JP4091307B2 - ジェット推進艇 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェット水流をノズルを介して吐出させることで艇体を前進させ、左又は右へ艇体を旋回させるときはステアリングでノズルの向きを変える形式のジェット推進艇に関する。
【0002】
【従来の技術】
ジェット推進艇は、ジェット水流を吐出させ推進力を得るとともにジェット水流の方向を変えることで艇体の方向を変えるものである。従って、ジェット水流がなければ、方向転換をすることはできない。
人間の一般的な動作として、例えば、障害物を回避するときには艇速を落とすとともにステアリングを左又は右に操作しがちである。艇速を落とすということはスロットルを閉じることを意味し、このスロットルを閉じた状態でステアリングを左又は右に転舵してもエンジンの出力が低いのでジェット水流が少なく艇体の方向変換を意のままにできないことになる。このことは、特に艇体の速度が速い時に顕著である。
【0003】
このような、ジェット推進艇の特性を補う技術として、例えば米国特許第6159059号が知られている。
上記技術は、同公報の図2及び図3によれば、スロットル・レギュレータ46にスロットル・ケーブル44の一端を繋ぎ、このスロットル・ケーブル44の他端にスロットル・レバー34を繋ぎ、このスロットル・レバー34を元に戻すスロットル戻りスプリング49を配置し、スロットル・レバー34の根元に圧縮性材料52を配置することで、スロットル・レバー34を離したときに、急激にスロットル・レギュレータ46が閉じることを防止し、スロットル・レバー34を戻したときでも所定のジェット水流を少しの間維持できるように配慮したものである。
【0004】
しかし、所定のジェット水流を維持する「少しの間」が過ぎれば、水量が低下し、旋回性が低下する。これでは使い勝手が悪くなる。
そこで、多くの試みがなされている。その一例を次図で説明する。
【0005】
図7(a)〜(c)は改良されたジェット推進艇を示す説明図である。
(a)は制御時のスロットル開度を示すグラフであり、縦軸にスロットル開度θ、横軸に時間を示す。(b)は制御時のエンジン回転数を示すグラフであり、縦軸にエンジン回転数Ne、横軸に時間を示す。(c)は制御時のジェット推進艇100の動きを示す動作図である。
【0006】
(a)において、スロットルを一度OFFにして所定時間(P101〜P102)経過後、スロットル開度θをθ3に設定する。すなわち、補助推進力をP102〜P103の如く立上げる。
(b)において、(c)に示す艇体100Aの推進時にはインペラ(不図示)の前方の圧力は後方の圧力より低く、艇体100Aの減速時にはインペラの前方の圧力は後方の圧力より高い。従って、減速時に、エンジンの出力を上げるためにエンジン回転数を上昇させると一旦所定の回転数以上にエンジン回転が上昇してから所定の回転数に落ち着くオーバシュート現象Sが起きる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
(c)において、直進していたジェット推進艇100Aは、ジェット推進艇100Bの時点で補助推進力を発生させたことになり、上記オーバシュート現象Sによりエンジンの回転が上昇し過ぎてジェット推進艇100Cに示すように矢印▲2▼の如く艇体が大きく横方向へスライドする虞れがある。
すなわち、旋回させるために、適正なジェット水流を維持できるジェット推進艇が望まれる。
【0008】
そこで、本発明の目的は、所定以上の艇速で航走中にスロットルを閉じるとともにステアリングを所定角度以上に左又は右に切ったときに、即ち減速走行時にも一定の旋回性を確保できるジェット推進艇を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、エンジンを駆動源としてインペラを回転させ、このインペラでジェット水流を発生させ、このジェット水流をノズルを介して吐出させることで艇体を前進させ、左又は右へ艇体を旋回させるときはステアリングでノズルの向きを変える形式のジェット推進艇において、所定以上の艇速で航走中にスロットルを閉じるとともにステアリングを所定角度以上に左又は右に切ったときに、スロットル開度を所定の開度とするとともに、エンジンの点火時期を所定角度リタードするようにし、エンジンの出力を低下させた後、徐々に点火時期を元にもどすようにしてエンジンの出力を所定出力に漸次上げるエンジン出力制御をなす制御部を備えることを特徴とする。
【0010】
艇体の前に出現した障害物を回避するために、スロットルを閉じてステアリングを切ると、ジェット水量が低下するため旋回性が落ちる。そこで、一定の条件下で、エンジンの出力を予め定めた出力に上げてジェット水量を高める。
ここで、入港などの微速走行を行なうべくスロットルを閉じたとき並びにエンジンの出力を下げたときには、エンジンの回転数を増加する必要はない。また、旋回性を問題にしているのでステアリングを切らぬときには、エンジンの出力を増す必要はない。
従って、所定以上の艇速で航走中にスロットルを閉じるとともにステアリングを所定角度以上に左又は右に切ったときを前記条件とした。
【0011】
ところで、艇体の推進時にはインペラの前方の圧力は後方の圧力より低く、艇体の減速時にはインペラの前方の圧力は後方の圧力より高い。従って、減速時に、エンジンの出力を上げるためにエンジンの回転数を上昇させると一旦所定の回転数以上にエンジンの回転が上昇してから所定の回転数に落ち着くオーバシュート現象が起き、艇体が大きく横方向へスライドする虞れがある。そこで、スロットル開度を所定の開度とするとともに、エンジンの点火時期を所定角度リタードするようにし、エンジンの出力を低下させた後、徐々に点火時期を元にもどすようにしてエンジンの出力を所定出力に漸次上げるエンジン制御をなす制御部を備えた。この結果、旋回初期に艇体が大きく横方向にスライドすることを防止することができる。
【0012】
請求項2は、制御部に、複数のエンジン出力制御特性を備え、艇速が速い場合と艇速が遅い場合とで前記リタード量を選択可能としたことを特徴とする。
制御部に、複数のエンジン出力制御特性を備え、艇速が速い場合と艇速が遅い場合とで前記リタード量を選択可能とすることで、艇速に見合ったエンジン出力制御特性を使用することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係るジェット推進艇の側面図であり、本発明に係るジェット推進艇10は、艇体11の前部11aに取付けた燃料タンク14と、この燃料タンク14の後方に設けたエンジン15と、このエンジン15の後方に設けたポンプ室16と、このポンプ室16に設けたジェット推進機17と、エンジン15に吸気側を取付けるとともに排気側をポンプ室16に取付けた排気ユニット18と、燃料タンク14の上方に取付けたステアリング28と、このステアリング28の後方に取付けたシート29とからなる。
【0014】
ジェット推進機17は、艇底12の開口13から後方へ延びたハウジング21を有し、このハウジング21内にインペラ22を回転自在に取り付け、インペラ22をエンジン15の駆動軸23に連結したものである。
ジェット推進機17によれば、エンジン15を駆動してインペラ22を回転させることにより、艇底12の開口13から吸引した水をハウジング21の後端開口を介してノズルとしての操舵管25から艇体11の後方へ噴射することができる。
【0015】
操舵管25は、ハウジング21の後端に左右方向にスイング自在に取付けた部材であり、ステアリング28の操作で左右方向にスイングすることにより艇体11の操舵方向をコントロールする操舵用のノズルである。
【0016】
このジェット推進艇10によれば、燃料タンク14からエンジン15に燃料を供給してエンジン15を駆動し、このエンジン15の駆動力を駆動軸23を介してインペラ22に伝え、インペラ22を回転することにより艇底12の開口13から水を吸引し、吸引した水をハウジング21の後端を通して操舵管25から噴射して推進することができる。
また、後述するように、ジェット推進艇10は、エンジンの出力を所定に漸次上げるエンジン出力制御をなす制御部を備えた船艇である。
【0017】
図中、26は艇艇をバックさせるときに操舵管25に被せてジェット水流を前方斜め下方に流すためのリバースバケット、33はリバースバケット26を操作する操作ノブ、34はエキゾーストパイプ、35はエキゾーストボディ、27は艇体11の電源であるバッテリ、36はウォータマフラ、37はウォータロックパイプ、38はテールパイプ、39はレゾネータを示す。
【0018】
図2は本発明に係るジェット推進艇の平面図であり、ステアリング28は、艇体に回転自在に取付けるステアリングシャフト41と、このステアリングシャフト41の上端に取付けるハンドルバー43と、このハンドルバー43の左右端部に取付けた左右のハンドルグリップ44L,44Rと、左のハンドルグリップ44Lの根元に設けたランヤードスイッチ付きメインスイッチ45と、右のハンドルグリップ44Rの根元にスイング自在に取付けたスロットルレバー46と、このスロットルレバー46からスッロトルに延ばしたスロットルケーブル47と、このステアリングシャフト41の下端に設けた転舵検出機構48と、からなる。
【0019】
図3は本発明に係るジェット推進艇の転舵機構の平面図であり、転舵検出機構48は、艇体11(図1参照)に取付けたブラケット51と、ステアリングシャフト41の下端に取付けたスイッチカム52と、このスイッチカム52でON/OFFする転舵スイッチ53と、ステアリングシャフト41の下端に取付けたカムプレート54とからなる。なお、55は、カムプレート54の端部に回転自在に取付けることで操舵管25(図1参照)を駆動する駆動リンク、53aは転舵スイッチ53のスイッチレバー、53bは転舵スイッチ53の本体部を示す。
【0020】
図4は本発明に係るジェット推進艇のOTS制御装置のブロック図である。ここで、OTSとは Off Throttle Steering System の略であり、ジェット推進艇のOTS制御装置60は、艇体11(図1参照)の操舵をする前記ステアリング28と、エンジン15(図1参照)に燃料を供給する燃料噴射装置61と、この燃料噴射装置61から噴射した燃料を点火する点火装置71と、こららの燃料噴射装置61及び点火装置71及びを含むエンジン15廻りを制御する制御部(ECU)81と、から構成するシステムであって、艇体11が所定以上の艇速で航走中にスロットル64を閉じるとともにステアリング28を所定角度以上に左又は右に切ったときに、エンジン15の出力を上げるためにエンジン15の出力を所定出力に漸次上げるエンジン出力制御をするためのシステムである。
【0021】
燃料噴射装置61は、制御部(ECU)81からの情報で負圧を制御するソレノイド62と、吸気通路63に設けることでエンジン15(図1参照)に供給する混合気の量を調整するスロットル64と、これらのソレノイド62及びスロットル64の間に設けることでスロットル開度を調整するダイヤフラム65と、スロットル開度を検出するスロットルセンサ66と、ソレノイド62及び吸気通路63の間に設けることで負圧の逆流防止及び加圧の侵入防止をするワンウェイバルブ67と、このワンウェイバルブ67及びソレノイド62の間に設けることで負圧変動を緩和するサージタンク68と、燃料を細かい噴霧状にして吸気通路63に供給するインジェクタ69、とから構成する。図中、θはスロットル開度を示す。
【0022】
点火装置71は、点火時期を設定するためにクランク角度を検出するクランク角度センサ72と、制御部(ECU)81の指示で高圧電圧を発生させるためにエンジン15(図1参照)の気筒ごとに設けた点火コイル73・・・(・・・は複数個を示す。以下同じ)と、これらの点火コイル73・・・から加える電圧でスパークを発生させる点火プラグ74・・・と、からなる。
【0023】
図5は本発明に係るジェット推進艇のOTS制御条件を示すフロー図である。なお、ST××はステップ番号を示す(符号は図4参照)。
ST01:エンジン回転数をNe、所定のエンジン回転数をN1(以下、「所定回転数N1」と記載する)とするときに、エンジン回転数Neが所定回転数N1を超えているか(Ne≧N1)否かを判断する。すなわち、エンジンの出力をエンジン回転数Neとみなして制御を進める。YESならばST02に進み、NOならば始めに戻る。
ST02:エンジン回転数Neを制御部(ECU)81に記憶させる。エンジン回転数Neから艇速を導き、後述するように、予め定める艇速を超える場合と下回る場合とで制御モードを分けるためである。
【0024】
ST03:スロットル開度をθ、所定のスロットル開度をθ1(以下、「所定開度θ1」と記載する)とするときに、スロットル開度θが所定開度θ1を超えているか否かを判断する。YESならばST04に進み、NOならばST01に戻る。
【0025】
ST04:時間をT、所定時間をT1とするときに、所定回転数N1以上の状態及び所定開度θ1以上の状態がともに所定時間T1を超えたか否かを判断する。YESならばST05に進み、NOならばST01に戻る。
ST05:スロットル64は閉じたか(スロットル開度θ=0)否かを判断する。YESならばST05に進み、NOならばST01に戻る。
【0026】
ST06:転舵スイッチ53はONになったか。YESならばST07進む。すなわち、OTSの制御条件であるエンジン回転数Neが所定回転数N1を超えたこと、スロットル開度θが所定スロットル開度θ1を超えたこと、所定回転数N1以上の状態及び所定開度θ1以上の状態がともに所定時間T1を超えたこと、スロットル64を閉じたこと、転舵スイッチ53がONであることを満たすので、OTS制御モードに入る。また、NOならばST01に戻る。
【0027】
次図でOTS制御モードを説明する。
図6(a)〜(c)は本発明に係るジェット推進艇のOTS制御モードの説明図であり、その流れを説明する。
(a)はOTS制御モードのスロットル開度を示すグラフであり、縦軸にスロットル開度θ、横軸に時間を示す。(b)OTS制御モードのリタード量及びリタード量復帰のようすを示すグラフであり、(c)はOTS制御モードのエンジン回転数を示すグラフであり、縦軸にエンジン回転数Ne、横軸に時間を示す。
【0028】
(a)において、スロットル64OFF状態で所定の時間(P1〜P2)を維持する。次に、OTS制御モードのスロットル64の開度をOTS設定開度θ2とするときに、P2において、スロットル開度θをθ2に設定する。
【0029】
(b)において、OTS制御モードでは、エンジン15(図1参照)の回転数(エンジンの出力)を制御するために、エンジン15の点火時期を調整する。すなわち、エンジン15の点火時期を遅らせることでエンジン15の回転数を落とす手法をとる。
リタード量(遅角)とは、通常航行時に設定したエンジン15の点火時期のクランク角を、所定度数だけ遅らせる角度として定義する。
【0030】
艇速が遅い場合に低速用リタード量P4に示す値を設定し、艇速が速い場合に高速用リタード量としてP3に示す値を設定した。
これは、艇速が遅い場合は、ゆっくりとジェット水流を立上げるようにすることで艇体11の旋回性を確保する、従って大きなリタード量として低速用リタード量P4を選択する。
一方、艇速が速い場合には、速めにジェット水流を立上げるようにすることで艇体11(図1参照)の旋回性を確保する。従って、小さなリタード量として高速用リタード量P3を選択する。
【0031】
低速用リタード量を選択する場合(図5のST02で記憶したエンジン回転数が所定の回転数以下の場合)には、低速用リタード量P3で所定時間(P4〜P5)保持する。
所定時間(P4〜P5)経過後、P5〜P6、P6〜P7に示す低速用第1ステップで復帰を開始させ、P8に示すで低速用リタード量中間点からは、P8〜P9、P9〜P10示す低速用第2ステップで復帰させ、元の点火時期に戻す。例えば、低速用リタード量を10°とすれば、第1低速ステップでは1°づつ戻し、第2低速用ステップでは2°づつ戻す。
【0032】
高速用リタード量を選択する場合(図5のST02で記憶したエンジン回転数が所定の回転数を超える場合)には、高速用リタード量P3で所定時間(P4〜P5)保持する。
所定時間(P3〜P11)を経過後、P11〜P12、P12〜P13に示す高速用第1ステップで復帰を開始させ、P13に示すで高速用リタード量中間点からは、P13〜P14、P14〜P15示す高速用第2ステップで復帰させ、元の点火時期に戻す。例えば、高速用リタード量を10°とすれば、第1高速ステップでは1°づつ戻し、第2高速用ステップでは2°づつ戻す。
【0033】
(c)において、(b)に示す高速用リタード量P3又は低速用リタード量P4を選択的にすることで、艇速に応じたエンジン出力制御ができることを示す。 高速用リタード量P3又は低速用リタード量4を選択可能にし、リタード量を選択的にすることで艇体11(図1参照)の旋回性をきめこまかく制御することができる。
【0034】
(d)において、直進していたジェット推進艇10Aは、ジェット推進艇10Bの時点で補助推進力を発生させたことになり、漸次上げるエンジン回転数を上昇させる制御をしたのでジェット推進艇10Cに示すように矢印▲1▼の如く所望のコースに旋回させることができる。
【0035】
すなわち、図1に示すジェット推進艇10は、エンジン15を駆動源としてインペラ22を回転させ、このインペラ22でジェット水流を発生させ、このジェット水流をノズル(操舵管25)を介して吐出させることで艇体11を前進させ、左又は右へ艇体11を旋回させるときはステアリング28でノズル(操舵管25)の向きを変える形式のジェット推進艇10において、所定以上の艇速で航走中にスロットル64(図4参照)を閉じるとともにステアリング28を所定角度以上に左又は右に切ったときに、エンジン15の出力を所定出力に漸次上げるエンジン出力制御をなす制御部81(図4参照)を備えたものであると言える。
【0036】
艇体11(図1参照)の前に出現した障害物を回避するために、スロットル64を閉じてステアリング28(図4参照)を切ると、ジェット水量が低下するため旋回性が落ちる。そこで、一定の条件下で、エンジンの出力を予め定めた出力に上げてジェット水量を高める。
ここで、入港などの微速走行を行なうべくスロットル64を閉じたとき並びにエンジンの出力を下げたときには、エンジン15(図1参照)の回転数Neを増加する必要はない。また、旋回性を問題にしているのでステアリング28を切らぬときには、エンジンの出力を増す必要はない。
従って、所定以上の艇速で航走中にスロットル64を閉じるとともにステアリング28を所定角度以上に左又は右に切ったときを前記条件としたと言える。
【0037】
ところで、艇体11(図1参照)の推進時にはインペラ22(図1参照)の前方の圧力は後方の圧力より低く、艇体11の減速時にはインペラ22の前方の圧力は後方の圧力より高い。従って、減速時に、エンジンの出力を上げるためにエンジン回転数を上昇させると一旦所定の回転数以上にエンジン回転が上昇してから所定の回転数に落ち着くオーバシュート現象が起き、艇体11が大きく横方向へスライドする虞れがある。そこで、エンジンの出力を所定出力に漸次上げるエンジン制御をなす制御部81(図4参照)を備えた。この結果、旋回初期に艇体11(図1参照)が大きく横方向にスライドすることを防止することができ、艇体11の旋回性の向上を図ることができる。
【0038】
また、ジェット推進艇10(図1参照)は、低速リタード量又は高速用リタード量を艇速により選択できるようにしたものであり、制御部81に、複数のエンジン出力制御特性を備え、艇速により選択してエンジン15(図1参照)の出力制御を行なうものであると言える。
制御部81に、複数のエンジン出力制御特性を備え、艇速により選択できるようにすることで、艇速に見合ったエンジン出力制御特性を使用することができる。この結果、さらなる艇体の旋回性の向上を図ることができる。
【0039】
尚、実施の形態では図6に示すように、高速用リタード量及び低速用のリタード量を設定するようにしたが、これに限るものではなく、例えば中速用リタード量を設定し、3以上のモードを選択できるようにしてもよい。
また、実施の形態では図6に示すように、高速用リタード量を10°、低速用リタード量15°、高速用リタード量の復帰を始め1°途中から2°、同様に低速用リタード量の復帰を始め1°途中から2°に設定したが、これは例示であり、ジェット推進艇の仕様によって任意に設定できる量及び回数である。また、第1高速ステップから第2高速ステップに変えるポイントも任意である。
【0040】
さらに、実施の形態では図6に示すように、点火時期のみを変化させてエンジン15(図1参照)の回転数を制御したが、これに限るものではなく、燃料噴射量を増減させることで、エンジン回転数を変化させるものであってもよく、点火時期の変化及び燃料噴射量を組合せて制御するものであってもよい。すなわち、所定以上の艇速で航走中にスロットルを閉じるとともにステアリングを所定角度以上に左又は右に切ったときに、エンジンの出力を所定出力に漸次上げるエンジン出力制御をなすものであればよい。
【0041】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1では、所定以上の艇速で航走中にスロットルを閉じるとともにステアリングを所定角度以上に左又は右に切ったときに、スロットル開度を所定の開度とするとともに、エンジンの点火時期を所定角度リタードするようにし、エンジンの出力を低下させた後、徐々に点火時期を元にもどすようにしてエンジンの出力を所定出力に漸次上げるエンジン出力制御をなす制御部を備えたので、減速時に、エンジンの回転数を上昇させると一旦所定の回転数以上にエンジンの回転が上昇してから所定の回転数に落ち着くオーバシュート現象を回避することができる。この結果、旋回初期に艇体が大きく横方向にスライドすることを防止することができ、艇体の旋回性の向上を図ることができる。
【0042】
請求項2では、制御部に、複数のエンジン出力制御特性を備え、艇速が速い場合と艇速が遅い場合とで前記リタード量を選択可能としたので、艇速に見合ったエンジン出力制御特性を使用することができる。この結果、さらなる艇体の旋回性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るジェット推進艇の側面図
【図2】本発明に係るジェット推進艇の平面図
【図3】本発明に係るジェット推進艇の転舵機構の平面図
【図4】本発明に係るジェット推進艇のOTS制御装置のブロック図
【図5】本発明に係るジェット推進艇のOTS制御条件を示すフロー図
【図6】本発明に係るジェット推進艇のOTS制御モードの説明図
【図7】改良されたジェット推進艇を示す説明図
【符号の説明】
10…ジェット推進艇、11…艇体、15…エンジン、25…ノズル(操舵管)、28…ステアリング、64…スロットル、81…制御部(ECU)。
Claims (2)
- エンジンを駆動源としてインペラを回転させ、このインペラでジェット水流を発生させ、このジェット水流をノズルを介して吐出させることで艇体を前進させ、左又は右へ艇体を旋回させるときはステアリングでノズルの向きを変える形式のジェット推進艇において、
所定以上の艇速で航走中にスロットルを閉じるとともにステアリングを所定角度以上に左又は右に切ったときに、スロットル開度を所定の開度とするとともに、エンジンの点火時期を所定角度リタードするようにし、前記エンジンの出力を低下させた後、徐々に前記点火時期を元にもどすようにして前記エンジンの出力を所定出力に漸次上げるエンジン出力制御をなす制御部を備えることを特徴とするジェット推進艇。 - 前記制御部は、複数のエンジン出力制御特性を備え、艇速が速い場合と艇速が遅い場合とで前記リタード量を選択可能としたことを特徴とする請求項1記載のジェット推進艇。
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