JP2019188950A - 舶用プロペラ及び船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラ翼の翼面からの水流の剥離を抑制する。【解決手段】舶用プロペラは、プロペラボスと、前記プロペラボスから半径方向外側に延びる複数のプロペラ翼と、隣り合う２つの前記プロペラ翼の間で前記プロペラボスから半径方向外側に延びる複数の短翼と、を備え、前記短翼の前記半径方向外側の端部は、前記プロペラボスの外周面から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の１５％以上、且つ、前記プロペラボスの回転軸線から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の６０％以下の位置に存在する。【選択図】図２

Description

本開示は、舶用プロペラ及び船舶に関する。

舶用のプロペラは、プロペラボスに取り付けられた複数枚のプロペラ翼を有し、船尾側の水中で回転駆動される。しかし、プロペラが水中で回転駆動されるとプロペラ翼の翼面から水流の剥離が生じることがある。このような剥離はプロペラの効率を低下させることとなるため、剥離の防止策が種々検討されている。

例えば特許文献１には、プロペラ翼の背面の翼根近傍に、プロペラ翼の表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材が配設された船舶用プロペラが開示されている。特許文献１に記載された剥離減少部材は、プロペラ翼の表面から離れているがプロペラ翼の表面に沿って形成される翼部材や板状部材等であり、プロペラ翼の翼根近傍であってプロペラボスから半径方向外側に離間した位置で、プロペラ翼の背面に対して取り付けられている（特許文献１参照）。

特開２００８−２４７０７８号公報

上述したようなプロペラ翼の翼面からの水流の剥離は、プロペラ翼の半径方向外側よりも翼根側で発生し易い。しかし、上述した特許文献１に記載の船舶用プロペラでは、剥離減少部材がプロペラボスから半径方向外側に離間しているので、プロペラボスと翼根との接続部の近傍では水流の剥離を十分に抑制できないおそれがある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、プロペラ翼の翼面からの水流の剥離を抑制することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る舶用プロペラは、
プロペラボスと、
前記プロペラボスから半径方向外側に延びる複数のプロペラ翼と、
隣り合う２つの前記プロペラ翼の間で前記プロペラボスから半径方向外側に延びる複数の短翼と、を備え、
前記短翼の前記半径方向外側の端部は、前記プロペラボスの外周面から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の１５％以上、且つ、前記プロペラボスの回転軸線から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の６０％以下の位置に存在する。

上記（１）の構成によれば、隣り合う２つのプロペラ翼の間の短翼が水流をガイドすることによって水流がプロペラ翼の翼面に沿って流れ易くなり、水流がプロペラ翼から剥離することを効果的に抑制できる。また、短翼がプロペラボスから半径方向外側に延びているので、翼根の近傍で発生し易い水流の剥離を特にプロペラボスとプロペラ翼の翼根との接続部の近傍で効果的に抑制できる。
さらに、上記（１）の構成によれば、舶用プロペラによる推進力を複数の短翼でも負担できるので、プロペラ翼の負荷を軽減できる。これにより、プロペラ翼のキャンバや迎角を小さくすることができるので、水流の転向角が小さくなり、水流がプロペラ翼から剥離することを抑制できる。

なお、短翼による推進力は、短翼の半径方向外側の端部までの距離が大きくなるほど大きくなる傾向にあるため、プロペラ翼の負荷低減の観点からは、短翼の半径方向外側の端部までの距離は大きい方が望ましい。また、上述したように、プロペラ翼における水流の剥離は、プロペラ翼の半径方向外側よりも翼根側で発生し易いため、剥離抑制の観点からは、短翼の半径方向外側の端部までの距離は、剥離が生じる領域を効率的にカバーできる距離であればよい。なお、短翼の半径方向外側の端部までの距離を大きくすると、短翼の半径方向外側の端部の周速が増大して摩擦損失が増大することから、損失抑制の観点からは、短翼の半径方向外側の端部までの距離は、小さい方が望ましい。しかし、短翼の半径方向外側の端部までの距離が小さ過ぎると、短翼を設けることによる効果が得られ難くなってしまう。

以上の点を考慮すると、短翼の半径方向外側の端部、すなわち、短翼において半径方向の最も外側に位置する端部は、プロペラボスの外周面からプロペラ翼の半径方向外側の端部（すなわち、プロペラ翼において半径方向の最も外側に位置する端部）までの距離の１５％以上、且つ、プロペラボスの回転軸線からプロペラ翼の半径方向外側の端部までの距離の６０％以下の位置に存在するとよいことが判明した。
したがって、上記（１）の構成によれば、短翼を設けることによる損失の増加を抑制しつつ、水流がプロペラ翼から剥離することを抑制できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記回転軸線から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離は、前記回転軸線から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の３０％より大きく６０％以下である。

上記（２）の構成によれば、短翼を設けることによる損失の増加を抑制しつつ、水流がプロペラ翼から剥離することを効果的に抑制できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記回転軸線方向において前記短翼と前記プロペラ翼とが少なくとも部分的に重複する。

上記（３）の構成によれば、プロペラ翼と短翼との位置関係を上記の位置関係とすることで、短翼の翼面の少なくとも一部が回転軸線方向においてプロペラ翼と重複するように短翼を設置することよって、プロペラ翼の表面からの水流の剥離を抑制することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記短翼の翼弦中央の位置は、前記回転軸線方向において、前記プロペラ翼の翼弦中央の位置よりも下流側である。

プロペラ翼の翼面からの水流の剥離は、翼面の前縁側の領域よりも後縁側の領域において生じ易い。
その点、上記（４）の構成によれば、プロペラ翼と短翼との位置関係を上記の位置関係とすることで、プロペラ翼に対して短翼が下流側にオフセットされるので、水流がプロペラ翼から剥離することを効果的に抑制できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記短翼の少なくとも一部は、前記回転軸線方向において、前記プロペラ翼の前縁の位置を０％とし後縁の位置を１００％としたときの７０％以上１００％以下の位置に存在する。

プロペラ翼の翼面からの水流の剥離は、特に、回転軸線方向において、プロペラ翼の前縁の位置を０％とし後縁の位置を１００％としたときの７０％以上の位置において生じ易いことが明らかになった。
その点、上記（５）の構成によれば、短翼の少なくとも一部が回転軸線方向において該位置に存在するので、水流がプロペラ翼から剥離することを効果的に抑制できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、該半径方向位置における前記短翼の最大翼厚を有する最大翼厚部の位置は、前記回転軸線方向において、前記プロペラ翼の前縁の位置を０％とし後縁の位置を１００％としたときの９０％以上１００％以下の位置に存在する。

上記（６）の構成によれば、短翼の最大翼厚を有する最大翼厚部の位置よりも上流側では、短翼とプロペラ翼との間の距離が短翼の前縁から下流側に向かうにつれて大きくなることを抑制できる。そのため、短翼の最大翼厚を有する最大翼厚部の位置よりも上流側では、水流を加速流れとすること、もしくは、減速流れを抑制することができる。
上記（６）の構成では、短翼の最大翼厚を有する最大翼厚部の位置をプロペラ翼の後縁に近づけることができるので、プロペラ翼の翼面から水流が剥離しようとする領域における水流の流れを加速流れとすることができ、水流の剥離を効果的に抑制できる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記複数のプロペラ翼は、第１プロペラ翼と、該第１プロペラ翼に対して周方向において隣に設けられて前記第１プロペラ翼の負圧面に対向する正圧面を有する第２プロペラ翼とを含み、
前記短翼の正圧面は、前記周方向において、前記第１プロペラ翼と前記第２プロペラ翼との間にて前記第１プロペラ翼寄りに位置する。

上記（７）の構成によれば、第１プロペラ翼における負圧面側で生じる水流の剥離を短翼で効果的に抑制できる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記複数のプロペラ翼は、第１プロペラ翼と、該第１プロペラ翼に対して周方向において隣に設けられて前記第１プロペラ翼の負圧面に対向する正圧面を有する第２プロペラ翼とを含み、
前記短翼の正圧面は、前記周方向において、前記第１プロペラ翼の前記負圧面の位置を０％とし前記第２プロペラ翼の前記正圧面の位置を１００％としたときの１５％以上５０％未満の位置に存在する。

短翼の正圧面を周方向において第１プロペラ翼の負圧面へ近づけることで、第１プロペラ翼における負圧面側で生じる水流の剥離を短翼で効果的に抑制できる。しかし、短翼の正圧面を周方向において第１プロペラ翼の負圧面へ近づけ過ぎると、短翼の負圧面で水流の剥離が生じるおそれがある。
その点、上記（８）の構成によれば、短翼の負圧面における水流の剥離を抑制しつつ、第１プロペラ翼における負圧面側で生じる水流の剥離を短翼の正圧面で効果的に抑制できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記回転軸線方向において前記短翼の前記正圧面と前記第１プロペラ翼の前記負圧面とが少なくとも部分的に重複する。

上記（９）の構成によれば、回転軸線方向において短翼の正圧面と第１プロペラ翼の負圧面との重複領域を増やすことができるので、上記（８）の構成による水流の剥離の抑制効果を向上できる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、前記複数の短翼のそれぞれは、断面形状が翼型である。

上記（１０）の構成によれば、短翼による推進力を効果的に得られるので、プロペラ翼の負荷を効果的に軽減できる。これにより、プロペラ翼のキャンバや迎角を小さくすることができるので、水流の転向角が小さくなり、水流がプロペラ翼から剥離することを効果的に抑制できる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、前記複数の短翼のそれぞれは、前記プロペラ翼と相似形状である。

上記（１１）の構成によれば、短翼の設計を簡素化できる。

（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る船舶は、
船体と、
前記船体の船尾に配置された上記構成（１）乃至（１１）の何れかの舶用プロペラと、を備える。

上記（１２）の構成によれば、上記構成（１）の舶用プロペラを備えるので、プロペラ翼の翼面からの水流の剥離を抑制して、船舶の推進性能を向上できる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、プロペラ翼の翼面からの水流の剥離を抑制できる。

幾つかの実施形態に係る舶用プロペラが適用される船舶の船尾部を示す側面図である。 幾つかの実施形態に係る舶用プロペラの一部を船首側から見た模式的な図である。 （ａ）は、図２における一点鎖線で示したＡ−Ａ断面における、一実施形態の舶用プロペラのプロペラ翼及び短翼の断面を模式的に示す図であり、（ｂ）は、（ａ）と同様の断面における、従来の舶用プロペラのプロペラ翼の断面を模式的に示す図である。 図２における一点鎖線で示したＡ−Ａ断面における、他の実施形態の舶用プロペラのプロペラ翼及び短翼の断面を模式的に示す図である。 舶用プロペラにおいて水流の剥離が生じ易い範囲を模式的に示す図であり、（ａ）は、幾つかの実施形態の船舶用プロペラにおいて水流の剥離が生じ易い範囲を模式的に示す図であり、（ｂ）は、短翼が形成されていない従来の船舶用プロペラにおいて水流の剥離が生じ易い範囲を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、幾つかの実施形態に係る舶用プロペラが適用される船舶の船尾部を示す側面図である。図２は、幾つかの実施形態に係る舶用プロペラの一部を船首側から見た模式的な図である。幾つかの実施形態に係る船舶１０では、船体１の船尾２には、舶用プロペラ３と、舵９とが設置される。幾つかの実施形態の舶用プロペラ３は、プロペラボス４と、プロペラボス４から半径方向外側に延びる複数のプロペラ翼５と、隣り合う２つのプロペラ翼５の間でプロペラボス４から半径方向外側に延びる複数の短翼６とを備える。幾つかの実施形態の舶用プロペラ３では、プロペラ翼５及び短翼６の枚数は例えばそれぞれ４枚であるが、必ずしも４枚である必要はない。
なお、図２において、舶用プロペラ３の回転方向は、矢印Ｒで示すように反時計方向である。以下、図３〜５の各図においても、舶用プロペラ３の回転方向を矢印Ｒによって表す。

図３（ａ）は、図２における一点鎖線で示したＡ−Ａ断面における、一実施形態の舶用プロペラ３のプロペラ翼５及び短翼６の断面を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様の断面における、従来の舶用プロペラ７のプロペラ翼８の断面を模式的に示す図である。なお、図２における一点鎖線で示したＡ−Ａ断面の半径方向位置は、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄ、すなわち、短翼６において半径方向の最も外側に位置する端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置である。すなわち、図３（ａ）は、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置における、一実施形態の舶用プロペラ３のプロペラ翼５及び短翼６の断面を模式的に示す図である。
また、図４は、図２における一点鎖線で示したＡ−Ａ断面における、他の実施形態の舶用プロペラ３のプロペラ翼５及び短翼６の断面を模式的に示す図である。

例えば、図３（ｂ）に示すように、従来の舶用プロペラ７が水中で回転駆動されると、プロペラ翼８の近傍では、プロペラ翼８の前縁８１から後縁８２に向かう方向に沿って矢印で示すような水流１１が生じる。しかし、従来の舶用プロペラ７が水中で回転駆動されると、例えば２点鎖線で示す範囲１２においてプロペラ翼８の翼面から水流１１の剥離が生じることがある。このような剥離は、舶用プロペラ７の効率を低下させることとなる。
なお、図３（ｂ）以外の各図において、図３（ｂ）において２点鎖線で示す範囲１２のように、翼面からの水流１１の剥離が生じ易い範囲を図３（ｂ）と同様に２点鎖線で示し、符号１２を付す。また、以下の説明では、該範囲を水流の剥離が生じ易い範囲１２とも呼ぶ。

そこで、幾つかの実施形態の舶用プロペラ３では、例えば、図３（ａ）及び図４に示すように、隣り合う２つのプロペラ翼５の間でプロペラボス４から半径方向外側に延びる複数の短翼６を備えるように舶用プロペラ３を構成した。そして、短翼６の半径方向外側の端部６ｄが、プロペラボス４の外周面４ａからプロペラ翼５の半径方向外側の端部５ｄ（すなわち、プロペラ翼５において半径方向の最も外側に位置する端部５ｄ）までの距離Ｈ１の１５％以上、且つ、プロペラボス４の回転軸線Ｏからプロペラ翼５の半径方向外側の端部５ｄまでの距離Ｄ１の６０％以下の位置に存在するように、短翼６を形成した。

隣り合う２つのプロペラ翼５の間に短翼６を設けることで、短翼６の正圧面６４と、短翼６の正圧面６４側で短翼６と隣り合うプロペラ翼５の負圧面５５とによって水の流路Ｆ１が形成され、短翼６の負圧面６５と、短翼６の負圧面６５側で短翼６と隣り合うプロペラ翼５の正圧面５４とによって水の流路Ｆ２が形成される。なお、以下の説明では、短翼６に対して、該短翼６の正圧面６４側で該短翼６と隣り合うプロペラ翼５を第１プロペラ翼５Ａとも呼び、該短翼６の負圧面６５側で該短翼６と隣り合うプロペラ翼５を第２プロペラ翼５Ｂとも呼ぶ。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３では、隣り合う２つのプロペラ翼５の間に流入する水流１１は、流路Ｆ１を流れる水流と、流路Ｆ２を流れる水流とに分かれ、短翼６の通過後、再び合流する。このように、隣り合う２つのプロペラ翼５の間に流入した水流１１が流路Ｆ１，Ｆ２を流れる際、隣り合う２つのプロペラ翼５の間の短翼６が水流１１をガイドすることによって水流１１がプロペラ翼５の翼面に沿って流れ易くなるので、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを効果的に抑制できる。また、短翼６がプロペラボス４から半径方向外側に延びているので、翼根５ａ（図２参照）の近傍で発生し易い水流１１の剥離を特にプロペラボス４とプロペラ翼５の翼根５ａとの接続部１５の近傍で効果的に抑制できる。
さらに、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３では、舶用プロペラ３による推進力を複数の短翼６でも負担できるので、プロペラ翼５の負荷を軽減できる。これにより、プロペラ翼５のキャンバや迎角を小さくすることができるので、水流１１の転向角が小さくなり、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを抑制できる。

プロペラ翼５の翼厚が最大となる最大翼厚部よりも後縁５２側では、後縁５２側に向かうにつれて翼厚は小さくなる。そのため、隣り合う２つのプロペラ翼５の間の流路の幅は、ある位置からは、下流側に向かうにつれて大きくなる。このように、流路の幅が大きくなることによって、流路面積が拡大する。ここで、上流側から下流側に向かう単位距離における流路面積の増加割合を、説明の便宜上、流れの拡大率と呼ぶ。
水流１１の剥離は、プロペラ翼５の後縁５２側での流れの拡大率の影響も受ける。一般的に、プロペラ翼の翼根では、翼の半径方向外側の部分と比べると、最大翼厚は大きく、翼弦長は短い。そのため、プロペラ翼の翼根では、翼の半径方向外側の部分と比べると、最大翼厚部よりも後縁側における流れの拡大率は一般的に大きくなる。そのため、翼根５ａ側で水流１１の剥離が生じ易くなるおそれがある。

その点、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３では、短翼６を設けることで、上述したようにプロペラ翼５の負荷を軽減できるので、翼根５ａ近傍で必要な強度を下げることができ、プロペラ翼５の翼根５ａにおける最大翼厚を小さくすることができる。そのため、翼根５ａ近傍における流れの拡大率を小さくすることができ、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを抑制できる。

大型船舶用の大型の舶用プロペラと比較すると、径が小さいためにレイノルズ数が小さくなる小型船舶用の舶用プロペラや、大型の舶用プロペラであっても、例えば船体の加速し始めの過渡状態等のように高荷重状態となる場合には、水流の剥離が生じ易くなると考えられる。しかし、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３を用いることで、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを抑制できる。

なお、短翼６による推進力は、短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２が大きくなるほど大きくなる傾向にあるため、プロペラ翼５の負荷低減の観点からは、短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２は大きい方が望ましい。また、プロペラ翼５における水流１１の剥離は、プロペラ翼５の半径方向外側よりも翼根５ａ側で発生し易いため、剥離抑制の観点からは、短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２は、剥離が生じる領域を効率的にカバーできる距離であればよい。なお、短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２を大きくすると、短翼６の半径方向外側の端部の周速が増大して摩擦損失が増大することから、損失抑制の観点からは、短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２は、小さい方が望ましい。しかし、短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２が小さ過ぎると、短翼を設けることによる効果が得られ難くなってしまう。

以上の点を考慮すると、短翼６の半径方向外側の端部６ｄが、プロペラボス４の外周面４ａからプロペラ翼５の半径方向外側の端部５ｄまでの距離Ｈ１の１５％以上、且つ、回転軸線Ｏからプロペラ翼５の半径方向外側の端部５ｄまでの距離Ｄ１の６０％以下の位置に存在するとよいことが判明した。
したがって、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３によれば、短翼６を設けることによる摩擦損失等の損失の増加を抑制しつつ、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを抑制できる。

図５は、舶用プロペラにおいて水流の剥離が生じ易い範囲１２を模式的に示す図であり、舶用プロペラの一部を船首側から見たときの図である。図５（ａ）は、幾つかの実施形態の船舶用プロペラ３において水流の剥離が生じ易い範囲１２を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、短翼６が形成されていない従来の船舶用プロペラ７において水流の剥離が生じ易い範囲１２を模式的に示す図である。なお、図５（ａ）では、短翼６の記載を省略している。
図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較して明らかなように、また、図５（ａ）と図５（ｂ）とを比較して明らかなように、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３では、従来の船舶用プロペラ７に比べて、水流の剥離が生じ易い範囲１２を狭くすることができる。

また、幾つかの実施形態に係る船舶１０は、船体１と、船体１の船尾２に配置された、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態の舶用プロペラ３の何れかと、を備えるので、プロペラ翼５の翼面からの水流１１の剥離を抑制して、船舶１０の推進性能を向上できる。

なお、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、回転軸線Ｏから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｄ２は、回転軸線Ｏからプロペラ翼５の半径方向外側の端部までの距離Ｄ１の３０％より大きく６０％以下としてもよい。
これにより、短翼６を設けることによる損失の増加を抑制しつつ、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを効果的に抑制できる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置において、回転軸線Ｏ方向において短翼６とプロペラ翼５とが少なくとも部分的に重複する。
このように、プロペラ翼５と短翼６との位置関係を上記の位置関係とすることで、短翼６の翼面の少なくとも一部が回転軸線Ｏ方向においてプロペラ翼５と重複するように短翼６を設置することよって、プロペラ翼５の表面からの水流１１の剥離を抑制することができる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置において、短翼６の翼弦６３の中央の位置６３ａは、回転軸線Ｏ方向において、プロペラ翼５の翼弦５３の中央の位置５３ａよりも下流側である。

プロペラ翼５の翼面からの水流１１の剥離は、翼面の前縁５１側の領域よりも後縁５２側の領域において生じ易い。
その点、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、プロペラ翼５と短翼６との位置関係を上記の位置関係とすることで、プロペラ翼５に対して短翼６が下流側にオフセットされるので、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを効果的に抑制できる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置において、短翼６の少なくとも一部は、回転軸線Ｏ方向において、プロペラ翼５の前縁５１の位置を０％とし後縁５２の位置を１００％としたときの７０％以上１００％以下の位置に存在する。

プロペラ翼５の翼面からの水流１１の剥離は、特に、回転軸線Ｏ方向において、プロペラ翼５の前縁５１の位置を０％とし後縁５２の位置を１００％としたときの７０％以上の位置において生じ易いことが明らかになった。
その点、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、短翼６の少なくとも一部が回転軸線Ｏ方向において該位置に存在するので、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを効果的に抑制できる。

図４に示す一実施形態では、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置において、該半径方向位置における短翼６の最大翼厚ｔｍａｘを有する最大翼厚部６６の位置は、回転軸線Ｏ方向において、プロペラ翼５の前縁５１の位置を０％とし後縁５２の位置を１００％としたときの９０％以上１００％以下の位置に存在する。

図４に示す一実施形態では、短翼６の最大翼厚ｔｍａｘを有する最大翼厚部６６の位置よりも上流側では、短翼６とプロペラ翼５との間の距離、すなわち流路幅が短翼６の前縁６１から下流側に向かうにつれて拡大することを抑制できる。すなわち、図４に示す一実施形態では、流路Ｆ１，Ｆ２における短翼６の前縁６１から最大翼厚部６６が存在する位置に至る区間において、下流側に向かうにつれて流路面積が増加することを抑制するような短翼６の配置を実現できる。そのため、短翼６の最大翼厚ｔｍａｘを有する最大翼厚部６６の位置よりも上流側では、水流１１を加速流れとすること、もしくは、減速流れを抑制することができる。
また、図４に示す一実施形態では、最大翼厚部６６の位置を上記範囲の位置に存在するようにすることで、短翼６の最大翼厚ｔｍａｘを有する最大翼厚部６６の位置をプロペラ翼５の後縁５２に近づけることができるので、プロペラ翼５の翼面から水流１１が剥離しようとする領域、すなわち、水流の剥離が生じ易い範囲１２における水流１１の流れを加速流れとすることができ、水流１１の剥離を効果的に抑制できる。
なお、短翼６の最大翼厚ｔｍａｘを有する最大翼厚部６６の少なくとも一部が、回転軸線Ｏ方向において、プロペラ翼５の前縁５１の位置を０％とし後縁５２の位置を１００％としたときの９０％以上１００％以下の位置に存在していれば、上記の作用効果を奏することができる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、複数のプロペラ翼５は、第１プロペラ翼５Ａと、該第１プロペラ翼５Ａに対して周方向において隣に設けられて第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５に対向する正圧面５４を有する第２プロペラ翼５Ｂとを含む。図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、短翼６の正圧面６４は、周方向において、第１プロペラ翼５Ａと第２プロペラ翼５Ｂとの間にて第１プロペラ翼５Ａ寄りに位置する。
これにより、第１プロペラ翼５Ａにおける負圧面５５側で生じる水流１１の剥離を短翼６で効果的に抑制できる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、短翼６の正圧面６４は、周方向において、第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５の位置を０％とし第２プロペラ翼５Ｂの正圧面５４の位置を１００％としたときの１５％以上５０％未満の位置に存在する。
なお、図３（ａ）及び図４において、符号１６を付した破線は、第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５の位置を０％とし第２プロペラ翼５Ｂの正圧面５４の位置を１００％としたときの１５％の位置を示す。また、図３（ａ）及び図４において、符号１７を付した破線は、第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５の位置を０％とし第２プロペラ翼５Ｂの正圧面５４の位置を１００％としたときの５０％の位置を示す。

短翼６の正圧面６４を周方向において第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５へ近づけることで、第１プロペラ翼５Ａにおける負圧面５５側で生じる水流１１の剥離を短翼６で効果的に抑制できる。しかし、短翼６の正圧面６４を周方向において第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５へ近づけ過ぎると、短翼６の負圧面６５で水流１１の剥離が生じるおそれがある。
その点、短翼６の正圧面６４の周方向における位置を、上記の範囲に設定することで、短翼６の負圧面６５における水流１１の剥離を抑制しつつ、第１プロペラ翼５Ａにおける負圧面５５側で生じる水流１１の剥離を短翼６の正圧面６４で効果的に抑制できる。

なお、短翼６の正圧面６４の周方向における位置を、上記の範囲に設定した場合には、図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態のように、プロペラボス４の外周面４ａから短翼６の半径方向外側の端部６ｄまでの距離Ｈ２の５０％の半径方向位置において、回転軸線Ｏ方向において短翼６の正圧面６４と第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５とが少なくとも部分的に重複するように構成することが望ましい。
これにより、回転軸線Ｏ方向において短翼６の正圧面６４と第１プロペラ翼５Ａの負圧面５５との重複領域を増やすことができるので、水流１１の剥離の抑制効果を向上できる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、複数の短翼６のそれぞれは、断面形状が翼型である。
これにより、短翼６による推進力を効果的に得られるので、プロペラ翼５の負荷を効果的に軽減できる。これにより、プロペラ翼５のキャンバや迎角を小さくすることができるので、水流１１の転向角が小さくなり、水流１１がプロペラ翼５から剥離することを効果的に抑制できる。

図３（ａ）及び図４に示す幾つかの実施形態では、複数の短翼６のそれぞれは、プロペラ翼５と相似形状である。
これにより、短翼６の設計を簡素化できる。

なお、短翼６の形状をプロペラ翼５と相似形状とした場合、例えば、短翼６の半径方向の何れかの位置において、短翼６の翼弦６３の延在方向がプロペラ翼５の翼弦５３の延在方向と同じ方向となるように短翼６の取り付け角度を設定してもよい。
また、短翼６の形状をプロペラ翼５の形状を縮小した形状とし、さらに、回転軸線Ｏからの距離が同じ距離の位置では、短翼６とプロペラ翼５とでキャンバーラインや翼厚が相似となるように、短翼６の形状を調節してもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、舶用プロペラ３には、プロペラ翼５と短翼６とが周方向に交互に配置されている。すなわち、上述した幾つかの実施形態では、隣り合う２つのプロペラ翼５の間には、短翼６が配置されている。しかし、隣り合う２つのプロペラ翼５の間のうち、例えば、プロペラ翼５の回転方向に沿って１番目のプロペラ翼５と２番目のプロペラ翼５の間に短翼６を設けるが、プロペラ翼５の回転方向に沿って２番目のプロペラ翼５と３番目のプロペラ翼５の間には短翼６を設けないなど、隣り合う２つのプロペラ翼５の間であっても短翼６を設けない場所があってもよい。

回転軸線Ｏ方向において、短翼６の後縁６２の位置は、プロペラ翼５の後縁５２よりも上流側であってもよく、同じ位置であってもよく、下流側であってもよい。

上述した幾つかの実施形態では、短翼６の断面形状は、翼型であったが、必ずしも翼型でなくてもよい。短翼６を径方向から見たときの断面形状は、例えば部分円環形状でもよく、三日月形でもよく、矩形形状でもよい。また、短翼６の翼面は曲面で形成されていなくてもよく、平面で形成されていてもよい。

１ 船体
３ 舶用プロペラ
４ プロペラボス
５ プロペラ翼
５Ａ 第１プロペラ翼
５Ｂ 第２プロペラ翼
５ａ 翼根
６ 短翼
１０ 船舶
５１，６１ 前縁
５２，６２ 後縁
５３，６３ 翼弦
５４，６４ 正圧面
５５，６５ 負圧面
６６ 最大翼厚部

Claims (12)

1. プロペラボスと、
   前記プロペラボスから半径方向外側に延びる複数のプロペラ翼と、
   隣り合う２つの前記プロペラ翼の間で前記プロペラボスから半径方向外側に延びる複数の短翼と、を備え、
   前記短翼の前記半径方向外側の端部は、前記プロペラボスの外周面から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の１５％以上、且つ、前記プロペラボスの回転軸線から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の６０％以下の位置に存在する
   舶用プロペラ。
2. 前記回転軸線から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離は、前記回転軸線から前記プロペラ翼の前記半径方向外側の端部までの距離の３０％より大きく６０％以下である
   請求項１に記載の舶用プロペラ。
3. 前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記回転軸線方向において前記短翼と前記プロペラ翼とが少なくとも部分的に重複する
   請求項１又は２に記載の舶用プロペラ。
4. 前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記短翼の翼弦中央の位置は、前記回転軸線方向において、前記プロペラ翼の翼弦中央の位置よりも下流側である
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
5. 前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記短翼の少なくとも一部は、前記回転軸線方向において、前記プロペラ翼の前縁の位置を０％とし後縁の位置を１００％としたときの７０％以上１００％以下の位置に存在する
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
6. 前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、該半径方向位置における前記短翼の最大翼厚を有する最大翼厚部の位置は、前記回転軸線方向において、前記プロペラ翼の前縁の位置を０％とし後縁の位置を１００％としたときの９０％以上１００％以下の位置に存在する
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
7. 前記複数のプロペラ翼は、第１プロペラ翼と、該第１プロペラ翼に対して周方向において隣に設けられて前記第１プロペラ翼の負圧面に対向する正圧面を有する第２プロペラ翼とを含み、
   前記短翼の正圧面は、前記周方向において、前記第１プロペラ翼と前記第２プロペラ翼との間にて前記第１プロペラ翼寄りに位置する
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
8. 前記複数のプロペラ翼は、第１プロペラ翼と、該第１プロペラ翼に対して周方向において隣に設けられて前記第１プロペラ翼の負圧面に対向する正圧面を有する第２プロペラ翼とを含み、
   前記短翼の正圧面は、前記周方向において、前記第１プロペラ翼の前記負圧面の位置を０％とし前記第２プロペラ翼の前記正圧面の位置を１００％としたときの１５％以上５０％未満の位置に存在する
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
9. 前記プロペラボスの前記外周面から前記短翼の前記半径方向外側の端部までの距離の５０％の半径方向位置において、前記回転軸線方向において前記短翼の前記正圧面と前記第１プロペラ翼の前記負圧面とが少なくとも部分的に重複する
   請求項８に記載の舶用プロペラ。
10. 前記複数の短翼のそれぞれは、断面形状が翼型である
    請求項１乃至９の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
11. 前記複数の短翼のそれぞれは、前記プロペラ翼と相似形状である
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載の舶用プロペラ。
12. 船体と、
    前記船体の船尾に配置された請求項１乃至１１の何れか一項に記載の舶用プロペラと、を備える船舶。

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