JP4034934B2 - 船 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、船のための新規な推進手段に関する。
【０００２】
（背景技術）
ボート、カヤック及びその他の船を推進するための推進手段として、いろいろなペダル作動式推進手段が提案されている。例えば、米国特許第３，０３２，００１号は、ペダル作動式ボート推進装置を開示している。米国特許第４，３１８，７００号は、座った姿勢の操縦者の足で操作することができるペダルを備えた外輪船を開示している。米国特許第４，４７４，５０２号は、自転車に類似した、ハンドルバーと、乗り手座席と、ペダルを有し、歯車列を介して回転プロぺラへ推進力を伝達するようにしたサーフボードを開示している。米国特許第４，５１１，３３８号は、サーフボードを水中自転車に変換するための脱着自在装置を開示している。米国特許第５，１８３，４２２号は、ベルト駆動式外輪を有するペダルボートを開示している。米国特許第５，１９４，０２４号は、プロぺラ駆動式サーフボードを開示している。米国特許第５，４５３，０３１号は、外輪船のための推進装置を開示している。米国特許第５，４６０，５５１号は、回転ペダルがリンク機構を介してプロぺラに連結されているペダル駆動式カヤックを開示している。
【０００３】
米国特許第３，０９５，８５０号は、櫂をボートの側方で漕ぐか、櫂を舳先でねじることによって推進させる足踏み式櫂駆動船を開示している。この櫂駆動船では、櫂のストロークの両方向で推進力が得られるように櫂の移動方向が逆転されるたびに櫂のピッチが逆転されるようになされている。米国特許第４，９６０，３９６号は、剛性の平面状櫂板を用いる改良機構を提案している。しかしながら、これらの装置は、いずれも、提供することができる推進力が限られている。
【０００４】
１９９７年５月１３日版「ボストングローブ」誌は、マサチューセッツ工科大学で開発中の船舶用機械駆動式推進装置について報じている。この推進装置は、ペンギンが両手を開いて両腕を真直ぐ下に下げた状態に保持し、その両手を回転させながら両腕を拍手するような態様で合わせる運動を真似たといわれる１対の羽根部材を最終推進手段として用いる。この装置は、すべてコンピュータと複雑な回路機構によって案内される羽ばたき及びねじり運動を与えるために４つの異なるモータを備えている。
【０００５】
（発明の開示）
本発明の一側面によれば、水線（水面と船体との交線）より下に延長しており、各々、船の中心長手軸線に対してほぼ横断方向に円弧軌道に沿って揺動運動する（左右交互に回動する、即ち、往復動する）ようになされた１対の羽根部材から成る推進手段と、該推進手段に連結されており、該推進手段に動力を入力するための動力付与手段を有する船が提供される。
【０００６】
本発明の他の側面によれば、船内に搭載するための装置であって、水線より下に延長しており、各々、船の中心長手軸線に対してほぼ横断方向に円弧軌道に沿って揺動運動するようになされた１対の羽根部材から成る推進手段と、該推進手段に連結されており、該推進手段に動力を入力するための動力付与手段をと含む装置が提供される。
【０００７】
本発明の更に他の側面によれば、キール（竜骨）を備えた船体を有し、該キールより下に延長しており、各々、船の中心長手軸線に対してほぼ横断方向に円弧軌道に沿って揺動運動するようになされた１対の羽根部材から成る推進手段と、該推進手段に連結されており、該推進手段に動力を入力するための動力付与手段を有する船が提供される。
【０００８】
本発明の更に他の側面によれば、キールを備えた船体を有する船内に搭載するための装置であって、該船体内の隔室内に一部収容されて該キール下に延長しており、各々、船の中心長手軸線に対してほぼ横断方向に円弧軌道に沿って揺動運動するようになされた１対の羽根部材から成る推進手段と、該推進手段に連結されており、該推進手段に動力を入力するための動力付与手段とを含む装置が提供される。
【０００９】
好ましい実施形態では、前記動力付与手段は、人間の足力（足で踏む力）を付与することができるペダルを有する。
【００１０】
又、好ましい実施形態では、前記１対の羽根部材は、その円弧軌道の両終端において同時に揺動運動方向を逆転するように構成される。
【００１１】
本発明は、カヤック、ボート、カタマラン（いかだ舟、二連小舟、双胴船）等を含む船一般に適用することができる。本発明を適用することができる船は、キールを備えた船体を有するものであってもよく、キールを備えない船体を有するものであってもよい。
本発明の上記及びその他の目的並びに特徴、及びそれらを達成する態様は、以下に添付図を参照して述べる本発明の実施形態の説明から一層明かになろう。
【００１２】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の好ましい一実施形態は、２枚の揺動運動する羽根部材又は帆の「ペンギン」様運動によって推進されるペダル踏み式カヤックである。ペダルに加える力を大きくすると、羽根部材又は帆の拘束度の小さい（比較的自由な）外端部がねじれてプロぺラ状の形状となる。揺動運動する１対の羽根部材又は帆は、それらの円弧運動の終端に達すると、ピッチ又は形状を変える。即ち、揺動運動する１対の羽根部材又は帆は、それらの円弧運動（揺動運動）の両終端において同時に運動方向を逆転する。この帆運動は、１対の帆がどちらの運動方向においても前方推進力成分を与えるという点で帆船ををジグザグに進めるときの動作に類似している。
【００１３】
添付図を参照すると、例えば、ポリエチレンのようなプラスチックから回転成形によって製造された細長い船体１０を有するカヤックの形とした本発明の一実施形態が示されている。カヤックのコックピットには、操作者の臀部がカヤックのデッキ１６の下にほぼ完全に沈むように位置づけされた座席が設けられている。コックピット１２には又、操作者の足によって順次に（押し込まれる）踏み込まれるように構成された１組のペダル１８，２０が設けられている。船体１０は、舵２２及び舵柄２４を備えている。
【００１４】
各ペダル１８，２０は、それぞれ、ペダル軸２６，２８を介して推進手段に連結されている。推進手段は、船体１０の底部中央に設けられた２つの上下に配置された隔室３０，３２を貫通して上方に延長している。上側の隔室３０の方が下側の隔室３２より多少大きい。下側の隔室３２の底部には開口３４が形成されている。
【００１５】
下側隔室３２内に担持された、船の長手方向の固定スチール軸４０に前方回転ドラム３６と後方回転ドラム３８が前後に配置されて回転自在に取り付けられている（図４参照）。
【００１６】
回転ドラム３６，３８は、それぞれ、半径方向に延長した剛性マスト又は羽根部材又は帆支持アーム４２，４４を担持している。これらのマスト即ち支持アーム４２，４４は、常に水中に留まり、船体の下側面に接触しないように総体的に下向きに突出しており、それぞれ羽根部材又は帆４６，４８の先行縁を支持している。各羽根部材４６，４８は、それぞれのマストの周りに回動自在であり、羽根部材が回動又は揺動運動すると、その先行縁とは反対側の後行縁は、それぞれのドラム３６，３８の長手中心線に対してその一方の側から他方の側へ移動することができる。（ここで、「先行縁」とは船の進行方向でみて前方（図１でみて右方）に位置する縁のことであり、「後行縁」とは、先行縁より船の進行方向でみて後方に位置する縁のことをいう。）この運動の結果として、両方の羽根部材が、それらの図３でみて左右どちらの方向への移動においても船に前方推進力を与えるので、優れた効率及び速度が得られる。羽根部材４６，４８の後行縁の移動範囲は、後述するように、主シート引張（緊張）部材５０，５２によって設定される調節度によって制限される。
【００１７】
第１羽根部材又は帆支持アーム４２は、前方回転ドラム３６の前部に取り付けられ、第２羽根部材又は帆支持アーム４４は、後方回転ドラム３８の前部に取り付けられている。主シート引張部材５０，５２は、それぞれ対応する羽根部材又は帆４６，４８の後部のところで対応するドラム３６，３８に連結されており（図４参照）、対応する羽根部材又は帆４６，４８の張力（緊張度）を変更するためにリーチ即ち長さを調節することができるようになされている。
【００１８】
２つのドラム３６，３８は、常態では水中にある。ドラム３６，３８は、デルロン（登録商標）のようなエンジニアリングプラスチック（高機能又は硬質プラスチック）で製造することが好ましい。ドラム３６，３８が長手方向の固定スチール軸４０の周りに回転するとき、それらのデルロン製のドラムの内孔壁とスチール軸４０の外周面とが軸受を構成する。
【００１９】
典型的な例では、２本のペダル軸２６と２８が互いに同一平面内にあるときは、２本の羽根部材又は帆支持アーム（マスト）４２と４４も互いに同一平面内にあるように構成される。もちろん、ペダル軸２６と２８が位置する平面と、羽根部材又は帆支持アーム４２と４４が位置する平面とは、互いに垂直（直交）関係にあるが、そのような垂直関係は、本発明の機能にとって重要なことではない。
【００２０】
図１〜７は、ケーブル連結だけを用いた、推進力付与手段の最も好ましい実施形態を示す。この実施形態は、前方（カヤックの舳先側）に３本のケーブル５４，５６，５８と、後方に２本のケーブル６０，６２の合計５本のケーブルを有する。ケーブル５８を係合させた前方の小径プーリ６４は、２本の後方ケーブル６０，６２に過度の張力が作用するのを防止する働きをする。
【００２１】
小径プーリ６４に掛け渡されたケーブル５８を除いて、他の４本のケーブルは、いずれも、ペダル軸２６，２８を担持したペダル支持及びケーブル案内部材と称される上方金属部材６６，６８の１つからデルロン製ドラム３６，３８の１つへ掛け渡されている。即ち、２本のケーブル５４と６０は、一方の金属製ペダル支持及びケーブル案内部材６６からそれぞれデルロン製前方回転ドラム３６とデルロン製後方回転ドラム３８へ掛け渡されており、他の２本のケーブル５６と６２は、他方の金属製ペダル支持及びケーブル案内部材６８からそれぞれ前方デルロン製ドラム３６と後方デルロン製ドラム３８へ掛け渡されている。これらのケーブルは、図６に示されるように、スエージ加工された（加圧変形された)端部をそれぞれのドラム３６，３８に形成されたさら穴に埋めることによってドラムに連結されている。各金属製ペダル支持及びケーブル案内部材６６，６８の周縁のフランジ７０は、ケーブル拘束部材として機能し、ケーブルを案内部材６６，６８上の所定位置に保持する働きをする。
ペダル及びペダル軸２６，２８は、ペダル支持及びケーブル案内部材６６，６８に連結されている。ペダル支持及びケーブル案内部材６６，６８は、コートハンガー形支持構造体７４の上方部分に溶接固定された横断方向の静止横軸７２の周りに前後に回動（揺動運動）することができる。コートハンガー形支持構造体７４の下方部分は、上述した長手方向の固定スチール軸４０を担持している。長手方向軸４０は、上述したように、２つのデルロン製ドラム３６，３８を担持しており、それらのドラムに羽根部材又は帆支持アーム（マスト）４２と４４が取り付けられている。
【００２２】
各ペダル軸２６，２８に形成された穴７６に摺動自在のピンが装着されており、それらのピンを各ペダル支持及びケーブル案内部材６６，６８の頂縁に沿って配列された複数個の穴７８に抜き差し自在とされており、ピンをそれらの穴７８のどれか１つに選択的に挿入することによってペダル１８，２０の位置を操作者の脚の長さに合わせて調節することができる。この機構は、操作者のいろいろな脚の長さに合わせるための非常に簡単で有効な調節機構である。図示の例では、ペダル軸２６，２８のピンをペダル支持及びケーブル案内部材６６，６８の５つの穴７８のどれか１つに挿入することによってペダル１８，２０の位置を調節することができる。
【００２３】
小径前方プーリ６４は、コートハンガー形支持構造体７４に溶接された直立部材８２にねじによって固定された固定軸８０上で回転する。小径前方プーリ６４は、ポリウレタンで形成することが好ましいが、デルロンで形成してもよい。プーリ６４を所定位置に保持するためのスペーサとしてナイロン製ワッシャーを用いることができる。
【００２４】
これらのケーブルの操作方式として幾つかの方式を採用することができるが、４本のケーブル５４，５６，６０，６２のねじ付き端８４を締めたり弛めたりすることによってそれぞれ独立して調節することができるようにする方式が最も好適であると考えられる。羽根部材及びペダルの正確な移動量の調整は、当業者はその特定の船の特性の関数として行うことができる。
【００２５】
図８及び９は、前方プーリを省除し、従って４本だけのケーブルを用いる本発明の別の実施形態を示す。図８及び９には、４本のケーブルのうちの３本のケーブル８６，８８，９０だけが示されている。これらのケーブルは、スプロケット９６に掛け渡されて金属製の（デルロン製ではない）ドラム９８，９８を回転させるチェーン９４，９４に連結されている。それ以外の点では、図８及び９の実施形態は、図１〜７を参照して上述した第１実施形態と構造及び作動ともに同じである。
【００２６】
上記各実施形態は動力伝達手段としてケーブルを用いる場合を示しているが、ケーブルの代わりに歯車列を用いるとも本発明の範囲内である。
【００２７】
本発明の装置は、図２、３、４、５及び９に示されるように、Ｔボルト１００によってカヤックの船体に結合することができる。
【００２８】
本発明は、カヤックからほとんど力を要さずに大きな速度を生み出すことを可能にする。従って、本発明は、操作することが非常に楽しい船を提供する。又、本発明の推進装置は、１つの船から取り外して他の船へ容易に移し替えることができるという点で非常に実用的でもある。しかも、羽根部材を水中に浸漬させるのでカヤックの安定性が高められる。
【００２９】
ペダルの１回の前後動サイクルごとに羽根部材の円弧軌道に沿っての左右動サイクルが１回以上得られるように構成することは通常は必要とされないが、ペダルの前後動サイクルに対する羽根部材の揺動運動（左右交互回動、即ち、往復動）の比率を３：１の比に高めたとすると、ペダルを１４”（３５．５６ｃｍ）踏み込むと、羽根部材が約２００°回転する。しかしながら、この比率では、ペダルを踏み込む際の抵抗が大きく、従って、ペダルを漕ぐリズムが悪くなる。一般に、この比率を高くすれば、羽根部材のサイズを小さくすることができる。
【００３０】
羽根部材は、両面ファイバーグラスの帆を製造するファイバーグラス金型成形で製造することができる。そのような（両面ファイバーグラスの）の帆の撓み及びねじれ特性は、本発明にとって理想的である。それと同様な帆は、真空成形によっても製造することができる。又、羽根部材は、可撓性のプラスチック又はゴムから製造し、可撓性羽根部材とすることができる。可撓性プラスチックを用いることによって、別個のマストを設ける必要性を排除することが可能となる。その場合、可撓性羽根部材は、船の長手軸線に対して前方の推力即ち推進力を発生するための迎え角を形成するように関節運動（枢動）する、又はねじれることができるフィン（ひれ）の形とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の装置を装備したカヤックの側面図である。
【図２】 図２は、図１のカヤックの上からみた平面図である。
【図３】 図３は、図１の線３−３に沿ってみた断面図である。
【図４】 図４は、図２の線４−４に沿ってみた断面図である。
【図５】 図５は、図４の線５−５に沿ってみた断面図である。
【図６】 図６は、図５の線６−６に沿ってみた断面図である。
【図７】 図７は、図４の線７−７に沿ってみた断面図である。
【図８】 図８は、図４と同様の図であるが、本発明の別の実施形態の部分断面図である。
【図９】 図９は、図８の線９−９に沿ってみた断面図である。
【符号の説明】
１０ 船体
１２ コックピット
１６ デッキ
１８，２０ ペダル
２２ 舵
２４ 舵柄
２６，２８ ペダル軸
３０ 隔室
３２ 下側隔室
３４ 開口
３６ デルロン製前方回転ドラム
３８ デルロン製後方回転ドラム
４０ 長手方向固定スチール軸
４２，４４ 帆支持アーム
４６，４８ 羽根部材
５０，５２ 主シート引張部材
５４，５６，５８ ケーブル
６０，６２ ケーブル
６４ 小径プーリ
６６，６８ ペダル支持及びケーブル案内部材
７０ フランジ
７２ 静止横軸
７４ コートハンガー形支持構造体
７６ 穴
７８ 穴
８０ 固定軸
８２ 直立部材
８４ ねじ付き端
９４ チェーン
９６ スプロケット
９８ ドラム
１００ Ｔボルト

Claims (10)

1. 水線より下に延長している推進手段と、該推進手段に連結されており、該推進手段に動力を入力するための動力付与手段とを有する船であって、該推進手段は、各々、該船の中心長手軸線に対して左右に、該中心長手軸線を中心とする円弧軌道に沿って揺動運動するようになされた１対の羽根部材を備え、前記中心長手軸線は該船の底部に位置し、前記羽根部材の揺動運動は、前記円弧軌道に沿って互いに対し逆回転方向に移動するものであり、該各羽根部材は、該円弧軌道に沿っての両方向いずれの方向の揺動運動中においても該船の長手軸線に対して前方推力を発生するための迎え角を形成するようにねじれることができる可撓性羽根部材であることを特徴とする船。
2. 前記推進手段に入力される前記動力は、人間の足力及び、又は手力であることを特徴とする請求項１に記載の船。
3. 前記１対の可撓性羽根部材は、前記円弧軌道の両終端において同時に揺動運動方向を逆転するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の船。
4. 前記各可撓性羽根部材は、マストによって担持されており、該各可撓性羽根部材は、前記円弧軌道に沿っての両方向いずれの方向の運動中においても該船の長手軸線に対して前方推力を発生するのに十分なだけ該マストの周りに回動することができることを特徴とする請求項１に記載の船。
5. 前記動力付与手段は、前記推進手段に連結された１対のペダルとペダル軸を含むことを特徴とする請求項１に記載の船。
6. 該船はカヤックであることを特徴とする請求項１に記載の船。
7. 前記１対の可撓性羽根部材は、共通の長手方向の軸の周りに回転する支持部材によって担持されていることを特徴とする請求項１に記載の船。
8. 前記動力付与手段は、前記推進手段に連結された１対のペダルとペダル軸を含み、前記１対の可撓性羽根部材は、共通の長手方向の軸の周りに回転する支持部材によって担持されていることを特徴とする請求項１に記載の船。
9. 前記１対のペダルとペダル軸は、共通の横断方向の軸によって担持されていることを特徴とする請求項８に記載の船。
10. 前記動力付与手段は、複数本のケーブル、又は、ケーブルとチェーンとスプロケットの組合せ体を含むことを特徴とする請求項８に記載の船。

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