JPS62238194A - Asymmetrical fin - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the propulsion efficiency of a marine vessel by most effectively arranging fins in the back stream of an propeller so as to enable to effectively recover rotating energy capable of recovering. CONSTITUTION:The outside diameter position at propeller rotation is defined as 2 to the external form 1 of a valve. Plural fins 3 are radiately fixed to a valve 1 in the range of starboard upper side and arranged shorter than a propeller outside diameter position 2. Further plural fins 4 which reach the propeller outside diameter position 2 are arranged in a port lower side range.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は船の推進用プロペラの後方に設けるフィンに関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a fin provided at the rear of a propeller for propulsion of a ship.

（従来の技術） プロペラの後方にフィン付バルブを設ける技術は実公昭
６０−１３７６０号公報に記載されている。(Prior Art) A technique for providing a finned valve behind a propeller is described in Japanese Utility Model Publication No. 13760/1983.

該公報には第９図に示すような、プロペラと舵を配設し
た船尾部において、プロペラ後方にプロペラに近接し、
かつその中心線をほぼプロペラの軸心に一致させて、そ
の最大径が少なくともプロペラハブ径より大きい回転体
状のバルブを設け、該バルブ最大径付近外周に放射状に
複数個のフィンを突設したフィン付バルブが記載されて
いる。The publication states that, as shown in Figure 9, in the stern section where the propeller and rudder are arranged, the propeller is located behind the propeller,
A valve is provided in the form of a rotating body with its center line substantially aligned with the axis of the propeller and whose maximum diameter is at least larger than the propeller hub diameter, and a plurality of fins are provided radially protruding from the outer periphery near the maximum diameter of the valve. A finned valve is described.

（発明が解決しようとする問題点） 船舶のプロペラの後方にフィンを配置し、プロペラより
後流中に放出される回転エネルギーを回収し、推進効率
の向上を計る場合、船体の伴流中で作動するプロペラの
後流特性を把握し、これに適合した効果的なフィンを設
計することが重要である。(Problem to be solved by the invention) When fins are placed behind a ship's propeller to recover the rotational energy released from the propeller into the wake and improve propulsion efficiency, It is important to understand the wake characteristics of the operating propeller and design effective fins that match these characteristics.

これまでは、プロペラ後流については、均一流中のプロ
ペラ後流に相当する軸対称な平均的な流場でおきかえ、
これに適合する軸対称な形状、配置を有するフィンシス
テムが採用される場合が多かった。Up until now, the propeller wake has been replaced with an axially symmetrical average flow field that corresponds to the propeller wake in a uniform flow.
In many cases, a fin system having an axially symmetrical shape and arrangement to meet this requirement was adopted.

しかしながら、伴流中で作動するプロペラの後流特性は
非常に複雑で、著しい不均一性をもっているため、これ
までのものは回転エネルギー回収の立場からは必ずしも
最適なものになっていない。However, the wake characteristics of a propeller operating in a wake are very complex and have significant non-uniformity, so the conventional ones are not necessarily optimal from the standpoint of rotational energy recovery.

本発明は上記に鑑み詳細な実験と綿密な計算とによって
、回転エネルギーの回収が最もよいフィンの装着手段を
提供することを目的とする。In view of the above, an object of the present invention is to provide a fin mounting means that can best recover rotational energy through detailed experiments and careful calculations.

（問題点を解決するための手段） 本発明は推進用プロペラの後方に近接してプロペラ軸心
にフィンの取付は中心位置を一致させて、右回転プロペ
ラについてはフィンを右舷側で上半分の領域に、左舷側
で下半分の領域に設け、また左回転プロペラについては
フィンを左舷側で上半分の領域に、右舷側では下半分の
領域に設けたことを特徴とする非対称フィンである。(Means for Solving the Problems) The present invention is to install the fins close to the rear of the propulsion propeller so that the center positions of the fins coincide with the propeller axis, and for right-handed propellers, the fins are mounted on the starboard side of the This asymmetrical fin is characterized in that it is provided in the lower half region on the port side, and for a left-handed rotating propeller, the fin is provided in the upper half region on the port side and in the lower half region on the starboard side.

（作用及び実施例） 上記手段に対する作用は以下に示す実施例によって詳ら
かになる。ただしプロペラが右回転する場合について検
討し、左回転の場合は左右の関係が入れ代わるだけであ
るから説明を省略する。(Operation and Examples) The operation of the above-mentioned means will be explained in detail by the examples shown below. However, we will consider the case where the propeller rotates to the right, and in the case of counterclockwise rotation, the explanation will be omitted because the left and right relationship is simply reversed.

第２図はある船型（タンカーの船型）についてプロペラ
位置で計測した伴流分布で、その軸方向流速Ｖｘは船速
に対する比率０．３〜０．９の等連線によって示され、
またＶｘに垂直な方向の成分はベクトルで示される。プ
ロペラをある回転数で回転するとプロペラの後流分布は
第３図に示される速度分布になる。矢印Ｖｙｚはプロペ
ラ軸に垂直な面内の速度ベクトルであり、等連線Ｖｘは
軸方向の速度である。これら速度分布に基づいてその流
入速度分布を求めると第４図の状態になり、流入角βは
ｔａｒ＋−’　（Ｖｔ／　Ｖｘ）によって与えられる。Figure 2 shows the wake distribution measured at the propeller position for a certain ship type (tanker ship type), and its axial flow velocity Vx is shown by isocontinuous lines with a ratio of 0.3 to 0.9 to the ship speed.
Further, a component in a direction perpendicular to Vx is represented by a vector. When the propeller is rotated at a certain rotation speed, the wake distribution of the propeller becomes the speed distribution shown in FIG. The arrow Vyz is a velocity vector in a plane perpendicular to the propeller axis, and the isotonic line Vx is the velocity in the axial direction. When the inflow velocity distribution is determined based on these velocity distributions, the state shown in FIG. 4 is obtained, and the inflow angle β is given by tar+-' (Vt/Vx).

ただしＶｔは、Ｖｙｚより求められる周方向速度成分で
ある。推力分布は第５図の如くなる。推力分布曲線ｔは
ｃｔ　＝Ｊπ７］■で・Ｖｔ）によって近似的に計算さ
れる。そこで、第５図の推力分布をプロペラのトップ位
置から右同りに３６０　’についてその推力分布、すな
わち角度θの位置にフィンをおいたときの推力発生量を
求めると第６図が得られる。フィンの付は根から先端（
０，６５Ｒ）までの推力ｔの積分値を縦軸にとった。こ
の図によってフィンの有効な位置は０〜９０″及び１８
０〜２７０＠であることが理解される。更に推力発生の
状態をバルブからの半径方向の位置について図示すると
、第７図の状態が得られ、プロペラ半径Ｐに対するフィ
ンの長さｒについてのむの値はこの流場のそれぞれの位
置からどれだけの推力が取り出される可能性があるかを
示す量である。第７図から潜在する推力はかなり偏在し
ており、右舷側では上半分の領域に、左舷側では下半分
の領域に大きな推力の得られる可能性があることが分か
る。第７図は第５図におけるθ＝６０　’　、２４０　
”線上の半径方向の推力分布（点線）およびそれらを半
径方向に積分した結果（実線）である。第７図から推力
分布は、６０″と２４０　°で傾向が異なり、θ＝６０
”の場合は内側半径位置にかなり大きな推力が分布して
いるものの外側半径位置では、殆ど分布していない。一
方、θ＝２４０　　”の場合は６０″の場合に比べ、密
度は多少中さいものの、より外側半径位置まで分布がの
びているため、ｒ方向（フィンの長さ方向）の積分値（
その半径位置までのフィンで得られる推力に比例）は、
θ−６０″の場合、ｒ　／Ｒ＞０．７では殆ど増加して
いないのに対し、θ＝２４０　’の場合は半径に比例し
て増加する傾向が示されており、左右舷でフィンの長さ
に対する効果が異なることがわかる。However, Vt is a circumferential velocity component determined from Vyz. The thrust force distribution is as shown in Figure 5. The thrust distribution curve t is approximately calculated by ct = Jπ7]■Vt). Therefore, when the thrust distribution in FIG. 5 is calculated for 360' to the right from the top position of the propeller, that is, the amount of thrust generated when the fin is placed at the angle θ, FIG. 6 is obtained. The attachment of the fin is from the root to the tip (
The vertical axis is the integral value of thrust t up to 0.65R). According to this diagram, the valid positions of the fins are 0-90" and 18".
It is understood that the range is between 0 and 270@. Furthermore, if we illustrate the state of thrust generation with respect to the position in the radial direction from the valve, we obtain the state shown in Fig. 7, and what is the value of the force of the fin length r with respect to the propeller radius P from each position of this flow field? This is the amount that indicates how much thrust is likely to be extracted. From FIG. 7, it can be seen that the latent thrust is quite unevenly distributed, and there is a possibility of obtaining a large thrust in the upper half region on the starboard side and in the lower half region on the port side. Figure 7 shows θ=60', 240 in Figure 5.
The thrust distribution in the radial direction on the ``line'' (dotted line) and the result of integrating them in the radial direction (solid line).From Figure 7, the thrust distribution has different trends at 60'' and 240 degrees, and θ = 60
In the case of θ=240, there is a fairly large thrust distributed at the inner radial position, but there is almost no distribution at the outer radial position.On the other hand, in the case of θ=240, the density is somewhat medium compared to the case of 60. , the distribution extends to the outer radial position, so the integral value in the r direction (the length direction of the fin) (
(proportional to the thrust obtained by the fin up to that radial position) is
In the case of θ-60'', there is almost no increase when r/R>0.7, while when θ=240', there is a tendency for the fin to increase in proportion to the radius, and the fins on the port and starboard sides increase. It can be seen that the effects on length are different.

第８図は”不均一流中の三次元翼の解析法”　（上田耕
平、安田−明著；揚力面理論の一数値解法：九大工学集
報第５１巻第５号）に基づいて計算処理した値を図表に
したもので、プロペラ径に対するフィンの長さ比を横軸
にとり、縦軸にスラストの値をとる。実線は６０〜１２
０　”点線は２４０〜２８５　　”のそれぞれのスラス
トの値を示すもので、フィンのプロペラ径比が０．７以
上になると右舷ではそれ以上は殆ど増加しないのに対し
、左舷ではフィンのプロペラ径比が大きくなればそれだ
けスラストが増大する。この図から右舷上側領域および
左舷下側領域のスラストの値が高いことがわかる。第７
図と同じ傾向であることが確認される。Figure 8 is calculated based on "Analysis method of three-dimensional blade in non-uniform flow" (written by Kohei Ueda and Akira Yasuda; one-value solution method of lift surface theory: Kyushu University Engineering Bulletin Vol. 51, No. 5). This graph shows the processed values, with the horizontal axis representing the fin length ratio to the propeller diameter, and the vertical axis representing the thrust value. Solid line is 60-12
0 "The dotted lines indicate the respective thrust values from 240 to 285", and when the fin propeller diameter ratio becomes 0.7 or more, it hardly increases any more on the starboard side, whereas on the port side, the fin propeller diameter ratio increases. The larger the thrust, the greater the thrust. From this figure, it can be seen that the thrust values are high in the upper starboard region and the lower port region. 7th
The same trend as shown in the figure is confirmed.

第１図は上記の実験及び綿密な計算に基づいて設計され
た本発明の実施例の背面図で、第１０図の従来例と対比
される。バルブの外形１に対しプロペラ回転の外径位置
を２とする。右舷上側領域には複数枚のフィン３がバル
ブ１に放射状に固着されプロペラ外径位置２より短く配
置されている。また左舷下側領域にはプロペラ外径位置
に達する複数枚のフィン４が配置される。FIG. 1 is a rear view of an embodiment of the present invention designed based on the above experiments and careful calculations, and is compared with the conventional example shown in FIG. Assume that the outer diameter position of the propeller rotation is 2 for the outer diameter 1 of the valve. A plurality of fins 3 are radially fixed to the valve 1 in the upper starboard region and are arranged shorter than the propeller outer diameter position 2. Further, a plurality of fins 4 are arranged in the lower port side region, reaching the outer diameter position of the propeller.

対比される従来のものは第１０図で右舷側と左舷側とに
対称にフィン３．４が配置されており、フィンの全くな
いものに対して第１θ図のものでは３％推進効率が向上
するに対し第１図のものにおいては約１０％の推進効率
の向上となる。具体的なフィンの大きさ、配置と、その
推進効率の増加率を次表に示す。図中へ、Ｂ、Ｃは第１
０図に相当し、Ｄ、Ｅは第１図に相当する。The conventional model to be compared is shown in Fig. 10, in which fins 3.4 are arranged symmetrically on the starboard and port sides, and the propulsion efficiency of the one in Fig. 1θ is improved by 3% compared to the one without any fins. On the other hand, in the case of the one shown in FIG. 1, the propulsion efficiency is improved by about 10%. The specific size and arrangement of the fins and the rate of increase in propulsion efficiency are shown in the table below. Into the diagram, B and C are the first
0 and D and E correspond to FIG. 1.

＾、Ｂ、Ｃは従来例、Ｄ、Ｅは本発明例。^, B and C are conventional examples, and D and E are examples of the present invention.

（効果） 上記説明で述べたように本発明はプロペラ後流中にフィ
ンを最も効果的に配置することによって、回収可能な回
転エネルギーを有効に回収することが出来るので、船舶
の推進効率を大幅に向上させ、海運業界に寄与するとこ
ろの大きな発明である。(Effects) As stated in the above explanation, the present invention can effectively recover recoverable rotational energy by arranging the fins most effectively in the wake of the propeller, thereby significantly increasing the propulsion efficiency of ships. This is a major invention that will improve the shipping industry and contribute to the shipping industry.

なお、本発明の実施例はバルブ付フィンについて述べた
が、バルブのないものについてもその作用効果は顕著で
あり、フィンの付は根にバルブを付加することによって
、更にフィンの効率を向上させることが出来るものであ
る。Although the embodiments of the present invention have been described with respect to fins with valves, the effect of the fins without valves is also remarkable, and the efficiency of the fins can be further improved by adding valves to the roots. It is something that can be done.

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

第１図は本発明を説明するための実施例を示す背面図、
第２図は実験結果を示す伴流分布図、第３図はプロペラ
後流分布図、第４図は流入角度分布図、第５図は推力分
布図、第６図は周方向推力分布図、第７図は半径方向推
力分布図、第８図はフィンの半径方向スラスト分布図、
第９図は従来例の斜視図、第１０図は第１図に対比され
る従来例の背面図である。 １−・・バルブ外形、２・−プロペラ回転外径、３−・
右舷側フィン、４−４舷側フイン。FIG. 1 is a rear view showing an embodiment for explaining the present invention;
Figure 2 is a wake distribution diagram showing the experimental results, Figure 3 is a propeller wake distribution diagram, Figure 4 is an inflow angle distribution diagram, Figure 5 is a thrust distribution diagram, Figure 6 is a circumferential thrust distribution diagram, Figure 7 is a radial thrust distribution diagram, Figure 8 is a radial thrust distribution diagram of the fin,
FIG. 9 is a perspective view of the conventional example, and FIG. 10 is a rear view of the conventional example compared to FIG. 1--Valve outer diameter, 2--Propeller rotation outer diameter, 3--
Starboard side fin, 4-4 starboard side fin.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）推進用プロペラの後方に近接してプロペラ軸心に
フィンの取付け中心位置を一致させて、右回転プロペラ
についてはフィンを右舷側で上半分の領域に、左舷側で
下半分の領域に設け、また左回転プロペラについてはフ
ィンを左舷側で上半分の領域に、右舷側で下半分の領域
に設けたことを特徴とする非対称フィン。(1) Close to the rear of the propulsion propeller, align the fin installation center with the propeller axis, and for right-handed propellers, place the fins in the upper half area on the starboard side and in the lower half area on the port side. and, for a left-handed propeller, an asymmetrical fin characterized in that the fin is provided in an upper half region on the port side and in a lower half region on the starboard side. （２）前記フィンは上記何れかの舷の下半分の領域に設
けたフィンの長さを、相対する舷の上半分の領域に設け
たフィンの長さよりも長くした特許請求の範囲第１項記
載の非対称フィン。(2) The length of the fin provided in the lower half region of either of the above-mentioned ships is longer than the length of the fin provided in the upper half region of the opposing ship. Asymmetrical fins as described.