CN117799809A - 船舶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高风帆航行时的推进效率的船舶。有风时，船舶(1)能够利用基于风力推进部(10)的推进力进行风帆航行。在此，船舶(1)具备：信息检测部(51)，检测船体(11)的倾斜程度；及倾斜抑制部(60)，基于信息检测部(51)的检测结果来抑制船体(11)的倾斜。因此，在船体(11)倾斜的情况下，倾斜抑制部(60)抑制船体(11)的倾斜，从而能够抑制船体(11)的倾斜引起的推进效率的下降。由此，能够提高风帆航行时的推进效率。

Description

船舶

本申请主张基于2022年9月30日申请的日本专利申请第2022-157440号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种船舶。

背景技术

近年来，已知有一种为了削减CO₂等GHG气体的排放量而使用风力等可再生能源来产生推力的船舶。例如，专利文献1中记载的船舶除了具备使用了螺旋桨的推进器以外，在船体上还具备利用风力使船体推进的风力推进部。

专利文献1：日本特开2020-45018号公报

在此，上述的船舶在船体上具备多个具有旋筒帆等的风力推进部。船舶控制各风力推进部以便从所有风力推进部获得最大的推力。在船舶中，存在如下问题：若船体倾斜，则会产生使船体转弯的转弯力矩，而与其相对应的压舵的阻力会导致风帆航行的推进效率下降。并且，还存在如下问题：若船体倾斜，则推进力的水平方向成分会减少，会导致风帆航行的推进效率降低。

发明内容

本发明是为了解决这种课题而完成的，其目的在于提供一种能够提高风帆航行时的推进效率的船舶。

本发明所涉及的船舶具备：船体；多个风力推进部，利用风力使船体推进；检测部，检测船体的倾斜程度；及倾斜抑制部，基于检测部的检测结果来抑制船体的倾斜。

本发明所涉及的船舶具备利用风力使船体推进的多个风力推进部。因此，有风时，船舶能够利用基于风力推进部的推进力进行风帆航行。在此，船舶具备：检测部，检测船体的倾斜程度；及倾斜抑制部，基于检测部的检测结果来抑制船体的倾斜。因此，在船体倾斜的情况下，倾斜抑制部抑制船体的倾斜，从而能够抑制船体的倾斜引起的推进效率的下降。由此，能够提高风帆航行时的推进效率。

倾斜抑制部可以根据船体的倾斜程度来调整压载舱内的压载水的量。在船体倾斜的情况下，倾斜抑制部使船体上浮的一侧的压载水的量多于下沉的一侧的压载水的量，从而能够使船体的姿势恢复而抑制倾斜。压载舱为船体中的已有的设备。因此，通过调整已有的设备内的压载水的量，倾斜抑制部能够以简单的机构即可进行倾斜的抑制。

倾斜抑制部可以使质量体移动。此时，在船体倾斜的情况下，倾斜抑制部使质量体向船体上浮的一侧移动，从而使船体的姿势恢复而抑制倾斜。

倾斜抑制部可以使风力推进部移动。此时，在船体倾斜的情况下，倾斜抑制部使风力推进部向船体上浮的一侧移动，从而能够使船体的姿势恢复而抑制倾斜。

本发明所涉及的船舶具备：船体；多个风力推进部，利用风力使船体推进；检测部，检测船体的倾斜程度；及倾斜调整部，基于检测部的检测结果来调整风力推进部的倾斜。

本发明所涉及的船舶具备利用风力使船体推进的多个风力推进部。因此，有风时，船舶能够利用基于风力推进部的推进力进行风帆航行。在此，船舶具备：检测部，检测船体的倾斜程度；及倾斜调整部，基于检测部的检测结果来调整风力推进部的倾斜。因此，在船体倾斜的情况下，倾斜调整部抑制风力推进部的倾斜，从而能够减少风力推进部的扬力的铅垂方向成分，能够抑制船体的倾斜引起的推进效率的下降。由此，能够提高风帆航行时的推进效率。

根据本发明，提供一种能够提高风帆航行时的推进效率的船舶。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的船舶的一例的示意剖视图。

图2中(a)是用于说明旋筒帆的原理的图，图2中(b)是船舶的平面图。

图3是表示控制系统的框图。

图4是从后侧观察船体时的示意剖视图。

图5是表示船体倾斜的状态的示意剖视图。

图6是表示抑制了船体的倾斜的状态的示意剖视图。

图7是表示变形例的图。

图8是表示变形例的图。

图9是表示变形例的图。

图10是表示变形例的图。

图中：1-船舶，11-船体，10-风力推进部，51-信息检测部(检测部)，60、70、80、90-倾斜抑制部，72、83-质量体，110-倾斜调整部。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，“前”“后”对应于连接船体的船头和船尾的方向，“横”对应于船体的左右(宽度)方向，“上”“下”对应于船体的上下方向。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的船舶的一例的示意剖视图。船舶1例如是运输原油或液化气等石油系液态货物的船舶，例如油轮。另外，船舶并不只限于油轮，例如，也可以为散装货轮或其他各种船舶。

如图1所示，船舶1具备船体11、推进器12及多个风力推进部10。船体11具有船头部2、船尾部3、轮机舱4及货舱6。在船体11的上部(或者在船内)设置有上甲板19。船头部2位于船体11的前方侧。船尾部3位于船体11的后方侧。

船头部2例如具有能够降低满载吃水状态下的兴波阻力的形状。推进器12机械性地产生船体11的推力，推进器12例如使用螺旋轴。在进行推进时，推进器12设置于船尾部3的比吃水线(海水W的水面)更靠下方的位置。并且，在船尾部3的比吃水线更靠下方的位置还设置有用于调整推进方向的舵15。

轮机舱4设置于与船尾部3的船头侧相邻的位置。轮机舱4是用于配置对推进器12赋予驱动力的主发动机16的区段。在上甲板19上的轮机舱4的上方设置有居住区22及排气用的烟囱23。货舱6设置于船头部2与轮机舱4之间。货舱6是用于容纳货物的区段。货舱6采用外板20与内底板21的双重船壳结构，从而区划为多个货舱26和多个压载舱27。压载舱27容纳与船舶的大小等相对应的量的压载水。

风力推进部10为利用风力使船体11推进的机构。在本实施方式中，作为风力推进部10，采用了旋筒式的风力推进机构。在船体11的上甲板19上沿前后方向排列设置有多个(在此为四个)风力推进部10。如图2中(a)所示，风力推进部10具备沿上下方向延伸的圆柱状的旋筒帆31和使旋筒帆31旋转的电动机32。若风WD横向吹入旋筒帆31，则在旋筒帆31的后侧，旋筒帆31的旋转方向与风WD的方向成为彼此相反，而在前侧，旋筒帆31的旋转方向与风WD的方向成为一致。由此，在旋筒帆31的前后产生压力差，从而产生朝向前侧的推力PF(马格努斯效应)。如图2中(b)所示，若风WD横向吹向船体11，则通过各风力推进部10的推力PF，船体11向前方推进。另外，在本实施方式中，设置有四个风力推进部10A、10B、10C、10D。

参考图3对具备控制装置50的控制系统100进行说明。控制装置50是控制具有上述的多个风力推进部10的船舶1的装置。控制装置50抑制船体11倾斜。

具体而言，控制系统100具备上述的多个风力推进部10、推进器12、舵15及倾斜抑制部60。并且，控制系统100还具备控制这些设备的控制装置50和信息检测部51(检测部)。

控制装置50具备处理器、存储器、存储设备(storage)及通信接口，构成为通常的计算机。处理器为CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等运算器。存储器为ROM(Read Only Memory：只读存储器)或RAM(Random Access Memory：随机存储器)等存储介质。存储设备为HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等存储介质。通信接口为实现数据通信的通信设备。处理器集中控制存储器、存储设备及通信接口，从而实现后述的控制部30的功能。在控制部30中，例如，将存储在ROM中的程序加载到RAM，并由CPU来执行加载到RAM中的程序，从而实现各种功能。控制部30也可以由多个计算机构成。

控制装置50向风力推进部10A、10B、10C、10D的电动机32A、32B、32C、32D输出控制信号，从而使旋筒帆31以所期望的转速进行旋转。控制装置50向推进器12的驱动部(主发动机16等)输出控制信号，从而使推进器12进行动作。控制装置50向舵15的驱动部输出控制信号，从而使舵动作以成为所期望的角度。

信息检测部51检测控制装置50的运算中所需的各种信息。信息检测部51具有能够检测风向及风速等与风相关的信息的风向风速计52(参考图1)。信息检测部51具有检测舵15的角度的舵角仪53(参考图1)。并且，信息检测部51还具备测量船体11的姿势及摇摆等船体的运动或方位的测量仪54(参考图1)。信息检测部51能够根据测量仪54的结果来检测船体11的倾斜程度。此外，信息检测部51还具备能够预先掌握风的状态(例如，天气预报等)的信息接收部。信息检测部51具备能够检测船体11的位置的测量仪(例如，GPS等)。信息检测部51将检测到的信息发送至控制装置50。

倾斜抑制部60基于信息检测部51的倾斜程度的检测结果来抑制船体11的倾斜。在船体11以一侧下沉的方式倾斜的情况下，倾斜抑制部60进行减轻一侧的质量并加重另一侧的质量的质量移动，从而抑制船体11的倾斜。另外，在本实施方式中，例示出了倾斜抑制部60抑制船宽方向上的倾斜的情况，但对于倾斜方向并不受特别限定，也可以抑制前后方向上的倾斜。

接着，参考图4，对本实施方式所涉及的船舶1的倾斜抑制部60进行说明。图4是从后侧观察船体11时的示意剖视图。如图4所示，船体11具备右舷侧的压载舱27A、左舷侧的压载舱27B和底侧的压载舱27C。压载舱27A、27B分别形成于船宽方向上的外板20A与内板21A之间。压载舱27C形成于底侧的外板20B与内板21B之间。在本实施方式中，旋筒帆31设置于上甲板19上的船宽方向上的中央位置。

倾斜抑制部60根据船体11的倾斜程度来调整压载舱27A、27B内的压载水的量。倾斜抑制部60具备泵61、配管62及阀63A、63B。泵61向压载舱27A、27B压送压载水。配管62连接泵61和压载舱27A、27B。阀63A连接于压载舱27A与泵61之间的配管62上。阀63B连接于压载舱27B与泵61之间的配管62上。

接着，参考图5及图6，对倾斜抑制部60的动作进行说明。图5表示船体11向右舷侧下沉的状态的船舶1。若风横向吹向船舶1，则在多个风力推进部10产生扬力。将对这些扬力加算的情况下的中心设为扬力中心CE(Center of Effort)。在该扬力中心CE中产生船舶1整体的扬力LF。另一方面，若风吹到船舶1上，则会产生对该风的阻力。将此时的横向上的阻力RF的中心设为阻力中心CLR(Center of Lateral Resistance)。在该阻力中心CLR，朝向与扬力LF相反的一侧产生横向的抗力RF。浮力FF作用于阻力中心CLR。另外，将沿通过阻力中心CLR的铅垂方向延伸的线设为基准线SL。

若船体11倾斜，则风力推进部10相对于基准线SL倾斜。因此，扬力LF向斜下方倾斜。因此，扬力LF具有水平方向的成分LFx和铅垂方向向下的成分LFz。如此，在产生了铅垂方向的成分LFz的情况下，在将扬力LF转换为推力时，成分LFz不会贡献于推力，因此会产生损失。

并且，若船体11倾斜，则扬力中心CE在水平方向上从基准线SL偏移。受到该偏移的影响，转弯力矩会作用于船体11，因此船体11会转弯。若为了防止该转弯而转动舵15，则压舵的阻力会使风帆航行的推进效率下降。

相对于此，如图6所示，在根据信息检测部51的检测结果判定船体11的倾斜超过了规定大小的情况下，倾斜抑制部60将压载舱27A的压载水供给至压载舱27B。具体而言，倾斜抑制部60打开阀63A、63B并使泵61工作，从而从压载舱27A朝向压载舱27B供给压载水。由此，右舷侧的压载水减少，左舷侧的压载水增加。因此，船体11会向左舷侧返回，船体11的姿势变得水平，倾斜得到抑制。如图6所示，扬力LF不具有铅垂方向的成分。因此，在将扬力LF转换为推力时，不会产生损失。并且，扬力中心CE配置于基准线SL上。因此，在船体11上不会产生转弯力矩，因此不会产生使推进效率降低的阻力。

接着，对本实施方式所涉及的船舶1的作用效果进行说明。

本实施方式所涉及的船舶1具备利用风力使船体推进的多个风力推进部10。因此，有风时，船舶1能够利用基于风力推进部10的推进力进行风帆航行。在此，船舶1具备：信息检测部51，检测船体11的倾斜程度；及倾斜抑制部60，基于信息检测部51的检测结果来抑制船体11的倾斜。因此，在船体11倾斜的情况下，倾斜抑制部60抑制船体11的倾斜，从而能够抑制船体11的倾斜引起的推进效率的下降。由此，能够提高风帆航行时的推进效率。

倾斜抑制部60可以根据船体11的倾斜程度来调整压载舱27A、27B内的压载水的量。在船体11倾斜的情况下，倾斜抑制部60使船体11上浮的一侧的压载水的量多于下沉的一侧的压载水的量，从而能够使船体11的姿势恢复而抑制倾斜。压载舱27A、27B为船体11中的已有的设备。因此，通过调整已有的设备内的压载水的量，倾斜抑制部60能够以简单的机构即可进行倾斜的抑制。

本发明并不只限上述实施方式。

例如，也可以采用图7所示的结构。如图7所示，倾斜抑制部70可以使质量体72移动。此时，在船体11倾斜的情况下，倾斜抑制部70能够使质量体72朝向与船体11倾斜的一侧相反的一侧移动，从而使船体11的姿势恢复而抑制倾斜。倾斜抑制部70在上甲板19上具有用于使质量体72向船宽方向移动的基底部件71。基底部件71具有以向下凹陷的方式弯曲的上表面71a。由此，倾斜抑制部70能够使质量体72沿着基底部件71的上表面71a并在船宽方向上移动。

还可以采用图8所示的倾斜抑制部80。倾斜抑制部80具备铰接部81、支承部82及质量体83。铰接部81设置于上甲板19上，其将支承部82支承为能够向船宽方向转动。支承部82的一端侧连接于铰接部81。在支承部82的另一端部设置有质量体83。通过采用这样的结构，在船体11倾斜的情况下，倾斜抑制部80使支承部82以铰接部81为中心进行转动以使质量体72向与船体11倾斜的一侧相反的一侧移动。

还可以采用图9所示的倾斜抑制部90。倾斜抑制部90使风力推进部10移动。此时，在船体11倾斜的情况下，倾斜抑制部90使风力推进部10向与船体倾斜的一侧相反的一侧移动，从而能够使船体11的姿势恢复而抑制倾斜。具体而言，倾斜抑制部90具有设置于上甲板19上的移动支承部91。移动支承部91以使风力推进部10沿船宽方向滑移的方式支承风力推进部10。在图9中，倾斜抑制部90能够使风力推进部10移动到在船体11的右舷侧及左舷侧用虚线表示的位置。

还可以采用图10所示的船舶1的结构。图10所示的船舶1具备利用风力使船体推进的多个风力推进部10。因此，有风时，船舶1能够利用基于风力推进部10的推进力进行风帆航行。在此，船舶1具备：信息检测部51，检测船体11的倾斜程度；及倾斜调整部110，基于信息检测部51的检测结果来调整风力推进部10的倾斜。

具体而言，倾斜调整部110由在上甲板19上将风力推进部10支承为能够转动的铰接部构成。如图5所示，随着船体11的倾斜，风力推进部10也会倾斜。相对于此，倾斜调整部110以使风力推进部10与上下方向平行的方式使风力推进部10转动。此时，扬力LF在水平方向上作用，因此不会产生铅垂方向的向下的成分。在船体11倾斜的情况下，倾斜调整部110抑制风力推进部10的倾斜，从而能够减少(或消除)风力推进部10的扬力的铅垂方向成分，能够抑制船体11的倾斜引起的推进效率的下降。由此，能够提高风帆航行时的推进效率。

另外，风力推进部的数量或配置等、如何设置于船体等并不受特别限定。例如，也可以设置沿横向错开的风力推进部。

船体11的结构也并不只限于图1所示的结构，可以根据用途等而适当变更。

Claims (5)

1.一种船舶，其特征在于，具备：

船体；

多个风力推进部，利用风力使所述船体推进；

检测部，检测所述船体的倾斜程度；及

倾斜抑制部，基于所述检测部的检测结果来抑制所述船体的倾斜。

2.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，

所述倾斜抑制部根据所述船体的倾斜程度来调整压载舱内的压载水的量。

3.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，

所述倾斜抑制部使质量体移动。

4.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，

所述倾斜抑制部使所述风力推进部移动。

5.一种船舶，其特征在于，具备：

船体；

多个风力推进部，利用风力使所述船体推进；

检测部，检测所述船体的倾斜程度；及

倾斜调整部，基于所述检测部的检测结果来调整所述风力推进部的倾斜。