JP2016084081A - 船舶用プロペラ、及び船舶用プロペラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラ作動効率を向上させた上で、水中で翼が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することの可能な船舶用プロペラ、及び船舶用プロペラの製造方法を提供する。
【解決手段】推進軸の後端に配置されるハブと、バブの周方向に固定された複数の翼と、を有する船舶用プロペラであって、複数の翼は、軽量素材を含む材料で構成された翼本体１６と、翼本体１６の後縁部に、翼本体１６の延在方向に沿うように設けられ、軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料で構成されたウェイト部材１７と、をそれぞれ有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、船舶に使用される船舶用プロペラ、及び船舶用プロペラの製造方法に関する。

従来、船舶用プロペラの材料としては、海水耐食性に優れたアルミ青銅鋳物製のものが多く用いられている。
船舶用プロペラは、推進軸のボス部に取り付けたブレード（翼）を数十〜数百ｒｐｍの回転速度で回転させて推進力を得る必要があるため、ブレードには大きな荷重がかかる。

一方、流体力学的特性から、プロペラの作動効率を向上させるためには、大直径低回転数化にすることが好ましい。
しかしながら、大直径化によるブレードの大型化は、重量の増大や、ブレードを支える軸系（推進軸も含む）の大型化を招く。このような背景から、ブレードの軽量化は、船舶用プロペラの性能を向上させる上で、重要な要素となる。

なお、ブレードの角度を回転数に応じて可変させる機構である可変ピッチ機構は、ブレードを歯車等の機構を介して、油圧装置で回転させる構成となっているため、ブレードを軽量化することによって、この可変ピッチ機構の構造の簡略化や小型化も可能となる。

近年、プロペラ作動効率の向上と同時に、振動抑制性能も要求されており、こうした要求に対して、金属製のブレードで対応するのには限界がある。このため、ブレードの軽量化及び強度、並びに振動抑制性能を向上させるような構造或いは材料が望まれている。

上記問題を解決可能な技術として、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、翼部と翼根フランジ部とからなる軸流ファンのブレードにおいて、翼部と翼部フランジ部とを繊維強化プラスチック複合材で一体的に形成した軸流ファンのブレードが開示されている。

特開平１１−２２６９６号公報

ところで、近年、環境保護団体等から、船舶用プロペラから発生する音や振動を小さくすることが望まれている。
しかしながら、特許文献１に開示されたブレード（翼）は、ブレード全体が繊維強化プラスチック複合材で構成されているため、船舶用のブレードとして用いた場合、翼の音や振動を十分に低減することが困難であるという問題があった。
なお、ブレード（翼）を同一の軽金属で構成した場合（軽金属を用いることで、ブレードを軽量化させた場合）も同様な問題が発生する。

そこで、本発明は、プロペラ作動効率を向上させた上で、水中で翼が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することの可能な船舶用プロペラ、及び船舶用プロペラの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る船舶用プロペラは、推進軸の後端に配置されるハブと、前記バブの周方向に固定された複数の翼と、を有する船舶用プロペラであって、前記複数の翼は、軽量素材を含む材料で構成された翼本体と、前記翼本体の後縁部の延在方向に沿うように、前記翼本体の後縁部に設けられ、前記軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料で構成されたウェイト部材と、をそれぞれ有することを特徴とする。

本発明によれば、軽量素材を含む材料で翼本体を構成することで、翼本体の軽量化を図ることが可能となるため、プロペラを大型化させた場合でもプロペラ作動効率を向上させることができる。
また、軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料で構成されたウェイト部材を有することにより、翼の後縁部のモーダルマスを大きくすることが可能となるので、水中で複数の翼が回転する際に発生する音や振動を十分に低減することができる。
つまり、プロペラ作動効率を向上させた上で、水中で翼が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記比重の大きい材料は、金属であり、前記ウェイト部材の後縁部に設けられ、かつ該ウェイト部材の延在方向に延在するセレーションを有してもよい。

このように、ウェイト部材を構成する比重の大きい材料として、金属を用いることで、ウェイト部材に容易に重みを持たせることができる。
また、ウェイト部材の後縁部に、ウェイト部材の延在方向に延在するセレーションを設けることで、水中で複数の翼が回転することにより発生する音や振動をさらに低減することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記軽量素材は、繊維強化プラスチック複合材料であってもよい。

このように、軽量素材として、繊維強化プラスチック複合材料を用いることで、軽金属を翼本体の材料として用いた場合と比較して、翼本体をさらに軽量化することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記セレーションは、鋸歯状に配置され、かつ三角形とされた複数の歯型部及び／または台形とされた複数の歯型部で構成されており、前記歯型部の長さＬを該歯型部のピッチＰで割った値は、０．５以上３０以下であってもよい。

歯型部の長さＬを歯型部のピッチＰで割った値（＝Ｌ／Ｐ）が０．５よりも小さいと、歯型部を設けることによる回転する翼の音や振動の抑制効果が小さくなってしまう。
一方、歯型部の長さＬを歯型部のピッチＰで割った値（＝Ｌ／Ｐ）が３０よりも大きいと、ピッチＰに対する歯型部の長さＬが大きくなりすぎるため、歯元の小さい先鋭な形状となるため、歯型部の強度が低下してしまう。

よって、鋸歯状に配置され、かつ三角形とされた複数の歯型部及び／または台形とされた複数の歯型部によりセレーションを構成し、かつ歯型部の長さＬを歯型部のピッチＰで割った値（＝Ｌ／Ｐ）を０．５以上３０以下にすることで、歯型部の強度を十分に確保した上で、セレーションが無い場合と比較して、より翼の音や振動の抑制効果を得ることができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記翼本体は、その一部が前記ウェイト部材内に配置される突出部を有し、前記ウェイト部材は、前記突出部を収容する凹部を有しており、前記ウェイト部材と前記翼本体とは、接着層で接着させてもよい。

このように、一部がウェイト部材内に配置される突出部を有する翼本体と、突出部の形状を収容する凹部を有するウェイト部材と、を含むことで、接着層で接着されるウェイト部材と翼本体との間の接着面積を増加させることが可能となるので、ウェイト部材と翼本体との間を強固に接着することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記翼本体の表面、及び前記ウェイト部材の表面を保護するコーティング層を有してもよい。

このように、翼本体の表面、及びウェイト部材の表面を保護するコーティング層を有することで、翼本体及びウェイト部材が直接水や海水に浸漬されることが無くなるため、水や海水から翼本体及びウェイト部材を保護することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記コーティング層は、耐水性及び耐食性を有する層であってもよい。

このように、コーティング層として、耐水性及び耐食性を有する層を用いることで、水中や海水中で船舶用プロペラが使用された際、翼本体及びウェイト部材を確実に水及び海水から保護することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記翼本体は、補強部材と、該補強部材を被覆する外部材と、を有しており、前記補強部材は、前記翼本体の強度を確保可能で、かつ軽量な材料で構成されており、前記外部材は、前記繊維強化プラスチック複合材料で構成されていてもよい。

このように、翼本体を構成する補強部材を、翼本体の強度を確保可能な材料で、かつ軽量な材料で構成するとともに、翼本体を構成する外部材を、繊維強化プラスチック複合材料で構成することで、翼本体に十分な強度を付与した上で、翼本体の軽量化を図ることができる。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る船舶用プロペラの製造方法は、推進軸の後端に配置されるハブと、前記バブの周方向に固定された複数の翼と、を有する船舶用プロペラの製造方法であって、軽量素材を含む材料を用いて、翼本体を作製する工程と、前記軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料を用いて、ウェイト部材を作製する工程と、前記翼本体の長さ方向に沿うように、接着層により、前記翼本体の後縁部に前記ウェイト部材を接着する接着工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、軽量素材を含む材料を用いて、翼本体を作製することで、翼本体の軽量化を図ることが可能となるため、プロペラを大型化させた場合でもプロペラ作動効率を向上させることができる。
また、軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料を用いて、ウェイト部材を作製し、翼の長さ方向に沿うように、接着層により、翼本体の後縁部にウェイト部材を接着することにより、翼の後縁部のモーダルマスを大きくすることが可能となるので、水中で複数の翼が回転する際に発生する音や振動を十分に低減することができる。
つまり、プロペラ作動効率を向上させた上で、水中で翼が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラの製造方法において、前記ウェイト部材を作製する工程では、該ウェイト部材の材料として金属を用いるとともに、鋳造法により、前記ウェイト部材の後縁部に、該ウェイト部材の延在方向に延在するセレーションを形成してもよい。

このように、ウェイト部材の材料として金属を用いるとともに、鋳造法により、ウェイト部材の後縁部に、ウェイト部材の延在方向に延在するセレーションを形成することで、セレーションを有するウェイト部材の形状に対応した鋳型を用いることで、別途、ＮＣ加工機を用いてセレーションを加工する工程を設ける必要がなくなるため、簡便に、セレーションを有するウェイト部材を作製することができる。
なお、セレーションは、例えば、金属ブロックを削り出すことで形成してもよい。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラにおいて、前記軽量素材として、繊維強化プラスチック複合材料を用いてもよい。

このように、軽量素材として、繊維強化プラスチック複合材料を用いることで、軽金属を翼本体の材料として用いた場合と比較して、翼本体をさらに軽量化することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラの製造方法において、前記翼本体を作製する工程では、前記翼本体のうち、前記ウェイト部材と接着される側の端部に突出部を形成し、前記ウェイト部材を作製する工程では、前記ウェイト部材のうち、前記翼本体と接着される側の端部に前記突出部を収容する凹部を形成してもよい。

このように、接着工程の前に、翼本体のうち、ウェイト部材と接着される側の端部に突出部を形成し、ウェイト部材のうち、翼本体と接着される側の端部に突出部を収容する凹部を形成することにより、接着層で接着されるウェイト部材と翼本体との間の接着面積を増加させることが可能となるので、ウェイト部材と翼本体との間を強固に接着することができる。

また、上記本発明の一態様に係る船舶用プロペラの製造方法において、前記接着工程後に、前記翼本体の表面、及び前記ウェイト部材の表面を覆うコーティング層を形成する工程を有してもよい。

このように、接着工程後に、翼本体の表面、及びウェイト部材の表面を覆うコーティング層を形成することで、翼本体及びウェイト部材が直接水や海水に浸漬されることが無くなるため、水や海水から翼本体及びウェイト部材を保護することができる。

本発明によれば、プロペラ作動効率を向上させた上で、水中で翼が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することができる。

本発明の実施の形態に係る船舶用プロペラの斜視図である。 図１に示す翼の平面図である。 図２に示す翼のＡ−Ａ線方向の断面図である。 図２に示すセレーションの一部を拡大した図である。 セレショーンの他の例を示す拡大図（その１）である。 セレショーンの他の例を示す拡大図（その２）である。 セレショーンの他の例を示す拡大図（その３）である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の船舶用プロペラの寸法関係とは異なる場合がある。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る船舶用プロペラの斜視図である。図２は、図１に示す翼の平面図である。図２に示すＢ方向は、翼本体１６の後縁部の延在方向（言い換えれば、ウェイト部材１７、及びウェイト部材１７の後縁部の延在方向）を示している。
図３は、図２に示す翼のＡ−Ａ線方向の断面図である。図１〜図３に示す構造体において、同一構成部分には同一符号を付す。

図１〜図３を参照するに、本実施の形態の船舶用プロペラ１０は、ハブ１２と、複数の翼１４と、を有する。
ハブ１２は、推進軸１１の後端を挿入可能なリング状部材であり、推進軸１１の後端に固定されている。ハブ１２は、その外周部に翼１４の基端が 嵌合される嵌合用溝（図示せず）を複数有する。

複数の翼１４は、ハブ１２の周方向に所定の間隔で配置されている。なお、図１では、一例として、５枚の翼１４を図示したが、翼１４の枚数は、複数であればよく、５枚に限定されない。
翼１４は、翼本体１６と、ウェイト部材１７と、接着層１９と、コーティング層２２と、を有する。翼本体１６は、軽量素材（例えば、繊維強化プラスチック複合材料）を含む材料で構成されており、補強部材２４と、外部材２５と、を有する。

補強部材２４は、翼本体１６の強度を確保可能な材料で構成された板状の部材である。補強部材２４は、外部材２５内に内設されている。
補強部材２４の外形は、例えば、翼１４の外形を縮小させた形状とすることができる。補強部材２４は、外部材２５を構成する材料よりも強度の高い材料で構成されている。
このような補強部材２４の材料としては、例えば、船舶用プロペラの材料として用いられるアルミ青銅合金、ニッケルアルミ合金、青銅合金、銅合金等の合金、或いは、金属のうち、比重が５未満とされた軽金属を用いるとよい。
補強部材２４の材料となる軽金属としては、例えば、は、アルミニウム（比重２．７）、チタン（比重４．５）、アルカリ金属、アルカリ土類金属等を用いることができる。

外部材２５は、補強部材２４を被覆するように、補強部材２４の外側に配置されている。外部材２５は、翼本体１６の外形の一部を構成している。
外部材２５は、ウェイト部材１７が接着（固定）される側の外部材２５の端部からウェイト部材１７の先端に向かう方向に突出する突出部２５Ａを有する。突出部２５Ａは、接着層１９を介して、ウェイト部材１７に設けられた後述する凹部１７Ａ内に固定される部分である。

このように、ウェイト部材１７内に配置される突出部２５Ａを含む外部材２５（翼本体１６）と、突出部２５Ａを収容する凹部１７Ａを含むウェイト部材１７と、を有することで、接着層１９で接着されるウェイト部材１７と翼本体１６との間の接着面積を増加させることが可能となる。ウェイト部材１７と翼本体１６とを強固に接着することができる。

図３に示すように、突出部２５Ａの断面形状としては、補強部材２４からウェイト部材１７の先端に向かう方向に対して、厚さが薄くなるような形状（例えば、三角形や台形等）が好ましい。
突出部２５Ａの形状を上記形状とすることにより、翼本体１６とウェイト部１７とを接着層１９で接着する際、凹部１７Ａ内に突出部２５Ａを容易に挿入することができる。

また、突出部２５Ａは、翼本体１６の後縁部の延在方向（Ｂ方向）に対して連続して延在する１つの突出部として構成してもよいし、翼本体１６の後縁部の延在方向に対して複数配置された突出部で構成してもよい。

突出部２５Ａの突出量は、翼１４の大きさ、ウェイト部材１７の幅（Ｂ方向と直交する方向の幅）の大きさ、及びウェイト部材１７に設けられる凹部１７Ａの深さによって適宜選択することが可能であるが、例えば、５ｃｍ〜２０ｃｍの範囲内で適宜設定することができる。

外部材２５は、軽量素材である繊維強化プラスチック複合材料で構成されている。繊維強化プラスチック複合材料としては、例えば、カーボン繊維強化プラスチック複合材料、アラミド繊維強化プラスチック複合材料、ガラス繊維強化プラスチック複合材料の単体或いはこれらを２種以上組み合わせた積層構造体を用いることができる。異なる種類の繊維強化プラスチックを積層させる場合には、樹脂を用いて一体化させるとよい。

翼本体１６のうち、強度や合成が必要とされる部分には、カーボン繊維強化プラスチックの割合を、他の繊維強化プラスチックの割合よりも高くするとよい。
また、翼本体１６のうち、靱性を要求される部分には、アラミド繊維強化プラスチックの割合を、他の繊維強化プラスチックの割合よりも高くするとよい。

翼本体１６のうち、電気的化学腐食現象の発生を抑制した部分には、ガラス繊維強化プラスチックの割合を、他の繊維強化プラスチックの割合よりも高くするとよい。
一般的に、ガラス繊維強化プラスチック複合材料は、強度的には少なくともアルミ合金と同等以上の強度及び剛性を有しており、必要な強度特性に応じてガラス繊維の量及び配向を調整することが可能であるため、最適な強度設計を実現できる。
また、ガラス繊維強化プラスチック複合材は、用いる樹脂を選定することによって、耐熱性、耐食性を容易に付与することができ、耐食性が求められる海水中のプロペラへの適用が容易になる。

さらに、ガラス繊維の構造としては、例えば、一方向に引き揃えられた繊維布や、縦糸と横糸とで構成された織物（平織りクロス）、短い繊維（ガラスチョップ）或いは短い繊維をマット状にしたチョップドマットを用いることが可能であるが、特に、強度を必要とする場合には一方向クロスや平織りクロス等を多く含む構成にするとよい。

このように、翼本体１６を構成する補強部材２４を、翼本体１６の強度を確保可能な材料で、かつ軽量な材料（例えば、軽金属）で構成するとともに、翼本体１６を構成する外部材２５を、軽量素材である繊維強化プラスチック複合材料で構成することで、翼本体１６に十分な強度を付与した上で、翼本体１６の軽量化を図ることができる。
また、翼本体１６を軽量化することで、複数の翼１４も軽量化されるため、船舶用プロペラ１０を大型化させた場合でもプロペラ作動効率を向上させることができる。

なお、図３では、一例として、補強部材２４を有する翼本体１６を例に挙げて説明したが、補強部材２４は、必要に応じて設ければよく、本発明を実施する上で必修の構成ではない。
つまり、先に説明した繊維強化プラスチック複合材料のみを用いて翼本体１６を構成してもよい。この場合、複数の翼１４のさらなる軽量化を図ることが可能となるので、さらにプロペラ作動効率を向上させることができる。

ウェイト部材１７は、翼本体１６の後縁部に、翼本体１６の後縁部の延在方向（Ｂ方向）に沿うように設けられている。ウェイト部材１７は、突出部２５Ａを収容する凹部１７Ａを有する。凹部１７Ａの形状としては、例えば、突出部２５Ａの外形に対応するような溝（図３では、一例としてＶ字状の溝を図示する）にすることができる。

ウェイト部材１７は、翼本体１６を構成する材料（具体的には、本実施の形態の場合、補強部材２４を構成する軽金属や外部材２５を構成する繊維強化プラスチック複合材料）よりも比重の大きい材料で構成されている。ウェイト部材１７を構成する材料としては、補強部材２４を構成する金属の比重と同等以上の比重とされた金属、或いは、重金属（比重が５を超える金属）を用いることができる。
ウェイト部材１７の材料となる重金属としては、例えば、鉄、金、白金、銀、銅、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、錫等を用いることができる。

このように、翼本体１６を構成する材料よりも比重の大きい材料で構成されたウェイト部材１７を有することにより、翼１４の後縁部のモーダルマスを大きくすることが可能となるので、水中で複数の翼１４が回転する際に発生する音や振動を十分に低減することができる。

なお、本発明者らが、同一の材料で構成され、かつ同一の形状及び大きさとされた複数の翼本体よりなる第１及び第２の翼本体群を準備し、第１の翼本体群にウェイト部１７を設け、第２の翼本体群にウェイト部を設けない状態で、騒音試験をおこなったところ、ウェイト部１７を有する第１の翼本体群は、２ｄＢ以上の騒音効果があることが確認できた。

図１及び図２を参照するに、ウェイト部材１７は、ウェイト部材１７の後縁部に設けられ、かつウェイト部材１７の後縁部の延在方向（Ｂ方向）に延在するセレーション２８を有する。
セレーション２８は、Ｂ方向に対して、鋸歯状に配置された複数の三角歯型部２９（三角形とされた複数の歯型部）で構成されている。

図４は、図２に示すセレーションの一部を拡大した図である。図４において、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

図４を参照するに、セレーション２８を構成する複数の三角歯型部２９の形状は、平面視した状態において、先端が尖った三角形とされている。三角歯型部２９は、例えば、三角歯型部２９の長さＬ１を三角歯型部２９のピッチＰ１で割った値（＝Ｌ１／Ｐ１）は、例えば、０．５以上３０以下となるように設定するとよい。

三角歯型部２９の長さＬ１を三角歯型部２９のピッチＰ１で割った値（＝Ｌ１／Ｐ１）が０．５よりも小さいと、三角歯型部２９を設けることによる回転する複数の翼１４の音や振動を抑制する効果が小さくなってしまう。
一方、三角歯型部２９の長さＬ１を三角歯型部２９のピッチＰ１で割った値（＝Ｌ１／Ｐ１）が３０よりも大きいと、ピッチＰ１に対する三角歯型部２９の長さＬ１が大きくなりすぎるため、歯元の小さい先鋭な形状となり、三角歯型部２９の強度が低下してしまう。
したがって、三角歯型部２９の長さＬ１を三角歯型部２９のピッチＰ１で割った値（＝Ｌ１／Ｐ１）を０．５以上３０以下にすることで、三角歯型部２９の強度を十分に確保した上で、セレーション２８を設けることによる複数の翼１４の音や振動の抑制効果を十分に得ることができる。

三角歯型部２９の先端を構成する部分のウェイト部材１７の厚さは、例えば、５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内で適宜選択することができる。また、三角歯型部２９の基端を構成する部分のウェイト部材１７の厚さは、例えば、１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で適宜選択することができる。

図５〜図７は、セレショーンの他の例を示す拡大図である。図６及び図７に示す構造体において、同一構成部分には、同一符号を付す。図５〜図７において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

ここで、本実施の形態のウェイト部材１７に適用可能な他のセレーション３０，３５，４０の概略構成について説明する。
図５を参照するに、セレーション３０は、複数の三角歯型部２９に替えて、複数の台形歯型部３１（台形とされた複数の歯型部）を有すること以外は、図４で説明したセレーション２８と同様な構成とされている。
台形歯型部３１の形状は、平面視した状態において、台形とされている。また、台形の上底（下底よりも長さの短い辺）が台形歯型部３１の先端側に配置されている。
先に説明した三角歯型部２９のＬ１／Ｐ１と同様な理由により、台形歯型部３１の長さＬ２を台形歯型部３１のピッチＰ２で割った値（＝Ｌ２／Ｐ２）は、例えば、０．５以上３０以下にするとよい。
このように、複数の三角歯型部２９に替えて、三角歯型部２９よりも破損しにくい複数の台形歯型部３１を有することにより、セレーション３０の破損を抑制することができるとともに、加工及び取り付けに従事する作業者の安全を確保することができる。

図６を参照するに、セレーション３５は、図４に示す複数の三角歯型部２９の角部を、丸みを帯びた形状（以下、「ラウンド形状」という）にした複数の歯型部３６（三角歯型部の一種）を有すること以外は、図４で説明したセレーション２８と同様な構成とされている。
この場合も、先に説明した三角歯型部２９のＬ１／Ｐ１と同様な理由により、歯型部３６の長さＬ３を歯型部３６のピッチＰ３で割った値（＝Ｌ３／Ｐ３）は、例えば、０．５以上３０以下にするとよい。
このように、図４に示す複数の三角歯型部２９の角部を、丸みを帯びた形状にした複数の歯型部３６で構成することで、セレーション３５の破損を抑制することができるとともに、加工及び取り付けに従事する作業者の安全を確保することができる。

図７を参照するに、セレーション４０は、図５に示す複数の台形歯型部３１の角部を、ラウンド形状にした複数の歯型部４１（台形歯型部の一種）を有すること以外は、図５で説明したセレーション３０と同様な構成とされている。
この場合も、先に説明した三角歯型部２９のＬ１／Ｐ１と同様な理由により、歯型部４１の長さＬ４を歯型部４１のピッチＰ４で割った値（＝Ｌ４／Ｐ４）は、例えば、０．５以上３０以下にするとよい。
このように、図５に示す複数の台形歯型部３１の角部を、ラウンド形状にした複数の歯型部４１で構成することで、セレーション４０の破損を抑制することができるとともに、加工及び取り付けに従事する作業者の安全を確保することができる。

上記説明した図５〜図７に示すセレーション３０，３５，４０を用いた場合も、セレーション２８を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
なお、上記説明したセレーション２８，３０，３５，４０に替えて、図４〜図７に示す三角歯型部２９、台形歯型部３１、歯型部３６，４１のうち、少なくとも２種以上の歯型部を組み合わせ、かつ鋸歯状に少なくとも２種以上の歯型部を複数配置することで構成されたセレーションを用いてもよい。この場合も、セレーション２８を用いた場合と同様な効果を得ることができる。

接着層１９は、翼本体１６とウェイト部材１７とが対向する面（突出部２５Ａの表面や凹部１７Ａの内面も含む）に配置されており（言い換えれば、翼本体１６とウェイト部材１７との間に配置されており）、翼本体１６とウェイト部材１７とを接着している。
翼本体１６とウェイト部材１７との間に配置される接着層１９の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とすることができる。

接着層１９としては、外部材２５を構成する繊維強化プラスチック複合材料とウェイト部１７を構成する材料（例えば、軽金属）とを強固に接着させることの可能なものを用いるとよい。
具体的には、接着層１９としては、例えば、ポリアミド系接着層、エポキシ系接着層、ビニルエステル樹脂系接着層等を用いることができる。

コーティング層２２は、接着層１９により接着された翼本体１６とウェイト部材１７との表面を覆うように設けられている。
このように、翼本体１６の表面、及びウェイト部材１７の表面を保護するコーティング層２２を有することで、翼本体１６及びウェイト部材１７が直接水や海水に浸漬されることが無くなるため、水中や海水中で船舶用プロペラ１０が使用された際、翼本体１６及びウェイト部材１７を確実に水及び海水から保護することができる。

また、コーティング層２２としては、例えば、耐水性及び耐食性を有する層を用いるとよい。このように、コーティング層２２として、耐水性及び耐食性を有する層を用いることで、翼本体１６及びウェイト部材１７を確実に水や海水から保護することができる。

耐水性及び耐食性を有し、かつコーティング層２２に適用可能な層としては、例えば、ポリウレタン系コーティング層、エラストマーコーティング層等を例示することができる。また、コーティング層２２として、これら層を用いた場合、コーティング層２２の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。

本実施の形態の船舶用プロペラによれば、軽量素材（例えば、繊維強化プラスチック複合材料）を含む材料で翼本体１６を構成することにより、翼本体１６の軽量化を図ることが可能となるため、プロペラを大型化させた場合でもプロペラ作動効率を向上させることができる。
また、翼本体１６を構成する材料よりも比重の大きい材料で構成されたウェイト部材１７を有することにより、翼１４の後縁部のモーダルマスを大きくすることが可能となるので、水中（海水中も含む）で複数の翼１４が回転する際に発生する音や振動を十分に低減することができる。
つまり、複数の翼１４の後縁部を重くするウェイト部材１７を有することで、プロペラ作動効率を向上させた上で、水中で翼１４が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することができる。

また、ウェイト部材１７にセレーション２８を設けることで、セレーション２８が無いウェイト部１７を用いた場合と比較して、水中（海水中も含む）で翼１４が回転することにより発生する音や振動を抑制する効果をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態では、翼本体１６が補強部材２４を有する場合を例に挙げて説明したが、補強部材２４に替えて、例えば、軽量な硬質プラスチック発泡体やグラファイト発泡材等を用いてもよい。この場合、翼１４のさらなる軽量化を図ることが可能となるので、プロペラ作動効率をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態では、コーティング層２２を設けた場合を例に挙げて説明したが、コーティング層２２は、必要に応じて設ければよく、本発明を実施する上で、必修の構成ではない。

次いで、図１〜図３を参照して、本実施の形態の船舶用プロペラ１０の製造方法について説明する。
始めに、周知の手法により、軽量素材（例えば、繊維強化プラスチック複合材料）を含む材料を用いて、突出部２５Ａを有する翼本体１６を複数作製する。このとき、軽量素材として繊維強化プラスチック複合材料を用いる場合、繊維強化プラスチック複合材料としては、先に説明したものを適宜選択して用いることができる。

次いで、翼本体１６を構成する材料よりも比重の大きい材料（例えば、銅合金或いは重金属などの金属）を用いて、突出部２５Ａを収容可能な凹部１７Ａ、及びセレーション２８を有するウェイト部材１７を作製する。
このように、ウェイト部材１７の材料として金属（例えば、鉄、アルミニウム合金、銅。真鍮等）を用いることで、鋳造法を用いることが可能となり、凹部１７Ａ及びセレーション２８を有するウェイト部材１７を一括して容易に作製することができる。

具体的には、例えば、下記手法により、凹部１７Ａ及びセレーション２８を有するウェイト部材１７を複数形成する。
始めに、ウェイト部材１７の母材となる金属を溶融させた溶湯を、凹部１７Ａ及びセレーション２８を有するウェイト部材１７の形状に対応した鋳型に注入する。次いで、鋳型内において、注いだ溶湯を冷却させ、その後、鋳型から固まった溶湯であるウェイト部材１７の原型を取り出し、ウェイト部材１７の原型を研磨加工することで、凹部１７Ａ及びセレーション２８を有するウェイト部材１７を作製する。
セレーション２８は、例えば、金属ブロックをＮＣマシーンで削り出すことで形成してもよい。

なお、ここでは、一例として、凹部１７Ａ及びセレーション２８を有するウェイト部材１７を作製する場合を例に挙げて説明したが、セレーション２８を有していなくて、かつ凹部１７Ａを有するウェイト部材は、該ウェイト部材の形状に対応した鋳型を用いること以外は、上述した手法と同様な方法を用いて作製することができる。

次いで、周知の手法により、翼本体１６の後縁部に接着層１９を形成し、接着層１９が形成された突出部２５Ａを凹部１７Ａ内に挿入させ、接着層１９により、翼本体１６の後縁部にウェイト部材１７を接着する。このとき、具体的な接着層１９としては、上述した接着層を用いることができる。

次いで、周知の手法により、翼本体１６の表面、及びウェイト部材１７の表面を覆うコーティング層２２を形成する。これにより、翼本体１６と、ウェイト部１７と、が一体とされ、かつコーティング層２２を有する複数の翼１４が作製される。
具体的には、下記手法により、コーティング層２２を形成する。
始めに、コーティング層２２の母材となる塗料としてエラストマーを準備する。次いで、翼本体１６の表面、及びウェイト部材１７の表面を被覆するように塗料を塗ることで、該塗料よりなるコーティング層２２を形成する。このとき、例えば、スプレーガンを用いることができる。コーティング層２２としては、上述した層を用いることができる。

なお、コーティング層２２を形成する前に、例えば、機械的、化学的、或いは電気的な処理によって、翼本体１６の表面、及びウェイト部１７の表面に存在する異物などを除去する処理を行ってもよい。

その後、推進軸１１に固定されたハブ１２の複数の嵌合溝（図示せず）に、翼１４を挿入し、固定することで、図１に示す本実施の形態の船舶用プロペラ１０が製造される。

本実施の形態の船舶用プロペラの製造方法によれば、軽量素材（例えば、繊維強化プラスチック複合材料）を含む材料で翼本体１６を形成することで、翼本体１６の軽量化を図ることが可能となるため、プロペラを大型化させた場合でもプロペラ作動効率を向上させることができる。
また、翼本体１６を構成する材料よりも比重の大きい材料を用いて、ウェイト部材１７を形成することにより、翼１４の後縁部のモーダルマスを大きくすることが可能となるので、水中（海水中も含む）で複数の翼１４が回転する際に発生する音や振動を十分に低減することができる。
つまり、複数の翼１４の後縁部を重くするウェイト部材１７を形成することで、プロペラ作動効率を向上させた上で、水中（海水中も含む）で翼１４が回転することにより発生する音や振動を十分に低減することができる。

また、鋳造法により、凹部１７Ａ及びセレーション２８を有するウェイト部材１７を形成することで、別途、凹部１７Ａを形成する工程や、セレーション２８を形成する工程を設ける必要がなくなるため、凹部１７Ａ及びセレーション２８を簡便な手法で形成することができる。

さらに、ウェイト部材１７にセレーション２８を形成することで、セレーション２８が無いウェイト部１７を用いた場合と比較して、水中（海水中も含む）で複数の翼１４が回転することにより発生する音や振動を抑制する効果をさらに向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、本実施の形態では、図１に示すように、推進軸１１に取り付けられたハブ１２に、複数の翼１４を固定させた船舶用プロペラ１０を例に挙げて説明したが、本発明は、ハブ１２を用いることなく、推進軸１１に直接複数の翼１４を固定した構成とされた船舶用プロペラ（図示せず）にも適用可能である。この場合、本実施の形態の船舶用プロペラ１０と同様な効果を得ることができる。

本発明は、船舶に使用される船舶用プロペラ、及び船舶用プロペラの製造方法に適用できる。

１０…船舶用プロペラ、１１…推進軸、１２…ハブ、１４…翼、１６…翼本体、１７…ウェイト部材、１７Ａ…凹部、１９…接着層、２２…コーティング層、２４…補強部材、２５…外部材、２５Ａ…突出部、２８，３０，３５，４０…セレーション、２９…三角歯型部、３１…台形歯型部、３６，４１…歯型部、Ｂ…方向、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…長さ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…ピッチ

Claims (13)

1. 推進軸の後端に配置されるハブと、前記バブの周方向に固定された複数の翼と、を有する船舶用プロペラであって、
   前記複数の翼は、軽量素材を含む材料で構成された翼本体と、
   前記翼本体の後縁部の延在方向に沿うように、前記翼本体の後縁部に設けられ、前記軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料で構成されたウェイト部材と、
   をそれぞれ有することを特徴とする船舶用プロペラ。
2. 前記比重の大きい材料は、金属であり、
   前記ウェイト部材の後縁部に設けられ、かつ該ウェイト部材の延在方向に延在するセレーションを有することを特徴とする請求項１記載の船舶用プロペラ。
3. 前記軽量素材は、繊維強化プラスチック複合材料であることを特徴とする請求項１または２記載の船舶用プロペラ。
4. 前記セレーションは、鋸歯状に配置され、かつ三角形とされた複数の歯型部及び／または台形とされた複数の歯型部で構成されており、
   前記歯型部の長さＬを該歯型部のピッチＰで割った値は、０．５以上３０以下であることを特徴とする請求項２または３記載の船舶用プロペラ。
5. 前記翼本体は、その一部が前記ウェイト部材内に配置される突出部を有し、
   前記ウェイト部材は、前記突出部を収容する凹部を有しており、
   前記ウェイト部材と前記翼本体とは、接着層で接着されていることを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか1項記載の船舶用プロペラ。
6. 前記翼本体の表面、及び前記ウェイト部材の表面を保護するコーティング層を有することを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか1項記載の船舶用プロペラ。
7. 前記コーティング層は、耐水性及び耐食性を有する層であることを特徴とする請求項６記載の船舶用プロペラ。
8. 前記翼本体は、補強部材と、該補強部材を被覆する外部材と、を有しており、
   前記補強部材は、前記翼本体の強度を確保可能で、かつ軽量な材料で構成されており、
   前記外部材は、前記繊維強化プラスチック複合材料で構成されていることを特徴とする請求項３ないし６のうち、いずれか１項記載の船舶用プロペラ。
9. 推進軸の後端に配置されるハブと、前記バブの周方向に固定された複数の翼と、を有する船舶用プロペラの製造方法であって、
   軽量素材を含む材料を用いて、翼本体を作製する工程と、
   前記軽量素材を含む材料よりも比重の大きい材料を用いて、ウェイト部材を作製する工程と、
   前記翼本体の長さ方向に沿うように、接着層により、前記翼本体の後縁部に前記ウェイト部材を接着する接着工程と、
   を有することを特徴とする船舶用プロペラの製造方法。
10. 前記ウェイト部材を作製する工程では、該ウェイト部材の材料として金属を用いるとともに、鋳造法により、前記ウェイト部材の後縁部に、該ウェイト部材の延在方向に延在するセレーションを形成することを特徴とする請求項９記載の船舶用プロペラの製造方法。
11. 前記軽量素材として、繊維強化プラスチック複合材料を用いることを特徴とする請求項９または１０記載の船舶用プロペラの製造方法。
12. 前記翼本体を作製する工程では、前記翼本体のうち、前記ウェイト部材と接着される側の端部に突出部を形成し、
    前記ウェイト部材を作製する工程では、前記ウェイト部材のうち、前記翼本体と接着される側の端部に前記突出部を収容する凹部を形成することを特徴とする請求項９ないし１１のうち、いずれか１項記載の船舶用プロペラの製造方法。
13. 前記接着工程後に、前記翼本体の表面、及び前記ウェイト部材の表面を覆うコーティング層を形成する工程を有することを特徴とする請求項９ないし１２のうち、いずれか1項記載の船舶用プロペラの製造方法。

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