JPS5850920B2 - 舟艇プロペラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本兇明は一般に推進羽根を備え、１駆動源の作動により
回転して羽根の周囲のガス状若しくは液状媒体を推進さ
せるか、或いは周囲媒体の流れの力により回転するよう
な推進回転装置、特に舟艇用プロペラに関するものであ
る。

従来、既存のプロペラには恒久的固定ピッチにした推進
羽根が設けられているが、推進効率の低いこと及びエン
ジン（原動機）の最大出力を伝達することができない欠
点がある。

既存プロペラに生ずる上記の欠点を除くため、速度の上
昇に応じて、自動的にピッチを増大できるようにピッチ
の加減可能な羽根を備えた構造のプロペラが製造される
ようになった。

このような手段でプロペラに加速度の付いた回転をして
いる間だけ推進効率を増大することができるようになっ
たが、それと同時に加速運転中のエンジンが急激に最高
の回転数（ｒ、ｐ、ｍ）に達した場合は、プロペラによ
ってエンジンの最大トルクを伝達することができない欠
陥に落ち入った。

本発明の目的は、舟艇がどんな速度で航行していても全
出力が伝達できるプロペラを提供しようとするものであ
る。

本発明によれば、ハブ及び同ハブに取り付けられた第１
組及び第２糺の羽根を有し、第１組の羽根は恒久的固定
ピッチを有し、かつ第２組の羽根は可変ピッチを有する
舟艇プロペラにおいて、第２組の羽根はハブに回転自在
に枢着し、かつそのピッチがハブの回転速度及び羽根周
囲の水流の軸速度のみによって調整されるように各羽根
が羽根の圧力側にその回転軸を設けることによって上記
の目的を達成することができる。

すなわち本発明においては、第２組の可変ピッチ羽根は
ハブに回転自在に枢着せしめかつそれぞれの羽根の圧力
側（羽根の凹面側）にその回転軸を有しているので、ピ
ッチを変えるための制御装置を必要とすることなく、ハ
ブの回転速度及び羽根周囲の水流の軸速度によって自動
的にピッチが変えられるので、すべての航行速度におい
て全出力を伝達することができ、又構造が極めて簡単で
ある。

次に本発明による推進回転装置を図示の実施例について
詳細に説明する。

第１図と第３図の簡単な図表には、恒久的な固定ピッチ
を有する従来のプロペラを実験的に使用して得た各種の
負荷曲線Ｆ１〜Ｆ３を示しである。

上記の図表について簡単に説明すれば、負荷曲線Ｆ１〜
Ｆ３は各種の定速度に於ける原動機（エンジン）負荷を
表わし、その内で負荷曲線Ｆ１は舟艇が静止している時
の原動機負荷を、Ｆ３は舟艇の最高速度及びＦ２はその
中間速度に於ける原動機負荷をそれぞれ示したものであ
る。

恒久的な固定羽根を備えたプロペラが取付けである舟艇
の加速度航行中、即ちガス供給バルブを全開した場合の
低速度航行ではプロペラの推進羽根が大きい迎え角で作
動する。

欠いてプロペラは水中で強力な抵抗を受ける。

このような作用を受けるプロペラは一般にエンジンの最
大トルクを利用するが、最大トルクにおけるエンジンの
回転数（ｒ、ｐ、ｍ、 ）はその最大回転数の６０％に
も到達し得ないような構造になっている。

上記の説明は図表中の負荷曲線Ｆ１に示しであるように
、先ず加速度航行中に最大トルクが得られ、その後舟艇
の航行速度が増大するのに伴ってエンジンの回転数も上
昇する。

従って負荷曲線Ｆ３で示すように、舟艇が最高速度で航
行する間最大出力が発生する。

例えば他の舟艇を曳航中のように低速度で航行する場合
は、図表で明らかなよらに全出力を伝達することができ
ず、又エンジンは最大回転数に達することができない。

第２図に示したプロペラは上記のプロペラと反対の性能
を有している。

即ちプロペラに設けた複数枚の推進羽根１０（図中では
その内の一枚だけ示しである）は軸受１２によりバブ１
１に回転自在に枢着している。

図示のように軸受１２は羽根１０の内縁端に形成された
腕部１３を介して羽根１０をバブに枢着している。

実際的に羽根自体をその内縁端で折り曲げて、上記の腕
部に類似した形状の屈折部を形成することができる。

上記の軸受１２はバブ１１の回転軸線１４上に又はその
付近に取付けられている。

そのプロペラはその推進羽根自体が自動的に調整するの
で、作動媒体の流動方向に対する迎え角が常に一定して
いる特質を有する。

そのため推進羽根のピッチはエンジンの回転数と舟艇の
航行速度との関係により変化するようになっている。

然しなからプロペラの推進羽根は極めて容易に回転する
ことができ、ガス供給バルブを全開して加速度を付けた
場合に、エンジンは最高回転数に達するが、プロペラは
最大トルクを伝達することができない。

上記の説明は第１図の図表に相当する第３図に示した負
荷に関する図表中の負荷曲線Ｌ１により明ろかである。

負荷曲線Ｌ１は舟艇が静止している場合、Ｌ３は舟艇が
最高速度で、又Ｌ２は中間速度でそれぞれ航行している
場合の負荷を示したものである。

舟艇の航行速度が上昇するに従って、可変羽根のピッチ
と伝達トルクは共に増大するので、最高速度で航行中に
最大出力を得ることができる。

加速度航行中、上記のプロペラは固定羽根を備えた従来
のプロペラより遥かに優れた推進効率を発揮するが、エ
ンジンから水に伝達される力が小さくなるのでプロペラ
の最大推進力も小さくなる。

第４図は、本発明によるプロペラの実施例を示す平面図
で、このプロペラは、前述した固定ピッチの羽根と、第
３図に示されたピッチの増減と羽根自身で可変可能な羽
根とが組合されたもので、各々のプロペラに生じる前述
した各欠点を除くことができるようになっている。

図中、第３図に示したものと同じものには同一の符号を
付し、その説明を省略する。

このプロペラは、軸受１２によって回転自在にバブ１１
に軸支される一枚の羽根１０と、この羽根１０とは反対
側でバブ１１に固設されている一枚の固定羽根１５とに
よって構成されている。

また両方の羽根１０と１５は同一軸上に軸方向位置を異
にして連設した別々のバブに各々取付けてもよい。

ピッチを自身で加減できる調整可能羽根１０は既に公知
の上記に説明した形式のものであるが、水の奔流速度に
対して一定の迎え角に自身で自動的に加減することがで
き、上記の迎え角はプロペラの回転速度と水流の軸速度
、即ち舟艇の速度の大小によってベクトル的に形成され
る。

このようにして軸流速度が低い場合には、ピッチの加減
自在の羽根１０は僅かなピッチで自己調整する。

この際、固定羽根１５はピッチ加減可能羽根１０がプロ
ペラの最高回転数と舟艇の最高速度に於いて調整したピ
ッチとほぼ同じピッチになる。

更に一層一般的には軸流速度と回転速度との関係が最高
軸流速度と最大回転速度との関係に等しくなった時、固
定羽根１５とピッチ加減可能羽根１０とのピッチがほぼ
等しくなる。

固定羽根とピッチ加減可能羽根との合計羽根面積を任意
な関係に選べば、舟艇の静止している場合と舟艇が最高
速度を出し得る場合と、エンジンの全出力をそれぞれ伝
達できるプロペラの組合せが得られる。

このような組合せの例が第５図の図表に示しである。

図表中間線Ｍ１は舟艇が静止している時の原動機負荷を
、曲線Ｍ２は舟艇が最高速度を出した時の原動機負荷を
それぞれ示したものである。

図表は更にあらゆる中間速度に対して全出力をやや完全
に伝達できることが示しである。

羽根の組合せ面積の関係は水上で羽根の回転方向によっ
て生ずる力がその毎分回転数とその回転速度の関係に根
本的に左右される。

最適寸法のプロペラを得るためには、ピッチ加減可能羽
根の合計面積はすべての羽根の総合計面積の６０〜８５
多、好ましくは７０％とする。

第６図は本発明によるプロペラの他の実施例を示す斜視
図で、恒久的固定ピッチを有する２枚の羽根２１と前述
した自動的にピッチを加減できる調整可能な２枚の羽根
２３が各々互い違いにバブ２０上に設けられている。

ここで羽根２３は軸受２２によってバブ２０上に回動自
在に枢着している。

第７図は本発明によるプロペラの他の実施例を示し、図
中自動的にピッチを増減できる３枚の羽根３２と３枚の
固定羽根３１とが各々互い違いにバブ３０に設けられて
いる。

この実施例において、各羽根の形状はフラップを有する
翼に相似している。

本発明により舟艇の最高速度は例えば天候、風等に影響
されることが減少し、同時に加速度に要する時間は短縮
される利点が齋らされ、特に水面から浮き上る競漕用ボ
ート、或いはこれに類した快速ボートに対して上記の利
点が顕著である。

特に低速航行に於いて、例えばトロール船及び練習用ボ
ートなどに一層大きな推力を付与することができ、更に
羽根に機械的工作を施してピッチの大きさを変えるプロ
ペラに比較すれば製作費が低床になる利点を伴う。

第５図の図表に於いて、舟艇の速度に根本的に依存する
プロペラは最低の回転数の範囲で作動する場合を除いて
エンジンにトルクを負荷し、エンジンの回転数の増加を
根本的に４倍にする。

これによりエンジンは低い回転数において上記のような
強力なトルクを具える必要がなく、最大トルクはプロペ
ラの慣性質量を加速する場合に限り用いられるようにな
る。

従ってプロペラには単軸ガスタービンエンジンを使用す
ることができる。

本発明の原理は第６図及び第７図に示しであるような固
定羽根と調整羽根とが同じバブに配設された実施例に限
定するものではなく、固定羽根と調整羽根とが別々のバ
ブにそれぞれ離れて配設されたプロペラも包含している
。

即ち、これら別々のバブは同一シャフト上に軸方向位置
を異にして設けてもよく、或いは別々のシャフトに取付
け、各シャフトをエンジンにより同じ速度で、或いは異
なる速度で駆動してもよい。

後者の場合に、異なる速度に相応したピッチに調整する
ことができるので、例えば片方より遅い速度で回転する
プロペラはその速度に応じた大きさのピッチにすること
ができる。

上記のように本発明は舟艇のプロペラに関して説明した
が、例えばタービン羽根車、インペラーポンプ羽根車そ
の他のような周囲の媒体を駆動するために羽根を回転さ
せる回転装置、又反対に流動媒体の作用で羽根車が回転
する回転装置にも応用することができる。

第８図はタービン羽根車又はインペラー４０の一部を略
示しであるが、上記の羽根車には一枚の固定羽根４１と
二枚の調整可能な羽根４２が交互に一列に配設しである
。

或いはこの羽根車には一列に固定羽根を配設し、その固
定羽根の列から軸方向に間隔を設けて他の一列に調整可
能な羽根を配設することもできる。

プロペラに関連して説明したと同じように、固定羽根と
調整可能な羽根とを別の羽根車に配設することもできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は恒久的固定ピッチを有する従来のプロペラを使
用した場合に生ずる各種の原動機（エンジン）負荷曲線
を描いた図表、第２図はプロペラのバブと自己調整可能
な羽根の翼形とを示した平面図、第３図は第２図に示し
たプロペラが作動した場合、第１図に相応する各種の原
動機負荷曲線を描いた図表、第４図は本発明によるプロ
ペラの実施例を示す平面図、第５図は本発明の原理に基
いて構成された第４図のプロペラが作動した場合に、第
１図に相応した各種の原動機負荷曲線を描いた図表、第
６図は本発明によるプロペラの他の実施例を示した斜視
図、第７図は本発明によるプロペラの他の実施例を示し
た斜視図、第８図は本発明によるタービン羽根車の一部
を示した斜視図である。 図中の符号、１０，２３，３２及び４２・・・・・・回
動自在でピッチ調整可能な羽根、１１，２０゜３０及び
４０・・・・・・ハブ、１２，２２・・・・・・軸受、
１３・・・・・・腕部、１４・・・・・・回転軸線、１
５，２１．３１及び４１・・・・・・固定羽根。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハブ及び同ハブに取り付けられた第１組及び第２組
   の羽根を有し、第１組の羽根は恒久的固定ピッチを有し
   、かつ第２組の羽根は可変ピッチを有する舟艇プロペラ
   において、第２組の羽根はハブに回転自在に枢着し、か
   つそのピッチがハブの回転速度及び羽根周囲の水流の軸
   速度に関してのみ調整可能であるように各羽根が羽根の
   圧力側にその回転軸を有することを特徴とする舟艇プロ
   ペラ。