2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of flutter / divergence characteristics of elastic deformation propeller considering cavitation
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18H01649
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
川北 千春 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (70767813)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮川 和芳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30623673)
白石 耕一郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40586591)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フラッター / ダイバージェンス / プロペラ / 単独翼 / 弾性変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
弾性プロペラのフラッターおよびダイバージェンス特性を含めた流体力学的性能を実験的に調査するために、プロペラの材料剛性およびプロペラ形状として弾性変形の影響が大きいと予測したスキュー角を変更した749型内航船を対象に新たに設計した模型プロペラを製作し、プロペラ単独試験およびキャビテーション試験を実施した。弾性プロペラの模型プロペラ材料としては、実機プロペラとの相似則を考慮して、曲げ弾性率が約9000MPaである6ナイロンGF30を採用した。
水槽試験の結果、弾性プロペラの場合、プロペラ荷重度が大きくなると、翼変形影響により、発生推力は減少するが、キャビテーション性能は向上することが明らかとなった。翼変形はスキュー角度大きいほど、変化が大きくなる。プロペラ正転時ではフラッターやダイバージェンスが発生するリスクは小さいが、プロペラ逆転時には、スキュー角の大きいプロペラほど、ダイバージェンスの発生リスクが高くなることが明らかとなった。
パネル法を用いたプロペラ特性計算結果からの推定によると、スキュー角が大きいプロペラほど、正転時では翼の変形量（翼端部付近が翼負圧面方向への曲げ）が大きくなり、推力の減少が起こることが予想され、実験結果とも定性的に一致する結果が得られた。また、逆転時では、翼後縁のプロペラ半径70％付近に応力集中が発生し、その付近を中心に実験結果と同様に、ダイバージェンス発生のリスクが高まることが分かった。
弾性プロペラの実機設計においては、パネル法による流体力計算と応力計算によりプロペラ作動時の翼応力分布をチェックし、翼面上の応力集中が翼剛性の閾値を超えないようにスキュー角等の翼形状を設定することが重要であることが分かった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(1 results)
