(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッシュ型ウォータジェット船の船体に設けられ、且つ前記船体の軸方向に沿うとともに前記船体の船底面に対して前記船体の船首側から船尾側へ向けて立ち上がるように傾斜する通路と、この通路の一端が前記船体の船底面で開口して形成される吸込み口と、前記通路における中心軸線より下側となる内周面と前記船体の船底面に連続する面とが交叉して前記吸込み口の縁部を形作るリップとを有する吸込み管路において、
前記リップの先端部は、前記通路における中心軸線より下側となる内周面が船体内方に向けて湾曲しながら前記吸込み口の中央部へ延びて前記船体の船底面に連続する面と交叉して形成され、
前記通路は、前記吸込み口、前記リップと共に、フラッシュ型ウォータジェット船の船体にその幅方向に並べて複数設けられ、前記船体幅方向の両側部に位置する通路は、前記通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度が、前記船体幅方向の中央部に位置する通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度より小さい
ことを特徴とするフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路。
【請求項２】
フラッシュ型ウォータジェット船の船体に設けられ、且つ前記船体の軸方向に沿うとともに前記船体の船底面に対して前記船体の船首側から船尾側へ向けて立ち上がるように傾斜する通路と、この通路の一端が前記船体の船底面で開口して形成される吸込み口と、前記通路における中心軸線より下側となる内周面と前記船体の船底面に連続する面とが交叉して前記吸込み口の縁部を形作るリップとを有する吸込み管路において、
前記リップ部の先端部は、前記船体の船底面に連続する面が前記吸込み口の中央部へ向け延びながらせり上がるように湾曲して前記通路における中心軸線より下側となる内周面と交叉して形成され、
前記通路は、前記吸込み口、前記リップと共に、フラッシュ型ウォータジェット船の船体にその幅方向に並べて複数設けられ、前記船体幅方向の両側部に位置する通路は、前記通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度が、前記船体幅方向の中央部に位置する通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度より小さい
ことを特徴とするフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路。
【請求項３】
船体と、この船体に設けられた請求項１または請求項２に記載の吸込み管路とを具備することを特徴とするフラッシュ型ウォータジェット船。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路およびこの吸込み管路を備えたフラッシュ型ウォータジェット船に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウォータジェット船は、船体にその軸方向に沿って船首側から船尾側へ向けて立ち上がる傾斜をもった吸込み管路を設け、船体に設けたポンプで吸込み管路を通して水を吸込んで船尾側へ噴射させて船体を推進させるものであり、このウォータジェット船のなかで吸込み口が船体の船底面で開口する吸込み管路を備えたものをフラッシュ型と呼んでいる。
【０００３】
すなわち、このフラッシュ型の吸込み管路は、フラッシュ型ウォータジェット船の船体にその軸方向に沿うとともに船体の船底面に対して船体の船首側か船尾側へ向けて立ち上がるように傾斜する通路と、この通路の一端が船体の船底面で開口して形成される吸込み口と、通路における中心軸線より下側となる内周面と船体の船底面に連続する面とが交叉して吸込み口の縁部を形作るリップとを有している。
【０００４】
従来、フラッシュ型ウォータジェット船に設ける吸込み管路は、通路、吸込み口およびリップを含めた全体の基本形状が、例えば通路の直径寸法が上流から下流にかけて一定である、あるいは通路の直径寸法が上流側から下流側にかけて順次小さくなるというように概ね決まっている。そして、吸込み管路は、フラッシュ型ウォータジェット船の船速などの仕様に応じて決まるポンプの口径に合せてスケール倍して直径寸法などの寸法を決めるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の吸込み管路では、通路におけるスロート（通路として有効に作用する部分の入口）での水の流速に対してフラッシュ型ウォータジェット船の船速がある範囲の大きさである場合には性能上に問題を生じないが、スロートでの水の流速に対して船速がある範囲を超えて相対的に大きくなると、船速に対するスロートでの水の流速の差が拡大して次に述べる問題が発生する。
【０００６】
すなわち、通路の上側の内周面で水の流れに剥離を生じて逆流が発生し、この逆流による損失が増加する。また、リップに連続する船体の船底面で水の流れの境界層が発達し、局所的に静圧が低下してキャビテーションが発生する。
【０００７】
最近、ウォータジェット船に対しては船速を増大する要望が強くなっており、この要望に沿って船速を高速化すると前述した問題を考慮する必要がある。
【０００８】
本発明はスロートでの水の流速を増大して水の流れを改善し、特に高速船に好適なフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は前記の吸込み管路を備えたフラッシュ型ウォータジェット船を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路は、フラッシュ型ウォータジェット船の船体に設けられ、且つ前記船体の軸方向に沿うとともに前記船体の船底面に対して前記船体の船首側から船尾側へ向けて立ち上がるように傾斜する通路と、この通路の一端が前記船体の船底面で開口して形成される吸込み口と、前記通路における中心軸線より下側となる内周面と前記船体の船底面に連続する面とが交叉して前記吸込み口の縁部を形作るリップとを有する吸込み管路において、前記リップの先端部は、前記通路における中心軸線より下側となる内周面が船体内方に向けて湾曲しながら前記吸込み口の中央部へ延びて前記船体の船底面に連続する面と交叉して形成され、前記通路は、前記吸込み口、前記リップと共に、フラッシュ型ウォータジェット船の船体にその幅方向に並べて複数設けられ、前記船体幅方向の両側部に位置する通路は、前記通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度が、前記船体幅方向の中央部に位置する通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度より小さいことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明のフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路は、フラッシュ型ウォータジェット船の船体に設けられ、且つ前記船体の軸方向に沿うとともに前記船体の船底面に対して前記船体の船首側から船尾側へ向けて立ち上がるように傾斜する通路と、この通路の一端が前記船体の船底面で開口して形成される吸込み口と、前記通路における中心軸線より下側となる内周面と前記船体の船底面に連続する面とが交叉して前記吸込み口の縁部を形作るリップとを有する吸込み管路において、前記リップ部の先端部は、前記船体の船底面に連続する面が前記吸込み口の中央部へ向け延びながらせり上がるように湾曲して前記通路における中心軸線より下側となる内周面と交叉して形成され、前記通路は、前記吸込み口、前記リップと共に、フラッシュ型ウォータジェット船の船体にその幅方向に並べて複数設けられ、前記船体幅方向の両側部に位置する通路は、前記通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度が、前記船体幅方向の中央部に位置する通路における中心軸線より下側となる内周面の前記船底面に対する傾斜角度より小さいことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明のフラッシュ型ウォータジェット船は、船体と、この船体に設けられた請求項１または請求項２に記載の吸込み管路とを具備することを特徴とする
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態について図１ないし図４を参照して説明する。
【００１６】
この実施の形態は、フラッシュ型ウォータジェット船の船体にその幅方向に３個の吸込み管路を並べて設けたものである。図１（ａ）は船体軸方向に沿って模式的に示す断面図、（ｂ）は船体幅方向に沿って模式的に示す断面図である。図１に示すように船体１０１には幅方向中央部に吸込み管路1が設けられ、幅方向左右両側部には吸込み管路２、3が設けられている。船体１０１には各吸込み管路１ないし３に応じて３台のポンプＰが搭載され、これら各ポンプＰが各吸込み管路１ないし３で吸込んだ水を船体１０１の後側へ向けて噴射し、その噴射力により推進力を得て船体１０１を前進移動させるようになっている。なお、船体１０１の船底面１０２は、左右両側部が中央部から舷側に向けて上向きに傾斜する傾斜面として形成されている。これは水の噴射力を生かして船体１０１を移動させるものである。図中W１は起動時の水面、Ｗ２は船体が高速で走行している時の水面である。
【００１７】
図２は船体１０１の中央部に設けられる吸込み管路１を示す図１（ｂ）Ｚ−Ｚ線に沿う断面図、図３は船体１０１の側部に設けられる吸込み管路２、３を示す図１（ｂ）Ｙ−Ｙ線に沿う断面図である。吸込み管路１と吸込み管路２、３は基本的な構成は同じであるために同じ部分は同じ共通の符号を付して示し、共通にして説明する。
【００１８】
すなわち、吸込み管路１ないし３は、通路１１、吸込み口１２，リップ１３および吐出し口１４を有している。通路１１は断面が例えば矩形をなすもので、船体１０１の軸方向に沿って配置される。通路１１は船体１０１の船底面１０２を基点として船体１０１の船首側から船尾側，すなわち水吸込み方向上流側から下流側へ向けて立ち上がるように傾斜するとともに、最も高い位置にある船尾側端部，すなわち吸込み方向下流側端部が水平となっている。この傾斜は船底面側から吸込み管路１ないし３を通して水を容易に吸い込むためのものである。Ｏ―Ｏはこの通路１１の中心軸線である。１１ａは通路１１において中心軸線Ｏ―Ｏより下側（リップ側）となる内周面、１１ｂは通路１１において中心軸線Ｏ―Ｏより上側（ランプ側）となる内周面である。
【００１９】
吸込み口１２は、通路１１の一端，すなわち水吸込み方向上流側端が船体１０１の船底面１０２に設けられた開口１０３に位置して開口して形成されるもので、船底面１０２の下側から通路１１の内部に水を吸込むものである。なお、吸込み口１２は、通路１１が船底面１０２に対して傾斜するので船体１０１の軸方向に対して細長い形状をなしている。リップ１３は、通路１１における中心軸線Ｏ―Ｏより下側となる内周面１１ａと船体１０１の船底面１０２に連続する面（船底面１０２と同一となる面）１３ａとが交叉して吸込み口１２の縁部の一部を形作るものである。吐出し口１４は、通路１１の他端、すなわち水吸込み方向下流側端に形成されている。吐出し口１４はポンプＰに直接に接続される。通路１１において通路として（吸込み管路として）有効に作用する部分の入口をスロートＳ１という。具体的にはリップ１３の上面（通路１１の内周面１１ａ）とこれに対向する通路１１の内周面１１ｂとの間の距離が最も短い箇所である。
【００２０】
ここで、リップ１３の形状について図４を参照して説明を加える。図４はリップ１３を拡大して示す断面図である。リップ１３は、仮想線で示す従来のリップ１３の形状に対して通路１１の中心軸線Ｏ―Ｏより下側となる内周面１１ａが船体１０１の船底面１０２側へ向けてへこむように緩やかに湾曲して吸込み口１２の中央部へ延びて船体１０１の船底面１０２に連続する面１３ａと交叉して形成されている。そして、リップ１３の上面（通路１１の内周面１１ａ）とこれに対向する通路１１の内周面１１ｂとの間の距離が最も短い箇所であるスロートＳ１が従来のスロートＳ２に比較して吸込み口１２の中央部側へ変位してスロートＳ１の上下方向の長さが短くなる。
【００２１】
各吸込み管路１ないし３は夫々このように構成されて船体１０１に装備される。次にこれら各吸込み管路１ないし３の作用について説明する。
【００２２】
船体１０１の船底面１０２の下側の水は船底面１０２と同じ面で開口する吸込み口１２から通路１１の内部へ吸込まれてスロートＳ１を通過して通路１１を一端側から他端側へ向けて流れ吐出し口１４から吐出される。そして、ポンプＰにより船体１０１の後側へ向けて噴射されて船体１０１が推進力を与えられて前側へ向けて移動する。
【００２３】
ここで、リップ１３は前述した形状に形成されており、スロートＳ１が従来に比較して吸込み口１２の中央部側へ変位し、スロートＳ１の上下方向の長さが短くなっている。そして、船体１０１が走行する船速が高速になった場合でも、吸込み口１２を通して通路１１に吸込まれてスロートＳ１を通過する水の速度が従来に比較して速くなる。このため、通路１１の内部において中心軸線Ｏ―Ｏより上側の内周面（ランプ側）１１ｂでの水の流れを円滑にして水の流れにおける剥離の発生を抑え、これにより逆流の発生を抑えて損失を低減させる。また、リップ１３の下側（船体１０１の船底面１０２に連続する面１３ａの下側）での水の流れを円滑にして、リップ１３の下側における水の流れにおける剥離を抑え、これによりリップ１３の下側における局所の静圧低下を抑えてキャビテーションの発生を防止できる。
【００２４】
特に、船速が高速になると通路１１に流入する水の流れの角度は船体１０１の船底面１０２から見て小さくなり上側の内周面１１ｂより下側の内周面１１ａに沿って流れるようになり内周面１１ｂ側における逆流の発生の原因となるが、この実施の形態ではリップ１３を前述した形状にすることにより流れが増速され上側の内周面１１ｂでの逆流の発生を抑えることができる。
【００２５】
さらに、この実施の形態では、船体１０１の両側部に設けられる吸込み管路２、３における通路１１の中心軸線Ｏ―Ｏより下側の内周面１１ａの船底面１０２に対する傾斜角度θ２が、船体１０１の中央部に設けられる吸込み管路１における通路１１の中心軸線Ｏ―Ｏより下側の内周面１１ａの船底面１０２に対する傾斜角度θ１より傾斜角度より小さく設定されている。例えば傾斜角度θ１は約２０°、傾斜角度θ２は約１７．５°である。
【００２６】
すなわち、吸込み管路２、３を設けた両側部の船底面１０２の水平方向に対する傾斜角度が船体１０１において吸込み管路１を設けた中央部のそれに対して大きい。この場合、船体１０１の両側部に設けた吸込み管路２、３では、水の流れがリップ１３の下側に回り込む角度がより大きくリップ１３の下側における静圧の低下も大きい。そこで、この実施の形態のように船体１０１の両側部に設けた吸込み管路２、３におけるリップ１３の上面を形作る下側の内周面１１ａの船底面１０２に対する傾斜角度θ２を傾斜角度θ１より小さくして水平に近づけることにより水の流れがリップ１３の下側に回り込む速度を小さくしてリップ１３の下側における静圧の低下を抑えることができキャビテーションの発生を防止できる。
【００２７】
これにより船体１０１に３個の吸込み管路１ないし３を設けたフラッシュ型ウォータジエット船において、船体１０１の両側部に設けられた吸込み管路２，３における水の流れの状態を改善して中央部に設けた吸込み管路１の性能に近づけることができる。
【００２８】
第２の実施の形態について図５ないし図７を参照して説明する。
【００２９】
この実施の形態は、前述した第１の実施の形態とは異なる形態でリップの形状を改善して従来の不具合を解決したものである。図５は船体１０１の中央部に設けられる吸込み管路１を示す断面図、図３は船体１０１の側部に設けられる吸込み管路２，３を示す断面図、図７はリップ１３を拡大して示す断面図である。この実施の形態ではリップの形状を除いて他の部分は第1の実施の形態と同じであり、図５ないし図７において図２ないし図４と同じ部分は同じ符号を付して示している。
【００３０】
すなわち、図７に示すようにリップ１３は、船体１０１の船底面１０２に連続する面１３ａが図７の仮想線で示す従来の形状に対して吸込み口１２の中央部へ向けて延びながらせり上がるように湾曲して、通路１１における中心軸線Ｏ―Ｏより下側となる内周面１１ａと交叉して形成されている。
【００３１】
このリップ１３の構成によれば、図７に示すようにスロートＳ１が従来のスロートＳ２に比較して吸込み口１２の中央部側へ変位し、スロートＳ１の上下方向の長さが短くなっている。そして、船体１０１が走行する船速が高速になった場合でも、吸込み口１２を通して通路１１に吸込まれてスロートＳ１を通過する水の速度が従来に比較して速くなる。このため、リップ１３の下側（船体１０１の船底面１０２に連続する面１３ａの下側）における水の流れを円滑にして、リップ１３の下側での水の流れの剥離を抑えリップ１３の下側における局所の静圧低下を抑えてキャビテーションの発生を防止できる。また、通路１１の中心軸線Ｏ―Ｏより上側の内周面１１ｂでの水の流れを円滑にして水の流れにおける剥離の発生を抑制でき、これにより逆流の発生を抑えて損失を低減させる。
【００３２】
特に、船速が高速になるとリップ１３下側への水の流れの回り込みの速度が大きくなりリップ１３下側の局所静圧が低下するが、リップ１３をこの実施の形態の構成とすることにより、リップ１３下側への水の流れの回り込みの速度を緩やかにしてリップ１３下側の局所静圧の低下を抑えることができる。
【００３３】
さらに、この実施の形態においても、船体１０１の両側部に設けられる吸込み管路２、３における通路１１の中心軸線Ｏ―Ｏより下側の内周面１１ａの船底面１０２に対する傾斜角度θ２（例えば約１７．５°）が、船体１０１の中央部に設けられる吸込み管路１における通路１１の下側の内周面１１ａの船底面１０２に対する傾斜角度θ１（例えば約２０°）より小さく設定されて、吸込み管路２，３における水の流れの状態を改善している。
【００３４】
ここで、本願発明の吸込み管路における水の流れ状態と従来の吸込み管路における水の流れ状態とを図面において比較する。図９ないし図１１は本願発明の吸込み管路における水の流れ状態を示し、ここでは一例として第２の実施の形態におけるリップの形状を採用している。図１２ないし１４は従来の吸込み管路における水の流れ状態を示しており、これら図１２ないし１４において５１は通路、５２は吸込み口、５３はリップを示している。
【００３５】
吸込み管路全体の圧力分布を見ると、本願発明の吸込み管路では、図９に示すように通路１１での水の流れがスムーズで損失が殆ど無く、リップ１３の下側でも水の流れがスムーズで境界層が小さく剥離の発生が無い。従来の吸込み管路では、図１２に示すように通路５１での損失が大きく、リップ５３の下側でも境界層の発達が顕著である。リップ下側の静圧分布を見ると、本願発明の吸込み管路では図１０に示すようにリップ１３の下側の静圧の低下が大変小さいが、従来の吸込み管路では図１３に示すようにリップ５３の静圧の低下が大きい。逆流の発生についてみると、本願発明の吸込み管路では図１１に示すように通路１１およびリップ１３下側のいずれにおいても逆流が殆ど発生しないが、従来の吸込み管路では図１４に示すように通路５１およびリップ５３下側のいずれにおいても逆流の発生が顕著である。
【００３６】
さらに、前述した第１および第２の実施の形態において、リップ１３の形状を変更して吸込み管路１ないし３における水の流れの状態を改善することに加えて、船速に大きさに応じて船体１０１の船底面１０２（水平方向）に対する傾斜角度を小さくして寝かすようにして水の流れの状態を改善することができる。すなわち、図８の仮想線に示すように通路１１における上側となる内周面１１ｂの船底面１０２に対する傾斜角度と、通路１１における下側となる内周面１１ａの船底面１０２に対する傾斜角度とを船体１０１の船速の増大に応じて小さく設定する。このようにして通路１１全体の傾斜角度を小さく設定することにより、スロートの直径が小さくなりスロートにおける水の流速を速くすることができる。これにより船速の高速化に対応して吸込み管路全体としてバランスがとれた状態で水の流れの状態を改善することができる。従来、吸込み管路１ないし３における通路１１の船底面１０２に対する傾斜角度は一定の大きさ例えば２５°であったが、本発明では船速の増大に応じて傾斜角度を小さくして水の流れの状態を改善することができる。
【００３７】
本発明におけるフラッシュ型ウォータジェット船は、船体に前記の各実施の形態の吸込み管路を装備することにより、吸込み管路におけるスロートでの水の流速を増大して通路およびリップ下側における水の流れを改善して、特に高速船に適用すると好適である。
【００３８】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の発明のフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路によれば、リップの先端部は、通路における中心軸線より下側となる内周面が船体内方に向けて湾曲しながら吸込み口の中央部へ延びて船体の船底面に連続する面と交叉して形成されることにより、通路におけるスロートを吸込み口の中央部側へ変位させてスロート長さを小さくし、通路における上側の内周面での水の流れを円滑して剥離の発生を抑え、これにより逆流の発生を抑えて損失を低減させる。また、リップの下側における水の流れを円滑にして、リップの下側における水の流れの剥離および境界層の発達を抑えて、これによりリップの下側における局所の静圧低下を抑えてキャビテーションの発生を防止する。
【００４０】
特にリップを前述した形状にすることにより水が増速されスムーズに通路へ流れてより良好に下側の内周面および上側の内周面の両方に流れて逆流の発生を抑えることができる。従って、請求項１の発明によれば特に高速船に好適な吸込み管路を得ることができる。しかも、船体幅方向の両側部に設けられる吸込み管路における水の流れがリップの下側に回り込む角度を小さくしてリップの下側における静圧の低下を抑えて性能を高めることができる。
【００４１】
請求項２の発明のフラッシュ型ウォータジェット船における吸込み管路によれば、リップ部の先端部は、船体の船底面に連続する面が前記吸込み口の中央部へ向け延びながらせり上がるように湾曲して通路における下側となる内周面と交叉して形成されているので、リップの下側における水の流れを円滑にして、リップの下側における水の流れの剥離および境界層の発達を抑えてリップの下側における局所の静圧低下を抑えてキャビテーションの発生を防止する。また、通路における上側の内周面での水の流れを円滑して水の流れの剥離の発生を抑え、逆流の発生を抑えて損失を低減させる。
【００４２】
特にリップを前述した形状にすることによりリップ下側への水の流れの回り込みの速度を緩やかにしてより一層リップ下側の局所静圧の低下を抑えることができる。従って、請求項２の発明によれば特に高速船に好適な吸込み管路を得ることができる。しかも、船体幅方向の両側部に設けられる吸込み管路における水の流れがリップの下側に回り込む角度を小さくしてリップの下側における静圧の低下を抑えて性能を高めることができる。
【００４３】
請求項３の発明のフラッシュ型ウォータジェット船は、スロートでの流速を増大して通路およびリップ下側における水の流れを改善した吸込み装備して、特に高速船に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における船体を示す断面図。
【図２】同実施の形態における吸込み管路を示す断面図。
【図３】同実施の形態における吸込み管路を示す断面図。
【図４】同実施の形態における吸込み管路を拡大して示す断面図。
【図５】第２の実施の形態における船体を示す断面図。
【図６】同実施の形態における吸込み管路を示す断面図。
【図７】同実施の形態における吸込み管路を拡大して示す断面図。
【図８】第３の実施の形態における船体を示す断面図。
【図９】本願発明の吸込み管路における水の流れを示す説明図。
【図１０】本願発明の吸込み管路における水の流れを示す説明図。
【図１１】本願発明の吸込み管路における水の流れを示す説明図。
【図１２】従来の吸込み管路における水の流れを示す説明図。
【図１３】従来の吸込み管路における水の流れを示す説明図。
【図１４】従来の吸込み管路における水の流れを示す説明図。
【符号の説明】
１…吸込み管路
２…吸込み管路
３…吸込み管路
１１…通路
１１ａ…内周面
１１ｂ…内周面
１２…吸込み口
１３…リップ
１３ａ…船底面に連続する面
１４…吐出し口
１０１…船体
１０２…船底面
Ｓ１…スロート
Ｓ２…スロート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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