JPH04163291A - 水上及び空中走行体用噴射推進装置並びにポンプ - 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、噴射推進装置及びポンプに関する。

詳しくは２本発明は、噴射管に流入する流体が。

スクリューとして形成した回転子によって、所定の推進
方向と逆の方向に加速され、該スクリューの外側縁が噴
射管の内側マントルに強く連結されていて、スクリュー
と噴射管とが一体に回転され、該噴射管は、その外側マ
ントルにおいて駆動され、覆い管又は覆い管ハウジング
中に支承され−３＝ ている、船及び航空機等の水中及び空中走行体用噴射な
いしジェット推進装置、並びに循環ポンプに関する。

［従来の技術］ この形式の噴射推進装置は、ドイツ実用新案公報１９９
７２１０号により公知となっている。この公報によれば
、噴射管として形成された回転子の内部に配設された推
進エレメントは４回転子の内部室を占有する一体的な全
面スクリューから成っている。この全面スクリューは噴
射管の両方の端面から突出しており、推進方向には、固
定配置の入口側支持体中に、またその反対側は、逆のね
じ方向に指向し羽根付きの固定された出口側支持体中に
、それぞれ入りこんでいる。噴射管は、その中心部に配
された歯車を介して駆動される。

このスクリューの場合１貫流する水に対し軸の近傍では
外方に、また半径方向外側では内方に。

それぞれ指向した力が９回転の結果として発生するので
、全量の水に旋回運動が与えられ、それによって排出側
に渦損失がひき起こされる。この渦損失は連結された整
流ガイド機構によっても、成る限定された回転数の範囲
内において、単に部分的に補償されるにすぎない。この
強い渦流の形成（この渦流は、入口側支持体中に入りこ
んでいる羽根によってもひき起こされる）のため、さら
に水流の全断面積が縮小される。そのため流入する流体
の一部分のみが捕捉され、質量と加速度との積に基づい
た出力は対応して減少する。

翼形のノズルリングによって羽根が貫通されるか又は中
断されているプロペラは、ドイツ特許明細書８Ｈ１５４
号により公知となっている。ここで。

羽根がノズルリングによって中断されている場合２羽根
の内側部分は、異った勾配をもたねばならないとされて
いる。ノズルリングの翼形の形状のため、プロペラへの
強い収れん性の水流は、その内面に負圧を、外面に正圧
を、それぞれ補助推力を生ずる方向に発生させる。どち
らの場合にも、ノズルは２羽根の幅の投影の長さにほぼ
等しい長さをもたねばならないことは当然である。

ドイツ特許公開３３４３８０５号公報には１本発明の構
成に関連して、入口側が収れん形状に形成され、押しの
け体によって環状室に向って狭くなっている噴射管が開
示されている。

本発明の変形例に関連して、ドイツ特許公開公報８７１
８９５４号には、プロペラの構成において、プロペラの
外側リングを回転子として形成し、この回転子にプロペ
ラの外リングを囲んでこれと共働する固定子をハウジン
グの内部において所属させることが開示されている。

ねじの半巻回から成り、駆動軸のハブに１つの平面内に
おいて固定された駆動軸の連結部分によって両端が互に
対して保持され、互に絡合した複数の条片によって１羽
根が形成され、これらの条片が中央部において別のハブ
に保持されているスクリュープロペラは、リヒャルト・
ガイスラー（Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｇｅ１ｓｓｌｅｒ）著「
スクリュープロペラ」（５ｃｈｒａｕｂｅｎｐｒｏｐｅ
１１ｅｒ）学位論文、　ＤＢ−Ｂｕｃｈ。

Ｊｕｌｉｕｓ　’　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ社、ベルリン、　
　１９１８．　１８頁に記載されている。駆動軸と平行
に流入する流体は。

旋回運動をしている連結部分によって渦流を形成し、エ
ネルギーを消費するため、出力は非常に減少する。

［発明が解決しようとする課題］ 従って２本発明の課題は、渦流による損失をさけ、有効
出力を高める方向に可及的に全量の流入する流体を利用
可能とすることによって、一般に整流ガイド機構を用い
なくてもよいようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ この課題は１本発明によれば、請求項１の特徴部分、特
に、請求項１及び２の特徴部分の構成によって解決され
る。即ち２本発明は、噴射管（１１）中に流入する流体
の一部が直接にはこのスクリュー（１７）によって加速
されないようスクリュー（■７）が貫通孔を備えていて
周縁スクリューとして構成されたことを特徴とする請求
項１）。さらに請求項２に従い、少くとも１つのスクリ
ュープロペラ（１８）を噴射管（１１）の外側マントル
に付加的な推進エレメントとして備えたことにより、こ
の課題はより効果的に達成される。

なお２本願の請求項に付記した図面参照符号は、理解を
助けるためのものであり２図示の態様に必ずしも本発明
を限定することを意図しない。

本発明による噴射推進装置は、噴射管の外側マントルの
ところの推進エレメントによる付加的な推進力と、全推
力の増大とのほかに、いろいろの別の利点も備えている
。本発明による付加的な利点は次の通りである。

（ｉ）　　出力の増大によるエネルギーの消費量の減少
。

（１１）　　推進機構の寸法の減少。

（２）推進機構の重量の減少。

０埴　渦流の防止による低騒音の推進作動。

（Ｖ）　　キャビテーションの防止による使用寿命の増
大。

（ロ）作動の確実性と保守の容易さ。

請求項１，２の構成によって、単位時間当りに利用可能
な流体の量が増大し、それによって空気スクリューの新
しい形状の可能性も示される。

請求項３〜１２には２本発明による噴射推進装置の別の
有利な態様が、また請求項１３〜１４にはこの装置を用
いたポンプが示される。

噴射管を入口から出口までか又はその部分区画中におい
て収れん形状とすること（請求項３）。

これにより流体の円滑な流れが容易となる。

噴射管の出口、又は出口及び入口がスクリューを含む推
進エレメントから自由に別体としたこと（請求項４）。

これにより推進エレメントは円筒状の簡単な構成でよい
ことになる。

噴射管の出口が噴射ノズルとして形成されたこと（請求
項５）。これにより、噴射流体の推進エネルギーをより
有効に利用できる。

スクリューの壁厚を出口に向って減少させた（請求項６
）。

ラセンスクリューの形状と寸法及び勾配もしくは勾配角
を流速を高める方向において不同としたこと（請求項７
）。

覆い管ハウジングが流体の流入を可能とする開口を軸受
付近に備えていること（請求項８）。これは、軸受の潤
滑・冷却に役立つ。

覆い管ハウジングを支持台又は支持ハウジングに固着し
たこと（請求項９）。

覆い管ハウジングを支持ハウジングと一体的に形成した
こと（請求項１０）。請求項９，１０は簡単な構造を与
える。

噴射管の軸受の中間部が、外周歯車、外側巻線又はター
ビン羽根等から成る駆動エレメントとして形成されたこ
と（請求項１１）。

歯付きベルト、駆動ピニオン、電磁石巻線又は入口と出
口を備えたノズルを有するタービン等から成る対応の駆
動エレメントが、駆動部材に所属され、該駆動エレメン
トが覆い管ハウジング及び／又は支持ハウジング中に組
込まれていること（請求項１２）。請求項１１．１２に
は簡単な駆動系を与える。

上記噴射推進装置は、連結部を噴射管の両端において覆
い管ハウジングに補助的に配設することにより、ポンプ
として構成できる。（請求項１３）。

噴射管がその外周に電機子巻線を有し、固定子＝　　　
１１　　　＝ たる電磁石巻線によって所定空隙を介して囲まれたこと
（請求項１４）。この構成により、簡単な駆動機構をも
った電動ポンプが得られる。

［作用］ 次に作用について説明すると。

噴射管１１中の流体は９周縁スクリュー１７によって回
転運動を付与され、自由な中心通路内の流体に、新しく
吸引される流体と共に（ないしその助けをもって）衝突
し、該中心通路内の流体を貫流方向に加速するので、噴
射管１１のほぼ全長に亘って作用する強力な推進力が２
羽根から中心流に運動エネルギーの一部を放出すること
によって発生する。この際に、前方端面に存在する流体
は、渦流を形成することなく連続的に吸引される。中心
流は、原則として、装置全体に及ぼされる回転モーメン
トを補償するので、流入流において渦流が消失すると共
に、更に排出流の渦流が避けられるので、従来得られな
かった強力な推進力が得られる。

噴射管１１の排出側の整流ガイド装置は、一般には省略
することができる。

次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて一層詳細
に説明する。

［実施例］ 第１．２図において２本発明による噴射推進装置１０の
噴射管１１は、覆い管ノ＼ウジング１２中において軸受
リング１３中に回動自在に支承されている。

覆い管ハウジング１２は支持ハウジング１４と一体的に
形成されている。噴射管１１は歯付きベルト１５によっ
て駆動され、このベルトの歯部Ｌ５ａは、その外側マン
トルに形成した外周歯車１６と噛合っている。推進エレ
メントとして役立つ２個の周縁スクリュー１７の外側縁
は、噴射管１１の内部マントルに固定されており、第１
図の■〜■断面に対応して第１ａ図には噴射管１１の内
部室の外側のフィールドのみが図示されている。同様の
構成は、第２図にも示される。但しここでは噴射管１１
は、覆い管ノ＼ウジング１２の右側に突出しており、ス
クリュープロペラ１８をその外側マントルに支持してい
る。このスクリュープロペラに対応して、第２ａ図に、
断面線■〜■に示すように、外側のフィールドが示され
ている。第３ａ図には、駆動軸２０によって示される原
動機の駆動ピニオン１９が２以上に説明した噴射管１１
のほかに図示されている。第４図において、ピニオン１
９は、噴射管１１の外周歯車１６と直接に噛合っている
。第５図において、噴射管１１は。

電動機の回転子として形成され、コレクター（集電子）
２２を介して給電される電機子巻線２１を備えている。

２３は固定予電、磁石巻線である。第６図には、入口管
２４と排出管２５とタービン２Ｂとを備えた圧力媒体駆
動部が示されている。これら２つの駆動形態は、第７．
８図により詳しく図示され、特に覆い管ハウジング１２
の断面はより明瞭に示されている。第７図において覆い
管ハウジング１２中には電磁石巻線２３が室１２ａ′中
に配設してあり、一方策８図ではこの室１２ａ′中にお
いて圧力媒体が、圧力媒体を導くノズル２７を介して、
噴射管１１の羽根２８に作用する。

第９図においては１本発明による噴射推進機構１０をボ
ート１に適用した例が示されている。船底室１ａ中にお
いて、底部に配された支持台２上に。

船尾１ｂに、船尾から突出する排出管２９が、この排出
管２９を囲むコンソール３ａによって保持されている。

別の管３０は、支持台２の他端において、コンソール３
ｂ中に管端があるように保持されており。

船底室１ａの中の水の流入開口ＩＣに接続されている。

支持台２に連結された２つの軸受リング１３によって回
動可能に支承された噴射管１１は９両端において、管２
９．３０中に突入しており２図示しないすべりパッキン
グによってこれらの管中に保持されている。排出管２９
は、排出ノズル３２中に開口しており、この排出ノズル
の開口の外方には、推進方向を反転させるための偏向板
３３が回動自在に配設されている。コンソール３ａ、　
３ｂの上部には、原動機３１の駆動軸２０が支承されて
おり、この駆動軸の駆動ピニオン１９は、噴射管１１の
外周歯車１６と噛合っている。明らかなように、駆動ビ
ニオン１９の代りに、大径の歯車を使用し、この歯車の
回りに例えば部分円内において複数の噴射管１１を駆動
するようにしてもよい。複数の噴射管に対する他の−１
５＝ 駆動態様がｍ１０，１１図に歯付きベルト１５によって
概略的に示されている。

第１２図において、ボート１の駆動軸２０は、噴射管１
１及び歯車装置と共に噴射推進装置１０を収納するハウ
ジング１０ａ中に通されている。

第１３図において、原動機３１及び所定の噴射推進装置
１０を１つのユニットとして備えた舷外型の原動機３４
が示され、この原動機８４は、フランジ連結部３４ａに
よってボート１の船尾１ｂから取外すことができる。舷
外型の原動機３４は、もちろんかじ軸の回りに回動自在
としてもよい。

第１４図において噴射管１１は、原理上は第７図と同様
に形成されているが、覆い管ハウジング１２が継手とし
てフランジ連結部３５と共に形成され１例えば熱水配管
中の液循環経路中循環ポンプとして役立つ点が相違して
いる。明らかなように、この場合には、潤滑の問題も、
冷却の問題も、従来の循環ポンプの場合はどには深刻で
はなく１本発明による噴射推進装置の特徴である静しゆ
くで騒音のない作動が保証される。

［効果コ 本発明によれば、噴射管の軸中心部のスクリューを貫通
孔として貫通流体の流れを妨げないようにし１周縁スク
リューにより流入流体を駆動しその推力を千金に中心部
の貫通流体に伝えるので、渦流の発生によるエネルギー
ロスが解消され、静しゆくで効率的な噴射推進装置が達
成される。またキャビテーション防止により装置の耐久
性も増大すると共に１作動の確実性と保守の容易さも得
られる。この装置は、船、航空機等、特に船の推進装置
として有用であり、また循環用のポンプとしても有用で
ある。

さらに本発明の従属類によれば、基本構成による効果に
加えて、簡単な駆動機構、より円滑な流体の流れによる
流体抵抗の低減、簡単な軸受の潤滑・冷却機構等が得ら
れ、全体としてコンパクトかつ軽便な高効率噴射推進装
置、ポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、噴射管を示す側面図（一部断面）。 第１ａ図は、第１図の■〜■線に沿った断面模式図、第
２図は、外周歯車及び外側マントルに配設したスクリュ
ープロペラを備えた噴射管を示す側面図（一部断面）第
２ａ図は、■〜■線に沿った断面模式図、第３〜６図は
、噴射管の別の駆動例を示す斜視図、第７，８図は、覆
いハウジング中の噴射管の支承例を示す側面図（一部切
欠き断面）、第９図は、ボート中に取付けた噴射推進装
置を示す側面図（切欠き断面）、第１０図は、ボートの
船底の下方に取付けた噴射管を示す後面模式図、第１１
図は、第１０図による噴射管の中心駆動部を示す斜視図
、第１２図は、噴射推進装置を船尾に取付けたボートを
示す斜視図、第１３図は１本発明による舷外型の原動機
を備えたボートを示す斜視図、第１４図は、連結フラン
ジを備えた本発明による循環ポンプを示す側面図である
。 １１・・・噴射管　　　　　１２・・・覆い管ハウジン
グ■７・・・スクリュー　　　１８・・・スクリュープ
ロペラ１寸 転　　　　　　　　　　　　　　糎 へ へ 区　　　　　　　　　　区 １０　　　　　　　　　　　　　　ＣＤ昧　　　　　　
　　　糎 第７図 第８図 手続補正書 平成３年　２月２１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）噴射管（１１）に流入する流体が、スクリュー（Ｍ
   ）として形成した回転子によって、所定の推進方向と逆
   の方向に加速され、スクリュー（１７）と噴射管（１１
   ）とが一体に回転されるよう少くとも１個のスクリュー
   （１７）の外側縁が噴射管（１１）の内側マントルに強
   く連結され、噴射管（１１）がその外側マントルにおい
   て駆動され、噴射管（１１）が覆い管中又は覆い管ハウ
   ジング（１２）中に支承されているものにおいて、噴射
   管（１１）中に流入する流体の一部が直接にはこのスク
   リュー（１７）によって加速されないようスクリュー（
   １７）が貫通孔を備えていて周縁スクリューとして構成
   されたことを特徴とする、水中及び空中走行体用噴射推
   進装置。 ２）少くとも１つのスクリュープロペラ（１８）を噴射
   管（１１）の外側マントルに付加的な推進エレメントと
   して備えたことを特徴とする請求項１記載のジェット推
   進装置。 ３）噴射管（１１）を入口（１１ｂ）から出口（１１ａ
   ）までか又はその部分区画中において収れん形状とした
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の噴射推進装置。 ４）噴射管（１１）の出口（１１ａ）、又は出口及び入
   口（１１ｂ）がスクリュー（１７）を含む推進エレメン
   トから自由にされたことを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか一に記載の噴射推進装置。 ５）噴射管（１１）の出口（１１ａ）が噴射ノズル（３
   ２）として形成されたことを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１に記載の噴射推進機構。 ６）スクリュー（１７）の壁厚を出口（１１ａ）に向っ
   て減少させたことを特徴とする請求項１〜５の一に記載
   の噴射推進装置。 ７）ラセンスクリュー（１７）の形状と寸法及び勾配も
   しくは勾配角を流速を高める方向において不同としたこ
   とを特徴とする請求項１〜６の一に記載の噴射推進装置
   。 ８）覆い管ハウジング（１２）が流体の流入を可能とす
   る開口（１２ａ）を軸受（１３）付近に備えていること
   を特徴とする請求項１〜７の一に記載の噴射推進装置。 ９）覆い管ハウジング（１２）を支持台又は支持ハウジ
   ング（１４）に固着したことを特徴とする請求項１〜８
   の一に記載のジェット推進装置。 １０）覆い管ハウジング（１２）を支持ハウジング（１
   ４）と一体的に形成したことを特徴とする請求項９に記
   載の噴射推進装置。 １１）噴射管（１１）の軸受（１３）の中間部が、外周
   歯車（１６）、外側巻線（２１）又はタービン羽根（２
   ８）等から成る駆動エレメントとして形成されたことを
   特徴とする請求項１〜１０の一に記載の噴射推進装置。 １２）歯付きベルト（１５）、駆動ピニオン（１９）、
   電磁石巻線（２３）又は入口と出口（２４、２５）を備
   えたノズル（２７）を有するタービン（２６）等から成
   る対応の駆動エレメントが、駆動部材（１６、２１、１
   ８）に所属され、該駆動エレメントが覆い管ハウジング
   （１２）及び／又は支持ハウジング（１４）中に組込ま
   れていることを特徴とする請求項１〜１１の一に記載の
   噴射推進装置。 １３）請求項１、３、４、６〜１２の一に記載の噴射推
   進装置を備え、連結部が噴射管（１１）の両端において
   覆い管ハウジング（１２）に補助的に配設してあること
   を特徴とするポンプ。噴射管（１１）がその外周に電機
   子巻線（２１）を有し、固定子たる電磁石巻線（２３）
   によって所定空隙を介して囲まれたことを特徴とする請
   求項１３に記載のポンプ。