JP2007326535A

JP2007326535A - 風力発電装置付き船舶

Info

Publication number: JP2007326535A
Application number: JP2006161487A
Authority: JP
Inventors: Tomihiro Haraguchi; 富博原口; Fumitoshi Kitamura; 文俊北村
Original assignee: National Maritime Research Institute
Current assignee: National Maritime Research Institute
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】本発明は、航行中の船舶の上部構造物が受ける風圧抵抗を低減するとともに風力発電を行い、同時にバッテリーに蓄電を行うことにより、船内照明等の電源としての利用を図り、船舶の燃料消費を押さえるとともにＣＯ₂の発生を削減する省エネルギー手段としても利用できるようにした風力発電装置付き船舶を提供する。
【解決手段】船舶１の上部構造物２の前面の中央部に前部開口３を有するとともに、船体中心線に沿い同上部構造物２を後方へ通り抜けるように貫通して後端開口４を有する風路用ダクト５が形成され、同ダクト５の内部には、風力発電用の風車６が設けられ、また風車６により作動する発電機７が設けられて、発電された電力は図示しないバッテリーに蓄えられる。これにより、船内消費電力の一部を賄うことができ、さらに航行中に同上部構造物２の前面に受ける相対風の風圧抵抗が大幅に軽減されるようになり、同船舶の主機関の燃料消費量の節減に寄与することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上甲板上に上部構造物を備えた船舶に関し、特に上部構造物に受ける風圧力に対処できるようにした風力発電装置付き船舶に関する。

一般に、大型の船舶では、操船上の利便性を確保するために、船上に上部構造物を備えて、同上部構造物の頂部には船橋室が設けられている。
ところで、船舶の航走時には、上記上部構造物の前面に風圧力を受けて、船体抵抗の増加を招くという不具合がある。
そこで、従来は、船舶の上部構造物全体の外面形状に丸みを付したり、上部構造物の根元付近に淀もうとする空気の流れを上方へ導けるように煙突状の中空構造体を設けたりすることにより、風圧抵抗の軽減を図ることが提案されているが、航走時に船橋室を含む上部構造物を覆うように生じる渦流のため、同上部構造物の背面の圧力が低下し、依然として大きな風圧抵抗を受けるという不具合がある。
こうした不具合を解決するためにサボニウス型風車を取り付け、抵抗低減を図る手段が提案されている（特開２０００−８５６７７号公報）。また、この風車を利用して発電することも提案されている。しかしながら、このような風車の効果は、上部構造物の隅部を流れる流れの導流板としての効果を狙っているにすぎない。
特開平６−１８３３９２号公報特開２０００−８５６７７号公報

本発明は、航行中の船舶において、船体の上部構造物が受ける風圧抵抗を低減するとともに風力発電を行い、同時に蓄電池等に蓄電を行うことにより、船内照明等の電源としての利用を図り、船舶の燃料消費を押さえるとともにＣＯ₂の発生を削減する省エネルギー手段としても利用できるようにした風力発電装置付き船舶を提供することを課題とする。

本発明の風力発電装置付き船舶は、同船舶の上部構造物において、同上部構造物の前面に前部開口を有するとともに同上部構造物を貫通するようにして後端開口を形成された風路用ダクトをそなえ、同ダクトの内部に風力発電用の風車が設けられて、同風車により作動する発電設備が装備されていることを特徴としている。

また、本発明の風力発電装置付き船舶は、上記前部開口が上記上部構造物の前面の中央部に形成されるとともに、上記風路用ダクトが船体中心線に沿い後方へ延在して、同ダクトの上記後端開口が上記上部構造物の後面の中央部に形成されていることを特徴としている。

さらに、本発明の風力発電装置付き船舶は、上記前部開口が上記上部構造物の前面において船体中心線に関し左右に対をなすように複数個形成されるとともに、複数の上記風路用ダクトがいずれも船体中心線と平行に後方へ延在して、同ダクトの上記後端開口が上記上部構造物の後面の左右部分において船体中心線に関し左右に対をなすように形成されていることを特徴としている。

また、本発明の風力発電装置付き船舶は、同船舶の上部構造物の前面に、船体中心線に関して左右対称に形成された複数の前部開口をそなえるとともに、上記上部構造物の側面に、直近の上記前部開口にダクトを介し連通して後方へ向け開口した側部開口としての後端開口をそなえ、上記複数の前部開口の内部にそれぞれ装備された風車と、航行中における上記風車の回転に伴い同風車により駆動されて作動する発電機と、同発電機に接続されたバッテリーとが設けられており、航行時における上記風車の回転方向が左舷側と右舷側とで互いに逆向きに回転するように設定されていることを特徴としている。

本発明の風力発電装置付き船舶では、船舶の上部構造物の前面に前部開口を有する風路用ダクトが同上部構造物を後方へ通り抜けるように形成されるので、航行中に同上部構造物の前面に受ける相対風の風圧抵抗が大幅に軽減されるようになり、同船舶の主機関の燃料消費量の節減に寄与することができる。

そして、上記ダクトの内部に風力発電用風車が設けられるとともに、同風車により作動する発電設備が設けられるので、風力の有効利用を図ることができ、また船内で必要とされる電力の少なくとも一部を賄うことが可能になる。

さらに、上記前部開口が、上部構造物の前面の中央部に形成されるとともに、上記風路用ダクトが船体中心線に沿い後方へ延在して上部構造物の後面の中央部に開口するように後端開口をそなえていると、航行中に、船体中心線に沿う上記ダクトを前方から後方へ相対的に通過する強い空気の流れによって、上部構造物の側面から後面に回り込む相対風の渦流発生が効率よく阻止されるようになり、このようにして上部構造物に受ける相対風に伴う船体抵抗の軽減が効率よくもたらされるようになる。

また、上記前部開口が、上記上部構造物の前面において船体中心線に関し左右に対をなすように複数個形成されるとともに、複数の上記風路用ダクトがいずれも船体中心線と平行に後方へ延在して、同ダクトの上記後端開口が上記上部構造物の後面の左右部分において船体中心線に関し左右に対をなすように形成されていると、上記上部構造物の幅が大きい場合でも、同上部構造物の後面に回り込む風の渦流発生を十分に抑制して風圧抵抗を効率よく十分に軽減できるようになる。

さらに、船舶の上部構造物の前面に、船体中心線に関して左右対称に形成された複数の前部開口をそなえるとともに、上記上部構造物の側面に、直近の上記前部開口にダクトを介し連通して後方へ向け開口した側部開口としての後端開口をそなえ、上記複数の前部開口の内部にそれぞれ装備された風車と、航行中における上記風車の回転に伴い同風車により駆動されて作動する発電機と、同発電機に接続されたバッテリーとが設けられており、航行時における上記風車の回転方向が左舷側と右舷側とで互いに逆向きに回転するように設定されていると、航行中に上記上部構造物に向かう相対風が、左右対称にバランスよく上記風路用ダクトを通り抜けて、同上部構造物の後方へ向け開口した側部開口としての後端開口から同上部構造物の側面に沿い後方へ流れるので、風圧抵抗の低減効果が得られるほか、接岸に際して船体の向きを調整したり微速で船体の位置を調整したりする場合には、上記ダクトにおける発電機を電動機として作動させて、左右の風車を風力発生用ファンとして各別に制御することにより、船体を微速で駆動するのに用いることもできる。そして、左右の風車が互いに逆向きに回転することにより、各風車の回転に伴い船体に及ぼす力学的影響が互いに打ち消し合うようになる効果も得られる。

図１は本発明の実施例１としての風力発電装置付き船舶を模式的に示す平面図である。図１に示すように、船舶１の上部構造物２において、同上部構造物２の前面の中央部に前部開口３を有するとともに船体中心線に沿い同上部構造物２を後方へ通り抜けるように貫通して後端開口４を有する風路用ダクト５が形成されており、同ダクト５の内部には、風力発電用の風車６と、同風車６により作動する発電機７とが設けられている。
そして、発電機７により発電された電力は、図示しないバッテリーに蓄えられる。

上述の実施例１の風力発電装置付き船舶では、船舶１の上部構造物２の前面に前部開口３を有する風路用ダクト５が同上部構造物２を通り抜けるように形成されるので、航行中に同上部構造物２の前面に受ける相対風Ｗの風圧抵抗が大幅に軽減されるようになり、同船舶の主機関の燃料消費量の節減に寄与することができる。

そして、ダクト５の内部に風力発電用風車６が設けられるとともに、同風車６により作動する発電機７などを含む発電設備が設けられるので、風力の有効利用を図ることができ、また船内で必要とされる電力の少なくとも一部を賄うことが可能になる。

さらに、前部開口３が、上部構造物２の前面の中央部に形成されるとともに、風路用ダクト５が船体中心線に沿い後方へ延在して上部構造物２の後面の中央部に開口するように後端開口４をそなえているので、航行中に、船体中心線に沿うダクト５を前方から後方へ相対的に通過する強い空気の流れによって、上部構造物２の側面から後面に回り込む相対風Ｗの渦流発生が効率よく阻止されるようになり、このようにして上部構造物２に受ける相対風Ｗに伴う船体抵抗の軽減が効率よくもたらされるようになる。

図２（平面図）に示す本発明の実施例２では、船舶１の上部構造物２の前面において、前部開口３，３が船体中心線に関し左右に対をなすように複数個（本実施例では２個）形成されるとともに、複数の風路用ダクト５，５がいずれも船体中心線と平行に後方へ延在して、同ダクト５，５の後端開口４，４が、上部構造物２の後面の左右部分において、船体中心線に関し左右に対をなすように形成されており、同ダクト５，５内の風車６，６の回転方向が、船体中心線に関し左舷側と右舷側とで互いに逆向きに設定されている。

上述の実施例２の場合も、船舶１の上部構造物２の前面に前部開口３を有する左右の風路用ダクト５，５が同上部構造物２を後方へ貫通するように形成されるので、航行中に同上部構図物２の前面に受ける相対風Ｗの風圧抵抗が大幅に軽減されるようになり、同船舶１の主機関の燃料消費量の節減に寄与することができる。

そして、各ダクト５の内部に風力発電用風車６が設けられるとともに、同風車６により作動する発電機７などを含んだ発電設備が設けられるので、風力の有効利用を図ることができ、また船内で必要とされる電力の少なくとも一部を賄うことが可能になる。

さらに、左右のダクト５を前方から後方へ相対的に通過する強い空気の流れによって、幅の広い上部構造物２の場合でも側面から後面に回り込む相対風Ｗの渦流発生が効率よく阻止されるようになり、このようにして上部構造物２に受ける相対風に伴う船体抵抗の軽減が効率よくもたらされるようになる。

また、左右の風車６，６の回転方向が互いに逆向きになっているので、各風車６の回転に伴い船体に及ぼす力学的影響が互いに打ち消し合うようになる効果も得られる。

図３および図４（図３のＡ−Ａ線に沿う拡大平面図）に示すように、実施例３の場合も、船舶１の上部構造物２の前面に船体中心線に関して左右対称に複数の前部開口３，３が形成されて、同開口３，３から後方へ向かう風路用ダクト５，５が形成されているが、同同ダクト５の後端開口４は、上部構造物２の側面において直近の前部開口３に連通するようにして後方へ向け開口した側部開口として形成されている。

そして、各前部開口３の内部に装備された風車６と、同風車６により駆動されて作動する発電機７とが設けられるほか、同発電機７に接続されたバッテリー８が設けられている。
本実施例の場合も、左右の風車６，６は、航行中に船舶１の受ける相対風によって互いに逆向きに回転するように構成される。

上述の実施例３の風力発電装置付き船舶では、航行中に上部構造物２に向かう相対風が、風路用ダクト５を通り抜けて同上部構造物２の後方へ向け開口した側部開口４ａとしての後端開口から同上部構造物２の側面に沿い後方へ流れるので、風圧抵抗の低減効果が得られるほか、接岸に際して船体の向きを調整したり微速で船体の位置を調整したりする場合には、ダクト５における発電機７を電動機として作動させて、左右の風車６，６を風力発生用ファンとして各別に制御することにより、船体を微速で駆動するのに用いることもできる。

また、本実施例の場合も、左右の風車６，６の回転方向が互いに逆向きとされるので、各風車６の回転により船体に及ぼす力学的影響が互いに打ち消されるようになる。

図５および図６（図５のＢ−Ｂ線における横断面図）に示すように、船尾部の船底面が後方へ緩やかに上昇するように形成されたバトックフロー型の船舶１において、船尾にポッドプロペラ９を備え、船尾寄りの船体上部構造物２の前面に、船体中心線に関して左右対称に形成された複数の前部開口３，３が設けられるとともに、上部構造物２の側面に、直近の前部開口にダクト５を介し連通して後方へ向け開口したダクト後端開口としての側部開口４ａが設けられている。

また、各前部開口３の内部には、風車６が装備され、航行中に相対風によって作動する風車６の回転に伴い同風車６により駆動されて作動する発電機７と、同発電機７に接続されたバッテリー８とが設けられている。

そして、航行時における左右の風車６，６の回転方向は、左舷側と右舷側とで互いに逆向きに回転するように設定されて、船体へ及ぼす力学的影響の相殺が図られている。

上述の本実施例の場合も、船舶１の航行中に上部構造物２に向かう相対風が、左右対称にバランスよく風路用ダクト５を通り抜けて同上部構造物２の後方へ向け開口したダクト後端開口としての側部開口４ａから同上部構造物２の側面に沿い後方へ流れるので、風圧抵抗の低減効果が効率よく得られるほか、同ダクト５内の風車６により駆動される発電機７からバッテリー８に貯えられる電力によって船内消費電力の一部を賄うことができるが、さらに接岸に際して船体の向きを調整したり微速で船体の位置を調整したりする場合には、発電機７を電動機として作動させるとともに、左右の風車６を風力発生用ファンとして各別に制御することにより、船体を徐々に駆動するのに用いることもできる。

また、本実施例の船舶では、バトックフロー型の船尾部を有するので、航行中に船尾が左右に揺れやすい船型となっているが、航行時には左右のダクト５，５に取り込まれた相対風が、側部開口４ａから上部構造物２の両側面を挟み付けるように噴き出すので、船尾の左右揺れを軽減するのに役立つ効果も期待される。

本発明の実施例１としての風力発電装置付き船舶を示す平面図である。本発明の実施例２としての風力発電装置付き船舶を示す平面図である。本発明の実施例３としての風力発電装置付き船舶を示す斜視図である。図３のＡ−Ａ線に沿う拡大平面図である。本発明の実施例４としての風力発電装置付き船舶を示す側面図である。図５のＢ−Ｂ線における横断面図である。

符号の説明

１船舶
２上部構造物
３前部開口
４後端開口
４ａ側部開口
５ダクト
６風車
７発電機
８バッテリー
９ポッドプロペラ
Ｗ相対風

Claims

船舶の上部構造物において、同上部構造物の前面に前部開口を有するとともに同上部構造物を貫通するようにして後端開口を形成された風路用ダクトをそなえ、同ダクトの内部に風力発電用の風車が設けられて、同風車により作動する発電設備が装備されていることを特徴とする、風力発電装置付き船舶。
上記前部開口が上記上部構造物の前面の中央部に形成されるとともに、上記風路用ダクトが船体中心線に沿い後方へ延在して、同ダクトの上記後端開口が上記上部構造物の後面の中央部に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置付き船舶。
上記前部開口が上記上部構造物の前面において船体中心線に関し左右に対をなすように複数個形成されるとともに、複数の上記風路用ダクトがいずれも船体中心線と平行に後方へ延在して、同ダクトの上記後端開口が上記上部構造物の後面の左右部分において船体中心線に関し左右に対をなすように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置付き船舶。
船舶の上部構造物の前面に、船体中心線に関して左右対称に形成された複数の前部開口をそなえるとともに、上記上部構造物の側面に、直近の上記前部開口にダクトを介し連通して後方へ向け開口した側部開口としての後端開口をそなえ、上記複数の前部開口の内部にそれぞれ装備された風車と、航行中における上記風車の回転に伴い同風車により駆動されて作動する発電機と、同発電機に接続されたバッテリーとが設けられており、航行時における上記風車の回転方向が左舷側と右舷側とで互いに逆向きに回転するように設定されていることを特徴とする、風力発電装置付き船舶。