JP5634873B2 - ポンプジェットを有する船推進システム - Google Patents

Description

本発明は、ＥＰ０６１２６５７によるポンプジェットを有する船推進システム（Ｓ）に関連するものである。

この種の船推進システムは従来から知られており、主要な及び／又は補助的な推進システムとしてポンプジェットを含む。例えば、インレットが接続されたディーゼル、電気又は水力のモーターを任意に有する伝動装置を経由してまず第一に、又は、推進システムの外部に設けられたモーターを用いてインペラシャフトを経由して直接的にエネルギーが供給される。本明細書において使用されている電気モーターは、従来の電気モーターに関連する。

例えこの種の船推進システムが例外的に効率的な構造を有しているとしても、本発明は、特に構造の単純化、推進システムの効率及び潜在的な応用の拡張に関して、更なる改良の目的を有し且つ成し遂げるものである。

この点に関して、本発明は、ポンプハウジング及び推進エンジンを含むポンプジェットを有する船推進システムを提供し、当該推進エンジンは、ポンプハウジングに統合されたソレノイドモーターである。

あるいはまた、本発明は、ポンプハウジング及び推進エンジンを含むポンプジェットを有する船推進システムを創作し、当該推進エンジンは、ポンプハウジングに統合された高温超電導モーターである。

ポンプジェットは好ましくは全方向に可動である。

更に、ソレノイドモーター又は高温超電導モーターがポンプジェットのインペラの構成要素であるローター（回転子）を含むことが、本発明の利点である。

追加的な好ましい実施例においては、ソレノイドモーター又は高温超電導モーターがポンプジェットの拡散内部リングの構成要素であるステーター（固定子）を含む。

追加的な好ましい実施例においては、ポンプ搬送される媒体が特にそれそのものとして、また、潤滑油及び／又は冷却液体として用いられる。

更に、追加的な好ましい実施例においては、ポンプジェットの推進システムが、ギア、ローラーベアリング及び／又はシャフトのような力伝動部を含まない。また、追加的な好ましい実施例においては、ディフューザーハウジングの内部チャンバ内に配置され及び／又は構成されたデフレクタ装置が備えられている。

好ましくは、デフレクタ装置は、渦のないウォータージェットをディフューザーハウジングの内部チャンバへ放出するために、及び／又は、水がポンプジェットのノズルから内部渦をほとんど伴わず又は内部渦を全く伴わずに現れるように、又は単位時間当たりの定められた量、特に単位時間当たりの等しい量が個々のノズルを通じて現れ及び／又は好ましくは内部渦を伴わずに現れるようにウォータージェットを導くために設けられ及び／又は構成される。このようにすると、ポンプジェットの最適なスラスト動作を得ることができる。更に又は代替として、デフレクタ装置が少なくともディフューザーハウジングの内部チャンバの一部を形成することが好ましい。この点ついての追加的な好ましい実施例においては、デフレクタ装置がディフューザーハウジングの内部チャンバの一定の断面（プロファイル）の領域を含み、及び／又はデフレクタ装置がディフューザーハウジングの内部チャンバの縮小された断面（プロファイル）の領域を含み、及び／又はディフューザーハウジングの内部チャンバの拡大された断面（プロファイル）の領域を含むことにある。更に、デフレクタ装置は、ディフューザーハウジングの内部チャンバ内に少なくとも１つのガイドベーンを更に又は代替的に含んでも良い。

上記に開示された本発明の追加的な好ましい実施例及びその可能な実施の追加的な好ましい実施例においては、及び、それ自身によって保護に値する発明の独自の側面においては、ローターがポンプジェットの制御軸と整列しない回転軸を含む。

これは、次のような好ましい態様で構成することができる。すなわち、ローターの回転軸がポンプジェットの制御軸に対してオフセットすることができる。この場合、ローターの回転軸とポンプジェットの制御軸とが並行であることが更に好ましい。代替的に又は追加的に、ローターの回転軸とポンプジェットの制御軸とが互いに向かって傾いているのが有利である。この場合、更に特にローターの回転軸とポンプジェットの制御軸とが一点で交差していることが有利である。

更に、本発明の好ましい及び／又は望ましい実施例は、請求項及びその組み合わせから、及びこの出願書類全体から明らかである。

この発明は、図面を参照しつつ、実施例に基づいて下記により詳しく説明される。図面は単なる例を示しているに過ぎない。

ポンプジェットを有する船推進システムの第１の実施例の概略断面図である。 第１の実施例におけるポンプジェットを有する船推進システムの概略斜視図である。 第１の実施例におけるポンプジェットを有する船推進システムを下から見た概略図であり、すなわち、船尾に取り付けられたポンプジェットを船尾に視線を向けて見た概略図である。 第１の実施例におけるポンプジェットを有する船推進システムを内側から外側に向かって見た概略図であり、すなわち、船尾に取り付けられたポンプジェットを船尾から視線が遠ざかるように見た概略図である。 ポンプジェットを有する船推進システムの第２の実施例の概略断面図である。 ポンプジェットを有する船推進システムの第３の実施例の概略断面図である。

本発明は、以下に記述され及び図示された実施例及び例に基づいて純粋に典型的な態様において説明される。すなわち、本発明は、これらの実施例及び例、又はこれらの実施例及び例のうちに示された特徴の組み合わせに限定されない。方法及び装置に関係する構成要素は、装置及び／又は方法の記述から類推的にそれぞれ示される。

限定的な例示の実施例に関連して特定され及び／又は開示された個々の構成要素は、本明細書内で特に議論されていなくとも、この例示の実施例又はこの例示の実施例の他の構成要素との組み合せに限定されないが、技術的に実現可能な見通しの範囲内で他の異なる要素と組み合せられ得る。

個々の図及び説明における同一の参照番号は、同一の又は同様の又は均等の又は同一作用の要素を表わしている。図における説明に基づいて、参照番号を与えられていないこれらの構成要素も、そのような構成要素がここに記載されているかどうかとは無関係に明らかである。更に、本願明細書に含まれる構成要素のうちの、図中に示されず又は説明されていないものは、当業者によって容易に理解される。

図１は、 縦方向の断面においてポンプジェットＰを備えた船推進システムＳの概略構成を示す。ポンプジェットＰは、ステーター１とローター２を備えた推進エンジンと してフローハウジングすなわちポンプハウジングＧに統合されたソレノイドモーターＭを含む。ローター２がインペラ外部リングＩを構成し、ステーター１がポ ンプハウジングＧの拡散内部リングＤに一体化されている。ポンプハウジングＧは、ディフューザーハウジング３を含んでおり、すなわち全体的にそうなるよう に設計されている。追加制御モーター４、スパーギアＲを備えた制御伝動部５、例えば、また、応答伝動部６及びばね板７もポンプジェットＰに属する。

図２は、第１の実施例におけるポンプジェットＰを有する船推進システムＳの斜視図である。図３は、第１の実施例におけるポンプジェットＰを有する船推進システムを下から見た図であり、船尾に設けられたポンプジェットＰを有する船推進システムＳを船尾に視線を向けて見た図である。図４は、第１の実施例におけるポンプジェットＰを有する船推進システムＳを内側から外側に向かって見た図であり、すなわち、船尾に設けられたポンプジェットＰを有する船推進システムＳを船尾から視線が遠ざかるように見た図である。

特に、我々は、そのポンプジェットＰが３６０度回転可能な、全方向に可動な船推進システムＳを説明する。ポンプハウジングＧに一体化されたソレノイド モーターＭを経由してポンプジェットＰの推進が生じるという事実に加えて、高温超電導又はＨＴＳＬモーター（別個には図示されていない）が、また、推進の ために備えられ得る。この場合、ローター／ステーター２は、等しくインペラＩの構成要素であり、ステーター１は、拡散内部リングＤの一体的な要素である。 したがって、駆動モーター、クラッチ及び関節シャフトを用いる従来タイプのパワートランスミッションは除かれている。それゆえに、非常にコンパクトな推進 ユニットが得られ、浮動装置の近傍に取り付けられ得る。

ソレノイドモーターＭ又はＨＴＳＬモーターを備えたポンプジェットＰの推進力があるので、ギア、シャフト又はローラーベアリングのような伝動部品が不要である。その結果として、これは、ポンプジェットＰが超低ノイズ且つ低振動、高効率のモーターとして分類され得ることを意味する。更に、潤滑及び回転部の冷却のためのオイルリザーバーは必要とされず、ポンプジェットＰをオイル不要且つ保守容易なユニットとする。

特別の利点は以下のとおりである。
コンパクトな構成
高効率
超低ノイズ
低振動
オイル不要
保守容易

制御モーター部４によって、ディフューザーハウジング３を含む、すなわち、１つのそのようなハウジングとして全体的に構成されたポンプハウジングＧは、ベアリング８内を、バネ板７に対して逆に、制御軸Ａの周囲を好ましくは３６０度、回転し得る。それによって、ノズル９が所望の方向に制御される。ノズル９のノズル９ａ、９ｂ及び９ｃ（図２、３及び４を参照）のうちのノズル９ｂのみが図１の断面図に示されている。

水は、ローター２によって、吸い込み口１０を通じてディフューザーハウジング３の内部チャンバ１１に引き込まれる。ディフューザーハウジング３の内部チャンバ１１へこのように流れ込むウォータージェットは、ディフューザーハウジング３の内部チャンバ１１の形状に起因して進路変更される。それによって、ウォータージェットは、制御モーター４によって調整された回転位置に従って、ポンプハウジングＧからノズル９を通じて所望の方向に現れる。ウォータージェットのそりは、ディフューザーハウジング３の内部チャンバ１１内の形状に起因して生じ、吸い込み口１０を通じてディフューザーハウジング３の内部チャンバ１１へ生じる。これは、ディフューザーハウジング３又はポンプハウジングＧが、それゆえに、また、同時に偏向ハウジングであることを意味する。図１に示される第１の実施例における形状は、ポンプハウジングＧの拡散内部リングＤ内のステーター１と、インペラ外部リングＩのようなローター２とを備える推進モーターのまわりの膨らみのようなものである。この特別な形状を有するディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の内部チャンバ１１は、それゆえに、デフレクタ装置１２を表わす。

図４に示されるように、ノズル９への経路に沿って吸い込み口１０を通じて引き込まれた水の流れに更に効果を与えるために、ガイドベーン１３がデフレクタ装置１２の構成要素として設けられている。デフレクタ装置１２の追加的な構成に依存して、いくつかの及び／又は別に配置され構成されたガイドベーンが設けられ得る。それらのガイドベーンの目的は、ガイドベーン１３の目的と同様に、速く回転しているローター２によって渦巻いてディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の内部チャンバ１１へ導かれる水の流れをデフレクタ装置１２を介して「緩やか」にして導くことである。これは、ポンプジェットＰの最適なスラスト効果を得るために、単位時間当たりの等量の又は一般に望まれる量の水が最小の内部渦と共に個々のノズル９ａ、９ｂ及び９ｃを通じて現れるようにするためである。

図１に類似する断面図である図５は、ポンプジェットＰを有する船推進システムＳの第２の実施例を示している。全ての要素を繰り返し参照するのを避けるために、それらの配置と効果は、図１−４に示されたとおりの第１の実施例の記述を参照する。

第１の実施例と比較すると、第２の実施例では、回転軸Ｂを備えたローター２が、ポンプジェットＰの制御軸Ａに対してオフセットされて備えられている。しかしながら、ポンプジェットＰの制御軸Ａとローター２の回転軸Ｂとは互いに平行である。

更に、この図５による第２の実施例においては、デフレクタ装置１２は、それらがディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の内部チャンバ１１の形状によってすなわちポンプハウジングＧによって形成されるならば、図１に示される第１の実施例との比較においてローター２の周りに均一ではない。デフレクタ装置１２は、比較的小さい断面の領域１２ａと比較的大きい断面の１２ｂとを有する。しかしながら、図１に示される第１の実施例における全体の領域１２ｃにおける断面プロファイルは一定である。図５に示される第２の実施例における領域１２ｂによれば、ノズル９に向かってサイズが増加している断面は、領域１２ａの断面に比較して、例えば拡散効果又は拡散装置効果を有する。

特に、ポンプジェットＰの制御軸Ａと、インペラＩすなわちローター２の回転軸Ｂとをオフセット配置することで、比較的小さい断面領域１２ａと比較的大きい断面領域１２ｂを有する構成のデフレクタ装置１２とすることができる。しかしながら、軸のオフセットと、ポンプハウジングＧのディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の内部チャンバ１１内のデフレクタ装置１２の不均一な構成という２つの側面を結びつけることは全く必要でない。

図６は、ポンプジェットＰを有する船推進システムＳの第３の実施例を、図１及び図５と同じような概略図により示す図である。全ての要素を繰り返し参照するのを避けるために、それらの配置と効果は、図１−４に示されたとおりの第１の実施例の記述を参照する。

第１の実施例と比較すると、第３の実施例では、ローター２は、ポンプジェットＰの制御軸Ａに対して傾いた回転軸Ｂを有する。しかしながら、ポンプジェットＰの制御軸Ａとローター２の回転軸Ｂとが点Ｚで交差している。

更に、図６による第３の実施例においては、図５による第２の実施例と同様に、デフレクタ装置１２は、それらがディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の内部チャンバ１１の形状によってすなわちポンプハウジングＧによって形成されるならば、図１に示される第１の実施例との比較においてローターの周りにもはや均一ではない。これは、上記のローターの傾いた位置に起因するものである。図５に示される第２の実施例に戻ると、デフレクタ装置１２は、比較的小さい断面領域１２ａと比較的大きい断面領域１２ｂを有する。しかしながら、上記に既に説明されたように、図１に示される第１の実施例における全体の領域１２ｃにおける断面プロファイルは一定である。図６に示される第２の実施例における領域１２ｂによれば、ノズル９に向かってサイズが増加している断面は、領域１２ａの断面と比較して、例えば拡散効果又は拡散装置効果を有する。

特に、インペラＩのすなわちローター２の回転軸ＢをポンプジェットＰの制御軸Ａに対して傾けて配置することで、比較的小さい断面領域１２ａと比較的大きい断面領域１２ｂを有する構成のデフレクタ装置１２とすることができる。しかし、図６に示される第３の実施例による形状においては、領域１２ａと１２ｂは一定の断面を有さない。また、図５に示される第２の実施例の場合のように、ディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の膨らみ形状化又はリング形状化された内部チャンバ１１のすなわちポンプハウジングＧの境界部分においても領域１２ａと１２ｂは一定の断面を有さない。

更に、図６に示される第３の実施例においては、軸同士を互いに向けて傾かせる、すなわち、ディフューザーハウジングすなわち偏向ハウジング３の、すなわち、ポンプハウジングＰの内部チャンバ１１内のデフレクタ装置１２の不均一な構成を用いる必要は全く無い。

インペラＩすなわちローター２の回転軸ＢとポンプジェットＰの制御軸Ａとが整列しない、別な言い方をすれば、互いに一致しないという事実は、また、ポンプハウジングＧと推進エンジンを含み当該推進エンジンはポンプハウジングＧに統合されたソレノイドモーターＭ又は高温超電導モーターであるポンプジェットＰを有する船推進システムＳの構成とは関係なく、独自の且つそれゆえ、特許保護を受ける価値のあるそれ自体が独立した発明として捉え得る。本願明細書中のインペラＩすなわちローター２の回転軸Ｂの及びポンプジェットＰの制御軸Ａの非整列配置は、図５及び図６による実施例を包括する一般的に適用できる構成である。図５及び図６においては、第２の実施例ではローター２はポンプジェットＰの制御軸Ａに対してオフセットされた回転軸Ｂを備え、及び／又は、第３の実施例ではローター２はポンプジェットＰの制御軸Ａに対して傾斜した回転軸Ｂを有し、ここでは特に、しかし必要ではないが、ポンプジェットＰの制御軸Ａとローター２の回転軸Ｂとが一点Ｚで交差している。

本発明の特徴がそれ自体によってとらえられる場合、すなわち、インペラＩのすなわちローター２の回転軸ＢとポンプジェットＰの制御軸Ａが整列していない場合には、それから特に推進モーターとしての電気モーターＥ、特に非同期モーター、同期モーター又は永久ソレノイドモーターのようなモーターが、ポンプハウジングＧ上に配置され又はその中に部分的に統合されて備えられ得る。そのような電気モーターＥの１つが、第２及び第３の実施例の説明に関連して、図５及び図６に点線によって示される。もし、そのような電気モーターＥの１つが設けられた場合、それは、それ自体で独立した推進モーターとして図１に示されるように第１の実施例において備えられたソレノイドモーターＭ又はＨＴＳＬモーターに取って代わるだろう。そしてそれだけでなく、第２及び第３の実施例においてはそれぞれ、電気モーターＥはそれ自体で独立した推進モーターとして追加的に設けられ得る。上記したように、軸が整列していない状況、言い換えればインペラＩすなわちローター２の回転軸ＢとポンプジェットＰの制御軸Ａとが独立していると見られる状況のとき、ポンプハウジングＧに統合されたソレノイドモーターＭ又はＨＴＳＬモーターを有する構成を、ポンプハウジングＧ上に配置された又はポンプハウジングＧに部分的に統合された電気モーターＥを有する構成とする、推進モーターの変形例が代替的な構成として示されている。電気モーターＥをポンプハウジングＧ上に配置された又は部分的にその中に統合された推進システムとして用いた場合、もちろん、ギア、ローラーベアリング及び／又はシャフトのような力伝動部が、そのような推進モーターとポンプジェットＰのインペラとの間の回転接続を確実にするために必要とされる。しかし、これは、当業者の標準的な技術に属する事実であり、この点に関しては本発明の構成要素ではなく、また、ローター２の回転軸ＢとポンプジェットＰの制御軸Ａが整列していないという本発明の特徴でもない。

本発明は、詳細な説明及び図面において実施例に基づいた典型的な態様において単に開示されたものであり、これに制限されず、当業者が本明細書から抽出できる全ての変形、改造、置換及び組み合わせを含み、特に、特許請求の範囲、及び詳細な説明の導入部及び実施例の詳細な説明における全体的な開示の範囲内に含み、それらは当業者の従来技術を伴う技術的知識と結び付けられ得る。特に、本発明の全ての特定の詳細及び潜在的な実施例、及びそれらの構成例は組み合わせることができる。

Claims (22)

1. 吸い込み口、少なくとも１つの出力ノズル、及び前記吸い込み口と前記少なくとも１つの出力ノズルとの間に配置された拡散内部リング（Ｄ）を有するポンプハウジング（Ｇ）と、前記ポンプハウジングに統合されたドライブモーターと、を含むポンプジェット（Ｐ）を有する船推進システム（Ｓ）であって、
   前記ドライブモーターは、ローター（２）とステーター（１）とを含み、前記ローターは前記吸い込み口を通して流体を吸い込むために、前記ポンプハウジング内に回転自在に取り付けられ、前記ステーターだけによって支持され、
   前記ステーターは、前記ポンプハウジング内の前記拡散内部リングに固定され、前記ローターと協働して電気モーターを形成することを特徴とする船推進システム（Ｓ）。
2. 前記ポンプジェット（Ｐ）は３６０度全方向に可動であることを特徴とする請求項１に記載の船推進システム（Ｓ）。
3. 前記ローターは前記ポンプジェット（Ｐ）のインペラ（Ｉ）の構成要素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の船推進システム（Ｓ）。
4. 前記ステーターは前記ポンプジェット（Ｐ）の前記拡散内部リング（Ｄ）の構成要素であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
5. 前記流体はポンプ搬送される媒体として用いられ、若しくは潤滑油及び／又は冷却液体として用いられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
6. 前記船推進システム（Ｓ）の前記ポンプジェット（Ｐ）は、ギア、ローラーベアリング及び／又はシャフトのような力伝動部を含まないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
7. 前記ローター（２）は、前記ポンプジェット（Ｐ）の制御軸（Ａ）と整列していない回転軸（Ｂ）を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
8. 前記ローター（２）の前記回転軸（Ｂ）は、前記ポンプジェット（Ｐ）の制御軸（Ａ）に対してオフセットされていることを特徴とする請求項７に記載の船推進システム（Ｓ）。
9. 前記ローター（２）の前記回転軸（Ｂ）と前記ポンプジェット（Ｐ）の制御軸（Ａ）とが平行になっていることを特徴とする請求項８に記載の船推進システム（Ｓ）。
10. 前記ローター（２）の前記回転軸（Ｂ）と前記ポンプジェット（Ｐ）の制御軸（Ａ）とが互いに向かって傾いていることを特徴とする請求項７又は８に記載の船推進システム（Ｓ）。
11. 前記ローター（２）の前記回転軸（Ｂ）と前記ポンプジェット（Ｐ）の制御軸（Ａ）とが一点で交差していることを特徴とする請求項１０に記載の船推進システム（Ｓ）。
12. デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）が設けられ、ディフューザーハウジング（３）の内部チャンバ（１１）内に配置され及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
13. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、渦のないウォータージェットを前記ディフューザーハウジング（３）の前記内部チャンバ（１１）へ放出するために配置され及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の船推進システム（Ｓ）。
14. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、水が前記ポンプジェット（Ｐ）のノズル（９）から内部渦をほとんど伴わず又は全く伴わずに現れるようにウォータージェットを導くために配置され及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の船推進システム（Ｓ）。
15. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、単位時間当たりの定められた量の水が個々のノズル（９ａ、９ｂ、９ｃ）を通じて現れるようにウォータージェットを導くために配置され及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の船推進システム（Ｓ）。
16. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、単位時間当たりの定められた量の水が内部渦を伴わずに現れるようにウォータージェットを導くために配置され及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の船推進システム（Ｓ）。
17. 前記単位時間当たりの定められた量の水は単位時間当たりの等しい量の水であることを特徴とする請求項１５又は１６記載の船推進システム（Ｓ）。
18. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、前記ディフューザーハウジング（３）の前記内部チャンバ（１１）の形状を少なくとも含むことを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
19. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、前記ディフューザーハウジング（３）の前記内部チャンバ（１１）の一定の断面プロファイルの領域（１２ｃ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の船推進システム（Ｓ）。
20. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、前記ディフューザーハウジング（３）の前記内部チャンバ（１１）の縮小された断面プロファイルの領域（１２ａ）を含むことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の船推進システム（Ｓ）。
21. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、前記ディフューザーハウジング（３）の前記内部チャンバ（１１）の拡大された断面プロファイルの領域（１２ａ）を含むことを特徴とする請求項１４乃至２０のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。
22. 前記デフレクタ装置（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３）は、前記ディフューザーハウジング（３）の前記内部チャンバ（１１）内に少なくとも１つのガイドベーン（１３）を含むことを特徴とする請求項１２乃至２１のいずれか１つに記載の船推進システム（Ｓ）。

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