JPH07503432A - 小型の自動帆調節式ウイングセイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 小型の自動粗調節式ウィングセイル この発明は、ウィングセイル、特に自動＠調節式ウィングセイルに関する。

ウィングセイルは、船を推進する為にスパンに直立に搭載された通常堅固な一つ 又は複数のエアロフォイル部を有した組立体となっている。　ヨーロッパ特許第 ６１２９１号、第９６５５４号及び第３２８２５４号の明細書は、本発明が特に 関連してＧ）る一般の型式の、自動粗調節式ウィングセイルを含んだウイングセ イｌしの各種形態について述べている。その様な自動粗調節式ウィングセイルで （よ垂直軸線周りにおける主スラストウィングの迎え角は、補助制御エアロフォ イルによって又はスラストウィングから風下に伸びたブーム上に搭載された尾部 羽根と称する羽根によって制御される。風上の補助制御エアロフォイルを組み込 んだ設計に関しては未だ成功を収めていない。

尾部羽根を組み込んだ従来技術の自動粗調節構造を有したウィングセイル組立体 は、余り実際的でないがより狭い単一の船体を有した船では粗調節サークルが舷 縁上に張り出すのであるが、粗調節サークルが船の平面領域内に留まっていると 、多船体帆走船のような幅広なビームを有した船や、ウィングセイルを補助動力 として使用している船に受け入れられるほぼ全体に渡る粗調節サークルを有して いる。従って、本発明の一態棟は、よりコン、＜クトな粗調節サークルを備えた 自動帆調節リングを提供することに向けられて（Ａる。

自動粗調節式ウィングセイルに関して生じ得る別の問題は、迎え角が変わるに従 って、又はウィングエレメントの相対的な偏向力〜変えられるに従って主スラス トウィングの圧力中心が移動して、スラストウィングの主軸線周りの有効な旋回 モーメントを変えてしまう点である。もし、主スラストウィングの圧力中心が主 軸線から余りにも離れていれば、補助羽根から要求される補償粗調節モーメント がより大きくなり、これは次により大きな補助羽根とより大きな動力の関連偏向 制御機構とを必要としたり、又はより長い帆桁とそれに対応してより大きな粗調 節サークルとを必要とすることになる。

本発明の他の０様は、主スラストウィングに対して圧力中心の位置を制御したり 、補助羽根の移動に必要な動力を最小にする技術に向けられている。

従って、本発明は、垂直軸線周りで自由に回転できるように搭載された少なくて も一つのスラストウィングから構成され、且つ垂直軸線に対してスラストウィン グの瞬間的な圧力中心の位置を調節するように上流側へ又は下流側へ少なくても スラストウィングの一部分を回転及び若しくは並進する手段を含んだウィングセ イル組立体を提供するものである。

本発明は、好ましくは更に、補助羽根がその圧力中心の風上側に自由に旋回され 且つ補助羽根の迎え角が補助羽根から風下側に配置された二次制御エアロフォイ ルの位置によって制御されるもので、軸線周りでスラストウィングを調節する構 造を有した、スラストウィングの風上側の補助羽根から構成される。

本発明の更に他のり梯は、補助羽根がその圧力中心の風上側に自由に旋回され且 つ補助羽根の迎え角が補助羽根から風下側に配置された二次制御エアロフォイル の位置によって１４ｍされるもので、垂直軸線周りで自由に回転できるスラスト ウィングと、軸線周りでスラストウィングを調節する構造で、スラストウィング の風上側の補助羽根とから成るウィングセイル組立体を提供するものである。

さて、添付図面を参照にして例によって本発明を説明する。

図１は、尾部羽根を備えたウィングセイルを担持した船を概略図示している。

図２は、傾動機構を有し且つ風上側制御羽根と二次制御羽根とを備えたウィング セイルのスラストウィングを概略図示している。

図３は、図２のウィングセイルの平面図を概略図示している。

図４は、傾動された図２のウィングセイル概略図示している。

図５は、推力を得るために偏向したエアロフォイルを備えた図４のウィングセイ ルの平面図を図示している。

図６は、代わりの二次制御羽根の搭載状態を概略図示している。

先ず図１を参照にすると、自動粗調節式ウィングセイルは、船上に図示されてい る。ウィングセイルは、単−面又は多数面のスラストウィング１から構成されて おり、各面は単一面から構成されるか又は先導エレメントと、例えばヨーロッパ 特許第６１２９１号、第９６５５４号及び第３２８２５４号の明細書に述べられ ている様に偏向された位置に旋回される後続エレメントとから構成される。スラ ストウィングから伸びた帆桁３上には尾部羽根２が搭載されている。全体のウィ ングセイル組立体は、主支承軸線４周りで自由に回転できるようになっている。

釣合い質量体５が、主軸線周りでウィングセイルをｌＲ量的に釣り合わせるため に設けられている。運転に際して、尾部羽根を風に対して特定の角度に偏向させ ると、帆桁３の長さに渡って作用する旋回力を発生して、ウィングセイルを主軸 線４周りで調節された迎え角へ回転する。図示された構造は、線６で表示された 半径の粗調節サークルを有している。調節された迎え角形状は、軸線４周りでの 主スラストウィングのモーメトが、補助羽根によって、この場合尾部羽根によっ て与えられる等しい反対モーメントによって釣り合いが取られるものとして定義 される。

ゼロの積風力に対する必要条件を規定することは、全てのウィングセイルにおい て々了ましいことである。更に、スラストウィングの圧力中心の位置は一定では ない、例えば先導と後続のエレメントのスラストウィングが共面状態（ｃｏｐｌ ａｎａｒ）のエレメントと整合していると、圧力中心は翼弦沿いの約２５％から ２６％の領域に在るが、一方のエレメントが他方に対して偏向されると翼弦沿い の約３４％から３５％の位置に移動する。尾部羽根に関しては、一方のエレメン トが他方に対して偏向されている場合の圧力中心とエレメント同士が共面状態の 場合の圧力中心の両方に十分接近している位置に主旋回軸線を位置決めすること は通常可能である。然し、スラストウィングの圧力中心におけるずれに対して補 償する何らかの手段を設けることが好ましく、本発明はこれを提供するものであ る。

従って、主軸線に対してスラストウィングが移動できるようにすることが、本発 明の一態様として提供されている。この様にして、主軸線に対する圧力中心の相 対的に一定な位置が得られて、これによってモーメントにおける変化を最小にし 、粗調節に必要とされる補助羽根モーメントを低減することが出来る。

図２は、複合スラストウィング１に上流側補助羽根７が設けられている本発明の 好適な実施例を図示している。粗調節サークル６が金主軸線の風下側のスラスト ウィングの長さにほぼ等しい半径に縮小されている点が図３の平面図から見受け られる。勿論主支承部からの組立体の風上側及び風下側突出部が等くなる必要は ないが、然し、これは便利で実際的な構造である。

図２に示されているように、スラストウィングｌはベースにほぼ水平な枢軸を有 しており、この枢軸はスラストウィングが風上及び風下方向に旋回できるように しており、これによってスラストウィングの圧力中心を支承軸線に対して移動す る。風上側は、図で見て反時δ１方向となっている。旋回移動は、スラストウィ ングと主文承部との間に搭載された油圧ノリンダーとピストン１１のようなリニ アアクチュエータによって制御される。図２に示されている位置では、アクチュ エータの収縮で上流側への傾動を行う。主軸線の下流側に反対方向に作動するア クチュエータを設けることは明らかに可能であろう。電気アクチュエータ等の他 の手段を油圧シリンダーに代えて使用ずろともできる。

図４は、ウィングセイルが推進モードに成っている時に採用される形状を図示し ている。この推進位置では、特にウィングが後続エレメントを有している場合、 圧力中心はスラストウィング上の下流側の位Ｗ１３へ移動する。アクチュエータ １１が収縮され且つスラストウィングが図示の樺に上流側に傾斜されると、スラ ストウィングのスパンは主軸線８に対して傾斜され、圧力中心を主軸線に極めて 接近させることになる。

可能な改造としては、更に例えば、橋の下を通過するためにウィングセイルの高 さを低くしたり又は組立や分解を容易にするために傾動操作を続行できるように 構成される。

旋回移動に変えて、スラストウィングの上流側／下流側への移動を行わせたり、 例えば摺動ウェイを使用して並進によって増大させることも出来る。

全ての推進形状においてスラストウィングの圧力中心を主軸線に極めて接近させ る装置は、スラストウィングモーメントの最大値が過大となるような装置がない 場合に必要とされる条件と比較して帆Ｎ節用補助羽根の寸法及び若しくは帆桁の 長さを小さくしようとするものである。このことは、補助羽根を回転させるのに 必要な動力にとって、また尾部羽根及び風上側羽根の両方の設計において特に＠ 調節サークルを縮小するためにウィングセイルの小型化設計にとっても両方に重 要なものである。

風上側の制御羽根形状におけるモーメント腕は尾部羽根のモーメント腕よりも一 般に小さくなっている。この縮小されたモーメント腕の長さを補うために補助羽 根の寸法はたとえその羽根を回転させるのに必要な動力を増大させることになっ ても大きくされる。

必要とされる動力は、本発明においてスラストウィングの圧力中心が主軸線に接 近状態に維持されるように旋回又は摺動の構成をとることによって最小に抑制さ れている。

図３と図４に示されているように、補助羽根の粗調節を行う二次制御エアロフォ イル１５は、主制御羽根がその圧力中心の前方で自由に旋回できるようにするた めに使用されている。この二次制御エアロフォイルは、尾部羽根として補助羽根 ７に搭載されている。

好適な構成では、補助羽根７は、対称形状のエアロフォイル部を有すると共に帆 桁１４間のスパン方向の軸線１９上で自由に旋回されるようになっている。一方 の帆桁は、更に好ましくは釣合い質量体１６を支持している。二次制御エアロフ ォイル１５は、更に対称形状のエアロフォイル部から成り、また例えば図２と図 ４に示されているようにそれ自身の二次帆桁１８によって又は図６に示されてい るように羽根７の復縁に搭載することによって補助羽根７の下流側に搭載されて いる。制御リンク（図示されてない）は、操舵手又は自動制御システムが二次エ アロフォイル１５を風の左又は右に偏向させられるようにしている。ウィングセ イルに風見の役割をさせるようにしたい時は、二次エアロフォイル１５を補助羽 根７と共面状態に設定し、その羽１７は次いでそのスパン方向の軸線１９周りで ゼロの積風力で旋回しながら自由に風見の役割を行う。その軸線１９は、組み合 わされた補助羽根と二次制御エアロフォイルとの存在し得るいずれの圧力中心の 上流側に配置されている。アクチュエータ１１は、主軸線がスラストウィングの 圧力中心の上流側を通り、従ってスラストウィングが主支承部周りで風見の役割 を行うように調節される。

図４と図５とは、風の右側に推進するように要求されたエアロフォイル形状を示 している。二次制御エアロフォイル１５は、風の右側に偏向され、矢印２２で表 示されているその堆力が主軸線８周りでのスラストウィング力２０のモーメント と釣り合うのに十分なものと成っている。スラストウィングの圧力中心を軸線８ に接近状態に保つ為に、アクチュエータ１１は既に説明したようにスラストウィ ングを上流側に傾斜させるように収縮している。スラストウィングがフラップ２ １を有している場合（必ずしも実情に即していないが）、風の右側に推進する為 にフラップは風の左側に偏向される。

必要とされる＄ｌ！御力は、二次エアロフォイル１５を調節するのに必要とされ るものだけであり、また必要とされる補助羽根モーメントはスラストウィングの 傾動〔又は並進（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）〕によって最小にされる。

若し、フラップ２１を中心に合わせること無しにゼロの横風力に戻るように要請 されれば、これは、補助羽根７と共面状態と成るように二次エアロフォイル羽根 １５を戻すことによって達成されることになろう。推進力２０は、ウィングセイ ルをゼロの横風力の角度に向けて回転させようとする。風下の抗力を最小にする 為に、アクチュエータ１１は、スラストウィングを垂直位置に戻すように伸長さ れなければならないし、どのフラップ２１もスラストウィングの先導エレメント に対して再整列されなければならない。

風の左側に推進する為には、１桑作は鏡像（ｍｉｒｒｏｒ　ｉｍａｇｅ）状態で 繰り返されＣ、スラストウィングは再度上流側に傾斜されるが、然し今度は二次 制御エアロフォイル１５は風の左側に偏向されてフラップは風の右側に偏向され る。両方の推進形状では、ウィングセイルはその主軸線周りで自由に回転可能な 状態と成っている。

ウィングが傾斜されると、質量の釣合い条件は変わる。これを補償する為に、釣 合い質量体１６は、スラストウィングが風上側に移動するに従って風下側に移動 できるように搭載されており、逆に、質量体の移動はスラストウィングの移動に 比例して制御される。この移動を許容する概略構成は図４に示されており、そこ では釣合い質量体１６は支承部の主トラニオンフレームに連結されている。より 具体的には、質量体１６は、軌道３０で摺動し、スプリング３１によって帆桁１ ４の風上側端へ付勢されると共にスラストウィング内の滑車３３に掛は渡され次 いで主トラニオンフレームから風下側に突出しているアーム３４上の第２滑車を 経て固定された索３２によってスラストウィングのベースに連結されている。ス ラストウィングが上流側へ傾斜すると、質量体は非伸張性索３２によってスプリ ング３１の付勢力に対抗して風下側に引かれることになり、その幾何学的構成で は、回転すると、自由な垂直軸線８周りでの質量体１６のモーメント変化が軸線 ８周りでの、質量体１６は別にして、全体のウィングセイルのモーメント変化に 等しく且つ対抗しているか、又は大まかに等しく且つ対抗していることになる。

この要件を満足していれば、他の手段も使用される。

各種の変更も考えられ、例えばスラストウィングは、複数の面から構成され、複 数の補助羽根及び若しくは二次制御エアロフォイルが使用される。更に、共面状 態の補助羽根と制御エアロフォイルの配列に代わって、エアロフォイルは平行で あるが、然し共面状態でない対称の軸線を有する様にずれたものとすることが出 来、例えば二次エアロフォイル１５の旋回軸線が補助羽根の対称面内に存在する 必要がない。

又 ＼ｑ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成６年７月２８日国

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．垂直軸線周りで自由に回転する様に搭載された少なくても一つのスラストウ イングと、該スラストウイングの上流側に搭載され且つ垂直軸線周りでスラスト ウイングの帆調節を行う補助羽根と、該補助羽根の下流側に搭載され且つ補助羽 根の迎え角を調節する様に制御される二次制御羽根と、スラストウイングの瞬間 的な圧力中心とその回転垂直軸線との間に所定距離を設ける様にスラストウイン グを移動させる手段とから構成されていることを特徴とするウイングセイル組立 体。
2. ２．垂直軸線周りで自由に回転する様に搭載された少なくても一つのスラストウ イングから構成されており、またスラストウイングの瞬間的な圧力中心の位置を 軸線に対して調節する様にスラストウイングの少なくても一部分を回転及び若し くは並進させる手段を含んでいることを特徴とするウイングセイル組立体。
3. ３．スラストウイングが、そのベースにおいてほぼ水平な軸線周りで旋回され、 スラストウイングの先導縁が前方へ旋回される得るようにしている請求の範囲１ 又は請求の範囲２記載のウイングセイル組立体。
4. ４．スラストウイングが、横臥位置へ前方へ旋回される前記請求の範囲のいずれ かに記載のウイングセイル組立体。
5. ５．更に、スラストウイングが上流側に移動されるに従って、質量を下流側に移 動する手段を備えた釣合い質量から構成されている前記請求の範囲のいずれかに 記載のウイングセイル組立体。
6. ６．ウイングセイル組立体が、垂直軸線周りで自由に回転可能なスラストウイン グと、その軸線周りでスラストウイングの帆調節を行う構成てスラストウイング の風上側の補助羽根とから構成されており、補助羽根はその圧力中心の風上側へ 自由に旋回されるようになっており且つ補助羽根の迎え角は補助羽根から風下側 に配置された二次制御エアロフォイルの位置によって制御されるようになってい ることを特徴とするウイングセイル組立体。
7. ７．二次エアロフォイルは、補助羽根から風下側に伸びた帆桁上に搭載されてい る請求の範囲１又は請求の範囲６記載のウイングセイル組立体。
8. ８．二次エアロフォイルは、補助羽根の後縁に搭載されている請求の範囲１又は 請求の範囲６記載のウイングセイル組立体。
9. ９．添付図面の内、図２から図６のいずれかを参照にして実質的にこれまでに記 述したウイングセイル組立体。
10. １０．先導する請求の範囲のいずれかに記載のウイングセイル組立体を含んだ舶 用船。