(57)【要約】【課題】プロペラ翼根付近の流れの剥離により失速状態を緩和することによって、プロペラ翼根付近での揚抗比の低下を抑制し、プロペラ効率の向上を実現できるプロペラ及び船舶などを提供する。【解決手段】船舶用プロペラのプロペラ翼の背面のプロペラ翼根近傍に、プロペラ翼の表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材を配設する。この剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の前縁の近傍、後縁の近傍等に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用プロペラのプロペラ翼の背面のプロペラ翼根近傍に、プロペラ翼の表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材を配設した船舶用プロペラ。
【請求項２】
前記剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の前縁の近傍に配置した請求項１記載の船舶用プロペラ。
【請求項３】
前記剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の後縁の近傍に配置した請求項１又は２記載の船舶用プロペラ。
【請求項４】
前記剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の前縁の近傍から後縁の近傍にわたって配置した請求項１記載の船舶用プロペラ。
【請求項５】
前記剥離減少部材において、プロペラ回転方向に対して交差する方向のスリットを設けた請求項４記載の船舶用プロペラ。
【請求項６】
前記剥離減少部材をプロペラの直径方向に複数個配置した請求項１、２、３、４又は５記載の船舶用プロペラ。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、又は６記載の船舶用プロペラを備えた船舶。
【請求項８】
船舶のプロペラに、剥離低減部材を配設する船舶用プロペラの性能改善方法。
【請求項９】
船舶のプロペラに、剥離低減部材を配設する船舶の推進性能改善方法。
【請求項１０】
船舶のプロペラに、剥離低減部材を配設する工事を船舶のトリムを調整して、船尾側を浮かして行う船舶の工事方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用プロペラ及び船舶に関し、より詳細には、ボスの小型化、プロペラ全体の重量軽減、プロペラの推進効率及び船舶の推進性能を向上することができる船舶用プロペラ及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶用のプロペラは、船体の後流の流れ中に配置されており、一様流れ中の単独のプロペラとは異なった性能となる。この船舶用プロペラのボス付近の推進器効率を高めるために、プロペラボスにハブ渦を減らすための整流フィンを配設したフィン付プロペラボスキャップやハブ渦消去装置を有する船舶のプロペラなどが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００３】
しかしながら、現状の船舶用プロペラにおいては、プロペラ翼根付近の翼断面形状は強度を確保するために翼厚比（翼厚／コード長）が大きく、船舶の船尾における伴流領域において作動した場合には、プロペラ翼への流入迎角が大きくなってしまうため、翼面上の流れが剥離しやすく、失速状態に陥る。そのため、揚抗比（揚力／抗力）が大幅に悪化し、プロペラ効率が低下するという問題がある。
【特許文献１】特公平７−１２１７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−１０４２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、プロペラ翼根付近の流れの剥離により失速状態を緩和することによって、プロペラ翼根付近での揚抗比の低下を抑制し、プロペラ効率の向上を実現できるプロペラ及び船舶などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための本発明の船舶用プロペラは、船舶用プロペラのプロペラ翼の背面（Back）のプロペラ翼根近傍に、プロペラ翼の表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材を配設して構成される。この剥離減少部材とは、プロペラ翼の表面から水流が剥離するのを抑制する部材であり、例えば、プロペラ翼の表面から離れているが、プロペラ翼面に沿って形成される翼部材や板状部材等で形成することができる。
【０００６】
この構成によれば、プロペラ翼根近傍での水流の剥離を抑えて失速を低減することにより、プロペラ翼の揚抗比の低下を抑制し、トルクを軽減して、プロペラ効率を向上させる。また、揚抗比を維持しながら、翼根でのピッチ比を大きくとることが可能となるので、ボス比を小さくすることができ、更に、翼根でのピッチ比を大きくすることが可能になるので、プロペラ翼強度として必要な翼厚が減少し、これらの面からも、プロペラ重量の低減とプロペラ効率の向上を図ることができる。
【０００７】
言い換えれば、プロペラの翼の根本部分、即ち、プロペラボスの近傍において、水流の剥離を防止することができるので、この部分のピッチを上げても剥離しなくなる。そのため、この部分の翼厚を薄くして、プロペラボスを小さくすることができるようになる。従って、翼の形状の自由度が増し、翼の重量軽減効果が生じると共に、ボスの小型化が可能となりボスの重量軽減効果を生じる。その結果、プロペラの推進効率も向上し、全体として推進効率が向上する。
【０００８】
また、上記の船舶用プロペラにおいて、前記剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の前縁（Leading edge）の近傍に配置したり、前記剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の後縁（Trailing edge ）の近傍に配置したりする。これらの構成によれば、水流が剥離し易いプロペラの前縁の近傍や後縁の近傍に、プロペラ翼の表面より離間して翼又は平板で形成された剥離減少部材があるために、水流が剥離し難くなるので、剥離減少効果を奏することができる。
【０００９】
また、上記の船舶用プロペラにおいて、前記剥離減少部材を、翼部材又は板状部材で形成し、プロペラ翼の表面より離間して、プロペラ翼の前縁の近傍から後縁の近傍にわたって配置する。剥離減少部材を、プロペラの回転方向に関して前縁から後縁まで全通するように設けると、プロペラ翼の翼根近傍の水流がプロペラ翼の表面からより剥がれ難くなるため、剥離減少効果を奏することができる。
【００１０】
更に、前記剥離減少部材において、プロペラ回転方向に対して交差する方向のスリットを設けると、プロペラ翼の表面の圧力と剥離減少部材のプロペラ翼表面と反対側の圧力との差を小さくすることができるので、剥離減少部材の後端における水流の乱れを少なくでき、剥離減少部材の抵抗を減少でき、剥離減少部材の追加によるプロペラトルクの増加を抑制できる。
【００１１】
また、上記の船舶用プロペラにおいて、前記剥離減少部材をプロペラの直径方向に複数個配置する。これにより個々の剥離減少部材に作用する力を小さくすることができるので、剥離減少部材の固定支持が容易となる。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の船舶は、上記の船舶用プロペラを備えて形成される。この構成により、船舶の推進性能を向上することができる。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の船舶用プロペラの性能改善方法は、船舶のプロペラに、剥離低減部材を配設する方法である。この方法によれば、既に就航している船舶のプロペラであっても、比較的簡単な工事で、そのプロペラの性能を容易に向上できるので、既に就航している船舶のプロペラにおいてもその性能を改善することができる。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の船舶の性能改善方法は、船舶のプロペラに、剥離低減部材を配設する方法である。この方法によれば、既に就航している船舶のプロペラ性能を比較的容易に向上できるので、既に就航している船舶においても船舶の推進性能を改善することができる。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の船舶の工事方法は、船舶のプロペラに、剥離低減部材を配設する工事を船舶のトリムを調整して、船尾側を浮かして行う方法である。この方法によれば、ドック入りすることなく、船舶のプロペラに剥離低減部材を配設する工事を比較的容易に行うことができる。
【００１６】
なお、本発明は、固定ピッチプロペラのみならず、可変ピッチプロペラにも適用でき、また、ノズルプロペラや二重反転プロペラやハイスキュープロペラ等にも適用できる。即ち、各種の船舶用のプロペラに適用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の船舶用プロペラ及び船舶によれば、プロペラ翼根付近の流れの剥離により失速状態を緩和することによって、プロペラ翼根付近での揚抗比の低下を抑制し、プロペラ効率の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明に係る船舶用プロペラ及び船舶の実施の形態や船舶用プロペラの性能改善方法、船舶の推進性能改善方法、船舶の工事方法について説明する。
【００１９】
最初に、本発明に係る第１の実施の形態の船舶用プロペラについて説明する。図１〜図４に、この第１の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ａを示す。この船舶用プロペラ１０Ａにおいては、プロペラボス１の周囲に数枚（図１では４枚）のプロペラ翼２が配置されている。このプロペラ翼３の背面（Back）のプロペラ翼根近傍に、プロペラ翼２の表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材３Ａを配設する。この実施の形態では、プロペラ翼根近傍として、プロペラ直径Ｄｐの３０％の位置よりプロペラボスまでの間の範囲を採用する。
【００２０】
この剥離減少部材３Ａは、プロペラ翼２の表面から水流が剥離するのを抑制する部材であり、図３に示すような翼部材で形成されるが、図４に示すような板状部材等で形成された剥離減少部材３Ｂを用いてもよく、板状部材で形成すると加工が容易にできるので、製造が容易となる。
【００２１】
この剥離減少部材３Ａは、図２に示すように、プロペラ翼２の表面から離れているが、プロペラ翼２の背面の表面に沿って、図１、図３、図４に示すように、プロペラ翼２の前縁（Leading edge）の近傍に配置される。
【００２２】
このプロペラ翼２の前縁の近傍としては、例えば、その部位のプロペラ１０Ａの回転方向Ｒの翼弦（コード長）をＬｐｉとした時に、前縁より前で且つ前縁より後方３０％Ｌｐｉの間の範囲（０．０〜０．３×Ｌｐｉ）の範囲が選ばれて、この範囲内に収まるように剥離減少部材３Ａが配置される。
【００２３】
この構成によれば、プロペラ翼２の根本部分、即ち、プロペラ翼２のプロペラボス１の近傍において、水流の剥離を防止することができるので、この部分のピッチを上げても剥離しなくなる。そのため、この部分の翼厚を薄くして、プロペラボス１を小さくすることができるようになる。従って、プロペラ翼２の形状の自由度が増し、プロペラ翼２の重量軽減効果が生じると共に、プロペラボス１の小型化が可能となりプロペラボス１の重量軽減効果を生じる。その結果、プロペラ１０Ａの推進効率も向上し、全体として推進効率が向上する。
【００２４】
次に、本発明に係る第２の実施の形態の船舶用プロペラについて説明する。図５及び図６に、この第２の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｃを示す。この船舶用プロペラ１０Ｃにおいては、プロペラ翼３の背面（Back）のプロペラ翼根近傍において、プロペラ翼２の前縁の剥離減少部材３Ｃｂに設ける構成に加えて、プロペラ翼２の後縁にも、表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材３Ｃｂを配設する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２５】
この第３の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｃでは、第１の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ａと同様な効果を奏することができるが、更に、剥離減少部材３Ｃｂをプロペラ１０Ｃの後縁にも配置するので、これにより前縁側のみならず、後縁側でも水流の剥離を抑制することができるようになり、水流がより剥離し難くなるので、剥離減少効果を大きくすることができる。
【００２６】
次に、本発明に係る第３の実施の形態の船舶用プロペラについて説明する。図７及び図８に、この第３の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｄを示す。この船舶用プロペラ１０Ｄにおいては、剥離減少部材３Ｄを、プロペラ翼３の背面（Back）のプロペラ翼根近傍において、プロペラ翼２の前縁の近傍から後縁の近傍にわたって配置する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２７】
この第３の実施の形態では、剥離減少部材３Ｄを、プロペラ１０Ｃの回転方向Ｒに関して前縁から後縁まで全通するように設けているので、プロペラ２翼の翼根近傍の水流がプロペラ翼２の表面からより剥がれ難くなるため、剥離減少効果を奏することができる。但し、全通にした場合は前縁近傍のみや後縁近傍のみに設ける場合よりも剥離減少部材の重量が増加する。
【００２８】
次に、本発明に係る第４の実施の形態の船舶用プロペラについて説明する。図９及び図１０に、この第４の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｅを示す。この船舶用プロペラ１０Ｅは第３の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｄの構成において、更に、剥離減少部材３Ｅに、プロペラ回転方向Ｒに対して交差する方向、例えば、プロペラ回転軸を中心とする放射線方向のスリット３Ｅｓを設ける。図９及び図１０では、このスリット３Ｅｓはプロペラ１０Ｅの回転方向Ｒに関して２ヶ所設けている。
【００２９】
この第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態の作用効果に加えて、プロペラ翼２の表面の圧力と剥離減少部材３Ｅのプロペラ翼表面と反対側の圧力との差を小さくすることができるので、剥離減少部材３Ｅの後端における水流の乱れを少なくでき、剥離減少部材３Ｆの抵抗を減少でき、剥離減少部材３Ｅの追加によるプロペラトルクの増加を抑制できる。
【００３０】
次に、本発明に係る第５の実施の形態の船舶用プロペラについて説明する。図１１〜図１３に、この第５の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｆを示す。この船舶用プロペラ１０Ｆにおいては、プロペラ翼２の背面（Back）のプロペラ翼根近傍に、プロペラ翼２の表面から水流が剥離するのを抑制する剥離減少部材３Ｆを複数個（図５及び図６では３個）配設する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３１】
この第５の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ｆでは、第１の実施の形態の船舶用プロペラ１０Ａと同様な効果を奏することができるが、更に、剥離減少部材３Ｆをプロペラ１０Ａの直径方向に複数個配置するので、これにより個々の剥離減少部材３Ｆに作用する力を小さくすることができ、剥離減少部材３Ｆを容易に固定支持できる。なお、この構成は、特に図示しないが、第１の実施の形態のみならず、第２〜第４の実施の形態にも適用できるものである。
【００３２】
そして、本発明の実施の形態の船舶は、上記の船舶用プロペラ１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆを備えて形成される。この構成により、船舶の推進性能を向上することができる。
【００３３】
また、本発明の実施の形態の船舶用プロペラの性能改善方法は、船舶のプロペラ１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆに、剥離低減部材３Ａ〜３Ｆを配設する方法である。この方法によれば、既に就航している船舶のプロペラであっても、比較的簡単な工事で、そのプロペラの性能を容易に向上できるので、既に就航している船舶のプロペラにおいてもその性能を改善することができる。
【００３４】
また、本発明の実施の形態の船舶の性能改善方法は、船舶のプロペラ１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆに、剥離低減部材３Ａ〜３Ｆを配設する方法である。この方法によれば、既に就航している船舶のプロペラ性能を比較的容易に向上できるので、既に就航している船舶においても船舶の推進性能を改善することができる。
【００３５】
更に、本発明の実施の形態の船舶の工事方法は、船舶のプロペラ１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆに、剥離低減部材３Ａ〜３Ｆを配設する工事を船舶のトリムを調整して、船尾側を浮かして行う方法である。この方法によれば、ドック入りすることなく、船舶のプロペラに剥離低減部材を配設する工事を比較的容易に行うことができる。
【００３６】
なお、本発明は、固定ピッチプロペラのみならず、可変ピッチプロペラにも適用でき、また、ノズルプロペラや二重反転プロペラやハイスキュープロペラ等にも適用できる。即ち、各種の船舶用のプロペラに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のプロペラを示す図である。
【図２】図２の剥離減少部材の取り付け位置を示す、プロペラの回転方向の前方が見た模式的な図である。
【図３】図２の剥離減少部材の取り付け状態を示す、プロペラの回転方向に沿った模式的な断面図である。
【図４】図２の別の剥離減少部材の取り付け状態を示す、プロペラの回転方向に沿った模式的な断面図である。
【図５】本発明に係る第２の実施の形態のプロペラを示す図である。
【図６】図５の剥離減少部材の取り付け状態を示す、プロペラの回転方向に沿った模式的な断面図である。
【図７】本発明に係る第３の実施の形態のプロペラを示す図である。
【図８】図７の剥離減少部材の取り付け状態を示す、プロペラの回転方向に沿った模式的な断面図である。
【図９】本発明に係る第４の実施の形態のプロペラを示す図である。
【図１０】図９の剥離減少部材の取り付け状態を示す、プロペラの回転方向に沿った模式的な断面図である。
【図１１】本発明に係る第５の実施の形態のプロペラを示す図である。
【図１２】図１１の剥離減少部材の取り付け位置を示す、プロペラの回転方向の前方が見た模式的な図である。
【図１３】図１１の剥離減少部材の取り付け状態を示す、プロペラの回転方向に沿った模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  プロペラボス
２  プロペラ翼
３Ａ〜３Ｆ  剥離低減部材
１０Ａ，１０Ｃ〜１０Ｆ  プロペラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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