JP2007501164A - 水陸両用車用の船体 - Google Patents

Abstract

図２に関連して水陸両用車の船体（２）の滑走面は、少なくとも一つの不連続部、例えばホイールアーチ凹所（１２）ないし（１５）を含む。車輪は後退させることができる。車の製造中にフルアーチアパーチャへのアクセスが必要であるが、使用中は必要ない。滑走領域を最大にするために、滑走板（９、１１）を設ける。これらは陸上および水上モードの両方で所定の位置に固定されるが、保守のために取外し可能とすることができる。少なくとも一つの板は、その底面に取り付けられるかまたはそこに組み込まれる外板（２２、２５）の少なくとも一部分を含むことができる。そのような外板部分は犠牲要素とすることができ、ゴム製とすることができる。後部滑走板の後方にトリムタブ（３０、図９）を設けることができ、そこに蝶着することができる。板は排水口およびジャッキ孔を含むことができる。二つの滑走板間にライドプレート（３８、図１）を設けることができ、それらと一体化することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は船体に関し、特に水陸両用車用の船体に関する。

水陸両用車が水上でより高い速度を達成することを可能にするには、水陸両用車に滑走型船体を設けることが望ましい。そのような船体は、完全に排水される停滞から、水から浮き上がって水面を滑走するのに充分な流体力学的揚力を発生することのできる速度に付勢することができる。

一般的に、船体の表面の乱れは抗力を増大し、達成可能な流体力学的揚力および水上での車の取扱いの両方を弱めるので、最適性能のためには、滑走型船体の表面は含まれる不連続部をできるだけ少なくする必要がある。しかし、水陸両用車は性質上、構成部品、例えば車輪組立体が内部に配置される凹所のような不連続部を船体の表面に含むことが必要になり得る。

過去において、水陸両用車の設計者は水上または陸上性能のいずれかを最適化することに努力を集中させた。その結果、満足な陸上性能をもたらすために水上性能が犠牲にされ、あるいは満足な水上性能をもたらすために陸上性能が犠牲にされた。例えば水上性能を最適化しようとするときに、後退可能な車輪サスペンションを持つ水陸両用車の設計者は、車輪が後退したときに従来の船舶船体の平滑な中断しない線を再確立するために、ホイールアーチ開口用の可動蓋を設けることに多大な努力を払ってきた。代替的に、ホイールアーチ開口は完全に省かれてきた。この場合、道路走行車輪は、伸長または下降（陸上）状態および後退または上昇（水上）状態の両方で、船体の外側に維持されてきた。

対照的に、本願の出願人は、最適化された陸上および水上性能を有する水陸両用車を設計することを選んだ。この目的のために、出願人は本発明に係る船体構成に到達するにあたって、従来の考え方を退け、従前の技術的先入観を克服した。

第一に、出願人は、水陸両用車の船体が従来の滑走型船体（１０ないし２５度）に比較して、浅い底勾配角（船体の滑走領域全体にわたって最大６度）を持つことが望ましいことに気付いた。これは、従来の底勾配角に適合するように機械的構成部品および乗員の座席を高くしなければならないことによって陸上モードの車の取扱いおよび性能を弱めることなく、陸上にあるときに充分な地上高を可能にする。機械的構成部品および乗員の座席を高くすることは、正面の面積およびしたがって空力抵抗を増大させ、また重心をも高くし、したがってコーナリングロール（cornering roll）が増大し、乗員の快適さが低減する。低い底勾配角の採用は、従来滑走型船舶船体に必要であるとして受け入れられてきたものに反している。

第二に、出願人は船体のホイールアーチ開口を維持したが、滑走板を組み込むことによって構成を最適化した。これらの滑走板は基本的に剛性であり、適位置に固定される。可撓性の板に対する剛性の板の利点は、使用中にそれらが形を著しく変化させないので、船体の流体力学的性能および取扱いが予測可能であることである。また、可撓性の板は、特に後進時にたわんで危険な状態になるおそれのある可動縁を有するので、路上での使用中または路上と水上との間で運転中に損傷し易い。

水陸両用車では、可動板は、例えば米国特許第4,958,584号（Williamson：特許文献１）、第3,421,472号（Oberg：特許文献２）、および第3,280,785号（Oberg：特許文献３）から公知である。固定滑走板は、可動板より小さい面積を覆うという明らかな理論的欠点を有するが、かなりの実用上の利点を有する。可動板の摺動および／または蝶着機構は、腐食により、かつ／または砂、沈泥、塩、または他の海洋砕屑の侵入により、故障し易い。それらはまた、車のモード切替え中に岩などの物体と衝突することにより損傷することがある。モードを切り替えることのできない水陸両用車は、陸上で、あるいはさらに悪いことに水上で、動かなくなるかもしれない。さらに、摺動および／または蝶着機構を整備しかつ細心の注意を払って清掃する必要性は、最新の自動車およびボートの面倒な手間があまり求められないことに慣れる、車の所有者には受け入れられそうにないかもしれない。上述した幾つかの水陸両用車の特許では、可動蓋板が提案されているが、出願人は、現在においても過去においても、連続生産されているいかなる例も知らない。したがって、あえて言うと、これらの先行技術の機構は、上述した理由のため失敗である。
米国特許第4,958,584号 米国特許第3,421,472号 米国特許第3,280,785号

基本的に剛性の固定滑走板の採用により、本願の出願人は、底勾配角の低減により、しかし船体の滑走能力を弱めることなく、陸上での車の取扱いおよび性能を最適化することができた。この結果、車を滑走させるのに充分な水中速度および流体力学的揚力を依然として達成することのできる水陸両用車が得られた。そういうものとして、水上性能は妥協されない。

したがって、本発明は、陸上および水上モードで作動可能な水陸両用車用の船体であって、船体は、
滑走面と、
滑走面内の少なくとも一つの不連続部と、
滑走面内の不連続部を少なくとも部分的に覆う少なくとも一つの滑走板と、を備え、
少なくとも一つの滑走板は船体の所定の位置に不動に配置され、かつ陸上および水上モードでの車の作動中ずっと単一の固定位置を維持し、それ自体に滑走面を設けることにより、船体の滑走面の総面積の増加をもたらすように構成された、船体を提供する。

好ましくは、少なくとも一つの不連続部は、滑走面内の少なくとも第一の不連続部対を含み、かつ少なくとも一つの滑走板は、滑走面内の第一の不連続部対のそれぞれを少なくとも部分的に覆う少なくとも第一の滑走板対を含む。

好ましくは、前記滑走板対の滑走板は船体の底面の中心に設けられたキールの両側に配置され、滑走板はキールから等距離に配置される。

好ましくは、少なくとも一つの不連続部は滑走面内の少なくとも第一の不連続部対を含み、船体は船体表面内の少なくとも第二の不連続部対を含み、少なくとも一つの滑走板は、滑走面内の第一の不連続部対のそれぞれを少なくとも部分的に覆う第一の滑走板対と、船体表面の第二の不連続部対のそれぞれを少なくとも部分的に覆う第二の滑走板対とを含む。

好ましくは、前記第二の滑走板対の滑走板は船体の底面の中心に設けられたキールの両側に配置され、滑走板はキールから等距離に配置される。

好ましくは、少なくとも一つの不連続部は、車輪組立体を収容するために船体に設けられた凹所を含む。

好ましくは、車輪組立体は、車を陸上モードで使用するための第一展開状態から、車を水上モードで使用するための第二収容状態へ後退可能である。

好ましくは、車輪組立体は第一展開状態、第二収容状態、およびそれらの間の移行中に、少なくとも一つの滑走板に触れない。

好ましくは、少なくとも一つの滑走板は、組立および分解のためにのみ取外し可能である。代替的に、少なくとも一つの滑走板は船体と一体的に形成される。

好ましくは、少なくとも一つの滑走板は、その底面に取り付けられるかあるいは組み込まれた外板の少なくとも一部分をさらに含む。さらに好ましくは、外板の少なくとも一部分は、磨耗するように設計された犠牲要素である。好ましくは、外板の少なくとも一部分はゴムから形成され、少なくとも一つの滑走板に取り付けられる。

好ましくは、船体は、少なくとも一つの滑走板の下流に設けられかつ制御面を有する少なくとも一つのトリムタブをさらに備え、少なくとも一つの滑走板の下を通過する水はトリムタブを介して流出し、トリムタブの制御面によって水上モード時に車の釣合いを保つように作用することができる。好ましくは、少なくとも一つのトリムタブの制御面は、少なくとも一つの滑走板に蝶着される。

本発明の好適な実施形態を今から、単なる例として添付の図面を参照しながら説明する。

図１は、前方船首端４と後方船尾端６とを含む船体２を有する水陸両用車１を示す。船体２の底面には、一対の前方滑走板８、９および一対の後方滑走板１０、１１が設けられる。滑走板８、９、１０、１１は、組立のために船体に設けられた凹所を少なくとも部分的に覆うように、略水平に船体２と面一に延びる船体２の実効表面積を増大するのに役立つ。

船体２が充分な水中速度を達成すると、結果的に得られる流体力学的揚力は、船体２を水から浮き上がらせて滑走させる。この状態で、船体２の前方船首端４は水面から離れて浮揚し、船体２の後方滑走面だけが、表面だけであるが水と接触し続ける。したがって、車１の滑走面は、車１の後部の船体表面、一般的に船首４から船尾６まで車１の長さに沿った距離の三分の一の点から後方に延びる船体２の部分によって構成される。

車１が、その船体２の完全排水状態および非排水状態つまり滑走状態からの移行を達成するためには、車１の水中速度を上げて、必要な流体力学的揚力を達成しなければならない。四つの滑走板８、９、１０、１１は全て、船体２の抗力を低減し、車１の速度の必要な増大を促進する際の鍵である。ひとたび滑走すると、後部滑走板１０、１１は、滑走する船体面積の増大をもたらし、車１を最も効率的に滑走状態に維持するのに不可欠である。

車１が滑走しているときに、船体２の前方端４は、直線走行時に前方滑走板８、９が水面に接触しないように持ち上げられる。したがって、前方滑走板８、９の主たる目的は、排水する船体２と滑走する船体２との間の移行期間中に、船体２の濡れ面積を増大し、前ホイールアーチ１２、１３によって生じる抗力を低減することである。

直線滑走移動時に前方滑走板８、９は水面と接触しないが、車１がターンするときに、車１のロールは前方滑走板８、９を水に接触させることがある。この状況で、前方滑走板８、９は、前ホイールアーチ１２、１３内に収容された車輪組立体の下の水の流れを制御し、船体の反応面を増大し、最終的に制御されたターンを行うことができるように船体の「ディギングイン（digging in）」を防止するのに役立つ。

図２は、船体２および滑走板８、９、１０、１１の形状および構成をより詳細に示す。船体２の左舷側は、滑走板９、１１が取り付けられた状態で示されて、船体２の右舷側は滑走板８、１０無しで示されている。凹所４０、４２は、船体２に取り付けられたときに滑走板 ８、１０の下方の表面が船体２の表面と略面一になるように、船体２にホイールアーチ１２、１４に隣接して設けられる。図示しない左右対称に反対側の凹所が、左舷側滑走板９、１１を収容するために、ホイールアーチ１３、１５に隣接して設けられる。

滑走板８、９、１０、１１の形状は、船体２の輪郭線に対応する。滑走板８、９、１０、１１は、それらが車輪組立体１８、１９、２０、２１の作動を妨害しない大きさに作られる。前方滑走板８、９の大きさは、前輪の転向角度、および車１が陸上で動作するときにサスペンションによって要求される行程によって制限される。後方滑走板１０、１１の大きさは、サスペンションのリバウンド行程ならびに駆動軸の位置および連結によって制限される。したがって、滑走板８、９、１０、１１のいずれも、水陸両用車１の使用中に動かすことができない。代わりに、それらは陸上および水上性能の両方にとって最適化される。

図１および図２に示されているのは、前方船首端４から後方船尾端６まで船体２に沿って走り、後方滑走板１０、１１を通過する外板２２、２５である。外板２２、２５は、「A Hull For Amphibious Vehicle」と称する出願人の同時係属英国出願第0311500.3号に記載するように、水上を滑走するときの船体の方向安定性を改善する。後方滑走板１０、１１を船体２に取り付けることを可能にするために、外板２２、２５は、二つの部分に分けて形成され、後方部分２４、２７は、前方部分２３、２６とは独立して、直接的または間接的に船体２に着脱自在に取付け可能である。外板２２、２５の前方部分２３、２６は前方滑走板８、９全体を通過しないので、それらは船体２と一体的に成形することが好ましい。後方外板部分２４、２７は後部滑走板１０、１１にそれぞれ取り付けられ、それらは次いで上述の通り船体２に取り付けられる。後方外板部分２４、２７は、衝撃または磨耗を受ける可能性が最も高いので、ゴムまたは他の準拠した材料から形成することが好ましい。実際、後方外板部分２４、２７は、丈夫な品目となるように設計される犠牲要素とすることができる。後方外板部分２４、２７は、いずれかの適切な固定手段によって、例えばメカニカルファスナもしくは接着剤または両方を使用して、後部滑走板１０、１１に取り付けることができる。代替的に、後方外板部分２４、２７は後部滑走板１０、１１と一体的に形成することができる。

図３および４は、下後方から見た左舷側前方９および後部１１滑走板の詳細図をそれぞれ示す。右舷側前部および後部滑走板８、１０は同一であるが、それの鏡像である。滑走板８、９、１０、１１は、プレスアルミニウムシートから形成することが好ましいが、板８、９、１０、１１は、それが金属か、合金か、重合体か、それとも複合材料であるかに関わらず、任意の適切な材料から製造することが予想される。

前方滑走板８、９は略平面状であり、板の剛性を増すためにフランジ４４を含み、かつ板８、９を通して図示しない船体のジャッキ点へのアクセスを得るためにジャッキ孔４６を含む。フランジ４４の切欠き４５は、水が板８、９の平面状領域の上面から逃げるための排水口として役立つことが好ましい。

後方滑走板１０、１１は、船体２の段替と一致する段５０と、ジャッキ孔５２と、板１０、１１の上部平面側からの排水を促進する排水口５４と、サスペンションのリバウンド行程を受け入れる凹所５６とを含む。後方滑走板１０、１１には、図１および２に示すように船体に成形された外板２２、２５の周りに板を固定することを可能にする切欠き５８も設けられる。

図５および６の断面図に示されているのは、前方滑走板８の配置のために船体２に設けられた凹所４０である。図６は、前方滑走板９の下面がいかにして、船体２の凹所４０内に適切に配置されたときに船体２の表面と略面一になるかを示す。

同様に、図７および８は、後方滑走板１０の配置のために船体２に設けられた凹所４２を断面図で示す。図８もまた、後方滑走板１１の下面がいかにして、凹所４２内に配置されたときに船体の表面と略面一になるかを示す。

前方および後方滑走板８、９、１０、１１は、接着剤Ｐｌｅｘｕｓ（ＲＴＭ）ＭＡ４２５を使用して、船体２に接着することが好ましい。接着接合は、車の整備および／または保守のためにアクセスすることができるように滑走板８、９、１０、１１を船体２から取り外すことができ、かつ次いで車１のその後の作動ができるように再び取り付けることができるように行われる。

図１および９に示すように、各後方滑走板１０、１１の後ろに、ただしそれに隣接して任意選択的に設けられるのは、トリムタブ３０である。トリムタブ３０は制御面３２と、ヒンジ３４と、制御面３２の反対側にあるトリムタブ３０の上面に作用してヒンジ３４を中心とするトリムタブ３０の作動度を制御する図示しない電気アクチュエータとを含む。ヒンジは、切欠き断面に示されるトランソム３５にボルト止めされる。領域３７は、出願人の同時係属英国出願第0302428.8号に記載する噴射制御チャネルである。

後方滑走板１０、１１の後部から出る流れは、トリムタブ３０の制御面３２に直接作用する。後方滑走板１０、１１とトリムタブ３０との間には滑らかな移行があるので、水面の実質的層流が経験され、車を水上モードで調整するときに、トリムタブ３０の効率および効果が最大化される。

また、滑走板８、９、１０、１１を使用するさらなる有利な結果は、船体２によって生じる噴射の低減であることにも注目されたい。

さらに、滑走板８、９、１０、１１はホイールアーチ内への水の侵入を低減するのに役立つので、サスペンション構成部品の油圧低下が軽減される。

本発明のさらなる実施形態では、滑走板８、９、１０、１１を接着接合以外の手段によって、例えば機械的固定によって、船体に取り付けることが予想される。

本発明のさらなる実施形態では、外板２３、２５の後方部分２４、２７を後方滑走板１０、１１と一体的に形成することが予想される。

また、一対の後方滑走板１０、１１を設けるのではなく、単一の全てを取り囲む蓋板を有利に使用することも予想される。例えば、そのような板は船体の底面のビーム全体に（ジャケットの形で）延在し、所定の位置に固定することができる。これはさらに、下にある船体２の保護外皮をもたらし、それはガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）から形成することが好ましい。さらに、そのような板は、補強のためにジェット駆動取水口の筺体に（例えばボルト止めまたは他の機械的固定によって）直接取り付け、かつ下にある船体２に対する板のフラッピングを防止するために、その周縁に接着剤ビードを設けることができる。板がジェット駆動装置自体への望ましくない砕屑または異物の取入れを防止するスクリーンとしても働くように、板のジェット駆動取水口の領域に、単数または複数の適切なアパーチャを設けることができる。代替的に、当業界で周知のように、別個のジェット取水口ストーンガードを取り付けることができる。

さらに、上記の好適な実施形態では、滑走板を船体に接合される別個の部品として記載したが、より複雑な船体成形ならびに車の組立および保守中のアクセスの悪さを代償として、一つまたはそれ以上の滑走板を船体と一体的に製造または形成することができることを、当業者は理解されるであろう。

さらに別の選択肢は、図１に３８で示すようにライドプレートを取り付けることである。そのようなプレートは、ジェット駆動装置の下のトランソム３５の後方に滑走領域を延長する。それはまた、３６で示すようにジェット取水口の後部全体にわたって滑走領域を延長することもできる。これはジェット取水口領域を制限するように見えるかもしれないが、水流は上方に傾斜するので、流れの方向に対し直角な狭窄は、この図に見えるほど大きくない。それでもなお、取水口に障害物が無いようにしておくために、ライドプレート３８を切り欠くことができる。そのようなライドプレート３８は、上述した全幅蓋板内に組み込むことができる。

本発明に係る船体の底面の平面図である。 船体の左舷側に位置する前部および後部滑走板を示す、図１の船体の下からの斜視図である。 本発明に係る前部左舷側滑走板の下からの斜視図である。 本発明に係る後部左舷側滑走板の下からの斜視図である。 線ｘ−ｘ’に沿って切った図１の船体の前部左舷側滑走板および隣接部分の組立分解断面図である。 線ｘ−ｘ’に沿って切った図１の船体に取り付けられた前部左舷側滑走板の断面図である。 線ｙ−ｙ’に沿って切った図１の船体の後部左舷側滑走板および隣接部分の組立分解断面図である。 線ｙ−ｙ’に沿って切った図１の船体に取り付けられた後部左舷側滑走板の断面図である。 車の後輪後ろの側面を見た、図１の船体に取り付けられた後部左舷側滑走板に隣接する後部左舷側トリムタブの側面図である。

Claims (23)

1. 陸上および水上モードで作動可能な水陸両用車用の船体であって、前記船体は
   滑走面と、
   前記滑走面内の少なくとも一つの不連続部と、
   前記滑走面内の前記不連続部を少なくとも部分的に覆う少なくとも一つの滑走板とを備え、
   前記少なくとも一つの滑走板は前記船体の所定の位置に不動に配置され、かつ陸上および水上モードでの前記車の作動中ずっと単一の固定位置を維持し、それ自体に滑走面を設けることにより、前記船体の前記滑走面の総面積の増加をもたらすように構成された船体。
2. 前記少なくとも一つの不連続部は前記滑走面に少なくとも第一の不連続部対を含み、
   前記少なくとも一つの滑走板は、前記滑走面の前記第一の不連続部対それぞれを少なくとも部分的に覆う少なくとも第一の滑走板対を含む、請求項１に記載の船体。
3. 前記滑走板対の滑走板が前記船体の底面の中心に設けられたキールの両側に配置され、前記滑走板が前記キールから等距離に配置される、請求項２に記載の船体。
4. 前記少なくとも一つの不連続部は前記滑走面内の少なくとも第一の不連続部対を含み、
   前記船体は前記船体表面内の第二の不連続部対を含み、
   前記少なくとも一つの滑走板は、前記滑走面内の前記第一の不連続部対それぞれを少なくとも部分的に覆う少なくとも第一の滑走板対と、前記船体表面内の前記第二の不連続部対それぞれを少なくとも部分的に覆う第二の滑走板対とを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の船体。
5. 前記第二の滑走板対の滑走板が前記船体の底面の中心に設けられたキールの両側に配置され、前記滑走板が前記キールから等距離に配置される、請求項４に記載の船体。
6. 前記少なくとも一つの不連続部が、車輪組立体を収容するために前記船体に設けられた凹所を含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の船体。
7. 前記車輪組立体が、前記車を陸上モードで使用するための第一展開状態から、前記車を水上モードで使用するための第二収容状態へ後退可能である、請求項６に記載の船体。
8. 前記車輪組立体が前記第一展開状態、前記第二収容状態、およびそれらの間の移行中に前記少なくとも一つの滑走板に触れない、請求項７に記載の船体。
9. 前記少なくとも一つの滑走板が組立および分解のためにのみ取外し可能である、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の船体。
10. 前記少なくとも一つの滑走板が、その底面に取り付けられるかあるいは組み込まれた外板の少なくとも一部分をさらに含む、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の船体。
11. 前記外板の少なくとも一部分は、磨耗するように設計された犠牲要素である、請求項１０に記載の船体。
12. 前記外板の少なくとも一部分がゴムから形成され、前記少なくとも一つの滑走板に付着される、請求項１０または１１に記載の船体。
13. 前記少なくとも一つの滑走板の下流に設けられかつ制御面を有する少なくとも一つのトリムタブをさらに備え、前記少なくとも一つの滑走板の下を通過する水が前記トリムタブを介して流出し、前記トリムタブの制御面によって水上モード時に車の釣合いを保つように作用することができる、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の船体。
14. 前記少なくとも一つのトリムタブの前記制御面が前記少なくとも一つの滑走板に蝶着される、請求項１３に記載の船体。
15. 前記少なくとも一つの滑走板が前記船体と一体的に形成される、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の船体。
16. 前記第一の滑走板対が前記車の後部に設けられ、さらなる板が前記第一の滑走板対の間に設けられる、請求項２ないし１５のいずれか一項に記載の船体。
17. 前記さらなる板が、前記滑走面積をさらに延長するライドプレートである、請求項１６に記載の船体。
18. 前記さらなる板が前記二つの滑走板と一体的である、請求項１６または１７に記載の船体。
19. 前記さらなる板が前記船体と一体的に形成される、請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の船体。
20. 請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の船体の水陸両用車における使用。
21. 請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の船体を組み込んだ水陸両用車。
22. 実質的に添付の図面に図示しまたはそれに関連して明細書に記載した船体。
23. 実質的に添付の図面に図示しまたはそれに関連して明細書に記載した水陸両用車。

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