JPS62255295A - 水中翼船 - 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】 〔産業上の利用分野と従来の技術〕 全体が水中に没する翼を持った普通の水中翼船は航空機
と全く同じ欠点を有し、また最低上昇速度以下に飛行速
度を減少させることができないということがよく知られ
ている。

実際に、前記水中翼船の場合、船の操縦の可能性を著し
く不利にし、船は事実上受は容れられない高速度と変位
条件における航行との間で選択するのをしいられる。

航空機のために普通に用いられる過上昇機構を使用する
ことは、多くの理由のためにこれらの船に関する限り実
用的な利用でないことがわかって結果は、効率的かつ安
全な横方向の安定性に対する走行が失われるという事実
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、船体に関節結合されたアームによって
支持され又は手動もしくは自動手段によって制御される
分割翼を備えた、変化し得る形状の水中翼船によって、
これらの欠点を解消することである。

〔問題点を解決するための手段及びその効果〕本発明の
水中翼船により、次のような基本的な運転条件が可能と
なる。

ａ）この水中翼船が高速で航行している時、もっばら全
体が水中に没している翼はリフトにより支持され、水面
より上方に上昇されている分割翼が、自動横方向安定機
構の機能が低下したいかなる場合にも、容易に介入する
。

ｂ）水中翼船が飛び立つ時に、下降位置にある分割翼が
、全体を水中に没している翼の推力に加えて特別の推力
を供給し、離水速度したがってまた動力最上昇点を、全
体が水中に没する翼を持った従来の水中翼船にとって必
要とされるよりも、著しく低くすることができるように
する。

Ｃ）関節結合された支持アームによって分割翼を部分的
に又は完全に下降させることにより、全体を水中に没し
た翼の場合よりも著しく速度を低くすることができ（よ
り大きな翼表面により）、その結果間がより大きな操縦
範囲を有することになる。

ｄ）関節結合されたアームにより、船を横付は又は停泊
させた時分割翼を船体の下側に収容し、それにより本発
明の水中翼船の空間の必要条件が、全体を水中に没する
翼を持った水中翼船と全く変わらないようにすることが
できる。

〔実施例〕

図面において次のものが見られる。

−変位の小さな部分を支持するのに当てられた逆Ｖ形分
割船首翼２０、 −　全体が３０で示されその全部が水中に没し、垂直支
柱３１によって支えられ、変位の最大部分を支えるのに
当てられ、また典型的には翼全体が水中に没している場
合に水中翼の作動に必須な補助翼３２が取付けられてい
る主翼、 −本発明の基本的な構成であって、蝶番４２によってア
ーム４１に摺動自在に接合された分割翼４０゜ アームの回転は油圧シリンダ４３の略図的に示された機
構によって、又はその他どのような手段によっても、行
うことができる。

支持アーム４１の構造から分割翼４０の構造への移行は
、一体的に行われ、すなわち、その連続的な動きが損わ
れることなく行われる。

第３図は、アーム４１と完全に上昇された翼４０とを有
し、没入翼モードで喫水ｆｌＡ−Ａ上を航行している水
中翼船を示している。この操縦モードは、本質的に、こ
のユニットのみの横方向の安定性をもたらす公知の型の
自動制御機構であることを指摘しなければならない。こ
こに示唆される船の概略構造において、長手方向のトリ
ム（船首と船尾の喫水の差）と飛行高さとの安定性は本
質的に船首分割翼によって与えられる。トリム又は増進
された乗心地のために必要とされるヒービング（船の鉛
直軸方向の上下揺れ運動）もしくはピッチング（船の左
右軸の回りに船首を上げたり下げたりする運動）の全て
の制御は、主翼の移動表面に作用しまた船首翼の上昇運
動と協同することによって行われる。

横方向自動安定機構のいずれかの構成要素の作動モード
に故障が起きたならば、アーム４１が自動的に下降し又
は下降するよう制御され、基本的に横方向に安定な“分
割翼”モードに移行できるようになる。

水面より上方にのみ分割翼４０がとどまるようにアーム
を保持すると、実質上の手動操作又は自動操作を全く要
しないで船の横側への傾斜作用によってこれら分割翼の
干渉作用が生じる。

本発明のもう１つの重要な利点はアームを下降すること
により、船の速度を所要のレベルに減少させるのに必要
な量だけ水中に没した翼の表面を増加させることができ
るということである。

これに加えて、アーム４１の下降とこれに伴う“分割翼
”モードへの移行が船の基本的な横方向の安定性の自然
発生的な再構成を決めるので、水中に没した翼３０上に
ある可動表面３２が、横方向の安定性に必要かつ適当な
制御を行うことができなくなるような危険性なしにもう
１つの過上昇手段のような調和した方法で所要の範囲に
使用されるということである。

この点において、上記のような、本発明によって過上昇
の実現の可能性がもたらされることは、大全部を水中に
没する従来の型の船にとっては必然的に高くなりこの従
来の船にとってもう１つのそしてよく知られた欠点を構
成する障害である離水速度を、著しく減少させるための
非常に重要な装置を構成する、ということに直ちに気が
つく。

したがって、本発明の水中翼船は、分割翼水中翼船（基
本的な安定性、信頼性、低い離水速度、飛行中の広範囲
の運転速度を有している）と、翼が全部水中に没する水
中翼船との間の現実の連結を形成するが、この翼全体が
水中に没する水中翼船は、（運転上の要求又は天候条件
がこの運転モードを推奨させる時）海洋条件に対する少
ない感受性と、運動に対するより低い抵抗と、深いとこ
ろでしたがって通風やキャビテーション（空洞現象）の
可能性がより少ない状態で作動する主水中翼機構の大き
な効率とを、有しているものである。

上記のことから、ここに記載された全ての利点は、所要
の形状に位置させることができるような、手動でも操作
できる任意の型の装置をアーム４１に備えることによっ
て、実質的に簡単に得られることが明らかである。

しかし、前記アームは、得られる全作動を著しく向上さ
せることのできる特徴を有している自動制御装置を備え
ることができる。

これらアームのさらに高性能な制御ｆｌ　（以下に説明
する理由で高い作動周波数が要求されない場合に容易に
得られるけれども）は、分割翼モードにおいてさえも、
横方向安定性のより効率的な制御と共に、特に１つのモ
ードから他のモードへの移行中又は緊急事態におこって
調整された方向転換を行うのを可能にする。

本発明によれば、調整された方向転換は、“分割翼”モ
ードにおいて、その基本的な安定性を保持しながら船の
必要な横方向の傾斜を生じさせるようにアーム４１の差
動操作により（すなわち結合した回転で）、行われる。

この巧みな操縦は、乗客の乗心地を向上させるのに加え
て、主翼の支柱上の屈撓応力をなくすので“分割翼”モ
ードにおいてまた推奨されるものである。

“水中没入翼”モードにおいて、よく知られている理由
のためこの場合に不可欠の調整された方向転換は、主翼
の補助翼の通常の結合された操作によって明らかに行わ
れるが、アームの同時の結合された運動は、主翼と分割
翼が、過度の不規則な横滑りの場合にこの水中翼船に基
本的な安定性を与えるのに備えて水から小さな距離で保
持されそしてこれが以下に見られるように自動的に行わ
れるにもかかわらず、方向転換に内在する分割翼の没入
を阻止する。

横方向の安定性に関しては、すでに述べたように、船の
潜在力をより良好に利用するため、アームの位置の自動
的な制御がもちろん好ましい。

第２図の記号（そしてＰおよびＰｏをそれぞれジヤツキ
４３の上部室における瞬間の走行圧力とする）に関して
は、単なる表示として与えられた、アームの角度の制御
の考えられる法則は次の方程式によって表わされる。

Ｂｓ＝−Ｋｔφ−Ｋｐφ’−Ｋｄφ”　−Ｋｉ（Ｐ　−
ＰＯ）Ｂｄ＝−Ｋｉφ＋Ｋｐφ’＋Ｋｄφ”　−Ｋｉ（
Ｐ　−Ｐ’）ここで（φ）はローリング（横揺れ）角を
示す。

この結果ローリング制御モーメントは Ｍｃ　＝Ｋ　（Ｂｓ　−Ｂｄ　） Ｋは、ある条件から小さな範囲内で実際上一定であるこ
とを意味するパラメータである。

Ｐ、１．Ｄ、（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇ
ｒａｌ　Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ　。

比例積分微分制御）型の公知の船舶非ローリング機構の
典型的制御法則１と分割翼の推力を測定するための上方
ジヤツキ室内の圧力を用いる特別の信号の組合せに対し
て、次の結果が実際に得られる。

−分割翼は、これらが予め設定された上昇を受けるまで
速度に関係なく水中に没入することができ、例えば（１
）式のＰｏの値を変えることにより容易に調節できる。

これにより実際上、翼の部分での傾向は、制：Ｔ！Ｊ信
号の他の要素が全く介在しなかったならば（例えばロー
リング制御が必要のため）、波の形のとおりに追従する
ことになる。アーム制御シリンダに高い静荷重を受けさ
せるのを避けるため、翼の上反角を適当な構造とするこ
とにより、分割翼上に作用する水力学的な力の合力の方
向と予め設定された限度内に常時保持されるアームの回
転軸線との間の距離を調整することができるのはもちろ
んである。

（１つの限定例として、前記回転軸線上に中心を有する
円の円弧による上反角の連続的な変化により前記合力の
モーメントを完全に消去することができる。） −これらの同じ制御法則を用いることにより（Ｐ　−Ｐ
’と補助翼制御回路に比例する事項を除き）、最高の周
波数を有する励振が同じアーム制御サーボ機構によって
実際上“ろ過される”ことが可能となるが、このサーボ
機構は寸法を考慮して補助翼サーボ機構の周波数より低
い周波数をカントする低いピンチフィルターとして応動
するものである。

これを行うことにより、何ら特別の装置なしに、励振を
補助翼３２に残したまま最高周波数励振を補償するよう
にし、また低い周波数だけを有ししたがってまた最も頑
固な励振は、アーム４１の特別に速くはない干渉によっ
て補償される。

この制御論理により、“分割翼”モード（これは上記の
ように離水段階中に推奨される）から“全没入質”モー
ドへの移行が、（１）式中に示される参照符号Ｐ０を徐
々に減少させて全体の段階的方法において、いかにして
行われ、それにより分割翼がかろうじて水上をすべって
走るようになるまで分割翼を下げかつ徐々に水中に没入
させ、運動に対する抵抗から完全に解放され、そのため
しかも必要な場合に自動的に干渉できるようにすること
が、容易に理解される。

−第４図に示すように、アーム４１を引っ込めることが
できるということは、限られた区域内での停泊のための
操縦又は他の船への横付けを容易にするので、本発明と
関連してさらに他の利点を構成する。

本発明の応用においてもう１つの変形例が可能である。

翼機構と関節結合アームを高速船体（例えば半平面型の
）に結合する場合、又は必要ならば前記の水中翼船から
主水中翼機構（没入質）と船首翼機槽を省略する場合に
、以下に記載するような興味ある特徴を有する新しい型
の遠洋航海用のユニットが得られる。

−基本的な形（すなわちアームの位置の自動制御に顛る
ことなく）において、また明らかに大きな範囲で上記の
第１の主実施態様として示されているものと完全に同じ
アーム運動法則の制御を用いることにより、ローリング
とピッチングの強力を減衰を行うことができる。

一一般によく知られているように速度が増すにつれて、
底を円くした半平面の高速ユニットにおいて、生じる安
定性を漸進的に失うのを補償することのできる、船体に
対する基本的な安定性（速度と共に大きくなる）を与え
る。

−運動の操縦上の必要性に基づく分割翼の没入表面を調
節することができ、そのため超流動抵抗を全て除くこと
ができる。

一縦方向及び横方向の釣り合いをよくする矯正装置とし
て用いることができる。

−水中翼機構が主実施態様としてすでに示された屈撓方
式で作られた場合は、波の形態による最高の周波数の励
振を機械に除去することができる。

−検査と保守を容易に行うことができる（翼とアームの
機構の部品全部が水の外に上昇されるので）。

−必要に応じ寸法と喫水を減少させるため、また限られ
た水中での操縦性をよくするために、収縮又は上昇をす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、先尾翼型の全没入翼を持った水中翼船への本
発明の典型的な適用例を示す概略斜視図、第２図は第１
図の同じ水中翼船の横断面図で、全体が水中に没した翼
とその下降位置にある本発明の分割翼との両者を示し、 第３図は分割翼が完全に上昇された位置における分割翼
を示す第２図と同様な図であり、第４図は好ましくは横
付けになり停泊している時に用いられる本発明の分割翼
のさらに他の位置を示す図である。 ２０・・・分割船首質、　３０・・・主翼、３１・・・
垂直支柱、　　３２・・・補助翼、４０・・・分割翼、
　　　４１・・・アーム、４３・・・油圧シリンダ。 以下余白 Ｆｔ１！７．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、船体に関節結合された対応アームによって支持され
   た少なくとも一対の分割翼と、船体に対するこれらアー
   ムの角度位置を変えることができるようにする手段とを
   有し、それにより前記分割翼が、水の完全に外にある最
   上端位置から少なくとも一部が水中に没する最下端位置
   へと通過し船体を起動的に上昇させるようにしているこ
   とを特徴とする水中翼船。 ２、少なくとも１つの完全に水中に没する船首翼を有し
   、船体に関節結合された対応アームによって支持された
   少なくとも一対の分割翼と、船体に対するこれらアーム
   の角度位置を変えることができるようにする手段とを有
   し、それにより前記分割翼が、完全に水の外にある最上
   端位置から少なくとも一部が水中に没する最下端位置へ
   と通過し船体を起動的に上昇させるようにすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の水中翼船。 ３、前記分割翼の支持部の関節結合されたアームの角度
   位置を変えることのできる前記手段が、分割翼を船体の
   真下に下降させることができそれにより前記翼とその支
   持アームとが、完全に水中に没した翼により区画形成さ
   れかつ特に停泊操作及び横付けに適合した輪郭の中にお
   さまるようにしていることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の水中翼船。 ４、分割翼の支持アームの角度位置を変える前記手段が
   油圧ジャッキであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の水中翼船。 ５、前記油圧ジャッキが手動で操作されることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の水中翼船。 ６、前記ジャッキが、何らかの場合、海及び水中翼船の
   走行運動により、全体が水中に没する翼の補助翼で調整
   するようにして、自動的に制御されることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の水中翼船。