JP3655055B2 - 船舶用推力方向ユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に船舶を操縦するのに使用される推進装置に関する。特に、本発明は、船舶を操縦及び/又は推進させるのに使用される方向的に調整可能な水ジェット流のエネルギー効率の良い発生を達成するために、推進装置に使用され改良された推力方向ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
船舶の厳密な方位操縦に使用されるための船推進装置は一般的に当該技術分野において知られている。かかる推進装置は、船体の一方の側面から水線より下に吐出される水流を発生させるように設計され、その結果、改良された厳密な方位操縦のために十分な水力反力が船舶に加えられる。1つの伝統的な形態では、推進装置は比較的大きい直径のプロペラを有し、該プロペラは船体に形成された対応的に寸法決めされた横向きの開口又はトンネル内に取り付けられ、プロペラは、プロペラ回転の方向に従って船舶の一方の側に向けられた十分な量の水流を発生させるようになっている。このタイプの所謂トンネル推進器は、特に、船着場への接近又は船着場からの出航に関する船舶の厳密な方位操縦において著しい利点を提供するが、トンネル推進装置は船舶の船体内に大きい容積空間を占める。その上、必要な大口径の流れトンネルの取付けの便宜を図るために通常、乾ドック環境で大きい開口を船舶の船体内に形成しなければならない。その結果、トンネル推進装置は、装置の大きさ及び取付け費用に関して著しい不利益を示す。
【0003】
近年、高容量水ポンプが、船舶の船体の両側に取付けられた比較的小さいノズルを通して高速流ジェットとして吐出用の水を送出する、別のかつ比較的より小型の推進装置が設計されてきた。例えば、米国特許第4,056,073号、第4,214,544号、第4,455,960号、第5,289,73号を参照。これらの推進装置では、ポンプは船体に形成された開放流入口を通して水を吸い込み、その水をディフーザ及び方向制御式羽根を通して送出し、1つ又はそれ以上の船体ノズルを通して流れを吐出し、その結果、船舶操縦を補助するのに効果的である水圧反力を生じる。横向き推進力を発生させるために水ジェット流を横向き方向に或いは夫々に逆推進力又は前方推進力を生じさせるために前方又は後方斜め方向に方向的に調整するための、調整可能な羽根を有する推力方向ユニットがしばしば吐出ノズルに使用される。この点について、かかる推力方向ユニットは、典型的には、前方斜め方向乃至後方斜め方向の範囲にわたって方向ジェット流の調整に順応するように、広がり前方壁及び後方壁が形成されたノズルハウジングを含んでいた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
広がり形態のかかるノズルハウジングの外形は、それによって吐出されたジェット流を広げさせかつ拡散させ、従って、特に、羽根が横向きの推力位置に設定されたとき、かなりのエネルギー非効率が存在する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水ジェット流の調整可能な方向吐出に順応する広がり形状のノズルハウジング外形を設け、そらせ羽根がノズルハウジングと協働して広がらない断面形状の吐出流路を構成するようにした、船舶推進装置に使用される推力方向ユニットの著しい改良を提供する。
本発明によれば、船舶の推進装置に使用するための改良された推力方向ユニットを提供する。推力方向ユニットは、厳密な方位操縦及び/又は船舶推進力のための反動推力を生じさせるために、船舶の船体の側面から水線より下に選択的に調節可能な方向に水ジェット流を吐出させる。推力方向ユニットは、広がり前方壁及び広がり後方壁によって構成されたハウジング流出口を有する比較的小型の推進器、即ち、ノズルハウジングと、前記ハウジング流出口内に取付けられ、方向的に修正される吐出流路を構成するために一緒に移動できる少なくとも2つのそらせ羽根との組合せからなる。特に、船舶の中心線とほぼ垂直な横向きの方向に水ジェット流を吐出するようにそらせ羽根を向けたとき、この吐出流路の流れ断面は形状が広がっていない。
【0006】
推力方向ユニットは、ここに援用する米国特許第5,289,793号に説明されたような高容量の主ポンプと組合せて使用されるようになっている。その上、好ましい形態では、改良された推力方向ユニットは船舶の船体の両側に取付けられた一対のユニットで設けられ、各推力方向ユニットは、水面下の場所で船体から外方に吐出させるために多量の水流を主ポンプから受け入れるようになっている。その結果、船舶を操縦するのに使用し得る反動推力を生じさせる。
概略的に言えば、各推力方向ユニットは主ポンプによって関連した流れ導管を通って吐出された水流を受け入れるための流入口を有する推進ハウジングを含む。各推力方向ユニットと関連したそらせ羽根は、横向きの推進力を生じさせるために横向きの推力位置に一緒に移動でき、又は逆駆動推進力又は前方駆動推進力を夫々に生じさせるために前方斜め位置又は後方斜め位置に移動できる。横向きの推力位置では、主ポンプと関連した適当な流れ制御部材が、典型的には水ジェット流を推力方向ユニットの両方ではなく一方に送出する。前方駆動位置又は逆駆動位置において、これらの流れ制御部材は通常、水ジェット流を主ポンプから両方の推力方向ユニットに送出するように作動する。
【0007】
各推力方向ユニット用そらせ羽根は、ハウジング流出口を横切って垂直に延びるように平行関係をなして枢着され、そらせ羽根を一緒に回動させるためのアクチュエータ手段が設けられる。前方斜め位置では、そらせ羽根はハウジング流出口の前方壁とほぼ平行に向き、前方壁と協働して斜め前方へ水ジェット流を吐出するための広がらない断面形状の吐出流路を構成し、逆推進力を達成する。後方斜め位置では、そらせ羽根はハウジング流出口の後方壁と平行に向けられ、後方壁と協働して斜め後方へ水ジェット流を吐出するための広がらない断面形状の吐出流路を構成し、前方推進力の推進を達成する。
そらせ羽根を船舶中心線とほぼ垂直に向けた横向きの推力位置では、そらせ羽根はハウジング流出口と協働してハウジング流出口の広がり前方壁及び広がり後方壁と隔絶状態をなした広がらない形状の吐出流路を構成する。この外形によって広がりノズルハウジング構造物と関連したエネルギー損失は回避される。
【0008】
本発明の他の特徴及び利点は、例示として示した添付図面、本発明の原理に関連してなされた以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施例の図面に示すように、参照番号10で全体的に示す、船舶12の厳密な方位操縦及び/又は前方又は後方推進のための改良された推力方向ユニットを提供する。図1乃至図3は、船体14の両側で船舶12の船体14内に取付けられた一対の推力方向ユニット10を示す。推力方向ユニット10は、、米国特許第5,289,793号に示されかつ説明されているタイプの高容量主ポンプ16からの多量の水流を受け入れるようになっており、各推力方向ユニット10内には水流を選択された方向の配向で調整可能に吐出させる調整可能なそらせ羽根18が設けられている。各調整位置では、そらせ羽根18は推力方向付けハウジング20と協働して広がらない外形の水ジェット吐出路を構成する。
【0010】
本発明の推力方向ユニット10は米国特許第5,289,793号に示されかつ説明され、ここに援用するタイプの船舶推進装置に使用するために特に設計される。かかる推進装置は、典型的に船舶12内にほぼ中央位置に取付けられ、水圧反力を生じさせて船舶の操縦を行うために水面下の場所で船体14から選択的に吐出させることができる多量の水流を生じさせるように設計された主ポンプ16を含む。主ポンプ16は通常、船体14の底の流入口(図示せず)から水を吸い込み、多量の水流を一対の横方向に向けられた流れ導管22を通して船体14の両側の対の推力方向ユニット10に吐出する。図2及び図3に概略的に示すように、推力方向ユニット10内のそらせ羽根18は、前方推進力を発生させるために水を後方に斜め方向(図2)に吐出させ、又は逆推進力を発生させるために水を前方斜め方向(図3)に吐出させることができる。別の例として、そらせ羽根18は、厳密な方位操縦等のための横向きの推進力を生じさせるために船体14の中心線24とほぼ垂直横向きの方向(図1)に水を吐出するように向けることができる。横向きの推進形態では、主ポンプ16と関連した適当な流れ制御部材25を通常操作して推力方向ユニット10の両方でなく一方へポンプ流出量を送出する。
【0011】
図4乃至図6は推力方向ユニット10の1つをより詳細に示し、ここで2つのユニット10は構造及び操作が同一であり、船体14の両側に鏡像関係で取り付けられるものであることが理解される。図示するように、各推力方向ユニット10は外方に広がる前方壁30と後方壁32によって相互に連結されたほぼ水平で平行な上壁26及び底壁28によって構成される小型のハウジング20を有する。ハウジング壁26、28、30、32の組は、船首尾方向平面に広がる外形の開放流路を形成し、ハウジング壁の船外縁はほぼ船舶12の船体14で終っている。ハウジング壁の船内壁は、多量の水流を主ポンプ16からもたらす関連した流れ導管22の下流端に連結された円筒導管部分34に接合されている。
そらせ羽根18はハウジング壁26、28、30、32によって構成された開放流路内に取り付けられる。各推力方向ユニット10は少なくとも2つのそらせ羽根18を備え、好ましい構造では、各そらせ羽根18は、相互に連結された対の外側ブレード36及び内側ブレード38によって形成される。添付図面に示すように、そらせ羽根18は開放流路の中に垂直に突出するように垂直に延びた平行関係に取り付けられ、上端及び下端がスピンドル40(図4及び図5)で終わっており、スピンドル40はハウジング20の上壁及び底壁の上下にそれぞれ配置された適当な軸受42によって支持される。スピンドル40の上端は一対のクランクリンク44に結合され、一対のクランクリンク44は同時駆動運動のためにコネクタリンク46によって相互に連結される。クランクリンク44の一方は油圧シリンダユニット50から延びる駆動ラム48の端部に結合された延長部分44'を含む。
【0012】
油圧シリンダユニット50及び関連したラム48並びに関連したリンクは、ハウジング20内でのそらせ羽根18の角度設定を調節可能に修正するためのアクチュエータ手段を構成する。特に、油圧シリンダユニット50を作動して2つのそらせ羽根18を共通の角度増分互いに回転させるやり方で駆動ラム48を伸縮させる。従って、そらせ羽根18を横向きの推力位置(図1及び図7)に回転可能に設定して、水ジェット流を船体中心線24とほぼ垂直の横向き方向に吐出させ、或いは水ジェット流を斜め後方に(図2及び図9)又は斜め前方に(図3及び図8)吐出させ、夫々に前方駆動推力又は逆駆動推力を生じる。
本発明の主要な特徴によれば、そらせ羽根18は、推進ハウジング20の壁と協働して船体14の側面から吐出される水流のエネルギーを失わせる広がりなしに実質的に水ジェット流の効率的な吐出を行う。特に、そらせ羽根18はハウジング壁と協働して横向き推力位置、前方推力位置及び後方推力位置の各々においてほぼ広がらない断面形状の実際の吐出流路を構成する。この広がらない流路は、所ましくない広がり通路に沿った著しい水流を防ぐためにそらせ羽根18の上流縁が推進ハウジング20のハウジング前方壁30、及び/又はハウジング後方壁32と整合し、かつ実質的にハウジング後方壁32に当接又は係合するようにそらせ羽根18を形成することによって達成される。
【0013】
即ち、横向きの推力位置では(図1及び図7)、そらせ羽根18はハウジング上壁26及びハウジング下壁28と協働して前方壁30及び後方壁32を吐出流路から実質的に隔絶する。同様に、前方推力位置では、そらせ羽根18は吐出流路を前方壁30から実質的に隔絶し、これに対して、そらせ羽根18が後方推力位置にあるとき、後方壁32は流路から実質的に隔絶される。
好ましいそらせ羽根の外形は図6に最も良く示すように双ブレード式構造を有する。図示するように、一対の上下突張り52が対の個々のブレード36及び38間で相互に連結され、突張り52はスピンドル40の連結用に設計されている。2つのブレード36及び38は、羽根18が横向き推力位置にあるとき、推進ハウジング20の船外端に又はその近くに配置された共通平面で終わる下流縁を有する。しかしながら、関連した広がり前方壁30又は広がり後方壁32の近くに配置されたブレード36は、上流縁36’は関連したブレード38の上流縁38’に対して上流で終る上流縁36’を有する。従って、各そらせ羽根18のブレード38の上流縁38’は、組のブレード36に対して流入導管部分34に向かって突出する。
【0014】
図7に最も良く示すように、横向きの推力位置では、そらせ羽根18は、組のブレード36、38が船体14の中心線24とほぼ垂直をなすように向けられる。この位置では、そらせ羽根18の短いブレード36は、前方壁30及び後方壁32の上流端と近接及び/又は当接関係に位置した上流縁36’を有する。かくして、ブレード36は広がり壁30、32を吐出流路から隔絶し、それによって、広がらない吐出流路が、ハウジング上壁26及びハウジング下壁28と組合せたそらせ羽根18によって協働して構成される。
図9に示すように前方推力位置では、そらせ羽根18を回転させて、吐出水流を斜め後方に再び向ける。この位置では、ブレード36、38はハウジング後方壁32とほぼ平行に配置され、前方ブレード組のブレード38の上流縁38’を前方壁30の上流端で又はその近くでハウジング20と係合させる。かくして、この形態では、吐出水流が前方壁30に沿って阻止され、全水流は、ブレード組によって後方壁32に沿って構成された広がらない形状の流路を通して斜め後方に向けられる。
【0015】
同様に、図8に示すように後方推力位置では、そらせ羽根18を回転させて水流を斜め前方に再び向ける。ブレード36、38は前方壁30とほぼ平行に配置され、後方ブレード組のブレード38の上流縁38’を後方壁32の上流端で又はその近くでハウジング20と係合させる。従って、この位置では、吐出水流が後方壁32に沿って阻止され、水流は、ブレード組によって前方壁30に沿って構成された広がらない流路を通して斜め前方に向けられる。
かくして、推力方向ユニット10は方向羽根調整の3つの主要な位置の各々について広がらない外形の吐出流路を作る。その結果、吐出されたジェット流の広がりは、ジェット流が船体を取り囲む水域に送出されるまで阻止され、従って、船舶操縦のための最大反動推力を発生させる。
【0016】
本発明の推力方向付け組立体に対する種々の修正及び改良は当業者にとって明らかであろう。従って、添付の特許請求の範囲で述べることを除いて前述の説明及び添付図面によって発明が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の新規な特徴を実施する一対の改良された推力方向ユニットを有する推進装置を装備した船舶を示す概略図であり、推力方向ユニットを横向き推力位置で示す。
【図2】図2は、対の推力方向ユニットを前方推力位置で示す、図1と同様な概略図である。
【図3】図3は、対の推力方向ユニットを後方推力位置で示す、図1及び図2と同様な概略図である。
【図4】図4は、図1の囲み領域4にほぼ対応する、推力方向ユニットの1つの拡大部分上面図である。
【図5】図5は、図4のほぼ線5−5における推力方向ユニットの船外の側立面図である。
【図6】図6は、本発明に使用するためのそらせ羽根の1つの好ましい形態を示す拡大斜視図である。
【図7】図7は、推力方向ユニットを横向き推力位置で示す、図5のほぼ線7−7における水平断面図である。
【図8】図8は、推力方向ユニットを後方推力位置で示す、図7と同様な水平の断面図である。
【図9】図9は、推力方向ユニットを前方推力位置で示す、図7と同様な水平の断面図である。
【符号の説明】
10 推力方向ユニット
12 船舶
14 船体
16 高容量の能率主ポンプ
18 そらせ羽根
20 推力方向ハウジング
22 流れ導管
26 上壁
28 底壁
30 前方壁
32 後方壁
34 円筒導管部分
36、38 ブレード
40 スピンドル
42 軸受
44 クランクリンク
46 コネクタリンク
48 駆動ラム
50 油圧シリンダユニット
Claims (4)
- 船舶の船体の一方の側面に取り付け、流入口と流出口との間に水流の通過のための開放流路を構成するためのハウジング手段を有し、前記流出口は、ほぼ平行な上壁および底壁によって相互に連結された広がり前方壁および後方壁によって構成された広がり断面形状を有し、
前記流出口内に取り付けられ、前記上壁と底壁の間で回転自在に支持され、且つ船体の中心線とほぼ垂直な方向に水流を吐出するための横向きの推力位置と船体の中心線に対して斜めの方向に水流を吐出するための交互の推力位置の間で移動できる少なくとも2つのそらせ羽根を含み、
前記そらせ羽根を前記横向きの推力位置と交互の推力位置の間で移動させるためのアクチエータ手段を含み、
前記少なくとも2つのそらせ羽根の各々は、それぞれ、上流縁を有する外側ブレード及び内側ブレードを含み、前記外側及び内側ブレードは、前記外側ブレードの前記上流縁が前記前方壁及び後方壁の上流端とほぼ当接関係に配置される前記横向きの推力位置にほぼ平行な関係をなして移動でき、前記そらせ羽根は前記ハウジング手段の前記上壁および底壁と協同してほぼ広がらない吐出流路を構成し、且つ前記そらせ羽根が前記横向きの推力位置にあるとき、前記前方壁および後方壁を水流から隔絶し、前記交互の推力位置は、前記内側ブレードの前記上流縁が前記前方壁の上流端とほぼ当接関係に配置される前方推力位置及び前記内側ブレードの前記上流縁が前記後方壁の上流端とほぼ当接関係に配置される後方推力位置を含む、船舶用推力方向ユニット。 - 前記外側及び内側ブレードは、前記そらせ羽根が前記交互の推力位置のいずれか1つにあるとき、前記ハウジングの上壁及び底壁と協同してほぼ広がらない吐出流路を構成する、請求項1に記載の推力方向ユニット。
- 前記アクチュエータ手段は、前記流出口内で2つのそらせ羽根を一緒に回転移動させる、請求項1に記載の推力方向ユニット。
- 前記外側及び内側ブレードは、前記そらせ羽根が前方推力位置にあるとき、前記後方壁とほぼ平行に向けられ、前記そらせ羽根が後方推力位置にあるとき、前記前方壁とほぼ平行に向けられる、請求項1に記載の推力方向ユニット。
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