横轴旋翼以及具备横轴旋翼的舟艇的制作方法

本发明涉及横轴旋翼以及具备所述旋翼的舟艇，特别是涉及使升力型叶片的受流面大幅鼓出且使翼端向受流面方向倾斜的横轴旋翼、以及具备所述旋翼的舟艇。

背景技术：

例如专利文献1中记述了使翼端向受流方向倾斜的叶片。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-125914号

专利文献1中记载的旋翼叶片，若应用到例如船舶的推进机上，则由于是用叶片的力推出水，所以为胜过水的阻力需要大动力的转矩。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种旋翼，不是用叶片推出流体，而是通过叶片旋转，使沿叶片的周面移动的流体，利用因叶片的形状自然产生的康达效应导致的、高速流带来的水压的差，产生推进流。

本发明的具体内容如下所述。

(1)一种横轴旋翼，在升力型叶片上，受流方向的正面在弦方向为大的弧状的鼓出面，且放流方向的背面小于正面的鼓出，当横轴旋翼旋转时沿正面的弦方向从后缘部通过背面方向的、利用康达效应获得的高速流成为推进力。

(2)在所述(1)的横轴旋翼基础上，所述升力型叶片的、翼根部的放流方向的背面，在弦方向为直线状且平行旋转方向，从翼根部至最大弦长部，放流方向的背面从后缘部至前缘部、向正面方向逐渐大幅倾斜。

(3)在所述(1)或(2)的横轴旋翼基础上，所述升力型叶片从侧面看，从翼根部至翼端部、厚度逐渐减小，且正面从翼根部至翼端部、向背面方向逐渐倾斜。

(4)一种具备横轴旋翼的舟艇，将上述(1)～(3)中所述的横轴旋翼，以叶片的倾斜部的前端朝向船头方向的方式，安装在配置于舟艇上的、旋翼箱体的旋翼轴上。

按照本发明，能得到下述效果。

按照上述(1)所述的发明，由于背面平坦、正面翼断面状地鼓出，所以伴随旋转、处于旋翼轴方向的正面上产生康达效应获得的高速流，并从弦方向的后缘向背面方向通过，作为反作用、向旋翼轴方向产生推力。

伴随旋转，沿正面的流体向倾斜部方向汇聚，利用倾斜部上的正面的鼓出面上产生的康达效应，成为更高速，并向背面方向通过，作为反作用，成为向旋翼轴方向的推力。

按照上述(2)所述的发明，升力型叶片的翼根部的背面，由于在弦方向为直线状且从零迎角的翼根部至最大弦长部、迎角逐渐增大，所以在翼端部分将流体推开成为推力，但是沿正面高速流动的流体的量大于推开的流体量、因此需要的动力小。

按照上述(3)所述的发明，由于升力型叶片从侧面看，从翼根部至翼端部、厚度逐渐减小，且正面从翼根部至翼端部、向背面方向逐渐倾斜，所以旋转时的阻力较小，沿正面的流体容易向翼端方向移动，汇聚到翼端的倾斜部的流体，利用康达效应变为高速，从后缘向背面方向流动，作为反作用、产生推进力。

按照上述(4)所述的发明，由于舟艇上设置的旋翼箱体的旋翼轴上，安装有叶片的倾斜部的前端朝向船头方向的旋翼，因此当旋翼旋转时，叶片的受流面亦即正面上的、在弦方向利用康达效应移动的高速流，从后缘通往放流方向的背面，作为反作用、成为推进力。

附图说明

图1是本发明横轴旋翼的一个实施方式的主视图。

图2是图1中的1个叶片的、从后缘侧观察的侧视图。

图3是图1中的1个叶片的俯视图。

图4是图1中的E-E线断面俯视图。

图5是图1中的D-D线断面俯视图。

图6是图1中的C-C线断面俯视图。

图7是图1中的B-B线断面俯视图。

图8是图1中的A-A线断面俯视图。

图9是具备本发明横轴旋翼的舟艇的侧视图。

图10是表示图9中的横轴旋翼的局部剖面的侧视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的一个实施方式。

图1是本发明横轴旋翼(以下简称旋翼)的上游侧(受流侧)的主视图，其正面3D例如面对船舶的船尾，飞机上则为承受气流的受流面。

旋翼1的桨毂2的圆周面上设有多个(图中为5个)升力型叶片(以下简称叶片)3、3。

叶片3从翼根部3A至翼端部，弦长逐渐加大，最大弦长部3B扩张设定为旋转半径的45～50％。

如图2所示，叶片3的侧面形状从翼根部3A至翼端部逐渐厚度变薄，上游侧的正面3D，从翼根部3A至翼端部逐渐向下游方向(放流侧)倾斜。

如图2所示，最大弦长部3B的前端设为倾斜部3C，所述倾斜部3C向上游侧(受流侧)以30～45度的角度倾斜。

此外如图3所示，背面3E以最大弦长部3B作为基点，向垂直方向(X箭头)倾斜。

如图3～图8所示，成为叶片3的下游侧的背面3E设为平坦面，翼根部3A相对旋转方向为零迎角，且至翼端部逐渐出现迎角。

如图4～图8所示，成为上游侧的正面3D，其弦的中央部分向上游侧(图的旋翼轴方向)鼓出。所述鼓出的程度，例如在前端附近可以是弦长的15％左右，最大可以厚至弦长的30％。

在图4中的翼根部3A，从叶片3的强度考虑，相对弦长的厚度在图上约为66％，但也可以比上述更厚。

至翼端部、厚度逐渐变薄。在图7中的最大弦长部3B的部分中，厚度薄至弦长的约17％，至倾斜部3C变得更薄。

当叶片3旋转时，向弦方向通过鼓出较大的正面3D的流体，因康达效应高速通过。上述流体比通过没有鼓出的背面3E的、流体的速度更快，流速比周围更快的流体，其密度变疏，且压力比周围降低。

常压的流体从周围汇聚到压力降低的流体上，其结果流体压力增高，向翼端部方向移动并汇聚到倾斜部3C上，并朝向弦的后缘3G方向、通过倾斜部3C的存在鼓出的正面3D，从而作为反作用、成为推进力。

在图5中，向后缘部3G方向脱离正面3D的流体，向D箭头方向流入，但是因为背面3E相对旋转方向几乎没有迎角，所以沿背面3E流动的流体，在接近最大弦长的部分中，被推动而成为推力。

在图6中，沿正面3D的弦方向、流向后缘3G方向的流体，向C箭头方向流入。被背面3E推压的流体，向C箭头方向被推出，但是其量不能与沿正面3D的水量相比。

在图7中，沿最大弦长部3B的正面3D的流体，向B箭头方向高速流动。所述B箭头方向相比图6的C箭头方向，向远离旋翼1的轴心线S的方向偏开。这是作为上述的反作用、使叶片3向旋转方向旋转的作用。

图8表示了倾斜部3C的横断面。在图8中倾斜部3C向正面3D的前方(旋翼轴方向)倾斜。由于所述正面3D带有如图所示的大幅鼓出，所以伴随旋转，在倾斜部3C的正面3D中沿弦方向从后缘3G朝向背面3E方向、利用康达效应而高速通过的流体，向A箭头方向通过，并作为反作用、成为推进力。

由于所述最大弦长部3B上汇聚的、一定时间内的流体的量，是伴随旋转、通过离心力以及流体压力的变化，从翼根部3A方向聚集来的流体，因此带来相当大的反作用，即，提高旋翼1的旋转速度，且带来向旋翼轴4方向的大幅推力。

从所述图4～图8可知，当所述旋翼1在船舶的水中的推进机上使用时，由于不像现有的螺旋桨那样、用叶片3将水推出，所以不会产生因针对水的阻力的力而导致的推开作用。

即，如图2所示，由于叶片3的翼端部的厚度比翼根部3A薄，所以旋转阻力不会太大。在叶片3旋转时，因翼根部3A旋转圆周速度小，所以前缘3F的厚度即使较大也难以成为阻力。

旋转圆周速度较快的翼端部分，由于像鱼的半边身体一样，前缘部3F和后缘部3G尖、至正面3D的中间逐渐厚度增加，所以旋转时针对前缘3F的相对流，向弦方向通过正面3D中的最大的厚度部分时，利用康达效应高速通过，不会成为阻力。

这样，所述旋翼1不是用叶片3将水向下游方向推开，而是利用叶片3的旋转使在弦方向上产生的相对流在正面3D上、成为伴随康达效应的高速水流，并从后缘部3G向背面3E方向通过，作为其反作用、得到推力。

其结果，由于不是用力将水推出，所以不需要较大的动力。由于利用了因叶片3的旋转自然产生的康达效应，所以只要叶片3旋转，康达效应就会自然产生，沿正面3D的流体的流速只要比沿背面3E的流体快，高速流就会自然地向背面3E方向通过。

图9是将本发明的旋翼1装载到舟艇5的水上的推进机上，图10是表示旋翼箱体7的局部剖面的侧视图。借助支撑体6、旋翼箱体7水平地安装在舟艇5的后甲板上。旋翼箱体7内支撑有连接原动机8和离合器9的旋翼轴4，旋翼1配置在旋翼轴4的前端。

借助离合器9，旋翼轴4的前端部分连接原动机8，利用原动机8使旋翼1旋转，但是若解除离合器9的连接，则旋翼1利用风力旋转。叶片3的个数，在2个～6个的范围内任意设定。

通过设置在旋翼箱体7内的计速器10测量旋翼轴4的转速，并将该测量值输入自动控制器11。

接入原动机8并连接离合器9时，旋翼1利用原动机8旋转。

伴随旋翼1的旋转，气流利用叶片3向图9中的F、F箭头方向放流时，舟艇5获得推进力而前进。

即，由于朝向背面3E方向的轴心方向集中，因此推进力变大。

旋转速度提高的旋翼1，推进力进一步提高。这样，通过施加少许的辅助动力，就可以得到强大的推进力。所述旋翼1也能用作水中的螺旋桨。

工业实用性

通过以小动力旋转，可以使因叶片的受流面的弦方向上产生的、康达效应获得的高速流，从后缘向背面方向通过，并通过其反作用得到推进力，所以能够作为小型舟艇等的推进机使用。

附图标记说明

1 横轴旋翼

2 桨毂

3 升力型叶片

3A 翼根部

3B 最大弦长部

3C 倾斜部

3D 正面(上游侧)

3E 背面(下游侧)

3F 前缘部

3G 后缘部

4 旋翼轴

5 舟艇

6 支撑体

7 旋翼箱体

8 原动机

9 离合器

10 计测器

11 自动控制器

A～F 流体的流动方向

S 旋转轴心线