JP2019014295A - Ship and ship maneuvering method - Google Patents

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Abstract

To provide a ship and ship maneuvering method that, when the ship is sailing while being disturbed by wind, wave, and so on, reduce an amount of helm check required to hold a course and, at the same time, obtain propulsion power, making it possible to improve propulsion efficiency during oblique sailing.SOLUTION: A sail 5 is provided only in a range further on a bow 2 side than a mid-ship MS, which is a middle position between a fore-perpendicular and an after-perpendicular of the ship 1, and a sailing angle θ for this sail 5 made changeable. When the ship 1 is sailing while being disturbed by at least one of wind or wave, a turning moment O.M caused in the ship 1 due to oblique shipping is reduced, a sailing angle θ for the sail 5, which reduces an amount of check of helm 4, required to hold a course, is calculated. On the basis of the result of the calculation, the sailing angle θ for the sail 5 is controlled.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、船舶及び操船方法に関し、より詳細には、当該船舶が風や波等の外乱を受けて斜航している際の針路保持に要する舵の当舵量を減少させ、斜航時における推進効率を向上させることができる船舶及び操船方法に関する。   The present invention relates to a ship and a ship maneuvering method. More specifically, the present invention reduces the rudder amount required for holding a course when the ship is skewed due to disturbances such as wind and waves, etc. The present invention relates to a ship and a ship maneuvering method that can improve the propulsion efficiency of the ship.

船舶１Ｘが斜め向かい風Ｗを受けて斜航している場合には、図２に示すように、船体が斜航によって生じる流体力によって船舶１Ｘには船首２を風上側へ振る方向に回頭モーメントＯ．Ｍが発生する。それ故、従来では針路保持のために、斜航による回頭モーメントＯ．Ｍを打ち消すように当舵（修正舵）をとりながら航行している。このように船舶１Ｘが風の影響によって斜航する場合には、正面からの向かい風に対して直航している場合に比して、斜航による回頭モーメントＯ．Ｍを相殺するために舵４の当舵量（舵角β）を大きくする必要がある。しかしながら、舵４の当舵量を大きくするほど当舵による舵４と船体の水中抵抗は増大し、船舶１Ｘの速力や推進効率が低下する不具合が生じる。   When the ship 1X is skewed by receiving the head wind W as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, the turning force O in the direction in which the ship 2 swings the bow 2 toward the windward side by the fluid force generated by the ship's skew. . M is generated. Therefore, conventionally, the turning moment O. It is sailing while taking this rudder (corrected rudder) so as to cancel M. In this way, when the ship 1X is skewed due to the influence of wind, the turning moment O.D. In order to cancel M, it is necessary to increase the steering amount (steering angle β) of the rudder 4. However, as the rudder amount of the rudder 4 increases, the underwater resistance of the rudder 4 and the hull increases due to the rudder, resulting in a problem that the speed and propulsion efficiency of the ship 1X decrease.

これに関連して、舵本体の下端に縦断面の中心線が後方へ斜め上方に傾斜した翼型断面を有する付加物を設けることにより、舵抵抗の減少を図るとともに、微小舵角の際の当舵抵抗も極力低減させる船舵が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、この船舵では１〜５度程度の微小舵角の際の当舵抵抗の低減を図ることはできるが、舵角βが大きくなった場合には当舵による水中抵抗を低減させる効果は低い。そして、この船舵を採用した場合にも、船舶が斜め向かい風を受けて斜航する場合には当舵量を大きくする必要がある。それ故、船舶が風の影響によって斜航する場合に関しては、この船舵は推進効率の向上にはほとんど寄与しない。   In this connection, by providing an appendage having an airfoil cross section with the center line of the longitudinal section inclined obliquely upward and backward at the lower end of the rudder body, the rudder resistance is reduced, and at the time of a small rudder angle. A ship rudder that reduces the rudder resistance as much as possible has been proposed (see Patent Document 1). However, this ship rudder can reduce the rudder resistance at a small rudder angle of about 1 to 5 degrees, but when the rudder angle β increases, the effect of reducing the underwater resistance by the rudder is Low. Even when this ship rudder is adopted, it is necessary to increase the amount of rudder when the ship is tilted by receiving a headwind. Therefore, the ship rudder contributes little to the improvement of propulsion efficiency when the ship is tilted by the influence of wind.

特開２００９−１１９９３４号公報JP 2009-119934 A

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、船舶が風や波等の外乱を受けて斜航している際に、針路保持に要する舵の当舵量を減少させ、同時にセールによる推進力を得て、斜航時における推進効率を向上させることができる船舶及び操船方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and its purpose is to reduce the rudder steering amount required to maintain the course when the ship is skewed under wind and wave disturbances. Another object of the present invention is to provide a ship and a ship maneuvering method that can obtain a propulsive force by a sail and improve the propulsion efficiency at the time of oblique navigation.

上記のような目的を達成するための本発明の船舶は、当該船舶の船首垂線と船尾垂線との中央位置であるミッドシップよりも船首側の範囲のみにセールを備え、前記セールのセール角度を変更可能に構成するとともに、当該船舶が風又は波の少なくとも一方の外乱を受けて斜航している際に、斜航によって当該船舶に生じる回頭モーメントを低減して、針路保持に要する舵の当舵量を減少させる前記セールのセール角度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出されたセール角度に前記セールを制御するセール制御手段を備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the ship of the present invention includes a sail only in a range closer to the bow side than the midship which is the center position between the bow perpendicular line and the stern perpendicular line of the ship, and changes the sail angle of the sail. And the rudder of the rudder required to maintain the course by reducing the turning moment generated in the ship by the tilting when the ship is tilted by the disturbance of the wind or wave. A calculating means for calculating the sail angle of the sail for decreasing the amount, and a sail control means for controlling the sail to the sail angle calculated by the calculating means are provided.

この構成によれば、ミッドシップよりも船首側の範囲のみに設けたセール角度を変更可能なセールにより、船舶が風や波等の外乱を受けて斜航している際に、船体が斜航することによって生じる回頭モーメントに対して、その回頭モーメントを低減する方向のモーメントを発生させることが可能となる。   According to this configuration, when the ship is tilted by a wind or wave disturbance due to a sail that can change the sail angle provided only in the range closer to the bow than the midship, the hull tilts. Thus, it is possible to generate a moment in a direction that reduces the turning moment.

さらに、針路保持に要する舵の当舵量を減少させる、セールのセール角度を算出する算出手段を備えることで、セールを適切なセール角度に制御することが可能となり、セールにより生じる減殺モーメントによって回頭モーメントを効果的に低減させることができる。また、セール制御手段により、セールのセール角度を自動的に設定、変更することが可能となるので、操船作業を軽労化することができる。これにより、針路保持に要する舵の当舵量を減少できるので、従来に比して当舵による舵と船体の水中抵抗を低減し、斜航時における推進効率を向上させることができる。   Furthermore, by providing a calculation means for calculating the sail angle of the sail that reduces the rudder amount required to maintain the course, the sail can be controlled to an appropriate sail angle. The moment can be effectively reduced. Further, since the sail control means can automatically set and change the sail angle of the sail, the maneuvering operation can be lightened. As a result, the rudder amount of the rudder required to maintain the course can be reduced, so that the underwater resistance of the rudder and the hull can be reduced as compared with the conventional case, and the propulsion efficiency at the time of tilting can be improved.

このセールの設置箇所は、船体の中心位置から船首側に離れるほど、セールによって発生できるモーメントが大きくなる。それ故、ミッドシップよりも船首側の範囲のみ、好ましくは、船舶の全長Ｌｏａに対して船首端から後方（船尾側）へ（１／３）×Ｌｏａまでの範囲のみ、より好ましくは船首端から後方へ（１／５）×Ｌｏａまでの範囲のみにセールを設置するとよい。   The moment that the sail can be set increases as the sail moves away from the center position of the hull toward the bow. Therefore, only the range on the bow side from the midship, preferably, the range from the bow end to the rear side (stern side) with respect to the total length Loa of the ship (1/3) × Loa, more preferably the rear side from the bow end. It is better to install a sail only in the range up to (1/5) × Loa.

上記の船舶において、前記算出手段が、風向きと風速及び／又は波向きと波高、並びに、当該船舶の針路および船速に基づいて、前記セールのセール角度を算出すると、針路保持に要する舵の当舵量を減少させるのに適したセールのセール角度を精度よく算出することが可能となる。   In the above-described ship, when the calculation means calculates the sail angle of the sail based on the wind direction and wind speed and / or wave direction and wave height and the course and speed of the ship, It is possible to accurately calculate the sail angle of the sail suitable for reducing the rudder amount.

上記の船舶において、前記算出手段が、前記セールが発生するモーメントによって舵の当舵量が減少されることによって減少する舵及び船体の抵抗エネルギーの減少量と前記セールが発生する推進エネルギーの量との総和が最大になるように、前記セール角度を算出するように構成されていると、セールが発生するモーメントによって当舵量を減少させることによる減少する舵及び船体の抵抗エネルギーの減少量と、セールが発生する推進エネルギーの量とを総合的に考慮することにより、燃費性能を向上させるのに有利なセール角度をより精度よく算出することが可能となる。   In the above-mentioned ship, the calculation means includes a reduction amount of rudder and hull resistance energy that is reduced when the rudder amount of the rudder is reduced by a moment generated by the sail, and an amount of propulsion energy that the sail generates. When the sail angle is calculated so as to maximize the sum of the rudder, the amount of decrease in rudder and hull resistance energy by decreasing the rudder amount by the moment generated by the sail, and By comprehensively considering the amount of propulsion energy generated by the sail, it is possible to more accurately calculate a sail angle advantageous for improving fuel efficiency.

上記の目的を達成するための操船方法は、当該船舶の船首垂線と船尾垂線との中央位置であるミッドシップよりも船首側の範囲のみにセールを備え、前記セールのセール角度を変更可能に構成するとともに、当該船舶が風又は波の少なくとも一方の外乱を受けて斜航している際に、斜航によって当該船舶に生じる回頭モーメントを低減して、針路保持に要する舵の当舵量を減少させる前記セールのセール角度を算出し、その算出結果に基づいて前記セールのセール角度を制御することを特徴とする。   A ship maneuvering method for achieving the above object comprises a sail only in a range on the bow side of a midship that is a center position between the bow perpendicular line and the stern perpendicular line of the ship, and is configured such that the sail angle of the sail can be changed. At the same time, when the ship is skewed under the influence of wind or wave disturbance, the turning moment generated in the ship by the skew is reduced, and the rudder amount required for holding the course is reduced. The sail angle of the sail is calculated, and the sail angle of the sail is controlled based on the calculation result.

この方法によれば、ミッドシップよりも船首側の範囲のみに設けたセール角度を変更可能なセールにより、船舶が風や波等の外乱を受けて斜航している際に、船体が斜航することによって生じる回頭モーメントに対して、その回頭モーメントを低減する方向のモーメントをセールにより発生させることが可能となる。   According to this method, when a ship is tilted by a wind or wave disturbance due to a sail that can change a sail angle provided only in a range closer to the bow than the midship, the hull tilts. For the turning moment generated by this, it is possible to generate a moment in the direction of reducing the turning moment by the sail.

さらに、針路保持に要する舵の当舵量を減少させるセールのセール角度を算出し、その算出結果に基づいてセールのセール角度を制御することで、セールで発生するモーメントによって回頭モーメントを効果的に低減することが可能になる。これにより、針路保持に要する舵の当舵量を減少できるので、従来に比して舵の当舵による舵と船体の水中抵抗を低減し、斜航時における推進効率を向上させることができる。   Furthermore, by calculating the sail angle of the sail that reduces the rudder amount required to maintain the course, and controlling the sail angle based on the calculated result, the turning moment is effectively reduced by the moment generated in the sail. It becomes possible to reduce. As a result, the rudder amount of the rudder required to maintain the course can be reduced, so that the underwater resistance of the rudder and the hull due to the rudder of the rudder can be reduced as compared with the conventional case, and the propulsion efficiency at the time of tilting can be improved.

本発明の船舶および操船方法によれば、ミッドシップよりも船首側の範囲にセールを設け、船舶が風又は波の少なくとも一方の外乱を受けて斜航している際に、斜航することによって船舶に生じる回頭モーメントを低減し、針路保持に要する舵の当舵量を減少させるセールのセール角度を算出することで、セールで発生するモーメントによって回頭モーメントを効果的に低減することが可能になる。これにより、針路保持に要する舵の当舵量を減少できるので、従来に比して舵の当舵による舵と船体の水中抵抗を低減し、斜航時における推進効率を向上させることができる。   According to the ship and the ship maneuvering method of the present invention, a sail is provided in a range closer to the bow than the midship, and the ship is tilted while being tilted by receiving a disturbance of at least one of wind and waves. It is possible to effectively reduce the turning moment by the moment generated in the sail by calculating the sail angle of the sail that reduces the turning moment that occurs in the course and reduces the rudder amount required for holding the course. As a result, the rudder amount of the rudder required to maintain the course can be reduced, so that the underwater resistance of the rudder and the hull due to the rudder of the rudder can be reduced as compared with the conventional case, and the propulsion efficiency at the time of tilting can be improved.

本発明に係る実施の形態の船舶が風の外乱を受けて斜航している状況を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the condition where the ship of embodiment which concerns on this invention receives the disturbance of a wind, and is skewing. 従来の船舶が風の外乱を受けて斜航している状況を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the condition where the conventional ship is skewed under the disturbance of a wind.

以下、本発明に係る実施の形態の船舶を図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a ship according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に例示する本発明に係る実施の形態の船舶１は、船首垂線と船尾垂線との中央位置であるミッドシップＭＳよりも船首２側の範囲のみにセール５を備えている。船舶１は、さらに、航行条件に応じて適切なセール５のセール角度θを算出する算出手段７と、この算出手段７によって算出されたセール角度θにセール５を制御するセール制御手段８を備えている。船尾部には、推進装置３と、舵４と、舵４を制御する舵制御手段９とを備えている。   A ship 1 according to an embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1 includes a sail 5 only in a range closer to the bow 2 than the midship MS, which is the center position between the bow perpendicular and the stern perpendicular. The ship 1 further includes a calculation unit 7 that calculates an appropriate sail angle θ of the sail 5 according to the navigation conditions, and a sail control unit 8 that controls the sail 5 to the sail angle θ calculated by the calculation unit 7. ing. The stern portion includes a propulsion device 3, a rudder 4, and rudder control means 9 that controls the rudder 4.

図１に示すように、船舶１が斜め向かい風Ｗを受けて斜航している場合には、船体が斜航することで船舶１には船首２を風上側へ振る方向に回頭モーメントＯ．Ｍが発生する。この図１では、北から南に向かって風Ｗが吹いている状態で、船首方位Ｘをほぼ北東方向に向けて針路Ｃで航行している場合を示す。この場合には、斜航により船舶１には船首２を風上である北側に向ける左回りの回頭モーメントＯ．Ｍが発生することになる。   As shown in FIG. 1, when the ship 1 is tilted while receiving the diagonally facing wind W, the ship 1 is tilted to turn the ship 2 in the direction of swinging the bow 2 toward the windward side. M is generated. FIG. 1 shows a case where the vehicle is navigating along a course C with the heading X substantially in the northeast direction while the wind W is blowing from north to south. In this case, the counterclockwise turning moment O.V. M will be generated.

このように、船舶１が斜め向かい風Ｗを受けて斜航する場合には、針路Ｃを保持するために斜航による回頭モーメントＯ．Ｍを打ち消すようなモーメントを発生させることが必要となる。船舶１では、この斜航による回頭モーメントＯ．Ｍを減殺するモーメントＳ．Ｍを船首２側に設けたセール５によって発生させる。即ち、この図１の状態では、左回りの回頭モーメントＯ．Ｍを減殺するために、セール５によって右回りのモーメントＳ．Ｍを発生させる。そして、セール５によって減殺モーメントＳ．Ｍを発生させることで、針路保持に要する舵４の当舵によるモーメントＨ．Ｍを低減させる。即ち、針路保持に必要な当舵量（舵角度α）を低減させる。そして、舵４の当舵量を低減させることによって当舵による舵４と船体の水中抵抗を低減し、従来に比べて船舶１の斜航時における推進効率を向上させる。   As described above, when the ship 1 is tilted by receiving the head wind W obliquely, in order to maintain the course C, the turning moment O. It is necessary to generate a moment that cancels M. In the ship 1, the turning moment O.D. Moment to reduce M M is generated by a sail 5 provided on the bow 2 side. That is, in the state of FIG. In order to reduce M, the clockwise moment S. M is generated. The sale 5 reduces the killing moment S.P. By generating M, the moment H. due to the rudder of the rudder 4 required to maintain the course is maintained. Reduce M. That is, the rudder amount (steering angle α) necessary for holding the course is reduced. Then, by reducing the rudder amount of the rudder 4, the underwater resistance of the rudder 4 and the hull due to the rudder is reduced, and the propulsion efficiency when the ship 1 is skewed is improved as compared with the conventional case.

セール５は、セール角度θを変更可能な構成となっている。この実施の形態のセール５は、硬帆で形成された横帆で構成されており、例えば、マストの根元部分が船体に対して回転可能な構成になっている。そして、マストの根元部分を船体に対して回転させることにより、船体中心線に対するセール角度θを任意の角度に設定できるようになっている。セール５としては、この構成に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。例えば、セール５を軟帆で形成してもよいし、セール５を縦帆で構成してもよい。正面からの向かい風に対して直航するような場合には、セール５が不要となる場合もあるので、セール５は格納及び展開が可能な構成にするとよい。   The sail 5 is configured to change the sail angle θ. The sail 5 of this embodiment is configured by a horizontal sail formed of a hard sail, and for example, the base portion of the mast is configured to be rotatable with respect to the hull. The sail angle θ with respect to the hull center line can be set to an arbitrary angle by rotating the base portion of the mast with respect to the hull. The sail 5 is not limited to this configuration, and can have other various configurations. For example, the sail 5 may be formed of soft sail, or the sail 5 may be configured of vertical sail. When sailing directly against the head wind from the front, the sail 5 may be unnecessary, so the sail 5 may be configured to be retractable and unfoldable.

セール５は、設置位置が船体の中心位置ＣＨから船首２側に離れるほど、発生できるモーメントＳ．Ｍが大きくなる。それ故、ミッドシップＭＳよりも船首側の範囲のみ、好ましくは、船舶の全長Ｌｏａに対して船首端から後方（船尾側）へ（１／３）×Ｌｏａまでの範囲のみ、より好ましくは船首端から後方へ（１／５）×Ｌｏａまでの範囲のみにセール５を設置するとよい。セール５を上述した範囲に設置することで、セール５のサイズを小さくしつつ、大きなモーメントを発生させることが可能になる。   The sail 5 has a moment S.E. that can be generated as the installation position moves away from the center position CH of the hull toward the bow 2 side. M increases. Therefore, only the range on the bow side of the midship MS, preferably, only the range of (1/3) × Loa from the bow end to the rear (stern side) with respect to the total length Loa of the ship, more preferably from the bow end It is good to install the sail 5 only in the range of backward (1/5) × Loa. By installing the sail 5 in the above-described range, it becomes possible to generate a large moment while reducing the size of the sail 5.

なお、この実施の形態では、セール５と船体中心線とのなす角度をセール角度θとし、マストの根元部分を回転させることでセール角度θを変更する構成としているが、セール角度θの基準となる位置やセール角度θの変更の仕方はこの実施の形態に限定されない。ここでいう、セール５のセール角度θを変更するとは、セール５を操作することにより、風Ｗを受けたセール５によって発生させる力の方向を変更することを意味している。即ち、この実施の形態のようにマストを回転させることによってセール５が向く方向を変更する構成に限らず、セール５の形状等を変更することによりセール５によって発生させる力の方向を変更する構成も含んでいる。   In this embodiment, the angle formed between the sail 5 and the hull center line is the sail angle θ, and the sail angle θ is changed by rotating the root portion of the mast. The method of changing the position and the sail angle θ is not limited to this embodiment. Here, changing the sail angle θ of the sail 5 means changing the direction of the force generated by the sail 5 receiving the wind W by operating the sail 5. That is, not only the configuration in which the direction in which the sail 5 faces is changed by rotating the mast as in this embodiment, but the configuration in which the direction of the force generated by the sail 5 is changed by changing the shape or the like of the sail 5. Also included.

算出手段７は、船舶１が斜め向かい風Ｗや波等の外乱を受けて斜航している際に、斜航によって船舶１に生じる回頭モーメントＯ．Ｍを低減して、船舶１の針路保持に要する舵４の当舵量を減少させるセール５のセール角度θを算出する。即ち、算出手段７は、風向きや風速などの航行条件から斜航による回頭モーメントＯ．Ｍを低減するのに効果的なセール５のセール角度θを算出する。   The calculating means 7 calculates the turning moment O.V. generated in the ship 1 by the tilting when the ship 1 is tilting while receiving a disturbance such as a wind W or a wave. M is reduced, and the sail angle θ of the sail 5 that reduces the rudder amount of the rudder 4 required for holding the course of the ship 1 is calculated. That is, the calculation means 7 calculates the turning moment O.D. due to the oblique navigation from the navigation conditions such as the wind direction and the wind speed. The sail angle θ of the sail 5 effective to reduce M is calculated.

具体的には、算出手段７は例えば、風向き、風速、船舶１の針路Ｃおよび船速に基づいて、セール５のセール角度θを算出するように構成される。この実施の形態では、船首２に風向風速計６が設置されており、この風向風速計６によって測定された風向きと風速の測定データが逐次算出手段７に入力される構成になっている。   Specifically, the calculating means 7 is configured to calculate the sail angle θ of the sail 5 based on, for example, the wind direction, the wind speed, the course C of the ship 1 and the ship speed. In this embodiment, the wind direction anemometer 6 is installed on the bow 2, and the wind direction and wind speed measurement data measured by the wind direction anemometer 6 are input to the sequential calculation means 7.

算出手段７には、さらに、船舶１の針路Ｃと船速を入力して設定できる入力手段が接続されている。そして、この入力手段に所望の針路Ｃと船速を入力すると、風向風速計６によって測定された風向きと風速の航行条件において、設定された針路Ｃと船速とを維持するために必要な、舵４の当舵量を最小にするセール５のセール角度θが、算出手段７によって逐次算出される構成となっている。そして、この算出手段７の算出結果は逐次セール制御手段８に入力され、セール制御手段８は算出手段７の算出結果に基づいてセール５のセール角度θを逐次制御する構成となっている。   The calculating means 7 is further connected to an input means for inputting and setting the course C and the ship speed of the ship 1. When the desired course C and the boat speed are input to this input means, it is necessary to maintain the set course C and the boat speed under the navigation conditions of the wind direction and the wind speed measured by the anemometer 6. The sail angle θ of the sail 5 that minimizes the rudder amount of the rudder 4 is sequentially calculated by the calculating means 7. The calculation result of the calculation means 7 is sequentially input to the sail control means 8, and the sail control means 8 is configured to sequentially control the sail angle θ of the sail 5 based on the calculation result of the calculation means 7.

さらに、この実施の形態では、算出手段７によってセール５を算出されたセール角度θに設定した場合の針路Ｃを維持するために必要な舵４の当舵量も同時に算出され、その算出結果が逐次舵制御手段９に入力されるようになっている。そして、舵制御手段９は、算出手段７の算出結果に基づいて舵４の舵角αを逐次制御する構成となっている。   Furthermore, in this embodiment, the steering amount of the rudder 4 necessary for maintaining the course C when the sail 5 is set to the calculated sail angle θ by the calculating means 7 is also calculated at the same time, and the calculation result is It is input to the sequential rudder control means 9. The rudder control means 9 is configured to sequentially control the rudder angle α of the rudder 4 based on the calculation result of the calculation means 7.

即ち、この実施の形態では、入力手段に所望の針路Ｃと船速を入力すると、その針路Ｃと船速を維持するために必要な舵４の当舵量を最小にするセール５のセール角度θとその際に必要な舵４の舵角αが、風向きや風速の状況に応じて逐次算出され、その算出結果に基づいてセール５のセール角度θと舵４の舵角αとが逐次自動制御される構成になっている。船舶１の針路Ｃと船速の条件を変更する場合には、入力手段によって新たな針路Ｃと船速を入力設定することで、算出手段７は新たな針路Ｃと船速に基づいた算出結果を出す構成になっている。   That is, in this embodiment, when the desired course C and the boat speed are input to the input means, the sail angle of the sail 5 that minimizes the rudder amount of the rudder 4 necessary to maintain the course C and the boat speed. θ and the rudder angle α of the rudder 4 required at that time are sequentially calculated according to the wind direction and wind speed, and the sail angle θ of the sail 5 and the rudder angle α of the rudder 4 are automatically and sequentially calculated based on the calculation results. It is configured to be controlled. When changing the conditions of the course C and the ship speed of the ship 1, the calculation means 7 calculates the result based on the new course C and the ship speed by inputting and setting a new course C and the ship speed by the input means. It is the composition which puts out.

なお、算出手段７によって行う具体的な算出プロセスや算出式についての説明は省略するが、算出手段７の算出プロセスや算出式は、予めコンピュータ等を用いて船舶１のスペック（要目や船型）に基づいた斜航時における流体数値計算シミュレーションを行ったり、水槽実験や風洞実験を行ったりすることで構築することができる。また、例えば、算出手段７に人工知能（ＡＩ）を塔載し、船舶１の航行データについて機械学習を行うことで算出プロセスの構築や改良を図っていくことも可能である。   Although a description of a specific calculation process and calculation formula performed by the calculation means 7 is omitted, the calculation process and calculation formula of the calculation means 7 are preliminarily specified using the computer or the like. It can be constructed by performing a fluid numerical simulation at the time of tilting based on the above, or performing a water tank experiment or a wind tunnel experiment. Further, for example, artificial intelligence (AI) can be mounted on the calculation unit 7 and machine learning can be performed on the navigation data of the ship 1 to construct or improve the calculation process.

このように、本発明では、ミッドシップＭＳよりも船首２側の範囲のみに設けたセール角度θを変更可能なセール５により、船舶１が斜め向かい風Ｗを受け航行している際に、船体に斜航が発生することで生じる回頭モーメントＯ．Ｍに対して、その回頭モーメントＯ．Ｍを低減する方向のモーメントＳ．Ｍを発生させることが可能となる。   As described above, in the present invention, when the ship 1 is sailing by receiving the wind W from the diagonal direction by the sail 5 that can change the sail angle θ provided only in the range on the bow 2 side from the midship MS, the ship is inclined to the hull. The turning moment generated by the occurrence of navigation For M, the turning moment O.I. Moment in a direction to reduce M M can be generated.

さらに、針路保持に要する舵４の当舵量を減少させる、セール５のセール角度θを算出する算出手段７を備えることで、セール５を適切なセール角度θに制御することが可能となり、セール５により生じる減殺モーメントＳ．Ｍによって回頭モーメントＯ．Ｍを効果的に低減させることができる。また、セール制御手段８により、セール５のセール角度θを自動的に設定、変更することが可能となるので、操船作業を軽労化することができる。これにより、針路保持に要する舵４の当舵量を減少できるので、従来に比して舵４の当舵による舵４と船体の水中抵抗を低減し、斜航時における推進効率を向上させることができる。   Furthermore, by providing the calculation means 7 for calculating the sail angle θ of the sail 5 that reduces the rudder amount of the rudder 4 required to maintain the course, the sail 5 can be controlled to an appropriate sail angle θ. 5 The destructive moment generated by The turning moment O. M can be effectively reduced. Further, since the sail angle θ of the sail 5 can be automatically set and changed by the sail control means 8, the maneuvering operation can be lightened. Thereby, since the rudder amount of the rudder 4 required to maintain the course can be reduced, the underwater resistance of the rudder 4 and the hull due to the rudder 4 can be reduced as compared with the conventional case, and the propulsion efficiency at the time of tilting can be improved. Can do.

さらに、この実施の形態のように、算出手段７により、セール５を算出されたセール角度θに設定した場合に必要な舵４の当舵量も同時に算出され、その算出手段７の算出結果に基づいて舵制御手段９により舵４の舵角αを自動的に設定、変更する構成にすると、針路保持に要する操船作業をより軽労化することができる。   Further, as in this embodiment, the calculation means 7 simultaneously calculates the rudder amount of the rudder 4 required when the sail 5 is set to the calculated sail angle θ, and the calculation result of the calculation means 7 is Based on the configuration in which the rudder angle α of the rudder 4 is automatically set and changed by the rudder control means 9, it is possible to further reduce the maneuvering work required for course maintenance.

また、この実施の形態のように、算出手段７を風向き、風速、船舶１の針路Ｃおよび船速に基づいて、セール５のセール角度θを算出する構成にすることで、針路保持に要する舵４の当舵量を減少させるのに適したセール５のセール角度θを精度よく算出することが可能となる。   Further, as in this embodiment, the calculation means 7 is configured to calculate the sail angle θ of the sail 5 based on the wind direction, the wind speed, the course C of the ship 1 and the ship speed, so that the rudder required to maintain the course is maintained. Therefore, it is possible to accurately calculate the sail angle θ of the sail 5 suitable for reducing the rudder amount of 4.

上述した実施の形態では、算出手段７を、風向きと風速の航行条件において、設定された針路Ｃと船速とを維持するために必要な、舵４の当舵量を最小にするセール５のセール角度θを算出する構成としているが、例えば、算出手段７を、セール５が発生するモーメントＳ．Ｍによって舵４の当舵量が減少されることによって減少する舵４及び船体の抵抗エネルギーの減少量とセール５が発生する推進エネルギーの量との総和が最大になるように、セール角度θを算出する構成にすることもできる。   In the above-described embodiment, the calculation means 7 uses the sail 5 that minimizes the rudder amount of the rudder 4 necessary to maintain the set course C and the boat speed under the navigation conditions of the wind direction and the wind speed. The sale angle θ is calculated, but for example, the calculation means 7 may be a moment S. The sail angle θ is set so that the sum of the reduction amount of the resistance energy of the rudder 4 and the hull, which is decreased when the rudder amount of the rudder 4 is reduced by M, and the amount of propulsion energy generated by the sail 5 is maximized. It can also be configured to calculate.

図１に示すように、斜航による回頭モーメントＯ．Ｍを減殺するモーメントＳ．Ｍをセール５によって発生させる場合には、同時に船舶１の推進方向と反対の方向にセール５による抵抗ＳＲが生じる場合がある。このセール５による抵抗ＳＲは、舵４の当舵による水中抵抗と比較すると非常に小さい。それ故、先に示した実施の形態のように、算出手段７を舵４の当舵量を最小にするセール５のセール角度θを算出する構成とすることで、斜航時における推進効率を大幅に向上させることができる。舵４の当舵量を最小にするセール５のセール角度θを算出する構成では、セール５のセール角度θの条件のみを比較演算すればいいので、算出手段７の算出プロセスを比較的簡易な構成にできるというメリットもある。   As shown in FIG. Moment to reduce M When M is generated by the sail 5, there may be a resistance SR due to the sail 5 in the direction opposite to the propulsion direction of the ship 1 at the same time. The resistance SR by the sail 5 is very small as compared with the underwater resistance by the rudder 4. Therefore, as in the above-described embodiment, the calculation means 7 is configured to calculate the sail angle θ of the sail 5 that minimizes the rudder amount of the rudder 4, so that the propulsion efficiency at the time of the tilting can be improved. It can be greatly improved. In the configuration for calculating the sail angle θ of the sail 5 that minimizes the steering amount of the rudder 4, only the condition of the sail angle θ of the sail 5 needs to be compared and calculated, so the calculation process of the calculating means 7 is relatively simple. There is also an advantage that it can be configured.

しかしながら、影響は小さいものの、セール５によって船舶１の推進方向と反対の方向に抵抗ＳＲが生じる場合があるため、当舵量を最小にするセール５のセール角度θと、推進エネルギーを最小化するセール５のセール角度θとが一致しない場合がある。そこで、燃費性能を向上させるのに有利なセール角度θをより精度よく算出するために、算出手段７を、セール５が発生するモーメントＳ．Ｍによって舵４の当舵量が減少されることによって減少する舵４及び船体の抵抗エネルギーの減少量と、セール５が発生する推進エネルギーの量との総和が最大になるように、セール角度θを算出する構成にすることもできる。   However, although the influence is small, the resistance SR may be generated by the sail 5 in the direction opposite to the propulsion direction of the ship 1. Therefore, the sail angle θ of the sail 5 that minimizes the amount of steering and the propulsion energy are minimized. The sail angle θ of the sail 5 may not match. Therefore, in order to calculate the sail angle θ advantageous for improving the fuel efficiency more accurately, the calculating means 7 is provided with a moment S. The sail angle θ is set so that the sum of the reduction amount of the resistance energy of the rudder 4 and the hull, which is decreased when the rudder amount of the rudder 4 is decreased by M, and the amount of propulsion energy generated by the sail 5 is maximized. It can also be configured to calculate.

この場合には、セール５が発生するモーメントＳ．Ｍによって舵４の当舵量が減少されることによって減少する舵４及び船体の抵抗エネルギーの減少量と、セール５が発生する推進エネルギーの量とを総合的に考慮することにより、燃費性能を向上させるのに有利なセール５のセール角度θをより精度よく算出することが可能となる。   In this case, the moment S. By comprehensively considering the amount of reduction in resistance energy of the rudder 4 and the hull, which is reduced when the rudder amount of the rudder 4 is reduced by M, and the amount of propulsion energy generated by the sail 5, It is possible to calculate the sail angle θ of the sail 5 that is advantageous for improvement with higher accuracy.

また、算出手段７は、例えば、算出手段７に接続された入力手段に所望の針路Ｃを入力すると、測定された風向きと風速の航行条件において、設定された針路Ｃを維持する場合における推進効率の高い船速、セール５のセール角度θおよび舵４の舵角αの組合せを算出するような構成にすることもできる。この場合には、航行条件に応じて船舶１の船速、セール５のセール角度θおよび舵４の舵角αを総合的に船舶１の燃費性能を向上させるのに有利な設定にすることが可能となるので、斜航時における船舶１の推進効率をより向上させることが可能となる。   Further, for example, when the calculation unit 7 inputs a desired course C to the input unit connected to the calculation unit 7, the propulsion efficiency in the case where the set course C is maintained under the navigation conditions of the measured wind direction and wind speed. It is also possible to adopt a configuration in which a combination of a high ship speed, a sail angle θ of the sail 5 and a rudder angle α of the rudder 4 is calculated. In this case, the ship speed of the ship 1, the sail angle θ of the sail 5, and the rudder angle α of the rudder 4 may be set to be advantageous for comprehensively improving the fuel efficiency of the ship 1 according to the navigation conditions. Therefore, it becomes possible to further improve the propulsion efficiency of the ship 1 at the time of skew.

なお、上記の実施の形態では、風Ｗによる外乱を受けている場合を例示しているが、波による外乱を受けている場合や風および波による外乱を受けている場合も同様である。例えば、外乱の方向（例えば波向き）がここでの風Ｗの方向に置き換わり、外乱の大きさ（例えば波高）が、ここでの風Ｗの風圧による力の大きさと置き換わるだけである。   In the above-described embodiment, the case where the disturbance due to the wind W is illustrated is illustrated, but the same applies to the case where the disturbance due to the wave and the disturbance due to the wind and the wave are received. For example, the direction of the disturbance (for example, the direction of the wave) is replaced with the direction of the wind W here, and the magnitude of the disturbance (for example, the wave height) is merely replaced with the magnitude of the force due to the wind pressure of the wind W here.

また、上記の実施の形態では、１基のセール５を備えた船舶１を例示したが、例えば、船首２側に２基以上のセール５を備えた構成にすることもできる。また、風向風速計６や算出手段７を設置する位置は特に限定されず、適宜決定することができる。   In the above-described embodiment, the ship 1 including one sail 5 is illustrated. However, for example, a configuration in which two or more sails 5 are provided on the bow 2 side may be employed. Moreover, the position where the wind direction anemometer 6 and the calculation means 7 are installed is not particularly limited, and can be determined as appropriate.

１ 船舶
１Ｘ 従来の船舶
２ 船首
３ 推進装置
４ 舵
５ セール
６ 風向風速計
７ 算出手段
８ セール制御手段
９ 舵制御手段
Ｃ 針路
Ｘ 船首方位
ＣＨ 船体の中心位置
ＭＳ ミッドシップ
Ｗ 風
Ｏ．Ｍ 斜航による回頭モーメント
Ｓ．Ｍ セールが発生するモーメント
Ｈ．Ｍ 当舵によるモーメント
ＳＲ セールによる抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ship 1X Conventional ship 2 Bow 3 Propulsion device 4 Rudder 5 Sail 6 Anemometer 7 Calculation means 8 Sail control means 9 Rudder control means C Course X Bow direction CH Center position MS Midship W Wind O. M Turning moment due to tilting M. Moment when a sail occurs M Moment SR by rudder Resistance by sale

Claims (4)

当該船舶の船首垂線と船尾垂線との中央位置であるミッドシップよりも船首側の範囲のみにセールを備え、前記セールのセール角度を変更可能に構成するとともに、当該船舶が風又は波の少なくとも一方の外乱を受けて斜航している際に、斜航によって当該船舶に生じる回頭モーメントを低減して、針路保持に要する舵の当舵量を減少させる前記セールのセール角度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出されたセール角度に前記セールを制御するセール制御手段を備えていることを特徴とする船舶。   A sail is provided only in a range closer to the bow side than the midship that is a center position between the bow normal and the stern vertical of the ship, the sail angle of the sail is configured to be changeable, and the ship has at least one of wind and waves A calculation means for calculating a sail angle of the sail that reduces a turning moment required to maintain the course by reducing a turning moment generated in the ship by the tilting when the ship is skewed due to disturbance; A ship comprising sail control means for controlling the sail at a sail angle calculated by the calculation means. 前記算出手段が、風向きと風速及び／又は波向きと波高、並びに、当該船舶の針路および船速に基づいて、前記セールのセール角度を算出するように構成されている請求項１に記載の船舶。   2. The ship according to claim 1, wherein the calculating unit is configured to calculate a sail angle of the sail based on a wind direction and a wind speed and / or a wave direction and a wave height, and a course and a ship speed of the ship. . 前記算出手段が、前記セールが発生するモーメントによって舵の当舵量が減少されることによって減少する舵及び船体の抵抗エネルギーの減少量と前記セールが発生する推進エネルギーの量との総和が最大になるように、前記セール角度を算出するように構成されている請求項１または２に記載の船舶。   The calculation means maximizes the sum of the reduction amount of the rudder and hull resistance energy and the amount of propulsion energy generated by the sail, which are reduced when the rudder amount is reduced by the moment generated by the sail. The ship according to claim 1, wherein the ship is configured to calculate the sail angle. 当該船舶の船首垂線と船尾垂線との中央位置であるミッドシップよりも船首側の範囲のみにセールを備え、前記セールのセール角度を変更可能に構成するとともに、当該船舶が風又は波の少なくとも一方の外乱を受けて斜航している際に、斜航によって当該船舶に生じる回頭モーメントを低減して、針路保持に要する舵の当舵量を減少させる前記セールのセール角度を算出し、その算出結果に基づいて前記セールのセール角度を制御することを特徴とする操船方法。   A sail is provided only in a range closer to the bow side than the midship that is a center position between the bow normal and the stern vertical of the ship, the sail angle of the sail is configured to be changeable, and the ship has at least one of wind and waves. Calculate the sail angle of the sail, which reduces the turning moment required to maintain the course by reducing the turning moment generated in the ship by the tilting while tilting due to disturbance, and the calculation result A sail maneuvering method comprising controlling a sail angle of the sail based on
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