JPH08511749A

JPH08511749A - 水中翼船

Info

Publication number: JPH08511749A
Application number: JP7500558A
Authority: JP
Inventors: ペイン，ピーター・アール
Original assignee: ペイン，ピーター・アール
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1996-12-10
Also published as: NO954634L; AU4596393A; NO970037D0; CA2162466A1; NO954634D0; AU683418B2; EP0697976A1; NO970037L; EP0697976A4

Abstract

(57)【要約】水中翼船（１０）の船体（１２）は、支持アーム（１６）によって船体（１２）に連結された翼（２０）によって水面上に支持されている。本発明の一態様によれば、支持アーム（１６）により、船体（１２）をほぼ一定の高さに維持するように、翼（２０）の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って翼（２０）を船体（１２）に関して上下に動かすことができる。本発明の別の態様によれば、支持アーム（１６１）は、実質的に船体の前後方向に延びる長手方向軸線（１１４）を中心として枢動するように船体（１１０）によって支持されている。ローリング力が翼（１６０）に作用したとき、支持アームはローリング力に応じて垂直位置から前記軸線を中心として枢動でき、船体（１１０）をほぼ一定の高さに保持できる。

Description

【発明の詳細な説明】水中翼船発明の属する技術分野本発明は、高性能海洋ビークル（ＡＭＶ）に関し、特に、荒れた水上を高速で航行可能な水中翼船に関する。発明の背景力学的に支持されたＡＭＶは、荒れた水上を高速で快適に航行することができない。このようなＡＭＶの例には、空気クッション艇、水上用ホバークラフト、地上効果翼（ＷＩＧ）航空機、及び水中翼船が含まれる。水中翼船は、典型的には一つ又はそれ以上の従来の方舟船体を持ち、一つ又はそれ以上の垂直支柱が船体の下から水中に延びるボートである。各垂直支柱は、典型的には、少なくとも一つの翼を支持する。水中翼船が水上で所定の十分な速度まで加速されると、翼が発生した揚力によって船体が水面上に持ち上げられ、かくして、船体の抵抗をなくすのである。水中翼船は、多くの場合、種々の状態の海を渡って乗員や貨物を輸送するのに使用される。しかしながら、水中翼船は、代表的には、荒れた水上では低速でしか使用できない。どのようにしたら水中翼船を荒れた水の上で高速で乗り心地を損なうことなく航行させることができるのかを判断するため、私は、船に作用する実際の力を連続的な時間間隔で計算する「時間−領域分析（time-domain analysis）」を行った。これらの計算から、空間における船の運動を決定することができた。私は、コンピュータを用いた時間−領域分析を行ってランダムな海の波（即ち、ランダムな波のパターン）の詳細な形状を時間及び空間の両方の関数として再構成した。実際に経験する現実のランダムな海は、個々の波成分が各々それ自体の軌道速度を有する多くのシヌソイダル成分波の和（the sum of many sinusoid al component waves）と考えることができる。このようなランダムな海の再構成は、造船−海洋エンジニア協会の、１９９０年に刊行された「造船の原則」の第８章（Principles of Naval Architecture，Society of Naval and Marine Engineer s, Chp．8）に記載された方法における等振動数の波成分を使用するのでなく、等エネルギの波成分を使用することによって得られる。結果的に得られたランダムな航路は、１９５６年に刊行された王立協会会報Ａシリーズ第２３７巻の第２１２頁乃至第２３２頁に記載された「確率関数の最大値の統計学的分布」（The statistical Distribution of the Maxima of a Random Function，Proc．Roy． Soc. ，Ser．A，Vol．237，pp．212-232(1956)）でＤ．Ｅ．カートライト及びＭ．Ｓ．ロングエットーヒギンズが仮定した統計学的理論にのっとることがわかっている。一度、実際のランダムな海を計算することができれば、水の運動及び水面下の速度を研究できる。この研究中、私は、ある航路での水の速度は、同じ平均波高及び波長のシヌソイダル波列の期待値に典型的に近似することを発見した。しかしながら、個々の波成分が重なると、構成要素が集合することによって、垂直方向速度が、単一のシヌソイダル波の場合よりも非常に大きくなったり若しくは非常に小さくなったりする。これらの非常に偶発的な水の垂直変化は、特に偶発的な水の垂直速度が下方向への突然の変化である場合には、荒海で水中翼船が経験する不快な航行、又、時には損傷するかもしれない航行の原因になる。これは、特に、偶発的な水の速度の極端な変化が下方への強く且つ突然の流れ（downgust）である場合にいえる。翼が水上を水平方向に移動しており、このような下方への強く且つ突然の流れに遭遇した場合、この流れの効果は、翼からみると、翼がいきなり上方に持ち上げられたのと同じである。いずれの場合も、翼の近くでの水の「付加質量（added mass）」が下方に作用する大きな荷重を翼に加える。「付加質量」という概念は、流体力学の研究者には、少なくともこの２世紀に亘り周知であるが、これは、多くのエンジニアには十分に理解されていない。この現象は、２１４０１、メリーランド州、アナポリス、リバロード２５２１のフィッシャーゲート社（Fishergate,Inc.）が刊行した私の本である「高速ボートの設計第１巻、滑水」の第１章及び第２章に幾分詳細に説明してある。簡単に説明すると、水中を移動する水沈体（翼体等の）がその通過により水を局部的に変位させる。水は、翼によって押されることによって側方に移動し、次いで、翼の通過後、多かれ少なかれ元あった場所に戻る。翼が一定の速度で移動している場合には、翼の近くでの水のこの移動は翼の運動にいかなる抵抗をも及ぼさない。存在する抵抗は、水の粘性による抵抗である。しかしながら、翼が加速されて高速になると、水のこの側方への移動が加速に対する追加の抵抗をなす。そのため、我々はこの効果を「付加質量」と呼ぶ。所定の推進力による翼の加速度は、水の密度が空気よりも高いために「付加質量」が空気中におけるよりも３桁大きいため、水中では空気中よりも遅い。逆に、翼に及ぼされる流体力学的力は、水が加速している場合、一定の速度で移動している場合の抵抗よりも大きい。非常に大まかにいうと、翼体のような高アスペクト比の物体の「付加質量」は、長さが翼のスパンに等しく、かつ、直径が翼の厚さ即ち翼の移動方向に対して直角方向に計測した幅に等しい、円筒体内の水の質量と等しい。かくして、翼のスパンが３.０４８ｍ（１０フィート）で、弦が１.２１９ｍ（４フィート）で、厚さが０．０９１ｍ（０．３フィート）である場合には、その弦と平行な移動についての付加質量は、約、［（０.３／２）²π・１０］・２＝１.４１s1ugs（２０.６３８kg（４５.５ポンド））＝（円筒体の容積）×（水の質量密度）である。他方、その移動が弦と直角である場合には、付加質量は、約、［（４／２）²π・１０」・２＝２５１.３slugs（３６６８.６５５kg(８０８８ポンド)）である。かくして、「付加質量」は、その弦とほぼ平行な翼の通常の移動については重要でないが、このほぼ水平方向移動と重なる垂直方向移動には強力な効果を及ぼす。付加的質量は、翼の上下方向への加速に抵抗する。逆に、水が約３.０４８ｍ／ｓ²（毎秒１０フィート毎秒）で垂直方向に加速した場合、「付加的質量」のみが翼に及ぼす垂直方向力は、約、２５１.３×１０＝１１３９.８７８kg（２５１３ポンド）（質量）×（加速度）＝（力）である。この効果は、相対的水流に対する翼の迎え角には関係ないので、流れに対する翼の角度の変化の影響を受け難い。従って、水中翼船が下方への強く且つ突然の流れと遭遇し、翼の迎え角を揚力を増大させるように変化させることによってこの下方への強く且つ突然の流れを補償しようとする場合、この補償自体は、水の突然の質量による下方への大きなインパルスを解消するのには不十分である。換言すると、翼の迎え角を変化させるだけでは、翼が、水の下方への強く且つ突然の流れによって、こうした流れと遭遇する前よりも大きく水面下に強制的に沈められることを防ぐことはできない。翼が従来の剛性の垂直支柱に取り付けられている場合には、水の下方への強く且つ突然の流れは、水中翼船の船体並びに翼を必然的に下げる。水の下方への強く且つ突然の流れが十分に大きい場合には、水中翼船の船体が大きく下がり、その結果、船体が水面を打つ（plough-in）。これは、快適でなく、場合によっては危険である。米国特許第３，４１７，７２２号（オニール）、米国特許第２，７７１，０５１号（フォンシェルテル）、及び米国特許第３，１４１，４３７号（ブッシュ等）は、荒れた水上を高速で作動できる水中翼船を製作する試みで従来行われた努力の例である。しかしながら、これらの三つの特許は、翼の角度を変えるだけでこの問題点を解決し、波の軌道速度の変化を補償しようとした。上述のように、これらの試みは、垂直方向に移動する水の「付加的質量」の効果を考慮しなかったため、成功しなかった。更に、Ａ１ＡＡ／ＳＮＡＭＥ高性能海洋ビークル会議のＷ．エリスワースの論文第７４−３０６号（１９７４年）「水中翼の開発− その問題点及び回答」によれば、「向かってくる波の角度を本質的に一定に維持しようとする試みにおいて（翼の迎え角）を変化させることは、システム全体における固有のラグにより実際上不可能であるため、自滅的プロセスである」。更に、米国特許第３，４５６，６１１号（ジョンソン）及び米国特許第２，９３０，３３８号（フロメンホフト）では、水中翼の垂直支柱にばねやシリンダを取り付けることによって波の上を滑らかに移動する水中翼船を提供する試みがなされている。しかしながら、これらの特許のいずれも、付加的質量の問題点により引き起こされる問題点を解決していない。ジョンソンは、この垂直支柱を「平衡装置」（水中翼船を安定化させる）及び緩衝装置として使用しているのに対し、フロメンホフトはこの支柱を「良好な緩衝」に使用している。かくして、水中翼船が荒れた水上を高速で作動できるように水の「付加的質量」効果を補償することができる水中翼船を発明することは極めて困難であることがわかった。従って、当該技術分野には、翼の周りの水の速度の上下方向への強く且つ突然のランダムな変化を補償でき且つ揚力をほぼ一定に維持でき、そのため、翼の上の船体が荒れた水上を高速で滑らかに移動することのできる水中翼船に対する必要性がある。発明の概要本発明は、翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然のランダムな流れを補償でき、荒れた水上を高速で作動でき、揚力をほぼ一定に維持できる水中翼船を提供する。更に、本発明は、ローリング運動を減衰できる水中翼を提供する。本発明の一態様によれば、水中翼船は、船体及び船体の中心線平面に関して横方向に延びる軸線を中心として枢動できるように船体によって支持された支持アームを有する。翼は、船体を水面上に支持するため、船体の下に配置されており、支持アームが軸線を中心として枢動するにつれて翼の迎え角が変化するように支持アームに連結されている。支持アームが船体から枢動して遠ざかるように支持アームを押圧するための押圧手段が設けられている。この構成では、翼は、翼を取り囲む水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って船体に関して移動でき、これによって上下方向への強く且つ突然の流れが船体に加える加速度を減少する。好ましくは、翼は、押圧手段により、船が作動するように設計された波のほぼ最大波高だけ移動できる。本発明の別の特徴によれば、水中翼船は、船体と、船体を水面上に支持するための翼と、全体に船体の前後方向に延びる第１軸線を中心として中央位置から枢動するように翼及び船体に連結された支持アームとを有する。この構成により、翼及び支持アームは、翼に作用するローリング力に応じて移動でき、船体をローリング運動を加えることなく、実質的に一定の高さに保持でき、これによって、乗り心地を高める。図面の簡単な説明第１図は、翼の周りの水の速度の、上下方向への強く且つ突然の変化に従って翼を動かすための手段を備えた、本発明の独特の水中翼船を示す概略側面図である。第２図は、本発明の独特の水中翼船を示す底面図である。第３図は、水中翼船の船体から角度をなして下方に延びる支持アームを、翼の周りの水の速度の上下方向への強く且つ突然の変化に従って動かすための方法を示す概略図である。第４図は、垂直方向下方に延びる支持アームを翼の周りの水の速度の変化に従って動かすための方法を示す概略図である。第５図は、可撓性支持アームを翼の周りの水の速度の変化に従って動かすための方法を示す概略図である。第６図は、ヒンジフラップを持つ翼を示す側面図である。第７図は、前翼によって安定化を図ったカナードタンデム翼装置を示す斜視図である。第８図は、後翼によって安定化を図ることを意図したタンデム翼装置を示す斜視図である。第９図は、両方が下位置にある場合に高速での翼抵抗を減少するのに使用できる双翼システムの両翼を示す斜視図である。第１０図は、一方の翼を水中から持ち上げることによって水中での翼の抵抗を減少するのに使用できる双翼システムを示す斜視図である。第１１図は、水中翼船の船体から垂直方向下方に延びる支持アームに取り付けられた翼が水の流れと出会う迎え角を緩衝支柱を使用することによって調節できる方法を示す側面図である。第１２図は、本発明による水中翼船の別の実施例の、船尾から見た斜視図である。第１３図は、第１２図の実施例の概略側面図である。第１４図は、第１２図の実施例の船首から見た斜視図である。第１５図は、第１２図の実施例のプロペラの後方から見た正面図である。第１６ａ図ないし第１６ｃ図は、第１２図の実施例で使用できる主翼の図である。第１７図は、湾曲した支持アームを持つ第１２図の実施例の変形例を示す概略側面図である。第１８図は、実質的に水平方向に延びる支持アームを持つ実施例の概略側面図である。第１９図は、横方向に枢動する支持アームを持つ本発明の別の実施例の概略側面図である。第２０図は、第１９図の実施例の横断面図である。好ましい実施例の記載第１図及び第２図は、荒れた水上を高速で作動できる、本発明による独特の水中翼船１０を概略に示す。水中翼船１０は、所望の形体の少なくとも一つの船体１２を有する。好ましくは、船体１２は、大きな加速度を被ることなく荒れた海の高い波を切り進むことができる形体を有する。このような船体形体の一例が、本発明者の米国特許第３，７６３，８１０号に開示されている。同特許について触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたものとする。船体は、細長い形体を有するため、水と接触した時に船体１２に加わる揚力が小さい。従って、船体１２の前区分の投影面積が小さいため、波との衝突中の揚力が小さくなり、かくして、抵抗及び垂直方向加速度の両方が小さくなる。トランソム１４は、船首１２に組み込むことができる。船首トランソム１４は、本発明者の前の特許に教示してあるように、波に激しく洗われているときに船首が完全には沈まないようにするのを助ける。本発明では、少なくとも一つの支持アーム１６が、船体１２に、好ましくは底部に又は底部の近くに取り付けられている。支持アーム１６は、船体１２の底部の平面から水中に下方に延びるように取り付けられている。好ましくは、支持アーム１６は、第３図に示すように、船体１２から水中に下方に角度をなして延びている。しかしながら、支持アーム１６は、第４図に示すように、船体１２から水中に垂直方向下方に延びていてもよく、垂直方向移動は入れ子機構によって行われる。好ましくは、少なくとも二つの支持アーム１６が船体１２に取り付けられており、これらの支持アームのうちの一方は、船体１２の後方に配置され、他方の支持アーム１６は船体１２の前方に配置されている。各支持アーム１６は、取り付け部即ち連結部１８のところで船体１２の底部に又は底部の近くに取り付けられている。船体１２の底部又は底部の近くの各支持アーム１６の取り付け部は、枢動式であってもよいし、固定式であってもよい。取り付け部即ち連結部１８が固定式である場合には、各支持アーム１６は少なくとも部分的に可撓性である。即ち、各支持アーム１６は、その全長に亘って曲がるように均等に可撓性であるか、或いは、第５図に示すように一部だけが可撓性である（例えば、支持アーム１６が薄くなっている取り付け部即ち連結部１８の近くを除いて支持アーム１６が剛性であり、そのため、支持アーム１６をこの薄い区分だけで曲げることができる）のがよい。これらの可撓性支持アームは、ガラス繊維や鋼といった任意の可撓性材料で製造できる。更に、取り付け部即ち連結部１８が固定式であり且つ各支持アーム１６に可撓性が全くない場合には、各支持アーム１６は、第６図及び第１１図に示すように、水中翼船１０の船体１２から垂直方向下方に延びており且つ入れ子式であるのがよい。これらの入れ子式の支持アーム１６は、翼２０の周りの水の局部的な速度変化に応じて上下に移動するシリンダである。これらのシリンダアーム１６は入れ子式であるため、翼２０を水の速度の局部的変化に合わせて移動させることができ、水中翼船１０の船体１２が水上ほぼ一定の高さの行路に沿って移動できるようにする。これとは異なり、取り付け部即ち連結部１８が枢動式である場合には、各支持アーム１６は、好ましくは剛性であるが、各支持アーム１６は、上文中に説明したように少なくとも部分的に可撓性であるのがよい。更に、枢動式の取り付け部は、当該技術分野で周知の任意の手段であるのがよい。各支持アーム１６は、翼２０にも取り付けられている。船体１２に二つの支持アーム１６が取り付けられた実施例では、翼で浮いているときに船体の大部分を支持する主翼２０ａが、船体１２の長手方向重心の近くに配置された支持アーム１６に取り付けられており、小さな翼２０ｂが船体１２の前部分又は後部に配置された支持アーム１６に取り付けられている。第３図に示すように、水中翼船１０の作動中、翼２０は水面の近くに配置される。翼２０は、船の船体１２を水面上に持ち上げるのに必要な揚力を発生する。当該技術分野で周知のように、翼は、水流に対する翼の迎え角によって、必要な揚力を発生する。本発明によれば、翼２０は、ヒンジフラップを持つ翼３０、又は双翼即ちタンデム翼４０又は５０を用いる方法を含むがこれに限定されない多くの方法で水流に対する翼の迎え角を調節することによって、水中翼船１０の船体１２を水面上に持ち上げるのに必要な揚力を発生することができる。第６図は、ヒンジフラップを持つ翼３０を示す。翼３０の主部３２は、支持アーム１６に固定されている。翼３０の主部３２には、枢着部即ち連結場所３６のところで後フラップ３４が当該技術分野で周知の任意の手段で、好ましくはヒンジで枢着されている。垂直方向上方又は下方に向う水流が翼３０に加わったとき、後フラップ３４が枢動してその方向を変え、水流に対する翼３０の迎え角を効果的に調節する。第７図は、タンデム翼装置４０を示す。この装置では、前翼４６により安定化が図られる。タンデム翼装置４０は、後翼４２及び前翼４６を有し、これらは、両方とも連結構造４４に取り付けられている。タンデム翼装置４０は、当該技術分野で周知の任意の手段、好ましくはピッチヒンジによって、枢着場所即ち連結場所４８で支持アーム１６に枢着されている。タンデム翼装置４０が、垂直方向での水の速度の変化に遭遇したとき、水流に対する前翼４６の角度が後翼４２よりも大きくなり、その結果、前翼４６が発生した揚力により、タンデム翼装置４０は新たな相対的水流方向に対して元の迎え角に戻る。第８図は、タンデム翼装置５０を示す。この装置では、後翼５６により安定化が図られる。タンデム翼装置５０は、当該技術分野で周知の任意の手段、好ましくはピッチヒンジによって、枢着場所即ち連結場所５８で支持アーム１６に枢着された前翼５２を有する。前翼５２は連結構造５４に連結されており、この連結構造は後翼５６に取り付けられている。この後翼５６は、タンデム翼装置４０の前翼４６と同じ方法で作用する。即ち、タンデム翼装置５０が垂直方向での水の速度の変化に遭遇したとき、後翼５６が発生した揚力によってタンデム翼装置５０が新たな相対的水流方向に対して元の迎え角を回復する。船体１２の形体が非常に細長い場合には、翼２０は、好ましくは、従来の水中翼船の代表的な翼よりも小型である。これらの小型の翼は、従来の船体で可能であるよりも高い「離水」前速度まで、水と公称接触状態を保持できるため、細長い船体と組み合わせて使用できる。この現象は、翼を小型にできるため、巡航効率を高める。本発明の一つの特徴によれば、船体１２から水中に角度をなして下方に延びる、部分的にも可撓性でない支持アーム１６は、枢着部２６によって支持アーム１６に連結された緩衝支柱２２によって下方に角度をなした位置に保持され、枢着部即ち連結部２４によって、第１図に示すような当該技術分野で周知の任意の手段で、船体１２の底部に又は底部の近くに連結されている。これらの緩衝支柱２２は、翼２０の周りの水の速度の変化に従ってて支持アーム１６及び翼２０が移動できるようにする手段を提供する。適当な緩衝支柱２２には、機械式圧縮ばね、油圧シリンダ、及び空気圧シリンダが含まれるが、これらに限定されない。シリンダを緩衝支柱２２として使用する場合、ばね比を小さくする、即ちばねの特性を変化させるため、代表的には、当該技術分野で周知のように、アキュムレータをシリンダと関連して使用する。第３図に示すように、緩衝支柱２２は、支持アーム１６及びかくして翼２０を、翼の周りにある波における水の垂直方向速度変化（上下方向への強く且つ突然の流れ）に従って移動できる。翼２０の周りの水の速度が局部的に下方に向かう（下方への強く且つ突然の流れ）場合には、翼の揚力が減少し、緩衝支柱２２が翼２０を水と協調して強制的に移動し、破線で示す下位置まで翼とともにほぼ瞬間的に下方へ移動する。他方、水の速度が局部的に上方に向かう（上方への強く且つ突然の流れ）場合には、翼の揚力が増大し、緩衝支柱２２は、翼２０を、破線で示す上位置までこの揚力の増大に合わせてほぼ瞬間的に上方へ移動できる。かくして、緩衝支柱２２は、これらの水の速度の上下方向への強く且つ突然の変化に応じて翼２０をほぼ瞬間的に移動できる。支持アーム１６が船体１２に枢動自在に連結されており、固定されていないため、翼のこの瞬間的な移動は船体１２の移動に影響を及ぼさず、翼２０は船体１２とは独立して移動する。従って、支持アーム１６／緩衝支柱２２／翼２０からなるこの構造により、船体１２は、水面上ほぼ一定の行路に沿って移動し、翼２０は水の速度の上下方向への局部的な強く且つ突然の変化に従って移動し、かくして、船体１２は荒れた水上を滑らかに載ることができる。更に、支持アーム１６／緩衝支柱２２／翼２０からなるシステムは、主翼２０ａの大きさを素早く小型化でき、かくして水中翼船１０の高速での抵抗を減少する別の方法を可能にする。第９図に示すように、二つの「主翼」、即ち、低速作動用の一つの大型翼２０及び高速作動用の小型翼２０（ｃ）は、低速では、水中にある。低速では、これらの翼は、互いに組み合っているか或いはタンデムをなしている。小型の翼２０（ｃ）が水中翼船１０の重量をそれ自体で支持できるのに十分高速に達したとき、大型の翼２０を下方に保持していた緩衝支柱２２を引っ込めることによって、第１０図に示すように大型の翼２０を持ち上げて水から出す。大型の翼は船体１２の底部に当たるか或いは底部の近くにある。好ましくは、大型の翼２０は、引っ込められたときに相対水流内に向いているようにその前縁の近くがその支持アームに関してヒンジ止めされている。このとき、船体１２の全重量は、小型翼２０（ｃ）に取り付けられた支持アーム１６を下方に保持する緩衝支柱２２によって支持されている。水中翼船１０の高速時の抵抗を大きく減少させることに加え、この方法では、低速及び高速で使用される種々の翼を使用できる。低速翼の断面形状は、代表的には、航空機の翼と類似しており、高い揚力係数を効率的に発生できる。「サブキャビテーション翼」として周知の丸みのある前縁を持有する。他方、高速用の小型翼２０（ｃ）は、空気で満たされたキャビティがその上面上に形成された状態で作動するように設計された「超キャビテーション」型が代表的である。大型の翼２０に取り付けられた支持アーム１６は、好ましくは、従来の流線型断面を有し、例えば支持アーム１６の前縁及び後縁は支持アーム１６の中央よりも狭幅であり、そのため、支持アーム１６に沿って周囲空気が流れ、翼２０の上面を通気し、かくして、その揚力を減じることがない。他方、小型翼２０（ｃ）に取り付けられた支持アーム１６の前縁は、好ましくは、丸味を帯びており、周囲空気が支持アーム１６の周りを通って下方に流し、小型翼２０（ｃ）の上面を通気する。本発明によれば、翼２０が水流と接触する迎え角は、翼２０が下方への強く且つ突然の流れと遭遇したときの揚力の減少を最小にするように、又は翼２０が上方への強く且つ突然の流れと遭遇したときの揚力の増大を最小にするように、自動的に調節される。この自動調節は、当該技術分野で周知の任意の手段によって、又は本明細書中上文中に論じた任意の手段によって行うことができる。好ましくは、翼２０が水流と接触する迎え角は、翼２０の動きを調節するのと同じ手段によって調節される。即ち、迎え角は、支持アーム１６／緩衝支柱２２／翼２０からなるシステムによって調節される。水流に対する翼２０の迎え角及び翼２０の水中での位置の両方を、翼２０の周りにある波における水の速度の垂直方向での変化に従って支持アーム１６を移動することによって同時に調節することは、支持アーム１６に固定された翼２０によって行われる。かくして、水中翼船１０が下方への強く且つ突然の流れと遭遇したとき、翼２０は水とともに下方に移動し、翼が支持アームに固定されているため、翼２０が水流と接触する迎え角は、揚力の減少を最初にするように必然的に調節される。逆に、水中翼船１０が上方への強く且つ突然の流れと遭遇したとき、翼は水とともに上方に移動し、翼２０が水流と接触する迎え角は、揚力の増大を最小にするように自動的に調節される。このシステムは、水中での翼の位置ばかりでなく水流と接触する翼の迎え角も瞬間的に調節でき、かくして、船体１２は荒れた水上を滑らかに移動できる。従って、好ましい実施例では、制御機構を翼に取り付けられる必要がない。本発明の一つの特徴によれば、支持アーム１６／緩衝支柱２２／翼２０からなるシステムの翼２０は、ヒンジフラップを持つ翼３０であるのがよい。好ましくは、ヒンジ線は、翼３０の前縁の近くにある。ヒンジフラップをこの位置に有する翼３０を使用すると、ヒンジフラップは、水の速度の垂直方向下方への強く且つ突然の変化に遭遇したとき、相対水流中で抵抗を減らす角度になり、水の速度の垂直方向上方への強く且つ突然の変化に遭遇したとき、停止しないように保持され、かくして、引っ込み位置にあるとき、翼２０の抵抗を最小にする。本発明の別の特徴によれば、船体１２から水中に下方に角度をなして延び且つ少なくとも部分的に可撓性の支持アーム１６は、剛性の取り付け部即ち連結部１８によって、下方に角度をなした状態に保持される。支持アーム１６は、可撓性であるため、翼２０の周りの水の速度の変化に応じてほぼ瞬間的に曲がることができ、及びかくして水の速度の局部的な上下方向への強く且つ突然の変化に従って移動できる。可撓性支持アームが翼２０の周りの水の速度の垂直方向での変化に応じて曲がるため、瞬間的な移動は水中翼船の船体の移動に影響を及ぼさず、かくして、水中翼船の船体１２は、滑らかに移動できる。更に、好ましくは、水中での翼２０の位置を調節するのに用いられる機構と同じ機構が水流に対する翼２０の迎え角を調節する。上文中に論じたように、水流に対する翼２０の迎え角は、好ましくは、翼２０の動きを調節する手段と同じ手段によって、水流に対する翼２０の迎え角が調節されるように翼２０を可撓性支持アームに固定することによって調節される。上文中に論じた、或いは当該技術分野で周知の任意の迎え角調節手段を使用できる。本発明の更に別の特徴によれば、船体１２の底部の平面から水中に垂直方向下方に延びる、部分的にも可撓性でない入れ子式の支持アーム１６を使用できる。これらの支持アーム１６は入れ子式であるため、翼２０は、第１１図に示すように、翼の周りの水の速度の垂直方向での変化に従って移動でき、及びかくして水中翼船１０の船体１２は滑らかに移動できる。この場合も、翼２０の水中での位置を調節する機構と同じ機構で水流に対する翼２０の迎え角を調節できる。上文中に論じた、或いは当該技術分野で周知の任意の迎え角調節手段を使用できるが、好ましくは、水流に対する翼２０の迎え角は、ヒンジリンク６０を翼２０及び支持アーム１６に枢着部即ち連結部６２及び６４で夫々枢着することによって調節される。翼２０が水の速度の垂直方向での変化に遭遇したとき、翼２０は、支持アーム１６が入れ子式であるため、水に従って移動し、水流に対する翼の迎え角は、支持アーム１６の移動時に第１１図に示すように翼２０の位置を変えるヒンジリンク６０により、自動的に調節される。本発明の水中翼船１０が持つ別の利点は、水中翼船１０が超キャビテーション翼を使用できるということである。これは、本発明の水中翼船１０が、翼２０の周りの水又は空気の速度の垂直方向での変化に従って翼２０を上下に移動させることができるためである。超キャビテーション翼は、高速では、翼の上面と接触する水流がなく、かくして翼の上方にキャビティを形成する翼である。静水上を高速で移動する際、このキャビティには非常に低圧の水蒸気だけが入っている。効率的な（低抗が低い）作動のため、超キャビテーション翼の迎え角が十分小さい場合には、蒸気で満たされたキャビティが不安定であり、翼に作用する力は非常にランダムであり且つ激しい。このような翼が水面に近付き過ぎると、蒸気キャビティの低圧により周囲空気が吸い込まれ、翼の揚力がその超キャビテーション値の約三分の一に低下する。１９７５年に発行された「海洋技術」の第１２巻第４号の第３６７頁乃至３７７頁の「非常に高速の水中翼についての考察」コノリー、アラン、を参照されたい。超キャビテーション翼が水面に近付き過ぎると、揚力がこのように突然減少するため、このような超キャビテーション翼は今日では実際に使用されていないと考えられている。しかしながら、このような超キャビテーション翼は、本発明の水中翼船１０では使用できる。これは、キャビティの不安定性により生じる揚力の急速な変化が、揚力が維持されるように翼２０の迎え角を減少させるように又は増大させるように水中翼船１０に取り付けられた支持アーム１６を上下に移動させるだけであるためであり、これにより水中翼船１０の船体１２は滑らかに移動できる。更に、支持アーム１６が水中翼船１０の船体１２から水中に下方に角度をなして延びている場合には、所与の揚力に対するこのような超キャビテーション翼の抵抗は、支持アーム１６の傾斜角度のため、周囲空気が翼の上方のキャビティに連続的に吸い込まれるため、小さくなる。支持アーム１６を第３図に示すように垂直方向に対して所定角度に傾斜させると、抵抗がかなり減少し、従って、支持アーム１６と接触する水の動的圧力による抵抗がかなり減少する。例えば、支持アーム１６を垂直方向に関して６０°の所定角度（これは代表的な値である）に配置した場合には、cos ３０°＝０．５であり、従って、傾斜した支持アームの抵抗垂直な支持アームの抵抗の比（これは垂直方向に対する角度のcos2とほぼ等しい）は、約０．２５である。かくして、水が下方に角度をなして延びる支持アーム１６と接触することによる圧力抵抗は、垂直な支持アームが水と接触することによる圧力抵抗の０．２５即ち２５％に過ぎない。従って、船０１２から下方に角度をなして延びる支持アーム１６は、その幅を垂直な支持アームの四倍にしても受ける抵抗の量は同じであり、下方に角度をなして延びる支持アーム１６の後方のキャビティの断面積は、垂直な支持アームの後方のキャビティの１６倍であり、かくして１６倍の空気を傾斜した支持アームの後方に流すことができる。更に、本発明では、翼２０をその前縁で又はその前縁の近くで傾斜した支持アーム１６に取り付けることができる。従って、下方に移動する周囲空気を傾斜した支持アーム１６の後部に水流に抗して圧送する必要がない。これは、周囲空気が、この周囲空気が供給されなければならないキャビティの上流に既にあるためである。更に、翼の上方にキャビティが存在しない場合には、支持アームの後方を下方に移動するこの周囲空気は、翼の前縁に至るとすぐにキャビティを形成する。好ましい実施例では、水中翼船１０の操舵室でスイッチを操作することによって、緩衝支柱２２／支持アーム１６／翼２０からなるシステムの弾性及び緩衝特性を瞬間的に変化させることができる。これらの特性を変化させることによって、種々の状態の海での水中翼船の船体１２の乗り心地を最適にできる。緩衝支柱２２／支持アーム１６／翼２０からなるシステムの特性を変化させることができる方法は、このシステムの特定の実施例で決まる。例えば、緩衝支柱２２が油圧シリンダである場合には、油圧シリンダに連結されたアキュムレータ内のガスの圧力を海の状態に応じて増減して乗り心地を剛くしたり柔らかくしたりすることができる。この調節は、水中翼船１０の操舵室から容易に制御できる。更に、好ましい実施例では、緩衝支柱２２／支持アーム１６／翼２０からなるシステムは、スイッチの操作時に、このシステムが水中翼船の船体１２の近くに収容されて翼２０が船体１２の底部に対してぴったりと合うように操舵室から容易に制御できる。翼２０を船体１２に対してぴったりと収容したとき、水中翼船１０は、低い喫水で低速で作動できる。本発明によれば、プロペラアッセンブリ２８は、水中翼船１０のどこに取り付けられていてもよい好ましくは、プロペラアッセンブリ２８は、少なくとも一つの翼のところに又はこの翼の後方に取り付けられ、更に好ましくは、プロペラアッセンブリ２８は、主翼２０ａに取り付けられる。これは、主翼２０ａが、ほぼ全ての時間において水と間違いなく接触している水中翼船の唯一の部品であるためである。しかしながら、これには、プロペラの従来の設置よりも費用がかかり、及び従って必ずしも経済的に望ましいものではない。プロペラアッセンブリ２８は、翼２０上に又は翼２０の後方に配置されたパッドに取り付けられた水力モータの出力部材に取り付けられた少なくとも一つのプロペラを含む。水力モータ及びかくしてプロペラは、水中翼船１０のエンジンに取り付けられた水圧ポンプからの加圧流体によって駆動される。一端が水力モータに取り付けられており且つ他端が水圧ポンプに取り付けられた二つの水圧管路が、加圧流体を水力モータと水圧ポンプとの間で搬送する。水圧管路は、パッド及び水力モータが取り付けられた翼が翼の周りの水の速度の変化に従って移動できるように、可撓性であるか或いは機械式ヒンジ継手を備えている。好ましくは、水中翼船１０のエンジンに取り付けられた水圧ポンプは、可変行程容積ポンプである。可変行程容積ポンプは、一定の出力レベルで水圧流体を加圧する。そのため、プロペラに作用する大きなトルク荷重によりモータの回転が下がったために流れが小さくなると、流体圧力が増大する。かくして、プロペラのトルクが高く、モータが低回転数で回転しているために船が低速である場合には、流体圧力が高く、モータが利用できるトルクを最大にする。全体としての効果は、エンジンとプロペラとの間の可変歯車比の効果と同じである。別の実施例では、プロペラアッセンブリ２８は、翼２０に配置されたパッドに取り付けられた電動モータの出力部材に取り付けられた少なくとも一つのプロペラを含む。水中翼船１０のエンジンに取り付けられた発電機が発生した電流を電動モータに置くって電動モータを駆動し、及びかくしてプロペラを駆動するのに、回転接合体を通して電流を搬送するための当該技術分野で周知の任意の装置を使用できる。好ましくは、パッドを取り付けることができる翼２０がその周りの水の速度の変化に従って移動できるように可撓性の電線又はヒンジ整流子のいずれかが電流を搬送する。最後に、プロペラアッセンブリ２８は、機械式伝動手段に取り付けられた少なくとも一つのプロペラを含む。プロペラが翼２０に取り付けられている場合には、プロペラの駆動に必要な機械的トルクはエンジンからプロペラに（エンジンからの）入力シャフト及び（翼への）出力シャフトによって伝えられる。入力シャフト及び出力シャフトは、翼２０の周りの水の速度の垂直方向への変化に従って翼２０が動くことができるように翼２０の上下への移動に適合できる継手又はリンクによって連結されている。例えば、入力シャフトと出力シャフトとを連結するのに、翼２０／支持アーム１６ヒンジのヒンジ軸線中心線と一致するフック継手、定速度継手、又は可撓性ゴムカップリングを使用できる。好ましくは、翼２０／支持アーム１６ヒンジ中心線と一致する水平方向軸線を中心として出力シャフトが旋回できるギアボックスを使用する。一例は、互いに向き合った二つのかさ歯車を持ち、水面と直交したギアボックスである。駆動ピニオンがかさ歯車と相互作用し、これらのかさ歯車と係合する。シャフトに一つの駆動ピニオンが取り付けられており、このシャフトは水中翼船のエンジンに取り付けられる。この駆動ピニオンにより、水中翼船のエンジンからギアボックスまでエネルギを機械的に伝達できる。かさ歯車のギアボックスからプロペラの近くに配置された下ギアボックスまで延びるシャフトに他の駆動ピニオンが取り付けられる。このシャフトにより、かさ歯車のギアボックスから下ギアボックスまでエネルギを機械的に伝達できる。上ギアボックスからのシャフトが、水面に対して３０°の所定角度をなしており、そのため下ギアボックスにこの角度で進入する場合、下ギアボックスの出力シャフトは、大まかに言って長手方向に延びており、即ち、水面とほぼ平行である。かくして、この例では、下ギアボックスの入力シャフトと出力シャフトとの間の角度もまた３０°である。下ギアボックスからの出力シャフトは、翼２０に配置された少なくとも一つのプロペラに取り付けられている。第１２図乃至第１７図は、本発明による水中翼船の別の実施例を示す。この実施例では、船体１１０は、主翼１２０及び船体１１０の船尾に配置された小型の副翼１３０によって水上に支持される。作動速度では、船体１１０は、主として、主翼１２０が発生する揚力によって支持され、副翼１３０によってピッチにおける安定化が図られる。主翼１２０は、船体１１０の中心線平面とほぼ垂直方向に延びる横方向軸線１２２を中心として枢動するように上端近くが船体１１０に枢着された一対の剛性支持アーム１２１に固定されている。主翼１２０は、船体１１０の中心線平面に対してほぼ垂直方向に延びた状態で示してあるが、上方に傾斜しているといった別の角度をとることができる。更に、主翼を船体１１０に連結する支持アーム１２１の数は異なってもよい。少なくとも一つの支持アーム１２１の上端が船体１１０内に延びており、支持アーム１２１に下方への押圧力を及ぼす緩衝支柱１２３又はこれと同様の部材に連結されている。これは、支持アームが船体１１０の重量によって船体１１０に向かって潰れないようにすると同時に、主翼１２０がその周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って上下に移動できるように支持アーム１２１が横方向軸線１２２を中心として枢動できるようにするためである。緩衝支柱１２３は、上述の実施例で使用されたのと同様の、例えば機械式緩衝支柱、空気圧式緩衝支柱、又は油圧式緩衝支柱である。緩衝支柱１２３が油圧式である場合には、支持アーム１２１を上下方向への強く且つ突然の流れに応じて横方向軸線１２２を中心として枢動させることができるばかりでなく、支持アーム１２１を格納位置と下げた位置との間で移動するのにも使用できる。緩衝支柱１２３は、好ましくは、上下方向への強く且つ突然の流れに応じて、船が作動しようとする最も大きな波の高さ（波の間の谷から波頭まで計測した）だけ、翼１２０を垂直方向に移動させることができる。例えば、船が９１．４４cm（３フィート）の波の上で作動するようになっている場合には、緩衝支柱１２３は、好ましくは、翼１２０を上下に約９１．４４cm（３フィート）（静水におけるその平均位置から約４５．７２cm（１．５フィート）上方に及び約４５．７２cm（１．５フィート）下方に）移動させることができる。緩衝支柱１２３は必ずしも船体１１０の内部に配置されていなくてもよいが、船体の内部に配置した構成には、緩衝支柱１２３が水中に延びている場合と比べて抵抗が小さいという利点がある。本実施例では、緩衝支柱１２３が支持アーム１２１に及ぼす力は、船体１１０に取り付けられており且つ緩衝支柱１２３に連結された制御ユニット１２５（第１３図参照）によって調節することができる。理想的には、緩衝支柱１２３が支持アーム１２１に及ぼす押圧力は、主翼１２０が上下方向への強く且つ突然の流れに従って移動する際の支持アーム１２１の枢動範囲に亘ってほぼ一定である。これは、船体１１０に加わる加速度を最小にするためである。しかしながら、実際の緩衝支柱１２３について述べると、拘束力は支持アーム１２１がそれらの静水における平均位置から枢動する際に変化し、支持アーム１２１が上方に枢動する際には増大し、下方に枢動する際には減少する。支持アーム１２１がそれらの静水における平均位置から変位する際に緩衝支柱１２３が及ぼす押圧力の変動範囲には厳密な制限はない。主翼１２０の船体１１０からの距離が静水上にある場合のその平均距離にある場合の押圧力を１．０の任意の値とすると、押圧力の適当な変動範囲の一例は、翼１２０が下方への強く且つ突然の流れに応じたその下方への移動の下限に到達した場合の少なくとも約０．５の値、及び翼１２０が上方への強く且つ突然の流れに応じたその上方への移動の上限に到達した場合の最大約２．０の値である。更に好ましい範囲の一例は、翼１２０が下方への移動の下限に到達したときの少なくとも約０．８の値、及び翼１２０が上方への移動の上限に到達したときの最大約１．４の値である。かくして、この更に好ましい範囲では、押圧力が、主翼１２０が静水でのその平均深さにある場合に支持アーム１２１が船体の重量を支持できるのに丁度十分である場合、押圧力は、翼１２０が下方への移動の下限に到達したとき、支持アーム１２１が船体の重量の少なくとも０．８倍の重量を支持できるのに十分となり、翼１２０がその上方への移動の上限に到達したとき、支持アーム１２１が船体の重量の最大１．４倍の重量を支持できるのに十分となる。緩衝支柱が及ぼす押圧力についての上文中に説明した好ましい範囲及び更に好ましい範囲は、上述の実施例でも使用できる。更に、支持アームが可撓性部材であり、翼に作用する上方への力にその弾性で抗する場合には、翼が上下方向への強く且つ突然の流れに応じて船体に関してその最も下の位置と最も上の位置との間を移動するときに可撓性支持アームが及ぼす下方への押圧力は、好ましくは、船体の重量の少なくとも約０．５倍乃至最大約２倍であり、更に好ましくは、船体の重量の少なくとも約０．８倍乃至最大約１．４倍である。水中翼船は、ほぼ垂直な軸線を中心として枢動するように船体１１０の船尾に取り付けられた一対の舵１３１によって操舵される。副翼１３０は、舵１３１の下端に固定されている。船体１１０の中心線に関する各舵１３１の角度は、舵１３１に連結されており且つ制御ユニット１２５によって制御される油圧ピストン又は電動モータのような適当なアクチュエータ１３２によって調節できる。本実施例では、舵１３１は、船体１１０の中心線に対してほぼ垂直方向に延びる水平方向軸線を中心として枢動できるように上端が船体１１０の船尾にヒンジ１３４で連結された支持プレート１３３に各々枢着されている。各支持プレート１３３は、船体１１０によって支持されており且つ制御ユニット１２５によって制御されるアクチュエータ１３５によって、そのヒンジ１３４を中心として枢動できる。アクチュエータ１３５の作動により、舵１３１の長手方向軸線の角度を垂直方向に関して調節し、従って、副翼１３０の迎え角を調節する。例えば、舵１３１がアクチュエータ１３５の作動により後方に５°だけ傾斜している場合には、副翼１３０の迎え角が５°小さくなり、下方に作用する大きな力を副翼上に発生する。これにより、船首が持ち上げられる。逆に、シリンダ１３５を引っ込めると舵１３１が前方に傾斜し、副翼１３０の迎え角が大きくなり、船尾が持ち上がる。好ましくは、アクチュエータ１３２及び１３５は別々に制御できる。舵１３１の傾斜角度が異なる場合には、即ち、一方が前方に傾斜し、他方が後方に傾斜した場合には、前方に傾斜した舵に作用する揚力が増大し、後方に傾斜した舵に作用する揚力が減少し、かくして、副翼の揚力が減少した方の側部に向かって船をローリングさせるローリング移動を加える。アクチュエータ１３２を使用して舵１３１を操舵するのと同時にこれを行うと、船がターンし、ターンした方向に傾く。水中翼船は、船体１１０内に取り付けられたエンジン（図示せず）が船体１１０から斜め方向下方に延びるプロペラシャフト１４１を通して駆動するプロペラ１４０のような任意の適当な推進装置によって推進させることができる。プロペラの推力は、ベアリングハウジング内のスラストベアリングによって反作用を受け、プロペラ支持支柱を介して船体１１０に伝達される。この実施例では、プロペラ１４０は、上端が水面上に配置されたボア１４４を持つ中空通気チューブ１４３を通して大気と連通した流線型カウリング1４２によって少なくとも部分的に取り囲まれている。ボア１４４の下端１４４ａは、プロペラ１４０の吸引側でカウリング１４２の内側に開放している。水中翼船の作動中に浸漬される通気チューブ１４３の部分は、好ましくは、抵抗を小さくするように流線型断面を有する。第１５図に示すように、本実施例では、カウリング1４２は、プロペラ１４０の上部分の周りを１８０°以上に亘って延びているが、カウリング１４２の正確な寸法は重要でない。カウリング１４２及び通気チューブ１４３は、波中での作動中、プロペラ１４０の推力を安定化させるのを助ける。プロペラ１４０の水面下の深さは、波の上下に従って変動し、場合によっては、プロペラ１４０の部分が水面上にある。カウリング１４２及び通気チューブ１４３がないと、プロペラ１４０が水面上に周期的に現れ、そのため、プロペラ１４０の全体が浸漬している場合とプロペラ１４０の一部だけが水面下にある場合とでプロペラ１４０のトルク及び回転数が大きく変動する。しかしながら、第１２図の実施例では、プロペラ１４０の回転により発生する吸引力によって周囲空気が通気チューブ１４３の上端で通気チューブ1４３を通してカウリング１４２に吸い込まれ、これによって、カウリング１４２内の局部的な水面を押圧し、プロペラ１４０の上部分を空気に露呈し、これによってプロペラ１４０は部分的に浸漬される。例えば、カウリング1４２内の水面高さは、プロペラシャフト１４１の高さよりも低くでき、そのため、プロペラ１４０の下半部だけが推力を発生する。従って、プロペラ１４０に関するカウリング1４２内の水面の高さを、カウリング１４２の外側の水面の変動と無関係にほぼ一定に維持できる。プロペラ１４０の駆動に必要な動力が、プロペラ１４０が水面に近い場合と、比較沈んでいる場合とでほぼ同じであるという効果が得られる。カウリング１４２は、プロペラ１４０が発生する吸引力を強め、更に、通気チューブ１４３を通して吸い込まれた空気がプロペラのディスクを通って流れるようにする。カウリング１４２及び通気チューブ１４３の別の利点は、プロペラのブレードの吸引面が大気圧で通気されているためにプロペラのブレードの表面上でキャビテーションが決して起こらないということである。これは、キャビテーションによる損傷を防ぐことによってプロペラ１４０の寿命を延ばす。好ましくは、通気チューブ１４３には、通気チューブ１４３を通る空気の流量を変化させるための手段が設けられている。例えば、第１３図に示すように、バタフライ弁１５０のような遠隔制御可能な流れ弁をボア１４４の任意の便利な位置に設置できる。バタフライ弁１５０の開閉は、制御ユニット１２５によって制御できる適当なアクチュエータ１５１によって行われる。バタフライ弁１５０を閉鎖位置に向かって移動させると、プロペラ１４０への空気の供給が減少し、プロペラ１４０に加わる荷重が大きくなる。通気チューブ１４３のボア１４４の大きさは、好ましくは、バタフライ弁１５０が全開で水中翼船がその設計速度で走行している場合、カウリング１４２内の水の高さが所望の高さまで下がるような大きさである。通気チューブ１４３のボア１４４の寸法は、大まかに以下のように計算される。船の設計速度がＶであり、プロペラディスクのスウェプト面積（swept area）がＡｐである場合、プロペラ１４０の上半部を通気するのに必要なボア１４４を通る空気の流量は、０.５ＶＡｐ（ｆｔ³／second）である。ボア１４４内の空気の速度を空気中の音速の四分の一（約８５．３４m/s（毎秒約２８０フィート））以下に保つのが望ましく、そのため、プロペラ１４０の上半部を通気するためのボア１４４の所望の最小面積は、ＶＡｐ／５６０（ｆｔ³）である。プロペラ１４０は、船体１１０に関して所定の位置に支持できる。しかしながら、水中翼船の作動中、水面下のプロペラ１４０の最適の作動深さは水中翼船の速度に従って変化する。従って、本実施例では、プロペラ１４０は、水中翼船の移動中に所望に応じて上下できるように支持される。通気チューブ１４３は、船体１１０船尾に連結された支持ベース１４７から上方に延びる案内ロッド１４５に一つ又はそれ以上のコネクタ１４６で摺動自在に連結されている。通気チューブ１４３は、通気チューブ１４３と支持ベース１４７との間に連結されており且つ制御ユニット１２５で制御される油圧アクチュエータ１４８のような任意の適当なアクチュエータで上下させることができる。通気チューブ１４３の垂直方向移動範囲は、通気チューブ１４３の外側に固定されたピン１４３ａと支持ベース１４７に取り付けられた下ストッパーアーム１４７ａ又はトランソムに固定された上ストッパーアーム１４９との間の係合によって制限される。添付図面では、ピン１４３ａが下ストッパーアーム１４７ａと接触した下位置で通気チューブ１４３を示す。プロペラシャフト１４１は、船体１１０に関して枢動自在であり、カウリング１４２は、アクチュエータ１４８の作動により、プロペラ１４０、プロペラシャフト１４１、カウリング１４２、及び通気チューブ１４３が単一のユニットとして上下に移動するようにプロペラ１４０に連結されている。プロペラシャフト１４１は、船体１１０に関して枢動できるように、カードン継手（card on joint）（又はフック継手）によって船体１１０に連結できる。通気チューブ１４３を上下させることができるように形成することによって、船がゆっくりと動いているき又は静止しているときの船の喫水を小さくすることができる。舵１３１もまた、アクチュエータ１３５を延ばして支持プレート１３３をヒンジ１３４を中心として回転させることによって、格納位置まで持ち上げることができる。第１２図には、支持アーム１２１に固定された主翼１２０が示してある。しかしながら、第１６ａ図及び第１６ｂ図に示してあるように、主翼１２０を支持アーム１２１に枢着してもよい。夫々底面図、部分断面側面図、及び上面図であるこれらの図では、主翼１２０は、枢動点１２０ａを中心として枢動するように支持アーム１２１に連結されている。主翼１２０は、「抵抗を減らす角度」、即ち支持アーム１２１の軸線とほぼ整合した少なくとも所定の角度まで枢動点１２０ａを中心として下方に自由に枢動できる。しかしながら、主翼の上方への枢動運動は、各支持アーム１２１に固定されたストッパー部材によって制限される。この実施例では、ストッパー部材は、各支持アーム１２１の後端から主翼１２０の前縁上を延びるストッパーアーム１２１ａである。水中翼船が上下方向への強く且つ突然の流れのない静水で作動する場合には、主翼１２０に作用する揚力により、主翼は、その上面がストッパーアーム１２１ａに押し付けられた第１６ｂ図に実線で示す位置に押圧される。同様に、主翼１２０に上方への強く且つ突然の流れが作用すると、主翼はストッパーアーム１２１ａに押し付けられる。主翼１２０に十分な大きさの下方への強く且つ突然の流れが作用すると、主翼は枢動点１２０ａを中心として第１６ｂ図で時計廻り方向に破線で示す位置まで下方に枢動する。主翼１２０を支持アーム１２１にこのように枢着すると、主翼１２０が格納位置にあるとき、主翼１２０が最小抵抗の角度に合わせて枢動できるため、主翼１２０の流体抵抗が小さくなる。主翼１２０が固定されている場合には、主翼１２０に上方への強く且つ突然の流れが作用すると、主翼１２０に作用する流体力学上の力のベクトルの方向が主翼の方向に関してずれる。主翼１２０を上方への強く且つ突然の流れに対して安定させるため、流体力学上の力のベクトルは、横方向軸線１２２の後方の所定の点で船体と関連した所定の線に沿って延びていなければならない。横方向軸線１２２を中心として支持アーム１２１が枢動する。この線は、通常は、主翼１２０のほぼ四分の一弦のところで主翼１２０と交差する。この線が横方向軸線１２２の後方を通る場合には、上方への強く且つ突然の流れにより、所望のように、支持アーム１２１が横方向軸線１２２を中心として後方に枢動する。しかしながら、流体力学上の力のベクトルが横方向軸線１２２の前方を通る線に沿っている場合には、支持アーム１２１は、上方への強く且つ突然の流れにより、後方でなく前方に枢動される。支持アーム１２１が前方に枢動すると、主翼１２０の迎え角が増大し、主翼１２０に作用する揚力を更に増大し、支持アーム１２１が機械的なストップに強くぶつかるまで前方に枢動し続ける不安定な状況をつくりだす。その結果、大きくて望ましくない上方への加速度が船体１１０に加えられる。力のベクトルの方向は、主翼１２０に作用する上方への強く且つ突然の流れの速度で決まる。この速度は蓋然論的性質を持つ。支持アーム１２１が垂直方向に近ければ近い程、支持アーム１２１を後方でなく前方に枢動させる上方への強く且つ突然の流れが生じる蓋然性が高くなる。支持アーム１２１が前方に枢動する蓋然性を所定の低いレベルにまで下げるため、及び安全な作動を保証するため、船体１１０が翼によって浮いており且つ主翼１２０が船体１１０に関して実質的に静止している場合の横方向軸線１２２と主翼１２０の四分の一弦との間の線の水平方向に対する角度θは、好ましくは、約６０°以下であり、更に好ましくは約４０°以下である。これらの好ましい範囲内の例示の値には０°乃至６０°の整数値及び分数値を含み、これらの好ましい範囲内の適当な範囲の例には、１０ °乃至４０°、０°乃至３０°、及び３０°乃至６０°が含まれる。これらの好ましい角度範囲は、支持アームが垂直方向に対して所定角度にある第１図乃至第１１図に示す実施例にも適用できる。船体１１０は静水上で翼によって浮いている第１２図に示す例では、角度θは、約３０°である。第１２図では、支持アーム１２１は実質的に真っ直ぐな部材であるが、第１７図に示すように、支持アーム１２１は横方向軸線１２２と主翼１２０との間で湾曲していてもよい。支持アームが湾曲した場合でも、翼に適当な安定性を与えるため、角度θは、好ましくは、支持アーム１２１が直線状である場合と同じ範囲内にある。水平方向に関する支持アームの平均角度が小さければ小さい程、船体に伝達される力の垂直方向変動が小さくなり、従って、滑らかに移動できる。かくして、支持アームの水平方向に対する角度がゼロの場合に最も滑らかに移動できる。第１８図は、静水での水平方向に対する平均角度が約ゼロであるように支持アーム１２１が支持された、第１２図の実施例の変形例を示す。支持アーム１２１を船体１１０自体で枢動自在に支持するのでなく、船体１１０の底部から下方に延びる剛性支柱１２４によって横方向軸線１２２を中心として枢動するように支持する。緩衝支柱１２４は、船体１１０が静水上で翼によって浮いている場合に支持アーム１２１がほぼ水平であるように、及び支持アーム１２１が横方向軸線１２２を中心として枢動し、主翼１２０の周りの上下方向への強く且つ突然の流れに従って移動できるように、一方の又は両方の支持アーム１２１に連結されている。この実施例では、緩衝支柱１２３は、横方向軸線１２２から船体１１０内に延びる支持アーム１２１の剛性の延長部に連結されている。しかしながら、緩衝支柱１２３の支持アーム１２１への連結方法は重要でない。例えば、緩衝支柱１２３は、横方向軸線１２２と主翼１２０との間の所定の点で支持アーム１２１に連結できる。上述の実施例と同様に、支持アーム１２１の数は重要でない。水中翼船の作動中、翼に作用する力は、翼にローリング運動を加える。自動制御システムを持つ水中翼船の場合には、船のローリングが検出されると、翼に設けられたフラップが自動的に調節され、翼に作用する揚力を調節し、船体を自動的に水平位置に戻す。しかしながら、自動制御システム及び調節自在のフラップを持つ翼は複雑であり、製造に費用がかかる。第１９図及び第２０図は、水中翼船に作用するローリング力の作用を簡単で安価な構造を用いて小さくできる、本発明による水中翼の一実施例を概略に示す。第１９図は、この実施例の一部の概略側面図であり、第２０図は、概略横断面図である。この実施例では、翼１６０及び支持アーム１６１がほぼ長手方向に延びる軸線１１４を中心として、即ち船体１１０の前後方向に一緒に枢動できるように、船体１１０を主翼１６０の上方に支持するための一つ又はそれ以上の支持アーム１６１が船体１１０に連結されている。この長手方向軸線１１４は、好ましくは、船体１１０の中心線平面に沿って延びており、船体１１０が翼で浮いており且つその通常のトリムで作動している場合には、好ましくは水面とほぼ平行である。支持アーム１６１は、長手方向軸線１１４を中心として枢動するように船体１１０に枢着された支持フレーム１７０に連結されている。支持フレーム１７０は、船体１１０のキャビティ１１１内に配置されており、支持アーム１６１は、船体１１０の底面の対応する開口部１１２を通って延びている。双胴式のカタマラン船体の場合には、支持フレーム１７０を胴間に配置できる。船が翼で浮いて作動している際に水が開口部１１２を通ってキャビティ１１１に進入しないようにすることが所望である場合には、開口部１１２には、船体１１０と支持フレーム１７０との間に可撓性シール１１３が設けられる。支持アーム１６１は、支持フレーム１７０に固定できるが、好ましくは、翼１６０は、翼１６０を取り囲む上下方向への強く且つ突然の流れに従って上下に移動できるように支持されており、これによって、船が翼で浮いて作動している際に船体１１０を平均水面高さの上方にほぼ一定の高さに維持できる。例えば、支持アーム１６１は、船体１１０の中心線即ち長手方向軸線１１４に対してほぼ垂直方向に延びる横方向軸線１１５を中心として枢動できるように支持フレーム１７０に連結できる。第１２図の実施例と同様に、緩衝支柱１６２は、支持フレーム１７０と一方又は両方の支持アーム１６１の上端との間に連結されている。変形例では、緩衝支柱１６２は、第１図の実施例と同様に、横方向軸線１１５と翼１６０との間の所定点で支持アーム１６１に連結できる。更に、翼を上下に動かすことのできる上述の実施例に開示されている任意の他の構成を使用できる。第２０図に示すように、支持フレーム１７０及び支持アーム１６１は、翼１６０が水平であり且つ船体１１０の中心線平面に関して中央にある、図中に実線で示す中央位置から破線で示す位置のいずれかまで所定の最大角度φまで長手方向軸線１１４を中心として枢動できる。角度φの値は重要でなく、船体の作動状態に応じて変化する。約１５°のローリング角度がランダムな波と遭遇する場合の最大の角度であり、そのため、本実施例では、支持アーム１６１は、長手方向軸線１１４を中心として中央位置の各方向に最大１５°枢動できる。中央位置からいずれかの方向への枢動角度は、船体１１０に取り付けられたストップ又は船体１１０の開口部１１２の縁部等の任意の適当な手段で制限できる。船体１１０の重心は、長手方向軸線１１４の上下いずれかに配置できる。重心が長手方向軸線１１４の下に配置されている場合には、船体１１０は、支持フレーム１７０と船体１１０との間に連結された何らかの拘束部材を必要とすることなく、安定して支持される。しかしながら、一般的には、フレーム１７０を船体１１０に関して中央位置に押圧し、長手方向軸線１１４を中心とした船体１１０の固有振動数が船に作用する波の振動数と一致した場合の共振を阻止するのに十分な緩衝を提供するため、何らかの弾性押圧手段を設けるのが望ましい。適当な押圧手段の一例は、支持フレーム１７０と船体１１０との間に連結された一つ又はそれ以上の緩衝支柱１１６である。緩衝支柱１１６は、必ずしも任意の特定の種類のものでなくてよく、支持アーム１６２に連結された緩衝支柱１６２と同様のものであるのがよい。好ましくは、緩衝支柱１１６は、水中翼船の作動状態に従ってばね定数を変えることができるように調節自在である。支持フレームの位置を船体１１０に関して係止するのが望ましい場合がある。緩衝支柱１１６は、船体１１０と支持フレーム１７０との間に剛性の連結体を形成するように緩衝支柱１６２を係止できるように設計でき、船体１１０と支持フレーム１７０との間に別の係止機構を設けることができる。第１９図及び第２０図は、船体１１０を支持するための単一の翼１６０を示す。しかしながら、船体１１０には複数の翼を設けることができ、これらの翼の各々は、各翼の支持アームが長手方向軸線を中心として枢動できるように支持されているのがよい。理解されたように、本発明は、水中翼船が荒れた水上を高速で作動できるようにするための独特の方法を提供する。更に、本発明の水中翼船は、船体から延びた支持アームに取り付けられた翼が、翼の周りの水の速度の垂直方向での変化に従って移動できるようにする独特のシステムを備えている。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９３年１１月２２日【補正内容】請求の範囲１．船体と、前記船体を水面上に支持するための翼と、全体に前記船体の前後方向に延びる第１軸線を中心として中央位置から、ローリング力に応じて、前記船体に関して枢動できるように前記翼及び前記船体に連結された支持アームとを有する、水中翼船。２．前記船体が水面上にあるとき、前記第１軸線はほぼ水平である、請求項１に記載の水中翼船。３．前記支持アームは、前記第１軸線を中心として前記中央位置から第１方向及び第２方向に少なくとも１５°枢動できる、請求項１に記載の水中翼船。４．前記翼は、前記支持アームがその中央位置にあるとき、前記船体の中心線平面に関して対称に配置される、請求項３に記載の水中翼船。５．前記第１軸線は、前記船体の中心線平面内にある、請求項１に記載の水中翼船。６．前記支持アームをその中央位置に押圧するための押圧手段を有する、請求項１に記載の水中翼船。７．前記押圧手段は、前記船体と前記支持アームとの間に連結された緩衝支柱からなる、請求項６に記載の水中翼船。８．前記第１軸線を中心として枢動するように前記船体によって枢動自在に支持されたフレームを有し、前記支持アームは、前記第１軸線に対してほぼ垂直方向に延びる第２軸線を中心として枢動するように前記フレームによって枢動自在に支持されており、これによって、翼は、翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って移動できる、請求項１に記載の水中翼船。９．前記翼は、翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って上下に移動できるように前記支持アームによって支持されている、請求項１に記載の水中翼船。１０．船体と、前記船体の中心線平面に関して横方向に延びる軸線を中心として枢動するように前記船体によって支持された支持アームと、前記船体を水面上に支持するため、前記船体の下に配置されており、前記支持アームが前記軸線を中心として枢動する際に迎え角を変えるように前記支持アームに連結された翼と、前記支持アームを前記船体から遠ざかる方向に枢動するように押圧するための押圧手段とを有し、前記船体が静水上で翼によって浮いている場合の、水平方向線から前記軸線を前記翼の四分の一弦とを結ぶ線まで下方に計測した角度が、最大約６０°である、水中翼船。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ

Claims

【特許請求の範囲】１．船体と、前記船体を水面上に支持するための翼と、全体に前記船体の前後方向に延びる第１軸線を中心として中央位置から枢動するように前記翼及び前記船体に連結された支持アームとを有する、水中翼船。２．前記船体が水面上にあるとき、前記第１軸線はほぼ水平である、請求項１に記載の水中翼船。３．前記支持アームは、前記第１軸線を中心として前記中央位置から第１方向及び第２方向に少なくとも１５°枢動できる、請求項１に記載の水中翼船。４．前記翼は、前記支持アームがその中央位置にあるとき、前記船体の中心線平面に関して対称に配置される、請求項３に記載の水中翼船。５．前記第１軸線は、前記船体の中心線平面内にある、請求項１に記載の水中翼船。６．前記支持アームをその中央位置に押圧するための押圧手段を有する、請求項１に記載の水中翼船。７．前記押圧手段は、前記船体と前記支持アームとの間に連結された緩衝支柱からなる、請求項６に記載の水中翼船。８．前記第１軸線を中心として枢動するように前記船体によって枢動自在に支持されたフレームを有し、前記支持アームは、前記第１軸線に対してほぼ垂直方向に延びる第２軸線を中心として枢動するように前記フレームによって枢動自在に支持されており、これによって、翼は、翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って移動できる、請求項１に記載の水中翼船。９．前記翼は、翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って上下に移動できるように前記支持アームによって支持されている、請求項１に記載の水中翼船。１０．船体と、前記船体の中心線平面に関して横方向に延びる軸線を中心として枢動するように前記船体によって支持された支持アームと、前記船体を水面上に支持するため、前記船体の下に配置されており、前記支持アームが前記軸線を中心として枢動する際に迎え角を変えるように前記支持アームに連結された翼と、前記支持アームを前記船体から遠ざかる方向に枢動するように押圧するための押圧手段とを有し、前記船体が静水上で翼によって浮いている場合の、水平方向と前記軸線を翼の四分の一弦に結ぶ線とのなす角が、最大約６０°である、水中翼船。１１．前記角度は、最大約４０°である、請求項１０に記載の水中翼船。１２．前記押圧手段により、前記翼は、前記翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って、前記船が作動するように設計された最大波高によって分けられた上位置と下位置との間で、前記船体に関して移動できる、請求項１０に記載の水中翼船。１３．前記押圧手段は、前記翼が前記上位置にある場合には前記船体の重量の最大約２倍に等しい所定の力を及ぼし、前記翼が前記下位置にある場合には前記船体の重量の少なくとも約０.５倍に等しい所定の力を及ぼす、請求項１２に記載の水中翼船。１４．前記押圧手段は、前記翼が前記上位置にある場合には前記船体の重量の最大約１.４倍に等しい所定の力を及ぼし、前記翼が前記下位置にある場合には前記船体の重量の少なくとも約０.８倍に等しい所定の力を及ぼす、請求項１２に記載の水中翼船。１５．前記押圧手段は、前記船体と前記支持アームとの間に連結された油圧式緩衝支柱からなる、請求項１０に記載の水中翼船。１６．前記翼は前記支持アームに枢着されており、前記翼が前記支持アームの軸線と整合した所定位置まで枢動できる、請求項１０に記載の水中翼船。１７．前記船体に連結されたプロペラと、大気と連通するため水面上に配置された第１端及び前記プロペラの吸引側で前記プロペラの近くに配置された第２端を持つボアを有する、前記船体によって支持された通気チューブとを更に有する、請求項１０に記載の水中翼船。１８．前記プロペラを少なくとも部分的に取り囲むカウリングを更に有し、前記ボアの前記第２端は、前記カウリングの内側と連通している、請求項１７に記載の水中翼船。１９．前記ボアを通る気体の流量を制御するための流れ制御手段を更に有する、請求項１８に記載の水中翼船。２０．前記流れ制御手段は、前記ボア内に配置された弁からなる、請求項１９に記載の水中翼船。２１．前記プロペラの作動中に前記通気チューブ及び前記プロペラを前記船体に関して上下させるための手段を更に有する、請求項１７に記載の水中翼船。２２．船体と、前記船体の中心線平面に関して横方向に延びる軸線を中心として枢動するように前記船体によって支持された支持アームと、前記船体の下で前記支持アームに連結された揚力発生翼と、前記支持アームが実質的に水平である場合に前記支持アームを前記船体の重量とほぼ等しい所定の力で下方に押圧し、前記翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って翼が船体に関して上下に移動できるようにするため、前記支持アームが前記軸線を中心として枢動できるようにするための押圧手段とを有する、水中翼船。２３．前記船体によって支持された上端及び前記船体から下方に延びる下端を持つ剛性支柱を有し、前記支持アームは、前記軸線を中心として枢動するように前記支柱の下端によって支持されている、請求項２２に記載の水中翼船。２４．船体と、前記船体を水面上に支持するため、前記船体に連結された翼と、前記船体によって支持されたプロペラと、前記プロペラを少なくとも部分的に取り囲むカウリングと、大気に連通するため水面上に配置された第１端と、前記カウリングの内部に連通した第２端とを持つボアが、内部に形成された通気チューブとを有する、水中翼船。２５．船体と、前記船体を水面上に支持するための翼と、前記翼の周りの水の上下方向への強く且つ突然の流れに従って、前記翼が作動している波の高さによって分けられた上位置と下位置との間で前記翼が船体に関して上下に移動できるように前記翼を前記船体に移動自在に連結するための支持手段と、前記翼が前記上位置にある場合には、前記船体の重量の最大約２倍に等しい力で、前記翼が前記下位置にある場合には、船体の重量の少なくとも約０．５倍に等しい力で前記支持アームを前記船体から遠ざかる方向に押圧するための押圧手段とを有する、水中翼船。