(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
漕ぎ手の乗る艇体を浮かべる静水部と、静水部の側部に設けられ漕ぎ手のオールがつかる流水部と、流水部に流水を生じさせて循環させる回流水槽と、回流水槽を循環する流水の流速を制御する制御装置とからなることを特徴とする漕艇競技訓練用回流水槽。
【請求項２】
静水部の艇体は流水抵抗模擬機構により流水抵抗を模擬的に与えられる請求項１記載の漕艇競技訓練用回流水槽。
【請求項３】
上流側から艇体の漕ぎ手に向けて送風する送風装置が艇体の上流側に設けられている請求項１又は請求項２の何れかに記載の漕艇競技訓練用回流水槽。
【請求項４】
艇体の水面下部分には、艇体の前後移動の水抵抗を大きくする抵抗板が設けられている請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記載の漕艇競技訓練用回流水槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、屋外の湖水、河川、海などの実際の水上訓練環境を、屋内の狭い施設内に造り出して、漕艇競技の訓練を安全に行うことができるようにした漕艇競技訓練用回流水槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回流水槽の水面の傍の地面に、漕ぎ手の座席が固定された台車を、回流水槽の水流方向に平行な前後方向に移動可能に設け、漕ぎ手は台車の座席に座り、オールを回流水槽の水面に入れて漕ぐことにより、漕艇の訓練を行っている。また、漕ぎ手が座る台車を強制的に前後運動を与えることで艇体の前進速度の周期的変化を模擬している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の訓練のやり方では、漕ぎ手の座席は地面上にあるため、漕ぐ場合に水面に浮く実際の艇体の不安定さが生じない。このため、バランスをとりながら艇体を漕ぐ訓練を行うことができない。
【０００４】
また、漕ぎ手の座席が固定された台車の前後移動は、本来オールを漕ぐ運動から発生するものであるが、ここでは外部から与えられるため、違和感があり、オールに働く流体現象も現実とは異なり、現実に近い状態での訓練が十分にできないという課題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、屋外の湖水、河川、海などの実際の水上訓練環境を、屋内の狭い施設内に造り出して、漕艇競技の訓練を安全に行うことのできる漕艇競技訓練用回流水槽を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、この発明は、漕ぎ手の乗る艇体を浮かべる静水部と、静水部の側部に設けられ漕ぎ手のオールがつかる流水部と、流水部に流水を生じさせて循環させる回流水槽と、回流水槽を循環する流水の流速を制御する制御装置とからなる手段よりなる。
【０００７】
ここで、好ましい態様として、静水部の艇体は流水抵抗模擬機構により流水抵抗を模擬的に与えられるのがよく、上流側から艇体の漕ぎ手に向けて送風する送風装置が艇体の上流側に設けられているのがよく、艇体の水面下部分には艇体の前後移動の水抵抗を大きくする抵抗板が設けられているのがよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１は要部の断面図、図２は回流水槽の側断面図、図３は送風装置を備えた要部の側面図、図４は流水抵抗模擬機構の概略図、図５（Ａ）〜（Ｃ）は流水抵抗模擬機構の概略図である。
【０００９】
図において、漕艇競技訓練用回流水槽は、漕ぎ手の乗る艇体ａを浮かべる静水部１と、静水部１の側部に設けられ漕ぎ手のオールｂがつかる流水部２と、流水部２に流水を生じさせて循環させる回流水槽３と、回流水槽３を循環する流水の流速を制御する制御装置４とから主に構成されている。また、送風装置５、流水抵抗模擬機構７，８などが適宜設けられている。
【００１０】
静水部１は、漕ぎ手の乗る艇体ａを浮かべる箇所であり、艇体ａが入る細長で浅い水槽に水を入れた構造からなり、水槽の水は静止状態になっている。静水部１は艇体ａの前後方向に少し長くなっていて、水面に浮かぶ艇体ａが前後に少し移動できるようになっている。静水部１は静水状態にあり、又その水深も十分に浅いので、練習中に漕ぎ手が誤って静水部１内に落ちても流されて水死することがない。
【００１１】
静水部１の両側部には漕ぎ手のオールｂがつかる流水部２が隣接して設けられている。静水部１と流水部２とは完全に仕切られていて、流水部２には一定の流水が生じており、漕ぎ手はこの流水に逆らうようにオールｂを入れて漕ぐことによって、漕艇競技の訓練を行うようになっている。流水部２は例えば垂直型タイプつまり上下回りに循環する回流水槽３の上部側の上面が開口された箇所に設けられている。
【００１２】
流水部２内の長手方向の一側面には流水部２内に循環流入する水の流入口が開口されている。又流入口と相対向する側には流水部２内を流れた水を排出する排出口が開口されている。これら流入口及び排出口が形成された流水部２両端の外側には、回流水槽３を構成する流入管路３ａ及び排出管路３ｂが各々設けられている。
【００１３】
流入管路３ａ及び排出管路３ｂはその他端側が各々下側方向に向かって約９０度湾曲されたコーナー部３ｄ，３ｄがそれぞれ形成されており、下方に向かって湾曲された他端側は内向きの水平方向に向かって約９０度湾曲されたコーナー部３ｄ，３ｄがそれぞれ形成されて、流水部２の下方に配設された連通管路３ｃの端部と接続されている。
【００１４】
そして、回流水槽３は、これらの流入管路３ａ、排出管路３ｂ、連通管路３ｃ並びに、各コーナー部３ｄなどによって、流水部２内に流水を起こさせる水の循環経路を構成している。
【００１５】
連通管路３ｃの内部には流水部２に流水を生じさせるインペラ３ｅが取付けられている。このインペラ３ｅのインペラシャフト３ｆは連通管路３ｃの外側に延びていて、排出管路３ｂの外側下部に設置されたモーター３ｇに連動連結されている。モーター３ｇは制御装置４によって制御される。
【００１６】
回流水槽３の各コーナー部３ｄには、ガイドベーン３ｈが設けられている。ガイドベーン３ｈはコーナー部３ｄでの水の流れ方向をスムーズに変える機能を果たすものである。
【００１７】
制御装置４は、回流水槽３の排出管路３ｂの外側下部に設置されたモーター３ｇの制御を通じて、回流水槽３を循環する流水の流速を制御するもので、設定入力により制御されたり、後述の流水抵抗模擬機構７からの情報により制御される。また、制御装置４は、送風装置５が必要に応じて設けられている場合にはこれを制御する。
【００１８】
即ち、制御装置４は、前後運動する艇体ａの平均的位置が上流側に移動すると、モーター３ｇの制御を通じて回流水槽３の流水部２の流速を上げ、艇体ａの平均的位置が下流側に移動すると、モーター３ｇの制御を通じて回流水槽３の流水部２の流速を下げる制御を行う。
【００１９】
送風装置５は、上流側から艇体ａの漕ぎ手に向けて送風する装置で艇体ａの上流側に設けられている。送風装置５で送風される風速は回流水槽３の流水部２の流速と等しくなっている。送風装置５による風は漕ぎ手の臨場感を高めるのに有効である。送風装置５は制御装置４によって制御される。
【００２０】
艇体ａの水面下部分、例えば艇体ａの底部には、艇体ａの前後移動の水抵抗を大きくする水掻きの抵抗板６が設けられている。静水部１に浮いている艇体ａは、静水面の上で前後移動を行っているだけであり、それに働く流体抵抗は実際の艇体に働く抵抗の変動成分よりも小さい。そこで抵抗の変動成分を実際に近づけるために、艇体ａの水面下部分、例えば艇体ａの底部に抵抗板６を設けて、前後移動による抵抗を大きくしている。
【００２１】
静水部１の艇体ａは流水抵抗模擬機構７，８により流水抵抗を模擬的に与えられている。艇体ａの流水抵抗模擬機構としては、例えば、図４に図示するような流水抵抗模擬機構７或いは図５に図示するような流水抵抗模擬機構８がある。
【００２２】
このうち、図４に図示する流水抵抗模擬機構７は、前部ワイヤーロープ７ａ、前部エアーアクチュエータ７ｂ、後部ワイヤーロープ７ｃ、後部エアーアクチュエータ７ｄ、圧力センサー７ｅ、位置センサー７ｆなどから構成されている。なお、流水抵抗模擬機構７としては、エアーアクチュエータ７ｂ，７ｄの代わりに定トルク機構付きの電動ウインチを用いることもできる。その場合、後部の定トルク機構には制御をかけることも可能である。
【００２３】
艇体ａの船首となる前端には前部ワイヤーロープ７ａの後端が連結され、前部ワイヤーロープ７ａの前端は艇体ａの上流側の前部エアーアクチュエータ７ｂのピストンロッドに連結されている。同様に、艇体ａの船尾となる後端には後部ワイヤーロープ７ｃの前端が連結され、後部ワイヤーロープ７ｃの後端は艇体ａの下流側の後部エアーアクチュエータ７ｄのピストンロッドに連結されている。
【００２４】
前部エアーアクチュエータ７ｂ及び後部エアーアクチュエータ７ｄの動きは圧力センサー７ｅによって検出されて制御装置４に情報として送られる。また、前部エアーアクチュエータ７ｂには、ピストンロッドの伸縮位置から艇体ａの位置を検出する位置センサー７ｆが設けられている。位置センサー７ｆで検出された情報は制御装置４に送られる。
【００２５】
艇体ａの漕ぎ手による推力の大小によって、艇体ａは上流側又は下流側に移動するが、艇体ａが上流側に移動する場合には、後部エアーアクチュエータ７ｄからの抵抗力を受け、又艇体ａが下流側に移動する場合には、前部エアーアクチュエータ７ｂからの抵抗力を受ける。
【００２６】
また、艇体ａが下流側に移動した場合に、前部エアーアクチュエータ７ｂが収縮して前部ワイヤーロープ７ａを前部側に引っ張ると、艇体ａは流水の上流側つまり船首となる前部側に移動させて、中央部側に引き戻すことができる。同様に、艇体ａが上流側に移動した場合に、後部エアーアクチュエータ７ｄが収縮して後部ワイヤーロープ７ｃを後部側に引っ張ると、艇体ａは流水の下流側つまり船尾となる後部側に移動させて、中央部側に引き戻すことができる。
【００２７】
一方、図５に図示する流水抵抗模擬機構８は、スプリング８ａ、ワイヤーロープ８ｂ、滑車８ｃ、重り８ｄなどから構成されている。
【００２８】
即ち、艇体ａの船首となる前端にはスプリング８ａの後端が連結され、スプリング８ａの前端は艇体ａの上流側の固定部に連結されている。艇体ａの船尾となる後端にはワイヤーロープ８ｂの前端が連結され、ワイヤーロープ８ｂの後端側は滑車８ｃによって回装されて下向きに延び、その後端には重り８ｄが連結されている。
【００２９】
艇体ａは前後方向への移動がスプリング８ａと重り８ｄとによって拘束される。オールｂが流水部２に着水していて漕ぎ手によって漕がれているときには、重り８ｄに抗して艇体ａは上流側移動するが、オールｂを返すためにオールｂが流水部２から離れると、重り８ｄの重さによって艇体ａは引き戻されて下流側に移動する。
【００３０】
次に、上記発明の実施の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
回流水槽３の流水部２に流水を生じさせるにはモーター３ｇを駆動させる。モーター３ｇは制御装置４によって制御される。モーター３ｇの駆動により連通管路３ｃ内のインペラ３ｅは回転して連通管路３ｃ内の水をコーナー部３ｄを経由して流入管路３ａ側に圧送する。連通管路３ｃからコーナー部３ｄを経由して流入管路３ａに圧送された水は流入管路３ａを流れ、流入管路３ａの下流側の流入口から流水部２内に流入する。
【００３１】
流水部２内に流入した水は反対側の排出口に向かって一定の流速で流れる。このため、流水部２内には一定方向の流水が生じる。この流水部２では、静水部１に浮かべられた艇体ａの漕ぎ手によるオールｂが流水方向に対して逆方向、つまり流れに逆らうように着水されて漕がれている。
【００３２】
静水部１に浮かべられた艇体ａに乗っている漕ぎ手は、流水部２を流れる流水に対して逆らうようにオールｂを漕ぐことによって、実際の屋外の水面で訓練するのと同様の漕艇訓練を行うことができる。
【００３３】
流水部２内に一定の流水を生じさせた水は、排出口から排出管路３ｂ内に排出され、排出管路３ｂを経て連通管路３ｃ内に入り、そこで再びインペラ３ｅによってコーナー部３ｄを経由して流入管路３ａ側に循環圧送される。
【００３４】
ところで、実際の水面に浮かぶ艇体ａの力学的検討を行うと次のようになっている。
周知の事柄ではあるが実際の艇体ａの艇体に働く力を図６を参照しながら記述してみる。
推力・・・・オールｂのブレードが発生する流体力。オールｂのブレードの対水速度に依存する。
抵抗・・・・艇体に働く艇体の対水速度に依存する。
慣性力・・・艇体質量の慣性、艇体周囲の流体による付加質量の慣性、オールｂ、人体の慣性による力が働く。
それぞれの力を図６に基づきモデル化して記述すると例えば以下のようになる。
0004001999.tif 000002
【００３５】
前記では、実際の艇体を考えたが、ここでは本願発明での力の関係を比較してみる。
【００３６】
〔推力について〕
前述したように推力はオールｂのブレードの対水運動によって決まる。従って艇体の対水運動（ただし流水部２）と漕ぎ手の運動が実際のものと等しければ、艇体及びオールｂが同一の流水中にある「全水面型」であろうと、艇体が静水部１にありオールｂが流水部２にある「部分水面型」（以下「本願発明」という）であろうと問題はない。
【００３７】
〔慣性力について〕
慣性力についても推力と同様のことが言える。(3) 式の中で流体と呼べるのは艇体の付加質量力 mx S である。本願発明では静水部１の静水中の艇体がサージング（前後揺れ）することになる。しかし、付加質量力は式が示すとおり、流速ではなく加速度に依存するため、実際に等しい。
【００３８】
〔抵抗について〕
本願発明と実際とで最も異なるのは艇体ａに働く流体抵抗である。
ボート競技の艇体ａは推力が周期的に変動するため、オールｂのストロークに従った変動を持つ。実際の場合にＡ（図７参照）の変動幅を持つ速度に対応する抵抗値の変動幅がＣ（図７参照）であったとする。本願発明の場合に艇体ａの運動が実際と等しければ対水速度の変動幅Ｂ（図８参照）はＡ（図７参照）に等しい。ただし、抵抗値は速度の二乗に比例するのでＤ（図８参照）はＣ（図７参照）よりも小となる。そこで艇体ａの水面下の部分にバドル状の抵抗板８をつければ流体抵抗の変動幅Ｃ（図７参照）をシミュレートすることができる。
【００３９】
抵抗の変動成分については実際と等しくすることができたが、平均的な抵抗成分Rmean （図７参照）には差がある。本願発明ではRmean に相当する力を流水抵抗模擬機構７のエアーアクチュエータ７ｂ，７ｄによって艇体ａに働かせる。エアーアクチュエータ７ｂ，７ｄは、制御装置４によって制御され、流水部２の流速に応じた抵抗力を発生させる。そのため、オールｂのブレードがリカバリー状態にあると推力がなくなり、エアーアクチュエータ７ｂ，７ｄによって下流側に流され、静水部１のサージングがシミュレートできる。
【００４０】
図４に図示するように、流水抵抗模擬機構７によって艇体ａが拘束されている場合には、エアーアクチュエータ７ｂ，７ｄの圧力をフィードバック信号として用い、いくつかのパターン例えば速度一定モード、自由漕艇モード、固定モードでのトレーニングが可能となる。
【００４１】
〔速度一定モード〕
流水部２の流速を０ｍ／秒から除々に加速し、設定された流速を保持する。この状態で静水部１の艇体ａの漕ぎ手がオールｂを流水部２に入れて漕ぐと、艇体ａは推力の大きさによって静水部１の上流側又は下流側に移動する。艇体ａの時々刻々の前後位置、平均的な前後位置は位置センサー７ｆによって検出されて図示しないインジケーターに表示される。このモードにおいては、上流側又は下流側に艇体ａが位置すると、エアーアクチュエータ７ｂ，７ｄの制御によって艇体ａを静水部１の中央に戻そうとする力が働く。
【００４２】
〔自由漕艇モード〕
自由漕艇モードでは艇体ａの平均的前後位置によって回流水槽３のインペラ３ｅの回転数を制御する。インペラ３ｅの回転数の制御はモーター３ｇの制御を通じて行われる。その結果、艇体ａの漕ぎ手がオールｂで漕ぐパワーを上げれば流水部２の流水の流速が上がり、又艇体ａの漕ぎ手がオールｂで漕ぐパワーを下げれば流水部２の流水の流速は低下する。
【００４３】
〔固定モード〕
エアーアクチュエータ７ｂ，７ｄを固定した状態での使用も可能である。このときは、オールｂのブレードと流水部２の水との相対位置は必ずしも実際と等しくはないが、純粋な推力の計測が可能となる。
【００４４】
本願発明の「部分水面型」では、各種の制御によって力学的に実際に極めて近い状態での漕艇の訓練が可能となる。しかし、漕ぎ手は限られた静水部１の水面内を前後に往復運動しているだけであり、その印象は必ずしも現実的ではない。そこで、図３に図示するように艇体ａの上流側から送風装置５によって漕ぎ手に向けて送風することにより、漕ぎ手に速度感覚を体験させることができる。このとき、送風装置５の風速は流水部２の流速と対応させて制御する。
【００４５】
なお、この発明は上記発明の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、回流水槽３は、垂直型タイプつまり上下回りに循環する回流水槽からなる場合で説明したが、これに限定されるものではなく、水平型タイプつまり水平回りに循環する回流水槽でもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る漕艇競技訓練用回流水槽によれば、漕ぎ手の乗る艇体を浮かべる静水部と、静水部の側部に設けられ漕ぎ手のオールがつかる流水部と、流水部に流水を生じさせて循環させる回流水槽と、回流水槽を循環する流水の流速を制御する制御装置とから構成することにより、静水部に浮かんだ艇体にのった漕ぎ手はオールがつかる流水部の流水に逆らうようにオールを漕ぐことによって、漕艇競技の訓練を行うことができる。しかも、艇体が浮かぶ静水部は水の流れがないため、誤って水の中に落ちても流されることがなく安全である。このように、屋外の湖水、河川、海などの実際の水上訓練環境を、屋内の狭い施設内に造り出して漕艇競技の訓練を安全に行うことができる。
【００４７】
また、請求項２のように、静水部の艇体は流水抵抗模擬機構により流水抵抗を模擬的に与えられる場合には、屋外の湖水、河川、海などの実際の水上訓練環境に可能な限りに近い状況を、屋内の狭い施設内に造り出して漕艇競技の訓練を行うことができる。
【００４８】
また、請求項３のように、上流側から艇体の漕ぎ手に向けて送風する送風装置が艇体の上流側に設けられている場合には、送風装置から漕ぎ手に向けて送風することによって、漕ぎ手の臨場感を高めるのに有効である。
【００４９】
また、請求項４のように、艇体の水面下部分には、艇体の前後移動の水抵抗を大きくする抵抗板が設けられている場合には、静水部１に浮いている艇体ａは静水面の上で前後移動を行っているだけであり、それに働く流体抵抗は実際の艇体に働く抵抗の変動成分よりも小さいが、抵抗板６によって艇体ａの前後移動による抵抗を大きくでき、静水部１の艇体ａに作用する抵抗の変動成分を実際に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す回流水槽の側断面図である。
【図３】この発明の実施の形態を示す送風装置を備えた要部の側面図である。
【図４】この発明の実施の形態を示す流水抵抗模擬機構の概略図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の実施の形態を示す流水抵抗模擬機構の概略図である。
【図６】一般の艇体に働く力の関係を示す側面図である。
【図７】実際の艇体に働く速力と流体の抵抗を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態を示す艇体に働く速力と流体の抵抗を示す図である。
【符号の説明】
１    静水部
２    流水部
３    回流水槽
３ａ  流入管路
３ｂ  排出管路
３ｃ  連通管路
３ｄ  コーナー部
３ｅ  インペラ
３ｆ  インペラシャフト
３ｇ  モーター
３ｈ  ガイドベーン
４    制御装置
５    送風装置
６    抵抗板
７    流水抵抗模擬機構
７ａ  前部ワイヤーロープ
７ｂ  前部エアーアクチュエータ
７ｃ  後部ワイヤーロープ
７ｄ  後部エアーアクチュエータ
７ｅ  圧力センサー
７ｆ  位置センサー
８    流水抵抗模擬機構
８ａ  スプリング
８ｂ  ワイヤーロープ
８ｃ  滑車
８ｄ  重り
ａ    艇体
ｂ    オール
【図１】
0004001999.tif 000003
【図２】
0004001999.tif 000004
【図３】
0004001999.tif 000005
【図４】
0004001999.tif 000006
【図５】
0004001999.tif 000007
【図６】
0004001999.tif 000008
【図７】
0004001999.tif 000009
【図８】
0004001999.tif 000010