(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上船において、
船尾梁、その船尾梁の下方且つ前方で船体の喫水線の下方に配置された中間梁、及び上記船尾梁の下端から前方に上記中間梁の上方で且つ中間梁の近傍位置まで延びる船尾底部とを含む船尾部分を有する船体と、
上記中間梁の前方の船体に入口開口を有し、上記中間梁の前方の船体内に出口開口を有する水吸込み管路と、
上記中間梁の開口に取り付けられたハウジングを有し、上記中間梁の前方で上記吸込み管路の出口に接続された前方部を有し、上記中間梁から船尾方向に延びているポンプハウジングの船尾部、上記前方部に受容されたロータ、上記船尾部に受容された静翼、及びその静翼の船尾側の放出ノズル、を含む水ジェット推進ポンプと、
上記ポンプから放出された水ジェットを遮るように、回動可能に放出ノズルに取り付けられ、舵取り軸の周りに回転可能で、舵取りノズルから船尾底部の開口を通して上向きに延び、船体内部に配置された上端部を含む、舵取りノズルと、
船体内に配置され、上記舵取りシャフトを上記舵取り軸の周りに回転させるために上記舵取りシャフトに結合された、舵取りアクチュエータと、
を有する水上船であって、
上記吸込み管路の少なくとも船尾部分と、上記ポンプハウジングの上記前方部は、上記船体構造の一部を形成し上記中間梁に連結する船尾端を有して下向きに延びる突出部内に受容され、上記突出部は、水力学的に形成され、上記突起の前方及び横方向の上記船体の上記底部と流線形で接続されている、
水上船。
【請求項２】
上記ポンプは混合流ポンプ又は軸流ポンプであって、そのポンプと上記放出ノズルと舵取りノズルは共通の軸を持っていて、その軸は船体の基線に対して鋭角をなして下向きに後ろ向きに傾斜しており、上記舵取り回動軸は上記共通の軸に垂直である、請求項１の船。
【請求項３】
上記舵取りノズルには上部逆転デフレクタが取り付けられ、この上部逆転デフレクタは不動作位置と動作位置の間で逆転回動軸の周りを回動できるようになっており、上記不動作位置では、上部逆転デフレクタは上記舵取りノズルから放出された水ジェットよりも上方であってその水ジェットに緩衝せず、上記動作位置では、上記水ジェットの方向を前向きベクトルを持つ方向に逆転させる構造の逆転デフレクタの表面に水ジェットが衝突するようになっており、上記逆転回動軸は、鉛直面に対して垂直であって上記舵取りシャフトから間隔を置いており、中空の逆転シャフトが上記舵取りシャフトの一部の上方で入れ子式に受容され、これは上記舵取りシャフトに対して軸方向に動くことができ、上記逆転シャフトと逆転デフレクタの間に機械的リンク機構が結合され、それによって上記逆転デフレクタは、上記逆転シャフトの軸方向の動きに応じて上記不動作位置と動作位置の間を回動できるようになっている、請求項１の船。
【請求項４】
上記舵取りシャフトは、上記逆転シャフトの上部内に入れ子式に受容された下端部を有する上部舵取りシャフト部と、上記逆転シャフトの下部内に望遠鏡構造で受容された上部を有する下部舵取りシャフト部とを具備する、請求項３の船。
【請求項５】
上記リンク機構には、上記逆転シャフトに結合されて回動出力を有するスコット・ラッセル機構と、上記逆転デフレクタに結合されて、上記スコット・ラッセル機構の回動出力と結合された回動入力を有するクランク・滑り機構と、を具備する、請求項３の船。
【請求項６】
上記逆転アクチュエータは、上記船体内に取り付けられ、上記舵取りシャフトに結合された環状ピストンを有する環状ピストン・シリンダである、請求項３の船。
【請求項７】
上記機械的リンク機構は、上記逆転シャフトに結合されてそれぞれに回動出力を有する１対のスコット・ラッセル機構と、上記逆転デフレクタに結合された１対の逆クランク・滑り機構であって、それぞれの回動入力が上記１対のスコット・ラッセル機構のうちの一つの回動出力に結合されたその逆クランク・滑り機構とを有し、各対の機構は上記鉛直面に対して対称に配置され且つ対称構造である、請求項３の船。
【請求項８】
上記舵取りノズルには下部逆転デフレクタが、鉛直面に垂直な軸の周りに不動作位置と動作位置との間で回動できるように、そして上記舵取りシャフトから離れた位置に取り付けられ、上記不動作位置では、上記舵取りノズルから放出された水ジェットよりも下方であってその水ジェットに緩衝せず、上記動作位置では、水ジェットの方向を前向きベクトルを持つ方向に逆転させる構造の逆転デフレクタの表面に水ジェットの一部が衝突するようになっており、上記上部逆転デフレクタと上記下部逆転デフレクタの間にリンク機構が結合され、上記上部と下部の逆転デフレクタが上記不動作位置と動作位置の間で連動するように調整されている、請求項３の船。
【請求項９】
第１の流線形化ユニットが、上記中間梁から上記舵取り軸を含む横方向の面の僅か前方の位置まで、上記船尾底部から下方で且つ上記ポンプハウジングの船尾部の下方に船尾方向に延び、上記第１の流線形化ユニットは、上記突起の線と流線形をなしている、請求項１の船。
【請求項１０】
上記第１の流線形化ユニットと流線形をなす第２の流線形化ユニットが、上記舵取りノズルと共に回転するようにその舵取りノズルに取り付けられ、上記第１の流線形化ユニットの船尾側端部から上記舵取りシャフトに平行な横方向の面の近くにまで船尾方向に延び、上記逆転デフレクタの船尾側端部を含み、上記船尾底部から下方に延び、その下側に開口を有し、それによって、上記逆転デフレクタによって逸らされた上記水ジェットが上記第２の流線形化ユニットを通過し、且つ上記ポンプハウジングの船尾部の下を通過するようになっている、請求項９の船。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
水ジェット推進システムを有する水上船のほとんどのものにおいて、ポンプは、船体内の船尾梁の近くに、ポンプとポンプ放出ノズルの少なくとも一部が水面より上方になるように取り付けられる。水ジェットは、ポンプから、梁を通して導かれた放出管路を通して放出され、船尾梁の外側に取り付けられた舵取りノズルに衝突する。ポンプ放出管路からの出口位置を水面位置とすることによって、推進システムの舵取りノズル及び逆転デフレクタのためのアクチュエータを水の上方に設置することが可能となり、それによって、アクチュエータ及びアクチュエータに導く液圧ラインの設置及び保守が簡素化される。さらに、船の乾式ドックを用いずにポンプを保守できるように、喫水線の上方にポンプのアクセスポートを設けるのが一般的である。
【０００２】
一般に、水ジェットポンプのための水供給管路への吸込み開口は、ポンプより少し前方の船底部で、船のほとんどの運転条件において水が取り入れられることを保証するために十分なだけ喫水線よりも下方に位置する。吸込み開口の位置をポンプの下方最小限の高さにすることによって、より深い位置にする場合に比べて、吸込み開口からポンプロータまでポンプが汲み上げなければならない鉛直距離が最小限に抑えられ、効率が高くなる。
【０００３】
水ジェットポンプを比較的水面近くに置くことによる欠点は、ポンプ入口での水頭が低下することである。吸込み水頭が低下すると、キャビテーションの発生によって、ポンプが、低速で大出力を吸収する能力が低下する。低速でキャビテーション無しに大出力を得るためには、ポンプは、吸込み水頭がより大きい場合に必要であったであろうポンプの大きさに比べて、より大きくなければならない。
【０００４】
従来最もよく知られた水ジェット推進システムのもう一つの欠点は、舵取りノズルと逆転デフレクタのためのアクチュエータと、そのアクチュエータの船外の配置が比較的複雑なことである。アクチュエータは通常、液圧ピストン・シリンダであって、数本のホースが横梁の開口を通ることが必要であり、それによって、横梁の構造が複雑になり、各開口でのシールが必要になる。アクチュエータ又はホースに欠陥があると、液圧流体が環境に失われる。舵取りノズルと逆転デフレクタのための船外アクチュエータシステムも、船が海にあるときは簡単に修理することはできない。
【０００５】
海洋水ジェット推進システムの舵取りノズル・逆転デフレクタを駆動するための公知の構造の一つが、米国特許第3,807,346号に開示されている。これには、舵取りノズル・逆転デフレクタの上方に位置する船体の一部から鉛直下方に延びる同軸の複数のシャフトが含まれる。これらの舵取りノズル・逆転デフレクタは、その同軸の複数のシャフトの軸と共通の鉛直軸の周りに回動できるようにブラケットに取り付けられている。内側シャフトの下端は、舵取りノズルに結合され、外側シャフトの下端は逆転デフレクタに結合されている。内側シャフトは、船体内に配置されて舵取りレバーによって内側シャフトの上端に結合されたピストン・シリンダ舵取りアクチュエータによって、駆動される。ピストン・シリンダ逆転アクチュエータは、舵取りレバーと外側シャフトの上端の間に結合された、舵取りノズルに対して逆転デフレクタを回動できるようになっている。
【０００６】
米国特許第3,807,346号の舵取り・逆転機構は、船体の貫通部は１個所だけでよく、舵取り・逆転アクチュエータを船体内に配置することができる点が特長である。このとき、アクチュエータは、有害な水環境から保護され、簡単に保守することもできる。しかし、前方推進のための引込み位置で、逆転デフレクタが舵取りノズルの横にあって大きな抗力を生じることから、鉛直軸周りに逆転デフレクタを回転させることは極めて不利である。さらに、逆転デフレクタの不動作位置は、舵取りノズルの横にあることから、船の横方向の余分な空間が必要となり、これによって、多くの水ジェット推進の適用が制限される。
【０００７】
水ジェット推進システムが船の喫水線の位置に設置されるとき、設置物の多くの部品は、水面の上方に位置し、抗力には影響しない。上述の利点を得るために水ジェット推進システムを完全に水面下の位置に置くとすると、抗力を最小限にし、シールを必要とする船体貫通部の数を最少にし、保守と修繕が容易なシステムを構築し、しかも船体の外側に液圧装置や電気装置を設置するのを避ける、という観点から重大な問題がある。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の一つの目的は、水ジェット推進システムを水面より完全に下方に設置した水上船を提供することにある。そのポンプは、どんな大きさの水ジェットポンプに対しても、水ジェットで推進する公知の船に比べて、低速においてキャビテーションを起こさずに、より大きなパワーを吸収することができる。又、この推進システムによって生じる騒音及び水面の乱れは、著しく低減する。もう一つの目的は、ポンプの取付けや補修が船体の外側からでき、舵取りノズルと逆転デフレクタのためのアクチュエータが船体内部に配置されるように、ポンプが、特別な構造の船体に機械的・構造的に効率よく設置される、水ジェット推進システムを提供することにある。更にもう一つの目的は、機械的・構造的に効率よく、組立てが比較的簡単で、極めて頑丈で、小形で、軽量な水ジェット推進システムを提供することにある。
【０００９】
追加的目的は、逆転デフレクタを水平軸の周りに回動するように取り付け、それによって、前進位置にあるときにはそれが舵取りノズルの上方にあって、舵取りノズルの横にある場合に比べて横方向スペースが小さくてすみ、しかも抗力が小さくなるようにすることである。更にもう一つの目的は、小形で、軽量で、極めて頑丈な複数の機構による舵取り・逆転の駆動を提供することにある。これらの機構は、ただ一つの船体貫通部を必要とし、それぞれ回転運動と並進運動を作り出し、すべてあるいはほとんどすべての船外配置要素は、機械的なものであり、それによって、液圧流体が水中に漏れ出す可能性が最小限のものとなる。
【００１０】
上記目的及びその他の目的は、本発明によって達成される。即ち本発明は、水上船において、主船尾梁、その主船尾梁の下方且つ前方に配置された中間梁、及び主船尾梁の下端から前方に中間梁の上方で且つ中間梁の近傍位置まで延びる船尾底部とを含む船尾部分を有する船体を有する。水吸込み管路は、中間梁の前方の船体に入口開口を有し、中間梁の前方の船体内に出口開口を有する。水ジェット推進ポンプは、中間梁の開口に取り付けられ、中間梁の前方で吸込み管路の出口に接続された前方部と、中間梁から船尾方向に延びている船尾部とを有する。ポンプロータは前方部に受容され、静翼は船尾部に受容されている。舵取りノズルは、ポンプから放出された水ジェットを遮るように、回動可能にポンプハウジングの船尾部に取り付けられ、舵取りシャフトの下端部に連結されている。舵取りシャフトは、舵取り軸の周りに回転可能で、舵取りノズルから船尾底部の開口を通して上向きに延び、その上端は船体内部に位置する。船体内に配置された舵取りアクチュエータは、舵取り軸の周りに舵取りシャフトを回転させるべく、舵取りシャフトに連結されている。本発明の一つの態様においては、吸込み管路の少なくとも船尾部分とポンプハウジングの前方部が、船体構造の一部を形成し中間梁に連結する船尾端を有して下向きに延びる突出部内に受容されている。突出部は、水力学的に形成され、突起の前方及び横方向の船体の底部と流線形で接続されている。
【００１１】
水ジェット及びこれに関連する舵取りシステムの取付け部である突出部即ちポッドは、船体の水面下の部分の船尾に面する面積が小さく、このために抗力が小さくなる。ポッドの側面及び底面が丸い形状であり、ポッドが船体及び中間梁と一体構造になっていることから、ポンプ取付け部は、荷重支持及び、ポンプから船体への反動荷重の伝達に対して強いものとなっている。このポッドによって、更に、舵取りノズルを船尾底部の下方に配置することができ、それによって、舵取りシャフトが、船体の船尾底部の単一の開口を貫通して上方に延び、舵取りアクチュエータを船体内に配置することができる。本発明のポンプ取付け構造によれば更に、ポンプハウジングの前方部と吸込み管が水密であることから、ポンプの船尾側の部分を分解することによって、船体の外側からポンプを保守することができる。これによって、ポンプの保守のために乾ドック作業を必要としないで、ポンプを喫水線よりもはるかに下方に取り付けることが可能である。
【００１２】
ポンプを第２の横梁に取り付けることにより、混合流ポンプ又は軸流ポンプの使用も可能となる。どちらの場合でも、ポンプと放出ノズルと舵取りノズルは共通の軸の上に配置されることが好ましく、それによって製造・組立てが可能となり、水がポンプを通り抜けるときの水流の曲がりに起因する損失を避けることができる。上記共通の軸は船体の基線（ベースライン）に対して鋭角をなして後ろ向きに下向きに傾斜しているのが好ましいことが多い。それにより、水ジェットは、船のすべての前進推進条件において、小さな下向き速度成分を伴って放出される。水ジェットが僅かに下向きに傾いていることによって、ポンプ設置位置の船尾側船底部分にジェットが衝突することによるジェットの乱れが最小限に抑えられ、更に、騒音の低減と、水ジェットによる後流の大きさと強さの低減に寄与する（水ジェットは、船の後流の中に僅かに下向きに駆動され、水面のはるか下方で散逸する傾向にある）。
【００１３】
前述の水ジェットポンプの設置において、逆転デフレクタは不動作位置と動作位置の間で逆転回動軸の周りを回動できるようになっており、不動作位置では、上部逆転デフレクタは舵取りノズルから放出された水ジェットよりも上方であってその水ジェットに緩衝せず、動作位置では、水ジェットの方向を前向きベクトルを持つ方向に逆転させる構造の逆転デフレクタの表面に水ジェットが衝突するようになっている。本発明の更なる態様によれば、水ジェットポンプの構造は、逆転回動軸が、鉛直面に対して垂直であってシャフトから間隔を置いており、中空の逆転シャフトが舵取りシャフトの一部の上方で入れ子式に受容され、これは舵取りシャフトに対して軸方向に動くことができ、逆転シャフトと逆転デフレクタの間に機械的リンク機構が結合され、それによって逆転デフレクタは、逆転シャフトの軸方向の動きに応じて不動作位置と動作位置の間を回動できるようになっている。
【００１４】
舵取りノズルと逆転デフレクタを動かして位置決めするための同軸シャフトの単純性及び耐久性と、アクチュエータを船体内に配置することによって、設計、製造、据付けのコストが下がり、検査と保守が可能になり、液圧流体の環境への損失の可能性が最小限に抑えられ（液圧アクチュエータの場合）、衝撃による損傷の可能性が最小限に抑えられる。船体の外側のすべて又はほとんどすべての要素は機械的なものであり、舵取りと逆転の制御のための船体貫通開口の数は最小限となっている。シャフトの設計と、アクチュエータの船体内配置によって、舵取りの逆転のアクチュエータの形式や構造の設計の柔軟性が増す。適当なアクチュエータには、液圧ピストン・シリンダ（ラム）、電動機・減速伝動装置、ボールねじ駆動装置等が含まれる。舵取りアクチュエータの場合は、翼形ロータリ液圧アクチュエータが、小形、軽量及び適当な値段の故に好ましい。逆転アクチュエータとしては、船体内に取り付けられ、逆転シャフトに連結された環状ピストン・シリンダラムが、小形、軽量及びコスト上の利点から好ましい。
【００１５】
本発明の特に重要な効果は、逆転デフレクタを舵取り軸の船尾側の水平軸の周りに回動させるように取り付けていることから導かれる。そのために、前進のために逆転デフレクタが不動作位置にあるときは、舵取りノズルの上方にあり、そのとき逆転デフレクタが、水ジェットポンプの放出ノズルが取り付けられた中間梁の上部の「影」の中にあり、それによって抗力が最小化される。
【００１６】
逆転シャフトの間の機械的リンク機構は、逆転シャフトに結合されて回動出力を有するスコット・ラッセル機構と、逆転デフレクタに結合されて、スコット・ラッセル機構の回動出力に回動入力が結合された逆クランク・滑り機構とを含む。そのような機構は、好ましくは、ポンプ放出ノズルの軸を含む鉛直面に対して対称に配置され且つ対称な構造を有する対として提供される。
【００１７】
逆転デフレクタは、回動可能に、舵取りノズルに取り付けられていてもよく、それによって、逆転デフレクタが、舵取りノズルとともに、舵取り軸の周りを回るようになっている。このような構造において、逆転シャフトと舵取りシャフトは、一緒に回転し、それによって、横方向の力成分を有する横方向推進力が与えられる。
【００１８】
本発明の他の実施の形態では、上部及び下部の逆転デフレクタが、鉛直面に垂直な平行な横方向軸の周りを回転するように、舵取りノズルに取り付けられている。上部逆転デフレクタは、これが不動作位置にあるときには、舵取りノズルの上方にあり、舵取りシャフトの上で望遠鏡のように受容される逆転シャフトと、逆転シャフトと上部デフレクタの間を連結するリンク機構とによって駆動される。下部デフレクタは、舵取りノズルに取り付けられていて、不動作位置では、舵取りノズルからの出口の下方にあり、上部舵取りデフレクタにリンク結合されていて、上部逆転デフレクタと下部逆転デフレクタとが、不動作位置と動作位置の間を関連して動けるようになっている。動作位置では、上部逆転デフレクタと下部逆転デフレクタは、互いに突き当たり、水ジェットを遮って、水ジェットが前向きベクトルを持つ方向に向きを変える表面を形成する。上部と下部のデフレクタを有することの利点としては、水ジェットの方向を変える同じ効果を持つ単一のデフレクタに比べて、上部と下部それぞれのデフレクタは小さくてよく、従って荷重が軽減され、それぞれのデフレクタの上の鉛直方向にかかる力成分が互いに打ち消しあい、従って、特に逆転デフレクタが不動作位置から動作位置に動いている過渡状態において、船に伝わる鉛直方向の荷重が最小限に抑えられる。
【００１９】
本発明によれば、中間梁の船尾側に配置されたポンプの部品の外側及び舵取り・逆転ユニットの外側に、流線形化部材を提供することができる。好ましくは、動かない第１の流線形ユニットは、第２の横梁から、舵取り軸を含む横方向面のすぐ前方の位置にまで船尾方向に延び、船尾底部及びポンプハウジングの船尾部分の下方から下方に向かって延びる。第２の流線形化ユニットは、舵取りノズルと共に回転するように舵取りノズルに取り付けられ、第１の流線形化ユニットの船尾側端部から船尾方向に、舵取りシャフトに平行な横方向の面の近傍まで延び、逆転デフレクタの船尾側端部を含み、船尾底部から下方に延び、その下側に開口を有し、それによって、逆転デフレクタによって向きを変えられた水ジェットが第２の流線形化ユニットを、そしてポンプハウジングの船尾部分の下方を通り抜けることができる。上部及び下部の逆転デフレクタが与えられたとき、第３の流線形化ユニットが下部逆転デフレクタに取り付けられ、それによって第２の流線形化ユニットの底部の開口が塞がれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明及びその効果のいっそう完全な理解のために、以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態の例を示す。
【００２１】
図１〜図８に示す船体の部分は、ほぼ喫水線付近と２台の水ジェット推進システムの主駆動部Ｅのすぐ前の位置から切り取って示すものである。これらの推進システムは、船の表面に配置され、水ジェットポンプの放出ノズルと、船の舵取りと後退のために放出ノズルから放出される水ジェットの方向を変えるための舵取り・逆転ユニットとが、ともに喫水線よりも十分に下方にあるように配置されている。主駆動部Ｅは、例えば、ガソリンエンジンもしくはディーゼルエンジン、ガスタービン、又は電動機のいずれでもよい。船体は、船底１０と、船尾梁１１と、２台の水ジェットポンプ１４（後述）を取り付ける中間梁１２と、船尾梁の下端から前方に向けて中間梁まで延びる船尾底部１０ａとを有する。各水ジェットポンプの前方部分及び関連する吸込み管１７の船尾部分は、垂れ下がった突出部即ち「ポッド(pod)」１５内に収容されている。このポッド１５は、船底の構造の一部を形成し、船底に対して流線形に整形され、球根状をなし、水力学的に効率の良い形状となっている。中間梁１２は、船体に沿って船体全幅を横切って船底１０とポッド１５に結合されており、水ジェットポンプ１４を受け入れる複数の開口部を有する。各ポッド１５の船尾端部は、中間梁に位置してその中間梁にしっかりと固定されている。二つのポッド１５の間の船底の船体を横切る部分と、ポッドの外側は、船底の線に対して流線形になるように整形されている。箱状の上部蓋１６は、各ポッド１５と、二つのポッドの間及びポッドの横方向の船底部分と、船尾の船底部１０ａの一部との上に重ねられ、船底１０の構造の一部をなす。また、上部蓋１６は、舵取り・逆転シャフトの支持・シールと舵取りアクチュエータ及び逆転アクチュエータ（後述）の取付け部となるデッキ１６ｄを有する。
【００２２】
図１〜図８に示す水上船の二つの推進システムは同じものである。以下の説明は、両方のシステムにあてはまるものとして、一方のシステムのみを説明する。
【００２３】
吸込み管１７は、船底１０の入口開口１８から、中間梁１２の前のフランジ付き出口開口１７ｏに導く。水ジェットポンプ１４のハウジングの前方部１９の船尾フランジ１９ａｆは、中間梁１２の船尾面にボルト付けされている。前方ハウジング部分１９のフランジ付き前端１９ｆｆは、吸込み管の出口開口１７ｏにボルト付けされている。主駆動部Ｅによって駆動される駆動シャフト２０は、パッキンと貫通部を通じて管１７内を通り、ポンプ１４のロータ２１に接続されている。シャフト２０の末端を支持する軸受２２は、ポンプステータ２３のハブ内に配置されている。ステータの周辺ハウジング部２３ｈは前部フランジ２３ｆｆを有し、この前部フランジ２３ｆｆは、前方ハウジング部１９の船尾フランジ１９ａｆとともに同じボルトで中間梁１２にボルト付けされている。船尾ハウジング部２３ｈは、中間梁から船尾を延長し、その船尾端部で、ポンプ放出ノズル３０を受容している。放出ノズル３０はフランジ３２を有し、そのフランジ３２によって放出ノズル３０は、ポンプの船尾ハウジング部２３ｈの船尾端にボルト付けされている。（以下、ポンプステータとポンプ放出ノズルの周辺外殻を「ポンプハウジングの船尾部」とも称する。）次に、ポンプ放出ノズル３０と連携する舵取り・逆転ユニットの二つの実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２４】
ポンプ１４とポンプ放出ノズル３０は同一軸上に配置され、船首から船尾に向かって僅かに下方に傾斜しており、それによって、水ジェットが下向きの速度成分をもって放出されて、上記効果を発揮するようになっている。
【００２５】
ポッド１５の船尾側端部と、ポッドの船尾側に配置された舵取り・逆転ユニットの部分の上方で且つ船底１０の下方の船底下側とに流線形につながる第１の固定流線形ユニット２５が、ポッドと船底に着脱可能に取り付けられている。それは船底構造の部分をなしていないので、ポンプ及び舵取り・逆転ユニットの保守修繕のために簡単に取り外すことができる。第２の流線形ユニット２６は、舵取りノズルとともに回転するように、舵取りノズルに取り付けられている。第３の流線形ユニット２７は、下部逆転デフレクタ（後述）に取り付けられている。第１と第２の流線形ユニットは、それぞれ、一体のものでも、また複数の部品からなっていてもよい。第３の流線形ユニットは単一のパネルが特に適している。第１と第２の流線形ユニットが合わさる領域は、舵取りノズルと第２の流線形ユニットが、舵取り軸の周りに、第１の流線形ユニットに対して回動できるようになっている必要がある。
【００２６】
図８からわかるように、推進ユニットは、船体の外側から、以下の手順で船に取り付けられる。
【００２７】
（１）中間梁１２の穴に前部ポンプハウジング１９を挿入して、それを吸込み管１７にボルト付けする。
【００２８】
（２）放出管１７のパッキンとスラスト軸受２０ａとを通してシャフト２０を挿入し、そのシャフト２０を主駆動部Ｅに結合する。
【００２９】
（３）ポンプロータ２１をシャフト２０に取り付ける。
【００３０】
（４）ポンプステータ２３を中間梁１２に合わせてボルト付けする。この工程で、中間梁１２は軸受２２をシャフト２０に適合させる(fits the bearing 22 to the shaft 20)。放出ノズル３０と舵取り・逆転ユニットの外側部分は、中間梁１２に取り付けられる前に、ポンプステータ２３と事前組立てをしてもよい。
【００３１】
（５）残りの舵取り・逆転ユニットの部品をすべて取り付ける。
【００３２】
（６）流線形ユニットを取り付ける。
【００３３】
ポンプ及び舵取り・逆転ユニットの保守のほとんどは、船を乾ドックに入れることなく、船体の外側から、装置を部分的に分解することによって行なうことができる。通常、前方ポンプハウジング部１９は、その位置に残しておき、それによって、吸込み管１７と、船体の内側から隔離された前方ポンプハウジング部１９とからなる水密な包囲が確保される。（前方ハウジング部１９を中間梁に締め付けるボルトの一部又はすべては、前方ハウジング部専用として、ポンプステータを中間梁に結合するボルトとは分けてもよい。）必要ならば、シャフト２０は、主駆動部から切り離すことができ、シャフト２０をパッキン内に残したままで、シャフトとロータを部分的に船尾側に動かすことができる。
【００３４】
図９〜図３０に示す舵取り・逆転ユニットの第１の実施の形態は、図１〜図８に示す船の舵取り・逆転ユニットの、すべてではないがほとんどの特徴を有し、この発明の水ジェット推進システムの多くの応用に適している。図１〜図８及び図３１〜図３６に示す第２の実施の形態は後述する。
【００３５】
図９〜図１２において、放出ノズル３０は、船尾端部で出口開口３６に向かって滑らかに収束するボディ３４を有する。舵取りノズル５０は、放出ノズル３０の上部ベース３８及び下部ベース４０に取り付けられていて、放出ノズル３０の軸を含む鉛直面内にある軸の周りを回動できるようになっている。前述のように、ノズル放出軸は、船尾に向かって僅かに下方に傾斜していると良い。舵取りノズル５０の前方部分は球形の内表面５６を有し、その球の中心は、舵取りノズルの回動軸と放出ノズルの軸との交点にある。表面５６は、放出ノズル３０の船尾端の互いに適合する形状の外相補表面と狭い間隙を介して係合する。これら二つの球面が係合することによって、舵取りノズルは、放出ノズルと舵取りノズルの間の境目で著しい漏れを生じることなしに、舵取りノズルの回動軸の周りを一方の側から他方の側へ回動することができる。舵取りノズル５０のボディは円柱形であって、放出ノズル軸に垂直な面内にある上部船尾端部５０ｕｒと、放出ノズル軸に斜めの面内にあって下部後端部５０ｌｒと同一平面内のフランジ部５０ｆを境とする下部後端部５０ｌｒと、を有する。
【００３６】
二つの部分からなる舵取りシャフト７０は、舵取りノズル５０の回動軸と同軸に上方に向かって延びている。下部舵取りシャフト部７２の下端部７２ｌは、放出ノズルに舵取りノズルを上部回動取付けするための回動ピンとして機能し、舵取りノズル上のボス５８にフランジ７４をボルト締めすることによって、舵取りノズルに取り付けられている。下部シャフト部７２の上端の一部は、望遠鏡のように、円筒状の逆転シャフト９０（後述）の下端部内に受容されている。上部舵取りシャフト部７６の下部は、望遠鏡のように、逆転シャフト９０の上部内に受容されている。両方の舵取りシャフト部７２、７６の外表面は、舵取りシャフトの軸の周りを逆転シャフトに対して舵取りシャフトの両部分が回転するのを防ぎながら、逆転シャフトに対して舵取りシャフトが軸方向に移動するのは許す構造になっている。図１２に示すように、図９〜図３０の実施の形態では、舵取りシャフト部分７２、７６は、断面が六角形であって、逆転シャフト９０の断面六角形の適合する穴の内面とスライドしながら係合する。舵取りシャフト部分７２、７６が逆転シャフト９０と共に回転しながら、逆転シャフトが舵取りシャフト部分に対して軸方向に動けるように、これらを結合する他の構成としては、滑りキー、滑りスプライン、滑りスクエア等がある。
【００３７】
二つの部分からなる舵取りシャフトと、これら二つの舵取りシャフト部分７２、７６の間の逆転シャフト９０内の横壁９０ａ（図１１）の組合せによって、下部舵取りシャフト部７２と逆転シャフトの下部の間のシールが不要となる。即ち、壁９０ａによって、舵取りシャフトと逆転シャフトの間の境界を通して水が漏れるのが防がれる。この特徴によって構造が簡素になり、損傷が起こりやすくて比較的頻繁に補修が必要な要素（シール）をなくすことができる。
【００３８】
逆転デフレクタ１００は、概略椀形状のボディ１０２を有し、舵取りノズル５０の船尾部分に取り付けられている。これは、舵取りノズルに固定された二股取付けボス６０内に１対のアーム部１０４を受け入れることによって、又、アーム部１０４及びボス６０の穴に受容される回動１０６ピンによって、水平方向の軸の周りに回動できるようになっている。逆転デフレクタ１００の回動軸は、舵取りノズル５０の船尾端部の近くで、舵取りノズルの中心軸の上方に配置されている。
【００３９】
逆転デフレクタ１００は、舵取りシャフトの軸に対して対称に配置・構成された１対の機械的リンク機構１１０Ｐ、１１０Ｓによって逆転シャフト９０と機械的に連結されている。各リンク機構１１０Ｐ、１１０Ｓは、逆転シャフト９０に連結され回動出力を有するスコット・ラッセル機構と、逆転デフレクタ１００に連結され、スコット・ラッセル機構の回動出力に連結された回動入力に連結された逆クランク滑り機構と、からなる。左舷のスコット・ラッセル機構は次の要素からなる。
【００４０】
（１）リンク１１２ｐ。その上端部は、回動ピン１１４ｐによって、逆転シャフト９０の上に固定された回動取付けアーム９２ｐに回動可能に連結されている。
又その下部出力端部は、入力回動ピン１１６ｐによって、逆転クランク滑り機構のリンク１１８ｐ−ｓに回動可能に連結されている。（リンク１１８ｐ−ｓは、左舷のリンクと右舷のリンクで共用される一つのＹ字形部材である。）
（２）１対のリンク１２０ｐ。リンク１１２ｐの両側に１個ずつ付く。それぞれが、回動ピン１２２ｐによって、舵取りノズル５０の上に固定された取付けアーム１２４ｐに、回動可能に結合されており、その上端は、回動ピン１２６ｐによってリンク１１２ｐに結合されている。
【００４１】
左舷の逆クランク滑り機構は、次のものからできている。
【００４２】
（１）リンク１１８ｐ−ｓ、
（２）左舷取付けボス６０（アーム１０４と逆転デフレクタボディ１０２による）と、舵取りデフレクタ１００に固定され回動ピン１３０ｐによってリンク１１８ｐ−ｓに結合されたアーム１２８ｐとの間のリジッドな機械的結合。
【００４３】
舵取りシャフト７０と逆転シャフト９０は、適当な回転駆動装置１４０（上述のように、種々の形式のものが使用できる）によって、舵取り回動軸の周りを共に回転駆動される。この実施の形態では、回転駆動装置１４０として、翼タイプの液圧回転アクチュエータを有する。回転しているとき、回転駆動装置１４０の出力は、上部シャフト部７６を回転させ、これが、滑り六角結合（図４参照）を通じて逆転シャフト９０に回転トルクを伝達する。逆転シャフトは、六角結合を通じて下部舵取りシャフト部７２にトルクを伝達する。これにより、下部舵取りシャフト部７２のフランジ部７４が舵取りノズル５０に取り付けられていることと、回動結合６０、１０６によって逆転デフレクタが舵取りノズルに取り付けられていることによって、舵取りノズルと逆転デフレクタの両方が、舵取り軸（より正確には、舵取りシャフト７０と逆転シャフト９０の共通軸）の周りに回転する。舵取りノズルの回転によって、ジェットが舵取り・逆転装置から出るときに横方向推力成分を持つように、ジェットの向きが変えられる。図１８〜図２２は、船を左舷に向けるべく、装置が左舷に向かって回転された状態を示す。
【００４４】
適当な軸方向駆動装置１５０（その例は上述した）は、上部舵取りシャフト部７６と逆転シャフト９０の間に連結され、これが動作するときには、舵取りシャフトに対して逆転シャフトを上下に動かす。この実施の形態では、軸方向駆動装置は、二重動作ピストン・シリンダであって、逆転シャフト９０の上端部にある環状ピストン部９２と、シリンダ１５２とからなり、シリンダ１５２の上端部は、上部舵取りシャフト部７６の上のフランジ７６ｆにボルト締めされ、その下端は、逆転シャフトに対して滑りながらシールされている。シリンダポート１５４、１５６を通じて、ピストン・シリンダ軸方向駆動装置１５０の各動作チャンバに液圧流体が供給され、又、そこから放出される。
【００４５】
逆転シャフト９０が上方の位置にあるとき（図９〜図１１及び図１３〜図１７参照）、逆転デフレクタは、舵取りノズルから出た水ジェットよりも上方の不動作位置に保持され、それによって、船が前進できる。図９〜図１１及び図１３〜図１７に示す位置から逆転シャフト９０を軸方向下方に動かすと、逆転デフレクタ１００が下方に回動し、それによって、舵取りノズルを出る水ジェットは、遮られて前向き成分を持つように曲げられ、それによって、船を逆向きに推進させることができる。図２３〜図３０は、逆向き推進モードにおける舵取り・逆転装置を示す。逆向き推進モードでは、舵取りデフレクタが、下方の動作位置にあり、舵取りノズルは、回転駆動装置１４０によって回転でき、それによって、逆転舵取りができる。
【００４６】
前述のように、本発明の実施の形態である舵取り・逆転装置は、放出ノズルの出口に重なる船尾底部１０ａの上方の船体の内部に取り付けられている。これにより、舵取りシャフト７０のための回転駆動装置１４０と逆転シャフト９０のための軸方向駆動装置１５０を、船尾底部１０ａの上方の船体の内部に取り付けることができる。本発明による完全に水面下への設置では、シリンダ１５４の下方で且つ回動取付けアーム９２ｐの上方の逆転シャフトの部分は、船体（例えばデッキ１６ｄ）の開口部に取り付けた適当なシールを通る。
【００４７】
図３１〜図３７に示す舵取り・逆転ユニットの第２の実施の形態は、ほとんどの部分で第１の実施の形態と同様である。従って、図３１〜図３７では、図２３〜図３０で用いた符号の各数字に２００を加えた数字を用い、上記説明は第２の実施の形態にもそのままあてはまるものとする。
【００４８】
第２の実施の形態は上部逆転デフレクタ３００を有し、この上部逆転デフレクタ３００はその前方端近くで回動取付け装置３０６によって回動可能に舵取りノズル２５０に取り付けられ、舵取りノズルの上部壁の開口３０７内に収容されている。下部逆転デフレクタ４００は、回動取付け具４０２によって回動可能に舵取りノズル２５０に取り付けられている。不動作位置では、図３１〜図３７に示すように、前進推進するように、逆転デフレクタ３００、４００は、放出ノズルから出て来た水ジェットが舵取りノズル２５０を通って船尾に流れるようにする。
【００４９】
上部デフレクタ３００は、リンク４０６によって、下部デフレクタ４００に連結されている。これにより、逆転シャフト２９０に連結された動作中のリンク機構３１０Ｐ−Ｓ、３１８ｐ−ｓが上部逆転デフレクタ３００を動作位置に向けて船尾方向且つ下方に回動させるときに、下部逆転デフレクタ４００は、リンク４０６によって、上部逆転デフレクタの回動と連動して、船尾方向且つ上方にその回動取付け具４０２の周りに回動せられる。動作位置で、上部逆転デフレクタ３００及び下部逆転デフレクタ４００は、それぞれの船尾側（図示する不動作位置において）端部で互いに対向し、それによって、実質的に単一のデフレクタ（逸らせ）表面を形成し、これによって水ジェットの方向が変えられる。逆転デフレクタは両方とも舵取りノズルに取り付けられているので、水ジェットによる逆推進は、横方向推進を伴うこともできる。
【００５０】
ツイン推進システムにおいて前進及び後退の推進力と横方向成分の種々の組み合せによって海洋船の広範囲の作戦行動を可能にするということは、よく知られている。その意味で、本発明による推進システムは、付加的前進推力を得て、舵取り能力を高め、作戦可能性（例えばｚ軸周りの極めて急な回転）を高めるために、船首近くに設置してもよい。
【００５１】
図３１〜図３７は又、第２の流線形化ユニット２６を取り付けるための舵取りノズル２５０上の横方向支持リブ４１０と、第３の流線形化ユニット２７を取り付けるための下部逆転デフレクタ４００上の底部支持リブ４１２をも示す。第３の流線形化ユニット２７は第２の流線形化ユニットの底部開口を塞ぐものである。後方推進モードで、第３の流線形化ユニット２７は、下方に且つ船尾に向かって回動し、その結果、第２の流線形化ユニット２６の底部の開口を通って、逸らせられた水ジェットが前方に流れる。
【００５２】
図９ないし図３０の舵取り逆転ユニットは、激しい作戦（例えば、船が高速で進んでいるときに前進から後退に切り替える作戦）に従事しない船には有用である。かかる作戦では、逆転デフレクタに大きな過渡的鉛直方向力がかかり、その力は船に伝達され、逆転デフレクタ取付け具及び動作しているリンク機構にも大きな荷重がかかる。
【００５３】
他方、第２の実施の形態の二枚逆転デフレクタは、動作位置に動くときに、互いにずれた鉛直力成分を生成し、その結果、船への鉛直力のかかり方を最小限に抑える。更に、図３１〜図３７の実施の形態における各逆転デフレクタの面積は、他の部分がすべて等しいとして、同じ効果を出す単一の逆転デフレクタの面積よりも小さくでき、それによって、各デフレクタ及びその取付け具及び動作するリンク機構にかかる荷重を半分にまで軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態である水ジェット推進システム２台によって推進される船の船尾底部を切り出して右舷下方から見た模式的斜視図である。
【図２】  図１の船体切出し部を右舷上前方から見た模式的斜視図である。
【図３】  図１及び２の船体切出し部の模式的側面図である。
【図４】  図１〜図３の船体切出し部の模式的底面図である。
【図５】  図１〜図４の船体切出し部の模式的背面図である。
【図６】  図１〜図５の船体切出し部の右舷推進システムの中心線に沿う模式的側断面図である。
【図７】  図６の左側部分の拡大図である。
【図８】  図１〜図７の船体切出し部の分解斜視図である。
【図９】  この発明による水ジェット推進システムで使用されるのに適した舵取り・逆転ユニットの第１の実施の形態の模式的斜視図であって、ユニットが前方に直進推進するときの状態を、船尾左舷上方から見た図である。
【図１０】  第１の実施の形態の背面図であって、前方に直進推進するときの状態を示す図である。
【図１１】  第１の実施の形態の右舷の図１０の１１−１１線に沿う模式的側断面図である。
【図１２】  図１０の１２−１２線に沿う模式的水平断面図である。
【図１３】  前方直進モードにおける第１の実施の形態の左舷側面図である。
【図１４】  前方直進モードにおける第１の実施の形態の上面図である。
【図１５】  前方直進モードにおける第１の実施の形態の背面図である。
【図１６】  前方直進モードにおける第１の実施の形態の底面図である。
【図１７】  前方直進モードにおける第１の実施の形態の前面図である。
【図１８】  全左舷前進モードにおける第１の実施の形態の左舷側面図である。
【図１９】  全左舷前進モードにおける第１の実施の形態の上面図である。
【図２０】  全左舷前進モードにおける第１の実施の形態の背面図である。
【図２１】  全左舷前進モードにおける第１の実施の形態の底面図である。
【図２２】  全左舷前進モードにおける第１の実施の形態の前面図である。
【図２３】  図９とほぼ同様の図であって、逆転装置が動作中の状態を示す図である。
【図２４】  図１０とほぼ同様の図であって、逆転装置が動作中の状態を示す図である。
【図２５】  図１１とほぼ同様の図であって、逆転装置が動作中の状態を示す図である。
【図２６】  直進後退モードで逆転装置が動作中の第１の実施の形態の左舷側断面図である。
【図２７】  直進後退モードで逆転装置が動作中の第１の実施の形態の上面図である。
【図２８】  直進後退モードで逆転装置が動作中の第１の実施の形態の背面図である。
【図２９】  直進後退モードで逆転装置が動作中の第１の実施の形態の底面図である。
【図３０】  直進後退モードで逆転装置が動作中の第１の実施の形態の前面図である。
【図３１】  第２の実施の形態の左舷側面の船尾上方から見た図３／４斜視図である。
【図３２】  第２の実施の形態の鉛直中心線に沿う右舷の側断面図である。
【図３３】  前方直進舵取りモードにあって、逆転装置が不動作状態にある第２の実施の形態の右舷側面図である。
【図３４】  前方直進舵取りモードにあって、逆転装置が不動作状態にある第２の実施の形態の上面図である。
【図３５】  前方直進舵取りモードにあって、逆転装置が不動作状態にある第２の実施の形態の前面図である。
【図３６】  前方直進舵取りモードにあって、逆転装置が不動作状態にある第２の実施の形態の底面図である。
【図３７】  前方直進舵取りモードにあって、逆転装置が不動作状態にある第２の実施の形態の背面図である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0004508353.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
0004508353.tif 000032
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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