JP6605272B2 - 船舶用可変ピッチプロペラ - Google Patents

Description

本発明は、船舶用可変ピッチプロペラに関するものである。

船舶用プロペラでガラス繊維や炭素繊維を混入した繊維強化プラスチック製ブレードを使用したものは存在する(特許文献１)。軽量にできるのが利点であるが、特に可変ピッチプロぺラは変節機構等があって重量が重くなるから、その長所を享受できる。一方、可変ピッチプロぺラで繊維強化プラスチック製ブレードを採用したものも存在する(特許文献２)。しかし、この先行例のものはスラスター用のものであり、繊維強化プラスチック製ブレードの弾性変形を利用してピッチ分布が半径によって変わることでキャビテーションの抑制や効率向上を狙ったものであり、ブレードの取付け構造については言及していない。

さらに、繊維強化プラスチック製ブレードであまり大型のものは採用できない。その理由の一つとしてプロペラボスに対する取り付けの問題がある。プロペラボスは一般的には金属製であるから、繊維強化プラスチック製ブレードとは溶接等では結合できない。そこで、ボルトやカム等の機械的な締結具を使用することになるが、繊維強化プラスチックにねじ孔や係止部材を形成しても強度的に不安がある。このため、ボルトを差し通してナットに締め込むことになるが、水の抵抗を考えると、ナットを露出させたり、挿入孔を形成したりするのは好ましくない。

特開２０１２−０６６６９ 特開平１１−１８０３９４

本発明は、繊維強化プラスチック製ブレードを用いた可変ピッチプロペラに関するものであり、ブレードをプロペラボスに取り付ける構造に工夫を凝らし、大型の繊維強化プラスチック製ブレードであってもプロペラボスに強固に取り付けられるようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、プロペラボスの外周に複数の繊維強化プラスチック製ブレードを放射状に突出させ、各ブレードを変節機構によってブレード軸を中心に回転させてブレードのピッチを変更する船舶用可変ピッチプロペラにおいて、
プロペラボスのブレードの位置にボアを形成し、ボアに外周に径小部を形成したパームを嵌合するとともに、パームの頂面にブレードの底面に突出させた直方体形状の根部を挿入し、根部に金属体を存在させてパームの底面からボルトを金属体にねじ込んでブレードをパームに固定する一方、プロペラボスをプロペラボス前部とプロペラボス後部とに分割して内部に空間を形成する他、パームの径小部にプロペラボス前部とプロペラボス後部とをパームを回転可能に前後から嵌合し、プロペラボスの空間にブレードを回転させる変節機構を組み込んだことを特徴とする船舶用可変ピッチプロペラ。

また、本発明は、以上の船舶用可変ピッチプロペラにおいて、請求項２に記載した、ブレードの根部にプロペラ軸と平行に一つ又は複数の孔をあけ、孔に軸心と直角にねじ孔を形成した金属製のピンを挿入して金属体とした構成、請求項３に記載した、根部に直接ねじ孔を形成し、ねじ孔にねじ孔強化材をねじ込んだ構成、請求項４に記載した、ボルトに代えてブレードの根部とパームとをプロペラ軸方向のピンで結合した構成、請求項５に記載した、ブレードの根部をパームに挿入するとともに、ブレードのプロペラボスから露出した部分を上細のテーパにし、テーパ部分をテーパに沿う内周を有する分割されたキャップで覆った構成を提供する。

本発明によると、プロペラボスにパームを取り付け、このパームに繊維強化プラスチック製ブレードを取り付けたものであるから、両者の取付けにパームが介在し、プロペラボスと繊維強化プラスチック製ブレードの結合の選択肢が増し、かつ固定を強固にすることができる。このため、大型の繊維強化プラスチック製ブレードの取付けが可能になる。具体的には、繊維強化プラスチック製ブレードに金属製のピンを挿入し、このピンとパームとをボルトで締結することで、金属対金属の結合になる。加えてパームには径小部が形成され、ここを前後に分割したプロペラボス前部と後部とを突入させて回転可能に挟み付けたものであるから、ともに金属対金属の組み合わせになるとともに、この構造のみでパームのプロペラボスからの抜去が防止できる。

本発明に係る繊維強化プラスチック製プロペラの一部平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ部の拡大図である。 プロペラボスの一方を離した状態の繊維強化プラスチック製プロペラの一部平面図である。 本発明に係る繊維強化プラスチック製プロペラとパームの関係を示す斜視図である。 パームに対するブレードの取付けを示す断面図である。 パームに対するブレードの取付けを示す断面図である。

以下、以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る繊維強化プラスチック製プロぺラの一部平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図３のＣ部の拡大図、図５はプロペラボスを分離した状態の平面図、図６は樹脂製プロペラとパームの関係を示す斜視図である。プロペラはプロペラ軸１の軸端にプロペラボス２を固嵌しており、プロペラボス２から複数のプレード３(本例では四本)が放射状に突出する周知の形状をしている。この場合、プロペラボス２は銅合金等の金属製であり、プレード３は炭素繊維やガラス繊維が含まれた繊維強化プラスチック製である。

プロペラボス(以下、単にボスという)２の外周には繊維強化プラスチック製ブレード(以下、単にブレードという)３が設けられる位置にボア４を形成しており、ボア４の中にブレード３の支持部材である金属製のパーム５を挿入する。この場合、パーム５は途中に括れた径小部６を形成しており、径小部６をボス２が保持する。この保持の仕方としてボス２をボス前部２aとボス後部２bのように前後に分割し、これらを径小部６に前後から突入して挟み付ける。これによると、パーム５はボス２の中で回転できるが、ボス２やブレード３の組付けは、ブレード３の底面にプロペラ軸１と平行方向が幅広になった直方体形状をした根部７を形成し、この根部７をパーム５の頂面に形成したグルーブ８に埋め込む。

これだけでは固定が十分ではないのでパーム５に対してボルト９で固定する。ただ、繊維強化プラスチックといえどもこれに直接ねじ孔等を形成したのでは強度的に弱いため、次のような構造にしている。それは、根部７の薄肉方向に一つ又は複数の孔１０を形成し、この孔１０にプロペラ軸１の軸心と直角にねじ孔１１を形成した金属製のピン１２を挿入し、パーム５の底面からボルト９をねじ孔１１にねじ込むのである。これによると、金属対金属のボルト締めになるので強固に接続できる。なお、孔１０の代わりにねじ孔にすると工作が容易になるが、これだけでは上記したように強度的に弱い。そこで、「ヘリサート」(登録商標)のようなねじ孔強化材で補強してもよい。

以上のようにしてブレード３を組み付けたパーム５をボア４に挿入し、パーム５の径小部６をボス前部２aとボス後部２bとで前後に挟み込む。この場合、ボス２の合せ面(分割面)２c はプロペラ軸１の直角方向となるが、これによってパーム５はボス２から抜け出ることなく保持される(これ以外の固定構造を必要としない)。本例のブレード３は可変ピッチであるから、パーム５の軸心(プレード３の軸心でもある)廻りの回転(自転)は許容される必要がある。この点で、ボス前部２aとボス後部２bとによるパーム５の径小部６の挟み付けは締め付けであってはならない。つまり、挟み付けのときにはボス２の合せ面２cは当たっていてパーム５との間に若干のクリアランスがなければならない。

次に、ボス２の合せ面２cの両側にはプロペラ軸１方向にねじ孔１３が形成されているから、これにねじ１４を通してボス前後２ａ、２ｂを結合する。ところで、ブレード３の根部７とパーム５の嵌合面、パーム５とボス２との接触面には海水が浸入して来るのでシールをしておく。具体的には、ブレード３の根部７とパーム５の嵌合面には、ボルト９の頭部を収容するボックス１５をシールをしたキヤップ１６で塞ぎ、パーム５とプロペラボス２との接触面には、シールをしたシールリング１７で密封性を図っている。

図７はパーム５とブレード３の取付けを示す他の例の断面図であるが、ブレード３の根部７をパーム５のグルーブ８に緊く嵌め込み、パーム５と根部７にかけて挿通孔２３を形成し、ここにピン２４を通して固定したものである。複数本のボルト９によるものよりも加工も施工も容易である。ただ、ピン２４は挿通孔２３から抜け出てはならないので、何らかの抜止め防止を図る必要がある。なお、挿通孔２３を貫通させてしまうと、海水が浸入して来る虞があるので、途中で止めるのが考えられる。この場合、片方だけはピン２４を挿入するために外面に開口している必要があるので、ピン２４を挿入後、余った部分(ピン２４を挿通孔２３よりも短くする)に緊い盲蓋等（図示省略）をしておく。一方、貫通させてもよく、この場合の盲蓋はピン２４の両側に設けることになる。

図８も同様であるが、ブレード３のパーム５から露出する部分を上細のテーパにし、このテーパ部分にテーパに沿う内周を有する分割されたキャップ２５を被せ、キャップ２５をボルト２６でパーム５に固定(抜止め防止)したものである。これによると、ボルト９によるものよりも加工、施工ともに容易であるし、パーム５に径小部６は必要ない。

本例のプロペラは可変ピッチプロペラであることは前述したが、そのための構造も組み込まれる。ブレード３のピッチを可変とする機構は種々の構造のものが知られており、そのいずれによってもよい。本例では、プロペラボス２の中心に空間１８を形成し、ここにパーム５の裏面の偏心位置に形成したノッチ１９に変節機構２０のピン２１を挿入してピン２１を変節用のロッド２７を固嵌するスリーブ２２で押し引きしてブレード３をブレード軸の回りに回転するカム方式のものを示した。

なお、以上は、可変ピッチプロペラの説明であるが、金属に樹脂を強固に固定できる特徴を生かして変節機構２０に関連する構造を省略した固定ピッチプロペラに適用もできる。具体的には、ブレード３、パーム５及びボルト９はそのまま用い、パーム５をボス２に固定すればよい。これによれば製作後でも両者の転換が可能である。

１ プロペラ軸
２ プロペラボス
２a アウターハブ前部
２b アウターハブ後部
２c プロペラボスの合せ面
３ ブレード
４ ボア
５ パーム
６ 径小部
７ 根部
８ グルーブ
９ ボルト
１０ 孔
１１ ねじ孔
１２ ピン
１３ ねじ孔
１４ ねじ
１５ ボックス
１６ キャップ
１７ シールリング
１８ 空間
１９ ノッチ
２０ 変節機構
２１ ピン
２２ スリーブ
２３ 挿通孔
２４ ピン
２５ キャップ
２６ ボルト
２７ 変節用ロッド

Claims (5)

1. プロペラボスの外周に複数の繊維強化プラスチック製ブレードを放射状に突出させ、各ブレードを変節機構によってブレード軸を中心に回転させてブレードのピッチを変更する船舶用可変ピッチプロペラにおいて、
   プロペラボスのブレードの位置にボアを形成し、ボアに外周に径小部を形成したパームを嵌合するとともに、パームの頂面にブレードの底面に突出させた直方体形状の根部を挿入し、根部に金属体を存在させてパームの底面からボルトを金属体にねじ込んでブレードをパームに固定する一方、プロペラボスをプロペラボス前部とプロペラボス後部とに分割して内部に空間を形成する他、パームの径小部にプロペラボス前部とプロペラボス後部とをパームを回転可能に前後から嵌合し、プロペラボスの空間にブレードを回転させる変節機構を組み込んだことを特徴とする船舶用可変ピッチプロペラ。
2. ブレードの根部にプロペラ軸と平行に一つ又は複数の孔をあけ、孔に軸心と直角にねじ孔を形成した金属製のピンを挿入して金属体とした請求項１の船舶用可変ピッチプロペラ。
3. 根部に直接ねじ孔を形成し、ねじ孔にねじ孔強化材をねじ込んだ請求項１の船舶用可変ピッチプロペラ。
4. ボルトに代えてブレードの根部とパームとをプロペラ軸方向のピンで結合した請求項１の船舶用可変ピッチプロペラ。
5. ブレードの根部をパームに挿入するとともに、ブレードのプロペラボスから露出した部分を上細のテーパにし、テーパ部分をテーパに沿う内周を有する分割されたキャップで覆った請求項１の船舶用可変ピッチプロペラ。