スクリューの効率的な推進システムについて、空気が大切!

 
水遊びのバカ話が段々と本格的な話になってきました。
マニアック過ぎてもう誰からも見向きもされない記事かもしれません。w

今まで色々と実験をしてきましたが、効率的な推進システムについて、下記のページが非常に分かりやすく解説しています。

空気でスクリュープロペラ船の推力を約71%アップする!
http://cotkm.jp/ship/


ニコ動では1万件を超えるビューと沢山の嘲笑のコメントをいただきましたが、実は前回行ったテストには意味があったのです。

Homemade small Tug Boat Test 3 小型エンジンポンプでボートは走るか?
https://youtu.be/L1hhRWbzLz0


TAKE1では水中に放水したので放水口の負圧で推力が極端に落ちました。
TAKE2では空中放水にしましたがノズルの先にパイプを繋いでいたのでパイプが抵抗となってパワーが出ませんでした。
TAKE3ではホースのノズルから直接空中放水したので一番パワーが出たことになります。


タイのロングテール・ボートのレース風景です。
一見すると手作り感たっぷりのチープなボートに見えますか、これが物凄いスピードで走ります。

Longtails Boat with jet ski engine
https://youtu.be/pv35XxrxEPw


彼らは物理的な理屈や複雑な計算式を駆使して船やスクリューの設計をしてるわけではないと思います。ただ過去からの経験則でスクリューと水面の微妙な位置バランスを操縦のテクニックとして習得しているのです。結果的に水流に適度な空気が混入されて効率よく大きな推進力を得ていると思われます。

先日行ったオコチャマな実験もこの辺を体感するための実験でした。
スクリューを半分だけ水中に入れるとどうなるか?とかやってました。

競艇用のボートはハイドロプレーン状態で走行します。トップスビート時は船体がほとんど空中に浮いた状態でスクリューの一部が水面に接しているだけです。この状態ではスクリューの後流にうまく空気が入り込み効率よく推力を得ていると思われます。

競艇 これぞまさに大逆転!
https://youtu.be/0WpcXJLamyA


つまりボートというより離陸寸前の水上飛行機状態が一番効率的ということでしょうか?半分飛んでるんですから当然ですね。w


こちらの水柱は圧巻です。
これでも飛び立たないのが逆に不思議です。

Lake Havasu Top Fuel Boat Drag Race Awesomeness
https://youtu.be/9DKvpgaf9wQ


ただし、これはあくまでもスピードボートの場合で全ての船をハイドロ艇にするわけにはいきません。タンカーのような巨大な運搬船でもスクリューの後方に空気を混入させれば推力の効率アップが期待できるようです。


話を元に戻して、このポンプの本来の出力口はインペラカバーの左端になります。


この出力口からの噴出した水流が、一旦ポンプの下層に流れ込んで圧力が上がり、それが上層に流れ込み、そこから溢れ出た水が排出口から流れ出る仕組みだと思います。こうすることでポンプの中に一定の水量と水圧を蓄えるのでポンプとしては安定して動作しますが水流の勢いとしてはかなりロスしていると思われます。


その前に気になっていたカバーの2ヶ所の穴をFRPで埋めてみました。
これでどうなるか?実験です。



まずこの状態で通常のポンプとしてテストしてみました。



Mitsubishi TL33 Engine pump test
https://youtu.be/dLehtlQr2HI


やはり呼び水を入れても中々スタートしません。
しばらくアイドリングで回していると徐々に水が出始めました。
カバーに穴がないのでインペラまで水が回りづらいようです。

しかし一度水が出始めてからは回転数を落としても水の勢いがあるように思います。回転数を上げるとポンプの圧力が上がり過ぎるのか途中でエンジンの回転数が上がりません。やはりカバーの穴は圧力抜きとスタートアップを容易にするためのものだと思います。

比較用に以前の放水テストです。

Mitsubishi TL33 Mini Engine Driven Pumps
https://youtu.be/vyRDtjbkg48


そもそも遠心型の小さなインペラではパワー不足ですが、最大の推進力を得るためには空中放水するのがよさそうです。しかし、スピードは望みません。スターリングエンジン並みにノンビリ走れたら満足なのです。


以下参考です。

見るからにかなり非力な2馬力のジェットボードです。
非力なのは遠心式のポンプが原因かもしれません。

ジェットスイム試運転
https://youtu.be/VP4892Dol2M


2馬力の船外機を付けたミニボートでも高性能なものは20km/hほどの速度が出るようです。一人乗りの軽量なボードタイプ船に効率的な2馬力の推進ユニットを付ければもう少し速度は出るんじゃないかと思います。

こちらはアメリカ製で国内ではブリジストンが販売していたサーフジェットです。
今時の「Jetsurf」と比べるともっさりしてますが、エンジンの排気量が255ccなので船検と2級小型船舶操縦士免許以上が必要です。こちらのジェットポンプも遠心式になっています。

サーフジェットDVDダイジェスト
https://youtu.be/NKmB3MXWp_w


いずれも時々ヤフオクに出品されています。
5~6万円程度の相場なので興味のある方は買ってみてはどうでしょう。

資金的に余裕のある方はこちらがオススメ!

Jetsurf
http://www.jetsurf-japan.com