JPH076098U - ウオータージェットポンプ用可変取水口 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 船体抵抗を増加することなく、船速に応じて
取水効率を最適にする。 【構成】 船底に取水口５を有し、この取水口５から吸
い込んだ水を噴出するウオータージェットポンプの取水
口５において、上記取水口５の後部に駆動軸１０を設
け、この駆動軸１０に可変リップ９を揺動可能に設け
て、この可変リップ９を揺動させることにより最適な取
水効率を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はウオータージェットポンプの取水口に関し、更に詳しくは、高速航走 時に船体抵抗を増加することなく低速時にウオータージェットポンプが必要な多 くの取水をすることが可能な可変取水口に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、ウオータジェットポンプ（以下、単にＷＪポンプという。）は高速船舶 用の推進機として多用されている。

【０００３】 このＷＪポンプを採用する船型としては、例えば図４(a) の概略側面図と(b) のＣ−Ｃ矢視図に示すように、船体１と浮体となる没水体２とをストラット４に より連結し、この没水体４の両側面に水中翼３を設けた水中翼船Ｊがある。

【０００４】 この水中翼船Ｊには、没水体２下部である船底に取水口５が設けられており、 この取水口５Ａから取水された水は取水管路６を通って、主機関７によって駆動 されるＷＪポンプ８により加圧されて船体後方へと噴出される。

【０００５】 このような水中翼船Ｊは、低速時には船体１が多少水中に没する艇走状態で航 走し、高速時には没水体２の浮力と水中翼３の揚力により船体１が水面Ｗから浮 上した図示する状態の翼走となる。

【０００６】 この図４(a),(b) に示す取水口５Ａはフラッシュ型取水方式であり、没水体２ 下面には取水口５Ａの開口が船底から突出することなく設けられており、この取 水口５Ａから取水した水をＷＪポンプ８により噴出して推力を得るものである（ 従来例１）。

【０００７】 一方、図５(a) の概略側面図と(b) のＤ−Ｄ矢視図に示す取水口５Ｂは、ポッ ド式取水方式を示しており、没水体２の下部である船底から取水ポッド５１が突 出すように設けられており、この船底に突出した取水ポッド５１前面の取水口５ Ｂから取水した水をＷＪポンプ８により噴出して推力を得るものである（従来例 ２）。

【０００８】 なお、この種の従来技術として、実開平１−１１２１９９号公報があり、この 公報記載の考案は、導入ダクト（取水口）に設けた吸込口を、導入ダクトに対し て進退可能に構成したものである（従来例３）。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来例１及び２に示す水中翼船Ｊのように、船体１が離水する ような船舶の場合には水面ＷからＷＪポンプ８の位置までの揚程が高く、その吸 込ヘッドに対応するための十分な水圧がないとＷＪポンプ８を効率良く駆動する ことができない。

【００１０】 つまり上記従来例１は、船底から突出するものがないため、取水口５Ａにおい て船体抵抗を増加するようなことはないが、この従来例１では取水効率が悪いた め高速時は問題ないが低速時には吸込み圧力が低く、ＷＪポンプ８を駆動するの に十分な圧力を得る取水が極めて難しかった。このため、フラッシュ型は吸込抵 抗が大きい取水管路６を持った水中翼船等の船舶への適用は難しい。

【００１１】 一方、上記従来例２では、船底から突出した取水ポッド５１前面の取水口５Ｂ から水が取水されるため、低速時の取水効率は非常に良いが、反面高速時にはこ の取水ポッド５１が船体抵抗上大きな邪魔になり、船体抵抗の増加を余儀無くし ている。

【００１２】 この船体抵抗の増加は、船体形状にもよるが考案者の研究では図６に示すよう な関係となり、ポッド型の船体抵抗はフラッシュ型の１１０％程度となることが 分かっている。つまり、同じ船速で船を走らせるにはポッド型はフラッシュ型よ り主機関の出力を１０％大きくする必要があることになる。

【００１３】 ところで、ポンプ回転数を上げることにより発生スラストを増加させることが できる。図８はこのポンプ回転数Ｎとポンプの発生スラストＴＨの関係を示した グラフで、このグラフのように、発生スラストはポンプ回転数の２乗に比例する 。また、図７に取水管路の圧力とポンプ許容回転数の関係を示すが、このグラフ のように、取水管路６の圧力が低い状態でポンプ許容回転数を所定回転数以上上 げるとキャビテーション危険域に入ってしまうので、所定圧力以下の場合にはポ ンプ回転数を上げることができない。逆に取水管路の圧力が高い程ポンプのキャ ビテーション上安全な領域となり、ポンプの許容回転を上げることができ発生ス ラストも大きくなる。

【００１４】 すなわち、図７と図８の関係から、取水管路の圧力が高いほどポンプの回転数 を上げることができ、この結果ポンプの発生スラストを大きくすることが可能に なることが判る。つまり、取水効率が高いほど船体を短時間に高速航走できる加 速性の優れた運行が可能となる。

【００１５】 しかし、上述したように、従来例１にあっては取水管路６の圧力を高くするこ とが難しく、取水管路６の圧力を高くするために従来例２のごとく取水ポッド５ １を設ける必要があるが、この場合には船体抵抗の増加を余儀なくされてしまう 。

【００１６】 なお、従来例３は、停止から発進する時には吸込口を格納した状態とし、高速 航行時には進出させることによって水を吸い込むものであり、この考案の場合、 船体の加速性能を改善する目的の船舶には適用することができない。また、この 考案は導入ダクトの傾斜角度と同一方向にしか吸込口を進退させることができな いため、進出させた場合、格納した時の開口面積よりも少ない取水面積による吸 込みとなり取水効率が悪い。

【００１７】 本考案は上記課題に鑑みて、船体抵抗を増加することなく、船速に応じて取水 効率を最適にすることができるウオータージェットポンプの可変取水口を提供す ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案におけるウオータージェットポンプ用可変 取水口は、船底に取水口を有し、該取水口から吸い込んだ水を噴出するウオータ ージェットポンプの取水口において、上記取水口の後部に駆動軸を設け、該駆動 軸に可変リップを揺動可能に設けたことを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】

上記構成によれば、低速航行時には、取水口の後部に設けた駆動軸により可変 リップを揺動させて船底から突出させることにより、水が取水口から容易に吸い 込まれ、低速時でも取水効率のよい取水が可能になる。

【００２０】 また、高速航行時等の定格出力時には、駆動軸により可変リップを揺動させて 船底に格納することにより、船体抵抗を増加させることはない。

【００２１】 更に、取水口の圧力あるいは船速等に応じて取水口の揺動角度を制御した場合 には、常に取水効率を最適にすることができる。

【００２２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の可変取水口を設けた水中翼船を示す図面で、(a) は概略側面図 、(b) はＡ−Ａ矢視図であり、図２は可変取水口を示す拡大断面図で、図３は図 ２のＢ−Ｂ断面図である。なお、以下の実施例では上述した従来技術と同様に水 面Ｗからの揚程が大きい水中翼船Ｊの取水口に適用した例を説明する。なお、上 述した従来例と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

【００２３】 図示するように、水中翼船Ｊは、船体１と没水体２とこの没水体２の両側面に 設けた水中翼３とを有し、船体１と浮体となる没水体２とはストラット４により 連結されている。そして、没水体２下部の船底には取水口５が設けられており、 この取水口５から取水された水は取水管路６を通って、主機関７により駆動され るＷＪポンプ８により加圧されて船体後方へと噴出される。

【００２４】 この取水口５は、図２に示すように、船首側から船尾側へと流れる水を取り入 れ易いように、没水体２の底面から緩やかな曲面を描きながら取水管路６へと連 続するような傾斜を持つサイドフェンス１８に囲まれ形成されている。

【００２５】 この取水口５の後部には可変リップ９が駆動軸１０により船体側に軸支されて おり、この駆動軸１０により可変リップ９が揺動可能に構成されている。また、 駆動軸１０の一端には作動レバー１１が設けられ、作動レバー１１の端部はアク チュエータである油圧シリンダ１２のピストン１３端部と連結されている。この 油圧シリンダ１２の後端は船体側に連結されており、油圧配管１４により圧油を 供給するとピストン１３が進退して作動レバー１１を介して可変リップ９を揺動 させるよう構成されている。また、駆動軸１０の他端には角度検出器１５が設け られており、駆動軸１０の揺動角度を検出するよう構成されている。この角度検 出器１５は、他の手段、例えばピストン１３の位置を検出するものであってもよ い。なお、駆動軸１０の船体側支持部には軸受１６が設けられ、この軸受１６と 船体１との間をシールするシール部材１７を設けることにより水密構造を形成し ている。

【００２６】 また、没水体２の船底に設けた取水口５の両側部にはサイドフェンス１８が設 けられており、このサイドフェンス１８の内側で可変リップ９が揺動可能なよう に設けられている。なお、この実施例では可変リップ９とサイドフェンス１８と を別体で構成しているが、可変リップ９にサイドフェンス１８を一体的に形成す るよう、可変リップ９の両側部に一体的に形成したサイドフェンスを有するコ字 状の断面形状に形成してもよい。この場合、可変リップ９格納時に船底から突出 する部材が存在しないようにすることができ、上記実施例よりも船体抵抗を減ら すことができる。

【００２７】 更に、図２に示すように、取水管路６には圧力検出器１９が１個所に設けられ ている。なお、この圧力検出器１９は複数個所に設けても良い。

【００２８】 以上のように構成された本考案の可変取水口Ｈの可変リップ９の作動状態を以 下に説明する。 先ず、船速に応じて船体側に設けた油圧シリンダ１２のピストン１３を進退さ せることにより作動レバー１１を回動させ、この作動レバー１１の回動により駆 動軸１０を回転させ、駆動軸１０と一体化した可変リップ９を揺動させる。

【００２９】 この可変リップ９の揺動は、取水管路６の入口近傍に設けた圧力検出器１９で 測定した吸込圧力、あるいはこの圧力検出器１９と図示しない個所に設けた圧力 検出器で測定した吸込圧力とを演算し、その吸込圧力に応じてＷＪポンプ８の性 能特性から最適な可変リップ９の揺動位置を調節する。

【００３０】 このように取水管路６の壁面に設けた圧力検出器１９と上記角度検出器１５の 検出角度とを組合せ可変リップ９を最適位置に揺動させる。

【００３１】 この調節は、船速の遅い時には吸込圧力が低いので可変リップ９を突出するよ う揺動させ、船速の増加に従って吸込圧力が高くなるため、吸込圧力の増加に従 って可変リップ９を除々に格納し、定格出力時には完全格納状態とする。このよ うに、角度検出器１５により検出した可変リップ９の位置をフィードバックする ことにより、常にＷＪポンプ８に必要な最適な取水効率で運転することができる 。なお、吸込圧力以外にも海象状態等のデータをフィードバックさせるようにし てもよく、それにより、更に最適な取水効率にすることも可能である。

【００３２】 また、本考案によれば可変リップ９を揺動させる角度を任意に設定することが でき、例えば、図２に細線Ｉで示すような角度に設定することも可能であり、こ れにより取水効率の制御範囲も広範にできる。

【００３３】 更に、可変リップ９を突出するよう揺動させた場合、取水管路６の断面積より も取水口５の開口面積を広くすることができ、広い面積の取水口５から狭い面積 の取水管路６へ水を入れることとなり、吸込圧力を上げるのに極めて良好な形態 となる。

【００３４】 また、可変リップ９の形状を取水管路６の曲面と近似するように形成している ため、可変リップ９を揺動させても取水される水の抵抗が大幅に増加することな く滑らかに吸い込まれていく。

【００３５】 なお、船底に設けたサイドフェンス１８は、可変リップ９を突出するよう作動 させた時に取水した水が可変リップ９の側部から漏れるのを防ぐ働きをする。

【００３６】 以上のように、本考案は基本的に船体抵抗の小さいフラッシュ型の取水口を用 い、船速の遅い領域も取水口５に設けた可変リップ９を用いて取水効率を上げ、 これによってＷＪポンプ８の回転数を上げて発生スラストを大きくさせることを 可能とするものである。従って、この可変取水口Ｈを採用することにより船体停 止から定格船速に至るまでの加速性が良くなり機敏な操船が可能となる。

【００３７】 また、ＷＪポンプ８の効率を落とすことなく従来の取水ポッド５１を不要とす ることができるので、船体１の軽量化と共に船体抵抗の低減も可能あり、それに よって高速化が可能となるだけではなく主機関の燃費低減も可能となる。

【００３８】 なお、上述した実施例では船体１の下部に没水体２を設けた水中翼船Ｊを例に したが、没水体２を有しない、例えば、従来例３である、実開平１−１１２１９ ９号のような船体形状の船体であっても適用可能である。

【００３９】 また、上記実施例では、可変リップ９を揺動させる駆動手段をアクチュエータ である油圧シリンダ１２で構成しているが、電動あるいは空圧式等の駆動手段で あっても良く、特に限定されるものではない。更に、アクチュエータと駆動軸１ ０との連結も作動レバー１１を用いたリンク機構に限定されるものではない。

【００４０】

【考案の効果】

本考案によれば、低速時において、取水口に設けた可変リップを突出するよう 揺動させることにより取水効率を上げ、これによってウオータージェットポンプ の回転数を上げて発生スラストを大きくすることができる。

【００４１】 また、可変リップは船速の増加に伴って格納することができるので、船体抵抗 を増加することはない。

【００４２】 更に、可変リップの揺動角度を取水口圧力や船速等と連動させることにより、 常に最適な取水効率を得ることが可能となり、これによってウオータージェット ポンプの極めて効率的な運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の取水口を設けた水中翼船を示す図面で
あり、(a) は概略側面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視図であ
る。

【図２】本考案の取水口を示す拡大断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】従来例１の取水口を設けた水中翼船を示す図面
で、（ａ） は概略側面図、(b) はＣ−Ｃ矢視図であ
る。

【図５】従来例２の取水口を設けた水中翼船を示す図面
で、(a) は概略側面図で(b) はＤ−Ｄ矢視図である。

【図６】船速と船体抵抗との関係を示すグラフである。

【図７】取水管路圧力とポンプ許容回転数との関係を示
すグラフである。

【図８】ポンプ回転数と発生スラストとの関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１…船体 ２…没水体 ３…水中翼 ４…ストラット ５…取水口 ６…取水管路 ７…主機関 ８…ウオータージェットポンプ ９…可変リップ １０…駆動軸 １１…作動レバー １２…油圧シリンダ １３…ピストン １５…角度検出器 １８…サイドフェンス １９…圧力検出器 Ｈ…可変取水口 Ｊ…水中翼船 Ｗ…水面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 船底に取水口を有し、該取水口から吸い
   込んだ水を噴出するウオータージェットポンプの取水口
   において、 上記取水口の後部に駆動軸を設け、該駆動軸に可変リッ
   プを揺動可能に設けたことを特徴とするウオータージェ
   ットポンプ用可変取水口。