ヨットのフォイリングの仕組みについて

2024年10月15日

ヨットの「フォイリング（Foiling）」は、船体が水面から浮き上がり、フォイル（水中翼）を使用してヨットが航行する技術です。

この仕組みにより、ヨットは水の抵抗を大幅に減らし、非常に高速で航行することが可能になります。

以下では、フォイリングの原理や仕組み、ヨットにおける利点について詳しく説明します。

フォイリングの基本原理

フォイリングは、船体に取り付けられた「フォイル」と呼ばれる水中翼が水中で揚力を発生させ、船体が水面上に浮き上がる現象です。

この水中翼は、飛行機の翼と同じ原理で機能します。

風を帆に受けて船体が進むと、フォイルに水が流れ、その流れの中でフォイルの形状により揚力が発生します。

この揚力が十分に大きくなると、船体が水面から浮き上がり、ほぼ水中翼だけが水と接触する状態になります。

フォイル（水中翼）

形状: フォイルは飛行機の翼と同様に、片面がわずかに膨らんだアシンメトリーな形状をしており、水が翼の上下を通過する際に、上面を流れる水が下面よりも速く流れるように設計されています。この流速の差により、フォイルの上部で低圧、下部で高圧が生まれ、揚力が発生します。この揚力が船体を浮かせる力となります。
取り付け場所: フォイルは船体の下に取り付けられており、通常、船のキールやラダー（舵）の部分に設置されます。これにより、フォイルが水中に固定され、揚力を効果的に発生させます。

揚力と抵抗の関係

揚力: フォイルが水中を通過する際に揚力が生じ、船体を持ち上げます。この揚力が船体の重力に対抗し、ある一定の速度に達すると、ヨットの船体が完全に水面から浮き上がります。この状態を「フルフォイリング」と呼びます。
抵抗の減少: 通常のヨットでは、船体が水中にあるため、波や水の抵抗を受けて速度が制限されます。しかし、フォイリングにより船体が水面から浮き上がると、フォイルの水中部分だけが抵抗を受けるため、抵抗が大幅に減少します。この結果、ヨットは非常に高速で航行できるようになります。

フォイリングに必要な速度

フォイリングを開始するためには、ある程度のスピードが必要です。

帆に十分な風を受けて加速し、フォイルが水中で十分な揚力を発生できる速度に達すると、船体が徐々に浮き上がります。

多くのフォイリングヨットでは、約10ノットから15ノット程度の速度でフォイリングが始まります。

この速度を維持するためには、一定の風力と帆のトリミングが重要です。

高速航行
フォイリングの最大の利点は、非常に高い速度で航行できる点です。従来のヨットは、水面に浮かんでいる間は船体が水に接触しているため、水の抵抗が大きく速度が制限されますが、フォイリングでは水中翼だけが水に接触するため、抵抗が大幅に減少し、スピードが飛躍的に向上します。
効率的な推進
水の抵抗が減少するため、帆から受ける風のエネルギーをより効率的に推進力に変えることができます。風の条件が良ければ、従来のヨットよりも少ない風力で、より速く進むことが可能です。
スムーズな航行
フォイリング中は船体が水面から浮いているため、波による振動や衝撃が少なく、航行が非常にスムーズになります。これにより、乗員にとっても快適な乗り心地が提供されます。

モノハルフォイリングヨット
従来の一体型船体（モノハル）にフォイルを追加したヨットです。レース用のヨットなど、特定の条件下で高速航行を目指す場合に使用されます。アメリカズカップなどのレースで使用されるフォイリングモノハルが有名です。
カタマランフォイリングヨット
ツインハルのデザインを持つカタマランにフォイルを追加したヨットです。カタマランはもともと安定性が高く、広いデッキを持つため、フォイリングとの相性が良いとされています。スピードも非常に速く、大型のレースヨットや高速ヨットによく採用されています。
小型フォイリングヨット
「モス（Moth）」や「フォイリングディンギー」のような軽量で小型のヨットも、フォイリング技術を取り入れています。これらのヨットは1人乗りや2人乗りの小型のものが多く、特にアマチュアセーラーに人気です。操作性も軽く、フォイリングの魅力を手軽に楽しむことができます。

フォイリングは非常に高速で航行できる一方で、その操縦には高度な技術が求められます。

バランスの維持
フォイリング中は船体が浮き上がっているため、重心の位置が重要です。船体のバランスが崩れると、フォイルが揚力を失い、突然船体が水中に戻る「クラッシュダウン」が発生することがあります。これを避けるために、乗員は常にバランスを取りながら風と帆を細かく調整する必要があります。
風の変化への対応
フォイリングでは、風速や風向の変化に迅速に対応することが重要です。風が弱まるとフォイルの揚力が減少し、フォイリングを維持できなくなる可能性があります。そのため、帆を適切にトリムし、常に風の状況を把握することが求められます。
高スピードでの操縦
フォイリング中のヨットは非常に高い速度で航行するため、舵の操作も迅速かつ正確に行う必要があります。特に方向転換やジャイブ、タックなどの操縦時には、細かなコントロールが重要です。