特許7178077IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

伴流場設計方法、伴流場設計システム、及び伴流場を考慮した船舶

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

船尾伴流の分布形状は、省エネ付加物の効果の向上、及びプロペラ効率の向上やキャビテーションの低減に深く関連するが、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化を実現する手法は今まで提案されていない。 特許文献1には、他の船舶が航行中の流体の圧力と流速とを示す他の流場を模擬的に導出する流場計算プログラムが記載されているが、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化を実現するものではない。 また、特許文献2には、満載状態の形状影響係数(1+K)の58隻の水槽試験での計測結果をデータベースにして、推定回帰式を作成する旨が記載されているが、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化を実現するものではない。 また、特許文献3には、船尾ダクトやラダーフィンは船体に従属的に設計されるため、省エネ付加物に適した船体が設計されない。すなわち、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化を実現するものではない。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

請求項1記載に対応した伴流場設計方法においては、伴流場設計システムを用いた船舶の船尾に生ずる伴流場の設計方法であって、伴流場設計システムが、入力された船体、船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つに対する条件を取得し、入力された条件に対して船体、船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つに対する伴流場を、予め構築した船型と伴流場をリンクさせた船型・伴流場データベースに基づいて解析し、伴流場の解・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の伴流場設計方法によれば、船体(船型)と伴流場の対応付けが容易となり、船尾付加物とプロペラに適した船体を設計することができ、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化が実現する。

また、伴流場設計システムにおける伴流場の設計は、目標とする伴流場に近い船型データの選定を船型・伴流場データベースに基づいて行い、目標とする伴流場が得られる船型を生成する場合には、簡便に船尾付加物とプロペラに適した船型を設計することができる。

また、目標とする伴流場に近い船型データを複数選定し、平均化して目標とする伴流場が得られる船型を生成する場合には、より効率的に、また的確に船尾付加物とプロペラに適した船型を設計することができる。

また、目標とする伴流場を得られる船型を生成した後、船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つの設計を行う場合には、船型を生成した後、船尾付加物、及びプロペラの詳細設計を行なうことが可能となり、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化をより精度よく行うことができる。

また、伴流場設計システムにおいて、船型・伴流場データベースに基づいて、船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つに適した最適伴流場データベースを構築し、最適伴流場データベースを利用し船体の制約条件を考慮した上、船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つに適した伴流場を選定する場合には、最適伴流場データベースを利用し船体の制約条件に合わせて船尾付加物、及びプロペラの目標とする最適な伴流場を得ることができる。

また、船体の制約条件を考慮した船型を生成する場合には、船尾付加物、及びプロペラに適した伴流場を実現する船型を船体の制約条件を考慮したうえ生成できるので、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化をより精度よく行うことができる。

また、伴流場設計システムにおいて、船体の制約条件を設定し、船型・伴流場データベースに基づいて制約条件に対する伴流場の統計的解析を行い、制約条件の下での伴流場統計データを得る場合には、船型情報が不明な場合や、伴流場の推定が行えない場合であっても、一定の制約条件下のどの船舶に対しても一般に最適な効果がある船尾付加物やプロペラの設計が可能となる。例えば、船体の詳細な設計情報が不明な既存船や流場解析が予算の関係で行なえない新造船等への伴流場の推定を通じた最適な船尾付加物やプロペラの設計が可能となる。

また、伴流場統計データを基に、制約条件の下での船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つの最適な設計を行う場合には、船型情報が不明な場合や、伴流場の推定が行えない場合であっても、伴流場統計データを基に、一定の制約条件下のどの船舶に対しても一般に最適な効果がある船尾付加物やプロペラを設計することができる。

また、伴流場設計システムの船型・伴流場データベースにおける伴流場は、船型が変わっても流れの変化の少ない節を有した流場である場合には、節を有した流場を用いて、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化を行うことができる。例えば、流れの変化の少ない節に船尾付加物、及びプロペラを臨ませて、性能の向上を図ることができる。

また、本発明の伴流場設計システムによれば、船体(船型)と伴流場の対応付けが容易となり、船尾付加物とプロペラに適した船体を設計することができ、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化が実現する。

また、伴流場解析手段が、目標とする伴流場に近い船型データの選定を船型・伴流場データベース手段に基づいて行い、選定した船型データに従って、伴流場設計手段が、目標とする伴流場が得られる船型を生成する場合には、簡便に船尾付加物とプロペラに適した船型を設計することができる。

また、伴流場設計手段における伴流場の設計は、目標とする伴流場に近い複数の船型データを、平均化して目標とする伴流場が得られる船型を生成する場合には、より効率的に、また的確に船尾付加物とプロペラに適した船型を設計することができる。

また、伴流場設計手段における伴流場の設計は、目標とする伴流場が得られる船型を生成した後、船尾付加物、及びプロペラの少なくとも一つの設計を行う場合には、船型を生成した後、船尾付加物、及びプロペラの詳細設計を行なうことが可能となり、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化をより精度よく行うことができる。

また、本発明の伴流場を考慮した船舶によれば、伴流場の設計結果に基づいた船尾付加物としてダクトを用い、ダクトの伴流場に対応する開き角を-3°以上14°以下とした条件に適した船体を備え、船体がS.S.2.0付近の船底部を、船型・伴流場データベースに記憶され伴流場の設計に用いた原型船の船体よりも肥大させ伴流場の改善を図った船体であることで、船体、船尾付加物、及びプロペラの全体最適化を実現した船舶を提供することができる。また、伴流場として効果の大きな開き角の範囲にダクトを臨ませることができ、ダクトによる省エネ効果をより一層高めることができる。また、船尾縦渦を強め、その中心をプロペラ軸芯と同等の高さに下げることができ、伴流場の改善が図れる。

また、伴流場の流れのダクトに対する流入角の変動幅を25°以下とした条件に適した船体である場合には、伴流場を考慮してダクトによる省エネ効果をより一層高めることができる。

また、流入角を25°以下とする範囲は、少なくともダクトの縦方向中心線の上部交点0°から90°の範囲内とした場合には、伴流場として効果の大きな流入角の範囲にダクトを臨ませることができ、ダクトによる省エネ効果を効率的に高めることができる。

また、本発明の伴流場を考慮した船舶によれば、伴流場の設計結果に基づいたプロペラが、伴流場の流れを受けるプロペラ面を有し、プロペラの半径の60%以上100%以下の位置で、プロペラ面に対する伴流場の流れの周方向分布の変動率を0.4以下とし得る条件に適した船体を備え、船体がS.S.2.0付近の船底部を、船型・伴流場データベースに記憶され伴流場の設計に用いた原型船の船体よりも肥大させ伴流場の改善を図った船体であることで、伴流場を考慮してプロペラ効率をより一層高めることができる。また、プロペラとして効果の大きい範囲の変動率を押さえられるため、効率的にプロペラ効率を高めることができる。また、船尾縦渦を強め、その中心をプロペラ軸芯と同等の高さに下げることができ、伴流場の改善が図れる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明の本実施形態による伴流場設計システムのブロック図
【図2】 同船型データベースに格納されている船型例(S.S.1.0)を示す図
【図3】 同船型データベースに格納されている船型例(船尾プロファイル)を示す図
【図4】 同伴流場データベース(プロペラ面の伴流分布)の例を示す図
【図5】 同2730個体の船型の全ての流場データについて軸方向の流速分布をプロペラ半径位置毎にまとめた図
【図6】 同2730個体の船型全ての伴流場データのダクト翼断面への流入角の分布を示す図
【図7】 同伴流場設計方法を示すフロー図
【図8】 同目標とする伴流場の設計方法を示すフロー図
【図9】 同設計した伴流分布を示す図
【図10】 同原型船と生成した船型の比較図(S.S.1.0)
【図11】 同原型船と生成した船型の比較図(船尾プロファイル)
【図12】 本発明の他の実施形態による伴流場設計方法を示すフロー図
【図13】 原船型を用いた水槽試験の様子を示す図
【図14】 生成した船型を用いた水槽試験の様子を示す図
【図15】 原型船の計測した伴流分布を示す図
【図16】 生成した船型(システム出力船型)の計測した伴流分布を示す図
【図17】 原船型におけるダクト翼断面への周方向流入角の分布を示す図
【図18】 生成した船型におけるダクト翼断面への周方向流入角の分布を示す図
【図19】 ダクト流入角αの説明図
【図20】 ダクト位置θの説明図
【図21】 生成した船型の省エネ効果を原船型と比較して示す図
【図22】 原船型の軸方向流速の流方向分布を示す図
【図23】 生成した船型の軸方向流速の流方向分布を示す図
【図24】 従来の船体、船尾付加物、及びプロペラの設計方法を示すフロー図
【図25】 先行研究で検討した伴流設計システムの概要図

代表図 図1本件の代表的な図

10 条件入力手段 20 船型・伴流場データベース手段 30 伴流場解析手段 40 伴流場設計手段 50 伴流場出力手段

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