プロペラの単独性能測定方法
【課題】船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する。
【解決手段】プロペラ８をそのハブ９の後部に接続した後部シャフト７で回転させて、ハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ａを計測し、プロペラ８のハブ９の後部にダミーシャフト１５を取り付け、プロペラ８を前部駆動装置１０により回転させて、ハブ渦Ｈの影響が含まれず、且つプロペラ８に流入する水が前部駆動装置１０を通過する速度Ｖａよりも遅く一様流ではない場合のプロペラ８の性能Ｂを計測し、性能Ｂと性能Ａとを対比することで、プロペラ８に流入する水の速度が前部駆動装置１０を通過する速度Ｖａよりも遅くなる影響Δを求めておき、プロペラ８を前部駆動装置１６により回転させて、プロペラ８の性能Ｃを計測し、性能Ｃから影響Δを除去して、ハブ渦Ｈの影響を含めた一様流中のプロペラ８単独での性能を求める。
【解決手段】プロペラ８をそのハブ９の後部に接続した後部シャフト７で回転させて、ハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ａを計測し、プロペラ８のハブ９の後部にダミーシャフト１５を取り付け、プロペラ８を前部駆動装置１０により回転させて、ハブ渦Ｈの影響が含まれず、且つプロペラ８に流入する水が前部駆動装置１０を通過する速度Ｖａよりも遅く一様流ではない場合のプロペラ８の性能Ｂを計測し、性能Ｂと性能Ａとを対比することで、プロペラ８に流入する水の速度が前部駆動装置１０を通過する速度Ｖａよりも遅くなる影響Δを求めておき、プロペラ８を前部駆動装置１６により回転させて、プロペラ８の性能Ｃを計測し、性能Ｃから影響Δを除去して、ハブ渦Ｈの影響を含めた一様流中のプロペラ８単独での性能を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法に関する。
【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である。
【０００３】
プロペラの性能は、一様流中でプロペラを作動させた際に、入力した回転トルクに対して発生した推力（スラスト）の割合で評価する。従って、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トルク及びプロペラが発生した推力を計測する装置（プロペラ動力計）が必要である。
【０００４】
従来のプロペラ動力計は、一様流中でプロペラを作動させるため、図１（ａ）に示すように、プロペラ８のハブ９の後部に駆動シャフト７を接続した構造となっていた（特許文献１の図３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、通常、船尾に取り付けられたプロペラが作動する際には、プロペラのハブの後方にハブ渦Ｈ（図１（ｃ）参照）と呼ばれる渦流が発生し、ハブの後方が負圧状態となる。このハブ渦Ｈは、推力やトルクに影響を与える。
【０００７】
他方、上述した図１（ａ）に示す従来のプロペラ動力計では、プロペラ８のハブ９の後部に駆動シャフト７が取り付けられているため、ハブ９の後方にハブ渦Ｈが生じることはなく、ハブ渦Ｈ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】
よって、このプロペラ性能に基づき、船尾に装着したプロペラの性能を評価すると、ハブ渦Ｈの影響が含まれていないプロペラ性能に基づき、ハブ渦が生じるプロペラの性能を評価（推定）することになるので、誤差を含んだ評価となり、実船の軸馬力の推定精度が悪化するという問題があった。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、プロペラをそのハブの後部に接続した後部シャフトで回転させて、ハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測し、上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記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Ｂを計測し、該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより、上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響Δを求めておき、上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記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を計測し、該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響を除去した一様流中のプロペラ単独の性能を求めるようにしたものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、プロペラのハブの後部に後部シャフトを取り付け、該後部シャフトをその後方に配設された後部駆動装置により回転させると共に該後部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれない上記プロペラの性能Ａを計測し、上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより上記プロペラに流入する水が一様流ではなく上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｂを計測し、該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響Δを求めておき、上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｃを計測し、該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つプロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことによりプロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響を除去した一様流中のプロペラ単独での性能を求めるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るプロペラの単独性能測定方法によれば、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、一様流におけるハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラの性能Ａを測定する装置（プロペラ動力計）である。
【００１５】
このプロペラ動力計１ａは、水槽２の上部に配置されレール等のガイド３に沿って走行する台車４と、台車４の下面に吊下部材５を介して取り付けられた後部駆動装置６と、後部駆動装置６から前方に延出された後部シャフト７とを備え、後部シャフト７の前端にプロペラ８のハブ９の後部が取り付けられる。
【００１６】
この構成によれば、プロペラ８のハブ９の後部に後部シャフト７が取り付けられているため、ハブ渦Ｈは生じない。
【００１７】
台車４は、図示しない駆動装置によって走行され、その走行速度Ｖｐを可変に制御できるようになっている。後部駆動装置６は、吊下部材５の下端に取り付けられたケース６ａと、ケース６ａ内に貫通された後部シャフト７を回転駆動するモータとを有し、後部シャフト７の回転数（回転速度）Ｎを可変に制御できるようになっている。ケース６ａ内には、後部シャフト７の推力Ｔを検出するセンサ（ロードセル等）とトルクＱを検出するセンサ（ロードセル等）とが設けられている。
【００１８】
台車４を速度Ｖｐで走行させると、プロペラ８にはＶｐの一様流が流れることになる。ここで、プロペラ８を回転数Ｎで回転させ、後部シャフト７にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、一様流におけるハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ａを測定する。すなわち、台車４の速度Ｖｐ、プロペラ８の回転数Ｎを変化させ、変化させた都度、後部シャフト７にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、図２（ａ）に破線で示すプロペラ性能Ａの曲線を得る。
【００１９】
図２（ａ）の横軸は、速度Ｖｐをプロペラ８の回転数Ｎと直径Ｄで除して無次元化した前進係数Ｊ＝Ｖｐ／（ＮＤ）であり、縦軸は、推力Ｔを水の密度ρとプロペラ８の回転数Ｎの二乗と直径Ｄの四乗で除して無次元化した推力係数ＫT＝Ｔ／（ρＮ2Ｄ4）である。
【００２０】
図２の破線は、一様流におけるハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ａを表す。
【００２１】
図１（ｂ）は、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されていることにより、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない場合の、ハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ｂを測定する装置（プロペラ動力計１ｂ）である。
【００２２】
このプロペラ動力計１ｂは、水槽２の上部に配置されレール等のガイド３に沿って走行する台車４と、台車４の前部下面に前部吊下部材１１を介して取り付けられた前部駆動装置１０と、前部駆動装置１０から後方に延出された前部シャフト１２と、台車４の後部下面に後部吊下部材１３を介して取り付けられた後部支持部材１４と、後部支持部材１４から前方に前部シャフト１２と同軸となるように延出されたダミーシャフト１５とを備え、前部シャフト１２の後端にプロペラ８のハブ９の前部が取り付けられ、そのハブ９の後部にダミーシャフト１５の前端が接続される。なお、ダミーシャフト１５、後部支持部材１４及び後部吊下部材１３は、夫々、図１（ａ）の後部シャフト７、後部駆動装置６及び吊下部材５と兼用してもよい。
【００２３】
この構成によれば、プロペラ８のハブ９の後部にダミーシャフト１５が取り付けられているため、ハブ渦Ｈは生じない。また、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されているため、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない。
【００２４】
台車４は、図示しない駆動装置によって走行され、その走行速度Ｖａを可変に制御できるようになっている。前部駆動装置１０は、前部吊下部材１１の下端に取り付けられた前部ケース１０ａと、前部ケース１０ａ内に貫通された前部シャフト１２を回転駆動するモータとを有し、前部シャフト１２の回転数（回転速度）Ｎを可変に制御できるようになっている。前部ケース１０ａ内には、前部シャフト１２の推力Ｔを検出するセンサ（ロードセル等）とトルクＱを検出するセンサ（ロードセル等）とが設けられている。
【００２５】
台車４を速度Ｖａで走行させると、前部ケース１０ａにはＶａの一様流が流れ、プロペラ８には、前部ケース１０ａを通過した後の、台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない水が流入することになる。ここで、プロペラ８を回転数Ｎで回転させ、前部シャフト１２にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、ハブ渦Ｈの影響が含まれず、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｂを計測する。具体的には、台車４の速度Ｖａ、プロペラ８の回転数Ｎを変化させ、変化させた都度、前部シャフト１２にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、図２（ａ）の一点鎖線で示すプロペラ性能Ｂの曲線を得る。
【００２６】
図２（ａ）の一点鎖線は、ハブ渦Ｈの影響が含まれず、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｂを表す。
【００２７】
図１（ｃ）は、プロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されていることにより、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない場合の、ハブ渦Ｈの影響が含まれるプロペラ８の性能Ｃを測定する装置（プロペラ動力計１ｃ）である。
【００２８】
このプロペラ動力計１ｃは、水槽２の上部に配置されレール等のガイド３に沿って走行する台車４と、台車４の下面に吊下部材１７を介して取り付けられた前部駆動装置１６と、前部駆動装置１６から後方に延出された前部シャフト１８とを備え、前部シャフト１８の後端にプロペラ８のハブ９の前部が取り付けられる。なお、前部駆動装置１６、吊下部材１７及び前部シャフト１８は、夫々、図１（ｂ）の前部吊下部材１１、前部駆動装置１０及び前部シャフト１２と兼用してもよい。
【００２９】
この構成によれば、プロペラ８のハブ９の後部に一切のシャフトが取り付けられていないため、実機（実船）と同様にハブ渦Ｈが生じる。また、プロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されているため、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない。
【００３０】
台車４は、図示しない駆動装置によって走行され、その走行速度Ｖａを可変に制御できるようになっている。前部駆動装置１６は、吊下部材１７の下端に取り付けられたケース１６ａと、ケース１６ａ内に貫通された前部シャフト１８を回転駆動するモータとを有し、前部シャフト１８の回転数（回転速度）Ｎを可変に制御できるようになっている。ケース１６ａ内には、前部シャフト１８の推力Ｔを検出するセンサ（ロードセル等）とトルクＱを検出するセンサ（ロードセル等）とが設けられている。
【００３１】
台車４を速度Ｖａで走行させると、ケース１６ａにはＶａの一様流が流れ、プロペラ８には、ケース１６ａを通過した後の、台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない水が流入することになる。ここで、プロペラ８を回転数Ｎで回転させ、前部シャフト１８にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１６の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｃを計測する。すなわち、台車４の速度Ｖａ、プロペラ８の回転数Ｎを変化させ、変化させた都度、前部シャフト１８にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、図２（ｂ）の二点鎖線で示すプロペラ性能Ｃの曲線を得る。
【００３２】
図２（ｂ）の二点鎖線は、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１６の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｃを表す。
【００３３】
上述した図１（ａ）のプロペラ動力計１ａを用いたプロペラ８の性能Ａの測定、図１（ｂ）のプロペラ動力計１ｂを用いたプロペラ８の性能Ｂの測定、図１（ｃ）のプロペラ動力計１ｃを用いたプロペラ８の性能Ｃの測定は、いずれを先に行ってもよく、順番は問わない。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）において、水槽２及びガイド３は共用され、台車４及びそれに取り付けられた部材のみが取り替えられる。但し、台車４も共用してもよい。
【００３４】
少なくとも、プロペラ８の性能Ａ、性能Ｂの測定が終了したならば、図２（ａ）において、破線で示す性能Ａと一点鎖線で示す性能Ｂとを対比することで、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０を配設したことにより、プロペラ８に流入する水の速度Ｖｐが前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅くなる影響Δを求める。
【００３５】
すなわち、性能Ａ（破線）、性能Ｂ（一点鎖線）は、共にハブ渦Ｈの影響が含まれない点で同様であり、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されているか否かにより、プロペラ８に流入する水が前部駆動装置１０の前進速度Ｖａと等しいか、或いはプロペラ８に流入する水が前部駆動装置１０を通過することで一様流ではなく前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅いかの点のみが異なる。
【００３６】
このため、図２（ａ）において、推力Ｔ及び回転数Ｎが一定即ち推力係数ＫTが一定のときの、性能Ａ（破線）と性能Ｂ（一点鎖線）との差、即ち前進係数Ｊの差ΔＪを求めると、この差ΔＪが、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０を配設したことにより、プロペラ８に流入する水の速度Ｖｐが前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅くなる影響Δとなる。
【００３７】
換言すれば、図１（ａ）のプロペラ動力計１ａにて、台車４の速度を或る速度Ｖｐ、プロペラ８の回転数を或る回転数Ｎとしたときの、推力Ｔを求めておき、図１（ｂ）のプロペラ動力計１ｂにて、プロペラ８の回転数を同じ回転数Ｎとし、同じ推力Ｔが得られるように台車４の速度Ｖａを調節したとき、プロペラ８に流れ込む水の一様流換算速度速がＶｐとなると考えることで、速度Ｖａから速度Ｖｐを減じたものが、上記或る回転数Ｎ、推力Ｔにおける上記影響Δとなる。
【００３８】
図２（ａ）において、推力係数ＫTが一定のときの性能Ａ（破線）と性能Ｂ（一点鎖線）との前進係数Ｊの差ΔＪは、図２（ａ）の縦軸方向に間隔を隔てて複数求めておく。なお、本実施形態の図面では、上記差ΔＪは、２コしか表していない。
【００３９】
その後、図２（ｂ）に二点鎖線で示す性能Ｃから上記影響Δを除去する、即ち性能Ｃから上記差ΔＪを減じることで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水の速度が前部駆動装置１０の前進速度よりも遅くなる影響を考慮した一様流におけるプロペラ８の単独での性能が求まることになる。
【００４０】
詳しくは、図２（ａ）の性能Ｂの曲線の横軸の或る値Ｊ１における差ΔＪを求めておき、その或る値Ｊ１と等しい図２（ｂ）の性能Ｃの曲線の横軸の値Ｊ１から、上記差ΔＪを減じることで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能が求まる。よって、図２（ｂ）にて、性能Ｃの曲線上における或る値Ｊ１を横軸に沿って振って夫々差ΔＪを減じることで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能曲線（実線）が求まる。
【００４１】
本実施形態によれば、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水の速度が前部駆動装置１０の前進速度よりも遅くなる影響を考慮した一様流におけるプロペラ８の単独での性能が求まるので、実船の軸馬力の推定精度が向上する。
【００４２】
また、こうして求めたハブ渦Ｈの影響が含まれ且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能と、図１（ａ）のプロペラ動力計１ａにより求めた性能Ａ（ハブ渦Ｈの影響が含まれず且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能）とを対比することで、ハブ渦Ｈの影響量を定量的に評価することが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。例えば、回流水槽、キャビテーションタンク、若しくはこれらに類似する施設を用い、駆動装置を前進させずに一様流中でプロペラ単独性能試験を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロペラの単独性能測定方法に用いられるプロペラ動力計の説明図であり、（ａ）はハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを測定するためのもの、（ｂ）はハブ渦の影響が含まれず、且つプロペラの前方に前部駆動装置が配設されたことによりプロペラに流入する水が一様流ではなく前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合のプロペラの性能Ｂを測定するためのもの、（ｃ）はハブ渦の影響が含まれ、且つプロペラに流入する水の速度が前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合のプロペラの性能Ｃを測定するためのものを示す。
【図２】プロペラの性能曲線を表す説明図であり、（ａ）は性能Ａ、性能Ｂを表し、（ｂ）は性能Ｃ、プロペラ単独のハブ渦の影響を含めた一様流中の性能（実線）を表す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
６ 後部駆動装置
７ 後部シャフト
８ プロペラ
９ ハブ
１０ 前部駆動装置
１５ ダミーシャフト
１６ 前部駆動装置
Ｖａ 速度（前進速度）
Δ 影響
Ｔ 推力
Ｈ ハブ渦
Ａ 性能
Ｂ 性能
Ｃ 性能
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法に関する。
【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である。
【０００３】
プロペラの性能は、一様流中でプロペラを作動させた際に、入力した回転トルクに対して発生した推力（スラスト）の割合で評価する。従って、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トルク及びプロペラが発生した推力を計測する装置（プロペラ動力計）が必要である。
【０００４】
従来のプロペラ動力計は、一様流中でプロペラを作動させるため、図１（ａ）に示すように、プロペラ８のハブ９の後部に駆動シャフト７を接続した構造となっていた（特許文献１の図３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、通常、船尾に取り付けられたプロペラが作動する際には、プロペラのハブの後方にハブ渦Ｈ（図１（ｃ）参照）と呼ばれる渦流が発生し、ハブの後方が負圧状態となる。このハブ渦Ｈは、推力やトルクに影響を与える。
【０００７】
他方、上述した図１（ａ）に示す従来のプロペラ動力計では、プロペラ８のハブ９の後部に駆動シャフト７が取り付けられているため、ハブ９の後方にハブ渦Ｈが生じることはなく、ハブ渦Ｈ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】
よって、このプロペラ性能に基づき、船尾に装着したプロペラの性能を評価すると、ハブ渦Ｈの影響が含まれていないプロペラ性能に基づき、ハブ渦が生じるプロペラの性能を評価（推定）することになるので、誤差を含んだ評価となり、実船の軸馬力の推定精度が悪化するという問題があった。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、プロペラをそのハブの後部に接続した後部シャフトで回転させて、ハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測し、上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記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Ｂを計測し、該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより、上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響Δを求めておき、上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記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を計測し、該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響を除去した一様流中のプロペラ単独の性能を求めるようにしたものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、プロペラのハブの後部に後部シャフトを取り付け、該後部シャフトをその後方に配設された後部駆動装置により回転させると共に該後部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれない上記プロペラの性能Ａを計測し、上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより上記プロペラに流入する水が一様流ではなく上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｂを計測し、該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響Δを求めておき、上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｃを計測し、該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つプロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことによりプロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響を除去した一様流中のプロペラ単独での性能を求めるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るプロペラの単独性能測定方法によれば、船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、一様流におけるハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラの性能Ａを測定する装置（プロペラ動力計）である。
【００１５】
このプロペラ動力計１ａは、水槽２の上部に配置されレール等のガイド３に沿って走行する台車４と、台車４の下面に吊下部材５を介して取り付けられた後部駆動装置６と、後部駆動装置６から前方に延出された後部シャフト７とを備え、後部シャフト７の前端にプロペラ８のハブ９の後部が取り付けられる。
【００１６】
この構成によれば、プロペラ８のハブ９の後部に後部シャフト７が取り付けられているため、ハブ渦Ｈは生じない。
【００１７】
台車４は、図示しない駆動装置によって走行され、その走行速度Ｖｐを可変に制御できるようになっている。後部駆動装置６は、吊下部材５の下端に取り付けられたケース６ａと、ケース６ａ内に貫通された後部シャフト７を回転駆動するモータとを有し、後部シャフト７の回転数（回転速度）Ｎを可変に制御できるようになっている。ケース６ａ内には、後部シャフト７の推力Ｔを検出するセンサ（ロードセル等）とトルクＱを検出するセンサ（ロードセル等）とが設けられている。
【００１８】
台車４を速度Ｖｐで走行させると、プロペラ８にはＶｐの一様流が流れることになる。ここで、プロペラ８を回転数Ｎで回転させ、後部シャフト７にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、一様流におけるハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ａを測定する。すなわち、台車４の速度Ｖｐ、プロペラ８の回転数Ｎを変化させ、変化させた都度、後部シャフト７にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、図２（ａ）に破線で示すプロペラ性能Ａの曲線を得る。
【００１９】
図２（ａ）の横軸は、速度Ｖｐをプロペラ８の回転数Ｎと直径Ｄで除して無次元化した前進係数Ｊ＝Ｖｐ／（ＮＤ）であり、縦軸は、推力Ｔを水の密度ρとプロペラ８の回転数Ｎの二乗と直径Ｄの四乗で除して無次元化した推力係数ＫT＝Ｔ／（ρＮ2Ｄ4）である。
【００２０】
図２の破線は、一様流におけるハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ａを表す。
【００２１】
図１（ｂ）は、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されていることにより、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない場合の、ハブ渦Ｈの影響が含まれないプロペラ８の性能Ｂを測定する装置（プロペラ動力計１ｂ）である。
【００２２】
このプロペラ動力計１ｂは、水槽２の上部に配置されレール等のガイド３に沿って走行する台車４と、台車４の前部下面に前部吊下部材１１を介して取り付けられた前部駆動装置１０と、前部駆動装置１０から後方に延出された前部シャフト１２と、台車４の後部下面に後部吊下部材１３を介して取り付けられた後部支持部材１４と、後部支持部材１４から前方に前部シャフト１２と同軸となるように延出されたダミーシャフト１５とを備え、前部シャフト１２の後端にプロペラ８のハブ９の前部が取り付けられ、そのハブ９の後部にダミーシャフト１５の前端が接続される。なお、ダミーシャフト１５、後部支持部材１４及び後部吊下部材１３は、夫々、図１（ａ）の後部シャフト７、後部駆動装置６及び吊下部材５と兼用してもよい。
【００２３】
この構成によれば、プロペラ８のハブ９の後部にダミーシャフト１５が取り付けられているため、ハブ渦Ｈは生じない。また、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されているため、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない。
【００２４】
台車４は、図示しない駆動装置によって走行され、その走行速度Ｖａを可変に制御できるようになっている。前部駆動装置１０は、前部吊下部材１１の下端に取り付けられた前部ケース１０ａと、前部ケース１０ａ内に貫通された前部シャフト１２を回転駆動するモータとを有し、前部シャフト１２の回転数（回転速度）Ｎを可変に制御できるようになっている。前部ケース１０ａ内には、前部シャフト１２の推力Ｔを検出するセンサ（ロードセル等）とトルクＱを検出するセンサ（ロードセル等）とが設けられている。
【００２５】
台車４を速度Ｖａで走行させると、前部ケース１０ａにはＶａの一様流が流れ、プロペラ８には、前部ケース１０ａを通過した後の、台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない水が流入することになる。ここで、プロペラ８を回転数Ｎで回転させ、前部シャフト１２にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、ハブ渦Ｈの影響が含まれず、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｂを計測する。具体的には、台車４の速度Ｖａ、プロペラ８の回転数Ｎを変化させ、変化させた都度、前部シャフト１２にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、図２（ａ）の一点鎖線で示すプロペラ性能Ｂの曲線を得る。
【００２６】
図２（ａ）の一点鎖線は、ハブ渦Ｈの影響が含まれず、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｂを表す。
【００２７】
図１（ｃ）は、プロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されていることにより、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない場合の、ハブ渦Ｈの影響が含まれるプロペラ８の性能Ｃを測定する装置（プロペラ動力計１ｃ）である。
【００２８】
このプロペラ動力計１ｃは、水槽２の上部に配置されレール等のガイド３に沿って走行する台車４と、台車４の下面に吊下部材１７を介して取り付けられた前部駆動装置１６と、前部駆動装置１６から後方に延出された前部シャフト１８とを備え、前部シャフト１８の後端にプロペラ８のハブ９の前部が取り付けられる。なお、前部駆動装置１６、吊下部材１７及び前部シャフト１８は、夫々、図１（ｂ）の前部吊下部材１１、前部駆動装置１０及び前部シャフト１２と兼用してもよい。
【００２９】
この構成によれば、プロペラ８のハブ９の後部に一切のシャフトが取り付けられていないため、実機（実船）と同様にハブ渦Ｈが生じる。また、プロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されているため、プロペラ８に流入する水の速度が台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない。
【００３０】
台車４は、図示しない駆動装置によって走行され、その走行速度Ｖａを可変に制御できるようになっている。前部駆動装置１６は、吊下部材１７の下端に取り付けられたケース１６ａと、ケース１６ａ内に貫通された前部シャフト１８を回転駆動するモータとを有し、前部シャフト１８の回転数（回転速度）Ｎを可変に制御できるようになっている。ケース１６ａ内には、前部シャフト１８の推力Ｔを検出するセンサ（ロードセル等）とトルクＱを検出するセンサ（ロードセル等）とが設けられている。
【００３１】
台車４を速度Ｖａで走行させると、ケース１６ａにはＶａの一様流が流れ、プロペラ８には、ケース１６ａを通過した後の、台車４の速度Ｖａよりも小さく且つ一様流ではない水が流入することになる。ここで、プロペラ８を回転数Ｎで回転させ、前部シャフト１８にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１６の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｃを計測する。すなわち、台車４の速度Ｖａ、プロペラ８の回転数Ｎを変化させ、変化させた都度、前部シャフト１８にて推力Ｔ、トルクＱを検出することで、図２（ｂ）の二点鎖線で示すプロペラ性能Ｃの曲線を得る。
【００３２】
図２（ｂ）の二点鎖線は、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１６が配設されたことによりプロペラ８に流入する水が一様流ではなく前部駆動装置１６の前進速度Ｖａよりも遅い場合のプロペラ８の性能Ｃを表す。
【００３３】
上述した図１（ａ）のプロペラ動力計１ａを用いたプロペラ８の性能Ａの測定、図１（ｂ）のプロペラ動力計１ｂを用いたプロペラ８の性能Ｂの測定、図１（ｃ）のプロペラ動力計１ｃを用いたプロペラ８の性能Ｃの測定は、いずれを先に行ってもよく、順番は問わない。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）において、水槽２及びガイド３は共用され、台車４及びそれに取り付けられた部材のみが取り替えられる。但し、台車４も共用してもよい。
【００３４】
少なくとも、プロペラ８の性能Ａ、性能Ｂの測定が終了したならば、図２（ａ）において、破線で示す性能Ａと一点鎖線で示す性能Ｂとを対比することで、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０を配設したことにより、プロペラ８に流入する水の速度Ｖｐが前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅くなる影響Δを求める。
【００３５】
すなわち、性能Ａ（破線）、性能Ｂ（一点鎖線）は、共にハブ渦Ｈの影響が含まれない点で同様であり、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されているか否かにより、プロペラ８に流入する水が前部駆動装置１０の前進速度Ｖａと等しいか、或いはプロペラ８に流入する水が前部駆動装置１０を通過することで一様流ではなく前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅いかの点のみが異なる。
【００３６】
このため、図２（ａ）において、推力Ｔ及び回転数Ｎが一定即ち推力係数ＫTが一定のときの、性能Ａ（破線）と性能Ｂ（一点鎖線）との差、即ち前進係数Ｊの差ΔＪを求めると、この差ΔＪが、プロペラ８の前方に前部駆動装置１０を配設したことにより、プロペラ８に流入する水の速度Ｖｐが前部駆動装置１０の前進速度Ｖａよりも遅くなる影響Δとなる。
【００３７】
換言すれば、図１（ａ）のプロペラ動力計１ａにて、台車４の速度を或る速度Ｖｐ、プロペラ８の回転数を或る回転数Ｎとしたときの、推力Ｔを求めておき、図１（ｂ）のプロペラ動力計１ｂにて、プロペラ８の回転数を同じ回転数Ｎとし、同じ推力Ｔが得られるように台車４の速度Ｖａを調節したとき、プロペラ８に流れ込む水の一様流換算速度速がＶｐとなると考えることで、速度Ｖａから速度Ｖｐを減じたものが、上記或る回転数Ｎ、推力Ｔにおける上記影響Δとなる。
【００３８】
図２（ａ）において、推力係数ＫTが一定のときの性能Ａ（破線）と性能Ｂ（一点鎖線）との前進係数Ｊの差ΔＪは、図２（ａ）の縦軸方向に間隔を隔てて複数求めておく。なお、本実施形態の図面では、上記差ΔＪは、２コしか表していない。
【００３９】
その後、図２（ｂ）に二点鎖線で示す性能Ｃから上記影響Δを除去する、即ち性能Ｃから上記差ΔＪを減じることで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水の速度が前部駆動装置１０の前進速度よりも遅くなる影響を考慮した一様流におけるプロペラ８の単独での性能が求まることになる。
【００４０】
詳しくは、図２（ａ）の性能Ｂの曲線の横軸の或る値Ｊ１における差ΔＪを求めておき、その或る値Ｊ１と等しい図２（ｂ）の性能Ｃの曲線の横軸の値Ｊ１から、上記差ΔＪを減じることで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能が求まる。よって、図２（ｂ）にて、性能Ｃの曲線上における或る値Ｊ１を横軸に沿って振って夫々差ΔＪを減じることで、ハブ渦Ｈの影響が含まれ且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能曲線（実線）が求まる。
【００４１】
本実施形態によれば、ハブ渦Ｈの影響が含まれ、且つプロペラ８の前方に前部駆動装置１０が配設されたことによりプロペラ８に流入する水の速度が前部駆動装置１０の前進速度よりも遅くなる影響を考慮した一様流におけるプロペラ８の単独での性能が求まるので、実船の軸馬力の推定精度が向上する。
【００４２】
また、こうして求めたハブ渦Ｈの影響が含まれ且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能と、図１（ａ）のプロペラ動力計１ａにより求めた性能Ａ（ハブ渦Ｈの影響が含まれず且つ一様流中におけるプロペラ８の単独での性能）とを対比することで、ハブ渦Ｈの影響量を定量的に評価することが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。例えば、回流水槽、キャビテーションタンク、若しくはこれらに類似する施設を用い、駆動装置を前進させずに一様流中でプロペラ単独性能試験を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロペラの単独性能測定方法に用いられるプロペラ動力計の説明図であり、（ａ）はハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを測定するためのもの、（ｂ）はハブ渦の影響が含まれず、且つプロペラの前方に前部駆動装置が配設されたことによりプロペラに流入する水が一様流ではなく前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合のプロペラの性能Ｂを測定するためのもの、（ｃ）はハブ渦の影響が含まれ、且つプロペラに流入する水の速度が前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合のプロペラの性能Ｃを測定するためのものを示す。
【図２】プロペラの性能曲線を表す説明図であり、（ａ）は性能Ａ、性能Ｂを表し、（ｂ）は性能Ｃ、プロペラ単独のハブ渦の影響を含めた一様流中の性能（実線）を表す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
６ 後部駆動装置
７ 後部シャフト
８ プロペラ
９ ハブ
１０ 前部駆動装置
１５ ダミーシャフト
１６ 前部駆動装置
Ｖａ 速度（前進速度）
Δ 影響
Ｔ 推力
Ｈ ハブ渦
Ａ 性能
Ｂ 性能
Ｃ 性能
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、
プロペラをそのハブの後部に接続した後部シャフトで回転させて、ハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測し、
上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記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Ｂを計測し、 該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより、上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響Δを求めておき、
上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記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を計測し、
該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響を除去した一様流中のプロペラ単独の性能を求める
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】
船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、
プロペラのハブの後部に後部シャフトを取り付け、該後部シャフトをその後方に配設された後部駆動装置により回転させると共に該後部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれない上記プロペラの性能Ａを計測し、
上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより上記プロペラに流入する水が一様流ではなく上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｂを計測し、
該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響Δを求めておき、
上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｃを計測し、
該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つプロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことによりプロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響を除去した一様流中のプロペラ単独での性能を求める
ことを特徴とするプロペラの単独性能測定方法。
【請求項１】
船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、
プロペラをそのハブの後部に接続した後部シャフトで回転させて、ハブ渦の影響が含まれないプロペラの性能Ａを計測し、
上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記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Ｂを計測し、 該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより、上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響Δを求めておき、
上記プロペラをその前方に配置した前部駆動装置により回転させて、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記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を計測し、
該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水が上記前部駆動装置を通過する際の影響を除去した一様流中のプロペラ単独の性能を求める
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】
船舶用のプロペラ単独の性能をハブ渦の影響を含めて測定する方法であって、
プロペラのハブの後部に後部シャフトを取り付け、該後部シャフトをその後方に配設された後部駆動装置により回転させると共に該後部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれない上記プロペラの性能Ａを計測し、
上記プロペラのハブの後部にダミーシャフトを取り付け、上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれず、且つ上記プロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことにより上記プロペラに流入する水が一様流ではなく上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｂを計測し、
該性能Ｂと上記性能Ａとを対比することで、上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響Δを求めておき、
上記プロペラをその前方に配設された前部駆動装置により回転させると共に該前部駆動装置を前進させた状態で、上記プロペラの推力を検出することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つ上記プロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅い場合の上記プロペラの性能Ｃを計測し、
該性能Ｃから上記影響Δを除去することで、ハブ渦の影響が含まれ、且つプロペラの前方に上記前部駆動装置が配設されたことによりプロペラに流入する水の速度が上記前部駆動装置の前進速度よりも遅くなる影響を除去した一様流中のプロペラ単独での性能を求める
ことを特徴とするプロペラの単独性能測定方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−９１５２２（Ｐ２０１０−９１５２２Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６４０５１（Ｐ２００８−２６４０５１）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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