ポンプジェット

ポンプジェット、ハイドロジェット、またはウォータージェットは、推進力として水のジェットを発生させる海洋システムです。機械的な配置は、ダクトプロペラ（軸流ポンプ）、遠心ポンプ、または遠心と軸流の両方の設計を組み合わせた混流ポンプです。この設計には、ポンプに水を供給するための取水口と、ポンプから水の流れを導くノズルも組み込まれています。^[1]

ポンプジェットは、水が船の下を通ってエンジンに入ることができる取入口（通常は船体の底部）を備えることによって機能します。水はこの取入口からポンプに入ります。ポンプは、高速用には遠心設計、低速から中速用には軸流ポンプになります。取入口内の水圧はポンプによって増加し、ノズルを通って後方に押し出されます。リバースバケットを使用すると、ギアを変更したりエンジン推力を調整したりすることなく、逆推力を実現して素早く後進することもできます。リバースバケットは、ブレーキ時に船を減速させるためにも使用できます。この機能は、ポンプジェットが非常に機動性が高い主な理由です。

ノズルはポンプジェットの舵取りも行います。舵に似たプレートをノズルに取り付けて、水流を左舷と右舷に向け直すことができます。ある意味では、これは空気推力偏向の原理に似ています。この技術は、打ち上げ用ロケット (ロケットとミサイル) に長く使用され、後に軍用ジェット機にも使用されました。これにより、ポンプジェット推進船は海上で優れた機敏性を発揮します。もう 1 つの利点は、リバース バケットを使用して後進する場合、プロペラ推進船とは異なり、舵取りが反転しないことです。

軸流ウォータージェットの圧力は、インペラブレードとステータベーンを通過する際に流れが拡散することによって増加します。次に、ポンプノズルがこの圧力エネルギーを速度に変換し、推力を生成します。^[1]

軸流ウォータージェットは、低速で大量の水を生成するため、大型の低速から中速の船舶に適しています。ただし、パーソナル ウォーター クラフトは例外で、大量の水によって、非常に大きな推力と加速、および高い最高速度が生み出されます。ただし、これらの船舶は、ほとんどの船舶と比較して、パワー対重量比も高くなっています。軸流ウォータージェットは、これまでのところ最も一般的なタイプのポンプです。

混流ウォータージェット設計には、軸流ポンプと遠心流ポンプの両方の側面が組み込まれています。圧力は拡散と放射状流出の両方によって発生します。混流設計では、少量の水を高速で生成するため、小型から中型の船舶や高速に適しています。一般的な用途には、高速プレジャー ボートや浅瀬の川レース用のウォータージェット (リバー マラソンを参照) などがあります。

遠心流ウォータージェット設計では、放射状の流れを利用して水圧を生成します。

遠心設計の例としては、ショッテル・ポンプジェットや船外機のスターンドライブがある。^[2]

ポンプ ジェットは、高速または浅喫水での運転の要件に関連する特定の用途では、裸のプロペラよりもいくつかの利点があります。これには次の利点が含まれます。

• キャビテーションが発生する前の速度が上昇する（内部動圧の上昇による）
• 推進装置と原動機の両方の（体積に対する）高出力密度（より小型で高速なユニットを使用できる）
• 回転部品の保護により、水泳者や水生生物の周囲での操作がより安全になります。
• 入口のみを水没させる必要があるため、浅瀬での作業が改善されます。
• 操縦可能なノズルを追加してベクトル推力を生成することで操縦性が向上しました。
• 騒音が低減され、ソナー信号が低くなります。この特定のシステムは他のポンプジェット推進装置とほとんど共通点がなく、「シュラウドプロペラ構成」としても知られています。^{[3] [より良い情報源が必要]}用途:
  • 低視認性を目的として設計された軍艦、例えばスウェーデンの ヴィスビー級 コルベットなど。
  • 潜水艦、例えばイギリス海軍の トラファルガー級やアスチュート級、アメリカ海軍の シーウルフ級やバージニア級、フランス海軍の トリオンファン級やバラクーダ級、ロシア海軍の ボレイ級など。
  • スピアフィッシュ、Mk 48、Mk 50などの最新の魚雷。

海運業界におけるウォータージェットの原理は、1661年にまで遡ることができます^[4]。トゥーグッドとヘイズが、中央の水路にプランジャーまたは遠心ポンプを設置して動力を供給する船について記述しました^{[5] 。}

1787年12月3日、発明家のジェームズ・ラムゼイは、蒸気動力ポンプを使って船尾から水流を噴射するウォータージェット推進ボートを実演した。^{[6] [参照箇所]}これはバージニア州シェパーズタウン（現在のウェストバージニア州）のポトマック川で、ホレイショ・ゲイツ将軍を含む大勢の目撃者の前で起こった。長さ50フィートのボートは、約半マイル上流まで進んだ後、桟橋に戻った。上流に向かうにつれて、ボートの速度は時速4マイルに達したと報告されている。^{[7] [8] [9]}

1833年12月21日、アイルランドの技術者ジョン・ハワード・キアンは、船尾から噴出する水流で船を推進する技術で英国特許を取得した。^[10]

1932年4月、イタリアの技術者セコンド・カンピーニはイタリアのヴェネツィアでポンプジェット推進ボートを披露した。このボートは最高速度28ノット（時速32マイル、時速52キロメートル）を達成したが、これは同出力の従来型エンジンを搭載したボートに匹敵する速度だった。ボートの開発に資金を提供していたイタリア海軍は発注はしなかったが、イタリア国外への設計図の販売を拒否した。^{[11] [12]}最初の近代的なジェットボートは、1950年代半ばにニュージーランドの技術者ウィリアム・ハミルトン卿によって開発された。 ^[13]

ポンプジェットはかつては高速遊覧船（ジェットスキーやジェットボートなど）やその他の小型船舶に限定されていましたが、2000年以降、高速船舶の需要が高まり^[要出典]、ポンプジェットは大型船舶、軍用艦艇、フェリーで人気を集めています。これらの大型船舶では、ディーゼルエンジンまたはガスタービンで駆動できます。この構成では、排水量船体でも最大40ノット（時速45マイル、時速75km）の速度を達成できます。^[14]

ポンプジェット動力船は操縦性が非常に高い。ポンプジェットを使用する船の例としては、カー・ニコバル級巡視船、ハミナ級ミサイル艇、ヴァラー級フリゲート艦、ステナ高速海上サービスフェリー、イギリス海軍のスウィフトシュア級、トラファルガー級、アスチュート級潜水艦、米国のシーウルフ級、バージニア級、ロシアのボレイ級潜水艦などがある。また、米国の沿海域戦闘艦でも使用されている。

• 内部駆動推進
• パーソナルウォータークラフト
• ウェットバイク
• キッチン舵
• 水ロケット
• チェーンボート - 水車

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