(57)【要約】【課題】全没型水中翼を備えるセールボードの場合、舵が無いのでセールの操作で方向安定を保ち、且つ操舵しなければならない。その上、翼走の高さを一定に保つと共に抵抗を減らし、良い乗り心地を得ることが課題である。【解決手段】  本発明のセールボードは、前翼を支持するストラットに水流の方向を向くよう程よい回動を許して、セールボードに特有のセールによる自由なヨーコントロールを確保するほか、幾つかの補助手段を併せて乗り易さを実現している。一方、重量配分の少ない前翼を小さな水面センサーによって動かして自動的に浮上高度を保ち、船尾に固定した主翼が残りの大部分の重量を支える配置であるため全抵抗が少なく、乗り心地が良い。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の後部にはスケグ及びスケグによって支持された主水中翼（主翼）を有し、前部には縦軸周りに回転自由に支持されたストラットがあり、ストラットの下部には水面センサー（センサー）によって翼角が調節されて、没水深度をほぼ一定に保つことのできる前水中翼（前翼）を備えたセールボード用水中翼装置。
【請求項２】
水面センサーのセンサー板を弾性的に引き下げる構造とした請求項１記載のセールボード用水中翼装置。
【請求項３】
弾性部材によって前翼の迎角を減らす方向に力を加えた構造の請求項１記載のセールボード用水中翼装置。
【請求項４】
前部を横軸で支えて迎角を自由に変えられる主翼の後部を弾性的に支持することによって、低速では迎角が大きく、又高速では迎角が小さくなる構造の主翼を備えた請求項１記載のセールボード用水中翼装置。
【請求項５】
主翼を支えるスケグの後部に直接、もしくはボードの後部に、方向安定板を取り付けた請求項１記載のセールボード用水中翼装置。
【請求項６】
ストラットの回転軸に液体抵抗、摩擦抵抗もしくは機械的な回転制限などを付与してストラットの不安定な動きを制限した請求項１記載のセールボード用水中翼装置。
【請求項７】
短いスケグ下端と下反角を有する主翼の中央部が連結されて、三つ又状の節続部を有する請求項１記載のセールボード用水中翼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はセールボードの底面に前翼型配置（カナードタイプ）の全没型水中翼を取り付けて、抵抗を少なくするとともに波による揺れや衝撃を減らして乗り心地を改善し、高速帆走を実現するセールボードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  昔からヨットなどの帆走艇に水中翼を取り付けて高速を得ようとする試みが繰り返されている。以前は水面貫通型と呼ばれる水中翼が水面を斜めに貫通する形式が主流を占めていたが性能が充分でなかった。最近になって水中翼が全面水面下に隠れる全没型の水中翼を持つ帆走艇が現れた。全没型の水中翼を用いると高速時の抵抗が大幅に減少するので速度の向上に卓効がある。しかし一定の浮上高度を保って翼走するのには高度の技術が必要である。特に帆走艇の場合にはセールの高い位置に大きな横力や推進力を受けるので、安定して帆走させるのは離しい。さらにセールボードの場合には舵を持たず、セールの傾斜によって方向を保ち、且つ操舵をしなければならないので成功に至った例は稀で、性能の開発も充分になされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  前部に大きな主翼を、船尾に小さな尾翼を配置して、主翼の翼角を水面センサーによって調整し、一定の浮上高度を保つ全没型の水中翼を持ったヨットがある。この場合、重量の大部分を支える主翼の翼角を動かすのでセンサーに大きな力が要る、従ってセンサー自体の抵抗も主翼の可動部の抵抗も大きくなる。【０００４】  また主翼を後部に配置して重量の多くの部分を支え、前部に固定した滑走板によって一定の浮上高さを保つセールボードがある。この場合には滑走板が常に水面にあって一定の浮上高度を保つから、別に水面センサーは要らないが滑走板の抵抗が大きく、また波を叩くために乗り心地も良くない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  当発明のセールボードは重量配分の少ない前翼をセンサーによって動かして浮上高度を保つ一方、大部分の重量は船尾に固定した主翼で支える構造である（請求項１）。飛行機で言えば前翼型もしくはカナードタイプと言われる配置で、小さなセンサーと小さな翼角調整装置によって船首の浮上高さが一定に保たれるためトータルの抵抗が少ない。走り始めて船首が上がると船尾の主翼の迎角が大きくなり、揚力が増して船尾も持ち上がって翼走に移る。速度が上がると船尾はさらに持ち上がり、その為主翼の迎角が減ってある高さで負担荷重と揚力が釣り合う。従って小さなセンサーの力で自動的に翼走姿勢を安定に保つことができる。また前翼に水中翼を用いるため滑走板を使う場合に比して乗り心地が良く、抵抗も少ない。【０００６】  通常のセールボード（ウインドサーフィン）の場合には乗り手が操舵できないので、セールの前後傾斜によって風による横力の位置を前後に移すことで進行方向を保ち操舵している。これと同じ方法で帆走するには横抵抗の中心もセールボードと同じ位置に置かねばならないから、前翼を支持しているストラットに横抵抗が無いようストラットを縦軸周りに自由に回転する構造とする。【０００７】  その他、水面センサーのセンサー板を弾性的に引き下げ，または弾性部材により前翼の迎角を減少させる構造として波の影響を受けにくくし（請求項２、請求項３）、速度に応じて自動的に主翼の迎角を調整して速度変化による姿勢の変化を最小にするとともに、離水性能を向上させ（請求項４）、方向安定板を取り付けて横風に対するヨーのバランスを保ち（請求項５）、縦軸周りに自由に回転するストラットの回転軸に液体抵抗、摩擦抵抗、機械的などのダンパー機構による回転制限を付与してストラットの不安定な動きを制限する（請求項６）等の補助手段と併せて安定した高速帆走を可能としている。
【発明の効果】
【０００８】本発明のセールボードは、全没型の水中翼により一定の高度で翼走しながらセールの前後揺動によって方向を保ち、自由な操舵を行うことができる。また小さなセンサーで迎角を調整する小さな前翼と、固定式の主翼の組み合わせを持つため、ある風速域において従来のセールボードより大幅に抵抗が少なく、圧倒的な速度を実現することができる。しかも前後に全没型の水中翼を用いているために荒い水面での乗り心地が良い。強風時には小さい水中翼に交換するなど、風速に応じた水中翼を選ぶことで、すべての風速域で優位な速度、乗り心地を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  以下に図に示す実施の形態により本発明によるセールボード用水中翼装置の説明をする。
【実施の形態】
【００１０】  先ず、図１〜図９により本発明の実施の形態を説明する。図１はセールボード用水中翼装置の例で、ボード１の後部下面中心線上にはスケグ２が取り付けられ、そのスケグ２に主翼３が適当な迎角で固定されている。
【００１１】前翼及びストラット
図２はボード１の前部にストラット４が縦軸回りに回転自由に支持されている様子を示している。ストラット４の下端には図３に符号４ａとして示すような金属ブラケットが固定されており、その両側には左右方向に張り出した前翼軸１０がある。ここに前翼軸受１１を左右から嵌めて前翼５の中央部の角穴に嵌め込み，軸受取付ビス１２によって取り付けると、前翼５は迎角を前翼軸１０周りに上下１０数度変えられるようストラット４に取り付けられる。
【００１２】  ストラット４の上後部にはセンサーアーム６がセンサーアーム軸８まわりに回転が自由なよう取り付けられ、センサーアーム６の後端には水面を滑走するセンサー板７が付いている。センサーアーム６の前にはロッド１３が上ピン１９によって回動するよう連結され、ロッド１３はストラット４の中空部を通って下から延び、その下端は前翼５の中央後部上面に固定された耳部９に回動するよう連結している。
【００１３】  前翼５は迎角の変化に対して揚力中心が移動しないよう対称翼型を使うのが望ましい。そしてその揚力中心より僅か前に前翼軸１０を置くと、前翼に働く揚力が前翼５の後部を持ち上げて迎角を減らそうとする。その力はロッド１３を押し上げ、センサーアーム６を動かしてセンサー板７を押し下げる力となり、走行中はセンサー板が常に水面を押しながら滑走する。ストラット４が深く没水したときには相対的にセンサー板７は押し上げられ、ロッド１３を押し下げて前翼５の迎角を増し、ストラット４を浮かせようとする。浮き過ぎたときには逆に迎角を減らして深く没水させる。この作用によってストラット４の没水深度は一定に保たれる。
【００１４】  波のために前翼５が空中に出ることがある。その後で前翼５が水に再進入するとき、迎角を小さくして入らないと前翼５上面に気泡が残って、揚力の回復が遅れる。それを避けるのにロッド１３の下端付近から上に向けてゴム１４で吊っている。ゴム１４の上端はひも１５に連結され、ひも１５はガイドピン２０の前側の空間を通ってクリート孔２１からストラット４の外側に出る。クリート孔２０は下側がくさび状に細くなっていて、ひも１５の端末を引っ張って下に引き下げると細いところに食い込んで止まる。従ってひも１５の引き方でゴム１４のテンションを加減することができる。
【００１５】主翼とスケグ
図１に示すように主翼３はスケグ２の中程に固定されている。できればスケグ２と主翼３の最も厚い部分は前後にずらすことが望ましい。また接続部は強固で抵抗の少ないよう整形する。スケグ２のボード１への取付には市販されているセールボード用のスケグソケットを用いることができる。
【００１６】方向安定板（図４，図５）
翼走するとスケグ２の一部は水面上に露出して水中の面積が減る。さらにスケグ２が水面を貫通しているために、その部分で横方向の揚力が減り、通常のセールボードのスケグそのままでは面積の不足することがある。そのため翼走のためにはより大きいスケグを使用するか、また方向安定の強化を期待して方向安定板２７，２８を追加することが望ましい。独立方向安定板２７はスケグ２の後又は前に別の独立の方向安定板を設ける場合で、船尾の長い船型などに使いやすい。一方スケグ付き方向安定板２８は、スケグ２の延長部として方向安定板を設けた場合で、水面貫通部がないため効率がよく、取り付けも簡単になる。
【００１７】ステアリングダンパー（図６，図７）
翼走すると方向安定を司るのはスケグ２とストラット４だけになる。ストラット４を全く回転自由とすると、ヨーのダンピングは前記方向安定板のみで、通常のセールボードの場合のように船体によるダンピングが生じない。ストラット４の回転に油圧ダンパー２９、ゴムダンパー３０もしくはストラット４取付のナット１７（図２）の締め加減で摩擦抵抗を与えると、ヨーに対するダンピングとなって方向安定板２７，２８が小さくてすみ、コントロールしやすくなる。油圧ダンパー２９はボードの上面又は内部に取り付け、ストラット４取付けのレバー１６にボルトで接続してストラット４がふらふら廻るのを防ぐ。ゴムダンパー３０は同じくレバー１６と固定部３１の間を結び、動きと角度を制限する。
【００１８】主翼迎角の自動調整装置（図８）
前述のようにストラット４の没水深度は水面センサー６，７の働きによってほぼ一定に保たれる。一方主翼３は揚力が速度の二乗に比例するので、速度が上がると船尾が浮上し、浮上の結果主翼３の迎角が小さくなって自動的に負担重量と揚力の釣り合うところに落ち着く。従って高速になる程船尾が持ち上がって前のめりになる。またボード１のスケグ２より後の部分が長い場合やストラット４とスケグ２の間が離れている場合には、離水する時に船尾が水面に当たるので船首の持ち上がりによって主翼３に充分な迎角が与えることができず、翼走が遅れる結果になる。
【００１９】  しかし図８に示すごとくスケグ２に主翼３を固定せず、主翼回転軸３２周りに回転可能なよう取り付けて、その後をゴムなどの弾性体３３によって支えると、揚力の大きい非対称翼断面は一般に揚力中心が速度の変化にともなって移動するから、回転軸３２周りのモーメントが変化して弾性体３３の圧縮度が変り、自動的に主翼３の迎角を変化させることができる。
【００２０】  図８中の矢印は各速度における揚力中心の位置を示していて、主翼回転中心から揚力中心までの距離が大きく変わるため速度が上がると弾性体３３が圧縮されて、離水時には破線の位置にあった翼が実線で示す迎角まで下向きになり、自動的に揚力を減らす。そのためこの装置を付けたセールボードは離水から高速までほとんど姿勢変化をしないで翼走することができる。そのことはスケグ２に対する喫水線の上下方向の移動が少ないことを意味するから、スケグ２が浮きすぎて有効面積の不足することがない。またその分スケグ２を小さくして抵抗を減ずることができる。さらに離水時の主翼３の迎角を充分大きく取れるので微風でも容易に翼走に入ることができる。
性能（図９）
【００２１】  図９では水中翼のないセールボードの一般的な抵抗曲線と当発明の水中翼を用いた水中翼付きセールボードの抵抗曲線を比較している。これによると、２ｍ／ｓ以下の低速では翼走できないから水中翼の抵抗のために水中翼なしのセールボードより僅かに抵抗が多いが、それ以上の速度では圧倒的に抵抗が少ない。しかし１２ｍ／ｓを超えると再び水中翼なしセールボードの抵抗を上回ることが判る。この場合の水中翼は微風に重点を置いて大きな面積の水中翼を使っているが、もし強風用の小さな水中翼を取り付ければ、このクロスポイントは１５ｍ／ｓ乃至２０ｍ／ｓまで上げることができる。また２ｍ／ｓ以下の速度における抵抗は船体としてボード１を用いる代わりに細長い船型の船体を用いれば減らすことができる。ただし細い船体の場合サイドフロートを取り付けて微風時の横安定を確保することが必要となろう。上述した実施形態ではスケグ３の下部に設ける主翼３は横一文字状として反角を設けてないが、この主翼３は下反角のあるものとしてもよく、その場合のスケグ２は主翼３より突出しないようにしてもよい。
【００２２】  下反角を付けることによって主翼３の翼端を下げ、ボード１を風上に傾斜させた時に翼端が水面に近づき、もしくは水面から出ることが防げる。またボード１の傾斜で下がった方の主翼３はスケグ２の代わりに風の横力を受ける面として横方向の揚力を発生するので主翼３がスケグ２の働きを助ける。一方スケグ２と主翼３の接続部では交差部の角度が鈍角となり、交差部の干渉抵抗が減少する。従ってそれらが複合してセールボードとしての性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の全体構造を示す斜視図である。
【図２】水面センサーの作動を示す断面図である。
【図３】前翼の支点の構造を示す斜視図である。
【図４】独立方向安定板の取り付け状態を示す斜視図である。
【図５】スケグと一体の方向安定板の取り付け状態を示す斜斜視図である。
【図６】ステアリングダンパーの取付状態を示す斜視図である。
【図７】ゴムひものリミッターの取付状態を示す斜視図である。
【図８】主翼迎角の自動調整装置を示す側面図である。
【図９】当発明のセールボードと従来のセールボードの性能比較図である。
【符号の説明】
【００２４】１…ボード、２…スケグ、３…主翼、４…ストラット、４ａ…金属ブラケット、５…前翼、６…センサーアーム、７…センサー板、８…センサーアーム軸、９…耳部、１０…前翼軸、１１…前翼軸受、１２…軸受取り付けビス  １３…ロッド、１４…弾性部材（ゴム）、１５…ヒモ、１６…レバー、１７…ナット、１８…下ピン、１９…上ピン、２０…ガイドピン、２１…クリート孔、２７…独立方向安定板、２８…スケグ付き方向安定板、２９…油圧ダンパー、３０…ゴムダンパー、３１…固定部、３２…主翼回転軸、３３…弾性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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