JPH1149091A - 船体推進・水車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転エネルギーの船体推進力への変換、また
は、流水エネルギーの回転エネルギーへの変換が高効率
にして、かつ、装置全体が小形コンパクトにして回転体
の全体が水中セットできる船体推進・水車装置を提供す
る。 【解決手段】 船体等に固定する装置フレーム２のブラ
ケットアーム３の間に、回転軸５に支承されて軸端の駆
動車９と連動する回転子４を設け、この回転子４は、ア
ーム中心を回転軸５に固定した回転アーム６の両端に
「長方形板のブレード７を有して回転軸５と平行するブ
レード軸８」を備えると共に、ブレード軸８はブラケッ
トアーム３に固定したチェーン車１２Ａとブレード軸８
のチェーン車１２Ｂにチェーン１３を巻き掛けした自転
機構を有し、回転子４の回転によってブレード軸８が回
転軸５を中心とする円形軌道Ｃ上を公転回転をすると同
時に、ブレード７が自転回転し、上死点ポジションＨの
ブレード７が円形軌道Ｃの接線方向にして、下死点ポジ
ションＬのブレードが円形軌道Ｃの直径方向の姿勢を呈
する構造の船体推進・水車装置１が特徴である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動して船体
を推進させたり、流水中に設置して回転力を発生する水
車として使用する船体推進・水車装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば遊園地等で使用されている
「足漕ぎボート」や「観光船」等では、円形回転体の外
周部分に水漕ぎブレードを放射状に配設した推進車が装
着され、その推進車を回転駆動させることによって船体
推進する水車構造の船体推進装置が使用されている。ま
た、一方では流水を利用して回転力を得るために、同じ
く円形回転の外周部分に「水受けブレード」を放射状に
配設した水車が古くから広く利用され、その水車の下端
部分を流水中に入れることによって流水エネルギーを回
転エネルギーに変換して各種の回転動力源として利用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来の水車構造
の船体推進装置と水車は、円形回転体の全体を水中に入
れると、回転によるブレードのホジションによって船体
後退推力または水車逆回転力が生ずるので、前記の円形
回転体の下端部分のみを水中に入れる形態にして装着セ
ットすることになる。従って、その装着形態であること
から、円形回転体へ入力される回転エネルギーに対する
船体推進エネルギーの発生効率と、流水エネルギーによ
る回転エネルギーの発生効率が定性的に低くなる。

【０００４】そして、前記の一部水中セットの形態であ
ることから、船体推進装置・水車とも装置全体が大形化
するのが避けられず、その上、ブレードの水中突入によ
る「水叩き音」とブレードが水中から出るときに「水汲
み上げ落下音」が連続的に発生して騒音をもたらす不具
合がある。本発明は、以上の従来技術の難点を解消する
船体推進・水車装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の技術課題を解決す
る本発明の船体推進・水車装置は「装置フレームに支承
した回転軸に、該回転軸軸と連動して該回転軸を中心と
して公転回転する水漕ぎ・水受けブレードを設け、該水
漕ぎ・水受けブレードは、前記回転軸の回転に連動して
前記公転回転の一回転に対して二分の一回転する自転機
構を有し、さらに、前記水漕ぎ・水受けブレードは、前
記公転回転の下死点ポジジョンにおいて前記公転回転の
円形軌道の直径方向の姿勢となり、かつ、前記公転回転
の上死点ポジションにおいて前記円形軌道の接線方向の
姿勢となる自転形態にセットされた構造」になってい
る。

【０００６】即ち、本発明の船体推進・水車装置は、前
記の回転軸を水平姿勢または垂直姿勢にして水中にセッ
トし、その回転軸を回転させることによって船体推進装
置または水車装置として使用する装置である。そして、
その回転軸を中心とする回転体の円形回転軌道上に設け
られた水漕ぎ・水受けブレードが自転機構と公転機構を
有し、その自転作動中のブレードを前記の拘束姿勢にす
ることによって、回転体の全体を水中装着可能にしたも
のであり、その回転体を強制回転させることによってブ
レードを水漕ぎブレードとして機能させて船体推進装置
として利用したり、ブレードを水受けブレードとして機
能させて水車として利用する。

【０００７】なお、前記構成における水漕ぎ・水受けブ
レードの上死点・下死点ポジションとは、前記回転軸を
水平姿勢にして回転するときの上死点・下死点位置と、
前記回転軸を垂直姿勢にして回転するときに、船体の進
行方向・流水方向と直交する前記円形軌道直径上の一側
のブレード位置と他側のブレード位置を意味する。そし
て、その水漕ぎ・水受けブレードは前記公転軌道円の直
径上に対に配設する形態が好ましい。

【０００８】

【作用】以上の構成の本発明の船体推進・水車装置は、
水漕ぎ・水受けブレードが円形軌道上を公転回転しなが
ら自転作動をすると共に、その公転回転の上・下死点ポ
ジションにおいて前記の規制された姿勢を呈すると共
に、その上・下死点ポジションの中間部分では「切線方
向から直径方向へ」と「直径方向から切線方向へ」傾斜
角度を漸増減しながら自転する回転形態となる。

【０００９】以上のブレード回転形態から下死点ポジシ
ョンの直径方向のブレードは、可動体のブレードが水と
直角方向に相対して水漕ぎ・水受けブレードとして有効
に機能すると共に、上死点ポジション以外の中間傾斜姿
勢では水との相対角度が傾斜するものの、その傾斜によ
る分力によって前記ブレードが船体推進力または回転力
を発生し、上死点ポジション以外の総てのポジションの
ブレードそれぞれが水漕ぎまたは水受けブレードとして
機能する。

【００１０】そして、ブレードの円形軌道の全部を水没
状態にして使用することが可能となり、かつ、前記ブレ
ードの強制回転エネルギーの船体推進エネルギーへの変
換効率と流水に基づく前記ブレード回転による流水エネ
ルギーの回転エネルギーへの変換効率が、前記従来構造
のものより特段に向上する。さらに、前記の水没セット
可能構造と前記エネルギー変換効率の向上化によって装
置全体が小形化できると共に、前記ブレードが水中に入
るときの水叩き音と、水中から出るときの水汲み上げ落
下音が発生しなくなるのでブレード回転による回転音が
静かになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１・図２・図３を参照し
て本発明の船体推進・水車装置の一実施形態を説明す
る。即ち、船体推進・水車装置１は、船体等に固定装着
する装置フレーム２のブラケットアーム３間に軸支され
た回転子４が主要部を構成し、この回転子４は、ブラケ
ットアーム３間に渡設した回転軸５に固定された一対の
回転アーム６間に「長方形板形状の水漕ぎ・水受けブレ
ード７（以下、単にブレード７という）」を固定したブ
レード軸８を支承する構造を有し、このブレード軸８は
回転軸５と平行にしてブレード７の短辺中心を通ると共
に回転アーム６に対して回転自在にして下記に詳述する
自転機構を有している。

【００１２】詳しくは、回転軸５はチェーン・ベルト１
３等を巻き掛けした駆動車９を軸端に有し、この駆動車
９の強制回転によって回転子４が回転作動したり、或
は、流水をブレード７に当てることによって回転子４を
回転作動して、その回転運動を一次動力源として駆動車
９から取り出しできる。なお、この実施形態の回転アー
ム６は中心に回転軸５を通して両端に一対のブレード軸
８を支承しており、この一対のブレード軸８が回転子４
の円形軌道Ｃの直径上に位置するツイン形態になってい
る。

【００１３】そして、ブラケットアーム３の先端部位に
は、回転軸５を中心に遊貫通する固定ボス部１１が設け
られ、この固定ボス部１１に固着したチェーン車１２Ａ
とブレード軸８の軸端に固定したチェーン車１２Ｂ間に
チェーン１３が巻き掛けされ、回転子４が回転軸５を回
転中心として回転運動すると、その回転運動によって円
形軌道Ｃ上を公転回転するブレード軸８のチェーン車１
２Ｂがチェーン１３によって自転して、ブレード軸８を
回転するようになっており、ブレード７は回転子４の回
転による円形軌道Ｃの公転機構とブレード軸８の回転に
よる自転機構を備えている。

【００１４】そして、この自転機構は回転子４の自転一
回転に対してブレード７が１／２回転する回転比に定め
られると共に、円形軌道Ｃの下死点ポジションＬに達し
たブレード７が円形軌道Ｃの直径方向の垂直姿勢にし
て、同じく円形軌道Ｃの上死点ポジションＨに達したブ
レード７が円形軌道Ｃの切線方向の水平姿勢になるよう
にセットされている。そして、この船体推進・水車装置
１は、装置フレーム２を船体に固定して回転子４の回転
軸心１０を水平方向にして回転子４の全体を水中に入れ
る形態にして装着され、船体内の駆動部または足漕ぎペ
タルによって駆動車９を回転させることによって、ブレ
ード７を公転・自転作動させて船体推進装置として利用
したり、または、装置フレーム２を固定状態にして回転
子４の全体を流水中に入れる形態にして設置し、その流
水をブレード７に衝接させることによって回転子４を回
転作動させて駆動車９の回転力を一次動力源として取り
出す水車として利用される。

【００１５】以上実施形態の船体推進・水車装置は前記
の作用があり、小形コンパクトにして高性能の船体推進
装置または水車装置として有用に利用できる。即ち、流
水中に入れて水車としてセットすると（図２参照）ブレ
ード７の公転運動によって下死点ポジションＬに達した
ブレード７Ａは流水Ｗの動圧を直角方向に受けて強い回
転モーメントＭ１を発生すると共に、同時に上死点ポジ
ションＨに達した水平姿勢のブレード７Ｂは流水抵抗が
極めて少くなってブレード７Ａによる回転運動の減殺を
僅少にする。

【００１６】そして、上・下死点ポジションＨ・Ｌ間の
ブレード７Ｃは、水平・垂直方向に対して順次漸増減す
る傾斜姿勢を呈するものの、ブレード７Ｃのそれぞれは
流水Ｗの動圧を受けて「傾斜角に応ずる分力による回転
モーメントＭ２」を発生して回転子４を回転作用する。
そして、この実施形態のものは円形軌道Ｃの直径上に配
設された一対のブレード７からなるので、その２個のブ
レード７は図示の直径Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４上に順次
移行して前記の作用をなし、回転子４に円滑にして連続
的な回転力Ｍが高効率に発生する。

【００１７】そして、この実施形態のものは対となるブ
レード７が公転円形軌道Ｃの直径上に存在するので、水
中へ沈む方向に進行するブレード７Ｃに発生する水中沈
下抵抗と水面へ近づく方向に進行するブレード７Ｃに発
生する水中浮上抵抗が、回転アーム６の両側に同時に偶
力的に発生して相殺するので、その沈下・浮上抵抗に基
づく装置振動や軸受負担が少くなる。

【００１８】一方、船体推進装置として利用すると（図
３参照）、下死点ポジションＬのブレード７Ａが水Ｗを
直角方向に押して強い推進力Ｐ１を発生すると共に、同
時に上死点ポジションＨに達したブレード７Ｂは水平姿
勢を呈して水抵抗を可及的に小さくしてブレード７Ａに
よる推進力の減殺を僅少にする。そして、上・下死点ポ
ジションＨ・Ｌ間に位置するブレード７Ｃは、前記水車
の場合と同様に傾斜角に応じた「水漕ぎ分力」による推
進力Ｐ２を発生し、同じく直径Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３・Ｘ４
軸に順次移行して対となって作用するので、回転子４に
円滑にして強い推進力Ｐが連続的に発生すると共に、ブ
レード７Ｃによる「水中沈下抵抗と水中浮上抵抗」が偶
力的に同時に発生して相殺されるので、船体の揺動・振
動が極めて少くなる。

【００１９】なお、本発明の船体推進・水車装置は前記
の実施形態に限定されることなく、ブレード７を公転軌
道上に３個以上配設したり、回転軸５を駆動源とするブ
レード７の自転機構をカム・カムピン機構や歯車機構に
したり、ブレード７を長方形板以外の形状にする等の変
化がある。さらに、本発明の船体推進・水車装置は、前
記のとおり回転軸５を垂直姿勢にして水中セットするこ
とがあり、この「垂直姿勢セット」の場合も前記実施形
態の「回転軸水平セット」の場合と同様な作用を奏する
ことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明の船体推進
・水車装置は、回転エネルギーの船体推進力への変換効
率、または、流水エネルギーの回転エネルギーへの変換
効率が高率高性能にして、その上、装置全体が小形コン
パクトにして回転騒音の発生がなく、極めて実用性に優
れる装置にして、当該分野の技術向上と便宜向上を図る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施形態の船体推進・水車装置を示
し、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥＥ断面側
面図、（Ｃ）は（Ａ）のＦＦ断面図

【図２】図１実施形態の船体推進・水車装置の作用説明
図

【図３】図１実施形態の船体推進・水車装置の作用説明
図

【符号の説明】

１ 船体推進・水車装置 ２ 装置フレーム ３ ブラケットアーム ４ 回転子 ５ 回転軸 ６ 回転アーム ７ ブレード ８ ブレード軸 ９ 駆動車 １０ 回転軸軸心 １１ 固定ボス部 １２Ａ・１２Ｂ チェーン車 １３ チェーン Ｃ 円形軌道 Ｈ 上死点ポジション Ｌ 下死点ポジション Ｍ 回転モーメント Ｐ 推進力 Ｗ 水

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置フレームに支承した回転軸に、該回
   転軸軸と連動して該回転軸を中心として公転回転する水
   漕ぎ・水受けブレードを設け、該水漕ぎ・水受けブレー
   ドは、前記回転軸の回転に連動して前記公転回転の一回
   転に対して二分の一回転する自転機構を有し、さらに、
   前記水漕ぎ・水受けブレードは、前記公転回転の下死点
   ポジジョンにおいて前記公転回転の円形軌道の直径方向
   の姿勢となり、かつ、前記公転回転の上死点ポジション
   において前記円形軌道の接線方向の姿勢となる自転形態
   にセットされた構造を特徴とする船体推進・水車装置。
2. 【請求項２】 水漕ぎ・水受けブレードが、該ブレード
   の公転回転の円形軌道の直径上に、対として配設された
   請求項１の船体推進・水車装置。