JPH092386A - ウォータージェット推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造によって噴射ノズル自体の開口断
面積を変更可能とし、もって推進力や燃費を良くし、低
コストを得るようにしたウォータージェット推進装置を
提供すること。 【構成】 吸水するダクト１１にプロペラシャフト１２
によって回転されるプロペラ１３と噴射ノズル１５を設
け、ダクト１１の端部から吸水してプロペラ１３で加速
し、噴射ノズル１５から噴出することにより船舶を推進
させるウォータージェット推進装置において、船舶の速
度が低速のときに前記噴射ノズル１５の開口断面積を大
きくし、船舶の速度が高速のときに前記噴射ノズル１５
の開口断面積を小さくする開口断面積可変手段１６を設
けたウォータージェット推進装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水を吸入して昇圧し、
これを高速のジェット噴流として噴出させるウォーター
ジェット推進装置の改良に関し、更に詳しくは噴射ノズ
ルの開口断面積を可変とした前記ウォータージェット推
進装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、船舶用の推進機としてウォー
タージェット推進装置が使用されている。（特開平４ー
７８６９６号公報、特開平６ー１２８９号公報参照） このウォータージェット推進装置は船外の人、物等に対
する安全性において従来のプロペラ推進装置と比べて有
利であるため、特に浅い沿岸で使用されるモーターボー
ト等の小型船舶のみならず、中、大型船舶にも使用され
つつある。

【０００３】以下、図１３ないし図１５を参照して、前
記従来公知のウォータージェット推進装置（特開平４ー
７８６９６号公報）の一例を説明する。図１３ないし図
１５を参照して、船体１にはエンジン２とウォータージ
ェット推進装置３とが配置されており、エンジン２はプ
ロペラシャフト４を介してウォータージェット推進装置
３に内蔵されているプロペラを回転させる。

【０００４】ウォータージェット推進装置３は、一方の
端部に水の吸入口５が設けられ、他方の端部に噴射ノズ
ル６が設けられたダクト７を有しており、該ダクト７の
内部にはプロペラシャフト４によって回転駆動されるプ
ロペラ８が設けられている。ダクト７の噴射ノズル６の
上流には、ダクト７の開口断面積を調整する絞り板９が
設けられている。

【０００５】上記公知のウォータージェット推進装置３
の作用について述べる。ウォータージェット推進装置３
は、吸入口５から吸い込んだ水をプロペラ８によって昇
圧し、これを噴射ノズル６から噴射するものであるか
ら、噴射ノズル６から噴出される水の噴射速度によって
船速が決められる。通常は噴射ノズルの開口断面積を一
定とし、エンジンの回転数を変化させながら噴射ノズル
から噴射される水の噴射速度を変え、船速を種々に変更
している。ところが、噴射ノズルの開口断面積が一定で
ある場合には、船舶の速度を低速から高速へ変更するの
に広い範囲でエンジン回転数を急速に変更させなければ
ならなくなる。

【０００６】そこで、前記公知のウォータージェット推
進装置３では、ダクト７の開口断面積を調整する絞り板
９を設けた構造として加速性能の向上を図っている。即
ち、エンジンの回転数を比較的効率の良いパワーバンド
と称する回転数の範囲に維持して置く。そして、低速時
にはダクト７の開口断面積を大きくして、水の噴出速度
を低減すると同時に、エンジン負荷を小さくし、もって
加速時に直ぐにエンジンの回転数が上昇できるようにし
て置く。そして、高速時にはエンジン回転数を急速に上
昇させると同時にダクト７の開口断面積を小さくして水
の噴射速度を速くするものである。つまり、船舶の加速
性能を向上させるにはエンジン回転数を最大出力発生域
まで急速に上昇させることが有効となるが、このために
は加速時に噴射ノズル６の開口断面積を広くして置けば
負荷が小さいのでエンジンの回転数が速く最大回転数と
なるのである。ここで、エンジン回転数の変化範囲は前
記パワーバンドの範囲内である。

【０００７】また、前記特開平６ー１２８９号公報に示
すウォータージェット推進装置は、基本的には前記図５
ないし図７に示す特開平４ー７８６９６号公報記載のウ
ォータージェット推進装置と同じものである。しかしな
がら、この特開平６ー１２８９号公報に示すウォーター
ジェット推進装置では、最大開口断面積が２段、即ち最
大値と特大値（最大値＜特大値）とに分かれてものであ
る。

【０００８】さて、上述の公知のウォータージェット推
進装置は、構造が簡単、かつ小型、軽量である上、推進
効率が高く、特に小型高速艇の推進装置に有用な装置と
して注目されているものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来公知のウォータージェット推進装置には次のような技
術的課題があった。まず、噴射ダクト７の開口断面積を
変更する機構が複雑であり、高コストとなってしまう。

【００１０】また、開口断面積を変更する機構が噴射ダ
クト７の内側に張り出す構造となっているので、絞りに
よる圧力損失が大きくなり、流動効率、燃費があまり良
くない。更に、噴射ノズル自体の開口断面積を変更する
ものではないので、この点においても流動効率、燃費が
良くない。

【００１１】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、簡単な構造に
よって噴射ノズル自体の開口断面積を変更可能とし、も
って推進力や燃費を良くし、更には、低コストを得るよ
うにしたウォータージェット推進装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、吸水するダクトと、該ダクトの内部に設けられた
プロペラと、該プロペラを回転駆動するプロペラシャフ
トと、前記ダクトの端部に装着された噴射ノズルとから
なり、ダクトの端部から吸水してプロペラで加速し、噴
射ノズルから噴出することにより船舶を推進させるウォ
ータージェット推進装置において、船舶の速度が低速の
ときに前記噴射ノズルの開口断面積を大きくし、船舶の
速度が高速のときに前記噴射ノズルの開口断面積を小さ
くする開口断面積可変手段が設けられてなるところにあ
る。

【００１３】本発明の他の特徴とするところは、開口断
面積可変手段が、噴射ノズルを弾性変形可能な材質と
し、該噴射ノズルを押圧体による押圧変形機構により開
口断面積を可変とするところにある。

【００１４】本発明の更に他の特徴とするところは、押
圧変形機構が、流体圧シリンダーと押圧ピストンとから
なるところにあり、更には、押圧変形機構が、流体圧に
よって膨張、縮小する膨張体からなるところにある。

【００１５】本発明の他の特徴とするところは、開口断
面積可変手段が、ダクトに噴射ノズルを摺動自在に装着
し、コーンを噴射ノズルの内部まで伸ばして構成し、噴
射ノズルを摺動させることによりコーンの断面積分だけ
開口断面積を変更させることにある。

【００１６】

【作用】本発明では、船舶の速度が低速のときには、噴
射ノズルの開口断面積を大きくし、船舶の速度が速くな
ると、噴射ノズルの開口断面積を小さくすることによ
り、加速性能を向上させるものである。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例からなるウォーター
ジェット推進装置を示す断面図であり、図２は図１のＡ
ーＡ断面図である。

【００１８】図１及び図２を参照して、本発明の一実施
例からなるウォータージェット推進装置はダクト１１の
内部にプロペラシャフト１２が貫通して設けられ、該プ
ロペラシャフトの端部にはプロペラ１３が設けられてい
る。プロペラシャフト１２は図示しないエンジンによっ
て回転駆動される。ダクト１１の内部には、水流を案内
するガイドプレート１４が設けられている。ダクト１１
の後流端部には噴射ノズル１５が嵌合されている。この
実施例では、噴射ノズル１５は、ゴムや軟質の合成樹脂
からなっており、押圧されたときに弾性変形可能となっ
たている。

【００１９】噴射ノズル１５は略円錐筒形となってお
り、噴出端の形状を変形させるための油圧シリンダー機
構１６が設けられている。油圧シリンダー機構１６の取
付数は、この実施例では３個となっているが、２個以上
の適宜の数だけ採用可能である。油圧シリンダー機構１
６は、油圧シリンダー１７と該油圧シリンダー１７によ
って往復駆動される押圧ピストン１８とこれらを保持す
るリング状の取付枠体１９とからなっている。押圧ピス
トン１８は、この実施例では１／４球体状となっている
が、後述するように、噴射ノズル１５の端部を押圧した
際に変形させるものであれば足りるものである。この実
施例の１／４球体状の構造によると押圧変形された場合
の断面形状が柔らかい円弧で連続した形状となり、圧力
損失のない断面形状となる点で有利なものである。

【００２０】前記本発明の一実施例になるウォータージ
ェット推進装置の作用を図３及び図４をも参照しながら
説明する。

【００２１】本発明のウォータージェット推進装置で
は、エンジンはパワーバンドと称する所定の回転数の範
囲で運転される。まず、船舶の速度が低速のときには、
エンジンはパワーバンドの範囲の低速側で運転されてお
り、図１及び図２に示す状態で運転する。即ち、噴射ノ
ズル１５の噴出端は変形されてなく、円形となって最大
の開口断面積となっている。このため、噴射ノズル１５
から噴出される水流の速度は低速となっている。

【００２２】今、船舶の速度を上昇させんとすると、図
示しないエンジンのスロットルを絞ってエンジン回転数
をパワーバンドの範囲の高速側へ上昇させる。この場
合、噴射ノズル１５の開口断面積が大きいので、その分
だけエンジン負荷が小さくなっており、従ってエンジン
回転数が容易に急上昇する。そして、エンジン回転数が
急上昇した後に油圧シリンダー１７に油圧を供給し、押
圧ピストン１８を作動させる。すると、押圧ピストン１
８が図３及び図４の位置となり、噴射ノズル１５の開口
断面積を低減し、該噴射ノズル１５から噴出される水流
の速度を上昇させる。

【００２３】図１ないし図４に示す構造は噴射ノズルの
変形を油圧シリンダー機構で行なっているが、本発明は
上述の実施例に限定されるものではなく、以下の図５な
いし図８に示すような変形機構とすることもできる。

【００２４】即ち、リング状の取付枠体２１には球状の
膨張体２２が設けられており、該球状の膨張体２２の内
部に流体（油圧、空気圧等）を供給、排出するパイプ２
３が設けられている。パイプ２３に流体圧を供給、排出
する機構は周知慣用のものであるから、ここでは説明を
省略する。また、膨張体２２の形状は球に限定されるも
のではなく、膨らむことによって噴射ノズル２４を押圧
変形し、該噴射ノズル２４の開口断面積を低減させるも
のであれば、その具体的構造を問わないものである。更
にまた、膨張体２２の取付数は、図示の３個に限定され
るものではなく、２個以上であれば足りるものである。

【００２５】この実施例では、船舶の低速状態では膨張
体２２から流体を排出して該膨張体２２を縮小させ、噴
射ノズル２４の端部の開口断面積が拡大する方向に弾性
変形させる。（図５及び図６） そして、船舶が高速のときには、膨張体２２に流体を供
給して該膨張体２２を膨らませ、噴射ノズル２４の端部
の開口断面積が縮小する方向に弾性変形させるものであ
る。（図７及び図８）

【００２６】上記の他、本発明は以下のような実施例と
することができる。図９ないし図１２を参照して、この
実施例では、噴射ノズル３１をダクト３２の端部に軸方
向に摺動自在に設ける。この摺動自在の取付機構はスプ
ライン結合等の周知の手段で行なうものであり、かつ摺
動自在の駆動手段は周知の油圧機構等で行なうものであ
る。これらは、共に本発明の要旨ではないのでその詳細
な説明を省略する。

【００２７】この実施例では、プロペラシャフト３３
（あるいはプロペラ３４）に取り付けられているコーン
３５を下流方向に伸びる細長い構造としている。コーン
３５の形状は、後流に伸びるに従って径が縮小する形状
となっている。そして、コーン３５の端部は噴射ノズル
３１の縮小された径の部分Ｒ迄伸びている。

【００２８】今、船舶の速度が低速の場合には、図９及
び図１０に示される状態となっており、噴射ノズル３１
の開口断面積は拡大したものとなっている。

【００２９】船舶が加速時になると、図示しないエンジ
ンのスロットルを絞って加速する。このとき、噴射ノズ
ル３１の開口断面積は拡大したものとなっているので、
容易にエンジンの回転数が上昇し、次いで噴射ノズル３
１が摺動する。すると、コーン３５が噴射ノズル３１の
内部に位置するものとなり、噴射ノズル３１の開口断面
積を低減させる。このため、噴射ノズル３１から噴出さ
れる水流の速度が増大する。

【００３０】以上が本発明の実施例の説明であるが、本
発明において油圧機構に変えて空気圧等の他の流体圧機
構を使用することも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、以下のような効果を奏する。まず、噴射ノズル自体
の開口断面積を変更するものであるから、ダクトを絞る
ものと比べて圧力損失が低く、流動効率、燃費が良くな
る。

【００３２】次に、噴射ノズルの開口断面積を変更する
機構が簡単であり、製造コストが低減する上、その分だ
け故障が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例からなるウォーター
ジェット推進装置を示す断面図である。

【図２】図２は、図１のＡーＡ断面図である。

【図３】図３は、図１の作動状態を示す図である。

【図４】図４は、図２の作動状態を示す図である。

【図５】図５は、本発明の他の実施例からなるウォータ
ージェット推進装置を示す断面図である。

【図６】図６は、図５のＢーＢ断面図である。

【図７】図７は、図５の作動状態を示す図である。

【図８】図８は、図６の作動状態を示す図である。

【図９】図９は、本発明の更に他の実施例からなるウォ
ータージェット推進装置を示す断面図である。

【図１０】図１０は、図９のＣーＣ断面図である。

【図１１】図１１は、図９の作動状態を示す図である。

【図１２】図１２は、図１０の作動状態を示す図であ
る。

【図１３】図１３は、従来公知のウォータージェット推
進装置の概略図である。

【図１４】図１４は、図１３のウォータージェット推進
装置断面図である。

【図１５】図１５は、図１３のＤーＤ断面図である。

【符号の説明】

１１ ダクト １２ プロペラシャフト １３ プロペラ １４ ガイドプレ−ト １５ 噴射ノズル １６ 油圧シリンダ−機構 １７ 油圧シリンダ− １８ 押圧ピストン １９ 取付枠体 ２１ 取付枠体 ２２ 膨張体 ２３ パイプ ２４ 噴射ノズル ３１ 噴射ノズル ３２ ダクト ３３ プロペラシャフト ３４ プロペラ ３５ コ−ン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸水するダクトと、該ダクトの内部に設け
   られたプロペラと、該プロペラを回転駆動するプロペラ
   シャフトと、前記ダクトの端部に装着された噴射ノズル
   とからなり、ダクトの端部から吸水してプロペラで加速
   し、噴射ノズルから噴出することにより船舶を推進させ
   るウォータージェット推進装置において、 船舶の速度が低速のときに前記噴射ノズルの開口断面積
   を大きくし、船舶の速度が高速のときに前記噴射ノズル
   の開口断面積を小さくする開口断面積可変手段を設けて
   なることを特徴とするウォータージェット推進装置。
2. 【請求項２】開口断面積可変手段が、噴射ノズルを弾性
   変形可能な材質とし、該噴射ノズルを押圧体による押圧
   変形機構により開口断面積を可変とするものであること
   を特徴とする請求項１記載のウォータージェット推進装
   置。
3. 【請求項３】押圧変形機構が、流体圧シリンダーと押圧
   ピストンとからなることを特徴とする請求項２記載のウ
   ォータージェット推進装置。
4. 【請求項４】押圧変形機構が、流体圧によって膨張、縮
   小する膨張体からなることを特徴とする請求項２記載の
   ウォータージェット推進装置。
5. 【請求項５】押圧変形機構が、噴射ノズルの外周に設け
   られたリング状の取付枠体を有しており、該取付枠体流
   体圧シリンダー、押圧ピストン、あるいは膨張体を取り
   付けてなることを特徴とする請求項３あるいは請求項４
   記載のウォータージェット推進装置。
6. 【請求項６】開口断面積可変手段が、ダクトに噴射ノズ
   ルを摺動自在に装着し、コーンを噴射ノズルの内部まで
   伸ばして構成し、噴射ノズルを摺動させることによりコ
   ーンの断面積分だけ開口断面積を変更させることを特徴
   とする請求項１記載のウォータージェット推進装置。