JPH06264701A - Fluid machine - Google Patents

Fluid machine

Info

Publication number
JPH06264701A
JPH06264701A JP5279110A JP27911093A JPH06264701A JP H06264701 A JPH06264701 A JP H06264701A JP 5279110 A JP5279110 A JP 5279110A JP 27911093 A JP27911093 A JP 27911093A JP H06264701 A JPH06264701 A JP H06264701A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angle
blade
attack
fluid
shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5279110A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yusaku Fujii
雄作 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP5279110A priority Critical patent/JPH06264701A/en
Publication of JPH06264701A publication Critical patent/JPH06264701A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a fluid machine of a simplified constitution having a high efficiency under wide conditions. CONSTITUTION:By structuring a fluid machine to be supported by a bearing 3 freely permitting rotation in the direction of changing the angle of incidence and provided with an aerofoil 14 having a shape to stabilize at the suitable angle of incidence against a flow of fluid, the aerofoil can automatically hold the suitable angle of incidence at all times corresponding to the change of relative fluid speed against the aerofoil consequented to the change of the working conditions and makes it possible to provide a fluid machine of a simplified constitution capable of maintaining a high efficiency under wide conditions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、流体機械に関し、特
に、航空機または船舶のプロペラ、圧縮機、ポンプ、タ
ービン、風車、水車、等の翼を有する流体機械に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid machine, and more particularly to a fluid machine having wings such as an aircraft or ship propeller, a compressor, a pump, a turbine, a wind turbine and a water turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

【発明が解決しようとする課題】従来、プロペラまたは
タービン等に代表される流体機械において、翼が広く用
いられている。この翼の取り付け角の幅方向分布は、設
計点において最適となるように決められる。このため、
設計点外の条件下においては流体の流れに対して翼の迎
角が適当とはならず、機械的エネルギーを流体の持つエ
ネルギーに変換する際、あるいは、流体の持つエネルギ
ーを機械的エネルギーに変換する際、の効率は極度に低
下する。それを解決する方法として、その時々の流体機
械の作動状態に合わせて、翼の取り付け角をアクチュエ
ーターにより変化させ、翼の迎角が流体の流れに対して
常に適当となるように制御する方法がある。
Conventionally, blades have been widely used in fluid machines represented by propellers, turbines and the like. The widthwise distribution of the mounting angle of the blade is determined to be optimum at the design point. For this reason,
Under conditions other than the design point, the attack angle of the blade is not appropriate for the flow of fluid, and when converting mechanical energy to energy of fluid or converting energy of fluid to mechanical energy In doing so, the efficiency of is severely reduced. As a method to solve it, there is a method in which the blade mounting angle is changed by an actuator according to the operating state of the fluid machine at each time so that the attack angle of the blade is always appropriate for the fluid flow. is there.

【0003】しかしながら、この方法においては、流体
機械の作動状態を計測するための流速計、回転計等より
成る計測部と、翼の迎角を制御するためのアクチュエイ
ター、計算機等より成る制御部が必要となり、重量、体
積、コスト等の制約の大きな対象に対しての適用は困難
である。本発明は、重量的、体積的、コスト的な制約の
厳しい対象に対して、高い効率を幅広い条件下で維持し
続けることを可能とする、機構が簡単である流体機械を
提供することを目的とする。
However, in this method, a measuring unit including a velocity meter and a tachometer for measuring the operating state of the fluid machine, and a control unit including an actuator and a computer for controlling the attack angle of the blades. Is required, and it is difficult to apply it to an object with large restrictions such as weight, volume, and cost. It is an object of the present invention to provide a fluid machine having a simple mechanism, which is capable of maintaining high efficiency under a wide range of conditions, even for objects having severe weight, volume, and cost constraints. And

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の事項を
特徴とする流体機械である。迎角を変化させる方向の回
転を自由に許す軸受け(3)に支持され、流体の流れに
対して、適当な迎角で安定化する形状の翼(14)を持
つことを特徴とする流体機械であり、具体例として、翼
(14)全体の空力中心まわりのモーメントMac0が正
であり、かつ、回転軸(2)の位置が空力中心より前方
にあることを特徴とする流体機械がある。
The present invention is a fluid machine characterized by the following items. A fluid machine, which is supported by a bearing (3) that freely allows rotation in a direction that changes the angle of attack, and has a blade (14) having a shape that stabilizes at an appropriate angle of attack against the flow of fluid. As a specific example, there is a fluid machine characterized in that the moment Maco about the aerodynamic center of the entire blade (14) is positive and the position of the rotating shaft (2) is in front of the aerodynamic center. .

【0005】さらに具体的な翼形状の例として、翼の幅
方向端部が、流体に対する相対速度の方向の後方に延び
た形状であることを特徴とする流体機械があり、この場
合、揚力発生部(12)、および、迎角制御部(13)
の翼型として、それぞれの翼素の空力中心まわりのモー
メント係数がゼロである翼型を用いることを特徴とする
流体機械がある。また、空力中心まわりのモーメント係
数が正である翼型を用い、回転軸(2)の位置を空力中
心より若干前方とすることを特徴とする請求項1または
2に記載の流体機械があり、この場合、翼の後縁が跳ね
上がった形状であることを特徴とする流体機械がある。
As a more specific example of the blade shape, there is a fluid machine characterized in that the widthwise end portion of the blade has a shape extending rearward in the direction of the relative velocity with respect to the fluid. In this case, lift force is generated. Section (12) and angle of attack control section (13)
There is a fluid machine characterized by using an airfoil in which the moment coefficient around the aerodynamic center of each airfoil is zero. A fluid machine according to claim 1 or 2, wherein an airfoil having a positive moment coefficient about the aerodynamic center is used, and the position of the rotating shaft (2) is set slightly ahead of the aerodynamic center. In this case, there is a fluid machine characterized in that the trailing edge of the blade has a shape that jumps up.

【0006】また、効率のさらなる向上が達成できる、
翼の形状を可変とすることを特徴とする上記流体機械が
ある。これら流体機械の製品例として、ピッチ方向の回
転を自由に許す軸受けに支持され、回転しつつ前進させ
たときに、前進方向の推力を発生するピッチ角度で安定
化する形状の翼を持つことを特徴とするプロペラがあ
る。また、迎角を変化させる方向の回転を自由に許す軸
受けに支持され、流体の流れの中で、主回転軸まわりの
モーメントを発生する迎角で安定化する形状の翼を持つ
ことを特徴とするタービンがある。
Further, a further improvement in efficiency can be achieved,
There is the above fluid machine characterized in that the shape of the blade is variable. As an example of products of these fluid machines, it is necessary to have a blade that is supported by a bearing that freely allows rotation in the pitch direction and that has a shape that stabilizes at a pitch angle that generates thrust in the forward direction when moving forward while rotating. There is a characteristic propeller. In addition, it is supported by a bearing that allows rotation in a direction that changes the angle of attack, and has a blade with a shape that stabilizes at the angle of attack that generates a moment around the main rotation axis in the fluid flow. There is a turbine that does.

【0007】さて、図1に本発明による流体機械の基本
構成を説明するための図を示す。図1(a)に示すよう
に、流体機械の翼(14)は回転軸2を介して、迎角を
変化させる方向の回転を自由に許す軸受け(3)により
支持され、この軸受け3と主回転軸軸(4)はマウント
(5)により相互に固定されている。この例では、流体
機械の翼素(1)の翼断面形状は、翼素前部(6)に対
して翼素後部(翼後縁部)(7)が上方に跳ね上がった
形状となっている。
FIG. 1 shows a diagram for explaining the basic structure of the fluid machine according to the present invention. As shown in FIG. 1 (a), a blade (14) of a fluid machine is supported via a rotating shaft 2 by a bearing (3) which freely allows rotation in a direction in which the angle of attack is changed. The rotating shaft (4) is fixed to each other by a mount (5). In this example, the blade cross section of the blade element (1) of the fluid machine has a shape in which the blade element rear portion (blade trailing edge portion) (7) jumps upward with respect to the blade element front portion (6). .

【0008】この例のように、翼後縁が跳ね上がった形
状の翼では、空力中心まわりのモーメント係数は正(前
縁を持ち上げる方向、換言すると、迎角αを増大させる
方向)となり、回転軸(2)の位置を空力中心より前方
(前縁寄り)とすることにより、翼は一様流の中で正の
揚力を発生する迎角で安定化する。一般に、負のキャン
バー(負の反り比)を持つ翼の空力中心まわりのモーメ
ント係数は正となり、前縁からの最大反り位置が後縁に
近いほどこの傾向は増大し、揚抗比を悪化させずにモー
メント係数を増大させるには後縁近傍を調整し後縁が跳
ね上った形状とするのが好ましい。なお、翼としての効
率を大きくするために、翼の空力中心まわりのモーメン
ト係数は+0.01〜+0.1程度と小さな正の値であることが
望ましく、従って、回転軸2の位置は、翼の空力中心よ
り若干前方とするのが好ましい。
In a blade with a trailing edge that jumps up like this example, the moment coefficient around the aerodynamic center becomes positive (in the direction in which the leading edge is raised, in other words, in the direction in which the angle of attack α increases), and the rotation axis By setting the position of (2) to the front of the aerodynamic center (close to the leading edge), the blade is stabilized at an angle of attack that generates a positive lift in a uniform flow. Generally, the moment coefficient around the aerodynamic center of a blade with a negative camber (negative camber ratio) becomes positive, and this tendency increases as the maximum camber position from the leading edge is closer to the trailing edge, and the lift-drag ratio deteriorates. Instead, in order to increase the moment coefficient, it is preferable to adjust the vicinity of the trailing edge so that the trailing edge jumps up. In order to increase the efficiency of the blade, it is desirable that the moment coefficient around the aerodynamic center of the blade be a small positive value of about +0.01 to +0.1. Therefore, the position of the rotary shaft 2 should be set to the aerodynamics of the blade. It is preferable to be slightly forward of the center.

【0009】各種翼型の形状および特性の関係は、I.H.
Abbott et al.,Summary of AirfoilData,NACA Report N
o.824,(1945), I.H.Abbott and A.E.von Doenhoff,Theo
ryof Wing Sections, Dover Publications,Inc., N.Y.,
(1959), F.W.Riegels,Aero-foil Sections, Butterwort
hs,London(1961) 等で詳細に調査されている。(本発明
を実施する際には負のキャンバーを有する翼型を採用す
るケースが多くあるが、翼弦線に対して互いに鏡像の関
係にある翼型については、翼弦線と垂直なy座標軸を反
転させればよく、すなわち、迎角α、揚力係数CL,モ
ーメント係数CMは符号を逆にして考えればよいので、
この場合にも前記文献の豊富なデータを利用することが
できる。)
The relationship between the shape and characteristics of various airfoils is IH
Abbott et al., Summary of AirfoilData, NACA Report N
o.824, (1945), IHAbbott and AEvon Doenhoff, Theo
ryof Wing Sections, Dover Publications, Inc., NY,
(1959), FWRiegels, Aero-foil Sections, Butterwort
It has been investigated in detail by hs, London (1961) and others. (When implementing the present invention, there are many cases where an airfoil having a negative camber is adopted, but for airfoils having a mirror image of each other with respect to the chord line, a y-coordinate axis perpendicular to the chord line is used. Since the angle of attack α, the lift coefficient C L , and the moment coefficient C M can be considered by reversing the signs,
Also in this case, the abundant data of the above-mentioned documents can be used. )

【0010】図2に、図1に示した流体機械をプロペラ
あるいはポンプとして用いる場合の、翼の幅方向のねじ
れ角分布および模式図の一例を示す。また、図3に、図
1に示した流体機械を風車あるいはタービンとして用い
る場合の、翼の幅方向のねじれ角分布および模式図の一
例を示す。このように、翼の幅方向のねじれ角分布を変
えることにより、図1に示した流体機械は、プロペラと
しても風車としても用いることができる。なお、翼の枚
数は何枚であってもよい。この例では、翼の回転軸
(2)が主回転軸(4)に対して垂直になっているが、
翼の回転軸(2)が主回転軸(4)に対して平行である
流体機械に対しても、本発明は同様に適用できる。
FIG. 2 shows an example of a twist angle distribution in the width direction of the blade and a schematic diagram when the fluid machine shown in FIG. 1 is used as a propeller or a pump. Further, FIG. 3 shows an example of a twist angle distribution in the width direction of the blade and a schematic diagram when the fluid machine shown in FIG. 1 is used as a wind turbine or a turbine. In this way, by changing the twist angle distribution in the width direction of the blade, the fluid machine shown in FIG. 1 can be used as both a propeller and a wind turbine. The number of wings may be any number. In this example, the rotation axis (2) of the blade is perpendicular to the main rotation axis (4),
The invention is likewise applicable to fluid machines in which the blade rotation axis (2) is parallel to the main rotation axis (4).

【0011】舶用プロペラ等に見られるように、その流
体機械が作動する流場が主回転軸(4)まわりの回転角
度に対して一様でない場合に生じる振動を抑制するため
には、回転軸(2)と軸受け(3)との間の摩擦係数は
小さいほうがよい。一方、翼の高周波の振動を抑制する
ためには、回転軸(2)と軸受け(3)との間の摩擦係
数をある程度大きくすると効果がある。また、2枚以上
の各翼を連結し、主回転軸に垂直な平面に対する各翼の
迎角の幅方向分布が同一となるように互いに連結して
も、高周波の振動抑制には効果がある。また、翼の一部
の破損の際の安全性を向上させるために、回転軸(2)
の回転角度に上限および下限を設けてもよい。
As seen in a marine propeller or the like, in order to suppress vibration that occurs when the flow field in which the fluid machine operates is not uniform with respect to the rotation angle around the main rotation axis (4), the rotation axis The coefficient of friction between (2) and the bearing (3) should be small. On the other hand, in order to suppress the high-frequency vibration of the blade, it is effective to increase the friction coefficient between the rotating shaft (2) and the bearing (3) to some extent. Further, even if two or more blades are connected to each other so that the distributions of the angles of attack of the blades with respect to the plane perpendicular to the main rotation axis have the same width direction distribution, it is effective in suppressing high frequency vibration. . In addition, in order to improve safety in case of damage to a part of the wing, the rotary shaft (2)
An upper limit and a lower limit may be set for the rotation angle of.

【0012】[0012]

【作用】図1(a)において流体機械の翼素(1)の翼
断面形状が翼素後部(7)が上方に跳ね上がった形状と
なっていたが、このような形状とする理由は、この翼素
を一様流中に置いたとき、翼上下面の圧力差の分布が図
1(b)に示すごとくなり、翼素全体として揚力を生じ
るある迎角において、翼の回転軸(2)のまわりに翼素
前部(6)から作用するモーメント(翼素の迎角を小さ
くしようとする向きに作用するモーメント)を、翼素後
部(7)から作用するモーメントが打ち消すようにする
ためである。換言すると、翼素の空力中心まわりのモー
メント係数を正とする為である。このようにすることに
より、回転軸(2)により支持された翼素は、図4
(b)に示すように流体の流れの中で揚力を発生する迎
角を持った状態で安定化する。この時、回転軸(2)の
位置が風圧中心となる。
In FIG. 1 (a), the blade cross section of the blade element (1) of the fluid machine has a shape in which the blade element rear portion (7) jumps upward. The reason for such a shape is When the blade element is placed in a uniform flow, the distribution of the pressure difference between the upper and lower surfaces of the blade becomes as shown in Fig. 1 (b), and at a certain angle of attack that produces lift as a whole blade element, the rotation axis of the blade (2) In order to cancel the moment acting from the front part (6) of the blade element (the moment acting in the direction to reduce the attack angle of the blade element) around the is there. In other words, this is because the moment coefficient around the aerodynamic center of the blade element is positive. By doing so, the blade element supported by the rotating shaft (2) is
As shown in (b), the fluid is stabilized in a state having an angle of attack that generates lift in the flow. At this time, the position of the rotary shaft (2) becomes the wind pressure center.

【0013】この例では、翼素全体としての揚力は、翼
素前部(6)に作用する揚力(8)と、翼素後部(7)
に作用する負の揚力(9)との合力に等しい。なお、揚
力(9)の作用点は、揚力(8)の作用点と比べ回転軸
(2)から遠いため、より小さな力で揚力(8)と吊り
合うモーメントを発生することができる。
In this example, the lift force of the entire blade element is the lift force (8) acting on the blade element front part (6) and the lift force of the blade element rear part (7).
Equal to the resultant force with the negative lift (9) acting on. Since the point of action of the lift force (9) is farther from the rotation axis (2) than the point of action of the lift force (8), it is possible to generate a moment that suspends the lift force (8) with a smaller force.

【0014】ここで、例えば、プロペラを例にとって考
えると、プロペラの主回転軸の回転角速度の増加や流体
の流入速度(あるいはプロペラ面の前進速度)の減少等
が起こると、翼素から見た流体流との迎角が増加する。
この場合には、図4(a)に示す様に翼素後部に働く下
向きの力(9)が減少し、また翼素前部に働く上向きの
力(8)は増加する。それにより頭下げのモーメント
(10)が回転軸(2)のまわりに生じ翼の迎角は減少
する。逆に翼からみた迎角が減少した場合には図4
(c)に示す様に翼素後部に働く下向きの力(9)が増
加し、また翼素前部に働く上向きの力(8)は減少す
る。
Here, for example, taking a propeller as an example, it is seen from the blade element that an increase in the rotational angular velocity of the main rotating shaft of the propeller and a decrease in the fluid inflow velocity (or the propeller surface forward velocity) occur. The angle of attack with the fluid flow increases.
In this case, as shown in FIG. 4A, the downward force (9) acting on the rear portion of the blade element decreases, and the upward force (8) acting on the front portion of the blade element increases. As a result, a head-down moment (10) is generated around the rotation axis (2) and the attack angle of the blade is reduced. Conversely, when the angle of attack seen from the wing is reduced,
As shown in (c), the downward force (9) acting on the rear portion of the blade element increases, and the upward force (8) acting on the front portion of the blade element decreases.

【0015】それにより頭上げのモーメント(11)が
回転軸(2)のまわりに生じ翼素の迎角は増加する。こ
のようにして、翼迎角は最終的に図4(b)に示すよう
なある角度に自動的におちつく。ここで流体機械の効率
が最大となる迎角におちつくように、翼素後部(7)の
はね上げを適当に行う。
As a result, the moment of raising the head (11) is generated around the rotation axis (2), and the angle of attack of the blade element is increased. In this way, the blade attack angle finally automatically falls to a certain angle as shown in FIG. 4 (b). Here, the wing element rear part (7) is appropriately flipped up so as to reach the angle of attack at which the efficiency of the fluid machine is maximized.

【0016】図5に基づいて、別の角度から迎角自動調
整の原理を説明する。ここでは、2次元翼の迎角αが失
速角以下である場合、すなわち、次式が成立する場合を
例にとって説明する。 CL=(dCL/dα)(α−α0) CD=CDmin+κCL 2 ,κ>0 ここで、CLは揚力係数、CDは抵抗係数、CDminは抵抗
係数の最小値、αは翼断面のある基準線から測った迎
角、α0は同じ基準線から測った無揚力角、κは正の定
数、(dCL/dα)は揚力傾斜である。抵抗係数は揚
力係数に比べ十分に小さいので説明の簡素化のために以
下では省略する。
The principle of automatic adjustment of the angle of attack will be described from another angle with reference to FIG. Here, a case where the attack angle α of the two-dimensional blade is equal to or less than the stall angle, that is, the case where the following expression is satisfied will be described as an example. C L = (dC L / dα) (α-α 0 ) C D = C Dmin + κC L 2 , κ> 0 where C L is the lift coefficient, C D is the resistance coefficient, and C Dmin is the minimum value of the resistance coefficient. , Α is the angle of attack measured from a certain reference line of the blade section, α 0 is the lift-free angle measured from the same reference line, κ is a positive constant, and (dC L / dα) is the lift inclination. Since the drag coefficient is sufficiently smaller than the lift coefficient, it is omitted below for simplification of description.

【0017】翼素(1)の空力中心(ac)の位置をx
ac、xacのまわりのモーメント係数をCMacとする。ま
た、回転軸(2)の位置をxb、xbのまわりのモーメン
ト係数をCMbとする。翼素(1)の翼弦長をc、一様流
中において回転軸(2)で支持された時の翼素(1)の
揚力係数をCLとすると、このとき、 CMb=CMac+(xb−xac)/c CLMb=0 が成り立つ。従って、揚力係数CLは次のように与えら
れる。 CL=c・CMac/(xac−xb
The position of the aerodynamic center (ac) of the blade element (1) is x
Let C Mac be the moment coefficient around ac and x ac . Further, the position of the rotation axis (2) is x b , and the moment coefficient around x b is C Mb . If the chord length of the blade element (1) is c and the lift coefficient of the blade element (1) when it is supported by the rotating shaft (2) in a uniform flow is C L , then C Mb = C Mac + (x b -x ac) / c C L C Mb = 0 holds. Therefore, the lift coefficient C L is given as follows. C L = c · C Mac / (x ac −x b )

【0018】また、逆に、xbは次の条件式を満たして
いる。 xb=xac−c・CMac/CL この式より、 CL>0、CMac>0のとき、xb<xac であり、 CL>0、CMac=0のとき、xb=xac であり、 CL>0、CMac<0のとき、xb>xac であるから、 揚力係数CLが正のとき空力中心が回転軸(2)の後方
に位置するのは、空力中心まわりのモーメント係数C
Macが正の時である。翼素(1)が流れの中で安定であ
るためには、空力中心が回転軸(2)の後方に位置する
必要があるが、これを次に説明する。
On the contrary, xb satisfies the following conditional expression. than x b = x ac -c · C Mac / C L this formula, when the C L> 0, C Mac> 0, a x b <x ac, C L > 0, when the C Mac = 0, x When b = x ac , and C L > 0 and C Mac <0, x b > x ac. Therefore , when the lift coefficient C L is positive, the aerodynamic center is located behind the rotation axis (2). Is the moment coefficient C around the aerodynamic center
When the Mac is positive. In order for the blade element (1) to be stable in the flow, the aerodynamic center must be located behind the rotation axis (2), which will be described below.

【0019】迎角がある角度で安定化するためには、回
転軸(2)まわりのモーメントを迎角で偏微分した値
(dCMb/dα)が負である必要がある。 (dCMb/dα)=(xb−xac)/c ・(dCL/d
α) において、揚力傾斜(dCL/dα)は通常正であるか
ら、(dCMb/dα)が負であるためには、(xb−x
ac)が負、すなわち、回転軸(2)の位置が空力中心の
前方にある必要がある。
In order to stabilize the angle of attack at a certain angle, the value (dC Mb / dα) obtained by partially differentiating the moment about the rotation axis (2) by the angle of attack must be negative. (DC Mb / dα) = (x b −x ac ) / c · (dC L / d
In (α), the lift gradient (dC L / dα) is usually positive, so that (dC Mb / dα) is negative, (x b −x
ac ) is negative, that is, the position of the rotation axis (2) must be in front of the aerodynamic center.

【0020】図6に基づいて、翼全体(14)の形状
と、迎角の自動調節機能との関係について、一般的に説
明をする。ここでは、翼全体の形状を調節することによ
り、翼全体の空力中心CMac0を正とし、翼(14)が作
動状態において揚力を発生する迎角で安定化するように
する場合について説明する。図で、翼素の空力中心位置
ac,翼全体を適当に固定した時における揚力係数
L,揚力傾斜(dCL/dα),翼素への流体の流入速
度vi,翼素の翼弦長cは、翼幅方向位置yの関数であ
る。
The relationship between the shape of the entire blade (14) and the automatic angle-of-attack adjusting function will be generally described with reference to FIG. Here, a case will be described in which the aerodynamic center C Mac0 of the entire blade is made positive by adjusting the shape of the entire blade so that the blade (14) is stabilized at an angle of attack at which lift is generated in the operating state. In Figure, the aerodynamic center position x ac a blade element, lift coefficient in when suitably secured across wing C L, lift tilt (dC L / dα), the inflow rate of fluid into the blade element v i, wing blade element The chord length c is a function of the spanwise position y.

【0021】ある作動状態( v/(Rf) )において、その
点のまわりのモーメントが一定となる点を翼全体(1
4)の空力中心xac0と定義する。xac0は次式で表せ
る。
In a certain operating state (v / (Rf)), a point at which the moment around the point is constant is set as the entire blade (1
It is defined as the aerodynamic center x ac0 of 4). x ac0 can be expressed by the following equation.

【数1】作動条件( v/(Rf) )が変わると、viのy方
向分布の形状が変わり、上式でy方向に連続的に分布す
る各翼素の重み係数が変わり、空力中心xac0の位置が
変わることがある。一般に、v/(Rf)が大きくなるほど、
翼端(y=y1近傍)の全揚力、全モーメント等に対す
る寄与が相対的に小さくなる。
[Formula 1] When the operating condition (v / (Rf)) changes, the shape of the distribution of v i in the y direction changes, and the weight coefficient of each blade element continuously distributed in the y direction in the above formula changes, and the aerodynamic center The position of x ac0 may change. Generally, the larger v / (Rf) is,
The contribution of the blade tip (near y = y 1 ) to the total lift, the total moment, etc. becomes relatively small.

【0022】また、この点xac0まわりのモーメントM
ac0 は次式で表せる。
Also, the moment M about this point x ac0
ac0 can be expressed by the following equation.

【数2】翼全体(14)として得たい揚力LをL0とす
ると、回転軸(2)の位置xb0は、xb0=xac0−Mac0
/L0 となる。この式の形は前述の2次元翼の翼素の場
合と類似である。
[Number 2] The lift L to be obtained as a whole wing (14) When L 0, the position x b0 of the rotary shaft (2) is, x b0 = x ac0 -M ac0
/ L 0 . The form of this equation is similar to the case of the blade element of the two-dimensional blade described above.

【0023】以上より、翼全体が流場の中で揚力を発生
する迎角で安定化するためには、翼全体の空力中心 x
ac0 まわりのモーメントが正となり、かつ、回転軸
(2)の位置xb0を空力中心より前縁寄りとすればよ
い。所望の作動条件の範囲内でこの条件が満たされるよ
う翼全体(14)の形状の調整を行う。
From the above, in order to stabilize the entire blade at the angle of attack at which lift is generated in the flow field, the aerodynamic center of the entire blade x
moment about ac0 becomes positive, and the position x b0 of the rotary shaft (2) may be more aerodynamic center front edge closer. The shape of the entire blade (14) is adjusted so that this condition is satisfied within the desired operating condition.

【0024】この例のように、翼の幅方向の各位置にお
ける翼素がそれぞれ流場において最適迎角を取ろうとす
る形状である場合は、翼のねじれに対する剛性は小さい
ほうが好ましい。その場合は、翼の構造としては、翼の
幅方向に対して翼の翼弦長方向により多くの繊維の入っ
た繊維強化材料で翼本体を構成し、さらに回転軸2の延
長線上に心棒の入った構造も考えられる。
In the case where the blade element at each position in the width direction of the blade has a shape that seeks an optimum angle of attack in the flow field as in this example, it is preferable that the rigidity of the blade against twisting is small. In that case, as the structure of the blade, the blade main body is made of a fiber reinforced material containing more fibers in the chord length direction of the blade with respect to the width direction of the blade, and the mandrel of the mandrel is extended on the extension line of the rotating shaft 2. It is possible to have a structure that contains it.

【0025】翼相互の干渉が無視できない場合には翼列
翼型を用いるが、この場合には翼の相互干渉のある歪ん
だ流場における翼のモーメント係数を考える必要がある
が、迎角自動調整のメカニズムは前述の説明と同様であ
る。また、通常の舶用プロペラ等においては翼に対する
流体の相対速度ベクトルは、回転軸(2)に垂直とはな
らず、若干、主回転軸(4)から遠ざかる方向を向いて
いる。翼素はこの流体の速度ベクトルに添って、すなわ
ち、前縁に対して後縁が主回転軸(4)から離れる方向
に並べることが好ましい。なお、翼の形状としてはこの
例に限らず、回転軸により支持されたとき、流体の流れ
の中で適当な迎角を持った状態で安定化するような3次
元形状であればどんな形状であってもよい。
When the mutual interference of the blades cannot be ignored, the blade cascade type is used. In this case, it is necessary to consider the moment coefficient of the blade in a distorted flow field with mutual interference of the blades. The adjustment mechanism is similar to that described above. Further, in a typical marine propeller or the like, the relative velocity vector of the fluid with respect to the blade is not perpendicular to the rotation axis (2), but rather faces a direction slightly away from the main rotation axis (4). The blade elements are preferably arranged along the velocity vector of the fluid, that is, in the direction in which the trailing edge is away from the main rotation axis (4) with respect to the leading edge. Note that the shape of the blade is not limited to this example, and any shape that is three-dimensional and can be stabilized in a state of an appropriate angle of attack in the flow of fluid when supported by a rotating shaft. It may be.

【0026】[0026]

【実施例】図7に、本発明をプロペラに適用した実施例
を示す。この例では、揚力発生部(12)を対称翼型で
構成し、その空力中心位置に回転軸(2)を置いた。対
称翼型なのでこの翼素の空力中心(ac)まわりのモー
メント係数CMac=0となり、揚力発生部(12)は流
れの中で任意の迎角αで安定化する。一方、回転軸
(2)の後方に取り付けた迎角制御部(13)は流れの
中で迎角α=0で安定化する。換言すると、流れの中で
迎角制御部(13)は流れに添い迎角α=0をとり、揚
力発生部(12)は迎角制御部(13)への取付角βに
応じた迎角αを取ることとなる。設計点において、翼に
対する流体の相対速度ベクトルに対して、揚力発生部
(12)が適当な迎角αを取るように、揚力発生部(1
2)に迎角制御部(13)に対するねじれ角βの翼幅方
向分布を与える。なお、揚力発生部(12)の翼型とし
ては対称翼でなくとも、M−6等のようにモーメント係
数がゼロに近くかつ揚抗比が大きい翼型であればよい。
EXAMPLE FIG. 7 shows an example in which the present invention is applied to a propeller. In this example, the lift generating part (12) was constructed as a symmetrical blade type, and the rotating shaft (2) was placed at the aerodynamic center position. Since it is a symmetrical blade, the moment coefficient C Mac = 0 around the aerodynamic center (ac) of this blade element, and the lift generating portion (12) is stabilized in the flow at an arbitrary angle of attack α. On the other hand, the angle-of-attack control unit (13) attached to the rear of the rotary shaft (2) stabilizes at the angle of attack α = 0 in the flow. In other words, the angle of attack control section (13) takes an angle of attack α = 0 along the flow, and the lift generation section (12) makes the angle of attack corresponding to the attachment angle β of the angle of attack control section (13). α will be taken. At the design point, the lift generation unit (1) is set so that the lift generation unit (12) takes an appropriate angle of attack α with respect to the relative velocity vector of the fluid with respect to the blade.
2) The wing width distribution of the twist angle β with respect to the attack angle control section (13) is given. Note that the airfoil of the lift generation section (12) does not have to be a symmetrical airfoil, but may be any airfoil having a large moment-coefficient and a large lift-to-drag ratio, such as M-6.

【0027】図8にこのようなプロペラがいくつかの作
動条件のなかで、どのような迎角αの分布を持つかを示
す。図中、点線は翼素に対する流体の相対速度ベクトル
がプロペラ回転面に成す角γの翼幅方向分布を表し、実
線は翼素とプロペラ回転面とが成す角θの翼幅方向分布
を表している。迎角αはθとγの差として求まる。な
お、流体の流入速度をv、プロペラの回転数をf(回転
/単位時間)、主回転軸4からの距離をr、プロペラ半
径をRとした。なお、各位置において、翼素に対する流
体の相対速度ベクトルがプロペラ回転面に成す角γは、
近似的に図中に示すように求めた。
FIG. 8 shows the distribution of the attack angle α of such a propeller under some operating conditions. In the figure, the dotted line represents the blade width direction distribution of the angle γ formed by the relative velocity vector of the fluid with respect to the blade element on the propeller rotating surface, and the solid line represents the blade width direction distribution of the angle θ formed by the blade element and the propeller rotating surface. There is. The angle of attack α is obtained as the difference between θ and γ. The fluid inflow velocity was v, the propeller rotation speed was f (rotation / unit time), the distance from the main rotating shaft 4 was r, and the propeller radius was R. At each position, the angle γ formed by the relative velocity vector of the fluid with respect to the blade element on the propeller rotation surface is
It was calculated approximately as shown in the figure.

【0028】様々な流場の中で、迎角制御部(13)が
そこでの流体の流れにほぼ一致した角度θ(=γ)を自
動的にとることにより、揚力発生部(12)におけるθ
は、迎角制御部のθにねじれ角βを加算したものとして
決定される。この例では、v/Rf=1.0 において迎角αの
翼幅方向分布が得られるようにした。図より、v/Rf=0.
5,1.5 においてもこのプロペラは作動可能であることが
分かる。仮に、一般の固定ピッチプロペラのように回転
軸(2)が拘束されているとすると、設計点 v/Rf=1.0
で最適化された翼素とプロペラ回転面とが成す角θの翼
幅方向分布では、v/Rf=0.5 においては迎角αが大きく
なり翼は失速状態となり、また、v/Rf=1.5 においては
迎角は負となり負の推進力を発生してしまい、いずれの
場合にも効率は極度に低下する。
In various flow fields, the angle-of-attack control unit (13) automatically takes an angle θ (= γ) that substantially matches the flow of the fluid there.
Is determined as a value obtained by adding the twist angle β to θ of the angle-of-attack control unit. In this example, the distribution of the attack angle α in the span direction is obtained at v / Rf = 1.0. From the figure, v / Rf = 0.
It can be seen that this propeller is operable even at 5,1.5. If the rotary shaft (2) is restrained like a general fixed pitch propeller, the design point v / Rf = 1.0
In the spanwise distribution of the angle θ formed by the blade element and the propeller rotating surface optimized by, the attack angle α becomes large at v / Rf = 0.5 and the blade stalls, and at v / Rf = 1.5. The angle of attack becomes negative and negative propulsive force is generated, and in any case, the efficiency is extremely reduced.

【0029】一般に、原動機には効率を最大にする回転
数、あるいは、出力を最大にする回転数が存在するた
め、変速機を装備していない原動機の性能を最大限に発
揮させるにはプロペラの回転数は作動条件によらず一定
とすることが好ましい。一方、翼素とプロペラ回転面と
が成す角θが大きくなると共に、翼素に作用する揚力の
プロペラ回転面に平行な成分が大きくなるので、同一の
原動機出力と回転数で可能な迎角αは小さくなってい
く。すなわち、v/Rf が大きくなり、γが大きくなと共
に、迎角αの最適値は小さくなっていく。図6に見られ
るように、本発明によれば、v/Rf が大きくなり、γが
大きくなと共に、迎角αは小さくなっていく傾向にある
ことがわかる。
Generally, a prime mover has a rotation speed that maximizes efficiency or a rotation speed that maximizes output. Therefore, in order to maximize the performance of a prime mover that is not equipped with a transmission, the propeller must have a maximum speed. It is preferable that the rotation speed be constant regardless of the operating conditions. On the other hand, the angle θ formed by the blade element and the propeller rotating surface increases, and the component of the lift acting on the blade element parallel to the propeller rotating surface also increases, so the angle of attack α that is possible with the same prime mover output and rotational speed α Is getting smaller. That is, as v / Rf increases and γ increases, the optimum value of the attack angle α decreases. As can be seen from FIG. 6, according to the present invention, v / Rf increases, γ increases, and the attack angle α tends to decrease.

【0030】しかしながら本発明によっても、図8よ
り、ねじれ角βの翼幅方向分布が不変である場合は、プ
ロペラの作動条件が大きく変化すると、翼の迎角分布は
最適迎角からは外れることがわかる。例えば、v/Rf=1.5
においてはプロペラ翼根付近で迎角αが負となってい
る。なお、この問題は、通常の可変ピッチプロペラにお
いても同様である。主回転軸(4)に近い翼根近傍にお
いては、プロペラの作動条件の変化により迎角αが大き
く変わるので、失速を防止するために厚み比の大きな翼
型を用いるのが好ましい。このことは、強度上の要請と
も一致する。
However, according to the present invention, as shown in FIG. 8, when the distribution of the helix angle β in the blade width direction is invariable, when the operating conditions of the propeller change significantly, the blade angle of attack distribution deviates from the optimum angle of attack. I understand. For example, v / Rf = 1.5
At, the angle of attack α is negative near the root of the propeller blade. Note that this problem also applies to a normal variable pitch propeller. In the vicinity of the blade root near the main rotation axis (4), the angle of attack α changes greatly due to changes in the operating conditions of the propeller, so it is preferable to use an airfoil with a large thickness ratio to prevent stall. This is consistent with the requirement for strength.

【0031】また、失速した場合の揚力の変化が小さい
後縁失速型の失速を示す前縁半径の大きな NACA633-018
などの翼型が好ましい。なお、迎角αの最適値とは揚
抗比が最大になる迎角であるが、想定される作動条件の
変化において失速の危険性等の不具合が生じる場合は、
揚抗比を犠牲にして安全性を取ることも考えられる。プ
ロペラ翼の材料としては、GFRP、CFRP、FR
M,チタン合金,等の従来より用いられているものが好
適である。舶用プロペラについては、強靱で腐食に強い
チタン合金が好適である。
NACA63 3 -018 has a large leading edge radius which indicates a trailing edge stall type of stall in which the change in lift upon stall is small.
The airfoil shape is preferable. The optimum value of the angle of attack α is the angle of attack that maximizes the lift-drag ratio, but if a malfunction such as the risk of stall occurs due to a change in assumed operating conditions,
It is also possible to take safety at the expense of lift-drag ratio. Materials for propeller blades include GFRP, CFRP, FR
Those conventionally used such as M and titanium alloys are suitable. For marine propellers, a titanium alloy that is tough and resistant to corrosion is suitable.

【0032】プロペラの作動条件の変化に対して、迎角
αをより最適に保つための方法として、図9に示すよう
に翼を幅方向に分割して2つ以上の回転軸で支持する方
法がある。こうすることにより、より広い作動条件にお
いて迎角αのより適当な翼幅方向分布を実現することが
可能となる。プロペラ翼に入射する流体の相対速viは図
8より近似的に vi = (2πrf2+v20.5 であり、流体
の動圧は vi 2 に比例するから、主回転軸(4)からの
距離r が小さく vi が小さく、かつ、翼素とプロペラ回
転面とが成す角θが大きくなる翼根部が推力に寄与する
割合は小さい。
As a method for keeping the angle of attack α more optimal with respect to changes in the operating conditions of the propeller, as shown in FIG. 9, the blade is divided in the width direction and supported by two or more rotating shafts. There is. By doing so, it becomes possible to realize a more appropriate spanwise distribution of the attack angle α under a wider operating condition. The relative velocity v i of the fluid incident on the propeller blade is approximately v i = (2πrf 2 + v 2 ) 0.5 from Fig. 8, and the dynamic pressure of the fluid is proportional to v i 2 , so the main rotation axis (4 The distance r from) is small and v i is small, and the angle θ formed by the blade element and the propeller surface of rotation is large.

【0033】図10に、揚力発生部(12)と迎角制御
部(13)を歯車(16,17)を介して連結させたプ
ロペラを示す。この例では、翼型としては空力中心まわ
りのモーメント係数がゼロであるものを用いた。揚力発
生部(12)はその空力中心位置に回転軸(2)を設
け、迎角制御部(13)はその空力中心位置より前方に
回転軸(2)を設けた。前述の説明のように、この場合
にも、迎角制御部は流場の中で迎角ゼロで安定化し、揚
力発生部は迎角制御部と機械的に連結された角度に応じ
た迎角をとることとなる。なお、迎角制御部(12)の
回転軸(2)にはカルマン渦の発生を抑制するために、
図中に示すような自在に回転可能なカバーを設けた。
FIG. 10 shows a propeller in which a lift generating section (12) and an attack angle control section (13) are connected via gears (16, 17). In this example, an airfoil having a moment coefficient around the aerodynamic center of zero was used. The lift generating section (12) was provided with a rotating shaft (2) at its aerodynamic center position, and the attack angle control section (13) was provided with a rotating shaft (2) in front of its aerodynamic center position. As described above, also in this case, the angle-of-attack control unit stabilizes at the angle-of-attack of zero in the flow field, and the lift generation unit changes the angle-of-attack according to the angle mechanically connected to the angle-of-attack control unit. Will be taken. In order to suppress the generation of Karman vortices on the rotation axis (2) of the angle-of-attack control section (12),
A freely rotatable cover is provided as shown in the figure.

【0034】図11に、本発明を風車に適用した実施例
を示す。設計点において、翼に対する流体の相対速度ベ
クトルに対して、揚力発生部(12)が適当な迎角αを
取るように、揚力発生部(12)に迎角制御部(13)
に対するねじれ角βの翼幅方向分布を与える。
FIG. 11 shows an embodiment in which the present invention is applied to a wind turbine. At the design point, the lift force generation unit (12) has an attack angle control unit (13) so that the lift force generation unit (12) takes an appropriate attack angle α with respect to the relative velocity vector of the fluid with respect to the blade.
Gives the distribution of the helix angle β with respect to.

【0035】例えば、プロペラにおいては、翼素に対す
る流体の相対速度ベクトルがプロペラ回転面に成す角γ
が大きくなると、推進効率が小さくなり、最適な迎角α
は小さくなる。そこで、流体機械の作動状態に応じて、
ねじれ角βを変化させること、すなわち、翼形状を変化
させることが有効となる。図10に、迎角制御部(1
2)と揚力派生部(13)との取付角をサーボモータに
より可変とした実施例を示す。
For example, in a propeller, an angle γ formed by a relative velocity vector of a fluid with respect to a blade element on a propeller rotating surface.
Becomes larger, the propulsion efficiency becomes smaller, and the optimum angle of attack α
Becomes smaller. Therefore, depending on the operating state of the fluid machine,
It is effective to change the twist angle β, that is, to change the blade shape. FIG. 10 shows an attack angle control unit (1
An embodiment is shown in which the mounting angle between 2) and the lift derivation part (13) is made variable by a servomotor.

【0036】図13に、本発明をラジコン模型飛行機の
プロペラに適用した実施例を示す。図に示したように、
適当な相対ピッチ角分布を付与した長さ90mm、幅2
0mmなるプロペラの翼(12)(揚力発生部)の翼端
に、相対的により小さな迎角となるように迎角制御部
(13)を回転方向後方に伸延させる形状に取りつけ
る。このようにして製作した2枚の翼(14)を、推力
発生部の空力中心付近を通る回転軸(2)によって、迎
角を変化させる方向の回転を自由に許す軸受け(3)に
取り付ける。この軸受け(3)は、原動機回転軸(4)
と一体となったマウント(5)に固定する。
FIG. 13 shows an embodiment in which the present invention is applied to a propeller of a radio-controlled model airplane. As shown in the figure,
90mm in length and 2 in width with appropriate relative pitch angle distribution
The attack angle control unit (13) is attached to the wing tip of the propeller blade (12) (lift generation unit) of 0 mm so as to extend rearward in the rotational direction so that the attack angle becomes relatively smaller. The two blades (14) manufactured in this manner are attached to a bearing (3) that freely allows rotation in a direction in which the angle of attack is changed by a rotation shaft (2) passing near the aerodynamic center of the thrust generating portion. This bearing (3) is the rotating shaft (4) of the prime mover.
It is fixed to the integrated mount (5).

【0037】このようにすることによって、プロペラの
揚力発生部(12)は、迎角制御部(13)の働きによ
り、様々な対気速度に対して常に適当な迎角を自動的に
とるようになり、幅広い飛行条件において大きな推力を
発生することが可能となる。迎角制御部13をプロペラ
の回転方向後方に伸延させる理由は、対気速度により迎
角制御部に生じる流体力の作用点を回転軸から遠ざける
ことにより、この力が回転軸(2)の回りに作用するモ
ーメントを大きくし、効率よくブレード全体の迎角を制
御できるようにするためである。この例では、揚力発生
部(12)、迎角制御部(13)共に、空力中心まわり
のモーメント係数がゼロである翼型を用いた。
By doing so, the lift generating section (12) of the propeller automatically takes an appropriate angle of attack for various airspeeds by the action of the angle-of-attack control section (13). Therefore, it becomes possible to generate a large thrust under a wide range of flight conditions. The reason for extending the angle-of-attack control unit 13 rearward in the rotation direction of the propeller is to move the point of action of the fluid force generated in the angle-of-attack control unit by the airspeed away from the rotation axis, so that this force rotates around the rotation axis (2). This is because the moment acting on the blade is increased and the angle of attack of the entire blade can be efficiently controlled. In this example, both the lift generation unit (12) and the attack angle control unit (13) used an airfoil having a zero moment coefficient around the aerodynamic center.

【0038】なお、図13に示した翼素とプロペラ回転
面とが成す角θの分布は、回転軸(2)の回転に伴っ
て、上下に平行移動する。上記実施例にかぎらず、本発
明は、作動条件の変動幅が大きく、かつ、重量的、コス
ト的、体積的制約の大きな流体機械に適用することによ
り、大きな効果を発揮する。
The distribution of the angle θ formed by the blade element and the propeller rotating surface shown in FIG. 13 moves up and down in parallel with the rotation of the rotating shaft (2). Not limited to the above embodiment, the present invention exerts a great effect by being applied to a fluid machine in which the fluctuation range of the operating condition is large and the weight, cost, and volume restrictions are large.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、迎角
を変化させる方向の回転を自由に許す軸受けに支持さ
れ、流体の流れに対して、適当な迎角で安定化する形状
の翼を持つ流体機械とすることにより、作動条件の変化
に伴う翼に対する流体の相対速度の変化に対応して、翼
が常に適当な迎角を自動的に保持することが可能とな
り、幅広い条件下において高い効率を維持する、機構の
簡単な流体機械を提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the bearing is supported by the bearing that freely allows the rotation in the direction of changing the angle of attack, and has a shape that stabilizes at an appropriate angle of attack against the flow of fluid. By adopting a fluid machine with wings, it is possible for the wings to automatically maintain an appropriate angle of attack automatically in response to changes in the relative velocity of the fluid with respect to the wings due to changes in operating conditions. Therefore, it is possible to provide a fluid machine having a simple mechanism that maintains high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による、流体機械の基本構成を説明する
ための図。
FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of a fluid machine according to the present invention.

【図2】本発明による、流体機械をプロペラに適用した
例を説明するための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example in which a fluid machine according to the present invention is applied to a propeller.

【図3】本発明による、流体機械をタービンに適用した
例を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example in which a fluid machine according to the present invention is applied to a turbine.

【図4】本発明による、迎角の自動安定化の原理を説明
するための図
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of automatic stabilization of the angle of attack according to the present invention.

【図5】本発明による、迎角の自動安定化の原理を説明
するための図
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of automatic stabilization of the angle of attack according to the present invention.

【図6】本発明による、迎角の自動安定化の原理を説明
するための図
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of automatic stabilization of the angle of attack according to the present invention.

【図7】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図8】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図9】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 9 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図10】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 10 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図11】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 11 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図12】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 12 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図13】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 13 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流体機械の翼素 2 翼素(1)、翼全体(14)を支持する回転軸 3 迎角方向の回転を自由に許す軸受け 4 主回転軸 5 マウント 6 翼素前部 7 翼素後部 8 翼素前部(6)に作用する揚力 9 翼素後部(7)に作用する揚力 10 回転軸(2)の回りに作用する頭下げモーメント 11 回転軸(2)の回りに作用する頭上げモーメント 12 揚力発生部 13 迎角制御部 14 翼全体、揚力発生部+迎角制御部 15 揚力発生部(12)と迎角制御部(13)との成
す角度を変化させるアクチュエイター 16 揚力発生部(12)と迎角制御部(13)とを連
結する歯車 17 揚力発生部(12)と迎角制御部(13)とを連
結する歯車
1 Blade element of fluid machine 2 Rotating shaft supporting blade element (1) and entire blade (14) 3 Bearing freely allowing rotation in the angle of attack 4 Main rotating shaft 5 Mount 6 Blade element front part 7 Blade element rear part 8 Lifting force acting on the blade front (6) 9 Lifting acting on the blade rear (7) 10 Head down moment acting around the rotation axis (2) 11 Head raising moment acting around the rotation axis (2) 12 Lifting force generation unit 13 Angle of attack control unit 14 Whole wing, lift force generation unit + angle of attack control unit 15 Actuator that changes the angle between the lift force generation unit (12) and the attack angle control unit (13) 16 Lifting force generation unit ( 12) Gear that connects the angle of attack control section (13) 17 Gear that connects the lift generation section (12) and the angle of attack control section (13)

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F03B 3/14 7504−3H F03D 1/06 A 2105−3H F04D 29/30 A 8610−3H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display area F03B 3/14 7504-3H F03D 1/06 A 2105-3H F04D 29/30 A 8610-3H

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 迎角を変化させる方向の回転を自由に許
す軸受け(3)に支持され、流体の流れに対して、適当
な迎角で安定化する形状の翼(14)を持つことを特徴
とする流体機械。
1. A wing (14), which is supported by a bearing (3) that freely allows rotation in a direction that changes the angle of attack, and has a shape that stabilizes at an appropriate angle of attack against the flow of fluid. Characteristic fluid machinery.
【請求項2】 翼(14)全体の空力中心まわりのモー
メントMac0が正であり、かつ、回転軸(2)の位置が
空力中心より前方にあることを特徴とする請求項1に記
載の流体機械。
2. The moment M ac0 about the aerodynamic center of the entire wing (14) is positive, and the position of the rotating shaft (2) is located in front of the aerodynamic center. Fluid machinery.
【請求項3】 翼の幅方向端部が、流体に対する相対速
度の方向の後方に延びた形状であることを特徴とする、
請求項1または2に記載の流体機械。
3. A widthwise end portion of the blade has a shape extending rearward in a direction of relative velocity with respect to a fluid,
The fluid machine according to claim 1 or 2.
【請求項4】 揚力発生部(12)、および、迎角制御
部(13)の翼型として、それぞれの翼素の空力中心ま
わりのモーメント係数がゼロである翼型を用いることを
特徴とする請求項3に記載の流体機械。
4. An airfoil having a moment coefficient around the aerodynamic center of each blade element of zero is used as the airfoil of the lift generation section (12) and the attack angle control section (13). The fluid machine according to claim 3.
【請求項5】 空力中心まわりのモーメント係数が正で
ある翼型を用い、回転軸(2)の位置を空力中心より若
干前方とすることを特徴とする請求項1または2に記載
の流体機械。
5. The fluid machine according to claim 1, wherein an airfoil having a positive moment coefficient about the aerodynamic center is used, and the position of the rotating shaft (2) is set slightly ahead of the aerodynamic center. .
【請求項6】 翼の後縁が跳ね上がった形状であること
を特徴とする請求項5に記載の流体機械。
6. The fluid machine according to claim 5, wherein the trailing edge of the blade has a shape that jumps up.
【請求項7】 翼の形状を可変とすることを特徴とす
る、請求項1〜6に記載の流体機械。
7. The fluid machine according to claim 1, wherein the shape of the blade is variable.
【請求項8】 ピッチ方向の回転を自由に許す軸受けに
支持され、回転しつつ前進させたときに、前進方向の推
力を発生するピッチ角度で安定化する形状の翼を持つこ
とを特徴とするプロペラ。
8. A blade having a shape that is supported by a bearing that freely allows rotation in the pitch direction, and has a shape that stabilizes at a pitch angle that generates thrust in the forward direction when it is advanced while rotating. propeller.
【請求項9】 迎角を変化させる方向の回転を自由に許
す軸受けに支持され、流体の流れの中で、主回転軸まわ
りのモーメントを発生する迎角で安定化する形状の翼を
持つことを特徴とするタービン。
9. An airfoil having a shape that is supported by a bearing that freely allows rotation in a direction that changes an angle of attack and that stabilizes at an angle of attack that generates a moment around a main rotation axis in a fluid flow. Turbine characterized by.
JP5279110A 1992-10-22 1993-10-12 Fluid machine Pending JPH06264701A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5279110A JPH06264701A (en) 1992-10-22 1993-10-12 Fluid machine

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35006892 1992-10-22
JP4-350068 1993-01-18
JP3920893 1993-01-18
JP5-39208 1993-01-18
JP5279110A JPH06264701A (en) 1992-10-22 1993-10-12 Fluid machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06264701A true JPH06264701A (en) 1994-09-20

Family

ID=27290071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5279110A Pending JPH06264701A (en) 1992-10-22 1993-10-12 Fluid machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06264701A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012150691A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 株式会社ビルメン鹿児島 Blade for impeller wheel for wind turbine device, and impeller wheel for wind turbine device
JP2013508601A (en) * 2009-10-26 2013-03-07 アトランティス リソーセズ コーポレーション ピーティーイー リミテッド Underwater generator
US8920200B2 (en) 2009-10-27 2014-12-30 Atlantis Resources Corporation Pte Connector for mounting an underwater power generator
US9073733B2 (en) 2011-05-10 2015-07-07 Atlantis Resources Corporation Pte Limited Deployment apparatus and method of deploying an underwater power generator
JP2016211571A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Turbine engine having variable pitch outlet guide vanes
WO2017211855A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 Wobben Properties Gmbh Rotor blade for a wind turbine
KR20180082287A (en) * 2017-01-10 2018-07-18 한국항공우주연구원 Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same
WO2018131821A1 (en) * 2017-01-10 2018-07-19 한국항공우주연구원 Automatic angle-of-attack control wing and aircraft and vessels comprising automatic angle-of-attack control wing
KR101988383B1 (en) * 2017-12-18 2019-06-12 한국항공우주연구원 Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same
KR102022378B1 (en) * 2018-04-09 2019-09-18 한국항공우주연구원 wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft having the same
CN110296525A (en) * 2019-06-21 2019-10-01 珠海格力电器股份有限公司 Air guide blade with noise reduction effect, control method thereof and air conditioning unit

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013508601A (en) * 2009-10-26 2013-03-07 アトランティス リソーセズ コーポレーション ピーティーイー リミテッド Underwater generator
US8920200B2 (en) 2009-10-27 2014-12-30 Atlantis Resources Corporation Pte Connector for mounting an underwater power generator
JP2012233445A (en) * 2011-05-02 2012-11-29 Birumen Kagoshima:Kk Blade for impeller wheel for wind turbine device, and impeller wheel for wind turbine device
WO2012150691A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 株式会社ビルメン鹿児島 Blade for impeller wheel for wind turbine device, and impeller wheel for wind turbine device
US9073733B2 (en) 2011-05-10 2015-07-07 Atlantis Resources Corporation Pte Limited Deployment apparatus and method of deploying an underwater power generator
JP2016211571A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Turbine engine having variable pitch outlet guide vanes
RU2716944C1 (en) * 2016-06-07 2020-03-17 Воббен Пропертиз Гмбх Rotor blade of wind-driven power plant
WO2017211855A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 Wobben Properties Gmbh Rotor blade for a wind turbine
US11454206B2 (en) 2016-06-07 2022-09-27 Wobben Properties Gmbh Rotor blade for a wind turbine
CN109312710A (en) * 2016-06-07 2019-02-05 乌本产权有限公司 The rotor blade of wind energy plant
CN109312710B (en) * 2016-06-07 2020-12-22 乌本产权有限公司 Rotor blade for a wind turbine
WO2018131821A1 (en) * 2017-01-10 2018-07-19 한국항공우주연구원 Automatic angle-of-attack control wing and aircraft and vessels comprising automatic angle-of-attack control wing
KR20180082287A (en) * 2017-01-10 2018-07-18 한국항공우주연구원 Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same
KR101988383B1 (en) * 2017-12-18 2019-06-12 한국항공우주연구원 Wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft and ship having the same
KR102022378B1 (en) * 2018-04-09 2019-09-18 한국항공우주연구원 wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft having the same
CN110296525A (en) * 2019-06-21 2019-10-01 珠海格力电器股份有限公司 Air guide blade with noise reduction effect, control method thereof and air conditioning unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5181678A (en) Flexible tailored elastic airfoil section
US11203409B2 (en) Geometric morphing wing with adaptive corrugated structure
US7424988B2 (en) Use of aerodynamic forces to assist in the control and positioning of aircraft control surfaces and variable geometry systems
US8066219B2 (en) Anhedral tip blades for tiltrotor aircraft
US4314795A (en) Advanced airfoils for helicopter rotor application
US5456579A (en) Wind turbine blade with governor for maintaining optimum rotational speeds
US3822105A (en) Helicopter blade
US5131604A (en) Helicopter antitorque device
US5108044A (en) Shroud-fin integration shelf for a helicopter empennage structure
JP3998103B2 (en) Blade profile for an aircraft rotor and blade for a rotor having this profile
EP2905222A1 (en) Curved wing tip
WO2008002809A2 (en) Variable-twist rotor blade controlled by hub pitch angle and rotational speed
JPS62168793A (en) Helicopter having high advanced speed
Yeo Assessment of active controls for rotor performance enhancement
JPH06264701A (en) Fluid machine
JP2620087B2 (en) Rotary wing aircraft blade
CA3060758C (en) Aircraft with rotating ducted fan
JP6784391B2 (en) Compound helicopter
CN110015417A (en) A kind of small propeller
JP6856930B2 (en) Rotor, drone and helicopter
JP2000238697A (en) Wing type for helicopter blade and helicopter blade
JP2023174918A (en) Propulsion system for ship
JP2003220999A (en) Compound rotary-wing aircraft
US4795308A (en) Obstacle in front of a propeller
Wilkerson et al. The application of circulation control aerodynamics to a helicopter rotor model