JP3696911B2 - 一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置 - Google Patents

一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は舶用ウォータージェット推進装置、特に一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
ウォータージェット推進装置はレジャー用、商業用及び軍用の高い巡航速度の船の主駆動装置として使用されることが多い。ウォータージェット推進方式の作用原理はスクリュウ式推進システムの作用原理に似ている。船尾にむかって水流を加速することで水に運動量を与えることによって推進力を発生させる。船底からの水が取り入れダクトを介して船上のポンプに供給され、このポンプが水を加圧する。水が吐き出しノズルを通って大気圧中へ吐き出される時この圧力が加速に利用される。偏向力及び反転力は、多くの場合油圧操作式の偏向バケットにより放出水流を偏向させることにより発生させる。多くの場合、ウォータージェットシステムは船尾に配置され、その高さは作動させると自吸動作が行われて最大推進効率が達成されるように設定する。
【０００３】
ウォータージェット推進方式の利点としては、騒音が小さいこと、操縦性が高いこと、推進装置が保護されていること、また喫水が浅いことなどがある。ウォータージェット推進装置の燃料効率は船舶の種類によっても異なるが、２０乃至２５ノット以上の速度では通常の低キャビテーションプロペラーの場合よりも優れていることが多い。
【０００４】
図１は典型的な従来型ウォータージェット機関の概略図である。図１の従来型ウォータージェット推進システムはウォータージェットインペラーＩの近傍にディーゼルエンジン、蒸気タービンまたはガスタービンのような動力源Ｐを配置する必要がある。その上、導水管Ｃの壁を貫通する駆動シャフトＤの周りにシールを設ける必要がある。この構成によりウォータージェット推進システムを用いる船舶の設計の融通性が低くなる。この構成では推進システムの重量の大部分が船尾に位置することになり、ポンプ中心線の位置が推進システム部品のサイズによって決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
導水管内に駆動シャフトを配置する必要がなく、導水管の壁を貫通する駆動シャフトに不可欠なシールを必要としないウォータージェット推進装置を提供することが望ましい。また、自吸及び推進効率に最も好都合な静喫水線下の高さに取り付けることができ、エンジンまたはタービンをその近傍に配置しなくてもよいウォータージェット推進装置を提供することが望ましい。本発明のウォータージェット推進装置はこのような要望を満たすものである。
【０００６】
本発明は密閉電動機を利用した改良型舶用ウォータージェット推進装置を提供する。このウォータージェット推進装置は船体に固定されるほぼ中空のハウジングを備えている。ハウジングは入口端及び出口端を有する。ハウジングの内側に環状の固定子を取り付ける。固定子に給電するための給電手段を設ける。ハウジングの中空部にインペラー集合体を回転自在に設ける。インペラー集合体は環状の固定子を貫通し、これと相対的に回転する管状の吸引シュラウドを有する。管状の吸引シュラウドにインペラーを固定する。環状の固定子の内側で吸引シュラウド周りに環状の回転子を設けることによって電動機を形成する。固定子が給電されると回転子が回転し、このため管状の吸引シュラウド及びインペラーが回転してハウジング内を入口端から出口端の方へ流れる加圧水流が発生する。
【０００７】
管状の吸引シュラウドは好ましくは前端及び後端を有する。前端はハウジングとの間に前方ギャップを形成するように配置し、後端はハウジングとの間に後方ギャップを形成するように配置する。前方ギャップと後方ギャップは互いに連通して回転子とハウジングの間に水循環路を形成する。好ましくは、前方ギャップをインペラーの入口側に、後方ギャップをインペラーの出口側にそれぞれ位置させる。インペラーが回転している間、水圧はハウジングの入口端よりも出口側で高くなる。後方ギャップの高圧域から前方ギャップの低圧域にむかって水が流れ電動機を冷却する。
【０００８】
好ましくは、ハウジングとインペラー集合体に少なくとも１つの水冷式硬化表面軸受を設け、これを水循環路内に位置させてインペラー集合体を回転自在に支持させる。
【０００９】
本発明の他の実施例では、ウォータージェット推進装置のハウジングの内側中央にハブを固定する。ハブはハウジングの入口端から出口端へ流れる水が必ずハブを通過するようにインペラーの上流または下流に配置する。ハブはインペラー集合体の一部を回転自在に支持する。ハブは１枚または２枚以上の整流羽根、予旋回羽根または支柱を介してハウジングに固定すればよい。
【００１０】
本発明の一実施例では、同期電動機を形成するため回転子に給電する。インペラー集合体の他の部分に取り付けた比較的小さい誘導励磁機／発電機が回転子に給電する励磁機として作用する。励磁機／発電機の回転子は電動機の回転子と接続している。
【００１１】
インペラー集合体は好ましくはハブに回転自在に取り付けたほぼ中空のシャフトを含む。シャフトはインペラーの入口側で中空部へ開口する開口部を有する。吸引シュラウドの第２の後端がインペラーの出口側でハブとの間にハブギャップを形成する。好ましくは、ハブギャップ及びシャフトの開口部が互いに連通してハブと管状の吸引シュラウドとの間に第２の水循環路を形成する。ハブと管状の吸引シュラウドに、この第２の水循環路に位置するように水冷式硬化表面ラジアル軸受を設ける。この軸受は管状の吸引シュラウドを回転自在に支持する。インペラー集合体とハブまたはハウジングには水冷式硬化表面スラスト軸受を設ける。冷却潤滑水を軸受に供給するためには水循環ポンプを別設すればよい。
【００１２】
本発明のインペラーには少なくとも１つの軸流段及び少なくとも１つの遠心流段を設ければよい。或いはインペラーが１つの軸方向段または少なくとも１つの遠心流段だけを有するように構成してもよい。本発明のウォータージェット推進装置の出口端は直線状放出管またはボリュートに連結すればよい。また、出口端には放出水流を選択的に偏向させて船の向きを変えるため水流偏向バケットを設けることができる。ハウジングの入口端は推進装置に水を供給する取水管と連結する。
【００１３】
本発明のウォータージェット推進装置のハウジング内の固定子の周りに水冷ジャケットを設けてもよい。好ましくは、水冷ジャケットをハウジング内を流れる水と連通させることにより、運転中、水が固定子を冷却するように構成する。これに代わる実施態様として、水冷ジャケット内を循環させるための清浄な冷却水供給源を別設してもよい。
【００１４】
以下、添付図面に沿って本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。
【００１５】
【実施例】
図２乃至４に本発明のウォータージェット推進装置２の好ましい実施例を示す。
【００１６】
ウォータージェット推進装置２は船体６に固定されたほぼ中空のハウジング４を含む。船舶は適当なサイズ及び形状であればいかなる船舶でもよい。好ましくはボルト８を使用して船体６の船尾またはその近傍に固定する。溶接のような適当な取り付け手段を用いてもよい。ハウジング４は入口端１０及び出口端１２を有する。ハウジング４の内側に環状の固定子１４を設ける。特に図３から明らかなように、環状の固定子１４は固定子缶１６によってハウジング４内に密閉されている。固定子１６に電力を供給するための給電手段１８を設ける（図２）。給電手段１８は好ましくは固定子１４に接続された発電機またはその他の電源を含む。必要なのはウォータージェット推進装置との電気的接続だけであって機械的連結ではないから、船舶内の、ウォータージェット推進装置２から遠く離れた場所に発電機を配置してもよい。
【００１７】
特に図４から明らかなように、ウォータージェット推進装置２はインペラー集合体２０を含む。インペラー集合体２０は環状の固定子１４をこれと相対的に回転自在に貫通する管状の吸引シュラウド２２を含む（図２）。吸引シュラウド２２にはインペラー２４が固定されている。インペラー２４の羽根は溶接または当業者に知られた他の適当な手段で吸引シュラウド２２に固定すればよい。インペラーの羽根の数及び形状はウォータージェット推進装置に期待される性能に応じて異なり、当業者に知られた方法で設定すればよい。好ましい実施例ではインペラー２４として単段混流式インペラーを用いた。ただし、１つまたは２つ以上の遠心流、軸流または複合流段を有するインペラーを使用してもよい。固定子１４の内側であって管状の吸引シュラウド２２の周りに回転子２６を設ける。好ましくは、回転子２６と固定子１４が協働して誘導電動機を形成する。回転子２６としては回転子との電気接続を必要としないかご形回転子が好ましい。ただし、同期電動機であってもよい。回転子２６は吸引シュラウド２２に収縮ばめすることが好ましい。回転子２６は好ましくは回転子缶２８によって密閉する。固定子１４に給電すると回転子２６が回転し、これによって吸引シュラウド２２及びインペラー２４も回転して入口端１０から出口端１２にむかってハウジング４内を流れる加圧水流を発生させる。インペラー２４の回転によるポンプ作用が水に圧力と速度を与え、その結果インペラーの入口側よりも出口側において高い水圧が発生する。
【００１８】
図２及び３に示すように、好ましい実施例では出口端１２の近傍でハウジング４の中心にハブ３０を配置し、ハウジング４に固定する。ハブ３０は好ましくは７枚の整流羽根３２を介してハウジング４に固定する。ただし、整流羽根３２の枚数は適当に選択可能である。必要な整流羽根の枚数は当業者に知られた方法で決定すればよい。或いは、水流にほとんど影響を及ぼさない複数の支柱を介してハブ３０をハウジング４に固定してもよい。支柱と羽根を併用してもよい。水は入口端１０から出口端１２にむかってハブ３０の周りを流れる。整流羽根３２は回転インペラー２４の作用で発生する流水運動の円方向成分の大きさを減少させる。
【００１９】
インペラー集合体２０は好ましくはほぼ中空のシャフト３４を含む。シャフト３４はその中心の中空部へ開口する開口部３６を有する。開口部３６はインペラー２４の入口側に位置する。シャフト３４はハブ３０に嵌入して、インペラー集合体２０を回転自在に支持する。
【００２０】
図２，３及び４から明らかなように、管状の吸引シュラウド２２はインペラー２４の入口側にハウジング４との間に前方ギャップ４０を形成する前端３８を有する。管状の吸引シュラウド２２はまたハウジングとの間に後方ギャップ４４を形成する第１の後端４２を有する。後方ギャップ４４はインペラー２４の出口側に位置する。好ましくは、前方ギャップ４０と後方ギャップが互いに連通することによって回転子２６とハウジング４の間に第１の水循環路４６を形成する。運転中、ハウジング４内を流れる水は比較的の圧力の高い後方ギャップ４４に流入し、第１の水循環路４６を通り前方ギャップ４０を出てからハウジング４内を流れる水に合流する。第１の水循環路４０を流れる水が固定子１４及び回転子２６を冷却する。
【００２１】
管状の吸引シュラウド２２は、好ましくはインペラー２４の出口側でハブ３０との間にハブギャップ５０を形成する第２の後端４８を有する。ハブギャップ５０とシャフト３４の開口部３６とは互いに連通してハブ３０と管状の吸引シュラウド２２の間に第２の水循環路５２を形成する。水はハブギャップ５０に流入し、第２の水循環路５２を通ってシャフト３４の開口部３６から出る。
【００２２】
ハウジング４と管状の吸引シュラウド２２の間に第１のラジアル軸受５４を設けて吸引シュラウド２２の一端を回転自在に支持する。第１のラジアル軸受５４はハウジング４と管状の吸引シュラウド２２の周りに設けた１つまたは２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受であることが好ましい。ラジアル軸受５４は好ましくは第１の水循環路４６と連通する。第１の水循環路４６内を流れる水は軸受も冷却し、また潤滑する。第１のラジアル軸受５４のパッドは流水中に存在する可能性がある砂などによって損傷を受けないタングステンカーバイドのような硬質合金で形成することが好ましい。
【００２３】
インペラー集合体２０とハブ３０の間に第２のラジアル軸受５６を設けて吸引シュラウド２２の他端を回転自在に支持する。第２のラジアル軸受５６は、シャフト３４の周りの第２の水循環路５２内に設けた１つまたは２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受であることが好ましい。第２の水循環路５２を流れる水は軸受の上を流れてこれを冷却し、潤滑する。第２のラジアル軸受５６のパッドは流水中の砂その他の異物による損傷の可能性を極力防止するため、タングステンカーバイドのような硬質合金で形成することが好ましい。
【００２４】
好ましくは、インペラー集合体２０とハブ３０の間にスラスト軸受５８を設ける。スラスト軸受５８は好ましくは複動、水冷、自動レベリング式のキングズバーグ形軸受から成る。スラスト軸受５８は第２の水循環路５２内に設ける。第２の水循環路５２を流れる水はスラスト軸受５８を冷却し、潤滑する。スラスト軸受５８のパッド及びスラストランナー表面は水流中の異物による損傷を極力防止するためラジアル軸受のパッドと同じ材料で形成することが好ましい。
【００２５】
ハウジング４内の環状の固定子１４の周りに冷却ジャケットを設けてもよい。冷却ジャケット５７は、出口端１２の近傍に位置してハウジング４内を流れる水と連通する取水手段５９を含む。冷却ジャケット５７は入口端１０の近傍に位置してハウジング４内を流れる水と連通する吐水手段６１をも含む。水は取水手段５９から冷却ジャケット５７に流入し、ジャケット５７内を循環し、吐水手段６１を通ってハウジング４内を流れる水流へ再び放出される。冷却ジャケット５７内を流れる水は必要に応じて固定子１４に対する冷却効果を補足する。
【００２６】
図２のウォータージェット推進装置は船体６の後尾に取り付けることが好ましい。ハウジング４の入口端１０は船体６の底へ開口する入口導管６０と連結している。入口導管６０は、ウォータージェット推進装置の中心線が船底よりも高く、ただし装置の自吸作用を可能にし、その効率を最大限にするのに必要な距離だけ船舶の静喫水線より下方に位置するように、１５°乃至４５°に傾斜させればよい。ハウジング４の出口端１２は直線状放出管６２と連結するのが好ましい。ただし、出口端１２を放出ボリュートと連結してもよい。図面ではウォータージェット推進装置２を船底に対してほぼ水平に配向した状態で示したが、自吸作用を可能にし、所期の性能を発揮するように適当な配向にすればよい。
【００２７】
図２のウォータージェット推進装置２は船舶をドック入りさせずに保守及び修理のため船体から取り外すことができる。ボルト８を取り外せば装置を容易に分解できる。好ましい実施例では、据え付け、保守及び取り外しを容易にするため、取り扱い易いモジュール部分に分解できる。装置を取り外す際に導管を閉止するため入口導管６０に弁６４を組み込めばよい。放出管６２にも弁などのような閉止手段を組み込めばよい。
【００２８】
運転に際しては、固定子１４に給電すると回転子２６が回転し、回転子２６の回転に伴なってインペラー集合体２０が回転してポンプ作用を発生させる。船舶が浮いている水域から入口導管６０を介して海水または真水が汲み上げられる。回転するインペラー２４が水に速度を、水流に圧力を加えることにより水を加圧する。高圧の水が放出管６２から放出されて船舶を前進させる推力を発生させる。偏向手段６６を設けることにより放出水流を選択的に偏向させて船舶の向きを変えることができる。偏向手段６６としては当業者に知られた油圧制御式偏向バケットが好ましい。
【００２９】
図２に示すウォータージェット推進装置の実施例は、吸引シュラウドの直径が１６インチ、電動機が４００馬力で、インペラーを１２００ｒｐｍで回転させて毎分２３，０００ガロンの流量を生むように構成されており、約１５ノットの船舶速度において約３７００ポンドの推力を生むことが予想される。このようなウォータージェット推進装置は約２５乃至４５フィートの中型船に好適である。
【００３０】
図５及び６には本発明のウォータージェット推進装置の他の実施例を示した。この実施例は所要の速度を達成するのに必要な推力を得るため大型電動機を必要とする大型船舶に特に好適である。
【００３１】
この実施例のウォータージェット推進装置はウォータージェット推進装置を船体１０６に固定するための取り付け手段１０８を有するハウジング１０４を含む。ハウジング１０４は入口端１１０及び出口端１１２を有する。ハウジング１０４の内側に環状の固定子１１４を設け、固定子缶１１６によってハウジング１０４の内側に密閉する。給電手段１１８が固定子１１４に電力を供給する。
【００３２】
インペラー集合体１２０は環状の固定子１１４をこれと相対的に回転自在に貫通する管状の吸引シュラウド１２２を含む。吸引シュラウド１２２にインペラー１２４を固定してあり、インペラー１２４は軸流段１２５及び遠心流段１２７を含む。固定子１１４の内側であって管状の吸引シュラウド１２２の周りに回転子１２６を設けてある。回転子１２６は吸引シュラウド１２２に収縮ばめし、回転子缶１２８によって密閉するのが好ましい。
【００３３】
インペラー集合体１２０の上部は好ましくは励磁機／発電機１２９を含む。励磁機／発電機１２９は、ハウジング１０４内に密閉された環状の固定子１３１と、固定子１３１の内側に位置して、好ましくはインペラー集合体１２０の一部の周りに収縮ばめした回転子１３３とを含む。回転子１３３も密閉されている。回転子の給電手段１３５は励磁機／発電機１２９を回転子１２６と電気的に接続する。励磁機／発電機の回転子１３３の回転が回転子１２６に供給される電流を発生させる。回転子１２６と固定子１１４に給電すると、回転子１２６が回転して吸引シュラウド１２２及びインペラー１２４を回転させ、その結果、水に速度と圧力が与えられて入口端１１０から出口端１１２にむかってハウジング４内を流れる水が加圧される。インペラー１２４の回転によって起こるポンピング作用により水圧がインペラーの入口側よりも出口側で高くなる。インペラー集合体１２０が回転すると励磁機／発電機１２９が回転子１２６に給電して同期電動機を形成する。ただし、回転子１２６及び固定子１１４によって形成される電動機は必要に応じて誘導電動機でもよい。
【００３４】
好ましい実施例では、ハブ１３０を入口端１１０の近傍でハウジング１０４内の中心に配置し、これをハウジング１０４に固定する。ハブ１３０は羽根１３２を介してハウジング１０４に固定する。羽根１３２の枚数及び形状はウォータージェット推進装置に期待される性能に応じて異なり、当業者に知られた方法で決定すればよい。羽根は予旋回羽根でもよいし、水流にほとんどまたは全く影響しない真直ぐな支柱でもよい。或いは羽根と支柱との複合構成を利用してもよい。水はインペラー１２４に達する前にハブ１３０の周りを流れる。
【００３５】
管状の吸引シュラウド１２２はハウジング１０４との間に前方ギャップ１４０を形成する第１の前端１３８を有する。前方ギャップ１４０はインペラー１２４の入口端側に位置する。管状の吸引シュラウド１２２は、ハウジング１０４との間に第１の後方ギャップ１４４を形成する第１の後端１４２を有する。第１の後方ギャップ１４４はハウジング１０４の出口端１１２の近傍に位置する。好ましくは、前方ギャップ１４０を第１の後方ギャップ１４４と連通させることによって回転子１２６とハウジング１０４の間に第１の水循環路１４６を形成させる。運転中、ハウジング１０４内を流れる水が比較的高い圧力の後方ギャップ１４４に流入し、第１の水循環路１４６を通り前方ギャップ１４０から出てハウジング１０４内を流れている水に合流する。第１の水循環路１４６を流れる水が固定子１１４及び回転子１２６を冷却する。
【００３６】
管状の吸引シュラウド１２２は中心シャフト１３４を含む。中心シャフト１３４はハブ１３０及びハウジングを貫通してインペラー集合体１２０を回転自在に支持する。好ましい実施例では、シャフト１３４の上端に励磁機／発電機１２９を設ける。励磁機／発電機１２９と回転子１２６とを電気接続する導線１３５がシャフト１３４に設けた開口部とインペラー１２４の羽根１２５の１枚に設けた開口部を貫通している。
【００３７】
ハウジング１０４及び吸引シュラウド１２２に第１のラジアル軸受１５４を設けて吸引シュラウド１２２の一端を回転自在に支持させる。第１のラジアル軸受１５４は、好ましくは吸引シュラウド１２２の中心シャフト１３４の上部に設ける。第１のラジアル軸受１５４は、好ましくは管状の吸引シュラウド１２２の中心シャフト１３４の周りに設けた１つまたは２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受を含む。第１のラジアル軸受１５４のパッドはタングステンカーバイドなどのような硬質合金で形成するのが好ましい。この実施例はサイズが大きいから、吸引シュラウド１２２自体の周りにラジアル軸受を設けるのは非実際的である。従って、シャフト１３４の周りにラジアル軸受を設ける。
【００３８】
インペラー集合体１２２及びハブ１３０に第２のラジアル軸受１５６を設けて吸引シュラウド１２２の他端を回転自在に支持させる。第２のラジアル軸受１５６はシャフト１３４の下部の周りに設けた１つまたは２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはレギュラージャーナル軸受を含むことが好ましい。第２のラジアル軸受１５６のパッドは第１のラジアル軸受１５４と同じ材料で形成するのが好ましい。
【００３９】
好ましくは、インペラー集合体１２０及びハウジング１０４にスラスト軸受１５８を設ける。スラスト軸受１５８は１つまたは２つ以上の水冷、複動、自動レベリング式キングスバーグ式軸受を含むことが好ましい。スラストランナー及び軸受パッドはタングステンカーバイドなどのような硬質材料で形成するのが好ましい。
【００４０】
管状の吸引シュラウド１２２は、ハウジング１０４との間に第２の後方ギャップ１４３を形成する第２の後端１４１を有する。第２の後方ギャップ１４３は第２の水循環路１４５と連通し、シャフト１３４とハウジング１０４の間に画定される。第２の水循環路１４５は、励磁機／発電機１２９の回転子１３３及び固定子１３１と第２の水循環路１４５に設けたスラスト軸受１５８及び第１ラジアル軸受１５４との間のギャップを含む。吸引シュラウド１２２のシャフト１３４の第２の前端１４７はハブ１３０との間にハブギャップ１４９を形成する。ハブギャップ１４９はハブ１３０とシャフト１３４の間に画定されるハブ水循環路１５１と連通する。
【００４１】
冷却水ポンプ１５３は第２の水循環路１４５及びハブ水循環路１５１と連通する。ポンプ手段１５３は水を濾過し、これを第２の水循環路１４５へ圧送する。第２の水循環路１４５内の水は励磁機１２９を冷却し、スラスト軸受手段１５８及び第１のラジアル軸受手段１５４を冷却し、潤滑したのち、第２の後方ギャップ１４３から出て推進装置内を流れる水に合流する。第２の水循環路１４５を流れる水流を矢印ａで示す。ポンプ手段１５３はまた水を中央水循環路１５１へ圧送し、このハブ水循環路１５１内で水は第２のラジアル軸受手段１５６の上を通過しながらこれを冷却・潤滑し、ハブギャップ１４９から出る。
【００４２】
ハウジング１０４内の環状の固定子１１４の周りに冷却ジャケット１５７を設けることができる。冷却ジャケット１５７は、出口端１１２の近傍に位置してハウジング１０４内を流れる水と連通する（図示しない）取水手段を含む。冷却ジャケット１５７は、入口端１１０の近傍に位置してハウジング１０４内を流れる水と連通する（図示しない）吐水手段をも含む。水は取水手段から冷却ジャケット１５７に流入し、冷却ジャケット１５７内を循環したのち、再び吐水手段を通ってハウジング１０４内の水流中へ放出される。必要なら冷却ジャケット１５７内を流れる水を利用して固定子１１４をさらに冷却する。
【００４３】
図５乃至７のウォータージェット推進装置は船体１０６の静喫水線よりも下方の所要場所に取り付けることができる。ハウジング１０４の入口端１１０は船体１０６の底部へ開口する入口導管１６０に連結すればよい。入口導管１６０は、船底に直交する線に対して約０乃至４５度の角度に配向してもよい。ただし、推進装置は自吸作用を維持し、所要の性能を得るのに充分な所要角度に配向することができる。ハウジング１０４の出口端１１２は（特に図６に示す）放出ボリュートまたは渦巻き形吐出し部分１６２と連結することが好ましい。推進装置から放出される水の力が船舶を前進させる推力を発生させる。当業者に知られた（図示しない）偏向手段を設けることによって放出水流を偏向させて船舶の向きを制御することができる。
【００４４】
好ましい実施例では、ハウジング１０４が放出ボリュート１６２の一部を囲む。
【００４５】
第２のラジアル軸受手段１５６、スラスト軸受手段１５８及び励磁機／発電機１２９が配置されているハウジング１０４の部分は放出ボリュート１６２の螺旋の中心部に位置することが好ましい。
【００４６】
この実施例の作用は図２乃至４に関連して述べた作用とほぼ同じである。図５乃至７に示すウォータージェット推進装置の実施例は直径が約１３０インチの吸引シュラウドを有する。５０，０００馬力の電動機はインペラーを１２０ｒｐｍで回転させて毎分約２，０００，０００ガロンの流量を発生させ、これが３０ノットで約３００，０００ポンドの推力を発生させる。このようなウォータージェット推進装置は５０ノット以上の速度で航行することのできる約２，０００トンの船舶に好適である。このようなウォータージェット推進装置は巡洋艦などの軍艦及び商船のような大型高速艦船用として好適である。
【００４７】
図５のウォータージェット推進装置は船舶をドック入りさせなくても修理、据え付け及び保守のため分解することができる。種々のボルトまたはその他の固定手段を取り外すことで装置の分解が可能になる。
【００４８】
以上の説明から明らかなように、本発明はディーゼルエンジン、またはガソリンまたは蒸気タービンのような別の駆動システムを近くに設ける必要がなく、駆動シャフトをインペラーと機械的に連結することも取水管内に設ける必要もなく、性能を最大限にするのに必要な角度に配向可能なウォータージェット推進装置を提供する。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型ウォータージェット推進システムの概略図。
【図２】本発明のウォータージェット推進装置の一実施例を示す縦断面図。
【図３】図２に示したウォータージェット推進装置のハウジングとハブの縦断面図。
【図４】図２に示したウォータージェット推進装置のインペラー集合体の縦断面図。
【図５】本発明のウォータージェット推進装置の他の実施例を示す縦断面図。
【図６】図５に示した本発明の実施例を一部切り欠いて示す斜視図。
【符号の説明】
２ ウォータージェット推進装置
４ 中空のハウジング
１０ 入口端
１２ 出口端
１４ 固定子
２０ インペラー集合体
２２ 吸引シュラウド
２４ インペラー
２６ 回転子
２８ 回転子缶
３０ ハブ
３２ 整流羽根
３４ シャフト
３６ 開口部
４６ 第１の水循環路
５４ 第１のラジアル軸受
５６ 第２のラジアル軸受
５７ 冷却ジャケット
５８ スラスト軸受
６０ 入口導管
６６ 偏向手段

Claims (19)

  1. 入口端及び出口端を有するほぼ中空のハウジングと；
    ハウジングを船体に固定するため該ハウジングに設けた取り付け手段と；
    ハウジング内に密閉して取り付けた環状の固定子と；
    固定子に給電する給電手段と；
    ハウジング内の中心に位置し、水が通過できるようにハウジングに固定したハブと；
    環状の固定子を貫通する管状のシュラウド、管状のシュラウド内に固定した複数のインペラー羽根より成るインペラー、及び管状のシュラウドの外周上で環状の固定子の内側に設けた環状の回転子を含み、ハウジング内でハブに回転自在に取り付けられ、回転すると入口端から出口端にむかってハウジングを通過する加圧水流を発生させるインペラー集合体とから成り、
    インペラー羽根は管状のシュラウドの下流側に位置するため、管状のシュラウドが吸引シュラウドとして働くことを特徴とする舶用ウォータージェット推進装置。
  2. 管状の吸引シュラウドは、インペラーよりも上流に位置してハウジングとの間に前方ギャップを形成する前端と、インペラーよりも下流に位置してハウジングとの間に後方ギャップを形成する後端とを有し、前方ギャップ及び後方ギャップは互いに連通して回転子とハウジングとの間に水循環路を形成す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装置。
  3. ハブをインペラーよりも下流に配置したことを特徴とする請求項２に記載のウォータージェット推進装置。
  4. インペラー集合体はハブ内に回転自在に取り付けたほぼ中空のシャフトを含み、シャフトはインペラーよりも上流に位置して中空部分へ開口する開口部を有し；管状の吸引シュラウドはハウジングの出口端に近く、インペラーよりも下流に位置してハブとの間にハブギャップを形成する第２の後端を有し、ハブギャップとシャフトの開口部は互いに連通してハブと管状の吸引シュラウドとの間に第２の水循環路を形成す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装置。
  5. ハウジングと吸引シュラウドの間にインペラー集合体の一端を回転自在に支持するための第１のラジアル軸受手段を設け；インペラー集合体とハブの間にインペラー集合体の他端を回転自在に支持するための第２のラジアル軸受手段を設け；インペラー集合体とハブの間にインペラー集合体を回転自在に支持するためのスラスト軸受手段を設けた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装置。
  6. ハブをインペラーよりも上流に配置したことを特徴とする請求項２に記載のウォータージェット推進装置。
  7. インペラー集合体は、これを回転自在に支持するためハブ及びハウジング内に回転自在に設けた中空シャフトを含むことを特徴とする請求項６に記載のウォータージェット推進装置。
  8. ハウジング内に環状の励磁機／発電機固定子を設け、励磁機／発電機固定子の内側に位置するようにシャフトの周りに環状の励磁機／発電機回転子を設け、固定子を給電手段と接続すると共に励磁機／発電機回転子を環状の回転子と接続することにより、励磁機／発電機回転子が電流を発生させ、この電流を供給されて環状の回転子が同期電動機として働くことを特徴とする請求項７に記載のウォータージェット推進装置。
  9. 吸引シュラウドはハウジングとの間に第２の後方ギャップを形成する第２の後端を有し、ハウジングとシャフトの間に第２の水循環路が画定され、第２の後方ギャップと連通することを特徴とする請求項８に記載のウォータージェット推進装置。
  10. シャフトはハブとの間にギャップを形成する第２の前端を有し；シャフトとハブの間にハブ水循環路が画定され、ハブギャップと連通することを特徴とする請求項９に記載のウォータージェット推進装置。
  11. ハウジングとシャフトの間にインペラー集合体の一端を回転自在に支持するための第１のラジアル軸受手段を設け；シャフトとハブの間にインペラー集合体の他端を回転自在に支持するための第２のラジアル軸受手段を設け；インペラー集合体とハウジングの間にインペラー集合体を回転自在に支持するためのスラスト軸受を設けたことを特徴とする請求項１０に記載のウォータージェット推進装置。
  12. 第１のラジアル軸受手段は、第２の水循環路と連通する少なくとも１つの水冷式硬化表面軸受を含み；第２のラジアル軸受手段はハブ水循環路と連通する少なくとも１つの水冷式硬化表面軸受を含み；スラスト軸受手段は第２の水循環路と連通する少なくとも１つの水冷式キングズバーグ形軸受を含むことを特徴とする請求項１１に記載のウォータージェット推進装置。
  13. ハブを少なくとも１枚の羽根を介してハウジングに固定したことを特徴とする請求項２に記載のウォータージェット推進装置。
  14. インペラーが軸流段と遠心流段を有することを特徴とする請求項１３に記載のウォータージェット推進装置。
  15. 入口端を入口導管に連結してこれに給水することを特徴とする請求項２に記載のウォータージェット推進装置。
  16. 出口端を直線状放出導管に連結したことを特徴とする請求項１５に記載のウォータージェット推進装置。
  17. 出口端を放出ボリュートに連結したことを特徴とする請求項１４に記載のウォータージェット推進装置。
  18. 出口端は放出水流を選択的に偏向させることによって船舶の向きを変える水流偏向手段を含む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装置。
  19. ハウジングは固定子の周りに水冷ジャケットを含み、水冷ジャケットはハウジングを通過する水と連通し、水がハウジングを通過しながら固定子を冷却す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装置。
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