■事業の内容
本研究は、翼面上の大部分がキャビテーション状態で覆われるような非常に厳しい設計条件のプロペラに対応するため、従来からのプロペラ設計法を拡張し、効率のみならず船尾変動圧をも対象にしたプロペラ最適化に関する研究を行い、高速大型浅喫水船の設計に有益な資料を得ることを目的に、３ヵ年計画の第２年度の研究として、下記の事項について実施した。
[1] 大翼面積プロペラの設計図表拡張に関する研究
ａ．シリーズ模型試験による基本的特性調査
大規模なキャビテーション発生による悪影響を回避する一つの策として、プロペラ翼面積を増大する方法があるが、大翼面積プロペラを効率よく設計するためには、在来の設計図表を大翼面積の領域にまで精度よく拡張する必要がある。この精度の高い設計図表拡張を実現するため、昨年度に引続き第二次シリーズプロペラの模型試験を実施し、キーポイントとなる要目での特性データを収集した。
今年度は６翼プロペラを選定し、翼面積比とピッチ比が異なる３種の大翼面積プロペラを設計し、ノンキャビテーション状態での単独特性及びキャビテーション状態の単独性能のデータを収集した。
ｂ．プロペラの設計図表の拡張
上記シリーズ模型試験結果だけでは設計図表の拡張が不可能であることから、翼面積比及びピッチ比を広範囲に変化させたシリーズプロペラについての理論計算を実施し、データの補完を図った。これらの結果を基に、ノンキャビテーション状態での５翼及び６翼プロペラに関する大翼面積の設計図表を作成するととも、ピッチ比をパラメータとした大翼面積プロペラの単独特性も整備した。
また、大翼面積プロペラのスラストブレークダウンを含んだキャビテーション性能を整理し、その使用限界についても検討した。
[2] 新型プロペラの開発と設計方法に関する研究
ａ．新型プロペラの開発
翼面上の大部分がキャビテーションで覆われても性能のよいプロペラを開発することを目的として、翼断面形状に関する基礎的研究と新しいコンセプトに基づく新型プロペラの試設計を実施した。翼断面形状に関しては、ＮＣ翼型を主たる研究対象として実施し厚比の異なる２種の翼型模型を設計・製作し、模型試験と理論計算を行い評価した。
また、エアロファイル翼断面とスーパーキャビテーション翼断面とを組み合わせた下記３種の新型プロペラを試設計し、これらの単独試験を実施してその性能を評価した。
ａ ＨＰ１：上述のＮＣ翼型とＳＣ翼型を組み合わせたプロペラ
ｂ ＨＰ２：ＮＡＣＡ翼型とＳＲ２１４のＳＣ翼型とを組み合わせたプロペラ
ｃ ＨＰ３：ＨＰ１の試験結果を参照した改良プロペラ
ｂ．単独特性推定法に関する理論的研究
キャビテーション発生時の理論的設計ツールの改善を図るため、現状理論推定法の改良検討を実施し、本研究で設計・試験した３種のプロペラを対象とした推定計算を実施してその改良結果の評価を行った。
ｃ．新型プロペラ設計方法の研究
新型プロペラの設計方法を確立するに当たり、[1]新型プロペラ設計法の全体フローの検討と、それを確立するに当たり必要な検討項目の洗い出し、[2]従来型プロペラの改良限界の検討、[3]新型プロペラ適用の設計指針の検討、[4]翼強度を含む具体的な設計法検討、を実施した。
特に、上記[2]に関しては、前年度設計した従来型プロペラ（ＣＰ１）を原型として、単独効率的には若干低下しても耐キャビテーション性能の優れたプロペラの可能性を追求したプロペラ（ＣＰ３）を設計・製作し、模型試験でその成果を評価した。
[3] 不均一流中でのプロペラ特性及び船尾変動圧に関する研究
ａ．船後状態模型試験
前記[2]にて設計・製作された新型プロペラ及び従来型改良プロペラについて、船後状態でのキャビテーション試験を実施し、これらのプロペラの性能確認と問題点等を明らかに評価した。
ｂ．船尾変動圧推定法に関する研究
キャビテーション的に苦しいプロプラの場合、船尾変動圧も重要になることからその推定法推定法に関する研究を今年度から開始した。
先ず、現存する各種変動圧力推定法の推定精度を把握するために、船尾変動を圧力データの完備した青雲丸を対象として数機関所有の理論的推定法による比較計算を実施した。
■事業の成果
３ヵ年計画の第２年度の研究をとして実施した結果、下記の成果を得た。
[1] 本大翼面積プロペラの設計図表拡張に関する研究
従来のプロペラ設計図表を大翼面積、高ピッチ比にまで拡張できたことにより、スラストブレークダウン発生の可能性の大きい大規模なキャビテーション発生を回避するための大翼面積プロペラを効率よく設計することが可能となり、かつ、その単独特性をも簡易に推定可能となった。
また、キャビテーション条件が変わった場合のキャビテーション発生状況と単独特性との関連等について、貴重な設計資料を得ることができた。
[2] 新型プロペラの開発と設計法に関する研究（含む不均一流中影響）
新型プロペラの船後状態を含んだ模型試験による性能確認を実施した結果、キャビテーション条件が厳しくなってもその効率が低下することもなく、逆によくなるプロペラを得ることができた。しかし、これらのプロペラ性能としては一長一短があり、船尾変動圧力への影響も含み改良検討を更に実施する必要があることが判明した。
また、新型プロペラの設計法の全体フローを確立するに当たり、必要な検討項目を明確にし、従来型プロペラの適用限界及び新型プロペラ適用の指針を含んだ設計資料を得ることができた。更に、設計に応用するための理論的ツールの検討として、キャビテーション発生時の単独特性推定法の改良や船尾変動圧力の現状推定法の精度確認を実施した結果、各々更に改良の必要があり、その改良検討の方向性も見い出した。
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