初期の開発edit
スクリュープロペラを使用する際に使用される原理はscullingから派生しています。 Scullingでは、単一の刃は有効な角度で水に刃を示し続けるために心配を取ってアークを通して、左右に動く。 スクリュープロペラによって導入された革新は回転シャフトに刃を付けることによって360°以上によってそのアークの延長だった。 プロペラは単一のブレードを持つことができますが、実際には、関係する力のバランスをとるために、ほぼ常に複数のブレードがあります。
スクリュープロペラの起源は、灌漑や船の保釈のために水を持ち上げるためにスクリューを使用したアルキメデスから始まり、アルキメデスのスクリューとして知られるようになったことで有名である。 それはおそらく、何世紀にもわたってエジプト人によって灌漑に使用される中空のセグメント化された水車への空間における螺旋運動（螺旋はアルキメデスの特別な研究であった）の適用であった。 レオナルド-ダ-ヴィンチは、彼の理論的なヘリコプターを運転する原理を採用し、そのスケッチは大きなキャンバススクリューを頭上に含んでいた。
1661年、トゥーグッドとヘイズは、プロペラとしてではなく、ウォータージェット推進のためのネジを使用することを提案した。 ロバート・フックは1681年に水平水車を設計したが、これは1928年に設計されたKirsten-Boeingの垂直軸プロペラに非常によく似ていた。 1693年、デュケという名前のフランス人がスクリュープロペラを発明し、1693年に試されたが、後に放棄された。 1752年、パリの科学アカデミー（Academie des Sciences）は、バルネッリにプロペラホイールのデザイン賞を与えた。 ほぼ同時に、フランスの数学者Alexis-Jean-Pierre Pauctonは、アルキメデスのスクリューに基づく水推進システムを提案しました。 1771年、蒸気機関の発明者ジェームズ・ワットは私的な手紙の中で、ボートを推進するために「スパイラルオール」を使用することを提案したが、彼は蒸気機関でそれらを使用しなかった、またはこれまでのアイデアを実装していなかった。
プロペラの最初の実用的かつ応用的な用途の一つは、1775年にイェール大学の学生で発明家のデイビッド-ブッシュネルによってコネチカット州ニューヘイブンで設計されたタートルと呼ばれる潜水艦にあり、時計メーカー、彫刻家、真鍮の創業者アイザック-ドゥーリトルの助けを借りて、ブッシュネルの兄弟エズラ-ブッシュネルと船の大工で時計メーカーのフィニアス-プラットがコネチカット州セイブルックで船体を建設した。 1776年9月6日の夜、エズラ・リー軍曹はタートルを操縦し、ニューヨーク港のイーグルを攻撃した。 タートルはまた、戦闘で使用される最初の潜水艦であることの区別を持っています。 ブッシュネルは後に1787年10月のトーマス・ジェファーソンへの手紙の中でこのプロペラについて次のように述べている：「スクリューの原理に基づいて形成されたオールは、船の前端に固定され、その軸は船に入り、一方の方法で船を前方に漕いだが、他方の方法で船を後方に漕いだ。 それは手や足で回されるように作られました。”真鍮のプロペラは、カメのすべての黄銅そして可動部分のような、ニューヘイブンの”独創的な機械工”Issac Doolittleによって制作された。
1785年、イギリスのJoseph Bramahは、ブレード付きプロペラに取り付けられたボートの水中後方を通るロッドのプロペラ解決策を提案したが、彼はそれを構築しなかった。
1800年2月、ロンドンのEdward Shorterは、水線の上の甲板から一時的に配置されたロッドに取り付けられた同様のプロペラを使用することを提案したため、水のシールを必要とせず、帆船を支援することのみを意図していた。 彼はジブラルタルとマルタの輸送船ドンカスターで試験を行い、1.5mph(2.4km/h)の速度を達成した。
1802年、アメリカの弁護士で発明家のジョン-スティーブンスは、回転式蒸気エンジンを4枚のプロペラに結合した25フィート(7.6m)のボートを建設した。 この機体は4mph(6.4km/h)の速度を達成したが、スティーブンスは高圧蒸気機関を使用する際の固有の危険性のためにプロペラを放棄した。 彼の後の船はパドル輪ボートでした。
1827年までに、チェコ-オーストリアの発明家ヨーゼフ・レッセルは、円錐形の基部の周りに複数のブレードを固定したスクリュープロペラを発明していた。 彼は1826年2月に手動で駆動された小型船でプロペラをテストしていた。 彼は1829年に改造された蒸気船で青銅製のスクリュープロペラを使用することに成功した。 彼の船、48総登録トンのチヴェッタは、約6ノット（11km/h）の速度に達した。 これはアルキメデスのスクリュー式プロペラで駆動に成功した最初の船であった。 新しい蒸気機関が事故（パイプ溶接のひび割れ）を起こした後、彼の実験は危険なものとしてオーストリア-ハンガリー警察によって禁止された。 ヨーゼフ・レッセルは当時オーストリア帝国の林業検査官だった。 しかし、この前に彼は彼のプロペラ（1827）のためのオーストリア-ハンガリーの特許（ライセンス）を受けた。 安政2年（1857年）に死去した。 この新しい推進方法は、船が石炭を燃やしたときに船の動きや喫水の変化にそれほど影響されなかったため、パドルホイールよりも改善されました。
ノバスコシア州ヤーマスの船員であるジョン-パッチは、1832年に二枚羽根の扇形のプロペラを開発し、1833年にそれを公に実証し、ヤーマス港を横断する行ボートとニューブランズウィック州セントジョンの小さな沿岸スクーナーを推進したが、彼はアメリカ市民ではなかったため、米国での特許出願は1849年まで拒否された。 彼の効率的な設計は、アメリカの科学界で賞賛を集めたが、この時までに海洋プロペラの複数の競合するバージョンがあった。
スクリュー推進機編集
1830年代以前にはスクリュー推進に関する多くの実験があったが、これらの発明のうちのいくつかは試験段階まで追求されたものであり、何らかの理由で不十分であることが証明されたものはほとんどなかった。
1835年、イギリスの二人の発明者、ジョン-エリクソンとフランシス-ペティット-スミスがこの問題について別々に研究を始めた。 スミスは5月31日にスクリュープロペラの特許を取得したが、当時イギリスで働いていたスウェーデン人技術者であるエリクソンは6週間後に特許を申請した。 スミスはすぐに彼の発明をテストするために小さなモデルボートを作り、最初はヘンドン農場の池で実証され、後にロンドンの王立アデレード実用科学ギャラリーで実証され、海軍長官ウィリアム-バローによって見られた。 ライトという名前のロンドンの銀行家の後援を確保したスミスは、その後30フィート(9.1m)、6馬力(4)を構築しました。フランシス・スミス(Francis Smith)と呼ばれる6トンの運河船で、1836年11月から1837年9月までパディントン運河で実演された。 偶然の事故によって、1837年2月の航海中に2回転の木製プロペラが破損し、スミスの驚いたことに、現在は1回転のみで構成されている壊れたプロペラは、ボートの以前の速度を約4マイル毎時から8マイルに倍増させた。 スミスはその後、この偶然の発見に合わせて改訂された特許を提出するだろう。
その間、エリクソンは1837年に45フィート(14m)のスクリュー推進式蒸気船フランシス・B・オグデンを建造し、テムズ川で彼の船を実証し、海軍測量士ウィリアム・シモンズ卿を含むイギリス海軍の上級メンバーに実演した。 ボートは時速10マイルの速度を達成したにもかかわらず、既存のパドル汽船と同等であったが、シモンズと彼の側近は感銘を受けなかった。 海軍本部は、スクリュー推進は海上輸送には効果がないとの見解を維持したが、シモンズ自身はスクリュー推進船を効率的に操縦することはできないと考えていた。 この拒絶の後、エリクソンは2隻目の大型スクリュー推進船ロバート・F・ストックトンを建造し、1839年にアメリカに向けて出航し、間もなくアメリカ海軍初のスクリュー推進軍艦プリンストン(USS Princeton)の設計者としての名声を得ることになった。
スミスはスクリュープロペラが航海に適さないことを証明するというイギリス海軍の見解を知っていたようで、この仮定が間違っていることを証明することを決定した。 1837年9月、彼は小型船（現在は1回転の鉄製プロペラを装備している）を海に運び、ロンドンのブラックウォールからケントのハイテまで蒸気を発し、ラムズゲート、ドーバー、フォークストーンに停車した。 25日にロンドンに戻る途中、スミスの船はイギリス海軍の将校によって嵐の海で前進しているのを観察された。 海軍本部の技術への関心は復活し、スミスは技術の有効性をより決定的に実証するためにフルサイズの船を建造することを奨励された。
Ssアルキメデスは、1838年にロンドンのヘンリー・ウィムシャーストによって、スクリュープロペラで駆動される世界初の蒸気船として建造されました。
アルキメデスは船舶開発に大きな影響を与え、商業船への影響に加えて、英国海軍によるスクリュー推進の採用を奨励しました。 スミスのアルキメデスとの試験は、1845年にスクリュー駆動のHmsラットラーとパドル汽船Hmsアレクトの間で有名な綱引き競争につながり、前者は2.5ノット(4.6km/h)で後者を後方に引っ張った。
彼女はまた、別の革新的な船、1843年にIsambard Kingdom BrunelのSS Great Britainの設計に直接影響を与え、その後、世界最大の船と1845年に大西洋を横断する最初のスクリュー推進汽船の設計にも直接影響を与えた。
Hms TerrorとHms Erebusは両方とも蒸気動力のエンジンとスクリュープロペラを持つ最初のイギリス海軍の船になるように大きく変更されました。 2人はフランクリンの失われた遠征に参加し、1845年7月にバフィン湾近くでヨーロッパ人が最後に見た。
スクリュープロペラの設計は1880年代に安定した。
Shaftless propellersEdit
中央軸のないプロペラは、円状の電気モーターの一部であるリングに取り付けられたプロペラブレードで構成されています。 この設計はリム駆動スラスターとして知られており、いくつかの小型の自己誘導ロボット船で使用されています。 このタイプのプロペラが付いているボートはunscrewed表面の容器として知られている。
現代の航空機プロペラのねじれたエアロフォイル形状は、ライト兄弟によって開拓されました。 いくつかの初期のエンジニアは、海洋プロペラ上の空気プロペラをモデル化しようとしていたが、ライツは空気プロペラ（エアスクリューとしても知られている）が本質的に翼と同じであることに気づき、翼上の彼らの以前の風洞実験からのデータを使用することができた。 彼らはまた、ブレードの長さに沿ってねじれを導入しました。 これは、ブレードの迎え角がその長さに沿って比較的一定に保たれるようにするために必要であった。 彼らの元のプロペラブレードは、現代の同等のものよりも約5％効率が低く、約100年後でした。 低速プロペラの空気力学の理解は1920年代までにはかなり完成していたが、より小さな直径でより多くの電力を処理するための後の要件は、問題をより複雑にした。
アルベルト-サントス-デュモンは、飛行船での経験から得た知識を応用して、14bis複葉機のためにスチールシャフトとアルミニウムブレードを備えたプロペラを作った。 彼のデザインのいくつかは、このように翼の形状を作成し、ブレードのために曲がったアルミシートを使用しました。 これらは大きく過小評価されており、これに加えて縦方向のねじれがないため、ライトプロペラよりも効率が低下した。 そうであっても、これはおそらくエアスクリューの建設におけるアルミニウムの最初の使用でした。