JP7079555B2 - Water jet propulsion, ships and amphibious vehicles - Google Patents
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Description
本発明はウォータージェット推進機、特にモータで動作するウォータージェット推進機に関する。 The present invention relates to a water jet propulsion machine, particularly a water jet propulsion machine operated by a motor.
ウォータージェット推進機は、船底から汲み上げた水を、主機(動力源)により動作する高圧ポンプで、後方のノズルから勢い良く吐出する事で推進力を得る機関である(Wikipediaより一部修正)。ウォータージェット推進機の特徴としては高速、静粛性の面で優れているが、推進効率及び航続距離の面でプロペラに劣る。 A water jet propulsion machine is a high-pressure pump operated by the main engine (power source) that pumps water from the bottom of the ship, and is an engine that obtains propulsive force by vigorously discharging it from a nozzle at the rear (partially modified from Wikipedia). The characteristics of the water jet propulsion machine are excellent in terms of high speed and quietness, but inferior to the propeller in terms of propulsion efficiency and cruising range.
図1は、従来の機械式駆動方式によるウォータージェット推進機の構成を表すブロック図である。また図2は、ポンプジェットスラスター901及びその中に含まれるインペラ902の周辺を表す断面図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a water jet propulsion machine by a conventional mechanical drive system. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the periphery of the
このウォータージェット推進機は、ポンプジェットスラスター901、インペラ902、カップリング903、エンジン904、制御装置910、遠隔操縦装置送受信部911、遠隔盤912、主発電機920を含んで構成される。
This water jet propulsion device includes a
ポンプジェットスラスター901は、一種の軸流水ポンプである。カップリング903より伝達される回転トルクによってインペラ902を回転させ、船底の開口部951から水を吸い込む。以下ポンプジェットスラスターの簡単な動作を説明する。
The
インテーク991から吸い込まれた水は、インペラ902によって圧縮されディフューザ992を通り、ノズル993で絞られてジェット噴流として、噴出される。この反動推力が推進力となる。
The water sucked from the
カップリング903は、エンジン904の発生する回転トルクを伝達する為の軸継手及び変速器である。なお、図2では軸継手のみを記載している。本出願は後述する電動機でインペラを回動させるものであり、変速機は基本不要だからである。但し、変速機があっても本願の射程から外れることはない。
The
エンジン904は、インペラ902に回転トルクを与えるための発動機である。カップリング903を介してエンジンで発生したトルクはインペラ902に伝達される。
The
制御装置910は、エンジン904の制御を行うためのコントローラである。
The
遠隔操縦装置送受信部911は、制御装置910を遠隔操作する為の図示しないリモコンからの無線信号を受信し、ステータスデータ等を送信する送受信部である。遠隔制御や遠隔でのステータスの監視を行わない場合には、遠隔操縦装置送受信部911が不要になることは言うまでもない。
The remote control device transmission /
遠隔盤912は、制御装置910を遠隔操作する為の制御盤である。制御装置910との間は有線で接続される。
The
主発電機920は、制御装置910を動作させるための電力を供給するための発電機である。
The
図3は、従来の電気式駆動方式によるウォータージェット推進機の構成を表すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a water jet propulsion machine by a conventional electric drive system.
図1と図3の相違点は、モータで動かすか、エンジンで動かすか、である。すなわち図3はモータ(発動機951)でインペラ902を動かしているのである。ここでは、図1と図3の相違点のみ説明する。
The difference between FIGS. 1 and 3 is whether it is driven by a motor or an engine. That is, in FIG. 3, the
発動機951はインペラ902を動かすモータである。
The
始動器盤952は、発動機951を始動する際に操作者の手を煩わせずに徐々に負荷を上げていくことで発動機951や発動機951の発生する駆動力を伝達するベルト等(あればだが)が壊れることを防ぐスタータ及びその操作盤である。具体的には始動器盤952とは主発電機920から発動機951へ供給される電力を制御するモノである。
The
主発電機920は、制御装置910を動作させるための電力を供給するための発電機である。図3では発動機951へ供給される電力も用意する為、図1の主発電機920よりも出力は大きくする必要がある。
The
図1の形態と図3の形態の良否は運用の形態によってさまざまである。しかし主発電機920を常時パワーバンドで稼働するようにし、図示しない蓄電池等に充電するようにすれば、高効率で動作できる。よって、最近では図3の実施形態を採用する場合が増えている。
The quality of the form of FIG. 1 and the form of FIG. 3 varies depending on the operation form. However, if the
特開2002-087389(特許文献1)には、モータで駆動するサイドスラスターが記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-087389 (Patent Document 1) describes a side thruster driven by a motor.
しかし、特許文献1記載の発明では、モータを用いることのみが記載されている。しかし、実装する際には色々と問題がある。
However, in the invention described in Patent Document 1, only the use of a motor is described . However, there are various problems when implementing it.
電動機951を動かすには、インバータ制御を行う。すなわち、主発電機920の出力の周波数と電動機951の動作周波数が異なる場合には、主発電機920の出力を一旦直流に変換したのちに、電動機951の動作周波数をもつ交流に再変換する必要がある。図3では始動器盤952がこの役割を果たす。
Inverter control is performed to operate the
このインバータ制御は交流を直流に変換するときに高調波を生じる。そしてこの高調波の発生により電力損失が生じることになる。 This inverter control produces harmonics when converting alternating current to direct current. Then, the generation of this harmonic causes a power loss.
本発明の目的は、インバータによる損失を防ぐことで、発動機951による消費電力と主発電機920の発電能力の差を少なくし、主発電機920の発電能力が小さくても動作するウォータージェット推進機を提供することにある。
An object of the present invention is to reduce the difference between the power consumption of the
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the invention will become apparent from the description and accompanying drawings herein.
本発明に関わる代表的なウォータージェット推進機は、電動機によってポンプジェットスラスターを動作させるものであって、マトリクスコンバータを介して主発電機からの電力を電動機に供給することを特徴とする。 A typical water jet propulsion device according to the present invention operates a pump jet thruster by an electric motor, and is characterized in that electric power from a main generator is supplied to the electric motor via a matrix converter.
このウォータージェット推進機において、電動機がポンプジェットスラスターのインペラを回動させることを特徴としても良い。 The water jet propulsion machine may be characterized in that an electric motor rotates an impeller of a pump jet thruster.
このウォータージェット推進機において、マトリクスコンバータが始動器盤に含まれることを特徴としても良い。 The water jet propulsion machine may be characterized in that the matrix converter is included in the starter panel.
このウォータージェット推進機において、始動器盤が電動機を保護することを特徴としても良い。 The water jet propulsion machine may be characterized in that the starter panel protects the motor.
このウォータージェット推進機において更に制御装置を含み、この制御装置が電動機を制御することを特徴としても良い。 The water jet propulsion device may further include a control device, which may be characterized in that it controls an electric motor.
このウォータージェット推進機において、制御装置に遠隔操縦装置送受信部を含むことを特徴としても良い。 The water jet propulsion device may be characterized in that the control device includes a remote control device transmission / reception unit.
このウォータージェット推進機において、遠隔操縦装置送受信部を介して制御装置が遠隔制御可能なことを特徴としても良い。 The water jet propulsion device may be characterized in that the control device can be remotely controlled via the remote control device transmission / reception unit.
これらのウォータージェット推進機を用いた主推進機を持つ船舶またはこれらのウォータージェット推進機を用いたサイドスラスターを持つ船舶も本発明の射程に含まれる。 Vessels with a main propulsion machine using these water jet propulsion machines or ships having side thrusters using these water jet propulsion machines are also included in the range of the present invention.
また、これらのウォータージェット推進機を用いた主推進機を持つ水陸両用装甲車も本発明の射程に含まれる。 An amphibious armored vehicle having a main propulsion machine using these water jet propulsion machines is also included in the range of the present invention.
本明細書記載の発明によって、熱損失等の電力のロスを防ぎ、より小型の主発電機で動作するウォータージェット推進機を実現することにある。 The invention described herein is to prevent power loss such as heat loss and to realize a water jet propulsion machine that operates with a smaller main generator.
また本発明記載の発明によって主発電機の小型化が可能になり、結果船内容量の確保が容易になる。 Further, the invention described in the present invention makes it possible to reduce the size of the main generator, and as a result, it becomes easy to secure the capacity inside the ship.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態を説明する。
図4は、本発明に関わるウォータージェット推進機の構成を表すブロック図である。
本発明に関わるウォータージェット推進機は、ポンプジェットスラスター101、それに含まれるインペラ102、カップリング103、制御装置110、遠隔制御装置送受信部111、遠隔盤112、主発電機120、電動機151、始動器盤152を含んで構成される。
(First Embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a water jet propulsion machine according to the present invention.
The water jet propulsion machine according to the present invention includes a
ポンプジェットスラスター101は、ポンプジェットスラスター901同様に軸流水ポンプである。図2に表した構成とほぼ同一である。
The
インペラ102は、ポンプジェットスラスター101の構成要素の一である。電動機151によってインペラ102は回動する。その回動によって水が圧縮される。ディフューザ952を通り、ノズル953で絞られてジェット噴流として、噴出される。この反動推力が推進力となる。図1の相違点とすれば、インペラ102を回動させるのが電動機151か、エンジン904かという相違しかない。
The
カップリング103は、電動機151の駆動軸とインペラ102を回す従動軸をつなぎ、動力を伝達する軸継手である。
The
制御装置110は、電動機151及びその他の制御対象を制御するためのコントローラである。主発電機120から供給される電力によって制御装置110は動作する。
The
遠隔操縦装置送受信部111は、制御装置110を遠隔操作する為の図示しないリモコンからの無線信号を受信し、ステータスデータ等を送信する送受信部である。従来例同様、遠隔制御や遠隔でのステータスの監視を行わない場合には、遠隔操縦装置送受信部111が不要になることは言うまでもない。
The remote control device transmission /
遠隔盤112は、制御装置110を遠隔操作する為の制御盤である。制御装置110との間は有線で接続されるのは従来例と同様である。
The
主発電機120は、電動機151、制御装置110他に電力を供給するための発動機である。主発電機120は交流出力となるので、電動機151で用いる周波数で発電するのが良いが、費用や設置スペースの都合でそのようにはいかないことが多い。なお、制御装置110は直流で動くことが想定されるが、本図においては制御装置110内に交流直流変換回路が用意されているものとする。
The
始動器盤152は、主発電機120が発電した交流電力を一旦直流に変換せずに、電動機151が求める異なる周波数に変換する直接式周波数変換器(マトリクスコンバータ152a)を含むスタータ及びその操作盤である。
The
始動器盤152と図3の始動器盤952の相違点を説明する。図5は始動器盤952の内部構成を表す概念図であり、図6はマトリクスコンバータ952の概念図である。
The differences between the
図5からも明らかなとおり、図3の始動器盤952における交流の周波数変換ではコンバータ952aが周波数f1の交流を一旦直流に変換する。そして、その変換した直流をインバータ952bが周波数f2の交流に変換する。
As is clear from FIG. 5, in the frequency conversion of the alternating current in the
しかし、このような変換を行うと発熱等による損失が極めて大きなものになる。すなわち、周波数f2の所望の交流電力を得ようとすると、周波数f1の交流を発生させる主発電機920の発電電力量はその所望の電力の数倍~十数倍が必要になる。このような損失は好ましくないのは言うまでもない。
However, when such conversion is performed, the loss due to heat generation or the like becomes extremely large. That is, in order to obtain the desired AC power of the frequency f2, the amount of power generated by the
一方本願発明では、始動器盤152はマトリクスコンバータ152aによって交流・交流変換を行う。
On the other hand, in the present invention, the
マトリクスコンバータ152aは図5の間接式周波数変換方式と異なり直流リンク部をもたず、直接周波数変換を行うため、唸り周波数の発生や入出力電流波形のひずみが懸念される。但し、120度ごとの位相差を持つ平衡した三相の瞬時電力は一定になることを利用すれば、入出力のうなりを抑制しながら、ひずみのない入出力電流を得ることができる。
Unlike the indirect frequency conversion method of FIG. 5, the
いずれにしても、マトリクスコンバータ152aを有効なコンバータとして機能させるにはスイッチングを高速かつ的確に行う必要があるが、実現できれば損失の少ない高性能なコンバータになる。そして、その高性能なコンバータをウォータージェット推進機に適用すれば、主発電機120の出力を大きくしなくとも十分な推進力を船に与えることが可能になる。
In any case, in order for the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say, there is.
例えば、サイドスラスターとしてウォータージェット推進機を用いる場合が考えられる。船の主推進機と異なり、接岸や離岸、港内の方向転換での使用が主な目的となるサイドスラスターの場合、その目的に叶うだけ主発電機120の出力を必要なだけ小さくすることで、船の自重を軽くすることができる。結果燃費の向上や船内容積の確保が容易になる。
For example, a water jet propulsion machine may be used as a side thruster. Unlike the main propulsion machine of a ship, in the case of a side thruster whose main purpose is to berth, leave the shore, or change direction in a port, the output of the
本発明は船や水陸両用車、水陸両用装甲車等で用いるウォータージェット推進機に用いることが可能である。また、主推進機として用いるだけでなくサイドスラスターなどの補助的な推進機関として使用することも視野に含まれる。 The present invention can be used for a water jet propulsion machine used in a ship, an amphibious vehicle, an amphibious armored vehicle, or the like. In addition to being used as a main propulsion machine, it is also considered to be used as an auxiliary propulsion engine such as a side thruster.
また、高速性や正確性をそれほどシビアに見ない用途であれば、始動器盤152内のマトリクスコンバータ152aをサイクロコンバータに置き換えることも本発明の射程に含まれる。
Further, if the application does not consider high speed and accuracy so severely, it is also included in the range of the present invention to replace the
101、901:ポンプジェットスラスター、
102、902:インペラ、
103、903:カップリング、
110、910:制御装置、
111、911:遠隔制御装置送受信部、
112、912:遠隔盤、
120、920:主発電機、
151:電動機、
152、952:始動器盤、
152a:マトリクスコンバータ、
904:エンジン、
951:電動機、
952a:コンバータ、
952b:インバータ、
991:インテーク、
992:ディフューザ、
993:ノズル。
101, 901: Pump jet thruster,
102, 902: Impeller,
103, 903: Coupling,
110, 910: Control unit,
111, 911: Remote control device transmitter / receiver,
112, 912: Remote board,
120, 920: Main generator,
151: Motor,
152, 952: Starter panel,
152a: Matrix converter,
904: Engine,
951: Motor,
952a: Converter,
952b: Inverter,
9911: Intake,
992: Diffuser,
993: Nozzle.
Claims (8)
交流電動機によってポンプジェットスラスターを動作させるウォータージェット推進機を持つサイドスラスターであって、
前記交流電動機が動作時に直流に変換することなく前記マトリクスコンバータを介して前記主発電機からの交流出力の周波数を変換して前記交流電動機に供給することを特徴とするサイドスラスター。 Connected to a matrix converter that inputs AC output from the main generator,
A side thruster with a water jet propulsion device that operates a pump jet thruster with an AC motor.
A side thruster characterized in that the frequency of an AC output from the main generator is converted and supplied to the AC motor via the matrix converter without being converted to direct current during operation of the AC motor.
前記交流電動機が前記ポンプジェットスラスターのインペラを回動させることを特徴とするサイドスラスター。In the side thruster according to claim 1,
A side thruster characterized in that the AC motor rotates an impeller of the pump jet thruster.
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001225794A (en) | 2000-02-15 | 2001-08-21 | Ishigaki Co Ltd | Water jet-propelled ship driven by motor |
JP2002087389A (en) | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Ishigaki Co Ltd | Side thruster device for ship |
JP2002362488A (en) | 2001-06-08 | 2002-12-18 | Sanshin Ind Co Ltd | Electrically operated propulsive device |
US20040166746A1 (en) | 2003-02-25 | 2004-08-26 | Krietzman Mark H. | Electric personal water craft |
JP2006238610A (en) | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Osaka Gas Co Ltd | Power generation system |
JP2007120061A (en) | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Honda Motor Co Ltd | Electronic key |
JP2007131081A (en) | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Nishishiba Electric Co Ltd | Electric propulsion device of vessel |
JP2011087348A (en) | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Ryoukou Enginering Kk | Power distribution system for ship |
JP2013107609A (en) | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Ulvac Japan Ltd | Electric water jet propeller |
JP2013132995A (en) | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Amphibious vehicle |
-
2017
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001225794A (en) | 2000-02-15 | 2001-08-21 | Ishigaki Co Ltd | Water jet-propelled ship driven by motor |
JP2002087389A (en) | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Ishigaki Co Ltd | Side thruster device for ship |
JP2002362488A (en) | 2001-06-08 | 2002-12-18 | Sanshin Ind Co Ltd | Electrically operated propulsive device |
US20040166746A1 (en) | 2003-02-25 | 2004-08-26 | Krietzman Mark H. | Electric personal water craft |
JP2006238610A (en) | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Osaka Gas Co Ltd | Power generation system |
JP2007120061A (en) | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Honda Motor Co Ltd | Electronic key |
JP2007131081A (en) | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Nishishiba Electric Co Ltd | Electric propulsion device of vessel |
JP2011087348A (en) | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Ryoukou Enginering Kk | Power distribution system for ship |
JP2013107609A (en) | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Ulvac Japan Ltd | Electric water jet propeller |
JP2013132995A (en) | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Amphibious vehicle |
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Publication number | Publication date |
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