JP2009543725A - ウォータージェット推進ボートにおける推進および流れ制御用機械的流体力学装置 - Google Patents

Abstract

本装置は、流体の輸送ダクト（２、９）、内部容積（１´）が可変の管状手段（１）、管状手段内で芯出しされた（１８）テーパ付きの玉ねぎ形本体（１７）、前記内部容積（１１）を変化させるため位置および開口が調整できる流体噴出用のノズル（１６）、一つまたはそれ以上の気体インジェクター（２１）、および噴流（６）の方向を変えるための手段を備えている。この方式で、噴流（６）の強さ、流れ、方向および傾斜の調整ができ、さらに、性能増大および消費低減の至適達成の観点から、水面（１０）上にも放出できる可変特性を有する流体を得ることができる。流体を輸送し、かつ、流れに単一の方向を与えることだけに適した、既知の技法の装置と異なり、本装置では、噴流（６）は、他の部材によって方向転換されるのではなく、全方向に変位が可能な継手（８）を介して、方向が決まり、事実、そのおかげで、前記噴流（６）は、減衰なしに方向が決められる。本装置は、ウォータージェット推進ボートまたはクラフトにおける流体力学流推進および制御に特定の用途を見出しているほか、従来のウォータージェットを有するボートにおいても設置できるレトロフィットが容易な実施形態としても適用可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明の主題の装置は、従来のボートウォータージェットに結合できる集積化された機械的流体力学装置またはユニットであって、何らかの噴流に干渉し、かつ、前記流体流の全ての特性を修正することができ、推力および方向が制御され、かつ、調整されたウォータージェットが得られ、最良の速度および消費性能についての利点を有する装置である。

ウォータージェット推進ユニットは、現在、そして一般に、推力を決定する流れのパラメータを制御し、かつ、調整することができないか、あるいは、その意図がなく、事実、それらは、ポンプ送りされた水の量に従って、流体を輸送し、かつ、流れに単一の方向を与えることにしか適していず、さらに従来のウォータージェットは全て、水の表面下での、流体流の水面下での放出によるポンプ送りシステムを利用している。

本発明の主題の装置である推進ユニットは、既知の技法のそれらと異なり、流れおよびポンプ送りされウォータージェットの、密度、速度、入射角度、方向などの特性を調整し、かつ、制御することを実質的に可能にするものであり、一方、従来のウォータージェットでは、それらのいずれも行われず、事実、それらは、ポンプ送りされた水を何ら制御することなしに輸送し、かつ、噴出する。

出願人が今日まで事実上知る限りにおいては、既知の技法の装置は、噴流の特性および方向の調整ができないものである。

これに対して、本発明の主題の装置は、以下に述べ、かつ、図解する装置の採用によって、可変容積方向性チャンバーを介して、噴流の入射角度のほか、噴流速度を増大させることができ、一方、気体、例えば、エンジンの排気の、同じチャンバーへの導入によって、密度が変わり、最終的には、噴流の運動エネルギーが、水の表面上への噴流の噴出によって増大し、また、ボートの姿勢を特徴づける傾斜が調整できる。

これは、既知の技法の方法との主要な相違点であり、主題の装置またはユニットは、代わりに、速度および敏捷さ／操作の両方について、相当な性能の増大をもたらす。

事実、噴流は、従来のウォータージェットのように、水面下に放出することができるばかりでなく、水面上で、水の外に放出させることもでき、この選択の自由は、よりよい性能の点でより効果的、かつ、より価値が有るものである。

さらに、エンジンの排気または圧縮空気の射出によるノズルを介しての干渉、および、流れの体積の調整で、速度および密度などの噴流の主特性の変化、したがって、動力および入射角度の変化も得られ、噴流それ自体の運動エネルギーの増大によって、伴流は、よりきれいとなり、姿勢は、常に制御され、かつ、ボートの移動中に、より効果的な操作を行なうことができる。

噴流は、その流れおよび方向が変えられるので、いかなる場合でも、たとえ気体または圧縮空気の射出なしでも、既にそれ自体、例外的、かつ、能率的である。

本発明の主題の装置は、機械的流体力学装置またはユニットであって、従来のボートウォータージェットにも適用でき、前記流体流の全ての特性に影響を与え、かつ、それを変化させて、修正された制御可能な、かつ、調整できるウォータージェットにすることができ、よりよい速度および消費性能の完全な利点が得られるものである。ウォータージェット推進ユニットは、現在、そして、一般に、推力を決定する流れのパラメータを制御し、かつ、調整することができないか、あるいは、その意図がなく、事実、それらは、ポンプ送りされた水の量に従って、流体を輸送し、かつ、流れに単一の方向を与えることにしか適していず、さらに従来のウォータージェットは全て、水の表面下での、流体流の水面下での放出によるポンプ送りシステムを利用している。

詳しくは、既知の技法の装置と異なり、本発明は、正確には、下記のように記述することができる。

ウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、流体の輸送ダクトと、可変形状および可変内部容積を有する管状手段と、前記管状手段内で芯出しされた本体と、流体を噴出するための可調整ノズルと、一つまたはそれ以上の気体インジェクターと、噴流の方向を変えるための手段とを備えることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。

前記ウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置は、流れを制御するための管状手段の内部チャンバーの容積の変化が、可調整ノズルを変位させることによって得られることをさらに特徴としている。

また、本発明の装置は、チャンバー内の流れを駆動し、かつ、規制するためのテーパ付きの玉ねぎ形本体を有し、かつ、それが、玉ねぎ形本体をスポークまたは流体力学ブレードで支持しているリングまたはクランプによって前記管状手段内に芯出しされ、かつ、固定されていることを特徴としている。

さらに、管状手段内のチャンバーの容積の調整のためのノズルの移動が、電気ステッパモータなどのモーターを備える動力化されたシステムによって、かつ、前記ノズルを最小の開き位置から最大の開き位置まで変位させ、かつ、調整して噴流それ自体の運動エネルギーを変化させるのに適したギヤボックス、ピニオンおよびはめば歯車によって行われることを特徴としている。

気体射出は、前記噴流の性能、動力および入射角度のほか、速度および密度などの噴流の主要特性を変えると共に、チャンバーの容積を調整し、結果として噴流それ自体の運動エネルギーを変化させるための、管状手段の内部と連通するインジェクターによって行われる一方、前記気体は、エンジンから取られた排気によって、または、ターボチャージャーに接続され、ボートの同じエンジンによって駆動される放出および制御弁付きのタンクから来る圧縮空気によって構成することができることを特徴としている。

また、本発明の装置は、継手付きのシステムによって構成された手段、すなわち、前記継手に取り付けられた前記管状体を方向および傾斜に関して配向するのに適した、装置の変位があらゆる方向に可能な手段によって、噴流の方向および傾斜、ボートのコースおよび姿勢を変化させることができる。

この装置によって、噴流は、従来のウォータージェットのような水面下の放出の可能性のほか、噴流エンジンまたはウォータージェットのように、水面の上で水の外に放出させることもでき、したがって、前記選択の自由は、よりよい性能の点で、より効果的、かつ、より評価できるものである。具体的には、低速度における応答に注目すべきである。従来のウォータージェットでは、低速度において、ボートがまだ水平状態になっていない時、エンジンは、高速度におけるのと同じくらい高い消費量を示し、この欠陥は、従来のボートでは依然として問題であるが、本発明は、この問題を鮮やかに解決している。

また、前記装置は、ウォータージェット推進用に意図されたボートまたはクラフト上での「新規（ex novo）」設置のほか、従来のウォータージェットを有するボート上でも容易に設置できるので、既知の技法のボート上でのレトロフィット設置が可能である。

図１は、ウォータージェット推進ボートに適用された本装置の図である。 図２は、本装置の流れおよび移動を示す図１の詳細図である。 図３は、本発明の装置の本体および管状チャンバー、ノズルおよび継手の横断面図である。

以下、添付の説明図を参照して、本発明の非限定の一実施形態について説明するが、その説明によって、本発明それ自体の汎用性を否定したり、実現の分野を限定したりする意図はない。

図１は、ウォータージェット推進ボートに適用された本装置の図である。図２は、本装置の流れおよび移動を示す図１の詳細図である。図３は、本発明の装置の本体および管状チャンバー、ノズルおよび継手の横断面図である。

モーターまたはポンプ４は、ボート５、１１の吸入口３、２５を通して、ダクト２および続くダクト９内に流体を取り入れ、管状チャンバー１の内側１´まで輸送し、そこで、流れは、管理され、制御され、かつ、調整され、次いで、ノズル１６を介して、好ましくは、水面１０上に、噴出されて、噴流６となる（図１および２）。

軟質または剛性ダクト２、９は、ポンプ２５、３を、制御および推進装置２１、８、１、１６に接続するのに適した、水密および機械的抵抗の条件を満たす任意の材料で作成することができる（図２）。ポンプ送りされた流体は、エンジン排気装置４からダクト２aを通して、または別法として、圧縮空気タンクから取り入れられ、かつ、一つまたはそれ以上のインジェクター２１によって、制御弁２６を通して、本発明の好適な一製造形態のダクト２（図２）に、あるいは、本発明の好適な別の製造形態の管状体１のチャンバー１´（図３）に注入される気体の随伴的な導入によって、その特性を自由に変えられる。
前記流体は、管状体１の内部チャンバー１１に入り、駆動され、かつ、玉ねぎ形本体を流体力学ブレードおよびレッジ１９、２０で支持するリングまたはクランプ１８によって、前記チャンバー１´内で芯出しされ、流れを規制するよう意図されたテーパ付きの玉ねぎ形本体１７によって調整される（図１）。同様に、電気ステッパモータ１２、２４、１４によって駆動されるはめば歯車１５およびピニオン１３によって動作し、かつ、最小から最大の開口位置まで調整されるノズル１６は、管状チャンバー１´の内部容積１´´の変化を可能にする（図１）。

前記装置は、水力噴流装置として働き、管状体１を備え、内部可変形状および容積チャンバー１'、固定され２３、１９、２０、かつ、流体力学スポークによるクランプ１８によって管状体の内部に維持され、芯出しされたテーパ付きの玉ねぎ形要素１７、位置および開口が調整できる出口ノズル１６、ピニオン１３およびはめば歯車１５によって前記出口ノズル１６の変位および調整を可能にするのに適した動力化されたシステム１２、１４、２４（例えば、電気ステッパモータ）、また、ボートのコースおよび姿勢に変化をもたらすため、継手２２、８に取り付けられた管状チャンバー１、１´の案内、次いで噴流６によって、装置の方向および傾斜を決めるのに適した、ケーブルまたはレバーまたはピストンまたは嵌め込み式のアーム（図示せず）を有するシステムを備えている（図３）。

ポンプ送りされ３、かつ、輸送された２、９、１´流体の噴流６は、本発明の装置により、上記の方式で制御され、その速度および密度の特性を自由に変え、流体を別の流体の射出で変えてダクト２に、またはチャンバー１´に、次いで、前記噴流を放出する可動性のノズル１６に導くことが可能であり、したがって、本発明の装置は、流れ特性を変え、かつ、流体（この場合、ポンプ４を駆動する内燃機関の排気、または、別法として圧縮空気）と気体との混合を可能にするのに適しており、最終的には、従来技術を決定的に変革する、紛うことなき新機軸であり、事実、８の傾斜および方向が、自由に制御され、かつ、調整されて、実質的に精巧な流れが、水面１０上に噴出される。要するに、本発明は、初めて、噴流特性を変え、流れを変え、推進の効果がより高く、同じ使用動力に対して、速度が相当に増大するため、ボート推進用のあらゆる従来のウォータージェットに取って代わるか、あるいは、それを継承することができる。

エンジン排気または圧縮空気を射出しつつ、ノズルを介して干渉し、かつ、電気ステッパモータ１２、１３によりチャンバー１´の形状を調整することによって、速度および密度などの噴流６の主特性ばかりでなく、動力および入射角度も変化させることができ、また、噴流それ自体の運動エネルギーが増大する。

本発明の主題の装置は、上記の最良の性能のほかに、ボートが、常に水平位置で移動する中立進行、また、方向の変化によるより快適でより大きな入射角度、動力の節約、燃料の節約、また、従来のウォータージェットでは流体噴流を制御したり変更するための干渉ができないため、従来の技術状態で見出すことができなかった全ての利点を保証する。これらのことは全て、本発明の主題の装置によって達成可能である。出願人によって着想され、かつ、試験された本発明の主題の装置は、そもそも、それ自体が特徴である。それは、主として、噴流６が、ボート５、１１、の喫水線１０の上、水面１０上数センチで生じ、かつ、自由に調整できる傾斜を８に与えて、頂部から斜め下に正確に生じるからである。達成された結果をさらに分析すれば、この装置の使用によって、ボートの伴流が、よりきれいとなり、かつ、乱流の泡立つ部分が、もはや船尾に結合されず、数メートルの距離に存在し、事実、本発明の実施によって、ボートの流体力学を顕著に改善することが可能である。多くのさらなる利点および改良が、本発明の使用によって達成可能であり、また、本装置は、適切、かつ、意図された用途に特有な技術的機械的要件を満たしていれば、任意の金属またはプラスチックまたは複合材料で構成可能である、と言える。

上記のウォータージェット制御装置は、最終的には、それによって、より正確で、よりきれいでより鋭角的な方向転換が、より少ない浪費動力で達成可能であることを特徴とし、事実、従来のウォータージェットで方向転換をするためには、方向舵で噴流６を減衰するが、これは、噴流それ自体から動力および鋭さを奪い、速度の顕著な損失を招くが、一方、本装置、本発明の主題の装置、によれば、方向転換は、常に利用できる全噴流６で実施され、追加の方向舵の必要はなく、また、減衰もなく、動力を奪ったり鋭さを減らすこともないが、これは、単に、噴流が、他の部材によって転換されるのではなく、専用の嵌め込み式のアーム（図示せず）による継手８によって方向が決まり、それにより、装置の管状体１の全方向の変位が可能だからであり、事実、これにより、噴流は、減衰されることなく完全に方向が決められる（図３）。

本発明の主題の装置は、形状、流体力学、材料、並びに、ここでは述べないがこのような発明の保護の範囲によって除外できない細部または事項に係る多くの形態および変形例を有することができる。

本発明は、ウォータージェット推進ボートまたはクラフトにおける流体力学流の推進および制御によって、特定の用途を見出している。

さらに前記装置は、既知の技法のボートにおけるレトロフィット使用を可能にするが、これは、従来のウォータージェットを有するボートにおいても、容易に実施可能だからである。

Claims (9)

1. ウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、流体の輸送ダクト（２、９）と、可変形状および可変内部容積を有する管状手段（１）と、前記管状手段内で芯出しされた本体（１７）と、流体を噴出するための可調整ノズル（１６）と、一つまたはそれ以上の気体インジェクター（２１）と、噴流（６）の方向および傾斜を変えるための手段（８、２２）とを備えることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
2. 請求項１に記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、流れを制御するための管状手段（１）内のチャンバー（１'）の容積の変化が、前記内部容積（１'）を変えるための可調整ノズル（１６）を変位させ、かつ、開くことによって得られることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
3. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、流れを駆動し、かつ、規制する本体（１７）が、テーパ付きの玉ねぎ形の本体であり、かつ、それが、玉ねぎ形本体をスポークまたは流体力学ブレードで支持するリングまたはクランプ（１８）によって前記管状手段（１）内に芯出しされ、かつ、固定されている（１９、２０、２３）ことを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
4. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、管状手段（１）内のチャンバー（１'）の容積の調整のためのノズル（１６）の移動が、電気ステッパモータなどのモーターを備える動力化されたシステム（１２、１４、２４）によって、かつ、前記ノズル（１６）を最小の開き位置から最大の開き位置まで変位させ、かつ、調整して噴流（６）それ自体の運動エネルギーを変化させるのに適したギヤボックス、ピニオンおよびはめば歯車（１３、１５）によって行われることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
5. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、前記噴流の性能、動力および入射角度のほか、速度および密度などの噴流（６）の主要特性を変えると共に、チャンバー（１'）の容積を変化させ、結果として噴流それ自体の運動エネルギーを調整するための、気体射出用の、管状手段の内部と連通するインジェクター（２１）に、エンジンから取られた排気（２a）、または、放出および制御弁（２６）付きのタンクから来る圧縮空気が供給されることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
6. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、噴流（６）の方向および傾斜、ボートのコースおよび姿勢を変化させるための手段が、管状体（１）が挿入され、また、方向および傾斜に関して前記装置を配向するのに適した、あらゆる方向に変位が可能な継手（８、２２）からなることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
7. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置であって、噴流（６）は、従来のウォータージェットのような水面下の放出の可能性のほか、噴流エンジンまたはウォータージェットのように、水面（１０）の上で水の外に放出させることもでき、したがって、前記選択の自由は、よりよい性能の点でより効果的、かつ、より評価できることを特徴とするウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置。
8. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置の、ウォータージェット推進ボートまたはクラフトにおける使用。
9. 上記請求項のうちのいずれか一つに記載のウォータージェット推進ボートにおける流体力学流の推進および制御用機械的流体力学噴射装置の、従来のウォータージェットを有するボート上にも設置されるべき容易な実施形態の、レトロフィットとしての、使用。

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