JPS58500159A - 翼特に空気等の如き気体が周りを流れているタ−ボ機械のプロペラ翼及び羽根の流れ抵抗を減少せしめる方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 翼、特に空気等の如き気体が周りを流れているターボ機械のプロペラ翼及び羽根 の流れ抵抗を減少せしめる方法及びこの方法を実施するだめの装置 前述の種類の翼の周りを空気または他の気体状流体が流れる場合には、渦流は翼 の流れ抵抗を著しく高めるので、翼の側面の領域において渦の形成が回避されま たは最小にされたときにのみ、僅かな抵抗の流れが達成され得るという問題があ る。プロペラ翼の場合には、側面の流れが接近する領域において層状の境界面が 側面の奥行の方向に層流から乱流へ変化して、プロペラ翼の側面の後方領域に渦 領域が形成されるという問題がある。さらにプロペラ翼の縁部ではプロペラ翼の 上面及び下面における流れの圧力差により渦に対して斜め下方に傾斜した周辺渦 が生じる。この特性の影響を制限するために、翼の前縁及び／または後縁に特別 のフラップを配設し、それにより側面の上端に在る流れに誘導作用によってエネ ルギーを供給することが既に提案されている。このエネルギー供給により流れの 分離点は翼の後縁にまで移動され得るが、排除され得ない。このフラップの特有 の欠点は、引き出された場合にプロペラ翼側面の適合比が部分的に著しく損われ ることにある。さらに周辺渦を回避するために翼端に垂直な補助翼を備えること も知られているが、これは渦の形成を減少せしめるけれども流れ抵抗を増大せし める。羽根の場合に分離損失及び渦損失から成る流れ損失を最小にするために、 羽根による流れの切断そして側面の前方領域における流れの斜めの入射による乱 れた渦の形成を阻止するように羽根を長さ方向に捻ることが知られている。羽根 の後方領域及び自由端部ではプロペラ翼の場合と同様に乱れが生じ、その大きさ は流れの接近速度に依る。そのために、流れの切断を迎え角の変化により防止し 得るように羽根の基部の領域で回動可能に取付けることが既に提案されている。

しかしながら、これは高い構造的、製造技術上のそして制御技術上の出費を必要 とし、このような羽根を備えたターボ機械の故障しやすさを高める。

本発明の課題は、特別のフラップを使用せずに、翼特にターボ機械のプロペラ翼 及び羽根の側面の周υの流れを、層状の翼の長さの分離点が翼の後縁まで移動せ しめられるように制御し得る装置を提供することにある。本発明によればこの課 題の解決は、翼の先端の前方に流れてくる気体が圧縮されて翼の上面で膨張せし められて、膨張する気体の誘導により翼の下面の領域からの気体が混入され同時 に翼の上面の流れが増大され且つ、翼の後縁で流出する気体の速度が翼の全長に 互って等しいように１調整され、流れの分離点が翼の後縁まで移動せしめられ且 つ翼の縁部の方向に向って翼の上面を流れる気体の圧力が増大されることにより 、行なわれる。

本発明の他の形態によれば、本発明により翼にめられる圧力比を得るだめの装置 は、翼の前縁の領域で翼の上面に一つまだはそれ以上の羽根状の流れ圧縮器が配 設されていて、該圧縮器が翼の根元でその側面に一体に構成されており且つ、 ａ）流れ圧縮器と翼との間の間隔そして場合によっては流れ圧縮器の間の間隔が 翼の縁部において最大幅の間隙に拡大されていて、 ｂ）流れ圧縮器の側面の曲線が翼の根元で最大のキャンバを有していて自由縁部 では真直ぐであシ、Ｃ）各流れ圧縮器の翼弦が、翼の翼弦に対して流れ圧縮器の 基部からその綾部まで全体に平行である、ように、その全長に亘って一様に連結 されている。

本発明の他の特徴は、請求の範囲に述べられている。

図面に示された流れ圧縮器により、この流れ圧縮器及びその機能がより詳細に説 明される。

第１図は流れ圧縮器の側面図、第２図は第１図の流れ圧縮器の他方の側面図、第 ３図は第１図の流れ圧縮器を有する翼の側面図、第４図は第３図の翼の他方の側 面図、第５図は第３図の翼の背面図、第６ａ図乃至第６Ｃ図は第４図の水平断面 １−１．２−２及び３−３における翼の平面図、第７図は本発明による流れ制御 の図式説明図、第８図は２個の流れ圧縮器を有する翼の側面図及び第９ａ図乃至 第９Ｃ図は第８図の水平断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃにおける翼の平面図であ る。

流れ圧縮器１は通常の翼の外形を有し、その長手方向に捻れている（第１図及び 第２図）。第３図乃至第５図に示されているように、流れ圧縮器１は翼の頂面３ でその前縁４の近傍に配置されている。流れ圧縮器１は翼の前縁４に向かって負 の角度の後退角をもっているので流れ圧縮器１の後縁１４はその自由端部１５の 近傍で翼の前縁４の流れ方向に対して前方に位置している。流れ圧縮器１がその 全長に亘って−＋玉に捻れている結果、流れ圧縮器１と翼２の間の距離は翼２の 縁部７で最大幅に拡大されている。翼２の根元５で流れ圧縮器１の平均キャンバ 曲線８は最大のキャンバを示すがその自由縁部では１２で翼２の翼弦１１に対し 負の角度をとっており、圧縮器１の縁部で正の角度をとっている（第６ａ図乃至 第６Ｃ図）。

流れ圧縮器１の基部１２は翼２の凹部１６に取付けられており、ねじ結合１７に よって固定されている。凹部１６は流れ圧縮器１の基部１２を流れに対して有利 に埋めることができるように構成されている。また流れ圧縮器１を調整装置によ って調整可能に四部１６内に枢着することも可能である。このことによって異な った作用条件に対して圧縮器１の位置を調整することが可能となる。

更に翼２のスラストを増大させるために流入方向に負の後退角を有する複数の羽 根状圧縮器１を翼２に備えることも可能である。

翼２に流れ圧縮器１を用いることによりそれぞれ１個の翼の前縁４に前進した低 圧帯１８と高圧帯１９が形成される。高圧帯１９は流れ圧縮器１の底部に形成さ れ、流出する流れにより間隙６を通して圧力補整を行なう。

この圧力補整流は翼２の下の圧力帯２０から更なる気体供給を誘導し、これは流 入する気体に混入される。翼の頂面を流れる気体は、翼の後縁で流れ出る気体の 速度がその全長に亘って同じであり且つ流れの分離点が翼の後縁まで移動せしめ られるように圧力補整によって方向づけられる（第７図）。更に、翼の上面を流 れる気体の圧力は縁部７の方向に向って増大する。このことによって縁部７にお ける圧力勾配が減少し、結果としてより小さな渦２４が形成されるので全側面か ら誘発される抵抗は減少する。縁部の領域でより高い流速の地域が発生するので 乱れた境界面における分離点は翼２の側面から押し出される。同時に翼の後方領 域における渦巻地帯も減少する。

流れ圧縮器１の構成と翼２上の圧縮器１の配置により、結果として翼の上面に位 置している気体流をエネルギー供給によって圧縮し、層流の領域を増大せしめ渦 流を減少せしめることが可能となるので結果として得ることのできるスラストが 増大せしめられる。

公知の方法により翼２の基部または根元で入射角を変えるため調整装置によって 回転可能である１個又はそれ以上の本発明による流れ圧縮器を翼２上に配置する ことも可能である。渦の形成を最小限にすることにより圧縮器が翼２の側面の周 りの流れを改良するので、入射角を理想的な誘導流に調整することによって得ら れる翼２の側面の効率改善を結果として更に増大させることが可能である。各流 れ圧縮器の個々の調整が可能なので、翼の側面の周りの流れは、入射角に関して 変更可能なｍ２の場合にはさらに最適なものとすることができる。

第８図は翼２を示し、翼２の根元５で凹部１６ａに固定された２個の流れ圧縮器 １，１ａに連結されている。

圧縮器は、翼の前縁４に関して前方に延びているように配置されている。更に、 流れ圧縮器１，１ａの縁部９゜９ａは翼２の縁部７に関してその側面の頂部に向 って上っている。その結果圧縮器１，１ａ及び翼２の間で接近する流れ方向に自 由な流れ交差部２７が形成され、接近する流れ方向に対して直角に圧力補整交差 部２６が形成される。第９ａ図乃至第９Ｃ図に示されるように翼２及び圧縮器１ ，１ａは共にキャンバを有している。キャンバは根元５の近傍で最大となり、圧 縮器１，１ａ及び翼では圧縮器１，１ａはほぼ対称である。圧縮器１，１ａの翼 弦１０．１０ａは翼２の翼弦１１に対して根元５で正の角度をとっているが、圧 縮器１，１ａの翼弦１０゜１０ａは縁部９，９ａの近傍では翼弦１１に対しては 側面のキャンバが妨げられるためにほぼ平行になっている。

第８図及び第９ａ図乃至第９Ｃ図に示された翼２上の流れ圧縮器１，１ａの配置 は、特に大きな効率増大を可能ならしめる。

前述した流れ圧縮器１，１ａを船のプロペラの効率増大のために用いることも可 能である。この場合には圧縮器１又は複数の圧縮器１，１ａがプロペラ翼に接続 される。一般に各流れ圧縮器１，１ａは接続されるプロペラ翼の前縁に沿って曲 げられ得る。流れ圧縮器１，１ａのかなり減少する。流れ圧縮器１，１ａを各プ ロペラ翼に接続して用いることも可能である。流れ圧縮器１，１ａの使用によっ てプロペラの縁部領域における局部的な音速の発生による問題が避けられる。

Ｆｉｇ、６ａ　（１−１） Ｆｉｇ、７ 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称　翼特に空気等の如き気体が周シを流れているターボ機械のプロ ペラ翼及 び羽根の流れ抵抗を減少せしめる方 ３、補正をする者　事件との関係　特許出願人住所　ドイツ連邦共和国、２００ ０　ノップルク　７６ヴアグナーストラーセ　２ 氏名　シュブランガー、ギュンター ４、代　理　人　〒１０５東京都港区新橋５の１９５、補正命令の日付　昭和５ ７年１１月９日明　細　書 翼特に空気等の如き気体が周りを流れているターボ機械のプロペラ翼及び羽根の 流れ抵抗を減少せしめる方法及びこの方法を実施するための装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．翼の先端の前方に流れてくる気体が圧縮されて翼の上面で膨張せしめられ、 膨張する気体の誘導によシ翼の下面の領域からの気体が混入され同時に翼の上面 の流れが増大され且つ、翼の後縁で流出する気体の速度が翼の全長に亘って等し いように、調整され、流れの分離点が翼の後縁まで移動せしめられ且つ翼の縁部 の方向に向って翼の上面を流れる気体の圧力が増大′されることを特徴とする特 許 ーボ機械のプロペラ翼及び羽根の流れ抵抗を減少せしめる方法。 ２、翼の前縁（４）の領域で翼の上面（３）に一つまたはそれ以上の羽根状の流 れ圧縮器（１，ｌａ）が配設されていて、該圧縮器が翼（２）の根元（５）でそ の側面に一体に構成されており且つ、 ａ）流れ圧縮器（１）と翼（２）どの間の間隔そして場合によっては流れ圧縮器 （１，ｌａ）の間の間隔が翼（４）の縁部（７）Ｋおいて最大幅の間隙（６．６ ＆）に拡大されていて、 ｂ）流れ圧縮器（１，ｌａ）の側面の曲線（８）が翼（２）の根元（５）で最大 のキャンバを有していて自由縁部（９）では真直ぐであり、 Ｃ）各流れ圧縮器（１，ｌａ）の翼弦ＱＯが翼（２）の翼弦αｐに対して流れ圧 縮器（１，ｌａ）の基部（６）からその縁部（９）まで全体に平行でちる、 ように、その全長に亘って一様に捻られていることを特徴とする、請求の範囲１ による方法を実施するだめの装置。 ３、流れ圧縮器（１，ｌａ）の後縁Ｑ４）が翼の前縁（４）に対して基部α壜か ら縁部（９）に向って間隔が広がるように配設されていることを特徴とする、請 求の範囲２による装置。 ４、流れ圧縮器（１）が、流れ圧縮器（１）の後縁α荀がその自由端部Ｑ均の領 域において流れの方向に対して翼の前縁（４）の前方に配設されているように、 翼の前縁に対して後退角をもつように配設されていることを特徴とする、請求の 範囲２及び３による装置。 ５　流れ圧縮器（１，Ｉａ）の縁部（９）が翼（２）の縁部（７）に関連せしめ られていることを特徴とする、請求の範囲２乃至４による装置。 ６　流れ圧縮器（１，ｌａ）の基部＠が翼（２）の凹部（イ）内に配設され且つ 固着されていることを特徴とする請求の範囲２乃至５による装置。 ７、流れ圧縮器（１，ｌａ）が凹部（ト）内に調整装置により揺動可能に配設さ れていることを特徴とする、請求の範囲６による装置。 ８、公知の方法により翼（２）の基部または根元で入射角を変えるため調整装置 によって回動可能である接近流の方向に後退角を有する羽根状の流れ圧縮器（１ ，ｌａ）が各々翼（２）に配設されていることを特徴とする請求の範囲２乃至７ による装置。 ９、流れ圧縮器（１，ｌａ）の翼弦（１０，１０ａ）が翼（２）の翼弦Ｑｌ）Ｋ 対して流れ圧縮器（１）の基部（６）で負の角度に流れ圧縮器（１）の縁部で正 の角度に調整されていることを特徴とする請求の範囲２乃至８による装置。 １０　流れ圧縮器（１，１＆）及び翼（２）が縁部（９，７）に向いた端部の領 域において一つの面内に整列して配設されていることを特徴とする請求の範囲２ 乃至９による装置。 １１、流れ圧縮器（１，ｌａ）が翼の前縁（４）に関して前方に廷びていて、そ の縁部（９，９ａ）が翼（２）の縁部（７）に対して側面の上面の方向に持ち上 げられていることを特徴とする請求の範囲２乃至１０による装置。 １２、各プロペラ翼に一つの流れ圧縮器（１）または複数の流れ圧縮器（１，ｌ ａ）が関連せしめられていることを特徴とする、船のプロペラの効率改善のだめ の請求の範囲２乃至１１による装置の使用法。 １３、各流れ圧縮器（１，ｌａ）が全体に関連せしめられたプロペラ翼の前縁に 対応して湾曲していることを特徴とする請求の範囲１２による船のプロペラ。 １４、各プロペラ板に一つの流れ圧縮器（１）または複数の流れ圧縮器（１，ｌ ａ）が関連せしめられ゛ていることを特徴とする、プロペラ板の効率上昇のだめ の請求の範囲２