JPH0220478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、船舶などの海洋構造物における推
力発生装置に関する。

風エネルギを利用して推力を発生させる船舶と
して、従来、帆船および風車船が知られている。
帆船は、構造が比較的簡単であるが、風向きと正
反対の向きの推力を発生することすなわち風に正
対して直進することができないという欠点を有す
る。これに対し、風車船は、横軸風車または縦軸
風車（ダリウス形風車）により風エネルギを回転
エネルギに変換してこのエネルギを水中のスクリ
ユープロペラに伝達するものであるから、風に正
対して直進することができるが、帆船に比べて構
造がかなり複雑になる。

この発明の目的は、風エネルギを利用して風向
きと正反対の向きの推力を発生することができる
比較的構造の簡単な推力発生装置を提供すること
にある。

この発明による推力発生装置は、海洋構造物に
上下移動可能に取付けられたほぼ垂直な翼支持棒
と、翼支持棒の下部にほぼ水平に取付けられて水
中に位置する水中翼と、翼支持棒の上部に略垂直
軸まわりの回転ができるようにほぼ水平に取付け
られて空中に位置する空中翼とを備えており、翼
支持棒、水中翼および空中翼のいずれかが海洋構
造物に上下移動可能に弾性支持されているもので
ある。

流体の流れの中にほぼ水平な翼を上下移動可能
に弾性支持しておくと、流体のエネルギを吸収し
て翼が上下に往復移動（振動）する。この現象
は、自励振動の一種である翼のフラツタとしてよ
く知られている。また、ほぼ水平な翼を流体中で
上下に往復移動させることにより、翼の後縁から
前縁に向う推力が発生する。さらに、波の中にほ
ぼ水平に置かれた水中翼には、波エネルギを吸収
して翼の後縁から前縁に向う推力が発生すること
も知られている。（特開昭58−30893号（特公昭60
−55352号）公報参照） この発明の推力発生装置によれば、風によつて
空中翼が上下に往復移動し、この運動が翼支持棒
を介して水中翼に伝達され、水中翼も上下に往復
移動するから、水中翼に推力が発生する。そし
て、装置の構造は比較的簡単であり、しかも、水
中翼の向きすなわちこれに発生する推力の向きは
風向きとは無関係であるから、風と正反対の向き
の推力を発生することもできる。したがつて、こ
の発明を船舶に適用した場合には、船舶を風に対
して直進させることができる。また、海面の一定
位置に浮べられた他の海洋構造物にこの発明を適
用した場合には、水中翼に波漂流力などの漂流力
を打消すような推力を発生させることにより、海
洋構造物の漂流を防止してこれを一定位置に確実
に保持することができる。また、海上に波のある
場合には、波エネルギが推力に変換され、水中翼
には波による推力も発生するので、推力発生エネ
ルギの一部または全部を波エネルギで得ることも
可能である。

水中翼は、たとえば翼支持棒に固定して上下の
往復移動だけを行なうようにしてもよいが、上下
の往復移動だけでなく迎え角を変化させる略水平
軸まわりの回転（ピツチング）も行なうようにす
るのが望ましい。このようにすれば、一層効果的
な推力の発生が期待できる。水中翼のピツチング
を可能にするには、たとえば、水中翼の前部を略
水平軸まわりの回転ができるように翼支持棒に取
付けて水中翼の後部をこの翼支持棒に弾性支持す
ればよい。

水中翼の向きは調節可能であるのが望ましい。
このようにすれば、船舶の場合には、水中翼に発
生する推力の向きを変えて、船舶を施回させるこ
とができ、他の海洋構造物の場合には、漂流力の
向きに応じて、水中翼に発生する推力の向きを調
節することができる。

翼支持棒はこれを強制的に上下に往復移動させ
る駆動装置を備えているのが望ましい。このよう
にすれば、風も波もないときでも、水中翼および
水中翼の一方または両方を強制的に上下に往復移
動させて、推力を発生することができる。

以下図面を参照してこの発明の実施例を説明す
る。

第１図および第２図は、この発明による推力発
生装置を備えた船舶を示す。

船体１前部の上甲板２上に、門形の水中翼支持
フレーム３が固定されている。フレーム３上部の
左右中央に垂直な空中翼支持軸４がばね５を介し
て吊下げられており、上からみて方形をなす水平
な空中翼６の中心がこの支持軸４に回転自在に取
付けられている。空中翼６の後縁７中央に方向舵
の役目を果す垂直翼８が固定されており、空中翼
６は、常にその前縁９が風上を向くように、フレ
ーム３の間を支持軸４を中心にして自由に回転す
る。空中翼支持軸４の下端に左右に伸びる水平部
材１０の中央が固定され、この部材１０の左右両
端部に２本の垂直な翼支持棒１１がそれぞればね
１２を介して吊下げられている。翼支持棒１１は
船体１を上下移動可能に貫通し、その下部は海面
１３下に没している。上からみて方形をなす水平
な水中翼１４の左右対称位置が２本の翼支持棒１
１の下端に固定されており、水中翼１４の前縁１
５は船体１の前方を、同後縁１６は船体１の後方
を向いている。

上記の船舶において、空中翼６は、その前縁９
が常に風上を向くように回転するとともに、風に
よつて上下に往復移動する。空中翼６の上下往復
移動はばね１２および翼支持棒１１を介して水中
翼１４に伝達され、水中翼１４も上下に往復移動
し、これによつて水中翼１４に船体１前向きの推
力が発生する。また、海上に波のある場合には、
波エネルギも水中翼１４によつて船体１前向きの
推力に変換される。

ばね５，１２の強さは、風エネルギおよび波エ
ネルギを最も効率良く吸収して推力に変換するよ
うに決められる。なお、ばね５，１２としては金
属ばね、空気ばねなどのあらゆるものが使用可能
であり、またばねのかわりに他の適宜な弾性支持
手段が用いられることもある。

第３図は、翼支持棒１７に対する水中翼１８の
取付構造の変形例を示す。水中翼１８の前部が左
右に伸びる水平ピン１９を介して翼支持棒１７の
下端に回転自在に取付けられている。翼支持棒１
７の下部には水平な補助部材２０が固定され、補
助部材２０の先端部と水中翼１８の後部との間に
ばね２１が設けられている。そして、水中翼１８
は、通常は、ばね２１によつて水平に支持されて
いる。他は上記実施例の場合と同様であり、同一
のものには同一の符号を付している。上記におい
て、翼支持棒１７が上下に往復移動すると、水中
翼１８も上下に往復移動するが、水中翼１８はピ
ン１９とばね２１によつて翼支持棒１７に回転可
能に弾性支持されているので、水中翼１８には、
上下往復移動と同時にピツチングも生じ、これに
より一層効果的な推力の発生が期待できる。

第４図は、翼支持棒２２の変形例を示し、翼支
持棒２２の船体１内にある部分にはラツク２３が
形成されている。船体１内には直流モータ２４が
設置され、そのモータ軸にはラツク２３とかみ合
うピニオン２５が適当な弾性継手を介して取付け
られている。そして、ラツク２３、ピニオン２５
およびモータ２４が翼支持棒駆動装置の一部を構
成している。他は上記実施例の場合と同様であ
り、同一のものには同一の符号を付している。風
および波によつて推力を発生させる場合には、駆
動装置をフリーな状態にしておく。このようにす
れば、前記同様、空中翼の上下往復移動によつて
翼支持棒２２および水中翼２６が上下に往復移動
し、水中翼２６に前向きの推力が発生する。ま
た、風も波もない場合などには、モータ２４を適
当な速度で回転させるとともに適当な周期でその
回転方向を切換えることにより、翼支持棒２２を
適当な振幅と周期で上下に往復移動させる。これ
により、水中翼２６および空中翼も上下に往復移
動し、これらの翼２６に前向きの推力が発生す
る。

第５図および第６図は、この発明による推力発
生装置を備えた海洋構造物を示す。

平面形状方形の海洋構造物２７の上部４辺中央
部に構造物２７より外側の海面１３上方に水平に
張出したアーム２８が固定され、構造物２７の上
面には各アーム２８の真上に水平に張出した４つ
のアーム２９が固定されている。上側のアーム２
９の先端部には空中翼調節装置３０が設けられ、
４つの水平な空中翼３１の中心がばね３２を介し
て各調節装置３０に吊下げられている。そして、
調節装置３０により、空中翼３１は垂直軸まわり
に回転しかつ任意の向きに固定される。下側のア
ーム２８の先端部に水中翼調節装置３３が設けら
れ、４本の垂直な翼支持棒３４が各装置３３およ
びアーム２８を上下移動可能に貫通している。各
翼支持棒３４の上端は適当な継手３５を介して対
応する空中翼３１の下面に回転可能に連結されて
おり、４つの水平な水中翼３６の中心がばね３７
を介して各翼支持棒３４の下端に吊下げられてい
る。そして、調節装置３３により、水中翼３６は
翼支持棒３４とともに垂直軸まわりに回転しかつ
任意の向きに固定される。

上記の海洋構造物２７において、空中翼３１お
よび水中翼３６の向きは風向きおよび潮流、波漂
流力などの漂流力ならびに構造物２７の設定位置
からのずれの方向および量に応じて適当に調節さ
れる。たとえば、第６図に矢印Ａで示す風と矢印
Ｂで示す潮流があるような場合には、空中翼３１
の前縁３８が風上を向くとともに水中翼３６の前
縁３９が潮流の上流を向くように、各翼３１，３
６の向きを別個に調節する。このようにすれば、
船舶の実施例の場合と同様、風による空中翼３１
の上下往復移動に伴つて翼支持棒３４および水中
翼３６が上下に往復移動し、これによつて水中翼
３６に潮流と逆向きの推力が発生する。このよう
に、空中翼３１および水中翼３６の向きを適当に
調節することにより、水中翼３６に発生する推力
で漂流力の一部または全部を打消し、海洋構造物
２７の漂流を防止することができる。したがつ
て、たとえば漂流防止のために係留索を用いる場
合は、これをさほど強固なものにしなくても、海
洋構造物２７を一定位置に確実に保持することが
でき、場合によつては係留索が不要になる。とく
に、深海域では、係留索を用いることができない
ため、海洋構造物の漂流防止は従来はスラスタに
頼らざるをえなかつたが、この推力発生装置を使
用すれば、スラスタの小型化または廃止が可能で
あり、大きな省エネルギ効果が期待できる。ま
た、海流または潮流のある場合には、空中翼３１
と水中翼３６の役割を逆にすることもできる。こ
の場合、海流または潮流によつて水中翼３６が上
下に往復移動し、これが空中翼３１に伝達され
て、空中翼３１の上下往復移動により空中翼３１
に前向きの推力が発生する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す船舶の側面
図、第２図は同部分切欠き正面図、第３図は翼支
持棒に対する水中翼の取付構造の変形例を示す要
部側面図、第４図は翼支持棒の変形例を示す要部
断面図、第５図はこの発明の他の実施例を示す海
洋構造物の側面図、第６図は同平面図である。 １……船体、６，３１……空中翼、１１，１
７，２２，３４……翼支持棒、１４，１８，２
６，３６……水中翼、２７……海洋構造物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海洋構造物に上下移動可能に取付けられたほ
   ぼ垂直な翼支持棒と、翼支持棒の下部にほぼ水平
   に取付けられて水中に位置する水中翼と、翼支持
   棒の上部に略垂直軸まわりの回転ができるように
   ほぼ水平に取付けられて空中に位置する空中翼と
   を備えており、翼支持棒、水中翼および空中翼の
   いずれかが海洋構造物に上下移動可能に弾性支持
   されている推力発生装置。 ２ 水中翼の前部が迎え角を変化させる略水平軸
   まわりの回転ができるように翼支持棒に取付けら
   れ、水中翼の後部がこの翼支持棒に弾性支持され
   ている特許請求の範囲第１項に記載の推力発生装
   置。 ３ 水中翼の向きが調節可能である特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の推力発生装置。 ４ 翼支持棒がこれを強制的に上下に往復移動さ
   せる駆動装置を備えている特許請求の範囲第１項
   〜第３項のいずれか１項に記載の推力発生装置。