JPH071360Y2 - 船舶の推進性能向上装置 - Google Patents

船舶の推進性能向上装置

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JPH071360Y2
JPH071360Y2 JP2668088U JP2668088U JPH071360Y2 JP H071360 Y2 JPH071360 Y2 JP H071360Y2 JP 2668088 U JP2668088 U JP 2668088U JP 2668088 U JP2668088 U JP 2668088U JP H071360 Y2 JPH071360 Y2 JP H071360Y2
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JP
Japan
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propeller
blade
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idler
turbine
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徹二 星野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、船舶の推進性能を向上させるための装置に関
し、特にスクリュープロペラ後流の回転エネルギーを推
力として回収するようにした、船舶の推進性能向上装置
に関する。
〔従来の技術〕
一般に、スクリュープロペラ後流の回転エネルギーを推
力として回収する船舶の推進性能向上装置としては、第
5,6図に示すようなものがあり、スクリュープロペラA
の後方に遊転プロペラBが配設されている。
スクリュープロペラAは、船体1の船尾において、主機
2で回転駆動されるプロペラ軸3の後端に連結・固着さ
れており、同スクリュープロペラAは複数のプロペラ翼
5(この従来例では4枚)をそなえていて、各プロペラ
翼5は、プロペラボス4から半径方向に向けて突設さ
れ、正回転時に前方向に推力Tを発生するようにひねっ
て形成されている。
また、スクリュープロペラAのプロペラボス4の後端に
は、遊転プロペラBのプロペラボス6がスクリュープロ
ペラAのプロペラボス4と同軸的にそなえられ、遊転プ
ロペラBは、スクリュープロペラAに対し相対的に自由
に回転できるようになっている。
この遊転プロペラBは、複数の翼7(この従来例では7
枚)で構成されていて、各プロペラ翼7は、遊転プロペ
ラのプロペラボス6から半径方向に向けて突設されてい
る。
そして、遊転プロペラBのプロペラ径は、スクリュープ
ロペラAのプロペラ径より大きく設定され、遊転プロペ
ラBの各翼7において、回転中心寄りのスクリュープロ
ペラAの後流中の部分には、遊転プロペラのタービン部
7aが形成され、同タービン部7aより外方の部分には、遊
転プロペラのプロペラ部7bが形成される。
このタービン部7aはスクリュープロペラ後流9により回
転駆動され、こうして加えられるタービン部7aへの駆動
力により、遊転プロペラBが、スクリュープロペラAよ
りも少ない回転数で同プロペラAと同一の方向に回転す
るように、タービン部7aの翼面の迎角が設定されてい
る。
また、遊転プロペラBのプロペラ部7bの翼面は、遊転プ
ロペラBの回転時に、船体1の前方向への推力Tpを発生
するように大きくひねった形状になっている。なお、第
5図に示すように、遊転プロペラBの後方には舵10が配
設される。
上述の構成により、スクリュープロペラAが主機2によ
って正転駆動されて船体1は前進航走し、この場合にお
けるスクリュープロペラAのプロペラ翼5,遊転プロペラ
Bのタービン部7aおよびプロペラ部7bにはたらく流体力
の作用は、それぞれ第7〜9図に示すようになる。
つまり、第7図に示すように、スクリュープロペラのプ
ロペラ翼5においては、軸方向流入速度Vxと周方向流入
速度Vtとの合速度 で海水が流入し、この結果、スクリュープロペラのプロ
ペラ翼5には揚力Lと抗力Dとが発生する。
この揚力Lと抗力Dとの合力は、軸方向の分力Tと周方
向の分力Fとに分けられ、プロペラ翼5には、このよう
な分力Tと分力Fとが作用すると考えられる。そして、
周方向の分力Fは、同分力Fと反対方向にはたらく主機
2によるトルクと対抗して釣り合うようにはたらき、一
方、軸方向の分力Tが船体1を前進航走させるための推
力として利用される。
また、スクリュープロペラAの後方において、同スクリ
ュープロペラAの後流9の作用により遊転プロペラB
が、回転駆動されると、遊転プロペラBのタービン部7a
においては、第8図に示すように、軸方向流入速度VxT
と周方向流入速度VtTとの合速度 で海水が流入し、この結果、遊転プロペラのタービン部
7aには揚力LTと抗力DTとが発生する。
この揚力LTと抗力DTとの合力は、軸方向の分力TTと周方
向の分力FTとに分けられ、遊転プロペラBには、このよ
うな分力TTと分力FTとが作用すると考えられる。そし
て、周方向の分力FTにより遊転プロペラBはスクリュー
プロペラAと同方向に回転駆動されるとともに、軸方向
の分力TTは船体1の前進航走を妨げる抗力として船体1
の後方へ作用する。
さらに、上述のようにして回転駆動される遊転プロペラ
Bのプロペラ部7bにおいては、第9図に示すように、軸
方向流入速度Vxpと周方向流入速度Vtpとの合速度 で海水が流入し、この結果、遊転プロペラのプロペラ部
7bには揚力Lpと抗力Dpとが発生する。
この揚力Lpと抗力Dpとの合力は、軸方向の分力Tpと周方
向の分力Fpとに分けられ、遊転プロペラ6には、このよ
うな分力Tpと分力Fpとが作用すると考えられる。そし
て、軸方向の分力Tpは船体1を前進航走させるための推
力として前向きに作用する。
そして、プロペラ部7bに作用する周方向の分力Fpは、同
分力Fpと反対方向にはたらくタービン部7aの周方向分力
FTによるトルクと対抗して釣り合うようにはたらき、遊
転プロペラBにおいてプロペラ軸3回りのトルクは発生
しない。
このような従来の推進性能向上装置により、船体1に作
用する全体の推力Taは次の式で表わされる。
Ta=T+Tp−TT また、遊転プロペラBのタービン部7aを所望の迎角に設
定して遊転プロペラBの回転数Nyがスクリュープロペラ
4の回転数Nsよりも小さくなるようにすることにより、
遊転プロペラBのプロペラ部7bに作用する軸方向の分力
Tpの大きさを、同遊転プロペラBのタービン部7aに作用
する軸方向の分力TTの大きさよりも大きくすることがで
きる。
そして、このように各回転数Ny,Nsを設定することで、
全体の推力TaをスクリュープロペラAのみにより発生す
る推力Tよりも大きくして、船舶の推進性能を向上さ
せ、船速の増加や、燃費の低減化が図られている。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで、遊転プロペラBの後流のプロペラ軸方向速度
Vxの半径方向の速度分布は第10図に示すようになり、タ
ービン部7aはスクリュープロペラAの後流中にあるた
め、タービン部7aの後流部分ではスクリュープロペラA
により流れが加速されている。
また、遊転プロペラBのプロペラ部7bにより翼端部にお
ける流れも加速されている。
これに対し、遊転プロペラBのプロペラボス6の後流
は、加速流が無く流速が遅くなっている。すなわち、プ
ロペラボス部では推力が発生しておらず逆に抵抗となっ
ており、推進効率を悪化させている。
本考案は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、遊転プロペラの翼端部のみならずボス部でも推力
を発生できるようにした、船舶の推進性能向上装置を提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本考案の船舶の推進性能向
上装置は、船舶のスクリュープロペラの後方に同スクリ
ュープロペラと同一の軸心線のまわりに自由に回転しう
る遊転プロペラをそなえて、同遊転プロペラの各翼に、
上記スクリュープロペラの後流で回転駆動されるタービ
ン部と、同タービン部に接続されて推力を発生するため
のプロペラ部とをそなえるとともに、上記タービン部の
翼部分の迎角が、上記遊転プロペラを上記スクリュープ
ロペラと同一の回転方向に同スクリュープロペラよりも
少ない回転数で回転させるべく設定され、上記プロペラ
部が上記遊転プロペラの各翼における先端部と翼根部と
にそれぞれ形成された先端プロペラ部と翼根プロペラ部
とで構成されて、これらの先端プロペラ部と翼根プロペ
ラ部との間の翼中間部に上記タービン部が形成されてい
ることを特徴としている。
〔作用〕
上述の本考案の船舶の推進性能向上装置では、船舶のス
クリュープロペラの後方に配設された遊転プロペラが、
その各翼におけるプロペラ部を、各翼の先端部と翼根部
とにそれぞれ形成された先端プロペラ部と翼根プロペラ
部とで構成されて、これらの先端プロペラ部と翼根プロ
ペラ部との間の翼中間部にタービン部が形成されている
ので、スクリュープロペラの後流により上記タービン部
を介して回転駆動される遊転プロペラは、その翼先端部
のみならず翼根部でも推力を発生するようになる。
〔実施例〕
以下、図面により本考案の一実施例としての船舶の推進
性能向上装置について説明すると、第1図は上記装置に
そなえた船舶の船尾部を模式的に示す側面図、第2図は
上記装置を後方からみた正面図、第3図は上記装置にお
ける遊転プロペラの後流の流速分布図、第4図は上記遊
転プロペラの翼根プロペラ部の作用を示すベクトル図で
ある。
第1,2図に示すように、船体1の船尾に設けられるスク
リュープロペラAは、船内の主機2でプロペラ軸3を介
し回転駆動されるプロペラボス4と、同ボス4から半径
方向に突設された複数のプロペラ翼5とで構成され、各
翼5により推力Tを発生するようになっている。
そして、スクリュープロペラAの後方には、同スクリュ
ープロペラAと同一の軸心線のまわりに自由に回転しう
る遊転プロペラBが配設されて、プロペラ軸3の後方へ
の延長部に支持されている。
遊転プロペラBは、プロペラボス6と、同ボス6から半
径方向に突設された複数の翼7とで構成されて、各翼7
は、スクリュープロペラAの後流9で回転駆動されるタ
ービン部7aと、同タービン部7aに接続されて推力を発生
するためのプロペラ部7b,7cとをそなえ、タービン部7a
の翼部分の迎角は、遊転プロペラBをスクリュープロペ
ラAと同じ回転方向に同スクリュープロペラAよりも少
ない回転数(低い回転速度)で回転させるように設定さ
れている。
そして、プロペラ部7b,7cは、各翼7における先端部と
翼根部とにそれぞれ形成された先端プロペラ部7bと翼根
プロペラ部7cとで構成されて、これらの先端プロペラ部
7bと翼根プロペラ部7cとの間の翼中間部にタービン部7a
が形成されている。
なお、翼根プロペラ部7cは、その翼後縁がプロペラボス
6の先端まで延在するように形成されている。
また、遊転プロペラBの後方には、舵10が配設されてい
る。
上述の構成により、船体1の推進に際して、スクリュー
プロペラAが回転作動すると、そのプロペラ翼5からの
加速流としての後流9を遊転プロペラBのタービン部7a
が受けて、これにより遊転プロペラBはスクリュープロ
ペラAと同じ方向に回転駆動される。
この遊転プロペラBの回転に伴い、その先端プロペラ部
7bおよび翼根プロペラ部7cから、それぞれ推力Tpおよび
TBが発生する。
次に、遊転プロペラによる推力発生の詳細機構を速度ベ
クトル図を用いて説明する。タービン部7aおよび先端プ
ロペラ部7bに関しては、すでに第8,9図を用いて説明し
たので省略し、ここでは翼根プロペラ部7cの推力発生機
構を説明すると、第4図は遊転プロペラBにおける翼根
プロペラ部7cの翼についての速度ベクトル図である。
第4図中において、VxBは翼根プロペラ部7cに対する軸
方向流入速度を示し、VtBは翼根プロペラ部7cに対する
周方向流入速度を示し、WBは翼根プロペラ部7cに対する
全流入速度 を示し、LB,DBはそれぞれ翼根プロペラ部7cの翼に働く
揚力と抗力とを示し、TB,FBはそれぞれ上記の揚力と抗
力との合力の軸方向および周方向の分力を示している。
翼根プロペラ部7cの翼に対する流入合速度はWBであり、
翼には揚力LBと抗力DBとが発生する。この揚力LBと抗力
DBとの合力のプロペラ軸3方向の成分として揚力TBが発
生する。なお、遊転プロペラBのタービン部7aと各プロ
ペラ部7b,7cとは一体となっているため、タービン部7a
の翼に働く周方向力FTと各プロペラ部7b,7cの翼にそれ
ぞれ働く周方向力FpおよびFBとは FT=Fp+FB となり、互いにつりあって全体としてはプロペラ軸3ま
わりのトルクは発生しない。
したがって、スクリュープロペラAと遊転プロペラBと
を含めた全体の推力TA11は、 TA11=T+Tp+TB−TT となる。TTは(Tp+TB)に比べ小さいので、推進系全体
の推力TA11はスクリュープロペラ単独の場合の推力Tよ
りも増大する。
一方、スクリュープロペラAのトルクはほとんど変化し
ないので、全体として推進効率が大幅に向上するように
なる。したがって、同一馬力では船速が増加し、船速を
一定にすば主機出力を低下できる利点がある。
〔考案の効果〕
以上詳述したように、本考案の船舶の推進性能向上装置
によれば、スクリュープロペラの後方に装備されて同プ
ロペラの後流を受けるタービン部を介して回転駆動され
る遊転プロペラが、推力を発生する先端プロペラ部を翼
先端にそなえるのみならず、その翼根部にも推力を発生
する翼根プロペラ部をそなえて推力の増加に寄与するの
で、同遊転プロペラ全体としての推力の発生が十分に行
なわれるようになり、これにより船舶の推進性能を大幅
に向上させる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1〜4図は本考案の第1実施例としての船舶の推進性
能向上装置を示すもので、第1図は上記装置をそなえた
船舶の船尾部を模式的に示す側面図、第2図は上記装置
を後方からみた正面図、第3図は上記装置における遊転
プロペラの後流の流速分布図、第4図は上記遊転プロペ
ラの翼根プロペラ部の作用を示すベクトル図であり、第
5〜10図は従来の船舶の推進性能向上装置を示すもの
で、第5図は上記装置をそなえた船舶の船尾部を模式的
に示す側面図、第6図は上記装置を後方からみた正面
図、第7〜9図はいずれも上記装置の作用を示すベクト
ル図、第10図は上記装置における遊転プロペラの後流の
流速分布図である。 1……船体、2……主機、3……プロペラ軸、4……プ
ロペラボス、5……プロペラ翼、6……プロペラボス、
7……翼、7a……タービン部、7b……先端プロペラ部、
7c……翼根プロペラ部、9……後流、10……舵、A……
スクリュープロペラ、B……遊転プロペラ。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】船舶のスクリュープロペラAの後方に同ス
    クリュープロペラAと同一の軸心線のまわりに自由に回
    転しうる遊転プロペラBをそなえて、同遊転プロペラB
    の各翼7に、上記スクリュープロペラAの後流で回転駆
    動されるタービン部7aと、同タービン部7aに接続されて
    推力を発生するためのプロペラ部7b,7cとをそなえると
    ともに、上記タービン部7aの翼部分の迎角が、上記遊転
    プロペラBを上記スクリュープロペラAと同一の回転方
    向に同スクリュープロペラAよりも少ない回転数で回転
    させるべく設定され、上記プロペラ部7b,7cが上記遊転
    プロペラBの各翼7における先端部と翼根部とにそれぞ
    れ形成された先端プロペラ部7bと翼根プロペラ部7cとで
    構成されて、これらの先端プロペラ部7bと翼根プロペラ
    部7cとの間の翼中間部に上記タービン部7bが形成されて
    いることを特徴とする、船舶の推進性能向上装置。
JP2668088U 1988-02-29 1988-02-29 船舶の推進性能向上装置 Expired - Lifetime JPH071360Y2 (ja)

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JP2668088U JPH071360Y2 (ja) 1988-02-29 1988-02-29 船舶の推進性能向上装置

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Publication Number Publication Date
JPH01133095U JPH01133095U (ja) 1989-09-11
JPH071360Y2 true JPH071360Y2 (ja) 1995-01-18

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