(57)【要約】【課題】水中翼を跳ね上げても水中翼の仰角が変化することなく、また揚力バランスが崩れることのない全水没型の水中翼を備えた水中翼船を提供する。【解決手段】ストラッドが前側ストラッド１２と後側ストラッド１３とで構成され、両ストラッド１２及び１３は各一端の上端がそれぞれ水中翼船の船体１４にスライド可能に取付けられるスライダー１５に軸着されると共に、各他端が水中翼１１に軸着されて平行リンク機構を構成し、後側ストラッド１３が該ストラッド１３の中間部に軸着されるクランクアーム１３及びスライダー１５と共にスコット・ラッセル式直線運動機構を構成し、水中翼１１が所定の仰角を保ったまま垂直方向に揚力中心を変えないで平行移動する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中翼を支持するストラッドが相対抗する一組目の平行なリンクと、該リンクに連結される二組目の平行なリンクとで平行四辺形を形成する第１の平行リンク機構で構成され、前記一組目の相対向する平行なリンクのうち、一方のリンクは船体に対し、該船体の前後方向に移動可能に支持され、他方のリンクには水中翼が固定されるか或いは他方のリンク自体が水中翼で構成される、全水没型の水中翼を備えた水中翼船において、前記二組目の相対向する平行なリンクのうち、一方のリンクが直線運動機構又は近似直線運動機構の一部を構成して、前記一組目の平行なリンクのうちの他方のリンクに軸着され、該一組目の平行なリンクのうちの他方のリンクは、水中翼の抑角と同角度をなして、前記直線運動機構又は近似直線運動機構により垂直ないし近似垂直直線方向に動きながら平行移動することを特徴とする水中翼船。
【請求項２】
前記二組目の平行なリンクのうち、翼走時に先行側となるリンクは、横断面が船の進行方向に向かって先細りの流線形をなし、後行側のリンクのうち、少なくとも前側部に被さることを特徴とする請求項１記載の水中翼船。
【請求項３】
前記直線運動機構又は近似直線運動機構の一部を構成する前記一方のリンクにクランクアームが軸着され、該クランクアームがアクチュエイターにより回転駆動されることを特徴とする請求項１又は２記載の水中翼船。
【請求項４】
前記第１の平行リンク機構に設けた取水口より取り入れられた水が船体内において、ポンプにより加圧されたのち船尾側の放出口より後方に排出されることにより推力を得るウォータージェット推進機構が設けられ、該推進機構中には流路を構成する配管中に管軸方向にスライドして伸縮する伸縮管が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの請求項に記載の水中翼船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全水没型の水中翼を備えた水中翼船に関する。
【背景技術】
【０００２】
全水没型の水中翼は、一般に船底の水平軸に回動可能に軸着するか、或いは船底に取付けたリンク機構に取付けられるストラッドに固定され、翼走中、水面浮遊物のような障害物がストラッドに衝突したときにストラッドが跳ね上がって衝突時に衝撃を緩和できるようにしている（特許文献１、２）。
【０００３】
水中翼が取付けられるストラッドを平行リンク機構で構成したものも知られる。特許文献３に示されるものがそうで、この文献３に開示される水中翼船では、水中翼がアクチュエイターにより高速時においては前部位置に、低速時においては後部位置に切換えられ、水中翼によって得られる揚力を高速時においては船体の重心より前側に、低速時においては後側に位置させて推進抵抗を下げるようにしている。
【０００４】
水中翼が全水没型の水中翼船においてはまた、翼走時船底が水面より浮上するタイプのもので、推進機構にプロペラではなく、ウォータージェットが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６７１７７号
【特許文献２】特開平６−９２２８５号
【特許文献３】特開２０１０−２６９７２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、ストラッド１が上端において船体２の船底に水平軸３にて軸支され、前後に跳ね上がることができるようになった水中翼船の概略構造を示すもので、ストラッド下端には水中翼４が固定されている。
【０００７】
翼走中、ストラッド１が水面浮遊物に衝突すると、ストラッド１は後方に跳ね上がり、水中翼４が図１の一点鎖線で示すように傾いて仰角が下向きとなり、この結果、揚力が図の矢印で示すように下向きとなって船体２が急激に押し下げられ、急降下、急減速を引き起こすようになる。そのため図１に示すような水中翼４の支持構造では、浮遊物衝突時に乗員や乗客に安全上に問題を生じ易い。
【０００８】
上述する水中翼船ではまた、水中翼が海底と接触するような水深の浅い場所では、水中翼４を跳ね上げた状態で航走されるが、図１に示すように水中翼４が傾いた状態では水中翼４が水中にあっても翼走できない。
【０００９】
この点、特許文献３に開示される水中翼船では、ストラッドが平行リンク機構で構成されることにより水中翼が跳ね上がっても仰角は変わらず、上記のような問題は生じないが、水中翼が平行移動すると、揚力作用点も船体の前後方向に変位し、揚力バランスが正常に維持されなくなる。
【００１０】
本発明は、水中翼のストラッドに平行リンク機構を用いた水中翼船において、水中翼が跳ね上がっても仰角はもとよりのこと、揚力も船体の前後方向に変位することがない全水没型の水中翼を備えた水中翼船を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、水中翼を支持するストラッドが相対抗する一組目の平行なリンクと、該リンクに連結される二組目の平行なリンクとで平行四辺形を形成する第１の平行リンク機構で構成され、前記一組目の相対向する平行なリンクのうち、一方のリンクは船体に対し、該船体の前後方向に移動可能に支持され、他方のリンクには水中翼が固定されるか或いは他方のリンク自体が水中翼で構成される、全水没型の水中翼を備えた水中翼船において、前記二組目の相対向する平行なリンクのうち、一方のリンクが直線運動機構又は近似直線運動機構の一部を構成して、前記一組目の平行なリンクのうちの他方のリンクに軸着され、該一組目の平行なリンクのうちの他方のリンクは、水中翼の抑角と同角度をなして、前記直線運動機構又は近似直線運動機構により垂直ないし近似垂直直線方向に動きながら平行移動することを特徴とし、
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記二組目の平行なリンクのうち、翼走時に先行側となるリンクは、横断面が船の進行方向に向かって先細りの流線形をなし、後行側のリンクのうち、少なくとも前側部に被さることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、直線運動機構又は近似直線運動機構の一部を構成する前記一方のリンクにクランクアームが軸着され、該クランクアームがアクチュエイターにより回転駆動されることを特徴とし、
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの請求項に係る発明において、前記第１の平行リンク機構に設けた取水口より取り入れられた水が船体内において、ポンプにより加圧されたのち船尾側の放出口より後方に排出されることにより推力を得るウォータージェット推進機構が設けられ、該推進機構中には流路を構成する配管中に管軸方向にスライドして伸縮する伸縮管が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によると、水中翼は浮遊物が衝突し、或いは水深の浅い場所で跳ね上げられても仰角を一定に維持して垂直方向に揚がり、仰角が変化することがないため、急降下、急減速を引き起こすことがなく、浮遊物衝突時に乗員や乗客に安全上の問題を生ずることがないうえ、揚力作用点が船体の前後方向に変位しないため、船体の揚力バランスを正常に維持することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によると、平行リンク機構を構成する二組目の平行なリンクのうち、翼走時に先行側となるリンクは断面が流線形をなし、後行側のリンクの少なくとも前側部に被さることにより、翼走時の水の抵抗を少なくすることができる。
【００１７】
請求項３に係る発明によると、アクチュエイターによりクランクアームを回転駆動することで水中翼を昇降させ、水深の浅い場所でも抑角を変えることなく水中翼を揚げて翼走を維持することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によると、二組目の相対向する平行なリンクのうち、直線運動機構又は近似直線運動機構の一部を構成する一方のリンクが俯仰することで、該リンクの上端が船体の前後方向に移動して配管中の管路の長さが変化しても伸縮管が伸縮することにより対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の水中翼船の概略図。
【図２】本発明に係る水中翼船の概略図。
【図３】図２に示す水中翼支持機構の模式図。
【図４】ストラッドの概略断面図。
【図５】水中翼支持機構の更に別の例の模式図。
【図６】水中翼支持機構の更に別の例の模式図。
【図７】水中翼支持機構の他の例の概略図。
【図８】船体内に配備される配管の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態の水中翼船について図面により説明する。
図２は、全水没型の水中翼１１を供えた水中翼船を示すもので、ストラッドが前側ストラッド１２と後側ストラッド１３とで構成され、両ストラッド１２及び１３は各一端の上端がそれぞれ水中翼船の船体１４の前後方向にスライド可能に取付けられるスライダー１５に軸着されると共に、各他端の下端が水中翼１１に軸着され、スライダー１５が一組目の平行なリンクのうちの一方のリンクであり、船体１４の前後方向に移動可能に支持されるリンクを構成し、水中翼１１が他方のリンクを構成している。水中翼１１はリンクを構成する代わりに図３に示すように、他方のリンクである、リンク９に固定してもよい。前後のストラッド１２及び１３は二組目の平行なリンクを構成し、これら一組目と二組目の各リンクが第１の平行リンク機構１６を構成している。
【００２１】
後側ストラッド１３は上述するように下端において水中翼１１に軸着されるが、この軸着点は好ましくは水中翼１１によって生ずる揚力の作用点と合致させる。後側スタッド１３にはまた、その中間部にクランクアーム１７の一端が軸着され、クランクアーム１７の他端は船体１４に軸着されており、クランクアーム１７は後側スタッド１３及びスライダー１５と共に、スコット・ラッセル式近似直線運動機構１８を構成している。この機構１８では、図３に示すようにアーム１７との連結点の両側の後側ストラッド１３の長さをａ、ｂとし、クランクアーム１７の長さをｒとすると、ｒ／ａ＝ａ／ｂに設定されており、ストラッドが俯仰すると、スライダー１５のスライドを伴いながらクランクアーム１７が回動し、後側ストラッド下端の水中翼１１との軸着点が図の矢印方向で示す垂直方向の軌跡を描いて昇降する。そして水中翼１１が前記軌跡と所定の角度（図示する例では略直交）の仰角を維持して昇降する。
【００２２】
本実施形態によると、浮遊物がストラッドに衝突し、ストラッドが跳ね上がっても水平翼１１は所定の仰角を維持しながら、垂直方向に上昇し、揚力作用点が変位することもない。
【００２３】
前記実施形態において、クランクアーム１７は、ストラッド１３の俯仰によって回動するが、クランクアーム１７をアクチュエイター、例えば減速機付きモータにクラッチを介して連結し、常時はクラッチを切っておいてクランクアーム１７が回動可能であるようにしておき、浮遊物がストラッドに衝突してストラッドが跳ね上がるときには、クランクアーム１７が回動するようにしておく一方、水中翼１１を昇降させる必要があるときには、クラッチを入れてモータにより減速機を介してクランクアーム１７を回動させ、これによりストラッドをスライダー１５のスライドを伴いながら、俯仰させるようにしてもよい。いずれにしても上述するストラッド及び水中翼１１は翼走中は固定状態であり、浮遊物等が衝突して一定以上の負荷が掛ったときには跳ね上がるようにしておく必要がある。そのために上述するようなクラッチを用いる場合、このクラッチには例えば摩擦クラッチを使用するとよい。
【００２４】
クランクアーム１７を回動駆動させて水中翼１１を昇降させるようにした場合、水深の浅い場所では水中翼１１を上昇させ、仰角を変えないで、また揚力バランスを変えないで、翼走させることができる。
水中翼11を昇降させるのにクランクアーム１７を回転駆動させる代わりにスライダー１５をスライド操作させて行うようにしてもよい。この場合、スライダーを操作する駆動機構は、浮遊物がストラッドに衝突してストラッドが跳ね上がるのに支障を来たさないように、スライダーを操作するときだけスライダーに連結するか、或いはストラッドが跳ね上がるときのスライダーのスライドを許容できるように構成しておく必要がある。
【００２５】
図４は、水深の浅いところでも翼走が安定して行えるようにするため、スライダー２１を水平部２１ａと、該水平部下に突設され、側面視（図においては正面視）で三角形又は台形の垂直部２１ｂとにより縦断面がＬ形又はＴ形をなすように形成して、水平部２１ａを船体１４にスライド可能に支持させる一方、水中翼１１に同じく側面視で三角形又は台形をなすブラケット２２を斜面が前記垂直部２１ｂの斜面と対称形となるように縦向きに取付け、スライダー２１の垂直部２１ｂとブラケット２２を前側スタッド１２と後側スタッド１３とで連結して第１の平行リンク機構２３を構成してなるものである。
【００２６】
図２及び図３に示す実施形態において、水深の浅いところで水中翼１１を引き揚げると、前後のストラッド１２及び１３の該ストラッドと直交する方向での間隔が狭まり、折り畳むと、前後のストラッド１２及び１３が重なった状態となって、水中翼１１を安定して支持できなくなるが、図４に示す実施形態によると、水中翼１１を引き揚げても前後のストラッド１２及び１３間における、これらストラッドと直交する方向の間隔を図示するように広く維持できるようになり（一点鎖線は船体側に折り畳んだ状態を示す）、水中翼１１を安定して支持することができ、推進の浅いところでの翼走が安定する。
【００２７】
なお、図２に示す船体１４は船底が段をなしていないが、特許文献２の図１２に示されるように段をなし、該段に折りたたんだ水中翼１１を格納させるようにしてもよい。
【００２８】
図５は、前記ストラッド１２及び１３の好ましい断面形状を示すもので、翼走時に先行側となる前側ストラッド１２は長手方向と直交する横断面が流線型をなし、後部が翼走時に後行側となる後側ストラッド１３の前側部に被さって翼走時の水の抵抗を少なくできるようにしたものである。図示する例において、前側ストラッド１２は後部において後側ストラッド１３の前側部に被さっているが、後側ストラッド全体に被さるようにしてもよい。また後側ストラッド１３も図示するように断面が前側ストラッド１２と前後逆向きの流線型をなして後流で渦の発生を少なくできるようにしているが、流線型をなしていなくてもよい。図中、２４は後側ストラッド１３を空洞にすることによって形成される、水を取り入れる流路で、常時水に漬かる任意の箇所、例えば下端部の船首側に取水口となる開口（図示しない）を有している。この流路２４は図２に示す実施形態においても後側ストラッド１３に形成されている。
【００２９】
図５に示すストラッド１２及び１３は水中翼の例えば中央部に一箇所取付けてもよいが、好ましい実施形態では水中翼１１の前後２箇所にそれぞれ取付けられ、それぞれのストラッド１２又は１３が直線運動機構又は近似直線運動機構、例えば前述するようなスコット・ラッセル式近似直線運動機構１８の一部を構成する。
【００３０】
図２に示すように、船体内には前記流路２４と接続される配管２５を設け、該配管２５にはポンプ２６を備えている。このポンプ２６は前記取水口より海水又は湖水を取り入れて後側ストラッド１３内の流路２４及び配管２５内に通し、加圧して船体の任意の箇所、例えば図示するように船尾より後方に排出し、前記流路２４及び配管２５と共に水中翼船のジェット推進機構を構成している。前記実施形態では、後側ストラッド１３が空洞で、流路２４を備えているが、前側ストラッド１２を空洞にして流路を形成し、前記配管２５に接続するようにしてもよいし、ストラッド１２、１３に流路２４を形成する代わりにストラッド１２又は１３或いはストラッド間に吸込管を添設し、該吸込管を前記配管２５に接続するようにしてもよい。
【００３１】
なお、図示していないが、前倒ストラッド１２と後側ストラッド１３の少なくとも一方には浮遊物がストラッドに衝突したときの衝撃を吸収する、例えばエアシリンダーよりなるか、バネを備えた既知のダンパーが設けられ、該ダンパーは前述のクラッチを切ってクランクアーム１７が自由に回動できるようにした状態で機能する。
【００３２】
本実施形態の水中翼船において、浮遊物がストラッド１２に衝突したときには、両ストラッド１２及び１３が共に跳ね上がるが、跳ね上がっても水中翼１１は所定の仰角を保ったまま垂直方向に平行移動するため、船体１４が急降下したり、急減速して乗員や乗客に安全上の問題を生ずることがなく、また揚力作用線が変わらず、揚力バランスが維持される。
【００３３】
図６は、図３に示す前期実施形態において、ａ＝ｂ＝ｒに設定して後側ストラッド下端の水中翼１１との軸着点が厳正な直線運動を描くようにしたスコット・ラッセル式直線運動機構を用いた水中翼支持機構３０の原理図を示すもので、クランクアーム２８は後側ストラッド２９の中央に軸着され、該軸着点両側の後側ストラッド２９の長さは等しく、かつクランクアーム２８と同一長さとなっている。図中、３１は船体の前後方向にスライド可能に取着されるスライダーであり、３２は水中翼、３３は前側ストラッドである。
【００３４】
前記実施形態では、直線運動機構としてスコット・ラッセル式近似直線運動機構又は直線運動機構を用いているが、これ以外の既知の他の直線運動機構、例えば図７に示すように、一組目の平行なリンクである前側ストラッド３５の上端及び他方の後側ストラッド３６の上端をそれぞれ第２の平行リンク機構４４に軸着して連結し、ストラッド３５、３６の俯仰により平行リンク機構４４も左右に傾いて俯仰し、リンク３４、３９が水中翼３７と同方向に変位しながらクランクアーム３８が回動するグラショッパー式近似直線運動機構、或いはチェビシェフ式直線運動機構（図示しない）等を用いることができる。
本実施形態における水中翼３７の昇降は、前述の実施形態と同様、クランクアーム３８の回動によって行われるか、或いは第２の平行リンク機構４４を別に設けた駆動装置により駆動操作することにより行われる。
【００３５】
水中翼船の推進機構として、ウォータージェット推進機構を用いる場合、取水口は常時水面下に位置するストラッド下部に設け、ポンプにより取水口より取り入れた水をストラッドの中空な流路を通って船体内の配管に送り、加圧して船尾ないし船尾側より後方に向けて排出するようになるが、ストラッドの上端が変位ないし移動する場合、配管はこれに対処する必要がある。
【００３６】
図８に示す実施形態では、配管４１が分岐し、各分岐管４２が外管と、該外管にスライド可能に差込まれる内管とで構成されて伸縮できるような伸縮管し、ストラッドの上端が変位ないし移動したとき、各分岐管４２が伸縮するようにされる。図示する例では、配管４１が分岐しているが、分岐しないで一本の直進管としてもよい。図中、４３はポンプである。
【符号の説明】
【００３７】
１１、３２、３７・・水中翼
１２、３３、３５・・前側ストラッド
１３、２９、３６・・後側ストラッド
１４・・船体
１５、２１、３１・・スライダー
１６、２３・・第１の平行リンク機構
１７、２８、３８・・クランクアーム
１８・・スコット・ラッセル式近似直線運動機構
２６、４３・・ポンプ
１９、３４、３９・・リンク
２２・・ブラケット
２４・・流路
２５、４１・・配管
３０・・水中翼支持機構
４２・・分岐管
４４・・第２の平行リンク機構
【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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