JPH0367097A - ウォータジェット推進機のためのターボ型ポンプ用羽根車およびこの羽根車を有するターボ型ポンプ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、渦巻き状ボリュートケーシングまたはディフ
ューザー型タービンケーシングを有する主として舶用推
進装置として使用されるウォータジェット推進機のため
のターボ型ポンプ用羽根車およびこの羽根車を有するタ
ーボ型ポンプに関する。

〔従来の技術および解決しようとする課題〕ターボ型ポ
ンプを利用した舶用推進システムのウォータジェット方
式は、スクリュウを用いた推進方法に比較して推進効率
が悪いため、特に小型船舶で一般化されていない。推進
効率がそれほど問題とされないレジャー用推進システム
として安全上の理由から採用されている程度である。高
速の大型船では、従来のスクリュウより推進効率が理論
的によくなるため、このような用途の利用が検討されて
いるのが現状である。

ウォータジェットシステムに使用されるターボ型ポンプ
の船走行時の特性を説明すると、第１図における舶用推
進システムの吸込口Ａ１ポンプおよび吐出ノズルＢに到
るΔ〜Ｂ間のダクト特性は、第２図に示した、横軸を流
量Ｑ、縦軸を揚程Ｈとするグラフ上にカーブＳとして示
される。

第１図の船のエンジンを動がしてポンプを作動させ、Ｂ
のノズルよりジェットを噴出させると、ダクトＡ−Ｂ間
を流れる水の流れの特性は、第２図のシステムカーブＳ
の上に乗って停止時である原点（Ｑ＝Ｏ，Ｈ＝Ｑ）から
矢印で示す方向に向かって船速に応じて動いていく。成
る機関回転数で、成る船速で運転しているときに、点Ｐ
が運転点であったとすると、このときのターボ型ポンプ
の揚程特性はＰ点を通るＨ、（実線）特性として示され
る。この揚程特性Ｈｌには船の走行時の動圧が加味され
ている。いま、第１図における船速をｖ３、ダクトＡ−
Ｃ間の損失をり。とし、第２図の線分ＲＱを有効回収動
圧Ｈｖｓとすると、これはポンプ吸込口直前Ｃ点の圧力
となる。

これは、この分の押込み圧力がターボポンプ入口Ｃ点に
作用していることを意味しているので、ＨｌよりＲＱＱ
当分の有効回収動圧を引いたＨ、　　　（破線）の特性
が一般のターボ型ポンプの揚程特性を示すことになる。

逆に言えば、船をローブで固定し、前述の機関回転数で
ポンプを作動させると、Ｑ点を通る前述のＨ。

（破線）特性がこのときのポンプ揚程特性となることを
意味している。従って、実際はＱ′点で設計されなけれ
ばならないのであるが、この走行時の推定が困難である
ので、従来はこの点Ｑでウォータジェット推進機の設計
がなされている。

さて一方、船の走行時の推力Ｔは、次の計算式で計算さ
れる。

Ｔ＝ρ・Ｑｐ　（Ｖｊ−Ｖ、）　　・・・　（２）ここ
で、Ｔ：推力　ｋｇ ρ：水の密度　　ｋｇｆ、ｓ”／ｍ’ ■、ニジエツトスピード　ｍ／ｓ Ｑ、：Ｐ点におけるポンプ流量ｍ’／ｓジェットスピー
ドｖＪは、 ■、＝α・ｆ■劃　　　　　・・・　（３）Ｈ：ポンプ
揚程ｍ　　（Ｐ点における揚程）α：係数 （２）、（３）式から明らかなように、推力はポンプ流
量に比例し、ポンプ圧力の１／２乗に比例して推力が増
大することが分かる。これは、システムカーブＳの矢印
方向へ進めば進むほど大きくなることを意味している。

有効回収動圧Ｈ９，（線分■）が同じとすると、第２図
のＲ点を通る平らな揚程特性がＨ２（−点鎖線）であれ
ば、システムカーブＳとの交点はＰ′となり、推力が増
加する（実際は、推力が増加するので、船速か増加し、
有効回収動圧も増加し、Ｐ′点よりまだ矢印方向へずれ
る）。すなわち、ウォータジェット推進機方式め推力は
、その揚程特性が平らであればあるほど、有効回収動圧
が増加し、ポンプ作用点が推力の大きい方へずれ、推進
効率が高くなることが分かる。

一方、ウォータジェットシステムにおいては、エンジン
直結のようにできるだけ高速化し、中間の減速機などの
設置をしない小型、軽量化が推進効率の向上に必要とな
ってくる。しかし、これは、ターボ型ポンプのもってい
る性質、すなわち、ポンプ揚程は回転数の二乗に比例す
ることから、高速化すればするほど前述の揚程特性を平
らにするという要求からかけはなれてしまう。従来は、
システムの高速化による小型化の要求の方が推進効率の
改善には大きいと考えられ、このようなジェットシステ
ムでは、高比速度ポンプがもっばら使用されている。こ
のような高比速度ポンプは、次のような特徴、すなわち （１）揚程特性が立つ、 （２）キャビテーション特性が悪い、 （３）効率範囲が狭い（最高効率を過ぎた過大流量では
、キャビテーションの危険がある）などのウォータジェ
ット推進機としては良くない特性となる。

本発明の目的は、このように相矛盾する要素を含むジェ
ットポンプにおいて、高比速度ポンプでありながら、揚
程特性の平らなターボ型ポンプ用羽根車およびこの羽根
車を有するターボ型ポンプを提供することである。

このようなターボ型ポンプを設計できることにより、ウ
ォータジェット推進機として最適なものとなる。換言す
れば、高比速度でありながら平らな特性をもったポンプ
が設計できることにより、現状の設計の高比速度ポンプ
が持っているウォータジェット推進機に適さない前述の
三つの不具合が改善でき、推進効率の改善を計ることが
できる。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を解決するために、本発明のウォータジェッ
ト推進機としてのターボ型ポンプ用羽根車は、そのボス
側シュラウドを、曲線が母線の円錐台状の形状とし、羽
根入口側の前記ボスシュラウド面は回転軸にほぼ平行に
なる円筒状として形成し、これに羽根入口縁ボス側形状
をなめらかに連なるように立ち上げ、その羽根入口縁の
外径を回転軸に対してほぼ直角になるまで一様に連続し
た曲線でボス側入口縁より延長形成し、かつこれらの羽
根入口縁の入口角は全ての羽根入口縁においてほぼ０°
となるような角度に取り、前記シュラウド外径部に羽根
出口端は回転軸に平行または傾斜する遠心形状または斜
流形状として形成し、この出口部羽根に前記入口形状の
羽根をなめらかな曲線で結んで形成される羽根を特徴と
する。

また、入口固定案内羽根装置を薄い板で複数枚形成し、
その形状は、請求項１に記載の羽根車の回転方向に入口
流れを案内する強制予旋回順方向型または羽根車の回転
方向と逆向きに入口流れを案内する強制予旋回逆向き型
とし、前記羽根車の上流側にこれに近接して前記強制予
旋回順方向型または逆方向型の入口固定案内羽根装置を
設ければ、後述する理由から好都合である。

また、ボリュートケーシングの吐出部ノズル直前に、ノ
ズルに向かう流れを整流する整流装置を設けることも、
後述する理由から好都合である。

また、前記請求項１記載の羽根車のシュラウドを羽根と
羽根の間を抜いて星型形状のシュラウドとすることによ
り、ポンプ特性の劣化を起こさずに軸スラストのバラン
スをとることができ、高速船においてポンプ揚程を高く
しなければならない場合に都合がよい。以上のような構
成のターボ型ポンプは何もウォータジェット推進機にと
どまらず、一般産業ポンプにも高速型ターボポンプとし
ての利用が可能である。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

第４図は本発明の羽根車の一実施例を示す平面図、第５
図はこの羽根車の羽根の各位置における羽根プロフィー
ルをメリディアン断面により羽根入口から出口に向かう
各断面を示す。

一般に、前述した平らな揚程特性を有する遠心型羽根車
とするためには、羽根出口の流れの方向を回転軸に直角
にする必要がある。このような流れをポンプのＮｓ値に
関せずに実現するには、羽根車内において軸方向より流
入する流れを羽根出口で軸方向と直角方向に変換する羽
根プロフィールと羽根ボスシュラウドをこの流れの方向
変換に合わせた形状、すなわち第５図に示すように羽根
車１０のシュラウドが最小の抵抗で流れを外向きに流す
エルボ形状、すなわち曲線が母線の円錐台状のボス１１
とすればよい。この円錐台状の曲線は、円放物線、双曲
線などの二次曲線、その他のなめらかに連なる曲線であ
ればよい。

前述のようにエンジン直結等の高速化をするとき、従来
の設計の羽根入口形状では、入口の円周速度ｕ、が大幅
に増大し、羽根入口における損失も増大し、圧力が低下
してキャビテーションの発生ならびに効率の低下をもた
らす。従来の羽根車の設計では、第３図に示すように羽
根入口金縁でメリディアン流入速度■１が同一となるよ
うに羽根入口角を変化させた設計が最小の損失になると
考えられ、そのような構造が取られている。しかし、実
際は、羽根入口部の流れに偏りが存在し、−様とはなら
ない。そのため、高速化すると入口部の損失が増大して
効率が低下してしまう。

これを防ぐ入口の形状を与えるのが、前記ボス１１のシ
ュラウドＩｌａの円錐台状曲線になめらかに連なる羽根
１２０入口！！１３と、この羽根入口縁１３の全ての位
置で０°にした羽根入口角である。

また、第５図の■断面に示すように、羽根入口部におい
て圧力面側形状を一般ボンブでシュラウドと羽根との交
点に存在するかど部を全くなくしたほぼ円形の一部を形
成する羽根入口縁形状とすることにより、前述の羽根入
口形状に伴う高回転の場合の羽根車入口の損失を最小に
することができる。

第５図において、羽根の出口形状は、回転軸に対して傾
いた斜流形状出口■に、前記羽根入口形状の断面を有す
る羽根１２をなめらかな曲線で結び、この各羽根１２の
入口から出口に向かうに従って流れの方向変換を前記ボ
スシュラウドｌｌａの形状と共に羽根車１０内で最小の
損失で変換する形状を与えるものである。このような形
状の羽根車を形成することによって、流れの方向変換を
羽根車内で最小の損失で行うことができ、ポンプの高速
化が可能となり、かつ高比速度であるにもかかわらず遠
心ポンプに近い特性をもったウォータジェット推進機に
最適なポンプができる。

第６図は、本発明の羽根車を有するターボ型ポンプと従
来の設計に基づく斜流ポンプの特性を比較したグラフで
ある。本発明の羽根車は、斜流ポンプに準じて製作され
た。その結果は、斜流ポンプの場合設計値に近い比速度
９００（ｍ　−ボ／ｍ１ｎ−ｒ　、ｐ、ｍ、）が得られ
たが、前記形状の羽根で形成した本発明の羽根車を有す
るターボ型ポンプでは、比速度１１００が得られ、斜流
ポンプ以上に高比速度ポンプであるにもかかわらず、そ
の特性は第６図に示すように揚程特性、効率特性共に斜
流ポンプより比速度の低い遠心型に近い特性を示した。

しかしながら、動力特性は右下がりの斜流ポンプに近い
特性を示し、この点からも本発明の羽根車を有するター
ボ型ポンプは、ジェットポンプに最適であることが分か
る。

また、同時にこれらの特性は、−ｍ産業用高速ターボ型
ポンプとしても非常に有用な特性を示すものである。

次に、第７図に示すように、小径のノズル径のシステム
カーブがＳＩ、大径のシステムカーブが３２で表され、
そしてこの中に推カ一定曲線を引くと、ＴＩ、Ｔｚ　、
Ｔ３のように表される。ここで、Ｔ１は静推力（船をロ
ープで固定した場合）を示す。第２図と同様に、有効回
収動圧をそれぞれ等しいとしてＴ、とＳ３、Ｓ２の交点
Ｑ、、Ｑ２上に取り、走行時の推力を図の上で検討する
と（この場合、推力Ｔ　２　、Ｔ　＊は船を固定し、船
速と同等の水流を発生させたと仮定したときのグラフで
実走行時の推力ではない）、第２図で行ったと同様にそ
れぞれの有効回収動圧（Ｑ＋　Ｒ＋　、Ｑ２　Ｒ２）が
等しくかつＲ，、Ｒ２を通る実線と破線で示すそのポン
プ揚程の傾きが同等と仮定したときの作動点はＳ１上に
Ｐ＋　、Ｐ＋　　、Ｓｚ上にＲ２Ｒ２のように求まり、
その差を見ると明らかに抵抗の立ったＳ、の場合は、抵
抗の小さいＳ２に比較して、ポンプ揚程の傾きが推力に
及ぼす影響の小さいことが分かる。これは、抵抗が大き
すぎてこのシステムカーブＳ１が立ち過ぎているためで
、このようなシステムカーブを有するノズル径のウォー
タジェットシステムでは、ポンプ揚程特性を平らにして
もそれほど推進効率の改善が計れないことになる。

従来設計に基づく斜流、軸流ポンプを用いたジェットシ
ステムでは、抵抗を減少させた大径の３２のようなシス
テムカーブとすると、第６図に示すようにポンプ特性の
劣化が大きく、また最高効率点を過ぎた所へ仕様点が来
て、キャビテーシヨンが起きるため、また設計仕様の比
速度が大きくなりすぎるのでＳＩのように立ったシステ
ムカーブしか設定できず、推進効率の改善が困難となる
。前述の結果は、以上の理由によるものである。また、
ジェット速度ＶＪと船速の比ＶＪ／Ｖ、を１〜２の間に
あるように設定することが推進効率の向上によいことが
理論的に確認されている。この点から見ても、前述の立
ったシステムカーブＳ１の場合は、この速度比が大きす
ぎて推進効率の改善が計れないことになる。以上の二つ
（ポンプ特性とシステムカーブ）の理由から、現在のタ
ーボ型ポンプの設計技術を用いたウォータジェットシス
テムではその改善が計れないのは明らかである。これに
対し、本発明の羽根車を有するウォータジェットシステ
ムの場合、前述の従来設計のもっている不具合が改善さ
れ、大幅な推進効率の改善を計ることができる。次に、
本発明の羽根車を有するターボ型ポンプにおいて、さら
に本発明により、入口固定案内羽根装置を羽根車の入口
直前に例えば第１１図に２６で示したように取りつける
ことができる。この入口固定案内羽根装置としては、第
９図に、第１１図に示す一点鎖線Ｃの円周に沿って羽根
車２５および固定案内羽根装置２６を展開して示した逆
向き強制プリローテーション型案内装置と、第８図に同
様に羽根車２５および固定案内羽根装置２６′を展開し
て示した順向き強制ブリローテーション型案内装置が考
えられる。

これは、前述したように入口速度Ｕｌが高回転のため大
きくなるので、羽根入口へなめらかに水流を流入させる
ための入口固定案内羽根装置を羽根直前に設けることに
より、前述した羽根入口形状と相まって羽根入口での流
入損失をいっそう小さくし、ポンプ特性の改善が計れ、
従ってジェット推力の増加をもたらすからである。

第９図に示すように、逆向き強制ブリローテーション型
案内装置は、固定案内羽根装置２６の整流板を薄い板状
にして、羽根車入口直前で羽根車回転方向と逆向きに流
れを導くようにわずかに湾曲させ、流れの方向変換を行
わせる構造にしである。このような湾曲は、中心部で大
きく、外周部で小さく、その程度は、吸込部の抵抗とな
り、ポンプ特性が劣化しない程度の曲率がよい。このよ
うな逆向きプリローテーションを吸込口羽根車直前で行
わせることにより、ポンプの最高効率点を過ぎた流量域
でポンプ揚水量を増加させ、第１０図のグラフに示すよ
うに、元の特性である基本特性Ｈ１η特性がＲ２、η２
のように変化し、前述の大径ノズルジェットのようなポ
ンプの低揚程特性を改善し、かつ前述のようにジェット
推力を増加させ、推進効率の改善が計ることができる。

また、ポンプ羽根車直前の流れの状態を一様にすること
は、ポンプ特性を安定させて効率を向上させるために非
常に重要である。ジェットポンプのようにポンプ入口部
において、流れの一様な状態を保つのが困難な場合にも
、流れを常に一様に保つ働きをこの入口固定案内羽根装
置が持つことになる。すなわち、入口動圧の有効回収に
役立つ。

第８図は、順向き流れに整流する概念図であり、順向き
強制ブリローテーションを生じ、羽根車回転方向と同じ
方向へ吸込流れを整流する。

第１０図におけるＨＩ％　η１特性のようにポンプ特性
が変化し、ポンプのいっそうの高速化（高回転化）を計
ることができ、かつ少流量域のポンプ特性の改善が計る
ことができるので、超高速層に適する。このように、船
抵抗、必要船速、機関回転数（ポンプ回転数）により、
その流れ方向、流れ方向の変換程度（湾曲曲率の大小等
）、固定案内羽根軸方向長さ等を適宜決定し、整流装置
を羽根入口直前に設けることにより、推進効率の増大を
計ることができる。これは、本発明の羽根車以外の従来
設計の羽根車に取付けても効果がある。

本発明のターボ型ポンプにおいて、渦巻き型ボリュート
ケーシングを用いる場合のノズル形状は、その推力の発
生、すなわち推進効率に大きく影響する。特に、本発明
の羽根車を用いた場合のように、大流量にジェットを設
定する場合（第７図の５２に示すようなシステムカーブ
を取る場合）、ジェット水量が増えるためノズルからの
噴流に回転が生じ、ジェットの力が低下してしまう。こ
れは、エンジン直結のような高速で低揚程を得るために
は、羽根出口を第１１図のＡ−Ｂに示すように、回転軸
に対して傾けた斜流形状が取られるからである。

第１１図は、舶用推進装置として用いられるウォータジ
ェット推進機としてのターボ型ポンプ２０を示す。この
ポンプでは、渦巻き型ポリエートケーシング２１内に突
出する回転軸２２の軸端に本発明による羽根出口が斜流
形状の羽根車２３が固定されている。この羽根車２３は
、前述したように本発明により曲線が母線の円錐台形状
のボス側シュラウド２４と、このシュラウド上に配置さ
れた前述した形状の複数の羽根２５を有する。ボリュー
ト状ケーシング２１には、さらに羽根入口縁２５ａに隣
接して入口固定案内羽根装置２６が取りつけられ、その
上流にさらに吸込管２７が取りつけられている。ボリュ
ート状ケーシング２１は、出口にノズル２日を有する。

このターボ型ポンプ２０の羽根車２３が斜流形状のため
ＡとＢで圧力差が生じ、その結果ポリエートケーシング
２１内に矢印で示す回転流れが生し、前述のような大流
量の場合、特にこの流れが強くなり、ジェット水流まで
その影響が出てしまい、推力の低下を起こす。これを防
止するには、第１１図に示すボリュート最大径りおよび
長さＬを大きくずれがよいが、エンジン直結等による高
速化によりせっかくコンパクトに設計されるのに、ボリ
ュートケーシング出口部分が異常に大きくなり、小型軽
量化がこの部分で阻害される弊害が生じる。前述したポ
リエートケーシング２１内の回転流による推力の低下を
防ぐために、本発明により、第１２図に示すようにボリ
ュートケーシングの最大径部のノズル２８の直前に出口
案内装置として整流装置２９を設ける。これによって、
ノズルの径りおよび長さを最小の寸法で製作することが
できるので、全体がコンパクトに設計される。その形状
は、第１２図と第１３図に示すように軸流ポンプ出口デ
ィフューザーと同様の形状とすればよい。なお、図面に
示した固定羽根は一実施例にすぎず、その形状と枚数は
任意であり、図面の実施例に限定されるものではない。

本発明の羽根車を、渦巻き状ボリュートケーシングを有
する舶用推進装置として使用されるウォータジェット推
進機のためのターボ型ボンプについて説明したが、第１
４図に示すようにディフューザー型タービンケーシング
を有する舶用推進装置として使用されるターボ型ポンプ
にも適用できる。５０は、回転軸５１に固定された第４
図と第５図に示した本発明による羽根車であり、５２は
羽根車５０の羽根出口に隣接したディフューザー型ター
ビンケーシングであり、５３はノズル、５４は吸込口で
ある。

以上、本発明の要旨を、舶用推進システムに使用される
ウオークジェット推進機について述べたが、本発明は基
本的にポンプの高速化に対する技術であるので、−ｉ産
業用高速ポンプにも応用することが可能である。

第１５図と第１６図に示す本発明の羽根形状を有する羽
根車３０を使用したポンプ４０の構造を第１７図に示す
。この羽根は、ウォータジェットシステムの場合超高速
艇に適する。この場合、そのポンプの揚程が高くなるの
で、その軸スラストを軽減する設計がされないと、軸受
負荷が高すぎるので高速回転のポンプとすることができ
ない。このため、第１５図と第１６図に示す羽根車３０
では、曲線が母線の円錐台形状を有するポス３１のシュ
ラウド３２に複数個の羽根３３が配置され、その際羽根
車のシュラウド３２は羽根と羽根の間が抜かれた足型形
状のシュラウドとして形成されている。各羽根３３のプ
ロフィールは、第４．５図と同様に■〜■に沿ったメリ
ディアン断面として描かれている。第１７図に示したタ
ーボ型ポンプ４０は、ボリュート型ケーシング４１内に
突出する回転軸４２の端部に第１６図の本発明の羽根車
３０が固定され、この羽根車３０に隣接してポリエート
ケーシング４１の入口側に入口固定案内羽根装置４３が
取りつけられ、さらにポリエートケーシング４１にはそ
の上流に吸込管４４が固定されている。ケーシングを小
さく設計するためには、ポリュートスロート部に固定案
内羽根を設けるのがよい。

この一般産業用ターボ型ポンプの設計諸元を第１表に示
す。

第１８図に、同じポンプ仕様（流量、揚程）を満足する
従来設計の単段ポンプ羽根車６０のメリディアン断面と
本発明の羽根車３０のそれとを比較して示す。第Ｉ８図
から明らかなように、従来設計の単段ポンプの羽根車６
０では、その通路が狭くなるので、第１表に示すような
高粘性液の送液では、速度境界層が大きく発達し、その
外径部の通路はこれによりほとんど塞第１表 かり、ポンプ揚程特性が大幅に低下してしまう。

また、円板摩擦損失も大きいので、非常に大きな動力を
要する。実際には、大幅な揚程特性の低下と動力の増加
によってそのような粘性液の送液は不可能である。他方
、高回転化に伴うポンプ羽根車諸問題を解決した高速化
が可能な本発明の羽根車３０では、その通路幅が広いこ
とと、羽根径が小さいため従来設計の羽根のような大幅
な揚程低下と動力増加を起こさずに送液ができる。その
他、本発明の羽根車を有するターボ型ポンプでは、高圧
を発生する際のケーシング肉厚を小型のために薄く設計
できるとか、高温液の送液の際にポンプとその軸受部（
モータ）の間に簡単な冷却ファンを設けることによって
軸受等の水冷の必要もなく、モータおよび軸受部への熱
の伝導を防ぎ、簡便なポンプ構造とすることができるな
ど、本発明のポンプを高速型ターボポンプとして一般産
業用に使用すると、従来の遠心ポンプでは送液不可能で
あった領域が可能となったり、小型軽量のために設置ス
ペースが小さくなったり、水冷のような補機の必要がな
くなったり、その利用価値は計り知れない。

〔発明の効果〕

請求項１に記載の形状の羽根車にすることにより、斜流
、軸流領域にあるポンプの特性を遠心型と同等の特性と
して渦巻きケーシングまたはディフューザー型タービン
ケーシングを有する遠心ポンプとして製作する技術が提
供される。

これを、特にウォータジェットシステム用ターボ型ポン
プとして使用することにより、ウォータジェット推進機
特性の大幅な効率の改善が遠戚され、顕著な改善を計る
ことができる。これは、また一般産業用に応用すること
もできることを意味し、前述の例のように従来のターボ
型ポンプでは不可能であった領域への利用が可能となり
１、非常に高い利用価値がある。

請求項２に記載のように羽根車の上流側にこれに近接し
て前記強制予旋回順方向型または逆方向型の入口固定案
内羽根装置を設けることにより、羽根入口へなめらかに
水流を流入させることができるので、前記羽根車の羽根
入口形状と相まって入口流入損失をいっそう小さくし、
ポンプ特性が改善されてジェット推力の増加をもたらす
ことができる。

さらに、請求項３に記載のように、ボリュートケーシン
グの吐出部ノズル直前に、ノズルに向かう流れを整流す
る整流装置を設けたことにより、ノズル直径および長さ
を最小寸法で製作できるので、全体をコンパクトに設計
することができると共に、この整流装置のないものに比
較して船速の増加が可能となる。このような設計手法は
、一般産業ポンプにもそっくり使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はターボ型ポンプを船のウォータジェットシステ
ムに用いた場合の舶用推進システムの説明図、第２図は
第１図のターボ型ポンプを有する船の走行時のターボポ
ンプ特性を示すグラフ、第３図は従来の羽根車の羽根入
口縁の設計方法を説明するための速度線図、第４図は本
発明による羽根車の平面図、第５図は第４図の羽根車の
横断面図、第６図は本発明の羽根車を有するポンプと従
来の設計に基づく斜流ポンプの特性を比較したグラフ、
第７図はシステムカーブの違いによるポンプ揚程特性の
傾きが推力に及ぼす影響を説明するグラフ、第８図は本
発明による順向きプリローテーション型羽根入口案内装
置の展開図、第９図は本発明による逆向きプリローテー
ション型羽根入口案内装置の展開図、第１０図は順向き
と逆向きのそれぞれの強制ブリローテーションを行わせ
る入口固定案内羽根装置を設けたことにより改善される
ポンプ特性を示すグラフ、第１１図は本発明による羽根
車を有するターボ型ポンプをウォータジェット推進機と
して用いた船のジェット推進システムの縦断面図、第１
２図は第１１図のウォータジェットシステムのノズル直
前に設けられた整流板を示す部分断面図、第１３図は第
１２図の線ｘｍ−ｘｍに沿って切断した横断面図、第１
４図は船のウォータジェットシステムのターボ型ポンプ
の羽根出口に隣接して用いられたディフューザー型ター
ビンケーシングを示す概略断面図、第１５図は本発明の
羽根車の別の実施例を示す断面図、第１６図は第１５図
の羽根車の平面図、第１７図は第１５図の羽根車を有す
る一般産業用ターボ型ポンプの縦断面図、第１８図は同
じポンプ仕様を満足する従来設計の単段ポンプ羽根車の
メリディアン断面と本発明のそれとを比較して示した断
面図である。 １１ａ、２４．３２・・・シュラウド、１２゜３３・・
・羽根、２１．４１・・・渦巻き状ボリュートケーシン
グ、２３，３０．５０・・・羽根車、２６．２６’　　
・・・入口固定案内羽根装置、２８．５３・・・ノズル
、２９・・・整流装置、５２・・・ディフューザー型タ
ービンケーシング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦巻き状ボリュートケーシングまたはディフュー
   ザー型タービンケーシングを有する舶用推進装置として
   使用されるウォータジェット推進機のためのターボ型ポ
   ンプ用羽根車において、そのボス側シュラウドを、曲線
   が母線の円錐台状の形状とし、羽根入口側の前記ボスシ
   ュラウド面は回転軸にほぼ平行になる円筒状として形成
   し、これに羽根入口縁ボス側形状をなめらかに連なるよ
   うに立ち上げ、その羽根入口縁の外径を回転軸に対して
   ほぼ直角になるまで一様に連続した曲線でボス側入口縁
   より延長形成し、かつこれらの羽根入口縁の入口角は全
   ての羽根入口縁においてほぼ０°となるような角度に取
   り、前記シュラウド外径部に羽根出口端は回転軸に平行
   または傾斜する遠心形状または斜流形状として形成し、
   この出口部羽根に前記入口形状の羽根をなめらかな曲線
   で結んで形成される羽根を特徴とするターボ型ポンプ用
   羽根車。
2. （２）入口固定案内羽根を薄い板状で複数枚形成し、そ
   の形状は、請求項１に記載の羽根車の回転方向に入口流
   れを案内する強制予旋回順方向型または羽根車の回転方
   向と逆向きに入口流れを案内する強制予旋回逆向き型と
   し、前記羽根車の上流側にこれに近接して前記強制予旋
   回順方向型または逆方向型の入口固定案内羽根装置のい
   ずれかを設けたことを特徴とするターボ型ポンプ。
3. （３）請求項１に記載の羽根車を用いたターボ型ポンプ
   において、ボリュートケーシングのスロート部に、出口
   に向かう流れを整流する整流装置を設けたことを特徴と
   するターボ型ポンプ。
4. （４）前記請求項１記載の羽根車のシユラウドを羽根と
   羽根の間を抜いて星型形状のシュラウドとしたことを特
   徴とするターボ型ポンプ用羽根車。
5. （５）請求項１または４に記載のターボ型ポンプ用羽根
   車を有し、請求項２に記載の入口固定案内羽根装置また
   は請求項３に記載の整流装置を用いた一般産業用ポンプ
   のための高速型ターボポンプ。