JPH07121716B2 - フィン付プロペラボスキャップ - Google Patents
フィン付プロペラボスキャップInfo
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- JPH07121716B2 JPH07121716B2 JP62175769A JP17576987A JPH07121716B2 JP H07121716 B2 JPH07121716 B2 JP H07121716B2 JP 62175769 A JP62175769 A JP 62175769A JP 17576987 A JP17576987 A JP 17576987A JP H07121716 B2 JPH07121716 B2 JP H07121716B2
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- JP
- Japan
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- propeller
- fins
- fin
- boss
- cap
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
- B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
- B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
- B63H2001/283—Propeller hub caps with fins having a pitch different from pitch of propeller blades, or a helix hand opposed to the propellers' helix hand
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば船舶の推進器等に多用されるスクリュ
ープロペラの特性を改善するための技術に係り、詳しく
は、スクリュープロペラのボスに取付けるキャップの新
規な構成に関する。
ープロペラの特性を改善するための技術に係り、詳しく
は、スクリュープロペラのボスに取付けるキャップの新
規な構成に関する。
［従来技術］ スクリュープロペラのプロペラ特性（特に推進器効率）
を向上させるために、ブレードの枚数、形状、展開面
積、ピッチ等に関しては設計技術の研究が従来から鋭意
進められ、現在ではその成果は事実上限界に近い状態に
まで到達しており、従って、今後この方面からの研究に
よつて大幅なプロペラ特性の改善を期待することは極め
て困難な状況にある。
を向上させるために、ブレードの枚数、形状、展開面
積、ピッチ等に関しては設計技術の研究が従来から鋭意
進められ、現在ではその成果は事実上限界に近い状態に
まで到達しており、従って、今後この方面からの研究に
よつて大幅なプロペラ特性の改善を期待することは極め
て困難な状況にある。
一方、スクリュープロペラの推進器効率はボス付近にお
いて低いことが知られている。そのためにボス付近の推
進器効率を高めようと、プロペラ後流側に小径のプロペ
ラを設けることが過去何度か提案されている（たとえば
実開昭56−30195、実開昭57−139500等）。しかしなが
ら、このような試みはいずれも実際には成功していない
ようである。トルクが増す割には推力が上がらず、結局
推進器効率は改善されなかつたのであろうと思われる。
いて低いことが知られている。そのためにボス付近の推
進器効率を高めようと、プロペラ後流側に小径のプロペ
ラを設けることが過去何度か提案されている（たとえば
実開昭56−30195、実開昭57−139500等）。しかしなが
ら、このような試みはいずれも実際には成功していない
ようである。トルクが増す割には推力が上がらず、結局
推進器効率は改善されなかつたのであろうと思われる。
第３図に例示するように、通常のスクリュープロペラ31
は、ボス32の周囲に複数枚のブレード33を設けて構成さ
れ、そのボス32を介して回転駆動用シャフト34に取り付
けられると共に、そのボス32のシヤフト側と反対側に
は、ボス32の下流側に生じる渦流をできるだけ小さくす
るために、円錐状のボスキャップ35が連設されている。
は、ボス32の周囲に複数枚のブレード33を設けて構成さ
れ、そのボス32を介して回転駆動用シャフト34に取り付
けられると共に、そのボス32のシヤフト側と反対側に
は、ボス32の下流側に生じる渦流をできるだけ小さくす
るために、円錐状のボスキャップ35が連設されている。
本発明者はこのようなプロペラボスキャップ後流におい
ても相当のハブ渦36が発生していることに着目し、従来
の小径付加プロペラではこのハブ渦を増加させてしまう
であろうと考え、このハブ渦を減少させる別の手段につ
いて鋭意研究を重ねた。その結果、整流フイン付ボスキ
ャップをプロペラに付加することによつて、ハブ渦が減
少し推進器効率が高まることを見出し、非常に簡便かつ
経済性有利に実施可能でありながら、相当大きなプロペ
ラ特性（推進器効率）の改善効果が期待できる全く新規
な技術を開発することに成功した。
ても相当のハブ渦36が発生していることに着目し、従来
の小径付加プロペラではこのハブ渦を増加させてしまう
であろうと考え、このハブ渦を減少させる別の手段につ
いて鋭意研究を重ねた。その結果、整流フイン付ボスキ
ャップをプロペラに付加することによつて、ハブ渦が減
少し推進器効率が高まることを見出し、非常に簡便かつ
経済性有利に実施可能でありながら、相当大きなプロペ
ラ特性（推進器効率）の改善効果が期待できる全く新規
な技術を開発することに成功した。
［発明の構成］ すなわち本発明は、スクリュープロペラのボスに取付け
るキャップであって、 （ａ）該プロペラの後側において該ボスに取付けるキャ
ップ本体と、 （ｂ）該キャップ本体上に該キャップ本体の周囲に沿っ
て間隔をあけて立設した複数個のフインと を有し、 （イ）該フィンの個数は各プロペラブレードにつき等し
く、 （ロ）該フィンはプロペラブレード根部の幾何学的ピッ
チ角εに対して−20゜〜＋30゜の傾きα（−20゜≦α−
ε≦30゜）を有し、 （ハ）該フィンの前縁はプロペラブレード根部の後縁と
プロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁より後方であ
つて、隣接するプロペラブレード根部の隙間の位置にあ
り、そして （ニ）該フィンの該キャップ本体の軸線から最大直径は
該ボスのキャップ取付け端部の直径より大でプロペラ直
径の33％以下である、 ことを特徴とする、前記キャップを提供する。
るキャップであって、 （ａ）該プロペラの後側において該ボスに取付けるキャ
ップ本体と、 （ｂ）該キャップ本体上に該キャップ本体の周囲に沿っ
て間隔をあけて立設した複数個のフインと を有し、 （イ）該フィンの個数は各プロペラブレードにつき等し
く、 （ロ）該フィンはプロペラブレード根部の幾何学的ピッ
チ角εに対して−20゜〜＋30゜の傾きα（−20゜≦α−
ε≦30゜）を有し、 （ハ）該フィンの前縁はプロペラブレード根部の後縁と
プロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁より後方であ
つて、隣接するプロペラブレード根部の隙間の位置にあ
り、そして （ニ）該フィンの該キャップ本体の軸線から最大直径は
該ボスのキャップ取付け端部の直径より大でプロペラ直
径の33％以下である、 ことを特徴とする、前記キャップを提供する。
後述する実施例中に示すように、フィンはボスキャップ
に対してレーキ角またはキャンバをもたせて取付けるこ
とができる。
に対してレーキ角またはキャンバをもたせて取付けるこ
とができる。
［作用］ 本発明のボスキャップに設ける整流フィンはそれ自体で
推力を発生させるためのものではなく、ボスキャップ後
流における水流を、ハブ渦の発生を減らす方向に案内す
るための整流板の作用をする。
推力を発生させるためのものではなく、ボスキャップ後
流における水流を、ハブ渦の発生を減らす方向に案内す
るための整流板の作用をする。
この整流作用により、ボスキャップ後流のハブ渦が拡散
されてプロペラ翼面上の渦による誘起抗力が減少し、そ
の結果トルクを増大させることなくプロペラ特性（推進
器効率）の大幅な向上がもたらされる。
されてプロペラ翼面上の渦による誘起抗力が減少し、そ
の結果トルクを増大させることなくプロペラ特性（推進
器効率）の大幅な向上がもたらされる。
従って、一般的な傾向として、本発明は特にハブ渦が強
いプロペラピッチ比（H/D）の高いプロペラに対してよ
り高い効果を発揮する。
いプロペラピッチ比（H/D）の高いプロペラに対してよ
り高い効果を発揮する。
また、本発明によれば、スクリュープロペラの特性改善
を、極めて困難でかつ高価につくそのスクリュープロペ
ラ自体に対する改良により実現せんとするのでは無く、
その付属物たる小さなプロペラボスキャップに対する僅
かな改良にて達成し得るものであるから、極めて簡便か
つ経済性有利に実現できると共に、既存の船舶に既に装
着されているスクリュープロペラの効率改善も、プロペ
ラボスキャップだけの交換あるいは加工という非常に容
易かつ経済的な手段で達成可能である。
を、極めて困難でかつ高価につくそのスクリュープロペ
ラ自体に対する改良により実現せんとするのでは無く、
その付属物たる小さなプロペラボスキャップに対する僅
かな改良にて達成し得るものであるから、極めて簡便か
つ経済性有利に実現できると共に、既存の船舶に既に装
着されているスクリュープロペラの効率改善も、プロペ
ラボスキャップだけの交換あるいは加工という非常に容
易かつ経済的な手段で達成可能である。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳
細に説明する。
細に説明する。
次表１に示す諸元をもつ模型プロペラを使って水槽試験
を行う。水槽は回流式のもので観測部寸法は長さ5.0m、
幅2.0m、深さ1.0m、最大流速2.0m/s、流速の均一性は1.
5％以内のものである。
を行う。水槽は回流式のもので観測部寸法は長さ5.0m、
幅2.0m、深さ1.0m、最大流速2.0m/s、流速の均一性は1.
5％以内のものである。
表 １ 型式 CP24 CP26 直径（mm） 220.0 220.0 ピツチ比 0.8 1.2 展開面積比 0.55 0.55 ボス比 0.18 0.18 翼厚比 0.05 0.05 翼断面形状 MAU MAU 翼数 ４ ４ プロペラ特性測定装置の側面を一部断面図として第４図
に示す。水槽上方の固定台（図示してない）に固定した
プロペラオープンボート（41）は先端部にプロペラ（4
2）を着脱自在に取付けてこれを回転させる駆動機構（4
3）、スラスト検出器（44）及びトルク検出器（45）を
内蔵している。
に示す。水槽上方の固定台（図示してない）に固定した
プロペラオープンボート（41）は先端部にプロペラ（4
2）を着脱自在に取付けてこれを回転させる駆動機構（4
3）、スラスト検出器（44）及びトルク検出器（45）を
内蔵している。
図示してないが、別にプロペラ回転数を小野測器製のデ
ィジタルカウンターTM−225により、そして流速をJIS型
ピトー管と東洋ボールドウィン社製の差圧変換器DPLU−
0.02の併用により計測する。これらスラストとトルク及
び流速により変換された圧力等のアナログ信号を、別に
設けた制御台において、マイクロコンピューターに内蔵
されたA/D変換器によつてディジタル化した後、物理量
に変換し、プリンターで印刷し、またはＸ−Ｙプロッタ
ーでプロットする構成としてある。
ィジタルカウンターTM−225により、そして流速をJIS型
ピトー管と東洋ボールドウィン社製の差圧変換器DPLU−
0.02の併用により計測する。これらスラストとトルク及
び流速により変換された圧力等のアナログ信号を、別に
設けた制御台において、マイクロコンピューターに内蔵
されたA/D変換器によつてディジタル化した後、物理量
に変換し、プリンターで印刷し、またはＸ−Ｙプロッタ
ーでプロットする構成としてある。
プロペラ回転数はほぼ一定に保ち、流速を変化させるこ
とにより前進率（Ｊ）を変え、スラスト係数（KT）、ト
ルク係数（KQ）を計測する。回転数は7.5r.p.s.〜9.0r.
p.s.で、プロペラ中心没水深度は300mmとした。水流の
方向は矢印の向きとする。
とにより前進率（Ｊ）を変え、スラスト係数（KT）、ト
ルク係数（KQ）を計測する。回転数は7.5r.p.s.〜9.0r.
p.s.で、プロペラ中心没水深度は300mmとした。水流の
方向は矢印の向きとする。
プロペラに取付けるボスキャップとして、丸味をもつた
円錐形状をもち、基底部分の直径35mm、高さ25.6mm、の
ものを用意する。ボスキャップのプロペラに対する取付
け手段はそれ自体公知の手段によればよく、本例におい
てはボルトナット締めによる。
円錐形状をもち、基底部分の直径35mm、高さ25.6mm、の
ものを用意する。ボスキャップのプロペラに対する取付
け手段はそれ自体公知の手段によればよく、本例におい
てはボルトナット締めによる。
ボスキャップに取付けるフィンとして第５図に平面図で
示した６種の山形形状（Ａ）〜（Ｆ）をもつものを用意
した。各各厚さ1mmの平板から作ったものであり、寸法
は次表２に示すとおりである。
示した６種の山形形状（Ａ）〜（Ｆ）をもつものを用意
した。各各厚さ1mmの平板から作ったものであり、寸法
は次表２に示すとおりである。
表 ２ フィン形状 幅（Ｘ軸方向） 高さ（Ｙ軸方向） （Ａ） 20mm 20mm （Ｂ） 26mm 16.5mm （Ｃ） 26mm 21mm （Ｄ） 26mm 28.5mm （Ｅ） 26mm 34mm （Ｆ） 26mm 39.5mm ボスキャップへのフィンの取付け位置を第６図に示す。
本図ではプロペラブレード61の根部62の後縁Ｏを基準点
としてこの基準点Ｏがプロペラ軸線63上に見える位置で
図示している。ａはフィン64の前縁から基準点Ｏとプロ
ペラ軸線63とを含む平面までの円周上の距離を意味する
（矢印の回転方向を＋としている）。ｂはフィン64の前
縁から基準点Ｏを含む円周までの表面上の距離を意味す
る。αはプロペラ軸線63と直交する平面に対するフィン
64の角度を意味する。εはプロペラブレード根部62の幾
何学的ピッチ角を意味する。
本図ではプロペラブレード61の根部62の後縁Ｏを基準点
としてこの基準点Ｏがプロペラ軸線63上に見える位置で
図示している。ａはフィン64の前縁から基準点Ｏとプロ
ペラ軸線63とを含む平面までの円周上の距離を意味する
（矢印の回転方向を＋としている）。ｂはフィン64の前
縁から基準点Ｏを含む円周までの表面上の距離を意味す
る。αはプロペラ軸線63と直交する平面に対するフィン
64の角度を意味する。εはプロペラブレード根部62の幾
何学的ピッチ角を意味する。
なお、本明細書においてプロペラブレード根部の幾何学
的ピッチ角εとは、プロペラブレード根部のノーズテイ
ルラインを基準とするものであり、詳しくは、プロペラ
軸線を中心としボス半径を半径とする円筒面とプロペラ
ブレード表面またはその延長である仮想表面との相貫線
により切取られた円筒面を展開した展開図において、相
貫線の描くブレード断面のノーズテイルラインと、円筒
母線と直交する直線との成す角度を言う。
的ピッチ角εとは、プロペラブレード根部のノーズテイ
ルラインを基準とするものであり、詳しくは、プロペラ
軸線を中心としボス半径を半径とする円筒面とプロペラ
ブレード表面またはその延長である仮想表面との相貫線
により切取られた円筒面を展開した展開図において、相
貫線の描くブレード断面のノーズテイルラインと、円筒
母線と直交する直線との成す角度を言う。
フィン64はレーキ角を付けない場合は本図の紙面に垂直
の方向に取付ける。取付けはボスキャップに溝を切って
フィン下部を溝内に挿入し接着剤で固定して行う。第５
図に示したフィン下部の破線は、固定後のフィン方面と
ボスキャップ表面との交線の一例を示す。
の方向に取付ける。取付けはボスキャップに溝を切って
フィン下部を溝内に挿入し接着剤で固定して行う。第５
図に示したフィン下部の破線は、固定後のフィン方面と
ボスキャップ表面との交線の一例を示す。
実験例１ 型式No.CP26のプロペラ（ε＝67.4゜）および第５図
（Ｃ）のフィンを使って水槽試験を行つた。フィンはプ
ロペラブレート１枚につき１枚、計４枚を各各ａ＝10m
m、ｂ＝5mm、α＝66゜の位置に取付けた。このとき、フ
ィンの最大直径、すなわちフィンを取付けた状態でプロ
ペラ軸線から半径方向に最も離れたフィン端部とプロペ
ラ軸線との距離の２倍（2r）とプロペラ直径（2R）との
比率r/Rは0.23である。この状態でのプロペラ１、ボス
２、プロペラブレード３、シャフト４、ボスキャップ
５、フィン６の位置を第１図に正面図で第２図に側面図
で示す。また比較のために、フィンを取付けない場合の
試験をも行つた。前進率（Ｊ）を0.0〜1.1まで変化させ
たときのスラスト係数（KT）およびトルク係数（KQ）を
測定し、プロペラ効率（η＝J.KT/2πKQ）を算出した。
フィンを取付けない場合に対するフィンを取付けた場合
のプロペラ効率の増加率（ｄη）を％で算出した。結果
を次表３〜４に示す。
（Ｃ）のフィンを使って水槽試験を行つた。フィンはプ
ロペラブレート１枚につき１枚、計４枚を各各ａ＝10m
m、ｂ＝5mm、α＝66゜の位置に取付けた。このとき、フ
ィンの最大直径、すなわちフィンを取付けた状態でプロ
ペラ軸線から半径方向に最も離れたフィン端部とプロペ
ラ軸線との距離の２倍（2r）とプロペラ直径（2R）との
比率r/Rは0.23である。この状態でのプロペラ１、ボス
２、プロペラブレード３、シャフト４、ボスキャップ
５、フィン６の位置を第１図に正面図で第２図に側面図
で示す。また比較のために、フィンを取付けない場合の
試験をも行つた。前進率（Ｊ）を0.0〜1.1まで変化させ
たときのスラスト係数（KT）およびトルク係数（KQ）を
測定し、プロペラ効率（η＝J.KT/2πKQ）を算出した。
フィンを取付けない場合に対するフィンを取付けた場合
のプロペラ効率の増加率（ｄη）を％で算出した。結果
を次表３〜４に示す。
表３〜４の結果を、横軸に前進率（Ｊ）を、縦軸にスラ
スト係数（KT）、トルク係数×10（KQ×10）およびプロ
ペラ効率（η）をとつて図示すれば第７図のとおりであ
る。図中、T2、Q2およびP2は各各表３のKT、KQ×10およ
びηを表わす曲線を、T3、Q3およびP3は各各表４のKT、
KQ×10およびηを表わす曲線を、指している。本図およ
び表４から、Ｊ＝0.05〜1.10の全範囲で約４〜８％も、
そして常用されるＪ＝0.9において7.66％も、プロペラ
効率が増加していることがわかる。
スト係数（KT）、トルク係数×10（KQ×10）およびプロ
ペラ効率（η）をとつて図示すれば第７図のとおりであ
る。図中、T2、Q2およびP2は各各表３のKT、KQ×10およ
びηを表わす曲線を、T3、Q3およびP3は各各表４のKT、
KQ×10およびηを表わす曲線を、指している。本図およ
び表４から、Ｊ＝0.05〜1.10の全範囲で約４〜８％も、
そして常用されるＪ＝0.9において7.66％も、プロペラ
効率が増加していることがわかる。
なお、本実施例において水槽上方からボスキャップ後端
付近に細管を近付けて供気したところ、フィンを取付け
ない場合はプロペラ軸線方向に直線状に多数の気泡が並
んだが、フィンを取付けた場合はこの気泡は拡散してし
まつた。ハブ渦がフィンにより相当に減少しているため
であると考えられる。
付近に細管を近付けて供気したところ、フィンを取付け
ない場合はプロペラ軸線方向に直線状に多数の気泡が並
んだが、フィンを取付けた場合はこの気泡は拡散してし
まつた。ハブ渦がフィンにより相当に減少しているため
であると考えられる。
実験例２ 実験例１と同様の試験を異なるフィン取付け位置につい
て、すなわち異なるａ、ｂ、αについて行つた。常用さ
れる前進率（Ｊ）＝0.9のときのプロペラ効率増加率を
まとめて次表５に示す。
て、すなわち異なるａ、ｂ、αについて行つた。常用さ
れる前進率（Ｊ）＝0.9のときのプロペラ効率増加率を
まとめて次表５に示す。
表５に示したプロペラブレード根部に対するフィンの位
置関係を第８図に示す。第８図は基線Ｘ上に第６図のプ
ロペラプレード根部の後縁０を置き、この基線Ｘから角
度ε方向にプロペラブレード根部のノーズテイルライン
の長さをもつ線分として、プロペラブレードの位置を示
す。隣接するプロペラブレードの１個の位置を基線Ｘ上
に後縁Ｏ間の円周方向距離を置いて示してある。フィン
の位置は、基線Ｘ方向に第６図のａを、そして基準点Ｏ
において基線Ｘに直交する基線Ｙ方向に第６図のｂを、
そして基線Ｘから角度α方向に第５図に破線で示したフ
ィンとボスキャップとの交線の長さをもつ線分として示
してある。表５および第８図から、フィン前縁位置は隣
接するプロペラブレード根部の隙間すなわちノーズテイ
ルライン延長線の間にあれば相当のプロペラ効率改善が
成されることがわかる。
置関係を第８図に示す。第８図は基線Ｘ上に第６図のプ
ロペラプレード根部の後縁０を置き、この基線Ｘから角
度ε方向にプロペラブレード根部のノーズテイルライン
の長さをもつ線分として、プロペラブレードの位置を示
す。隣接するプロペラブレードの１個の位置を基線Ｘ上
に後縁Ｏ間の円周方向距離を置いて示してある。フィン
の位置は、基線Ｘ方向に第６図のａを、そして基準点Ｏ
において基線Ｘに直交する基線Ｙ方向に第６図のｂを、
そして基線Ｘから角度α方向に第５図に破線で示したフ
ィンとボスキャップとの交線の長さをもつ線分として示
してある。表５および第８図から、フィン前縁位置は隣
接するプロペラブレード根部の隙間すなわちノーズテイ
ルライン延長線の間にあれば相当のプロペラ効率改善が
成されることがわかる。
実験例３ 実験例１と同様の試験をαのみを変えて行った。前進率
（Ｊ）＝0.9のときのプロペラ効率増加率を次表６に示
す。
（Ｊ）＝0.9のときのプロペラ効率増加率を次表６に示
す。
表６の結果を実験例２の場合と同様に図示すれば第９図
のとおりである。表６および第９図から−20゜≦α−ε
≦30゜の範囲にあれば相当のプロペラ効率改善が成され
ることがわかる。
のとおりである。表６および第９図から−20゜≦α−ε
≦30゜の範囲にあれば相当のプロペラ効率改善が成され
ることがわかる。
実験例４ 実験例２と同様の試験を型式No.CP24のプロペラ（ε＝5
7.4゜）および第５図（Ａ）（Ｃ）のフィンを使って行
つた。このプロペラで常用される前進率（Ｊ）＝0.6の
ときのプロペラ効率増加率をまとめて次表７に示す。
7.4゜）および第５図（Ａ）（Ｃ）のフィンを使って行
つた。このプロペラで常用される前進率（Ｊ）＝0.6の
ときのプロペラ効率増加率をまとめて次表７に示す。
表７の結果を実験例２の場合と同様に図示すれば第10図
のとおりである。フィン形状（Ａ）（Ｃ）間には大差な
く、フィン位置は第９図の場合と同様に前縁が隣接する
プロペラブレード根部の隙間に、そして傾きが−20゜≦
α−ε≦30゜の範囲に、あればよいことがわかる。
のとおりである。フィン形状（Ａ）（Ｃ）間には大差な
く、フィン位置は第９図の場合と同様に前縁が隣接する
プロペラブレード根部の隙間に、そして傾きが−20゜≦
α−ε≦30゜の範囲に、あればよいことがわかる。
実験例５ 実験例４のNo.6の試験を、フィン面を第６図の紙面垂直
方向からプロペラ回転方向に±30゜のレーキ角をつけ
て、繰返した。結果を次表８に示す。
方向からプロペラ回転方向に±30゜のレーキ角をつけ
て、繰返した。結果を次表８に示す。
表８からフィン面にプロペラ回転方向にマイナスのレー
キ角をつけるとｄηがさらに高まる傾向があることがわ
かる。第11図にフィンの取付位置を第６図と同様な側面
図で示す。また第11図Ａ−Ａ線断面図を第12図に示す。
キ角をつけるとｄηがさらに高まる傾向があることがわ
かる。第11図にフィンの取付位置を第６図と同様な側面
図で示す。また第11図Ａ−Ａ線断面図を第12図に示す。
実験例６ 実験例４のNo.7の試験を、フィン枚数および取付位置を
変更して、繰返した。結果を次表９に示す。
変更して、繰返した。結果を次表９に示す。
第13図にプロペラブレードとフィンとの位置関係を第８
〜10図と同様なXY平面で示す。４枚のプロペラブレード
B1〜B4に対して、フィン枚数２では図中1/Fと2/2の位置
に、フィン枚数３では図中1/F、2/3および3/3の位置
に、フィン枚数４では図中1/F、2/4、3/4および4/4の位
置に、そしてフィン枚数５では図中1/F、2/5、3/5、4/5
および5/5の位置に、フィンが位置している。第13図か
ら解るように、フィン枚数２ではプロペラブレードB2〜
B3間およびB4〜B1間の、フィン枚数３ではプロペラブレ
ードB3〜B4間の、隙間に位置するフィンが無く、またフ
ィン枚数５ではプロペラブレードB3〜B4間の隙間に位置
するフィンが２枚となり、不均一となつている。
〜10図と同様なXY平面で示す。４枚のプロペラブレード
B1〜B4に対して、フィン枚数２では図中1/Fと2/2の位置
に、フィン枚数３では図中1/F、2/3および3/3の位置
に、フィン枚数４では図中1/F、2/4、3/4および4/4の位
置に、そしてフィン枚数５では図中1/F、2/5、3/5、4/5
および5/5の位置に、フィンが位置している。第13図か
ら解るように、フィン枚数２ではプロペラブレードB2〜
B3間およびB4〜B1間の、フィン枚数３ではプロペラブレ
ードB3〜B4間の、隙間に位置するフィンが無く、またフ
ィン枚数５ではプロペラブレードB3〜B4間の隙間に位置
するフィンが２枚となり、不均一となつている。
表８に示されるようにプロペラブレード根部の隙間に位
置するフィンの個数は均一でなければならない。
置するフィンの個数は均一でなければならない。
実験例７ 実験例１と同様の試験を幅は同じで高さの異なる第５図
（Ｂ）〜（Ｆ）のフィンを使って行つた。プロペラブレ
ード１枚につき１枚、計４枚の同一形式のフィンを各各
ａ＝10mm、ｂ＝5mm、α＝66゜の位置に取付けた。前進
率（Ｊ）＝0.9のときのプロペラ効率増加率をまとめて
次表に示す。
（Ｂ）〜（Ｆ）のフィンを使って行つた。プロペラブレ
ード１枚につき１枚、計４枚の同一形式のフィンを各各
ａ＝10mm、ｂ＝5mm、α＝66゜の位置に取付けた。前進
率（Ｊ）＝0.9のときのプロペラ効率増加率をまとめて
次表に示す。
表10の結果を、横軸にr/Rを、縦軸にｄηをとつて図示
すれば第14図のとおりである。
すれば第14図のとおりである。
形式No.CP26のプロペラのボス比は0.18であるので、フ
ィンの最大直径はボスのキャップ取付端部の直径より大
でプロペラ直径の33％以下であれば、相当のプロペラ効
率改善が成されることがわかる。
ィンの最大直径はボスのキャップ取付端部の直径より大
でプロペラ直径の33％以下であれば、相当のプロペラ効
率改善が成されることがわかる。
実験例８ 実験例１と同様の試験を、第５図（Ｃ）のフィンを半径
50mmの円弧状に曲げたものを使つて行つた。フィンはプ
ロペラ回転方向に凸に曲げたものと（Ｃ−OUT）と凹に
曲げたもの（Ｃ−IN）の２種類を用意した。プロペラブ
レード１枚につき１枚、計４枚の同一形式のフィンを各
各ａ＝10mm、ｂ＝5mm、α＝66゜（円弧の弦の方向の角
度）の位置に取付けた。前進率（Ｊ）＝0.9のときのプ
ロペラ効率増加率をまとめて次表11に示す。
50mmの円弧状に曲げたものを使つて行つた。フィンはプ
ロペラ回転方向に凸に曲げたものと（Ｃ−OUT）と凹に
曲げたもの（Ｃ−IN）の２種類を用意した。プロペラブ
レード１枚につき１枚、計４枚の同一形式のフィンを各
各ａ＝10mm、ｂ＝5mm、α＝66゜（円弧の弦の方向の角
度）の位置に取付けた。前進率（Ｊ）＝0.9のときのプ
ロペラ効率増加率をまとめて次表11に示す。
上の結果から、フィン形状は平面に限られず、正または
負のキャンバをもたせてよいことがわかる。
負のキャンバをもたせてよいことがわかる。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、スクリュープロ
ペラのボスに取付けるキャップの周囲に整流フィンを設
けることにより、ボスキャップの後流における水流を、
ハブ渦の発生を減らす方向に案内する。すなわち第３図
に示したように、プロペラを出た後プロペラ圧力面側に
回りこんでいる水流を、プロペラ翼と同じ向方向に案内
する。一般に、有限幅を有する、三次元翼はその翼端部
に於いて、翼の部分に生じている拘束渦と等しい大きさ
の自由渦を生じる。スクリュープロペラの各翼は、この
有限幅を有する三次元翼に他ならないので、その、幅方
向の端部にあたる、翼端部付近及び翼根部付近において
自由渦を発生する。この自由渦の内、翼根部付近より発
生した部分がボスキャップに沿ってプロペラ軸の中心部
に集まり、強いハブ渦を形成する。本発明はこの自由渦
が形成された後、流れの下流部分において、フィンによ
り、自由渦を拡散させ自由渦がボスキャップに沿って集
中する事を防止する。この拡散整流作用により、トルク
を増大させることなくプロペラ特性（推進器効率）を大
幅に向上させる効果が得られる。
ペラのボスに取付けるキャップの周囲に整流フィンを設
けることにより、ボスキャップの後流における水流を、
ハブ渦の発生を減らす方向に案内する。すなわち第３図
に示したように、プロペラを出た後プロペラ圧力面側に
回りこんでいる水流を、プロペラ翼と同じ向方向に案内
する。一般に、有限幅を有する、三次元翼はその翼端部
に於いて、翼の部分に生じている拘束渦と等しい大きさ
の自由渦を生じる。スクリュープロペラの各翼は、この
有限幅を有する三次元翼に他ならないので、その、幅方
向の端部にあたる、翼端部付近及び翼根部付近において
自由渦を発生する。この自由渦の内、翼根部付近より発
生した部分がボスキャップに沿ってプロペラ軸の中心部
に集まり、強いハブ渦を形成する。本発明はこの自由渦
が形成された後、流れの下流部分において、フィンによ
り、自由渦を拡散させ自由渦がボスキャップに沿って集
中する事を防止する。この拡散整流作用により、トルク
を増大させることなくプロペラ特性（推進器効率）を大
幅に向上させる効果が得られる。
また、本発明によれば、極めて困難でかつ高価につくス
クリュープロペラ自体に対する改良を行わなくても、そ
の付属物たる小さなプロペラボスキャップに対する僅か
な改良にてプロペラ特性を大幅に改善できると共に、既
存の船舶に既に装着されているスクリュープロペラに対
しても、プロペラボスキャップだけの交換あるいは加工
という非常に容易かつ経済的な手段で適用可能である、
という種々の利点がある。
クリュープロペラ自体に対する改良を行わなくても、そ
の付属物たる小さなプロペラボスキャップに対する僅か
な改良にてプロペラ特性を大幅に改善できると共に、既
存の船舶に既に装着されているスクリュープロペラに対
しても、プロペラボスキャップだけの交換あるいは加工
という非常に容易かつ経済的な手段で適用可能である、
という種々の利点がある。
第１図は本発明のフィン付プロペラボスキャップの一実
施例を取付けたプロペラの正面図、第２図はその側面図
である。 第３図は従来技術のフィン無プロペラボスキャップを取
付けたプロペラとそのボスキャップ後流に生じるハブ渦
を示す側面図である。 第４図は実験に用いたプロペラ特性測定装置を一部断面
で示した側面図である。 第５図は実験に用いたフィンの形状を示す平面図であ
り、第６図はそのフィンのプロペラボスキャップへの取
付け位置を示す側面図である。 第７図は実験例１の結果を示すプロペラ特性曲線図であ
り、第８〜10図は実験例２〜４におけるプロペラブレー
ド根部とフィンとの位置関係を示す線図的説明図であ
る。 第11図は実験例５におけるフィン取付けレーキ角を示す
ための側面図、第12図は第11図のＡ−Ａ線断面図であ
る。 第13図は実験例６におけるプロペラブレード根部とフィ
ンとの位置関係を示す第８〜10図と同様な線図説明図で
ある。 第14図は実験例７の結果を示す線図的説明図である。 第１〜２図において、１……プロペラ、２……ボス、３
……プロペラブレード、４……シヤフト、５……ボスキ
ャップ、６……フィン。
施例を取付けたプロペラの正面図、第２図はその側面図
である。 第３図は従来技術のフィン無プロペラボスキャップを取
付けたプロペラとそのボスキャップ後流に生じるハブ渦
を示す側面図である。 第４図は実験に用いたプロペラ特性測定装置を一部断面
で示した側面図である。 第５図は実験に用いたフィンの形状を示す平面図であ
り、第６図はそのフィンのプロペラボスキャップへの取
付け位置を示す側面図である。 第７図は実験例１の結果を示すプロペラ特性曲線図であ
り、第８〜10図は実験例２〜４におけるプロペラブレー
ド根部とフィンとの位置関係を示す線図的説明図であ
る。 第11図は実験例５におけるフィン取付けレーキ角を示す
ための側面図、第12図は第11図のＡ−Ａ線断面図であ
る。 第13図は実験例６におけるプロペラブレード根部とフィ
ンとの位置関係を示す第８〜10図と同様な線図説明図で
ある。 第14図は実験例７の結果を示す線図的説明図である。 第１〜２図において、１……プロペラ、２……ボス、３
……プロペラブレード、４……シヤフト、５……ボスキ
ャップ、６……フィン。
フロントページの続き (72)発明者 恋塚 初 長崎県佐世保市棚方町283番地 株式会社 西日本流体技研内 (72)発明者 竹下 利則 三重県名張市蔵持芝出229−６ 県営住宅 301号 (72)発明者 河野 嘉雄 大阪府八尾市堤町２丁目１−39 (72)発明者 大内 一之 東京都杉並区宮前５−17−22 (72)発明者 塩津 高志 千葉県習志野市八津１−13−３−104 (56)参考文献 特開 昭53−11490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−12495（ＪＰ，Ａ) 特許5158（ＪＰ，Ｃ１）) 特許98264（ＪＰ，Ｃ２）)
Claims (1)
- 【請求項１】スクリュープロペラのボスに取付けるキャ
ップであって、 （ａ）該プロペラの後側において該ボスに取付けるキャ
ップ本体と、 （ｂ）該キャップ本体上に該キャップ本体の周囲に沿っ
て間隔をあけて立設した複数個のフインと を有し、 （イ）該フィンの個数は各プロペラブレードにつき等し
く、 （ロ）該フィンのプロペラブレード根部の幾何学的ピッ
チ角εに対して−20゜〜＋30゜の傾きα（−20゜≦α−
ε≦30゜）を有し、 （ハ）該フィンの前縁はプロペラブレード根部の後縁と
プロペラ前後方向に等しいか又はこの後縁より後方であ
つて、隣接するプロペラブレード根部の隙間の位置にあ
り、そして （ニ）該フィンの該キャップ本体の軸線からの最大直径
は該ボスのキャップ取付け端部の直径より大でプロペラ
直径の33％以下である、 ことを特徴とする、前記キャップ。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10910186 | 1986-07-16 | ||
| JP18157786 | 1986-07-31 | ||
| JP61-188898 | 1986-08-11 | ||
| JP61-109101 | 1986-08-11 | ||
| JP61-181577 | 1986-08-11 | ||
| JP18889886 | 1986-08-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63154494A JPS63154494A (ja) | 1988-06-27 |
| JPH07121716B2 true JPH07121716B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=27311396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62175769A Expired - Lifetime JPH07121716B2 (ja) | 1986-07-16 | 1987-07-14 | フィン付プロペラボスキャップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07121716B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010215187A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk | 船舶の推進装置とそれを備えた船舶 |
| KR101115105B1 (ko) * | 2009-07-31 | 2012-02-29 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 프로펠러 보스 캡 |
| TWI508897B (zh) * | 2010-09-07 | 2015-11-21 | Akishima Lab Mitsui Zosen Inc | 船舶之推進裝置及具備此裝置之船舶 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH085431B2 (ja) * | 1989-01-20 | 1996-01-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 舶用推進装置 |
| JP2947357B2 (ja) * | 1989-08-18 | 1999-09-13 | 日産自動車株式会社 | 高速艇のプロペラ構造 |
| JPH04292294A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-16 | Hitachi Zosen Corp | プロペラ装置 |
| JP5405872B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2014-02-05 | 株式会社三井造船昭島研究所 | 船舶の推進装置とそれを備えた船舶 |
| JP5496563B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2014-05-21 | 新潟原動機株式会社 | 舶用推進装置 |
| JP5510149B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2014-06-04 | 株式会社Ｉｈｉ | ガスタービンエンジン |
| KR101313183B1 (ko) * | 2010-11-17 | 2013-09-30 | 삼성중공업 주식회사 | 프로펠러 보스 캡 및 이를 구비한 추진장치 |
| DE102011055515A1 (de) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg | Propelleranordnung, insbesondere für Wasserfahrzeuge |
| WO2014042296A1 (ko) * | 2012-09-13 | 2014-03-20 | 현대중공업 주식회사 | 핀을 구비한 프로펠러 보스캡 |
| SG10201810020RA (en) * | 2014-05-28 | 2018-12-28 | Korea Inst Ocean Sci & Tech | Combined propeller cap for reducing rotating flow and hub vortex and enhancing propulsive efficiency |
| JP6812057B2 (ja) * | 2017-06-21 | 2021-01-13 | ナカシマプロペラ株式会社 | 船舶用推進装置及びそれを備えた船舶 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311490A (en) * | 1976-07-20 | 1978-02-01 | Fumio Henmi | Screw propeller |
| JPS6212495A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 舶用プロペラ |
-
1987
- 1987-07-14 JP JP62175769A patent/JPH07121716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 特許５１５８（ＪＰ，Ｃ１）） |
| 特許９８２６４（ＪＰ，Ｃ２）） |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010215187A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk | 船舶の推進装置とそれを備えた船舶 |
| KR101115105B1 (ko) * | 2009-07-31 | 2012-02-29 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 프로펠러 보스 캡 |
| TWI508897B (zh) * | 2010-09-07 | 2015-11-21 | Akishima Lab Mitsui Zosen Inc | 船舶之推進裝置及具備此裝置之船舶 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63154494A (ja) | 1988-06-27 |
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Legal Events
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