JP3263555B2 - ステータフィン付き舶用プロペラ装置 - Google Patents
ステータフィン付き舶用プロペラ装置Info
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- JP3263555B2 JP3263555B2 JP02137695A JP2137695A JP3263555B2 JP 3263555 B2 JP3263555 B2 JP 3263555B2 JP 02137695 A JP02137695 A JP 02137695A JP 2137695 A JP2137695 A JP 2137695A JP 3263555 B2 JP3263555 B2 JP 3263555B2
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- Japan
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- propeller
- stator
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- fin portion
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-
- 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
- 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
- B63H5/16—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、舶用プロペラ装置に関
し、特にプロペラ後方に発生する回転流を利用してプロ
ペラ効率の向上を図ったステータフィン付き舶用プロペ
ラ装置に関する。
し、特にプロペラ後方に発生する回転流を利用してプロ
ペラ効率の向上を図ったステータフィン付き舶用プロペ
ラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のプロペラを装備した船舶の船尾部
を図６に示す。プロペラ４は主機２によってプロペラ軸
３を介して回転し、周囲の流体を後方に加速することに
より、その反作用として推力Ｔpを発生する。なお、同
図において１は船体、４ａはプロペラ翼、４ｂはプロペ
ラボス、５は舵、６はプロペラ後流を示している。
を図６に示す。プロペラ４は主機２によってプロペラ軸
３を介して回転し、周囲の流体を後方に加速することに
より、その反作用として推力Ｔpを発生する。なお、同
図において１は船体、４ａはプロペラ翼、４ｂはプロペ
ラボス、５は舵、６はプロペラ後流を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プロペラ４は周囲の流
体を後方に加速することにより、推力ＴPを発生するだ
けでなく、プロペラの回転と同一方向の回転流をプロペ
ラ後流６の中に誘起する。この回転流は推力ＴPに寄与
せず、回転エネルギーの分だけプロペラ４の推進効率は
低下している。
体を後方に加速することにより、推力ＴPを発生するだ
けでなく、プロペラの回転と同一方向の回転流をプロペ
ラ後流６の中に誘起する。この回転流は推力ＴPに寄与
せず、回転エネルギーの分だけプロペラ４の推進効率は
低下している。
【０００４】本発明は、この回転流を利用してプロペラ
の推進効率を高めるためのステータフィンをそなえると
ともに、同ステータフィンの作動時に発生するモーメン
トを極力小さくさせることにより、ステータフィンの取
付け構造が簡単で、かつ、低コストとなるようにしたス
テータフィン付き舶用プロペラ装置を提供することを目
的とする。
の推進効率を高めるためのステータフィンをそなえると
ともに、同ステータフィンの作動時に発生するモーメン
トを極力小さくさせることにより、ステータフィンの取
付け構造が簡単で、かつ、低コストとなるようにしたス
テータフィン付き舶用プロペラ装置を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明のステータフィン付き舶用プロペラ装置は、
舶用プロペラ装置において、プロペラの後方に配設され
プロペラ軸中心線から放射状に張り出すように船体に固
定支持された複数個のフィンからなるステータフィンを
そなえ、上記フィンが、プロペラ軸中心線からプロペラ
半径の70〜100％までに相当する範囲内の根元側フィン
部分では、プロペラ回転方向と逆方向の回転流を生じる
ようにフィン捩り角およびフィン断面形状を設定される
が、上記根元側フィン部分に接続された先端側フィン部
分ではプロペラ回転方向と同方向の回転流を生じるよう
にフィン捩り角およびフィン断面形状を設定されている
ことを特徴としている。
め、本発明のステータフィン付き舶用プロペラ装置は、
舶用プロペラ装置において、プロペラの後方に配設され
プロペラ軸中心線から放射状に張り出すように船体に固
定支持された複数個のフィンからなるステータフィンを
そなえ、上記フィンが、プロペラ軸中心線からプロペラ
半径の70〜100％までに相当する範囲内の根元側フィン
部分では、プロペラ回転方向と逆方向の回転流を生じる
ようにフィン捩り角およびフィン断面形状を設定される
が、上記根元側フィン部分に接続された先端側フィン部
分ではプロペラ回転方向と同方向の回転流を生じるよう
にフィン捩り角およびフィン断面形状を設定されている
ことを特徴としている。
【０００６】
【作用】上述の本発明のステータフィン付き舶用プロペ
ラ装置では、プロペラの後方に配置されたステータフィ
ンの先端側フィン部分を除く中央部分としての根元側フ
ィン部分により、プロペラから発生した回転流を直線流
に変える作用が行なわれ、これにより回転流のエネルギ
ーを最も効果的に推力に変換して、船体の推進力を増加
させるようになる。これと同時に、根元側フィン部分の
作用に伴いプロペラの回転方向と同方向の大きなモーメ
ントを発生するが、ステータフィンの各先端側フィン部
分はプロペラの回転方向と同方向の回転流を発生して、
プロペラの回転方向とは逆方向のモーメントを発生する
ので、上記根元側フィン部分により発生したモーメント
は相殺されるようになる。
ラ装置では、プロペラの後方に配置されたステータフィ
ンの先端側フィン部分を除く中央部分としての根元側フ
ィン部分により、プロペラから発生した回転流を直線流
に変える作用が行なわれ、これにより回転流のエネルギ
ーを最も効果的に推力に変換して、船体の推進力を増加
させるようになる。これと同時に、根元側フィン部分の
作用に伴いプロペラの回転方向と同方向の大きなモーメ
ントを発生するが、ステータフィンの各先端側フィン部
分はプロペラの回転方向と同方向の回転流を発生して、
プロペラの回転方向とは逆方向のモーメントを発生する
ので、上記根元側フィン部分により発生したモーメント
は相殺されるようになる。
【０００７】ステータフィンの先端側フィン部分は、同
時に、抵抗成分を発生して、ステータフィンの中央部分
としての根元側フィン部分で発生した推力を相殺しよう
とするが、その抵抗成分は量的に小さいので、ステータ
フィン全体としては推力を増大させる作用が行なわれ
る。
時に、抵抗成分を発生して、ステータフィンの中央部分
としての根元側フィン部分で発生した推力を相殺しよう
とするが、その抵抗成分は量的に小さいので、ステータ
フィン全体としては推力を増大させる作用が行なわれ
る。
【０００８】
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
ステータフィン付き舶用プロペラ装置について説明する
と、図１はその縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視背面
図であり、図３はステータフィンの根元側フィン部分の
断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図、図４はステ
ータフィンの先端側フィン部分の断面と水流の速度ベク
トルとを示す説明図、図５は図１のステータフィン付き
舶用プロペラ装置の推進効率をステータフィンの無い場
合と比較して示すグラフである。
ステータフィン付き舶用プロペラ装置について説明する
と、図１はその縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視背面
図であり、図３はステータフィンの根元側フィン部分の
断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図、図４はステ
ータフィンの先端側フィン部分の断面と水流の速度ベク
トルとを示す説明図、図５は図１のステータフィン付き
舶用プロペラ装置の推進効率をステータフィンの無い場
合と比較して示すグラフである。
【０００９】図１において、プロペラ４はプロペラ軸３
を介して主機２により回転駆動されるが、本実施例では
右回転プロペラの場合を示している。プロペラ４と舵５
との間には、プロペラ軸中心線から放射状に張り出した
複数個のフィン８からなるステータフィンが設けられ
て、各フィン８はステータフィンボス９に取付けられて
いる。本実施例では、ステータフィンボス９は、舵５を
支持するラダーホーン７を介し、船体１に支持されてい
るが、フィン８あるいはステータフィンボス９の船体１
への支持は他の手段を用いてもよい。
を介して主機２により回転駆動されるが、本実施例では
右回転プロペラの場合を示している。プロペラ４と舵５
との間には、プロペラ軸中心線から放射状に張り出した
複数個のフィン８からなるステータフィンが設けられ
て、各フィン８はステータフィンボス９に取付けられて
いる。本実施例では、ステータフィンボス９は、舵５を
支持するラダーホーン７を介し、船体１に支持されてい
るが、フィン８あるいはステータフィンボス９の船体１
への支持は他の手段を用いてもよい。
【００１０】ステータフィンの各フィン８は、その根元
側フィン部分（プロペラ軸中心線からプロペラ半径の70
〜100％までに相当する範囲内のフィン部分）８ａで
は、プロペラ４の回転方向と逆方向の回転流を生じるよ
うにフィン捩り角およびフィン断面形状を設定されてい
る。すなわち、根元側フィン部分８ａは、その断面形状
およびピッチ角γを、図３に示すように設定されて、プ
ロペラ翼４ａからの後流に対して適切な迎角αを有する
ようになっている。
側フィン部分（プロペラ軸中心線からプロペラ半径の70
〜100％までに相当する範囲内のフィン部分）８ａで
は、プロペラ４の回転方向と逆方向の回転流を生じるよ
うにフィン捩り角およびフィン断面形状を設定されてい
る。すなわち、根元側フィン部分８ａは、その断面形状
およびピッチ角γを、図３に示すように設定されて、プ
ロペラ翼４ａからの後流に対して適切な迎角αを有する
ようになっている。
【００１１】一方、根元側フィン部分８ａに接続される
先端側フィン部分８ｂは、その断面形状およびピッチ角
γを、図４に示すごとく、プロペラ回転方向と同方向の
回転流を生じるように、プロペラ後流の回転流のない流
れに対して、適切な迎角αを有するように設定される。
先端側フィン部分８ｂは、その断面形状およびピッチ角
γを、図４に示すごとく、プロペラ回転方向と同方向の
回転流を生じるように、プロペラ後流の回転流のない流
れに対して、適切な迎角αを有するように設定される。
【００１２】次に、本実施例のステータフィン付き舶用
プロペラ装置の推力発生機構について説明すると、図３
はステータフィンにおける根元側フィン部分８ａの断面
形状と水流の速度ベクトルとを示しているが、プロペラ
翼４ａによって加速された軸方向流れＶxと回転による
周方向流れＶtとの合成速度Ｗが、根元側フィン部分８
ａに迎角αを有して流入すると、揚力Ｌaおよび抗力Ｄa
が発生する。この揚力Ｌaと抗力Ｄaとの合力の軸方向成
分が根元側フィン部分８ａの発生する推力Ｔsである。
また、周方向成分は回転力Ｆであり、これにステータフ
ィンボス９の中心からの距離ｌaを乗じて得られる根元
側フィン部分８ａの回転モーメントＭaは［数１］式で
表される。
プロペラ装置の推力発生機構について説明すると、図３
はステータフィンにおける根元側フィン部分８ａの断面
形状と水流の速度ベクトルとを示しているが、プロペラ
翼４ａによって加速された軸方向流れＶxと回転による
周方向流れＶtとの合成速度Ｗが、根元側フィン部分８
ａに迎角αを有して流入すると、揚力Ｌaおよび抗力Ｄa
が発生する。この揚力Ｌaと抗力Ｄaとの合力の軸方向成
分が根元側フィン部分８ａの発生する推力Ｔsである。
また、周方向成分は回転力Ｆであり、これにステータフ
ィンボス９の中心からの距離ｌaを乗じて得られる根元
側フィン部分８ａの回転モーメントＭaは［数１］式で
表される。
【数１】Ｍa＝Ｆ×ｌa
【００１３】図４はステータフィンの先端側フィン部分
８ｂの断面形状と水流の速度ベクトルとを示しており、
この先端側フィン部分８ｂではプロペラ４による回転流
が無いかまたは小さいので、周方向速度Ｖtはほぼゼロ
と考えてよい。
８ｂの断面形状と水流の速度ベクトルとを示しており、
この先端側フィン部分８ｂではプロペラ４による回転流
が無いかまたは小さいので、周方向速度Ｖtはほぼゼロ
と考えてよい。
【００１４】したがって、軸方向速度Ｖxに対して、適
切な迎角αを有するようにピッチ角γを設定すると、揚
力Ｌbと抗力Ｄbとが発生し、揚力Ｌbにステータフィン
ボス９の中心からの距離ｌbを乗じると、先端側フィン
部分８ｂに働く回転モーメントＭbは［数２］式で表さ
れる。
切な迎角αを有するようにピッチ角γを設定すると、揚
力Ｌbと抗力Ｄbとが発生し、揚力Ｌbにステータフィン
ボス９の中心からの距離ｌbを乗じると、先端側フィン
部分８ｂに働く回転モーメントＭbは［数２］式で表さ
れる。
【数２】Ｍb＝Ｌb×ｌb したがって、各フィン８に作用する回転モーメントＭは
［数３］式で表される。
［数３］式で表される。
【数３】Ｍ＝Ｍa−Ｍb
【００１５】Ｍが大きいとステータフィンボス９やそれ
を支持するラダーホーン７などの支持構造を堅固なもの
にする必要があり、コスト高となるので、Ｍが許容でき
る程度に小さくなるようにＭbを設定すればよく、また
ｌbはｌaよりも大きいので、ステータフィンの先端側フ
ィン部分８ｂは、根元側フィン部分８ａに比べて短くて
よい。
を支持するラダーホーン７などの支持構造を堅固なもの
にする必要があり、コスト高となるので、Ｍが許容でき
る程度に小さくなるようにＭbを設定すればよく、また
ｌbはｌaよりも大きいので、ステータフィンの先端側フ
ィン部分８ｂは、根元側フィン部分８ａに比べて短くて
よい。
【００１６】一方、ステータフィン付きプロペラ装置の
合推力Ｔは［数４］式で表される。
合推力Ｔは［数４］式で表される。
【数４】Ｔ＝Ｔp＋Ｔs−Ｄb となる。ここでＴpはプロペラの推力である。
【００１７】ステータフィンの根元側フィン部分８ａは
先端側フィン部分８ｂよりも大きく、また流入流速も大
きいので、Ｔs＞Ｄbとなる。したがって、Ｔ＞Ｔpとな
るので、実施例のステータフィン付き舶用プロペラ装置
では従来のプロペラ装置よりも大きな推力を発生するこ
とになる。また、ステータフィンの各フィン８に作用す
るモーメントを適当に小さくできるため、構造が簡単に
なり、低コストとなる利点がある。
先端側フィン部分８ｂよりも大きく、また流入流速も大
きいので、Ｔs＞Ｄbとなる。したがって、Ｔ＞Ｔpとな
るので、実施例のステータフィン付き舶用プロペラ装置
では従来のプロペラ装置よりも大きな推力を発生するこ
とになる。また、ステータフィンの各フィン８に作用す
るモーメントを適当に小さくできるため、構造が簡単に
なり、低コストとなる利点がある。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のステータ
フィン付き舶用プロペラ装置によれば次のような効果が
得られる。 (1) プロペラ後方のステータフィンにおける根元側フィ
ン部分によりプロペラ後流の回転流を利用してプロペラ
の推進効率が高められる一方、同根元側フィン部分で発
生する回転モーメントは根元側フィン部分に接続された
先端側フィン部分の発生する回転モーメントで相殺され
る。 (2) 上記(1)項における回転モーメントの相殺により、
ステータフィンの支持構造を簡素化できる効果が得ら
れ、これに伴いコストの低減をもたらす利点もある。
フィン付き舶用プロペラ装置によれば次のような効果が
得られる。 (1) プロペラ後方のステータフィンにおける根元側フィ
ン部分によりプロペラ後流の回転流を利用してプロペラ
の推進効率が高められる一方、同根元側フィン部分で発
生する回転モーメントは根元側フィン部分に接続された
先端側フィン部分の発生する回転モーメントで相殺され
る。 (2) 上記(1)項における回転モーメントの相殺により、
ステータフィンの支持構造を簡素化できる効果が得ら
れ、これに伴いコストの低減をもたらす利点もある。
【図１】本発明の一実施例としてのステータフィン付き
舶用プロペラ装置を示す縦断面図である。
舶用プロペラ装置を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視背面図である。
【図３】図１の装置のステータフィンにおける根元側フ
ィン部分の断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図で
ある。
ィン部分の断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図で
ある。
【図４】図１の装置のステータフィンにおける先端側フ
ィン部分の断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図で
ある。
ィン部分の断面と水流の速度ベクトルとを示す説明図で
ある。
【図５】図１の装置の推進効率をステータフィンの無い
場合と比較して示すグラフである。
場合と比較して示すグラフである。
【図６】従来の舶用プロペラ装置を示す縦断面図であ
る。
る。
１ 船体 ２ 主機 ３ プロペラ軸 ４ プロペラ ４ａ プロペラ翼 ５ 舵 ６ プロペラ後流 ７ ラダーホーン ８ フィン ８ａ 根元側フィン部分 ８ｂ 先端側フィン部分 ９ ステータフィンボス
Claims (1)
- 【請求項１】 舶用プロペラ装置において、プロペラの
後方に配設されプロペラ軸中心線から放射状に張り出す
ように船体に固定支持された複数個のフィンからなるス
テータフィンをそなえ、上記フィンが、プロペラ軸中心
線からプロペラ半径の70〜100％までに相当する範囲内
の根元側フィン部分では、プロペラ回転方向と逆方向の
回転流を生じるようにフィン捩り角およびフィン断面形
状を設定されるが、上記根元側フィン部分に接続された
先端側フィン部分ではプロペラ回転方向と同方向の回転
流を生じるようにフィン捩り角およびフィン断面形状を
設定されていることを特徴とする、ステータフィン付き
舶用プロペラ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02137695A JP3263555B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | ステータフィン付き舶用プロペラ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02137695A JP3263555B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | ステータフィン付き舶用プロペラ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08192792A JPH08192792A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3263555B2 true JP3263555B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=12053381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02137695A Expired - Fee Related JP3263555B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | ステータフィン付き舶用プロペラ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263555B2 (ja) |
-
1995
- 1995-01-13 JP JP02137695A patent/JP3263555B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08192792A (ja) | 1996-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011121 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |