JPH0620197U - 高速船の補助推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主機関から出た排気ガスの有するエネルギを
有効利用して補助推力を得るための補助推進装置を提供
する。 【構成】 主機関４から出た排気管８を船内からデッキ
９を貫通して船尾後方まで延設し、該排気管８の終端部
に補助推進器１０を設ける。補助推進器１０は中央部の
タービン部１１と、その外側にあるプロペラ部１２とか
ら構成する。タービン部１１は、高速排気ガスが通過す
る時の運動エネルギを利用して回転し、その外周のプロ
ペラ部１２も同時に回転してプロペラ部１２で推力を発
生させ、これを主機関４の補助推進力として利用する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、高速船の主機関の排気を有効利用するための補助推進装置に関す る。特に水中翼船のテイクオフ（艇走から翼走への移行）時に主機関の推力を補 助的付加してテイクオフを容易にする補助推進装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１に示すような高速船の代表例のひとつである水中翼船は、上部船体１の船 首、船尾にストラット２を垂下し、下端にそれぞれ水中翼３を有する。そして船 尾の船内にはガスタービン等の主機関４が配置され、その出力が減速機５を介し てウオータージェットポンプ６を駆動し、下方の取入口７から水を吸引して船尾 端にあるノズル管（図示せず）から後方へジェット水流を噴出して前進推力を得 るようになっている。この種水中翼船は、低速時には吃水線WL₁ で艇走し、高速 時には水中翼の揚力で上部船体を吃水線WL₂ まで浮上していわゆる翼走する。こ の場合、船底が水面から離れる艇走から翼走への移行（テイクオフ）時に最も抵 抗が大きくなる。

【０００３】 従来、かかる高速船の主機関としてはディーゼルエンジンやガスタービンが使 用されているが、ともにエネルギ効率が悪い。特にガスタービンの場合には相当 部分が排気の熱や運動エネルギとなって放逸する。この場合主機関の馬力は上記 テイクオフ時に必要な推力が得られるよう決定される。

【０００４】 このような関係を上記水中翼船の主機関のスラストＴまたは抵抗Ｒ（縦軸）、 船速Ｖ_S （横軸）との関係線図である図３によって説明する。この線図によれば 、前述した如くテイクオフ時（翼走移行時）Ａにおいて最も抵抗が大きくなり、 翼走に移行した後は抵抗は減少し、その後は船速の上昇とともに増大する。そし て、主機関によるスラストＴと抵抗Ｒが一致する点が定常翼走状態となる設計点 Ｋである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

図３の線図から判るように、低速域Ｂでも、ポンプ回転数が同じであれば、主 機関の出力は高速域と同じであるにもかかわらず得られる推力が小さい。この域 Ｂではポンプのキャビテーションによるロスがあって主機関の馬力が有効に推力 に変換されないからである。そのため水中翼船を加速するのに時間がかかり、こ のためテイクオフが短時間のうちにできないという不都合がある。 このようにテイクオフ時の抵抗が巡航時より大きくなるため、一時的に必要な 推力を賄うために余分な馬力をもった大きな主機関を装備せざるを得ないのが現 状である。これは、ひいてはこの種高速船にとって最も重要な船体軽量化の要請 にも反する結果となっている。 また、上述したようにガスタービン等の主機関から排出される排気ガスは高熱 、高速であるが、これは排気管から外部に、有効利用されずにそのまま放出され ているのが現状である。

【０００６】 本考案は、かかる点に着目し、主機関から出た排気ガスの有するエネルギを有 効利用してテイクオフ時の補助推力を得るための補助推進装置を提供することを 目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的達成のため、本考案は、主機関から延設され船尾方向に向けて開口端 を有する排気管に、中央部に形成したタービン部とその外側に一体的に連設した プロペラ部とから成る補助推進器を付設し、該タービン部を高速の排気ガスで回 転することによりプロペラ部を回転して補助推進力を発生せしめるようにしたこ とを特徴とする高速船の補助推進装置である。

【０００８】

【作用】

主機関から排出される高速の排気ガスは排気管を通じて外部に放出されるが、 排気ガスの有する運動エネルギを利用して排気管に付設した補助推進器のタービ ンを回転駆動し、それによってプロペラを回転させることにより推力を発生させ る。この推力は、主機関から得られる推進力の補助となし、特に翼走状態を形成 して高速走行するような水中翼船の場合、そのテイクオフ時の抵抗に打ち勝つべ く主機関をバックアップする。これによってテイクオフの一時的に必要な馬力に よって決定される主機関の馬力軽減作用を果たし、かつ、翼走移行をスムーズに して円滑な運航を保証する。推進方式がウオータージェット推進の場合にはポン プのキャビテーション域において推力補助を行い得るのでポンプ保護作用も奏す る。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面を参照しつつ説明する。 図１は本考案を適用した水中翼船の翼走状態を船体を一部切り欠いて示した側 面図である。 図示するように、この形式の水中翼船は上部船体１の船首、船尾にストラット ２を垂下し、下端にそれぞれ水中翼３を有する。そして船尾の船内にはガスター ビン等の主機関４が配置され、その出力が減速機５を介してウオータージェット ポンプ６を駆動するようになっている。このポンプ６により下方の取入口７から 水を吸引して船尾端にあるノズル管（図示せず）から後方へジェット水流を噴出 して前進推力を得て航走する。図上、吃水線WL₁ は低速時の吃水線で、この時点 では水中翼３には揚力は殆ど発生せず艇走する。高速になると水中翼３の揚力が 大きくなって上部船体を吃水線WL₂ まで浮上させて翼走状態を形成する。艇走か ら翼走への移行、つまり、テイクオフの時に船底が水面から離れる時に最も大き な抵抗が生じ、この時最も大きな揚力即ち推力を必要とする。

【００１０】 そこで、本考案ではデッキ上に排気ガスを利用した補助推進装置を装備してい る。すなわち、主機関４から出た排気管８が船内からデッキ９を貫通して船尾後 方まで延設され、排気管８の終端部に補助推進器１０を装着している。この補助 推進器１０は、図２(a)(b)にも示すように、排気管８の径と同じ範囲内に形成さ れたタービン部１１と、その外側に該タービン部１１と一体連設されたプロペラ 部１２とから構成されている。タービン部１１は、高速排気ガスが通過する時の 運動エネルギを利用して回転し、これによってその外周のプロペラ部１２も同時 に回転してプロペラ部１２で推力を発生させるようになっている。 排気ガスは、テイクオフ時には主機関は最大出力で運転されるため、最も高速 多量の排気ガスを放出される。従って、この時補助推進用のタービンを回せば大 きな補助推進力が得られ、この補助推進力によって主機関の出力を補い、テイク オフを容易にする。

【００１１】 図２(a)(b)で上記補助推進器１０の取付構造を説明すると、暴露デッキ９を貫 通して排気管８が船尾に向かって水平方向に延設され、その端部が後方に開口し ている。デッキ９上に支柱１３が立設されて排気管８内まで延びその頂部に流線 形をしたボス部１４が設けられている。このボス部１４の先端には、前述したよ うにタービン部１１とプロペラ部１２とからなる補助推進器１０が回転自在に装 着してある。支柱１３は排気管８の水平延設部を支持するためにも働く。なお、 ボス部１４は支柱１３を支軸として水平面内を回動できるように構成されること がある。その理由は、定常の翼走状態でも補助推進器として働かせると、却って 補助推進器自体が排気抵抗となって主機関の効率が悪くなる場合も予想されるこ とから、図２(b) のように補助推進器１０をボス部１４を水平回動することで排 気通路から外し、できるだけ排気がスムーズに後方へ排出されるようにするため である。この場合、ボス部１４が水平面内を回動できるよう排気管８の側面に切 欠き開口１５を形成すべく蓋部材（図示せず）が設けられる。

【００１２】

【考案の効果】

本考案の補助推進器は、水中翼船のような艇走から翼走への移行時に最大馬力 を必要とする主機関のバックアップ手段となし得るため、翼走状態への移行が短 時間でスムーズに行われるようになる。そして、補助推力に相当する馬力だけ主 機関の馬力を軽減することが可能となる。これは、ひいては船体軽量化につなが り、高速船の性能向上に貢献する。主機関から出た高速の排ガスの有効利用が可 能となり、省エネに寄与しうる。

【提出日】平成５年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、高速船の主機関たるガスタービンの排気を有効利用するための補 助推進装置に関する。特に水中翼船のテイクオフ（艇走から翼走への移行）時に 主機関たるガスタービンの推力を補助的付加してテイクオフを容易にする補助推 進装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１に示すような高速船の代表例のひとつである水中翼船は、上部船体１の船 首、船尾にストラット２を垂下し、下端にそれぞれ水中翼３を有する。そして船 尾の船内には主機関たるガスタービン４が配置され、その出力が減速機５を介し てウオータージェットポンプ６を駆動し、下方の取入口７から水を吸引して船尾 端にあるノズル管（図示せず）から後方へジェット水流を噴出して前進推力を得 るようになっている。この種水中翼船は、低速時には吃水線WL₁ で艇走し、高速 時には水中翼の揚力で上部船体を吃水線WL₂ まで浮上していわゆる翼走する。こ の場合、船底が水面から離れる艇走から翼走への移行（テイクオフ）時に最も抵 抗が大きくなる。

【０００３】 従来、かかる高速船の主機関としてはディーゼルエンジンやガスタービンが使 用されているが、特にガスタービンの場合には相当部分が排気の熱や回転流とな って放逸する。この場合、主機関の馬力は上記テイクオフ時に必要な推力が得ら れるよう決定される。

【０００４】 このような関係を上記水中翼船の主機関のスラストＴまたは抵抗Ｒ（縦軸）、 船速Ｖ_S （横軸）との関係線図である図３によって説明する。この線図によれば 、前述した如くテイクオフ時（翼走移行時）Ａにおいて最も抵抗が大きくなり、 翼走に移行した後は抵抗は減少し、その後は船速の上昇とともに増大する。そし て、主機関によるスラストＴと抵抗Ｒが一致する点が定常翼走状態となる設計点 Ｋである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

図３の線図から判るように、低速域Ｂでも、ポンプ回転数が同じであれば、主 機関の出力は高速域と同じであるにもかかわらず得られる推力が小さい。この域 Ｂではポンプのキャビテーションによるロスがあって主機関の馬力が有効に推力 に変換されないからである。そのため水中翼船を加速するのに時間がかかり、こ のためテイクオフが短時間のうちにできないという不都合がある。 このようにテイクオフ時の抵抗が巡航時より大きくなるため、一時的に必要な 推力を賄うために余分な馬力をもった大きな主機関を装備せざるを得ないのが現 状である。これは、ひいてはこの種高速船にとって最も重要な船体軽量化の要請 にも反する結果となっている。 また、上述したようにガスタービンから排出される排気ガスは高熱、高速であ るが、これは排気管から外部に、有効利用されずにそのまま放出されているのが 現状である。

【０００６】 本考案は、かかる点に着目し、主機関から出た排気ガスの有する回転エネルギ を有効利用してテイクオフ時の補助推力を得るための補助推進装置を提供するこ とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的達成のため、本考案は、ガスタービンから延設され船尾方向に向けて 開口端を有する排気管に、中央部に形成したタービン部とその外側に一体的に連 設したプロペラ部とから成る補助推進器を付設し、該タービン部を高速の排気ガ スで回転することによりプロペラ部を回転して補助推進力を発生せしめるように したことを特徴とする高速船の補助推進装置である。

【０００８】

【作用】

ガスタービンから排出される高速の排気ガスは排気管を通じて外部に放出され るが、排気ガスの有する回転エネルギを利用して排気管に付設した補助推進器の タービンを回転駆動し、それによってプロペラを回転させることにより推力を発 生させる。この推力は、主機関から得られる推進力の補助となし、特に翼走状態 を形成して高速走行するような水中翼船の場合、そのテイクオフ時の抵抗に打ち 勝つべく主機関をバックアップする。これによってテイクオフの一時的に必要な 馬力によって決定される主機関の馬力軽減作用を果たし、かつ、翼走移行をスム ーズにして円滑な運航を保証する。推進方式がウオータージェット推進の場合に はポンプのキャビテーション域において推力補助を行い得るのでポンプ保護作用 も奏する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面を参照しつつ説明する。 図１は本考案を適用した水中翼船の翼走状態を船体を一部切り欠いて示した側 面図である。 図示するように、この形式の水中翼船は上部船体１の船首、船尾にストラット ２を垂下し、下端にそれぞれ水中翼３を有する。そして船尾の船内にはガスター ビンの主機関４が配置され、その出力が減速機５を介してウオータージェットポ ンプ６を駆動するようになっている。このポンプ６により下方の取入口７から水 を吸引して船尾端にあるノズル管（図示せず）から後方へジェット水流を噴出し て前進推力を得て航走する。図上、吃水線WL₁ は低速時の吃水線で、この時点で は水中翼３には揚力は殆ど発生せず艇走する。高速になると水中翼３の揚力が大 きくなって上部船体を吃水線WL₂ まで浮上させて翼走状態を形成する。艇走から 翼走への移行、つまり、テイクオフの時に船底が水面から離れる時に最も大きな 抵抗が生じ、この時最も大きな揚力即ち推力を必要とする。

【００１０】 そこで、本考案ではデッキ上に排気ガスを利用した補助推進装置を装備してい る。すなわち、主機関たるガスタービン４から出た排気管８が船内からデッキ９ を貫通して船尾後方まで延設され、排気管８の終端部に補助推進器１０を装着し ている。この補助推進器１０は、図２(a)(b)にも示すように、排気管８の径と同 じ範囲内に形成されたタービン部１１と、その外側に該タービン部１１と一体連 設されたプロペラ部１２とから構成されている。タービン部１１は、高速排気ガ スが通過する時の回転エネルギを利用して回転し、これによってその外周のプロ ペラ部１２も同時に回転してプロペラ部１２で推力を発生させるようになってい る。 排気ガスは、テイクオフ時には主機関は最大出力で運転されるため、最も高速 多量の排気ガスを放出される。従って、この時補助推進用のタービンを回せば大 きな補助推進力が得られ、この補助推進力によって主機関たるガスタービンの出 力を補い、テイクオフを容易にする。

【００１１】 図２(a)(b)で上記補助推進器１０の取付構造を説明すると、暴露デッキ９を貫 通して排気管８が船尾に向かって水平方向に延設され、その端部が後方に開口し ている。デッキ９上に支柱１３が立設されて排気管８内まで延びその頂部に流線 形をしたボス部１４が設けられている。このボス部１４の先端には、前述したよ うにタービン部１１とプロペラ部１２とからなる補助推進器１０が回転自在に装 着してある。支柱１３は排気管８の水平延設部を支持するためにも働く。なお、 ボス部１４は支柱１３を支軸として水平面内を回動できるように構成されること がある。その理由は、定常の翼走状態でも補助推進器として働かせると、却って 補助推進器自体が排気抵抗となって主機関の効率が悪くなる場合も予想されるこ とから、図２(b) のように補助推進器１０をボス部１４を水平回動することで排 気通路から外し、できるだけ排気がスムーズに後方へ排出されるようにするため である。この場合、ボス部１４が水平面内を回動できるよう排気管８の側面に切 欠き開口１５を形成すべく蓋部材（図示せず）が設けられる。

【００１２】

【考案の効果】

本考案の補助推進器は、水中翼船のような艇走から翼走への移行時に最大馬力 を必要とする主機関たるガスタービンのバックアップ手段となし得るため、翼走 状態への移行が短時間でスムーズに行われるようになる。そして、補助推力に相 当する馬力だけ主機関の馬力を軽減することが可能となる。これは、ひいては船 体軽量化につながり、高速船の性能向上に貢献する。主機関から出た高速の排ガ スの有効利用が可能となり、省エネに寄与しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案が適用された水中翼船を、その船体の一
部を切り欠いて示した側面図である。

【図２】(a)(b)は補助推進装置の側面図と平面図であ
る。

【図３】水中翼船の船速とスラストないし抵抗との関係
を示す線図である。

【符号の説明】

１…上部船体 ２…ストラット ３…水中翼 ４…主機関 ８…排気管 ９…デッキ １０…補助推進器 １１…タービン部 １２…プロペラ部 １３…支柱 １４…ボス部

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 高速船の補助推進装置

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案が適用された水中翼船を、その船体の一
部を切り欠いて示した側面図である。

【図２】(a)(b)は補助推進装置の側面図と平面図であ
る。

【図３】水中翼船の船速とスラストないし抵抗との関係
を示す線図である。

【符号の説明】 １…上部船体 ２…ストラット ３…水中翼 ４…主機関（ガスタービン） ８…排気管 ９…デッキ １０…補助推進器 １１…タービン部 １２…プロペラ部 １３…支柱 １４…ボス部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主機関から延設され船尾方向に向けて開
   口端を有する排気管に、中央部に形成したタービン部と
   その外側に一体的に連設したプロペラ部とから成る補助
   推進器を付設し、該タービン部を高速の排気ガスで回転
   することによりプロペラ部を回転して補助推進力を発生
   せしめるようにしたことを特徴とする高速船の補助推進
   装置。