專利名稱：船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改善螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的伴流分布從而取得伴流增 益，并提高了螺旋槳效率的葉片的船舶。
背景技術(shù)：
一般地，船體橫剖面積在船體中央部(midship)附近最大，隨著靠 近船尾和船首逐漸減小。就油輪和散裝貨船這些低速船來說，可選擇船 體橫剖面形狀在30 %左右的垂線間長(length between perpendiculars ) 的范圍內(nèi)等于船體中央部的橫剖面形狀的龐大船形。此外，船體橫剖面 形狀等于船體中央部分的橫剖面形狀的船體部分稱為船體平行部 (parallel body )。
并且，垂線間長是艉垂線 (after perpendicular,以下將其縮寫為 A.P.)與艏垂線(fore perpendicular,以下將其縮寫為RP.)的水平距 離。這里，A.P.是通過滿載水線(load line)和舵柱(rudder stock)中 心線的交點的垂線，F(xiàn).P.是通過滿載水線和艏柱(stem)前緣的交點的 垂線。
此外，船體橫剖線(square station,以下將其縮寫為SS )是以A.P. 為0、 F.P.為10的無因次坐標(biāo)。該SS在船體線型技術(shù)領(lǐng)域中用于表示 船體的前后方向的位置。在上述龐大船形的情況下，在大致SS3.5至 SS6.5之間為船體平行部。
船體中央部的橫剖面、即船體中部剖面(midship section)大致呈 矩形，并且船側(cè)與船底之間的部分的輪廓呈圓弧狀。該圓弧部稱為舭部 (bilge),該半徑稱為舭部半徑。另外，舭部的上端即圓弧與船側(cè)的垂 直面之間的交界的高度為舭部高度。在商船的情況下，船體中部剖面的 舭部半徑最多為船體深度的一成左右。
在船體平行部，舭部半徑和舭部高度一定。但是，隨著遠(yuǎn)離船體平 行部，舭部半徑逐漸增大，船底的水平部和船側(cè)的垂直部消失，最終變?yōu)橐郧€來構(gòu)成整個船體的橫剖面。此外，為了安裝螺旋槳和舵，在船
尾附近對船體的下部進(jìn)行切口而形成懸空部(overhang)。
并且，當(dāng)這種船舶以一定速度直線前進(jìn)時，船體平行部周圍的海水 沿著船側(cè)和船底而平行流過。但是，在船體平行部的后方，在船體平行 部處平行于船側(cè)流過的水流朝向懸空部，因此產(chǎn)生下降流。此外，在船 底的下方，平行于船底流過的水流朝向懸空部，因此形成上升流。該下 降流與上升流交叉而形成漩渦(舭部漩渦)并從船體脫離。因此，產(chǎn)生 船體后方的壓力下降而船體阻力增加的問題。
此外，從船體表面脫離的舭部旋渦有時不流入螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面，而 經(jīng)過螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的上方流向船體后方。因此，也產(chǎn)生螺旋槳的推進(jìn) 效率降低而不能取得伴流增益(wake gain)的問題。
因此，本申請的發(fā)明人之一，在專利文獻(xiàn)l中，提出了下述的技術(shù) 方案，即，在船體平行部的后方的舭部具備葉片(以下稱為舭部葉片)， 把從船體表面脫離了的舭部凝渦向螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面引導(dǎo)，從而改善螺旋 槳的旋轉(zhuǎn)面上的伴流分布的技術(shù)方案。以下，將對這種舭部葉片簡單地 進(jìn)行說明。
圖6~圖8是專利文獻(xiàn)1所公開的船舶的船體后部的外觀圖。并且， 圖6是立體圖、圖7是側(cè)視圖、圖8是俯視圖。
如圖6 ~圖8所示，船體11上安裝有舵12、螺旋槳13以及舭部葉 片14。船體11的船底平行部在船體平行部后端剖面15處結(jié)束，船體 11向船尾端逐漸收攏。并且，在船體11中，船體平行部后端剖面15大 概位于SS3.4處。此外，16為船側(cè)外板平行部交界線，即表示船側(cè)和舭 部的交界線(參照圖7)。
由于舭部葉片14需要配置在舭部漩渦發(fā)生點的后方，所以舭部葉 片14的起點(前端)17，在從船體平行部后端剖面15后方的SS1.5到 SS2.5的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。此外，由于舭部葉片14需要配置在舭部漩渦 的上方附近，所以舭部葉片14的起點17的高度，設(shè)置得比船底平行部 的舭部漩渦的上端低。此外，舭部葉片14的終點(后端)18，設(shè)置得 比起點17高，在側(cè)視圖中，設(shè)置為舭部葉片14自船首朝向船尾而具有向上3。
~30°的傾斜(參照圖7)。
并且，舭部葉片14的有效長度19，優(yōu)選設(shè)置為小于或等于在船體 平行部處的舭部半徑。另外，舭部葉片14的寬度20，優(yōu)選設(shè)置為船體 平行部的舭部半徑的20% ~50% (參照圖8)。
圖9是自船尾方向看到的船體ll的圖，圖7中表示有在由A-A線、 B-B線所表示的剖面處截斷了的橫剖面(即在起點17和終點18處的 船體橫剖面)和舭部葉片14。由如圖9可以判定，舭部葉片14被安裝 成其導(dǎo)流面(受水面)垂直于船體外板。
圖IO是對舭部葉片14的作用進(jìn)行說明的說明圖。當(dāng)未設(shè)置舭部葉 片14的情況下，如流線21所示的那樣，舭部漩渦在船體平行部的后端 附近從船體脫離，并流向螺旋槳13的上方區(qū)域22。因此，舭部漩渦的 上端未流入螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面。另一方面，若設(shè)置舭部葉片14，則朝 向區(qū)域22的舭部凝渦的水流向下偏轉(zhuǎn)，如流線23所示的那樣，凝渦整 體都流入螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面。
圖11和圖12是螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面處的伴流分布圖。圖ll表示未 設(shè)置舭部葉片14的情況，圖12表示設(shè)置了舭部葉片14的情況。并且， 在圖11和圖12中，標(biāo)在等高線上的數(shù)值是被稱為伴流系數(shù)(wake coefficient)的無因次數(shù)。若設(shè)船速為V、流入螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面的水 流的速度為Va，則伴流系數(shù)用(V-Va)/V表示。若伴流系數(shù)增大， 則自螺旋槳13觀察到的流入螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面的水流的相對速度減 小，所以螺旋槳13的推進(jìn)效率得以提高。
對圖11和圖12進(jìn)行比較可知，舭部葉片14把從船體脫離的舭部漩 渦向螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面引導(dǎo)，增大了螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面上的伴流。
專利文獻(xiàn)l:日本實用新型注冊第3097653號
由此，根據(jù)專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明，由于增大了螺旋槳13的旋 轉(zhuǎn)面上的伴流，所以可以提高螺旋槳13的推進(jìn)效率。
然而，由舭部葉片14向螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面引導(dǎo)的舭部旋渦，偏向 螺旋槳13的旋轉(zhuǎn)面的上半圓，舭部葉片14的效果未影響到下半圓。因此，和上半圓相比下半圓的伴流系數(shù)小(參照圖12)。即，專利文獻(xiàn)1 所記載的發(fā)明的螺旋槳2的推進(jìn)效率的改善仍然不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述問題而做出的，目的在于把沿著螺旋槳的正 前下方船體表面的水流引導(dǎo)向螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的下半圓，從而改善下半
圓中的伴流分布，并且激發(fā)和螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向逆向的回旋流，從而提 高螺旋槳的效率并改善船舶的燃料消耗。
本發(fā)明的船舶的第l種構(gòu)造是，分別在比船體平行部的后端靠后的、 舭部的兩舷外板上具備舭部葉片，在船尾端的螺旋槳軸轂軸包架 (bossing)附近的兩舷外板上具備船尾端葉片的船舶，其特征在于，上 述舭部葉片的輪廓呈朝向船尾方向而向上傾斜，上述船尾端葉片的后端 部的輪廓呈與螺旋槳前進(jìn)時的旋轉(zhuǎn)方向逆向的傾斜狀態(tài)。
這里，所謂的輪廓是指，在側(cè)視圖(自船體的右舷或左舷看葉片的 正投影圖)中呈現(xiàn)的葉片的形狀。
此外，所謂的呈與螺旋槳前進(jìn)時的旋轉(zhuǎn)方向逆向的傾斜表示在具 有右旋螺旋槳(自船尾方向看，在順時針旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生前進(jìn)推力的螺旋槳) 的船舶中，在右舷葉片的后端部側(cè)施加朝向船尾方向并向上的傾斜，另 一方面，在左舷的葉片的后端部側(cè)施加朝向船尾方向并向下的傾斜。另 外，也表示在具有左旋螺旋槳的船舶中，在右舷葉片的后端部施加朝 向船尾方向而向下的傾斜，另一方面，在左舷葉片的后端部施加朝向船 尾方向而向上的傾斜。
根據(jù)這種構(gòu)造，由于船體上設(shè)置有船尾端葉片和舭部葉片這兩種的 葉片，所以利用船尾端葉片來改善螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的下半圓的伴流分 布，利用舭部葉片來改善螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的上半圓的伴流分布，因而在 螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的整個區(qū)域內(nèi)改善伴流分布，其結(jié)果，船舶的燃料消耗 率提高。
此外，由于在船尾端葉片的后端施加和上述螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向逆向 的傾斜，所以激發(fā)了與螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向逆向的回旋流。因此，螺旋槳 槳葉相對于水流的仰角增大，并且，螺旋槳外觀上的螺距變大，所以改善了螺旋槳效率。
本發(fā)明的船舶的第2種構(gòu)造，在第l種構(gòu)造的基礎(chǔ)上，其特征在于， 上述船尾端葉片的前端部的輪廓，呈朝向船尾方向而向上平緩傾斜。
根據(jù)這種構(gòu)造，因為在船尾端葉片的前端施加朝向船尾方向而向上 的緩傾斜，所以，朝向船尾方向并流向斜上方的船體表面的水流以小角 度打到船尾端葉片上。因此，可以抑制由葉片引起的阻力增加，并且能 夠有效地改變水流的方向。并且，這里，所謂的平緩傾斜表示與葉片的 后端側(cè)相比傾斜舒緩。
此外，如果利用平滑的曲線連結(jié)船尾端葉片的前端部和后端部的輪 廓，則在前端部和后端部的交界處水流不會散亂，因此可以進(jìn)一步有效 地改變水流的方向。
本發(fā)明的船舶的第3中構(gòu)造，在上述第1或第2中構(gòu)造的基礎(chǔ)上， 其特征在于，上述舭部葉片及船尾端葉片為單板葉片。
這里，所謂的單板葉片指僅由從單個的板材剪裁下的部件構(gòu)成的葉 片，是和組裝多個部件而成的拚裝(buildup)葉片相對的概念。
根據(jù)這種構(gòu)造，因為僅通過截斷和彎曲加工就能制造葉片，所以可 以廉價地制造葉片。以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)改善船舶的推進(jìn)效率、改善燃料消耗率。


圖l是表示本發(fā)明的實施例的船舶的側(cè)視圖。
圖2是自船尾方向看到的上述船舶的圖。
圖3是本發(fā)明實施例的右舷側(cè)的船尾端葉片的側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明實施例的左舷側(cè)的船尾端葉片的側(cè)視圖。
圖5是本發(fā)明的實施例的舭部葉片的側(cè)視圖。圖6是表示以往技術(shù)的例子的船舶的船體后部的立體圖。
圖7是上述船舶的側(cè)視圖。
圖8是上述船舶的俯視圖。
圖9是自船尾方向看到的上述船舶的圖。
圖IO是說明舭部葉片的作用的說明圖。
圖11是未設(shè)置舭部葉片情況下的螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面處的伴流分布圖。
圖12是設(shè)置了舭部葉片情況下的螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面處的伴流分布圖。
符號說明1:船體、2:螺旋槳、3:船尾端葉片、3p:左舷的船 尾端葉片、3s:右舷的船尾端葉片、4:舭部葉片、5:船側(cè)外板平行部 交界線、6:船體平行部后端、7:懸空部的最內(nèi)部、8:螺旋槳的轂(boss) 的外徑、9:船尾管、11:船體、12:舵、13:螺旋槳、14:舭部葉片、 15:船體平行部后端剖面、16:船側(cè)外板平行部交界線、17:起點、18: 終點、19:有效長度、20:寬度、21:流線、22:區(qū)域、23:流線。
具體實施例方式
以下，參照附圖對用來實施本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說明。 實施例
圖l是本發(fā)明的實施例的船舶的側(cè)視圖，表示有比船體l的船體中 部(SS5)靠后的部分。如圖1所示，船體1在船尾具備螺旋槳2，并 且分別在螺旋槳2的正前具備船尾端葉片3，在SS2.4附近的舭部具備 舭部葉片4。此外，5表示船側(cè)外板平行部交界線，6表示船體平行部后 端，7表示懸空部的最內(nèi)部。并且，螺旋槳2是在自船尾看順時針旋轉(zhuǎn) 時產(chǎn)生前進(jìn)推力的右旋的螺旋槳。因此，在船體l前進(jìn)時，在螺旋槳2 的旋轉(zhuǎn)面的(自船尾看)右側(cè)，螺旋槳2的槳葉從上向下移動，在左側(cè) 從下向上移動。
船尾端葉片3是配置在螺旋槳2的正前的船尾部的兩側(cè)的導(dǎo)流葉 片。右舷的船尾端葉片3s的后端部朝向船尾而向上傾斜，未圖示的左舷的船尾端葉片3p的后端部朝向船尾而向下傾斜。因此，右舷側(cè)的船 尾端葉片3s向上引導(dǎo)朝向螺旋槳2的水流，左舷側(cè)的船尾端葉片3p向 下引導(dǎo)朝向螺旋槳2的水流。由此，船尾端葉片3就激發(fā)出來和螺旋槳 2的旋轉(zhuǎn)方向逆向的回旋流。
此外，左右舷的船尾端葉片3的前端部都朝向船首方向而具備平緩 的向下傾斜度。具備該向下傾斜度，由此可以減小相對從船底流向船尾 的懸空部的水流a的迎角。因此，可以抑制船尾端葉片3的表面上發(fā)生 的湍流，可以有效地向螺旋槳2的旋轉(zhuǎn)面的下半圓引導(dǎo)水流a。
舭部葉片4是對稱地配置在船體1的左右舷上的導(dǎo)流葉片。并且， 由于已經(jīng)對舭部葉片4的作用和效果進(jìn)行了闡述，所以在此省略了說明。
圖2是自船尾方向看到的船體1的圖，表示有在由圖1中以A-A 線、B-B線以及C-C線所表示的剖面進(jìn)行截斷的橫剖面和船尾端葉 片3以及舭部葉片4。如圖2所示，船尾端葉片3和舭部葉片4被安裝 成其導(dǎo)流面垂直于船體外板。并且，8表示螺旋槳2的轂的外徑，P表 示螺旋槳2的旋轉(zhuǎn)方向，F(xiàn)s表示由右舷的船尾端葉片3s所引導(dǎo)的水流 的方向，并且，F(xiàn)p表示左舷的船尾端葉片3p所引導(dǎo)的水流的方向。
圖3是右舷的船尾端葉片3s的側(cè)視圖。此外，圖4是左舷的船尾端 葉片3的側(cè)視圖。
船尾端葉片3是把從螺旋槳2的前方的船底部流向懸空部的水流a (參照圖1)引導(dǎo)向螺旋槳2的旋轉(zhuǎn)面的下半圓的導(dǎo)流葉片。因此，比 螺旋槳2的中心靠下，并且最好盡可能地使之接近懸空部的最內(nèi)部7(參 照圖1)。因此，以船尾端葉片3的最后端在螺旋槳2的軸轂軸包架的下 端附近的方式來選擇船尾端葉片3的位置。
以螺旋槳2的直徑Dp為基準(zhǔn)而適當(dāng)?shù)剡x擇船尾端葉片3的長度和 寬度。若將船尾端葉片3的大小設(shè)置在必要以上的話，則船尾端葉片3 自身會成為阻力源，從而會消弱消減燃料消耗的效果。因此，通過實驗 或計算來求得船尾端葉片3的長度和寬度。并且，船尾端葉片3的長度 的優(yōu)選值大致在0.5Dp到l.ODp之間。
此外，在船尾端葉片3的前端部施加朝向船首方向而向下3。 ~5°左右的向下傾斜度，來減小相對于流入船尾端葉片3的水流的迎角。
在右舷的船尾端葉片3s的后端部，施加朝向船尾方向而升高15。~ 25。的傾斜度(參照圖3),在右舷船尾端葉片3p的后端部，施加朝向船 尾方向而下降15°~25°的傾斜度(參照圖4)。并且，通過實驗來決定 船尾端葉片3的后端部的角度。
此外，船尾端葉片3的傾斜度，在前端部和后端部不同，但這種傾 斜最好是連續(xù)變化的。這是因為若前端部和后端部的交界處有折角，則 在該部分水流會發(fā)生散亂的緣故。在本實施例中，設(shè)置為在船尾端葉片 3的前端部和后端部處，輪廓呈直線并且利用連接于上述直線的圓弧來 連結(jié)前端部和后端部。
此外，船尾端葉片3是把軋制鋼板沖裁，并以呈現(xiàn)如圖3和圖4所 示的輪廓的方式進(jìn)行彎曲加工而制作的。
圖5是舭部葉片4的側(cè)視圖。如圖5所示，舭部葉片4的前端位于 SS2.4處。此外，由基線而測得的舭部葉片4的前端高度約為1.3m，比 船體平行部的舭部高度1.5低。此外，舭部葉片4的輪廓設(shè)置有朝向船 尾方向而升高的傾斜度。
并且，舭部葉片4和船尾端葉片3同樣地，沖裁一張軋制鋼板而制 作的。
權(quán)利要求
1. 一種船舶，其分別在比船體平行部的后端靠后的、舭部的兩舷外板上具備舭部葉片，在船尾端的螺旋槳軸轂軸包架附近的兩舷外板上具備船尾端葉片，其特征在于，上述舭部葉片的輪廓呈朝向船尾方向而向上傾斜，上述船尾端葉片的后端部的輪廓，呈與螺旋槳前進(jìn)時的旋轉(zhuǎn)方向逆向的傾斜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶，其特征在于，上述船尾端葉片的 前端部的輪廓，呈朝向船尾方向而向上平緩傾斜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶，其特征在于，上述舭部葉片及 船尾端葉片為單板葉片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種船舶，該船舶向螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面的下半圓引導(dǎo)沿著螺旋槳的正前下方的船體表面的水流，改善下半圓中的伴流分布、并且激發(fā)和螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向逆向的回旋流，從而提高螺旋槳效率、改善船舶的燃料消耗。本發(fā)明涉及的船舶，其分別在比船體平行部的后端靠后的、舭部的兩舷外板上具備舭部葉片(4)，在船尾端的螺旋槳軸轂軸包架附近的兩舷外板上具備船尾端葉片(3)，舭部葉片(4)的輪廓呈朝向船尾方向而向上傾斜，船尾端葉片(3)的后端部的輪廓呈與螺旋槳(2)的旋轉(zhuǎn)方向逆向的傾斜。
文檔編號B63B1/08GK101284564SQ20081008979
公開日2008年10月15日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者堀龍明, 青木伊知郎 申請人:株式會社大島造船所