JP2000280981A - 推力制御装置付ポンプジェット推進器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】プロペラの後方に設けたフラップの操作によ
り、プロペラからの噴流の方向を制御して、水中航走体
を所定のコースに沿って航走させることができるととも
に、フラップに作用する噴流の流体力により、プロペラ
の回転により生じるアンバランストルクを打消すことが
できるようにした推力制御装置付ポンプジェット推進器
を提供する。 【解決手段】推力制御装置付ポンプジェット推進器３２
は、水中航走体２０の後端部外殻２との間に間隔を設
け、外殻２と同軸状に配置され、プロペラ８の外周を包
囲するシュラウド２４と、シュラウド２４の後端部内周
面から内側に突設されたベーン２８で支持された駆動装
置２７で操舵され、プロペラ８からの噴流の方向を変え
て、水中航走体２０の航走方向を制御するとともに、噴
流の流体力により、プロペラ８の回転によるアンバラン
ストルクを打消する逆方向のトルクを発生させるフラッ
プ３０とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中航走体を航走
させるためのポンプジェット推進器に係り、特に、プロ
ペラによって加速され後方に噴射される噴流（外部流）
の方向を、フラップの操舵により制御して、水中航走体
の航走方向を水中航走体のミッション達成に必要な方向
に誘導するとともに、特に、単軸のプロペラの回転で水
中航走体に発生するアンバランストルクを、フラップに
作用する噴流の流体力により逆方向のトルクを発生させ
て、打消すことができるようにした推力制御装置付ポン
プジェット推進器に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定海域の海底等の状況を調査するため
に、水中を航走させるようにした水中航走体は、尾部に
設けたプロペラで水中航走体の周辺の海水を後方へ押し
出すことにより、推進力を発生させ、この推進力で水中
を航走するとともに、水中航走体に作用する流体力によ
り、調査を行う所定海域で所定の姿勢に保持して、あら
かじめ定められた所定コースを航走させることができる
ようにした操舵装置を具えるようにしている。

【０００３】このような操舵装置としては、航走体外殻
の後部等から水中へ十字状に突出させて設けた各操舵翼
を、水中航走体の外側を流れる外部流の方向から変角さ
せる操舵を行い、この操舵に伴い各操舵翼に発生する流
体力により、水中航走体の３次元的な航走方向を制御す
るとともに、特に、単軸のプロペラの回転で生じること
のあるアンバランストルクとは、逆方向のトルクを各操
舵翼に作用する流体力で発生させて、水中航走体が機軸
まわりに回転するのを防止する、トルクバランスをと
り、水中航走体の機体軸まわりの姿勢を、所定の姿勢に
して航走させることができるようにした操舵翼方式のも
のがある。

【０００４】しかしながら、このような操舵翼方式の操
舵装置では、各操舵翼に大きな操舵力を発生させて行わ
れる、上下、左右の姿勢を制御して航走方向を制御する
制御と対向して設けられた操舵翼を互いに逆方向に操舵
して、各操舵翼の操舵力によりトルクを発生させてトル
クバランスをとる制御とが、航走体外殻の後部等から水
中へ突出させて設けられ、航走体外殻内に設けた操舵機
構で駆動されるようにした同一の操舵翼を使用して制御
するようにしている。

【０００５】しかも、上下、左右の姿勢を制御して航走
方向を制御する制御では、対称に配置されている操舵翼
の舵角を同一にして制御する必要があり、さらに、アン
バランストルクの発生するプロペラの回転数に対応して
操舵を行いトルクバランスをとるための操舵翼の制御で
は、対称に配置されている操舵翼、もしくは４枚の操舵
翼の舵角を同一にして、しかも、対称に配置された操舵
翼の舵角を逆方向にして制御する必要があり、操舵機構
が複雑になり、さらには、水中航走体の機軸まわりのト
ルクが小さいことから、微小な操舵を行う操舵翼の操舵
に困難さが伴うことになる。

【０００６】また、構造上、モーメントの小さい水中航
走体の機軸まわりの運動に対して、各操舵翼のミスアラ
イメント等による影響が、非常に大きくなるために、精
度の高いトルクバランスを保持させる制御を行いなが
ら、航走させることが難しいという問題もある。

【０００７】さらに、上述した操舵装置では、プロペラ
の回転で外部流を加速させて発生する噴流の方向を、プ
ロペラの後方に設けられ、噴流を後方に噴射させるよう
にしたプロペラダクトの方向を制御することによって、
水中航走体の上下、および左右方向の姿勢制御を行い、
水中航走体の航走方向を制御するとともに、プロペラダ
クト内に設けたステータに働く噴流力により、アンバラ
ンストルクとは逆方向のトルクを発生させて、水中航走
体を所定の姿勢に保持して航走させるようにした、推力
制御（ＴＶＣ：Ｔｈｒｕｓｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ、以下ＴＶＣという。）方式を採用するようにし
たものもある。

【０００８】しかしながら、このような宇宙空間を航行
するロケット等において採用されているＴＶＣ方式の操
舵装置では、水中航走体の上下、左右方向の航走方向の
制御においては、プロペラで加速された噴流全体の方向
をプロペラダクトの偏向により制御するようにしている
ため、この上下、左右にプロペラダクトを偏向させるプ
ロペラダクトの偏向機構が複雑になるとともに、重量的
にも大きなものとなり、水中航走体の重量が増大して、
水中航走体の運動性能が劣化するなどの不具合があると
ともに、偏向機構の作動に大きな容量の動力源が必要と
なるという不具合がある。

【０００９】さらに、プロペラダクト内に配設されたス
テータが、水中航走体の定常航走時のプロペラの回転に
より発生するアンバランストルクを、その時のプロペラ
回転数によって発生する噴流の流体力によって、逆方向
のトルクを発生させてトルクバランスをとるようにし
た、いわゆる、ステータの噴流方向に対する迎角が固定
されたものにされているために、プロペラの回転数によ
っては、トルクバランスの保持が困難になるという不具
合がある。

【００１０】また、上述した操舵翼方式およびＴＶＣ方
式の各操舵装置の不具合を解消する操舵装置として、水
中航走体の航走方向の制御には、操舵翼方式の操舵装置
と同様に、操舵翼に作用する流体力を利用するようにし
た操舵装置にするとともに、プロペラの回転で生じるア
ンバランストルクの解消には、各操舵翼に発生する流体
力は利用せず、アンバランストルクとは逆方向のトルク
を発生させるために、ＴＶＣ方式の操舵装置同様に、プ
ロペラの後流側にステータを設け、このステータに作用
するプロペラ噴流の流体力により、アンバランストルク
とは逆方向のトルクを発生させてトルクバランスを取
り、水中航走体を所定の姿勢にして航走させるようにし
た操舵翼方式とＴＶＣ方式の各操舵装置の有する各利点
を利用するようにした、操舵装置を採用するようにした
水中航走体もある。

【００１１】図３は、上述した水中航走体の操舵装置の
うち、各操舵翼に発生する流体力により、水中航走体の
上下、左右方向の航走方向を制御するとともに、プロペ
ラの後流側にステータを設け、このステータに作用する
プロペラ噴流の流体力により、プロペラの回転で生じる
アンバランストルクとは逆方向のトルクを発生させて、
トルクバランスを取り、水中航走体を所定の姿勢にして
航走させるようにした操舵装置を設けるようにした、水
中航走体のポンプジェット推進器を示す縦断面図であ
る。

【００１２】図に示すように、従来のこのようなポンプ
ジェット推進器１では、水中航走体１０の外周を形成す
る外殻２内に設けた制御盤３から発信された、水中航走
体１０を所定の速度で航走させるための動力信号によ
り、動力源４からは、この入力された動力信号に基づく
駆動力が主動機５に伝達される。動力源４から駆動力が
伝達された主動機５は、減速機構６及び駆動軸７を介し
て、駆動軸７の後端部に、外殻２の外周面より外方に翼
部が突出するようにして、翼根部が固着されたプロペラ
８を回転させるようにしている。

【００１３】また、プロペラ８の外周には、プロペラ８
の外周縁と間隔を設けて、プロペラ８の前縁前方から後
縁後方まで、プロペラ８の外周全体を包囲するようにし
て、水中航走体１０の尾部と同軸状に設けられ、水中航
走体１０の外殻２に沿って流れる外部流を内部に流入さ
せるようにした筒状のシュラウド９が設けられている。

【００１４】このために、プロペラ８の外周に固定され
たシュラウド９の内部に流入した外部流は、プロペラ８
の回転によって加速され、水中航走体１０を制御盤３か
ら発信された動力信号に対応する航走速度にする、推進
力を水中航走体１０に発生させて航走させることができ
る。

【００１５】また、プロペラ８の外周を包囲するように
して、基端が外殻２の外周に機軸方向と平行に配置され
て固定され、後述するひれ１２で支持されて設けられ
た、シュラウド９の出口側であるプロペラ８の後流側に
は、周方向に等ピッチで配設された複数個の、通常は４
個以上の翼形状のステータ１１が設けられ、プロペラ８
で加速された外部流を、このステータ１１に作用させる
ことにより、プロペラ８の回転でプロペラ８の回転方向
と逆方向に生じるアンバランストルクとは、逆方向のト
ルクをステータ１１に発生させ、トルクバランスを取る
ことによって、水中航走体１０を機軸まわりに所定の姿
勢にして航走させる推力を得るようにしている。

【００１６】また、周方向に等ピッチに配設されたステ
ータ１１を、出口側に固着するようにした筒状のシュラ
ウド９を支持するため、プロペラ８配置位置より前方の
外殻２の後端部には、周方向に等ピッチに配設された翼
型形状の前述のひれ１２が、外殻２の外周面から突出さ
せて設けられ、水中航走体１０の航走時における直進性
を良好に保持するようにしている。

【００１７】さらに、ひれ１２の翼端側には、外殻２に
固着されたひれ１２の配置方向とは自在に変角できるよ
うにして、水中航走体１０の上下、左右方向の航走方向
を制御する、いわゆる、操舵を行うようにしたフィン１
４を設けるようにしている。また、外殻２の内部には、
制御盤３からの操舵信号によって、ひれ１２内に遊嵌し
て設けた回転軸１６を回動させて、このフィン１４の変
角を行い、操舵を行う操舵装置１５が設けられている。

【００１８】このように、ひれ１２の外側に配置された
フィン１４を操舵装置１５によって操舵し、水中航走体
１０の上下、左右方向の航走運動を制御する操舵翼方式
の操舵装置と、プロペラ８の後流側に設けたステータ１
１に作用する加速された外部流１３の流体力によりトル
クバランスをとるようにして、水中航走体１０の機軸ま
わりのトルクを制御するＴＶＣ方式の操舵装置とを採用
し、双方の不具合を解消するようにした、上述した、い
わゆるコンバインド操舵装置では、操舵翼方式およびＴ
ＶＣ方式の操舵装置の上述した不具合が解消されて、秀
れた運動性能の水中航走体とすることができ、調査を行
う所定海域を定められたコースに沿って、正確な姿勢を
保持させて、水中航走体を航走させることができるよう
になる。

【００１９】上述した操舵方式にしたコンバインド操舵
装置においては、舵としてのフィン１４の操舵による効
きが、航走速度の２乗に比例するため、水中航走体１０
が高速で航走する場合には有効であり、水中航走体１０
の上下、左右方向の航走運動を自在に制御でき、水中航
走体１０を調査等を行う海域の所定の位置へ航走させる
ことができる。しかしながら、例えば、海域の特定位置
を詳細に調査する等の理由で、低速で航走する必要があ
る場合には、フィン１４に作用する流体力が極端に小さ
くなり、いわゆる、舵が効かなくなり、潮流などの外乱
に対処できず、効率的に運用できないことが生じうる。

【００２０】また、上述したように駆動軸７が一本で、
１個のプロペラ８だけで、航走させるようにした水中航
走体１０の場合、プロペラ８が回転することによって、
水中航走体１０自体はその反作用として、プロペラ８の
回転方向とは重心位置まわりに反対方向に回されるアン
バランストルクが発生し、このため、上述したコンバイ
ンド操舵装置を設けるようにした水中航走体１０のポン
プジェット推進器１では、ステータ１１をプロペラ８後
流に設け、プロペラ８で加速された外部流の方向に対し
て迎角をとるように取り付け、シュラウド９の出口側に
周方向に等ピッチに設けた各ステータ１１に揚力を発生
させ、全体としてアンバランストルクとは逆方向のトル
クを発生させることで、トルクバランスをとるようにし
ている。

【００２１】しかしながら、このようにしてトルクバラ
ンスをとるようにしたものでは、プロペラ８の回転数が
変化すれば、プロペラ８によって加速される外部流の速
度が変化するため、各ステータ１１に発生するトルクも
変化し、しかも、プロペラ８の回転で発生するアンバラ
ンストルクとプロペラ８の回転で加速された外部流によ
り各ステータ１１に発生する推力により発生する逆方向
のトルクとは、プロペラ８の回転数によっては一致せ
ず、常に、プロペラ８の回転によって水中航走体１０に
発生するアンバランストルクとは、同量の逆方向のトル
クを発生させることはできず、アンバランストルクを完
全に解消した、最適なトルクバランスをとることができ
なくなるという不具合もある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した操
舵翼方式若しくはＴＶＣ方式の操舵装置が改良された、
コンバインド操舵装置のポンプジェット推進器の不具合
を解消するため、水中航走体が低速で航走する場合にお
いても、操舵力を高速航走時と同様に発生させることが
でき、潮流、外乱等によっても、航走方向が乱されるこ
とがなく、所定のコースを航走させることができ、水中
航走体の効率的な運用ができるとともに、プロペラの回
転数が変化するようなことがあっても、プロペラの回転
によって発生するアンバランストルクをアンバランスト
ルクと略同量の逆方向のトルクを重心位置まわりに、正
確に発生させることで、トルクバランスをとることがで
き、水中航走体を定められた所定の姿勢、特に、機軸ま
わりの姿勢を正確に保持して航走させることができるよ
うにした推力制御装置付ポンプジェット推進器を提供す
ることを課題とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の推力
制御装置付ポンプジェット推進器は、次の手段とした。

【００２４】（１）水中航走体の後端部に設置され、推
力を発生させて水中航走体を航走させるとともに、水中
航走体の航走方向および姿勢制御を行う流体力を発生さ
せるための外部流を加速するようにした、プロペラより
前方位置の水中航走体の外殻の周方向に、等ピッチに配
置されて、突出させた複数の支持翼に、先端部の内周面
が固定され、プロペラの先端部前方から後端部後方まで
の外周を包囲して、水中航走体の後端部の外殻との間に
間隔を設けて、外殻と同軸状に配置されたシュラウドを
設けた。

【００２５】なお、水中航走体の後端部の外殻との間に
間隔を設けてシュラウドを配置する支持翼は、水中航走
体の正規位置に対して十字状もしくはＸ字状になるよう
に、外殻表面から突出させて設けることが好ましい。さ
らに、支持翼の先端部に固着され外殻の外方に配置され
るシュラウドは、断面形状が逆キャンバを有する翼型形
状にされるとともに、前縁部ほど外殻との間の間隔が大
きくなるようにして設けることが好ましい。

【００２６】（２）プロペラが固着された駆動軸の後端
と隙間を設けて、プロペラの後方に配置された耐圧ケー
スの内部に収納され、水中航走体の内部に設けられて水
中航走体の航走を制御する制御盤から発信される作動信
号に対応する駆動力を発生させる操舵装置を設けた。

【００２７】なお、操舵装置を収納する耐圧ケースは、
先端部が駆動軸に固着されるプロペラのボスと略同径に
されるとともに、後流側に向けて縮小する截頭円錐形状
のものにすることが好ましい。また、操舵装置に制御盤
から発信される作動信号を伝達する配線は、外殻との固
着部から支持翼の内部を通し、支持翼の翼端部からシュ
ラウドの内部を通過させて、後述するシュラウドの後方
に固着されたベーンの内部を通して、制御盤と操舵装置
とを連結するようにすることが好ましい。さらに、操舵
装置は、電動モータもしくは油圧モータによって駆動力
を発生させるようにしたものでよい。

【００２８】（３）プロペラの後端より後方に位置する
シュラウドの後端部内周面と耐圧ケースの外周面との間
に架設され、耐圧ケースの前端と駆動軸の後端との間に
隙間を設けて、プロペラの後方に耐圧ケースを支持する
ようにした、ベーンの後縁側に沿って前縁側が配置さ
れ、操舵装置の駆動力により作動して、シュラウドの前
縁から流入し、プロペラで加速された外部流の流れの方
向から自在に変角させて、操舵力を発生させ、水中航走
体の航走方向およびトルクバランスの取れた姿勢を含む
水中航走体の姿勢の制御を行うことのできる流体力を発
生させるフラップを設けた。

【００２９】なお、フラップは、キャンバを設けない対
称翼型形状にされ、ベーンの後縁と隙間を小さくして前
縁が配置されて、流体圧中心より前方に、操舵装置によ
り駆動される回転軸を設けるようにしたものにすること
が好ましい。

【００３０】これにより、本発明の推力制御装置付ポン
プジェット推進器では、シュラウドの前縁から内部に流
入してプロペラで加速された外部流の中で、操舵装置に
より駆動されるフラップの操舵をすることにより、水中
航走体の航走方向および姿勢の制御を行うことができ
る。また、フラップによる操舵が難しい水中航走体の低
速航走時においても、フラップの外部流の方向からの変
角を大きくすることにより、水中航走体の航走方向およ
び姿勢の良好な制御を行うことができるようになる。

【００３１】また、プロペラの回転により発生するアン
バランストルクは、プロペラの回転数が変化するとき、
特に、プロペラの回転数が小さいときでも、同様に、操
舵装置により駆動されるフラップの操舵により、プロペ
ラの回転で発生するアンバランストルクと逆方向の等量
のトルクをフラップにより発生させて、トルクバランス
をとることができるようになる。

【００３２】このように、本発明の推力制御装置付ポン
プジェット推進器では、プロペラの後方に設けたフラッ
プの操舵だけで、水中航走体の航走方向および姿勢の良
好な制御およびトルクバランスをとることができ、しか
も、水中航走体の航走速度およびプロペラの回転数に関
係なく、操舵力が劣化することなく航走方向および姿勢
の良好な制御ができ、さらには正確なトルクバランスが
とれるようになる。これにより、水中航走体は、潮流な
どの外乱をうけることなく、所定海域の所定のコース
を、海底調査等の水中航走体のミッション達成に好適な
姿勢にして航走させることができ、水中航走体の効率的
な運用が可能になる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の推力制御装置付ポ
ンプジェット推進器の実施の一形態を図面にもとづき説
明する。図１は、本発明の推力制御装置付ポンプジェッ
ト推進器の実施の第１形態を示す断面図である。なお、
図３に示す部材と同一部材もしくは類似の部材は、同一
符号を付して、説明は極力省略する。

【００３４】図に示すように、円筒形から直径が漸減す
る形状にされた、水中航走体２０の尾部の外殻２の外周
面には、基端部が外殻２に固着されて、外殻２表面から
放射状に外方に突出された支持翼２１が突設されてい
る。支持翼２１は横断面形状が対称翼型にされるととも
に、水中航走体２０が正規の姿勢にされているとき、十
字状若しくはＸ字状をなした４枚の翼からなり、内部に
制御信号用配線２２を挿通する貫通孔２３が翼幅方向に
穿設されている。

【００３５】また、支持翼２１の翼端部には、シュラウ
ド２４の先端部内周面が固着されている。このシュラウ
ド２４は、縦断面の内周面形状が外殻２の縦断面形状と
略同形状にされた、逆キャンバーが設けられた翼型形状
の縦断面形状にされた中空円錐台で形成され、その前縁
は支持翼２１の前縁よりも、さらに前方に配置されると
ともに、後縁は後述する耐圧ケース２６の後端と略同じ
位置に配置されるようにして、プロペラ８の外周縁を包
囲するようにして、設けられている。

【００３６】すなわち、シュラウド２４は、先端部内周
面が、支持翼２１の翼幅と同じ長さの間隔を設けて外殻
２の外周を包囲するとともに、プロペラ８の外周縁との
干渉を起さないように、プロペラ８の外周縁とは隙間を
設けて内周面が配置され、外殻２の後部に外殻２と同軸
状に配設されるようにした中空円錐台で形成されるよう
にしている。

【００３７】また、シュラウド２４の内部にも長手方向
に、支持翼２１に穿設した貫通孔２３を挿通させた制御
信号用配線２２を挿通させる貫通孔２５が設けられてい
る。

【００３８】プロペラ８を固着し、回転させるようにし
た駆動軸７の後端には、隙間を設けてその前端を配置す
るようにした、前述した耐圧ケース２６を配設するよう
にしている。

【００３９】耐圧ケース２６は、その前端の直径がプロ
ペラ８のボスと略同径にされ、後流側に向けて縮径する
円錐台状の形状にされて、プロペラ８で加速される外部
流１３の抵抗が小さくなるようにして、内部に操舵装置
２７を収容するようにしている。

【００４０】この耐圧ケース２６は、プロペラ８の回転
部より離隔した後方のシュラウド２４後部内周面に先端
が固着され、プロペラ８と干渉することのないように配
置された、４本の翼型形状のベーン２８の基端に固着さ
れて位置決めされ、駆動軸７の後端とは隙間を設けて、
回動する駆動軸７と干渉することなく、プロペラ８の後
方に配置されるようにしている。また、ベーン２８の内
部にも、シュラウド２４の長手方向に穿設された貫通孔
２５と連通させた、制御信号用配線を挿通する貫通孔２
９が設けられている。

【００４１】耐圧ケース２６外周面とシュラウド９後部
内周面との間に架設され、耐圧ケース２６を所定位置に
保持するようにしたベーン２８の後方には、ベーン２８
の後縁と小さな隙間を設けて前縁を配置するようにした
フラップ３０が設けられている。このフラップ３０は、
貫通孔２３，２５，２９に挿通された制御信号用配線２
２を介して、制御盤３から発信される作動信号により駆
動される操舵装置２７により回動する回動軸３１により
変角（操舵）されて、プロペラ８で加速された外部流１
３の作用により、水中航走体２０の航走方向を制御する
とともに、プロペラ８の回転により発生するアンバラン
ストルクと逆方向のトルクを発生させ、水中航走体のト
ルクバランスを取ることができるようにしている。

【００４２】さらに、このフラップ３０は、駆動装置２
７によって駆動されないときには、図１（ｃ）に示すよ
うに、その前縁がベーン２８後縁の凹部に収納されて、
ベーン２８と共に対称翼型を形成するようにしている。

【００４３】本実施の形態の推力制御装置付ポンプジェ
ット推進器３２では、上述の構成にされているので、シ
ュラウド２４の前縁から流入してプロペラ８で加速され
た外部流１３の中で、航走体２０が所定の運動を行うよ
うに制御盤３でフラップ３０の操舵量を計算し、制御盤
３から制御信号用配線２２を介して操舵装置２７に伝達
される作動信号により、操舵装置２７で駆動されるフラ
ップ３０を操舵することにより、フラップ３０に揚力を
発生させ、水中航走体２０に横力及び回頭モーメントを
発生させ、フラップ３０により水中航走体２０の航走方
向および姿勢の制御を行うことができる。

【００４４】このため、水中航走体２０が低速航走して
いる場合でも、フラップ３０は、プロペラ８で加速され
たプロペラ８後流の比較的高速の水流中で操舵されるこ
とになり、また、フラップの外部流の方向からの変角を
大きくすることにより、上述した、従来のフィン方式の
操舵装置１５に比べて、高い操舵性能を得ることができ
る水中航走体の航走方向および姿勢の良好な制御を行う
ことができるようになる。

【００４５】また、フラップ３０は、四枚とも同方向に
操舵すると、従来のポンプジェット推進器１のステータ
１１と同様の働きをするため、制御盤３でプロペラ８の
回転数をモニタし、プロペラ８の回転数に応じて、アン
バランストルクを打ち消すように最適に設定したフラッ
プ３０の舵角を、航走体運動のための舵角に加えた舵角
量を制御盤３から指示することにより、プロペラ８の回
転数に応じたアンバランストルクとは、逆方向のトルク
を発生させてトルクバランスをとることができ、水中航
走体運動のための制御と、トルクバランスの制御とを同
時に行うことができる。

【００４６】すなわち、フラップ３０取付部を後方から
見た模式図である図２に示すように、四枚のフラップ３
０を四枚とも同一方向に、同一角度だけ回動させると水
中航走体２０の機体軸心回りには、次の大きさのモーメ
ントＭを発生させることができる。

【００４７】Ｍ＝４ｆＬ 但し、ｆ＝ｆ_y ＋ｆ_z ここで、ｆ：フラップ一枚に発生する揚力 Ｌ：機体軸心からフラップの流力中心までの距離 ｆ_y ：ｆのｙ方向成分 ｆ_z ：ｆのｚ方向成分 従って、操舵装置２７によって回動軸を回動させること
により、フラップ３０のプロペラ８の後流に対する角度
を調整することによって、プロペラ８の回動によって発
生する水中航走体２０の外殻２をプロペラ８の回動方向
とは逆方向に回動させるモーメントと同じ大きさ、逆方
向のモーメントＭを発生させることができ、プロペラ８
の回動に対応して回動する外殻２の回動を止めることで
きる、いわゆる、トルクバランスをとることができる。
このように、本実施の形態の推力制御装置付ポンプジェ
ット推進器３２では、プロペラ８の後方に設けたフラッ
プ３０の操舵だけで、水中航走体２０の航走方向および
姿勢の良好な制御、およびトルクバランスをとることが
でき、しかも、水中航走体２０の航走速度およびプロペ
ラ８の回転数に関係なく、操舵力が劣化することなく、
また、潮流などの外乱をうけることもなく、水中航走体
２０を所定海域の所定コースを、海底調査等の水中航走
体２０のミッション達成に好適な姿勢にして航走させる
ことができ、水中航走体２０の効率的な運用が可能にな
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の推力制御
装置付ポンプジェット推進器によれば、プロペラより前
方位置の水中航走体の外殻の周方向に、等ピッチに配置
されて突出させた複数の支持翼に先端部の内周面が固定
され、プロペラの先端部前方から後端部後方までの外周
を包囲して、水中航走体の後端部の外殻との間に間隔を
設けて、外殻と同軸状に配置されたシュラウド、プロペ
ラが固着された駆動軸の後端との隙間を設けてプロペラ
の後方に配置された耐圧ケースに収納され、水中航走体
の内部に設けられて水中航走体の航走を制御する制御盤
から発信される作動信号に対応する駆動力を発生させる
操舵装置、プロペラの後端より後方のシュラウドの後端
部内周面と耐圧ケースの外周面との間に架設され、耐圧
ケースをプロペラの後方に支持するようにしたベーンの
後縁側に沿って前縁側が配置され、操舵装置の駆動力に
より作動して、シュラウドの前縁から流入してプロペラ
で加速された外部流の方向から自在に変角させて操舵
し、水中航走体の航走方向および姿勢の制御を行う流体
力を発生させるフラップを設けるものとした。

【００４９】これにより、本発明の推力制御装置付ポン
プジェット推進器では、シュラウドの内に流入してプロ
ペラで加速された外部流の中で、操舵装置によるフラッ
プの操舵により、水中航走体の航走方向および姿勢の制
御を行うことができる。また、水中航走体の低速航走時
においても、フラップの操舵量を大きくすることによ
り、水中航走体の航走方向および姿勢の良好な制御を行
うことができるようになる。

【００５０】また、プロペラの回転により発生するアン
バランストルクは、プロペラの回転数が変化するとき、
同様に、操舵装置によるフラップの同方向の操舵によ
り、アンバランストルクと逆方向の等量のトルクを発生
させて、トルクバランスをとることができるようにな
る。

【００５１】このように、本発明の推力制御装置付ポン
プジェット推進器では、プロペラの後方に設けたフラッ
プの操舵だけで、水中航走体の航走方向および姿勢の良
好な制御およびトルクバランスをとることができ、しか
も、水中航走体の航走速度およびプロペラの回転数に関
係なく、操舵力が劣化することなく、また、潮流などの
外乱をうけることなく、水中航走体を所定海域の所定コ
ースを、海底調査等の水中航走体のミッション達成に好
適な姿勢にして航走させることができ、水中航走体の効
率的な運用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の推力制御装置付ポンプジェット推進器
の実施の第１形態を示す図で、図１（ａ）は本実施の形
態を示すための水中航走体の後部断面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）に示すＡ部詳細図、図１（ｃ）は図１（ｂ）
に示す矢視Ａ−Ａにおける平面図、

【図２】図１に示すフラップの取付部を後方から見た模
式図、

【図３】従来のコンバインド操舵装置を示すための水中
航走体の後部断面図である。

【符号の説明】

１ ポンプジェット推進器 ２ 外殻 ３ 制御盤 ４ 動力源 ５ 主動機 ６ 減速機構 ７ 駆動軸 ８ プロペラ ９ シュラウド １０ 水中航走体 １１ ステータ １２ ひれ １３ 外部流 １４ フィン １５ 操舵装置 １６ 回転軸 ２０ 水中航走体 ２１ 支持翼 ２２ 制御信号用配線 ２３ 貫通孔 ２４ シュラウド ２５ 貫通孔 ２６ 耐圧ケース ２７ 操舵装置 ２８ ベーン ２９ 貫通孔 ３０ フラップ ３１ 回動軸 ３２ 推力制御装置付ポンプジェット推進器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ４２Ｂ 19/01 Ｆ４２Ｂ 19/01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後端部に設置されたプロペラで外部流を
   加速して推力を発生させ航走するとともに、プロペラで
   加速させた外部流の流体力で航走方向および姿勢制御を
   行うようにした、水中航走体の推力制御装置付ポンプジ
   ェット推進器において、前記プロペラの配置位置より前
   方の前記水中航走体の外殻の周方向に等ピッチに配設し
   て突出させた、複数の支持翼に先端部の内周面が固定さ
   れ、前記プロペラの外周を包囲して前記プロペラの後方
   まで延設され、前記外殻と間隔を設けて同軸状に配置さ
   れたシュラウドと、前記プロペラが固着された駆動軸の
   後端と隙間を設けて前記プロペラの後方に配設された耐
   圧ケースに収納され、前記水中航走体の内部に設けた制
   御盤からの作動信号に対応した駆動力を発生する操舵装
   置と、前記シュラウドの後端部内周面と前記耐圧ケース
   の外周面との間に架設されたベーンの後縁側に沿って前
   縁側が配置され、前記操舵装置により前記プロペラで加
   速された外部流の方向から自在に操舵され、前記水中航
   走体の航走方向制御および姿勢制御を行うフラップとを
   設けたことを特徴とする推力制御装置付ポンプジェット
   推進器。