帶小型導(dǎo)管的螺旋槳和船舶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的特征在于，具有安裝于船體（1）的船尾的螺旋槳（10）和安裝于螺旋槳（10）的前方的導(dǎo)管（20），導(dǎo)管（20）的直徑（Ddin）為螺旋槳（10）的直徑（Dp）的20%以上50%以下，螺旋槳（10）的螺距（H）為在螺旋槳的葉根部成為最大值、在葉梢部成為最小值的在半徑（R）方向上減少的遞減螺距，作為兼?zhèn)浯笮蛯?dǎo)管與中型導(dǎo)管的兩者的特征的節(jié)能裝置，在螺旋槳（10）的形狀上下工夫，接近螺旋槳（10）的前方配置小型導(dǎo)管（20），由此，在載荷度增加的實際海域中，抑制氣蝕，而且利用與小型導(dǎo)管（20）的干擾使控制效率的螺旋槳（10）的半徑（R）方向的負(fù)載分布最優(yōu)化。
【專利說明】帶小型導(dǎo)管的螺旋槳和船舶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有安裝于船體的船尾的螺旋槳與安裝于螺旋槳的前方的導(dǎo)管的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳、和具備帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的船舶。
【背景技術(shù)】
[0002]在設(shè)置于現(xiàn)有的螺旋槳附近的導(dǎo)管中，具有覆蓋螺旋槳類型的直徑比螺旋槳大的大型導(dǎo)管和比螺旋槳直徑略小且配置于螺旋槳前方的中型導(dǎo)管。
[0003]覆蓋螺旋槳類型的大型導(dǎo)管，在被稱作導(dǎo)管螺旋槳的、與螺旋槳一體的載荷度高的情況下被用作有效的推進器。其理由在于，螺旋槳與導(dǎo)管的干擾大，將考慮了該干擾的性能作為推進器是合理的。
[0004]另一方面，螺旋槳前方的比螺旋槳直徑略小的中型導(dǎo)管被用作節(jié)能裝置，并未將其視作推進器。其理由在于，導(dǎo)管與螺旋槳的干擾并不大，反而船體與導(dǎo)管的干擾大。
[0005]因此，在中型導(dǎo)管的性能試驗中，在船體中裝備有導(dǎo)管的狀態(tài)下實施阻力試驗。該試驗基于導(dǎo)管為船體的一部分這樣的認(rèn)識。
[0006]大型導(dǎo)管與螺旋槳的干擾大，因此，在載荷度增加的實際海域中效率提高，但在螺旋槳與導(dǎo)管之間發(fā)生的氣蝕成為問題，在大型船中幾乎不被采用。
[0007]關(guān)于中型導(dǎo)管，已經(jīng)提出了在專利文獻I至專利文獻7中所示的結(jié)構(gòu)。
[0008]在專利文獻I中公開了直徑比螺旋槳直徑小的導(dǎo)管，并公開了截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀的導(dǎo)管。
[0009]另外，在專利文獻2中公開了一種導(dǎo)管，其為與螺旋槳直徑相同程度的直徑的導(dǎo)管，也接近大型導(dǎo)管的概念，從橫向觀察的形狀為非軸對稱形狀的導(dǎo)管，但是導(dǎo)管的截面形狀采用向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，凸形狀的突出度在導(dǎo)管的上游側(cè)增大。
[0010]另外，在專利文獻3中，公開了一種當(dāng)側(cè)面觀看時形狀為非軸對稱形狀的導(dǎo)管，導(dǎo)管后端部的直徑為螺旋槳直徑的50%至80%，導(dǎo)管后端面與螺旋槳外周頂端部的水平距離為螺旋槳直徑的10%至30%。
[0011]另外，在專利文獻4至專利文獻7中，公開了一種當(dāng)側(cè)面觀看時形狀為非軸對稱形狀的導(dǎo)管，直徑比螺旋槳直徑小的導(dǎo)管。
[0012]另外，在專利文獻7中，公開了一種螺距在螺旋槳的葉根部稍微增大、在中央部減少、在葉梢部再次增加的推進裝置。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0014]專利文獻
[0015]專利文獻1:日本特開9-175488號公報
[0016]專利文獻2:日本實公昭56-32396號公報
[0017]專利文獻3:日本實愿平2-20180號(實開平3-17996號)申請書所附的說明書以及拍攝附圖內(nèi)容的微縮膠片(1991年2月21日日本特許廳發(fā)行)
[0018]專利文獻4:日本特開2008-143488號公報[0019]專利文獻5:日本特開2007-331549號公報
[0020]專利文獻6:日本特開2002-220089號公報
[0021]專利文獻7:日本特開平10-264890號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0023]但是，設(shè)置于螺旋槳前方的中型導(dǎo)管與螺旋槳的干擾弱，因此，在螺旋槳的負(fù)載因風(fēng)浪而增加的實際海域中，并不能過多期待如前面的導(dǎo)管螺旋槳的那樣的效果。
[0024]另外，各個專利文獻中所公開的中型導(dǎo)管并不利用與小型導(dǎo)管的干擾使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最優(yōu)化。另外，能夠期待干擾的大型導(dǎo)管存在氣蝕問題，難以在螺旋槳直徑大的大型船中采用。
[0025]另外，在專利文獻7中，增大螺旋槳的葉梢部的螺距，因此，在螺旋槳的葉梢部，氣蝕增加。
[0026]因此，本發(fā)明的目的在于，作為兼?zhèn)浯笮蛯?dǎo)管與中型導(dǎo)管兩者特征的節(jié)能裝置，在螺旋槳形狀上下工夫，接近螺旋槳的前方配置小型導(dǎo)管，于是，在載荷度增加的實際海域中，能夠抑制氣蝕，而且利用與小型導(dǎo)管的干擾使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最優(yōu)化。
[0027]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0028]在與第一方面記載對應(yīng)的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，其特征在于，具有:安裝于船體的船尾的螺旋槳；和安裝于螺旋槳的前方的導(dǎo)管，導(dǎo)管的直徑為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下，螺旋槳的螺距為在螺旋槳的葉根部成為最大值、在葉梢部成為最小值的在半徑方向上減少的遞減螺距。根據(jù)第一方面所述的本發(fā)明，將導(dǎo)管與遞減螺距的螺旋槳組合，使導(dǎo)管的直徑為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下，由此不發(fā)生氣蝕，能夠使導(dǎo)管接近螺旋槳，使螺旋槳的螺距為遞減螺距，由此，在螺旋槳的載荷度因風(fēng)浪而增加的實際海域中，能夠提高螺旋槳中心部的吸入效果，能夠利用與導(dǎo)管的干擾使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最優(yōu)化。另外，使螺旋槳螺距在螺旋槳的葉根部為最大值、在葉梢部為最小值，由此，能夠抑制在螺旋槳葉梢部發(fā)生的氣蝕。另外，根據(jù)第一方面記載的本發(fā)明，其為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下的導(dǎo)管，因此，小型輕量且摩擦阻力小，低振動、低噪音、低成本，能夠提高螺旋槳的效率。
[0029]第二方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，螺距的最大值為螺距的最小值的120%以上160%以下。根據(jù)第二方面記載的本發(fā)明，能夠提高螺旋槳中心部的吸入效果，從而形成最佳的負(fù)載分布。
[0030]第三方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面或第二方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，導(dǎo)管的后端與螺旋槳的前緣的距離為螺旋槳的直徑的0.5%以上不到10%。根據(jù)第三方面記載的本發(fā)明，利用遞減螺距的螺旋槳的吸入效果，不發(fā)生剝離，能夠使導(dǎo)管與螺旋槳接近，并且能夠提高導(dǎo)管與螺旋槳的干擾效果。
[0031]第四方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面至第三方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，導(dǎo)管的截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，凸形狀的突出度在導(dǎo)管的上游側(cè)增大，使拱度比為6%以上16%以下。根據(jù)第四方面記載的本發(fā)明，即使拱度比在6%以上16%以下，利用螺旋槳中心部的吸入效果，也不發(fā)生剝離，能夠增加作為分力將船體向前方推進的升力。
[0032]第五方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面至第四方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，導(dǎo)管為下游側(cè)的內(nèi)直徑比上游側(cè)的內(nèi)直徑小的加速型導(dǎo)管。根據(jù)第五方面記載的本發(fā)明，能夠進一步提高螺旋槳中心部的吸入效果和作為分力將船體向前方推進的升力。
[0033]第六方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面至第五方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，使導(dǎo)管的中心與螺旋槳的軸心一致。根據(jù)第六方面記載的本發(fā)明，與非軸對稱形狀的導(dǎo)管、和將螺旋槳軸與導(dǎo)管的中心軸錯開以具有傾斜角的方式設(shè)置的導(dǎo)管相比，能夠提供制作和設(shè)置容易且廉價的導(dǎo)管。
[0034]第七方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面至第六方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，導(dǎo)管經(jīng)由支柱安裝于船體的船尾管或覆蓋船尾管的船體端部。根據(jù)第七方面記載的本發(fā)明，能夠從整個如方獲取流體，提聞與螺旋獎的干擾從而提聞效率，并且能夠容易地進行螺旋槳的追加。
[0035]第八方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第一方面至第七方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，在導(dǎo)管的內(nèi)表面具有使流向螺旋槳的流體形成逆流的固定翼。根據(jù)第八方面記載的本發(fā)明，流入導(dǎo)管中的流體通過固定翼作為逆流流入螺旋槳，由此，螺旋槳效率進一步提聞。
[0036]第九方面記載的本發(fā)明的特征在于，在第八方面記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，支柱兼作為固定翼，支柱在與螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向扭曲。根據(jù)第九方面記載的本發(fā)明，利用支柱形成渦流，由此，支柱能夠兼作為固定翼，使結(jié)構(gòu)簡化。
[0037]在與第十方面記載對應(yīng)的船舶中，其特征在于，裝備有第一方面至第九方面中任一項記載的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳。根據(jù)第十方面記載的本發(fā)明，在載荷度增加的實際海域中，能夠提供螺旋槳效率高的船舶。
[0038]發(fā)明效果
[0039]根據(jù)本發(fā)明的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，將導(dǎo)管與遞減螺距的螺旋槳組合，由此實現(xiàn)導(dǎo)管的小型化，使導(dǎo)管的直徑為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下，由此不發(fā)生氣蝕，能夠使導(dǎo)管接近螺旋槳。因此，使螺旋槳的螺距為遞減螺距，由此，在螺旋槳的載荷度因風(fēng)浪而增加的實際海域中，能夠提高螺旋槳中心部的吸入效果，能夠利用與導(dǎo)管的干擾使控制效率的螺旋槳的半徑方向的負(fù)載分布最優(yōu)化。另外，使螺旋槳螺距在螺旋槳的葉根部為最大值、在葉梢部為最小值，由此，能夠抑制在螺旋槳葉梢部發(fā)生的氣蝕。
[0040]另外，根據(jù)本發(fā)明的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其為螺旋槳的直徑的20%以上50%以下的導(dǎo)管，因此，小型輕量且摩擦阻力小，低振動、低噪音、低成本，能夠提高螺旋槳的效率。
[0041]另外，在螺距的最大值為螺距的最小值的120%以上160%以下的情況下，能夠提高螺旋槳中心部的吸入效果，形成最佳的負(fù)載分布。
[0042]另外，在導(dǎo)管的后端與螺旋槳的前緣的距離為螺旋槳直徑的0.5%以上不到10%的情況下，利用遞減螺距的螺旋槳的吸入效果，不發(fā)生剝離，能夠使導(dǎo)管接近螺旋槳，并且能夠提高導(dǎo)管與螺旋槳的干擾效果。
[0043]另外，在導(dǎo)管的截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，凸形狀的突出度在導(dǎo)管的上游側(cè)增大，使拱度比為6%以上16%以下的情況下，即便使拱度比為6%以上16%以下，利用螺旋槳中心部的吸入效果，也不發(fā)生剝離，能夠增加作為分力將船體向前方推進的升力。
[0044]另外，在導(dǎo)管為下游側(cè)的內(nèi)直徑比上游側(cè)的內(nèi)直徑小的加速型導(dǎo)管的情況下，能夠進一步提高螺旋槳中心部的吸入效果、和作為分力將船體向前方推進的升力。
[0045]另外，在使導(dǎo)管的中心與螺旋槳的軸心一致的情況下，與非軸對稱形狀的導(dǎo)管、和將螺旋槳軸與導(dǎo)管的中心軸錯開以具有傾斜角的方式設(shè)置的導(dǎo)管相比，能夠提供制作和設(shè)置容易且廉價的導(dǎo)管。
[0046]另外，在導(dǎo)管經(jīng)由支柱安裝于船體的船尾管或覆蓋船尾管的船體端部的情況下，能夠從整個前方獲取流體，增強與螺旋槳的干擾而實現(xiàn)效率提高，并且能夠容易進行導(dǎo)管的追加。
[0047]另外，在導(dǎo)管的內(nèi)表面具有使流向螺旋槳的流體形成逆流的固定翼的情況下，流入導(dǎo)管的流體通過固定翼作為逆流而流入螺旋槳，由此，螺旋槳效率進一步提高。
[0048]另外，支柱兼作為固定翼，支柱在與螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向扭曲的情況下，利用支柱形成渦流，由此，支柱能夠兼作為固定翼，并且使結(jié)構(gòu)簡化。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的船舶，特別是在載荷度增加的實際海域中，能夠提供螺旋槳效率高的船舶。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是裝備有本發(fā)明的實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的船舶的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0051]圖2是表示用于該船舶的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的主要部分的一部分截面?zhèn)让鎴D和A-A截面圖。
[0052]圖3是表示用于該船舶的其它的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的主要部分的一部分截面結(jié)構(gòu)圖。
[0053]圖4是表示該遞減螺距螺旋槳與普通螺旋槳的螺距分布的圖表。
[0054]圖5是表示該遞減螺距螺旋槳與普通螺旋槳的流速分布的圖表。
[0055]圖6是表示基于該帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中的導(dǎo)管后端與螺旋槳前緣的距離的流速分布的圖表。
[0056]圖7是表示模擬波浪中的船速下降的載荷度變更試驗結(jié)果的圖表。
[0057]圖8是表示模擬波浪中的船速下降的載荷度變更試驗結(jié)果的圖表。
[0058]附圖標(biāo)記說明
[0059]I 船體
[0060]Ia船體端部
[0061]10螺旋槳
[0062]IOb船尾管
[0063]11 槳轂
[0064]20 導(dǎo)管
[0065]20a>20b>20c>20d 支柱(固定翼)
[0066]Dp螺旋槳直徑
[0067]Ddin導(dǎo)管前端的直徑[0068]Ddout導(dǎo)管后端的直徑
[0069]H 螺距
[0070]L導(dǎo)管后端與螺旋槳前緣的距離【具體實施方式】
[0071]下面，對本發(fā)明的實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳進行說明。
[0072]圖1是裝備有本發(fā)明的實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的船舶的概略結(jié)構(gòu)圖，圖2 (a)是表示用于該船舶的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的主要部分的一部分截面?zhèn)让鎴D，圖2 (b)是該圖(a)的A-A截面圖，圖3是用于該船舶的其它的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳的主要部分的一部分截面結(jié)構(gòu)圖，圖4是表示該遞減螺距螺旋槳與普通螺旋槳的螺距分布的圖表，圖5是表示該遞減螺距螺旋槳與普通螺旋槳的流速分布的圖表，圖6是表示基于該帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中的導(dǎo)管后端與螺旋槳前緣的距離的流速分布的圖表。
[0073]如圖1所示，船舶具有:安裝于船體I的船尾的螺旋槳10 ;和安裝于螺旋槳10的前方的導(dǎo)管20。
[0074]如圖2 Ca)所示，螺旋槳10在中心部具有槳轂11，導(dǎo)管20是成為下游側(cè)的后端22的內(nèi)直徑比成為上游側(cè)的前端21的內(nèi)直徑小的加速型導(dǎo)管。
[0075]導(dǎo)管20其截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀23，凸形狀23的突出度在導(dǎo)管20的上游側(cè)大。最大拱度位置的拱度比為6%以上16%以下。一般來講，當(dāng)拱度比超過8%時，在導(dǎo)管20內(nèi)發(fā)生剝離，但在本實施方式中以接近螺旋槳10的前方的方式設(shè)置確定的小型導(dǎo)管20，使螺旋槳10的螺距為在半徑方向上減少的遞減螺距，因此，利用螺旋槳10的中心部的吸入效果，即使超過8%也不發(fā)生剝離，能夠增加升力。像這樣，使導(dǎo)管20為加速型導(dǎo)管，使截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，從而提高拱度比，由此，能夠使流速加快，提高與螺旋槳10的干擾，并且，也能夠增強作為分力將船體I向前方推進的升力。
[0076]設(shè)螺旋槳10的直徑為Dp、導(dǎo)管20的前端21的直徑為Ddin、導(dǎo)管20的后端22的直徑為Ddout、螺旋槳10的前緣與導(dǎo)管20的后端22的距離為L時，優(yōu)選導(dǎo)管20的前端21的直徑Ddin為螺旋槳10的直徑Dp的50%以下，導(dǎo)管20的后端22與螺旋槳10的前緣的距離L為螺旋槳10的直徑Dp的15%以下，更加優(yōu)選為不到10%。導(dǎo)管20的后端22與螺旋槳10的前緣的距離L優(yōu)選盡可能地接近，但是為了避免導(dǎo)管20與螺旋槳10的接觸，優(yōu)選為螺旋槳10的直徑Dp的0.5%以上。
[0077]導(dǎo)管20的前端21的直徑Ddin和導(dǎo)管20的后端22的直徑Ddout為螺旋槳10的直徑Dp的20%以上50%以下。在螺旋槳10的直徑Dp的20%以上50%以下的范圍中，也可以為導(dǎo)管20的前端21的直徑Ddin和導(dǎo)管20的后端22的直徑Ddout相等的筒狀。導(dǎo)管20的前端21的直徑Ddin和導(dǎo)管20的后端22的直徑Ddout更優(yōu)選Ddin > Ddout。另外，優(yōu)選導(dǎo)管20的前端21的直徑Ddin為螺旋槳10的直徑Dp的35%以上50%以下，導(dǎo)管20的后端22的直徑Ddout為螺旋槳10的直徑Dp的的20%以上不到40%。
[0078]采用螺旋槳10的直徑Dp的20%以上50%以下的導(dǎo)管20，由此，小型輕量且摩擦阻力小，低振動、低噪音、低成本，能夠提高螺旋槳10的效率。
[0079]另外，為了提高干擾效果，另外，避免與船尾部的抵接和阻力增加，優(yōu)選導(dǎo)管20的寬度W (長度)為直徑Dp的20%以上60%以下。特別是在包括大型船在內(nèi)廣泛適用于普通船舶方面，更優(yōu)選導(dǎo)管20的寬度W為直徑Dp的25%以上50%以下。
[0080]如圖2 (a)所示，導(dǎo)管20形成為軸對稱形狀，以使螺旋槳10的驅(qū)動軸IOa與導(dǎo)管20的中心軸一致的方式安裝，因此，與非軸對稱形狀的導(dǎo)管、和將螺旋槳軸與導(dǎo)管的中心軸錯開以具有傾斜角的方式設(shè)置的導(dǎo)管相比，能夠提供制作和設(shè)置容易且廉價的導(dǎo)管。
[0081]如圖2 (b)所示，導(dǎo)管20由支柱20a、20b、20c、20d安裝在覆蓋船尾管IOb的船體端部la。船尾管IOb設(shè)置于螺旋槳10的驅(qū)動軸IOa周圍。此外，對于使船尾管IOb露出的形式的船舶，導(dǎo)管20也可以由支柱20a、20b、20c、20d直接安裝在船尾管IOb上。另外，對于使船尾管IOb部分露出的船舶，導(dǎo)管20也可以由支柱20a、20b、20c、20d安裝于船尾管IOb和船體端部Ia的兩者。
[0082]將導(dǎo)管20經(jīng)由支柱20a、20b、20c、20d安裝于船體I的船尾管IOb或者覆蓋船尾管IOb的船體端部la，由此，能夠從整個前方獲取流體，增大與螺旋槳10的干擾從而實現(xiàn)效率提高，并且能夠容易進行導(dǎo)管20的追加。在已有船中追加安裝導(dǎo)管20的情況下，優(yōu)點明顯，但在新造船中安裝的情況下，不需要像過去那樣對船體I的外板進行加工，因此，也具有優(yōu)點。
[0083]支柱20a、20b、20c、20d相對導(dǎo)管20的中心軸呈輻射狀地配置，特別是通過使支柱20a與支柱20d之間的角度比支柱20b與支柱20c之間的角度小，能夠改善伴流分布。
[0084]支柱優(yōu)選最少2根、最多5根，在導(dǎo)管20的外側(cè)還能夠設(shè)置支柱。
[0085]另外，導(dǎo)管20的流路截面構(gòu)成為后端22的直徑Ddout比前端21的直徑Ddin窄。使導(dǎo)管20的流路截面向下游去變窄，由此能夠改善伴流分布。為了縮窄導(dǎo)管20的下游側(cè)的流路截面，除了縮小導(dǎo)管20的內(nèi)截面之外，還可以使支柱20a、20b、20c、20d的截面積向下游側(cè)去增大。通過改善伴流分布，能夠進一步提高小型導(dǎo)管20的螺旋槳效果。
[0086]如圖3所示，在導(dǎo)管20的內(nèi)表面設(shè)置具有扭曲的支柱20e，也能使流向螺旋槳10的流體形成逆流(Counter Flow)。在該情況下，優(yōu)選對該船體中心線的安裝角度在船體側(cè)Θ s為5度至25度，在導(dǎo)管20的內(nèi)表面?zhèn)圈?d為5度至10度。流入導(dǎo)管20的流體從上游側(cè)向下游側(cè)去被加速，并且由具有扭曲的支柱20e在與螺旋槳10的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向形成渦流，作為逆流流入螺旋槳10，由此，進一步提高螺旋槳效率。
[0087]此外，支柱20e設(shè)置于導(dǎo)管20的外側(cè)，也可以專門在導(dǎo)管20的內(nèi)表面設(shè)置使流體形成渦流的固定翼，但是，利用支柱20e形成渦流，由此，支柱20e能夠兼為固定翼，并且使構(gòu)造簡化。
[0088]圖4表示該遞減螺距螺旋槳與普通螺旋槳的螺距分布。
[0089]螺旋槳10的槳轂11的半徑為rl，葉根部為半徑rl至半徑r2。半徑R為l/2Dp，H為螺距。葉根部為螺旋槳10的直徑Dp的20%以上40%以下。
[0090]本實施方式的螺旋槳10的螺距H為在螺旋槳10的葉根部成為最大值、在葉梢部成為最小值的在半徑R方向上減少的遞減螺距。圖4所示的比較例表示固定螺距。
[0091]本實施方式的螺旋槳10的螺距H在螺旋槳10的葉根部(從rl至r2)成為最大值Hmax,考慮推進效率和抑制氣蝕的發(fā)生,使最大值Hmax為螺距H的最小值Hmin的120%以上160%以下。
[0092]圖5表示圖4所示的本實施方式的遞減螺距的螺旋槳、和作為比較例的普通螺旋槳的流速分布。[0093]V是螺旋槳10的流入側(cè)的流速，Vx是螺旋槳10的流出側(cè)的流速，V及Vx均是軸向的流速。
[0094]如圖5所示，在本實施方式中，與比較例相比，r 1/R在0.2至0.6時流速分布提高。
[0095]S卩，在圖5中，使螺旋槳10為遞減螺距，由此，螺旋槳10的中心附近(葉根部)的流速分布得到改善，因此，意味著導(dǎo)管20也可以是直徑Ddin小的小型導(dǎo)管20。通過能夠使導(dǎo)管20小型化，能夠增加螺旋槳10的葉根部的流速，與葉根部中的螺旋槳10的螺距的增加相互作用，能夠提高干擾。另外，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量且低成本的制作，因為表面積小，所以也有利于減少摩擦阻力。另外，由于是小型導(dǎo)管20，由此能夠提高速度相對慢的螺旋槳10的葉根部的流速，因此，能夠抑制氣蝕的發(fā)生，并且能夠防止螺旋槳10的損傷和振動、噪聲的產(chǎn)生。并且，螺旋槳10的螺距為在葉根部成為最大值、在葉梢部成為最小值的在半徑方向上減少的遞減螺距，因此，也能夠抑制在螺旋槳10的葉梢部中發(fā)生的氣蝕。
[0096]圖6表示改變該帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中的導(dǎo)管20的后端22與螺旋槳10的前緣的距離L的情況下的流速分布。
[0097]距離L在螺旋槳10的直徑Dp的15%以下時，螺旋槳10與導(dǎo)管20的干擾表現(xiàn)得明顯，使距離L不到Dp的10%，由此，對螺旋槳10的半徑R方向的負(fù)載分布產(chǎn)生更大的影響。另外，如果使距離L過長時，則與船體I抵接。如果使距離L不到Dp的10%，則能夠防止與船體I抵接，能夠防止難以從整個前方獲取流體。
[0098]圖7和圖8表示模擬波浪中的船速下降的載荷度變更試驗結(jié)果。
[0099]圖7是表示使螺旋槳的前緣與導(dǎo)管的后端的距離變化的情況下和不設(shè)置導(dǎo)管的情況下的推進效率的圖表，圖8是表示使螺旋槳的前緣與導(dǎo)管的后端的距離變化的情況下的推力變化的圖表。
[0100]在本實驗中，以Lpp (垂線間長度)=229m，B (船的寬度)=42m，D (船的深度)=12.19m的阿芙拉型油船作為試驗對象船，使用Lpp=4.8600m, B=0.8914m, D=0.2587m的模型船。
[0101]另外，試驗對象船的螺旋槳10為Dp (螺旋槳直徑)=7m、H/D (0.7R)(螺距位置)=0.67,EAR (展開面積比)=0.45、Rake (葉傾斜)=-216.7m、Z (葉數(shù))=4、Boss Ratio (槳轂比)=0.1586、Skew (葉片的彎度)=20deg，作為模型螺旋槳使用Dp=0.148559m、H/D (0.7R)=0.67、EAR=0.45、Rake=_4.6mm、Z=4、Boss Ratio=0.1586、Skew=20dego
[0102]導(dǎo)管20的Ddin (前端21的直徑)為Dp的48%，Ddout (后端22的直徑)為Dp的40%，導(dǎo)管20的長度(寬度)W為Dp的24%，導(dǎo)管拱度比為8%。
[0103]在本實驗中，為了模擬波浪中的船速下降，在轉(zhuǎn)數(shù)固定的狀態(tài)下使船速降低，在使螺旋槳載荷度增加的狀態(tài)下進行自航試驗。
[0104]在圖7中，橫坐標(biāo)表示船速比，縱坐標(biāo)表示推進效率，比較使船速比下降至0.75時的推進效率。
[0105]表示實施例1中螺旋槳10的前緣與導(dǎo)管20的后端22的距離L=Dp X 6%，實施例2中L=Dp X 3%，實施例3中L=DpX 1%，比較例不使用導(dǎo)管20。
[0106]在實施例1至實施例3中，在船速比為0.75至I的任意數(shù)值時，與比較例相比，推進效率提聞。
[0107]在圖8中，橫坐標(biāo)為螺旋槳推力，縱坐標(biāo)為導(dǎo)管阻力(推力)，比較使螺旋槳推力在
1.05至1.3之間變化的情況下的推力。[0108]實施例2與實施例1相比推力增加，實施例3與實施例2相比推力增加。
[0109]如圖8所示，螺旋槳10的前邊緣與導(dǎo)管20的后端22的距離L越小，推力越增加。
[0110]根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，在具有安裝于船體I的船尾的螺旋槳10和安裝于螺旋槳10的前方的導(dǎo)管20的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳中，通過將導(dǎo)管20與遞減螺距的螺旋槳10組合，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)管20的小型化，使導(dǎo)管20的直徑Ddin為螺旋槳10的直徑Dp的20%以上50%以下，不發(fā)生氣蝕，能夠使導(dǎo)管20接近螺旋槳10。因此，使螺旋槳10的螺距H為在螺旋槳10的葉根部成為最大值、在葉梢部成為最小值的在半徑方向上減少的遞減螺距，由此，在螺旋槳的荷重度因風(fēng)浪而增加的實際海域中，能夠提高螺旋槳10中心部的吸入效果，能夠利用與導(dǎo)管20的干擾使控制效率的螺旋槳10的半徑R方向的負(fù)載分布最優(yōu)化。另外，使螺旋槳10的螺距H在螺旋槳10的葉根部為最大值、在葉梢部為最小值，由此，能夠抑制在螺旋槳10的葉梢部產(chǎn)生的氣蝕，因此，能夠減少推進效率的降低、噪音、振動的產(chǎn)生以及螺旋槳10的損傷。
[0111]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其為螺旋槳10的直徑Dp的20%以上50%以下的導(dǎo)管20，因此，使螺旋槳10的葉根部的流速增加，與葉根部的螺旋槳10的螺距的增加相互作用，從而能夠提高干擾，能夠提高螺旋槳10的效率。另外，能夠?qū)崿F(xiàn)小型輕量且摩擦阻力小、低振動、低噪音、低成本的螺旋槳10。
[0112]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，通過使螺距H的最大值Hmax為螺距H的最小值Hmin的120%以上160%以下，能夠抑制氣蝕的發(fā)生，而且，能夠提高螺旋槳10的中心部的吸入效果從而形成最佳的負(fù)載分布，能夠提高推進效率。
[0113]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，通過使導(dǎo)管20的后端22與螺旋槳10的前緣的距離L為螺旋槳10的直徑Dp的0.5%以上不到10%，能夠防止導(dǎo)管前端21接觸船尾部的船體1，從整個導(dǎo)管20的前方獲取流體，并且能夠提高導(dǎo)管20與螺旋槳10的干擾效果。
[0114]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，通過使導(dǎo)管20為下游側(cè)的直徑比上游側(cè)的直徑小的加速型導(dǎo)管，能夠使流體加速，能夠進一步提高螺旋槳10的中心部的吸入效果。
[0115]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，通過使導(dǎo)管20的中心與螺旋槳10的軸心一致，能夠提供制作和設(shè)置容易且廉價的導(dǎo)管。
[0116]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，導(dǎo)管20經(jīng)由支柱20a、20b、20c、20d被安裝于船體I的船尾管IOb或者覆蓋船尾管IOb的船體端部la，因此，能夠從整個前方獲取流體，增強與螺旋槳10的干擾從而實現(xiàn)效率提高，并且能夠容易進行包括已有船的導(dǎo)管20的追加。
[0117]另外，根據(jù)本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，使導(dǎo)管20的截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀23，凸形狀23的突出度在導(dǎo)管20的上游側(cè)增大，拱度比在6%以上16%以下，由此流體在平均速度慢的上游側(cè)能夠加速，并且能夠抑制阻力增加，進一步提高螺旋槳10中心部的吸入效果。在該情況下，利用吸入效果，即使將拱度比提高至6%以上16%以下，也不發(fā)生剝離，能夠增加將船體I向前方推進的升力。
[0118]另外，通過裝備本實施方式的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，在載荷度增加的實際海域，能夠提供螺旋槳效率高的船舶。[0119]工業(yè)上的可利用性
[0120]根據(jù)本發(fā)明的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，小型輕量且摩擦阻力小，低振動、低噪音、低成本，能夠提高螺旋槳的效率，并且，包括大型船在內(nèi)能夠廣泛地應(yīng)用于一般的船舶中。
【權(quán)利要求】
1.一種帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于，具有: 安裝于船體的船尾的螺旋槳；和 安裝于所述螺旋槳的前方的導(dǎo)管， 所述導(dǎo)管的直徑為所述螺旋槳的直徑的20%以上50%以下， 所述螺旋槳的螺距為在所述螺旋槳的葉根部成為最大值、在葉梢部成為最小值的在半徑方向上減少的遞減螺距。
2.如權(quán)利要求1所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 所述螺距的所述最大值為所述螺距的最小值的120%以上160%以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 所述導(dǎo)管的后端與所述螺旋槳的前緣的距離為所述螺旋槳的直徑的0.5%以上不到10%。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 所述導(dǎo)管的截面形狀為向內(nèi)側(cè)凸的凸形狀，所述凸形狀的突出度在所述導(dǎo)管的上游側(cè)增大，使拱度比為6%以上16%以下。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 所述導(dǎo)管為下游側(cè)的內(nèi)直徑比上游側(cè)的內(nèi)直徑小的加速型導(dǎo)管。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 使所述導(dǎo)管的中心與所述螺旋槳的軸心一致。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 所述導(dǎo)管經(jīng)由支柱安裝于所述船體的船尾管或覆蓋所述船尾管的船體端部。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 在所述導(dǎo)管的內(nèi)表面具有使流向所述螺旋槳的流體形成逆流的固定翼。
9.如權(quán)利要求8所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳，其特征在于: 所述支柱兼作為所述固定翼，所述支柱在與所述螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向扭曲。
10.一種船舶，其特征在于: 裝備有權(quán)利要求1至9中任一項所述的帶小型導(dǎo)管的螺旋槳。
【文檔編號】B63H5/16GK103717488SQ201280037120
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月26日
【發(fā)明者】佐佐木紀(jì)幸, 川島英干, 藤澤純一 申請人:獨立行政法人海上技術(shù)安全研究所