JPH0319837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ボートおよび同様な船舶用のセイ
ル装置に関するものであり、特に、固くて対称的
な翼型のセイルを備えているいわゆるウイングセ
イル（wingsail）に関するものである。そして、
特に、左舷、右舷開きおよび前進、後進航海のい
ずれをもさせるウイングセイル装置への改良に関
するものである。

［従来の技術］および［発明が解決しようとする
課題］ ヨツトは、フレキシブルな布地でできているセ
イルを有しており、風の力を利用して前進したり
後進したりする。ヨツトのセイルは、風を受けて
翼の断面形のように流線形の膨らみを有するよう
になる。この膨らみの形によつて、揚力の大きさ
すなわちヨツトの推進力を生み出すセイルの性能
が異なつてくる。飛行機の翼と違つて、フレキシ
ブルな布地でできているヨツトのセイルは、この
形をよい状態で維持することが難しい。

フレキシブルな布地製のセイルを持つ通常のヨ
ツトには、以下のような問題点がある。

ロープによつてセイルの駆動制御を行なつて
いること。

同じロープで同じときにセイルの向きの調節
を行なつていること。

悪条件下における作業が困難であること。

動力を減じたり、再びすぐに動力を増加させ
たりすることを、迅速に行なうことができな
い。

多胴帆船の場合、転覆の危険性がある。

単胴帆船の場合、沈む危険性がある。

フレキシブルな布地製のセイルに起因する上記
問題点を解消するものとして、ウイングセイルが
ある。基本的なウイングセイルは、1979年12月デ
インギー・インターナシヨナル発行、ジヨン・ウ
オーカー著の「ウイングセイル、将来の装置」
（by John Walker entitled “Wingsails、
the Rig of the Future”、 published in
Dinghy International December 1979）に掲載
されている。

上記先行技術には、自動調節可能なウイングセ
イルが開示されている。ウイングセイルは、飛行
機の翼のような固いセイルを有している。自動調
節機構は、風に対するセイルの角度を連続的に最
適になるように調節する。セイルは、大きな自由
旋回可能なローラベアリングの上に取付けられ
る。風に対するセイルの角度は、風見鶏のよう
に、後部の羽根によつて調節される。中心線に対
する羽根の角度調整は、コツクピツト内の操作レ
バーによつて行なわれる。羽根の角度を調節すれ
ば、ウイングセイルに推力が生まれる。したがつ
て、ポートタツキングを行なうことができ、また
スターボードタツキングを行なうことができ、さ
らには前進航海および後進航海をも行なうことが
できる。

このようなウイングセイルは、操作性、効率お
よび運転性において、フレキシブルな布地からで
きている普通のセイル装置を凌ぐ多くの利点を有
する。しかし、その特性上、普通の帆がジヤイビ
ングするときやタツキングをするときのように、
容易に「裏返し」することができない。

この発明にとつて興味ある先行技術として、フ
ランス特許第1536490号がある。第９図は、この
公報に示されているウイングセイルを示す側面図
であり、第１０図は、第９図の線Ｂ−Ｂに沿つて
見た端面図である。

図示するウイングセイルは、船２上に立設され
ている支柱１に取付けられている。ウイングセイ
ルは、固くて対照的な翼型の前セイル３と、固く
て対照的な翼型の後セイル５と、フラツプ８とを
備えている。前セイル３は、支柱１のまわりを回
転し得るようになつている。後セイル５は、前セ
イル３の中心線Ｃ上に位置する軸７を介して前セ
イル３に回動可能に連結されている。フラツプ８
は、前セイル３の後端部に配置され、旋回運動し
得るようになつている。フラツプ８の旋回運動の
範囲は、２つの当り止め部１０ａによつて規定さ
れる。したがつて、フラツプは、後セイル５との
間に収斂する直線的なノズル１１ａを形成するこ
とができる。

フランス特許第1536490号のウイングセイルで
は、フラツプ８は、以下の条件を満たす翼弦を有
していなければならない。すなわち、ウイングセ
イルの各要素がどのような位置関係にあろうと
も、フラツプ８の後端縁９が、後セイル５の前端
縁６の前を接触することなく自由に通過すること
ができるものでなければならない。

フランス特許第1536490号に開示されたウイン
グセイルは、それほど効率的なものではない。な
ぜなら、前述したように、ウイングセイルの各要
素がどの位置にあろうとも、フラツプ８の後端縁
９が後セイル５の前端縁６に接触することなく自
由にその前を通過しなければならないために、ノ
ズル１１ａの長さ、すなわち推力を生じさせる空
気流の長さが短いものになつてしまう。

それゆえに、この発明の目的は、高い推力およ
び低い抗力を有し、ポートタツキング、スターボ
ードタツキング、前進航海および後進航海のいず
れにも必要な反転を可能にする固いウイングセイ
ルを提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明の前提となるウイングセイルは、前方
に位置し、固くて対照的な翼型の前セイルと、後
方に位置し、固くて対照的な翼型であつて、前セ
イルの中心線上にある軸を介して前セイルに回動
可能に連結された後セイルと、前セイルの後端部
に配置されるフラツプとを備えている。後セイル
が前セイルに対して逸れた位置にあるとき、フラ
ツプは、後セイルの一方の側面との間に次第に直
線的に収斂するノズルを形成し得るように、限定
された回動運動をするようにされている。

このようなウイングセイルにおいて、この発明
は、以下のことを特徴とする。すなわち、後セイ
ルの回動軸は、フラツプの回動中心よりも前方に
位置し、フラツプは、ノズルを形成し得るように
後セイルの前方端よりも後方に延びることのでき
る翼弦を有している。さらに、後セイルが前セイ
ルに対して旋回するのに応じて、フラツプは、前
セイルと後セイルとの間の〓間を通過するように
引かれて、後セイルの一方の側面から他方の側面
にまで至ることを特徴とする。

［発明の作用効果］ この発明は、後セイルの前端縁を越えて（すな
わち、前端縁よりも後方に）延びることのできる
フラツプを使用していることに特徴がある。した
がつて、フラツプは、後セイルの一方の側面上に
空気を送り込むための長くて改良されたノズルを
提供する。フラツプは、その長さに関係なく、後
セイルが前セイルの一方側から他方側に向かつて
偏ることができようにする位置まで移動するこが
できるようにされている。

フラツプは、前セイルに対する後セイルの振れ
の動きに対応して、フラツプの風化の面が多少な
りとも前セイルの風下の面の滑らかな延長を形成
するように、一方側あるいは他方側へ移動できる
ようにされている。フラツプと後セイルとの間の
〓間は、一点に集中した直線ノズルを形成し、以
下の働きを生じさせる。すなわち、空気を後セイ
ルの風下の面上に送り込むのを助け、局部流を生
じさせ、最適推力係数に達するのを可能にさせる
空気流の拡がりを延長させる。

好ましくは、後セイルの回動軸心は、前セイル
の後端縁よりも前方に位置するようにされる。

フラツプは、収斂したノズルのための最適な形
態を作るために、後セイルの前端縁を越えて延び
ているので、フラツプを邪魔にならないところに
移動させない限り、後セイルを前セイルに対して
十分に振らすことはできない。たとえばタツキン
グのときのように方向を変更するときには、組合
わされたセイルの反りの形態を反転させることが
重要である。以下に記述される特定の実施例にお
いては、フラツプに対して長い翼弦長さを得るた
めに、セイルおよびフラツプは、以下の動作を実
現し得るように配置されている。すなわち、前セ
イルに対する後セイルの偏りが最大近くになつた
とき、フラツプは、前セイルの後端縁と後セイル
の前端縁との間の〓間を通過することができる。

代表的には、フラツプの後端は、ロープあるい
は綱によつて、後セイルの先端に取付けられる。
適当な風の条件の下で、後セイルが前セイルに対
して旋回するとき、フラツプが所望の角度位置を
作るように、ロープの長さが選ばれている。フラ
ツプは、前セイルに対して自由に旋回するので、
ロープがぴんと張られるほど十分な風があるなら
ば、その角度は後セイルが前セイルの中心線に対
する角度の関数となる。こうして、後セイルが、
前セイルに対して、風下での働きに適した末端角
度まで移動すると、フラツプは、ノズルがそのセ
イリングに対して最適な形態となるような位置ま
で引張られる。一方、後セイルの角度を風上の航
海に適した位置まで減ずると、フラツプは、最大
振れ位置から比例的に離れるように移動するよう
になる。この位置では、組合わされた前セイルと
フラツプとの風下の面は、わずかに「反転」する
であろう。しかし、装置は、また適した溝の形態
を提供する。

前セイルの後端縁に沿うフラツプは、最適な一
点に集中する溝の形態を生じさせるように、後セ
イルの前端縁を越えて風下へ延びる。したがつ
て、もしフラツプが邪魔にならないところへ移動
しないのならば、後セイルは、前セイルに対して
十分に左舷あるいは右舷へ振られることができな
い。たとえばタツキングをしているときのように
方向を変更するときには、組合わされたセイルの
反りを反転させ、従来の装置における織物の帆の
「腹」を変化させることによつて達成されたいわ
ゆる鏡の効果を生み出すことが重要である。この
発明では、このことは、フラツプが前セイルの後
端と後セイルの前端との間の〓間を通過するよう
にしたことによつて達成している。

可能な限り最長のフラツプの翼弦長さを得るた
めに、フラツプが通過する箇所は、前セイルに対
する後セイルの最大の振れの近くで設定される。
これは、風上での働きにおいては、後セイルはフ
ラツプを開放するためにその最大振れ位置まで振
られ、かつその後、風上の航海に、より適した振
れ位置まで戻らなければならないことを意味す
る。しかしながらこの発明は、そのような装置に
制限されるものではない。だから、最小の操作振
れ位置で、または一針路航程の条件、風下での条
件、あるいは他の航海条件へ容易に調整するため
の後セイルのそれ以上の振れ位置でフラツプが通
過するようにした装置にこの発明を適用してもよ
い。

この発明は、添付の図面を参照して、例示的に
ここに詳述される。

［実施例］ 図面を参照して、ウイングセイル装置は、前セ
イル１０と、後セイル１２と、フラツプ１４とを
備えている。２個のセイル１０，１２およびフラ
ツプ１４は、それぞれ、それらの中心線に関して
対称的な形状であつて、翼型を有している。図に
おいて、空気の流れは、左から右へいくように図
示されている。

図示の実施例では、前セイル１０は、ボートな
どの船舶上に立設された軸１１のまわりを旋回し
得るようにされている。後セイル１２の先端部中
心から１対のアーム１６が延びている。このアー
ム１６は、前セイル１０の中心線上に位置する軸
１８を介して、前セイル１０に回動可能に連結さ
れている。したがつて、後セイル１２は、前セイ
ル１０に対して、軸１８を中心として自由に旋回
できる。後セイル１２の前方端は、ちようど前セ
イル１０の後方端を通過する。第３図に示すよう
に、アーム１６は、前セイルおよび後セイルの両
方におけるスパンの曲げモーメントを減ずるよう
に、スパンの端から設けられる。

フラツプ１４は、対照的な翼型であつて、軸１
９を介して前セイル１０の後方端に回動可能に連
結されている。軸１９は、前セイル１０の中心線
上であつて後セイル１０の回動軸１８よりも後方
に位置している。アーム１６が存在しているため
に、フラツプ１４は、３つの分離したフラツプ部
分を備えている。これらの分離したフラツプ部分
は、その回動運動がアーム１６によつて妨げられ
ないような位置に配置されている。

中心線上にあるフラツプ１４の後方端は、中心
線上にある後セイル１２の前方端に、多数の柔軟
性のある綱２０によつて連結されている。綱の長
さ（この長さは調整可能であるが、この実施例で
は固定した長さとなつている）は、以下のとおり
である。すなわち、慨ね第２図に示すように、後
セイル１２が軸１８のまわりを最大限反つた位置
まで旋回するとき、フラツプ１４の風下の面が前
セイル１０の風下の面の幾分か滑らかな延長とし
て位置するように、フラツプ１４を束縛する長さ
である。エラストーマのシール片が、前セイル１
０とフラツプ１４との間の〓間を塞ぐために設け
られてもよい。フラツプ１４と後セイル１２との
間の空間は、今一点に集中した直線ノズルを形成
している。このノズルは、後セイル１２の風下の
面上に空気を送り込み、流れの拡がりを延長させ
る局部流を生じさせている。これによつて、抗力
に対する推力の比率が良好になる高推力係数を実
現する。

第４図から以下のことが理解できる。すなわ
ち、フラツプ１４は、前セイル１０に対して自由
に旋回し、綱２０は固定した長さとなつているの
で、綱２０がぴんと張られるのに十分な風が与え
られるならば、前セイル１０の中心線に対するフ
ラツプ１４の中心線の角度は、前セイル１０の中
心線に対する後セイル１２の角度の関数となる。
こうして、いわゆる追風作業に適したY1で示さ
れる末端角度への後セイル１２の時計方向への移
動は、X1で示される位置までフラツプ１４を引
張る。一方、風上の航海に適した位置、つまり
Y2まで後セイル１２の角度を減ずるならば、フ
ラツプは、なお適する溝の形態を提供したまま
で、わずかに「反射」され、X2まで動く。

第５図は、第４図と同じ風における同じボート
に設けられているセイル装置を示す。但し、反転
推力あるいは反対の針路の推力を与えるために第
４図を鏡に写したようになつている。

第６図ないし第８図は、この反転をさせる原理
を示す。

第６図は、第４図に示す位置から出発しセイル
装置の中心線に対し反時計方向に回転した後セイ
ル１２を示している。フラツプ１４は、同じ意味
で自由に回転し、綱２０は緩んだ状態になつてい
る。第７図は、後セイル１２がさらに図において
反時計方向の操作限界振れ範囲近くにまで回転し
た状態を示す。風は、今、フラツプ１４を後セイ
ル１２に向かつて吹き付けている。フラツプ１４
の翼弦は、その後端の円弧の動きが最大振れ位置
で、ちようど後セイル１２の先端の輪郭を通過す
るように調節される。

第８図は、後セイル１２がさらに振られた状態
を示す。ここで、フラツプ１４は、後セイル１２
から外れ、綱２０で制約される位置まで風下（図
において右側）へ素早く移動する。この実施例で
は、できるだけフラツプ１４の最長の翼弦を得る
ために、後セイル１２の最大振れ近くでフラツプ
が通り抜けるように設定されている。これは、風
上作業において、後セイルは各針路でフラツプを
解き放すために最大限まで振られ、その後、風上
航海により適した振れ位置まで戻らなければなら
ないことを意味する。

他の実施例は、最小操作振れ位置での、または
一針路航程へのもしくは風下の最適条件（大体、
風上作業における後セイル角度28°、一針路航程
では35°、風下では42°−45°、推力係数１：２：
2.7に相当する）へ容易に調整するためのそれ以
上の振れ位置での航行を認めるだろう。

前述の説明では、主として高さ７から10ｍのセ
イルを持つ比較的小さな装置に関するものであ
る。この発明の原理はより大きなセイルにも等し
く適用できる。しかし、そのとき、この発明を参
照するならばフラツプのいくらかの修正が必要と
なる。より小さいセイル装置においては、フラツ
プの位置は図示するように柔軟な綱によつて操作
される。より大きな装置に関しては、フラツプ
は、より大きなセイル部材の操作に適合してサー
ボ機構によつて単独にパワー操作されるだろう。
そして、綱あるいはロープが不必要となる。しか
しながら、原理は動作は図示された小さいセイル
に関して記述した場合と正確に同じである。

さらに、この発明では、主要なセイルとして前
セイルを詳述し、この前セイルにフラツプと後セ
イルとが取付けられているように述べたが、この
発明は、以下の配置状態でも変更なく等しく十分
に適合される。その配置状態では、後セイルが主
要なセイルであり、前セイルが旋回可能に取付け
られたフラツプを完備している。

また、この発明では垂直な長方形のセイルのデ
ザインに関して詳述したが、平行四辺形のセイル
および先細りあるいは曲線輪郭のセイルにも、原
理の変更なく等しく十分に適合される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従つたウイングセイル装
置の平面図である。第２図は、左舷側からの風で
前進推力を生じさせるような配置となつている第
１図に示される装置の平面図である。第３図は、
第１図および第２図の装置の正面図である。第４
図は、異なつた反りの状態での第１図、第２図お
よび第３図の装置の平面図である。第５図は、フ
ラツプが通過した後の状態を図示する第１図、第
２図および第３図の装置の同様な平面図である。
第６図は、前セイルと後セイルの中心線が１列に
配列されたときのフラツプの状態を示す図であ
る。第７図は、フラツプが通過する前のフラツプ
とセイルの位置をより詳細に示す図である。第８
図は、第７図と同様な図であつて、フラツプが通
過した後のフラツプとセイルの状態を示す図であ
る。第９図は、フランス特許第1536490号に開示
されたウイングセイルの側面図である。第１０図
は、第９図の線Ｂ−Ｂに沿つて見た端面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前方に位置し、固くて対称的な翼型の前セイ
   ル１０と、 後方に位置し、固くて対称的な翼型であつて、
   前記前セイルの中心線上にある回動軸１８を介し
   て前記前セイルに回動可能に連結された後セイル
   １２と、 前記前セイルの後端部に配置されるフラツプ１
   ４と、 を備え、 前記後セイルが前記前セイルに対して逸れた位
   置にあるとき、前記フラツプは、前記後セイルの
   一方の側面との間に次第に直線的に収斂するノズ
   ルを形成し得るように、限定された回動運動をす
   るようにされている、ウイングセイルにおいて、 前記後セイル１２の回動軸１８は、前記フラツ
   プ１４の回動中心よりも前方に位置しており、 前記フラツプは、前記ノズルを形成し得るよう
   に前記後セイルの前方端よりも後方に延びること
   のできる翼弦を有しており、さらに 前記後セイルが前記前セイルに対して旋回する
   のに応じて、前記フラツプは、前記前セイルと前
   記後セイルとの間の〓間を通過するように引かれ
   て、前記後セイルの一方の側面から他方の側面に
   まで至ることを特徴とする、ウイングセイル。 ２ フラツプ１４の後端がロープあるいは綱２０
   によつて後セイル１２の先端に接続される、請求
   項１に記載のウイングセイル。 ３ 後セイル１２が前セイル１０に対して旋回す
   るに従つて、ロープあるいは綱２０の長さは、適
   切な風の条件の下でフラツプ１４の要求角度位置
   になるように選ばれる、請求項２に記載のウイン
   グセイル。 ４ セイルの操作に適応してフラツプ１４の運動
   を生じさせるサーボ機構をさらに備える、請求項
   １に記載のウイングセイル。 ５ フラツプ１４が前セイル１０の後端と後セイ
   ル１２の先端との間の〓間を通過する箇所は、前
   セイル１０に対して後セイル１２が最大限に振ら
   れる位置の近くになるように設定される、請求項
   １〜４のいずれか１項に記載のウイングセイル。 ６ フラツプ１４が前セイル１０の後端と後セイ
   ル１２の先端との間の〓間を通過する箇所は、前
   セイル１０に対して後セイル１２が最小限に振ら
   れる位置になるように設定される、請求項１〜４
   のいずれか１項に記載のウイングセイル。 ７ セイル１０，１２が垂直長方形の形態であ
   る、請求項１〜６のいずれか１項に記載のウイン
   グセイル。 ８ 前セイルとフラツプとの間の〓間を塞ぐため
   に、さらにエラストーマのシール片を備える、請
   求項１〜７のいずれか１項に記載のウイングセイ
   ル。 ９ 後セイル１２が、前セイルのスパンの端から
   設置されるアーム１６を介して、前セイル１０に
   旋回可能に取り付けられ、フラツプは別々のフラ
   ツプ部を備え、そのフラツプ部はそのフラツプ部
   の旋回運動がアームによつて妨げられないように
   位置している、請求項１〜８のいずれか１項に記
   載のウイングセイル。