JPH02128993A - Water jet propulsive device - Google Patents

Water jet propulsive device

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Publication number
JPH02128993A
JPH02128993A JP28254588A JP28254588A JPH02128993A JP H02128993 A JPH02128993 A JP H02128993A JP 28254588 A JP28254588 A JP 28254588A JP 28254588 A JP28254588 A JP 28254588A JP H02128993 A JPH02128993 A JP H02128993A
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JP
Japan
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nozzle
water
speed
jet
holes
Prior art date
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Application number
JP28254588A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Shimizu
光一郎 清水
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH02128993A publication Critical patent/JPH02128993A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/10Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof
    • B63H11/103Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof having means to increase efficiency of propulsive fluid, e.g. discharge pipe provided with means to improve the fluid flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63H11/02Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B63H2011/081Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type with axial flow, i.e. the axis of rotation being parallel to the flow direction

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Abstract

PURPOSE:To enhance the propulsive efficiency by allowing an inner and an outer nozzle to make relative rotation at the time of high speed cruising, providing the nozzles each with a plurality of holes which are not identical to each other, and making the flow path section area of a jetting water stream only the bore of the inner nozzle. CONSTITUTION:In a water jet propulsive device to be equipped on a high speed vessel, the water stream led in from an water intake at the vessel bottom is guided to a pump casing 3 and pressurized by a pump impeller 5 rotated by a drive shaft 10, and upon baffling with a diffuser 6, it jets out of a jet nozzle 7. This jet nozzle 7 is composed of an inner nozzle 14 and an outer nozzle 17, which is rotated by a drive device 18. A plurality of jet holes 16 provided in the outer nozzle 17 shall be out of alignment from holes 15 in the same number provided in the inner nozzle 14, and the water flow path 22 of the outer nozzle 17 is blocked by choking these holes 15. Thereby the jetting speed of water stream is increased to lead to enhancement of the propulsive efficiency during high speed cruising.

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器として使用されるウォータ
ージェット推進鼎に係り、特に低速航行時における推力
特性が優れ、且つ噴射ノズル部の耐久性およびノズル効
率が高いウォータージェット推進器に関する。
Detailed Description of the Invention (Objective of the Invention) (Industrial Field of Application) The present invention relates to a water jet propulsion device used as a propulsion device for high-speed boats, which has excellent thrust characteristics especially during low-speed navigation. The present invention also relates to a water jet propulsion device with high durability and nozzle efficiency of the injection nozzle part.

(従来の技術) ウォータージェットjiI進器は一般に第6図に示すよ
うに船艇1の底部に設けた取水口2から取水された水を
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の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の二次側に接続されたデイフユ
ーザ6とを有する。デイフユーザ6内には加圧した水流
を整流し、噴射ノズル7のノズル口に案内する案内羽根
8およびニードル9が設けられる。またポンプ羽根車5
を高速回転させる駆動軸10が装置1iaさ”れる。
(Prior Art) Generally, as shown in FIG. 6, a water jet water pump includes a water guide duct 4 that guides water taken from a water intake 2 provided at the bottom of a watercraft 1 into a pump casing 3, and a water guide duct 4 that guides water into a pump casing 3, as shown in FIG. Pump impeller 5 arranged inside the casing 3
and a differential user 6 connected to the secondary side of the pump casing 3. A guide vane 8 and a needle 9 are provided in the diffuser 6 to straighten the pressurized water flow and guide it to the nozzle opening of the injection nozzle 7. In addition, the pump impeller 5
A drive shaft 10 that rotates at high speed is operated by a device 1ia.

取水口2から導入された水流11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。案内された水流11
は駆動軸10によって回転されるポンプ羽根車5によっ
て加圧され、加圧水はデイフユーザ6の案内羽根8で整
流された後に、船尾に設けた噴射ノズル7から高速度で
噴射される。
A water flow 11 introduced from the water intake 2 passes through a water guide duct 4 and is guided to the pump casing 3. Guided water flow 11
is pressurized by a pump impeller 5 rotated by a drive shaft 10, and after being rectified by guide vanes 8 of a diffuser 6, the pressurized water is injected at high speed from an injection nozzle 7 provided at the stern.

この水噴(ト)の反作用によって船艇1は推力を得る。The watercraft 1 gains thrust from the reaction of this water jet.

このウォータージェット推進器においては、船速の増加
によって取水口2に導入される水流の圧力が増加するた
め効率が向上する。すなわち、ウォータージェット推進
器を搭載した船艇は、船速の増加に応じて発生する水流
の動圧力の一部をポンプ羽根車5の吸込部の右効吸込高
さ(NFSH)として利用することができるため、一般
のプロペラ推進器を装協した船艇と比較して、il:l
i高速航行時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。したがってウォータージェッ
ト11を道器は特に高速用船艇の推進器として最適であ
る。
In this water jet propulsion device, efficiency is improved because the pressure of the water flow introduced into the water intake 2 increases as the ship speed increases. In other words, a boat equipped with a water jet propulsion device uses a part of the dynamic pressure of the water flow generated as the ship speed increases as the right-hand effect suction height (NFSH) of the suction part of the pump impeller 5. Compared to ships equipped with general propeller propulsion devices, it is possible to
It has high propulsion efficiency during high-speed navigation and excellent cavitation resistance. Therefore, the water jet 11 is especially suitable as a propulsion device for high-speed charter boats.

しかしながら従来の高速船艇用のウォータージェット推
進器の噴射孔は、そのノズル径が一定に固定されている
ものが多く、水流の噴射速度が、高速航行時に最高の推
進効率を発揮するように設計されていた。そのため低速
航行時においては著しり11を進動率が低下し、特に停
止状態から発進する場合、または低速運転から高出力運
転に切替えた場合の加速性能が劣る欠点がある。
However, the injection holes of conventional water jet propulsors for high-speed boats often have a fixed nozzle diameter, and the injection speed of the water jet is designed to achieve the highest propulsion efficiency during high-speed navigation. It had been. Therefore, when cruising at low speed, the rate of movement of the engine 11 decreases significantly, and there is a drawback that the acceleration performance is particularly poor when starting from a stopped state or when switching from low speed operation to high output operation.

これらの問題点を解決するために船速に応じて噴射孔の
流路断面積を変え、水流の噴射流速を変化させることに
より、低速時から高速時に至る全範囲におけるIt進効
率を改善づることができる可変ノズルが、例えば特公昭
55−276号公報に開示されている。
In order to solve these problems, by changing the flow passage cross-sectional area of the injection hole according to the ship speed and changing the jet flow velocity of the water stream, it is possible to improve the It efficiency in the entire range from low speed to high speed. A variable nozzle capable of this is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 55-276.

この可変ノズルは第7図に示すように噴射ノズル7のノ
ズル口内周面に弾性リング12を装着し、弾性リング1
2と内周面との間に形成した膨張室13内に作動流体を
導き、その圧力の増減によって弾性リング12の内面形
状を変化uしめ、水流の流路断面積を変化さぼるもので
ある。すなわち低速航行時においては、膨張室13内を
昇圧して流路断面積がAjlと広くなるように調整し、
水ム11の噴射流速を低減して加速性能を高めている。
As shown in FIG. 7, this variable nozzle has an elastic ring 12 attached to the inner peripheral surface of the nozzle opening of the injection nozzle 7.
A working fluid is introduced into an expansion chamber 13 formed between the elastic ring 2 and the inner circumferential surface, and the inner surface shape of the elastic ring 12 is changed by increasing or decreasing the pressure, thereby changing the cross-sectional area of the water flow path. That is, during low-speed navigation, the pressure inside the expansion chamber 13 is increased to adjust the flow passage cross-sectional area to be as wide as Ajl,
Acceleration performance is improved by reducing the jet flow velocity of the water beam 11.

一方、高速航行時においては、膨張室13内の作動流体
を降圧させて流路断面積がAj2と狭くなるように絞り
込み、噴射ノズル7から噴射される水流の噴射流速を高
め、推進効率を向上させている。
On the other hand, during high-speed cruising, the working fluid in the expansion chamber 13 is reduced in pressure and narrowed so that the cross-sectional area of the flow path is narrowed to Aj2, increasing the jet velocity of the water jet jetted from the jet nozzle 7 and improving propulsion efficiency. I'm letting you do it.

(発明が解決しようとする課題) 従来のウォータージェット推進器の可変ノズルでは、第
7図に示すように、低速航行時においでは、弾性リング
12は滑らかな内面形状を有するノズル体を形成し、噴
射ノズル7から噴射される水流の流路断面積Aj1は噴
射ノズル7の流路断面積A とほぼ等しくなる。一方、
高速時においでは弾性リング12は噴射ノズル7の内周
面にはぼ密着する形状となり、水流は収縮した弾性リン
グ12の内周面に沿って縮流流れを形成する。そのため
噴射される水流の流路断面積はAj2と縮小する。とこ
ろが、噴射ノズル7から吐出された後に水流がさらに縮
流する噴射ノズル7においては、ノズル効率が6〜10
%低下するため、特に高速航行時における推力効率が低
下する問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In the variable nozzle of the conventional water jet propulsion device, as shown in FIG. 7, during low-speed navigation, the elastic ring 12 forms a nozzle body with a smooth inner surface shape, The cross-sectional area Aj1 of the water flow jetted from the jet nozzle 7 is approximately equal to the cross-sectional area A of the jet nozzle 7. on the other hand,
At high speed, the elastic ring 12 has a shape that is in close contact with the inner peripheral surface of the injection nozzle 7, and the water flow forms a contraction flow along the inner peripheral surface of the contracted elastic ring 12. Therefore, the flow path cross-sectional area of the jetted water stream is reduced to Aj2. However, in the injection nozzle 7 where the water flow further contracts after being discharged from the injection nozzle 7, the nozzle efficiency is 6 to 10.
%, there is a problem that thrust efficiency decreases, especially during high-speed cruising.

また、膨張室13内の圧力分布は均一であるが、弾性リ
ング12の内表面には水流の噴射方向に対して大きな圧
力分布が形成され、常に大きな加圧力が激しく作用づ゛
る。そのため、弾性リング12の損耗が瀧しく、耐久性
および信頼性が低下し、保守管理上の難点があった。
Furthermore, although the pressure distribution within the expansion chamber 13 is uniform, a large pressure distribution is formed on the inner surface of the elastic ring 12 in the direction of the water jet, and a large pressurizing force is constantly exerted on the inner surface of the elastic ring 12. Therefore, the elastic ring 12 is subject to severe wear and tear, resulting in decreased durability and reliability, which poses difficulties in maintenance management.

本発明は上記の問題点を解決するメζめになされたもの
であり、船艇の低速航行時における(L力効率を改善し
、また噴射ノズル部分の耐久性およびノズル効率を増大
することができるウォータージェット推31器を掟供す
ることを目的とする。
The present invention has been made with the aim of solving the above-mentioned problems, and it is possible to improve the L force efficiency and increase the durability and nozzle efficiency of the injection nozzle portion during low-speed navigation of ships. The purpose is to provide 31 water jet thrusters that can be used.

(発明の構成) (課題を解決するための手段) 本発明は、船底に設けた取水口から尋人した水流をポン
プ羽根車によって加圧し、船尾に設けた噴射ノズルから
噴射して推力を得るウォータージェット推進器において
、前記噴射ノズルは、水流の噴射方向に縮径される主ノ
ズル口部の周りに複数の孔を穿設した内側ノズルと、こ
の内側ノズルの外側に配設され上記内側ノズルの孔と選
択的に一致可能な噴射孔を穿設した外側ノズルとを備え
、前記内側・外側ノズルを駆動手段にて相対回転させ前
記外側ノズルの複数の噴射孔から噴射する水流を調整し
、前記噴射ノズルから噴射する水流の断面積を変更自在
としたことを特徴とする。
(Structure of the Invention) (Means for Solving the Problems) The present invention provides thrust by pressurizing water flow from a water intake provided at the bottom of the ship using a pump impeller and injecting it from an injection nozzle provided at the stern of the ship. In the water jet propulsion device, the injection nozzle includes an inner nozzle having a plurality of holes around a main nozzle opening whose diameter is reduced in the injection direction of the water flow, and an inner nozzle arranged outside the inner nozzle. an outer nozzle having injection holes that can be selectively aligned with the holes of the outer nozzle, the inner and outer nozzles are rotated relative to each other by a driving means to adjust the water flow injected from the plurality of injection holes of the outer nozzle; The present invention is characterized in that the cross-sectional area of the water stream jetted from the jet nozzle can be changed.

(作用) 本発明は以上のように構成されているので、船艇が高速
航行時においては、駆動手段にて内側ノズルと外側ノズ
ルを相対回転させて外側ノズルの複数の噴射孔と内側ノ
ズルの複数の孔との径方向位置を不一致とし、内側ノズ
ルの複数の孔を開基する。その結果、噴射する水流の流
路断面積は内側ノズルの開口径のみとなり、最も小さい
噴射ノズルの間口断面積となる。そのため噴射ノズルか
らの水流の噴出速度が増大し、推進効率が上昇する。
(Function) Since the present invention is configured as described above, when the watercraft is traveling at high speed, the inner nozzle and the outer nozzle are rotated relative to each other by the driving means so that the plurality of injection holes of the outer nozzle and the inner nozzle are connected to each other. The plurality of holes of the inner nozzle are opened by making the radial positions of the plurality of holes not coincident with each other. As a result, the flow path cross-sectional area of the water stream to be injected is only the opening diameter of the inner nozzle, which is the frontage cross-sectional area of the smallest injection nozzle. Therefore, the ejection speed of the water stream from the injection nozzle increases, and the propulsion efficiency increases.

一方、船艇の発進時又は低速航行時においては、内側ノ
ズルの複数の孔と外側ノズルの複数の噴射孔とを一致さ
せる位置まで内側ノズルと外側ノズルとを駆動手段にて
相対回転させることによって、水流の流路断面積は内側
ノズルの開口径と外側ノズルの複数の噴射口径とを加え
合Uた最も大きな開口断面積となる。そのため、内側ノ
ズルを含めた噴射ノズルからの噴出平均速度が減少し、
低速領域における推進効率が向上する。
On the other hand, when a watercraft starts or sails at low speed, the inner nozzle and the outer nozzle are rotated relative to each other by the driving means until the plurality of holes in the inner nozzle and the plurality of injection holes in the outer nozzle are aligned with each other. The flow path cross-sectional area of the water flow is the largest opening cross-sectional area that is the sum of the opening diameter of the inner nozzle and the plurality of injection apertures of the outer nozzles. Therefore, the average speed of jetting from the jetting nozzles including the inner nozzle decreases,
Propulsion efficiency in low speed range is improved.

(実施例) 以下、本発明の図示する実施例は基づいて詳述する。第
1図及び第2因は本発明に係るウォータージェット推進
器の一実施例を示し、第1図はその低速航行時、第2図
は高速航行時の状態を各々示している。尚、第1図及び
第2図において第6図に示寸従来例と同一部材には同一
符号を(J I、。
(Embodiments) Hereinafter, illustrated embodiments of the present invention will be described in detail. 1 and 2 show an embodiment of the water jet propulsion device according to the present invention, with FIG. 1 showing the water jet propulsion device during low-speed navigation, and FIG. 2 showing the water-jet propulsion device during high-speed navigation. In FIGS. 1 and 2, the same members as those of the conventional example shown in FIG.

て説明する。I will explain.

本実施例に係るウォータージェット推進器は、船艇の底
部に設けた取水口から導入した水流をポンプケーシング
3に案内し、案内された水流は駆動軸10によって回転
されるポンプ羽根車5によって加圧され、この加圧水流
はデイフユーザ6の案内羽根8で整流された後に、船尾
に設けた噴射ノズル7から高速度で噴射され、この水噴
射θ反作用によって推力を得ている。またデイフユーザ
6内には案内羽根8と共に加圧した水流を整流し、噴射
孔7に案内するニードル9が設けられている。
The water jet propulsion device according to this embodiment guides a water flow introduced from a water intake provided at the bottom of a watercraft to a pump casing 3, and the guided water flow is applied by a pump impeller 5 rotated by a drive shaft 10. After being rectified by the guide vanes 8 of the diff user 6, this pressurized water stream is injected at high speed from the injection nozzle 7 provided at the stern, and thrust is obtained by the water injection θ reaction. Further, in the diff user 6, a needle 9 is provided together with a guide vane 8 to rectify the pressurized water flow and guide it to the injection hole 7.

上記船尾に設けた噴射ノズル7は内側ノズル14と外側
ノズル17とで構成され、内側ノズル14は水流の噴射
方向に漸次縮径される主ノズル口14aが形成されると
共に流路途中において主ノズル口部14aの周りに複数
(本実施例では4つ)の略楕円形状あるいは長穴形状の
孔(サブノズル孔)15が穿設されている。また、内側
ノズル14の外側には内側ノズル14と同心状であって
回転自在の外側ノズル17が配設され、この外側ノズル
17は内側ノズル14に設けた複数の孔15ど同数であ
り且つ略楕円形状あるいは長穴形状の噴射孔16が穿設
されている。
The injection nozzle 7 provided at the stern is composed of an inner nozzle 14 and an outer nozzle 17, and the inner nozzle 14 has a main nozzle opening 14a whose diameter is gradually reduced in the injection direction of the water flow, and a main nozzle in the middle of the flow path. A plurality of (four in this embodiment) approximately elliptical or elongated holes (sub-nozzle holes) 15 are bored around the mouth portion 14a. Further, an outer nozzle 17 is disposed outside the inner nozzle 14 and is concentric with the inner nozzle 14 and is freely rotatable. An elliptical or elongated injection hole 16 is provided.

そして、外側ノズル17には外側ノズル17を回転させ
てその噴射孔16から噴出する水流の調整を行なうサー
ボモータやステップモータ等の駆動手段としての駆動装
置1ff18が設けられ、この駆動装置i!!18を作
動させることによって、噴射ノズル7から噴射16水流
の開口断面積を変更することができるようになっている
The outer nozzle 17 is provided with a drive device 1ff18 as a drive means such as a servo motor or a step motor that rotates the outer nozzle 17 and adjusts the water flow ejected from the injection hole 16, and this drive device i! ! By operating 18, the opening cross-sectional area of the water jet 16 from the injection nozzle 7 can be changed.

りなわら、複数の噴射孔16を有する外側ノズル17は
内側ノズル14の外周側にベアリング19を介して回転
自在に取付けられ、この外側ノズル17に回転力を付与
するための駆動装置18がデイフユーザ6の外周側に取
付けられている。また、内側ノズル14に穿設した例え
ば4つの孔15と外側ノズル17の例えば4つの噴射孔
16の上流側とは同一の開口径であって、孔15と噴射
孔16の上流側との聞には回転した際に内側ノズル14
の孔15をI!I塞するためのシール部材20が装置さ
れている。そして、駆動装置18は制御装青21に接続
され、この!11111装置21は船速を検知するため
の船速検知器25に接続されている。
An outer nozzle 17 having a plurality of injection holes 16 is rotatably attached to the outer circumferential side of the inner nozzle 14 via a bearing 19, and a drive device 18 for applying rotational force to the outer nozzle 17 is connected to the differential user 6. It is attached to the outer circumference of the Furthermore, the four holes 15 formed in the inner nozzle 14 and the upstream side of the four injection holes 16 of the outer nozzle 17 have the same opening diameter. When rotated, the inner nozzle 14
Hole 15 of I! A sealing member 20 for sealing is provided. The drive device 18 is connected to the control device 21, and this! The 11111 device 21 is connected to a ship speed detector 25 for detecting ship speed.

また、駆a装置!!18を作動することにより、外側ノ
ズル17は径方向に45度の角度を正方向又は逆方向に
回、転することになる。
Also, a driving device! ! 18 causes the outer nozzle 17 to rotate radially through an angle of 45 degrees in the forward or reverse direction.

次に、上記の構成を有する本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment having the above configuration will be explained.

船艇が発進する際又は低速航行時においては、第1図(
A)および(B)に示すように制御装M21から駆動装
置18に外側ノズル17を回転させる駆動信号が送出さ
れ、駆動装置18は外側ノズル17を例えば45度回転
させると、内側ノズル14の流路途中に穿設された4つ
の孔15に外側ノズル17の噴射孔16の上流側とが一
致する位置で停止する。その結果、内側ノズル14の孔
15を通して外側ノズル17の噴射孔16まで流水路2
2が形成され、内側ノズル14の開口径と外側ノズル1
7の4つの噴射口径とを加え合せたジェット水FltJ
21.J22が噴射される。このジェット水流J  、
J  の総合流路断面積は最大となり、そのためジェッ
ト水”21.J22の平均噴出速度■j2は低くなって
低速航行時における推進効率が向上する。
When starting a boat or navigating at low speed, please refer to Figure 1 (
As shown in A) and (B), a drive signal for rotating the outer nozzle 17 is sent from the control device M21 to the drive device 18, and when the drive device 18 rotates the outer nozzle 17 by, for example, 45 degrees, the flow of the inner nozzle 14 is increased. It stops at a position where the upstream side of the injection hole 16 of the outer nozzle 17 coincides with the four holes 15 bored in the middle of the road. As a result, the flow channel 2 passes through the hole 15 of the inner nozzle 14 and reaches the injection hole 16 of the outer nozzle 17.
2 is formed, and the opening diameter of the inner nozzle 14 and the outer nozzle 1
Jet water FltJ that combines four injection diameters of 7.
21. J22 is injected. This jet water flow J,
The overall cross-sectional area of the flow path of J becomes the maximum, so the average jetting speed ■j2 of the jet water "21.J22" becomes lower, improving the propulsion efficiency during low-speed navigation.

次に、船艇が加速され、船速検出器25によって船速が
充分に上昇したことが検知されると、制御装ff21を
通して駆動装置18が第2図(A)および(B)に示す
ように外側ノズル17を上記と逆方向に45rI回転さ
せ、外側ノズル17の噴射孔16の上流側と内側ノズル
14の孔15との位置を不一致とすると共にその間に装
着させたシール部材20を介して内側ノズル14の孔1
5を(1塞することによって、外側ノズル17の流水路
22を遮断する。その結果、噴出されるジェット水流J
 、の流路断面積は内側ノズル14の開口径dj1のみ
となり、このためジェット水流J 1の平均噴出速度■
j1は増大し、高速航行時における推進効率が高(保持
される。
Next, when the boat is accelerated and the boat speed detector 25 detects that the boat speed has increased sufficiently, the drive device 18 is activated through the control device ff21 as shown in FIGS. 2(A) and (B). Then, the outer nozzle 17 is rotated by 45rI in the opposite direction to the above, and the positions of the upstream side of the injection hole 16 of the outer nozzle 17 and the hole 15 of the inner nozzle 14 are made to be mismatched, and the sealing member 20 is installed between them. Hole 1 of inner nozzle 14
5 (1) to block the flow channel 22 of the outer nozzle 17. As a result, the ejected jet water flow J
The cross-sectional area of the flow path is only the opening diameter dj1 of the inner nozzle 14, and therefore the average jetting speed of the jet water flow J1 is
j1 increases, and the propulsion efficiency during high-speed cruising is kept high.

さらに、第3図乃至第5図に基づいて上記動作を行なう
本実施例のウォータージェット推進器の作用について説
明する。
Furthermore, the operation of the water jet propeller of this embodiment that performs the above operations will be explained based on FIGS. 3 to 5.

一般に第3図に示1yように、高速艇に搭載されるウォ
ータージエン]・推進器の推進効率η、&よ下記(1)
式に示されるジェット流速比にの鎗によって変化する。
In general, as shown in Fig. 3, the water diene installed on a high-speed boat is the propulsion efficiency η of the propulsion device, & (1) below.
The jet velocity ratio is varied by the spear as shown in the equation.

ジェットi速比に 船体速度■。Jet i speed ratio Hull speed■.

通常はこのジェット流速比にが1.5〜1:81!i!
度の値で最も推進効率ηjが高くなることが知られてい
る。
Normally, this jet flow velocity ratio is 1.5 to 1:81! i!
It is known that the propulsion efficiency ηj is highest at a value of .

従来の高速艇において、噴射孔のノズル開口径は、R高
速力時における最高推進効率点を基準にして設定される
か、または推進器本体の軽量小型化を図る観点から最高
推進効率点より多少大きくなるように設定されている。
In conventional high-speed boats, the nozzle opening diameter of the injection hole is set based on the maximum propulsion efficiency point at R high speed, or is set slightly larger than the maximum propulsion efficiency point from the perspective of reducing the weight and size of the propulsion unit. It is set to be.

そのため第3図に示すように船艇の低速航行時において
ジェット流速比にが高くなり、推進効率ηjが低下する
Therefore, as shown in FIG. 3, when the watercraft is traveling at low speed, the jet flow speed ratio increases, and the propulsion efficiency ηj decreases.

ここでウォータージェット推進器のポンプ動作点は、第
4図に示すように噴射ノズルにおける流路断面積に対応
した流路抵抗によって決定される。
Here, the pump operating point of the water jet propeller is determined by the flow path resistance corresponding to the flow path cross-sectional area in the injection nozzle, as shown in FIG.

すなわち、第2図に示す小さな開口径dj1を有する内
側ノズル14のみからジエン(・水流J1が噴出される
高速航行時においては、第4図に示すように流路抵抗曲
線Aとポンプ流量−揚程曲線(Q−8曲線)との交点a
が動作点となる。
That is, during high-speed sailing when the diene (water flow J1) is ejected only from the inner nozzle 14 having a small opening diameter dj1 as shown in FIG. Intersection a with the curve (Q-8 curve)
is the operating point.

一方、低速航行時においては、内側ノズル14及び複数
の噴射孔16を有する外側ノズル17の010部から水
流が噴出し、流路断面積が増大づるため流路抵抗S減少
する。そのため動作点はQ−1−1曲線と流路抵抗曲線
Bとの交点すに移る。このときポンプ流量Qが増大する
がポンプ全揚程1」が低下するため、ジェット水流J2
1.J22の噴出速度vj2は低下し、推進効率ηjは
増加する。
On the other hand, during low-speed navigation, a water stream is ejected from the 010 section of the inner nozzle 14 and the outer nozzle 17 having a plurality of injection holes 16, and the flow passage resistance S decreases because the flow passage cross-sectional area increases. Therefore, the operating point moves to the intersection of the Q-1-1 curve and the flow path resistance curve B. At this time, the pump flow rate Q increases, but the pump total head 1'' decreases, so the jet water flow J2
1. The ejection velocity vj2 of J22 decreases, and the propulsion efficiency ηj increases.

第5図は小径の間口dj1を有する内側ノズル14のみ
から水流を噴射した場合の推力特性曲線Tj1と、内側
ノズル14及び複数の噴射孔16を有する外側ノズル1
7の双方から水流を噴(ト)した場合の推力特性曲線T
j2とを船速■、との関係で表わしたグラフである。ま
たO−R曲線は船速V、に対する船体抵抗Rの関係を示
でいる。ある船速におけるJli力値Tj1・Tj2と
船体抵抗Rとの差はその船速における加速余裕を示して
いる。
FIG. 5 shows a thrust characteristic curve Tj1 when a water stream is injected only from the inner nozzle 14 having a small-diameter frontage dj1, and the outer nozzle 1 having the inner nozzle 14 and a plurality of injection holes 16.
Thrust force characteristic curve T when water flow is jetted from both sides of 7
This is a graph showing the relationship between j2 and ship speed ■. Further, the OR curve shows the relationship between the ship speed V and the ship resistance R. The difference between the Jli force values Tj1 and Tj2 and the hull resistance R at a certain ship speed indicates the acceleration margin at that ship speed.

小径の開口dj1を有する内側ノズル14のみを使用し
た場合は発進時および低速航行時における推力Tが小さ
く加速余裕が少ない。特に水の粘性力の影響が少なくな
る船速に達するまでの造波抵抗は大きく、その造波抵抗
1f1の変化を示すハンブ抵抗線上に示される加速余裕
は非常に少なくなる。
When only the inner nozzle 14 having the small-diameter opening dj1 is used, the thrust force T during starting and low-speed cruising is small, and there is little acceleration margin. In particular, the wave-making resistance is large until the ship reaches a speed at which the influence of the viscous force of water is reduced, and the acceleration margin shown on the humb resistance line showing the change in the wave-making resistance 1f1 becomes very small.

反対に複数の噴射孔16を有する外側ノズル17を内側
ノズル14と同時に使用した場合は、発進時及び低速航
行時において推力Tが大きくなり、加速余裕が充分確保
される。しかし、高速航行時には推力不足を住じること
となり、また最高到達速度は小径の内側ノズル14を使
用した場合より小さ(なる。
On the other hand, when the outer nozzle 17 having a plurality of injection holes 16 is used simultaneously with the inner nozzle 14, the thrust force T becomes large during starting and low-speed cruising, and sufficient acceleration margin is ensured. However, during high-speed navigation, there will be a lack of thrust, and the maximum speed reached will be smaller than when using the small-diameter inner nozzle 14.

したがって、推力特性曲線Tj1と推力特性曲線Tj2
との交点に対応する船速vscを境界にして、外側ノズ
ル17を駆vJ装匠18によって切換え、囁出す°るジ
ェット水流の流路断面積を変えることによって、発進時
、低速航行時及び高速航行時共に充分な推力Tを確保す
ることが可能となる。
Therefore, the thrust characteristic curve Tj1 and the thrust characteristic curve Tj2
By switching the outer nozzle 17 using the jet water jet 18 as a boundary at the ship speed Vsc corresponding to the intersection with It becomes possible to secure sufficient thrust T during navigation.

上記のように本実施例によれば、回転させるノズルを外
側ノズル17としたので、駆動装置fi18の取付けが
容易になると共に、メンテナンスも容易になる。
As described above, according to this embodiment, since the nozzle to be rotated is the outer nozzle 17, the drive device fi18 can be easily attached and maintenance can also be facilitated.

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。例えば内側ノズル14の孔15と外側ノズル17の
噴射孔16の数を同数としたが異なる?12数でもよく
、その数も上記実施例のように4つ以外の複数であって
もよい。また、上記実施例では、駆動VtV1118に
よって外側ノズル17を回転させるようにしたが、外側
ノズル17を固定して内側ノズル14を回転さゼるよう
にしてもよく、要するに内側ノズル14と外側ノズル1
7を相対回転させればよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible. For example, the number of holes 15 of the inner nozzle 14 and the number of injection holes 16 of the outer nozzle 17 are set to be the same, but are they different? The number may be 12, or the number may be a plurality other than four as in the above embodiment. Further, in the above embodiment, the outer nozzle 17 is rotated by the drive VtV1118, but the outer nozzle 17 may be fixed and the inner nozzle 14 is rotated.In short, the inner nozzle 14 and the outer nozzle 1
7 should be relatively rotated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り、本発明に係るウォータージェットII i
lU器によれば、船艇が高速航行時においては駆動手段
によって回転されて外側ノズルの複数の噴射孔がmMさ
れ、噴射する水流の流路断面積は最も1m口径が小さい
内側ノズルの開口断面積となる。そのため噴射ノズルか
らの水流の噴出速度が増大し、推進効率が上昇する。
As mentioned above, water jet II i according to the present invention
According to the IU device, when a boat is sailing at high speed, the plurality of injection holes in the outer nozzle are rotated by the driving means, and the flow path cross-sectional area of the injected water flow is the opening cross-section of the inner nozzle with the smallest diameter of 1 m. It becomes the area. Therefore, the ejection speed of the water stream from the injection nozzle increases, and the propulsion efficiency increases.

一方、船艇の発進時又は低速航行時においては、内側ノ
ズルと外側ノズルを相対回転さ辺て内側ノズルの孔と外
側ノズルの噴射孔との位置を一致させることで、水流の
流路断面積は最も大きな開口断面積となる。そのため噴
射ノズルからの水流の平均噴出速度が減少し、低速度領
域における推進効率が向上する。
On the other hand, when a boat starts or sails at low speed, the inner nozzle and outer nozzle are rotated relative to each other, and the positions of the inner nozzle hole and the outer nozzle injection hole are aligned, so that the cross-sectional area of the water flow can be adjusted. is the largest opening cross-sectional area. Therefore, the average jet speed of the water flow from the jet nozzle is reduced, and the propulsion efficiency in the low speed region is improved.

すなわち、船速に応じて噴射ノズルの流路断面積を変え
、水流の噴出速度を設定可能であるので、発進口1から
高速航行時に至るまでの広い範囲に亘る運転領域におい
て推進効率を高く維持することができる。特に従来例と
比較して低速運転領域における推進効率を大幅に改善す
ることができる。
In other words, the cross-sectional area of the injection nozzle can be changed according to the ship's speed, and the water jet speed can be set, so propulsion efficiency can be maintained at a high level over a wide range of operating ranges from launch port 1 to high-speed sailing. can do. In particular, the propulsion efficiency in the low-speed operating range can be significantly improved compared to the conventional example.

また従来のように弾性リング等の弾性材で可変ノズルを
構成している場合と異なり、本発明によれば可変ノズル
はいずれも剛性を有する部材で形成され、また縮流を形
成しない滑らかな形状に形成されているため、ノズル効
率が高い上に水流から受ける加圧力に対して噴射ノズル
は高い剛性を有し、推進器の運転効率、耐久性、信頼性
を大幅に改善することが可能となり、また保守管理を簡
素化することができる。
Furthermore, unlike the conventional case in which the variable nozzle is made of an elastic material such as an elastic ring, according to the present invention, the variable nozzle is made of a rigid member, and has a smooth shape that does not form contractures. Because of this structure, the nozzle efficiency is high and the injection nozzle has high rigidity against the pressure applied by the water flow, making it possible to significantly improve the operating efficiency, durability, and reliability of the propulsion unit. , maintenance management can also be simplified.

第1図(A>、(B)は本発明に係るウォータージェッ
ト推進器の一実施例を示し、同図(A)G、i低速運転
時の状態を示V断面図、同図(B)は第1図(Δ)にお
ける噴射ノズルのAh向矢視図、第2図(A)および(
B)は同じく高速運転時の状態を示し、同図(A)はそ
の断面図、同図(B)は第2図(A)における噴射ノズ
ルの8方向矢視図、第3図はジェット流速比とm進動率
とのm係を示すグラフ、第4図はポンプ動作点を説明す
るグラフ、第5図は船速に対するlit力および船体抵
抗との圓係を承りグラフ、第6図は従来のウォータージ
ェット推進器の構造を示す断面図、第7因は従来の可変
ノズルの構造を示す断面図である。
Figures 1 (A>, (B)) show an embodiment of the water jet propulsion device according to the present invention, and Figures (A) and (B) show the state during low speed operation. is a view of the injection nozzle in the Ah direction in Fig. 1 (Δ), Fig. 2 (A) and (
B) also shows the state during high-speed operation, the same figure (A) is a cross-sectional view, the same figure (B) is an 8-direction arrow view of the injection nozzle in FIG. Figure 4 is a graph that explains the pump operating point, Figure 5 is a graph that shows the relationship between lit force and hull resistance with respect to ship speed, and Figure 6 is a graph that shows the relationship between the ratio and m forward rate. A sectional view showing the structure of a conventional water jet propeller; the seventh factor is a sectional view showing the structure of a conventional variable nozzle.

1・・・船艇、2・・・取水口、3・・・ポンプケーシ
ング、5・・・ポンプ羽根車、7・・・噴射ノズル、8
・・・案内羽根、14・・・内側ノズル、15・・・孔
、16・・・噴射孔、17・・・外側ノズル、18・・
・駆動装ぎ(駆動手段)、2o・・・シール部材、21
・・・制御装22.22・・・流水路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Boat, 2... Water intake, 3... Pump casing, 5... Pump impeller, 7... Injection nozzle, 8
... Guide vane, 14... Inner nozzle, 15... Hole, 16... Injection hole, 17... Outer nozzle, 18...
・Drive equipment (drive means), 2o...Seal member, 21
...Control device 22.22...Flow channel.

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

シデット、’L Llrご K (′″”/l”’に5R−/)’Ij’!eall l
// )捕イ峯11JむVS 第 図 第 記 第 5 図
Sidet, 'L Llr Go K (5R-/) 'Ij'! all l
// )Koimine 11J VS Figure 5 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 船底に設けた取水口から導入した水流をポンプ羽根車に
よって加圧し、船尾に設けた噴射ノズルから噴射して推
力を得るウォータージェット推進器において、前記噴射
ノズルは、水流の噴射方向に縮径さる主ノズル口部の周
りに複数の孔を穿設した内側ノズルと、この内側ノズル
の外側に配設され上記内側ノズルの孔と選択的に一致可
能な噴射孔を穿設した外側ノズルとを備え、前記内側・
外側ノズルを駆動手段にて相対回転させて前記外側ノズ
ルの複数の噴射孔から噴射する水流を調整し、前記噴射
ノズルから噴射する水流の断面積を変更自在としたこと
を特徴とするウォータージェット推進器。
In a water jet propulsion device that obtains thrust by pressurizing a water flow introduced from a water intake provided at the bottom of the ship using a pump impeller and injecting it from an injection nozzle provided at the stern, the injection nozzle has a diameter that decreases in the direction in which the water flow is ejected. An inner nozzle having a plurality of holes formed around the main nozzle opening, and an outer nozzle having injection holes arranged outside the inner nozzle that can selectively match the holes of the inner nozzle. , the inner side
Water jet propulsion characterized in that the outer nozzle is relatively rotated by a driving means to adjust the water flow ejected from the plurality of injection holes of the outer nozzle, and the cross-sectional area of the water flow ejected from the injection nozzle can be freely changed. vessel.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863229A (en) * 1996-06-11 1999-01-26 Bombardier, Inc. Variable venturi
US5871381A (en) * 1997-06-27 1999-02-16 Lin; Yeun-Junn Stator of propelling system of small powerboat
US6293836B1 (en) * 2000-03-27 2001-09-25 Bombardier Motor Corporation Of America Water jet propulsion unit with means for varying area of nozzle outlet
US8491347B2 (en) * 2010-02-22 2013-07-23 Dana Fischer Variable dimension water jet

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