スクリュー

スクリューとは

スクリュー（英語: screw [skruː]）は、流体の中を回転することで、その流れに沿った推進力を生み出す装置です。一般には流体の流れと回転を相互に変換する機能があり、流体力学の原理に基づいています。スクリューは、回転することによってその対応する流体に影響を与え、目的の方向に押し進めることができます。

概要

スクリューと似た語として「プロペラ」がありますが、スクリューは単に推進装置を指すのではなく、螺旋状の構造を持つ物全般を表します。例えば、ネジやドライバーもスクリューの一種です。一般的に、航空機にはプロペラ、船舶にはスクリューと使い分けられますが、専門的な文脈ではこの限りではありません。

「スクリュー」という言葉は、螺旋状の構造を持つ物体、つまりは回転しながら力を伝達する装置を指し、特にブタの尻尾から名付けられたとも言われています。そして、古代のアルキメデスのスクリューも知られている通り、流体中や固体からの動力を引き出すために用いられました。

用途

スクリューは主に二つの用途があります。まず一つ目は、回転から流れを生む用途であり、スクリュー[[プロペラ]]や流体の輸送、攪拌に使われます。これにより、液体の輸送や固体の破砕が可能になります。第二の用途は、流れから回転を生む用途です。具体的には、水車や流速計がそれに当たります。

航空機や船舶の技術において、プロペラとスクリューの区別は明確なものではなく、用途によって定義されることも多々あります。例えば、スクリューは液体の推進に特化している一方、プロペラはアエロダイナミクスに基づく空気中での動作に最適化されています。

スクリューの原理

スクリューの基本的な物理的特性は、圧縮流体と非圧縮流体の違いや流体のレイノルズ数に基づいています。レイノルズ数は流れの速度や粘度に依存し、同じ形状ですが異なるスケールの物体が、同等の流れをもたらさない可能性を持っています。これにより、スクリューおよびプロペラを設計する際に様々な条件を考慮することが求められます。

歴史

スクリューの歴史は古代エジプトにまで遡ります。アルキメデスが設計した「アルキメディアン・スクリュー」は、水を汲み上げるために使われていました。このアイデアはその後、様々な水流機械や推進力の開発に応用されます。中世以降、スクリューによる推進装置はより実用的な形で進化し、1776年にはデヴィッド・ブッシュネルが潜水艇に人力で駆動されるスクリューを使用しました。

19世紀には、スクリューによる推進システムの効率性が確認され、さまざまな国で実験が行われました。特に1839年に、スクリュー式蒸気船が成功を収め、外輪船に比べて優位性を持つことが証明されました。その後、エリクソンが設計した装甲艦「モニター」などが代表例として挙げられます。

スクリューの構造は、数理モデルや流体力学に基づいて進化し続け、20世紀には航空機のプロペラとも密接に関連するようになりました。現代のスクリューの設計とその応用は、様々な技術の発展に寄与しています。

このように、スクリューは流体機械の一つとして、その役割を持っており、知識の進歩と共に変化し続けています。

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