JP2011218959A

JP2011218959A - バウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法と改修方法

Info

Publication number: JP2011218959A
Application number: JP2010090192A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Uchibori; 博之内堀; Rei Fukushima; 礼福島
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】船舶の前進航行中において、バウスラスタートンネルの開口部に蓋を設けなくても、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部に衝突して渦流を発生するのを防止できて、船体の推進抵抗の減少と、航行中の燃料の節約と、省エネルギー化を図ることができるバウスラスターを備えた船舶を提供する。
【解決手段】バウスラスター１２を備えたバウスラスタートンネル１１の前縁部１１ｆの周長外板又は該周長外板の内部に沿って、航行時に前記バウスラスタートンネル１１の開口部の一部又は全部を覆う水カーテンＷｃを形成するように、海水又は水Ｗを噴射する噴射ノズル２１を配設して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法と改修方法に関し、詳細には、船舶の航行中に、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部に衝突するのを防止して、この流れの衝突による渦発生と抵抗増加を抑制できるバウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法と改修方法に関する。

コンテナ船等の商船、フェリーやクルーズ客船や小型船舶においては、接岸時や離岸時の操船作業において船体の操作性を向上させるために、図４及び図５に示すように、船体１０の船首部に左右に貫通するバウスラスタートンネル１１を設け、その中にバウスラスター（プロペラ）１２を配置して、このバウスラスター１２を駆動することにより左右方向の水流を発生させて、この水流により、船体１０に横力及び回頭モーメントを発生させている。

このバウスラスター１２は船体の港内操船性能を大きく向上させるものであるが、船体１０の船首側部分の形状から、バウスラスタートンネル１１の前縁部（前部コーナー）１１ｆよりも、後縁部（後部コーナー）１１ａが船体１０の外側になるため、バウスラスター１２を停止している船舶１Ｘの航行中においては、船速Ｖｓで航行している船体１０に沿って流れる船首からの水流Ｆが、バウスラスタートンネル１１の後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１ａの円筒の内側に衝突して渦流及び抵抗が発生し、バウスラスタートンネル１１を設けない場合に比べて船体の推進抵抗が増加するという問題がある。

この抵抗増加を避けるために、船舶の航行時に、バウスラスタートンネルの開口部に蓋をすることが提案されており、例えば、ダクト（バウスラスタートンネル）の開口部にこの開口部の船側外板に沿って閉塞する開閉扉を設け、この開閉扉を昇降用シリンダ装置により、開口部上方の船体内側に設けた格納室から傾斜角度の異なるガイドレールに沿わせて開口部まで移動するように構成した、上下スライド方式の船舶のサイドスラスタ扉開閉装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、サイドスラスタトンネルの開口部の周囲外板面に連続する開口面に沿って開口部を開閉する船舶用サイドスラスタトンネル蓋において、複数の水平駆動軸回りに回動するように設けられた各蓋羽根を、閉位置に回動された際に隣接する蓋羽根とサイドスラスタトンネルの内壁面との間に生じる隙間部分を覆う拡幅部を有して構成した、ルーバー方式の船舶用サイドスラスタトンネル蓋が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、船首スラスター用外板開口部の外板面に設けた外面格子部材と、これに対面する内側格子部材との間に収納された袋状部材に、前進航行中に液体を充填して外板開口部を閉じるように構成した船首スラスター用外板開口部の船体抵抗低減装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

これらの蓋をする閉鎖装置には、上下スライド方式、リンク機構のルーバー式、弁方式等の閉鎖装置があるが、いずれも、これらの閉塞装置では構造が複雑化し、しかも、船首部の船体に取り付けるため、曲面形状の蓋を曲面形状の船体表面に密着させる必要があり、高度の工作技術が必要となり、工期やコストが高くなるという問題がある。

実開平２−１０５１００号公報特開平９−２２６６９０号公報特開２００３−２７６６７５号公報

本発明は、上述の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、船舶の航行中において、バウスラスタートンネルの開口部に蓋を設けなくても、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部に衝突して渦流を発生するのを防止できて、船体の推進抵抗の減少と、航行中の燃料の節約と、省エネルギー化を図ることができるバウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法と改修方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のバウスラスターを備えた船舶は、バウスラスターを備えたバウスラスタートンネルの前縁部の周長外板又は該周長外板の内部に沿って、航行時に前記バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆う水カーテンを形成するように、海水又は水を噴射する噴射ノズルを配設して構成する。

この構成によれば、この水カーテンにより、船首からの水流を船体外側に押し出して、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部の周辺領域に衝突することを防止できるので、この後縁部の周辺領域で発生する渦流を減少できて船体の推進抵抗を減少できる。その結果、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる。

さらに、新規制作するような装置ではなく、噴射ノズルと送水機構を用いるので、現在既に製品化されている汎用品を使用することができるので、従来技術の蓋を設ける構造よりも、装置自体が単純でかつ軽量であり、操作装置も単純で、製作、運搬及び取付けが容易で、製作コストが安価となる。

また、上記のバウスラスターを備えた船舶において、前記噴射ノズルを複数設けると共に、船速に応じて、前記複数の噴射ノズルの中から海水又は水を噴射する噴射ノズルを選択するように構成すると、船速が小さく、船首からの水流の速度が弱くなった場合には、噴射ノズル全部を使用しなくても弱い水カーテンで船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部の周辺領域に衝突するのを回避できるので、無駄に海水又は水を噴射するのを避けて、効率良く、省エネルギーで船体の推進抵抗の減少を図ることができる。

また、特殊な船、例えば、調査船（海洋調査船、海底資源調査／探査船、漁業調査船）等が、低速航行する際においても、スラスター開口部から発生する乱流／騒音流等を減少することができ、船底にソナー等を設置して、そのソナーに対して音波の雑音を減少できるので、これらの船舶における調査データの解析精度の向上にも寄与することができる。

また、上記のバウスラスターを備えた船舶において、船速に応じて、前記噴射ノズルから噴射する海水又は水の噴射量又は噴射圧の少なくとも一方を変化させるように構成すると、船速が小さく、船首からの水流の速度が弱くなった場合には、弱い水カーテンで船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部の周辺領域に衝突するのを回避できるので、噴射量を減少するか、又は、噴射圧を低下させるか、又は、両方を行って、無駄に海水又は水を噴射するのを避けて、効率良く、省エネルギーで船体の推進抵抗の減少を図ることができる。また、スラスター開口部から発生する乱流／騒音流等を減少することができるので、ソナー等の解析精度を向上することができる。

また、上記のバウスラスターを備えた船舶において、機関室又は補機室に配置されたポンプで前記噴射ノズルに送水するように構成すると、新たな送水用ポンプと給水ラインを設けることなく、必要に応じてその仕様を変更するだけで、噴射ノズルに海水又は水を送水できるようになる。この機関室又は補機室に配置されたポンプとしては、例えば、消防ポンプ、雑用ポンプ、バラストポンプ等があり、これらのポンプの少なくとも一つを使用することが好ましい。

また、上記の目的を達成するための本発明のバウスラスターを備えた船舶の航行方法は、上記のバウスラスターを備えた船舶の航行方法において、航行時に、前記噴射ノズルから、海水又は水を噴射して、この噴射された海水又は水で形成される水カーテンで、前記バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆いながら航行することを特徴とする方法である。

この方法によれば、船舶の航行中は、バウスラスターを停止した状態のバウスラスタートンネルの開口部を水カーテンで覆って、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部の周辺領域に衝突して、この周辺領域から渦流が発生するのを防止しながら、航行するので、航行中の推進抵抗を減少することができ、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる。

また、上記の目的を達成するための本発明のバウスラスターを備えた船舶の改修方法は、バウスラスターを備えた船舶の改修方法において、前記バウスラスタートンネルの前縁部の周長外板又は該周長外板の内部に沿って、航行時に前記バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆う水カーテンを形成するように、海水又は水を噴射する噴射ノズルを追加して設けると共に、該噴射ノズルに送水する送水機構を追加して設けることを特徴とする方法である。

この方法によれば、比較的簡単な改修で、バウスラスターを備えた船舶を、航行中の推進抵抗を減少できて、これにより、航行中の燃料を節約できて、省エネルギー化を図ることができる船舶に改修することができる。

本発明のバウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法によれば、船舶の航行中に、バウスラスタートンネルの前縁部の周長外板又はこの周長外板の内部に沿って設けた噴射ノズルから、海水又は水を噴射して、バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆う水カーテンを形成することができる。この水カーテンによりバウスラスタートンネルの開口部を覆って、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部の周辺領域に衝突して渦流を発生するのを防止して、船体の推進抵抗を減少できる。その結果、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明のバウスラスターを備えた船舶の改修方法によれば、比較的簡単な改修で、航行中の推進抵抗を減少できて、これにより、航行中の燃料を節約できて、省エネルギー化を図ることができる船舶に改修することができる。

本発明に係る実施の形態のバウスラスターを備えた船舶のバウスラスタートンネルの開口部周辺を示す側面図である。図１のバウスラスタートンネルの開口部周辺の拡大図である。図１の船舶のバウスラスタートンネルとその開口部周辺を示す平面断面図である。従来技術のバウスラスターを備えた船舶のバウスラスタートンネルの開口部周辺を示す側面図である。図４の船舶のバウスラスタートンネルとその開口部周辺を示す平面断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態のバウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法と改修方法について説明する。

最初に、本発明に係る実施の形態のバウスラスターを備えた船舶について説明する。図１〜図３に示すように、このバウスラスターを備えた船舶１は、バウスラスタートンネル１１の内部にバウスラスター（プロペラ）１２が配備されている。それと共に、バウスラスタートンネル１１の前縁部１１ｆの周長外板又はこの周長外板の内部（図１〜図３では周長外板）に沿って、航行時にバウスラスタートンネル１１の開口部の一部又は全部を覆う水カーテンＷｃを形成するように、海水（又は水）Ｗを噴射する噴射ノズル２１と送水機構（送水ライン）が配設される。

この噴射ノズル２１の配置は、例えば、図１及び図２に示すように、バウスラスタートンネル１１の前縁部１１ｆの周長外板、即ち、円筒部の外側の円周上に配置する。なお、前縁部１１ｆの円筒部の前側に直線上に取り付けてもよい。要は、できるだけ海水（又は水）Ｗを噴射するエネルギーが少ない状態で、船首からの水流Ｆを後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１aに衝突しないように外側に押し出すことができればよい。

この噴射ノズル２１は、図３に示すような、船体中心線（前後方向）に対する角度αが、３０度以上９０度以下となるように設けることが好ましい。３０度より小さくすると、船首からの水流Ｆを外側に押し出すのに必要な海水（又は水）Ｗの噴射量及び噴射圧が大きくなるか、もしくは、水カーテンＷｃ自身が後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１ａに衝突することになり、実用的ではなくなる。また、９０度より大きくすると、海水（又は水）Ｗの噴射により船体の推進抵抗が増加してしまう。なお、この噴射ノズル２１の噴射角度αは船速Ｖｓに対応させて変更させてもよいが、その分噴射ノズル２１の機構が複雑化し、保守点検も面倒となる。

また、噴射ノズル２１を複数設け、船速Ｖｓに応じて、複数の噴射ノズル２１の中から海水（又は水）Ｗを噴射する噴射ノズル２１を選択するように構成することが好ましい。この選択は模型実験や流体数値シミュレーション計算や実船試験等により容易に設定できる。この構成により、船速Ｖｓが小さく、船首からの水流Ｆの速度が弱くなった場合には、噴射ノズル２１の全部を使用しなくても弱い水カーテンＷｃで船首からの水流Ｆがバウスラスタートンネル１１の後縁部１１ａの周囲領域Ｒ１１ａに衝突するのを回避できるので、無駄に海水（又は水）Ｗを噴射するのを避けて、効率良く、省エネルギーで船体の推進抵抗の減少を図ることができる。なお、複数のノズルとして、バウスラスタートンネル１１の前縁部１１ｆの周長外板に配置された各ノズルの位置において、ノズル角度αの異なる複数のノズルを配置し、船速に応じて噴射ノズルを選択することでもよい。

また、船速Ｖｓに応じて、噴射ノズル２１から噴射する海水（又は水）Ｗの噴射量又は噴射圧の少なくとも一方を変化させるように構成することが好ましい。この船速Ｖｓに対応した最適の噴射量や噴射圧は、模型実験や流体数値シミュレーション計算や実船試験等により容易に設定できる。この構成により、船速Ｖｓが小さく、船首からの水流Ｆの速度が弱くなった場合には、弱い水カーテンＷｃで船首からの水流Ｆがバウスラスタートンネル１１の後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１ａに衝突するのを回避できる。従って、噴射量を減少するか、又は、噴射圧を低下させるか、又は、両方を行って、無駄に海水又は水を噴射するのを避けて、効率良く、省エネルギーで船体の推進抵抗の減少を図ることができる。

この送水機構は、噴射ノズル２１への送水の要否と噴射量及び送水量を調整する制御弁２２と、通常は機関室（図示しない）又は補機室（図示しない）に配置されている送水用ポンプ（図示しない）と取水口（シーチェスト：図示しない）を接続する送水用配管２３と、制御弁２２と送水用ポンプ等を制御する制御装置（図示しない）等を備えて構成し、船体外部の海水（又は水）Ｗを取水口から取り入れて、噴射ノズル２１に送水できるようにする。

この送水用ポンプは、機関室又は補機室に配置されている、船舶の甲板洗浄及び火災時の消火にも使用される消防兼雑用ポンプ、又は甲板洗浄用等に連結されているポンプおよびバラストポンプ等を利用し、これらの内の適当なポンプからの、船尾から船首部に、又は、船首部に配管されている配管を利用して噴射ノズル２１に送水するのが好ましく、この構成によれば、新たな送水用ポンプと給水ラインを設けることなく、必要に応じてその仕様を変更するだけで、噴射ノズル２１に海水（又は水）Ｗを送水できるようになる。

また、制御弁２２は手動弁または遠隔操作弁とすることができ、流量調整が可能な弁とすることにより、船速Ｖｓに応じて、手動又は自動により、噴射ノズル２１から噴射される海水（又は水）Ｗの噴射量、噴射圧を制御できるようにすることが好ましい。

上記の構成のバウスラスターを備えた船舶１によれば、この水カーテンＷｃにより、船首からの水流Ｆを船体外側に押し出して、船首からの水流Ｆがバウスラスタートンネル１１の後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１ａに衝突することを防止でき、この後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１ａで発生する渦流を減少できるので船体の推進抵抗を減少でき、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる。

次に、バウスラスターを備えた船舶の航行方法について説明する。この航行方法は、上記の構成のバウスラスターを備えた船舶１の航行方法であり、この航行方法では、航行時に、バウスラスタートンネル１１の前縁部１１ｆ側の船側又はトンネル内部に配設した噴射ノズル２１から、海水（又は水）Ｗを噴射して、この噴射された海水（又は水）Ｗで形成される水カーテンＷｃで、バウスラスタートンネル１１の開口部の一部又は全部を覆いながら航行する。

このバウスラスターを備えた船舶の航行方法によれば、航行中は、バウスラスター１２を停止した状態のバウスラスタートンネル１１の開口部を水カーテンＷｃで覆って、船首からの水流Ｆがバウスラスタートンネル１１の後縁部１１ａの周辺領域Ｒ１１ａに衝突して、この周辺領域Ｒ１１ａから渦流が発生するのを防止しながら、航行するので、航行中の推進抵抗を減少することができ、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる。

更に、船速Ｖｓに応じて、複数の噴射ノズル２１の中から海水（又は水）Ｗを噴射する噴射ノズル２１を選択すると、船速Ｖｓが小さく、船首からの水流Ｆの速度が弱くなった場合には、無駄に海水（又は水）Ｗを噴射するのを避けて、効率良く、省エネルギーで船体の推進抵抗の減少を図ることができる。

また、船速Ｖｓに応じて、噴射ノズル２１から噴射する海水（又は水）Ｗの噴射量又は噴射圧の少なくとも一方を変化させると、船速Ｖｓが小さく、船首からの水流Ｆの速度が弱くなった場合には、噴射量を減少するか、又は、噴射圧を低下させるか、又は、両方を行って、無駄に海水（又は水）Ｗを噴射するのを避けて、効率良く、省エネルギーで船体の推進抵抗の減少を図ることができる。

このように、船速に応じて、噴射ノズル２１を選択したり、また、海水（又は水）Ｗの噴射量又は噴射圧を変化させたりすると、特殊な船、例えば、調査船（海洋調査船、海底資源調査／探査船、漁業調査船）等が、低速航行する際においても、スラスター開口部から発生する乱流／騒音流等を減少することができる。従って、船底にソナー等を設置して、そのソナーに対しての音波の雑音を減少できるので、これらの船舶における調査データの解析精度の向上にも寄与することができる。

次に、バウスラスターを備えた船舶の改修方法について説明する。この改修方法は、バウスラスターを備えた船舶の改修方法であり、バウスラスタートンネル１１の前縁部１１ｆ側の周長外板又はこの周長外板の内部に沿って、航行時にバウスラスタートンネル１１の開口部の一部又は全部を覆う水カーテンＷｃを形成するように、海水（又は水）Ｗを噴射する噴射ノズル２１と、噴射ノズル２１に送水する送水機構（送水ライン）２２、２３を追加して設ける。

この場合に、船速Ｖｓに応じて、複数の噴射ノズル２１の中から海水（又は水）Ｗを噴射する噴射ノズル２１を選択できるように構成したり、船速Ｖｓに応じて、噴射ノズル２１から噴射する海水（又は水）Ｗの噴射量又は噴射圧の少なくとも一方を変化できるように構成したりすることが好ましい。

このバウスラスターを備えた船舶の改修方法によれば、比較的簡単な改修方法で、バウスラスターを備えた船舶を、航行中の推進抵抗を減少することができて、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる船舶に改修することができる。

本発明のバウスラスターを備えた船舶、及びこの船舶の航行方法は、航行時に水カーテンによりバウスラスタートンネルの開口部を覆って、船首からの水流がバウスラスタートンネルの後縁部に衝突して渦流を発生するのを防止して、船体の推進抵抗を減少できる。その結果、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができるので、多くのバウスラスターを備えた船舶及びバウスラスターを備えた船舶の航行方法として利用できる。

また、バウスラスターを備えた船舶の改修方法は、比較的簡単な改修方法で、バウスラスターを備えた船舶を、航行中の推進抵抗を減少することができて、航行中の燃料を節約でき、省エネルギー化を図ることができる船舶に改修することができるので、多くのバウスラスターを備えた船舶の改修方法に適用することができる。

１、１Ｘバウスラスターを備えた船舶
１０船体
１１バウスラスタートンネル
１１ａ後縁部
１１ｆ前縁部
１２バウスラスター（プロペラ）
２１噴射ノズル
２２制御弁
２３送水用配管
Ｒ１１ａ後縁部の周辺領域
Ｗ海水又は水
Ｗｃ水カーテン

Claims

バウスラスターを備えたバウスラスタートンネルの前縁部の周長外板又は該周長外板の内部に沿って、航行時に前記バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆う水カーテンを形成するように、海水又は水を噴射する噴射ノズルを配設したことを特徴とするバウスラスターを備えた船舶。
前記噴射ノズルを複数設けると共に、船速に応じて、前記複数の噴射ノズルの中から海水又は水を噴射する噴射ノズルを選択することを特徴とする請求項１記載のバウスラスターを備えた船舶。
船速に応じて、前記噴射ノズルから噴射する海水又は水の噴射量又は噴射圧の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載のバウスラスターを備えた船舶。
機関室又は補機室に配置されたポンプで前記噴射ノズルに送水することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバウスラスターを備えた船舶。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバウスラスターを備えた船舶の航行方法において、航行時に、前記噴射ノズルから、海水又は水を噴射して、この噴射された海水又は水で形成される水カーテンで、前記バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆いながら航行することを特徴とするバウスラスターを備えた船舶の航行方法。
バウスラスターを備えた船舶の改修方法において、前記バウスラスタートンネルの前縁部の周長外板又は該周長外板の内部に沿って、航行時に前記バウスラスタートンネルの開口部の一部又は全部を覆う水カーテンを形成するように、海水又は水を噴射する噴射ノズルを追加して設けると共に、該噴射ノズルに送水する送水機構を追加して設けることを特徴とするバウスラスターを備えた船舶の改修方法。