JPS5928958Y2 - 舶用プロペラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、一般商船及び艦艇等の推進器におけるプロペ
ラのチップポルテックスキャビテーション（こ起因する
ラダーキャビテーション及びサーフェスホースの防止、
並びにプロペラ単独効率の向上を目的としてなしたもの
である。

第１図は一般に用いられているプロペラの一例を示すも
ので、プロペラａは夫々の翼すがラダーＣ側にレーキ角
αをもって傾斜するよう構成されており、斯るプロペラ
ａにおいては船舶の通常の作動条件でチップポルテック
スキャビテーションｄが必ず発生している。

このキャビテーションｄは、プロペラａの翼す端の自由
渦に起因するもので、プロペラａに３次元翼を用いざる
を得ないための宿命となっている。

このようなキャビテーションｄが過度に発生すると、プ
ロペラａの直後にあるラダーＣにキャビテーションエロ
ージョンが発生して損傷を起したり、サーフェスホース
が強くなって船尾振動が強められる問題が生じたりする
。

更に過大なチップポルテックスキャビテーションｄの形
成はエネルギーの損失の原因となる。

本考案は、上記従来の問題点を解決すべくなしたもので
、プロペラ翼端部の半径方向に対し、■＝ｒ／Ｒ≧０．
８５（Ｒ：プロペラの半径、ｒ：プロペラの任意の半径
）の範囲でしかも主翼の母線から翼の負圧面側のみへ角
θ＝：＝４５°をもって傾斜してなるウィングレットを
取付けていることを特徴とする舶用プロペラ、に係るも
のである。

以下図面について本考案の実施例を説明する。

第２図及び第３図は本考案の一例を示すものでプロペラ
ボス１に複数個を等間隔に取付けてなる主翼２と、該主
翼２の先端くこ取付けてなるウィングレット３によりプ
ロペラブレードを構成している。

上記主翼２は、その母線（ジェネレーターライン）４が
ボス１の軸線に対して直角になるようζこ取付けられて
おり、またウィングレット３は前記母線４に対し負圧面
側（船体５側）に角θをもって傾斜した状態で、前記主
翼２のチップ部（翼端部）にスムーズに連結されている
。

この連結部はナックルまたは曲面で構成される。

更に前記ウィングレット３は、プロペラの半径をＲ１ま
たプロペラの任意の半径をｒとするとき半径方向に■＝
ｒ／Ｒ≧０．８５の範囲で設けられている。

図中Ｘは投影輪郭、Ｘ′は展開輪郭を示している。

前記ウィングレット３は、プロペラが回転するとき、翼
端部の自由渦を拡散させ且つこのときに翼端部に発生す
る循環渦流をつかまえて揚力を発生させる働き（ウィン
グレット効果と呼ぶ）を利用することによりチップポル
テックスキャビテーションを防止するものである。

なお、この際に次のような条件を考慮する必要がある。

即ち、プロペラ効率が普通型プロペラより低くならない
こと、及びウィングレット３の部分でも通常のプロペラ
翼と同様に効率よくスラストを発生させることである。

第４図及び第５図は主翼２と小翼（ウィングレット）３
が分離されてプロペラ翼として回転する仮想モデルであ
り、一般に主翼２及び小翼（ウィングレット）３のいず
れにも流体力学的渦が発生し、それは揚力として作用す
るバウンドポルテックスＡ、Ａ、）レーリングボルテツ
クス（翼端詩Ｂ、Ｂ笈びスターティングポルテックスＣ
、Ｃ’によって構成される。

第６図は主翼２と小翼３が結合した所謂ウィングレット
プロペラの渦モデルを示したものである。

小翼３をもたない通常翼１の翼端渦Ｂは、小翼３をつけ
ることによって、小翼端部の渦Ｂ′と主翼２との結合部
に打消し合って生じる弱い渦Ｃ及び小翼３を回る循環渦
流りの３つに分散する。

そして、小翼端部の翼端渦Ｂの直径は、第７図に示すよ
うにスラスト荷重度が高くなるにつれて普通型プロペラ
翼のそれにより相対的に小さくなる。

第８図イは第６図を、具体的に表現したものであり、ま
た田こは翼全体の循環分布を示している。

ここにＦＢはプロペラ主翼部分の循環をまたＦＷは小翼
（ウィングレット）部分の循環を示したものである。

第９図は置型一般の流体力学的作用を示した図であり、
■は流体の流入速度を示している。

小翼全体を回る循環渦流りは、小翼３によって捕捉され
揚力ｄＬを発生する。

すなわち、小翼によってもスラストが発生することにな
る。

さらに、本考案の小翼３は負圧面側に曲げられているた
め、誘導抗力ｄＲが減少するように作用する。

以上のことから、プロペラ主翼端部にウィングレットを
設けることにより、プロペラの回転作動によって生じる
翼端渦流を捕捉して揚力を発生し、同時に渦を拡散し、
誘導抗力を減少させる効果を有する。

プロペラの翼端渦キャビテーションの過大成長を防止す
る目的で、ウィングレット効果を有効に利用するために
は、プロペラ翼の小翼上反角θを主翼に対して適切に設
定する必要がある。

第１０図に示すように小翼の長さはΩ＝ｊｒ−５ｅＣθ
で与えられる。

今、プロペラの直径が一定の場合、第１１図から分るよ
うにΩはθ＝４８．２°でθ＝０°のときのｌｒの１．
５倍になる。

したがって、実用的には、次の３点を考慮して決める必
要がある。

■ プロペラ効率の向上（翼厚を薄くする方向になる。

）■ プロペラ強度の保持（小翼の付は根に遠心力やス
ラストによって力が作用するため翼厚は厚く、θは小さ
くしたい。

）■ ウィングレット効果の有効利用（３０°〈θ〈６
０°） これらの点を考慮すると実用的には、θ中４５゜（Ω＝
１．４Ｊｒ）が適当である。

第１２図は４翼プロペラのスラスト荷重度ＯＴ１．５５
における無次元循環分布Ｇ（ｒ／Ｒ）のプロペラ翼の半
径方向分布を太い実線で示したものである。

プロペラ翼の揚力はこのＧ（ｒ／Ｒ）に比例するので、
Ｇ（ｒ／Ｒ）−分布の面積が大きい程大きな揚力が発生
する。

また、プロペラのスラストは揚力に比例するから、結局
、Ｇ（ｒ／Ｒ）−分布の面積の大小関係で一応の性能を
評価できる。

また、第１２図には小翼のプロペラ主翼への接続位置を
ｒ／Ｒ＝０．７．０．８．０．８５、及び０．９にした
場合の無次元循環分布Ｇ’（、ｒ／Ｒ）を細い実線で示
した。

第１３図は、これらのＧ’（ｒ／Ｒ）−分布とＧ（ｒ／
Ｒ’）−分布の比を示したものである。

この結果、結局、ｒ／Ｒ：０．８５におけるＧ’ （ｒ
／Ｒ）／Ｇ（ｒ／Ｒ）の値が１．０１．’３２で最も
高いことが分かる。

したがって、小翼の接続位置はプロペラの無次元半径で
ｒ／Ｒｆ−０，８５が適当であることが分かる。

上記構成な備えたプロペラによれば、主翼２のチップ部
に設けられたウィングレット３により、プロペラが回転
するときに発生する翼端部の循環渦流をつかまえて揚力
を発生し、併せて翼端部の自由渦を拡散する作用を生じ
る。

この現象は高速コンテナ船等のプロペラで問題になるチ
ップポルテックスキャビテーションの発生を防止する役
目を行う。

上記した本考案の舶用プロペラによれば、前記した所定
の形状を有するウィングレットを設けていることにより
、 １ラダーのキャビテーションエロージョンや船尾振動の
一因となるプロペラのチップポルテックスキャビテーシ
ョンを防止することができる。

１１過大なチップポルテックスキャビテーションの形成
をなくすことにより、プロペラ効率の低下を防止できる
。

等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来一般的に用いられているプロペラの一例を
示す側面図、第２図は本考案のプロペラの構造を示すた
めの側面図、第３図は第２図の■−ｍ矢視図、第４図イ
２口及び第５図イ２口は主翼と小翼が分離されてプロペ
ラ翼として回転する際の渦の仮想モデルを示す説明図、
第６図は主翼と小翼が結合したウィングレットプロペラ
の渦モデルを示す説明図、第７図はスラヌト荷重と翼端
渦の直径の関係を示すグラフ、第８図イ２口は第６図の
渦流を具体的に示した説明図、第９図は翼の流体力学的
作用を示す説明図、第１０図は本考案の構成な更（こ具
体的に示すための説明図、第１１図はウィングレットの
角とｓｅｅθとの関係を示す線図、第１２図及び第１３
図はウィングレットの大きさを決定するための条件を示
す線図である。 １はプロペラボス、２は主翼、３はウィングレット、４
は母線を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プロペラ翼端部の半径方向（こ対し、Ｉ＝ｒ／Ｒ≧０．
   ８５（Ｒ：プロペラの半径、ｒ：プロペラの任意の半径
   ）の範囲でしかも主翼の母線から翼の負圧面側のみへ角
   θ中４５°をもって傾斜してなるウィングレットを取付
   けていることを特徴とする舶用プロペラ。