(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体、及び対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前記端板の前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板の各側面でノーズ側縁に終わる前部であって、前記ノーズは、前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度まで及び設計巡航速度を含む速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板のそれぞれの前記側面及び前記端板を通り過ぎる水の間に、各前記ノーズ側縁から後方に伸長するキャビティを発生させるのに適し、前記キャビティは、前記設計巡航速度でスーパーキャビティを形成する、前部、及び
後縁で終わる船尾部を有し、
各前記端板の前記前部の少なくとも一部は、それぞれの前記翼端部に対して側方で固定されており、かつ各前記端板の前記後縁は、使用中の前記端板を流れる水によって、それぞれの前記翼端部に対して側方に移動可能である地面効果翼ビークル。
【請求項２】
胴体、及び対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前記端板の前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板の各側面でノーズ側縁に終わる前部であって、前記ノーズは、前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度まで及び設計巡航速度を含む速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板のそれぞれの前記側面及び前記端板を通り過ぎる水の間に、各前記ノーズ側縁から後方に伸長するキャビティを発生させるのに適し、前記キャビティは、前記設計巡航速度でスーパーキャビティを形成する、前部、及び
後縁で終わる船尾部を有し、
各前記端板の前記ノーズは、実質的に平坦であり、かつ前記端板の翼弦方向に実質的に垂直な平面に置かれる地面効果翼ビークル。
【請求項３】
各前記端板は、前記端板の翼幅方向に伸長する旋回軸の周りに旋回可能に取り付けられ、各前記端板の前記前部は、前記旋回軸に側方で固定される請求項１及び２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項４】
それぞれの前記旋回軸の周りで前記端板の回転を能動的に制御する手段を更に含む請求項３に記載の地面効果翼ビークル。
【請求項５】
各前記端板の前記前部は固定され、かつ各前記端板の前記船尾部は、前記端板の翼幅方向に伸長する旋回軸の周りに旋回可能に取り付けられる請求項１及び２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項６】
各前記端板の前記旋回軸は、前記端板が前記設計浸漬深度まで水中に浸漬されて、前記設計巡航速度で、前記端板の流体力学的圧力中心の前方に位置する請求項３及び５のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項７】
各前記端板の前記旋回軸は、前記端板ルート及び先端の間の中途の翼幅位置の前記前縁の後部で前記端板の翼弦長の０．２５倍未満に位置する請求項３及び５のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項８】
各前記端板の前記前部は、固定され、かつ各前記端板の前記船尾部は、側方に可撓性であり、かつそれぞれの前記前部に取り付けられる請求項１及び２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項９】
各前記端板の前記船尾部は、前記端板が前記設計浸漬深度まで水中に浸漬されて、前記設計巡航速度で、前記端板の流体力学的圧力中心の前方に伸長する請求項８に記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１０】
各前記端板の前記船尾部は、前記端板ルート及び先端の間の中途の翼幅位置で前記端板の翼弦長の少なくとも０．７５倍の翼弦長を有する請求項８に記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１１】
胴体、及び対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板の各側面及び前記端板を通り過ぎる水の間でスーパーキャビティを発生させるのに適する前部、
後縁で終わる船尾部、及び
前記端板が、前記端板を通り過ぎる前記水に対して偏揺れする時に前記端板の上流側に、及び／又は前記端板が設計浸漬深度を超えて浸漬される時に前記端板の両側に、前記スーパーキャビティの外側を通る水と係合するために、前記正面部の各対向側面に、前記正面部の下方領域に、かつ前記ノーズの後部に突起を有し、各前記突起は、翼幅方向に伸長し、かつ前記水と係合すると安定モーメントを生じるように設計された面を有し、前記下方領域は、前記端板の前記設計浸漬深度と少なくとも等しい翼幅方向の長さを有する地面効果翼ビークル。
【請求項１２】
対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板の各側面及び前記端板を通り過ぎる水の間でスーパーキャビティを発生させるのに適する前部、及び
後縁で終わる船尾部を有し、
前記ノーズの最下の１２００ｍｍにわたって、前記ノーズは、前記翼弦長の０．００６倍以下の平均幅及び前記ノーズ平均幅の０．８３倍以下の翼弦方向で測定された平均深さを有する地面効果翼ビークル。
【請求項１３】
各前記端板の前記ノーズは、翼幅方向に伸長する三角柱の一般的な形である請求項１２に記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１４】
各前記端板の前記前部は、前記ノーズに向かって次第に細くなる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１５】
各前記端板の前記ノーズは、実質的に平坦であり、かつ前記端板の翼弦方向に実質的に垂直な平面に置かれる請求項１、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１６】
各前記端板の前記ノーズの幅は、以下の式を満たし：
【数１】
0004514387.tif 000019
式中、ｈ＝ノーズの幅、ｇ＝重力加速度、Ｈ＝前記端板の設計浸漬深度、Ｌ＝端板の翼弦長、Ｖ＝ビークル設計速度である、
請求項２及び１５のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１７】
各前記スーパーキャビティは、前記端板先端から前記設計浸漬深度の５０％以内の実質的に全ての翼幅位置で前記翼弦長の５倍未満の長さを有する請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１８】
前記ノーズの最下の１２００ｍｍにわたって、前記ノーズは、前記翼弦長の０．００６倍以下の平均幅及び前記ノーズ平均幅の０．８３倍以下の翼弦方向で測定された平均深さを有する請求項１、２及び１１のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項１９】
各前記端板が、前記端板を通り過ぎる前記水に対して偏揺れする時に前記端板の上流側に、及び／又は前記端板が前記設計浸漬深度を越えて浸漬される時に前記端板の両側に、前記スーパーキャビティの外側を通る水と係合するために、前記正面部の各対向側面に、前記正面部の下方領域に、かつ前記ノーズの後部に突起を備え、各前記突起は、翼幅方向に伸長し、かつ前記水と係合すると安定モーメントを生じるように設計された面を有し、前記下方領域は、前記端板の前記設計浸漬深度と少なくとも等しい前記翼幅方向の長さを有する請求項１及び２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２０】
各前記突起は、前記端板内の収縮位置及び前記キャビティの外側を通る前記水と係合するために前記端板を越えて突き出る、伸長位置の間に設計可能なフラップ手段の形である請求項１１及び１９のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２１】
各前記突起は固定される請求項１１及び１９のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２２】
前記突起の各々は、前記前縁を向いている凹形正面を有する請求項１１及び１９のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２３】
各前記端板は、前記ノーズよりも大きな幅の格納式前縁装置を備え、前記前縁装置は、前記前縁に沿って、かつ前縁を越えて伸長することができる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２４】
各前記端板の前記前縁装置は、前記端板の前記翼弦方向に実質的に垂直な平面に置かれる実質的に平坦な正面を有する請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２５】
各前記端板は、前記前後縁及び前記先端で前記ビークルの中心に向かって内部に曲げられる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２６】
各前記端板は、前記ルートから前記先端へ厚さが次第に減少する請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２７】
各前記端板の前記後縁は、次第に細くなる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２８】
各前記端板は、前記その船尾部の下方領域に固定された複数の楔形部材を備え、前記下方領域は、前記端板の設計浸漬深度に少なくとも等しい、前記翼幅方向の長さを有する請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項２９】
各前記端板の前記遠位先端は、翼弦方向で見た時に前記前縁よりも前記後縁で低い請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３０】
各前記端板前部は、第１端部がそれぞれの前記翼に、かつ第２端部が前記先端に向かって前記端板に各々固定され、かつ前記端板の対向側面に、一対の支持支柱を備える請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３１】
各前記支持支柱の第１端部は、それぞれの前記端板ルートに向かってそれぞれの前記翼に対して移動可能である請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３２】
各前記端板の前記前部は、その厚さを通って伸長する前記突起の前方に開口部を備える請求項１１及び２０のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３３】
各前記端板の前記前縁は、船尾の方へ傾斜している請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３４】
各前記端板の前記前縁は、前記端板ルートで、それぞれの前記翼の前縁の前方に位置する請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３５】
各前記端板は、前記端板の上昇をそれにより可能にするために前記翼先端部に対して格納式に取り付けられる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３６】
各前記端板は、所定の荷重で分離するように設計された締め付け手段によってそれぞれの前記翼先端部に取り付けられる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３７】
各前記端板は、爆発ボルトによってそれぞれの前記翼先端部に取り付けられる請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３８】
各前記端板の下部は、前記下部への所定の荷重の衝撃で、それぞれの前記端板の上部から分離するように設計される請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項３９】
前記胴体及び翼構造は、全翼機構造を形成する請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【請求項４０】
各前記端板の前記ルートは、それぞれの前記翼端部の外側に、かつ隣接して、その間にギャップを有して位置し、更にシールは、前記翼端部の上面に向かって前記端板ルート及び前記翼端部の間の前記ギャップに架かっている請求項１、２、１１及び１２のいずれかに記載の地面効果翼ビークル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、地面効果翼ビークル（ＷＩＧｓ）に、及び特には水上で作用する端板を有するＷＩＧｓに関する。
【０００２】
（背景技術）
輸送機の抗力の大部分は、誘導抗力からなる。地面又は水面近くで地面効果で飛行することは、この抗力を減少させることができる。多数のＷＩＧｓが開発され、かつ飛ばされた。
【０００３】
幾つかの大きなＷＩＧのデザインが、提案されたが、一度も建造されることはなかった。これらは、２件のレポート、Ｐｅｔｅｒ  Ｊ．  Ｍａｎｔｌｅによる「Ａｉｒ  Ｃｕｓｈｉｏｎ  Ｃｒａｆｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ（Ｆｉｒｓｔ  Ｒｅｖｉｓｉｏｎ）」（ＤＴＮＳＲＤＣ  Ｒｅｐｏｒｔ  ８０／０１２（４７２７  ｒｅｖｉｓｅｄ）Ｊａｎｕａｒｙ  １９８０）（以下、Ｍａｎｔｌｅレポートという）、及び「Ｗｉｎｇｓｈｉｐ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ」（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｊｅｃｔｓ  Ａｇｅｎｃｙ，９／３０／９４）（以下、ＡＲＰＡレポートという）に要約されている。
【０００４】
陸地の高度は、非常に変化があるので、水上でＷＩＧｓを飛ばすことは、普通のことである。全ての現存するＷＩＧｓは、安全範囲を加算した遭遇することが予想される最高波高で完全に水の上を飛行する。これは、巡航速度で受けるであろう極度に高い波の衝撃力のためである。ＡＲＰＡレポートは、大波による衝撃に耐える基礎構造及び任務荷重を設計することは、おそらく実際的でないという結論を下した。
【０００５】
ＡＲＰＡレポートは、誘導抗力は増大し、動力増加ラム（ＰＡＲ）揚力は、水上の端板の高度により減少するという結論も下した。ＰＡＲは、より低い速度で追加揚力を提供するために、噴流を翼前部に位置するエンジンから翼の下に向ける。このために、ＷＩＧ端板には、波の谷間で端板の底部及び水の間に、ギャップがないように、波を通り抜けるという利点がある。（ｉ）水中で十分に低い抗力を有し、かつ（ｉｉ）設計巡航速度で予想される偏揺れ角で安定しているような、波を貫通する端板を設計することは不可能であると推定されたので、現存する先行技術は、上記のことを利用しなかった。
【０００６】
結果として、現存するＷＩＧｓの端板は通常、高速レーシングカタマランに似た細い艇体形状に類似し、その幾つかは、離陸の水摩擦を減少させるための段を含む。これらのデザインは、なおも比較的厚いので、巡航速度では激しい波の衝撃圧力並びに高い抗力を受けるであろう。従って、これらの端板は、ＷＩＧの胴体の最も低い部分と同じくらい低くなく設計される。結果として、翼端又は端板及び各波の谷間の間の波高より大きいエアギャップが常にある。このことは、誘導抗力を減少させる能力を限定する。ロシアの船舶の典型的な揚力／抗力比は、１８：１であり、ＡＲＰＡレポートの研究は、（研究によって設定されたより長い範囲を達成するために必要とされる変化をもたらした後）５０００トンの非常に大きな船舶に対してさえもこの数字を著しく改良することはできなかった。これらの揚力／抗力比は、航空機によって達成される比と同じくらい良くないので、なぜＷＩＧが一度も商業化されなかったか理解できる。
【０００７】
技術的完成の最も高いレベルに達したＷＩＧの形状は、ロシアの「ｅｋｒａｎｏｐｌａｎ」である。これは、ＡＲＰＡレポートで更に記載されている。「ｅｋｒａｎｏｐｌａｎ」形状の典型例は、図１（ａ）から１（ｃ）に表したロシアのＯｒｌｙｏｎｏｋで実施された。この先行技術のＷＩＧでは、ターボファンエンジン１が胴体２のいずれか一方の側に置かれる。これらのエンジン１は、離着陸の間に翼３の揚力を増大させるために翼下吹き込みＰＡＲのために使用され、それにより離着陸の速度を減少させる。ターボプロップエンジン４は、効率的な巡航スラストを提供する。水平安定板５は、縦揺れモーメントを制御する。（引き下げられた位置で示した）ハイドロスキー６は、着陸の艇体衝撃圧力を減少させるために引き下げられる。端板７は、離着陸の間に増大したＰＡＲ揚力を提供するために翼３の下の圧力を抑制することに役立つ。端板７は、胴体２の最も低い部分の下に伸長しないので、端板７及び水９の間の有効エアギャップ８は、胴体２の最も低い部分及び水９の間のギャップ１０と同じ程度である。誘導抗力を減少させる端板７の能力は、それ故、限られている。
【０００８】
図２（ａ）及び２（ｂ）は、Ｏｒｌｙｏｎｏｋ  ＷＩＧの厚い先行技術の端板７の側面図及び平面図を示す。離着陸で、これらの端板７は、水面９を滑走するように設計され、他方胴体２は、水９によってなおも支持される。端板の底表面の段１２は、この滑走運動に役立つ。側面１３は、空気抗力を減少させるための輪郭を与えられる。
【０００９】
米国空軍は、Ｍａｎｔｌｅレポートの４１１頁に開示されたＰＡＲ  ＷＩＧモデルの実験に、より薄い端板を使用した。これらの端板は、波を貫通するように設計されたが、平凡な偏揺れ角により巡航速度で不安定であった。これらの端板が失敗しなかったとしても、その比較的厚い前縁及び前部船体は、高速で波を貫通する時、これらの端板の抗力を耐えられないほど高くするであろう。
【００１０】
Ｗ  Ｈ  Ｂａｒｋｌｅｙによる「Ｆｏｒｃｅ  ａｎｄ  Ｓｐｒａｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｗｉｎｇ  Ｅｎｄｐｌａｔｅｓ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｗａｔｅｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ」（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ／Ｃｏｎｖａｉｒ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＧＤ／Ｃ−６４−１００，  Ａｐｒｉｌ  １９６４）（以下、Ｂａｒｋｌｅｙレポートという）という題名をつけたレポートで、様々なノーズの形及び側面形状を有する４つの薄い端板が開示される。これらの形状のモデルは、試験タンク内でテストされ、かつ揚力、抗力及び横力が測定された。これらの端板デザインが実物大の寸法まで拡大されるならば、Ｂａｒｋｌｅｙデザインの抵抗力は、法外に高い。３つのテストされるＢａｒｋｌｅｙレポートのデザインの傾斜した底部は、大きなエアギャップを与え、かつこのようにして誘導抗力の増大を引き起こすであろう。
【００１１】
図３（ａ）、３（ｂ）及び３（ｃ）は、Ｂａｒｋｌｅｙレポートに開示された通りの、かつＭａｎｔｌｅレポートで参照された米国海軍の実験におけるモデルで使用されたものに類似した薄い先行技術の端板１４の側面図、平面図及び拡大部分平面図を提供する。図３（ｃ）に示す通り、これらの薄い先行技術の端板１４は、丸いノーズ１５及び平行な側面１６を有する。Ｍａｎｔｌｅレポート、４１４頁は、このタイプの平行な側面を有し、丸いノーズを有する端板１４は、巡航速度において構造上失敗するであろうという結論を下した。
【００１２】
図４（ａ）から４（ｃ）は、Ｂａｒｋｌｅｙレポートに記載されたＧｅｎｅｒａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ／Ｃｏｎｖａｉｒのテストモデル４号の正面図、平面図及び側面図を表す。これらの端板５５は、適量の偏揺れのみにさらされる時（航行５号）、横力が少量であるという利点を有する。しかしながら、ある角度の偏揺れ角及び横揺れが組み合わされる時（航行６号）、高い横力を経験する。従ってこれらの端板５５は、高い抗力を招くという結果になる横力に抵抗するために非常に厚くなる必要がある。
【００１３】
Ｂａｒｋｌｅｙレポートでテストされた端板モデル４号は、以下の寸法を有する：厚さ‐１”（２５ｍｍ）、作用深さ‐４”（１００ｍｍ）、翼弦長‐２’（６１０ｍｍ）。１４４”（３．７ｍ）の深さまで拡大されると、寸法は：厚さ‐３６”（９１４ｍｍ）、深さ‐１４４”（３．７ｍ）及び翼弦長‐７２’（２２ｍ）となる。このような端板の強度は、十分であるように思われるが、大きな厚さは、過度の抗力をもたらすであろう。
【００１４】
「Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒａｍ  Ｗｉｎｇ−Ｉｎ−Ｇｒｏｕｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ａｉｒｃｒａｆｔ」（ＡＩＡＡ  Ｐａｐｅｒ  ７８−１４６６，Ｌｏｓ  Ａｎｇｅｌｅｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ａｕｇｕｓｔ，１９７８）を含むＪ．Ｗ．Ｍｏｏｒｅによる資料（以下、Ｍｏｏｒｅレポートという）で、図５（ａ）から５（ｃ）に表された通りの、かつＢａｒｋｌｅｙレポートのモデル４号に基づく端板が、提案された。その高い抗力のために、これらの端板５７は、それぞれ海上模様３及び４の０．６３’（１９２ｍｍ）及び１．４’（４２７ｍｍ）の深度までの全ての１／１０００の波高点による衝撃を除き、ほとんどの時間、水の上で作動するように設計された。各端板５７の抵抗力は、１．４’（４２７ｍｍ）浸漬深度、及びそれぞれ０度及び１０度の偏揺れ角で６８７，０００ｌｂｓ（３．０６ＭＮ）及び１，１４８，０００ｌｂｓ（５．１１ＭＮ）と計算された。２つの端板５７に対して、全抗力は、（１．４’（４２７ｍｍ）のみの浸漬深度に対して）全ＷＩＧの総重量の８８％及び１４７％に等しい、０の偏揺れで１，３７４，０００ｌｂｓ（６．１１２ＭＮ）及び１０度の偏揺れで２，２９６，０００−ｌｂｓ（１０．２１ＭＮ）となる。この極度に高い抗力は、すべての１／１０００の波高点と衝突する時に「端板の長さに沿った付着しない流れを確実にするために」選択された厚い楔形のノーズ５８によって引き起こされる。抗力がＷＩＧを降ろすのに十分であるので、端板５７は、波の谷間の深度までの連続した浸漬用に設計されておらず、かつそのことは完全に実用的でないであろう。その上、Ｍｏｏｒｅは、偏揺れの高い横力は、海上模様４で、４．３’（１３００ｍｍ）の浸漬深度及び２６５ノット（１３６ｍ／ｓ）の速度では端板５７の構造的な欠陥を生じるであろうという結論を下した。
【００１５】
以上で論じた先行技術の端板は、水中に浸漬された場合、一般的に非常に高い抗力特性及び安定性の欠如を有する。
【００１６】
更に加えられる２件のレポートＰ．Ｒ．Ａｓｈｉｌｌによる「Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｒａｇ  ｏｆ  Ｇｒｏｕｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｗｉｎｇｓ」（Ｔｈｅ  Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ  Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ，Ｒｏｙａｌ  Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ，Ａｕｇｕｓｔ  １９７０）（以下、Ａｓｈｉｌｌレポートという）及び「Ｗｉｎｄ−Ｔｕｎｎｅｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｎｇｌｅ  ａｎｄ  Ｔａｎｄｅｍ  Ｌｏｗ−Ａｓｐｅｃｔ−Ｒａｔｉｏ  Ｗｉｎｇｓ  Ｉｎ  Ｇｒｏｕｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔ」（Ｌｏｃｋｈｅｅｄ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｍａｒｃｈ  １９６４）（以下、Ｌｏｃｋｈｅｅｄレポートという）で、翼の各端部に垂直板を追加することは、誘導抗力を減少させるか除去するために使用され得ることが示された。
【００１７】
Ａｓｈｉｌｌは、ｌ／ｂ→ｈ／ｂ（式中、ｌ＝１／４の翼弦点での翼の底縁から端板底部への距離、ｈ＝１／４の翼弦点での翼の底縁から地面への間の距離、及びｂ＝翼幅）であると誘導抗力→０という結論を下している。このことは、ここで表１及び２として複写した、Ｌｏｃｋｈｅｅｄレポートの図１７及び１８に見出される結果の次の推測によって確認されている。表１及び２において：
Ｃl＝揚力係数、Ｌ／Ｄ＝揚力／抗力比、ＡＲ＝翼の縦横比、ｈ＝端板の底部及び地面の間の距離；Ｓ＝翼の面積、及びＯ．Ｇ．Ｅ．＝２次元テスト地面外効果である。
【００１８】
【表１】
0004514387.tif 000002
【００１９】
【表２】
0004514387.tif 000003
【００２０】
【外１】
0004514387.tif 000004
このようにしてｈがゼロに近づくにつれ誘導抗力はゼロに近づく。
【００２１】
この概念の応用は、波による衝撃を避けるように基礎構造の上昇を効果的に起こすことができる。このようにして、端板が水中に浸漬して作動するために適正な構造上の強度及び十分低い抗力で設計され得るならば、魅力的な性能を有するＷＩＧが達成され得るであろう。
【００２２】
（発明の目的）
水中に浸漬されて作動することが可能な端板を有する改良された地面効果翼ビークルを提供することが本発明の目的である。
【００２３】
（発明の開示）
本発明は、広い形で、胴体、及び対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前記端板の前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板の各側面でノーズ側縁に終わる前部であって、前記ノーズは、前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度まで及び設計巡航速度を含む速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板のそれぞれの前記側面及び前記端板を通り過ぎる水の間に、各前記ノーズ側縁から後方に伸長するキャビティを発生させるのに適し、前記キャビティは、前記設計巡航速度でスーパーキャビティを形成する、前部、及び
後縁で終わる船尾部を有し、
各前記端板の前記前部の少なくとも一部は、それぞれの前記翼端部に対して側方で固定されており、かつ各前記端板の前記後縁は、使用中の前記端板を流れる水によって、それぞれの前記翼端部に対して側方に移動可能である地面効果翼ビークルを提供する。
【００２４】
本発明は、もう一つの広い形で、胴体、及び対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前記端板の前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板の各側面でノーズ側縁に終わる前部であって、前記ノーズは、前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度まで及び設計巡航速度を含む速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板のそれぞれの前記側面及び前記端板を通り過ぎる水の間に、各前記ノーズ側縁から後方に伸長するキャビティを発生させるのに適し、前記キャビティは、前記設計巡航速度でスーパーキャビティを形成する、前部、及び
後縁で終わる船尾部を有し、
各前記端板の前記ノーズは、実質的に平坦であり、かつ前記端板の翼弦方向に実質的に垂直な平面に置かれる地面効果翼ビークルを提供する。
好ましくは、各前記端板は、前記端板の翼幅方向に伸長する旋回軸の周りに旋回可能に取り付けられ、各前記端板の前記前部は、前記旋回軸に側方で固定される。
【００２５】
地面効果翼ビークルは、それぞれの前記旋回軸の周りで前記端板の回転を能動的に制御する手段を更に含んでも良い。
【００２６】
もう一つの形で、各前記端板の前記前部は固定され、かつ各前記端板の各船尾部は、前記端板の翼幅方向に伸長する旋回軸の周りに旋回可能に取り付けられる。
【００２７】
好ましくは、各前記端板の前記旋回軸は、前記端板が前記設計浸漬深度まで水中に浸漬されて、前記設計巡航速度で、前記端板の流体力学的圧力中心の前方に位置する。
【００２８】
好ましくは、各前記端板の前記旋回軸は、前記端板ルート及び先端の間の中途の翼幅位置の前記前縁の後部で前記端板の翼弦長の０．２５倍未満に位置する。
【００２９】
もう一つの形では、各前記端板の前記前部は、固定され、かつ各前記端板の前記船尾部は、側方に可撓性であり、かつそれぞれの前記前部に取り付けられる。
【００３０】
好ましくは、各前記端板の前記船尾部は、前記端板が前記設計浸漬深度まで水中に浸漬されて、前記設計巡航速度で、前記端板の流体力学的圧力中心の前方に伸長する。
【００３１】
好ましくは、各前記端板の前記船尾部は、前記端板ルート及び先端の間の中途の翼幅位置で前記端板の翼弦長の少なくとも０．７５倍の翼弦長を有する。
【００３２】
本発明は、もう一つの広い形で、胴体、及び対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板の各側面及び前記端板を通り過ぎる水の間でスーパーキャビティを発生させるのに適する前部、
後縁で終わる船尾部、及び
前記端板が、前記端板を通り過ぎる前記水に対して偏揺れする時に前記端板の上流側に、及び／又は前記端板が設計浸漬深度を超えて浸漬される時に前記端板の両側に、前記スーパーキャビティの外側を通る水と係合するために、前記正面部の各対向側面に、前記正面部の下方領域に、かつ前記ノーズの後部に突起を有し、各前記突起は、翼幅方向に伸長し、かつ前記水と係合すると安定モーメントを生じるように設計された面を有し、前記下方領域は、前記端板の前記設計浸漬深度と少なくとも等しい翼幅方向の長さを有する地面効果翼ビークルを提供する。
【００３３】
本発明は、更に広い形で、対向翼端部及び各々がそれぞれの前記翼端部から前記胴体及び水上飛行の間の水中浸漬用の翼構造の下に下方に伸長する一対のスーパーキャビティを発生させる端板を有する翼構造を有する地面効果翼ビークルであって、各前記端板は：
近位ルート、
遠位先端、
前縁を画定するノーズを含み、かつ前記端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度で、無偏揺れの条件で、使用中に前記端板の各側面及び前記端板を通り過ぎる水の間でスーパーキャビティを発生させるのに適する前部、及び
後縁で終わる船尾部を有し、
前記ノーズの最下の１２００ｍｍにわたって、前記ノーズは、前記翼弦長の０．００６倍以下の平均幅及び前記ノーズ平均幅の０．８３倍以下の翼弦方向で測定された平均深さを有する地面効果翼ビークルを提供する。
【００３４】
各前記端板のノーズは、翼幅方向に伸長する三角柱の一般的な形でも良い。
【００３５】
好ましくは、各前記端板の前記前部は、前記ノーズに向かって次第に細くなる。
【００３６】
好ましい実施例では、各前記端板の前記ノーズは、実質的に平坦であり、かつ前記端板の翼弦方向に実質的に垂直な平面に置かれる。
【００３７】
好ましくは、各前記端板の前記ノーズの幅は、以下の式を満たす：
【００３８】
【数２】
0004514387.tif 000005
【００３９】
式中、ｈ＝ノーズの幅、ｇ＝重力加速度、Ｈ＝前記端板の設計浸漬深度、Ｌ＝端板の翼弦長、Ｖ＝ビークル設計速度。
【００４０】
好ましくは、各前記スーパーキャビティは、前記端板先端から前記設計浸漬深度の５０％以内の実質的に全ての翼幅位置で前記翼弦長の５倍未満の長さを有する。
【００４１】
好ましくは、前記ノーズの最下の１２００ｍｍにわたって、前記ノーズは、前記翼弦長の０．００６倍以下の平均幅及び前記ノーズ平均幅の０．８３倍以下の翼弦方向で測定された平均深さを有する。
【００４２】
各前記端板が、前記端板を通り過ぎる前記水に対して偏揺れする時に前記端板の上流側に、及び／または前記設計浸漬深度を超えて浸漬される時に前記端板の両面に、前記スーパーキャビティの外側を通る水と係合するために、前記正面部の各対向側面に、前記正面部の下方領域に、かつ前記ノーズの後部に突起を備えても良く、各前記突起は、翼幅方向に伸長し、かつ前記水と係合すると安定モーメントを生じるように設計された面を有し、前記下方領域は、前記端板の前記設計浸漬深度と少なくとも等しい前記翼幅方向の長さを有する。
【００４３】
各前記突起は、前記端板内の収縮位置及び前記キャビティの外側を通る前記水と係合するために前記端板を越えて突き出る、伸長位置の間に設計可能なフラップ手段の形でも良い。
【００４４】
もう一つの方法として、各前記突起は固定される。
【００４５】
好ましくは、前記突起の各々は、前記前縁を向いている凹形正面を有する。
【００４６】
各前記端板は、前記ノーズよりも大きな幅の格納式前縁装置を備えても良く、前記前縁装置は、前記前縁に沿って、かつ前縁を越えて伸長することができる。
【００４７】
好ましくは、各前記端板の前記前縁装置は、前記端板の前記翼弦方向に実質的に垂直な平面に置かれる実質的に平坦な正面を有する。
【００４８】
好ましくは、各前記端板は、前記先端で前記ビークルの中心に向かって内部に曲げられる。
【００４９】
好ましくは、各前記端板は、前記ルートから前記先端へ厚さが次第に減少する。
【００５０】
好ましくは、各前記端板の前記後縁は、次第に細くなる。
【００５１】
各前記端板は、その前記船尾部の下方領域に固定された複数の楔形部材を備えても良く、前記下方領域は、前記端板の設計浸漬深度に少なくとも等しい、前記翼幅方向の長さを有する。
【００５２】
各前記端板の前記遠位先端は、翼弦方向で見た時に前記前縁よりも前記後縁で低くても良い。
【００５３】
各前記端板前部は、第１端部がそれぞれの前記翼に、かつ第２端部が前記先端に向かって前記端板に各々固定され、かつ前記端板の対向側面に、一対の支持支柱を備えても良い。
【００５４】
好ましくは、各前記支持支柱の第１端部は、それぞれの前記端板ルートに向かってそれぞれの前記翼に対して移動可能である。
【００５５】
好ましくは、各前記端板の前記前部は、その厚さを通って伸長する前記突起の前方に開口部を備える。
【００５６】
各前記端板の前記前縁は、船尾の方へ傾斜しても良い。
【００５７】
各前記端板の前記前縁は、前記端板ルートで、それぞれの前記翼の前縁の前方に位置しても良い。
【００５８】
各前記端板は、前記端板の上昇をそれにより可能にするために前記翼先端部に対して格納式に取り付けられても良い。
【００５９】
好ましくは、各前記端板は、所定の荷重で分離するように設計された締め付け手段によってそれぞれの前記翼先端部に取り付けられる。
【００６０】
各前記端板は、爆発ボルトによってそれぞれの前記翼先端部に取り付けられても良い。
【００６１】
もう一つの方法として、各前記端板の下部は、前記下部への所定の荷重の衝撃で、それぞれの前記端板の上部から分離するように設計されても良い。
【００６２】
胴体及び翼構造は、全翼機構造を形成しても良い。
【００６３】
各前記端板の前記ルートは、それぞれの前記翼端部の外側に、かつ隣接して、その間にギャップを有して位置しても良く、更にシールは、前記翼端部の上面に向かって前記端板ルート及び前記翼端部の間の前記ギャップに架かっている。
【００６４】
（発明を実施するための最良の形態）
図６（ａ）から６（ｃ）は、本発明の好ましい実施例による地面効果翼ビークルを表す。地面効果翼ビークルは、胴体２及び対向翼端部を有する翼構造３を備える。各々が近位ルート３３、底部又は遠位先端１９、前縁２０及び後縁２２を有する一対の端板１７は、翼端部の端板隔壁３４から胴体２及び翼構造３の下へ下方に伸長する。このことは、端板１７が、胴体２及び翼構造３を空中に保ちながら、図６（ｂ）に表すような水上飛行の間に水２６に浸漬されることを可能にする。飛行中、端板は典型的には、図６（ｂ）にファントム画法で表した、波２１の谷間１８内でも水２６の表面９の下にわずかに沈められている。端板１７の遠位先端１９及び水２６の間にエアギャップがないので、ＷＩＧの誘導抗力は、減少し、それによりＷＩＧの揚力／抗力比が増大する。このように浸漬した端板を維持することは、端板１７の前縁２０が波２１の高さまで波２１を通り抜けることを必要とする。先行技術の端板では、このことは容認不可能に高い抗力及び／又は発散の問題を招いたであろう。
【００６５】
好ましい実施例による端板１７は、図７（ａ）から７（ｃ）で平面図、正面図及び側面図で表されている。端板の前部３０は、端板の前縁２０を画定するノーズ２８を含む。ノーズ２８は、端板の各側面、及び浸漬された時に使用中の端板１７を通り過ぎる水２６の間に空気で膨らんだキャビティ２５を発生させるように設計される。このキャビティ２５は、水面に開口し、かつ従って水面９の上からの空気によって通風される。ノーズ２８は、端板が設計浸漬深度まで水中に浸漬して、設計巡航速度で、無偏揺れの条件（水流に対して無偏揺れ）の時、スーパーキャビティを発生させるように設計される。スーパーキャビティ２５は、このように発生し、端板の全長にわたって船尾の方に伸長し、かつそれにより端板を包んで形成されるキャビティである。端板の側面及びキャビティの外側の水２６の間に接触がないので、水２６及び端板１７の間には摩擦抵抗力又は発散横力がない。この明細書の状況において、端板の実質的に全長にわたって伸長するが、後縁を濡らすキャビティは、なおもスーパーキャビティを画定する。
【００６６】
スーパーキャビティを発生させる端板１７の形状抗力は、キャビティ２５の大きさに比例する。形状抗力を最小限にするために、端板１７は、従ってキャビティ２５が端板１７よりも遥かに大きくないようにように設計されねばならない。その結果、端板１７が著しい偏揺れ角を経験する時、キャビティ２５の船尾部２７が、片側に動き、その結果水２６が端板１７の船尾部２３と衝突するという問題が起こる。このことは、端板の上流側に大きな横力を生じ、端板がこれらの力に耐える十分な構造上の強度で設計されることが必要であるという結果になる。このことは、先行技術のような過度に厚くかつ硬質な端板構造を招くという結果になる。厚い端板に関する構造上の要求は、実際の抗力減少利益が達成されないようにして、大きな抵抗力を招くという結果になる。
【００６７】
キャビティ２５の外側の水２６が端板と衝突するような偏揺れでのキャビティ２５の船尾部２７の移動も、端板１７及び水２６の間の摩擦抗力を引き起こす。水２６が端板船尾部２３に接触する時に招く追加の抗力は、端板１７の横力によって増大する。
【００６８】
これらの問題は、端板１７の前部の少なくとも一部が側方に固定されているのに対して、端板１７の後縁２２が、端板を流れる水によって翼端部に対して側方に移動可能であるように端板を設計することによって、本発明の好ましい実施例で克服される。このことは、端板が偏揺れをする傾向がある時、上流側で端板を通り過ぎる水は、キャビティ２５の外側の水２６との接触がある端板船尾部２７に横力を与え、端板の後縁２２をキャビティ２５の中心に向かって移動し、端板船尾部２７を水流と同じ向きにするように風見鶏効果を提供する。
【００６９】
本発明の好ましい実施例では、後縁２２の側方移動は、端板の翼幅方向に伸長する旋回軸Ｐの周りに端板１７を旋回可能に取り付けることによって提供される。従って、端板の前部は、旋回軸Ｐに側方に固定され、端板が風見鶏と同じように旋回することを可能にする。
【００７０】
端板旋回軸Ｐは、偏揺れ角での流入により、端板が設計深度まで浸漬されて、設計巡航速度の設計条件で、端板の流体力学的圧力中心の前方に位置すべきである。圧力中心の最も前方の位置は、速度が、キャビティが発生しないように端板１７の全長を濡らすために十分に低い時に出現する。この完全に濡れた条件に対して、圧力中心は、（特に端板船尾部が、端板の前部より長く、かつ従ってより深く浸漬していなければ）一般的に端板前縁２０の後部の端板の翼弦長の０．２５倍よりも更に船尾の方に常にあるであろう。従って、旋回軸がこの点の前方に、例えば前縁の後部の翼弦長の０．２倍にあるならば、端板１７は、全速で風向計となり、かつ偏揺れによる大きな横荷重を受けないであろう。端板１７が硬質であると推定されるならば、このようにして発散の原因はないであろう。端板が旋回軸の周りを回転することが飛行制御アクチュエータによって能動的に制御されたならば、旋回軸Ｐは、もう一つの方法として、ある飛行条件に対して流体力学的圧力中心の後部に位置し得たであろう。
【００７１】
全端板１７を旋回軸Ｐの周りで旋回させるよりも、もう一つの解決策は、端板１７の正面部を固定させ、かつ船尾部を旋回軸Ｐの周りに旋回可能に取り付けさせることであろう。
【００７２】
端板船尾部又は全端板を旋回させることの選択肢として、端板の正面部は、側方に可撓性である端板船尾部により固定され、かつ端板前部に取り付けられ得る。端板船尾部が可撓性ならば、端板船尾部の下方の浸漬された領域は、固い場合と同じ程度まで端板１７を回転させる必要がなく、または端板を全く回転させずに、幾らか「撓む」ことが可能である。この「撓むこと」は、端板船尾部を水流と同じ向きにする傾向があり、端板への横力及び結果として生じる抗力を減少させる。曲げられた端板１７は、偏揺れ角が減少した時にそれ自身を再度整列させるためにもその蓄積エネルギーを使用する。横力を軽減するために端板船尾部の可撓性が完全に頼られる実施例では、端板の少なくとも船尾の方の７５％が可撓性であり、端板の前方２５％までを固定したままにしておくことが好ましい。
【００７３】
深い所での増大した水圧は、より深い所でより狭いキャビティ２５を発生させ、このことは、より薄い端板を必要とする。端板１７をルート３３から先端１９へ次第に細くすることは、上述の端板船尾部の所望の可撓性を達成することに役立つ。端板１７の前縁２０は、噴射角を下げ、かつ前縁の安定性を増大させるために垂直又は船尾の方へ傾斜しても良い（図７（ｃ）に傾斜した前縁２０Ａとしてファントム画法で表される）。
【００７４】
翼構造３によって発生した揚力により引き起こされた端板１７の側方に内部及び外部へ向いた側面の間には圧力差がある。特に端板船尾部が上記のように可撓性にされているならば、端板が、前後縁２０、２２、及び端板先端１９で、ビークルの中央に向かって内部に曲げられることが、このようにして好ましい。端板１７はまた、前後縁２０、２２に向かって次第に細くされる。
【００７５】
静かな海で無風ならば、ＷＩＧは、端板先端１９が水２６の表面９の僅かに下であるような高度で飛ばされる。重力は、キャビティ基底を前縁２０から後縁２２へ上昇させることを引き起こす。端板船尾部の下方領域が、前部の下方領域よりも水と常に接触するように、この効果を激化させるために、端板先端１９は、前縁２０よりも後縁２２で深くても良い。このことは、端板１７が旋回し、かつ水流と端板自身を同じ向きにするように、旋回軸Ｐの更に後部の流体力学的圧力中心を動かす。
【００７６】
図７（ｃ）及び７（ｄ）に表したように、端板は、端板が設計浸漬深度まで浸漬される時に浸漬される端板船尾部２３の下方領域に固定された複数の楔形部材３２を備えても良い。これらの楔３２は、端板１７が、増大する風及び波の運動によって起こり得る、増大する偏揺れ角を受ける時に、風見鶏安定効果を助ける。このことは、キャビティ２５の後部２７が、水が楔３２に衝突するように、左右に動くことを引き起こす。これらの楔３２は、端板１７の側面から離して水を導き、スーパーキャビティを保持する。この水との接触により生じた楔への横向き力は、端板１７が水流及びキャビティ２５の中心と再度同じ向きになるように、端板１７を旋回軸Ｐの周りで再度旋回させる（又は可撓性船尾部によって固定端板実施例中の船尾部を曲げる）。楔３２は、形状抗力を招くが、浸漬深度１２’（３６６０ｍｍ）に対してＷＩＧの速度が１００ノット（５１ｍ／ｓ）以上であるならば、全抗力は、静かな表面に対するそれよりも小さいことが判明した。楔３２は、静かな表面と比較して追加の空気抵抗を招くので、端板１７の全表面をこれらの楔３２で覆うことは利益にならないが、水との接触を受ける船尾部２３の下方領域のみを覆うことが利益になる。
【００７７】
風見鶏安定効果を提供するために上記メカニズムを使用し、偏揺れを受ける時に水流と端板１７の船尾部２３を少なくとも同じ向きにすると、激しい横力、機械故障及び水／端板摩擦抵抗の大部分は、除去される。
【００７８】
上記受動的風見鶏タイプのメカニズムは、本発明の好ましい実施例である。しかしながら、最新式センサ、コンピュータ及び水力学は、必要ならば、端板１７を水流と能動的に同じ向きにすることが可能である。以上で論じたように、このことは、旋回軸が、あまりにも遥かに船尾の方にあるので、ある遅い速度で受動的な風見鶏効果を提供できない場合、特に適切である。
【００７９】
図１（ａ）から１（ｃ）及び６（ａ）から６（ｃ）に示した基礎デザインの商業的なＷＩＧｓは、１５０ノット（７７ｍ／ｓ）を超える設計巡航速度を有する。これらの比較的高い速度では、端板が（典型的には、海上模様４に対し約４フィート（１２２０ｍｍ）から約１３フィート（４０００ｍｍ）までの）設計深度まで浸漬された時に、凹形、凸形、楔形、半円形、放射線形、楕円形、円弧形、及び更に多くを含む、スーパーキャビティ２５を生じさせる多数のノーズの形状がある。これらの形状のいずれもスーパーキャビティを生じさせることができるが、好ましいノーズの形状は、図８に表すように、端板の翼弦方向に垂直な平面に置かれた平坦なノーズ２８である。
【００８０】
図９に関して、平坦なノーズ２８は、流体力学的に安定していることが示され得る。平坦なノーズ２８を有する端板が偏揺れ角αを受ける時、ノーズに作用する流体力学的圧力中心は、ノーズ２８の上流側に向かって動く。ノーズ２８の平坦な表面に垂直に作用する合成抵抗力Ｄは、重心（ＣＧ）（及び旋回端板に対して旋回軸Ｐ）の周りで安定させる負のねじりモーメントを提供する。この負のねじりモーメントは、端板１７のノーズを、寄せて来る水から離れるよりもむしろ、寄せて来る水の方向に向けて回転させる。この安定モーメントは、以上で論じた安定風見鶏効果を補足する。偏揺れ角を受ける時でさえも、水流は、ノーズの側縁３１で分離し、ノーズ縁部でスーパーキャビティ２５を発生させ、かつ端板前部３０の側面を濡れていないままにする。このことは、横力が、そうでない場合不安定な正のねじりモーメントを生じさせるであろう端板前部２５の側面に及ぼされないことを確実にする。従って平坦なノーズは、流体力学的に安定しており、かつ発散を受けない。
【００８１】
平坦なノーズ２８の安定させる負のねじりモーメントは、図１０に表した半円形ノーズ１５の不安定にする正のねじりモーメントと比較され得る。この形により、流体力学的圧力中心は、再度ノーズ１５の上流側に向けて動くが、ノーズの凸形表面を考慮に入れると、上流側のノーズの濡れた面積に作用する圧力によって発生する力と結合された、表面に垂直に作用する抵抗力Ｄは、重心（ＣＧ）の周りに不安定な正のモーメントを有する合力を提供する。側面が濡れた楔形ノーズ又は他のいかなる形状のノーズも、同様に不安定となるであろう。
【００８２】
平坦なノーズは、所望の形状に製造することが容易でありかつ費用がかからない。ノーズ２８の形状はキャビティ２５の大きさを決定し、キャビティの大きさは次は抗力を定めるので、このことは、重要である。キャビティ２５が大きすぎるならば、形状抗力は、大きすぎるようになり、かつキャビティ２５が小さすぎるならば、水２６は、端板１７の側面に接触し、同様に過度の抗力を引き起こす。運転中、ノーズ２８は、小さな物体と衝突することによって規則的な小規模損害を受ける。この損害は、損害面積を単に研磨して平坦にすることによって元の場所で容易に修理され得る。複雑なノーズの形状は、損傷部分の除去及び交換を必要とするであろう。
【００８３】
平坦なノーズの形状はまた、水が直角の角３１を離れる時にきれいに通風するので、表面キャビテーションを最小限にする。それに反して凸形状は、所望の形を侵食しかつ破壊するであろう表面キャビテーションに苦しむと思われる。
【００８４】
スーパーキャビティを発生させる形状の抗力は、それが生み出すキャビティ２５の大きさに比例する。平坦なノーズ２８が同じ幅の流線形ノーズよりも大きなキャビティ２５を生じさせるのに対して、所望のキャビティの大きさは、ノーズ２８の幅を減少させることにより、平坦なノーズで生じ得る。従って、非流線形ノーズ形状を使用することによる抗力の不利益はない。
【００８５】
端板の抗力を最小限にするため、スーパーキャビティが過度に大きいことは、大きな形状抗力を招くという結果になるので、過度に大きくなることなく端板全体が濡れないように、平坦なノーズ２０の厚さは、板が設計浸漬深度まで浸漬して、設計巡航速度で発生したスーパーキャビティ２５の長さが端板の翼弦長よりわずかに長いように選択されるべきである。端板の浸漬する下方領域の少なくとも下方５０％にわたって、翼弦長の５倍未満、かつ特には翼弦長の２倍未満のスーパーキャビティの長さが、好ましい。
【００８６】
高速、変圧、キャビテーションを有する水路及び正確に測定されたフルード数で、好ましい実施例による端板のモデルに、テストが実施された。得られた実験データは、ノーズの幅の選択を可能にする経験式の発展を可能にした。実験データに基づき、ノーズの幅に対するキャビティの長さの比は、以下のように表現され得る。
【００８７】
【数３】
0004514387.tif 000006
【００８８】
式中、
【００８９】
【数４】
0004514387.tif 000007
【００９０】
ｌ＝キャビティの長さ、
ｈ＝ノーズの幅、
ｇ＝重力による加速度＝３２．２ｆｔ／ｓ2（９．８１ｍ／ｓ2）、
Ｈ＝端板浸漬深度、
Ｖ＝ビークル速度、
ρ＝水の密度、及び
Ｃdは、流れに垂直な、通風され、スーパーキャビティを発生させる平板に対する従来の抗力係数であり、以下の数式で表される：
【００９１】
【数５】
0004514387.tif 000008
【００９２】
式（１ａ）は、数式を導くことに使用されるモデル次第で、ｌ／ｈ＝（８／π又はπ／２）Ｃd／σ2である、Ｍ．Ｐ．Ｔｕｌｉｎによる「Ｔｈｅ  Ｓｈａｐｅ  ｏｆ  Ｃａｖｉｔｉｅｓ  ｉｎ  Ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ  Ｆｌｏｗ」（Ｐｒｏｃ．１１ｔｈ  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｇ．ｏｆ  Ａｐｐｌ．Ｍｅｃｈ．，１９６４）レポート（以下、Ｔｕｌｉｎレポートという）のような文献によって与えられた線形化結果と著しく不一致である。この大きな相違は、おそらく自由表面及び重力効果に起因する。
【００９３】
平坦なノーズの後部のキャビティの長さに経験式（１ａ）を使用すると、速度Ｖで深度Ｈまで浸漬された翼弦長Ｌの端板を完全に濡らさないために必要とされるノーズの幅は、以下の通りである：
【００９４】
【数６】
0004514387.tif 000009
【００９５】
例えば、平板ノーズに対しＣd＝．８８であり、かつＨ＝１２’（３．７ｍ）、Ｌ＝６０’（１８．３ｍ）及びＶ＝２００ノット（１０３ｍ／ｓ）に対して、式（２）は、
ｈ＝．０２’（６ｍｍ）を与える。
【００９６】
更に、式（１ａ）及び（１ｂ）は、ｈ、Ｈ、Ｌ、及びＶのいずれの値に対しても濡れた板の面積を測定する、以下の数式を導くために使用され得る。
【００９７】
【数７】
0004514387.tif 000010
【００９８】
式中、Ｓw＝濡れた面積、かつ
【００９９】
【数８】
0004514387.tif 000011
【０１００】
端板の抗力（Ｄ）は、次に以下のように表され得る：
【０１０１】
【数９】
0004514387.tif 000012
【０１０２】
式中、Ｃf＝表面摩擦係数。
【０１０３】
図１１は、同等の完全に濡れた端板と比較した、実施例（ｈ＝．０２’、Ｈ＝１２’、Ｌ＝６０’）によるスーパーキャビティを発生させる平坦なノーズを有する端板に対する変動速度での推定全抗力の比較を提供する。この場合もやはり平坦なノーズに対しては、Ｃd＝．８８である。濡れた板に対する全抗力は、以下の数式から得られる：
【０１０４】
【数１０】
0004514387.tif 000013
【０１０５】
実験は、キャビティの最大厚さがキャビティの長さの約半分で発生し、かつ以下の経験式で推定され得ることも明らかにした。
【０１０６】
【数１１】
0004514387.tif 000014
【０１０７】
式中、ｔmaxは、キャビティの最大厚さである。
【０１０８】
Ｔｕｌｉｎレポートは、キャビティの形状がキャビティを作る本体の下流でほぼ楕円形であり、キャビティの最大厚さがこの場合もやはりキャビティの長さの約半分で発生することを述べている。
【０１０９】
ノーズの幅が、その翼幅に沿ったいずれかの垂直な位置で特定されるならば、式（１）−（６）は、深度Ｈでのキャビティの長さ及び最大厚さを決定する。
【０１１０】
仮のデザインでは、端板の厚さはキャビティの十分に内側にあるように、例えば０．７５ｔmaxであるように選択され得る。キャビティを楕円形であるとみなすと、その断面が今や決定される。しかしながらそのノーズ付近の形状は、平板の後の周知の理論キャビティ形状に調整されねばならない。
【０１１１】
図１２（ａ）から１２（ｄ）は、０．０２’（６ｍｍ）の一定のノーズ２８の厚さに対して結果として生じたデザインを示す。図１２（ａ）は、水面９から端板の浸漬した底部１２’（３．７ｍ）の正面図を表す。図１２（ｂ）から１２（ｄ）は、水面９（断面Ａ−Ａ）、水面及び端板先端の間の中途（断面Ｂ−Ｂ）、及び端板先端（断面Ｃ−Ｃ）で切った断面図を提供する。これらの３つの断面での端板の最大厚さは、それぞれ１．６’（４８８ｍｍ）、１．２５’（３８１ｍｍ）及び１．０’（３０５ｍｍ）である。これらの最大厚さは、速度２５０ノット（１２９ｍ／ｓ）で０．０２’（６ｍｍ）の厚さのノーズ２８によって発生する、予想されるキャビティ２５の厚さの７５％である。キャビティ２５は、ファントム画法で表され、かつ端板の平坦なノーズ２８に始まり、かつ端板の後縁２２を越えて伸長するのが見られる。抗力を減少させるため、端板１７は、整形接点で端板１７の厚さの約５倍の距離にわたって後縁２２に向かって平らにされる。
【０１１２】
以上で言及したように、図１２（ａ）から１２（ｄ）に表したデザインは、端板の最大厚さをキャビティの０．７５ｔmaxであるように選択することに基づく。場合によっては、キャビティの完全な通風を達成するために板の厚さを減少させることが必要であり得る。しかしながら０．０２’（６ｍｍ）のノーズの厚さに対して、端板の厚さは、おそらくあまり薄くできないであろうし、かつなおもその構造上の健全性を保つことはできないであろう。以上に記載したように、端板１７は、翼の揚力によって生じる端板の内側及び外側の空気の間の圧力差のための横力を経験する。端板前部３０は、キャビティの内側に適合するために非常に薄く作られねばならないのに対して、前述の横力に抵抗することは、十分な側方の剛性を有さねばならない。端板前部３０は、強度及び剛性のために中実の鋼鉄又はチタニウムでできても良い。端板前部３０が次第に細くなるにつれ、その厚さは、前縁２８からの距離によって増大する。高い翼荷重によって生じた高い圧力差により、端板前部３０を翼前縁の前方に伸張することが適切であり得る。これは、十分な厚さ及び強度が、圧力差が著しくなる翼前縁１１に隣接する点で達成され得るためである。
【０１１３】
状況によっては、構造上健全であり、かつ完全に通風されるデザインを提供するために、関連する抗力の不利益によってノーズの厚さを増大させることが適切であり得る。０．０２’（６ｍｍ）のノーズの抗力は、Ｂａｒｋｅｌｙ及びＭｏｏｒｅレポートにおけるデザインの抗力よりも遥かに小さいので、平坦のノーズのデザインは、ノーズの幅が５倍又は１０倍にさえ増大されるとしても、Ｂａｒｋｌｅｙ及びＭｏｏｒｅのデザインよりも遥かに低いままであることは注目されるべきである。実際、１２’（３．７ｍｍ）の浸漬深度で運転し、かつ両者が報告する抗力を使用すると、Ｂａｒｋｌｅｙ及びＭｏｏｒｅのデザインの抗力と釣り合うためには、ノーズの幅は、１４０倍に増大させねばならない。
【０１１４】
図１２（ｅ）は、狭いキャビティ２５を発生させる平坦なノーズ２８を有する、以上に記載した好ましい実施例のデザインの端板１７の前端部３０を表す。端板１７は、Ｂａｒｋｌｅｙ及びＭｏｏｒｅレポートによる２つの先行技術の端板の前部の、縮尺で製図された変形がかぶせられている。Ｂａｒｋｌｅｙレポートのモデル１は、翼弦長の１％の厚さを有する前部１６、及び丸いノーズ１５を有する端板１４を提供する。Ｍｏｏｒｅの端板５７は、楔形ノーズ５８及び２．２％の厚さの前部を有する。Ｂａｒｋｌｅｙレポートのモデル４号（図示せず）で提案された４％の厚さの端板の楔形ノーズは、この場合もやはりより厚い。比較すると端板１７の前部３０は、前縁２８の後部の端板の翼弦長の１％で測定した時に、端板１７の翼弦長の約．１％の厚さを有する。これは、流体力学的に安定していることによってよりも、むしろ強度及び安定性を達成するために厚さに頼る先行技術の薄い端板よりも薄い、大きさの程度である。
【０１１５】
これらの先行技術のノーズ１５、５６、５８及び前部が、本発明の好ましい実施例の平坦なノーズ２８によって発生した小型キャビティ２５の外側に適合するので、長さ６０’（１８ｍ）の端板に対して、２５０ノット（１２９ｍ／ｓ）の設計巡航速度及び１２’（３６００ｍｍ）の設計浸漬深度で約０．０００２９の抗力係数を有する、平坦なノーズを有する端板１７よりも大きな、少なくとも大きさの程度で抗力を生み出す、役に立たない程大きなキャビティを必要とするか、発生させるであろう。この抗力係数は、端板の沈んだ面積に基づく。
【０１１６】
端板（又は少なくともその前部）が硬質であると仮定されるならば、本発明の上記の端板の実施例による発散の原因はないが、端板は、常にある程度の可撓性を示す。端板側面の少なくとも一部が濡れる低速で、端板の過度の可撓性は、特殊な形の発散を引き起こし得る。図１３に関して、端板１７は、微小な偏揺れ角αを受ける時に旋回軸Ｐの周りに曲がる傾向がある。端板の前方湾曲部のいずれかの濡れた面積の上流側に作用する水圧は、端板１７の前部を更に湾曲する傾向がある不安定なモーメントを生じ、かつ発散を招く結果となる恐れがある。偏揺れする端板に作用する横力が、偏揺れの程度による端板の構造的剛性よりも大きな偏揺れの程度による逆の流体力学モーメントを生じるのであれば、発散は可能である。
【０１１７】
図１４は、低速でノーズにより発生した、長さｌcのキャビティ７１を有する端板の断面図を表す。キャビティ７１は、前縁から伸長し、端板の側面の残りの部分を濡れたままにするために、流れが下流で再び付着している。キャビティ７１のおおよその長さは、上記式（１ａ）及び（１ｂ）によって与えられる。明らかに、前縁のキャビティの長さは、発散傾向に関して主要な効果を有する。例えば、式（１）及び（２）は、Ｈ＝１２’（３．７ｍ）及びｈ＝０．０２’（６ｍｍ）に対してキャビティの長さｌcは、９５ノット（４９ｍ／ｓ）の速度で１２’（３．７ｍ）であろうことを示すために使用され得る。従って、旋回軸Ｐが端板前縁の後部１２’（３．７ｍ）に位置する端板に対して、旋回軸Ｐの前方の前部３０全体は、濡れないままになり、かつ逆のモーメントは生じず、従って発散は可能ではない。
【０１１８】
偏揺れ（α）の程度による、前縁の後部１２’（３．７ｍ）に位置する旋回軸Ｐの周りのモーメントの大きさ（Ｍ）は、おおよそ以下の通りである：
【０１１９】
【数１２】
0004514387.tif 000015
【０１２０】
式中、ΔＰは、旋回軸前方の端板の濡れた部分に加えられる差圧である。
【０１２１】
式（７）は、端板の濡れた部分を横切るΔＰの平均値が、（１２−ｌc）／２にその圧力中心を有することを想定している。ΔＰ／（１／２ρＶ2）が定数であり、かつキャビティの長さと無関係であり、かつｌcが式（１ａ）及び（１ｂ）で与えられた値によって置き換えられるのであれば、式（７）は以下のようになることが更に想定されている：
【０１２２】
【数１３】
0004514387.tif 000016
【０１２３】
式（８）におけるＭ／αの最大値は、以下の場合に、Ｈ＝１２’（３．７ｍ）及びｈ＝０．０２’（６ｍｍ）に対してに対して発生する：
【０１２４】
【数１４】
0004514387.tif 000017
【０１２５】
このことは、５４ノットを超える速度では発散は起こりそうにないが、５４ノット未満の速度では起こり得ることを意味する。その結果発散の可能性は、端板の建造方法によって決まる。
【０１２６】
端板の前方３０％が、中実カーボン基材の中心の上のチタニウム外板のような構造上硬質な材料で建造されたならば、端板が発散するか、しないかを決定するために注意深い分析が必要である。しかしながらこの中実構造は、大きな重量の不利益を招く。重量を省くために、より軽量な構造が望まれるが、しかしながらこのような軽量な構造は、より可撓性であり、またそれ故に発散は、低速の範囲でより可能性が高いであろう。
【０１２７】
この問題に対する一つの可能な解決策は、より硬質な構造を提供するために、ノーズ２８の厚さを増大させ、かつこのようにして端板１７の全体的厚さを増大させることであろう。しかしながら、このことは、ノーズの厚さに比例する、抗力を増大させるという短所を有する。
【０１２８】
端板の前部３０を硬化させる好ましい方法は、図１５（ａ）及び１５（ｂ）に表すような一対の支持支柱５９によって端板前部を支持することである。支柱５９は、端板５９の対向側面に備えられ、かつ各々が、ここでは翼端部である、翼３への上部第１端部、及び先端１９に向けた端板１７の下部第２端部で固定される。これらの支柱５９は、引張作用をし、かつ典型的には端板１７の幾つかの低い抗力特性、すなわちスーパーキャビティを発生させること、通風を行うこと、非発散である、平坦なノーズ、薄い断面、支柱５９のキャビティ内側に適合するために次第に細くなること、を有するように設計されるであろう。支柱の上端部は、スーパーキャビティを発生させる速度で、支柱５９が、無抗力により端板１７のキャビティ２５内側で、端板１７のすぐそばに寄せられるように、ここでは端板ルート３３に向かって翼３に対して移動可能である。このタイプの支柱５９は、高速で低い抗力が必要とされる、いかなる水中の状況にあっても使用され得る。
【０１２９】
特定の低速での旋回軸の周りの流体力学的モーメントは、その速度で発生するキャビティ２５の長さによって決まる。例えばキャビティの長さが上記例のように、旋回軸Ｐへ伸長するならば、逆のモーメント及び発散の可能性はあり得ない。従って、ノーズ２８の幅がキャビティ２５の長さを増大させるために、一時的に増大され得るならば、どのような低速でも発散を避けることは可能である。
【０１３０】
必要な平坦なノーズ２８の厚さは、上記のように計算され、かつ以下のものを含む、端板１７の前縁２０から横向きに水を方向転換させる他のいかなる方法もキャビティ２５の大きさの所望の増大を達成するであろう。
【０１３１】
図１６（ａ）及び１６（ｂ）を参照すると、この一時的に増大したノーズの幅は、ノーズ２８に沿って、かつノーズを越えて伸長し得る端板のノーズ２８より大きな幅を有する、格納式前縁装置６２によって効果的に提供され得る。より厚いノーズの形の、この前縁装置６２は、翼端部の内側に格納され、かつ次にノーズ６２の部分を通常のノーズ２８の外側の下方及び上方に滑動させる歯車６３によって上下され得るように、一続きで一緒に連結される部分で作られる。しかしながら、このシステムは、多少複雑である。
【０１３２】
もう一つの形状は、端板内の収縮位置及び端板を超えて突出する伸長位置の間で設計可能なフラップ６０の形の突起が、ノーズ２８後部の端板前部３０の各対向側面に位置する、図１７（ａ）及び１７（ｂ）に表される。低速で、ノーズ２８によって発生した小さなキャビティは、大きなノーズとして作用するフラップ６０の後部に更に大きなキャビティを発生させて、閉じる傾向があるので、フラップは、水に係合する。端板前部３０は、フラップ正面の前部３０が濡れた場合、偏揺れで引き起こされたいかなる不安定にする横力も減少させるために、その厚さを通って伸長する開口部６７を備えることが好ましい。ここでは前部３０は、前部３０の側方硬度を保持しながら、水平強化板６６の間の大きな空間６７を水のクロスフローのために残す、水平強化板６６の形を成している。
【０１３３】
端板が、スーパーキャビティを発生させる速度においても偏揺れを受ける時、フラップは、上流側のフラップ６０がスーパーキャビティの外側を通る水に係合するように伸長され得る。フラップ６０の前面は、平坦であり、フラップ６０に衝突する水圧が安定モーメントを生じるように端板の翼弦線に直角に伸長する。フラップ６０は、端板の翼幅方向に伸長し、かつ端板の下部浸漬領域に備えられることのみが必要である。
【０１３４】
しかしながらフラップ６０は、端板前部構造を弱めるという結果になる可能性があり、かつ機械的に複雑である。
【０１３５】
偏揺れで、ノーズにある、又はノーズ近くの単純なフラップは、片側に伸長され得るが、それは偏揺れ条件がキャビティの幅を一時的に増大させ、かつ端板のその側が濡れることを防ぐことが感知される時である。しかしながら、このフラップを伸長する間、フラップに作用する合力は、端板の重心の正面に作用し、激しい不安定モーメントを招く結果になる。ＷＩＧの速度でこのことは、端板が、高い抗力を結果として招くように不適当に厚く作られない限り、作動しなくなることを引き起こすであろう。従ってこの選択肢は、ＷＩＧにとって適当でない。
【０１３６】
より単純な解決策は、二段階ノーズを効果的に提供する、図１８（ａ）及び１８（ｂ）に表したような端板前部３０の各側面に固定突起６４を備えることである。
【０１３７】
水路での実験は、キャビティの大きさが、増大速度で動安定を増大させるという追加の利点を有する、この受動的なデザインによってより低速で増大できることを証明した。
【０１３８】
以上で説明したように、実施例の端板寸法に対して、前縁キャビティ２５ａは、短すぎ、旋回軸Ｐの前方の濡れた領域から生じる旋回軸Ｐの周りの流体力学モーメントを軽減できないので、発散は５５ノット（２８ｍ／ｓ）未満の速度で起こる可能性が最も高い。実験は、全幅が０．２５’（７６ｍｍ）である第２ノーズ６４又は突起が、幅０．０２’（６ｍｍ）のノーズ２８の約２．５’（７６０ｍｍ）下流に位置するならば、水は、突起６４に衝突し、かつ約２０ノット（１０ｍ／ｓ）で（前縁の１２’後方の）旋回軸Ｐまで伸長する第２の、遥かに長いキャビティ２５ｂを生じることを示している。このように、発散の可能性は、約１５ノット（８ｍ／ｓ）を超える速度で除去される。速度が増大すると、前縁キャビティ２５の長さが増大し、かつ最終的に約１００ノット（５１ｍ／ｓ）を超える速度で前縁キャビティ２５は、突起６４を濡らさず、かつ完全に障害が除かれ、このようにして突起６４の抗力が除去される。
【０１３９】
図１７（ａ）及び１７（ｂ）の実施例のように、突起６４の前方の端板前部は、水平強化板６６によって画定される、端板の厚さを通って伸長する開口部６７を備える。この中空空間６７は、水が端板の片側から他方の側に越えることを可能にし、このようにして端板の前部３０への横向き圧力を防ぎ、かつそれにより偏揺れでの故障又は発散を防ぐ。それは、より大きなキャビティを生じさせるために、水が突起６４の全面と接触することも可能にする。
【０１４０】
突起の正面は、流体力学的に安定しているように設計され、ここでは凹形である。偏揺れで、キャビティは片側に動き、かつ端板の上流側の水は、上流側で突起の正面と衝突する。突起６４に水によって加えられる圧力中心は、端板の上流側にあり、かつ正面が後ろに延ばされることとは対照的に前方に傾いていることを考慮すれば、凹形面に垂直に作用する合成荷重は、いかなる発散にも対抗する旋回軸（及び重心）の周りに安定モーメントを生じさせる。凹形突起６４は、一旦適度に大きなキャビティが形成されると、同等の平坦な突起が提供するであろうものよりも著しく大きな安定モーメントを提供する。
【０１４１】
二段階ノーズ６４を形成するこのタイプの突起の更なる利点は、端板１７の全体の抗力を減少させるために使用され得るということである。一段階ノーズ２８では、端板先端１９のノーズの幅は、設計最大浸漬深度まで浸漬された時に、先端１９で十分に大きなキャビティ２５を生じるように選択されねばならない。このノーズの幅２８は、並みの平均波高で運転しているだけならば、適切な幅の約６倍である。例えば海上模様４で最も高い波は約１３．３’（４０５０ｍｍ）であるが、平均波高は、４．２’（１２８０ｍｍ）だけである。ビークルが、端板先端が平均の高さの波の谷間でほんの僅かに浸漬したままになるように飛ばされるならば、平均的浸漬深度は、４．２’／２＝２．１’（６４０ｍｍ）となる。
【０１４２】
従って抗力は、２’（６１０ｍｍ）の浸漬深度で十分大きなキャビティを生み出す小さいノーズの厚さを選択し、かつより低い速度で自動的にキャビティの大きさを増大させるのと同じ方法で、増大した深度でキャビティの大きさを自動的に増大させるために第二段階のノーズを使用することによって、二段階ノーズで減少され得る。抗力は、キャビティの大きさに比例するので、このことは、より低い平均抗力を招く結果となる。
【０１４３】
旋回する実施例に対して、端板１７を翼端部に旋回可能に取り付けるために使用される構造は、図１９（ａ）から１９（ｃ）に表され、更に図７（ｃ）を参照している。旋回軸Ｐの周りに旋回可能に取り付けることは、ここでは、端板１７がなおも垂直なままで、水平に回転することを可能にする垂直アライメントの軸受３５によって提供される。端板船尾部は、端板１７がなおも垂直なままで、左右に回転することを可能にする構造によって支持される。端板取り付け構造は、損害を防ぐために、ソナー又は同等物によって水中の物体が検出された場合に、端板が引き上げられることも可能にする。端板１７はまた、ＷＩＧの港での抗力を減少させるために引き上げられ得る。
【０１４４】
水平に設計された軸受３６は、支柱３７、３８の端部、及び板４４及び箱部分４５の角にある。垂直軸受３５、４３は、端板１７が回転し、かつ水流と同じ向きになることを可能にする。端板１７は、水圧ラム４０が端板１７を垂直に保つために伸長されるのと同時に水圧ラム３９、４８を伸長することによって引き上げられる。中実の支柱４１は、軸受の２つ３６Ａ及び３６Ｂの間に一定の距離を保持する。中実の支柱４２は、支柱４１と同じ垂直アライメントにあるが、下部軸受３６Ａから軸受３６Ｃへ船尾の方へ伸長する（図７（ｃ））。それにより、端板が前方又は後方に動かないようにする。
【０１４５】
端板１７の垂直アライメントは、図１９（ｂ）に示す構造によって達成される。この構造は、端板隔壁の翼端部を、翼３の図７（ｃ）に示す前後の位置と連結する。板４４は、板４４及び箱部分４５の間にあるころ軸受４６の間を内外に滑動する。端板１７への圧力差は、端板隔壁３４の頂部が板４４の頂部の止め具４９と接触するまで、端板を、先端１９で外側へかつ隔壁３４の頂部で内側へ軸受３６Ｄの上を回転させる。
【０１４６】
可撓性シール５０は、空気が端板隔壁３４の上縁部及び翼３の間で漏れることを妨げる。シールは、端板隔壁３４に外側へ作用する空気圧が端板１７に作用する空気圧の回転モーメントに部分的に反対側に作用するように、底部よりもむしろ端板障壁３４の頂部にある。このことは、端板取り付け構造へのねじりモーメントを減少させる。
【０１４７】
端板１７が水２６中にあるとき、それらは、進行方向を保ち、かつＷＩＧを操縦するために使用され得る。水圧ラム４７は、ＷＩＧの前後のアライメントを変えるために端板１７を左右に動かす。実にこのメカニズムが、遅いサブキャビティを発生させる速度で、並びに自由飛行及びＰＡＲ運転の間、端板１７のアライメントを制御するために使用される。エアギャップ８を除去することは、加圧空気が横方向に漏れることを妨げるので、このＰＡＲ運転の間の翼揚力は、先行技術を超えて増大する。
【０１４８】
端板１７はまた、端板が水中の大きな物体に衝突する時に起きるような、所定の荷重で分離するように設計された、爆発ボルトのような、締め付け手段によって翼端部に付着され得る。端板１７は、その結果ＷＩＧにいかなる損害も引き起こさずにＷＩＧから分離する。
【０１４９】
もう一つの方法として、端板１７は、端板の下部が衝撃で上部から分離し、このようにして端板の上部を非効率的にではあるが、機能するままにするように設計され得る。
【０１５０】
翼端部の端板隔壁は、端板１７よりも厚く、かつ最小限の空気抵抗のために横向き及び垂直に輪郭を与えられる。追加の厚さは、付着点３５、４３から端板１７の残りの部分に荷重を広げるための追加の強度を提供する。
【０１５１】
本発明のもう一つの実施例において、ＷＩＧは、胴体及び翼構造が、別個の明確な胴体なしに全翼機構造を形成するように設計される。図２０（ａ）から２０（ｃ）に示すこの実施例は、図６（ａ）から６（ｃ）に示した水上機の形状よりも大きなＷＩＧにとって、理論上より効果的であろう。端板５２は、水上機の形状に使用される端板１７と同じ特性を有し、かつ同様に翼５１及び水５３の間のギャップを除去する。
【０１５２】
全翼機の形状は、胴体及び尾翼面を除去し、それにより重量及び表面摩擦を減少させる。全翼機の短所は、減少した内容積を有することである。この短所は、図２１（ａ）及び２１（ｂ）のもう一つの実施例中の翼の厚さを増大させることによって克服され得る。より厚い翼５４は、分離及びその関連する抗力を許容可能なレベルまで減少させるために境界層の制御を必要とするであろう。
【０１５３】
厚い翼５４及び表面貫通端板の組み合わせは、高い翼揚力係数が、誘導抗力を極度に増大させることなく使用されることを可能にする。この形状は、非常に高い揚力／抗力比を有する。
【０１５４】
以上に記載された本発明の実施例は、全て風見鶏安定効果を提供するために端板の後縁の側方移動を見込んでいるが、出願人はまた、風見鶏効果を提供するために、端板又は同等物を旋回可能に取り付ける設備を必要としない端板の形を予想する。
【０１５５】
以上に記載したように、ＷＩＧは、典型的には常に水中にある端板により飛ばされる。このことは、先行技術に反しており、かつ端板の偏揺れ角における非常に大きな減少を生じさせる利点を有する。例えば、４０ノット（２１ｍ／ｓ）の横風で、１５０ノット（７７ｍ／ｓ）で水面の完全に上を飛行するＷＩＧは、約１５°の横滑り角を有するであろう。しかしながら、端板が常に水中にあるならば、風によって生じる横滑り角はなく、また偏揺れ角のみが、波の作用の横向き軌道速度によって生じるものである。表面でのこの水の速度は、約２°のみの端板偏揺れ角を生じる海上模様４に対して、５ノット（２．６ｍ／ｓ）未満である可能性が高い。この角度は、ＷＩＧの速度を上昇させると更に減少するであろう。
【０１５６】
端板のノーズ形状が今、巡航速度でキャビティの長さが端板の翼弦長の数倍、例えば５倍に増大するように選択されるならば、キャビティの幅には線状の増加もある。減少した偏揺れ角が理由で、増大したこのキャビティの幅は、端板船尾部が濡れかつ追加の横力及び抗力を生じさせることなく、小さい偏揺れ角を受け入れるのに今や十分であり得る。端板と衝突するために十分に側方に動かないキャビティによって、端板船尾部を寄せて来る水流と同じ向きにする必要性は減少する。
【０１５７】
キャビティの抗力は、その長さに比例するので、この端板は、端板の翼弦長よりもわずかに長いだけのキャビティの長さを有する旋回可能な端板よりも、高いキャビティ抗力を有するであろう。しかしながら、これは、望ましい、複雑さ減少という利点を有するであろう。
【０１５８】
端板を旋回させる必要性を防ぐために、小さな偏揺れ角を見込むように、設計巡航速度で端板の翼弦長の数倍の長さによって、なおもスーパーキャビティを発生させるが、低い抗力特質を提供するために十分に狭い、ノーズが設計されねばならない。ノーズはまた、端板の重心の周りの逆のねじりモーメントが端板の端板前端部を過度に曲げ、かつ発散を引き起こしがちにならないように、低速で十分に長いキャビティを発生させねばならない。
【０１５９】
安定したノーズの形状は、本発明の以上に記載した実施例に関連して以上で論じたように平坦なノーズであるが、他の形状もまた適しており、かつ必要なスーパーキャビティを発生させることができるであろう。平坦なノーズの特別な利点は、それが、旋回端板の旋回軸の周りに安定ねじりモーメントを生じさせ、かつ従って安定したねじりモーメントが固定端板の重心の周りにも生じるであろうことである。平坦なノーズ２８によって発生したキャビティは、端板の全前端部３０が濡れないように、平坦なノーズの縁部３１で生じる。
【０１６０】
しかしながら、キャビティを起こす水流分離点の上流で濡れた前縁に向かう前端部の一部を有するもう一つのノーズのデザインも、前縁の濡れた長さが、端板前部を発散するように側方に曲げがちである、その結果生じる横力を保つために十分に少ない限り、高い巡航速度で管理できるレベルまで許容可能である。
【０１６１】
適切なノーズの形状は、翼弦長の０．００６倍の幅及びノーズの幅の０．８３倍未満の翼弦方向における最大深さを有する、単純な広い楔に似た三角柱である。このことは、最大幅の端板に対して翼弦長の０．００５倍の最大ノーズ深さを提供する。このようなノーズ形状は、ノーズ７８が２つの傾斜面７９を有する図２２に表されている。これらの最大寸法は、４フィート（１２００ｍｍ）の設計浸漬深度での運転を可能にする、端板の最下の４フィート（１２００ｍｍ）にわたって平均として適用されることのみが必要である。より大きな設計浸漬深度に関しては、これらのノーズの大きさの制限は、端板のより大きな翼幅にわたって適用される。ノーズはまた、設計巡航速度においてスーパーキャビティを生じさせるために十分に幅広くなければならない。楔の寸法、及び特に相対的深さに関する制限は、前縁でいかなる濡れた長さも十分に少なく保つために、先の丸いノーズの形状を十分に保証する。
【０１６２】
より流線形である他の形状は、以上に述べた幅及び深さの制限が満たされるという条件で使用され得る。しかしながら、湾曲したノーズ面は、ＷＩＧｓの高い巡航速度でキャビテーションに直面する危険のために好ましくない。このキャビテーションは、可変及び予測不可能なキャビティの大きさを招く結果となる、可変抗力の問題を引き起こし得る。以上に記載したノーズを有する端板の安定性を評価するために、端板の重心のおおよその位置である端板の少なくとも中間翼弦点まで伸長するキャビティを生じさせるために必要な最低速度を計算することができる。このことは、発散を引き起こすために端板を逆に曲げがちである、重心の前方に大きな濡れた面積がないという結果になるであろう。
【０１６３】
この速度は、式１（ａ）及び１（ｂ）を組み合わせることによって計算されることができ、以下の数式に達する：
【０１６４】
【数１５】
0004514387.tif 000018
【０１６５】
式中、ＣD＝．５１＝上記最大寸法（厚さ／翼弦＝１．２）の楔の抗力係数、
Ｈ＝１３．３２’（４０６０ｍｍ）＝海上模様４に対する最大波高、
ｌ＝６０’／２＝３０’（９１４０ｍｍ）。
【０１６６】
上記のことは、８３ｆｐｓの速度Ｖ＝４９ノット（２５ｍ／ｓ）と規定している。
【０１６７】
従って記載されたノーズの形状は、４９ノット（２５ｍ／ｓ）の低速で端板の前方半分を濡らさない。この速度は、（翼弦の５０％に位置する）端板の重心の正面の大きな濡れた面積に作用する横力によって引き起こされる低速発散を防ぐために十分低い。
【０１６８】
このノーズの形状７８は、（楔形状のノーズの面７９のみが濡れるので）翼弦長の０．００５倍の（翼弦方向で測定された）少ない濡れた長さを有し、かつ従って端板は、高い巡航速度では発散しない。
【０１６９】
その上、このノーズの形状は、全体のキャビティ抗力係数が、先行技術によって引用されたそれより小さい大きさの程度である、０．００６×．５１（この成形楔の幅×抗力係数）＝０．００３のみであるように、翼弦長の０．００６倍の狭い幅を有する。
【０１７０】
このノーズを有する固定された非旋回端板は、従って非常に満足できる端板である。このノーズの形状は、以上に記載したような旋回端板にも使用され得る。
【０１７１】
図１８（ａ）及び１８（ｂ）の実施例に関して以上に記載したように、二段階ノーズは、キャビティを拡張し、かつ旋回端板で、偏揺れでの発散を防ぐために使用され得る。以上で論じた、常に水中の端板の場合のように、偏揺れ角が小さいという条件で、固定端板に、二段階ノーズを形成する突起６４を使用することも可能である。従って二段階ノーズを形成する突起６４を使用し、端板を常に水中で走らせることによって偏揺れで機能しなくなること、又は発散することのない、低い抗力の固定端板を建造することは可能である。
【０１７２】
正面ノーズ２８は、端板が設計浸漬深度まで浸漬して、設計巡航速度でスーパーキャビティを生じるために適したいかなる形状でもよいが、しかしながら、以上に述べた理由により、好ましい形状は、平坦である。平坦なノーズは、いかなる横力も起こさないが、このことは、キャビティの抗力を減少させるために、端板が固定され、かつ非常に狭い時に特に重要である。正面ノーズ２８は、端板翼弦長よりも僅かに長いスーパーキャビティを提供するための大きさに作られるべきであり、かつ従って端板が偏揺れしないとき、端板は回転端板と同じ低い抗力を有する。
【０１７３】
偏揺れで、第２段階のノーズを形成する突起６４は、第２段階のノーズ６４への水圧によって引き起こされる追加の抗力を招く。しかしながら、第２段階のノーズ２４への平均抗力は小さく、かつ旋回端板の複雑さを避けることを願う時、このタイプの端板は従って魅力的な選択肢である。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】  先行技術のロシアのＯｒｌｙｏｎｏｋ  ＷＩＧの正面図である。
【図１（ｂ）】  図１（ａ）のＷＩＧの側面図である。
【図１（ｃ）】  図１（ａ）のＷＩＧの平面図である。
【図２（ａ）】  図１（ａ）のＷＩＧの端板の側面図である。
【図２（ｂ）】  図２（ａ）の端板の断面平面図である。
【図３（ａ）】  Ｂａｒｋｌｅｙレポートによる先行技術の端板の側面図である。
【図３（ｂ）】  図３（ａ）の端板の断面平面図である。
【図３（ｃ）】  図３（ａ）の端板の拡大部分断面平面図である。
【図４（ａ）】  Ｂａｒｋｌｅｙレポートのモデル４号による先行技術の端板の正面図である。
【図４（ｂ）】  図４（ａ）の端板の逆平面図である。
【図４（ｃ）】  図４（ａ）の端板の側面図である。
【図５（ａ）】  Ｍｏｏｒｅレポートによる先行技術の端板の正面図である。
【図５（ｂ）】  図５（ａ）の端板の逆平面図である。
【図５（ｃ）】  図５（ａ）の端板の側面図である。
【図６（ａ）】  本発明の好ましい実施例によるＷＩＧの正面図である。
【図６（ｂ）】  図６（ａ）のＷＩＧの側面図である。
【図６（ｃ）】  図６（ａ）のＷＩＧの平面図である。
【図７（ａ）】  図６（ａ）のＷＩＧの端板の断面平面図である。
【図７（ｂ）】  図７（ａ）の端板及び隣接する翼構造の部分正面図である。
【図７（ｃ）】  図７（ｂ）の端板及び翼構造の側面図である。
【図７（ｄ）】  図７（ａ）の端板船尾部の部分断面平面図である。
【図８】  図７（ａ）の端板の拡大部分断面平面図である。
【図９】  偏揺れ条件での抵抗力を表す平坦なノーズを有する端板の部分断面平面図である。
【図１０】  偏揺れ条件での抵抗力を表す丸いノーズを有する端板の部分断面平面図である。
【図１１】  完全に濡れた、及びスーパーキャビティを発生させる端板の抗力対速度を表すグラフである。
【図１２（ａ）】  本発明の好ましい実施例による端板の部分正面図である。
【図１２（ｂ）】  断面ＡＡで切った図１２（ａ）の端板の断面平面図である。
【図１２（ｃ）】  断面ＢＢで切った図１２（ａ）の端板の断面平面図である。
【図１２（ｄ）】  断面ＣＣで切った図１２（ａ）の端板の断面平面図である。
【図１２（ｅ）】  様々な端板の前部の部分断面平面図である。
【図１３】  曲げた端板の略平面図である。
【図１４】  前縁キャビティを発生させる図１２（ａ）の端板の断面平面図である。
【図１５（ａ）】  端板及び支持支柱を有する隣接する翼構造の部分正面図である。
【図１５（ｂ）】  図１５（ａ）の端板の側面図である。
【図１６（ａ）】  前縁装置を有する端板の側面図である。
【図１６（ｂ）】  図１６（ａ）の端板の部分断面平面図である。
【図１７（ａ）】  フラップを有する端板の部分断面平面図である。
【図１７（ｂ）】  図１７（ａ）の端板の側面図である。
【図１８（ａ）】  固定突起を有する端板の部分断面平面図である。
【図１８（ｂ）】  図１８（ａ）の端板の側面図である
【図１９（ａ）】  旋回軸のすぐ前方の断面で切った端板支持構造の断面正面図である。
【図１９（ｂ）】  旋回軸の後部の断面で切った図１９（ａ）の構造の部分断面正面図である。
【図１９（ｃ）】  図１９（ｂ）の構造の部分の断面側面図である。
【図２０（ａ）】  本発明の好ましい実施例による全翼機の平面図である。
【図２０（ｂ）】  図２０（ａ）の全翼機の正面図である。
【図２０（ｃ）】  図２０（ａ）の全翼機の側面図である。
【図２１（ａ）】  もう一つの全翼機の正面図である。
【図２１（ｂ）】  図２１（ａ）の全翼機の側面図である。
【図２２】  もう一つの端板のノーズの拡大部分断面平面図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図７（ｄ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１２（ｄ）】
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【図１２（ｅ）】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１９（ａ）】
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【図１９（ｂ）】
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【図１９（ｃ）】
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【図２０（ａ）】
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【図２０（ｂ）】
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【図２０（ｃ）】
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【図２１（ａ）】
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【図２１（ｂ）】
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【図２２】
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