JP2000211585A - 風力利用船 - Google Patents
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
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- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プロペラ風車により風エネルギ−を利用して
推力を発生させる船舶において、自然風のエネルギ−を
効率良く利用する。 【解決手段】 船上に設けられピッチ可変型プロペラを
具えた風車機構と、風車機構により回転駆動される発電
機と、発電された電流を充電するための蓄電池と、風車
機構により回転駆動されるスクリュ−と、蓄電池の放電
によりスクリュ−を回転駆動する電動機と、プロペラピ
ッチの制御装置と、船体に対する自然風の方位検知装置
と、この方位検知装置の検知した自然風の方向に風車の
ロ−タ−面を正対・維持するロ−タ−方位制御装置とを
具え、自然風の方向に応じて風力、風力と電力、電力の
いずれかにより航走可能な風力利用船を提供して、上記
課題を解決する。
推力を発生させる船舶において、自然風のエネルギ−を
効率良く利用する。 【解決手段】 船上に設けられピッチ可変型プロペラを
具えた風車機構と、風車機構により回転駆動される発電
機と、発電された電流を充電するための蓄電池と、風車
機構により回転駆動されるスクリュ−と、蓄電池の放電
によりスクリュ−を回転駆動する電動機と、プロペラピ
ッチの制御装置と、船体に対する自然風の方位検知装置
と、この方位検知装置の検知した自然風の方向に風車の
ロ−タ−面を正対・維持するロ−タ−方位制御装置とを
具え、自然風の方向に応じて風力、風力と電力、電力の
いずれかにより航走可能な風力利用船を提供して、上記
課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、風力エネルギ−
により航走する風力利用船に関し、詳しくは常時自然風
方向に正対して回転する風車により推進する風力利用船
に関するものである。
により航走する風力利用船に関し、詳しくは常時自然風
方向に正対して回転する風車により推進する風力利用船
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】風エネルギ−を利用して推力を発生させ
る船舶としては、従来、帆船、ヨット、および風車船が
知られている。帆船は構造が比較的簡単であるが、風向
きと正反対の向きの推力を発生することすなわち風に正
対して直進することができないという欠点を有する。こ
れに対し、帆における揚力により推進するヨットは所定
角度で向かい風でも航走できる利点を有するが、操船が
難しい。一方、風車船は、水平軸風車または垂直軸風車
により風エネルギ−を回転エネルギ−に変換してこのエ
ネルギ−を水中のスクリュ−プロペラに伝達するもので
あるから、風に正対して直進することができる。このよ
うな風車船としては、図６に示すものがある。図におい
て、１は船体、２はマスト、３はセンタ−ボ−ド、４は
舵、５はリンク機構、６は回転軸、７はプロペラ型風
車、そして８は風見安定板である。風見安定板８によ
り、プロペラ型風車のロ−タ−（回転面）は常に風向き
方向に維持され、風車の回転を不図示のスクリュ−に伝
達して船体を航進させるようになっている。
る船舶としては、従来、帆船、ヨット、および風車船が
知られている。帆船は構造が比較的簡単であるが、風向
きと正反対の向きの推力を発生することすなわち風に正
対して直進することができないという欠点を有する。こ
れに対し、帆における揚力により推進するヨットは所定
角度で向かい風でも航走できる利点を有するが、操船が
難しい。一方、風車船は、水平軸風車または垂直軸風車
により風エネルギ−を回転エネルギ−に変換してこのエ
ネルギ−を水中のスクリュ−プロペラに伝達するもので
あるから、風に正対して直進することができる。このよ
うな風車船としては、図６に示すものがある。図におい
て、１は船体、２はマスト、３はセンタ−ボ−ド、４は
舵、５はリンク機構、６は回転軸、７はプロペラ型風
車、そして８は風見安定板である。風見安定板８によ
り、プロペラ型風車のロ−タ−（回転面）は常に風向き
方向に維持され、風車の回転を不図示のスクリュ−に伝
達して船体を航進させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
風車船は、自然風のエネルギ−を効率良く利用できない
という問題がある。すなわち、いま、風力船１が図７に
示すように真横からの自然風Ｗ１，Ｗ２により矢符Ａ方
向へ航進する場合、スタ−ト時に船体は真横から自然風
Ｗ１，Ｗ２を受風する。しかし、航進につれて船体は斜
め前方からの風Ｗ２，Ｗ２を受風することになる。この
理由は、船体はその進行に伴い見掛け上の風（自走風）
Ｗ３を受けることとなり、この結果船体は真横からの自
然風Ｗ１と進行方向からの見掛け上の風（自走風）Ｗ３
の相互作用により、斜め前方からの風Ｗ２，Ｗ２を受風
する。 したがって、風車７のロ−タ−は風見安定板８
の作用により斜め前方からの風Ｗ２，Ｗ２方向に正対し
て回転することとなる。換言すれば、船体は斜め前方か
らの風Ｗ２，Ｗ２の風エネルギ−を回転エネルギ−に変
換して航進することとなる。したがって、風車７は、自
然風Ｗ１のエネルギ−のうち見掛け上の風（自走風）Ｗ
３により減殺された残余のエネルギ−を利用できるに過
ぎない。さらに、このような従来の風車船では、自然風
を船体の進行方向または逆方向から受ける場合、舟速を
風速以上にできないという欠点もある。
風車船は、自然風のエネルギ−を効率良く利用できない
という問題がある。すなわち、いま、風力船１が図７に
示すように真横からの自然風Ｗ１，Ｗ２により矢符Ａ方
向へ航進する場合、スタ−ト時に船体は真横から自然風
Ｗ１，Ｗ２を受風する。しかし、航進につれて船体は斜
め前方からの風Ｗ２，Ｗ２を受風することになる。この
理由は、船体はその進行に伴い見掛け上の風（自走風）
Ｗ３を受けることとなり、この結果船体は真横からの自
然風Ｗ１と進行方向からの見掛け上の風（自走風）Ｗ３
の相互作用により、斜め前方からの風Ｗ２，Ｗ２を受風
する。 したがって、風車７のロ−タ−は風見安定板８
の作用により斜め前方からの風Ｗ２，Ｗ２方向に正対し
て回転することとなる。換言すれば、船体は斜め前方か
らの風Ｗ２，Ｗ２の風エネルギ−を回転エネルギ−に変
換して航進することとなる。したがって、風車７は、自
然風Ｗ１のエネルギ−のうち見掛け上の風（自走風）Ｗ
３により減殺された残余のエネルギ−を利用できるに過
ぎない。さらに、このような従来の風車船では、自然風
を船体の進行方向または逆方向から受ける場合、舟速を
風速以上にできないという欠点もある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願発明は、船上に設け
られピッチ可変型プロペラを具えた風車機構と、風車機
構により回転駆動される発電機と、発電された電流を充
電するための蓄電池と、風車機構により回転駆動される
スクリュ−と、蓄電池の放電によりスクリュ−を回転駆
動する電動機と、プロペラピッチの制御装置と、船体に
対する自然風の方位検知装置と、この方位検知手段の検
知した自然風の方向に風車のロ−タ−を維持するロ−タ
−方位制御装置とを具え、自然風の方向に応じて風力、
風力と電力、電力のいずれかにより航走可能な風力利用
船を提供することにより、航進による見掛け上の風（自
走風）の影響を回避し、風車のロ−タ−を常に自然風方
向に維持するとともに、風力から得たエネルギ−の余剰
分を電気エネルギ−として蓄電して必要時に回転エネル
ギ−その他として利用することにより、上記従来の課題
を解決しようとするものである。
られピッチ可変型プロペラを具えた風車機構と、風車機
構により回転駆動される発電機と、発電された電流を充
電するための蓄電池と、風車機構により回転駆動される
スクリュ−と、蓄電池の放電によりスクリュ−を回転駆
動する電動機と、プロペラピッチの制御装置と、船体に
対する自然風の方位検知装置と、この方位検知手段の検
知した自然風の方向に風車のロ−タ−を維持するロ−タ
−方位制御装置とを具え、自然風の方向に応じて風力、
風力と電力、電力のいずれかにより航走可能な風力利用
船を提供することにより、航進による見掛け上の風（自
走風）の影響を回避し、風車のロ−タ−を常に自然風方
向に維持するとともに、風力から得たエネルギ−の余剰
分を電気エネルギ−として蓄電して必要時に回転エネル
ギ−その他として利用することにより、上記従来の課題
を解決しようとするものである。
【０００５】上記において、風車機構は、水平回転軸に
固定されるピッチ可変型プロペラと、水平回転軸に従動
して回転する垂直回転軸と、前記水平回転軸の支持体
と、この支持体の回動装置とを具えることがある。
固定されるピッチ可変型プロペラと、水平回転軸に従動
して回転する垂直回転軸と、前記水平回転軸の支持体
と、この支持体の回動装置とを具えることがある。
【０００６】また、上記において、合成風（自然風と船
体の進行に伴い発生する見掛け上の風との合成）の風
向、速度に応じて舵角を決定して船体の所定進路を維持
するための舵角制御装置を具え、この舵角制御装置は舵
駆動手段と合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する
見掛け上の風との合成）、潮流等に関する測定情報に基
づいて前記舵駆動手段を制御する制御手段とを具えるこ
とがある。
体の進行に伴い発生する見掛け上の風との合成）の風
向、速度に応じて舵角を決定して船体の所定進路を維持
するための舵角制御装置を具え、この舵角制御装置は舵
駆動手段と合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する
見掛け上の風との合成）、潮流等に関する測定情報に基
づいて前記舵駆動手段を制御する制御手段とを具えるこ
とがある。
【０００７】さらに、上記において、船体に対する自然
風の方位検知装置は、船体の進行方位・速度計測手段
と、合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する見掛け
上の風との合成）計測手段と、潮流の方向および速度を
計測する潮流計測手段と、前記各手段の計測値により自
然風の方向を算出する演算手段とを具えることがある。
風の方位検知装置は、船体の進行方位・速度計測手段
と、合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する見掛け
上の風との合成）計測手段と、潮流の方向および速度を
計測する潮流計測手段と、前記各手段の計測値により自
然風の方向を算出する演算手段とを具えることがある。
【０００８】さらにまた、上記において、ロ−タ−方位
制御装置は、水平回転軸の支持体の回動装置を所定量駆
動させ固定する駆動手段と、自然風の方位検知手段から
の情報にもとずく前記駆動手段の制御手段とを具えるこ
とがある。
制御装置は、水平回転軸の支持体の回動装置を所定量駆
動させ固定する駆動手段と、自然風の方位検知手段から
の情報にもとずく前記駆動手段の制御手段とを具えるこ
とがある。
【０００９】また、上記において、プロペラピッチの制
御装置は、ピッチ変換ア−ムと、ピッチ変換ア−ムの駆
動手段と、制御手段とを具えることがある。
御装置は、ピッチ変換ア−ムと、ピッチ変換ア−ムの駆
動手段と、制御手段とを具えることがある。
【００１０】また、上記において、現在地および設定し
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報に対応して風車、発電機、電動
機の回転を制御して船体の推進力を風力、電力、または
風力・電力のいずれかに設定するとともに、目的地まで
の航走コ−スをリアルタイムで設定する航走制御装置を
具えることがある。
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報に対応して風車、発電機、電動
機の回転を制御して船体の推進力を風力、電力、または
風力・電力のいずれかに設定するとともに、目的地まで
の航走コ−スをリアルタイムで設定する航走制御装置を
具えることがある。
【００１１】また、上記において、上面に太陽電池を設
置した筏を船体に搭載して、必要に応じて前記筏を船体
から牽引し発電した電力を蓄電池に充電するようにする
ことがある。
置した筏を船体に搭載して、必要に応じて前記筏を船体
から牽引し発電した電力を蓄電池に充電するようにする
ことがある。
【００１２】
【発明の実施形態】図面に基ずいて本願発明の実施形態
を説明する。図１は、本願に係る風車船の要部構成を示
すブロック図である。風車機構Ａは、ピッチ可変型プロ
ペラ１１を取り付けた水平回転軸１２、この水平回転軸
１２に従動して回転する垂直回転軸１３、前記水平回転
軸１２の支持体１４およびこの支持体１４を水平方向に
回動させるための回動装置１５を具えている。
を説明する。図１は、本願に係る風車船の要部構成を示
すブロック図である。風車機構Ａは、ピッチ可変型プロ
ペラ１１を取り付けた水平回転軸１２、この水平回転軸
１２に従動して回転する垂直回転軸１３、前記水平回転
軸１２の支持体１４およびこの支持体１４を水平方向に
回動させるための回動装置１５を具えている。
【００１３】プロペラピッチ制御装置Ｂは、前記ピッチ
可変型プロペラ１１に連結されるピッチ変換ア−ム１
６、駆動手段１７および制御手段１８とを具えている。
また、ロ−タ−（プロペラの回転面）方位制御装置Ｃ
は、前記支持体１４における回動装置１５に係合してこ
れを回転させて所定位置に固定する駆動手段１９と、こ
の駆動手段１９の動作を制御する制御手段１８とを具え
ている。
可変型プロペラ１１に連結されるピッチ変換ア−ム１
６、駆動手段１７および制御手段１８とを具えている。
また、ロ−タ−（プロペラの回転面）方位制御装置Ｃ
は、前記支持体１４における回動装置１５に係合してこ
れを回転させて所定位置に固定する駆動手段１９と、こ
の駆動手段１９の動作を制御する制御手段１８とを具え
ている。
【００１４】船体における自然風の方位検知装置Ｄは、
船体速度・方向計測手段２０、合成風（自然風と船体の
進行に伴い発生する見掛け上の風による合成）計測手段
２１および潮流の方向、速度を計測する潮流計測手段２
２と、これら各手段の計測値に基づき船体に対する自然
風の方位を演算する演算手段１８とを具えている。
船体速度・方向計測手段２０、合成風（自然風と船体の
進行に伴い発生する見掛け上の風による合成）計測手段
２１および潮流の方向、速度を計測する潮流計測手段２
２と、これら各手段の計測値に基づき船体に対する自然
風の方位を演算する演算手段１８とを具えている。
【００１５】舵角制御装置Ｅは、舵駆動手段２３と、風
車ロ−タ−に対する風向（自然風の風向）、自然風の速
度、合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する見掛け
上の風による合成）の速度、潮流の方向・速度、船体速
度等に応じて前記舵駆動手段２３の動作を制御する制御
手段１８とを具えている。
車ロ−タ−に対する風向（自然風の風向）、自然風の速
度、合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する見掛け
上の風による合成）の速度、潮流の方向・速度、船体速
度等に応じて前記舵駆動手段２３の動作を制御する制御
手段１８とを具えている。
【００１６】上述の構成に基づき、この実施形態に係る
風車船の基本的な作用を説明する。航進のスタ−トにあ
たり、まず自然風の方位検知装置Ｄによる自然風の方位
情報がロ−タ−（プロペラ回転面）方位制御装置Ｃに送
給される。ロ−タ−方位制御装置Ｃは、前記自然風情報
に基づき風車機構Ａの回動装置１５を動作させてピッチ
可変プロペラ１１の回転面すなわちロ−タ−を自然風を
正面に受ける位置に回動させこの位置を維持する。
風車船の基本的な作用を説明する。航進のスタ−トにあ
たり、まず自然風の方位検知装置Ｄによる自然風の方位
情報がロ−タ−（プロペラ回転面）方位制御装置Ｃに送
給される。ロ−タ−方位制御装置Ｃは、前記自然風情報
に基づき風車機構Ａの回動装置１５を動作させてピッチ
可変プロペラ１１の回転面すなわちロ−タ−を自然風を
正面に受ける位置に回動させこの位置を維持する。
【００１７】ピッチ可変プロペラ１１は、自然風を受け
て回転を始め、この回転は水平回転軸１２、垂直回転軸
１３を介してスクリュ−２５に伝達されて風車船は航進
を始める。 風車船の航進中においても、自然風の方位
検知装置Ｄ、ロ−タ−方位制御装置Ｃは常に動作してピ
ッチ可変プロペラ１１の回転面を自然風を正面に受ける
位置に回動させ、この位置を維持する。
て回転を始め、この回転は水平回転軸１２、垂直回転軸
１３を介してスクリュ−２５に伝達されて風車船は航進
を始める。 風車船の航進中においても、自然風の方位
検知装置Ｄ、ロ−タ−方位制御装置Ｃは常に動作してピ
ッチ可変プロペラ１１の回転面を自然風を正面に受ける
位置に回動させ、この位置を維持する。
【００１８】また、舵角制御装置Ｅは、合成風（自然風
と船体の進行に伴い発生する見掛け上の風による合成）
の速度、潮流の方向・速度、船体速度等の測定情報に基
づいて、特に合成風の影響により船体が所定進路を外れ
ることのないように、常時、舵２４の角度を調整する。
と船体の進行に伴い発生する見掛け上の風による合成）
の速度、潮流の方向・速度、船体速度等の測定情報に基
づいて、特に合成風の影響により船体が所定進路を外れ
ることのないように、常時、舵２４の角度を調整する。
【００１９】プロペラピッチ制御装置Ｂは、状況に応じ
てプロペラ１１の回転数、回転力を調整するためにピッ
チを変更する。
てプロペラ１１の回転数、回転力を調整するためにピッ
チを変更する。
【００２０】風車の回転エネルギ−は主として船体を推
進させるスクリュ−２５の回転に使用されるが、一部
は、発電機と電動機の機能を具備する発電電動機２６に
使用されて発生した電力は蓄電池２７に充電される。
進させるスクリュ−２５の回転に使用されるが、一部
は、発電機と電動機の機能を具備する発電電動機２６に
使用されて発生した電力は蓄電池２７に充電される。
【００２１】また、制御手段１８に現在地および設定し
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報を随時処理させて風車、発電
機、電動機の動作を制御させ、船体の推進力を風力、電
力、または風力・電力のいずれかに設定するとともに、
目的地までの航走コ−スをリアルタイムで設定させるよ
うにして、制御手段１８を航走制御装置として動作させ
ることも可能である。
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報を随時処理させて風車、発電
機、電動機の動作を制御させ、船体の推進力を風力、電
力、または風力・電力のいずれかに設定するとともに、
目的地までの航走コ−スをリアルタイムで設定させるよ
うにして、制御手段１８を航走制御装置として動作させ
ることも可能である。
【００２２】次に、図２以下に基づいて、本願発明の実
施形態をさらに説明する。図２は、図１に示した要部構
成を具備した風力船Ｆの側面図である。図において、１
１は、対向する一対のピッチ可変プロペラで、水平回転
軸１２に固定されている。１４は、前記水平回転軸１２
の支持体であり、後述のようにその下端に回動装置１５
を有して全方向に周回できるようになっている。１６、
１７は、それぞれプロペラピッチ制御装置Ｂを構成する
ピッチ変換ア−ムおよびその駆動手段としてのサ−ボモ
−タである。また、２０は、前述の自然風の方位検知装
置Ｄを構成する船体速度・方向計測手段としてのセンサ
−であり、回転体２０ａ、安定板２０ｂを具えている。
２１は合成風測定手段としてのセンサ−で回転体２１
ａ、風見安定板２１ｂを具えを具えている。なお、潮流
測定手段としては、全地球測位（ＧＰＳ）装置を使用し
て、所定地点から船体速度、進行方向、時間により予想
される他の地点と実際に到達した地点とのずれを演算し
て潮流の速度、方向を計測する。
施形態をさらに説明する。図２は、図１に示した要部構
成を具備した風力船Ｆの側面図である。図において、１
１は、対向する一対のピッチ可変プロペラで、水平回転
軸１２に固定されている。１４は、前記水平回転軸１２
の支持体であり、後述のようにその下端に回動装置１５
を有して全方向に周回できるようになっている。１６、
１７は、それぞれプロペラピッチ制御装置Ｂを構成する
ピッチ変換ア−ムおよびその駆動手段としてのサ−ボモ
−タである。また、２０は、前述の自然風の方位検知装
置Ｄを構成する船体速度・方向計測手段としてのセンサ
−であり、回転体２０ａ、安定板２０ｂを具えている。
２１は合成風測定手段としてのセンサ−で回転体２１
ａ、風見安定板２１ｂを具えを具えている。なお、潮流
測定手段としては、全地球測位（ＧＰＳ）装置を使用し
て、所定地点から船体速度、進行方向、時間により予想
される他の地点と実際に到達した地点とのずれを演算し
て潮流の速度、方向を計測する。
【００２３】図３は、風車機構Ａの要部拡大図で、水平
回転軸１２の一端と垂直回転軸１３の上端とはそれぞれ
に設けられた笠歯車１２ａ、１３ａにより噛合してい
て、互いの回転が伝達される。垂直回転軸１３が挿通さ
れているパイプ状の水平回転軸の支持体１４の下端には
回動装置１５が設けられ、この回動装置１５は笠歯車１
５ａとこれの受部１５ｂとを具えていて、笠歯車１５ａ
の回転により支持体１４も回転し、この結果ピッチ可変
プロペラ１１、１１の回転面すなわちロ−タ−を所望の
方向に向けることができる。
回転軸１２の一端と垂直回転軸１３の上端とはそれぞれ
に設けられた笠歯車１２ａ、１３ａにより噛合してい
て、互いの回転が伝達される。垂直回転軸１３が挿通さ
れているパイプ状の水平回転軸の支持体１４の下端には
回動装置１５が設けられ、この回動装置１５は笠歯車１
５ａとこれの受部１５ｂとを具えていて、笠歯車１５ａ
の回転により支持体１４も回転し、この結果ピッチ可変
プロペラ１１、１１の回転面すなわちロ−タ−を所望の
方向に向けることができる。
【００２４】図４は、風車機構Ａ、ロ−タ−方位制御装
置Ｃ、スクリュ−２５、発電電動機２６等の関連構成を
示す図である。垂直回転軸１３の下端とクラッチ装置２
８の回転軸とは笠歯車を介して係合されており、ピッチ
可変プロペラ１１の回転はクラッチ装置２８を介してス
クリュ−回転軸２５ａに伝達されてスクリュ−２５を回
転させる。一方、水平回転軸１２の支持体１４下端には
回動装置１５が設けられ、この回動装置１５は笠歯車１
５ａとこれの受部１５ｂとを具えていることは前述した
が、この笠歯車１５ａにはロ−タ−方位制御装置Ｃを構
成する駆動手段１９としてのサ−ボモ−タ１９の回転軸
が笠歯車を介して係合しており、前述の自然風検知装置
Ｄの計測デ−タに応じた制御手段１８よりの制御信号に
よりサ−ボモ−タ１９が動作して風車機構Ａのロ−タ−
（プロペラ回転面）を自然風方向に回動し常時その位置
を維持する。
置Ｃ、スクリュ−２５、発電電動機２６等の関連構成を
示す図である。垂直回転軸１３の下端とクラッチ装置２
８の回転軸とは笠歯車を介して係合されており、ピッチ
可変プロペラ１１の回転はクラッチ装置２８を介してス
クリュ−回転軸２５ａに伝達されてスクリュ−２５を回
転させる。一方、水平回転軸１２の支持体１４下端には
回動装置１５が設けられ、この回動装置１５は笠歯車１
５ａとこれの受部１５ｂとを具えていることは前述した
が、この笠歯車１５ａにはロ−タ−方位制御装置Ｃを構
成する駆動手段１９としてのサ−ボモ−タ１９の回転軸
が笠歯車を介して係合しており、前述の自然風検知装置
Ｄの計測デ−タに応じた制御手段１８よりの制御信号に
よりサ−ボモ−タ１９が動作して風車機構Ａのロ−タ−
（プロペラ回転面）を自然風方向に回動し常時その位置
を維持する。
【００２５】また、クラッチ装置２８の他の回転軸と発
電電動機２６の回転軸とは回転ベルトで連結されてい
て、発生した電力を蓄電池に充電し、状況に応じて蓄電
池により発電電動機を回転させてクラッチ装置２８を介
してスクリュ−２５を回転させるようになっている。な
お、図１に関連して前述した、舵角制御装置Ｅは図２以
下において図示していないが、舵角制御装置Ｅの駆動手
段２３は、制御手段１８により動作を制御されるサ−ボ
モ−タにより構成されている。
電電動機２６の回転軸とは回転ベルトで連結されてい
て、発生した電力を蓄電池に充電し、状況に応じて蓄電
池により発電電動機を回転させてクラッチ装置２８を介
してスクリュ−２５を回転させるようになっている。な
お、図１に関連して前述した、舵角制御装置Ｅは図２以
下において図示していないが、舵角制御装置Ｅの駆動手
段２３は、制御手段１８により動作を制御されるサ−ボ
モ−タにより構成されている。
【００２６】次に、上述の実施形態に係る風車船の航走
例を説明する。図５は、停船位置Ｓ点から目的点Ｘまで
の航走例を示す図である。目的点Ｘまでのコ−スは大別
してＳ−Ａ−Ｂ−ＸとＳ−Ｘの二通りが考えられる。先
ず、Ｓ点において、自然風の方位検知装置Ｄは、合成風
計測手段２１、船体速度・方向計測手段２０等の計測デ
−タを制御手段１８により演算することにより船体Ｆへ
の真横の自然風Ｗ１を検知する。次いで、自然風方位情
報に基づいた制御信号がロ−タ−方位制御装置Ｃの駆動
手段としてのサ−ボモ−タ１９に送られる。サ−ボモ−
タ１９の制御信号に基づく所定量の回転により、水平回
転軸１２の支持体１４が回動して、風車のロ−タ−すな
わちプロペラ１１の回転面は、自然風Ｗ１方向に正対し
て、この位置に維持される。
例を説明する。図５は、停船位置Ｓ点から目的点Ｘまで
の航走例を示す図である。目的点Ｘまでのコ−スは大別
してＳ−Ａ−Ｂ−ＸとＳ−Ｘの二通りが考えられる。先
ず、Ｓ点において、自然風の方位検知装置Ｄは、合成風
計測手段２１、船体速度・方向計測手段２０等の計測デ
−タを制御手段１８により演算することにより船体Ｆへ
の真横の自然風Ｗ１を検知する。次いで、自然風方位情
報に基づいた制御信号がロ−タ−方位制御装置Ｃの駆動
手段としてのサ−ボモ−タ１９に送られる。サ−ボモ−
タ１９の制御信号に基づく所定量の回転により、水平回
転軸１２の支持体１４が回動して、風車のロ−タ−すな
わちプロペラ１１の回転面は、自然風Ｗ１方向に正対し
て、この位置に維持される。
【００２７】自然風Ｗ１が、秒速８ｍ程度の場合には、
クラッチ装置２８の操作によりスクリュ−２５の回転軸
と風車機構Ａの駆動系を連結することにより、船体Ｆは
航走を開始しＡ点を経由してＢ点まで直進のコ−スをと
る。この航走の間、自然風の方位制御装置Ｄが動作して
自然風の方位検知を継続し、その情報によりロ−タ−方
位制御装置Ｃは風車のロ−タ−を自然風の方向に正対さ
せる。すなわち、船体速度・方向計測手段２０、合成風
計測手段２１、潮流計測手段２２の計測デ−タを制御手
段１８により演算して、リアルタイムで自然風の方位情
報をロ−タ−方位制御装置Ｃに送給する。具体的には、
船体速度・方向計測手段２０の回転体２０ａの回転数と
船体方向、合成風計測手段２１の回転体２１ａの回転数
と合成風方向、潮流計測手段２２による潮流方向と速度
により、自然風の方位を演算する。
クラッチ装置２８の操作によりスクリュ−２５の回転軸
と風車機構Ａの駆動系を連結することにより、船体Ｆは
航走を開始しＡ点を経由してＢ点まで直進のコ−スをと
る。この航走の間、自然風の方位制御装置Ｄが動作して
自然風の方位検知を継続し、その情報によりロ−タ−方
位制御装置Ｃは風車のロ−タ−を自然風の方向に正対さ
せる。すなわち、船体速度・方向計測手段２０、合成風
計測手段２１、潮流計測手段２２の計測デ−タを制御手
段１８により演算して、リアルタイムで自然風の方位情
報をロ−タ−方位制御装置Ｃに送給する。具体的には、
船体速度・方向計測手段２０の回転体２０ａの回転数と
船体方向、合成風計測手段２１の回転体２１ａの回転数
と合成風方向、潮流計測手段２２による潮流方向と速度
により、自然風の方位を演算する。
【００２８】Ｓ点をスタ−トしてＡ点を経由してＢ点に
達する間、船体は真横からの自然風Ｗ１を受けて秒速Ｎ
で航進する。このため、船体Ｆは進行方向から秒速Ｎの
見掛け上の風（自走風）を受けることになる。このた
め、実際には船体Ｆは自然風Ｗ１と自走風Ｗ２との合成
風Ｗ３を受けることになり、プロペラ１１の回転面は合
成風Ｗ３を受けて船体Ｆの進行方向をＷ３方向に回頭さ
せ、直進が困難になる。この場合、舵角を調整して船体
Ｆの進路を保持する必要があるが、この実施形態では、
舵角制御装置Ｅにより舵角の調整をなしている。すなわ
ち、前記自然風の方位検知装置Ｄの合成風計測手段２１
による合成風の速度、方向に関する情報により制御手段
１８が舵角制御装置Ｅの舵駆動手段としてのサ−ボモ−
タ２３の動作を制御して舵２４において必要な舵角をと
り、Ｓ−Ａ−Ｂ間での直進を維持する。
達する間、船体は真横からの自然風Ｗ１を受けて秒速Ｎ
で航進する。このため、船体Ｆは進行方向から秒速Ｎの
見掛け上の風（自走風）を受けることになる。このた
め、実際には船体Ｆは自然風Ｗ１と自走風Ｗ２との合成
風Ｗ３を受けることになり、プロペラ１１の回転面は合
成風Ｗ３を受けて船体Ｆの進行方向をＷ３方向に回頭さ
せ、直進が困難になる。この場合、舵角を調整して船体
Ｆの進路を保持する必要があるが、この実施形態では、
舵角制御装置Ｅにより舵角の調整をなしている。すなわ
ち、前記自然風の方位検知装置Ｄの合成風計測手段２１
による合成風の速度、方向に関する情報により制御手段
１８が舵角制御装置Ｅの舵駆動手段としてのサ−ボモ−
タ２３の動作を制御して舵２４において必要な舵角をと
り、Ｓ−Ａ−Ｂ間での直進を維持する。
【００２９】船体Ｆが、Ｂ点に達して船体をＸ点方向に
向けると、ロ−タ−方位制御装置Ｃの動作によりプロペ
ラ１１の回転面も回動して自然風Ｗ１に正対する位置に
維持される。Ｂ点とＸ点間では、自然風Ｗ１の方向と船
体Ｆの進行方向は全く逆となる。そして、船体Ｆは逆風
を遡ることになるが、自然風の速度の１／２の航進速度
で均衡がとれてしまう。そこで、船体速度を落として自
然風Ｗ１につき風車を介して得られたエネルギ−をスク
リュ−の回転と発電機の回転に分けて利用するとエネル
ギ−効率が良くなる。
向けると、ロ−タ−方位制御装置Ｃの動作によりプロペ
ラ１１の回転面も回動して自然風Ｗ１に正対する位置に
維持される。Ｂ点とＸ点間では、自然風Ｗ１の方向と船
体Ｆの進行方向は全く逆となる。そして、船体Ｆは逆風
を遡ることになるが、自然風の速度の１／２の航進速度
で均衡がとれてしまう。そこで、船体速度を落として自
然風Ｗ１につき風車を介して得られたエネルギ−をスク
リュ−の回転と発電機の回転に分けて利用するとエネル
ギ−効率が良くなる。
【００３０】なお、走行中はプロペラピッチ制御装置Ｂ
により、プロペラ１１のピッチを変換して回転数、回転
力等の調整を行う。
により、プロペラ１１のピッチを変換して回転数、回転
力等の調整を行う。
【００３１】さて、図５において、船体Ｆが、Ｓ−Ａ−
Ｂ−Ｘのコ−スを航走する場合を説明したが、自然風の
速度、潮流の状況等に応じて、Ｓ点からＸ点まで直行し
てもよい。 種々の条件におけるコ−スの設定は、条件
を勘案して手動でなしてもよいが、現在地および設定し
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報に対応して風車、発電機、電動
機の回転を制御して船体の推進力を風力、電力、または
風力・電力のいずれかに設定するとともに、目的地まで
の航走コ−スをリアルタイムで設定する航走制御装置を
具えことにより、コ−ス選定、航走エネルギ−の選択等
を自動的になすことも可能である。
Ｂ−Ｘのコ−スを航走する場合を説明したが、自然風の
速度、潮流の状況等に応じて、Ｓ点からＸ点まで直行し
てもよい。 種々の条件におけるコ−スの設定は、条件
を勘案して手動でなしてもよいが、現在地および設定し
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報に対応して風車、発電機、電動
機の回転を制御して船体の推進力を風力、電力、または
風力・電力のいずれかに設定するとともに、目的地まで
の航走コ−スをリアルタイムで設定する航走制御装置を
具えことにより、コ−ス選定、航走エネルギ−の選択等
を自動的になすことも可能である。
【００３２】また、この実施形態に係る風車船は、太陽
電池を利用した発電筏を搭載しているので、風力エネル
ギ−のみでなく太陽エネルギ−をも蓄電池に保存できる
ので風力走行に適しない状況での航進に便利である。
電池を利用した発電筏を搭載しているので、風力エネル
ギ−のみでなく太陽エネルギ−をも蓄電池に保存できる
ので風力走行に適しない状況での航進に便利である。
【００３３】
【発明の効果】本願発明に係る風力利用船は、以上述べ
た構成・作用により、航進による見掛け上の風（自走
風）の影響を回避し、風車のロ−タ−を常に自然風方向
に維持するとともに、風力から得たエネルギ−の余剰分
を電気エネルギ−として蓄電して必要時に回転エネルギ
−その他として利用することにより、風エネルギ−を効
率良く利用することができる。
た構成・作用により、航進による見掛け上の風（自走
風）の影響を回避し、風車のロ−タ−を常に自然風方向
に維持するとともに、風力から得たエネルギ−の余剰分
を電気エネルギ−として蓄電して必要時に回転エネルギ
−その他として利用することにより、風エネルギ−を効
率良く利用することができる。
【図１】 風力利用船の要部構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】 図１に示した要部構成を具備した風力船Ｆの
側面図である。
側面図である。
【図３】 風車機構Ａの要部拡大図である。
【図４】 風車機構Ａ、ロ−タ−方位制御装置Ｃ、スク
リュ−２５、発電電動機２６等の関連構成を示す図であ
る。
リュ−２５、発電電動機２６等の関連構成を示す図であ
る。
【図５】 風力利用船の航進例を示す図である。
【図６】 従来技術を示す図である。
【図７】 従来技術を示す図である。
Ａ．．．．．．．風車機構 Ｂ．．．．．．．プロペラピッチ制御装置 Ｃ．．．．．．．ロ−タ−方位制御装置 Ｄ．．．．．．．自然風の方位検知装置 Ｅ．．．．．．．舵角制御装置 １８．．．．．．制御手段 ２４．．．．．．舵 ２５．．．．．．スクリュ−
Claims (8)
- 【請求項１】 船上に設けられピッチ可変型プロペラを
具えた風車機構と、風車機構により回転駆動される発電
機と、発電された電流を充電するための蓄電池と、風車
機構により回転駆動されるスクリュ−と、蓄電池の放電
によりスクリュ−を回転駆動する電動機と、プロペラピ
ッチの制御装置と、船体に対する自然風の方位検知装置
と、この方位検知装置の検知した自然風の方向に風車の
ロ−タ−を維持するロ−タ−方位制御装置とを具え、自
然風の方向に応じて風力、風力と電力、電力のいずれか
により航走可能な風力利用船。 - 【請求項２】 請求項１において、風車機構は、水平回
転軸に固定されるピッチ可変型プロペラと、水平回転軸
に従動して回転する垂直回転軸と、前記水平回転軸の支
持体と、この支持体の回動装置とを具えてなる風力利用
船。 - 【請求項３】 請求項２において、船体に対する自然風
の方位検知装置は、船体の進行方位・速度計測手段と、
合成風（自然風と船体の進行に伴い発生する見掛け上の
風との合成）計測手段と、潮流の方向および速度を計測
する潮流計測手段と、前記各手段の計測値により自然風
の方向を算出する演算手段とを具えたことを特徴とする
風力利用船。 - 【請求項４】 請求項３において、ロ−タ−方位制御装
置は、水平回転軸の支持体の回動装置を所定量駆動させ
固定する駆動手段と、自然風の方位検知装置からの情報
にもとずく前記駆動手段の制御手段とを具えてなること
を特徴とする風力利用船。 - 【請求項５】 請求項４において、プロペラピッチの制
御装置は、ピッチ変換ア−ムと、ピッチ変換ア−ムの駆
動手段と、制御手段とを具えてなることを特徴とする風
力利用船。 - 【請求項６】 請求項５において、合成風（自然風と船
体の進行に伴い発生する見掛け上の風との合成）の風
向、速度に応じて舵角を決定して船体の所定進路を維持
するための舵角制御装置を具え、この舵角制御装置は舵
駆動手段と、合成風（自然風と船体の進行に伴い発生す
る見掛け上の風との合成）、潮流等に関する測定情報に
基づいて前記舵駆動手段を制御する制御手段とを具えた
ことを特徴とする風力利用船。 - 【請求項７】 請求項６において、現在地および設定し
た目的位置情報、現時点での自然風の方位と速度、潮流
の方位と速度等の各情報に対応して風車、発電機、電動
機の回転を制御して船体の推進力を風力、電力、または
風力・電力のいずれかに設定するとともに、目的地まで
の航走コ−スをリアルタイムで設定する航走制御装置を
具えたことを特徴とする風力利用船。 - 【請求項８】 請求項７において、上面に太陽電池を設
置した筏を船体に搭載して、必要に応じて前記筏を船体
から牽引し発電した電力を蓄電池に充電するようにした
ことを特徴とする風力利用船。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01433499A JP3973124B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 風力利用船 |
| US09/452,589 US6261138B1 (en) | 1999-01-22 | 1999-12-01 | Wind-driven vessel |
| EP99403197A EP1022217B1 (en) | 1999-01-22 | 1999-12-17 | Wind-driven vessel |
| DE69920394T DE69920394D1 (de) | 1999-01-22 | 1999-12-17 | Windangetriebenes Schiff |
| AT99403197T ATE276921T1 (de) | 1999-01-22 | 1999-12-17 | Windangetriebenes schiff |
| AU12498/00A AU773510B2 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-20 | Wind-driven vessel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01433499A JP3973124B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 風力利用船 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000211585A true JP2000211585A (ja) | 2000-08-02 |
| JP3973124B2 JP3973124B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=11858181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01433499A Expired - Fee Related JP3973124B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 風力利用船 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6261138B1 (ja) |
| EP (1) | EP1022217B1 (ja) |
| JP (1) | JP3973124B2 (ja) |
| AT (1) | ATE276921T1 (ja) |
| AU (1) | AU773510B2 (ja) |
| DE (1) | DE69920394D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100729416B1 (ko) | 2004-04-20 | 2007-06-18 | 정경균 | 자연력을 이용한 전기 및 동력발생장치가 구비된 선박 |
| KR200451878Y1 (ko) * | 2008-03-04 | 2011-01-20 | 고영은 | 풍력발전을 이용한 선박 |
| KR20200104118A (ko) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 한국해양대학교 산학협력단 | 자율운항선박을 위한 풍력에너지 생산과 동적 자세 안정화 장치 |
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| PT1290343E (pt) * | 2000-05-12 | 2006-05-31 | Aloys Wobben | Accionamento azimute para instalacoes de energia eolica |
| DE10136079A1 (de) * | 2001-07-26 | 2003-02-20 | Erich Horn | Schiff mit einem elektromotorischen Antrieb |
| US6497593B1 (en) * | 2001-08-10 | 2002-12-24 | Peter M. Willis | Wind-powered vehicle |
| US6672835B1 (en) | 2003-05-19 | 2004-01-06 | Arthur C. Hughes | Method and apparatus for self-contained variable pitch and/or constant speed propeller including provisions for feathering and reverse pitch operation |
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| CN101224787B (zh) * | 2007-01-15 | 2012-08-22 | 查正发 | 游艇的供电装置 |
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| SE533643C2 (sv) * | 2008-05-16 | 2010-11-16 | Propit Ab | Manövrering och framdrivning av ett fartyg med hjälp av därtill anordnade åtminstone två vindkraftverk |
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| CN102874389A (zh) * | 2012-09-17 | 2013-01-16 | 辽宁中维高新技术有限公司 | 太阳能驱动发光游船 |
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| AT518605B1 (de) * | 2016-03-18 | 2017-12-15 | Dipl Ing Dr Christoph Buksnowitz | Außenbordantrieb für einen Bootskörper |
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