JP2720786B2 - ウォータジェット船の推力計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航走中でのウォータジ
ェットの推力を計測することが可能なウォータジェット
船の推力計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、船舶の高速化が要求され、例えば
ウォータジェットにより推力を得るウォータジェット船
が知られている。かかるウォータジェット船として、例
えば図６，図７に示すものが知られている。

【０００３】図において、符号１０１はウォータジェッ
ト船で、このウォータジェット船１０１は、船体１０２
と、この船体１０２を推進させるために船尾１０２Ａに
配置されたウォータジェット１０３と、ウォータジェッ
ト１０３に連結された駆動シャフト１０４と、駆動シャ
フト１０４に連結された減速機１０５と、減速機１０５
に連結されて船体１０２内に設置された主機１０６とを
備えており、主機１０６によりウォータジェット１０３
を駆動させるようになっている。

【０００４】上記のウォータジェット１０３は、外方に
突出する後側の環状フランジ１０７を有するインペラー
ハウジング１０８を有し、このインペラーハウジング１
０８内にインペラ１０９が配列され、インペラ１０９は
インペラー駆動軸１０４に連結されている。また、イン
ペラーハウジング１０８の後端には、バケット１１１が
回動自在に軸支され、このバケット１１１は前後進用油
圧シリンダ１１２により回動自在となっている。

【０００５】後側の環状フランジ１０７は該後側の環状
フランジ１０７の全周に沿って多数のボルト１１４によ
り二点鎖線で示す船尾１０２Ａに固定され、また、イン
ペラーハウジング１０８の前端に形成された前側の環状
フランジ１１５がその全周に沿って多数のボルト１１６
により二点鎖線で示す船尾１０２Ａに固定されている。
このようにして、ウォータジェット１０３が船体１０２
に連結されている。

【０００６】そして、インペラーハウジング１０８内に
水流を取り込んでウォータジェット１０３に推力が与え
られ、この推力は、インペラーハウジング１０８に設け
た環状フランジ１０７を介して船体１０２に伝達し、ウ
ォータジェット船１０１に前進推力または後進推力が与
えられる。

【０００７】そして、ウォータジェット船１０１の航走
中には、そのウォータジェット１０３で発生した推力
を、「力」として直接に計測する方法がなかったので、
以下のように計測していた。

【０００８】例えば、（１）陸上でウォータジェット１
０３自体の推力をポンプ試験装置を用いて計測する。
（２）ウォータジェット１０３を船体１０２に据え付け
た後、ウォータジェット１０３の流量，圧力等のポンプ
としての性能を計測する。

【０００９】次いで、航走中のウォータジェット船１０
１の推力を、これらの計測値から間接的に算出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の
（１）の方法による陸上におけるウォータジェット１０
３自体の推力の計測では、ウォータジェット１０３の入
口の流速，圧力の設定を、航走する実船の状態を再現し
た状態で精度良くシミレーションすることは困難とされ
ている。

【００１１】また、上述の（２）の方法による推力の計
測では、ウォータジェット１０３のポンプとしての性能
を精度良く計測することは困難で、従って、実船でのウ
ォータジェット１０３内に取り込まれて流れる水流の流
量を精度よく計測し、ウォータジェット１０３の推力を
算出することは困難である。

【００１２】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、航走中におけるウォータ
ジェット船のウォータジェットの推力を、精度良く簡単
に計測することができるウォータジェット船の推力計測
装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、水流を取り込
んでポンプにより水流を加速して放出する時の反力によ
って推力を得るウォータジェットのインペラーハウジン
グに設けられて船体に推力を与えるために外方に突出す
る環状フランジを有し、前記環状フランジを、インペラ
ーハウジングに一体に環状に設けられたフランジ部を有
するウォータジェット側フランジと、ウォータジェット
側フランジの外側に水密に配置されて船体側に一体に環
状に設けられた船体側フランジとに分割し、前記ウォー
タジェット側フランジに、そのフランジ部の外周面の中
央部に外方に突出して突状リングを設け、前記船体側フ
ランジの内周面に、ウォータジェット側フランジの突状
リングに被る環状凹部を形成し、船体側フランジの環状
凹部とウォータジェット側フランジの突状リングの両側
面との間に第１環状オイル室及び第２環状オイル室をそ
れぞれ形成し、第１環状オイル室及び第２環状オイル室
内と連通する油圧回路を配置し、この油圧回路に油圧計
測手段を設けてなることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、ウォータジェットのインペ
ラーハウジング内に水流が取り込まれ、ポンプにより水
流を加速して放出する時の反力によってウォータジェッ
トに推力が与えられる。

【００１５】ウォータジェットの推力は、その環状フラ
ンジにより船体に伝達され、ウォータジェット船が前進
または後進する。そして、ウォータジェットの推力を測
定しようとする時には、ウォータジェットのインペラー
ハウジングの推力により、ウォータジェット側フランジ
の突状リングが船体側の船体側フランジに対して前方ま
たは後方に変位する。この突状リングの変位により第１
環状オイル室または第２環状オイル室内の油は圧縮力を
受け、この圧縮された油の圧力が増える。この油の圧力
が油圧計測手段により計測される。

【００１６】ここで、ウォータジェットの推力の増減に
従って第１環状オイル室または第２環状オイル室内の容
積が増減変化するので、油の圧力が増減し、この油の圧
力が上述のように計測されてこの油の圧力と第１環状オ
イル室または第２環状オイル室内の断面積を掛けると当
該ウォータジェット船の前進推力または後進推力が算定
される。

【００１７】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図５は本発明の実施例に係わるウォ
ータジェット船の推力計測装置を示す。本実施例の推力
計測装置は、従来例と同一のウォータジェット船に装着
され、このウォータジェット船については同一符号を付
してその説明を省略する。

【００１８】図１，図２において、ウォータジェット１
はインペラーハウジング２を有し、このインペラーハウ
ジング２は、前側ハウジング３と後側ハウジング４とか
ら構成されている。

【００１９】前側ハウジング３の前端には、第１の接続
フランジ５が設けられ、後端には第２の接続フランジ６
が設けられている。前側ハウジング３の前側には、その
前端面３Ａと所定の距離隔てて後端面７Ａを位置させた
状態で船尾１０２Ａ側に一体のインテーク７が配置さ
れ、インテーク７の外周には、前後方向相対移動自在に
伸縮継手８が介装され、この伸縮継手８は、その円周方
向に沿って多数のボルト９により前側ハウジング３の第
１の接続フランジ５に固定されている。従って、前側ハ
ウジング３とインテーク７は前後方向で相対移動可能に
なっている。また、伸縮継手８の内周面には、インテー
ク７の外周面と接触する第１シール部材９Ａが環装され
ている。

【００２０】一方、後側ハウジング４の前端には、第３
の接続フランジ１０が形成されており、前側ハウジング
３の第２の接続フランジ６と後側ハウジング４の第３の
接続フランジ１０は、円周方向に沿って多数のボルト１
１により締め付けられて一体化され、ウォータジェット
側フランジ１２を構成している。

【００２１】このウォータジェット側フランジ１２は、
インペラーハウジング２に一体に環状に設けられたフラ
ンジ部１３を有し、このフランジ部１３の外周面の中央
部に外方に突出して突状リング１４が形成されている。

【００２２】そして、船体１０２（図６に示す）の船尾
１０２Ａには、開口部１０２Ｂが形成され、この開口部
１０２Ｂの周縁の取付面１０２Ｃに環状の船体側フラン
ジ１５が円周方向に沿って多数のボルト１６により締め
付けられて固定され、船体１０２側に一体に設けられて
いる。

【００２３】船体側フランジ１５は、ウォータジェット
側フランジ１２の外側に水密に配置され、第３の接続フ
ランジ１０の外周面に接触するシリンダカバー１７と、
第２の接続フランジ６の外周面に接触するシリンダ１８
で構成されている。シリンダカバー１７とシリンダ１８
を重ね合わせ、多数のボルト１６により締め付けられて
船体１０２側に一体に固定されている。

【００２４】船体側フランジ１５には、ウォータジェッ
ト側フランジ１２の突状リング１４の両側面１４Ａ，１
４Ｂを被う環状凹部１９が形成されている。上記の構造
のウォータジェット側フランジ１２と船体側フランジ１
５で環状フランジＫが構成される。

【００２５】船体側フランジ１５の環状凹部１９とウォ
ータジェット側フランジ１２の突状リング１４の両側面
１４Ａ，１４Ｂとの間にそれぞれ第１環状オイル室２０
及び第２環状オイル室２１が形成されている。

【００２６】船体側フランジ１５には、第１環状オイル
室２０内と一端が連通する第１油路２２が形成されると
ともに、第２環状オイル室２１内と一端が連通する第２
油路２３が形成されている。第１油路２２の他端には、
第１配管２４の一端が接続され、第２油路２３の他端に
は、第２配管２５の一端が接続されている。第１配管２
４，第２配管２５の各他端は、切換バルブ２６を介して
手動で操作される油圧ポンプ２７及び油圧タンク２７Ａ
に接続されている。上記の第１油路２２，第１配管２
４，第２油路２３，第２配管２５，油圧ポンプ２７，油
圧タンク２７Ａで油圧回路２８が構成されている。

【００２７】第１配管２４の途中には、圧力計からなる
第１油圧計測手段２９及び第１開閉バルブ３１Ａが装着
されている。第２配管２５の途中には、圧力計からなる
第２油圧計測手段３０及び第２開閉バルブ３１Ｂが装着
されている。

【００２８】なお、ウォータジェット側フランジ１２の
外周面には、船体側フランジ１５の内周面にシールされ
る第２，第３，第４シール部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ
が環装されている。

【００２９】また、ウォータジェット側フランジ１２及
び船体側フランジ１５のシリンダカバー１７に共通に設
けたピン孔３３には、位置決めピン３４が移動自在に挿
入されている。位置決めピン３４はシリンダカバー１７
に設けた押しボルト３５の螺子込みまたは螺子緩めによ
り、ピン孔３３への押し込みまたその解除がされるよう
になっている。押しボルト３５の螺子緩めの時の位置決
めピン３４の先端はピン孔３３の底部から離れる。位置
決めピン３４の外周面にはＯリング３４Ａが環装されて
いる。

【００３０】しかして、本実施例においては、ウォータ
ジェット１が、そのインペラーハウジング２内に水流を
取り込み、ポンプにより水流を加速して放出する時の反
力により、ウォータジェット船１０１に推力が与えられ
る。

【００３１】インペラーハウジング２の前端に形成され
る流入口（図示せず）から水が取り込まれ、ウォータジ
ェット船の前進，後進時に、図２の矢印Ｚの方向に向く
水流が形成される。図２の矢印Ｚの方向に向く水流が形
成された状態で、インペラーハウジング２の後端に設け
られたバケット（図示せず）の操作によりウォータジェ
ット船の前進・後進が切り替えられる。即ち、インペラ
ーハウジング２内に取り込まれた水がバケットを介して
その後方に抜ける時は、ウォータジェット船は前進す
る。インペラーハウジング２内に取り込まれた水がバケ
ットを介して反転してその前方に抜ける時は、ウォータ
ジェット船は後進する。

【００３２】このようにして、ウォータジェット１の推
力は、その環状フランジＫにより船尾１０２Ａに伝達さ
れ、ウォータジェット船１０１が前進または後進する。
ウォータジェット船１０１の前後進時において、当該推
力計測装置の非計測状態及び計測状態では、以下のよう
にウォータジェット側フランジ１２と船体側フランジ１
５の相対位置が違っており、先ず、ウォータジェット船
１０１の前進中における当該推力計測装置の非計測状態
及び計測状態を図３，図４に基づき説明する。

【００３３】前進中のウォータジェット船１０１の推力
計測装置を非計測状態にしようとする時には、第１開閉
バルブ３１Ａ，第２開閉バルブ３１Ｂを開いた状態にす
る。切換バルブ２６のスプールは位置２６Ｂにあり、油
圧ポンプ２７を手動で操作すると、図１の矢印（イ）に
示すように油圧ポンプ２７から切換バルブ２６，第２配
管２５，第２油路２３を介して第２環状オイル室２１に
注油され、第２環状オイル室２１内の油により突状リン
グ１４が押圧され、図３に示すように突状リング１４の
側面１４Ｂが環状凹部１９の一側面１９Ｂに当接した状
態となる。続いて、第１開閉バルブ３１Ａ，第２開閉バ
ルブ３１Ｂを閉じて第２環状オイル室２１の油をロック
する。この状態でウォータジェット１が船尾１０２Ａに
固定される。

【００３４】さらに、図１において、押しボルト３５を
螺子込むことにより、位置決めピン３４の先端がピン孔
３３の底部に当接し、位置決めピン３４により船体側フ
ランジ１５のシリンダカバー１７とウォータジェット側
フランジ１２が機械的にも固定される。

【００３５】かかる状態においては、ウォータジェット
１のインペラーハウジング２で発生した前進推力は、船
体側フランジ１５のシリンダ１８を介して船尾１０２Ａ
に伝わる。

【００３６】また、後進推力は、ウォータジェット側フ
ランジ１２→位置決めピン３４→押しボルト３５→シリ
ンダカバー１７→シリンダ１８→船尾１０２Ａの順序で
船尾１０２Ａに伝わる。

【００３７】なお、位置決めピン３４は、ウォータジェ
ット１の船尾１０２Ａに対する回転方向の動きを防止す
る作用もしている。次に、前進中のウォータジェット船
１０１の推力計測装置を計測状態にしようとする時に
は、先ず、ウォータジェット１の運転を停止し、第１開
閉バルブ３１Ａ，第２開閉バルブ３１Ｂを開き、切換バ
ルブ２６のスプールを図１に示す位置２６Ａに操作す
る。次に、油圧ポンプ２７から油を供給すると、図１の
矢印（ロ）で示すように油圧ポンプ２７から油が切換バ
ルブ２６，第１配管２４，第１油路２２を介して第１環
状オイル室２０に注油される。

【００３８】これにより、ウォータジェット１が後方
（船尾方向）へシフトする。図３に示す位置にあるウォ
ータジェット側フランジ１２の突状リング１４は変位し
て船体側フランジ１５のシリンダカバー１７（環状凹部
１９の他側面１９Ａ）に当接し、図４の二点鎖線（ハ）
で示す位置になる。第１環状オイル室２０へ注油を続け
ると、第１油圧計測手段２９の油圧の指示値が急激に大
きくなる。

【００３９】そこで、この油圧の指示値を見て切換バル
ブ２６を操作してそのスプールを図１に示す状態と異な
る位置２６Ｂに切り換え、この状態で油圧ポンプ２７か
ら僅かの油を送ると、第２環状オイル室２１へ注油さ
れ、ウォータジェット側フランジ１２の突状リング１４
が僅かに変位して環状凹部１９の中間位置になる。この
ようにして、ウォータジェット側フランジ１２は、船体
側フランジ１５のシリンダカバー１７及びシリンダ１８
のいずれにも接触しないことになり、図４に示す状態と
なる。この状態で、第１開閉バルブ３１Ａを閉じること
により、第１環状オイル室２０の油がロックされ、前進
推力の計測準備が整う。

【００４０】なお、非計測状態から、ウォータジェット
側フランジ１２の突状リング１４を環状凹部１９の中間
位置にもって行くのに、上述のように２段階の調整操作
を必要としているのは、第１環状オイル室２０が確実に
形成されていることを確認するためで、突状リング１４
をシリンダカバー１７に当たるまで移動させ、そこから
若干戻す作業が必要となる。

【００４１】また、ウォータジェット船１０１の推力計
測装置の計測時には、押しボルト３５は、上記操作に先
行して予め所定量抜き出しておく。この時、位置決めピ
ン３４の先端とピン孔３３の底部の間に隙間ができる。

【００４２】このようにして、前進推力の計測準備を整
えた後、ウォータジェット１の運転を再開すると、前進
推力で第１環状オイル室２０の油が圧縮され、第１配管
２４の油圧が上昇する。第１油圧計測手段２９の油圧の
指示値を読み、この計測された油圧に、第２環状オイル
室２１の面積を掛けると、前進推力が得られる。

【００４３】次に、ウォータジェット船１０１の後進中
の非計測状態及び計測状態を図３，図５に基づき説明す
る。後進中のウォータジェット船１０１の推力計測装置
の非計測状態は、図３に示す前進中の非計測状態と同じ
である。

【００４４】上述のように、位置決めピン３４により船
体側フランジ１５のシリンダカバー１７とウォータジェ
ット側フランジ１２が機械的に固定されているので、ウ
ォータジェット１のインペラーハウジング２で発生した
後進推力は、位置決めピン３４を介して船体側フランジ
１５のシリンダ１８に伝わり、さらにこのシリンダ１８
から船尾１０２Ａに伝わる。

【００４５】次に、後進中のウォータジェット船１０１
の推力計測装置を計測状態にしようとする時には、先
ず、ウォータジェット１の運転を停止し、切換バルブ２
６のスプールを位置２６Ｂに操作する。この状態で、第
１開閉バルブ３１Ａ，第２開閉バルブ３１Ｂを開け、油
圧ポンプ２７を操作すると、油圧ポンプ２７から油が第
２配管２５，第２油路２３を通って第２環状オイル室２
１に注入される。

【００４６】これにより、ウォータジェット１が前方へ
シフトする。従って、ウォータジェット側フランジ１２
の突状リング１４が船体側フランジ１５の環状凹部１９
の一側面１９Ｂに当接し、図５の二点鎖線（ニ）で示す
状態となり、注油を続けると、第２油圧計測手段３０の
指示値が急激に大きくなる。そこで、切換バルブ２６を
操作してそのスプールを位置２６Ａに切り換え、油圧ポ
ンプ２７を僅かに操作し、第１環状オイル室２０へ注油
する。ウォータジェット側フランジ１２の突状リング１
４が僅かに変位して環状凹部１９の中間位置になる。こ
のようにして、ウォータジェット側フランジ１２は、船
体側フランジ１５のシリンダカバー１７及びシリンダ１
８のいずれにも接触しないことになり、図５に示す状態
となる。この状態で、第２開閉バルブ３１Ｂを閉じるこ
とにより、第２環状オイル室２１の油がロックされ、後
進推力の計測準備が整う。

【００４７】このようにして、後進推力の計測準備を整
えた後、ウォータジェット１の運転を再開すると、第２
環状オイル室２１の油が圧縮され、第２配管２５の油圧
が上昇する。第２油圧計測手段３０の油圧の指示値を読
み、この計測された油圧に、第２環状オイル室２１の面
積を掛けると、後進推力が得られる。

【００４８】なお、前後進推力の測定時、及び、ウォー
タジェット船の推力の測定時と非測定時の切り換え動作
時には、船体１０２に対してウォータジェット１のイン
ペラーハウジング２が相対変位するが、インペラーハウ
ジング２に一体の伸縮継手８が船尾１０２Ａ側に一体の
インテーク７に対して前後方向で相対変位するので、イ
ンペラーハウジング２と船尾１０２Ａ側の結合に自由度
が確保されている。

【００４９】以上のように、ウォータジェット１の推力
によりウォータジェット側フランジ１２の突状リング１
４が前方または後方に変位すると、この突状リング１４
の変位により第１環状オイル室２０または第２環状オイ
ル室２１内の油は圧縮力を受け、この圧縮された油の圧
力を第１油圧計測手段２９及び第２油圧計測手段３０に
より計測し、第１環状オイル室２０または第２環状オイ
ル室２１の各面積を掛けて前進推力または後進推力が得
られる。

【００５０】以上の如き構成によれば、環状フランジＫ
の第１環状オイル室２０または第２環状オイル室２１内
の油に、ウォータジェット１による推力で圧力がかか
り、推力の増減に応じて第１環状オイル室２０または第
２環状オイル室２１に連通する油圧回路２８の油の圧力
が増減変化するので、油圧回路２８の油圧を計測し、こ
の油圧に第１環状オイル室２０または第２環状オイル室
２１の断面積を掛けてウォータジェット船１０１の前進
推力または後進推力を求めることができる。従って、ウ
ォータジェット船１０１のウォータジェット１の推力を
油圧を測定するということを基礎にして、精度良く簡単
に計測することができる。

【００５１】なお、本実施例においては、油圧ポンプ２
７は手動式となっているが、電動式にすることもでき
る。また、本実施例においては、油圧の計測値に第１環
状オイル室２０または第２環状オイル室２１の断面積を
掛けてウォータジェット船１０１の前進推力または後進
推力を求めているが、指示計の目盛り自体を推力にする
こともできる。また、第１油圧計測手段２９，第２油圧
計測手段３０を電気式の圧力発信器にすることにより、
推力を、操舵室等での遠隔操作指示や自動記録に利用す
ることもできる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環状フランジの第１環状オイル室または第２環状オイル
室内の油に、ウォータジェットによる推力で圧力がかか
り、推力の増減に応じて第１環状オイル室または第２環
状オイル室に連通する油圧回路の油の圧力が増減変化す
るので、油圧回路の油の圧力を計測することより、前進
または後進中のウォータジェット船のウォータジェット
の推力を、精度良く簡単に計測することができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わるウォータジェット船の
推力計測装置の一部断面図である。

【図２】同ウォータジェット船のウォータジェット周辺
を示す一部断面図である。

【図３】同ウォータジェット船の前進及び後進推力の非
計測状態を示す作用状態説明図である。

【図４】同ウォータジェット船の前進推力の計測状態を
示す作用状態説明図である。

【図５】同ウォータジェット船の後進推力の計測状態を
示す作用状態説明図である。

【図６】従来におけるウォータジェット船の側面説明図
である。

【図７】同ウォータジェット船のウォータジェットを示
す断面図である。

【符号の説明】

１ ウォータジェット ２ インペラーハウジング １２ ウォータジェット側フランジ １３ フランジ部 １４ 突状リング １４Ａ 側面 １４Ｂ 側面 １５ 船体側フランジ １９ 環状凹部 ２０ 第１環状オイル室 ２１ 第２環状オイル室 ２８ 油圧回路 ２９ 第１油圧計測手段 ３０ 第１油圧計測手段 Ｋ 環状フランジ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水流を取り込んでポンプにより水流を加
   速して放出する時の反力によって推力を得るウォータジ
   ェットのインペラーハウジングに設けられて船体に推力
   を与えるために外方に突出する環状フランジを有し、 前記環状フランジを、インペラーハウジングに一体に環
   状に設けられたフランジ部を有するウォータジェット側
   フランジと、ウォータジェット側フランジの外側に水密
   に配置されて船体側に一体に環状に設けられた船体側フ
   ランジとに分割し、 前記ウォータジェット側フランジに、そのフランジ部の
   外周面の中央部に外方に突出して突状リングを設け、 前記船体側フランジの内周面に、ウォータジェット側フ
   ランジの突状リングに被る環状凹部を形成し、 船体側フランジの環状凹部とウォータジェット側フラン
   ジの突状リングの両側面との間に第１環状オイル室及び
   第２環状オイル室をそれぞれ形成し、 第１環状オイル室及び第２環状オイル室内と連通する油
   圧回路を配置し、 この油圧回路に油圧計測手段を設けてなることを特徴と
   するウォータジェット船の推力計測装置。