JP3263555B2 - Marine propeller device with stator fins - Google Patents
Marine propeller device with stator finsInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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- B63H1/14—Propellers
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、舶用プロペラ装置に関
し、特にプロペラ後方に発生する回転流を利用してプロ
ペラ効率の向上を図ったステータフィン付き舶用プロペ
ラ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a marine propeller device and, more particularly, to a marine propeller device with a stator fin that utilizes a rotating flow generated behind a propeller to improve propeller efficiency.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常のプロペラを装備した船舶の船尾部
を図6に示す。プロペラ4は主機2によってプロペラ軸
3を介して回転し、周囲の流体を後方に加速することに
より、その反作用として推力Tpを発生する。なお、同
図において1は船体、4aはプロペラ翼、4bはプロペ
ラボス、5は舵、6はプロペラ後流を示している。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a stern of a ship equipped with a normal propeller. Propeller 4 rotates through a propeller shaft 3 by a main unit 2, by accelerating the surrounding fluid backwards, it generates a thrust T p as a reaction. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hull, 4a denotes a propeller blade, 4b denotes a propeller boss, 5 denotes a rudder, and 6 denotes a wake behind the propeller.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】プロペラ4は周囲の流
体を後方に加速することにより、推力TPを発生するだ
けでなく、プロペラの回転と同一方向の回転流をプロペ
ラ後流6の中に誘起する。この回転流は推力TPに寄与
せず、回転エネルギーの分だけプロペラ4の推進効率は
低下している。Propeller 4 [SUMMARY OF THE INVENTION] is by accelerating the surrounding fluid in the rear, not only generates a thrust T P, the rotational flow of the rotary and the same direction of the propeller in the propeller slipstream 6 Induce. This rotational flow does not contribute to the thrust T P , and the propulsion efficiency of the propeller 4 is reduced by the amount of the rotational energy.
【0004】本発明は、この回転流を利用してプロペラ
の推進効率を高めるためのステータフィンをそなえると
ともに、同ステータフィンの作動時に発生するモーメン
トを極力小さくさせることにより、ステータフィンの取
付け構造が簡単で、かつ、低コストとなるようにしたス
テータフィン付き舶用プロペラ装置を提供することを目
的とする。According to the present invention, a stator fin for improving the propulsion efficiency of a propeller by utilizing the rotational flow is provided, and a moment generated when the stator fin is operated is reduced as much as possible. An object of the present invention is to provide a marine propeller device with a stator fin which is simple and low in cost.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明のステータフィン付き舶用プロペラ装置は、
舶用プロペラ装置において、プロペラの後方に配設され
プロペラ軸中心線から放射状に張り出すように船体に固
定支持された複数個のフィンからなるステータフィンを
そなえ、上記フィンが、プロペラ軸中心線からプロペラ
半径の70〜100%までに相当する範囲内の根元側フィン
部分では、プロペラ回転方向と逆方向の回転流を生じる
ようにフィン捩り角およびフィン断面形状を設定される
が、上記根元側フィン部分に接続された先端側フィン部
分ではプロペラ回転方向と同方向の回転流を生じるよう
にフィン捩り角およびフィン断面形状を設定されている
ことを特徴としている。In order to achieve the above-mentioned object, a marine propeller device with a stator fin according to the present invention is provided.
In a marine propeller device, the marine propeller device includes a stator fin including a plurality of fins disposed behind the propeller and fixed to and supported by a hull so as to project radially from a center axis of the propeller shaft. The fin torsion angle and fin cross-sectional shape are set at the root fin portion within a range corresponding to 70 to 100% of the radius so as to generate a rotational flow in the direction opposite to the propeller rotation direction. Is characterized in that the fin torsion angle and the fin cross-sectional shape are set so as to generate a rotational flow in the same direction as the propeller rotation direction in the tip fin portion connected to the fin.
【0006】[0006]
【作用】上述の本発明のステータフィン付き舶用プロペ
ラ装置では、プロペラの後方に配置されたステータフィ
ンの先端側フィン部分を除く中央部分としての根元側フ
ィン部分により、プロペラから発生した回転流を直線流
に変える作用が行なわれ、これにより回転流のエネルギ
ーを最も効果的に推力に変換して、船体の推進力を増加
させるようになる。これと同時に、根元側フィン部分の
作用に伴いプロペラの回転方向と同方向の大きなモーメ
ントを発生するが、ステータフィンの各先端側フィン部
分はプロペラの回転方向と同方向の回転流を発生して、
プロペラの回転方向とは逆方向のモーメントを発生する
ので、上記根元側フィン部分により発生したモーメント
は相殺されるようになる。In the above-described marine propeller device with a stator fin according to the present invention, the rotational flow generated from the propeller is straightened by the root fin portion serving as a central portion excluding the tip fin portion of the stator fin disposed behind the propeller. The effect of turning into a flow is provided, which most effectively converts the energy of the rotating flow into thrust and increases the propulsion of the hull. At the same time, a large moment in the same direction as the rotation direction of the propeller is generated due to the action of the root fin portion, but each tip fin portion of the stator fin generates a rotational flow in the same direction as the rotation direction of the propeller. ,
Since a moment in the direction opposite to the direction of rotation of the propeller is generated, the moment generated by the root-side fin portion is canceled.
【0007】ステータフィンの先端側フィン部分は、同
時に、抵抗成分を発生して、ステータフィンの中央部分
としての根元側フィン部分で発生した推力を相殺しよう
とするが、その抵抗成分は量的に小さいので、ステータ
フィン全体としては推力を増大させる作用が行なわれ
る。The tip fin portion of the stator fin simultaneously generates a resistance component to cancel the thrust generated at the root fin portion as the center portion of the stator fin, but the resistance component is quantitatively reduced. Since it is small, the action of increasing the thrust is performed on the whole stator fin.
【0008】[0008]
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
ステータフィン付き舶用プロペラ装置について説明する
と、図1はその縦断面図、図2は図1のA−A矢視背面
図であり、図3はステータフィンの根元側フィン部分の
断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図、図4はステ
ータフィンの先端側フィン部分の断面と水流の速度ベク
トルとを示す説明図、図5は図1のステータフィン付き
舶用プロペラ装置の推進効率をステータフィンの無い場
合と比較して示すグラフである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a marine propeller device with a stator fin as one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a rear view of FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cross section of a root fin portion of a stator fin and a velocity vector of water flow, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a cross section of a tip fin portion of the stator fin and a velocity vector of water flow, and FIG. 2 is a graph showing the propulsion efficiency of the marine propeller device with a stator fin in comparison with the case without a stator fin.
【0009】図1において、プロペラ4はプロペラ軸3
を介して主機2により回転駆動されるが、本実施例では
右回転プロペラの場合を示している。プロペラ4と舵5
との間には、プロペラ軸中心線から放射状に張り出した
複数個のフィン8からなるステータフィンが設けられ
て、各フィン8はステータフィンボス9に取付けられて
いる。本実施例では、ステータフィンボス9は、舵5を
支持するラダーホーン7を介し、船体1に支持されてい
るが、フィン8あるいはステータフィンボス9の船体1
への支持は他の手段を用いてもよい。In FIG. 1, a propeller 4 has a propeller shaft 3.
, And is driven by the main engine 2 through the main engine 2. In this embodiment, a right-rotating propeller is shown. Propeller 4 and rudder 5
A stator fin composed of a plurality of fins 8 projecting radially from the center line of the propeller shaft is provided between the fins 8, and each fin 8 is attached to a stator fin boss 9. In this embodiment, the stator fin boss 9 is supported by the hull 1 via the rudder horn 7 that supports the rudder 5.
Other means may be used for support.
【0010】ステータフィンの各フィン8は、その根元
側フィン部分(プロペラ軸中心線からプロペラ半径の70
〜100%までに相当する範囲内のフィン部分)8aで
は、プロペラ4の回転方向と逆方向の回転流を生じるよ
うにフィン捩り角およびフィン断面形状を設定されてい
る。すなわち、根元側フィン部分8aは、その断面形状
およびピッチ角γを、図3に示すように設定されて、プ
ロペラ翼4aからの後流に対して適切な迎角αを有する
ようになっている。Each fin 8 of the stator fin has a root fin portion (a propeller radius of 70 mm from the propeller axis center line).
The fin torsion angle and the fin cross-sectional shape are set so as to generate a rotational flow in the direction opposite to the rotational direction of the propeller 4) in the fin portion 8a within a range corresponding to 100%. That is, the root-side fin portion 8a has its cross-sectional shape and pitch angle γ set as shown in FIG. 3 so as to have an appropriate angle of attack α with respect to the wake from the propeller blade 4a. .
【0011】一方、根元側フィン部分8aに接続される
先端側フィン部分8bは、その断面形状およびピッチ角
γを、図4に示すごとく、プロペラ回転方向と同方向の
回転流を生じるように、プロペラ後流の回転流のない流
れに対して、適切な迎角αを有するように設定される。On the other hand, the tip-side fin portion 8b connected to the root-side fin portion 8a has a sectional shape and a pitch angle γ such that a rotational flow in the same direction as the propeller rotation direction is generated as shown in FIG. It is set so as to have an appropriate angle of attack α for a flow without a rotational flow after the propeller.
【0012】次に、本実施例のステータフィン付き舶用
プロペラ装置の推力発生機構について説明すると、図3
はステータフィンにおける根元側フィン部分8aの断面
形状と水流の速度ベクトルとを示しているが、プロペラ
翼4aによって加速された軸方向流れVxと回転による
周方向流れVtとの合成速度Wが、根元側フィン部分8
aに迎角αを有して流入すると、揚力Laおよび抗力Da
が発生する。この揚力Laと抗力Daとの合力の軸方向成
分が根元側フィン部分8aの発生する推力Tsである。
また、周方向成分は回転力Fであり、これにステータフ
ィンボス9の中心からの距離laを乗じて得られる根元
側フィン部分8aの回転モーメントMaは[数1]式で
表される。Next, the thrust generating mechanism of the marine propeller device with stator fins of this embodiment will be described.
Although shows the velocity vectors of the cross-sectional shape and flow of the base side fin portions 8a of stator fins, synthesis rate W of the circumferential flow V t by rotating the axial flow V x accelerated by the propeller wings 4a is , Root side fin part 8
When a α angle of attack flows into a, lift L a and drag D a
Occurs. Axial component of the resultant force between the lift L a and drag D a is thrust generated T s of the root-side fin portions 8a.
Further, the circumferential direction component is a rotating force F, is this rotational moment M a root side fin portions 8a obtained by multiplying the distance l a from the center of the stator fins boss 9 expressed by [Expression 1] .
【数1】Ma=F×la [Number 1] M a = F × l a
【0013】図4はステータフィンの先端側フィン部分
8bの断面形状と水流の速度ベクトルとを示しており、
この先端側フィン部分8bではプロペラ4による回転流
が無いかまたは小さいので、周方向速度Vtはほぼゼロ
と考えてよい。FIG. 4 shows the sectional shape of the tip fin portion 8b of the stator fin and the velocity vector of the water flow.
Since the distal end fin portion rotating flow by the propeller 4, 8b is not or less, the circumferential velocity V t may be considered to be almost zero.
【0014】したがって、軸方向速度Vxに対して、適
切な迎角αを有するようにピッチ角γを設定すると、揚
力Lbと抗力Dbとが発生し、揚力Lbにステータフィン
ボス9の中心からの距離lbを乗じると、先端側フィン
部分8bに働く回転モーメントMbは[数2]式で表さ
れる。[0014] Thus, for the axial velocity V x, setting the pitch angle γ to have α appropriate angle of attack, lift L b and the drag D b is generated, the stator fins boss 9 to lift L b When multiplied by the distance l b from the center of rotation moment M b acting on the distal end side fin portion 8b is expressed by [equation 2] expression.
【数2】Mb=Lb×lb したがって、各フィン8に作用する回転モーメントMは
[数3]式で表される。[Number 2] Thus M b = L b × l b , the rotational moment M acting on each fin 8 is represented by [Expression 3] expression.
【数3】M=Ma−Mb ## EQU3 ## M = M a −M b
【0015】Mが大きいとステータフィンボス9やそれ
を支持するラダーホーン7などの支持構造を堅固なもの
にする必要があり、コスト高となるので、Mが許容でき
る程度に小さくなるようにMbを設定すればよく、また
lbはlaよりも大きいので、ステータフィンの先端側フ
ィン部分8bは、根元側フィン部分8aに比べて短くて
よい。If M is large, it is necessary to make the supporting structure of the stator fin boss 9 and the rudder horn 7 for supporting the fin boss strong, which increases the cost. Therefore, M is made small so that M becomes acceptably small. Since b may be set and l b is larger than l a , the tip fin portion 8b of the stator fin may be shorter than the root fin portion 8a.
【0016】一方、ステータフィン付きプロペラ装置の
合推力Tは[数4]式で表される。On the other hand, the resultant thrust T of the propeller device with the stator fin is expressed by the following equation (4).
【数4】T=Tp+Ts−Db となる。ここでTpはプロペラの推力である。The [number 4] T = T p + T s -D b. Here, T p is the thrust of the propeller.
【0017】ステータフィンの根元側フィン部分8aは
先端側フィン部分8bよりも大きく、また流入流速も大
きいので、Ts>Dbとなる。したがって、T>Tpとな
るので、実施例のステータフィン付き舶用プロペラ装置
では従来のプロペラ装置よりも大きな推力を発生するこ
とになる。また、ステータフィンの各フィン8に作用す
るモーメントを適当に小さくできるため、構造が簡単に
なり、低コストとなる利点がある。The base side fin portion 8a of the stator fins is greater than the tip-side fin portion 8b, and since the inflow velocity is large, the T s> D b. Therefore, since the T> T p, in marine propeller device with stator fins examples will generate a large thrust than conventional propeller device. Further, since the moment acting on each fin 8 of the stator fins can be appropriately reduced, there is an advantage that the structure is simplified and the cost is reduced.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のステータ
フィン付き舶用プロペラ装置によれば次のような効果が
得られる。 (1) プロペラ後方のステータフィンにおける根元側フィ
ン部分によりプロペラ後流の回転流を利用してプロペラ
の推進効率が高められる一方、同根元側フィン部分で発
生する回転モーメントは根元側フィン部分に接続された
先端側フィン部分の発生する回転モーメントで相殺され
る。 (2) 上記(1)項における回転モーメントの相殺により、
ステータフィンの支持構造を簡素化できる効果が得ら
れ、これに伴いコストの低減をもたらす利点もある。As described above, according to the marine propeller device with a stator fin of the present invention, the following effects can be obtained. (1) The propulsion efficiency of the propeller is increased by using the rotational flow downstream of the propeller by the root fin part of the stator fin behind the propeller, while the rotational moment generated at the root fin part is connected to the root fin part The rotational moment generated by the fin portion on the tip side is offset. (2) By canceling the rotational moment in the above item (1),
The effect of simplifying the support structure of the stator fin is obtained, and there is an advantage that the cost is reduced accordingly.
【図1】本発明の一実施例としてのステータフィン付き
舶用プロペラ装置を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a marine propeller device with a stator fin as one embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A矢視背面図である。FIG. 2 is a rear view taken along the line AA of FIG. 1;
【図3】図1の装置のステータフィンにおける根元側フ
ィン部分の断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cross section of a root fin portion of a stator fin of the apparatus of FIG. 1 and a velocity vector of a water flow.
【図4】図1の装置のステータフィンにおける先端側フ
ィン部分の断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a cross section of a tip fin portion of a stator fin of the apparatus of FIG. 1 and a velocity vector of a water flow.
【図5】図1の装置の推進効率をステータフィンの無い
場合と比較して示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the propulsion efficiency of the apparatus of FIG. 1 in comparison with the case without a stator fin.
【図6】従来の舶用プロペラ装置を示す縦断面図であ
る。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a conventional marine propeller device.
1 船体 2 主機 3 プロペラ軸 4 プロペラ 4a プロペラ翼 5 舵 6 プロペラ後流 7 ラダーホーン 8 フィン 8a 根元側フィン部分 8b 先端側フィン部分 9 ステータフィンボス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hull 2 Main engine 3 Propeller shaft 4 Propeller 4a Propeller blade 5 Rudder 6 Propeller wake 7 Rudder horn 8 Fin 8a Root side fin part 8b Tip side fin part 9 Stator fin boss
Claims (1)
後方に配設されプロペラ軸中心線から放射状に張り出す
ように船体に固定支持された複数個のフィンからなるス
テータフィンをそなえ、上記フィンが、プロペラ軸中心
線からプロペラ半径の70〜100%までに相当する範囲内
の根元側フィン部分では、プロペラ回転方向と逆方向の
回転流を生じるようにフィン捩り角およびフィン断面形
状を設定されるが、上記根元側フィン部分に接続された
先端側フィン部分ではプロペラ回転方向と同方向の回転
流を生じるようにフィン捩り角およびフィン断面形状を
設定されていることを特徴とする、ステータフィン付き
舶用プロペラ装置。1. A marine propeller apparatus, comprising: a stator fin comprising a plurality of fins disposed behind a propeller and fixedly supported on a hull so as to project radially from a center line of a propeller shaft; In the root fin portion within a range corresponding to 70 to 100% of the propeller radius from the axis center line, the fin torsion angle and the fin cross-sectional shape are set so as to generate a rotational flow in a direction opposite to the propeller rotation direction. A marine propeller with a stator fin, characterized in that a fin torsion angle and a fin cross-sectional shape are set at a tip-side fin portion connected to the root-side fin portion so as to generate a rotational flow in the same direction as the propeller rotation direction. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02137695A JP3263555B2 (en) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Marine propeller device with stator fins |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02137695A JP3263555B2 (en) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Marine propeller device with stator fins |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08192792A JPH08192792A (en) | 1996-07-30 |
JP3263555B2 true JP3263555B2 (en) | 2002-03-04 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02137695A Expired - Fee Related JP3263555B2 (en) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Marine propeller device with stator fins |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3263555B2 (en) |
-
1995
- 1995-01-13 JP JP02137695A patent/JP3263555B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH08192792A (en) | 1996-07-30 |
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