JPS5817056B2 - エアクツシヨン輸送車輛の推進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エアクッション輸送車輛に関し、更に詳細に
言えば、エアクッション輸送車輛の推進装置に関する。

本発明は、エアクッション輸送車輛、自動推進輸送プラ
ットフォーム、及び吐出された空気の流れにより発生し
た反作用推力によって並進運動を行なう装置の開発に使
用することができる。

このような装置において、環状ダクト内に装置された軸
流ファンによって、加圧空気が反作用推力ノズルへ供給
される。

発生した反作用推力を更に増大させるために、環状ダク
トの入口にリングスラット（ａ ｒｉｎｇ ５１ａｔ
）が設けられる。

多くの諸国に於て、エアクッション輸送車輛は、異なる
経済分野において種々の応用を見出しているが、より多
くの応用を妨げている１つの要因は、推進装置の全体寸
法が太きいにも拘らず反作用推力が比較的小さいという
理由による。

エアクッション輸送車輛の推進装置は先行技術に知られ
ているが（例えば、英国特許第 １．３０６．６８７号 Ｂ６０Ｖ１１００．１９７３年
２月１４日発行、を参照）、これは環状ダクト内に装着
された作動羽根を組込んだホイールを備えた軸流ファン
を包含する。

反作用推力の逆転を生じさせるために、環状ダクトはそ
の出口に回転自在のシャッターを備え、このシャッター
は環状ダクトの出口部分を閉じて空気の流れを逆方向に
案内する。

然しなから、シャッターにより出口部分を閉じるとき、
環状ダクトの空気溝の空気力学的抵抗が増大して空気圧
の上昇を生じさせ、その結果、軸流ファンの作動羽根上
で空気の流れの分離が起り、軸独ファンの容量が実質的
に減少し、それによって発生する推力が減少する。

軸流ファンの作動羽根上で空気の流れのかような分離が
生ずるのを防ぐためには、作動羽根の小さい空気力学的
角度を有する低荷重ファンホイールを使用しなければな
らない。

然しなから、このようなファンホイールは、反作用推力
が比較的小さく、効率が悪いものである。

この場合は、反作用推力を増大させるためには、軸流フ
ァンホイールの直径を大きくしなければならず、従って
推進装置の全体寸法をも増加させねばならない。

環状ダクト内に装着された軸流ファンのホイールにより
発生される反作用推力は、推進装置の環状ダクトの前方
の成る距離の入口に付与目的なリングスラットを設ける
ことによって、実質的に増大させることができる。

（例えば、英国特許第１．５３２，４４２号、クラスＢ
６３Ｈ１／２８゜５／１４．１９７８年１１月１５日発
行、を参照）このようなリングスラットは、大量の空気
が入口部分を通過して環状ダクトへ流入することを可能
とする。

というのは、リングスラットは、環状ダク１〜の入口部
分の半径方向内面上での空気の流れの分離をなくするの
に寄与し、そのために、推進装置の発生された反作用推
力が増大されるからである。

然しなから、このような推進装置の推力を更に増大させ
ることは、たとえ軸流ファンの作動羽根の角度を大きく
することによって空気力学的負荷を増加させるという代
価を払っても、達成することが出来ない。

その理由は、環状ダクト内の軸流ファンの作用を考案す
る際前述したように、反作用推力を逆転させるべくシャ
ッターを回転するとき、作動羽根の周辺部分に空気の流
れの分離が起るからである。

従って、推進装置内の環状ダクトの前方にリングスラッ
トを設けることは、エアクッション車輛の推進装置の反
作用推力を十分な程度まで増大させる可能性を保証する
ものではない。

本発明の目的は、推進装置の前述の欠点を除去すること
である。

本発明は、リングスラットを備えた環状ダクト内に配設
された作動羽根の大きい空気力学的角度をもつ軸流ファ
ンの使用によって、反作用推力を実質的に増大させるこ
とを可能ならしめるような、エアクッション輸送車輛の
推進装置の構造を提供することをその本質的な目的とし
ている。

この目的は、作動羽根を備え且つ環状ダクト内向に設け
られた軸流ファンを有し、前記環状ダクトの前方にはリ
ングスラツ１へか設けてあり、前記環状ダクトとリング
スラットとの間には環状通路が形成されているエアクッ
ション輸送車輛の推進装置において、前記環状通路８内
には、彎曲板１１で構成された翼列１０が設けてあり、
各彎曲板１１の凹面部分１２は、流入空気が前記作動羽
根９の圧力側１３に向うように位置決めされており、前
記環状通路８の出口は、前記作動羽根９の前方に配設さ
れているこ吉を特徴とするエアクッション輸送車輛の推
進装置によって達成される。

環状通路をこのように構成することによって、空気力学
的負荷が大きな場合でも、作動羽根の周辺部分において
分離された空気の流れを運び去ることを可能とする。

この場合、空気の流れの分離された部分は、作動羽根の
回転の方向に旋回する大きな速度を有し、作動羽根の前
方へ移動し、環状通路８を通って吐出される。

このように、分離された空気の流れは環状通路８を通っ
て排出されるので、リングスラットの入口部分へ流入す
る空気の流れの主要部分（矢印１７で示す方向に流入す
る空気）に不利な旋回効果を及ぼさない。

このため、作動羽根上で空気の流れの過大な分離が現わ
れず、軸流ファンは環状ダクトを通して大量の空気を供
給し続ける。

出口における環状通路の高さは、環状ダクトの内径の５
％〜１５％であるのが望ましい。

研究報告が証明しているように、環状通路のこのような
高さＯフ、反作用推力の増大を得ることを可能とする。

環状ダクトの外径に対するリングスラットの外径の比率
は、０．９〜１．１の範囲とすることができる。

０．９の比率を用いるときは、エアクッション輸送車輛
を高速度で運転するときである。

この場合、リングスラットを備えた環状ダクトの正面抵
抗は最小となる。

輸送車輛を低速度で運転する場合には、１．１の比率を
採用する。

この場合、正面抵抗はほんのわずか上昇するが、推進装
置により発生される反作用推力は実質的に増大する。

環状ダクトの内径に対するリングスラットの内径の比率
が１．０〜１．１の範囲にある場合には、０．９〜１．
１の範囲で選択されるその外径の比率に基いて、リング
スラットの最適軸線方向長さが保証される。

回転自在の案内羽根は、リングスラットの内側流れ領域
に設けられるのが好ましい。

このような解決方法は、軸流ファンが固定した作動羽根
を有する場合に用いることができる。

作動羽根に働く空気力学的荷重は、この場合、案内羽根
の向きを変えて空気が作動羽根へ流入する角度を変える
ことにより、変化させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の特定の実施態様に
ついて更に詳細に説明する。

本発明によるエアクッション輸送車輛の推進装置は、そ
の入口にリングスラット（ａ ｒｉｎｇ ５１ａｔ）２
を備えた環状ダクト１を包含する。

環状ダクト１の入口部分には、駆動装置４により回転さ
れるホイール３を持つ軸流ファンが装着されている。

環状ダクト１の出口部分には、推力を逆にするための回
転自在のシャッター６と羽根７とを備えたスラストノズ
ル５が配設されている。

リングスラット２は環状ダクト１と共に、出口に於て高
さ［−ａ」を有する環状通路８（第１図、第２図）を形
成する。

環状通路８の出口は軸流ファンの作動羽根９の前方に配
設され、彎曲板１１（第３図）から作られた翼列１０が
環状通路内に位置決めされ、その各々の凹面部分１２は
、流入空気が作動羽根９の圧力側１３に向うように位置
決めされている（第３図、第４図）。

環状通路８内に装置された翼列１０（第１図、第２図）
は、ホイール３をもつ軸流ファンの容量を増加させるこ
とを目的とする２つの主要な機能を達成し、この場合軸
流ファンの容量の増加は、推進装置により作り出された
反作用推力を益々増大させる結果を生じさせる。

翼列１０の第１の機能は、第３図に示すように、環状通
路８（第２図）を通って流入する空気の流れを矢印１４
で示す方向に偏向させることである。

矢印１４で示す方向に偏向した方向は、矢印１５で示す
作動羽根９の回転方向とは逆向きの方向である。

一般に知られているように、空気の流れが矢印１４で示
すように作動羽根９の回転方向１５と逆方向（すなわち
作動羽根９の圧力側１３に衝突する方向）に流入すると
きは、作動羽根９に作用する空気力学的負荷を上昇させ
ることになる。

従って、空気は作動羽根９によって一層強力に圧縮され
るため、作動羽根９の後方にある環状ダクト１（第１図
）のスラストノズル５を通って吐出される空気の量は増
大される。

スラストノズル５を通って吐出される空気量の増大は、
リングスラット２（第１図）を通って矢印１７に示す方
向（正面方向）から流入する空気量の増大を招くことに
なり、このため、前進中の輸送車輛の推進装置の反作用
推力を増大させることになる。

翼列１０の第２の機能は、反作用推力が逆転したときに
、作動羽根９の周囲に脈動（サージング）および空気流
の大きなスト−リング領域 （ｓｔａｌｌｉｎｇ ｚｏｎｅ）が生じること（これは
スラストノズル５がシャッター６と羽根７によって閉じ
られて推力が逆転した時に生じる）を防止して、軸流フ
ァンの安定した作動を保証することにある。

推力が逆転した場合において、スラストノズル５内従っ
て作動羽根９の後方の空気の圧力が上昇し、作動羽根９
の角度α（第４図）が２０度〜４０度の大きな範囲内に
ある場合には、通常作動羽根９の周辺に空気の流れの分
離が生ずる。

実際に知られているように、ホイール３の回転方向１５
（第３図）への回転速度を有する分離した空気の流れは
、本発明の場合には、１６（第２図、第３図）の方向に
向って動く、彎曲板１１（第３図）をもつ翼列１０によ
って、リングスラット２の入口部分を通る矢印１７の方
向の空気の流れの主要部分に逆向きのスピン効果を及ぼ
すことなく、分離した空気の流れが真直にさＬｉ状ダク
ト１（第２図）の外側へ吐出される。

このため、空気の流れの過大な分離が作動羽根９の周辺
に現われず、従って軸流ファンは安定して作動し続け、
それによって大量の空気をスラストノズル５へ供給し、
これが逆方向に移動中の輸送車輛の推進装置の反作用推
力を増大させるのを助ける。

従って、彎曲板１１を有する翼列１０を設けることによ
り、作動羽根９の２０度〜４０度の範囲の大きい角度α
（第４図）を有するホイール３を使用することが可能と
なり、そのため、リングスラット２をもつ環状ダクト１
（第１図）内に装着された軸流ファンが、翼列１０をも
たない類似の推進装置の反作用推力よりも１５％〜２５
％大きい反作用推力を生じさせる。

出口における環状通路８の最適の高さ「ａ」 は、環
状ダクト１の内径Ｄ１の５％〜１５％とすることができ
る。

環状通路８の高さ「ａ」が、推進装置の反作用推力の増
大を生じさせる。

「ａ」の値が増加するにつれて反作用推力は増大する。

というのは、この場合、環状通路を通過するスピンされ
た空気の流れの流量が増加するからである。

環状ダクト１の外径Ｄ３に対するリングスラット２の外
径Ｄ２の比率は、０．９〜１．１の範囲にある。

これらの比率は、エアクッション輸送車輛の移動速度に
よって左右される。

輸送車輛の移動速度が太きいときは、比率Ｄ２／′Ｄ３
は約０．９をとることができ、この場合には環状ダクト
１の正面の空気力学的抵抗が減少する。

然しなから、比率Ｄ２／Ｄ３を約０．９に保ち、低速度
で移動するときはこの推進装置により発生する反作用推
力は若干減少するであろう。

低速度で移動する場合には、比率Ｄ２ ／ Ｄｓを１．
１とすることができるが、この場合環状ダクト１の正面
の空気力学的抵抗はやや増加し、他方反作用推力は実質
的に増大する。

環状ダクト１の内径Ｄ１に対するリングスラット２の内
径Ｄ４の比率は、１．０〜１°１の範囲で適当に選定す
ることができる。

比率り、／Ｄ□が１．０〜１．１の範囲にあるとき、リ
ングスラット２の最適軸線方向長さは、選定されたＤ
２ ／ Ｄ ｓの比率に基づいて選択される。

ホイール３が固定された作動羽根９を有する場合には、
軸流ファンの容量従って発生される反作用推力は、リン
グスラット２の内側流れ領域に取り付けられており且つ
静止支持体１８と位置２０へ向かつて曲げることのでき
る回転自在のフラップ１９とから構成された案内羽根（
第１図、第４図）によって調節することができる。

エアクッション輸送車輛の推進装置は、次の方法で作動
する。

駆動装置４（第１図）が軸流ファンのホイール３を回転
させ、軸流ファンによって、＋気がリングスラット２を
備えた環状ダクト１内に矢印１４と１７で示す方向に引
き入れられ、作動羽根９を通過し、スラストノズル５へ
入り、開いたシャッター６を通って矢印２１で示す方向
へ吐出され、それによって輸送車輛に前進運動を与える
反作用推力を発生させる。

逆向きの推力が要求される場合には、シャッター６はス
ラストノズル５を閉じるように回転され、空気は逆転羽
根７を通して外側へ吐出さへそれによって逆向きの推力
を得ることができる。

この場合、空気の圧力は、スラストノズル５内と作動羽
根９の後方で上昇し、その結果作動羽根９上で空気の流
れの分離を生じさせるが、この分離現象は上述のように
環状通路８内に設けられた翼列１０の作用によって一局
部にのみ生じる。

このため、流れの分離現象が殆んど生じないので、軸流
ファンは安定して作動する。

反作用推力の値を変えたいときは、作動羽根９を位置２
２（第４図）へ回転させればよい。

もしも作動羽根９がホイール３に固定して設けられてい
るときには、反作用推力の値は案内羽根（第４図）のフ
ラップ１９を位置２０へ回転することにより変えること
ができる。

然しなから、特に小荷重運搬のエアクッション車輛に於
ては、リフト装置と推進装置とが組合わせて用いられる
。

この場合、リフト装置と推進装置には、これまで説明し
たリングスラット２と環状ダクト１とを組み込むことが
できる。

環状ダクト１とリングスラット２とを備えたリフト装置
と推進装置とを組合わせた場合の実施態様を、本発明の
応用として以下考案する。

エアクッション輸送車輛のリフト装置と推進装置とを組
合せた場合に於て、リングスラット２を備えた環状ダク
ト１の中に設けられたホイール３（第５図）と、環状通
路８内に設けられた翼列１０とを包含し、作動羽根９の
後方の空気の流れが分割さへ一部の空気はエアクッショ
ン２４に導かれる外部環状通路２３に流入し、残りの空
気は逆転操縦装置２６を備えたスラストノズル２５へと
流入する。

エアクッション輸送車輛が例えば海の波間に沿って進行
する場合には、エアクッション２４の放出口が海上の波
によって塞がれた場合、エアクッション２４は環状通路
２３（該通路２３内では作動羽根９によって空気が加圧
されている）と空気的に連結された状態になる。

従って、エアクッション２４からの流出空気が減少する
ことによって作動羽根９には脈動（サージング）やスト
−リングが発生し易い状態になる。

しかしながら、本発明によれば、前に述べた翼列１０の
第２の機能に基いて翼列１０が作用するので、かような
サージングやスト−リングが発生することは４ない。

発生推力が増大することおよび作動羽根９に空気力学的
負荷が増加した時に安定して作動する点に関して、リフ
ト装置と推進装置とを組合わせた本実施例の場合も、前
述した第１図の推進装置と。

同じ効果が得られる。

このため、リングスラット２と翼列１０を備えた環状ダ
クト１をもつ推進装置とリフト装置とを組合せた本実施
例を、公知の類似の装置と比較したとき、軸流ファンの
ホイールの直径が等しい場合には、大きな反作用推力を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるエアクッション輸送車輛の推進
装置の概略縦断面図である。 第２図は、リングスラットを備えた環状ダクトの縦断面
図である。 第３図は、第２図のＩ−１線に沿う断面図である。 第４図は、第３図のＩ’Ｖ−ＩＶ線に沿う断面図である
。 第５図は、リングスラットを備えた推進装置とリフト装
置とを組み合せた実施態様を示す縦断面図である。 １・・・環状ダクト、２・・・リングスラット、３・・
・軸流ファンのホイール、４・・・駆動装置、５・・・
スラストノズル、６・・・回転自在のシャッター、７・
・・羽根、８・・・環状通路、９・・・作動羽根、１０
・・・翼列、１１・・・彎曲板、１２・・・彎曲板の凹
面部分、１３・・・作動羽根の圧力側、１４・・・流れ
の分散の方向、１５・・・ホイールの回転方向、１６．
１７・・・流れの方向、１８・・・静止支持体、１９・
・・回転自在のフラップ、２０・・・向きを変えた回転
自在フラップの位置、２１・・・空気の流れの方向、２
２・・・回転自在の羽根の位置、２３・・・外部環状通
路、２４・・・エアクッション、２５・・・スラストノ
ズル、ａ・・・環状通路の高さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動羽根を備え且つ環状ダクト内に設けられた軸流
   ファンを有し、前記環状ダクトの前方にはリングスラッ
   トが設けてあり、前記環状ダクトとリングスラットとの
   間には環状通路が形成されてイルエアクッション輸送車
   輛の推進装置において、前記環状通路８内には、彎曲板
   １１で構成された翼列１０が設けてあり、 各彎曲板１１の凹面部分１２は、流入空気が前記作動羽
   根９の圧力側１３に向うように位置決めされており、 前記環状通路８の出口は、前記作動羽根９の前方に配設
   されている、 ことを特徴とするエアクッション輸送車輛の推進装置。 ２ 前記環状通路８の出口における高さａは、前記環状
   ダクト１の内径の５〜１５％であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置３ 前記環状ダクト１
   の外径Ｄ３に対する前記リングスラット２の外径Ｄ２の
   比Ｄ２／Ｄｓは、０．９〜１．１の範囲にあり、前記環
   状ダクト１の内径Ｄ１に対する前記リングスラット２の
   内径Ｄ４の比Ｄ４ ／ Ｄ Ｉは、１，０〜１．１の範
   囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の装置４ 前記リングスラット２の内側流れ領域には、
   回転自在の案内羽根が設けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第３項のいずれか１つに記載
   の装置