プロペラの単独性能測定方法及び装置
【課題】 測定精度を高める。
【解決手段】 プロペラ１をハブ２の後部に接続した後部駆動シャフトで回転させ、一様流中でハブ渦の影響がないときの性能Ａを計測する。前端側よりハブ同径部１７と細径部１８を備えたダミーシャフト１６をハブ２の後部に接続した状態で、プロペラ１を前部駆動装置１１で回転させ、ハブ渦の影響がなく且つ前部駆動装置１１の影響による非一様流が流入するときの性能Ｂを、ダミーシャフト１６の排除体積の影響を抑えた状態で計測する。プロペラ１を前部駆動装置で回転させ、ハブ渦の影響が含まれ且つ前部駆動装置の影響による非一様流が流入するときの性能Ｃを計測する。性能Ｂと性能Ａの対比で求まる前部駆動装置１１による非一様流の影響Δを、性能Ｃから除去して、一様流中でハブ渦の影響が含まれるプロペラ１の単独性能を、ダミーシャフト１６の排除体積の影響を低減させた状態で測定する。
【解決手段】 プロペラ１をハブ２の後部に接続した後部駆動シャフトで回転させ、一様流中でハブ渦の影響がないときの性能Ａを計測する。前端側よりハブ同径部１７と細径部１８を備えたダミーシャフト１６をハブ２の後部に接続した状態で、プロペラ１を前部駆動装置１１で回転させ、ハブ渦の影響がなく且つ前部駆動装置１１の影響による非一様流が流入するときの性能Ｂを、ダミーシャフト１６の排除体積の影響を抑えた状態で計測する。プロペラ１を前部駆動装置で回転させ、ハブ渦の影響が含まれ且つ前部駆動装置の影響による非一様流が流入するときの性能Ｃを計測する。性能Ｂと性能Ａの対比で求まる前部駆動装置１１による非一様流の影響Δを、性能Ｃから除去して、一様流中でハブ渦の影響が含まれるプロペラ１の単独性能を、ダミーシャフト１６の排除体積の影響を低減させた状態で測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用のプロペラの単独での性能をハブ渦の影響を含めて測定するために用いるプロペラの単独性能測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロペラの単独性能を測定することは、実船の軸馬力の推定に不可欠なものとなっている。
【０００３】
プロペラの性能を測定するための手法としては、一様流中でプロペラが作動した際に入力した回転トルクに対して発生したスラスト（推力）の割合で評価する手法が広く一般的に採られている。したがって、プロペラの単独性能を測定するためには、プロペラを回転駆動させ、プロペラに入力する回転トルク及びプロペラが発生するスラストを計測する装置であるプロペラ動力計が必要となる。
【０００４】
従来提案されているプロペラ動力計は、一様流中でプロペラを作動させるために、図６にその一例の概略を示す如く、プロペラ１のハブ２の後部に、駆動シャフト３の前端を接続して、該駆動シャフト３により上記プロペラ１を後方から回転駆動させることで、プロペラ１に前方より乱れのない一様流が流入するようにした構成のものが採られていた（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１７９４９号公報 （図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、通常、船舶の船尾でプロペラが作動すると、プロペラ後流に渦ができ、この渦が回転中心となる上記プロペラのハブの後方に集中することでハブ渦が発生し、該ハブ渦がプロペラシャフト後端側のプロペラのハブの後端面の中心部より剥離することによって該ハブの後ろ側の圧力が低下し、この圧力低下により抵抗が生じるため、プロペラのスラストやトルクに影響が生じる。
【０００７】
しかし、上記図６に示した従来のプロペラ動力計では、プロペラ１のハブ２の後部に駆動シャフト３が取り付けられているため、ハブ２の後方に上記したようなハブ渦が生じることはなく、そのため、ハブ渦の影響が含まれないプロペラ性能が求まるに過ぎない。
【０００８】
したがって、上記図６に示した従来のプロペラ動力計を用いて測定したプロペラ性能に基づいて、船尾に装着されるプロペラの性能を評価しても、ハブ渦の影響が含まれていないプロペラ性能の測定結果により、実際にはハブ渦が生じるプロペラの性能を評価（推定）するということになるため、誤差を含んだ評価になり、よって、実船の軸馬力の推定精度が悪化するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、船舶用のプロペラの単独性能を、ハブ渦の影響を含めて精度よく測定することができ、よって、実船の軸馬力を高精度で推定することが可能になるプロペラの単独性能測定方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測する計測ステップと、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｂを計測する別の計測ステップと、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｃを計測する更に別の計測ステップとを備え、且つ上記別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｂと、上記計測ステップで計測したプロペラの性能Ａとの対比により、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を求めておき、その後、該求められた前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を、上記更に別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｃから除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響が除去された一様流中でのプロペラの単独性能を求めるプロペラの単独性能測定方法とする。
【００１１】
又、請求項２に対応して、プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能を計測するためのプロペラ動力計と、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計と、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための更に別のプロペラ動力計とを備えてなる構成を有するプロペラの単独性能測定装置とする。
【００１２】
更に、上記構成において、ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の長さ寸法を、少なくともプロペラのハブの直径の１．５倍以上とした構成とする。
【００１３】
更に又、上記各構成において、ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の直径を、プロペラのハブの直径の１／３以下とした構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測する計測ステップと、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｂを計測する別の計測ステップと、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｃを計測する更に別の計測ステップとを備え、且つ上記別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｂと、上記計測ステップで計測したプロペラの性能Ａとの対比により、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を求めておき、その後、該求められた前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を、上記更に別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｃから除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響が除去された一様流中でのプロペラの単独性能を求めるようにするプロペラの単独性能計測方法、及び、プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能を計測するためのプロペラ動力計と、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計と、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための更に別のプロペラ動力計とを備えてなる構成を有するプロペラの単独性能測定装置としてあるので、上記別の計測ステップでプロペラの性能Ｂを計測する際に用いるダミーシャフトの排除体積の影響を最小限に抑えた状態で、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれる条件下でのプロペラの単独性能を測定することができる。よって、実船の軸馬力をより精度よく推定することが可能になる。
（２）更に、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれる条件下でのダミーシャフトの排除体積の影響を最小限に抑えたプロペラの単独性能の測定結果を、上記計測ステップで計測した一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａと比較することで、ハブ渦の影響量を定量的に評価することが可能になる。
（３）ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の長さ寸法を、少なくともプロペラのハブの直径の１．５倍以上とした構成とすることにより、ダミーシャフトの長手方向においてプロペラ後方の流場に影響を及ぼす部分の排除体積のみを効果的に低減させることができる。
（４）ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の直径を、プロペラのハブの直径の１／３以下とした構成とすることにより、細径部における排除体積を、ハブと同様の直径寸法を備えた円柱（シャフト）の排除体積に比して、少なくとも約一桁低減させることができる。よって、プロペラ後方の流場に影響を及ぼすダミーシャフトの排除体積を効果的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置の実施の一形態として、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件の下での上記プロペラの性能を計測する計測ステップで用いるプロペラ動力計を示す概略側面図である。
【図２】本発明の方法において、ハブ渦の影響が含まれず、且つプロペラに流入する水の流れが前部駆動装置の影響により一様流ではない条件の下での上記プロペラの性能を、ダミーシャフトの排除体積による影響を低減させた状態で計測する計測ステップで用いるプロペラ動力計を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）はダミーシャフトの部分を拡大して示す側面図である。
【図３】本発明の方法において、ハブ渦の影響を含み、且つプロペラに流入する水の流れが前部駆動装置の影響により一様流ではない条件の下での上記プロペラの性能を計測する計測ステップで用いるプロペラ動力計を示す概略側面図である。
【図４】プロペラ後方の流場計測結果として、プロペラ回転方向流速成分を除いた軸方向及び径方向流速のベクトル図である。
【図５】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）はプロペラのハブを本来の長さよりも短くする場合におけるダミーシャフトの変形例を示す概略側面図、（ロ）は比較としてプロペラのハブの長さが本来の寸法の場合におけるダミーシャフトを示す概略側面図である。
【図６】従来提案されているプロペラ動力計の一例の概略を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１乃至図４は本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００１８】
すなわち、図１は、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラ１の性能Ａを計測するためのプロペラ動力計４ａを示すもので、水槽５の上部に配置されたレール等のガイド６に沿って図示しない駆動装置により走行可能な台車７と、該台車７の下面に吊下部材９を介して取り付けられた後部駆動装置８と、後部駆動装置８より前方に延びる後部駆動シャフト１０とを備えて、該後部駆動シャフト１０の前端にプロペラ１のハブ２の後部を取り付ける。
【００１９】
更に、上記後部駆動装置８を、上記吊下部材９の下端に取り付けたケース８ａ内に、上記後部駆動シャフト１０を回転駆動するための図示しないモータと、上記後部駆動シャフト１０に作用するスラスト（推力）及びトルクを個別に検出するためのロードセル等の図示しないセンサを設けてなる構成とする。
【００２０】
したがって、図１に示した構成としてあるプロペラ動力計４ａによれば、プロペラ１を回転駆動しても、該プロペラ１のハブ２の後部に後部駆動シャフト１０が取り付けられているため、ハブ渦は生じない。よって、上記プロペラ動力計４ａにて、台車７のガイド６に沿う走行により上記後部駆動装置８を水槽５内で所定速度で前進させると共に、該後部駆動装置８により後部駆動シャフト１０と一体に上記プロペラ１を所定の回転数で回転駆動させ、この際、上記プロペラ１より後部駆動シャフト１０に作用するスラスト及びトルクの上記図示しない各センサによる検出結果を基に、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件の下での上記プロペラ１の性能Ａを計測することができるようにしてある。
【００２１】
図２（イ）（ロ）は、ハブ渦の影響が含まれず、且つプロペラ１の前方に設ける前部駆動装置１１の影響を受けて一様流ではなくなる水の流れがプロペラ１に流入するようになる場合における該プロペラ１の性能Ｂを計測するためのプロペラ動力計４ｂを示すもので、水槽５の上部に配置されたレール等のガイド６に沿って図示しない駆動装置により走行可能な台車７と、該台車７の前部下面に前部吊下部材１２を介して取り付けられた前部駆動装置１１と、該前部駆動装置１１から後方に延びる前部駆動シャフト１３と、上記台車７の後部下面に後部吊下部材１４を介して取り付けられた後部支持部材１５と、該後部支持部材１５から前方に上記前部駆動シャフト１３と同軸となるように延びるダミーシャフト１６とを備えて、上記前部駆動シャフト１３の後端にプロペラ１のハブ２の前部を取り付けると共に、該ハブ２の後部に上記ダミーシャフト１６の前端を接続する。
【００２２】
更に、上記前部駆動装置１１を、上記前部吊下部材１２の下端に取り付けた前部ケース１１ａ内に、上記前部駆動シャフト１３を回転駆動するための図示しないモータと、上記前部駆動シャフト１３に作用するスラスト（推力）及びトルクを個別に検出するためのロードセル等の図示しないセンサを設けてなる構成とする。
【００２３】
更に又、上記ダミーシャフト１６を、前端部に上記ハブ２と同径の短い円柱形状としてあるハブ同径部１７を備え、且つ該ハブ同径部１７の後側にハブ２の径よりも細い径寸法の細径部１８を備えてなる構成とする。
【００２４】
詳述すると、上記ダミーシャフト１６の細径部１８は、該細径部１８の部分における排除体積が十分に小さくなるように、強度が保てる範囲内で断面積をできるだけ小さく設定するようにしてある。たとえば、上記細径部１８の直径を、上記プロペラ１のハブ２の直径Ｄｂの１／３に設定することで、断面積を、上記ハブ２の断面積に比して約一桁小さく設定（（１／３）２倍に設定）できるようにし、これにより、該細径部１８における排除体積を、ハブ２と同様の直径寸法とした場合の円柱（シャフト）の排除体積に比して、約一桁低減させることができるようにしてある。
【００２５】
更に、上記ダミーシャフト１６における細径部１８の長さ寸法は、少なくとも上記プロペラ１のハブ２の直径Ｄｂの１．５倍（１．５Ｄｂ）以上に設定するようにしてある。なお、上記細径部１８の長さ寸法を少なくとも１．５Ｄｂ以上に設定したのは、以下の理由による。
【００２６】
すなわち、図４にプロペラ後方の流場計測結果として、プロペラ回転方向成分を除いた軸方向及び径方向流速のベクトル図を示す。横軸ｘ／Ｄはプロペラ１のジェネレーターラインを原点とするプロペラ直径Ｄｐに対する軸方向位置であり、縦軸ｒ／Ｒはプロペラ１の半径に対する径方向位置である。又、図４中の一点鎖線は、プロペラ１とそのハブ２を示しており、ハブ２の直径は０．２４Ｄｐ、該ハブ２の後端位置はプロペラ１のジェネレーターラインより０．２６Ｄｐ後方となる位置に設定してある。
【００２７】
上記図４の軸方向及び径方向流速のベクトル図から明らかなように、０．３８ｘ／Ｄの位置では、径方向の内側へ巻き込む方向のベクトルが見られるが、０．６６ｘ／Ｄの位置より後方では、内側へ巻き込む方向のベクトルは見られず、後方へほぼ真っ直ぐな流れとなっている。このことから、プロペラ後方の流場がハブ２の後側に接続してあるダミーシャフト１６に影響する範囲は、０．６６ｘ／Ｄ以下であると考えられる。この０．６６ｘ／Ｄの位置は、ハブ２の後端位置（プロペラ１のジェネレーターラインより０．２６Ｄｐ後方位置）より１．６７Ｄｂ（≒（０．６６−０．２６）／０．２４）に相当する距離後方へ離れた位置である。
【００２８】
以上の点に鑑みて、本発明では、上記ダミーシャフト１６における細径部１８の長さ寸法を、少なくとも１．５Ｄｂ以上に設定することで、該ダミーシャフト１６の長手方向において、上記プロペラ後方の流場に影響を及ぼす部分の排除体積を低減させることができるようにしてある。
【００２９】
なお、上記ダミーシャフト１６におけるハブ同径部１７と、細径部１８の前端部とを繋ぐ個所は、後方へ向けて縮径するテーパ形状とし、又、上記細径部１８の後端部と、ダミーシャフト１６の後端寄りの部分とを繋ぐ個所は、後方へ向けて緩い角度で拡径するテーパ形状とすることで、強度を高めると共に、プロペラ後方の流場における上記ダミーシャフト１６の周りの水の流れを円滑なものとすることができるようにしてある。
【００３０】
したがって、図２（イ）（ロ）に示した構成としてあるプロペラ動力計４ｂによれば、プロペラ１を回転駆動しても、該プロペラ１のハブ２の後部にダミーシャフト１６が接続されているため、ハブ渦は生じない。よって、上記プロペラ動力計４ｂにて、上記台車７のガイド６に沿う走行により上記前部駆動装置１１を水槽５内で所定速度で前進させると共に、該前部駆動装置１１により前部駆動シャフト１３と一体に上記プロペラ１を所定の回転数で回転駆動させ、この際、上記プロペラ１より前部駆動シャフト１３に作用するスラスト及びトルクの上記図示しない各センサによる検出結果を基に、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラ１の前方に上記前部駆動装置１１が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１１の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｂを、ダミーシャフト１６の排除体積による影響を低減させた状態で計測することができるようにしてある。
【００３１】
図３は、プロペラ１の前方に設ける前部駆動装置１９の影響を受けて一様流ではなくなる水の流れがプロペラ１に流入し、且つハブ渦２０の影響が含まれる場合における該プロペラ１の性能Ｃを計測するためのプロペラ動力計４ｃを示すもので、水槽５の上部に配置されたレール等のガイド６に沿って図示しない駆動装置により走行可能な台車７と、該台車７の下面に吊下部材２１を介して取り付けられた前部駆動装置１９と、該前部駆動装置１９から後方に延びる前部駆動シャフト２２とを備えて、該前部駆動シャフト２２の後端にプロペラ１のハブ２の前部を取り付ける。
【００３２】
更に、上記前部駆動装置１９を、上記吊下部材２１の下端に取り付けたケース１９ａ内に、上記前部駆動シャフト２２を回転駆動するための図示しないモータと、上記前部駆動シャフト２２に作用するスラスト（推力）及びトルクを個別に検出するためのロードセル等の図示しないセンサを設けてなる構成とする。
【００３３】
なお、上記前部駆動装置１９は、図２（イ）（ロ）に示したプロペラ動力計４ｂの前部駆動装置１１と同様の形状としてあるものとする。
【００３４】
したがって、図３に示した構成としてあるプロペラ動力計４ｃによれば、プロペラ１を回転駆動すると、該プロペラ１のハブ２の後部は、シャフトが取り付けられておらず露出されているため、実機（実船）と同様に、ハブ２の後方にハブ渦２０が生じるようになる。よって、上記プロペラ動力計４ｃにて、上記台車７のガイド６に沿う走行により上記前部駆動装置１９を水槽５内で所定速度で前進させると共に、該前部駆動装置１９により前部駆動シャフト２２と一体に上記プロペラ１を所定の回転数で回転駆動させ、この際、上記プロペラ１より前部駆動シャフト２２に作用するスラスト及びトルクの上記図示しない各センサによる検出結果を基に、プロペラ１のハブ２の後端面の中心部より剥離するハブ渦２０の影響を含み、且つ上記プロペラ１の前方に上記前部駆動装置１９が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１９の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｃを計測することができるようにしてある。
【００３５】
以上の構成としてある各プロペラ動力計４ａ，４ｂ，４ｃを用いて本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置を実施する場合は、先ず、図１に示したプロペラ動力計４ａを用いて、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件の下でのプロペラ１の性能Ａを計測する計測ステップを行う。
【００３６】
又、図２（イ）（ロ）に示したプロペラ動力計４ｂを用いて、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラ１の前方に前部駆動装置１１が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１１の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｂを、ダミーシャフト１６の排除体積による影響を低減させた状態で計測する計測ステップを別途行う。
【００３７】
そして、少なくとも、上記した各計測ステップによりプロペラ１の性能Ａと性能Ｂの計測が行われた後、上記プロペラ１の性能Ｂと性能Ａとを対比する（差を求める）ことで、上記前部駆動装置１１の存在によりプロペラ１に流入する水の速度が一様流ではなく該前部駆動装置１１の前進速度よりも遅くなることに伴うプロペラ性能に対する影響Δを求める。
【００３８】
更に、図３に示したプロペラ動力計４ｃを用いて、ハブ渦２０の影響を含み、且つ上記プロペラ１の前方に上記前部駆動装置１９が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１９の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｃを計測する計測ステップを別途行う。
【００３９】
その後、上記プロペラ１の性能Ｃより、上記影響Δを除去する、すなわち、上記性能Ｃから、前部駆動装置１９の存在によりプロペラ１に流入する水の速度が一様流ではなく該前部駆動装置１９の前進速度よりも遅くなることに伴うプロペラ性能に対する影響Δを除去する。これにより、プロペラ１の前方に前部駆動装置１９が存在することに起因してプロペラ１に流入する水の速度が一様流ではなく該前部駆動装置１９の前進速度よりも遅くなることに伴うプロペラ性能に対する影響Δが相殺されるため、一様流中で且つハブ渦２０の影響が含まれる条件下でのプロペラ１の単独性能が求められるようになる。
【００４０】
しかも、上記プロペラ１の単独性能の導出に用いた性能Ｂについては、前記したように、ダミーシャフト１６の排除体積による影響が低減されたものとなっているため、最終的に求められるプロペラ１の単独性能の測定結果においても、上記ダミーシャフト１６の排除体積による影響による誤差が低減されるようになる。
【００４１】
このように、本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置によれば、図２（イ）（ロ）のプロペラ動力計４ｂで用いるダミーシャフト１６の排除体積の影響を最小限に抑えた状態で、一様流中で且つハブ渦２０の影響が含まれる条件下でのプロペラ１の単独性能を測定することができる。
【００４２】
よって、実船の軸馬力をより精度よく推定することが可能になる。
【００４３】
更に、上記のようにして求めた、一様流中で且つハブ渦２０の影響が含まれる条件下でのダミーシャフト１６の排除体積の影響を最小限に抑えたプロペラ１の単独性能の測定結果を、図１のプロペラ動力計４ａで計測したプロペラ１の性能Ａ、すなわち、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件下でのプロペラ性能と比較することで、ハブ渦２０の影響量を定量的に評価することも可能になる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図２（イ）（ロ）に示したプロペラ動力計４ｂのダミーシャフト１６は、たとえば、図５（イ）に示すように、プロペラ１の単独性能の測定の際に用いるプロペラ１側のハブ２の長さ寸法が、図５（ロ）に比較として示す如き実際のプロペラ１のハブ２に対応する本来の長さ寸法よりも短く設定してある場合は、該ダミーシャフト１６における前端部のハブ同径部１７の長さ寸法を長く設定することで、該ハブ同径部１７の後端位置が、本来の長さ寸法のハブ２（図５（ロ）参照）に取り付けるダミーシャフト１６のハブ同径部１７の後端位置に揃うようにしてもよい。
【００４５】
更に、上記ダミーシャフト１６におけるハブ同径部１７の後端位置、すなわち、細径部１８の前端位置は、本来のプロペラ１のハブ２の後端位置近傍に設定できるが、ハブ渦の影響がプロペラ１に到達し得る範囲で前後方向に位置を多少ずらすようにしてもよい。
【００４６】
上記ダミーシャフト１６の細径部１８の径寸法は、排除体積を低減させるためには強度が保てる範囲で出来るだけ細く設定することが望ましく、排除体積を約一桁低減させる観点からすると径寸法を１／３Ｄｂ以下に設定することが好ましい。なお、該ダミーシャフト１６に必要とされる強度と、ダミーシャフト１６の材質、形状、プロペラ後方の流場の影響等を考慮して径寸法を１／３Ｄｂより大きく設定してもよい。
【００４７】
各プロペラ動力計４ａ，４ｂ，４ｃの各駆動装置８，１１，１９をガイド６に沿う台車７の走行により水槽５内で移動させることに代えて、回流水槽等の一様流を形成可能な施設にて、上記プロペラ動力計４ａ，４ｂ，４ｃにおける各駆動装置８，１１，１９を、移動させることなく一様流中に配置させた状態で、プロペラ１の性能Ａ、性能Ｂ、性能Ｃの計測をそれぞれ行うようにしてもよい。
【００４８】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１ プロペラ
２ ハブ
８ 後部駆動装置
１０ 後部駆動シャフト
１１ 前部駆動装置
１３ 前部駆動シャフト
１６ ダミーシャフト
１７ ハブ同径部
１８ 細径部
１９ 前部駆動装置
２０ ハブ渦
２２ 前部駆動シャフト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用のプロペラの単独での性能をハブ渦の影響を含めて測定するために用いるプロペラの単独性能測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロペラの単独性能を測定することは、実船の軸馬力の推定に不可欠なものとなっている。
【０００３】
プロペラの性能を測定するための手法としては、一様流中でプロペラが作動した際に入力した回転トルクに対して発生したスラスト（推力）の割合で評価する手法が広く一般的に採られている。したがって、プロペラの単独性能を測定するためには、プロペラを回転駆動させ、プロペラに入力する回転トルク及びプロペラが発生するスラストを計測する装置であるプロペラ動力計が必要となる。
【０００４】
従来提案されているプロペラ動力計は、一様流中でプロペラを作動させるために、図６にその一例の概略を示す如く、プロペラ１のハブ２の後部に、駆動シャフト３の前端を接続して、該駆動シャフト３により上記プロペラ１を後方から回転駆動させることで、プロペラ１に前方より乱れのない一様流が流入するようにした構成のものが採られていた（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１７９４９号公報 （図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、通常、船舶の船尾でプロペラが作動すると、プロペラ後流に渦ができ、この渦が回転中心となる上記プロペラのハブの後方に集中することでハブ渦が発生し、該ハブ渦がプロペラシャフト後端側のプロペラのハブの後端面の中心部より剥離することによって該ハブの後ろ側の圧力が低下し、この圧力低下により抵抗が生じるため、プロペラのスラストやトルクに影響が生じる。
【０００７】
しかし、上記図６に示した従来のプロペラ動力計では、プロペラ１のハブ２の後部に駆動シャフト３が取り付けられているため、ハブ２の後方に上記したようなハブ渦が生じることはなく、そのため、ハブ渦の影響が含まれないプロペラ性能が求まるに過ぎない。
【０００８】
したがって、上記図６に示した従来のプロペラ動力計を用いて測定したプロペラ性能に基づいて、船尾に装着されるプロペラの性能を評価しても、ハブ渦の影響が含まれていないプロペラ性能の測定結果により、実際にはハブ渦が生じるプロペラの性能を評価（推定）するということになるため、誤差を含んだ評価になり、よって、実船の軸馬力の推定精度が悪化するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、船舶用のプロペラの単独性能を、ハブ渦の影響を含めて精度よく測定することができ、よって、実船の軸馬力を高精度で推定することが可能になるプロペラの単独性能測定方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測する計測ステップと、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｂを計測する別の計測ステップと、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｃを計測する更に別の計測ステップとを備え、且つ上記別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｂと、上記計測ステップで計測したプロペラの性能Ａとの対比により、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を求めておき、その後、該求められた前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を、上記更に別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｃから除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響が除去された一様流中でのプロペラの単独性能を求めるプロペラの単独性能測定方法とする。
【００１１】
又、請求項２に対応して、プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能を計測するためのプロペラ動力計と、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計と、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための更に別のプロペラ動力計とを備えてなる構成を有するプロペラの単独性能測定装置とする。
【００１２】
更に、上記構成において、ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の長さ寸法を、少なくともプロペラのハブの直径の１．５倍以上とした構成とする。
【００１３】
更に又、上記各構成において、ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の直径を、プロペラのハブの直径の１／３以下とした構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測する計測ステップと、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｂを計測する別の計測ステップと、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｃを計測する更に別の計測ステップとを備え、且つ上記別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｂと、上記計測ステップで計測したプロペラの性能Ａとの対比により、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を求めておき、その後、該求められた前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を、上記更に別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｃから除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響が除去された一様流中でのプロペラの単独性能を求めるようにするプロペラの単独性能計測方法、及び、プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能を計測するためのプロペラ動力計と、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計と、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための更に別のプロペラ動力計とを備えてなる構成を有するプロペラの単独性能測定装置としてあるので、上記別の計測ステップでプロペラの性能Ｂを計測する際に用いるダミーシャフトの排除体積の影響を最小限に抑えた状態で、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれる条件下でのプロペラの単独性能を測定することができる。よって、実船の軸馬力をより精度よく推定することが可能になる。
（２）更に、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれる条件下でのダミーシャフトの排除体積の影響を最小限に抑えたプロペラの単独性能の測定結果を、上記計測ステップで計測した一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａと比較することで、ハブ渦の影響量を定量的に評価することが可能になる。
（３）ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の長さ寸法を、少なくともプロペラのハブの直径の１．５倍以上とした構成とすることにより、ダミーシャフトの長手方向においてプロペラ後方の流場に影響を及ぼす部分の排除体積のみを効果的に低減させることができる。
（４）ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の直径を、プロペラのハブの直径の１／３以下とした構成とすることにより、細径部における排除体積を、ハブと同様の直径寸法を備えた円柱（シャフト）の排除体積に比して、少なくとも約一桁低減させることができる。よって、プロペラ後方の流場に影響を及ぼすダミーシャフトの排除体積を効果的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置の実施の一形態として、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件の下での上記プロペラの性能を計測する計測ステップで用いるプロペラ動力計を示す概略側面図である。
【図２】本発明の方法において、ハブ渦の影響が含まれず、且つプロペラに流入する水の流れが前部駆動装置の影響により一様流ではない条件の下での上記プロペラの性能を、ダミーシャフトの排除体積による影響を低減させた状態で計測する計測ステップで用いるプロペラ動力計を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）はダミーシャフトの部分を拡大して示す側面図である。
【図３】本発明の方法において、ハブ渦の影響を含み、且つプロペラに流入する水の流れが前部駆動装置の影響により一様流ではない条件の下での上記プロペラの性能を計測する計測ステップで用いるプロペラ動力計を示す概略側面図である。
【図４】プロペラ後方の流場計測結果として、プロペラ回転方向流速成分を除いた軸方向及び径方向流速のベクトル図である。
【図５】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）はプロペラのハブを本来の長さよりも短くする場合におけるダミーシャフトの変形例を示す概略側面図、（ロ）は比較としてプロペラのハブの長さが本来の寸法の場合におけるダミーシャフトを示す概略側面図である。
【図６】従来提案されているプロペラ動力計の一例の概略を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１乃至図４は本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００１８】
すなわち、図１は、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラ１の性能Ａを計測するためのプロペラ動力計４ａを示すもので、水槽５の上部に配置されたレール等のガイド６に沿って図示しない駆動装置により走行可能な台車７と、該台車７の下面に吊下部材９を介して取り付けられた後部駆動装置８と、後部駆動装置８より前方に延びる後部駆動シャフト１０とを備えて、該後部駆動シャフト１０の前端にプロペラ１のハブ２の後部を取り付ける。
【００１９】
更に、上記後部駆動装置８を、上記吊下部材９の下端に取り付けたケース８ａ内に、上記後部駆動シャフト１０を回転駆動するための図示しないモータと、上記後部駆動シャフト１０に作用するスラスト（推力）及びトルクを個別に検出するためのロードセル等の図示しないセンサを設けてなる構成とする。
【００２０】
したがって、図１に示した構成としてあるプロペラ動力計４ａによれば、プロペラ１を回転駆動しても、該プロペラ１のハブ２の後部に後部駆動シャフト１０が取り付けられているため、ハブ渦は生じない。よって、上記プロペラ動力計４ａにて、台車７のガイド６に沿う走行により上記後部駆動装置８を水槽５内で所定速度で前進させると共に、該後部駆動装置８により後部駆動シャフト１０と一体に上記プロペラ１を所定の回転数で回転駆動させ、この際、上記プロペラ１より後部駆動シャフト１０に作用するスラスト及びトルクの上記図示しない各センサによる検出結果を基に、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件の下での上記プロペラ１の性能Ａを計測することができるようにしてある。
【００２１】
図２（イ）（ロ）は、ハブ渦の影響が含まれず、且つプロペラ１の前方に設ける前部駆動装置１１の影響を受けて一様流ではなくなる水の流れがプロペラ１に流入するようになる場合における該プロペラ１の性能Ｂを計測するためのプロペラ動力計４ｂを示すもので、水槽５の上部に配置されたレール等のガイド６に沿って図示しない駆動装置により走行可能な台車７と、該台車７の前部下面に前部吊下部材１２を介して取り付けられた前部駆動装置１１と、該前部駆動装置１１から後方に延びる前部駆動シャフト１３と、上記台車７の後部下面に後部吊下部材１４を介して取り付けられた後部支持部材１５と、該後部支持部材１５から前方に上記前部駆動シャフト１３と同軸となるように延びるダミーシャフト１６とを備えて、上記前部駆動シャフト１３の後端にプロペラ１のハブ２の前部を取り付けると共に、該ハブ２の後部に上記ダミーシャフト１６の前端を接続する。
【００２２】
更に、上記前部駆動装置１１を、上記前部吊下部材１２の下端に取り付けた前部ケース１１ａ内に、上記前部駆動シャフト１３を回転駆動するための図示しないモータと、上記前部駆動シャフト１３に作用するスラスト（推力）及びトルクを個別に検出するためのロードセル等の図示しないセンサを設けてなる構成とする。
【００２３】
更に又、上記ダミーシャフト１６を、前端部に上記ハブ２と同径の短い円柱形状としてあるハブ同径部１７を備え、且つ該ハブ同径部１７の後側にハブ２の径よりも細い径寸法の細径部１８を備えてなる構成とする。
【００２４】
詳述すると、上記ダミーシャフト１６の細径部１８は、該細径部１８の部分における排除体積が十分に小さくなるように、強度が保てる範囲内で断面積をできるだけ小さく設定するようにしてある。たとえば、上記細径部１８の直径を、上記プロペラ１のハブ２の直径Ｄｂの１／３に設定することで、断面積を、上記ハブ２の断面積に比して約一桁小さく設定（（１／３）２倍に設定）できるようにし、これにより、該細径部１８における排除体積を、ハブ２と同様の直径寸法とした場合の円柱（シャフト）の排除体積に比して、約一桁低減させることができるようにしてある。
【００２５】
更に、上記ダミーシャフト１６における細径部１８の長さ寸法は、少なくとも上記プロペラ１のハブ２の直径Ｄｂの１．５倍（１．５Ｄｂ）以上に設定するようにしてある。なお、上記細径部１８の長さ寸法を少なくとも１．５Ｄｂ以上に設定したのは、以下の理由による。
【００２６】
すなわち、図４にプロペラ後方の流場計測結果として、プロペラ回転方向成分を除いた軸方向及び径方向流速のベクトル図を示す。横軸ｘ／Ｄはプロペラ１のジェネレーターラインを原点とするプロペラ直径Ｄｐに対する軸方向位置であり、縦軸ｒ／Ｒはプロペラ１の半径に対する径方向位置である。又、図４中の一点鎖線は、プロペラ１とそのハブ２を示しており、ハブ２の直径は０．２４Ｄｐ、該ハブ２の後端位置はプロペラ１のジェネレーターラインより０．２６Ｄｐ後方となる位置に設定してある。
【００２７】
上記図４の軸方向及び径方向流速のベクトル図から明らかなように、０．３８ｘ／Ｄの位置では、径方向の内側へ巻き込む方向のベクトルが見られるが、０．６６ｘ／Ｄの位置より後方では、内側へ巻き込む方向のベクトルは見られず、後方へほぼ真っ直ぐな流れとなっている。このことから、プロペラ後方の流場がハブ２の後側に接続してあるダミーシャフト１６に影響する範囲は、０．６６ｘ／Ｄ以下であると考えられる。この０．６６ｘ／Ｄの位置は、ハブ２の後端位置（プロペラ１のジェネレーターラインより０．２６Ｄｐ後方位置）より１．６７Ｄｂ（≒（０．６６−０．２６）／０．２４）に相当する距離後方へ離れた位置である。
【００２８】
以上の点に鑑みて、本発明では、上記ダミーシャフト１６における細径部１８の長さ寸法を、少なくとも１．５Ｄｂ以上に設定することで、該ダミーシャフト１６の長手方向において、上記プロペラ後方の流場に影響を及ぼす部分の排除体積を低減させることができるようにしてある。
【００２９】
なお、上記ダミーシャフト１６におけるハブ同径部１７と、細径部１８の前端部とを繋ぐ個所は、後方へ向けて縮径するテーパ形状とし、又、上記細径部１８の後端部と、ダミーシャフト１６の後端寄りの部分とを繋ぐ個所は、後方へ向けて緩い角度で拡径するテーパ形状とすることで、強度を高めると共に、プロペラ後方の流場における上記ダミーシャフト１６の周りの水の流れを円滑なものとすることができるようにしてある。
【００３０】
したがって、図２（イ）（ロ）に示した構成としてあるプロペラ動力計４ｂによれば、プロペラ１を回転駆動しても、該プロペラ１のハブ２の後部にダミーシャフト１６が接続されているため、ハブ渦は生じない。よって、上記プロペラ動力計４ｂにて、上記台車７のガイド６に沿う走行により上記前部駆動装置１１を水槽５内で所定速度で前進させると共に、該前部駆動装置１１により前部駆動シャフト１３と一体に上記プロペラ１を所定の回転数で回転駆動させ、この際、上記プロペラ１より前部駆動シャフト１３に作用するスラスト及びトルクの上記図示しない各センサによる検出結果を基に、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラ１の前方に上記前部駆動装置１１が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１１の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｂを、ダミーシャフト１６の排除体積による影響を低減させた状態で計測することができるようにしてある。
【００３１】
図３は、プロペラ１の前方に設ける前部駆動装置１９の影響を受けて一様流ではなくなる水の流れがプロペラ１に流入し、且つハブ渦２０の影響が含まれる場合における該プロペラ１の性能Ｃを計測するためのプロペラ動力計４ｃを示すもので、水槽５の上部に配置されたレール等のガイド６に沿って図示しない駆動装置により走行可能な台車７と、該台車７の下面に吊下部材２１を介して取り付けられた前部駆動装置１９と、該前部駆動装置１９から後方に延びる前部駆動シャフト２２とを備えて、該前部駆動シャフト２２の後端にプロペラ１のハブ２の前部を取り付ける。
【００３２】
更に、上記前部駆動装置１９を、上記吊下部材２１の下端に取り付けたケース１９ａ内に、上記前部駆動シャフト２２を回転駆動するための図示しないモータと、上記前部駆動シャフト２２に作用するスラスト（推力）及びトルクを個別に検出するためのロードセル等の図示しないセンサを設けてなる構成とする。
【００３３】
なお、上記前部駆動装置１９は、図２（イ）（ロ）に示したプロペラ動力計４ｂの前部駆動装置１１と同様の形状としてあるものとする。
【００３４】
したがって、図３に示した構成としてあるプロペラ動力計４ｃによれば、プロペラ１を回転駆動すると、該プロペラ１のハブ２の後部は、シャフトが取り付けられておらず露出されているため、実機（実船）と同様に、ハブ２の後方にハブ渦２０が生じるようになる。よって、上記プロペラ動力計４ｃにて、上記台車７のガイド６に沿う走行により上記前部駆動装置１９を水槽５内で所定速度で前進させると共に、該前部駆動装置１９により前部駆動シャフト２２と一体に上記プロペラ１を所定の回転数で回転駆動させ、この際、上記プロペラ１より前部駆動シャフト２２に作用するスラスト及びトルクの上記図示しない各センサによる検出結果を基に、プロペラ１のハブ２の後端面の中心部より剥離するハブ渦２０の影響を含み、且つ上記プロペラ１の前方に上記前部駆動装置１９が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１９の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｃを計測することができるようにしてある。
【００３５】
以上の構成としてある各プロペラ動力計４ａ，４ｂ，４ｃを用いて本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置を実施する場合は、先ず、図１に示したプロペラ動力計４ａを用いて、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件の下でのプロペラ１の性能Ａを計測する計測ステップを行う。
【００３６】
又、図２（イ）（ロ）に示したプロペラ動力計４ｂを用いて、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラ１の前方に前部駆動装置１１が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１１の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｂを、ダミーシャフト１６の排除体積による影響を低減させた状態で計測する計測ステップを別途行う。
【００３７】
そして、少なくとも、上記した各計測ステップによりプロペラ１の性能Ａと性能Ｂの計測が行われた後、上記プロペラ１の性能Ｂと性能Ａとを対比する（差を求める）ことで、上記前部駆動装置１１の存在によりプロペラ１に流入する水の速度が一様流ではなく該前部駆動装置１１の前進速度よりも遅くなることに伴うプロペラ性能に対する影響Δを求める。
【００３８】
更に、図３に示したプロペラ動力計４ｃを用いて、ハブ渦２０の影響を含み、且つ上記プロペラ１の前方に上記前部駆動装置１９が存在していることに起因して上記プロペラ１に流入する水の流れが一様流ではなく上記前部駆動装置１９の前進速度よりも遅い条件の下での上記プロペラ１の性能Ｃを計測する計測ステップを別途行う。
【００３９】
その後、上記プロペラ１の性能Ｃより、上記影響Δを除去する、すなわち、上記性能Ｃから、前部駆動装置１９の存在によりプロペラ１に流入する水の速度が一様流ではなく該前部駆動装置１９の前進速度よりも遅くなることに伴うプロペラ性能に対する影響Δを除去する。これにより、プロペラ１の前方に前部駆動装置１９が存在することに起因してプロペラ１に流入する水の速度が一様流ではなく該前部駆動装置１９の前進速度よりも遅くなることに伴うプロペラ性能に対する影響Δが相殺されるため、一様流中で且つハブ渦２０の影響が含まれる条件下でのプロペラ１の単独性能が求められるようになる。
【００４０】
しかも、上記プロペラ１の単独性能の導出に用いた性能Ｂについては、前記したように、ダミーシャフト１６の排除体積による影響が低減されたものとなっているため、最終的に求められるプロペラ１の単独性能の測定結果においても、上記ダミーシャフト１６の排除体積による影響による誤差が低減されるようになる。
【００４１】
このように、本発明のプロペラの単独性能測定方法及び装置によれば、図２（イ）（ロ）のプロペラ動力計４ｂで用いるダミーシャフト１６の排除体積の影響を最小限に抑えた状態で、一様流中で且つハブ渦２０の影響が含まれる条件下でのプロペラ１の単独性能を測定することができる。
【００４２】
よって、実船の軸馬力をより精度よく推定することが可能になる。
【００４３】
更に、上記のようにして求めた、一様流中で且つハブ渦２０の影響が含まれる条件下でのダミーシャフト１６の排除体積の影響を最小限に抑えたプロペラ１の単独性能の測定結果を、図１のプロペラ動力計４ａで計測したプロペラ１の性能Ａ、すなわち、一様流中で且つハブ渦の影響が含まれない条件下でのプロペラ性能と比較することで、ハブ渦２０の影響量を定量的に評価することも可能になる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図２（イ）（ロ）に示したプロペラ動力計４ｂのダミーシャフト１６は、たとえば、図５（イ）に示すように、プロペラ１の単独性能の測定の際に用いるプロペラ１側のハブ２の長さ寸法が、図５（ロ）に比較として示す如き実際のプロペラ１のハブ２に対応する本来の長さ寸法よりも短く設定してある場合は、該ダミーシャフト１６における前端部のハブ同径部１７の長さ寸法を長く設定することで、該ハブ同径部１７の後端位置が、本来の長さ寸法のハブ２（図５（ロ）参照）に取り付けるダミーシャフト１６のハブ同径部１７の後端位置に揃うようにしてもよい。
【００４５】
更に、上記ダミーシャフト１６におけるハブ同径部１７の後端位置、すなわち、細径部１８の前端位置は、本来のプロペラ１のハブ２の後端位置近傍に設定できるが、ハブ渦の影響がプロペラ１に到達し得る範囲で前後方向に位置を多少ずらすようにしてもよい。
【００４６】
上記ダミーシャフト１６の細径部１８の径寸法は、排除体積を低減させるためには強度が保てる範囲で出来るだけ細く設定することが望ましく、排除体積を約一桁低減させる観点からすると径寸法を１／３Ｄｂ以下に設定することが好ましい。なお、該ダミーシャフト１６に必要とされる強度と、ダミーシャフト１６の材質、形状、プロペラ後方の流場の影響等を考慮して径寸法を１／３Ｄｂより大きく設定してもよい。
【００４７】
各プロペラ動力計４ａ，４ｂ，４ｃの各駆動装置８，１１，１９をガイド６に沿う台車７の走行により水槽５内で移動させることに代えて、回流水槽等の一様流を形成可能な施設にて、上記プロペラ動力計４ａ，４ｂ，４ｃにおける各駆動装置８，１１，１９を、移動させることなく一様流中に配置させた状態で、プロペラ１の性能Ａ、性能Ｂ、性能Ｃの計測をそれぞれ行うようにしてもよい。
【００４８】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１ プロペラ
２ ハブ
８ 後部駆動装置
１０ 後部駆動シャフト
１１ 前部駆動装置
１３ 前部駆動シャフト
１６ ダミーシャフト
１７ ハブ同径部
１８ 細径部
１９ 前部駆動装置
２０ ハブ渦
２２ 前部駆動シャフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測する計測ステップと、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｂを計測する別の計測ステップと、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｃを計測する更に別の計測ステップとを備え、且つ上記別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｂと、上記計測ステップで計測したプロペラの性能Ａとの対比により、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を求めておき、その後、該求められた前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を、上記更に別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｃから除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響が除去された一様流中でのプロペラの単独性能を求めることを特徴とするプロペラの単独性能測定方法。
【請求項２】
プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能を計測するためのプロペラ動力計と、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計と、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための更に別のプロペラ動力計とを備えてなる構成を有することを特徴とするプロペラの単独性能測定装置。
【請求項３】
ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の長さ寸法を、少なくともプロペラのハブの直径の１．５倍以上とした請求項２記載のプロペラの単独性能測定装置。
【請求項４】
ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の直径を、プロペラのハブの直径の１／３以下とした請求項２又は３記載のプロペラの単独性能測定装置。
【請求項１】
プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測する計測ステップと、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｂを計測する別の計測ステップと、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能Ｃを計測する更に別の計測ステップとを備え、且つ上記別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｂと、上記計測ステップで計測したプロペラの性能Ａとの対比により、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を求めておき、その後、該求められた前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響を、上記更に別の計測ステップで計測したプロペラの性能Ｃから除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ前方に上記前部駆動装置が存在することに起因するプロペラの性能への影響が除去された一様流中でのプロペラの単独性能を求めることを特徴とするプロペラの単独性能測定方法。
【請求項２】
プロペラのハブの後部に接続した後部駆動シャフトを介してプロペラを回転させて、一様流中におけるハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能を計測するためのプロペラ動力計と、上記プロペラのハブの後部に、前端側に該ハブと同径のハブ同径部と該ハブの径よりも細い径の細径部を順に備えたダミーシャフトを取り付けた状態で、該プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれず且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計と、上記プロペラをその前方に位置する前部駆動装置に接続した前部駆動シャフトを介して回転させて、ハブ渦の影響が含まれ且つ上記プロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた後の水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための更に別のプロペラ動力計とを備えてなる構成を有することを特徴とするプロペラの単独性能測定装置。
【請求項３】
ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の長さ寸法を、少なくともプロペラのハブの直径の１．５倍以上とした請求項２記載のプロペラの単独性能測定装置。
【請求項４】
ハブ渦の影響が含まれず且つプロペラ前方の前部駆動装置の影響を受けた水が上記プロペラに流入する場合の上記プロペラの性能を計測するための別のプロペラ動力計におけるダミーシャフトの細径部の直径を、プロペラのハブの直径の１／３以下とした請求項２又は３記載のプロペラの単独性能測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４９７９１（Ｐ２０１１−１４９７９１Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７３４（Ｐ２０１０−１０７３４）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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