JPS6325196A

JPS6325196A - ロ−タ付き剛体帆装置

Info

Publication number: JPS6325196A
Application number: JP61169078A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ogami; 大神　孝裕; Tetsuo Kinoshita; 哲夫木下; Yohachiro Watabe; 渡部　洋八郎; Kimisuke Watabe; 公介渡部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1988-02-02

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〕本発明は、船舶に装備される帆装置に関し、特に剛性の
主翼をそなえた剛体帆装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、風力推進装置として、船上においてロータが
鉛直軸線周りに回転可能に立設されるとともに、このロ
ータを回転駆動させるための回忙駆動機構を設ける技術
が開発されている。

このような従来の風力推進装置において、上記ロータを
上記回転駆動磯構により回転させると、マグスス効果に
より風の入射方向と直交する方向に揚力が発生する。そ
して、この揚力の船舶の進行方向における成分が船舶の
推進力を助勢するのである。

また、船舶の主機関の燃料消費量を節約するため、船上
に剛体帆を設は同剛体帆に発生する（応力を船舶の推進
力として利用する技術も、従来、開発されている。

〔発明が解決しようとする問題、α〕

ところで、従来の風力推進装置において、ロータの直径
を実用上あまり大きくすることができないので、上記ロ
ータだけ゛では帆の面積に相当する投影面積は小さくな
る。

したがって、単位投影面積当たりの揚力は大きくても、
ロータ全体としての揚力はあまり大きくできない。

また、上記ロータには風の入射方向と直角方向に揚力が
発生する。つまり、上記ロータへの風の入射方向が船舶
の真横方向である場合、発生する揚力の方向が船舶の進
行方向となるので、揚力がそのまま船舶の推進力として
作用するが、ロータへの風の入射方向が船舶の横方向と
ずれるにしたがって、ロータにおける揚力が船舶の推進
力として有効に作用しなくなる。すなわも、全方位の風
を考えた場合、上記ロータにより得ることのでさる推進
力の平均値は小さくなるという問題点がある。

また、従来の剛体帆装置では、剛体帆の翼面の境界層制
御がなされておらず、風向きに対して帆の迎角を大きく
とると失速して、大きな揚力を得ることは期待できない
。

本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとするもので
、剛体帆にロータとフラップとを組合わせること１巳よ
り境？ｉＬＭ制御を行なえるようにして、迎角をかなり
大きくとっても失速を起こさずに高揚力が得られ、風力
を船舶の推進力としてより効率よく利用できるようにし
た、ロータ付き剛体帆装置を提供することを口約とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明のロータ付き剛体帆装置は、剛性の主
翼の前部にロータをそなえるとともに、同主翼の後部に
フラップをそなえて構成されたことを特徴をしている。

〔作　ｍ〕

上述の本発明のロータ付き剛体帆装置では、剛体帆萌面
に沿う空気流は、風向きにより適宜の方向に回転駆動さ
れるロータにより運動エネルギーを与えられ、剥離を生
じることなくスムーズに流れる。

また、剛体帆背面に沿う空気流は、上記ロータとフラッ
プとにより減速されて小さな速度で流れる。

さらに、上記ロータ自体にも循環流が生じ、マグヌス効
果によって揚力が発生する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜３図は本発明の第１実施例としてのロータ付き剛
体帆装置を示すもので、第１図はその側面図、第２図は
ＰＩＳ１図の■−■矢視断面図、第３図はその作用を示
す水平断面図であり、第４〜６図は本発明の第２実施例
としてのロータ付き剛体帆装置を示すもので、第４図は
その側面図、第５図は第４図の■−■矢視断面図、第６
図はその作用を示す水平断面図である。

第１図に示すように、本発明の第１実施例としてのロー
タ付き剛体帆装置では、船体甲板１２上に旋回装置１１
を介し帆柱４が立設され、同帆柱４の上端部には、剛体
帆Ｓが、上記旋回装ｒａ１１に駆動されて鉛直軸線周り
に旋回可能に設けられている。そして、この剛体帆Ｓは
、ｔｊＳｌ、２図に示すように構成されている。

つまり、帆柱４の上端部に下部端板６を介し剛性の主翼
１が設けられ、同主翼１の上端部には上部端板５が固着
されている。また、これらの上部端板５と下部端板６と
の相互間において、主翼１の前部にロータ２が、回転軸
ピンクに軸支されて鉛直軸線周りに回転可能にそなえら
れている。そして、下部端板６上において、ロータ２を
回転駆動するための回転駆動装ｒ：！１１が、ロータ２
内部に設けられている。なお、回忙駆動装置７は油圧モ
ータ等を動力源として構成される。

さらに、上記の上部端板５と下部端板６との相互間にお
いて、主翼１の後部にフラップ３が、回転軸ビン１０．
１０に軸支されてそなえられ、旋回用油圧シリング８に
駆動されて鉛直軸線周りに旋回できるようになっている
。

そして、これらの主翼１．ロータ２．フラップ３゜上部
端板５および下部端板６から剛体帆Ｓが構成される。

なお、図中の符号Ｓａは剛体帆Ｓの右側面、ｓｂは剛体
帆Ｓの左側面を示している。

上述の構成により、本発明の第１実施例としての剛体帆
ｖｃ置では、剛体帆Ｓが、旋回装置１１により駆動され
同剛体帆Ｓに流入する風の方向に対して最適の迎角をと
るように旋回されて調整される。

さて、第３図に示すような風１３が左下方から本ｖ装置
の剛体帆Ｓに入射し、同剛体帆Ｓの迎角を風１３に対し
て図示のようにとった場合について説明する。この場合
、剛体帆Ｓの右側面Ｓａおよび左側面ｓｂがそれぞれ剛
体帆Ｓの前面および背面となっている。

この状態で、ロータ２は、回転駆動装置７により図に矢
印Ａで示す方向に回転駆動されるとともに、フラップ３
は、旋回用油圧シリンダ８により図に矢印Ｂで示す方向
に旋回されて固定される。

そして、風１３は、ロータ２において剛体帆Ｓの前面つ
まり右側面Ｓａに沿う空気流１３ａと剛体帆Ｓの背面つ
まり左側面ｓｂに沿う空気流１３ｂとに分離される。

空気流１３ｂは、矢印Ａで示す方向に回転しているロー
タ２により減速されて剛体帆Ｓの背面に沿って小さな速
度で流れ、フラップ３によりさらに流速を低下され図の
右下方に向は流出される。

また、空気流１３ａは、上記ロータ２により運動エネル
ギーを与えられ、その境界層内の減速流を加速されて同
項ｒＪ＃層の厚みを減少される。そして、空気流１３ａ
は剛体帆Ｓの前面に沿い剥離を生じることなく大きな速
度で流出され、上記空気流１３ｂと合流する。

このように、ロータ２により剛体帆Ｓの翼面の境界層制
御が行なわれ、同剛体帆Ｓの前面つまり右側面Ｓａに沿
って空気流１３ａが剥離を生じることなく極めて大きな
速度で流れる。なお、空気流１３ｂＪ、ｔＭ度が小さい
ので剛体＠Ｓの背面つまり左側面ｓｂにおいて剥離を生
じることはない。

こうして剛体帆Ｓの前面に沿う空気流１３ａと背面に沿
う空気流１３ｂとの速度差にもとづき、ベルヌーイの定
理より上記の前面と背面とには大きな圧力差が生じる。

そして、この圧力差により剛体帆Ｓ　Ｉ：　ｍ　３図に
示すような揚力りが発生する。

また、剛体帆Ｓに生じる揚力を船舶の推進力として有効
に利用できない場合や暴風雨時におけるように風力が極
めて大さく船舶が転覆する危険がある場合には、ロータ
２の回転駆動を停止され、フラップ３が、主翼１と同一
平面をなすような位置に固定される。そして、剛体帆Ｓ
が、旋回装置１１に駆動されて旋回され、同剛体帆Ｓに
流入する風の方向とほぼ平行になるような状態で固定さ
れる。こうして、本装置は剛体帆Ｓに作用する風力が極
めて小さくなるような状態を保持され、風による船体抵
抗の増加が抑制されるほか船舶の転覆が防止される。

このように、本発明の第１実施例としてのロータ付き剛
体帆装置によれば、剛体帆Ｓの迎角を同剛体帆Ｓに流入
する風に対しかなり大きく取っても、同剛体帆Ｓの翼面
ば、ロータ２により境界層制御が行なわれ、同剛体帆Ｓ
の翼面に沿う空気流が剥離を生じることな（スムーズに
流れる。このため、空気流の剥離による失速を起こすこ
となく、上記剛体帆Ｓにおいて極めて大きな揚力が発生
する。

さらに、ロータ２において、同ロータ２の回転による循
環流を伴い、マグヌス効果により揚力が発生する。

そして、これらの剛体帆Ｓおよびロータ２において発生
する揚力の船舶の進行方向における成分が船舶の推進力
として利用されるのである。

次に本発明の１２実施例としてのロータ付き剛体帆装置
について説明する。第４．５図に示すように、本発明の
第２実施例としての剛体帆装置も第１実施例とほぼ同様
に構成されるが、第２実施例では、上部端板５と下部端
板６との相互間において、主翼１の前部および後部にそ
れぞれ＠部ロータ２ａおよび後部ロータ２ｂがそなえら
れている。

つまり、第２実施例の剛体帆装置においても、船体甲板
１２上に旋回装置１１を介し帆柱４が立設され、同帆柱
４の上端部には、剛体帆Ｓが、上記旋回ｖｃｒａ１１に
駆動されて鉛直軸線周りに旋回可能に設けら桟でいる。

そして、第２実施例では、剛体帆Ｓは第４．５図に示す
ように構成されている。

すなわち、帆柱４の上端部に下部端板６を介し剛性の主
Ｒ１が設けられ、同主翼１の上端部には上部端板５が固
着されている。また、これらの上部端板５と下部端＠６
との相互間において、主翼１の前部には前部ａ−夕２ａ
が回転軸ビン９ａに軸支され鉛直軸線周りに回転可能に
そなえられるとともに、主翼１の後部には後部ロータ２
ｂが回転軸ビン９ｔ＋に軸支され鉛直軸線周りに回転可
能にそなえられている。そして、下部端板６上において
、前部ロータ２ａを回転駆動するための回転駆動ｉ置７
ａが、前部ロータ２ａ内部に設けられるとともに、後部
ａ−夕２ｂを回転駆動するための回転駆動ｉ置７ｂが、
後部ロータ２ｂ内部に設けられている。なお、回転駆動
装置７ａおよび７ｂはともに油圧モータ等を動力源とし
て構成される。

さらに、上記の上部端板５と下部端板６との相互間にお
いて、上記後部ロータ２ｂの後側には支持翼１゛が固着
されて設けられるとともに、上記支持、１１’の後縁部
には、フラップ３が、回転軸ビン１０．１０に軸支され
でそなえられ、旋回用油圧シリング８に駆動されて鉛直
軸線周りに旋回できるようになっている。

そして、これらの主翼１．支持翼１゛、前部ロータ２ａ
＋後部ロータ２ｂ、フラップ３．上部端板５おより下部
端板６とで剛体帆Ｓが構成される。

上述のｖｔ戊により、本発明の第２′Ｘ、流側としての
剛体帆装置においても、剛体帆Ｓが、旋回ｖｃ置１１に
より駆動され同剛体帆Ｓに流入する風の方向に対して最
適の迎角をとるように旋回されて調整される。

さて、第６図に示すような風１３が左下方から本装置の
剛体帆Ｓに入射し、同剛体帆Ｓの迎角を風１３に対して
図示のようにとった場合について説明する。この場合、
剛体帆Ｓの右側面Ｓａお上り左側面ｓｂがそれぞれ剛体
帆Ｓの曲面および背面となっている。

この状態で、前部ロータ２ａおよび後部ロータ２ｂは、
回転駆動装置７ｍ、７ｂにより図に矢印ＡａおよびＡｂ
で示す方向にそれぞれ回転駆動されるとともに、フラッ
プ３は、旋回用油圧シリング８により図に矢印Ｂで示す
方向に旋回されて固定される。

そして、風１３は、前部ロータ２ａにおいて剛体帆Ｓの
曲面つまり右側面Ｓａに沿う空気流１３ｎと剛体帆Ｓの
背面つまり左側面ｓｂに沿う空気流１３ｂとに分離され
る。

空気流１３ｂは、矢印Ａａで示す方向に回転している前
部ロータ２ａにより減速されるとともに矢印Ａｂで示す
方向に回転している後部ロータ２ｂによりさらに減速さ
れて剛体帆Ｓの背面に沿って図の右方に向かって流れる
。そして、この空気流１３ｂは、フラップ３によりさら
に流速を低下され図の右下方に向は流出される。

また、空気流１３ａは１．上記前部ロータ２ａにより運
動エネルギーを与えられ、その境界層内の減速流を加速
され同境界層の厚みを減少された状態で右方に向けて大
きな速度で流れていく、この空気流１３ａは主Ｍｈ１の
曲面に沿って流れるにしたがい、同上ｖＡ１前面との摩
擦により運動エネルギーを消耗される。しかし、空気流
１３ａは、上記後部ロータ２ｂによりさらに運動エネル
ギーを与えられるので、その境界層内において減速流を
加速され、同境界層の厚みをさらに減少されて、剛体帆
Ｓの前面に沿い剥離を生じることなく大さな速度で流出
される。

このように、前部ロータ２ａと後部ロータ２ｂとにより
剛体帆Ｓの翼面の境界層制御が行なわれ、同剛体帆Ｓの
前面つまり右側面Ｓａに沿って空気流１３ａが剥離を生
じることなく極めて大きな速度で流れる。なお、空気流
１３ｂは速度が小さいので剛体帆Ｓの背面つまり左側面
ｓｂにおいて剥離を生じることはない。

そして、この圧力差により剛体帆Ｓｌ：第６図に示すよ
うな揚力りが発生する。

また、剛体帆Ｓに生じる揚力を船舶の推進力として有効
に利用できない場合や暴風雨時におけるように風力が極
めて大きく船舶が転覆する危険がある場合には、前部ロ
ータ２ａおよび後部ロータ２ｂの回転駆動を停止され、
フラップ３が、主翼１お上り支持翼１゛と同一平面をな
すような位置に固定される。そして、剛体帆Ｓが、旋回
装置１１に駆動されて旋回され、同剛体帆Ｓに流入する
風の方向とほぼ平行になるような状態で固定される。

こうして、本装置は剛体帆Ｓに作用する風力が極めて小
さくなるような状態を保持され、風による船体抵抗の増
加が抑制されるほか船舶の転覆が防止される。

このように、本発明の第２実施例としてのロー夕付き剛
体帆装置によれば、剛体帆Ｓの迎角を同剛体帆Ｓに流入
する風に対しさらに大きく取っても、同剛体帆Ｓの翼面
は、前部ロータ２ａと後部ロータ２ｂとにより境界層制
御が行なわれ、同剛体帆Ｓの翼面に沿う空気流が剥離を
生じることなくスムーズに流れる。このため、空気流の
剥離による失速を起こすことな（、上記剛体帆Ｓにおい
て極めて大きな揚力が発生する。

さらに、前部ロータ２ａおよび後部ロータ２ｂにおいて
、これらのロータ２ａ、２ｂの回転による循環流を伴い
、マグヌス効果により揚力が発生する。

そして、これらの剛体帆Ｓおよび前部ロータ２ａ。

後部ロータ２ｂにおいて発生する揚力の船舶の進行方向
における成分が船舶の推進力として利用されるのである
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のロータ付き剛体帆！Ｉｍ
によれば、剛性の主翼の前部にロータをそなえるととも
に、同主翼の後部にフラップをそなえて構成されるとい
う簡素な構造で、ロータの循環流による揚力が得られる
ほか、同ロータにより剛体帆翼面の境界層制御が行なわ
れるので、同剛体帆に沿う空気流が剥離を生じることな
くスムーズに流れる。このため、風向きに対し剛体帆の
迎角をかなり大さくとっても、同剛体帆において空気流
の剥離による失速が防止され、極めて大きな揚力が得ら
れる。そして、この揚力の船舶の進行方向における成分
を船舶の推進力として用いれば、船舶の運航における燃
料消費量が大幅に節約される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の第１実施例としてのロータ付き剛
体帆装置を示すもので、第１図はその側面図、第２図は
第１図の■−■矢視断面図、第３図はその作用を示す水
平断面図であり、第４〜６図は本発明の第２実施例とし
てのロータ付き剛体帆装置を示すもので、第４図はその
側面図、第５図は第４図の■−■矢視断面図、第６図は
その作用を示す水平断面図である。１・・主翼、１゛・・支持翼、２・・ロータ、２ａ・・
前部ロータ、２ｂ・・後部ロータ、３・・フラップ、４
・・帆柱、５・・上部端板、６・・下部端板、７，７ａ
、７ｂ・・回転駆動装置、８・・旋回用油圧シリング、
９，９ａ、９ｂ、１０・・回転軸ピン、１１・・旋回装
置、１２・・船体甲板、１３・・風、１３ａ・・剛体帆
右側面に沿う空気流、１３ｂ・・剛体帆左側面に沿う空
気流、Ｓ・・剛体帆、Ｓａ・・剛体帆の右側面、ｓｂ・
・剛体帆の左側面。復代理人　弁理士　飯　沼　義　彦第１図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

剛性の主翼の前部にロータをそなえるとともに、同主翼
の後部にフラップをそなえて構成されたことを特徴とす
る、ロータ付き剛体帆装置。