JPS5911834Y2 - duct propeller - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ダクトとスクリュー・プロペラとを組合わせた船舶の推
進装置であるダクト・プロペラはいわゆるノズル・プロ
ペラとも呼ばれ、従来曳船、底曳漁船などの如く、主機
馬力が大きいにもかかわらず、船速が比較的大きくない
中小型船舶に採用され、推進効率の改善に大きく寄与し
ていることは古くから知られている。[Detailed explanation of the invention] The duct propeller, which is a ship propulsion device that combines a duct and a screw propeller, is also called a nozzle propeller. Nevertheless, it has been known for a long time that it has been adopted in small and medium-sized ships with relatively low ship speeds, and has greatly contributed to improving propulsion efficiency.

大型タンカーのプロペラも、上記曳船などと同様に、い
わゆる荷重度の大きい状態で作動する関係上、ダクト・
プロペラの採用による有利性が予想され、これを裏付け
る水槽試験結果も発表されていた。Similar to the above-mentioned tugboats, large tanker propellers operate under heavy loads, so they require ducts and
It was predicted that the use of propellers would be advantageous, and the results of water tank tests supporting this were also announced.

ただし大型タンカーの場合、プロペラ回転数を許容範囲
内におさめるためのプロペラ・ピッチ決定の問題、ダク
トの寸法が巨大となるので、強度、振動など構造強度上
の問題およびダクト内面とプロペラの翼先端とのテイツ
プ・クリアランスに関する現場工作上の問題など、周辺
技術の開発が必要であったが、最近これらの問題点もほ
ぼ解決されており、すでに相当数の実施例をみることが
できる。However, in the case of large tankers, there are problems in determining the propeller pitch in order to keep the propeller rotation speed within the allowable range, and since the dimensions of the duct are huge, there are problems with structural strength such as strength and vibration, and problems arise between the inner surface of the duct and the tip of the propeller blade. Although it was necessary to develop peripheral technologies such as on-site work related to tap clearance, these problems have recently been largely resolved, and a considerable number of practical examples can already be seen.

本願の考案は、このようなダクト・プロペラの改良に関
するものである。The invention of the present application relates to an improvement of such a duct propeller.

ところで第１図は、ある超大型タンカーに装備された従
来公知のダクト・プロペラの概略を示す船尾部の側面図
であるが、同図からも明らかなように、従来公知のこの
種のダクト・プロペラでは基本的な構或として、船尾部
１に装着されるダクト２自体も推力を発生する機能を有
するように、その縦断面が適当なエーロフォイル型の翼
形をしたほぼ円筒状とし、また該ダクトの内径よりその
直型が僅かに小さいスクリュープロペラ３は、該ダクト
の長さ方向のほぼ中央位置に配置されている。By the way, FIG. 1 is a side view of the stern section showing an outline of a conventionally known duct propeller installed on a certain super-large tanker. The basic structure of the propeller is that the duct 2 itself attached to the stern part 1 has a substantially cylindrical shape with a suitable airfoil-type longitudinal section, so that the duct 2 itself has the function of generating thrust. The screw propeller 3, whose straight shape is slightly smaller than the inner diameter of the duct, is arranged approximately at the center of the duct in the length direction.

このようなダクト・プロペラの採用による利益、すなわ
ち、重荷重プロペラ船における速力状能の改善は多年に
わたる中小型船舶の使用実績および最近における大型タ
ンカーについての就航実績により十分に立証され、当業
者の認めるところでもあるが、その反面、このような重
荷重プロペラはプロペラ・キャビテーションを発生しや
すい傾向があり、要するに、プロペラ翼面に発生したキ
ャビテーションおよび翼先端から発生し、後方へ流れ出
る螺旋状をしたテイツプ・ボルテツクスのために、ダク
トの内面、それも、特に、その上半部に重大なエロージ
ョン事故が発生する事例が多く、このことはダクト・プ
ロペラの採用に際しての大きなマイナス効果としてよく
知られている。The benefits of adopting such a ducted propeller, ie, improved speed performance in heavy-load propeller ships, are well proven by many years of experience in use on small and medium-sized vessels and in recent years in service with large tankers, and are well-documented by those skilled in the art. Although I agree, on the other hand, such heavily loaded propellers tend to generate propeller cavitation, which means cavitation that occurs on the propeller blade surface and spiral-shaped cavitation that occurs from the tip of the blade and flows backwards. Due to tape vortexing, there are many cases where serious erosion accidents occur on the inner surface of the duct, especially on the upper half of the duct, and this is well known as a major negative effect when adopting duct propellers. There is.

なお、このキャビテーション・エロージョンの発生個所
は、多しの実績でも示されているように、プロペラの翼
先端に対面する位置より若干下流側にあるのが普通であ
る。Note that, as has been shown by numerous past experiences, the location where this cavitation erosion occurs is usually located slightly downstream of the location facing the tip of the propeller blade.

本願の考案の主たる目的は、ダクトの長さがプロペラ直
径の約５０％位の長さで、しかも該プロペラは、該ダク
トの長さ方向のほぼ中央に位置する従来型のダクト・プ
ロペラに比べて、船後における推進効率を劣化せしめる
ことなく、しかも、上述したダクト内面のキャビテーシ
ョン・エロージョンの発生をほぼ完全に防止し、あわせ
てダクトの寸法および重量の軽減を図り、同時にダクト
内面とプロペラの翼先端とのテイツプ・クリャランスに
関する設計上、工作上の困難を除去することにある。The main purpose of the invention of the present application is that the length of the duct is approximately 50% of the propeller diameter, and the propeller is located approximately at the center of the length of the duct, compared to conventional duct propellers. In addition, the above-mentioned cavitation and erosion on the inside of the duct are almost completely prevented from occurring, and the size and weight of the duct are reduced. The objective is to eliminate design and construction difficulties related to tape clearance with the wing tip.

ところで、最近建造された大型タンカーにつき、船体は
同一で、プロペラのみが、Ａダクトなし、とＢ在来型の
ダクト付き、という２種類の組合わせの場合について、
諸多の水槽試験による研究および実船試運転データを詳
しく解析、調査した結果、ダクト・プロペラによる速力
の改善は、主として、船殻効率の改善、特に、有効伴流
係数の増加に起因することが明らかになった。By the way, regarding recently built large tankers, the hull is the same, only the propeller is in two combinations: A without duct and B with conventional duct.
As a result of detailed analysis and investigation of various water tank test studies and actual ship test run data, it is clear that the improvement in speed by duct propellers is mainly due to improvements in hull efficiency, especially increases in effective wake coefficient. Became.

船体に装備されずに、プロペラが単独に存在する場合の
性能、すなわち、プロペラの単独効率について考えて見
ると、設定された設計条件において適切な形状に設計さ
れたダクト付きプロペラの効率は、ダクト無しの通常の
プロペラに比べて、比較的プロペラ負荷の大きい領域に
て、より高い単独効率を期待することができる。Considering the performance when the propeller exists alone without being attached to the hull, that is, the independent efficiency of the propeller, the efficiency of a propeller with a duct that is designed to have an appropriate shape under the set design conditions is Compared to a normal propeller without a propeller, higher independent efficiency can be expected in areas where the propeller load is relatively large.

しかしながら、本願考案者はダクト・プロペラの実用化
について鋭意研究を重ねた結果、船の推進効率の改善と
いう面からダクト・プロペラの効果を見た場合、単独効
率における差が必ずしもそのまま寄与される訳ではない
ことを見出した。However, as a result of extensive research into the practical application of duct propellers, the inventor of this application found that when looking at the effects of duct propellers from the perspective of improving the propulsion efficiency of ships, the difference in individual efficiency does not necessarily directly contribute. I found out that it is not.

すなわち、船尾部の側面図および水平面図を略示した第
２図および第３図において、プロペラ３の作動面、換言
すれば、ダク｝２Ａ内に流入する流れの流速Ｖａは船速
Ｖｓよりも低いが、船後に取付けられたダクト・プロペ
ラ３は当然に船体後流（伴流と渦流）中で作動し、かつ
船体近傍で作動することから、当該部の船体表面上の圧
力とプロペラ３およびダク｝２Ａ面上の圧力とは互いに
影響し合うことになるため、相互干渉が起こる。That is, in FIGS. 2 and 3, which schematically show a side view and a horizontal view of the stern part, the operating surface of the propeller 3, in other words, the flow velocity Va of the flow flowing into the duct 2A is lower than the ship speed Vs. Although it is low, the duct propeller 3 installed at the rear of the ship naturally operates in the wake of the ship (wake and vortex) and near the ship's hull, so the pressure on the hull surface of the relevant part and the propeller 3 and Since the pressures on the duct}2A surface influence each other, mutual interference occurs.

したがって、プロペラの単独効率のみでなく、これら船
体とプロペラ・ダクトとの相互干渉効果を含めて総合的
に考えなければならない。Therefore, it is necessary to consider not only the independent efficiency of the propeller, but also the mutual interference effect between the hull and the propeller duct.

ところで、この総合的に考えた船舶の推進効率ηは、次
式で表わされる。By the way, this comprehensively considered propulsion efficiency η of a ship is expressed by the following equation.

η０ηＯ×ηｈ×ηｒ ただし、ここで ηＯ：プロペラの単独効率 ηｎ：船殻効率 ηｒ：プロペラの船後／単独状態の効率比そして、船殻
効率ηは、 ここに、 Ｗ：伴流係数 ｔ：推力減少率 ここでまず、ダクトへの流入速度について考えると、ダ
クトの存在により、このダクト・プロペラ全体に流入す
る平均流速Ｖａは、ダクト無しのプロペラの場合よりも
低下する（伴流係数Ｗは増大する）。η0ηO×ηh×ηr However, here, ηO: Independent efficiency of the propeller ηn: Hull efficiency ηr: Efficiency ratio of the propeller after the ship/independent state, and the hull efficiency η is, where, W: Wake coefficient t: Thrust Reduction Rate First, considering the flow velocity into the duct, due to the presence of the duct, the average flow velocity Va flowing into the entire duct/propeller is lower than in the case of a propeller without a duct (the wake coefficient W is increase).

その一方で、ダクト表面上の圧力について考えると、プ
ロペラが流体に与える誘導速度によって、該ダクトの縦
断面周囲に循環流ｂを生ぜしめ、ダクトの存在のために
ダクトに近い程船体後端部に働（ Ｓｕｃｔｉｏｎ ｆ
ｏｒｃｅを増加させる効果を有する（第２図および第３
図参照）。On the other hand, considering the pressure on the surface of the duct, the induced velocity given to the fluid by the propeller causes a circulating flow b around the longitudinal section of the duct, and due to the presence of the duct, the closer to the duct the more the rear end of the hull (Suction f)
(Figures 2 and 3)
(see figure).

したがって、この作用は、推力減少率ｔの増加となって
、推進効率ηに影響する。Therefore, this effect results in an increase in the thrust reduction rate t, which affects the propulsion efficiency η.

上述したように、本願の考案者はダクト・プロペラを船
後に装着することにより、１−ｔおよび１−ｗは傾向的
にはともに減少するけれども、推力減少率ｔの増加率を
伴流係数Ｗの増加率よりも小さくすることができれば、
船殻効率ηｈを大きくすることかで゛きることに注目し
、そのためには、船体形状に対して、ダクトの縦断面形
状および船首尾方向におけるダクトの位置を適切に選択
、決定することが必要であり、そのようにすることでダ
クト無しの通常のプロペラの場合に比較して、船殻効率
ηｈを増加させることができることを見出した。As mentioned above, the inventor of the present application has determined that by installing a ducted propeller aft of the ship, both 1-t and 1-w tend to decrease, but the increase rate of the thrust reduction rate t is expressed as the wake coefficient W. If it can be made smaller than the increase rate of
Focusing on the fact that it is possible to increase the hull efficiency ηh, it is necessary to appropriately select and determine the longitudinal cross-sectional shape of the duct and the position of the duct in the bow and stern direction in relation to the hull shape. It has been found that by doing so, the hull efficiency ηh can be increased compared to the case of a normal propeller without a duct.

なお、推力減少率ｔの増加は、ダクトの入口前端縁の位
置が大きく影響するものであって、この入口前端縁は船
体（船尾材）から後方へ離すか、あるいは船体（船尾材
）と嵌合させる場合も極力その嵌合を少なくする方が、
Ｓｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅによる悪影響を減少させ
、推力減少率ｔの増大を押えるのに有効であることも見
出した。The increase in the thrust reduction rate t is largely influenced by the position of the front edge of the duct's inlet; the front edge of the inlet is either moved away from the hull (stern material) to the rear, or is fitted into the hull (stern material). Even when mating, it is better to minimize the mating as much as possible.
It has also been found that this method is effective in reducing the adverse effects of suction force and suppressing an increase in the thrust reduction rate t.

しかしながら、単にダクトの入口前端縁位置を船尾材の
後端より一層後流側に設定するようにすると、船体伴流
の有効利用が損われ（伴流係数Ｗの減少）、またプロペ
ラの位置を不変とすれば、それだけ当該ダクトの長さは
短かくなり、ダクト自身による効率の点から、好ましく
なくなるので、それをさけるためには、プロペラの位置
をさらに後方へ若干ずらす必要が生じ、その結果、プロ
ペラ軸や舵の取付け位置の変更などが必要となり、本来
のダクト・プロペラによる効果面または建造面での有利
性が減少する。However, simply setting the front edge of the duct inlet further downstream than the rear end of the stern material will impair the effective use of the ship's wake (decreasing the wake coefficient W), and will also reduce the position of the propeller. If it were to remain unchanged, the length of the duct would become shorter, which would be undesirable from the standpoint of the efficiency of the duct itself.To avoid this, it would be necessary to shift the position of the propeller slightly further to the rear, and as a result, , it is necessary to change the installation position of the propeller shaft and rudder, which reduces the effectiveness and construction advantages of the original duct propeller.

したがって、これらの諸点を総合的に勘案して、その効
果が失われないように、ダクト入口前端縁の位置は特定
する必要があることが認められた。Therefore, it was recognized that the position of the front edge of the duct entrance needs to be specified so that the effect is not lost by comprehensively considering these points.

またさらに、上述したことは、船後状態のダクト・プロ
ペラでは、推進効率ηは単にプロペラの単独効率ηＯの
良否だけでは評価できないことを意味している。Furthermore, the above means that in the duct propeller in the aft state, the propulsion efficiency η cannot be evaluated simply by the quality of the independent efficiency ηO of the propeller.

すなわち、ダクト・プロペラの効果は船体とダクト・プ
ロペラとの流体力学的な干渉効果による船殻効率ηｈの
変化を充分考慮に入れて判定されるべきであることが確
認せられた。In other words, it was confirmed that the effectiveness of the duct propeller should be determined by taking into full consideration the change in the hull efficiency ηh due to the hydrodynamic interference effect between the hull and the duct propeller.

また、水槽試験による研究および実船試験運転テ゛一夕
を詳しく調査した結果、本願の考案者らは「前記した船
殻効率ηｈの改善は、主としてダクトの長さ方向でプロ
ペラより前方にあるこれに寄与し、プロペラより後方に
あるダクトの部分は、ほとんど速力の改善に寄与してい
ないのではないか」と推断し、理論計算と実験とによる
研究を行ない、上記推断が誤りでないことを確認した。In addition, as a result of research using water tank tests and detailed investigation of actual ship test operations, the inventors of the present application found that ``the above-mentioned improvement in hull efficiency ηh is mainly due to The duct part behind the propeller contributes to the increase in speed, and the part of the duct behind the propeller hardly contributes to improving the speed.''We conducted research using theoretical calculations and experiments, and confirmed that the above assumption was correct. did.

なおここで、前記模型試験について附言すると、この水
槽試験に使用した模型は、Ｌｌ）ｐ＝７．２ ｍ，Ｌｐ
ｐ／Ｂ＝５．２， ｃｂ＝０．８２の肥大超大型タンカ
ー（実船長さＬｐｐ ＝ ３６０ ｍ）である。Here, I would like to add a comment regarding the model test: The model used in this water tank test was Ll)p=7.2 m, Lp
It is an enlarged super tanker (actual length Lpp = 360 m) with p/B = 5.2 and cb = 0.82.

そして最適に設計されたダクト無しのプロペライ、従来
の通常型のダクト・プロペラ口、従来型のダクト・プロ
ペラを本願考案の実施例に該当する形状にしたものハの
３種類について、比較試験が行われた。Comparative tests were conducted on three types: an optimally designed propeller without a duct, a conventional conventional duct/propeller mouth, and a conventional duct/propeller with a shape corresponding to the embodiment of the present invention. I was disappointed.

この場合のダクトおよびプロペラの要目を示すと、表１
のようである。Table 1 shows the details of the duct and propeller in this case.
It seems like.

ただし、Ｌｄ：ダクトの全長、Ｌｐ：プロペラの翼先端
位置からダクト入口前端縁までの長さこれら３種類の模
型について、抵抗および自航試験を行ない、その結果得
られた各効率の値を例示したものが第４図である。However, Ld: total length of the duct, Lp: length from the propeller blade tip position to the front edge of the duct inlet.Resistance and self-propulsion tests were conducted on these three types of models, and the resulting efficiency values are shown as examples. The result is shown in Figure 4.

なお、この試験結果から、大略次のように推断すること
ができた。From this test result, the following conclusions could be made.

ｉ 本考案に係るダクト・プロペラによる推進効率ηは
、従来の通常型ダクト・プロペラにおける推進効率ηに
近い値を示している一方で、ダクト無しの場合に比べる
と、満載状態では約４％、脚荷状態では約７％の向上が
期待できる。i The propulsion efficiency η of the duct propeller according to the present invention is close to the propulsion efficiency η of a conventional normal duct propeller, but compared to the case without a duct, it is approximately 4% in a fully loaded state, An improvement of about 7% can be expected when the legs are loaded.

ｉｉ 推進効率ηは、船殻効率ηｈが高い程高い。ii The higher the hull efficiency ηh, the higher the propulsion efficiency η.

ｉｉｉ プロペラの単独効率ηＯは、推進効率ηの大
小とは全く逆の傾向を示している。iii The independent efficiency ηO of the propeller shows a completely opposite tendency to the magnitude of the propulsion efficiency η.

以上の知見は、ダクト・プロペラの効果を考える場合に
は、プロペラの単独効率ηＯのみによるダクト・プロペ
ラの性能評価は意味をなさないものであるという、従来
は知られていなかった非常に重要な結果を示していると
いえるのである。The above knowledge indicates that when considering the effects of duct propellers, it is meaningless to evaluate the performance of duct propellers based only on the propeller's independent efficiency ηO, which was previously unknown and very important. It can be said that this shows the results.

また第５図は、ダクト・プロペラの速力性能を比較、確
認するために、本願の考案者らが行った前記超大型タン
カーについての模型水槽試験結果に基き、実船の推進性
能を推測した馬力曲線図の一例であって、曲線１０，
１１， １２は満載状態、１３，１４，１５は脚荷状態
における速力と所要主機馬力との関係が示されている。Figure 5 also shows the estimated horsepower of the actual ship's propulsion performance based on the model water tank test results for the super large tanker conducted by the inventors of the present application in order to compare and confirm the speed performance of the duct propeller. An example of a curve diagram, in which curves 10,
11 and 12 show the relationship between the speed and the required main engine horsepower in the fully loaded state, and 13, 14, and 15 in the leg loaded state.

なお、曲線１０， １３はダクトなしの、しかし、プロ
ペラとして最適に設計されたプロペラを使用した場合〔
表１のイ〕、曲線１１， １４は第１図に対応する従来
型のダクト・プロペラを使用した場合〔表１の口〕、曲
線１２， １５は後記するように、本考案の好ましい実
施態様のひとつとして、第８図に例示されている（ただ
し、ダク｝２Ｂの長さＬＢをプロペラ３の直径の約２５
％にしたもの）ダクト・プロペラを使用した場合〔表１
のハ〕である。Curves 10 and 13 are curves 10 and 13 when using an optimally designed propeller without a duct.
Curves 11 and 14 correspond to the case where a conventional duct propeller corresponding to FIG. (However, the length LB of duct 2B is approximately 25 mm of the diameter of propeller 3.)
%) When using a duct propeller [Table 1
It is [C].

本願の考案者らは、ダクトの長さ（プロペラ直径に対す
る比率）、プロペラの翼先端とダクト出口後端縁との相
対位置などを種々変化させた一連の水槽試験を行なった
結果、本願の考案によるダクト・プロペラは、実用的な
範囲内では、従来公知型式ダクト・プロペラと比較して
、速力性能の点で、ほとんど優劣がないことを確認した
。The inventors of the present application conducted a series of water tank tests in which the length of the duct (ratio to the propeller diameter), the relative position of the propeller blade tip and the trailing edge of the duct outlet, etc. were varied. It has been confirmed that the duct propeller developed by the company has almost no superiority or inferiority in terms of speed performance compared to conventionally known duct propellers within a practical range.

本願の考案は、前記の目的を達戊するため、縦断面形状
が内面側に凸状の適当なエーロフォイル型をしたほぼ円
筒状のダクトと、該ダクトの出口後端縁の内径より直径
が僅かに小さいスクリュープロペラとの組合わせてなる
船舶の推進装置としてのダクト・プロペラであって、し
かも、第６〜７図に略示したように、該ダクトの船首尾
方向における取付位置を側面からみて、その出口後端縁
５は上記プロペラ３の翼先端３Ａ附近に、そしてその入
口前端縁は、該プロペラ３より前方（船首側）にある船
体船尾部１の後端部（船尾材）ＩＡ附近、すなわち、船
の前進時に、当該船体に沿って、上記プロペラ３の作動
面に流入する流れの流線ａが横から見て、船体後端部１
Ａを過ぎる附近に、それぞれ位置せしめるとともに、上
記ダクトの長さ（ＬＡ， ＬＢ）は、該プロペラ３の直
径の２０〜３０％の範囲に収めるようにしてあることを
特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the invention of the present application includes a substantially cylindrical duct having a suitable airfoil shape with a longitudinal cross-sectional shape convex on the inner side, and a diameter smaller than the inner diameter of the rear edge of the outlet of the duct. A duct propeller used as a ship's propulsion device in combination with a slightly smaller screw propeller, and as shown schematically in Figs. As shown, its exit rear edge 5 is near the blade tip 3A of the propeller 3, and its inlet front edge is located at the rear end (stern member) IA of the hull stern 1 located forward (on the bow side) of the propeller 3. Nearby, that is, when the ship moves forward, the streamline a of the flow flowing into the working surface of the propeller 3 along the ship is seen from the side, at the rear end 1 of the ship.
The ducts are located near the point A, and the lengths (LA, LB) of the ducts are within a range of 20 to 30% of the diameter of the propeller 3.

なお、第６図はダク｝２Ｂの入口上部の前端縁が船体後
端部１Ａと少しく嵌合せしめてある実施態様、そして第
７図は船体後端部と全く嵌合せしめていない実施態様を
それぞれ例示したものである。Note that FIG. 6 shows an embodiment in which the front edge of the upper part of the inlet of the duct 2B is slightly fitted with the rear end of the hull 1A, and FIG. 7 shows an embodiment in which it is not fitted with the rear end of the hull at all. This is an example.

第８図〜第１０図は、本願の考案を、第１図に例示した
超大型タンカーに適用する場合の、それぞれ異なる実施
態様を示す要部側面図であるが、説明の便宜上、船尾部
１および舵４に対するプロペラ３の位置、寸法はすべて
同一にしてある。8 to 10 are side views of main parts showing different embodiments when the invention of the present application is applied to the ultra-large tanker illustrated in FIG. The position and dimensions of the propeller 3 relative to the rudder 4 are all the same.

すなわち、これら６種類の実施例は、ダク｝２Ａまたは
２Ｂの出口後端縁の位置５がプロペラ３の翼先端３Ａと
ダクト軸心線方向において、実質一的に一致、対面して
いる場合（第８図）、プロペラの翼先端３Ａよりも小し
く下流側にある場合（第９図）、および少しく上流側に
ある場合（第１０図）にそれぞれ対応させたものである
。In other words, in these six embodiments, when the position 5 of the trailing edge of the outlet of the duct 2A or 2B substantially uniformly coincides with and faces the blade tip 3A of the propeller 3 in the duct axis direction ( (Fig. 8), a case where the blade is smaller than the propeller blade tip 3A (Fig. 9), and a case where it is slightly upstream (Fig. 10).

なお、これら第８図〜第１０図に実線で例示されている
本願の考案によるダク｝２Ａは、いずれも第１図におい
てプロペラ３の翼先端３Ａ附近から後流側に延びている
従来型ダクト２の部分を切り落し、それに対応して該ダ
クトの縦断面形状を適当なエーロフォイル型に整形した
場合に相当し、したがって、その長さＬＡは従来型式の
ダクト２の長さＬの半分、換言すれば、ペロペラ３の直
径の大体２５％前後という標準値が採用されている。Note that the ducts 2A according to the present invention illustrated by solid lines in FIGS. 8 to 10 are all conventional ducts extending from the vicinity of the blade tip 3A of the propeller 3 to the wake side in FIG. This corresponds to cutting off part 2 of the duct and correspondingly shaping the longitudinal cross-sectional shape of the duct into a suitable airfoil shape, so that the length LA is half the length L of the conventional duct 2, in other words. Therefore, a standard value of approximately 25% of the diameter of the propeller 3 is adopted.

本願の考案においても、ダク｝２Ａの長さＬＡを増大さ
せることは一般的にはもちろん好ましいことではあるが
、プロペラ３と船尾材１Ａとの位置関係などによっては
、ダク｝２Ａの入口前端縁が船尾材１Ａと重なる部分が
大きくなって、推力減少率ｔの増大をきたし、推進効率
の低下を招来する可能性がある。In the invention of the present application, although it is generally preferable to increase the length LA of the duct 2A, depending on the positional relationship between the propeller 3 and the stern member 1A, the front edge of the inlet of the duct 2A may The overlapped portion with the stern member 1A becomes larger, causing an increase in the thrust reduction rate t, which may lead to a decrease in propulsion efficiency.

一方、このような不都合、不利を避けるため、船尾材１
Ａを、プロペラ３の船首側で大きくえぐった形にするこ
とは、船尾部１の構造変更、プロペラ３のオーバ・ハン
グ量の増大、船体容積の減少などと関連するマイナス面
がある。On the other hand, in order to avoid such inconveniences and disadvantages, the stern material 1
Making A a large hollow shape on the bow side of the propeller 3 has the disadvantages of changing the structure of the stern section 1, increasing the amount of overhang of the propeller 3, and reducing the hull volume.

したがって、これらの点も考慮に入れると、本考案にお
いては、ダクトの長さ、換言すれば、プロペラ３の直径
との比率を従来公知のダクト・プロペラで慣用されてい
る標準値（約５０％）よりも小さくするのが総合的には
有利である。Therefore, taking these points into consideration, in the present invention, the length of the duct, in other words, the ratio to the diameter of the propeller 3 is set to the standard value (approximately 50%) commonly used for conventionally known duct propellers. ) is generally advantageous.

なお、第８図〜第１０図に、いずれも一点鎖線で示した
ダク｝２Ｂは、上述したような不都合、マイナス面を除
去し、しかも速力性能の向上を可能にすべく、その人口
前端縁を船体後端部（船尾材）１Ａと少しく嵌合させる
ことで、その長さＬＢを最大限度一プロペラ直径の約３
０％）一まで増大させるとともに、該ダクトの反り８、
ダクト内面の直径部９およびその縦断面形状を、ダク｝
２Ａに対する場合と同じ要領で、それぞれ適当に選定し
た場合の実施例である。In addition, in Fig. 8 to Fig. 10, the duct 2B shown by a dashed-dotted line has its artificial front edge removed in order to eliminate the above-mentioned inconveniences and negative aspects and also to improve speed performance. By slightly fitting the rear end of the hull (stern material) 1A, its length LB can be reduced to a maximum of approximately 3 of the propeller diameter.
0%) and increase the warpage of the duct to 8,
The diameter part 9 of the inner surface of the duct and its longitudinal cross-sectional shape are
This is an example in which each is appropriately selected in the same manner as for 2A.

以上の説明で明らかなように、本願の考案によれば、従
来型ダクト・プロペラにおいて、重大なキャビテーショ
ン・エロージョンの発生が認められ、その経済的で、か
つ有効な防止手段の適用、実施が必須不可欠とされてい
た部分にダクト自体が存在しないことから、ダクト・プ
ロペラの設計においては、従来のように、ダクト内面の
キャビテーションによるエローションの発生を考慮する
必要が全くなく、したがって、速力性能に重点をおいて
設計が可能となるうえ、上記したように、ダクト出口後
端縁がプロペラの翼先端から軸心方向に多少ずれても、
速力性能およびキャビテーション・エローションの発生
防止に悪影響を与えないので、ダクトとプロペラとの取
付け精度をゆるめることが許容され、その結果、ダクト
・プロペラの現場取付け工数が大幅に低減するなどとい
う格別な効界が期待できる。As is clear from the above explanation, according to the invention of the present application, it is recognized that serious cavitation erosion occurs in conventional duct propellers, and it is essential to apply and implement economical and effective preventive measures. Since the duct itself does not exist in the essential part, there is no need to take into account erosion caused by cavitation on the inner surface of the duct, unlike in the past, when designing a duct propeller. In addition to making it possible to design with a focus on
Since it does not adversely affect speed performance and the prevention of cavitation/erosion, it is possible to loosen the installation precision between the duct and propeller, and as a result, the man-hours required for on-site installation of the duct and propeller are significantly reduced. The effect can be expected.

なお、本考案にかかるダクト・プロペラの速力性能の向
上に対する効果は、既述したように、従来型のダクト・
プロペラに比較して、若干小さいことは否定できないが
、その程度は実用面ではほとんど問題にならない程僅か
であり、しかも、プロペラ・ダクトなしのものに比べた
場合、その効果はきわめて大きいことおよびその顕著な
エロージョン防止効果をも併せ考えると、従来型のダク
ト・プロペラに比較して速力性能に対する効果が若干小
さいという点での不利は、十分に補われて余りがあるも
のということができる。As mentioned above, the effect of improving the speed performance of the duct propeller according to the present invention is greater than that of the conventional duct propeller.
Although it cannot be denied that it is slightly smaller than a propeller, it is so small that it hardly poses a problem in practical terms.Moreover, when compared to a propeller without a propeller duct, its effect is extremely large. Considering the remarkable erosion prevention effect as well, it can be said that the disadvantage that the effect on speed performance is slightly smaller compared to the conventional duct propeller is more than compensated for.

すなわち、従来型ダクト・プロペラの装備船では、大型
タンカーのように、プロペラ荷重度が大きい場合には、
ダクト内面にキャビテーション、エロージョンが発生す
ることは避けられず、そのために、多大の保全費用を必
要とするか、あるいは、かかるエロージョン防止のため
の装置を別途装備しなければならないが、本考案によれ
ば、そのような煩雑、不利、不都合は全く解消されると
いう大きな利益も得られる。In other words, for ships equipped with conventional duct propellers, when the propeller load is large, such as large tankers,
The occurrence of cavitation and erosion on the inner surface of the duct is unavoidable, which requires a large amount of maintenance cost or requires a separate device to prevent such erosion. In addition, such complications, disadvantages, and inconveniences can be completely eliminated, which is a great benefit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、従来公知のダクト・プロペラをある特定の大
型タンカーに装備した状態を示す該タンカーの船尾部附
近の側面図、第２図はダクト・プロペラの作用を説明す
るために略示した船尾部の側面図、第３図は第２図のＷ
， Ｌ， Ｉを含む水平面における断面の矢視平面
図、第４図はある超大型タンカーについての模型水槽試
験で得られた推進効率η、プロペラの単独効率ηＯ、船
殻効率ηｈ、プロペラの船後／単独状態の効率比ηｒの
各値を例示したもの、第５図はこの模型水槽試験結果に
基づき、実船の推進性能を推測した馬力曲線の一部を示
すグラフ、第６図および第７図は本考案の２つの実施例
におけるダクトの入口前端縁と船体後端部（船尾材）と
の位置関係を説明するため示した船尾部の一部側面図、
第８図〜第１０図は、第１図に示した超大型タンカーに
対する本願考案のそれぞれ異なる実施態様を例示した船
尾部附近の側面図である。 １・・・・・・船体船尾部、１Ａ・・・・・・船尾材、
２・・・・・・従来型のダクト、２Ａ，２Ｂ・・・・・
・本考案に係るダクト、３・・・・・・プロペラ、３Ａ
・・・・・・プロペラ３の翼先端、４・・・・・・舵、
５・・・・・・ダク｝２Ａ，２Ｂの出口後端縁、８・・
・・・・ダクトの反り、９・・・・・・ダクト内面の直
線部、ａ・・・・・・プロペラ３の作動面に流入する流
れの流線、Ｌ， ＬＡ， ＬＢ・・・・・・ダクトの長
さ、ＶＡ・・・・・・プロペラ３の作動面に流入する流
れの流速、Ｖｓ・・・・・・船速。Fig. 1 is a side view of the stern of a certain large tanker showing a state in which a conventionally known duct propeller is installed in the tanker, and Fig. 2 is a schematic illustration for explaining the function of the duct propeller. Side view of the stern section, Figure 3 is W in Figure 2
, L, and I. Figure 4 shows the propulsion efficiency η obtained in a model water tank test for a super large tanker, the propeller independent efficiency ηO, the hull efficiency ηh, and the propeller ship efficiency. Figure 5 is a graph showing a part of the horsepower curve that estimated the propulsion performance of an actual ship based on the results of this model water tank test, and Figures 6 and 5 are examples of each value of the efficiency ratio ηr in the rear/single state. FIG. 7 is a partial side view of the stern section shown to explain the positional relationship between the front end edge of the duct inlet and the rear end section (stern material) of the hull in two embodiments of the present invention;
8 to 10 are side views of the vicinity of the stern of the ultra-large tanker shown in FIG. 1, illustrating different embodiments of the present invention. 1...Hull stern section, 1A...Stern material,
2... Conventional duct, 2A, 2B...
・Duct according to the present invention, 3...Propeller, 3A
...... Propeller 3 blade tip, 4... Rudder,
5...Duc} 2A, 2B outlet rear end edge, 8...
...Curpage of the duct, 9...Straight line on the inner surface of the duct, a...Streamline of the flow flowing into the working surface of the propeller 3, L, LA, LB... ... Length of the duct, VA ... Speed of flow flowing into the operating surface of the propeller 3, Vs ... Ship speed.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 縦断面形状が内面側に凸状の適当なエーロフォイル型を
したほぼ円筒状のダクトと、該ダクトの出口後端縁の内
径より直径が僅かに小さいスクリュープロペラとを組合
わせてなる船舶の推進装置としてのダクト・プロペラで
あって、該ダクトの船首尾方向における取付位置を側面
から見て、その出口後端縁は上記プロペラの翼先端附近
に、そして、その入口前端縁は該プロペラより前方（船
首側）にある船体の後端部（船尾材）附近、すなわち、
船の前進時に、当該船体に沿って、上記プロペラの作動
面に流入する流れの流線が横から見て船体後端部を過ぎ
る附近に、それぞれ位置せしめるとともに、上記ダクト
の長さは、該プロペラの直径の２０〜３０％の範囲に収
めるようにしてあることを特徴とする、ダクト・プロペ
ラ。A ship propulsion system that combines a substantially cylindrical duct with a suitable airfoil shape whose vertical cross-section is convex on the inner side and a screw propeller whose diameter is slightly smaller than the inner diameter of the rear edge of the duct's outlet. It is a duct propeller as a device, and when the installation position of the duct in the bow and stern direction is viewed from the side, the trailing edge of the outlet is near the tip of the blade of the propeller, and the leading edge of the inlet is forward of the propeller. Near the rear end (stern material) of the hull (on the bow side), i.e.
When the ship moves forward, the streamlines of the flow flowing into the working surface of the propeller along the ship's body are located near the rear end of the ship when viewed from the side, and the length of the duct is A duct propeller characterized in that the diameter of the duct is within a range of 20 to 30% of the diameter of the propeller.