形成し、前記回転軸線を含む基準面に対する前記内側フィンの設置角度をθｉ、前記基準面に対する前記外側フィンの設置角度をθｏとした場合に、θｉ＜θｏとされていることを特徴とする。

プロペラの船舶前方に位置するダクトに対して固定された内側フィン及び外側フィンによって、プロペラ上流で予旋回を促進させてプロペラ効率を向上させる。
内側フィンと外側フィンとをダクトに固定することとしたので、内側フィンと外側フィンとを異なる設置角度としても、ダクトを介して容易に設置することができる。
プロペラ上流側は、ボッシング等の船体形状によって複雑な流れ場となる。例えば、プロペラ回転軸線に直交する面内では、プロペラ回転軸線を中心とする内周側では上方から下方への流れが主となり、外周側では円周方向に沿って下方から上方への流れが主となる。本発明者等は、この流れ場に着目して、内側フィンと外側フィンとの設置角度を適正化できることを見出した。
具体的には、プロペラ右回転の場合には右舷側（プロペラ左回転の場合には左舷側）にて、流入する水に対して迎角を形成し、回転軸線を含む基準面に対する内側フィンの設置角度をθｉ、基準面に対する外側フィンの設置角度をθｏとした場合に、θｉ＜θｏの関係となるようにした。
プロペラ右回転の場合に右舷側（プロペラ左回転の場合に左舷側）では、内周側の流れ場は上方から下方への流れが主となり、上方から下方に回転するプロペラと略同一方向となる。このため、内側フィンは上向きに流れを変更するように設置角度θｉを大きくすることが好ましい。
一方、外周側の流れ場は、下方から上方への流れが主となり、下方から上方に回転するプロペラと対向する方向となる。このため、下方から上方への流れを促進するように外側フィンの設置角度θｏを大きくすることが好ましい。したがって、内側フィンの設置角度θｉよりも外側フィンの設置角度θｏを大きく設定する（θｉ＜θｏ）。
以上により、内周側及び外周側においてプロペラ上流の流れ場が改善され、推進性能を向上させることができる。
なお、内側フィン及び外側フィンを翼形状とする場合には、翼形状の腹側を上方に向けて設置することが好ましい。これにより、腹側形状を利用して効果的に流れ方向を下方から上方に変更することができる。

また、本発明のフィンユニット装置は、プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、該内側フィンの延在方向とは異なる位置に、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンとを備えていることを特徴とする。

プロペラの船舶前方に位置するダクトに対して固定された内側フィン及び外側フィンによって、プロペラ上流で予旋回を促進させてプロペラ効率を向上させる。
内側フィンと外側フィンとをダクトに固定することとしたので、内側フィンと外側フィンとを異なる設置角度としても、ダクトを介して容易に設置することができる。
プロペラ上流側は、ボッシング等の船体形状によって複雑な流れ場となる。例えば、プロペラ回転軸線に直交する面内では、プロペラ回転軸線を中心とする内周側では上方から下方への流れが主となり、外周側では円周方向に沿って下方から上方への流れが主となる。本発明者等は、この流れ場に着目して、内側フィンと外側フィンとの設置角度を適正化できることを見出した。
具体的には、内側フィンの延在方向とは異なる位置に、外側フィンを設けることとした。流れ場が異なる内周側と外周側とでそれぞれ独立して内側フィン及び外側フィンを適正な位置に設置することができ、内周側及び外周側においてプロペラ上流の流れ場が改善され、推進性能を向上させることができる。
なお、内側フィンと外側フィンの設置角度に関する上述の発明と組み合わせることとしても良い。

さらに、本発明のフィンユニット装置では、前記ダクトの下方には、前記内側フィンを設け、前記外側フィンを設けないことを特徴とする。

ダクトの下方の外周側は、プロペラ回転軸線方向の流速が大きい領域であり、外側フィンが抵抗となってしまうおそれがあるため、ダクトの下方には外側フィンを設けないこととした。このような場合には、内側フィンの枚数よりも外側フィンの枚数の方が少なくなることもある。
ダクトの下方とは、例えば、船舶後方からダクトを見た場合に、プロペラ回転軸線を通る水平線よりも下方の領域を意味する。

さらに、本発明のフィンユニット装置では、前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側にて、前記外側フィンの前記内方端部は、該内方端部の近くに位置して対応する前記内側フィンよりも上方の位置で前記ダクトに固定されていることを特徴とする。

プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側、または、プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側にて、外側フィンの内方端部を、対応する内側フィンよりも上方の位置でダクトに固定することとした。これは、プロペラ右回転の場合には左舷側（プロペラ左回転の場合には右舷側）では、上方の領域ほどプロペラ回転軸線方向の大きな流速を避けることができるので、外側フィンを設けることによる流れ場改善の効果が大きいからである。

また、本発明のフィンユニット装置は、プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、該内側フィンの延在方向に位置するとともに、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンとを備え、前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側の上方、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側の上方にて、前記外側フィンの延在方向が、対応する前記内側フィンの延在方向よりも上方に向いていることを特徴とする。

プロペラの船舶前方に位置するダクトに対して固定された内側フィン及び外側フィンによって、プロペラ上流で予旋回を促進させてプロペラ効率を向上させる。
内側フィンと外側フィンとをダクトに固定することとしたので、内側フィンと外側フィンとを異なる設置角度としても、ダクトを介して容易に設置することができる。
プロペラ上流側は、ボッシング等の船体形状によって複雑な流れ場となる。例えば、プロペラ回転軸線に直交する面内では、プロペラ回転軸線を中心とする内周側では上方から下方への流れが主となり、外周側では円周方向に沿って下方から上方への流れが主となる。本発明者等は、この流れ場に着目して、内側フィンと外側フィンとの設置角度を適正化できることを見出した。
具体的には、プロペラ右回転の場合には左舷側の上方（プロペラ左回転の場合には右舷側の上方）では、外側フィンの半径方向における延在方向を、対応する内側フィンの半径方向における延在方向よりも上方に向けるようにした。これにより、下方から上方に回転するプロペラに対向する方向に流れを変更することができる。
なお、プロペラ右回転の場合には左舷側の上方（プロペラ左回転の場合には右舷側の上方）とは、例えば、船舶後方から見た場合に、プロペラ回転軸線を通る水平線よりも上方の領域を意味する。
また、内側フィンと外側フィンの設置角度に関する上述の発明や、内側フィンと外側フィンとのダクトに対する設置位置を異ならせた上述の発明と組み合わせることとしても良い。

さらに、本発明のフィンユニット装置では、前記ダクトは、上流側から下流側に向けて前記回転軸線側に傾斜するようにコード長方向が設けられた翼形状の縦断面を有することを特徴とする。

ダクトを、上流側から下流側に向けてプロペラ回転軸線側に傾斜するようにコード長方向が設けられた翼形状の縦断面を有するようにしたので、ダクトに流入する流れによって推進力を得ることができる。

さらに、本発明のフィンユニット装置では、前記ダクトの下方における前記コード長が、該ダクトの上方における前記コード長よりも小さいことを特徴とする。

ダクトの下方では、内周側における流れ場が下方に向かうようになっているので、翼形状のダクトであっても流れの剥離が生じ易く推進力が得られにくい。そこで、ダクトの下方のコード長を上方よりも短くして、より抵抗とならないようにした。なお、ダクト下方の設置角度をダクト上方と異ならせて、より抵抗とならないように設置角度を設定してもよい。
ダクトの下方とは、例えば、船舶後方からダクトを見た場合に、プロペラ回転軸線を通る水平線よりも下方の領域を意味する。

さらに、本発明のフィンユニット装置では、前記ダクトの下方には、該ダクトを部分的に欠損させたダクト欠損部が設けられていることを特徴とする。

ダクトの下方に、部分的に欠損させたダクト欠損部を設け、ダクトを設けない領域を形成することとした。これにより、流れの剥離やプロペラ回転軸線方向の流速が大きい領域でのダクトの抵抗を低減することができる。

さらに、本発明のフィンユニット装置では、前記ダクトを船体後方から見た場合の中心位置は、前記回転軸線と異なることを特徴とする。

プロペラ上流側は、ボッシング等の船体形状によって複雑な流れ場となる。このため、ダクトは、上述のように推力を発生する領域もある一方で、ダクト自身が抵抗となる領域もある。そこで、ダクトの中心位置をプロペラ回転軸線と異なる位置に設置することで、ダクトの性能を効果的に発揮させることができる。
例えば、ダクト上方のように推力を発生できる位置では流れに対して推力を有効に発生できる位置にダクトを位置させるとともに、ダクト下方のように推力を発生させ難い位置では可及的に流線に沿うようにダクトを位置させて抵抗を低減するようにする。この場合、ダクトの横断面形状は、円形に限らず、楕円形や長円形、あるいは一部を切り欠いた形状としても良い。円形でない場合の形状における中心位置とは、図心を意味する。
また、プロペラの回転による影響でプロペラ上流側の流れ場が変化する場合には、これに応じてダクトの中心位置を設定する。例えば、ダクトの中心位置を、プロペラ回転軸線を通る鉛直線上からプロペラの回転方向にずらして設定しても良い。

また、本発明の船舶は、回転軸線回りに回転するプロペラと、該プロペラを回転可能に支持するとともに、該プロペラの船舶前方に設けられたボッシングと、該ボッシングに設けられた上記いずれかに記載のフィンユニット装置とを備えている。

プロペラ上流側の流れ場に応じて内側フィン及び外側フィンを適正に設置することとしたので、プロペラ上流側の流れ場を改善して船舶の推進性能を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る船舶の船尾部分を示した側面図である。 本発明の第１実施形態に係るフィンユニット装置を船舶後方から見た場合の正面図である。 図２のフィンユニット装置を左舷側から見た内側フィン及び外側フィンを示した側面図である。 図２のフィンユニット装置を右舷側から見た内側フィン及び外側フィンを示した側面図である。 船舶後方からプロペラ上流側の流れ場を示した図である。 本発明の第２実施形態に係るフィンユニット装置を船舶後方から見た場合の正面図である。 本発明の第３実施形態に係るフィンユニット装置を船舶後方から見た場合の正面図である。 第４実施形態に係るダクトを示した縦断面図である。 第５実施形態に係るダクトを示した縦断面図である。 第６実施形態に係るダクトを船舶後方から見た場合の正面図である。 第７実施形態に係るダクトを船舶後方から見た場合の正面図である。 図１１の変形例を示したダクトの正面図である。 図１１の他の変形例を示したダクトの正面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る船舶１の船尾部分が示されている。船尾部分には、ボッシング１１と、船尾オーバーハング部１２が設けられている。ボッシング１１は、プロペラの上流側に位置し、推進用のプロペラ１０が回転軸線Ｌ１まわりに回転可能なようにプロペラ１０を回転可能に支持する。船尾オーバーハング部１２は、プロペラ１０の上方位置に設けられている。

ボッシング１１には、フィンユニット装置２０が取り付けられている。フィンユニット装置２０は、前進時のプロペラ１０の回転方向と逆向きの旋回流を発生させて、プロペラ効率を向上させる。

図２には、フィンユニット装置２０を後方から見た正面図を示している。図２の右下に座標軸が示されているように、船舶の進行方向をｘ軸、ｘ軸に直交する水平方向をｙ軸、ｘ軸に直交する鉛直方向をｚ軸とされている（以下同じ）。

フィンユニット装置２０は、ダクト２２と、ダクト２２の内周側に位置する内側フィン２４と、ダクト２２の外周側に位置する外側フィン２５とを備えている。

ダクト２２は、円筒形状とされており、ダクト２２の中心軸線はプロペラ１０の回転軸線Ｌ１と一致している。ダクト２２の半径は、プロペラ１０の半径をＲとした場合、０．３Ｒ以上０．９Ｒ以下とされている。

内側フィン２４は、内方端部がボッシング１１に固定され、外方端部がダクト２２の内周面に固定されている。内側フィン２４は、回転軸線Ｌ１を中心とする半径方向に延在している。図３及び図４に示すように、内側フィン２４の断面は翼形状とされており、翼先端が船舶前方側を向き、翼後端が船舶後方を向くように配置されている。

外側フィン２５は、図２に示されているように、内方端部がダクト２２の外周面に固定され、外方端部が自由端とされている。外側フィン２５の外方端部は、プロペラ１０の外周直径Ｄ１と同等の位置に配置されている。外側フィン２５は、対応する内側フィン２４の延在方向に一致するように、回転軸線Ｌ１を中心とする半径方向に延在している。図３及び図４に示すように、外側フィン２５の断面は翼形状とされており、翼先端が船舶前方側を向き、翼後端が船舶後方を向くように配置されている。

同一の半径方向に延在する内側フィン２４及び外側フィン２５の対は、本実施形態では６対設けられている。具体的には、左舷側に、下段のフィン２４ａ，２５ａ、中段のフィン２４ｂ，２５ｂ及び上段のフィン２４ｃ，２５ｃの３対が設けられ、右舷側に、下段のフィン２４ｄ，２５ｄ、中段のフィン２４ｅ，２５ｅ及び上段のフィン２４ｆ，２５ｆの３対が設けられている。各対のフィン２４，２５は、回転軸線Ｌ１を通る鉛直線Ｖに対して左右対称に設けられているが、適宜その位置を変更することができる。
中段のフィン２４ｂ，２５ｂ，２４ｅ，２５ｅは、水平線Ｈ方向に延在している。下段のフィン２４ａ，２５ａ，２４ｄ，２５ｄ及び上段のフィン２４ｃ，２５ｃ，２４ｆ，２５ｆは、中段のフィン２４ｂ，２５ｂ，２４ｅ，２５ｅの延在方向（水平線Ｈ方向）に対して対象に振り分けられて配置されている。ただし、本発明はこれらのフィン配置に限定されるものではない。

上述のように、内側フィン２４と外側フィン２５とをそれぞれダクト２２に固定することとしたので、後述するように内側フィン２４と外側フィン２５とを異なる設置角度としても、ダクト２２を介して容易に設置することができるようになっている。

なお、プロペラ１０は、図２に矢印Ａ１で示すように、船舶後方から見た場合に右回りに回転する。

図３には、左舷側から見た内側フィン２４及び外側フィン２５が示されている。同図において、矢印Ａ２で示すように、水流は右から左に流れる。内側フィン２４及び外側フィン２５は、翼形状の腹側を下、背側を上にして配置されている。内側フィン２４は、回転軸線Ｌ１（図２参照）を含む基準面Ｐ１に対して、設置角度θｉを有して配置されている。外側フィン２５は、回転軸線Ｌ１（図２参照）を含む基準面Ｐ２に対して、設置角度θｏを有して配置されている。そして、左舷側において、これら設置角度θｉ，θｏの関係は下式とされる。
θｉ＞θｏ ・・・（１）

図４には、右舷側から見た内側フィン２４及び外側フィン２５が示されている。同図において、矢印Ａ３で示すように、水流は右から左に流れる。内側フィン２４及び外側フィン２５は、翼形状の腹側を上、背側を下にして配置されている。内側フィン２４は、回転軸線Ｌ１（図２参照）を含む基準面Ｐ１に対して、設置角度θｉを有して配置されている。外側フィン２５は、回転軸線Ｌ１（図２参照）を含む基準面Ｐ２に対して、設置角度θｏを有して配置されている。そして、右舷側において、これら設置角度θｉ，θｏの関係は、下式とされる。
θｉ＜θｏ ・・・（２）

上記構成の本実施形態の作用効果を以下に説明する。
プロペラ１０の上流側は、ボッシング１１の形状や、ボッシング１１に至る上流側および周囲の船体形状によって、図５に示すように複雑な流れ場となる。同図は、図２と同様に船舶後方から見たプロペラ１０の上流側の流れ場を示している。同図において、回転軸線Ｌ１を通る水平線Ｈ及び鉛直線Ｖが示されている。等高線のように描かれた実線は、回転軸線Ｌ１方向（紙面垂直方向）の等流速線を示し、回転軸線Ｌ１に近い内周側ほど流速が小さく、外周側ほど流速が高い。複数の矢印は、回転軸線Ｌ１に直交する面内（ｙ−ｚ面内）における水流の流れ方向を示している。

同図から分かるように、回転軸線Ｌ１を中心とする内周側では上方から下方への流れが主となり、外周側では円周方向に沿って下方から上方への流れが主となる。また、符号Ｓ１で示した領域は、回転軸線Ｌ１の下方でかつ外周側に位置し、船体外方の流れの影響によって回転軸線Ｌ１方向の流速が大きい領域である。

上式（１）で示したように、プロペラ右回転の場合には左舷側にて、内側フィン２４の設置角度θｉ及び外側フィン２５の設置角度θｏの関係を、θｉ＞θｏとした。この理由は以下の通りである。
プロペラ右回転の場合に左舷側では、内周側の流れ場は、図５に示したように、上方から下方への流れが主となり、下方から上方に回転するプロペラ１０に対向する方向となる。このため、上方から下方への流れを促進するように内側フィン２４の設置角度θｉを大きくする。設置角度θｉは、流入する流れに沿う迎角となるように設定され、この場合、迎角は例えば０°以上２０℃以下、好ましくは０°以上１５°以下に設定される。

一方、外周側の流れ場は、下方から上方への流れが主となり、下方から上方に回転するプロペラ１０と略同一方向となる。このため、外側フィン２５は下向きに流れを変更する設置角度とすることが好ましい。しかし、外周側ではプロペラ１０の回転軸線Ｌ１方向の流速が内周側に比べて大きいため、大きな迎角を得るように外側フィン２５の設置角度θｏを設定すると外側フィン２５が流れに対する抵抗となるため好ましくない。したがって、式（１）に示したように、内側フィン２４の設置角度θｉよりも外側フィン２５の設置角度θｏを小さく設定する。
以上により、内周側及び外周側においてプロペラ１０の上流側の流れ場が改善され、船舶１の推進性能を向上させることができる。

内側フィン２４及び外側フィン２５について、翼形状の腹側を下方に向けて設置することとした。これにより、腹側形状を利用して効果的に流れ方向を上方から下方に変更することができ、更に流れ場を改善することができる。

また、上式（２）で示したように、プロペラ１０が右回転の場合には右舷側にて、内側フィン２４の設置角度θｉ及び外側フィン２５の設置角度θｏの関係を、θｉ＜θｏとした。この理由は以下の通りである。
図５に示したように、内周側の流れ場は上方から下方への流れが主となり、上方から下方に回転するプロペラ１０と略同一方向となる。このため、内側フィン２４は上向きに流れを変更するように設置角度θｉを大きくする。
一方、外周側の流れ場は、下方から上方への流れが主となり、下方から上方に回転するプロペラ１０と対向する方向となる。このため、下方から上方への流れを促進するように外側フィン２５の設置角度θｏを大きくする。設置角度θｏは、流入する流れに沿う迎角となるように設定され、この場合、迎角は例えば０°以上２０℃以下、好ましくは０°以上１５°以下に設定される。
以上から、式（２）に示したように、内側フィン２４の設置角度θｉよりも外側フィン２５の設置角度θｏを大きく設定する。

内側フィン２４及び外側フィン２５について、翼形状の腹側を上方に向けて設置することとした。これにより、腹側形状を利用して効果的に流れ方向を下方から上方に変更することができ、更に流れ場を改善することができる。

なお、本実施形態では、プロペラ右回りを前提として説明したが、プロペラ左回りの場合にも本実施形態を適用することができる。具体的には、プロペラ右回りの場合に左舷側としていたものがプロペラ左回りの場合の右舷側に対応し、プロペラ右回りの場合に右舷側としていたものがプロペラ左回りの左舷側に対応する。これについては、以下の各実施形態でも同様である。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対して、内側フィン２４と外側フィン２５の配置が異なり、その他は同様である。したがって、以下では相違点のみを説明し、同一の構成については同一符号を用いて説明を省略する。

図６に示すように、内側フィン２４の延在方向に一致する位置に、対応する外側フィン２５が設けられていない対が存在する。

具体的には、左舷の下段の内側フィン２４ａ及び右舷の下段の内側フィン２４ｄの延在方向には対応する外側フィン２５が存在しない。これにより、回転軸線Ｌ１方向の流速が大きい下方でかつ外周側の位置に外側フィン２５を設けないことで、抵抗となることを回避している。このように、ダクト２２の下方、すなわち回転軸線Ｌ１を通る水平線Ｈよりも下方の領域に外側フィン２５を設けないことが好ましい。

また、左舷の中段の内側フィン２４ｂの延在方向から上方にずれた位置Ｂ１に、対応する外側フィン２５ｂが設けられている。すなわち、対応する内側フィン２４ｂの外方端部がダクト２２に固定された位置よりも上方に、外側フィン２５ｂの内方端部がダクト２２に固定されている。これは、上方の領域ほど大きな回転軸線Ｌ１方向の流速を避けることができるので、この領域に外側フィン２５ｂを設けることによる流れ場改善の効果が大きいからである。

一方、左舷の上段の内側フィン２４ｃ及び右舷の上段の内側フィン２４ｆの延在方向には、対応する外側フィン２５ｃ，２５ｆが設けられている。この配置は、第１実施形態と同様である。

なお、各フィン２４，２５の設置角度θｉ，θｏは、第１実施形態と同様に流れ場に応じて決定される。
このように、本実施形態では、内側フィン２４の枚数よりも外側フィン２５の枚数が少なくなっており、それぞれの枚数が異なっている。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
対応する内側フィン２４の延在方向とは異なる位置に、外側フィン２５を設けることにより、流れ場が異なる内周側と外周側とでそれぞれ独立して内側フィン２４及び外側フィン２５を適正な位置に設置することができる。これにより、内周側及び外周側においてプロペラ上流の流れ場が改善され、推進性能を向上させることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態は、各上記実施形態に対して、内側フィン２４と外側フィン２５の配置が異なり、その他は同様である。したがって、以下では相違点のみを説明し、同一の構成については同一符号を用いて説明を省略する。

図７に示されているように、左舷の中段の外側フィン２５ｂ及び左舷の上段の外側フィン２５ｃの半径方向における延在方向が、対応する内側フィン２４ｂ，２４ｃの半径方向における延在方向よりも上方に向いている。

左舷の中段の外側フィン２５ｂは、対応する内側フィン２４ｂの延在方向よりも上方の位置Ｂ１でダクト２２に固定されているとともに、対応する内側フィン２４ｂの延在方向である水平線Ｈよりも上方に向くように配置されている。
左舷の上端の外側フィン２５ｃは、対応する内側フィン２４ｃがダクト２２に固定された位置と同じ周方向位置で固定されている一方で、このダクト２２に対する固定位置を境にして、内側フィン２４ｃに対して上方に折り曲げられた状態で配置されている。

右舷の外側フィン２５ｅ，２５ｆは、第１実施形態と同様に、対応する内側フィン２４３，２４ｆと同一の延在方向に設けられている。

このような構成とすることにより、以下のような作用効果を奏する。
外側フィン２５ｂ，２５ｃの延在方向を、対応する内側フィン２４ｂ，２４ｃの延在方向よりも上方に向けるようにしたので、左舷側において下方から上方に回転するプロペラ１０に対向する方向に流れを変更することができる。これにより、左舷側の上方において流れ場をさらに改善することで、プロペラ効率を向上させることができる。
なお、左舷側の上方とは、回転軸線Ｌ１を通る水平線Ｈよりも上方の領域を意味する。
また、本実施形態の発明は、上述した各実施形態の発明と組み合わせることとしても良い。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態は、各上記実施形態に示したダクト２２の構造に関するものであり、その他は同様である。したがって、以下では相違点のみを説明し、同一の構成については同一符号を用いて説明を省略する。

図８には、ダクト２２の縦断面図が示されている。同図において、矢印Ａ４で示すように、水流は右から左に流れる。
ダクト２２の縦断面は、翼形状とされている。そして、上流側から下流側に向けて回転軸線Ｌ１側に傾斜するようにコード長方向が設けられている。すなわち、ダクト２２の上流側の開口よりも下流側の開口の方が小さくなっている。また、翼形状の腹側が内周側（回転軸線Ｌ１側）を向くように設けられている。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ダクト２２を、上流側から下流側に向けて回転軸線Ｌ１側に傾斜するようにコード長方向が設けられた翼形状の縦断面を有するようにしたので、ダクト２２に流入する流れによって推進力を得ることができる。すなわち、ダクト２２の上方では、ダクト２２の内周側に流れ込んだ水流が、翼形状の腹側において揚力Ｆ１を発生する。この揚力Ｆ１の回転軸線Ｌ１の分力が推進力となる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、第４実施形態のダクトと形状が相違するが、その他は同様である。したがって、以下では相違点のみを説明し、同一の構成については同一符号を用いて説明を省略する。

図９に示されているように、ダクト２２の下方におけるコード長が、ダクト２２の上方におけるコード長よりも小さくなっている。すなわち、ダクト２２の下流側の開口位置はダクト２２の上方と下方で回転軸線Ｌ１方向において一致しているが、ダクト２２の上流側の開口位置は、ダクト２２の上方よりも下方の方が水流の下流側に位置している。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ダクト２２の下方では、図５に示したように、内周側における流れ場が下方に向かうようになっているので、翼形状のダクト２２としても流れの剥離が生じたりして推進力が得られにくい。そこで、ダクト２２の下方のコード長を上方よりも短くして、より抵抗とならないようにした。
なお、ダクト２２の下方の設置角度をダクト２２の上方と異ならせて、より抵抗とならない設置角度に設定してもよい。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図１０を用いて説明する。
本実施形態は、第４実施形態及び第５実施形態のダクトと形状が相違するが、その他は同様である。したがって、以下では相違点のみを説明し、同一の構成については同一符号を用いて説明を省略する。

図１０に示すように、ダクト２２の下方には、ダクト２２を部分的に欠損させたダクト欠損部２２ａが設けられている。すなわち、下段の内側フィン２４ａ，２４ｄとの間には、ダクト２２が存在しない。したがって、ダクト２２の横断面形状は、下方に開口を有するＣ字形状となっている。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ダクト２２の下方に、部分的に欠損させたダクト欠損部２２ａを設け、ダクト２２を設けない領域を形成することとした。これにより、流れの剥離や回転軸線Ｌ１方向の流速が大きい領域でのダクト２２の抵抗を低減することができる。
なお、本実施形態は、上述した各実施形態と組み合わせることができる。

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について、図１１〜図１３を用いて説明する。
本実施形態は、第４実施形態〜第６実施形態のダクトと形状が相違するが、その他は同様である。したがって、以下では相違点のみを説明し、同一の構成については同一符号を用いて説明を省略する。

図１１は、図５に示した流れ場に対してダクト２２を重ね合わせて示した図である。同図に示されているように、ダクト中心Ｃ１は、回転軸線Ｌ１とは異なる位置となっており、回転軸線Ｌ１よりも上方に設けられている。ダクト２２の横断面形状は、鉛直線Ｖに一致する長軸を有する楕円形状とされている。なお、ダクト中心Ｃ１は、楕円形の図心である。

ダクト２２の上半部分は、上方からダクト中心Ｃ１に向かって流れる領域に設置されている。これにより、ダクト２２にて推力をより効果的に発生させることができる。
ダクト２２の下半部分は、楕円の長軸を鉛直線Ｖ方向に向けることで、同図における左右の壁部を上下方向に伸ばすことによって上下方向の流れに沿わせるようにして抵抗を減らしている。また、楕円の短軸を水平線Ｈ方向に向けることで、ダクト２２の下端部の領域を短くして抵抗を減らしている。

図１２には、図１１の変形例が示されている。同図に示されているように、ダクト中心Ｃ１は、回転軸線Ｌ１よりも下方に設けられている。ダクト２２の横断面の楕円形状は、鉛直線Ｖに一致して短軸が設けられており、水平線Ｈ方向に沿って長軸が設けられている。
ダクト２２の上半部分は、上方からダクト中心Ｃ１に向かって流れる領域に設置されている。これにより、ダクト２２にて推力をより効果的に発生させることができる。
ダクト２２の下半部分は、水流が下方に向かう流れから左右方向（水平方向）に偏向して上方へ向かう流れに略一致するように設けている。これにより、ダクト２２の抵抗を減少させることができる。

なお、図１１及び図１２ではダクト２２の横断面形状を楕円としたが、これに限定するものではなく、流れ場に応じて適正位置となるように複数の曲率を組み合わせた形状とされていても良い。

図１３には、他の変形例が示されている。同図に示されているように、ダクト中心Ｃ１が回転軸線Ｌ１よりも上方でかつ右方に位置している。これは、プロペラ１０の回転による影響でプロペラ１０の上流側の流れ場が回転軸線Ｌ１を中心として矢印Ａ５で示す右方向に所定角度ずれた場合に対応させたものである。すなわち、流れ場の水平線が符号Ｈ’に、鉛直線が符号Ｖ’に示す位置にずれる。これにより、流れ場に応じて適正な位置にダクト２２を設置することができる。
なお、本実施形態は、上述した各実施形態と組み合わせることができる。

１ 船舶
１０ プロペラ
１１ ボッシング
１２ 船尾オーバーハング部
２０ フィンユニット装置
２２ ダクト
２４ 内側フィン
２５ 外側フィン
Ｌ１ 回転軸線
Ｄ１ プロペラの外周直径
Ａ１ プロペラ回転方向
Ａ２，Ａ３，Ａ４ 水流の流れ方向
Ｈ 水平線
Ｖ 鉛直線

Claims (10)

1. プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、
   前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、
   該内側フィンの延在方向に位置するとともに、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンと、
   を備え、
   少なくとも一対の前記内側フィン及び前記外側フィンは、
   前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側にて、
   流入する水に対して迎角を形成し、前記回転軸線を含む基準面に対する前記内側フィンの設置角度をθｉ、前記基準面に対する前記外側フィンの設置角度をθｏとした場合に、
   θｉ＞θｏ
   とされていることを特徴とするフィンユニット装置。
2. プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、
   前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、
   該内側フィンの延在方向に位置するとともに、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンと、
   を備え、
   少なくとも一対の前記内側フィン及び前記外側フィンは、
   前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には右舷側、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には左舷側にて、
   流入する水に対して迎角を形成し、前記回転軸線を含む基準面に対する前記内側フィンの設置角度をθｉ、前記基準面に対する前記外側フィンの設置角度をθｏとした場合に、
   θｉ＜θｏ
   とされていることを特徴とするフィンユニット装置。
3. プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、
   前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、
   該内側フィンの延在方向とは異なる位置に、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンと、
   を備え、
   前記ダクトの下方には、前記内側フィンを設け、前記外側フィンを設けないことを特徴とするフィンユニット装置。
4. 前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側にて、
   前記外側フィンの前記内方端部は、該内方端部の近くに位置して対応する前記内側フィンよりも上方の位置で前記ダクトに固定されていることを特徴とする請求項３に記載のフィンユニット装置。
5. プロペラの船舶前方に位置し、該プロペラの回転軸線を囲むようにボッシング側に固定されたダクトと、
   前記ダクトの内周側に外方端部が固定され、前記回転軸線に向けて略半径方向内側に延在する内側フィンと、
   該内側フィンの延在方向に位置するとともに、前記ダクトの外周側に内方端部が固定され、略半径方向外側に延在する外側フィンと、
   を備え、
   前記プロペラが船舶後方から見て右回転の場合には左舷側の上方、または、前記プロペラが船舶後方から見て左回転の場合には右舷側の上方にて、
   前記外側フィンの延在方向が、対応する前記内側フィンの延在方向よりも上方に向いていることを特徴とするフィンユニット装置。
6. 前記ダクトは、上流側から下流側に向けて前記回転軸線側に傾斜するようにコード長方向が設けられた翼形状の縦断面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のフィンユニット装置。
7. 前記ダクトの下方における前記コード長が、該ダクトの上方における前記コード長よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載のフィンユニット装置。
8. 前記ダクトの下方には、該ダクトを部分的に欠損させたダクト欠損部が設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のフィンユニット装置。
9. 前記ダクトを船体後方から見た場合の中心位置は、前記回転軸線と異なることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のフィンユニット装置。
10. 回転軸線回りに回転するプロペラと、
    該プロペラを回転可能に支持するとともに、該プロペラの船舶前方に設けられたボッシングと、
    該ボッシングに設けられた請求項１から９のいずれかに記載のフィンユニット装置と、
    を備えていることを特徴とする船舶。

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