JP5538387B2 - 遠洋航行貨物船やヨット等専用の帆走システム - Google Patents

Description

本発明は、遠洋航行貨物船やヨット等専用の帆走システムに関する。

報道（例えば、非特許文献１を参照）によれば、人々は、将来これまでより汚染物質の放出を少なくするためと、自分達が化石燃料の形のエネルギーを節約するための観光船およびコンテナ船が要求されることをよく分かっている。この種の船のある操縦者は、補助推進手段として風力を頼りにしており、また船の前進を支援しそれにより汚染物質の放出を減少させ省エネルギーに貢献することができる例えばパラグライダー、飛行船または帆を利用している。また、非特許文献２には、様々なタイプの帆を対比した説明がある。これには、航空工学とジェットエンジンで既知の種類の改良されたフラップ断面を有するＢＳＰ帆と呼ばれるものに言及がある。そのような推進手段の多くの場合、そのいくつかは新しい開発であるが、風を捕らえて帆走することが困難であるかまたはほとんど不可能なこともあり、そのような状況では、詰め開きで帆走することが十分にまたは実際には全くできないこともある。すなわち、そのような船の操縦者は、歴史的な季節ごとの帆走ルートをほとんど維持しなければならず、時には大きな迂回の必要性を受け入れなければならないことがある。この種の迂回は、多くの場合、補助推進手段の技術的および環境的利点を打ち消す。

特許文献１から、前後に配列された６つの帆が、水平方向にそれぞれ延在する上側取り付け部と下側取り付け部によってマストに接続された帆走システムが知られている。帆はそれぞれ、ほぼ垂直な軸で回転することができる。

特許文献２から、Ｕ字型で従ってゴールポスト形状のマストが上側取り付け部と下側取り付け部を有する帆走システムが知られている。取り付け部の間に３つの帆があり、これらの帆は、取り付け部に固定されたほぼ垂直な回転軸で旋回することができる。

特許文献３から、両方の帆（先端に向けてテーパ状になった）の上側端が、マストに直接ガイドされ、帆の下側（前方）端が、取り付け部に船の縦方向に調整可能にガイドされた帆走装置が知られている。

ドイツ特許第７７ ３２ １１１ Ｕ１号 英国特許第２ ２３４ ７２３ Ａ号 英国特許第７４２，１２８ Ａ号

２００８年２月３日の新聞Welt am Sonntag, no.5の記事「Wie Tanker Kraftstoff sparen kann」[How tankers can save fuel] Claussらによる論文「Betriebssimulation von Frachtschiffen mit Windzusatz-antrieb」[Simulation of the operation of wind-assisted cargo ships], 102. Hauptversammlung der Schiffbautechnischen Gesellschaft, 21-23.11.2007, ベルリン, 1〜11ページ

本発明の基礎となる目的は、導入部で指定された、詰め開きで帆走することができかつ風のエネルギーを効率的に使用することができる種類の帆走システムを提供することである。

この目的は、本発明によって、請求項１に記載の特徴を有する帆走システムによって達成される。有利な改良点は、従属クレームの内容を構成する。

本発明による帆走システムは、船に接続された少なくとも１本のマストと、マストによって保持された２つの帆とを有し、マストは、帆を保持し固定できるようにするために、上側端が船から突出する上側取り付け部と、下側端が船に接続された下側取り付け部とを有し、帆の端は、取り付け部内で船の縦方向と横方向に調整可能にガイドされる。マストと取り付け部の配置は、比較的小さい空間しか必要としないきわめて小型の帆走システムを提供する。上側および下側取り付け部を有するマストの形の本発明による帆走システムは、従来のマスト／帆構造の場合より大きな面積の帆を支持することができる。本発明によれば、従来の三角形の前檣帆を不要にすることができる。実行すべき帆走操作は、帆の端が取り付け部内にある船の縦方向と横方向の調整可能なガイド部によって安全で問題なしに実行することができる。帆走システム内のそのような配置によって、２つの帆は、ベンチュリ効果として知られる効果の結果として帆走システムの性能を全体的に高めるのに役立つ。本発明による帆走システムは、強い順風を受けて帆走することを可能にし、またブロード・リーチのときに最適な進行を可能にする。

本発明の改良において、取り付け部は、それぞれ形状が十字形であり、帆の端部を受けるために、帆の端をガイドするために、船の縦方向に延在する支持部と、船の横方向に延在する支持部とを有し、各縦方向の支持部は、船首側部分と船尾側部分を有し、各横方向支持部は、左舷側部分と右舷側部分を有する。この種の取り付け部と支持部は、安全を基準に設計されてサイズが決定され、また高強度でかつ軽量な材料で作成することができる。本発明による帆走システムによる航海は、前記縦方向支持部と横方向支持部の各部分が帆の一端とだけ連結されるので、問題なく可能である。従って、言及された２つの帆があるとき、支持部の４つの部分のすべてにそれぞれ、帆の個別の端部が付けられる。

本発明の好ましい改良において、一方の帆の船首側端が、取り付け部の縦方向支持部に留められ、この一方の帆の船尾側端が、横方向支持部に留められ、他方の帆の船首側端が、取り付け部の横方向支持部に留められ、この他方の帆の船尾側端が、その縦方向支持部に留められて、好ましくは互いに独立に調整可能であり、帆の各端部が、上側取り付け部と下側取り付け部に互いに別々に位置決めできることが好ましい。前記一方の帆は、進行方向に船首側の帆であることが好ましく、前記他方の帆は、進行方向に船尾側の帆であることが好ましい。従って、各帆の船首側端と船尾側端は、互いに独立に調整可能であり、従って、本発明による帆走システムは、帆を卓越風状態に最適になるように位置決めすることができる。帆（詳細には帆の後端）を帆の高さ全体にわたって最適に位置決めできるようにするために、帆の後部を、それぞれ上部と下部で、同一方法だけなくある程度異なる方法で調整または変位させることができる。このようにして、マスト構造をねじることなく帆をねじることができる。

本発明の別の実施形態では、取り付け部と、好ましくはマストとその取り付け部を合わせたものが回転可能であり、その場合、本発明の別の改良において、取り付け部が、互いに対して回転できるように設計されてもよい。従って、例えばタッキングするときに、取り付け部またはマストとその取り付け部を合わせたものを９０°回転させることによって、本発明による帆走システムの様々な位置を容易に得ることができる。この実施形態では、帆の所定の端が、取り付け部の特定部分でガイドされ留められたままである。一方、この改良は、取り付け部が互い対して回転された場合に、ツイストとしても知られる望ましい開放効果（opening effect）を得ることができるという利点も有する。取り付け部の互いに対する回転は、最大約±１０°でよい。

取り付け部の縦方向支持部と横方向支持部は、歯形形状(profile form）のレールであり、縦方向支持部と横方向支持部がそれぞれ、互いにほぼ平行に延在する歯形形状の２本のレールを有することが好ましく、その両方のレールは、縦方向支持部または横方向支持部の全長にわたって、すなわち縦方向支持部の船首側部分と船尾側部分の両方と、横方向支持部の左舷側部分と右舷側部分の両方にわたって延在する。この改良は、帆走操作時に、取り付け部もしくは取り付け部とそのマストを合わせたものを、本発明の別の改良と関連して前述したように回転させなくてもよいという利点を有する。その代わりに、一方の船首側の帆の船尾側端と他方の船尾側の帆の船首側端を、横方向支持部の左舷側部分からその右舷側部分に移動させることができ、またその逆に移動させることができる。その際に、船首側の帆の船尾側端は、必要に応じて、マストのまわりを、船尾側の帆の船首側端の前の反対側に移動される。これと全く同じことは、船首側の帆の船首側端と船尾側の帆の船尾側端に関しても言うことができ、これらの端は、縦方向に、どちらか反対側に移動され、この場合には船首側部分から船尾側部分とその逆に互いを超えて移動される。本発明の別の改良において、この移動は、場合によって、縦方向支持部または横方向支持部の一方の歯形形状レールだけによって行われてもよいが、前記端は、支持部に様々な方法で保持され、各端が一方の部分から他方の部分に移動しまたその逆に移動できるように留められる。

本発明の別の改良において、帆は、好ましくは垂直（すなわち、マストと平行）に配置された長方形または台形の帆の形を取る。このように、限定空間内で特に大きな帆の広がりを得ることができる。また、このようにして、本発明による帆走システムによって風のエネルギーをさらに効率的に使用することができる。

本発明の別の改良において、帆の設定と調整は、マイクロプロセッサで制御される。これにより、本発明による帆走システムを容易に、最終的には片手で操作することができる。この改良は、最低限でも、船を操作するのに必要な人数が少なくなるので、そのような船の経済的な操作に寄与する。また、この種の制御によって風のエネルギーをさらに効率的に使用することができるが、その理由は、例えば風の方向またはコースの小さな変化にも反応して帆を適切な方法で素早く位置決めできるからである。

本発明が関連する事項の実施形態は、図面を参照することによって以下に詳細に説明され、記述され且つ／又は図の形式で示されたすべての特徴は、それ自体または任意の所望の組み合わせで、特許請求の範囲内または特許請求の範囲における後方照応のいずれに分類されるかに関係なく本発明が関係する事項の一部である。

遠洋航行貨物船やヨット等専用の帆走システムの概略斜視図である。 風が左舷から吹いており帆が「詰め開き」位置にあるときの帆走システムの一部の概略平面図である。 風が左舷から吹いており帆が「ビーム・リーチ」位置にあるときの帆走システムの一部の概略平面図である。 風が左舷から吹いており帆が「ブロード・リーチ」位置にあるときの帆走システムの一部の概略平面図である。 風が右舷側から吹いており帆が「詰め開き」位置にあるときの帆走システムの一部の概略平面図である。 風が右舷側から吹いており帆が「ビーム・リーチ」位置にあるときの帆走システムの一部の概略平面図である。 風が右舷から吹いており帆が「ブロード・リーチ」位置にあるときの帆走システムの一部の概略平面図である。

図１に、遠洋航行貨物船２やヨット等専用の帆走システム１が概略的に斜視図で示されている。貨物船２は、概略的にのみ示されている。

帆走システム１は、船２に接続された少なくとも１本のマスト３を有する。帆走システム１は、また、マスト３によって保持された２つの帆４，５を有する。帆４は、進行方向に船首側帆を形成し、帆５は、進行方向に船尾側帆を形成する。帆４，５は、見えている場合、図１では実線で示されている。

図１に示された本発明の実施形態では、それぞれ２つの帆を有する２本のマスト（すなわち、合計４つの帆）がある。

帆４，５を保持し固定するために、マスト３は、その上側端６に、船２から突出する上側取り付け部７を有する。マスト３は、また、船２に接続された下側端１０に、下側取り付け部１１を有する。帆４，５の端１２，１３、および１４，１５は、取り付け部７，１１上で船２の縦方向１６と横方向１７に調整可能にガイドされる。これは、図１に、双方向矢印Ａ，Ｂによって示されている。

図１に示されたように、取り付け部７，１１はそれぞれ十字形である。帆４，５の関連端１２〜１５をガイドするために、各取り付け部７，１１は、船２の縦方向１６に延在する支持部２０（以下では縦方向支持部と呼ぶ）と、船２の横方向１７に延在する支持部２１（以下では横方向支持部と呼ぶ）とを有する。図１では、縦方向支持部２０と横方向支持部２１は、互いに９０°の角度をなす。

各縦方向支持部２０（すなわち、上側取り付け部７の縦方向支持部２０と下側取り付け部１１の縦方向支持部２０）は、船首側部分２２と船尾側部分２３を有する。さらに、各横方向支持部２１（すなわち、上側取り付け部７の横方向支持部２１と下側取り付け部１１の横方向支持部２１）は、帆４，５の一方の帆のそれぞれの端１２，１３、および１４，１５を受けるための左舷側部分２４と右舷側部分２５を有する。支持部のこれらの部分は、等しい長さのものでよい。

図１に示されたように、一方の帆４（これは前方の帆である）の船首側端１２は、取り付け部７，１１の縦方向支持部２０に、好ましくは２点で独立に調整可能に留められる。また、この帆４の船尾側端１３は、好ましくは２点で独立に調整可能なように、この場合には取り付け部７，１１の横方向支持部２１に留められる。帆５（進行方向の船尾側の帆）に言えることは、この場合も好ましくは２点で独立に調整できるように、船首側端１４が、取り付け部７，１１の横方向支持部２１に留められ、船尾側端１５が、取り付け部７，１１の縦方向支持部２０に留められるということである。本発明の好ましいさらに他の実施形態では、帆４，５の端１２，１３、および１４，１５のそれぞれを、上側取り付け部７と下側取り付け部１１上で互いに別々に位置決めして、所定の帆を上と下で別々に調整してその高さ全体に亘って最適に位置決めすることができる。

本発明の好ましい実施形態では、取り付け部７，１１と、好ましくはマスト３とその取り付け部７，１１を合わせたものは、図１に双方向矢印Ｃによって示されたように回転可能である。また、取り付け部、またはマストとその取り付け部とを合わせたものを９０°だけ回転できるように設計することができる。図１に示された構成に関連して、すなわち、例えば、取り付け部７，１１の端点Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを時計回りに９０°回転することができ、またこの後者の位置から図１に示された元の位置まで反時計回りに９０°戻すことができる。時計回りに９０°回転されたとき、図１の点ＩＶは、図１に点Ｉが示された位置になる。同じことは、他の端点にも準用される。

本発明のさらに他の実施形態では、取り付け部７，１１は、互いに対して回転させることができる。

本発明の別の好ましい実施形態では、取り付け部７，１１の縦方向支持部２０と横方向支持部２１は、歯形形状(profile form)のレールである。縦方向支持部２０と横方向支持部２１はそれぞれ、互いに平行に延在し、縦方向支持部または横方向支持部の長さ全体にわたって（部分２２，２３、および２４，２５の両方の全体にわたって）延在する歯形形状（図示せず）の２本のレールを有する。この後者の実施形態の場合には、船を操作するために、取り付け部、またはマストとその取り付け部とを合わせたものを回転させなくてもよい。船は、タッキングやウェアリングなどの全ての帆走操作を実行することができる。

帆４，５は、垂直方向（すなわち、マスト３と平行）に配置された長方形または台形の帆の形を取る。これは、長方形の帆の形をとる図１の帆によって示される。

特に好ましい本発明の実施形態では、帆４，５の固定、調整および取り込み（taking-in）は、マイクロプロセッサで制御される（図示せず）。

図１は、帆４が船２の風下側２６と関連付けられ、他の帆５が船２の風上側２７と関連付けられていることを示す。帆４の船首側端１２は、端点Ｉが双方向矢印Ａによって示された方向に移動可能であり、帆４の船尾側端１３は、端点３０が双方向矢印Ｂによって示された方向に移動可能であることを理解されたい。帆５には逆のことを言うことができ、すなわち、その船首側端１４は、端点３１が双方向矢印Ｂによって示された方向に調整可能にガイドされ、船尾側端１５の端点ＩＩＩは、双方向矢印Ａによって示された方向に調整可能にガイドされる。

帆４，５の選択位置は、例として、図２〜図７にそれぞれの完全に概略的な平面図で示される。風の方向は、すべての図において矢印Ｄで示される。

図２は、風が左舷から吹いているときの帆の「詰め開き（close to the wind）」位置を示し、図３は、風が左舷から吹いているときの「ビーム・リーチ（beam reach）」位置を示し、図４は、左舷側からの風による帆の「ブロード・リーチ（broad reach）」位置を示す。

図５は、右舷からの風による帆の「詰め開き」位置を示し、図６は、「ビーム・リーチ」の帆の適正位置を示し、図７は、「ブロード・リーチ」の帆の適正位置を示す。

図２〜図４に示された帆の位置では、卓越風は、前述のように左舷側からである。帆の位置を図２に示された位置から図３に示された位置に変化させるために、帆４の船首側端１２は、マスト３に向けて内側に移動され、帆４の船尾側端１３は、端点ＩＩの方に外側に移動され、最終的に、図３に示された「左舷からの風でビーム・チーチ」の帆の位置となる。これと同じことは、帆５の船首側端１４にある端点３１の端点ＩＶの方向への動きおよび船尾側端１５のマスト３の方向への動きにもいえる。

これに続くタッキングまたはウェアリングの後で、図５〜図７に示された「詰め開き」位置、「ブロード・リーチ」位置および「ブロード・リーチ」位置となり、そのとき風はそれぞれの場合に右舷から吹いている。前述のように、本発明による帆走システムを、この目的のために、図１の左側に双方向矢印Ｃで示されたように９０°回転させることができる。この場合、タッキング・ターンがあるとき、図２の横方向支持部２１の左舷側部分２４が、図５に示された位置の縦方向支持部２０の船首側部分２２になる。同じように、図２の縦方向支持部の船首側部分２２が、図５に示された位置の横方向支持部２１の右舷側部分２５になる。これと同じことは、必要に応じて変更を加えられるが、図５に示された位置で縦方向支持部の船尾側部分２３になる図２の横方向支持部の右舷側部分２５と、図５に示された位置で横方向支持部２１の左舷側部分２４になる図２の縦方向支持部の船尾側部分２３に当てはまる。

本発明の好ましい改良では、例えば、帆を図２に示された位置から図５に示された位置に移動することは、帆４の船尾側端１３を横方向支持部２１の右舷側部分２５（図２に示された位置を参照）からその左舷側部分２４（図５に示された位置を参照）に移動することによって可能である。同時に、船尾側の帆５の船首側端１４は、図２に示された位置で、右方向に、すなわち横方向支持部２１の左舷側部分２４から右舷側部分２５に移動される。従って、後者の場合、取り付け部と、好ましくはマストとその取り付け部を合わせたものは、回転可能になるように設計されなくてもよい。以上の述べたことは、ウェアリング操作による例えば図４に示された位置から図７に示された位置への帆の移動にもあてはまる。この場合、図４の船尾側の帆５が図７の船首側の帆４になり、図４の船首側の帆４が図７の船尾側の帆５になる。

したがって、本発明によれば、２つの取り付け部７，１１において、船首側の帆４の場合、船首側端１２は船２の縦方向１６に移動可能であり、この帆の船尾側端１３は、船２の横方向１７に移動可能である。第２のケースにおいて船尾側の帆５に当てはまることは、取り付け部７，１１のそれぞれにおいて、船首側端１４が船２の横方向１７に移動可能、詳細には変位可能であり、船尾側端１５は、船２の縦方向１６に移動可能、詳細には変位可能であることである。帆４，５の船首側端１２，１４は、回転フォアステイ（rolling forestay）の形を取ってもよく、帆４，５の船尾側端１３，１５は、アフターリーチ・ロープ（after-leech rope）を有するように構成されてもよい。前記端１２〜１５が、個別に、すなわち互いに独立に移動されてもよく、すなわち、帆の断面形状が、様々な大きさの曲率になるように位置決めされてもよいことは明らかである。前述のように、帆４，５をそれぞれの回転フォアステイによって縮帆することができるが、帆４，５を下方向、すなわち船の方に縮帆させるように対応させることも想定できる。

各取り付け部７，１１の４つの端点Ｉ〜ＩＶは、通常、横材３２によって垂直方向に接続される。より明瞭にするために、図１には前記横材３２のうちの一部のみを示した。横材を取り付けることによりマストの曲がりが減少することは明らかである。取り付け部７，１１は、回転盤の形を取ってもよく、船２の船体に接続されてもよい。帆４、５のそれぞれの船尾側端１３，１５を移動させることによって、すなわち、それぞれのアフター・リーチを上側取り付け部７と下側取り付け部１１に対して同期させるかさらには様々に移動させることによって、帆走システムを様々な断面形状および様々な深さの断面形状に位置決めし固定することができる。様々な断面形状といわゆるツイストを互いと組み合わせることもできる。

前述のように、本発明による帆走システムは、少なくとも１本のマストを有する。図１に示されたように、策具の一部を構成する複数のそのようなマストを一列に配列できることは明らかである。通常、各マストには様々な方法でバランスを取ることができる２つの同一の帆がある。

前述のように、マストの上端にはフレームとも呼ばれる１つの取り付け部があり、船のデッキの上にもう１つの取り付け部がある。マストと取り付け部の材料として使用されるものは、好ましくはバイオニクスにおける最新研究結果の検討により、航空学と宇宙旅行の分野からの軽量でかつ高強度の材料であることが好ましい。帆は、凹状に外側に湾曲されてもよく、両側がスチールケーブルによって上側取り付け部と下側取り付け部に半剛性または柔軟に横方向に固定されてもよく、帆バッテン（sail batten）はあってもなくてもよい。前記帆は、前述したように、例えばマスト／取り付け部の形状を方形から平行四辺形と類似の菱形に変化させることによって互いに近づけることができる。本発明による帆走システムは、船の主推進手段として使用されてもよく補助推進手段として使用されてもよい。

したがって、風のエネルギーを特に効率的に使用することができ、特に詰め開きで航行できる帆走システムが提供される。

Claims (9)

1. 船（２）に接続された少なくとも１本のマスト（３）と、前記マスト（３）によって保持された２つの帆（４，５）とを有し、前記少なくとも１本のマスト（３）が、前記帆（４，５）を保持し固定できるようにするために、その上側端（６）に、前記船（２）から突出した上側取り付け部（７）と、その下側端（１０）に、前記船（２）に接続された下側取り付け部（１１）とを有し、前記取り付け部（７，１１）において、前記２つの帆（４，５）の一端（１２，１５）は前記船（２）の縦方向（１６）にスライド可能にそれぞれ支持され、前記２つの帆（４，５）の他端（１３，１４）は前記船（２）の横方向（１７）にスライド可能にそれぞれ支持されている帆走システム。
2. 前記取り付け部（７，１１）はそれぞれ、形状が十字形であり、前記帆（４，５）の端（１２，１３；１４，１５）をガイドするために、前記船（２）の前記縦方向（１６）に延在する縦方向支持部（２０）と、前記船（２）の前記横方向（１７）に延在する横方向支持部（２１）とを有する、請求項１に記載の帆走システム。
3. 前記各帆（４，５）のそれぞれの端（１２，１３；１４，１５）を受けるために、前記各縦方向支持部（２０）が、船首側部分と船尾側部分（２２，２３）を有し、前記各横方向支持部（２１）が、左舷部分および右舷側部分（２４，２５）を有する、請求項２に記載の帆走システム。
4. 前記２つの帆（４，５）の一方の帆（４）の船首側の端（１２）が、前記取り付け部（７，１１）の前記縦方向支持部（２０）に留められ、前記一方の帆（４）の船尾側の端（１３）が、前記取り付け部（７，１１）の前記横方向支持部（２１）に留められ、前記２つの帆（４，５）の他方の帆（５）の前記船首側の端（１４）が、前記取り付け部（７，１１）の前記横方向支持部（２１）に留められ、前記他方の帆（５）の前記船尾側の端（１５）が、前記取り付け部（７，１１）の前記縦方向支持部（２０）に留められて、互いに独立に調整可能であり、前記帆（４，５）の各端（１２，１３；１４，１５）が、前記上側取り付け部（７）および前記下側取り付け部（１１）に互いに別々に位置決め可能である、請求項２または３に記載の帆走システム。
5. 前記取り付け部（７，１１）、または、前記マスト（３）とその前記取り付け部（７，１１）を合わせたものが、回転可能である、請求項１から４のいずれか１項に記載の帆走システム。
6. 前記取り付け部（７，１１）が、互いに対して回転できる、請求項１から５のいずれか１項に記載の帆走システム。
7. 前記取り付け部（７，１１）の前記縦方向支持部（２０）および前記横方向支持部（２１）が、互いにほぼ平行に延在する歯形形状の２本のレールを有しており、これらの両方のレールが、前記縦方向支持部（２０）および前記横方向支持部（２１）の長さ全体に延在する、請求項２から６のいずれか１項に記載の帆走システム。
8. 前記帆（４，５）が、前記マスト（３）と平行に配置された長方形または台形の帆の形を取る、請求項１から７のいずれか１項に記載の帆走システム。
9. 前記帆（４，５）の前記固定と調整が、マイクロプロセッサで制御された、請求項１から８のいずれか１項に記載の帆走システム。

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