JPH101086A - 全没型水中翼の制御用のメカニカルハイトセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全没型水中翼の制御用のメカニカルハイトセ
ンサーを、簡単な構成で船の旋回や波の変動などにより
スキマーに対する水流の方向が変化した場合でもアーム
の上下動は正確に水面高さに追従することができるよう
にする。 【構成】 翼本体とその後端部に設けられた上下方向に
揺動可能に設けられたフラップとからなる全没型水中翼
のフラップを操作するメカニカルハイトセンサーであっ
て、上記フラップに操作力を伝達するリンクの先端部に
ハイトセンサー７のアーム７０が連結されてなり、この
アーム７０の先端部には水面に面接触して水面上を走行
するスキマー７８が取付けられ、このアーム７０は水面
から受ける力により上下方向には撓まず、水平方向には
撓むように構成され、上記スキマー７８は水面に接する
平面部７８０とこの平面部７８０から下方に突出する垂
直翼７８１とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プレジャーボートや
漁船などの小型船舶に適用される全没型水中翼の制御用
のメカニカルハイトセンサーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、プラスチック製の小型船舶がプレ
ジャーボートや漁船として広く用いられるようになって
いる。そしてプレジャーボートのみならず、漁船におい
ても高速化の要求が高まっており、このため船に大馬力
のエンジンを搭載することにより船体を滑走させること
により高速走行が行なわれるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】船の高速化のために推
進機のエンジンを大型化すると、船のコストが上昇する
とともに、燃費も上昇することになり、したがって船体
の推進抵抗を減少させるために水中翼を設ける構造を採
用することが好ましい。水面貫通型の水中翼では、船体
の安定性の面では優れているが、この水中翼の場合には
船体の側方に水中翼が突出することが避けられない。漁
船の場合には、他の漁船と船側を接触させて係留するこ
とが多く、また荷揚げ時の接舷や漁労時の船側での作業
などのために、船側には突出物を形成させないようにす
る必要がある。このため、漁船に水面貫通型の水中翼を
採用することはできない。

【０００４】船側に突出物が生じないようにするには、
全没型の水中翼を採用すればよいが、全没型の水中翼で
は、それ自体に船体の上下動や横傾斜を制御する作用が
ないために、翼の仰角やフラップの操作によって常に上
下動などを制御する必要がある。従来、この制御は、船
の浮上高度などを超音波センサーなどで計測し、その計
測値を用いてコンピュータによって制御するようにして
いる。このためこれらの制御装置は非常に複雑で高価な
ものになり、小型の漁船などには不向きなものである。

【０００５】そこで小型船の場合、メカニカルハイトセ
ンサーを設け、その先端部のスキマーを水面に追従させ
ることによりハイトセンサーのアームを上下方向に揺動
させ、この動きをリンクを介してフラップに伝達するこ
とにより、水中翼の上下動を制御するようにしている。
そしてこのハイトセンサーの上下方向の揺動を行なわせ
るために、そのアームは上下方向には撓まないように剛
性の高い構造にしている。しかしながら、船の旋回や波
の変動などによりスキマーに対する水流の方向は一定で
はなく、このためアームの上下動は正確に水面高さに追
従することができない。

【０００６】この発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたものであり、簡単な構成で、船の旋
回や波の変動などによりスキマーに対する水流の方向が
変化した場合でもアームの上下動は正確に水面高さに追
従することができる全没型水中翼の制御用のメカニカル
ハイトセンサーを提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、翼本
体とその後端部に設けられた上下方向に揺動可能に設け
られたフラップとからなる全没型水中翼のフラップを操
作するメカニカルハイトセンサーであって、上記フラッ
プに操作力を伝達するリンクの先端部にアームが連結さ
れてなり、このアームの先端部には水面に面接触して水
面上を走行するスキマーが取付けられ、このアームは水
面から受ける力により上下方向には撓まず、水平方向に
は撓むように構成されているものである。

【０００８】請求項１の発明では、アームは水面から受
ける力により上下方向には撓まず、水平方向には撓むよ
うに構成されているために、旋回中にスキマーが横移動
することができ、これによって水面高さを正確に計測す
ることができる。

【０００９】請求項２の発明は、上記スキマーは水面に
接する平面部とこの平面部から下方に突出する突出部と
を有しているものである。

【００１０】請求項２の発明では、旋回中には水流はス
キマーに対して斜め方向に流れるが、この際スキマーが
平面部のみでなく、垂直翼を備えているためにこの垂直
翼が水を受けて横すべりするのが妨げられ、アームを横
方向に撓ませることによりアームの前方部と同一軌跡を
走行することになり、これによって水面高さを正確に計
測することができる。

【００１１】請求項３の発明は、上記アームはその長さ
方向の一方向繊維を強化繊維とするＦＲＰで形成されて
いるものである。

【００１２】請求項３の発明では、上下方向には撓ま
ず、水平方向には撓むような作用を軽量な構成で達成す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１および図２において、ＦＲＰ
製の漁船の船体１にはその船体のほぼ中央部にエンジン
２が設置され、このエンジン２によって回転駆動される
プロペラ軸２０が船底下で船尾方向に延び、その先端部
にはプロペラ２１が取付けられ、プロペラ軸２０は船底
に突出して設けられたブラケット２３によって回転可能
に保持されている。またこのプロペラ２１の後側にはラ
ダー２２が配置されている。船体１は船底部がいわゆる
モノハル型（単胴型）に構成され、この船体１の重心１
０は船体の前後方向ほぼ中央部に位置し、その重心１０
より前側には全没型の水中翼５が設けられている。上記
水中翼５の船底下方への突出量は、上記プロペラ２１の
船底下方への突出量より大きくなるように構成されてい
る。

【００１４】上記水中翼５は、図３〜図５にも示される
ように、水中で船幅方向に水平に配置される翼本体５０
と、この翼本体５０の後端部に設けられた左右一対のフ
ラップ５１とからなり、この翼本体５０とフラップ５１
とによって全体がいわゆる流線形の翼形状に形成されて
いる。この翼本体５０は両側端部付近がサイドストラッ
ト４０で保持されるとともに、船幅方向中央部ではセン
ターストラット４によって保持されている。そしてサイ
ドストラット４０はその上端部が船底板１３と船側板１
４との交差部に形成された凹部１２において船体に取付
けられてほぼ真下方向に延び、センターストラット４は
船底板１３の中央部に形成された凹部１１に上端部が嵌
合されてボルトなどにより固定されてほぼ真下に延びて
いる。

【００１５】また図２に示すように、船底板１３の両側
部には波返し１５がサイドストラット４０の内側に取付
けられ、船底板１３に沿って側方に放出される水がこの
波返し１５によって下向きに落されるようにし、これに
よって水がサイドストラット４０の内面側に当たってし
ぶきが発生するのを防止するようにしている。

【００１６】上記水中翼５は、図４に示すように構成さ
れている。すなわち、水中翼本体５０は、ＦＲＰ製の上
下一対の外皮５５とその内部に充填された発泡体とから
なる芯材５２とで基本構成され、上下方向の中心線３０
０に対して互いに対称な構造に形成され、前端部はボル
ト５８によって外皮５５が互いに結合されている。また
この結合部を覆うように金属製の先端ピース５４が取付
けられ、この先端ピース５４と外皮５５とによって縦断
面が流線形に形成されている。一対の外皮５５の内面に
はそれぞれ山形に形成されたＦＲＰ製の補強部材５３が
形成されてこの補強部材５３の頂部が互いに当接してい
る。この補強部材５３はこの山形の断面形状で紙面に直
交方向および左右方向に延びて格子状に形成され、これ
によって翼本体５０に上下から加えられる外力によって
翼本体５０が変形しないようにしている。外皮５５の後
端部は互いに近接するように折り曲げられて後方に延
び、その内側にはＴ字型の取付け部材３３が取付けら
れ、これに対向して外側にも上下一対の取付け部材３４
が取付けられ、取付け部材３３と３４とはボルト３３０
で締め付けられることにより外皮５５に固定されてい
る。取付け部材３４の外面側には翼本体５０の外表面を
形成するように後方に延びるリップ３４０が形成されて
いる。

【００１７】また上記フラップ５１は、翼本体５０の後
端部において船幅方向両側に互いに対称に一対設けら
れ、左右のフラップ５１は互いに独立に揺動可能に構成
されている。このフラップ５１は、ＦＲＰ製の一対の外
皮５６とその内部に充填された発泡体とからなる芯材５
２とで基本構成され、前端部はそれぞれ内向きにＵ字形
に折り曲げられて互いに当接し、ボルト３８によって互
いに結合され、この折り曲げ部内にはそれぞれ取付け部
材３６が嵌入されている。またこの折り曲げ部の先端部
には金属製の先端ピース３５がボルト３６０によって取
付けられ、この先端ピース３５と外皮５６とによって縦
断面が流線形に形成されている。一対の外皮５５の内面
にはそれぞれ山形に形成されたＦＲＰ製の補強部材５３
が形成されてこの補強部材５３の頂部が互いに当接して
いる。この補強部材５３も上記翼本体５０と同様に紙面
に直交方向および左右方向に延びて格子状に形成され、
これによって翼本体５０に上下から加えられる外力によ
ってフラップ５１が変形しないようにしている。取付け
部材３５の外面側にはフラップ５１の外表面を形成する
ように前方に延びるリップ３５０が形成され、このリッ
プ３５０の外表面に上記リップ３４０の先端内面が当接
してこの当接部が滑らかな面を形成するようにし、かつ
その内側に空間５９が形成されている。

【００１８】この翼本体５０は、図２に示すように船幅
方向に延びる単一の翼であり、またこれに連続するフラ
ップ５１は船幅方向中央部で左右に分かれた一対の互い
に独立の構成である。

【００１９】上記空間５９は水中翼５の幅方向に延び、
翼本体５０の両端部に図２に示すように端板６９が取付
けられることにより空間５９の両側が塞がれている。ま
たこの空間５９中には幅方向に延びる軸３が配置され、
この軸３回りに回転可能に取付け板３１および３２が取
付けられ、取付け板３１はボルト３７によって翼本体５
０の後端部に結合され、取付け板３２はボルト３６０に
よってフラップ５１の前端部に取付けられている。これ
によって、フラップ５１は翼本体５０に対してこの軸３
回りに揺動可能に結合されている。このフラップ５１の
揺動角度は、この実施形態では図４に仮想線で示すよう
に上向きに１５°、下向きに２０°の範囲で設定されて
いる。

【００２０】上記フラップ５１の上面には、図４および
図５に示すように作動腕６８が固定して取付けられ、こ
の作動腕６８は中空構造のサイドストラット４０の下端
部の開口部４１から内部へ延び、その先端部には上方に
延びるリンク７３の下端部が連結ピン７４を介して連結
されている。このリンク７３の上端部は連結ピン７５を
介して連結部材７１に連結され、この連結部材７１はサ
イドストラット４０に取付けられた水平な枢軸７２に揺
動可能に取付けられている。またこの連結部材７１に
は、枢軸７２と反対側の端部にハイトセンサー７のアー
ム７０の基端部が取付けられ、かつこの基端部には上端
部がサイドストラット４０の上端部に取付けられたガス
スプリング７７の下端部が結合され、これによってアー
ム７０の先端部が下向きに付勢されるようにしている。

【００２１】またサイドストラット４０の下端部には取
付け部材４４が取付けられ、この取付け部材４４の下面
に水中翼の翼本体５０の上面が当接し、下方から締め付
けボルト６３が翼本体５０を貫通して締め付けられるこ
とにより翼本体５０がサイドストラット４０の下面に固
定されている。またセンターストラット４の下端部に
も、図３に示すように取付け部材４２が取付けられ、こ
の取付け部材４２の下面に水中翼の翼本体５０の上面が
当接して下方から締め付けボルト６３が翼本体５０を貫
通して締め付けられることにより翼本体５０がセンター
ストラット４の下面に固定されている。

【００２２】なお、船の旋回の際にはサイドストラット
４０の側面に水圧が加わって外傾斜となるモーメントが
作用することになるため、サイドストラット４０の側面
積はできるだけ小さくすることが望ましい。そこで側面
積の小さいサイドストラットを採用すると、水中翼５に
対して船幅方向に作用する力を保持する保持力は弱まる
ので、その保持力の不足はセンターストラット４で補う
ようにすることが考えられる。またサイドストラット４
０の前後方向の保持力を補うために、図１仮想線に示す
ように補助ストラット４９を設け、サイドストラット４
０の下端部と前方船体とを連結するようにしてもよい。
そしてこの補助ストラット４９は水平断面を流線形にす
るとともに、常に流れの方向に向くように上下を回転可
能に保持するようにしてもよい。

【００２３】上記締め付けボルト６３の頭部を覆うとと
もに頭部の座を形成するために、図６〜図８に示すよう
な補助部材６が翼本体５０の下面に沿って取付けられて
いる。この補助部材６は、横断面形状がほぼ長方形で翼
本体５０の下面に沿うように弓形に湾曲し、かつ平面形
状が流線形で水流による抵抗が大きくならないように構
成されている。また締め付けボルト６３の頭部が嵌入さ
れてその頭部の座を形成する凹部６０が所定数形成され
ている。

【００２４】上記ハイトセンサー７は、図９および図１
０に示すように構成されている。すなわち、ハイトセン
サー７は横断面形状が長方形のアーム７０とその先端部
に取付けられたスキマー７８とからなり、アーム７０は
長さ方向に延びる繊維のみからなる強化繊維を用いたＦ
ＲＰの芯材７６がＦＲＰ製の外皮７７で覆われて形成さ
れている。アーム７０は横断面形状が上下方向に長い長
方形に形成され、スキマー７８に加えられる水圧によ
り、上下方向には撓まず、左右方向には撓むようにして
いる。上記スキマー７８は、図１０に示すようにアーム
７０の下面に当接し、この当接部の角部が目張り７８２
により接合されている。またスキマー７８は水面に接す
る平面部７８０とその両側部において直角に折り曲げら
れた垂直翼７８１とからなっている。したがって、スキ
マー７８は平面部７８０とその両側に下向きに突出した
垂直翼７８１とから形成されるが、平面部７８０の中央
部でアーム７０の先端部が下方に突出し、その両側に平
面部７８０が形成されるようにしてもよい。このような
構成のハイトセンサー７および上記図５に示すアーム７
０から作動腕６８までの伝達機構により、水中翼のフラ
ップ５１を制御する機械的な制御手段が構成されてい
る。

【００２５】上記の構成において、船体１の低速走行時
には、図１の喫水面９で示すように船底が船尾部から船
首部まで浸水する。船速がある程度以上になると、水中
翼５の揚力により船体前部が押し上げられ、図１に示す
ように喫水面９０で走行するようになる。すなわち、船
体中央部およびそれより前側の船底が水面上に上昇し、
船尾部船底と水中翼５とによって船体重量が支持されて
走行するようになる。この際、船体１の全重量の６０〜
８０％は水中翼５によって支持されるようにしている。
この走行状態では、スキマー７８が水面を滑走する。そ
して水面が上昇すると平面部７８０に上向きの力が作用
し、この揚力によってハイトセンサアーム７０に枢軸７
２回りに図５の時計方向の回転力を付与することにな
り、この回転力が連結部材７１、リンク７３を介して作
動腕６８の先端部を引き上げることになる。これによっ
てフラップ５１の後端部が図５仮想線に示すように下降
することになり、水中翼５の揚力が増大して船体を上昇
させ、水面を下降させることになる。またフラップ５１
が水平な状態から水面が下降すると、ハイトセンサーア
ーム７０の先端部が下降してリンク７３を介して作動腕
６８の先端部を押し下げるために、フラップ５１の後端
部を上昇させることになり、これによって水中翼５の揚
力が減少して水面を上昇させるようになる。このように
して、直進状態ではスキマー７の制御作用により、水中
翼５は常に一定深さを保って走行することになる。

【００２６】なお、船の直進状態では左右のフラップ５
１は同じ作用をする。またこの実施形態では安定浮上走
行時のフラップ５１を水平に描いているが、翼全体の仰
角と荷重との関係でフラップ５１は水平になるとは限ら
ない。

【００２７】つぎに船体１が旋回を行なう際には、ラダ
ー２２が操作されることによって図示しないティラーか
らの力で制御機構により一方の側の枢軸７２を上下動さ
せ、これによって左右のフラップ５１の揺動範囲を異な
らせ、これによって船体１を横傾斜させることになる。
また旋回中には水流はスキマー７８に対して斜め方向に
流れるが、この際スキマー７８が平面部７８０のみでな
く、垂直翼７８１を備えているためにこの垂直翼７８１
が水を受けて横すべりするのが妨げられ、アーム７０が
横方向に撓むことによりスキマー７８が進行方向の水面
高さのみに追従することになり、これによって水面高さ
を正確に計測することになる。すなわち、スキマー７８
の部分の水面は、その前方に位置するサイドストラット
４０により横（船幅）方向に凹凸が生じているため、ス
キマー７８が旋回時に横方向に動くと横方向の水面の凹
凸に追従することになって水面の計測が乱れ、不正確に
なる。このような不都合を、上記アーム７０が横方向に
撓むことにより防止している。またアーム７０は長さ方
向に延びる繊維のみからなる強化繊維を用いたＦＲＰの
芯材７６がＦＲＰ製の外皮７７で覆われて形成されてい
るために、上下方向には撓まず、水平方向には撓むよう
な作用を軽量な構成で達成することができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明では、アームは水面から
受ける力により上下方向には撓まず、水平方向には撓む
ように構成されているために、旋回中にスキマーが横移
動することができ、これによって水面高さを正確に計測
することができる。

【００２９】請求項２の発明では、旋回中には水流はス
キマーに対して斜め方向に流れるが、この際スキマーが
平面部のみでなく、垂直翼を備えているためにこの垂直
翼が水を受けて横すべりするのが妨げられ、アームを横
方向に撓ませることによりアームの前方部と同一軌跡を
走行することになり、これによって水面高さを正確に計
測することになる。

【００３０】請求項３の発明では、上下方向には撓ま
ず、水平方向には撓むような作用を軽量な構成で達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す船体の側面図である。

【図２】水中翼取付け部の船体横断面説明図である。

【図３】水中翼およびセンターストラットの縦断面図で
ある。

【図４】水中翼の内部構造を示す縦断面図である。

【図５】フラップの制御機構を示すサイドストラットお
よび水中翼の縦断面図である。

【図６】水中翼に取付けられる補助部材の側面図であ
る。

【図７】図６の正面図である。

【図８】図６の右側面図である。

【図９】ハイトセンサーの斜視図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 船体 ３ フラップの揺動中心となる枢軸 ４ センターストラット ５ 水中翼 ６ 補助部材 ７ ハイトセンサー １０ 船体の重心 １１，１２ 凹部（ストラット取付け用） １３ 船底板 １４ 船側板 ２１ プロペラ ４０ サイドストラット ５０ 水中翼本体 ５１ フラップ ６８ フラップ用の作動腕 ７０ ハイトセンサーのアーム ７８ スキマー ７８０ 平面部 ７８１ 垂直翼

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 翼本体とその後端部に設けられた上下方
   向に揺動可能に設けられたフラップとからなる全没型水
   中翼のフラップを操作するメカニカルハイトセンサーで
   あって、上記フラップに操作力を伝達するリンクの先端
   部にアームが連結されてなり、このアームの先端部には
   水面に面接触して水面上を走行するスキマーが取付けら
   れ、このアームは水面から受ける力により上下方向には
   撓まず、水平方向には撓むように構成されていることを
   特徴とする全没型水中翼の制御用のメカニカルハイトセ
   ンサー。
2. 【請求項２】 上記スキマーは水面に接する平面部とこ
   の平面部から下方に突出する突出部とを有していること
   を特徴とする請求項１記載の全没型水中翼の制御用のメ
   カニカルハイトセンサー。
3. 【請求項３】 上記アームはその長さ方向の一方向繊維
   を強化繊維とするＦＲＰで形成されていることを特徴と
   する請求項１または２記載の全没型水中翼の制御用のメ
   カニカルハイトセンサー。