JP2004090786A

JP2004090786A - ウォータービークル用ジェット推進機

Info

Publication number: JP2004090786A
Application number: JP2002254955A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Matsumoto; 松本　千宏
Original assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4197416B2

Abstract

【課題】ジェット水路中の抵抗損失を小さくして駆動源の出力低下を抑え、推進力の増加を図ったウォータービークル用ジェット推進機を提供する。
【解決手段】駆動原に連結されたドライブシャフト２と、ドライブシャフト２に連結された複数枚の羽根からなるインペラ３と、インペラ３の後方に設けられた複数枚の静翼４と、静翼４の後方に設けられたノズル５と、ノズル５内に設けられ、ドライブシャフト２の後端部を覆う略円錐形状のキャップ６４とを有し、ノズル５は後方の噴出口６３に向けて径が絞られる形状であり、ノズル５の軸は後方に向けて上向きに傾くように形成されたウォータービークル用ジェット推進機において、キャップ６４の軸はノズル５の軸の傾きに合わせてドライブシャフト２の軸に対して斜めに形成した。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水ジェット噴射駆動のウォータービークル（水上オートバイ等の小型滑走艇その他の水上乗物）に用いられるジェットポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウォータービークル用ジェット推進機は、エンジン等の駆動源の駆動により回転するドライブシャフトに取付けられたインペラで船底の取水口から水を吸い上げるとともに、インペラが装着されたジェット水路に沿って吸上げた水を後方に噴射してその反力による推進力でウォータービークルを走行させる。ジェット水路を流れる水はインペラにより旋回流とされ、インペラ後方に備わる静翼及びこの静翼に対応してその後方のノズル内壁に設けられたフィンにより整流化されてノズル後端の噴出口よりジェット水として噴出する。ノズルはその入口（インペラの連結部）から後端の噴出口に向けて径が絞られ先細り形状となって噴射圧力が高められる。
【０００３】
ドライブシャフトの後端部はこのノズルの内側で先細り形状（テーパー形状）のキャップで覆われる。このキャップは静翼とともにインペラ後方に固定され、ドライブシャフトに備わるベアリング等の各部品を保護するために取り付けられる。キャップはノズル内の水流に対し乱流作用や抵抗損失となることを極力避けるために滑らかな凸曲面の円錐形状（テーパー形状）である。
【０００４】
一方、走行中に船底前端部を上げて水面からの抵抗を減らすために、ノズル噴出口を幾分斜め上向きに形成し、これによりスピードや加速性の向上が図られている。このようなウォータービークルのノズルは、ノズル入口の中心と出口（噴出口）の中心とを結ぶノズルの軸が後方に向けて上向に傾斜している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のウォータービークル用ジェット推進機では、ノズル内でドライブシャフトの後端部を覆う円錐状キャップの軸が、ドライブシャフトの軸と整合して同軸的に真直ぐに形成されていた。したがって、上向きのノズルの軸に対しキャップが水平に配設されるため、ノズルの水流方向とキャップの軸方向が一致せずノズル内の水流に対しキャップによる抵抗が大きくなっていた。
【０００６】
水流の抵抗が増えるとエンジンに対する負荷の増大となり、エネルギー損失が増える。このため、エンジン回転により水流に付与される動圧を推進力に変える動圧回収率が低下する。したがって、実質上の出力低下となり、ノズル噴出口を上向にしたことによるスピード向上や加速性の向上の効果が充分には得られなかった。
【０００７】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、ジェット水路中の抵抗損失を小さくして駆動源の出力低下を抑え、推進力の増加を図ったウォータービークル用ジェット推進機の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、駆動原に連結されたドライブシャフトと、該ドライブシャフトに連結された複数枚の羽根からなるインペラと、該インペラの後方に設けられた複数枚の静翼と、該静翼の後方に設けられたノズルと、該ノズル内に設けられ、前記ドライブシャフトの後端部を覆う略円錐形状のキャップとを有し、前記ノズルは後方の噴出口に向けて径が絞られる形状であり、該ノズルの軸は後方に向けて上向きに傾くように形成されたウォータービークル用ジェット推進機において、前記キャップの軸は前記ノズルの軸の傾きに合わせて前記ドライブシャフトの軸に対して斜めに形成されたことを特徴とするウォータービークル用ジェット推進機を提供する。
【０００９】
この構成によれば、円錐状キャップの軸（円錐底面の中心と円錐頂点とを結ぶ直線）の向きをノズルの軸に合わせて傾斜させるため、キャップがジェット水路を流れる水流の向きに合わせて配設される。このため、キャップがジェット水流の抵抗となることが抑えられ、エネルギー損失による出力低下を抑え、推進力の増加によるスピードの向上及び加速性の向上を図ることができる。
【００１０】
好ましい構成例においては、前記キャップの外周に前記静翼の位置に対応してフィンが取り付けられたことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、キャップの外周に備わるフィンによりノズル内のジェット水流に対する整流作用が高められ、乱流抑制や抵抗損失の低下が図られる。
【００１２】
好ましい構成例においては、前記キャップの先端は前記ノズルの径が絞り終わる位置近傍又はその後方にあることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、ジェット水流が、滑らかな円錐曲面を有するキャップに沿って流れる距離が従来に比べて長くなるため、より高いジェット水流の整流作用を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係るウォータービークル全体の概略図である。
このウォータービークル１９は、ハル１３とデッキ２０で構成された船体の中央上部にハンドル２１が備わる。ハンドル２１の後方に運転者が座るシート２２が設けられる。船体の中央部にエンジンルーム４３が設けられ、内部にエンジン２３が配設される。船体の後部下側にジェット推進機１が備わる。
【００１５】
エンジン２３のクランク軸２４にカップリング２６を介してドライブシャフト２が結合される。ドライブシャフト２の後端部にインペラ３が締結され、その後方に整流用の静翼４が設けられる。インペラ３はジェット水路１０内に装着される。ジェット水路１０は、船底の取水口９と船尾のノズル５との間に形成される。インペラ３はその軸がドライブシャフト２の端部に結合されるとともにそのハウジングが静翼４とともにプレートトランサム１２に取り付けられる。プレートトランサム１２は矩形枠であり、中央にジェット水路１０及びドライブシャフト２が挿通する孔が開口している。
【００１６】
取水口９から吸上げられた水はインペラ３で後方に旋回流として噴出され、静翼４で整流されノズル５から噴射される。ノズル５後端の噴出口６３にはデフレクタ７が装着される。デフレクタ７は操舵軸（不図示）廻りに左右に回転可能であり、ハンドル２１に連動して噴射方向を変えることによりウォータービークルの進行方向を変える。
【００１７】
ノズル５は後述のようにその軸がわずかに上向きに傾斜し、噴出口６３が上向きに設けられる。このノズル５内に後述のようにドライブシャフト２の後端を覆うキャップ６４が固定される。
【００１８】
図２は、本発明に係るウォータービークル用ジェット推進機の概略図であり、図３は図２のＡ−Ａ方向から見た概略図である。
【００１９】
ジェット推進機１は、エンジン２３（図１）の駆動により回転するドライブシャフト２の端部にボス１８を介して装着されたインペラ３と、このインペラ３の後方に設けた静翼４とその後方に設けたノズル５とにより構成される。インペラ３はボス１８に固定された複数枚の羽根３ａからなり、ハウジング６内に収納される。ハウジング６は４本（図では２本）のボルト１４により中間ハウジング２７を介してプレートトランサム１２に固定される。プレートトランサム１２は四角リング状でリング内にジェット水路１０が開口し、その中央にドライブシャフト２が挿通する。
【００２０】
ハウジング６に４本（図２では２本）のボルト１１により静翼４が固定される。静翼４は複数枚の羽根からなり、インペラ３により旋回流とされた水流を整流して後方に噴出させる。この静翼４のハウジング４ａの後方にノズル５が固定される。この静翼４はノズル５とともにインペラ３のハウジング及び中間ハウジング２７と一体化され、筒状体を形成する。この一体化された筒状体が、インペラ３をドライブシャフト２に取付けた後に、インペラ３に被せてプレートトランサム１２に固定される。ノズル５の後方にはデフレクタ（方向舵）７、および船体をバックさせるためのリバースバケット８が備わる。このジェット推進機１はハル１３に固定された前述の略四角形のリング状のプレートトランサム１２に４本（図２では２本）のボルト１４で固定される。
【００２１】
インペラ３の回転により取水口９からジェット水路１０内に水を吸引し、ノズル５後端の噴出口６３から水を船尾後方に噴射して推進力を得る。デフレクタ７は、船体４に対し操舵軸２５廻りに左右に回転自在に取り付けられる。このデフレクタ７を操作して向きを変えることにより、旋回力を発生させて船を操舵する。
【００２２】
取水口９から吸引された水は取水口９の入口付近に設けられた格子状のスクリーンインテーク１５により水流中の異物を除去された後、インペラ３の手前のジェット水路１０においてインペラ３に対して直線流として流れ、インペラ３により後方に流れる旋回流とされ、静翼４により整流された旋回流となって後方に向けて直線的に（軸方向に）噴射される。
【００２３】
ノズル５は後方に向かって径が絞られてテーパー形状に形成され、幾分上向きに噴出口６３が形成される。このように船体後部で上向きにジェット水流を噴射することにより、船体後部側が沈みその反作用で走行中の船体の前側が浮き上がり、水の抵抗を少なくして走行することができる。ノズル５の内壁には羽根状のフィン６２が静翼４の位置に対応して設けられる。これにより静翼４によるジェット水流の整流効果を向上させている。ドライブシャフト２の後端部には、ドライブシャフト２と静翼４との連結構造等を密封するとともに整流効果を高めるためのキャップ６４が嵌め込まれる。このキャップ６４の形状については後述する。
【００２４】
ノズル５の流路中には例えばステンレス製のビルジパイプ５５が突出して設けられる。このビルジパイプ５５はホース等のビルジ排水管を介してエンジンルーム４３底部のビルジ部に連通する。ビルジ部に溜まった水はジェット水流の負圧によりビルジパイプ５５から排水される。
【００２５】
ノズル５の上部にはスパウト管６０が備わり、ジェット水流の一部はここから噴出し、他のウォータービークルや船舶等からの視認性をよくして自己の存在をアピールして安全性を高める。
【００２６】
図３に示すように、ノズル５の噴出口６３を後方から見た場合、ノズル５の軸が上向きに傾斜しているため、ノズル後端の噴出口６３は内部のキャップ６４に対し幾分上側に設けられる。キャップ６４は３本のボルト６５で静翼側に固定される。キャップ６４の頂点６４ａは後述のように、真後ろから見た場合キャップ６４の底縁６４ｂに対し上方にずれている。
【００２７】
図４（Ａ）は本発明に係る静翼及びノズル周辺部のキャップ構造の側面図であり、（Ｂ）は静翼部分の後面図である。
【００２８】
前述したように、静翼４のハウジング４ａの後方にノズル５が取り付けられる。ノズル５は後方に向かって径が絞られて小さくなる先細りのテーパー形状である。また、このノズル５の軸Ｃは後方に向かって上向きに傾斜して形成され、噴出口６３が幾分上向きになるよう形成される。静翼４にはノズル側から略円錐形状のキャップ６４が嵌め込まれ、その円錐底縁６４ｂ部分が３本のボルト６５で固定される。
【００２９】
キャップ６４は側面が凸曲面の略円錐形状であり、ノズルの軸の角度に合わせて幾分上向きに傾いて形成される。すなわち、円錐状キャップ６４の軸はノズル５の軸Ｃと一致する。したがってキャップ６４の頂点６４ａは、ノズル５の断面の中心となる軸Ｃ上にある。キャップ６４の外周面に、６枚の静翼４の位置に対応して、６個のフィン６６が形成される。これらのフィン６６により、インペラ（図２参照）により旋回流とされたジェット水流に対し、静翼４及びノズル５内面に備わるフィン６２とともに整流作用が付加される。さらにキャップ６４は滑らかな凸曲面を持つ略円錐形状であってその軸をノズル５の軸Ｃに合わせて上向に傾斜させているため、このキャップ６４がジェット水流の抵抗となることが抑制される。これにより、駆動源のエネルギー損失による出力低下を抑え、推進力の増加を図ることができる。この図４の例では、キャップ６４の頂点６４ａは、ノズル５の絞り部分の絞り終わりの位置（テーパーの端部）の手前近傍にある。
【００３０】
図５（Ａ）は本発明に係る別の例を示す静翼及びノズル周辺部のキャップ構造の側面図であり、（Ｂ）は静翼部分の後面図である。
【００３１】
この例では、図示したように、キャップ６４の後端の頂点６４ａがノズル５のテーパーが絞り終わる部分（図の２点差線）まで突出する。キャップ６４の角度は図４の例と同様ノズルの軸Ｃに合わせて幾分上向きに形成される。したがって、（Ｂ）に示すようにキャップ６４の頂点６４ａは、後方から見た場合上方に偏倚している。このようにキャップ頂点６４ａが後方に伸びることにより、テーパー傾斜が緩くなり、ジェット水流に対するキャップ６４の抵抗が減少し、ノズルに合わせて傾斜しているキャップ６４に沿って、乱流発生を抑制して円滑にジェット水流が流れる。
【００３２】
図６は本発明のキャップ構造の別の実施例を示す側面図及び後面図である。
この例は、上記図５のキャップ６４の外周面に垂直方向の上下に２枚のフィン６６を取り付けたものである。これらのフィン６６は６枚の静翼４のうち上下２枚の位置にほぼ対応して形成される。これらのフィン６６により、整流効果がさらに高められる。その他の構成及び作用効果は図５の例と同様である。
【００３３】
図７は本発明のキャップ構造のさらに別の実施例を示す側面図及び後面図である。
この例は、上記図５のキャップ６４の外周面に３枚のフィン６６を取り付けたものである。これらのフィン６６は静翼４の位置に対応して形成される。これにより、整流効果がさらに高められる。その他の構成及び作用効果は図５の例と同様である。なお、フィン６６は静翼４の枚数に合わせて何枚形成してもよい。また、キャップ頂点６４ａは、ノズル５の絞り部を越えてさらに後方（噴出口側）に伸ばしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、円錐状キャップの軸（円錐底面の中心と円錐頂点とを結ぶ直線）の向きをノズルの軸に合わせて傾斜させるため、キャップがジェット水路を流れる水流の向きに合わせて配設される。このため、キャップがジェット水流の抵抗となることが抑えられ、エネルギー損失による出力低下を抑え、推進力の増加によるスピードの向上及び加速性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、前記キャップの外周に前記静翼の位置に対応してフィンが取り付けられた構成によれば、キャップの外周に備わるフィンによりノズル内のジェット水流に対する整流作用が高められ、乱流抑制や抵抗損失の低下が図られる。
【００３６】
さらに前記キャップの先端は前記ノズルの径が絞り終わる位置近傍又はその後方にある構成によれば、ジェット水流が、滑らかな円錐曲面を有するキャップに沿って流れる距離が従来に比べて長くなるため、より高いジェット水流の整流作用を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウォータービークル全体の概略図。
【図２】本発明に係るウォータービークル用ジェット推進機の概略図。
【図３】図２のＡ−Ａ方向から見た概略図。
【図４】（Ａ）は本発明に係る静翼及びノズル周辺部のキャップ構造の側面図であり、（Ｂ）は静翼部分の後面図。
【図５】（Ａ）は本発明に係る別の例を示す静翼及びノズル周辺部のキャップ構造の側面図であり、（Ｂ）は静翼部分の後面図。
【図６】本発明のキャップ構造の別の実施例を示す側面図及び後面図。
【図７】本発明のキャップ構造のさらに別の実施例を示す側面図及び後面図。
【符号の説明】
１：ジェット推進機、２：ドライブシャフト、３：インペラ、
４：静翼、５：ノズル、６：ハウジング、７：デフレクタ、
８：リバースバケット、９：取水口、１０：ジェット水路、１１：ボルト、
１２：プレートトランサム、１３：ハル、１５：スクリーンインテーク、
１８：ボス、１９：ウォータービークル、２０：デッキ、２１：ハンドル、
２２：シート、２３：エンジン、２４：クランク軸、２５：操舵軸、
２６：カップリング、２７：中間ハウジング、
４３：エンジンルーム、５５：ビルジパイプ、６０：スパウト管、
６２：フィン、６３：噴出口、６４：キャップ、６４ａ：頂点、
６４ｂ：底縁、６５：ボルト、６６：フィン。

Claims

駆動原に連結されたドライブシャフトと、
該ドライブシャフトに連結された複数枚の羽根からなるインペラと、
該インペラの後方に設けられた複数枚の静翼と、
該静翼の後方に設けられたノズルと、
該ノズル内に設けられ、前記ドライブシャフトの後端部を覆う略円錐形状のキャップとを有し、
前記ノズルは後方の噴出口に向けて径が絞られる形状であり、該ノズルの軸は後方に向けて上向きに傾くように形成されたウォータービークル用ジェット推進機において、
前記キャップの軸は前記ノズルの軸の傾きに合わせて前記ドライブシャフトの軸に対して斜めに形成されたことを特徴とするウォータービークル用ジェット推進機。
前記キャップの外周に前記静翼の位置に対応してフィンが取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のウォータービークル用ジェット推進機。
前記キャップの先端は前記ノズルの径が絞り終わる位置近傍又はその後方にあることを特徴とする請求項１または２に記載のウォータービークル用ジェット推進機。