JPH01503133A - 流体力学的性能が良い船 - Google Patents
流体力学的性能が良い船Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
流体力学的性能が良い船
技術分野
本発明は航行可能な船舶に関する。本発明の主目的は高性能の船、殊に安定性と
操船性を保ちつつ、乱流の発生が少なく、摩擦抵抗が小さく、大波や荒海での性
能が秀れた船を与えることにある。そのような改良の結果、燃料経済性が良く、
速度は速く、操船はより滑らかに、船舶構造強度の要求は低く、波の高い海での
操船性が高くなった。
洋上を進む船は水線下のぬれ表面に摩擦抵抗を生じる。
船速が高まるにつれて、水中を動く船体が発生する乱流が急激に増し、遂に摩擦
力は高速に対する実際上の障壁となる。船を推進するのに必要なエネルギーはそ
の障壁に応じて増加する。速度と効率の向上は造船技術上の第1の目標と活動で
あり、摩擦抵抗の減少はこれらの目標への鍵と見られる。補足的な目標は、縦揺
及びスラミング(Stalling) 、L/ぶき、偏揺、そして横揺が操船性
を著しく制限する、荒海を含む、波立つ水域での操船性能を高めることである。
船の効率に影響する、速度以外のもう一つの要因はトリムを維持する能力である
。トリムとは、静止時に船がとまるように設計された姿勢である。排水型船とし
ては、トリムは通常、航行時に船がとる姿勢に等しい。船が停止している時も航
行している時も、甲板、作業域、機器等が水平線に対して同じ関係、つまり水平
にあることが、便宜上も実用上も大切である。
しかし滑走型船は通常、正の、普通は2〜10°のトリム角で航行するように設
計され(また航行しなければならなず)、これは横揺と偏揺に対するだけでなく
、船首を下げることもある縦揺力に対しても船の安定性を保って、推進機構を水
面下に保つのに十分な深さに船尾を水平に保つためである(通常、トリム喪失は
重心を通る船の水平線が真の水平線から外れる角度で表され、0°は完全なトリ
ムである〉。多くの場合、推進装置の効率低下と共に、船尾の沈降、縦揺のスラ
ミングの増大、持上った船首に対する偏揺風の作用、及び船首下側の空気捕捉の
増加、そして船首水切部における大きなしぶきの根による摩擦、及び抗力の増加
という大きな欠点を、このようなトリムの喪失が生じる。よりてトリムの維持は
速度と効率の向上という主目標に進むための5業技術における付加的な目的であ
る。
背景技術
抵抗を減少するために数多くの船舶設計が提案されている。滑走型船体が中規模
”以下のサイズの船に広く使用される。船体の滑走表面は速度が速くなるにつれ
て船を水中で持上げてぬれ表面積を減じ、それによって摩擦抵抗と抗力が減少す
る。この減少量は大きな値になり得る。
それにもかかわらず、ぬれ表面のかなりの量が残って、それと共に摩擦抵抗と抗
力が伴い、トリムの閥約が前記のように効率上の大きな不利をもたらす。トリム
に伴う効率上の問題を別にして、速度が増すにつれ、最も流線形の滑走表面でも
滑走表面付近の水流は乱流となる。この乱流は速度と効率の増加に対するもう一
つの障壁であって、その解決が長くめられていた。航空技術での翼(例えば主翼
)のような水中翼は流線形体であり、それらに対して相対的に運動する流体から
有用な反力(WA力)を生じる。実際に1.水中翼の対立表面には異なる曲率(
キャンバ)が与えられる。その結果生じる不釣合な輪郭は、水中翼の選択された
迎え角、つまり水中翼の翼弦(前締と後縁を結ぶ直線)と船の運動方向とのなす
角度において有効な揚力を水平で生じるように、設計されている。水中翼は船体
に固定され、通常、船底および/またはその下方で船の中央部から横方向に延在
する。
水中翼は船をほぼ完全に水面から持上げることによって、残りの比較的小さいぬ
れ表面(主に、推進装置の部分と比較的に流体力学上有効な方向舵及び水中翼)
によって生じる値まで、m擦と抗力を減じる。しかし、船全体を水中翼上に持上
げて推進させることに伴う大きな構造上とその他の問題が水中翼の用途を小形船
舶に限定している。これらの船はざらに他の重大な欠点を有する。
それは安定性が悪く、操作が困難で、実用速度が制限され、水中翼は浮遊廃棄物
に極く弱い点にある。さらに、今日設計され配置される水中翼は持上げ作用を与
えることしかできず、速度が遅くて船体の一部が水中にある時に、姿勢つまりト
リムのtjAm%a揺又は縦揺への対抗、或いは船体に対する水の摩擦や乱れの
減少といった機能はあまり果たさない。実際、船体が水中にある時に、水中翼は
乱れや抗力を増す傾向にある。
水上滑走中に船首の上方傾斜による船尾の沈降を減じるように、滑走型船が水中
を動く時に生じる動的力を利用することに、船体設計の努力が向けられてきた。
殊に水中翼はトリムに影響するように揚力を与えるために提案された。米国特許
第4,569,302号では、揚力翼がはしけのとものスケグに取付けられ、こ
の位置では、ともを持上げるように働くであろう。これは曳行ロープによる、は
しけのへさきの持上がりを防いで、トリムを維持する助けとなる。米国ニュヨー
ク州ニュヨーク6トリニティーープレース74番地(74Trinity Pl
ace 、New York 6N、Y、 )の造船技師協会(The 5oc
iety of Naval Archi−tects and Marine
Engineers)発行の1.ADルド・イーーV−ダース(Harsld
E、 5auders )による3巻の論文、[船舶設計の流体力学(Hyd
rodynamics or 5hip Design)」 (以下「流体力学
」と呼ぶ)は第1巻の428〜431ページ、及び563〜564ページに、船
尾を持上げることによって船のトリムをとる方法を報告している。それらの中に
、船尾を揚げる角度付きプロペラ、プロペラ後流内の揚力面、プロペラからの噴
流をそらせることにより上向き力を与える船尾の下方噴流偏向器、広い面積の船
尾水中板及び安定板、又は滑走型船をより水平に近い走行姿勢にするために同様
に上向き力を与える沈漬型船尾水中翼、が含まれる。米国特許第3.138.1
30号による提案は、中央空洞狭隘部を通して船首の後流を船尾まで送って上向
ぎ力を発生することである。しかし、トリムを改良するように船尾を揚げる上向
き力(揚力)をこれらの手段の何れかが与えるのに成功すればするほど、安定性
と操船性を失うという相殺の問題を発生する。これらの平面は、その迎え角を調
整することによって、潜水艦が水平で進む時に船首、及び船尾に上向き又は下向
きの力を生じて船の姿勢を水平から変え、潜水又は水面への上昇を与える(流体
力学第1巻569ページ)。しかし、水面航行では、これらの翼は中立、つまり
無揚力位置に保たれる。
米国特許第4,193,366号及び第4,058,076号に2載されるよう
に、船の偏揺力及び傾き力に対抗する目的で、船体下側の水中翼により下向き力
及び横向き力が帆走船に与えられた。認識されていないことであるが、水及び風
によって生じるt!i揺力を減衰させる場合、下向き力は船の縦トリムを保つ上
で成る効果を与えることもできる。
しかし、与えられる下向き力の大きさと、得られる利益は全く限られているであ
ろう。排水型船にかかるかなり大きな下向き力は船を設計トリムよりもかなり低
く移行させ、設計効率よりも低下させると共に転覆の危険を生むであろう。その
うえ、滑走型船と異なり、排水型船の船体は通常、有速時にそのトリムと安定性
を保つので、与えれる補足的力は、殊に追加される摩擦と抗力の発生と比較する
と、利益が限定されたものになるであろう。
駆逐艦、巡洋艦、戦艦、その他の軍艦のような高速の排水型船舶は鋭い、つまり
「はっそりした」そして深い喫水の船首部分が設けられ、通常、水切部に凹形か
ら直線のバトックと、完全なフォアフット(船首材と竜骨の結合部)を有する。
これらや類似の船首部分の輪郭は「流体力学J 26.10節(1巻394〜3
95ページに図解されている。このような低容積の、従って低浮力の水切部は効
率が高いが、それらの表面形態はバトック及び船底に負圧を発生し、船首に大き
な負揚力を与えがちである。
浮力が限定されること、及び補償する上向き力を発生する表面を欠くことによっ
て、この水切部設計は成る程度の不安定性を生じ、これが船を危険に曝すことに
なり得る。しかし、この設計の排水便船では、通常は滑走型船に比して速度が低
いことと、その長手を通じて浮力によって支持されるぬれ表面が遥かに大きいこ
とからII揺及び偏揺に対抗する前後方向の安定性は大ぎな問題にならない。し
かし、指摘した安定性の問題では、滑走型船のフォアワットを大幅に切り落とす
ことが慣例であるので、偏揺、及び縦揺を緩和する船首波が船体の下側に入り、
これが船首を突込ませて船を転覆させることが有り得る(「流体力学J 30.
4節、1巻426ページ参照)。
[流体力学J 77.15 、及び77.16節、2巻835〜837ベージに
指摘されているように、床前部の急な立上り(つまり、狭い、又はほっそりした
船首)と、水切部の凹形から直線のバトックとを有する船首が滑走型船に提案さ
れている。しかし、波の高い水域での航行で、縦揺、及び偏揺に間するこの設計
の限界は認識されている。ざらに、提案された船首設計は実際には波切部が比較
的幅広で、比較的浅い(すなわち、水線下の垂直方向に短い)。このことは、船
を「船尾にトリム」させろく負のトリム角をとらせる)ことで船首を波の荒い水
中に突込ませて転覆もさせ得るような力の発生を滑走型船が十分に避けなければ
ならない、という広い見解に一致している。この理由から、滑走型船には従来か
ら、浮力と上向き滑走力を得るために、船首にかなり大きい容積と横表面が設け
うている。
海面作用による縦1g、横揺、スラミング、及びしぶきは船の性能に対するいっ
そうの障害であり、過大な摩擦と抗力を発生し、船の操作を妨げてきた。海面作
用のこの影響に対抗するために、様々な手段が提案された。荒海における船の縦
揺により船底を波が叩くのを減じるために、船の水線下の船首部分の様々な変形
が提案されてきた。例えば米国特許第3,885,514号明細書に開示される
、竜骨繰下の魚雷形物体である。しかしこのような変形は1IItsと抗力の著
しい増加をもたらし、その設計は船のIl揺を効果的に減衰するのに効率的では
ない。
揺れを減衰して進路の安定性を与えることを含む種々の目的のために、水中の船
体に付く突起または付帯物であるスケグが永く後部船体に使用されてきた。「流
体力学J 25.15節(379ページ)にも、考慮される船の型式と特定の目
的は明らかにされないが、[スケグを水切部に取付けるか、作りつけることがで
きる」と提案されている。知られている限りでは、滑走型船の前部船体、殊にト
リム、又はその近くで運用するように設計された滑走型船に、スケグを使用する
ことは、これまで言及されていない。
滑走型船の滑走表面のステップは永く当業者の知る所である。ステップは船底を
横切る、通常は鋭い、f!直力方向不連続部である。代表的には、平面形が直線
か、■字形である。しかし、船の設計にステップを取り入れることから生じる複
雑性の増大と、特定の設計において生むであろう効果の不確かさのために、事実
上、競争用船艇を除く全ての船が今日ではステップ無しの船体を有する。
及qOυl示
本発明は、効率と速度に関して、又安定性と、殊に荒海における運航能力、に関
する滑走型船の性能能力を高めること、並びに、^められた性能を発揮するよう
に船を運航する方法、に関する。本発明によれば、船の長手に沿う個所にて、縦
方向中心線を通る垂直平面にほぼ整合する動的下向き力を航行中の船に与えるこ
とによって、滑走型船の性能を大幅に向上させることかできる。動的力とは船が
航行する時に発生する力を意味し、航行中に効率を著しく害して、静止中と航行
中の双方の場合に、船に適正なトリムを樹立し維持する上に困難性を生じ得るよ
うな、船、貨物、バラスト等の重量によって生じる重力のような静的力に対比す
るものである。
本発明のいま一つの重要な局面は、速度が速まるにつれてトリム角を増して不安
定状態に船の姿勢を変える滑走表面の傾向に対抗し、また偏揺と縦揺を生じる力
に対抗し、それによって航行中の船のトリムを全般的に高めるように、動的下向
き力に配置されることである。動的力を適切に配置することによって、殊にその
ような力を付与するように特に設計された船の場合に、静止中の船の運用に近い
か、それに等しい船の運用中に、トリムを維持することもできる。
より具体的には、動的下向き力及び/又は他の、船の前、後部に作用する静的、
及び動的双方の上向き力及び下向き力の位置と大ぎさを相互に対して調整して、
全てのそのような上向き力の着力点と全てのそのような下向き力の着力点を相互
に近づけ、理想的には、殊に排水モードから10〜20ノツトぐらいの滑走モー
ドに速度が増加するにつれて、そのような着力点を全ての速度を通じて一致させ
る。実際には、これは、動的下向き力の付加点を配置することだけではなく、船
の全速度範囲にわたってトリムを維持するように動的下向き力に最も有効に協働
する、重量、浮力、滑走その他の揚力表面、プロペラ、バトック、及び船底にお
ける下向き引張り、つまり吸引力等を与えて配置する船舶設計をも含むことがで
きる。
好ましくは、付加される下向き力は船の排水重量のほぼ1〜50%以上、そして
望ましくは5〜25%である。
本発明のいま一つの局面は、独特な態様で本発明の動的下向き力に協働し、その
うえ、独立しても有利に使用し得る特定の仕方でのぬれ表面の形態に関する。こ
れには、深い喫水、はっそりした船首、船首スケグ、船首翼、前、後の滑走表面
と竜骨の形態、後方流剥順区域と後方チャイン剥離フィン、及び原型船尾装置が
含まれる。
滑走型船用の本発明の船首は従来の滑走5°l船の船首に比し深く、かつほっそ
りしており、水切部がほぼ扁平から凹形である。■字形の滑走表面をもった船で
は、前部垂線から後部断線までの距離の10%と20%の個所にある船首水切部
は設計ヂャイン最大幅と竜骨線喫水との比がそれぞれ3以下と4以下であること
が好ましい。同様に前記g!線から後部!!!線への距離の10%と20%の点
までの距離にわたる平均喫水は波切部よりも後方の最も深い喫水の少なくとも8
0%であることが好ましく、後方の喫水に等しいか、それより大きいことができ
る。
従来の滑走型船の船首とは異なり、本発明の水切部はその形状の故に、限られた
揚力しか発生しない。その代わりに、その形状は船の速度が増すにつれて大ぎな
吸引力を発生し、これは船首を下方に付勢し、従来の滑走型船の船首がするよう
に船首が正トリム角に滑走して持上がるのを防ぐ、この下向きhは船の滑走表面
の加圧点よりも後方にかかる動的下向き力と協働して本発明の動的トリムを助け
る。波切部と後方における下向ぎ力は協働して、その間に作用する上向きの滑走
力の「支点」の回りに船をトリムして釣合せる。この後方の動的力はそのうえ、
間に作用する上向き滑走力の「支点」を介して同じく作用する。船首の下向き縦
揺に対抗する偏倚効果を有し、さもないと荒海でゼロ・トリムで運航する時に危
険であり得たであろう船首に安定性を与える。
本発明のいま一つの特徴は、以下に述べる理由によって前部スケグ、及び前部翼
を具えた船を含む。スケグも胃も船の中央よりも前方にあって、望ましくは、船
の縦方向中心線上に中心を有して船首から後方に延在する。
スケグは船の底に取付けられ、船体の線に沿って延在する。従来の後部スケグに
比し、船首スケグの配置は船の進路を維持しく方向安定性)、また荒海での偏揺
を減じる上で、より効果的である。前部スケグをゼロ・トリムで船を運用するこ
ともできる本発明に使用すると、前部スケグは入来する流れを分割して、後方の
ぬれ表面上の流れの圧力の分布を良くし、かつ部分的に圧力を除き、それによっ
て流れの層流状態を保って乱流と摩擦を減じるという重要な機能を果す。これは
、船首が滑走浮上して実質的に水面に乗っている従来技術の滑走型船ではほとん
ど、又は全く効果が無いであろう独特の機能である。
前部胃は前部スケグの下側の縁に取付けられて、前部スケグによって支持される
ことが有利である。通常前部翼は船の進行方向には流線形で低抵抗の輪郭を有し
、浮上(垂直)方向には比較的高い摩擦と族ツノの輪郭を有するように設計され
る。そうすることによって、殊にバラストタンクのような静的減衰装置に比して
、最少の摩擦及び抗力の追加でもって、動的に揚力を与え、IIP!iを減衰す
ることができる。水切部で、スケグにそって船の水線長の5〜30%だけ、前縁
の頂点から後方に延びる後退翼、つまり「デルタ」翼を用いると有利である。こ
の翼の前縁が両側で作る水平角度は1〜15°とすることが好ましい。水流に対
して適正(設計され配置される時、この翼は、独立に、又はトリム、及びヒープ
@御を含む本発明の他の特徴と協働して、船のヒープ、又はトリムを調整する目
的で、船の中央よりも前方で動的な揚力、又は抑え力を与えるのにも使用すると
有利である。
本発明のいま一つの特徴は、ゼロ・トリムの運航で船の安定性を高めるための、
船体中央よりも後方の滑走床の設計である。「船尾でトリム」される、すなわち
がなりのトリム角で運航される従来の滑走jl17船は船の中央と似たような大
きさの、しばしばむしろ、それよりも大きい喫水を中央よりも後方に有するよう
に設計される。この慣行と異なり、本発明では、船の中央から船尾に至るまで中
央の喫水の少なくとも25%だけ床が上昇し、船中央喫水の50%〜1oox1
又はそれ以上まで上昇することができる。
本発明のさらにいま一つの特徴は、滑走型船の船尾で通常経験する抗力を少なく
する、本発明によってトリムされる船の設計である。船尾で船体ぬれ表面上に圧
力除去区域、つまり床が設けられ、この区域はトランツムまで延び、それ自体は
不当な追加の乱れや摩擦を同時に生じることなく、船体滑走表面に沿う流れの圧
力を徐々に減じるような形態と位置を有する。圧力除去床は船底の滑走表面の、
平らな、又は凹面の、上方に延在する端末部であり、後方で船尾と交差して、横
方向の後縁を形成する。圧力除去床は船の水線長の5〜25%まで前後方向に延
在し船の中央喫水の10〜50%まで立上ることが望ましい。船の中央近くに横
方向ステップを配置することもでき、その効果を高めるために圧力除去区域の前
縁を形成させると有利である。圧力除去床の後縁は真直ぐで、船体基面に平行に
、かつ船の縦方向中心線を通る垂直平面に対して直角に船尾を横切って延在し、
ステップから立上って船の設計水線の近くに配置され、望ましくは設計水線の上
方又は下方に、船中央喫水の15%未満の距離にある。
本発明のいま一つの局面は、双型船尾構造を与えることであり、該構造は、その
後端に清らかで漸進的な流れの剥離を生じ、さもないと生じるであろう抗力を避
ける、チャインの後上方へのフィン形延長部を船尾の両側に有する。
本発明の原理を用いることによって、船は滑走平面がより大きく、船幅がより広
く、船尾部分がより大きくなリ、しかも安定性(殊に縦揺と横揺に関する)、及
び操縦の問題、又は摩擦や抗力の許容し得ない増加を生じることなく、有償荷重
を大きくし、性能を高めることができる。よって、本発明のいま一つの局面は、
従来の潰走型船では不安定となるであろう滑走表面を有する船であり、滑走表面
の広さ及び/又は船体上でのその分布に関して独特な滑走表面形態を有する船で
ある。
本発明の重要な一局面は、適切な動的下向き力を生じるように、船体に沿う1個
所又は数個所に船体の下側、又は横側に翼を使用することである。翼はその前縁
を船の進行方向に向けて配設され、その船速で所要の下向き力を生じるように水
流に対して迎え角を与えるように向けられている。対称形の輪郭、又は揚力方向
側の大きな反り(キャンバ)の何れかを有する従来の翼を用いることもできる。
しかし、この用途に特に適した特別の翼が本発明の利点を最適にするために与え
られ、もう一つの特徴を有する。
上記の従来型翼はその従来の用途ではほとんど、又は全く考慮されなかった特性
をもっている。すなわち、それらの翼は流れが後縁を過ぎる時に、与えられる揚
力とは反対の方向に流れを偏向する。しかし、本発明では下向き力、すなわち負
の揚力を生じるように、「上下逆さ」に使用されるので、そのような従来翼は流
れを上向きに偏向する。
これは船側にそって、また船尾で乱流を生じるので、さもなければ本発明の使用
から得られる利益を成る程度、制限する。この欠点は、前方部分は下向き力が生
じるように反りを持たせるが、後縁では買が生じる力と同じ方向に流れを偏向す
るように後方部分に特殊な形態をとらせた翼を用いることによって避けられる。
後方部分の上面が後縁に向って凸形に下方に曲がる翼である。この設計から生じ
る下向き流れはまた後縁での流れに対する圧力を成る程度中和して、さらに抗力
を減じるという効果も有する。
翼の中央部から後縁にかけての下面が翼弦に向けてかなりの距離まで上方に曲が
っている、誘導抗力が殊に高速時に低くなる斬新な翼も与えられる。極く高速の
用途では、翼の前縁区域から中間点に向けて延在する、比較的平らな上面を翼が
与えている。速度に対して非線形の力を生じるように、翼長方向に延(Lするス
テップを上面、又は下面の何れかに設けることができる。ステップは、高速時の
力の増大を減じるためには上面に、力の増大を増すためには下面に設けられる。
本発明は、最大限に実施された時に、滑走中のぬれ表面の減少が従来の滑走型船
に見られるぬれ表面の減少よりも著しく少なく、比較的にはおそらくその極く微
小端数に過ぎない、と言う意味で、滑走型船を部分的に排水型船に転換するよう
に見えることが判る。これは、滑走型船の本来の目的、すなわちぬれ表面をでき
る限り減じることと矛盾するように見える。しかし、本発明を実験したところに
よると、船の効率が従来の滑走型船よりも向上し、この向上は、静止時トリムを
維持し、その結果、船尾と滑走表面に沿う*mと抗力を減じることによる性能増
進から期待されるであろうよりも著しく大きいことが判った。これらの結果につ
いて何らの特定論理に拘束されることを意図せずに、ゼロ・トリム角にて幅の狭
い、深い船首表面が、後方に延在して徐々に外開きに拡がる滑走表面と協働して
、乱れを最少にし、殊に、船体下側での気泡の捕捉を避け、従来の滑走型船に通
常生じるしぶぎの根を大いに抑圧し、おそらく完全に除去するB様で、流れを主
として前後方向の流線に誘導し得る点を述べておく。上記の滑走表面の配置によ
る、後部の圧力の漸進的で均等な除去は船尾において通常、経験される摩擦と抗
力をさらに軽減する。
図面の簡単な説明
第1図は、本発明に関係する、船の縦方向に沿う力の作用を示す力線図を重ねた
、船の輪郭の正面図、第2図は本発明を用いた船の、右舷側から見た斜視図、第
3図は第2図の船の、右舷側から見た正面図、第4図は第2図の船の底面図、
第5図は第3図の、船の5−・5線にそう、後方に向かって見た断面図、
第6図は第3図の船の、6−61にそう、後方に向かって見た断面図、
第7図は第3図の船の、7−7線にそう、後方に向かって見た断面図、
第8図は、第3図の船の、8−8線にそう、前方に向かって見た船の前部の断面
図であり、また8−8線より前方の前部の、ステーション1/2(第3図の船の
長手tこそってマークを付したステーション1と2の中間点)における点線の断
面図、
第9図は、第3図の切断線8−8の前方の船首の、下方から見た船底にそって取
付けられたスケグと前部間を示す、斜視図、
第10図は第8図の断面図の下部の拡大部分図、第11図は第9図同様の、船首
における代替形式の前部胃を示す斜視図、
第12図は第2図の船首の、取付けられた代替形式の前部間を示す、部分図、
第13図は前部肩の断面形を示す、第11図の13−13線にそう拡大断面図、
第14図は第2図ないし第4図の船の船尾の図、第15図は翼とその船への取付
けを示す、第14図の船尾の15−15vaにそう、外方に向かって見た部分断
面図、第16図は翼の断面形を示す、第15図の16−16線に沿う拡大断面図
、
第17図は本発明の一部を構成する代替の胃形態を断面で示す拡大断面図、
第18図は、滑走表面の形態と、関連する下向き力発生装置の配置とを示す、船
の輪郭の正面図、第19図は、いま一つの滑走表面の形態と、関連する下向き力
発生装置の配置を示す、船の輪郭の正面図、第20図は、さらにいま一つの滑走
表面の形態と、関連する下向ぎ力発生装置の配置を示す、船の輪郭の正面図、第
21図は、代替の翼形態と取付は装置を示す、船の船尾から見た輪郭図、
第22図は、第2図ないし第4図の船の船尾下方から見た、船床の後方部分にお
ける代替の武板、ステップ、及びチャインフィン形態を示す、拡大斜視図である
(翼と支柱は図示せず)。
明を 施するだめの最良の形態
本発明の実施する場合に考えられる滑走型船は、設計速度で動的揚力が幾らかあ
り、少なくとも船の重量の5%に等しく、また従来通りに使用した時に船の重心
が静、正時と少なくとも同じ高さにある船である。これには、排水重量に対して
比較的小さい、排水重量の10%又は、おそらく、より代表的には20〜40%
の程度の揚力を発生する、いわゆる半滑走型船と、存速時の動的揚力が重量の1
/2〜2/3に等しいか、又は90%にまで達することも、できる純滑走型船と
が含まれる。慣例的に運用される時、純滑走型船は設計速度で静止的よりも重心
位置が高く、ぬれ表面が静止時の値の3分の1しかないか、又ムそれ以下にさえ
なることがある。本発明の利点は半滑走型船でも実現することができ、その利点
は船重量に比してより大きな滑走揚力の潜在性をもつ船の場合と同じ位に大きい
こともあり得ることは言うまでもない。
運動中に滑走型船に通常、作用する力を先ず図解し、次に本発明によって加わる
力の相互作用を説明することによって、本発明をより明快に理解することができ
るであろう。第1図は滑走型船(1a)に作用する様々な力の性質と方向性を示
す。これには、重心を介して作用する船と中味の重lW1及び集合的に浮力中心
を介して作用する、船のぬれ表面にかかる水の向上きの浮力が含まれる。
通常、船が静止している時は、重心と浮力中心が一致する。
船が速度を有している時、滑走力PFは滑走表面(2a)に沿って上向きに作用
し、この力は集合的に圧力点と呼ばれる個所を介して働く。また、滑走モードに
おける従来の滑走型船の場合、船は水中で上昇(ヒープアップ。
heave up) シ、遂には滑走力が上昇によるぬれ表面の減少(つまり水
線の低下)によって浮力が失われる量と相殺する。代表的には、従来の滑走型船
は、静止時ぬれ表面(この時、船の全重量が船の浮力により支持される)の3分
の1以下にまでぬれ表面が減少するまで持上がる。
よって滑走モードでは、浮力が減少して、滑走力が置き換わる。これらの滑走力
の位置は、その大きさと共に、幾らかの表面を前後に配分したり、そのような表
面の縦方向の傾斜、つまり迎え角を変えること、及び/又は、V形成の船の場合
には、横方向の傾斜を変える(船底をせり上げる又はおとすと称する)ことによ
り、前後に調整することができる。船の設計によって程度は異なるが、他のhも
前後に作用してトリムとヒープの双方に影響する。重要な力は、船底、及び水線
下の船側(バトック)にそって、これらの表面に沿う流れによって発生する負の
差圧が生じる下向きの吸引力(負の揚力)D、P、である。
一般に、殊に垂直方向のぬれ表面が大きいほど、船底、及びバトックの下向き吸
引力による負の浮力が大きくなる。前部の表面による負の揚力が大き過ぎると、
船を船首の方に傾けさせる、すなわち負のトリム角をとらせるであろう。「船首
でトリムされたJと称せられるこの状態の船は船首が沈んで転覆し易い。
滑走モード時の船のトリムは、様々な力、殊に船の速度と共に変わることのある
動的力、の前後方向の相対的な分布に従って変わる。例えば、滑走モード中の船
の前方部分(前部船体)に比較的大きな滑走力を生じるように滑走力の形態を変
えることにより、この増加した前部力は船首を船尾に対して持上げ、つまり移行
させ、それによって船のトリム角を増す。船首の細さと垂直ぬれ表面(深さ)を
増すと、これらの表面に沿う吸引力を増し、それによって生じる負揚力を増すこ
とによって、船首を船尾に対して下げる。
本発明によれば、トリムに影響を与え、また後述する他の目的のために、前後の
付加的な力が船に加えられる。
これには、第1図の船の船尾に示す1i(3♂)によって与えられる動的な下向
き力N、L、 (負の揚力)、及び船の船首に図示される前部wi(35a)の
上向き力L(1カ)が含まれる。後述するように、本発明によって、これらの力
を前後で調整することができる。滑走型船を設計するにあたり、方向安定性、前
後の安定性、及び荒海での横揺、縦揺、偏揺そして波力に対抗する能力の重要さ
を考慮しなければならない。その結果、荒海で船首を突込まないための安定性な
らびに方向及び横の安定性を保つために、代表的には、滑走時に船が2〜6°に
1°船尾でトリム」するように、船の力が従来から配置される。前述のように、
この結果は摩擦と抗力の大ぎな増加となる。
それと対照的に、本発明の実施する場合、トリム角は2°未満、ざらに有利に0
°に維持され、もしも例えば荒海でのW揺を減じて、しかも船の安定性を保つの
に望ましければ、−5°までの小さな負の角度に維持することができる。上向き
力によって船を最大限に浮揚させる従来の慣習とは逆に、本発明では船をトリム
近くに持ってくることと、安定性を高めることの両方のために下向ぎ力が船にか
けられる。適切に設計された船は、船首の水没に対する安定性ならびに方向およ
び横の安定性をもって、荒海を運航することが可能である。比較的従来型の滑走
型船も、場合によってはより軽度ではあるが、本発明を実施すると有利になる。
特別設計の全ての滑走型船に当てはまるかどうかは別にしても、船に作用する他
の力、殊に滑走力に対して縦の垂直中心平面に沿って前後に、動的下向き力が船
をゼロトリムに近づけるように計画的にかけられる。第18図、及び第19図は
この原理を図示し、船の上向き滑走力にのみ着目している。第18図では、トリ
ム状態で示す船(1b)の前部船体にある滑走表面(2b)は顕著な凸面性を有
しているので、入ってくる流れに対して船首はかなりのふくらみを呈し、これは
、凸面の前部では強い滑走力を生じ、後部では小さな力しか生じない。よって滑
走力の着力点はF−1のように、前方である。トリムを保つために、この力に釣
合うように、望ましくはI (3b)が発生する動的下向き力が図示のように比
較的前方に、船体中央部か、その少し前方に配置される。それとは対照的に第1
9図の船(1C)の滑走平面(2C)は船首で凸面性が遥かに少なく、ふくらみ
が小さいので、滑走力の着力点はF−2のように、もっと後方にくる。従って、
翼(3C)が発生する下向き力は比較的後方に、つまり船体中央部の少し後に配
置される。もっと複雑な釣合が第20図に示され、これも滑走力のみに着眼して
いる。船(1d)は第18図に似た前部滑走表面(2d)を有し、これは着力点
、つまり圧力点がもっと前方にある滑走力を発生し、同時にステップが船尾の圧
力除去区域(後で十分に説明する)と協働して、滑走力をステップ(4d)より
も前方に集中する傾向を生む。滑走時にトリムを保つために上向き滑走力に釣合
うように、下向き動的力が2つの成分、つまり中央部よりも前方の買(3d−1
)が発生する前方成分と、船尾にある翼(3d−2)が発生する後方成分とに分
割される。滑走中のトリムと安定性を保つために、各成分の力の大きさと位置は
相互に対して、また集合的に、船に作用する滑走力その他の力に対して調節する
ことができる。
かけられるべき下向き力の大きさは、主に船の重量、体積(浮力)、及びぬれ表
面、ならびに滑走速度で船が発生する滑走力の大きさと共に変わる。本発明によ
れば、滑走速度で下向き力が無い時に生じるであろうぬれ表面の減少(静止時の
ぬれ表面の大きさからの)の3分の2未満に実際の減少を保つことが望ましい。
通常のぬれ表面の減少(下向き力がかからない時)の50%未満、望ましくは5
〜25%のレベルにぬれ表面を増加させるような、より大きな下向ぎ力で安定性
とトリムは向上し続けるはずである。必要があれば静止時のぬれ表面を150%
、又は175%にまで越えてぬれ表面を増加させるのに十分な下向き力をかける
ことができ、これは高速、または荒海で運航する船にとって利点であることがで
きる。
純滑走型船に対する好適な指針として、この力を水から出た船の排水重量、つま
り船の実際の重量に関連づけることができる。好ましくは、下向き力は排水重量
の1〜5%、又はそれ以上、そして望ましくは5〜25%に等しい。半滑走型船
では、この下向き力は一般にもっと小さくて、好ましくは船の排水PIの少なく
とも5%、そして望ましくは8〜20%であろう。
滑走表面、竜骨線等の様々な形態を有する船の上記の一般的取扱いは、本発明の
動的下向き力の概念を従来型の船に応用してその利点を様々な程度に取り入れる
態様を説明する。しかし、新しい船については、本発明の一部を構成する他の特
徴の1つ以上を特に取り入れることにより、その利点を十分に利用するように船
を特別に設計する、つまり「仕立てる」ことが好ましいのは当然である。
第2図、第3図、及び第4図に特別設計の船の一例が示され、これには、後述す
る効率と構造設計の特別な利点を生むように動的な下向き力の単一成分が船尾に
設けられる。船(1)は、船の設計に従って積載した時に水線にある船首の頂点
を識別する、船首の船首垂直(6)と、船尾が設計水線を交わる最後点にある船
尾垂線(1)とを有する船体(5)を含む。これらの垂線の間の距離が水線上の
船の長さを構成する。本例の船の水線長は150 ft(30,5m)である。
船体を説明する目的で、図示のようにそれぞれが船長の10%に等しい10個の
等間隔のステーション(1個のステーションとして各垂線を含む)にこの距離が
分割される。
水線の上方に延在する船体(5)の側壁(8)はへさき(9)で交わり、後方に
拡がってほぼステーション(6)で最大幅に達する。側壁は船尾(10)まで平
行に続く。各側壁はその下縁で船体下部にある滑走床(11)と交わってチャイ
ン線(12)を形成し、チャイン線は小さな突起、すなわちフィン(13) (
第14図、及び第22図にもっと明らかに示される)を設けて出っ張らせ、滑走
床(11)に沿って流れを案内することが好ましい。突起(13)の高さは1f
t(30,5国)未満であることが好ましく、1/8〜3in(3〜75am)
であることが望ましい。出っ張ったチャイン線(12)は船(1)の長手にそっ
てほぼステーション(1)から船尾まで延在し、はぼステーション(2)の前方
では、出っ張ったチャイン線は実質的に−L向きのしぶきを偏向するスプレー・
ストリップ(しぶき板)の役目を果す。水線よりも上方のナックル(14)も側
壁(8)の各々にそって、はぼステーション(1)から船尾まで延在する。
実質的に船の余水線長に延在する滑走床(11)は頂線を竜骨線に置く、はぼV
字形の形態を有する。殊に第5図ないし第8図に見られるように、滑走床は船極
垂線(6)の非常に鋭いV字形に始まって、徐々に外方に拡がり、ステーション
(6)では、15.25 ’の床上り角度になる。
ステーション(7)からステーション(9)までの床上り角度はそれぞれ13,
5°、9.75@、及び5.25°である。
はぼステーション(6)から後方では、竜骨線は51.71n(132α)の設
計喫水を有し、はぼ水平、つまり船の基面に平行であるが、場合によっては幾ら
か凹形であってもよい。
はぼステーション(6)にある頂点から。3角形の扁平な中央床(16)が船の
基面に対して僅かな上り角をもって後方に延在する。中央床(16)は横方向に
は船の基面にほぼ平行である。船の基面は船の最も深い喫水の所にあって、縦方
向垂直中心面に垂直であり、かつ船の設計水線に平行な平面である。
好ましくは、中央床の頂点は船の最大喫水の所か、その幾らか後方にある。中央
床(16)は滑走床(11)の分水線、つまり頂線部分と交差してこれを截断し
て、後方に拡がる2本の投影1! (17)を形成する。V形床(11)も中央
球部分(16)も共にステーション(9)でチャイン(12)の間に延在する横
方向ステップ(4)の位置で終結する。床(11)と床(16)の傾斜を相互に
適切に調整することにより、好ましければ、第22図の(16a)に示すように
、横方向ステップ(4)の所で床(11)を完全に截断するように床(16)を
配置することもできる。ステップ(4)における床(11)の喫水は11.8i
n (300m ) テアル。
よって、縦方向の船体中央からの全体法形態は概して扁平となり、好ましくは船
体中央の喫水の少なくとも25%だけ船尾に向かって徐々に立上り、またゼロ・
トリムでの運用で、より優れた安定性を得るには、船体中央の喫水の少なくとも
50%、望ましくは75%、立上る。本例において、船体中央の喫水から船尾ま
での立上りは100%であり、好ましければそれ以上(つまり水線よりも上方)
にすることもできる。船体中央から船尾までの縦方向の床の立上りはほぼ線形か
、幾らか凹形であることが好ましく、大きな凸形性は避ける。もしも凸形である
ならば、船体中央よりも後方の滑走表面は、船体中央と船尾後縁の間の距離の1
72にある横方向垂直面におけるチャイン線間の横方向の平均喫水が船体中央(
ステーション5)における最大喫水点と船尾後縁における最大喫水点とを結ぶ直
線の喫水よりも50%以下だけ大きいことが好ましり、25%以下だけ大きいこ
とが望ましい。
本発明の船ではステーション(5)から後方のチャイン横幅は比較的大きいこと
が有利であり、好ましくは船体中央における横幅に等しいか、それ以上である。
第2図ないし第4図では、船体中央のチャイン横幅は3221n(818α)で
、ステーション(7)から船尾後縁までのチャイン横幅は341.4 in (
867(J)である。
第2図で良く判るように、ステップ(4)は船の縦方向中心線におけるl高点か
ら各チャイン(12)に向けて高さが直線的に減じてフィン(13)と同一・平
面内に入る。代わりに、第22図に示すようにステップはチャインからチャイン
まで水平であることができ、この場合、ステップ(19)を越えて後方にチャイ
ンにそって動く流れを誘導するような形状をもつ、1!渡しフィン(18)が設
けられる。
本例で、ステップの深さく中心線で測定して) 3.41n(8,6cm)が船
のサイズに対して選ばれるが、好ましくは5〜500顔と広く変化でき、又は船
に比例させて、船の喫水の0.001〜15%とすることもできる。
プロペラ(20)は滑走床(11)の直ぐ下に、竜骨線の両側に、好ましくは、
ステップ(4)の前方にチャイン幅の50%か、それ以下の距離を離して配置さ
れる。プロペラをそのように配@すると、その噴流は、殊に低速時にステップに
形成し易い渦流、及び乱れを「−掃」する傾向を有し、これによってステップの
効率が高められる。そのうえ、ステップはプロペラからの乱流を後方の滑走表面
から除き去る傾向を有し、よって滑走体の下側のプロペラに通常、伴う摩擦と乱
れがさらに減じる。
圧力除去床(21)はステップ(4)の後方に延在する。横方向に、圧力除去床
(21)は縦方向f!直直中画面垂直であり、船尾垂線(7)にある後縁(22
)の位置で、端末となる最高点まで凸面、又は図示のように扁平面として延在す
る。基面に平行で縦方向中心面に垂直な後縁(22)は圧力除去床(21)とト
ランツム壁(23)の結合部となる。最大効果を得るには、圧力除去床(21)
の表面はステップ(4)と後縁(22)の間に延在する平面上、又はその上方に
あり、ステップと後縁の中間ではこの表面は後縁(22)水平面の高さよりも下
方にとどまる。
圧力除去床の前方から後方に向けての立上り量は船体中央の喫水の少なくとも1
0分の1に等しいことが好ましく、喫水の2分の1までも大きくすることができ
る。
後縁(22)の垂直位置は船の設計垂線の上方、又は下方に、船の最大喫水の5
0%未満、好ましくは25%未満、さらに望ましくは10%以内の距離にあるべ
ぎである。ステップの前方の水に加わる滑走圧力を徐々に、又均等に除去し、そ
れによって圧力除去床(21)は、滑走型船の船尾に通常生じる乱れと抗力を著
しく減じるのに十分な長さまで、前後方向に延在すべきである9本例では、圧力
除去床は水線長さの10%、前後方向に延在し、15.4 in (39,1C
Il )の喫水から水線下3.4in(8,60)まで、つまり船体中央喫水の
23.2%だけ立上る。
水型の船尾突起(カウンター) (24)が船体(5)の両側に、船尾垂線(7
)の後方に延在し、各々、後1 (22)の上方にトランツム壁(23)から後
方に延在するヒール(かかと) (25)を有する。各ヒール(25)は後方と
内方の両方向に上方に向けて僅かに曲線を描き、船首がヒープする時、水を「押
す」ことにより、縦揺に対抗する追加の前後方向安定性を与えるために、設計水
線よりも僅かに上方に配置される。
両側のチャイン線フィン(13)は後縁(22)を超えて後方に延在し、各ヒー
ルの外縁にそって上方に曲線を描いて設計水線の上方の点に達し、それによって
張出したチャイン線にそう流れを船尾で滑らかに分離する。
各船尾突起(24)の内壁(2b)は縦方向中心面に平行であり、各々がトラン
ツム壁(23)につながって、翼(3)の取付支柱(27)を受承するための内
方かどを形成する。支柱(27)は、基線面に対して水平で船の縦方向中心線に
直角な軸線の回りに枢動するように、船尾突起(24)の内壁(26)に取付け
た枢動輪受(図示せず)を有することもできる。第16図に示すように、支柱(
27)は横断面が翼形をしており、両面の反りは等しく、翼弦はほぼ船の縦方向
に平行である。支柱(27)の下端は内(3)に取付けられて、それを支持する
。図示されないが、支柱の回転位置を調整することによって翼(3)を異なる迎
え角に操作するために、支柱(27)をトランツム壁(23)に連結する油圧ピ
ストンのようなMlを設けることもできる。代わりに翼(3)とその支柱を特定
の船に合わせた所定の位置に恒久的に固定することもできる。
11(3)は船の縦方向垂直中心面の両側にほぼ等しく、横方向に延在する。船
に対する翼の前後位置はその前縁がIK(22)の所にあって、両者間の乱れを
避けるために成る距離だけ後縁(22)の下方に離れることが好ましく、距離は
少なくとも5 in (15α)に等しく、できれば船の喫水を増す程遠く下方
にないことが望ましい。ステップ(4)のように、ステップが有る場合、翼はス
テップの最下端の下方に水平に配置されるべきである。前後方向には、買の前縁
が後i! (7)のような、船の後縁の垂直下方に配置される。
あとでもつと詳しく説明するように、II(3)の翼弦は水平面にほぼ平行か、
僅かな角度をなしている。支柱(27)の四転位置を変えることにより、水平面
(従うて流れの方向)に対する翼の姿勢を、好ましくは±10〜20゜の範囲内
で調整することができる。
単数又は複数の翼を必要に応じて様々な仕方で、船の縦方向中心線に対して横方
向に配置して、成る特定の前後位置でその合力が中心線に来るようにすることが
できる。すなわち、前記の説明のように1個の四が中心線を横切って両側に半分
ずつ延在することができる。代わりに、第21図に示すように、中心線の両側に
、それから等距離の所に別々の翼を置くことができる。この実施例の翼の取付け
は船尾よりも前方の位置で殊に有用である。
各I(3e)は流れに対して所定の向き(迎え角)に、流体力学形状の支柱(2
7e)によって船体に固定される。
この翼は本発明による下向き力を発生する望ましい装置である。この目的のため
に、翼を対称形にし、流れの方向の横から見た時に後縁が前縁の上方にくるよう
に、流れに対して迎え角を与えて下向き力を発生することができる。効率を良く
するには、負の揚力(下向き力)を与えるように翼の下面をより大きく反らせ、
さらに必要に応じて負の揚力を増強するように迎え角を付けることができる。好
ましくは、翼の翼形は、負の方向に(前縁が後縁よりも低い)10°までの広い
迎え角の範囲にわたり、また広い速度にわたって、誘導抗力を最少にすると同時
に下向き力を最大にするものである。そのうえ、上向き力が生じるように5°以
上まで正の方向で(前縁が上って)翼が効率良く働くことが好ましい。このよう
な上向き力を生じる能力は本発明の船において場合により、荒海で縦揺力に対抗
するのに役立つことができる。これらの目的のために、誘導抗力を減じると同時
に、トリムの維持、及び船体表面を通過する流れ、殊に船尾後縁で剥離する流れ
との乱流状の相互作用の回避に斬新な仕方で寄与するために、本発明のいま一つ
の部分を構成する特殊な翼が有利に使用される。
船体を過ぎると流れとの乱流状相互作用を避けるために、後縁を過ぎる流れ(洗
流)が、発生する力とは反対の方向にある従来の揚力翼と対照的に、洗流が胃に
より発生する力と同じ方向である下方に偏向されるような形態を有する翼が有利
である。後縁部分が適切な形態であると、前縁が負の迎え角で流れに向う時に下
向き力を発生するように後方部分よりも前方が反りを有する(全体的には下側の
反りをより大きくして、差別的に反りを付けるのが望ましい)翼がこのような偏
向流を生じることができる。このような翼の後方部分、翼弦にそって測った翼長
の、好ましくは少なくとも15%の後部、望ましくは少なくとも20%の後部、
そして約40%までの後部は上面が凸面形をなし下方に後縁まで延在し、下面が
少なくとも凸面性を実質的により少なくし、好ましくは実質的に直線で、望まし
くは凹面形をなして後縁に延在する形態を有する。
本発明の調は誘導抵抗を減じるために、前縁からの距離で約25〜55%翼弦長
の点から始まる下面が後縁に向けて前縁から85%翼弦長の点まで上方に曲線を
描き、この点は翼弦縁からの距離が開始点における翼弦線と下面との距離の50
%未満となる。そのうえ、翼は比較的薄い輪郭を具えることができ、好ましくは
最高厚さが翼弦長の0.15、望ましくは0.03〜0.09である。
極く高速の運用に有利なように、そのような翼は上面の形態に関し、また四にス
テップを加えることにより、さらに変形することができる。変形した上面の前部
表面の形態は細い前縁から後縁に向けて30〜50%翼弦長まで延在する実質的
に扁平な、つまり直線の表面を含む。上面、又は下面の何れかにそう翼弦の中心
点または後縁に近い望ましくは前縁方向及び後縁方向への表面が共に翼弦に平行
であるか、又は翼弦に向かって内方に延在する個所に、ステップを配置すること
ができる。ステップは翼の最大厚の0.1〜10%以上の距離だけ、翼弦に向か
って直角に延在することができる。この翼の効果は非線形応答性を与えることで
ある。比較的高速で、流れの剥離がステップに生じる。下面のステップでは、こ
のために下向きの力の減少が生じ、上面のステップでは、下向きのツノの増加を
生じる。本発明による船にこの翼を応用する時、極く高速時に下向き力の増加を
少なくするために、下面のステップが殊に有利である。
第16図では、m(3)は前縁(43)、後縁(44)、上面(45)、及び下
面(46)を有する。翼(3)が上向きにも下向きにも揚力を生じない姿勢、つ
まり迎え角にある後縁(44)から前縁(43)に向けて延在する基線、つまり
基tIL線(47)が示される。前縁(43)はほぼ流線形の先端を有する。先
端から後方の上面(45)は凸面であり、最大の凸面性は先端から翼弦長の7〜
20%、望ましくは10%の距離にある点である。表面(45)は最大凸面性の
指摘された点から最大凹面性を有するもう一つの節点まで凹面形であり、そのあ
と、下方に後縁(44)まで凸面形である。下面(46)は前縁(43)から、
翼弦へ最大距離にある点(49)まで凸面形であリ、この点から後縁(44)に
かけて徐々に翼弦に向かって曲線を描いて僅かに凹面形になる。前縁から85%
賢弦長の位置で、下面(46)と翼弦の距離は最大距離の点(49)のそれの約
30%である。本例の翼の翼弦長は49.5in(125,7α)で、厚さと長
さの比は0.046である。ステーション(1)から(33)までの各ステーシ
ョンにおけるI II (47)から表面までの垂直距離をインチで第工表に示
す。ステーションの間隔は1.5 in (3,8υ)である。
第1表 第■表
第17図には、高速運用のための前記の変形がなされて、他の点では第16図の
翼に一致するII(3)が示される。具体的には、上面の前方部分(50)は、
前縁(43)に始まり後縁(44)に向かって翼弦長の45%に等しい距離の問
、実質的に直線形である。前縁(43)の先端は第16図の実施例よりもかなり
細い。下面(46)の前部(51)はほぼ等しい曲率を保つが、翼の中心点に向
けて、中心点に至るまで、翼弦からの距離が短くなる。中心点にステップ(52
)があり、この高さは翼の最大厚の5%に等しい。第16図の実施例と同様に、
ステーション(1〜33)におけるM線からの表面の距離が第■表に示される。
翼弦長に対する厚さの比は0.045である。
第9図に良く示されているように、船首の頂線(前縁)の前方で、水線の上方の
点からフォアフット(29)の曲がった8!線形前方部分まで、船首でのwl擦
と乱れを減じる目的で、船首翼(31)が延在する。船首Il!(31)は等し
い反りの表面を有し、最大圧と翼弦長の比が0.063で、最大厚が前縁から4
5%肩弦長の点にある翼である。翼弦長(21in又は53.3m)は船の平均
チャイン幅の6.4%である。
船首翼は細くて深い船首水切部と協働して本発明に独特な使い方をされる。船首
胃は船首に当たる水を分割しくつまり、外方への運動量を与え)、船首を過ぎる
時のこの流れの層流性を保ち、これは、さらkF&れを分割し、最小の乱れをも
って滑走床にそって後方に誘導する水切部の能力を大幅に高める。
本発明に従って用いる船首翼はその形状を流線形化し、滑らかな研磨表面を与え
ることにより、乱れとWl擦を最少にする形態を有する。翼は中立であることが
好ましい。
つまり、翼弦が運動方向に延在する時、水中の翼の運動に直角な何れの方向にも
実質的な正味の、力を生じないような形態を有する。望ましくは、翼弦の片側の
翼の反り、又は輪郭が他の側のそれの鏡像であるので、翼は釣合って、つまり翼
弦に対して対称である。小さな船での最も単純な形では、この翼は前縁及び後縁
がまるめられた薄い平板であることができる。しかし一般に、この翼は流線形状
に翼弦方向にわたって厚さが変わる。翼の前方部分は翼の最も厚い点から前縁に
向けて翼弦にそって前方に延在する。翼の後方部分は翼の最も厚い点から後縁に
向けて翼弦にそって延在する。
一般に、翼の翼弦長と厚さは船のサイズに対して十分大きく、運用速度では水に
十分な外方への運動量を与えて、船体上の摩擦を著しく減じることが好ましい。
長さに対する翼の厚さく最も厚い点における)は翼弦長の1〜40%であること
が好ましく、最厚点は前縁から20〜80%翼弦長の距離にあり、望ましくは2
0〜60%である。
船に関して、翼の厚さの選択に影警する主要変数には、船の設計速度、船幅及び
喫水、ならびに船首と翼の間の距離が含まれる。一般に、比較的速い船では、翼
の「迎え角」 (前縁の相対的鋭さ)は狭い方が好ましい。
翼は船体の縦方向中央面上に配置されて、翼弦がそのような!!直直中図面一致
することが望ましい。翼の長さは船の水線よりかなりの距離、下方に延在し、好
ましくは、水線から竜1uiaまで延在する。水線の下方で、翼長にそって、翼
の後縁は船首頂に対面し、水平方向に隣接するどの点においても船首頂の前方に
隔置される。1°船首頂」という語は、水線の上方又は下方の任意の高さでの船
の最も前方にある点を意味する。通常は大抵の、又は全ての^さにおいて、船首
の前縁であるが、球形ふくらみ、竜骨等のような他の構造であることもできる。
最良の性能を得るには、その後縁が水線下方の長さの全体にわたって船首頂に平
行になるように翼が配置される。しかし、好ましければ、翼は船首頂と異なる角
度にすることもできる。また好ましくは、翼の前方傾斜をもって、つまり上方に
前方に傾斜して配置することもできる。
船首からの翼の隔置は本発明の利点を最適化するために大切である。最も適切な
間隔は幾つかの要因と共に変わり、一般に運用速度、又は設計速度と共に、船幅
と共に、そして賢の厚さと翼弦長と共に距離が増し、又はその逆である。この間
隔はこのように変わるけれども、船の設計速度で水が船ちを過ぎる時に、翼が水
に与える外向き運動量の有用な量が残るように十分に船首頂の近くに翼を配冒す
べぎである。
通常は、本発明の利点を十分に利用するために、買の後縁を船首頂からtill
!させるべきである。この間隔はさきに述べた要因に従って変わるだけでなく、
船首の鋭さ、翼の後方部分の銃さ、その他、II後縁区域と船首頂に発生する乱
れと?!!擦に影響する要因によっても変わる。しかし、水がviv!L縁と船
首の近くを過ぎる時に連続的な流線の状態が水に保たれるような距離だけ、船首
とm*縁を隔置するのが好ましい。近くの区域に流m流を保つために、船首又は
翼後方部分が太ければ太いほど、必要な間隔は広くなる。実際には、全ての水平
点で、胃の最大厚さに等しいか、それ以上の水平距離だけ(!liの後縁から測
って)、翼を船首頂から隔置することが好ましい。
殊に比較的高速の船では、船幅の1〜30%の間隔が好ましい。
船の水切部とは、断面積が増えている、つまり平行な船体中央部の開始点のよう
な最大断面の点までの、船体前部の部分である。第2図ないし第4図の実施例で
は、この点はほぼステーション(4)である。しかし、本発明の新しい水切部は
船首垂線から後方に船の水線長の10〜20%延在する部分を便宜上指すことが
できる。第2図ないし第4図の船では、これは船首!!線から後方へステーショ
ン(1)、及び(2)まで延在する船体前部の部分である。第8図を参照すると
、水切部(32)は細くて、上方かつ後方に比較的狭角度で外方に延在すること
が判る。船首垂線(6)の後方で、第8図にステーション(1/2)の点線で示
されるように、バトック(11)はf!直断面が僅かに凹形であるが、好ましけ
れば直線でもよい。滑走船では水切部は垂直方向に特別に深く、その下方のa
(33)は垂線(6)から後方にステーション(2)までが、水切部(32)の
後方の最も深い喫水の約135%である約69.8in(177,31)の喫水
にある。水切部の最下端はフォアフット(29)から成り、フォアフットの後方
はスケグ(34)に連結されてその一部を形成し、スケグは後述するように前1
(35)を帯同する。しかし、ここで注目すべきことに、幅の狭い輪郭と小さな
体積をもつスケグはフォアフット(29)と共に水切部の最下り部分を形成する
。水切部(32)のステーション(2)の後方で、滑走床(11)は徐々に下り
続け、角度は第7図に示すように水平に近くなる。
明らかなことであるが、細くて深い水切部(32)は比較的体積が小さく、従っ
て浮力が小さい。また大きなぬれ表面が垂直に近い角度に配設されているので、
大きな負の揚力を生じる可能性がある。水平平面に配設されて正の揚力を発生し
得る表面の大きさは比較的小さい。
滑走船のためのこの漸新な波切部の有効深さはその長手又その前部にわたる平均
深さ又は平均喫水で特徴づけることができる。平均喫水は、水切部の中に含まれ
る縦方向垂直中心面の面積を水切部の長さで除して、概算することができる。
このようにして概算された平均喫水を水切部後方、代表的には大体、ステーショ
ン(4)から(7Fまでの最深喫水と比較することができる。好ましくは、船首
垂線の後方に船の水線長の少なくとも20%、又は10%に延在する水均部の平
均喫水が水切部後方の最深喫水の少なくとも80%、そして好ましくは水切部後
方のjiff喫水に等しいか、それ以上の175%にまでなるように、本発明の
この局面における実施において、船の残りの部分に対して水切部を設計する。第
1図の実施例について、船体前部の平均喫水は、船首垂線からステーション(1
)までが水切部後方の最深喫水(はぼステーション(2)からステーション(6
)までで48.1 in又は122.21)の177%であり、船首垂線からス
テーション(2)までが同じり126%である。設計水線の下方で、船首垂線と
それぞれステーション(1)及びステーション(2)との間にあって、水切部の
最大延在部(スケグは同等の竜骨延在部を含む)のラインによって下側及び前側
が区切られる、縦方向垂直中心面の面積を最初にめることによって、平均喫水が
Ii算される。
船体前部の狭さ、つまり細さと波切部の有効滑走表面の相対的な欠除は、平均チ
ャイン幅と喫水(スケグ又は翼の深さを除く)との比によって特徴を表すことが
できる。船首垂線からステーション(2)までを始めとして、この比は船体中央
部の床の極く小さな立上りに移行する中で大幅に変わる。しかし各ステーション
(1)、及びステーション(2)平均チャイン幅と竜骨線喫水(喫水を決めるに
は、竜骨線下方のスケグの他の突起を含めない)との比は、特徴を表すためにも
設計のためにも、水切部の全体的な細さの便利な尺度となる。好ましくは、ステ
ーション(2)(船首垂線の後方に船の長さの20%の所)における平均チャイ
ンと竜骨線喫水との比は4未満であり、ステーション(2)では3未満である。
第1図の船では、幅と竜骨線喫水はステーション(2)で3.06 、またステ
ーション(1)にて1.6である。
上記は本発明に使用するのに特に適した水切部を特徴づけ、理解し易くする非常
に有用な実施例であることは言うまでもない。概念的に言えば、本発明による滑
走船は、前方に小さい体積と浮力を与え、前方に小さい揚力(滑走)表面を与え
、前方に負の揚力を発生する可能性のある大ぎなぬれ表面を与える、という一般
原則に従い、これらは後方に与えられる動的力と独特に協働して効率的で安定な
船を作り出す。別の見方をすると、それがないと渭走船の安定を不安にし危険に
さえしたかも知れない、高度に効率的な水切部が与えられ、これはその効率を与
える他に、後方の動的力と協働して船を釣合わせ、派生する重要な付加的効率を
発生する。つまり、このように許された薄くて深い水切部は船首下側の圧力上昇
と、そのために生じる、従来の滑走船の効率を下げるしぶきの根を無くす。
本発明の前部スケグは船体中央部から前方にあり、好ましくは、船の縦方面中心
面にそって船首垂線の区域から後方に延在する。これは船尾垂線までの距離の3
0〜40%までも後方に延在しても有用である。スケグは船の竜骨に取付けられ
、船のサイズとその喫水によって異なる、が、代表的には5un(7α)と15
ft (460cm)の間の距離に、船体ラインにそって竜骨から下方に延在
する。好ましくは、この距離は平均チャイン幅の1/4%と、望ましくは平均チ
ャイン幅の374%以上、5%もの^さ、との間の値に等しい。船の喫水に対比
して、’R2fS線から下方へのこの距離はスケグを除く船の最深喫水の少なく
とも10%であることが好ましい。
スケグは、スケグが受ける偏揺、旋回その他の力によって課せられるl7p1造
上の要求、及び後述するようにそれに取付けられ前翼を担持することの構造上の
要求を満たすように構成される。スケグは発生する摩擦と乱れを少なくするよう
に流線形をなして、比較的鋭角の前縁と後縁をもつ翼形形状を有することが有利
である。第2図ないし第4図の実施例では、スケグ(34)は船首の下方継続部
である。スケグ(34)は前後方向に船首垂線からほぼステーション(2)まで
261 in (663α)延在し、深さは2゜in (50,8cm)である
。第9図で良く判るように、スケグ(34)は両面に等しい曲面をもち、前後方
向に買値を有する翼形である。最大厚さは約9.4 in又は23.9値(翼弦
長の0.027%)であり、前縁から50%翼弦長の所にある。スケグ(34)
の深さは厚さよりかなり大きいことが判る。
前部スケグは、取付けられた翼の有無にかかわらず、船を進路から外そうとする
、船首その他船の前部に作用する力、殊に偏揺力に対抗するために、その配置上
、より有効である。翼形はその前縁にそう流れの横向ぎ圧力が何れかの方向への
横運動に対抗するようにスケグを偏倚するので、船の方向安定性を与える上で、
スケグの効果を高める。
重要なことに、スケグを本発明の他の局面と共に使用する時、スケグは水切部の
下方延長部としても働き、船首に負の圧力差、従って下向き吸引力を追加する。
この力は後方の動的下向き力、及びスケグと後方の下向き力との門に作用する上
向き滑走力、と協働して船のトリムを維持する。
前翼も船体中央部より前方に位置し、最大効果を挙げるには、やはり船首!l!
線の区域の後方に延在する。その形状にもよるが、翼は船尾垂線までの距離の3
0〜40%までも後方に延在しても有用である。比較的従来形の翼構造であるこ
との他に、前翼は比較的扁平か、又は竜骨の所で横方向に凹形表面の形をとるこ
とができ、船体の下方にほぼ対向し、竜骨にそって前後に延在し、事実上、竜骨
の適切形状の外面(底面)となることができる。翼の滑走表面は僅かに凸形であ
って、しかも適切な滑走力を発生することもできるが、前後方向にも横方向にも
実質的に非凸形であるべきである。
全体局面において、*WAは流線形の低抵抗輪郭を有するように設計される。I
Iという語はこの場合、広銭に使用される。必ずしも翼形断面をもつ、つまり揚
力能力を有する必要はない。しかし、この翼は平板、又は買としての揚力能力を
与えられると有利であり、よって、トリム制御のために船体中央の前方で動的な
揚力、又は下げ力を船に与えるようにも使用し得る。この力は単独ででも、他の
、本発明による釣合力と協働してでもよい。前翼は、その設計、配置、及び船の
航行方向に対する向き、の故に有効に作用する。又、減衰器としても使用される
別個の翼の形をも有しているので、その縦揺を減じる動作モードは動的である、
つまり垂直方向に水中で生じる摩擦、圧力及び抗力による。従って、ffi!、
そして引いては船の摩擦を増すことになるぬれ表面、を増加させるバラスト・タ
ンクのような静的減衰器に比して、より効率的である。
有利なことに、第2図ないし第4図の実施例に示されるように、前I(35)は
前部スケグの下縁に取付けて支持することができる。代わりに主翼は成る前方位
置の船側に、好ましくは船首に、又はその近くに固定され、船体中央部に従来か
ら取付けられる横揺制止フィン又は翼に幾らか似たように取付けられて船側から
延在することもできる。前翼はまた前2のように船首に取付けられた船首フィン
の下端に、両側に類似の仕方で取付けることもできる。
好ましくは翼の垂直方向(船の向きに対して)の平均寸法はほぼ水平面内に延在
する翼弦長(幅)よりも小さく、通常少なくとも1:2、望ましくは1;1oの
比である。
有利なことに、翼は概して後退形態を有し、望ましくは、第1図ないし第4図に
図解するようにデルタ翼設計であって、船の前方にある前方頂点(37)は竜角
線が船首に交わる点にあるが、この船首交点よりも成る距離だけ前方に突き出る
か、成る距離後方から始まってもよい。
船の縦方向II中心面に対する!F!線からの翼前縁(36)の後退角は少なく
とも45°であることが好ましい。船の水線の5〜30%である有利な長い翼で
は、縦方向垂直中心の両側の前縁の間に角度は好ましくは1〜15° (tji
方向垂直中心面からの各前縁の後退角は89.5〜82.5°)であり、図示の
実施例では2°である。この型式の翼表面(37)は、望ましくは扁平で下反角
をもって配設される、つまり前縁(36)の外方端に向って水平面に対して下方
に望ましくは2〜15°傾斜している。これは、翼の中心にそって流れを誘導し
て、さらに方向安定性を高める目的である、。望ましくは、何れの側の前縁(3
6)も直線である。
後退Il設計は、船の進行方向に低抵抗の輪郭を与えるために前縁に最少限の丸
味又はれ流線形しか必要とせず、よって1mに対する抗力、又は抵抗を生じるた
めに垂直方向に、より鈍い輪郭を与えることができる、という特別な利点を有す
る。船体菌中央部の水切部にある後退翼は船の水線長の一5〜30%に延在する
ことが好ましい。第2図ないし第4図の例では、* (35)は船首垂線(6)
の後から後方へ、はぼステーション(2)まで12 ft (366α)延在す
る。
第11図に、船の進行方向に縦方向中心線に対して鋭い角度をなして外方に延在
し、両側に翼面と同じ平面内に、図示のように同じ下反角をなして配設される前
進翼延長部(38)を前縁(36)に両側に追加することによって変形した後退
翼を第11図に示す。第13図に示すように前翼は翼形を有し、対称表面を有す
るが、迎え角がゼロであっても揚力を生じるように差別的に反りをもたせること
ができる。補足的な揚力を与えると共に、前翼延長部(38)が翼端(39)か
ら内方へ、スケグ(34)に向けて流れを誘導することによって船の方向安定性
を高める。
第12図に図示する代替のスケグ取付は前翼は、前縁(36b)に始まり、はぼ
楕円形で後縁頂(42)につながる外方端と、扁平表面(37tl)と、を有す
る。
翼を減衰器として使用する時のように翼の揚ツノが必要でない場合、それに応じ
て翼表面が配置され、完全扁平翼ではこれは水平であろう。これはそのような表
面を船の基面に平行にすることによって近似させることができる。しかし、後に
詳しく説明するように、前翼は本発明のいま一つの局面における、船の前部に正
又は負の揚力を与えるといういま一つのIIな機能を果すことができる。この機
構のために、前翼は所定の垂直方向に所要の揚力を与えるような迎え角に取付け
られる。このように船首に垂直力を生じるように前翼を利用するために、胃を水
平面、近似的には船の基面に対して有る角度に配置することができる。比較的長
い、例えば船の水線長の15〜30%、後方に延在する翼では、水平面から所要
方向に5°以内の小さな角度が適正な力を発生することができる。より短い翼で
は、この角度は相応に大きくなることができる。好ましければ、水平面に対する
翼表面の角度を船の運航中に迅速に調整することができるように翼を取付けるこ
ともできる。例えば、扁平なデルタ翼の前方頂を枢動自在にスケグに取付け、翼
の後端を垂直調整のための油圧作動ジヤツキを介してスケグに固定することがで
きる。
前翼は本発明の細くて深い水切部を協働して、この水切部における滑走表面の欠
除と、さもないと殊に荒海で船に不安定性を与え得る、この水切部にて吸引力に
より発生する負の揚力とを補償するという重要な機能を果たす。前翼の姿勢は、
上向き力を与えるように、後退翼、又は他の長い滑走表面の場合には好ましくは
1〜10°の角度、後縁を下方に傾けて設定することができる。この上向ぎ力は
、船首を支持して釣合を維持し、重要なことに、船首を沈漬させようとする下向
きill揺力に対抗することによって、後方に作用する動的力を補足する。前翼
はそれによって、効率が高い、より細めの船首の使用を可能にし、同時に船首を
支持づ“るのに必要な後部の下向き力の大きさを減じる。これはひいては、より
小形の、従ってより効率的な後部の下向き力翼の使用を可能にする。第2図ない
し第4図の実施例では、I(35)はこの目的の動的上向き力を与えるように、
後縁を下方に平均2°の角度に固定される。任意であるが、好ましければ後方位
置の下向き力を補足する動的下向き力成分を与えるように、前翼を本発明に利用
することができる。
他の実施例、殊に翼長方向がほぼ船の外方に延在する前翼の場合、翼は縦方向垂
直中心面の両側に、各々の翼長又はその一部がほぼ該中心面の外方に延在する翼
を含むことができる。もしも揚力が必要でなければ、中立又は対称形の翼形を選
択して、その翼弦を船の航行方向に平行にして翼を配置することができる。又は
非対称形の、つまり揚力を生じる輪郭を翼が有するならば、その輪郭によって生
じたであろう揚力を消去するであろう迎え角をもって配置されるであろう。代わ
りに、幾らか前方の位置、好ましければ船首に、又はその近くに、船体の側面に
賢を固定し、そこから外方に延在させ、従来から船体中央に取付けられる横揺制
止フィン又は翼に幾らか似たように取付けることができる。
しかし、船の前部に揚力又は抑え力を与えるために、この型式の前翼は所要の垂
直方向に所要の揚力を与える迎え角に設定することができる。中立の、又はキャ
ンバ−付きの翼の何れかを使用し、船に所要の垂直力を与えるように適切に配置
することができる。必要あれば、船の任意の特定の速度に生じるf!垂直力変え
るために、船の運航中に迎え角を容易に調整し得るように胃を取付けることがで
きる。
前翼によって与えられる揚力及び/又は減衰力の太きさはまた水切部におけるそ
の位置と共に、そして翼が水平面に投影する面積で測った滑走表面の大きさと共
に変わる。最大効果を得るためには、翼は船の水線の前方30%に、望ましくは
、第2図ないし第4図の実施例に示すように前方20%に配置される。その区域
で、滑走表面、・ 実質的に翼が投影する水平面の面積は、好ましくは船の水線
長の1ft当り2〜70in2 (0,4〜15ci/ ex )で、望ましく
はS 〜50in27 ft(1〜10ci/ ex )である。図示する買(
35)の下側の滑走表面(37)の面積は約9 ft2(8361cj )であ
る。殊に高速運航において、lfl走表面表面後方向に長いことが好ましく、船
体の横方向の滑走表面の平均幅は前後方向長さの174未満で、皐ましくは17
8未満である。
前部スケグ又は前翼の何れもが単独に、又はいっしょに本発明の他の特徴と共に
、又はそれ無しで、1隻の船に使用することができる。しかし、各々は前記の協
働関係の故に、本発明の基本のトリム及びヒープ制御特性と組合せて1隻の船に
用いれば殊に有利である。さらに、トリム及びヒープ1!1120特性は荒海で
、より定常的に船首を水中に保つ傾向があるので、スケグ、及び前翼は、より定
常的に水面下にあって、偏揺及び縦揺の減衰に寄与する。
滑走表面を有する、例えばカタマラン、又はトリマランのような多胴船と共に本
発明を用いる場合、各船体とも前記特性、例えば、狭くて深い水切部、前部スケ
グ、前翼、船首翼、前記のような船尾にかけての滑走表面の上昇、船尾圧力除去
区域、及びそれに伴う横方向ステップ、ならびに船尾における流れ剥離チャイン
・フィン、の一つ以上を使用することができることは明らかである。
前記のような、下向き力を発生するための横方向翼又は翼群は依然、船の縦方向
中心面に対して両側が対称であることが望ましいであろう。しかし、中心面は船
全体の中心であろうし、これはカタマシンの場合、2個の船体の間の等距離面で
あろう。
次に、水中に曳行される縮尺24:1の模型の標準水槽試験から、5°の負角度
に設定された(前縁が後縁よりも]・方の水平面にある)翼を有する、第1図な
いし第4図に示すような本発明の船の運航を説明する。静止時、船(1)はゼロ
・トリムにて水に浮ぶ。約8ノツトの低速で、船は排水モードにある。30ノツ
ト領域まで速度が上がると、滑走力が増し、同時にI! (3)が生じる下向き
力と船首における吸引力も増す。これらの力はほぼ相互に相殺して船の動的な前
後の釣合を維持する。船は約60ノツトまでの速度領域を通じてほぼ釣合状態を
続け、波間時間4〜16秒で、高さ3〜6 ft (90〜180 ax )に
相当する荒波の中でも不安定の兆候を示さない。速度範囲全体を通じて船のヒー
プは僅かに負である、つまり喫水、従ってぬれ表面は増加し、静止時水線よりも
下方に、5in又は12.7α(喫水の約10%)沈む。全ての速度における船
首の最大上昇は約0.6°であり、より高速では船首は0.3°までの負のトリ
ム角にある。
水切部における滑走面(前翼を除く)の欠除と下向き吸引力とは船首を下方に偏
倚して、従来の滑走船では当然の船首の上昇を防ぐ。同時に、前II(35)と
船尾の下向き力の「挺作用」とによる上向き力、及び船体中央部の上向き滑走力
が船首の突込みを防ぐように船首を上方に偏倚する。速度領域全体を通じて、滑
走船に当たりまえの大ぎなしぶきの根ならび船首、及び船尾の後流は存在しない
。速度が上昇するに従い、船尾買(3)と前m (35)とスケグ(34)とは
高度に安定した真直ぐな航路で、船のトリムを保つようにする。
手続補正書(自発)
平成1年 2月7日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1a 動的揚力を発生することのできる滑走表面;及び b 船体の横方向にはほぼ船間体の縦方向中心面上にあり、船体の縦方向には船 体の船首垂線の後方に船体の水線長の少なくとも20%の距離にある着力点で船 体に下向き力を及ぼすために、船体から隔置されて船体を過ぎる流れに応答自在 の装置; を有する少なくとも1個の船体を含む高性能船。 2 前記下向き力が船の排水重量の少なくとも1%に相当し、前記下向き力の、 前記縦方向の着力点が船体中央部にある、請求項1記載の船。 3 前記滑走表面は前記船の排水重量の5%超の動的揚力を発生する能力を有し 、前記動的下向き力を発生する装置は前記船体中央部の下方に取付けられる翼を 含み、前記翼の翼弦方向軸線は前記船体の縦方向にほぼ一致し、翼長方向軸線は 前記縦方向にほぼ直交し、前記翼は流体力学的輪郭を有してその翼長方向軸線の 回りに回転角をもって配置されるので、前記船体が水中を前進している時に前記 船体の垂線にほぼ一致する大きな力成分を有する下向き力を前記翼が発生する、 請求項1記載の船。 4 前記翼は下側に、より高い反りを有している、請求項3記載の船。 5a 前記翼の前方部分にわたって、前記翼の翼弦に直角な揚力方向の力成分を 流れに発生する能力を与えるような反りをもった表面を前記翼が有し:b 前記 翼の後線まで少なくとも20%翼弦長に延在する後方部分に、前記揚力方向とは 反対の側では凸面状に曲がって前記後縁に至る表面と、前記揚力方向の側では前 記揚力方向とは反対の側の前記表面よりもかなり低い凸面状の、前記後縁まで延 在する表面と、を前記翼が有する請求項3記載の船。 6 前記翼はその前方部分にわたって、翼弦に直角な揚力方向の力成分を流れに 発生する能力を与えるように反りの付いた両表面を有し、また前縁から約25〜 55%翼弦長にある点に始まって前縁から85%翼弦長にある点まで上方に曲線 を画く下面を有し、この85%翼該長の点での前記下面と翼弦との距離は前記開 始点での前記下面と翼弦との距離の50%未満に等しい、請求項3記載の船。 7 前記翼が前記船体の船尾にある、請求項3記載の船。 8 前記翼は、前記船体のぬれ表面の、静止時の値からの減少を、下向き力が無 い時に滑走速度にて生じたであろう減少の3分の2未満に保つのに十分な下向き カを滑走速度にて発生する能力を有している、請求項3記載の船。 9 前記滑走表面は船の排水重量の10%超の動的揚力を発生する能力がある、 請求項3記載の船。 10 前記船はカタマランである、請求項3記載の船。 11 船体の船首垂線から、前記船首垂線の後方へ船体水線長の20%に等しい 距離にある前後位置に、そしてその後方まで、延在する、ほぼV字底形態の細く て深い水切部を前記船体が有し、前記船首垂線と前記前後位置の間の前記水切部 での平均喫水が前記水切部後方の最大喫水の少なくとも80%である、請求項1 記載ないし10の任意の項記載の船。 12 前記平均喫水が前記水切部後方の船体の最大喫水のに等しいか、それ以上 である、請求項11記載の船。 13 前記前後位置における水線横幅と喫水の比が4以下である、請求項11記 載の船。 14 前記船首垂線から後方に船体水線長の10%の所にある前後位置と前記船 首垂線との間の平均喫水が前記水切部後方の船体の最大喫水の少なくとも80% であり、前記前後位置での水線横幅と喫水の比が4以下である、請求項11記載 の船。 15 前記水切部での竜骨線に取付けられてそれから垂直方向に下方に延在し、 また前記船体水線長の少なくとも5%に等しい距離に縦方向垂直中心面にそって 前後方向に延在するスケグを前記船体が有し、前記スケグの垂直方向深さがその 厚さよりもかなり大きい、請求項11記載の船。 16 水線の下方で、船体中央部前方の前記船体に固定される後退翼を含み、前 記翼は縦方向中間軸線に対して両側の対称形であって該軸線を船体の縦方向中心 面に一致して配置され、前記翼の前縁の後退角は前記縦方向中心面に対する垂線 から少なくとも45°にある、請求項11記載の船。 17 前記翼は、その下側の滑走表面が前記翼の縦軸線に対して交差する方向に 前記船体の基面に平行な平面の中にはぼ延在し、前縁が両側に1〜15°の水平 角をなしている、ほぼデルタ形態を有し、前記翼は、水中を運動する時に上向き 力を生じるように船体にそう流れの方向に対して前記翼の縦軸線回りに迎え角を もって配置されている、請求項16記載の船。 18 水切部の前記船体の竜骨線にスケグが取付けられて、該竜骨線から垂直方 向下方に、該スケグの前後長さにわたる平均値がスケグを含まない船体の最深喫 水の少なくとも10%に等しくなる距離に延在し、また前後方向に縦方向中心面 にそって船体水線長の少なくとも5%に等しい距離に延在し、前記翼が前記船体 の竜骨線から下方に隔置されて前記スケグに取付けられる、請求項17記載の船 。 19 前記ほぼV字底の床は後方へ、船首垂線から船体基面にほぼ平行な船尾の 横方向後縁までに、船体基面からの床の立上り量を徐々に減じつつ延在して、船 の排水重量の5%超の動的揚力を発生することのできる滑走表面を有し、前記床 は船体中央部から前記船尾後縁まで前記船体基板に対して、船体中央部の喫水の 少なくとも25%に等しい距離だけ上昇する、請求項11記載の船。 20 船体中央部から前記船尾後縁までに船体中央部の喫水の少なくとも50% に等しい距離だけ前記床が前記基面に対して上昇し、船首垂線の後方へ船体水線 長の75%にある垂直横断面におけるチャイン線の間の横方向平均喫水は船体中 央の最大喫水点と後縁点を結ぶ直線との交差点の、前記垂直横断面における喫水 よりも50%超大きくはない、請求項19記載の船。 21 前記後縁は船体基面にほぼ平行であり、垂直方向に水線から船体最深喫水 の25%未満に等しい距離以内に配置される、請求項20記載の船。 22 前記船はカタマランであり、その各船体が請求項19記載の船体である、 請求項19記載の船。 23 前記船体は、前記船体の水線下の船首頂線の少なくとも一部分の前方に、 後縁が前記船首頂線部分の前方に隔置されて該部分に対面している翼を有し、前 記翼は前後方向の翼幅に比して前記船首頂線部分にほぼ沿う方向に長く、前後方 向に交差する翼の厚みに比し、前後方向に長い、請求項19記載の船。 24 前記船体はほぼV手底形態の水切部を有し、該水切部における竜骨線に取 付けられてそこから垂直方向下方に延在するスケグを有し、該スケグは縦方向垂 直中心面に沿って前後方向に前記船体の水線長の少なくとも5%に等しい距離に 延在し、垂直方向下方に、スケグ無しの船体の最深喫水の少なくとも10%に等 しい、前後長さにわたる平均距離に延在し、前記スケグの垂直方向深さはその厚 みよりもかなり大きい、請求項1ないし10の任意の項記載の船。 25 水線よりも下方の、船体中央部から前方の船体に固定された後退翼を含み 、前記翼は縦方向中央軸線に対して両側に対称形であって該軸線を船体縦方向垂 直中心面に一致して配置され、前記翼の前縁の後退角は前記縦方向垂直中心面へ の垂線から少なくとも45°である、請求項1ないし10の任意の項記載の船。 26 前記翼はほぼデルタ形態を有し、その下側の滑走表面は翼の縦軸線と直交 する方向に前記船体の基面に平行な平面の中にほぼ延在し、その前縁は両側に1 〜15°の水平角にあり、前記翼の縦軸線回りに船体に沿う流れの方向に対して 迎え角をなして、水中を動く時に上向き力を発生するように配置される、請求項 25記載の船。 27 水切部の船体竜骨線にスケグが取付けられて、そこから垂直方向下方に、 スケグの前後方向長さにわたる平均の値がスケグ無しの船体の最深喫水の少なく とも10%に等しい距離に延在し、縦方向垂直中心面に沿って前後方向に、船体 の水線長の少なくとも5%に等しい距離に延在し、前記翼が前記船体竜骨線から 下方に隔置されて前記スケグに沿って固定される、請求項26記載の船。 28 船首垂線から船体の基面にほぼ平行な船尾の横方向後縁までに、船体の基 面からの床の立上りを徐々に減じながら後方に延在して滑走表面を形成するほぼ V字底の床を前記船体が有し、前記床は船体中央部から前記船尾後縁までに、船 体基面に対して船体と中央部の喫水の少なくとも25%に等しい距離だけ上昇し ている、請求項1ないし10の任意の項記載の船。 29 船体の最深喫水の点から後方へ、船首垂線の縦方向後方に船体水線長の7 5〜95%の距離にありまた垂直方向に船体の最深喫水、又はそれより上方にあ る横方向ステップまで、延在する滑走床と、前記ステップの後方に船尾垂線にあ る床後縁まで延在する圧力除去床と、を含み、前記後縁は縦方向中心面に直交し 、船体基面に平行であって船体水線から垂直方向に船体最深喫水の25%未満の 距離にあり、前記圧力除去の床の表面は横方向に船体基面に平行に延在し、縦方 向に前記後縁でほぼ真直ぐ、又は凹面状に延在する、請求項1ないし10の任意 の項記載の船。 30 動的揚力を発生する能力のある滑走表面と、船首垂線から前記船首垂線の 後方に船体水線の20%に等しい距離にある前後位置まで及びその後方へ延在す る、ほぼV字底形態を有する細くて深い水切部と、を有する少なくとも1個の船 体を含み、船首垂線と前記前後位置の間の前記水切部における平均喫水は前記水 切部の後方の最大喫水の少なくとも80%である、高性能船。 31 前記滑走表面は船の排水重量の5%超の動的揚力を発生する能力を有する 、請求項30記載の船。 32 前記前後位置における水線横幅と喫水の比が4以下である、請求項30記 載の船。 33 前記滑走表面は船の排水重量の10%超の動的揚力を発生する能力を有し 、前記船首垂線と、前記垂線の後方へ船体水線長の10%にある前後位置と、の 間の平均喫水が前記水切部の後方の船体の最大喫水の少なくとも80%であり、 前記前後位置における水線横幅と喫水の比が4以下である、請求項31記載の船 。 34 前記水切部の竜骨線に取付けられて、そこから垂直方向下方に延在し、前 後方向に縦方向垂直中心面にそって船体水線長の少なくとも5%に等しい距離に 延在するスケグを前記船体が有し、前記スケグの垂直方向深さはその厚みよりも かなり大きい、請求項30記載の船。 35 水線の下方、かつ船体中央部の前方で前記船体に固定される後退翼を含み 、前記後退翼は縦方向中間軸線に対して両側に対称形であって前記軸線を船体の 縦方向垂直中心面に一致させて配置され、その前縁の後退角は前記縦方向垂直中 心面への垂線から少なくとも45.である、請求項30記載の船。 36 前記翼は、その下側の滑走表面が前記翼の縦方向軸線に直交する方向に前 記船体基面に平行であり、その前縁が両側に1〜15°の水平角をなす、ほぼデ ルタ形態を有し、前記翼は水中を動く時に上向きカを発生するようにその縦方向 軸線回りに、船体にそう流れの方向に対して迎え角をもって配置される、請求項 30記載の船。 37 スケグが水切部の船体竜骨線に取付けられて、該スケグの前後方向長さに わたる平均の値がスケグを除く船体の最深喫水の少なくとも10%に等しい距離 に前記竜骨線から垂直方向下方に延在し、前後方向に縦方向垂直中心面に沿って 船体水線長の少なくとも5%に等しい距離に延在し、前記翼は前記船体竜骨線か ら下方に隔置されて前記スケグにそって固定される、請求項36記載の船。 38 前記船はカタマランであり、各船体は請求項30に述べられたような船体 である、請求項30記載の船。 39 前記船体の水線下で、船首頂線の少なくとも一部分の前方に、その後縁を 前記船首頂部分の前方に隔置しそれに対面させて、配置される翼を前記船体が有 し、前記翼は前後方向の翼幅に比し前記船首頂線部分にほぼ沿う方向に長く、前 後方向を横切る翼厚に比し前後方向に長い、請求項30記載の船。 40 動的揚力を発生する能力を有する滑走表面と、ほぼV字底形態を有する水 切部と、前記水切部の竜骨線に取付けられてその垂直方向下方に延在するスケグ と、を有する少なくとも1個の船体を含み、前記スケグは前記船体の水線長の少 なくとも5%に等しい距離に縦方向垂直中心面にそって前後方向に延在し、前記 スケグの垂直方向の深さはその厚みよりもかなり大きい、高性能船。 41 前記滑走表面は船の排水重量の5%超の動的揚力を発生する能力を有し、 前記スケグは、船首垂線と竜骨線に沿って船首垂線の後方に船体水線長の20% の距離にある位置との間で、前記船体水線長の少なくとも10%の距離にわたっ て延在する、請求項40記載の船。 42 前記スケグは翼のような流体力学的形状を有する、請求項41記載の船。 43 動的揚力を発生する能力を有する滑走表面と、ほぼV字底形態の水切部と 、水線の下方、かつ船体中央部の前方で船体に固定される後退翼と、を有する少 なくとも1個の船体を含み、前記翼は縦方向中間軸線に対して両側に対称形であ って前記軸線を船体の縦方向垂直中心面に一致させて配置され、前記翼の前縁の 後退角は前記縦方向垂直中心面への垂線から少なくとも45°にある、高性能船 。 44 前記滑走表面は船の排水重量の5%超の動的揚力を発生する能力を有し、 前記翼は、その下側の滑走表面が、前記翼の縦方向軸線に交差する方向に前記船 体の基面に平行な平面の中にほぼ延在し、その前縁が両側に1〜15°の水平角 をなしている、ほぼデルタ形態を有し、前記翼は、水中を動く時に上向きカを発 生するように、その縦方向軸線回りに、船体に沿う流れに対して迎え角をもつよ うに、配置される、請求項43記載の船。 45 スケグが水切部にむける前記船体の竜骨線に取付けられそこから垂直方向 下方に、スケグの前後方向長さにわたる平均値がスケグを除く船体の最深喫水の 少なくとも10%に等しい距離に延在し、縦方向垂直中心面に沿って前後方向に 船体水線長の少なくとも5%に等しい距離に延在し、前記翼は前記船体の竜骨線 から下方に隔置されて、前記スケグに沿って固定される、請求項44記載の船。 46 前記ほぼV字底の床が、船首垂線から前記船体の基面にほぼ平行な船尾の 横方向後縁までに、前記船体の基面からの立上りを徐々に減じつつ後方に延在し て滑走表面を形成し、前記床は、船体中央部から前記船尾後縁までに、船体中央 部における喫水の少なくとも25%に等しい距離だけ前記船体の基面に対して上 昇する、請求項30ないし45の任意の項記載の船。 47 前記床は、船体中央部から前記船尾後縁までに、船体中央部の喫水の少な くとも50%に等しい距離だけ前記基面に対して上昇し、前記船首垂線の後方へ 船体水線長の70%の所にある横断垂直面におけるチャイン線間の横方向平均喫 水が、船体中央部の最大喫水の点と前記後縁の点を結ぶ直線が前記垂直面に交る 点の喫水よりも50%超大きいことはない、請求項46記載の船。 48 前記後縁は前記船体基面にほぼ平行であり、水線から垂直方向に、船体の 最深喫水の25%未満に等しい距離以内に配置される、請求項47記載の船。 49 船体の竜骨線上の、最深竜骨、又はその後の点から後方へ延在し、前記点 の後方で前記V字底の床の頂線を裁断する、ほぼ扁平な中央床を含み、前記中央 床は、横方向には前記船体基面に平行で、船尾方向には上向き角をもって延在し て横方向縁に終結し、前記船体の縦方向垂直中心面に対して両側に配置される、 請求項48記載の船。 50 前記横方向縁は、船尾後縁より前方に船体水線長の5〜25%の所にある 前記V字底床のステップを含む、請求項49記載の船。 51 船体の最深喫水の点から後方へ、縦方向には船首垂線の後方に水線長の7 5〜95%にあり、そして垂直方向には船体最深さ、又はそれより上方にある横 方向ステップまで、延在する滑走床と、前記ステップから後方へ、船尾垂線にあ る後縁まで延在する圧力除去床と、を含み、前記後縁は前記縦方向中心面を横切 って前記船体基面に平行であり、前記船体水線から垂直方向に船体最深喫水の2 5%未満の距離にあり、前記圧力除去床の表面は、横方向には前記船体基面に平 行に延在し、縦方向にはほぼ真直ぐ、又は凹面状に前記後縁まで延在する、請求 項46記載の船。 52 船首垂線から船体基面にほぼ平行な船尾の横方向後縁まで、船体基面から の床の立上りを徐々に減じつつ後方に延在して、動的傷カを発生することのでき る滑走表面を形成する、ほぼV字形床を有し、該床は船体中央部の喫水の少なく とも25%に等しい距離だけ、船体中央部から前記船尾後縁にかけて、船体基面 から上昇している、少なくとも1個の船体を含む高性能船。 53 前記滑走表面は船の排水重量の5%超の動的揚力を発生する能力を有し、 前記床は、船体中央部から前記船尾後縁にかけて、船体中央部の喫水の少なくと も50%に等しい距離だけ、前記基面に対して上昇し、船首垂線の後方に船体本 線長の75%にある横断垂直面におけるチャイン線間の横方向平均喫水が、船体 中央の最大喫水点と前記船尾後縁の点とを結ぶ直線が前記垂直面と交わる点の喫 水よりも50%超は大きくない、請求項52記載の船。 54 前記後縁は船体基面にほぼ平行であり、垂直方向に水線から船体最深喫水 の25%未満に等しい距離以内に配置される、請求項52記載の船。 55 竜骨線上の、船体最深竜骨、又はその後の点から後方に延在して前記竜骨 線上の点の後方で前記V字底床の頂部を裁断する、ほぼ扁平な中央床を含み、前 記中央床は横方向に船体基面に平行で船尾方向に上向き角をもって延在して横方 向縁にて終結し、船体の縦方向垂直中心面に対して両側に配置される、請求項5 4記載の船。 56 前記横方向縁は船尾後縁の前方に船体水線長の5〜25%にある、前記V 字底のステップを含む、請求項55記載の船。 57 船体の最深喫水の点から後方へ、縦方向には船首垂線の後方に船体水線長 の75〜95%にあり、又垂直方向には船体の最深喫水、又はそれより上方にあ る横方向ステップまで、延在する滑走床と、前記ステップから後方に船尾垂線に ある後縁まで延在する圧力除去床とを含み、前記後縁は縦方向中心面に交差し、 船体基面に平行で、船体水線から垂直方向に船体最深喫水の25%未満の距離に あり、前記圧力除去床の表面は、横方向には船体基面に平行に延在し、縦方向に はほぼ真直ぐ又は凹面状に前記後縁まで延在する、請求項52記載の船。 58 船体の最深喫水の点から後方へ、縦方向には船首垂線の後方に船体水線長 の75〜95%にあり、又垂直方向には船体最深喫水、又はその上方にある横方 向ステップまで延在し、動的揚力を発生する能力のある滑走表面と、前記ステッ プから後方に船尾垂線にある後縁まで延在する圧力除去床とを有し、前記後縁は 縦方向中心面に交差し、船体基面に平行で、垂直方向には船体水線から最深喫水 の25%未満の距離にあり、前記圧力除去床の表面は、横方向には船体基面に平 行に延在し、縦方向にはほぼ真直ぐ、又は凹面状に前記後縁まで延在する、少な くとも1個の船体を含む高性能船。 59 船体の縦軸線にほぼ直角な船尾後縁まで延在する滑走床を含み、動的揚力 を発生することが可能な滑走表面を有し、船体の縦軸線にほぼ平行にその両側に 前記床の外方縁をチャイン線が形成し、各チャイン線は前記船尾後縁との結合部 まで延在し、ヒールが横方向外方に前記各結合部まで延在して、後方には前記各 チャイン線に平行に、また上方にはほぼ曲がった経路をとって船体水線より上方 の点まで延在する外側縁部を前記結合部に有し、フィンが後方には各チャイン線 にそって前記結合部まで、さらにその後方には前記縁部にそって前記水線よりも 上方の点まで延在して、前記チャイン線に沿う流を滑らかに分離するようになっ ている、少なくとも1個の船体を含む高性能船。 60 前方部分には翼弦に垂直な揚力方向にカの成分を発生する能力を流れに与 えるような反りの付いた両翼面を有し、後方部分には前記揚力方向とは反対の側 に凸面状に曲がって後線に至る一つの表面と、前記揚力方向側に前記揚力方向と は反対の側の前記表面よりもかなり凸面性の小さい一つの表面と、を有する翼。 61 前方部分に翼弦に直角な揚力方向に力の成分を発生する能力を流れに与え るような反りの付いた両翼面を有し、前線から約25〜55%翼弦長の点から始 まり、前縁から85%翼弦長の点まで上方に曲線を描く下面を有し、この点にお いて、翼弦からの前記下面の距離は前記開始点における翼弦と前記下面の距離の 50%未満である、誘導抵抗の小さい翼。 62 前縁から翼弦長の25〜75%にて、ステップが前記下面にある、請求項 61記載の翼。 63 前縁近くに始まり後縁に向って40〜60%翼弦長まで延在する上面がほ ぼ扁平である、請求項61記載の翼。 64 細くて深い水切部と動的揚力を発生することのできる滑走表面とを有する 船の摩擦と乱れを減ずる方岳であって、船体の横方向にはほぼ船体の縦方向中心 面上にあり、船体の縦方向には船体に垂直方向に働く他の力との相対的な前後位 置が滑走速度にて船体の小さなトリム角を維持する個所にある着力点において、 船体を過ぎる流れに応じて、船の排水重量の少なくとも1%に等しい下向き力を 船体に加えること、を含む方法。 65 前記滑走表面は船の排水重量の5%超の動的揚力を発生する能力を有し、 前記下向き力は船体中央部にあって、船の排水重量の少なくとも5%に等しいカ を発生する翼によって加えられ、前記トリム角は2°未満に維持される、請求項 64記載の方法。 66 動的揚力を発生する能力のある滑走表面とほぼV字底形態の細くて深い水 切部とを有する少なくとも1個の船体を含み、前記船体のほぼ下方に向いて船体 中央部の前方の竜骨に沿って前後方向に延在するほぼ非凸面状の前部表面を前記 滑走表面が含み、前記前部滑走表面は前後方向に長く、水中を動く時に上向きカ を発生するように前後方向に迎え角をもって配置される、高性能船。 67 前記水切部は船首垂線から後方へ、船体水線長の20%に等しい距離だけ 前記船首垂線の後方にある前後位置まで、及びその後方にまで延在し、前記船首 垂線と前記前後位置の間の前記水切部における平均喫水は前記水切部後方の船体 の最大喫水の少なくとも80%であり、前記前後位置における水線横幅と喫水の 比は4以下であり、前記滑走表面は船の排水重量の5%超の動的浮力を発生する 能力があり、前記前部滑走表面は船体水線長の少なくとも5%に等しい距離に前 後方向に延在し、その前後方向に直交する方向の平均幅はその前後方向長さの1 /4未満である、請求項66記載の船。 68 前部滑走表面は船体水線長の少なくとも10%に等しい距離に前後方向に 延在し、前後方向に直交するその平均幅はその前後方向長さの1/8未満であり 、水平面内の投影面積は船体水線長の1cm当り0.4〜1.5cm2であり、 前記平均喫水は前記水切部より後方の船体の最大喫水に等しいか、それより大き い、請求項67記載の船。 69 翼が前記船体中央部の下方に取付けられ、前記翼の翼弦方向軸線は前記船 体の縦方向にほぼ一致し、翼長方向の軸線は前記縦方向にほぼ直交し、前記翼は 流体力学的輪郭を有し、船体が水中を前進する時に船体の垂直線にほぼ一致する 相当な力成分を有する下向き力を前記翼が発生するように翼長方向軸線の回りに 回転角を付けて配置される、請求項66ないし68の任意の項記載の船。
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