JP5770705B2 - 特に船舶のためのプロペラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に船舶、例えば艦船の駆動システムのためのもので、プロペラ軸を中心に回転可能なプロペラを含むプロペラ装置に関する。

ほとんどの船舶は、プロペラ軸を中心に回転可能なプロペラを含む駆動システムを含む。水は、回転するプロペラ（によって連結される)のプロペラ表面を通過して流れるときに加速化されて捩じれる。その結果、プロペラ逆流（ｂａｃｋｗａｓｈ）には乱流が発生し得る。この乱流は、概してハブの領域、又は船舶の進行方向から見るときのハブの下流、で特に激しいことが一般に知られている。この乱流は「ハブ渦流（ｈｕｂ ｖｏｒｔｅｘ）」とも言われており、駆動力にマイナスの影響を及ぼす。

ハブ渦流を低減してプロペラの効率を高めるために、例えば、特許文献１では、船舶の進行方向においてプロペラの下流（すなわち、プロペラハブ端部領域）に配置されるハブキャップに、固定型フィン又は流動案内フィンを設ける方式を提示し、当該フィンはプロペラハブに堅固に連結されてハブと一緒に回転する。フィンの放射状延長部は、実質的にハブ領域に限定される。プロペラと一緒に回転するハブキャップに固定型フィンを設けることによってハブ渦流が抑制され、それによりプロペラ駆動力の向上を達成することができる。

欧州特許出願公開第０２５５１３６（Ａ１）号明細書

本発明の目的は、ハブ渦流をより低減することができ、その結果、効率をより向上させることができるプロペラ装置を提供することにある。

本目的は、特に船舶の駆動システムのためのもので、プロペラ軸を中心に回転可能なプロペラを含み、少なくとも一つの回転翼フィン（ｒｏｔｏｒ ｆｉｎ）がさらに設けられるプロペラ装置によって達成される。回転翼フィンは、便宜的にはブレード型で構成され、プロペラ軸を中心に自由に回転可能に配置される。これによって、回転翼フィンは、自由回転方式又は無駆動機（ｄｒｉｖｅｌｅｓｓ）方式で構成される。すなわち、回転翼フィンは、プロペラ軸を中心にした回転のための別途の駆動機を備えておらず、プロペラ軸を中心にした回転のために、それぞれの一般的な周辺環境、特に一般的な水流によって任意に駆動される。便宜的には、少なくとも一つの回転翼フィンはプロペラ逆流側、つまり、（船舶）プロペラの逆流内、に配置される。すなわち、少なくとも一つの回転翼フィンは船舶の進行方向におけるプロペラの下流に配置される。したがって、プロペラの逆流が少なくとも一つの回転翼フィンに衝突するようになり、回転翼フィンは便宜的には当該作用を回転中に引き起こすように構成される。

回転翼フィンは、ハブ領域で渦流形成をする方式でプロペラ逆流に影響を及ぼすように、すなわち、ハブ渦流を低減させるように構成される。これは、例えば、回転翼フィンがハブ領域の流動内のプロペラによって印加される捩じれに対して逆捩じれ（ｃｏｕｎｔｅｒ―ｔｗｉｓｔ）を発生させ、ハブ領域で全体的にプロペラ流動の均質化がなされ、それにより、層流を形成させることによって達成することができる。この効果は、特に回転翼フィンの自由回転可能構成によって達成される。ハブキャップに堅固に固着されて必然的にプロペラと一緒に回転する従来技術で公知のフィンに比べると、本発明に係る自由回転可能なフィンは、装着部の構成及び流入（例えば、流入の速度や捩じれの程度など）に左右される可変的な回転速度を有する。これによって、プロペラ逆流の改善された流動パターンがハブ領域で成立され、結果として全般的な効率が向上する。その結果、プロペラの全般的な駆動力が永久的に改善される。一般に、自由に回転する少なくとも一つの回転翼フィンの回転速度は、プロペラの回転速度より低い。しかし、全ての作動状態で必ずしもそうではない。

少なくとも一つのフィンは、実質的にハブ領域のプロペラ流動のみに影響を与えるように意図されたものであるので、少なくとも一つの回転翼フィンの回転によって描かれる円状軌道がプロペラの直径より小さくなるようにさらに定められる。円状軌道は、プロペラ軸において半径方向から見ると、回転翼フィンの最外側先端部によって描かれる。ただし、概念的に形成された円状軌道は、回転翼フィンの１回の完全な回転によって生成される。すなわち、完全な回転中に少なくとも一つの回転翼フィンによってつながる回転翼フィンの表面は、プロペラによってつながるプロペラ表面より小さいか又は小さい直径を有する。したがって、回転翼フィンの長さは、プロペラブレードの長さより短い。回転翼フィンの直径をプロペラの直径より小さく制限することは、プロペラ逆流に対する影響が実質的にハブ領域に集中し、可能な限り、プロペラ逆流に対する望ましくない不利な影響が他の領域に発生することを防止する結果をもたらす。これと関連して、少なくとも一つの回転翼フィンの円状軌道の直径は、プロペラ直径の７５％未満、特に５５％未満、そして、特に３５％未満であることが特に有利である。回転翼フィンの直径がより大きくなり、結果的に、半径方向から見て個々の回転翼フィンブレードがより大きくなると、プロペラ流動に対するマイナスの影響が発生し、少なくとも一つの回転翼フィンに強度（ｓｔｒｅｎｇｔｈ）問題が発生する。

原則的に、回転翼フィンは、任意の適切な材料で製造することができる。望ましくは、ステンレス鋼又は他の適切な材料が回転翼フィンの製造に使用される。原則的に、重要な（些細でない）方式で流動に能動的に影響を及ぼすように構成される任意の案内本体（ｇｕｉｄｉｎｇ ｂｏｄｙ）を回転翼フィンとして使用することができる。特に、回転翼フィンをブレード型又はフィン型で構成することが便利である。例えば、回転翼フィンは、案内フィンの形態で構成することができる。また、回転翼フィンは、水中翼プロファイル（ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅ）で構成することもでき、そうでない場合もある。水中翼プロファイルで形成される場合、フィンは加圧側と吸入側とを有するようになるが、 吸入側は特に円弧状に外側に湾曲し、加圧側は実質的に平らに構成することができる。しかし、原則として、両方が全て実質的に平らなプロファイルを有する板（ｐｌａｔｅ）状構成、又はフィンの両方が全て湾曲型の構成も可能である。また、回転翼フィンのプロファイルは、その長さにわたって均一である場合もあり、異なる場合もある。特に、回転翼フィンのプロファイルは、フィンの縦方向から見ると、自体の内部に回転、すなわち、捩れることができる。

より望ましくは、少なくとも一つの回転翼フィンは一つの自由端を有する。この場合、自由端対向側の回転翼フィンの端部は、便宜的にはプロペラ軸を中心にした回転を可能にするピボットベアリングに固定される。したがって、自由端は、概してプロペラ軸から半径方向を見たとき、プロペラ軸から最も遠く離れている。「自由端」という用語は、他の構成要素に固定されない回転翼フィンの端部領域と理解しなければならない。特に、ノズル又はタービンリングが回転翼フィンの自由端領域の周囲に設けられないこと、すなわち、少なくとも一つの回転翼フィンがノズル又はタービンリングの内部に配置されないことが望ましい。

本発明に係るプロペラ装置は、特に固定型プロペラに適切である。「固定型プロペラ」という用語は、この場合、プロペラ軸を中心に回転可能であるが、船舶操向用方向舵軸を中心にピボット可能でないプロペラと理解しなければならない。

便宜的には、少なくとも一つの回転翼フィンは、プロペラのプロペラハブ又は当該ハブ領域に配置される。概して少なくとも一つの回転翼フィンは、自由回転可能に固定されるようにハブにも装着される。代案として、少なくとも一つの回転翼フィンは、ハブに配置される構成要素、例えば、分離型ハブ端部片などに配置することもできる。特に、回転翼フィンは便宜的には（自由）ハブ端部領域に配置される。

好適な実施例では、少なくとも一つの自由回転可能な回転翼フィンに加えて、プロペラと一緒に回転する少なくとも一つの固定翼（ｓｔａｔｏｒ ｆｉｎ）フィンが設けられる。便宜的には、少なくとも一つの固定翼フィンは、自由回転可能な回転翼フィンとプロペラとの間に配置される。これによって、好適な実施例では、少なくとも一つの固定翼フィンは軸方向においてプロペラの下流に配置され、次に、少なくとも一つの回転翼フィンは少なくとも一つの固定翼フィンの下流に配置される。「一緒に回転」という用語は、この場合、固定翼フィンが必然的にプロペラと共同モードで、すなわち、同一の速度と頻度数とで回転するという意味と理解しなければならない。したがって、便宜的には、固定翼フィンはプロペラ又はプロペラハブに直接連結される。この場合、その形状及び迎え角と関連して対応する固定翼フィンを構成することによって、プロペラ流動のある程度の捩じれ解除（ｕｎｔｗｉｓｔｉｎｇ）がハブ領域の範囲内で行われた後、前記流動が当該流動によって駆動される回転翼フィンに作用し、特に流動がより層流化されたり、ねじれ解除がなされたりするようにすることが有利である。

少なくとも一つの固定翼フィンは、フィン、すなわち、流動に相当な影響を及ぼすための案内フィンを含む。材料、形状又はその他の幾何学的構成と関連して、固定翼フィンも回転翼フィンに対して上述したように構成することが有利である。特に、回転翼フィンの場合と同様に、少なくとも一つの固定翼フィンのフィン又はフィンブレードの長さは、プロペラブレードの長さより長くないことが好適である。したがって、特に回転中に固定翼フィンによって描かれる円状軌道は、プロペラの直径より小さな直径である。固定翼フィンの円状軌道は、望ましくはプロペラの直径の7５％未満、特に望ましくは５５％未満、特に３５％未満である。また、固定翼フィンの長さは、半径方向から見ると、それぞれ回転翼フィンの長さに対応することができる。また、迎え角又は軸方向へのフィンの深さなどの他の寸法と構成様態とは、回転翼フィンと類似するか、同一である場合もあり、これと異なる場合もある。

更なる好適な実施例において、少なくとも一つの固定翼フィンは、軸方向から見ると、プロペラのプロペラブレードに対して所定角度だけオフセットされるように配列される。その結果、プロペラハブの円周にわたり、固定翼フィンは、プロペラブレードとは異なる位置でプロペラハブに固着する。いくつかの固定翼フィンが設けられる場合、好適には全ての固定翼フィンがプロペラブレードにオフセットされるように、特に望ましくはそれぞれ同一の間隔で配列されなければならない。オフセット配列により、より望ましい流体力学的効率が達成される。好適には、固定翼フィンは円周方向から見ると、二つのプロペラブレード間のほぼ中心に配置させる方式で配列される。本明細書において、「ほぼ中心に」という表現は、円周方向から見ると、固定翼フィンが（それぞれ固定翼フィンの中心点を基準にして）全体距離の２５％と７５％との間の範囲内で、望ましくは全体距離の３５％と６５％との間の範囲内で（それぞれプロペラブレード中心点から見ると）一つのプロペラブレードから他のプロペラブレードまでの距離上に配置されるという意味と理解しなければならない。

さらに好適な実施例では、多数の回転翼フィン及び／又は多数の固定翼フィンが設けられる。本好適な実施例において、複数の回転翼フィンと複数の固定翼フィンとは、便宜的には軸方向に同一の高さで配列され、円周にわたって分布される。円周にわたった分布とは、望ましくは均等、すなわち同一の間隔で行われる。便宜的には、回転翼フィン及び／又は固定翼フィンは、それぞれ構成（形状、大きさ、材料など）の面で同じに構成することができる。原則として、回転翼フィン及び／又は固定翼フィンの個数は制限されない。望ましくは２個〜７個の回転翼フィン及び／又は固定翼フィン、特に望ましくは３個〜５個の回転翼フィン及び／又は固定翼フィンが設けられる。特に回転翼フィン及び／又は固定翼フィンは、それぞれ同じの長さを有することができる。より好適には、回転翼フィン及び／又は固定翼フィンの個数はプロペラブレードの個数に対応させることができる。特に、同じ数の固定翼フィンとプロペラブレードとを設ける場合は、プロペラブレードにオフセットされるように、すなわち、軸方向から見るとそれぞれ一つの固定翼フィンが二つのプロペラブレード間に配置されるように配列することが望ましい。このように配列することで、特に好適には、固定翼の特に効率的な調節又は整列がなされるようにプロペラの乱流逆流に位置するプロペラブレードのそれぞれの小領域（ｓｕｂｒｅｇｉｏｎ）を固定翼にそれぞれ割り当てることができる。

さらに好適な実施例では、少なくとも一つの回転翼フィン及び／又は少なくとも一つの固定翼フィンがプロペラ軸に対して所定の迎え角で配置される。迎え角は、例えば断面図でフィンの縦軸とプロペラ軸又はプロペラに対して平行な線との間に含まれる。個々の回転翼フィン及び／又は固定翼フィンは、同一な又は異なる迎え角をそれぞれ有することができる。所定の迎え角で全ての回転翼フィンを配列し、これと異なる所定の迎え角で全ての固定翼フィンを配列することも可能である。固定翼フィン及び回転翼フィンの調節は、望ましくは同じの方向に、例えば全て左舷（ｐｏｒｔ）に又は全て右舷（ｓｔａｒｂｏａｒｄ）に、達成される。一つのプロペラブレードが固定翼フィン及び／又は回転翼フィンと同じ方向に調節されることも望ましい。固定翼フィン及び／又は回転翼フィンは、プロペラブレードと同じの迎え角を有することも、これと異なる迎え角を有することもできる。個々の回転翼フィン及び／又は固定翼フィンがそれ自体で回転、すなわち捩じれるように構成される場合は、個々のフィンに対してそれぞれ異なる迎え角をセクション別に獲得することができる。特に、迎え角は１０ °と８０°との間、望ましくは２５°と７０°との間、特に望ましくは４０°と６０°との間である。固定翼フィン及び／又は回転翼フィンは、望ましくはその迎え角に対して固定されるように配列される。しかし、原則として迎え角を調節できるようにする調節可能な配列も実行可能である。所定の迎え角を設けることによって、流動に対する特定影響及びこれによる特に効率的な捩じれ解除を簡単な方式で達成することができる。最適な迎え角は、特定の状況（例えば、プロペラの大きさ、プロペラの速度、プロペラブレードのプロファイルなど）に応じてプロペラ装置ごとに変えることができる。

便宜的には、少なくとも一つの回転翼フィン及び／又は少なくとも一つの固定翼フィンは、プロペラ軸に対して半径方向に延長される。

好ましい実施例では、プロペラのプロペラハブの前端部側、すなわち、自由端に配置され、プロペラハブに堅固に連結される固定翼本体が設けられる。少なくとも一つの固定翼フィンは、固定翼本体に配置され、便宜的には固定翼本体に固定される。少なくとも一つの固定翼フィンと固定翼本体とは一体型ユニットとして形成することができる。これによって、固定翼フィンはプロペラハブと一体型又は単一体で構成される必要がなく、別途の構成要素として製造され、例えば、ボルトなどの適切な連結手段を使用してプロペラハブに連結すればよいので、プロペラ装置の製造が簡単になる。また、これは比較的簡単な改造（ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｉｎｇ）の可能性を提供する。

少なくとも一つの固定翼フィンのためのベアリングは、便宜的には水潤滑式（ｗａｔｅｒ―ｌｕｂｒｉｃａｔｅｄ）で構成される。これによって、ベアリングはオイル潤滑式でないだけでなく、閉鎖又は密封されるように構成されることもない。これは、複雑な潤滑／密封システムを設ける必要がなく、ベアリングの製造及び維持補修の費用が低減されるという利点を有する。また、ベアリングは、望ましくは軸方向及び半径方向の組み合わせ型ベアリングとして構成される。しかし、半径方向及び軸方向に回転翼フィンを装着するための二つ以上の分離型ベアリングを原則として設けることも可能である。

以下の（ｉ）及び（ii）を併せた構成を採用することができる。
（ｉ）プロペラ軸を中心に回転可能なプロペラを含み、船舶の駆動システムのためのプロペラ装置であって、プロペラ軸を中心に自由に回転可能に配置される少なくとも一つの回転翼フィンが設けられ、少なくとも一つの回転翼フィンの回転によって描かれる円状軌道の直径はプロペラの直径より小さく、少なくとも一つの回転翼フィンの円状軌道の直径はプロペラの直径の５５％未満であり、プロペラと一緒に回転する少なくとも一つの固定翼フィンが軸方向においてプロペラの下流に設けられ、少なくとも一つの固定翼フィンは固定翼本体に配置され、固定翼本体はプロペラのプロペラハブの軸方向においてプロペラの下流に配置され且つプロペラハブに堅固に連結されている。
（ii）摩擦ベアリングは、少なくとも一つの回転翼フィンを装着するためにプロペラハブ又は固定翼本体に設ける。
（ｉ）及び（ii）の構成に加えて（iii）の構成を加えることができる。
（iii）摩擦ベアリングはプロペラハブ又は固定翼本体に堅固に付着する第１のベアリング要素と第２のベアリング要素とを含み、第２のベアリング要素は、第１のベアリング要素に対して移動可能であって、少なくとも一つの回転翼フィンは第２のベアリング要素に堅固に付着する。
ベアリングは、望ましくは摩擦ベアリングとして構成され、プロペラハブ又は固定翼本体に設けられる。特に望ましくは、ベアリングは自己潤滑式（ｓｅｌｆ―ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ）で構成することができる。自己潤滑式ベアリングは、一般に乾式摩擦が本ベアリングに発生するので、「乾式摩擦ベアリング」とも称される。これは、ベアリングパートナーのうち一つ又は二つのベアリング要素中の一つの自己潤滑物性による。固体潤滑剤がベアリングの製造材料に封入されて提供され、これによって、固体潤滑剤が作動中の微細摩耗によって表面に到逹して摩擦及び摩耗を低減するので、本ベアリングは追加的な潤滑又は潤滑剤を用いることなく機能する。便宜的には、互いに対して移動可能な二つのベアリング要素のうち一つは、自己潤滑式ベアリングを形成するようにプラスチックやプラスチック複合材及び／又はセラミック構造材で製造される。望ましくは、ベアリングの一部又は二つのベアリング要素のうち一つはＰＴｆＥ又はＡＣＭで形成することができる。黒鉛含有材料を使用することも可能である。他のベアリング部分又はベアリングパートナーは、望ましくは金属、例えば青銅又は黄銅で形成される。これによって、潤滑膜などを提供するために如何なる追加的な手段も設ける必要がなく、如何なる外部潤滑剤も提供する必要がないので、ベアリングの構造は単純化される。例えば、グリースなどの滑剤がベアリングから海水に入ることは不可能であるので、これは生態学的な面でも有利である。移動可能な第２のベアリング部分又はベアリングパートナーは、望ましくはベアリングリング、特に青銅ベアリングとして構成することができ、少なくとも一つの回転翼フィンは便宜的には第２のベアリング要素に堅固に固着する。

さらに好適な実施例において、少なくとも一つの回転翼フィンは軸方向においてプロペラから近距離に配置される。特に、当該距離はプロペラ直径の最大０．８倍、望ましくはプロペラ直径の最大０．５倍、特に望ましくはプロペラ直径の最大０．３倍である。本明細書の詳細な説明において、測定はプロペラ又は少なくとも一つの回転翼フィンの中心からそれぞれ行うことができる。選択的に、プロペラ直径の０．２倍以下の距離に配列を行うことができる。便宜的には、少なくとも一つの回転翼フィンの配列は、プロペラ逆流側のプロペラから近距離に行うことができる。

プロペラ装置の側面図である。 図１のプロペラ装置の斜視図である。 図１のプロペラ装置の正面図である。 図１のプロペラ装置の部分断面図である。 固定翼フィンがプロペラブレードにオフセットされるように配列されるプロペラ装置の正面図である。

本発明について、図示している代表的な実施例を用い、以下に詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係るプロペラ装置１００の側面図、斜視図、及び正面図である。プロペラ装置１００は、プロペラシャフト（図示せず）に堅固に連結されるプロペラハブ１１を含む船舶のプロペラ１０を含む。プロペラシャフトは、プロペラ軸１３に沿って延長される。プロペラシャフトは、本明細書では、船尾管として構成されるシャフトベアリング１２に装着される。プロペラハブ１１は、シャフトベアリング１２の端部に配置される。５個のプロペラブレード１４がプロペラ軸１３に対して半径方向にプロペラハブ１１から突出する。プロペラブレード１４は、プロペラハブ１１の円周にわたって均等に分布するように配列される。また、それぞれのプロペラブレード１４は、プロペラ軸１３に対して所定の迎え角を有し、プロペラブレード１４の部分によってそれぞれ異なる迎え角が存在するように、半径方向から見ると、その長さにわたって自体の内部に回転、又は、ツイストされる。しかし、個々のプロペラブレード１４の形状はそれぞれ同一である。５個の固定翼フィン２０は、船舶の進行方向１５から見ると、プロペラ１０の下流に配置される。「船舶の進行方向」という用語は、本明細書では前進移動時の船舶又は船の進行方向と理解しなければならない。固定翼フィン２０は、プロペラハブ１１に堅固に連結される固定翼本体２１（図４参照）に順に配置される。したがって、固定翼フィン２０は、プロペラシャフトが回転する間、プロペラハブ１１と、そして必然的にプロペラ１０と共に回転するようになる。固定翼フィン２０は、実質的に両側フィンの側面が平らな板状（フィン）本体として形成される。固定翼フィン２０は、プロペラ軸１３に対して所定の迎え角を有する。当該迎え角は約４５°である。固定翼フィンの迎え角は、プロペラブレードの平均迎え角より大きい。

船舶の進行方向１５から見ると、５個の回転翼フィン３０が固定翼フィン２０の下流にさらに設けられる。回転翼フィン３０は、摩擦ベアリング４０のベアリングリング４１に堅固に取り付けられる（特に図４参照）。回転翼フィン３０は、ベアリングリング４１の周囲に均等な間隔で分布されるように配列され、プロペラ軸１３を中心に自由に回転可能である。また、回転翼フィン３０は、プロペラ軸１３に対して所定の迎え角を有する平らな側面が設けられる板状の案内本体又はフィン本体として構成される。当該迎え角は、固定翼フィン２０又はプロペラブレード１４の方向と同一の方向を有するが、回転翼フィン３０の迎え角は、固定翼フィン２０又はプロペラブレード１４の迎え角より小さい値を有する。個々の回転翼フィン３０は、その形態及び迎え角において同一に構成される。回転翼フィン３０及び固定翼フィン２０は、いずれもステンレス鋼で製造される。ベアリングリング４１は青銅からなる。特に、図３において、固定翼フィン２０及び回転翼フィン３０の半径長さはほぼ同一であり、一つのフィン２０、３０の長さは、プロペラブレード１４の長さの約１０％〜２０％、特に約１５％に過ぎないことが分かる。したがって、回転翼フィン３０の回転によって描かれる円状軌道の直径３１は、プロペラ１０の直径１６より遥かに小さい。特に、回転翼フィン３０の直径３１は、プロペラ１０の直径１６の約２５％に過ぎない。互いに類似する半径長さにより、回転翼フィン３０の直径３１は、固定翼フィン２０によって描かれる円状軌道の直径にほぼ対応する。個々の固定翼フィン２０は、軸方向にプロペラブレード１４のほぼ間近の下流にそれぞれ配列される。

図４は、船舶の進行方向１５から見たときのプロペラ装置１００の後方部に対する断面図である。固定翼本体２１は、プロペラハブ１１の前方側端部領域１１ａに配置される。固定翼本体２１は、ハブ１１に連結される領域でプロペラハブ１１の直径と類似する直径を有する。軸方向にさらに進行すると、固定翼本体２１はテーパリング部２２を有する。テーパリング部は、固定翼本体２１の他の領域と同様に円筒状に構成される。したがって、固定翼本体２１の階段状の外部輪郭は、テーパリング領域２２にわたって側方に突出する外部領域２３によって獲得される。連結手段、すなわちボルト２４は、外部領域２３を通過して案内され、当該連結手段は、プロペラハブ１１へと延長され、プロペラハブ１１に固定翼本体２１を堅固に連結する。固定翼フィン２０は、固定翼本体２１の外部領域２３から半径方向外側に突出する。固定翼フィンは、望ましくは、固定翼本体２１と一体型で形成される。固定翼フィン２０は、実質的に矩形状の外形を有し、ハブ１１から遠く配置される二つのコーナー領域２０１、２０２はラウンド状に構成される。固定翼フィン２０の前方小領域２０３は、プロペラハブ１１の小領域を超えて突出する。（軸方向において下流から）他側に向かって、固定翼フィン２０は、固定翼本体２１の外部領域２３にほぼ平らに終端する。

固定翼本体２１のテーパリング部分２２は、円周面２２１及び前方側表面２２２を有する。プラスチックからなるベアリングスリーブ４２は、円周面２２１に堅固に取り付けられる。青銅で製造される回転翼フィン３０のベアリングリング４１がベアリングスリーブ４２にさらに配置される。全体的な自己潤滑式摩擦ベアリング４０が獲得されるように、ベアリングスリーブ４２は自己潤滑特性を有する。回転翼フィン３０は、ベアリングスリーブ４２上でベアリングリング４１と共に自由に回転する。ベアリングリング４１も自己潤滑式プラスチック材料で形成され、軸方向から見るとプロペラ軸１３に対して垂直に配列される二つのベアリングリング４３、４４に接する。この場合、ベアリングリング４３は、固定翼本体２１の外部領域部分２３の前面に固定されるように配列される。その一方、固定翼本体のテーパリング部２２にボルト５１によって固定され、前方側表面２２２に接する端部キャップ５０に、ベアリングリング４４は固定されるように配列される。したがって、摩擦ベアリング４０は、ベアリングスリーブ４２、回転翼フィン３０が取り付けられるベアリングリング４１、及びプロペラ軸１３に対して横方向に配列される二つのベアリングリング４３、４４で構成される。したがって、摩擦ベアリング４０は、軸方向及び半径方向組み合わせ型ベアリングとして構成される。

回転翼フィン３０は実質的に矩形状の外形を有し、プロペラハブ１１又は固定翼本体２１から遠く配列される二つのコーナー領域３０１、３０２はラウンド状に構成される。後方小領域３０３は、端部キャップ５０から突出し、当該端部キャップとほぼ平らに終端する。対向側（軸方向から見ると上流）では、回転翼フィン３０の前縁３０４が固定翼フィンの後縁２０４のほぼ間近の下流に配置される。すなわち、固定翼フィン２０及び回転翼フィン３０は、軸方向で互いにすぐ後に続く。また、固定翼フィン２０は、プロペラ１０から極めて短い距離にのみ配置される。

図５は、プロペラブレード１４にオフセットされるように配列される固定翼フィン２０を備えた、本発明に係るプロペラ装置１００の正面図である。周方向で、固定翼フィン２０は二つのプロペラブレード１４間のほぼ中心に配置される。すなわち、固定翼フィン２０は、周方向で、一つのプロペラブレード１４から次のプロペラブレード１４までに至る距離上に配置される。一つのプロペラブレード１４から他のプロペラブレードまでの距離は、周方向で第１のプロペラブレード１４ａのプロペラブレード中心点ＣＰ１から第２のプロペラブレード１４ｂのプロペラブレード中心点ＣＰ２までを測定される。固定翼フィン２０の中心点ＣＰ３が第１のプロペラブレード中心点ＣＰ１と第２のプロペラブレード中心点ＣＰ２との間の周方向距離上に（又は周方向距離に対して同心線及び平行線上に）配列されるとき、固定翼フィン２０は二つのプロペラブレード１４ａ、１４ｂ間に配置される。一般的に、中心点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３は、プロペラ軸１３の方向から見ると、プロペラブレード１４又は固定翼フィン２０によってカバーされる領域の幾何中心と定義することができる。しかし、中心点は、プロペラブレード１４又は固定翼フィン２０の質量中心と定義することもできる。もちろん、他の定義も可能である。したがって、プロペラ軸１３と第１のプロペラブレード中心点ＣＰ１を通過する第１の線Ｌ１、プロペラ軸１３と第２のプロペラブレード中心点ＣＰ２を通過する第２の線Ｌ２、及びプロペラ軸１３と固定翼フィン中心点ＣＰ３を通過する第３の線Ｌ３を仮想する場合、線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、プロペラ軸１３と直角をなしてそれぞれ半径方向外側に延長され、第１及び第２の線Ｌ１、Ｌ２の間の第１の角度Ａ１は、第３の線Ｌ３によってほぼ同一の値を有する二つの角度、すなわち、第２の角度Ａ２と第３の角度Ａ３とに分割される。ここで、ほぼ同一であるということは、第２の角度Ａ２（又は等価的に補足する角Ａ３）が第１の角度Ａ１の２５％〜７５％の範囲にあることを意味する。

特に、図１及び図２では、プロペラハブ１１、固定翼本体２１、ベアリングリング４１及び端部キャップ５０を含むシステムのために、全体的に閉鎖された無段（ｓｔｅｐ―ｆｒｅｅ）プロファイルが獲得され、このような点で簡素化されることを確認することができる。

１００：プロペラ装置、１０：プロペラ、１１：プロペラハブ、１１ａ：ハブ前面、１２：シャフトベアリング、１３：プロペラ軸、１４：プロペラブレード、１４ａ：第１のプロペラブレード、１４ｂ：第２のプロペラブレード、１５：船舶の移動方向、１６：プロペラ直径、２０：固定翼フィン、２０１、２０１：コーナー領域、２０３：前方小領域、２０４：後縁、２１：固定翼本体、２２：テーパリング、２２１：円周面、２２２：前方側表面、２３：外部領域、２４：ボルト、３０：回転翼フィン、３０１、３０２：コーナー領域、３０３：後方小領域、３０４：前縁、３１：回転翼フィンの（円状軌道）直径、４０：摩擦ベアリング、４１：ベアリングリング、４２：ベアリングスリーブ、４３、４４：ベアリングリング、５０：端部キャップ、５１：ボルト、ＣＰ１：第１のプロペラブレードの中心点、ＣＰ２：第２のプロペラブレードの中心点、ＣＰ３：固定翼フィンの中心点、Ｌ１：第１の中心点を通過する第１の線、Ｌ２：第２の中心点を通過する第２の線、Ｌ３：第３の中心点を通過する第３の線、Ａ１：第１及び第２線の間に囲まれる角度、Ａ２：第１及び第３の線の間に囲まれる角度、Ａ３：第２及び第３の線の間に囲まれる角度

Claims (12)

1. プロペラ軸（１３）を中心に回転可能なプロペラ（１０）を含み、船舶の駆動システムのためのプロペラ装置（１００）であって、プロペラ軸（１３）を中心に自由に回転可能に配置される少なくとも一つの回転翼フィン（３０）が設けられ、前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）の回転によって描かれる円状軌道の直径（３１）は前記プロペラ（１０）の直径（１６）より小さく、前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）の円状軌道の直径（３１）は前記プロペラ（１０）の直径（１６）の５５％未満であり、前記プロペラ（１０）と一緒に回転する少なくとも一つの固定翼フィン（２０）が軸方向においてプロペラの下流に設けられ、前記少なくとも一つの固定翼フィン（２０）は固定翼本体（２１）に配置され、前記固定翼本体（２１）は前記プロペラ（１０）のプロペラハブ（１１）の軸方向においてプロペラの下流に配置され且つ前記プロペラハブ（１１）に堅固に連結されることを特徴とするプロペラ装置。
2. 前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）の円状軌道の直径（３１）は、前記プロペラ（１０）の直径（１６）の３５％未満であることを特徴とする、請求項１に記載のプロペラ装置。
3. 前記少なくとも一つの固定翼フィン（２０）は、前記自由に回転可能な少なくとも一つの回転翼フィン（３０）と前記プロペラ（１０）との間に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプロペラ装置。
4. 前記少なくとも一つの固定翼フィンの回転によって描かれる前記円状軌道の直径は、前記プロペラ（１０）の直径（１６）の７５％未満であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロペラ装置。
5. 前記少なくとも一つの固定翼フィン（２０）は、軸方向から見たとき、前記プロペラ（１０）のプロペラブレード（１４）に対して所定角度でオフセットされるように配列されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロペラ装置。
6. 前記プロペラ軸（１３）を中心に周方向に分布されるように配列される多数の回転翼フィン（３０）及び／又は固定翼フィン（２０）が設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロペラ装置。
7. 前記回転翼フィン（３０）及び／又は固定翼フィン（２０）の個数は、前記プロペラ（１０）のプロペラブレード（１４）の個数に対応することを特徴とする、請求項６に記載のプロペラ装置。
8. 前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）及び／又は前記少なくとも一つの固定翼フィン（２０）はプロペラ軸に対して所定の迎え角を有し、前記迎え角は１０°〜８０°であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロペラ装置。
9. 前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）及び／又は前記少なくとも一つの固定翼フィン（２０）は、前記プロペラ軸（１３）に対して半径方向に延長されるように配列されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロペラ装置。
10. 摩擦ベアリング（４０）は、前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）を装着するために前記プロペラハブ（１１）又は前記固定翼本体（２１）に設けられることを特徴とする、請求項２〜９のいずれか１項に記載のプロペラ装置。
11. 以下の（ｉ）及び（ｉｉ）の少なくとも一方を有し、（ｉ）を有するときは（ｉｉｉ）を有してもよいことを特徴とする、請求項１０に記載のプロペラ装置。
    （ｉ）前記摩擦ベアリング（４０）は、前記プロペラハブ（１１）又は前記固定翼本体（２１）に堅固に付着する第１のベアリング要素と第２のベアリング要素とを含み、前記第２のベアリング要素は、前記第１のベアリング要素に対して移動可能であって、前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）は前記第２のベアリング要素に堅固に付着する。
    （ｉｉ）前記摩擦ベアリング（４０）は自己潤滑式摩擦ベアリングである。
    （ｉｉｉ）前記第２のベアリング要素はベアリングリング（４１）である。
12. 前記少なくとも一つの回転翼フィン（３０）は、前記プロペラ軸（１３）の方向に前記プロペラ（１０）から、前記プロペラ直径（１６）の最大０．８倍の距離に配置されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプロペラ装置。

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