JP2015085841A - ジェット推進艇 - Google Patents

Abstract

【課題】減速時における船体挙動の安定化と迅速な減速を両立可能なジェット推進艇を提供する。
【解決手段】ジェット推進艇は、船体と、ジェット推進機構と、バケットと、制御部とを備える。制御部は、ジェット推進機構が船体を推進させる推進力を制御する。バケトは、ジェット推進機構から吹き出る分りゅから離間した退避位置を、ジェット推進機構から吹き出る噴流を受ける受流位置とに移動可能である。バケットが退避位置から受流位置に移動した後に推進力Ｐを第２推進力Ｐ２まで上昇させる間、前進速度Ｓに応じて推進力Ｐの上昇率を変動可能である。
【選択図】図３

Description

ここに開示される技術は、ジェット推進艇に関する。

従来、ジェット推進艇を減速させる際の船体挙動の安定化を図るために、船体の前進速度が所定速度より大きい場合には、前進速度が所定速度以下の場合に比べて、船体を減速させるための推進力を小さくする手法が提案されている（特許文献１参照）。

米国特許第８１７７５９４号明細書

しかしながら、特許文献１の手法によれば、減速開始時の前進速度によって推進力が設定されるため、迅速な減速と船体挙動の安定化を両立させることが困難である。具体的には、所定速度を高めに設定すると、前進速度が所定速度よりも少しだけ小さい場合には船体挙動が乱れ易いにもかかわらず、推進力が大きいため船体挙動が不安定になりやすい。一方で、所定速度を低めに設定すると、前進速度が所定速度よりも少しだけ大きい場合には船体挙動が乱れにくいにもかかわらず、推進力が小さいため迅速に減速できない。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、減速時における船体挙動の安定化と迅速な減速を両立可能なジェット推進艇を提供することを目的とする。

ここに開示されるジェット推進艇は、船体と、ジェット推進機構と、制御部と、バケットとを備える。ジェット推進機構は、船体を推進させる。制御部は、ジェット推進機構が船体を推進させる推進力を制御する。バケットは、ジェット推進機構から吹き出る噴流から離間した退避位置と、ジェット推進機構から吹き出る噴流を受ける受流位置とに移動可能である。制御部は、バケットが退避位置から受流位置に移動した後に推進力を所定値まで上昇させる間、船体の前進速度に応じて推進力の上昇率を変動可能である。

ここに開示されるジェット推進艇によれば、減速時における船体挙動の安定化と迅速な減速を両立可能なジェット推進艇を提供することができる。

ジェット推進艇の概略構成を示す断面図 制御部の構成を示すブロック図 スロットル操作部の操作量、シフト操作部の位置、目標スロットル開度、前進速度、調整係数、スロットル開度及び推進力の推移を例示するグラフ 前進速度と調整係数の関係を例示するグラフ

以下、図面を参照しながら、実施形態に係るジェット推進艇１の概略構成について説明する。図１は、実施形態に係るジェット推進艇１の概略構成を示す断面図である。以下の説明において、「前」「後」「左」「右」は、シート７に着座した操船者の視点を基準とする用語である。

ジェット推進艇１は、いわゆるパーソナルウォータークラフト（ＰＷＣ）である。ジェット推進艇１は、船体２と、エンジン３と、燃料タンク４と、ジェット推進機構５と、バケット６と、シート７と、ステアリングハンドル８と、速度センサ９と、制御部１０と、を備える。

船体２は、デッキ２ａとハル２ｂとを含む。船体２の内部には、エンジンルーム２ｃが設けられる。エンジンルーム２ｃは、エンジン３および燃料タンク４などを収容する。エンジン３は、前後方向に延びるクランク軸３１を含む。

ジェット推進機構５は、エンジン３の駆動力によって船体２を推進させる推進力を発生させる。ジェット推進機構５は、船体２のまわりの水を吸い込んで噴射する。ジェット推進機構５は、インペラシャフト５０と、インペラ５１と、インペラハウジング５２と、噴射ノズル５３と、ステアリングノズル５４とを含む。

インペラシャフト５０は、エンジンルーム２ｃから後方に延びるように配置される。インペラシャフト５０の前部は、カップリング部３６を介してクランク軸３１に連結されている。インペラシャフト５０の後部は、船体２の水吸引部２ｅからインペラハウジング５２内に導出される。インペラハウジング５２は、水吸引部２ｅの後部に接続される。

インペラ５１は、インペラシャフト５０の後部に取り付けられる。インペラ５１は、インペラハウジング５２の内部に配置される。インペラ５１は、インペラシャフト５０とともに回転することによって、水吸引部２ｅからインペラハウジング５２内に水を吸引する。インペラ５１は、吸引した水を噴射ノズル５３から後方に噴射する。噴射ノズル５３は、インペラハウジング５２の後方に配置される。噴射ノズル５３には、バケット６を支持するための支持ブラケット５３ａが固定されている。

ステアリングノズル５４は、噴射ノズル５３の後方に配置される。ステアリングノズル５４は、噴射口５４ａを有する。船体２を推進させるための噴流が噴射口５４ａから後方に噴き出す。ステアリングノズル５４は、左右に揺動可能に設けられている。ステアリングノズル５４は、ステアリングハンドル８の操作に応じて、噴流の噴射方向を左右に転換させる。ステアリングノズル５４は、ステアリングハンドル８に設けられるトリム調節スイッチの操作に応じて、噴射方向を上下に転換するように構成されていてもよい。

バケット６は、ジェット推進機構５の後方に配置される。バケット６は、左右に延びる揺動軸６ａを中心として上下揺動可能に支持ブラケット５３ａに支持される。バケット６は、噴射口５４ａからの噴流から離間した位置（以下、「退避位置」という。）と、噴射口５４ａからの噴流を受ける位置（以下、「受流位置」という。）とに移動可能である。本実施形態において、受流位置とは、船体２に推進力を与えない位置（以下、「中立位置」という。図１参照。）と、船体２に後進力を与える位置（以下、「後進位置」という。）とを含む概念である。バケット６が退避位置にある場合、噴流は主に後方に流れるため、船体２は前進する。従って、退避位置は、船体２に前進力を与える位置（以下、「前進位置」という。）と換言することができる。一方、バケット６が中立位置にある場合、前後方向の推進力が相殺されるため、停船中であれば船体２は停船状態を維持する。バケット６が後進位置にある場合、噴流は主に前方に流れるため、前進中であれば船体２は減速し、停船中であれば船体２は後進し始める。

シート７は、デッキ２ａに取り付けられる。シート７は、エンジン３の上方に配置されている。ステアリングハンドル８は、シート７の前方に配置される。ステアリングハンドル８は、船体２を操舵するための操作部材である。ステアリングハンドル８には、スロットル操作部８ａとシフト操作部８ｂとが設けられている。

スロットル操作部８ａは、エンジン３のスロットル開度を調整するための操作部材である。オペレータは、スロットル操作部８ａの操作量を変更することによって、ジェット推進機構５の推進力を調整することができる。

シフト操作部８ｂは、前進シフト位置と後進シフト位置と中立シフト位置とに移動可能である。シフト操作部８ｂが前進シフト位置に切り換えられると、バケット６は退避位置に移動する。シフト操作部８ｂが中立シフト位置又は後進シフト位置に切り換えられると、バケット６は受流位置（中立位置又は後進位置）に移動する。

速度センサ９は、噴射ノズル５３の下方において、ハル２ｂに取付けられる。本実施形態では、速度センサ９としてパドル式羽根車が用いられている。ただし、速度センサ９としては、エンジン３のクランク軸３１の回転数を計測する回転数センサや、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の航法衛星から航法信号を受信する受信機などを用いることができる。

制御部１０は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成される。制御部１０は、ジェット推進機構５が船体２を推進させる推進力を制御する。

図２は、制御部１０の構成を示すブロック図である。図３（ａ）〜（ｇ）は、スロットル操作部８ａの操作量Ｖ、シフト操作部８ｂの位置、目標スロットル開度ＴＧ、前進速度Ｓ、調整係数Ｒ、スロットル開度ＴＨ、及び推進力Ｐそれぞれの推移を例示するグラフである。

図２に示すように、制御部１０は、目標スロットル開度決定部１０１と、調整係数決定部１０２と、スロットル開度調整部１０３とを有する。

目標スロットル開度決定部１０１は、図３（ａ）に示されるスロットル操作部８ａの操作量Ｖを検出する。図３（ａ）の例において、操作量Ｖは、時刻Ｔ１からＴ２の間に１００（最大値）から０（最小値）まで減少した後、時刻Ｔ５からＴ６の間に０から１００まで増加している。ただし、操作量Ｖは、操船者の操作に応じて変動する値である。目標スロットル開度決定部１０１は、図３（ｂ）に示されるシフト操作部８ｂの位置を検出する。図３（ｂ）の例において、シフト操作部８ｂは、時刻Ｔ３からＴ４の間に前進シフト位置から後進シフト位置に移動し、これに応じて、バケット６（図１参照）は退避位置から受流位置に移動している。

目標スロットル開度決定部１０１は、スロットル操作部８ａの操作量Ｖとシフト操作部８ｂの位置とに基づいて、図３（ｃ）に示される目標スロットル開度ＴＧを決定する。目標スロットル開度ＴＧとは、操船者が求める推進力を得るために必要となるスロットル開度ＴＨの最大値である。目標スロットル開度決定部１０１は、前進速度Ｓの大小に関係なく目標スロットル開度ＴＧを決定する。図３（ｃ）の例において、目標スロットル開度ＴＧは、時刻Ｔ１からＴ２の間に第１目標開度ＴＧ１からアイドリング開度ＴＧａまで低下した後、時刻Ｔ５からＴ６の間にアイドリング開度ＴＧａから第２目標開度ＴＧ２まで増加している。アイドリング開度ＴＧａは、エンジン３をアイドリングさせるために必要な値に設定されている。図３（ｃ）に示す例では、スロットル操作部８ａの操作量Ｖが１００まで上昇しているため、第１目標開度ＴＧ１は、バケット６が退避位置にある場合におけるスロットル開度ＴＨの最大値に設定されており、第２目標開度ＴＧ２は、バケット６が受流位置にある場合におけるスロットル開度ＴＨの最大値に設定されている。

目標スロットル開度決定部１０１は、決定した目標スロットル開度ＴＧをスロットル開度調整部１０３に出力する。

調整係数決定部１０２は、図３（ｄ）に示される前進速度Ｓを検出する。前進速度Ｓは、バケット６が受流位置に移動を開始した時刻Ｔ３以降、徐々に遅くなる。調整係数決定部１０２は、図３（ｅ）に示すように、時刻Ｔ５以降Ｔ７以前の間は前進速度Ｓに応じて調整係数Ｒを決定し、時刻Ｔ５以前及び時刻Ｔ７以降は調整係数Ｒを１．０（最大値）に維持する。時刻Ｔ５は、バケット６が受流位置に移動した後に、目標スロットル開度ＴＧがアイドリング開度ＴＧａから第２目標開度ＴＧ２へと上昇開始する時刻である。時刻Ｔ７は、目標スロットル開度ＴＧが第２目標開度ＴＧ２に到達する時刻である。

ここで、図４は、前進速度Ｓと調整係数Ｒの関係を例示するグラフである。図４に示すように、調整係数決定部１０２は、前進速度Ｓが下限値Ｓ１より速く上限値Ｓ２より遅い場合には、前進速度Ｓが速いほど調整係数Ｒを小さくする。調整係数決定部１０２は、前進速度Ｓが下限値Ｓ１以下の場合には調整係数Ｒを１．０（最大値）に固定し、前進速度Ｓが上限値Ｓ２以上の場合には調整係数Ｒを０．２（最小値）に固定する。なお、調整係数Ｒの最小値（０．２）は任意に設定可能である。

調整係数決定部１０２は、決定した調整係数Ｒをスロットル開度調整部１０３に出力する。

スロットル開度調整部１０３は、目標スロットル開度ＴＧと調整係数Ｒを乗算することによって、図３（ｆ）に示されるスロットル開度ＴＨを算出する。図３（ｆ）の例において、スロットル開度ＴＨは、時刻Ｔ１からＴ２の間に第１目標開度ＴＧ１からアイドリング開度ＴＧａまで減少した後、時刻Ｔ２からＴ５までアイドリング開度ＴＧａに維持される。その後、スロットル開度ＴＨは、時刻Ｔ５からＴ７の間に前進速度Ｓの減速に応じてアイドリング開度ＴＧａから第２目標開度ＴＧ２まで増加した後、第２目標開度ＴＧ２に維持されている。

スロットル開度調整部１０３は、算出したスロットル開度ＴＨをエンジン３に出力することによって、エンジン３の駆動力を制御する。その結果、インペラ５１の回転数が調整されて、図３（ｇ）に示すように、ジェット推進機構５の推進力Ｐが制御される。図３（ｇ）に示す例において、推進力Ｐは、時刻Ｔ１からＴ２の間に第１推進力Ｐ１からアイドリング推進力Ｐａまで減少した後、時刻Ｔ２からＴ５までアイドリング推進力Ｐａに維持される。その後、推進力Ｐは、時刻Ｔ５からＴ７の間に前進速度Ｓの減速に応じてアイドリング推進力Ｐａから第２推進力Ｐ２まで上昇した後、第２推進力Ｐ２に維持される。

このように、制御部１０は、バケット６が退避位置から受流位置に移動した後に推進力Ｐを第２推進力Ｐ２（所定値の一例）まで上昇させる間（すなわち、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７）、前進速度Ｓに応じて推進力Ｐの上昇率を変動可能である。従って、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までの間、必要十分な推進力Ｐで船体２を減速させることができるため、船体２の挙動を安定化しつつ迅速な減速を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態において、制御部１０は、推進力Ｐを第２推進力Ｐ２まで上昇させる間、前進速度Ｓが小さくなるに従って調整係数Ｒを徐々に大きくすることによって、推進力Ｐの上昇率を徐々に大きくすることとした。しかしながら、制御部１０は、推進力Ｐを第２推進力Ｐ２まで上昇させる間、前進速度Ｓが小さくなるに従って推進力Ｐの上昇率を徐々に小さくしてもよいし、上昇率を一定に保ってもよい。

上記実施形態において、制御部１０は、図４に示すグラフに従って調整係数Ｒを決定することとしたが、前進速度Ｓと調整係数Ｒとの関係は任意に設定可能である。

本発明によれば、減速時における船体挙動の安定化と迅速な減速を両立可能なジェット推進艇を提供できるため、船舶分野において有用である。

１ ジェット推進艇
２ 船体
３ エンジン
５ ジェット推進機構
６ バケット
８ ステアリング
８ａ スロットル操作部
８ｂ シフト操作部
９ 速度センサ
１０ 制御部
１０１ 目標スロットル開度決定部
１０２ 調整係数決定部
１０３ スロットル開度調整部

Claims (7)

1. 船体と、
   前記船体を推進させるジェット推進機構と、
   前記ジェット推進機構が前記船体を推進させる推進力を制御する制御部と、
   前記ジェット推進機構から吹き出る噴流から離間した退避位置と、前記ジェット推進機構から吹き出る噴流を受ける受流位置とに移動可能なバケットと、
   を備え、
   前記制御部は、前記バケットが前記退避位置から前記受流位置に移動した後に前記推進力を所定値まで上昇させる間、前記船体の前進速度に応じて前記推進力の上昇率を変動可能である、
   ジェット推進艇。
2. 前記制御部は、前記推進力を前記所定値まで上昇させる間、前記前進速度が小さくなるに従って前記上昇率を徐々に大きくする、
   請求項１に記載のジェット推進艇。
3. 前記制御部は、前記推進力を前記所定値まで上昇させる間、前記前進速度が小さくなるに従って前記上昇率を徐々に小さくする、
   請求項１に記載のジェット推進艇。
4. 前記制御部は、前記推進力を前記所定値まで上昇させる間、前記上昇率を一定にする、
   請求項１に記載のジェット推進艇。
5. 前記ジェット推進機構を駆動するエンジンと、
   前記エンジンのスロットル開度を調整するためのスロットル操作部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記スロットル操作部の操作量に応じて、前記所定値を設定する、
   請求項１乃至４のいずれかに記載のジェット推進機。
6. 前記制御部は、前記バケットが前記退避位置から前記受流位置に移動したときの前記前進速度に関わらず前記所定値を決定する、
   請求項５に記載のジェット推進艇。
7. クランク軸を有し、前記ジェット推進機構を駆動するためのエンジンを備え、
   前記ジェット推進機構は、前記クランク軸に連結されるインペラシャフトと、前記インペラシャフトに取り付けられるインペラとを有し、
   前記制御部は、前記インペラの回転数を調整することによって前記推進力を制御する、
   請求項１乃至６のいずれかに記載のジェット推進機。

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