JPS595804A - 流体機械の耐蝕構造 - 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】 本発明は流体機械、殊に船の推進プロペラなどキャビテ
ーションによる潰蝕によって推進効率の著しく低下づ。

る個所に適用づ゛るに適した耐蝕構造に関するものであ
る。

先ず、推進プロペラの＝１トビチージョンの発生による
潰蝕の原因今・述べると、第１図（Ａ）において１が船
体、２が舵、３がプロペラ、４が翼位置で、第１図（Ｂ
）は翼位置４における１−１ｍ断面図におシブる流入速
度の分布を示したものであり、図中の値は、Ｗを伴流係
数とするとき、１−ｗの値を示している。翼一枚につい
て考えると、第２図（Ａ）は翼の投影形状で半径ｒにお
けるＩＩ　−ＩＩ線断面を第２図（Ｂ）に示す。水流は
ｍ５の前端６から翼の正面７に当り後縁８に流れ、背面
９には負圧が生ずる。プロペラの速度ベクトルと翼面上
の圧力分布を第３図に示づと、プロペラがｎ回転のとき
に、流入速度Ｖａは図の様に翼断面に流入し、仰角αに
よって翼背面に負圧Ｐ＋　、ＩＩ正面に正圧Ｐ。

が図の様に作用する。この時負圧Ｐ１が水の蒸気圧より
も低圧になるとプロペラ周りの水は蒸発しキャビディ（
空洞）Ｓが発生し、翼後縁に流れ去りながら負圧が蒸気
圧より大きい場所に来るとキャビティは周囲の水圧によ
って壊滅する。この時数千気圧のＩＩ波と、高速のジェ
ット流が翼面を叩き翼面の硬度が不足の時翼面は潰蝕を
起す。

船体伴流の性質から船体中心線においてプロペラへの流
入速度が遅く、左右において流入速度が速いことは第１
図（Ｂ）に示す通りで、第３図に示した翼背面の負圧は
プロペラの１回転中においても周期的゛に大幅に変化し
、４−トビティの発生、消滅を繰り返１、電蝕はキ鵞・
ビティの消滅時に起るので、電蝕の強さとその発生位置
はプロペラ翼の形状と流入スピードの分布によって支配
される。第４図（Ａ）はキャビテーションの発生の状態
でｙｑ先端に翼縁に近い部分に起る。第４図（１３）は
プロペラ翼の電蝕の状況を示したもので、いずれも模型
実験、実船実験から実証されるものである。

キトビティが発生しないようにづるためには、翼面積を
増加し船を推進づるに必要な推ノ〕を一定に保つように
翼のビッヂを設定することＣ′負圧の最大値が小さくな
りキャビテｒは発生しにくくなるが、翼面積の則加によ
ってブし】ペラ効果が低下する。プロペラ設Ｓ１上はプ
ｆ」ペラ効率とキャビテーションの回避とを勘案してプ
ロペラの回転数が決定されるが、翼材が高い耐蝕性を持
っていればキャビテーションが起っても小さい翼面積で
プロペラ効率を上昇することができることになる。キャ
ビテーションにより電蝕以外に海水による化学的腐蝕、
及び船体（＠）とプロペラ（銅合金）の電位差によって
海水（電導液）を媒介どしての電気的腐蝕の問題があり
、これも翼表面の粗度に関係し、効率低下の一因にもな
る。

上記のプロペラ４而に発生する電蝕に対し、キャビテー
ションを発生しやすい部分の表面強度をあげる目的で、
従来の翼表面の一部に溶接肉盛りを施して表面仕上げを
することが考えられ、業界において一部実施されている
。

即らプロペラの材質がＮｉ　−ＡＩ　−ＢｒＯｎＺ系で
あるので同様Ｎｉ　−ＡＩ−［３ｒｏｎｚ系の高耐蝕性
の溶接棒による肉盛りが行われる。ところが、この方法
であると溶接部はｉ　ｏｏｏ℃前後に加熱されるので、
熱歪による翼捩れが発生し翼が変形し、そのま床プロペ
ラを使用りるとプロペラ回転数が変わり主機に悪影響を
与える。又走置しには多大の費用がかかり好ましくない
。又、実開昭５７−４７４９６号はフッ素系樹脂をプラ
ズマ溶射して船体等を被覆することを要旨としたもので
あるが、船体への付着被膜が解くで本発明の目的には不
向きである。

本発明はキャビテーションによる電蝕の激しいブ［」ペ
ラ翼面に焼結レラミックスを接着、ろう付け、又はボＪ
Ｌ；　ｌ−によって強固に固着した流体機械の耐蝕構造
で、以下詳細に説明覆る。第４図（Ｂ）に示す如・く、
プロペラ翼の腐蝕（よ海水の化学作用によるもの及び電
蝕によるもの【ま殆んど全面にわたつＣ発生するが、キ
ャビテーションににる電蝕は背面の翼先端近辺ｈＩらプ
ロペラ後縁にかけての０，９ｒから０．９５１’の個所
（こ多く発生する。第５図は本発明の実施例で、プロペ
ラ翼の半径１゛として中心から０６１・までｌ、ｔコー
ティングを施さず、０．６ｒから翼先端（１，Ｏｒ　＞
まで焼結はラミ・ンクス１０の部分を除いて正面及び背
面共高耐蝕（Δ１４（こよる溶射、メッキをして仕上げ
る。焼結レラミックス１０（沫プロペラ中心より０．９
ｒ　　（後端部約３０％１こつ（Ａては０７ｒ）より端
縁までの背面のみ焼結セラミックス１０を接着又はボル
トによ一部て強固に固着する。高耐蝕月１４は焼結セラ
ミックスより軽耐蝕性で、固着時熱影響が溶接より少な
い方法−Ｃ固着し、あるいは防蝕効果のづぐれた塗装で
も差支えない。第６図（Ａ）（Ｂ）は焼結レラミックス
１０の固着手段で、第６図（Ａ＞は接着剤１１により翼
表面に固着した状態の一例であり、第６図（Ｂ）は通し
ボルト１２により焼結セラミックス１０をプロペラ翼に
固着し７ｊ−例である。

第７図（Ａ＞（Ｂ）は焼結セラミックス１０を翼表面に
取りつけた状態を示す拡大図で、第７図（Ｃ）は焼結セ
ラミックス１０の端部突起を翼表面に設けた溝１３に嵌
め込んで焼結セラミックスが外れないように工夫したも
のである。

本発明は上記説明で理解される如く、プロペラ翼に発生
覆るキャビテーションが瞬間的に数千気圧の衝撃波を連
続的あるいは間歇的に発生することによる電蝕の防止を
目的とするので、単に塗膜あるいはそれに近いコーティ
ングをりるものでなく、焼結セラミックスをタイル張り
式に接着、ろう付け、あるいはボルトによって強固に固
着して構成されているので、施工に当つて熱歪などの発
生がなく、従って温度変化による割れなどがないので、
同容された材料は極めて強固であり、キャビテーション
にょる電蝕ばかりでなく、海水による化学的腐蝕及び鉄
と銅合金との間に発生づ−る電蝕にも−Ｌ分に耐えるも
のである。

焼結セラミックスの流体中にお（Ｊるキャビテーション
に対する耐蝕性については、従来より明らかでなかった
ので、本発明に際し焼結ヒラミックスの耐蝕性実験を実
施した。実験は対向形１１歪１辰動試験機を用い（行っ
たが、このうらの代表例として、その結果を第１表に示
す。

第１表　対向形磁歪振動試験による キャビテーション試験結果 （１時間） 第１表に示？ｌ’　Ｎ　ｉ−Ａ　ｉＢ　ｒｏｎｚは現在
プロペラ翼材とし−（一般に用いられている材料で、キ
ャビテーション耐蝕性、海水中＃４腐蝕ちりぐれている
。因みに比較的耐蝕性のすぐれていると考えられるＮｉ
、ｃｒＪｏ等不銹鋼との比較を第２表に示す。

第２表　　磁歪振動法による キャビテーション試験結果 出典：［火力発電Ｊ　Ｖｏｌ、８．　Ｎｏ、１金属材料
の耐エロージヨンについて（その二） 栄行雄。

第２表ひの△１−青銅は、第１表のＮ　ｉ−Ａ　ｌ−３
ｒＯｎＺに相当するちのであり、同一時間でほぼ同じ浸
蝕量となっている。

第１表、第２表より焼結セラミックスの申越した耐蝕性
が理解し得る。ここＣは焼結セラミックスとじて酸化ア
ルミナをとりあげたが、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニ
ア、ザーメット等についても同様にあてはめることがで
きる。

’、１７：　ｄ３ＪＺ記は舶用プロペラ翼について説明
しｔｃが、腐蝕は置載外にも発生し、第８図（△）（Ｂ
）（Ｃ）に示プ如く舵取付部１６には電蝕が、また舶用
ダクｊ〜プロペラのタフ１へ１５内側にキャどチージョ
ン現象による電蝕が見られる。本発明はこのようにダク
ト側にも適用でき、従ってイブイドスラスタのプロペラ
翼、タクト壁にも適用できることは勿論、焼結セラミッ
クスはその他のポンプなどの流体機械にも本発明が適用
Ｃきるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（△）は船尾側面図、（Ｂ）は（Ａ）図のｉＪ紗
紗面面図第２図（Ａ）はプ［１ベラ買の投影図、（Ｂ）
は（Ａ）図のＴＩ　−Ｈ線断面図、第３図は翼のベクト
ル図、第４図（Ａ）はキャビテーションの状態を示す翼
の裏面図、（Ｂ）は腐蝕の状態を示す翼の裏面図、第５
図は本発明の実施例を示す翼の裏面図、第６図（Ａ）（
Ｂ）は実施例を示ｒＪ翼面の断面図、第７図は実施例を
示す翼の拡大した（Ａ）裏面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）
部分断面図、第８図は他の実施例を示ず図Ｃ１（Ａ）は
船尾部側面図、（Ｂ　）　１．ｔ　（Ａ　）　図（Ｄｌ
ｌｌ−１１１ｍ矢ｉＪＮｔｍ、（Ｃ）　４，１（Ａ）図
のプロペラ部の後面図である。 １・・・船体、２・・・舵、３・・・ブ［Ｊペラ、４由
プロペラ位置、５・・・プロペラ翼、６・・・翼前縁、
７・・・買正面、８・・・翼後縁、９・・パ輿背面、１
ｏ・・・焼結セラミックス、　１１・・・接着剤、　１
２　川：ｊ＜Ｌ　ｌ−１１３・・・溝、１４川高耐蝕材
、１５山タクト。 手続補正書（自制 御、事件の表示　昭和５７　年　特　許　願第１１４９
５８号２、発明の名称　　流体機械の耐蝕構造３、補正
をする者事件との関係　特　　許　出願人（０９７）川
崎重工業株式会社 代表者　長谷用　謙浩 ４、代　　理　　人　　〒６５０ ６・　補正の対象　明細車中発明の詳細な説明の欄（１
）明細書中筒８頁第１９行目「キャビテーションにより
」とあるのを「キャビテーションによる」に補正し１す
。 （２）同第５頁第１９行目「接着又は」とあるのを「接
着、ろう付け、又は」に補正します。 （３）同第８頁第５行目ｒＭｏ等」とあるのをｒＭｏ系
」に補正します。 （４）同第８頁第２表中「′キャビテーション試験によ
る原料」とあるのを「キャビテーション試験による減量
」に補正します。 （５）同第９頁第２行目「栄行雄」とあるの２「栄幸雄
」に補正します。 （６）同第９頁第１１行目「舶用プロペラ翼」とあるの
を「舶用プロペラ翼」に補正し１す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キャビテーションによる潰蝕及び他の腐蝕の激しい箇所
   に、焼結廿うミックスを固着してなる流体機械の耐蝕構
   造。