JP5457110B2

JP5457110B2 - Ship propeller

Info

Publication number: JP5457110B2
Application number: JP2009203583A
Authority: JP
Inventors: 佳史川上; 豊弘佐藤; 真一中務; 鉄二湯浅; 和哉住野; 潤橋本; 弘矢野
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: JP2011051515A

Description

本発明は、船舶用プロペラに関する。 The present invention relates to a marine propeller.

船舶用プロペラは、その要求特性に応じて種々の材料及び構造が採用されている。例えば特許文献１には、繊維強化プラスチックを用いることによって軽量化を図った船舶用プロペラが開示されている。 Various materials and structures are adopted for marine propellers according to the required characteristics. For example, Patent Document 1 discloses a marine propeller that is reduced in weight by using a fiber-reinforced plastic.

特表昭６３−５０２５７５号公報JP-T 63-502575

ところで、船舶用プロペラに、特に振動低減及びそれに伴う騒音低減特性が求められる場合には、船舶用プロペラを制振合金製とすることが従来から行われている。しかしながら、制振合金製のプロペラは、その制振特性が材料の制振特性に依存し、プロペラの制振特性をそれ以上に向上させることは難しい。また、制振合金製のプロペラは、疲労強度が低いという別の問題もある。 By the way, when a marine propeller is required to reduce vibrations and noise reduction characteristics associated therewith, it has been conventionally practiced to use marine propellers made of a damping alloy. However, a propeller made of a damping alloy has a damping characteristic that depends on the damping characteristic of the material, and it is difficult to further improve the damping characteristic of the propeller. Moreover, the propeller made of a vibration damping alloy has another problem that the fatigue strength is low.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、船舶用プロペラとして高い制振特性を得ることにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to obtain a high damping characteristic as a propeller for ships.

本願発明者らは、制振合金製プロペラのような単一材料のプロペラではなく、船舶用プロペラのブレードを、互いに材料の異なる複数の層を積層した積層構造を含んで構成することに着目して検討を重ねたところ、積層構造を構成する複数の層の内の少なくとも１つの層を、粘弾性を示す粘弾性体を含んで構成することによって、ブレードの高い制振特性が得られる点を見出した。 The inventors of the present application focus on the fact that the blade of a marine propeller is configured to include a laminated structure in which a plurality of layers made of different materials are laminated rather than a single material propeller such as a vibration-damping alloy propeller. As a result of repeated studies, it was found that a blade having high vibration damping characteristics can be obtained by configuring at least one of a plurality of layers constituting the laminated structure including a viscoelastic body exhibiting viscoelasticity. I found it.

ここに開示する船舶用プロペラは、ハブと、当該ハブに対して固定されると共に、当該ハブからラジアル方向に延びる複数のブレードと、を備え、前記各ブレードは、その基端部が前記ハブに結合されかつ前記ラジアル方向に延びると共に、その横断面の負圧面側及び圧力面側のそれぞれが翼型の一部となるように構成された桁と、前記桁の負圧面側及び圧力面側のそれぞれを覆うように配設される外皮と、を含みかつ、互いに材料又は構造の異なる複数の層を前記負圧面側及び圧力面側のそれぞれで積層した積層構造を含んで構成されている。そして、少なくとも前記桁を挟んだ前記負圧面側と圧力面側とのそれぞれにおいて、前記桁と外皮との間で前記翼型に沿うように介在しかつ、隣り合う２つの層を互いに接着する接着層を有し、前記接着層は、粘弾性を示すエラストマーを含んで構成されることによって前記ブレードの振動を抑制する制振層として機能するとする。ここで「構造の異なる層」には、例えば繊維強化プラスチックにおいては、その繊維の配向方向が異なることも含み得る。 A marine propeller disclosed herein includes a hub and a plurality of blades that are fixed to the hub and extend in a radial direction from the hub, and each of the blades has a base end portion on the hub. A girder that is coupled and extends in the radial direction and that is configured such that each of the suction surface side and the pressure surface side of the cross section thereof is a part of an airfoil, and the suction surface side and the pressure surface side of the girder And a laminated structure in which a plurality of layers having different materials or structures are laminated on each of the suction surface side and the pressure surface side . Further, at least on each of the suction surface side and the pressure surface side sandwiching the beam, an adhesive is interposed between the beam and the outer skin so as to follow the airfoil and bonds two adjacent layers to each other It is assumed that the adhesive layer functions as a damping layer that suppresses the vibration of the blade by including an elastomer exhibiting viscoelasticity. Here, the “layer having a different structure” may include, for example, in a fiber-reinforced plastic, that the orientation direction of the fiber is different.

プロペラのブレードに、粘弾性を示すエラストマーを含んで構成される制振層を設けることによって、ブレードの制振特性が向上する。また、単一材料の場合にはプロペラの特性が当該材料の特性に依存するのに対し、前記の構成では材料又は構造の異なる複数の層を積層しているため、プロペラの特性が、特定の材料の特性に依存することがなくなる。その結果、ブレードのさらに高い制振特性が実現し得る。 By providing the propeller blade with a vibration damping layer containing an elastomer exhibiting viscoelasticity, the vibration damping characteristics of the blade are improved. In addition, in the case of a single material, the propeller characteristics depend on the characteristics of the material, whereas in the above-described configuration, a plurality of layers having different materials or structures are stacked. It no longer depends on the properties of the material. As a result, higher vibration damping characteristics of the blade can be realized.

また、前記の構成では、接着層が制震層として機能する。制振層と接着層との兼用化はブレード構造を簡略化させる。このことはまた、ブレードの軽量化の点でも有利である。In the above configuration, the adhesive layer functions as a vibration control layer. The combined use of the damping layer and the adhesive layer simplifies the blade structure. This is also advantageous in terms of weight reduction of the blade.

接着層の接着強度は、５ＭＰａ以上であることが好ましく、この場合において接着層の損失係数は、０．０２〜０．２、好ましくは０．０２〜０．１、より好ましくは０．０２〜０．０８であるとしてもよい。接着層はこのように、所定の損失係数と接着強度とを併せ持つことが好ましい。The adhesive strength of the adhesive layer is preferably 5 MPa or more. In this case, the loss factor of the adhesive layer is 0.02 to 0.2, preferably 0.02 to 0.1, and more preferably 0.02 to 0.02. It may be 0.08. As described above, the adhesive layer preferably has both a predetermined loss factor and adhesive strength.

さらに、前記の構成のように、桁及び外皮を備えたブレードにおいては、桁は、曲げ荷重及び引っ張り荷重を主として分担する部材となり、外皮は、ねじり荷重を主として分担する部材となる。また、桁が外皮に覆われ、さらにその桁と外皮との間に、低弾性率の制振層が介在することによって、たとえ外皮が損傷したとしても桁が損傷を受けることは抑制され、プロペラとしての致命的な損傷が回避し得る点で有利な構造になる。その桁と外皮との間に介在する制振層は、ブレードの制振特性を効果的に向上させる。Further, in the blade having the girder and the outer skin as described above, the girder is a member mainly sharing the bending load and the tensile load, and the outer skin is a member mainly sharing the torsion load. In addition, since the girder is covered with a hull and a vibration damping layer with a low elastic modulus is interposed between the girder and the hull, it is possible to prevent the girder from being damaged even if the hull is damaged. This is an advantageous structure in that fatal damage can be avoided. The damping layer interposed between the beam and the outer skin effectively improves the damping characteristics of the blade.

前記接着層の厚みは、２〜１０ｍｍに設定されている、としてもよい。接着層の厚みを比較的分厚くすることによって、高い制振特性を得る上で有利になる。また、粘弾性を示すエラストマーは弾性率が比較的低いが、この厚みの範囲であれば、ブレードに適用しても固有振動数に悪影響を及ぼさないことを見出した。また、接着層の厚みを分厚くしたときには接着強度が低下するため、接着強度の点から前記の上限が規定され得る。また、接着の施工作業の観点からも、前記の下限値以上とすることが好ましい。The thickness of the adhesive layer may be set to 2 to 10 mm. Making the thickness of the adhesive layer relatively large is advantageous in obtaining high vibration damping characteristics. Further, it has been found that an elastomer exhibiting viscoelasticity has a relatively low elastic modulus, but within this thickness range, it does not adversely affect the natural frequency even when applied to a blade. Further, since the adhesive strength is lowered when the thickness of the adhesive layer is increased, the above upper limit can be defined from the viewpoint of adhesive strength. Moreover, it is preferable to set it as more than the said lower limit from a viewpoint of the construction work of adhesion | attachment.

前記エラストマーの損失係数は、０．０２〜０．８である、としてもよい。こうすることで、ブレードの高い制振特性が得られる。The loss factor of the elastomer may be 0.02 to 0.8. By doing so, a high vibration damping characteristic of the blade can be obtained.

前記接着層は、アクリル樹脂系接着剤、又は、ウレタン樹脂系接着剤を含んで構成されている、としてもよい。The adhesive layer may include an acrylic resin adhesive or a urethane resin adhesive.

アクリル樹脂系接着剤及びウレタン樹脂系接着剤は、所望の粘弾性を示すと共に、必要な接着性能を満たすことができる。このため、高い制振特性を備えたブレードを実現する点で特に有効である。The acrylic resin-based adhesive and the urethane resin-based adhesive exhibit desired viscoelasticity and can satisfy the necessary adhesion performance. For this reason, it is particularly effective in realizing a blade having high vibration damping characteristics.

前記ブレードの最外層を構成するコーティング層をさらに有し、前記コーティング層は、前記制振層として機能する、としてもよい。最外層のコーティング層は、前記の接着層と比較して、接着強度レベルの低いエラストマーを適用可能であり、そのことにより、より大きな損失係数を有するエラストマーを選択し得る。具体的にコーティング層の損失係数は、０．０２〜０．８としてもよい。A coating layer constituting the outermost layer of the blade may further be provided, and the coating layer may function as the vibration damping layer. As the outermost coating layer, an elastomer having a low adhesive strength level can be applied as compared with the adhesive layer, and an elastomer having a larger loss factor can be selected. Specifically, the loss factor of the coating layer may be 0.02 to 0.8.

制振層とコーティング層とを兼用させることは、ブレード構造を簡略化させると共に、ブレードの軽量化の点で有利になる。The combined use of the damping layer and the coating layer is advantageous in terms of simplifying the blade structure and reducing the weight of the blade.

前記コーティング層は、ポリウレタン樹脂を含んで構成されている、としてもよい。ポリウレタン樹脂は、ブレードの高い制振特性を得る上で有効であり、しかも、ポリウレタン樹脂コーティングは、ブレード内部への浸水を抑制し得る。The coating layer may include a polyurethane resin. Polyurethane resin is effective in obtaining high vibration damping characteristics of the blade, and the polyurethane resin coating can suppress water from entering the blade.

前記桁は、第１の桁と、当該第１の桁の外側に重ね合わされる第２の桁とを含んで構成され、前記制振層として機能する接着層の１つは、前記第１及び第２の桁の間に介在している、としてもよい。The girder includes a first girder and a second girder superimposed on the outside of the first girder, and one of the adhesive layers functioning as the damping layer is the first and the second girder. It may be interposed between the second digits.

第１及び第２の桁の間に接着層を兼用する制振層をさらに介在させることによって、ブレードの制振特性がさらに向上する。By additionally providing a vibration damping layer that also serves as an adhesive layer between the first and second girders, the vibration damping characteristics of the blade are further improved.

前記各ブレードは、その前縁部に配置される前縁保護シースをさらに含んで構成されている、としてもよい。 Each of the blades may further include a leading edge protective sheath disposed on a leading edge portion thereof.

以上説明したように、本発明によると、積層構造を含んで構成されるブレードに、粘弾性を示すエラストマーを含んで構成される制振層を設けることにより、ブレードの制振特性を向上させることができ、低騒音のプロペラを実現することができる。また、単一材料によってプロペラを構成するのではなく、材料又は構造の異なる複数の層を積層することによってプロペラを構成しているため、プロペラの特性が材料特性に依存することが抑制され、材料特性に起因する不利益を極小化することができると共に、例えば各層の材料や構造を適宜選択することによって、制振特性の大幅な向上は勿論のこと、船舶用プロペラの軽量化等といった新たな利点を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the vibration damping characteristic of the blade can be improved by providing the blade constituted with the laminated structure with the vibration damping layer containing the elastomer exhibiting viscoelasticity. And a low noise propeller can be realized. In addition, since the propeller is configured by stacking a plurality of layers having different materials or structures, instead of configuring the propeller with a single material, the propeller characteristics are suppressed from depending on the material characteristics, and the material The disadvantage caused by the characteristics can be minimized, and by selecting the material and structure of each layer appropriately, for example, the vibration control characteristics can be significantly improved, and the weight of the marine propeller can be reduced. Benefits can be gained.

船舶用プロペラＰの正面図である。1 is a front view of a marine propeller P. FIG. 図１のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 図２に示すブレードの前縁付近を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the front edge vicinity of the braid | blade shown in FIG. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの後縁付近を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the rear edge vicinity of the blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの構造を示す図２対応図である。It is a FIG. 2 corresponding view which shows the structure of the braid | blade which concerns on a modification. 変形例に係るブレードの前縁付近を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the front edge vicinity of the blade which concerns on a modification. 接着層の構成材料に関して行った実施例に係る制振特性の計測結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the damping characteristic based on the Example performed regarding the structural material of an contact bonding layer. コーティング層に使用し得るポリウレタン樹脂材料の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the polyurethane resin material which can be used for a coating layer. 積層構造についての実施例に係る試験片の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the test piece which concerns on the Example about laminated structure. 積層構造に関して行った実施例に係る制振特性の計測結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the damping characteristic which concerns on the Example performed regarding the laminated structure.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

図１は、船舶用プロペラＰの一例を示す図である。この船舶用プロペラＰは、図１においては紙面に直交する回転中心軸回りに回転可能なハブＨと、ハブＨに対して回転一体に固定された複数の（図例では３枚の）ブレードＢと、を備えて構成されている。３枚のブレードＢは、周方向に等間隔を空けて配設されていると共に、各ブレードＢは、ハブＨから径方向の外方に向かってラジアル方向に延びるように配設されている。尚、ブレードＢの枚数及び各ブレードＢの平面形状は、特に限定されるものではない。 FIG. 1 is a view showing an example of a marine propeller P. As shown in FIG. In FIG. 1, the marine propeller P includes a hub H that can be rotated around a rotation center axis orthogonal to the paper surface, and a plurality of (three in the illustrated example) blades B that are integrally fixed to the hub H. And is configured. The three blades B are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and each blade B is arranged so as to extend radially outward from the hub H in the radial direction. The number of blades B and the planar shape of each blade B are not particularly limited.

図２は、前記ブレードＢの横断面を示している。図３は、当該ブレードＢの前縁近傍を拡大して示している。ブレードＢは、単一の材料によって中実に形成されているのではなく、複数の材料を組み合わせて構成されている。尚、図２に示す翼型は例示であり、その翼型を限定するものではない。また、図２においては、ブレードＢを構成する各層（部材）を理解容易のために模式的に示しており、そこに示される厚み等は相対的な厚みの相違を示すものではない。各層の厚みは適宜設定されるものである。 FIG. 2 shows a cross section of the blade B. FIG. 3 shows the vicinity of the front edge of the blade B in an enlarged manner. The blade B is not formed of a single material, but is configured by combining a plurality of materials. The airfoil shown in FIG. 2 is an example, and the airfoil is not limited. Moreover, in FIG. 2, each layer (member) which comprises the braid | blade B is typically shown for easy understanding, and the thickness etc. shown there do not show the difference in relative thickness. The thickness of each layer is appropriately set.

図２において符号１１は、ハブＨからラジアル方向に延びると共に、その基端部においてハブＨに結合される第１の桁である。第１の桁１１は、その上面側（負圧面側）が上向きに湾曲する一方、その下面側（圧力面側）が略平坦とされて、全体としては、その横断面形状が、その前後両端がそれぞれ切り落とされたような概略翼形状とされている。第１の桁１１は、後述するように、ブレードＢに作用する曲げ荷重や引っ張り荷重に対抗するための構造部材を構成し、必要強度を確保する観点からは、第１の桁１１は、金属、又は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製とすることが好ましい。ＦＲＰ製の桁はブレードＢを軽量化する上で特に好ましい。ＦＲＰを採用する場合は、強度確保の観点から、その繊維の方向を異ならせながら積層した積層板構造、又は、平織り、綾織り等の織り構造において、その厚み方向にも繊維を補強した三次元織物構造とすることが望ましい。ブレードＢに作用する曲げモーメントが特に大きいときには、積層板構造においては積層板同士が剥離してしまう虞があるため、三次元織物構造を採用することが特に好ましい。 In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a first girder that extends in the radial direction from the hub H and is coupled to the hub H at the proximal end portion thereof. The first girder 11 has its upper surface side (suction surface side) curved upward, while its lower surface side (pressure surface side) is substantially flat. The wing shape is roughly cut off. As will be described later, the first girder 11 constitutes a structural member for resisting bending load and tensile load acting on the blade B, and from the viewpoint of securing necessary strength, the first girder 11 is made of metal. Or made of fiber reinforced plastic (FRP). FRP girders are particularly preferable for reducing the weight of the blade B. When adopting FRP, from the viewpoint of ensuring strength, in a laminated plate structure laminated with different fiber directions, or in a woven structure such as plain weave and twill weave, a three-dimensional structure in which fibers are reinforced in the thickness direction. A woven structure is desirable. When the bending moment acting on the blade B is particularly large, it is particularly preferable to employ a three-dimensional woven structure because the laminated plates may be separated from each other in the laminated plate structure.

図２において符号１２は、第１の桁１１の外側に配設される第２の桁である。第２の桁１２は、第１の桁１１の上面側に配設される上側の桁１２１と、第１の桁１１の下面側に配設される下側の桁１２２とに分離されている。上側の桁１２１は、第１の桁１１の上面の湾曲形状に沿うように湾曲すると共に、第１の桁１１に沿ってラジアル方向に延びる湾曲板状である一方、下側の桁１２２は、第１の桁の下面の平坦形状に沿うように平坦であると共に、ラジアル方向に延びる平板状である。上側の桁１２１及び下側の桁１２２の厚みは、例えば１０〜１５ｍｍ程度に設定すればよい。第２の桁１２はまた、ＦＲＰ製であることが好ましい。このことによりブレードＢの軽量化が図られる。また、ＦＲＰ製の第２の桁１２としては、積層板構造又は三次元織物構造のいずれをも採用することが可能である。例えば第１の桁１１を三次元織物構造のＦＲＰ製とした場合に、第２の桁１２は積層板構造のＦＲＰ製とすることによって、プロペラＰのコストダウンを図る上で有利になる。 In FIG. 2, reference numeral 12 denotes a second digit arranged outside the first digit 11. The second girder 12 is separated into an upper girder 121 disposed on the upper surface side of the first girder 11 and a lower girder 122 disposed on the lower surface side of the first girder 11. . The upper spar 121 is curved so as to follow the curved shape of the upper surface of the first spar 11 and is a curved plate extending in the radial direction along the first spar 11, while the lower spar 122 is The flat plate is flat so as to follow the flat shape of the lower surface of the first girder and extends in the radial direction. The thickness of the upper beam 121 and the lower beam 122 may be set to about 10 to 15 mm, for example. Second girder 12 is also preferably made of FRP. This reduces the weight of the blade B. Further, as the second girders 12 made of FRP, either a laminated plate structure or a three-dimensional woven structure can be adopted. For example, when the first girder 11 is made of FRP having a three-dimensional fabric structure, the second girder 12 is made of FRP having a laminated plate structure, which is advantageous in reducing the cost of the propeller P.

第１の桁１１及び第２の桁１２は、その間に介在する接着層１３によって互いに接着されている。接着層１３は、粘弾性を示す粘弾性体としてのエラストマーによって構成されている。具体的には、接着機能を有するエラストマーとして、接着層１３は、アクリル樹脂系接着剤又はウレタン樹脂系接着剤により構成されている。接着層１３を構成するエラストマーの特性値として、その弾性率は１００〜１０００ＭＰａ程度であることが好ましく、損失係数Ｑ^−１（損失係数η）は０．０２〜０．２程度が好ましい。また、その接着強度は、約１０ＭＰａ程度が望ましい。例えばアクリル樹脂系接着剤の具体例としては、アイ・ティー・ダブリュー・インダストリー社製、プレクサス構造用接着剤ＭＡ４２５，ＭＡ５６０，ＭＡ１０２０，ＭＡ３９４０等を挙げることができる。 The first girder 11 and the second girder 12 are bonded to each other by an adhesive layer 13 interposed therebetween. The adhesive layer 13 is made of an elastomer as a viscoelastic body that exhibits viscoelasticity. Specifically, the adhesive layer 13 is made of an acrylic resin adhesive or a urethane resin adhesive as an elastomer having an adhesive function. As the characteristic value of the elastomer constituting the adhesive layer 13, the elastic modulus is preferably about 100 to 1000 MPa, and the loss coefficient Q ⁻¹ (loss coefficient η) is preferably about 0.02 to 0.2. The adhesive strength is preferably about 10 MPa. For example, specific examples of the acrylic resin-based adhesive include adhesives for the plexus structure MA425, MA560, MA1020, MA3940, etc. manufactured by ITW Industry.

接着層１３はまた、その厚みが比較的分厚く設定されている。具体的にその厚みは２〜１０ｍｍ程度、より好ましくは５〜１０ｍｍである。こうすることにより、ブレードＢの高い制振特性が得られる。また、接着層１３を構成するエラストマーの弾性率が比較的低いことから、この厚みに関する数値範囲は、固有振動数についての検討を行うと共に、接着施工性を考慮した結果、見出した数値範囲である。 The adhesive layer 13 is also set to have a relatively thick thickness. Specifically, the thickness is about 2 to 10 mm, more preferably 5 to 10 mm. By doing so, a high vibration damping characteristic of the blade B can be obtained. In addition, since the elastic modulus of the elastomer constituting the adhesive layer 13 is relatively low, the numerical range relating to the thickness is the numerical range found as a result of examining the natural frequency and considering the adhesive workability. .

従来、こうした積層構造における層間の接着には、例えばエポキシ樹脂系接着剤（弾性率：３０００〜５０００ＭＰａ）が採用されており、その接着層の厚みは、極めて薄く（例えば０．１ｍｍ程度）設定されていた。これに対し、本構成では、前述したように、層間接着にアクリル樹脂系接着剤又はウレタン樹脂系接着剤を採用し、またその厚みも比較的分厚く設定している点が大きく相違する。この相違によって、接着層１３は、耐振動衝撃効果を有するとともにエラストマーの粘弾性特性によってブレードＢの振動を抑制する制振効果を発揮し、従来の接着層とは異なり、この耐振動衝撃効果を有する接着層１３は制振層として機能することになる。 Conventionally, for example, an epoxy resin-based adhesive (elastic modulus: 3000 to 5000 MPa) is employed for adhesion between layers in such a laminated structure, and the thickness of the adhesive layer is set to be extremely thin (for example, about 0.1 mm). It was. On the other hand, in this configuration, as described above, an acrylic resin adhesive or a urethane resin adhesive is used for interlayer adhesion, and the thickness thereof is set to be relatively thick. Due to this difference, the adhesive layer 13 has a vibration-resistant impact effect and exhibits a vibration-suppressing effect that suppresses the vibration of the blade B by the viscoelastic characteristics of the elastomer. The adhesive layer 13 has a function as a vibration damping layer.

このブレードＢでは、接着層１３によって互いに接合された第１及び第２の桁１１，１２が、ブレードＢに作用する曲げ荷重及び引っ張り荷重に対抗することになる。以下の説明においては、第１及び第２の桁１１，１２を総称して、単に桁１０と呼ぶ場合がある。尚、接着層を省略し、単一の材料によって第１及び第２の桁を一体化して構成してもよい。 In the blade B, the first and second girders 11 and 12 joined to each other by the adhesive layer 13 counteract the bending load and the tensile load acting on the blade B. In the following description, the first and second digits 11 and 12 may be collectively referred to simply as the digit 10. Note that the adhesive layer may be omitted, and the first and second girders may be integrated with a single material.

桁１０の前縁側（図２の左側）及び後縁側（図２の右側）には、前側及び後側の充填材（コア）１４，１５がそれぞれ配設されている。各コア１４，１５はブレードＢの中空部分を充填し、それによってブレードＢの横断面形状を保持する機能を有する。前側のコア１４、桁１０及び後側のコア１５によって、概略翼型形状が構成されることになる。各コア１４，１５は、例えばエポキシ樹脂、又はエポキシ樹脂に軽量バルーンやガラスビーズを含有させた樹脂組成物により構成することが可能である。また、硬質プラスチック発泡体（商品名ROHACELL（ロハセル)、Rohm社製）やグラファイト発泡材（商品名GRAFOAM、Graftech社製）を採用することも可能である。さらに、エポキシ樹脂にガラス繊維やアラミド繊維等の合成繊維を含有させた繊維強化プラスチック（例えばＧＦＲＰ、ＡＦＲＰ）とすることも可能である。ＧＦＲＰやＡＦＲＰは制振効果が高く、この場合はブレードＢの制振特性がさらに向上する。さらに、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維（商品名ザイロン、東洋紡製）強化プラスチックを採用することも可能である。 On the front edge side (left side in FIG. 2) and the rear edge side (right side in FIG. 2) of the girder 10, front and rear fillers (cores) 14 and 15 are disposed, respectively. Each of the cores 14 and 15 has a function of filling the hollow portion of the blade B and thereby maintaining the cross-sectional shape of the blade B. The front core 14, the spar 10, and the rear core 15 form a substantially airfoil shape. Each of the cores 14 and 15 can be made of, for example, an epoxy resin or a resin composition in which a lightweight balloon or glass beads are contained in an epoxy resin. It is also possible to employ a hard plastic foam (trade name: ROHACELL (Rohmell), manufactured by Rohm) or graphite foam (trade name: GRAFOAM, manufactured by Graftech). Furthermore, a fiber reinforced plastic (for example, GFRP, AFRP) in which a synthetic fiber such as a glass fiber or an aramid fiber is contained in an epoxy resin can be used. GFRP and AFRP have a high damping effect, and in this case, the damping characteristics of the blade B are further improved. Furthermore, it is also possible to employ a polyparaphenylene benzoxazole fiber (trade name: Zylon, manufactured by Toyobo) reinforced plastic.

前記桁１０並びに前側及び後側のコア１４，１５は、第１の外皮１６によって覆われている。第１の外皮１６は、ブレードＢに作用するねじり荷重を主に分担する構造部材であり、ここでは上側（負圧面側）の外皮１６１と下側（圧力面側）の外皮１６２とに分離されて構成されている。分離された上側の外皮１６１と下側の外皮１６２とは、ブレードＢの前縁側及び後縁側のそれぞれにおいて互いに接合されている。すなわち、前側のコア１４よりも前側、及び、後側のコア１５よりも後側のそれぞれにおいて、上側の外皮１６１と下側の外皮１６２とは、翼弦方向（図２の左右方向）の所定範囲に亘って略上下方向（翼厚方向）に重ね合わされており、その重ね合わせた部分において両外皮１６１，１６２の間に介在する接着層１７１によって、上側の外皮１６１と下側の外皮１６２は互いに接着されている。また、桁１０並びに前側及び後側のコア１４，１５と、第１の外皮１６との間には接着層１７が介在しており、この接着層１７は、前記上側の外皮１６１と下側の外皮１６２とを互いに接着する接着層１７１と連続している。 The girder 10 and the front and rear cores 14 and 15 are covered with a first skin 16. The first outer skin 16 is a structural member that mainly shares the torsional load acting on the blade B. Here, the first outer skin 16 is separated into an upper skin 161 (vacuum surface side) and a lower skin (pressure surface side) 162. Configured. The separated upper skin 161 and lower skin 162 are joined to each other on the front edge side and the rear edge side of the blade B, respectively. That is, on the front side of the front core 14 and the rear side of the rear core 15, the upper skin 161 and the lower skin 162 are predetermined in the chord direction (left-right direction in FIG. 2). The upper outer skin 161 and the lower outer skin 162 are overlapped with each other by an adhesive layer 171 interposed between the outer skins 161 and 162 at the overlapped portion. Are glued together. An adhesive layer 17 is interposed between the spar 10 and the front and rear cores 14 and 15 and the first outer skin 16. The adhesive layer 17 is connected to the upper outer skin 161 and the lower outer skin 161. It is continuous with the adhesive layer 171 that adheres the outer skin 162 to each other.

ここで、第１の外皮１６は、例えばＦＲＰにより構成すればよい。また制振性に優れたフィルムを挟み込んだＦＲＰとしてもよい。特にＦＲＰ製の外皮としては、その繊維の配向方向をねじりを受ける方向、例えば図２において紙面に直交するラジアル方向の軸に対して４５°／−４５°だけ傾いた方向となるようにした積層板構造あるいは[±45/0/90]sの擬似等方性板等を採用すればよい。こうすることで、第１の外皮１６は、ブレードＢに作用するねじり荷重に効果的に対抗し得る。また、ＦＲＰ製の外皮はブレードＢの軽量化の点でも有利である。第１の外皮１６の厚みは、例えば５〜１０ｍｍ程度に設定すればよい。 Here, the first outer skin 16 may be made of, for example, FRP. Moreover, it is good also as FRP which pinched | interposed the film excellent in the damping property. In particular, as an outer skin made of FRP, the orientation of the fibers is a direction in which the fibers are twisted, for example, a direction inclined by 45 ° / −45 ° with respect to the radial axis perpendicular to the paper surface in FIG. A plate structure or a [± 45/0/90] s pseudo-isotropic plate may be employed. By doing so, the first outer skin 16 can effectively counter the torsional load acting on the blade B. The outer skin made of FRP is also advantageous in terms of reducing the weight of the blade B. The thickness of the first outer skin 16 may be set to about 5 to 10 mm, for example.

また前述した第１の外皮１６を上下に分離する構成は、ブレードＢの製造が容易になる点で好ましい。つまり、こうした分離構成では、上側の外皮１６１と下側の外皮１６２とを個別に成形した後に、それらを互いに接合（接着）することが可能になる。上側及び下側の外皮１６１，１６２の成形方法としては、種々の公知の成形方法を適宜採用することが可能である。例えばプリプレグを利用して所定形状に成形した後に、オートクレーブにより焼き固める方法、予め繊維を配置した成形型内に樹脂を流し込んで固化させることによる樹脂注入成形（ＲＴＭ）法、成形型の片側にドライな織物等を固定する一方、ドライな織物等の他側はバギングフィルムによって構成し、それらによって構成された成形型内に樹脂を流し込む方法、及び、成形型に繊維を固定しておきそこに樹脂を積層するハンドレイアップ法又はスプレーアップ法等を採用することが可能である。 Moreover, the structure which isolate | separates the 1st outer skin 16 mentioned above up and down is preferable at the point from which manufacture of the braid | blade B becomes easy. That is, in such a separated configuration, the upper skin 161 and the lower skin 162 can be individually molded and then joined (adhered) to each other. As a method for forming the upper and lower outer skins 161 and 162, various known forming methods can be appropriately employed. For example, after molding into a predetermined shape using a prepreg, baking and solidifying with an autoclave, resin injection molding (RTM) method by pouring a resin into a mold in which fibers have been placed in advance, and drying on one side of the mold The other side of the dry woven fabric is made of a bagging film, and the resin is poured into a molding die constituted by them, and the fiber is fixed to the molding die and the resin is fixed there. It is possible to adopt a hand lay-up method or a spray-up method in which layers are stacked.

前記接着層１７，１７１もまた、前記桁１０の接着層１３と同様に、粘弾性を示す粘弾性体としてのエラストマーによって構成されている。具体的に、接着層１７，１７１は、アクリル樹脂系接着剤又はウレタン樹脂系接着剤により構成されている。この接着層１７，１７１も、その厚みが比較的分厚く設定されており、具体的には２〜１０ｍｍに設定されている。このことにより、この接着層１７，１７１も、ブレードの振動Ｂを抑制する制振効果を発揮し、制振層として機能する。 The adhesive layers 17 and 171 are also made of an elastomer as a viscoelastic body exhibiting viscoelasticity, like the adhesive layer 13 of the beam 10. Specifically, the adhesive layers 17 and 171 are made of an acrylic resin adhesive or a urethane resin adhesive. The thicknesses of the adhesive layers 17 and 171 are also set to be relatively thick, specifically, 2 to 10 mm. As a result, the adhesive layers 17 and 171 also exhibit a damping effect for suppressing the vibration B of the blade and function as a damping layer.

第１の外皮１６の外側には、接着層２０を介して第２の外皮１８が配設されており、この第２の外皮１８によって第１の外皮１６は、その全体が覆われている。尚、第１の外皮１６における、前後の接着部分と第２の外皮１８との間に形成される空間には、コア１４１，１５１がそれぞれ充填されている。このコア１４１，１５１は、前記のコア１４，１５と同様の材料によって構成すればよい。また、接着層２０は、第１の外皮１６用の接着層１７，１７１と同様に、粘弾性を示す粘弾性体としてのエラストマーによって構成されている。具体的に、接着層２０は、アクリル樹脂系接着剤又はウレタン樹脂系接着剤により構成されていると共に、その厚みが、２〜１０ｍｍに設定されている。このことにより、この接着層２０も、ブレードの振動Ｂを抑制する制振効果を発揮し、制振層として機能し得る。尚、この接着層２０は、省略することも可能である。 A second skin 18 is disposed outside the first skin 16 via an adhesive layer 20, and the first skin 16 is entirely covered by the second skin 18. A space formed between the front and rear adhesive portions and the second outer skin 18 in the first outer skin 16 is filled with cores 141 and 151, respectively. The cores 141 and 151 may be made of the same material as the cores 14 and 15 described above. The adhesive layer 20 is made of an elastomer as a viscoelastic body that exhibits viscoelasticity, like the adhesive layers 17 and 171 for the first outer skin 16. Specifically, the adhesive layer 20 is made of an acrylic resin adhesive or a urethane resin adhesive, and the thickness thereof is set to 2 to 10 mm. As a result, the adhesive layer 20 also exhibits a damping effect for suppressing the vibration B of the blade, and can function as a damping layer. The adhesive layer 20 can be omitted.

第２の外皮１８は、ここでは、第１の外皮１６とは異なり上下に分離しておらず、その全周に亘って連続している。第２の外皮１８は、特にブレードＢに衝撃荷重が作用したときに、第１の外皮１６における上側の外皮１６１と下側の外皮１６２との接着部分が剥離して開口することを防止する機能を有する。第２の外皮１８は、繊維強化プラスチック製とすることが好ましく、特に衝撃強度を高める上で、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリアラレート繊維（商品名ベクトラン、クラレ製）又はポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維（商品名ザイロン、東洋紡製）強化プラスチックとすることが望ましい。ガラス繊維、アラミド繊維、ポリアラレート繊維及びポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維は制振効果が高くブレードの制振特性の向上に寄与する。これに対し、第１の外皮１６は剛性を高めるべく、弾性率の高いアラミド繊維、ポリアラレート繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維又は炭素繊維強化プラスチックとすることが好ましい。アラミド繊維、ポリアラレート繊維及びポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維強化プラスチックは制振効果が高く、第１の外皮への適用によってブレードの制振特性の向上に寄与する。このように第１の外皮１６と第２の外皮１８との材料を互いに異ならせ、それによってその特性を互いに異ならせることによって、ブレードＢにおける材料効率が向上する。 Unlike the first outer skin 16, the second outer skin 18 is not separated vertically and is continuous over the entire circumference thereof. The second outer skin 18 has a function of preventing the adhesive portion between the upper outer skin 161 and the lower outer skin 162 in the first outer skin 16 from being peeled off and opening, particularly when an impact load is applied to the blade B. Have The second outer skin 18 is preferably made of a fiber reinforced plastic. In particular, in order to increase impact strength, glass fiber, aramid fiber, polyaralate fiber (product name: Vectran, manufactured by Kuraray) or polyparaphenylene benzoxazole fiber (product) It is desirable to use reinforced plastic (named Zylon, Toyobo). Glass fiber, aramid fiber, polyaralate fiber and polyparaphenylene benzoxazole fiber have a high vibration damping effect and contribute to improvement of the vibration damping characteristics of the blade. On the other hand, the first outer skin 16 is preferably made of an aramid fiber, a polyaralate fiber, a polyparaphenylene benzoxazole fiber or a carbon fiber reinforced plastic having a high elastic modulus so as to increase the rigidity. The aramid fiber, polyaralate fiber and polyparaphenylene benzoxazole fiber reinforced plastic have a high vibration damping effect, and contribute to the improvement of the vibration damping characteristics of the blade by application to the first outer skin. Thus, the material efficiency in the blade B is improved by making the materials of the first skin 16 and the second skin 18 different from each other and thereby making the characteristics different from each other.

第２の外皮１８の弾性率を、第１の外皮１６の弾性率、又は桁１０の弾性率よりも低く設定することによって、第２の外皮１８に外傷が生じたときにでも、その傷が第１の外皮１６及び桁１０にまで進展してしまうことを防止することができる。同様の効果は、接着層１７，１７１の厚みを分厚くしたり、接着層１７，１７１の弾性率を低く設定したりすることによっても達成し得る。 By setting the elastic modulus of the second outer skin 18 to be lower than the elastic modulus of the first outer skin 16 or the elastic modulus of the spar 10, even when the second outer skin 18 is damaged, the damage is not caused. It can be prevented that the first skin 16 and the girder 10 are developed. The same effect can be achieved by increasing the thickness of the adhesive layers 17 and 171 or by setting the elastic modulus of the adhesive layers 17 and 171 low.

全周に亘って連続している第２の外皮１８は、例えば第１の外皮１６に対してプリプレグを貼り付けると共に、それをオートクレーブにより焼き固める方法、又は、成形型内に、前記第１の外皮１６まで形成した中間体を入れると共に繊維を固定した状態にし、そこに樹脂を流し込んで固化する方法等、種々の方法を採用することによって成形可能である。 The second outer skin 18 that is continuous over the entire circumference is formed by, for example, applying the prepreg to the first outer skin 16 and baking it by an autoclave, or the first outer skin 18 in the mold. It can be molded by using various methods such as a method in which an intermediate formed up to the outer skin 16 is placed and fibers are fixed, and a resin is poured into the intermediate 16 and solidified.

第２の外皮１８の外表面には、当該第２の外皮１８を被覆して、ブレードＢの最外層を構成するコーティング層１９が形成されている。コーティング層１９は、粘弾性を示す粘弾性体としてのエラストマーによって形成されている。ブレードＢ内部への水分の浸入を防止する防水機能を得る上では、例えばポリウレタン樹脂コーティングとすることが好ましい。こうすることによって、接着層１３，１７と同様に、コーティング層１９がブレードＢの制振特性を向上させる制振層として機能する。コーティング層１９の厚みは、例えば２〜３ｍｍ前後に設定することが好ましい。 On the outer surface of the second skin 18, a coating layer 19 that covers the second skin 18 and constitutes the outermost layer of the blade B is formed. The coating layer 19 is formed of an elastomer as a viscoelastic body that exhibits viscoelasticity. In order to obtain a waterproof function for preventing moisture from entering the blade B, for example, a polyurethane resin coating is preferable. By doing so, like the adhesive layers 13 and 17, the coating layer 19 functions as a damping layer that improves the damping characteristics of the blade B. The thickness of the coating layer 19 is preferably set to about 2 to 3 mm, for example.

以上説明したように、このブレードＢは、互いに材料の異なる複数の層を積層した積層構造を含んで構成されると共に、その複数の層の内の少なくとも１つの層、図２に示す例では、３つの層１３，１７，１９，２０を、粘弾性を示すエラストマーを含んで構成される制振層とすることにより、ブレードＢの制振特性を向上させている。 As described above, the blade B includes a laminated structure in which a plurality of layers of different materials are laminated, and at least one of the plurality of layers, in the example illustrated in FIG. The vibration damping characteristics of the blade B are improved by using the three layers 13, 17, 19, and 20 as vibration damping layers including an elastomer exhibiting viscoelasticity.

また、その制振層は、接着層１３，１７又はコーティング層１９を兼用しているため、ブレードＢの構造が、その分、簡略化すると共に、ブレードＢの軽量化の点で有利になる。 Further, since the vibration damping layer also serves as the adhesive layers 13 and 17 or the coating layer 19, the structure of the blade B is simplified correspondingly, and the blade B is advantageous in terms of weight reduction.

また、単一材料の場合にはプロペラの特性が、当該材料の特性に依存するのに対し、前記の構成では、ブレードＢを、材料の異なる複数の層を積層して構成しているため、プロペラＰの特性が特定の材料の特性に依存することがなくなる。 Further, in the case of a single material, the propeller characteristics depend on the characteristics of the material, whereas in the above configuration, the blade B is configured by laminating a plurality of layers having different materials. The properties of the propeller P are no longer dependent on the properties of the particular material.

それらの結果として、従来の金属製プロペラでは減衰係数が０．５％以下であったのに対し、この構成のプロペラＰでは減衰係数を向上させ得る。そうして、このブレードＢを備えたプロペラＰは、低騒音のプロペラＰとなる。 As a result, the conventional metal propeller has a damping coefficient of 0.5% or less, whereas the propeller P having this configuration can improve the damping coefficient. Thus, the propeller P provided with the blade B becomes a low-noise propeller P.

尚、ブレードＢの構造に関しては、種々の変形を行うことが可能である。次に、図４〜図１４を参照しながら、ブレードＢの構造の各種変形例について説明する。以下の説明においては、図２に示すブレードＢと対応する構成について同じ符号を付し、その説明を適宜省略する場合がある。 Various modifications can be made to the structure of the blade B. Next, various modified examples of the structure of the blade B will be described with reference to FIGS. In the following description, the same reference numerals are given to the components corresponding to the blade B shown in FIG. 2, and the description thereof may be omitted as appropriate.

図４に示すブレードＢは、図２に示すブレードＢと比較して、第２の外皮２１の後縁側をファスナ２２で固定するようにしている。この第２の外皮２１は、全周に亘って連続していない一枚のシート状であって、そのシート状の第２の外皮２１を、ブレードＢの後縁側から第１の外皮１６の上側、前縁、及び第１の外皮１６の下側を通って再び後縁側に至るように配設している。そうして、ブレードＢの後縁側において、上下方向（翼厚方向）に重なって配置される第２の外皮２１の端部同士を互いに接着させると共に、概略Ｃ字状のファスナ２２によって上下方向に挟み込んで固定している。この構成は、第２の外皮２１を全周に亘って連続させる必要がないため、ブレードＢの製造が容易になるという利点がある。また、図５に示すブレードＢは、図４に示すブレードＢと比較して、第２の外皮２１をブレードの前縁側でファスナ２３により固定している点が異なる。 In the blade B shown in FIG. 4, the rear edge side of the second outer skin 21 is fixed by the fastener 22 as compared with the blade B shown in FIG. 2. The second outer skin 21 is in the form of a single sheet that is not continuous over the entire circumference, and the second outer skin 21 in the form of a sheet extends from the rear edge side of the blade B to the upper side of the first outer skin 16. , The front edge, and the lower side of the first outer skin 16 so as to reach the rear edge side again. Then, on the trailing edge side of the blade B, the end portions of the second outer skin 21 disposed so as to overlap each other in the vertical direction (blade thickness direction) are adhered to each other, and the substantially C-shaped fastener 22 extends in the vertical direction. It is pinched and fixed. This configuration has an advantage that the blade B can be easily manufactured because the second outer skin 21 does not need to be continuous over the entire circumference. Further, the blade B shown in FIG. 5 is different from the blade B shown in FIG. 4 in that the second outer skin 21 is fixed by a fastener 23 on the front edge side of the blade.

図６に示すブレードＢは、図２に示すブレードＢと比較して、第２の外皮１８を省略している。第２の外皮１８を省略するに伴い、第１の外皮１６よりも前側及び後側のそれぞれに配置されるコア１４２，１５２の形状が変更される。このブレードＢでは、第１の外皮１６が最外周の外皮となるため、衝撃強度を高めるべく、例えば炭素繊維と、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリアラレート繊維若しくはポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維とのハイブリッド強化プラスチック製、又は、アラミド繊維、ポリアラレート繊維若しくはポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維強化プラスチック製としてもよい。 The blade B shown in FIG. 6 omits the second skin 18 compared to the blade B shown in FIG. As the second outer skin 18 is omitted, the shapes of the cores 142 and 152 arranged on the front side and the rear side of the first outer skin 16 are changed. In this blade B, since the first outer skin 16 is the outermost outer skin, in order to increase impact strength, for example, a hybrid reinforced plastic of carbon fiber and glass fiber, aramid fiber, polyaralate fiber or polyparaphenylene benzoxazole fiber. Or made of aramid fiber, polyaralate fiber or polyparaphenylene benzoxazole fiber reinforced plastic.

図７に示すブレードは、図６に示す第２の外皮を省略したブレードＢに対し、第１の外皮１６の前後両端にファスナ２４，２５をそれぞれ取り付けている。例えば図２に示すように、第１の外皮１６と第２の外皮１８とを重ねて配設する場合には、後退角のついたブレードのように幾何学形状によっては、第２の外皮１８における繊維の配向方向を制御することが困難になる場合がある。第２の外皮を省略することによって、そうした製造上の困難性は解消される一方で、第２の外皮が有する、２つに分離した第１の外皮１６同士の接着部分の剥離を防止する機能は得られない。そこで、第２の外皮を省略した構成においては、第１の外皮１６を構成する上側の外皮１６１と下側の外皮１６２との接着部分にファスナ２４，２５を取り付け、それによって当該接着部分が剥離して開口することを防止するようにしてもよい。尚、例えば図８に示すように、ブレードＢにおける後縁側にのみ、ファスナ２５を取り付けてもよいし、図９に示すように、前縁側にのみ、ファスナ２４を取り付けてもよい。 The blade shown in FIG. 7 has fasteners 24 and 25 attached to the front and rear ends of the first outer skin 16 with respect to the blade B from which the second outer skin shown in FIG. For example, as shown in FIG. 2, when the first outer skin 16 and the second outer skin 18 are arranged in an overlapping manner, the second outer skin 18 depends on the geometric shape such as a blade with a receding angle. It may be difficult to control the orientation direction of the fibers. By omitting the second outer skin, such a manufacturing difficulty is eliminated, while the second outer skin has a function of preventing peeling of an adhesive portion between the first outer skins 16 separated into two. Cannot be obtained. Therefore, in the configuration in which the second outer skin is omitted, the fasteners 24 and 25 are attached to the adhesive portion between the upper outer skin 161 and the lower outer skin 162 constituting the first outer skin 16, thereby peeling the adhesive portion. Thus, the opening may be prevented. For example, as shown in FIG. 8, the fastener 25 may be attached only to the rear edge side of the blade B, or as shown in FIG. 9, the fastener 24 may be attached only to the front edge side.

図１０に示すブレードＢは、図６に示すブレードＢに対して、第１の外皮１６を分離構造とせずに、全周に亘って連続する構成としている。 The blade B shown in FIG. 10 is configured to be continuous over the entire circumference of the blade B shown in FIG. 6 without using the first outer skin 16 as a separation structure.

図１１に示すブレードＢは、図１０等に示すブレードＢと比較して、コア１４，１５を省略する一方で、第１の桁１１を翼弦方向に延ばして概略翼形状に形成し、それに応じて第２の桁１２を全周に亘って連続する構成としている。こうしたブレードＢは、軽量化の点では不利になる一方で、ブレードＢに作用する曲げ荷重及び引っ張り荷重に対しては高い強度が得られるという利点がある。従って、ブレードＢに作用する荷重が比較的大きい場合に採用し得る構造である。また、プロペラＰが比較的小型であるときには、そもそもプロペラＰの重量はそれほど大きくないため、こうした構造も採用し得る。 Compared to the blade B shown in FIG. 10 and the like, the blade B shown in FIG. 11 omits the cores 14 and 15 and extends the first beam 11 in the chord direction to form a substantially blade shape. Accordingly, the second girder 12 is configured to be continuous over the entire circumference. While such a blade B is disadvantageous in terms of weight reduction, there is an advantage that high strength can be obtained against bending load and tensile load acting on the blade B. Therefore, this structure can be adopted when the load acting on the blade B is relatively large. Further, when the propeller P is relatively small, since the weight of the propeller P is not so large in the first place, such a structure can also be adopted.

尚、図１１に示すブレードＢでは、第１の外皮１６を全周に亘って連続する構成にしているが、例えば図１２に拡大して示すように、第１の外皮１６を一枚のシート状に構成し、ブレードＢの後縁側において、第１の外皮１６の端部同士を互いに接合するようにしてもよい。また図示は省略するが、ブレードＢの前縁側において第１の外皮１６の端部同士を互いに接合するようにしてもよいし、第１の外皮１６を上下に分離させる構造を採用してもよい。またそれらの構成を採用した場合に、第１の外皮１６の接着部分にファスナを取り付けるようにしてもよい。 In the blade B shown in FIG. 11, the first outer skin 16 is configured to be continuous over the entire circumference. For example, as shown in an enlarged view in FIG. 12, the first outer skin 16 is formed as a single sheet. The end portions of the first outer skin 16 may be joined to each other on the rear edge side of the blade B. Although not shown, the ends of the first outer skin 16 may be joined to each other on the front edge side of the blade B, or a structure in which the first outer skin 16 is vertically separated may be employed. . Further, when those configurations are adopted, a fastener may be attached to the bonded portion of the first outer skin 16.

図１３に示すブレードＢは、桁３０の形状が、前記の各ブレードＢとは異なる。このブレードＢにおける桁３０は、それぞれラジアル方向に延びると共に、上下（翼厚方向）に分離した一対の桁部材３１，３２によって構成されている。一対の桁部材３１，３２は、その基端部においてハブＨに接合されている。そうして、その一対の桁部材３１，３２の間を含む空所に充填材としてのコア３３が充填されて、概略翼形状が形成されている。尚、桁３０は、前記のブレードＢにおける桁１０と同様に、金属、又は繊維強化プラスチック製とすればよい。同様にコア３３も、前記のブレードＢにおけるコア１４，１５と同様に、合成樹脂、樹脂組成物、硬質プラスチック発泡体、又は繊維強化プラスチック製とすればよい。 The blade B shown in FIG. 13 is different from the blades B described above in the shape of the beam 30. The spar 30 in the blade B includes a pair of spar members 31 and 32 that extend in the radial direction and are separated in the vertical direction (blade thickness direction). The pair of girder members 31 and 32 are joined to the hub H at their proximal end portions. Then, a core 33 as a filler is filled in a space including the space between the pair of beam members 31 and 32, so that a substantially blade shape is formed. The spar 30 may be made of metal or fiber reinforced plastic, like the spar 10 in the blade B. Similarly, the core 33 may be made of a synthetic resin, a resin composition, a hard plastic foam, or a fiber reinforced plastic, like the cores 14 and 15 in the blade B.

そうして、桁部材３１，３２の上面（負圧面側の面）及び下面（圧力面側の面）に対して接着層１７がそれぞれ設けられ、この接着層１７により、桁３０及びコア３３を覆うように配設された第１の外皮１６が桁部材３１，３２に対し接着されている。 Thus, the adhesive layer 17 is provided on the upper surface (surface on the negative pressure surface side) and the lower surface (surface on the pressure surface side) of the spar members 31 and 32, respectively. A first outer skin 16 disposed so as to cover is adhered to the girder members 31 and 32.

図１４に示すブレードＢは、図１３に示すブレードＢに対して、上下に分離した桁部材３１，３２同士を互いに接続するウェブ３４を設けた構造を示している。ウェブ３４は、桁部材３１，３２における翼弦方向の略中央位置に配設されている。ウェブ３４の数は特に限定されるものではなく２個以上であってもよいが、１又は２個が適当である。こうしたウェブ３４は、上下の桁部材３１，３２間でせん断力の伝達を可能にするため、例えばコア３３にクラック等の損傷が発生した場合でも、桁３０による曲げ荷重の負担能力が低下しないという利点がある。つまり、この構造は、コア３３に多少の損傷が生じることを許容し得る構造である。 The blade B shown in FIG. 14 has a structure in which a web 34 is provided to connect the beam members 31 and 32 separated in the vertical direction to the blade B shown in FIG. The web 34 is disposed at a substantially central position in the chord direction in the beam members 31 and 32. The number of webs 34 is not particularly limited and may be two or more, but one or two is appropriate. Since such a web 34 enables transmission of shearing force between the upper and lower girder members 31 and 32, for example, even if damage such as cracks occurs in the core 33, the ability to bear the bending load by the girder 30 does not decrease. There are advantages. In other words, this structure is a structure that can allow some damage to the core 33.

また、図２〜１４に示す各ブレードＢにおいて、例えば図１５に示すように、その前縁部に、金属製の前縁保護シース１９１を取り付けるようにしてもよい。 Moreover, in each blade B shown in FIGS. 2 to 14, for example, as shown in FIG. 15, a metal leading edge protective sheath 191 may be attached to the leading edge portion.

次に、接着層の構成材料として、アクリル樹脂、ウレタン樹脂による制振効果を確認するために行った実施例について説明する。ここでは、高剛性の基材を複数用意し、その表面に、アクリル樹脂層又はポリウレタン樹脂層を形成したものを実施例とし、エポキシ樹脂層又はそうした合成樹脂層を形成しないものを比較例とした。そうして各試験片に対し加振試験を行い、その損失係数Ｑ^−１を計測した。 Next, examples carried out for confirming the vibration damping effect of acrylic resin and urethane resin as constituent materials of the adhesive layer will be described. Here, a plurality of high-rigidity substrates are prepared, and on the surface, an acrylic resin layer or a polyurethane resin layer is formed as an example, and an epoxy resin layer or a synthetic resin layer is not formed as a comparative example. . Then, an excitation test was performed on each test piece, and its loss factor Q ⁻¹ was measured.

具体的に実施例として、基材の片面にアクリル樹脂コーティング層を形成したもの（アクリル）、及び、基材の片面にポリウレタン樹脂コーティング層を形成したもの（ポリウレタン）をそれぞれ用意した。これに対し比較例としては、基材の片面にエポキシ樹脂コーティング層を形成したもの（エポキシ）、ステンレス鋼製の板状試験片（ステンレス）、炭素繊維を±４５°に織った織物を含むＣＦＲＰ製試験片（ＣＦＲＰ±４５°）、ＣＦＲＰ−ＵＤからなる試験片（ＣＦＲＰ−ＵＤ）、ポリパラフェニレンベンズオキサゾールの短繊維をエポキシ樹脂に混合した繊維強化プラスチックからなる試験片（ザイロン（R））及び、制振合金製の板状試験片（制振合金）をそれぞれ用意した。尚、コーティング層を形成した試験片についての加振試験は、当該試験片におけるコーティング層側の面に加速度センサを取り付ける一方、コーティング層を形成していない側の面に振動を与えるようにして行った。 Specifically, as an example, a material in which an acrylic resin coating layer was formed on one side of a base material (acrylic) and a material in which a polyurethane resin coating layer was formed on one side of a base material (polyurethane) were prepared. On the other hand, as a comparative example, a CFRP including an epoxy resin coating layer formed on one side of a base material (epoxy), a plate-shaped test piece made of stainless steel (stainless steel), and a woven fabric in which carbon fibers are woven at ± 45 °. Test piece made of CFRP ± 45 °, test piece made of CFRP-UD (CFRP-UD), test piece made of fiber reinforced plastic in which short fibers of polyparaphenylenebenzoxazole are mixed with epoxy resin (Zylon (R)) And the plate-shaped test piece (damping alloy) made from a damping alloy was prepared, respectively. The vibration test on the test piece on which the coating layer was formed was performed by attaching an acceleration sensor to the surface on the coating layer side of the test piece, while applying vibration to the surface on which the coating layer was not formed. It was.

図１６に、各例についての計測結果を、横軸を周波数、縦軸を損失係数として示す。これによると、各比較例（エポキシ、ＣＦＲＰ±４５°、ＣＦＲＰ−ＵＤ、制振合金及びステンレス）は損失係数が相対的に低く（０．０２以下）、制振効果が低いのに対し、各実施例（アクリル、ポリウレタン）は、損失係数が相対的に高く（０．０２〜０．２）、高い制振効果が得られている。ポリウレタンは特に、高周波数側において高い制振効果が得られている。従って、アクリル樹脂又はポリウレタン樹脂は、ブレードにおける制振層（接着層）として利用し得る。また、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維強化プラスチックもまた、制振効果が高いため、前述したように外皮やコアの構成材料として使用することにより、ブレードの制振特性が向上する。 FIG. 16 shows the measurement results for each example, with the horizontal axis representing frequency and the vertical axis representing loss factor. According to this, each comparative example (epoxy, CFRP ± 45 °, CFRP-UD, vibration damping alloy and stainless steel) has a relatively low loss factor (0.02 or less) and a low vibration damping effect. Examples (acrylic and polyurethane) have a relatively high loss factor (0.02 to 0.2), and a high vibration damping effect is obtained. Polyurethane has a particularly high damping effect on the high frequency side. Therefore, the acrylic resin or the polyurethane resin can be used as a vibration damping layer (adhesive layer) in the blade. In addition, since the polyparaphenylene benzoxazole fiber reinforced plastic also has a high vibration damping effect, the vibration damping characteristics of the blade are improved by using it as a constituent material of the outer skin or the core as described above.

また、コーティング層の構成材料としては、接着層ほどの接着強度を確保する必要がないため、より大きな損失係数を有する材料を選択することも可能である。例えば図１７は、ブレードのコーティング層を構成し得るポリウレタン樹脂コーティングの一例としての、商品名ノンブレンコートＡＣ−６（株式会社枚方技研製）の温度に対する損失係数の特性（周波数１１Ｈｚ）を示している。この材料は０．８程度の大きい損失係数を有している。従って、コーティング層の構成材料としては、接着層の構成材料とは異なり、その損失係数を０．０２〜０．８に設定してもよい。 Further, as the constituent material of the coating layer, it is not necessary to secure the adhesive strength as much as that of the adhesive layer, and therefore a material having a larger loss factor can be selected. For example, FIG. 17 shows a characteristic of a loss coefficient with respect to temperature (frequency 11 Hz) of a non-brene coat AC-6 (manufactured by Hirakata Giken Co., Ltd.) as an example of a polyurethane resin coating that can constitute a coating layer of a blade. Yes. This material has a large loss factor on the order of 0.8. Therefore, unlike the constituent material of the adhesive layer, the loss coefficient of the constituent material of the coating layer may be set to 0.02 to 0.8.

次に、ブレードの構造に関して、前述したような積層構造（実施例）と、制振合金製の単一構造（比較例）との比較を行った。図１８は、実施例として、ブレードの積層構造を模擬した試験片４の断面構造を示している。この実施例は、ＳＳ４００製（厚み９．１ｍｍ）の基材４１の両面に、アクリル樹脂系接着剤による接着層（厚み２．２ｍｍ）４２を設けて、ＣＦＲＰ／ＵＤ板（厚み２．２ｍｍ）４３をそれぞれ接合している。そのＣＦＲＰ／ＵＤ板４３の表面に対してさらに、アクリル樹脂系接着剤による接着層（厚み１．５ｍｍ）４４を設けて、ＣＦＲＰ／平織板（厚み１．１ｍｍ）４５を接合した上で、そのＣＦＲＰ／平織板４５の表面に、ポリウレタン樹脂コーティング（厚み１．０ｍｍ）４６を形成している。 Next, regarding the structure of the blade, a comparison was made between the laminated structure as described above (Example) and a single structure made of a damping alloy (Comparative Example). FIG. 18 shows a cross-sectional structure of a test piece 4 simulating a laminated structure of blades as an example. In this embodiment, an adhesive layer (thickness 2.2 mm) 42 made of an acrylic resin adhesive is provided on both surfaces of a base material 41 made of SS400 (thickness 9.1 mm), and a CFRP / UD plate (thickness 2.2 mm). 43 are respectively joined. An adhesive layer (thickness 1.5 mm) 44 made of an acrylic resin adhesive is further provided on the surface of the CFRP / UD plate 43 and a CFRP / plain weave plate (thickness 1.1 mm) 45 is joined. A polyurethane resin coating (thickness 1.0 mm) 46 is formed on the surface of the CFRP / plain weave plate 45.

この実施例と、比較例とに対してそれぞれ加振試験を行った結果を、図１９に示す。この図によると、実施例は、低周波数域から高周波数域の全域に亘って、比較例よりも高い損失係数を有し、制振特性が高いことがわかる。特に高周波数域においては、実施例と比較例との間の、損失係数の差が拡大する（例えば３〜４倍程度）傾向があり、実施例に係る積層構造は、高周波数域において特に制振効果が高くなることがわかる。 FIG. 19 shows the results of the vibration tests performed on this example and the comparative example. According to this figure, it turns out that an Example has a higher loss coefficient than a comparative example over the whole region of a low frequency region to a high frequency region, and has a high damping characteristic. Particularly in the high frequency range, the difference in loss coefficient between the example and the comparative example tends to increase (for example, about 3 to 4 times), and the laminated structure according to the example is particularly limited in the high frequency range. It can be seen that the vibration effect is increased.

これらの結果より、アクリル樹脂又はポリウレタン樹脂を含んで構成される層をブレードに設けることによって、ブレード及びそれを備えたプロペラの制振特性を向上させ得ることがわかる。 From these results, it is understood that the vibration damping characteristics of the blade and the propeller provided with the blade can be improved by providing the blade with a layer including an acrylic resin or a polyurethane resin.

以上説明したように、本発明は、高い制振特性を得ることができ、各種船舶のプロペラとして有用である。 As described above, the present invention can obtain high vibration damping characteristics and is useful as a propeller for various ships.

１０桁
１１第１の桁
１２第２の桁
１３接着層（制振層）
１４コア
１４１コア
１５コア
１５１コア
１６第１の外皮
１６１外皮
１６２外皮
１７接着層（制振層）
１７１接着層（制振層）
１８第２の外皮
１９コーティング層（制振層）
１９１前縁保護シース
２０接着層
２１第２の外皮
２２ファスナ
３０桁
３１桁部材
３２桁部材
３３コア
３４ウェブ
Ｂブレード
Ｈハブ
Ｐ船舶用プロペラ
10 digit 11 first digit 12 second digit 13 adhesive layer (damping layer)
14 Core 141 Core 15 Core 151 Core 16 First skin 161 Skin 162 Skin 17 Adhesive layer (damping layer)
171 Adhesive layer (damping layer)
18 Second skin 19 Coating layer (damping layer)
191 Leading edge protective sheath 20 Adhesive layer 21 Second skin 22 Fastener 30 Girder 31 Girder member 32 Girder member 33 Core 34 Web B Blade H Hub P Marine propeller

Claims

A marine propeller including a hub and a plurality of blades fixed to the hub and extending in a radial direction from the hub,
Each of the blades has a base end coupled to the hub and extending in the radial direction, and a girder configured such that the suction surface side and the pressure surface side of the transverse section thereof are part of the airfoil. And a skin disposed so as to cover the suction surface side and the pressure surface side of the girder, and a plurality of layers having different materials or structures from each other on each of the suction surface side and the pressure surface side It is configured to include a stacked layered structure,
At least at each of the suction surface side and the pressure surface side sandwiching the beam, an adhesive layer is provided between the beam and the outer skin so as to follow the airfoil and bonds two adjacent layers to each other. Have
The adhesive layer is a marine propeller that functions as a vibration damping layer that suppresses vibration of the blade by including an elastomer exhibiting viscoelasticity.

The marine propeller according to claim 1 ,
The thickness of the said adhesion layer is a ship propeller currently set to 2-10 mm .

In the marine propeller according to claim 1 or 2 ,
A marine propeller having a loss factor of 0.02 to 0.8 for the elastomer.

In the marine propeller according to any one of claims 1 to 3 ,
The adhesive layer is a marine propeller that includes an acrylic resin adhesive or a urethane resin adhesive.

In the marine propeller according to any one of claims 1 to 4 ,
Further comprising a coating layer constituting the outermost layer of the pre-Symbol blade,
The coding layer is a marine propeller that functions as the damping layer .

The marine propeller according to claim 5 ,
The coating layer is a marine propeller configured to include a polyurethane resin.

In the marine propeller according to any one of claims 1 to 6 ,
The digit comprises a first digit and a second digit superimposed on the outside of the first digit,
One of the adhesive layers functioning as the vibration damping layer is a marine propeller that is interposed between the first and second beams.

In the marine propeller according to any one of claims 1 to 7 ,
Each of the blades is a marine propeller configured to further include a leading edge protective sheath disposed at a leading edge portion thereof.