JPH085431B2 - 舶用推進装置 - Google Patents
舶用推進装置Info
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- JPH085431B2 JPH085431B2 JP1197875A JP19787589A JPH085431B2 JP H085431 B2 JPH085431 B2 JP H085431B2 JP 1197875 A JP1197875 A JP 1197875A JP 19787589 A JP19787589 A JP 19787589A JP H085431 B2 JPH085431 B2 JP H085431B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
- B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
- B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
- B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
- B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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- B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
- B63H2005/103—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type of co-rotative type, i.e. rotating in the same direction, e.g. twin propellers
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- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、舶用推進装置に関する。
（従来の技術） 舶用推進器（装置）として、少なくとも２組のプロペ
ラを前後に離間させて推進軸に取付けたタンデムプロペ
ラ（特開昭57−205297号公報）、前後のプロペラ直径の
比率を変えているタンデムプロペラ（実開昭56−30195
号公報、実開昭57−139500号公報）およびフィン付プロ
ペラボスキャップ（特開昭63−154494号公報）等があ
る。
ラを前後に離間させて推進軸に取付けたタンデムプロペ
ラ（特開昭57−205297号公報）、前後のプロペラ直径の
比率を変えているタンデムプロペラ（実開昭56−30195
号公報、実開昭57−139500号公報）およびフィン付プロ
ペラボスキャップ（特開昭63−154494号公報）等があ
る。
（発明が解決しようとする課題） 前述のタンデムプロペラでは、プロペラ軸上の前後に
大小のプロペラ翼を装着したものであり、これでは、前
側のプロペラによって誘起される誘導速度の方向がプロ
ペラ軸後方に流れを加速し、また、回転方向と同じ方向
につれまわる方向であるために、この前側プロペラの後
流中で作動する後側プロペラの効率は悪くならざるをえ
ないものであった。
大小のプロペラ翼を装着したものであり、これでは、前
側のプロペラによって誘起される誘導速度の方向がプロ
ペラ軸後方に流れを加速し、また、回転方向と同じ方向
につれまわる方向であるために、この前側プロペラの後
流中で作動する後側プロペラの効率は悪くならざるをえ
ないものであった。
これを第17図から第21図を参照して説明すると、第17
図にプロペラの１翼を舵側から見た図を示す。プロペラ
半径をＲ、任意の半径位置をｒとする。
図にプロペラの１翼を舵側から見た図を示す。プロペラ
半径をＲ、任意の半径位置をｒとする。
プロペラ翼を半径ｒの円筒で切って切り口を平面に延
ばした図を第18図に示す。プロペラ翼はネジと同じよう
にピッチがあり、回転方向に対してピッチ角θ（翼の前
縁と翼の後縁を結んだいわゆるNose−Tail Lineでピッ
チ面を定義する）がついている。また、翼の断面にはプ
ロペラ前方向にキャンバーがついている（第19図参
照）。
ばした図を第18図に示す。プロペラ翼はネジと同じよう
にピッチがあり、回転方向に対してピッチ角θ（翼の前
縁と翼の後縁を結んだいわゆるNose−Tail Lineでピッ
チ面を定義する）がついている。また、翼の断面にはプ
ロペラ前方向にキャンバーがついている（第19図参
照）。
プロペラが回転し、前進した場合、第18図で示すよう
に水は回転方向に対してβｉの方向から入ってくる（な
お、第18図中、プロペラ誘導速度とは、プロペラの回
転、前進運動によって誘起される水の流れであり、プロ
ペラに吸い込まれ、かつプロペラ回転方向につれまわ
る）。翼に働く揚力Ｌは、θとβｉの差、すなわち迎角
θ−βｉが大きい程、また翼断面のキャンバーが大きい
程大きくなる。
に水は回転方向に対してβｉの方向から入ってくる（な
お、第18図中、プロペラ誘導速度とは、プロペラの回
転、前進運動によって誘起される水の流れであり、プロ
ペラに吸い込まれ、かつプロペラ回転方向につれまわ
る）。翼に働く揚力Ｌは、θとβｉの差、すなわち迎角
θ−βｉが大きい程、また翼断面のキャンバーが大きい
程大きくなる。
また、揚力Ｌは水の流入方向に直角に働き、その前進
方向成分が推力Ｔ、回転方向成分が回転抵抗力Ｆとな
る。
方向成分が推力Ｔ、回転方向成分が回転抵抗力Ｆとな
る。
エンジンから伝えられる回転トルクと回転抵抗トルク
Ｑ＝Ｆ×ｒが釣り合うようにピッチとキャンバーが決め
られる。
Ｑ＝Ｆ×ｒが釣り合うようにピッチとキャンバーが決め
られる。
プロペラ効率ηｏは下記の（２）式で表される。
ηｏ＝υａ/2πｎ）・（T/Q）∽T/Q∽T/F＝cotβ
ｉ （２）式 なお、υａはプロペラ前進速度、ｎはプロペラ回転
数、Ｑは回転トルクである。
ｉ （２）式 なお、υａはプロペラ前進速度、ｎはプロペラ回転
数、Ｑは回転トルクである。
この（２）式からプロペラ効率は推力Ｔと回転トルク
Ｑの比T/Qあるいは推力Ｔと回転抵抗力Ｆの比T/Fが大き
い程良く、また、βｉが小さい程良いことがわかる。
Ｑの比T/Qあるいは推力Ｔと回転抵抗力Ｆの比T/Fが大き
い程良く、また、βｉが小さい程良いことがわかる。
次に第20図及び第21図で示すように、プロペラ軸の前
後にプロペラ翼を装着したタンデムプロペラについて考
える。タンデムプロペラの場合、前側プロペラ翼は後側
プロペラ翼の前方におかれるために、後側プロペラ翼に
よる誘導速度が加わり、第20図に示すようにβｉは少し
大きくなってβｉ′となる。その結果、（２）式からわ
かるようにηｏは小さくなり、プロペラ効率は悪くな
る。
後にプロペラ翼を装着したタンデムプロペラについて考
える。タンデムプロペラの場合、前側プロペラ翼は後側
プロペラ翼の前方におかれるために、後側プロペラ翼に
よる誘導速度が加わり、第20図に示すようにβｉは少し
大きくなってβｉ′となる。その結果、（２）式からわ
かるようにηｏは小さくなり、プロペラ効率は悪くな
る。
後側プロペラ翼についても同様に、前側プロペラ翼の
後流中におかれるために前側プロペラ翼による誘導速度
が加わり（プロペラ誘導速度は加速されて後方にいくほ
ど速くなる）、さらに後側プロペラ翼自体による誘導速
度が加えられて第21図に示すようにβｉは大きくβｉ″
となる。
後流中におかれるために前側プロペラ翼による誘導速度
が加わり（プロペラ誘導速度は加速されて後方にいくほ
ど速くなる）、さらに後側プロペラ翼自体による誘導速
度が加えられて第21図に示すようにβｉは大きくβｉ″
となる。
すなわち、プロペラ軸上の前後に大小のプロペラ翼を
装着した従来の舶用推進装置では、前後のプロペラ翼の
誘導速度が相互に悪影響してプロペラ効率が改善されに
くいものであった。
装着した従来の舶用推進装置では、前後のプロペラ翼の
誘導速度が相互に悪影響してプロペラ効率が改善されに
くいものであった。
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために
案出されたものであり、プロペラ翼の後方にタービン翼
を取付けて装置全体のプロペラ効率を改善することを第
１の目的とする。
案出されたものであり、プロペラ翼の後方にタービン翼
を取付けて装置全体のプロペラ効率を改善することを第
１の目的とする。
すなわち、本発明はプロペラ翼とタービン翼の基本的
な違いは、前者は流体にエネルギーを与えてその反力に
より推進力をうるのに対して、後者は流体のもつエネル
ギーから回転トルクをうるものであり、それらの誘導速
度も全く逆方向に生じるという基本的相違に着目して前
述の第１の目的を達成したのである。
な違いは、前者は流体にエネルギーを与えてその反力に
より推進力をうるのに対して、後者は流体のもつエネル
ギーから回転トルクをうるものであり、それらの誘導速
度も全く逆方向に生じるという基本的相違に着目して前
述の第１の目的を達成したのである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、前述の第１の目的を達成するために、次の
技術的手段を講じている。
技術的手段を講じている。
すなわち、請求項１に係る本発明では、プロペラ軸１
にプロペラ翼２を装着している舶用推進装置において、 前記プロペラ翼２の後方に、該プロペラ翼２よりも小
径のタービン翼３をプロペラ翼２と同一軸心として装着
しており、該タービン翼３は、前記プロペラ翼２から後
方へはき出される水の流速が抑えられる形状とされてい
ることを特徴とするものである。
にプロペラ翼２を装着している舶用推進装置において、 前記プロペラ翼２の後方に、該プロペラ翼２よりも小
径のタービン翼３をプロペラ翼２と同一軸心として装着
しており、該タービン翼３は、前記プロペラ翼２から後
方へはき出される水の流速が抑えられる形状とされてい
ることを特徴とするものである。
また、請求項２に係る本発明では、軸方向の距離をお
いて前後に同一軸心として装着されているプロペラ翼２
とタービン翼３の軸方向距離ｌは６％以上とされ、ター
ビン翼３の翼数はプロペラ翼２の翼数の整数倍とされて
おり、更に、タービン翼３の直径はプロペラ翼２の直径
の33〜60％とされていることを特徴とする。但し、前記
距離ｌは、両翼2,3の中央線間の距離をプロペラ直径で
割った値（％）である。
いて前後に同一軸心として装着されているプロペラ翼２
とタービン翼３の軸方向距離ｌは６％以上とされ、ター
ビン翼３の翼数はプロペラ翼２の翼数の整数倍とされて
おり、更に、タービン翼３の直径はプロペラ翼２の直径
の33〜60％とされていることを特徴とする。但し、前記
距離ｌは、両翼2,3の中央線間の距離をプロペラ直径で
割った値（％）である。
更に、請求項３に係る本発明では、プロペラ翼２のピ
ッチ角θＰとタービン翼３のピッチ角θＴが、0.3≦r/R
≦0.6の位置において、θＴ≦θＰ＋20°であることを
特徴とする。但し、Ｒはプロペラ翼半径、ｒは任意の半
径位置である。
ッチ角θＰとタービン翼３のピッチ角θＴが、0.3≦r/R
≦0.6の位置において、θＴ≦θＰ＋20°であることを
特徴とする。但し、Ｒはプロペラ翼半径、ｒは任意の半
径位置である。
（作用） プロペラ翼とタービン翼の基本的な違いは、前者が流
体にエネルギーを与えてその反力により推進力をうるの
に対して、後者は流体のもつエネルギーから回転トルク
をうるものである。
体にエネルギーを与えてその反力により推進力をうるの
に対して、後者は流体のもつエネルギーから回転トルク
をうるものである。
従って、プロペラ軸１の前側にプロペラ翼２を装着
し、この後方にプロペラ翼２より小径のタービン翼３を
装着した本発明に係る舶用推進装置では、第12図に示す
ようにプロペラ翼では、回転抵抗力FP′に相当した回転
トルクQP′を与えて推力TP′をうるのに対して、タービ
ン翼では第13図に示すように推力は後向きの抵抗力−
TT″となるかわりに、回転抵抗力はそれを減らす力−
FT″となる。
し、この後方にプロペラ翼２より小径のタービン翼３を
装着した本発明に係る舶用推進装置では、第12図に示す
ようにプロペラ翼では、回転抵抗力FP′に相当した回転
トルクQP′を与えて推力TP′をうるのに対して、タービ
ン翼では第13図に示すように推力は後向きの抵抗力−
TT″となるかわりに、回転抵抗力はそれを減らす力−
FT″となる。
−FT″に対応した回転トルクを−QT″とする。プロペ
ラ単体の場合の推力をTP，回転トルクをQPで表すと、プ
ロペラ単体のプロペラ効率は（υａ/2πｎ）・（TP／
QP）となるのに対し、本発明に係る舶用推進装置のプロ
ペラ効率は、前側のプロペラにおいては、（υａ/2π
ｎ）・（TP′/Q′P）となり、全体のプロペラ効率は
（υａ/2πｎ）・｛（TP′−TT）／（QP′−QT）｝のよ
うに変化する。
ラ単体の場合の推力をTP，回転トルクをQPで表すと、プ
ロペラ単体のプロペラ効率は（υａ/2πｎ）・（TP／
QP）となるのに対し、本発明に係る舶用推進装置のプロ
ペラ効率は、前側のプロペラにおいては、（υａ/2π
ｎ）・（TP′/Q′P）となり、全体のプロペラ効率は
（υａ/2πｎ）・｛（TP′−TT）／（QP′−QT）｝のよ
うに変化する。
タービン翼の誘導速度はプロペラ翼から後方へはき出
される水を前方に押し出し、かつプロペラ回転と逆方向
に回転させる。このタービン翼による流れはプロペラ後
流に比較して小さいのでプロペラ後流が逆方向に流れる
訳ではなく、プロペラ後流の流速が抑えられることにな
る。
される水を前方に押し出し、かつプロペラ回転と逆方向
に回転させる。このタービン翼による流れはプロペラ後
流に比較して小さいのでプロペラ後流が逆方向に流れる
訳ではなく、プロペラ後流の流速が抑えられることにな
る。
従って、本発明では前側に装着したプロペラ翼につい
ては第12図に示されている通りタービン翼の誘導速度に
よってβPiがβ′Piと小さくなる。その結果、TP′＞
TP，QP′＜QPとなり、単体プロペラ翼と比較して前側プ
ロペラ翼の効率は向上する。一方、後側タービン翼につ
いては、発生する力の方向がプロペラ翼と逆方向である
ためにβｉが大きい程効率に有利となる。プロペラ翼の
βPiと比較してタービン翼のβTiが βPi＜βTi を満たすようにタービン翼を設計することにより全体の
プロペラ効率はさらに良くなる。プロペラ翼の前側では
βTiは小さいが、プロペラ翼の後側にタービン翼を置け
ばプロペラ誘導速度が加速されてβTiが大きくなり、有
効である。
ては第12図に示されている通りタービン翼の誘導速度に
よってβPiがβ′Piと小さくなる。その結果、TP′＞
TP，QP′＜QPとなり、単体プロペラ翼と比較して前側プ
ロペラ翼の効率は向上する。一方、後側タービン翼につ
いては、発生する力の方向がプロペラ翼と逆方向である
ためにβｉが大きい程効率に有利となる。プロペラ翼の
βPiと比較してタービン翼のβTiが βPi＜βTi を満たすようにタービン翼を設計することにより全体の
プロペラ効率はさらに良くなる。プロペラ翼の前側では
βTiは小さいが、プロペラ翼の後側にタービン翼を置け
ばプロペラ誘導速度が加速されてβTiが大きくなり、有
効である。
本発明に係る舶用推進装置全体でみれば、プロペラ単
体と比べてスラストはほとんど変わらない。その理由は
前側のプロペラ翼ではスラストは増加するが、後側のタ
ービン翼ではスラストは逆方向に働くために相殺される
からである。一方、回転トルクは減少することから、プ
ロペラ効率は増加することになる。
体と比べてスラストはほとんど変わらない。その理由は
前側のプロペラ翼ではスラストは増加するが、後側のタ
ービン翼ではスラストは逆方向に働くために相殺される
からである。一方、回転トルクは減少することから、プ
ロペラ効率は増加することになる。
さらに、プロペラ後流がタービン翼面に衝突するとタ
ービン翼が固体壁となり、プロペラ後流をせき止める効
果も考えられる。とくに、プロペラ後流中、プロペラ誘
導速度が加速されている中にタービン翼を置けば、この
せき止め効果も大きくなる。
ービン翼が固体壁となり、プロペラ後流をせき止める効
果も考えられる。とくに、プロペラ後流中、プロペラ誘
導速度が加速されている中にタービン翼を置けば、この
せき止め効果も大きくなる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例と作用を説明す
る。
る。
第１図および第２図において、プロペラ軸１に、プロ
ペラ翼２が前側（進行方向側、又は船体側）でタービン
翼３が後側に装着されており、前記両翼2,3の軸長Ｌ
（第３図参照）が６％以上とされ、タービン翼３の翼数
はプロペラ翼２の翼数の整数倍とされており、更に、タ
ービン翼３の直径はプロペラ翼２の直径の33〜60％とさ
れた舶用推進装置が示されており、第２図において、2A
はプロペラボス、４はキャップを示している。
ペラ翼２が前側（進行方向側、又は船体側）でタービン
翼３が後側に装着されており、前記両翼2,3の軸長Ｌ
（第３図参照）が６％以上とされ、タービン翼３の翼数
はプロペラ翼２の翼数の整数倍とされており、更に、タ
ービン翼３の直径はプロペラ翼２の直径の33〜60％とさ
れた舶用推進装置が示されており、第２図において、2A
はプロペラボス、４はキャップを示している。
但し、前記軸長Ｌは、両翼2,3の中央線間の距離をプ
ロペラ直径で割った値（％）である（第３図参照）。
ロペラ直径で割った値（％）である（第３図参照）。
プロペラ翼２とタービン翼３の幾何形状は、プロペラ
翼ではピッチとキャンバーが θ＋αｏ−βｉ＞０ （３）式 に設計されるのに対して、タービン翼では θ＋αｏ−βｉ＜０ （４）式 に設計される。なお、αｏは翼断面の零揚力角（揚力が
零となる時の水の流入方向とピッチ面とがなす角）であ
り、キャンバーが前向きでは正、後向きでは負、キャン
バーが零では零となる。
翼ではピッチとキャンバーが θ＋αｏ−βｉ＞０ （３）式 に設計されるのに対して、タービン翼では θ＋αｏ−βｉ＜０ （４）式 に設計される。なお、αｏは翼断面の零揚力角（揚力が
零となる時の水の流入方向とピッチ面とがなす角）であ
り、キャンバーが前向きでは正、後向きでは負、キャン
バーが零では零となる。
プロペラ翼とタービン翼の基本的な違いは、前者（プ
ロペラ）が流体にエネルギーを与えてその反力により推
進力をうる装置であるのに対して、後者（タービン）は
流体のもつエネルギーから回転トルクをうる装置であ
る。
ロペラ）が流体にエネルギーを与えてその反力により推
進力をうる装置であるのに対して、後者（タービン）は
流体のもつエネルギーから回転トルクをうる装置であ
る。
タービン翼付きプロペラの前側プロペラと後側タービ
ン翼断面の流れ場を第12図、第13図に示す。第12図に示
すようにプロペラ翼では、回転抵抗力FP′に相当した回
転トルクを与えて推力TP′をうるのに対して、タービン
翼では第13図に示すように推力は後向きの抵抗力−TT″
となるかわりに、回転抵抗力はそれを減らす力−FT″と
なる。推力はプロペラが発生し、タービン翼はプロペラ
後流からエネルギーをえて回転抵抗トルクを減らす補助
翼としての機能しかはたさない点、タービン翼付きプロ
ペラはタンデムプロペラとは全く異なる装置といえる。
ン翼断面の流れ場を第12図、第13図に示す。第12図に示
すようにプロペラ翼では、回転抵抗力FP′に相当した回
転トルクを与えて推力TP′をうるのに対して、タービン
翼では第13図に示すように推力は後向きの抵抗力−TT″
となるかわりに、回転抵抗力はそれを減らす力−FT″と
なる。推力はプロペラが発生し、タービン翼はプロペラ
後流からエネルギーをえて回転抵抗トルクを減らす補助
翼としての機能しかはたさない点、タービン翼付きプロ
ペラはタンデムプロペラとは全く異なる装置といえる。
タービン翼の誘導速度はプロペラ誘導速度と全く逆方
向に生ずる。プロペラ誘導速度がプロペラに吸い込ま
れ、かつプロペラ回転方向につれ回るのに対して、ター
ビン翼の誘導速度は流れを前方に押し出し、かつプロペ
ラ回転と逆方向に回転する。
向に生ずる。プロペラ誘導速度がプロペラに吸い込ま
れ、かつプロペラ回転方向につれ回るのに対して、ター
ビン翼の誘導速度は流れを前方に押し出し、かつプロペ
ラ回転と逆方向に回転する。
プロペラ軸の前側にプロペラ翼を、この後方にプロペ
ラ翼より小径のタービン翼を装着した本発明に係る推進
装置のプロペラ効率について以下述べる。
ラ翼より小径のタービン翼を装着した本発明に係る推進
装置のプロペラ効率について以下述べる。
前側のプロペラ翼については後側のタービン翼の誘導
速度によってβPiがβ′Piと小さくなる。その結果、プ
ロペラ翼の効率は向上する。一方、後側タービン翼につ
いては、発生する力の方向がプロペラ翼と逆方向である
ためにβｉが大きい程効率が良い。プロペラ翼のβPiと
比較してタービン翼のβTiが βPi＜βTi （５）式 を満たすようにタービン翼を設計することができれば効
率はさらに良くなる。プロペラ翼の前側ではβTiは小さ
いが、プロペラ翼の後側にタービン翼を置けばプロペラ
誘導速度が加速されてβTiが大きくなり、有効である。
さらに、プロペラ後流がタービン翼面に衝突するとター
ビン翼が固体壁となり、プロペラ後流をせき止める効果
も考えられる。とくに、プロペラ後流中、プロペラ誘導
速度が加速されている中にタービン翼を置けば、このせ
き止め効果も大きくなると思われる。
速度によってβPiがβ′Piと小さくなる。その結果、プ
ロペラ翼の効率は向上する。一方、後側タービン翼につ
いては、発生する力の方向がプロペラ翼と逆方向である
ためにβｉが大きい程効率が良い。プロペラ翼のβPiと
比較してタービン翼のβTiが βPi＜βTi （５）式 を満たすようにタービン翼を設計することができれば効
率はさらに良くなる。プロペラ翼の前側ではβTiは小さ
いが、プロペラ翼の後側にタービン翼を置けばプロペラ
誘導速度が加速されてβTiが大きくなり、有効である。
さらに、プロペラ後流がタービン翼面に衝突するとター
ビン翼が固体壁となり、プロペラ後流をせき止める効果
も考えられる。とくに、プロペラ後流中、プロペラ誘導
速度が加速されている中にタービン翼を置けば、このせ
き止め効果も大きくなると思われる。
また、船尾伴流中のプロペラ誘導速度とプロペラ効率
の関係から、本発明に係る推進装置の効果は伴流中で大
きく、また、タービン翼の直径は伴流の大きい範囲で選
定すれば良いものと思われる。
の関係から、本発明に係る推進装置の効果は伴流中で大
きく、また、タービン翼の直径は伴流の大きい範囲で選
定すれば良いものと思われる。
以上の考察をもとにして高速船用４翼プロペラを対象
として、この後方に位置したタービン翼の翼数、直径等
を変更して伴流中の本発明に係る推進装置の効率をプロ
ペラ揚力面理論により計算した。タービン翼の前後位置
については、ボス表面上、プロペラ中央線から測ったタ
ービン翼中央線までの距離をプロペラ直径で割った値ｌ
（％）で表し、タービン翼をプロペラ後方に置いた場合
を正とする（第３図参照）。タービン翼の直径について
は、プロペラ直径のパーセント表示する。
として、この後方に位置したタービン翼の翼数、直径等
を変更して伴流中の本発明に係る推進装置の効率をプロ
ペラ揚力面理論により計算した。タービン翼の前後位置
については、ボス表面上、プロペラ中央線から測ったタ
ービン翼中央線までの距離をプロペラ直径で割った値ｌ
（％）で表し、タービン翼をプロペラ後方に置いた場合
を正とする（第３図参照）。タービン翼の直径について
は、プロペラ直径のパーセント表示する。
タービン翼の翼数を４翼とし、直径をプロペラ直径の
45％としてタービン翼の位置を０％,13％,20％と変更し
て計算した結果を表１、第14図に示す。表中、KTはスラ
スト係数（＝T/ρn2DP 4,T:推力，ρ：水の密度、n:プロ
ペラ回転数，DP：プロペラ直径），KQはトルク係数（＝
Q/;ρn2DP 5,Q＝トルク）、ΔηＯはプロペラ単体の効率
と比較した効率アップ量（％）である。これらの図表か
ら、タービン翼をｌ＝１％よりプロペラ後方に配置すれ
ば、プロペラ効率がアップし、タービン翼の設計、製造
等のコストを考慮して効率アップ1.8％以上のアップの
範囲に限ると、Ｌは ｌ＞６％ （６）式 となる。
45％としてタービン翼の位置を０％,13％,20％と変更し
て計算した結果を表１、第14図に示す。表中、KTはスラ
スト係数（＝T/ρn2DP 4,T:推力，ρ：水の密度、n:プロ
ペラ回転数，DP：プロペラ直径），KQはトルク係数（＝
Q/;ρn2DP 5,Q＝トルク）、ΔηＯはプロペラ単体の効率
と比較した効率アップ量（％）である。これらの図表か
ら、タービン翼をｌ＝１％よりプロペラ後方に配置すれ
ば、プロペラ効率がアップし、タービン翼の設計、製造
等のコストを考慮して効率アップ1.8％以上のアップの
範囲に限ると、Ｌは ｌ＞６％ （６）式 となる。
タービン翼位置をｌ＝13％とし、タービン翼の直径を
プロペラ直径の45％として、タービン翼の翼数を４翼、
８翼、12翼と変更した場合の結果を表２と第15図に示
す。これらの図表から、タービン翼の翼数をプロペラ翼
数の整数倍（１〜３倍）とすれば、効率1.8％以上のア
ップとなることがわかる。
プロペラ直径の45％として、タービン翼の翼数を４翼、
８翼、12翼と変更した場合の結果を表２と第15図に示
す。これらの図表から、タービン翼の翼数をプロペラ翼
数の整数倍（１〜３倍）とすれば、効率1.8％以上のア
ップとなることがわかる。
タービン翼位置をｌ＝13％とし、タービン翼の翼数を
４翼として、タービン翼の直径を25％,35％,45％,55％,
65％と変更した場合の結果を表３と第16図に示す。これ
らの図表から、タービン翼の直径を増やせば効率アップ
量は増加するが、増やしすぎると逆に減少し、 33％DP＜タービン翼直径＜60％DP （７）式 の範囲で効率1.8％以上のアップが可能であることがわ
かる。
４翼として、タービン翼の直径を25％,35％,45％,55％,
65％と変更した場合の結果を表３と第16図に示す。これ
らの図表から、タービン翼の直径を増やせば効率アップ
量は増加するが、増やしすぎると逆に減少し、 33％DP＜タービン翼直径＜60％DP （７）式 の範囲で効率1.8％以上のアップが可能であることがわ
かる。
次に前側プロペラのピッチ角と後側タービン翼のピッ
チ角の相関について調べた。基本的には（４）式を満た
すように後側の翼のピッチとキャンバーを決めればター
ビン翼となるが、第13図中の記号を用いて（４）式を書
き直すと次式となる。
チ角の相関について調べた。基本的には（４）式を満た
すように後側の翼のピッチとキャンバーを決めればター
ビン翼となるが、第13図中の記号を用いて（４）式を書
き直すと次式となる。
θＴ＋αTo−β′Ti＜０ （４）′式 ただし、αTo：後側タービン翼の零揚力角 ここで、仮に後側の翼のキャンバーを零、すなわち平板
とすればαToが零となり、（４）′式は θＴ−β′Ti＜０ （８）式 となる。
とすればαToが零となり、（４）′式は θＴ−β′Ti＜０ （８）式 となる。
さらに、後側の翼のピッチ角θＴをプロペラ後流の方
向βTiに一致させれば、後側の翼による誘導速度が零と
なってβ′TiはβTiと等しくなる。すなわち、平板とし
た後側の翼のピッチ角を θＴ＜βTi （９）式 とすれば、後側の翼はタービン翼となる。
向βTiに一致させれば、後側の翼による誘導速度が零と
なってβ′TiはβTiと等しくなる。すなわち、平板とし
た後側の翼のピッチ角を θＴ＜βTi （９）式 とすれば、後側の翼はタービン翼となる。
経験的に（６）式、（７）式の範囲において、βTiと
θＰ（前側プロペラ翼のピッチ角）はおおよそ等しい。
この関係を（９）式に代入し、また、後側の翼のキャン
バーによる零揚力角αToを考慮すると（９）式は、 θＴ＜θＰ−αTo （10）式 となる。
θＰ（前側プロペラ翼のピッチ角）はおおよそ等しい。
この関係を（９）式に代入し、また、後側の翼のキャン
バーによる零揚力角αToを考慮すると（９）式は、 θＴ＜θＰ−αTo （10）式 となる。
さらに、キャンバーを極端に大きくしなければ、キャ
ンバーによる零揚力角は０°から−20°の範囲にあると
考えられるので（10）式は次式（11）式のようになる。
ンバーによる零揚力角は０°から−20°の範囲にあると
考えられるので（10）式は次式（11）式のようになる。
θＴ≦θＰ＋20° （11）式 第４図から第11図を参照すると、タービン翼３の装着
（取付）手段の実施例のいくつかが例示されている。
（取付）手段の実施例のいくつかが例示されている。
第４図及び第５図は、タービン翼３の基部に設けたリ
ング3Aを、プロペラボス2Aとこのボス後方のプロペラキ
ャップ４との間に介在させてプロペラ軸１に被せ、ボル
ト5,6,7で着脱固定自在に取付けたものであり、この場
合、第４図ではボルト５でプロペラボス2A、リング3A及
びキャップ４の三者を共締めした実施例を示し、第５図
は、プロペラボス2Aにリング3Aをボルト６で締結し、リ
ング3Aにキャップ４をボルト７で締結したものを示して
おり、第６図〜第８図で示す如くリング3Aに放射状配置
で軸方向に形成したボルト挿通孔3Cを利用して各ボルト
5,6,7が締結される。
ング3Aを、プロペラボス2Aとこのボス後方のプロペラキ
ャップ４との間に介在させてプロペラ軸１に被せ、ボル
ト5,6,7で着脱固定自在に取付けたものであり、この場
合、第４図ではボルト５でプロペラボス2A、リング3A及
びキャップ４の三者を共締めした実施例を示し、第５図
は、プロペラボス2Aにリング3Aをボルト６で締結し、リ
ング3Aにキャップ４をボルト７で締結したものを示して
おり、第６図〜第８図で示す如くリング3Aに放射状配置
で軸方向に形成したボルト挿通孔3Cを利用して各ボルト
5,6,7が締結される。
第９図から第11図は、タービン翼３をプロペラボス2A
の外周面上にねじ締結手段により着脱固定自在に取付け
た実施例であり、タービン翼３はその基部に、締結孔13
Bを有する平板状のフランジ13Aを有し、このフランジ13
Aをプロペラボス2Aの外周面上に重ね合わせてボルト13C
を各締結孔13Bに挿通し、各ボルト13Cをボスに形成した
雌ネジに締結してなる。
の外周面上にねじ締結手段により着脱固定自在に取付け
た実施例であり、タービン翼３はその基部に、締結孔13
Bを有する平板状のフランジ13Aを有し、このフランジ13
Aをプロペラボス2Aの外周面上に重ね合わせてボルト13C
を各締結孔13Bに挿通し、各ボルト13Cをボスに形成した
雌ネジに締結してなる。
第６図から第８図は、リング3Aとタービン翼３との関
係を示しており、第６図は、リング3Aの外周放射状位置
に軸方向にアリ溝3Bを形成し、タービン翼３の基部端面
をリング3Aの外周面上に重ね合わせた状態でタービン翼
３の基部に形成した鳩尾状の突起3Dを、前記アリ溝3Bに
軸方向から嵌合させたものであり、この実施例では突起
3Dの軸方向規制はプロペラボス2Aとプロペラキャップ４
でなされる。
係を示しており、第６図は、リング3Aの外周放射状位置
に軸方向にアリ溝3Bを形成し、タービン翼３の基部端面
をリング3Aの外周面上に重ね合わせた状態でタービン翼
３の基部に形成した鳩尾状の突起3Dを、前記アリ溝3Bに
軸方向から嵌合させたものであり、この実施例では突起
3Dの軸方向規制はプロペラボス2Aとプロペラキャップ４
でなされる。
第７図はタービン翼３とリング3Aとを鋳物又は溶接等
により一体成形した実施例を示している。なお、第９〜
11図に示す実施例でもタービン翼３とフランジ13Aは前
述同様に一体成形される。
により一体成形した実施例を示している。なお、第９〜
11図に示す実施例でもタービン翼３とフランジ13Aは前
述同様に一体成形される。
第８図はリング3Aに、放射状配置で取付け孔3Eを形成
し、この取付け孔3Eにネジ部を有する突起3Dを挿通して
ナット８でネジ締結した実施例を示している。
し、この取付け孔3Eにネジ部を有する突起3Dを挿通して
ナット８でネジ締結した実施例を示している。
なお、上述した各実施例において、リング3Aはこれを
割型リングとすることができ、タービン翼３は取付角度
調整手段を具有させることもできる。
割型リングとすることができ、タービン翼３は取付角度
調整手段を具有させることもできる。
また、タービン翼３とリング3A又はフランジ13Aはプ
ロペラと同材料（例えば銅合金）あるいはFRP等の複合
材料等で作成できる。
ロペラと同材料（例えば銅合金）あるいはFRP等の複合
材料等で作成できる。
（発明の効果） 本発明は以上の通りであり、プロペラ翼の後方にター
ビン翼を設けたものであるから、プロペラ誘導速度が大
きい程、すなわちプロペラ軸後方への流れが速い程、ま
た回転方向につれまわる流れが大きい程効果があり、こ
こに、プロペラ効率が向上できる。
ビン翼を設けたものであるから、プロペラ誘導速度が大
きい程、すなわちプロペラ軸後方への流れが速い程、ま
た回転方向につれまわる流れが大きい程効果があり、こ
こに、プロペラ効率が向上できる。
また、トルクが減少するので、既就航船において、船
体汚損や主機の老朽化などで、プロペラの回転が重くな
った（回転が低下した）プロペラにタービン翼を取りつ
ければ回転を軽くすることもできる。
体汚損や主機の老朽化などで、プロペラの回転が重くな
った（回転が低下した）プロペラにタービン翼を取りつ
ければ回転を軽くすることもできる。
第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は同じく
側面図、第３図はプロペラ翼とタービン翼との前後位置
関係を示す説明図、第４図と第５図はタービン翼をプロ
ペラボスとプロペラキャップとの間に介在させた本発明
の２つの実施例を示す要部側面図、第６図から第８図は
リングに対するタービン翼の取付実施例の３例を示す正
面図、第９図はプロペラボスにフランジを介してタービ
ン翼を取付けた要部側面図、第10図はフランジ付きター
ビン翼の側面図、第11図は同平面図、第12図は本発明実
施例による前後プロペラ翼の翼断面流れ場図、第13図は
同じく後側タービン翼断面流れ場図をそれぞれ示してお
り、第14図はプロペラ効率アップ量とタービン翼位置と
の関係を示すグラフ、第15図はプロペラ効率アップ量と
タービン翼の翼数との関係を示すグラフ、第16図はプロ
ペラ効率アップ量とタービン翼の直径との関係を示すグ
ラフ、第17図はプロペラ１翼の正面図、第18図はプロペ
ラ翼断面流れ場図、第19図はプロペラ翼断面のキャンバ
ーを示し、第20図は従来例であるタンデムプロペラにお
ける前側プロペラの翼断面流れ場図、第21図は同じく後
側プロペラの翼断面流れ場図である。 １…プロペラ軸、２…プロペラ翼、2A…プロペラボス、
３…タービン翼
側面図、第３図はプロペラ翼とタービン翼との前後位置
関係を示す説明図、第４図と第５図はタービン翼をプロ
ペラボスとプロペラキャップとの間に介在させた本発明
の２つの実施例を示す要部側面図、第６図から第８図は
リングに対するタービン翼の取付実施例の３例を示す正
面図、第９図はプロペラボスにフランジを介してタービ
ン翼を取付けた要部側面図、第10図はフランジ付きター
ビン翼の側面図、第11図は同平面図、第12図は本発明実
施例による前後プロペラ翼の翼断面流れ場図、第13図は
同じく後側タービン翼断面流れ場図をそれぞれ示してお
り、第14図はプロペラ効率アップ量とタービン翼位置と
の関係を示すグラフ、第15図はプロペラ効率アップ量と
タービン翼の翼数との関係を示すグラフ、第16図はプロ
ペラ効率アップ量とタービン翼の直径との関係を示すグ
ラフ、第17図はプロペラ１翼の正面図、第18図はプロペ
ラ翼断面流れ場図、第19図はプロペラ翼断面のキャンバ
ーを示し、第20図は従来例であるタンデムプロペラにお
ける前側プロペラの翼断面流れ場図、第21図は同じく後
側プロペラの翼断面流れ場図である。 １…プロペラ軸、２…プロペラ翼、2A…プロペラボス、
３…タービン翼
フロントページの続き (72)発明者 笹田 勲 埼玉県比企郡鳩山町大字石坂字梅沢1486― 290 (72)発明者 上森 初之 兵庫県高砂市中島２丁目６―１ (72)発明者 西本 大司 兵庫県高砂市中島２丁目６―１ (56)参考文献 特開 昭62−12495（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−11490（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】プロペラ軸（１）にプロペラ翼（２）を装
着している舶用推進装置において、 前記プロペラ翼（２）の後方に、該プロペラ翼（２）よ
りも小径のタービン翼（３）をプロペラ翼（２）と同一
軸心として装着しており、該タービン翼（３）は、前記
プロペラ翼（２）から後方へはき出される水の流速が抑
えられる形状とされていることを特徴とする舶用推進装
置。 - 【請求項２】軸方向の距離をおいて前後に同一軸心とし
て装着されているプロペラ翼（２）とタービン翼（３）
の軸方向距離（ｌ）は６％以上とされ、タービン翼
（３）の翼数はプロペラ翼（２）の翼数の整数倍とされ
ており、更に、タービン翼（３）の直径はプロペラ翼
（２）の直径の33〜60％とされていることを特徴とする
請求項（１）記載の舶用推進装置。 但し、前記距離（ｌ）は、両翼（２）（３）の中央線間
の距離をプロペラ直径で割った値（％）である。 - 【請求項３】プロペラ翼（２）のピッチ角θＰとタービ
ン翼（３）のピッチ角θＴが、0.3≦r/R≦0.6の位置に
おいて、θＴ≦θＰ＋20°であることを特徴とする請求
項（１）記載の舶用推進装置。 但し、Ｒはプロペラ翼半径、ｒは任意の半径位置であ
る。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197875A JPH085431B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-07-29 | 舶用推進装置 |
| EP90901906A EP0406451B1 (en) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Marine propulsion apparatus |
| PCT/JP1990/000065 WO1990008061A1 (fr) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Propulseur maritime |
| KR1019900702091A KR950003362B1 (ko) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | 선박용 추진장치 |
| DE90901906T DE69002413T2 (de) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Seeschiffsantrieb. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253489 | 1989-01-20 | ||
| JP1-12534 | 1989-01-20 | ||
| JP1197875A JPH085431B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-07-29 | 舶用推進装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02279490A JPH02279490A (ja) | 1990-11-15 |
| JPH085431B2 true JPH085431B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=26348161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1197875A Expired - Lifetime JPH085431B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-07-29 | 舶用推進装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0406451B1 (ja) |
| JP (1) | JPH085431B2 (ja) |
| KR (1) | KR950003362B1 (ja) |
| DE (1) | DE69002413T2 (ja) |
| WO (1) | WO1990008061A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101236748B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2013-02-25 | 삼성중공업 주식회사 | 프로펠러 |
| KR101302835B1 (ko) * | 2010-09-20 | 2013-09-02 | 김소연 | 프리휠클러치 터빈을 이용한 선박 추진 시스템 |
| DE102011055515A1 (de) | 2011-11-18 | 2013-05-23 | Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg | Propelleranordnung, insbesondere für Wasserfahrzeuge |
| CN105026259B (zh) * | 2013-02-08 | 2018-11-27 | 三星重工业株式会社 | 用于船舶的推进设备 |
| CN103939262A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-07-23 | 哈尔滨工程大学 | 船用叶轮发电系统 |
| TW201604079A (zh) * | 2014-07-17 | 2016-02-01 | 台灣國際造船股份有限公司 | 螺槳 |
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| US11713101B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-08-01 | Jeffrey L. HATHAWAY | Propeller hubcap |
| JP2024111954A (ja) * | 2023-02-07 | 2024-08-20 | ナカシマプロペラ株式会社 | 船舶用プロペラキャップ |
| CN116353802B (zh) * | 2023-05-25 | 2023-09-08 | 合肥倍豪海洋装备技术有限公司 | 一种进流辅助装置及具有其的螺旋桨 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB191007889A (en) * | 1910-04-01 | 1910-09-29 | Fernand Broussouse | An Improved Propeller. |
| US1386835A (en) * | 1920-01-24 | 1921-08-09 | Birkett Ralph Whitehead | Regenerative counter-propeller for marine vessels |
| DE606119C (de) * | 1933-11-12 | 1934-11-24 | Nicholas Wladimir Akimoff | Einrichtung zur Erhoehung des Wirkungsgrades eines Schraubenpropellers |
| FR820738A (fr) * | 1936-07-24 | 1937-11-17 | Hélice auxiliaire spéciale permettant d'augmenter la vitesse soit des navires soitdes avions, sans augmenter la puissance des machines propulsives | |
| US2199823A (en) * | 1939-05-02 | 1940-05-07 | Kessery Peter | Propeller |
| US2474562A (en) * | 1945-03-30 | 1949-06-28 | Waterval William | Propeller |
| JPS5311490A (en) * | 1976-07-20 | 1978-02-01 | Fumio Henmi | Screw propeller |
| EP0148965B1 (de) * | 1984-01-14 | 1988-03-16 | Ostermann Metallwerke GmbH & Co | Anordung aus einem Schiffspropeller und einem Leitrad |
| SE456075B (sv) * | 1984-11-29 | 1988-09-05 | Volvo Penta Ab | Rotorsystem, foretredesvis batpropellersystem |
| JPS6212495A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 舶用プロペラ |
| JPH07121716B2 (ja) * | 1986-07-16 | 1995-12-25 | 大阪商船三井船舶株式会社 | フィン付プロペラボスキャップ |
| JPH05311490A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-11-22 | Nikko Kinzoku Kk | 金めっき材の封孔処理方法 |
-
1989
- 1989-07-29 JP JP1197875A patent/JPH085431B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-01-19 WO PCT/JP1990/000065 patent/WO1990008061A1/ja not_active Ceased
- 1990-01-19 EP EP90901906A patent/EP0406451B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-19 KR KR1019900702091A patent/KR950003362B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-19 DE DE90901906T patent/DE69002413T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1990008061A1 (fr) | 1990-07-26 |
| EP0406451A4 (en) | 1991-06-12 |
| JPH02279490A (ja) | 1990-11-15 |
| EP0406451B1 (en) | 1993-07-28 |
| EP0406451A1 (en) | 1991-01-09 |
| KR950003362B1 (ko) | 1995-04-12 |
| KR910700173A (ko) | 1991-03-14 |
| DE69002413D1 (de) | 1993-09-02 |
| DE69002413T2 (de) | 1993-11-25 |
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