JPS59124480A - Hydrofoil - Google Patents

Hydrofoil

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Publication number
JPS59124480A
JPS59124480A JP57235152A JP23515282A JPS59124480A JP S59124480 A JPS59124480 A JP S59124480A JP 57235152 A JP57235152 A JP 57235152A JP 23515282 A JP23515282 A JP 23515282A JP S59124480 A JPS59124480 A JP S59124480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrofoil
sailing
sail
mast
lower frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP57235152A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
パトリツク・ジエイ・カツドモア
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to JP57235152A priority Critical patent/JPS59124480A/en
Publication of JPS59124480A publication Critical patent/JPS59124480A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は帆走船に関し、更に詳細には翼帆をもつ水中翼
帆船−に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to sailing vessels, and more particularly to hydrofoil sailing vessels having wing sails.

従来、帆走船の動作特性を増す努力が続けられてきた。In the past, efforts have been made to increase the operating characteristics of sailing vessels.

初期の帆船は概して風下方向に帆走するものに限定され
ていた。概して風上方向に帆走する能力は増したが、船
体、帆及び綱具の設計の発達は遅れていた。上手回しく
 tacking )帆船の出現により、風と直角に又
は僅かに風上方向にすら進むことが可能になった。しか
しカーから、上手回し帆船は風下への横流れと転覆モー
メントに抗する手段を必要とした。これらは帆により生
ずる力の横向き分力により生ずるものである。風上方向
に進む能力と速度の可能性の領域で帆船設計を改良する
幾つかの試みがなされてきた。水中翼は船体を水の外に
上昇させて流体力学的抗力を大幅に減少させると共に風
下への横流れに抵抗せしめるために使われてきた。いろ
いろな水中翼の形状が、速度を増すためにまた安定性を
改善するために、完全に水没した又は傾斜した水面突き
通し形の水中翼を用いて開発されてきた。しかしながら
、かかる設計は過度の低速抗力をもち、船体を水の外に
持上けるために強い風と高速を必要とした。高速では、
大部分の水中翼帆船は水中翼の揚力を失わせて突然水没
せしめその結果転覆をもたらすことに々る船首風下側水
中翼の空気の流通に悩−まされる。
Early sailing ships were generally limited to sailing downwind. Although the ability to sail upwind generally increased, the development of hull, sail, and rigging design lagged behind. With the advent of sailing ships, it became possible to sail at right angles to the wind or even slightly upwind. However, from Kerr, the sailboat required a means to resist leeward drift and capsizing moments. These are caused by the lateral components of the forces produced by the sail. Several attempts have been made to improve sailboat design in the areas of upwind ability and speed possibilities. Hydrofoils have been used to raise the hull out of the water, greatly reducing hydrodynamic drag and resisting downwind cross currents. A variety of hydrofoil geometries have been developed using fully submerged or sloped, water-piercing hydrofoils to increase speed and improve stability. However, such designs had excessive low speed drag and required strong winds and high speeds to lift the hull out of the water. At high speed,
Most hydrofoil sailboats suffer from air flow over the leeward hydrofoils which can cause the hydrofoils to lose lift and cause them to suddenly submerge and eventually capsize.

帆船をもつと直接に風に逆らって帆走させる能力を改善
することは翼帆と、更に有効彦翼体形状を使う剛性の翼
との使用により行なわれた。またいろいろ彦非垂直の帆
が転覆モーメントを減らすために開発された。翼帆と剛
性翼は慣例のバミューダ帆で可能々ものよりも低い迎え
角で揚力を発生し、帆船を18°まで風に向けることを
可能にする。対称形の翼体形状は固定されかつ簡単であ
るが、同寸法のバミューダ帆よりも約lθ%小さい揚力
を生ずる。非対称の翼体形状は同寸法のバミューダ帆よ
りも50%まで大き々揚力を発生させることができる。
Improving the ability of sailboats to sail directly against the wind was accomplished through the use of wing sails and even more rigid wings using an effective wing shape. Various Hiko non-vertical sails were also developed to reduce capsizing moments. The wing sail and rigid wing generate lift at lower angles of attack than possible with conventional Bermuda sails, allowing the sailboat to point into the wind by up to 18 degrees. The symmetrical wing shape is fixed and simple, but produces about lθ% less lift than a similarly sized Bermuda sail. The asymmetric wing shape can generate up to 50% more lift than a similarly sized Bermuda sail.

しかしそれらの非対称形は帆船が上手回しする( ta
Cks )かまたは方向を逆転するときに逆にし々けれ
ばならない。また、このようにするために開発した機構
は複雑で、重く々る。
However, these asymmetrical shapes are better handled by sailing ships (ta
Cks) or must be reversed when reversing direction. Furthermore, the mechanism developed to do this is complex and heavy.

過去数年にわたり水中翼帆船の性能の改善がなされてき
た。しかしながら水中翼帆船−の改良は成功の度合がま
ちまちであった。その理由は制御、安定性及び空力/流
体力学的効率に関して欠点があることにあった。
Improvements have been made in the performance of hydrofoil sailing vessels over the past several years. However, improvements to hydrofoil sailing ships have met with varying degrees of success. The reason for this is that there are drawbacks with respect to control, stability and aero/hydrodynamic efficiency.

発明の要約・目的 本発明の目的は上記の如き従来言われてきた欠点のない
水中翼帆船を提供することにある。
SUMMARY AND OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hydrofoil sailing ship that does not have the above-mentioned drawbacks.

本発明の今1つの目的は改良された動作特性をもつ高速
水中翼帆船を提供することにある。本発明の水中翼帆船
は船首及び船尾の水面突き通し水中翼と非対称形の興帆
とを含む。両水中翼は逆アーチ形を彦し、はぼ弓形(即
ち弦で区切った円弧)をなす横断面をもち、高縦横比(
翼長/面積)をもち、デツキ仮と船体管によシ相互連結
される。
Another object of the invention is to provide a high speed hydrofoil sailing vessel with improved operating characteristics. The hydrofoil sailboat of the present invention includes bow and stern water-piercing hydrofoils and an asymmetric sail. Both hydrofoils have an inverted arch shape, a bow-shaped (i.e., chord-bounded arc) cross-section, and a high aspect ratio (
It has a wing length/area) and is interconnected by a deck and a hull tube.

翼帆は単一の剛性の対称形の頂フレーム部材と、非対称
形の二分構造の関節結合した底フレーム部材をもつ。底
フレーム部材はお互に対して限定された相対的運動をす
るように拘束されるご対の対称形のセクションをもつ。
The wing sail has a single rigid symmetrical top frame member and an asymmetrical bipartite articulated bottom frame member. The bottom frame member has paired symmetrical sections constrained to limited relative movement with respect to each other.

セイルソック(salIBock )は頂及び底フレー
ム間で強く張られ、底フレーム部材の前方セクションは
セイルソックに対して動くことができる。翼帆は片持式
に支持されかつ回転可能な中心マスト上に支持される。
A sail sock (salIBock) is tensioned between the top and bottom frames and the forward section of the bottom frame member is movable relative to the sail sock. The sails are cantilevered and supported on a rotatable center mast.

第1.2.8図には水中翼帆船10−1例えばブロア(
Proa )が示されている。これは前後方向に等しく
うまく帆走する船である。この船は船首水中 −翼12
と船尾水中翼14と風上に対して傾斜した翼帆16とを
もつ。水中翼12.14は翼が倒れの方向でも等しくよ
く作動するように鋭い前後の縁をもった弓形の横断−面
をもつ。各水中翼12゜14は実質的にU形又は逆アー
チ形をもつ、水面を突き通す高縦横比をもつ水中翼でお
る。各水中翼12.14の底面は高速でセンタボードの
側面揚力を与える一対のかかと(skeg ) l 8
 ’&取付けている。これらのかかとは第1図に示す如
く、実質的に対称形をなす。これらのかかと18は広い
間隔をあけていて、船が横傾斜したとき、水中に残って
いるかかとが適切な風上の揚力を与えるような寸法をも
つ。各かかと18の底に設けた先端板20はかかとの効
力を増し、かかとの先端を保腰し、粗製滑材(crud
e 5kid )としての働きをする。
Figure 1.2.8 shows a hydrofoil sailing vessel 10-1, for example, a blower (
Proa) is shown. This is a ship that sails equally well forward and backward. This ship is bow underwater - wing 12
It has a stern hydrofoil 14 and a wing sail 16 inclined toward the windward. The hydrofoils 12, 14 have an arcuate cross-section with sharp front and rear edges so that the wing operates equally well in the direction of inclination. Each hydrofoil 12, 14 is a high aspect ratio hydrofoil that penetrates the water surface and has a substantially U-shaped or inverted arch shape. The bottom of each hydrofoil 12.14 has a pair of skegs that provide lateral lift for the centerboard at high speeds.
'& installed. These heels are substantially symmetrical, as shown in FIG. These heels 18 are widely spaced and dimensioned so that when the ship lists, the heels remaining in the water provide adequate windward lift. A tip plate 20 provided at the bottom of each heel 18 increases the effectiveness of the heel, provides stability at the tip of the heel, and is made of crude lubricant (crud).
e5kid).

水中翼12.14は離隔して平行に配列した船体部材2
2.24により相互連結する。各船体部材2.2,24
、例えば薄壁のアルミニウム管の一セクションは流線形
ガラス繊維のカップ又はプラスチック緩衝器の如き端キ
ャップ26で封止する。
Hydrofoils 12, 14 are arranged spaced apart and parallel to the hull members 2.
Interconnected by 2.24. Each hull member 2.2, 24
For example, a section of thin-walled aluminum tubing is sealed with an end cap 26, such as a streamlined fiberglass cup or plastic buffer.

デツキ板28は水中翼12と船体管22.24の端に連
結する。デツキ板80は水中翼14と船体管22.,2
4の端間に連結する。好適実施例では、デツキ[2B、
80はガラス繊維で作られ、船体管22.24を包むよ
うに形成され、例えばリベットでそれに連結している。
A deck plate 28 connects the hydrofoil 12 and the ends of the hull tubes 22,24. The deck plate 80 connects the hydrofoil 14 and the hull tube 22. ,2
Connect between the ends of 4. In a preferred embodiment, Detsuki [2B,
80 is made of fiberglass and is formed to wrap around the hull tube 22, 24 and is connected thereto, for example by a rivet.

水中翼12とデツキ板28、水中翼14とデツキ@80
は同様な外形をもち、相互に交換できる。
Hydrofoil 12 and deck plate 28, hydrofoil 14 and deck @80
have similar external shapes and are interchangeable.

翼帆16はデツキ@2B、130と風下側船体管22に
フレーム82とマストブラケット42により取付ける。
The wing sail 16 is attached to the deck@2B, 130 and the leeward hull tube 22 by a frame 82 and a mast bracket 42.

フレーム82、例えば剛性の4面体のフレームは突張材
84,86.88.40をもつ。
A frame 82, for example a rigid tetrahedral frame, has struts 84, 86, 88, 40.

各突張材84.86の一端はデツキ板28に取付け、こ
れらの突張材の他端はマストブラケット42に取付けら
れる。各突張材88.40の一端はデツキvi80に取
付けられ、これらの突張材の他端はマストブラケット4
2に連結する。マストブラケット42の下端は風下側船
体管22に連結する。デツキ442例えば軽量のポリプ
ロピレン材料は4面体フレームを横切って張られて、帆
船操作者のだめの傾斜デツキを形成する。デツキ44は
帯材46、例えば船体管に緊締された緩衝帯材により船
体管22.24に定着する。更に、デツキ44は突張材
84.36,88.40に縛りつけた紐48により定着
する。後述する如く、翼帆16はマストブラケット42
に回転自在に設けたマスト50上に支持する。
One end of each strut 84,86 is attached to deck plate 28, and the other end of these struts is attached to mast bracket 42. One end of each strut 88.40 is attached to the deck vi80, and the other end of these struts is attached to the mast bracket 4.
Connect to 2. The lower end of the mast bracket 42 is connected to the leeward hull tube 22. Deck 442, such as a lightweight polypropylene material, is stretched across the tetrahedral frame to form a ramp deck for the sailboat operator's bunk. The deck 44 is secured to the hull tubes 22,24 by means of a strip 46, for example a buffer strip, which is tightened to the hull tube. Furthermore, the deck 44 is secured by strings 48 tied to the struts 84.36, 88.40. As described later, the wing sail 16 is attached to the mast bracket 42.
It is supported on a mast 50 rotatably provided.

翼帆16は非対称形の翼体をもち、その全長(sp’a
n )はほぼ11〜12フイート(約8.85〜8.6
6 m )であり、単一の頂フレーム52と、関節結合
した二分構造の底フレーム54を含む。フレーム52.
j4はマスト50上に支持する。このマストは例えば、
−個所にとどまら彦い、自由に回転する7−インチ(約
17.8 cm ) ill径のアルミニウムマストと
する。第4図に示す如く、関節結合した底フレーム54
は前方セクション56と後方セクション58をもつ。図
示の実施例では、例えば頂フレーム52と底フレーム5
4は中空とし、浮力のために封止し、ガラス繊維製とす
る。弾性材料からなるセイルソック(5ail 5oc
k ) 60は頂フレーム52と底フレーム54間に高
く張られる。頂フレーム52はマスト50にキイ止めす
る。
The wing sail 16 has an asymmetric wing body, and its total length (sp'a
n) is approximately 11-12 feet (approximately 8.85-8.6
6 m) and includes a single top frame 52 and an articulated bipartite bottom frame 54. Frame 52.
j4 is supported on the mast 50. This mast, for example,
- A 7-inch diameter aluminum mast that stays in place and rotates freely. As shown in FIG. 4, the articulated bottom frame 54
has a front section 56 and a rear section 58. In the illustrated embodiment, for example, a top frame 52 and a bottom frame 5
4 is hollow, sealed for buoyancy, and made of glass fiber. Sail socks made of elastic material (5ail 5oc
k) 60 is strung high between the top frame 52 and the bottom frame 54. Top frame 52 is keyed to mast 50.

底フレームセクション56.58はマストの回すに自由
にヒンジ結合し、平面から外に80°回動できて、翼帆
16に対して所望の非対称形を供する。
The bottom frame sections 56,58 are freely hinged to the mast rotation and can be pivoted 80 degrees out of plane to provide the desired asymmetric shape to the sail 16.

底フレームセクション56.58はマスト50から片持
式に支持されている。セクション58は下桁支索(bo
om vang) 72を有していて、片持負荷を緩和
している。第4図に示す如く、後方セクション58は前
方舌片62を形成すべく切除され、舌片は前方セクショ
ン56に形成した切除セクション64内に自由に受入れ
られる。マスト50を自由に受入れる大きさの貫通孔6
6は切除セクション64における前方セクション56の
後方部分にかつ後方セクション58の舌片62に形1f
flt、、前方及び後方セクションはマストのまわシに
制限された旋回運動をするように拘束されている。後方
セクション58は実質的に精密な切除部分68を形成さ
れて、前方セクション56と後方セクション58がお互
に対して回動するようになす。マスト50はマストブラ
ケット42内に受入れられ、その中で自由に回転する。
Bottom frame sections 56,58 are cantilevered from the mast 50. Section 58 is the lower girder strut (bo
om vang) 72 to alleviate cantilever loads. As shown in FIG. 4, the rear section 58 is cut out to form a front tongue 62, which is freely received within the cutout section 64 formed in the front section 56. Through hole 6 sized to freely accept mast 50
6 is shaped 1f on the rear part of the anterior section 56 in the resection section 64 and on the tongue piece 62 of the posterior section 58.
flt, the forward and aft sections are constrained with limited pivoting movement to the mast rotation. The rear section 58 is formed with a substantially precise cutout 68 to allow the front section 56 and the rear section 58 to pivot relative to each other. Mast 50 is received within mast bracket 42 and freely rotates therein.

船が帆走レベルにあるとき、揚力の空力中心を帆船10
の抗力の流体力学的中心の直ぐ上に保つためにマスト5
0は風上に対して傾斜、例えば86°傾斜させられる。
When the ship is at sailing level, the aerodynamic center of lift is the sailing ship 10
mast 5 to keep it just above the hydrodynamic center of drag.
0 is tilted to windward, for example 86°.

興帆16が傾斜するので、有用な垂直揚力が生じ、これ
が帆船の見掛けの実効荷重を減らし、また流体力学的抗
力を減らす。翼帆16は高トルク又は縦揺れ力を減らさ
ないように釣合わされる。更に、翼帆は揚力の空力中心
の直前に回わされ、この空力中心は底フレーム54の長
さのほぼiだけ前方セクション56の前縁からうしろに
あって、翼帆16は、顧みらnlいとき、フェザ(fe
ather )するようになっている。
Because the sail 16 is heeled, useful vertical lift is created, which reduces the apparent effective load on the sailboat and also reduces hydrodynamic drag. The wing sails 16 are balanced to avoid reducing high torque or pitching forces. Additionally, the wing sails are rotated just in front of the aerodynamic center of lift, which aerodynamic center is approximately i of the length of the bottom frame 54 behind the leading edge of the forward section 56, so that the wing sails 16 are nl When you are angry, feather (fe)
ather).

第5図に示す如く、翼帆16は厚いノーズ付き(nos
ed )非対称形の翼体を力し、この翼体の圧°方何に
僅かにくほんだ後面67をもつ。この他の翼体の断面形
状も使用できるが、この好適な翼体は非常に低い迎え角
であっても、比較的高い揚力と低い抗力を生ずる。図示
の実施例では、頂フレーム部材52は比較的小さい翼弦
(chord )をもつ対称形の具体をもつ。前述の如
く、類フレーム52はマストブラケット42中で回転自
在に設けたマスト50と共に回転するようにキイ止めす
る。
As shown in FIG. 5, the wing sail 16 has a thick nose.
ed) An asymmetrical wing body with a slightly tapered rear surface 67 in the pressure direction of this wing body. Although other airfoil cross-sectional shapes may be used, the preferred airfoil provides relatively high lift and low drag even at very low angles of attack. In the illustrated embodiment, the top frame member 52 has a symmetrical configuration with a relatively small chord. As mentioned above, the frame 52 is keyed to rotate together with the mast 50 which is rotatably provided within the mast bracket 42.

底フレーム54のセクション56.58はマスト50の
まわりに自由にヒンジ結合した対称形部材であり、これ
らのセクションは各側で平面から回動じて出て、翼帆1
6の所望の非対称形を生ずる。
Sections 56, 58 of the bottom frame 54 are symmetrical members hinged freely around the mast 50, these sections pivoting out of the plane on each side and allowing the wingsail 1
6 resulting in the desired asymmetric shape.

セイルソック60は頂フレーム52上で強く引張られ、
底フレーム54の後方セクション58に固定される。セ
イルソック6oは高張力の下に保持されるが、底フレー
ム54の前方セクション56の前部のまわりに自由に回
転する。セイルソック60の摺動部分80の張力は底紐
締め部79により保たれ、この紐締め部は前方フレーム
のセクション、56の丸味のついた底部分上を自由に摺
動する。翼帆16はこうして関節結合される。底フレー
ム54は比較的大きな翼弦(chora)をもつので、
その非対称形は頂上を除いて尺帆16の形状に影響する
。翼端うずの発生により生ずる抗力を最小にするため、
下桁翼端板(boom tip plate ) 70
と、楕円形の類フレーム52を備える。下桁洲端板70
は翼帆16の圧力fllL=から吸込側へ行く空気流を
妨げる。類フレーム52は最小の誘起される抗力を生ず
る楕円形翼端を画成する。下桁翼端板70と楕円形頂フ
レーム52の使用により興帆16の見掛は縦横比が増し
、それ故誘起される抗力の全欧が減少する。
The sail sock 60 is pulled tight on the top frame 52;
It is secured to the rear section 58 of the bottom frame 54. The sail sock 6o is held under high tension but is free to rotate around the front of the forward section 56 of the bottom frame 54. Tension in the sliding portion 80 of the sail sock 60 is maintained by a bottom lacing portion 79 which slides freely over the rounded bottom portion of the forward frame section 56. The wing sails 16 are thus articulated. Since the bottom frame 54 has a relatively large chord,
Its asymmetric shape affects the shape of the sail 16 except for the top. In order to minimize the drag caused by wing tip vortices,
Lower spar wing end plate (boom tip plate) 70
and an oval shaped frame 52. Lower girder end plate 70
impedes the air flow from the pressure fllL= of the wing sail 16 to the suction side. The frame 52 defines an elliptical wing tip that produces minimal induced drag. The use of the lower spar endplates 70 and the oval top frame 52 increases the apparent aspect ratio of the sail 16 and therefore reduces the overall induced drag force.

帆船IOの動作特性は下記の如くである。即ち浮力モー
ドが0−8.5ノツトから経験され、流体力学的モード
が3.5〜14ノツトから経験され、水上滑走モードが
14〜85ノツトで経験される如きものである。少なく
とも6ノツトの風が流体力学的浮揚(1ift −ou
t )を生ずるのに必要である。帆船lOの設計は、速
度が増すにつれて水中翼12.14が水よυ上に帆船を
更に持上け、水中翼の揚力の大部分が各水中翼の底側に
水上滑走圧力により発生する如きものである。たとえ高
速で水中翼12.14の吸込側又は頂側の風通しがよく
なって、流体力学的揚力を失っても、ピッチ安定性を支
えるのに十分な残留水上滑走揚力がある。例えば、27
ノツトでは水上滑走揚力は全揚力のほぼ80%である。
The operating characteristics of the sailing ship IO are as follows. That is, the buoyancy mode is experienced from 0-8.5 knots, the hydrodynamic mode is experienced from 3.5-14 knots, and the hydroplane mode is experienced from 14-85 knots. A wind of at least 6 knots will result in hydrodynamic levitation (1ift-ou)
t ). The design of the sailboat 10 is such that as speed increases, the hydrofoils 12.14 raise the sailboat further above the water, and most of the hydrofoil lift is generated by hydroplane pressure on the bottom side of each hydrofoil. It is a kimono. Even if at high speeds the suction or top side of the hydrofoil 12.14 becomes ventilated and loses hydrodynamic lift, there is sufficient residual hydroplane lift to support pitch stability. For example, 27
At Knott, hydroplane lift is approximately 80% of the total lift.

フェンス(fence )又は空気ゲート?4は風通し
を最小にするために各水中R12の吸込側に備える。図
示の例では、各水中Rl 2. 、 l 4は浅いそり
(curve )をもっていて、大きな翼区域が小さな
水没深さであっても水没したままになる。各水中翼12
.14の幾何学的外形は、横断面積が水中翼の底から頂
上まで次第に増す如きものである。即ち、水中翼浮力、
翼弦長及び横断面積は水中翼の中心から端に向って増大
する。この水中翼12.14の幾何学的外形は水中翼が
横揺れと縦揺れを生ずるときだんだん強くなる復元モー
メントを生じ、帆船10に縦揺れと横揺れの動的安定性
を与える。操作者は身体の位置の変化及び/又は翼帆1
6の迎え角の変化にょつて横揺れ角以を変えることによ
って帆船10の船首揺れ(進行方向)を制御する。各水
中翼12゜14が自由水面に近づくにつれて、水面接近
効果が揚力と抗力を約50%減1らし、大きな翼面積が
揚力の減少を補償するのに必要である。揚力を発生する
迎え角は一4°から約15°の範囲であり、最も有効な
範囲はθ°乃至5°であり、1°〜2°が最適である。
Fence or air gate? 4 is provided on the suction side of each submersible R12 to minimize drafts. In the illustrated example, each underwater Rl 2. , l4 has a shallow curve so that the large wing area remains submerged even at small submergence depths. Each hydrofoil 12
.. The geometry of 14 is such that the cross-sectional area gradually increases from the bottom to the top of the hydrofoil. i.e. hydrofoil buoyancy;
The chord length and cross-sectional area increase from the center of the hydrofoil to the ends. The geometry of the hydrofoils 12,14 creates an increasingly strong righting moment as the hydrofoils roll and pitch, giving the sailboat 10 dynamic stability in pitch and roll. The operator can change the position of the body and/or
The bow sway (progressing direction) of the sailboat 10 is controlled by changing the roll angle in accordance with the change in the angle of attack 6. As each hydrofoil 12, 14 approaches the free water surface, surface approach effects reduce lift and drag by approximately 50%, and a large foil area is required to compensate for the reduction in lift. The angle of attack that produces lift ranges from -4° to about 15°, with the most effective range being θ° to 5°, and 1° to 2° being optimal.

低速では水中翼12.14の逆アーチ形状は慣例の水面
を突き通す”v″形に似ており、帆によシ誘起される側
面力を打消すためにセンタボード側の力を生ずるように
なっている。この効果は高速では失われる。というのは
水中翼12゜14の水没部分は殆んど平らでかつ水平で
あるからである。かかと18は高速ではセンタボード側
の揚力を与える。
At low speeds, the inverted arch shape of the hydrofoil 12.14 resembles a conventional water-penetrating "v" shape, creating centerboard forces to counteract the sail-induced side forces. ing. This effect is lost at high speeds. This is because the submerged portion of the hydrofoil 12.degree. 14 is almost flat and horizontal. The heel 18 provides lift on the centerboard side at high speeds.

帆船10は一対の手綱76.78によυ動部1され、こ
れらの手綱は底フレーム54の前方及び後方端で翼帆の
各側に取付ける。帆船1oは好適には第8図に示す如く
、操作者がぶらんこ81によ9部分的に支えられた立ち
位置にある状態で帆走“するのが好適である。ピーク性
能は、帆船lOが2°の一定の迎え角で帆走して縦揺れ
すること及び翼組16が見掛けの風に対して適切な角度
をゼしていることを要求する。帆船10け横揺れ一制御
されたブロア(proa )であり、何れの方向にも帆
走することができる。帆船10を第8図に示すように水
平に保ったとき、それは真直ぐに帆走する。
The sailboat 10 is movable by a pair of bridles 76, 78 which are attached to each side of the wing sail at the forward and aft ends of the bottom frame 54. The sailboat 1o is preferably "sailed" with the operator in a standing position partially supported by a swing 81, as shown in FIG. It requires sailing and pitching at a constant angle of attack of 10° and that the wing set 16 is oriented at the appropriate angle to the apparent wind. ), and can sail in either direction.When the sailboat 10 is held horizontally as shown in FIG. 8, it sails straight.

帆船が片側に横揺れしたとき、翼組の揚力中心は水中翼
12.14の抗力中心が動くよりも更にそ−の側に向っ
て動き、帆船に船首揺れを起こさせて(・横揺れ方向と
反対の方向へ向きを転じさせる。はぼ8.5ノツトを越
える帆船の速度では、風上の方への横揺れは帆船lOを
風から離れるようにもって行き、風下の方への横揺れは
帆船を風に逆らってもって行く。1つの船体管がほぼ8
.5ノツトより下の帆船連間、で水中にあるとき、横揺
れ制御操作は逆にされる。風上への横揺れは帆船lOを
風に逆らってもって行き、風下への横揺れは帆船を風か
ら遠ざけるようにもって行く。手綱76.78を操作す
ることにより、操作者は翼組16の方向を変えることが
できる。更に、帆船10の方向が逆にされるとき、操作
者は翼組の非対称形を一側から他側へ逆転させることが
できる。帆船lOの方向は、帆船の針路が真の風と直角
にされるとき、最も簡単に逆転され、翼組16は帆船の
前進運動を遅くするためにフェザ(feather )
される。このとき操作者は翼組16の一側の翼組制御手
綱76゜78を釈放し、帆船lOの反対端へ動かし、翼
組の他側の制御手綱を取上げ、翼組の非対称形を逆にす
るように手綱をぴんと張るように引張り、反対方向に帆
走させる。帆船10が一方向に進行しているとき、水中
翼12は船首水中翼であり、水中翼14は船尾水中翼で
ある。帆船10が逆方向に進んでいるとき、水中翼14
は船首水中翼でちゃ、水中翼12は船尾水中翼である。
When a sailing ship rolls to one side, the center of lift of the wing set moves further toward that side than the center of drag of the hydrofoil 12.14, causing the sailing ship to roll (in the rolling direction). At sailboat speeds above 8.5 knots, a roll to windward will bring the sailboat away from the wind, and a roll to leeward will cause the sailboat to roll away from the wind. The sailboat is brought against the wind.One hull tube is approximately 8
.. When the sailboat is underwater below 5 knots, the roll control operation is reversed. A roll to windward brings the sailing vessel lO against the wind, and a roll to leeward brings the sailing ship away from the wind. By manipulating the reins 76,78, the operator can change the direction of the wing set 16. Furthermore, when the direction of sailboat 10 is reversed, the operator can reverse the asymmetric shape of the wing set from one side to the other. The direction of the sailboat 10 is most easily reversed when the sailboat's course is made perpendicular to the true wind, and the wing set 16 is feathered to slow the sailboat's forward motion.
be done. At this time, the operator releases the wing set control reins 76, 78 on one side of the wing set 16, moves it to the opposite end of the sailboat, picks up the control reins on the other side of the wing set, and reverses the asymmetric shape of the wing set. Pull the reins taut to sail in the opposite direction. When sailboat 10 is traveling in one direction, hydrofoil 12 is a bow hydrofoil and hydrofoil 14 is a stern hydrofoil. When the sailing vessel 10 is moving in the opposite direction, the hydrofoil 14
is the bow hydrofoil, and hydrofoil 12 is the stern hydrofoil.

マスト50はブラケット42内で自由に回転するので、
操作者は翼組16の方向を容易に変えることができる。
Since the mast 50 freely rotates within the bracket 42,
The operator can easily change the direction of the wing set 16.

更に、操作者は翼組16の非対称形を逆転することがで
き、底フレーム54の前方セクション56と後方セクシ
ョン58の相対的位置を変えること°により翼組の圧力
側と吸込側を変えることができる。
Additionally, the operator can reverse the asymmetry of the airfoil set 16 and change the pressure and suction sides of the airfoil set by changing the relative position of the forward section 56 and aft section 58 of the bottom frame 54. can.

本発明の別の実添例は動力付き水中翼船からカリ、この
水中翼船は船首及び船尾の高縦横比をもち、また第8図
に示す如き逆アーチ形をもつ水面を突き通す水中翼12
.14をもつ。第1.2図に示す手段に似た船首、船尾
の水中翼を相互連結する手段を備える。その代シとして
は、駆動手段を水中翼船に設けて、船を前後方向に等し
く良く推進せしめる。
Another practical example of the present invention is from a powered hydrofoil boat, which has a high aspect ratio at the bow and stern, and a water-piercing hydrofoil 12 having an inverted arch shape as shown in FIG.
.. It has 14. Means are provided for interconnecting the bow and stern hydrofoils similar to the means shown in Figure 1.2. Alternatively, drive means may be provided on the hydrofoil to propel the boat equally well in the fore-and-aft direction.

本発明は発明の範囲を逸脱すること力く変更を彦すこと
ができるものであり、上記説明は例示として示したもの
で、本発明はそれらに駆足されるものではない。
The present invention is susceptible to changes without departing from the scope of the invention, and the above description is given by way of example only, and the present invention is not intended to be driven by them.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の水中翼帆船の上面図;第2図は第1図
の帆船の側室面図; 第3図は第1図の帆船の正面図; 第4図は第1図の帆船の翼組の二分物造の底フレームの
斜視図; 第5図は第2図の線5−5上でとった断m1図である。 IO・・・水中編帆船、12・・・船首水中翼、14・
・・船尾水中g、16・・・翼組、18・・・かかと、
20・・・先端板、22.24・・・船体部拐又は管、
26・・・端キャップ、28.30・・・デツキ板、8
2・・・フレーム、8・4.d6,38.40・・・突
張材、44・・・デツキ、50・・・マスト、54・・
・底フレーム、56・・・前方セクション、58・・・
後方セクション、60・・・毎イルソック、62・・・
舌片、64・・・切除セクション、。 67・・・くほんだ後面、70・・・下桁翼端板、76
゜78・・・手網。
Figure 1 is a top view of the hydrofoil sailboat of the present invention; Figure 2 is a side view of the sailboat of Figure 1; Figure 3 is a front view of the sailboat of Figure 1; Figure 4 is the sailboat of Figure 1. A perspective view of the bottom frame of the bipartite structure of the wing set; FIG. 5 is a section m1 taken along line 5--5 of FIG. IO... Underwater sailing ship, 12... Bow hydrofoil, 14.
...Stern underwater g, 16...wing set, 18...heel,
20... Tip plate, 22.24... Hull abduction or tube,
26...End cap, 28.30...Deck board, 8
2...Frame, 8.4. d6, 38.40...Tension material, 44...Deck, 50...Mast, 54...
・Bottom frame, 56...Front section, 58...
Rear section, 60... every Irsock, 62...
Tongue piece, 64...excision section. 67... Dark rear surface, 70... Lower spar wing end plate, 76
゜78... hand net.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 L 下記の(a)乃至(C)の構成即ち、(a)  各
々が逆アーチ形状をもつ船首及び船尾の高縦横比の、水
面を突き通す水中翼;(b)  前【水中翼を相互連結
する手段;(C)前記相互連結手段上に設けた帆手段を
有し、前記帆手段は前記相互連結手段に対して自由に回
転すること; を包含することを特徴とする水中翼帆走船。 2、特許請求の範囲l記載の水中翼帆走船に於て、前記
船首及び船尾の水中翼の各々がほぼ弓形の横断面をもち
、前記各水中翼の横断面積と翼弦長さが水中翼の中心か
ら両端に行くにつれて大きくなっていることを特徴とす
る水中翼帆走船。 & 特許請求の範囲l記載の水中翼帆走船に於て、各前
記船首及び船尾の水中翼がその底面に設けた一対のかか
とを含むことを特徴とする水中翼帆走船。 4− %許請求の範囲l記載の水中翼帆走船に於て、前
記帆走船をブロアとし、前記帆手段が下記の(a)乃至
(e)の構成即ち、 (a)  前記相互連結手段に片持式に支持されかつそ
れに対して15°乃至45°の角度をなして傾斜したマ
スト; (′b)  前記マストにより支持した上方フレーム;
<C)  前記マストに設けられかつそれに対して旋回
運動するように拘束された関節結合された下方フレーム
; (d)  前記上方フレームと下方フレーム間に張られ
たセイルソック; (e)  前記マストは前記相互連結手段上に回転自在
に設けられ、前記上方フレームは前記マストに対して動
かないように固冗したこと; を包含することを特徴とする水中翼帆走船。 & 特許請求の範囲4記載の水中翼帆走船に於て、前記
関節結合された下方フレームが前方セクションと後方セ
クションを含み、前記セクションの少なくとも1つが前
記マスト上に旋回自在に設けられていることを特徴とす
る水中翼帆走船。 aBf!j許請求の範囲5記載の水中翼帆走船に於て、
前記セイルソックが前記上方フレームに及び前記下方フ
レームの前記後方セクションに固定されており、前記下
方フレームの前記前方セクションは前記セイルソックと
接触しておりかつ前記セイルソックに対して制限された
動きをするように拘束されていることを特徴とする水中
翼帆走船。 7、特許請求の範囲1記載の水中翼帆走船に於て、前記
帆手段は非対称形の翼体を画成しかつその非対称形を逆
にするための手段をもつ翼帆であり、前記形状変化手段
が第一位置にあるとき前記翼帆の一側は圧力側を、前記
翼帆の反対側は吸込側を形成し、前記形状変化手段が第
二位置にあるとき前記翼帆の前記−側が吸込側を、前記
翼帆の反対側が圧力側を形成することを特徴とする水中
翼帆走船。 & 下記の(a)乃至Cfiの構成即ち、(a)  浮
力手段; (b)  前記浮力手段上に設けた回転可能のマスト 
; (0)  前記マストの上端に設けられかつそれに対し
て動か彦いように固定された上方フレーム; ((1)  前記マストの下端に設けた関節結合された
下方フレーム; Ce)  前記上方及び下方フレーム間に張られ庭−セ
イルソック手段を備え、前記セイルソック手段が翼体を
画成すること; (f)  前記関節結合された下方フレームは前記マス
トに対して動くようにされており、前記翼体の外形は前
記上方フレームに対する前記下方フレームの位置により
限定される =こと; − を包含することを特徴とする帆走船。 9、 特許請求の範囲8記載の帆走船に於て、前記下方
フレームは前方セクションと後方セクションを含み、前
記前方セクションと前記後方セクションは各々前記マス
トに対して制限された旋回運動をするように拘束されて
おり、前記後方セクションに対する前記前方セクション
の位置が前記翼体の外形を制御することを特徴とする帆
走船。 1へ 特許請求の範囲9記載の帆走船に於て、前記セイ
ルソックは前記上方フレームにかつ前−記下方フレーム
の前記後方セクションに固定され、前記下方フレームの
前記前方セクションは前記セイルソックと接触しかつ前
記セイルソックに対して制限された運動をするように拘
束されていることを特徴とする帆走船。 IL  特許請求の範囲番記載の帆走船に於て、前記船
のその縦軸線まわりの横揺れが前記船の進行方向を変え
させるととを特徴とする帆走船。 lム特許請求の範囲II記載の帆走船に於て、前記船が
一方向に横揺れするとき、前記船の空力的揚力の中心が
前記船の流体力学的抗力の中心の動き以上にその方向に
動くことを特徴とする帆走船。 1& 下記の構成(a)乃至(e)即ち、 。 (a)  逆アーチ形状をもつ船首及び船尾の高縦横比
の、水面を突き通す水中翼; (b)  前記水中翼を相互連結す、・る手段;(C)
  前記船を船首及び船尾方向に推進させるため前記水
中翼船上に設けた駆動手段;を包含するこ−とを特徴と
する水中翼船。
[Scope of Claims] L The following configurations (a) to (C): (a) High aspect ratio hydrofoils at the bow and stern, each having an inverted arch shape; (b) Front [ means for interconnecting hydrofoils; (C) sail means disposed on said interconnecting means, said sail means being free to rotate relative to said interconnecting means; Hydrofoil sailing boat. 2. In the hydrofoil sailing boat according to claim 1, each of the bow and stern hydrofoils has a substantially arcuate cross section, and the cross-sectional area and chord length of each hydrofoil are equal to the hydrofoil length. A hydrofoil sailing ship that is characterized by increasing in size from the center to both ends. & A hydrofoil sailing boat according to claim 1, wherein each of the bow and stern hydrofoils includes a pair of heels provided on the bottom surface thereof. 4- In the hydrofoil sailing vessel according to claim 1, the sailing vessel is a blower, and the sail means has the following configurations (a) to (e), namely: (a) the interconnection means; a mast supported in a cantilevered manner and inclined at an angle of 15° to 45° thereto; ('b) an upper frame supported by said mast;
<C) an articulated lower frame mounted on said mast and restrained for pivoting movement relative thereto; (d) a sail sock strung between said upper frame and lower frame; (e) said mast A hydrofoil sailing vessel, characterized in that the upper frame is rotatably mounted on interconnection means, and the upper frame is rigidly fixed against movement relative to the mast. & A hydrofoil sailing vessel according to claim 4, wherein the articulated lower frame includes a forward section and an aft section, and at least one of the sections is pivotally mounted on the mast. A hydrofoil sailing ship featuring aBf! j In the hydrofoil sailing ship according to claim 5,
the sail sock is secured to the upper frame and to the aft section of the lower frame, the forward section of the lower frame being in contact with and having limited movement relative to the sail sock; A hydrofoil sailing vessel characterized by being restrained. 7. The hydrofoil sailing vessel according to claim 1, wherein the sail means is a wing sail defining an asymmetric wing body and having means for reversing the asymmetric shape; When the changing means is in a first position, one side of the sail forms a pressure side and the opposite side of the sail forms a suction side, and when the shape changing means is in a second position, the - A hydrofoil sailing vessel characterized in that the side forms a suction side and the side opposite the wing sail forms a pressure side. & Configurations of the following (a) to Cfi: (a) buoyancy means; (b) rotatable mast provided on the buoyancy means;
(0) an upper frame disposed at the upper end of said mast and movably fixed thereto; ((1) an articulated lower frame disposed at the lower end of said mast; Ce) said upper and lower frames; (f) said articulated lower frame is adapted to move relative to said mast, said sailsock means being disposed between said frames and said sailsock means defining said wing body; A sailing boat characterized in that the outer shape of is defined by the position of the lower frame with respect to the upper frame. 9. The sailing vessel of claim 8, wherein the lower frame includes a forward section and an aft section, each of the forward section and the aft section having limited pivoting movement relative to the mast. A sailing vessel characterized in that the position of the forward section relative to the aft section controls the profile of the wing body. 1. The sailing vessel of claim 9, wherein said sailsock is fixed to said upper frame and to said aft section of said lower frame, said forward section of said lower frame being in contact with said sailsock and A sailing vessel, characterized in that the sailing vessel is restrained to have limited movement relative to said sailsock. IL A sailing boat according to claim number, characterized in that rolling of the boat about its longitudinal axis changes the direction of travel of the boat. In the sailing ship according to claim II, when the ship rolls in one direction, the center of aerodynamic lift of the ship moves in that direction more than the movement of the center of hydrodynamic drag of the ship. A sailing ship that is characterized by its ability to move. 1 & The following configurations (a) to (e), namely: (a) water-piercing hydrofoils of high aspect ratio bow and stern having an inverted arch shape; (b) means for interconnecting said hydrofoils; (C)
A hydrofoil boat, comprising: drive means provided on the hydrofoil boat for propelling the boat in bow and stern directions.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1976046A (en) * 1931-11-06 1934-10-09 Oscar G Tietjens Waterfoil

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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