半没型舶用プロペラに生ずる非定常流体力に関する基礎研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650195
• Research Institution: KOGAKUIN UNIVERSITY
• Principal Investigator: 古屋 興二 工学院大学, 工学部, 教授 (80296780)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 光太郎 工学院大学, 工学部, 助教授 (80252625) ; 吉田 義樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (80240836) ; 辻本 良信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024)
• Keywords: 半没型プロペラ / ベンチレーション / 高速船 / 最適翼型 / 振動 / 非定常

Research Abstract

半没型船用プロペラ(Partially Submerged Ventilated Propeller : PSVP)は、現在通常の船舶に搭載されている全没型プロペラと比較した場合に推進効率が極めて高く、大きな速度を得る事が可能である。半没型プロペラは、翼自体を水に半分又は1/3程度没した状態で回転を行う為、軸が水面上または水面で動作する。従って軸に対する水の抵抗の影響を軽減する事ができる事も高い効率性を生み出す一要因となっている。このように半没型プロペラは高速度・高効率を実現可能な高性能プロペラであり、超高速艇(80〜90ノット以上)を実現できる推進器として注目されている。しかしプロペラが水に半分没した状態で回転し、翼を水面に叩き付けながら推進力を生み出す為に、不安定な振動や力を引き起こす。長時間使用した場合、最終的に金属疲労等を起こし翼の変形や破損を招く事になる。しかし現在までにそのメカニズムに対して解明・研究がなされていない為、本研究では半没型船用プロペラが水中に突入する際に生ずるプロペラに対する流体力の影響を考察する。二次元化した翼型(以下ブレード)を用いて水中突入実験を行い、高速度ビデオカメラで挙動を観察し測定を行った。その結果を基にして振動の要因を解明した。本研究において特に顕著な事柄は翼の先端からの自由境界面に数多くの異なった周波数を持つ波が発生している点である。翼・その支持腕材の周波数解析を行った結果、波の一部は材料の振動に関連しているが明らかとなった。しかし、微細振動波はその原因が現在の所不明である。将来ともPSVPを実用化するためには、これら微細波が何に起因するかを解明する必要があろう。

Research Products

• [Publications] T.Kamikubo, D.Ikegami, K.Sato, S.Mizuno, O.Furuya, Y.Tsujimoto: "HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF WATER-ENTRY BLADES"PROCEEDING OF CAVITATION AND MULIPHASE FLOW(ASME-JSME FED SUMMER MEETING IN HAWAII, July 2003). (2003)