本發(fā)明涉及一種在水上起降的水上飛機，特別是涉及一種抑制由在水上起降時的波浪而引起水上飛機主體所產(chǎn)生的俯仰角的變動的水上飛機俯仰角變動抑制裝置。

背景技術：

通常，已知有在海洋、河流或湖泊等的水面上起降的水上飛機。該水上飛機具有在水上飛機主體的下部安裝有浮筒的結構，通過作用于上述浮筒的浮力來使上述水上飛機主體在水上漂浮，通過該浮筒在水上滑行，由此進行起降。

對于在水上的水上飛機來說，當水面有波浪時，表現(xiàn)出在上述浮筒越過波浪時其前方成為上方而后方成為下方、并且在越過波浪之后其前方成為下方而后方成為上方的行為(以下，將該行為稱為上下運動)，該浮筒的上下運動直接向與該浮筒一體地安裝的水上飛機主體傳遞，使該水上飛機主體的俯仰角變化。

而且，上述浮筒的上下運動大小情況是，波浪的高度越高則越大，隨之上述水上飛機主體的俯仰角的變化也變大。

另一方面，水上飛機的俯仰角較大地影響水上飛機發(fā)生升力等空氣動力特性，當俯仰角的變化變大時無法進行水面起降。

因而，如上所述，使浮筒與水上飛機主體一體形成的水上飛機存在以下問題：在具有導致超出基準值的俯仰角的高度的波浪作用于水上飛機主體的情況下，飛行變得困難。換言之，僅在一定程度平靜的水面狀況下才能運行。

為了應對這種問題，本申請的申請人提出了以下技術：如專利文獻1所示，將緩沖構件夾置于上述浮筒與上述水上飛機主體之間，在上述浮筒由于波浪而產(chǎn)生上下運動時，通過上述緩沖構件來吸收該浮筒的上下運動，由此抑制上述水上飛機主體所產(chǎn)生的俯仰角的變動。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2006-224686號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在上述技術中，通過上述緩沖構件對水上飛機主體的俯仰角變動抑制效果，能夠將可飛行的波浪高度提高一定程度。

然而，通過檢驗水面起降時的浮筒與水面的接觸狀況的結果證實可應用的水上飛機的形狀受到限制，由此可見需要進一步改進。

本發(fā)明是基于這種見解而完成的，目的在于提供一種盡可能減少向水上飛機主體傳遞浮筒的上下運動、并保持用于抑制水上飛機主體所產(chǎn)生的俯仰角的變化的效果、同時能夠擴大可應用的水上飛機的形式的水上飛機的俯仰角變動抑制裝置。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題，本發(fā)明的水上飛機的俯仰角變動抑制裝置的特征在于，上述浮筒在其長度方向上分割，其中央部設為與上述水上飛機主體連結的基底構件，在該基底構件的長度方向的端部處連接設置有可動構件，該可動構件在沿該基底構件的長度方向設置的通常位置與在上述基底構件的長度方向的上方設置的動作位置之間可轉動，還設置有將上述基底構件與上述可動構件以相互之間可相對轉動的方式連結、并且對上述可動構件朝向上述通常位置施力的連接裝置。并且，該連結裝置使上述可動構件的轉動中心形成于上述浮筒的上部。

通過這種結構，上述水上飛機通過作用于上述浮筒的浮力處于在水上漂浮的狀態(tài)。在水面平靜的狀態(tài)下，通過上述連結裝置的作用力，上述可動構件相對于上述基底構件保持在沿該基底構件的長度方向的通常位置。由此，上述浮筒保持為筆直的形狀。

而且，當水上飛機開始滑行時，在平靜的水面下，上述浮筒維持其形狀和姿勢的狀態(tài)下，以稍微上下運動地在水面滑行的方式進行移動。

其結果是，上述浮筒上的水上飛機主體的俯仰角也幾乎不會變化，從而順暢地滑行。

因而，上述水上飛機主體的俯仰角在基準值以下大致保持固定，從而能夠實現(xiàn)空氣動力特性變化小的穩(wěn)定的水面起降。

另一方面，在波浪小的狀況下，在水上飛機在水面起降時，首先，位于上述浮筒的端部處的可動構件被由波浪推升，但是上述連結構件的作用力大于由該波浪產(chǎn)生的推升力，由此上述可動構件保持在通常位置，該可動構件與上述基底構件保持相互的位置關系，使浮筒整體地一體地上下運動。

當發(fā)生這種浮筒的上下運動時，在上述基底構件上連結的水上飛機主體的俯仰角也隨之發(fā)生變化。

然而，由于波浪高度低，因此上述水上飛機主體所產(chǎn)生的俯仰角的變動小，水上飛機的空氣動力特性的變化得到抑制，不會妨礙水面起降，從而能夠進行航行。

而且，當波浪高度增加并且該波浪對可動構件的推升力變得大于上述連結構件的作用力時，在上述浮筒遭遇波浪時，上述可動構件以抵抗上述連結構件的作用力而被向上方推升的方式，相對于上述基底構件進行相對轉動。

使上述可動構件推升的波浪接著起作用以使上述基底構件推升，但是在上述可動構件被向上方推升的狀態(tài)下，使上述基底構件位于可動構件的下方。因而，使上述基底構件在波浪的更低位置接觸。

其結果是，上述基底構件的推升量被抑制得較小，并且在上述基底構件上連結的水上飛機主體所產(chǎn)生的俯仰角的變動也得到抑制。

這樣，水上飛機的俯仰角的變動得到抑制。由此，即使對于更大波浪，也能夠將水上飛機的俯仰角保持于限制值內(nèi)。

因而，能夠擴展可應用的水面條件。

另外，通過上述可動構件轉動時的連結構件的變形，使作用于上述可動構件的沖擊力對上述基底構件和水上飛機主體的作用減輕，從而能夠防止這些基底構件和水上飛機主體過渡搖擺而使乘客的乘坐舒適性降低。

在本發(fā)明中，上述可動構件被設置于上述基底構件的前方、或前方和后方兩者。

在本發(fā)明中，可以將上述連結裝置設置為與上述基底構件和可動構件連結的彈性材料。

作為該彈性材料，使用各向異性彈性材料(例如，相互正交的X軸、Y軸、Z軸這三軸方向的彈性系數(shù)分別不同的彈性材料)。具體地說，可以是使用了玻璃光纖等的纖維強化塑料的成形體、將其片材貼合在一起的層疊體，將其截面形狀制作成與上述基底構件、可動構件的相對面的形狀一致，通過粘接等與上述基底構件與可動構件形成一體，由此能夠安裝于兩者之間。

通過這種結構，能夠通過一個構件來完成上述基底構件與上述可動構件的連結功能、上述可動構件的轉動功能以及使上述可動構件向通常位置施力的作用力的產(chǎn)生功能，從而能夠使結構簡化。

另外，還能夠通過鉸鏈機構和壓縮彈簧或拉伸彈簧來構成上述連結裝置，其中，該鉸鏈機構轉動自由地連結上述基底構件與可動構件，該壓縮彈簧或拉伸彈簧橫跨該鉸鏈機構而設置，夾置于上述基底構件與可動構件之間。

通過這種結構，以機械方式構成上述連結裝置，使其作用力的調整變得容易，并且能夠容易地確保強度。

而且，能夠使上述連結裝置具有使上述壓縮彈簧的作用力衰減的衰減功能。

該衰減功能例如考慮將氣體或液壓油作為工作油的缸式衰減器。

通過這種結構，在使上述可動構件轉動時，使其轉動動作順利地收斂而能夠抑制不需要的活動或振動。

而且，在上述權利要求5或權利要求6中，優(yōu)選在上述基底構件與上述可動構件中的任一個上形成大致球面狀的突出部，并且在另一個上形成使上述突出部進行嵌合的凹部，并且設置夾在上述基底構件與上述可動構件的相對面之間的非含水性的可彈性變形的密封件，或設置有覆蓋上述基底構件與上述可動構件的相對面的周圍并使該相對面之間水密地封閉的柔性的防水板。

通過這種結構，使上述可動構件轉動時產(chǎn)生的該可動構件與上述基底構件之間的間隙極小，能夠抑制由該間隙中流入水而引起的對上述浮筒的阻力的增加。

并且，還能夠在上述水上飛機主體與上述浮筒的基底構件之間設置有可相對移動地連結上述水上飛機主體與上述浮筒的基底構件的具備彈性功能和衰減功能的緩沖器。

通過這種結構，通過上述緩沖器使上述基底構件所產(chǎn)生的上下運動衰減，從而能夠進一步抑制上述水上飛機主體的俯仰角的變動。

而且，這種俯仰角變動抑制裝置被設置于浮筒上，因此還可應用于具備兩個或一個浮筒的任意類型的水上飛機，并且還能夠應用于浮筒本身作為飛機主體的水上飛艇。

在應用于該水上飛艇的情況下，上述基底構件被視為水上飛機主體，因而，能夠應用于在水上起降的各種形式的飛機。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠應用于在抑制水上飛機主體所產(chǎn)生的俯仰角的變動的同時在水上起降的各種形式的飛機，并且能夠實現(xiàn)這些飛機在更高波浪的狀態(tài)下的使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實施方式中應用的水上飛機的側視圖。

圖2是本發(fā)明的第一實施方式中應用的水上飛機的主視圖。

圖3是用于說明本發(fā)明的第一實施方式的作用的水上飛機的側視圖。

圖4是表示水上飛機的俯仰角的變動的模擬結果的圖。

圖5是本發(fā)明的第二實施方式中應用的水上飛機的側視圖。

圖6是本發(fā)明的第二實施方式中應用的水上飛機的主視圖。

圖7是本發(fā)明的第三實施方式中應用的浮筒的側視圖。

圖8是本發(fā)明的第三實施方式中應用的浮筒的俯視圖。

圖9是用于說明本發(fā)明的第三實施方式的作用的浮筒的側視圖。

圖10是本發(fā)明的第四實施方式中應用的浮筒的側視圖。

圖11是表示本發(fā)明的第五實施方式的變形例的浮筒的側視圖。

圖12是表示本發(fā)明的第六實施方式的變形例的浮筒的側視圖。

圖13是表示本發(fā)明的第七實施方式的水上飛機的立體圖。

圖14是表示本發(fā)明的第一實施方式中應用的其它水上飛機的立體圖。

標號說明

1：水上飛機；2：水上飛機主體；2a：主翼；2b：垂直尾翼；2c：水平尾翼；2d：發(fā)動機；2e：螺旋槳；3：浮筒；3a：基底構件；3b：可動構件；3c：可動構件；4：支柱構件；5：緩沖器；6：連結裝置；7：連接片；8：支座；9：樞軸；10：支座；11：緩沖器；12：突出部；13：凹部；14：密封件；20：水上飛機主體；21：水上飛機；K：連結裝置；S：縱搖搖擺抑制裝置；W：波浪。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的第一實施方式。

在圖1中，標號1表示本實施方式中應用的水上飛機，該水上飛機1包括水上飛機主體2以及安裝于該水上飛機主體2下方的浮筒3，在該浮筒3上設置有本實施方式所涉及的俯仰角變動抑制裝置S。

在上述水上飛機主體2中，在其中央上部設置有主翼2a，在后部上方設置有垂直尾翼2b，在該垂直尾翼2b的下部兩側面設置有水平尾翼2c，并且在上述主翼2a的后方上部設置有發(fā)動機2d，在該發(fā)動機2d上安裝有推進用螺旋槳2e。

如圖2所示，上述浮筒3被分別設置于上述水上飛機主體2的兩側部，各浮筒3在其長度方向上被分割為二。后方部分為基底構件3a，前方部分為可動構件3b。該可動構件3b能夠在上述浮筒3的長度方向上設置的通常位置與在上方設置的轉動位置的范圍內(nèi)轉動。

而且，上述浮筒3在該基底構件3a上通過多個支柱構件4一體地固定于上述水上飛機主體2。在上述基底構件3a與上述可動構件3b之間安裝有連結上述基底構件3a與上述可動構件3b的連結裝置K，該連結裝置K由彈性材料形成，通過其彈性變形，上述可動構件3b相對于上述基底構件3a能夠朝向可動位置轉動，并且通過上述連結裝置K的彈性力，施加恢復至通常位置的勢能(施力)，通過基底構件3a、可動構件3b以及連結裝置K構成本實施方式所涉及的上述俯仰角變動抑制裝置S。

上述連結裝置K的端面形狀形成為與上述基底構件3a的前端面、上述可動構件3b的后端面的形狀大致相同，通過使用了玻璃光纖等纖維的纖維強化塑料，作為各向異性彈性體(例如，相互正交的X軸、Y軸、Z軸這三軸方向的彈性系數(shù)分別不同的彈性體)，通過粘接等方式一體安裝于上述基底構件3a和可動構件3b。

而且，在對上述可動構件3b施加向上方轉動的外力時，上述連結裝置K彈性變形，從而允許上述可動構件3b的轉動，隨著上述外力的減少，施加使上述可動構件3b向著轉動前的位置、即上述通常位置恢復的作用力。

在具有這種結構的本實施方式中，如圖1所示，通過上述縱搖搖擺抑制裝置S的作用，上述浮筒3的基底構件3a與可動構件3b被保持在成直線狀設置的通常位置，在該狀態(tài)下在水上漂浮。

而且，當在水面平靜的狀態(tài)下開始飛行時，上述浮筒3在被保持為直線狀的狀態(tài)下在水面上滑行，從而開始在其上下運動較小的狀態(tài)下的滑行。

因而，在上述浮筒3上連結的上述水上飛機主體2所產(chǎn)生的俯仰角的變動也小，得到穩(wěn)定的空氣動力特性，從而得到穩(wěn)定的動作。

當波浪的高度變高時，上述浮筒3的上下運動變大，對于以往的水上飛機而言，上述水上飛機主體2的俯仰角的變動也隨之變大。

而且，在產(chǎn)生高度為得不到飛行所需的穩(wěn)定性的大小的俯仰角的變動的波浪的情況下，應用變得困難。

然而，在本實施方式中，當波浪高到一定程度時，如圖3所示，當波浪W的推升力超過上述連結裝置K的作用力時，由于上述波浪，上述浮筒3前部的可動構件3b被向上方推升。

此時，使上述可動構件3b以上述連結裝置K為中心而向上方轉動，其結果，上述可動構件3b的前端向上方移動，但是后端的移動量小于上述前端的移動量。因此，可動構件3b的后端在下方停止，并且與該可動構件3b的后端連結的上述基底構件3a的前端也同樣地在下方停止。

由此，上述基底構件3a如上所述在位于下方的狀態(tài)下與波浪接觸，在更低的位置通過波浪，從而其上下運動得到抑制。

另外，越過波浪的上述可動構件3b通過上述連結裝置K的彈性力而恢復至通常位置，與越過波浪后的水面迅速地接觸，并且抑制上述基底構件3a向下方的移動。

其結果是，不僅抑制上述基底構件3a向上方的移動，還抑制向下方的移動，作為整體，能夠將上述基底構件3a的上下運動、即水上飛機主體1保持為俯仰角變動較小的更接近水平的狀態(tài)。

這樣，與上述基底構件3a連結的上述水上飛機主體2的俯仰角變動得到抑制，并且水上飛機1的空氣動力特性的變化也被抑制得較小。

因而，能夠實現(xiàn)高波浪下的應用，從而能夠減輕可應用氣象條件的限制。

接著，參照圖5和圖6說明本發(fā)明的第二實施方式。

在以下說明中，對與上述第一實施方式相同的部分使用相同的標號，以簡化說明。

在本實施方式中，在上述浮筒3的基底構件3a與上述水上飛機主體2之間設置有具備彈性功能和衰減功能的緩沖器5。

在本實施方式中，通過上述緩沖器5使上述基底構件3a所產(chǎn)生的上下運動衰減后向上述水上飛機主體2傳遞。

由此，進一步提高在第一實施方式中得到的作用效果，能夠得到針對更高波浪的俯仰角變動抑制效果。

圖4示出水上飛機1的俯仰角變動的模擬結果，曲線A表示不具有俯仰角變動抑制裝置的以往的水上飛機的俯仰角的變動，曲線B表示具有本發(fā)明的第一實施方式的俯仰角變動抑制裝置的水上飛機的俯仰角變動，曲線C表示本申請的申請人的在先申請所涉及的具備俯仰角變動抑制裝置的水上飛機的俯仰角的變動。并且，曲線D表示具備將本發(fā)明的第一實施方式的俯仰角變動抑制裝置與在先申請所涉及的俯仰角變動抑制裝置進行組合的第二實施方式的俯仰角變動抑制裝置的水上飛機的俯仰角的變動。

根據(jù)該結果可知，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，與以往相比得到俯仰角變動的抑制效果，并且通過與在先申請進行組合，能夠很大程度地實現(xiàn)俯仰角變動的抑制效果。

當從水上飛機1的整個長度與波浪的高度的比較來觀察該結果時，從其水面起的可起降的波浪高度為水上飛機1的整個長度的1/10。

這樣，根據(jù)上述俯仰角變動抑制效果，不僅獲得了飛行的穩(wěn)定化，還能夠得到減輕水面起降時的沖擊的效果，并且還能夠抑制海豚運動，即水上飛機1產(chǎn)生在水面上跳躍的運動而不能停止的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

而且，通過這種作用效果，以往無法想象的多種多樣的活動都可以進行，例如孤島間的快速聯(lián)絡、醫(yī)療活動、大災時向陸路被封閉的地區(qū)、向其海岸停靠的聯(lián)絡、醫(yī)療物資、食料等的補給、海上風力發(fā)電施設、潮流發(fā)電施設的維護保養(yǎng)以及海上魚群探查、來自遠洋的捕漁產(chǎn)品的快速運輸、海洋養(yǎng)殖施設的維護保養(yǎng)、沿岸警備、從海面或湖泊面獲取海水應對山林火災、水的航空消防等。

在此，可理解為上述第一實施方式的俯仰角變動抑制效果小于在先申請所涉及的俯仰角變動抑制效果。但是在先前的申請中，將其俯仰角變動抑制裝置安裝于上述水上飛機主體2與上述浮筒3之間，因此其能夠應用的機型受限制。但是上述第一實施方式所涉及的俯仰角變動抑制裝置被設置于上述浮筒3本身，因此還能夠應用于浮筒本身為飛機主體的所謂水上飛艇，具有能夠使其應用范圍大幅擴大的優(yōu)點。

此外，在上述各實施方式中示出的各構件的各種形狀、尺寸等僅是示例，能夠根據(jù)設計要求等來進行各種變更。

例如代替在上述實施方式中示出的連結裝置K，能夠設計圖7至圖9所示那樣的連結裝置6。

即，該連結裝置6在上述基底構件3a與上述可動構件3b之間的連結部附近的上部處固定連接片7。將該連接片7經(jīng)由樞軸9可轉動地連接在設置于上述可動構件3b的上部的支座8上，由此構成鉸鏈機構。并且，在與上述可動構件3b的上述鉸鏈機構分離的位置上設置支座10，在該支座10和上述連接片7上可自由轉動地連結了由壓縮彈簧和衰減器構成的緩沖器11。

具有這種結構的連結裝置6在平時通過上述緩沖器11的壓縮彈簧使上述可動構件3b位于通常位置，以相對于上述基底構件3a成直線狀的方式進行保持，在推升力作用于上述可動構件3b時，如圖9所示，通過上述壓縮彈簧被壓縮而允許上述可動構件3b轉動，并且與向上述可動構件3b的推升力的減少相應地使該可動構件3b朝向通常位置恢復。

另外，在上述可動構件3b進行轉動動作時，通過上述衰減器使上述壓縮彈簧的彈性衰減，由此使上述可動構件3b的轉動動作在要停止的方向上收斂。

另外，在上述實施方式中，示出了將上述浮筒3分割為二、并將上述可動構件3b設置于前端部的示例，但是如圖10所示，也可以將上述浮筒3在長度方向上分割為三而將中央部設為上述基底構件3a并在該基底構件3a前后設置可動構件3b、3c。

而且，在圖示例中，在它們的連結中使用了上述連結裝置6，但是還能夠使用在上述第一實施方式中示出的連結裝置K。

這樣，在上述基底構件3a后部設置可動構件3c而設置俯仰變動抑制裝置S的情況下，在水上飛機1水面起降時，使上述后方可動構件3c先降落到水面上而使上述俯仰變動抑制裝置S進行動作，由此能夠抑制上述基底構件3a的上下運動。

因而，能夠有效地抑制上述水上飛機主體2在水面降落時的俯仰角變動。

另一方面，如圖11所示，還能夠將上述連結裝置6安裝于上述基底構件3a與可動構件3b的相對面之間。

在此，在使用上述緩沖器11作為上述連結裝置6的情況下，需要將其彈簧設為拉伸彈簧。

另外，假設以下情況：在使用上述連結裝置6的情況下，在上述基底構件3a與上述可動構件3b、3c之間形成間隙，在使上述可動構件3b、3c轉動時，上述間隙擴大，在該間隙中流入水而成為滑行的阻力。

為了克服該情況，如圖12所示，在上述基底構件3a與上述可動構件3b中的任一個上(在圖示例中在基底構件3a上)形成大致球面狀的突出部12，并且在另一個上形成使上述突出部11進行嵌合的凹部13，通過使這些排出部12與凹部13進行嵌合，使上述基底構件3a與上述可動構件3b之間的間隙減小。

另外，如圖13所示，設置夾在上述基底構件3a與上述可動構件3b的相對面之間的非含水性的可彈性變形的密封件14，填埋上述間隙。

或者，安裝覆蓋上述基底構件3a與上述可動構件3b的相對面周圍、使該相對面之間水密地封閉的柔性的防水板(省略圖示)，覆蓋上述間隙，使得防止水進入該間隙。

并且，在上述任一實施方式中，均示出了應用于具備一對上述浮筒3的水上飛機1的示例，但是還能夠應用于如圖14所示在水上飛機主體20下方具備一個浮筒3的水上飛機21，還能夠應用于如上所述浮筒本身構成為飛機主體的水上飛艇。