JP2013126851A - 船等の表面の波の運動方向を変える器具 - Google Patents

Abstract

【課題】有効利用されていない、船等の消耗したエネルギーにより造られた、船等の表面の波の力を有効に利用し、その船等の推進力に変換する等の効果を得る。
【解決手段】船等の水上進行物体の一面３に対し略直角方向に伸びる複数の波水流変向翼１を第一の構成要素とし、各々の波水流変向翼１の伸びる方向と略直交し、各々の波水流変向翼１を繋ぐ形状となっている単数以上の波水流保持板２を第二の構成要素として、第一の構成要素と第二の構成要素を具備し、水上進行物体の一面３及び単数以上の波水流保持板２の内の２つと、隣り合う２枚の波水流変向翼１との組み合わせによって囲われて形成される、単数以上の管状の水路を持つ器具によって、船等の表面に沿って流れる波による水流の向きを変え、この流れの力を船等の推力等に変換し、有効に利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、船等の水上を進行する物体の表面に装着し、被装着物体の表面を波として運動する水の運動方向を変えることによって、被装着物体に推進力を加える等の効果を得るための器具に関するものである。

船舶の造波抵抗を減少させるための従来の技術として、船首部分で生じる波を小さくしようとするものが存在した。バルバスバウがその代表的な例であり、特許公表平９−５１２２２７や、実用新案公開平６−２７４８７の発明も、それに該当すると思われる。

特許公開平６−２９８１６０の発明は船の表面で生じる波の力を積極的に利用し、推進力に変えようとするものであった。

特許公表平９−５１２２２７ 実用新案公開平６−２７４８７ 特許公開平６−２９８１６０

造波抵抗を減少させるための技術として、現在バルバスバウが多くの船舶で採用されているが、時折バルバスバウ形式の船でも船首で大きな波が発生する場合が有る。またバルバスバウ形式でない船は船首で大きな波が発生する頻度が更に高い。この波が造られることで、船はエネルギーを消耗する。この波を有効に利用すれば消耗したエネルギーの一部を回収できるが、現在この波は有効には利用されていない。

Ｖ字型の船底を持つ高速船も、進行時に船首付近から大きな波が発生する。高速船のＶ字形の船底に、船長方向に細長い突起であるストライプとチャインが複数装着されている場合が多い。これらには、船首付近で生じる波の力を推進力に変える効果も有ると思われる。特許公開平６−２９８１６０の発明はこれらを発展させたものとも考えられる。しかしこのストライプやチャインによって、波は後方よりも下方に押し下げられ、また波の多くが船の側方に漏れ出てしまうことも有るので、ストライプとチャイン及びこれらに類するものによって波の力を有効に利用できるとは言い難い。

本発明は、上記のような有効利用されていない、船等の消耗したエネルギーにより造られた、船等の表面の波の力を有効に利用し、その船等の推進力に変換する等の効果を得るためになされたものである。

課題を解決しようとする手段

本発明は、船等の水上進行物体の一面（３）に装着するものであり、本発明を装着した状態で、水上進行物体の一面（３）に対し略直角方向に伸びる複数の波水流変向翼（１）を第一の構成要素とし、各々の波水流変向翼（１）の伸びる方向と略直交し、各々の波水流変向翼（１）を繋ぐ形状となっている単数以上の波水流保持板（２）を第二の構成要素として、第一の構成要素である、複数の波水流変向翼（１）と第二の構成要素である、単数以上の波水流保持板（２）を具備しており、水上進行物体の一面（３）及び単数以上の波水流保持板（２），（２ａ）の内の２つと、隣り合う２枚の波水流変向翼（１）との組み合わせによって囲われて形成される、単数以上の管状の水路によって、船等の水上を進行する物体の表面に沿って流れる波による水流の向きを変えることによって、その波の力を、船等の水上を進行する物体の推力等に変換し、有効に利用できる点を最も主要な特徴とする。

発明の効果

本発明は船等に装着し、その船等の表面の波として運動する水の運動方向を変えることにより、装着した船等に推進力を加えるので、その船等のエネルギー利用効率を上げることが可能である。同じ量のエネルギーを使用して航行する際、本発明を装着した船等は未装着の物と比べ、より速く進行することが可能であり、同じ速さで進行する際は、使用するエネルギーを少なくすることが可能である。またエネルギー利用効率の向上によって、エネルギー資源の枯渇が抑制され、大気中への二酸化炭素排出量が減少することによる、地球温暖化の自然生態系への悪影響と、それに伴う人類への悪影響も減る等の社会的な観点での利益も生み出す。

本発明には、水面より上の船体側面が水面となす角度が９０度に近い部分に本発明を装着した場合、進行方向の推力だけでなく、上方への力も発生させるので、船首が大きく沈み込んだ際に、この力が船首を持ち上げる効果も有る。

本発明は、波の水流を後方に勢い良く吐き出すので、従来では船等の上方や側方に飛んだ後、船等に当たっていた波による水飛沫の量を減らすことができる。

本発明は、船等の被装着物に対して小型であり、邪魔にならない。また装着後の重量の増加が少ない。

本発明は単純な構成となっているので、故障の確率が低く、また少ない費用での製造が可能である。

本発明は水上を進行し、力を利用できる波が発生する表面を持つ物体であれば装着可能であるので、既存の船等に装着が可能である。

本発明の斜視図である。 本発明の断面図である。 本発明の実施方法を示した説明図である。（実施例１） 本発明の実施方法を示した説明図である。（実施例２） 本発明の実施方法を示した説明図である。（実施例３） 本発明の実施方法を示した説明図である。（実施例４） 本発明の実施方法を示した説明図である。（実施例５） 本発明の実施方法を示した説明図である。（実施例６）

図１は、本発明の構成を示す斜視図である。本発明は、船等の水上進行物体の一面（３）に装着し、装着する水上進行物体の一面（３）に対し略直角方向に伸びる複数の波水流変向翼（１）と、各々の波水流変向翼（１）の伸びる方向と略直交し、各々の波水流変向翼（１）を繋ぐ形状となっている単数以上の波水流保持板（２）から構成される。図１では波水流変向翼（１）の枚数が３で波水流保持板（２）の枚数が１となっている。

本発明の特徴の一つとして、水上進行物体の一面（３）と波水流保持板（２）そして隣り合う２枚の波水流変向翼（１）により囲われて、単数以上の管状の水路が形成されている点が挙げられる。この水路によって、波による水流を逃さずに利用できるのである。図１では２本の管状の水路が形成されている。

図１を用いて本発明の働きを説明する。船等の水上を進行する物体の表面の、波による水流が、本発明に流入する波水流の方向を示す矢印（４）の方向に、水上進行物体の一面（３）と波水流保持板（２）そして隣り合う２枚の波水流変向翼（１）により囲われて形成されている管状の水路に進入した後、この水路内を流れる際に、水上進行物体の進行方向を示す矢印（６）の方向とは略反対の、本発明に向きを変えられた水流の方向を示す矢印（５）の方向に向きを変えられる。この時に波水流変向翼（１）に生じた力の、水上進行物体の進行方向を示す矢印（６）の方向の成分が、水上進行物体の一面（３）を持つ船等の推力として働く。

図２は本発明を、図１の本発明に向きを変えられた水流の方向を示す矢印（５）と直交する面で切断し、本発明に向きを変えられた水流の方向を示す矢印（５）の方向に見た断面図である。

図２では、波水流変向翼（１）の前縁と後縁は、波水流保持板（２）と波水流保持板（２ａ）の上下端と揃っているが、波水流変向翼（１）の前縁と後縁より、波水流保持板（２）と波水流保持板（２ａ）のどちらか、又は両方の上下端が飛び出す形になっても良く、また必要な場合は波水流変向翼（１）の前縁と後縁が、波水流保持板（２）と波水流保持板（２ａ）のどちらか、又は両方の上下端から飛び出す形になっても良い。

波水流変向翼（１）の平面形は矩形である必要は無い。また波水流変向翼（１）は前進翼でも後退翼でも良く、これらの前進角と後退角は一枚の波水流変向翼（１）で一様でなくても良い。そして波水流変向翼（１）には上反角又は下反角が付いていても良く、これらの角度は一枚の波水流変向翼（１）で一様でなくても良い。波水流変向翼（１）の厚さは一様であってもなくてもよい。それぞれの波水流変向翼（１）は同じ寸法である必要は無く、同じ形状である必要も無い。

波水流保持板（２）は厚さが一様であってもなくても良い。波水流保持板（２）の平面形は矩形である必要は無い。波水流保持板（２）を、波水流変向翼（１）が貫通する形状となっていても良く、波水流保持板（２）を、貫通する形となっている波水流変向翼（１）の翼端が、例えば水上進行物体の一面（３）を持つ船等の他の部分等の物体に接合されていても良い。

大きな波に対応するよう設計された本発明が、それより小さな波を受けた場合にも高い性能を発揮できるように、波水流保持板（２）と水上進行物体の一面（３）の間に、一枚以上の波水流保持板（２ａ）を設置しても良い。本発明が装着される、水上進行物体の一面（３）は平面である必要は無い。

水面より上の船体側面が水面となす角度が９０度に近い部分に本発明を装着した場合、本発明には船を進行方向に進める推力の他に、上方に持ち上げようとする力も発生する。図１では、本発明に向きを変えられた水流の方向を示す矢印（５）が、水上進行物体の進行方向を示す矢印（６）と略反対方向の水平方向になっているが、これをやや下向きにすると、上方に持ち上げる力は強くなるが、水上進行物体の進行方向を示す矢印（６）と同方向の推力は弱くなる。また、これをさらに下に向けると、推力は無くなり、水上進行物体の進行方向を示す矢印（６）と反対方向に押し戻そうとする抗力が発生する。これを船等の制動力として利用することもできる。

本発明では、水上進行物体の一面（３）と波水流保持板（２）そして隣り合う２枚の波水流変向翼（１）により囲われて管状の水路が形成される。図２では、下方のその水路の入り口の幅より、上方の出口の幅の方が狭くなっているが、このようにしなくても良い。

本発明から流れ出す水の流速を大きくすると共に、本発明から流れ出す水と水上進行物体の一面（３）との摩擦を減らすために、水上進行物体の一面（３）にそれぞれの波水流変向翼（１）の後縁を繋ぐ形で、チャイン（７）を設置しても良い。

水上進行物体の一面（３）と、波水流保持板（２）そして隣り合う２枚の波水流変向翼（１）により囲われて形成されている管状の水路内の水の流れを滑らかにする他、本発明の強度を増したり、清掃を容易にしたりするために、波水流変向翼（１）と他の部材との接合部に、フィレット（ｆ）を設置しても良い。

波水流変向翼（１）と波水流保持板（２）及び波水流保持板（２ａ）並びに水上進行物体の一面（３）そしてチャイン（７）またフィレット（ｆ）は個別の部材となっている必要はなく、これらの内のどれかの部材が、これらの内の他のどれかの部材と一体形成されていても良いし、これら全てが一体形成されていても良い。

本発明の特性を常に最適にするために、波水流変向翼（１）の迎角やキャンバーの他、後退角や前進角そして上反角や下反角を可変にしたり、波水流変向翼（１）にスラットやフラップやスポイラーを設置したりすることが考えられる。

図３は、本発明をＶ字型船底の船に装着した実施例を示す、Ｖ字型船底の船の右舷を前方から見た図である。本図の水面（１０）は、船が巡航している状態での、船付近で生じる波の影響が及ばないと考えられる程度離れた周囲の水面の平均の高さである。巡航中に本発明（８）を機能させたいので、その際の水面（１０）のやや上の船底に本発明（８）を装着する。図３では船体側面近くに装着してある。

Ｖ字型船底の船に装着した本発明（８）の働きを説明する。船が進行することによって船首付近の船底にて生じた波は、下方から船底の面に沿いながら左右へ移動する水流となって左右両側へ飛び出そうとする。その水流の向きを本発明（８）が後方へと変え、その際に船を進行方向に押し出す推力が生じる。従来のＶ字型船底の船では側方に水が飛び出し、その飛沫が多く飛び散ったが、本発明（８）を装着したＶ字型船底の船では、水流は後方へ勢い良く飛び出し、飛び散る水飛沫が少ない。

図４は、本発明をＵ字型船底の船に装着した実施例を示す、Ｕ字型船底の船の右舷を前方から見た図である。船体側面の最前部近くの、水面（１０）のやや上に本発明（８）が装着してある。図４の反発明８では、波水流保持板（２）が２枚並んでいる。こうすることで、小さな波にも大きな波にも対応できる。

Ｕ字型船底の船を含む、水面より上の船体側面が水面となす角度が９０度に近い船に装着した本発明（８）の働きを説明する。船が進行することによって船体最前部の水面（１０）付近から波が発生する。その波は船が進行する速さが速い場合に大きくなり、波浪が高い場合や船首が大きく沈み込んだ場合に大きくなる。

船体最前部の水面（１０）付近にて、連続的または断続的に生じた波による水流は、船体表面に沿いながら上方と船尾方向の間の、水面（１０）に対し鋭角をなす方向に移動し、徐々に水平方向になりやがて水面（１０）に戻る。その水流が上方と船尾方向の間の水面（１０）に対し鋭角をなす方向に流れている際に、その水流の向きを本発明（８）が後方へと変え、その際に船を進行方向に押し出す推力が生じる。水上進行物体の一面（３）に沿って一度上昇した後、水面に戻る直前の流れの力も、本発明を利用して推力に変えることが可能である。

水面より上の船体側面が水面となす角度が９０度に近い部分に本発明（８）を装着した場合、本発明（８）には船を進行方向に進める推力の他に、上方に持ち上げようとする力も発生する。上記の条件で本発明には、船首が大きく沈み込んだ場合、この力が船首を持ち上げる効果も有る。

従来の水面より上の船体側面が水面となす角度が９０度に近い船では波による水流が上方に飛び出し、その飛沫が飛び散ることが有った。本発明（８）を装着すると、水流は後方へ勢い良く飛び出し、水飛沫が飛び散る頻度が低くなる。

図５は本発明を、運搬物を満載にした時と空荷の時とで、喫水線が大きく異なる船に装着した実施例を示す、船を前方上から見た図である。喫水線が高い時に用いる本発明（８）が一対と、喫水線が低い時に用いる本発明（８）が一対装着してある。喫水線が低い時に用いる本発明（８）一対は引き込み式にしておき、喫水線が高く水没するときには、船体内部に引き込むようにすると水の抵抗を受けない。

図６は、本発明を水中翼船に装着した実施例を示す、巡航中の水中翼船の右舷を前方から見た図である。本図の水面（１０）は、水中翼（１２）の働きで船体の大部分が浮上した状態での、支柱（１３）で生じる波の影響が及ばないと考えられる程度離れた周囲の水面の平均の高さである。巡航中に本発明（８）を機能させたいので、その際の水面（１０）のやや上に本発明（８）が、船首側のみではなく船尾側にも装着してある。本図では二枚の波水流変向翼（１）は大きさが異なり、波水流保持板（２）の平面形は台形に近い形となっている。

図７は、本発明を飛行艇に装着した実施例を示す、飛行艇の右舷を前方やや下から見た図である。離着水時に本発明（８）が機能する。本発明は波の水流を後方に勢い良く押し出すので、飛行艇の離着水時に発生した波による水飛沫がプロペラ回転面（１５）に当たりプロペラが破損したり、エンジンが水飛沫を吸い込んだりするのを防ぐ効果も有る。本発明（８）を引き込み式にすれば、飛行中の空気抵抗を減らすことができる。

本発明の装着対象は通常の船舶のみではなく、飛行艇や水上飛行機も含む、一時的でも水上を進行し、その間に力を利用できる波が発生する表面を持つ物体が本発明の装着対象である。

図８は、本発明を波力発電装置の一部とした実施例を示す図である。本発電装置は、船形浮体（１６）の喫水線（１８）の上に装着された本発明（８）が、波を受けて推力を発生させることにより、ハブ（２０）を挟んで反対側の船型浮体との抗力の差が生じ、進行方向（６）へ進行した船形浮体（１６）が、スイングアーム（１９）を介してハブ（２０）を回転させ、ハブ（２０）と繋がった、支柱（１７）に設置された発電機も回転し、発電するという仕組みになっている。

支柱（１７）は、水底や護岸等に設置された基礎や大型の浮体等から支持する。支柱（１７）自体に浮力を持たせ水底に係留し、ブイのように独立させる方法も考えられるが、反対方向に回転する２台の本発電装置の支柱（１７）下部を、水中で水平材を用い一体化する等、ハブ（２０）と一緒に支柱（１７）が回転しないよう対策を講じる必要が有る。

本図では、本発明（８）を装着した船形浮体（１６）が４個となっているが、２個以上であれば機能させることが可能である。両端がピン接合の上下２本のスイングアーム（１９）により、船形浮体（１６）が、水面との角度を保ったまま上下できるので、波浪に対し柔軟に対応できる他、潮の満ち干等の水位の変化にも対応できる。水位の変化への対応する方法として支柱（１７）をテレスコピック構造とし伸縮させることも考えられる。スイングアーム（１９）は両端剛接合の板バネに置き換えても良い。船形浮体（１６）はＶ字型船底とし、図３のように本発明（８）を装着してもよい。

スイングアーム（１９）と船形浮体（１６）の間にヒンジと必要に応じバネも設け、船形浮体（１６）全体が船尾を縦に振るように動けるような構造とし、船形浮体（１６）の船尾の水中部分にイルカの尾ヒレのように機能する水平尾翼を装着するか、または船尾から下に垂直尾翼を設けその下端にＴの字を逆さにしたような状態でこの水平尾翼を装着すると、特許公開平１０−５９２８９の発明と同様の効果が期待できる。これを本発明（８）と併用することも考えられる。船形浮体（１６）の上に揚力型垂直軸風車用の翼を設置すると、風力も併用できる。

１ 波水流変向翼
２ 波水流保持板
２ａ 波水流保持板
３ 水上進行物体の一面
４ 本発明に流入する波水流の方向を示す矢印
５ 本発明に向きを変えられた水流の方向を示す矢印
６ 水上進行物体の進行方向を示す矢印
７ チャイン
ｆ フィレット
８ 本発明
９ 舳先
１０ 水面
１１ 船首バルブ
１２ 水中翼
１３ 支柱
１４ 機首
１５ プロペラ回転面
１６ 船形浮体
１７ 支柱
１８ 喫水線
１９ スイングアーム
２０ ハブ

Claims (2)

1. 一時的にでも水上を進行する物体の一面（３）に、一体形成する場合も含める意味で装着するものであって、その一時的にでも水上を進行する物体の一面（３）に一体形成した場合も含める意味で装着した状態で、その一時的にでも水上を進行する物体の一面（３）に対し、略直角方向に伸びる、複数の波の水流の向きを変える翼（１）を第一の構成要素とし、その複数の波の水流の向きを変える翼（１）が伸びる方向と略直交し、その複数の波の水流の向きを変える翼（１）の各々を繋ぐ形状となっている、単数以上の波の水流を保持する板（２），（２ａ）を第二の構成要素として、先述の第一の構成要素と先述の第二の構成要素を具備する、先述の一時的にでも水上を進行する物体の一面（３）に沿って波として運動する水の流れの向きを変える器具。
2. 請求項１の、一時的にでも水上を進行する物体の一面（３）に沿って波として運動する水の流れの向きを変える器具が、一体形成される場合も含める意味で装着された、一時的にでも水上を進行する物体と、その物体を必須の構成要素とする物体。

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