JPH0739757Y2

JPH0739757Y2 - 複合支持型超高速船

Info

Publication number: JPH0739757Y2
Application number: JP1989077921U
Authority: JP
Inventors: 直樹山中
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2004-06-30
Also published as: JPH0316595U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、複合支持型超高速船に係り、詳しくは操舵
応答性の優れた操舵舵を有する複合支持型超高速船に関
する。

〔従来の技術〕

近時、陸海空の各種交通手段の高速化へのニーズが高ま
るなか、内海、離島等の旅客船航路もその例に漏れず、
快適性、高速性を重視したサービス向上を目指した大き
な変革期が訪れつつある。最近我が国でも水中翼の船体
の全重量を支えてウォータジェット推進により超高速で
航走する超高速旅客船が登場して、かかる旅客分野のニ
ーズに応えんとしている。

ところで一方、貨物専用輸送の分野でも大量の生鮮食料
品（野菜や水産物等）や電子部品等を日本に比較的近い
外国等から需要地へ即日（当日）配送するために大型
（載荷重量の増大）かつ超高速化のニーズが大きく高ま
って来ている。

しかるに、従来の高速貨物（コンテナ）船では載荷重量
の点では満足しても、超高速でないため輸送日数がかり
過ぎて対応できない。また、上述した超高速旅客船と同
様な船型の超高速貨物船を採用するにしても、船体重量
をすべて水中翼の揚力で支持するタイプでは、自ずとそ
の載荷重量にも制限が出てくる。例えばこの船型で載荷
重量数百トンの貨物船を仮に設計した場合には巨大な水
中翼が必要となり、実現不可能と言われている。

そこで、大型化と超高速のニーズに対応すべく第４図に
示すような複合支持型超高速船が提案されている。即
ち、船体を上部船体１と下部船体２とで構成し、両者間
に前後にストラット３を固定して設け、更にこの下部船
体２に水中翼４が突設されたものである。ここで、「複
合支持型」とは、超高速で航走時、船体重量を下部船体
２の浮力と水中翼４の揚力の両方でもって支持する形式
の船型をいう。つまり、この複合支持型超高速船におい
ては、低速時には上部船体１が多少水中に没するd₂の吃
水で航走（以下、この航走状態を「艇走」という）し、
高速になると水中翼４の揚力により浮上し、d₁の吃水で
航走（この航走状態を以下「翼走」という）する。

この複合支持型超高速船における操縦舵Ｒは後部ストラ
ット３に設けられることが多い（例えば実開昭55−1026
93号公報参照）。なお、第４図の如く前部ストラット３
の前縁又は後縁に配置することもある。WLは水面を示
す。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の操縦舵Ｒはストラット３に設
けられている（これを「ストラット舵」という）ため、
翼走状態では舵の没水深度が浅くなり、舵の効きが悪く
なる。また、超高速のためにストラット３の周囲の水流
が排除されてそこに空気を吸い込むような現象が生じ
る。そのため、舵Ｒが空中に露出してしまうことも起こ
り、その効きが一層悪くなる。また、波浪中は舵が水面
上にでる可能性が増大し、この場合にも舵の効きが悪く
なる。このようにストラット舵では複合支持型超高速船
の操船性能を確保するのが困難であり、それだけこの船
型の実用化の途が狭められていた。

一方、前記実開昭55−102693号公報記載の如く、後部の
ストラット３に舵Ｒを設けた場合には、一般の商船と同
様に船の保針性能はよくなり、船の（静的）安定化作用
には寄与する。しかしながら、その反面、旋回性能等の
操船性及びその操舵応答性は後退せざるを得ず、従っ
て、この先行技術にはCCV（コンピュータコントロー
ルドビークル）のコンセプト（技術思想）は全く存在
しない。ここで、「CCV」とは、流体力学的挙動の不安
定なビークル（乗り物）をコンピュータにより翼などを
緻密に制御することによって応答性の優れたきめ細かい
操縦性を有する乗り物にするというほどの意味である。

上記のように本来船の保針性と操縦性（応答性）とは相
いれないものであって、複合支持型超高速船においても
この二律背反の技術課題が本質的な課題として現存して
いる。

そこで、本考案は、かかる複合支持型の船舶が動的に不
安定であることに着目し、この特性を逆に積極的に利用
する。つまり、従来のストラット舵に代えて下部船体の
頭部に可動翼を設け、これをコンピュータによって動的
に制御（ダイナミクコントロール）することにより優れ
た操縦応答性を得るという、いわゆるCCVのコンセプト
を複合支持型超高速船に適用実現せんとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本考案の要旨は、上部船体とこの
上部船体中央部下方にストラットを介して設けた一つの
下部船体からなる船体を有し、該下部船体の浮力と該下
部船体に付設された水中翼の揚力の両方で航走中の船体
を支持する動的不安定な複合支持型の船舶において、前
記下部船体頭部前端から少し後方位置の該頭部上面上に
上向きに突設され、且つその下端面に回動軸を有するヨ
ーコントロール用の可動翼を備えたことを特徴とする複
合支持型超高速船にある。

〔作用〕

上記構成において、翼走時に船体が動的に不安定化する
から、これを利用して下部船体の頭部（前部）に設けた
可動翼によってヨーコントロール（船体の偏揺れ動作の
制御）を行うと、船体は優れた応答性をもって操縦さ
れ、かかる複合支持型超高速船におけるCCVを実現す
る。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本考案の複合支持型超高速船の側面図、第２図
は同正面図である。

これらの図において、１は上部船体、２は下部船体、３
は前部および後部ストラット、４は水中翼、６は上部構
造物である。

図示するように、複合支持型の船舶は、上部船体１と、
この船底中央に前後に立設された断面流線形状のストラ
ット３と、前後のストラット３の下端部に固着され上部
船体１の前後方向にこれとほぼ同長に延設された魚雷状
の下部船体２と、この下部船体２からほぼ水平方向に突
設された水中翼４から主として構成される。そして、本
考案においては下部船体２の前部（頭部）に可動翼５が
枢着されている。なお、図示はしていないが、航走中に
は後部のストラット３の下端付近に設けた吸入口から水
を吸引して船尾端に設けたウォータジェット噴出口より
高速で噴射して船体が前進推力を得るようになってい
る。

かかる複合支持型船舶の前進航走状態には、前述した通
り翼走状態と艇走状態の２つがある。すなわち、高速走
行時には水中翼４の揚力と下部船体２の浮力とで船体全
体の重量を支持して上部船体１を浮上させて航走する翼
走状態（この時の水線をWL₁）と、港湾内や離着岸時の
低速時や停船時には、水中翼の揚力が無くなるので、上
部船体１が着水して航走する艇走状態（この時の水線を
WL₂）とである。

複合支持型の船型は本来的に翼走状態において動的に不
安定な挙動を示す。ここで、「動的に不安的」とは、船
の場合、Pitch（縦揺れ方向の動き）、Roll（横揺れ方
向の動き）、Heave（上下方向に動き）、Surge（前後方
向の動き）、Yaw（偏揺の動き）などの自由度が高く、
外乱等によって引き起こされた変位が時間とともに増長
されるような状態にあることをいう。

そこで、このような特性を有する船型に対する操縦舵と
しては、本考案にて提案する如く、下部船体２の頭部
（前部）に設けた可動翼５が極めて有効に働く。何故な
ら、舵を船尾に設けた場合には、舵による安定化作用が
働き、この場合にはもはやCCVコンセプトの適用の余地
はなくなるからである。

すなわち、本考案の操縦舵は、第２図に示すように下部
船体２の頭部にあって、船体中心線Ｃに対し対称位置に
所定の間隔をもって一対の上向きに突設された可動翼５
として構成される。通常位置（直進に対応する位置）は
第２図の如く可動翼が船体中心線Ｃに対し一定の角度を
もっている。この場合両可動翼５に生じる力は相互に打
ち消し合っているから直進できる。

また、この実施例のように船体中心線Ｃから少し離間し
た対称位置に設けることで、ストラット３へ入る水流を
乱すことなく、その流体力学的性能を良好に維持でき
る。

上記のような可動翼５の配置や制御等は、可動翼５によ
るヨーコントロールが他の自由度に連成影響を与えない
よう配慮の上決定され、制御される。つまり、ヨーコン
トロールによってローリングやピッチング等を引き起こ
すことがないように考慮されている。そのために、この
実施例のように一対の可動翼５を設けて、両者を連動さ
せて後述するコンピュータを含む制御装置13によってき
め細かい制御をするようにしてある。なお、制御要素と
しては直進時を例にとると、回頭角度、回頭角速度、人
為的な舵角指令による針路変更（回頭）要求等である。

このようなきめ細かい制御に対応できるよう上記可動翼
５の駆動手段は次のように構成されている。すなわち、
第３図に示すように可動翼５の下端面に回動軸７が固着
されており、この回動軸７の下端にはリンク機構９が設
けてある。回動軸７は中間軸受８によって下部船体２に
支持されている。リンク機構９は回動部材9aとスライド
部材9bから構成されている。この回動部材9aの一端は回
動軸７に固着され、その他端はスライド部材9bの先端部
にピン結合10されている。そしてスライド部材9bの基端
部は駆動シリンダ11のロッド11aの先端に連結されてい
る。このようにリンク機構９を採用することで可動翼５
のリニアな動きが保証でき、きめ細かい制御に対応でき
る。なお、リンク機構９や駆動シリンダ11は下部船体２
内に配装される。また、この駆動シリンダ11の作動を司
る駆動装置12が設けられており、この駆動装置12にコン
ピュータを含む制御装置13が接続され、これが通常上部
構造６の操舵室に設けられている。なお、制御装置13
は、水中翼４に付設されたフラップ用制御装置の一部と
して組み込まれる場合がある。

かくして、制御装置13のおいてジャイロやレートジャイ
ロからの回頭角信号および回頭角速度信号或いは人為的
指令による舵角信号に基づきコンピュータで可動翼５の
回動方向や回動角を算出し、その指令信号を駆動装置12
に出力する。そして、駆動装置12ではこの指令信号に基
づき駆動シリンダ11のロッド11aを所定ストローク伸長
ないし短縮し、リンク機構９を介して回動軸７、即ち、
可動翼５を所定方向に所定角度だけ回動させる。この可
動翼５の動作によって所定の方向の揚力（横力）を得
て、ヨーコントロールする。この場合、コンピュータに
よってリアルタイムできめ細かい制御ができるから動的
不安定な船体を操舵応答性の優れたCCVに作りあげるこ
とができる。

なお、前記実施例では左右一対の相互に連動する可動翼
５を設けたが、船型によってはこれに代えて中央部に１
つの可動翼を設けて同機能を発揮するように構成するこ
ともできる。また、可動翼５自体にフラップを設けてよ
り一層のきめ細かい操縦性を得るようにすることもでき
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、次のような効果が
得られる。

（ａ）可動翼を下部船体の頭部（前部）に設けたので、
複合支持型超高速船が本来的に有する流体中の不安定挙
動を利用して複合支持型の船型におけるCCVを実現でき
る。また、この可動翼の配置においては充分な没水深度
が得られ、その効きを良好なものとすることができる。

（ｂ）船体中心線に対し対称に一対の可動翼を配置した
場合には、後流側にあるストラットへの流体力学的影響
を極力少なくすることができ、波浪中や航走状態にあっ
ても充分な操縦性能を発揮しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本考案にかかる実施例の説明図で
あって、第１図は本考案の複合支持型超高速船の側面
図、第２図は同正面図、第３図は可動翼の駆動部の要部
斜視図である。第４図は従来技術の説明図である。１…上部船体、２…下部船体、３…ストラット、４…水
中翼、５…可動翼、６…上部構造物、７…回動軸、９…
リンク機構、11…駆動シリンダ、12…駆動装置、13…制
御装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】上部船体とこの上部船体中央部下方にスト
ラットを介して設けた一つの下部船体からなる船体を有
し、該下部船体の浮力と該下部船体に付設された水中翼
の揚力の両方で航走中の船体を支持する動的不安定な複
合支持型の船舶において、前記下部船体頭部前端から少し後方位置の該頭部上面上
に上向きに突設され、且つその下端面に回動軸を有する
ヨーコントロール用の可動翼を備えたことを特徴とする
複合支持型超高速船。