特表 2024-518736 デュオプロペラとシングルプロペラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-02

(54)【発明の名称】デュオプロペラとシングルプロペラ

(51)【国際特許分類】

   B63H 5/10 20060101AFI20240424BHJP

【ＦＩ】

B63H5/10

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564486

(86)(22)【出願日】2022-04-21

(85)【翻訳文提出日】2023-11-30

(86)【国際出願番号】 US2022025848

(87)【国際公開番号】W WO2022240570

(87)【国際公開日】2022-11-17

(31)【優先権主張番号】63/177,645

(32)【優先日】2021-04-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/300,887

(32)【優先日】2022-01-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515157644

【氏名又は名称】シャロウ エンジニアリング リミティド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100211177

【弁理士】

【氏名又は名称】赤木 啓二

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー シー．シャロウ

(57)【要約】

開示するデュオプロペラは、増大する負荷分布及びチップ付近で高いスワールを持つ前方プロペラを持つ。デュオプロペラは、前方プロペラからの高いチップスワールを相殺できるより最適の負荷分布を持つ後方プロペラを持つ。デュオプロペラは、前方プロペラの流出の旋回流から失われたエネルギーを捕捉する後方プロペラの能力を強化する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

デュオプロペラにおけるプロペラ効率的スワールを増大する方法であって、前記デュオプロペラが、同軸逆回転軸上で直列に作動する前方プロペラと後方プロペラとを備え、前記方法が、
チップ渦を最小限に抑えながらキャンバ及びピッチ角（チップ負荷）を変動することによって前記前方プロペラによるスワールエネルギーの発生及び前記後方プロペラによる前記スワールエネルギーの回収を制御すること、
を含む、方法。

【請求項2】

更に、前記前方プロペラによって発生する流体の流れによる前記後方プロペラの効率への干渉を減少するために前記後方プロペラの直径を変動することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ピッチ角が０～＋７５度の範囲である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

キャンバが－０.２～＋０.２である、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

更に、
ハブに取り付けられたインレットルートとアウトレットルートとを有するループ形ブレードを一緒に形成するレーク値及びスキュー値を選択することと、
前記ハブの一部分が前記ループの一部であるように前記ハブ上において前記インレットループと前記アウトレットルートを離間することと、
前記インレットルートにおいてより前記チップにおいて大きくなるように前記レーキ値を選択することと、
前記インレットルートにおいてより前記チップにおいて大きくなるように前記スキュー値を選択することと、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について前記選択されるスキュー値が－１３５度～＋１３５度の範囲である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について前記選択されるスキュー値が－１２０度～＋１２０度の範囲である、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について前記選択されるレーキ値が－０.９ＯＤ～＋０.９ＯＤの範囲であり、ＯＤが前記プロペラの外径である、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について前記選択されるレーキ値が－０.５ＯＤ～＋０.５ＯＤの範囲であり、ＯＤが前記プロペラの外径である、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について前記選択されるレーキ角値が－６０度～＋６０度の範囲である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について前記選択されるレーキ角値が－４５度～＋４５度での範囲ある、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

更に、
前記第２プロペラの設計が部分的に前記第１プロペラによって生じたウェークを含む前記第１プロペラの水加速に基づくことを含むシステムとして前記デュオプロペラを設計すること、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記前方プロペラの１００％～１３０％の範囲になるように前記後方プロペラの直径を選択することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記前方プロペラの１００％～１７５％の範囲になるように前記後方プロペラの直径を選択することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記後方プロペラのインレットの前縁が前記前方プロペラのアウトレットの後縁におおよそ従うように前記第１プロペラと前記第２プロペラが重なり合うように前記デュオプロペラを構成することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

インレットウェーク流路が前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方についてアウトレットブレードウェーク流路に対して実質的に平行であるように前記プロペラを構成することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方について、前記インレットルート付近のインレットからレーキ及びスキューを画定することと、前記インレットルート及び／又は前記アウトレットルートの平均からレーキ角を測定することと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

デュオプロペラであって、
同軸反転シャフト上で直列に作動する前方プロペラ及び後方プロペラと、
チップ渦を最小限に抑えながら前記前方プロペラによるスワールエネルギーの発生及び前記後方プロペラによるスワールエネルギーの回収を最適化するためのピッチ角及びキャンバと、
を含む、デュオプロペラ。

【請求項19】

ピッチ角が０～＋７５度の範囲である、請求項１８に記載のディオプロペラ。

【請求項20】

キャンバ／コードが－０.２～＋０.２の範囲である、請求項１８に記載のディオプロペラ。

【請求項21】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方が－１３５度～＋１３５度の範囲のスキュー値を持つ、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項22】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方が－１２０度～＋１２０度の範囲のスキュー値を持つ、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項23】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方が－０.９ＯＤ～＋０.９ＯＤの範囲のレーキ値を持ち、ＯＤが前記プロペラの外径である、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項24】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方が－０.５ＯＤ～＋０.５ＯＤの範囲のレーキ値を持ち、ＯＤが前記プロペラの外径である、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項25】

前記前方又は後方プロペラの少なくとも一方が－４５度～＋４５度の範囲のレーキ角を持つ、請求項１８に記載のディオプロペラ。

【請求項26】

前記後方プロペラの直径が前記前方プロペラの１００％～１３０％の範囲である、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項27】

前記後方プロペラの直径が前記前方プロペラの１００％～１７５％の範囲である、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項28】

前記第１プロペラと前記第２プロペラが、前記後方プロペラのインレットの前縁が前記前方プロペラのアウトレットの後縁におおよそ従うように重なり合う、請求項１８に記載のデュオプロペラ。

【請求項29】

前記インレット部分及び前記アウトレット部分の各々が、そのそれぞれのルートから前記ブレード基準線が前記ブレード外半径の７５％～１００％の範囲のところまで延びて増大し、前記チップ部分が前記インレットとアウトレット部分との間の残り部分である、請求項１８に記載のプロペラ。

【請求項30】

プロペラであって、
複数のブレードであって、前記ブレードが
０～＋７５度の範囲のピッチ角と、
－０.２～＋０.２の範囲のキャンバ／コードと、
－１３５度～＋１３５度の範囲のスキュー値と、
－０.８５ＯＤ～＋０.８５ＯＤの範囲のレーキ値と、
－４５度～＋４５度の範囲のレーキ角と、
を持つ、
プロペラ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

２つのプロペラが同軸の逆回転軸上で直列に作動して反対方向に回転する反転（ＣＲ）プロペラは、すでに開発されている。ＣＲプロペラは、「デュオプロプ」又は「同軸反転」プロペラとも呼ばれる。シングルエンジンが、ギア組立体を介して電力を伝達して２つのプロペラを駆動できる。

【0002】

理想的には、前方プロペラの流出の旋回流から失われるエネルギーは、システム全体の性能を改良するためにこの流出を利用するように構成される第２の後方プロペラによって捕捉される。前方プロペラによって発生するスワールエネルギーの量は、部分的にはプロペラブレードチップにおける負荷によって決まる。従来のプロペラにおいて、実現可能な負荷の量は、抗力を生じる可能性のある渦の生成によって制限される。更に、前方プロペラによって発生する流体の流れは、後方プロペラの作動に干渉して、前方プロペラに対する後方プロペラの直径を制限する可能性がある。伝統的プロペラにおいて、後方プロペラの直径は、キャビテーション、ノイズ及び振動の源となる可能性がある後方プロペラブレードチップ渦の衝撃を防止するために、前方プロペラと同じか又はこれより小さい直径に制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従って、改良された負荷及びより高いスワール（周方向旋回）を持つ前方プロペラと、前方プロペラからの高いチップスワールを相殺するためのより最適な負荷分布を持つ後方プロペラとを持つデュオプロペラが必要とされる。

【課題を解決する手段】

【0004】

従来のプロペラより最適な負荷分布及びチップ付近においてより高いスワールを持つ前方プロペラを有するデュオプロペラを開示する。デュオプロペラは、又、前方プロペラからの高いチップスワールを相殺できる、より最適な負荷分布を持つ後方プロペラを持つことができる。

【0005】

プロペラブレードのレーキ値及びスキュー値は、一緒に、ハブに取り付けられたインレットルート（根元部）及びアウトレットルートを持つループ形ブレードを形成する。インレットルートとアウトレットルートは、ハブの一部分がループの一部を成すようにハブ上で離間する。この構造は、ブレードチップにおける渦を最小限に抑える。

【0006】

デュオプロペラの実施形態は、従来のプロペラに比べて旋回作用を増大し、かつ前方プロペラ流出の旋回流から失われるエネルギーを捕捉するための後方プロペラの能力を強化する。従来のプロペラと異なり、チップ付近での実現可能な負荷の量は、抗力を生じる可能性があるチップ渦の生成によって制限されない。更に、開示するプロペラの設計は、前方プロペラによって発生する流体の流れによる後方プロペラの効率への干渉を減少する。したがって、前方プロペラと比べた後方プロペラの直径に関する標準的な制限は、適用されない。これによって、後方プロペラの直径を前方プロペラに対して大きく又はこれと等しくすることができるが、後方プロペラと前方プロペラが同じ直径を持つ場合でも従来のデュオプロペラに比べて有利な効率を持つ。

【図面の簡単な説明】

【0007】

詳細な説明は、例示的実施形態を示す下記の添付図面を参照する。

【0008】

【図1】図１は、例示的ＣＲプロペラを示す。

【図2】図２は、複数のパラメータセクションを有する例示的ブレードを示す。

【図3】図３は、ブレードの断面プロフィルを参照することにより例示的ブレードパラメータセクションジオメトリを示す。

【図4A】図４Ａは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分のパラメータセクションのレーキ計測を示す。

【図4B】図４Ｂは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分のパラメータセクションのレーキ計測を示す。

【図4C】図４Ｃは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分のパラメータセクションのレーキ計測を示す。

【図4D】図４Ｄは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分のパラメータセクションのレーキ計測を示す。

【図4E】図４Ｅは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分のパラメータセクションのレーキ計測を示す。

【図4F】図４Ｆは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのレーキ計測を示す。

【図5A】図５Ａは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのスキュー角及び対頂角の計測を示す。

【図5B】図５Ｂは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのスキュー角及び対頂角の計測を示す。

【図5C】図５Ｃは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのスキュー角及び対頂角の計測を示す。

【図5D】図５Ｄは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのスキュー角及び対頂角の計測を示す。

【図5E】図５Ｅは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのスキュー角及び対頂角の計測を示す。

【図5F】図５Ｆは、プロペラブレードのインテイク部分、チップ部分及びエキゾースト部分におけるパラメータセクションのスキュー角及び対頂角の計測を示す。

【図6A】図６Ａは、選択されたパラメータセクションに関するα（対頂角）及び半径値の例を示す。

【図6B】図６Ｂは、選択されたパラメータセクションに関するα（対頂角）及び半径値の例を示す。

【図6C】図６Ｃは、選択されたパラメータセクションに関するα（対頂角）及び半径値の例を示す。

【図6D】図６Ｄは、選択されたパラメータセクションに関するα（対頂角）及び半径値の例を示す。

【図7A】図７Ａは、ブレードの選択されたパラメータセクションのピッチ角を示す。

【図7B】図７Ｂは、ブレードの選択されたパラメータセクションのピッチ角を示す。

【図7C】図７Ｃは、ブレードの選択されたパラメータセクションのピッチ角を示す。

【図7D】図７Ｄは、ブレードの選択されたパラメータセクションのピッチ角を示す。

【図7E】図７Ｅは、ブレードの選択されたパラメータセクションのピッチ角を示す。

【図7F】図７Ｆは、ブレードの選択されたパラメータセクションのピッチ角を示す。

【図8A-8B】図８Ａ、図８Ｂは、以後「タイプ１」プロペラと呼ぶプロペラを示す。

【図9A-9B】図９Ａ、図９Ｂは、以後「タイプ２」プロペラと呼ぶプロペラを示す。

【図10】図１０は、タイプ２前方プロペラ及びタイプ１後方プロペラを備えるデュオプロペラを示す。

【図11】図１１は、タイプ１前方プロペラ及びタイプ２後方プロペラを備えるデュオプロペラを示す。

【図12】図１２は、タイプ２前方プロペラ及びタイプ２後方プロペラを備えるデュオプロペラを示す。

【図13】図１３は、タイプ１前方プロペラ及びタイプ１後方プロペラを備えるデュオプロペラを示す。

【図14】図１４は、タイプ１プロペラを示し、そのウェーク（後流）を示す。

【図15】図１５は、タイプ２プロペラを示し、そのウェークを示す。

【図16】図１６は、タイプ３プロペラを示し、そのウェークを示す。

【図17】図１７は、右回り右ルートプロペラを示し、タイプ１、タイプ２及びタイプ３プロペラのインレットルートの様々な可能な位置を示す。

【図18A】図１８Ａは、タイプ１ブレードタイプを示す。

【図18B】図１８Ｂは、タイプ２ブレードタイプを示す。

【図18C】図１８Ｃは、タイプ３ブレードタイプを示す。

【図19A】図１９Ａは、タイプ１プロペラのブレードループ方向を示す。

【図19B】図１９Ｂは、タイプ１プロペラのブレードループ方向を示す。

【図20A】図２０Ａは、低レーキを示す。

【図20B】図２０Ｂは、高レーキを示す。

【図21A】図２１Ａは、ＣＲプロペラの断面図であり、両方のプロペラを回転するために採用できる例示的ギア組立体を示す。

【図21B】図２１Ｂは、ＣＲプロペラの断面図であり、両方のプロペラを回転するために採用できる例示的ギア組立体を示す。

【図22】図２２は、例示的貫通ハブエキゾーストプロペラを示す。

【図23】図２３は、中立レーキの両側の正及び負レーキ角の範囲を示す。

【図24】図２４は、更に例示的レーキ角を示す。

【図25】図２５は、プロペラのインレット部分、アウトレット部分及びチップ部分の図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書において提示する数字および説明は、明確化のために、本明細書において説明する機器、システム及び方法の理解に関係する形態を例証するために単純化して、典型的機器、システム及び方法に見られる他の形態を除外する場合がある。当業者は、他の要素又は作動が、本明細書に説明する機器、システム及び方法を実現するために望ましい又は必要である場合があることが分かるだろう。この種の要素及び作動は、技術上周知であり、本開示をより良く理解するのを容易にしないので、この種の要素及び作動については、本明細書において提示しない場合がある。しかし、本開示は、本来的にこれらすべての要素、変形及び当業者によって実現できる形態への修正を含むものと見なされる。

【0010】

図１は、例示的ＣＲプロペラ１００を示す。「ディオプロペラ」も、「ＣＲプロペラ」の代わりに使用できる。プロペラ１００は、前方プロペラ１０２と後方プロペラ１０４とを含む。前方プロペラ１０２は、後方プロペラ１０４と同軸に整列する。前方プロペラ１０２は、３枚のブレード１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを含む（図１においては、最後の１つは図示しない）。後方プロペラ１０４は、ブレード１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃを含む。ブレード１０６ａ、ｂ、ｃ、及び１０８ａ、ｂ、ｃは、各々ループを形成する。ＣＲプロペラは、例えば４、５又は６枚など付加的ブレードを含むことができる。プロペラ１０２は、プロペラ１０４の逆方向に回転する。

【0011】

「プロペラ」は、本明細書において使用する場合、装置を推進するために流体を変位するために使用できる又は例えば空気などの流体を中に通す又はその周りで移動する冷却又はその他の空気循環ファンなどの固定機器において採用される回転ブレード機器を含むことができる。

【0012】

図２は、パラメータセクション１～２９を持つ例示的ブレード２００を示し、パラメータセクション１は、インテイクルート２０４付近に在り、パラメータセクション２９はエキゾーストルート２０６付近に在る。各パラメータセクションは、その値がブレードの特徴を決定する物理的特性又は計測を表す。パラメータセクションは、合わせて、ブレード２００の形状及びその作用を決める。パラメータセクションは、好ましい実施形態において等間隔であるが、不等間隔を選択することもできる。図２は、本明細書において開示するブレードのいずれのタイプにも応用できるブレードのジオメトリを画定するためにどのようにブレードのパラメータセクションを配置できるかを例示するためのものに過ぎない。パラメータセクションは、ブレードに沿った特定の場所におけるブレード２００の形状及び向きを表す。ブレードを創生するためにパラメータセクション間に円滑な移行部が形成される。本明細書において使用する場合、「向き（orientation）」は、設置位置（location）を含むことができる。図２の例示的実施形態において、ブレードセクション１～２９は、不規則ヘリックス正中線２０２に沿って配置された平面的セクションである。「不規則ヘリックス」は、本明細書において、数学的ヘリックス定義公式から変化したものを意味するか又は螺旋上の任意の点における接線とプロペラ軸線との間の角度が一定ではない３Ｄ空間における螺旋として使用される。ブレードは、不規則な、非へリックス正中線を少なくとも部分的に持つか、又は正中線は全体を不規則ヘリックスとすることができる。

【0013】

図２には２９のブレードセクションを示すが、ブレードを形成するためにもっと多い又は少ないセクションを使用できる。更に、セクションは、図示しない又は完全には図示しないがハブ内に又は部分的にハブ内に存在できる。ブレードは、平面的又は円筒形パラメータセクションによって形成できる。

【0014】

パラメータセクション１～２９は、例えば、ロール角及び対頂角（α）などの向き変数によって画定でき、位置変数及び弧長、厚み及びキャンバなどの形状変数を含むことができる。付加的な例示的向き又は位置変数は、レーキ、スキュー角及び半径を含む。変数のいくつか又はそれ以上は、ブレード全体又はブレードの部分で変化し、いくつかは全体で一定とすることができる。向き変数は、ＸＹＺ座標系で計測できる。ＸＹＺ座標系は、シャフト中線の原点と、ハブ又はシャフト２１０又は図１に示すハブ軸線１０３などのハブ軸線に対して垂直の母線と、を持つ。Ｘ軸線は、ハブ軸線１０３に沿い、下流が正となる。Ｙ軸線は、母線に沿って上へ向かい、Ｚ軸線は、右回りプロペラの場合左側へ向かって正となる。左回りプロペラは、Ｚ軸線を切り替えて左手座標系とすることによって創成される。

【0015】

パラメータセクションは、半径、レーキ及びスキューを使用するなどによってその弦（ノーズテイル）中点によって配置できる。パラメータセクションは、下で更に説明するように、角度Φ（スキュー）、Ψ（ロール）、α（ピッチ）を使用して指向できる。

【0016】

図２５は、プロペラブレードのインレット部分、チップ部分及びアウトレット部分を例示するためのプロペラブレードの図である。チップ部分は、インレット部分をアウトレット部分に接続する濃いエリアである。この例証は、本明細書において開示するブレードのいずれにも応用できる。プロペラの例示的実施形態において、インレット部分は、インレットルートからブレード基準線がブレード外半径の８８％のところまで延びて、増大する。アウトレット部分は、ブレード基準線がブレード外半径の８８％のところから延びてアウトレットルートまで減少する。チップは、インレット部分とアウトレット部分との間の部分である。ブレード基準線は全てのパラメータセクション弦中点を接続する曲線である。更なる例示的実施形態において、インレット部分及びアウトレット部分の各々は、そのそれぞれのルートからブレード基準線がブレード外半径の７５％～１００％の範囲のところまで延びて、増大する。チップ部分は、インレット部分とアウトレット部分との残り部分に在る。

【0017】

図３は、ブレードの断面プロフィルを参照することによる例示的ブレードパラメータセクションのジオメトリを示す。例証は、単に画定を提示するためのものであり、本明細書において説明するブレード又はプロペラの実施形態のいずれにも応用できる。例示的パラメータセクションは、非対称的エアフォイルの形式である、エアフォイルは、湾曲ブレード面線３０２及び概ね平坦なブレード面線３０４を境界とし、パラメータセクションの前縁３１０において丸みのあるノーズ３０６を持ち、パラメータセクション３００の後縁３１２において先がとがった又は丸みの少ないテイル３０８を持つ。パラメータセクションは、対称的エアフォイルの形状とすることもできる。他のパラメータセクション形状は、例えば、平行のブレード面線３０２、３０４を持つ形状を含む。ブレード面線３０２、３０４は、又、線形で相互に角度を成しても良い。ノーズ及びテイル縁は、両方が丸みを持つ、両方が平坦である（片方又は両方のブレード面線３０２、３０４に対して直角を成す）又はノーズ又はテイルのいずれか一方が丸みを持ち、他の一方がフラットである、ことが可能である。例えばシート材料で形成されたブレードは、概ね、平行のブレード面線３０２、３０４を示す。シートで成形されたブレードの例示的実施例において、ブレードの前縁は丸みを持ち、後縁は平坦又は丸みが少ないが、前縁及び後縁の両方を丸みを持たせることができる。

【0018】

パラメータセクションの例示的形状変数は、下記の通りに画定される。即ち、
半径：「半径」は、パラメータセクションの形状及びＸＹＺ座標系に関する向きの両方を画定するために使用される。パラメータセクションの形状に関しては、半径は、例えばパラメータセクション３００のノーズ３０６の曲線を意味し、「ノーズ半径」とも呼ぶ。パラメータセクション３００上の他の点を半径を計算するために使用できる。例として、パラメータセクション前縁の半径は、最大厚み３１６及び弦３１４の長さに基づいて計算できる。又、プロペラに関して使用する場合、「半径」は、ハブ半径からプロペラブレードの最も外側の点までの直交寸法である。
弦：弦は、パラメータセクションのノーズ-テイル線３１４である。
厚み：様々な厚み寸法は、例えば最大厚み３１６などのパラメータセクションを画定できる。更なる例示的例は、後縁厚みであり、最大厚み３１６のパーセンテージとして計算できる。例えば、後縁厚みは、パラメータセクション３００の最大厚み３１６の６％～１０％とすることができる。
キャンバ：キャンバ３１８は、パラメータセクションの曲率を画定する。

【0019】

例示的向き変数は下記のものを含む：
レーキ：レーキは、パラメータセクションの弦中点の軸方向の位置である。「軸方向位置」は、この例において、プロペラ回転軸線と一致するＸ軸線に沿う。
ピッチ角：ピッチ角は、パラメータセクションの弦線とＸ軸線に対して直角を成す面との間の角度である。ピッチ角は、ピッチ距離及びブレード半径に基づいて計算できる。パラメータセクションのピッチ角の例は、図７Ａ～７Ｃに示す。
ロール：ロール角（Ψ）は、例えば弦３１４の周りの方向角である。
半径：方向半径は、ハブ中心２０８からパラメータセクションの弦３１４の中点３２０までの距離である。弦３１４は、ノーズ-テイル線とも呼ぶ。この段落において説明する半径は、ＸＹＺ座標系に関連して計測されないノーズ半径又はその他のパラメータセクション形状半径から区別するために、パラメータセクション方向半径と呼ぶ。弦３１４の中点３２０は、正中線２０２が通過するパラメータセクション弦線上の点である。これを、図２においては、ハブセンタ２０８からパラメータセクション５の弦の中点まで延びる線Ｒで示す。パラメータセクション５の弦及びその中点を、図２には明確に示さない。

【0020】

例示的レーキ計測を、様々なパラメータセクションについて図４Ａ～Ｆに示す。図４Ａ～Ｆは、概略的に、プロペラブレードの様々なパラメータを説明し、本明細書において説明するブレード又はプロペラの実施形態のいずれにでも応用できる。図４Ａ～Ｆの各々は、座標Ｘ、Ｙ及びＺを示し、Ｘ軸線はプロペラ回転軸線に一致し、Ｙ軸線及びＺ軸線はＸ軸線に対して直角を成し、３つの軸線は、相互に直角を成す。パラメータは、座標系の原点から計測される。例示的実施形態において、座標系のゼロ点は、プロペラ回転軸線に沿っており、エキゾーストルートよりインテイクルートに近い。例示的に、Ｘ軸線に沿ってインテイクルートへ向かう値は負であり、エキゾーストルートへ向かう値は正である。概略的に、座標系は、どのようにも配置でき、全てのパラメータ又はジオメトリは、選択された座標系の原点から計測される。

【0021】

図４Ａ及び４Ｂは、ブレード４００のインテイク部分４０２におけるパラメータセクション４１２、４１４のレーキを示す。図４Ａにおいてパラメータセクション４１２は、ブレード４００のチップ部分４０４へ向かう。図４Ｂにおいてパラメータセクション４１４は、インテイクルート４０６へ向かう。レーキは、プロペラ回転軸線に沿って又は回転軸線に対して平行の線に沿って計測される。図４Ａ、４Ｂの例示的実施例において、レーキは、ゼロに等しいＸにおける点Ａから点ＢのＸ座標値までの距離であり、点Ｂはパラメータセクション４１２、４１４の弦の中点４１０に在る。点ＢのＸ座標値は、図４Ａ～ＦにおいてＢｘで表わす。図４Ａ～Ｆに示すパラメータセクションの弦は、終点４０８、４１６によって画定される。

【0022】

図４Ｃ及び４Ｄは、ブレード４００のチップ部分４０４におけるパラメータセクション４１８、４２０のレーキを示す。図４Ｃに示すパラメータセクション４１８は、ブレード４００のチップ部分４０４における第１位置に在り、ロール値（下で説明する）は、ゼロ度より大きく９０度未満である。図４Ｄに示すパラメータセクション４２０は、チップ部分４０４における第２位置に在り、ロール値は、９０度に等しいかこれより大きい。図４Ｃ、４Ｄの例示的実施例において、レーキは、ゼロに等しいＸにおける点Ａから点ＢのＸ座標値Ｂｘまでの距離であり、点Ｂはパラメータセクション４１８、４２０の弦の中点４１０である。図４Ｅ及び４Ｆは、ブレード４００のエキゾースト部分４２６におけるパラメータセクション４２２、４２４のレーキを示す。図４Ｅのパラメータセクション４２２は、ブレード４００のチップ部分４０４へ向かう。パラメータセクション４２４は、エキゾーストルート４２８へ向かう。図４Ｅ、４Ｆの例示的実施例において、レーキは、ゼロに等しいＸにおける点Ａから点ＢのＸ座標値までの距離であり、点Ｂは、パラメータセクション４２２、４２４の弦の中点４１０に在る。

【0023】

図３０及び３１は、レーキ角を図式的に説明し、これは、上に説明する線形のレーキ計測とは異なる。レーキは、回転軸線１０３の方向のブレードの軸方向スイープ（sweep）である。レーキ値は、ブレードの回転軸線１０３とブレードのレーキ中線との間の角度が減少するのに連れて増大する。実際には、実レーキ線は、典型的には非線形曲線である。レーキは、軸方向のブレード間分離における決定要因である。

【0024】

図３０に示すように、負レーキは、ブレードルート位置に対して前方角度となり、正レーキはブレードルート位置に対して後方角度となる。

【0025】

開示する新規のプロペラは、独自に構成されるインレット及びアウトレットセクションについて固有のレーク値を持つブレードを有する。図３０及び３１に示す一点鎖線は、任意の所与の設計のための「集合レーキ」が存在することを示す。プロペラは、低レーキ（図３０）及び高レーキ（図３１）として説明できる。

【0026】

レーキ角は、下記のように計算できる：
レーキ角＝アークタンジェント（合計レーキ／ハブからチップまでの半径距離）
ここで、
ハブからチップまでの半径距離＝（プロペラ直径－ハブ直径）／２であり、
変位はゼロレーキに対するものである。例示的プロセスにおいて、開始点は、インレットルート又はそのすぐ内側のブレードセクションについてはゼロレーキである。これによってアウトレットルートレーキは非常に高くなる。ルートにおけるレーキの平均をその後計算する。

【0027】

更なる例示的実施形態において、レーキは下記のように計算される：
レーキ角＝アークタンジェント（合計チップレーキ－ルートの合計レーキ平均）／ハブからチップまでの半径距離）

【0028】

ブレードセクション又はパラメータセクションは、３Ｄブレードのセクションカットではなく、ブレードを構成するために使用される各スパン方向ステーションにおけるエアフォイルセクションである。１つの例示的実施形態において、セクションは、米国航空宇宙局（ＮＡＳＡ）の前身である米国航空評議委員会（ＮＡＣＡ）によって開発された標準セクションに基づいている。標準セクションは、その後、各ステーションに望ましい絶対厚み及びキャンバにするために拡大縮小する。

【0029】

ジオメトリ（特にレーキ及びスキュー）は、いずれのルートからも画定できる。例示的実施形態において、ジオメトリは、インレットから画定される。伝統的に、プロペラジオメトリは、ルート（又はその付近）を基準とし、レーキは、この点から測定され、レーキ角はこの点から測定される。逆に、本明細書において開示するプロペラの実施形態の場合、ジオメトリは、インレットルート（又はその付近）を基準とし、レーキ角はインレットルート及び／又はアウトレットルートの平均から測定される。

【0030】

図５Ａ～Ｆは、ブレード回転軸線Ｘに沿って見たブレード４００を示す。図５Ａ～Ｆは、代表的パラメータセクションの半径及びスキュー角を示す。図５Ａ～Ｆは、概ね、本明細書において説明するブレード又はプロペラのいずれにも応用できる。図５Ａは、ブレード４００のインテイク部分４０２におけるパラメータセクション４１２の半径を示す。図５Ｂは、パラメータセクション４１４即ちパラメータセクション４１２よりインテイクルート４０６から遠いブレード４００のインテイク部分４０２のパラメータセクション４１４の半径を示す。図５Ｃ及び５Ｄは、それぞれパラメータセクション４１８及び４２０の半径を示し、パラメータセクション４１８、４２０は、チップ部分４０４に在る。図５Ｅ及び５Ｆは、それぞれエキゾースト部分４２６内に在るエキゾーストパラメータセクション４２２及び４２４の半径を示す。インテイク部分４０２、チップ部分４０４又はエキゾースト部分４２６に在るものとするパラメータセクション４１２、４１４、４１８、４２０、４２２及び４２４の位置は、単に論証を容易にするために提示する。実際のパラメータ値及びその結果の流体の流れによっては、セクションの他の位置を画定できる。

【0031】

図５Ａ～Ｆは、パラメータセクション４１２、４１４、４１８、４２０、４２２、４２４のスキュー角を示す。スキュー角は、弦３１４の中点４１０を通過する線から母線（この例示的実施形態においてはハブ軸線１０３（Ｘ軸線）に沿って見たＹ軸線）からの投射角である。

【0032】

図６Ａ～Ｄは、スキュー角及び半径を示す他に、図６Ａ～Ｄの各々において符号が付けられるパラメータセクション対頂角αを示す。図６Ａ～Ｄは、概略的にプロペラブレードの様々なパラメータを説明し、本明細書において説明するブレード又はプロペラの実施形態のいずれにも応用できる。対頂角は、「リフト角」とも呼ぶこともできる。αは、パラメータセクションが図６Ａ～Ｄにおいて識別できるスキュー線に対して直角を成す線に対して回転する角度である。上記のスキュー線は、ゼロスキュー線と共にスキュー角を形成する線を意味する。αの値に応じて、パラメータセクションのノーズは、ゼロスキュー線に関してスキュー角を形成するスキュー線に対して直角を成す線から「上昇（lifted）」又は「垂下(droop)」する。この場合、ゼロスキュー線は、図６Ａ～Ｄにおいて識別される座標系のＹ軸線と一致する。

【0033】

様々な例示的実施形態を、特性の組合せによって説明する。開示するプロペラは、様々な組合せの特性、要素の同等物を含み、特性の全ては含まない実施形態も含む。

【0034】

図７Ａ～Ｆは、様々なパラメータセクションのピッチ角の概略図である。ピッチ角は、ブレード全体で変化し、最高値はインテイク及びエキゾーストルートにおいて生じる。

【0035】

個別に又はデュオプロペラを成形するために組合せで使用できるシングルプロペラの実施形態について説明する。

【0036】

図８Ａ、８Ｂは、以後「タイプ１」プロペラと呼ぶプロペラ５００を示す。図８Ａ、８Ｂは、それぞれ斜視図及び前端から見た図である。図９Ａ、９Ｂは、「タイプ２」プロペラと呼ぶプロペラ６００を示す。図９Ａ、９Ｂは、それぞれ斜視図及び前端から見た図である。

【0037】

図１０～１３は、ＣＲプロペラ１００などのＣＲプロペラを形成するためのプロペラの例示的組合せを示す。ＣＲプロペラの各々は、図１に示す一般的ＣＲプロペラ１００において識別される部品を持つ。これらの部品は、少なくとも部分的に、前方プロペラ１０２、後方プロペラ１０４、ブレード１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、ブレード１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、後縁１１０、前縁１１２及びプロペラ軸線１０３を含む。ＣＲプロペラ１００は、タイプ１プロペラ５００とタイプ２プロペラ６００の組合せから形成でき、タイプ１プロペラ５００は、図１０に示すように、タイプ２プロペラ６００の後方に位置付けられる。前方プロペラは、高レーキ（Ｒ２）を持ち、後方プロペラは最小レーキＲ０を持つ。図１１は、別の例示的ＣＲプロペラ１００を示し、この場合には、タイプ１プロペラ５００は、タイプ２プロペラ６００の前方に位置する。図１１の前方プロペラ及び後方プロペラの両方は、高レーキＲ２を持つ。又は、ＣＲプロペラ１００は、図１２に示すように２つのタイプ２プロペラ６００の組合せから形成でき、後方プロペラ及び前方プロペラの両方は、高レーキＲ２を持つか、又は図１３に示すように、２つのタイプ１プロペラ５００から成り、前方プロペラは高レーキＲ２を持ち、後方プロペラは低レーキＲ０を持つ。タイプ３ブレードの形状も、図示しないが実現可能である。図示はしないが、Ｔ１及びＴ２のＲ０、Ｒ１及びＲ２変形の全て及び前方と後方位置の全ての置換を含意する。Ｔ３ブレード形式も実現可能である。

【0038】

図１４、１５及び１６は、それぞれタイプ１、タイプ２及びタイプ３プロペラを示す。各プロペラブレードのルートを通過する線は、ブレードによって生成されるウェークの方向を示す。

【0039】

図１４に示すように、タイプ１プロペラ５００のブレードは、アウトレットルートセクション５０４の軸方向に前方にかつ回転方向に前方に位置付けられたインレットルートセクション５０２を持つ。タイプ１のインレットブレードウェーク５０６とアウトレットブレードウェーク２０８の流路は、実質的に平行であり、相互に交差する傾向を持たない。後尾ウェークは、ブレードのアウトレット部分を流れる水に大きい影響を持つので、特にこの種のプロペラにとって重要である。アウトレット部分は、インレット後縁から出て来るウェークシートの中で又はその非常に近くで作動するように設計される。インレット後縁から出るウェークシートに対するアウトレット部分の配置は、位置が他の設計要件と均衡をとれる範囲までプロペラの性能を最適化するように選択される。例示的実施形態において、用途固有のプロペラは、タイプ１、タイプ２又はタイプ３などのプロペラのタイプを選択することによって作られる。選択されたタイプが、インレットルートとアウトレットルートを相互に対してハブ上のどこに位置付けるかを決める。例えば、タイプ１プロペラの場合、アウトレットルートは、図１４に示すようにインレットルートの延長弦線に近くなる。更なる実施例において、タイプ３プロペラ（下で説明する）の場合、アウトレットルートは、図１６に示すように、インレットルーツとほぼ同じ軸方向位置にあり、延長弦線付近にはない。

【0040】

図１５に示すように、タイプ２プロペラ６００は、ハブ６１０上でアウトレットルートセクション６０４とほぼ同じ軸方向位置付近に配置されかつ回転的にはアウトレットルートセクション６０４の背後にあるブレードルートセクション６０２のインレットセクションを有する。タイプ１プロペラ５００と同様、タイプ２プロペラの場合、インレットブレードウェーク６０６とアウトレットブレードウェーク６０８の流路は、実質的に平行であり、相互に交差する傾向を持たない。タイプ１とタイプ２プロペラの相違は、ブレードルートの軸方向の位置に関係する。後尾ウェークは、アウトレットセクションがインレットセクション後尾ウェーク付近では作動しないので、このプロペラタイプの場合それほど重要ではない。タイプ２プロペラ６００の場合、チップの設計が、インレット後縁から出るウェークシートに関してアウトレット部分の配置に優先する。

【0041】

従来のＣＲプロペラにおいて、前方プロペラの直径は後方プロペラより大きく、ブレードの数が異なる。本明細書において開示するプロペラの場合、前方プロペラと後方プロペラは、同じ直径、異なる直径、同じ数のブレード又は異なる数のブレード又はこれらの組合せを持つことができる。直径差の例示的範囲として、後方プロペラは前方プロペラの８０％～１００％の範囲の直径を持つ。別の例示的範囲において、後方プロペラは前方プロペラの１００％～１３０％の範囲の直径を持つ。非円筒形ハブを考慮すると、直径差の例示的範囲は、前方プロペラの３３％～１００％の範囲の直径を持つ後方プロペラを含む。更なる例示的範囲において、後方プロペラは、前方プロペラの１００％～１７５％の範囲の直径を持つ。

【0042】

プロペラの性能を最適化するための主要パラメータは、プロペラ間のブレード-ブレード距離Ｄである。これは、前方ブレードの後端１１０から後方ブレードの前縁１１２までハブ軸線に対して平行に計測される。後方プロペラのブレードは、両方のプロペラが反対方向に回転するとき前方プロペラのブレードから離れていなければならない。更に、軸方向のブレード-ブレード距離Ｄは、他のパラメータと共に、効率に影響を及ぼす。特定の実施形態において、最適なのは、ブレード-ブレード距離が可能な限り小さいことであり、限定要因は衝突を防止するための最小許容差である。

【0043】

別の重要なプロペラのパラメータは、エンジン構成及び船体アーキテクチャに適合するためにブレード及びハブに必要とされる軸方向長さ及びスペースである。プロペラに必要とされる長さ及びスペースは、舵の後方配置及び船体及びシャフトベアリングへの前方近接によって制約される。更に、システムの全体長さは、アンチベンチレーションプレートの位置及び長さによって制約される場合がある。

【0044】

他の主要パラメータは、レーキ及びスキューであり、これらは、本発明の反転プロペラを創生するためにブレードの各スパン方向の部分について選択される。

【0045】

開示するプロペラタイプは、反転システムにおける標準的プロペラより制約が少ない。例えば、３枚ブレードループプロペラの下流ウェークシステムは、６枚ブレードプロペラのもっと弱い下流ウェークシステムと同様に作用し、これは、後方プロペラのブレードがもっと小さいウェーク極値を持つので、典型的に好ましい（より弱い６枚対より強い３枚）。

【0046】

開示するプロペラは、チップ部分が必要とされるトルクを減少するので、効率を改良する。チップは、又、内側部品がより大きい推力又はより小さいトルクを生じることによってより効率的であるようにブレードの内側部品への水流を変化する。

【0047】

プロペラ１００及びプロペラ５００、６００の組合せは、図において全て前方プロペラ及び後方プロペラの各々に３枚のブレードを持つ。上述のように、ブレードの数は、３枚より大きくても良い。更に、後方プロペラのブレードの数は、前方プロペラと異なっても良い。例えば、前方プロペラのブレードの数は、２、３、４、５、６及び７枚から選択でき、後方プロペラのブレードの数は、２、３、４、５、６及び７枚から選択できて、前方プロペラのブレードの数と後方プロペラのブレードの数の任意の組合せが可能である。本発明の反転プロペラは、例えばタイプ１プロペラ５００又はタイプ２プロペラ６００の任意の組合せ、任意のブレードの数及び様々な直径の組合せのブレード又はプロペラスタイルを含むことができる。

【0048】

本発明のＣＲプロペラは、下記のような固有のパラメータを持つ：
・ブレードのインレット部分とアウトレット部分の相互に対する位置
・ブレードの各要素即ちインレット、チップ／ループ領域、アウトレット、のスキュー及びレーキ

【0049】

デュオプロペラの例示的実施形態において、ブレード後尾ウェークの場所及び強さは、プロペラに対する所望の力を達成するために選択される。

【0050】

図１６に示すように、タイプ３プロペラ７００の場合、インレットルートセクション７０２は、アウトレットルートセクション７０４の軸方向前方に位置付けられる。インレットルートウェーク７０６は、アウトレットウェーク７０８と交差するか又はブレード自体のアウトレット部分と交差できる。水流は、図１４～１６において上から下へ流れ、ウェークは水と一緒に流れる。図１６において、インレットルート７０２から出て来るウェークは、アウトレットルート７０４の右を通過する。アウトレット（下部左尖点）からのウェークは、更に下へかつ左へ流れる。

【0051】

図１７は、右回り右ループプロペラを示し、タイプ１、タイプ２及びタイプ３プロペラ５００、６００、７００のインレットルートの可能な様々な位置を示す。本明細書において使用する場合、右回りプロペラは、前進位置で右回りに回転する。右回り回転は、船の後から見たときのものである。アウトレットルートのウェークも、線１２０、１２２、１２４によって示す。それぞれインレットルート５０２、６０２によって発生するウェーク５０６、６０６は、タイプ１及びタイプ２プロペラのアウトレットルート５０４、６０６によって発生するウェーク５０８、６０８に対して実質的に平行である。タイプ３ブレードインレットルートによって発生するウェーク７０６は、アウトレットブレードルート４０４によって発生するウェーク４０８と交差する。

【0052】

デュオプロペラの場合、前方プロペラからの後尾ウェークの強さは、軸方向の加速及びスワールによって後方プロペラに大きく影響する。後方プロペラは、典型的に、軸方向加速によって前方プロペラへの影響は小さい。後方プロペラが前方プロペラとは反対の方向に回るとき、前方プロペラの後尾ウェークに対して相対的に同じ位置において作動するとは限らないので、ウェークの場所はそれほど重要ではない場合がある。

【0053】

デュオプロペラの実施形態は、従来のプロペラに比べて旋回作用を増し、後方プロペラが前方プロペラの流出の旋回流から失われるエネルギーを捕捉するための能力を強化する。後方プロペラは、システムの性能全体を改良するためにこの流出を利用するように構成される。前方プロペラによって発生するスワールエネルギー量は、部分的に、プロペラブレードのチップの負荷によって決まる。従来のプロペラと異なり、チップ付近の実現可能な負荷量は、抗力を生じる可能性があるチップ渦の生成によって制限されない。これは、ほとんど又は全く渦の無いチップ部分を持つループブレードを創生するレーキ及びスキューを与えることによって達成される。更に、開示するプロペラ設計は、前方プロペラによって発生する流体の流れによる後方プロペラへの干渉を小さくする。したがって、前方プロペラと比べた後方プロペラの直径に対する標準的制限は適用されない。これによって、後方プロペラは、前方プロペラより大きい又はこれに等しい直径とすることができるが、デュオプロペラは、後方プロペラと前方プロペラが同じ直径を持つ場合従来のデュオプロペラより効率的に有利となる。

【0054】

プロペラの例示的実施形態において、スワールエネルギーの発生及び回収は、主にピッチ及びキャンバ又はキャンバ／コードによって制御される。チップにおけるループ形状も、スワールエネルギーの発生及び回収に寄与できる。ピッチ角の例示的範囲は、０～＋７５度であり、キャンバ／コードの例示的範囲は、－０.２～＋０.２である。概略的に、ピッチ角及び／又はキャンバが大きければ、それだけ負荷は大きい。本明細書において記すように、チップ形状は、主に、一緒に作用するスキュー及びレーキによって説明される。

【0055】

プロペラの例示的実施形態において、インレットルート及びアウトレットルートは、プロペラ強度を最適化するように位置付けられ、インレット及びアウトレットブレードセクションの他の部分及びチップ部分の設計パラメータは、効率などの性能に集中する。シングルプロペラの場合、ルートは、構造的無欠性を改良又は最大化するために応力マージンを増大するように配置できる。ルート配置によって応力マージンを改良することによって、ブレードの他の部分の設計は、例えばこれらの部分のパラメータが構造的無欠性を最大化しない場合でも、より高い効率に集中できる。言い換えると、構造的無欠性は、ルート配置において優先され、流体力学的性能は、プロペラブレードの他の部分において強化される。

【0056】

２枚プロペラ－ブレードルート（前方プロペラのアウトレットと後方プロペラのインレット）の相対位置は、位置に対応するために他のプロペラパラメータを必要とする場合しか流体的学的に効果を持たない。但し、従来のプロペラの場合、ルートにおいて高い応力を持つ。タイプ１及びタイプ２プロペラの形状は、このような応力を小さくして、典型的には従来のプロペラより基本的に強くする。

【0057】

付加的パラメータは、シャフト軸線に対する各ブレードセクションのノーズ-テイル線向きを定める対頂角及びハブに対するブレードセクションの向きを定めるロール角である。例示的実施形態において、ロール角は、インレットルートにおいてほぼ０度、チップにおいてほぼ９０度、アウトレットルートにおいてほぼ約１８０度である。

【0058】

レーキ、スキュー、対頂角及びロール角は、一緒にループ形状を作る。その結果のプロペラ実施形態のループ形状は、チップにおいてキャビテーションを減少するので、従来のプロペラよりエネルギー損失を減らす。開示するプロペラは、従来のプロペラよりチップ付近でより大きい推力を発生する。チップにおける付加的負荷は、より効率的なプロペラを創生する。

【0059】

開示するデュオプロペラのプロペラは、後方プロペラのインレットの前縁がほぼ前方プロペラのアウトレットの後端に従うように重なり合う。

【0060】

本発明の例示的実施形態に従ったデュオプロペラの後方プロペラは、前方プロペラによって生成された水の加速を考慮したパラメータを持つ。これに加えて、前方プロペラは、後方プロペラによって生じた水の加速を考慮に入れたパラメータに基づいて作られる。

【0061】

タイプ１、タイプ２及びタイプ３プロペラ及びＣＲプロペラの前方又は後方プロペラに使用できるその他のプロペラの主要パラメータの例示的範囲は下記の通りである。スキューの例示的範囲は、－１３５度～＋１３５度である。更なる例示的範囲は、－１２０度～＋１２０度である。

【0062】

レーキの例示的範囲は、－０.９ＯＤ～＋０.９ＯＤである。更なる例示的範囲は、－０.７ＯＤ～＋０.７ＯＤである。更に別の例示的範囲は、－０.５ＯＤ～＋０.５ＯＤである。

【0063】

レーキ角（図３０及び３１の一点鎖線によって示すインレット及びアウトレットルートの平均から計測）の例示的範囲は、－６０度～＋６０度である。更なる例示的範囲は、－４５度～＋４５度である。図３０及び３１は、それぞれ低レーキ角及び高レーキ角を示す。ゼロレーキは、ここでは「中立レーキ」と呼ぶ。図２３において、中立レーキの両側に正及び負のレーキ角を示す。一点鎖線は、この特定のプロペラのレーキ角度値を示す。同様に、図２４は、異なるプロペラのレーキ角を示す。

【0064】

一般的レーキ角は、低レーキ、高レーキ、中レーキ及び負レーキと呼ぶことができる。低レーキは、例えば０～１５度、中レーキは例えば１５～３０度、高レーキは例えば３０～４５度又はそれ以上である。例示的実施形態において、負レーキはゼロ～－４５度である。対頂角の例示的範囲は、－６０度～＋６０度を含む。更なる例示的範囲は－４５度～＋４５度である。

【0065】

本発明の例示的実施形態において、レーキは、インレットルートからプロペラチップ部分まで増大する。レーキは、チップからアウトレットルートまで増大あるいは減少できる。同様に、例示的実施形態において、スキューは、インレットルートからチップまで増大する。

【0066】

レーキ及びスキューの両方は、チップへ向かって増大する前にインレットルートから僅かに低下する場合があり、平均として、インレットルートからチップ部分まで増大する。同様に、スキューは、当初、ルートから始まって減少する場合がある（但し、チップへ向かって増大する前に）。いずれの場合にも、これらの例示的実施形態において、平均として、スキュー及び／又はレーキは、ルートからチップまで増大する。

【0067】

図１８Ａ～Ｃは、タイプ１、タイプ２及びタイプ３ブレードタイプ５００、６００、７００のブレードループ方向及びブレードレーキタイプを付加的な詳細と共に示す。図示するプロペラ５００、６００、７００は、右回り回転、右回りループ方向及び低レーキ（Ｒ０）を持つ。図において「上」は「前方」である。左回りプロペラ回転の場合、図示する全てのプロペラは、回転軸線に対して鏡像となる。

【0068】

図１８Ａにおいて、タイプ１インレットウェーク５０６とタイプ１アウトレットウェーク５０８は交差せず、インレットルート５０２とアウトレットルート５０４は、ハブ５１０の長さに沿って異なる位置に即ち異なる軸方向レベルに位置付けられる。図１８Ｂに示すように、タイプ２インレットウェーク６０６とタイプ２アウトレットウェーク６０８は交差せず、インレットルート６０２とアウトレットルート６０４は、ハブの長さに沿って同じ位置に即ち同じ軸方向レベルに在る。図１８Ｃに示すように、タイプ３インレットウェークとタイプ３アウトレットウェークは交差し、インレットルート７０２とアウトレットルート７０４は、ハブ７１０の長さに沿って異なるレベルに即ち異なる軸方向位置に在る。

【0069】

図１９Ａ、１９Ｂは、タイプ１プロペラのブレードループ方向を示す。この場合にも、プロペラ回転は右回りであり、上は前方であり、全てがＲ０即ち低レーキを持つ。右回りループを持つタイプ１プロペラ５００は、アウトレットルート５０４の右にインレットルート５０２を示す。タイプ２プロペラ６００の場合、インレットルート３０２とアウトレットルート３０４は同様の軸方向位置を持つので、右回りループと左回りループとの間に大きな違いはない。左回りループを持つタイプ１プロペラ５００は、アウトレットルート５０４の左にインレットルート５０２を持つ。

【0070】

図２０Ａ、２０Ｂは、レーキタイプ（低あるいは高）を図解する。他の場所ではレーキ範囲を低、中または高として類別したが、ここではレーキは低と高だけに分類し、低レーキは例えば０～２５度であり、高レーキは例えば２５～４５度である。低レーキＲ０を図２０Ａに示し、平均レーキ角の例示的実施例を図示する。レーキ値Ｒ０.５、Ｒ１.０、Ｒ１.５などが、他の可能なレーキ値である。図２０Ｂは、高レーキＲ２の例を示す。タイプ１プロペラ５００、タイプ３プロペラ６００及びタイプ４プロペラ４００の例示的変形には下記のものがある：
・タイプ１Ｒ０左回りループ
・タイプ１Ｒ０右回りループ
・タイプ１Ｒ２左回りループ
・タイプ１Ｒ２右回りループ
・タイプ２Ｒ０
・タイプ２Ｒ２
・タイプ３Ｒ０左回りループ
・タイプ３Ｒ０右回りループ
・タイプ３Ｒ２左回りループ
・タイプ３Ｒ２右回りループ
右回りプロペラは、左回りプロペラを創生するするために（又はその逆）鏡像とすることができる（ループ方向も鏡像となる）。

【0071】

デュオプロペラは、上記のプロペラタイプの任意の組合せで構成できる。選択される組合せは、部分的に、２つのプロペラの両立性又はこれらを組み合わせることの性能上の効果によって選択される。

【0072】

例示的命名は、個々のブレードセクションのレーキ値とは関係なく、ブレード全体の正味レーキを表す規模によって総体的にレーキを分類するためのものである。命名は、集合的レーキの最小量についてはＲ０であり、レーキ値が大きくなるとＲ１、Ｒ２などとなる。図３０は、Ｒ０として指定される比較的低いレーキを持つプロペラを示す。図３１は、Ｒ２として指定される比較的高いレーキを持つプロペラを示す。０～２の数値は、Ｒ０について示されるものとＲ２として示されるものとの間のレーキ値を示す。

【0073】

図２１Ａ、２２Ｂは、ＣＲプロペラの断面図であり、両方のプロペラを回転させるために採用できる例示的ギア組立体を示す。ギア組立体は、単一のモーターによって駆動され、ＣＲプロペラの２つのプロペラに逆回転運動を与える。

【0074】

図２２は、船外及び船尾に使用できる貫通ハブエキゾーストプロペラ９００を示す。開示するプロペラのいずれも、貫通ハブを持つことができる。貫通ハブエキゾーストプロペラ９００は、ブレード９０６ａ、９０６ｂ及び９０６ｃを取り付ける円筒形バレル９０４から成る貫通ハブ９０２を持つ。これによって、排気はバレル９０４を通過して流れることができ、バレルの後端９０８から出るので、ブレード９０６ａ、ｂ、ｃの周りを及びこれを通過して流れる水に干渉しない。貫通ハブエキゾーストプロペラ９００は、ＣＲプロペラのコンポーネントとすることができる。本明細書において開示するブレード構成は、非貫通ハブエキゾーストプロペラ、オーバーハブエキゾーストプロペラ及びオーバー／貫通ハブエキゾーストプロペラにも使用できる。全ての反転プロペラが排気に関与するわけではない。大型の船及びポッドドライブシステムの場合、排気流のための装置はない。穿孔背板はプロペラの一部ではない。

【0075】

例示的プロペラの形式は、下記のものを含む：
・船外：φ１５”及び３枚ブレードを持つ
・フレイター：３枚ブレードを持つφ９.８ｍ
・鉛直軸線の周りで回転するためにプロペラがモーターシャフトに直接接続されるアジマススラスタ（ＡＢＢ社のＡＺＩＰＯＤ（登録商標）など）：φ３.３ｍ及び３枚ブレードを持つ
・モーターヨット：φ３１”及び４枚ブレードを持つ
ブレードの例示的数を上に示すが、各形式は、２、３、４又は５枚のブレードを持つことができる。ピッチ及びブレード面積比率値は、固有の使用及び性能要件に応じて変動し得る。

【0076】

プロペラの用途は、小型又は船外モーター用に限定されない。

【0077】

特定の特殊性の程度で好ましい形式の特定の実施形態について説明し、例証するが、説明及び例証は例としてのみ行う。構成の細部、組合せ、部品の配列及び作動には多数の変更を加えることができる。本発明の実施形態は、各々要素の様々な組合せを持つことができる。本発明は、開示する要素の様々な組み合わせ、いくつかの要素の省略又は要素とこれらの構造体の同等物との置換を含む。したがって、これらの変更は、請求項によって画定する保護範囲である本開示の範囲内に含まれることを意図する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8A-8B】

【図9A-9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図19A】

【図19B】

【図20A】

【図20B】

【図21A】

【図21B】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0023】

図２３及び２４は、レーキ角を図式的に説明し、これは、上に説明する線形のレーキ計測とは異なる。レーキは、回転軸線１０３の方向のブレードの軸方向スイープ（sweep）である。レーキ値は、ブレードの回転軸線１０３とブレードのレーキ中線との間の角度が減少するのに連れて増大する。実際には、実レーキ線は、典型的には非線形曲線である。レーキは、軸方向のブレード間分離における決定要因である。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0024】

図２３に示すように、負レーキは、ブレードルート位置に対して前方角度となり、正レーキはブレードルート位置に対して後方角度となる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0025】

開示する新規のプロペラは、独自に構成されるインレット及びアウトレットセクションについて固有のレーク値を持つブレードを有する。図２３及び２４に示す一点鎖線は、任意の所与の設計のための「集合レーキ」が存在することを示す。プロペラは、低レーキ（図２３）及び高レーキ（図２４）として説明できる。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0063】

レーキ角（図２３及び２４の一点鎖線によって示すインレット及びアウトレットルートの平均から計測）の例示的範囲は、－６０度～＋６０度である。更なる例示的範囲は、－４５度～＋４５度である。図２３及び２４は、それぞれ低レーキ角及び高レーキ角を示す。ゼロレーキは、ここでは「中立レーキ」と呼ぶ。図２３において、中立レーキの両側に正及び負のレーキ角を示す。一点鎖線は、この特定のプロペラのレーキ角度値を示す。同様に、図２４は、異なるプロペラのレーキ角を示す。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0070】

図２０Ａ、２０Ｂは、レーキタイプ（低あるいは高）を図解する。他の場所ではレーキ範囲を低、中または高として類別したが、ここではレーキは低と高だけに分類し、低レーキは例えば０～２５度であり、高レーキは例えば２５～４５度である。低レーキＲ０を図２０Ａに示し、平均レーキ角の例示的実施例を図示する。レーキ値Ｒ０.５、Ｒ１.０、Ｒ１.５などが、他の可能なレーキ値である。図２０Ｂは、高レーキＲ２の例を示す。タイプ１プロペラ５００、タイプ３プロペラ６００及びタイプ４プロペラ４００の例示的変形には下記のものがある：
・タイプ１Ｒ０左回りループ
・タイプ１Ｒ０右回りループ
・タイプ１Ｒ２左回りループ
・タイプ１Ｒ２右回りループ
・タイプ２Ｒ０
・タイプ２Ｒ２
・タイプ３Ｒ０左回りループ
・タイプ３Ｒ０右回りループ
・タイプ３Ｒ２左回りループ
・タイプ３Ｒ２右回りループ
右回りプロペラは、左回りプロペラを創生するために（又はその逆）鏡像とすることができる（ループ方向も鏡像となる）。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0072】

例示的命名は、個々のブレードセクションのレーキ値とは関係なく、ブレード全体の正味レーキを表す規模によって総体的にレーキを分類するためのものである。命名は、集合的レーキの最小量についてはＲ０であり、レーキ値が大きくなるとＲ１、Ｒ２などとなる。図２３は、Ｒ０として指定される比較的低いレーキを持つプロペラを示す。図２４は、Ｒ２として指定される比較的高いレーキを持つプロペラを示す。０～２の数値は、Ｒ０について示されるものとＲ２として示されるものとの間のレーキ値を示す。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0073】

図２１Ａ、２１Ｂは、ＣＲプロペラの断面図であり、両方のプロペラを回転させるために採用できる例示的ギア組立体を示す。ギア組立体は、単一のモーターによって駆動され、ＣＲプロペラの２つのプロペラに逆回転運動を与える。

【国際調査報告】