JP2649786B2 - プロペラ及びその最適形状決定方法 - Google Patents
プロペラ及びその最適形状決定方法Info
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- B64C11/16—Blades
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Description
ペラの推力(以下揚力という)を発生させるための揚力
発生翼に関する。更に詳しくは、揚力/抗力で定義され
る比を大きくするため実験により翼本体に最適形状を与
え翼本体形状の表現を厳密に行うことができるような数
式で表される翼断面形状に形成されたプロペラに関す
る。
るプロペラ構成翼等の推進翼の翼端面は、回転翼であれ
揚力発生翼であれ、厚さ形状とカンバーとで構成され
る。例えば、プロペラが水や空気のような不完全流体の
中で回転するとき、回転翼の前面(吸入面)とその後面
(圧力面)に対する流体速度は、相互に異なるようにな
っている。このように流体速度が異なると、ベルヌイの
定理により、前面と後面との間で圧力の差が発生する。
は、後面の圧力が上面即ち前面の圧力よりも大きくなら
なければならない。すなわち、上面即ち前面に対する流
体速度は下面即ち後面に対する流体速度よりも速くなけ
ればならない。
するためには、翼周囲の圧力が下面、後面よりは上面、
前面でできるだけ低くなければならない。水中翼の場
合、このような低い圧力のために水が気化しキャビティ
ーが発生する。このように発生したキャビティーが水中
翼の全面を完全に流れ過ぎた後に崩壊・破裂する場合
は、騒音が発生するだけで翼に腐食損傷は起きないが、
キャビティーが水中翼の全面を完全に流れ過ぎる前に崩
壊・破裂する場合は、崩壊時の破裂の衝撃により翼に腐
食損傷が起きる。
るだけでなく推進効率を低下させる。このような弊害を
少なくするための端面形状が各国で開発され知られてい
る。米国で開発されたNACA−Seriesの端面、
オランダで開発されたB−Series端面、日本で開
発されたMAU−Seriesの端面が知られている。
完全に固定されている。サイズを変えると形状を定める
関数が変わる。このため、翼端面の形状を素早く調整し
て翼周囲の圧力分布を調整することができない。前記公
知の翼の固定形状によれば、翼を設計し製作して剥離現
象、空洞現象が過度に発生すれば設計を修正し製作しな
おさなければならないが、与えられた状況に即時に対応
できる設計のやりなおしができないので、設計の修正、
製作のやりなおしのために時間的、経済的負担が大きい
問題点があった。
てなされたものであり、下記するような目的を達成す
る。
対応して設計修正できる可変型の数式で表現できる形状
を持ったプロペラを提供することにある。
状を厳密に表現できる可変型の数式で表される形状を持
ったプロペラを提供することにある。
の比較で最適な形状のパラメータを特定した数式で表さ
れる形状を持ったプロペラを提供することにある。
況に対して最適な可変型の数式で表される形状を決定す
るためのプロペラの最適形状決定方法を提供することに
ある。
幅c、最大厚さとなる位置aを変更しないで翼形状を可
変できる数式を用いて行われる。
に次のような手段を採る。
原点とし翼本体の後端に向かう座標軸をx軸とし前記原
点を通り前記x軸に直交する座標軸をy軸とし、翼本体
の厚さが最大になる位置のx座標及びy座標をそれぞれ
にa及びbとし、前記翼本体の後端のx座標及びy座標
をそれぞれにc及びytとし、m*n=1を満たす2つ
の前方部形状指数をm、n及び後方部形状指数をpとす
ると、
る方法は、前記発明1のプロペラの最適形状を決定する
方法であって、前記定数a、b、cを固定し前記形状指
数p、nの少なくとも一方を変更して最適形状を与える
形状指数p、nを決定する。
は、前記発明1のプロペラの最適形状を決定する方法で
あって、適当な前記形状指数n、pを与え前記式を再現
して翼本体を製作する第1製作工程と、前記第1製作工
程で製作した翼本体を流体中において前記翼本体の性能
試験を行う試験工程と、前記試験に基づいて新たに前記
前記形状指数n、pを定め直して翼本体を製作する第2
製作工程と前記第2製作工程で製作した翼本体を流体中
において前記翼本体の性能試験を行う第2試験工程とか
らなる。
は、前記発明3のプロペラの最適形状決定方法であっ
て、前記定数a、b、cを変更しないで形状指数n、p
の少なくとも一方を変更する。
形状決定方法は、実験で確認できる形状を厳密に再現す
る。サイズ、ディメンジョンを変更せず固定して最適の
翼端面形状を決定する。そのように決定した端面形状を
厳密に再現する。
図1は、本発明の船舶用プロペラの実施例1の翼断面を
示す断面図である。以下、プロペラを回転翼又は翼とい
う。この断面形状を厳密に数式化するために、図1に座
標系が設定されている。
Oを翼本体1の先端点とする。x軸方向に正の方向を翼
本体1の尾端方向に一致させる。y軸方向を翼本体1の
厚み方向とする。厚みが最大になる座標(x,y)を
(a,b)とする。定数a、bはともに正である。翼本
体の上面上の尾端の座標を(c、yt)で表す。翼本体
1の上端面をx−y平面で切断した翼形状線2を、一般
的に、 y=f(x) で表す。翼本体1を回転方向の前方後方で区別し翼前方
部3と翼後方部4とに分けて翼形状を考察する。まず、
翼前方部3について考察する。x=0において、翼形状
線2の微分係数は発散し、形状は全体に滑らかであり、
厚さが最大になる座標(a,b)で微分係数が零になる
条件を設定する。厚さが最大になる位置より前方の翼前
方部3の形状のパラメータである形状指数として1より
小さい指数nと m*n=1 となるような形状指数mを用いて、前記条件を充足する
関数は、
るとyは確かにbであり、式(2)のxに零を代入する
と微分係数dy/dxは確かに発散している。また、式
(2)のxにaを代入すると、微分係数は確かに零であ
る。
が最大になる座標(a,b)位置で微分係数が零にな
り、翼前方部3の形状に連続し、尾端点の座標が(c、
yt)になる条件を翼後方部4の形状に与える。この条
件を充足する関数は、1より大きい翼後方部4の形状指
数pを用いて、
yは確かにbであり、式(4)のxにaを代入すると、
微分係数は確かに零である。翼本体1の上端面と下端面
は、x軸に対して対称でよい。
6,0.8について、翼前方部3の形状を示している。
図2のグラフで、横軸はx/cであり、縦軸はy/2b
である。図2(b)は、p=1.25,1.50,1.
75,2.00について翼後方部4の形状を示してい
る。横軸はx/cであり、縦軸はy/2bである。
て示している。縦軸は、図2と異なりy/cである。横
軸は図2と同様にx/cである。世界的に現在最も多く
使用されている従来の端面形状は、長い線分の点線で示
すNACA00シリーズのNACA009の端面形状と
短い線分の点線で示すNACA66シリーズのNACA
66−009の端面形状の2つが示されている。実線
は、本発明の端面形状を示している。この端面形状は、
n=0.6、p=1.25である。
(点線表示)と本発明のHMR1NP−009の端面形
状(実線表示)との性能を比較して示している。この比
較試験は、ドイツ国立船舶研究所HSVA(Hamburug S
hip Model Basin)における模型を用いた試験である。
図4において、左側縦軸は揚力係数(CL)と抗力係数
(10*CD)を示し、右側縦軸は比であるLIFT/
DRAG即ちCL/CDを示している。この比をL/Dと
表記する。横軸は、迎え角を示している。
即ち揚力(推力)/抗力は、従来のそれに比較して、あ
らゆる迎え角について大きい値を示している。このよう
に、前記研究所による試験結果から、本発明の優秀性が
理解できる。
ジョンは、ユーザーからの要望によりあらかたがほぼ自
動的に定まる。たとえば、エンジンの馬力、船体重量、
水中翼の長さ、幅などは、ユーザーの要望から自動的に
ほぼ定まる。従って、幅c、最大厚さb、最大厚さとな
る端面形状位置の座標aを設計仕様の定数とする。適当
な形状指数n及びpを一応定めて、式(1,3)で定義
する端面形状の翼本体(模型翼を含む)をNC多軸工作
機で製作する。
き、端面状の圧力分布などの性能、図4に示す性能試験
を行う。圧力分布の異常、性能試験結果に対応して形状
指数n、pを変更する。修正後の新しい形状指数により
翼本体を再度製作する。再度製作した翼本体を用いて性
能試験を再度行う。このような再試験を少なくとも1回
行って、最適端面形状の形状指数n、pを決定する。
で、前記工程即ち第1製作工程と第1試験工程と第2製
作工程と第2試験工程とからなる工程により最適形状を
決定することも最適端面形状の形状指数n、pを決定す
る工程に含まれる。
ペラに限られずポンプ、圧縮機、タービンブレードなど
揚力・推力を発生させまたさせられる運動体に適用でき
る。また、流体に対して相対的な運動体に適用され、整
流板にも適用される。最大厚さの位置を固定しないで、
即ち、数式中のa、b、cの値の1つ又は2つ、3つを
変えて形状指数n、pを決定し最適形状を求めることも
できる。
定方法によると、同一条件下で最も大きい揚力あるいは
もっとも大きい比である揚力/抗力を得る翼の最適形状
を決定できる。本発明は、数年間の刻苦の努力の末に世
界初の同一条件下可変型翼形状の翼であり、水中翼にも
航空機翼の設計に威力を発揮する。圧力分布を経済的に
適切に調整でき、剥離現象、空洞現象を経済的に制御で
きると同時に高効率の翼を提供できるとともに、技術先
進国としての技術力を確保する効果がある。
るための座標軸の設定を説明する断面図である。
示し、図2(a)は翼本体の前方部(先頭部)を示す断
面図、図2(b)はであり、翼本体の後方部(尾部)を
示す断面図である。
を比較するための断面図である。
の特性比較を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】翼本体の先端を原点とし翼本体の後端に向
かう座標軸をx軸とし前記原点を通り前記x軸に直交す
る座標軸をy軸とし、翼本体の厚さが最大になる位置の
x座標及びy座標をそれぞれにa及びbとし、前記翼本
体の端面後端のx座標及びy座標をそれぞれにc及びy
tとし、m*n=1を満たす2つの前方部形状指数を
m、n及び後方部形状指数をpとすると、 【数1】 【数3】 で表される翼断面形状に形成されているプロペラ。 - 【請求項2】請求項1に記載のプロペラの最適形状を決
定する方法であって、 前記定数a、b、cを固定し前記形状指数p、nの少な
くとも一方をを変更して最適形状を与える形状指数p、
nを決定するプロペラの最適形状決定方法。 - 【請求項3】請求項1のプロペラの最適形状を決定する
方法であって、 適当な前記形状指数n、pを与え前記式を再現して翼本
体を製作する第1製作工程と、 前記第1製作工程で製作した翼本体を流体中において前
記翼本体の性能試験を行う試験工程と、 前記試験に基づいて新たに前記前記形状指数n、pを定
め直して翼本体を製作する第2製作工程と前記第2製作
工程で製作した翼本体を流体中において前記翼本体の性
能試験を行う第2試験工程とからなるプロペラの最適形
状決定方法。 - 【請求項4】請求項3のプロペラの最適形状を決定する
方法であって、前記定数a、b、cを変更しないで形状
指数n、pの少なくとも一方を変更するプロペラの最適
形状決定方法。
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Families Citing this family (4)
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US4490802A (en) * | 1981-12-21 | 1984-12-25 | Sperry Corporation | Takeoff weight computer apparatus for aircraft |
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---|---|---|---|---|
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