JP3660683B2

JP3660683B2 - 水面航行器

Info

Publication number: JP3660683B2
Application number: JP50689196A
Authority: JP
Inventors: 振誠陳
Original assignee: 振誠陳
Priority date: 1994-08-13
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: KR100415770B1; AU698205B2; AU2784395A; EP0775626B1; DE69527071D1; PL318755A1; NO970650D0; US5934218A; DE69527071T2; JPH11508507A; WO1996005096A1; PL185609B1; EP0775626A4; RU2150401C1; NO316265B1; BR9508989A; EP0775626A1; NO970650L

Description

技術分野
本発明は、船舶に関し、特にある水面航行器に関する。
背景技術
普通の排水型船舶は安定性が良いので、各種類船舶の容積トン数の需要を満たすことができる。積載荷重が大きければ船体の喫水が深いので、喫水がもっと大きければ、船舶が運動する時水の抵抗が増えて；エネルギーの消耗が大くなって、従って、船の速度を高めることとその性能を改善することが難しくなる。
水中翼船は水の抵抗を大抵振り捨てるので、その航行速度は高くなるが、その積載能力と適航性が悪くなる。
水面効果船はホーバークラフトを例として、水の抵抗を振り捨てたので、船の速度は速くなるが、水動浮力を利用して積載できない。それにダイナミックス・エア・クッションを作るために、エネルギーの消耗量が大きく、特に横から風が吹く場合、それの長所がなくなる。
普通滑走ボートは、滑走状態で喫水が浅いので、航行速度を高めることができる。深いＶ型或いは浅いＶ型船体を採用して自分の航行方向、横方向での安定性を改善された。しかし、その船体には上にひっくり返る角度を持つため、船底浸水面積と両舷頭のスプラッシングが増えて、水の抵抗が増える。その外、船頭が高く、船尻が低いので、水面に対して迎え角度を持って、水の抵抗がさらに大きくなる。そして船が高速で運航する時、さかまく海面でジャンピングしたり、前後に揺れる状態になる。その他、いくつか改良型滑走ボート、例えば、米特許Ｕ．Ｓ．Pat．No．5265554、5016552、5231949と4722294等は普通ある程度の浅いＶ型或いは一部深いＶ型船底になって、いくつかの長所を持っているが、その性能はＶ型船底を有する普通滑走ボートの枠を越えなく、改善があまりよくない。
シー・ナイフ・ボートは、滑走ボートの一種類で、速度と風波に耐える性能の面で、普通滑走ボートより優れているが、単純三角形平底船体を採用しているため、航行方向の安定性と操縦性が良くない。
発明の開示
以上述べた従来の技術中、船艇の短所を補い除いて、船舶の性能を高めるため、本発明は船体、推進・操縦システム等からなっている水面航行器を提供する。その船体は船底１、両舷頭２、甲板３、一本或いは複数本ガイド・ウェイ部４、一対ウェーブ・スプラッシュ・ガード５、船室と上層構造物からなっている。その中、船底１は前部が二等辺三角形、後部は矩形になっている平面船底で、船底１と甲板３の間に鉛直方向に凹まれて船底１を貫通する一本或いは複数本のガイド・ウェイ部４を設置するが、これは船底１のセンター・ラインに対称・平行して（ガイド・ウェイ部を一本設けるとその底面縦方向センター・ラインと船底１のセンター・ラインが合致する）、各ガイド・ウェイの下部、前と後は開け放されて、横切り断面は

型或いは∩型或いは

型なって、縦方向断面は

型になって、上部線は前が低く、後部が高くなって、傾斜角を持っている。甲板３の下、船底１の上の両舷頭２にウェーブ・スプラッシュ・ガード５を設けるが、それは前が低く、後部が高くて、ある程度の傾斜角を持つガードであるが、舷頭２の表面にはめ込まれる舷頭２に凹まれて、舷頭と一体になる。このような構造を持っている水面航行器は行進運航中、設計要求に合う水動力流れの場とそれに相当する充分に大きい水動浮力及びその合理的分布を起こして、船体が水の抵抗を振り捨てで、航行速度を高める。同時に自分の運航から起こした水動浮力を利用して、積載能力を増えて、各種船舶の容積トン数の需要を満足させる。そして、船体が運航過程中の各項性能が大いに高まって、超臨界の航行状態に達して、安定にさかまく海面で波を切って行進する。
船体の船頭部分における甲板の下部は次のように設計することができる。傾いた曲面で甲板先端から下しながら後に向いて船底の先端につなく、それによって前のヒールの一部を切る。船体が静止状態時の喫水線の上、船体センター・ラインの両側の側面は曲線で上向きにフレーヤする。船体の船頭部分は他の型式を取っても良い。
船体尻部にステップを設けることができ、低い速度で排水航行する時、流れのカバーでステップ部をかぶせて、船尻部が滑らかな流線形の外形になるようにして、尻部抵抗を低減する。船体が滑走状態に入ると、そのカバーを水面から持ち上げた後、回収して、尻部ステップをさらけ出すと、水面航行器は船の航行速度をもっと高める。船体の尻部にステップを設けなく、流線形になるものに設計することもできる。
前記各特徴を持つ船体による水面航行器に本発明から提供する推進操縦システムを配置することができる。船体後部甲板３の下の両舷頭内側、甲板３と船体が滑走状態時の喫水線の間に、水面に近いところに一つと複数のウォーター・ジェット推進装置７を設置して、噴水口を船尻部に設ける。それにそれぞれ対応し、船尻端部にすこし離れたところにかじ６を設置して、滑走状態時は噴水口とかじ６が水面の上、水面に近付くと、航行中は船体の各特徴が充分に体現できる。その外、本発明で述べた特徴を持つ船体はアウトボート・モーターとその他の推進操縦システムにも適用する。本発明は小型、中型、大型などの各種類船舶に適用する。
図面の説明
（図１から図16-2までの各図面は本発明による船体構造の甲板平面以下の部分のみ示す。）
以下の各図中、上向き矢印はガイド・ウェイ部から提供した付加昇力を表示し、両舷頭にある対称・内向けに傾いた矢印はウェーブ・スプラッシュ・ガードから提供した付加力を表示するのである。
図１は、本発明の水面航行器船体の側面図である。
図２は、船体の下面図である。
図３は、船体の前面図である。
図４は、後面図で、その中ウェーブ・スプラッシュ・ガード５は舷頭２の表面から凹まれて舷頭２と一体になっている。
図4-1、4-2はそれぞれウェーブ・スプラッシュ・ガード５を舷頭２の表面にはめ込んだ船体の前面図と後面図である。
図4-3は、船体の運航中起こした水動力流れの場の後面概念図である。
図4-4は、

型断面を持つガイド・ウェイ部における流れの場の後面概念図である。
図4-5、4-6は、

型断面を持つガイド・ウェイ部の断面図で、その中ｈー断面の最高点の高さ、2rー底部巾、ζー側辺弧長、τー上辺弧長である。
図4-7は、ｒ＜ｒ″時のガイド・ウェイ部の底部の平面図である。
図5は、船底１の平面配置の概念図である。
図6-1、6-2、6-3、6-4は、それぞれガイド・ウェイ部４を二つ設けた船体の側面図、下面図、前面図と後面図で、その中、ウェーブ・スプラッシュ・ガード５は舷頭２の表面に凹まれ、舷頭２と一体になっている。
図6-5、6-6は、それぞれウェーブ・スプラッシュ・ガード５が舷頭２の表面にはめ込まれた船体の前面図と後面図である。
図6-7、6-8は、ガイド・ウェイ部４を二つ設け、その断面が∩型、

型になっている船体が運航中に起こした水動力流れの場の後面概念図である。
図7-1は、ガイド・ウェイ部４を三つ設けた場合の船体の上面図で、図7-2、7-3、7-4は、船体が運航中に起こした水動力流れの場の後面概念図で、その中、図7-2中三本のガイド・ウェイ部の高さは同じで、図7-3、7-4中三本のガイド・ウェイ部は異なる高さと傾斜角がある。
図8-1、8-2、8-3は、それぞれガイド・ウェイ部の巾が比較的に広い水面航行器船体の下面図、前面図と後面図で；図8-4は、それが運航中に起こした水動力流れの場の後面概念図である。
図9-1、9-2、9-3は、それぞれガイド・ウェイ部の巾が広い水面航行器の船体の下面図、前面図と後面図で、図9-4は、それが運航中に起こした水動力流れ場の後面概念図である。
図10は、水面航行器が航行中のダイナミックス・バランスの概念図である。
図11は、水面航行器の船体が航行中に起こした水動力流れの場中ガイド・ウェイ部から提供した付加力の側面概念図で、その中、αーガイド・ウェイ部の上部線と船底平面の挟み角で、Ｌ_０ー付加昇力で、Ｆ_０ー付加推進力である。
図12-1は、一般船体を持つ滑走ボートが風波中航行する状態の概念図で、その中、矢印は航行方向を示している。
図12-2は、本発明の船体を特徴とする水面航行器が風波中航行する状態の概念図である。
図13-1、13-2、13-3は、それぞれガイド・ウェイ部４を一つ設け、船尻に活動剛性或いは半剛性ステップ・カバーを設けた船体の側面図、下面図、後面図である。
図14-1、14-2、14-3は、それぞれガイド・ウェイ部４を一つ設け、船尻部に柔軟性ステップ・カバーを設けた船体の側面図、下面図と後面図である。
図15-1、15-2は、それぞれガイド・ウェイ部４を二つ設け、船尻部に活動剛性或いは半剛性ステップ・カバーを設けた船体の下面図と後面図で、その側面図は、図13-1と同じである。
図16-1、16-2は、ガイド・ウェイ部４を二つ設け、船尻部に柔軟性ステップ・カバーを持つ船体の下面図と後面図で、その側面図は、図14-1と同じである。
図17は、ガイド・ウェイ部４を一つ、ウォーター・ジェット推進装置７を一対設けた水面航行器の側面図である。
図18は、図17の下面図である。
図19は、航行器甲板平面の上面図である。
図20、21は、それぞれ航行器の前面図と後面図である。
図22は、パワー・ウォーター・ジェット推進システムの縦方向断面図である。
図23は、水面航行器シリーズ中交通艇の側面図であるが、この船は本発明の各項特徴をベースにして、交通艇の船室と上層構造物の要求によって設計したものである。
図24は、本発明の水面航行器（頭の部分が鋭いもの）と普通船（頭部が丸みになったもの）がカーブを曲がる時の回転半径の比較図である。
図25-1、25-2、25-3は、ガイド・ウェイ部４を二つウォーター・ジェット推進装置７を一つ持つ本発明による小船の側面図、下面図と甲板平面の下面図である。
図25-4、25-5は、それぞれウェーブ・スプラッシュ・ガードが舷頭に凹まれた小船の前面図と後面図である。
図25-6、25-7は、それぞれウェーブ・スプラッシュ・ガードが両側の舷頭表面にはめ込まれた小船の前面図と後面図である。
図26-1、26-2、26-3は、それぞれガイド・ウェイ部４を二つ持って、アウトボート・モーター推進器を一つ或いは二つ持つ小船の側面図、下面図と甲板平面の下面図である。
図26-4、26-5は、それぞれウェーブ・スプラッシュ・ガードが舷頭に凹まれた小船の前面図、後面図である。
図26-6、26-7は、それぞれウェーブ・スプラッシュ・ガードが両舷頭表面にはめ込まれた小船の前面図と後面図である。
本発明を実施するための最良の形態
図1、2、3、4に示すように、本発明から提供した水面航行器の船体甲板平面以下の部分は主に船底１、舷頭２、甲板３、ガイド・ウェイ部４、ウェーブ・スプラッシュ・ガード５より構成される。船底１の形状は前部が二等辺三角形で、後部が矩形の組合わせて、図５を参照して、船底１の詳細寸法を次のように決める。
座標原点０を船底１のセンター・ラインに置いて（０点は船底１総長度２ａの中間点）で、ＯＸを縦座標軸として、ＯＺを横座標軸とする。Ｏ_１は水動浮力の浮心座標で、Ｏ_２は水面航行器の重心座標で、船底１の三角形部分の両等辺長さＳのＯＸ軸上における投影をＬ、矩形がＯＸ軸方向での長さをｔ、ＯＺ軸方向での長さを２ｂとする。ここで、Ｌ、２ｂ、ｔの詳細寸法は設計要求と参照式（１）、式（２）によって求める。
式（１）はL＝2ρU²a²P sinθ，（Ｌは水動力浮力である）、
ここで、

式（２）はＸ＝Ｍ／Ｌ、（Ｘはセンター・ラインの中間点０から水動力浮力の浮心０１までの距離である）、
ここで、

ρー水密度、Ｕー航行速度、θー運動中船底が水平面に対する迎え角、Ｗ_１ー船の自重、Ｗ_２ー載積重量、Ｍー船底底面からの昇圧力ｐ（ｘ、ｚ）が船底センター・ライン中間点０に対するモーメント、θ_１ー船体が静止する時、船底平面が水平面に対する迎え角、一般に５°左右を取ることができ、船尻部の静喫水深さの要求と船の長さ等の要因によって決める。航行器の重心が総推進力Ｆの作用線以上にある場合は、θ_１を考えなくてもよい。

（或いは設計要求から決める）、ｇは重力加速度、δは船体尻部浸水深さの１／２（設計要求によって決める）である。航行器が滑走航行状態になると、Ｌ＝Ｗ_１＋Ｗ_２になる。
本発明は船底１を二等辺三角形と矩形の組み合わせのフラット（flat）に設計し、深いＶ型断面を持つものに設計しない。それで、対応した船体形状は頭部が鋭い、尻部が広い形状になって、船首の底部は一部切られて、丸みＲ（図１参照）になって、滑走状態下船首昇力面積が小さい。船首部が風波に当っても大きな打ち寄せる干渉がない；続いて波を切って進む場合は尻部が傾ける小さなモーメントを生じるが、これは広い底部面積を持った船尻部から生じた昇力から起こる船首が傾けるモーメントによって解消されるので、縦方向の傾き非常に小さい。それに、船首の底部はヒールの一部が切られて（図１）、側壁の下の部分が鉛直に近いので（図３、図４、図４ー１、図４ー２）、風波に対する敏感性が大幅に減少され、これが風波中安定に波を切って航行を実現するために重要な条件を提供した（図１２ー２）。船底１の前部を二等辺三角形に設計して、さかまく水面で波を切って進んで、後部を矩型に設計して船体の有効スペースを増えると、水動力の浮心Ｏ_１の位置を適当に前の方に移る。設計する時、総推進力Ｆ、総抵抗力Ｒ_Ｔの位置を考え入れて、ｓ、ｔ、ｂの寸法を適当に調整して、Ｏ_１の位置が最適範囲に置かれるようにする。これによって、航行器が運行中Ｏ_２の位置を調整し易くする。Ｏ_１が船体重心Ｏ_２のちょっと前に（推進力Ｆと抵抗Ｒ_Ｔが反時計回り方向のモーメントを構成する場合、図１０Ａ参照）、或いはちょっと後に（推進力Ｆと抵抗Ｒ_Ｔが時計回り方向のモーメントを構成する場合、図１０Ｂ参照）移すので、それによって良好な滑走迎え角を持つことができる。
水の抵抗を減らし、付加推進力を増えて、航行器が運行過程中の各項性能を改善するため、甲板３と船底１の間に、鉛直方向に凹まれて、船底頭尻部を貫通して、一本或いは複数本ガイド・ウェイ部４を設けるが、上記ガイド・ウェイ部４は溝形になるが、その断面は円弧形或いは三角形或いは

形になって、その縦方向断面は

型になっている。このような溝の前端が鉛直方向に船底平面から凹む深さは、船体が静止状態になる時の喫水線位置と同じである；静止状態時の喫水が比較的に深い船体は、その凹み深さは喫水線位置より低いことも考えられるが、設計要求によって決める。溝の底面縦方向センター・ラインは船底のセンター・ラインに対称・平行する（ガイド・ウェイ部４を一本設けると、その底面縦方向センター・ラインは船底１のセンター・ラインと合致する）、（図１、図２、図４、図６ー２、図６ー４、図７ー１、図７ー２）。ガイド・ウェイ部分４の上部線は前が低く、後が高いので、船底平面に対して挟み角αを持っている。
この挟み角αとガイド・ウェイ部４の底辺の巾2rは設計要求によって、参照式（３）、式（４）より決める。（図１、図２、図１１を参照）：
式（３）はF₀＝4ρU²a²Qsinθsinα，
（Ｆ_０はガイド・ウェイ部から提供した付加推進力である）、
ここで、

式（４）はL₀＝4ρU²a²Q sinθ cosα，
（Ｌ_０はガイド・ウェイ部から提供した付加昇力である）。
船体が前に進んで、上に浮んで、滑走状態になる過程に、船首によって押えられた水の流れは、一部水がガイド・ウェイ部４に入って、順調に船の尻部から流れて出る。それによって、船首水面の湧昇が降下されて、抵抗も大幅に減る。図２に示すように、船底１の底平面は、2rの巾の間隔に相当する滑走双子板があり、船首の水は二つの板の両側に湧昇られるほか、一部は二つの板の2r間隔に入る。一部の水がガイド・ウェイ部４に入って流れため、二つの舷頭の流れによって起こる湧昇も減るので、エネルギーの消耗が減らされ、抵抗が減る。ガイド・ウェイ部４に入る水の流れは抵抗を減らすばかりでなく、付加昇力と横方向安定モーメントを起こして（図４ー３、図６ー７等）、航行方向と横方向の安定性を増えて、操縦性能を高めた。ガイド・ウェイ部４は前が低く、後が高く、α角の勾配を持つため、付加力の分量は一部の推進力を提供して（図１１）、航行速度が増大させている。横断面から見ると（図２、３、４）、船底に凹まれた凹形の全辺長さは2rより大きい。即ち、これはガイド・ウェイ部を設けることによって、浸水面積を増えたので、摩擦抵抗を増えさせている。しかし、実際には上部線の挟み角αを適当に選ぶことによって、ガイド・ウェイ部から提供した付加推進力が増えて、摩擦抵抗よりはるかに大きくなる。同時に、船首部水面の湧昇と両舷頭側の水面湧昇が減少され、抵抗が大幅に減て、ガイド・ウェイ部４の抵抗が減られ、推進力も増えて、昇力が増える長所を現している。
ガイド・ウェイ部４の断面を

形に設計して（図９ー４、４ー４、４ー５、４ー６）、また、ζ＜ｒ（図４ー５）にしさせて、船体が高速滑走状態になると、水の流れは円弧段ζで湧昇、裏返しされ（図４ー６）、τ円弧段での浸水がなくなる。このようにガイド・ウェイ部４を設けることによって、実際には浸水面積を減らすので、摩擦抵抗を減らして、航行速度をもっと高めている。ａ：ｂが大きい船底１のガイド・ウェイ部の底平面を図４ー７に示すようなものとして考えられるが、しかし、テーパーが小さい範囲に制限して、両舷頭外側の水面湧昇をもっと減らすとともに、溝内の水流に乱流のうずが起こらないようにする。実験と験算を通じて、長い矩形底平面のものより抵抗の減少と推進力の増加効果が優れた場合のみ採用可能である。
中型、大型航行器に対しては、需要に応じて、複数体のガイド・ウェイ部４を設けることができる（図６ー２、６ー４、７ー１、７ー２或いはもっと多く）。或いは巾がちょっと広いガイド・ウェイ部４を設けられる（図８ー１、８ー２、８ー３）、或いは大巾ガイド・ウェイ部４を設けられる（図９ー１、９ー２、９ー３）。中型、小型船艇には一本、二本或いは三本ガイド・ウェイ部４を設けられる（図１８、２０、２１；図２５ー１、・・・・・・２５ー７；図２６ー１、・・・・・・２６ー７；図７ー１・・・・・・７ー４）。ガイド・ウェイ部４を二本或いはもっと多く設ける場合は、各ガイド・ウェイ部の上部線と船底平面の挟み角（或いは高さ、巾）は同じになってもよいし（図７ー２、６ー４、６ー６）、或いは違ってもよい（図７ー３、７ー４）。挟み角（或いは高さ、巾）が違うと、かならず挟み角（或いは高さ、巾）が同じガイド・ウェイ部４を船体センター・ラインの両側に対称に配置する。ガイド・ウェイ部４の高さと挟み角は適当に増えても良い：船体センター・ラインに対称・平行する一対ガイド・ウェイ部４の高さと挟み角を増えれば、本発明の船体が多体船の機能を持つが、該船は従来技術の多体船より優れている。ガイド・ウェイ部４の数が奇数の場合には、ガイド・ウェイ部のセンター・ラインが船底センター・ラインと合致するガイド・ウェイ部４の高さと挟み角を増えると、本発明の船体構造は２体船機能を持つが、従来技術の２体船より優れている。その高さと挟み角がちょっと大きいガイド・ウェイ部４は両側部分の合間の役目をするほか、両側の船体を堅固に結びつける。それに従来技術の２体船或いは多体船が運航中に提供できない付加昇力と付加推進力を提供できるので、航行速度の増大と安定性に有利である。従って、本発明の船体構造を採用して２体船或いは多体船機能に達するのは取るべきものである。ガイド・ウェイ部４の上部線の挟み角が違う２段或いは多段折線になった場合、両段折線の取合うところは流線形の弧段で移行する。
要するに、ガイド・ウェイ部４を設ければ、わりに大幅に抵抗を減らすことができ、付加昇力と推進力を増えて、航行速度を高めるので、航行方向の安定性と横方向の安定性を増やして、操縦性、機動性、適航性を改善し、波に対する敏感性を下げる。
本発明から提供するガイド・ウェイ部は一部Ｖ型船底或いは他の型式の船底に単独に応用できる。この時、αはガイド・ウェイ部の上部線が船底投影平面に対する挟み角で、θは船底投影面が水面に対する迎え角で、θ_１は船体が静止した時に船底平面が水平面に対する迎え角である。それで、ガイド・ウェイ部を採用した船舶は、その性能が一部改善される可能性はあるが、平面船底のように完壁ではない。
図１、３、４からわかるように、二つの船頭２にそれぞれウェーブ・スプラッシュ・ガード５を設けるが、このウェーブ・スプラッシュ・ガード５は前が低く、後が高く、舷頭の前と後を貫通し、船底平面と挟み角βを持っているが、β角はα角のマッチング・アングルで、その具体的な値は設計要求によって、α角を参照して決める。ウェーブ・スプラッシュ・ガード５の船首での最低点は船体が静止状態時の喫水線位置と同じである；静止状態時喫水線位置がわりに深い船体に対して、船首部の最低点は喫水線以下にしてもいいが、設計要求によって決める。ウェーブ・スプラッシュ・ガード５は縦方向に前が低く、後が高くなって、断面は円弧或いは

形、

形の差し板を両側舷頭２表面にはめ込むことができる（図４ー１、４ー２、６ー５、６ー６）、舷頭２の対応位置に凹んで、舷頭２と一体になることもできる（図３、図４、図６ー３、図６ー４）。これによって、両舷頭に沿って上昇する波やスプラッシングはウェーブ・スプラッシュ・ガード５の表面に沿って、下側に裏返す（図４ー３、６ー７等）。これは側壁の浸水面積を減らして、、水の摩擦抵抗を減らすばかりでなく、付加昇力と推進力を生じる。それに乗客の視野に対して、飛沫のじゃまを避ける。
本発明から提供した航行器は、船体の尻部にステップを取り付けることができる（図１、図６ー１）。低速度で排水航行時、カバーでステップをかぶせて、船尻部に滑らかな流線形の外形になって、水流が順調に船尻部から流れて、尻部抵抗を減らす。船体が高速滑走航行状態になる水面に出られた場合、カバーを持ち上げ、ステップをさらけ出される。この時、船体の尾流がステップの後で、船体から分離され、船体浸水面積が減ているが高速滑走ので、抵抗が大幅に減るとともに、航行速度がもっと高めている。ステップ・カバーは剛性或いは半剛性或いは柔軟性を持つように設計することができる。剛性カバーは薄い金属板で作って、船体が低速度で航行する際、駆動機構によって、カバーを張出して広けてステップをかぶせされる。船体が滑走航行状態になり、カバーをリトラクトすると、ステップをさらけ出される。半剛性カバー６´は剛性平板と柔軟性ゴム布で作って、剛性平板は駆動装置によって張出され、リトラクトされる。柔軟性ゴム布は圧縮空気によって張出され、リトラクトされる（図１３ー１、１３ー２、１３ー３、１５ー１、１５ー２）。柔軟性カバー６´は柔軟なゴム布で作るが、船体が低速に航行する際、空気を入れて、張出してステップをかぶせて、船体が高速滑走の航行状態になると、空気を抜き出して、リトラクトすればステップをさらけ出される（図１４ー１、１４ー２、１４ー３、１６ー１、１６ー２）。静止排水状態で喫水が非常に浅い小船にとってはステップ・カバーを取り付ける必要がない。船体の尻部にステップがない流線形或いは他の型式の設計も考えられている。
船体の船首部分、甲板３の以下、甲板の先端から船底の先端まで、傾いた曲面が下しながら後に向いて、前のヒールの一部を切る。それによって、船底の昇力面が後に移って、船体がさかまく海面で安定に波を切って進む能力が大いに高まる。船体が静止状態時の喫水線の上、船体センター・ラインの両側、甲板３の以下の側面は曲線で上向きにフレーヤする。これは甲板３の有用面積を広けるばかりでなく、航行器が波に潜り込むのを防止する。船体の船首部は他の型式になることもできる。
本発明の水面航行器の船底１は流線形弧段を採用して、前部の三角形から後の矩形に移行する（図１８、２５ー２、２６ー２）。違う用途に応じて、見合う船室と上層構造物を配置する。甲板平面に特別な使用要求がある場合、用途に応じて、見合う平面面積の配置をする。
本発明は、以上述べた船体特徴をベースにして、ある推進操縦システムの配置を提案した：船体後部甲板３の下の両舷頭の内側、甲板３と船体滑走航行状態時の喫水線の間に、水面に近付いて一つ或いは複数のウォーター・ジェット推進装置７が設けられて（図１８、１９、図２５ー２、２５ー３）、噴水口１９を船尻部に置いて、進水口１４を船底の適当な場所に置く。進水口１４とガイド・ウェイ部４、船首、船尻端、両舷頭２は充分な距離を持つ必要があり、空気が進水口１４に入らず、進水パイプ１７（図２２）の中ウォーター・ヘットの損失を一番小さくする。噴水流の加速度はポンプ或いは他の方式によって実現されている。噴水口に対応して船尻部からちょっと離れたところにかじ６を取り付け、かじの面がウォーター・ジェットの力によって、航行器が方向を変えて、ブレーキを掛けさせる。かじ６は船尻部に固定され、その回転軸１８は舵取機械につないて、舵面の操縦を行う。或いは、かじの舵面は回転軸に沿って、昇降できるように設計することができる。船が方向を曲げる必要がある時は舵面を下して、噴水流に当てられた後で、方向を曲がる、ブレーキを掛けられる。操作が終わると、舵面が上に上がって噴水流から離れる。噴水口１９とそれに対応するかじ６は滑走航行状態時の水面の上にあって、水面に近付くようにする。その長所の一つは航行器の尻部抵抗が最低限に減られている。又一つの長所は航行器の操縦性、機動性と適航性能がもっと良くなって、航行器が舵面転向力の作用で、、滑走面で左、右に方向を変える時受けさせられた水の抵抗が最小になって、機動的かつ融通性に富んで、回転半径が小さい（図２４）。ガイド・ウェイ部４の設置によって、航行器が方向を変える時の横方向安定性を強めることができ、航行器の喫水が最浅くなって、それが（特に小型艇）深い水、浅い水、水の流れが速く、暗礁がある近海、内河で安定に航行できる。
以上述べたように、本発明から提供する水面航行器は船体が二等辺三角形と矩形を組み合わせた平面船底１で、昇力係数が最大になって、浸水面積と摩擦抵抗が最小になって、船首部昇力面積が小さく、船尻部の昇力面積が大きいので、縦方向の傾きが小さい；それにガイド・ウェイ部を設けて、船首付近水面と両舷頭外側の水面の涌昇が減て、付加昇力と推進力が現れる。それで、充分強い水動浮力を引き起こし、その合理的な分布を形成して、船体がちょっと速めに水面に上がって滑走を初めて、需要に合う航行速度に達する外、航行方向の安定と横方向の安定性を持って、操縦性、機動性、適航性が良い；それに波に対する“反応”がにぶいので、おたやかに波を通り抜け、安全、乗り心地好くて、大波がさかまく水面を越える、同時に充分に大きい負荷の積載能力を提供する。従って、本発明の水面航行器はさかまく海面で、おたやかに波を切って進んで、“超臨界”の航行が実現できる（図12-2）。
全体からみると、従来の各種船体と比べ、本発明の水面航行器はパワー、負荷の積載重量が同じ場合、航行速度が排水型船舶の航行速度よりはるかに速い。これの他の性能も排水型船舶の性能より優れている。本発明の水面航行器の負荷の積載能力は水中翼船、ホーバー・クラフト及び他の従来技術による滑走艇の負荷の積載能力より、はるかに大きくなる。その他の性能も後者の性能より優れている。従って、本発明の水面航行器の船体は通常の船艇の船体より優れている。本発明の船体のエネルギーの消耗が低く、速度の変化と負荷の積載能力の変動の制御範囲が広いので、航行時機動的かつ融通性に富んで、穏やか、安全である。
産業面での応用性
実施例１：本発明の各項特徴によって設計した遊覧船（図１７、１８、１９、２０、２１、２２）。
船体は二等辺三角形と矩形より構成している平面船底１、船底１に巾が2r、鉛直方向に凹まれたガイド・ウェイ部４を設け、断面が形、縦断面が形、舷頭２凹まれたウェーブ・スプラッシュ・ガード５と船尻部に半剛性ステップ・カバー６´を設ける。船体後部に船体センター・ラインに平行、対称にウォーター・ジェット推進装置７を一対設け、それに対応してかじ６とパワー装置８を設ける。噴水口１９は船尻部に設けられている。航行器は滑走状態で噴水口とかじ６を水面の上に置いて、水面に近付いている。二つの進水口１４は船底センター・ラインの両側にある。上層構造は流線形に設計する。客室１２に運転手席１５と複数の客席１３がある。機関室１１は船体後部の適当な場所に設ける。二つのパワー装置８を機関室１１に設置する。ウォーター・ジェット推進装置７はパワー装置８に連結されている。上層構造９に屋根幌１６を設け、マスト１０は屋根幌１６上の中間位置に設ける。この艇は上述した本発明の性能を持つ。
実施例２：本発明の各項特徴によって設計した小艇（図２５ー１・・・・・・２５ー７）。
二等辺三角形と矩形より構成している平面船底１は、船底１のセンター・ラインに平行、対称して二本のガイド・ウェイ部４、両舷頭に別々ウェーブ・スプラッシュ・ガード５を設け、客室１２、運転手席１５、客席１３に五の座席を設置する。船底１のセンター・ラインに平行して真中にウォーター・ジェット推進装置７を一つ設置し、これに対応してかじ６とパワー装置８を取り付ける。進水口１４は船底１のセンター・ラインに設け、滑走航行状態になる時、噴水口１９とかじ６は水面の上、水面に近付いている。船首部に遮風柵２０を設ける。可動屋根幌を設置し、必要な時、それを廣げて座室にかぶせて；いらない場合は片付けて幌型になる。このような艇は滑走航行状態になる。喫水が浅いので、内河とか湖で航行でき、おたやか安全である。
実施例３：本発明の各項特徴によって設計した実施例２の船体の客室１２に客席１３を七つ設ける。船尻に取り付けたアウトボート・モーターを推進器として、アウトボート・モーターを二つ付けることができ（２１）、一つ付けることもできる（２２）（図２６ー１・・・・・・２６ー７参照）。
本発明水面航行器の船体各項特徴をベースに、各種用途の要求によって、噴水式、プロペラ式或いは他の推進操縦システムを採用することができ、それに応じて対応船室、甲板と上層構造等を配置して、交通船（図２３）、救急船、巡邏艇及びその他の小型、中型、大型各種類船艇を設計することができる。設計要求の速度範囲を達成でき、設計要求に満足できる高速度も達成できる。良好な航行方向を維持するほかに、横方向の安定性もあって、良好な適航性と操縦性もあって、“超臨界”の航行状態にも達することができ、安定に波を切って航行でき、風波に耐える性能も持っている（図１２ー２）。それに機動的かつ融通性に富んでいるので、航行方向を変える時、回転半径が小さい（図２４）ので、あらゆる方面の性能が従来の同種類の船艇より優れている。
本発明から提供した水面航行器は、直接造船産業に応用できるので、産業面での実際応用性がある。

Claims

船底１、舷頭２、甲板３、船室および上層構造からなっている船体と、推進操縦システムとからなる水面航行器において、
船底１は前部の二等辺三角形と後部の矩形とを組み合わせた平面船底であり、
船底１と甲板３との間に鉛直方向に凹まれたガイド・ウェイ部４を１本或いは複数本船首から船尻まで貫通させ、
その底面のセンター・ラインは船底１のセンター・ラインに平行し（１本のガイド・ウェイ部を設ける場合、その底面のセンター・ラインと船底１のセンター・ラインとが合致する）、
ガイド・ウェイ部の断面は

形或いは

形或いは

形になって、縦方向断面は

形、上部線は前が低く、後が高くなるような勾配を有し、
船体の甲板３と船底１との間の両舷頭２にウェーブ・スプラッシュ・ガード５を設け、
ウェーブ・スプラッシュ・ガード５は前が低く、後が高くなるような傾斜角を持っている差し板であるが、舷頭２の表面にはめ込むか、舷頭２の表面に凹まれて、舷頭２と一体になってもよく、
前記船底１中、三角形の２つ等辺の長さＳがＯＸ軸の投影１、矩形のＯＸ方向での長さｔとＯＺ方向での巾２ｂの寸法が、式（１）および式（２）を参照して決め、
式（１）は、L＝2ρU²a²Psinθ
であり、その中に、Ｐは、下記のように定義され、

その中に、

その中に、

ここで、
Ｌは、水動力浮力であり、Ｗ１は船体の自重であり、Ｗ２は積載重量であり、航行器が滑走航行状態になると、Ｌ＝Ｗ１＋Ｗ２であり、
式（２）は、Ｘ＝Ｍ／Ｌ
であり、その中に、

上述各式は船底１のセンター・ラインの上、座標原点をＯとするが、このＯ点は船底１の総長度２ａの中間点であり、
Ｘはセンター・ラインの中間点Ｏから水動力浮力の浮心Ｏ１までの距離であり、
ＯＸは、縦座標であり、
ＯＺは、横座標であり、ρは水の密度であり、
Ｕは航行速度であり、
θは運行中船底が水平面に対する迎え角であり、
Ｍは船底面の昇圧力がセンター・ラインの中間点Ｏに対するモーメントであり、
θ１は船体が静止した時に船底平面が水平面に対する迎え角で、普通は５°ぐらいであるが、設計上特別な要求がある場合は、船尻端点の静喫水の許容深さ、船体長さと他の要素によって決め、航行器の重心が推進力の作用方向線以上にあると、θ１を考える必要がない、
κ₀は、一般的には

の範囲内であり、
ｇは重力加速度であり、
δは船体尻部浸水深さの１／２であることを特徴とする水面航行器。
前記ガイド・ウェイ部４は凹形溝で縦方向断面は円弧形、或いは三角形、或いは

形の上部を持って、その凹形溝が船首端点にあって、鉛直方向に船底１底平面に凹まれる深さは船体が静止状態時の喫水線位置と同じ或いは低く、ガイド・ウェイ部４の上部線は前が低く、後が高くて、船底１平面と挟み角αになり、挟み角αとガイド・ウェイ部４の底面巾２ｒは、式（３）および式（４）を参照して決め、
式（３）は、F₀＝4ρU²a²Qsinθsinα
であり、ここで、
Ｆ₀はガイド・ウェイ部から提供した付加推進力であり、その中に、Ｑは、下記のように定義され、

その中に、

式（４）は、L₀＝4ρU²a²Qsinθcosα
であり、ここで、
Ｌ₀はガイド・ウェイ部から提供した付加昇力であることを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
前記ウェーブ・スプラッシュ・ガード５は両舷頭２に設けられ、前が低く、後が高くなって、舷頭２を貫通して、船底１の平面との挟み角度はβ、β角はα角のマーチング・アンクル配合角で、その具体的な角度はα角を参照して決め、ウェーブ・スプラッシュ・ガード５の船首最低点での位置は船体が静止状態時の喫水線位置と同じ、或いは低いことを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
前記ガイド・ウェイ部４の底平面が、長い矩形でもよいし、前が狭く、後が広くなるような、テーパー（taper）を有していてもよいことを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
前記推進操縦システムはウォーター・ジェット推進装置７、パワー装置８とかじ６とからなり、船体後部甲板３以下の両舷頭２の内側、甲板３と船体滑走航行状態喫水線との間に、水面に近付いて、１つ或いは複数のウォーター・ジェット推進装置７を設け、該ウォーター・ジェット推進装置７のセンター・ラインは真中に船体センター・ラインに平行し（ウォーター・ジェット推進装置を１つ設ける場合）、或いは対称に船体センター・ラインに平行し（ウォーター・ジェット推進装置を一対或いは複数設ける場合）、接続部材を使って船体後部に固定して、噴水口１９は船体の尻部に置いて、噴水口に対応してかじ６を設け、かじ６は噴水口１９に近付いて、かじ６は強度が充分な強い構造物で、船尻部に固定され、かじ６のシャフト１８は舵取機械に接続するが、かじの舵面がシャフトに沿って昇降できるように設計することもでき、かじを使わない時はかじを取り上げて、噴水流から離れ、使う時は下して、舵面に噴水流がつきあたって、船の方向を変え、
パワー室１１内にウォーター・ジェット推進装置７を駆動するパワー装置８を入れ、該パワー装置８はディーゼル機関或いはその外のパワー設備であり、
進水口１４の縦方向センター・ラインは、船底１のセンター・ラインに重ねて、（１つの噴水装置を採用する場合）或いは船底１のセンター・ラインに対称かつ平行に（２つ或いは複数の噴水装置を採用する場合）配置され、これは船底１に設けて、ガイド・ウェイ部、船首部、船尻部及び両舷頭から充分に離れ、航行器が滑走航行状態で空気が進水口１４から入れないようにして、水流が進水パイプ１７中での圧力損失を最低にすることを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
前記推進操縦システムはプロペラ式或いはその他のパワー推進操縦システムを採用することもできることを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
船底平面を設計する際、ｓ、ｔ、ｂの寸法を調整することができ、船首部昇力面が小さく、後部昇力面が大きくなるようにするとともに、推進力の位置、航行器総重量の重心位置Ｏ２と総抵抗の位置重量を全部考えて、水動浮力の浮心位置Ｏ１を最適な範囲内に置かれ、良好な滑走迎え角を形成させ、船体の尻部はステップを持つように設計することができ、ステップがない流線型或いはその他形に設計することもできることを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
前記水面航行器の船底１は前部の三角形と後部の矩形との取合点が流線形円弧で移行し、ガイド・ウェイ部４の上部線は挟み角が違う２段或いは数段の折線よりなって、取合い部は流線形の孤段で移行することを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
ガイド・ウェイ部であって、その底面のセンター・ラインが船底のセンター・ラインと合致するガイド・ウェイ部上部の後部は、甲板に近づくように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。
一対のガイド・ウェイ部であって、その底面のセンター・ラインが船底のセンター・ラインに対して対称かつ平行に配置される一対のガイド・ウェイ部上部の後部は甲板に近づくように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の水面航行器。