JP2015163490A - 減揺装置及び船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】船体の減揺をより効果的に図ることができる減揺装置、及び、該減揺装置を備えた船舶を提供する。
【解決手段】船体２の船幅方向に離間して設けられ、上部に気体空間Ａを有するように液体Ｌを収容する一対のウイングタンク２０と、前記一対のウイングタンク２０の下部同士を連通させる流路３２を有するダクト３０と、ダクト３０に設けられ、液体Ｌを圧送して該液体Ｌに一対のウイングタンク間での往復動を行わせるポンプ６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、減揺装置及び船舶に関する。

研究船、巡視船、取締船、練習船等には、航行中や停船中に船体の横揺れを低減させるための減揺装置が設けられている。この減揺装置の一つとして、ＡＲＴ（アンチローリングタンク）が知られている。

ＡＲＴは、船体の上部の最大幅位置の左右舷に互いに船幅方向に離間して設けられた一対のウイングタンクと、これらウイング間を連結するダクトとを備えている。これらウイングタンク及びダクト内には清水、海水、油等の液体が収容されており、該液体がダクトを介して一対のウイングタンク間で船幅方向に移動することで、船体の揺れを低減させる。

具体的には、船体が横波を受けると、船体には該横波に対して９０°の位相差を有する横揺れが発生する。そこで、ＡＲＴでは、横波に対して逆位相（１８０°の位相差）の周期で液体を一対のウイング間で移動させることにより、横波による動揺モーメントを打ち消している。
なお、船体の横揺れは船体の固有周期で動揺する際に最大となるため、通常ＡＲＴは、液体の移動周期が船体の固有周期に合致するように設計される。これによって同調横揺れを抑制する減揺モーメントを発現させることができる。

ここで、船舶の種類や船舶が航行する海洋の状態によっては、船体が該船体の固有周期で動揺することが想定されにくい場合がある。この場合、船体の固有周期に基づいて設計されたＡＲＴでは適切な減揺効果を得ることができない。具体的には、船体の固有周期よりも短い波周期や長い波周期の発生確率が高い海域での運用を主としている船舶では、ＡＲＴの減揺効果を適切に発揮することができず、場合によってはＡＲＴによって船体の横揺れを増幅させてしまうこともある。

これに対して例えば特許文献１には、圧縮機で生成した圧縮空気を三方弁を介して一対のウイングタンクの一方に導入し、ウイングタンク内の液体の液面の初期高さを任意に設定することでＡＲＴの固有周期を可変とする技術が開示されている。

特開昭５８−８４９０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、圧縮空気によってウイングタンク内の液面の高さを調整するのみに留まるため、減揺装置の固有周期の調整幅は広くはない。したがって、船舶の種類や海洋の状態に適切に応じた減揺効果を柔軟に得ることができない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、船体の減揺をより効果的に図ることができる減揺装置、及び、該減揺装置を備えた船舶を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の第一態様に係る減揺装置は、船体の船幅方向に離間して設けられ、上部に気体空間を有するように液体を収容する一対のウイングタンクと、前記一対のウイングタンクの下部同士を連通させる流路を有するダクトと、前記液体に外力を付与することで、前記液体に前記一対のウイングタンク間での前記外力に基づく往復動を行わせる外力付与部と、を備える。

この減揺装置によれば、付与する外力の大きさに応じて一対のウイングタンク間で液体を任意の周期で往復動させることができる。

また、上記減揺装置の前記外力付与部は、前記ダクトの流路内に設けられて、該流路内の前記液体を前記船幅方向に圧送するポンプを含むことが好ましい。

ポンプが流路内の液体を圧送することで、液体に適切に往復動を行わせることができる。

さらに、上記減揺装置は、上記前記流路を互いに平行に船幅方向に延びる複数の小流路に区画する流路区画部をさらに備え、前記ポンプは、前記複数の小流路のうちの少なくとも一つに設けられていてもよい。

小流路内の液体をポンプが圧送することで、液体に適切に往復動を行わせることができる。

また、上記減揺装置は、前記複数の小流路のうちの少なくとも一つに設けられて、該小流路を流通する液体の流量を調整可能なダンパを備えていてもよい。

ダンパが液体の流量を調整することによって該液体の往復動の周期を調整することができる。また、上記ポンプと組み合わせることによって、液体の往復動の周期をより柔軟に変更することができる。

さらに、上記減揺装置は、前記一対のウイングタンクの少なくとも一方に設けられて、前記ダクトを介して該一方のウイングタンクに流通する前記液体が衝突する邪魔板をさらに備えていてもよい。

外力付与部によって強制的に流通される液体が邪魔板に衝突することで、騒音の発生やウイングタンクの外板が傷むことを損ねてしまうことを回避できる。

また、上記減揺装置は、前記船体の横揺れを検知するセンサと、該センサの出力に基づいて前記外力付与部を制御する制御装置と、をさらに備えていてもよい。

これによって、船体の横揺れに応じた外力を液体に付与することができるため、横揺れに応じた周期で一対のウイングタンク間で液体を往復動させることができる。

また、上記減揺装置の前記外力付与部は、前記ウイングタンクの少なくとも一方に設けられて、該ウイングタンクの前記気体空間に圧縮気体を供給又は排出することで前記液体の液面に外力を付与する圧縮機を含むものであってもよい。

圧縮機により生成された圧縮空気によって液体に外力を付与することで該液体に適切に往復動を行わせることができる。

さらに、上記減揺装置の前記外力付与部は、前記液体の液面に当接するように配置される押圧部、及び、該押圧部を船の高さ方向に往復動させる駆動部を有する押圧装置を含むものであってもよい。

往復駆動部によって往復駆動される押圧部によって液体に外力を付与することで該液体に適切に往復動を行わせることができる。

また、前記外力付与部は、前記液体に単振動周期で変動する外力を付与することで、前記液体に前記一対のウイングタンク間での単振動周期に応じた往復動を行わせるものであってもよい。

これにより液面が波立つことなく液体を自然に往復動させることができるため、より適切に減揺効果を得ることができる。

本発明の第二態様に係る船舶は、船体と、該船体に設けられた上記いずれかの減揺装置を備えることを特徴とする。

このような船舶によれば、上記いずれかの減揺装置を備えているため、減揺効果を効果的に得ることができる。

本発明の減揺装置及び船舶によれば、船体の減揺をより効果的に図ることができる。

第一実施形態に係る減揺装置及び船舶の船首尾方向に直交する模式的断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第一実施形態に係る減揺装置及び船舶におけるポンプの回転数の時間的変動を示すグラフである。 第一実施形態の第一変形例を示す図１のＡ−Ａ断面図に対応する図である。 第一実施形態の第二変形例を示す図１のＡ−Ａ断面図に対応する図である。 第一実施形態の第三変形例を示すウイングタンクの模式的断面図である。 第二実施形態に係る減揺装置の船首尾方向に直交する模式的断面図である。 第二実施形態に係る減揺装置における圧縮機の回転数の時間的変動を示すグラフである。 第三実施形態に係る減揺装置の船首尾方向に直交する模式的断面図である。 第二実施形態に係る減揺装置における押圧装置の変位の時間的変動を示すグラフである。 従来の減揺装置及び本発明に係る減揺装置における船の横揺周期と減揺率との関係を示すグラフである。

以下、本発明の第一実施形態に係る船舶１について図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係る船舶１は、図１に示すように、海洋を航行可能な船体２及び、該船体２の横揺れを減揺させる減揺装置１０を備えている。船体２の船種は特定のものに限定されることなく、研究船、巡視船、取締船、練習船等、種々の船種を採用することができる。

減揺装置１０は、一対のウイングタンク２０と、ダクト３０と、エアパイプ４０と、調整バルブ４２と、邪魔板５０と、ポンプ６０（外力付与部）とを備えている。

ウイングタンク２０は、船の高さ方向を長手方向として延びる一般に直方形箱型をなす部材である。このウイングタンク２０の内部は中空状の空間とされており、該空間は液体Ｌを収容可能とされている。このようなウイングタンク２０は、船体２の上部における船首尾方向の最大船幅位置に、該船幅方向に離間して一対が設けられている。即ち、一方のウイングタンク２０は船体２の上部における左舷側に設けられ、他方のウイングタンク２０は右舷側に設けられている。これら一対のウイングタンク２０は、同一形状をなしており、互いに同一の姿勢で設けられている。

ダクト３０は、船幅方向を長手方向として延びて上記一対のウイングタンク２０を接続するダクト本体３１を有している。このダクト本体３１の一端は一方のウイングタンク２０に接続され、他端は他方のウイングタンク２０に接続されている。このダクト本体３１は内部が中空とされており、該中空部分は船幅方向に延びる流路３２とされている。この流路３２の両端は、それぞれ一対のウイングタンク２０内の空間と連通状態とされている。これによって、一対のウイングタンク２０内の空間同士は、ダクト本体３１の流路３２を介して連通状態とされる。

また、図２に示すように、ダクト本体３１内には、流路３２を互いに平行に船幅方向に延びる複数の小流路３４に区画する流路区画部３３が設けられている。この流路区画部３３は、ダクト３０の内壁面における天面及び底面にわたるように、かつ、ダクト３０の船幅方向全長に延びるように配置されている。このような流路区画部３３は船首尾方向にダクト３０を分割するように複数(本実施形態では４つ)が配置されており、これによって、流路３２を互いに平行な複数（本実施形態では５つ）の小流路３４に区画している。

このようなウイングタンク２０及びダクト３０内には、例えば清水、海水、油等の液体Ｌが収容されている。これによって、一対のウイングタンク２０内の液体Ｌは、ダクト３０の流路３２を介してこれらウイングタンク２０同士を往復動可能とされている。なお、ウイングタンク２０内に液体Ｌが収容された状態では、一対のウイングタンク２０内の空間の上部には空気が残されており、即ち、ウイングタンク２０内の上部には気体空間Ａが形成されている。したがって、ウイングタンク２０内は、常時、下部が液体Ｌで満たされながら上部に気体が存在することになる。

エアパイプ４０は、一対のウイングタンク２０の上部同士を接続する管状の部材である。このエアパイプ４０は船幅方向に延在して一端が一方のウイングタンク２０に接続されるとともに他端が他方のウイングタンク２０に接続されている。このエアパイプ４０の内部は中空状とさており、該中空部分は気体流通路４１をされている。この気体流通路４１は、一対のウイングタンク２０それぞれの気体空間Ａに連通状態とされている。これによって、一対のウイングタンク２０の気体空間Ａ同士は、エアパイプ４０の気体流通路４１を介して互いに連通状態とされている。したがって、一対のウイングタンク２０の気体空間Ａ内の空気は、エアパイプ４０の気体流通路４１を介して一対のウイングタンク２０同士を往復移動できるようになっている。

調整バルブ４２は、エアパイプ４０の延在方向の一部に設けられており、本実施形態では、一対のウイングタンク２０のうちの一方のウイングタンク２０（左舷側のウイングタンク２０）側に片寄った位置に設けられている。この調整バルブ４２は、操作されることによってエアパイプ４０内の気体流通路４１を開閉することができるように構成されている。本実施形態では、該調整バルブ４２は、左舷側のウイングタンク２０に隣接して設けられたバルブ室４３内に配置されており、操舵室等からの遠隔操作、若しくは、バルブ室４３内に入室した作業員が調整バルブ４２を操作することで、気体流通路４１を開状態（気体が流通可能な状態）、及び、閉状態（気体が流通不能な状態）、即ち、減揺装置１０を非作動状態にすることができるようになっている。

邪魔板５０は、一対のウイングタンク２０内にそれぞれ設けられている。この邪魔板５０は、ウイングタンク２０内における底面上に、ダクト３０内の流路３２から船幅方向に離間して、かつ、該流路３２に対向するように設けられている。また、邪魔板５０における流路３２への対向面には、該邪魔板５０を船幅方向に貫通する貫通孔（図示省略）が形成されている。本実施形態の邪魔板５０においては、貫通孔が流路３２の複数の小流路３４に対応する位置に複数が設けられている。これによって、各貫通孔は小流路３４に対して船幅方向に対向するように配置されている。

ポンプ６０は、ポンプ本体６１及びポンプ駆動部６２を備えている。
ポンプ本体６１は、回転することにより液体Ｌを圧送可能な装置であって、本実施形態では、正逆回転することによって回転軸の軸線方向両側のいずれかに任意に液体Ｌを圧送可能とされている。このようなポンプ本体６１は、ダクト３０内の流路３２における複数の小流路３４にそれぞれ設けられており、即ち、小流路３４の数に応じて複数（本実施形態では５つ）が設けられている。そして、これら回転軸を船幅方向に一致させた姿勢で配置されることにより、回転軸を正回転させることで液体Ｌを一方のウイングタンク２０から他方のウイングタンク２０に向かって圧送することができる一方、回転軸を逆回転させることで液体Ｌを他方のウイングタンク２０から一方のウイングタンク２０に向かって圧送できるようになっている。本実施形態では、これら複数のポンプ本体６１は、流路３２における船幅方向同一位置に設けられている。より具体的には、複数のポンプ本体６１が、一方のウイングタンク２０側に片寄った位置であるバルブ室４３の直下において、船首尾方向に整列するように配置されている。

ポンプ駆動部６２は、ポンプ本体６１を駆動させるための装置であって、例えばポンプ本体６１の回転軸を回転させる電動機に電力供給を行うことによってポンプ本体６１を駆動させる。本実施形態では、ポンプ駆動部６２は、ポンプ本体６１の直上となるバルブ室４３の下部に設けられている。
このポンプ駆動部６２は、例えば図示しない操作部からの操作指令に基づいてポンプ本体６１を任意に駆動させるものであってもよい。
また、ポンプ駆動部６２は、例えば船体２に配置されたジャイロセンサ等の横揺れを検出するセンサからの出力に基づいて図示しない制御装置が該ポンプ駆動部６２を制御することでポンプ本体６１を任意に駆動させるものであってもよい。

この場合、ポンプ６０駆動は、例えば図３に示すように、回転数が時間とともにｓｉｎ周期で変動するようにポンプ本体６１を駆動させてもよい。即ち、ポンプ本体６１の回転数が該回転数０を基準とした単振動周期で変動するように該ポンプ本体６１を駆動させてもよい。この場合、単振動の振幅の大きさ（回転数の最大値）はセンサから得られる横揺れの大きさに応じて設定されることが好ましい。さらに、単振動の周期は、センサから得られる横揺れの周期に基づいて、該横揺れに対して９０°位相が異なるように設定されることが好ましい。

次に、本実施形態の減揺装置１０及びこれを備えた船舶１の作用について説明する。
船舶１の航行中、又は停船中に該船舶１が横波に曝されていない状態では、調整バルブ４２は閉状態とされ、これによってエアパイプ４０内の気体流通路４１を空気が流通することはない。そのため、一対のウイングタンク２０内の気体空間Ａにおける空気の量が変動することはなく、これら一対のウイングタンク２０内に収容された液体Ｌの液面はほとんど一定に維持される。これによって、一対のウイングタンク２０同士で液体Ｌが不用意に往復動することはない。

一方、船舶１が横揺れに曝される状態になった際には、調整バルブ４２を開状態とする。これによって、一対のウイングタンク２０内の気体空間Ａ同士の空気がエアパイプ４０の気体流通路４１を介して往復動することが可能となるため、これらウイングタンク２０内に収容された液体Ｌも一対のウイングタンク２０間でダクト３０の流路３２を介しての往復動が可能となる。

一般にウイングタンク２０やダクト３０の寸法、及び、液体Ｌの容積は、船体２の固有周期及び所要減揺モーメントに応じて設計されている。したがって、船体２の固有周期と近い横波を受ける際には、減揺装置１０の液体Ｌが一対のウイングタンク２０間を横波と逆位相の周期で自然に往復動することで、該横波の動揺モーメントが打ち消される。

一方、本実施形態では、船体２の固有周期よりも短い周期の横波、又は船体２の固有周期よりも長い周期の横波が発生した場合には、ポンプ６０を駆動させることで、減揺装置１０内の液体Ｌを一対のウイングタンク２０間で強制的に往復動させる。これによって、横波による船体２の動揺の減衰を行う。
さらに、船体２が短い周期で動揺する場合は、ダクト３０内の流速を早く、一方、長い周期で動揺す場合は、ダクト３０内の流速を遅くすることで、減揺装置１０のウイングタンク２０及びダクト３０の形状に囚われず、減揺装置１０設計の自由度を向上させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、減揺装置１０内に液体Ｌをポンプ６０で圧送することにより、該液体Ｌを強制的に一対のウイングタンク２０間で往復動させることができる。これによって、発生する横波の周期や大きさに応じた適切な減揺モーメントを得ることができる。具体的には、横波による動揺モーメントを最も効果的に打ち消すことのできる周期かつ位相（船体２の横揺れの周期から９０°遅れた位相の周期）で一対のウイングタンク２０間を往復動させることができるため、発生する横波に柔軟に対応して減揺効果を得ることができる。

また、例えば、船体２の固有周期よりも短い周期の横波に対する減揺効果を得るためには、ウイングタンク２０やダクト３０の大型化を図る必要があるが、本実施形態のようにポンプ６０で液体Ｌを任意に往復動させることで、ウイングタンク２０やダクト３０のコンパクト化を維持しながら適切な減揺効果を得ることが可能となる。したがって、船体２の重心上昇による復原性能の悪化や重量増加に伴う推進性能及び載貨性能への影響、あるいは居住区配置の縮小等を回避することができる。

さらに、本実施形態のように小流路３４内の液体Ｌをこれら小流路３４内に配置されたポンプ６０が圧送することで、液体Ｌに適切に往復動を行わせることができる。即ち、流路３２内のほとんどの液体Ｌがポンプ６０を通過することになるため、該ポンプ６０による液体Ｌの流通が支配的となり、ポンプ６０の駆動に応じた周期及び振幅で適切に液体Ｌを往復動させることができる。

また、ポンプ本体６１の回転数を単振動周期で変動するように駆動させた場合、液体Ｌの往復動自体が単振動となるため、より横波を打ち消すために適した往復動をさせることができる。また、液体Ｌを強制的に循環させながらも単振動周期で往復動させることで、液面が不用意に波立ってしまうこともない。したがって、液体Ｌが想定外の挙動をしてしまうことを回避できるため、意図した周期及び振幅で一対のウイングタンク２０間での往復動を行わせることができる。

さらに、本実施形態では、各ウイングタンク２０内に邪魔板５０が設けられているため、ポンプ６０によって強制的に流通させられて、各ウイングタンク２０内に流入する液体Ｌは邪魔板５０に衝突する。これによって、減揺装置１０の外形をなすウイングタンク２０に直接的に液体Ｌが衝突する場合に比べて騒音の発生を抑制することができる他、該ウイングタンク２０の外板を傷めることを回避できる。また、邪魔板５０には貫通孔が形成されているため、該邪魔板５０が液体Ｌの自然な往復動を妨げてしまうことを極力回避できる。

なお、第一実施形態では、小流路３２のそれぞれにポンプ本体６１を配置したが、複数の小流路３２の一部のみにポンプ本体６１を配置してもよい。
また、第一実施形態では、ダクト３０における一方のウイングタンク２０に片寄った位置に各ポンプ本体６１を配置したが、ダクト３０内におけるいずれの箇所にポンプ本体６１を配置してもよい。例えば、ダクト３０の延在方向、即ち、船幅方向の中央に各ポンプ本体６１を配置してもよい。
さらに、第一実施形態では、流路３２を小流路３４に区画してこれら小流路３４にポンプ本体６１を配置したが、流路３２を小流路３４に区画せずに、単一の流路３２のみを形成し、当該単一の流路３２に単一又は複数のポンプ本体６１を配置してもよい。

なお、第一実施形態の減揺装置１０は、例えば図４に示す第一変形例のように構成してもよい。
この第一変形例では、ダクト３０内の複数（５つ）の小流路３４のうち一部の小流路３４（２つの小流路３４）にポンプ本体６１が設けられておらず、該ポンプ本体６１の代わりにダンパ６５がそれぞれ設けられている。このダンパ６５は、ポンプ本体６１の設置個所とは離間して、他方のウイングタンク２０側に片寄った位置に配置されており、設置された小流路３４を流通する液体Ｌの流量をダンパ６５の姿勢に応じて任意に調整できるように構成されている。

このような第一変形例によれば、第一実施形態と同様にポンプ６０によって任意の周期及び位相の往復動を液体Ｌに行わせることを可能としながら、上記ダンパ６５によって小流路３４の液体Ｌの流量を可変とすることで、液体Ｌの往復動の周期及び位相の微調整を図ることができる。したがって、横波の状態が一時的に多少変動した場合には、ポンプ６０の駆動状態を変化させずに、当該ダンパ６５のみを調整することによって横波に応じた適切な減揺モーメントを得ることができる。
なお、ポンプ本体６１に代えてダンパ６５を配置する小流路３４は、いずれの小流路３４を選定してもよい。また、ポンプ本体６１とダンパ６５とを同一の小流路３４に設けてもよい。

また、第一実施形態の減揺装置１０は、例えば図５に示す第二変形例のように構成してもよい。
この第二変形例では、ポンプ本体６１は正逆回転可能とはされておらず正回転のみ可能とされている。したがって、ポンプ本体６１は一方向のみに液体Ｌを圧送可能とされている。そして、ダクト３０内の複数（６つ）の小流路３４のうち半分の小流路３４には、一方のウイングタンク２０側に片寄った位置に、他方のウイングタンク２０側に向かってのみ液体Ｌを圧送可能に配置されている。また、もう半分の小流路３４には、他方のウイングタンク２０側に片寄った位置に、一方のウイングタンク２０側に向かってのみ液体Ｌを圧送可能に配置されている。

このような第二変形例によれば、一方のウイングタンク２０側に片寄った位置に配置されたポンプ６０と他方のウイングタンク２０側に片寄った位置に配置されたポンプ６０とが交互に液体Ｌを圧送することで、該液体Ｌを一対のウイングタンク２０間同士で往復動させることができる。したがって、これらポンプ６０の圧送のタイミングを変化させることで、横波に応じた減揺モーメントを得ることができる液体Ｌの往復動を容易に作り出すことが可能となる。
なお、ポンプ本体６１の配置は第二変形例の形態に捉われず、例えば全てのポンプ本体６１をダクト３０の延在方向、即ち、船幅方向の中央に設置してもよい。また、同一の小流路３４に圧送方向が互いに逆向きのポンプ本体６１を配置してもよい。

さらに、第一実施形態の減揺装置１０は、例えば図６に示す第三変形例のように構成してもよい。
この第三変形例では、エアパイプ４０が設けられておらず、その代わりに各ウイングタンク２０の上部にウイングタンク２０内外を連通させる通気孔２２が形成されるとともに、該通気孔２２を開閉可能な開閉蓋部２３が設けられている。この開閉蓋部２３は、手動または操作部からの開閉指令によって、通気孔２２を任意に開放、閉塞することができるように構成されている。これによって、減揺装置１０を非作動とさせる際には通気孔２２を閉塞させてウイングタンク２０間の空気量を維持することで液体Ｌの往復動を抑制する一方、減揺装置１０を作動させる際には通気孔２２を開放してウイングタンク２０間の空気量を変化可能とさせることで液体Ｌの往復運動を許容する。これによっても、エアパイプ４０の調整バルブ４２同様、減揺装置１０の作動・非作動を容易に設定することができる。

次に、本発明の第二実施形態について図７及び図８を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第二実施形態の減揺装置１０は、第一実施形態のポンプ６０、エアパイプ４０及び調整バルブ４２を備えておらず、これらに代えて圧縮機７０（外力付与部）を備えている点で第一実施形態と相違する。

即ち、本実施形態の減揺装置１０では、一対のウイングタンク２０の上面にそれぞれ圧縮機７０が設けられている。この圧縮機７０は、例えば回転することで空気を圧送する回転翼を有しており、回転に伴って空気を吸引して圧縮し、圧縮空気として排出する。この圧縮機７０は、減揺装置１０の外部から吸い込んだ空気を、ウイングタンク２０内の気体空間Ａに圧縮空気として供給することで、気体空間Ａ内を高圧状態とすることができる。一方、この圧縮機７０は、ウイングタンク２０内の気体空間Ａから吸い込んだ空気を、減揺装置１０外部に排出することで気体空間Ａ内を負圧状態とすることができる。即ち、本実施形態の圧縮機７０は正逆回転することで、ウイングタンク２０内の気体空間Ａを高圧状態、負圧状態と任意に変化させることができる。

また、一対のウイングタンク２０にそれぞれ設けられた圧縮機７０は、気体空間Ａ内に空気を供給する回転数を正とした場合に、例えば図８に示すように、回転数の時間による変化が回転数０を基準としたｓｉｎ周期（単振動周期）で変動することが好ましい。また、一対の圧縮機７０の回転数の周期は互いに逆位相とされていることが好ましい。さらに、これら圧縮機７０の回転数の位相は、例えばジャイロセンサ等のセンサによって検出される横揺れの周期から９０°遅れた位相の周期とされることが好ましい。この場合、センサからの出力に応じて図示しない制御装置が圧縮機７０を制御することで、圧縮機７０の回転数が所望の位相に設定される。

なお、本実施形態の圧縮機７０は、ウイングタンク２０の気体空間Ａを高圧状態、負圧状態とすることで、液体Ｌを一対のウイングタンク２０間で移動させるだけの出力を有している。即ち、一方のウイングタンク２０の気体空間Ａを高圧状態とした際には、当該気体空間Ａの空気の圧力によって液面を押し下げて、液体Ｌを他方のウイングタンク２０へと向かって流動させる。また、一方のウイングタンク２０の気体空間Ａを負圧状態とした際には、当該負圧により液面を押し上げて液体Ｌを一方のウイングタンク２０にさらに導入させる。そして、このような圧縮機７０が一対のウイングタンク２０それぞれに設けられ、かつ、互いに逆位相で駆動されることで、減揺装置１０内の液体Ｌを強制的かつ円滑に往復動させることができるようになっている。

したがって、第二実施形態の減揺装置１０によれば、圧縮機７０によってウイングタンク２０の気体空間Ａが高圧状態又は負圧状態とされることで、液体Ｌの液面に対して該液面を押し下げる外力、又は押し上げる外力を作用させることができる。これによって、船体２が受ける横波に応じた任意の周期かつ位相で、一対のウイングタンク２０間で液体Ｌを往復動させることができる。したがって、第一実施形態同様、適切な減揺モーメントを得ることができるため、横波の周期及び大きさにかかわらず、船体２の横揺れを円滑に減揺させることが可能となる。

ここで、例えば仮に圧縮空気を急激に気体空間Ａに供給してしまうと、該圧縮空気から液面に付与される外力によって液面が波立ってしまい、液体Ｌの往復動の挙動が想定外のものになってしまう。この場合、意図した減揺効果を得ることができない場合がある。
これに対して本実施形態のように、圧縮機７０の回転数を単振動周期で変動させた場合には、液面の変動に伴う該液体Ｌの往復動自体が単振動となるため、液体Ｌに横波をより効果的に打ち消すのに適した往復動をさせることができる。また、液体Ｌを強制的に循環させながらも単振動周期で往復動させることで、液面が不用意に波立ってしまうこともない。したがって、液体Ｌが想定外の挙動をしてしまうことを回避できるため、意図した周期及び振幅で一対のウイングタンク２０間での往復動を行わせることができる。

なお、本実施形態では、一対のウイングタンク２０それぞれに圧縮機７０を設けたが、一方のウイングタンク２０のみに圧縮機７０を設けてもよい。この場合、他方のウイングタンク２０には、該ウイングタンク２０の気体空間Ａ内外を連通させる孔部を形成することが好ましい。これによっても、一方のウイングタンク２０の気体空間Ａを一の圧縮機７０で高圧状態又は負圧状態とすることで液体Ｌを往復動させることができるため、横波に応じた任意の減揺モーメントを得ることができる。

また、一対のウイングタンク２０に設けられる圧縮機７０は、それぞれ正回転のみ可能な構成であってもよい。この場合も、一対の圧縮機７０を連動させて一対のウイングタンク２０の気体空間Ａのそれぞれを高圧状態又は負圧状態とすることで、液体Ｌに往復動を行わせることが可能となる。

次に、本発明の第三実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。第三実施形態では第二実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第三実施形態の減揺装置１０は、第二実施形態の圧縮機７０に代えて押圧装置８０を備えている点で第二実施形態と相違する。

この押圧装置８０は、図９に示すように、各ウイングタンク２０それぞれに設けられており、押圧部８１及び往復駆動部８２とを備えている。
押圧部８１はウイングタンク２０内の液体Ｌの液面に当接する板状をなしている。この押圧部８１は、液体Ｌの液面全域に当接していることが好ましい。また、この押圧部８１は、ウイングタンク２０に対して船の高さ方向に相対的に往復動可能に配置されている。

往復駆動部８２は、押圧部８１を船の高さ方向に往復動させるものであって、本実施形態では例えば供給される流体圧によって往復動可能なピストンシリンダ機構が用いられている。往復駆動部８２としては、これに限られず、回転駆動を往復駆動に代える回転クランク機構や、電動機の正逆回転によって往復動するボールネジ駆動機構等、種々の構成を採用することができる。

このような往復駆動部８２によって押圧部８１が液面と当接した状態で船の高さ方向に往復動することで、液体Ｌの液面を変動させることができる。そして、当該液面に変動に伴って、液体Ｌを一対のウイングタンク２０間で往復動させることが可能となる。

この往復駆動部８２は、例えば図１０に示すように、押圧部８１の船の高さ方向の変位を、初期位置を基準としたsin周期（単振動周期）で変動させることが好ましい。また、一対のウイングタンク２０それぞれの押圧部８１の変位の周期は、互いに逆位相とされていることが好ましい。さらに、これら押圧部８１の変位の振幅は、例えばジャイロセンサ等のセンサによって検出される横揺れの振幅に応じて、一対の押圧部８１で同一の振幅に設定されることが好ましく、また、変位の周期も横揺れの周期から９０°遅れた位相の周期とされることが好ましい。この場合、センサからの出力に基づいて図示しない制御装置が往復駆動部８２を制御することで、該往復駆動部８２の押圧部８１が所望の周期で変動する。

したがって、本実施形態の減揺装置１０によれば、船体２が受ける横波に応じた任意の周期かつ位相で一対の押圧装置８０によって液体Ｌを一対のウイングタンク２０間で往復動させることができる。よって第一実施形態同様、適切な減揺モーメントを得ることができるため、横波の周期及び大きさにかかわらず、船体２の横揺れを円滑に減揺させることが可能となる。

また、押圧部８１の変位を単振動周期で変動させた場合には、液体Ｌの往復動自体が単振動となるため、液体Ｌに横波をより効果的に打ち消すのに適した往復動をさせることができる。また、液体Ｌを強制的に循環させながらも単振動周期で往復動させることで、液面が不用意に波立ってしまうこともない。したがって、液体Ｌが想定外の挙動をしてしまうことを回避できるため、意図した周期及び振幅で一対のウイングタンク２０間での往復動を行わせることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第一実施形態のポンプ６０、第二実施形態の圧縮機７０、及び、第三実施形態の押圧装置８０の３つのうちの少なくとも２つを組み合わせて、液体Ｌを往復動させるための外力付与部を構成してもよい。これによっても、各実施形態同様、液体Ｌに容易かつ円滑に往復動をさせることができるため、横波の周期や大きさにかかわらず船体２の横揺れを効果的に低減させることができる。

図１１に、従来型の減揺装置及び上記実施形態で説明した本発明に係る減揺装置の船の横揺周期と減揺率との関係のグラフを示す。ここで減揺率とは、減揺装置が非作動状態の場合の横揺れ量に対する該減揺装置が作動可能状態の場合の横揺れ量の割合を示す値である。

従来型の減揺装置は、船の固有周期で減揺効果が最大となるように設計されたものであるため、図１１に示すように、船の横揺周期が該船の固有周期から外れてしまうと適切な減揺効果を得ることができない。

これに対して、本発明に係る減揺装置の場合、液体に外力を付与することでダクト内の流速を任意に調整することができる。これによって、図１１に示すように、減揺率曲線は、ダクト内の流速を調整することで得られる重ね合わせの実線となる。したがって、船の固有周期以外の幅広い周期範囲で船が同様する場合であっても、効果的に減揺効果を得ることができる。

１ 船舶
２ 船体
１０ 減揺装置
２０ ウイングタンク
２２ 通気孔
２３ 開閉蓋部
３０ ダクト
３１ ダクト本体
３２ 流路
３３ 流路区画部
３４ 小流路
４０ エアパイプ
４１ 気体流通路
４２ 調整バルブ
４３ バルブ室
５０ 邪魔板
６０ ポンプ(外力付与部）
６１ ポンプ本体
６２ ポンプ駆動部
６５ ダンパ
７０ 圧縮機
８０ 押圧装置
８１ 押圧部
８２ 往復駆動部
Ａ 気体空間
Ｌ 液体

Claims (10)

1. 船体の船幅方向に離間して設けられ、上部に気体空間を有するように液体を収容する一対のウイングタンクと、
   前記一対のウイングタンクの下部同士を連通させる流路を有するダクトと、
   前記液体に外力を付与することで、前記液体に前記一対のウイングタンク間での前記外力に基づく往復動を行わせる外力付与部と、
   を備える減揺装置。
2. 前記外力付与部は、前記ダクトの流路内に設けられて、該流路内の前記液体を前記船幅方向に圧送するポンプを含む
   請求項１に記載の減揺装置。
3. 前記流路を互いに平行に船幅方向に延びる複数の小流路に区画する流路区画部をさらに備え、
   前記ポンプは、前記複数の小流路のうちの少なくとも一つに設けられている請求項２に記載の減揺装置。
4. 前記複数の小流路のうちの少なくとも一つに設けられて、該小流路を流通する液体の流量を調整可能なダンパをさらに備える請求項３に記載の減揺装置。
5. 前記一対のウイングタンクの少なくとも一方に設けられて、前記ダクトを介して該一方のウイングタンクに流通する前記液体が衝突する邪魔板をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の減揺装置。
6. 前記船体の横揺れを検知するセンサと、
   該センサの出力に基づいて前記外力付与部を制御する制御装置と、
   をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の減揺装置。
7. 前記外力付与部は、前記ウイングタンクの少なくとも一方に設けられて、該ウイングタンクの前記気体空間に圧縮気体を供給又は排出することで前記液体の液面に外力を付与する圧縮機を含む
   請求項１から６のいずれか一項に記載の減揺装置。
8. 前記外力付与部は、
   前記液体の液面に当接するように配置される押圧部、及び、該押圧部を船の高さ方向に往復動させる往復駆動部を有する押圧装置を含む
   請求項１から７のいずれか一項に記載の減揺装置。
9. 前記外力付与部は、
   前記液体に単振動周期で変動する外力を付与することで、前記液体に前記一対のウイングタンク間での単振動周期に応じた往復動を行わせる
   請求項１から８のいずれか一項に記載の減揺装置。
10. 船体と、
    該船体に設けられた請求項１から９のいずれか一項に記載の減揺装置と、
    を備える船舶。

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