JPH09109994A - 二重反転プロペラ装置 - Google Patents
二重反転プロペラ装置Info
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Abstract
て常に最適効率を得ることができる二重反転プロペラ装
置を提供すること。 【構成】 前後2枚のプロペラ2,3を同一軸心を中心
として互いに逆方向に回転駆動する二重反転プロペラ装
置10において、後側プロペラ3の前側プロペラ2に対
する翼面積比rS 、外径比rD 、翼ピッチ比rP 及びキ
ャンバ比rc をそれぞれrS =0.5〜1.5、rD =
0.7〜1.0、rP =0.7〜1.3、rc =0.5
〜1.5に設定する。又、各プロペラ2,3の翼のコー
ド長Lとキャンバcを用いて定義されるキャンバ(%)
=c/Lを0.5〜3.5%に設定するとともに、翼の
レーキ角θを0〜30°に設定する。
Description
ラを同一軸心を中心として互いに逆方向に回転駆動する
二重反転プロペラ装置に関する。
て二重反転プロペラ装置を使用すれば高い推進効率が得
られることは既に知られている。斯かる二重反転プロペ
ラ装置は、一方向に回転する入力軸と、該入力軸の端部
に結着された水平ベベルギヤと、該水平ベベルギヤに噛
合する前後一対の垂直ベベルギヤと、互いに独立して回
転する内軸及び外軸と、該内軸と外軸の各後端部に結着
された前後2枚のプロペラを含んで構成され、前記垂直
ベベルギヤの回転を前記内軸と外軸に伝達して前記2枚
のプロペラを互いに逆方向に回転駆動して高い推進効率
を得るものである。
においては、水中において前側プロペラによって形成さ
れるスリップストリーム(slip stream )中で後側プロ
ペラが作動するために後側プロペラは前側プロペラとは
異なった状態下で作動するが、従来はこのことが考慮さ
れておらず、従って、両プロペラが共に最適効率を発揮
するに至らなかった。
の翼面積、外径、翼ピッチ、翼枚数等の諸元を前側プロ
ペラのそれらに対して変えることによって両プロペラに
ついて最適効率を得るようにした提案がなされている
(例えば、特開昭62−68198号、特公平2−55
275号、特開平4−231280号公報参照)。
おいては、二重反転プロペラ装置が水中に常時全没状態
にあることを前提として前後のプロペラの諸元を決定し
ている。
は二重反転プロペラ装置が水中に半没した状態で使用さ
れることがあり、斯かる場合にも前後のプロペラが最適
効率を発揮し得るようにそれらの諸元が決定される必要
がある。
態に拘らず前後のプロペラについて常に最適効率を得る
ことができる二重反転プロペラ装置を提供することにあ
る。
的に巻き込ませることによって加速性向上を図ることが
できる二重反転プロペラ装置を提供することを目的とす
る。
め、請求項1記載の発明は、前後2枚のプロペラを同一
軸心を中心として互いに逆方向に回転駆動する二重反転
プロペラ装置において、後側プロペラの前側プロペラに
対する翼面積比rS をrS =0.5〜1.5に設定した
ことを特徴とする。
ラを同一軸心を中心として互いに逆方向に回転駆動する
二重反転プロペラ装置において、後側プロペラの前側プ
ロペラに対する外径比rD をrD =0.7〜1.0に設
定したことを特徴とする。
ラを同一軸心を中心として互いに逆方向に回転駆動する
二重反転プロペラ装置において、後側プロペラの前側プ
ロペラに対する翼ピッチ比rP をrP =0.7〜1.3
に設定したことを特徴とする。
ラを同一軸心を中心として互いに逆方向に回転駆動する
二重反転プロペラ装置において、後側プロペラの前側プ
ロペラに対するキャンバ比rc をrc =0.5〜1.5
に設定したことを特徴とする。
4記載の発明において、各プロペラの翼のコード長Lと
キャンバcを用いて定義されるキャンバ(%)=c/L
を0.5〜3.5%に設定するとともに、翼のレーキ角
θを0〜30°に設定したことを特徴とする。
5記載の発明において、二重反転プロペラ装置を船外機
に設置するとともに、該二重反転プロペラ装置を水中に
半没状態で使用することを特徴とする。
6記載の発明において、前記プロペラの上流側に排気ガ
スを排出するよう構成したことを特徴とする。
図面に基づいて説明する。
使用される船外機を搭載した船体の側面図、図2及び図
3は船外機の使用状態を示す側面図、図4は二重反転プ
ロペラ装置が全没状態で使用される船外機を搭載した船
体の側面図である。
速度の速い船体50の後部に取り付けられており、該船
外機1の下部に設けられた推進装置である二重反転プロ
ペラ装置10は、互いに逆方向に回転する前後2枚のプ
ロペラ2,3を有している。
ランプブラケット4によって船体50の船尾板50aに
取り付けられており、その上部のカウリング5内には駆
動源である不図示のエンジンが収納されており、該エン
ジンによって前記二重反転プロペラ装置10の前後一対
のプロペラ2,3が後述の機構によって互いに逆方向に
回転駆動される。
2又は図3に示すように二重反転プロペラ装置10が水
中に半没した状態で使用される場合と、図4に示す漁船
等の船体60に取り付けられて二重反転プロペラ装置1
0が水中に全没した状態で使用される場合が考えられ
る。尚、図3は船外機1が角度αだけチルトアップされ
た使用状態を示す。
置10の構成の詳細を図5に基づいて説明する。尚、図
5は本発明に係る二重反転プロペラ装置10の側断面図
である。
このロアケース6の下部には内外二重軸を構成する中実
の内軸11と中空の外軸12が前後方向(図5の左右方
向)に水平に、且つ、回転自在に配されている。
後方へ延出する後端部には前記前側プロペラ2がダンパ
部材13を介して結着されており、該前側プロペラ2の
後方であって、且つ、内軸11の外軸12から後方へ延
出する後端部には前記後側プロペラ3がダンパ部材14
を介して結着されている。
には隙間15が形成されており、ロアケース6内に形成
された排気通路7は隙間15を介して水中に開口してい
る。
2の前端部外周には、回転自在に支承された前後一対の
垂直ベベルギヤ16,17が相対向して配されており、
前側の垂直ベベルギヤ16の外周部はテーパローラベア
リング18を介してロアケース6に回転自在に支承さ
れ、後側の垂直ベベルギヤ17の外周部はベアリングハ
ウジング19に保持されたテーパローラベアリング20
によって回転自在に支承されている。尚、内軸11は、
その前端部と後端部が回転自在に支承されている。
て、且つ、前後一対の垂直ベベルギヤ16,17の内側
部分には、第1のスライダ21が外軸12に沿って前後
方向に摺動自在にスプライン嵌合されている。同様に、
内軸11の前記前側の垂直ベベルギヤ16の前方の前端
外周部には、第2のスライダ22が内軸11に沿って前
後方向に摺動自在にスプライン嵌合されている。
プランジャ23が前後方向に摺動自在に嵌装されてお
り、該プランジャ23には、内軸11に貫設された長孔
11a,11bに挿通するピン24,25が軸直角方向
に挿通されている。そして、前記第1のスライダ21は
ピン24によってプランジャ23に連結されており、前
記第2のスライダ22はピン25によってプランジャ2
3に連結されている。
イダ22とはピン24,25によって互いに連結されて
おり、両者はピン24,25が長孔11a,11b内を
移動し得る範囲内で、前後方向に摺動可能である。
ジンによって一方向に回転駆動される入力軸26と、該
入力軸26に対して平行に延在するシフトロッド27が
垂設されており、入力軸26の下端には、前記一対の垂
直ベベルギヤ16,17に噛合する水平ベベルギヤ28
が結着されている。
シフトロッド27をその軸中心回りに回動させれば、該
シフトロッド27の回動はシフトカム29によって第2
のスライダ22の軸方向移動に変換されるため、該第2
のスライダ22が第1のスライダ21と共に一体的に前
後方向に摺動せしめられる。
を説明する。
によって入力軸26が一方向に回転駆動されると、該入
力軸26の回転は水平ベベルギヤ28を介して前後一対
の垂直ベベルギヤ16,17に伝達され、両垂直ベベル
ギヤ16,17が互いに逆方向に常時回転駆動される。
置」にセットすると、図5に示すように、第1のスライ
ダ21と第2のスライダ22は共に垂直ベベルギヤ1
6,17に噛み合わない中立状態に保たれ、このとき、
両垂直ベベルギヤ16,17は自由回転(空転)し、入
力軸26の回転は内軸11及び外軸12に伝達されな
い。従って、前後のプロペラ2,3は共に回転せず、推
進力は発生しない。
置」にセットすると、前記シフトロッド27とシフトカ
ム29が所定の方向に所定角度だけ回動せしめられ、第
1のスライダ21と第2のスライダ22が一体的に後方
へ摺動せしめられ、第1のスライダ21は後側の垂直ベ
ベルギヤ17に噛合し、第2のスライダ22は前側の垂
直ベベルギヤ16に噛合する。
ヤ28と垂直ベベルギヤ17及び第1のスライダ21を
経て外軸12に伝達されるとともに、水平ベベルギヤ2
8と垂直ベベルギヤ16及び第2のスライダ22を経て
内軸11に伝達され、外軸12及びこれに結着された前
側プロペラ2と内軸11及びこれに結着された後側プロ
ペラ3とが互いに逆方向に回転駆動される。このよう
に、前進時においては、前後の一対のプロペラ2,3が
互いに逆方向に回転駆動される二重反転方式が実行され
るため、これらのプロペラ2,3には高い推進効率が得
られる。
アケース6に形成された前記排気通路7を通って流れ、
ロアケース6と前側プロペラ2との間の隙間15から水
中に排出されてプロペラ2,3に巻き込まれる。
ガスがプロペラ2,3に巻き込まれると、互いに逆方向
に回転する前後2枚のプロペラ2,3の水中での摩擦抵
抗が排気ガスの泡によって低減され、エンジンへの負荷
が減って加速性の向上、燃費の改善等が図られる。
に」にセットすると、前記シフトロッド27とシフトカ
ム29が所定の方向に所定角度だけ回動せしめられ、第
1のスライダ21と第2のスライダ22が一体的に前方
へ摺動せしめられ、第2のスライダ22と垂直ベベルギ
ヤ16との噛合が解除される一方、第1のスライダ21
の噛合が後側の垂直ベベルギヤ17から前側の垂直ベベ
ルギヤ16に切り換えられる。
ギヤ28と前側の垂直ベベルギヤ16及び第1のスライ
ダ21を経て外軸12のみに伝達され、内軸11には伝
達されず、外軸12とこれに結着された前側プロペラ2
のみが前進時とは逆方向に回転駆動される。このよう
に、後進時に前側プロペラ2のみが回転駆動されると、
静止している後側プロペラ3が前側プロペラ2の回転の
障害にならないため、前側プロペラ2に高い推進効率が
確保されて十分な推進力が得られる。
10の前後一対のプロペラ2,3の諸元を図6乃至図1
1に基づいて説明する。尚、図6は前側プロペラの側断
面図、図7は同前側プロペラの後面図、図8は図7のA
−A線拡大断面図、図9は後側プロペラの側断面図、図
10は同後側プロペラの後面図、図11は図10のB−
B線拡大断面図である。
ラ装置10のプロペラ2,3は、それぞれボス部2a,
3aと各ボス部2a,3aの外周に一体に形成された各
3枚の翼2b,3bによって構成されている。
よりも小径に成形されており、後側プロペラ3の外径D
2 の前側プロペラ2の外径D1 に対する比(外径比)r
D =D2 /D1 =0.92に設定されている。
面形状を図8、図11にそれぞれ示すが、後側プロペラ
3の翼3bの面積(展開面積)S2 の前側プロペラ2の
翼2bの面積(展開面積)S1 に対する比(翼面積比)
rS =S2 /S1 =0.82に設定されている。
2 、キャンバc2 の前側プロペラプロペラ2の翼2bの
ピッチP1 、キャンバc1 に対する比、つまり、翼ピッ
チ比rP =P2 /P1 とキャンバ比rc =c2 /c1
は、rP =0.98、rc =1.0にそれぞれ設定され
ている。又、各翼2b,3bのキャンバc1 ,c2 のコ
ード長L1 ,L2 に対する比として定義されるキャンバ
(%)=c1 /L1 ,c2 /L2 は各々1.0〜2.5
%に設定され、各翼2b,3bのレーキ角(傾斜角)θ
1 ,θ2 はθ1 =θ2 =20°に設定されている(図6
及び図9参照)。
2,3の諸元を上述のように設定すると、二重反転プロ
ペラ装置10を図1乃至図3に示すように水中に半没さ
せた状態で使用する場合及び図4に示すように水中に全
没させた状態で使用する場合に何れにおいても、前後の
プロペラ2,3について常に最適効率を得ることができ
た。
々変えて実験を行ったところ、二重反転プロペラ装置1
0の使用状態に拘らず前後のプロペラ2,3について最
適効率を得るためのプロペラ2,3の各種諸元の最適値
と許容範囲として下表に示す結果が得られた。
よれば、前後2枚のプロペラを同一軸心を中心として互
いに逆方向に回転駆動する二重反転プロペラ装置におい
て、後側プロペラの前側プロペラに対する翼面積比r
S 、外径比rD 、翼ピッチ比rP及びキャンバ比rc を
それぞれrS =0.5〜1.5、rD =0.7〜1.
0、rP =0.7〜1.3、rc =0.5〜1.5に設
定したため、該二重反転プロペラ装置の使用状態に拘ら
ず前後のプロペラについて常に最適効率を得ることがで
きるという効果が得られる。
排気ガスを排出するよう構成したため、互いに逆方向に
回転する前後2枚のプロペラの水中での摩擦抵抗が排気
ガスの泡によって低減され、エンジンへの負荷が減って
加速性の向上、燃費の改善等が図られるという効果が得
られる。
で使用される船外機を搭載した船体の側面図である。
で使用される船外機の使用状態を示す側面図である。
で使用される船外機の使用状態を示す側面図である。
で使用される船外機を搭載した船体の側面図である。
である。
ペラの側断面図である。
ペラの後面図である。
ペラの側断面図である。
ロペラの後面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 前後2枚のプロペラを同一軸心を中心と
して互いに逆方向に回転駆動する二重反転プロペラ装置
において、 後側プロペラの前側プロペラに対する翼面積比rS をr
S =0.5〜1.5に設定したことを特徴とする二重反
転プロペラ装置。 - 【請求項2】 前後2枚のプロペラを同一軸心を中心と
して互いに逆方向に回転駆動する二重反転プロペラ装置
において、 後側プロペラの前側プロペラに対する外径比rD をrD
=0.7〜1.0に設定したことを特徴とする二重反転
プロペラ装置。 - 【請求項3】 前後2枚のプロペラを同一軸心を中心と
して互いに逆方向に回転駆動する二重反転プロペラ装置
において、 後側プロペラの前側プロペラに対する翼ピッチ比rP を
rP =0.7〜1.3に設定したことを特徴とする二重
反転プロペラ装置。 - 【請求項4】 前後2枚のプロペラを同一軸心を中心と
して互いに逆方向に回転駆動する二重反転プロペラ装置
において、 後側プロペラの前側プロペラに対するキャンバ比rc を
rc =0.5〜1.5に設定したことを特徴とする二重
反転プロペラ装置。 - 【請求項5】 各プロペラの翼のコード長Lとキャンバ
cを用いて定義されるキャンバ(%)=c/Lを0.5
〜3.5%に設定するとともに、翼のレーキ角θを0〜
30°に設定したことを特徴とする請求項1〜3又は4
記載の二重反転プロペラ装置。 - 【請求項6】 船外機に設置され、水中に半没状態で使
用されることを特徴とする請求項1〜4又は5記載の二
重反転プロペラ装置。 - 【請求項7】 前記プロペラの上流側に排気ガスを排出
するよう構成したことを特徴とする請求項1〜5又は6
記載の二重反転プロペラ装置。
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