JP2016112950A

JP2016112950A - 船舶構造

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Publication number: JP2016112950A
Application number: JP2014251431A
Authority: JP
Inventors: 貞次西島; Sadatsugu Nishijima
Original assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Current assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-12
Also published as: JP5982458B2

Abstract

【課題】水力発電機を設けることが可能となる船舶構造を提供する。【解決手段】船舶２の船側域に配置される左舷側バラストタンク及び右舷側バラストタンク内又は、これらの両舷側バラストタンクと船底バラストタンクの間で船舶船首から船尾にかけて連通され、内部に水力発電機６が配置される左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルを備えてなる。左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルの船首域開口が、喫水１０下に位置することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の構造に関する。

船舶には電力を発電するためのディーゼル発電機が設けられている。昨今の環境問題を考慮して、燃料消費を少なくし、排ガス量を少なくする環境に優しい発電機を使用することが求められている。環境に優しい発電機として水力発電機や風力発電機が知られており、風力発電機を備える船舶として、例えば、特開２００７−３２６５３５号公報に開示のものが知られている。

特開２００７−３２６５３５号公報の開示は、発明名称「風力発電装置付き船舶」に係り、「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」ことの発明解決課題において(同公報明細書段落番号０００３参照）、「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」構成とすることにより(同公報明細書特許請求の範囲請求項１の記載等参照)、「・・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、・・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、・・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、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。」等の効果を奏するものである（同公報明細書段落番号０００８〜００１３参照）。

図４は、特開２００７−３２６５３５号公報に開示の発明の実施例１として示される風力発電装置付き船舶の平面図である。図４において、符号１０１は、船舶、１０２は、上部構造物、１０３は、前部開口、１０４は、後端開口、１０４ａは、側部開口、１０５は、ダクト、１０６は、風車、１０７は、発電機、Ｗは、相対風である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、百番代の３桁に変更して説明した。）

また、水力発電機を船舶等の浮体に設ける例としては、例えば、特開平１１−２０８５７６号公報に開示のものが知られている。特開平１１−２０８５７６号公報の開示は、発明名称「浮台型水力発電装置」に係り、「河川の流れに抗して繋留した複数の浮台を平行させ、該浮台間の間隙に接水させた水車の回転軸を前記各々の浮台で軸支するとともに、該浮台に設置した発電機に前記水車による回転運動を回転軸を介して伝達し、かつ、発電できるようにしたことを目的とする」発明解決課題において(同公報明細書段落番号００１２参照)、「流れがある河川にあって、複数の船等の浮台を設定間隙を介して川幅方向に平行設置し、設定間隙を離間した浮台間を回転軸で接続して軸支し、回転軸に締結した水車を各浮台の間隙の水流に接水させ、前記回転軸を軸支する浮台に備えた発電機に水車による回転を伝達して発電できるようにし、発電時には浮台を河川における一定位置に繋留できるようにした」構成とすることにより(同公報明細書特許請求の範囲の請求項１の記載等参照）、「・・無落差式で自然流水による水力発電に係り、周知の落差式の水力発電より発電能力は低いものの、発電単価をすこぶる低廉にすることができる。また、急遽電力を欲する地域に本発明の水力発電装置を直ちに供給し、かつ、必要電力容量に見合った複数組の発電装置を用意し、そして、該必要電力を提供することができる。所望発電箇所における河川の状況により水車の増減を図ることができる。所望発電箇所における河川の水位多少の状況に拘らず発電することができる。発電装置を備えた浮台の移動時、また、非発電時には水車を流水面より高揚し無接触とすることができる」等の効果を奏するものである(同公報明細書段落番号００３８〜００４２参照）。

図５は、特開平１１−２０８５７６号公報に図１として示される発電機構を備えた浮台を河川内に繋留した状態を説明するための平面図である。図５において、符号２０１は、回転軸、２０２は、水車、２０３は、浮台、２０４は、間隙、２０５は、繋材、２０６は、繋留材、２０７は、軸受、２０８は、発電機、２０９は、入力軸、２１０は、回転伝達機構、２１７は、迎水片、２１８は、電力供給線、２１９は、天蓋、２２０は、河川である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、二百番代の３桁に変更して説明した。）。

図４又は図５に示されるものは、環境に優しい発電機として水力発電機や風力発電機を備えるものではあるが、図４に示される船舶は、水力発電機を備えるものではなく、また、図５に示される船舶等の浮体は、自力航行する船舶に設けられるものではない。それどころか、従来の水上を自力航行する船舶構造においては、水力発電機を設けること自体が想定されてはいなかった。

特開２００７−３２６５３５号公報特開平１１−２０８５７６号公報

そこで、本発明は、自力で航行する船舶において、水力発電機を設けることが可能となる船舶構造を提供することを目的とする。

上記の発明課題を解決するために、本願請求項１に係る発明は、船舶構造において、自力で航行する船舶の船側域に配置される左舷側バラストタンク及び右舷側バラストタンク内又は、これらの両舷側バラストタンクと船底バラストタンクの間で船舶船首から船尾にかけて連通され、内部に水力発電機が配置される左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルを備えてなることを特徴とする。
そして、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に係る船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルの船首域開口が、喫水下に位置することを特徴とする。
また、本願請求項３に係る発明は、前記請求項１に係る船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネル内に配置される水力発電機は、船舶機関室の直下又は近隣に配置されることを特徴とする。
さらに、本願請求項４に係る発明は、前記請求項１に係る船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネル内に配置される水力発電機は、前記船首域開口及び船尾域開口又はこれらの近辺の一方又は双方に設けたことを特徴とする。
また、本願請求項５に係る発明は、前記請求項１に係る船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルは、前記船首域開口が大きく形成され、途中域で船尾に向かって窄めた構造とし、かつ、当該窄まった域の後方に前記水力発電機が設置されることを特徴とする。
そして、本願請求項６に係る発明は、前記請求項１に係る船舶構造において、前記水力発電機の発電量及び前記船舶の燃料消費を常時測定し、両者の相関において、船舶航行速度を決定することを特徴とする。

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
（１）船舶内に水力発電機を設けることが可能となり、船内電力の一部を概水力発電機によって得られる電力によって賄うことが可能となるという効果を有する。
（２）また、導水トンネルを途中で窄めた構造とすることにより、海水の流れが加速され水力発電機をより早く回転させることが可能となる効果を有する。

図１は、本実施例１に係る船舶構造１の縦断面概略図、図２は、同Ａ−Ａ横断面概略図、図３は、本発明に係る船舶構造の実施例２に係る船舶構造１の縦断面概略図、図４は、特開２００７−３２６５３５号公報に開示の発明の実施例１として示される風力発電装置付き船舶の平面図、図５は、特開平１１−２０８５７６号公報に図１として示される発電機構を備えた浮台を河川内に繋留した状態を説明するための平面図である。

本発明に係る船舶構造を実施する最良の形態の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。

図１、図２は、本発明に係る船舶構造を実施するための形態の一実施例である実施例１に係る船舶構造１の概略図であり、そのうち、図１は、本実施例１に係る船舶構造１の縦断面概略図であり、図２は、同Ａ−Ａ横断面概略図である。

図１において、符号１は、本実施例１に係る船舶構造、２は、同船舶、３は、ホールド(貨物倉)、４は、機関室、５は、導水トンネル、６は、水力発電機、７は、ケーブル、８は、主配電盤、９は、居住区、１０は、喫水、１１は、船の進行方向を示す矢印、１２は、海水の流れを示す矢印である。また、図２において、符号１、３、１０は、それぞれ、図１に示した本実施例１に係る船舶構造１、ホールド(貨物倉)３及び喫水１０であり、その余の符号５ａ、５ｂは、図１において導水トンネル５として説明した左舷側導水トンネル５ａ及び右舷側導水トンネル５ｂ、符号１３は、船側外板、１４ａは、左舷側バラストタンク、１４ｂは、右舷側バラストタンク、１５は、船底バラストタンクである。

まず、本実施例１に係る船舶構造は、主機関による駆動力や風力、太陽電池や燃料電池による電力駆動等によって自力航行可能な船舶であることを前提とする。そして、図１及び図２から明らかなように、このような自力航行可能な船舶において、本実施例１に係る船舶構造１では、前記左舷側導水トンネル５ａ及び右舷側導水トンネル５ｂを船舶の船側域に配置される前記左舷側バラストタンク１４ａ及び右舷側バラストタンク１４ｂ内には、又は、これらの両舷側バラストタンク１４ａ、１４ｂと前記船底バラストタンク１５の間に船首から船尾にかけて連通して配置される船舶構造としたものである。すなわち、当該左舷側導水トンネル５ａ及び右舷側導水トンネル５ｂは、それぞれ船首舷側域で船外に開口し（図示外）、船舶２の自力航行に伴って海水が流入し、船尾開口に流れるように構成される。

そして、当該左舷側導水トンネル５ａ及び右舷側導水トンネル５ｂ内には、それぞれ前記水力発電機６が設置され、当該船舶２の自力航行に伴って当該船首舷側から船尾までの間を開口部（図示外）から取り込んだ海水によって、前記水力発電機６によって発電される構造となっている。したがって、前記導水トンネル５ａ、５ｂは、前記喫水１０より下方に位置するように配置され、特に、軽荷喫水線より上に出ることがない位置に配置される。

なお、当該導水トンネル５（５ａ、５ｂ）の船首開口（図示外）は、喫水１０下の船体横断面に対し、５％程度の開口比率とすれば、符号１１で示される船の船体自力航行速度に対して、優れた効力の発電を行うことができ、発電された電力は、前記ケーブル７及び前記主配電盤８を介して、船内の各種電気機器に供給される。

本実施例１に係る船舶構造においては、前記水力発電機６は、前記造水トンネル５（５ａ、５ｂ）の途中に設けるのであれば、その位置は特に限られず、例えば、図１に示すように、船舶構造１の船尾域である前記機関室４の直下又は近隣に配置しても良い。これはこの位置に限るものではなく、当該水力発電機６に対するメンテナンス等を考慮すると、例えば、前記船首開口（図示外）近辺に設けても良いし、船尾開口（図示外）近辺の一方又は双方に設けてもよい。また、船舶自力航行効率を考慮する場合には、当該導水トンネル５（５ａ、５ｂ）に海水を流入させない方が良い場合もあり、前記船首開口（図示外）には海水の流入を遮る遮蔽扉（図示外）を設けても良いものである。

次に、本発明に係る船舶構造の実施例２に係る船舶構造を図面に基づき詳細に説明する。
図３は、本発明に係る船舶構造の実施例２に係る船舶構造１の縦断面概略図であり、図１に示した実施例１に係る船舶構造１の縦断面概略図に対応する図である。図３において、符号２０は、本実施例２に係る船舶構造であり、符号２１は、前記導水トンネル５に対応する本実施例２に係る船舶構造２０における導水トンネルである。その余の部材は、実施例１に係る船舶構造１と同じであり、同じ符号で示した。

図３から明らかなように、本実施例２に係る船舶構造２０は、前記導水トンネル２１は、船首開口（図示外）が大きく、途中域で船尾に向かって窄めた構造としている。そして、当該導水トンネル２１の窄まった域より後方に前記水力発電機６を設置するようにしている。
船首開口を船尾開口より大きくとることにより、船舶２の自力航行に伴ってより大量の海水を取り込むことができ、取り込まれた海水が窄まり域で高速・高密度となり、高速・高密度の海水が前記水力発電機６を駆動し、効率良く発電を行うことができることとなる。

なお、前記導水トンネル２１の窄まり域の位置は、窄まりにより高速・高密度となる海水が前記水力発電機６に勢いよく流れ込む構造であればいかなる位置であっても構わないが、好ましくは、前記水力発電機６の前方（船首側）であれば効率良く発電することができることとなる。

本発明は、船舶構造に利用される。

１，２０実施例１、２に係る船舶構造
２船舶
３ホールド（貨物倉）
４機関室
５導水トンネル
５ａ左舷側導水トンネル
５ｂ右舷側導水トンネル
６水力発電機
７ケーブル
８主配電盤
９居住区
１０喫水
１１船の進行方向
１２海水の流れ
１３船側外板
１４ａ左舷側バラストタンク
１４ｂ右舷側バラストタンク
１５船底バラストタンク
２１導水トンネル
１０１船舶
１０２上部構造物
１０３前部開口
１０４後端開口
１０４ａ側部開口
１０５ダクト
１０６風車
１０７発電機
Ｗ相対風
２０１回転軸
２０２水車
２０３浮台
２０４間隙
２０５繋材
２０６繋留材
２０７軸受
２０８発電機
２０９入力軸
２１０回転伝達機構
２１７迎水片
２１８電力供給線
２１９天蓋
２２０河川

上記課題を解決するために、本願請求項１に係る発明は、船舶構造において、自力で航行する船舶の船側域に配置される左舷側バラストタンク及び右舷側バラストタンク内又は、これらの両舷側バラストタンクと船底バラストタンクの間で船舶船首から船尾にかけて連通される左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネル内部の船舶機関室の直下又は近隣に水力発電機を備えてなることを特徴とする。
そして、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルの船首域開口が、喫水下に位置することを特徴とする。
また、本願請求項３に係る発明は、前記請求項２に記載の船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネル内に配置される水力発電機は、前記船首域開口及び船尾域開口又はこれらの近辺の一方又は双方に設けたことを特徴とする。
さらに、本願請求項４に係る発明は、前記請求項２に記載の船舶構造において、前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルは、前記船首域開口が大きく形成され、途中域で船尾に向かって窄めた構造とし、かつ、当該窄まった域の後方に前記水力発電機が設置されることを特徴とする。
そして、本願請求項５に係る発明は、前記船舶構造において、自力で航行する船舶の船側域に配置される左舷側バラストタンク及び右舷側バラストタンク内又は、これらの両舷側バラストタンクと船底バラストタンクの間で船舶船首から船尾にかけて連通され、内部に水力発電機が配置される左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルを備え、前記水力発電機の発電量及び前記船舶の燃料消費を常時測定し、両者の相関において、船舶航行速度を決定することを特徴とする。

Claims

自力で航行する船舶の船側域に配置される左舷側バラストタンク及び右舷側バラストタンク内又は、これらの両舷側バラストタンクと船底バラストタンクの間で船舶船首から船尾にかけて連通され、内部に水力発電機が配置される左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルを備えてなることを特徴とする船舶構造。
前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルの船首域開口が、喫水下に位置することを特徴とする請求項１に記載の船舶構造。
前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネル内に配置される水力発電機は、船舶機関室の直下又は近隣に配置されることを特徴とする請求項１に記載の船舶構造。
前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネル内に配置される水力発電機は、前記船首域開口及び船尾域開口又はこれらの近辺の一方又は双方に設けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶構造。
前記左舷側導水トンネル及び右舷側導水トンネルは、前記船首域開口が大きく形成され、途中域で船尾に向かって窄めた構造とし、かつ、当該窄まった域の後方に前記水力発電機が設置されることを特徴とする請求項１に記載の船舶構造。
前記水力発電機の発電量及び前記船舶の燃料消費を常時測定し、両者の相関において、船舶航行速度を決定することを特徴とする請求項１に記載の船舶構造。