(57)【要約】      （修正有）【課題】離水時の推進抵抗を低減することができる水上飛行機を提供する。【解決手段】フロート２６を備え水上での離着水を可能とする飛行機１０は、機体１２における胴体１４の底部の下方に、水中に没した状態で上向きの揚力を発生させる前水中翼２８と後水中翼３０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮力を発生させて機体を浮かせる浮揚手段を備え、水上での離着水が可能な水上飛行機であって、
前記機体における胴体の底部の下方に、水中に没した状態で上向きの揚力を発生させる水中翼が設けられていることを特徴とする水上飛行機。
【請求項２】
請求項１において、前記水中翼として、前記機体の前後方向に離間して配置された前水中翼と後水中翼とを備えていることを特徴とする水上飛行機。
【請求項３】
請求項２において、前記後水中翼で発生する揚力が、前記前水中翼で発生する揚力よりも大きいことを特徴とする水上飛行機。
【請求項４】
請求項３において、前記前水中翼は、迎え角を調整する迎え角調整手段を備えていることを特徴とする水上飛行機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記水中翼を、前記胴体に対する接近離間方向に位置移動させる昇降手段を備えていることを特徴とする水上飛行機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水上での離着水が可能な水上飛行機に関し、特に離水時の推進抵抗を低減させることが可能な水上飛行機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水上飛行機（水陸両用飛行機も含む）は、海、河川、湖において、水上での離着水を可能とした飛行機で、例えば下記特許文献に示すように、機体を水上に浮かせるためのフロートを備えたフロート水上機や、機体の胴体底部を舟状に形成した飛行艇などが存在する。
これらの水上飛行機は、着水後において所定の浮力を得るためフロート若しくは機体の胴体底部を部分的に水没させた状態で浮かんでいる。このため、離水するために機体を加速させた際、水と接するフロート若しくは胴体の底部において推進抵抗が生じ、その結果、離水に要する推力が増大したり、離水に必要な速度に達するまでの滑走距離が長くなってしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０９１８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７６６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上のような事情を背景とし、離水時の推進抵抗を低減することができる水上飛行機を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
而して本発明の水上飛行機は、浮力を発生させて機体を浮かせる浮揚手段を備え、水上での離着水が可能な水上飛行機であって、
前記機体における胴体の底部の下方に、水中に没した状態で上向きの揚力を発生させる水中翼が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の水上飛行機では、離水のため機体を加速させた際、胴体の底部の下方に設けられた水中翼が水中に没した状態で上向きの揚力を発生させて、それまで水面下にあったフロートや胴体の底部を水面よりも上方に浮き上がらせて、水との接触により生じる推進抵抗を低減させることができる。このため本発明の水上飛行機によれば、離水時に（詳しくは離水のための滑走時に）推進出力の低減を図ることができる。また、離水に必要な速度に達するまでの滑走距離を短くすることができる。加えて、滑走時に機体を水面よりも上方に浮き上がらせることで波浪の影響を受け難くなり機体姿勢を安定させることが可能である。
一方、着水後の機体が水面に浮かんでいる状態においても、水中に没入させた水中翼は機体の揺れに対する抵抗体として機能するため、機体の揺れの抑制を図ることができる。
【０００７】
尚、本発明における水上飛行機には、着陸装置が取り付けられ、水上での離着水に加え陸上（飛行場）での離着陸を可能とした水陸両用飛行機も含まれる。
【０００８】
本発明の水上飛行機では、水中翼として、機体の前後方向に離間して配置された前水中翼と後水中翼とを備えておくことができる（請求項２）。このように前後方向の２箇所で揚力を発生させ得る構成を採用することにより、前後方向に長く延びる機体を安定して浮上させることができる。
【０００９】
ここで、後水中翼で発生する揚力を、前水中翼で発生する揚力よりも大きくすることができる（請求項３）。一般に飛行機の重心位置は主翼の前方寄りに位置することから、飛行機の重心位置近くに位置する後水中翼の揚力を前水中翼の揚力よりも大きくして、主に後水中翼の揚力を利用して飛行機の機体を浮き上がらせることが効果的である。またこの場合、大きな揚力が要求されない前水中翼については、後水中翼よりも小さくすることができる。
【００１０】
ここで、前水中翼に迎え角を調整する迎え角調整手段を設けておけば、適宜の操作若しくは自動制御によって迎え角を調整し、これにより前水中翼で生じる揚力を変化させ、離水時若しくは着水時での機体姿勢を制御することができる（請求項４）。
【００１１】
また本発明の水上飛行機では、水中翼を、胴体に対する接近離間方向に位置移動させる昇降手段を設けておくことができる（請求項５）。上述のように水中翼に生じる揚力を利用して機体を上方に浮き上がらせるためには、胴体の底部から下方に所定距離だけ離間した位置に水中翼を配置させる必要があるが、陸上（飛行場）に離着陸する場合等、水中翼を必要としない場合には、昇降手段を利用して、水中翼を通常の作動位置とは異なる収納位置に移動させておくことができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような本発明によれば、離水時の推進抵抗を低減させることが可能な水上飛行機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の水上飛行機の側面図である。
【図２】図１の水上飛行機の正面図である。
【図３】作動位置にある後水中翼をその周辺部とともに示した図である。
【図４】後水中翼の昇降手段について説明するための図である。
【図５】（Ａ）は作動位置にある前水中翼をその周辺部とともに示した図である。（Ｂ）は保持部材と前水中翼との連結部を拡大して示した図である。
【図６】迎え角調整手段についての作用説明図である。
【図７】前水中翼の昇降手段について説明するための図である。
【図８】滑走時における水中翼の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明の一実施形態の水上飛行機を、図面に基づいて説明する。図１において、１０は水上飛行機（以下、単に飛行機という）で、前後方向に長い胴体１４に左右方向外側に向かって延びる主翼１６及び前翼２０が設けられている。本例の飛行機１０では、前後に配設された前翼２０及び主翼１６により飛行中の上向きの揚力を発生させている。一方、胴体１４の後方には左右一対の垂直尾翼２２，２２が設けられている。また胴体１４の後方で、一対の垂直尾翼２２，２２の間には図示を省略するエンジンが設けられ、このエンジンに推進用のプロペラ２４が連結されている。尚、胴体１４の上部には乗務員等が搭乗する搭乗部１８が設けられている。
【００１５】
図１，２は、飛行機１０が水面Ｗに着水した状態を示している。胴体１４の下部における左右方向の両側には、浮揚手段として前後方向に長く形成された一対のフロート２６，２６が設けられている。図１，２に示すように飛行機１０が水面Ｗに着水した状態で、フロート２６の大部分は胴体１４の底部とともに水中に没しており、飛行機１０の重量に対応した浮力を発生させている。この実施形態において、飛行機１０の機体１２は、胴体１４のほか主翼１６、前翼２０、垂直尾翼２２及びフロート２６を含んで構成されている。
【００１６】
飛行機１０には、胴体１４の底部１４ａの下方において前後方向に離間する位置に前水中翼２８と後水中翼３０とが設けられている。前水中翼２８及び後水中翼３０は、胴体１４の前後方向に延びる中心線上において胴体１４の底部から下方に延びる保持部材５０及び４０によりそれぞれ保持されている。前水中翼２８及び後水中翼３０は、着水した状態において水中に没しており、飛行機１０が離水のため前方に向けて加速した際、上向きの揚力を発生させて機体１２を水面Ｗよりも上方に浮き上がらせる。
【００１７】
図３は、揚力を発生させ得る作動位置に保持された状態の後水中翼３０を示している。
後水中翼３０は金属板又は硬質の合成樹脂にて板状に形成されており、胴体１４の底部１４ａから下向きに延び出した柱状の保持部材４０により、水面と略平行となるように保持されている。図３（Ｂ）に示すように、正面視において後水中翼３０は、保持部材４０と略直交するように左右方向に延びている。
後水中翼３０を側面視した場合の前後方向の断面は、図３（Ａ）に示すように、前後方向に沿って厚みが変化する翼形状をなし、後水中翼３０は迎え角αだけ前方斜め上向きに僅かに傾斜した状態で保持されている。後水中翼３０に生じる揚力及び抗力は、その翼形状のほか迎え角αの大きさによっても変化するが、迎え角αがある一定の値を超えると揚力が急激に小さくなってしまう。本例では、図１に示すように後水中翼３０を飛行機１０の重心位置Ｇの近傍に位置させており、主にこの後水中翼３０で発生する揚力を利用して機体を浮き上がらせる。このため後水中翼３０で発生する揚力が、前水中翼２８で発生する揚力よりも大きくなるよう、その翼形状及び迎え角αが決定されている。
【００１８】
本例の後水中翼３０は、胴体１４に対する接近離間方向に位置移動可能に構成されている。図４（Ａ）に示すように、胴体１４の底部１４ａには、底壁を内外に貫通する開口３５が形成されており、この開口３５の周りには上向きに窪んだ形状の収納凹部３６が形成されている。
保持部材４０は、この開口３５を挿通するように配置され、基端側を胴体１４の内部に残し、その先端を下方（機外）に突出させている。胴体１４の底部１４ａよりも下方に位置する保持部材４０の先端は後水中翼３０の上面３０ａに一体接合されている。一方、胴体１４内に位置する保持部材４０の基端側には、図中後側の端面にラック部４１が設けられ、上下方向に複数のラック歯４１ａが形成されている。
【００１９】
胴体１４の内部には、図示を省略する駆動用モータと連結された駆動ギア４２が設けられており、保持部材４０のラック部４１に形成されたラック歯４１ａと噛合するように組み付けられている。駆動ギア４２が正逆回転すると、その駆動力はラック歯４１ａに伝達され、ラック部４１、即ち保持部材４０が上下方向に移動せしめられる。即ち、駆動ギア４２、駆動ギア４２を駆動させる駆動用モータ、及びラック部４１が、後水中翼３０を胴体１４に対する接近離間方向に位置移動させる昇降手段Ｋを構成している。尚、開口３５の内周面には環状のシール部材３７が設けられており、機外からの水が開口３５を通じて胴体１４の内部に侵入するのを防止している。
【００２０】
本例では、この昇降手段Ｋを用いて後水中翼３０を、胴体１４の底部１４ａから下方に離間した作動位置（図４（Ａ）参照）と、後水中翼３０が収納凹部３６に収納された状態となる収納位置（図４（Ｂ）参照）とに位置移動させることができる。ここでそれぞれの位置において、保持部材４０の位置を固定する固定装置を別途用いて保持部材４０の位置を固定することも可能である。
【００２１】
図５は、揚力を発生させ得る作動位置に保持された状態の前水中翼２８を示している。前水中翼２８もまた後水中翼３０と同様に、金属板又は硬質の合成樹脂で形成されており、前後方向に沿って厚みが変化する翼形状をなしている。この前水中翼２８もまたその翼形状及び迎え角αの設定に基づいて、水中に没した状態で上向きの揚力を発生させる。ただし本例においては、主に後水中翼３０の揚力を利用して機体１２を持ち上げるため、大きな揚力を要求されない前水中翼２８は後水中翼３０に比べて小さくすることができる。
【００２２】
ここで、前述の後水中翼３０は迎え角αが固定であったのに対し、前水中翼２８はその迎え角αを調整可能とされている。このため本例では図５（Ａ）に示すように、前水中翼２８を保持する保持部材５０として、前後方向に隣接して配置された２本の保持部材５０ａ，５０ｂを用いており、保持部材５０ａ，５０ｂをそれぞれ前水中翼２８に対して相対回転可能に連結させている。
【００２３】
前水中翼２８が配置される位置の直上において、胴体１４の底部１４ａには、底壁を内外に貫通する開口５８と５９が前後方向に隣接して形成されており、これら開口５８、５９の周りには上向きに窪んだ形状の収納凹部６０が形成されている。
【００２４】
前後方向に隣接して配置される保持部材５０ａと５０ｂは、それぞれ開口５８と５９に挿通され、その先端を下方（機外）に突出させている。胴体１４の底部１４ａよりも下方に位置する保持部材５０ａ，５０ｂそれぞれの先端部には断面円形状の連結ピン６２，６３がそれぞれ固着されている。
【００２５】
一方、前水中翼２８の上面２８ａには左右方向に対向する一対の平板状の連結片５２，５２が上向きに延設されており、それぞれの連結片５２には、連結ピン６２を挿通させるための第１の通孔５４と、連結ピン６３を挿通させるための第２の通孔５６とが前後方向の異なる位置に形成されている。
そして、図５（Ｂ）で示すように保持部材５０ａ（５０ｂ）の左右方向の外方に延び出した連結ピン６２（６３）の両端部は、連結片５２に形成された通孔５４（５６）に挿入されて、一対の連結片５２，５２、即ち前水中翼２８は、連結ピン６２（６３）に対して相対回転可能に連結されている。
【００２６】
一方、図５（Ａ）に示すように、胴体１４内に位置する保持部材５０ａの基端側には、図中前側の端面にラック部６４が設けられ、上下方向に複数のラック歯６４ａが形成されている。そして、図示を省略する駆動用モータと連結された駆動ギア６８がラック歯６４ａに噛合するように組み付けられており、駆動ギア６８が正逆回転すると、その駆動力はラック歯６４ａに伝達され、ラック部６４、即ち保持部材５０ａが上下方向に移動せしめられる。
【００２７】
また、これと同様に胴体１４内に位置する保持部材５０ｂの基端側には、図中後側の端面にラック部６５が設けられ、上下方向に複数のラック歯６５ａが形成されている。そして、図示を省略する駆動用モータと連結された駆動ギア６９がラック歯６５ａに噛合するように組み付けられており、駆動ギア６９が正逆回転すると、その駆動力はラック歯６５ａに伝達され、ラック部６５、即ち保持部材５０ｂが上下方向に移動せしめられる。尚、開口５８，５９の内周面には環状のシール部材３７が設けられており、機外からの水が開口５８，５９を通じて胴体１４の内部に侵入するのを防止している。
【００２８】
そして本例では、前側の保持部材５０ａ及び連結ピン６２の上下方向位置を固定した状態で、後側の駆動ギア６９が正逆回転すると、前水中翼２８は連結ピン６２の軸心を回転中心として、前水中翼２８の後端側が上下に回動し、迎え角αを変化させる。
即ち、保持部材５０ａ，５０ｂ、連結ピン６２，６３、連結片５２，５２、駆動ギア６８，６９及びこれらを駆動させる駆動用モータが、前水中翼２８の迎え角αを調整する迎え角調整手段Ｒを構成している。
【００２９】
本例によれば、図６（Ａ）に示すように２点鎖線で示した前水中翼２８に対し、駆動ギア６９を反時計方向に回転させることで、前水中翼２８は時計方向に回動し迎え角αが大きくなり、上向きの揚力を増大させることができる。また、図６（Ｂ）に示すように駆動ギア６９を図６（Ａ）とは反対方向に回転させれば、前水中翼２８も図６（Ａ）の場合とは反対方向に回動する。図６（Ｂ）に示すように前水中翼２８の先端を斜め下向きとすれば、前水中翼２８に下向きの揚力を発生させることも可能である。このように前水中翼２８に発生する揚力の大きさや向きを変化させることで滑走中の飛行機１０の姿勢を調整することができる。
【００３０】
尚、上記の迎え角調整手段Ｒは、前水中翼２８の昇降手段Ｋとして用いることも可能である。例えば図５（Ａ）に示す作動位置にある前水中翼２８に対して、駆動ギア６８を反時計方向に、駆動ギア６９を時計方向に回転させることで前水中翼２８を上方に引き上げて、図７に示すように胴体１４の底部１４ａに形成された収納凹部６０に前水中翼２８を収納することができる。
即ち、保持部材５０ａ，５０ｂ、連結ピン６２，６３、連結片５２，５２、駆動ギア６８，６９及びこれらを駆動させる駆動用モータが、前水中翼２８を胴体１４に対する接近離間方向に位置移動させる昇降手段Ｋを構成している。
【００３１】
以上のように本実施形態の飛行機１０は、胴体１４の底部１４ａの下方に、水中に没した状態で上向きの揚力を発生させる水中翼２８，３０が設けられており、水中翼２８，３０が水中に没した状態で、飛行機１０が離水のために前方に向かって加速を開始すると、滑走速度の増大とともに水中翼（特に後水中翼３０）にて発生する上向きの揚力が大きくなり、図８に示すように、かかる上向きの力により飛行機１０を上向きに移動（上昇）させる。これにより、それまで水面下にあったフロート２６や胴体１４の底部１４ａを水面Ｗよりも上方に浮き上がらせて、水との接触により生じる推進抵抗を低減させることができる。
【００３２】
このため本実施形態の飛行機１０によれば、離水時に（詳しくは離水のための滑走時に）推進出力の低減を図ることができる。また、離水に必要な速度に達するまでの滑走距離を短くすることができる。加えて、滑走時に機体１２を水面Ｗよりも上方に浮き上がらせることで波浪の影響を受け難くなり機体姿勢を安定させることが可能である。
一方、図１，２に示すように着水後の機体１２が水面Ｗに浮かんでいる状態においても、水中に没入させた水中翼２８，３０は機体１２の揺れに対する抵抗体として機能するため、機体１２の揺れの抑制を図ることができる。
【００３３】
本実施形態の飛行機１０では、水中翼として、機体１２の前後方向に離間して配置された前水中翼２８と後水中翼３０とを備えている。前後方向の２箇所で揚力を発生させ得る構成を採用することにより、前後方向に長く延びる機体１２を安定して浮上させることができる。
【００３４】
本実施形態の飛行機１０では、後水中翼３０で発生する揚力を、前水中翼２８で発生する揚力よりも大とするとともに、後水中翼３０を飛行機１０の重心位置Ｇ近くに配置したため、主に後水中翼３０の揚力を利用して飛行機１０の機体１２を効果的に持ち上げることができる。またこの場合、大きな揚力が要求されない前水中翼２８については、後水中翼３０よりも小さくすることができる。
【００３５】
本実施形態の飛行機１０では、前水中翼２８に迎え角αを調整する迎え角調整手段Ｒが設けられているため、適宜の操作若しくは自動制御によって前水中翼２８の迎え角αを調整し、これにより前水中翼２８で生じる揚力を変化させ、離水時若しくは着水時での機体姿勢を制御することができる。
【００３６】
また本実施形態の飛行機１０では、水中翼２８，３０を、胴体１４に対する接近離間方向に位置移動させる昇降手段Ｋが設けられており、水中翼を必要としない場合には、昇降手段Ｋを利用して、水中翼２８，３０を通常の作動位置とは異なる収納位置に移動させておくことができる。
【００３７】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまでも一例示である。例えば、本実施形態における飛行機の胴体底部に着陸装置を取り付け、水陸両用飛行機とすることも可能である。また、場合によっては迎え角調整手段及び昇降手段を設けることなく固定式の水中翼を取り付けることも可能である。この場合には水中翼を保持する構造を簡素化することができる。また、胴体の底部の下方に取り付ける水中翼の数を１又は３以上とすることも可能である。また、水中翼の形状は上向きの揚力が良好に得られるものに適宜変更可能である等、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  飛行機(水上飛行機）
１２  機体
１４  胴体
１４ａ  底部
２６  フロート（浮揚手段）
２８  前水中翼
３０  後水中翼
Ｋ  昇降手段
Ｒ  迎え角調整手段
【図１】
2018167792.tif 000003
【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】
2018167792.tif 000008
【図７】
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【図８】
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