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JP2965983B1 - 立型ウオータジェット推進機 - Google Patents

立型ウオータジェット推進機

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Publication number
JP2965983B1
JP2965983B1 JP30855398A JP30855398A JP2965983B1 JP 2965983 B1 JP2965983 B1 JP 2965983B1 JP 30855398 A JP30855398 A JP 30855398A JP 30855398 A JP30855398 A JP 30855398A JP 2965983 B1 JP2965983 B1 JP 2965983B1
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JP
Japan
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casing
diffuser
inner ring
turning
water jet
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JP30855398A
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English (en)
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JP2000128079A (ja
Inventor
満伸 日野
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Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
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Publication date
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 従来はケーシングとディフューザが一体構造
であるため、ディフューザが受ける旋回流の反力による
旋回力がケーシング伝わり、ケーシング旋回用モータの
容量を大きいものにしていた。 【解決手段】 旋回可能なケーシング10を有し、イン
ペラ6を回転させてケーシング6底面から取水した流水
を上部に押し上げ、ディフューザ8を通過させケーシン
グ10の内部に水流を充満させ、ケーシング10底面に
ある吐出口より水流を吐き出す立型ウオータジェット推
進機Wにおいて、船体1側に支持され、インペラ軸7を
内挿する旋回軸受内輪5をケーシング10の上部に設
け、ケーシング10をこの旋回軸受内輪5に旋回輪軸受
14を介して支承する一方、ディフューザ8をこの旋回
軸受内輪5と一体又は一体的に固着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、ケー
シングを旋回させるときに必要となる旋回動力を低減す
べく、ディフューザとケーシングとを切り離した構造を
もつ立型ウオータジェット推進機に関する。
【0002】
【従来の技術】立型ウオータジェット推進機は、取水口
と吐出口が船底と同一平面になるように構成され、船底
から突出しないためクレーン船等のように浅瀬で稼働す
る特殊船舶や、喫水が浅いため充分なプロペラ深度を確
保できず通常のトンネル型スラスタを装備できないよう
な船型の船舶に多用されている。この種の立型ウオータ
ジェット推進機を開示した先行技術には、特開平6−2
78692号公報、特開平6−286693号公報、特
開平7−52882号公報、特開平8−58689号公
報等がある。かかる立型ウオータジェット推進機では、
吐出口を含むケーシング本体部を360°の任意の方向に
旋回させることができるため、スラストを自在の方向に
発生させることができ、船舶の操縦性を高めることが可
能となる。図3は上記特開平7−52882号公報に記
載されている立型ウオータジェット推進機の縦断面図で
ある。図4はディフューザ位置での平面図である。
【0003】図示のようにインペラ51の回転によっ
て、ケーシング52の底面52a中央部の取水口53か
ら吸い込まれインペラ51上方に流出した吐出流は、イ
ンペラ51の回転による旋回流を伴う。インペラ51の
下流にあるディフューザ54は、この旋回流をベーン5
5により曲げる役目を持ち、ベーン出口では半径方向に
流れるように向きを変える機能を持つ。旋回流を残した
まま、吐出流がケーシング52の内部に流入すると、旋
回エネルギによりケーシング壁面との摩擦ロスも発生
し、大きなエネルギの損失になる。更にディフューザ5
4は流路断面積を徐々に増加させた形状にすることによ
り、水流の運動エネルギを圧力エネルギに徐々に変換
し、発生するスラストを大きくする役割もある。従っ
て、立型ウオータジェット推進機にとって、このベーン
55を備えたディフューザ54は不可欠な構成要素の一
つである。
【0004】また、上記従来の立型ウオータジェット推
進機では、いずれもディフューザ54がケーシング52
と一体又は一体的に組み立てられているため、旋回モー
タ56の駆動によってケーシング52とディフューザ5
4とが共に旋回する構造様式になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すように、デ
ィフューザ54はベーン55において水流から受ける反
力Fのため、矢印方向の旋回力(旋回モーメント)Yを
生じるが、その力は大きく、このためケーシング52を
360 °任意の方向に旋回させるための、旋回モータの容
量選定に及ぼす影響は非常に大きい。
【0006】すなわち、旋回モータ56でケーシング5
2を旋回するとき、ディフューザ54が図4の矢印方向
の旋回力(旋回モーメント)Yを受ける方向と同一方向
に旋回する場合には、ケーシング52自身が勝手に旋回
するようになり、旋回モータ56は少ない力量で旋回す
る(逆に旋回モータで回転を止めるようにする必要があ
る)。一方、その逆方向に旋回する場合には、「摩擦抵
抗およびケーシングの全体の慣性力によるモーメント」
+「それらの値を比べると、比較できないくらい大きな
水流による旋回モーメント」の合計に打ち勝つだけの大
きな力が必要となり、旋回モータの容量はその力量で選
定することが必要になる。しかし、特に発電容量の少な
い作業船にとってはその消費電力は重要な問題であり、
イニシャル、ランニングコストの両面から出来る限り力
量は小さいのが望ましい。また、限定されたスペースに
旋回モータを配置しなければならないことから、旋回モ
ータの容量を低減して旋回モータ自身を極力小さくする
ことが要請される。
【0007】なお、上記従来例では、図3に示すように
インペラ軸シール57は旋回するケーシング52に取り
付けられている。このため旋回する方向がインペラ51
の回転方向と逆回転の場合には、シール接触部の相対周
速は旋回速度とインペラ回転速度の加算した値になるた
め、シールの使用条件が厳しくそれだけにシール寿命も
短くならざるを得ない。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願発明の立型ウオータジェット推進機は、旋回
モータにより旋回可能に構成したケーシングを有し、イ
ンペラを回転させ、ケーシング底面から取水した流水を
上部に押し上げ、ディフューザを通過させケーシングの
内部に水流を充満させ、ケーシング底面にある吐出口よ
り水流を吐き出す立型ウオータジェット推進機におい
て、船体側に支持され、インペラ軸を内挿する旋回軸受
内輪をケーシングの上部に設け、該ケーシングをこの旋
回軸受内輪に旋回輪軸受を介して支承する一方、該ディ
フューザをこの旋回軸受内輪と一体又は一体的に固着し
たものである。
【0009】これにより、旋回軸受内輪は船体側に支持
された静止部を形成し、ディフューザとケーシングとは
別体になって切り離される。ディフューザにおいて旋回
流の向きを変えることによる旋回モーメントはケーシン
グに作用せず、また、ケーシングが旋回状態でもディフ
ューザは静止している。従って、ケーシング自体を旋回
するのに必要な旋回モータは小さな力量ですむ。
【0010】この場合、ギヤボックスに連接して下方に
延びる筒状の旋回軸受内輪の下端部をケーシング内に位
置せしめ、この旋回軸受内輪下端部にディフューザを一
体的に取り付けるのが簡単な構造となる。
【0011】また、静止するディフューザ部又は旋回軸
受内輪部と、回転するインペラ軸との間にインペラ軸シ
ールを設け、海水室と潤滑油室とを遮断することによ
り、お互いの漏れや侵入を防ぐようにできる。
【0012】また、静止するディフューザ部又は旋回軸
受内輪部と、旋回するケーシング部との間に旋回シール
を設け、海水部と潤滑油室とを遮断することにより、お
互いの漏れや侵入を防ぐようにできる。
【0013】更に、ディフューザと、それが取り付く旋
回軸受内輪の接合面において、ディフューザが受ける水
流の反力による旋回力によって、お互いに接合面が押し
付け合うようなテーパ状に形成すれば、セルフロック方
式になり、ディフューザ取付ボルトが小さいサイズ又は
少ない本数でよくなる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。
【0015】図1は本願発明に係るウオータジェット推
進機Wの概略縦断面図である。
【0016】ウオータジェット推進機Wは、船体1に取
り付けられ、中央部に動力伝達機構2を内蔵したギヤボ
ックス3を立設した据付フランジ4と、据付フランジ4
中央部下方に延びる旋回軸受内輪5と、この旋回軸受内
輪5を挿通して垂下し下端にインペラ6を備えたインペ
ラ軸7と、インペラ6の下流側に位置した旋回軸受内輪
5に取り付けられたディフューザ8と、旋回モータ9に
より旋回自在に旋回軸受内輪5に支承されたケーシング
10等からなる。
【0017】据付フランジ4は、船体1の開口1c上に
設けられて、船体1の内底板1a上に固定されている。
この据付フランジ4の中央部に立設したギヤボックス3
には図示しない原動機から延びる駆動軸11が挿通支承
され、先端にピニオンギヤ2aが設けてあり、これに噛
合して動力伝達機構2を構成するホイルギヤ2bが設け
られている。このホイルギヤ2bの下方にはインペラ軸
7が筒状の旋回軸受内輪5の中を内挿垂下し、上下の軸
受7aで支持されている。
【0018】旋回軸受内輪5はギヤボックス3に連接し
て下方に筒状に延び、その下端のフランジ部5aにディ
フューザ8が多数の取付ボルト8bによって取り付けら
れていると共に、インペラ軸7に摺接するインペラ軸シ
ール12が取り付けられている。旋回軸受内輪5は、船
体1に固定された据付フランジ4に取着され又はこれに
連接して静止部をなし、旋回軸受内輪5に連なるように
取着されたディフューザ8も回転しない静止部(固定
部)となっている。
【0019】このように、静止するディフューザ8部又
は旋回軸受内輪5部と、回転するインペラ軸7との間に
インペラ軸シール12を設けることによって、海水部1
2aと潤滑油室12bとを遮断して、お互いの漏れや侵
入を防ぐようにしている。
【0020】一方、円筒状のケーシング10は、開口1
cにはまり込む形で設けられており、その中央部に旋回
軸受内輪5と同心に旋回輪13が立設されている。この
旋回輪13は旋回輪軸受14を介して旋回軸受内輪5に
係合支持され、ディフューザ8とは切り離されて単独に
旋回可能になっている。すなわち、静止部のディフュー
ザ8と旋回可動部のケーシング10とは旋回シール15
を介して係合摺接するのみで両者は分離された別体品で
ある。
【0021】上記と同様に、静止するディフューザ8部
又は旋回軸受内輪5部と、旋回するケーシング10部と
の間に設けた旋回シール15とにより、海水部12aと
潤滑油室12bとを遮断してお互いの漏れや侵入を防ぐ
ようにしている。また、ケーシング10と据付フランジ
4との間にもシール4aを設けて海水部と潤滑油室とを
遮断している。
【0022】上記ケーシング10の旋回輪13には係合
ギア13aが形成され、据付フランジ4上に配置した旋
回モータ9の旋回軸9a下端のギヤ9bに噛合してお
り、旋回モータ9の駆動によりケーシング10は単独に
旋回するようになっている。
【0023】ケーシング10の底面10aの中央部に
は、取水口16が形成され、インペラ6を取り囲むよう
に内壁(インペラライナ)10bが上方に立ち上がって
いる。この内壁10bの上端に連なるような形で、内壁
10b(即ちケーシング10)とは別体の上記のディフ
ューザ8が設けてある。ディフューザ8にはインペラ6
から上方に押し上げられ流出した水流の通路が形成さ
れ、これを案内する放射状のベーン8aが備えている。
上述したようにインペラ6から出た水流は旋回流となっ
てベーン8aに作用するが、ディフューザ8は船体側に
固定されてケーシング10とは別体品であるのでその反
力による旋回モーメントは船体で受けるためケーシング
10の旋回には影響しない。従って、旋回モータ9はケ
ーシング10自体を旋回するのに必要な小さな力量を有
していればよい。
【0024】なお、ディフューザ8から出た水流は、デ
ィフューザ8に連通したケーシング10の内部(圧力
室)17に入り、圧力室17の水はケーシング底面10
aに形成したガイドベーン18aを有する吐出口18か
ら噴出し推力を発生するようになっている。そして、ケ
ーシング10を旋回することにより吐出口18の位置が
360°自在に変えられるようになっている。
【0025】図2(a)(b)はディフューザにベーンの反力
として生じる旋回力を利用して旋回軸受内輪にディフュ
ーザを固定する機能を高めた構造例である。
【0026】すなわち、ディフューザ8の中央部に突設
した環状部材8cと、それが取り付く旋回軸受内輪5の
下端のフランジ5aとの接合面18において、ディフュ
ーザ8が受ける水流の反力による旋回力Yによって、お
互いに接合面18が押し付け合うようなテーパ18aを
形成することにより、セルフロック方式になり、上記し
たディフューザ8の取付ボルト8b(図1)が小さいサ
イズ又は少ない本数でよくなる。
【0027】
【発明の効果】この出願発明は、以上説明したような形
態で実施され、次のような効果を奏する。
【0028】 ディフューザはケーシングと切り離し
た別体品であるため、ケーシングには旋回力が作用しな
い。従って旋回モータの力量は摩擦抵抗によるもの、お
よびケーシングの全体の慣性力によるモーメントによる
もののみでよく、その値は非常に小さく無視できるレベ
ルである。このため、旋回モータの力量は非常に小さく
てすみ、従来より約1/5 の大きさになり、必要となる発
電容量も非常に小さくてよい。
【0029】 インペラ軸シールは静止部に取り付け
ているため、シール接触部の周速はインペラの回転速度
のみになり、シールにとって寿命的に無理がない構造様
式となし得る。
【0030】 静止部と旋回するケーシング部の間に
は旋回シールを設けているため、海水部と潤滑油室とを
遮断することができ、お互いの漏れ、侵入を防ぐことが
できる。
【0031】 ディフューザの接合面がテーパ状のた
め、即ちセルフロック方式になるような形状をしている
ため、ディフューザ取付ボルトや図示していない固定ピ
ンに旋回力が作用しない。このため小さいサイズ又は少
ない本数で取付・固定が可能になり、寸法の小型化や重
量の軽量化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係るウオータジェット推進機Wの概
略縦断面図である。
【図2】(a)(b)はディフューザにベーンの反力として生
じる旋回力を利用して旋回軸受内輪にディフューザを固
定する機能を高めた構造例の概略要部図とその斜視図で
ある。
【図3】従来の立型ウオータジェット推進機の縦断面図
である。
【図4】同ディフューザ位置での平面図である。
【符号の説明】
W…立型ウオータジェット推進機 1…船体 2…動力伝達機構 3…ギヤボックス 4…据付フランジ 5…旋回軸受内輪 6…インペラ 7…インペラ軸 8…ディフューザ 8a…ベーン 9…旋回モータ 10…ケーシング 12…インペラ軸シール 13…旋回輪 14…旋回輪軸受 15…旋回シール 16…取水口 17…圧力室 18…吐出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B63H 11/08 B63H 11/113

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 旋回モータにより旋回可能に構成したケ
    ーシングを有し、インペラの回転によりケーシング底面
    から取水した流水を上部に押し上げ、ディフューザを通
    過させケーシングの内部に水流を充満させ、ケーシング
    底面にある吐出口より水流を吐き出す立型ウオータジェ
    ット推進機において、 船体側に支持され、インペラ軸を内挿したる旋回軸受内
    輪をケーシングの上部中央に設け、該ケーシングをこの
    旋回軸受内輪に旋回輪軸受を介して支承する一方、該デ
    ィフューザをこの旋回軸受内輪と一体又は一体的に固着
    したことを特徴とする立型ウオータジェット推進機。
  2. 【請求項2】 ギヤボックスに連接して下方に延びる筒
    状の旋回軸受内輪の下端部をケーシング内に位置せし
    め、この旋回軸受内輪下端部にディフューザを一体的に
    取り付けことを特徴とする請求項1記載の立型ウオータ
    ジェット推進機。
  3. 【請求項3】 静止するディフューザ部又は旋回軸受内
    輪部と、回転するインペラ軸との間にインペラ軸シール
    を設け、海水部と潤滑油室とを遮断したことを特徴とす
    る請求項1又は2記載の立型ウオータジェット推進機。
  4. 【請求項4】 静止するディフューザ部又は旋回軸受内
    輪部と、旋回するケーシング部との間に旋回シールを設
    け、海水部と潤滑油室とを遮断したことを特徴とする請
    求項1〜3いずれか1項に記載の立型ウオータジェット
    推進機。
  5. 【請求項5】 ディフューザと、それが取り付く旋回軸
    受内輪の接合面において、ディフューザが受ける水流の
    反力による旋回力によって、お互いに接合面が押し付け
    合うようなテーパ状に形成したことを特徴とする請求項
    1〜4いずれか1項に記載の立型ウオータジェット推進
    機。
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