JP3696911B2 - 一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は舶用ウォータージェット推進装置、特に一体形密閉電動機によって駆動されるウォータージェット推進装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
ウォータージェット推進装置はレジャー用、商業用及び軍用の高い巡航速度の船の主駆動装置として使用されることが多い。ウォータージェット推進方式の作用原理はスクリュウ式推進システムの作用原理に似ている。船尾にむかって水流を加速することで水に運動量を与えることによって推進力を発生させる。船底からの水が取り入れダクトを介して船上のポンプに供給され、このポンプが水を加圧する。水が吐き出しノズルを通って大気圧中へ吐き出される時この圧力が加速に利用される。偏向力及び反転力は、多くの場合油圧操作式の偏向バケットにより放出水流を偏向させることにより発生させる。多くの場合、ウォータージェットシステムは船尾に配置され、その高さは作動させると自吸動作が行われて最大推進効率が達成されるように設定する。
【0003】
ウォータージェット推進方式の利点としては、騒音が小さいこと、操縦性が高いこと、推進装置が保護されていること、また喫水が浅いことなどがある。ウォータージェット推進装置の燃料効率は船舶の種類によっても異なるが、20乃至25ノット以上の速度では通常の低キャビテーションプロペラーの場合よりも優れていることが多い。
【0004】
図1は典型的な従来型ウォータージェット機関の概略図である。図1の従来型ウォータージェット推進システムはウォータージェットインペラーIの近傍にディーゼルエンジン、蒸気タービンまたはガスタービンのような動力源Pを配置する必要がある。その上、導水管Cの壁を貫通する駆動シャフトDの周りにシールを設ける必要がある。この構成によりウォータージェット推進システムを用いる船舶の設計の融通性が低くなる。この構成では推進システムの重量の大部分が船尾に位置することになり、ポンプ中心線の位置が推進システム部品のサイズによって決定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
導水管内に駆動シャフトを配置する必要がなく、導水管の壁を貫通する駆動シャフトに不可欠なシールを必要としないウォータージェット推進装置を提供することが望ましい。また、自吸及び推進効率に最も好都合な静喫水線下の高さに取り付けることができ、エンジンまたはタービンをその近傍に配置しなくてもよいウォータージェット推進装置を提供することが望ましい。本発明のウォータージェット推進装置はこのような要望を満たすものである。
【0006】
本発明は密閉電動機を利用した改良型舶用ウォータージェット推進装置を提供する。このウォータージェット推進装置は船体に固定されるほぼ中空のハウジングを備えている。ハウジングは入口端及び出口端を有する。ハウジングの内側に環状の固定子を取り付ける。固定子に給電するための給電手段を設ける。ハウジングの中空部にインペラー集合体を回転自在に設ける。インペラー集合体は環状の固定子を貫通し、これと相対的に回転する管状の吸引シュラウドを有する。管状の吸引シュラウドにインペラーを固定する。環状の固定子の内側で吸引シュラウド周りに環状の回転子を設けることによって電動機を形成する。固定子が給電されると回転子が回転し、このため管状の吸引シュラウド及びインペラーが回転してハウジング内を入口端から出口端の方へ流れる加圧水流が発生する。
【0007】
管状の吸引シュラウドは好ましくは前端及び後端を有する。前端はハウジングとの間に前方ギャップを形成するように配置し、後端はハウジングとの間に後方ギャップを形成するように配置する。前方ギャップと後方ギャップは互いに連通して回転子とハウジングの間に水循環路を形成する。好ましくは、前方ギャップをインペラーの入口側に、後方ギャップをインペラーの出口側にそれぞれ位置させる。インペラーが回転している間、水圧はハウジングの入口端よりも出口側で高くなる。後方ギャップの高圧域から前方ギャップの低圧域にむかって水が流れ電動機を冷却する。
【0008】
好ましくは、ハウジングとインペラー集合体に少なくとも1つの水冷式硬化表面軸受を設け、これを水循環路内に位置させてインペラー集合体を回転自在に支持させる。
【0009】
本発明の他の実施例では、ウォータージェット推進装置のハウジングの内側中央にハブを固定する。ハブはハウジングの入口端から出口端へ流れる水が必ずハブを通過するようにインペラーの上流または下流に配置する。ハブはインペラー集合体の一部を回転自在に支持する。ハブは1枚または2枚以上の整流羽根、予旋回羽根または支柱を介してハウジングに固定すればよい。
【0010】
本発明の一実施例では、同期電動機を形成するため回転子に給電する。インペラー集合体の他の部分に取り付けた比較的小さい誘導励磁機/発電機が回転子に給電する励磁機として作用する。励磁機/発電機の回転子は電動機の回転子と接続している。
【0011】
インペラー集合体は好ましくはハブに回転自在に取り付けたほぼ中空のシャフトを含む。シャフトはインペラーの入口側で中空部へ開口する開口部を有する。吸引シュラウドの第2の後端がインペラーの出口側でハブとの間にハブギャップを形成する。好ましくは、ハブギャップ及びシャフトの開口部が互いに連通してハブと管状の吸引シュラウドとの間に第2の水循環路を形成する。ハブと管状の吸引シュラウドに、この第2の水循環路に位置するように水冷式硬化表面ラジアル軸受を設ける。この軸受は管状の吸引シュラウドを回転自在に支持する。インペラー集合体とハブまたはハウジングには水冷式硬化表面スラスト軸受を設ける。冷却潤滑水を軸受に供給するためには水循環ポンプを別設すればよい。
【0012】
本発明のインペラーには少なくとも1つの軸流段及び少なくとも1つの遠心流段を設ければよい。或いはインペラーが1つの軸方向段または少なくとも1つの遠心流段だけを有するように構成してもよい。本発明のウォータージェット推進装置の出口端は直線状放出管またはボリュートに連結すればよい。また、出口端には放出水流を選択的に偏向させて船の向きを変えるため水流偏向バケットを設けることができる。ハウジングの入口端は推進装置に水を供給する取水管と連結する。
【0013】
本発明のウォータージェット推進装置のハウジング内の固定子の周りに水冷ジャケットを設けてもよい。好ましくは、水冷ジャケットをハウジング内を流れる水と連通させることにより、運転中、水が固定子を冷却するように構成する。これに代わる実施態様として、水冷ジャケット内を循環させるための清浄な冷却水供給源を別設してもよい。
【0014】
以下、添付図面に沿って本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。
【0015】
【実施例】
図2乃至4に本発明のウォータージェット推進装置2の好ましい実施例を示す。
【0016】
ウォータージェット推進装置2は船体6に固定されたほぼ中空のハウジング4を含む。船舶は適当なサイズ及び形状であればいかなる船舶でもよい。好ましくはボルト8を使用して船体6の船尾またはその近傍に固定する。溶接のような適当な取り付け手段を用いてもよい。ハウジング4は入口端10及び出口端12を有する。ハウジング4の内側に環状の固定子14を設ける。特に図3から明らかなように、環状の固定子14は固定子缶16によってハウジング4内に密閉されている。固定子16に電力を供給するための給電手段18を設ける(図2)。給電手段18は好ましくは固定子14に接続された発電機またはその他の電源を含む。必要なのはウォータージェット推進装置との電気的接続だけであって機械的連結ではないから、船舶内の、ウォータージェット推進装置2から遠く離れた場所に発電機を配置してもよい。
【0017】
特に図4から明らかなように、ウォータージェット推進装置2はインペラー集合体20を含む。インペラー集合体20は環状の固定子14をこれと相対的に回転自在に貫通する管状の吸引シュラウド22を含む(図2)。吸引シュラウド22にはインペラー24が固定されている。インペラー24の羽根は溶接または当業者に知られた他の適当な手段で吸引シュラウド22に固定すればよい。インペラーの羽根の数及び形状はウォータージェット推進装置に期待される性能に応じて異なり、当業者に知られた方法で設定すればよい。好ましい実施例ではインペラー24として単段混流式インペラーを用いた。ただし、1つまたは2つ以上の遠心流、軸流または複合流段を有するインペラーを使用してもよい。固定子14の内側であって管状の吸引シュラウド22の周りに回転子26を設ける。好ましくは、回転子26と固定子14が協働して誘導電動機を形成する。回転子26としては回転子との電気接続を必要としないかご形回転子が好ましい。ただし、同期電動機であってもよい。回転子26は吸引シュラウド22に収縮ばめすることが好ましい。回転子26は好ましくは回転子缶28によって密閉する。固定子14に給電すると回転子26が回転し、これによって吸引シュラウド22及びインペラー24も回転して入口端10から出口端12にむかってハウジング4内を流れる加圧水流を発生させる。インペラー24の回転によるポンプ作用が水に圧力と速度を与え、その結果インペラーの入口側よりも出口側において高い水圧が発生する。
【0018】
図2及び3に示すように、好ましい実施例では出口端12の近傍でハウジング4の中心にハブ30を配置し、ハウジング4に固定する。ハブ30は好ましくは7枚の整流羽根32を介してハウジング4に固定する。ただし、整流羽根32の枚数は適当に選択可能である。必要な整流羽根の枚数は当業者に知られた方法で決定すればよい。或いは、水流にほとんど影響を及ぼさない複数の支柱を介してハブ30をハウジング4に固定してもよい。支柱と羽根を併用してもよい。水は入口端10から出口端12にむかってハブ30の周りを流れる。整流羽根32は回転インペラー24の作用で発生する流水運動の円方向成分の大きさを減少させる。
【0019】
インペラー集合体20は好ましくはほぼ中空のシャフト34を含む。シャフト34はその中心の中空部へ開口する開口部36を有する。開口部36はインペラー24の入口側に位置する。シャフト34はハブ30に嵌入して、インペラー集合体20を回転自在に支持する。
【0020】
図2,3及び4から明らかなように、管状の吸引シュラウド22はインペラー24の入口側にハウジング4との間に前方ギャップ40を形成する前端38を有する。管状の吸引シュラウド22はまたハウジングとの間に後方ギャップ44を形成する第1の後端42を有する。後方ギャップ44はインペラー24の出口側に位置する。好ましくは、前方ギャップ40と後方ギャップが互いに連通することによって回転子26とハウジング4の間に第1の水循環路46を形成する。運転中、ハウジング4内を流れる水は比較的の圧力の高い後方ギャップ44に流入し、第1の水循環路46を通り前方ギャップ40を出てからハウジング4内を流れる水に合流する。第1の水循環路40を流れる水が固定子14及び回転子26を冷却する。
【0021】
管状の吸引シュラウド22は、好ましくはインペラー24の出口側でハブ30との間にハブギャップ50を形成する第2の後端48を有する。ハブギャップ50とシャフト34の開口部36とは互いに連通してハブ30と管状の吸引シュラウド22の間に第2の水循環路52を形成する。水はハブギャップ50に流入し、第2の水循環路52を通ってシャフト34の開口部36から出る。
【0022】
ハウジング4と管状の吸引シュラウド22の間に第1のラジアル軸受54を設けて吸引シュラウド22の一端を回転自在に支持する。第1のラジアル軸受54はハウジング4と管状の吸引シュラウド22の周りに設けた1つまたは2つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受であることが好ましい。ラジアル軸受54は好ましくは第1の水循環路46と連通する。第1の水循環路46内を流れる水は軸受も冷却し、また潤滑する。第1のラジアル軸受54のパッドは流水中に存在する可能性がある砂などによって損傷を受けないタングステンカーバイドのような硬質合金で形成することが好ましい。
【0023】
インペラー集合体20とハブ30の間に第2のラジアル軸受56を設けて吸引シュラウド22の他端を回転自在に支持する。第2のラジアル軸受56は、シャフト34の周りの第2の水循環路52内に設けた1つまたは2つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受であることが好ましい。第2の水循環路52を流れる水は軸受の上を流れてこれを冷却し、潤滑する。第2のラジアル軸受56のパッドは流水中の砂その他の異物による損傷の可能性を極力防止するため、タングステンカーバイドのような硬質合金で形成することが好ましい。
【0024】
好ましくは、インペラー集合体20とハブ30の間にスラスト軸受58を設ける。スラスト軸受58は好ましくは複動、水冷、自動レベリング式のキングズバーグ形軸受から成る。スラスト軸受58は第2の水循環路52内に設ける。第2の水循環路52を流れる水はスラスト軸受58を冷却し、潤滑する。スラスト軸受58のパッド及びスラストランナー表面は水流中の異物による損傷を極力防止するためラジアル軸受のパッドと同じ材料で形成することが好ましい。
【0025】
ハウジング4内の環状の固定子14の周りに冷却ジャケットを設けてもよい。冷却ジャケット57は、出口端12の近傍に位置してハウジング4内を流れる水と連通する取水手段59を含む。冷却ジャケット57は入口端10の近傍に位置してハウジング4内を流れる水と連通する吐水手段61をも含む。水は取水手段59から冷却ジャケット57に流入し、ジャケット57内を循環し、吐水手段61を通ってハウジング4内を流れる水流へ再び放出される。冷却ジャケット57内を流れる水は必要に応じて固定子14に対する冷却効果を補足する。
【0026】
図2のウォータージェット推進装置は船体6の後尾に取り付けることが好ましい。ハウジング4の入口端10は船体6の底へ開口する入口導管60と連結している。入口導管60は、ウォータージェット推進装置の中心線が船底よりも高く、ただし装置の自吸作用を可能にし、その効率を最大限にするのに必要な距離だけ船舶の静喫水線より下方に位置するように、15°乃至45°に傾斜させればよい。ハウジング4の出口端12は直線状放出管62と連結するのが好ましい。ただし、出口端12を放出ボリュートと連結してもよい。図面ではウォータージェット推進装置2を船底に対してほぼ水平に配向した状態で示したが、自吸作用を可能にし、所期の性能を発揮するように適当な配向にすればよい。
【0027】
図2のウォータージェット推進装置2は船舶をドック入りさせずに保守及び修理のため船体から取り外すことができる。ボルト8を取り外せば装置を容易に分解できる。好ましい実施例では、据え付け、保守及び取り外しを容易にするため、取り扱い易いモジュール部分に分解できる。装置を取り外す際に導管を閉止するため入口導管60に弁64を組み込めばよい。放出管62にも弁などのような閉止手段を組み込めばよい。
【0028】
運転に際しては、固定子14に給電すると回転子26が回転し、回転子26の回転に伴なってインペラー集合体20が回転してポンプ作用を発生させる。船舶が浮いている水域から入口導管60を介して海水または真水が汲み上げられる。回転するインペラー24が水に速度を、水流に圧力を加えることにより水を加圧する。高圧の水が放出管62から放出されて船舶を前進させる推力を発生させる。偏向手段66を設けることにより放出水流を選択的に偏向させて船舶の向きを変えることができる。偏向手段66としては当業者に知られた油圧制御式偏向バケットが好ましい。
【0029】
図2に示すウォータージェット推進装置の実施例は、吸引シュラウドの直径が16インチ、電動機が400馬力で、インペラーを1200rpmで回転させて毎分23,000ガロンの流量を生むように構成されており、約15ノットの船舶速度において約3700ポンドの推力を生むことが予想される。このようなウォータージェット推進装置は約25乃至45フィートの中型船に好適である。
【0030】
図5及び6には本発明のウォータージェット推進装置の他の実施例を示した。この実施例は所要の速度を達成するのに必要な推力を得るため大型電動機を必要とする大型船舶に特に好適である。
【0031】
この実施例のウォータージェット推進装置はウォータージェット推進装置を船体106に固定するための取り付け手段108を有するハウジング104を含む。ハウジング104は入口端110及び出口端112を有する。ハウジング104の内側に環状の固定子114を設け、固定子缶116によってハウジング104の内側に密閉する。給電手段118が固定子114に電力を供給する。
【0032】
インペラー集合体120は環状の固定子114をこれと相対的に回転自在に貫通する管状の吸引シュラウド122を含む。吸引シュラウド122にインペラー124を固定してあり、インペラー124は軸流段125及び遠心流段127を含む。固定子114の内側であって管状の吸引シュラウド122の周りに回転子126を設けてある。回転子126は吸引シュラウド122に収縮ばめし、回転子缶128によって密閉するのが好ましい。
【0033】
インペラー集合体120の上部は好ましくは励磁機/発電機129を含む。励磁機/発電機129は、ハウジング104内に密閉された環状の固定子131と、固定子131の内側に位置して、好ましくはインペラー集合体120の一部の周りに収縮ばめした回転子133とを含む。回転子133も密閉されている。回転子の給電手段135は励磁機/発電機129を回転子126と電気的に接続する。励磁機/発電機の回転子133の回転が回転子126に供給される電流を発生させる。回転子126と固定子114に給電すると、回転子126が回転して吸引シュラウド122及びインペラー124を回転させ、その結果、水に速度と圧力が与えられて入口端110から出口端112にむかってハウジング4内を流れる水が加圧される。インペラー124の回転によって起こるポンピング作用により水圧がインペラーの入口側よりも出口側で高くなる。インペラー集合体120が回転すると励磁機/発電機129が回転子126に給電して同期電動機を形成する。ただし、回転子126及び固定子114によって形成される電動機は必要に応じて誘導電動機でもよい。
【0034】
好ましい実施例では、ハブ130を入口端110の近傍でハウジング104内の中心に配置し、これをハウジング104に固定する。ハブ130は羽根132を介してハウジング104に固定する。羽根132の枚数及び形状はウォータージェット推進装置に期待される性能に応じて異なり、当業者に知られた方法で決定すればよい。羽根は予旋回羽根でもよいし、水流にほとんどまたは全く影響しない真直ぐな支柱でもよい。或いは羽根と支柱との複合構成を利用してもよい。水はインペラー124に達する前にハブ130の周りを流れる。
【0035】
管状の吸引シュラウド122はハウジング104との間に前方ギャップ140を形成する第1の前端138を有する。前方ギャップ140はインペラー124の入口端側に位置する。管状の吸引シュラウド122は、ハウジング104との間に第1の後方ギャップ144を形成する第1の後端142を有する。第1の後方ギャップ144はハウジング104の出口端112の近傍に位置する。好ましくは、前方ギャップ140を第1の後方ギャップ144と連通させることによって回転子126とハウジング104の間に第1の水循環路146を形成させる。運転中、ハウジング104内を流れる水が比較的高い圧力の後方ギャップ144に流入し、第1の水循環路146を通り前方ギャップ140から出てハウジング104内を流れている水に合流する。第1の水循環路146を流れる水が固定子114及び回転子126を冷却する。
【0036】
管状の吸引シュラウド122は中心シャフト134を含む。中心シャフト134はハブ130及びハウジングを貫通してインペラー集合体120を回転自在に支持する。好ましい実施例では、シャフト134の上端に励磁機/発電機129を設ける。励磁機/発電機129と回転子126とを電気接続する導線135がシャフト134に設けた開口部とインペラー124の羽根125の1枚に設けた開口部を貫通している。
【0037】
ハウジング104及び吸引シュラウド122に第1のラジアル軸受154を設けて吸引シュラウド122の一端を回転自在に支持させる。第1のラジアル軸受154は、好ましくは吸引シュラウド122の中心シャフト134の上部に設ける。第1のラジアル軸受154は、好ましくは管状の吸引シュラウド122の中心シャフト134の周りに設けた1つまたは2つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはプレインジャーナル軸受を含む。第1のラジアル軸受154のパッドはタングステンカーバイドなどのような硬質合金で形成するのが好ましい。この実施例はサイズが大きいから、吸引シュラウド122自体の周りにラジアル軸受を設けるのは非実際的である。従って、シャフト134の周りにラジアル軸受を設ける。
【0038】
インペラー集合体122及びハブ130に第2のラジアル軸受156を設けて吸引シュラウド122の他端を回転自在に支持させる。第2のラジアル軸受156はシャフト134の下部の周りに設けた1つまたは2つ以上の水冷式硬化表面枢着パッドまたはレギュラージャーナル軸受を含むことが好ましい。第2のラジアル軸受156のパッドは第1のラジアル軸受154と同じ材料で形成するのが好ましい。
【0039】
好ましくは、インペラー集合体120及びハウジング104にスラスト軸受158を設ける。スラスト軸受158は1つまたは2つ以上の水冷、複動、自動レベリング式キングスバーグ式軸受を含むことが好ましい。スラストランナー及び軸受パッドはタングステンカーバイドなどのような硬質材料で形成するのが好ましい。
【0040】
管状の吸引シュラウド122は、ハウジング104との間に第2の後方ギャップ143を形成する第2の後端141を有する。第2の後方ギャップ143は第2の水循環路145と連通し、シャフト134とハウジング104の間に画定される。第2の水循環路145は、励磁機/発電機129の回転子133及び固定子131と第2の水循環路145に設けたスラスト軸受158及び第1ラジアル軸受154との間のギャップを含む。吸引シュラウド122のシャフト134の第2の前端147はハブ130との間にハブギャップ149を形成する。ハブギャップ149はハブ130とシャフト134の間に画定されるハブ水循環路151と連通する。
【0041】
冷却水ポンプ153は第2の水循環路145及びハブ水循環路151と連通する。ポンプ手段153は水を濾過し、これを第2の水循環路145へ圧送する。第2の水循環路145内の水は励磁機129を冷却し、スラスト軸受手段158及び第1のラジアル軸受手段154を冷却し、潤滑したのち、第2の後方ギャップ143から出て推進装置内を流れる水に合流する。第2の水循環路145を流れる水流を矢印aで示す。ポンプ手段153はまた水を中央水循環路151へ圧送し、このハブ水循環路151内で水は第2のラジアル軸受手段156の上を通過しながらこれを冷却・潤滑し、ハブギャップ149から出る。
【0042】
ハウジング104内の環状の固定子114の周りに冷却ジャケット157を設けることができる。冷却ジャケット157は、出口端112の近傍に位置してハウジング104内を流れる水と連通する(図示しない)取水手段を含む。冷却ジャケット157は、入口端110の近傍に位置してハウジング104内を流れる水と連通する(図示しない)吐水手段をも含む。水は取水手段から冷却ジャケット157に流入し、冷却ジャケット157内を循環したのち、再び吐水手段を通ってハウジング104内の水流中へ放出される。必要なら冷却ジャケット157内を流れる水を利用して固定子114をさらに冷却する。
【0043】
図5乃至7のウォータージェット推進装置は船体106の静喫水線よりも下方の所要場所に取り付けることができる。ハウジング104の入口端110は船体106の底部へ開口する入口導管160に連結すればよい。入口導管160は、船底に直交する線に対して約0乃至45度の角度に配向してもよい。ただし、推進装置は自吸作用を維持し、所要の性能を得るのに充分な所要角度に配向することができる。ハウジング104の出口端112は(特に図6に示す)放出ボリュートまたは渦巻き形吐出し部分162と連結することが好ましい。推進装置から放出される水の力が船舶を前進させる推力を発生させる。当業者に知られた(図示しない)偏向手段を設けることによって放出水流を偏向させて船舶の向きを制御することができる。
【0044】
好ましい実施例では、ハウジング104が放出ボリュート162の一部を囲む。
【0045】
第2のラジアル軸受手段156、スラスト軸受手段158及び励磁機/発電機129が配置されているハウジング104の部分は放出ボリュート162の螺旋の中心部に位置することが好ましい。
【0046】
この実施例の作用は図2乃至4に関連して述べた作用とほぼ同じである。図5乃至7に示すウォータージェット推進装置の実施例は直径が約130インチの吸引シュラウドを有する。50,000馬力の電動機はインペラーを120rpmで回転させて毎分約2,000,000ガロンの流量を発生させ、これが30ノットで約300,000ポンドの推力を発生させる。このようなウォータージェット推進装置は50ノット以上の速度で航行することのできる約2,000トンの船舶に好適である。このようなウォータージェット推進装置は巡洋艦などの軍艦及び商船のような大型高速艦船用として好適である。
【0047】
図5のウォータージェット推進装置は船舶をドック入りさせなくても修理、据え付け及び保守のため分解することができる。種々のボルトまたはその他の固定手段を取り外すことで装置の分解が可能になる。
【0048】
以上の説明から明らかなように、本発明はディーゼルエンジン、またはガソリンまたは蒸気タービンのような別の駆動システムを近くに設ける必要がなく、駆動シャフトをインペラーと機械的に連結することも取水管内に設ける必要もなく、性能を最大限にするのに必要な角度に配向可能なウォータージェット推進装置を提供する。
【0049】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来型ウォータージェット推進システムの概略図。
【図2】本発明のウォータージェット推進装置の一実施例を示す縦断面図。
【図3】図2に示したウォータージェット推進装置のハウジングとハブの縦断面図。
【図4】図2に示したウォータージェット推進装置のインペラー集合体の縦断面図。
【図5】本発明のウォータージェット推進装置の他の実施例を示す縦断面図。
【図6】図5に示した本発明の実施例を一部切り欠いて示す斜視図。
【符号の説明】
2 ウォータージェット推進装置
4 中空のハウジング
10 入口端
12 出口端
14 固定子
20 インペラー集合体
22 吸引シュラウド
24 インペラー
26 回転子
28 回転子缶
30 ハブ
32 整流羽根
34 シャフト
36 開口部
46 第1の水循環路
54 第1のラジアル軸受
56 第2のラジアル軸受
57 冷却ジャケット
58 スラスト軸受
60 入口導管
66 偏向手段
Claims (19)
- 入口端及び出口端を有するほぼ中空のハウジングと;
ハウジングを船体に固定するため該ハウジングに設けた取り付け手段と;
ハウジング内に密閉して取り付けた環状の固定子と;
固定子に給電する給電手段と;
ハウジング内の中心に位置し、水が通過できるようにハウジングに固定したハブと;
環状の固定子を貫通する管状のシュラウド、管状のシュラウド内に固定した複数のインペラー羽根より成るインペラー、及び管状のシュラウドの外周上で環状の固定子の内側に設けた環状の回転子を含み、ハウジング内でハブに回転自在に取り付けられ、回転すると入口端から出口端にむかってハウジングを通過する加圧水流を発生させるインペラー集合体とから成り、
インペラー羽根は管状のシュラウドの下流側に位置するため、管状のシュラウドが吸引シュラウドとして働くことを特徴とする舶用ウォータージェット推進装置。 - 管状の吸引シュラウドは、インペラーよりも上流に位置してハウジングとの間に前方ギャップを形成する前端と、インペラーよりも下流に位置してハウジングとの間に後方ギャップを形成する後端とを有し、前方ギャップ及び後方ギャップは互いに連通して回転子とハウジングとの間に水循環路を形成することを特徴とする請求項1に記載のウォータージェット推進装置。
- ハブをインペラーよりも下流に配置したことを特徴とする請求項2に記載のウォータージェット推進装置。
- インペラー集合体はハブ内に回転自在に取り付けたほぼ中空のシャフトを含み、シャフトはインペラーよりも上流に位置して中空部分へ開口する開口部を有し;管状の吸引シュラウドはハウジングの出口端に近く、インペラーよりも下流に位置してハブとの間にハブギャップを形成する第2の後端を有し、ハブギャップとシャフトの開口部は互いに連通してハブと管状の吸引シュラウドとの間に第2の水循環路を形成することを特徴とする請求項3に記載のウォータージェット推進装置。
- ハウジングと吸引シュラウドの間にインペラー集合体の一端を回転自在に支持するための第1のラジアル軸受手段を設け;インペラー集合体とハブの間にインペラー集合体の他端を回転自在に支持するための第2のラジアル軸受手段を設け;インペラー集合体とハブの間にインペラー集合体を回転自在に支持するためのスラスト軸受手段を設けたことを特徴とする請求項4に記載のウォータージェット推進装置。
- ハブをインペラーよりも上流に配置したことを特徴とする請求項2に記載のウォータージェット推進装置。
- インペラー集合体は、これを回転自在に支持するためハブ及びハウジング内に回転自在に設けた中空シャフトを含むことを特徴とする請求項6に記載のウォータージェット推進装置。
- ハウジング内に環状の励磁機/発電機固定子を設け、励磁機/発電機固定子の内側に位置するようにシャフトの周りに環状の励磁機/発電機回転子を設け、固定子を給電手段と接続すると共に励磁機/発電機回転子を環状の回転子と接続することにより、励磁機/発電機回転子が電流を発生させ、この電流を供給されて環状の回転子が同期電動機として働くことを特徴とする請求項7に記載のウォータージェット推進装置。
- 吸引シュラウドはハウジングとの間に第2の後方ギャップを形成する第2の後端を有し、ハウジングとシャフトの間に第2の水循環路が画定され、第2の後方ギャップと連通することを特徴とする請求項8に記載のウォータージェット推進装置。
- シャフトはハブとの間にギャップを形成する第2の前端を有し;シャフトとハブの間にハブ水循環路が画定され、ハブギャップと連通することを特徴とする請求項9に記載のウォータージェット推進装置。
- ハウジングとシャフトの間にインペラー集合体の一端を回転自在に支持するための第1のラジアル軸受手段を設け;シャフトとハブの間にインペラー集合体の他端を回転自在に支持するための第2のラジアル軸受手段を設け;インペラー集合体とハウジングの間にインペラー集合体を回転自在に支持するためのスラスト軸受を設けたことを特徴とする請求項10に記載のウォータージェット推進装置。
- 第1のラジアル軸受手段は、第2の水循環路と連通する少なくとも1つの水冷式硬化表面軸受を含み;第2のラジアル軸受手段はハブ水循環路と連通する少なくとも1つの水冷式硬化表面軸受を含み;スラスト軸受手段は第2の水循環路と連通する少なくとも1つの水冷式キングズバーグ形軸受を含むことを特徴とする請求項11に記載のウォータージェット推進装置。
- ハブを少なくとも1枚の羽根を介してハウジングに固定したことを特徴とする請求項2に記載のウォータージェット推進装置。
- インペラーが軸流段と遠心流段を有することを特徴とする請求項13に記載のウォータージェット推進装置。
- 入口端を入口導管に連結してこれに給水することを特徴とする請求項2に記載のウォータージェット推進装置。
- 出口端を直線状放出導管に連結したことを特徴とする請求項15に記載のウォータージェット推進装置。
- 出口端を放出ボリュートに連結したことを特徴とする請求項14に記載のウォータージェット推進装置。
- 出口端は放出水流を選択的に偏向させることによって船舶の向きを変える水流偏向手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のウォータージェット推進装置。
- ハウジングは固定子の周りに水冷ジャケットを含み、水冷ジャケットはハウジングを通過する水と連通し、水がハウジングを通過しながら固定子を冷却することを特徴とする請求項1に記載のウォータージェット推進装置。
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