JP4258736B2 - 櫓 - Google Patents

Description

本発明は、船舶とくに小型の舟を人力により推進させるため、船舶に操作可能に取り付けを行う櫓についての発明である。

伝統的な船の手漕ぎ装置である「櫓」は鎌倉時代より以前頃に中国から伝わって来たと考えられている。この櫓は日本に伝わって以来、少しずつ改良され江戸時代前期に最終的な形態に落ち着き、その後は現代に至るまでほぼ同じ形状を保っている。
日本の櫓の特徴は二つあり、（１）２本の材料が繋いで使われていること、（２）その２材が曲がって繋いであること、である。
このような櫓は特に「繋櫓（つぐろ）」と呼ばれている（なお２本の材料を使わない櫓を「竿櫓（さおろ）」と呼ぶ）。
従来の櫓の形成を第６図に示す。
従来の櫓は、大きな２部品と小さな２部品から形成されている。それぞれの形成について第６図の斜視図を用いて説明する。
第６図において、１０１は櫓の水を掻くための櫓脚（ろあし）で、ヘラのような平面部１１０を有している。１０２は平面部１１０が斜め上面を向くとき、水平に近い形で保持される様に櫓脚１０１に固着された櫓腕である。櫓脚１０１の櫓腕１０２との連結部分付近は、平面部は無く、丸い形状をしている（通称入れ子と呼ばれる）部分１２０がある。利用者はこの部分を舟２００の後端部に設けられた軸支部２０１（通称「櫓臍：ろべそ」または「櫓杭：ろぐい」と呼ばれる）に乗せる（もしくは回動自在に軸支する）。舟の操作者はこの櫓腕１０２を左右に操作することでこの軸を中心に櫓脚１０１が左右に動くことになる。
また、この櫓腕１０２の上面には小さな突起状の櫓柄１０３が固着され、ここに早緒１０４と呼ばれるロープを掛けて使用している。この早緒１０４の他端は舟の船底側に固着されており、この櫓を操作したときに生じる推進力を舟に伝える働きを有している。
この様に形成された、従来の櫓についてその動作の説明を行う。
まず操作者は、櫓脚１０１の平面部が進行方向より斜めになるようにして左右に動かすよう櫓腕１０２を操作する。第７図は、操作者が櫓を操作したときの水面と接する位置での櫓脚１０１の断面の移動を時系列的に示したものである。第７図中ａ〜ｃは、舟の進行方向を図面下方とした場合、櫓脚１０１を舟の進行方向に向かって左に移動させているとき、即ち操作者が櫓腕１０２を右に動かしているときの遷移を示す図である。尚、櫓脚１０１の断面に於いて、ｆは櫓脚１０１の進行方向の前縁を示し、ｒは櫓脚１０１の進行方向の後縁を示す。
このときに生じる、櫓に対する相対的な水流は、第８図（ａ）の水流３００の様になる。
この図でもわかるように櫓脚１０１を斜めに移動させることにより櫓脚１０１の平面部１１０の表面と裏面との間に水流の流れの差が生じることになる。この水流の差により、飛行機などで言われる「揚力」と同様の力が生じ矢印４００方向に推進力が発生する。その後、舟の進行方向に向かって左から右へ櫓脚１０１の移動を変更する、即ち櫓腕１０２の移動方向を切り替えると第７図のｄ〜ｆに示されるように移動することになる。
この場合の水流は第８図（ｃ）の水流３０１の様になり、やはり矢印４００と同じ矢印４０１方向に推進力が発生する。
また、櫓脚１０１の移動方向を左から右に切り替えるポイント（第７図ではｃ→ｄとなる点）では、櫓脚の傾きも反対に傾けることが必要となる（これを返しという）。
これを見てもわかるように櫓は、流体力学上の揚力を推進力としているところが、パドル（櫂）、オール等他の手漕ぎの方法の中でもっとも機能的といえる。
このようにして生じる揚力（推進力）は理想的な条件では、そのときに生ずる抗力の１０倍も発生する事が知られている。つまり揚力はそのとき漕いだ力の１０倍生じるということである。
その揚力が推進力として船尾に伝わるが、早緒１０４がその推進力を（櫓の支点とともに）受け止めるので、操作者はその推進力を腕先に感じることはない。また櫓は他の手漕ぎ装置と違って往復運動の双方向で推進力を発生するので無駄がない。
しかしながら従来の櫓では、返しの時点においては平面部１１０をもって水流を妨げることになる。このような状況となると第８図（ｂ）に示されるように、水流が櫓脚１０１の平面部１１０と直行するようにあたってしまうので、水流による抵抗は大きなものとなる。加えて、水の下流側には大きな渦３０２が発生してしまい、結果的に推進力を緩めてしまうことになり、推進効率が大きく低下する。
特に、船の速度の増大に伴って渦は過激に発生するようになるので、推進効率は、高速になるほど悪くなり、事実上、櫓による推進では高速の航行は難しくなる。
これにより櫓を使った手漕ぎ舟は舟の側面で推進を行うオールなどに比べて速度が遅くなってしまうという課題があった。

本発明は、この点に鑑み、返しの際の渦による抵抗を最小限に抑えることにより、操作者が必要とする力が小さくてすみ、よって高速走行が可能な櫓を提供することを目的とする。
本発明は、上記従来の課題を解決するために、平面部を持ち、一端を水面に入れる櫓脚と、前記櫓脚の他端の前記平面部が水面に対し垂直となる位置を基準とする状態で前記櫓脚を操作する位置に取り付けられた櫓腕とから形成される事を特徴とするものである。
更に、本発明にかかる櫓は、櫓脚が、前記櫓腕と接合していない一端の先端部付近で前記櫓脚の平面部に平行なフィンと接合している接続部と、接合している。

第１図は、本発明の実施の形態の櫓の側面図及び平面図である。第２図は、本発明の実施の形態の櫓の斜視図である。第３図は、本発明の実施の形態の櫓を左右に操作した場合の櫓脚の遷移図である第４図は、本発明の実施の形態の櫓を舟に搭載した状態を示した図である。第５図は、本発明の実施の形態の櫓の櫓脚と水流との関係を説明した説明図である。第６図は、従来の櫓の斜視図である。第７図は、従来の櫓を左右に操作した場合の櫓脚の遷移図である。第８図は、従来の櫓の櫓脚と水流との関係を説明した説明図である。第９図は、本発明のフィンを取り付けた櫓を示す図である。第１０図は、櫓と進行速度の概念図である。第１１図は、フィンを取り付けた櫓脚の先端部分の拡大図である。第１２図は、フィンと接続部を示す図である。第１３図は、フィンを取り付けた櫓を左右に操作した場合の櫓脚の遷移図である。第１４図は、櫓に対する力を示した概念図である。第１５図は、櫓にフィンを取り付けた場合の櫓脚２の先端に対する迎え角の調整を示した図である。

符号の説明

１：櫓腕
２：櫓脚
３：櫓柄
４：早緒
５：フィン
６：接続部
７：挿嵌部

第１図に本願発明の一実施の形態を示す櫓の側面図及び平面図を示す。尚、側面図の上方には、当該箇所に於ける櫓の断面を示している。
まず、本実施の形態の櫓の形成で従来と異なるのは、櫓腕１に対し、垂直方向（前縁ｆが下方にあり後縁ｒが上方にあれば良いので、必ずしも垂直に限定されることはなく、概略垂直方向であっても良い）に平面部１２を持つ櫓脚２を持つことである。加えて、従来の櫓腕１０２は水面と平行になるよう櫓脚１０１の上端部を覆うように取り付けたのに対し、本発明の櫓腕１は、櫓脚の上端部に斜め下部側から取り付けられている。即ち、櫓腕１が櫓脚２を「受けた」状態で固着を行っている点が特徴である。第１図から明らかなように、本発明の櫓にかかる櫓脚２は、従来の櫓脚１０１と同様に、櫓腕１と接合する部位は平面部１２でなくても良い。また、櫓柄３は、櫓腕１の上面側ではなく下面側に設置されている。
尚、平面部１２は、第１図の断面図に示すようにへらの形状をしている。櫓脚２の平面部１２は、第１図の断面図に示すようにその下方（前縁ｆ）が厚く、上方（後縁ｒ）が薄い形状をしている。そして櫓脚２の先端側ほど平面部１２の下方（前縁ｆ）が薄くなっている（先端側は、前縁ｆが薄くなると共に全体的に薄くなっており、後縁部ｒの方が常に前縁部ｆよりも薄い、所謂流線型である（これをキャンバの無い対称翼型という））。
また、第２図は本実施の形態の斜視図を示したものである。この図を見ても明確なように、従来の櫓脚面が水平状態を基準に形成されたものであるのに対し、垂直状態での使用を基準に形成されており、かつ、櫓腕１が櫓脚２を「受けた」状態で固着を行っている点が異なっていることがわかる。
さらに異なるのは、この櫓脚の平面部を垂直状態を基準とさせるために早緒４を取り付ける櫓柄３を櫓腕１の下面に取り付けている（従来は上面）。これにより、垂直状態を基準とさせている。
第４図は、本実施の形態の櫓を、舟に搭載した状態を示した図である。
この図でもわかるように、従来「へ」の字型に櫓が静止していたのに対し、本実施の形態の櫓は、「Ｖ」字型（逆「へ」の字型）を基準としていることが明確である。
また従来の櫓の入れ子１２０に相当する部分は、本実施の形態の櫓の場合、構造上比較的自由度が高いので、一般的なオールの受け具状のものであれば良い。
以上の様に形成された櫓について、その動作を説明する。
本実施の形態の櫓を左右に操作した場合の櫓脚２の遷移を第３図に示す。第３図は、操作者が櫓を操作したときの水面と接する位置に於ける櫓脚２（平面部１２）の断面の移動を時系列的に示したものである。
まず、第３図のｇ〜ｉでは斜め方向に傾けて櫓を操作する事自体は同じである。つまり、櫓の平面部１２の前縁ｆを進行方向側に常に傾けて櫓を左右に操作する。よって第５図（ａ）に示すようにその水流３０は、従来と同じ様に働くため、矢印４０方向に推進力が生じることとなる。反対方向への櫓脚２の平面部に対する水流は、迎え角が反対方向になり、ｇ〜ｈ〜ｉ（又は左方向）に櫓脚２を移動したときとは反対面側の方向（第５図（ｃ）の矢印４１方向）に推力が生じることとなる。
本実施の形態で特徴的なのは、「返し」の部分である。
垂直櫓の基準の姿勢は櫓の面が垂直であるため、反復点での櫓の返し操作を行うと櫓腕２の平面部１２が水流と平行になる。このため、第５図（ｂ）に示されるように水流による抵抗値が最小となる。当然抵抗がないということは櫓脚２の平面部１２の表裏、何れかの側に渦が巻くことがほとんどない。このため返しを行う事による推進力の減退もほとんど生じなくなるために、高速走行が可能となる。
加えて、返しの操作に必要な力が軽いので、左右に櫓を動かす操作を従来より早く行うことができるようになり、これによっても走行性能が向上することとなる。
また、本実施の形態の第２の特徴は、上記したように櫓脚２と櫓腕１でとの関係が、静止したときにＶの字状の形態になるよう形成したことである。
この形状は本実施の形態の櫓の反復点で櫓脚２の返しが適切に行われるのを助ける。
すなわち水中の櫓脚２の前後軸周りに返し操作の初動で回転モーメントを生じさせて、自然に適切な返し角度を導くのである。
加えて、第３の特徴は、櫓柄３が櫓腕１の下側に出ている事である。櫓面の角度が過大にならぬように、この櫓柄の先端に早緒４を取り付けている。
これにより過大な迎え角（迎え角とは、主水流（水流の中心となる流れ）と櫓の断面に対する相対的な角度を言う）になることを制御でき、船の速度に応じてもっとも適切な迎え角をほぼ自動的に得ることができる。
なお、本実施の形態では、櫓脚２と櫓腕１との取り付けは斜め状態に行われるが、発明者による検証の結果、その角度は７〜１５度程度が最適である。
次に、本発明の櫓にかかる第２の実施例として、当該櫓に、更にフィン５を取り付けた櫓について説明する。この櫓を第９図に示す。第９図（ａ）に斜視図、第９図（ｂ）に側面図、第９図（ｃ）に平面図を示す。又、第１２図に、櫓に取り付けるフィン５と接続部６を示す。フィン５は接続部６と接合しており、接合部６は、平面部１２に挿嵌可能な挿嵌部７がある。この挿嵌部７をフィン５が櫓脚２の上方に来るように（即ち第９図のように）、平面部１２に挿嵌する。
又、平面部１２を側面から見た場合（即ち第９図（ｂ）の側面図の場合）、フィン５と櫓脚２の延長線により構成される角度αは（第１１図参照）、櫓脚２が概ね水面に３０度から５０度の角度で入っていることから、この角度αは、概ね４０度から６０度であると良い（９０度−５０度≦角度α≦９０度−３０度）。
櫓を用いて舟の推進力を得る場合、当然、その舟の進行速度は舟のどこであっても同速度である。しかし、第１０図（ａ）に示すように櫓が左右に振られる速度は支点Ｏからの長さｌに比例する。従って支点Ｏからの距離ｌ_１、ｌ_２、ｌ_３、ｌ_４の各箇所ではその速度は異なる。そして、舟の進行速度をｖとすると、水流の相対速度と迎え角とは第１０図（ｂ）で示すように、支点Ｏからの距離と共に変動することが分かる。
上述した櫓の場合、櫓にねじれがないとすると、舟が走り出すことによって、進行方向と平行に一定速度の流れが生じるが、櫓の先端ほど移動速度（進行方向と直角の方向）は大きい為に、櫓にあたる水流の相対速度と迎え角が共に大きくなる。そうすると、櫓の櫓脚２の先端部分では必要以上に抗力が増加することとなる。つまり、無駄が多くなる。
そこで、上述した櫓に対して、第９図に示したように櫓脚２（平面部１２）の先端に更にフィン５を取り付けることによって、先端の迎え角が小さくなる方向に、自動的に櫓脚２をねじ曲げることが可能となる。
第１５図に櫓にフィンを取り付けた場合の櫓脚２（平面部１２）の先端に対する迎え角の調整を示した図を示す。第１５図（ａ）は、櫓が、水面と接する位置及び櫓脚２の先端付近で、舟の支点Ｏからどのように変化するかを、各々の位置に於ける櫓の断面で示している。実線で示した軌跡が櫓脚２の先端付近の断面の軌跡であり、破線で示した軌跡が櫓が水面と接する位置での断面の軌跡である。そして操作者が支点Ｏを中心として櫓を左右に操作することで、櫓は進行方向に前進（図の場合、左側から右側に進む）するので、それに伴って支点Ｏも進行方向（左側から右側）に前進する。
支点Ｏ_１の位置に舟が位置した場合や、そこから１ストローク先の支点Ｏ_２の位置に舟が位置した場合では、フィン５を櫓脚２に取り付けない場合、櫓脚２の先端付近の断面（支点Ｏ_１ではｘ、支点Ｏ_２ではｘ’）は、水面と接する位置での断面と平行になる。しかし、上述に述べたように、櫓脚２の先端付近と櫓脚２の海面と接している部分とでは相対速度が異なるので、第１５図（ｂ）のように、水の渦が発生し抗力が増加する（第１５図（ｂ）、（ｃ）では、説明の為、接続部６は省略している）。
しかし、フィン５を櫓脚２の先端付近に取り付けることによって、櫓脚２の先端が、フィン５に対する水の抵抗によって、その迎え角が小さくなる方向に曲げられることとなり（フィン５に対する水の抵抗によって）、櫓脚２の先端付近をｘからｙ、ｘ’からｙ’のような位置に曲げる（ｘとｙ、ｘ’とｙ’の角度は概ね２度から７度程度である）。つまり、櫓脚２の先端部分の迎え角を、フィン５に働く曲げモーメントＭを利用して自動的に減少しており、その結果、櫓脚２の全長に亘って、理想的な迎え角が得られ、第１５図（ｃ）に示すように、水流による抗力を減少させられる。
従ってフィン５により、櫓脚２を曲げさせることから、櫓脚２はある程度の強度を有しながらも曲がる素材であることが良い。例えば素材としては木、ＦＲＰ、カーボンファイバー、軽金属等が例としてあげられる。
又、第９図に示した場合、フィン５は接続部６を介して櫓脚２に接合しているが、接続部６を設けずに、フィン５が直接、櫓脚２の先端部分に接合していても良い。
このように櫓脚２にフィン５を設けることによって、フィン５は櫓の漕がれる方向に関わりなく常に迎え角を減少する方向に働くことが実験的に分かっていることから、櫓脚２の先端部分での抗力が減少する。その為、櫓を漕ぐ力が軽くなり、加えて推進力が増大する。この結果、櫓にフィン５を付けない場合と比較して高速で舟が進行することが可能となる。
第１３図に、櫓脚２にフィン５を取り付けた櫓を操作者が操作したときの水面と接する位置に於ける櫓脚２（平面部１２）の断面の移動を時系列的に示し、櫓の動きについて詳述する。尚、櫓の動きは、フィン５を櫓脚２に取り付けても取り付けなくても同様である。
又、第１３図のＯは、舟に取り付けた櫓の支点を示し、破線は水面と接触する櫓脚２への櫓の仮想線を示す。従って操作者は、支点Ｏを中心として、櫓を左右に移動させられる。
まず、櫓を支点Ｏで軸止した舟（図面下方）の後部がｍに位置していた場合、櫓脚２の位置は同様にｍ’に位置するとする。この時、操作者は櫓を動かしていないので、舟に対して垂直（ほぼ垂直）に位置する。
そして、櫓の操作者が櫓腕１を、櫓脚２の平面部１２の前縁ｆが進行方向側（舟の進行方向を図面下方とする）になるように動かす（左右何れかの方向でも良いが、第１３図の場合には櫓脚２が支点Ｏを中心として、舟の進行方向に向かって右側から左側に移動するように、櫓腕１を支点Ｏを中心として、舟の進行方向に向かって左側から右側に移動するように操作している）。
第１４図に操作者が櫓に力を加えた場合の側面図（第１４図（ａ））と平面図（第１４図（ｂ））とを示す。上述の操作は、操作者が支点Ｏを中心として櫓腕１に力Ｆ’を加えているので、櫓脚２は、支点Ｏを中心として逆方向に力Ｆ’で回動する。
この時、櫓腕１は櫓脚２が受け止める水の抵抗に打ち勝ち、横方向に移動を始める。この時、櫓腕１が櫓脚２に対して上方に角度（好適には７度〜１５度）を持っている為、水中の櫓脚２の長手方向（櫓脚２の延長線上）を軸として回転運動を誘発することとなる。
そうすると、その回転方向は、操作者が櫓腕１を横向きに押す力が長手方向を軸とする回転軸の上側に作用することとなるので、櫓腕１の先端が前方に押し出されるようなる。つまり櫓脚２から見た場合、その前縁ｆが所望の回転方向に自動的に回転しようとすることとなる。第１３図では、操作者が櫓腕１を支点Ｏを中心として、舟の進行方向に向かって左側から右側に移動するように力Ｆ’を加えると、櫓脚２は支点Ｏを中心として、舟の進行方向に向かって右側から左側（位置ｍ’から位置ｎ’）に移動し、櫓によって得られた推進力で、舟の位置も位置ｍから位置ｎに進む。
櫓脚２の回転は、自由運動を行う櫓脚２に対しては前縁ｆが進行方向に対する水流と平行になるまで継続され、平行になるまで推進力が発生する。そして、平行になったら推進力は発生しないが、その回転の初期段階で発生する推進力が早緒４に張力を与えるので、回転は途中段階で停止し、櫓脚２は適度な迎え角で、水中で安定する。
この迎え角を安定させる効果は、櫓腕１に対して下方に取り付けられた櫓柄３の先端に早緒４が繋がっていることによって生じる。
つまり、操作者の横向きへの力は、櫓脚２の迎え角を小さくする方向に作用し、早緒４の張力は迎え角を大きくする方向であるので、操作者は容易に櫓を操作することが出来る。
そして、櫓腕１の位置は、早緒４によって左右への移動範囲が制限されていることから櫓脚２がｎの位置に到達した場合に、櫓脚２の前縁ｆが進行方向側になるように「返し」の操作を行うこととなる。この場合、操作者は櫓腕１に力Ｆ’と逆方向（舟の進行方向に向かって支点Ｏに対して右側から左側の力）の力Ｆを加えることで、舟及び櫓脚２の位置がｐ、ｐ’に到達する。
そうすると、操作者は櫓腕１を力Ｆで、舟の進行方向に向かって右側から左側に移動させているので、支点Ｏを中心として、櫓脚２は左側から右側（位置ｐ’から位置ｑ’を経て位置ｓ’）に上述と同様の作用により移動する。
そして位置ｓ’では、位置ｎ’から位置ｐ’と同様に、操作者が櫓脚２の前縁ｆが進行方向側になるように「返し」の操作を行うことで、櫓腕１に対して力Ｆ’を加えることで、舟及び櫓脚２が位置ｓ、ｓ’から位置ｔ、ｔ’に移動する。そして操作者が、位置ｍ’から位置ｎ’と同様に力Ｆ’を、舟の進行方向に向かって左側から右側に櫓腕１に対して加えたことで、舟及び櫓脚２が位置ｔ、ｔ’から位置ｕ、ｕ’に移動する。
以上のように、操作者は舟の支点Ｏを中心として、櫓腕１を左右に移動することで、舟の推進力を得て、進行方向に進む。
又、フィン５を取り付けた櫓の場合、返しの操作の際（位置ｎから位置ｐ、位置ｓから位置ｔの操作）には、上述したようなフィン５に対する水の抵抗によって、櫓脚２（平面部１２）の先端が曲げられることによって、櫓脚２の全長に亘って理想的な迎え角を得られる。これによって、櫓脚２に対する抵抗が減少し、推進力も増大することとなる。

本発明は、櫓脚の他端に前記平面部が水面に対し垂直となる位置で静止する位置に固着された櫓腕を有することを特徴とするものであるので、返し操作の際に、櫓脚に対する水の抵抗が従来の櫓に比べ大きく減少し、この抵抗による推進力の減少を防止することが可能となる。さらに該抵抗による、返し操作時の力を少なくし、高速な櫓の操作を可能とし、よって、従来の櫓と比較して、高速に舟を推進させることが可能となる。

Claims (10)

1. 操作者の往復移動操作により舟の推進力を生じさせる櫓であって、
   前記櫓は、
   前記操作者の操作する櫓腕と、
   一端が前記櫓腕と接合し、前記舟に取り付けられた状態で水面に対して概略垂直方向に延設する平面部を有する櫓脚と、を備えており、
   前記櫓腕と櫓脚とは、接合箇所が下方に位置するＶ字型となるように接合されており、
   前記平面部の断面が対称翼型であって、前記操作者が前記櫓腕を操作する際に、前記平面部の前縁が後縁よりも進行方向側に常に位置する、
   ことを特徴とする櫓。
2. 前記一端は、前記櫓腕の上面に接合している、ことを特徴とする請求項１に記載の櫓。
3. 前記一端は、前記櫓腕に対して７度から１０度の角度で接合している、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の櫓。
4. 前記一端は、平面部とは異なる形状をしている、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の櫓。
5. 前記異なる形状は、丸い形状である、ことを特徴とする請求項４に記載の櫓。
6. 前記櫓腕は、
   前記櫓脚と接合していない一端であって、前記櫓腕の下方に、一端が前記舟に固着している早緒を取り付ける為の櫓柄と接合している、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の櫓。
7. 前記櫓脚は、
   前記櫓腕と接合していない一端の先端部付近で、前記櫓脚の平面部に平行なフィンと接合している接続部と、接合している、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の櫓。
8. 前記フィンは、前記櫓脚の上方に位置する、ことを特徴とする請求項７に記載の櫓。
9. 前記フィンの延長線と前記櫓脚の延長線からなる角度αが概ね４０度から６０度である、ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の櫓。
10. 前記櫓脚の素材が、木、ＦＲＰ、カーボンファイバー、軽金属のいずれかである、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の櫓。

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