JP4108511B2 - 水中翼、ストラット、側璧型エアクッション船 - Google Patents
水中翼、ストラット、側璧型エアクッション船 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中翼付き側壁型エアクッション船における水中翼及び該水中翼を取り付けるストラット並びに水中翼付き側壁型エアクッション船に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶には単胴、双胴、側壁型エアクッション船とあらゆるタイプのものがあるが、波浪中航行時における安定性を得る為に、水中翼を備えるものがある。この水中翼は、鉛直下方に垂下する様に設けられたストラットに取り付けられ、波浪中における航行時においては、そのダンピング効果によって船体運動を軽減する機能を果たす。また、高速航行時においては、船体を浮上させることによって船体抵抗を軽減する機能を果たす場合もある。
【０００３】
ここで、特開平６−３０５４１３号公報（特許文献１）には、左右の水中翼によって発生する揚力を調整してストラットに加わる曲げ力を緩和すべく、左右の水中翼を左右で非対称とした水中翼付き側壁型エアクッション船が開示されている。即ち、エアクッション室側の水面は船外側の水面に比してレベルが低く、従って船外側の水中翼によって発生する揚力がエアクッション室側の水中翼によって発生する揚力よりも大なることから、水中翼の取付部に曲げ力が働くといった問題に鑑みて、左右の水中翼を非対称とし、揚力のバランスをとる様に構成したものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３０５４１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、側壁型エアクッション船においては、両側壁の間にエアクッション室の圧力部が存在する為、航行時には水中翼周辺にエアクッション室から船外へと向かう水流、或いは、船外からエアクッション室へと向かう水流が発生し、これによって水中翼及びストラットには一定方向の荷重が加わることになる。図９乃至図１２はこの様子を示すものであり、図９は船体の横断面図、図１０は図９の部分拡大図、図１１は船体を下方から見た平面図、図１２（Ａ）は水中翼の平面図、図１２（Ｂ）、（Ｃ）は水中翼の側面図である。図９において符号Ｐはエアクッション室を、符号８は船体を、符号９、９は側壁を、符号５０及び５３はストラットを（符号５０は右舷側、符号５３は左舷側）、符号５１及び５４は船外側の水中翼（以下「外側水中翼」と言う）を（符号５１は右舷側、符号５４は左舷側）、符号５２及び５５はエアクッション室側の水中翼（以下「内側水中翼」と言う）を示している（符号５２は右舷側、符号５５は左舷側）。また、図１２において符号ＣＬ’は船体センターラインＣＬ（図１１）と平行な線を、符号ＢＬ’は船底ベースラインＢＬ（図４（Ａ））と平行な線を、符号Ｃは翼型の翼弦線（ＣＬ’及びＢＬ’に平行）を示している。更に、図１１及び１２における矢印は、船の進行方向を示している。
【０００６】
図９に示す様に、ストラット及び水中翼はエアクッション室Ｐの両側に位置する側壁９、９の双方に設けられている。ここで、エアクッション室Ｐは船外に比して高圧である為、船首シールの前方からエアクッション室Ｐに流入した水は圧力で押し下げられ、その逃げ場として図１１に示す様に船体平面視において、エアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船首側では、エアクッション室Ｐから船外へと向かう水流Ｒｈが発生する。尚、エアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側においては、圧力が無くなり元に戻ろうとするため、船外からエアクッション室Ｐへと向かう水流Ｒｈ’となる。
【０００７】
以下、右舷側のストラット５０、外側水中翼５１、内側水中翼５２を具体例として説明する。ストラット５０には、図１０（Ａ）に示す様に船体の横断面視においてほぼ水平であり、図１２（Ａ）に示す様に水中翼の平面視においてはエアクッション室側前方から船外側後方へ斜めに向かう水流Ｒｈが作用する。また、外側水中翼５１には、図１０（Ａ）に示す様に船体の横断面視においてエアクッション室Ｐ側下方から船外側上方へ斜めに向かい、水中翼の側面視においては図１２（Ｂ）に示す様に進行方向下から後方上へ斜めに向かう水流Ｒｏが作用する。更に、内側水中翼５２には、図１０（Ａ）に示す様に船体の横断面視においてはエアクッション室Ｐ側上方から船外側下方へ斜めに向かい、水中翼の側面視においては図１２（Ｃ）に示す様に進行方向上から後方下へ斜めに向かう水流Ｒｉが作用する。
【０００８】
すると、これら水流がストラット５０、外側水中翼５１、内側水中翼５２に、揚力及び抗力を発生させ、それぞれに、符号Ｆｓ、Ｆｏ、Ｆｉで示すような方向の力を発生させ、これによって図１０（Ａ）の例ではストラット５０の付け根部分において時計回りのモーメント力が発生し、一方で反対側（左舷側）のストラット５３（図９の右側）では、反時計まわりのモーメント力が発生する。従ってこれにより、側璧型エアクッション船においては、上記モーメント力によって側壁９、９を拡開する方向の力が船体８に作用し、船体強度上問題が生じることになる。
【０００９】
尚、図１０（Ｂ）は、参考として、図１１において仮想線及び符号５０’、５１’、５２’で示す様にエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられた場合を比較として示すものである。図示する様に、全ての水流及び力の向きが図１０（Ａ）とは逆になる。従って、符号５０’、５１’、５２’で示す位置にストラット及び水中翼が設けられた場合には、これらにより、側壁９、９を閉じる方向の力が船体８に作用し、同様に船体強度上問題が生じることになる。
【００１０】
しかし、上述した従来技術においては、エアクッション室と船外との圧力差によって発生する水流（エアクッション室から船外に向かう水流、或いは、船外からエアクッション室に向かう水流）により、水中翼及びストラットに加わる荷重に対しては何ら考慮されてはおらず、前記水流によって船体に加わる力（側壁を拡げる方向或いは閉じる方向）は発生し、船体強度上の問題がなお生じることになる。
【００１１】
そこで本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、その課題は、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流によってストラット及び水中翼に加わる力を効果的に低減することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る水中翼は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、前記エアクッション室の中央位置（以下、「エアクッション室の中央位置」とは、船の長さ方向における中央位置を意味する）より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記第１の態様によれば、側壁型エアクッション船に設けられる、船外側の翼とエアクッション室側の翼とを備えた水中翼は、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成し、又は、前記船外側の翼の取り付け角が喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成している。或いは、前記いずれの条件をも備えている。従って、エアクッション室と船外との圧力差によって生じるエアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができる。
【００１４】
即ち、エアクッション室から船外へ向かう水流は、エアクッション室側の翼に対しては、上から下へ向かう方向の力を与え、船外側の翼に対しては、下から上へ向かう方向の力を与える。そして、いずれか一方或いは双方の翼は、この様な水流による流体力を低減する様に、この様な水流に対する仰角が小さくなる様に取り付けられる。従って、揚力及び抗力が減少し、これにより側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。
【００１５】
また、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうことから、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に構成される。従ってこれにより、上記と同様に船外からエアクッション室に向かう水流に対する仰角が小さくなり、揚力及び抗力が減少し、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することができる。
【００１６】
尚、ここでの「喫水線」とは、エアクッション室に圧力が発生し船体が浮上した状態における喫水線を意味し、殆どの場合、船底ベースラインに平行な線である。従って、エアクッション室に圧力が発生し船体が浮上した状態における喫水線と船底ベースラインとが平行な場合には、船底ベースラインを基準として上記取り付け角を調整することで、上述の作用効果を得ることが可能となる。また、「取り付け角」とは、ある直線（ここでは、上記喫水線と平行な線）と、翼の翼弦線との成す角度を言う。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る水中翼は、上記第１の態様において、前記エアクッション室側の翼の取り付け角及び／又は前記船外側の翼の取り付け角が可変となる様に構成されていることを特徴とする。
上記第２の態様によれば、両翼のいずれか一方又は双方の取り付け角が可変となる様に構成されていることから、エアクッション室と船外との圧力差、船の航行速度、等の種々の状況に応じて最適な取り付け角とすることができ、もってより適切に側壁型エアクッション船における、両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００１８】
本発明の第３の態様に係る水中翼は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、前記エアクッション室側の翼及び／又は前記船外側の翼の後方側に揺動自在なフラップを備え、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が前記フラップを備える場合に、当該エアクッション室側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第１の条件と、前記船外側の翼が前記フラップを備える場合に、当該船外側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を備える様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が前記フラップを備える場合に、当該エアクッション室側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第１の条件と、前記船外側の翼が前記フラップを備える場合に、当該船外側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を備える様に構成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記第３の態様によれば、水中翼は両翼のいずれか一方又は双方にフラップを備えている。そして、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が備えるフラップが、喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第１の条件と、前記船外側の翼が備えるフラップが、喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を有している。従って上述した第１の態様と同様に、エアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができ、側壁型エアクッション船における、両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。尚、ここでの「喫水線」は、上述した第１の態様と同義である。
【００２０】
また、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうことから、フラップ角はエアクッション室の中央位置より船首側に設けられる上記の場合と逆になる。そして、これにより、船外からエアクッション室へ向かう水流による流体力を低減することができ、側壁型エアクッション船における、両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００２１】
本発明の第４の態様に係る水中翼は、上記第２のまたは第３の態様において、前記エアクッション室側の翼及び／又は前記船外側の翼に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角又は前記フラップ角を制御する角度制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
上記第４の態様によれば、エアクッション室側の翼又は船外側の翼、或いは、双方の翼に、それぞれの翼に加わる荷重を検出する荷重検出手段が設けられ、それぞれの翼の取り付け角或いはフラップ角を制御する角度制御手段が、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角或いはフラップ角を制御するので、航行速度やエアクッション室と船外との圧力差に応じて適切にエアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流による流体力を低減できる。従って、より適切に側壁型エアクッション船における両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することが可能となる。尚、この場合において、エアクッション室側の翼と船外側の翼とは、それぞれ別個独立に制御する様にしても良いし、双方共に同じ角度となる様同期して制御する様にしても良い。
【００２３】
本発明の第５の態様に係る水中翼は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が、上方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、及び／又は前記船外側の翼が、下方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が、下方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、及び／又は前記船外側の翼が、上方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
上記第５の態様によれば、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、水中翼においてエアクッション室側の翼が、上方（海面側）に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、又は、船外側の翼が、下方（海底側）に凸となるキャンバーラインを有する様に形成されている。或いは、前記いずれの条件をも備えている。従って、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる、エアクッション室から船外へ向かう水流に対向する面に凸曲面を備えたことにより、エアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減でき、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。また、船体への取り付け作業において取り付け角を精密に調整する必要がなく、船体への取り付け作業が容易となる。
【００２５】
尚、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうことから、キャンバーラインの凸方向は上記の場合と逆になる。そして、これにより、船外からエアクッション室へ向かう水流による流体力を低減でき、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００２８】
本発明の第６の態様に係るストラットは、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向内向きの角度を成す様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向外向きの角度を成す様に構成されていることを特徴とする。
【００２９】
上記第６の態様によれば、水中翼を取り付けるストラットは、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向内向きの角度を成す様に設けられているので、エアクッション室と船外との圧力差によって生じるエアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができる。
【００３０】
即ち、エアクッション室から船外へ向かう水流は、ストラットに対し、船体内側から船外側へ向かう力を付与するので、この様な水流に対する仰角を小さくすることにより、前記水流によって発生する揚力及び抗力を低減でき、前記水流による流体力を低減してストラットに加わる荷重を低減することができる。そして、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。尚、「取り付け角」とは、ある直線（ここでは、上記船体センターラインと平行な線）と、翼の翼弦線との成す角度を言う
また、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流は、船外からエアクッション室へ向かうので、前記取り付け角は上記の場合と逆となる。そして、これにより、船外からエアクッション室へ向かう水流によって生じる揚力及び抗力を低減でき、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００３１】
本発明の第７の態様に係るストラットは、上記第６の態様において、前記取り付け角が可変となる様に構成されていることを特徴とする。
上記第７の態様によれば、ストラットの取り付け角が可変となる様に構成されているので、船の航行速度能力等の種々の状況に応じて最適な取り付け角とすることができ、もってより適切に側壁型エアクッション船における両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することができる。
【００３２】
本発明の第８の態様に係るストラットは、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、該ストラットの後方側に揺動自在なフラップを備え、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船外方向を向く様なフラップ角をとる様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船内方向を向く様なフラップ角をとる様に構成されていることを特徴とする。
【００３３】
上記第８の態様によれば、ストラットは後方側にフラップを備え、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船外方向を向く様なフラップ角をとる様に構成されているので、上述した第６の態様と同様に、エアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができる。そして、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。
【００３４】
尚、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうので、フラップは上記と逆のフラップ角をとる。そして、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００３５】
本発明の第９の態様に係るストラットは、上記第７または第８の態様において、前記ストラットに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角又は前記フラップ角を制御する角度制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００３６】
上記第９の態様によれば、ストラットには該ストラットに加わる荷重を検出する荷重検出手段が設けられ、ストラットの取り付け角或いはフラップのフラップ角を制御する角度制御手段が、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角或いはフラップ角を制御するので、航行速度やエアクッション室と船外との圧力差に応じて適切にエアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流による流体力を低減できる。従って、より適切に側壁型エアクッション船における両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００３７】
本発明の第１０の態様は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、エアクッション室側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、船外側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成されていることを特徴とする。
【００３８】
上記第１０の態様によれば、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、ストラットはエアクッション室側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成されているので、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる、エアクッション室から船外へ向かう水流に対向する面に凸曲面を備えたことにより、前記水流による流体力を低減でき、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。また、船体への取り付け作業において取り付け角を精密に調整する必要がなく、船体への取り付け作業が容易となる。
【００３９】
尚、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうので、上記キャンバーラインは逆の方向に凸となる。そして、これにより、前記水流による流体力を低減でき、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００４２】
本発明の第１１の態様に係る水中翼付き側壁型エアクッションは、上記第６から第１０の態様のいずれかに記載された前記ストラットと、上記第１から第５の態様のいずれかに記載された前記水中翼とを備えていることを特徴とする。
上記第１１の態様によれば、側壁型エアクッション船は上記第６から第１０の態様のいずれかに記載された前記ストラットと、上記第１から第５の態様のいずれかに記載された前記水中翼とを備えているので、側壁型エアクッション船において、上述した第６から第１０の態様のいずれかと同様な作用効果、及び、上述した第１から第５の態様のいずれかと同様な作用効果を、得ることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図８を参照しながら説明する。先ず、図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示すものであり、図１は水中翼及びストラットの外観斜視図、図２は水中翼の平面図、図３は水中翼の側面図、図４（Ａ）は側壁型エアクッション船の概略側面図、図４（Ｂ）は同概略横断面図である。以下では、これらをもとに第１実施形態について説明する。
【００４４】
図１乃至図３に示すストラット及び水中翼は右舷船首側に設けられるストラット及び水中翼を示すものであり、符号１ａは船外側の水中翼（以下「外側水中翼」と言う）を、符号１ｂはエアクッション室側の水中翼（以下「内側水中翼」と言う）を、符号２はストラットを示し、図の矢印方向は、船の進行方向を示している。また、図１及び図２において符号ＢＬ’で示すラインは、水中翼１ａ、１ｂを通る、船底ベースラインＢＬ（図４）と平行な線であって、符号ＣＬ’で示すラインは、ストラット２を通る、船体センターラインＣＬ（進行方向に平行：図１１）と平行な線を示している。更に、符号Ｃで示すラインは、翼型の形状における翼弦線を示している。尚、本実施形態に係る側壁型エアクッション船Ｓ１（図４（Ａ））は、エアクッション室Ｐに圧力が発生して浮上した状態における喫水線ＷＬと、船底ベースラインＢＬとが平行となっている。
【００４５】
図４（Ｂ）において、船体８内部にはエアクッション室Ｐが設けられ、図示しない圧力発生手段によってエアクッション室Ｐ内に圧力が発生すると、当該圧力によって船体８が浮上する。エアクッション室Ｐの両側に位置する側壁９、９の下部には、下方に垂下する様にストラット２がそれぞれ設けられ、該ストラット２の下端には、エアクッション室Ｐ側に内側水中翼１ｂが、船外側に外側水中翼１ａが設けられられている。水中翼１ａ、１ｂは、側壁型エアクッション船Ｓ１の波浪航行中、ダンピング効果によって船体運動を低減する機能を果たす。尚、本実施形態においては、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２は、長手方向の断面視において、対称形状を成す翼型（キャンバーゼロ）によって形成されている。また、本実施形態においては、ストラット２、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂは、図４（Ａ）に示す様にエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船首側に設けられている。
【００４６】
図１に示す外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２は、いずれも、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって発生するエアクッション室Ｐから船外へ向かう水流（図１０乃至図１２参照）による流体力を低減する定常流体力低減手段を有している。即ち、図１及び図３（Ａ）に示す様に、外側水中翼１ａの取り付け角βｏは、ラインＢＬ’に対して進行方向下向きの角度を成している。また、図１及び図３（Ｂ）に示す様に、内側水中翼１ｂの取り付け角βｉは、ラインＢＬ’に対して進行方向上向きの角度を成す様に設定されている。また、図１及び図２に示す様に、ストラット２の取り付け角αは、ラインＣＬ’に対して、進行方向内向きの角度を成す様に設定されている。尚、取り付け角とは、翼弦線Ｃと、ラインＢＬ’或いはラインＣＬ’との成す角度である。
【００４７】
つまり、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流は、内側水中翼１ｂにおいては、前方上から後方下へ向かい、外側水中翼１ａにおいては、前方下から後方上へ向かう。また、ストラット２においては、エアクッション室Ｐ前方から船外後方へ向かう。従ってこの様な水流により、ストラット２の取付部分（付け根部分）には船外側へ向かう様なモーメント力が発生する。そして、これらモーメント力が、側壁９、９を拡開する方向に作用し、船体８の強度上問題となる。
【００４８】
この様な問題に対処すべく、外側水中翼１ａ及び内側水中翼１ｂ並びにストラット２は、上述の様な取り付け角により、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流に対する仰角が小さくなり、これにより、揚力及び抗力が低減され、前記水流による流体力を低減している。従ってこの様な定常流体力低減手段により、外側水中翼１ａ及び内側水中翼１ｂ並びにストラット２に加わる力が低減され、側壁９、９を拡開する方向に作用するモーメント力が低減される。即ち、船体８の強度上問題が生じなくなる。
【００４９】
ここで、本実施形態においては、外側水中翼１ａの取り付け角βｏの絶対値は、０°＜βｏ≦５°に設定される。また、内側水中翼１ｂの取り付け角βｉの絶対値は、同様に０°＜βｉ≦５°に設定される。更に、ストラット２の取り付け角αの絶対値は、０＜α≦５°に設定される。
【００５０】
尚、上述した外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２については、本実施形態に示した様にその全てについて所定の取り付け角を有する様に設けることもできるが、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２のうちの少なくとも１つか、或いは、任意の２つの組み合わせにおいて所定の取り付け角を設定することもできる。
【００５１】
また、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２がエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられる場合には、エアクッション室Ｐと船外との間の圧力差によって生じる水流は、上記とは逆に船外からエアクッション室Ｐへ向かうから、この場合には、上記取り付け角は、それぞれの全てについて逆になる。そして、これにより、船外からエアクッション室Ｐへ向かう水流に対する仰角が小さくなり、揚力及び抗力が低減され、前記水流による流体力を低減して側壁９、９を閉じる方向に作用する力が低減される。
【００５２】
続いて、図５は本発明の第２実施形態を示すものであり、（Ａ）、（Ｂ）共に船首側に取り付けられる場合の内側水中翼の側面図（断面形状を示す図）である。以下、当該第２実施形態について説明する。
図５（Ａ）において符号１ｂ’は内側水中翼を示し、図の矢印は船の進行方向を示している。内側水中翼１ｂ’は、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流（図１０乃至図１２）による流体力を低減する定常流体力低減手段を有している。即ち、図示する様に、内側水中翼１ｂ’は、図１に示した内側水中翼１ｂとは異なり、取り付け角は船底ベースラインと平行な線ＢＬ’に対して０度であるが、上方（海面）に対して凸となるキャンバーラインを有する様に形成されている（上下非対称の形状）。尚、図に示す線Ｄはキャンバーラインを示すものであり、図示する様に、線ＢＬ’に対して上に凸となっている。
【００５３】
従って、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流に対向する面（上面）に凸曲面が形成されたことにより、前記水流によって生じる下向きの揚力が減少し、これによって前記水流による流体力が低減され、上述した第１実施形態と同様に、側壁９、９（図４（Ｂ））を拡開する方向に作用するモーメント力を低減することができる。ここで、図５では内側水中翼を示しているが、上下逆（上下対称）の形状とすれば、外側水中翼とすることができる。
【００５４】
尚、図５（Ｂ）において符号１ｂ’’で示す内側水中翼は、図５（Ａ）に示す内側水中翼１ｂ’の変形例である。内側水中翼１ｂ’’はフラットボトム形状によって形成され、下面がほぼフラットな面であるが、上面、即ちエアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流に対向する面が凸曲面となる様なキャンバーラインＤが形成され、従ってこれにより、図５（Ａ）に示す内側水中翼１ｂ’と同様に、前記水流による流体力を低減することができる。
【００５５】
また、ストラットについても、同様に前記水流による流体力を低減することができる。即ち、図５（Ａ）、（Ｂ）における符号２’、２’’をそれぞれストラットを示すものとし、線ＢＬ’が船体センターラインと平行な線ＣＬ’、該線ＣＬ’の上側をエアクッション室側、下側を船外側とすれば、ストラットにおいて、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流に対向する面に凸曲面が形成され、これによって前記水流による流体力を低減することができる。
【００５６】
尚、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す様な非対称断面翼の形状を有する水中翼及びストラットであっても、上述した第１実施形態と同様に、所定の取り付け角を有する様に設けることもできる。これにより、より一層前記水流による流体力を低減することが可能となる。
【００５７】
また、外側水中翼、内側水中翼、ストラットがエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられる場合には、エアクッション室Ｐと船外との間の圧力差によって生じる水流は、上記とは逆に船外からエアクッション室Ｐへ向かうから、この場合には、上記キャンバーラインＤは、それぞれについて逆に凸（外側水中翼の場合は上に凸、内側水中翼の場合は下に凸）となる。そして、これにより、船外からエアクッション室Ｐへ向かう水流による流体力を低減して側壁９、９を閉じる方向に作用するモーメント力が低減される。
【００５８】
続いて、図６乃至図８は本発明の第３実施形態を示すものであり、図６は水中翼の側面図、図７は同平面図、図８は側壁型エアクッション船の概略側面図（概念図）である。以下、当該第３実施形態について説明する。
図６乃至図８に示すストラット、外側水中翼、内側水中翼は右舷船首側に設けられるストラット、外側水中翼、内側水中翼を示すものであり、符号４は外側水中翼を、符号５は内側水中翼を、符号３はストラットを示し、図の矢印方向は、船の進行方向を示している。また、外側水中翼４において、符号４ａは外側水中翼本体を、符号４ｂは外側水中翼本体４ａの後方側において揺動可能に設けられるフラップ（以下「外側フラップ」と言う）を示している。内側水中翼５においても同様に、符号５ａは内側水中翼５本体を、符号５ｂは本体５ａの後方側において揺動可能に設けられるフラップ（以下「内側フラップ」と言う）を示している。更に、ストラット３において、符号３ａはストラット本体を、符号３ｂはストラット本体３ａの後方側に設けられるフラップ（以下「垂直フラップ」と言う）を示している。
【００５９】
尚、これら外側水中翼４及び内側水中翼５並びにストラット３は、図４に示した第１実施形態に係る側壁型エアクッション船Ｓ１と同様な位置（側壁９、９の前方側下部：図８参照）に設けられている。また、本実施形態においては、外側水中翼４、内側水中翼５、ストラット３は、長手方向の断面視において、対称形状を成す翼型（キャンバーゼロ）によって形成され、符号Ｃで示すラインは、フラップの形状における翼弦線を示している。
【００６０】
図６及び図７に示す外側水中翼４、内側水中翼５、ストラット３は、いずれも、上述した第１、第２実施形態と同様に、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流（図１０乃至図１２参照）による流体力を低減する定常流体力低減手段を有している。即ち、外側水中翼４を構成する外側フラップ４ｂは、ラインＢＬ’に対して後端を上げたフラップ角βｏをとり、内側水中翼５を構成する内側フラップ５ｂは、ラインＢＬ’に対して後端を下げたフラップ角βｉをとる様に構成されている。また、図７に示す様に、ストラット３を構成する垂直フラップ３ｂは、ラインＣＬ’に対して、後端が船外方向（図の左方向）を向く様なフラップ角αをとる様に構成されている。従って、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流に対してそれぞれのフラップが傾斜面を形成し、これにより、水流による流体力を低減することが可能となる。従ってこの様な定常流体力低減手段により、外側水中翼４及び内側水中翼５並びにストラット３に加わる力が低減され、側壁９、９を拡開する方向に作用する力が低減される。即ち、船体８の強度上問題が生じなくなる。
【００６１】
尚、外側水中翼、内側水中翼、ストラットがエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられる場合には、エアクッション室Ｐと船外との間の圧力差によって生じる水流は、上記とは逆に船外からエアクッション室Ｐへ向かうから、この場合には、上記フラップ角は、それぞれについて逆方向となる。そして、これにより、船外からエアクッション室Ｐへ向かう水流による流体力を低減して側壁９、９を閉じる方向に作用する力が低減される。
【００６２】
ところで、外側水中翼本体４ａ及び内側水中翼本体５ａ並びにストラット本体３ａには、図６及び図７に示す様に、それぞれに加わる荷重を検出する「荷重検出手段」としての歪みセンサ（それぞれ符号１４、１３、１１で示す）が設けられている。歪みセンサ１４、１３、１１は、それぞれ一般的なストレインゲージであり、外側水中翼本体４ａ及び内側水中翼本体５ａ並びにストラット本体３ａに発生する歪み（翼幅方向の撓み）を検出することにより、それぞれに加わる荷重を検出する。
【００６３】
図８に示す様に、これらの荷重検出手段は、「角度制御手段」としての中央演算処理装置１０に接続されている。中央演算処理装置１０は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等や、歪みセンサ１４、１３、１１の状態変化（主に抵抗値）を電圧変化に変換する回路によって構成されている。中央演算処理装置１０は、外側水中翼本体４ａ、内側水中翼本体５ａ、ストラット本体３ａに加わる荷重を求め、それぞれに加わる荷重を低減させるべく、外側フラップ４ｂ、内側フラップ５ｂ、垂直フラップ３ｂの角度制御量を求める。そして、現在のフラップ角の状態からいずれの方向へどの程度揺動させるかを、それぞれのフラップを制御するフラップ制御装置（図８では図面の簡単の為垂直フラップ３ｂのフラップ制御装置１７及び外側フラップ４ｂのフラップ制御装置２０のみを図示する）へ指示する。フラップ制御装置は、中央演算処理装置１０からの指示に基づいてフラップを揺動させる駆動モータ（図示せず）の駆動電流を制御する。
【００６４】
尚、実際には、外側水中翼５、内側水中翼４、ストラット３は、左右の側壁９、９にそれぞれ設けられることから、左右それぞれの外側水中翼本体５ａ、内側水中翼本体４ａ、ストラット本体３ａに対して、１つの歪みセンサが設けられる。また、同様にそれぞれの外側フラップ４ｂ、内側フラップ５ｂ、垂直フラップ３ｂに対して制御装置が設けられる。
【００６５】
以上により、外側水中翼４、内側水中翼５、ストラット３には、それぞれに加わる荷重を検出する荷重検出手段（歪みセンサ１４、１３、１１）が設けられ、それぞれが有するフラップのフラップ角を制御する角度制御手段（中央演算処理装置１０）が、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいてそれぞれのフラップ角を制御するので、航行速度や、エアクッション室Ｐと船外との圧力差に応じて、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流による流体力を適切に低減できる。
【００６６】
尚、本実施形態においては、外側フラップ４ｂと内側フラップ５ｂとをそれぞれ別個独立に制御する様にしているが、双方共に同じ角度となる様、それぞれのフラップを同期して駆動する様に構成することもできる。また、外側フラップ４ｂ、内側フラップ５ｂ、垂直フラップ３ｂの全てに歪みセンサを設けているが、例えば、垂直フラップ３ｂにのみ歪みセンサを設けても構わない。即ち、ストラット本体３ａに加わる荷重をより適切に低減でき、以て側壁９、９を拡開する方向の力を低減可能に構成すれば良い。
【００６７】
また、本実施形態の様に、ストラット、内側水中翼、外側水中翼のそれぞれにフラップを設けずに、ストラット、内側水中翼、外側水中翼それ自体の取り付け角（仰角）を可変とし、当該取り付け角を制御する様に構成することもできる。
【００６８】
以上第１乃至第３実施形態について説明したが、その他にも、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流による流体力を低減できる定常流体力低減手段であれば、どの様なものであっても構わない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、側壁型エアクッション船に設けられる、船外側の翼とエアクッション室側の翼とを備えた水中翼は、エアクッション室の中央位置から船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す第１の条件と、前記船外側の翼の取り付け角が喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す第２の条件と、のいずれか一方又は双方の条件を備えている。即ち、エアクッション室から船外へ向かう水流は、エアクッション室側の翼に対しては、上から下へ向かう方向の力を与え、船外側の翼に対しては、下から上へ向かう方向の力を与える。そして、いずれか一方或いは双方の翼は、この様な水流による流体力を低減する方向に傾いているので、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水中翼及びストラットの外観斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水中翼の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る水中翼の側面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る側壁型エアクッション船の概略側面図であり、（Ｂ）は同概略横断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）ともに本発明の第２実施形態に係る水中翼の側面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る水中翼の側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る水中翼の平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る側壁型エアクッション船の概略側面図（概念図）である。
【図９】側壁型エアクッション船の横断面図である。
【図１０】側壁型エアクッション船の横断面図（拡大図）である。
【図１１】側壁型エアクッション船を下方から見た平面図である。
【図１２】（Ａ）は従来技術に係る水中翼の平面図、（Ｂ）、（Ｃ）は従来技術に係る水中翼の側面図である。
【符号の説明】
１ａ 外側水中翼（第１実施形態）
１ｂ 内側水中翼（第１実施形態）
１ｂ’ 内側水中翼（第２実施形態）
１ｂ’’ 内側水中翼（第２実施形態）
２ ストラット（第１実施形態）
３ ストラット（第３実施形態）
３ａ ストラット本体
３ｂ 垂直フラップ
４ 外側水中翼（第３実施形態）
４ａ 外側水中翼本体
４ｂ 外側フラップ
５ 内側水中翼（第３実施形態）
５ａ 内側水中翼本体
５ｂ 内側フラップ
１０ 中央演算処理装置
１１、１３、１４ 歪みセンサ
１７ 垂直フラップ制御装置
２０ 外側フラップ制御装置
Ｐ エアクッション室
Ｓ１、Ｓ２ 側壁型エアクッション船
Ｃ 翼弦線
Ｄ キャンバーライン
ＢＬ 船底ベースライン
ＣＬ 船体センターライン
Ｍ エアクッション室船長方向中央位置
Ｌｃ エアクッション室長さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中翼付き側壁型エアクッション船における水中翼及び該水中翼を取り付けるストラット並びに水中翼付き側壁型エアクッション船に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶には単胴、双胴、側壁型エアクッション船とあらゆるタイプのものがあるが、波浪中航行時における安定性を得る為に、水中翼を備えるものがある。この水中翼は、鉛直下方に垂下する様に設けられたストラットに取り付けられ、波浪中における航行時においては、そのダンピング効果によって船体運動を軽減する機能を果たす。また、高速航行時においては、船体を浮上させることによって船体抵抗を軽減する機能を果たす場合もある。
【０００３】
ここで、特開平６−３０５４１３号公報（特許文献１）には、左右の水中翼によって発生する揚力を調整してストラットに加わる曲げ力を緩和すべく、左右の水中翼を左右で非対称とした水中翼付き側壁型エアクッション船が開示されている。即ち、エアクッション室側の水面は船外側の水面に比してレベルが低く、従って船外側の水中翼によって発生する揚力がエアクッション室側の水中翼によって発生する揚力よりも大なることから、水中翼の取付部に曲げ力が働くといった問題に鑑みて、左右の水中翼を非対称とし、揚力のバランスをとる様に構成したものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３０５４１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、側壁型エアクッション船においては、両側壁の間にエアクッション室の圧力部が存在する為、航行時には水中翼周辺にエアクッション室から船外へと向かう水流、或いは、船外からエアクッション室へと向かう水流が発生し、これによって水中翼及びストラットには一定方向の荷重が加わることになる。図９乃至図１２はこの様子を示すものであり、図９は船体の横断面図、図１０は図９の部分拡大図、図１１は船体を下方から見た平面図、図１２（Ａ）は水中翼の平面図、図１２（Ｂ）、（Ｃ）は水中翼の側面図である。図９において符号Ｐはエアクッション室を、符号８は船体を、符号９、９は側壁を、符号５０及び５３はストラットを（符号５０は右舷側、符号５３は左舷側）、符号５１及び５４は船外側の水中翼（以下「外側水中翼」と言う）を（符号５１は右舷側、符号５４は左舷側）、符号５２及び５５はエアクッション室側の水中翼（以下「内側水中翼」と言う）を示している（符号５２は右舷側、符号５５は左舷側）。また、図１２において符号ＣＬ’は船体センターラインＣＬ（図１１）と平行な線を、符号ＢＬ’は船底ベースラインＢＬ（図４（Ａ））と平行な線を、符号Ｃは翼型の翼弦線（ＣＬ’及びＢＬ’に平行）を示している。更に、図１１及び１２における矢印は、船の進行方向を示している。
【０００６】
図９に示す様に、ストラット及び水中翼はエアクッション室Ｐの両側に位置する側壁９、９の双方に設けられている。ここで、エアクッション室Ｐは船外に比して高圧である為、船首シールの前方からエアクッション室Ｐに流入した水は圧力で押し下げられ、その逃げ場として図１１に示す様に船体平面視において、エアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船首側では、エアクッション室Ｐから船外へと向かう水流Ｒｈが発生する。尚、エアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側においては、圧力が無くなり元に戻ろうとするため、船外からエアクッション室Ｐへと向かう水流Ｒｈ’となる。
【０００７】
以下、右舷側のストラット５０、外側水中翼５１、内側水中翼５２を具体例として説明する。ストラット５０には、図１０（Ａ）に示す様に船体の横断面視においてほぼ水平であり、図１２（Ａ）に示す様に水中翼の平面視においてはエアクッション室側前方から船外側後方へ斜めに向かう水流Ｒｈが作用する。また、外側水中翼５１には、図１０（Ａ）に示す様に船体の横断面視においてエアクッション室Ｐ側下方から船外側上方へ斜めに向かい、水中翼の側面視においては図１２（Ｂ）に示す様に進行方向下から後方上へ斜めに向かう水流Ｒｏが作用する。更に、内側水中翼５２には、図１０（Ａ）に示す様に船体の横断面視においてはエアクッション室Ｐ側上方から船外側下方へ斜めに向かい、水中翼の側面視においては図１２（Ｃ）に示す様に進行方向上から後方下へ斜めに向かう水流Ｒｉが作用する。
【０００８】
すると、これら水流がストラット５０、外側水中翼５１、内側水中翼５２に、揚力及び抗力を発生させ、それぞれに、符号Ｆｓ、Ｆｏ、Ｆｉで示すような方向の力を発生させ、これによって図１０（Ａ）の例ではストラット５０の付け根部分において時計回りのモーメント力が発生し、一方で反対側（左舷側）のストラット５３（図９の右側）では、反時計まわりのモーメント力が発生する。従ってこれにより、側璧型エアクッション船においては、上記モーメント力によって側壁９、９を拡開する方向の力が船体８に作用し、船体強度上問題が生じることになる。
【０００９】
尚、図１０（Ｂ）は、参考として、図１１において仮想線及び符号５０’、５１’、５２’で示す様にエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられた場合を比較として示すものである。図示する様に、全ての水流及び力の向きが図１０（Ａ）とは逆になる。従って、符号５０’、５１’、５２’で示す位置にストラット及び水中翼が設けられた場合には、これらにより、側壁９、９を閉じる方向の力が船体８に作用し、同様に船体強度上問題が生じることになる。
【００１０】
しかし、上述した従来技術においては、エアクッション室と船外との圧力差によって発生する水流（エアクッション室から船外に向かう水流、或いは、船外からエアクッション室に向かう水流）により、水中翼及びストラットに加わる荷重に対しては何ら考慮されてはおらず、前記水流によって船体に加わる力（側壁を拡げる方向或いは閉じる方向）は発生し、船体強度上の問題がなお生じることになる。
【００１１】
そこで本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、その課題は、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流によってストラット及び水中翼に加わる力を効果的に低減することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る水中翼は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、前記エアクッション室の中央位置（以下、「エアクッション室の中央位置」とは、船の長さ方向における中央位置を意味する）より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記第１の態様によれば、側壁型エアクッション船に設けられる、船外側の翼とエアクッション室側の翼とを備えた水中翼は、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成し、又は、前記船外側の翼の取り付け角が喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成している。或いは、前記いずれの条件をも備えている。従って、エアクッション室と船外との圧力差によって生じるエアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができる。
【００１４】
即ち、エアクッション室から船外へ向かう水流は、エアクッション室側の翼に対しては、上から下へ向かう方向の力を与え、船外側の翼に対しては、下から上へ向かう方向の力を与える。そして、いずれか一方或いは双方の翼は、この様な水流による流体力を低減する様に、この様な水流に対する仰角が小さくなる様に取り付けられる。従って、揚力及び抗力が減少し、これにより側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。
【００１５】
また、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうことから、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に構成される。従ってこれにより、上記と同様に船外からエアクッション室に向かう水流に対する仰角が小さくなり、揚力及び抗力が減少し、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することができる。
【００１６】
尚、ここでの「喫水線」とは、エアクッション室に圧力が発生し船体が浮上した状態における喫水線を意味し、殆どの場合、船底ベースラインに平行な線である。従って、エアクッション室に圧力が発生し船体が浮上した状態における喫水線と船底ベースラインとが平行な場合には、船底ベースラインを基準として上記取り付け角を調整することで、上述の作用効果を得ることが可能となる。また、「取り付け角」とは、ある直線（ここでは、上記喫水線と平行な線）と、翼の翼弦線との成す角度を言う。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る水中翼は、上記第１の態様において、前記エアクッション室側の翼の取り付け角及び／又は前記船外側の翼の取り付け角が可変となる様に構成されていることを特徴とする。
上記第２の態様によれば、両翼のいずれか一方又は双方の取り付け角が可変となる様に構成されていることから、エアクッション室と船外との圧力差、船の航行速度、等の種々の状況に応じて最適な取り付け角とすることができ、もってより適切に側壁型エアクッション船における、両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００１８】
本発明の第３の態様に係る水中翼は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、前記エアクッション室側の翼及び／又は前記船外側の翼の後方側に揺動自在なフラップを備え、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が前記フラップを備える場合に、当該エアクッション室側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第１の条件と、前記船外側の翼が前記フラップを備える場合に、当該船外側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を備える様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が前記フラップを備える場合に、当該エアクッション室側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第１の条件と、前記船外側の翼が前記フラップを備える場合に、当該船外側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を備える様に構成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記第３の態様によれば、水中翼は両翼のいずれか一方又は双方にフラップを備えている。そして、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が備えるフラップが、喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第１の条件と、前記船外側の翼が備えるフラップが、喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を有している。従って上述した第１の態様と同様に、エアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができ、側壁型エアクッション船における、両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。尚、ここでの「喫水線」は、上述した第１の態様と同義である。
【００２０】
また、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうことから、フラップ角はエアクッション室の中央位置より船首側に設けられる上記の場合と逆になる。そして、これにより、船外からエアクッション室へ向かう水流による流体力を低減することができ、側壁型エアクッション船における、両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００２１】
本発明の第４の態様に係る水中翼は、上記第２のまたは第３の態様において、前記エアクッション室側の翼及び／又は前記船外側の翼に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角又は前記フラップ角を制御する角度制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
上記第４の態様によれば、エアクッション室側の翼又は船外側の翼、或いは、双方の翼に、それぞれの翼に加わる荷重を検出する荷重検出手段が設けられ、それぞれの翼の取り付け角或いはフラップ角を制御する角度制御手段が、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角或いはフラップ角を制御するので、航行速度やエアクッション室と船外との圧力差に応じて適切にエアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流による流体力を低減できる。従って、より適切に側壁型エアクッション船における両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することが可能となる。尚、この場合において、エアクッション室側の翼と船外側の翼とは、それぞれ別個独立に制御する様にしても良いし、双方共に同じ角度となる様同期して制御する様にしても良い。
【００２３】
本発明の第５の態様に係る水中翼は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が、上方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、及び／又は前記船外側の翼が、下方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が、下方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、及び／又は前記船外側の翼が、上方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
上記第５の態様によれば、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、水中翼においてエアクッション室側の翼が、上方（海面側）に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、又は、船外側の翼が、下方（海底側）に凸となるキャンバーラインを有する様に形成されている。或いは、前記いずれの条件をも備えている。従って、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる、エアクッション室から船外へ向かう水流に対向する面に凸曲面を備えたことにより、エアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減でき、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。また、船体への取り付け作業において取り付け角を精密に調整する必要がなく、船体への取り付け作業が容易となる。
【００２５】
尚、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうことから、キャンバーラインの凸方向は上記の場合と逆になる。そして、これにより、船外からエアクッション室へ向かう水流による流体力を低減でき、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００２８】
本発明の第６の態様に係るストラットは、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向内向きの角度を成す様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向外向きの角度を成す様に構成されていることを特徴とする。
【００２９】
上記第６の態様によれば、水中翼を取り付けるストラットは、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向内向きの角度を成す様に設けられているので、エアクッション室と船外との圧力差によって生じるエアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができる。
【００３０】
即ち、エアクッション室から船外へ向かう水流は、ストラットに対し、船体内側から船外側へ向かう力を付与するので、この様な水流に対する仰角を小さくすることにより、前記水流によって発生する揚力及び抗力を低減でき、前記水流による流体力を低減してストラットに加わる荷重を低減することができる。そして、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。尚、「取り付け角」とは、ある直線（ここでは、上記船体センターラインと平行な線）と、翼の翼弦線との成す角度を言う
また、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流は、船外からエアクッション室へ向かうので、前記取り付け角は上記の場合と逆となる。そして、これにより、船外からエアクッション室へ向かう水流によって生じる揚力及び抗力を低減でき、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００３１】
本発明の第７の態様に係るストラットは、上記第６の態様において、前記取り付け角が可変となる様に構成されていることを特徴とする。
上記第７の態様によれば、ストラットの取り付け角が可変となる様に構成されているので、船の航行速度能力等の種々の状況に応じて最適な取り付け角とすることができ、もってより適切に側壁型エアクッション船における両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することができる。
【００３２】
本発明の第８の態様に係るストラットは、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、該ストラットの後方側に揺動自在なフラップを備え、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船外方向を向く様なフラップ角をとる様に構成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船内方向を向く様なフラップ角をとる様に構成されていることを特徴とする。
【００３３】
上記第８の態様によれば、ストラットは後方側にフラップを備え、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船外方向を向く様なフラップ角をとる様に構成されているので、上述した第６の態様と同様に、エアクッション室から船外へ向かう水流による流体力を低減することができる。そして、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。
【００３４】
尚、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうので、フラップは上記と逆のフラップ角をとる。そして、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００３５】
本発明の第９の態様に係るストラットは、上記第７または第８の態様において、前記ストラットに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角又は前記フラップ角を制御する角度制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００３６】
上記第９の態様によれば、ストラットには該ストラットに加わる荷重を検出する荷重検出手段が設けられ、ストラットの取り付け角或いはフラップのフラップ角を制御する角度制御手段が、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角或いはフラップ角を制御するので、航行速度やエアクッション室と船外との圧力差に応じて適切にエアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流による流体力を低減できる。従って、より適切に側壁型エアクッション船における両側壁を拡開または閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００３７】
本発明の第１０の態様は、船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、エアクッション室側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成され、前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、船外側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成されていることを特徴とする。
【００３８】
上記第１０の態様によれば、エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、ストラットはエアクッション室側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成されているので、エアクッション室と船外との圧力差によって生じる、エアクッション室から船外へ向かう水流に対向する面に凸曲面を備えたことにより、前記水流による流体力を低減でき、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。また、船体への取り付け作業において取り付け角を精密に調整する必要がなく、船体への取り付け作業が容易となる。
【００３９】
尚、エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、エアクッション室と船外との間の圧力差によって生じる水流は船外からエアクッション室へ向かうので、上記キャンバーラインは逆の方向に凸となる。そして、これにより、前記水流による流体力を低減でき、側壁型エアクッション船における両側壁を閉じる方向の力を低減することが可能となる。
【００４２】
本発明の第１１の態様に係る水中翼付き側壁型エアクッションは、上記第６から第１０の態様のいずれかに記載された前記ストラットと、上記第１から第５の態様のいずれかに記載された前記水中翼とを備えていることを特徴とする。
上記第１１の態様によれば、側壁型エアクッション船は上記第６から第１０の態様のいずれかに記載された前記ストラットと、上記第１から第５の態様のいずれかに記載された前記水中翼とを備えているので、側壁型エアクッション船において、上述した第６から第１０の態様のいずれかと同様な作用効果、及び、上述した第１から第５の態様のいずれかと同様な作用効果を、得ることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図８を参照しながら説明する。先ず、図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示すものであり、図１は水中翼及びストラットの外観斜視図、図２は水中翼の平面図、図３は水中翼の側面図、図４（Ａ）は側壁型エアクッション船の概略側面図、図４（Ｂ）は同概略横断面図である。以下では、これらをもとに第１実施形態について説明する。
【００４４】
図１乃至図３に示すストラット及び水中翼は右舷船首側に設けられるストラット及び水中翼を示すものであり、符号１ａは船外側の水中翼（以下「外側水中翼」と言う）を、符号１ｂはエアクッション室側の水中翼（以下「内側水中翼」と言う）を、符号２はストラットを示し、図の矢印方向は、船の進行方向を示している。また、図１及び図２において符号ＢＬ’で示すラインは、水中翼１ａ、１ｂを通る、船底ベースラインＢＬ（図４）と平行な線であって、符号ＣＬ’で示すラインは、ストラット２を通る、船体センターラインＣＬ（進行方向に平行：図１１）と平行な線を示している。更に、符号Ｃで示すラインは、翼型の形状における翼弦線を示している。尚、本実施形態に係る側壁型エアクッション船Ｓ１（図４（Ａ））は、エアクッション室Ｐに圧力が発生して浮上した状態における喫水線ＷＬと、船底ベースラインＢＬとが平行となっている。
【００４５】
図４（Ｂ）において、船体８内部にはエアクッション室Ｐが設けられ、図示しない圧力発生手段によってエアクッション室Ｐ内に圧力が発生すると、当該圧力によって船体８が浮上する。エアクッション室Ｐの両側に位置する側壁９、９の下部には、下方に垂下する様にストラット２がそれぞれ設けられ、該ストラット２の下端には、エアクッション室Ｐ側に内側水中翼１ｂが、船外側に外側水中翼１ａが設けられられている。水中翼１ａ、１ｂは、側壁型エアクッション船Ｓ１の波浪航行中、ダンピング効果によって船体運動を低減する機能を果たす。尚、本実施形態においては、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２は、長手方向の断面視において、対称形状を成す翼型（キャンバーゼロ）によって形成されている。また、本実施形態においては、ストラット２、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂは、図４（Ａ）に示す様にエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船首側に設けられている。
【００４６】
図１に示す外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２は、いずれも、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって発生するエアクッション室Ｐから船外へ向かう水流（図１０乃至図１２参照）による流体力を低減する定常流体力低減手段を有している。即ち、図１及び図３（Ａ）に示す様に、外側水中翼１ａの取り付け角βｏは、ラインＢＬ’に対して進行方向下向きの角度を成している。また、図１及び図３（Ｂ）に示す様に、内側水中翼１ｂの取り付け角βｉは、ラインＢＬ’に対して進行方向上向きの角度を成す様に設定されている。また、図１及び図２に示す様に、ストラット２の取り付け角αは、ラインＣＬ’に対して、進行方向内向きの角度を成す様に設定されている。尚、取り付け角とは、翼弦線Ｃと、ラインＢＬ’或いはラインＣＬ’との成す角度である。
【００４７】
つまり、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流は、内側水中翼１ｂにおいては、前方上から後方下へ向かい、外側水中翼１ａにおいては、前方下から後方上へ向かう。また、ストラット２においては、エアクッション室Ｐ前方から船外後方へ向かう。従ってこの様な水流により、ストラット２の取付部分（付け根部分）には船外側へ向かう様なモーメント力が発生する。そして、これらモーメント力が、側壁９、９を拡開する方向に作用し、船体８の強度上問題となる。
【００４８】
この様な問題に対処すべく、外側水中翼１ａ及び内側水中翼１ｂ並びにストラット２は、上述の様な取り付け角により、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流に対する仰角が小さくなり、これにより、揚力及び抗力が低減され、前記水流による流体力を低減している。従ってこの様な定常流体力低減手段により、外側水中翼１ａ及び内側水中翼１ｂ並びにストラット２に加わる力が低減され、側壁９、９を拡開する方向に作用するモーメント力が低減される。即ち、船体８の強度上問題が生じなくなる。
【００４９】
ここで、本実施形態においては、外側水中翼１ａの取り付け角βｏの絶対値は、０°＜βｏ≦５°に設定される。また、内側水中翼１ｂの取り付け角βｉの絶対値は、同様に０°＜βｉ≦５°に設定される。更に、ストラット２の取り付け角αの絶対値は、０＜α≦５°に設定される。
【００５０】
尚、上述した外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２については、本実施形態に示した様にその全てについて所定の取り付け角を有する様に設けることもできるが、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２のうちの少なくとも１つか、或いは、任意の２つの組み合わせにおいて所定の取り付け角を設定することもできる。
【００５１】
また、外側水中翼１ａ、内側水中翼１ｂ、ストラット２がエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられる場合には、エアクッション室Ｐと船外との間の圧力差によって生じる水流は、上記とは逆に船外からエアクッション室Ｐへ向かうから、この場合には、上記取り付け角は、それぞれの全てについて逆になる。そして、これにより、船外からエアクッション室Ｐへ向かう水流に対する仰角が小さくなり、揚力及び抗力が低減され、前記水流による流体力を低減して側壁９、９を閉じる方向に作用する力が低減される。
【００５２】
続いて、図５は本発明の第２実施形態を示すものであり、（Ａ）、（Ｂ）共に船首側に取り付けられる場合の内側水中翼の側面図（断面形状を示す図）である。以下、当該第２実施形態について説明する。
図５（Ａ）において符号１ｂ’は内側水中翼を示し、図の矢印は船の進行方向を示している。内側水中翼１ｂ’は、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流（図１０乃至図１２）による流体力を低減する定常流体力低減手段を有している。即ち、図示する様に、内側水中翼１ｂ’は、図１に示した内側水中翼１ｂとは異なり、取り付け角は船底ベースラインと平行な線ＢＬ’に対して０度であるが、上方（海面）に対して凸となるキャンバーラインを有する様に形成されている（上下非対称の形状）。尚、図に示す線Ｄはキャンバーラインを示すものであり、図示する様に、線ＢＬ’に対して上に凸となっている。
【００５３】
従って、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流に対向する面（上面）に凸曲面が形成されたことにより、前記水流によって生じる下向きの揚力が減少し、これによって前記水流による流体力が低減され、上述した第１実施形態と同様に、側壁９、９（図４（Ｂ））を拡開する方向に作用するモーメント力を低減することができる。ここで、図５では内側水中翼を示しているが、上下逆（上下対称）の形状とすれば、外側水中翼とすることができる。
【００５４】
尚、図５（Ｂ）において符号１ｂ’’で示す内側水中翼は、図５（Ａ）に示す内側水中翼１ｂ’の変形例である。内側水中翼１ｂ’’はフラットボトム形状によって形成され、下面がほぼフラットな面であるが、上面、即ちエアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流に対向する面が凸曲面となる様なキャンバーラインＤが形成され、従ってこれにより、図５（Ａ）に示す内側水中翼１ｂ’と同様に、前記水流による流体力を低減することができる。
【００５５】
また、ストラットについても、同様に前記水流による流体力を低減することができる。即ち、図５（Ａ）、（Ｂ）における符号２’、２’’をそれぞれストラットを示すものとし、線ＢＬ’が船体センターラインと平行な線ＣＬ’、該線ＣＬ’の上側をエアクッション室側、下側を船外側とすれば、ストラットにおいて、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流に対向する面に凸曲面が形成され、これによって前記水流による流体力を低減することができる。
【００５６】
尚、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す様な非対称断面翼の形状を有する水中翼及びストラットであっても、上述した第１実施形態と同様に、所定の取り付け角を有する様に設けることもできる。これにより、より一層前記水流による流体力を低減することが可能となる。
【００５７】
また、外側水中翼、内側水中翼、ストラットがエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられる場合には、エアクッション室Ｐと船外との間の圧力差によって生じる水流は、上記とは逆に船外からエアクッション室Ｐへ向かうから、この場合には、上記キャンバーラインＤは、それぞれについて逆に凸（外側水中翼の場合は上に凸、内側水中翼の場合は下に凸）となる。そして、これにより、船外からエアクッション室Ｐへ向かう水流による流体力を低減して側壁９、９を閉じる方向に作用するモーメント力が低減される。
【００５８】
続いて、図６乃至図８は本発明の第３実施形態を示すものであり、図６は水中翼の側面図、図７は同平面図、図８は側壁型エアクッション船の概略側面図（概念図）である。以下、当該第３実施形態について説明する。
図６乃至図８に示すストラット、外側水中翼、内側水中翼は右舷船首側に設けられるストラット、外側水中翼、内側水中翼を示すものであり、符号４は外側水中翼を、符号５は内側水中翼を、符号３はストラットを示し、図の矢印方向は、船の進行方向を示している。また、外側水中翼４において、符号４ａは外側水中翼本体を、符号４ｂは外側水中翼本体４ａの後方側において揺動可能に設けられるフラップ（以下「外側フラップ」と言う）を示している。内側水中翼５においても同様に、符号５ａは内側水中翼５本体を、符号５ｂは本体５ａの後方側において揺動可能に設けられるフラップ（以下「内側フラップ」と言う）を示している。更に、ストラット３において、符号３ａはストラット本体を、符号３ｂはストラット本体３ａの後方側に設けられるフラップ（以下「垂直フラップ」と言う）を示している。
【００５９】
尚、これら外側水中翼４及び内側水中翼５並びにストラット３は、図４に示した第１実施形態に係る側壁型エアクッション船Ｓ１と同様な位置（側壁９、９の前方側下部：図８参照）に設けられている。また、本実施形態においては、外側水中翼４、内側水中翼５、ストラット３は、長手方向の断面視において、対称形状を成す翼型（キャンバーゼロ）によって形成され、符号Ｃで示すラインは、フラップの形状における翼弦線を示している。
【００６０】
図６及び図７に示す外側水中翼４、内側水中翼５、ストラット３は、いずれも、上述した第１、第２実施形態と同様に、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流（図１０乃至図１２参照）による流体力を低減する定常流体力低減手段を有している。即ち、外側水中翼４を構成する外側フラップ４ｂは、ラインＢＬ’に対して後端を上げたフラップ角βｏをとり、内側水中翼５を構成する内側フラップ５ｂは、ラインＢＬ’に対して後端を下げたフラップ角βｉをとる様に構成されている。また、図７に示す様に、ストラット３を構成する垂直フラップ３ｂは、ラインＣＬ’に対して、後端が船外方向（図の左方向）を向く様なフラップ角αをとる様に構成されている。従って、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流に対してそれぞれのフラップが傾斜面を形成し、これにより、水流による流体力を低減することが可能となる。従ってこの様な定常流体力低減手段により、外側水中翼４及び内側水中翼５並びにストラット３に加わる力が低減され、側壁９、９を拡開する方向に作用する力が低減される。即ち、船体８の強度上問題が生じなくなる。
【００６１】
尚、外側水中翼、内側水中翼、ストラットがエアクッション室Ｐの中央位置Ｍから船尾側に設けられる場合には、エアクッション室Ｐと船外との間の圧力差によって生じる水流は、上記とは逆に船外からエアクッション室Ｐへ向かうから、この場合には、上記フラップ角は、それぞれについて逆方向となる。そして、これにより、船外からエアクッション室Ｐへ向かう水流による流体力を低減して側壁９、９を閉じる方向に作用する力が低減される。
【００６２】
ところで、外側水中翼本体４ａ及び内側水中翼本体５ａ並びにストラット本体３ａには、図６及び図７に示す様に、それぞれに加わる荷重を検出する「荷重検出手段」としての歪みセンサ（それぞれ符号１４、１３、１１で示す）が設けられている。歪みセンサ１４、１３、１１は、それぞれ一般的なストレインゲージであり、外側水中翼本体４ａ及び内側水中翼本体５ａ並びにストラット本体３ａに発生する歪み（翼幅方向の撓み）を検出することにより、それぞれに加わる荷重を検出する。
【００６３】
図８に示す様に、これらの荷重検出手段は、「角度制御手段」としての中央演算処理装置１０に接続されている。中央演算処理装置１０は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等や、歪みセンサ１４、１３、１１の状態変化（主に抵抗値）を電圧変化に変換する回路によって構成されている。中央演算処理装置１０は、外側水中翼本体４ａ、内側水中翼本体５ａ、ストラット本体３ａに加わる荷重を求め、それぞれに加わる荷重を低減させるべく、外側フラップ４ｂ、内側フラップ５ｂ、垂直フラップ３ｂの角度制御量を求める。そして、現在のフラップ角の状態からいずれの方向へどの程度揺動させるかを、それぞれのフラップを制御するフラップ制御装置（図８では図面の簡単の為垂直フラップ３ｂのフラップ制御装置１７及び外側フラップ４ｂのフラップ制御装置２０のみを図示する）へ指示する。フラップ制御装置は、中央演算処理装置１０からの指示に基づいてフラップを揺動させる駆動モータ（図示せず）の駆動電流を制御する。
【００６４】
尚、実際には、外側水中翼５、内側水中翼４、ストラット３は、左右の側壁９、９にそれぞれ設けられることから、左右それぞれの外側水中翼本体５ａ、内側水中翼本体４ａ、ストラット本体３ａに対して、１つの歪みセンサが設けられる。また、同様にそれぞれの外側フラップ４ｂ、内側フラップ５ｂ、垂直フラップ３ｂに対して制御装置が設けられる。
【００６５】
以上により、外側水中翼４、内側水中翼５、ストラット３には、それぞれに加わる荷重を検出する荷重検出手段（歪みセンサ１４、１３、１１）が設けられ、それぞれが有するフラップのフラップ角を制御する角度制御手段（中央演算処理装置１０）が、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいてそれぞれのフラップ角を制御するので、航行速度や、エアクッション室Ｐと船外との圧力差に応じて、エアクッション室Ｐから船外へ向かう水流による流体力を適切に低減できる。
【００６６】
尚、本実施形態においては、外側フラップ４ｂと内側フラップ５ｂとをそれぞれ別個独立に制御する様にしているが、双方共に同じ角度となる様、それぞれのフラップを同期して駆動する様に構成することもできる。また、外側フラップ４ｂ、内側フラップ５ｂ、垂直フラップ３ｂの全てに歪みセンサを設けているが、例えば、垂直フラップ３ｂにのみ歪みセンサを設けても構わない。即ち、ストラット本体３ａに加わる荷重をより適切に低減でき、以て側壁９、９を拡開する方向の力を低減可能に構成すれば良い。
【００６７】
また、本実施形態の様に、ストラット、内側水中翼、外側水中翼のそれぞれにフラップを設けずに、ストラット、内側水中翼、外側水中翼それ自体の取り付け角（仰角）を可変とし、当該取り付け角を制御する様に構成することもできる。
【００６８】
以上第１乃至第３実施形態について説明したが、その他にも、エアクッション室Ｐと船外との圧力差によって生じる水流による流体力を低減できる定常流体力低減手段であれば、どの様なものであっても構わない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、側壁型エアクッション船に設けられる、船外側の翼とエアクッション室側の翼とを備えた水中翼は、エアクッション室の中央位置から船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す第１の条件と、前記船外側の翼の取り付け角が喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す第２の条件と、のいずれか一方又は双方の条件を備えている。即ち、エアクッション室から船外へ向かう水流は、エアクッション室側の翼に対しては、上から下へ向かう方向の力を与え、船外側の翼に対しては、下から上へ向かう方向の力を与える。そして、いずれか一方或いは双方の翼は、この様な水流による流体力を低減する方向に傾いているので、これにより、側壁型エアクッション船における両側壁を拡開する方向の力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水中翼及びストラットの外観斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水中翼の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る水中翼の側面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る側壁型エアクッション船の概略側面図であり、（Ｂ）は同概略横断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）ともに本発明の第２実施形態に係る水中翼の側面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る水中翼の側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る水中翼の平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る側壁型エアクッション船の概略側面図（概念図）である。
【図９】側壁型エアクッション船の横断面図である。
【図１０】側壁型エアクッション船の横断面図（拡大図）である。
【図１１】側壁型エアクッション船を下方から見た平面図である。
【図１２】（Ａ）は従来技術に係る水中翼の平面図、（Ｂ）、（Ｃ）は従来技術に係る水中翼の側面図である。
【符号の説明】
１ａ 外側水中翼（第１実施形態）
１ｂ 内側水中翼（第１実施形態）
１ｂ’ 内側水中翼（第２実施形態）
１ｂ’’ 内側水中翼（第２実施形態）
２ ストラット（第１実施形態）
３ ストラット（第３実施形態）
３ａ ストラット本体
３ｂ 垂直フラップ
４ 外側水中翼（第３実施形態）
４ａ 外側水中翼本体
４ｂ 外側フラップ
５ 内側水中翼（第３実施形態）
５ａ 内側水中翼本体
５ｂ 内側フラップ
１０ 中央演算処理装置
１１、１３、１４ 歪みセンサ
１７ 垂直フラップ制御装置
２０ 外側フラップ制御装置
Ｐ エアクッション室
Ｓ１、Ｓ２ 側壁型エアクッション船
Ｃ 翼弦線
Ｄ キャンバーライン
ＢＬ 船底ベースライン
ＣＬ 船体センターライン
Ｍ エアクッション室船長方向中央位置
Ｌｃ エアクッション室長さ
Claims (11)
- 船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、
船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、
を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、
前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に構成され、
前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向下向きの角度を成す様に、及び／又は、前記船外側の翼の取り付け角が、喫水線と平行な線に対して進行方向上向きの角度を成す様に構成されている、
ことを特徴とする水中翼。 - 請求項１において、前記エアクッション室側の翼の取り付け角及び／又は前記船外側の翼の取り付け角が可変となる様に構成されている、
ことを特徴とする水中翼。 - 船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、
船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、
を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、
前記エアクッション室側の翼及び／又は前記船外側の翼の後方側に揺動自在なフラップを備え、
前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が前記フラップを備える場合に、当該エアクッション室側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第１の条件と、
前記船外側の翼が前記フラップを備える場合に、当該船外側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を備える様に構成され、
前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が前記フラップを備える場合に、当該エアクッション室側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を上げたフラップ角をとる第１の条件と、
前記船外側の翼が前記フラップを備える場合に、当該船外側フラップが喫水線と平行な線に対して後端を下げたフラップ角をとる第２の条件と、のいずれか一方又は双方を備える様に構成されている、
ことを特徴とする水中翼。 - 請求項２または３において、前記エアクッション室側の翼及び／又は前記船外側の翼に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、
該荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角又は前記フラップ角を制御する角度制御手段と、
を備えていることを特徴とする水中翼。 - 船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、
船外側の翼と前記エアクッション室側の翼とを備えて構成された、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、
を有する水中翼付き側壁型エアクッション船における前記水中翼であって、
前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が、上方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、及び／又は前記船外側の翼が、下方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、
前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記エアクッション室側の翼が、下方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成され、及び／又は前記船外側の翼が、上方に凸となるキャンバーラインを有する様に形成されている、
ことを特徴とする水中翼。 - 船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、
前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、前記側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向内向きの角度を成す様に構成され、
前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、前記側壁型エアクッション船に設けられた際の取り付け角が、船体センターラインと平行な線に対して進行方向外向きの角度を成す様に構成されている、
ことを特徴とするストラット。 - 請求項６において、前記取り付け角が可変となる様に構成されている、
ことを特徴とするストラット。 - 船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、
該ストラットの後方側に揺動自在なフラップを備え、
前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船外方向を向く様なフラップ角をとる様に構成され、
前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、該フラップの後端が、船体センターラインと平行な線に対して船内方向を向く様なフラップ角をとる様に構成されている、
ことを特徴とするストラット。 - 請求項７または８において、前記ストラットに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、
該荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて前記取り付け角又は前記フラップ角を制御する角度制御手段と、
を備えていることを特徴とするストラット。 - 船体下部に設けられ左右の船体側壁と船首尾のシールとにより囲まれたエアクッション室と、前記エアクッション室の側壁の下部に設けられる水中翼と、を備えた水中翼付き側壁型エアクッション船における前記エアクッション室の両側壁において下方に垂下する様に設けられるとともに前記水中翼を取り付けるストラットであって、
前記エアクッション室の中央位置より船首側に設けられる場合には、エアクッション室側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成され、
前記エアクッション室の中央位置より船尾側に設けられる場合には、船外側に凸となるキャンバーラインを有する翼型によって形成されている、
ことを特徴とするストラット。 - 水中翼付き側壁型エアクッション船であって、
請求項６から１０のいずれか１項に記載された前記ストラットと、
請求項１から５のいずれか１項に記載された前記水中翼と、
を備えていることを特徴とする側壁型エアクッション船。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003064527A JP4108511B2 (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 水中翼、ストラット、側璧型エアクッション船 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064527A JP4108511B2 (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 水中翼、ストラット、側璧型エアクッション船 |
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| JP2004268813A JP2004268813A (ja) | 2004-09-30 |
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| JP2003064527A Expired - Fee Related JP4108511B2 (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 水中翼、ストラット、側璧型エアクッション船 |
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2003
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| JP2004268813A (ja) | 2004-09-30 |
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