JP4413024B2 - 水上浮上船外機付きボート - Google Patents

Description

本発明は、水中の推進装置のみによって水面上方を高速で走行できる船外機付きボートに関するものである。

現在利用可能な船外機付きボートは、軽量で大馬力の高性能な船外エンジンの首尾よい開発により、実用的かつ能率的となっている。このボートは高速で走行できることに加え、ボートの船体は、ファイバーグラス又は合成物質で製作されるため、頑丈で耐久性があり、従来のボートより軽量で大きな衝撃に耐えることができる。

従来の船外機付ボートの推進器とエンジンの位置は、作動中は常に固定されている。そのため、ボートが高速で走行したときには、図６に示すとおり、後部が水中に残っているが前部は上昇する。さらに速度が大きくなり、ある速度に達すると、推進器を含めたボート船体全体が水面上に上昇する。この状況では、推進器の羽が空中で回転するため、ボートを前進させる十分な力がなくなる。これによりボートは急低下し、水面に衝突する。こうした現象が高速走行中に常に繰り返し発生し、これによって乗船者に不快感を与え、さらに内臓に有害であり胸の痛みの原因にもなる。

本発明は、ボートの船体全体が水面より上にあるが、エンジンの推進器は常に水中にあって、摩擦を最小限に抑えたため、垂直に移動可能なエンジンによって高速走行が可能である滑らかにスマ−トな船外機付きボートの設計および方法に関するものである。このボートは、滑らかに走行することにより、エネルギー消費を減少させ、乗船者に心地よい移動となる。

推進器が水中で回転し、水面より上方を走行可能なスマートな船外機付きボートは、水との摩擦を抑えることによってエネルギー消費を飛躍的に減少させ、滑らかに走行する。主な構成部材として、船体、エンジン、空気力学的にボート本体を持ち上げ又は傾けるウイングや制御可能なフラップを含む手段を含み、エンジンは、支軸の最下端に装架された推進器を有し、推進器は、自動又は手動で鉛直方向に上下に動くことができ、ボートを前進させるため常に水中で推進器の羽を回転させる。自動スイッチ、音波探知機、および水面計が、ボートを滑らかに運転するために設置される。

ボート１は、本発明に係る船外機付きボートである。図１および図２に示されるとおり、後部を水面下に残したまま、船体の前部が持ち上がる程十分に高速で走行される。この位置では、エンジンは、水中にある推進器のスクリューが、図６の従来式ボートの推進力と同様の十分に大きな推進力を生み出す。

ボート１は、以下に説明するように、図１に示された主な構成部品として船外エンジン２、ウイング４、フラップ５および航行制御装置を含むスマートな船外機付きボートである。
船外エンジン２は従来式ボートに使用されているエンジンである。本発明では、船外エンジン２は、可動枠２１と鉄棒２２に装架され、それによりエンジンは垂直に上下して調整され、船体を望ましい高さに保持できる。
ウイング４は、船体の両側から張り出ている。
フラップ５は、ボート１の船体前部のウィングの下に装架される。
フラップ６は、エンジン２より後ろのボート１の船体後部で、ウィングの下に装架される。

各構成部品の機能は以下の通りである。
図１のとおり、船外エンジンは、現在利用可能な軽量で高出力なものである。エンジンは、エンジン２から延在する支軸の最下部にある推進器２０を備え、船体１の後部外側に搭載される。推進器は、ボートを進行方向に進めるため常に水中になければならない。エンジン２は、その上部および下部を鉄製の枠２１と鉄棒２２とにそれぞれ装架される。枠２１および鉄棒２２は、所定の間隔又は約３フィート間隔で、２つの鉛直のシャフト２３と２４に溶接される。図１の通り、鉄製シャフト２３は、鉄製プレート２７および３０の二つの丸穴２５および２８を通り、また鉄製シャフト２４はプレート２７および３０の二つの丸穴２６および２９を通る。シャフト２３および２４のそれぞれの下端は、鉄製プレート３０の下にある鉄棒３４と最も低い位置で溶接される。鉄製プレート２７および３０はボート１の後部にそれぞれ上部および下部で溶接される。
それぞれの丸穴２５、２６、２８、２９には、ボール軸受けカートリジが取り付けられ、鉄シャフト２３、２４の上下の動きを容易にする。

エンジン２の鉛直方向の上下の動きは、DCモーター３１によって制御される。DCモーター３１は、鉄製プレート２７に固定されたプーリー３３を通してケーブル３２を引く。ケーブル３２は、プレート２７，３０の丸穴３６，３７をそれぞれ通り、その下端を鉄棒３４に溶接される。
モーター３１がケーブル３２を引き上げると、プーリー３３が逆時計回りに回転してエンジン２が引き上げられ、モーター３１がケーブル３２を下げると、プーリー３３は時計回りに回転してエンジン２を下に移動させる。

ウィング４は船体の両側から延び、ボートが水面上を走行する間、船体の浮上と平衡の保持を容易にする。各ウィングの後部４０は、図１の通りエンジン２を超えて更に延び、後部が若干下へ曲がっており、空気力学的に上昇力をもたらす。
ウィング４の後端には、上部に空中舵が取り付けられており、操縦ハンドル１００を通じて船体の操縦を助ける。

フラップ５が、各ウィング４の下に、比較的ボートの前部に取り付けられている。フラップ５は、ウィング４に取り付けられたヒンジ５１を中心に動くことができる。

プーリー５２，５３が、ウィング４よりも前方の低い位置で船体に取り付けられている。両プーリーは、同じ直径を有し、ボート１に取り付けられたモーター５５のシャフト５４を軸に回転する。
モーター５５が、シャフト５４によってプーリー５２，５３を時計回りまたは反時計回りに動かす。ケーブル５６の前端はプーリー５２の溝に固定されており、後端はフラップ５の後端の下側の位置５９に固定されている。プーリー５２が時計回りに回転すると、ケーブル５６はプーリー５２の軸の回りで巻かれ、プーリー５７の溝を通って、プーリー５７をフラップ５の下方に固定されたシャフト５８を自由に回転させる。

ケーブル６０の前端は、プーリー５３のプーリーの溝に固定されており、それはウィング４の丸穴６１を通り、軸６４に接続されたシャフト６３を中心に自由に回転するプーリー６２の溝を通る。シャフト６３は、プーリー６２をウィング４の上方に保持する。ケーブル６０は更にシャフト６６のまわりを自由に回転するプーリー６５の溝を通る。シャフト６６は軸６７に連結され、プーリー６５はウィング４の上方に保持される。ケーブル６０の後端は、長方形の穴６８を通ってフラップ５の後端の上面の位置６９に固定される。

フラップ６は、各ウィング４の下の、ボート１の比較的後部に取り付けられている。フラップ６は、ウィング４に固定されたヒンジ８０を軸に動くことができる。
プーリー８１および８２は、船体の下部で、フラップ５の後方に取り付けられ、同じ直径の両プーリーがボート１の船体後部近くに設置されたモーター８４の同じシャフト８３を中心に回転する。

モーター８４により、プーリー８１および８２は、シャフト８３を介して時計方向または逆時計方向に動かされる。ケーブル８５は、プーリー８１の溝に固定された前端を有し、その後端はフラップ６の後端部の下側の位置８８に固定される。プーリー８１が時計回りに回転すると、ケーブル８５はプーリー８１の軸の回りに巻かれ、プーリー８６の溝を通り、フラップ６の下方の船体に固定されているシャフト８７を中心にプーリー８６を自由に回転させる。

ケーブル９０は、プーリー８２の溝に固定された前端を有し、ウィング４の丸穴９１を通って、プーリー９２の溝を通る。プーリー９２は、シャフト９３の回りを自由に回転する。シャフト９３は、軸９４に連結され、プーリー９２をウィング４の上方に保持する。ケーブル９０は、プーリー９５の溝を通る。プーリー９５は、シャフト９６の回りを自由に回転し、シャフト９６は軸９７に連結されウィング４の上方にプーリー９５を保持する。ケーブル９０の後端は、長方形の穴９８を通して下がり、フラップ６の後端の上面の位置９９に固定される。
フラップ５、６は、船体を水面上方の望みの位置に浮上させるために用いられる。

航行制御装置（図５参照）は、操縦ハンドル１００、加速ペダル１０１、スイッチ１０２およびスイッチ１０３を含む。
操縦ハンドル１００は、船体の浮上時に、船体を右または左に向けるため操縦者が片手又は両手で操作できる空中舵４１を制御する。
加速ペダル１０１を押すか又は放すことにより、エンジン２を加速または減速させる。
スイッチ１０２を左足で押すことにより、モーター３１がエンジン２を下に動かす。
スイッチ１０３を左足で押すことにより、モーター３１がエンジン２を上に動かす。
加速ペダル１０１、スイッチ１０２およびスイッチ１０３は運転車席の前に設置されている。

計器パネル１０４は、運転者の指により、フラップ５、６を揺動回転させるためのモーターを制御するためのスイッチ類を含む。
スイッチ１０５を押すと左右のフラップ５が下向きに揺動回転する。
スイッチ１０６を押すと左右のフラップ５が上向きに揺動回転する。
スイッチ１０７を押すと左右のフラップ６が下向きに揺動回転する。
スイッチ１０８を押すと左右のフラップ６が上向きに揺動回転する。
スイッチ１０９を押すと右側のフラップ５が下向きに揺動回転する。
スイッチ１１０を押すと右側のフラップ５が上向きに揺動回転する。
スイッチ１１１を押すと左側のフラップ５は下向きに揺動回転する。
スイッチ１１２を押すと左側のフラップ５は上向きに揺動回転する。
スイッチ１１３を押すと右側のフラップ６は下向きに揺動回転する。
スイッチ１１４を押すと右側のフラップ６は上向きに揺動回転する。
スイッチ１１５を押すと左側のフラップ６は下向きに揺動回転する。
スイッチ１１６を押すと左側のフラップ６は上向きに揺動回転する。
電気回路の設計は、すべの部材をスイッチ（１０２〜１１６）により制御するために必要である。それにより、継続的にスイッチを押すと、そのスイッチにより制御されるモーターも継続して作動する。足又は指をスイッチから離すと、すぐにモーターは動きを中止し、エンジン２又はフラップをその位置での静止状態を維持する。再びいずれかのスイッチを押すと、そのスイッチの制御する部材が更に作動する。

上下に揺動回転するフラップ５又は６の制御は、以下のように行なわれる。
図１および図２に示すとおり、左右フラップ６はウイング４の真下にある。フラップが下方に揺動回転してウィング４から離れると、風の流れは船体を水面上方に持ち上げるようになる。すなわちスイッチ１０７を押すと、左右のモーター８４が同時に作動し、プーリー８１および８２を時計方向に回転させ、ケーブル８５がフラップ６を下方向に引っ張り、同時にケーブル９０はプーリー８２から巻き戻されフラップ６は下方向に揺動回転する。
反対に、スイッチ１０８を押すと、モーター８４が作動し始め、フーリー８１および８２を逆時計方向に動かし、ケーブル９０はフラップ６を上方向に揺動回転させる。

同様に、片側のフラップ５又は６のいずれかを別個に上または下方向に揺動回転させるためには、対応するスイッチを押せばよい。
左側または右側のどちらかのフラップを別個に動かすためにスイッチを押す理由は、ボート全体が水面上方に浮上して平衡を取った後、船体を左右に傾けることを可能にするためである。ただし、推進器は依然水中にあってボートを前進させるため回転している。これは、飛行中の補助翼の制御により左右に傾けられる飛行機の場合と同じ方法である。この機能により、本発明ボートは、スポーツボートとして、一層楽しむことができる。

図１のスイッチ１２３は、支軸１２１の下部で推進器２０より約２０cm上に設置されている自動スイッチである。このスイッチは、水面１２０の上方に船体があると、作動または「入」の状態となる。水面１２０より下に船体があると「切」の状態となる。このスイッチはスイッチ１２５を通じてモーター３１と接続されている。
スイッチ１２３は、また、ブザー１２６に制御パネル１０４の上で直接接続されている。

音波探知機１３０が、図１に示すとおり、船体１の下部に取り付けられ、制御パネル１０４の水面計１３２に直接接続されている。この探知機は音波の反射を使って船底と水面１２０との間の距離を示す。船底と水面との間の距離を測定または示す他のいかなる機器も使用することができる。

水上浮上ボートの操縦には、２つの方法がある。すなわち、第１にはエンジンの上下を手動で行うこと、第２には、自動で行うことである。
手動でエンジンを制御して船外機付ボートを運転する方法は以下のとおりである。
推進器２０を水中に残し、船体１を浮上させるには、ボート１のエンジン２を起動する前に、スイッチ１２５を押して「切」の状態にする。この状態では、水面上方にスイッチ１２３があって、スイッチ１２３が入るべき状態であっても、スイッチ１２５を通ってモーター３１には電流が流れない。

左足でスイッチ１０３を押すと、モーター３１がエンジン２を上昇させ、最上点までエンジン２が上がったところで、自動スイッチによりモーター３１の作動を止める。しかし、推進器２０は水面下約２０ｃｍのところにある。そのような状況では、図１および図２に示すように、スイッチ１２３は僅かに水面下にある。
スイッチ１０６および１０８を押すと、すべてのフラップが、ウイング４の下で最上位置に保持される。

エンジン２をかけ、右足で加速ペダル１０１を押すと、図２に示すように船体の後部は依然水中にあるものの前部が持ち上がる程の速度まで加速する。その状態で、推進器２０による最高速度に到達するようにペダル１０１を押し、同時に左足でスイッチ１０２を押して、モーター３１によりエンジン２の位置を次第に下げる。そして、スイッチ１０７を左手で押し、両フラップ６を同時に下方向に揺動回転させる。右手では船体を直進させるためにハンドル１００を制御する。水面にある船体１の最下部は次第に上昇し、船体１の大部分が水面より上に浮上する。スイッチ１０５〜１０８によりフラップ５および６をどのような角度に調節することも可能であるが、図３と４が示すように推進器２０は絶えず水面より下に置かれる。

一旦、スイッチ１２３が水面上に出ると、それはすぐ「入」状態になり、ブザー１２６を鳴らし始める。そうすると、ボートの運転者は左足でスイッチ１０２を押すか加速ペダル１０１から足を離してボートの速度を小さくする。このことにより、スイッチ１２３は水面下に戻り、ブザー１２６は鳴り止む。このようにして、推進器２０は、最大推進力が得られる水面下２０ｃｍの位置に常に保持される。

船体は所望の高さに浮上するが推進器は常に水面下にあるように、フラップと船体の速度を調整することが必要である。しかし、もし船体１が浮上し過ぎて、推進器２０が水面より上に出ると、船体は落下して水面上に衝突する。
船体が再び水面にもどると、徐々にエンジンを減速し、スイッチ１０６および１０８を押してすべてのフラップを最上位置に上げ、同時にエンジン２は垂直に上昇させ、推進器２０を図１および２に示される船体の背部の位置に戻す。

自動でエンジンを制御して船外機付ボートを運転する方法は以下のとおりである。
エンジン２を始動する前に、スイッチ１２５を押して「切」状態にする。左足を使ってスイッチ１０３を押して、モーター３１によりエンジン２を持ち上げ、エンジンが最高位置まで上昇すると、モーター３１の自動スイッチがモーターを止める。推進器２０は、水面下２０ｃｍに位置する。このような状況で、スイッチ１２３は僅かに水面下にあり、図１および図２に示されるように、「切」状態となっている。
船体の走行中は、スイッチ１０２および１０３を押すことはできず、両スイッチは常に「切」状態になっている。

スイッチ１２５を「入」状態として、ボートの速度を大きくする。
前記の説明のように、前後のフラップの揺動回転を調整することにより、ある速度に到達すると船体は浮上し、それに伴いエンジンも浮上する。この場合、スイッチ１２３が水面より上に上がると自動的に「入」状態になり、推進器２０は船体を高速で前進させる十分な推進力を出力する。スイッチ１２３が水面上に出れば、必ず自動的に「入」状態になり、ブザー１２６が鳴り運転者に知らせる。そして電流がモーター３１に流れる。モーター３１はエンジン２を下げてスイッチ１２３を水面１２０の下に戻す。そこで、スイッチ１２３は「切」状態になる。そしてエンジン２は作動を止める。従って、ボートが如何に高速でも、また船体位置が水面１２０から如何に高くても、推進機２０は自動的にいつも水面１２０の下にあるように調整される。船体は水面から離れた上方を滑らかに進む。この方法は、前記のエンジン２の手動調整とは大いに異なる。手動調整は、操縦や競技を楽しむ熟練した運転者に最適である。

水面１２０からの浮上高さは水面計１３２により示される。水面計は、船底に設置された音波探知機１３０に接続されている。

推進器以外に船体を前進させる手段として、他にも多数の手段がある。水又は空気のような流体を水中又は水上に高速で細い管から噴出する全ての手段が適応できる。たとえば、ジェット・スキーの水ジェットまたは全てのジェット・エンジンまたはジェット推進器、又はエンジン静止型およびエンジン可動型の全ての推進器である。

推進手段機構を上下に動かすには、前記のエンジンおよび推進器を動かす方法と同様の方法またはその変形方法が適応できる。
すべてのフラップを揺動回転させ、エンジンを鉛直方向に上下に動かすことは、本明細書において記載された装置、または、本明細書に記載されたように全ての部材を作動させる機械的又は油圧装置によって可能となる。フラップ又はエンジンを最上位置または最下位置に保持するためには、モーター３１、５５又は８４を自動的に停止させ自動的に加熱や損傷を避ける全ての種類の自動スイッチが使用できる。

本発明の原理から離れることなく本明細書の記載を変形できることは、当業者なら理解できるであろう。従って、明細書に含まれる全ての事項は、限定的な意味に解すべきではない。
請求項の記載は、明細書に記載された一般的又は専門的な発明の特徴をすべて網羅しており、そして発明の範囲の記載はすべてその中にあることを理解すべきである。

本発明に係る滑らかに水面上方に浮上する船外機付ボートの全構成部品を詳細に表した斜視図。 図１の船外機付ボートの側面図。 水面上方を走行する船外機付ボートの斜視図。 図３の船外機付ボートの側面図。 航行制御装置の拡大図。 船体後部が水面にある、現在利用されている従来型の静止型船外機付ボート。

Claims (1)

1. 推進手段のみが常に水中で回転し、ボートの他の部分が水面上方に浮き上る、水面上方に浮上するスマートな船外機付ボートにおいて、該ボートが、ウイングとフラップとボートを高速で前進させる手段とを含み、
   前記ウイングが、船体側面から張り出して更に後方に延び、前記ウイングの後端が僅かに下向きに曲がっており、各ウイングの上面には空中舵が設けられており、
   前記フラップが、前記ウイングに固定されたヒンジの回りを上下に揺動回転し、
   前記ボートを高速で前進させる手段が、鉛直方向に動くことができ、それにより前記推進手段が常に水中で回転するように保持され、前記ボートを高速で前進させる手段の上下方向の動きが自動的に制御され、
   前記ボートが、船体を水面上方の適切な高さに保持するために、音波探査装置、該音波探査装置に接続された水面計、および前記推進手段を水面下に保持するための自動スイッチを更に含む、水面上方に浮上するスマートな船外機付ボート。

Images