(57)【要約】【課題】キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構を構成することである。【解決手段】キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構は、前部および後部を備え、さらに外殻の後部で回転するように取り付けた後流適応プロペラを有し、水を横切る外殻の前進によって生じる後流内で回転できるようにする。
2006524599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構であって、
前部と後部を備えた外殻と、
ハブから半径方向に延びる複数の同一構成の翼を備え、外殻の後部で回転するように取り付け、水を横切る外殻の前進によって生じた後流内で回転可能にした後流適応プロペラを有し、
後流の流れの軸と直交する面内で回転するように取り付けた既存のプロペラの場合、断面が後流を横切って回転する際、少なくとも所定の半径方向の臨界部において、キャビテーションおよびキャビテーション雑音、失速および揚力損失を避けるために、プロペラ翼の断面の迎え角を所定の上限より低下させなければならず、
後流の流れの軸に対して傾斜した面内で回転するように後流適応プロペラを取り付け、外殻の後流適応プロペラ側路の駆動シャフトを水平面内で傾斜させる取り付け手段を有し、
前記駆動シャフトの傾斜によって、後流適応プロペラの翼断面の迎え角を調整して、前記既存のプロペラの半径方向の対応する部分に対する前記上限より小さくし、キャビテーションまたはキャビテーション雑音、または失速および揚力損失を発生させない機構。
【請求項２】
迎え角が、後流を横切る後流適応プロペラの回転の他の部分で初期キャビテーションを生成するまで、前記傾斜量が、後流の任意の部分で任意のキャビテーションを防ぐのに有効である請求項１記載の機構。
【請求項３】
キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構であって、
前部と後部を備えた対称外殻と、
外殻の上部に接続し、船舶上部構造の下の水中に外殻を保持する支柱と、
ハブから半径方向に延びる複数の同一構成の翼を備え、外殻の後部で回転するように取り付け、水を横切る水中外殻の前進によって生じた後流と、後流の上側の欠陥部の両方で、少なくとも部分的に回転可能な後流適応プロペラを有し、
後流の流れの軸と直交する面内で回転するように取り付けた既存のプロペラの場合、断面が後流の欠陥部を横切って回転する際、少なくとも所定の半径方向の臨界部において、キャビテーションおよびキャビテーション雑音、失速および揚力損失を避けるために、プロペラ翼の断面の迎え角を所定の上限より低下させなければならず、
後流の流れの軸に対して傾斜した面内で回転するように後流適応プロペラを取り付け、外殻の後流適応プロペラ側路の駆動シャフトを水平面内で傾斜させる取り付け手段を有し、
前記駆動シャフトの傾斜によって、後流適応プロペラの翼断面の迎え角を調整して、前記既存のプロペラの半径方向の対応する部分に対する前記上限より小さくし、キャビテーションまたはキャビテーション雑音を発生させない機構。
【請求項４】
後流適応プロペラの翼断面が、翼の半径方向の様々な部分において、調整された迎え角を有するように構成され、後流を横切ってずっと回転する際、翼全体のキャビテーションの発生まで、各断面でキャビテーションを遅延する請求項３記載の機構。
【請求項５】
後流適応プロペラの翼断面の調整された迎え角が、既存のプロペラの有効迎え角より、後流の下側半分で十分に大きく、後流適応プロペラの推進効率を実質的に向上させる請求項３記載の機構。
【請求項６】
支柱が、後流の上側の欠陥部で後流適応プロペラへの流入速度を低下させ、駆動シャフトの傾斜量が前記迎え角を調整し、支柱によって生じた流入速度の低下に対して、位相を９０°ずらす請求項３記載の機構。
【請求項７】
後流の欠陥部で、後流適応プロペラの翼断面の調整された迎え角を十分小さくし、後流の欠陥部を横切って回転する際、キャビテーションまたは失速の発生を防ぐ請求項３記載の機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明は特に、水中対称外殻の後部に取り付けたプロペラ駆動機構のキャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構に関し、そのプロペラ駆動機構は、外殻の上部および船舶上部構造の下側に接続した支柱によって、船舶上部構造の下の水中に保持されている。
【０００３】
外殻が水を横切って移動する際、後流が外殻から生じる。後流は、粘性後流と呼ばれる。
【０００４】
後流は速度プロファイルを有し、外殻に最も近い水の境界層は、後流部より高い速度で前進する外殻と共に前方に引っ張られる傾向があり、その後流は外殻表面からさらに外向きに広がる。
【０００５】
水は比較的密な媒体であるので、水深が増大するにつれて、水圧も著しく増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水の蒸気圧は、約０．５ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）である。プロペラ翼の表面の一部の上の圧力が約０．５ＰＳＩより低下すると、表面の水が蒸発し、キャビテーションキャビテーション雑音を発生することがある。キャビテーションは、範囲および持続時間に応じてプロペラを破損または破壊することがある。いずれにせよ、キャビテーションはキャビテーション雑音を生成する。キャビテーション雑音は、それ自体、ある動作では好ましくないものとなることがある。
【０００７】
従って、外殻の後部で回転するように取り付けたプロペラは、プロペラ翼の半径方向の異なる位置、および侵入後流の周りのプロペラの回転の異なる部分で、異なる動作条件に対して効率的になるように構成しなければならない。回転中、プロペラ翼の半径方向の特定の位置での断面が、その半径方向の位置での侵入後流に対して、高い迎え角（例えば、約２５°のレベルの迎え角）で衝突する場合、高揚力条件が発生する。高揚力条件は、その断面での翼面の一部で水の蒸気圧を０．５ＰＳＩより小さくし、その表面にキャビテーションを発生させる。侵入後流に対して余分な（約３０°より高い）迎え角で衝突すると、失速条件が発生する。失速条件は、低圧翼面上の流れの破壊となる。
【０００８】
半径方向の特定の位置での翼の断面において、侵入後流部での動作条件に対する迎え角が小さすぎる場合（例えば、迎え角が約１２°より小さい場合）、その部分の翼は最適な牽引力を有しないことになる。
【０００９】
また、外殻がそれに取り付けたいくつかの他の構造（例えば支柱）を有する場合、およびその構造がプロペラの前方の後流内に突出している場合、後流内に欠陥を引き起こしたり、それを導いたりすることがある。従って、このような構造は、プロペラが動作する後流の他の部分の流入速度に比べて、その後流の欠陥部でプロペラへの流入速度を低下させることでより複雑化させる。
【００１０】
この発明の主な目的は、キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構を構成することである。
【００１１】
この発明の関連の目的は、従来のプロペラ駆動機構に含まれる問題を除去または最低限にすることで、キャビテーションを遅延または低減する後流適応プロペラ駆動機構を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明において、キャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構は、前部および後部を備え、さらに外殻の後部で回転するように取り付けた後流適応プロペラを有し、水を横切る外殻の前進によって生じる後流内で回転できるようにする。
【００１３】
外殻の長軸および後流の流れの軸に対して直交する面内で回転するように取り付けた既存の従来技術のプロペラの場合、少なくとも所定の半径方向の臨界部において、プロペラ翼断面の迎え角を所定の上限より小さくして、その断面が後流を横切って回転するとき、キャビテーションやキャビテーション雑音および／または、失速を避けなければならない。
【００１４】
この発明の後流適応プロペラ駆動機構は、外殻の長軸および後流の流れの軸に対して傾斜した面内で回転するように、後流適応プロペラを取り付け、外殻の後流適応プロペラ側路の駆動シャフトを水平面内で斜めにする取り付け手段を有する。
【００１５】
後流適応プロペラの迎え角は、駆動シャフトの前記傾斜によって、前記既存のプロペラの対応する半径方向の部分に対する前記上限より小さくなるように調整し、プロペラの起動、失速、キャビテーションまたはキャビテーション雑音に対して船の速度を増大させる。
【００１６】
この発明の一つの特定の実施例では、傾斜量は、迎え角が後流を横切って後流適応プロペラの回転中ずっと、初期キャビテーションを生成するまで、後流の任意の部分でキャビテーションを防ぐのに有効なものとする。
【００１７】
この発明の特定の実施例では、外殻は対称外殻であり、支柱は外殻の上部に接続し、船舶上部構造の下の水中に外殻を保持する。
【００１８】
この発明の実施例の後流適応プロペラは、少なくとも部分的に、水中外殻の水を横切る前進によって生じた後流内と、後流の上部の欠陥内の両方で回転する。
【００１９】
後流適応プロペラの調整された迎え角は、後流の上部の欠陥および後流の他の部分での失速およびキャビテーションを防ぎ、推進効率を実質的に増大させる。
【００２０】
後流適応プロペラ翼の断面の調整された迎え角は、後流の下側半分において、既存のプロペラの有効迎え角より大きく、後流適応プロペラの推進効率を実質的に増大させる。
【００２１】
上記の特徴を組み込み、上記のように機能するのに有効な方法および装置は、この発明の別の特別な目的を構成する。
【００２２】
この発明の他のさらなる目的は、以降の説明および請求項から明らかになり、添付の図面で示され、例証として、この発明の好ましい実施例とその原理、およびこれらの原理を適用するように検討された最善の形態と現在考えられるものを示す。
【００２３】
同様または等価の原理を用いるこの発明の他の実施例を用いることもでき、この発明および添付の請求項の範囲から逸脱することなく、当業者の要求どおり構造的変更を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の後流適応プロペラ駆動機構の好ましい実施例の一つを図７、８、９の図面に示し、それらを参照しながらさらに詳しく下記で説明する。
【００２５】
この発明の後流適応プロペラ駆動機構の動作の新形態およびその利点は、キャビテーション、キャビテーション雑音および失速の問題が、既存または従来技術のプロペラ駆動機構の動作で発生する様子を最初に検討することで最も理解されると思われる。
【００２６】
従って、最初に図１〜６の図面を参照しながら、既存または従来技術のプロペラ駆動機構の動作において発生するキャビテーションおよびキャビテーション雑音の問題を説明する。
【００２７】
上記のように、この出願の見出しの発明の背景では、外殻が水を横切って移動する際、後流は外殻から離れていく。この後流は、粘性後流と呼ばれる。この後流は速度プロファイルを有し、外殻に最も近い水の境界層は、後流の部分より高い速度で前進する外殻と共に前方に引きずられる傾向があり、その後流の部分は外殻の表面からさらに外向きに広がる。
【００２８】
また、水は比較的密な媒体であるので、水深が増大すると、水圧も著しく増大する。
【００２９】
さらに、外殻がそれに取り付けたいくつかの他の構造（例えば支柱）を有し、その構造が後流内に突出している場合、その構造は外殻で生成された粘性後流内に欠陥を引き起こしたり、その原因となったりする。このような突出構造は、それ自体速度プロファイルを備えた粘性後流を生成できる。突出構造からの後流が外殻で生成された後流の一部と混合すると、外殻の後流の混合された部分（欠陥部）の速度プロファイルは、外殻で生成された粘性後流の混合されていない他の部分の速度プロファイルとは異なるものとなることがある。
【００３０】
従って、外殻の後部で回転するように取り付けたプロペラは、プロペラ翼の異なる半径方向の位置、および侵入後流の周りのプロペラの回転の異なる部分で、異なる動作条件に対して有効になるように構成しなければならない。
【００３１】
プロペラ翼の半径方向の特定の位置でのプロペラ翼断面が、半径方向のその位置での侵入後流または欠陥に対して、余分な迎え角（例えば、約３０°を超える迎え角）を有する場合、非常に低圧の失速条件が翼の上面で発生する。低圧力条件では、翼面の一部の水の蒸気圧がその断面で約０．５ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）より小さくなる。蒸気圧が０．５ＰＳＩより小さくなると、その領域の水は蒸発可能になり、一時的な空隙またはキャビティを形成し、その空隙またはキャビティが次に圧縮されて液体に戻る際、その表面にキャビテーションおよびキャビテーション雑音を発生させ、揚力の損失または失速が起こる。
【００３２】
さらに、当然のことながら、半径方向の特定の位置での翼断面が、侵入後流の一部における動作条件に対して低すぎる迎え角を有する（例えば、約１２°より低い迎え角である）場合、翼のその部分は最適な牽引力を持たなくなる。
【００３３】
図１は、直前に示した説明を示し理解するのに役立つ図面を含む透視図である。
【００３４】
図１は、対称水中外殻１３の後部に取り付けた既存の従来技術のプロペラ駆動機構を示している。
【００３５】
対称外殻１３は、長軸１５を有する。
【００３６】
支柱１７は外殻１３の上部に接続し、水面上に延びる船舶上部構造（図１には示されていない）を支持する。
【００３７】
この種の対称水中外殻および上記水上構造を備えた船舶は、発明者の米国特許第５，５９２，８９５号、公告日１９９７年１月１４日に示され、説明されている。例えば、米国特許第５，５９２，８９５号の図４を参照のこと。
【００３８】
米国特許第５，５９２，８９５号は、参考のためこの出願に援用する。
【００３９】
図１に示したように、外殻１３の後部で回転するように取り付けた既存のプロペラ駆動機構１０は、駆動シャフト２２で駆動するプロペラハブ１９を有する。駆動シャフト２２の回転軸は、外殻１３の長軸１５と一致している。
【００４０】
四つの翼２１は、ハブ１９から半径方向外向きに延びている。当然のことながら、任意の数の翼が可能である。翼２１は、外殻１３の長軸１５および駆動シャフト２２の回転軸と直交するように延びる平面または平面の帯３０内で回転できる。翼２１のこの回転面または面の帯は、ハブ１９の前端と外殻１３の後端の間を延びる界面２８（図２参照）に対して平行である。
【００４１】
外殻１３で生じた粘性後流は、既存のプロペラ駆動機構１０に侵入する水を、図１、２内の矢印３３で示した流線に従わせる。
【００４２】
後流は速度プロファイルを有し、外殻１３に最も近い水の境界層は後流の部分より高い速度で前進する外殻と共に前方に引きずられる傾向があり、その後流の部分は外殻の表面からさらに外向きに広がる。外殻１３からプロペラ駆動機構１０へ侵入する後流の最も低い速度は、ハブのところになる。この帯、つまりセクタでは、後流内の水は外殻自体の前進の速度またはそれに近い速度で、外殻１３と共に前進する傾向があり、この最も内側の帯のプロペラへの後流の侵入速度はほぼゼロになる。
【００４３】
後流速度の速度プロファイルは、図１の下側部分の参照番号３２に概略的に示されている。図の速度プロファイルは、プロペラ翼２１の直前に存在する速度プロファイルである。この速度プロファイルは、ハブ１９から半径方向外向きに延びる帯内で変化し、ハブ１９から半径方向外向きに行くにつれて０．０〜１．０までの範囲の値を備えた侵入後流速度を示している。
【００４４】
数字１．０で示された最も外側の帯は、翼２１の外側の端を超えて、外殻１３の最大前進速度で移動する水の帯となる。翼２１の半径方向の範囲の約半分外側に配置した帯は、約０．５の速度、つまり水を横切って外殻１３が前進する速度の約半分でプロペラ駆動機構内に侵入する。
【００４５】
同様に、支柱１７は、支柱１７の背後の水に速度プロファイルを生成する。この速度プロファイルは、図１では参照番号３４で概略的に示されている。支柱１７で生成された粘性後流は、外殻１３の後流と組み合わさり、二つの後流（外殻の後流と支柱の後流）が組み合わさっている外殻の粘性後流の部分で、プロペラ駆動機構１０に侵入する流れの性質をさらに変化させる。後流のこの部分は欠陥後流と呼ばれ、図１の右下の部分に示した後流分布の引き出し断面で概略的に示されている。
【００４６】
支柱１７からの後流の速度プロファイルは、外殻１３からの後流の速度プロファイルと組み合わさり、後流の欠陥部でプロペラ駆動機構１０に侵入する水の速度をさらに低減する。
【００４７】
さらに、図１は、ブロック矢印３６で示されているように、深さが増大するにつれて圧力も増大する様子を示している。逆に言うと、深さが減少すると水圧も低下し、実際の水圧と、水が蒸発しキャビテーションを引き起こしうる圧力０．５ＰＳＩの間の量の違いも減少する。
【００４８】
翼２１の一部が動作する深さが減少するほど、０．５ＰＳＩより低い蒸気圧になる（そしてキャビテーションおよびキャビテーション雑音を発生させる）条件を生成する低圧の可能性も大きくなる。
【００４９】
翼面の水圧が、臨界の０．５ＰＳＩの初期キャビテーション限界より低下することによるキャビテーションの問題は、図３、４にさらに詳しく示されており、ここでは図３、４を参照しながら説明する。
【００５０】
図３は、図１に示したプロペラ翼の断面図である。図３は、図１の矢印３で示したラインにおけるものである。図３は、プロペラハブから半径方向に翼の長さの約半分外側のところである。さらに、図３は、その翼の断面が後流９の最上部の垂直部の半径方向の帯を横切って回転するとき（図１に示したように）衝突する流速条件に、翼の迎え角が影響される様子を示す図を含んでいる。上のサブタイトル「図面の簡単な説明」の下に示した図３の図面の説明の本文も参照のこと。
【００５１】
図４は、図１の矢印３で示した半径方向の位置でのプロペラ翼の断面の図３と同様の図であるが、翼断面の上面に（図４に見られるように）存在する圧力分布を示す図を含んでいる。図４は、設計圧力分布（翼の断面のその半径方向の位置に対する）、翼の半径方向の位置での侵入後流の速度だけからの圧力分布（図３、４の丸で囲んだ参照番号１で示されている）、および欠陥を横切る移動による異なる圧力分布（後流の欠陥によって生じた侵入後流の速度低減による）の関係を示している。この圧力分布の欠陥は、図４の丸で囲った参照番号２で示したラインの下に示されており、図３の丸で囲った参照番号２で示した欠陥の相対速度のラインに対応する。翼の迎え角が増大すると、上面での圧力が減少し、十分高い迎え角で衝突すると低圧がキャビテーション限界より低下し、翼を失速させる（流れ破壊）。図４は、圧力分布が、圧力分布の欠陥の実質的な範囲全体でキャビテーション限界より低下する様子を示している。これは、翼断面の上面に突出している（図４に示したように）圧力分布の欠陥ライン２の下の斜線部で示されている。従って、キャビテーションおよびキャビテーション雑音または失速は、この設計翼の迎え角の場合、この翼面上に生成される。この設計翼の迎え角は欠陥後流には高すぎて、翼断面が欠陥後流の低下した侵入流速を横切って回転するとき、失速、キャビテーションおよびキャビテーション雑音を引き起こす実際の迎え角を生成する。図３、４を参照すると、図１の右下部に示した後流の引き出し断面の底部に示した数字０．４、０．６の間に存在する半径方向の帯の幾何的位置に対応する固定された半径方向の距離で、欠陥後流内の半径方向の帯を横切って、翼断面が回転することに留意することが有用である。
【００５２】
図１に示した後流分布の上側の欠陥後流部内の余分な迎え角を避ける従来技術の一つは、後流全体のその上側の欠陥後流部のプロペラ駆動機構１０に侵入する流れの角度を変えることであった。侵入する流れの角度を変えると、プロペラ翼の迎え角が変わる。この従来技術は、図５、６に示されている。
【００５３】
図５は図１と同様の透視図であり、プロペラ駆動機構１０の直前の水中外殻１３の頂部の位置にステータ翼４０を固定し、プロペラ翼２１の回転する上部に侵入する流れ（後流および欠陥後流）の方向を変える従来技術の一構成を示している。固定されたステータ４０を用いて、侵入する流れの方向を変え、後流の上部でのプロペラ翼２１の迎え角を低減した。
【００５４】
図６は、図５の矢印６で示したラインおよび方向における部分平面図である。図６は、図に示した流れの矢印４２によって、後流のこの部分に固定されたステータ４０によって、プロペラへの侵入後流の方向が変更される様子を示している。
【００５５】
この発明の一実施例に従って構成したキャビテーションを遅延または低減するための後流適応プロペラ駆動機構は、図７、８、９に示されており、図７、８の参照番号１１によって一般に指示されている。
【００５６】
当然のことながら、この発明の後流適応プロペラ駆動機構１１は図７、８では、対称水中外殻と共に用いられるように示され説明されているが、この発明の後流適応プロペラ駆動機構は任意の外殻構造から得られる任意の後流分布に対しても有用である。
【００５７】
この発明は、さらに後流分布内に欠陥後流がある任意の後流分布でも特に有用である。
【００５８】
図１〜６の構造に対応する図７、８、９の構造は、同様の参照番号で示されている。
【００５９】
図７、８において、この発明の後流適応プロペラ駆動機構１１は、長軸１５を備えた対称外殻１３の後端に取り付けるように示されている。
【００６０】
対称外殻１３は、外殻１３の上部に取り付けた支柱１７によって水面下に沈めて保持され、さらに支柱１７は水面上に延びる船舶上部構造（図７、８には示されていない）にも（その上端で）取り付けられている。
【００６１】
この発明の後流適応プロペラ駆動機構１１は、回転可能なプロペラハブ１９と、ハブ１９から半径方向外向きに延びる複数のプロペラ翼２１を有する。
【００６２】
プロペラは、図７、８の四つの翼２１を有するように示されているが、翼の数はそれより少なくても多くてもよい。
【００６３】
ハブ１９と翼２１は、軸２５を備えた駆動シャフト２３によって回転する。
【００６４】
この発明によると、軸２５は外殻１３の長軸１５とは一致しない、つまり平行ではないが、その代わりに図７、８で最もわかるように角度２７で傾斜している。この駆動シャフト２５のオフセットまたは傾斜２７、および外殻の端部で（図８参照）傾斜面２９に沿って外殻１３の後部で回転するように取り付けたハブが、プロペラに侵入する流れの軸が傾斜するような面（または面の帯）３１（図７参照）で、プロペラ翼２１を回転させる。
【００６５】
プロペラに侵入する水の流れは、図７、８の流線３３で示されている。
【００６６】
プロペラ翼２１の回転面３１の傾斜は、駆動シャフト２５の傾斜２７によって決定され、図８に示した面２９の傾斜と基本的に同じである。
【００６７】
駆動シャフト２５の傾斜、およびプロペラに侵入する水の流れの軸に対して傾斜した面内でのプロペラ翼２１の回転は、プロペラ翼２１の半径方向の異なる位置で、プロペラ翼２１の断面の迎え角を調整し、キャビテーション限界（図９のキャビテーション限界ラインによって示されている）より低い迎え角に保持する。調整された迎え角は、後流適応プロペラ駆動機構１１の全ての動作条件下で、キャビテーションを遅延または低減する。
【００６８】
図９は、プロペラ駆動シャフトの傾斜またはオフセットが、図７、８に示したように、プロペラ翼上の半径方向の特定の位置での翼断面の迎え角を（図１に示したように既存の軸上プロペラ駆動の迎え角に比べて）、翼が後流の上側および欠陥部を横切って回転するときは小さく、翼断面が後流の底部を横切って回転するときは大きく調整する様子を示す概略図である。翼の迎え角の調整は、プロペラ軸の傾斜量で制御する。一例として４°の傾斜角は、翼の回転の上部で４°だけ迎え角を減少させ、回転の底部で４°だけ角度を増大させる。上部（−４°）および下部（＋４°）の間の調整角の変化は、正弦波となる。図９の底部に示した翼断面の傾斜を参照のこと。図の翼断面は、ハブから半径方向に翼の長さの約半分外側の翼の断面である。この翼断面は、図９の右上の部分の図に示した侵入後流断面の半径方向のΔの帯を横切って回転する。この帯において、後流の下側（非欠陥部）の侵入流速は、約０．５、つまり外殻１３の速度の半分である。欠陥後流の侵入流速は、翼断面が欠陥を横切って回転するとき、０．３から一時的に０．１に減少し、次に増大して０．３から０．５に戻る。図９の下側に示したように、翼断面の迎え角は、図７、８に示したプロペラ駆動シャフトの傾斜によって生じる機能の理解に役立つように、やや誇張されて図示されている。
【００６９】
調整された迎え角は、後流を横切って回転する間ずっと、翼全体の迎え角の変化を低減する。欠陥後流（回転の上部）で衝突する最大迎え角は、傾斜角の値によって低減される。回転の底部でのキャビテーションの開始および迎え角は、傾斜角の値によって増大する。
【００７０】
後流適応プロペラの翼断面の調整された迎え角は、後流の下側半分では、既存のプロペラの有効迎え角より十分大きく、後流適応プロペラの推進効率を実質的に増大させる。後流適応プロペラの翼断面の調整された迎え角は、後流の上側部分では十分小さく、キャビテーションまたは失速、その結果としての音響雑音、および関連の翼の揚力の損失を回避し、推進効率を全体的に向上させる。
【００７１】
駆動シャフトの傾斜量は、後流適応プロペラの迎え角を調整し、図７、８、９に示した発明の実施例の後流の欠陥部で、支柱によって生じた流入速度の低減に対して、基本的に位相を９０°ずらしている。
【００７２】
この発明の好ましい実施例を示し説明してきたが、当然のことながら、これらは変形および修正が可能であり、上記の正確な詳細に限定することは希望せず、以降の請求項の範囲内にあるような変更および改変を用いることを希望する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】対称外殻の後部で回転するように取り付け、上側の支柱で水中に保持したプロペラへ侵入する後流の速度プロファイルを示すように描いた透視図である。支柱は、後流の上部の欠陥を導く。右下側部分の引き出し断面において、支柱の粘性後流の速度プロファイルが表面近傍の水圧の低下と組み合わさって、水中外殻によって生じた粘性後流内に後流の欠陥を生成する様子を示している。
【図２】図１の矢印２で示したラインおよび方向における部分平面図である。
【図３】図１に示したプロペラ翼を介した断面図である。この図は、図１の矢印３で示したラインにおけるものである。この図は、プロペラのハブから半径方向に翼の長さの約半分外側のところである。さらに、その翼の断面が後流９の最上部の垂直部の半径方向の帯を横切って回転するとき（図１に示したように）衝突する流速条件に、翼の迎え角が影響される様子を示す図を含んでいる。後流のこの部分では、この半径方向の帯の翼断面の迎え角は、設計翼の迎え角、プロペラの回転による翼の速度（Ｖｄｕｅ  ｔｏ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）、および欠陥の速度（Ｖｄｅｆｉｃｉｔ＝０．３）に依存する。欠陥内ではない後流の部分では、翼断面の迎え角は、設計翼の迎え角、プロペラの回転による翼の速度（Ｖｄｕｅ  ｔｏ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）、および後流速度（Ｖｗａｋｅ＝０．５）に依存する。
【図４】図１の矢印３で示した半径方向の位置でのプロペラ翼の断面の図３と同様の図であるが、翼断面の上面に（図に見られるように）存在する圧力分布を示す図を含んでいる。この図は、設計圧力分布（翼の断面のその半径方向の位置に対する）、翼の半径方向の位置での侵入後流速度だけからの圧力分布（図３およびこの図の丸で囲んだ参照番号１で示されている）、および欠陥を横切る移動による異なる圧力分布（後流の欠陥によって生じた侵入後流の速度低減による）の関係を示している。この圧力分布の欠陥は、図の丸で囲った参照番号２で示したラインの下に示されており、図３の丸で囲った参照番号２で示した欠陥の相対速度のラインに対応する。この図は、圧力分布が、圧力分布の欠陥の実質的な範囲全体でキャビテーション限界より低下する様子を示している。これは、翼断面の上面に突出している（図に示したように）圧力分布の欠陥ライン２の下の斜線部で示されている。従って、キャビテーションおよびキャビテーション雑音、失速および揚力損失は、この設計翼の迎え角の場合この翼面上に生成される。図３およびこの図を参照すると、図１の右下部に示した後流の引き出し断面の底部に示した数字０．４、０．６の間に存在する半径方向の帯の幾何的位置に対応する固定された半径方向の距離で、欠陥後流内の半径方向の帯を横切って翼断面が回転することに留意することが有用である。
【図５】図１と同様の透視図であり、プロペラ直前の水中外殻上部の位置にステータ翼を固定し、プロペラの回転の上部に侵入する（後流および欠陥後流）の流れの方向を変える従来の一構成を示している。固定ステータを用いて侵入する流れの方向を変え、後流の上部のプロペラ翼の迎え角を低減した。
【図６】図５の矢印６で示したラインおよび方向における部分平面図である。この図は、図に示した矢印の流れによって、後流のこの部分の固定ステータによって、プロペラへの侵入後流の方向を変更する様子を示している。
【図７】図１および図５と同様の概略図であるが、この発明の一実施例に従って構成したキャビテーションを遅延または低減する後流適応プロペラ駆動機構を示している。図において、プロペラ用の駆動シャフトは、水中外殻の長軸から側路に傾斜している。図に示したプロペラ駆動機構は、後流の流れの軸に対して傾斜した面内で回転するように、後流適応プロペラを取り付け、その機構は外殻の後流適応プロペラ側路の駆動シャフトを傾斜またはオフセットさせる。
【図８】図７の矢印８で示したラインおよび方向における部分平面図であり、水中外殻の長軸に対してプロペラ駆動シャフトの傾斜角を示している。
【図９】図７、８に示したように、プロペラ駆動シャフトの傾斜またはオフセットが、プロペラ翼の半径方向の特定の位置での翼断面の迎え角を（図１に示したように既存の軸上のプロペラ駆動の迎え角に比べて）、後流の上側および欠陥部を横切って翼が回転するときは小さく、後流の底部を横切って翼断面が回転するときは大きくなるように調整する様子を示す概略図である。この図の下側部に示したように、翼断面の迎え角は、図７、８と同様に、プロペラ駆動シャフトの傾斜が生成する機能の理解に役立つように、幾分誇張して示されている。
【符号の説明】
【００７４】
９  後流
１０プロペラ駆動機構
１３  外殻
２１  翼
２３  駆動シャフト
【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】
2006524599.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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