JPH05270486A - Water jet propeller - Google Patents

Water jet propeller

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Publication number
JPH05270486A
JPH05270486A JP6475192A JP6475192A JPH05270486A JP H05270486 A JPH05270486 A JP H05270486A JP 6475192 A JP6475192 A JP 6475192A JP 6475192 A JP6475192 A JP 6475192A JP H05270486 A JPH05270486 A JP H05270486A
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JP
Japan
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intake
speed
water
water jet
opening
Prior art date
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Application number
JP6475192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Matsumoto
喜與志 松本
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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 JPH05270486A publication Critical patent/JPH05270486A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a water jet propeller excellent in performance and no generating cavitation under extensive steering conditions in a high speed boat. CONSTITUTION:In a water jet propeller which sucks water from an intake opened to a boat's bottom, pressurizes this sucked water through a pump impeller 5, sprays water from a nozzle 7 and propels the hull forward, it is provided with an on-off means 8 opening or closing a passage on an intake downstream side wall surface in rocking with a shaft 11 installed in a suction port 3 of the intake as the center, a driving means 10 driving this on-off means 8, and a control means controlling an opening of the on-off means 8 on the basis of speed and rotational frequency of the pump impeller 5, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は主に高速船挺の推進機と
して使用されるウォータジェット推進機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water jet propulsion device mainly used as a propulsion device for a high-speed ship.

【0002】[0002]

【従来の技術】ウォータジェット推進機は、図10に示
すように船底1のインテークダクト2の吸込口3から吸
込んだ水を駆動軸4により回転されるポンプ羽根車5で
加圧し、ディフューザ6で整流した後、船尾のノズル7
からジェット流として噴射し、これにより船体の推力を
得るようにしている。
2. Description of the Related Art In a water jet propulsion machine, water sucked from a suction port 3 of an intake duct 2 of a ship bottom 1 is pressurized by a pump impeller 5 rotated by a drive shaft 4 as shown in FIG. After rectifying, stern nozzle 7
It is jetted as a jet stream from this to obtain the thrust of the hull.

【0003】このようなウォータジェット推進機は、船
速の増加に応じて発生する水流の動圧の一部をポンプ羽
根車5の吸込部の有効吸込み高さとして利用できるた
め、一般のプロペラ推進機を装備した船挺と比較して、
高速航行時における耐キャビテーション性能に優れると
ともに、船底に突起物がないため付加抵抗が小さい。し
たがって、上記ウォータジェット推進機は特に高速専用
船挺の推進機として最適である。
In such a water jet propulsion machine, a part of the dynamic pressure of the water flow generated in accordance with the increase of the ship speed can be used as the effective suction height of the suction portion of the pump impeller 5, so that general propeller propulsion is performed. Compared to a boat equipped with a machine,
It has excellent cavitation resistance during high-speed navigation, and has little additional resistance because there are no protrusions on the bottom of the ship. Therefore, the water jet propulsion machine is particularly suitable as a propulsion machine for a high-speed dedicated ship.

【0004】ところで、上記ウォータジェット推進機は
インテーク部の船速の動圧回復効率や付加抵抗が推進効
率、所要動力に大きく影響するため、設計速力、船体と
の適合条件を考慮してそれぞれ最適形状のものが用いら
れる。
By the way, in the above water jet propulsion machine, the dynamic pressure recovery efficiency of the ship speed in the intake portion and the additional resistance have a great influence on the propulsion efficiency and the required power. A shape is used.

【0005】ここで、インテークの流れの特性を船の運
転状態に基づいて説明する。船速をVs 、インテーク出
口部の流速をVi とすると、その比Vi/Vs はインテー
ク出口流速比となる。船の設計速力をVs0とすると、ウ
ォータジェット推進機の定格出力時のインテーク出口部
の流速Vi0は設計速力Vs0とポンプ羽根車5の設計吸込
比速度Sの関数となり、インテーク出口流速比Vi0/V
s0は概ね図11に示す通りである。すなわち、設計速力
時のインテーク出口流速比Vi0/Vs0は設計速力Vs0の
増加によって小さくなることが分る。
The characteristics of the intake flow will be described based on the operating conditions of the ship. If the ship speed is Vs and the flow velocity at the intake outlet is Vi, then the ratio Vi / Vs is the intake outlet flow velocity ratio. If the design speed of the ship is Vs0, the flow velocity Vi0 at the intake outlet at the rated output of the water jet propulsion becomes a function of the design speed Vs0 and the design suction specific velocity S of the pump impeller 5, and the intake outlet flow velocity ratio Vi0 / V.
s0 is roughly as shown in FIG. That is, it can be seen that the intake outlet flow velocity ratio Vi0 / Vs0 at the design speed decreases as the design speed Vs0 increases.

【0006】一般に、ウォータジェット推進機による船
挺の設計速力は30ノット以上で、ポンプ羽根車5の設
計吸込比速度Sは1200(rpm-m3 /min-m)以下とし
た場合、インテーク出口流速比Vi0/Vs0は0.3〜
0.5程度になる。ウォータジェット推進機のポンプ動
作点は出力、船速によりさほど変化しないため、低速力
時からの加速時ではインテーク出口流速比Vi/Vs はV
i0/Vs0より大きくなる。さらに、全出力での急加速運
転の場合、インテーク出口流速比Vi/Vs の値はほぼ設
計速力Vs0と船速Vs との比に反比例して大きな値にな
る。
In general, when the design speed of a water jet propulsion vessel is 30 knots or more and the design suction specific speed S of the pump impeller 5 is 1200 (rpm-m 3 / min-m) or less, the intake outlet The flow velocity ratio Vi0 / Vs0 is 0.3-
It will be about 0.5. Since the pump operating point of the water jet propulsion machine does not change much depending on the output and the ship speed, the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs is V at the time of acceleration from low speed force.
It becomes larger than i0 / Vs0. Further, in the case of the sudden acceleration operation at full power, the value of the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs becomes a large value almost in inverse proportion to the ratio between the design speed Vs0 and the ship speed Vs.

【0007】図12(A),(B)は一般的なインテー
クについてインテーク出口部の流速Vi を一定としてV
i/Vs が約1.0,Vi/Vs が約0.3の場合のインテ
ーク部の流れをそれぞれ概略的に示し、図12(A)は
低速時から急加速した場合の流れを、図12(B)は設
計速力時の流れをそれぞれ表している。
FIGS. 12 (A) and 12 (B) show V for a general intake with a constant flow velocity Vi at the intake outlet.
The flow of the intake part when i / Vs is about 1.0 and Vi / Vs is about 0.3 is schematically shown in FIG. (B) shows the flow at the design speed.

【0008】図12(A)の場合、船底1に沿って流速
(船速)Vs で流れてきた水は、そのままインテークダ
クト2に吸込まれる。一方、図12(B)に示すように
船が加速されインテーク出口流速比Vi/Vs が小さくな
ってくると、インテークの吸込口3に高速で飛び込んだ
水はインテークダクト2内で急減速され、インテークの
船尾側(インテークの舌部)で一部逆流が生じ、インテ
ーク内の損失、付加抵抗の増加をもたらす。したがっ
て、図12に示すようなインテークはインテーク出口流
速比Vi/Vs がさほど小さくならない比較的低速力のウ
ォータジェット推進機に用いられる。
In the case of FIG. 12 (A), the water flowing along the ship bottom 1 at the flow velocity (ship speed) Vs is sucked into the intake duct 2 as it is. On the other hand, as shown in FIG. 12 (B), when the boat is accelerated and the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs becomes smaller, the water that has jumped into the intake inlet 3 at high speed is rapidly decelerated in the intake duct 2, Partial backflow occurs on the stern side of the intake (tongue of the intake), resulting in loss in the intake and increased additional resistance. Therefore, the intake shown in FIG. 12 is used for a water jet propulsion machine having a comparatively low speed force in which the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs does not become so small.

【0009】図13(A)には、図12のインテークの
吸込口3に比べて開口面積を小さくした高速航行に適し
たインテークのインテーク出口流速比Vi/Vs =0.3
の流れを示す。図13(A)に示すインテークでは吸込
口3の平均流速が船速Vs に等しくなり、インテークに
飛び込んだ水が全てインテーク下流に流れ、滑らかに流
速Vi まで徐々に減速されるように設計されている。
In FIG. 13 (A), the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs = 0.3 which is suitable for high-speed navigation with an opening area smaller than that of the intake inlet 3 of FIG.
Shows the flow of. In the intake shown in FIG. 13 (A), the average flow velocity of the intake port 3 becomes equal to the ship speed Vs, and all the water that has jumped into the intake flows downstream of the intake and is designed to be smoothly decelerated to the flow velocity Vi. There is.

【0010】しかし、このインテークにおいては、低速
時からの急加速運転を行った場合、図13(B)のイン
テーク出口流速比Vi/Vs =1.0の流れが示すように
インテークの吸込口3では船速の3倍程度に加速され、
インテークの吸込口3近傍で静圧が大きく低下し、設計
速力が高い場合にはキャビテーションが発生し、チョー
クされる虞れがある。
However, in this intake, when a rapid acceleration operation is performed from a low speed, as shown by the flow of the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs = 1.0 in FIG. Then, it is accelerated to about 3 times the ship speed,
When the design speed is high and the static pressure is significantly reduced near the intake port 3 of the intake, cavitation may occur and choking may occur.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、設計出力が
40ノット以上と非常に大きく、低速力時からの急加速
あるいは低速力時のハンプが大きく低速力時の高出力運
転が要求されるウォータジェット推進機では、設計速力
時にインテークの良好な動圧回復効率、低付加抵抗が要
求されるとともに、低速力時の高出力運転時にキャビテ
ーションの発生しないインテークが要求される。
By the way, a water jet which has a very large design output of 40 knots or more and has a large hump at a rapid acceleration or a low speed force or a high output operation at a low speed force is required. Propulsion machines are required to have good dynamic pressure recovery efficiency of intakes at design speed and low added resistance, and intakes that do not cause cavitation during high output operation at low speeds.

【0012】しかし、従来のウォータジェット推進機に
用いられているインテークでは、低速力時からの高出力
運転および超高速航行に亘る広い運転範囲で高性能を実
現することは困難である問題点があった。
[0012] However, in the intake used in the conventional water jet propulsion machine, it is difficult to realize high performance in a wide operation range from low power output to high power operation and ultra-high speed navigation. there were.

【0013】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、高速船挺の広範囲な運転条件において高性能で
且つキャビテーションが発生することのないウォータジ
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 in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a water jet propulsion machine having high performance and free from cavitation under a wide range of operating conditions of a high-speed ship. ..

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係るウォータジ
ェット推進機は、上述した課題を解決するために、船底
に開口したインテークから水を吸込み、この吸込んだ水
をポンプ羽根車により加圧し、ノズルから水を噴射して
船体を推進させるウォータジェット推進機において、上
記インテークの吸込口に設けた軸を中心として揺動しイ
ンテーク下流側壁面の流路を開閉する開閉手段と、この
開閉手段を駆動させる駆動手段と、船速および上記ポン
プ羽根車の回転数に基づいて上記開閉手段の開度を制御
する制御手段とを備えたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a water jet propulsion device according to the present invention sucks water from an intake opening at the bottom of the ship, pressurizes the sucked water with a pump impeller, In a water jet propulsion machine for injecting water from a nozzle to propel a hull, an opening / closing means for swinging around a shaft provided at the intake port of the intake to open / close a flow path on a downstream side wall surface of the intake, and this opening / closing means The driving means for driving and the control means for controlling the opening degree of the opening / closing means based on the boat speed and the rotation speed of the pump impeller are provided.

【0015】また、本発明の他のウォータジェット推進
機は、船底に開口したインテークから水を吸込み、この
吸込んだ水をポンプ羽根車により加圧し、ノズルから水
を噴射して船体を推進させるウォータジェット推進機に
おいて、上記インテークの舌部の先端部を上記インテー
クの吸込口に対して進退自在に設けた可動部材と、この
可動部材を移動させる駆動手段と、船速および上記ポン
プ羽根車の回転数に基づいて上記可動部材の進退位置を
制御する制御手段とを備えたものである。
Another water jet propulsion apparatus of the present invention sucks water from an intake opening at the bottom of the ship, pressurizes the sucked water with a pump impeller, and jets water from a nozzle to propel the hull. In a jet propulsion device, a movable member provided with a tip end portion of a tongue portion of the intake so as to be able to move forward and backward with respect to a suction port of the intake, drive means for moving the movable member, ship speed and rotation of the pump impeller. And a control means for controlling the advance / retreat position of the movable member based on the number.

【0016】[0016]

【作用】上記の構成を有する本発明において、インテー
クの開閉手段は通常インテーク下流側壁面に流路が形成
されるように、インテークの流れ方向に保持される一
方、船速が増し、インテーク出口流速比が所定の値にな
った時には、インテーク下流側壁面の流路を閉じるよう
に制御される。ここで、制御手段は入力された船速およ
びポンプ羽根車の回転数からインテークの出口流速比を
計算し、このインテーク出口流速比の値に応じて上記開
閉手段を駆動させる駆動手段に制御信号を出力する。
In the present invention having the above-mentioned structure, the intake opening / closing means is normally held in the intake flow direction so that a flow path is formed on the intake downstream side wall surface, while the boat speed is increased and the intake outlet flow velocity is increased. When the ratio reaches a predetermined value, it is controlled to close the flow path on the side wall surface on the downstream side of the intake. Here, the control means calculates the intake outlet flow velocity ratio from the input ship speed and the rotational speed of the pump impeller, and sends a control signal to the drive device that drives the opening / closing means according to the value of the intake outlet flow velocity ratio. Output.

【0017】また、他の発明において、可動部材は通常
インテークの吸込口の開口面積が最大になるように保持
される一方、船速が増し、インテーク出口流速比が減少
した場合には、吸込口の開口面積が狭くなるように制御
される。ここで、制御手段は入力された船速およびポン
プ羽根車の回転数からインテークの出口流速比を計算
し、このインテーク出口流速比の値に応じて可動部材を
駆動させる駆動手段に制御信号を出力する。
Further, in another invention, the movable member is usually held so that the opening area of the intake port of the intake is maximized, while the intake port is increased when the ship speed increases and the intake outlet flow velocity ratio decreases. The opening area of is controlled so as to be narrow. Here, the control means calculates the intake outlet flow velocity ratio from the input ship speed and the rotational speed of the pump impeller, and outputs a control signal to the drive device that drives the movable member in accordance with the value of the intake outlet flow velocity ratio. To do.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1〜図5は本発明に係るウォータジェッ
ト推進機の第1実施例を示し、従来の構成と同一または
対応する部分には図10と同一の符号を用いて説明す
る。
1 to 5 show a first embodiment of a water jet propulsion device according to the present invention, and the same or corresponding parts as those of the conventional structure will be described by using the same reference numerals as those in FIG.

【0020】図1に示すように、ウォータジェット推進
機は、船底1のインテークダクト2の吸込口3から吸込
んだ水をエンジンにより駆動される駆動軸4に取り付け
られたポンプ羽根車5によって加圧し、ディフューザ6
の案内羽根で整流した後、船尾のノズル7から高速のジ
ェット流として噴射し、これにより船体の推力を得るよ
うにしている。
As shown in FIG. 1, the water jet propulsion machine pressurizes water sucked from an intake port 3 of an intake duct 2 of a ship bottom 1 by a pump impeller 5 attached to a drive shaft 4 driven by an engine. , Diffuser 6
After being rectified by the guide vanes, the jets are jetted as a high-speed jet stream from the stern nozzle 7 to obtain thrust of the hull.

【0021】また、インテークダクト2の吸込口3は、
低速度に適合するように比較的開口面積が大きく形成さ
れ、この吸込口3にはインテークダクト2の側壁を貫通
してステム軸11が設けられている。このステム軸11
には開閉手段としての翼形の案内羽根8が取り付けら
れ、ステム軸11の端部にはアーム9が取り付けられて
いる。このアーム9には駆動手段としての油圧シリンダ
10が連結され、この油圧シリンダ10を駆動すること
により、この駆動力をアーム9に伝達して案内羽根8が
ステム軸11を中心として揺動される。
Further, the suction port 3 of the intake duct 2 is
A relatively large opening area is formed so as to adapt to a low speed, and a stem shaft 11 is provided in the suction port 3 so as to penetrate the side wall of the intake duct 2. This stem shaft 11
A wing-shaped guide blade 8 as an opening / closing means is attached to the, and an arm 9 is attached to an end of the stem shaft 11. A hydraulic cylinder 10 as a driving means is connected to the arm 9, and by driving the hydraulic cylinder 10, the driving force is transmitted to the arm 9 and the guide blade 8 is swung about the stem shaft 11. ..

【0022】さらに、図2に示すように船速Vs 、ポン
プ羽根車5の回転数Nおよびポンプ軸入力の各信号は制
御手段としての演算制御装置12に入力され、この演算
制御装置12は油圧制御装置13に所定の制御信号を出
力する。この油圧制御装置13は演算制御装置12から
の制御信号を得て油圧シリンダ10を駆動制御する油圧
装置14に信号を出力する。
Further, as shown in FIG. 2, each signal of the ship speed Vs, the rotation speed N of the pump impeller 5 and the pump shaft input is inputted to the arithmetic control unit 12 as a control means, and the arithmetic control unit 12 is operated by the hydraulic pressure. A predetermined control signal is output to the control device 13. The hydraulic control device 13 receives a control signal from the arithmetic and control unit 12 and outputs a signal to a hydraulic device 14 that drives and controls the hydraulic cylinder 10.

【0023】したがって、案内羽根8は吸込口3に設け
たステム軸11を中心として揺動しインテーク下流側壁
面の流路を開閉し、この案内羽根8の開度は船速Vs お
よびポンプ羽根車5の回転数Nに基づいて演算制御装置
12により制御される。
Therefore, the guide blade 8 swings around the stem shaft 11 provided at the suction port 3 to open and close the flow path on the side wall surface on the downstream side of the intake. The opening of the guide blade 8 depends on the ship speed Vs and the pump impeller. It is controlled by the arithmetic and control unit 12 based on the rotation speed N of 5.

【0024】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0025】図4はインテーク出口流速比Vi/Vs が約
1.0付近での案内羽根8の姿勢とインテーク部の流れ
を示している。このときの案内羽根8の開度a´は最大
開度a´max に設定されている。このときの流れは図1
2(A)に示した流れと同様で、低速時の高出力運転時
の理想的な流れとなる。また、図5は案内羽根8の開度
a´が0で、インテーク下流側壁面と案内羽根8間の流
路が閉じられた状態でのインテーク出口流速比Vi/Vs
が約0.3付近のインテーク部の流れを示している。こ
のときの流れは図13(A)に示した流れと同様にな
り、高速航行時に適する流れとなる。
FIG. 4 shows the posture of the guide vanes 8 and the flow of the intake portion when the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs is about 1.0. The opening a'of the guide vane 8 at this time is set to the maximum opening a'max. The flow at this time is shown in Figure 1.
Similar to the flow shown in FIG. 2 (A), it becomes an ideal flow during high-power operation at low speed. Further, in FIG. 5, the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs when the opening a ′ of the guide vane 8 is 0 and the flow path between the intake downstream side wall surface and the guide vane 8 is closed.
Shows the flow in the intake part around 0.3. The flow at this time is similar to the flow shown in FIG. 13 (A), which is suitable for high speed navigation.

【0026】すなわち、案内羽根8は通常インテーク下
流側壁面に流路が形成されるようにインテークの流れ方
向に保持され、船速Vs が増し、インテーク出口流速比
Vi/Vs の値が0.3〜0.5程度になった時にインテ
ーク下流側壁面の流路が閉じるように制御される。
That is, the guide vanes 8 are normally held in the flow direction of the intake so that a flow path is formed on the side wall surface on the downstream side of the intake, the ship speed Vs increases, and the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs has a value of 0.3. It is controlled so that the flow path on the side wall surface on the downstream side of the intake is closed when it becomes about 0.5.

【0027】さらに、本実施例の制御系の動作について
説明する。
Further, the operation of the control system of this embodiment will be described.

【0028】ウォータジェット推進機のポンプ羽根車5
の動作点は船速Vs およびポンプ羽根車5の回転数Nに
より大きく移動しないため、ポンプ羽根車5の回転数N
またはポンプ軸入力を検出することによって流量、すな
わちインテーク出口部の流速Vi を±5〜±10%の精
度で予測することができる。このように高精度にインテ
ーク出口部の流速Vi を予測する場合は、ポンプ回転数
Nとポンプ羽根車5の吸込圧力を検出することで、ポン
プの流量−揚程特性により算出可能である。
Water jet propulsion pump impeller 5
Since the operating point of does not move significantly due to the ship speed Vs and the rotation speed N of the pump impeller 5, the rotation speed N of the pump impeller 5
Alternatively, the flow rate, that is, the flow velocity Vi at the intake outlet can be predicted with an accuracy of ± 5% to ± 10% by detecting the pump shaft input. In this way, when predicting the flow velocity Vi at the intake outlet with high accuracy, it can be calculated from the flow rate-lift characteristic of the pump by detecting the pump rotation speed N and the suction pressure of the pump impeller 5.

【0029】演算制御装置12には船速Vs とポンプ羽
根車5の回転数Nが入力され、予め設定されているN−
Vi の特性値からインテーク出口部の流速Vi を算出し
た後、インテーク出口流速比f=Vi/Vs を計算し、設
計船速、定格出力時のインテーク出口流速比f0 =Vi0
/Vs0と比較される。図3に横軸をf/f0 、縦軸を案
内羽根8の開度a´とした制御特性曲線の一例を示し、
演算制御装置12はf/f0 の値が2.0以上では案内
羽根開度はa´max に、f/f0 が2.0以下で開度を
減少させ、f/f0 が1.0〜1.2付近で開度0とな
る制御信号を油圧制御装置13に出力する。
The ship speed Vs and the number of revolutions N of the pump impeller 5 are input to the arithmetic and control unit 12, and the preset N-
After calculating the flow velocity Vi at the intake outlet from the characteristic value of Vi, the intake outlet flow velocity ratio f = Vi / Vs is calculated, and the intake outlet flow velocity ratio f 0 = Vi 0 at the design ship speed and rated output.
/ Vs0 is compared. FIG. 3 shows an example of a control characteristic curve in which the horizontal axis is f / f 0 and the vertical axis is the opening a ′ of the guide blade 8.
The arithmetic and control unit 12 guide vanes opening is the value of f / f 0 of 2.0 or more in A'max, reduce the opening at f / f 0 is 2.0 or less, f / f 0 is 1. A control signal that causes the opening degree to be 0 around 0 to 1.2 is output to the hydraulic control device 13.

【0030】このように本実施例によれば、高いインテ
ーク出口流速比Vi/Vs 、低いインテーク出口流速比V
i/Vs のそれぞれに適したインテークの短所を解消し、
高いインテーク出口流速比Vi/Vs から低いインテーク
出口流速比Vi/Vs の広い運転範囲に最適なインテーク
部の流れ状態を実現することが可能である。これによ
り、低速時でのウォータジェット推進機の高出力運転に
おいてインテーク部のキャビテーションの発生を防止で
きるとともに、高速航行時の動圧回復効率の低下および
付加抵抗の防止に顕著な効果がある。
As described above, according to this embodiment, a high intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs and a low intake outlet flow velocity ratio V are used.
Eliminating the disadvantages of intake suitable for each i / Vs,
It is possible to realize the optimum flow condition of the intake section in a wide operating range from a high intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs to a low intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cavitation in the intake portion during high-power operation of the water jet propulsion device at low speeds, and to significantly reduce the dynamic pressure recovery efficiency and prevent additional resistance during high speed navigation.

【0031】特に、ハンプ抵抗が大きく低船速時の高出
力運転が必須である大型、超高速の表面効果型船挺(S
ES)に搭載されるウォータジェット推進機ではその効
果は極めて大きい。
In particular, a large, ultra-high-speed surface-effect vessel (S) that has a high hump resistance and requires high-power operation at low ship speeds.
The effect is extremely large in the water jet propulsion machine mounted on the ES).

【0032】図6〜図8は本発明に係るウォータジェッ
ト推進機の第2実施例を示しており、前記第1実施例と
同一の部材には同一の符号を付して説明する。本実施例
では高設計速力に適するようにインテークダクト2のイ
ンテーク舌部20をインテークダクト2から分離構成
し、インテーク舌部20の接液部と同様形状を有する可
動部材としての可動舌部21を支持軸22により回転自
在に支持するとともに、支持部23で支持される駆動手
段としての油圧サーボモータ24を駆動することによ
り、可動舌部21が支持軸22を中心として揺動され
る。
FIGS. 6 to 8 show a second embodiment of the water jet propulsion device according to the present invention, and the same members as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In the present embodiment, the intake tongue portion 20 of the intake duct 2 is separated from the intake duct 2 so as to be suitable for high design speed, and the movable tongue portion 21 as a movable member having the same shape as the wetted portion of the intake tongue portion 20 is provided. The movable tongue portion 21 is swung about the support shaft 22 by being rotatably supported by the support shaft 22 and by driving a hydraulic servomotor 24 as a driving unit supported by the support portion 23.

【0033】また、船速Vs 、ポンプ羽根車5の回転数
Nおよびポンプ軸入力の各信号は制御手段としての演算
制御装置25に入力され、この演算制御装置25は油圧
制御装置26に所定の制御信号を出力する。この油圧制
御装置26は演算制御装置25からの制御信号を得て油
圧サーボモータ24を駆動制御する油圧装置27に信号
を出力する。そして、可動舌部21のインテークダクト
2および船底1との摺動部にはそれぞれ円筒面にシール
部材28,29を取り付け、上記摺動部の気密化を図っ
ている。
Further, each signal of the ship speed Vs, the rotational speed N of the pump impeller 5 and the pump shaft input is inputted to the arithmetic control unit 25 as a control means, and the arithmetic control unit 25 is set to the hydraulic control unit 26 by a predetermined value. Output a control signal. The hydraulic control device 26 receives a control signal from the arithmetic and control unit 25 and outputs a signal to a hydraulic device 27 which drives and controls the hydraulic servomotor 24. Sealing members 28 and 29 are attached to the sliding surfaces of the movable tongue portion 21 with respect to the intake duct 2 and the ship bottom 1, respectively, on their cylindrical surfaces to make the sliding portions airtight.

【0034】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0035】図7(A)は油圧サーボモータ24のスト
ロークが最大でVi/Vs が約0.3付近のインテーク部
の流れを示している。このときの流れは図13(A)に
示した流れと同様となり、高速航行時に適する流れとな
る。
FIG. 7A shows the flow in the intake portion when the stroke of the hydraulic servomotor 24 is maximum and Vi / Vs is around 0.3. The flow at this time is similar to the flow shown in FIG. 13 (A), and is a flow suitable for high-speed navigation.

【0036】また、図7(B)は油圧サーボモータ24
のストロークが最少で可動舌部21がインテークダクト
2の開口部の面積を拡大する方向に移動したVi/Vs が
約1.0付近での流れを示している。この図7(B)の
流れは図12(A)に示した流れと同様となり、低速時
でのウォータジェット推進機の高出力運転時においても
無理のない流れとなる。
FIG. 7B shows the hydraulic servomotor 24.
Indicates that the movable tongue 21 has moved to a direction in which the area of the opening of the intake duct 2 is expanded and Vi / Vs is about 1.0. The flow of FIG. 7 (B) is similar to the flow shown in FIG. 12 (A), and is a reasonable flow even during high power operation of the water jet propulsion machine at low speed.

【0037】ウォータジェット推進機のポンプ羽根車5
の動作点は船速Vs 、ポンプ羽根車5の回転数Nにより
大きく移動しないため、ポンプ羽根車5の回転数Nまた
はポンプ軸入力を検出ことによって流量、すなわちイン
テーク出口流速Vi を±5〜±10%の精度で予測でき
る。また、ポンプ羽根車5の回転数Nおよび吸込圧力を
検出することで、ポンプの流量−揚程特性により高精度
に流量を求めることも可能である。
Pump impeller 5 of water jet propulsion machine
Since the operating point of does not move greatly due to the ship speed Vs and the rotation speed N of the pump impeller 5, the flow rate, that is, the intake outlet flow velocity Vi, is ± 5 ±± 5 by detecting the rotation speed N of the pump impeller 5 or the pump shaft input. It can be predicted with an accuracy of 10%. Further, by detecting the rotation speed N and the suction pressure of the pump impeller 5, it is possible to obtain the flow rate with high accuracy based on the flow rate-lift characteristic of the pump.

【0038】さらに、演算制御装置25には、船速Vs
とポンプ羽根車5の回転数Nが入力され、予め設定され
ているN−Vi の特性値からインテーク出口流速Vi を
算出した後、f=Vi/Vs を計算し、設計船速、定格出
力時のf0 =Vi0/Vs0と比較される。図8に横軸をf
/f0 、縦軸を油圧サーボモータ24のストロークとし
た制御特性曲線の一例を示し、演算制御装置25はf/
0 の値が2以上では油圧サーボモータ24のストロー
クSを最少(Smin )に、f/f0 が2以下でストロー
クSを増加させ、f/f0 が1.0〜1.2付近でスト
ロークSが最大(Smax )となる制御信号を油圧制御装
置26に出力する。
Further, the arithmetic and control unit 25 has a ship speed Vs
And the rotational speed N of the pump impeller 5 are input, and after calculating the intake outlet flow velocity Vi from the preset characteristic value of N-Vi, f = Vi / Vs is calculated, and the design ship speed and rated output are obtained. Is compared with f 0 = Vi 0 / Vs 0 . In Fig. 8, the horizontal axis is f
/ F 0 , an example of a control characteristic curve in which the vertical axis is the stroke of the hydraulic servomotor 24 is shown.
When the value of f 0 is 2 or more, the stroke S of the hydraulic servomotor 24 is minimized (Smin), and when the value of f / f 0 is 2 or less, the stroke S is increased, and when f / f 0 is around 1.0 to 1.2. A control signal that maximizes the stroke S (Smax) is output to the hydraulic control device 26.

【0039】したがって、本実施例では可動舌部21は
通常インテークの吸込口3の開口面積が最大になるよう
に保持される一方、船速Vs が増し、インテーク出口流
速比Vi/Vs が減少した場合には、吸込口3の開口面積
が狭くなるように制御される。ここで、演算制御装置2
5は入力された船速Vs およびポンプ羽根車5の回転数
Nからインテークの出口流速比Vi/Vs を計算し、この
インテーク出口流速比Vi/Vs の値に応じて可動舌部2
1を駆動させる油圧サーボモータ24に制御信号を出力
する。その他の構成および作用は前記第1実施例と同一
であるのでその説明を省略する。
Therefore, in this embodiment, the movable tongue portion 21 is held so that the opening area of the intake port 3 of the normal intake is maximized, while the ship speed Vs is increased and the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs is decreased. In this case, the opening area of the suction port 3 is controlled to be narrow. Here, the arithmetic and control unit 2
5 calculates the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs from the input ship speed Vs and the rotational speed N of the pump impeller 5, and moves the movable tongue 2 according to the intake outlet flow velocity ratio Vi / Vs.
A control signal is output to the hydraulic servomotor 24 that drives the drive motor 1. The rest of the configuration and operation are the same as in the first embodiment, so description thereof will be omitted.

【0040】図9は本発明に係るウォータジェット推進
機の第2実施例の変形例を示しており、前記第2実施例
と同一または対応する部材には同一の符号を付して説明
する。この変形例では可動舌部21が船底1の一端で支
持軸22を中心として回動可能に支持されており、油圧
サーボモータ24を駆動することにより可動舌部21が
支持軸22を中心として揺動される。したがって、この
変形例でも前記第2実施例と同様の効果が得られる。そ
の他の構成および作用は前記第2実施例と同一であるの
でその説明を省略する。
FIG. 9 shows a modification of the second embodiment of the water jet propulsion machine according to the present invention. The same or corresponding members as those in the second embodiment will be designated by the same reference numerals. In this modified example, the movable tongue 21 is rotatably supported at one end of the ship bottom 1 about the support shaft 22, and the movable tongue 21 swings about the support shaft 22 by driving the hydraulic servomotor 24. Be moved. Therefore, also in this modification, the same effect as the second embodiment can be obtained. The rest of the configuration and operation are the same as in the second embodiment, so a description thereof will be omitted.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るウォ
ータジェット推進機によれば、入力された船速およびポ
ンプ羽根車の回転数からインテークの出口流速比を計算
し、このインテーク出口流速比の値に応じて開閉手段の
開度や可動部材の位置を制御するようにしたので、高速
船挺の広範囲な運転条件において高性能で且つキャビテ
ーションが発生することなく、船挺の加速性能を向上さ
せるとともに、高速航行時の推進効率を向上させること
ができる。
As described above, according to the water jet propulsion device of the present invention, the intake outlet flow velocity ratio is calculated from the input ship speed and the pump impeller rotation speed, and the intake outlet flow velocity ratio is calculated. Since the opening and closing means and the position of the movable member are controlled according to the value of, the performance is high under a wide range of operating conditions of high-speed vessels and cavitation does not occur, improving vessel acceleration performance. At the same time, it is possible to improve the propulsion efficiency during high speed navigation.

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

【図1】本発明に係るウォータジェット推進機の第1実
施例を示す縦断面図。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a first embodiment of a water jet propulsion device according to the present invention.

【図2】図1のウォータジェット推進機の制御系を示す
ブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the water jet propulsion machine shown in FIG.

【図3】図1の制御特性を示すグラフ図。FIG. 3 is a graph showing the control characteristics of FIG.

【図4】図1のウォータジェット推進機の作用を示す説
明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing the operation of the water jet propulsion machine of FIG. 1.

【図5】図1のウォータジェット推進機の作用を示す説
明図。
5 is an explanatory view showing the operation of the water jet propulsion machine of FIG. 1. FIG.

【図6】本発明に係るウォータジェット推進機の第2実
施例を示す縦断面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the water jet propulsion device according to the present invention.

【図7】(A),(B)は各々図6のウォータジェット
推進機の作用を示す説明図。
7 (A) and 7 (B) are explanatory views showing the operation of the water jet propulsion device of FIG. 6.

【図8】図6の制御特性を示すグラフ図。8 is a graph showing the control characteristics of FIG.

【図9】第2実施例のウォータジェット推進機の変形例
を示す縦断面図。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a modified example of the water jet propulsion machine of the second embodiment.

【図10】従来のウォータジェット推進機を示す縦断面
図。
FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a conventional water jet propulsion machine.

【図11】船速とインテークの出口流速比との関係を示
すグラフ図。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between ship speed and intake outlet flow velocity ratio.

【図12】(A),(B)は各々従来のウォータジェッ
ト推進機のインテーク部の流れを示す説明図。
12 (A) and 12 (B) are explanatory views showing the flow of the intake portion of the conventional water jet propulsion machine.

【図13】(A),(B)は各々従来のウォータジェッ
ト推進機のインテーク部の流れを示す説明図。
13 (A) and 13 (B) are explanatory views showing the flow of the intake portion of the conventional water jet propulsion machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 船底 2 インテークダクト 3 吸込口 4 駆動軸 5 ポンプ羽根車 6 ディフューザ 7 ノズル 8 案内羽根(開閉手段) 9 アーム 10 油圧シリンダ(駆動手段) 11 ステム軸 12 演算制御装置(制御手段) 13 油圧制御装置 14 油圧装置 21 可動舌部(可動部材) 22 支持軸 23 支持部 24 油圧サーボモータ(駆動手段) 25 演算制御装置(制御手段) 26 油圧制御装置 27 油圧装置 1 Ship Bottom 2 Intake Duct 3 Suction Port 4 Drive Shaft 5 Pump Impeller 6 Diffuser 7 Nozzle 8 Guide Blade (Opening / Closing Means) 9 Arm 10 Hydraulic Cylinder (Drive Means) 11 Stem Shaft 12 Arithmetic Control Device (Control Means) 13 Hydraulic Control Device 14 Hydraulic Device 21 Movable Tongue (Movable Member) 22 Support Shaft 23 Support Part 24 Hydraulic Servo Motor (Drive Means) 25 Arithmetic Control Device (Control Means) 26 Hydraulic Control Device 27 Hydraulic Device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 船底に開口したインテークから水を吸込
み、この吸込んだ水をポンプ羽根車により加圧し、ノズ
ルから水を噴射して船体を推進させるウォータジェット
推進機において、上記インテークの吸込口に設けた軸を
中心として揺動しインテーク下流側壁面の流路を開閉す
る開閉手段と、この開閉手段を駆動させる駆動手段と、
船速および上記ポンプ羽根車の回転数に基づいて上記開
閉手段の開度を制御する制御手段とを備えたことを特徴
とするウォータジェット推進機。
1. A water jet propulsion machine for sucking water from an intake opening at the bottom of a ship, pressurizing the sucked water with a pump impeller, and injecting water from a nozzle to propel the hull, to a suction port of the intake. An opening / closing means for swinging around the provided shaft to open / close a flow path on the intake downstream side wall surface; and a driving means for driving the opening / closing means,
A water jet propulsion device, comprising: a control unit that controls the opening degree of the opening / closing unit based on a ship speed and the rotation speed of the pump impeller.
【請求項2】 船底に開口したインテークから水を吸込
み、この吸込んだ水をポンプ羽根車により加圧し、ノズ
ルから水を噴射して船体を推進させるウォータジェット
推進機において、上記インテークの舌部の先端部を上記
インテークの吸込口に対して進退自在に設けた可動部材
と、この可動部材を移動させる駆動手段と、船速および
上記ポンプ羽根車の回転数に基づいて上記可動部材の進
退位置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
ウォータジェット推進機。
2. A water jet propulsion machine for sucking water from an intake opening at the bottom of the ship, pressurizing the sucked water with a pump impeller, and injecting the water from a nozzle to propel the hull of the intake, A movable member whose front end is provided so as to move forward and backward with respect to the intake port of the intake, drive means for moving the movable member, and a forward and backward position of the movable member based on the ship speed and the rotation speed of the pump impeller. A water jet propulsion machine comprising: a control means for controlling.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998025814A1 (en) 1996-12-11 1998-06-18 Ishigaki Company Limited Water jet propulsion device for marine vessel
WO1998025815A1 (en) 1996-12-11 1998-06-18 Ishigaki Company Limited Water jet propulsion device for marine vessel

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998025814A1 (en) 1996-12-11 1998-06-18 Ishigaki Company Limited Water jet propulsion device for marine vessel
WO1998025815A1 (en) 1996-12-11 1998-06-18 Ishigaki Company Limited Water jet propulsion device for marine vessel

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