JP2014172567A - ウォータージェット推進機 - Google Patents

Abstract

【課題】高さ方向の推進系統の占有範囲を低減し、推進効率の向上を図ることができるウォータージェット推進機を提供する。
【解決手段】回転軸４回りに回転するインペラ５と、回転軸４に沿って上流側に延びているとともに、内部にインペラ５が配されたジェット流路１１、及び、該ジェット流路１１に船体２の外部から水Ｗを導入するとともに該ジェット流路１１と同じ高さ位置に形成された吸込流路１０と、ジェット流路１１と同一高さ位置に設けられて回転軸４を駆動する回転駆動部３と、を備え、吸込流路１０が、平面視において回転駆動部３を避けるように迂回していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウォータージェットによって推進するウォータージェット推進機に関するものである。

船舶は大量輸送に適しており、輸送コストも安く、さらに環境に対する負荷も小さいことから輸送手段としての価値が非常に高い。そして近年は時間的価値の高まりにともなって、船舶のさらなる高速化が望まれている。

ここで、従来から、船舶の一つとしてウォータージェット推進機が知られている。このウォータージェット推進機は、船底から吸引した水を船舶の後方から噴出することで、スクリューと比較して大きな推進力を得ることができるため、高速での航行が可能である。また、浅瀬での航行も可能である。

具体的には、例えば特許文献１に開示されているように、船底に設けられた取水口から吸込んだ海水を、上方に向かって流通させた後に取水口よりも高位に設けられた水中ポンプで昇圧し、船尾の吐出ノズルから後方へ吐出することで推進力を得ている。

実開２００７−２１０５３７号公報

しかしながら、ウォータージェット推進機では駆動軸、インペラ（タービン）を放出管内に設けなければならず、この結果、特許文献１に記載されているように導水管は途中で湾曲させて形成されなければならない。よって、これら推進系統の装置一式が占有するスペースが高さ方向に大きくなってしまい、船体が高さ方向に大きくなることで推進抵抗となり、推進効率の低下につながってしまう。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、高さ方向の推進系統の占有範囲を低減し、推進効率の向上を図ることができるウォータージェット推進機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るウォータージェット推進機は、回転軸回りに回転するインペラと、前記回転軸に沿って上流側に延びているとともに内部に前記インペラが配されたジェット流路、及び、該ジェット流路に船体外部から水を導入するとともに該ジェット流路と同じ高さ位置に形成された吸込流路と、前記ジェット流路と同一高さ位置に設けられて前記回転軸を駆動する回転駆動部と、を備え、前記吸込流路が、平面視において前記回転駆動部を避けるように迂回していることを特徴とする。

このようなウォータージェット推進機によると、平面的に回転駆動部を避けるように吸込流路を迂回して設けたことで、高さ方向の吸込流路、ジェット流路等の推進系統の占有範囲を低減し、推進効率の向上を図ることが可能となる。また、このようにジェット流路と吸込流路とが同一高さ位置に形成されていることで、ジェット流路から水が喫水線下に吐出されることになるため、喫水線よりも上に吐出する場合と比べて静音性が向上する。

また、前記吸込流路は、前記船体の船首部に開口していてもよい。

このように船首部に開口していることで、船首部に衝突する水のエネルギーを用いて吸込流路からジェット流路へ向かって水を導入することが可能となる。このため、水の衝突による抵抗を低減しながら、より効率的に水を導入することができ、推進効率の向上につながる。

また、前記吸込流路は、前記船体の軸に対して左右対称に少なくとも一対が形成されていてもよい。

このように吸込流路が形成されていることで、仮に、船体の進行方向に沿う船体の軸に直交する船体の幅方向の中央位置を境に、左右いずれか一方側が水面下に沈むようにして傾くなどし、一方の吸込流路の開口が喫水線上に位置する状態となっても、他方の吸込流路の開口は喫水線下に位置することになり、水を導入することができるため、より確実に推進が可能となる。また、左右対称の一対の吸込流路により、船体内を流通する水の左右の重量バランスがより均一となるため、直進性の確保も可能である。

さらに、少なくとも一対形成された前記吸込流路同士を合流させる一つの接続流路をさらに備え、該接続流路を介してこれら吸込流路と前記ジェット流路とが接続されていてもよい。

このように、吸込流路を接続流路によって合流させることで、吸込流路を流通する水を集約することができる。このため、仮に吸込流路から左右アンバランスに水が導入されたとしても、ジェット流路へ均一流れの水を導入でき、推進の制御が容易となる。

また、前記接続流路を介して前記吸込流路と接続された前記ジェット流路は、前記船体の軸に対して左右対称に少なくとも一対形成されていてもよい。

このように、接続流路を介して左右対称にジェット流路が形成されて、かつ各々のジェット流路でインペラによる昇圧が可能となる。このため、接続流路で一旦集約した水を各々のジェット流路に分配できるとともに、各々のジェット流路でインペラの回転数を調整することで、水の吐出量を制御可能となる。従って、進行方向の制御がより容易となる。

さらに、前記接続流路から分岐して前記船体の軸に沿って延び、前記ジェット流路と高さ方向に離間する分岐ジェット流路をさらに備えていてもよい。

このように分岐ジェット流路を形成することで、さらに細やかに進行方向、進行速度の制御を行うことが可能となる。

本発明のウォータージェット推進機によると、高さ方向の推進系統の占有範囲を低減できることで、船底部分の形状をシンプルにでき、推進効率の向上を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係るウォータージェット推進機の全体平面図である。 本発明の第一実施形態に係るウォータージェット推進機の全体側面図である。 本発明の第二実施形態に係るウォータージェット推進機の全体平面図である。 本発明の第三実施形態に係るウォータージェット推進機の全体平面図である。 本発明の第三実施形態に係るウォータージェット推進機の全体側面図である。 本発明の変形例に係るウォータージェット推進機の全体側面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係るウォータージェット推進機１について説明する。
ウォータージェット推進機１は、船体２に水Ｗを吸い込み、船体２の後方から吐出することで推進力を得て航行する船舶である。

図１及び図２に示すように、ウォータージェット推進機１は、船体２と、船体２の内部に形成されて、船体２の外部から水Ｗを吸込む吸込流路１０、船体２の外部へ水Ｗを吐出するジェット流路１１とを備えている。また、これら吸込流路１０とジェット流路１１とを接続する接続流路１２と、船体２に設けられた回転駆動部３と、回転駆動部３によって回転駆動される回転軸４と、ジェット流路１１の内部で回転軸４とともに回転するインペラ５とを備えている。

吸込流路１０は、船体２の船首部２ａに開口しているとともに、進行方向Ｄに沿って延びている。また、この吸込流路１０は、進行方向Ｄに直交する船体２の幅方向の中央位置を境に、進行方向Ｄに向かって左右対称に間隔をあけて一対が形成されている。換言すると、吸込流路１０は、幅方向の中央位置で進行方向Ｄに沿って延びる船体２の軸Ｐ２に対して左右対称に形成されている。

接続流路１２は、船首部２ａと船尾部２ｂとの間の中途位置において、船体２の幅方向の中央位置で一対の吸込流路１０同士を合流させるように形成されている。これにより、接続流路１２との接続部分では、一対の吸込流路１０は船体２の幅方向の中央位置に向かうように湾曲して形成されていることになる。

ジェット流路１１は、接続流路１２を介して一対の吸込流路１０に接続されることで吸込流路１０に連通している。また、このジェット流路１１は船体２の幅方向の中央位置に一つが形成され、進行方向Ｄに沿って接続流路１２から船尾部２ｂに向かって延びるとともに、船尾部２ｂから突出するようにノズル状に形成されて開口している。

そして、船体２においては、これら一対の吸込流路１０、接続流路１２、ジェット流路１１の全てが同一の高さ位置に形成されている。
なお、これら吸込流路１０、接続流路１２、ジェット流路１１は完全に同じ高さ位置に形成されていなくともよい。

回転駆動部３は、回転動力を発生可能な動力源であり、船体２の内部で一対の吸込流路１０同士の間に左右に挟まれるようにジェット流路１１と同一高さ位置に設けられている。このようにして、一対の吸込流路１０は、平面視において船体２の内部で回転駆動部３を避けるように迂回して形成されていることになる。

回転軸４は、回転駆動部３に取り付けられて進行方向Ｄに沿って延びる軸線Ｐを中心として形成され、ジェット流路１１内に延在しており、回転駆動部３によって軸線Ｐを中心として回転される。

インペラ５は、ジェット流路１１の内部に配されているとともに、回転軸４が外嵌されて軸線Ｐを中心として回転軸４とともに回転する。そして吸込流路１０、接続流路１２からジェット流路１１内に導入された水Ｗを昇圧し、ジェット流路１１内で水Ｗを船尾部２ｂに向かって流通させて、外部へ吐出する。

このようなウォータージェット推進機１においては、回転駆動部３を平面的に避けるように吸込流路１０を迂回させて、吸込流路１０の中心線Ｐ１と回転軸４の軸線Ｐとを船底２ｃに平行な面上で左右にずらして設けたことで、回転駆動部３及び吸込流路１０の推進系統を同一高さ位置に設けた状態で、ジェット流路１１の内部に回転軸４及びインペラ５を配置することが可能となる。

即ち、船体２の内部で推進系統の高さ方向の占有範囲を小さくすることができ、このような推進系統の配置であっても、ジェット流路１１から進行方向Ｄの後方に向かって水Ｗを吐出することが可能となり、推進力を得ることができる。

さらに、ジェット流路１１は、吸込流路１０と同じ高さ位置に設けられているため、喫水線Ｌよりも下方の位置にジェット流路１１が開口していることで、ジェット流路１１からの水Ｗは喫水線Ｌよりも下方の位置に吐出されることになる。このため、喫水線Ｌよりも上方の位置に吐出する場合と比べて、静音性が向上する。

また、吸込流路１０は船首部２ａに開口しているため、船首部２ａに衝突する水Ｗのエネルギーを用いて、吸込流路１０からジェット流路１１へ向かって水Ｗを導入することが可能となる。このため、水Ｗの衝突による推進抵抗を低減しながら、より効率的に水Ｗを導入することができ、推進効率の向上につながる。

さらに、例えば、船体２が進行方向Ｄに沿う船体２の軸Ｐ２に直交する船体２の幅方向の中央位置を境に、左右いずれか一方側が下方に傾く場合がある。ここで本実施形態では、吸込流路１０が左右対称に一対形成されていることで、船体２が傾いても、少なくとも一方の吸込流路１０の開口を喫水線Ｌの下方に位置させることが可能となり、確実に水Ｗを導入することができる。このため、より確実な推進が可能となる。

そして、このように左右対称の一対の吸込流路１０により、船体２内を流通する水Ｗの左右の重量バランスがより均一となるため、直進性を確保することができる。

また、接続流路１２を形成し、この接続流路１２によって一対の吸込流路１０を合流させることで、各々の吸込流路１０を流通する水Ｗを集約することができる。このため、仮に一対の吸込流路１０から左右アンバランスに水Ｗが導入されたとしても、ジェット流路１１に均一流れの水Ｗを導入でき、推進の制御が容易となる。

本実施形態のウォータージェット推進機１によると、高さ方向の推進系統の占有範囲を低減できることで、船底２ｃ部分の形状を高さ方向に小さくできることでシンプルな構造となり、推進効率の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、船体２には左右一対の吸込流路１０が形成されているが、例えば左右一対以上の吸込流路１０が形成されていてもよい。この場合にもやはり、左右対称となるように形成されていることが好ましい。

また、吸込流路１０が開口する位置も上述した実施形態には限定されず、例えば、船首部２ａでなく、船体２の側面に開口していてもよい。

さらに、接続流路１２は必ずしも形成されていなくてもよく、船体２において複数の吸込流路１０と複数のジェット流路１１が形成され、一の吸込流路１０と一のジェット流路１１とが直結されて一つの流路を形成するとともに、このような流路が複数独立して設けられていてもよい。

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係るウォータージェット推進機１Ａについて説明する。
なお、第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第一実施形態とは、ジェット流路１１Ａが異なっている。

図３に示すように、ジェット流路１１Ａは、吸込流路１０を同一高さ位置で進行方向Ｄに沿う船体２の軸Ｐ２に直交する船体２の幅方向の中央位置を境に左右対称に間隔をあけて一対が形成されている。

さらに、一対のジェット流路１１Ａ各々の内部には、回転軸４が延在し、インペラ５が配置されている。より具体的には、一対のジェット流路１１Ａは、接続流路１２Ａから分岐するように形成されており、即ち、接続流路１２Ａとの接続部分では、船体２の幅方向の中央位置に向かって湾曲して形成されていることになる。

そして、ジェット流路１１Ａが接続流路１２Ａから分岐する位置と、吸込流路１０が接続流路１２Ａに合流する位置との間で、接続流路１２Ａを船体２の幅方向左右から挟みこむように一対の回転駆動部３が設けられており、これら一対の回転駆動部３各々から回転軸４が対応するジェット流路１１Ａ内に延びている。

本実施形態のウォータージェット推進機１Ａによると、接続流路１２Ａを介して左右対称にジェット流路１１Ａが形成されているため、接続流路１２Ａで一旦集約した水Ｗを各々のジェット流路１１Ａに分配できる。さらに各々のジェット流路１１Ａでインペラ５による昇圧が可能となる。

即ち、船体２が傾くなどで、吸込流路１０から水Ｗが左右アンバランスに導入されたとしても、各々のジェット流路１１Ａに導入される水Ｗの流量を一定にでき、各々のジェット流路１１でインペラ５の回転数を調整することで、各々のジェット流路１１Ａからの水Ｗの吐出量を制御可能となる。従って、進行方向の制御がより容易となる。

なお、本実施形態では、船体２には左右一対のジェット流路１１Ａが形成されているが、例えば左右一対以上のジェット流路１１Ａが形成されていてもよい。この場合にもやはり、左右対称となるように形成されていることが好ましい。

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態に係るウォータージェット推進機１Ｂについて説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第二実施形態を基本構成として、ウォータージェット推進機１Ｂは、船体２に形成された分岐ジェット流路１１Ｂをさらに備えている。

図４及び図５に示すように、船体２には、一対のジェット流路１１Ａ同士の間に船体２の幅方向左右から挟まれるようにして、かつ、これら一対のジェット流路１１Ａと高さ方向に離間して分岐ジェット流路１１Ｂがさらに形成されている。

より具体的には、分岐ジェット流路１１Ｂは、船体２の幅方向の中央位置において、接続流路１２Ａから上方に向かって分岐した後に、船尾部２ｂに向かうように湾曲し、ジェット流路１１Ａと平行となるように進行方向Ｄ、即ち船体２の軸Ｐ２に沿って延びている。そして、ジェット流路１１Ａと同様に、船尾部２ｂから突出するようにノズル状に形成されて開口している。

また、船体２の内部において、分岐ジェット流路１１Ｂが接続流路１２Ａから分岐する位置よりも前方であって、接続流路１２Ａの上方となる位置には、回転駆動部３がさらに設けられている。そして、この回転駆動部３に取り付けられた回転軸４が分岐ジェット流路１１Ｂ内に延びるとともに、回転軸４に外嵌されたインペラ５が分岐ジェット流路１１Ｂの内部に配置されている。

本実施形態のウォータージェット推進機１Ｂによると、船体２の幅方向の寸法の制約等で、幅方向に複数のジェット流路１１Ａを形成することができない場合にも、分岐ジェット流路１１Ｂの形成によって、さらに細やかに、進行方向、進行速度の制御を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、分岐ジェット流路１１Ｂは、ジェット流路１１Ａの上方に一つのみが形成されているが、ジェット流路１１Ａの下方に形成してもよい。またジェット流路１１Ａの上方、下方において、幅方向に複数、分岐ジェット流路１１Ｂ形成してもよい。この場合にもやはり、左右対称となるように形成されていることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、図６に示すように、吸込流路１０Ｃは、必ずしも左右対称となっていなくともよく、例えば回転駆動部３を迂回するように一つのみの吸込流路１０Ｃが形成されていてもよい。この場合には上述した直進性の点では左右対称のものに比べて劣るものの、吸込流路の数量を低減できるためコスト低減につながる。

１…ウォータージェット推進機 ２…船体 ２ａ…船首部 ２ｂ…船尾部 ２ｃ…船底 ３…回転駆動部 ４…回転軸 ５…インペラ １０…吸込流路 １１…ジェット流路 １２…接続流路 Ｄ…進行方向 Ｐ…軸線 Ｐ１…中心線 Ｐ２…軸 Ｌ…喫水線 １Ａ…ウォータージェット推進機 １１Ａ…ジェット流路 １２Ａ…接続流路 １Ｂ…ウォータージェット推進機 １１Ｂ…分岐ジェット流路 １０Ｃ…吸込流路

Claims (6)

1. 回転軸回りに回転するインペラと、
   前記回転軸に沿って上流側に延びているとともに内部に前記インペラが配されたジェット流路、及び、該ジェット流路に船体外部から水を導入するとともに該ジェット流路と同じ高さ位置に形成された吸込流路と、
   前記ジェット流路と同一高さ位置に設けられて前記回転軸を駆動する回転駆動部と、
   を備え、
   前記吸込流路が、平面視において前記回転駆動部を避けるように迂回していることを特徴とするウォータージェット推進機。
2. 前記吸込流路は、前記船体の船首部に開口していることを特徴とする請求項１に記載のウォータージェット推進機。
3. 前記吸込流路は、前記船体の軸に対して左右対称に少なくとも一対が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のウォータージェット推進機。
4. 少なくとも一対形成された前記吸込流路同士を合流させる一つの接続流路をさらに備え、該接続流路を介してこれら吸込流路と前記ジェット流路とが接続されていることを特徴とする請求項３に記載のウォータージェット推進機。
5. 前記ジェット流路は、前記船体の軸に対して左右対称に少なくとも一対形成されていることを特徴とする請求項４に記載のウォータージェット推進機。
6. 前記接続流路から分岐して前記船体の軸に沿って延び、前記ジェット流路と高さ方向に離間する分岐ジェット流路をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のウォータージェット推進機。

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