JP7168273B1 - 船舶用翼型帆装置及び船舶用翼型帆装置を備えた船 - Google Patents

Abstract

【課題】ソフトセイルを用いた船舶用翼型帆を提供する。【解決手段】マスト１と、第１メインセイル２と、第２メインセイル３と、からなるダブルセイルと、第１メインセイル２を巻き取り・繰り出す第１巻取装置４と、第２メインセイル３を巻き取り・繰り出す第２巻取装置５と、ダブルセイルの後端のリーチ２０、３０を引っ張る引っ張り機構６と、を備え、ダブルセイルの前端のラフは、マスト１の後側に位置してマスト１の幅方向に離間する第１メインセイル２の第１ラフ２１と第２メインセイル３の第２ラフ３１とからなり、第１メインセイル２と、第２メインセイル３と、マスト１と、から翼型帆が形成される。【選択図】図８Ａ

Description

本発明は、船舶用翼型帆アセンブリに関するものである。

貨物船等の大型商船に帆を搭載して風力エネルギーを推進力に変える研究が行われている。風力を推進力として利用することで、船舶の石油燃料消費を削減することができ、船舶からのCO₂排出量の削減に大きく寄与することになる。風力を船の推進力として利用することは、カーボンニュートラルの実現においても不可欠な技術である。

帆によってより効率的に揚力を生成するためには、翼型帆（wing sailないしaerofoil sailと称される）が有利であるが、翼型帆の開発は、ハードセイルをベースに進展してきた。実際、従来の風力を船の推進力として利用する手法は、ハードセイルを用いている（特許文献１～４）。しかしながら、ハードセイルを用いた翼型帆においては、帆の収納やメンテナンスが課題となる。
WO2018/087649（特表2020-506114） WO2014/001824（特表2015-525699） WO2010/106207（特表2012-520209） 特許第5318008号（USP8413598）

本発明は、ソフトセイルを用いた船舶用翼型帆を提供することを目的とするものである。

本発明は、
マストと、
前記マストの上端に設けた上側端板と、
前記マストの下端側に設けた下側端板と、
第１ソフトセイルと、第２ソフトセイルと、からなるダブルセイルと、
前記第１ソフトセイルを巻き取り・繰り出す第１巻取装置と、
前記第２ソフトセイルを巻き取り・繰り出す第２巻取装置と、
前記ダブルセイルの後端のリーチを引っ張る引っ張り機構と、
を備えた船舶用翼型帆アセンブリであって、
前記ダブルセイルの前端のラフは、前記マストの後側に位置して前記マストの幅方向に離間する前記第１ソフトセイルの第１ラフと前記第２ソフトセイルの第２ラフとからなり、
前記第１ソフトセイルと、前記第２ソフトセイルと、前記マストと、から翼型帆が形成されており、
前記翼型帆アセンブリは、船舶の甲板上に回転機構によって回転可能に設置されており、
前記翼型帆アセンブリは、
前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構を作動させて前記翼型帆の形状を決定する第１駆動装置（複数のアクチュエータを含む）と、
前記回転機構を作動させて前記船舶に対する前記翼型帆の姿勢を決定する第２駆動装置と、
相対風向に応じて、前記翼型帆により生成される力の船舶の進行方向成分である推進力が最大となるように、前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置を制御して、前記翼型帆の形状と姿勢を決定する制御部と、
を備えている、
翼型帆アセンブリ、である。
ダブルセイルとマストとから翼型帆が形成され、マスト（典型的には前側部位）が前縁（leading edge)、ダブルセイルのリーチが後縁（trailing edge）となる。
１つの態様では、前記マストの前記前側部位は、流線形状を備えている。

１つの態様では、
前記第１ソフトセイルは第１リーチを備え、
前記第２ソフトセイルは第２リーチを備え、
前記第１リーチと前記第２リーチが連結されて前記共通のリーチを形成している。
１つの態様では、
前記第１ソフトセイルは第１リーチを備え、
前記第２ソフトセイルは第２リーチを備え、
前記第１リーチと前記第２リーチは独立しており、互いに近接ないし当接することで前記共通のリーチを形成している。
このものでは、前記第１ソフトセイル及び前記第２ソフトセイルの巻取収納状態において、前記第１リーチと前記第２リーチが離間した状態となる。
１つの態様では、共通のリーチがシートの折り返し部から形成されている。すなわち、１枚ないし一体化されたシートを２つに折り返して、折り返し部が共通のリーチで、折り返した一方の半部が第１ソフトセイル、他方の半部が第２ソフトセイルとなる。

１つの態様では、前記引っ張り機構は、前記ダブルセイルの前記リーチの上端及び下端を引っ張るものである。
１つの態様では、前記引っ張り機構は、前記ダブルセイルの前記リーチの上端を引っ張る上側引っ張り機構と、前記リーチの下端を引っ張る下側引っ張り機構と、からなる。

１つの態様では、前記第１巻取装置及び前記第２巻取装置は、前記マストの前側部位の後方に位置して、前記マストの幅方向に対向して設けてあり、
前記第１ソフトセイルは、前端側から前記第１巻取装置に巻き取られ、
前記第２ソフトセイルは、前端側から前記第２巻取装置に巻き取られる。
１つの態様では、前記第１巻取装置及び前記第２巻取装置は、前記マストの後方に設けてある。
１つの態様では、前記第１巻取装置及び前記第２巻取装置は、前記マストの内部に位置している。
１つの態様では、前記第１巻取装置は前記マストの高さ方向に延びる第１巻取軸を備え、
前記第２巻取装置は前記マストの高さ方向に延びる第２巻取軸を備え、
前記第１巻取軸と前記第２巻取軸は、前記マストの幅方向に離間している。

１つの態様では、
前記マストと、
前記マストの上端に設けた上側端板と、
前記マストの下端側に設けた下側端板と、
から支持機構が形成されており、
前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構は、前記支持機構に搭載されている。
１つの態様では、前記上側引っ張り機構は前記上側端板に搭載され、前記下側引っ張り機構は前記下側端板に搭載される。
前記支持機構は、前記回転機構によって、前記甲板上で回転可能である。すなわち、前記支持機構に搭載された前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構（前記上側引っ張り機構、前記下側引っ張り機構）、前記ダブルセイルは、前記支持機構と一体で前記甲板上で回転可能である。

１つの態様では、前記支持機構には、前記第１ソフトセイルの前端側部位と前記第２ソフトセイルの前端側部位の間に位置して、前記第１ソフトセイルの前端側部位と前記第２ソフトセイルの前端側部位を離間させるスペーサとして機能し、前記ダブルセイル（特に、風下側のソフトセイル）の形状を維持する１つあるいは複数のセイルサポートが設けてある。
１つの態様では、前記セイルサポートは、前記マストに設けてある。

１つの態様では、前記マストには、前記上側端板と前記下側端板の間に位置して、１つ以上の中間板が設けてあり、
前記第１ソフトセイルと、前記第２ソフトセイルと、からなるダブルセイルが高さ方向に多段に形成されている。
第１巻取装置、第２巻取装置、引っ張り機構は各ダブルセイルセットに対応して設けられている。

１つの態様では、前記ダブルセイルの前記リーチは、前記上側端板及び前記下側端板に対して、前記上側端板及び前記下側端板の幅方向に移動可能である。
１つの態様では、前記ダブルセイルの前記リーチは、前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構が協働して作動（operatively）することで、前記上側端板及び前記下側端板の幅方向及び前記上側端板及び前記下側端板の長さ方向（端板の首尾方向）に移動可能となっている。
１つの態様では、前記引っ張り機構は、前記リーチを端板の幅方向にガイドするトラベラーを含んでいる。
１つの態様では、前記引っ張り機構は、複数のウインチを含んでいる。

１つの態様では、前記第１ソフトセイルの前記第１巻取装置による第１巻取量と、前記第２ソフトセイルの前記第２巻取装置による第２巻取量を調整することで、前記翼型帆（ダブルメインセイル）の形状が可変である。
１つの態様では、前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構が協働して作動（operatively）することで、第１ソフトセイル及び第２ソフトセイルの縮帆が可能である。

１つの態様では、前記第１ソフトセイル及び前記第２ソフトセイルは、前端から後端に向かって高さ寸法が小さくなる台形状である。
すなわち、前記第１ソフトセイルは第１ラフから第１リーチに向かって高さ寸法が小さくなる台形状であり、前記第２ソフトセイルは第２ラフから第２リーチに向かって高さ寸法が小さくなる台形状である。
第１ソフトセイル及び第２ソフトセイルを台形状とすることで、巻取時にセイルの前端側が高さ方向に多少ずれても良好な巻取を可能としている。
１つの態様では、上側端板の下面に楔状のスペーサを設けて、第１ソフトセイル及び第２ソフトセイルの傾斜状の上辺と上側端板との隙間を塞ぎ、下側端板の上面に楔状のスペーサを設けて、第１ソフトセイル及び第２ソフトセイルの傾斜状の下辺と下側端板との隙間を塞ぐ。

１つの態様では、前記ダブルセイルはメインセイルであり、
前記翼帆型アセンブリは、ジブセイルを備えており、
前記ジブセイルはソフトセイルであり、
前記ジブセイルを巻き取り・繰り出す巻取装置と、
前記ジブセイルのリーチを引っ張る引っ張り機構と、
を備え、
前記ジブセイルのリーチは、前記上側端板及び前記下側端板に対して、前記上側端板及び前記下側端板の幅方向に移動可能であり、
前記メインセイルと前記ジブセイルを備えた前記翼帆型アセンブリが前記甲板上で回転可能である。
１つの態様では、前記ジブセイルの前記巻き取り・繰り出す巻取装置、前記ジブセイルの前記引っ張り機構は、前記支持機構に搭載されている。

１つの態様では、前記翼型帆アセンブリは、ジブセイル用の前記巻取装置、ジブセイル用の前記引っ張り機構を作動させて前記ジブセイルの形状を決定する第３駆動装置（複数のアクチュエータを含む）を備え、
前記制御部は、相対風向に応じて、前記第１駆動装置、前記第２駆動装置、前記第３駆動装置を制御して、前記翼型帆の形状と姿勢、及び、前記ジブセイルの形状と姿勢を決定する。

本発明は、上記翼型帆アセンブリが甲板上に回転可能に設置された船舶(vessel)を提供する。
船舶の種類は限定されないが、貨物船やタンカー等の大型商船を例示することができる。

本発明に係る翼型帆は巻取可能な２枚のソフトセイルから構成されているので、ハードセイルから構成された翼型帆に比べて、収納性やメンテナンス性に優れる。
２枚のソフトセイルの巻取量を適宜異ならしめることで、キャンバーの大きい非対称な翼型帆を容易に得ることができる。
本発明では、ソフトセイルを用いた翼型帆アセンブリを提供するものであり、翼型帆アセンブリは、船上に回転可能に設置されることで、船に推進力を付与し、燃費削減に寄与するものである。

本実施形態に係る翼帆型アセンブリを備えた船舶を示す図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリの斜視図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリの斜視図である。 他の実施形態に係る翼型帆アセンブリの斜視図である。 他の実施形態に係る翼型帆アセンブリの斜視図である。 さらに他の実施形態に係る翼型帆アセンブリの斜視図である。 ダブルメインセイルのリーチの引っ張り機構を説明する図である。 ジブセイルのリーチの引っ張り機構を説明する図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリのダブルメインセイルの全体構成を示す図である。 他の実施形態に係る翼型帆アセンブリのダブルメインセイルの全体構成を示す図である。 トラベラーのスライダの移動機構を示す図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリのジブセイルの全体構成を示す図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリを示す平面図である。 他の実施形態に翼型帆アセンブリを示す平面図である。 さらに他の実施形態に係る翼型帆アセンブリを示す平面図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリのタッキングを説明する図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリのジブセイルの縮帆を説明する図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリのダブルメインセイルの縮帆を説明する図である。 数値流体力学（computational fluid dynamics：CFD）による流れのシミュレーション（圧力分布と流線）を示す。上図はメインセイルのみの場合、下図はジブセイルを備えた場合である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリの駆動装置を例示する図である。 本実施形態に係る翼型帆アセンブリの操作部を例示する図である。 図１５は、船舶に対する相対風向が２０度の場合の船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を示す図である。 図１６は、船舶に対する相対風向が９０度の場合の船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を示す図である。 図１７は、船舶に対する相対風向が１２０度の場合の船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を示す図である。 図１８は、船舶に対する相対風向が１４０度の場合の船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を示す図である。

図面に基づく以下の説明は、実施形態を例示するものであって、本発明の範囲を限定するものではなく、また、当業者において、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、種々の改良や変形が行われてよい。

[Ａ]本実施形態に係る翼型帆アセンブリの全体構成
図１Ａ、図１Ｂ、図６Ａ、図８に示すように、本実施形態に係る翼型帆アセンブリは、マスト１と、第１メインセイル２と第２メインセイル３からなるダブルメインセイルと、第１メインセイル２を巻き取り・繰り出す第１巻取装置４と、第２メインセイル３を巻き取り・繰り出す第２巻取装置５と、ダブルメインセイルのリーチ２０、３０を引っ張るリーチ引っ張り機構６を備えている。第１メインセイル２及び第２メインセイル３は、シート状で巻取可能なソフトセイルであり、第１メインセイル２と第２メインセイル３からなるソフトセイル・セットによって、ダブルメインセイルが形成されている。ダブルメインセイルは、後端の共通のリーチ２０、３０と、前端のラフ２１、３１と、を備え、前端のラフ２１、３１は、マスト１の後側（第１エッジ１２、第２エッジ１３の近傍）に位置してマスト１の幅方向に離間している。ダブルメインセイルとマスト１とから翼型帆が形成され、マスト１が前縁（leading edge)、ダブルメインセイルのリーチが後縁（trailing edge）となる。

図７に示すように、本実施形態に係る翼型帆アセンブリは、さらに、ジブセイル７と、ジブセイル７を巻き取り・繰り出す第３巻取装置８と、ジブセイル７のリーチ７０を引っ張る引っ張り機構９と、を備えている。ジブセイル７はシート状で巻取可能なソフトセイルである。図１、図１５～図１８に示すように、本実施形態に係る翼型帆アセンブリは、船舶の甲板上に回転可能に立設されており、図１では、翼型帆アセンブリは、大型商船として例示するバルクキャリアＢの甲板上に立設されている。

ダブルメインセイルはマスト１の後方に位置しており、ジブセイル７はマスト１の前方に位置している。第１メインセイル２、第２メインセイル３、ジブセイル７を形成するシートは、所定の強度を備え、巻取可能なシートであれば、その材質は限定されない。例えば、既存の帆船のメインセイルやジブセイルに用いられる可撓性のシートを用いてもよい。

[Ｂ] 翼型帆アセンブリの構造体
[Ｂ－１]マスト
本実施形態に係るマスト１は、船舶の甲板に垂直に立設されるようになっており、図８Ａに示すように、前方に膨出状の湾曲部からなる前側部位（風上側部位を形成する）１０と、後側で端板（上側端板１４、下側端板１５）の幅方向に延びる平面部（高さ方向に延びる垂直面を形成する）１１と、からなる。本実施形態に係るマスト１の前側部位１０は実質的にマスト１の側方部位を含んでいる。マスト１の前側部位１０は流線形状を備えており、翼の前縁（leading edge)を形成している。マスト１の後側には、湾曲部である前側部位１０と平面部１０の角部に位置して、第１側の第１エッジ１２と第２側の第２エッジ１３が形成されている。マスト１の高さ寸法や断面寸法は限定されないが、大型商船やタンカー等の大型船舶に搭載される場合には、相応の高さ寸法、幅寸法を有することになる。マスト１は所定の強度及び剛性を備えていれば材質は限定されないが、例えば、金属やカーボンファイバから形成される。１つの態様では、マスト１は中空部を備えており、中空部に、ワイヤ、電線等の翼型帆アセンブリの構成要素の一部を収納するようにしてもよい。マスト１は伸縮可能ないし折り畳み可能、あるいは可倒式であってもよい。また、マスト１の断面形状は図８Ａに示すものに限定されず、例えば、後面が後方に膨出状の湾曲部１１ａであってもよい（図８Ｂ参照）。

[Ｂ－２]端板
本実施形態において、マスト１の上端には上側端板１４が設けてあり、マスト１の下端側には下側端板１５が設けてある。上側端板１４と下側端板１５は、垂直状のマスト１に対して水平状に延びる板状部材である。上側端板１４は、所定の長さ寸法及び所定の幅寸法を備えており、マスト１の後方に位置する第１部位、マスト１の前方に位置する第２部位を備えている。下側端板１５は、所定の長さ寸法及び所定の幅寸法を備えており、マスト１の後方に位置する第１部位、マスト１の前方に位置する第２部位を備えており、下側端板１５の第２部位は、上側端板１４の第２部位よりも前方に延びている。本実施形態に係る上側端板１４、下側端板１５において、上側端板１４の前側部位（第２部位の先端部位）、下側端板１５の前側部位（第２部位の先端部位）は、前方に向かって漸次細幅となっている。上側端板１４及び下側端板１５の形状は図示の態様に限定されない。また、上側端板１４と下側端板１５の幅寸法及び長さ寸法は同じであってもよい。

[Ｂ－３]支持機構
マスト１と、上側端板１４と、下側端板１５と、から支持機構が形成されている。第１メインセイル２、第２メインセイル３、ジブセイル７、第１巻取装置４、第２巻取装置５、ダブルメインセイルのリーチ引っ張り機構６、第３巻取装置８、ジブセイル７のリーチ引っ張り機構９は、上記支持機構に搭載されている。マスト１の下端には、下側端板１５の下方に位置して円柱状の回転支持部１６が設けてある。支持機構、すなわち、翼型帆アセンブリは甲板上で回転可能となっている。回転支持部１６は回転機構によって回転可能となっており、翼型帆アセンブリは、マスト１、上側端板１４、下側端板１５、第１メインセイル２、第２メインセイル３、ジブセイル７、第１巻取装置４、第２巻取装置５、ダブルメインセイルのリーチ引っ張り機構６、第３巻取装置８、ジブセイル７のリーチ引っ張り機構９を含む全体が、船舶の甲板上に回転機構によって３６０°回転可能に設置されている。

第１メインセイル２、第２メインセイル３、第１巻取装置４、第２巻取装置５、ダブルメインセイル用のリーチ引っ張り機構６は、上側端板１４及び下側端板１５の第１部位に搭載されており、第１メインセイル２及び第２メインセイル３は、上側端板１４と下側端板１５の第１部位間で、展帆するようになっている。ジブセイル７、第３巻取装置８、ジブ用リーチ引っ張り機構９は、上側端板１４及び下側端板１５の第２部位間に搭載されている。ジブセイル７は、上側端板１４と下側端板１５の第２部位間で展帆するようになっている。

[Ｃ]翼型帆アセンブリの詳細
[Ｃ－１]ダブルメインセイル
本実施形態では、第１メインセイル２と第２メインセイル３とからダブルメインセイルが形成されており、ダブルメインセイルはソフトセイルである。第１メインセイル２は、前端側から第１巻取装置４に巻き取られるようになっており、第１巻取装置４から繰り出された展帆状態において、リーチ２０と、ラフ２１と、上辺２２と、下辺（フット）２３と、を備えている。第２メインセイル３は、前端側から第２巻取装置５に巻き取られるようになっており、第２巻取装置５から繰り出された展帆状態において、リーチ３０と、ラフ３１と、上辺３２と、下辺（フット）３３と、を備えている。図１Ａ、図１Ｂ、図６Ａ、図６Ｂに示す態様では、第１メインセイル２の上辺２２、下辺（フット）２３は水平辺であり、第１メインセイル３の上辺３２、下辺（フット）３３は水平辺であり、展帆状態において、ダブルメインセイルの上辺は、上側端板１４の下面に近接しており、ダブルメインセイルの下辺（フット）は、下側端板１５の上面に近接している。

第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０は連結ないし近接しており、ダブルメインセイルのリーチを形成している。第１メインセイル２のラフ２１はマスト１の第１エッジ１２の後側に位置し、第２メインセイル３のラフ３１はマスト１の第２エッジ１３の後側に位置しており、第１メインセイル２のラフ２１と第２メインセイル３のラフ３１は、マスト１の幅方向（端板の幅方向）に離間している。本実施形態において、第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０とからダブルメインセイルの共通のリーチが形成される一方、第１メインセイル２のラフ２１と第２メインセイル３のラフ３１はマスト１の幅方向に離間して対向している。第１メインセイル２と第２メインセイル３とからなるダブルメインセイルと、マスト１と、から翼型帆が形成され、マスト１が前縁（leading edge)、ダブルメインセイルのリーチが後縁（trailing edge）となる。

１つの態様では、ダブルメインセイルのリーチは、第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０を連結することで形成される。連結手段としては、縫着やリング等の連結要素を用いた連結を例示することができる。他の態様では、第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０は連結されずに、リーチ２０とリーチ３０が近接した状態で展帆、縮帆するように制御される。なお、１枚ないし一体化されたシートを２つに折り返して、折り返し部が共通のリーチで、折り返した一方の半部が第１メインセイル、他方の半部が第２メインセイルとしてもよい。

図２Ａ、図２Ｂに示す態様では、第１メインセイル２の上辺は、ラフ２１からリーチ２０に向かって下向き傾斜状に延びる傾斜辺であり、下辺は、ラフ２１からリーチ２０に向かって上向き傾斜状に延びる傾斜辺である。第２メインセイル３の上辺は、ラフ３１からリーチ３０に向かって下向き傾斜状に延びる傾斜辺であり、下辺は、ラフ３１からリーチ３０に向かって上向き傾斜状に延びる傾斜辺である。すなわち、第１メインセイル２及び第２メインセイル３はリーチ２０、３０が上底、ラフ２１、３１が下底とする台形である。上側端板１４の下面には、第１メインセイル２の上辺、第２メインセイル３の上辺との隙間を塞ぐように楔型のスペーサ１８ａが設けてある。下側端板１５の上面には、第１メインセイル２の下辺、第２メインセイル３の下辺との隙間を塞ぐように楔型のスペーサ１８ｂが設けてある。

本実施形態に係るダブルメインセイルは、シングルメインセイルに比べて、以下のような利点を備えている。セイルを利用してタンカーや大型船舶に推進力を付与する場合には、セイルが大きく、船のスタビリティがヨットに比べ大きいため、発生する力も大きくなり、構造的にマストの断面寸法が大きくなる。大きい断面寸法を備えたマストの後方に従来の１枚のメインセイルを設けた場合には、マストとラフの間に空気流のギャップが生じ、大きな剥離が発生し、抵抗増、揚力の減少をもたらす。本実施形態では、マスト１の後面の２つのエッジ部分１２、１３にそれぞれ第１メインセイル２のラフ２１、第２メインセイル３のラフ３１を位置させることで、空気流がスムースになることで剥離が抑制され、１つの翼として厚みができることでより大きな揚力を発生させることができる。それぞれのメインセイル２、３の一方が風下側の翼面、他方が風上側の翼面の働きをする。

[Ｃ－２]ダブルメインセイルの巻取装置
マスト１の後側（風下側）には、第１巻取装置４と第２巻取装置５が、マスト１の幅方向に離間して設けてある。第１巻取装置４は、第１エッジ１２の近傍に設けてあり、第２巻取装置５は、第２エッジ１３の近傍に設けてある。第１巻取装置４及び第２巻取装置５は、平面視において、マスト１の幅寸法内に納まっている。第１巻取装置４、第２巻取装置５は、第１メインセイル２の前端すなわちラフ２１、第２メインセイル３の前端すなわちラフ３１が、第１エッジ１２、第２エッジ１３の近傍に位置するように設置され、第１メインセイル２のラフ２１、第２メインセイル３のラフ３１と、マスト１の第１エッジ１２、第２エッジ１３との間に空気流に影響を与えるようなズレが生じないようにしている。１つの態様では、第１エッジ１２を通る接線方向にラフ２１が位置しており、第２エッジ１３を通る接線方向にラフ３１が位置している。第１エッジ１２と第１メインセイル２のラフ２１との間、第２エッジ１３と第２メインセイル３のラフ３１との間には隙間２１´、３１´が存在していてもよく、隙間２１´、３１´から翼型帆内部へ空気の流入を許容してもよい。あるいは、このような隙間が存在する場合に、隙間を塞ぐようにしてもよい。なお、第１メインセイル２及び第２メインセイル３の「前端」は、第１巻取装置４及び第２巻取装置５から引き出された部位における前端を意味するものである。

第１巻取装置４は、マスト１の第１エッジ１２の後側の近傍に設けられ、垂直方向に延びる第１巻取軸４０を備え、第１巻取軸４０には、第１メインセイル２を形成するシートの前端が連結されている。第１巻取軸４０は、電動あるいは手動で回転可能となっており、第１巻取軸４０を一方の方向に回転させることで、第１メインセイル２が第１巻取軸４０から繰り出され、第１巻取軸４０を他方の方向に回転させることで、第１メインセイル２が第１巻取軸４０に巻き取られるようになっている。１つの態様では、第１メインセイル２は第１巻取装置４に対して脱着可能である。

第２巻取装置５は、マスト１の第２エッジ１３の後側の近傍に設けられ、垂直方向に延びる第２巻取軸５０を備え、第２巻取軸５０には、第２メインセイル３を形成するシートの前端が連結されている。第２巻取軸５０は、電動あるいは手動で回転可能となっており、第２巻取軸５０を一方の方向に回転させることで、第２メインセイル３が第２巻取軸５０から繰り出され、第２巻取軸５０を他方の方向に回転させることで、第２メインセイル３が第２巻取軸５０に巻き取られるようになっている。１つの態様では、第２メインセイル３は第２巻取装置５に対して脱着可能である。

第１巻取装置４の第１巻取軸４０と第２巻取装置５の第２巻取軸５０は、上側端板１４と下側端板１５との間で回転可能に支持されている。第１巻取装置４の第１巻取軸４０と第２巻取装置５の第２巻取軸５０は、マスト１の幅方向（端板の幅方向）に離間しており、第１メインセイル２のラフ２１と第２メインセイル３のラフ３１は、マスト１の後側（風下側）に隣接して、端板の幅方向に離間している。展帆時に、第１メインセイル２の前端側部位と第２メインセイル３の前端側部位は端板の幅方向に離間して後方に延び、第１メインセイル２と第２メインセイル３の間に空間が形成され、ダブルメインセイルは所定の厚みを備えるようになっている。

第１巻取装置４及び第２巻取装置５は、マスト１と上下の端板１４、１５からなる支持構造に対して着脱可能であってもよい。また、図８Ａに示す態様では、第１巻取装置４及び第２巻取装置５は、マスト１の後方に位置しているが、図８Ｂに示すように、マスト１の内部に第１巻取装置４ａ、第２巻取装置５ｂを配置し、マスト１の前側部位１０の後端（マスト１の側方部位）に形成した高さ方向に延びるスリットから第１メインセイル２、第２メインセイル３を引き出すようにしてもよい。第１メインセイル２のラフ２０、第２メインセイル３のラフ３０は、マスト１の前側部位１０の後端（マスト１の側方部位）に位置している。

[Ｃ－３]ダブルメインセイルのリーチ引っ張り機構
本実施形態では、第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０は当接ないし近接させた状態で連結されてダブルメインセイルのリーチを形成している。ダブルメインセイルのリーチをリーチ引っ張り機構６で引っ張ることで、第１メインセイル２及び第２メインセイル３にテンションを付与するようになっている。ダブルメインセイルのリーチは、第１巻取装置４、第２巻取装置５、リーチ引っ張り機構６が協働して作動(operatively)することで、上側端板１４及び下側端板１５の幅方向及び長さ方向（端板の首尾方向）に移動可能となっている。

図６Ａに示すように、本実施形態に係るダブルメインセイルのリーチ引っ張り機構６は、上側端板１４に搭載され、ダブルメインセイルのリーチの上端部位を引っ張る上側引っ張り機構６Ａと、下側端板１５に搭載され、ダブルメインセイルのリーチの下端部位を引っ張る下側引っ張り機構６Ｂと、からなる。上側引っ張り機構６Ａと下側引っ張り機構６Ｂは、実質的に同じ構成を備えており、それぞれ、第１ウインチ６０と、第２ウインチ６１と、基端側が第１ウインチ６０に連結されており、第１ウインチ６０に巻き取られる第１ロープ６２と、基端側が第２ウインチ６１に連結されており、第２ウインチに巻き取られる第２ロープ６３と、トラベラー６４と、複数のプーリ６５と、を備えている。図４に示すように、第１ロープ６２及び第２ロープ６３は、トラベラー６４を介して、先端側がダブルメインセイルのリーチ（第１メインセイル２のリーチ２０及び第２メインセイル３のリーチ３０）に連結されている。

上側引っ張り機構６Ａの第１ウインチ６０、第２ウインチ６１、トラベラー６４は上側端板１４に搭載されており、第１ロープ６２及び第２ロープ６３の先端は、ダブルメインセイルのリーチの上端部位に連結されている。トラベラー６４は、上側端板１４の後側端部に設けてある。下側引っ張り機構６Ｂの第１ウインチ６０、第２ウインチ６１、トラベラー６４は下側端板１５に搭載されており、第１ロープ６２及び第２ロープ６３の先端は、ダブルメインセイルのリーチの下端部位に連結されている。トラベラー６４は、下側端板１５の後側端部に設けてある。

第１ロープ６２の先端側部位（リーチ２０に近い部位）及び第２ロープ６３の先端側部位（リーチ３０に近い部位）は近接した状態で、トラベラー６４に沿って端板の幅方向に移動可能となっている。本実施形態に係るトラベラー６４は、端板の幅方向に延びるガイド６４０と、ガイド６４０上を移動自在のスライダ６４１と、を備え、スライダ６４１上のリング６４２に、第１ロープ６２の先端側部位及び第２ロープ６２の先端側部位が挿通することでリング６４２内に拘束されており、ダブルメインセイルのリーチは、トラベラー６４に沿って端板の幅方向に移動可能となっている。ダブルメインセイルのリーチがトラベラー６４に沿って移動する時には、同時に第１メインセイル２の第１巻取装置４、第２メインセイル３の第２巻取装置５も作動し、２枚のメインセイルセイル２、３の出し入れ量が調節される。また、ダブルメインセイルの縮帆や収納時には、ダブルメインセイルのリーチのマスト１に向かう移動に合わせて、第１ロープ６２及び第２ロープ６３が引き出されるようになっている。

第１ロープ６２、第２ロープ６３は、所定位置に配置された複数のプーリ６５によって案内されるようになっている。プーリ６５の数や設置位置や向き、ウインチ６０、６１の設置位置や向きは限定されず、当業者によって適宜設定し得るものであり、また、第１ロープ６２、第２ロープ６３の延びる方向は、プーリ６５の数や設置位置や向き、ウインチ６０、６１の設置位置や向きよって変わり得ることに留意されたい。図６Ａに示す態様では、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１は、トラベラー６４よりも船首側に位置しており、第１ロープ６２、第２ロープ６３は、トラベラー６４から後方に引き出されて、プーリ６５を介して前方（マスト１側）に引き出されているが、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１の位置は限定されない。例えば、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１を、トラベラー６４の後方（船尾側）に配置してもよい。リーチ引っ張り機構６については、既存の帆船で用いられている技術を適宜採用し得るものである。

図６Ａでは、連結されて一体化されたリーチ２０、３０を、第１ウインチ６０、第１ロープ６２によって第１側に引っ張り、あるいは、第２ウインチ６１、第２ロープ６３によって第２側へ引っ張るようにしているが、第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０を留めない態様もあり得る。この場合、第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０を連結されておらず、それぞれのセイルのリーチ２０、３０にロープが連結されて、各リーチ２０、３０を独立に引くことになるが、２つのリーチ２０、３０がなるべく同じ位置になるように、２枚のメインセイル２、３のリーチ２０、３０が近接した状態を維持するように制御する。

より具体的には、図６Ｂに示すように、２つの第１ウインチ６００、６０１と、２つの第２ウインチ６１０、６１１を用意し、第１メインセイル２のリーチ２０に第１ロープ６２０、第２ロープ６３０を連結し、第２メインセイル３のリーチ３０に第１ロープ６２１、第２ロープ６３１を連結し、第１ロープ６２０、６２１をそれぞれ第１ウインチ６００、６０１で第１側に引っ張り、第２ロープ６３０、６３１をそれぞれ第２ウインチ６１０、６１１で第２側に引っ張るようにしてもよい。

図６Ｂの態様では、マスト１の後面には、第１メインセイル２のラフ２１と第２メインセイル３のラフ３１との間に位置して、セイル形状保持装置としてのセイルサポート１７が設けてある。図６Ｂでは、１つのセイルサポート１７を示しているが、マスト１の高さ方向に間隔を存して複数のセイルサポートを設けてもよい。上側端板１４の下面、下側端板１５の上面にセイルサポートを設けてもよい。また、セイルサポートをマスト１に対して可動（例えば、作動姿勢と収納姿勢をとることができる）としてもよい。

セイルサポート１７は、展帆時に、第１メインセイル２の前端側部位と第２メインセイル３の前端側部位の間に位置して、第１メインセイル２の前端側部位と第２メインセイル３の前端側部位を離間させるスペーサとして機能する。本実施形態に係るセイルサポート１７は風下側のセイル形状の断面に沿う形をしている。風下側のメインセイルは負圧により形状ができるが、うまく膨れない場合にセイルサポートに沿う形で形状が保持される。第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０を連結しない態様とすることで、ダブルメインセイルのラフ側にセイルサポート１７が位置する場合であっても、第１メインセイル２と第３メインセイル３を巻き取る時に、リーチ２０とリーチ３０の間が離間して、第１メインセイル２と第２メインセイル３の巻き取りが可能となっている。

１つの態様では、トラベラー６４のスライダ６４１は、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１の作動に連動してガイド６４０に沿ってスライド移動するが、スライダ６４１をスライド移動させるための機構を備えていてもよい。図６Ｃに示すように、この機構は、スライダ６４１を第１側に移動させるための第１ウインチ６６と、スライダ６４１を第２側に移動させるための第２ウインチ６７と、第１ウインチ６６とスライダ６４１を連結する第１ロープ６８と、第２ウインチ６７とスライダ６４１を連結する第２ロープ６９と、第１ロープ６８、第２ロープ６９をそれぞれ案内するプーリ６５と、を備えている。第１ウインチ６６は第１ウインチ６０の作動と同期して作動し、第２ウインチ６７は第２ウインチ６１の作動と同期して作動するように制御されるであろう。

図８Ｃに示すように、ダブルメインセイルは、リーチ（リーチ２０、リーチ３０）が端板の幅方向の中央に位置する姿勢であっても、風を受けることによって、非対称形状に変形し得る。したがって、１つの態様では、メインセイルのリーチ引っ張り機構６がトラベラー６４を備えなくてもよい。この場合、リーチ引っ張り機構６は、リーチを後方に引っ張るようになっている。リーチ引っ張り機構６がトラベラー６４を備える場合であっても、第１ウインチ６０と第２ウインチ６１でダブルメインセイルのリーチを同時に引っ張ることで、図８Ｃに示す非対称形状を得ることができる。また、スライダ６４１をガイド６４０上の任意の位置で固定可能としてもよい。

[Ｃ―４] ダブルメインセイル（ソフトセイル）の利点
本実施形態に係る第１メインセイル２と第２メインセー３からなるダブルメインセイルの利点としては、
(i)第１巻取装置４、第２巻取装置５によって、第１メインセイル２及び第２メインセイル３の巻取量を調整することで、非対称な翼帆形状を作り出すことができること；
(ii)巻き取るという簡単な方法で第１メインセイル２、第２メインセイル３を収納できること；
(iii)第１メインセイル２、第２メインセイル３の収納時にトラブルが起きにくいこと；
(iv)翼型帆のメンテナンスが容易であること（大型のハードセイルからなる翼型帆の場合、ハードセイル内部を高所まで人が入って点検する必要がある）；
(v)高負荷になった場合にはセイルが破けることでフェイルセーフとなり、マスト１を含めた構造を破壊しにくいこと；
を例示することができる。

[Ｃ－５]ジブセイル
本実施形態に係るジブセイル７は、リーチ７０とラフ７１を備えたソフトセイルである。ジブセイル７は第３巻取装置８に巻き取られ、繰り出されるようになっており、リーチ７０は、ジブ用引っ張り機構９によって引っ張られるようになっている。第３巻取装置８は、マスト１の前方に離間した位置に設けられ、高さ方向に傾斜状に延びる第３巻取軸８０を備え、第３巻取軸８０には、ジブセイル７の基端側が連結されている。第３巻取軸８０は、電動あるいは手動で回転可能となっており、第３巻取軸８０を一方の方向に回転させることで、ジブセイル７が第３巻取軸８０から繰り出され、第３巻取軸８０を他方の方向に回転させることで、ジブセイル７が第３巻取軸８０に巻き取られるようになっている。上側端板１４の前側端部には、ジブセイル７の第３巻取装置８の巻取軸８０の上端部位が支持されている。下側端板１５の前側端部には、ジブセイル７の第３巻取装置８の巻取軸８０の下端部位が支持されている。第３巻取装置８の第３巻取軸８０は、上側端板１４の前端部位（第２部位の先端部位）と下側端板１５の前端部位（第２部位の先端部位）との間で回転可能に支持されている。本実施形態に係る第３巻取軸８０は、高さ方向に傾斜状に延びているが、第３巻取軸８０はマスト１と同様に垂直に延びるものでもよい。

ジブセイル７のリーチ引っ張り機構９について説明する。本実施形態に係るジブセイル７のリーチ７０は、ダブルメインセイルと同様に、上端部位及び下端部位を引っ張るようになっている。本実施形態に係るジブセイル７のリーチ引っ張り機構９は、上側端板１４に搭載された上側引っ張り機構９Ａと、下側端板１５に搭載された下側引っ張り機構９Ｂと、からなる。上側引っ張り機構９Ａと下側引っ張り機構９Ｂは、実質的に同じ構成を備えており、それぞれ、第３ウインチ９０と、第４ウインチ９１と、先端がジブセイル７のリーチ７０に連結され、基端が第３ウインチ９０に連結された第１ロープ９２と、先端がジブセイル７のリーチ７０に連結され、基端が第４ウインチ９１に連結された第２ロープ９３と、を備えている。

上側引っ張り機構９Ａの第３ウインチ９０、第４ウインチ９１は上側端板１４に搭載されており、第１ロープ９２及び第２ロープ９３の先端は、ジブセイル７のリーチ７０の上端部位に連結されている。下側引っ張り機構９Ｂの第３ウインチ９０、第４ウインチ９１は下側端板１５に搭載されており、第１ロープ９２及び第２ロープ９３の先端は、ジブセイル７のリーチ７０の下端部位に連結されている。

本実施形態に係るジブセイル７はシート状のソフトセイルであり、セイル収納等において有利であるが、ジブセイルは、ソフトセイルに限定されず、硬帆であってもよい。また、メインセイルと同様に、ジブセイルをダブルセイルとしてもよい。ダブルジブセイルの構成としては、ダブルメインセイルの構成を参照することができる。

[Ｃ－６] 高揚力装置としてのソフトセイルシステム
本実施形態に係るダブルメインセイルは、２枚のメインセイル２、３の巻取量を調整することで、左右非対称な形状となり、キャンバーの大きな翼断面形状を作ることができ、これにより大きな揚力が得られる。いわばフラップと同じ効果を奏する。

ダブルセイルのみからなる翼型帆アセンブリも船に十分な推進力を与えることができるが、本実施形態に係る翼型帆アセンブリは、マスト１の後側のダブルメインセイルと、マスト１の前側のジブセイル７と、を備えることで、ダブルメインセイルとジブセイル７が組み合わさることで相乗的な作用効果を奏するようになっている。

ダブルメインセイルの前側にジブセイル７を配置することで、ダブルメインセイルの風下側に新しい流れを入れることができ、ジブセイル７がない場合にダブルメインセイルの風下側で起こり得る剥離現象を抑えることができ、また同時に、ジブセイル７も揚力を発生し、相乗効果でより大きな揚力を得ることができる。いわばスラットと同じ効果を奏する。図１２に、CFDによる流れのシミュレーション（圧力分布と流線）を示す。上図はメインセイルのみの場合、下図はジブセイルを備えた場合で、メインセイル風下側、後端付近で流れの剥離がなくなっていることが分かる。図１２の各図において、上側の濃度の高い部位は負圧領域を示しており、下側の濃度の低い部位は正圧領域である。

本実施形態に係る翼帆型アセンブリは、マスト１の下端の回転支持部１６によって、甲板上で回転可能に支持されている。したがって、風の方向に合わせて、前記翼型帆により生成される力の船舶の進行方向成分である推進力が最大となるように、システム全体が回転可能となっている。

[Ｄ]本実施形態に係る翼型帆アセンブリの動作
図８Ａは、本実施形態に係る翼型帆アセンブリの展帆状態を示している。第１メインセイル２が第１巻取装置４から引き出されており、第２メインセイル３が第２巻取装置５から引き出されており、ダブルメインセイルのリーチ（第１メインセイル２のリーチ２０と第２メインセイル３のリーチ３０）は、第１ウインチ６０又は／及び第２ウインチ６１により引っ張られている。本実施形態では、第１巻取装置４、第２巻取装置５、引っ張り機構６が協働して作動することで、展帆状態において、ダブルメインセイルの非対称な形状を作り出すことができる点に特徴を備えている。図８Ａでは、第２メインセイル３の巻取量が第１メインセイル２の巻取量よりも大きく、ダブルメインセイルのリーチはトラベラー６４を介して第２ウインチ６１によって、第２側に引っ張られた位置にある。ジブセイル７は第３巻取装置８から引き出されており、リーチ７０が第３ウインチ９０によって、第１側に引っ張られている。

図９を参照しつつ、本実施形態に係る翼型帆アセンブリのタッキングを説明する。図９上図の状態では、第２メインセイル３の巻取量が第１メインセイル２の巻取量よりも大きく、ダブルメインセイルのリーチは、第２ウインチ６１によって第２側に引っ張られ、第２側に寄った位置にある。この状態からタッキングを行う時には、第２巻取装置５から第２メインセイル３を繰り出し、第１巻取装置４によって第１メインセイル４を巻き取り、ダブルメインセイルのリーチを第１ウインチ６０によって第１側に引っ張ることで、対称形状（図９中図）を経て、セイル形状を反転させて非対称形状（図９下図）のダブルメインセイルとする。ジブセイル７については、図９上図の状態から第３ウインチ９０の引っ張りを緩めて、第４ウインチ９１によってリーチ７０を第２側に引っ張ることで、ジブセイル７の平面視における湾曲形状を反転させる。

図１０、図１１を参照しつつ、本実施形態に係るダブルメインセイル及びジブセイル７の縮帆（リーフ）について説明する。図１０上図は、ジブセイル７をリーフした状態を示す。ジブセイル７のリーフは、リーチ引っ張り機構９の第３ウインチ９０によるリーチ７０の引っ張りを緩めると共に、第３巻取装置８でジブセイル７を所定量巻き取ることで行われる。図１０下図は、ジブセイル７を完全に巻き取った状態（収納姿勢）を示している。

図１１上図は、第２巻取装置５から第２メインセイル３を繰り出し、第１巻取装置４によって第１メインセイル４を巻き取り、ダブルメインセイルのリーチを第１ウインチ６０によって第１側に引っ張ることで、ダブルメインセイルを対称形状とした状態を示す。ダブルメインセイルのリーチ（後端）を中央へ移動し、左右非対称（キャンバー）を小さくする。

この状態から、第１巻取装置４、第２巻取装置５によって、第１メインセイル２、第２メインセイル３を所定量巻き取って、ダブルメインセイルをリーフしていく。図１１中図は、ダブルメインセイルのリーフ状態を示している。図１１下図は、第１メインセイル２及び第２メインセイル３を完全に巻き取った状態（収納姿勢）を示している。

[Ｅ] 電動駆動及び制御
第１巻取装置４、第２巻取装置５、第３巻取装置８、第１ウインチ～第４ウインチは、電動でも手動でもよいが、翼型帆アセンブリが大型の場合には電動が有利である。また、主として電動駆動する場合であっても、緊急時等に対応するべく手動操作に切り替え可能となっている。また、第１巻取装置４、第２巻取装置５、第３巻取装置８、第１ウインチ～第４ウインチの作動のタイミングは風速（相対風速）、風向（相対風向）によりコンピュータで自動制御可能である。相対風速や相対風向は、船舶に搭載された風向風速計により取得することができる。

[Ｅ－１]駆動装置
図１３に示すように、本実施形態に係る翼型帆アセンブリは、第１アクチュエータ～第８アクチュエータを備えている。第１巻取装置４は、第１アクチュエータによって作動して、第１メインセイル２を巻き取り、あるいは、繰り出すようになっている。第２巻取装置５は、第２アクチュエータによって作動して、第２メインセイル３を巻き取り、あるいは、繰り出すようになっている。第１ウインチ６０は、第３アクチュエータによって作動して、ダブルメインセイルのリーチを第１側に引っ張り、あるいは、引っ張りを緩めるようになっている。第２ウインチ６１は、第４アクチュエータによって作動して、ダブルメインセイルのリーチを第２側に引っ張り、あるいは、引っ張りを緩めるようになっている。第１アクチュエータ～第４アクチュエータから翼型帆（ダブルメインセイル）の形状を決定する第１駆動装置が構成されている。

第３巻取装置８は、第５アクチュエータによって作動して、ジブセイル７を巻き取り、あるいは、繰り出すようになっている。第３ウインチ９０は、第６アクチュエータによって作動して、ジブセイル７のリーチ７０を第１側に引っ張り、あるいは、引っ張りを緩めるようになっている。第４ウインチ９１は、第７アクチュエータによって作動して、ジブセイル７のリーチ７０を第２側に引っ張り、あるいは、引っ張りを緩めるようになっている。第５アクチュエータ～第７アクチュエータからジブセイルの形状を決定する第３駆動装置が構成されている。翼型帆アセンブリは、第８アクチュエータによって回転可能となっている。第８アクチュエータは、翼型帆アセンブリの回転機構を作動させて船舶に対する翼型帆アセンブリ（ダブルメインセイル、ジブセイル）の姿勢（向き）を決定する第２駆動装置を構成している。より具体的な例では、第２駆動装置は、第８アクチュエータとしてのモータと、モータによって回転する駆動ギアと、前記駆動ギアと噛合しており、前記駆動ギアの回転に連動して回転する被駆動ギアと、を備え、被駆動ギアが回転することによって回転支持部１６が回転するようになっている。駆動ギアの回転が停止している状態では、回転支持部１６の回転が規制され、翼型帆アセンブリは所定の姿勢（向き）を維持するようになっている。アクチュエータの数は例示であって、図示のものに限定されない。アクチュエータの典型例はモータであるが、１つのアクチュエータに複数のモータが含まれ得ることが当業者に理解される。また、アクチュエータはモータに限定されるものではない。

[Ｅ－２]制御装置
本実施形態に係る翼型帆アセンブリの動作は、コンピュータによって自動制御される。コンピュータは、少なくとも、コントローラと、メモリと、を備えている。コントローラは、操作部からの入力、あるいは、船舶の進行方向及び風向や風速の入力に応答して、メモリに格納された帆走プログラムに従って、第１アクチュエータ～第８アクチュエータから選択された１つあるいは複数に指令を出力して、選択されたアクチュエータを作動させて、翼型帆アセンブリを作動させる。また、コンピュータはディスプレイを備えていてもよく、例えば、翼型帆アセンブリの形状をディスプレイに表示するようにしてもよい。

図１４に、操作部の操作スイッチを例示する。ダブルメインセイルが展帆状態にある時に、「Furling(Main)」を押すと、第１メインセイル２及び第２メインセイル３が巻き取られて、収納状態となる。ダブルメインセイルが収納状態にある時に、「Unfurling (Main)」を押すと、第１メインセイル２及び第２メインセイル３が繰り出され、風向の入力に応じて、第１巻取装置４、第２巻取装置５、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１が協働して、リーチを、トラベラー６４に沿って第１側あるいは第２側に移動させて、ダブルメインセイルが展帆状態となる。展帆状態において、ダブルメインセイルが所定の非対称形状となる。

自動帆走時には、風向に応じて、タッキングプログラムにしたがって、第１巻取装置４、第２巻取装置５、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１が協働して、リーチを、トラベラー６４に沿って反対側に移動させて、タッキングが実行され、非対称形のダブルメインセイルを形成する。自動帆走時には、風力に応じて、リーフィングプログラムにしたがって、第１巻取装置４、第２巻取装置５、第１ウインチ６０、第２ウインチ６１が協働して、リーフィングが実行される。

ジブセイル７が展帆状態にある時に、「Furling(Jib)」を押すと、ジブセイル７が巻き取られて、収納状態となる。ジブセイル７が収納状態にある時に、「Unfurling (Jib)」を押すと、ジブセイル７が繰り出され、風向の入力に応じて、リーチ７０が第１側あるいは第２側に引っ張られて展帆状態となる。

自動帆走時には、風向に応じて、タッキングプログラムにしたがって、第３ウインチ９０あるいは第４ウインチ９１によってリーチ７０の引っ張りを緩め、さらに、反対側に引っ張ることで、タッキングが実行される。自動帆走時には、風力に応じて、リーフィングプログラムにしたがって、第３巻取装置８、第３ウインチ９０、第４ウインチ９１が協働することで、リーフィングが実行される。

操作部には、手動でタッキング、リーフィングを指示するためのスイッチが設けてある。ダブルメインセイルの展帆状態において、「Tacking(Main)」を押すと、ダブルメインセイルのリーチを反対側に移動させるように、第１巻取装置４、第２巻取装置５、リーチ引っ張り機構６が作動してタッキングが実行される。ジブセイル７の展帆状態において「Tacking(Jib)」を押すと、ジブセイル７のリーチ７０を反対側に移動させるように、リーチ引っ張り機構９が作動してタッキングが実行される。

ダブルメインセイルの展帆状態において、「Reefing(Mail)」を押すと、第１メインセイル２及び第２メインセイル３の面積を縮小するように、第１巻取装置４、第２巻取装置５、リーチ引っ張り機構６が作動してリーフィングが実行される。ジブセイル７が展帆状態において、「Reefing(Jib)」押すと、ジブセイル７の面積を縮小するように、リーチ引っ張り機構９、第３巻取装置８が作動してリーフィングが実行される。「Reefing」は、例えば、押している間は縮帆するスイッチ、あるいは、１回の押操作毎に段階的に縮帆するスイッチである。

図１４に示す各スイッチは例示に過ぎない。例えば、収納状態からのダブルメインセイルとジブセイルの繰り出しを行う共通のUnfurlingスイッチ（いわば、スタートボタン）を設けてもよい。展帆状態からのダブルメインセイルとジブセイルの巻き取りを行う共通のFurlingスイッチ（いわば、収納ボタン）を設けてもよい。操作方法を異ならしめることによって、Furlingスイッチがリーフィングスイッチを兼用するようにしてもよい。翼帆型アセンブリの回転させる回転スイッチを設けてもよい。自動帆走とマニュアル帆走を切り替えるスイッチを設けてもよい。

[Ｆ]ダブルメインセイルの他の実施形態
図３に示すように、ダブルメインセイルを上下２段構成としてもよい。マスト１の高さ方向の中間部位には、中間板１９が設けられ、上側ダブルメインセイル（図３では上側の第２メインセイル３Ａのみ示す）は、上端板１４と中間板１９の間に位置し、下側ダブルメインセイル（図３では上側の第２メインセイル３Ｂのみ示す）は、中間板１９と下端板１５との間に位置する。上側ダブルメインセイル、下側ダブルメインセイルの構成の詳細については、既述のダブルメインセイルの構成を参照することができる。上側ダブルメインセイルについては、中間板１９が下端板として機能し、下側ダブルメインセイルについては、中間板１９が上端板として機能する。

上側のダブルメインセイルと下側のダブルメインセイルは常に同時に展帆され、上側のダブルメインセイルのリーチと下側のダブルメインセイルのリーチは同じ位置に制御される。展帆状態から縮帆する場合には、上側のダブルメインセイルを先に縮帆させてもよい。

[Ｇ] 翼型帆アセンブリの回転制御
図１５～図１８を参照しつつ、翼型帆アセンブリの回転制御について説明する。本実施形態に係る翼型帆アセンブリが搭載された船舶（例えば、貨物船やタンカー等の大型商船）は、石油やLNG等を動力源としたエンジンによって、所定の進路に従って所定の方向に進行する。本実施形態では翼型帆アセンブリが船体の進行方向とは独立して回転可能であり、船体の進む方向に対する翼型帆（メインセイル）及びジブセイルの向きを、相対風向に応じて、メインセイル及びジブセイルによって生成される力の船舶の進行方向成分である推進力が最大となるように、任意に設定することができる。本実施形態に係る翼型帆アセンブリは、甲板上で３６０度回転可能であるため、相対風向に応じて帆が持つ最大の推進力を得ることができる。すなわち、通常の帆船（ブームが外側へ出せる範囲のみでメインセイルが外側へ張り出すことができる）よりも大きな推進力を得ることができる。

図１５～図１８において、船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を、船舶の首尾方向に延びる軸ａに対する翼帆型アセンブリの首尾方向に延びる軸ｂに対する角度で表し、この角度を回転角とする。図１５～図１８において、翼帆型アセンブリの翼型帆に生成される揚力、抗力、推進力のベクトルを矢印で示しており、推進力を示すベクトルは、船舶の進行方向と一致している。

船舶の甲板上で観測される相対風向が、船体の前方から１２０度付近（斜め後方）までの風向においては、セイルに対する迎角（風向とセイルとの間の角度、すなわちセイルに風が当たる角度）は２０度付近がもっとも大きな推進力が得られるため、迎角が２０度となるように翼帆型アセンブリを回転させることで、前記翼型帆アセンブリにより生成される力の船舶の進行方向成分である推進力が最大となるようにしている。図１５～図１８において、迎角は相対風向と軸ｂの角度で表されている。

図１５に示すように、船舶に対する相対風向が２０度の場合には、船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を回転角０度とすることで、迎角２０度を得るようにしている。図１５に示す翼帆型アセンブリの姿勢ないし向きにおいて、揚力による推進力は抗力による推進力よりも大きい。

図１６に示すように、船舶に対する相対風向が９０度の場合には、船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を回転角７０度とすることで、迎角２０度を得るようにしている。図１６に示す翼帆型アセンブリの姿勢ないし向きにおいて、揚力による推進力は抗力による推進力よりも大きい。

図１７に示すように、船舶に対する相対風向が１２０度の場合には、船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を回転角１００度とすることで、迎角２０度を得るようにしている。図１７に示す翼帆型アセンブリの姿勢ないし向きにおいて、揚力による推進力は抗力による推進力よりも大きい。

図１８に示すように、船舶に対する相対風向が１４０度の場合には、船舶に対する翼帆型アセンブリの姿勢を回転角９５度とすることで、迎角５５度を得るようにしている。図１８に示す翼帆型アセンブリの姿勢ないし向きにおいて、揚力による推進力は抗力による推進力よりも小さい。

コントローラは、相対風向に応じて、翼帆型アセンブリの翼帆（ダブルメインセイルとマストの前側部位）及びジブセイルによって生成される力の船舶の進行方向成分である推進力が最大となるように、第８アクチュエータを作動させて、翼帆型アセンブリを所定角度回転させるようになっている。

図１５～図１８に示す態様では、船舶の右舷から風が来るようになっており、コントローラは、相対風向に応じて、第１アクチュエータ～第７アクチュエータを作動させて、翼帆型アセンブリのダブルメインセイルとジブセイルが所定形状を形成するようにしている。相対風向が左舷側に変わった場合には、コントローラは、相対風向に応じて、第１アクチュエータ～第７アクチュエータを作動させて、翼帆型アセンブリのダブルメインセイルとジブセイルのタッキングを実行して、ダブルメインセイルとジブセイルが所定形状を形成するようにしている。

１ マスト
１４ 上側端板
１５ 下側端板
１６ 回転支持部
１７ セイルサポート
１８ａ 楔型スペーサ
１８ｂ 楔型スペーサ
１９ 中間板
２ 第１メインセイル
２０ 第１リーチ
２１ ラフ
３ 第２メインセイル
３０ 第２リーチ
３１ ラフ
４ 第１巻取装置
５ 第２巻取装置
６ リーチ引っ張り機構（ダブルメインセイル）
６０ 第１ウインチ
６１ 第２ウインチ
６２ 第１ロープ
６３ 第２ロープ
６４ トラベラー
７ ジブセイル
８ 第３巻取装置
９ リーチ引っ張り機構（ジブセイル）

Claims (10)

1. マストと、
   前記マストの上端に設けた上側端板と、
   前記マストの下端側に設けた下側端板と、
   第１ソフトセイルと、第２ソフトセイルと、からなるダブルセイルと、
   前記第１ソフトセイルを巻き取り・繰り出す第１巻取装置と、
   前記第２ソフトセイルを巻き取り・繰り出す第２巻取装置と、
   前記ダブルセイルの後端のリーチを引っ張る引っ張り機構と、
   を備えた翼型帆アセンブリと、
   前記翼型帆アセンブリの作動機構と、
   からなる船舶用翼型帆装置であって、
   前記ダブルセイルの前端のラフは、前記マストの後側に位置して前記マストの幅方向に離間する前記第１ソフトセイルの第１ラフと前記第２ソフトセイルの第２ラフとからなり、
   前記第１ソフトセイルと、前記第２ソフトセイルと、前記マストと、から翼型帆が形成されており、
   前記翼型帆アセンブリは、船舶の甲板上に回転機構によって回転可能に設置されており、
   前記作動機構は、
   前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構を作動させて前記翼型帆の形状を決定する第１駆動装置と、
   前記回転機構を作動させて前記船舶に対する前記翼型帆の姿勢を決定する第２駆動装置と、
   相対風向に応じて、前記翼型帆により生成される力の船舶の進行方向成分である推進力が最大となるように、前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置を制御して、前記翼型帆の形状と姿勢を決定する制御部と、
   を備えている、
   船舶用翼型帆装置。
2. 前記ダブルセイルの前記リーチは、前記上側端板及び前記下側端板に対して、前記上側端板及び前記下側端板の幅方向に移動可能である、
   請求項１に記載の船舶用翼型帆装置。
3. 前記ダブルセイルの前記リーチは、前記第１巻取装置、前記第２巻取装置、前記引っ張り機構が協働して作動することで、前記上側端板及び前記下側端板の幅方向及び前記上側端板及び前記下側端板の長さ方向に移動可能となっている、
   請求項２に記載の船舶用翼型帆装置。
4. 前記第１巻取装置及び前記第２巻取装置は、前記マストの後方に位置しており、
   前記第１ソフトセイルの前端と前記マストの間、及び、前記第２ソフトセイルの前端と前記マストの間には隙間が形成されており、前記隙間から前記翼型帆内部へ空気の流入を許容している、
   請求項１に記載の船舶用翼型帆装置。
5. 前記マストと、
   前記上側端板と、
   前記下側端板と、
   から支持機構が形成されており、
   前記支持機構には、前記第１ソフトセイルの前端側部位と前記第２ソフトセイルの前端側部位の間に位置して、前記第１ソフトセイルの前端側部位と前記第２ソフトセイルの前端側部位を離間させるスペーサとして機能し、前記ダブルセイルの形状を維持する１つあるいは複数のセイルサポートが設けてある、
   請求項１に記載の船舶用翼型帆装置。
6. 前記第１ソフトセイル及び前記第２ソフトセイルは、前端から後端に向かって高さ寸法が小さくなる台形状である、
   請求項１に記載の船舶用翼型帆装置。
7. 前記マストには、前記上側端板と前記下側端板の間に位置して、１つ以上の中間板が設けてあり、
   前記第１ソフトセイルと、前記第２ソフトセイルと、からなるダブルセイルが高さ方向に多段に形成されている、
   請求項１に記載の船舶用翼型帆装置。
8. 前記ダブルセイルはメインセイルであり、
   前記翼型帆アセンブリは、ジブセイルを備えており、
   前記ジブセイルはソフトセイルであり、
   前記ジブセイルを巻き取り・繰り出す巻取装置と、
   前記ジブセイルのリーチを引っ張る引っ張り機構と、
   を備え、
   前記ジブセイルのリーチは、前記上側端板及び前記下側端板に対して、前記上側端板及び前記下側端板の幅方向に移動可能であり、
   前記メインセイルと前記ジブセイルを備えた前記翼型帆アセンブリが前記甲板上で回転可能である、
   請求項１に記載の船舶用翼型帆装置。
9. 前記作動機構は、ジブセイル用の前記巻取装置、ジブセイル用の前記引っ張り機構を作動させて前記ジブセイルの形状を決定する第３駆動装置を備え、
   前記制御部は、相対風向に応じて、前記第１駆動装置、前記第２駆動装置、前記第３駆動装置を制御して、前記翼型帆の形状と姿勢、及び、前記ジブセイルの形状と姿勢を決定する、
   請求項８に記載の船舶用翼型帆装置。
10. 請求項１～９いずれか１項に記載の船舶用翼型帆装置を備えた船舶であって、
    前記翼型帆アセンブリが甲板上に回転可能に設置された船舶。

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