JPH02124395A - ウォータージェット推進器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高速船艇の推進器に用いられるウォータージェ
ット推進器に係り、特にウオー推進ジエン１−准進各の
ノズル構造に関する。

（従来の技術） 一般に、高速船艇に装備されるウォータージェット推進
器は、第７図に示すように船底１から吸込んだ水を図示
しないエンジンに連結された駆動軸２によって回転駆動
されるポンプ羽根車３によって加圧し、一端をニードル
６の外周に他端をディフユーヂ４の内周面に固着した案
内羽根５で整流した後、ノズル７から高速のジェット流
として船尾から噴射して推力を得るものである。そして
、ウォータージェット推進器は船速の動圧の一部をポン
プ吸込部の有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）に利用できるた
め、一般のプロペラ推進器と比較して高速時のキャビテ
ーション性能に優れており、高速艇に適している。

ところで、従来の高速艇用のウォータージェット推進器
におけるノズルは、そのノズル径が一定であってジェッ
ト流速が高速時に最適条件となるように設定されている
ため、低速時には著しく推進効率が低く、加速性能も悪
い。これらの問題を解決する手段として特公昭５５−２
７６号公報に開示された発明がある。この発明では第８
図に示１ようにノズル７内に弾性リング８を内蔵し、こ
の弾性リング８の外周とノズル７の内周とで形成される
膨張室９内の圧力の増減によってノズル内面形状を変え
てジェットの有効面積を変化させており、低速時には弾
性リング８が実線位置に膨張して噴流面積はＡ、１どな
り、高速時には弾性リング８が鎖線で示す形状に収縮し
て噴流面積をＡｊ２とすることによって、低速時の加速
性能の改善を図っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第８図に示す可変ノズルでは、低速時に
滑らかな曲線を有するノズル内面形状であって、ジェッ
トの面ｍＡｊ１はノズル出口面積△８にほぼ等しいもの
の、高速時はノズル内面出口部の急激な縮流のためにジ
ェット面ｗ４Ａｊ２は小さくなる。したがって、滑らか
な曲線を形成するノズルに対してノズルを出てさらにジ
ェットが縮流するノズルでは、ノズル効率が６〜１０％
低下し、高速ジェットに対しては大きな損失となる。

また、上記従来例では膨張室内の圧力は均一であるが、
ノズル内面は流出方向に対して大きな圧力分布を右する
ため、弾性リングには大きな力が作用し、強度上信頼性
及び保守性に欠番プるという課題があった。

そこで、本発明は従来例の上述した課題を考虞してなさ
れたもので、その目的とするところは、高速ジェットに
対し高いノズル効率を有し、強度上十分な信頼性を備え
たノズルが１９られ、低速時における推進効率の改善を
図ったウォータージェット推進器を促供することにある
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明にあっては、船底
から吸込んだ水を加圧して船尾のノズルから噴射するウ
ォータージェット推進器において、前記ノズルを小口径
ノズルの外側に大口径ノズルを同芯状に配設して二重ノ
ズル構造に形成し、船速に基づいて前記小口径ノズルと
前記大口径ノズルを相対的に前後移動させてノズル出口
面積を変化させる駆動手段を貝猫したことを特徴とする
。

（作用） 上記の構成を右する本発明においては、船艇が高速走行
時には例えば大口径ノズルの内周面を小口径ノズルの外
周と接触させ、小口径ノズルのみからの高速ジエンｌ−
流となる。また低速走行時には大口径ノズルと小口径ノ
ズルを相対的に移動さじ、大口径ノズルと小口径ノズル
との接触を解除することによって、ノズル出口面積は大
口径ノズル面積と等しくなり、低速ジェット流が得られ
る。したがって、低速時にノズル出口面積を大きくする
ことにより、ノズル効率の低下が防止される。

（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図Ｊ３よび第２図は本発明に係るウォータージエツ
ｌ−Ｉｔ進器の一実施例を示しており、本実施例におけ
るウォータージェット推進器は船底から吸込んだ水を図
示しないエンジンに連結された駆動軸によって駆動され
るポンプ羽根車３によって加圧し、デイフユーザ４の内
周面に一端を固着し他端をニードル６の外周に固着した
案内羽根５で整流した後、後述するノズルから高速のジ
ェット流として船尾から水を噴射して推力を得ている。

デイフユーザ４の後部には７ランジ付外側筒状ケーシン
グとしての外枠１７が取付けられ、この外枠１７の内周
に所定間隔をおいて複数枚の整流フィン１０が固着され
る。この複数枚の整流フィン１ｏの後端部には小口径ノ
ズルとしての筒状をなず主ノズル８が固定支持され、主
ノズル８の外側に大口径ノズルとしての外側ノズル９が
同芯状に配設され、二重ノズル構造に構成される。そし
て、デイツユ−’ｆ４の外周面に取付番ノられた駆動手
段としての油圧駆りｊ装置１２はその駆動ロッド１２ａ
を介して外側ノズル９の外周面に固定した取付ブラケッ
１−等の従動部１２ｂに接続されている。

また、油圧駆動装置１２は油圧コントロール装置１３に
接続され、この油圧コントロール装置１３は船速検出手
段１６に接続されている。したがって、船速検出手段１
６の検出信号に基づいて油圧コント０−小装置１３を介
して油圧駆動装δ１２を作動させることにより、外側ノ
ズル９が前後に移動可能な構造となっている。さらに、
主ノズル８と外側ノズル９との接触部であって、主ノズ
ル８の外周面にはシール部材１１が取付けられ、主ノズ
ル８と外側ノズル９との接触時において水密性を保持し
ている。

上記の構成において、本実施例のＯ」作を説明するに、
船艇が停止又は低速走行時には第２図に示すように外側
ノズル９を油圧駆動装置１２によって（（方へ移動させ
ることによって、主ノズル８と外側ノズル９との間にア
ニユラス状の流路が形成される。この時、ジエツ］−流
は主ノズル８のノズル口及び主ノズル８と外側ノズル９
との間の環状（アニユラス）流路Ｐから噴出し、全体の
ノズル口径は外側ノズル９のノズル口径ｄｊ２と等しく
なる。

また、船艇が加速し、船速検出手段１６によって十分な
船速となったことを確認すると、第１図に示ずＪ：うに
油圧コントロール装置１３で油圧を制御して油圧駆動装
置１２を作動させ、外側ノズル９をジェット流方向と逆
方向に移動させる。そして、主ノズル８と外側ノズル９
をシール部材１１を介して完全に接触さけると、環状流
路Ｐは閉塞され、ジェット流は主ノズル８のみから噴出
し、仝休のノズル口径は主ノズル８の口径ｄｊ１と一致
することになる。

ところで、ウォータージェット推進効率η・は、ジエン
１〜流速比に＝（ジエン１〜流速Ｖ・）／（船体速度Ｖ
、）によって変化し、一般の高速艇ではノズル径は最高
速力時に最高推進効率又は推進器の小型化の観点から最
高推進効率点Ｊ：り多少大きくなるように設定されてい
る。そのため、船艇の低速走行時ではジェット流速比Ｋ
が高くなり、第３図に示すように推進効率ηｊは低下す
る。また、ウォータージエッ１−ポンプのポンプ動作点
は、はぼジェット面積によって決定する。叩ら、主ノズ
ル８のみのジエン１−流である高速走行時は第４図に示
すように流路抵抗面ＢＡ１とポンプ流速−揚程曲線Ａと
の交点であるａ点が動作点であるが、低速走行時にはジ
ェット面積が増大するため、流路抵抗が減少して流路抵
抗曲線Ａ２となってａ点より大流間開のポンプ動作点す
点に移るが、揚程はａ点より低下するためジェット流速
は低下し、推進効率は増加する。

さらに、第５図は主ノズル８のみのジェットによる推進
特性下、１及び主ノズル並びに外側ノズル環状流路Ｐか
らのジェットによる推進特性”ｄ２を示している。同図
において、０〜Ｒ線は船体の抵抗Ｒ−船艇速度■８の関
係を示しスラスト特性曲線と抵抗曲線との差は加速余裕
を示している。ジェット面積の小さいＴｊｌの特性は停
止及び低速走行時の推力が小さく、特にハンプに対する
加速余裕が厳しくなるが、逆にジＩツト面槓の大ぎいＴ
ｊ２では低速走行時に十分な加熱余裕を確保できるが、
高速１ＳにＨ１力不足を生じる。

この点、本実施例ではＴＪｌとＴｊ２の交差する付近の
船艇速度で外側ノズルを移動することによって停止時及
び低速走行時に十分な推力を確保できるとともに、所要
の最高速力を達成することができる。また、本実施例で
は一般の可変ノズルのように縮流ノズルではなく、常に
滑らかな曲線タイプのノズルとなるため、高いノズル効
率を維持できるとともに、堅牢に構成されるため信頼性
の高い可変ノズルとなる。

第６図は本発明の伯の実施例を示しており、前記実施例
と同一の部材には同一の符号を付して説明すると、本実
施例は前記実施例と同様に小口径ノズルとしての主ノズ
ル８の外側に大口径ノズルとしての外側ノズル９が同芯
状に配置されて、二重ノズル構造を採用している。外枠
１７の内周面には雌ねじ部１８が刻設され、このＩＮね
じ部１８に外側ノズル９の先端部外周面に刻設した雄ね
じ部が螺合している。また、デイツユ−Ｉ７４の外周面
には駆動手段としての駆動モータ２０が固定され、この
駆動モータ２０からの駆動ロッド２０ａの先端にドライ
ブピニオン２１が設けられる。そして、このドライブピ
ニオン２１と噛合するギヤ部２２が外側ノズル９の軸方
向中央部に嵌着されている。駆動モータ２０はコントロ
ール装置２３に接続され、コントロール装置２３は船速
検出手段１６に接続されている。

したがって、本実施例では船速検出手段１６の検出信号
に基づいて］シト０−ル装置２３を介して駆動モータ２
０を作動させると、駆Ｏノロッド２０ａを通してビニオ
ン２１が回転し、この回転力がギヤ部２２を経て外側ノ
ズル９に伝達されて回転することにより前後に移動する
ことになる。主ノズル８と外側ノズル９との接触部であ
って主ノズル８の外周面にはシール部材１１が取付番プ
られている。本実施例によれば、雄ねじ部を有する外側
ノズル９を駆動モータ２０で回転させることにより、外
側ノズル９を内側ノズル８に対して前後移動させるため
、主ノズル８のノズル口径ｄｊ１と外側ノズル９のノズ
ル口径ｄｊ２との間において、口径を細かく設定するこ
とができる。その他の構成及び作用は前記実施例と同一
であるのでその説明を省略する。

尚、本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能であ
る。例えば、上記実施例では主ノズルに対して外側ノズ
ルを前後移動させてノズル出口面積を変化させたが、逆
に外側ノズルを固定して主ノズルを前後移動させてノズ
ル出口面積を変化させてもよい。この場合には低速走行
時に主ノズルと外側ノズルとの間に環状流路が形成され
ず、外側ノズルの口径がノズル口径となる。したがって
、本発明にあっては小口径ノズルと大口径ノズルを相対
的に移動ざばてノズル出口面積を変化させればよい。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によれば、船速に基づいて駆動手段に
て小口径ノズルと大口径ノズルを相対的に前１１２移動
さしＵズル出口面積を変化させるようにしたので、停止
時及び低速時に推進効率が高められるとともに加速性能
も向上する。また、本発明では従来例のように縮流ノズ
ルではなく、滑らかな曲線状のノズルとなるため、高い
ノズル効率が１７られ、しかも強度的に十分なノズルを
提供でき、信頼性及び保守性を大幅に向上させることが
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるウォータージエン１−
推進器を示す要部拡大断面図、第２図は同実施例の作動
状態を示す要部拡大断面図、第３図はウォータージェッ
ト推進器の［推進効率η、とジェット流速比Ｋ」の関係
を表わす線図、第４図はウォータージェット推進器のポ
ンプ動作点を説明する線図、第５図は「推力下、船体抵
抗Ｒと船艇速度ｖＳＪの関係を表わす線図、第６図は本
発明の他の実施例によるウォータージェット推進器を示
す要部拡大断面図、第７図は一般のウォータージエン１
〜推進器を示す断面図、第８図は従来のウォータージェ
ット推進器にＪ３ける可変ノズルを示す断面図である。 ３・・・ポンプ羽根車、４・・・デイフユーザ、８・・
・主ノズル（小口径ノズル）、９・・・外側ノズル（大
口径ノズル）、１１・・・シール部材、１２・・・油圧
駆肋装間（駆動手段）、１３・・・油圧コントロール装
置。 出願人代理人　　波　多　野　　　　久ホ０ンプ５亀量
Ｑ 第 閃 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、船底から吸込んだ水を加圧して船尾のノズルから噴
   射するウォータージェット推進器において、前記ノズル
   を小口径ノズルの外側に大口径ノズルを同芯状に配設し
   て二重ノズル構造に形成し、船速に基づいて前記小口径
   ノズルと前記大口径ノズルを相対的に前後移動させてノ
   ズル出口面積を変化させる駆動手段を具備したことを特
   徴とするウォータージェット推進器。 ２、前記大口径ノズルは、前記駆動手段にて前記小口径
   ノズルに対して前後移動する請求項１記載のウォーター
   ジェット推進器。 ３、前記小口径ノズルの外周面には、前記大口径ノズル
   との接触部にシール部材が取付けられている請求項１又
   は２記載のウォータージェット推進器。