2重反転プロペラ

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旧ソ連製の輸送機An-22の2重反転プロペラ。

2重反転プロペラ(2じゅうはんてんプロペラ)とは、2組のプロペラスクリュー)を同軸に配置し、各組を相互に逆方向に回転させるもの。機体や船体にかかるカウンタートルクを相殺したり、プロペラ効率向上を意図して採用される推進機構である。英名を略してコントラペラとも呼ばれ、飛行機に採用されているケースが有名であるが、船舶魚雷などのスクリューに採用されたケースのほうが多い。

航空機[編集]

ウクライナのAn-70輸送機の2重反転プロペラ

飛行機[編集]

搭載するエンジンの出力が増大するに従って、エンジンの出力をプロペラによる推力に有効に変換することが次第に困難になってきたことへの対策と、強力なエンジンでプロペラを一方向に回転させることによって生じるカウンタートルクの相殺を狙って、大出力エンジンを搭載する高速機に採用される。

1930年代にはレース用に製作されたマッキ M.C.72などの水上機に搭載されて最高速度向上に威力を発揮し、第二次世界大戦中には、特にアメリカ軍イギリス軍において、2重反転プロペラを採用する試作機が多数製造された。

日本では陸軍キ64二式単座戦闘機(鍾馗)において、海軍でも川西航空機製の紫雲強風で採用されたが、キ64以外の制式採用された3機種についても、日本の基礎工業力の未発達から要求される工作精度が維持できず、ギアボックスの油漏れなどの問題を解決できなかったため、いずれも初期試作レベルに留まった。

この方式にはプロペラ後流の偏向を正逆回転の組み合わせで相殺できるため、垂直尾翼の小型化が可能で、空気抵抗の減少やプロペラ効率の向上などが得られるというメリットがある。

しかし、その一方で中空軸の中に中空軸の内径以下の外形寸法の中実軸あるいは中空軸を通して同軸でプロペラ軸を正逆2方向に回転させる必要があり、それぞれ回転方向の異なるエンジンを各1基搭載するか、さもなくば変速機に逆転機を内蔵して2方向の回転軸を取り出す必要がある。しかも、そのいずれにおいても中空軸の内部に中実軸あるいは中空軸を貫通させる必要があるため、高回転数となる軸受や軸そのものについて高い工作精度(回転軸の中心を一致させないと、猛烈な振動を生み出す事になる)と耐久性(前述の振動に耐える事が必要)が求められた。また単発機の場合、変速機のギアボックスは通常のものと同程度の容積で2倍近い複雑な歯車装置を組み込み、かつ大出力による強トルクに耐えることが求められるため、その内部の整備性は通常のものに比して大幅に低下し、しかも機構的な必然から重量が増大するというデメリットが存在する。

現代ではジェットエンジンの普及により、大出力でプロペラ推進の航空機自体が希少であるが、冷戦下のソ連で開発され、航続力と高速巡航性能の両立を狙ってこの機構を採用したTu-95など、ロシアウクライナ製のターボプロップ輸送機爆撃機にはこの機構を採用しているものが複数存在している。

また、人力飛行機では、金沢工業大学のチームが鳥人間コンテスト選手権大会において採用していた。

ヘリコプター[編集]

ヘリコプターの場合、正しくは同軸反転式ロータもしくは二重反転式ローターと呼ぶ。

使用機種[編集]

2重反転プロペラに改造されたP-51
飛行機
など
ヘリコプター
など

船舶[編集]

日本国内では新日本海フェリーはまなす型においてポッド推進器によって、二重反転プロペラの原理で高出力を生み出す世界初のシステムが採用された。

魚雷[編集]

2重反転スクリューを採用した魚雷

魚雷は、魚雷発射管の構造的な制約で本体直径から大きくはみ出す安定板を採用できない。小さな面積の安定板でスクリューの反動に抗することは難しく、得てしてスクリューの反動で本体が回転してしまい推進効率が落ちてしまう。このため反動相殺を目的として2重反転スクリューを採用するものがある。航空機などと異なり、一度きりの駆動で長くても数十分持てば良いわけであるから耐久性上の問題が少ないという面もある。

[編集]

珍しい使用例としては、リズム時計が卓上扇風機に2重反転プロペラを採用している。メーカーでは騒音、風量、省エネに優れていると解説している。スイッチ類が変更された物が無印良品にOEM供給されている。

2重反転プロペラ機構の技術概念が応用された工業技術の例として、本田技研工業が開発した小型耕運機の「ARS(アクティブ・ロータリー・システム)[1] [2]や小型除雪機の「クロスオーガ」がある。一般向けの汎用製品として市販されている両者共に、同軸上から同時に正逆2方向の回転出力を可能とする機構を備えた回転爪を有しており、これらの仕組みは2重反転プロペラ機構の技術思想を受け継ぐ物である。

脚注[編集]

  1. ^ 「同軸同時正・逆転ロータリ耕うん方式の開発」Honda R&D Technical Review Vol.6 収録
  2. ^ 「フロントロータリ式小型耕うん機における同軸同時正逆転ロータリの研究」Honda R&D Technical Review Vol.15 No.2 収録

関連項目[編集]