JP2017190114A - カタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 主船体とフロートを分離したカタマランにおいて、左右フロートの、それぞれに入ってくる波への追随性を向上させる。【解決手段】 前後のクロスメンバ５（４）により連結した左右のフロート２の上にそれぞれバネ３を介して主船体１を弾性支持する。左右フロート２の前後間での捩り、および上下方向での相対変位を許容する機構を設けてフロート２の倒れを抑えながら波に沿ってフロート２を柔軟に追随運動させる。【選択図】図３

Description

本発明はカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構に関する。

従来のカタマランは、下記特許文献１〜３に記載されたものが知られている。これら従来のカタマランではいずれにあっても左右のフロートが主船体と一体で強固に固定されており、これらが互いに相対変位不能となっていた。そこで、本発明者は、下記特許文献４にて、左右のフロート同士をリジッドに固定しながらも、これらのフロートに主船体（操舵室、荷室、客室など）を相対変位可能に支持することで、この相対変位を利用して波に対する主船体の揺動を抑制する機構を組み込んだり、波によるフロートと主船体との相対位置変動を利用して発電を行う機構を組み込んだりすることができるようにして、カタマランの安定性および省エネルギー化を図るように改良したカタマランを提案した。

特開２００６−１６８６９２号公報 特開２００６−２４０５１６号公報 特開２００７−１５６５号公報 特開２０１５−７１４０号公報

しかしながら、上記改良を施した従来のカタマランにあっては、以下に説明するような問題がある。
すなわち、上記改良した従来のカタマランでは、左右フロートが相対変位不能に固定されていたため、左右フロートがこれらに入る波高が異なった波に遭遇した場合、あるいは左右フロートがこれらに対し斜め方向から入る波に遭遇した場合などに、波に対する左右フロートの追随性がよくない。この結果、追随性が良くない分、カタマランの安定性も損なわれ、また上記揺動抑制機能や上記発電機能を持たせるようにした場合では、これらの効果が損なわれることになる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、左右フロートがこれらに入る波高が異なった波に遭遇した場合、あるいは左右フロートがこれらに対し斜め方向から入る波に遭遇した場合などにあっても、波に対する追随性を向上させることができるようにした、カタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構を提供することにある。

本発明では、この目的のため、カタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できるように構成する。
すなわち、カタマランの左右のフロートは、これらそれぞれに入力する波面に沿うように相互独立して運動できる機構にて結合し、該機構は、具体的には左右フロート間の上下方向の相対変位、および前後間の捩りを許容することを特徴とする。

本発明のカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構にあっては、左右フロートに入る波高が異なった波に遭遇した時や斜め波に遭遇した時に、前後左右のクロスメンバとフロートとの取付部の角度変化が許容されることによって、左右フロートはそれぞれが遭遇する波に対してより追従できるようになり、船の安定性をさらに向上させることが可能となる。

本発明の実施例１であるカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構を斜め上方から見た図である。 実施例１において左右フロートが波高の異なる波を受けたときの挙動を示した正面図である。 本発明の実施例２であるカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構を斜め上方から見た図である。 実施例２において左右フロートの一方を拡大して見た正面図である。 実施例２において左右フロートが波高の異なる波を受けたときの挙動を示した斜め上方からの図である。 図５の状態に対応し、実施例２において左右フロートが波高の異なる波を受けたときの挙動を示した正面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

本発明の実施例１に係るカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構を採用した船の構成を、図１および図２に示す。
主船体１は、操舵室、荷室、客室などで構成され、実施例１にあってはフロート２の上に、全部で４カ所にて、バネ３で支えられている。なお、図１では波面に沿うように相互独立に運動できる機構を見やすくするため、主船体１およびバネ３は二点鎖線で描いてある。

左右にあるフロート２は、実施例１の波面に沿うように相互独立で運動できる機構を構成する。これらの左右フロート２は、幅方向に適当な距離を持たせて離した状態で、比較的柔軟なクロスメンバ４によって前後でそれぞれ繋がっている。各クロスメンバ４はフロート２に加わる波の力によってフロート２が上下方向に相対変位可能になるように曲がることができ、また一方のフロート２が斜め上向きで他方のフロート２が斜め下向きとなるようなねじれ方向（ピッチング方向）にも変形可能とされている。さらに、クロスメンバ４は、左右フロート２の前後方向の相対変位が実質生じないように規制し、左右フロート２間の間隔も上記変位・変形を許容する程度に許容するものの、実質的に変わらないように規制するように設定してある。
この結果、左右フロート２は、実質的に相対的に上下動および前後間でのねじれ運動が可能となる。また、クロスメンバ４には、これらがまっすぐな部材に戻るように働く弾性力を持たせるようにしても良い。

図１および図２では、それぞれ図示を省略したが、主船体１側とフロート２側との間に、本発明者の発明になる特開２０１５−７１４０号公報および特願２０１５−１１６９８４にそれぞれ記載の、主船体１の揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置を備えている。
これらの装置は上記両出願内容と同様な構成で構成している。すなわち、波によってフロート２は加振され、主船体１との間に相対運動が発生する。その相対運動を回転運動に変える機構を介してモータ／ジェネレータが作動することで電力収穫や主船体の動揺動抑制制御を行う。

上記構成のカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構の動き・機能について以下に説明する。
波がほとんどない穏やかな場合では、左右のフロート２は上下差がなく、主船体１もほぼ水平状態を保ち、バネ３の釣り合い位置からの伸び縮みは実質的にない。この状態では、主船体１の揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置は作動しないし、揺動抑制機能はそもそも必要ない。

ここで、図１、２に示すように、右フロート２に入る波の高さが左フロート２に入る波の高さより高い場合、従来技術のように左右フロートが強固に接続されていてカタマラン全体が傾動する場合と異なり、実施例１のカタラマンでは図２のようにクロスメンバ４が上下方向に容易に曲げ変形するため、右フロート２は小さな傾き内で容易に相対上昇し、左フロート２は小さな傾き内で容易に相対下降して、これら高さが異なる波に対する両フロート２の追随性が向上する。この結果、図示しない揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置が作動し、より向上した揺動抑制機能および発電機能を得ることができる。左右の波の高さが逆の場合にも、上記同様の効果が得られることは言うまでもない。

一方、フロート２に対し斜めに入って来た波に対しても、クロスメンバ４が上下方向に容易に曲げ変形するとともに、容易にねじれ変形するため、左右フロート２間の上下方向相対変位のみならず、フロート２の前方側と後方側との上下方向相対変位が容易に行われることとなって、斜め波に対する左右フロート２の追随性が向上する。したがって、この場合にも、図示しない揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置が作動し、より向上した揺動抑制機能および発電機能を得ることができる。

上記説明のように、実施例１のカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構は、左右フロート２に入る波の高さが異なる場合や、斜め波が入ってくる場合などにあっても、左右フロート２の波に対する追随性を高めて船の安定性を高めることが可能となる。このため、揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置による揺動抑制機能および発電機能をも向上させることができるようになる。

本発明の実施例２の、カタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構について以下に説明する。
実施例２の、カタマランの左右のフロート２がそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構は、実施例１の柔軟なクロスメンバ４とは異なり、図３、４に示すように、剛体のクロスメンバ５を用いる。また、クロスメンバ５を剛体としため、実施例１にはなかったボールジョイント６とバネ７を追加する。

すなわち、実施例２では、前後のクロスメンバ５の左右端側が、それぞれ左右フロート２の前後側に、合計４個のボールジョイント６でフロート２に対し揺動可能に取り付けられる。具体的には、ボールジョイント６は、図４に示すように、クロスメンバ５から下方に伸ばされたブラケット８の下端に一体に設けられ、フロート２の上面側から上方に開口するように設けられたソケット９に嵌め合わされて、フロート２がクロスメンバ５に揺動可能に独立して結合されている。

また、各ボールジョイント６の左右には、それぞれ２本の倒れ防止バネ７がフロート２とクロスメンバ５との間に設けられて、左右フロート２がクロスメンバ５に対して平行となるように、すなわちフロート２の傾動を抑制する方向に弾性力を作用させるように構成してある。

一方、主船体１は、実施例１と同様に、左右フロート２にバネ３で弾性支持されている。また、図示しないが、実施例１と同様に、主船体１の揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置を設けてある。

上記のように構成した、実施例２のカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構の動き・機能について、以下に説明する。
波がほとんどない穏やかな場合では、左右のフロート２は、上下差がなく、この結果、これらフロート２にボールジョイント６で揺動可能に連結された前後のクロスメンバ５倒れ防止バネ７により水平に保たれている。したがって、主船体１も水平状態となっている。
なお、この状態では、バネ３の釣り合い位置からの伸び縮みは実質的になく、主船体１の揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置は作動しないし、揺動抑制機能はそもそも必要ない。

一方、左右のフロート２に入る波の高さが異なった場合、たとえば図５、６に示すように、右フロート２側が左フロート２側より波高が高い波が前方から入って来た場合には、まず、前側のクロスメンバ５が右上がりになる。このとき、右フロート２は、この上に設けた外側の傾き防止バネ７を伸ばし、内側の傾き防止バネ７を押し縮めて、ボールジョイント６周りにクロスメンバ５に対して傾動しながら、前方側が上方へ相対変位する。
左フロート２は、右フロート２とは逆に、外側の傾き防止バネ７を押し縮め、内側の傾き防止バネ７を伸ばして、ボールジョイント６周りにクロスメンバ５に対して傾動する。
そして、波が通過するにしたがって、右フロート２の後方側が上昇するようになる。左フロート２も右フロート２と同様の挙動を示すが、この挙動の位相は左右フロート２に入ってくる波によってずれることは言うまでもない。

左右フロート２は、上記のように傾動することで、異なる高さで左右フロート２に入る波に沿ってより向上された追随性で上下方向の相対変位、前後方向の傾動を行う。

斜め波が左右フロート２に入って来た場合も、上記同様のメカニズムで左右フロート２が斜め波に追随することになる。
このように、実施例２のカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構にあっても、実施例１と同様に、左右フロート２に高さの異なる波が入った場合、あるいは斜め波が入った場合にも、フロート２の波への追随性を向上させ、船の安定性を高めることができる。また、このため、揺動抑制機能および波エネルギーを利用した発電機能を持たせた装置による揺動抑制機能および発電機能をも向上させることができるようになる。

１ 主船体
２ フロート
３ バネ
４、５ クロスメンバ
６ ボールジョイント
７ 倒れ防止バネ
８ ボールジョイント・ブラケット
９ ボールジョイント・ソケット

Claims (2)

1. 前後のクロスメンバにより連結した左右のフロートの上にそれぞれバネを介して主船体を弾性支持したカタマランに設けられ、前記左右フロートを、これらの左右フロート間で上下方向への相対変位および前後間での捩りを許容して、左右フロートに入る異なる波に沿って左右フロートの独立した運動を可能にし、船の安定性を向上させるように、カタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構。
2. 前記左右フロートを、ボールジョイントを介して前記クロスメンバで繋ぎ、該クロスメンバと前記フロート間に倒れ防止のためのバネを設けて、前記左右フロートが倒れないようにして、前記左右フロートに入る異なる波に沿って運動を可能にし、船の安定性を向上させるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のカタマランの左右のフロートがそれぞれの波面に沿うように相互独立に運動できる機構。

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