JP2988835B2 - 水ジェット推進式船舶の制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、船体内に設けられた
ジェットポンプ用のダクト及び該ダクト内に配置された
インペラよりなる水ジェット推進機を備えた水ジェット
推進式船舶の制御機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種、水ジェット推進式船舶として、
たとえば小型滑走艇等があり、そのエンジンに関する制
御装置としては、排気通路の排気口断面積あるいは排気
タイミングを切り換える排気制御装置（先行技術として
特開平１−２１６０３８号がある。）、吸気通路の容量
を切り換える吸気制御装置等、各種制御装置がある。ま
た、他の制御装置しては、パワーステアリングの増幅力
を制御する制御装置あるいは水中翼の翼制御装置等があ
る。いずれもエンジンから駆動力を導き出したり、ある
いは、油圧シリンダ等の油圧装置を利用したり、また
は、アクセルレバーに連動連結したりして、制御装置を
作動させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エンジンの回
転数等を検知し、かつ、エンジンから制御用の動力を得
る構造では、エンジン自体に駆動力取出部及び検知部等
を組み込まなければならす、エンジン自体の構造の複雑
化、大型化及びコスト高が避けられない。

【０００４】また、油圧シリンダ等を使用する場合に
は、それ専用の駆動ポンプ及び配管をエンジン部分に備
えなければならず、エンジン自体の構造の複雑化、大型
化及びコスト高が避けられない。

【０００５】また、アクセルレバーに連結していると、
アクセル操作が重くなる。

【０００６】本願発明の目的は、水ジェット推進式船舶
のジェットポンプ用のダクト内の水圧を利用して、制御
装置を切り換えられるようにすることにより、コストの
低減を図ると共に、応答性のよい制御装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、船体内に設けられたジェットポンプ用のダクト及
び該ダクト内に配置されたインペラよりなる水ジェット
推進機を備えた水ジェット推進式船舶において、ダクト
内の水圧を導入して、該水圧の変化に応じて作動する駆
動アクチュエータを設け、該アクチュエータを、船舶の
運転状態に応じてエンジン等を制御する適宜の制御装置
に連動連結し、アクチュエータの動作により制御装置を
切り換えるようにしていることを特徴とする水ジェット
推進式船舶の制御機構である。

【０００８】請求項２記載の発明は、駆動アクチュエー
タのシール装置等の簡素化を図るため、請求項１記載の
水ジェット推進式船舶の制御機構において、駆動アクチ
ュエータは、付勢手段により付勢されたピストン付きの
ロッドと、ダクト内から水圧を導入して付勢手段に抗し
てロッドを移動させる水圧室とを有し、水圧室はロッド
の移動と共に伸縮する可撓性部材により構成され、ロッ
ドを適宜伝達機構を介して制御装置に連結している。

【０００９】請求項３記載の発明は、所望のエンジン回
転数における切換操作の応答性を高めるため、請求項２
記載の水ジェット推進式船舶の制御機構において、水圧
室にはダクト内に連通する水圧供給口と、水圧室の水圧
を逃がす排出口とを設け、排出口には開閉バルブを設け
ている。

【００１０】

【作用】低、中速運転時には、ポンプ用ダクト内の水圧
は低く、アクチュエータは作動しない。したがって、た
とえば制御装置として排気口を制御する排気制御弁を備
えている場合には、排気制御弁を閉じて排気タイミング
を遅らせると共に、排気口断面積を小さく保ち、ガスの
吹き抜けを少なくして、充填効率をあげ、低、中速運転
時における出力特性を向上させる。

【００１１】エンジン回転数が上がると、ダクト内の水
圧もそれにほぼ比例して上昇し、高速回転域になると、
アクチュエータが作動する。すなわち水圧室の水圧によ
り付勢手段に抗してロッドを移動し、これにより、排気
制御弁を開いて、排気通路の排気タイミングを早くする
と共に排気口断面積を広げ、高速運転に適した出力特性
を得る。

【００１２】また、請求項３記載の発明のように、水圧
室にはダクト内に連通する水圧供給口と、水圧室の水圧
を逃がす排出口とを設け、排出口には開閉バルブを設け
ている場合には、低速運転時に開閉バルブを開いて水圧
室の圧力を逃がしておき、所定のエンジン回転数等で開
閉バルブを閉じることにより、急速に水圧室の圧力を上
昇させることが可能になる。すなわち、素早く制御装置
を応答させることができる。

【００１３】

【実施例】図１は、本願発明を適用した水ジェット推進
式滑走艇の左側面図を示しており、船体１の前部には、
後ろ上方に延びる操作用ステム２が設けられ、中間部分
にはシート３が設けられ、ステム２には、操作ハンドル
５が設けられている。船体１内には、２サイクルエンジ
ン６が搭載されると共に、後部に水ジェット推進機８が
設けられている。また、船体１の前部の上面には、吸気
用の空気取入孔１３が形成され、後端部には、図示しな
いが、排気口が形成されている。エンジン６の出力軸１
０は、継手及び中間伝達軸１１を介して推進機８のイン
ペラ軸１２に連動連結している。

【００１４】図２は、図１のII−II断面拡大図を示して
おり、エンジン６は、支持プレート１４を介して船底４
に支持されている。エンジン６の吸気部１５には、キャ
ブレター１７が接続され、該キャブレター１７には、小
容量のサブ吸気サイレンサー１９及びメイン吸気サイレ
ンサー２０が順に接続されている。吸気部１５と反対側
の排気口３３部分には排気マニホールド２１及び排気管
２２が接続されている。

【００１５】図４は、エンジン６の排気制御装置を示し
ている。シリンダ３０の排気口３３部分の上端には、水
平な制御弁軸３５が回動自在に支持され、該制御弁軸３
５の下面には排気制御弁３４が固着されており、該排気
制御弁３４は、実線で示す閉じ位置と仮想線で示す開位
置との間で回動する。

【００１６】排気制御弁３４は、制御弁軸３５の下面に
固定される取付板部３４ａと該取付部３４ａのシリンダ
中心側端部に下向きに延びるように形成された閉塞部３
４ｂとから、断面形状Ｌ字形に形成されている。閉塞部
３４ｂの側面は、シリンダ中心線方向に見てシリンダラ
イナ３２の内周面形状と一致する凹型の円弧面に形成さ
れると共に、シリンダ中心線と直角方向に見て、すなわ
ち矢印Ｅ方向に見て、排気口３３の概ね上半分の形状と
一致してこれ覆うような形状に形成されている。３６は
ウオータジャケットである。

【００１７】制御弁軸３５の背部には、開弁時に排気制
御弁３４の全体が収納される収納用凹部３７が形成され
ており、開弁時には、排気制御弁３４が排気通路３８内
に突出しないようになっている。

【００１８】図５は、上記排気制御弁３４（図４）を回
動するための駆動アクチュエータ２９を示している。ア
クチュエータケースは、前部ケース４０と、後部ケース
４１と後端蓋４２とから構成され、後部ケース４１部分
がエンジン本体に固着されている。前部ケース４０内に
は内向きのフランジ部４４ａを介して後方突出状のボス
部４４が一体に形成されており、該ボス部４４には軸方
向摺動自在に中空状のロッド４３が嵌合し、ロッド４３
の後端部にはピストン４５がボルト５４により固着され
ている。ボルト５４はロッド４３内を貫通しており、前
部のラック５０の固定用にも利用されている。

【００１９】ピストン４５とフランジ部４４ａの間には
付勢手段として大小径の親子型コイルばね５７が縮設さ
れており、該コイルばね５７により、ピストン付きロッ
ド４４３を後方に付勢し、つば状のストッパ部４３ａに
より後退位置（非作動位置）に係止している。

【００２０】ピストン４５と後側の蓋４２の間には、ゴ
ム等のベローズ４６が伸縮自在に架設され、該ベローズ
４６と、ピストン４５の後面と、蓋４２の間で、容積変
化自在な水圧室４７が形成されている。ベローズ４６の
前端部はピストン４５の外周筒状部に締付バンドなどに
より固定され、後端部は蓋４２の筒状部分にバンドなど
により固定されている。また、ベローズ４６の各外周環
状凹部には押さえリング４９が嵌められており、ベロー
ズ４６の径方向の変形を規制している。

【００２１】フランジ部４４ａの前方はギヤ室４８とな
っており、該ギヤ室４８内にロッド４３の前端部が突出
し、該ロッド４３の前端部にはラック５０が前記ボルト
５４により固定されている。ラック５０は下面にラック
歯を有し、下側の小径扇形ピニオン５１にかみ合ってい
る。小径扇形ピニオン５１は、大径のセクターギヤ５２
と共に水平な軸５３に固定されており、ピニオン５１と
セクターギヤ５２は一体的に回動するようになってい
る。

【００２２】セクターギヤ５２は、上側に配置された小
径の別のギヤ５５に噛み合い、ギヤ５５のギヤ軸５６
は、ケース外へと延びて、前記排気制御弁軸３５に同一
軸心で一体的に回転するように連結している。すなわ
ち、ロッド４３が図５の後退位置からばね５７に抗して
矢印Ｆ方向に前進すると、ラック５０を介してピニオン
５１及びセクターギヤ５２は矢印Ｂ１方向に回動し、ギ
ヤ５５、ギヤ軸５６及び弁軸３５は矢印Ｃ１方向に回動
し、図４の制御弁３４をＣ１方向に開くようになってい
る。

【００２３】図５の蓋４２には、水圧室４７に連通する
水圧供給口６０と排出口６１とが形成されており、水圧
供給口６０は、ジェットポンプ部分に接続し、排出口６
１は外部に接続している。排出口６１には、これを開閉
する開閉バルブ６３が設けられ、該開閉バルブ６３は、
たとえばソレノイド６５で開閉するようになっている。

【００２４】ソレノイド６５は、エンジン回転数検知装
置に接続しており、通常は開閉バルブ６３を開いてお
り、エンジン回転数が所定回転数（たとえば５０００Ｒ
ＰＭ）以上になると、通電して開閉バルブ６３を閉じる
ようになっている。

【００２５】図３は、水ジェット推進機８の縦断面図で
あり、上記水圧供給口６０はホース６４を介して、推進
機８のポンプ用のダクト６６内に開口し、ダクト６６内
の水圧を取り入れることができるようになっている。

【００２６】推進機８の構造を説明する。ダクト６６内
の中心部分には円筒状の軸受ケース６７が配置され、該
軸受ケース６７は、放射状に延びる複数枚の水流ガイド
板６８を介してダクト６６に固定されている。軸受ケー
ス６７内には軸受６９を介してインペラ軸７０が回転自
在に支持され、該インペラ軸７０は前方の中間伝達軸１
１に連結されている。インペラ軸７０には、ダクト６６
の前部分に位置するインペラ７１が一体的に備えられて
いる。

【００２７】軸受ケース６６内は、インペラ７１のボス
部７１ａ及びシール７２により、外部から水が入らない
ように密封されている。

【００２８】ダクト６６の前端は、湾曲状の通路７３を
介して下開きの水吸入口７４に連通している。ダクト６
６の後端には、後方にいくに従い縮径するテーパー状の
噴出ノズル７６が接続され、該噴出ノズル７６の後端部
には、左右方向に回動自在にステアリングノズル７８が
支持されている。ダクト６６内及び噴出ノズル７６内
は、前記軸受ケース６７により、環状空間に形成されて
いる。

【００２９】前記アクチュエータ２９の水圧供給口６０
に接続された水圧ホース６４は、ダクト６６の後部の周
壁に形成された孔８０を介してダクト６６内に連通して
いる。また、水圧ホース６４は、途中において、冷却水
用ホース６４ａに枝分かれすることも可能である。

【００３０】図５のコイルばね５７の設定荷重は、たと
えばエンジン回転数５０００ＲＰＭに対応するダクト内
水圧で作動し始めるように設定することも可能である
が、該実施例では、開閉バルブ６３を装着していること
から、開閉バルブ６３が閉じていると仮定した場合に、
エンジン回転数５０００ＲＰＭよりも少し低い回転数
（たとえば４０００ＲＰＭ）に対応するダクト内水圧で
作動し始めるように設定してある。

【００３１】作動を説明する。エンジン停止時は、図３
のインペラ７１は回転しておらず、ダクト６６内の水は
流れていないので、図５のアクチュエータ２９の水圧室
４７には水圧が供給されない。また、開閉バルブ６３は
開いており、ばね５７によりピストン付きのロッド４３
は後退しており、ベローズ４６は短縮している。したが
って、図４の排気制御弁３４は実線で示す閉じ位置に維
持され、排気口３３の上半部分を覆っている。

【００３２】エンジン６を始動すると、図３のインペラ
７１の回転により、吸入口７４から吸い込んだ水をダク
ト６６内で加圧して、噴出ノズル７６を通して後方に噴
射し、それに伴ってダクト６６の水圧が水圧ホース６４
を介してアクチュエータ２９の水圧室４７内に供給され
る。エンジン回転数とダクト６６内の水圧は、図６に示
すように概ね比例しており、エンジン回転数の上昇に従
い、ダクト内水圧は上昇する。

【００３３】上記のように水圧が水圧室４７内に供給さ
れる場合において、たとえ、ばね５７の設定荷重に対応
するダクト内水圧に達しても、開閉バルブ６３はまだ開
いているので、水圧室４７内の水は排出口６１から逃が
される。したがって、エンジン回転数が設定回転数５０
００ＲＰＭまでの低、中速回転域においては、ロッド４
３は後退位置にあり、ベローズ４６は収縮した状態のま
まである。つまり、エンジン回転数が０から設定回転数
５０００ＲＰＭまでの低、中速回転域においては、図４
の排気制御弁３４は閉じ状態を保ち、これにより排気タ
イミングを遅らせると共に排気断面積を減少させ、ガス
の吹き抜けを防止する。

【００３４】エンジン回転数が設定回転数（５０００Ｒ
ＰＭ）に達すると、図４の開閉バルブ６３が閉じること
により、水圧室４７内の水圧は、ばね５７の設定荷重に
対応する圧力以上まで急激に上昇する。これにより、ロ
ッド４３は速やかに前進し、図４の排気制御弁３４を素
早く開き、高速回転に適するように排気タイミングを早
めると共に排気断面積を広げ、高速回転時の出力を向上
させる。

【００３５】図７は、エンジン出力と回転数との関係を
示しており、グラフＸ１は、排気制御弁３４を閉じてい
る場合、グラフＸ２は排気制御弁３４を開いている場合
であって、排気制御弁閉じ時のグラフＸ１の最高出力に
略対応するエンジン回転数５０００ＲＰＭを、排気制御
弁３４を切り換えるための設定回転数としており、これ
により低速回転から高速回転域に至るまで、各回転数に
適した出力特性を得ていることが分かる。

【００３６】すなわち、本実施例によるエンジン出力特
性は、回転数が０〜５０００ＲＰＭまでは、グラフＸ１
の変化を示し、５０００ＲＰＭを越す付近で破線で示す
変化を示し、その後は、グラフＸ２の変化を示す。

【００３７】なお、該実施例のように、ロッド４３から
排気制御弁３４までの動力伝達機構として、ラック５
０、小径のピニオン５１及びこれと同軸の大径のセクタ
ーギヤ５２等を利用した増速構造としていると、アクチ
ュエータ全体の長さ（ロッド方向長さ）をコンパクトに
できると共に、ピストンストロークＳを小さく設定する
ことができる。

【００３８】このようにピストンストロークＳを小さく
できることにより、ばね５７の圧縮始めから終了までの
ばね荷重の変化を小さく設定できると共にロッド４３の
移動開始から移動終了までの移動時間を短縮化でき、応
答速度が速くなると共に制御装置の所定回転数での応答
精度が向上する。

【００３９】

【別の実施例】

（１）図５の駆動アクチュエータ２９は、水圧室４７に
排出口６１及びこれを開閉する開閉バルブ６３を設け、
５０００ＲＰＭで排出口６３を閉じる構成であるが、排
出口及び開閉バルブを備えずに、水圧供給口６０のみを
備えた構造でもよい。この場合は、コイルばね５７の設
定荷重は、たとえばエンジン回転数５０００ＲＰＭに対
応する水圧室４７の圧力で圧縮し始めるように設定す
る。したがって、エンジン回転数５０００ＲＰＭを越え
た時点で排気制御弁３４が開き始める。

【００４０】（２）水圧室４７に排出口６１及び開閉バ
ルブ６３を備えずに、水圧供給口６０のみを備えた構造
であって、図５に仮想線で示すように水圧供給口６０に
開閉バルブ６３ａを設ける構造でもよい。この場合、た
とえばエンジン回転数５０００ＲＰＭまでは開閉バルブ
６３ａを閉じて、水圧室４７に圧力がかからないように
しておき、エンジン回転数が５０００ＲＰＭを越えると
開閉バルブ６３ａを開いて、水圧供給口６０から水圧室
４７に急速に圧力を導入するようにする。これにより駆
動アクチュエータ２９を所定の回転数において、急速に
作動させることができる。

【００４１】（３）制御対象となる制御装置は、排気制
御装置に限定はされず、吸気制御装置における吸気サイ
レンサーの容積の切り替え、あるいはスロットルの切り
替えなど各種制御に利用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本願発明は、船体内
に設けられたジェットポンプ用のダクト６６及び該ダク
ト６６内に配置されたインペラ７１よりなる水ジェット
推進機を備えた水ジェット推進式船舶において、ダクト
６６内の水圧を導入して、該水圧の変化に応じて作動す
る駆動アクチュエータ２９を設け、該アクチュエータ２
９を、船舶の運転状態に応じてエンジン等を制御する適
宜の制御装置に連動連結し、アクチュエータ２９の動作
により制御装置を切り換えるようにしているので、従来
のように、エンジンから制御用の動力を得る構造に比べ
て、エンジン自体に駆動力取出部等を組み込む必要がな
く、エンジン自体の大型化及びコスト高を抑えることが
でき、また、油圧ポンプ等によりアクチュエータを作動
するように機構に比べても、コストを低減できる。ま
た、アクセルレバー等に制御装置を連動連結する場合に
比べ、操作を軽くすることができる。

【００４３】請求項２記載の発明は、駆動アクチュエー
タ２９の構造として、付勢手段により付勢されたピスト
ン付きロッド４３と、ダクト６６内から水圧を導入して
付勢手段に抗してピストン付きロッド４３を移動させる
水圧室４７とを有し、水圧室４７を、ピストン付きロッ
ド４３の移動と共に伸縮する可撓性部材により構成して
いるので、水圧を利用する駆動アクチュエータでありな
がらも、摺動部分にシールを設ける必要性はなく、被摺
動部分にのみシールを備えればよいので、簡単なシール
構造で、水圧室におけるシール性能を高く維持できる。

【００４４】請求項３記載の発明は、水圧室４７にはダ
クト６６内に連通する水圧供給口６０と、水圧室４７の
水圧を逃がす排出口６１とを設け、排出口６１に開閉バ
ルブ６３を設けて排出口を開閉するようにしているの
で、所望の切換回転数で開閉バルブ６３を切り換えるよ
うにすることにより、急速に水圧室４７の圧力を上昇さ
せ、所望の回転数で速やかに制御装置の切換が行える。
すなわち、切換操作が、所定の回転数において素早く行
え、応答性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願の請求項１，２及び３記載の発明を適用
した水ジェット推進式滑走艇の左側面図である。

【図２】 図１のII−II断面拡大図である。

【図３】 図１の水ジェット推進機部分の拡大縦断面図
である。

【図４】 図２の排気制御装置部分の縦断面拡大部分図
である。

【図５】 駆動アクチュエータの縦断面図である。

【図６】 ダクト内圧力と回転数の関係を示すグラフで
ある。

【図７】 エンジン出力と回転数の関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 船体 ６ エンジン ８ 水ジェット推進機 ３４ 排気制御弁（制御装置の一例） ４０，４１ アクチュエータケース ４３ ロッド ４５ ピストン ４６ ベローズ（可撓性部材） ４７ 水圧室 ５７ コイルばね（付勢手段） ６０ 水圧供給口 ６１ 排出口 ６３ 開閉バルブ ６６ ダクト ７１ インペラ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船体内に設けられたジェットポンプ用の
   ダクト及び該ダクト内に配置されたインペラよりなる水
   ジェット推進機を備えた水ジェット推進式船舶におい
   て、ダクト内の水圧を導入して、該水圧の変化に応じて
   作動する駆動アクチュエータを設け、該アクチュエータ
   を、船舶の運転状態に応じてエンジン等を制御する適宜
   の制御装置に連動連結し、アクチュエータの動作により
   制御装置を切り換えるようにしていることを特徴とする
   水ジェット推進式船舶の制御機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載の水ジェット推進式船舶の
   制御機構において、駆動アクチュエータは、付勢手段に
   より付勢されたピストン付きのロッドと、ダクト内から
   水圧を導入して付勢手段に抗してロッドを移動させる水
   圧室とを有し、水圧室はロッドの移動と共に伸縮する可
   撓性部材により構成され、ロッドを適宜伝達機構を介し
   て制御装置に連結していることを特徴とする水ジェット
   推進式船舶の制御機構。
3. 【請求項３】 請求項２記載の水ジェット推進式船舶の
   制御機構において、水圧室にはダクト内に連通する水圧
   供給口と、水圧室の水圧を逃がす排出口とを設け、排出
   口には開閉バルブを設けたことを特徴とする水ジェット
   推進式船舶の制御機構。