JPH07187081A - 一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置 - Google Patents

一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置

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JPH07187081A JP6331961A JP33196194A JPH07187081A JP H07187081 A JPH07187081 A JP H07187081A JP 6331961 A JP6331961 A JP 6331961A JP 33196194 A JP33196194 A JP 33196194A JP H07187081 A JPH07187081 A JP H07187081A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一体形密閉電動機によって駆動されるウォー
タージェット推進装置を提供する。 【構成】 中空のハウジング４内に密閉した環状の固定
子１４を設け、船舶内の電気エネルギー源と接続する。
管状の吸引シュラウド２２とインペラー２４を含むイン
ペラー集合体２０をハウジング内に回転自在に支持させ
る。固定子の内側で吸引シュラウド周りにこの吸引シュ
ラウドと連動する回転子２６を設ける。固定子に給電す
ると回転子が回転し、このためインペラーが回転してハ
ウジングの入口端１０から出口端１２へ水が圧送され
る。出口端から放出される水が船舶を推進する推力を発
生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は舶用ウォータージェット
推進装置、特に一体形密閉電動機によって駆動されるウ
ォータージェット推進装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】ウォータージェット推進装置はレジャー
用、商業用及び軍用の高い巡航速度の船の主駆動装置と
して使用されることが多い。ウォータージェット推進方
式の作用原理はスクリュウ式推進システムの作用原理に
似ている。船尾にむかって水流を加速することで水に運
動量を与えることによって推進力を発生させる。船底か
らの水が取り入れダクトを介して船上のポンプに供給さ
れ、このポンプが水を加圧する。水が吐き出しノズルを
通って大気圧中へ吐き出される時この圧力が加速に利用
される。偏向力及び反転力は、多くの場合油圧操作式の
偏向バケットにより放出水流を偏向させることにより発
生させる。多くの場合、ウォータージェットシステムは
船尾に配置され、その高さは作動させると自吸動作が行
われて最大推進効率が達成されるように設定する。
【０００３】ウォータージェット推進方式の利点として
は、騒音が小さいこと、操縦性が高いこと、推進装置が
保護されていること、また喫水が浅いことなどがある。
ウォータージェット推進装置の燃料効率は船舶の種類に
よっても異なるが、２０乃至２５ノット以上の速度では
通常の低キャビテーションプロペラーの場合よりも優れ
ていることが多い。
【０００４】図１は典型的な従来型ウォータージェット
機関の概略図である。図１の従来型ウォータージェット
推進システムはウォータージェットインペラーＩの近傍
にディーゼルエンジン、蒸気タービンまたはガスタービ
ンのような動力源Ｐを配置する必要がある。その上、導
水管Ｃの壁を貫通する駆動シャフトＤの周りにシールを
設ける必要がある。この構成によりウォータージェット
推進システムを用いる船舶の設計の融通性が低くなる。
この構成では推進システムの重量の大部分が船尾に位置
することになり、ポンプ中心線の位置が推進システム部
品のサイズによって決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】導水管内に駆動シャフ
トを配置する必要がなく、導水管の壁を貫通する駆動シ
ャフトに不可欠なシールを必要としないウォータージェ
ット推進装置を提供することが望ましい。また、自吸及
び推進効率に最も好都合な静喫水線下の高さに取り付け
ることができ、エンジンまたはタービンをその近傍に配
置しなくてもよいウォータージェット推進装置を提供す
ることが望ましい。本発明のウォータージェット推進装
置はこのような要望を満たすものである。
【０００６】本発明は密閉電動機を利用した改良型舶用
ウォータージェット推進装置を提供する。このウォータ
ージェット推進装置は船体に固定されるほぼ中空のハウ
ジングを備えている。ハウジングは入口端及び出口端を
有する。ハウジングの内側に環状の固定子を取り付け
る。固定子に給電するための給電手段を設ける。ハウジ
ングの中空部にインペラー集合体を回転自在に設ける。
インペラー集合体は環状の固定子を貫通し、これと相対
的に回転する管状の吸引シュラウドを有する。管状の吸
引シュラウドにインペラーを固定する。環状の固定子の
内側で吸引シュラウド周りに環状の回転子を設けること
によって電動機を形成する。固定子が給電されると回転
子が回転し、このため管状の吸引シュラウド及びインペ
ラーが回転してハウジング内を入口端から出口端の方へ
流れる加圧水流が発生する。
【０００７】管状の吸引シュラウドは好ましくは前端及
び後端を有する。前端はハウジングとの間に前方ギャッ
プを形成するように配置し、後端はハウジングとの間に
後方ギャップを形成するように配置する。前方ギャップ
と後方ギャップは互いに連通して回転子とハウジングの
間に水循環路を形成する。好ましくは、前方ギャップを
インペラーの入口側に、後方ギャップをインペラーの出
口側にそれぞれ位置させる。インペラーが回転している
間、水圧はハウジングの入口端よりも出口側で高くな
る。後方ギャップの高圧域から前方ギャップの低圧域に
むかって水が流れ電動機を冷却する。
【０００８】好ましくは、ハウジングとインペラー集合
体に少なくとも１つの水冷式硬化表面軸受を設け、これ
を水循環路内に位置させてインペラー集合体を回転自在
に支持させる。
【０００９】本発明の他の実施例では、ウォータージェ
ット推進装置のハウジングの内側中央にハブを固定す
る。ハブはハウジングの入口端から出口端へ流れる水が
必ずハブを通過するようにインペラーの上流または下流
に配置する。ハブはインペラー集合体の一部を回転自在
に支持する。ハブは１枚または２枚以上の整流羽根、予
旋回羽根または支柱を介してハウジングに固定すればよ
い。
【００１０】本発明の一実施例では、同期電動機を形成
するため回転子に給電する。インペラー集合体の他の部
分に取り付けた比較的小さい誘導励磁機／発電機が回転
子に給電する励磁機として作用する。励磁機／発電機の
回転子は電動機の回転子と接続している。
【００１１】インペラー集合体は好ましくはハブに回転
自在に取り付けたほぼ中空のシャフトを含む。シャフト
はインペラーの入口側で中空部へ開口する開口部を有す
る。吸引シュラウドの第２の後端がインペラーの出口側
でハブとの間にハブギャップを形成する。好ましくは、
ハブギャップ及びシャフトの開口部が互いに連通してハ
ブと管状の吸引シュラウドとの間に第２の水循環路を形
成する。ハブと管状の吸引シュラウドに、この第２の水
循環路に位置するように水冷式硬化表面ラジアル軸受を
設ける。この軸受は管状の吸引シュラウドを回転自在に
支持する。インペラー集合体とハブまたはハウジングに
は水冷式硬化表面スラスト軸受を設ける。冷却潤滑水を
軸受に供給するためには水循環ポンプを別設すればよ
い。
【００１２】本発明のインペラーには少なくとも１つの
軸流段及び少なくとも１つの遠心流段を設ければよい。
或いはインペラーが１つの軸方向段または少なくとも１
つの遠心流段だけを有するように構成してもよい。本発
明のウォータージェット推進装置の出口端は直線状放出
管またはボリュートに連結すればよい。また、出口端に
は放出水流を選択的に偏向させて船の向きを変えるため
水流偏向バケットを設けることができる。ハウジングの
入口端は推進装置に水を供給する取水管と連結する。
【００１３】本発明のウォータージェット推進装置のハ
ウジング内の固定子の周りに水冷ジャケットを設けても
よい。好ましくは、水冷ジャケットをハウジング内を流
れる水と連通させることにより、運転中、水が固定子を
冷却するように構成する。これに代わる実施態様とし
て、水冷ジャケット内を循環させるための清浄な冷却水
供給源を別設してもよい。
【００１４】以下、添付図面に沿って本発明の好ましい
実施例を詳しく説明する。
【００１５】
【実施例】図２乃至４に本発明のウォータージェット推
進装置２の好ましい実施例を示す。
【００１６】ウォータージェット推進装置２は船体６に
固定されたほぼ中空のハウジング４を含む。船舶は適当
なサイズ及び形状であればいかなる船舶でもよい。好ま
しくはボルト８を使用して船体６の船尾またはその近傍
に固定する。溶接のような適当な取り付け手段を用いて
もよい。ハウジング４は入口端１０及び出口端１２を有
する。ハウジング４の内側に環状の固定子１４を設け
る。特に図３から明らかなように、環状の固定子１４は
固定子缶１６によってハウジング４内に密閉されてい
る。固定子１６に電力を供給するための給電手段１８を
設ける（図２）。給電手段１８は好ましくは固定子１４
に接続された発電機またはその他の電源を含む。必要な
のはウォータージェット推進装置との電気的接続だけで
あって機械的連結ではないから、船舶内の、ウォーター
ジェット推進装置２から遠く離れた場所に発電機を配置
してもよい。
【００１７】特に図４から明らかなように、ウォーター
ジェット推進装置２はインペラー集合体２０を含む。イ
ンペラー集合体２０は環状の固定子１４をこれと相対的
に回転自在に貫通する管状の吸引シュラウド２２を含む
（図２）。吸引シュラウド２２にはインペラー２４が固
定されている。インペラー２４の羽根は溶接または当業
者に知られた他の適当な手段で吸引シュラウド２２に固
定すればよい。インペラーの羽根の数及び形状はウォー
タージェット推進装置に期待される性能に応じて異な
り、当業者に知られた方法で設定すればよい。好ましい
実施例ではインペラー２４として単段混流式インペラー
を用いた。ただし、１つまたは２つ以上の遠心流、軸流
または複合流段を有するインペラーを使用してもよい。
固定子１４の内側であって管状の吸引シュラウド２２の
周りに回転子２６を設ける。好ましくは、回転子２６と
固定子１４が協働して誘導電動機を形成する。回転子２
６としては回転子との電気接続を必要としないかご形回
転子が好ましい。ただし、同期電動機であってもよい。
回転子２６は吸引シュラウド２２に収縮ばめすることが
好ましい。回転子２６は好ましくは回転子缶２８によっ
て密閉する。固定子１４に給電すると回転子２６が回転
し、これによって吸引シュラウド２２及びインペラー２
４も回転して入口端１０から出口端１２にむかってハウ
ジング４内を流れる加圧水流を発生させる。インペラー
２４の回転によるポンプ作用が水に圧力と速度を与え、
その結果インペラーの入口側よりも出口側において高い
水圧が発生する。
【００１８】図２及び３に示すように、好ましい実施例
では出口端１２の近傍でハウジング４の中心にハブ３０
を配置し、ハウジング４に固定する。ハブ３０は好まし
くは７枚の整流羽根３２を介してハウジング４に固定す
る。ただし、整流羽根３２の枚数は適当に選択可能であ
る。必要な整流羽根の枚数は当業者に知られた方法で決
定すればよい。或いは、水流にほとんど影響を及ぼさな
い複数の支柱を介してハブ３０をハウジング４に固定し
てもよい。支柱と羽根を併用してもよい。水は入口端１
０から出口端１２にむかってハブ３０の周りを流れる。
整流羽根３２は回転インペラー２４の作用で発生する流
水運動の円方向成分の大きさを減少させる。
【００１９】インペラー集合体２０は好ましくはほぼ中
空のシャフト３４を含む。シャフト３４はその中心の中
空部へ開口する開口部３６を有する。開口部３６はイン
ペラー２４の入口側に位置する。シャフト３４はハブ３
０に嵌入して、インペラー集合体２０を回転自在に支持
する。
【００２０】図２，３及び４から明らかなように、管状
の吸引シュラウド２２はインペラー２４の入口側にハウ
ジング４との間に前方ギャップ４０を形成する前端３８
を有する。管状の吸引シュラウド２２はまたハウジング
との間に後方ギャップ４４を形成する第１の後端４２を
有する。後方ギャップ４４はインペラー２４の出口側に
位置する。好ましくは、前方ギャップ４０と後方ギャッ
プが互いに連通することによって回転子２６とハウジン
グ４の間に第１の水循環路４６を形成する。運転中、ハ
ウジング４内を流れる水は比較的の圧力の高い後方ギャ
ップ４４に流入し、第１の水循環路４６を通り前方ギャ
ップ４０を出てからハウジング４内を流れる水に合流す
る。第１の水循環路４０を流れる水が固定子１４及び回
転子２６を冷却する。
【００２１】管状の吸引シュラウド２２は、好ましくは
インペラー２４の出口側でハブ３０との間にハブギャッ
プ５０を形成する第２の後端４８を有する。ハブギャッ
プ５０とシャフト３４の開口部３６とは互いに連通して
ハブ３０と管状の吸引シュラウド２２の間に第２の水循
環路５２を形成する。水はハブギャップ５０に流入し、
第２の水循環路５２を通ってシャフト３４の開口部３６
から出る。
【００２２】ハウジング４と管状の吸引シュラウド２２
の間に第１のラジアル軸受５４を設けて吸引シュラウド
２２の一端を回転自在に支持する。第１のラジアル軸受
５４はハウジング４と管状の吸引シュラウド２２の周り
に設けた１つまたは２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッ
ドまたはプレインジャーナル軸受であることが好まし
い。ラジアル軸受５４は好ましくは第１の水循環路４６
と連通する。第１の水循環路４６内を流れる水は軸受も
冷却し、また潤滑する。第１のラジアル軸受５４のパッ
ドは流水中に存在する可能性がある砂などによって損傷
を受けないタングステンカーバイドのような硬質合金で
形成することが好ましい。
【００２３】インペラー集合体２０とハブ３０の間に第
２のラジアル軸受５６を設けて吸引シュラウド２２の他
端を回転自在に支持する。第２のラジアル軸受５６は、
シャフト３４の周りの第２の水循環路５２内に設けた１
つまたは２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプ
レインジャーナル軸受であることが好ましい。第２の水
循環路５２を流れる水は軸受の上を流れてこれを冷却
し、潤滑する。第２のラジアル軸受５６のパッドは流水
中の砂その他の異物による損傷の可能性を極力防止する
ため、タングステンカーバイドのような硬質合金で形成
することが好ましい。
【００２４】好ましくは、インペラー集合体２０とハブ
３０の間にスラスト軸受５８を設ける。スラスト軸受５
８は好ましくは複動、水冷、自動レベリング式のキング
ズバーグ形軸受から成る。スラスト軸受５８は第２の水
循環路５２内に設ける。第２の水循環路５２を流れる水
はスラスト軸受５８を冷却し、潤滑する。スラスト軸受
５８のパッド及びスラストランナー表面は水流中の異物
による損傷を極力防止するためラジアル軸受のパッドと
同じ材料で形成することが好ましい。
【００２５】ハウジング４内の環状の固定子１４の周り
に冷却ジャケットを設けてもよい。冷却ジャケット５７
は、出口端１２の近傍に位置してハウジング４内を流れ
る水と連通する取水手段５９を含む。冷却ジャケット５
７は入口端１０の近傍に位置してハウジング４内を流れ
る水と連通する吐水手段６１をも含む。水は取水手段５
９から冷却ジャケット５７に流入し、ジャケット５７内
を循環し、吐水手段６１を通ってハウジング４内を流れ
る水流へ再び放出される。冷却ジャケット５７内を流れ
る水は必要に応じて固定子１４に対する冷却効果を補足
する。
【００２６】図２のウォータージェット推進装置は船体
６の後尾に取り付けることが好ましい。ハウジング４の
入口端１０は船体６の底へ開口する入口導管６０と連結
している。入口導管６０は、ウォータージェット推進装
置の中心線が船底よりも高く、ただし装置の自吸作用を
可能にし、その効率を最大限にするのに必要な距離だけ
船舶の静喫水線より下方に位置するように、１５°乃至
４５°に傾斜させればよい。ハウジング４の出口端１２
は直線状放出管６２と連結するのが好ましい。ただし、
出口端１２を放出ボリュートと連結してもよい。図面で
はウォータージェット推進装置２を船底に対してほぼ水
平に配向した状態で示したが、自吸作用を可能にし、所
期の性能を発揮するように適当な配向にすればよい。
【００２７】図２のウォータージェット推進装置２は船
舶をドック入りさせずに保守及び修理のため船体から取
り外すことができる。ボルト８を取り外せば装置を容易
に分解できる。好ましい実施例では、据え付け、保守及
び取り外しを容易にするため、取り扱い易いモジュール
部分に分解できる。装置を取り外す際に導管を閉止する
ため入口導管６０に弁６４を組み込めばよい。放出管６
２にも弁などのような閉止手段を組み込めばよい。
【００２８】運転に際しては、固定子１４に給電すると
回転子２６が回転し、回転子２６の回転に伴なってイン
ペラー集合体２０が回転してポンプ作用を発生させる。
船舶が浮いている水域から入口導管６０を介して海水ま
たは真水が汲み上げられる。回転するインペラー２４が
水に速度を、水流に圧力を加えることにより水を加圧す
る。高圧の水が放出管６２から放出されて船舶を前進さ
せる推力を発生させる。偏向手段６６を設けることによ
り放出水流を選択的に偏向させて船舶の向きを変えるこ
とができる。偏向手段６６としては当業者に知られた油
圧制御式偏向バケットが好ましい。
【００２９】図２に示すウォータージェット推進装置の
実施例は、吸引シュラウドの直径が１６インチ、電動機
が４００馬力で、インペラーを１２００ｒｐｍで回転さ
せて毎分２３，０００ガロンの流量を生むように構成さ
れており、約１５ノットの船舶速度において約３７００
ポンドの推力を生むことが予想される。このようなウォ
ータージェット推進装置は約２５乃至４５フィートの中
型船に好適である。
【００３０】図５及び６には本発明のウォータージェッ
ト推進装置の他の実施例を示した。この実施例は所要の
速度を達成するのに必要な推力を得るため大型電動機を
必要とする大型船舶に特に好適である。
【００３１】この実施例のウォータージェット推進装置
はウォータージェット推進装置を船体１０６に固定する
ための取り付け手段１０８を有するハウジング１０４を
含む。ハウジング１０４は入口端１１０及び出口端１１
２を有する。ハウジング１０４の内側に環状の固定子１
１４を設け、固定子缶１１６によってハウジング１０４
の内側に密閉する。給電手段１１８が固定子１１４に電
力を供給する。
【００３２】インペラー集合体１２０は環状の固定子１
１４をこれと相対的に回転自在に貫通する管状の吸引シ
ュラウド１２２を含む。吸引シュラウド１２２にインペ
ラー１２４を固定してあり、インペラー１２４は軸流段
１２５及び遠心流段１２７を含む。固定子１１４の内側
であって管状の吸引シュラウド１２２の周りに回転子１
２６を設けてある。回転子１２６は吸引シュラウド１２
２に収縮ばめし、回転子缶１２８によって密閉するのが
好ましい。
【００３３】インペラー集合体１２０の上部は好ましく
は励磁機／発電機１２９を含む。励磁機／発電機１２９
は、ハウジング１０４内に密閉された環状の固定子１３
１と、固定子１３１の内側に位置して、好ましくはイン
ペラー集合体１２０の一部の周りに収縮ばめした回転子
１３３とを含む。回転子１３３も密閉されている。回転
子の給電手段１３５は励磁機／発電機１２９を回転子１
２６と電気的に接続する。励磁機／発電機の回転子１３
３の回転が回転子１２６に供給される電流を発生させ
る。回転子１２６と固定子１１４に給電すると、回転子
１２６が回転して吸引シュラウド１２２及びインペラー
１２４を回転させ、その結果、水に速度と圧力が与えら
れて入口端１１０から出口端１１２にむかってハウジン
グ４内を流れる水が加圧される。インペラー１２４の回
転によって起こるポンピング作用により水圧がインペラ
ーの入口側よりも出口側で高くなる。インペラー集合体
１２０が回転すると励磁機／発電機１２９が回転子１２
６に給電して同期電動機を形成する。ただし、回転子１
２６及び固定子１１４によって形成される電動機は必要
に応じて誘導電動機でもよい。
【００３４】好ましい実施例では、ハブ１３０を入口端
１１０の近傍でハウジング１０４内の中心に配置し、こ
れをハウジング１０４に固定する。ハブ１３０は羽根１
３２を介してハウジング１０４に固定する。羽根１３２
の枚数及び形状はウォータージェット推進装置に期待さ
れる性能に応じて異なり、当業者に知られた方法で決定
すればよい。羽根は予旋回羽根でもよいし、水流にほと
んどまたは全く影響しない真直ぐな支柱でもよい。或い
は羽根と支柱との複合構成を利用してもよい。水はイン
ペラー１２４に達する前にハブ１３０の周りを流れる。
【００３５】管状の吸引シュラウド１２２はハウジング
１０４との間に前方ギャップ１４０を形成する第１の前
端１３８を有する。前方ギャップ１４０はインペラー１
２４の入口端側に位置する。管状の吸引シュラウド１２
２は、ハウジング１０４との間に第１の後方ギャップ１
４４を形成する第１の後端１４２を有する。第１の後方
ギャップ１４４はハウジング１０４の出口端１１２の近
傍に位置する。好ましくは、前方ギャップ１４０を第１
の後方ギャップ１４４と連通させることによって回転子
１２６とハウジング１０４の間に第１の水循環路１４６
を形成させる。運転中、ハウジング１０４内を流れる水
が比較的高い圧力の後方ギャップ１４４に流入し、第１
の水循環路１４６を通り前方ギャップ１４０から出てハ
ウジング１０４内を流れている水に合流する。第１の水
循環路１４６を流れる水が固定子１１４及び回転子１２
６を冷却する。
【００３６】管状の吸引シュラウド１２２は中心シャフ
ト１３４を含む。中心シャフト１３４はハブ１３０及び
ハウジングを貫通してインペラー集合体１２０を回転自
在に支持する。好ましい実施例では、シャフト１３４の
上端に励磁機／発電機１２９を設ける。励磁機／発電機
１２９と回転子１２６とを電気接続する導線１３５がシ
ャフト１３４に設けた開口部とインペラー１２４の羽根
１２５の１枚に設けた開口部を貫通している。
【００３７】ハウジング１０４及び吸引シュラウド１２
２に第１のラジアル軸受１５４を設けて吸引シュラウド
１２２の一端を回転自在に支持させる。第１のラジアル
軸受１５４は、好ましくは吸引シュラウド１２２の中心
シャフト１３４の上部に設ける。第１のラジアル軸受１
５４は、好ましくは管状の吸引シュラウド１２２の中心
シャフト１３４の周りに設けた１つまたは２つ以上の水
冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受
を含む。第１のラジアル軸受１５４のパッドはタングス
テンカーバイドなどのような硬質合金で形成するのが好
ましい。この実施例はサイズが大きいから、吸引シュラ
ウド１２２自体の周りにラジアル軸受を設けるのは非実
際的である。従って、シャフト１３４の周りにラジアル
軸受を設ける。
【００３８】インペラー集合体１２２及びハブ１３０に
第２のラジアル軸受１５６を設けて吸引シュラウド１２
２の他端を回転自在に支持させる。第２のラジアル軸受
１５６はシャフト１３４の下部の周りに設けた１つまた
は２つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはレギュラ
ージャーナル軸受を含むことが好ましい。第２のラジア
ル軸受１５６のパッドは第１のラジアル軸受１５４と同
じ材料で形成するのが好ましい。
【００３９】好ましくは、インペラー集合体１２０及び
ハウジング１０４にスラスト軸受１５８を設ける。スラ
スト軸受１５８は１つまたは２つ以上の水冷、複動、自
動レベリング式キングスバーグ式軸受を含むことが好ま
しい。スラストランナー及び軸受パッドはタングステン
カーバイドなどのような硬質材料で形成するのが好まし
い。
【００４０】管状の吸引シュラウド１２２は、ハウジン
グ１０４との間に第２の後方ギャップ１４３を形成する
第２の後端１４１を有する。第２の後方ギャップ１４３
は第２の水循環路１４５と連通し、シャフト１３４とハ
ウジング１０４の間に画定される。第２の水循環路１４
５は、励磁機／発電機１２９の回転子１３３及び固定子
１３１と第２の水循環路１４５に設けたスラスト軸受１
５８及び第１ラジアル軸受１５４との間のギャップを含
む。吸引シュラウド１２２のシャフト１３４の第２の前
端１４７はハブ１３０との間にハブギャップ１４９を形
成する。ハブギャップ１４９はハブ１３０とシャフト１
３４の間に画定されるハブ水循環路１５１と連通する。
【００４１】冷却水ポンプ１５３は第２の水循環路１４
５及びハブ水循環路１５１と連通する。ポンプ手段１５
３は水を濾過し、これを第２の水循環路１４５へ圧送す
る。第２の水循環路１４５内の水は励磁機１２９を冷却
し、スラスト軸受手段１５８及び第１のラジアル軸受手
段１５４を冷却し、潤滑したのち、第２の後方ギャップ
１４３から出て推進装置内を流れる水に合流する。第２
の水循環路１４５を流れる水流を矢印ａで示す。ポンプ
手段１５３はまた水を中央水循環路１５１へ圧送し、こ
のハブ水循環路１５１内で水は第２のラジアル軸受手段
１５６の上を通過しながらこれを冷却・潤滑し、ハブギ
ャップ１４９から出る。
【００４２】ハウジング１０４内の環状の固定子１１４
の周りに冷却ジャケット１５７を設けることができる。
冷却ジャケット１５７は、出口端１１２の近傍に位置し
てハウジング１０４内を流れる水と連通する（図示しな
い）取水手段を含む。冷却ジャケット１５７は、入口端
１１０の近傍に位置してハウジング１０４内を流れる水
と連通する（図示しない）吐水手段をも含む。水は取水
手段から冷却ジャケット１５７に流入し、冷却ジャケッ
ト１５７内を循環したのち、再び吐水手段を通ってハウ
ジング１０４内の水流中へ放出される。必要なら冷却ジ
ャケット１５７内を流れる水を利用して固定子１１４を
さらに冷却する。
【００４３】図５乃至７のウォータージェット推進装置
は船体１０６の静喫水線よりも下方の所要場所に取り付
けることができる。ハウジング１０４の入口端１１０は
船体１０６の底部へ開口する入口導管１６０に連結すれ
ばよい。入口導管１６０は、船底に直交する線に対して
約０乃至４５度の角度に配向してもよい。ただし、推進
装置は自吸作用を維持し、所要の性能を得るのに充分な
所要角度に配向することができる。ハウジング１０４の
出口端１１２は（特に図６に示す）放出ボリュート１６
２と連結することが好ましい。推進装置から放出される
水の力が船舶を前進させる推力を発生させる。当業者に
知られた（図示しない）偏向手段を設けることによって
放出水流を偏向させて船舶の向きを制御することができ
る。
【００４４】好ましい実施例では、ハウジング１０４が
放出ボリュート１６２の一部を囲む。
【００４５】第２のラジアル軸受手段１５６、スラスト
軸受手段１５８及び励磁機／発電機１２９が配置されて
いるハウジング１０４の部分は放出ボリュート１６２の
螺旋の中心部に位置することが好ましい。
【００４６】この実施例の作用は図２乃至４に関連して
述べた作用とほぼ同じである。図５乃至７に示すウォー
タージェット推進装置の実施例は直径が約１３０インチ
の吸引シュラウドを有する。５０，０００馬力の電動機
はインペラーを１２０ｒｐｍで回転させて毎分約２，０
００，０００ガロンの流量を発生させ、これが３０ノッ
トで約３００，０００ポンドの推力を発生させる。この
ようなウォータージェット推進装置は５０ノット以上の
速度で航行することのできる約２，０００トンの船舶に
好適である。このようなウォータージェット推進装置は
巡洋艦などの軍艦及び商船のような大型高速艦船用とし
て好適である。
【００４７】図５のウォータージェット推進装置は船舶
をドック入りさせなくても修理、据え付け及び保守のた
め分解することができる。種々のボルトまたはその他の
固定手段を取り外すことで装置の分解が可能になる。
【００４８】以上の説明から明らかなように、本発明は
ディーゼルエンジン、またはガソリンまたは蒸気タービ
ンのような別の駆動システムを近くに設ける必要がな
く、駆動シャフトをインペラーと機械的に連結すること
も取水管内に設ける必要もなく、性能を最大限にするの
に必要な角度に配向可能なウォータージェット推進装置
を提供する。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型ウォータージェット推進システムの概略
図。
【図２】本発明のウォータージェット推進装置の一実施
例を示す縦断面図。
【図３】図２に示したウォータージェット推進装置のハ
ウジングとハブの縦断面図。
【図４】図２に示したウォータージェット推進装置のイ
ンペラー集合体の縦断面図。
【図５】本発明のウォータージェット推進装置の他の実
施例を示す縦断面図。
【図６】図５に示した本発明の実施例を一部切り欠いて
示す斜視図。
【符号の説明】
２ ウォータージェット推進装置 ４ 中空のハウジング １０ 入口端 １２ 出口端 １４ 固定子 ２０ インペラー集合体 ２２ 吸引シュラウド ２４ インペラー ２６ 回転子 ２８ 回転子缶 ３０ ハブ ３２ 整流羽根 ３４ シャフト ３６ 開口部 ４６ 第１の水循環路 ５４ 第１のラジアル軸受 ５６ 第２のラジアル軸受 ５７ 冷却ジャケット ５８ スラスト軸受 ６０ 入口導管 ６６ 偏向手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス アルバート ドレイク アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ブラ ウノックス コーンウォール ドライブ 241

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口端及び出口端を有するほぼ中空のハ
    ウジングと；ハウジングを船体に固定するため該ハウジ
    ングに設けた取り付け手段と；ハウジング内に密閉して
    取り付けた環状の固定子と；固定子に給電する給電手段
    と；ハウジング内の中心に位置し、水が通過できるよう
    にハウジングに固定したハブと；環状の固定子を貫通
    し、これと相対的に回転可能な管状の吸引シュラウド、
    管状の吸引シュラウドに固定したインペラー、及び管状
    の吸引シュラウドの周りで環状の固定子の内側に設けた
    環状で密閉形の回転子を含み、ハウジング内でハブに回
    転自在に取り付けられ、回転すると入口端から出口端に
    むかってハウジングを通過する加圧水流を発生させるイ
    ンペラー集合体とから成ることを特徴とする舶用ウォー
    タージェット推進装置。
  2. 【請求項２】 管状の吸引シュラウドが、インペラーよ
    りも上流に位置してハウジングとの間に前方ギャップを
    形成する前端と、インペラーよりも下流に位置してハウ
    ジングとの間に後方ギャップを形成する後端とを有し、
    前方ギャップ及び後方ギャップが互いに連通して回転子
    とハウジングとの間に水循環路を形成することを特徴と
    する請求項１に記載のウォータージェット推進装置。
  3. 【請求項３】 ハブをインペラーよりも下流に配置した
    ことを特徴とする請求項２に記載のウォータージェット
    推進装置。
  4. 【請求項４】 インペラー集合体がハブ内に回転自在に
    取り付けたほぼ中空のシャフトを含み、シャフトがイン
    ペラーよりも上流に位置して中空部分へ開口する開口部
    を有し；管状の吸引シュラウドがハウジングの出口端に
    近く、インペラーよりも下流に位置してハブとの間にハ
    ブギャップを形成する第２の後端を有し、ハブギャップ
    とシャフトの開口部が互いに連通してハブと管状の吸引
    シュラウドとの間に第２の水循環路を形成することを特
    徴とする請求項３に記載のウォータージェット推進装
    置。
  5. 【請求項５】 ハウジングと吸引シュラウドの間にイン
    ペラー集合体の一端を回転自在に支持するための第１の
    ラジアル軸受手段を設け；インペラー集合体とハブの間
    にインペラー集合体の他端を回転自在に支持するための
    第２のラジアル軸受手段を設け；インペラー集合体とハ
    ブの間にインペラー集合体を回転自在に支持するための
    スラスト軸受手段を設けたことを特徴とする請求項４に
    記載のウォータージェット推進装置。
  6. 【請求項６】 ハブをインペラーよりも上流に配置した
    ことを特徴とする請求項２に記載のウォータージェット
    推進装置。
  7. 【請求項７】 インペラー集合体がこれを回転自在に支
    持するためハブ及びハウジング内に回転自在に設けた中
    空シャフトを含むことを特徴とする請求項６に記載のウ
    ォータージェット推進装置。
  8. 【請求項８】 ハウジング内に環状の励磁機／発電機固
    定子を設け、励磁機／発電機固定子の内側に位置するよ
    うにシャフトの周りに環状の励磁機／発電機回転子を設
    け、固定子を給電手段と接続すると共に励磁機／発電機
    回転子を環状の回転子と接続することにより、励磁機／
    発電機回転子が電流を発生させ、この電流を供給されて
    環状の回転子が同期電動機として働くことを特徴とする
    請求項７に記載のウォータージェット推進装置。
  9. 【請求項９】 吸収シュラウドがハウジングとの間に第
    ２の後方ギャップを形成する第２の後端を有し、ハウジ
    ングとシャフトの間に第２の水循環路が画定され、第２
    の後方ギャップと連通することを特徴とする請求項８に
    記載のウォータージェット推進装置。
  10. 【請求項１０】 シャフトがハブとの間にギャップを形
    成する第２の前端を有し；シャフトとハブの間にハブ水
    循環路が画定され、ハブギャップと連通することを特徴
    とする請求項９に記載のウォータージェット推進装置。
  11. 【請求項１１】 ハウジングとシャフトの間にインペラ
    ー集合体の一端を回転自在に支持するための第１のラジ
    アル軸受手段を設け；シャフトとハブの間にインペラー
    集合体の他端を回転自在に支持するための第２のラジア
    ル軸受手段を設け；インペラー集合体とハウジングの間
    にインペラー集合体を回転自在に支持するためのスラス
    ト軸受を設けたことを特徴とする請求項１０に記載のウ
    ォータージェット推進装置。
  12. 【請求項１２】 第１のラジアル軸受手段が、第２の水
    循環路と連通する少なくとも１つの水冷式硬化表面軸受
    を含み；第２のラジアル軸受手段がハブ水循環路と連通
    する少なくとも１つの水冷式硬化表面軸受を含み；スラ
    スト軸受手段が第２の水循環路と連通する少なくとも１
    つの水冷式キングズバーグ形軸受を含むことを特徴とす
    る請求項１１に記載のウォータージェット推進装置。
  13. 【請求項１３】 ハブを少なくとも１枚の羽根を介して
    ハウジングに固定したことを特徴とする請求項２に記載
    のウォータージェット推進装置。
  14. 【請求項１４】 インペラーが軸流段と遠心流段を有す
    ることを特徴とする請求項１３に記載のウォータージェ
    ット推進装置。
  15. 【請求項１５】 入口端を入口導管に連結してこれに給
    水することを特徴とする請求項２に記載のウォータージ
    ェット推進装置。
  16. 【請求項１６】 出口端を直線状放出導管に連結したこ
    とを特徴とする請求項１５に記載のウォータージェット
    推進装置。
  17. 【請求項１７】 出口端をボリュートに連結したことを
    特徴とする請求項１４に記載のウォータージェット推進
    装置。
  18. 【請求項１８】 出口端が、放出水流を選択的に偏向さ
    せることによって船舶の向きを変える水流偏向手段を含
    むことを特徴とする請求項１に記載のウォータージェッ
    ト推進装置。
  19. 【請求項１９】 ハウジングが固定子の周りに水冷ジャ
    ケットを含み、水冷ジャケットがハウジングを通過する
    水と連通し、水がハウジングを通過しながら固定子を冷
    却することを特徴とする請求項１に記載のウォータージ
    ェット推進装置。
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