JP2009001212A - Vessel propulsion device and designing method of vessel propulsion device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vessel propulsion device which can reduce a vibromotive force originating in a propeller and aim at an improvement in propulsion efficiency at the time of bollard pull and sailing in the vessel propulsion device equipped with the propeller and a nozzle which is arranged surrounding this propeller and has a wing-like cross-sectional shape, and to provide the designing method of the vessel propulsion device. <P>SOLUTION: The propeller is formed in a propeller shape having a skew angle of more than 20 degrees and less than 60 degrees. The central position of a wing chord length at the chip position of the propeller wing is arranged within the range between 42% behind a nozzle chord length and 55% behind the nozzle chord length from the front edge of the nozzle. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、曳船、トロール船等の作業船で、推進器荷重が大きく、大きな推力を必要とする船舶に装備される船舶用推進装置及び船舶用推進装置の設計方法に関する。   The present invention relates to a marine vessel propulsion apparatus and a marine vessel propulsion apparatus design method that are installed in a marine vessel such as a dredger, a trawler, and the like that has a large thruster load and requires a large thrust.

曳船、トロール船等の作業船で、推進器荷重が大きく、大きな推力を必要とする船舶には、スクリュープロペラを囲んで、横断面が翼形の断面形状をしたノズルが設置され、そのノズルとスクリュープロペラが発生する推力を利用した推進装置が採用されている(例えば、特許文献1参照。)。   A work vessel such as a dredger or trawler, which has a large thruster load and requires a large thrust, is provided with a nozzle that surrounds the screw propeller and has a wing-shaped cross section. A propulsion device using a thrust generated by a propeller is employed (see, for example, Patent Document 1).

このノズル付の推進装置(ノズルプロペラ)は、特に低速域で大きな推進力を必要とされる船舶で使用されており、近年、ノズル付の推進装置の性能を向上させる目的で、ノズルの断面形状自体の開発も行われてきている(例えば、特許文献2参照。)。特に、この種の開発では、船が静止時に対象物を引く力であるボラードスラストの向上を図ることを目的とすることが多い。   This nozzle-equipped propulsion device (nozzle propeller) is used in ships that require a large propulsive force especially at low speeds. In recent years, the cross-sectional shape of the nozzle has been improved for the purpose of improving the performance of the nozzle-equipped propulsion device. Development itself has also been carried out (for example, see Patent Document 2). In particular, this type of development is often aimed at improving bollard thrust, which is a force that pulls an object when the ship is stationary.

これらのノズルプロペラは、ノズルだけでなくプロペラにも大きな推力を発生させることになるため、プロペラの翼背面上にはキャビテーション(空洞現象)が発生し易く、振動の問題や翼チップ付近のノズル内面にキャビテーションエロージョンが発生する恐れがある。そのため、ノズルの内面を、鉄材ではなく、耐エロージョン性能に優れたステンレス鋼材で形成することもあった。   Since these nozzle propellers generate a large thrust not only in the nozzle but also in the propeller, cavitation (cavity phenomenon) is likely to occur on the back of the wing of the propeller, causing vibration problems and the inner surface of the nozzle near the wing tip. May cause cavitation erosion. For this reason, the inner surface of the nozzle may be formed of a stainless steel material having excellent erosion resistance performance instead of an iron material.

このキャビテーションエロージョン対策の一つとして、通常のノズル無しのプロペラの場合には、スキュー角を付けたプロペラ形状を採用して、キャビテーションの発生を制御することが行われている。しかしながら、プロペラ翼のスキュー量を大きくする程プロペラの効率は悪くなる。そのため、従来技術においては、ノズルプロペラには、図9〜図11に示すように、スキューが無く、レーキ(Rake)の分布が直線状であるプロペラ翼20Xを採用し、このプロペラ翼20Xの中心位置Pcとノズル30の翼弦長の中央位置Ncとを一致させるように配置している。なお、図中のTmaxはプロペラ翼の最大翼厚を示す。   As one countermeasure against cavitation erosion, in the case of a normal propeller without a nozzle, a propeller shape with a skew angle is employed to control the occurrence of cavitation. However, the propeller efficiency becomes worse as the skew amount of the propeller blade is increased. Therefore, in the prior art, as shown in FIGS. 9 to 11, the propeller blade 20 </ b> X having no skew and a rake distribution is used as the nozzle propeller, and the center of the propeller blade 20 </ b> X is used. The position Pc and the center position Nc of the chord length of the nozzle 30 are arranged to coincide with each other. In the figure, Tmax indicates the maximum blade thickness of the propeller blade.

また、プロペラを原因とする起振力を低減できるスキュー角度としては、一般的に20度以上が好ましく最大でも60度以下が好ましいことが知られている。しかし、新たなノズルプロペラとして、このスキュー角が20度以上のスキュープロペラ翼をノズルプロペラに採用して、従来技術には無いノズルプロペラを開発しようとすると、次のような問題が生じる。   Further, it is known that the skew angle that can reduce the vibration force caused by the propeller is generally 20 degrees or more, and preferably 60 degrees or less at the maximum. However, as a new nozzle propeller, when a skew propeller blade having a skew angle of 20 degrees or more is employed in the nozzle propeller and a nozzle propeller that does not exist in the prior art is developed, the following problems arise.

つまり、単純に、図12や図14に示すような20度以上のスキュー角αが採用されているプロペラ翼20Y、20Zをノズルプロペラに採用すると、図13や図15に示すように、プロペラ翼20Y、20Zのチップ(先端)位置21での翼弦長の中央位置Pcは、ノズル30の翼弦長の中央位置Ncよりも後方になってしまうため、ノズルプロペラとしての効率が著しく低下する。そのため、できるだけ効率を向上させたいという要求とは逆行した結果となる。   That is, when the propeller blades 20Y and 20Z having a skew angle α of 20 degrees or more as shown in FIGS. 12 and 14 are simply adopted in the nozzle propeller, as shown in FIGS. 13 and 15, the propeller blades are used. Since the center position Pc of the chord length at the tip (tip) position 21 of 20Y and 20Z is behind the center position Nc of the chord length of the nozzle 30, the efficiency as a nozzle propeller is significantly reduced. For this reason, the result is the reverse of the request to improve efficiency as much as possible.

特に、ボラード状態におけるスラストの向上及び航走時の推進効率の向上を図るために、図8に示すような従来の19A翼形(点線C)と異なる翼形を有するノズル(実線A、一点鎖線B)を採用するノズルプロペラのような場合においては、ノズル内面の円筒面の部分(P1とP2の間の直線部分)も狭くなる傾向にあるので、プロペラ翼のチップの前後位置がノズルプロペラの性能に及ぼす影響がより大きなものとなる。これらの円筒面の部分が狭いノズルでは、プロペラ翼のチップの中心位置が後方にずれると、この円筒面の部分から外れる場合も生じる。従って、この前後方向の相対位置の問題は、ノズルプロペラにスキュープロペラを採用する際に重要な問題となる。
特開昭57−994号公報 特開2006−90750号公報
In particular, in order to improve the thrust in the bollard state and the propulsion efficiency at the time of sailing, a nozzle having a different airfoil from the conventional 19A airfoil (dotted line C) as shown in FIG. In the case of a nozzle propeller that employs B), the cylindrical surface portion of the nozzle inner surface (the straight portion between P1 and P2) also tends to become narrower, so that the front and rear positions of the tip of the propeller blade are The impact on performance will be greater. In the case of these nozzles having a narrow cylindrical surface portion, if the center position of the tip of the propeller blade is shifted rearward, it may be displaced from the cylindrical surface portion. Therefore, the problem of the relative position in the front-rear direction becomes an important problem when a skew propeller is adopted as the nozzle propeller.
JP-A-57-994 JP 2006-90750 A

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、プロペラ翼と、このプロペラ翼を囲んで配置され、かつ、翼形の断面形状を有するノズルとを備えた船舶用推進装置(スクリュー型ノズルプロペラ)において、プロペラに起因する起振力を低減させると共に、ボラードプルと航走時における推進効率の向上を図ることができる船舶の推進装置と船舶の推進装置の設計方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a marine vessel including a propeller wing and a nozzle that is disposed around the propeller wing and has an airfoil cross-sectional shape. For a marine propulsion device (screw type nozzle propeller), a method for designing a marine vessel propulsion device and a marine vessel propulsion device capable of reducing the vibration force caused by the propeller and improving the propulsion efficiency during bollard pull and navigation Is to provide.

上記の目的を達成するための本発明の船舶用推進装置は、プロペラ翼と、該プロペラ翼を囲んで配置され、かつ、翼形の断面形状を有するノズルとを備えた船舶用推進装置において、前記プロペラ翼を20度以上60度以下のスキュー角度を有するプロペラ形状で形成すると共に、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置を、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置して構成される。   In order to achieve the above object, a marine propulsion device according to the present invention is provided with a propeller wing, and a marine propulsion device that is disposed so as to surround the propeller wing and has a nozzle-shaped cross-sectional shape. The propeller blade is formed in a propeller shape having a skew angle of 20 degrees or more and 60 degrees or less, and the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is 42% behind the nozzle cord length from the front edge of the nozzle And 55% behind the nozzle cord length.

このスキュー角度は図12に示したように、プロペラ翼を前方から見た際に、翼弦長の中央位置を結んだ曲線のプロペラ翼中心からの開き角αで示され、従来型のノズルプロペラでは、図9に示すようにほぼ0度、ノズルが無い一般のプロペラ翼の場合、通常は10度程度である。このスキュー角度を大きくするほどプロペラ翼に発生するキャビテーションを原因とする起振力の低減効果は大きくなるが、プロペラ効率が低下するため、実用的な範囲でスキュー角度が決められている。通常ノズルプロペラの場合は、20度〜30度が採用されることが多い。   As shown in FIG. 12, when the propeller blade is viewed from the front, the skew angle is indicated by an opening angle α from the center of the propeller blade of a curve connecting the center position of the chord length, and the conventional nozzle propeller Then, as shown in FIG. 9, in the case of a general propeller blade without a nozzle, it is usually about 10 degrees. As the skew angle is increased, the effect of reducing the excitation force due to cavitation generated in the propeller blades is increased. However, since the propeller efficiency is reduced, the skew angle is determined within a practical range. In the case of a normal nozzle propeller, 20 degrees to 30 degrees is often adopted.

また、プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置の配置に関する、ノズルの前縁から上記の範囲は、図8に示すようなノズルの形状を考慮した、図7に示すような実験結果等から得られたものである。   Further, the above range from the front edge of the nozzle regarding the arrangement of the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is the result of the experiment as shown in FIG. 7 in consideration of the shape of the nozzle as shown in FIG. It was obtained from

そして、このプロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置を、ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置することは、次のような構成等とすることで実現できる。   The center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is disposed within a range between 42% rearward of the nozzle cord length and 55% rearward of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. Such a configuration can be realized.

上記の船舶用推進装置において、前記プロペラ翼のプロペラボスへの取り付け位置を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置としたり、前記プロペラ翼を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置とするように、プロペラ翼のレーキ分布を変更したプロペラ形状として形成したりして構成する。このレーキ(Rake)とは、プロペラボスの中心を通る鉛直面とプロペラ翼の各半径位置の断面が交差する点を結んだ線である。通常レーキとはプロペラ翼の前後方向の倒れ方を表している。   In the marine vessel propulsion device, the position of the propeller blade attached to the propeller boss is such that the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is 42% behind the nozzle cord length from the front edge of the nozzle and the nozzle The propeller blade is positioned at a position between 55% rearward of the chord length, or the central position of the chord length at the tip position of the propeller vane is 42 of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. The propeller blade is formed as a propeller shape in which the rake distribution of the propeller blades is changed so that the position is located within the range between% rear and 55% rear of the nozzle cord length. The rake is a line connecting points where the vertical plane passing through the center of the propeller boss and the cross section of each radial position of the propeller blade intersect. The normal rake represents how the propeller wings collapse in the front-rear direction.

また、上記の目的を達成するための本発明の船舶用推進装置の設計方法は、スキュー角度が20度以上60度以下のスキュー型プロペラ翼と、該プロペラ翼を囲んで配置され、かつ、翼形の断面形状を有するノズルとを備えた船舶用推進装置の設計方法であって、前記プロペラ翼のチップ位置での翼弦長の中央位置と前記ノズルの翼弦長の中央位置との相対位置との関係において、前記プロペラ翼におけるチップ位置での翼弦長の中央位置を、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%〜55%後方の間に配置することを特徴とする方法である。   Further, the marine vessel propulsion device design method of the present invention for achieving the above object includes a skew type propeller blade having a skew angle of 20 degrees or more and 60 degrees or less, a propeller blade arranged so as to surround the blade, and the blade A method of designing a marine propulsion device including a nozzle having a cross-sectional shape, the relative position between the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade and the center position of the chord length of the nozzle In this relation, the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is disposed between 42% to 55% of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. .

また、上記の船舶用推進装置の設計方法において、前記プロペラ翼のプロペラボスへの取り付け位置を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置としたり、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置とするように、プロペラ翼のレーキ分布を変更したプロペラ形状として形成したりすることで、プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置を、ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置する。   Further, in the above-described marine propulsion device design method, the position of the propeller blade attached to the propeller boss is such that the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. The central position of the chord length at the tip position of the propeller blade is 42 to the nozzle code length from the front edge of the nozzle. % At the tip position of the propeller blade by forming it as a propeller shape with a modified rake distribution of the propeller blade so that it is located within the range between% rear and 55% rear of the nozzle cord length The central position of the chord length is disposed within a range between 42% rearward of the nozzle cord length and 55% rearward of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle.

本発明の船舶用推進装置及び船舶用推進装置の設計方法によれば、スキュー型のプロペラを採用するとボラード状態及び航走時の推進効率を向上できるだけでなく、ノズルプロペラを原因とする起振力を低減させることができる。   According to the marine vessel propulsion device and the marine vessel propulsion device design method of the present invention, when a skew type propeller is used, not only can the bollard state and the propulsion efficiency during cruising be improved, but also the vibration force caused by the nozzle propeller. Can be reduced.

以下図面を参照して本発明の実施の形態の船舶用推進装置及び船舶用推進装置の設計方法について説明する。   Hereinafter, a marine vessel propulsion device and a marine vessel propulsion device design method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1〜図6に示すように、この本発明の実施の形態の船舶用推進装置であるスキュー型のノズルプロペラ1A、1B、1Cは、プロペラボス10に固定されたプロペラ翼20Aと、このプロペラ翼20Aを囲んで配置され、かつ、翼形の断面形状を有するノズル30とを備えて構成される。   As shown in FIGS. 1 to 6, skew-type nozzle propellers 1 </ b> A, 1 </ b> B, and 1 </ b> C that are marine propulsion devices according to the embodiment of the present invention include a propeller blade 20 </ b> A fixed to a propeller boss 10, and the propeller The nozzle 30 is disposed so as to surround the blade 20A and has an airfoil cross-sectional shape.

このプロペラ翼20A、20B、20Cは、図1に示すように、20度以上60度以下のスキュー角度αを有するプロペラ形状で形成する。このスキュー角度αが、下限の20度より小さいとプロペラ翼に発生するキャビテーションを原因とする起振力の低減効果が小さく、通常ノズルプロペラでは20度〜30度の範囲で使われるが、起振力を小さくする必要があるとさらにスキュー角度は大きく採用される。しかし、上限の60度よりも大きいとプロペラ効率が極端に低下するため、実用的でなくなる。なお、図中の実線22は各半径方向毎の翼弦長の中央位置を示す線である。   As shown in FIG. 1, the propeller blades 20A, 20B, 20C are formed in a propeller shape having a skew angle α of 20 degrees or more and 60 degrees or less. If the skew angle α is smaller than the lower limit of 20 degrees, the effect of reducing the vibration force caused by cavitation generated in the propeller blades is small, and the normal nozzle propeller is used in the range of 20 degrees to 30 degrees. If it is necessary to reduce the force, a larger skew angle is adopted. However, if it is larger than the upper limit of 60 degrees, the propeller efficiency is extremely lowered, so that it is not practical. In addition, the solid line 22 in a figure is a line which shows the center position of the chord length for every radial direction.

それと共に、図2、図3及び図5に示すように、プロペラ翼20A、20B、20Cのチップ21の位置における翼弦長の中央位置Pcを、ノズル30の前縁Nfからノズルコード長Ln(前縁Nfと後縁Neの距離)の42%後方Naとノズルコード長Lnの55%後方Nbの間の範囲Ra内に、言い換えれば、ノズル30の前後位置の中心位置Ncの前方8%Lnの位置Naから中心位置Ncの後方5%Lnの位置Nbの間の範囲Ra内に配置して構成される。   At the same time, as shown in FIGS. 2, 3, and 5, the central position Pc of the chord length at the position of the tip 21 of the propeller blades 20 </ b> A, 20 </ b> B, 20 </ b> C is changed from the leading edge Nf of the nozzle 30 to the nozzle cord length Ln ( In a range Ra between 42% rear Na of the front edge Nf and rear edge Ne) and 55% rear Nb of the nozzle cord length Ln, in other words, 8% Ln forward of the center position Nc of the front-rear position of the nozzle 30 It is arranged in the range Ra between the position Na and the position Nb 5% Ln behind the center position Nc.

そして、図2に示す第1の実施の形態のノズルプロペラ1Aでは、プロペラ翼20Aのチップ位置における翼弦長の中央位置Pcを、そのまま単純にプロペラ翼20Yを従来技術と同様に配置した場合(点線で図示)よりも、プロペラ翼20Aのプロペラボス10への取り付け位置を前方に移動させて配置する。この前方配置により、プロペラ翼20Aのチップ21の位置における翼弦長の中央位置Pcを範囲Ra内に配置する。   In the nozzle propeller 1A according to the first embodiment shown in FIG. 2, when the central position Pc of the chord length at the tip position of the propeller blade 20A is simply arranged in the same manner as in the prior art (FIG. 2) The propeller blade 20 </ b> A is attached to the propeller labs 10 so that the propeller blade 20 </ b> A is moved forward rather than the dotted line. With this forward arrangement, the center position Pc of the chord length at the position of the tip 21 of the propeller blade 20A is arranged within the range Ra.

このプロペラ翼20Aのチップ21の位置における翼弦長の中央位置Pcの配置に関する範囲Raは、図8に示すようなノズルの形状(A、B、C)を考慮した、図7に示す実験結果等の検討から得られたものである。この図7から、範囲Raでプロペラ効率(推進器効率)(KTT/10KQ)が高いことが分かる。このKTTはノズルプロペラのノズル及びプロペラに働く合計スラストのスラスト係数(推力係数)であり、KQはプロペラのトルク係数である。   The range Ra relating to the arrangement of the central position Pc of the chord length at the position of the tip 21 of the propeller blade 20A is the result of the experiment shown in FIG. 7 in consideration of the nozzle shape (A, B, C) as shown in FIG. It was obtained from the examination of the above. FIG. 7 shows that the propeller efficiency (propeller efficiency) (KTT / 10KQ) is high in the range Ra. This KTT is the thrust coefficient (thrust coefficient) of the total thrust acting on the nozzle and propeller of the nozzle propeller, and KQ is the torque coefficient of the propeller.

また、図3に示す第2の実施の形態のノズルプロペラ1Bでは、図4に示すように、プロペラ翼20Bを、プロペラチップ位置のレーキが負の値になるレーキ分布のプロペラ形状として形成する。この第2の実施の形態のノズルプロペラ1Bでは、図4に示すように、プロペラ半径方向で、プロペラ翼の一部分(図4では、プロペラ半径の約0.7倍より外側の部分)だけでレーキ(Rake)を負(−)側にしている。なお、図中のTmaxは最大翼厚を示す。   Further, in the nozzle propeller 1B of the second embodiment shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4, the propeller blade 20B is formed as a propeller shape having a rake distribution in which the rake at the propeller tip position is a negative value. In the nozzle propeller 1B of the second embodiment, as shown in FIG. 4, in the propeller radial direction, only a part of the propeller blade (in FIG. 4, a part outside of about 0.7 times the propeller radius) is raked. (Rake) is set to the negative (-) side. In the figure, Tmax indicates the maximum blade thickness.

また、図5に示す第3の実施の形態のノズルプロペラ1Cでは、図6に示すように、プロペラ翼20Cを、プロペラチップ位置のレーキが負の値になるレーキ分布のプロペラ形状として形成するが、図6に示すように、プロペラ半径方向に関して、殆ど全部でレーキ分布を設け、プロペラ翼の内側(図6ではプロペラ半径の約0.85倍より内側)では、レーキ(Rake)を正(+)側にし、その外側では、レーキを負(−)側にしている。この構成とすることにより、図5に示すように、前方に凸となる量が減少するので、図2,3のノズルプロペラ翼1A,1Bに比べて、プロペラボス長さを短縮できるというメリットが生じる。   Further, in the nozzle propeller 1C of the third embodiment shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the propeller blade 20C is formed as a propeller shape having a rake distribution in which the rake at the propeller tip position is a negative value. 6, the rake distribution is provided almost entirely in the propeller radial direction, and the rake (Rake) is set to be positive (+) inside the propeller blade (inside of about 0.85 times the propeller radius in FIG. 6). The rake is on the negative (−) side on the outside. With this configuration, as shown in FIG. 5, the amount of forward protrusion is reduced, so that the propeller boss length can be shortened compared to the nozzle propeller blades 1A and 1B of FIGS. Arise.

そして、本発明の船舶用推進装置の設計方法は、第1〜第3の実施の形態のノズルプロペラ1A、1B、1Cを設計する設計方法であり、次のように行われる。   The marine propulsion device design method of the present invention is a design method for designing the nozzle propellers 1A, 1B, 1C of the first to third embodiments, and is performed as follows.

先ず、スキュー型プロペラ翼20A、20B、20Cに関しては、スキュー角度が20度以上60度以下のスキュー型プロペラ翼として形成する。また、翼形の断面形状を有するノズル30を、このプロペラ翼20A、20B、20Cを囲んで配置する。   First, the skew type propeller blades 20A, 20B, and 20C are formed as skew type propeller blades having a skew angle of 20 degrees to 60 degrees. A nozzle 30 having an airfoil cross-sectional shape is disposed so as to surround the propeller blades 20A, 20B, and 20C.

そして、プロペラ翼20A、20B、20Cのチップ21の位置での翼弦長の中央位置Pcとノズル30の翼弦長の中央位置Ncとの相対位置との関係において、プロペラ翼20A、20B、20Cにおけるチップ21の位置での翼弦長の中央位置Pcを、ノズル30の前縁Nfからノズルコード長Lnの42%後方〜55%後方の間の範囲Raに配置する。   The propeller blades 20A, 20B, and 20C have propeller blades 20A, 20B, and 20C in the relationship between the relative position between the center position Pc of the chord length at the position of the tip 21 of the propeller blades 20A, 20B, and 20C and the center position Nc of the chord length of the nozzle 30. The center position Pc of the chord length at the position of the tip 21 is arranged in a range Ra between the front edge Nf of the nozzle 30 and 42% rearward to 55% rearward of the nozzle cord length Ln.

この中央位置Pcを範囲Raに配置するに際しては、図2に示すように、プロペラ翼20Aのプロペラボス30への取り付け位置を、従来技術の場合よりも前方に移動して、中央位置Pcが範囲Ra内に配置される位置とする。あるいは、プロペラ翼20B、20Cを、図3〜図6に示すように、プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置とするように、プロペラ翼のレーキ分布を変更したプロペラ形状として形成し、中央位置Pcがプロペラ根部に対して後方に形成されないようにして、中央位置Pcを範囲Ra内に配置する。   When the center position Pc is arranged in the range Ra, as shown in FIG. 2, the position where the propeller blade 20A is attached to the propeller boss 30 is moved further forward than in the case of the prior art, so that the center position Pc is within the range. It is set as the position arrange | positioned in Ra. Alternatively, as shown in FIGS. 3 to 6, the propeller blades 20 </ b> B and 20 </ b> C are arranged such that the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is 42% behind the nozzle cord length from the front edge of the nozzle and the nozzle cord length. It is formed as a propeller shape in which the rake distribution of the propeller blade is changed so that it is located within the range between 55% rearward, and the central position Pc is not formed rearward with respect to the propeller root, The position Pc is arranged within the range Ra.

このレーキ分布としては、図4に示すように、プロペラ翼20Bのチップ近傍の一部分(図4では、プロペラ半径の約0.7倍より外側の部分)だけでレーキを負(−)側にしたり、図6に示すように、プロペラ翼20Cのプロペラ半径方向に関して、殆ど全部でレーキ分布を設け、プロペラ翼20Cの内側(図6ではプロペラ半径の約0.85倍より内側)では、レーキを正(+)側にし、その外側では、レーキを負(−)側にしたりする。   As shown in FIG. 4, the rake distribution may be such that the rake is made negative (−) only at a portion near the tip of the propeller blade 20B (in FIG. 4, a portion outside the propeller radius of about 0.7 times). As shown in FIG. 6, a rake distribution is provided almost entirely in the propeller radial direction of the propeller blade 20C, and the rake is positive on the inside of the propeller blade 20C (inside of about 0.85 times the propeller radius in FIG. 6). On the (+) side, on the outside, the rake is set on the negative (-) side.

なお、プロペラ半径方向に関して、図6に示すように、プロペラ翼20Cの内側をレーキが正(+)側になるように構成とすることにより、図5に示すように、前方に凸となる量を減少させることができるので、図2及び図3のノズルプロペラ1A,1Bに比べて、プロペラボス長さを短縮できるというメリットを得ることができる。   With respect to the propeller radial direction, as shown in FIG. 6, by configuring the inside of the propeller blade 20C so that the rake is on the positive (+) side, as shown in FIG. Therefore, the propeller boss length can be shortened as compared with the nozzle propellers 1A and 1B shown in FIGS.

上記の船舶用推進装置及び船舶用推進装置の設計方法によれば、スキュー型のプロペラを採用して、ノズルプロペラを原因とする起振力を低減させることができ、しかも、ボラード状態及び航走時の推進効率を向上できる。   According to the marine propulsion device and the marine propulsion device design method described above, a skew-type propeller can be employed to reduce the vibration force caused by the nozzle propeller, and the bollard state and cruising. The propulsion efficiency at the time can be improved.

本発明に係る第1の実施の形態のスキュー型プロペラを採用したノズルプロペラの構成を示す部分的な正面投影図である。It is a partial front projection figure which shows the structure of the nozzle propeller which employ | adopted the skew type | mold propeller of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施の形態のノズルプロペラの構成におけるノズルとプロペラの相対的な前後位置関係を示す、ノズル断面を含む側面図である。It is a side view including the nozzle cross section which shows the relative front-back positional relationship of the nozzle and propeller in the structure of the nozzle propeller of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施の形態のノズルプロペラの構成におけるノズルとプロペラの相対的な前後位置関係を示す、ノズル断面を含む側面図である。It is a side view including a nozzle cross section which shows the relative front-and-rear positional relationship of the nozzle and propeller in the structure of the nozzle propeller of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 図3のスキュー型プロペラのプロペラ前後方向に関してのプロペラのレーキ分布と最大翼厚分布を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a rake distribution and a maximum blade thickness distribution of the propeller with respect to the propeller longitudinal direction of the skew type propeller of FIG. 3. 本発明に係る第3の実施の形態のノズルプロペラの構成におけるノズルとプロペラの相対的な前後位置関係を示す、ノズル断面を含む側面図である。It is a side view including a nozzle cross section which shows the relative front-and-rear positional relationship of the nozzle and propeller in the structure of the nozzle propeller of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 図5のスキュー型プロペラのプロペラ前後方向に関してのプロペラのレーキ分布と最大翼厚分布を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a rake distribution and a maximum blade thickness distribution of the propeller with respect to the propeller longitudinal direction of the skew type propeller of FIG. 5. ノズルの前後方向に関しての、ノズルに対するプロペラチップの翼コード長の中心位置の変化とプロペラ効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the change of the center position of the blade | wing code | cord | chord length of the propeller chip | tip with respect to a nozzle, and propeller efficiency regarding the front-back direction of a nozzle. ノズルの形状を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the shape of a nozzle. 従来技術のノズルプロペラのスキュー無しのプロペラを採用したノズルプロペラの構成を示す部分的な正面投影図である。It is a partial front projection figure which shows the structure of the nozzle propeller which employ | adopted the propeller without skew of the nozzle propeller of a prior art. 図9のプロペラを採用したノズルプロペラの構成におけるノズルとプロペラの相対的な前後位置関係を示す、ノズル断面を含む側面図である。FIG. 10 is a side view including a nozzle cross section showing a relative front-rear positional relationship between the nozzle and the propeller in the configuration of the nozzle propeller employing the propeller of FIG. 9. 図9のプロペラ前後方向に関してのプロペラのレーキ分布と最大翼厚分布を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a rake distribution and a maximum blade thickness distribution of the propeller in the propeller front-rear direction of FIG. 9. スキュー型プロペラを適用したノズルプロペラの構成を示す部分的な正面投影図である。It is a partial front projection figure which shows the structure of the nozzle propeller to which the skew type propeller is applied. 単純に図12のスキュー型プロペラを適用した場合のノズルプロペラの構成におけるノズルとプロペラの相対的な前後位置関係を示す、ノズル断面を含む側面図である。FIG. 13 is a side view including a nozzle cross section showing a relative front-rear positional relationship between the nozzle and the propeller in the configuration of the nozzle propeller when the skew type propeller of FIG. 12 is simply applied. 他のスキュー型プロペラを適用したノズルプロペラの構成を示す部分的な正面投影図である。It is a partial front projection figure which shows the structure of the nozzle propeller to which the other skew type | mold propeller is applied. 単純に図14のスキュー型プロペラを適用した場合のノズルプロペラの構成におけるノズルとプロペラの相対的な前後位置関係を示す、ノズル断面を含む側面図である。FIG. 15 is a side view including a nozzle cross section showing a relative front-rear positional relationship between the nozzle and the propeller in the configuration of the nozzle propeller when the skew type propeller of FIG. 14 is simply applied.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B、1C スキュー型のノズルプロペラ(船舶用推進装置)
10 プロペラボス
20A、20B、20C プロペラ翼(スキュー有り)
20X プロペラ翼(スキュー無し)
20Y、20Z プロペラ翼(スキュー有り)
21 チップ
22 翼弦長の中心を結ぶ線
30 ノズル
31 ノズル外面
32 ノズル内面
α スキュー角
Ln ノズルのノズルコード長
Na ノズルの前縁から42%Ln後方の位置(ノズルの中央位置より8%Ln前方の位置)
Nb ノズルの前縁から55%Ln後方の位置(ノズルの中央位置より5%Ln後方の位置)
Nc ノズルの中央位置
Ne ノズルの後縁
Nf ノズルの前縁
Pc プロペラ翼のチップ位置での翼弦長の中央位置
Ra 範囲(NaとNbの間)
1A, 1B, 1C Skew type nozzle propeller (propulsion device for ships)
10 Propellers 20A, 20B, 20C Propeller blades (with skew)
20X propeller wing (no skew)
20Y, 20Z propeller wings (with skew)
21 Tip 22 Line connecting the center of the chord length 30 Nozzle 31 Nozzle outer surface 32 Nozzle inner surface α Skew angle Ln Nozzle code length of nozzle Na 42% Ln behind nozzle front edge (8% Ln forward from nozzle center position) Position of)
Position 55% Ln behind the front edge of the Nb nozzle (position 5% Ln behind the center position of the nozzle)
Nc Nozzle center position Ne Nozzle trailing edge Nf Nozzle leading edge Pc Center position of chord length at tip position of propeller blade Ra Range (between Na and Nb)

Claims (6)

プロペラ翼と、該プロペラ翼を囲んで配置され、かつ、翼形の断面形状を有するノズルとを備えた船舶用推進装置において、前記プロペラ翼を20度以上60度以下のスキュー角度を有するプロペラ形状で形成すると共に、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置を、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置したことを特徴とする船舶用推進装置。   In a marine propulsion device provided with a propeller blade and a nozzle that is disposed so as to surround the propeller blade and has an airfoil cross-sectional shape, the propeller blade has a skew angle of 20 degrees to 60 degrees. And the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is disposed within a range between 42% behind the nozzle cord length and 55% behind the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. A marine vessel propulsion device. 前記プロペラ翼のプロペラボスへの取り付け位置を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置としたことを特徴とする請求項1記載の船舶用推進装置。   The position where the propeller blade is attached to the propeller boss is such that the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is between 42% behind the nozzle cord length and 55% behind the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. The marine vessel propulsion device according to claim 1, wherein the marine vessel propulsion device is located within a range of the marine vessel. 前記プロペラ翼を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置とするように、プロペラ翼のレーキ分布を変更したプロペラ形状として形成したことを特徴とする請求項1又は2記載の船舶用推進装置。   The propeller blade is arranged such that the central position of the chord length at the tip position of the propeller blade is within a range between 42% rearward of the nozzle cord length and 55% rearward of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. The marine vessel propulsion device according to claim 1 or 2, wherein the propeller blade is formed in a propeller shape in which the rake distribution of the propeller blades is changed so as to be in a position. スキュー角度が20度以上60度以下のスキュー型プロペラ翼と、該プロペラ翼を囲んで配置され、かつ、翼形の断面形状を有するノズルとを備えた船舶用推進装置の設計方法であって、前記プロペラ翼のチップ位置での翼弦長の中央位置と前記ノズルの翼弦長の中央位置との相対位置との関係において、前記プロペラ翼におけるチップ位置での翼弦長の中央位置を、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%〜55%後方の間に配置することを特徴とする船舶用推進装置の設計方法。   A design method for a marine propulsion device comprising a skew type propeller blade having a skew angle of 20 degrees or more and 60 degrees or less, and a nozzle that is disposed so as to surround the propeller blade and has an airfoil cross-sectional shape, In the relationship between the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade and the relative position of the center position of the chord length of the nozzle, the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is A marine propulsion device design method, wherein the marine propulsion device is disposed between 42% and 55% of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. 前記プロペラ翼のプロペラボスへの取り付け位置を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置とすることを特徴とする請求項4記載の船舶用推進装置の設計方法。   The position where the propeller blade is attached to the propeller boss is such that the center position of the chord length at the tip position of the propeller blade is between 42% behind the nozzle cord length and 55% behind the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. The method for designing a marine vessel propulsion device according to claim 4, wherein the position is set within the range of the marine vessel. 前記プロペラ翼を、前記プロペラ翼のチップ位置における翼弦長の中央位置が、前記ノズルの前縁からノズルコード長の42%後方とノズルコード長の55%後方の間の範囲内に配置される位置とするように、プロペラ翼のレーキ分布を変更したプロペラ形状として形成することを特徴とする請求項4又は5記載の船舶用推進装置の設計方法。   The propeller blade is arranged such that the central position of the chord length at the tip position of the propeller blade is within a range between 42% rearward of the nozzle cord length and 55% rearward of the nozzle cord length from the front edge of the nozzle. 6. The marine vessel propulsion device design method according to claim 4, wherein the propeller blades are formed in a propeller shape in which the rake distribution of the propeller blades is changed so as to be in a position.
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