JP2021094868A - 水中翼船 - Google Patents

Abstract

【課題】障害物と衝突した場合であっても、船体に与える影響を小さく抑えることが可能な水中翼船を提供する。【解決手段】水中翼船は、船首から船尾にかけて広がる船底を有する船体と、船体の船首側に設けられた水中翼機構と、を備え、船体には、船首と船底との間で船尾側に向かって凹むことで水中翼機構を収容する収容凹部が形成され、収容凹部における船首側を向く凹部主面と船底との間には、下方に向かうに従って船尾側に向かって延びるとともに船底に接続される後退面が形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、水中翼船に関する。

水上を航走する輸送機械の一種として、水中翼船が広く知られている。例えば下記特許文献１に記載されているように、水中翼船は、船体と、船底に取り付けられた水中翼機構とを主に備えている。水中翼機構は、船底に取り付けられたフレームと、このフレームによって回動可能に支持されているヨークと、ヨークから下方に向かって延びるストラットと、ストラットの先端に取り付けられた水中翼と、ストラットを船体に対して揺動させる油圧シリンダと、を有している。低速時には船体の喫水線付近に水面が位置している（これを艇走状態と言う。）。一方で、高速時には水中翼が発生させる揚力によって船体を浮上させた状態で航走する（これを翼走状態と言う。）ことが可能である。

ところで、上記の翼走時には、水面や水中を浮遊している障害物に水中翼が衝突する場合がある。この場合、上記のストラットよりも下方の部分が船尾側に向かって引っ張られる。この引張り力によって油圧シリンダのロッドが切断されるか又は脱離する。その結果、ストラットはフレームのみによって支持された状態となる。

実開平６−１１８０号公報

上記のようにフレームのみによってストラットが支持されている状態では、当該ストラットが支持部を中心として回動し、船体に衝突してしまう可能性がある。その結果、水中翼船の安定的な運用に支障を来たす虞がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、障害物と衝突した場合であっても、船体に与える影響を小さく抑えることが可能な水中翼船を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る水中翼船は、船首から船尾にかけて広がる船底を有する船体と、該船体の前記船首側に設けられた水中翼機構と、を備え、前記船体には、前記船首と前記船底との間で前記船尾側に向かって凹むことで前記水中翼機構を収容する収容凹部が形成され、該収容凹部における前記船首側を向く凹部主面と前記船底との間には、下方に向かうに従って前記船尾側に向かって延びるとともに前記船底に接続される後退面が形成されている。

本開示によれば、障害物と衝突した場合であっても、船体に与える影響を小さく抑えることが可能な水中翼船を提供することができる。

本開示の実施形態に係る水中翼船の要部拡大図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視図である。 本開示の実施形態に係るボルトの構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る船体の第一変形例を示す図である。 本開示の実施形態に係る船体の第二変形例を示す図である。

（水中翼船の構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る水中翼船１００について、図１から図３を参照して説明する。図１に示すように、水中翼船１００は、船体１と、水中翼機構３と、を備えている。

（船体の構成）
船体１は、水中翼船１００の航走方向における前方側を向く面である船首１１と、後方側を向く面である船尾（不図示）と、船首１１から船尾に向かって広がる船底１３と、船底１３から上方に向かって延びるとともに船首１１と船尾とを接続する一対の舷側（不図示）とによって形成されている。なお、以降の説明では、航走方向における前方側を単に「前方側」と呼び、その反対側を単に「後方側」と呼ぶことがある。

船首１１は、上下方向を含む断面視で前方側から後方側に向かうに従って下方に向かって広がっている。船底１３は、上下方向を含む断面視で前方側から後方側に向かって広がっている。船首１１には、後述する水中翼機構３を収容するための収容凹部２が形成されている。収容凹部２は、船首１１の下側の端縁１１ａから後方に向かって広がる凹部上面２１ａと、当該凹部上面２１ａに交差するとともに前方側を向く凹部主面２１ｂとによって画成されている。なお、図１の例では凹部上面２１ａと凹部主面２１ｂとが互いに直交している例を示しているが、これら面は必ずしも直交している必要はない。

凹部主面２１ｂと船底１３との間には、後退面１２が形成されている。後退面１２は、凹部主面２１ｂの下側の端縁（基端１２ａ）を始点として、下方に向かうに従って後方側に向かって延びている。後退面１２の下側の端縁（終端１２ｂ）は、船底１３に接続されている。また、本実施形態では、後退面１２は、基端１２ａから終端１２ｂにかけて一様な平面状をなしている。

（水中翼機構の構成）
次いで、水中翼機構３の構成について説明する。水中翼機構３は、フレーム３１と、ヨーク３２と、翼旋回装置３３と、ストラット３４と、水中翼３５と、を有している。フレーム３１は、ヨーク３２を収容凹部２内で支持するために設けられている。具体的には、フレーム３１は、凹部上面２１ａから下方に向かって延びる第一フレーム３１Ａと、凹部主面２１ｂから前方側に向かって延びる第二フレーム３１Ｂとを含む。

詳しくは図示しないが、これら第一フレーム３１Ａ、及び第二フレーム３１Ｂは油圧によって伸縮する油圧シリンダを内蔵している。第一フレーム３１Ａの下側の端部と第二フレーム３１Ｂの前方側の端部とは互いに交差している。この交差している部分には、ヨーク３２が取り付けられている。ヨーク３２は、航走方向に直交する方向に延びる第一回転軸Ａ１回りに回動可能な状態とされている。

ヨーク３２の下側には、翼旋回装置３３が取り付けられている。翼旋回装置３３は、後述するストラット３４及び水中翼３５の姿勢を変化させるための装置である。具体的には、翼旋回装置３３は、上下方向に延びる第二回転軸Ａ２回りに回動可能な状態でストラット３４を支持している。

ストラット３４は、翼旋回装置３３の下面（接合面Ｐｃ）に対して、後述するボルトＢによって結合されている。接合面Ｐｃは、水平面内に広がっている。なお、ここで言う「水平面」とは、水中翼船１００に傾きが生じていない状態における水平方向を指している。さらに、この接合面Ｐｃは、図１に示すように、上下方向において後退面１２の基端１２ａと終端１２ｂとの間に位置している。同図の例では、接合面Ｐｃが基端１２ａ側に偏って配置されている例を示している。また、図２に示すように、接合面Ｐｃは上方から見て円形をなしている。接合面Ｐｃの周縁部には、周方向に等間隔をあけて配列された複数のボルトＢが取り付けられている。これらのボルトＢによってストラット３４と翼旋回装置３３とが結合されている。ボルトＢの構成については後述する。

ストラット３４は、翼旋回装置３３から下方に向かって延びる柱状をなしている。また、図２に示すように、ストラット３４は上下方向から見て翼型の断面形状を有している。ストラット３４の下端は、船底１３よりも下方に位置している。ストラット３４の下端には、水中翼３５が取り付けられている。水中翼３５は、翼支持部３５Ａと、翼本体３５Ｂとを有している。翼支持部３５Ａは、図１及び図２に示すように直方体状をなしている。翼支持部３５Ａの左右両側にはそれぞれ翼本体３５Ｂが取り付けられている。各翼本体３５Ｂは、翼支持部３５Ａから左右に突出する板状をなしている。各翼本体３５Ｂは、側面視で翼型の断面形状を有している。

（ボルトの構成）
図３に示すように、各ボルトＢは、中心軸Ａ３を中心として円柱状をなす一対の頭部４１と、中心軸Ａ３上で頭部４１に一体に設けられた一対のテーパ部４２と、これらテーパ部４２同士を中心軸Ａ３上で接続する小径部４３と、を有している。頭部４１の外周面にはネジ溝Ｓが形成されている。このネジ溝Ｓには不図示のナットが装着される。テーパ部４２は、一方側の頭部４１から他方側の頭部４１に向かうに従って次第にその径寸法が縮小することで円錐状をなしている。小径部４３は、このテーパ部４２の先端部同士を接続している。小径部４３の径寸法はその延在方向の全域にわたって一定である。

（作用効果）
以上のように構成された水中翼船１００は、低速時には船体１の喫水線付近に水面が位置している（これを艇走状態と言う。）。一方で、高速時には水中翼３５が発生させる揚力によって船体を浮上させた状態で航走する（これを翼走状態と言う。）ことが可能である。

ところで、上記の翼走時には、水面や水中を浮遊している障害物に水中翼が衝突する場合がある。この場合、上記のストラット３４よりも下方の部分が船尾側に向かって引っ張られる。この引張り力によってストラット３４が急激に船尾側に傾斜したり、又は船体１から脱離したりすることがある。その結果、ストラット３４が船体１に衝突し、当該船体１の性能に影響を及ぼす虞がある。そこで、本実施形態に係る水中翼船１００では、船体１の収容凹部２に後退面１２が形成されている。

上記構成によれば、例えばストラット３４及び水中翼３５が衝撃等によって脱離したり、船尾側に向かって傾いたりした場合、後退面１２としての面によってストラット３４を受け止めることができる。その結果、船体１に伝わる衝撃を小さく抑えることができる。一方で、この後退面１２が形成されていない場合、つまり船体１に角部が形成されている場合、当該角部を中心として船体に大きな衝撃力が伝わってしまう可能性がある。上記構成によれば、このような可能性を低減することができる。

また、上記構成によれば、後退面１２が平面状をなしていることによってより広い範囲で上記の衝撃力を受け止め、分散させることができる。

さらに、上記構成によれば、例えばストラット３４及び水中翼３５が接合面Ｐｃを境界として脱離した場合であっても、当該接合面Ｐｃは上下方向において後退面１２の基端１２ａと終端１２ｂとの間に位置していることから、船体１から脱離した後、後退面１２によって直ちにこれら部材を受け止めることができる。その結果、船体１に影響が及ぶ可能性をさらに低減することができる。

加えて、上記構成によれば、ストラット３４は翼旋回装置３３に対してボルトＢによって結合されている。さらに、このボルトＢには小径部４３が形成されている。これにより、例えばボルトＢに引張り力が加わった場合、当該小径部４３が形成されていないボルトに比べてより早期に当該ボルトＢを破断させることが可能となる。したがって、ストラット３４及び水中翼３５は衝撃力の発生後、直ちに船体１から脱離する。その結果、ストラット３４及び水中翼３５が不完全な状態で船体１に保持されたまま船体１に衝突を繰り返す可能性を低減することができる。
このように、本実施形態によれば、水中翼船１００が障害物と衝突した場合であっても、衝撃力が船体１に与える影響を小さく抑えることができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態では後退面１２が平面状に形成されている例について説明した。しかしながら、後退面１２の構成は上記実施形態に限定されず、他の例として図４又は図５に示す構成を採ることも可能である。

図４の例（第一変形例）では、後退面１２Ａは、船首１１側（前方側）に向かって凸となる曲面状をなしている。また、当該後退面１２Ａは、船首１１側（基端１２ａ側）から船底１３側（終端１２ｂ側）にかけて一様な曲率を有している。

上記構成によれば、例えばストラット３４及び水中翼３５が後退面１２Ａに衝突した場合であっても、後退面１２Ａが曲面状をなしていることから、当該後退面１２Ａにおける局所的な応力集中を抑えることができる。

さらに、図５の例（第二変形例）では、後退面１２Ｂが、基端１２ａ側から終端１２ｂ側にかけて一体に接続された突出部Ｐ、及び凹没部Ｒによって形成されている。これら突出部Ｐと凹没部Ｒの形状や両者の比率は、設計や仕様に応じて適宜設定される。このような構成によれば、上記の実施形態、及び第一変形例で説明した作用効果を得られることに加えて、後退面１２Ｂによる水切り性能をさらに改善することもできる。

なお、上記実施形態、及び各変形例のいずれの構成を採る場合であっても、後退面１２，１２Ａ，１２Ｂには角部や段差が形成されていないことが望ましい。言い換えれば、後退面１２，１２Ａ，１２Ｂは、一様に連続する平面又は曲面によって形成されていることが望ましい。

＜付記＞
各実施形態に記載の水中翼船は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る水中翼船１００は、船首１１から船尾にかけて広がる船底１３を有する船体１と、該船体１の前記船首１１側に設けられた水中翼機構３と、を備え、前記船体１には、前記船首１１と前記船底１３との間で前記船尾側に向かって凹むことで前記水中翼機構３を収容する収容凹部２が形成され、該収容凹部２における前記船首１１側を向く凹部主面２１ｂと前記船底１３との間には、下方に向かうに従って前記船尾側に向かって延びるとともに前記船底１３に接続される後退面１２が形成されている。

上記構成によれば、収容凹部２に後退面１２が形成されている。これにより、例えば水中翼機構３の全体又は一部が衝撃等によって脱離したり、船尾側に向かって傾いたりした場合、後退面１２としての面によってこれを受け止めることができる。その結果、船体１に伝わる衝撃を小さく抑えることができる。一方で、この後退面１２が形成されていない場合、つまり船体１に角部が形成されている場合、当該角部を中心として船体に大きな衝撃力が伝わってしまう可能性がある。上記構成によれば、このような可能性を低減することができる。

（２）第２の態様に係る水中翼船１００では、前記後退面１２は、平面状をなしている。

上記構成によれば、例えば水中翼機構３の全体又は一部が後退面１２に衝突した場合であっても、後退面１２が平面状をなしていることによってより広い範囲でその衝撃力を受け止め、分散させることができる。

（３）第３の態様に係る水中翼船１００では、前記後退面１２Ａは、前記船首１１側に向かって凸となる曲面状をなしている。

上記構成によれば、例えば水中翼機構３の全体又は一部が後退面１２Ａに衝突した場合であっても、後退面１２Ａが曲面状をなしていることから、当該後退面１２Ａにおける局所的な応力集中を抑えることができる。

（４）第４の態様に係る水中翼船１００では、前記後退面１２Ａは、前記船首１１側から前記船底１３側にかけて一様な曲率を有する曲面状をなしている。

上記構成によれば、後退面１２Ａに衝撃力が加わった際の応力集中をさらに抑制することができる。

（５）第５の態様に係る水中翼船１００では、前記水中翼機構３は、前記凹部主面２１ｂ及び該凹部主面２１ｂに交差する面内に広がる凹部上面２１ａに取り付けられたフレーム３１と、該フレーム３１に支持され、前記船首１１側から前記船尾側に向かう方向に直交する第一回転軸Ａ１回りに回動可能なヨーク３２と、該ヨーク３２の下方に設けられ、上下方向に延びる第二回転軸Ａ２回りに回動可能な翼旋回装置３３と、該翼旋回装置３３から下方に向かって延びるとともに、接合面Ｐｃを介して前記翼旋回装置３３に接合されているストラット３４と、該ストラット３４の下端に設けられた水中翼３５と、を有し、前記接合面Ｐｃは、上下方向において、前記後退面１２の上側の端縁である基端１２ａと、下側の端縁である終端１２ｂとの間に位置している。

上記構成によれば、例えばストラット３４及び水中翼３５が接合面Ｐｃを境界として脱離した場合であっても、当該接合面Ｐｃは上下方向において後退面１２の基端１２ａと終端１２ｂとの間に位置していることから、脱離した後、後退面１２によって直ちにこれら部材を受け止めることができる。その結果、船体１に影響が及ぶ可能性をさらに低減することができる。

（６）第６の態様に係る水中翼船１００では、前記水中翼機構３は、前記翼旋回装置３３と前記ストラット３４とを結合するボルトＢをさらに有し、該ボルトＢは、延在方向における両側に配置された一対の頭部４１と、該頭部４１同士を接続するとともに、該頭部４１よりも小さな径寸法を有する小径部４３と、を有する。

上記構成によれば、ストラット３４は翼旋回装置３３に対してボルトＢによって結合されている。さらに、このボルトＢには小径部４３が形成されている。これにより、例えばボルトＢに引張り力が加わった場合、当該小径部４３が形成されていないボルトに比べて早期に破断させることが可能となる。したがって、ストラット３４及び水中翼３５は衝撃の発生後、直ちに船体１から脱離する。その結果、ストラット３４及び水中翼３５が不完全な状態で船体１に保持されたまま船体１に衝突を繰り返す可能性を低減することができる。

１００ 水中翼船
１ 船体
２ 収容凹部
３ 水中翼機構
１１ 船首
１１ａ 端縁
１２，１２Ａ，１２Ｂ 後退面
１２ａ 基端
１２ｂ 終端
１３ 船底
２１ａ 凹部上面
２１ｂ 凹部主面
３１ フレーム
３１Ａ 第一フレーム
３１Ｂ 第二フレーム
３２ ヨーク
３３ 翼旋回装置
３４ ストラット
３５ 水中翼
３５Ａ 翼支持部
３５Ｂ 翼本体
４１ 頭部
４２ テーパ部
４３ 小径部
Ａ１ 第一回転軸
Ａ２ 第二回転軸
Ａ３ 中心軸
Ｂ ボルト
Ｐ 突出部
Ｒ 凹没部
Ｐｃ 接合面
Ｓ ネジ溝

Claims (6)

1. 船首から船尾にかけて広がる船底を有する船体と、
   該船体の前記船首側に設けられた水中翼機構と、
   を備え、
   前記船体には、前記船首と前記船底との間で前記船尾側に向かって凹むことで前記水中翼機構を収容する収容凹部が形成され、
   該収容凹部における前記船首側を向く凹部主面と前記船底との間には、下方に向かうに従って前記船尾側に向かって延びるとともに前記船底に接続される後退面が形成されている水中翼船。
2. 前記後退面は、平面状をなしている請求項１に記載の水中翼船。
3. 前記後退面は、前記船首側に向かって凸となる曲面状をなしている請求項１に記載の水中翼船。
4. 前記後退面は、前記船首側から前記船底側にかけて一様な曲率を有する曲面状をなしている請求項３に記載の水中翼船。
5. 前記水中翼機構は、
   前記凹部主面及び該凹部主面に交差する面内に広がる凹部上面に取り付けられたフレームと、
   該フレームに支持され、前記船首側から前記船尾側に向かう方向に直交する第一回転軸回りに回動可能なヨークと、
   該ヨークの下方に設けられ、上下方向に延びる第二回転軸回りに回動可能な翼旋回装置と、
   該翼旋回装置から下方に向かって延びるとともに、接合面を介して前記翼旋回装置に接合されているストラットと、
   該ストラットの下端に設けられた水中翼と、
   を有し、
   前記接合面は、上下方向において、前記後退面の上側の端縁である基端と、下側の端縁である終端との間に位置している請求項１から４のいずれか一項に記載の水中翼船。
6. 前記水中翼機構は、前記翼旋回装置と前記ストラットとを結合するボルトをさらに有し、
   該ボルトは、延在方向における両側に配置された一対の頭部と、
   該頭部同士を接続するとともに、該頭部よりも小さな径寸法を有する小径部と、を有する請求項５に記載の水中翼船。

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