技術特集

ウィンドサーフィン（windsurfing）の最初のコンセプトは、1962年に二人の航空工学（aeronautic）エンジニア、ジム・ドレーク（Jim Drake）とフレッド・ペイン（Fred Payne）の間の雑談から生まれました。二人は普段からサーフィンやスキーなどのスポーツを好んでおり、ポトマック川（Potomac）のほとりに小屋を借りていたため、航空力学や空気力学に精通したこの二人の技術者は、休暇中にポトマック川を航行するために、カイト（凧）で駆動する水上スキー（kite-powered water ski）やカイトで駆動するサーフボード（kite-powered surfboard）を考案し始めました。しかし、当時のカイト製造技術は今日ほど成熟していなかったため、その構想は構想のまま終わりました。

この二人の航空エンジニア以外にも、1960年代の最初の5年間に別の二人が行ったことが、ウィンドサーフィン競技の発展に先駆的な役割を果たしました。当時わずか12歳だったイギリスの少年ピーター・チルヴァーズ（Peter Chilvers）は、家族とヘイリング島（Hayling Island）で休暇を過ごしていた際、ふと思いついて木製のドアパネルを手に取り、その穴にポールを差し込み、さらにキャンバス地をポールに結びつけて帆にしました。そして、この「ヨットのようでヨットでないもの」を水に押し出し、自分はそのドアパネルの上に立って川遊びをしました。1965年頃、アメリカ中西部に住むニューマン・ダービー（Newman Darby）は、ピーター少年の方法を模倣し、特大のカイトを作り、その中央の骨組みをサーフボードの中央に差し込んで「マスト（mast）」にしました。これは一人で操作する、いかだのようでいかだでない、ヨットのようでヨットでない玩具となりました。同時に、帆が風力に応じて風を受ける角度を調整できるように、彼は独自に「ユニバーサルジョイント（universal joint）」という、360度自由に回転・曲げができる「関節」を開発し、ボードとマストを繋ぐ接合部としました。しかし、この「カイト版」は操作が難しかったため、大衆の注目を集めるには至りませんでした。

1966年、ジム・ドレークは南カリフォルニアのパーティーで、サーフィンの名手ホイル・シュワイツァー（Hoyle Schweitzer）に、以前ペインと話し合った「ウィンドサーフィン」のコンセプトを伝え、ホイルは強い興味を示しました。二人はすぐに地元のサーフボード工場へ行き、ウィンドサーフィンを作るための適切なボードを選びました。ドレークはユニバーサルジョイントを作り、1962年の「カイト」の構想を捨て、チルヴァーズ少年と同じ「一人乗りヨット」のコンセプトを採用し、自身の豊富な空気力学の知識を組み合わせました。地元のセイルメーカーであるボブ・ブルサード（Bob Broussard）の協力を得て、1967年5月に史上初の「ウィンドサーフィン」が完成しました。

最初の水上テストの際、水面でどのようにセイルを引き上げるのか全く分からなかったため、同行したボブが水の中に立ち、セイルを持ち上げてボード上のジムに手渡す必要がありました。つまり、毎回「セールアップ」には二人必要だったのです。二回目のテストでは、「アップホールライン（uphaul line）」を追加し、一人で操作できないという問題を改良しました。これにより、今日のウィンドサーフィンの主要な要素がすべて整いました。

ドレークはウィンドサーフィンの力学原理を科学学術報告書にまとめ、1969年の第一回アメリカ航空宇宙研究センターのシンポジウムで発表しました。その後、「ウィンドサーフィン」はホイルと妻のダイアン（Diane Schweitzer）のマーケティング戦略による普及活動のおかげで、欧米諸国で流行する新しいウォータースポーツとなりました。

現在、ジムが「ウィンドサーフィンの父」や「ウィンドサーフィンの発明者」と称賛されるたびに、彼は謙虚にそれを辞退し、自分は単なるウィンドサーフィンの「再発明者」に過ぎないと語っています。彼がウィンドサーフィンを発明した当時、他の二人の独創的なアイデアについては聞いていませんでしたが、他の二人の発明は実際には「成功」とは言えませんでした。しかし、時期としては二人とも彼より数年早かったため、彼は前の二人が第一および第二の発明者であり、自分は第三の「再発明者」に過ぎないと考えています。

ヨットは風が吹く方向にしか進めない（順風走行）と思われがちですが、三角帆（ラテンセイル）を用いることで、風に向かって進むこと（逆風走行）も可能です。逆風走行の仕組みを理解する前に、まずセイルに関するいくつかの知識を知る必要があります。

セイルが最初に風を受ける縁を「リーディングエッジ（前縁）」と呼び、船体の前方に位置します。後方の縁を「トレーリングエッジ（後縁）」と呼びます。前縁から後縁までの仮想の水平線を「弦（コード）」と呼びます。セイルの曲がり具合を「ドラフト」と呼び、弦から最大ドラフト点までの垂直距離を「弦深（コードディープ）」と呼びます。空気をはらんで凹面になったセイルの面を「迎風面（ウィンドワード）」、外側に膨らんで凸状になった面を「背風面（リーワード）」と呼びます。これらの用語を理解した上で、帆走の仕組みを説明します。

風を受けたセイルの作用は、飛行機の翼（主翼）と非常によく似ています。セイルの横断面が湾曲しているため、背風面（凸面）を流れる空気の経路は長く、流速が速くなります。一方、迎風面（凹面）を流れる空気の経路は短く、流速は遅くなります。ベルヌーイの定理によれば、流速が速い場所は圧力が低く、流速が遅い場所は圧力が高くなります。この圧力差により、セイルの面に対して垂直な「総合空気力（Total Aerodynamic Force）」が発生します。

この総合空気力は、二つの分力に分解できます。一つは船の前進方向に沿った「前進力（Driving Force）」、もう一つは船体に垂直な「横流れ力（Sideways Force）」です。

通常、横流れ力は前進力よりも大きいですが、ボードの下にある「フィン（Fin）」や「ダガーボード（Daggerboard）」が水中で生み出す抵抗が横流れ力の大部分を打ち消し、船が横に流れるのを防ぎます。最終的に、残った前進力が帆船を駆動し、波をかき分けて前進させます。これが、ヨットやウィンドサーフィンが風向に対して約45度の角度で逆風に向かって進める理由です。

飛行機が飛ぶ原理と、セイルが前進する原理は、流体力学的には同じです。主に「ベルヌーイの定理（Bernoulli's Principle）」に基づいています。これは、流体の流速が速いほど、その圧力が低くなるという法則です。翼の設計により、上側の経路は長く（流速が速く、圧力が低い）、下側の経路は短く（流速が遅く、圧力が高い）なっており、これによって生じる「揚力（Lift）」が重力に打ち勝ち、飛行機を大空へ羽ばたかせます。

図に示すように、翼の上側を流れる空気の速度は下側よりも速く、上側の気圧が下側よりも低くなります。この上向きの圧力差が揚力です。ウィンドサーフィンの場合、セイルは直立した翼のようなものであり、発生するのは上向きの揚力ではなく、前向きの駆動力となります。