JP3127066U - 水上遊具 - Google Patents

Abstract

【課題】導入しやすい価格で、高い強度、メンテナンスフリー、高い安定性・安全性・快適性、及び高い操作性・航行性能を有する水上遊具を提供する。
【解決手段】船体本体と船体本体の片側部若しくは両側部に船体本体と腕木を介して長手方向に取り付けられている外付けの浮力体を有し、前記船体本体が上部の船体デッキ部及び下部の船体ボトム部が一体となった熱可塑性樹脂からなる中空の完全密閉構造を有する。一人分の幅を有する船体本体と船体本体のほぼ中央部に設けた乗員一人分の座席部とを備えており、前記座席部は乗員の座位を喫水線上２００ｍｍ程度の高さとしており、さらに、乗員の脚部が入るフットウェル部が設けられており、乗員の踵部が喫水線と同等の高さに位置する形状を備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、海や湖などで使用する外付けの浮力体を有する船艇を小型化した水上遊具に関するものである。

海や湖などで使用する水上遊具については、従来、様々な提案がなされて来た。
例えば、初心者でも安全に水上の滑走と滑空とを楽しむことのできる遊具を提供するとして、曳航式水上滑走滑空遊具などが提案されている。（特許文献１を参照）
特開平５−８７９７号公報

ところで、従来のポリエチレン製や繊維強化プラスティック製の小型船艇の形状を有する水上遊具については、以下のような様々な課題があった。

まず、小型船艇に分類される水上遊具は、開口部を持つ立体形状であることから、開口部より浸水することによって立体形状の内部が水に満たされてしまい、浮力減少、乗員の快適性の悪化、性能悪化をもたらしていた。そして、横方向の安定性を増すためには小型船艇の横幅を広げる必要があるが、これによって流体力学上の各種指標の低下、具体的には造波抵抗や対水表面摩擦の増加をもたらし、水上での速度や保針性などの航行性能を低下させていた。
また、従来の水上遊具は、平水、静水での利用を前提としていたことから、波・うねりの中では充分な操作性、安全性を確保できないばかりでなく、水上での安定性を確保するために乗員の座位を低くすることで重心を低くしていたために、乗員の姿勢は臀部と踵部の高さがほぼ水平となってしまい、上体の位置を保とうとすると乗員の腹部や腰部へ過度の負担がかかってしまうという課題があった。

次に、ガラスや炭素などの繊維によって強化したプラスティックを用いる水上遊具は、衝撃により断裂・裂傷を起こしやすく、紫外線や塩水による劣化も激しかった。また、素材そのものの比重が水より重いために、浸水時の浮力が確保できなかった。さらに、その製造に際しても、通常はハンドレイアップ方式などの工程数の多い製造法を採ることから、効率的な生産や製造コストの低減が困難であるという課題があった。

一方、ポリエチレン製の水上遊具は、強度・剛性を確保するために肉厚の外殻を必要とすることから重量が重いために、水上での浮力を確保するためには体積を増やす必要があるなど、製品の形状や性能に大きな制約があった。

最後に、これらの水上遊具の製造に回転成型を採用した場合の成型用金型は、鋳造またはミリングといった手法で製作するためにコストが高くなり、かつ製造期間も長期に渡るという課題があり、さらに金型を加熱するための炉やバーナー等の外部加熱機構も必要としていた。

上記の課題を解決するために請求項１記載の考案は、水上遊具であって船体本体と船体本体の片側部若しくは両側部に船体本体と腕木を介して長手方向に取り付けられている外付けの浮力体を有し、前記船体本体が上部の船体デッキ部及び下部の船体ボトム部が一体となった熱可塑性樹脂からなる中空の完全密閉構造を有していることを特徴とする。

請求項２記載の考案は、請求項１記載の水上遊具において、船体後部デッキ部の浮力が船体前部デッキ部の浮力に比して小さくなるように、船体後部デッキ部が凹部の形状となっていることを特徴とする。

請求項３記載の考案は、請求項１記載の水上遊具において、前記水上遊具の外付けの浮力体の前端が上方へ４００ｍｍ程度反り上がる角度を有する形状となっているとともに、外付けの浮力体の前端横方向へ取り付けられた腕木について水面からの高さ３００ｍｍ程度が確保されており、さらに外付けの浮力体の後端横方向へ取り付けられた腕木の取り付け部分が上方向への突起形状となっており、前記後端横方向へ取り付けられた腕木について水面から高さ２００ｍｍ程度が確保されていることを特徴とする。

請求項４記載の考案は、請求項１記載の水上遊具において、船体本体のフットウェル部の最低部に船体本体の底面へ貫通する排水孔が設けられており、前記排水孔の上端であるフットウェル部の最低部が、喫水線と同等以上の高さに位置し、溜まった水を自動的に底面から排水する構造となっていることを特徴とする。

請求項５記載の考案は、請求項１記載の水上遊具において、乗員の座席部と船体ボトム部の底面の長手方向中心線上にＶ字溝が設けられていることを特徴とする。

請求項６記載の考案は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の水上遊具において、前記水上遊具は一人分の幅を有する船体本体と船体本体のほぼ中央部に設けた乗員一人分の座席部とを備えており、前記座席部は乗員の座位を喫水線上２００ｍｍ程度の高さとしており、さらに、乗員の脚部が入るフットウェル部が設けられており、乗員の踵部が喫水線と同等の高さに位置する形状を備えていることを特徴とする。

本願に係る考案によれば、まず、外付けの浮力体を有する小型船艇の形状を採用したことにより、安定性・安全性の向上、操作性・航行性能の向上、乗員の身体的負担の軽減といった効果が発生する。そして、船体本体の上部にデッキ形状を採用したことにより、不沈構造、波・うねりの中での操作性・快適性の向上といった効果が発生し、船体ボトム部の底面に構成したＶ字溝により、長手方向の強度・剛性の向上、軽量化、直進性・保針性の向上といった効果が発生する。
また、船体本体を上部の船体デッキ部及び下部の船体ボトム部が一体となった熱可塑性樹脂からなる中空の完全密閉構造としたことにより、軽量化、強度・剛性・断熱性・耐衝撃性・浮力の向上といった効果も発生する。

導入しやすい価格で、高い強度、メンテナンスフリー、高い安定性・安全性・快適性、及び高い操作性・航行性能を有する水上遊具を提供するという目的を、以下のように、本考案による水上遊具によって実現した。

本願の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本願にかかる水上遊具の全体的な構造について、図１を用いて説明する。
本願にかかる水上遊具は、高い安定性によって転覆の危険性を大幅に軽減し、同時に流体力学上の効率性によって水上での航行性能、操作性も向上させるために、太平洋の島嶼エリアで伝統的に用いられる外付けの浮力体８を有する小型船艇の形状となっている。この小型船艇の形状は、船体本体と外付けの浮力体８から主として構成され、その両者が腕木７によって連結されている構造となっている。そして、船体本体は、上部の船体デッキ部と下部の船体ボトム部３からなっており、上部の船体デッキ部は船体前部デッキ部１、フットウェル部５、座席部４、船体後部デッキ部２などから構成されている。
さらに、座席部４と船体ボトム部３の底面の長手方向中心線上にはＶ字溝が設けられると共に、フットウェル部５の最低部には船体ボトム部３の底面へ貫通する自動排水孔６も設けられている。
以下、これらの各構造について、さらに詳しく説明して行くこととする。

本願にかかる水上遊具の形状の内、外付けの浮力体８について図５を用いて説明する。
外付けの浮力体８は、水上での横方向の動揺（ローリング）を抑える目的で、左右いずれか、または左右両側に充分な浮力ならびに重量を持つ中空の立体形状物として取り付けられている。外付けの浮力体８は、船体本体と同様、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を回転成型して製造し、その形状は開口部を持たない立体形状となっており、適度な重量（５ｋｇ程度）を持っていることから容易に空中へ浮き上がらず安定性が高くなっていると共に、航行時の抵抗となることも防止している。さらに、外付けの浮力体８には適度な浮力（１５ｋｇ程度）を持たせており、乗員の体重でも容易に水中へ没しないようにすることで安定性を高めると共に、横方向からの波などを受けた場合でも乗員の体重を掛けて押えることで、大きく跳ね上げられて転覆する可能性を軽減している。

外付けの浮力体８の水面下となる長手方向の底面を前後に反り上がった形状とすることで、航行時に水に対する表面張力を生じさせ、容易に水中に没したり、逆に空中へ浮き上がらないようにすることで安定性を高くしている。
また、外付けの浮力体８の前端が上方へ反り上がる角度を有する形状（４００ｍｍ程度）となっていることから、航行時または前方から波を受けた際に、外付けの浮力体８が水中に没することを防止している。そして、外付けの浮力体８の前端横方向へ取り付けられた腕木７について水面からの高さ３００ｍｍ程度が確保されており、さらに外付けの浮力体８の後端横方向へ取り付けられた腕木７の取り付け部分が上方向への突起形状となっており、前記後端横方向へ取り付けられた腕木７について水面から高さ２００ｍｍ程度が確保されていることから、腕木７が水中に没して抵抗となることを防止している。

船体本体と外付けの浮力体８とを接続するために取り付けられた横方向に伸ばした腕木７について、さらに詳しく説明する。
腕木７は、アルミやステンレス等の素材による３０ｍｍ〜４０ｍｍ径の中空パイプを用いている。外付けの浮力体８ならびに船体本体の腕木７との接合部分に予めステンレス製のナットをインサート成型しておき、衝撃や負荷への高い耐性を確保している。腕木７の接合部分には上下に貫通する穴を設け、この穴にステンレス製のボルトを通して外付けの浮力体８ならびに船体本体のナットに固定する仕組みとすることで、容易な組立ならびに取外しを実現している。外付けの浮力体８ならびに船体本体には腕木７との接合部分に腕木７の外径と同等の幅を持つ半柱状の窪みを設け、ここへ腕木７をはめ込むことで、容易な組立ならびに取外しを実現していると同時に、固定用ボルトとの組合せにより前後上下に腕木７が移動することを抑制している。
腕木７の横方向の長さは任意に変更できる仕組みとなっており、乗員の体重、用途、利用水面の環境に合わせて左右の安定性を調整できるようになっている。
例えば、腕木７を長くして船体本体と外付けの浮力体８を離した場合、水上での一次安定性が向上する。一方、船体本体と外付けの浮力体８を近づけた場合、一次安定性は若干低下するが、波・うねりなどが予想される水面では二次安定性を高め、より安全に航行できる効果が発生する。

本願にかかる水上遊具の形状の内、船体ボトム部３について説明する。
外付けの浮力体８を備えたことにより安定性が確保されるため、船体本体の幅を狭め、前後に細長い高いアスペクト比を持つ形状となっている。アスペクト比が高いために方形係数ならびに柱形係数の値が小さくなり、同等の長さを持つ船体よりも速力の向上ならびに造波抵抗の減少が可能となり、同時に直進性や保針性も向上している。
また、底面の中心線において、全長に渡って適度な反りを持たせており、そのため浮力の中心を乗員の座位周辺に集中させて長手方向の揺れを最小限に抑えている。さらに、水中の摩擦抵抗を抑えるために喫水線１１より下の横方向の断面形状を半円に近い形状としており、接水面積を最小限としている。
また、船体ボトム部３の底面の後端部の長手方向中心線に沿って峰状の隆起を設けており、これがキールの役割を果たすことで直進性や保針性をも向上させている。

本願にかかる水上遊具の形状の内、船体本体の上部の船体デッキ部について説明する。
船体前部デッキ部１は、垂直方向のボリュームを持たせた形状となっており、デッキ部を含む船体全体の十分な浮力を確保すると共に、波・うねりのある水面で水面下に没することを予防している。
そして、船体前部デッキ部１の形状として、長手方向中心線上に峰状の隆起を設けて上面に流れ込む水を直ちに左右の傾斜部へ分岐して排水するようにしており、乗員に水がかかることを予防しながら快適性を保っている。
一方、船体後部デッキ部２の形状として、凹部の形状を採用することにより、デッキ部を含む船体本体の後部のボリュームならびに浮力を減少させている。このように、船体本体の後部の浮力を船体本体の前部に比して小さくすることで、船体本体の後端部分が先に水中へ没する形状とし、船体本体の前端部分が先に水没することを予防している。
なお、船体後部デッキ部２の凹部は固定用のショックコード等を併せて用いることで、荷物などを格納するスペースとしても活用することも可能となっている。

本願にかかる水上遊具の形状の内、座席部４について説明する。
本考案では、船体デッキ部の中央付近に凹凸で座席部４を構成し、船体本体の内部の中空部分を完全に密閉する構造となっている。また、外付けの浮力体８を備えたことにより安定性が確保されるため、乗員の座位（臀部）を喫水線１１より上２００ｍｍ程度の高さとしている。さらに、デッキ上に乗員の脚部が入る凹部であるフットウェル部５を設け、踵部が喫水線１１と同等の高さとなっている。
このように、臀部と踵部が高低差を持つ座席形状としていることから、乗員は椅子に座るような感覚で上体を垂直に保ち、腹部や腰部への負担を大幅に軽減する自然な座位・姿勢を取ることが可能となっている。また、座位が高いことから、乗員の視野を広く保つということも可能となっている。さらに、座席面を前後方向に長く確保し、身長、体格によって任意の位置に座ることも可能となっている。

本願にかかる水上遊具の剛性を確保するＶ字溝部分について説明する。
本考案では、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を素材として採用しながらも、軽量化を図るために乗員の座席部４と船体本体の底面の長手方向中心線上にＶ字溝を設けることで、一体型のリブ（骨組み）としての機能を持たせ長手方向の強度と剛性を確保している。
そして、これらの座席部のＶ字溝９と船体ボトム部のＶ字溝１０によって長手方向の強度、剛性を確保できることから、全体的な外殻壁厚を減少させ、軽量化を図っている。特に、船体ボトム部のＶ字溝１０は直進性を向上させるための水中翼としての機能を併せ持っている。

本願にかかる水上遊具の自動排水孔６について、図６を用いて説明する。
乗員の脚部が入る船体本体上面の凹部の最低部に底面に貫通する排水孔を設け、溜まった水を自動的に排水するようになっている。即ち、フットウェル部５の最低部に底面へ貫通する孔を設け、これを排水孔とすることにより、溜まった水を自動的に底面から排水する構造となっており、乗員の快適性を確保している。
そして、凹部の最低部、即ちフットウェル部５の最低部を喫水線１１と同等以上の高さとしていることにより、底面からの浸水、水の逆流を防いでいる。さらに、この自動排水孔６が船体本体上部の船体デッキ部と船体本体下部の船体ボトム部３の底面をつなぐ柱状の形状を有しているため、上下方向の強度・剛性を向上させることにもつながっている。

本願にかかる水上遊具の中空の完全密閉構造について説明する。
本願にかかる水上遊具は、海や激流といった環境下での使用を想定し、水上遊具の中空部が完全密閉された立体形状を持ち、常に浮力が確保される形状となっており、さらに、完全密閉された立体形状の上に乗員が座るシット・オン・トップ形状としていることで、安全性の向上を図ると共に、乗員の乗り降りを容易としている。

本願にかかる中空の完全密閉構造を有する水上遊具の素材について説明する。素材としては、外殻素材、内部構造素材、強化内部構造素材の３種類がある。
第一に外殻素材は、ポリエチレンなどの熱可塑性の樹脂に、屋外での耐候性を高める目的で紫外線を吸収する添加剤を混合したものに任意の色の顔料をさらに混合して樹脂を着色することにより生成される。そして、成型時の加熱により迅速に融解するように、粉砕して微細な粉末状となっている。
第二に内部構造素材は、ポリエチレンなどの熱可塑性の樹脂に、成型時の加熱により独立気泡を有する発泡体を生成する目的で加熱によって気体を発生する添加剤を混合することにより生成される。そして、成型時の加熱の際、外殻素材よりも融解や発泡を遅らせる目的で、直径数ミリ以上の粒状となっている。
第三に強化内部構造素材は、前記内部構造素材の外側を前記外殻素材と同様の熱可塑性の樹脂で包み込むことにより、それが成型時の加熱によって発泡、膨張する前記内部構造素材の周囲を前記外殻素材と同様の樹脂によってカプセル状に包まれた立体を作り出すことによって生成される。

本願に係る水上遊具の船体本体及び外付けの浮力体８の構造としては、樹脂製の立体形状物である外殻１２のみからなる場合、外殻１２と内部構造体１３からなる場合、外殻１２と強化型の内部構造体１３からなる場合の３つの場合があり、目標コストによりこれらの場合を使い分ける。
ただし、いずれの場合であっても、船体本体が、船体前部デッキ部１、フットウェル部５、座席部４、船体後部デッキ部２などで構成される上部の船体デッキ部と、下部の船体ボトム部３が一体となった熱可塑性樹脂からなる中空の完全密閉構造を有している点、及び外付けの浮力体８が熱可塑性樹脂からなる中空の完全密閉構造を有している点では共通である。

まず、本願に係る水上遊具の船体本体及び外付けの浮力体８の構造が外殻１２のみからなる場合の製造方法について説明する。
成型用の金型の中に粉末状の外殻素材を投入し、ボルト、ナットなどの金属部品を金型内部に取り付ける。金型を２軸で回転させる装置に取り付ける。金型を外部から加熱しながら多方向に回転させる。そうすることにより、粉末状の外殻素材が融解し、金型の内面に付着、積層する。その後、金型を回転させながら冷却することで、用途に応じた外付け部品を取り付けるための穴、溝が成形され、金属部品が埋め込まれた中空の外殻１２が金型の内側に一体成形される。

次に、本願に係る水上遊具の船体本体及び外付けの浮力体８の構造が外殻１２と内部構造体１３からなる場合の製造方法について説明する。
成型用の金型の中に粉末状の外殻素材と粒状の内部構造素材を同時に投入し、ボルト、ナットなどの金属部品を金型内部に取り付ける。金型を２軸で回転させる装置に取り付ける。金型を外部から加熱しながら多方向に回転させる。そうすることにより、まず粉末状の外殻素材が先に融解し、金型の内面に付着、積層し、その後、粒状の内部構造素材が遅れて融解、発泡し、外殻素材の内面に付着、積層する。
その後、金型を回転させながら冷却することで、用途に応じた外付け部品を取り付けるための穴、溝が成形され、図７及び図８に示すように金属部品が埋め込まれた外殻１２と内部の内部構造体１３の多層構造を持つ中空の立体形状物が金型の内側に一体成形される。

最後に、本願に係る水上遊具の船体本体及び外付けの浮力体８の構造が外殻１２と強化型の内部構造体１３からなる場合の製造方法について説明する。
成型用の金型の中に粉末状の外殻素材と粒状の強化内部構造素材を同時に投入し、ボルト、ナットなどの金属部品を金型内部に取り付ける。そして、金型を２軸で回転させる装置に取り付けて、外部から加熱しながら金型を多方向に回転させる。そうすることにより、粉末状の外殻素材が先に融解して金型の内面に付着、積層する。その後、粒状の強化内部構造素材が遅れて融解、発泡し、内部が発泡体で充填されたカプセル状の立体が多数生成され、外殻素材の内面ならびに立体同士に付着、積層する。このように、カプセル状の立体同士が互いに付着することで、発泡体を包む骨組みとなる。その後、金型を回転させながら冷却することで、用途に応じた外付け部品を取り付けるための穴、溝が成形され、図７及び図８に示すように金属部品が埋め込まれた外殻１２と内部の強化型の内部構造体１３の多層構造を持つ中空の立体形状物が金型の内側に一体成型される。

本願にかかる水上遊具の中空の完全密閉構造を実現するための成型法について説明する。
素材ならびに製造のコスト低減を図るため、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂の回転成型を採用している。そして、従来製品の問題となっていた強度・剛性と軽量化を両立させるために、粒子の異なる発泡性素材を組合せて多層構造を同時に一体成型している。
また、製造するための成型用金型には、金型製造コストの削減、製造期間の短縮、加熱・冷却時の熱効率の向上などを目的として金属薄板で構成される板金金型を用いる場合もあり、その場合は電熱線を金型外面に取り付けることによって、加熱炉やバーナー等の外部加熱機構を省略して、設備の簡素化や製造工程での省エネルギー化を実現することも可能である。
板金金型の場合の金型製造方法であるが、まず、船体本体は船体ボトム部左右各１枚の計２枚、船体デッキ部1枚、フットウェル部左右各１枚の計２枚の５つのパーツに分割して成型している。次に、ＮＣレーザカッタを用いて、金属薄板を長手方向のクロスセクションに沿った曲線に切り出し、板金成型品に溶接してスプリングバックや変形を予防し、後工程での補強材の取り付けを省略している。
そして、各パーツを溶接等で組立てて、部品などを取り付ける。最後に、内面を研磨し、防錆処理を施すことによって、板金金型の場合の金型を完成させる。

水上遊具の斜視図である。 水上遊具の上面図である。 水上遊具の側面図である。 水上遊具の底面図である。 外付けの浮力体８の側面図である。 水上遊具のフットウェル部５に具備された自動排水孔６の横断面図である。 水上遊具の船体本体内部に内部構造体１３を持たせた場合のフットウェル部５及び船体ボトム部３の横断面図である。 水上遊具の船体本体内部に内部構造体１３を持たせた場合の船体後部デッキ部２及び船体ボトム部３の横断面図である。

符号の説明

１ 船体前部デッキ部
２ 船体後部デッキ部
３ 船体ボトム部
４ 座席部
５ フットウェル部
６ 自動排水孔
７ 腕木
８ 外付けの浮力体
９ 座席部のＶ字溝
１０ 船体ボトム部のＶ字溝
１１ 喫水線
１２ 外殻
１３ 内部構造体

Claims (6)

1. 船体本体と船体本体の片側部若しくは両側部に船体本体と腕木を介して長手方向に取り付けられている外付けの浮力体を有し、前記船体本体が上部の船体デッキ部及び下部の船体ボトム部が一体となった熱可塑性樹脂からなる中空の完全密閉構造を有していることを特徴とする水上遊具。
2. 船体後部デッキ部の浮力が船体前部デッキ部の浮力に比して小さくなるように、船体後部デッキ部が凹部の形状となっていることを特徴とする請求項１記載の水上遊具。
3. 前記水上遊具の外付けの浮力体の前端が上方へ４００ｍｍ程度反り上がる角度を有する形状となっているとともに、外付けの浮力体の前端横方向へ取り付けられた腕木について水面からの高さ３００ｍｍ程度が確保されており、さらに外付けの浮力体の後端横方向へ取り付けられた腕木の取り付け部分が上方向への突起形状となっており、前記後端横方向へ取り付けられた腕木について水面から高さ２００ｍｍ程度が確保されていることを特徴とする請求項１記載の水上遊具。
4. 船体本体のフットウェル部の最低部に船体本体の底面へ貫通する排水孔が設けられており、前記排水孔の上端であるフットウェル部の最低部が、喫水線と同等以上の高さに位置し、溜まった水を自動的に底面から排水する構造となっていることを特徴とする請求項１記載の水上遊具。
5. 乗員の座席部と船体ボトム部の底面の長手方向中心線上にＶ字溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の水上遊具。
6. 前記水上遊具は一人分の幅を有する船体本体と船体本体のほぼ中央部に設けた乗員一人分の座席部とを備えており、前記座席部は乗員の座位を喫水線上２００ｍｍ程度の高さとしており、さらに、乗員の脚部が入るフットウェル部が設けられており、乗員の踵部が喫水線と同等の高さに位置する形状を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の水上遊具。
   
   

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