JPS62261591A - 船舶の推進性能向上装置 - Google Patents

船舶の推進性能向上装置

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JPS62261591A
JPS62261591A JP10546786A JP10546786A JPS62261591A JP S62261591 A JPS62261591 A JP S62261591A JP 10546786 A JP10546786 A JP 10546786A JP 10546786 A JP10546786 A JP 10546786A JP S62261591 A JPS62261591 A JP S62261591A
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JP
Japan
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propeller
nozzle
force
idling
screw
Prior art date
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JP10546786A
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English (en)
Inventor
Tetsuji Hoshino
徹二 星野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、船舶の推進性能を向上させるための装置に関
し、特にスクリュープロペラ後流の回転エネルギを推力
として回収するようにした、船舶の推進性能向、L装置
に関する。
〔従来の技術〕
一般に、スクリュープロペラ後流の回転エネルギを推力
として回収する船舶の推進性能向上装置としては、第3
,4図に示すようなものがあり、スクリュープロペラ4
の後方に遊転プロペラ6が配設されている。
つまり、船体1後端のスターンフレーム11にはボッシ
ング8が形成され、同ボッシング8にプロペラ紬3が回
転自在に保持される。このプロペラ柚3の曲端は、船体
1内部の主8!2に連結され、その後端はスクリュープ
ロペラ4のプロペラボス4uに連結・固着される。スク
リュープロペラ4は複数のプロペラ翼5(本従来例では
4枚)で構成されていて、各プロペラ翼は、プロペラボ
ス4aから半径方向に向けてほぼ直線状に突設され、正
回転時に前方向に推力Tを発生するようにひねって形成
されている。
また、スクリュープロペラのプロペラボス4aの後端に
は、遊転プロペラのプロペラボス6aがスクリュープロ
ペラのプロペラボス4aと同軸的にそなえられ、遊転プ
ロペラ6は、中心軸線回りに自由に回転できるようにな
っている。
この遊転プロペラ6は、複数のプロペラ翼7(本従来例
では7枚)で構成されていて、各プロペラ翼7は、it
プロペラのプロペラボス6aから半径方向に向けて直線
状に突設されている。
そして、遊転プロペラ6のプロペラ径は、スクリュープ
ロペラ4のプロペラ径より大きく設定され、遊転プロペ
ラ6の各プロペラ翼7において、回転中心寄りのスクリ
ュープロペラ4の後流中には、遊転プロペラのタービン
部7aが形成され、同タービン部7aより外方には、遊
転プロペラのプロペラ部7bが形成される。
このタービン部7aはスクリュープロペラ後流9により
回転駆動され、こうして加えられるタービン部7aへの
駆動力により、遊転プロペラ6が、スクリュープロペラ
4よりも少ない回転数でプロペラ4と同一の方向に回転
するように、タービン部7aの翼面の迎角が設定されて
いる。
また、遊転プロペラのプロペラ部7bの翼面は、遊転プ
ロペラ6の回転時に、船体1の前方向への推力T、を発
生するように大きくひねった形状になっている。
上述の情成により、スクリュープロペラ4が主機2によ
って正転駆動されて船体1は前進航走し、この場合にお
けるスクリュープロペラのプロペラ15、、ii転プロ
ペラのタービン部7aおよび同遊転プロペラのプロペラ
部7bにはたらく流体力の作用は、それぞれfjS5〜
7図に示すようになる。
つまり、第5図に示すように、矢印Aで回転するスクリ
ュープロペラのプロペラ翼5においては、輪方向流入速
度■にと周方向流入速度Vtとの合速度W(= f■J
T■「)で海水が流入し、この結果、スクリュープロペ
ラのプロペラ翼5には揚力りと抗力りとが発生する。
この揚力りと抗力りとの合力Rは、軸方向の分力Tと周
方向の分力Fとに分けられ、プロペラ翼5には、このよ
うな分力Tと分力Fとが作用すると考えられる。そして
、周方向の分力Fは、同分力Fと反対方向にはたらく主
W12によるトルクと対抗して釣り合うようにはたらき
、一方、軸方向の分力Tが船体1を前進航走させるため
の推力として利用される。
スクリュープロペラ4の後方において、同スクリュープ
ロペラ4の後流9の作用により遊転プロペラ6が、Pt
56.7図の矢印Bで示すような方向に回転駆動される
このように回転駆動される遊転プロペラ6のタービンP
rS7 aにおいては、第6図に示すように、スクリュ
ープロペラ4により加速されて、大きな軸方向流入速度
VXTと周方向流入速度vtTとの合速度Wv(=f■
「酉爪弓7)で海水が流入し、この結果、itプロペラ
6のタービン部7aには揚力LTと抗力り、とが発生す
る。
、この揚力LTと抗力り、との合力R,は、軸方向の分
力TTと周方向の分力F、とに分けられ、遊転プロペラ
6には、このような分力1丁と分力FTとが作用すると
考えられる。そして、周方向の分力F、により遊転プロ
ペラ6は矢印Bの示す方向に回転駆動されるとともに、
軸方向の分力1丁は船体1の前進航走を妨げる抗力とし
て船体1の後方へ作用する。
さらに、上述のようにして回転駆動される遊転プロペラ
6のプロペラ部7bにおいては、@7図に示すように、
軸方向流入速度Vxpと周方向流入速度Vtpとの合速
度Wp(= f■−ηハへ7)で海水が流入し、この結
果、遊転プロペラ6のプロペラ部7bには揚力り、と抗
力Dpとが発生する。
この揚力り、と抗力D9との合力Rpは、軸方向の分力
Tいと周方向の分力Fpとに分けられ、遊転プロペラ6
には、このような分力Tpと分力Fpとが作用すると考
えられる。そして、軸方向の分力TI)は船体1を前進
航走させるための推力として船体1の前方へ作用する。
また、プロペラ部7bに作用する周方向の分力Fpは、
同分力Fpと反対方向にはたらくタービン部7aの周方
向分力FTによるトルクと対抗して釣り合うようにはた
らき、遊転プロペラ6においてプロペラ帖3回りのトル
クは発生しない。
このような従来の推進性能向上装置により、船体1に作
用する全体の推力Taは次の式で表わされる。
Ta=T+Tp−TT また、遊転プロペラ6のタービン部7aを所望の迎角に
設定して!!松プロペラ6の回転t&Nyがスクリュー
プロペラ4の回転数Nsよりも小さくなるようにするこ
とにより、遊転プロペラ6のプロペラ部7bに作用する
軸方向の分力Tpの大きさを、同遊転プロペラ6のター
ビン部7aに作用する軸方向の分力TTの大きさよりも
大きくすることができる。
そして、このように各回転t& N y + N sを
設定することで、全体の推力Taをスクリュープロペラ
4のみにより発生する推力Tよりも大きくして、船舶の
推進性能を向上させて、船速の増加や、燃費の低減化を
図っている。
〔発明が解決しようとする間厘点〕
ところで、上述のような従来の船舶の推進性能向上装置
において、遊転プロペラ6が最も効率良く作動するため
には、同遊転プロペラ6におけるタービンn7aのプロ
ペラ円とスクリュープロペラ4により発生する後流9の
領域範囲とが一致する必要がある。
しかじながC1、従来の船舶の推進性能向上II置では
、スクリュープロペラ4の後方において、後流9の領域
範囲が、スクリュープロペラ4の作動条件等により変化
してしまうため、常に後流9の領域範囲が必ずしも遊転
プロペラのタービン部7aのプロペラ円と一致するとは
限らず、期待する推進性能の向上が得られないことがあ
るという問題点がある。
また、従来の船舶の推進性能向上装置の′R転プロペラ
6では、相互に翼面の角度が異なるように設定されるタ
ービン部7aとプロペラ部7bとの間には相互に接合す
るための変換部を設ける必要があり、この変換部の分だ
け船体抵抗が増加してしまい、この部分においては船舶
の推進効率の向上が望めないという問題点がある。
さらに、一般に遊転プロペラ6では、そのプロペラ翼7
の数が多い程効率よく船舶の推進性能を向上できるが、
遊転プロペラポス6aは、比較的直径が小さいため、遊
転プロペラボス6al:設置できる遊転プロペラ6のプ
ロペラ翼7の翼数も限定されてしまい、推進性能を十分
に向上させられないという間!i点らある。
また、遊転プロペラのタービン部7aにおいて遊転プロ
ペラボス6aの近傍に流入する後流9の流速は極めて小
さく、同後流9がタービン部7aに流入しても遊転プロ
ペラ6を回転させるための回転駆動力とならず、むしろ
この部分では船体の推進に対して抵抗として作用してし
まい、船舶の推進効率をかえって劣化しているという間
′S、7.もある。
本発明は、上述の諸問題の解決をはかろうとするもので
、船舶のスクリュープロペラの外周部にノズルを服り囲
むようにして配設して、スクリュープロペラの後流を確
実にi転プロペラのタービン部のみに案内するとともに
、同ノズルの後部に設けられたノズル後端可回転部に、
タービン部およびプロペラ部からなる遊転プロペラを設
けることで、タービン部とプロペラ部との間の変換部お
よびプロペラポス後方近傍における船体抵抗を除去し、
さらに遊転プロペラのプロペラ翼数を増加可能にして、
より効率よい船舶の推進性能の向上をできるようにした
、船舶の推進性能向上装置を提供することを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
このため、本発明の船舶の推進性能向上装置は、船舶の
スクリュープロペラの外周部に同スクリュープロペラを
取り囲むノズルをそな元、同ノズルの後部において同ノ
ズルの固定前部に対し自由に回転しうろように設けられ
たノズル後端可回転部と、同ノズル後端可回忙部の内周
から同ノズルの中心軸線へ向け突設されて上記スクリュ
ープロペラの後流により回転駆動されるタービン部と、
上記ノズル後端可回転部の外周から放射状に突設された
プロペラ部とからなる遊転プロペラが設けられたことを
特徴としている。
〔作 用〕
上述の本発明の船舶の推進性能向上装置では、船舶の前
進航走時において、スクリューブロベラが船体内部に設
けられた主機により正回転駆動されて船体を推進させで
、同スクリエープロベーytn回転によって生じる後流
が、ノズルに案内されなからIEtプロペラのタービン
部に流入し、同遊献プロペラを上記スクリュープロペラ
と同一方向に上記スクリュープロペラよりも少ない回転
数で回転駆動することで、上記遊転プロペラのプロペラ
部でも船体推進力が発生する。
〔実施例〕
以下、図面により本発明の一実施例としての船舶の推進
性能向上装置について説明すると、第1図は本装置を装
備した船舶の船尾部を慎式的に示す縦断面図、PjS2
図はその正面図である。
PISl、2図に示すように、スクリュープロペラ4の
外周には、同スクリュープロペラ4を取り囲むようにノ
ズル12が配設され、同ノズル12後端の可回転部12
bに遊転プロペラ6が配設されている。
つまり、船体1後端のスターンフレーム11にはボフシ
ング8が形成され、同ボッシング8にプロペラ軸3が回
転自在に保持される。このプロペラ軸3の前端は、船体
1内部の主機2に連結され、その後端はスクリュープロ
ペラ4のプロペラボス4aに連結・固着される。スクリ
ュープロペラ4は複数のプロペラ翼5(本実施例では4
枚)で構成されている。
これらのプロペラ翼5は、正回転時に前方に推力が発生
するように翼面が適当にひねられてプロペラボス4aか
ら突設されでいる。
同スクリュープロペラ4の外周部には、同スクリュープ
ロペラ4を取り囲むようなノズル12がノズル支持部材
13を介して船体1に支持されなから配設されている。
この/グル12は、ノズル支持部材13に固着された固
定前部12aと、同固定前部12aに対して自由に回転
しうるように固定前部12aの後方にそなえられたノズ
ル後端可回松1’112bとから構成さ技ている。
ノズル12のノズル後端可回転部12bの後端には、遊
転プロペラ6のプロペラ翼7が複数(本実施例では7枚
)放射状にそなえられている。この各プロペラR7は、
ノズル後端可回転部12bの内周からノズル12の中心
軸線へ向けて同中心軸線から所要距離だけ離れたところ
虫で突設されスクリュープロペラ4の後流9により回転
駆動されるタービン部7aと、ノズル後端可回転部12
bの外周から放射状外方へ突設されたプロペラ部7bと
からなっている。
また、各プロペラ′!A7の相互間には、それぞれプロ
ペラ部7bのみからなるプロペラ17’が複数(本実施
例では7枚)そなえられでいる。
そして、このような複数のプロペラ17.7″とノズル
後端可回転部12bとから遊転プロペラ6がNIt成さ
れている。
なお、タービンp7aのノズル12の中心軸線に向かう
各内端の、同中心軸線からの所要距離は、スクリュープ
ロペラ4の後流9が十分なタービン部7aのための駆動
力を有する後流9の領域の限界部分に対応する。
なお、ノズル12の断面形状は船舶の前進航走時におい
て、流体力の作用により前方向への水力T、を発生する
ように設定されている。
このタービン部1uは、/グル12に案内されて流入す
るスクリュープロペラ後流9に上り回転駆動され、こう
して加えられるタービン部7aへの駆動力によって、i
itプロペラ6が、スクリュープロペラ4よりも少ない
回覧数でプロペラ4と同一の方向に回転するように、タ
ービン部7aの翼面の迎角が設定されている。
なお、遊転プロペラのプロペラ部7bの翼面は、遊転プ
ロペラ6の回転時に、船体1の前方向への推力Tpを発
生するようにタービン部7aに対してタービン部7aに
対して大きくひねった形状になっている。
本発明の一実施例としての船舶の推進性能向上VC置は
上述のごとく構成されているので、スクリュープロペラ
4が主機2によって正転駆動されて船体1は前進航走し
、この場合にす;けるスクリュープロペラのプロペラm
s、itプロペラのタービン部Tal1よび同’in転
プロペラのプロペラ部71jにはたらく流体力の作用は
、それぞれ従来と同様にtJS5〜7図に示すようにな
る。
つまり、第5図に示すように、矢印Aで回転するスクリ
ュープロペラのプロペラ翼5においては、軸方向流入速
度v×と周方向流入速度Vtとの合速度W(=、/VT
Qコr口)で海水が流入し、この結果、スクリュープロ
ペラのプロペラ!A5には揚力りと抗力りとが発生する
この揚力りと抗力りとの合力Rは、軸方向の分力Tと周
方向の分力Fとに分けられ、プロペラ翼5には、このよ
うな分力Tと分力Fとが作用すると考えられる。そして
、周方向の分力Fは、同号力Fと反対方向にはたらく主
機2によるトルクと対抗して釣り合うようにはたらき、
一方、軸方向の分力Tが船体1を前進航走させるための
推力として利用される。
スクリュープロペラ4の後方において、同スクリュープ
ロペラ4の後流9は、ノズル12に案内されなから1転
プロペラのタービン部7aに流入し、この後流9の作用
により遊転プロペラ6が、第6.7図の矢印Bで示すよ
うな方向に回転駆動される。
このように回転駆動される遊転プロペラ6のタービン部
7においては、第6図に示すように、スクリュープロペ
ラ4により加速されて、大きな軸方向流入速度Vx7と
周方向流入速度Vtrとの介速度W7(”4ハ1で)で
海水が流入し、この結果、遊転プロペラ6のタービン部
7aには揚力り。
と抗力り丁とが発生する。
この揚力LTと抗力り、どの合力R,は、軸方向の分力
T、と周方向の分力FTとに分けられ、遊転プロペラ6
には、このような分力TTと分力F’Tが作用すると考
えられる。そして、周方向の分力FTにより!!松プロ
ペラ6は矢印Bの示す方向に回転駆動されるとともに、
軸方向の分力T、は船体1の前進航走を妨げる抗力とし
て船体1の後方へ作用する。
さらに、上述のようにして回転駆動される遊憶プロペラ
6のプロペラ部7bにおいては、第7図に示rように、
軸方向流入速度Vxpと周方向流入速度V tp トノ
+速&W+t(= 、Ff韮7TN12)で海水が流入
し、この結果、111gプロペラ6のプロペラ部71+
には揚力t、pと抗力DI3とが発生する。
この揚力LPと抗力Dpとの合力Rpは、軸方向の分力
Tpと周方向の分力Fpとに分けられ、ithプロペラ
6には、このような分力Tpと分力Fpとが作用すると
考えられる。そして、輪方向の分力Tpは船体1を前進
航走させるための推力として船体1の何方へ作用する。
また、プロペラ部7bに作用する周方向の分力Fpは、
同分力Fpと反対方向にはたらくタービン部7aの周方
向分力Ftによるトルクと対抗して釣り合うようにはた
らき、遊転プロペラ6においてプロペラ軸3回りのトル
クは発生しない。
このため、船体1に作用する全体の推力Taは次の式で
表わされる。
Ta=T+Tp   7丁 そして、遊転プロペラ6のタービンi% 7 aを所望
の迎角に設定して遊転プロペラ6の回転数Nyがスクリ
ュープロペラ4の回転数Nsよりも小さくなるようにす
ることにより、R忙プロペラ6のプロペラl!S7 b
に作用する軸方向の分力TI)の大きさを、Ii″81
′11転プロペラ6のタービン部7aに作用する軸方向
の分力TTの大軽さよりも人さくvることができ、これ
により、船舶の推進性能を向上させることができるので
ある。
本発明では、特にスクリュープロペラの後流9がノズル
12に案内されなから遊転プロペラのタービンn7aに
流入するため、後流9による遊転プロペラ6の回転駆動
が常に効率よく行なわれる。
−・方、後流9がノズル12に案内されるため、後流9
の遊転プロペラのプロペラ部?+)への流入が防11ユ
される。
さらに、本実施例では、ノズル12を介しでタービン7
aとプロペラQ7bとが設けC2れるため、遊転プロペ
ラ6におけるタービン部7aとプロペ2部?+1との間
の変換部を形成する必要がなく、従来この変換部におい
て発生した抵抗を除去できる。
また、変換部を考慮しなくてよいため、翼角の変化が大
きくても、タービン部7aとプロペラ部7bとを最良の
へ角に設定できる。
さらに、従来かえって船体抵抗となっていたプロペラボ
ス4後方近傍には、タービン部が形成されないため、こ
の部分での抵抗が除去されろ。
そして、本実施例では、ノズル後端可回転部121)に
遊転プロペラのプロペラ翼7が設置されるため、プロペ
ラ翼7の数を従来上り大幅に増加させることができ、船
舶の(イ1:進性能をより大きく向コニさせることがで
きる。
さらに、タービン部7aの枚数とプロペラ部7bの枚数
とを一致させる必要がないため、それぞれを最適枚数だ
け設けることがでさる利点もある。
このようにして、遊転プロペラ6による船舶の推進性能
の向上を極めて効V臀的に実現できるという効果がある
また、ノズル12による推進力も推進性能の向上に寄り
・している。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の船舶の推進性能向」−装
置によれば、船舶のスクリュープロペラの外周部に同ス
クリュープロペラを取り囲むノズルをそなえ、同ノズル
の後部において同ノズルの固定曲部に対し自由に回転し
うるように設けられたノズル後端可回転部と、同ノズル
後端可回転部の内周から同ノズルの中心軸線へ向け突設
されて上記スクリュープロペラの後流により回転駆動さ
れるタービン部と、上記ノズル後端可回転部の外周から
放射状に突設されたプロペラ部とからなる遊転プロペラ
が設けられるという簡素な構成により、遊転プロペラに
おける抵抗を軽減するとともに、スクリュープロペラの
後流を遊転プロペラのタービン部のみに確実に案内して
、遊転プロペラによる船舶の推進性能の向上を極めて効
率的に実現でさ、船舶の速力や燃費を確実に向上させる
ことができるという効果がある。
また、ノズル自体に発生する推進力も船舶の推進性能向
上に寄与するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1.2図は本考案の一実施例としての船舶の推進性能
向上装置を示すもので、第1図は本装置を装備した船舶
の船尾部を模式的に示す縦断面図、rjS2図はその正
面図であり、第3〜7図は従来の船舶の推進性能向上装
置を示すもので、第3図は同装置を装備した船舶の船尾
部を模式的に示す縦断面図、fPJ4図は同装置の正面
図、tj′S5図は同装置に用いられるスクリュープロ
ペラの作用を示すための模式的な翼断面図、第6図は同
装置に用いられる遊転プロペラのタービン部の作用を示
すための模式的な翼断面図、第7図は同装置に用いられ
る遊転プロペラのプロペラ部のイヤ用を示すための模式
的な翼断面図である。 1・・船体、2・・主機、3・・プロペラ軸、4・・ス
クリュープロペラ、4a・・スクリュープロペラのプロ
ペラボス、5・・スクリュープロペラのプロペラ翼、6
・・遊転プロペラ、7,7゛・・遊転プロペラのプロペ
ラ翼、7a・・遊転プロペラのタービン部、7b・・遊
転プロペラのプロペラ部、8・・ボッシング、9・・ス
クリュープロペラにより発生する後流、10・・舵、1
1・・スタンフレーム、12・命ノズル、1211・・
固定前部、12b・・ノズル後端可回転部、13・・ノ
ズル支持部材、D + D Tt D p・・抗力、F
。 F t+ F I+・・周方向分力、L、LT、Lll
・・揚力、RIRTIRLI・・合力、T・・スクリュ
ープロペラにおいて発生する01f方向への推力、Tp
・・遊転プロペラのプロペラ部において発生する前方向
への推ツバTT・・遊転プロペラのタービン部において
発生する抗力、Tu・・本考案の船舶の推進性能向上装
置を¥L4(FILだ船舶全体の推力、W、W、。 W1+・・プロペラに流入する流れの速度。 復代理人 弁理士 飯 沼 義 彦 第 1 図 第2図 第3図 第4図 手続補正書 昭和62年 2月25日 特3′l°庁長官 黒 1口 明 雄 殿昭和61年特
許願第105467号 2 発明の名称 船舶の推進性能向上装置 3  hli正をする者 事?’l=どの関係 出願人 郵便番号   100 住所    ゛ 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号
名称(620)   三菱重工業株式会社住所    
 東京都新宿区南元町5番地3号6 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面の簡単な説明
の欄。 7 補正の内容 (1)明細書第14頁第1行に記載された「水力」を「
推力」に補正する。 (2)明細書第14頁第13行に記載された[タービン
部7aに対して」を削除する。 (3)明細書第17頁第14行に記載された「・・・発
生しない、」の次に改行して、以下の文を加入する。 「さらに、プロペラ5による誘導速度 がノズル12に作用するためノズル12にも推力TNが
発生する。」 (4)明細書第17頁第17行に記載された’Ta=′
r’+−’rp  T7 Jを次のとおり補正ずろ。 ’Ta=T+Tp+TN TTJ (5)明m書第22頁第8行に記載された「・・・推力
、」の次に次の語句を加入する。 「TN・・ノズルに発生ずる前方向へ の推力、」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 船舶のスクリュープロペラの外周部に同スクリュープロ
    ペラを取り囲むノズルをそなえ、同ノズルの後部におい
    て同ノズルの固定前部に対し自由に回転しうるように設
    けられたノズル後端可回転部と、同ノズル後端可回転部
    の内周から同ノズルの中心軸線へ向け突設されて上記ス
    クリュープロペラの後流により回転駆動されるタービン
    部と、上記ノズル後端可回転部の外周から放射状に突設
    されたプロペラ部とからなる遊転プロペラが設けられた
    ことを特徴とする、船舶の推進性能向上装置。
JP10546786A 1986-05-07 1986-05-07 船舶の推進性能向上装置 Pending JPS62261591A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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