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WO2003037712A1 - Water jet propelling device of boat - Google Patents

Water jet propelling device of boat Download PDF

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Publication number
WO2003037712A1
WO2003037712A1 PCT/JP2002/011006 JP0211006W WO03037712A1 WO 2003037712 A1 WO2003037712 A1 WO 2003037712A1 JP 0211006 W JP0211006 W JP 0211006W WO 03037712 A1 WO03037712 A1 WO 03037712A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
casing
impeller
blade
water
suction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2002/011006
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eiichi Ishigaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Ishigaki Co Ltd
Original Assignee
Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Ishigaki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd, Ishigaki Co Ltd filed Critical Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Publication of WO2003037712A1 publication Critical patent/WO2003037712A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/181—Axial flow rotors
    • F04D29/183—Semi axial flow rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/10—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof
    • B63H11/107—Direction control of propulsive fluid
    • B63H11/113—Pivoted outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B63H2011/081—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type with axial flow, i.e. the axis of rotation being parallel to the flow direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B63H2011/082—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type with combined or mixed flow, i.e. the flow direction being a combination of centrifugal flow and non-centrifugal flow, e.g. centripetal or axial flow

Definitions

  • the present invention relates to a water jet propulsion device for a watercraft, particularly a water jet propulsion device in which the suction and discharge amounts are increased and the propulsion performance is improved by a blade having the characteristics of a screw blade, a mixed flow blade and a centrifugal blade.
  • a water jet propulsion device for a watercraft, particularly a water jet propulsion device in which the suction and discharge amounts are increased and the propulsion performance is improved by a blade having the characteristics of a screw blade, a mixed flow blade and a centrifugal blade.
  • Pumps used in water jet propulsion systems for ships include axial pumps, centrifugal pumps and mixed flow pumps. These are disclosed in JP-A-7-279894, JP-A-9-139892, and JP-A-10-184589, respectively.
  • Pump types are classified according to the shape of the impeller.
  • the specific speed Ns is used as a measure of the shape of the pump impeller.
  • the specific speed Ns is the total head H (m),
  • FIG. 4 shows the relationship between Ns, the type of flow, and the sectional shape of the impeller.
  • the momentum of the flow at the impeller outlet changes from the radial flow type P 1 (Ns: 100-150) that does not include the axial component to the mixed flow type that gradually includes the axial component.
  • P 2 Ns: 350 to 550
  • mixed flow type P 3 Ns: 600 to 110
  • axial flow type P 4 Ns : 1 2 0 to 2 0 0 0 0).
  • the cross-sectional shape of the impeller is such that, as Ns increases, the centrifugal impeller C i to the mixed flow impeller M i and the axial flow impeller A Move to i.
  • the blade of the axial flow impeller applies lift to water to obtain a lift.
  • Ns is about 1200 to 200, and the discharge rate is relatively large and suitable for low-speed boats, but the suction performance is poor, and it is difficult to achieve high discharge pressure and high head. .
  • centrifugal impeller blades apply centrifugal force to water to obtain a lift.
  • Ns is about 100 to 150 and the discharge pressure is relatively large and suitable for high-speed boats.
  • the discharge rate is small and it is difficult to obtain large propulsion at low speed.
  • the mixed flow pump has characteristics intermediate between the axial flow pump and the centrifugal pump, and obtains a head by the centrifugal force and lift by the blades of the mixed flow impeller. Larger than a flow pump, but there are limits to high discharge pressure and high head. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and achieves both a large discharge amount and a high head by using a screw blade, a mixed flow blade, and a centrifugal blade. It is an object of the present invention to provide a water jet propulsion device having high efficiency.
  • a water jet jet propulsion device includes a suction casing for sucking water from the outside, a barrel-shaped pump casing connected to a suction casing, and a pump.
  • a discharge casing that is connected to the casing and has a discharge port that injects water to the rear of the stern, and an impeller that is provided inside the pump casing and pressurizes the sucked water is wound around the hub of the impeller.
  • the hung blades consist of a screw blade extending into the suction casing, a mixed flow blade connected smoothly to the screw blade, and a centrifugal blade connected smoothly to the mixed flow blade. It is characterized by having spiral wings provided.
  • FIG. 2 is a longitudinal side view of a propulsion system provided with a wartime jet propulsion device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the water jet propulsion device according to the present invention.
  • Fig. 4 shows the relationship between the impeller cross-sectional shape, the flow type, and the specific speed.
  • FIG. 5 shows the specific speed of the spiral blade impeller and each pump type of the water jet propulsion device according to the present invention.
  • T represents a turbine pump
  • V represents a polypump
  • M represents a mixed flow pump
  • A represents an axial flow pump
  • S represents the spiral impeller according to the present invention.
  • the propulsion system 100 is composed of a water jet arranged on the stern of the hull 2 —a jet propulsion device 1, and a drive unit disposed substantially horizontally above the jet propulsion device 1. 8 and so on.
  • the suction casing 3 of the water jet propulsion device 1 extends from the bottom 2b of the boat 2 to the rear in the traveling direction of the boat 2, and extends obliquely to the bottom 2b. It has a suction opening 3a that opens downward at the lower end.
  • a barrel-shaped pump casing 4 is coaxially connected to the suction casing 3.
  • a discharge casing 5 having a central axis that forms an angle S of about 20 ° to 40 ° with the central axis of the suction casing 3 and the pump casing 4 is continuously provided.
  • the discharge casing 5 has, at its rear end, an injection port 5a that opens rearward from the stern 2a of the boat 2.
  • the pump casing 4 is composed of a front part 4c having an axially symmetric inner peripheral surface 4a that smoothly connects from the inner surface of the suction casing 3 and expands in diameter downstream, and an inner peripheral surface 4a of the front part 4c.
  • a rear portion 4 having an axially symmetric inner peripheral surface 4b that smoothly connects from the rear end and decreases in diameter downstream has a barrel shape.
  • An impeller 6 is provided in the front part 4 c of the pump casing 4.
  • the impeller 6 penetrates the upper wall 5 b of the discharge casing 5 and is fixed to a front end of a main shaft 7 supported via a bearing 21 fixed to the upper wall 5 b.
  • the rotating shafts of the impeller 6 and the main shaft 7 are substantially aligned with the central axes of the suction casing 3 and the pump casing 4 and are inclined rearward in the traveling direction of the boat 2.
  • the output shaft 8 a of the driving machine 8 is coaxially connected to the driving shaft 10 via a coupling 22.
  • the bevel gear 9a fixed to the rear end of the drive shaft 10 is coupled to the bevel gear 9b fixed to the rear end of the main shaft 7, and transmits the driving force of the drive unit 8 to the impeller 6. .
  • a plurality of guide vanes 11 are provided on the inner peripheral surface 4b of the rear part 4d of the pump casing 4 to rectify the swirling water flow pressurized by the impeller 6 into a linear flow downstream of the impeller 6. ing.
  • the blade boss 12 to which the inner peripheral portion 1 1a of the guide vane 11 is fixed has a funnel-shaped outer peripheral surface 12a whose diameter decreases sharply as it goes downstream, and a main shaft through a bearing 23. 7 supports the front end 7a.
  • the direction of the water flow injected from the discharge port 5a is changed to change the direction of travel of the boat 2, and the deflector 13 to reverse the water flow injected from the discharge port 5a.
  • a reverser 14 for moving the boat 2 backward is provided.
  • the hub 15 of the impeller 6 has a front end 15 a having a convex outer peripheral surface 15 e and an outer peripheral surface 15 e of the front end 15 a. Connect smoothly from the bottom to the bottom The front part 15 b having a conical outer peripheral surface 15 f expanding toward the flow side, and the outer peripheral surface 15 f of the former part 15 b are connected smoothly from the rear end and steeply toward the downstream. A rear part 15c having a trumpet-shaped outer peripheral surface 15g whose diameter is enlarged is provided.
  • the curvatures of the positive pressure side and the negative pressure side blade surfaces 16 ⁇ and 16 g are respectively Two three-dimensional spiral wings 16 that change smoothly in the direction are wound around them.
  • the spiral blades 16 are provided axisymmetrically with each other on all surfaces perpendicular to the rotation axis of the main shaft 7, the axisymmetric energy is given to the fluid to improve the balance efficiency of the impeller 6. .
  • the front part 4c of the pump casing 4 has the inner peripheral surface 4a that is axisymmetric, the radial load applied to the impeller 6 is axisymmetric and balanced.
  • Each spiral blade 16 smoothly connects with a screw blade 16 a protruding from the tip 15 a of the hub 15 upstream along the axis of rotation, and from the screw blade 16 a.
  • each spiral blade 16 is close to the inner peripheral surface 4 a of the front part 4 c of the pump casing 4 over the entire length.
  • each spiral blade 16 cooperates with the inner peripheral surface 4 a of the front part 4 c of the pump casing 4 and the outer peripheral surfaces 15 f and 15 g of the hub 15.
  • a spiral rotating flow path 17 is defined.
  • the spiral rotating flow path 17 includes an axial flow section 17a defined by the screw blade 16a of the spiral blade 16 and a mixed flow section 17b defined by the mixed flow blade 16b. And a centrifugal section 17c defined by the centrifugal blade section 16c.
  • the leading edge 16 d of the screw blade 16 a is moved upstream in cooperation with the inner peripheral surface 3 c of the suction casing 3 and the outer peripheral surface 15 e of the tip 15 a of the hook 15.
  • Conical screw expanding The inlet 3b of the spiral rotating flow path 17 is defined.
  • the outer peripheral end 16 e of the front edge 16 d extends toward the suction casing 3 in proximity to the inner peripheral surface 3 c of the suction casing 3. Therefore, the water in the suction casing 3 in front of the impeller 6 is guided, and the amount of water flowing into the pump casing 4 in the axial direction increases. Also, since the inlet 3b is greatly expanded, foreign matter such as fiber is not entangled with the blade.
  • the positive pressure side blade surface 16 ⁇ of the screw blade portion 16a increases the pushing pressure of the water flow flowing in the axial direction, and exhibits an inducer function for the mixed flow blade portion 16c. As a result, the caption on the negative pressure side blade surface 16 g or the like is prevented, and the suction performance of the propulsion device 1 is improved.
  • the water that has flowed axially from the inlet 3 b into the axial flow section 1 ⁇ a of the helical rotary flow path 17 is subjected to lift by the wing surface of the screw blade section 16 a of the helical wing 16 and the velocity And pressure energy, and it is sent to the diagonal flow section 17b while turning.
  • the water that has flowed into the mixed flow section 17b receives lift and centrifugal force from the blade surface of the mixed flow blade section 16b, and is further given speed and pressure energy to be sent to the centrifugal section 17c.
  • the water that has flowed into the centrifugal section 17c receives centrifugal force at the centrifugal blade section 16c, is further given speed and pressure energy, and is extruded radially while turning.
  • the swirling flow sent out from the centrifugal section 17c of the spiral rotating flow path 17 is rectified into a linear flow by the guide vanes 11, and then transferred to the discharge casing 5 to be stern from the discharge port 5a.
  • the water is injected rearward, and the speed and pressure energy given to the water are converted into the propulsion force of the boat 2.
  • the spiral performance of the screw blade, the mixed flow blade, and the centrifugal blade improves the suction performance and the propulsion performance of the water jet propulsion device 1.
  • the inducer function of the screw blade 16a allows water to be continuously fed to the mixed flow blade 16b, thereby preventing cavitation during gliding.
  • the impeller 6 can be rotated at a high speed, and the high speed gliding of the boat 2 can be realized.
  • the impeller 6 having the spiral blade 16 has a shape of 200 to 4'0'0 as shown in FIG. -m range Ns is realized.
  • the impeller 6 having the two spiral blades 16 of the impeller 6 is shown.
  • the number of the spiral blades 16 per impeller 6 is not limited to this. The number may be three or more.
  • the characteristics of a screw blade, a mixed flow blade, and a centrifugal blade can be given to the blade of an impeller.
  • the blade surface of the screw blade portion of the spiral blade extends toward the suction casing and increases the pushing pressure of water flowing into the mixed flow blade portion. This inducer function improves the suction performance and the propulsion performance of the propulsion device, and water is continuously sent to the diagonal blades to prevent cavitation during gliding. Therefore, the impeller can be rotated at a high speed, and high-speed sliding of the boat is realized.
  • the leading edge of the screw wing extends toward the suction casing to define a wide suction opening. This increases the amount of water suction and increases the suction efficiency. The entanglement of foreign matters such as fibers on the spiral wing is also prevented.
  • the blade surface of the mixed flow blade further increases the speed and pressure energy of the water by imparting centrifugal force and lift to the water pushed from one screw blade. Thereafter, the blade surface of the centrifugal blade portion applies centrifugal force to further increase the energy, so that the propulsion of the boat increases.
  • the water jet propulsion device of the present invention is useful as a water jet propulsion device for ships.

Landscapes

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

船艇のゥォ一夕一ジエツト推進装置
技術分野
本発明は、 船艇のウォータージェット推進装置、 特に、 スクリュー羽根、 斜流羽 根及び遠心羽根の特性を併せ持つ羽根によって、 吸込量 ·吐出量を増加させ、 推進 性能を向上させたウォータージエツト推進装置に関する。
'背景技術
船艇のウォータージェット推進装置に用いるポンプとしては、 軸流ポンプ、 遠心 ポンプ及び斜流ポンプがある。これらはそれぞれ、特開平 7— 2 7 9 8 9 4号公報、 特開平 9一 3 9 8 9 2号公報、 及び、 特開平 1 0— 1 8 4 5 8 9号公報に示されて いる。
ポンプの形式は、 羽根車の形状によって分類される。 一般に、 ポンプの羽根車の 形状を表す尺度として、 比速度 Nsが使用される。 比速度 Nsは、 全揚程 H (m)、 吐
1 3 出量 Q ( m3/min )、 毎分回転数 N ( rpm ) とすると、 NS = N X Q2 / H4
Figure imgf000003_0001
) で表される。 図 4は、 Nsと流れの形式及び羽根車断面形状との関係を表す。 流れの形式は、 Ns が増えるに従って、 羽根車出口における流れの運動量が軸方向成分を含まない半径 流形 P 1 (Ns： 1 0 0 - 1 5 0 ) から、 次第に軸方向成分を含む混流形 P 2 (Ns： 3 5 0〜5 5 0 )、 斜流形 P 3 (Ns : 6 0 0〜1 1 0 0 ) へと移り、 最後に半径方向 成分を含まない軸流形 P 4 (Ns： 1 2 0 0〜2 0 0 0 ) へと変化する。 羽根車断面 形状は、 Nsが増えるに従って、 遠心羽根車 C iから斜流羽根車 M i、 軸流羽根車 A iへと移る。
軸流ポンプは、軸流羽根車の羽根が水に揚力を与えて揚程を得る。 Nsが 1 2 0 0 〜2 0 0 0程度であって、 吐出量が比較的大きく低速の船艇に適しているが、 吸込 性能が悪く、 高吐出圧、 高揚程とすることが困難である。
遠心ポンプは、 遠心羽根車の羽根が水に遠心力を与えて揚程を得る。 Nsが 1 0 0 〜 1 5 0程度であって、 吐出圧が比較的大きく高速の船艇に適しているが、 吐出量 が小さく、 低速時に大きな推進力を得ることが困難である。
また、 斜流ポンプは、 軸流ポンプと遠心ポンプの中間の特性を有し、 斜流羽根車 の羽根による遠心力と揚力により揚程を得るため、吐出量が遠心ポンプより大きく、 吐出圧が軸流ポンプよりも大きいが、 高吐出圧、 高揚程とするには限度がある。 発明の開示
本発明は、 前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、 スクリユー羽根、 斜流羽 根及び遠心羽根の特性を併せ持つ羽根によって、 大吐出量と高揚程とを両立し、 高 い吸込性能とバランス効率とを有するウォータ一ジエツト推進装置を提供すること を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の態様に係るウォー夕一ジエツト推進装置は、 外部から水を吸込む吸込みケ一シングと、 吸込みケーシングに連設された樽状のポ ンプケ一シングと、 ポンプケーシングに連設され、 船尾後方に水を噴射する吐出口 を有する吐出しケーシングと、 ポンプケ一シングに内設されて、 吸込んだ水を加圧 する羽根車とを備え、 羽根車のハブに巻き掛けた羽根が、 吸込みケーシング内へ延 設されたスクリユー羽根部と、 スクリユー羽根部に滑らかに接続している斜流羽根 部と、 斜流羽根部に滑らかに接続している遠心羽根部とを備えた螺旋状翼であるこ とを特徴とする。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明に係るウォータージエツト推進装置を備えた推進システムを配設 した船艇の側面図である。
図 2は、 本発明に係るウォー夕ージエツト推進装置を備えた推進システムの縦断 側面図である。
図 3は、 本発明に係るウォータージェット推進装置の縦断面図である。
図 4は、 羽根車断面形状、 流れの形式、 及び比速度の関係を示す。
図 5は、 本発明に係るウォータージエツト推進装置の螺旋状翼羽根車及び各ボン プ形式の比速度を示す。 ここで、 Tはタービンポンプを、 Vはポリユートポンプを、 Mは斜流ポンプを、 Aは軸流ポンプを、 Sは本発明に係る螺旋状翼羽根車をあらわ す。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施例を図 1から図 3に基づき説明する。
図 1に示すように、 推進システム 1 0 0は、 船艇 2の船尾に配設されたウォータ —ジェット推進装置 1、 ウォー夕一ジェット推進装置 1の上方に略水平に配設され た駆動機 8等を備える。
図 2に示すように、 ウォー夕一ジェット推進装置 1の吸込ケ一シング 3は、 船艇 2の船底 2 bから船艇 2の航走方向後方に傾斜して延びており、 船底 2 bに下向き に開口している吸込口 3 aを下端に有する。 吸込みケーシング 3の後端には、 樽状 のポンプケーシング 4が吸込ケーシング 3と同軸上に連設してある。 ポンプケーシ ング 4の後端には、 吸込ケ一シング 3及びポンプケーシング 4の中心軸と約 2 0 ° 〜4 0 ° の角度 Sをなす中心軸を有する吐出しケーシング 5が連設してある。 吐出 しケーシング 5は、 その後端に船艇 2の船尾 2 aから後方に向けて開口する噴射口 5 aを有する。
吸込ケ一シング 3及びポンプケ一シング 4は航走方向後方に傾斜しているので、 船艇 2の航走時に吸込口 3 aから水が流入しやすく、 込みロスが軽減される。 ポンプケ一シング 4は、 吸込みケーシング 3の内面から滑らかに接続して下流側 に拡径する軸対称な内周面 4 aを有する前部 4 cと、 前部 4 cの内周面 4 aの後端 から滑らかに接続して下流側に縮径する軸対称な内周面 4 bを有する後部 4 とが ら樽形状に構成されている。
ポンプケ一シング 4の前部 4 cには羽根車 6が内設されている。 羽根車 6は、 吐 出しケーシング 5の上側壁 5 bを貫通し、 該上側壁 5 bに固定された軸受 2 1を介 して支持されている主軸 7の前端部に止着されている。
羽根車 6及び主軸 7の回転軸は、 吸込ケーシング 3及ぴポンプケ一シング 4の中 心軸にほぼ一致して船艇 2の航走方向後方に傾斜している。
羽根車 6が吸込ケーシング 3の中心軸周りに主軸 7の前端に位置して回転するの で、 吸込口 3 aから流入した水の流れは、 羽根車 6に到達するまで乱れることなく 直進する。 これにより、 吸込みロスがさらに軽減される。
駆動機 8の出力軸 8 aは、 カップリング 2 2を介して駆動シャフト 1 0に同軸連 結されている。 駆動シャフト 1 0の後端に止着されたべベルギヤ一 9 aは、 主軸 7 の後端に止着されたべベルギヤ一 9 bに嚙合して、 駆動機 8の駆動力を羽根車 6に 伝達する。
ポンプケーシング 4の後部 4 dの内周面 4 bには、 羽根車 6により加圧された旋 回水流を羽根車 6の下流で直線流に整流する複数のガイドべ一ン 1 1が設けられて いる。 ガイドベーン 1 1の内周部 1 1 aを止着した羽根ボス 1 2は、 下流に行くに 従って急峻に縮径する漏斗状の外周面 1 2 aを有するとともに、 軸受 2 3を介して 主軸 7の前端部 7 aを支持する。
吐出しケーシング 5の後端には、吐出口 5 aから噴射する水流の方向を変換して、 船艇 2の航走方向を切換えるディフレクタ一 1 3と、 吐出口 5 aから噴射する水流 を反転させて、 船艇 2を後進させるリバーサ一 1 4が設けられている。
図 2及び図 3に示すように、 羽根車 6のハブ 1 5は、 凸面状の外周面 1 5 eを有 する先端部 1 5 aと、 先端部 1 5 aの外周面 1 5 eの後端から滑らかに接続して下 流側に拡径する円錐状の外周面 1 5 f を有する前段部 1 5 bと、 前段部 1 5 bの外 周面 1 5 fの後端から滑らかに接続するとともに下流に行くに従って急峻に拡径す るラッパ状の外周面 1 5 gを有する後段部 1 5 cとを有する。
ハブ 1 5の前段部 1 5 b及び後段部 1 5 cの外周面 1 5 f 、 1 5 g上には、 正圧 側 ·負圧側の羽根面 1 6 ί , 1 6 gの曲率がそれぞれ軸方向に滑らかに変化する 2枚 の 3次元螺旋状翼 1 6が巻き掛けてある。
各螺旋状翼 1 6は、 主軸 7の回転軸に垂直な全ての面において互いに軸対称に設 けられているので、 流体に軸対称のエネルギーを与えて、 羽根車 6のバランス効率 を向上させる。
また、 ポンプケーシング 4の前部 4 cが軸対称な内周面 4 aを有しているので、 羽根車 6にかかる半径方向荷重が軸対称となってバランスする。
各螺旋状翼 1 6は、 回転軸に沿ってハブ 1 5の先端部 1 5 aよりも上流側に突設 したスクリュー羽根部 1 6 aと、 該スクリュー羽根部 1 6 aから滑らかに接続して ハブ 1 5の前段部 1 5 に巻き掛けられた斜流羽根部 1 6 bと、 該斜流羽根部 1 6 bから滑らかに接続してハブ 1 5の後段部 1 5 cに巻き掛けられた遠心羽根部 1 6 cとを有する。
各螺旋状翼 1 6の外周縁部 1 6 hは全長に渡り、 ポンプケーシング 4の前部 4 c の内周面 4 aに近接している。
各螺旋状翼 1 6の羽根面 1 6 f 、 1 6 gは、 ポンプケーシング 4の前部 4 cの内 周面 4 a及びハブ 1 5の外周面 1 5 f 、 1 5 gと協働して、 螺旋状回転流路 1 7を 画成する。
螺旋状回転流路 1 7は、 螺旋状翼 1 6のスクリユー羽根部 1 6 aが画成する軸流 部 1 7 aと、 斜流羽根部 1 6 bが画成する斜流部 1 7 bと、 遠心羽根部 1 6 cが画 成する遠心部 1 7 cとから構成される。
スクリユー羽根部 1 6 aの前縁部 1 6 dは、 吸込みケーシング 3の内周面 3 cと 八ブ 1 5の先端部 1 5 aの外周面 1 5 eと協働して、 上流側に拡径する円錐状の螺 旋状回転流路 1 7の流入口 3 bを画成する。
前縁部 1 6 dの外周側先端 1 6 eは、 吸込みケーシング 3の内周面 3 cに近接し て吸込ケーシング 3に向けて延設されている。 従って、 羽根車 6の前方にある吸込 みケーシング 3の水が案内され、 ポンプケーシング 4内に流入する水の軸方向の流 量が増加する。 また、 流入口 3 bが大きく拡開されるので、 羽根への繊維等の異物 の絡み付きが防止される。
スクリュー羽根部 1 6 aの正圧側羽根面 1 6 ίが、 軸方向に流入した水流の押込 圧を高め、 斜流羽根部 1 6 cに対するインデューサー機能を発揮する。 これにより 負圧側羽根面 1 6 g等におけるキヤピテーシヨンが防止され、 推進装置 1の吸込性 能が向上する。
流入口 3 bから螺旋状回転流路 1 7の軸流部 1 Ί aに軸方向に流入した水は、 螺 旋状翼 1 6のスクリュー羽根部 1 6 aの羽根面による揚力を受けて速度及び圧力ェ ネルギーを与えられ、 旋回しながら斜流部 1 7 bに送られる。 斜流部 1 7 bに流入 した水は、 斜流羽根部 1 6 bの羽根面により揚力及び遠心力を受けて更に速度及び 圧力エネルギーを与えられ、 遠心部 1 7 cに送られる。 遠心部 1 7 cに流入した水 は、遠心羽根部 1 6 cで遠心力を受け、さらに速度及び圧力エネルギーを与えられ、 旋回しながら半径方向に押し出される。
螺旋状回転流路 1 7の遠心部 1 7 cから送り出された旋回流は、 ガイドベーン 1 1で直線流に整流された後、 吐出しケ一シング 5に移送されて吐出口 5 aから船尾 後方に向けて噴射され、 水に与えられた速度及び圧力エネルギーが船艇 2の推進力 に変換される。
このように、 スクリユー羽根、 斜流羽根及び遠心羽根の特性を併せ持つ螺旋状翼 1 6によって、ウォータージエツト推進装置 1の吸込性能と推進性能とが向上する。 更に、 スクリュー羽根部 1 6 aのインデューサー機能により、 水が斜流羽根部 1 6 bに連続的に送られるので、 滑走時のキヤビテーシヨンが防止される。
従って、 羽根車 6を高速に回転させることが可能となり、 船艇 2の高速滑走を実 現する。 羽根車 6の吐出側に渦卷状のポリュートケ一シングを設けなくとも、 螺旋 状翼 1 6 を有する羽根車 6は、 図 5 に示すように、 2 0 0〜 4' 0' 0
Figure imgf000009_0001
-mつ の範囲の Nsを実現する。 なお、 本実施例においては、 羽根車 6の 2枚の螺旋状翼 1 6を有する羽根車 6を 示したが、 羽根車 6あたりの螺旋状翼 1 6の枚数はこれに限ることなく、 1枚でも 3枚以上であってもよい。 産業上の利用の可能性
本発明のウォータージエツト推進装置によれば、羽根車の羽根にスクリュー羽根、 斜流羽根及び遠心羽根の特性を与えることができる。
螺旋状翼のスクリュー羽根部の羽根面は、 吸込ケーシングに向けて延びて、 斜流 羽根部に流入する水の押込圧を上げる。 このィンデューサ一機能により推進装置の 吸込性能と推進性能とが向上するとともに、 水が斜流羽根部に連続的に送られて、 滑走時等におけるキヤビテ一シヨンが防止される。 従って、 羽根車を高速で回転さ せることができ、 船艇の高速滑走を実現する。
スクリユー羽根部の前縁部は、 吸込ケ一シングに向けて延びて広い吸込口を画成 する。 これにより水の吸込量が増加し、 吸引効率が高まる。 螺旋状翼への繊維等の 異物の絡み付きも防止される。
斜流羽根部の羽根面は、 スクリュ一羽根部から押し込まれた水に遠心力と揚力を 与えることによって、その水の速度及び圧力エネルギーを更に増加させる。その後、 遠心羽根部の羽根面が遠心力を与えて更にそのエネルギーを增加させるので、 船艇 の推進力が増大する。
従って、 本発明のウォー夕一ジェット推進装置は、 船艇のウォータージェット推 進装置として有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 外部から水を吸込む吸込みケー：
前記吸込みケ一シングに連設された樽状のポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングに建設され、 船尾後方に水を噴射する吐出口を有する吐出 しケーシングと、
前記ポンプケ一シングに内設されて、 吸込んだ水を加圧する羽根車とを備え、 前記羽根車の八ブに巻き掛けた羽根が、
前記吸込みケーシング内へ延設されたスクリユー羽根部と、
前記スクリユー羽根部に滑らかに接続している斜流羽根部と、
前記斜流羽根部に滑らかに接続している遠心羽根部とを備えた螺旋状翼であるこ とを特徴とする船艇のウォー夕ージエツト推進装置。
2 . 上記羽根車の八ブが、 下流側に拡径する円錐状の前段部と、 前記前段部に滑ら かに接続するとともに下流側に行くにつれて急峻に拡径するラッパ状の後段部とを 備え、
前記螺旋状翼の斜流羽根部が八ブの前段部に、 遠心羽根部がハブの後段部に巻き 掛けられるとともに、 前記スクリユー羽根部がハブの先端よりも上流側に突設した ことを特徴とする請求項 1記載の船艇のウォー夕一ジェット推進装置。
3. 前記ポンプケーシングの後部にガイドベーンを更に備えたことを特徴とする請 求項 1記載の船艇のウォータ一ジエツト推進装置。
4. 上記吸込ケ一シングとポンプケーシングとが同軸上に連設されて船艇の航走方 向後方に傾斜し、 前記吐出しケーシングが水平に配設されると共に、 前記羽根車の 主軸を吐出しケーシングの上側壁を貫通させて駆動機に連結したことを特徴とする 請求項 1記載の船艇のウォータージヱット推進装置。
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