JP5558226B2 - Sailboat wing sail - Google Patents
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Description
本発明は、帆走船用翼列式帆に関し、特に高アスペクト比のブレードを翼列状（カスケード状）に多数並列させることにより高揚力を発生させる翼列式帆（カスケード型帆）に関する。なお、本明細書では帆船および汽帆船を総称して「帆走船」と記載する。 The present invention relates to a cascade sail for a sailing ship, and more particularly to a cascade sail (cascade type sail) that generates high lift by arranging a large number of high aspect ratio blades in a cascade (cascade). In this specification, the sailing ship and the steaming ship are collectively referred to as “sailing ship”.
地球温暖化防止のためのＣＯ2削減や省エネルギー効果を実現するために帆船または汽帆船（以下、「帆走船」という）が注目されている。帆走船は推進動力として風力を利用したものであり、ＣＯ2削減および省エネルギー効果を実現することができる。また、一般に、無風時や悪天候時等の航行のためにエンジン等の補助機関を搭載している。
このような帆走船において、筒状の硬質帆を入れ子状に構成して帆を上下方向に伸縮可能にしたもの（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
In order to realize CO 2 reduction and energy saving effect for preventing global warming, a sailing ship or a sailing ship (hereinafter referred to as “a sailing ship”) is attracting attention. The sailing ship uses wind power as propulsion power, and can achieve CO 2 reduction and energy saving effect. Also, in general, an auxiliary engine such as an engine is mounted for navigation in the case of no wind or bad weather.
In such a sailing ship, a structure in which a cylindrical hard sail is configured in a nested manner so that the sail can be expanded and contracted in the vertical direction has been proposed (for example, see Patent Document 1).
船に帆を装備した場合、大面積の帆を装備すれば、帆の推力は増大するが、船上で帆を装備可能な場所は限定されてくる。また帆は相対風を受けて揚力を発生させる三次元翼に相当するものであり、帆の高さ（翼のスパン長さに相当）と帆の幅（翼のコード長に相当）の比（アスペクト比）を大とすれば、発生揚力が大となるが、帆およびマストの高さに制限が生じるため、アスペクト比を大とすることは困難である。 When a ship is equipped with a sail, if a large area sail is equipped, the thrust of the sail will increase, but the place where the sail can be equipped on the ship will be limited. A sail is equivalent to a three-dimensional wing that generates lift by receiving relative wind, and the ratio of the height of the sail (corresponding to the span length of the wing) and the width of the sail (corresponding to the cord length of the wing) ( If the aspect ratio is increased, the generated lift is increased, but the height of the sail and the mast is limited. Therefore, it is difficult to increase the aspect ratio.
本発明は、かかる課題に鑑み、高アスペクト比を有し、帆やマストの高さや設置場所の制限を受けることが少ない帆走船用翼列式帆を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a sailboat cascade sail that has a high aspect ratio and is less subject to restrictions on the height and installation location of the sail and mast.
本発明に係る帆走船用翼列式帆は、マストに支持された台に、高アスペクト比を有する翼がカスケード状に多数並列に設けられ、前記台の中央部下部には凹部が形成されており、該凹部内において、前記台が前記マストの先端部に軸を介して起倒可能および伸縮可能に支持されていることを特徴とする。
また、翼のアスペクト比は５以上とする。
Sailing ship cascade type sail according to the present invention, the base that is supported by the mast, the wing having a high aspect ratio is provided in parallel a number in cascade, in the center lower portion of said platform is formed with a recess In the recess, the base is supported by the tip of the mast so as to be able to be tilted and extendable via a shaft .
The aspect ratio of the wing is 5 or more.
本発明によれば、高揚力を発生させることができ、かつ、帆やマストの高さや設置場所の制限を受けることが少ない帆走船用翼列式帆が得られる。また、帆やマストの高さを抑制できることから、同じ揚力を発生するベースで比較すると、甲板に作用する起倒モーメントを小さくでき、甲板の補強を小さくすることができる。また、マストも細くすることができる。さらには後述するようにマストに作用する水平旋回モーメントを小さくすることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a sailing wing cascade sail that can generate high lift and is less subject to restrictions on the height and location of the sail or mast. Further, since the height of the sail and the mast can be suppressed, when compared with a base that generates the same lift, the rising and falling moment acting on the deck can be reduced, and the reinforcement of the deck can be reduced. Also, the mast can be made thinner. Furthermore, as will be described later, the horizontal turning moment acting on the mast can be reduced.
以下、本発明に係る帆走船用翼列式帆について図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態における帆走船用翼列式帆の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は帆走船用翼列式帆の起倒および伸縮機構の概要図である。
これらの図において、１０は帆走船用翼列式帆であり、円弧状の断面を有する翼１が、略方形状の台２にカスケード状に多数並列に固定して取り付けられている。台２の中央部下部には凹部３が形成されており、凹部３内において、多数の翼１を持つ台２がマスト４の先端部に軸５を介して起倒、および伸縮が可能に支持されている。また、マスト４はベース６にマスト中心軸回りに回転可能に装着されている。図中、７は起倒用油圧シリンダー、８は伸縮用油圧シリンダーであり、いずれもマスト中心軸に対して対称に一対の油圧シリンダー７、８が設けられている。なお、マスト４の回転機構（帆走船用翼列式帆１０の旋回機構）は図示していないが、ウォーム歯車機構等によりマスト４を回転させることができる。また、１００は帆走船の甲板である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A sailboat cascade sail according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a sailing wing cascade sail according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. It is.
In these figures,
図４は翼１のアスペクト比の定義を示す図である。アスペクト比は、図４に示すように、翼の高さに相当する「スパン長さ」と翼の幅に相当する「コード長さ」の比を表す。
「スパン長さ」が「コード長さ」に対して十分に大きい場合を「高アスペクト比」と称する。
帆船における帆は、風に対して翼として作用する。従来の帆船では、帆のアスペクト比は、日本丸の場合は帆スパン長さよりも帆コード長さが小さく、したがってアスペクト比は１未満であり、また新愛徳丸の場合はアスペクト比は１．５（帆スパン長さ１２ｍ、帆コード長さ８ｍ）である。
これに対して、本発明の帆１では、アスペクト比は５以上にすることができる。
FIG. 4 is a diagram showing the definition of the aspect ratio of the
A case where “span length” is sufficiently larger than “code length” is referred to as “high aspect ratio”.
The sail in a sailing ship acts as a wing against the wind. In a conventional sailing vessel, the sail aspect ratio is less than the sail span length in the case of Nippon Maru, so the aspect ratio is less than 1, and in the case of Shin Aitoku Maru, the aspect ratio is 1.5. (Sail span length 12 m, sail cord length 8 m).
On the other hand, in the
図５にアスペクト比の変化が揚力係数に及ぼす影響を示す。図５はアスペクト比を変化させた場合の、揚力係数ＣLと迎角αの関係を表したグラフである。
アスペクト比が５（図５の表記では１：５）を超えると揚力係数はあまり変化しないが、アスペクト比が５より小さくなると、揚力係数は減少する。アスペクト比が２（図５の表記では１：２）の場合は、揚力係数はアスペクト比５の場合よりも３０％程度減少する。
FIG. 5 shows the influence of the change in the aspect ratio on the lift coefficient. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the lift coefficient C L and the angle of attack α when the aspect ratio is changed.
When the aspect ratio exceeds 5 (1: 5 in the notation of FIG. 5), the lift coefficient does not change much, but when the aspect ratio becomes smaller than 5, the lift coefficient decreases. When the aspect ratio is 2 (1: 2 in the notation of FIG. 5), the lift coefficient is reduced by about 30% compared to the aspect ratio of 5.
図６は本発明の帆走船用翼列式帆１０の効果を示すグラフである。同図に示すように、帆走船用翼列式帆１０と同一の投影面積の円弧断面型単葉帆（一枚帆）と比較した場合、２倍以上の揚力が発生する。
FIG. 6 is a graph showing the effect of the sailing
図７は従来の単葉帆と本発明の翼列式帆によるマストの水平旋回モーメントの比較説明図で、（ａ）は従来の単葉帆の場合、（ｂ）は本発明の翼列式帆の場合である。
従来の単葉帆の場合、帆の高さ及び幅が大きいので、風による揚力及び抗力は図７(ａ)に示すように大きくなる。このため、マストには大きな水平旋回モーメントが発生する。なお、揚力及び抗力の中心は、通常の場合、コード長さＬの１／３位の所にくる。
これに対して、本発明の翼列式帆の場合、図７(ｂ）に示すように、マストには小さな水平旋回モーメントしか発生しない。これは、全ての翼の力を合わせると、マスト回りで力が合殺された結果によるからである。
また、本発明の翼列式帆では、マストの水平旋回モーメントが小さくなることから、マストの旋回トルク（保持トルク）が小さくてすむという効果もある。
FIG. 7 is a comparative explanatory view of the horizontal turning moment of the mast between the conventional single-leaf sail and the blade-type sail of the present invention. (A) is a conventional single-leaf sail, and (b) is the blade-type sail of the present invention. Is the case.
In the case of the conventional single-leaf sail, since the height and width of the sail are large, the lift and drag due to the wind increase as shown in FIG. For this reason, a large horizontal turning moment is generated in the mast. It should be noted that the center of lift and drag is normally at the 1/3 position of the cord length L.
On the other hand, in the case of the cascade sail according to the present invention, as shown in FIG. 7B, only a small horizontal turning moment is generated in the mast. This is because when all the wing forces are combined, the force is killed around the mast.
Further, in the cascade sail of the present invention, since the horizontal turning moment of the mast is reduced, there is an effect that the turning torque (holding torque) of the mast can be reduced.
１ 翼
２ 台
３ 凹部
４ マスト
５ 軸
６ ベース
７ 起倒用油圧シリンダー
８ 伸縮用油圧シリンダー
１０ 帆走船用翼列式帆
１００ 帆走船の甲板
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記台の中央部下部には凹部が形成されており、該凹部内において、前記台が前記マストの先端部に軸を介して起倒可能および伸縮可能に支持されていることを特徴とする帆走船用翼列式帆。 A number of wings with a high aspect ratio are cascaded in parallel on a platform supported by a mast ,
A sail is characterized in that a recess is formed in the lower part of the central part of the table, and the table is supported by the tip of the mast so that it can be tilted and extended and retracted via a shaft. Ship cascade sail.
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