JPH0848292A - スーパーキャビテーティング・プロペラの設計法 - Google Patents
スーパーキャビテーティング・プロペラの設計法Info
- Publication number
- JPH0848292A JPH0848292A JP21417394A JP21417394A JPH0848292A JP H0848292 A JPH0848292 A JP H0848292A JP 21417394 A JP21417394 A JP 21417394A JP 21417394 A JP21417394 A JP 21417394A JP H0848292 A JPH0848292 A JP H0848292A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- propeller
- design
- cavitation
- lift
- super
- Prior art date
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- Pending
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- Hydraulic Turbines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】設計条件で与えられたスラストを満たし、か
つ、スーパーキャビテーション状態で作動するプロペラ
を理論的に設計する。 【構成】プロペラ揚力線計算法による設計揚力の計算、
境界要素法による最適スーパーキャビテーティング翼型
の設計、プロペラ揚力面設計計算法によるプロペラ形状
を得るための揚力面補正計算より成る。
つ、スーパーキャビテーション状態で作動するプロペラ
を理論的に設計する。 【構成】プロペラ揚力線計算法による設計揚力の計算、
境界要素法による最適スーパーキャビテーティング翼型
の設計、プロペラ揚力面設計計算法によるプロペラ形状
を得るための揚力面補正計算より成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】スーパーキャビテーティング・プ
ロペラは高速艇などで用いられるプロペラ翼全面をスー
パーキャビテーションが発生するプロペラである。従来
の方法では、本プロペラが、設計で必要とされるスラス
トを発生する様に設計することができなかった。本発明
は船を要求される船速で航走させるために必要なスラス
トを発生するプロペラを設計する方法であり、これによ
り効率の良いスーパーキャビテーティング・プロペラを
造船工業分野に取り入れることが可能となる。
ロペラは高速艇などで用いられるプロペラ翼全面をスー
パーキャビテーションが発生するプロペラである。従来
の方法では、本プロペラが、設計で必要とされるスラス
トを発生する様に設計することができなかった。本発明
は船を要求される船速で航走させるために必要なスラス
トを発生するプロペラを設計する方法であり、これによ
り効率の良いスーパーキャビテーティング・プロペラを
造船工業分野に取り入れることが可能となる。
【０００２】
【従来の技術】従来は、ピッチ分布の異なる幾つかのシ
リーズプロペラを作成し、これらについて実験を行い、
これに基づく設計チャートにより設計する。
リーズプロペラを作成し、これらについて実験を行い、
これに基づく設計チャートにより設計する。
【０００３】もう一つは、揚力線理論により必要なスラ
ストを発生するプロペラ（ボス比０．２）の半径方向の
循環分布を求め、各半径位置での設計揚力を満たす翼断
面形状を線型スーパーキャビテーション理論と実験より
得られた経験常数を組み合わせて求める。図−１に示す
様にプロペラの流れに適用できる様に、翼断面キャンバ
に一定の常数を乗じて、プロペラの断面形状を求める。
但し、スーパーキャビテーションの発生による翼間流れ
に対する翼列効果は考慮しない。
ストを発生するプロペラ（ボス比０．２）の半径方向の
循環分布を求め、各半径位置での設計揚力を満たす翼断
面形状を線型スーパーキャビテーション理論と実験より
得られた経験常数を組み合わせて求める。図−１に示す
様にプロペラの流れに適用できる様に、翼断面キャンバ
に一定の常数を乗じて、プロペラの断面形状を求める。
但し、スーパーキャビテーションの発生による翼間流れ
に対する翼列効果は考慮しない。
【０００４】従来のスーパーキャビテーティング・プロ
ペラ設計法は、設計条件で与えられたスラストと異なる
スラストを発生するスーパーキャビテーティング・プロ
ペラが設計されることが多く、設計されたプロペラの効
率が低く、設計法について信頼性が全くなかった。ま
た、設計で得られたプロペラの設計評価も理論計算では
できなかった。
ペラ設計法は、設計条件で与えられたスラストと異なる
スラストを発生するスーパーキャビテーティング・プロ
ペラが設計されることが多く、設計されたプロペラの効
率が低く、設計法について信頼性が全くなかった。ま
た、設計で得られたプロペラの設計評価も理論計算では
できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の設計法は経験に
基づく補正が多用されており、理論的一貫性のある設計
方法ではなかった。このため、設計範囲が広い高速船の
プロパルサの設計法として用いることは汎用性が低く、
困難であった。これとともに、設計で得られた幾何学形
状を持つプロペラが所要の性能を満たすかを理論計算で
評価し、設計すべきプロペラの形状を適切かつ、効率的
に設計することである。
基づく補正が多用されており、理論的一貫性のある設計
方法ではなかった。このため、設計範囲が広い高速船の
プロパルサの設計法として用いることは汎用性が低く、
困難であった。これとともに、設計で得られた幾何学形
状を持つプロペラが所要の性能を満たすかを理論計算で
評価し、設計すべきプロペラの形状を適切かつ、効率的
に設計することである。
【０００６】本発明は設計揚力を満たす各半径位置での
流体力学条件に対応した翼断面形状を合理的に理論計算
で求めることである。
流体力学条件に対応した翼断面形状を合理的に理論計算
で求めることである。
【０００７】この翼断面形状をプロペラで等価な性能を
発揮する翼断面形状とするためには、図−１に示す揚力
面補正が必要であるが、図−２に示す従来の方法（文献
１）で行うと過大なキャンバとなるので、適切なキャン
バを与えるような補正法で設計することである。
発揮する翼断面形状とするためには、図−１に示す揚力
面補正が必要であるが、図−２に示す従来の方法（文献
１）で行うと過大なキャンバとなるので、適切なキャン
バを与えるような補正法で設計することである。
【０００８】最後に、スーパーキャビテーションが翼で
発生することにより、翼間の流れが止められることによ
る翼列効果を考慮して、ピッチ分布を始めとする幾何学
形状の設計に反映させることである。
発生することにより、翼間の流れが止められることによ
る翼列効果を考慮して、ピッチ分布を始めとする幾何学
形状の設計に反映させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】設計の手順を図−３に示
す。先ず、設計条件を与える。
す。先ず、設計条件を与える。
【００１０】プロペラ揚力線理論 （Ｇｏｌｄｓｔｅｉ
ｎの理論）により、設計で与えられたスラストを発生す
るプロペラの循環分布を求める。プロペラの翼輪郭が与
えられると循環分布から、各半径位置での設計揚力が得
られる。
ｎの理論）により、設計で与えられたスラストを発生す
るプロペラの循環分布を求める。プロペラの翼輪郭が与
えられると循環分布から、各半径位置での設計揚力が得
られる。
【００１１】翼断面形状は境界要素法に基づく非線型ス
ーパーキャビテーティング翼理論（文献１）を用いて、
理論チャートを作成し、与えられた設計揚力を持つ翼断
面を計算で求める。
ーパーキャビテーティング翼理論（文献１）を用いて、
理論チャートを作成し、与えられた設計揚力を持つ翼断
面を計算で求める。
【００１２】次に、図−２に示す様に揚力面補正量を求
めるため、与えられた荷重分布をもつプロペラのキャン
バを求め、非線型スーパーキャビテーティング翼理論か
ら得られたキャンバとの差を補正量とする。キャビテー
ションの発生を考慮したピッチ補正をする。
めるため、与えられた荷重分布をもつプロペラのキャン
バを求め、非線型スーパーキャビテーティング翼理論か
ら得られたキャンバとの差を補正量とする。キャビテー
ションの発生を考慮したピッチ補正をする。
【００１３】キャビテーションによる翼列効果は、渦格
子法に基づくスーパーキャビテーティング・プロペラ理
論解析法（文献２）で性能を計算し、所要のスラストを
発生する様にピッチ分布を補正することにより設計す
る。
子法に基づくスーパーキャビテーティング・プロペラ理
論解析法（文献２）で性能を計算し、所要のスラストを
発生する様にピッチ分布を補正することにより設計す
る。
【００１４】
【作用】設計されたプロぺラを設計条件で試験を行う
と、プロペラ翼背面からスーパーキャビテーションが発
生し、スラストとトルクを計測すると、設計条件を満た
すスラストが発生する。
と、プロペラ翼背面からスーパーキャビテーションが発
生し、スラストとトルクを計測すると、設計条件を満た
すスラストが発生する。
【００１５】以上の作用により、従来より高い効率のプ
ロペラが設計できる。
ロペラが設計できる。
【００１６】
【実施例】本発明の設計法で実施例を図−４に示す。ス
ラスト１００トン、キャビテーション数０．４、前進率
１．１なる設計条件でスーパーキャビテーティング・プ
ロペラを設計した。翼数は３翼、ボス比は０．１９であ
る。翼断面形状は各半径位置で最適性能を発揮する形状
となっている。
ラスト１００トン、キャビテーション数０．４、前進率
１．１なる設計条件でスーパーキャビテーティング・プ
ロペラを設計した。翼数は３翼、ボス比は０．１９であ
る。翼断面形状は各半径位置で最適性能を発揮する形状
となっている。
【００１７】図−５に実験により確認した結果を示す。
設計で与えられたスラストを発生している。
設計で与えられたスラストを発生している。
【００１８】
【発明の効果】本発明によって、設計条件で与えられた
スラストをもち、かつ、効率の高いスーパーキャビテー
ティング・プロペラを設計することができる。
スラストをもち、かつ、効率の高いスーパーキャビテー
ティング・プロペラを設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 翼型とプロペラの流れの違いの図である。
【図２】 従来の揚力面補正法と本発明の補正法の比較
の図である。
の図である。
【図３】 設計のフローチャート
【図４】 本発明により設計されたプロペラ翼輪郭と断
面形状図である。
面形状図である。
【図５】 実験により確認されたスーパーキャビテーテ
ィング・プロペラの性能計測結果の図である。
ィング・プロペラの性能計測結果の図である。
ｃ 翼弦長 ｘ 翼弦方向の座標 ｒ 半径方向の座標 ｆ２（ｘ，ｒ） ２次元流れ（翼断面設計時）での正
面キャンバ ｆ３（ｘ，ｒ） プロペラ流れでの正面キャンバ ｋ（ｒ） 揚力面補正係数（ルートヴィークー
ギンツェルの方法による） κ（ｒ） 揚力面補正係数（プロペラ揚力面設
計法による） ｆ（ｘ，ｒ） 揚力面キャンバ補正量 α２（ｒ） ２次元流れ（翼断面設計時）での迎
角 α３（ｒ） プロペラ流れでの迎角 α（ｒ） 揚力面迎角補正量 ｋＴ スラスト係数 ｋＱ トルク係数 ηｏ 効率 Ｊ プロペラ前進率 σｖ キャビテーション数 「文献−１」右近良孝、工藤達郎、スーパーキャビテー
ティングプロペラの設計、第２回キャビテーションに関
する国際シンポジューム前刷り集、東京、１９９４年４
月；Ｕｋｏｎ，Ｙ．＆ Ｋｕｄｏ，Ｔ．，”Ｄｅｓｉｇ
ｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｓ
ｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ
ｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｃ
ｏｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ ｏｎ Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，１９
９４ 「文献−２」工藤達郎、右近良孝「渦格子法によるスー
パーキャビテーティング・プロペラの性能計算」、第２
回キャビテーションに関する国際シンポジューム前刷り
集、東京、１９９４年４月；Ｋｕｄｏ，Ｔ．＆ Ｕｋｏ
ｎ，Ｙ．，”Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅ
ｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ Ｐｅｒ
ｆｏｒｍａｎｃｅ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｖｏｒｔｅｘ Ｌ
ａｔｔｉｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｃａｖｉｔａｔｉ
ｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，１９９４
面キャンバ ｆ３（ｘ，ｒ） プロペラ流れでの正面キャンバ ｋ（ｒ） 揚力面補正係数（ルートヴィークー
ギンツェルの方法による） κ（ｒ） 揚力面補正係数（プロペラ揚力面設
計法による） ｆ（ｘ，ｒ） 揚力面キャンバ補正量 α２（ｒ） ２次元流れ（翼断面設計時）での迎
角 α３（ｒ） プロペラ流れでの迎角 α（ｒ） 揚力面迎角補正量 ｋＴ スラスト係数 ｋＱ トルク係数 ηｏ 効率 Ｊ プロペラ前進率 σｖ キャビテーション数 「文献−１」右近良孝、工藤達郎、スーパーキャビテー
ティングプロペラの設計、第２回キャビテーションに関
する国際シンポジューム前刷り集、東京、１９９４年４
月；Ｕｋｏｎ，Ｙ．＆ Ｋｕｄｏ，Ｔ．，”Ｄｅｓｉｇ
ｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｓ
ｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ
ｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｃ
ｏｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ ｏｎ Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，１９
９４ 「文献−２」工藤達郎、右近良孝「渦格子法によるスー
パーキャビテーティング・プロペラの性能計算」、第２
回キャビテーションに関する国際シンポジューム前刷り
集、東京、１９９４年４月；Ｋｕｄｏ，Ｔ．＆ Ｕｋｏ
ｎ，Ｙ．，”Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅ
ｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ Ｐｅｒ
ｆｏｒｍａｎｃｅ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｖｏｒｔｅｘ Ｌ
ａｔｔｉｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｃａｖｉｔａｔｉ
ｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，１９９４
Claims (1)
- 【請求項１】スーパーキャビテーションを発生し、か
つ、設計条件で与えられたスラストを発生するボス比
０．２以下のプロペラを理論的に設計するスーパーキャ
ビテーティング・プロペラの設計法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21417394A JPH0848292A (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | スーパーキャビテーティング・プロペラの設計法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21417394A JPH0848292A (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | スーパーキャビテーティング・プロペラの設計法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0848292A true JPH0848292A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16651450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21417394A Pending JPH0848292A (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | スーパーキャビテーティング・プロペラの設計法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0848292A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180130A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 軸流水車およびその運転方法 |
| CN103558009A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-05 | 南京理工大学 | 超空泡航行体动力学特性分析的分段线性方法 |
-
1994
- 1994-08-05 JP JP21417394A patent/JPH0848292A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180130A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 軸流水車およびその運転方法 |
| CN103558009A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-05 | 南京理工大学 | 超空泡航行体动力学特性分析的分段线性方法 |
| CN103558009B (zh) * | 2013-11-04 | 2016-02-24 | 南京理工大学 | 超空泡航行体动力学特性分析的分段线性方法 |
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