JP2012111367A - 二重反転プロペラ及び船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】エロージョンの発生を抑制しつつ推進効率を向上させることができる二重反転プロペラ及び船舶を提供する。
【解決手段】前側プロペラ２は、レーキＢを、回転軸Ａと翼先端部２１との間に配置された第一中間点２２から翼先端部２１までの範囲に渡って後方に湾曲させて形成し、後側プロペラ３は、レーキＣを、回転軸Ａと翼先端部３１との間に配置された第二中間点３２から翼先端部３１までの範囲に渡って前方に湾曲させて形成し、後側プロペラ３の半径Ｒ３を前側プロペラ２の半径Ｒ２より小さく形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、前側プロペラと後側プロペラとを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラ及びそれを搭載した船舶に関し、特に、推進効率の向上に適した二重反転プロペラ及びそれを搭載した船舶に関する。

二重反転プロペラは、軸の前後に配置した前側プロペラと後側プロペラとを互いに逆回転させて推進力を得るようにした推進装置である。二重反転プロペラは、前側プロペラの後流に残存する旋回流を後側プロペラで回収することにより、エネルギー損失を抑制し、推進効率を向上させている。

また、二重反転プロペラでは、前側プロペラの作動荷重が高い場合に、その翼端からチップボルテックスキャビテーションが発生し、後側プロペラと干渉してしまう可能性がある。そして、チップボルテックスキャビテーションが、長時間に渡って後側プロペラと干渉した場合には、後側プロペラの表面にエロージョン（潰食）が発生してしまう。そこで、二重反転プロペラでは、一般的に、後側プロペラの直径を前側プロペラの直径よりも１０〜２０％程度小さくすることが行われている。しかし、後側プロペラの直径を小さくすると、二重反転プロペラの推進効率を低下させるという問題があった。

そこで、特許文献１に記載された舶用二重反転プロペラは、前側プロペラの翼根部から半径のほぼ０．８までの長さの部分を回転軸に対して直角（零レーキ角）とし、その翼半径のほぼ０．８の長さの位置から翼端までの部分を後流側に傾斜させ、また、後側プロペラ全体を回転軸に直角の面よりも上流側に傾斜させ、回転軸に直角の面に投影した後側プロペラの直径を、回転軸に直角の面に投影した前側プロペラの直径より小さく、かつ、０．９よりも大きな寸法にしている。かかる構成により、前側プロペラと後側プロペラとの先端を接近して配置することができ、後側プロペラの直径を大きくしても、前側プロペラのチップボルテックスキャビテーションを回避することができる。

特公平０６−５９８７１号公報

しかし、特許文献１に記載された二重反転プロペラでは、前側プロペラの先端部を折り曲げるように後方に傾斜させていることから、折り曲げた部分で流れに乱れが生じやすくなり、さらに翼自体に応力集中を起こしやすくなるという問題があった。また、後側プロペラは翼全体を直線的に傾斜させており、翼先端を回り込む流れを弱めて推進効率を改善させるような形状にはなっていなかった。なお、翼先端において翼面の正圧側と負圧側の圧力差から翼先端を回り込む流れが生じるが、その流れは正圧側と負圧側の圧力差を小さくさせ推進効率低下に繋がることとなる。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、エロージョンの発生を抑制しつつ推進効率を向上させることができる二重反転プロペラ及び船舶を提供することを目的とする。

本発明によれば、回転軸の前後に配置された前側プロペラと後側プロペラとを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラにおいて、前記前側プロペラは、レーキを、前記回転軸と翼先端部との間に配置された第一中間点から該翼先端部までの範囲に渡って後方に湾曲させて形成し、前記後側プロペラは、レーキを、前記回転軸と翼先端部との間に配置された第二中間点から該翼先端部までの範囲に渡って前方に湾曲させて形成し、前記後側プロペラの半径を前記前側プロペラの半径より小さく形成した、ことを特徴とする二重反転プロペラが提供される。

また、本発明によれば、回転軸の前後に配置された前側プロペラと後側プロペラとを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラにおいて、前記前側プロペラは、レーキを、前記回転軸と翼先端部との間に配置された第一中間点から該翼先端部までの範囲に渡って後方に湾曲させて形成し、前記後側プロペラは、レーキを、前記回転軸と翼先端部との間に配置された第二中間点から該翼先端部までの範囲に渡って前方に湾曲させて形成し、前記後側プロペラの半径を前記前側プロペラの半径より小さく形成した二重反転プロペラを搭載したことを特徴とする船舶が提供される。

上述した二重反転プロペラ及び船舶において、前記後側プロペラの半径は、前記前側プロペラの半径の９０〜９５％の大きさであってもよい。

前記第一中間点は、前記回転軸から前記前側プロペラの半径の７０〜９５％の位置に配置され、前記第二中間点は、前記回転軸から前記後側プロペラの半径の７０〜９５％の位置に配置されていてもよい。

前記前側プロペラは、前記翼先端部におけるレーキ幅が、前記前側プロペラの直径に対して３〜１５％の大きさを有し、前記後側プロペラは、前記翼先端部におけるレーキ幅が、前記後側プロペラの直径に対して３〜１５％の大きさを有していてもよい。

前記前側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ幅は、前記前側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ量と前記前側プロペラのレーキ量の最小値との差分であり、前記後側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ幅は、前記後側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ量と前記後側プロペラのレーキ量の最小値との差分であってもよい。

前記前側プロペラは、前記回転軸から前記第一中間点までの範囲に渡って、レーキが、前記回転軸に対して直角に形成又は前方若しくは後方に傾斜され、前記後側プロペラは、前記回転軸から前記第二中間点までの範囲に渡って、レーキが、前記回転軸に対して直角に形成又は前方若しくは後方に傾斜されていてもよい。

上述した本発明に係る二重反転プロペラ及び船舶によれば、前側プロペラのレーキを翼先端部で後方に湾曲させていることから、チップボルテックスキャビテーションの流れを後方に移動させることができ、その分だけ後側プロペラの半径を大きくすることができる。また、本発明では、後側プロペラのレーキを翼先端部で前方に湾曲させていることから、後側プロペラの半径をより大きくすることができる。したがって、本発明によれば、チップボルテックスキャビテーションと干渉させることなく、後側プロペラの半径を大きくすることができ、推進効率を向上させることができる。

また、本発明では、前側プロペラのレーキを連続的に滑らかに湾曲させたことから、レーキ変化部で流れに乱れが生じにくく、翼自体に生じる応力集中を低減することができる。また、前側プロペラ及び後側プロペラともに翼先端部を湾曲させたことから、翼先端を回り込む流れを弱める効果があり、翼面の正圧側と負圧側の圧力差を大きく保てることから推力の増加につながり推進効率を改善することができる。

二重反転プロペラの斜視図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。 二重反転プロペラの側面図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。 第一実施形態に係る二重反転プロペラのレーキ及び最大翼厚分布を示す図である。 第一実施形態に係る二重反転プロペラの作用及び効果を説明するための図であり、（ａ）は作用を示す概念図、（ｂ）は効果を示す図、である。 本発明に係る二重反転プロペラの他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、を示している。 本発明に係る二重反転プロペラの他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第四実施形態、（ｂ）は第五実施形態、を示している。 本発明に係る船舶の実施形態を示す全体構成図である。

以下、本発明に係る二重反転プロペラの第一実施形態について図１乃至図３を用いて説明する。ここで、図１は、二重反転プロペラの斜視図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。図２は、二重反転プロペラの側面図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。図３は、第一実施形態に係る二重反転プロペラのレーキ及び最大翼厚分布を示す図である。

本発明の第一実施形態に係る二重反転プロペラ１は、図１乃至図３に示したように、回転軸Ａの前後に配置された前側プロペラ２と後側プロペラ３とを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラであって、前側プロペラ２は、レーキＢを、回転軸Ａと翼先端部２１との間に配置された第一中間点２２から翼先端部２１までの範囲に渡って後方に湾曲させて形成し、後側プロペラ３は、レーキＣを、回転軸Ａと翼先端部３１との間に配置された第二中間点３２から翼先端部３１までの範囲に渡って前方に湾曲させて形成し、後側プロペラ３の半径Ｒ３を前側プロペラ２の半径Ｒ２より小さく形成したものである。

前記前側プロペラ２は、図１（ａ）及び図２（ａ）に示したように、回転軸Ａを構成する略円筒形状の前側ボス部２３と、前側ボス部２３の周面上に均等な間隔で配置される複数の前側翼部２４と、を有する。同様に、前記後側プロペラ３は、回転軸Ａを構成する略円筒形状の後側ボス部３３と、後側ボス部３３の周面上に均等な間隔で配置される複数の後側翼部３４と、を有する。

後側ボス部３３は、例えば、主機により回転される内側シャフト（図示せず）に接続されて所定の方向に回転駆動される。また、内側シャフトの一部の外周には外歯歯車が形成されている。前側ボス部２３は、例えば、内側シャフトを挿通した外側シャフト（図示せず）に接続されており、外側シャフトの一部には内歯歯車が形成されている。さらに、内側シャフトの外歯歯車と外側シャフトの内歯歯車との間には、複数の遊星歯車が噛合されており、歯車機構が構成されている。

かかる歯車機構により、内側シャフトの回転が反転されて外側シャフトに伝達され、外側シャフトは内側シャフトの回転と逆方向に回転する。かかる駆動機構によって、前側プロペラ２と後側プロペラ３とは互いに逆回転される。なお、かかる駆動機構は単なる一例であり、本発明では、従来から存在している二重反転プロペラの駆動機構を任意に適用することができる。

一方、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示したように、従来技術における二重反転プロペラ１０１は、回転軸の前後に配置された前側プロペラ１０２と後側プロペラ１０３とを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラであって、前側プロペラ１０２は、回転軸を構成する略円筒形状の前側ボス部１２３と、前側ボス部１２３の周面上に均等な間隔で配置された複数の前側翼部１２４と、を有し、後側プロペラ１０３は、回転軸を構成する略円筒形状の後側ボス部１３３と、後側ボス部１３３の周面上に均等な間隔で配置された複数の後側翼部１３４と、を有する。

ここで、「レーキ」とは、翼部の径方向における各断面が回転軸Ａの軸心方向の前方又は後方にずれていることを意味する。また、レーキ線と回転軸Ａとの交点Ｓを基準にした場合の各断面中心のずれ量を「レーキ量」と称する。観念的には、各断面が前方にずれている場合には、翼部は前方に傾斜し、各断面が後方にずれている場合には、翼部は後方に傾斜した状態となる。

図示した従来技術における二重反転プロペラ１０１では、前側プロペラ１０２の前側翼部１２４及び後側プロペラ１０３の後側翼部１３４において、レーキがない場合（レーキ量＝０の場合）を示している。そして、後側プロペラ１０３の直径又は半径は、一般に、前側プロペラ１０２の直径又は半径の８０〜９０％の大きさに形成されている。

一方、本発明の第一実施形態に係る二重反転プロペラ１は、図３に示したように、レーキが設定されている。なお、図３において、前側翼部２４及び後側翼部３４のレーキを破線で示し、最大翼厚分布を実線で表示している。

具体的には、前側プロペラ２の前側翼部２４におけるレーキＢは、回転軸Ａと翼先端部２１との間に配置された第一中間点２２から翼先端部２１までの範囲に渡って後方に湾曲するように設定される。また、後側プロペラ３の後側翼部３４におけるレーキＣは、回転軸Ａと翼先端部３１との間に配置された第二中間点３２から翼先端部３１までの範囲に渡って前方に湾曲するように設定される。

いま、図示したように、前側プロペラ２の半径をＲ２、第一中間点２２の回転軸Ａからの径方向距離をｒ２、翼先端部２１におけるレーキ幅をＬ２とし、後側プロペラ３の半径をＲ３、第二中間点３２の回転軸Ａからの径方向距離をｒ３、翼先端部３１におけるレーキ幅をＬ３とする。なお、レーキ幅の定義については後述する。

第一中間点２２及び第二中間点３２は、レーキＢ，Ｃの設定方法が変更される部分である。例えば、第一中間点２２は、回転軸Ａから前側プロペラ２の半径Ｒ２の７０〜９５％の位置に配置され、第二中間点３２は、回転軸Ａから後側プロペラ３の半径Ｒ３の７０〜９５％の位置に配置される。すなわち、第一中間点２２及び第二中間点３２の径方向距離ｒ２，ｒ３は、０．７×Ｒ２≦ｒ２≦０．９５×Ｒ２、０．７×Ｒ３≦ｒ３≦０．９５×Ｒ３、の範囲に設定される。かかる範囲に、第一中間点２２及び第二中間点３２を設定することにより、翼先端部２１，３１において本発明に適した湾曲を容易に形成することができる。

そして、前側プロペラ２（前側翼部２４）は、回転軸Ａから第一中間点２２までの範囲に渡って、レーキＢが回転軸Ａに対して直角に形成され、後側プロペラ３（後側翼部３４）は、回転軸Ａから第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＣが回転軸Ａに対して直角に形成されている。すなわち、第一中間点２２及び第二中間点３２の径方向距離ｒ２，ｒ３の範囲内における前側翼部２４及び後側翼部３４は、レーキがない状態（レーキ量＝０の状態）に設定されている。

一方、第一中間点２２から翼先端部２１の範囲におけるレーキＢは後方に所定の曲率で湾曲され、第二中間点３２から翼先端部３１の範囲におけるレーキＣは前方に所定の曲率で湾曲され、互いに向き合うように湾曲されている。

例えば、前側プロペラ２（前側翼部２４）は、翼先端部２１におけるレーキ幅Ｌ２が、前側プロペラ２の直径（半径Ｒ２の二倍）に対して３〜１５％の大きさを有し、後側プロペラ３（後側翼部３４）は、翼先端部３１におけるレーキ幅Ｌ３が、後側プロペラ３の直径（半径Ｒ３の二倍）に対して３〜１５％の大きさを有する。かかる範囲に、レーキ幅Ｌ２，Ｌ３を設定することにより、翼先端部２１，３１において本発明に適した湾曲を容易に形成することができる。

ここで、前側プロペラ２の翼先端部２１におけるレーキ幅Ｌ２は、前側プロペラ２の翼先端部２１におけるレーキ量と前側プロペラ２（前側翼部２４）のレーキ量の最小値との差分であり、後側プロペラ３の翼先端部３１におけるレーキ幅Ｌ３は、後側プロペラ３の翼先端部３１におけるレーキ量と後側プロペラ３（後側翼部３４）のレーキ量の最小値との差分である。したがって、回転軸Ａから第一中間点２２及び第二中間点３２までの範囲に渡ってレーキしていない場合、すなわち、レーキ量の最小値＝０の場合には、翼先端部２１，３１におけるレーキ幅Ｌ２，Ｌ３は、翼先端部２１，３１におけるレーキ量を意味する。なお、最小値を考慮する場合、レーキＢでは後方側に向かって正の座標軸を取り、レーキＣでは前方側に向かって正の座標軸を取るものとする。

第一実施形態では、回転軸Ａから第一中間点２２及び第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＢ，Ｃが回転軸Ａに対して直角に形成されていることから、前側プロペラ２の翼先端部２１におけるレーキ幅Ｌ２（レーキ量）は、第一中間点２２と翼先端部２１との軸方向距離に等しく、後側プロペラ３の翼先端部３１におけるレーキ幅Ｌ３（レーキ量）は、第二中間点３２と翼先端部３１との軸方向距離に等しくなる。

したがって、第一中間点２２から翼先端部２１の範囲におけるレーキＢの曲率は、径方向距離（Ｒ２−ｒ２）とレーキ幅Ｌ２とにより設定される先端領域内において、後方に湾曲するように任意に設定される。かかる曲率は、先端領域内で一定の曲率に設定してもよいし、翼先端部２１に向かって徐々に曲率が大きくなるように設定してもよい。

同様に、第二中間点３２から翼先端部３１の範囲におけるレーキＣの曲率は、径方向距離（Ｒ３−ｒ３）とレーキ幅Ｌ３とにより設定される先端領域内において、前方に湾曲するように任意に設定される。かかる曲率は、先端領域内で一定の曲率に設定してもよいし、翼先端部３１に向かって徐々に曲率が大きくなるように設定してもよい。

このように、前側プロペラ２のレーキＢを翼先端部２１で後方に湾曲させるとともに、後側プロペラ３のレーキＣを翼先端部３１で前方に湾曲させていることから、後側プロペラ３の半径Ｒ３を従来よりも大きくすることができる。具体的には、後側プロペラ３の半径Ｒ３は、前側プロペラ２の半径Ｒ２の９０〜９５％の大きさに設定することができる。すなわち、後側プロペラ３の半径Ｒ３は、０．９×Ｒ２≦Ｒ３≦０．９５×Ｒ２の範囲内に設定することができる。

次に、上述した第一実施形態に係る二重反転プロペラ１の作用及び効果について説明する。ここで、図４は、第一実施形態に係る二重反転プロペラの作用及び効果を説明するための図であり、（ａ）は作用を示す概念図、（ｂ）は効果を示す図、である。なお、図４（ａ）において、従来技術における二重反転プロペラ１０１の形状及びチップボルテックスキャビテーションの流れを二点鎖線で表示している。

図４（ａ）に示したように、前側プロペラ２のレーキＢを翼先端部２１で後方に湾曲させていることから、チップボルテックスキャビテーションの流れを後方に移動させることができ、その分だけＺ軸方向（径方向）に従来の後側プロペラ１０３との間に余裕を形成することができ、Δｒ１だけ後側プロペラ３の半径Ｒ３を大きくすることができる。さらに、上述した第一実施形態では、後側プロペラ３のレーキＣを翼先端部３１で前方に湾曲させていることから、さらにΔｒ２だけ後側プロペラ３の半径Ｒ３を大きくすることができる。したがって、上述した第一実施形態に係る二重反転プロペラ１によれば、図示したように、チップボルテックスキャビテーションと干渉させることなく、後側プロペラ３の半径Ｒ３を従来の後側プロペラ１０３の半径よりも、Δｒ１＋Δｒ２だけ大きくすることができる。

また、第一実施形態に係る二重反転プロペラ１では、前側プロペラ２及び後側プロペラ３において、第一中間点２２及び第二中間点３２以下のレーキＢ，Ｃを回転軸Ａに対して直角に形成し、翼先端部２１，３１を連続的に滑らかに湾曲させるようにしたことから、レーキ変化部で流れに乱れが生じにくく、前側翼部２４及び後側翼部３４に生じる応力集中を低減することができる。また、前側プロペラ２及び後側プロペラ３ともに翼先端部２１，３１を湾曲させたことから翼先端を回り込む流れを弱める効果があり、翼面の正圧側と負圧側の圧力差を大きく保てることから推力の増加につながり推進効率を改善することができる。

図４（ｂ）は、第一実施形態に係る二重反転プロペラ１及び従来技術による二重反転プロペラ１０１を、キャビテーション水槽内で一定の回転数で回転させながら、水槽内の流速を３〜７ｍ／ｓの範囲で変化させて、プロペラ荷重度と効率との関係を計測した結果である。図４（ｂ）において、黒丸（●）は従来技術の試験結果、白丸（○）は第一実施形態の試験結果を示している。図示したように、第一実施形態に係る二重反転プロペラ１の効率は、プロペラ荷重度が大きくなるにつれて、従来技術による二重反転プロペラ１０１よりも高くなり、全体で約１．５％程度の効率の改善を把握することができた。

続いて、本発明の他の実施形態に係る二重反転プロペラ１について説明する。ここで、図５は、本発明に係る二重反転プロペラの他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、を示している。また、図６は、本発明に係る二重反転プロペラの他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第四実施形態、（ｂ）は第五実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図５（ａ）に示した第二実施形態の二重反転プロペラ１は、前側プロペラ２が、回転軸Ａから第一中間点２２までの範囲に渡って、レーキＢが後方に傾斜され、後側プロペラ３が、回転軸Ａから第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＣが回転軸Ａに対して直角に形成されたものである。すなわち、第一実施形態の二重反転プロペラ１において、前側プロペラ２（前側翼部２４）の翼根部側（第一中間点２２以下の部分）を後方に傾斜させたものである。

このように、前側プロペラ２を後方に傾斜させることによって、翼先端部２１の位置をさらに後方に配置することができ、チップボルテックスキャビテーションの流れをさらに後方に移動させることができ、後側プロペラ３の半径Ｒ３をさらに大きくすることができる。なお、ここでは、レーキＢが直線的に傾斜される場合を図示したが、曲線的に傾斜されてもよい。

図５（ｂ）に示した第三実施形態の二重反転プロペラ１は、前側プロペラ２が、回転軸Ａから第一中間点２２までの範囲に渡って、レーキＢが回転軸Ａに対して直角に形成され、後側プロペラ３が、回転軸Ａから第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＣが前方に傾斜されたものである。すなわち、第一実施形態の二重反転プロペラ１において、後側プロペラ３（後側翼部３４）の翼根部側（第二中間点３２以下の部分）を前方に傾斜させたものである。

このように、後側プロペラ３を前方に傾斜させることによって、翼先端部３１の位置をさらに前方に配置することができ、チップボルテックスキャビテーションの流れと干渉させずに後側プロペラ３の半径Ｒ３をさらに大きくすることができる。なお、ここでは、レーキＣが直線的に傾斜される場合を図示したが、曲線的に傾斜されてもよい。

また、第三実施形態のように、後側プロペラ３を前方に傾斜させた場合であっても、翼先端部３４を連続的に滑らかに湾曲させていることから、第一実施形態と同様に、前側翼部２４及び後側翼部３４の応力集中を低減し、翼面の正圧側と負圧側の圧力差を大きく保つことができ、推進効率を改善することができる。

図６（ａ）に示した第四実施形態の二重反転プロペラ１は、前側プロペラ２が、回転軸Ａから第一中間点２２までの範囲に渡って、レーキＢが後方に傾斜され、後側プロペラ３が、回転軸Ａから第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＣが前方に傾斜されたものである。かかる第四実施形態は、第二実施形態の前側プロペラ２と、第三実施形態の後側プロペラ３と、を組み合わせたものでもある。

このように、前側プロペラ２を後方に傾斜させることによって、翼先端部２１の位置をさらに後方に配置することができ、チップボルテックスキャビテーションの流れをさらに後方に移動させることができ、後側プロペラ３の半径Ｒ３をさらに大きくすることができる。加えて、前側プロペラ２を後方に傾斜させることによって、翼先端部２１の位置をさらに後方に配置することができ、チップボルテックスキャビテーションの流れをさらに後方に移動させることができ、後側プロペラ３の半径Ｒ３をさらに大きくすることができる。

図６（ｂ）に示した第五実施形態の二重反転プロペラ１は、前側プロペラ２が、回転軸Ａから第一中間点２２までの範囲に渡って、レーキＢが回転軸Ａに対して前方に傾斜され、後側プロペラ３が、回転軸Ａから第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＣが後方に傾斜されたものである。

このように、前側プロペラ２を前方に傾斜させることによって、翼先端部２１におけるレーキ幅Ｌ２を大きくすることができ、前側プロペラ２による推進効率を向上させることができる。さらに、前側プロペラ２の翼先端部２１を後方に湾曲させていることから、チップボルテックスキャビテーションの流れを後方に移動させることができ、後側プロペラ３の半径Ｒ３を大きくすることもできる。

また、後側プロペラ３を後方に傾斜させることによって、翼先端部３１におけるレーキ幅Ｌ３を大きくすることができ、後側プロペラ３による推進効率を向上させることができる。さらに、後側プロペラ３の翼先端部３１を前方に湾曲させていることから、チップボルテックスキャビテーションの流れと干渉させずに後側プロペラ３の半径Ｒ３を大きくすることもできる。

上述した第一実施形態乃至第五実施形態に示したように、前側プロペラ２は、回転軸Ａから第一中間点２２までの範囲に渡って、レーキＢが、回転軸Ａに対して直角に形成又は前方若しくは後方に傾斜され、後側プロペラ３は、回転軸Ａから第二中間点３２までの範囲に渡って、レーキＣが、回転軸Ａに対して直角に形成又は前方若しくは後方に傾斜されている。また、第一中間点２２以下のレーキＢの形状及び第二中間点３２以下のレーキＣの形状は、必要に応じて任意の組合せを選択することができる。

最後に、本発明に係る船舶の実施形態について説明する。ここで、図７は、本発明に係る船舶の実施形態を示す全体構成図である。

図７に示した船舶１０は、船尾部に二重反転プロペラ１を有する。かかる二重反転プロペラ１は、図１乃至図３に示したように、回転軸Ａの前後に配置された前側プロペラ２と後側プロペラ３とを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラであって、前側プロペラ２は、レーキを、回転軸Ａと翼先端部２１との間に配置された第一中間点２２から翼先端部２１までの範囲に渡って後方に湾曲させて形成し、後側プロペラ３は、レーキを、回転軸Ａと翼先端部３１との間に配置された第二中間点３２から翼先端部３１までの範囲に渡って前方に湾曲させて形成し、後側プロペラ３の半径Ｒ３を前側プロペラ２の半径Ｒ２より小さく形成したものである。

すなわち、図７に示した船舶１０は、推進器のプロペラに上述した本発明の第一実施形態に係る二重反転プロペラ１を搭載したものである。かかる構成により、前側プロペラ２により生じるチップボルテックスキャビテーションの流れを後方に移動させることができ、その分だけ後側プロペラ３の半径Ｒ３を大きくすることができる。また、後側プロペラ３のレーキを翼先端部３１で前方に湾曲させていることから、後側プロペラ３の半径Ｒ３をより大きくすることができる。したがって、本実施形態に係る船舶１０によれば、前側プロペラ２により生じるチップボルテックスキャビテーションと干渉させることなく、後側プロペラ３の半径Ｒ３を大きくすることができ、推進効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態に係る船舶１０によれば、前側プロペラ２のレーキを連続的に滑らかに湾曲させたことから、レーキ変化部で流れに乱れが生じにくく、前側翼部２４及び後側翼部３４に生じる応力集中を低減することができる。また、前側プロペラ２及び後側プロペラ３ともに翼先端部２１，３１を湾曲させたことから、翼先端を回り込む流れを弱める効果があり、翼面の正圧側と負圧側の圧力差を大きく保てることから推力の増加につながり推進効率を改善することができる。

また、図示した船舶１０は、例えば、甲板上にデッキクレーン１１や操舵室や居住区等の上部構造物１２を有するバルクキャリアである。もちろん、本実施形態に係る船舶１０は、バルクキャリア以外の船舶、例えば、タンカー、コンテナ船、フェリー等であってもよい。また、二重反転プロペラ１には、上述した第二実施形態乃至第五実施形態のものを搭載するようにしてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 二重反転プロペラ
２ 前側プロペラ
３ 後側プロペラ
１０ 船舶
２１，３１ 翼先端部
２２ 第一中間点
３２ 第二中間点

Claims (7)

1. 回転軸の前後に配置された前側プロペラと後側プロペラとを互いに逆回転させて推進力を得る二重反転プロペラにおいて、
   前記前側プロペラは、レーキを、前記回転軸と翼先端部との間に配置された第一中間点から該翼先端部までの範囲に渡って後方に湾曲させて形成し、
   前記後側プロペラは、レーキを、前記回転軸と翼先端部との間に配置された第二中間点から該翼先端部までの範囲に渡って前方に湾曲させて形成し、
   前記後側プロペラの半径を前記前側プロペラの半径より小さく形成した、ことを特徴とする二重反転プロペラ。
2. 前記後側プロペラの半径は、前記前側プロペラの半径の９０〜９５％の大きさである、ことを特徴とする請求項１に記載の二重反転プロペラ。
3. 前記第一中間点は、前記回転軸から前記前側プロペラの半径の７０〜９５％の位置に配置され、前記第二中間点は、前記回転軸から前記後側プロペラの半径の７０〜９５％の位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重反転プロペラ。
4. 前記前側プロペラは、前記翼先端部におけるレーキ幅が、前記前側プロペラの直径に対して３〜１５％の大きさを有し、前記後側プロペラは、前記翼先端部におけるレーキ幅が、前記後側プロペラの直径に対して３〜１５％の大きさを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の二重反転プロペラ。
5. 前記前側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ幅は、前記前側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ量と前記前側プロペラのレーキ量の最小値との差分であり、前記後側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ幅は、前記後側プロペラの前記翼先端部におけるレーキ量と前記後側プロペラのレーキ量の最小値との差分である、ことを特徴とする請求項４に記載の二重反転プロペラ。
6. 前記前側プロペラは、前記回転軸から前記第一中間点までの範囲に渡って、レーキが、前記回転軸に対して直角に形成又は前方若しくは後方に傾斜され、前記後側プロペラは、前記回転軸から前記第二中間点までの範囲に渡って、レーキが、前記回転軸に対して直角に形成又は前方若しくは後方に傾斜されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重反転プロペラ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の二重反転プロペラを搭載した、ことを特徴とする船舶。