JP2014502936A

JP2014502936A - 浮力および揚力を提供するためのフォイル構造

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Publication number: JP2014502936A
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Inventors: ジェス，ピーター・イー; デイリー，カール
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Abstract

浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造が提供される。フォイル構造は、細長い左手側浮遊装置セクションおよび細長い右手側浮遊装置セクションを含む。左手側浮遊装置セクションおよび右手側浮遊装置セクションは、浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、長手軸に実質的に平行に方向付けられる。左手側フォイルおよび右手側フォイルが、長手軸を通る鉛直面に向かって左手側浮遊装置セクションおよび右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられる。各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差する。各フォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する。各フォイルは上面を有し、その前方部分は前縁に向かって下向きに角度が付けられる。角度が付けられた前方部分は、波の突き抜けが補助され、かつ浮力変化による不安定性が実質的に抑制されるように決定される。

Description

発明の分野
本発明は、水面に浮かぶことができる浮遊装置の分野に関し、特に浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造に関する。

発明の背景
一般に、今日の船舶の船郭設計は、荒い水やうねりの中で運航する場合、大きなぬれ面積からの相当な水抵抗または大波の叩きつける作用のいずれかにより、比較的低速という欠点を有する。これは低効率および高い燃料消費量にも繋がる。

速度を上昇させ効率を高めるために、たとえば水中翼船および水中貫通高速双胴船などの様々な種類の船郭設計が開発されている。これらの設計は両方とも、船の本体を水から浮き上がらせて、荒い水中の水抵抗を減少させ、叩きつける波によって引き起こされる衝撃の緩和をもたらす。

あいにくこれらの設計概念の各々は、固有の好ましくない行動特性を有する。水中翼船は最大速度に影響する空洞現象の問題を来しており、付随するメンテナンス課題を有する複合制御および駆動システムを必要とする。水面貫通双胴船は、最大速度も限定する大きなぬれ面積を有し、荒い水およびうねりにおけるピッチが不安定である。

米国特許番号第７，４８７，７３６号は、内側に湾曲して２つのキールフォイルを形成する２つの細長い船郭を含むハイブリッドボート船郭を開示している。キールフォイルは、沈められると水置換をもたらし、波およびうねりを突き抜ける際は水中翼船と同様に作用し、より高速になると水面上での滑走力をもたらす。

波に当たった場合や高速で進行する場合の安定性を高めた、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供することが望ましい。

効率を高めた、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供することも望ましい。

既存の船舶の後付け部品として実装される、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供することも望ましい。

従って、本発明の一つの目的は、波に当たった場合や高速で進行する場合の安定性を高めた、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供することである。

本発明の別の目的は、効率を高めた、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供することである。

本発明の別の目的は、既存の船舶の後付け部品として実装される、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供することである。

本発明の一局面によれば、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造が提供される。フォイル構造は、細長い左手側浮遊装置セクションおよび細長い右手側浮遊装置セクションを含む。左手側浮遊装置セクションおよび右手側浮遊装置セクションは、浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、長手軸に実質的に平行に方向付けられる。左手側フォイルおよび右手側フォイルが、長手軸を通る鉛直面に向かって左手側浮遊装置セクションおよび右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられる。各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差する。各フォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する。各フォイルは上面を有し、その前方部分は前縁に向かって下向きに角度が付けられる。角度が付けられた前方部分は、波の突き抜けが補助され、かつ浮力変化による不安定性が実質的に抑制されるように決定される。

本発明の局面によれば、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造がさらに提供される。フォイル構造は、細長い左手側浮遊装置セクションおよび細長い右手側浮遊装置セクションを含む。左手側浮遊装置セクションおよび右手側浮遊装置セクションは、浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、長手軸に実質的に平行に方向付けられる。左手側フォイルおよび右手側フォイルが、長手軸を通る鉛直面に向かって左手側浮遊装置セクションおよび右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられる。各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在しかつその船尾部分の近傍で終端するサイドエッジに変わる。下向きフィンが、左手側フォイルおよび右手側フォイルのサイドエッジの少なくとも相当な部分に沿って設けられる。下向きフィンは、実質的に下向きに方向付けられる。

本発明の別の局面によれば、浮力および揚力を船舶に提供するためのフォイル構造が提供される。船郭接続機構は、船舶の船郭のそれぞれの部分と噛合わされるための保持要素と、船郭接続機構を確実なやり方で船舶に取付けるための取付け要素とを含む。細長い左手側船郭セクションおよび細長い右手側船郭セクションが船郭接続機構に接続される。左手側船郭セクションおよび右手側船郭セクションは、船舶の長手軸まで所定の距離のところに配置され、長手軸に実質的に平行に方向付けられる。左手側フォイルおよび右手側フォイルが、長手軸を通る鉛直面に向かって左手側船郭セクションおよび右手側船郭セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられる。各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの船郭セクションと交差する。各フォイルは、それぞれの船郭セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する。

本発明の利点は、波に当たった場合や高速で進行する場合の安定性を高めた、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供する点である。

本発明のさらなる利点は、効率を高めた、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供する点である。

本発明のさらなる利点は、既存の船舶の後付け部品として実装される、浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造を提供する点である。

図面の簡単な説明
本発明の好ましい実施例は、添付図面を参照して以下に説明される。

発明の第１の好ましい実施例に係るフォイル構造の上面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の第１の好ましい実施例に係るフォイル構造の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の第１の好ましい実施例に係るフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。図１ａ〜図１ｃに例示されたフォイル構造のフォイルを有する船郭セクションの側面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の別の好ましい実施例に係るフォイルおよびフィンを有する右手側船郭セクションの正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の別の好ましい実施例に係るフォイルおよびフィンを有する右手側船郭セクションの正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の別の好ましい実施例に係るフォイルおよびフィンを有する右手側船郭セクションの正面図を例示する簡略化されたブロック図である。図１ａ〜図１ｃに例示されたフォイル構造の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る取水機構の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る取水機構の詳細な正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る取水機構の斜視図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る別の取水機構の斜視正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る別の取水機構の斜視背面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだ双胴船の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだ三胴船の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだ、アウトリガーを有する双胴船の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだ台船（pontoon）ボートの底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだ台船ボートの側面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだフロート水上機の側面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだフロート水上機の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例を組込んだ飛行艇の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る異なる接続構造を有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る異なる接続構造を有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る図６ｂに例示される接続構造を有するフォイル構造の上面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係るフォイル構造接続要素の上面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る３つ以上のフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る３つ以上のフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る３つ以上のフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。図６ｃに例示されたフォイル構造の底面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る、浮力の少なくとも相当な部分を提供することができるフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る旋回移動可能なフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る旋回移動可能なフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る旋回移動可能なフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る旋回移動可能なフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る旋回移動可能なフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の実施例に係る旋回移動可能なフォイルを有するフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る後付けフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る後付けフォイル構造の側面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る別の後付けフォイル構造の正面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る膨張可能なフォイル構造の側面図を例示する簡略化されたブロック図である。発明の好ましい実施例に係る膨張可能なフォイル構造の背面図を例示する簡略化されたブロック図である。

好ましい実施例の説明
特に規定されない限り、ここで使用される技術用語および科学用語はすべて、発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。ここに記載されるものと同様または同等のいずれの方法および材料も本発明の実施またはテストにおいて使用することができるが、好ましい方法および材料を説明する。

発明の実施例は、たとえば個人用水上艇すなわちＳｅａ−Ｄｏｏ（登録商標）などの小型船舶について記載されるが、発明の実施例はそれに限定されず、様々な寸法の様々な他の種類の船舶にも適用可能であることが当業者にとって明らかとなるであろう。さらに、「浮遊装置」という表現は、水面に浮かぶことができる装置として理解されるべきであり、様々な種類の船舶、台船、フロート水上機、水陸両用航空機、および水上機などの装置を含む。

図１ａ〜図１ｄを参照して、発明の第１の好ましい実施例に係る船舶の形態の浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造１００が提供される。発明の好ましい実施例に係るフォイル構造１００は、細長い左手側船郭セクション１０２Ａおよび細長い右手側船郭セクション１０２Ｂを含む。左手側船郭セクション１０２Ａおよび右手側船郭セクション１０２Ｂは、船舶の長手軸１０１まで所定の距離Ｄのところに配置され、長手軸１０１に実質的に平行に方向付けられる。左手側フォイル１０８Ａおよび右手側フォイル１０８Ｂが、長手軸１０１を通る鉛直面１２０に向かって左手側船郭セクション１０２Ａおよび右手側船郭セクション１０２Ｂからそれぞれ突出している。左手側フォイル１０８Ａおよび右手側フォイル１０８Ｂは水平面１２２に対して鋭角αで方向付けられる。αは、好ましくはほぼ５°〜６０°の範囲であり、最も好ましくはほぼ２０°〜２５°の範囲である。各フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの前縁１１０Ａ，１１０Ｂは、その船首部分１０４Ａ，１０４Ｂの近傍でそれぞれの船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂと交差し、サイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂとなる。サイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂは、長手軸１０１に実質的に平行に方向付けられ、長手軸１０１まで所定の距離Ｅのところに配置される。各フォイル１０８Ａ，１０８Ｂはそれぞれの船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂに沿って延在し、その船尾部分１０６Ａ，１０６Ｂの近傍で終端する。

フォイル１０８Ａ，１０８Ｂは、船舶の低速度において付加的な浮力を提供するように設計されることが好ましい。たとえば船舶の設計された範囲の巡航速度などの、より速い速度で進行するために、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの底面は、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂが揚力および好ましくは水面上の面を提供するように形作られ、したがって実質的に水抵抗を減少させる。好ましくは、各フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの底面は、その後方部分および中央部分において実質的に平坦であるか、または代替的にわずかに凸に湾曲され、そこから前方部分１１８Ａ，１１８Ｂにおいて前縁１１０Ａ，１１０Ｂに向かって角度が付けられ、それぞれのフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの浮上を補助する。さらに好ましくは、角度が付けられた表面部分１１８Ａ，１１８Ｂの、前縁１１０Ａ，１１０Ｂからの延長部分は、それぞれの船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂまでの距離が減少するにつれて増大する。角度が付けられた表面部分は、たとえば、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの寸法、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの厚み、および船舶の速度の設計範囲などの要因に依存して決定される。決定は、たとえば標準的な経験的方法を使用し、かつ／または計算流体力学の標準的な方法を使用して行われる。

各フォイル１０８Ａ，１０８Ｂは、その後方部分および中央部分において実質的に平坦であるかまたは代替的にわずかに凸に湾曲した上面を有し、そこから前方部分１１４Ａ，１１４Ｂにおいて前縁１１０Ａ，１１０Ｂに向かって角度γで下向きに角度が付けられる。角度が付けられた前方部分１１４Ａ，１１４Ｂは、波１３０の突き抜けが補助され、かつ浮力変化による不安定性が実質的に抑制されるように決定される。好ましくは、角度が付けられた表面部分１１４Ａ，１１４Ｂの、前縁１１０Ａ，１１０Ｂからの延長部分は、それぞれの船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂへの距離が減少するにつれて増大する。さらに好ましくは、船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂの船首部分１０４Ａ，１０４Ｂは、波をより良く突き抜け、かつ浮力によって船郭が上昇する傾向を弱めるために、実質的に幅狭な形状である。船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂは中央部および船尾に向かってより厚いかまたはより広く、船舶が停止しているかまたは低速で進行している時に十分な浮力を提供する。フォイル１０８Ａ，１０８Ｂおよび船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂの船首部分１０４Ａ，１０４Ｂは、船首の水置換が制御されたやり方で船首の上昇をもたらすように設計される。さらに、フォイル１０２Ａ，１０２Ｂの頂部上にある水の重みが船首の上昇を抑制し、その制御された動作を補助する。角度が付けられた表面部分１１４Ａ，１１４Ｂは、高速で波にぶつかった時に船舶のピッチの安定性が実質的に増大するように決定される。決定は、たとえば標準的な経験的方法を使用し、かつ／または計算流体力学の標準的な方法を使用して行われる。

好ましくは、角度が付けられた表面部分１１４Ａ，１１４Ｂ，１１８Ａ，１１８Ｂは、図１ｃおよび図１ｄに例示されるように、たとえば実質的に平坦な表面を形成するように形作られる。代替的に、角度が付けられた表面部分１１４Ａ，１１４Ｂ，１１８Ａ，１１８Ｂは、たとえば前縁１１０Ａ，１１０Ｂに向かって曲率が増大する湾曲した表面である。

図２ａ〜図２ｄを参照して、発明の第２の好ましい実施例に係る船舶の形態の浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造２００が提供される。フォイル構造２００は、図２ａ〜図２ｄに例示されるように、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの各々のサイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂに沿ってそれぞれ配置された下向きフィン２４０，２４２を含む。好ましくは、下向きフィン２４０，２４２は、前縁１１０Ａ，１１０Ｂがサイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂに変わる位置１１１Ａ，１１１Ｂから船尾部分１０６Ａ，１０６ｂの近傍まで、サイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂの長さに沿って設けられる。代替的に、フィン２４０，２４２は、サイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂの少なくとも相当な部分に沿って延在する異なる長さである。フィンは、図２ａに例示されるように、サイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂから実質的に下向きに所定の距離Ｌ延在する。たとえば、フィン１４０Ａ，１４０Ｂは、破線で示される鉛直面に対して鋭角βで方向付けられる。代替的に、フィン１４２Ａ，１４２Ｂは、鉛直面に実質的に平行に方向付けられる。任意に、上向きフィン２４４がフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの各々のサイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂに沿って設けられる。上向きフィン２４４は、図２ｃに例示されるように、そこから実質的に上向きに所定の距離Ｍ延在する。

フィンの寸法、形状および長さは、たとえば、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの寸法、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの厚み、および船舶の速度などの要因に依存して決定される。決定は、たとえば標準的な経験的方法を使用し、かつ／または計算流体力学の標準的な方法を使用して行われる。フィンを設けることで高速での船舶の安定性が増大し、速度の上昇および／または燃料消費量の減少という形で効率を増大させる。

当業者にとって明らかなように、第２の好ましい実施例に係るフィンは、上面の角度が付けられた前方部分１１４Ａ，１１４Ｂを有する第１の実施例に係るフォイル構造と容易に組合わせられる。

任意に、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの各々の上面および／または底面上に１枚以上の条板が設けられる。

ウォータージェット駆動装置を含む船舶については、フォイル構造１００，２００が船舶のジェット駆動装置に取水流を供給するための取水機構を含むことが好ましい。たとえば、取水機構は、図３ａ〜図３ｃに例示されるように、左手側フォイル１０８Ａと右手側フォイル１０８Ｂとの間に設けられた取入開口部１６２を有する取入導管１６０を含む。取入導管１６０の端部分は、左手側フォイル１０８Ａと右手側フォイル１０８Ｂとに確実に接続される。好ましくは、取入導管１６０はフォイル形状を有し、取入フォイル構造１６４によって左手側フォイル１０８Ａと右手側フォイル１０８Ｂとに接続されて、抗力を減少させる。

代替的に、図３ｄおよび図３ｅに例示されるように、取水機構は船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂおよびフォイル１０８Ａ，１０８Ｂのうち少なくとも一つに設けられた取水導管１６７Ｂを含み、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂの底面に設けられた取水開口部１６６Ａ，１６６Ｂを有する。取水開口部１６６Ａ，１６６Ｂはインペラ１２Ａ，１２Ｂの前方に設けられ、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂのサイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂの近傍に配置される。取水開口部１６６Ａ，１６６Ｂをフォイル１０８Ａ，１０８Ｂのサイドエッジ１１２Ａ，１１２Ｂ付近に設けることで、回転するかまたは波を切っている間に取水口に確実に水が不足しないようにする。好ましくは、取水導管は、取水開口部１６６Ａ，１６６Ｂとそれぞれのインペラ１２Ａ，１２Ｂとの間で緩やかに湾曲して、摩擦損失を最小化する。

任意に、取水導管１６７Ｂは、取水開口部１６６Ａ，１６６Ｂからの水が船郭の中央に配置された一つのインペラに供給されるように設けられる。

さらに任意に、フォイル１０８Ａおよび１０８Ｂは、従来のやり方で実装することができる船舶の力学的な脚荷作業（ballasting）で使用される中空構造体を各々含む。

発明の好ましい実施例に係るフォイル構造１００，２００の実装は、浮遊装置が単船郭船舶の船郭を形成する用途に限定されない。浮遊装置は、たとえば、図４ａおよび図４ｂにそれぞれ例示されるような、双胴船５０１の船郭５０２Ａ，５０２Ｂ、または三胴船５０３の船郭５０４Ａ，５０４Ｂ，５０４Ｃなどの複船郭船舶の少なくとも一つの船郭を形成する。代替的に、図４ｃに例示されるように、浮遊装置は、たとえば主船郭５０６およびアウトリガー５０７を有する双胴形船舶５０５などの複船郭船舶の主船郭を形成する。別の実装では、浮遊装置は、たとえば双胴形船舶を形成する２つの台船を有する台船船舶の少なくとも一つの台船を形成するか、または図４ｄおよび図４ｅに例示されるように、台船５１２Ｃおよび５１２Ｄが台船５１２Ａおよび５１２Ｂの後方にそれぞれ配置された台船ボート５１０の複数個のより短い台船の各々を形成する。

さらに代替的に、浮遊装置は、たとえばフロート水上機および飛行艇などの航空機での使用のために実施される。図４ｆおよび図４ｇを参照して、浮遊装置が台船５２２Ａおよび５２２Ｂを形成するフロート水上機５２０の側面図および底面図がそれぞれ例示される。ここで、フォイル構造の使用は、水中に沈む時の飛び跳ねを減少させ、かつ衝撃を吸収することによってフロート水上機の着水能力を向上させ、出発時に荒い水の操作を可能にし、かつ穏やかな水中でフロートを「離水させる」ことを補助することによって発進力を向上させる。図４ｈを参照して、浮遊装置が胴体５３２を形成する飛行艇５３０の底面図が例示される。フロート水上機と同様に、フォイル構造の使用により着水力と発進力とが向上する。さらに、飛行艇が消火機として使用される場合、フォイル構造は水面を滑るように走ることによって船が水を取り込む能力を向上させ、上で図３ｄおよび図３ｅに例示されたように、たとえばフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの底面に設けられた取水開口部を有する。

浮遊装置のさらなる実装例は、サーフボード、およびたとえばラジコン模型ボートなどのスケールモデルボートを含む。さらに、浮遊装置の運航はビデオゲームで想定され得る。

任意に、フォイル構造１００は、図５ａ〜図５ｃに例示されるように、左手側フォイル１０８Ａと右手側フォイル１０８Ｂとの間に挿入され、そこに接続される接続構造を含む。好ましくは、接続構造の前方端は、前縁１１０Ａ，１１０Ｂの、それぞれの船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂとの交差の位置まで所定の距離のところに配置され、接続構造の後方端は船郭セクションの船尾部分の近傍に配置される。接続構造は、たとえば、図５ａに例示されるように、左手側フォイル１０８Ａおよび右手側フォイル１０８Ｂのそれぞれの上面と底面とを滑らかに接続するための融合要素１８０として形成される。代替的に、接続構造は、図５ｂおよび図５ｃに例示されるように、左手側フォイル１０８Ａと右手側フォイル１０８Ｂとの間に設けられた、たとえば魚雷状の形状を有する細長い本体１８２を含む。任意に、１つ以上の開口部１８３Ａ，１８３Ｂが、図５ｃに例示されるようにフォイル１０８Ａ，１０８Ｂに、または接続構造に設けられる。開口部は、波にぶつかった時にフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの上面から水を除去するために、フォイルまたは接続構造の前方部分に設けられることが好ましい。

代替的に、図５ｄに例示されるように、１つ以上の接続要素１８４が長手軸１０１に沿ってフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの間に設けられて、フォイル構造１００に剛性を付加する。

任意に、フォイル構造１００，２００はフォイルがそこから突出する２つ以上の船郭セクションを含み、揚力を増大させ、かつ／または大きな船舶のデッキ領域を広げる。図６ａを参照して、フォイル構造１００は、第２の細長い左手側船郭セクション２０２Ａおよび第２の細長い右手側船郭セクション２０２Ｂを含む。第２の左手側船郭セクション２０２Ａおよび第２の右手側船郭セクション２０２Ｂは、船舶の長手軸１０１まで所定の距離のところに配置され、長手軸１０１に実質的に平行に方向付けられる。第２の左手側フォイル２０８Ａおよび第２の右手側フォイル２０８Ｂは、長手軸１０１を通る鉛直面１２０に向かってそれぞれ第２の左手側船郭セクション２０２Ａおよび第２の右手側船郭セクション２０２Ｂから突出し、水平面１２２に対して鋭角δで方向付けられる。各第２のフォイル２０８Ａ，２０８Ｂの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの船郭セクション２０２Ａ，２０２Ｂと交差する。各第２のフォイル２０８Ａ，２０８Ｂは、それぞれの船郭セクション２０２Ａ，２０２Ｂに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する。用途に応じて、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂおよび第２のフォイル２０８Ａ，２０８Ｂは同じ寸法および形状であり、水平面１２２に対して同じ角度で方向付けられるか、または代替的に、第２のフォイル２０８Ａ，２０８Ｂは異なる寸法および形状であり、水平面１２２に対して異なる角度で方向付けられる。

図６ｂを参照して、フォイル構造１００，２００は、左手側船郭セクション１０２Ａと右手側船郭セクション１０２Ｂとの間に配置され、左手側船郭セクション１０２Ａと右手側船郭セクション１０２Ｂとに実質的に平行に方向付けられた細長い中心船郭セクション３０２を含む。第２の左手側フォイル３０８Ａおよび第２の右手側フォイル３０８Ｂは中心船郭セクション３０２から突出し、水平面１２２に対して鋭角δで方向付けられる。各第２のフォイル３０８Ａ，３０８Ｂの前縁は、その船首部分の近傍で中心船郭セクション３０２と交差する。各第２のフォイル３０８Ａ，３０８Ｂは中心船郭セクション３０２に沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する。用途に応じて、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂおよび第２のフォイル３０８Ａ，３０８Ｂは同じ寸法および形状であり、水平面１２２に対して同じ角度で方向付けられるか、または代替的に、第２のフォイル３０８Ａ，３０８Ｂは異なる寸法および形状であり、水平面１２２に対して異なる角度で方向付けられる。

さらに任意に、２つ以上の中心船郭セクション３０２が左手側船郭セクション１０２Ａと右手側船郭セクション１０２Ｂとの間に設けられる。その場合、フォイル構造によって提供される揚力の実質的に等しい分布をもたらすために、中心船郭セクション３０２の船首は、船郭セクション１０２Ａ，１０２Ｂの船首の前方または後方の所定の距離のところに配置されることが好ましい。

図６ｃおよび図６ｄを参照して、フォイル構造１００，２００は、長手軸を通る鉛直面１２０から離れる方に左手側船郭セクション１０２Ａおよび右手側船郭セクション１０２Ｂからそれぞれ突出する外側左手側フォイル４０８Ａおよび外側右手側フォイル４０８Ｂを含む。外側左手側フォイル４０８Ａおよび外側右手側フォイル４０８Ｂは、水平面１２２に対して鋭い出隅δにある。外側フォイル４０８Ａ，４０８Ｂの使用により、同じ寸法の船に対して実質的に増大した揚力が提供される。用途に応じて、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂおよび外側フォイル４０８Ａ，４０８Ｂは同じ寸法および形状であり、水平面１２２に対して同じ角度で方向付けられるか、または代替的に、第２のフォイル３０８Ａ，３０８Ｂは異なる寸法および形状であり、水平面１２２に対して異なる角度で方向付けられる。

任意に、フォイルは停止中に浮遊装置を浮かせるために必要とされる浮力の少なくとも相当な部分を提供することができる十分な寸法である。たとえば、図６ｅに例示されるように、フォイル１０８Ａ，１０８Ｂ，４０８Ａおよび４０８Ｂは、大部分の浮力がフォイルによって提供されるように、接続要素４１２Ａ，４１２Ｂによってデッキ構造４１０に接続される。当然ながら、船の寸法に応じて、この特徴はここで上記した様々なフォイル構造で実施することができる。

さらに任意に、フォイル構造１００，２００は、フォイルを旋回移動させるための旋回軸を含む。図７ａおよび図７ｂを参照して、左手側船郭セクション１０２Ａおよび右手側船郭セクション１０２Ｂは、それぞれ旋回軸８０２Ａおよび８０２Ｂによって残りの船郭８００に旋回移動可能に取付けられ、図７ａおよび図７ｂにそれぞれ例示される第１の位置と第２の位置との間の、旋回軸を中心としたフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの旋回移動が可能となる。旋回移動は、たとえば、様々な海況および速度について、図７ａに例示された第１の位置と、フォイルが８０４で互いに接し、一つの連続的なフォイルを形成する図７ｂに例示された第２の位置との間でのフォイルの連続的な調整を可能にする。

図７ｃおよび図７ｄを参照して、左手側フォイル１０８Ａおよび右手側フォイル１０８Ｂは、旋回軸８１２Ａおよび８１２Ｂによって船郭８１０の左手側船郭セクション１０２Ａおよび右手側船郭セクション１０２Ｂにそれぞれ旋回移動可能に取付けられ、図７ｃおよび図７ｄにそれぞれ例示される第１の位置と第２の位置との間の、旋回軸を中心としたフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの旋回移動が可能となる。旋回移動は、たとえば、様々な海況および速度について、図７ａに例示された第１の位置と、フォイルが８１４Ａおよび８１４Ｂで船郭８１０の底部に接する図７ｂに例示された第２の位置との間でのフォイルの連続的な調整を可能にする。さらに、フォイルを第２の位置に移動させることによって、ごく浅い水路での船の運航が可能となる。

図７ｅおよび図７ｆを参照して、左手側船郭セクション１０２Ａおよび右手側船郭セクション１０２Ｂは、それぞれ旋回軸８２２Ａおよび８２２Ｂによって残りの船郭８２０に旋回移動可能に取付けられ、図７ｅおよび図７ｆにそれぞれ例示される第１の位置と第２の位置との間の、旋回軸を中心としたフォイル１０８Ａ，１０８Ｂの旋回移動が可能となる。旋回移動により、たとえば、フォイルを図７ｅに例示された運航位置から図７ｆに例示された濡れていない停止位置へと外方にかつ上方に移動させることが可能となり、たとえばごく浅い水路での船の運航が可能となる。

旋回移動は、たとえば好適なヒンジ機構および油圧アクチュエータなどの従来技術を使用して実施される。

さらに任意に、フォイル構造１００，２００は、図８ａおよび図８ｂに例示されるように、たとえば個人用水上艇すなわちＳｅａ−Ｄｏｏ（登録商標）などの既存の船舶１０の船郭１１に取付けられるためのフォイル後付け部品１７０として提供される。フォイル後付け部品１７０は、船舶１０の船郭１１のそれぞれの部分と噛合わされるための保持要素１７２と、フォイル後付け部品１７０を確実なやり方で船舶１０に取外し可能に取付けるための取付要素とを含む。保持要素１７２は、船舶の船郭１１の相当な部分をその中に収容するための「シュー（ｓｈｏｅ）」状構造１７２を含むことが好ましい。その場合、保持要素１７２は、たとえばストラップ、クランプ、またはねじ機構を用いて、船舶の船郭１１に取外し可能に取付けられる。ウォータージェット駆動装置を含む船舶については、取入開口部１６２がフォイル同士の間に、または代替的にここで上記したようにフォイルの底面に設けられる。フォイル後付け部品１７０の取入導管１６０の上端部は、船舶１０のジェット駆動装置の既存の取水口と噛合うように形作られる。代替的に、図８ｃに例示されるように、突出するフォイル１０８Ａ，１０２Ｂを有する船郭セクション１０２Ａ，１０８Ｂが船舶１６の船郭１７に従来のやり方で個々に取付けられる。

さらに任意に、図９ａおよび図９ｂに例示されるように、フォイル構造１００，２００は膨張可能な構造として提供される。簡潔にするため、膨張可能な構造の左手側のみが例示される。船郭セクション１０２Ａは、船首に向かって狭くなる膨張可能なチューブとして提供される。フォイル１０８Ａは膨張可能な「目落ち（drop stitch）」構造として設けられ、その剛性を確実にする。フィン１４０Ａは、膨張可能な「目落ち」構造として、またはたとえば木もしくは複合材料からなる剛構造として設けられる。船郭セクション１０２Ａは、たとえば、既存の船郭１４に使用される織物材料などの好適な織物材料１５５Ａを使用して、既存の船郭１４に取付けられる。

フォイル構造１００，２００は、船舶の寸法および用法に応じて、標準的な海洋技術と、複合材料、アルミニウム、または様々な合金などの標準的な材料とを使用して設計および製造される。

好ましい実施例に関して本発明をここに記載した。しかし、ここに記載された発明の範囲から逸脱することなく多くの変更および修正を行うことができることが当業者にとって明白であろう。

Claims

浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造であって、
細長い左手側浮遊装置セクションおよび細長い右手側浮遊装置セクションを備え、前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションは、前記浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられ、さらに、
前記長手軸を通る鉛直面に向かって前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられた左手側フォイルおよび右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、各フォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端し、各フォイルは上面を有し、その前方部分は前記前縁に向かって下向きに角度が付けられ、角度が付けられた前記前方部分は、波の突き抜けが補助され、かつ浮力変化による不安定性が実質的に抑制されるように決定される、フォイル構造。
前記浮遊装置が、
単船郭船舶の船郭と、
複船郭船舶の少なくとも一つの船郭と、
複船郭船舶の主船郭と、
台船船舶の少なくとも一つの台船と、
フロート水上機の台船と、
飛行艇の胴体と、のうち１つを形成する、請求項１に記載のフォイル構造。
前記長手軸を通る前記鉛直面から離れる方に前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、前記水平面に対して鋭い出隅で方向付けられた外側左手側フォイルおよび外側右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、各フォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、請求項１に記載のフォイル構造。
前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルは、停止時に前記浮遊装置を浮かせるための浮力の少なくとも相当な部分を提供するために十分な寸法である、請求項１に記載のフォイル構造。
第２の細長い左手側浮遊装置セクションおよび第２の細長い右手側浮遊装置セクションを備え、前記第２の左手側浮遊装置セクションおよび前記第２の右手側浮遊装置セクションは、前記浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられ、さらに、
前記長手軸を通る鉛直面に向かって前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して第２の鋭角で方向付けられた第２の左手側フォイルおよび第２の右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、各第２のフォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、請求項１に記載のフォイル構造。
前記左手側浮遊装置セクションと前記右手側浮遊装置セクションとの間に配置され、前記左手側浮遊装置セクションと前記右手側浮遊装置セクションとに実質的に平行に方向付けられた細長い中心浮遊装置セクションと、
中心船郭セクションから突出し、水平面に対して第２の鋭角で方向付けられた第２の左手側フォイルおよび第２の右手側フォイルとを備え、各第２のフォイルの前縁は、その船首部分の近傍で前記中心浮遊装置セクションと交差し、各第２のフォイルは、中心浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、請求項１に記載のフォイル構造。
それぞれの浮遊装置セクションまでの距離が減少するにつれて、角度が付けられた表面部分の、前記前縁からの延長部分が増大する、請求項１に記載のフォイル構造。
各フォイルは底面を有し、その前方部分は、そこから前記前縁に向かって上向きに角度が付けられる、請求項１に記載のフォイル構造。
それぞれの浮遊装置セクションまでの距離が減少するにつれて、前記前縁からの、前記角度が付けられた表面部分の延長部分が増大する、請求項８に記載のフォイル構造。
前記浮遊装置セクションは、実質的に幅狭な船首部分を含む、請求項１に記載のフォイル構造。
取水機構を備える、請求項１に記載のフォイル構造。
前記取水機構は、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとの間に設けられた取入開口部を有する取入導管を含み、前記取入導管の端部分は、前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルに接続される、請求項１に記載のフォイル構造。
前記取入開口部は取入フォイル構造に設けられ、前記取入フォイル構造は、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとの間に設けられ、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとに接続される、請求項１２に記載のフォイル構造。
前記取水機構は、前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルの少なくとも一方に設けられ、かつ前記フォイルの底面に設けられた取入開口部を有する取入導管を含む、請求項１１に記載のフォイル構造。
前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとの間に介在し、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとに接続された接続構造を備える、請求項１に記載のフォイル構造。
前記接続構造の前方端は、前記前縁が前記浮遊装置セクションと交差する位置まで所定の距離のところに配置され、前記接続構造の後方端は、前記浮遊装置セクションの前記船尾部分の近傍に配置される、請求項１５に記載のフォイル構造。
前記フォイルは膨張可能な構造である、請求項１に記載のフォイル構造。
前記フォイルの各々は、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられた軸を中心として旋回移動可能である、請求項１に記載のフォイル構造。
前記浮遊装置セクションの各々の一部分は旋回移動可能である、請求項１８に記載のフォイル構造。
浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造であって、
細長い左手側浮遊装置セクションおよび細長い右手側浮遊装置セクションを備え、前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションは、前記浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられ、さらに、
前記長手軸を通る鉛直面に向かって前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられた左手側フォイルおよび右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在しかつその船尾部分の近傍で終端するサイドエッジに変わり、さらに、
前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルの前記サイドエッジの少なくとも相当な部分に沿って設けられた下向きフィンを備え、前記下向きフィンは、実質的に下向きに方向付けられる、フォイル構造。
前記浮遊装置が、
単船郭船舶の船郭と、
複船郭船舶の少なくとも一つの船郭と、
複船郭船舶の主船郭と、
台船船舶の少なくとも一つの台船と、
フロート水上機の台船と、
飛行艇の胴体と、のうち１つを形成する、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルの前記サイドエッジの少なくとも相当な部分に沿って設けられた上向きフィンを備え、前記上向きフィンは、実質的に上向きに方向付けられる、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記長手軸を通る鉛直面から離れる方に前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭い出隅で方向付けられた外側左手側フォイルおよび外側右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、各フォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルは、停止時に前記浮遊装置を浮かせるための浮力の少なくとも相当な部分を提供するために十分な寸法である、請求項２０に記載のフォイル構造。
第２の細長い左手側浮遊装置セクションおよび第２の細長い右手側浮遊装置セクションを備え、前記第２の細長い左手側浮遊装置セクションおよび前記第２の細長い右手側浮遊装置セクションは、前記浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられ、さらに、
前記長手軸を通る鉛直面に向かって前記第２の細長い左手側浮遊装置セクションおよび前記第２の細長い右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して第２の鋭角で方向付けられた第２の左手側フォイルおよび第２の右手側フォイルを備え、各第２のフォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、各第２のフォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記左手側浮遊装置セクションと前記右手側浮遊装置セクションとの間に配置され、前記左手側浮遊装置セクションと前記右手側浮遊装置セクションとに実質的に平行に方向付けられた細長い中心浮遊装置セクションを備え、さらに、
中心船郭セクションから突出し、前記水平面に対して第２の鋭角で方向付けられた第２の左手側フォイルおよび第２の右手側フォイルを備え、各第２のフォイルの前縁は、その船首部分の近傍で前記中心浮遊装置セクションと交差し、各第２のフォイルは、前記中心浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記浮遊装置セクションは実質的に幅狭な船首部分を含む、請求項２０に記載のフォイル構造。
取水機構を備える、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記取水機構は、左手側フォイルと右手側フォイルとの間に設けられた取入開口部を有する取入導管を含み、前記取入導管の端部分は、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとに接続される、請求項２８に記載のフォイル構造。
前記取入開口部は取入フォイル構造に設けられ、前記取入フォイル構造は、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとの間に配置され、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとに接続される、請求項２９に記載のフォイル構造。
前記取水機構は、前記左手側フォイルおよび前記右手側フォイルの少なくとも一方に設けられ、前記フォイルの底面に設けられた取入開口部を有する取入導管を含む、請求項２８に記載のフォイル構造。
前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとの間に介在し、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとに接続された接続構造を備える、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記接続構造の前方端は、前記前縁が前記浮遊装置セクションと交差する位置まで所定の距離のところに配置され、前記接続構造の後方端は、前記浮遊装置セクションの船尾部分の近傍に配置される、請求項３２に記載のフォイル構造。
前記フォイルは膨張可能な構造である、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記フォイルの各々は、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられた軸を中心として旋回移動可能である、請求項２０に記載のフォイル構造。
前記浮遊装置セクションの各々の一部分は旋回移動可能である、請求項３５に記載のフォイル構造。
浮力および揚力を浮遊装置に提供するためのフォイル構造であって、
細長い左手側浮遊装置セクションおよび細長い右手側浮遊装置セクションを備え、前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションは、前記浮遊装置の長手軸まで所定の距離のところに配置され、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられ、さらに、
前記長手軸を通る鉛直面に向かって前記左手側浮遊装置セクションおよび前記右手側浮遊装置セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられた左手側フォイルおよび右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの浮遊装置セクションと交差し、各フォイルは、それぞれの浮遊装置セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端し、さらに、
前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとの間に介在し、前記左手側フォイルと前記右手側フォイルとに接続された接続構造を備える、フォイル構造。
前記接続構造の前方端は、前記前縁が前記浮遊装置セクションと交差する位置まで所定の距離のところに配置され、前記接続構造の後方端は、前記浮遊装置セクションの船尾部分の近傍に配置される、請求項３７に記載のフォイル構造。
浮力および揚力を船舶に提供するためのフォイル構造であって、
船郭接続機構を備え、前記船郭接続機構は、前記船舶の船郭のそれぞれの部分と噛合わされるための保持要素と、前記船郭接続機構を確実なやり方で前記船舶に取付けるための取付け要素とを含み、さらに、
細長い左手側船郭セクションおよび細長い右手側船郭セクションを備え、前記左手側船郭セクションおよび前記右手側船郭セクションは、前記船郭接続機構に接続され、前記左手側船郭セクションおよび前記右手側船郭セクションは、前記船舶の長手軸まで所定の距離のところに配置され、前記長手軸に実質的に平行に方向付けられ、さらに、
前記長手軸を通る鉛直面に向かって前記左手側船郭セクションおよび前記右手側船郭セクションからそれぞれ突出し、水平面に対して鋭角で方向付けられた左手側フォイルおよび右手側フォイルを備え、各フォイルの前縁は、その船首部分の近傍でそれぞれの船郭セクションと交差し、各フォイルは、それぞれの船郭セクションに沿って延在し、その船尾部分の近傍で終端する、フォイル構造。
前記保持要素は、前記船舶の船郭の相当な部分をその中に収容するためのシュー状構造を含む、請求項３９に記載のフォイル構造。
前記船郭セクションおよびフォイルは膨張可能な構造である、請求項３９に記載のフォイル構造。