JP2512049Y2 - 舶用プロペラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案の舶用プロペラ、より詳しくは船舶の推進効率
の向上を目的としたキャップ付きの舶用プロペラの改良
に関するものである。

〔従来技術〕

船舶の推進手段の一つであるプロペラは、その中心部
の推進軸に嵌合支持されるボス部の周囲の流れによって
プロペラの推進効率が影響を受けることが知られてお
り、このボス部の形状を改善することが色々と検討され
ている。そして通常のプロペラボス部は直径がほぼ等し
い円柱状に形成され、更にその後端部に舵の前端面に向
かう半球状のキャップを設けて、このボス部の周囲の流
れが円滑になるようにしている。

この流れは特にプロペラの中央部の後方に遅い流れ、
即ち、伴流係数ｗの大きい流域が存在し、この流域にお
いてキャビテーションを発生し、このキャビテーション
が舵に悪影響を与えるので、これを防止するためにプロ
ペラボス部の後方に円板状のフランジ部材を設けたキャ
ップを取付けることが例えば、実開昭54-180595号公報
で提案されている。

また、プロペラボス部の後方に各種の形状の付加物を
設けたものが提案されているが、その例としては、長い
球状のものを設けた実公昭59-30800号公報、舵にコスタ
バルブを設け、このコスタバルブの先端部とプロペラキ
ャップの後端部との間につづみ形をしたバルブ機能部材
を設けた実公昭59-9998号公報等がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで前記実公昭59-9998号公報のキャップ構造に
おいては、ハブボルテックスの直径をボス部の直径より
大きくして拡散させて舵に与える悪影響は防止するよう
にしている。しかし、円板状のフランジ部材から新たな
渦が形成されるとともに抵抗が大幅に上昇するという問
題があるばかりでなく、推進効率の改善については全く
考慮されていない。逆にフランジの抵抗が増加し、推進
効率の面では悪影響をもつと云う問題がある。

船舶の性能の要件の１つである推進効率は、船殻効率
η_Ｈとプロペラの単独効率及び推進器効率比η_Ｒとによ
って算出されるが、この内、船殻効率η_Ｈは推力減少率
をt,伴流係数をｗとすると、（１−ｔ）／（１−ｗ）で
表わされる。

したがって、できるだけ伴流係数ｗが大きい流域でプ
ロペラを作動させることにより、いわゆる伴流利得を得
ることになるが、この公報に記載された技術においては
このような作用はない。

次に実公昭59-30800号公報に記載された考案は、小型
船舶のプロペラの防食性を改善するためにプロペラボス
部の後方に付加物として茄子形の陽極材製立方体を設け
たものである。しかし、この付加物はプロペラボス部の
直径に等しいか、あるいは小型のものが採用されてお
り、本考案者等の各種の実験結果から判断すると伴流利
得を得ることができないものである。

また、特開昭58-20215号公報に記載された考案は、舵
の中間部にコスタバルブを設け、プロペラボス部にこの
コスタバルブの先端部に嵌合する皿状の部分とボス部の
直径に合わせた球面部分からなるつづみ形に中間部分を
縮小したバルブ機能部材を設けたものである。

このバルブ機能部材は、プロペラボスの後方のキャッ
プ部と舵の側面に形成したコスタバルブとの間に連続性
を持たせるようにしたものであり、コスタバルブを持た
ない舵とプロペラボス部との間の流れを改善してプロペ
ラ作動面での伴流係数ｗの増加を図るものではない。

本考案は、プロペラのボス部の周囲に存在する伴流係
数ｗの大きな流域に着目し、船体抵抗を増加することな
くプロペラ作動面の流速を遅くすることにより推進効率
の改善を計ることができる舶用プロペラを提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するための本考案に係る舶用プロペラ
は次のように構成されている。

イ）船体の船尾部と舵との間の空間内に突出した推進軸
の先端にプロペラを設けており、このプロペラは推進軸
に固定されたボス部とこのボス部の周囲に放射状に突出
して設けた複数枚の翼を有し、 ロ）前記ボス部は先端が大径で後端に向かって次第に小
径に形成されており、このボス部の後端と連続し、前記
舵の前面との間に空間を持ってプロペラキャップを設け
ており、 ハ）このプロペラキャップは前記ボス部の後端より円錐
状ないしは半球状に拡大して最大直径（ｄ）を持つ部分
と、この最大直径（ｄ）を持つ部分より前記舵の前端面
に向かって縮小する部分を持ち、この縮小した部分の後
端面は円板状の面あるいは円錐状の面に形成されてお
り、 ニ）前記ボス部の最大直径（ｌ）より前記プロペラキャ
ップの拡大した部分の最大直径（ｄ）が大きく、更に前
記最大直径（ｄ）はプロペラの直径（Dp）に対して0.3
〜0.4Dpの範囲に形成されている。

〔作用〕

かかる舶用プロペラは、キャップ後流側のキャビテー
ションや過流の発生が防止できるばかりでなく、プロペ
ラ後方中央部の流れを積極的に排除することによりプロ
ペラ作動面での伴流係数を大きくすることができ、また
推進器効率比も向上することができる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第４図を参照して本考案による舶
用プロペラのキャップの実施例を説明する。

第１図は本考案の第１の実施例に係る舶用プロペラの
キャップの側面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視
図である。

船体１の後部に突出する推進軸の先端に取付けられた
プロペラ２は、前部より後部に向かって次第に直径が減
少する円錐形のプロペラボス３の周囲に放射状に複数枚
の翼が植立されており、更にプロペラボス３のの後端に
は、このプロペラボス３より大なる径を有するキャップ
６が取付けられている。

具体的には、前記プロペラキャップ６は最大直径
（ｌ）を持つ円錐形のプロペラボス３の最少直径の後端
部に接続され、後方に向って径が順次大となるように形
成し、最大直径（ｄ）を持つ円錐体6aと、この円錐体6a
の後方に一体的に形成された椀状体6bとより構成されて
いる。

そしてこの円錐体6aの最大直径（ｄ）はプロペラボス
３の最大直径（ｌ）より大きく形成されている。前記最
大径（ｄ）は、プロペラ２の直径（Dp）より小さく、好
ましくは0.3〜0.4Dpの範囲に形成されている。

第３図は本考案の舶用プロペラの第２の実施例であっ
て、舵５の両側面の中央部に横向きに筒状体７を設け
た、いわゆるコスタバルブ８としたものであって、この
場合のプロペラキャップ６の最大直径（ｄ）も前記第１
の実施例のように0.3〜0.4Dpの範囲内である。そして切
り落し部、つまり椀状体6bの後端部）の直径（Ｌ）は前
記最大直径（ｄ）より小であって、筒状体７の最大直径
（ｌ′）とほゞ等しくすることが好ましい。

第４図は、本考案によるキャップ付きの船舶プロペラ
の第３の実施例であって、このプロペラキャップ６は円
錐体6aとこの円錐体6aの後端部に滑らかに接続された後
部閉鎖体6cとより形成され、第１図及び第３図のように
切り落し部を形成しない構造のものである。

このプロペラキャップ６は後方に大きく突出した部分
があるので舵５の先端側に凹部９をＶ字形に設けて前記
後部閉鎖体6cをこの凹部９内に間隔を持って位置させる
ように構成している。

本考案者等の多数の実験から、プロペラキャップ６の
最大直径（ｄ）とプロペラボス３の最大直径（ｌ）との
直径比（d/l）が１より大きいと流れを拡散するように
なり、逆に１より小さいと流れが収束することが確認さ
れている。このことから、プロペラキャップ６の最大直
径（ｄ）が大きくなると、それに比例して馬力節減量は
増加することが分かる。

また、直径比（d/l）が約１では殆んど馬力節減が得
られておらず、１よりかなり大きいものを取付けること
によって顕著な馬力節減量が得られる。

従って、船舶の推進に要する馬力の節減効果を得るた
めには、プロペラボス３の後方に、後方が拡大されたキ
ャップ６を設けることが重要であり、しかもこのプロペ
ラキャップ６の最大直径（ｄ）をプロペラボス３の最大
直径（ｌ）より大きくし、更にこの最大直径（ｄ）はプ
ロペラ２の直径（Dp）より小さく、0.3〜0.4Dpの範囲内
に形成することが必要であることが分かった。

また、第３図のように舵５の中央部に横方向にコスタ
バルブ８を使用して前記の条件を具備することによって
更に優れた効果を得ることができる。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案に係る舶用プ
ロペラは、船体の船尾部と舵との間の空間内に突出した
推進軸の先端にプロペラを設けており、このプロペラは
推進軸に固定されたボス部とこのボス部の周囲に放射状
に突出して設けた複数枚の翼を有し、 前記ボス部は先端が大径で後端に向かって次第に小径
に形成されており、このボス部の後端と連続し、前記舵
の前面との間に空間を持ってプロペラキャップを設けて
おり、 このプロペラキャップは前記ボス部の後端より円錐状
ないしは半球状に拡大して最大直径（ｄ）を持つ部分
と、この最大直径（ｄ）を持つ部分より前記舵の前端面
に向かって縮小する部分を持ち、この縮小した部分の後
端面は円板状の面あるいは円錐状の面に形成されてお
り、 前記ボス部の最大直径（ｌ）より前記プロペラキャッ
プの拡大した部分の最大直径（ｄ）が大きく、更にこの
最大直径（ｄ）はプロペラの直径（Dp）に対して0.3〜
0.4Dpの範囲に形成されており、次の効果を奏すること
ができる。

（１）水流の排除効果による１−ｗの向上、即ち、伴流
利得が得られる。 プロペラに流入する速度をVa,伴流
係数w,船速をVsとすると、 Va＝（１−ｗ）Vs……の関係がある。

本考案においてはプロペラボスの後方に広い断面に流
れを排除してその流れをせき止める効果があり、その結
果、プロペラに流入する速度Vaが遅くなる。従って、前
記式からVaが減少して１−ｗも減少する。

一方、船殻効率η_Ｈは、η_Ｈ＝（１−ｔ）／（１−
ｗ）であるから、１−ｗが減少することによって船殻効
率η_Ｈが上昇し、推進効率も上昇することになる。

本考案においてはプロペラキャップから発生するハブ
ボルテックスを呼ばれる強い渦を拡散して緩和する効果
があり、この強い渦による抵抗を減少している。この緩
和効果およびせき止め効果はプロペラキャップの最大直
径（ｄ）がボス部の最大直径（ｌ）より大きく、且つプ
ロペラの直径（Dp）に対して0.3〜0.4の範囲であると優
れた効果を得ることができる。

（２）プロペラ面前方に円形の伴流を付加することによ
り、プロペラ面の伴流を均一化することになり、推進器
効率比η_Ｒの向上を得るばかりななく、起振力の低減効
果も得られる。

図示を省略するが、プロペラ面伴流分布を等高線で見
ると、従来のプロペラにおいては伴流係数ｗの大きな部
分がプロペラボス部の一部の小範囲に発生するが、本考
案においてはプロペラボス部の回りに広く発生してい
る。そしてこの伴流分布はプロペラボス部の回りに強さ
が変化しているが、従来のプロペラに比較して本考案の
ものはこの伴流分布の変化する量が少ない。

このことから、本考案のプロペラにおいては流入する
流れが均一になり、推進器効率比η_Ｒが上昇する。

プロペラ面流速分布の均一化は、プロペラが一周する
間のスラスト・トルクの変動を小さくすることを意味す
る。そしてスラスト・トルクの変動は起振力を発生する
原因となるが、本考案においてはこの起振力発生の原因
となるスラスト・トルクの変動を小さくすることができ
る。

（３）プロペラボス部から発生する渦を緩和することに
より抵抗を低減し、かつキャビテーションを弱めること
ができる。

即ち、本考案に係るプロペラはハブボルテックスを拡
散する機能を持つものであるから、それにまき込まれる
キャビテーションを拡散して舵に有害な影響を与えるこ
とを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の船舶プロペラのキャップの実施例を示すも
のであって、第１図第１の実施例の船尾部の側面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ矢視図である。 第３図は第２の実施例の船尾部の側面図である。そして
第４図は第３実施例の船尾部の側面図である。 １……船体、２……プロペラ、３……プロペラボス、５
……舵、６……キャップ、6a……円錐体、6b……椀状
体、6c……後部閉鎖体、７……筒状体、８……コスタバ
ルブ、９……凹部。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】船体の船尾部と舵との間の空間内に突出し
   た推進軸の先端にプロペラを設けており、このプロペラ
   は推進軸に固定されたボス部とこのボス部の周囲に放射
   状に突出して設けた複数枚の翼を有し、 前記ボス部は先端が大径で後端に向かって次第に小径に
   形成されており、このボス部の後端と連続し、前記舵の
   前面との間に空間を持ってプロペラキャップを設けてお
   り、 このプロペラキャップは、前記ボス部の後端より円錐状
   ないしは半球状に拡大して最大直径（ｄ）を持つ部分
   と、この最大直径（ｄ）を持つ部分より前記舵の前端面
   に向かって縮小する部分を持ち、この縮小した部分の後
   端面は円板状の面あるいは円錐状の面に形成されてお
   り、 前記ボス部の最大直径（ｌ）より前記プロペラキャップ
   の拡大した部分の最大直径（ｄ）が大きく、更にこの最
   大直径（ｄ）はプロペラの直径（Dp）に対して0.3〜0.4
   Dpの範囲に形成されている舶用プロペラ。