JP5318008B2 - 帆走船 - Google Patents

Description

本発明は、硬帆を有する帆走機構を備える帆走船に関するものである。

硬帆を有する帆走機構を備える帆走船が特許文献１で提案されている。

特開２００５−２８０５３３

特許文献１の硬帆は、横方向に折り畳み可能であるが高さは不変なので、橋梁下を航行する際の障害になるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、硬帆を有する帆走機構を備える帆走船であって、硬帆の高さが可変の帆走船を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、上下に整列して積層した複数の翼断面筒体の硬帆から成り最下段の硬帆を除く各段の硬帆が直下段の硬帆に外嵌合した硬帆集合体と、上下に整列して積層した複数の筒体のマストから成り最下段のマストを除く各段のマストが直下段のマストに内嵌合したマスト集合体と、同一段の硬帆の上端部とマストの上端部とを連結する連結体と、最下段のマストを除く各段のマストを直下段のマストに対して接近離隔駆動する第１駆動手段と、最下段のマストを上下軸線回りに回転駆動する第２駆動手段とを有する帆走機構を備え、積層するマスト間の上下方向重畳量を可変制御して積層する硬帆間の上下方向重畳量を可変制御することにより、硬帆集合体を展縮可能であることを特徴とする帆走船を提供する。
本発明に係る帆走船においては、第１駆動手段を用いて積層するマスト間の上下方向重畳量を可変制御することにより、積層する硬帆間の上下方向重畳量を可変制御し、硬帆集合体を展帆又は縮帆する。第２駆動手段を用いて展帆状態にある硬帆集合体を風に対して最適方向へ差し向ける。
本発明に係る帆走船においては、上下に整列して積層した複数の翼断面筒体の硬帆から成る硬帆集合体を展縮により高さ可変としたので、硬帆集合体は橋梁下の航行の障害にならない。
本発明に係る帆走船においては、同一段の硬帆の上端部とマスト上端部とを連結して、マストが硬帆を支える構造としたので、大寸法の硬帆を軽量の樹脂で形成し、硬帆に比べて小寸法のマストを鋼などの高強度素材で形成することにより、帆走機構の軽量化と適正な強度とを実現することが可能である。

本発明の好ましい態様においては、硬帆は、筒体上端部と筒体下端部とに翼断面形状維持部材を有し、筒体上端部の翼断面形状維持部材は同一段の硬帆の上端部とマストの上端部とを連結する連結体であり、筒体下端部の翼断面形状維持部材は硬帆外周面を取り巻くフレームである。
翼断面筒体の形状を維持するために、筒体上端部と筒体下端部とに翼断面維形状持部材を設けるのが望ましい。同一段の硬帆の上端部とマストの上端部とを連結する連結体を筒体上端部の翼断面形状維持部材として利用することにより、硬帆の上端部に翼断面形状維持部材を別途設ける必要がなくなり、部材数が減少する。筒体下端部の翼断面形状維持部材である硬帆外周面を取り巻くフレームには、硬帆集合体の展縮を妨げない利点がある。

本発明の好ましい態様においては、帆走機構は、最下段の硬帆を除く各段の硬帆を直下段の硬帆に対して上下方向に案内する案内手段を有する。
最下段の硬帆を除く各段の硬帆を直下段の硬帆に対して上下方向に案内する案内手段を設けることにより、硬帆集合体の展縮動作がスムーズになる。

本発明の実施例に係る海洋調査船の斜視図である。 本発明の実施例に係る海洋調査船が備える帆走機構の構造図である。（ａ）は展帆時の翼長方向の断面図であり、（ｂ）は縮帆時の翼長方向の断面図であり、（ｃ）は硬帆集合体の斜視図であり、（ｄ）はマスト集合体の斜視図である。 本発明の実施例に係る海洋調査船が備える帆走機構を構成する硬帆集合体とマスト集合体と油圧シリンダの、縮帆時の断面図である。（ａ）は翼長方向の断面図であり、（ｂ）は翼厚方向の断面図であり、（ｃ）はマスト同士の係脱機構の水平断面図であり、（ｄ）は硬帆間に配設された案内部材の水平断面図である。 本発明の実施例に係る海洋調査船が備える帆走機構を構成する硬帆集合体とマスト集合体と油圧シリンダの、展開途中の断面図である。（ａ）は翼長方向の断面図であり、（ｂ）は翼厚方向の断面図である。 マスト駆動機構の変形例を示す図である。

本発明の実施例に係る硬帆を備える帆走船を説明する。
図１に示すように、双胴式の海洋調査船Ａは、プロペラ推進機構１と、硬帆を有する帆走機構２とを備えている。
帆走機構２は、図２に示すように、硬帆集合体３と、マスト集合体４と、マスト集合体４を伸縮駆動する油圧シリンダ５と、マスト集合体４を長手方向軸線回りに回転駆動するモータ・歯車装置６と、後述するマスト同士の係脱機構とマストと油圧シリンダとの係脱機構とを備えている。
硬帆集合体３は、図２に示すように、上下に整列して５段に積層した炭素繊維強化プラスチック製の硬帆３１を有している。硬帆３１は対称翼断面筒体であり、最下段の硬帆３１を除く各段の硬帆３１は、直下段の硬帆３１に外嵌合している。各硬帆３１は、翼断面形状維持部材として、筒体上端部に配設された頂壁３１ａと、筒体下端部の外周面を取り巻くフレーム３１ｂとを有している。
マスト集合体４は、図２に示すように、上下に整列して５段に積層した鋼製のマスト４１を有している。マスト４１は正方形断面筒体であり、最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１は、直下段のマスト４１に内嵌合している。
同一段の硬帆３１の上端部とマスト４１の上端部とが、硬帆３１の頂壁３１ａによって連結されている。
最上段のマスト４１の上端は最上段の硬帆３１の頂壁３１ａによって塞がれている。最上段のマスト４１を除く各段のマスト４１の上端は開放されている。最下段のマスト４１の下端は底壁４１ａによって閉鎖されている。最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１の下端は開放されている。
最下段のマスト４内に油圧シリンダ５が配設されている。油圧シリンダ５は最下段のマスト４１の底壁４１ａに取り付けられて上方へ延在している。
海洋調査船Ａの甲板Ａ’を貫通して上下に延在するポスト７が、最下段のマスト４１を支持している。モータ・歯車装置６がポスト７に係合している。

図３に示すように、油圧シリンダ５は、最下段のマスト４１の底壁４１ａに下端が軸支されたシリンダロッド５ａと、シリンダロッド５ａの上部が挿入されたシリンダチューブ５ｂとを有している。
マスト同士の係脱機構とマストと油圧シリンダとの係脱機構とを説明する。以下に説明する係脱機構と当該係脱機構と油圧シリンダ５とを用いたマスト集合体４の伸縮機構の詳細は、特許第３２１２４６７号、特許第４２６３２８０号等に開示されたものと同様である。
シリンダチューブ５ｂには、図示しない油圧シリンダによって水平方向に進退駆動される係合部材８と、図示しない他の油圧シリンダによって水平方向に進退駆動される一対のピン９とが取り付けられている。係合部材８とピン９とは、周方向に９０度間隔を隔てて配設されている。
最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１の下端近傍部に、バネで水平方向外側へ付勢されたピン１０が取り付けられている。
最上段のマスト４１を除く各段のマスト４１の下端近傍部に、直上段のマスト４１のピン１０が嵌入可能な孔１１が形成され、最上段のマスト４１を除く各段のマスト４１の上端近傍部に、直上段のマスト４１のピン１０が嵌入可能な孔１２が形成されている。
最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１の下端近傍部に、シリンダチューブ５ｂに取り付けられた一対のピン９が嵌入可能な一対の孔１３が形成されている。

帆走機構２の作動を説明する。
非帆走時には、図３に示すように、油圧シリンダ５は収縮している。マスト集合体４を構成するマスト４１間の上下方向重畳量が最大値になってマスト集合体４は収縮しており、硬帆集合体３を構成する硬帆３１間の上下方向重畳量が最大値になって硬帆集合体３は縮帆している。
シリンダチューブ５に取り付けられた係合部材８が進出位置に在って、最上段のマスト４１に取り付けられたピン１０に係合している。
シリンダチューブ５に取り付けられた一対のピン９が進出位置に在って、最上段のマスト４１の一対の孔１３に嵌入し、最上段のマスト４１をシリンダチューブ５に固定している。
最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１に取り付けられたピン１０が、バネの付勢力を受けて直下段のマスト４１の孔１１に嵌入し、最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１を直下段のマスト４１に固定している。

帆走時には、係合部材８が後退位置へ移動し、最上段のマスト４１に取り付けられたピン１０が、バネの付勢力に抗して直下段のマスト４１に形成された孔１１から離脱して、最上段のマスト４１と直下段のマスト４１との固定状態を解除する。
図４に示すように、油圧シリンダ５が伸長してシリンダチューブ５ｂが上方へ移動し、シリンダチューブ５ｂに固定された最上段のマスト４１が上方へ移動し、頂壁３１ａを介して最上段のマスト４１に連結されたす最上段の硬帆３１が上方へ移動する。
シリンダチューブ５に取り付けられた係合部材８が進出位置へ移動し、最上段のマスト４１に取り付けられたピン１０が、直下段のマスト４１に形成された孔１２に嵌入して、最上段のマスト４１を直下段のマスト４１に固定する。

シリンダチューブ５に取り付けられた一対のピン９が後退位置へ移動し、最上段のマスト４１の一対の孔１３から離脱して、最上段のマスト４１とシリンダチューブ５との固定状態を解除する。
油圧シリンダ５が収縮してシリンダチューブ５ｂが下方へ移動する。最上段のマスト４１に取り付けられたピン１０は、バネの付勢力を受けて直下段のマスト４１に形成された孔１２に嵌入した状態を維持するので、最上段のマスト４１と直下段のマスト４１との固定状態は維持される。進出位置に在る係合部材８と最上段のマスト４１に取り付けられたピン１０との係合状態は、シリンダチューブ５ｂの下方への移動によって解除される。従って、シリンダチューブ５ｂは支障なく下方へ移動することができる。
進出位置に在る係合部材８が、上から２段目のマスト４１に取り付けられたピン１０と係合すると、シリンダチューブ５ｂが停止する。

係合部材８が後退位置へ移動し、上から２段目のマスト４１に取り付けられたピン１０が、バネの付勢力に抗して直下段のマスト４１に形成された孔１１から離脱し、上から２段目のマスト４１と直下段のマスト４１との固定状態を解除する。
シリンダチューブ５に取り付けられた一対のピン９が進出位置へ移動し、上から２段目のマスト４１の一対の孔１３に嵌入し、上から２段目のマスト４１をシリンダチューブ５に固定する。
油圧シリンダ５が伸長してシリンダチューブ５ｂが上方へ移動し、シリンダチューブ５ｂに固定された上から２段目のマスト４１が上方へ移動し、頂壁３１ａを介して上から２段目のマスト４１に連結されたす上から２段目の硬帆３１が上方へ移動する。
シリンダチューブ５に取り付けられた係合部材８が進出位置へ移動し、上から２段目のマスト４１に取り付けられたピン１０が、直下段のマスト４１に形成された孔１２に嵌入して、上から２段目のマスト４１を直下段のマスト４１に固定する。
シリンダチューブ５に取り付けられた一対のピン９が後退位置へ移動し、上から２段目のマスト４１の一対の孔１３から離脱して、上から２段目のマスト４１とシリンダチューブ５との固定状態を解除する。
油圧シリンダ５が収縮してシリンダチューブ５ｂが下方へ移動する。
進出位置に在る係合部材８が、上から３段目のマスト４１に取り付けられたピン１０と係合すると、シリンダチューブ５ｂが停止する。

上述の動作が繰り返されて、マスト集合体４を構成するマスト４１間の上下方向重畳量が最小値まで減少してマスト集合体４が伸長し、硬帆集合体３を構成する硬帆３１間の上下方向重畳量が最小値まで減少して、硬帆集合体３が展帆する。
モータ・歯車装置６が作動してポスト７が上下に延在する中心軸線回りに回転し、硬帆集合体３を風に対して最適方向へ差し向ける。
双胴式の海洋調査船Ａは、プロペラ推進器１の推力に加えて帆走機構２の硬帆集合体３が発生させた推力をも用いて航行する。

展帆した硬帆集合体３を縮帆する際には、展帆時の手順と逆の手順で、最下段のマスト４１を除く各段のマスト４１を直下段のマスト４１へ向けて下降させ、マスト集合体４を構成するマスト４１間の上下方向重畳量を最大値まで増加させ、硬帆集合体３を構成する硬帆３１間の上下方向重畳量を最大値まで増加させる。

海洋調査船Ａにおいては、上下に整列して積層した複数の翼断面筒体の硬帆３１から成る硬帆集合体３を展縮により高さ可変としたので、硬帆集合体３は橋梁下の航行の障害にならない。
海洋調査船Ａにおいては、同一段の硬帆３１の上端部とマスト４１上端部とを連結して、マスト４１が硬帆３１を支える構造としたので、大寸法の硬帆３１を軽量の樹脂で形成し、硬帆３１に比べて小寸法のマスト４１を鋼などの高強度素材で形成することにより、帆走機構２の軽量化と適正な強度とを実現することが可能である。
硬帆３１の筒体上端部に設けた頂壁３１ａと、硬帆３１の筒体下端部に設けたフレーム３１ｂとは、硬帆３１の翼断面形状を維持する部材として効果的に機能する。硬帆３１の上端部とマスト４１の上端部とを連結する頂壁３１ａを翼断面形状維持部材として利用することにより、筒体上部に翼断面形状維持部材を別途設ける必要がなくなり、部材数が減少する。筒体下端部の翼断面形状維持部材である硬帆外周面を取り巻くフレーム３１ｂには、硬帆集合体３の展縮を妨げない利点がある。

図３（ｄ）に示すように、最下段の硬帆３１を除く各段の硬帆３１の内面に、周方向に間隔を隔てて複数の上下に延在するレール１４ａを固定し、直下段の硬帆３１の外面上部に、周方向に間隔を隔てて複数の台車部材１４ｂを固定し、ボールベアリング１４ｃを介してレール１４ａに台車部材１４ｂを係合させても良い。レール１４ａと台車部材１４ｂとボールベアリング１４ｃとで形成される案内部材１４が、最下段の硬帆３１を除く各段の硬帆３１を直下段の硬帆３１に対して上下方向に案内するので、硬帆集合体３の展縮動作がスムーズになる。案内部材の構成は、上記のものに限定されない。
図５（ａ）に示すように、最上段のマスト４１を除く各段のマスト４１の下部内面と直上のマスト４１の上部外面とを油圧ジャッキ１５を介して連結し、４個の油圧ジャッキ１５を駆動して、マスト集合体４を伸縮させても良い。
図５（ｂ）に示すように、最上段のマスト４１を除く各段のマスト４１の内面と直上のマスト４１の外面とをラック・ピニオン１６を介して連結し、ピニオンを駆動するモータを設置して、マスト集合体４を伸縮させても良い。
図５（ｃ）に示すように、最上段のマスト４１を除く各段のマスト４１と直上のマスト４１との間に巻き上げ機１７を設置して、マスト集合体４を伸縮させても良い。
図５（ｄ）に示すように、重畳する硬帆３１の頂壁３１ａ間に、パンタグラフ１８とパンタグラフを昇降駆動する油圧ジャッキ１９とを設置して、マスト集合体４を伸縮させても良い。
マスト集合体４の伸縮機構は上述の構成に限定されない。マスト集合体４を伸縮でき且つ伸長状態に保持できるものであれば良い。
帆走機構２を、各種商船、客船等種々の船に搭載しても良い。

本発明は、船舶に広く利用可能である。

Ａ 海洋調査船
１ プロペラ推進器
２ 帆走機構
３ 硬帆集合体
３１ 硬帆
４ マスト集合体
４１ マスト
５ 油圧ジャッキ
６ モータ・歯車装置

Claims (3)

1. 上下に整列して積層した複数の翼断面筒体の硬帆から成り最下段の硬帆を除く各段の硬帆が直下段の硬帆に外嵌合した硬帆集合体と、上下に整列して積層した複数の筒体のマストから成り最下段のマストを除く各段のマストが直下段のマストに内嵌合したマスト集合体と、同一段の硬帆の上端部とマストの上端部とを連結する連結体と、最下段のマストを除く各段のマストを直下段のマストに対して接近離隔駆動する第１駆動手段と、最下段のマストを上下軸線回りに回転駆動する第２駆動手段とを有する帆走機構を備え、積層するマスト間の上下方向重畳量を可変制御して積層する硬帆間の上下方向重畳量を可変制御することにより、硬帆集合体を展縮可能であることを特徴とする帆走船。
2. 硬帆は、筒体上端部と筒体下端部とに翼断面形状維持部材を有し、筒体上端部の翼断面形状維持部材は同一段の硬帆の上端部とマストの上端部とを連結する連結体であり、筒体下端部の翼断面形状維持部材は硬帆外周面を取り巻くフレームであることを特徴とする請求項１に記載の帆走船。
3. 帆走機構は、最下段の硬帆を除く各段の硬帆を直下段の硬帆に対して上下方向に案内する案内手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の帆走船。

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