JP2013189100A

JP2013189100A - 船舶用プロペラ

Info

Publication number: JP2013189100A
Application number: JP2012057214A
Authority: JP
Inventors: Takuma Ashida; 琢磨芦田; Jiangang Shi; 建剛施; Guiwei Tan; 貴偉譚; Michio Sadachika; 倫夫貞近
Original assignee: Tsuneishi Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Tsuneishi Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: EP2826706A4; EP2826706A1; WO2013137363A1; EP2826706B1; JP5265034B1

Abstract

【課題】翼端部におけるキャビテーション発生の抑制と、プロペラ翼の応力集中の回避とをバランスよく両立するようにした、船舶用プロペラを提供するものである。
【解決手段】船舶用ブロペラのプロペラ翼１０のレーキ分布に２ヶ所の変曲点を設け、翼根部１１から第１の変曲点１２までは後方レーキをとり、第１の変曲点１２から第２の変曲点１３までは前方レーキをとり、第２の変曲点１３から翼端部１４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキを０とする。第１の変曲点１２がプロペラ半径の４０〜６０％の位置であり、第２の変曲点１３がプロペラ半径の８０〜９５％の位置であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶用プロペラに関するものであり、より詳しくは船舶用プロペラのレーキ分布に関するものである。

従来、船舶用プロペラの形状として、プロペラ翼の様々なレーキ分布が提案されている。例えば、図４に示す従来例に係る船舶用プロペラのプロペラ翼１００は、翼根部１０１から変曲点１０２までは後方レーキをとり、変曲点１０２から前方レーキに向きを変えて、変曲点１０２から翼端部１０４までは前方レーキをとるようになっている。このレーキ分布は、プロペラの強度上の観点から、翼面上の応力集中を緩和させる目的で採用されているものである。

ところがプロペラ翼１００の場合、図４に示すように、翼端部１０４でのサーキュレーションΓの密度が大きくなって、この部分での誘導速度が大きくなる。その結果、翼正面側に負圧が発生しやすくなり、この負圧が増大すると、翼正面側にキャビテーションが発生するという問題があった。

これに対して特許文献１及び特許文献２には、翼端部において後方レーキをとることにより翼端部を屈曲させて、翼端部まわりの流れを抑制するようにした発明が記載されている。これによれば、翼正面側に負圧が発生しにくく、キャビテーションの発生が抑制される。

一方、特許文献３には、レーキ分布形状を全体として逆Ｓ字形状として、特に後進回転時における翼の過大応力を緩和するようにした発明が記載されている。図５は、特許文献３に記載されたプロペラと同様の、逆Ｓ字形状のレーキ分布形状をとるプロペラ翼２００を示すものである。プロペラ翼２００は、翼根部２０１から第１の変曲点２０２までは後方レーキをとり、第１の変曲点２０２から第２の変曲点２０３までは前方レーキをとり、第２の変曲点２０３から翼端部２０４までは再び後方レーキをとるようになっている。特許文献３には特に記載されていないが、この場合にも翼端部２０４におけるキャビテーション発生の抑制効果が想定される。

特許第３６７０８１１号公報特許第３４１６００６号公報特許第２８８３００６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された発明のように、翼端部において後方レーキをとることにより翼端部だけを屈曲させた場合、根元側への応力集中の問題がある。

また、特許文献３に記載された発明のように、逆Ｓ字形状のレーキ分布形状とした場合も、第１の変曲点２０２と第２の変曲点２０３との中間部分において応力集中部が生じることが考えられる。

これらの応力集中の問題は、翼厚の増大によるコスト増加や、プロペラ性能の低下につながる。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、翼端部におけるキャビテーション発生の抑制と、プロペラ翼の応力集中の回避とをバランスよく両立するようにした、船舶用プロペラを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の船舶用プロペラは、プロペラ翼のレーキ分布に２ヶ所の変曲点を設け、翼根部から第１の変曲点までは後方レーキをとり、第１の変曲点から第２の変曲点までは前方レーキをとり、第２の変曲点から翼端部まではプロペラ軸線に対して直交するようにレーキを０としたことを特徴とする。

また好ましくは、前記第１の変曲点がプロペラ半径の４０〜６０％の位置であり、前記第２の変曲点がプロペラ半径の８０〜９５％の位置であることを特徴とする。

また好ましくは、前記第２の変曲点から翼端部までが、プロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも後方に位置することを特徴とする。

また好ましくは、前記第２の変曲点から翼端部までが、プロペラ軸線に垂直な翼基準線上に位置することを特徴とする。

また好ましくは、前記第２の変曲点から翼端部までが、プロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも前方に位置することを特徴とする。

本発明によれば、プロペラ翼のレーキ分布に２ヶ所の変曲点を設け、翼根部から第１の変曲点までは後方レーキをとり、第１の変曲点から第２の変曲点までは前方レーキをとるようにしたので、プロペラ軸方向にバランスよく配設されて、翼断面に過大応力が発生するのを抑制することができる。

また、第２の変曲点から翼端部まではプロペラ軸線に対して直交するようにレーキを０としたので、第２の変曲点から翼端部までが前方レーキをとるのと比較すると、翼端部付近でのサーキュレーションΓの密度の増加を緩和することができ、翼端部に大きな負圧が発生することを防止し、キャビテーションの発生を抑制することができる。また同時に、第２の変曲点から翼端部までが後方レーキをとるのと比較すると、第１の変曲点と第２の変曲点との中間部分に生じる、局部曲げ過大応力集中部を緩和することができる。

また本発明によれば、第１の変曲点をプロペラ半径の４０〜６０％の位置とし、第２の変曲点をプロペラ半径の８０〜９５％の位置としたので、プロペラ半径方向にバランスよく配設されて、遠心力による曲げモーメントと、プロペラ前後進回転時の翼への過大応力とを相殺することができる。

また本発明によれば、第２の変曲点から翼端部までを、プロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも後方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

また本発明によれば、第２の変曲点から翼端部までを、プロペラ軸線に垂直な翼基準線上に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

また本発明によれば、第２の変曲点から翼端部までを、プロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも前方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

以上、本発明によれば、翼端部におけるキャビテーション発生の抑制と、プロペラ翼の応力集中の回避とをバランスよく両立するようにした、船舶用プロペラを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。本発明の実施形態２に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。本発明の実施形態３に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。従来例に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。従来例に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。

次に、図１を参照して、本発明の実施形態１に係る船舶用プロペラについて説明する。図１は、実施形態１に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。図１において、Ａ−Ａ線はプロペラ軸線であり、Ｂ−Ｂ線はプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線である。また、符号Ｒは、プロペラ半径（プロペラ軸線から翼端部までの距離）における位置を割合で示すものである。実施形態２及び実施形態３おいても同様である。

実施形態１に係る船舶用プロペラのプロペラ翼１０は、翼根部１１がプロペラボス１に取り付けられている。プロペラ翼１０のレーキ分布には、２ヶ所の変曲点１２，１３が設けられている。

翼根部１１から第１の変曲点１２までは後方レーキがとられている。そして、第１の変曲点１２で方向を変えて、第１の変曲点１２から第２の変曲点１３までは前方レーキがとられている。さらに、第２の変曲点１３で方向を変えて、第２の変曲点１３から翼端部１４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキが０になっている。

第１の変曲点１２は、プロペラ半径の４０〜６０％の位置にあることが好ましく、第２の変曲点１３は、プロペラ半径の８０〜９５％の位置にあることが好ましい。

また、第２の変曲点１３から翼端部１４までが、プロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも後方（船尾側）に位置している。

実施形態１に係る船舶用プロペラによれば、プロペラ翼１０のレーキ分布に２ヶ所の変曲点１２，１３を設け、翼根部１１から第１の変曲点１２までは後方レーキをとり、第１の変曲点１２から第２の変曲点１３までは前方レーキをとるようにしたので、プロペラ軸方向にバランスよく配設されて、翼断面に過大応力が発生するのを抑制することができる。

また、第２の変曲点１３から翼端部１４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキを０としたので、第２の変曲点１３から翼端部１４までが前方レーキをとるのと比較すると、翼端部１４付近でのサーキュレーションΓの密度の増加を緩和することができ、翼端部１４に大きな負圧が発生することを防止し、キャビテーションの発生を抑制することができる。また同時に、第２の変曲点１３から翼端部１４までが後方レーキをとるのと比較すると、第１の変曲点１２と第２の変曲点１３との中間部分に生じる、局部曲げ過大応力集中部を緩和することができる。

また、第１の変曲点１２をプロペラ半径の４０〜６０％の位置とし、第２の変曲点１３をプロペラ半径の８０〜９５％の位置としたので、プロペラ半径方向にバランスよく配設されて、遠心力による曲げモーメントと、プロペラ前後進回転時の翼への過大応力とを相殺することができる。

また、第２の変曲点１３から翼端部１４までを、プロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも後方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態２に係る船舶用プロペラについて説明する。図２は、実施形態２に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。

実施形態２に係る船舶用プロペラのプロペラ翼２０は、翼根部２１がプロペラボス１に取り付けられている。プロペラ翼２０のレーキ分布には、２ヶ所の変曲点２２，２３が設けられている。

翼根部２１から第１の変曲点２２までは後方レーキがとられている。そして、第１の変曲点２２で方向を変えて、第１の変曲点２２から第２の変曲点２３までは前方レーキがとられている。さらに、第２の変曲点２３で方向を変えて、第２の変曲点２３から翼端部２４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキが０になっている。

第１の変曲点２２は、プロペラ半径の４０〜６０％の位置にあることが好ましく、第２の変曲点２３は、プロペラ半径の８０〜９５％の位置にあることが好ましい。

また、第２の変曲点２３から翼端部２４までが、プロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂ上に位置している。

実施形態２に係る船舶用プロペラによれば、プロペラ翼２０のレーキ分布に２ヶ所の変曲点２２，２３を設け、翼根部２１から第１の変曲点２２までは後方レーキをとり、第１の変曲点２２から第２の変曲点２３までは前方レーキをとるようにしたので、プロペラ軸方向にバランスよく配設されて、翼断面に過大応力が発生するのを抑制することができる。

また、第２の変曲点２３から翼端部２４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキを０としたので、第２の変曲点２３から翼端部２４までが前方レーキをとるのと比較すると、翼端部２４付近でのサーキュレーションΓの密度の増加を緩和することができ、翼端部２４に大きな負圧が発生することを防止し、キャビテーションの発生を抑制することができる。また同時に、第２の変曲点２３から翼端部２４までが後方レーキをとるのと比較すると、第１の変曲点２２と第２の変曲点２３との中間部分に生じる、局部曲げ過大応力集中部を緩和することができる。

また、第１の変曲点２２をプロペラ半径の４０〜６０％の位置とし、第２の変曲点２３をプロペラ半径の８０〜９５％の位置としたので、プロペラ半径方向にバランスよく配設されて、遠心力による曲げモーメントと、プロペラ前後進回転時の翼への過大応力とを相殺することができる。

また、第２の変曲点２３から翼端部２４までを、プロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂ上に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

次に、図３を参照して、本発明の実施形態３に係る船舶用プロペラについて説明する。図３は、実施形態３に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。

実施形態３に係る船舶用プロペラのプロペラ翼３０は、翼根部３１がプロペラボス１に取り付けられている。プロペラ翼３０のレーキ分布には、２ヶ所の変曲点３２，３３が設けられている。

翼根部３１から第１の変曲点３２までは後方レーキがとられている。そして、第１の変曲点３２で方向を変えて、第１の変曲点３２から第２の変曲点３３までは前方レーキがとられている。さらに、第２の変曲点３３で方向を変えて、第２の変曲点３３から翼端部３４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキが０になっている。

第１の変曲点３２は、プロペラ半径の４０〜６０％の位置にあることが好ましく、第２の変曲点３３は、プロペラ半径の８０〜９５％の位置にあることが好ましい。

また、第２の変曲点３３から翼端部３４までが、プロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも前方（船首側）に位置している。

実施形態３に係る船舶用プロペラによれば、プロペラ翼３０のレーキ分布に２ヶ所の変曲点３２，３３を設け、翼根部３１から第１の変曲点３２までは後方レーキをとり、第１の変曲点３２から第２の変曲点３３までは前方レーキをとるようにしたので、プロペラ軸方向にバランスよく配設されて、翼断面に過大応力が発生するのを抑制することができる。

また、第２の変曲点３３から翼端部３４まではプロペラ軸線Ａ−Ａに対して直交するようにレーキを０としたので、第２の変曲点３３から翼端部３４までが前方レーキをとるのと比較すると、翼端部３４付近でのサーキュレーションΓの密度の増加を緩和することができ、翼端部３４に大きな負圧が発生することを防止し、キャビテーションの発生を抑制することができる。また同時に、第２の変曲点３３から翼端部３４までが後方レーキをとるのと比較すると、第１の変曲点３２と第２の変曲点３３との中間部分に生じる、局部曲げ過大応力集中部を緩和することができる。

また、第１の変曲点３２をプロペラ半径の４０〜６０％の位置とし、第２の変曲点３３をプロペラ半径の８０〜９５％の位置としたので、プロペラ半径方向にバランスよく配設されて、遠心力による曲げモーメントと、プロペラ前後進回転時の翼への過大応力とを相殺することができる。

また、第２の変曲点３３から翼端部３４までを、プロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも前方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

以上、本実施形態に係る船舶用プロペラによれば、翼端部におけるキャビテーション発生の抑制と、プロペラ翼の応力集中の回避とをバランスよく両立するようにした、船舶用プロペラを提供することができる。

１プロペラボス
１０プロペラ翼
１１翼根部
１２第１の変曲点
１３第２の変曲点
１４翼端部
２０プロペラ翼
２１翼根部
２２第１の変曲点
２３第２の変曲点
２４翼端部
３０プロペラ翼
３１翼根部
３２第１の変曲点
３３第２の変曲点
３４翼端部
１００プロペラ翼
１０１翼根部
１０２変曲点
１０４翼端部
２００プロペラ翼
２０１翼根部
２０２第１の変曲点
２０３第２の変曲点
２０４翼端部

また好ましくは、前記第２の変曲点から翼端部までが、翼根部を通りプロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも後方に位置することを特徴とする。

また好ましくは、前記第２の変曲点から翼端部までが、翼根部を通りプロペラ軸線に垂直な翼基準線上に位置することを特徴とする。

また好ましくは、前記第２の変曲点から翼端部までが、翼根部を通りプロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも前方に位置することを特徴とする。

また本発明によれば、第２の変曲点から翼端部までを、翼根部を通りプロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも後方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

また本発明によれば、第２の変曲点から翼端部までを、翼根部を通りプロペラ軸線に垂直な翼基準線上に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

また本発明によれば、第２の変曲点から翼端部までを、翼根部を通りプロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも前方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

次に、図１を参照して、本発明の実施形態１に係る船舶用プロペラについて説明する。図１は、実施形態１に係る船舶用プロペラのレーキ分布の形状図である。図１において、Ａ−Ａ線はプロペラ軸線であり、Ｂ−Ｂ線は翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線である。また、符号Ｒは、プロペラ半径（プロペラ軸線から翼端部までの距離）における位置を割合で示すものである。実施形態２及び実施形態３おいても同様である。

また、第２の変曲点１３から翼端部１４までが、翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも後方（船尾側）に位置している。

また、第２の変曲点１３から翼端部１４までを、翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも後方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

また、第２の変曲点２３から翼端部２４までが、翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂ上に位置している。

また、第２の変曲点２３から翼端部２４までを、翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂ上に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

また、第２の変曲点３３から翼端部３４までが、翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも前方（船首側）に位置している。

また、第２の変曲点３３から翼端部３４までを、翼根部を通りプロペラ軸線Ａ−Ａに垂直な翼基準線Ｂ−Ｂよりも前方に位置するようにしたので、プロペラのスキュー角度とピッチの条件によっては、好適なレーキ分布となる。

Claims

プロペラ翼のレーキ分布に２ヶ所の変曲点を設け、翼根部から第１の変曲点までは後方レーキをとり、第１の変曲点から第２の変曲点までは前方レーキをとり、第２の変曲点から翼端部まではプロペラ軸線に対して直交するようにレーキを０としたことを特徴とする船舶用プロペラ。
前記第１の変曲点がプロペラ半径の４０〜６０％の位置であり、前記第２の変曲点がプロペラ半径の８０〜９５％の位置であることを特徴とする請求項１に記載の船舶用プロペラ。
前記第２の変曲点から翼端部までが、プロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも後方に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の船舶用プロペラ。
前記第２の変曲点から翼端部までが、プロペラ軸線に垂直な翼基準線上に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の船舶用プロペラ。
前記第２の変曲点から翼端部までが、プロペラ軸線に垂直な翼基準線よりも前方に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の船舶用プロペラ。