JPH01262289A - Water-jet propulsion machinery - Google Patents

Water-jet propulsion machinery

Info

Publication number
JPH01262289A
JPH01262289A JP8810988A JP8810988A JPH01262289A JP H01262289 A JPH01262289 A JP H01262289A JP 8810988 A JP8810988 A JP 8810988A JP 8810988 A JP8810988 A JP 8810988A JP H01262289 A JPH01262289 A JP H01262289A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
pump impeller
speed
water jet
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8810988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Matsumoto
松本 貴与志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8810988A priority Critical patent/JPH01262289A/en
Publication of JPH01262289A publication Critical patent/JPH01262289A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enable quick starting by spraying a partial water jet pressurized by a pump impeller to the inside of a water duct of a front flow part of the pump impeller at the time of low headway by a water nozzle, and avoiding any cavitation at the pump suction side. CONSTITUTION:A pump impeller 5 is set up in a water duct 4 interconnecting an intake 2 installed in a bottom part of a boat to a stern injection nozzle 9, and water taken in from the intake is pressurized by the pump impeller 5, spraying it out of the injection nozzle 9, and thus a thrust is secured. A partial water jet pressurized by the pump impeller 5 is put back by a water jet pipe 10, and when headway by a headway detector 11 is low, a valve 12 is opened, whereby it is sprayed to the inside of the water duct 4 of a front flow part of the pump impeller 5 from a water nozzle 13. With this constitution, occurrence of any cavitation at a time when the pump impeller 5 shifts from its low speed to the high-powered operation is avoided, thus quick starting can be made possible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は高速船艇用の推進機として使用されるウォータ
ジェット推進機に係り、特に低速航行時における推力特
性が優れ、かつ信頼性の高いウォータジェット推進機に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a water jet propulsion machine used as a propulsion machine for high-speed boats, which has excellent thrust characteristics particularly during low-speed navigation, and relates to a highly reliable water jet propulsion machine.

(従来の技術) ウォータジェット推進機は一般に第7図に示すように船
艇1の底部に設けた取水口2から取入れた水をポンプケ
ーシング3内に案内する導水ダクト4と、上記ポンプケ
ーシング3内部に配設されたポンプ羽根車5と、ポンプ
ケーシング3の2次側に接続されたデイフユーザ6とを
有する。またポンプ羽根車5を高速回転させる駆動機7
が装備される。
(Prior Art) As shown in FIG. 7, a water jet propulsion device generally includes a water guide duct 4 that guides water taken in from a water intake 2 provided at the bottom of a watercraft 1 into a pump casing 3, and the pump casing 3. It has a pump impeller 5 disposed inside and a differential user 6 connected to the secondary side of the pump casing 3. Also, a drive machine 7 that rotates the pump impeller 5 at high speed
will be equipped.

取水口2から導入された水8は導水ダクト4を通りポン
プケーシング3に案内される。案内された水8は駆動機
7によって回転されるポンプ羽根車5によって加圧され
、加圧水は船尾に設けた噴射ノズル9から高速度で噴射
される。この水噴射の反作用によって船艇1は推力を得
る。
Water 8 introduced from the water intake 2 passes through the water guide duct 4 and is guided to the pump casing 3. The guided water 8 is pressurized by a pump impeller 5 rotated by a drive machine 7, and the pressurized water is injected at high speed from an injection nozzle 9 provided at the stern. The watercraft 1 gains thrust from the reaction of this water jet.

船速の増加によって取水口2に導入される水の圧力は増
加する。すなわち、ウォータジェット推進機を搭載した
船艇は、船速の増加に応じて発生する水の圧力の一部を
ポンプ羽根車5の吸込部のイ1効吸込高さ(NPSH)
として利用することができるため、一般のプロペラ推進
機を装備した船艇と比較して、高速航行時における推進
効率が高く、また耐キヤビテーシヨン性能に優れている
As the ship speed increases, the pressure of water introduced into the water intake 2 increases. In other words, a boat equipped with a water jet propulsion device uses a portion of the water pressure generated as the boat speed increases to the effective suction height (NPSH) of the suction part of the pump impeller 5.
Compared to ships equipped with general propeller propulsion equipment, the system has higher propulsion efficiency during high-speed navigation and excellent cavitation resistance.

従ってウォータジェット推進機は特に高速用船艇の推進
様として最適である。
Therefore, waterjet propulsion machines are especially suitable for propulsion of high-speed chartered vessels.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の推進機を浮上式の高速艇に装備し
た場合にはポンプ吸込部の右効吸込高さ(NPSH)が
不足する場合がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when the above-mentioned propulsion device is installed in a floating high-speed boat, the right-handed suction height (NPSH) of the pump suction section may be insufficient.

ここで浮上式の高速艇は高速航行時における船体の抵抗
を軽減するために高速時に船体を浮上させるため、浮上
時に吸込水面からウォータジェット推進機の据付中心ま
でのポンプ吸込部の高さhSが増大する。しかし取水口
から高速で流入する取水の圧力がNPSHとして付加さ
れるためキャビテーションの発生は少ない。
In floating type high-speed boats, the hull is floated at high speed to reduce the resistance of the hull during high-speed cruising, so the height hS of the pump suction part from the suction water surface to the installation center of the water jet propulsion machine increases when floating. do. However, cavitation is less likely to occur because the pressure of intake water flowing in at high speed from the water intake is added as NPSH.

一方船速が低いとき、または停止している状態から一気
に高出力運転へ移行しようとすると、末だポンプ吸込部
に作用する水の静圧が低く、NPSHが小さいため、キ
ャビテーションが発生し易く、所定の推力が得られない
上に、ポンプ羽根車を損傷する場合がある。
On the other hand, when the ship's speed is low or when attempting to shift from a stopped state to high-output operation all at once, cavitation is likely to occur because the static pressure of water acting on the pump suction part is low and the NPSH is small. In addition to not being able to obtain the desired thrust, the pump impeller may be damaged.

ここでウォータジェット推進機に使用されているポンプ
羽根車の特性は一般に第6図に示す通りである。すなわ
ちポンプのNPSHが必要有効吸込ヘッド(N P S
 H>に達するとキャビチーeq ジョンが発生し、吐出圧力に相当するポンプ揚程Hが急
激に低下し、さらに低いNPSHでは、もはやポンプと
して機能せず推進機の推力はゼロ付近まで低下する。
The characteristics of the pump impeller used in the water jet propulsion machine are generally as shown in FIG. In other words, the effective suction head (NPSH) of the pump is
When reaching H>, a cavity occurs, and the pump head H, which corresponds to the discharge pressure, decreases rapidly.At an even lower NPSH, the pump no longer functions as a pump, and the thrust of the propulsion machine decreases to near zero.

このような事態を回避するため、低速航行時から高出力
運転に移行する場合は、キャビテーション限界を越えな
いように駆動17の回転数nが制限されている。第3図
は小型の高速船艇用に使用されるウォータジェット推進
機の推力性能曲線の一例を示すグラフである。第3図よ
り明らかなように船艇が低速で航行している場合、また
は停止している場合には、キャビテーション限界によっ
て高出力運転が制限される。
In order to avoid such a situation, when transitioning from low speed cruising to high output operation, the rotation speed n of the drive 17 is limited so as not to exceed the cavitation limit. FIG. 3 is a graph showing an example of a thrust performance curve of a water jet propulsion machine used for a small high-speed watercraft. As is clear from FIG. 3, when the watercraft is traveling at low speed or stopped, high-power operation is restricted by the cavitation limit.

すなわち船艇が停止から発進に移る場合、起動当初はキ
ャビテーション限界に対応する回転数n2以下でポンプ
羽根車が運転される。しかじ回転数がn2以下ではハン
プ抵抗値を越えることが困難であるため、次に船速v8
の増加に対応して、キャビテーション限界を越えないよ
うに注意しながら、ポンプ羽根車の回転数をn からn
。へと徐々に上昇させている。そのためハンプ抵抗を越
えるまでの船艇の加速性能が低い欠点がある。
That is, when the watercraft moves from a stop to a start, the pump impeller is operated at a rotation speed n2 or less corresponding to the cavitation limit at the beginning of startup. Since it is difficult to exceed the hump resistance value when the number of rotations is less than n2, next the ship speed v8
In response to the increase in , the pump impeller rotation speed is increased from n to n, taking care not to exceed the cavitation limit.
. is gradually increasing to. Therefore, there is a drawback that the acceleration performance of the boat until it overcomes the hump resistance is low.

一方、発進時から最高回転数でポンプ羽根車を回転せし
め強大な推力を得ることができる推進機の設計製作も可
能である。例えば設計航速が非常に大きいウォータジェ
ット推進機では低速大型ポンプ羽根車を使用したり、吸
込圧力を付加するインデューサを設け、このインデュー
サの回転数を主ポンプ羽根車の回転数より低く設定した
2速度型インデューサ付ぎポンプ羽根車等を使用したり
することによってキャビテーション特性を改善し、低速
時におけるポンプ吸込性能を改善する方策も採用されて
いる。
On the other hand, it is also possible to design and manufacture a propulsion machine that can rotate the pump impeller at the maximum rotation speed from the time of takeoff and obtain a powerful thrust. For example, a water jet propulsion machine with a very high design speed uses a large, low-speed pump impeller, or an inducer is installed to add suction pressure, and the rotation speed of this inducer is set lower than the rotation speed of the main pump impeller. Measures have also been taken to improve cavitation characteristics, such as by using a pump impeller with a two-speed inducer, and to improve pump suction performance at low speeds.

しかし、低速大型ポンプ羽根車は重量が過大であり、小
型高速艇には不向きである。一方、2速度型インデュー
サ付きポンプ羽根車は、機構および構造が複雑であるた
め、保守管理に難点が多い等の欠点がある。
However, low-speed large pump impellers are too heavy and are not suitable for small high-speed boats. On the other hand, the two-speed inducer-equipped pump impeller has a complicated mechanism and structure, and therefore has many drawbacks such as difficulty in maintenance management.

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、小型化および軽量化が要請されるウォータジェッ
ト推進機において、特に簡単な構成でポンプ吸込性能を
向上させることが可能であり、低速航行時の推力特性が
浸れ、かつ信頼性の高いウォータジェット推進機を提供
することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in a water jet propulsion machine that is required to be smaller and lighter, it is possible to improve the pump suction performance with a particularly simple configuration. The purpose of the present invention is to provide a water jet propulsion machine that has excellent thrust characteristics during low-speed navigation and is highly reliable.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明は船艇の底部に設けた取
水口と船尾に設けた噴射ノズルとを連通した導水ダクト
内に高速回転するポンプ羽根車を配設し、取水口から導
入した水をポンプ羽根車によって加圧し、噴射ノズルか
ら噴射して推力を得るウォータジェット推進機において
、船艇の航行速度に応じて水噴rA量を制御可能な水ノ
ズルを、ポンプ羽根車の前流部の導水ダクト内に設けた
ことを特徴とする。またポンプ羽根車の後流部と前流部
とを連絡し、後流部の吐出加圧水を返送水として前流部
に返送する水噴流管を設け、上記前流部に連絡する水I
II流管の先端に水ノズルを接続して構成される。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention arranges a pump impeller that rotates at high speed in a water guiding duct that communicates between a water intake provided at the bottom of a boat and an injection nozzle provided at the stern. A water nozzle that can control the amount of water jetted according to the cruising speed of a watercraft in a waterjet propulsion machine that generates thrust by pressurizing water introduced from a water intake using a pump impeller and spraying it from an injection nozzle. is provided in the water guide duct in the upstream part of the pump impeller. In addition, a water jet pipe is provided which connects the downstream part and the upstream part of the pump impeller, and returns the pressurized water discharged from the downstream part to the upstream part as return water, and the water I that communicates with the upstream part is provided.
It consists of a water nozzle connected to the tip of the II flow tube.

(作用) 船艇の発進時または低速航行時において、取水口から導
入された水はポンプ羽根車によって加圧され、加圧水は
噴射ノズルから噴射される。この吐出加圧水の一部は水
噴流管を通りポンプ羽根車の後流部から前流部に返送水
として供給される。
(Function) When a watercraft starts or sails at low speed, water introduced from the water intake is pressurized by the pump impeller, and the pressurized water is injected from the injection nozzle. A portion of this discharged pressurized water passes through the water jet pipe and is supplied from the downstream section of the pump impeller to the upstream section as return water.

ポンプ羽根車の前流部の導水ダクト内に高速ジェット状
に噴射された返送水は、導水ダクト内に導入されていた
水と運動量を交換し、導水ダクト内の静圧を上昇せしめ
る。そしてポンプ吸込側のNPSHが増大することによ
って、ウォータジェット推進機のキャビテーションを回
避することが可能な運転領域が拡大する。
The return water injected in the form of a high-speed jet into the water guide duct upstream of the pump impeller exchanges momentum with the water introduced into the water guide duct, increasing the static pressure inside the water guide duct. By increasing the NPSH on the pump suction side, the operating range in which cavitation of the water jet propulsion device can be avoided is expanded.

すなわち、返送水によるNPSHの増大により、低速航
行時においても高出力運転に移行することが可能となり
、船艇の低速域から中高速域に至る加速性能が大幅に向
上する。また水噴流管を配設するという簡単な構成によ
りポンプ吸込側のNPSHを容易に増大させることが可
能であり、また故障が少く信頼性が高いウォータジェッ
ト推進法を提供することができる。
That is, the increase in NPSH caused by the returned water makes it possible to shift to high-output operation even during low-speed navigation, and the acceleration performance of the boat from the low-speed range to the medium-high speed range is greatly improved. Furthermore, the simple configuration of arranging a water jet pipe makes it possible to easily increase the NPSH on the pump suction side, and it is also possible to provide a highly reliable water jet propulsion method with fewer failures.

(実施例) 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第1図は本発明に係るウォータジェット推進機の
一実施例を示す断面図である。
(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a water jet propulsion device according to the present invention.

なお第7図に示す従来例と同一要素には同一符号を付し
て、その詳細説明は省略する。
Note that the same elements as those in the conventional example shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

本実施例に係るウォータジェット推進機は、船艇1の底
部1aに設けた取水口2と船尾に設けた噴射ノズル9と
を連通した導水ダクト4内に高速回転するポンプ羽根車
5を配設し、取水口から導入した水をポンプ羽根車5に
よって加圧し、噴射ノズル9から噴射して推力を得るウ
ォータジェット推進機において、船艇の航行速度に応じ
て水噴射量を制御可能な水ノズル13を、ポンプ羽根車
5の前流部の導水ダクト4内に設けて構成される。
The water jet propulsion device according to this embodiment includes a pump impeller 5 that rotates at high speed in a water guide duct 4 that communicates between a water intake 2 provided at the bottom 1a of a watercraft 1 and an injection nozzle 9 provided at the stern. In a water jet propulsion machine that obtains thrust by pressurizing water introduced from a water intake by a pump impeller 5 and injecting it from an injection nozzle 9, a water nozzle that can control the amount of water injection according to the cruising speed of a boat. 13 is provided in the water guide duct 4 at the upstream side of the pump impeller 5.

さらに水ノズル13に水を供給する設備として、ポンプ
羽根車5の後流部りと前流部Uとをバイパスして連絡し
、後流部りの吐出加圧水を返送水として前流部Uに返送
する水噴流管10を設ける。
Furthermore, as equipment for supplying water to the water nozzle 13, the downstream part of the pump impeller 5 and the upstream part U are bypassed and connected, and the pressurized water discharged from the downstream part is returned to the upstream part U. A return water jet pipe 10 is provided.

この水噴流管10は船速検出器11によって検出される
船速に応じて作動する水母調整弁12を備え、上記水量
調整弁12は、船速が遅いときに水噴流管10を開放し
、船速が速いときに水噴流管10を閉止するように構成
される。
This water jet pipe 10 is equipped with a water carrier adjustment valve 12 that operates according to the ship speed detected by a ship speed detector 11, and the water volume adjustment valve 12 opens the water jet pipe 10 when the ship speed is slow. The water jet pipe 10 is configured to be closed when the boat speed is high.

また水噴流管10はポンプ羽根車5の前流部U下流に開
口している水ノズル13に接続される。
Further, the water jet pipe 10 is connected to a water nozzle 13 that is open downstream of the upstream portion U of the pump impeller 5.

この水ノズル13は支持部材14によって導水ダクト4
内に固定されている。
This water nozzle 13 is connected to the water guide duct 4 by a support member 14.
Fixed inside.

次に設計航速45 knots時のポンプ水M25ff
l/main 、噴射ノズルロ径d、=100m、水ノ
ズルロ径d。=30m、ポンプ羽根車5の軸心から吸込
液面りまでのポンプ据付高さhs=2.5mに設定した
ウォータジェット推進機について、具体的に作用効果を
説明する。
Next, pump water M25ff at design sailing speed 45 knots
l/main, injection nozzle diameter d, = 100 m, water nozzle diameter d. The effects of the water jet propulsion device will be specifically explained with respect to a water jet propulsion machine in which the pump installation height hs from the axis of the pump impeller 5 to the suction liquid level is set to 2.5 m.

船艇が設計航速で航行しているときは、第4図に示すよ
うに船速によって生じた水の動圧の一部が吸込圧力)−
1sの上昇として作用するため、ウォータジェット推進
機のポンプ羽根車5の動作点は、ポンプ性能曲線(Q−
H)と船体の抵抗曲線Bとの交点すとなる。動作点すに
おけるポンプ水ffiQは25TIl/1nである。
When a boat is sailing at its design speed, as shown in Figure 4, part of the water dynamic pressure generated by the boat speed is the suction pressure)
1s, the operating point of the pump impeller 5 of the waterjet propulsion machine is determined by the pump performance curve (Q-
H) and the hull resistance curve B. The pump water ffiQ at the operating point is 25TIl/1n.

一方、水噴流管10に介装した水は調整弁12を全閉し
た状態で、かつ船艇を停止している場合のポンプ羽根車
5の動作点は、同様に停止時の抵抗曲線Aとの交点aで
与えられ、このときのポンプ水mQは24 、374/
i+inとなる。
On the other hand, the operating point of the pump impeller 5 when the water inserted in the water jet pipe 10 is in a state where the regulating valve 12 is fully closed and the boat is stopped is similar to the resistance curve A when stopped. The pump water mQ at this time is given by the intersection a of 24, 374/
It becomes i+in.

次に水量調整弁12を全開すると、噴射ノズル9の有効
断面積は、導水ダクト4内に設けた水ノズル13のノズ
ル断面積だけ増加したことになり、ポンプ動作点は、抵
抗曲線Cとポンプ性能曲線(Q−)−1曲線)との交点
Cに移動し、このときのポンプ水量Qは26 ffl/
winとなる。
Next, when the water volume adjustment valve 12 is fully opened, the effective cross-sectional area of the injection nozzle 9 increases by the nozzle cross-sectional area of the water nozzle 13 provided in the water guide duct 4, and the pump operating point is determined by the resistance curve C and the pump The pump moves to the intersection C with the performance curve (Q-)-1 curve), and the pump water flow Q at this time is 26 ffl/
It will be a win.

このときの、噴射ノズル9の出口におけるる高速ジエン
[・の流速Vjと導水ダクト4内に配設した水ノズル1
3の出口における高速ジェットの流速V とは、はぼ等
しく下記(1)式で算出される。
At this time, the flow velocity Vj of high-speed diene [.
The flow velocity V of the high-speed jet at the exit of No. 3 is approximately equal and is calculated by the following equation (1).

一50.6m/sec         −・−=・(
1)噴射ノズル9および水ノズル13から噴射する水f
f1Q・およびQ。はノズル断面積比よりそれぞれQ 
・=23 、9 Td/ ll1i n 、Q n −
2−1yd /minとなる。
-50.6m/sec -・-=・(
1) Water f injected from the injection nozzle 9 and the water nozzle 13
f1Q・andQ. are respectively Q from the nozzle cross-sectional area ratio.
・=23 , 9 Td/ ll1i n , Q n −
2-1 yd/min.

ここで導水ダクト4内に設けた水ノズル13からの返送
水流による静水圧の上昇値をΔH34,取水ロ2取水ロ
ムされた水と水ノズル13からの返送水とが混合した棲
の水量をQ (= 26 Td/ll1in )、流速
をVとすると、△Hstは下記(2)式で与えられる。
Here, the increase value of the hydrostatic pressure due to the return water flow from the water nozzle 13 provided in the water guide duct 4 is ΔH34, and the amount of water mixed with the water taken from the water intake RO2 and the return water from the water nozzle 13 is Q. (= 26 Td/ll1in), and when the flow rate is V, ΔHst is given by the following equation (2).

Q     V ここで導水ダクト4内における水の流速Vを最大値とし
て8m/secと仮定し、(2)式に数値を代入すると
(3)式を得る。
Q V Here, assuming that the maximum flow velocity V of water in the water guiding duct 4 is 8 m/sec, and substituting the numerical value into equation (2), equation (3) is obtained.

ΔH5t=2 、 3 m         ・−−−
−−(3)すなわちポンプ吸込部のNPSHは2.3m
J!J加することが判明する。
ΔH5t=2, 3 m ・---
--(3) That is, the NPSH of the pump suction part is 2.3 m
J! It turns out that J adds.

ここでポンプ羽根車の回転数nを200 Orpmに設
定して、導水ダクト4内の水ノズル13から返送水を噴
射した場合と噴射しない場合について、それぞれのポン
プの吸込比速度S・、Soを求めると、下記(4)(5
)式となる。ここで発進時におけるポンプのN P S
 Hは7.5mとする。
Here, the rotation speed n of the pump impeller is set to 200 Orpm, and the suction specific speed S・, So of each pump is calculated for the case where the return water is injected from the water nozzle 13 in the water guide duct 4 and the case where it is not injected. When calculated, the following (4) (5)
). Here, the pump N P S at the time of starting
H is 7.5m.

min 伊 m。min Italy m.

11n−771 また推力Tは一般に下記(6)式で与えられる。11n-771 Further, the thrust force T is generally given by the following equation (6).

T=ρQ (V =−VS)      −−−−・・
(6)γ ここでρは水の密度であり、ρ= −= 102Qは水
量(Td/sec ) 、 Vjハ噴射ノズル9出口に
おける高速ジェットの流速(m/sec ) 、 V3
は船艇の船速くTrL/5eC)である。
T=ρQ (V=-VS) -----...
(6) γ Here, ρ is the density of water, ρ = −= 102Q is the amount of water (Td/sec), Vj is the flow velocity of the high-speed jet at the outlet of injection nozzle 9 (m/sec), V3
is the speed of the boat (TrL/5eC).

従って、水ノズル13より水を噴射した場合と噴射しな
い場合について、それぞれ船艇の発進時の推力T・およ
びT。を求めると、下記(708)式を得る。ここで発
進時はVS=O,またVj =4X102X24.32 ここで返送水を噴射しない場合のポンプ吸込比速度の限
界値を、噴射した場合のポンプ吸込比速度の限界値と同
じ値とするためには、ポンプ羽根車の回転数n。は下記
(9)式で与えられるように低減する必要がある。
Therefore, the thrust forces T and T at the time of starting the boat, respectively, when water is injected from the water nozzle 13 and when water is not injected. , the following equation (708) is obtained. When starting, VS = O, and Vj = 4X102X24.32 In order to set the limit value of the pump suction specific speed when the return water is not injected to the same value as the limit value of the pump suction specific speed when it is injected. is the rotation speed n of the pump impeller. needs to be reduced as given by equation (9) below.

・・・・・・(9) このとき推力T。は下記(10)式で与えられる。・・・・・・(9) At this time, thrust force T. is given by the following equation (10).

ここで推力Tは一般に、水IQの2乗、およびポンプ羽
根車の回転数の2乗に比例するから、=1700(/r
y)        ・・・・・・(10)すなわち、
キャビテーションの発生を防止する吸込性能を付与する
ためにポンプ羽根車の吸込比おいて、導水ダクト4内に
配設した水ノズル13からの水噴射によってポンプ吸込
口のNPSHを増大させることが可能となり、船艇の発
進時における推力を1000Kg(To)から−挙に2
060Kg(Tj)に増強することができる。そのため
発進時および低速航行時から高出力運転に移る際の船艇
の加速性能が大幅に向上する。
Here, the thrust T is generally proportional to the square of the water IQ and the square of the rotation speed of the pump impeller, so = 1700 (/r
y) ......(10) That is,
In order to provide suction performance that prevents the occurrence of cavitation, it is possible to increase the NPSH at the pump suction port by adjusting the suction ratio of the pump impeller and spraying water from the water nozzle 13 disposed in the water guide duct 4. , the thrust at the time of starting a boat from 1000Kg (To) - in total 2
It can be increased to 060Kg (Tj). This greatly improves the acceleration performance of the boat when starting and when transitioning from low-speed cruising to high-output operation.

上記の作用効果について第5図に示す推力特性曲線を参
照して説明する。本実施例によればポンプ羽根車5の前
流部Uに後流部りの吐出加圧水の一部が水噴流管10を
通って返送されるため、前流部U内のNPSHを増大さ
せることができる。
The above effects will be explained with reference to the thrust characteristic curve shown in FIG. According to this embodiment, a part of the pressurized water discharged from the downstream part of the pump impeller 5 is returned to the upstream part U through the water jet pipe 10, so that the NPSH in the upstream part U can be increased. I can do it.

そのため、キャビテーションを発生させることなく、ポ
ンプ羽根車5を運転できる領域が斜線部で示すように拡
大される。この運転領域においてポンプ羽根車5の回転
数を選択調整することにより、船艇の発進時の最大推力
を、従来のT、からT8まで増加させることができる。
Therefore, the region in which the pump impeller 5 can be operated without causing cavitation is expanded as shown by the hatched area. By selectively adjusting the rotational speed of the pump impeller 5 in this operating range, the maximum thrust when starting the watercraft can be increased from the conventional T to T8.

従って船艇の発進時および低速航行時の推力特性を大幅
に改善することができる。
Therefore, it is possible to significantly improve the thrust characteristics when the boat starts and when cruising at low speed.

一方、キャビテーションの発生が少ない高速航行時にお
いては、導水ダクト4内の水ノズル13から返送水を噴
射することは却って推力低下をもたらすため、船速V3
がある一定値以上に述した場合は、水噴流管10の流路
を閉止する機構を設ける等、自動的に返送水の水量を調
整する設備を設ける必要がある。
On the other hand, during high-speed sailing when cavitation is less likely to occur, injecting return water from the water nozzle 13 in the water guide duct 4 will actually reduce the thrust;
When the water flow rate exceeds a certain value, it is necessary to provide equipment to automatically adjust the amount of returned water, such as a mechanism for closing the flow path of the water jet pipe 10.

具体的には第1図で示すように船速検出器11によって
検出される船速V、に応じて0N−OFF制御したり、
または流路を面積を比例制御したすする水量調整弁12
を水噴流管10に配設して構成する。
Specifically, as shown in FIG. 1, ON-OFF control is performed according to the ship speed V detected by the ship speed detector 11,
Or the sipping water amount adjustment valve 12 that proportionally controls the area of the flow path.
is arranged in the water jet pipe 10.

上記水母調整弁12は船速■3が遅いとき、ずなわち発
進時または低速航行時には水噴流管10を開放し、ポン
プ吸込部のNPSHを増加させる一方、船速が速いとき
には水噴流管10を閉止して推力損失を防止する。
The water carrier regulating valve 12 opens the water jet pipe 10 when the ship speed 3 is slow, i.e. when starting or sailing at low speed, increasing the NPSH of the pump suction section, while when the ship speed is high, the water jet pipe 10 opens. to prevent thrust loss.

また本実施例において返送水の流量制m機構は水の噴流
管10などのわずかな部品で簡単に構成され、特に水母
調整弁12以外に可動部を持たないため、保守管理が容
易であり、また動作の信頼性が極めて高いという特徴を
備える。
In addition, in this embodiment, the return water flow control mechanism is easily constructed with only a few parts such as the water jet pipe 10, and has no moving parts other than the water mother regulating valve 12, so maintenance management is easy. It also has the feature of extremely high operational reliability.

次に本発明の他の実施例について第2図を参照して説明
する。本実施例に係るウォータジェット推進礪は、ポン
プ羽根車5の前流部Uに水を噴射する水ノズル13aの
先端部を、導水ダクト4の背面軸方向の内壁面に開口す
るように設けている。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the water jet propulsion basin according to this embodiment, the tip of the water nozzle 13a that injects water into the upstream portion U of the pump impeller 5 is provided so as to open on the inner wall surface of the back axial direction of the water guiding duct 4. There is.

そのため導水ダクト4内における水の流速分布が均一化
されるとともに、水の流路抵抗が低減され、より高いN
PSHを得ることができる。
Therefore, the flow velocity distribution of water in the water guide duct 4 is made uniform, the water flow path resistance is reduced, and the N
PSH can be obtained.

すなわち、取水口2に接続する導水ダクト4内の水の流
速分布を調べると、一般に、曲折している取水口2の最
下端部から管軸方向に沿う流路の行程長さは、反対側の
流路の行程長さより長くなるため、取水口2の下端部か
ら流入した水の流速は相対的に低下し、不均一な流速分
布を形成する。
That is, when examining the flow velocity distribution of water in the water guide duct 4 connected to the water intake 2, it is generally found that the stroke length of the flow path along the pipe axis direction from the lowest end of the bent water intake 2 is longer than that on the opposite side. Since the flow length is longer than the stroke length of the flow path, the flow velocity of water flowing in from the lower end of the water intake port 2 is relatively reduced, forming an uneven flow velocity distribution.

そのため、噴射ノズルから噴出する高速ジェット流の流
速分布も不均一になり、推進効率が低下するおそれがあ
る。
Therefore, the flow velocity distribution of the high-speed jet stream ejected from the injection nozzle also becomes non-uniform, and there is a possibility that the propulsion efficiency will decrease.

しかるに、本実施例のように流速が低下する導水ダクト
4内の背面部位に水ノズル13aを配設して、軸方向に
高速の噴流水を噴射することにより、流水を加速するこ
とができる。したがって、導水ダクト4内全体の流速分
布をより均一化することが可能となり、より安定した高
速ジェット噴流により高い推力を得ることができる。
However, as in this embodiment, the water nozzle 13a is disposed at the back surface of the water guiding duct 4 where the flow velocity decreases, and by jetting high-speed jet water in the axial direction, it is possible to accelerate the water flow. Therefore, it is possible to make the flow velocity distribution throughout the water guide duct 4 more uniform, and a higher thrust can be obtained by a more stable high-speed jet flow.

また第1図に示す実施例においては水ノズル13を導水
ダクト4の中心部に固定する支持部材14が設けられて
いたため、流路抵抗が増加するおそれがあったが、第2
図に示す本実施例によれば、支持部材を省略することが
可能であり、流路抵抗による圧力損失が少なく、より効
率が高い推進機の運転が可能となる。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, a support member 14 was provided for fixing the water nozzle 13 to the center of the water guiding duct 4, so there was a risk that flow path resistance would increase.
According to this embodiment shown in the figure, it is possible to omit the support member, and the pressure loss due to flow path resistance is reduced, making it possible to operate the propulsion device with higher efficiency.

また以上説明した実施例においては、ポンプ羽根!11
5の後流部りの吐出加圧水の一部を前流部Uに返送する
ことによって導水ダクト4内の吸込圧力を増大させる手
段としているが、別途に加圧水供給ポンプ系を併設して
、噴流水を別系統から供給しても同様な効果を得ること
ができる。
In addition, in the embodiment described above, the pump blade! 11
A part of the pressurized water discharged from the downstream part of 5 is returned to the upstream part U to increase the suction pressure in the water guiding duct 4. A similar effect can be obtained even if it is supplied from a separate system.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明の通り本発明に係るウォータジェット推進機に
よれば、船艇の発進時または低速航行時において、ポン
プ羽根車の前流部に水ノズルから噴流水が供給される。
As described above, according to the water jet propulsion device according to the present invention, jet water is supplied from the water nozzle to the upstream portion of the pump impeller when the watercraft starts or travels at low speed.

この前流部の導水ダクト内に高速ジェット状に噴射され
た水は、導水ダクト内に導入された水と運動量を交換し
、導水ダクト内の静圧を上昇せしめる。そのためポンプ
吸込側のNPSHが増大することによって、ウォータジ
ェット推進機のキセビテーションを回避することが可能
な運転領域が拡大する。
The water injected in the form of a high-speed jet into the water guide duct in the upstream portion exchanges momentum with the water introduced into the water guide duct, thereby increasing the static pressure within the water guide duct. Therefore, by increasing the NPSH on the pump suction side, the operating range in which it is possible to avoid xeviation of the water jet propulsion device is expanded.

すなわち、水ノズルからの噴射によるNFSHの増大に
より、低速航行時においても直ちに高出力運転に移行す
ることが可能となり、船艇の低速域から中高速域に至る
加速性能を大幅に向上させることができる。また水ノズ
ルを付加するという簡単な構成によりポンプ吸込側のN
PSHを増大させることが可能であり、また可動部が少
いため保守管理が容易であり、信頼性が高いウォータジ
ェット推進機を提供することができる。
In other words, by increasing NFSH through injection from the water nozzle, it is possible to immediately shift to high-output operation even when cruising at low speeds, and it is possible to significantly improve the acceleration performance of boats from low to medium-high speeds. can. In addition, the simple configuration of adding a water nozzle reduces the amount of N on the pump suction side.
It is possible to increase the PSH, and since there are few moving parts, maintenance management is easy, and a highly reliable water jet propulsion machine can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るウォータジェット推進機の一実施
例を示す断面図、第2図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第3図は従来の推進機の推力性能曲線を示すグラ
フ、第4図はポンプ性能曲線とポンプ動作点とを示すグ
ラフ、第5図は本発明による推進機の推力性能曲線を従
来例と比較して示すグラフ、第6図はポンプのNPSH
と揚程との関係を示すグラフ、第7図は従来のウォータ
ジェット推進機の構造例を示す断面図である。 1・・・船艇、1a・・・船艇底部、2・・・取水口、
3・・・ポンプケーシング、4・・・導水ダクト、5・
・・ポンプ羽根車、6・・・デイフユーザ、7・・・駆
動機、8・・・水、9・・・噴射ノズル、10・・・水
噴流管、11・・・艇速検出器、12・・・水量調整弁
、13.13a・・・水ノズル、14・・・支持部材、
n、 n  、 nl 、 n2・・・ポンプ羽根車回
転数、■ ・・・船速、R・・・船体紙S 抗、T、T、T・、To・・・推力、H・・・ポンプ揚
J 程、U・・・前流部、D・・・後流部、a、b、c・・
・動作点。 出願人代理人  波 多 野    久全6′ 蔓2 図 船速73    □ 第3 図 某 4 目 船ivs  − 第 5 回 NF3Hre(、ypSH□ 卒 6 図
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a water jet propulsion device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the invention, and FIG. 3 is a thrust performance curve of a conventional propulsion device. FIG. 4 is a graph showing the pump performance curve and pump operating point. FIG. 5 is a graph showing the thrust performance curve of the propulsion device according to the present invention in comparison with a conventional example. FIG. 6 is a graph showing the NPSH of the pump.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional water jet propulsion machine. 1... Boat, 1a... Boat bottom, 2... Water intake,
3... Pump casing, 4... Water guide duct, 5...
...Pump impeller, 6...Diffusion user, 7...Driver, 8...Water, 9...Injection nozzle, 10...Water jet pipe, 11...Boat speed detector, 12 ...Water flow rate adjustment valve, 13.13a...Water nozzle, 14...Support member,
n, n, nl, n2...Pump impeller rotation speed, ■...Ship speed, R...Hull paper S resistance, T, T, T・, To...Thrust, H...Pump Lifting height, U...frontstream part, D...sequence part, a, b, c...
・Operating point. Applicant's agent Kuzen Hatano 6' Tsuru 2 Figure speed 73 □ Figure 3 Certain 4th ship ivs - 5th NF3Hre (, ypSH□ Graduation 6 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、船艇の底部に設けた取水口と船尾に設けた噴射ノズ
ルとを連通した導水ダクト内に高速回転するポンプ羽根
車を配設し、取水口から導入した水をポンプ羽根車によ
って加圧し、噴射ノズルから噴射して推力を得るウォー
タジェット推進機において、船艇の航行速度に応じて水
噴射量をυ制御可能な水ノズルを、ポンプ羽根車の前流
部の導水ダクト内に設けたことを特徴とするウォータジ
ェット推進機。 2、ポンプ羽根車の後流部と前流部とを連絡し、後流部
の吐出加圧水を返送水として前流部に返送する水噴流管
を設け、前流部に連絡する水噴流管の先端に水ノズルを
接続した請求項1記載のウォータジェット推進機。 3、水噴流管は船速検出器によつて検出される船速に応
じて作動する水量調整弁を備え、上記水量調整弁は、船
速が遅いときに水噴流管を開放する一方、船速が速いと
きに水噴流管を閉止するように構成した請求項2記載の
ウォータジェット推進機。
[Claims] 1. A pump impeller that rotates at high speed is disposed in a water guiding duct that communicates the water intake provided at the bottom of the boat with the injection nozzle provided at the stern, and the water introduced from the water intake is In a water jet propulsion machine that generates thrust by pressurizing the pump impeller and injecting it from the injection nozzle, a water nozzle that can control the amount of water jetted according to the cruising speed of the boat is installed in the front part of the pump impeller. A water jet propulsion device characterized by being installed inside a water guiding duct. 2. A water jet pipe is provided that connects the downstream part and the upstream part of the pump impeller, and returns the pressurized water discharged from the downstream part to the upstream part as return water. The water jet propulsion machine according to claim 1, further comprising a water nozzle connected to the tip. 3. The water jet pipe is equipped with a water volume adjustment valve that operates according to the ship speed detected by the ship speed detector, and the water volume adjustment valve opens the water jet pipe when the ship speed is slow, while The water jet propulsion device according to claim 2, wherein the water jet propulsion device is configured to close the water jet pipe when the speed is high.
JP8810988A 1988-04-12 1988-04-12 Water-jet propulsion machinery Pending JPH01262289A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8810988A JPH01262289A (en) 1988-04-12 1988-04-12 Water-jet propulsion machinery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8810988A JPH01262289A (en) 1988-04-12 1988-04-12 Water-jet propulsion machinery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01262289A true JPH01262289A (en) 1989-10-19

Family

ID=13933712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8810988A Pending JPH01262289A (en) 1988-04-12 1988-04-12 Water-jet propulsion machinery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01262289A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5167759A (en) * 1988-12-14 1992-12-01 Mitsui Mining Company, Limited Production process of single crystals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5167759A (en) * 1988-12-14 1992-12-01 Mitsui Mining Company, Limited Production process of single crystals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3066276C (en) Propulsion device with outboard waterjet for marine vehicles
CA2111077C (en) Heliconic thruster system for a marine vessel
US5720636A (en) Marine propulsor
US5344345A (en) Water vessel propulsion apparatus
US3805731A (en) Dual pump waterjet
US4316721A (en) Method for producing a thrust in manoeuvering engines for a watercraft and a manoeuvering engine constructed for the same
JP6493826B2 (en) Fluid machinery and propulsion device, water jet propulsion machine for fluid machinery.
US6629866B2 (en) Marine vehicle propulsion system
US4672807A (en) Wall thruster and method of operation
US5649843A (en) Waterjet propulsion unit for water craft with control elements for changing the direction of thrust of the waterjet
JPH01262289A (en) Water-jet propulsion machinery
US3543713A (en) Propulsion unit for a vessel
US6024614A (en) High performance marine propulsion system
US3722454A (en) Thrust augmenter
JPH01262290A (en) Water-jet propulsion machinery
JP3243483B2 (en) Water jet thruster
JP3767726B2 (en) Submersible
JP3755724B2 (en) Water jet propulsion jet nozzle
JPH0582795U (en) Water jet propulsion machine with booster
JPH03213496A (en) Intake duct device for water jet pusher
JP2947148B2 (en) Water jet propulsion system for small boats
GB1567985A (en) Method and apparatus for introducing gas and water into the propeller disc of a marine propeller
JPH08104293A (en) Water jet propulsion unit
JPH04293693A (en) Water jet propulsion device
JPH02299996A (en) Water jet pusher