JP6178084B2 - 水中翼船 - Google Patents

Description

本発明は、水中翼船に関する。

水中翼船には、高速航行時に水中翼の一部が水面上に出る半没翼型水中翼船と、水中翼の全てが水面下にある全没翼型水中翼船(例えば特許文献１〜３参照)とがある。
また、水中翼船には、水中翼を、水中に没する使用位置と、水面より上方の不使用位置とに回動可能として船体に装着したものもある(例えば特許文献４参照)。

特開２００１−２３３２８０号公報 特開平９−１４２３７３号公報 特開平１０−１０８８号公報 特開２０１２−２５２９３号公報

特許文献１〜３に記載されているような従来の全没翼型水中翼船においては、低速走行時には、水中翼による揚力が小さいため、船底が水中に没し、走行抵抗が大となる。走行速度がある程度に達し、水中翼による揚力が船体を浮上させるに十分となった時点で、船体が水面より完全に浮上し、小さな走行抵抗で高速走行が可能となる。

低速走行時にも、早期に船体が水面より浮上するようにするには、水中翼の翼面積を増やし、かつ迎角を大とすればよいが、そうすると、高速走行時に揚力が過大となり、かつ走行抵抗が大となる。

水中翼船においても、航空機における離着陸用のフラップのようなものを設けることも考えられるが、水の密度は空気の密度の約８００倍あり、水中翼船用のフラップの面積を小としても、その単位面積当りに受ける水圧が大であるので、翼の撓み等により、ヒンジが思ったように動かなくなる等の問題がある。

特許文献４に記載されている水中翼は、普段は船体の側舷に折り畳んでおき、高速走行時に水没(半没)させて使用するもので、折畳み可能でしかも高速走行時の水圧に耐えうるようにするため、相当強固な構造としなればならないという問題がある。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、低速走行時に早期に船体を安定よく水面より浮上させることができるとともに、高速走行時の走行抵抗を増やすことがなく、しかも構造が簡単で、安価に製造することができるようにした水中翼船を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１) 船体の前後部に、全没型の水中翼をそれぞれ設け、船体の走行速度が上昇することにより、前後の水中翼の揚力によって、船体が浮上するようにした水中翼船において、船体における前後の水中翼の前後方向の間に、前記船体が浮上するまでの間に、船体の浮上を補助的に促進する離水専用の全没型の離水翼を、前記前後の水中翼に対して独立して、船底より下方に昇降可能として設ける。

このような構成によると、低速走行時に、離水翼を水中に没するように下降させておくことにより、離水翼による揚力が、他の水中翼による揚力に付加されて、早期に船体を水面より浮上させることができ、また高速走行時には、離水翼を浮上した船底に当接または近接し、水面より浮上した位置まで上昇させておくことにより、離水翼による走行抵抗を空気抵抗だけの微少な値まで減少することができる。

また、離水翼を前後の水中翼間に配設したので、離水翼による揚力を、前後の水中翼による揚力とバランスさせて、船体を安定よく浮上させることができ、船体浮上時のピッチングを防止することができるという効果を奏することができる。

(２) 上記(１)項において、船体に、船底に開口する上方を向く案内筒を設け、この案内筒内に、下端に離水翼を設けたストラットを、昇降可能として設ける。

このような構成によると、離水翼を、船体に対して簡単に昇降可能として設けることができ、構造を簡素化して、安価に製造することができる。

(３) 上記(２)項において、ストラットを、案内筒内において前後方向に傾動可能として設け、前記ストラットを、案内筒内において前後方向に傾動させることにより、離水翼の迎角を調節可能とする。

このような構成によると、水没させたときの離水翼の迎角を簡単に調節することができ、調整可能範囲を拡大することができる。

(４) 上記(２)または(３)項において、船体に、ストラットを常時上向きに付勢する付勢手段を設けるとともに、ストラットを、離水翼が水中に没する下降位置においてロックするロック手段を設け、このロック手段を解除することにより、前記離水翼が、ストラットとともに前記下降位置から船底に当接または近接する上昇位置まで、前記付勢手段の付勢力によって上昇させられるようにする。

このような構成によると、離水翼の引き上げを、人力によらず、付勢手段の付勢力によって、簡単かつ迅速に行うことができる。

(５) 上記(４)項において、付勢手段を、一端が船体に止着され、かつ他端がストラットを引き上げる引き上げ紐に止着されたゴム紐とする。

このような構成によると、付勢手段を簡素化し、かつ安価に製造することができる。

(６) 上記(４)または(５)項において、船体内の操舵者の背中によって押圧されることにより、ロック手段を解除するようにしたロック解除手段を船体に設ける。

このような構成によると、操舵者の背中によってロック手段を解除操作することができるので、操舵者が、操舵桿等から手を離す必要がなく、操作性を向上させることができる。

本発明によると、低速走行時に早期に船体を安定よく水面より浮上させることができるとともに、高速走行時の走行抵抗を増やすことがなく、しかも構造が簡単で、安価に製造することができるようにした水中翼船を提供することができる。

本発明の水中翼船の一実施形態の概略平面図である。 同じく、概略側面図である。 図１のIII−III線拡大縦断側面図である。 図３のIV−IV線横断平面図である。 図３のV−V線横断平面図である。 図５のVI−VI線縦断正面図である。 図６のVII−VII線縦断側面図である。 図７のVIII−VIII線断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図１および図２に示すように、この水中翼船は、全没翼型のものとしてあり、単胴型の船体１の両側舷に、アウトリガー２、２を艤装したものよりなり、船体１の船尾には、船外機３が、図２に示すように、下端が船尾よりほぼ真下を向く使用位置と、下端が後方を向いて水面より上方に位置する不使用位置(図示略)とに回動可能として装着されている。

船体１の船首には、下端に全没型の前部水中翼４を設けた前部ストラット５の上端に突設した垂直軸６をその軸線回りに回動可能として支持するブラケット７が、左右方向を向く軸８をもって枢着され、前部水中翼４および前部ストラット５は、軸８を中心として、図２に実線で示す使用位置から、図２に２点鎖線で示すように、船体１の船底に当接または近接する折り畳み位置に折り畳み可能となっている。

前部ストラット５の中間部には、センサアーム９の基端部が、左右方向を向く軸１０をもって枢着され、船体１の走行時に、センサアーム９の先端部に設けたセンサ板１１が水面に当接して、センサアーム９が軸１０回りに回動させられることにより、前部ストラット５内に設けた連係機構(図示略)により、前部水中翼４が、常時水面下の一定の位置に維持されるように、前部水中翼４の迎角が、自動的に調整されるようになっている。
このような前部水中翼４自体の構造、その支持構造、その迎角の自動調整機構等は、本発明には直接関係せず、しかも例えば上記特許文献３や特開２００６−１８２３３８号公報等に記載され、公知となっているので、それらについての詳細な説明は省略する。

船外機３における本体１２から下方に延出するシャフトハウジング１３の下端部後面には、後方を向くプロペラ１４が設けられており、同じくシャフトハウジング１３の下端両側部には、全没型の後部水中翼１５が設けられている。
すなわち、この船外機３は、後部水中翼１５と一体的に形成されており、シャフトハウジング１３は、後部水中翼１５のための後部ストラットとなっている。

船外機３は、図２に示す使用位置において、本体１２内のエンジン(図示略)により、シャフトハウジング１３に配設されたドライブシャフト(図示略)を介して、プロペラ１４を回転させることにより、推進力を発生させるようになっている。

また、船外機３の推進力により、船体１が走行させられ、その速度がある値に達するまでは、図２に低速走行時水面ＬＷＬとして示すように、船体１の船底およびアウトリガー２、２の底部が水没した状態で走行し、走行速度が、前部水中翼４と後部水中翼１５との揚力と、船体１等の重力とがバランスするある値に達すると、前部水中翼４と後部水中翼１５との協働作用により、船体１および両アウトリガー２、２が、図２に高速走行時水面ＨＷＬとして示すように、水面より完全に浮上し、かつ前部水中翼４および後部水中翼１５が全没状態で走行しうるようになっている。

したがって、低速走行時には、船体１の船底やアウトリガー２、２の底部が水没しているので、走行抵抗が大であるが、高速走行時には、それらが水面より完全に浮上し、水との接触は前後部の水中翼４、１５と前部ストラット５の下部およびシャフトハウジング１３の下部のみとなるので、走行抵抗が著しく小となり、軽快に走行することができる。

船体１等が軽量である場合は、低速でも船体１を離水させることができるが、船体１等が重くなると、走行速度を相当上昇させなければ離水させることはできない。

本発明においては、そのために、船体１が浮上するまでの間に、船体の浮上を補助的に促進する離水専用の離水翼１６を、船体１に、船底より下方に昇降可能として設けてある。

次に、この離水翼１６について詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、船体１の底板１ａにおける前部水中翼４と後部水中翼１５との取付部分の間、好ましくは、船体１の重心に近い部分には、船底に開口し、かつ前後方向に長い角筒状をなす上方を向く案内筒１７の下端部が、水密状態で固着されている。
案内筒１７の上端部は、船体１におけるデッキ板１ｂに固着されている。
案内筒１７は、垂直をなすように底板１ａに固着してもよいが、例えば３〜６度後傾するようにして底板１ａに固着することもある。

図３および図４に示すように、案内筒１７内の下部には、前後１対のガイドローラ１８、１８が、左右方向を向く軸１９をもってそれぞれ枢支されている。

案内筒１７の上端開口部の上方には、前後方向に長い方形枠状をなすローラキャリア２０が、前後方向に摺動可能としてデッキ板１ｂ上に装着されている。
すなわち、ローラキャリア２０は、図３、図５および図６に示すように、案内筒１７の左右の両側方におけるデッキ板１ｂに固着した前後方向を向く左右１対のガイドレール２１、２１に摺動自在に装着されたスライダ２２、２２の上面に取り付けられた正面視Ｌ字状の左右１対のブラケット２３、２３をもって両側面が支持されている。

ローラキャリア２０の前端には、前方を向くねじ杆２４の後端部が固着され、このねじ杆２４は、デッキ板１ｂ上に固着したブラケット２５に、前後方向を向く軸線回りに回転自在に枢支された回転ハンドル２６の中央に設けられたねじ孔２６ａに螺合されている。したがって、回転ハンドル２６を一方向または他方向に回転させることにより、ねじ杆２４とともに、ローラキャリア２０を前後方向に移動させることができるようになっている。

ローラキャリア２０内の前後部には、前後１対のガイドローラ２７、２７が、ガイドローラ１８、１８と上下に対向するようにして、左右方向を向く軸２８をもってそれぞれ枢支されている。

案内筒１７内には、下端に離水翼１６が設けられた上下方向を向く板状のストラット２９が、その前後の縁が、上下のガイドローラ２７、２７、１８、１８によって前後から挟まれてガイドされるようにして、上下方向に移動自在に挿通されている。
ストラット２９の水平断面形状は、図４および図５に示すように、前後方向に長い流線形をなし、その前後の縁に当接する前後のガイドローラ２７、２７、１８、１８の外周面には、それらの縁と補形をなす環状溝２７ａ、２７ｂ、１８ａ、１８ｂが形成されている。

回転ハンドル２６を回転させて、ローラキャリア２０を前後方向に移動させることにより、ストラット２９は、下部の１対のガイドローラ１８、１８間の中間点を回転中心として、前後方向にわずかに、例えば、垂直位置から約６度の後傾角度まで、傾動しうるようになっている。

ストラット２９が後傾することにより、前後のガイドローラ２７、２７、１８、１８と同時に接触するストラット２９の前後の縁の接触点間の距離が変動(長くなる)のを許容するため、前後のガイドローラ２７、２７、１８、１８間の距離は、ストラット２６の前後幅よりわずかに大としてある。

離水翼１６は、ストラット２９の下端に、正面視倒立Ｔ字状に一体的に形成され、その側面形状は、前部水中翼４や後部水中翼１５と同様に、航空機の翼状をなしている。
離水翼１６の迎角は、前部水中翼４や後部水中翼１５の迎角より大としてある。
この離水翼１６の迎角は、ローラキャリア２０を後方に移動させて、ストラット２９を後傾させることにより、大とすることができ、逆にローラキャリア２０を前方に移動させて、ストラット２９を前方に戻すことにより、小とすることができる。すなわち、回転ハンドル２６を回転させて、ローラキャリア２０を前後方向に移動させるだけで、離水翼１６の迎角を簡単に調節することができる。

ストラット２９の下部適所には、２本の引き上げ紐３０、３０の一端が止着され、両引き上げ紐３０は、案内筒１７の下部内側面に固着したガイド片３１に沿って上方に向かい、案内筒１７の上端開口部から、ローラキャリア２０内を通り、ローラキャリア２０の内側面に左右方向を向く軸３２をもって枢支されたガイドプーリ３３に掛け回され、ガイドプーリ３３から後方に進出している。
ローラキャリア２０の内側面には、ガイドプーリ３３の前方および上方を覆うことにより、引き上げ紐３０、３０がガイドプーリ３３から脱落するのを防止する外れ止めカバー３４が設けられている。

各引き上げ紐３０は、ガイドプーリ３３から後方に延出し、図１に示すように、船体１内の船尾に設けた２個の互いに異なる滑車３５に掛け回されて、左右に振り分けられ、その端末が、ストラット２９を常時上向きに付勢する付勢手段をなすショックコード等のゴム紐３６にそれぞれ接続されている。

各ゴム紐３６は、左右の側舷の内面に設けたガイドプーリ３７に掛けられて、側舷と平行に前方に向けられ、それらの前端は、船首近くにおいて船体１に止着されている。
引き上げ紐３０を２本としたことにより、万一そのうちの１本が切断したとしても、ストラット２９の落下を防止することができる。また、２本の引き上げ紐３０を左右に振り分けたことにより、ゴム紐２６による付勢力を左右に分散させてバランスをよくすることができる。

ストラット２９は、引き上げ紐３０とゴム紐３６とによって、図２に実線で示すように、離水翼１６が船体１の船底から予め定めた距離だけ下方に位置して水没する下降位置から、図２に２点鎖線で示すように、離水翼１６が船体１の船底に当接するかまたは近接する上昇位置に向かって、常時引き上げ方向に付勢されている。

ロック装置３８は、ストラット２９および離水翼１６を下降位置においてロックするためのもので、図２、図３、図６〜図８に示すように、下端部が左右のブラケット２３に左右方向を向く軸４０をもって枢着され、かつストラット２９の両側方に配設された左右１対の板材３９ａ、３９ａからなるロックレバー３９と、このロックレバー３９の上部における左右１対の板材３９ａ、３９ａ間に上端部が左右方向を向く軸４１をもって枢支され、常時は軸４１から自重により垂下するが、ストラット２９の上端の後部に設けた係合部４２に後下向き傾斜状態で下端が係合することにより、ストラット２９の下降位置から上方への移動を阻止するようにした停止板４３と、左右１対の板材３９ａ、３９ａにおける停止板４３よりわずかに下方の位置に両側片４４ａ、４４ａの前部が固着された平面視前向きコ字状をなすブラケット４４と、このブラケット４４における両側片４４ａ、４４ａに、前後方向に摺動可能、かつ前後方向に若干傾動可能として装架され、停止板４３がストラット２９の係合部４２に正常に係合したときに、ストラット２９の後縁に当接するようにした板状のストッパ４６と、ブラケット４４における両側片４４ａ、４４ａの後端部同士を結合する後片４４ｂのほぼ中央に設けた前後方向を向くねじ孔４５に後方より螺合し、前端がストッパ４６のほぼ中央部に、前後方向に若干傾動可能、かつ前後方向に離脱不能として連結され、ストッパ４６がストラット２９の後縁に当接するときのタイミングを微調節しうるようにした調節ねじ４６ａとを備えている。

ストラット２９の上端の前部には、ストラット２９を押し下げたり、引き上げたりするための、後上方になだらかに円弧状に彎曲する爪形の取手２９ａが設けられている。この取手２９ａの円弧状の形状は、ストラット２９の上昇時に、その上端が後述する作動板５０に当接した際の衝撃を緩和し、かつ作動板５０がストラット２９の上端を通り越して、ロックレバー３９が後方に倒れるのを防止するためである。また、ストラット２９における上端よりやや下方に位置には、前後方向に長い引き上げ操作用の開口４７が設けられている。

ロックレバー３９における左右１対の板材３９ａ、３９ａの上端部には、前方を向くロック解除レバー４８を構成する左右１対の板材４８ａ、４８ａが連設されている。
両板材４８ａ、４８ａの前端には、前面にクッション体４９が設けられ、かつ操舵者の背中で後方に押動させられるようにした左右方向を向く作動板５０が架設されている。

船体１の走行開始時には、前部水中翼４および前部ストラット５を使用位置とするとともに、離水翼１６およびそのストラット２９を下降位置とし、ロック装置３８を図７に示すロック状態とする。

このとき、停止板４３の軸４１は、ストラット２９の係合部４２に係合している停止板４３の下端より前方に位置し、停止板４３は前傾し、ストラット２９を上向きに付勢するゴム紐３６の付勢力により、ロックレバー３９は、前傾している停止板４３を介して、前方に回動するように付勢されているので、ロックレバー３９がロック解除方向である後方に妄りに回動することはない。

この状態で、船外機３を使用位置として、そのエンジンを始動させると、船体１は走行を開始し、走行速度が上がるにつれて、前部水中翼４および後部水中翼１５の揚力が上昇するとともに、離水翼１６の揚力も上昇し、それらの揚力の和が船体１等の重力を上回ると、船体１は、完全に浮上し、走行抵抗が著しく減少した状態で、軽快に走行することができる。

離水翼１６を設けた場合と、設けない場合とを比較すると、離水翼１６を設けた場合の方が、走行速度が小さい早期に船体１が浮上できることは明らかである。

船体１が完全に浮上し、走行速度が、前部水中翼４および後部水中翼１５のみで安定走行できる程度の値に達した後、操舵者が背中で作動板５０を後方に押動し、ロック解除レバー４８およびロックレバー３９を後方に回動させ、ストラット２９に上向きに作用しているゴム紐３６の付勢力に抗して、停止板４３の上端部を、軸４１とともに、ストラット２９の係合部４２に係合している停止板４３の下端より後方に回動させると、停止板４３とストラット２９の係合部４２との係合が外れ、ストラット２９および離水翼１６は、ゴム紐３６の付勢力により、上昇位置まで上昇させられる。

この状態では、水との走行抵抗が大きい離水翼１６が浮上して、その走行抵抗は空気抵抗だけとなるので、船体１はさらに軽快に走行することができる。

また、離水翼１６は、船体１における前部水中翼４と後部水中翼１５との間に設けてあるので、離水翼１６による揚力を、前後の水中翼４、１５による揚力とバランスさせて、船体１を安定よく浮上させることができ、船体１浮上時のピッチングを防止することができる。

さらに、ストラット２９および離水翼１６を、ゴム紐３６等の付勢手段の付勢力により上昇させるようにしてあるので、離水翼１６の引き上げを、人力によらず、付勢手段の付勢力によって、簡単かつ迅速に行うことができる。

ロック解除手段であるロック解除レバー４８を、船体内の操舵者の背中によって押圧されることにより作動させられるようにしてあるので、操舵者が、操舵桿等から手を離す必要がなく、操作性を向上させることができる。

停船後、再度走行を開始する際には、ストラット２９を、ゴム紐３６の付勢力に抗して下降位置まで押し下げ、ロックレバー３９を、図７に示すロック位置まで前向きに回動させる。このとき、停止板４３は、ストラット２９の上端の後角部に当接し、下端が後方に回動させられて、前傾姿勢でストラット２９の上端に乗り上がり、ストラット２９の係合部４２に円滑に係合することができる。その後、ストッパ４６の前端がストラット２９の後縁に当接して、ロック装置３８は図７に示すロック状態となる。
その後の走行のための操作および作動は、上述したとおりである。

本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような変形した態様での実施が可能である。
(１) 左右のブラケット２３の下端部を、スライダ２２に左右方向を向く軸をもって枢着し、ブラケット２３がスライダ２２に対して上記軸回りに回動可能とする。このようにすると、回転ハンドル２６とねじ杆２４との螺合時の偏荷重を吸収することができ、回転ハンドル２６の回転操作を軽力で行うことができる。
(２) ゴム紐３６に代えて、引張コイルばね、またはガススプリング等の付勢手段を用いる。
(３) ストラット２９および離水翼１６の昇降を、モータ駆動式の昇降手段により行う。
(４) アウトリガー２を省略する。

１ 船体
１ａ底板
１ｂデッキ板
２ アウトリガー
３ 船外機
４ 前部水中翼
５ 前部ストラット
６ 垂直軸
７ ブラケット
８ 軸
９ センサアーム
１０ 軸
１１ センサ板
１２ 本体
１３ シャフトハウジング(後部ストラット)
１４ プロペラ
１５ 後部水中翼
１６ 離水翼
１７ 案内筒
１８ ガイドローラ
１８ａ、１８ｂ 環状溝
１９ 軸
２０ ローラキャリア
２１ ガイドレール
２２ スライダ
２３ ブラケット
２４ ねじ杆
２５ ブラケット
２６ 回転ハンドル
２６ａねじ孔
２７ ガイドローラ
２７ａ、２７ｂ 環状溝
２８ 軸
２９ ストラット
２９ａ取手
３０ 引き上げ紐
３１ ガイド片
３２ 軸
３３ ガイドプーリ
３４ 外れ止めカバー
３５ 滑車
３６ ゴム紐(付勢手段)
３７ ガイドプーリ
３８ ロック装置
３９ ロックレバー
３９ａ板材
４０、４１ 軸
４２ 係合部
４３ 停止板
４４ ブラケット
４４ａ側片
４４ｂ後片
４５ ねじ孔
４６ ストッパ
４６ａ調節ねじ
４７ 開口
４８ ロック解除レバー(ロック解除手段)
４８ａ板材
４９ クッション体
５０ 作動板

Claims (6)

1. 船体の前後部に、全没型の水中翼をそれぞれ設け、船体の走行速度が上昇することにより、前後の水中翼の揚力によって、船体が浮上するようにした水中翼船において、船体における前後の水中翼の前後方向の間に、前記船体が浮上するまでの間に、船体の浮上を補助的に促進する離水専用の全没型の離水翼を、前記前後の水中翼に対して独立して、船底より下方に昇降可能として設けたことを特徴とする水中翼船。
2. 船体に、船底に開口する上方を向く案内筒を設け、この案内筒内に、下端に離水翼を設けたストラットを、昇降可能として設けた請求項１記載の水中翼船。
3. ストラットを、案内筒内において前後方向に傾動可能として設け、前記ストラットを、案内筒内において前後方向に傾動させることにより、離水翼の迎角を調節可能とした請求項２記載の水中翼船。
4. 船体に、ストラットを常時上向きに付勢する付勢手段を設けるとともに、ストラットを、離水翼が水中に没する下降位置においてロックするロック手段を設け、このロック手段を解除することにより、前記離水翼が、ストラットとともに前記下降位置から船底に当接または近接する上昇位置まで、前記付勢手段の付勢力によって上昇させられるようにした請求項２または３記載の水中翼船。
5. 付勢手段は、一端が船体に止着され、かつ他端がストラットを引き上げる引き上げ紐に止着されたゴム紐である、請求項４記載の水中翼船。
6. 船体内の操舵者の背中によって押圧されることにより、ロック手段を解除するようにしたロック解除手段を船体に設けた請求項４または５記載の水中翼船。

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