(57)【要約】【課題】車体ののけぞりを抑え、障害物の乗り越えに係る性能を改善することができる水陸両用車を実現する。【解決手段】駆動装置を有する本体１０と、駆動装置の駆動により回転駆動する陸上走行装置２０と、駆動装置の駆動により、車体１０後方下向きに流体を噴出して推力を発生させる推進装置となるウォータージェット１１を備え、鉛直方向上向きにも推力を発生させることで、障害物を乗り越える際における本体ののけぞりを抑え、障害物の乗り越えに係る性能改善をはかることができる。【選択図】図１
2016097774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置を有する車体と、
前記駆動装置の駆動により回転駆動する走行装置と、
前記駆動装置の駆動により、車体後方下向きに流体を噴出して推力を発生させる推進装置と
を備えることを特徴とする水陸両用車。
【請求項２】
前記推進装置は、ノズルから水を送り出して推力を発生させるウォータージェットであることを特徴とする請求項１に記載の水陸両用車。
【請求項３】
前記ウォータージェットは、前記ノズルの開口部分を、車体後方下向きに向けて水を送り出すことを特徴とする請求項２に記載の水陸両用車。
【請求項４】
前記車体に対して、前記ウォータージェットを、前記車体後方下向きに傾けて水を送り出すことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の水陸両用車。
【請求項５】
前記ウォータージェットは、ノズルから送り出した水の方向を角度調整により変更するバケットをさらに有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の水陸両用車。
【請求項６】
通常航走モード、障害乗り越えモード、車体の傾斜を調整する傾斜減少モードおよび前記車体を減揺する動揺減少モードを切り替えるモード切替部を有し、該モード切替部による切り替えに係るモードに基づいて、前記バケットの角度を制御する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の水陸両用車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水陸両用車に関するものである。特に推力（推進力）により本体を推進させる推進装置を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
水陸両用車は、水上の航走および陸上の走行を行うことができる車両である。陸上を走行する際には、エンジンなどを駆動して、車輪、履帯などの陸上走行手段を回転駆動させて走行する。また、海上を航走する際、エンジンなどを駆動して、プロペラ、ウォータージェットなどの推進装置を駆動させて航走する（たとえば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０９４６５７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０８６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７は従来の水陸両用車における課題を説明する図である。たとえば、水際に岩などの障害物があった場合でも、水陸両用車が障害物を乗り越えて走行する場合がある。このとき、障害物の高さによっては、障害物に乗り上げたときに、水陸両用車の重心部分が障害物を乗り越えることができず、本体（車体）がのけぞる場合がある。本体が大きくのけぞってしまうと、障害物を乗り越えることができない。
【０００５】
そこで、本発明は上記のような課題を解決し、車体ののけぞりを抑え、障害物の乗り越えに係る性能を改善することができる水陸両用車を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る水陸両用車は、駆動装置を有する車体と、駆動装置の駆動により回転駆動する走行装置と、駆動装置の駆動により、車体後方下向きに流体を噴出して推力を発生させる推進装置とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る水陸両用車によれば、流体を噴出させて車体に推力を発生させる推進装置を、後方下向きに流体が噴出するようにしたので、鉛直方向上向きにも推力を発生させることで、障害物を乗り越える際における本体ののけぞりを抑え、障害物の乗り越えに係る性能改善をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水陸両用車１００の構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水陸両用車１００におけるウォータージェット１１の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水陸両用車１００における効果を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る水陸両用車１００におけるウォータージェット１１の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るバケット１８を用いたモード切替について説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るウォータージェット１１の噴流方向の自動制御に係る説明のための図である。
【図７】従来の水陸両用車における課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態に係る水陸両用車について図面などを参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る水陸両用車１００の構成の概略を示す図である。図１の水陸両用車１００は、陸上走行装置（走行装置）２０とウォータージェット１１とを本体（車体）１０に備えている。陸上走行装置２０は、エンジンなどの駆動装置（図示せず）により、スプロケット２１を回転駆動させ、履帯２２を回転駆動させて地面（海底なども含む）を走行し、陸上走行、水際走行などを可能とする。ここでは、履帯２２を回転駆動させて陸上走行などを行うが、たとえば車輪を回転駆動させて陸上走行などを行うようにしてもよい。また、陸上走行装置２０は、陸上走行のみに用いるものではなく、水上航走などにおいて用いるようにしてもよい。
【００１１】
推進装置となるウォータージェット１１は、本体１０の後方に取り付けられている。水陸両用車１００が水上を航走する際、たとえば本体１０を前進させるために、吸い込んだ水を後方に噴出して（送り出して）、本体１０に推力（以下、推力という）を加える。実施の形態１では、たとえば水陸両用車１００が上陸する際、水中にある障害物を乗り越える際の推力（以下、推力という）となる。基本的には、水陸両用車も含めた航走体においては、ウォータージェットを水上を航走するために用いる。そこで、水平方向における推力が大きくなるように、ウォータージェットおよびノズルを、水平方向（本体１０の車長方向に対して平行となる方向）に設置し、水平方向（車長方向）後方に向けて水を噴出させる。
【００１２】
ここではウォータージェット１１を、水上走行だけでなく、障害物の乗り越えに利用する。このとき、実施の形態１では、ウォータージェット１１が、水平方向（後方）よりも少し下方向（俯角方向）に水を噴出させる噴流方向とする（推力の方向はたとえば前方斜め上方向となる）。噴流方向を少し下に向けることにより、水平方向に本体１０を前進させる推力のほかに、鉛直方向上向きにも推力が発生する。本体１０の後方における鉛直方向上向きの推力が、本体１０の前方における障害物の乗り越えによるのけぞる方向に対して逆向きのモーメントを発生させることで、本体１０ののけぞりを抑える。そして、水陸両用車１００の重心部分が障害物を越えるように、陸上走行装置２０とウォータージェット１１の水平方向の推力とにより、障害物を乗り越えるようにする。
【００１３】
図２は本発明の実施の形態１に係る水陸両用車１００におけるウォータージェット１１の概略構成を示す図である。ダクト１２はノズル１４から噴流させる水の流路となる管であり、取水口１３およびノズル（ジェットノズル）１４と連通している。取水口１３は、本体１０底面にあって、ウォータージェット１１内に取り込むための開口部分である。また、ノズル１４は、水を噴出する。推力を高めるため、ノズル１４はテーパ状になっている。
【００１４】
ダクト１２内には、駆動軸１５、動翼（インペラ）１６および静翼１７を設置する。動翼１６は、回転することにより、取水口１３からノズル１４に到る水の流れを形成する。静翼１７は、水を整流などしてノズル１４に送る。駆動軸１５は、エンジンと接続し、エンジンから駆動力が与えられて動翼１６を回転させる。
【００１５】
ここで、図２（ａ）はウォータージェット１１全体を水平方向よりも下方向（俯角方向）に水を噴出させるように傾けて設置し、噴流方向を後方下向きにするウォータージェット１１（水陸両用車１００）を実現したものである。また、図２（ｂ）は、ノズル１４を水平方向よりも下方向（俯角方向）に水を噴出させるように傾け、噴流方向を後方下向きにするウォータージェット１１（水陸両用車１００）を実現したものである。ここでは、図を別にして記載しているが、ウォータージェット１１およびノズル１４の両方を傾けるようにしてもよい。
【００１６】
以上のように、実施の形態１の水陸両用車１００において、ウォータージェット１１から噴流が水平方向よりも俯角方向（下方向）に向かうようにウォータージェット１１を構成することで、障害物の乗り越えによるのけぞる方向に対して逆向きのモーメントを発生させ、本体１０ののけぞりを抑えることができる。
【００１７】
図３は本発明の実施の形態１に係る水陸両用車１００における効果を説明する図である。たとえば、長さ１００の水陸両用車１００に対し、車体重量の約１０％の推力を発生可能なウォータージェット１１を装備しているとする。そして、水深約５．３８にある障害物を乗り越えるものとする。ウォータージェット１１（ノズル１４）の水陸両用車１００底面からの高さＨは、呼び水などの制限から長さ１００に対してＨ＝約１９．５４とする。また、水陸両用車１００（陸上走行装置２０）と障害物との接触点と、重心との水平距離をＬ１、水陸両用車１００（陸上走行装置２０）と障害物との接触点と、浮力Ｑの作用点との水平距離をＬ２とする。ここで、図３に基づいて説明する寸法については、水陸両用車１００の長さ１００に対する値を示している。また、浮力をＱ、推力をＦ、水陸両用車１００の重量をＷとする。
【００１８】
水陸両用車１００が障害物を乗り越えるためには、モーメントＭが次式（１）を満たす必要がある。
【００１９】
Ｍ＝Ｆ・Ｈ＋Ｑ・Ｌ２−Ｗ・Ｌ１＞０    …（１）
【００２０】
したがって、Ｆ＞（Ｗ・Ｌ１−Ｑ・Ｌ２）／Ｈの推力が必要である。図３のように、水深約５．３８において、障害物を乗り越える場合、本体１０の前端から約３１の位置に障害物が位置する場合に、水陸両用車１００の傾斜が最も大きくなる。この場合、ウォータージェット１１による噴流方向を１０°下向き（俯角１０°）にすると、Ｈ＝３１．６６となる。このため、推力は１９．５４／３１．６６＝約０．６２（６２％）でよい。
【００２１】
また、噴流の向きを水平方向に対して俯角方向（下方）に１０°向けても、水平方向における推力は、ｃｏｓ１０°＝０．９８５となる。したがって、１．５％低下するだけとなり、水上航走など、本来の推進性能には影響しない。また、水陸両用車１００が水中の障害物を乗り越えようとする場合、陸上走行装置２０の障害物に対するグリップ力が充分確保できないことが多い。そこで、ウォータージェット１１によって、前進しようとする水平方向の推力を必要とする場合がある。このため、できるだけ水平方向の推力を損ねないようにする必要がある。このことから考えると、ウォータージェット１１の噴流の向きが極端に下方に向いていても、障害物の乗り越えに関する効果が得られないため、噴流方向は約１０°未満であることが望ましい。
【００２２】
したがって、水平方向の推力に影響のない範囲で、ウォータージェット１１またはノズルからの噴流の方向を少し下向きにすることで、障害物の乗り越え性能を大幅に改善することができる。このため、たとえば水平方向の推力だけで障害を乗り越えようとすると、エンジンの駆動力（推力）を必要とし、エンジンを大きくする必要があるが、その必要がなくなる。
【００２３】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る水陸両用車１００におけるウォータージェット１１の概略構成を示す図である。図４において、図２と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作などを行う。図４において、バケット１８は、ノズル１４から噴出した水の流れを変更する。
【００２４】
上述した実施の形態では、ウォータージェット１１およびノズル１４の少なくとも一方を、水平方向よりも俯角方向に向けるように取り付けて水を噴出させるようにした。本発明はこれに限定するものではない。バケット１８を設け、水際などにおける障害物の乗り越え時など、鉛直方向上向きの推力が必要な場合に、バケット１８により、ノズル１４からの噴流の方向を変更して、推力の向きを変更するようにしてもよい。
【００２５】
図５は本発明の実施の形態２に係るバケット１８を用いたモード切替について説明する図である。たとえばバケット１８の角度を制御することにより、モードに応じて噴流の方向を変えるようにしてもよい。実施の形態２では通常航走モード、障害乗り越えモード、傾斜減少モードおよび動揺減少モードの４つのモードに切り替えられるものとする。切り替えについては、たとえば水陸両用車１００の走行、航走などを制御する制御装置３０内のモード切替部３１が行う。ここでは、モード切替部３１を、水陸両用車１００が有する制御装置３０が備えているが、特に限定するものではない。たとえば、無線などを用いて無人の水陸両用車１００を航走などさせる場合には、水陸両用車１００外の制御装置が、モード切替部３１を備えるようにしてもよい。
【００２６】
ここで、障害乗り越えモードについては、実施の形態１において説明したように、障害物を乗り越える際に噴流の方向を少し傾ける。また、傾斜減少モードについては、バケット１８を、障害乗り越えモードよりも鉛直上向き方向の推力を大きくするような角度に制御することで、水陸両用車１００の後部をより押し上げるようにして、傾斜を減少させるようにするモードである。
【００２７】
そして、動揺減少モードについては、たとえば、水陸両用車１００が、車幅方向（左右方向）に対となるウォータージェット１１を有している場合、バケット１８を、噴流の向きが下向き（鉛直方向）となるような角度に制御して、各ウォータージェット１１を個別に制御して鉛直上向き方向の推力を与えることで、水上に停止している際の減揺をはかるモードである。
【００２８】
以上のように、実施の形態２の水陸両用車１００によれば、ウォータージェット１１にバケット１８を設けることで、ノズル１４からの噴流方向を水平方向にし、必要なときにバケット１８の角度を変えて、噴流の方向を変更することができる。
【００２９】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係るウォータージェット１１の噴流方向の自動制御に係る説明のための図である。上述した実施の形態２では、バケット１８によって噴流方向の変更を行うことについて説明したが、噴流方向の変更を、センサなどから得られるデータを用いて自動で行うようにしてもよい。
【００３０】
たとえば、障害乗り越えに関し、図６においては、航法制御装置４０は、衛星測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System ）５１、地形データ記憶装置５２、潮位データ記憶装置５３、障害物検出装置５４から得られたデータに基づいて、ウォータージェット１１の噴流方向の制御を行う。ここで、実施の形態２において説明したモード切替部３１を有する制御装置３０が、航法制御装置４０の機能を有するようにしてもよい。
【００３１】
衛星測位システム５１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、水陸両用車１００の位置（緯度、経度）を測位する。地形データ記憶装置５２は、水陸両用車１００が走行（航走）する場所の地形に関するデータを記憶する。潮位データ記憶装置５３は、潮の満ち引きに関するデータを潮位データとして記憶する。障害物検出装置５４は、たとえば、水中カメラ、ソナーなどの装置であり、障害物の深度などを検出する装置である。
【００３２】
以上のように、実施の形態３の水陸両用車１００によれば、ウォータージェット１１の噴流方向を、検出装置、測位装置などから得られるデータに基づいて自動制御することができる。
【００３３】
実施の形態４．
上述した実施の形態１〜実施の形態３においては、推進装置を、水を送り出すウォータージェット１１としたが、水以外の流体を噴出する推進装置としてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  本体（車体）
１１  ウォータージェット
１２  ダクト
１３  取水口
１４  ノズル
１５  駆動軸
１６  動翼
１７  静翼
１８  バケット
２０  陸上走行装置
２１  スプロケット
２２  履帯
３０  制御装置
３１  モード切替部
４０  航法制御装置
５１  衛星測位システム
５２  地形データ記憶装置
５３  潮位データ記憶装置
５４  障害物検出装置
１００  水陸両用車
【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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