JPH0224290A - 低抵杭水中翼 - Google Patents

低抵杭水中翼

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JPH0224290A
JPH0224290A JP63174097A JP17409788A JPH0224290A JP H0224290 A JPH0224290 A JP H0224290A JP 63174097 A JP63174097 A JP 63174097A JP 17409788 A JP17409788 A JP 17409788A JP H0224290 A JPH0224290 A JP H0224290A
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hydrofoil
negative pressure
water
cavitation layer
frictional resistance
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JP63174097A
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Mitsutoshi Miura
三浦　光利
Yoji Kato
加藤　洋治
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、水中翼船のフィンや船のプロペラ翼、水力
タービンやポンプの羽根など、水中を高速で運動する水
中翼に係り、詳しくは翼の負圧面に薄膜状のキャビテー
ション層を形成させて、水との摩擦抵抗を低ポすること
を可能とした低抵抗水中翼に関するものである。
［従来の技術］ 例えば船の没水上外板から空気を吹き出して。
没水上外板の表面に薄膜状の空気層を形成させることに
より、没水上外板の水との摩擦抵抗を低減することが知
られており、これを水中翼船のフィンに適用することが
試みられている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した空気の吹き出しによりフィンの
摩擦抵抗を低減させた水中翼船は、実用化されていない
。その理由は、水中翼船本体に空気の吹き出しのための
空気圧定ポンプを設置することやその動力を必要とする
他に、フィン自体に配管や吹き出し口をＨｍしなければ
ならず、これが極めて困難であるからである。
この発明の目的は、上述の現状に鑑み、水中翼船のフィ
ンや船のプロペラ翼、タービンポンプの羽根など、水中
を運動する水中翼の水との摩擦抵抗を、空気の吹き出し
のときのように水中翼に配管等の設置を要することなく
、極めて簡単に低減させることができ、これら水中翼船
等の運転のためのエネルギー効率を向上することが可能
な、低抵抗水中翼を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この発明の低抵抗水中翼は、水中を運動する水中翼の負
圧面に薄膜状のキャビテーション層を形成させるための
、前記水中翼の翼弦方向に後向きの凹陥状のステップを
、前記負圧面に前記翼弦方向に沿って少なくとも１つ設
けたことに特徴を有するものである。
以下、この発明の水中翼について詳述する。
第１図は、この発明の水中翼の一実施態様を示す縦断面
図である。第１図において、１はこの発明の水中翼で、
水中翼１が水中を第１図の左方向に運動することにより
、水の流れが左方向から水中翼１に流入しており、水中
翼１の上面は流れの負圧面１ａになっている。この発明
では、水中翼１の負圧面１ａに翼弦方向に後向きの凹陥
状のステップ２を設けて、ステップ２によって負圧面１
ａに薄膜状のキャビテーション層３を形成させ、これに
よって負圧面１ａの水との摩擦抵抗を低減させることが
特徴である。
ステップ２は翼弦方向下流側部分が滑らかな形状の凹陥
部からなっている。ステップ２の深さΔｔは、負圧面１
ａに薄膜状のキャビテーション層３を安定して一様且つ
薄く形成させるために、下式（１）で示される範囲とす
る。
０．００１　＜Ａｔ／Ｃ＜０．０１−−−−−・（１）
但し、 Ｃ：真の代表長さ（プロペラ翼の場合 ０．７Ｒである）。
ステップ２の深さΔｔが翼の代表長さＣの十分の一以下
の量であると、負圧面１ａに充分な長さのキャビテーシ
ョンを発生させることが難しく、一方百分の一以上であ
ると、ステップによる抵抗増加が大きく負圧面１ａにキ
ャビテーションが多量且つ不規則に発生する。いずれの
場合にも、負圧面１ａに薄膜状のキャビテーション層３
を安定して一様且つ薄く形成させることができず、負圧
面１ａの水との摩擦抵抗を低減させる効果を良好に得る
ことができない。
ステップ２の個数は１個でも翼弦方向に沿って複数個で
もよく、負圧面１ａに形成されるキャビテーション層３
の長さρに応じ、負圧面１ａをキャビテーション層３で
充分に覆う観点から、適宜窓めれば良い。
キャビテーション層３を負圧面１ａに可能な範囲で翼弦
方向上流側部分から形成させることが好ましく、その観
点から、水中翼１の前縁からのステップ２の位置Ｘは、
下式（２）で示される範囲とすることが好ましい。
０＜ｘ／Ｃ＜０．１　　・・・・・・・・・・・・・・
（２）ステップ２を翼弦方向に沿って複数個設ける場合
、２個目以降のステップの位置は、Ｘ＋ΣΩＬ−ｘ（但
し、２≦ｉで、ａ、−Ｌはｉ−１番目のステップによっ
て形成されるキャビテーション層の長さ）とする。
ステップ２の凹陥部の翼弦方向上流側部分は、第２図（
Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）　　にそれぞれ示すように、
水中翼１の翼弦方向に直交、翼弦方向上流側に傾斜およ
び下流側に傾斜するなど、適宜の断面形状を採ることが
でき、また、これら第２図（Ａ）〜（Ｃ）に実線で示す
ように直線状であっても、点線で示すように凹面状また
は凸面状であってもよい。
以上のようなステップ２を負圧面１ａに設けた水中翼１
によれば、水中翼１が水中を運動することにより水中翼
１に流入する水の流れを、ステップ２の始端のエツジ２
ａが撹乱して、キャビテーションを発生させ、負圧面１
ａに翼弦方向に後向きに薄膜状のキャビテーション層３
が、常時連続的に形成される。従って、負圧面１ａのキ
ャビテーション層３が形成された部分には、キャビテー
ション層３との無視し得る程度の小さい摩擦抵抗が加わ
るだけなので、負圧面１ａの水との摩擦抵抗は著しく低
減される。
この発明を適用した水中翼におけるキャビテーション層
の形成の様子を、第３図（Ａ）および（Ｂ）並びに第４
図（Ａ）および（Ｂ）に示す、第３図（Ａ）および（Ｂ
）は二次元翼からなる水中翼の場合で、それぞれ縦断面
図および平面図を示す、第４図（Ａ）および（Ｂ）はプ
ロペラ翼からなる水中翼の場合で、それぞれ縦断面図お
よび平面図を示す。
第３図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、この発明を適
用した二次元翼からなる水中翼４では、負圧面４ａの前
縁直近の位置にステップ２を１個設けて、負圧面４ａに
薄膜状のキャビテーション層３を形成させている。キャ
ビテーション層３は負圧面４ａを、ステップ２の位置か
ら翼弦方向中央部より下流側まで覆って、負圧面４ａの
水との摩擦抵抗を低減している。
第４図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、この発明を適
用したプロペラ翼からなる水中Ｒ５では、負圧面５ａの
前縁直近の位置およびその下流側の翼弦方向中央部付近
の位置にステップ２を設けて、それぞれ負圧面５ａに上
流側、下流側の２ケ所に薄膜状のキャビテーション層３
を形成させている。
上流側、下流側のキャビテーション層３は、一部ラップ
しなから負圧面４ａを、前縁直近のステップ２の位置か
ら翼５の後縁直近まで覆って、負圧面５ａの水との摩擦
抵抗を低減している。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、水中翼船のフ
ィンや船のプロペラ翼、水力タービンやポンプの羽根な
ど、水中を運動する水中翼の水との摩擦抵抗を、空気の
吹き出しのときのように水中翼に配管等の設置を要する
ことなく、極めて簡単に低減させることができる。従っ
て、これら水中翼船等の運転のためのエネルギー効率を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の水中翼の一実施態様を示す縦断面図
、第２図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ第１図
の水中翼に設けたステップの凹陥部の翼弦方向上流側部
分の断面形状の異なる態様を示す縦断面図、第３図（Ａ
）および（Ｂ）はそれぞれこの発明を適用した二次元翼
からなる水中翼におけるキャビテーション層の形成の様
子を示す縦断面図および平面図、第４図（Ａ）および（
Ｂ）はそれぞれプロペラ翼からなる水中翼の場合の第３
図（Ａ）および（Ｂ）と同様な図である０図面において
、 １．４．５・・・水中翼、　ｌａ、４ａ、５ａ・・・負
圧面、２・・・ステップ、　　　　２ａ・・・エツジ、
３・・・キャビテーション層。 第１図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、水中を運動する水中翼の負圧面に薄膜状のキャビテ
    ーション層を形成させるための、前記水中翼の翼弦方向
    に後向きの凹陥状のステップを、前記負圧面に前記翼弦
    方向に沿って少なくとも１つ設けたことを特徴とする低
    抵抗水中翼。
JP63174097A 1988-07-13 1988-07-13 低抵杭水中翼 Pending JPH0224290A (ja)

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US07/375,862 US4975023A (en) 1988-07-13 1989-07-05 Low-resistance hydrofoil
KR1019890009936A KR900001560A (ko) 1988-07-13 1989-07-12 저저항 하이드로 포일
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