JPH0631069B2 - ウイングセイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ウィングセイルクラフトに関し、特にウィ
ングセイルの取付け、構造およびバランシングに関す
る。

エアクラフトの翼におけるのと同様に帆が或る程度の剛
性のある翼部として形成されるいわゆるウィングセイル
を有して、クラフト、代表的には船舶を建造することが
知られている。そのような装置においては、通常船舶上
でほぼ垂直な旋回軸線のまわりに帆を取付けている。こ
の旋回軸線は、通常単一の低位置の軸受を構成し、その
軸受のまわりをウィングセイルが風に対して帆のトリム
角度を調節するために回転する。

自動制御で回転されるか、または尾部がトリムされるか
のいずれかのウイングセイルにおいても、必要とされる
トリミングワークを最小限にすることが望ましい。この
ことは、トリム軸受の軸線の配置を工夫することによっ
て達成され得る。すなわち、帆が通常の動作形態にある
ときに圧力中心が位置する領域を、トリム軸受の軸線が
通過するようにすればよい。前進のために上反りの形態
となっている複数の要素からなるウイングセイルアセン
ブリの場合、帆の圧力中心の位置する領域は、ウイング
セイルアセンブリの先端から約３５％後方に下がった所
にある。ウイングセイルアセンブリが上反りではない対
称的な形態に戻ったときには、帆の圧力中心の位置する
領域は、ウイングセイルアセンブリの先端から約２５％
後方に下がった所に位置するようになる。直線で囲まれ
た形態を有するウイングセイルの場合、帆の圧力中心領
域の垂直方向位置は、ウイングセイルの高さの約２分の
１の所にある。円錐形または長円形のウイングセイルに
対しては、圧力中心領域の垂直位置を位置決めするの
に、単純な幾何学的構造が採用され得る。

ウイングセイルを軸受アセンブリに取付けるのに最適な
位置は、ウイングセイルの最も強度の高い部分である。
しかしながら、ウイングセイルの最も強度の高い部分
は、Ｄ字形状の箱型部分であり、その部分は、ウイング
セイルの全翼弦の前方の２０％のみを占めることになろ
う。したがって、動作時の形態における圧力中心領域
と、ウイングセイルの最も強度の高い部分とは、必ずし
もその場所が一致しない。

２個の要素を有するウイングセイルの場合、通常先端要
素はかなり強度の強い部材であると推定される。

多くのウィングセイル推進装置は、動作開始角度の最適
な制御が達成されるのを可能にするために、垂直なまた
はほぼ垂直な回転軸線のまわりを注意深く釣り合わされ
ることを必要とする。

複合ウィングセイルにおいては、蝶番止めされまたは他
の手段で連結された２個またはそれ以上の要素から構成
され、３種類の別個の形態が得られる。すなわち、対称
形でかつすべてが整列した形態と、左舷針路航海用の上
反りの形態と、そして右舷針路航海用の上反の形態であ
る。

そのような本装置は、帆桁上に取付けられかつ前方の先
端に旋回可能に取付けられる部材によって垂直なまたは
ほぼ垂直な軸線のまわりで釣り合わされる。

ウィングセイルの実際の構成においては、または複合要
素のウィングセイルの種々の要素の実際の構成におい
て、重量および強度が非常に重要なものとなる。それゆ
えに、この発明はまた、ウィングセイルの実際の構成お
よび複合要素のウィングセイルを作り上げる要素の実際
の構成にも関連するものである。

この発明に従ったウイングセイルアセンブリは、前方端
および後方端を有する前方要素と、前方端および後方端
を有する後方要素とを備える。後方要素の前方端は、前
方要素の後方端のすぐ後ろに位置している。ウイングセ
イルには、さらに、後方要素を、直立軸線のまわりで整
列位置から反りの位置まで旋回し得るように取付けるた
めの手段を備える。整列位置においては、後方要素は前
方要素に対してほぼ直線的に整列し、反りの位置におい
ては、後方要素は整列位置から角度をもって一方の方向
に変位している。

前方要素および後方要素のアセンブリは、直立軸受軸線
のまわりで回転可能であり、かつ、このアセンブリから
延びている横方向に旋回可能な部分に取付けられた平衡
部材によって直立軸受軸線のまわりで釣り合うようにさ
れている。

ブームは、後方要素が時計方向または反時計方向に回転
したとき、それに応じてブームが時計方向または反時計
方向に回転するようにして直立軸受軸線のまわりの質量
バランスを維持するためにブームの横方向旋回運動と後
方要素の旋回運動とを結合させる位置決め手段を備えて
いる。

位置決め手段は、１対のワイヤ支索、プッシュプルロッ
ドを用いている機械的リンク仕掛けまたは油圧手段など
を備え、最終的な釣り合い位置は、固定されたもしくは
手動で調節可能な比率システムによってあるいは計算し
たリンクを含むサーボループによって確保される。コン
ピュータが統合されている場合、サーボループには、航
海条件およびクラフトに関する情報が与えられ、それに
よってコンピュータが最適な釣り合いの位置を計算する
のを可能にする。

この発明のさらに他の局面によれば、翼において、特に
帆柱と、翼部を規定しかつ空気の流れの方向に広く位置
する肋材とを使用する従来の態様において構成される風
力推進船舶用ウィングセイルにおいて、肋材は整形され
たガラス強化プラスチック材料（ＧＲＢ）から構成され
る。

好ましくは、各肋材は少なくとも１個の横フランジを含
み、その横フランジはその長さの一部を越えて肋材の残
余部分に対して９０゜以上となる角度を有し、それによ
って型から肋材を取出すのに容易にし、そして肋材の角
度および前記部分は、フランジ角度がその協力するもの
であるこの端の傾斜角度に対応するように選ばれる。

好ましくは、フランジ角度は９０゜まで減じられ、そこ
ではそれは帆柱などへ取付けられるものである。

この発明は図面を参照して例示的手段によって今記述さ
れる。

第１図は軸線Ｄのまわりを回転するように軸受アセンブ
リＣに旋回可能に取付けられたウィングセイルＢを有す
る帆走クラフトＡを示す。

第２図において、２個のウィングセイルアセンブリは重
ね合わされて示されており、両者は同じ圧力ゾーンの中
心２を有している。図においては、一方のウィングセイ
ルアセンブリ１は単純な長方形として一点鎖線で示さ
れ、そして他方のウィングセイルアセンブリは平行四辺
形として実線で示される。２個のセイルアセンブリは同
一の高さ、面積および圧力位置の中心を有している。

クロスハッチングで示される強固な先端部材３は適正な
前進角度選択によって調整され、したがってその下方端
は軸受アセンブリ４の位置の上に正確に配置される。一
方、軸受４の軸線５は依然として圧力ゾーンの中心２を
通過する。強固な先端部材には、シャフトもしくは軸受
アセンブリの他の回転要素とつがいとなるようにフラン
ジもしくは他の装置が設けられる。

複合エレメントの設計のウィングセイルにおいては、翼
部の第２番目のまたは他の要素が強固な帆柱部材を含む
のが好ましい。第３図はそのようなウィングセイルの形
態の二重要素を示す。ここでは、前方要素１ａがヒンジ
アセンブリ３ａによって主たる強度を有する後方要素２
ａに蝶番止めされる。この複合アセンブリの圧力ゾーン
の中心は参照番号４ａにあり、そして前述したようにト
リミングワークを最小限にするために、軸受６ａのほぼ
垂直な軸線５ａがこのゾーンを通過するように調整され
る。

この場合、ウィングセイルの主たる強度を有する部材
は、クロスハッチングで示される後方要素２ａの先端７
ａである。これは今、全体のアセンブリを示されるよう
に船尾に向かって傾斜させることによって、その下方端
が軸受アセンブリと強固にかつ確実につがいとなる最良
の関係となるように調整される。

設計は以下のようになされる。すなわち、まず直線的な
説明をもって始まり、圧力ゾーンの中心を軸受軸線上に
位置させ、そしてそれから長方形を同一の高さおよび面
積の平行四辺形で置き換える。この場合この平行四辺形
の角度は主要な帆柱の土台を軸受上に都合良く配置させ
るものである。

この発明のこの局面は平行でしかも一定の翼弦のウィン
グセイルを参照して簡単に記述されたが、それにとらわ
れることなく、円錐状のまたは曲線状の外形のウィング
セイルにも応用可能である。

第４図ないし第６図はツインセクションの帆装置を示
し、そこでは参照番号１１が前帆、すなわち前方要素で
あり、参照番号１２が後帆、すなわち後方要素である。
後帆１２は軸線１３に沿って前帆１１に蝶番止めされて
いる。全体の帆装置は、この場合、要素１１を通過しか
つ垂直なもしくはほぼ垂直な軸線１４で船舶に取付けら
れる。帆は軸線１４のまわりを風に対してトリムする。

すべてが整列している場合には、帆装置は、旋回点１７
で前帆１１の先端に回動可能に取付けられた帆桁１６上
に設けられる部材１５によって軸線１４のまわりで釣り
合わされている。

左舷針路航海の場合、第５図に示されるように、新たな
均衡は、釣り合いが再び保たれるまでウェイト１５を時
計方向に回転して移動させることによって達成される。

第６図は反対の針路航海の場合を示す。

この発明の第２の局面に従って、ほぼ水平な面内にある
釣り合いウェイトの位置は、第７図に示されるように、
１対のワイヤ支索によって達成される。

この目的のために、２個のひれ１８，１９を有する流線
形の構造物が帆装置の前帆１１の土台へ強固に固定され
る。１対のプーリ２０，２１がひれによって支えられ、
このプーリのまわりにはワイヤ２３および２４が巻掛け
られる。ワイヤは耳２５および２６で後帆１２へ接続さ
れ、かつ耳２７および２８で平衡おもり帆桁へ接続され
る。ワイヤのばね要素２９および３０はワイヤの引張り
を維持する。点線２２は十分に偏った後帆１２を示す。

後帆１２が前帆１１に対して反りを生み出すために移動
するとき、すなわち平面図において時計方向に回転する
とき、ワイヤ２３は平衡を保つために平衡重りを適正な
位置へ引張る。この場合、ワイヤ２４は引張りを維持す
る。反対の動作は反時計方向の回転を生じさせる。

第８図は耳２５および２６の変形例を示す。参照番号３
１および３２で示される変形された耳には溝が設けら
れ、それによって平衡効果の微調整を可能にする。

いくつかのウィングセイルの設計においては、後帆１２
は旋回軸１４によって船舶上に取付けられ、そして前帆
１１はそのとき後帆１２にヒンジ止めされる。第９図は
そのような場合を示す。ここでは、端板構造物３３が、
第７図の構造物１８および１９と同様な原理で広く平衡
重り帆桁旋回軸１７を支える。

前帆１１と後帆１２との間の旋回軸１３はまた端板構造
物３３上に取付けられることができるが、曲げモーメン
トの関係上、最も好ましくは別のヒンジアーム３４上に
取付けられ、前帆１２の隙間溝を通じて作用する。ワイ
ヤ３５および３６は今その一端が耳２７および２８で平
衡重り帆げたへ接続され、そしてその他端が前帆１１上
の調整耳３１および３２へ接続される。ワイヤは平衡を
保つために平衡重りの位置を調整する。

参照番号２３，２４，３５および３６のような張りワイ
ヤが図示されているが、平衡重りの広範囲にわたる水平
移動の同一の動作はプッシュプルロッドを用いるリンク
仕掛けによって、または油圧もしくは他の手段によって
達成され、そこでは適正な最終的な平衡が固定されるか
もしくは手動で調節可能な比率システムによってあるい
はコンピュータリンクを統合するサーボループによって
確保される。

第１０図はこの発明の第３の局面によって見込まれる簡
単な成形品形状を示し、このオープントレイの形状にお
いてはトレイの両側面３９および４０が肋材のフランジ
を形成する。単純な１個の型から容易に取出すために、
そのような成形品は好ましくは第１１図に示されるよう
に０゜以上の抜き角度を有して用意される。そのような
角度は翼部の外板と肋材との固定を困難なものとする。
しかしながら、もし翼が第１２図および第１３図に示さ
れるように平行四辺形の形状であるならば、抜き角度は
有効に利用される。

第１４図は第１２図において示されるような傾斜した前
方の帆要素を通過する中心線部分であり、そこでは前方
端部材４１，主帆柱４２および後方端部分４３が典型的
な前方端肋材４４および典型的な後方端肋材４５によっ
て接続される。

これは前進用の図であるから、前方端肋材４４は上方に
向かってフランジに取付けられ、一方後方端肋材４５は
下方に向かってフランジに取付けられているということ
が認められる。型の角度は前方端および後方端の所望の
前方傾斜角度と等しくされるが、各肋材のフランジが主
帆柱４２のすぐ近くにあるウェブに対して９０゜となる
ように次第に零に減じられる。

このように各肋材に沿って抜き角度を変化させることに
よって、肋材フランジは一般的に外板への付着を容易に
するために外板と同一の平面となり、一方型および成形
技術は簡単で確実なものとなる。

次に、第１３図に示されるように後方に傾斜したウィン
グセイルの場合、前方端肋材要素は下方に向かってフラ
ンジに取付けられ、後方端肋材は上方に向かってフラン
ジに取付けられる。

複合要素の翼の場合、そこでは各要素がそれ自身広範囲
にわたる翼部形状と主帆柱とを有しているが、肋材は、
それがあたかも一体となった翼であるかのように、個々
の要素において上述されたように取付けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はウィングセイルクラフトを示す。 第２図および第３図はこの発明の第１の局面を具体化し
たウィングセイルの構成を示す。 第４図ないし第６図の異なった３種類の形態におけるツ
イン要素帆装置を示す。 第７図および第８図は帆装置に応用されるこの発明の第
２の局面に従った位置決め手段を示す。 第９図は帆装置に応用されるこの発明のこの局面を示
し、前帆が後帆にヒンジ止めされている。 第１０図はオープントレイの斜視図を示し、その両側面
はウィングセイル用の肋材のフランジを形成する。 第１１図は第１０図の肋材の側面の詳細である。 第１２図および第１３図はこの発明の第３の局面を採用
している平行四辺形の翼を示す。 第１４図はこの発明のこの局面を採用している前方に傾
斜した帆要素の中心線を示す。 図において、Ａは帆走クラフト、Ｂはウィングセイル、
Ｃは軸受アセンブリ、Ｄは軸線、１はウィングセイルア
センブリ、１ａは前方要素、２は圧力ゾーンの中心、２
ａは後方要素、３は前方端部材、３ａはヒンジアセンブ
リ、４は軸受アセンブリ、４ａは圧力ゾーンの中心、５
は軸線、５ａは軸線、６ａは軸受、７ａは前方端、１１
は前帆、１２は後帆、１３は軸線、１４は軸線、１５は
平衡部材、１６は帆桁、１７は旋回軸、１８および１９
はひれ、２０および２１はプーリ、２３および２４はワ
イヤ、２５，２６，２７および２８は耳、２９および３
０はばね要素、３１および３２は耳、３３は端板構造
物、３４はヒンジアーム、３５および３６はワイヤ、３
９および４０はトレイの側面、４１は前方端部材、４２
は主帆柱、４３は後方端部材、４４は前方端肋材、４５
は後方端肋材を示す。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前方端および後方端を有する前方要素
   （１，１１）と、前方端および後方端を有する後方要素
   （２，１２）とを備えるウイングセイルアセンブリであ
   って、 前記後方要素の前方端は、前記前方要素の後方端のすぐ
   後３に位置しており、 前記ウイングセイルは、さらに、前記後方要素を、直立
   軸線のまわりで整列位置から反りの位置まで旋回し得る
   ように取付けるための手段を備え、前記整列位置におい
   ては、前記後方要素は前記前方要素に対してほぼ直線的
   に整列し、前記反りの位置においては、前記後方要素は
   前記整列位置から角度をもって一方の方向に変位してお
   り、 前記前方要素および後方要素のアセンブリは、直立軸受
   軸線（５，１４）のまわりで回転可能であり、かつ、こ
   のアセンブリから延びている横方向に旋回可能なブーム
   （１６）に取付けられた平衡部材（１５）によって前記
   直立軸受軸線のまわりで釣り合うようにされており、 前記ブームは、前記後方要素が時計方向または反時計方
   向に回転したとき、それに応じて前記ブームが時計方向
   または反時計方向に回転するようにして前記直立軸受軸
   線のまわりの質量バランスを維持するために、前記ブー
   ムの横方向旋回運動と前記後方要素の旋回運動とを結合
   させる位置決め手段を備えている、ウイングセイルアセ
   ンブリ。
2. 【請求項２】前記位置決め手段は、ばね要素（２９，３
   ０）によって張力をかけられた１対のワイヤ支索（２
   ３，２４）を備える、特許請求の範囲第１項に記載のウ
   イングセイルアセンブリ。
3. 【請求項３】前記ワイヤ支索（２３，２４）は、風に対
   してトリミング調整され得るアセンブリの要素（１，
   ２；１１，１２）に接続される、特許請求の範囲第２項
   に記載のウイングセイルアセンブリ。
4. 【請求項４】前記ワイヤ支索は調節耳（２１，２２；３
   １，３２）を介してトリミング調整され得る要素に接続
   される、特許請求の範囲第３項に記載のウイングセイル
   アセンブリ。
5. 【請求項５】前記ワイヤ支索はトリミング調整されない
   アセンブリの他の要素に支えられたプーリのまわりを通
   過している、特許請求の範囲第３項に記載のウイングセ
   イルアセンブリ。
6. 【請求項６】前記位置決め手段はプッシュプルロッドを
   統合している機械的リンク仕掛けを備える、特許請求の
   範囲第１項に記載のウイングセイルアセンブリ。
7. 【請求項７】前記位置決め手段は、油圧手段を備える、
   特許請求の範囲第１項に記載のウイングセイルアセンブ
   リ。
8. 【請求項８】前記ブームの運動は、固定された若しくは
   手動で調節可能な比率システムによって行われる、特許
   請求の範囲第１項に記載のウイングセイルアセンブリ。
9. 【請求項９】前記ブームの運動は、サーボ機構によって
   行なわれる、特許請求の範囲第１項に記載のウイングセ
   イルアセンブリ。
10. 【請求項１０】前記サーボ機構は、計算したリンクを備
    える、特許請求の範囲第９項に記載のウイングセイルア
    センブリ。
11. 【請求項１１】前記前方要素および後方要素の一方は、
    その前方エッジに強化されたゾーンを有しており、前記
    エッジは、前記強化ゾーンの少なくとも一部が軸受軸線
    に交差するように垂直線から傾斜している、特許請求の
    範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載のウイング
    セイルアセンブリ。