JPH076099U - 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】 船体抵抗の大幅な増加を招くことなく、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、前記取水口５の後部に回動軸１４Ｂを設
けると共に、取水口５の後方にこの回動軸１４Ｂを回動
させる油圧シリンダ１６を取水口５と直列配置し、前記
回動軸１４Ｂに可変リップ９を設けて、この可変リップ
９を揺動自在とした。

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、低速時に はウオータージェットポンプが必要とする多くの取水が可能で、高速航走時には 船体抵抗を増加することがない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９(a) の概略側面図と(b) のＥ−Ｅ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２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５０が設けられており 、この取水口５０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９(a),(b) に示す取水口５０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５０の開口が船底から突出することなく設けられ、この取水口５ ０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１０(a) の概略側面図と(b) のＦ−Ｆ矢視図に示す取水口５１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突出した取水ポッ ド５２が設けられており、この船底に突出した取水ポッド５２前面の取水口５１ 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５０におい て船体抵抗を増加することはないが、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５２前面の取水口５１ 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５２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１１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１３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１２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 上に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できる。

【００１４】 すなわち、図１２と図１３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 ２を設ける必要があるが、この場合には船体抵抗の大幅な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、突出させた場合、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、船体抵抗の大幅な増加を招くことなく、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、本考案における第１の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、前記取水口の後部に回動軸を設ける と共に、該取水口の側部に膨出形成した格納室を設け、該格納室に前記回動軸を 回動させる駆動手段を取水口と並列配置し、前記回動軸に可変リップを設けて、 該可変リップを揺動自在としたことを特徴とするものである。

【００１９】 また本考案における第２の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、前記取水口の後部に回動軸を設けると共に、該取水口の後方 に該回動軸を回動させる駆動手段を取水口と直列配置し、前記回動軸に可変リッ プを設けて、該可変リップを揺動自在としたことを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】

上記第１の考案によれば、低速航行時に取水口の後部に設けた回動軸を、取水 口の側部に並列配置した格納室内の駆動手段で回動させることにより可変リップ を揺動させて船底から突出させれば、水が可変リップに沿って容易に吸い込まれ る。

【００２１】 また、第２の考案によれば、低速航行時に取水口の後部に設けた回動軸を、取 水口の後方に直列配置した駆動手段で回動させることにより可変リップを揺動さ せて船底から突出させれば、水が可変リップに沿って容易に吸い込まれる。

【００２２】 従って、いずれの考案においても低速時に効率のよい取水が可能になる。また 、高速航行時等の定格出力時には、回動軸を駆動手段で回動させることにより可 変リップを揺動させて船底に格納すれば、可変リップが船体抵抗を増加させるこ とはない。

【００２３】 更に、いずれの考案においても、取水口の圧力あるいは船速等に応じて取水口 の揺動角度を制御すれば、常に取水効率を最適にすることができる。

【００２４】

【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は本考案の第１実施例に係る可変取水口Ｈを示す縦断面図であり、図２は 同可変取水口のＡ−Ａ断面図である。なお、以下の実施例では、上述した従来技 術の図９，図１０と同じ水面Ｗからの揚程が大きい水中翼船Ｊの取水口を例にし 、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。

【００２５】 図示するように、没水体２下部の船底に取水口５が設けられており、この取水 口５は、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垂直方向の取水管路６へと連続するように形成さ れている。

【００２６】 この第１実施例では、駆動手段たる油圧シリンダ１６を取水管路６と並列配置 しており、取水口５の両側部に没水体２と一体的に形成されたシリンダ格納室１ ０がサイドフェンス１１をも形成するように膨出形成されている。また、この取 水口５後部には、両端部に配設された軸受１３Ａにより支持軸１２Ａが没水体２ 側に回動自在なよう軸支されており、この支持軸１２Ａにはキー１２ａを介して 回動軸１４Ａが一体的に設けられ、この回動軸１４Ａに可変リップ９が固着され ている。従って、支持軸１２Ａを回動させると回動軸１４Ａと共に可変リップ９ が揺動可能なよう構成されている。なお、この第１実施例では没水体２が１本で あるため、両側に対称形の格納室１０，サイドフェンス１１を形成している。

【００２７】 この支持軸１２Ａの一端には作動レバー１５Ａが設けられ、作動レバー１５Ａ の端部は駆動手段たる油圧シリンダ１６のピストンロッド１７の端部と連結され ている。この油圧シリンダ１６は船体側に支持されており、油圧配管１９により 圧油を供給するとピストンロッド１７が進退して作動レバー１５Ａで可変リップ ９を揺動させるよう構成されている。また、支持軸１２Ａの他端には支持軸の回 転角を検出するための角度検出器１８が設けられており、この角度検出器１８か らの信号により可変リップ９の揺動角度が検出できるよう構成されている。なお 、軸受１３Ａの側部にシール部材２６を設けることにより水密構造を形成してい る。また、取水管路６には圧力検出器２０が設けられている。

【００２８】 次に、本考案の第２実施例を図３に示す第２実施例の縦断面図と、図４に示す 図３のＢ−Ｂ断面図に基づいて説明する。なお、上述した第１実施例と同一の構 成には同一の符号を付して説明する。

【００２９】 この第２実施例は、上述した第１実施例における駆動手段たる油圧シリンダ１ ６の配置と、この油圧シリンダ１６による回動軸の駆動方法が異なっており、第 ２実施例では、油圧シリンダ１６を取水管路６の後方に直列配置している。また 、没水体２の取水口５側部にはサイドフェンス２１が設けられており、このサイ ドフェンス２１の取水口５後部に支持軸１２Ｂが一体的に設けられ、この支持軸 １２Ｂに配設された軸受１３Ｂにより回動軸１４Ｂが回動自在なよう支持されて いる。この回動軸１４Ｂには可変リップ９が固着されており、回動軸１４Ｂを回 動させることにより可変リップ９が揺動可能なよう構成されている。この第２実 施例では、油圧シリンダ１６を取水口５と直列配置することにより可変リップ９ の回動機構をコンパクト化している。

【００３０】 この回動軸１４Ｂの中央部には作動レバー１５Ｂが固着されており、この作動 レバー１５Ｂの端部に駆動手段たる油圧シリンダ１６のピストンロッド１７の端 部が連結されている。この油圧シリンダ１６は、没水体２内に形成された格納室 ２２内に配設されており船体側に支持されている。この油圧シリンダ１６は、油 圧配管１９から圧油を供給するとピストンロッド１７が進退して作動レバー１５ Ｂを介して可変リップ９を揺動させる。また、この油圧シリンダ１６にはストロ ーク検出器２３付を用いており、ピストンロッド１７のストロークから可変リッ プ９の揺動角度を検出できるよう構成されている。なお、取水管路６には圧力検 出器２０が設けられている。

【００３１】 ところで、上記第２実施例では作動レバー１５Ｂを油圧シリンダ１６の格納室 ２２に挿入するため、この作動レバー１５Ｂを挿入する挿入孔２２ａから格納室 ２２内に海水が侵入してしまう。しかし、油圧シリンダ１６を海水中で使用する ことは技術的に可能であり問題はない。また、格納室２２に海水が充満すると浮 体である没水体２の排水量が一部減少してしまうと共にその海水重量が船の高速 化に問題を生じる。そこで、この格納室２２に、例えば粒子状の発砲樹脂等を充 填することにより排水量の減少を最小限にすることも考えられる。この場合、図 ５に示す図４のＣ−Ｃ拡大断面図に示すように、シール部材２４を設けて挿入孔 ２２ａからの充填材の漏れを防ぐ。なお、この充填材は比重が１以下の物であれ ば液体等でもよい。

【００３２】 また、図６に示す図４の別なＣ−Ｃ拡大断面図に示すように、例えば、回動軸 １４Ｂと連結した作動レバー１５Ｂの基部で、没水体２側との間にシール部材２ ５を配設することにより格納室２２内への海水の侵入を防止することも可能であ る。この場合、管路へ流入する海水圧に耐え得るような耐圧型のシール部材２５ を用いた構造にする必要があるが、油圧シリンダ１６を海水中で使用しなくなる ので信頼性が向上する。

【００３３】 この第２実施例によれば、油圧シリンダ１６を取水口５の後方に配置している ため、上述した第１実施例におけるシリンダ格納室１０を没水体２から膨出形成 する必要がなくなり、そのためこの格納室１０による船体抵抗の増加がなくなる 。

【００３４】 ところで、上述した実施例ではいずれも駆動手段に油圧シリンダ１６を用いて いるが、図７に示す第３実施例の縦断面図のように、電動機１６Ａを用いた電動 式の駆動手段であってもよい。この場合、油圧配管１９が電気配線となる。なお 、この第３実施例における他の構成は上述した第２実施例と同一であるため、同 一の構成には同一符号を付して説明は省略する。

【００３５】 また、上述した実施例の可変リップ９は、いずれも可変リップ９とサイドフェ ンス１１，２１とを別体で構成しているが、可変リップ９の両側部にサイドフェ ンスを一体的に形成したような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ない。

【００３６】 以上のように構成した可変取水口Ｈを水中翼船Ｊの取水口に適用した場合、図 ８(a) に示す水中翼船の概略側面図と(b) に示すＤ−Ｄ矢視図のように、水中翼 船Ｊの没水体２の下部船底に設けられた取水口５から取水される水は、可変リッ プ９を下方に揺動させることにより大幅に増加し、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で加圧されて 船体後方へと噴出することにより推力を発生して推進する。

【００３７】 この没水体２に設けた可変取水口Ｈの可変リップ９作動状態を以下に説明する 。なお、上述した第１及び第２実施例における共通の構成、例えば、回動軸１４ Ａ，１４Ｂは以下の説明では単に１４と付して説明する。

【００３８】 先ず、船速に応じて船体側に設けた油圧シリンダ１６のピストンロッド１７を 進退させることにより作動レバー１５を回動させると、この作動レバー１５の回 動により、第１実施例では支持軸１２を介して回動軸１４を、第２実施例では回 動軸１４を回動させ、回動軸１４と一体化した可変リップ９を揺動させる。

【００３９】 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２０で 測定した吸込圧力、あるいはこの圧力検出器２０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。このように取水管路６の 壁面に設けた圧力検出器２０と角度検出器１８又は油圧シリンダ１６のストロー ク検出器２３からの信号とを組合せ可変リップ９を最適位置に揺動させる。

【００４０】 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と、この吸込圧力の増加に 伴って可変リップ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１８又はストローク検出器２３により検出した可変リップ９ の位置をフィードバックさせて、常にＷＪポンプ８に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 せるようにしておけば、より最適な取水効率にすることも可能である。

【００４１】 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 できるため取水効率の制御範囲も広い範囲で可能である。

【００４２】 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。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。なお、船底に設けたサイドフェンス１１， ２１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。

【００４３】 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。

【００４４】 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５２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であり、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。

【００４５】 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の実開平１−１１２１９９号の ような船体形状の船舶であっても適用可能である。

【００４６】 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１６あるいは電動機１６Ａで構成しているが、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 回動軸１４あるいは支持軸１２との連結も作動レバー１５を用いたリンク機構に 限定されるものではない。

【００４７】

【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 揺動させれば取水効率を上げることが可能となるため、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。

【００４８】 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。

【００４９】 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れば常に最適な 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】本考案に係る可変取水口の第１実施例を示す縦
断面図である。

【図２】図１に示す可変取水口のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本考案に係る可変取水口の第２実施例を示す縦
断面図である。

【図４】図３に示す可変取水口のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ拡大断面図である。

【図６】図４の別なＣ−Ｃ拡大断面図である。

【図７】本考案に係る可変取水口の第３実施例を示す縦
断面図である。

【図８】本考案に係る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Ｄ−Ｄ矢視図であ
る。

【図９】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Ｅ−Ｅ矢視図である。

【図１０】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Ｆ−Ｆ矢視図である。

【図１１】船速と船体抵抗との関係を示すグラフであ
る。

【図１２】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１３】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…格納室 １１…サイドフェンス １２Ａ，１２Ｂ…支持軸 １３Ａ，１３Ｂ…軸受 １４Ａ，１４Ｂ…回動軸 １５Ａ，１５Ｂ…作動レバー １６…油圧シリンダ（駆動手段） １６Ａ…電動機（駆動手段） １８…角度検出器 ２０…圧力検出器 ２１…サイドフェンス ２２…格納室 ２３…ストローク検出器 Ｈ…可変取水口 Ｊ…水中翼船 Ｗ…水面

Claims (2)

【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、 前記取水口の後部に回動軸を設けると共に、該取水口の
   側部に膨出形成した格納室を設け、該格納室に前記回動
   軸を回動させる駆動手段を取水口と並列配置し、前記回
   動軸に可変リップを設けて、該可変リップを揺動自在と
   し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。
2. 【請求項２】 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、 前記取水口の後部に回動軸を設けると共に、該取水口の
   後方に該回動軸を回動させる駆動手段を取水口と直列配
   置し、前記回動軸に可変リップを設けて、該可変リップ
   を揺動自在とし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。