(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用の半没水型プロペラのブレードであって、
プロペラハブに固定されたブレード基部と、
前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、
ブレード前面および該ブレード前面に対向するブレード背面と、
先細の前縁および該前縁に対向する後縁と、
前記ブレード前面の後縁段差特徴部と、
前記ブレード背面、および前記ブレード前面の少なくとも一方において、少なくとも１つの幾何学的特徴部とを備え、
前記ブレードの表面を前記前縁から前記後縁まで横切る際に、前記幾何学的特徴部は第１の段差特徴部を含むか、または前記第１の段差特徴部および前記ブレード背面上に位置し、前記ブレード背面における部分的な表面から隆起している第２の段差特徴部を含み、
前記幾何学的特徴部は、ブレードの翼弦線長の２０％から８０％までの間に配置されており、
前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記後縁段差特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、
前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させ、
前記幾何学的特徴部は、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されているブレード。
【請求項２】
ブレードを備えた船舶のサーフェス駆動部用の半没水型プロペラであって、該プロペラは、
プロペラハブに固定されたブレード基部と、
前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、
ブレード前面および該ブレード前面に対向するブレード背面と、
先細の前縁および該前縁に対向する後縁と、
前記ブレード前面の後縁段差特徴部と、
前記ブレード背面、および前記ブレード前面の少なくとも一方において、少なくとも１つの幾何学的特徴部とを備え、
前記ブレードの表面を前記後縁から前記前縁まで横切る際に、前記幾何学的特徴部は前記ブレード背面の段差を含み、前記ブレード背面における部分的な表面から隆起しており、
前記幾何学的特徴部は、ブレードの翼弦線長の２０％から８０％までの間に配置されており、
前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記後縁段差特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、
前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させるブレードを備え、
前記幾何学的特徴部は、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている半没水型プロペラ。
【請求項３】
前記後縁段差特徴部が、カップ状部、傾斜部、陥凹部、追加部、付属部、干渉部および遮蔽部からなる群より選ばれた一要素である請求項１に記載のブレード。
【請求項４】
前記幾何学的特徴部が、カップ状部、傾斜部、陥凹部、追加部、付属部、干渉部および遮蔽部からなる群より選ばれた一要素である請求項１に記載のブレード。
【請求項５】
カップ状部、傾斜部、陥凹部、追加部、干渉部および遮蔽部からなる群より選ばれた一要素から選択される前記ブレード背面および前記ブレード前面の一方に、第３の段差特徴部を更に含む請求項１に記載のブレード。
【請求項６】
前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域を有するブレード前面段差特徴部を更に含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域の近傍に液圧ピークを発生させる請求項１に記載のブレード。
【請求項７】
前記ブレード背面の段差は、前記ブレードの表面を後縁から前縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域を含み、それにより、前記ブレードが前記流体中で逆回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させる請求項２に記載の半没水型プロペラ。
【請求項８】
前記幾何学的特徴部は、前記ブレード基部から前記ブレード先端まで延びる主軸を有し、且つプロペラ軸線から６０゜から１３５゜までの角度で配置される請求項１に記載のブレード。
【請求項９】
前記後縁段差特徴部および前記幾何学的特徴部の少なくとも一方が前記ブレードと統合され、一体に形成されている請求項１に記載のブレード。
【請求項１０】
前記幾何学的特徴部の少なくとも１つが前記ブレードに固定されて組立体を形成し、該幾何学的特徴部は、永久的に取り付けられた幾何学的特徴部、取り外し可能に取り付けられた幾何学的特徴部、および交換可能に取り付けられた幾何学的特徴部からなる群より選ばれた１つである請求項１に記載のブレード。
【請求項１１】
前記制御可能な水分付着の領域は、前記ブレードの駆動面に対向する前記ブレードの表面であり、前記後縁および前記前縁のうち先に水に進入する一方と前記幾何学的特徴部との間に規定される請求項１に記載のブレード。
【請求項１２】
複数のブレードを備えた船舶のサーフェス駆動部用半没水型プロペラであって、各ブレードは中心のプロペラハブに固定され、該プロペラは、
前記プロペラハブに固定されたブレード基部と、
前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、
ブレード背面およびブレード前面である主要な表面およびそれに対向する表面であって、前記ブレード前面は、前進する際に、前記ブレード背面より高い圧力を流体から受ける前記２つの表面と、
先細の前縁および後縁である主要な縁部およびそれに対向する縁部であって、前記後縁は前記前縁より厚さが大きい前記２つの縁部と、
前記ブレード前面において、前記後縁の近傍に配置された後縁段差特徴部と、
前記ブレード背面または前記ブレード前面に配置された第２の段差特徴部とを備えるブレードを有し、
前記後縁段差特徴部および第２の段差特徴部は、前記ブレードの表面において、前記前縁および前記後縁の間に配置され、かつ前記ブレード基部から前記ブレード先端へ向かう方向に沿って延びるとともに、前記ブレードの表面を前記前縁から前記後縁まで横切る際、または、前記後縁から前記前縁まで横切る際に、前記ブレードにおける部分的な表面から隆起しており、
前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが前記流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させ、
各段差特徴部は、該段差特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている半没水型プロペラ。
【請求項１３】
船舶用の半没水型プロペラのブレードであって、
プロペラハブに固定されたブレード基部と、
ブレード前面、および該ブレード前面に対向するブレード背面であって、該ブレード前面およびブレード背面のうちの一方が他方より高い圧力を水塊から受けて、前記船舶を移動させる力を発生させる前記ブレード前面および前記ブレード背面と、
前記船舶を前進させるように前記プロペラが回転する際に、最初に水に進入するように構成された先細の前縁と、
前記前縁に対向し、かつ前記前縁より厚さの大きい後縁と、
前記ブレード前面の表面の前記後縁に配置された第１の幾何学的特徴部であって、該第１の幾何学的特徴部の近傍に第１の液圧ピークを発生させて、前記船舶を前進させる力を発生させる前記第１の幾何学的特徴部と、
前記ブレード背面および前記ブレード前面の何れか一方において、翼弦線の中間に配置された第２の幾何学的特徴部であって、該第２の幾何学的特徴部の近傍に第２の液圧ピークを発生させて、前記船舶を移動させる力を発生させる前記第２の幾何学的特徴部とを備え、
前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記第１の幾何学的特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、
前記第１の幾何学的特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に前記第１の液圧ピークを発生させ、
各幾何学的特徴部は、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されているブレード。
【請求項１４】
前記ブレード背面および前記ブレード前面のうち前記第２の幾何学的特徴部を含まない一方に、第３の幾何学的特徴部を更に備え、前記第３の幾何学的特徴部は、該第３の幾何学的特徴部の近傍に第３の液圧ピークを発生させて、前記船舶を移動させる力を発生させる請求項１３に記載のブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
サーフェスプロペラ、即ち、半没水型プロペラは、部分的に水中に配置されて自然に空気が取り込まれるプロペラ（Ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ  ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）であって、ブレード背面には大部分にまたは全体に空気が取り込まれるため、船舶の通常の前進時にブレード面への圧力からその全ての推進力を得ることができる。この機能に基づき、ブレード前面（ブレード面）は圧力面と称され、ブレード背面は負圧面と称されることがある。
【背景技術】
【０００２】
サーフェスプロペラの機能は、何十年にも亘って一般に受け入れられてきた基本原理に基づいている。しかし、この基本原理を実際の動作条件に適用する場合、複雑なプロペラの三次元ブレード面表面に起因して、多くの複雑な変数が相互に作用する。その結果、当業者には良く知られているように、プロペラブレードが効果的に作用することは、理論的には単純であっても、実際には極めて複雑であり、速い動作速度においては特に複雑である。従って、サーフェスプロペラの設計者達は、常々、様々なプロペラについて実験し、十分に理解されていない理由により、往々にして、ブレードの幾何学的形状が経験的な予想より良く作用したり、或いは予想より悪く作用したりすることがよく生じる。
【０００３】
ブレードの幾何学的形状は、様々な異なる構造を用いた長期間の試行錯誤的実験を経て改善される。従来、当業者は、推進効率を高めるために、上記工程によって、カップ状部、傾斜部（Ｒａｍｐ）、遮蔽部（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｏｒ）のような幾何学構造を用いて、様々な特徴部について実験し、開発し、その特徴部を船舶用サーフェスプロペラの後縁に適用することに成功してきた。
【０００４】
前進中における半没水型プロペラの実効性能は、プロペラの前面に受ける圧力に依存し、それがプロペラの推進力をもたらす。プロペラの背面側、即ち、負圧面側は、水面の空気から自然に空気を取り込み（ベンチレーション）、正圧および負圧のどちらの圧力も実質的に生じないボイド（空隙）またはキャビティ内にある。そのため、実効性能は、ブレード背面の圧力が最小にされることにも依存する。
【０００５】
ブレード面圧を最大化するため、殆ど全ての周知のサーフェスプロペラは、フラットまたはキャンバ付き圧力面からなる幾何学構造を有し、後縁に傾斜部、カップ状部、遮蔽部、または何らかの幾何学的追加構造が設けられ、その点に圧力ピークが形成される。これにより、サーフェスプロペラは前縁に圧力ピークを有し、後縁に第２の圧力ピークを有する。しかしながら、ブレード面の翼弦線の中央部は、これらの２つの圧力ピークの間の低圧領域であり、そのため、ブレード面における圧力を最大化することができない。
【０００６】
従って、従来の半没水型プロペラブレードは、任意の回転速度（ＲＰＭ）およびサイズ（有効半径または表面積）のプロペラの推進力を最大化することができない。加えて、サーフェスプロペラの背面側に関して、圧力を最小化するための特徴部は知られていない。
【０００７】
従来技術のサーフェスプロペラブレードは、高効率で小型のプロペラブレードを提供するという課題を実現できないため、任意の面積のブレード圧力面の圧力を最大化し、任意の面積のブレード負圧面の圧力を最小化することにより推進力を最大化する半没水型プロペラブレードが必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、船舶用サーフェスプロペラに関し、より詳しくは、半没水型プロペラに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、「段差」として参照される幾何学的特徴部を設けることにより、多翼式半没水型船舶プロペラ用の改善されたプロペラブレードを提供する。ここで、段差は、ブレード前面およびブレード背面の少なくとも一方に設けられた特定の形式および配置で隆起した面のことである。本発明の半没水型プロペラブレードは、ブレード前面およびブレード背面の少なくとも一方に対する圧力および水流を制御し、それにより、数ある効果の中でも特に推進力を増大させる。但し、本発明の半没水型プロペラブレードは、ブレード前面およびブレード背面の少なくとも一方に対する圧力および水流を制御し、それにより、数ある効果の中でも特に合計推進力を増大させる。この力はまた、牽引力を発生するため、本発明の別の効果は、最小の牽引力で最大の前進力を達成することにある。
【００１０】
推進力の主成分は、ブレード圧力面上の水の流れの複雑な旋回によって発生する。既存のサーフェスプロペラは、後縁に付属部（Ａｎｎｅｘ）を有する平坦な、またはキャンバを有する圧力面幾何学形状を有し、それにより、ブレード前縁およびブレード後縁の近傍に圧力ピークを形成するようになっている。ブレードの中央部は、概して低圧領域を有している。前縁および後縁の間のブレード前面に幾何学段差特徴部を設けることで、この特徴部の近傍の圧力が高められ、全体の圧力（ブレード圧力面荷重）が高められて、推進力が増大する。
【００１１】
従って、本発明の一態様はブレード前面上の正方向の段差を含むが、この段差は、傾斜部、カップ状部、遮蔽部、または他の幾何学的付属部、追加部、もしくは干渉部からなる。正方向の段差とは、ブレード面上を特定の状態で横切る際に、部分的な表面、即ち、該段差構造の近傍の表面から正方向に隆起する構造であって、「正」とは、当該表面から離間する方向に向いた部分的な表面の法線によって定義される。上記段差特徴部は、従来のブレードでは低圧領域となる位置に高圧ピーク点または領域を生成するように、翼弦線長の１／５から４／５までの間、即ち、翼弦線の中間に配置されている（ここで、翼弦線とは、曲面または非平面をなすブレード面の前縁および後縁の間に延びる仮想直線である）。この段差は、圧力をブレード前面に、より均等に分布させ、より高いブレード前面荷重をもたらし得る。これにより、より小さい直径、ひいては、より高いピッチ直径比のプロペラが可能となり、それに伴って、より高い効率が可能になる。
【００１２】
この正方向の圧力面段差は、別の良好な効率上の利益を有するように設計することができる。即ち、プロペラが高い回転速度および高速領域に移行するときに、ブレード前面の第２の段差は、空気が取り込まれたキャビティを形成し、実効的な濡れたブレード域を減少させ、それにより、効率を改善することができる。
【００１３】
本発明の主要な目的は、ブレード前面に亘って圧力をより均等に分散させ、より高いブレード前面荷重をもたらすことになり、それにより、より小さい直径、ひいては、より高いピッチ直径比のプロペラを利用可能とし、それによって、より高いプロペラ効率を可能にするような特別に構成された船舶用プロペラブレードを提供することにある。また、より小さい直径により、より低い生産コストをもたらすことができる。
【００１４】
本発明の別の目的は、高速作動時の効率を改善することにある。本発明の幾何学構造は、プロペラがより高い回転速度および高速領域に移行すると、正方向の段差および後縁の間のブレード前面は、自然に空気が取り込まれたキャビティ（ブレード背面と同じ）を形成し、それにより、有効ブレード作動域が減少して最大効率が増加するように構成することができる。
【００１５】
従って、本発明のプロペラは、ブレード前面において、翼弦線の中央部に高圧領域を生成し、それにより増大した推進力を発生することができるプロペラブレードを提供することによって、ブレード前面の中央部に不十分な低圧領域が生じていた従来技術の問題を解消する。本発明のプロペラはまた、高い回転速度において有効ブレード前面表面領域を減少させることにより効率を改善する。
【００１６】
改善された推進効率は、必要な推進力を生じさせて、より小さな直径のプロペラを利用し、より高いピッチ直径比を実現することを可能にする。本発明により、より小さな直径が可能になることで、より簡単で柔軟性の高い設置や、浅海域で作動させるためのより浅い喫水を可能にし、その他の多くの利点を得ることができる。
【００１７】
ブレードが発生する全推進力において、圧力面への力を打ち消す負圧背面側への推進力が存在しないことは重要である。既存のサーフェスプロペラは、外向きへの湾曲形状または凸形状を呈した負圧面幾何学形状を有している。最も簡便なブレード性能分析では、著しく低い蒸気圧により、背面の全体に空気が取り込まれると仮定すると、背面側の任意の圧力を無視して、ゼロとする。しかし、サーフェスブレードの水槽試験（Ｔｕｎｎｅｌ  ｔｅｓｔｉｎｇ）によると、非常に低い前進速度では、プロペラの前縁から翼弦線長の約１／２まで延びる不安定領域に亘って、部分的流体密着部を有するとともに、プロペラブレードの背面部分に概ね自然に空気が取り込まれる（ベンチレーション）。この部分的な密着部は、ブレード背面の全体に空気が取り込まれる前進速度になるまでの遅い前進速度において、一層の前進力とより高い効率をもたらす。
【００１８】
水流の方向に対して下降段差になる負の方向の段差を付加することにより、特定の前進速度に到達するまで、水分付着の画定した安定領域がもたらされ、それにより、ブレード背面の全体に空気が取り込まれる前進速度まで、自然なベンチレーションの良好な領域が発生する。このことにより、低い前進速度において、ブレード背面における部分的な水分付着の現象を安定にし、より予測可能にする。
【００１９】
従って、本発明の１つの目的は、ブレード負圧面側の負方向の段差を用いてサーフェスプロペラの一層効率的で予測可能な二重式のまたは二様式の動作を提供することにある。
従って、本発明の一態様はブレード背面上の負方向の段差を含むが、この段差は、傾斜部、カップ状部、遮蔽部、または他の幾何学的追加部、もしくは干渉部からなり、それは翼弦線長の１／５から４／５までの間（翼弦線の中央部）に配置されており、制御可能な部分的な水分付着の領域を生成する。
【００２０】
負方向の負圧面段差の更に他の目的は、プロペラの回転方向が反転したときの後退側推進効率を改善することにある。後退モードでは水流の向きが反転しており、幾何学的特徴部は圧力面の正方向の段差として作用し、ブレード前面とブレード背面との作用が逆になるため、ブレード前面が負圧面になり、ブレード背面が圧力面になる。この逆回転は、ブレード背面に沿って付加的な圧力ピークを生成して全体の圧力を増やし、それにより、効率および後退推進力を増大させる。
【００２１】
サーフェスプロペラブレードの背面、前面、または両面のうちいずれの段差特徴部を利用するかに関らず、プロペラの速度および方向に応じて、特定の効率が実現される。
本発明のプロペラブレードは、前進および後退の両モードで、従来技術に於けるブレード前面または背面の非効率な低圧中央部を解消し、高速および低速の両方でより効率的な作動を可能にし、ブレード背面および前面のベンチレーションおよび水分付着を制御することによって、より予測可能な二様式の動作を提供する。本発明は、幾何学形状、ブレード数、ハブ構造、材質等にかかわらず、全ての船舶用サーフェスプロペラに適用可能である。
【００２２】
好適な実施形態の一態様によると、船舶用の半没水型プロペラのブレードは、プロペラハブに固定されたブレード基部を含む。また、ブレードは、ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、ブレード前面および該ブレード前面に対向するブレード背面とを含む。また、ブレードは、先細の前縁および該前縁に対向する後縁を備えており、前記前縁はその反対側の前記後縁より薄くなっている。最後に、ブレードは、ブレード前面の後縁段差特徴部と、ブレード背面およびブレード前面の少なくとも一方において、実質的に翼弦線の中間に配置された少なくとも１つの幾何学的特徴部とを含んでいる。ブレードの表面を前記前縁から前記後縁まで横切る際に、前記幾何学的特徴部は第１の段差特徴部を含むか、または前記第１の段差特徴部および前記ブレード背面上に位置し、前記ブレード背面における部分的な表面から隆起している第２の段差特徴部を含む。前記幾何学的特徴部は、ブレードの翼弦線長の２０％から８０％までの間に配置されている。前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記後縁段差特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起している。前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させる。前記幾何学的特徴部が、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている。
本発明の別の態様によると、船舶用の半没水型プロペラのブレードは、プロペラハブに固定されたブレード基部を含む。また、ブレードは、ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、ブレード前面および該ブレード前面に対向するブレード背面とを含む。また、ブレードは、先細の前縁および該前縁に対向する後縁を備えており、前記前縁はその反対側の前記後縁より薄くなっている。最後に、ブレードは、ブレード前面の後縁段差特徴部と、ブレード背面およびブレード前面の少なくとも一方において、実質的に翼弦線の中間に配置された少なくとも１つの幾何学的特徴部とを含んでいる。前記ブレードの表面を前記後縁から前記前縁まで横切る際に、前記幾何学的特徴部は前記ブレード背面の段差を含み、前記ブレード背面における部分的な表面から隆起している。前記幾何学的特徴部は、ブレードの翼弦線長の２０％から８０％までの間に配置されている。前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記後縁段差特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起している。前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させるブレードを備える。前記幾何学的特徴部は、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている。
【００２３】
本発明の別の態様によると、中心のプロペラハブに固定された複数のブレードを備えた船舶のサーフェス駆動部用半没水型プロペラは、前記プロペラハブに固定されたブレード基部と、前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端とを有したブレードを含む。ブレード背面およびブレード前面である主要な表面およびそれに対向する表面であって、前記ブレード前面は、前進する際に、前記ブレード背面より高い圧力を流体から受ける前記２つの表面が備えられている。また、先細の前縁および後縁である主要な縁部およびそれに対向する縁部であって、前記後縁は前記前縁より厚さが大きい前記２つの縁部が備えられている。ブレードは、また、前記ブレード前面において、前記後縁の近傍に配置された後縁段差特徴部と、前記ブレード背面または前記ブレード前面に配置された第２の段差特徴部とを含む。この場合、前記後縁段差特徴部および第２の段差特徴部は、前記ブレードの表面において、前記前縁および前記後縁の間に配置され、かつ前記ブレード基部から前記ブレード先端へ向かう方向に沿って延びるとともに、前記ブレードの表面を前記前縁から前記後縁まで横切る際、または、前記後縁から前記前縁まで横切る際に、前記ブレードにおける部分的な表面から隆起している。前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが前記流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させ、各段差特徴部は、該段差特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている。
【００２４】
別の好適な実施形態によると、船舶用の半没水型プロペラのブレードは、プロペラハブに固定されたブレード基部を含み、回転時に水塊を移動させて、それにより、推進力を発生するように構成されている。また、ブレード前面およびその反対側のブレード背面を備えており、該ブレード前面およびブレード背面のうちの一方が他方より高い圧力を水塊から受け、それにより、前記船舶を移動させる増大した力を発生させる。前記船舶を前進させるように前記プロペラが回転する際に、最初に水に進入するように構成された先細の前縁が設けられ、前記前縁に対向し、かつ前記前縁より厚さの大きい後縁が設けられ、前記ブレード前面の表面の前記後縁に配置された第１の幾何学的特徴部であって、該第１の幾何学的特徴部の近傍に第１の液圧ピークを発生させて、前記船舶を前進させる一層大きな力を発生させる前記第１の幾何学的特徴部が設けられている。最後に、前記ブレードは、前記ブレード背面および前記ブレード前面の何れか一方において、実質的に翼弦線の中間に配置された第２の幾何学的特徴部であって、該第２の幾何学的特徴部の近傍に第２の液圧ピークを発生させて、前記船舶を移動させる一層大きな力を発生させる前記第２の幾何学的特徴部を含んでいる。ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記第１の幾何学的特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、前記第１の幾何学的特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に前記第１の液圧ピークを発生させる。各幾何学的特徴部は、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている。
【００２５】
この実施形態の更に他の態様によると、前記ブレード背面および前記ブレード前面のうち前記第２の幾何学的特徴部を含まない一方に、第３の幾何学的特徴部が配置される。前記第３の幾何学的特徴部は、該第３の幾何学的特徴部の近傍に第３の液圧ピークを発生させて、前記船舶を移動させる実質的により大きな力を発生させる。
【００２６】
本発明の上記態様および目的は、図面を参照して以下の説明を読むことによって、より良く理解される。しかしながら、以下の説明は本発明の好適な実施形態を示すものではあるが、本発明を例示的に示すものであり、限定するものではないと理解されるべきである。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、多くの変形例および修正例が可能であり、本発明は、すべてのそれらの変形例を包含している。
【００２７】
本発明の好適な例としての実施形態を図面に図示するが、全体を通して同様の参照番号は、同様の部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による船舶用半没水型プロペラブレードの斜視図である。
【図２】ブレード前面に段差を有する図１の実施形態の半没水型プロペラブレードの断面上面図である。
【図３】典型的な従来技術の半没水型プロペラブレードの断面上面図である。
【図４】本発明のブレードの実施形態の断面上面図および圧力ベクトル図であり、圧力ベクトル図はブレード前面に沿った圧力ベクトルを示している。
【図５】典型的な半没水型プロペラブレードの断面上面図および圧力ベクトル図であり、圧力ベクトル図はブレード前面に沿った圧力ベクトルを示している。
【図６】本発明の好適な実施形態によるプロペラブレードの斜視図であり、濡れる圧力面域および空気が取り込まれる圧力面域を示している。
【図７】本発明の一実施形態によるブレードの断面上面図であり、段差移行領域の相対角度を示している。
【図８】本発明の一実施形態によるブレードの断面上面図であり、段差特徴部が配置され得る翼弦線長に沿った領域を示している。
【図９】別の実施形態によるブレード前面段差特徴部の断面上面図である。
【図１０Ａ】更に他の実施形態によるブレード前面段差特徴部の断面上面図である。
【図１０Ｂ】様々な実施形態による前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｃ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｄ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｅ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｆ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｇ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｈ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｉ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｊ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｋ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｌ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１０Ｍ】様々な実施形態の前面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１１】濡れる背面領域と空気が取り込まれる背面領域とを示す従来のプロペラブレードの斜視図である。
【図１２】濡れる背面領域と空気が取り込まれる背面領域とを示す本発明のプロペラブレードの斜視図である。
【図１３】一実施形態によるブレード背面の段差特徴部の断面上面図である。
【図１４Ａ】ブレードの前面および背面の両面の段差特徴部を示す本発明の更なる他の実施形態によるブレードの断面上面図である。
【図１４Ｂ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｃ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｄ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｅ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｆ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｇ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｈ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｉ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｊ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｋ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｌ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｍ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｎ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１４Ｏ】様々な実施形態によるブレード背面段差特徴部の拡大部分断面図である。
【図１５】ブレード前面の２つの段差特徴部およびブレード背面の単一の段差特徴部を示す本発明の一実施形態によるブレードの断面上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
ここで図面、特に図１を参照し、好適な実施形態のうち第１実施形態によるサーフェスプロペラブレード１０を示す。ブレード１０は、プロペラ軸線１６の周りを回転するプロペラハブ１４に固定されたブレード基部１２を有している。サーフェスプロペラの推進力が、ブレード前面３６に直面する水塊をブレード前面３６が加速することにより生成される（ニュートンの第２法則）とすると、それと同等の大きさで逆方向の力が、水からブレード前面の前方に作用する（ニュートンの第３法則）。向きを変えられた特定体積の水により生成された力が推進力（または前進力）であり、図１に示すように船舶を前方へ移動させる。１つのプロペラブレード１０のみが図示されているが、このようなブレードから構成されるプロペラは、通常、複数のブレード、例えば３つ以上のブレードを有している。
【００３０】
図１を更に参照すると、サーフェスプロペラブレード１０は、ブレード基部１２と、基部１２より遠位にある先端１８とを備えている。ブレード１０は、前縁２２および後縁２４を備えており、これらは、図１に示す回転方向における船舶の通常の前進時に前縁２２が後縁２４より先に水に進入するため、そのように呼称される。
【００３１】
ブレード１０は、前面（或いは、圧力面）３６を備え、前面３６は、段差として参照される第１の幾何学的特徴部２６と、後縁２４の近傍に設けられた第２の幾何学的特徴部２８、即ち後縁段差特徴部を有し、これは段差として参照されるが、当業者からは、より多くの場合、幾何学形状に応じて、カップ状部（Ｃｕｐ）、傾斜部（Ｒａｍｐ）、陥凹部（Ｉｎｄｅｎｔ）、付属部（Ａｎｎｅｘ）、追加部（Ａｄｄｉｔｉｏｎ）、干渉部（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ）または遮蔽部（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｏｒ）として参照される。このような幾何学的特徴部の例は、例えば、Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋ（ブランズウィック）社の米国特許第４８６５５２０号や、Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋ社Ｍｅｒｃｕｒｙ  Ｍａｒｉｎｅの「プロペラについて知るべき全事項（Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ  Ｙｏｕ  Ｎｅｅｄ  Ｔｏ  Ｋｎｏｗ  Ａｂｏｕｔ  Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ）」（１９８４年、ＱＳ５−３８４−１０Ｍ、Ｐａｒｔ  Ｎｏ．９０−８６１４４）、Ｈｗａｎｇらの「高性能半没水型プロペラの設計、製造および実物大試験（Ｄｅｓｉｇｎ，  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｆｕｌｌ  Ｓｃａｌｅ  Ｔｒｉａｌ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｉｅｒｃｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）」（１９９９年、ＷＥＬＷＹＮＤＭＡＲＩＮＥ．ｃｏｍ）に示されており、これらの開示内容は、参照により本明細書に明示的に含まれる。図１の好適な実施形態は、幾何学的特徴部２８をカップ状部として示している。
【００３２】
当該好適な実施形態の半没水型プロペラブレード１０は、前縁２２から後縁２４まで（プロペラが船舶を前進させるように回転するときの水流の方向へ）ブレード面に沿って横断する場合に、ブレード前面から上方へ隆起する正方向の段差として示される幾何学的特徴部である段差２６を加えることによって、従来技術を超える利点を提供する。図１に示すように、好適な一実施形態において、段差特徴部２６は、ブレード１０の基部１２から先端１８まで、実質的にその全長に亘って延伸し、実質的に後縁２４と平行に延びている。更に図１の実施形態では、図示されているように、段差の高さがブレード基部１２から先端１８へ向けて減少している。
【００３３】
図１の２−２線に沿った断面を図２に示し、段差特徴部を備えない周知の半没水型プロペラブレードの同様の断面を図３に示す。図２および図３は、キャンバ付きまたは凹形状の前面、即ち圧力面３６、３６’、凸形状の背面、即ち負圧面３８、３８’、および後縁カップ２８、２８’を有する段差断面を示している。また、両断面図は、より厚い後縁２４、２４’へ向けて厚さが増加する薄い前縁２２、２２’を示している。図２は、図１に示す段差２６の断面形状も示しており、段差２６は、段差の移行領域（又は移行幅）３２および段差の高さ３４を有する。図１に示すように、船舶が前進しているときは、前面３６が駆動面、即ち圧力面であるが、船舶が後退しているときは、背面３８が駆動面になる。ここで、ブレードが後退方向に駆動しているときは、圧力面および負圧面という用語は互換的に用いられ、前面が負圧面になり、ブレード背面が圧力面になり得る。
【００３４】
図３は、典型的なサーフェスプロペラブレードの翼弦線断面を示し、これが、断面幾何学形状に関する最新式のものである。このブレード形状は、半没水状態に特に好適であるが、背面３８’は、回転中に自然に表面に空気が取り込まれる範囲に含まれ、圧力面３６’は、水に濡れて、圧力および推進力を付与する。
【００３５】
しかしながら、従来技術の典型的なサーフェスプロペラの圧力は、図４と図５との比較で示されるように、圧力面への力を最大化しない。図４の断面図は、圧力面３６に沿って、好適な実施形態の圧力面段差２６、及び結果として得られる圧力ベクトル図４０を示している。段差２６の近傍における圧力ベクトルで示されるように、圧力は段差２６の近傍で増加し、圧力ベクトル４４で最大になる。それに代えて、図５に示される周知の半没水型ブレードの圧力ベクトル図５０は、中央領域でより小さな圧力４６を示している。従って、この好適な実施形態は圧力を高め、正方向の段差２６により推進力を増大させる。特に、プロペラの全推進力が、段差２６の効果により増大されたパワーを有する。好適な一実施形態において、段差２６からの推進力は、典型的には、段差２６の高さ３４および作用するプロペラ面（前面および背面）の部分に応じて、推進力全体の少なくとも３０％の大きさになる。段差２６は、高速時においてブレード１０の背面部３８に空気が取り込まれる場合、推進力全体の７０％までの推進力を発生し得る。段差２６により増大する効率は、表面が完全に濡れた状態での作動時に２または３％であって、高速での作動時（表面の５０％が濡れた状態）に３〜５％になり、４〜８％の潜在的な推進力の増大をもたらす。
【００３６】
結局、段差２６は、プロペラ面上の圧力図の分布を変更するように作用し、（例えば、完全に濡れているとき）、例えば単位面積当たりに３０％大きな推進力を発生することを可能にするとともに、段差は、プロペラの直径を１０％小さくすることを可能にする。また、この事実は、表面が完全に濡れたモードにおいて、効率を２または３％だけ上昇させ、高速（表面の５０％が濡れた）モードにおいて、３〜５％だけ上昇させることを意味し、効率の上昇に伴い、典型的には、推進力が４〜８％ほど増加する。このことは、背面の濡れる面の水分付着により増大する推進力に関しては、この凸形状の表面に作用するベルヌーイ効果による前進力に基づく。
【００３７】
次に図６を参照し、好適な実施形態の別の目的は、高速作動時におけるブレード効率を改善することにある。ブレードの低速作動時には、ブレード面３６のほぼ全体が濡れる。しかし、高速移動時には、段差特徴部２６は、ブレード面３６の後縁部上に（正方向の段差２６と後縁２４との間に）、自然に空気が取り込まれるキャビティ３９と、ブレード面３６の前縁部の濡れた表面３７（斜線領域で示す）を形成して、有効ブレード作動域を低減し、それにより効率を最大化するように構成されてもよい。例えば、一実施形態においては、ブレード域を３０〜５０％だけ低減すると、約３〜５％のプロペラ効率の増加がもたらされる。好ましくは、キャビティ３９は、濡れていない領域を包囲するために十分な大きさを有するが、同時に、これを適切に行うに最小のキャビティであるべきである。それにより、より少ないエネルギー消費で、プロペラは最大の効率改善を達成する。
【００３８】
図７を参照すると、段差２６は、好ましくは、プロペラ軸線に対して所定角度シータ（θ）４８をなしている。好適な一実施形態においては、該角度４８は６０゜という小さな角度であってよい。別の好適な実施形態においては、該角度４８は１３５゜という大きな角度であってもよい。例えば、３０゜の船尾側ブレード傾斜（即ち、プロペラハブの中心軸線の垂線から３０゜だけ船尾側へ傾斜）、並びに３０゜の船尾側ブレードスキュー角（即ち、ブレード主軸を横切り、船尾へ向かう３０゜のカーブ）を有するブレード角度は、（船舶を逆側に推進動作する）後退モードで１３５゜であり、前進モードにおいて６０゜以上であり得る。
【００３９】
図８を参照すると、段差特徴部は、目盛りを付した翼弦線６０の陰影線領域６２で示す圧力面３６の翼弦線長の２０％から８０％までの範囲内に設けられ得る。一実施形態においては、段差２６は、図７に示すように翼弦線の中間の位置の近傍に配置されている。別の実施形態においては、段差２６は、実質的に翼弦線の２０％の位置に配置される。更に他の実施形態においては、段差２６は、実質的に翼弦線の８０％の位置に配置される。ブレード前面３６上の段差２６の高さ３４は、翼弦線長の約０．５％から６％までの長さであり得る。
【００４０】
圧力面段差の幾何学形状については、多くの変形例が可能である。これらの変形例に共通する要素は、前縁２２から後縁２４までブレード面を横切る際に、部分的な表面から隆起する特徴部である。可能な変形例を図９および図１０Ａ〜１０Ｋに示す。図９の実施形態では、段差移行部は直線ではなく、凹形状の湾曲部５０として示されている。該凹形状の湾曲部は、部分的な表面から隆起する領域を有することによって、周囲の曲面から区別されているが、これは湾曲部が周囲の領域よりも小さな曲率半径を有するためである。該凹形状の湾曲部の結果として、勾配が、段差幅移行領域５３に亘って、より急な正の変化率で変化し、その結果、湾曲部５０の近傍に増圧領域が形成され、それにより、増大した推進力をもたらす。一実施形態によると、段差２６を備えていないプロペラより推進力を３０％も大きくでき、全直径を減少させることおよびプロペラ１０の効率を上昇させることを可能にし、その結果、実際の有効推進力を４〜８％も増加させ得る。
【００４１】
特定の実施形態においては、特徴部は、隆起部のほぼ直前に、切り込み、窪みまたはその他の部分的な低面部を有していてもよい。例えば、図１０Ａの実施形態において、段差特徴部５２は、正方向の段差部分２７に先行する前縁であって、負の方向に傾斜する直線部分２５として示される前縁を備え、その結果、段差５２の近傍に増圧領域が形成され、増大した推進力をもたらす。
【００４２】
本発明の権利範囲内に含まれるが、説明していない他の多くの変形例があるが、それらは全て共通して必要な要素として段差特徴部を有しており、段差特徴部は、前縁２２から後縁２４までブレード面を横切る際に、圧力面３６から隆起する正方向の段差２６から構成される。代替的には、この正方向の「段差」または隆起する「段差」は、圧力面に、勾配が増加する領域を備えていることに特徴を有し、該領域においては、例えば、図８に示すように、勾配が、（この場合、右向きまたは正方向に）進行するにつれて、（この場合、上向きまたは正方向に）立ち上がるように計算される。
【００４３】
ここで図１１および図１２を参照し、本発明の別の目的は、低速でのブレード効率を改善することにある。周知のブレード１００の低速作動では、ブレード背面３８’の全体に空気が取り込まれるよりむしろ、一部が濡れる。濡れる領域は、低速で不安定領域を形成する。濡れた領域になり得る一領域を図１１に陰影線領域６８で示す。しかしながら、一実施形態のブレード７０は、ブレード背面３８に段差特徴部２６を有していてもよい。この段差２６は、ブレード背面（正方向の段差２６および後縁２４の間）に、自然に空気が取り込まれるキャビティ３９を形成するとともに、前縁２２および段差２６の間に完全に濡れる面７８（斜線領域で示す）を形成するように構成されてもよい。低速時において、改善された予測可能な水分付着はブレード効率を改善し、２つの動作モードを可能にする。翼弦線の凸形状前部分（前縁から段差まで）に亘る水分付着は、減圧効果または吸引効果（「ベルヌーイ」効果）を生じ、該効果は、段差２６によって定められる分離点によって予測可能な状態で、全前進力を増大させる。特定の前進速度において、ブレード背面の全体に空気が取り込まれ、プロペラは、全前進力が面圧からもたらされる典型的な表面モードで作用する。
【００４４】
圧力面３６の段差幾何学形状と同様に、負圧面３８の段差幾何学形状には、多くの変形例が可能である。共通の要素は、負圧面３８から隆起する特徴部であるが、これは、面を後縁２４から前縁２２まで横切るように見たときの特徴である。これは、特に、段差特徴部を利用して、後退推進力を改善するときの水流の方向である。一実施形態においては、段差高さに応じて、後退推進力は５０〜８０％も増加し得る。後退推進力の増分は、典型的には、段差高さに直接比例する。好適な一実施形態においては、背面の段差高さは、プロペラの幾何学形状および所望の性能パラメータに応じて、翼弦線長の１％から１０％までの長さであり得る。物理的な限界内において、段差の高さが高いほど、後退推進力に対する効果が大きい。該限界は、断面の厚さによって決まる。最大の推進効率を得るためには、その厚さは、プロペラに必要とされる構造的完全性をもたらす厚さであり、通常はそれ以上ではない。結果として、高さは、好ましくはこの厚さの限界内に留まる。後退推進力が十分に重要なパラメータである場合、通常の前進モード効率を多少犠牲にして、段差高さを高めるべく断面厚さおよび形状が増強され得る。図１３および図１４Ａ〜図１４Ｏに可能な変形例を示す。
【００４５】
図１３の実施形態では、段差移行部７６を実質的に直線部分として示している。圧力面３６に対する段差形状の変形例は、段差７６の配向が前縁２２に対して反転した状態で、背面３８に対する段差の変形例にも適用できる。換言すると、圧力面３６には前縁２２から後縁２４まで横切る際に、部分的な表面から上昇する段差があったのに対し、ブレード背面３８上を前縁２２から後縁２４まで横切る際に下降する段差がある。
【００４６】
圧力面段差の幾何学形状の場合と同様に、特定の実施形態においては、特徴部は、隆起部の前方に、切り込み、窪みまたはその他の低面部を有していてもよい。
図１４に示すように、１つのブレードに前方および後方の段差特徴部を組み合わせてもよい。段差特徴部７６がブレード背面３８に設けられ、段差特徴部２６がブレード前面３６に設けられている。前縁２２から後縁２４まで横切る際に、特徴部が圧力面３６上には上昇する段差を有し、負圧面３８上には下降段差を有している。
【００４７】
更に他の実施形態においては、図１５に示すように、任意の面に多重段差特徴部を備えてもよい。多重段差の応用例は、長い翼弦線断面に適用でき、その他の特定の、または極端な、性能側面形状を得るために適用できる。図１５は、負圧面３８に単一の段差特徴部７６を有し、圧力面３６に２つの幾何学的段差特徴部１２６、１２７を備えたブレード１５０の断面を示している。
【００４８】
一実施形態においては、幾何学的または段差特徴部の少なくとも１つは、プロペラブレードに固定されて組立体を形成し、幾何学的特徴部は、永久的に取り付けられても、取り外し可能に取り付けられても、（船上で）交換可能に取り付けられてもよい。更に他の実施形態においては、後縁段差特徴部および幾何学的特徴部の少なくとも１つは、ブレードと統合され、一体式に形成されている。
【００４９】
本発明は、その精神から逸脱することなく、多くの変形例および修正例を実施することが可能である。これらの変形例の幾つかは以上説明した。その他の変形例は、特許請求の範囲から明らかになる。
付記１．  船舶用の半没水型プロペラのブレードであって、
プロペラハブに固定されたブレード基部と、
前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、
ブレード前面および該ブレード前面に対向するブレード背面と、
先細の前縁および該前縁に対向する後縁と、
前記ブレード前面の後縁段差特徴部と、
前記ブレード背面、および前記ブレード前面の少なくとも一方において、少なくとも１つの幾何学的特徴部とを備え、
前記ブレードの表面を前記前縁から前記後縁まで横切る際に、前記幾何学的特徴部は第１の段差特徴部を含むか、または前記第１の段差特徴部および前記ブレード背面上に位置し、前記ブレード背面における部分的な表面から隆起している第２の段差特徴部を含み、
前記幾何学的特徴部は、ブレードの翼弦線長の２０％から８０％までの間に配置されており、
前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記後縁段差特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、
前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させるブレード。
付記２．  ブレードを備えた船舶のサーフェス駆動部用の半没水型プロペラであって、該プロペラは、
プロペラハブに固定されたブレード基部と、
前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、
ブレード前面および該ブレード前面に対向するブレード背面と、
先細の前縁および該前縁に対向する後縁と、
前記ブレード前面の後縁段差特徴部と、
前記ブレード背面、および前記ブレード前面の少なくとも一方において、少なくとも１つの幾何学的特徴部とを備え、
前記ブレードの表面を前記後縁から前記前縁まで横切る際に、前記幾何学的特徴部は前記ブレード背面の段差を含み、前記ブレード背面における部分的な表面から隆起しており、
前記幾何学的特徴部は、ブレードの翼弦線長の２０％から８０％までの間に配置されており、
前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記後縁段差特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、
前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させるブレードを備える半没水型プロペラ。
付記３．  前記後縁段差特徴部が、カップ状部、傾斜部、陥凹部、追加部、付属部、干渉部および遮蔽部からなる群より選ばれた一要素である付記１に記載のブレード。
付記４．  前記幾何学的特徴部が、カップ状部、傾斜部、陥凹部、追加部、付属部、干渉部および遮蔽部からなる群より選ばれた一要素である付記１に記載のブレード。
付記５．  カップ状部、傾斜部、陥凹部、追加部、干渉部および遮蔽部からなる群より選ばれた一要素から選択される前記ブレード背面および前記ブレード前面の一方に、第３の段差特徴部を更に含む付記１に記載のブレード。
付記６．  前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域を有するブレード前面段差特徴部を更に含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域の近傍に液圧ピークを発生させる付記１に記載のブレード。
付記７．  前記ブレード背面の段差は、前記ブレードの表面を後縁から前縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域を含み、それにより、前記ブレードが前記流体中で逆回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させる付記２に記載の半没水型プロペラ。
付記８．  前記幾何学的特徴部は、前記ブレード基部から前記ブレード先端まで延びる主軸を有し、且つプロペラ軸線から６０゜から１３５゜までの角度で配置される付記１に記載のブレード。
付記９．  前記後縁段差特徴部および前記幾何学的特徴部の少なくとも一方が前記ブレードと統合され、一体に形成されている付記１に記載のブレード。
付記１０．  前記幾何学的特徴部の少なくとも１つが前記ブレードに固定されて組立体を形成し、該幾何学的特徴部は、永久的に取り付けられた幾何学的特徴部、取り外し可能に取り付けられた幾何学的特徴部、および交換可能に取り付けられた幾何学的特徴部からなる群より選ばれた１つである付記１に記載のブレード。
付記１１．  前記幾何学的特徴部が、該幾何学的特徴部の近傍に、制御可能な水分付着の領域および増圧領域の少なくとも一方を生成するように構成されている付記１に記載のブレード。
付記１２．  前記制御可能な水分付着の領域は、前記ブレードの駆動面に対向する前記ブレードの表面であり、前記後縁および前記前縁のうち先に水に進入する一方と前記幾何学的特徴部との間に規定される付記１１に記載のブレード。
付記１３．
複数のブレードを備えた船舶のサーフェス駆動部用半没水型プロペラであって、各ブレードは中心のプロペラハブに固定され、該プロペラは、
前記プロペラハブに固定されたブレード基部と、
前記ブレード基部より遠位にあるブレード先端と、
ブレード背面およびブレード前面である主要な表面およびそれに対向する表面であって、前記ブレード前面は、前進する際に、前記ブレード背面より高い圧力を流体から受ける前記２つの表面と、
先細の前縁および後縁である主要な縁部およびそれに対向する縁部であって、前記後縁は前記前縁より厚さが大きい前記２つの縁部と、
前記ブレード前面において、前記後縁の近傍に配置された後縁段差特徴部と、
前記ブレード背面または前記ブレード前面に配置された第２の段差特徴部とを備えるブレードを有し、
前記後縁段差特徴部および第２の段差特徴部は、前記ブレードの表面において、前記前縁および前記後縁の間に配置され、かつ前記ブレード基部から前記ブレード先端へ向かう方向に沿って延びるとともに、前記ブレードの表面を前記前縁から前記後縁まで横切る際、または、前記後縁から前記前縁まで横切る際に、前記ブレードにおける部分的な表面から隆起しており、
前記後縁段差特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが前記流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に液圧ピークを発生させる半没水型プロペラ。
付記１４．  船舶用の半没水型プロペラのブレードであって、
プロペラハブに固定されたブレード基部と、
ブレード前面、および該ブレード前面に対向するブレード背面であって、該ブレード前面およびブレード背面のうちの一方が他方より高い圧力を水塊から受けて、前記船舶を移動させる力を発生させる前記ブレード前面および前記ブレード背面と、
前記船舶を前進させるように前記プロペラが回転する際に、最初に水に進入するように構成された先細の前縁と、
前記前縁に対向し、かつ前記前縁より厚さの大きい後縁と、
前記ブレード前面の表面の前記後縁に配置された第１の幾何学的特徴部であって、該第１の幾何学的特徴部の近傍に第１の液圧ピークを発生させて、前記船舶を前進させる力を発生させる前記第１の幾何学的特徴部と、
前記ブレード背面および前記ブレード前面の何れか一方において、翼弦線の中間に配置された第２の幾何学的特徴部であって、該第２の幾何学的特徴部の近傍に第２の液圧ピークを発生させて、前記船舶を移動させる力を発生させる前記第２の幾何学的特徴部とを備え、
前記ブレード前面を前縁から後縁まで横切る際に、前記第１の幾何学的特徴部は前記ブレード前面における部分的な表面から隆起しており、
前記第１の幾何学的特徴部は、前記ブレードの表面を前縁から後縁まで横切る際に、勾配が増加する少なくとも１つの領域をさらに含み、それにより、前記ブレードが流体中で回転する際に、該勾配が増加する領域またはその近傍に前記第１の液圧ピークを発生させるブレード。
付記１５．  前記ブレード背面および前記ブレード前面のうち前記第２の幾何学的特徴部を含まない一方に、第３の幾何学的特徴部を更に備え、前記第３の幾何学的特徴部は、該第３の幾何学的特徴部の近傍に第３の液圧ピークを発生させて、前記船舶を移動させる力を発生させる付記１４に記載のブレード。
【図１】
0005852591.tif 000002
【図２】
0005852591.tif 000003
【図４】
0005852591.tif 000004
【図６】
0005852591.tif 000005
【図７】
0005852591.tif 000006
【図８】
0005852591.tif 000007
【図９】
0005852591.tif 000008
【図１０Ａ】
0005852591.tif 000009
【図１０Ｂ】
0005852591.tif 000010
【図１０Ｃ】
0005852591.tif 000011
【図１０Ｄ】
0005852591.tif 000012
【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
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【図１０Ｊ】
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【図１０Ｋ】
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【図１０Ｌ】
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【図１０Ｍ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１４Ｉ】
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【図１４Ｊ】
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【図１４Ｋ】
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【図１４Ｌ】
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【図１４Ｍ】
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【図１４Ｎ】
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【図１４Ｏ】
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【図１５】
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【図３】
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【図５】
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【図１１】
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