スクリュー・プロペラ
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この項目では、スクリュー型の流体機械全般について説明しています。その他の用法については「スクリュー (曖昧さ回避)」をご覧ください。
スクリュープロペラ」も参照船舶のスクリュー(スクリュープロペラ)。

スクリュー(英語: screw [skru?]、スクルー)は、流体中で回転することで回転軸方向に流体の流れを生む推進装置である。あるいは逆に、流体の流れを受けて回転するものもあり、より一般的には、流体の流れと回転とを相互変換する装置であると言える。
概要

「スクリュー」と似たように使われる語に「プロペラ」がある。語義としては「screw」は推進装置に限らず螺旋状のものをあらわす語であり、例えば、ネジのこともスクリューと言い、ねじ回しの「ドライバー」を「スクリュードライバー」などと言うような例がある。

「propel」は「推進する」ことを意味し、ロケットエンジンの推進剤などを指す「プロペラント」や、推進のための駆動力を伝達する「プロペラシャフト」といった語にも含まれる。一般に使われる語としては、航空機用がプロペラ、船舶用がスクリュー、という使い分けがあるが、「スーパーキャビテーション・プロペラ」などのように、船舶工学の専門用語や、海事などの業界用語ではもっぱら「プロペラ」と呼ばれることもかなり多く、一般的な使い分けが必ずしもいつも通用するわけではない。「スクリュープロペラ」という語もある。

「スクリュー」の語はブタ尻尾に由来し、英語では螺旋状の回転部品全般を表す言葉として螺子(ねじ)もこれに含まれる。古くからあるスクリューであるアルキメデスのスクリューは螺子と同様の螺旋型で、作動するのが流体中か固体中かという違いはあるが、力学的には螺子と似ている。現代のスクリュープロペラも、非常に短い螺旋であると言える。

螺旋型の流体機械としては他にスクリュー圧縮機ローターがあるが、これは螺子ともスクリューとも原理が異なるので、ここでは扱わない。
用途「スクリュープロペラ」も参照
回転から流れへ

スクリュープロペラ。水流の反作用を推進力とする。

流体の輸送

流体の攪拌

塑性固体(ゲルペーストなど)の破砕。

流れから回転へ

水車原動機として。

流速計。

舶用プロペラと飛行機用プロペラ「スクリュープロペラ」も参照ファン

舶用飛行機用
レイノルズ数低レイノルズ数高レイノルズ数
回転速度低速高速
アスペクト比幅広幅狭
揚抗比低揚抗比高揚抗比
流体の主に液体気体
流体の密度高密度低密度
流体の粘性高粘性低粘性
流体の流入元周囲180°まっすぐ前方

前述のように、「航空分野ではプロペラ、舶用ではスクリュー」という、一般にはよく使われている語の使い分けは、必ずしもいつも通用するものではない。専門的な議論であるので、ここの節タイトル等では専門用語的な用法に従った。

原理原則から考えるならば、対象とする流体と基本的な物理(力学)的な特性として、以下の要素があるものと考えられる。

圧縮流体(気体)か非圧縮流体(液体)か - 非圧縮流体の場合に特異な問題としてキャビテーション(cavitation、キャヴィテーション)がある。

レイノルズ数 - 同じ形状のまま拡大縮小しても、レイノルズ数の違いにより現象は相似にならない。一方、違う物質などによる現象でも、レイノルズ数が近ければ相似した現象となる。

静止に近い流体に対して比較すると速い流れを作ろうとするものか、それなりに流れがあるものに対しわずかにそれを加速した流れを作るものか

プロペラが使われる対象・状況について以上の3点について可能な任意の組合せを取り得る。上の表は、空中のヴィークルと水上(水面)のヴィークルという2種類の類型の場合における組合せと、そこから効率等を基にした最適化よって導出されるいくつかの形態についてまとめたものと言える。また特に、レイノルズ数はスケールしないという性質があり、室内用模型飛行機等のように小さなものがゆっくり動いている場合にはレイノルズ数はかなり小さくなり、逆に風力発電用の大型風車の強風時のレイノルズ数などはかなり大きくなる。例えば模型飛行機は、実機大のものとは独立した研究対象となっている(「模型航空」の記事などを参照)。

舶用プロペラの揚抗比は航空機用プロペラに比べれば低いが、それでも現代の舶用プロペラは、揚抗比がかなり高く主に揚力を使う。一方、アルキメデスのスクリューは抗力が主となる形態であった。直接的に抗力を使う推進器として外輪船の外輪がある。一般に、揚力機械は抗力機械より効率がよく、舶用プロペラは低揚抗比から現在の高揚抗比へと進化してきた。
歴史「スクリュープロペラ#歴史」も参照アルキメデスのスクリューダビンチヘリコプター。空気中で動作する「スクリュー」を持っている。ジョン・エリクソンのスクリューを手本として C F Wahlgren が設計したスクリュー。


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