JP5815500B2 - 収納可能な硬帆のセット - Google Patents

Description

本発明は、帆船を駆動すると共に風から動力を生成する用途のある、空気力学的断面形状を有する収納可能な硬帆のセットに関する。

流体力学において、布製の帆の効率は飛行機の翼よりも低いことが知られている。これらの翼では、空気の空気力学的境界層が断面（profile：プロファイル）から離れないため、揚力と重さとの差により飛行機の飛行が可能となる。これとは対照的に、船舶（naval）の分野における従来の帆では、風が帆を押し、これにより帆が膨らみ、その結果、推進力によって、船艇の前進を可能にする力が生み出される。

長年、航空機翼の利点を呈する水上航行用の帆が望まれている。このために、航空学的な性質の空気力学的断面を有する硬帆を提供する幾つかの試みがなされてきた。

それらのうち、例えば特許文献１において言及されている、Anton Flettnerによって１９２６年に既に開示されたフレットナーローター（非特許文献１）に言及する必要がある。

特許文献２は、帆の腹面及び背面を、航空技術の翼に用いる腹面及び背面の空気力学的断面のように定めるために、縦軸を中心に相対回転することができる２つの部分を含む硬帆を開示している。

特許文献３は、互いに又は硬翼若しくは硬帆の背面にヒンジ接続された３つの横要素（すなわち形材）によって各々が形成されている３つの縦要素（すなわちモジュール）を含む、ヒンジ付き空気力学的断面を有する硬帆を開示している。

特許文献４は、水に浮かぶ、硬帆を含むシステムにおいて、海水及び風力から電力及び水素を生成するシステムを開示している。

特許文献５は、硬質部と該硬質部にあるハウジングの内部に入り込む軟質部とを含むことで様々な空気力学的形態を可能にする翼を開示している。

特許文献６は、構成可能な断面を有する硬帆であって、少なくとも前記端縁に近いゾーンにおいて対応する壁に連結される閉鎖用弾性シートと、帆を膨らませる及び縮ませることで帆の断面を随意に変えるように加圧空気及び真空を生成及び供給する手段とを有する、構成可能な断面を有する硬帆を開示している。

欧州特許第０４０５９７号 国際公開第２００４０２４５５６号 国際公開第０１８９９２３号 米国特許第７１４６９１８号 仏国特許出願公開第２６４８４２６号 スペイン国特許出願公開第２３１１３９９号

アントン・フレットナー著「Mein Weg zum Rotor」（Leipzig (Koehler & Amelang, 1926）

しかしながら、これらの試み（そのうちの幾つかの例示的な例にしか言及していない）は、多面的で安価かつ容易な被操作装置をまだ達成していない。本発明の目的は、この必要性に対する解決策を提供することである。

このために、本発明の目的は、収納可能な硬帆のセットであって、請求項１の特徴部に従い、複数対の対向する帆を含み、該帆の各々は、伸張可能なマストと、該マストに沿って長手方向に摺動する形材と、該形材に、かつ互いに対してヒンジ接続される、各帆の側面に合致するパネルとを備え、該パネルは、２つの位置、すなわち、該パネルが本質的に同一平面内にあると共に本質的に縦方向に長手方向に整合された展開した動作位置と、該パネルが本質的に横の形材３と共に蛇腹状に重なる折り畳まれた静止位置との間で動作可能であることを特徴とする、収納可能な硬帆のセットである。

請求項２及びそれに続く請求項において、本発明の好適な実施の形態が開示される。

硬帆は好ましくは船体に関連することに再び言及する必要があり、さらに、本発明の目的は、それらの硬帆の使用時に、硬帆の最適な性能のためにそれらの帆のうちの１つが縦の伸張位置にあると共に他の帆が折畳み位置にあること、及び、強風の場合にはそれらの双方とも折り畳むことができることを考慮するものである。

本発明の硬帆は、帆船の移動に適用可能であり、タービン手段に関連しているため、ブレーキ効果を生成してタービン軸にて風力を回転力に変換するのに適用することもできる。

本発明による硬帆は、それぞれタービンに関連しているオルタネーター又はタービンに関連している圧縮機によって電力及び加圧空気を生成する手段に関連することができる。

添付の図面では、非限定的な例として、本発明の目的である硬帆の実施形態が示されている。

本発明による硬帆を備える帆船の斜視図である。 展開した硬帆の斜視図である。 対向する折り畳まれた硬帆の斜視図である。 折り畳まれた帆のモジュールの立面図及び平面図である。 展開した帆のモジュールの立面図及び平面図である。 図４の同じモジュールが展開した状態の立面図及び平面図である。 図５の同じモジュールが折り畳まれた状態の立面図及び平面図である。 前述したモジュールが折り畳まれた状態の立面図及び平面図である。 前述したモジュールが折り畳まれた状態の立面図及び平面図である。 ４つの折り畳まれたモジュールのセットの立面図である。 ４つの展開したモジュールの立面図である。 より多くの詳細図と共に示す、図１２と同じ図である。 展開した作動位置での出力エッジの詳細図と共に示す平面図である。 断面詳細図と共に示す、図１４と同じ図である。 アタックエッジ（attack edge：迎え縁）がその折畳み準備状態にあることを示す平面図及び立面図である。 断面が内部曲線を形成している折畳みを示す平面図である。 断面詳細図と共に示す、図１６と同じ図である。 帆が展開した状態の作動位置でのアタックエッジを示す平面図である。 形材とパネルとの間の回転可能なヒンジを示す斜視図である。 パネルとパネルとの間の回転可能なヒンジを示す平面図及び立面図である。 パネルとパネルとの間の回転可能なヒンジの斜視図である。 出力エッジのパネルが折り畳むべき準備状態にあることを示す平面図である。 一対の帆が展開しており別の対が折り畳まれている状態の帆船の背面図である。 展開した帆に従った、風が同じ方向にある状態の帆船の移動方向が示されている斜視図である。 帆の幾つかが折り畳まれた状態で示されていると共に他の幾つかが対向した展開した状態で示されている平面図である。 平面図である以外、図２４と同じ図である。 アタックエッジの平面図である。

上記の図では、帆船３９がこの例示的な実施形態では本発明による４つでセットの帆を備えていることが分かる。この概念は、異なる数の帆１を有する任意の種類の船に及ぶことができることは明らかである。

本発明の硬帆１は、空気力学的断面を有しており、機械的動力及び電力を生成すると共に加圧空気をエネルギーベクトルとして得るための、船における排他的ではないが特定の用途を有している。このために、船３９はブレーキ効果を生成するタービン４０を備えており、（以下で説明されるように）帆１の断面によって確保された余剰動力が高いことにより、タービンの軸にて風力を回転機械エネルギーに変換するようにし、この回転機械エネルギーはオルタネーターによって電力に変えることができる。

このために、本発明による、図１〜図２７に詳細に見ることができる硬帆１は、対応する中心を有する油圧シリンダー２２によって駆動される入れ子式に伸張可能なマスト２（標準型の伸張可能なクレーンと同一のシステム）と、該マスト２上で縦方向に移動する形材３と、各帆の側面に合致するパネル４とによって形成される。形材３は、油圧シリンダー及び／若しくは空気圧シリンダー又は固定型電気機械式アクチュエーター１５をマスト２に担持する。

パネル４は、図１０、図１９、図２０及び図２１によれば、回転可能なヒンジ５によって形材３に連結されることで自由回転が可能となり、ヒンジ６によって互いに連結されることで同様に自由回転が可能となる。

形材３は各々、ストラット７によって次の形材と連結され、各ストラット７の一端が、内部部品によって形材３の各々に固定されていると共に、他端が、形材３の内部に配置された穴８によって、形材３の上部に配置されているハウジング９に当接するまで移動する。

マスト２の各々の各上側長さの端に、ベース１１がプーリ１２及びカーカス１３と共に固定されている。

プーリ１２を介してケーブル１８が摺動し、該ケーブル１８からの一端が、定着具１９によって上部の形材３に固定され、他端が、定着具２０によってベース１４に固定され、該ベースは入れ子式マスト２の第２の長さと一体となっている。

カーカス１３には、一端が該カーカス１３に固定されていると共に他端が上部の形材３に固定されている弾性エンベロープ２１が固定されており、弾性エンベロープ２１は、図１０によれば、帆が折り畳まれている場合はセット全体を覆って延びている状態であり、図１１によれば、帆が展開している場合はカーカス１３の内側にある状態である。

帆１の展開位置に関して、図１３によれば、出力エッジの最後の長さのパネル２４は、油圧式、機械式又は電気機械式の駆動手段２５を備えている必要があり、この駆動手段２５により、出力エッジ２３を画定するパネルを移動させることが可能となる。該図１３ではシステムは帆１の作動位置で示されており、図２２では折り畳まれて示されている。さらに、パネル２４がパネル４全ての出力エッジに沿って延びている。

アタックエッジに関して、パネル４はその縦方向長さ全体に沿ってヒンジ３１によって曲面パネル２７に連結される。帆１の作動位置（展開している）では、図１８によれば、パネル２７が形材３の形状に適合されるように、前述した形状への完全な適合をストラット２８によって画定するシリンダー２６が用いられており、上記シリンダー２６がヒンジ２９及び３０によって自由に回転すること、及びストラット２８がヒンジ３２及び２９間で自由に回転することを指摘しておく必要がある。折畳み位置に関して、図１５によれば、シリンダー２６はそのロッドが後退しており、ストラット２８によってパネル４とパネル２７とが整合をなしている。

折畳みに関して、腹面部の所要パネル全てを移動させることが必要であるが、その理由は、それらのパネルは、内部湾曲ゾーンにあるために互いに重なりがあることから、その元の位置では上記の折畳みが可能ではないからであり、図示の例では、上記パネル４が部分（pieces）３３及び３６に連結されており、部分３３及び３６はいずれもヒンジ３４によって形材３に固定されている。移動に関して、一端がヒンジ３７によって形材３に固定されていると共に他端がヒンジ３８によって部分３３及び／又は３６に固定されているシリンダー又はアクチュエーター３５が用いられる。

図２４及び図２６によれば、帆１が展開している（作動位置にある）場合、風向きが双方の図について同じである状態で、船３９を回転させて対向する帆１を展開すると船がその方向を変えることが分かる。

本発明の本質及びそれを実施する方法も十分に記載してきたが、その主要な原理を代替、変形、又は変更しないものであれば全て、添付の特許請求の範囲内に定義されている保護範囲に従って詳細な変形に付されることを述べておく。

Claims (17)

1. 空気力学的断面を有する収納可能な硬帆のセットであって、複数対の対向する帆（１）を含み、該帆の各々は、伸張可能なマスト（２）と、該マスト（２）上で長手方向に移動する形材（３）と、該形材に、かつ互いに対してヒンジ接続される、各帆の側面に合致するパネル（４、２３、２４及び２７）とを備え、該パネルは、２つの位置、すなわち、該パネルが本質的に同一平面内にあると共に本質的に縦方向に長手方向に整合された展開した動作位置と、該パネルが本質的に横の前記形材（３）と共に蛇腹状に重なる折り畳まれた静止位置との間で動作可能であり、前記マスト（２）を伸張及び後退させることを可能にする油圧シリンダー（２２）を備え、前記パネル（４、２３、２４及び２７）を前記形材（３）及び前記ヒンジ接続された部分（３３及び３６）に連結する回転可能なヒンジ（５）を備える、収納可能な硬帆のセット。
2. 前記パネル（４、２３、２４及び２７）を互いに連結するヒンジ（６）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
3. 前記形材（３）を連続的に連結するストラット（７）であって、各ストラット（７）の一端が、前記形材（３）の各々の下部に固定されていると共に、他端が、前記形材（３）の内部に配置された前記穴（８）によって、次の形材（３）のハウジング（９）に当接するまで移動することで、前記縦の形材（３）を前記マスト（２）に沿って配置することを可能にする、ストラット（７）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
4. 前記形材（３）に連結されることで前記マスト（２）への固定が可能となる油圧シリンダー又は固定型電気機械式アクチュエーター（１５）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
5. 前記マスト（２）の各々の各上側長さの端に固定されているプーリ（１２）及びカーカス（１３）を有するベース（１１）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
6. 前記プーリ（１２）を介して摺動するケーブル（１８）を備え、該ケーブル（１８）からの一端が、前記定着具（１９）によって前記上部の形材（３）に固定されていると共に、他端が、前記定着具（２０）によってベース（１４）に固定されており、該ベース（１４）は、前記入れ子式マスト（２）の第２の端と一体となっており、これにより、前記マスト（１）の展開位置では、最後の前記形材（３）が前記マスト（２９）の上端に配置されることが可能となり、折畳み位置では、最小スペースを占めるように前記最後の形材（３）が他の形材の隣にあることが可能となる、請求項５に記載の収納可能な硬帆のセット。
7. 一端が前記カーカス（１３）に固定されていると共に他端が前記上部の形材（３）に固定されている弾性エンベロープ（２１）を含み、それによって、該弾性エンベロープは、前記帆（１）が折り畳まれた場合は空気力学的効果を促すようにセット全体を覆い、前記帆（１）が展開している場合は前記カーカス（１３）の内側にある状態である、請求項５に記載の収納可能な硬帆のセット。
8. 油圧式、機械式又は電気機械式の駆動手段（２５）を備えることで、前記出力エッジを画定する前記パネル（２３）を移動させることを可能にすると共にパネル（４）全ての前記出力エッジに沿って延びることを可能にする、前記出力エッジの最後の長さのパネル（２４）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
9. ヒンジ（３１）によって長さ全体に沿って前記パネル（４）に連結される、アタックエッジに合致する曲面パネル（２７）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
10. 前記帆（１）の作動（展開）位置において、前記パネル（２７）が前記形材（３）の形状に適合することを可能にするシリンダー（２６）及びストラット（２８）を備えることで、前記断面のアタックエッジを形成して、前記折畳み位置にて前記折畳みを可能にするように前記パネル（４）と前記パネル（２７）とが整合をなす、請求項９に記載の収納可能な硬帆のセット。
11. 必要な前記パネル（４）は全て、内部湾曲ゾーン内にあるために、互いに重なっていることから、その元の位置では前記折畳みが可能ではないため、前記腹面部から該パネル（４）を全て移動させる必要があるという理由で、前記折畳みを可能にするのに用いられる、ヒンジ（３４）によって前記形材（３）に固定されている部分（３３）及び（３６）を備える、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
12. 前記部分（３３）及び（３６）を移動させるのに用いられる、一端がヒンジ（３７）によって前記形材（３）に固定されていると共に他端がヒンジ（３８）によって部分（３３）及び（３６）に固定されているシリンダー又はアクチュエーター（３５）を備える、請求項１１に記載の収納可能な硬帆のセット。
13. 前記帆（１）の幾つかが展開する（作動位置にある）場合、風向きが双方について同じ状態で、船（３９）を回転させて前記対向する帆（１）を伸張すると前記船がその方向を変えるように、対向する対によって作動する、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
14. 船体（３９）に取り付けられる、請求項１に記載の収納可能な硬帆のセット。
15. タービン手段（４０）であって、該タービン手段（４０）の軸にて風力を回転力に変換するようにブレーキ効果を生成するタービン手段（４０）に関連する、請求項１４に記載の収納可能な硬帆のセット。
16. 前記タービン（４０）に関連しているオルタネーター／ダイナモによって電力を生成するか又は前記タービン（４０）に関連している圧縮機によって加圧空気を生成する手段であって、前記船体（３９）の内部に収容されている高圧タンク内に前記加圧空気を蓄積する、手段に関連する、請求項１５に記載の収納可能な硬帆のセット。
17. 前記伸張可能なマスト（２）は入れ子式に伸張可能である、請求項１５に記載の収納可能な硬帆のセット。

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