舶用プロペラの空気吸込みと起振力に関する研究

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プロペラ浅深度影響の1つである空気吸込みとそれに誘起こされる起振力(シャフトフォ-ス)について,単独プロペラによる実験的研究を行った。模型プロペラには最も一般的なタイプであるMAU型を採用し,直径2種,翼数3種,合計6個のプロペラを使用した。実験は空気吸込み現象の視覚観測(ストロボ光源同期写真およびビデオ記録),プロペラ近傍の水面挙動の観測を重視し,同時にプロペラ直下流の圧力変動の計測を行った。得られた実験結果の主要点は以下のようである。*空気吸込み現象は空気吸込みによって翼面に形成される空洞が,時間的にも,場所的にも不安定な部分空気吸込み状態と,すべての翼にほぼ翼面前面を覆う安定な空洞が形成される完全空気吸込み状態がある。*上記空気吸込み状態に影響する諸因子を明らかにし,それら諸因子で整理した空気吸込みパタ-ンマップを作成した。*起振力は部分空気吸込み領域で生じ,完全空気吸込み領域では生じない。起振力の発生原因が,不安定な空洞形成によるプロペラ翼相互の流体力のアンバランスだからである。*空気吸込みによる起振力は,水の相変化によるキャビテ-ションで誘起されるそれと比較して,起振力の大きさが非常に大きいこと,及び周波数が翼周波数でなく回転周波数であること,という極めてユニ-クな特徴を有している。*このユニ-クな起振力特性は空気吸込み現象と自由水面の位置変動との相互干渉によって生ずる。以上これまで殆ど調べられてなかった空気吸込みによる起振力について,単独プロペラ実験ではあるが,その基本的特徴を明らかにすることができた。