CN101014494A - 船外喷射驱动船用推进系统及其控制杆 - Google Patents

Abstract

一种用于船外推进船用发动机的喷射泵包括支撑件以及从所述支撑件成螺旋形延伸的至少一个叶轮叶片。至少一个感应叶片从所述支撑件成螺旋形延伸。具有体积减小构件的定子设置在叶片的下游。喷射泵支撑在具有阶形轮廓的外壳内以便减小阻力。单个杠杆一同控制从定子输出的喷射流的速度和方向。

Description

船外喷射驱动船用推进系统及其控制杆

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年5月25日递交的美国临时申请No.60/574,019以及2005年2月16日递交的美国临时申请No.60/653,652的利益，本申请通过参考结合了其全部公开内容。

背景技术

本发明涉及船外喷射驱动船用推进系统。本发明涉及一种用于船只的船外喷射驱动器，并且特别涉及一种具有安装在外壳内的发动机和喷射驱动器的船外喷射驱动器，该外壳可拆卸附着到船身上。

已经存在提议的几种类型的用于水运工具的船外喷射驱动器，但大部分类似于船外马达，其中船外马达螺旋桨以及下联单元由喷射驱动器所取代。喷射驱动器包括位于下联单元中的操作成为水运工具提供推进力的喷射泵。与螺旋桨相反，采用喷射泵作为推进单元存在好处。喷射驱动器允许在浅水中运转，还屏蔽了螺旋桨，并且伤害的可能性更小。对船外喷射驱动器已经存在各种提议的用于将喷射泵相对船身构架以及构架底部定位在不同位置的构造，但在典型的喷射驱动器中，发动机和喷射驱动器直接位于船身内，在船身底部带有用于获取在船身下方通过的水的开口，随后利用喷射泵将水推出船身的后面以便推进船只。类似于典型的船外马达，船外喷射驱动单元具有驱动驱动单元的马达，该驱动单元使喷射驱动单元运转。

一般来说，发动机组装包括安装在薄玻璃纤维船身内的内燃机。船身的基板包括用于将水给入到泵的入水口铲以及用于排水的出口端。泵的高压出水口在吃水线上方在向后的方向上指向，以便通过由高速水喷射物产生的反作用力推进该水运工具。在F.C.Clark的美国专利No.3,055,175中，一种船用推进单元采用传统的船外马达并且用使用泵的船用喷射马达代替螺旋桨单元以便产生水喷射物来推进船只。Parker的美国专利No.5,356,319是用于一种具有可拆卸船内喷射推进单元的船只，其中一体喷射动力单元装入防水外壳并定位在位于船身的井道内，并且安装成可从船身拆除。

良好匹配的水喷射物允许柴油发动机在任何刨平船只中的可靠性、燃料经济性以及性能的近似理想的工作条件高达50mph；然而直到现在这仅在大型船上进行了证实。越来越多数量的大型船使用柴油喷射推进而在小型船上非常少见柴油喷射器是明显的。柴油发动机、齿轮箱以及喷射器的重量再加上传统直列式(inline)安装使得水喷射物与小船中的柴油发动机正常配合要难得多。

通过申请人的美国专利No.6,398,600克服了现有技术中的许多缺陷，其中船外喷射推进单元可分离地安装到船只上，以使主燃料罐以及控制器安装在船只的船身内，同时船外喷射驱动单元远离船只安装在带有发动机的外壳内，并可拆卸附着到船只的构架上。燃料罐和控制器通过快速断开耦接件连接在船身和船外驱动器之间。外壳成形为将发动机支撑在直接位于喷射驱动单元上方的平台上以便通过离合器机构传动喷射驱动单元，同时发动机和喷射驱动器彼此平行定位。

经过许多年，用于游船的船内柴油发动机的可靠性(船用推进的最可靠的方法)已经有文献记载了。大约30％的发动机故障是与原水泵相关，30％是由于水从排放口竖管侵入或者发动机高度，而30％的故障与安装相关。无论安装者如何熟练或有经验，保证单个固定的发动机的可靠性是非常难的。所有游船发动机故障中的低于10％认为是发动机或元件故障。

申请人所设计的船外喷射单元是令人满意的，然而它不能完全实现喷射推进的效率。因而，需要克服现有技术不足的船外喷射推进单元。

发明内容

一种船外喷射驱动器包括密封防水侵入的外壳，该外壳具有前侧和后侧以及顶部和底部。发动机设置在外壳内，大致水平支撑在外壳内，并且喷射驱动单元设置在所述外壳内。喷射驱动器外壳定形为使得在淹没在水中时至少底部表面沿外壳底部产生高压区域。

在优选实施例中，喷射驱动单元包括用于排出水喷射物的排放口。水斗机构安装在排水口，水斗机构包括设置在所述喷射驱动器上的外壳，其与输出喷射驱动单元的水喷射物连通。该外壳具有第一排放口和第二排放口以及可活动附着于该外壳以便选择性使水喷射物经第一排放口或第二排放口输出的水斗构件。

在本发明的又一实施例中，外壳包括热交换单元，其竖直设置在外壳内。该热交换单元允许水从热交换器自动排出。

在本发明的又一实施例中，提供一种稳定结构以便在外壳内部支撑喷射驱动单元来减小喷射单元的过度振动由此减小磨损和破损。

附图说明

通过书面描述和附图，本发明的其他目的、特征以及优点显而易见，其中：

图1是穿过根据本发明安装在船只上的船外喷射驱动器的截面图；

图2是具有安装于其内的喷射驱动单元的船外喷射驱动器外壳的截面图；

图3是图2的喷射驱动单元的后视图；

图4是连接的燃料罐的框图；

图5是根据本发明构建的用于船外喷射驱动器的驱动组件的正视图；

图6是在没有附着于其上的喷射驱动器外壳的情况下构建的船外喷射驱动器外壳的后视图；

图7是根据本发明构建的驱动轴外壳；

图8是根据本发明构建的喷射驱动器外壳的透视图；

图9是根据本发明安装在所述外壳内的驱动轴支撑组件的透视图；

图10是根据本发明将水斗组件安装在喷射驱动单元上的本发明另一实施例的侧视图；

图11是处于打开位置的水斗组件的侧视图；

图12是处于关闭位置的水斗组件的侧视图；

图13是用于支撑水斗组件的鞍形组件的截面图；

图14是处于打开位置的水斗的控制组件的侧视图；

图15是处于关闭位置的水斗的控制组件的侧视图；

图16是水斗组件的顶部平面图；

图17是使船只转向左的水斗组件的顶部平面图；

图18是使船只转向右的水斗组件的顶部平面图；

图19是显示相对的水和空气流的外壳底部的示意图；

图20是显示外壳的喷射入口和凸部的相对宽度的原理图；

图21A-图21C是相对外壳和喷射入口的水和空气流的示意图；

图22是随其移过外壳的水形的示意图；

图23是相对船只和船外喷射单元的空气和水的移动的侧视图；

图24是根据本发明另一实施例构建的船外喷射推进单元的透视图；

图25是根据本发明构建的喷射泵的透视图；

图26是根据本发明构建的定子的顶部平面图；

图27是根据本发明构建的定子的侧视图；

图28是用于根据本发明构建的喷射驱动器船用推进系统的外壳的前视图；

图29是根据本发明用于船外喷射驱动器船用推进系统的外壳的边缘透视图；

图30是根据本发明构建的推进系统和船只的相对外形的示意图；

图31是根据本发明构建的移位板的侧视图；

图32是根据本发明构建的节流板的侧视图；

图33是根据本发明构建的杠杆板的第一侧的局部正视图；

图34是根据本发明构建的杠杆板的相反侧面的局部正视图；

图35是根据本发明构建的杠杆控制组件的侧视图；以及

图36是根据本发明构建的涡轮增压器的示意图。

具体实施方式

参照图1-图3，船外喷射驱动单元10显示为在构架(transom)12上附着到船只11的船身上。喷射驱动单元17包括具有安装于其内的平台14并具有附着于平台14上的多个挠性发动机固定架15的外壳13。内燃机16安装到在台14上的发动机固定架15上。发动机15优选是具有带中间冷却器的涡轮增压器的柴油发动机，但也可以是汽油发动机，并且优选是传统的汽车或卡车发动机。喷射驱动单元17安装到外壳13的平台14的下方，并且附着到外壳13的前端18。外壳13密封成防止水侵入其中并且密封在平台14和外壳13之间以防止水侵入并防止油或发动机防冻剂从中逸出。

船内喷射船只的主要现有技术配置是直列式设置，也就是说，发动机与喷射驱动器成直线连接；这使得发动机的飞轮以及驱动滑轮从船只以及附着于其上的喷射器内部面向构架(船只的背面)。如根据本发明的图1所示，与现有技术相比，通过将发动机16和喷射驱动单元17转向(即180度)，以使它们处于构架后方的船只外侧，定位发动机齿轮120和喷射驱动滑轮28，以使它们均从船只外侧在相同方向上面朝构架，即，它们面向直列式排列的相反方向。因而，在这种配置中，驱动滑轮和发动机飞轮面向船只的背面，但是是从船只外侧。因而，通过使用传动皮带系统27，喷射器基本上直接放置在发动机下方。

本领域技术人员应该知道，通过将发动机从直列式配置转向180度，这将使得叶轮在与目前使用的其他叶轮相反的方向(向后)上转动。因而，喷射驱动单元和发动机大体上”向后”安装，使得与直列式配置的喷射驱动单元内的叶轮相比，喷射驱动单元内的叶轮在相反或反向或者”向后”的方向上旋转。

当拖拉滑行(getting 0n plane)时，开放式螺旋桨驱动船、船内、船外以及船尾驱动器产生过量的发动机负载。产品寿命正比于在部分设计速度所累计的小时数而减小。这种设计不会发生这种现象。当节流阀放置在所需位置时，发动机马上加速到发动机速度。喷射立即将所需的水流泵送到选定的速度并且船只加速启动。发动机和驱动系不会经历传统的螺旋桨驱动船所经历的强制等级。

在示范性、非限制性的实施例中，发动机16具有其内具离合器机构的皮带传动器27，以便将发动机16连接到喷射驱动单元17的驱动滑轮28。更具体地，如图5所示，驱动系形成在连接在安装在喷射驱动轴17的驱动轴124上的齿轮122(驱动滑轮28)上的发动机16的飞轮上的齿轮120之间。优选实施例中，皮带传动器27是Kevlar皮带，优选是带齿的，以便啮合齿轮120、122来防止跳跃和滑动。

尽管对于要彼此相对放置的喷射驱动单元17和内燃机16系统来说，平行位置是最有效并优选的位置，但这不是仅有的可能位置。另外，通过平行定位，允许使用如图1、图2和图5所示的并在上文讨论的标准水平发动机和传动皮带驱动器。

尽管优先将喷射驱动单元17定位在发动机下方，但本发明构思了其他位置，例如内燃机的顶部、对面或者侧面上。

尽管可接受在本发明的范围内，但它们不是优选的。作为实例，如果喷射驱动单元17定位在发动机的顶部或上方，它也能运转，但需要将水向上泵到喷射器。水泵得越高，泵水所损失的动力就越多，并且水入口需要越大(在穿过入水系统时入水口在尺寸上需要逐渐减小，以便避免形成气泡并引起气穴)。

同样，喷射入口的最佳水流位于船只的底部中心，这可以产生在发动机周围分水的问题。该位置还将最可能导致发动机下降，这将产生另一个问题。就是腐蚀和排放口竖管的问题。船只或船用发动机隔室的最下部分总是进水。使发动机下降就将发动机放入了水中。

如果喷射驱动单元17定位在发动机16的一侧或两侧，尽管这种定位被认为是比顶部更好的定位，但是它仍然存在上面提到的问题，并且需要成品单元的宽度大得多，由于发动机16比喷射驱动单元17重得多，可能产生重量分配问题，特别是如果仅采用一个喷射驱动单元。另外，放太多的重量在一侧或另一侧最可能产生船只的操控问题。

如已经指出的，当喷射驱动单元放置在发动机的底部或下面时，这种定位是目前为止最实用并优选的放置方法。发动机被提高，减小了腐蚀以及竖管的问题。喷射器处于最下的可能位置，产生了进入喷射入口的最佳水流。重量居中。此外，通过将发动机重量直接放置在喷射驱动单元和水入口上方，水入口不可能象目前系统中经常发生的那样从水中出来。当水入口从水中出来时，喷射驱动单元中将丧失动力和操纵性。

与例如圆形或弯曲的相反，进入和输出喷射驱动单元的水程也优选是轴向或直的。

此外，应该理解，尽管皮带是优选的，但发动机可以附有链条，或者可能附有带有两个或更多个齿轮的系列的直接驱动系统。可以使用离合器，但不是必需的。

皮带传动系统的优点是效率。皮带传动器理论上将发动机动力的98％传递到喷射叶轮。其他系统实际上在动力传递到螺旋桨或喷射叶轮的时间内损失大约15％的发动机动力。

同样，认为对于喷射器这是最节省成本的方法。为了使喷射器以其最佳效率运转，喷射器的尺寸应该适当限定到该马力和预期的负载。现今运转着的大多数喷射船只使用尺寸过小的喷射器以便获得最佳效率。这样作是因为喷射器以发动机速度运行。越小的喷射器可以以越高的速度(每分钟的旋转数或“RPM”)运行，越大的喷射器必须以越小的速度(RPM)下转。为了使喷射器以比发动机低的RPM运转，需要某些种类的齿轮减速。目前，当减速器放置在适当位置时，它被传动系统所利用。利用本发明的皮带传动系统，通过使用不同尺寸的齿轮能够在较低RPM下运转喷射器，并且在安装时齿轮尺寸优选与发动机和喷射器尺寸匹配。

喷射驱动单元17经外壳13内开口20延伸贯穿外壳13的后部21。喷射驱动单元17具有水入口22并定位成大约与船身11的底部23水平。排水口24(提供喷射水的输出路径)从外壳13的后部延伸出来。喷射泵25安装在喷射驱动器17内，以便经喷射泵进入其内的水并从排水口24输出。喷射驱动单元17显示在吃水线26下方并支撑在外壳13的前部18的支架29上。

现在参照图6-图9，其中提供了根据优选实施例的用于驱动喷射单元17的安装结构。如上文所谈论的，喷射驱动单元17安装在外壳13上，以便在某种程度上与发动机16操作性协作。外壳13在其后面21设有开口20。开口20与外壳13的内部连通。

喷射泵25是径向附于驱动轴124周围的一系列喷射叶片。参照图25，其中提供根据本发明构建的喷射泵25的透视图。螺旋叶片500从在图1中示意性显示的支撑件502延伸。支撑件502优选是锥形的。因为叶片是螺旋形并且间隔的，水在箭头0的方向上在叶片之间汲取。因为喷射泵组件25旋转，水向外并向前推进。随着叶片的rpm增加，叶片之间的气穴增加。随着气穴增加，推力丧失。此外，水经阻力最小的路径选出。大部分向前经排水口24排出。然而，由于叶片之间的间隔，某些水向上游行进，增加气穴和动力损失。气穴越大，速度越低并且推力越小。气穴以上覆叶片之间的间隙尺寸的函数形式减少。该间隙按由百分比形式表示的函数1-((n-x)/n)减小，其中n是当前叶片的数量，x等于与对比喷射泵比较的附加叶片数量。作为实例，如果叶片数量从3增加到4，那么n＝4而x＝1，使得增长为1-75％＝25％。假设叶片等距间隔，如果增长是从2个叶片到4个叶片，间隙合拢50％。叶片越多，气穴越少；然而尽管推力增加，但速度不增加。

因此喷射泵由两种类型的叶片形成，叶轮叶片510和感应叶片512。感应叶片512朝叶轮叶片510汲水以便向叶轮叶片510提供更密集的水流以使叶轮叶片510迫使质量更大的水离开排水口24。有效地，感应叶片512在泵中起主导作用。

感应叶片512的各叶片500具有长度L_IN和宽度W_IN。各感应叶片512具有前缘和后缘。各感应叶片512具有非均匀节距，即其弯曲使得各感应叶片512的前缘522的节距小于剩余部分的节距。在优选但非限制性实例中，前缘522的节距为大约14°，而感应叶片512的尾部524的节距为大约17°。

叶轮叶片510的各叶片500具有长度L_IM和宽度W_IM。宽度W_IN比叶轮叶片510的宽度W_IM远小大约50％-85％。此外，叶轮叶片510的长度L_IM远大于叶片512的长度L_IN。叶轮叶片510也是非均匀节距的，其具有节距低于尾段504的前缘506。在叶轮叶片510和感应叶片512内形成的沿各叶片的节距变化比尾段更靠近前缘出现。

应该注意到，感应叶片512显示成叶轮叶片510上游的不同导前部分。因而，根据本发明还可以在叶轮叶片510中间散置或交错提供感应叶片512。通过在喷射泵内提供与叶轮叶片协作的感应叶片，优选在叶轮叶片的上游，更密集的水被运载到叶轮叶片，提供了更好的推力和速度。通过提供至少四个叶轮叶片，叶片之间的间隙充分并拢以便明显减小水的逆流。添加更多的叶片增加了加速时降低速度的气穴。因而，提供了感应叶片512。

作为喷射泵24的叶片动作的结果，水在箭头P的方向上输出排放口24(图1、图2)。然而，水是紊流的，并且能量在所有方向上流动。因而，在排放口24提供如图26所示的定子600，以便准直从喷射泵25输出的水。定子600包括中央构件602。优选实施例中，中央构件602是锥形的。多个叶片604从锥形构件602径向延伸到排放口24的壁。优选实施例中，壁606与叶片604一体形成，以形成安装在排水口24内的整体单元，或者叶片604和锥形构件602可以与排水口24内的外壳结构整体形成。

随着水流经定子600，它被导引成在单一方向上流动，但损失某些能量并且水流将失去速度。转而，船只失去速度。然而，体积减小构件610从锥形构件602延伸到排水口24的排放部分。优选实施例中，体积减小构件610仅是锥形构件602的延伸构件。然而，可以使用在基本上不干扰经定子600输出的水的流路的情况下减小排水口24内的体积的任何结构。通过减小排水口24的水可用的体积，水速度增加，在排水口24输出喷射器的水柱的压力增加，向发动机10提供增加的推力和速度。

喷射驱动单元17可以形成为可拆卸盒。在优选实施例中，喷射驱动单元17收容在可拆卸喷射器外壳206内。喷射器外壳206支撑其中设置有驱动轴124的驱动轴外壳201。驱动轴外壳201接收在开口20内并经开口20延伸并且与外壳13形成防水密封。在优选实施例中，使用螺栓板202将外壳201螺栓固定到外壳13的配合螺栓板204。采用本领域公知的垫圈和密封以防水方式将外壳单元201附于外壳13上。

喷射单元17形成为位于驱动轴124周围的单元。因而，安装在外壳单元201内的驱动轴124可以通过将包括外壳201在内的整个单元滑过开口20而轻易安装在外壳13上。驱动滑轮28附于驱动轴124，驱动轴124转而附着于传动皮带27，并且整个喷射推进单元附于发动机外壳13。结果，提供了简单的组装，同时保持了发动机结构之间的分离，发动机结构保持远离水以便放置腐蚀并远离必须与水接触的喷射单元结构。

在一实施例中，驱动轴外壳201可滑动接收在喷射单元外壳206内。喷射单元外壳206通过在后面螺栓固定外壳而安装到外壳13的后表面21。为了保持船外推进系统10的总体形状，发动机外壳13可以形成有用于接收喷射单元外壳206的凹部210。外壳206设置有用于附着外壳13的板208。

沿驱动轴124的振动导致驱动轴上的磨损和破损。这在驱动轴124的各端部尤其正确。如图9中看到的，在与驱动滑轮28相邻的驱动轴124的端部，支架212将驱动轴外壳201附于外壳13的内部。支架212提供在驱动轴外壳201的任意一侧，以便稳定其端部的驱动轴124。

在示范性实施例中，支架可以由铣制的钢、铝、不锈钢或者其他材料制成。不锈钢为船用环境提供最好的硬度、抗腐蚀性以及重量的组合。在优选实施例中，支架212需要尽可能近的附着到驱动轴124的端部，以便提供最佳支撑，尽管支架212附着到发动机隔室的各种位置是可以理解并落在本发明范围内。将支架124附着到驱动轴124的上方以及各侧面提供了最佳支撑，同时保持支架可以访问以便进行维护并保持配件、螺栓孔、螺栓以及类似物在舱底区域上方尽可能高。

通过沿驱动轴外壳201的长度将支架202基本上放置在中间，提供了驱动轴124的进一步支撑。当附着时，凸缘202设置在外壳13和喷射单元外壳206之间，并且稳固地附着到二者上，进一步沿其长度支撑驱动轴124。如上文所谈论的，轴外壳201滑入发动机外壳13以及喷射器外壳206内。通过焊接、螺栓固定或者其他公知方式将这三个元件附着到凸缘202，并且喷射器外壳206的螺栓板208螺栓固定到外壳13的后表面21。通过这种方式，喷射器外壳206接收并定位在外壳13的后表面21的接收区域210内。

优选实施例中，使凸缘靠近驱动轴外壳的中间提供了最佳支撑。在驱动轴端部的其他支撑是有帮助的，但不是必需的。支撑系统可以由铣制钢、铝、不锈钢或其他材料制成。此外，不锈钢为船用环境提供最好的硬度、抗腐蚀性以及重量组合。

船外推进单元10采用类似于汽车所使用的闭环冷却系统。在优选实施例中，推进单元10使用水到水的热交换器来以与汽车中的散热器类似的方式冷却发动机16。就像汽车中所使用的那样利用新水对循环经过发动机、水冷排气歧管以及油冷却器(在适用时)的水进行处理。然而，推进单元10不能将发动机内部暴露于其在在操作过程中中所使用的海水或脏的新水。更确切的，热发动机水由发动机水泵循环经过热交换器，其中热水由循环的海水冷却。海水由水喷射物泵过热交换器，消除了对独立的发动机驱动海水泵的需求并消除了高维护费用的橡胶海水泵叶轮。

另一个优点，推进单元10可以装配有涡轮增压器。船用推进单元10还包括不锈钢和白铜中间冷却器以便在其插入发动机的入口歧管之前冷却压缩空气。利用涡轮增压器压缩入风的过程增加了空气温度。利用中间冷却器中的海水冷却入风使发动机能够更经济地产生更多动力并减小发动机排放口的烟以及其他污染以便满足环境标准。

另一个优点，船用推进单元10可以装配有燃料冷却器。认为燃料注入发动机向发动机输送比发动机所需要更多的燃料。过量的燃料返回到燃料罐以备日后使用。返回的燃料由发动机加热，并倾向于在一定时间间隔内提高罐内的燃料温度。较高的燃料温度降低了发动机动力和性能。燃料冷却器消除了这一问题。燃料冷却器由不锈钢和白铜构成并使用海水进行冷却。

现在参照图24，其中提供了使用冷却系统的船外推进单元10的又一实施例。为了描述简单相同的附图标记用于指示相同的结构。推进单元400包括发动机16和喷射单元17。热交换器402通过水管404耦接到喷射单元17。热交换器402还通过水管406耦接到发动机16。第二水管408将热交换器402耦接到中间冷却器410。中间冷却器410通过水管412连接到发动机16的排放口414。此外，中间冷却器410耦接到发动机16的燃料线路以及发动机16的涡轮增压器。

在操作过程中，水管404耦接到喷射单元17并且在其穿过喷射单元17时虹吸出喷射流的一部分，以使在压力作用下的水在箭头M的方向行进到热交换器402内。水管406与热交换器402中的管线(未图示，但本领域公知的)连通，该热交换器402由从水管404流入热交换器402的冷却水包围。通过这种方法，发动机16同流经喷射单元17的水隔离。由喷射流和重力提供的压力使加热的水在箭头N的方向上经水管408输出热交换器402进入中间冷却器410。中间冷却器410包括管线系统，其与涡轮增压器、排放口414和发动机16的燃料线路连通，冷却发动机内的空气和燃料，以便为涡轮增压的发动机提供更大的效率。

应该注意到，热交换器402和中间冷却器410分别优选相对发动机16的水平方位竖直定向。通过这种方法，如果实际上船外推进系统10不运行，重力将海水或纯净水从热交换器402排入到水管408或回到水管404中。通过这种方法，海水停留在热交换器402中不超过所必需的时间，减小了对热交换器402中的管线或中间冷却器410中的结构的腐蚀。此外，热交换器402优选由不锈钢和白铜制成，二者是高抗腐蚀性合金以便有助于确保发动机16的内部决不暴露于海水。此外，因而提供了封闭的冷却系统，在每次船只航行厚，不需要发动机冲洗，发动机16的寿命更长并且更可靠。

要理解，由于喷射驱动单元17持续耦接到发动机16上，只要发动机工作喷射流就流动。因而，除非驱动系统的灾难性故障，一直有充足的水进行冷却。

优选实施例中，在将涡轮配合到发动机时，涡轮增压器420控制背压的增加，而不是象本领域公知的那样经废气门释放能量。外壳直径调整为控制排气体积和速度以便将涡轮速度优化为在外壳侧面上提供更大的压力。现在参照图35，其中提供了根据本发明构建的涡轮增压器的原理图。

通常需要从发动机获取额外动力。申请人已经确定了使用涡轮增压器420可以将150马力的发动机提升为200马力的发动机。涡轮增压器420包括第一涡轮外壳424。该外壳包括耦接到发动机422的排放口428的入口426。涡轮430在输入端428和外壳排放口432之间可旋转设置在涡轮外壳内，以使经发动机排放口428输出发动机422的排气随其经涡轮430的叶片通向排放口432驱动涡轮430。涡轮430处于排气流路内。

第二外壳450具有用于接收大气空气的入口456以及将输出物提供到发动机422的相应气缸腔内的输出端452。空气压缩机454可旋转收容在外壳450内并且沿入气口456和排放口452之间的流路。轴460将涡轮430连接到空气压缩机454。因而，随着发动机422产生排气，该排气使涡轮430旋转，转而转动空气压缩机454中的轴460。空气压缩机454的转动在排放口456产生真空，将大气空气经压缩机454吸入外壳450内，并随后在正压力的作用下经排放口452进入发动机422内。这样在发动机的气缸422内提供了额外的氧气，产生了更大的爆炸以及更多能量来驱动活塞。

如本领域所公知的，空气有时经外壳450回流，降低效率。本领域公知提供废气门来允许由回流产生的过量压力排放。通过限定外壳450的尺寸来提供经过外壳的空气流的正确体积和速度，消除了对废气门的需要。

这种发动机以及关联的控制器还适于与刚性充气船(RIB)一同使用，作为非限制性实例例如由Zodiac制造的充气船。此外，使用目前的发动机提供了自维护RIB的新颖优点。RIB的一个缺点就是可充气结构基本上以大气的函数形式改变体积。在阳光下拖曳时结实的可充气部分在放置在冷水中后损失体积。此外，无论空气如何气密，充气的物体都倾向于在阀门、接缝或经材料的泄漏而放气。因而，希望一种自充气机构。

如上文所谈论的，存在在压力作用下经根据本发明构建的发动机行进的空气。一般来说，空气以25psi经发动机行进。在本发明中，沿发动机的入风通路提供接头，以便在压力作用下虹吸出空气的一部分。水管或其他类型的管线或管道将接头或歧管耦接到要充气的结构。可以沿由管道形成的线路提供调节器。该调节器是在下游压力下降到允许充气的预定水平以下时打开的压控隔膜。如果充气结构内的压力超过预定量，则空气可以在相反方向上释放。

现在参照图10-图18，其中提供了喷射发动机的另一实施例。为了描述方便，使用相同的附图标记来识别相同的结构。输出喷射器出口部分54(图1)的水是为船外喷射推进发动机并且转而向其所附着的船只提供驱动力的水。因为排放部分54固定到如上文所描述的外壳13的固定结构上，需要机构来允许反向操作和转向。如图10所示的，水斗(bucket)组件(一般标识为300)在输出部分54附着到喷射驱动单元17上，以使输出排水口24的水由水斗组件300控制。

水斗组件300包括水斗外壳308。水斗外壳308由通过悬臂35从外壳13悬挂的鞍状物302支撑。悬臂35操作性连接到转向棒306。只要水斗外壳308支撑在排水口24以便接收输出排水口24的水，就可以使用任何结构来支撑水斗外壳308是能理解并在本发明的范围内的。水斗外壳308具有用于接收输出排水口24的水的入口端309以及用于使水输出外壳308的第一排放口311和第二排放口314。

水斗310以枢轴方式安装在外壳308上。水斗连杆312连接到水斗310和反向绳索314上，该反向绳索控制连杆312以便在箭头C的方向上将水斗310旋转到第一位置，在该位置水斗310打开允许水在箭头A的方向上通过排放口311。连杆312还在箭头B的方向上控制水斗310移动以便关闭第一排放口311(图12)并将水程再导向为通过外壳308的第二排放口314。在排放口314提供方向性构件316，以便基本沿箭头D方向的方向上导引水朝外壳13返回。

应该注意到，利用枢轴旋转的水斗形构件，但是也可以利用选择性打开并关闭排水口311的任何结构。在优选实施例中，仅作为实例，连杆机构312是具有枢轴的双臂结构，该枢轴在连接到反向绳索314的位置将一个臂连接到另一个臂上，以使反向绳索314在箭头E方向上的移动(图13)提升构件312的枢轴点连同两个臂(图14)，减小距离，向鞍状物302牵引水斗310并在箭头C的方向上提升水斗310。通过这种方法，允许水在箭头A的方向上基本无阻碍地通过，在向前的方向上推动外壳13以及附于其上的船只。然而，可以使用任意结构来移动水斗310。

当反向绳索314在箭头F的方向上移动时(图12)，构件12的臂伸展(图15)，在箭头B的方向上旋转水斗310，关闭外壳308的一端并强制水在箭头D的方向上朝船只向后输出。经开口314输出的水的作用力由导引构件316导引，在相反反向上推动船只。反向绳索314通过机械或电子控制器耦接到船只的控制器上。

在优选实施例中，反向绳索安装在转向喷嘴上。这样利用转向喷嘴给出了最大的反向推力控制，以便使用标准的3-英寸冲程绳索利用反向水斗保持正常的反转方向。为了将绳索保持在水外，设计了竖直操作，即绳索结构安装成与在喷射组装单元17上方远离水的外壳308协作。这样使整个绳索(除了构件312的不锈推/拉棒)保持在正常吃水线上方，消除了对防护罩、密封或者防锈的需要。为了防止反向水斗在转向过程中过分地上下移动，反向绳索314靠近转向的旋转点定位，即转向棒处的转向绳索304，306附近。

在优选实施例中，反向水斗、杠杆、轴承以及螺栓由不锈钢制成，并且可以由任何适当材料制成，例如铝、玻璃纤维、塑料或任何刚性材料。绳索314的冲程优选限制到大约3英寸并且是手动的并以最小的作用力在反向方向上进行最大量的移动，这通过在排放口下方放置附加的静态换向器或类似构件实现，反向水斗在全反向位置下降为与静态换向器相遇，并在连接时为水斗增加附加的旋转。绳索314的端部在鞍状物302处具有转环(球形)，以便允许绳索保持静止同时进行转向，并还允许在转向或反向水斗的任何位置的角度变化。设置在船只上的构件12的臂设计为在向前的位置以及反向上锁定，消除了绳索的反冲，并允许在不依赖绳索的情况下使用反向齿轮中的全推力将水斗保持在适当位置。

在另一优选实施例中，对操作者来说看上去和螺旋桨发动机节流阀领域公知的一样运转的简单控制杆是优选的。现在参照图31-35，其中提供了一种用于根据本发明控制发动机的方向和速度的杠杆组件(一般标识为1000)。所希望的好处是提供单个杠杆，其通过一定范围的动作控制绳索314，以便控制船只行进的速度以及方向。

移位组件1000包括外壳。移位板1010、节流板1200以及设置于其间并与移位板1010和节流板1200操作性连通的杠杆板1100安装在外壳1001内。

如下文所讨论的，移位板1010(图31)包括形成该板的转轴的通孔1012。第一拱形通道1014沿移位板1010的表面1016为基本L形并延伸通过移位板1010。沿通道1014的路径在其一端提供掣子1018。沿在通道1014的路径在通道1014的另一端形成肘形区域1020。第二基本L形的通道1030沿表面1016形成在移位板1010内。通道1030延伸通过移位板1010。通道1030包括掣子1032和肘形区域1034。掣子1032和肘形区域1034形成在通道1030的相对端。

第三通道1040形成为沿其表面1016贯穿移位板1010。通道1040也包括位于第一端的肘形区域1042以及位于第二端的掣子1044。和通道1014和1030一样，通道1040一端具有掣子，而另一端具有肘形部分。

应该注意到，一般来说通道1018和1013基本上在从通道1040的转轴1012的相对侧面上平放在移位板1010上。

绳索314将移位板1010连接到水斗310。绳索314在移位部分1050连接到板1010。移位板1010的移动使水斗310移动。

现在参照显示节流板1200的图32。节流板1200包括延伸通过节流板1200的转轴孔1202。具有基本上镰刀形状的通道1204沿表面1206延伸并通过节流板1200。通道1204包括延伸进入第一平坦部分1210的弯曲部分1208，该平坦部分1210从弯曲部分1208跨越肘形部分1212。在通道1204的第二相对端是通过由拉直通道1204形成的掣子1216与弯曲部分1208隔离的第二基本直的部分1214。

基本U形通道1220形成为跨越表面1206穿过节流板1200。杠杆轴接收通道1222沿表面1206形成为贯穿节流板1200，并且基本设置在由U形通道1220形成的臂内。

节流板1200包括激活区域1250。激活区域1250连接到绳索720，该绳索720转而连接到发动机16的节流阀。在简化实施例中，在区域1250的末端提供连接孔1252，以便提供用于将绳索720附着于其上的最大扭矩。然而，可以使用本领域公知的任何附着方法将绳索720附着到节流板1200上，例如使用耦接、扣带或类似方法。随着在箭头Y的方向上拉动绳索720，发动机16的rpm增加，转而增加喷射驱动器26的rpm以及来自排放口24的水流的压力和速度。

现在参照图33和34，其中提供了杠杆板(一般标识为1100)。转轴孔1102延伸通过杠杆板1 100。在第一表面上，辊1104、1106以及1108设置在杠杆板1100的第一表面1110上。辊1104从面1110向外延伸并在组装杠杆组件时接收为通过移位板1010的通道1040。类似地，辊1106接收在通道1020内，并且辊1108接收在通道1032内。

辊1110、1112设置在杠杆板1100的相对侧1116，并且定位成接收在节流板的通道1214和1220内。具体说来，辊接收在通道1220内，并且辊1112接收在通道1214内。如下文所讨论的，各辊适于沿其相应通道滑动。

杠杆板1100包括用于在杠杆组件1000完全组装时传动杠杆板1100的杠杆1120。杠杆组件1000设置在外壳1001内。第一轴(未图示)从外壳1001延伸通过转轴孔1012和1202。第二轴从外壳1001延伸通过杠杆板1100的转轴孔1102。当各辊1104、1106、1108、1110和1112在显示成实线的反向方向上定位在相应通道内。以虚线显示了向前位置的锁定。

为了进行描述，如以实线所显示的，描述从在反向方向上锁定在全部节流阀的发动机开始。随着杠杆板1100在箭头W的方向上旋转，辊1104沿通道1040在箭头T的方向上行进，同时辊1108在箭头U的方向上行进，而辊1106沿通道1018在箭头V的方向上行进。辊1104由肘形区域1042保持在反向位置。在没有用力的情况下，辊1104很难穿越肘形区域1042。类似的，辊1106和1108很难穿越相应的掣子1018和1030，将相应的辊保持在反向方向上。随着辊穿越相应的通道，辊绕转轴1012在相应的导引通道旋转板1010上施加作用力，具有使杠杆板1100旋转的作用。这样升高绳索314，绳索314转而升高水斗310，将越来越多的水流从排放口314分到排放口311，开始降低反向方向上的速度。

与此同时，辊1110和1112经它们的相应通道1220、1204行进。在从反向变为向前时，辊1110在箭头S的方向上在通道1220附近行进，同时辊1112在箭头R的方向上行进经过通道1204。这使得节流板1200在箭头Q的方向上旋转。此外，由于随着移位板1010旋转移位板1010带有方向变化的操作，杠杆板1100相对节流板1200向下凸轮传动，其旋转轴线沿箭头X方向移动以实现降低，当节流板1200绕旋转轴线1202旋转时，可实现节流板1200升高。考虑其的另一种方法，板1200相对节流阀12升高，以使轴板1200与轴1122接触。

在运转过程中，在闲置位置开始，辊1104、1106、1108分别设置在沿相应肘形区域1042、1020、1034和掣子区域1040、1030、1018之间的导引通道的某个位置。为了提供向前的推进，杠杆1120在箭头W的方向上旋转，使辊1104、1106、1108在各相应导引通道内朝虚线辊的位置移动。因为辊固定到杠杆板1100，随着辊行进过相应的导引通道，它们具有提升导引通道的效果并转而绕其转轴1012提升移位板1010，并提升绳索314，转而提升水斗310。这种提升发生直到辊1106横穿肘形区域1020，辊1108横穿肘形区域1034而辊1104横穿掣子区域1034。在至少一个位置，在相应肘形区域和掣子之间的移动过程中，在不将发动机从喷射驱动器脱开的情况下，发动机基本上是闲置的，水斗310处于平衡经过排放口310和314的喷射压力的位置。

一旦各相应辊通过向前的位置中的相应肘形或掣子，移位板1010不再旋转，无论辊是否运动。然而，节流板1200所发生的是移位板连同杠杆的旋转已经在箭头X的方向上凸轮传动杠杆板1100的转轴轴杆1122，相对提升节流板1200。杠杆板1100的进一步转动使辊1110在箭头S的方向上移动而辊1112在箭头R的方向上移动，辊1110、1112分别与导引通道1220和1208接触，在箭头Q的方向上提升并旋转节流板1200，以使区域1250在箭头Y的方向上移动，使绳索720在箭头Y的方向上移动，使发动机10的节流阀打开。随着绳索720在箭头Y的方向上进一步移动，发动机向喷射驱动器提供更多转动，使更多的水喷射物从排水口24输出，增加船只在向前方向上的速度。在全部节流阀处，相应辊1110、1112显示在以虚线显示的辊1104、1106、1108的位置。

随着辊1110、1112在其相应导引通道1220、1204内移动，辊1106(作为实例)在导引通道1018的肘形区域1020和制动端1024之间移动。尽管穿越该区域对移位板1010不会产生实际影响，但节流板1200经历转动。类似地，在同一间隔内，辊1108横穿从导引通道1030的肘形区域1034到制动壁1036的区域，而辊1104从导引通道1040的掣子1044横穿到制动壁1046。

为了产生发动机的反向推力，行进路径是反向的。

然而，应该注意到，尽管随着轴1122在通道1222内在反向方向上移动，移位板1000在反向方向上转动，这使得节流板1200随着辊1110，1112反转方向而在箭头Q的方向上移动第二次，但范围较小。通过这种方式，发动机节流阀相对全打开位置较小，以使输出的喷射流的至少一部分由水斗获取，并由于其在方向性构件316处偏转通过排放口314而处于低速。

在优选实施例中，在处于向前的方位时，激活区域1250在箭头Y的方向上的动作移动大约1-3/4英寸；其在反向上移动大约5/8英寸。应该注意到，在优选实施例中，出于控制目的，水斗310从不完全下降，以防止船只内的发动机过快反向移动。此外，反向推力与前向推力平衡时，在5/8英寸和1/-3/4英寸的冲程长度之间的某处出现闲置。

对于用户，杠杆的操作应是连续并无缝的。随着杠杆在第一位置和第二位置之间移动，由于喷射流的一部分在反向方向上经排放口314偏转，水斗的移位使向前方向上的速度降低。从第二方向到第三方向的持续移位减小节流阀，增加向前方向上的速度。第四位置(第二和第三位置之间某处)是移位板已经旋转到足以在喷射驱动单元平衡前向和反向方向上的推力的位置。这样在没有脱开发动机的情况下闲置船只。

当在反向方向上运转时，首先随着移位发生在第三和第二位置之间船只减速，并且在优选并且非限制性实例中节流板1200旋转成将绳索720上的拉伸长度从1-3/4英寸减小到5英寸。随着杠杆从第二位置移位到第一位置，水斗310变得降低，使船只的方向改变。单个杠杆控制速度和方向。

通过利用船外马达，使得喷射驱动单元17的排放部分54远离船只11的船身12，经排放开口314输出外壳308的水喷射物基本上不与船身11相互作用。结果，船身基本上不干扰输出的喷射流，并且在反向驱动时，喷射发动机效率大大增加。

现在参照图16-18，转向棒306枢轴连接到水斗外壳308。转向棒306还耦接到船只11上的手动控制器，以使驱动器可以控制转向。通过转向棒306的移动，水斗组件308在箭头G的方向上旋转以产生左转或者在箭头H的方向上旋转以产生右转。

如图3所示，外壳13的顶部30可从外壳主体31拆卸。外壳13以及安装于其内的发动机16和喷射驱动单元17可以利用一对支架32附着到船身11的构架12上。支架32允许外壳13与船身的底部基本相平固定或者高于船身的底部，以便减少碎片进入或者伤害野生动植物。

现在参照图19-图23，其中讨论了发动机外壳的优选实施例。在优选实施例中，外壳313具有凸起的下表面315。在优选实施例中，外壳313的下表面基本为碗状。在优选但非限制性实施例中，凸起的表面设置在高于船身11的底部1英寸或低于船身11的底部2英寸之间。这样明显减少了喷射驱动单元17内的气穴。

随着船只的船身11通过水，如以任何泡沫尾流所注意到的，空气与水混合。水中的空气随着它通过喷射单元17而产生气穴，气穴减小了船外推进单元10的动力。然而，通过在船身11的拖尾位置提供圆形凸起的下表面315，沿淹没的外壳313的底部表面315提供高压作用力区域。此外，如图22所示，随着其移过外壳313，水呈现一定形状。随着水在箭头I的方向上相对移动，其路径在外壳313周围加宽，并随后随着其穿越外壳313而变窄。这是因为随其相对周围的水在水中移动沿外壳313的表面形成高压区域。

因为空气比包含其的水密度低并且更轻，其在箭头J的方向上(图19)经位于船身11和拖尾外壳313之间的低压区域K逸出或者如图23所示移动到外壳313的侧面。结果，通过高压从水中推进气泡。气泡320运动到外壳313侧面的低压区域，允许剩余的水直接进入入口22。外壳313的圆形形状还保持水在箭头L的方向上靠近它，更有效地朝入口22导引气泡已经逸出的水。“实心”水是提供到入口内的水，即已经从其去除基本所有气泡的水，防止了气穴。

应该注意到，在箭头L的方向上行进的水倾向于比远离外壳313的水行进得更快，以使其依附于入口22。如图22所示，当处于压力下其形状也加宽，将更多气泡挤压出所需水流。如图23所看到的，随着气泡320被压出，它们寻找它们自己的逸出路径，允许更纯的水流324进入喷射单元17的入口22。

在优选实施例中，宽度为M的外壳313的凸起形状的宽度大于入口22的宽度N。通过这种方法，确保了向入口22流动的水324处于高压区域的中心，进一步确保了从水去除气泡320。在优选实施例中，外壳313的凸部宽度是入口22的宽度的大约120％。此外，在优选(但非限制性)实例中，底部表面315可以定位成距船身11的底部317上方1英寸到船身11的底部317下方两英寸。如可以看见的，当水斗组件300基本正交于船身11时，船只被向前驱动。当水斗组件300与船身11形成小于小于90度的角度时(在任意一侧)，船只转向。

然而，如图20所示，发动机外壳313相对船身11进行悬垂。这些悬垂区域370碰到水并产生拖曳。为了保持外壳313的相对宽度，并减小拖曳，外壳380是足以保持外壳313的总宽度同时在邻近船身11的那些位置变窄的阶形(图28-30)，以便防止悬垂。外壳380包括第一凸部382，其具有中心线384。凸部382在远离船只方向上从船只船身延伸的方向上弯曲。此外，凸部382的节距远离中心线384增加。节距可以是大约陡峭成26°。凸部进一步有助于保持气泡远离入口，减少气穴。

仅要描述外壳380的一侧，因为在优选实施例中，外壳380关于中心线384基本对称。从中心线384延伸，阶梯部分386形成搁架部分388。凹处(pocket)390形成为阶梯部分386内的另一阶梯。凹处390包括侧壁393、第二壁396以及形成于其间的阶梯384。

用于对发动机400进行通风的排放口397提供在凹处390内。因为凹处390至少在两侧被包围，一个壁393是凹处390最靠近中心线384的那部分，经排放口397逸出的空气和气体从中心线384偏转，并且特别是在反向方向上移动时通过阶形壁386、393朝外壳380的侧壁偏转。因而，气泡不会再次进入喷射器的入口，减少了气穴。

无论如何，如图21a所示，该宽度应足以使得气泡320转向得足够宽，它们远离入口22的足够大的半径偏转，无论入口22与船身11成直线，还是在左转和右转过程中(图21b，21c)。

将水喷射物直接装配在发动机下方将发动机升得远高于传统安装，减小了对竖管(或升高的排放口肘形)的需要。也通过压力从喷射器供给的排气(混和原水喷射物)输出排气歧管并向下运载通过玻璃纤维排气/消声系统并最后在系统的玻璃纤维外壳的后部在吃水线下方输出。通过消除对竖管的需要，不仅消除了高维护费用的物品，还避免了水被捕获并摄回到发动机内的可能性。

船身11具有安装在其内的主燃料罐33，其具有燃料罐入口34和从其延伸通过构架12并到达快速分离器36的燃料线路35，在此它可以迅速与位于外壳13内部的内部燃料线路37耦接或解耦。燃料线路37进入具有连接到其上的燃料线路40的辅助内部燃料罐38，燃料线路40连接到燃料泵41，以便从辅助燃料罐38并从主燃料罐33抽运燃料进入燃料线路42，在此燃料直接送入到发动机16的燃料注入器中。燃料返回线路43连接到辅助燃料罐38并连接到具有放气顶45并具有从发动机16的燃料注入器的燃料返回线路46的除气器44。

电池47显示为安装在外壳13内并且经地线48连接到喷射驱动单元17。发动机和驱动单元通过电控线路50控制，电控线路50通过快速电连接器51连接，快速电连接器是贯穿外壳13安装并到达发动机16和离合器单元27的防水连接器，以便控制船外喷射驱动单元的操作。

外壳13的后壁21具有附着于其上的拖架52以便附着线路。

如图4中所看到的，具有漏斗盖34的主燃料罐33经燃料线路35连接到辅助罐38，该辅助罐38具有辅助罐开口55并且具有经燃料线路40从辅助罐38连接并经线路42连接到燃料注入器并经除气器44从燃料注入器返回并经燃料线路43返回到辅助燃料罐38的燃料泵41。通气器45连接到除气器单元44。

在运行时，船身11具有安装在其中的燃料罐33连同全部控制器和传感器。控制器和传感器经多线导电体50连接，同时燃料罐经贯穿构架12的燃料线路35连接。船外驱动单元10随后可以在适当位置附着到构架12的支架32上，以便将该单元底部与船身23的底部对齐。优选实施例中，支架32可以是减震器，以便进一步减少对发动机16和喷射驱动单元17的振动。随后，仅将快速连接耦接件36连接到燃料线路，将燃料线路连接到船外喷射驱动器，同时将快速耦接件51连接电控制器。如果出于各种原因必须拆下该单元，它可以通过断开快速耦接件36和51将其从支架32拆开，以便拆卸整个单元。船外喷射驱动单元10可以通过以下方法制成：在平台14下方建造在其内安装喷射驱动单元17的防水外壳13并将发动机16安装到平台14上的发动机固定架15，并随后经滑轮28将皮带传动器离合器机构27连接在发动机16和喷射驱动单元17之间。

因为在优选实施例中，发动机16和喷射单元17作为一个单元运载，要使用的喷射器尺寸是公知的。较小的船只通常首先要减速，并且仅使用一个以发动机速度运转的非常小的喷射器。对于想使用较大喷射器以及减速器的人，必须使用传动系统。这是额外成本、额外的复杂性层次以及损害发动机效率的额外齿轮变速。此外，尽管传动系统可以制造成将特定的发动机与特定的喷射器配合，但目前产品的体积使得这种情况是成本过高的。

本发明的另一关键优点是仅通过改变一个或两个齿轮就可以改变齿轮传动比。结果，任何发动机动力可以在单个喷射器设计中与所需的RPM匹配。利用四个或五个不同的喷射器，可以覆盖从35HP到2000HP的发动机范围。因而，此时一个喷射器可以与从50HP到400HP的发动机一同使用。巨大的优点在于不必为不同的发动机设计不同的喷射器。

测试了一系列发动机参数。测试的船只是Zodiac ZH630，一种具有24-度底部升高量的6.71米的刚性充气船。所使用的船只是用于I/O(船内/船外)安装的设备并具有完整的构架。这种船通常由200马力I/O提供动力。在各种条件和负载下，装配并测试150马力的柴油喷射单元。

可以获得以下数据：

发动机    150马力柴油机

燃料      10 US加仑燃料

负载      2人

条件      平静，湖，风况良好

速度(节) 速度(节)

RPM      方向1          方向2

1000     3.7            3.4

1500     5.4            5.0

2000     6.3            6.2

2500     7.2            6.8

3000     19.5           14.8

3500     28.0           26.4

3800 WOT 32.1           31.1

发动机   150马力柴油机

燃料     50 US加仑燃料

负载     2人

条件     风浪水中，海上

速度(节)速度(节)

RPM     方向1    方向2

1000    2.3      3.6

1500    5.4      5.7

2000    6.4      6.4

2500    7.5      7.4

3000    14.3     13.2

3500    25.4     26.3

3800WOT 29.8     29.7

发动机  150马力柴油机

燃料    50 US加仑燃料

负载    8人

条件    风浪水中，海上

速度(节)速度(节)

RPM      方向1    方向2

1000     3.3      2.7

1500     5.3      5.2

2000     6.4      6.3

2500     7.0      6.5

3000     8.1      8.0

3500     18.1     17.2

3800 WOT 25.6     24.6

发动机  275马力煤气机

燃料    50 US加仑燃料

负载    2人

条件    平静，湖，风况良好

速度(节)速度(节)

RPM     方向1    方向2

1000    4.0      3.9

1500    5.6      5.6

2000    6.9      6.8

2500    8.3      8.4

3000    21.5     21.2

3500    32.2     31.2

4000    36.2     36.3

4500    43.0     42.1

发动机  275马力煤气机

燃料    50 US加仑燃料

负载    11人和1000 lbs沙

条件    平静，湖，风况良好

                 速度(节)

RPM              方向1

4500             34.0

优选的是，外壳13、201、206通常进行密封，以便产生浮力并保护发动机不受腐蚀或损坏；然而，防止油以及防冻剂泄漏到外面(周围的水)是附带的好处。来自发动机的泄漏可以通过在发动机下方提供具有独立排水装置的盘进行隔离。

尽管上文，但应该知道根据本发明，在特定模型中，水可以通过特别出于该目的钻的孔进出热交换器和中间冷却器；然而，对这些孔进行密封以防止水进入或泄漏到发动机隔室内。另外，水可以进入排放端口。然而，发动机在吃水线上方远到足以防止水上升到足以进入发动机或发动机隔室的高度。水还可以进入喷射器入口并输出喷射器喷嘴；通过密封喷射器叶轮轴周围的孔防止这种水进入发动机隔室。在罩子内还存在水可以进入的入气口。这些孔制有设计为排干所有水的挡板，水在其进入发动机隔室之前经罩子流出。

尽管外壳的底部可以安装到任何适当位置，例如大约与船身底部相平或高于船身底部，但船只底部的周围或相平的任何位置都是可用的。在优选位置，外壳底部位于船只的船身底部下方大约一英寸，以便确保或减小进入喷射驱动单元入水口的纯净水的数量。另外，这种位置将减小碎片的进入以及对野生动植物的伤害。当然要理解，这种位置完全取决于船只底部的配置。相信这是最佳位置，因为喷射器入口建在外壳内。然而，在优选实施例中船只的底部中心是入水口的最佳深度位置。

在优选实施例中，船用推进单元10的转向喷嘴、水斗组件300的排放口一般在船只构架12后面大约30英寸或者更多。这样提供了极佳的转向杠杆，以及移动大量水的大直径水喷射物313，它提供了干脆(crisp)的转向响应以及修正量非常小的可靠(solid)轨迹。船用推进单元10的转向控制压力非常轻并且不需要动力转向以便进行舒适的架船。

由于水斗组件300，推进单元提供了“装上式(putting on)制动器”的能力。当推进单元10移位到反向时，发动机和水喷射物的所有动力应用于制动并反向船只。对装配有如申请所描述的推进单元10的5,000磅船只显示了在两个船只长度内轻易从30mph对船只进行制动。

制动船外推进单元10的推荐程序是减小发动机RPM大约百分之50并移位成反向。如果需要，可以增加发动机RPM。在出现紧急情况时，船只可以在任何动力设置下直接移位成反向，这可能会伤害船只的乘客。

船只内部的可用空间通常位于升水处(premium)。根据本发明的船外推进系统和传统船外发动机比需要将船只内部的宝贵空间用于发动机和必要设备的船内/船外和船内系统具有明显的优点。甚至传统的船外系统与推进单元10相比也有缺点，因为它们在处于向上倾斜的外形时通常需要船只内部的空间。同样，许多船外系统需要构架内的槽口来实现正确的螺旋桨深度，需要船只内的第二“构架”来防止随动的海水淹没船只。这种空间损失了船只空间。

推进单元10不需要将船只内部空间用于其任何元件。船只内部空间的增加可用于任何用途，例如用来载客、饵料井、放鱼以及甚至用作休闲甲板。

因为发动机16安装在玻璃纤维壳体内部的高质量振动隔离器上，并且振动隔离器的第二系统将外壳13安装在船只构架上，提供了非常并且想不到的安静和舒适水平。结果，乘船更加舒适并且不累。

内燃机在运转时发热。在船只中通过几种方法处理这种发动机热量。发动机水冷系统设计为去除相当大量的热量，但该系统在华氏温度大约160到220度下操作以确保发动机正常运转。热量平衡以对流方式释放、辐射到发动机隔室的空气内。这种热量可以使发动机隔室的区域内非常不舒服，特别是在热天。这种问题存在于任何船内或UO驱动配置。通风扇和隔离可以将该问题减小到一定程度，但是很难消除。

船外船用发动机安装在船只后面的构架后面。没有被水冷系统携带到船上的这些发动机的任何热量释放到船后面的空气内。这为所有船外发动机提供了优于船内安装发动机的显著优点。

推进单元10具有附加优点，因为它具有安装在密封箱内的发动机并且箱内的空气正常摄入到发动机内并从水中的排放口离开。乘客感觉到由推进单元引起的船只空气内的任何升温是非常不可能的。

作为密封外壳313的结果，推进单元10独特设计为具有自浮能力。因而对外壳进行密封，提供了漂浮。当然，在优选实施例中，在大约1英尺的吃水深度，它漂浮大约250lbs，在大约1.5英尺(18英寸)的吃水深度，它漂浮大约500lbs，并且在大约2英尺的吃水深度，它漂浮大约850lbs(大约是船用推进系统的总重量)。这是对任何船只的显著特征和优点，并且对具有低干舷尺寸的较小船只特别有用。

某些新型四冲程船外系统非常重并且不能用在某些现有船只上，因为过大的重量使得排水孔被淹没。至少一个船只制造商必须重新设计他们的船只以适用这种重型发动机。船内/船外和船内系统只依靠船只来提供漂浮。在所有这些实例中，推进系统的重量减小了船只的装货以及乘客携带能力。

由于外壳的浮力，推进单元10允许船只独特地具有更大的载重能力，并且作为又一好处，可获得更多可用的船内空间。

推进单元10优选使用不锈钢水喷射物叶轮以便将海水供给到热交换器进行发动机冷却。如果叶轮转动，就存在用于冷却功能的水。即使不锈钢叶轮严重损坏，也存在足以移动船只并提供发动机冷却的水流。

高速船用柴油发动机传统上是机动卡车或者是工业发动机，同时船用元件铅垂并附着到发动机本身上，这些发动机设计为多用途船用并且通常包括传动系统，原水泵以及辅助部件不总是用于水喷射物目的。作为这种排列的复杂性的后果，可靠性、可维护性、重量以及成本受到有害影响。利用这种新型方法，发动机基本上配合船底枕木(stock)，外加专门的发动机固定架以及水冷排气歧管。所有必备船用元件配合并铅垂到玻璃纤维外壳内。由于重复性工厂装配以及在相同机器上实施的质量控制过程所允许的更高标准，安装问题明显减少。由于该单元是整装孤立系统，船只设计、速度需求或者特定的顾客要求不影响发动机组件的质量控制以及安装。

传统水喷射器制造成适于水喷射物前面的发动机。尽管喷射器与减速器配合以便实现高效，但大部分直接与发动机配合。这意味着由于发动机曲轴高度，喷射驱动轴必须比理想状态高。如果根据本发明喷射器固定成尽可能靠近船只底部，由于以下原因，效率将高得多：

·入口和排放口的摩擦损失更小，

·喷射器出口在构架上更低并且因而推力线下降。(低推力线是所希望的，因为它将工作重心向后移动，为船只提供更小的前端向下(nose down)姿态)。

·较低的推力线还通过削减由喷嘴的方向性变化引起的摇摆使得船只更加稳定，并且这将减小所有的速度漂移。

·入口尺寸减小；这将通过减小由将大孔放入船身的最紧要部分引起的钩状效应而增强船只的效率。

在大多数情况下，重心越向后，船只越快。这是船外性能优点的主要部分(支架增强了这一优点)。因为发动机完全在构架后面，乘客通常也位于更后方，进一步增强了性能。仅通过向船内/船外配置那样将发动机移动到船内并将乘客向前推，每马力的性能急剧下降。由于发动机必须更剧烈地运转来完成相同的工作，大大增加了噪音、发热、振动、燃料使用以及对维护的需要。此外，在小型喷射船中，通过空气从连续底部进入高速喷射器(因为通常以发动机速度驱动喷射器)并引起气穴的可能性加剧了前向重心和高推力线中心的不良组合。

通过在密封的外壳内利用惰性气体代替氧气可以无限期保存内部元件以及内部存储的燃料。可以安装简单的监测系统以便轻易检验外壳保持密封以及不存在氧气。这事实上确保了保持元件的条件。当该单元需要进行维护时，可以利用起动机构打开入气口和排气端口。该系统可用在远洋航行的救生船上，消除对全船的例行程序以及高成本拆卸以及再验证。

由于浅的吃水深度以及在船后部的附加浮力，将该单元投放到岸边碎浪中并收回该单元是现在可以考虑的选项。喷射器由不锈钢制成，并且耐受沙子和小石块。在浅滩上，该单元由四轮驱动卡车拖放，包括使用牵引结(tow hitch)和宽轮胎拖车(fat tired trailer)。这样允许以小部分成本在没有被传统陆地投放救援救生艇覆盖的地点进行更快速的救援调配。在负重情况下，这种工具很难快速靠岸并且通过在没有明显造成损坏的情况下将其绞在特定的拖车上而进行加速。

消除外露的螺旋桨使其成为用于救生船的优选系统。此外，在船只底部下方不存在螺旋桨以及任何下联单元明显减少由于与水下的碎片和岩石碰撞而产生损坏以及停歇时间，特别是在紧急援救操作过程中。

大直径的喷射物具有充足的推力以便低速下在密封的船尾中操纵救生船。测试的船只展示了甚至在有风浪的水中带有重负载的情况下的非凡的低速操纵性。

设计的简单性以及消除高维护费用的元件使其成为用于救生艇使用的超可靠系统。此外，系统的便携能力使推进组装能够与备用单元进行迅速交换，消除了对维护完的整个船只进行验证的必要。

极端条件下的耐久度以及维护仍必须进行证实，但该单元的简单性和已经完成的测试展示了超过目前所有系统的显著优点。专门为救生艇操作设计的系统可以增加使用寿命、可靠性、维护的简单性，降低操作成本并在速度操纵性以及安全方面产生显著改进。

Claims (50)

1.一种用于船外推进船用发动机的喷射泵，包括：

支撑件；

从所述支撑件成螺旋形延伸的至少一个叶轮叶片；以及

从所述支撑件成螺旋形延伸的至少一个感应叶片。

2.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：各所述至少一个叶轮叶片具有一定宽度，并且各所述至少一个感应叶片的宽度小于各所述至少一个叶轮叶片的宽度。

3.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：各所述至少一个感应叶片具有一定长度，各所述叶轮叶片具有一定长度，各所述至少一个感应叶片的长度小于各所述至少一个叶轮叶片的长度。

4.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：各感应叶片具有前缘和尾部，所述前缘的节距小于所述尾部的节距。

5.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：各叶轮叶片具有前缘和尾部，所述前缘的节距小于所述尾部的节距。

6.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：所述支撑件为锥形。

7.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：所述感应叶片设置在所述叶轮叶片上游的所述支撑件上。

8.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：所述至少一个感应叶片限定多个感应叶片，而所述至少一个叶轮叶片限定多个叶轮叶片，至少一个感应叶片设置在所述多个叶轮叶片的至少两个之间。

9.根据权利要求7所述的喷射泵，其特征在于：所述多个叶轮叶片包括至少四个叶轮叶片。

10.根据权利要求2所述的喷射泵，其特征在于：各所述至少一个感应叶片具有一定长度，各所述至少一个叶轮叶片具有一定长度，各所述至少一个感应叶片的长度小于所述至少一个叶轮叶片的每一个的长度。

11.根据权利要求2所述的喷射泵，其特征在于：各感应叶片具有前缘和尾部，所述前缘的节距小于所述尾部的节距。

12.根据权利要求2所述的喷射泵，其特征在于：所述感应叶片设置在所述叶轮叶片上游的所述支撑件上。

13.根据权利要求4所述的喷射泵，其特征在于：各叶轮叶片具有前缘和尾部，所述前缘的节距小于所述尾部的节距。

14.根据权利要求1所述的喷射泵，其特征在于：进一步包括外壳和形成在所述外壳内的排水口，在所述至少一个叶轮叶片的下游设置在所述排水口内的定子，所述定子具有中央构件，从所述中央构件朝所述外壳的壁径向延伸的多个定子叶片；以及

在所述多个定子叶片的下游从所述中央构件延伸的体积减小构件，以便在基本上不干扰从所述定子叶片通过的水的流路的情况下减小所述排水口内的体积。

15.一种用于与刚性充气船一同使用的船外推进船用发动机的喷射泵，包括：

支撑件；

从所述支撑件成螺旋形延伸的至少一个叶轮叶片；以及

从所述支撑件成螺旋形延伸的至少一个感应叶片。

16.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：各所述至少一个叶轮叶片具有一定宽度，而各所述至少一个感应叶片的宽度小于各所述至少一个叶轮叶片的宽度。

17.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：各所述至少一个感应叶片具有一定长度，各所述叶轮叶片具有一定长度，各所述至少一个感应叶片的长度小于各所述至少一个叶轮叶片的长度。

18.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：各感应叶片具有前缘和尾部，所述前缘的节距小于所述尾部的节距。

19.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：各叶轮叶片具有前缘和尾部，所述前缘的节距小于所述尾部的节距。

20.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：所述支撑件为锥形。

21.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：所述感应叶片在所述叶轮叶片上游设置在所述支撑件上。

22.根据权利要求15所述的用于船外推进船用发动机的喷射泵，其特征在于：所述至少一个感应叶片限定多个感应叶片而所述至少一个叶轮叶片限定多个叶轮叶片，至少一个感应叶片设置在所述多个叶轮叶片的至少两个之间。

23.一种具有外壳和形成于所述外壳内的排水口的船外喷射驱动船用推进系统，所述系统包括：

设置在所述排水口内的定子，所述定子具有中央构件，从所述中央构件朝向所述外壳的壁径向延伸的多个叶片；以及

在所述多个叶片的下游从所述中央构件延伸的体积减小构件，以便在基本上不干扰从所述叶片通过的水的流路的情况下减小所述排水口内的体积。

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于：进一步包括环状物，所述环状物适于接收在所述外壳内，所述叶片从所述中央构件延伸到所述环状物。

25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于：所述外壳包括壁，所述叶片延伸到所述壁，所述定子与所述外壳一体形成。

26.根据权利要求23所述的系统，其特征在于：所述中央构件是从所述叶片向下游延伸的锥形构件。

27.一种用于船只的船外喷射驱动船用系统，包括：

外壳，所述外壳具有前侧和后侧以及顶部和底部，所述外壳适于附于所述船只的船身后面；

设置在所述外壳内的发动机；以及

安装在所述外壳上并操作性耦接到所述外壳内的所述发动机上的喷射驱动单元，所述发动机具有排放口和气缸，操作性耦接在所述排放口和所述气缸之间的涡轮增压器，所述涡轮增压器具有用于接收所述排放口的外壳，涡轮组件，所述排放口旋转所述涡轮组件，所述涡轮组件向所述气缸提供压缩空气，所述外壳具有一定直径，所述直径尺寸定制为控制排气体积和速度以便优化所述涡轮组件的涡轮速度来减小背压。

28.根据权利要求27所述的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述涡轮组件包括设置在所述外壳内的第一涡轮，所述涡轮响应来自所述发动机的排气而旋转，轴，设置在所述外壳内并耦接到所述轴的第二涡轮，以使所述第二涡轮随所述第一涡轮一起旋转，与所述第二涡轮操作性连通的入气口，在旋转时所述第二涡轮将空气从所述入气口移动到所述气缸内。

29.根据权利要求27所述的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述发动机的有效马力大于大约200马力。

30.根据权利要求28所述的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述船只是刚性充气船。

31.根据权利要求29所述的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述船只是刚性充气船。

32.一种用于船只的船外喷射驱动船用系统，包括：

外壳，设置在所述外壳内的发动机，所述发动机具有入气口；

操作性耦接到所述发动机上的喷射驱动单元；以及

沿所述发动机的入风通路设置的虹吸接头，以便虹吸出在压力作用下经所述发动机行进的空气的一部分，所述船只为具有可充气结构的刚性充气船，限定从所述虹吸接头延伸到所述可充气部分的至少一个的空气路径的管线，沿所述管线设置在空气路径内的调节器，在下游压力下降到预定水平以下时，所述调节器打开以便允许对至少一个可充气部分进行充气。

33.根据权利要求32所述的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：如果所述至少一充气部分的压力超过预定量，所述调节器在上游空气路径方向释放空气。

34.一种用于船只的船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，输出于所述船外喷射驱动船用系统的水喷射物移动所述船只，所述系统包括：

可在第一位置和第二位置之间移动的杠杆组件，所述杠杆操作性耦接到移位器，所述移位器控制从所述船外喷射驱动船用系统输出的水喷射物的方向，当所述杠杆在第一位置和第二位置之间的第一方向上移动时，所述杠杆在所述第一方向上移动所述移位器，并在所述移位器处于所述第一位置时使所述水喷射物在第一方向上输出所述系统，并在所述移位器处于第二位置时使所述水喷射物在第二方向上输出所述系统。

35.根据权利要求34所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器器，其特征在于：进一步包括操作性耦接到所述杠杆上的节流阀以便在所述杠杆处于所述第一位置时控制所述喷射物的速度并且在所述杠杆处于所述第二位置时控制所述喷射物在所述第二方向的速度。

36.根据权利要求35所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：所述杠杆在第二位置和第三位置之间移动，所述节流阀随着所述喷射物从所述第二位置移动到第三位置而增加所述喷射物的速度。

37.根据权利要求34所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：进一步包括喷射驱动单元和可操作性耦接到所述喷射驱动单元的发动机，所述喷射驱动单元包括排放口和水斗，所述移位器操作性耦接到所述水斗，而所述节流阀操作性耦接到所述发动机。

38.根据权利要求37所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：所述杠杆将所述移位器移动到位于所述第二和第三位置之间的第四位置，其中所述移位器使所述水斗平衡在所述第一方向和第二方向上输出自所述系统的水喷射物的作用力。

39.根据权利要求34所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：所述杠杆是杠杆板，所述移位器是移位板，所述杠杆在第一方向旋转时，所述杠杆板在所述第一方向上移动所述移位板，而当所述杠杆在第二方向上旋转时则在所述第二方向移动所述移位板。

40.根据权利要求39所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：所述节流板是操作性耦接到所述杠杆板的节流板，当所述杠杆板处于所述第一位置时，所述节流板控制所述喷射物在反方向上的速度，而随着所述杠杆板从所述第二位置移动到所述第三位置控制所述喷射物在向前方向上的速度。

41.根据权利要求39所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：所述移位板的旋转使得所述杠杆板在所述反方向和向前方向中的一个方向上选择性旋转所述节流板。

42.根据权利要求34所述的用于船外喷射驱动船用系统的杠杆控制器，其特征在于：所述船只是刚性充气船。

43.一种用于船只的船外喷射驱动船用系统包括：

喷射单元；外壳，所述外壳具有前侧和后侧以及顶部和底部，所述外壳适应性附于所述船只的船身后面，所述外壳在其底部包括在远离所述船只的方向上从所述船只的船身延伸的方向上弯曲的凸部以便导引气泡远离所述喷射单元。

44.根据权利要求43所述的用于船只的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述凸部具有节距和中心线，所述凸部的节距在远离所述中心线的方向增加。

45.根据权利要求44所述的用于船只的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述节距在0°和26°之间。

46.根据权利要求43所述的用于船只的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述船身基本上是V形。

47.根据权利要求45所述的用于船只的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述船身基本上为V形。

48.根据权利要求43所述的用于船只的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：所述船只是刚性充气船。

49.一种用于船只的船外喷射驱动船用系统，包括：

喷射单元，外壳，所述外壳具有前侧和后侧，顶面和底面，所述外壳适于附于所述船只的船身后面；所述外壳包括中心线，所述中心线的各侧面上的相应侧面包括至少第一阶梯部分以形成搁架，所述阶梯窄到足以保持所述外壳的总宽度小于所述外壳所相邻的船只的宽度。

50.根据权利要求49所述的用于船只的船外喷射驱动船用系统，其特征在于：形成在所述第一阶梯内作为所述搁架内的另一阶梯部分的凹处，发动机设置在所述外壳内，所述发动机具有排放口，通气口形成在所述凹处并耦接到所述排放口上，以便在所述发动机在反方向上移动时导引气体远离所述中心线。

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