限界小翼面積プロペラの設計

Table 6.5 Propeller design condition

MPNo. D E F

Type 1st_BTR 1st_TR0 2nd_BTR

Ship speed (kt) 13.5

Wake fraction 0.271 0.264

Brake horse power (kW) 1125

Propeller shaft revolution (rpm) 187.5

Fig. 6.8 Wake pattern of ship A

第1換装プロペラは，プロペラ単独効率の大幅な向上を図るために既に従来プロペ

ラより約 20%翼面積が小さいため，船尾変動圧力の増加が懸念される．そこで，船尾

変動圧力を低減するためにバックワードチップレーキを採用している．第 1 換装プロペ ラに対してさらなる高効率化を図るために，プロペラ大直径化とさらなる小翼面積化を 組み合わせた第2換装プロペラは，キャビテーション発生量が増加し，チップクリアラン スも狭くなるため，船尾変動圧力が第 1 換装プロペラより大きくなることが懸念される．

そこで第2換装プロペラは，第1換装プロペラよりバックワードチップレーキを強めた形 状とした．

船尾変動圧力の低減を期待してバックワードチップレーキを第 1 換装，第 2 換装プ ロペラに適用しているが，第 2換装プロペラは，第1換装プロペラからレーキ以外の直 径，翼幅，ピッチ，キャンバーなど種々のプロペラ形状の最適化がなされているため，

両プロペラの比較ではバックワードチップレーキの有効性を捉えるのは容易ではない．

そこで第 1 換装プロペラの有効レーキをゼロにしたプロペラを追加して CFD 計算によ る比較を行った．

バックワードチップレーキを適用することで，第 1 換装，第 2 換装プロペラの効率が 低下しては高効率化の目的にそぐわないためプロペラ単独効率と，船尾変動圧力に 対するバックワードチップレーキの有効性を確認した．プロペラ単独効率に大きな差が ない場合に，船尾変動圧力のCFD計算結果に差が生じれば，バックワードチップレー キの効果として評価できると考えられる．

バックワードチップレーキ第1換装プロペラ，有効レーキゼロ第1換装プロペラ，バッ クワードチップレーキ第 2換装プロペラにD～FのMPNo.を付して，各プロペラの特徴 を以下に示す．

MPNo.D ： 第1換装プロペラ（1st_BTR）

従来プロペラからプロペラ翼面積を約 20%減とし 4 翼，直径 3.0m，

展開面積比 0.38，スキュー25deg.，0.7R～翼先端にかけて約 3deg.，

チップレーキ率 X = 0.057 のバックワードチップレーキを 付加した NHVプロペラ．

第 1 換装プロペラとして実船採用時には，模型試験結果を考慮して 回転数調整のためにピッチを微調整している（MPNo.D’）．

MPNo.E ： 有効レーキゼロ第1換装プロペラ（1st_TR0）

MPNo.Dの有効レーキ角を0deg.としたバックワードチップレーキ効果

確認用プロペラ．レーキ以外はMPNo.Dと同じとした．

MPNo.F ： 第2換装プロペラ（2nd_BTR）

MPNo.D からプロペラ直径を 3.3%増やし 3.1m，展開面積比を約

10%下げて0.34とし，船尾変動圧力低減のために，0.7R～翼先端に

かけて約5deg.，チップレーキ率 X = 0.078までバックワードチップレー

キを強めたNHVプロペラ．

第 2 換装プロペラとして実船採用時には，翼強度と回転数調整のた めに翼厚，ピッチを微調整している（MPNo.F’）

なお，3 種類のプロペラともにキャビテーションエロージョンのリスクを軽減し，伴流中 での推進性能改善を図るために，半径方向の荷重分布はルートアンロード，チップ ロードとし，ピッチ分布は同じような分布を採用している．

プロペラ主要目を Table 6.6 に，プロペラモデル正面図を Fig. 6.9(a)に，プロペラモ デル側面投影図を Fig. 6.9(b)に示す．

Table 6.6 Principal particulars of propellers

MPNo. D E F

Type 1st_BTR 1st_TR0 2nd_BTR

Number of blades 4

Diameter (m) 3.0 3.1

Expanded area ratio 0.38 0.34

Pitch ratio (0.7R) 0.822 0.770

Skew angle (deg.) 25

Tip rake ratio (0.8R) 0.057 0 0.078

Fig. 6.9(a) Propeller models (front view)

1st_BTR 1st_TR0 2nd_BTR

Fig. 6.9(b) Propeller models (side view)

1st_BTR 1st_TR0 2nd_BTR