ウィングセイル

ウィングセイル、ツインスキンセイル^[1]またはダブルスキンセイル^{[2]は、従来の}帆の代わりに船舶に取り付けられる可変キャンバーの 空力構造です。ウィングセイルは飛行機の翼に似ていますが、どちらのタックにも対応できるようにどちらの側にも揚力を提供するように設計されています。翼がフラップでキャンバーを調整するのに対し、ウィングセイルは柔軟な構造またはジョイント構造 (ハードウィングセイルの場合) でキャンバーを調整します。ウィングセイルは通常、軽量で強度の高いカーボンファイバー製のアンステースパーに取り付けられています。ウィングセイルの形状により、従来のセイルよりも揚力が高く、揚力対抗力比が向上します。ウィングセイルは従来のセイルよりも複雑で高価です。^[3]

ウィングセイルは、翼を形成する「ソフト」と「ハード」の2つの基本構造から成り、どちらもステーのない回転マストに取り付けられています。^[4]ハードウィングセイルは船から取り外すときにのみ収納される剛性構造ですが、ソフトウィングセイル^{[5] [6]}は船上で巻き取ったり収納したりできます。^[4]

L・フランシス・ヘレスホフは、ジブとメインのそれぞれに、回転する桁に前縁が取り付けられた2層セイルを備えた先駆的なリグを開発しました。 Cクラスカタマランクラスでは、60年代からレースの文脈でウィングセイルの実験と改良が行われてきました。 英国人のジョン・ウォーカーは、貨物船でのウィングセイルの使用を研究し、1990年代にセーリングヨットでの最初の実用的なアプリケーションを開発しました。 ウィングセイルは、オプティミストディンギーやレーザーなどの小型船舶、クルージングヨット、そして最も顕著なのはUSA-17などの高性能マルチハルレーシングヨットに適用されています。 最小の船には、手動でステップアップする一体型のウィングがあります。 クルージングリグには、使用していないときに下げることができるソフトリグがあります。 高性能リグは、多くの場合、剛性コンポーネントで組み立てられており、陸上の機器によってステップアップ（取り付け）およびステップダウン解除する必要があります。^[3]

ウィングセイルは、タックと風速に応じてキャンバー（翼の上面と下面の非対称性）を変更します。 ^{[7] [ページが必要]}ウィングセイルは、風下側の曲率が大きいほど効率が高くなります。風上側はタックごとに変化するため、セイルの曲率も変化する必要があります。これは、従来のセイルでは、タックごとに風が吹き込むため受動的に発生します。ウィングセイルでは、キャンバーの変更にはメカニズムが必要です。ウィングセイルは、風速に合わせてキャンバーも変更します。航空機では、フラップが翼のキャンバーまたは曲率を増加させ、低速（翼を通過する空気の速度）で最大揚力係数（翼が生成できる揚力）を上げます。ウィングセイルでも、風速が変化するとキャンバーを調整する必要があります。風速が増加するとキャンバー曲率はより直線になり、風速が減少するとより湾曲します。^[3]

キャンバー調整のメカニズムはソフトウィングセイルとハードウィングセイルで似ています。それぞれが独立した前縁と後縁の翼型セグメントを使用しており、キャンバーを個別に調整します。より洗練されたリグでは、風速の増加を考慮して、水面からの高さに応じてキャンバーを可変調整できます。^{[3] [8]}

従来の前後帆装のマストを支える索具の存在により、帆の形状はウィングセイルの狭い弦よりも効率の悪い形状に制限されます。しかし、従来の帆は、リーフィングによって風速を調整するのが簡単です。ウィングセイルは通常、固定された表面積です。従来の帆は簡単に巻き取ることができます。一部の柔軟なウィングセイルは、使用していないときに降ろすことができます。硬質ウィングセイルは、風にさらされることが望ましくない場合は取り外す必要があります。^[3]

ニールセンは、従来の帆と比較したウイングセイルの効率を、異なる帆走ポイントで次のようにまとめています。^[3]

• クローズホールド：見かけの風向が 30° の場合、ウィングセイルの迎え角は10° になり、揚力も大きくなります。これは、従来の帆の配置とジブセイルの迎え角が 15°、メインセイルの迎え角が20° であるのと比べると大きいです。
• ビームリーチ: 見かけの風が 90° の場合、ボートを横切って配置されたウィングセイルは翼として効率的に機能し、前方への揚力を提供しますが、従来のセイル プランのジブは翼として形作るのが難しいという問題があります (メイン セイルは依然として比較的効率的です)。
• 広いリーチ: 見かけの風向が 135° の場合、ウィングセイルは翼として効率的に機能するように緩めることができますが、ジブセイルとメインセイルは揚力を提供せず、代わりに風に対して垂直になり、抗力のみから力を提供します。

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