JP2023520389A - バッテリバラストシステムを有するウォータクラフト - Google Patents
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Abstract
バッテリバラストシステムを備えるウォータクラフトが示され、説明される。バッテリバラストシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、それぞれが船の高さ方向の軸に沿って複数の段を含み、かつ、それぞれが船の長さ方向の軸に沿って移動可能である。バッテリは、ウォータクラフトの幅方向の軸線に沿って移動可能な可動支持体に取り付けられる。各段には、バッテリとバッテリ支持体が50%未満しか搭載されていないため、各段のバッテリは、船体の横傾斜に影響を与える方法で、船体に対して船の幅方向の軸線に沿って移動させ得る。キャリッジ組立品は、船体に対して船の長さ方向の軸線に沿って移動して、船のトリムに影響を与えることができるように、移動可能な長さの一部分を占める。特定の例では、ウォータクラフトの飲料水システムは、処理済みの水を船外に排出する、又は、飲料水システムに供給される未処理水の比率を変更する等、船上で処理済みの水の総重量を変更することによって、ウォータクラフトのバラストの総量を変更するために使用される。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2020年3月28日に出願された米国仮特許出願第63/001,305号の利益を主張し、その開示内容全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年3月28日に出願された米国仮特許出願第63/001,305号の利益を主張し、その開示内容全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
本開示は、ウォータクラフトのバラストシステムに関し、より具体的には、バラストとして移動可能なバッテリの配列を使用するウォータクラフトに関する。
多くのウォータクラフトは、復原性を高めるためにバラストの形態を使用する。バラストは通常、トリム、横傾斜、及び/又は、喫水を調整するために船内に選択的に配置することができる、ある種の再配置可能な重りである。バラストは、船舶の転覆を防止するだけでなく、乗客の安全性と快適性、貨物の安定性のためにも重要である。荒波や貨物の移動は船の復原性を乱す可能性があり、バラストは復原性への影響を相殺するために使用される。
水は容易に入手できるので、バラストの一般的な形態である。典型的なバラスト水システムは、船体の底にある一連のタンクと、ストレーナ、ポンプ、配水管、処理システム、及び、排出システムを備える。船の長さ方向の軸線に沿った船体中央線の前後の相対的なバラスト水の積み込み、及び/又は、船の幅方向の軸線に沿った船体中央線の左舷及び右舷への相対的なバラスト水の積み込みに影響を与える方法で、バラスト水が流入し、又は、船舶から排出し得るように、タンクは通常は分離され得る。相対的な積み込みの調整に加えて、船内のバラスト水の総量を増減することができ、これにより、船の喫水、すなわち、キール上のポイントから喫水線までの距離が変化する傾向がある。「トリム」という用語は、船首と船尾とにおける相対的な喫水のことをいう。喫水が船首よりも船尾で大きい場合、船は正の船首トリムと負の船尾トリムを有する。
バラスト水システムの重大な欠点の1つは、これが、ゼブラ貝、ウミヤツメウナギ、トゲミジンコといった侵入種の発生源になることである。ユーラシアミルフォイルといった侵入植物種も導入され得る。様々な国際、国内、及び、地域の法律が、バラスト水を排出するか否か、及び、その程度に影響を及ぼす。船舶のバラスト水及び沈殿物の管制及び管理のための国際条約は、船舶がより厳しい侵入種基準を満たすことを要求しており、このためには、今後5年以内に新しいバラスト水管理システム(BWMS)の設置が必要になる。多くの場合、標準は法外なコストになることが予想される。さらに、レトロフィットの取り組みにより、現在のドライドックの容量を超え、多くの船舶が廃船を余儀なくされることが予想される。
船舶は、多くの場合、計器や機器に電力を供給するために使用する大量のバッテリを搭載する。バッテリは、理論的には、復原性を維持するために船舶内に選択的に配置される個別の質量単位を構成する。しかしながら、それらを再配置する信頼性が高く、かつ、自動の手段は提案されていない。さらに、船の総バラスト重量を増減するために海上でバッテリを追加又は廃棄することはできない。したがって、バッテリバラストシステムの必要性が高まっている。さらに、既存の船舶の中には、有意なバラストを提供するために必要な数のバッテリを収容するには、利用可能な空間が不十分にしかないものがある。したがって、バッテリバラストシステムを収容するように設計された船舶の必要性が高まっている。
本発明の課題は、バッテリバラストシステムを有するウォータクラフトを提供することである。
本開示の第1の態様によれば、船体と、水域を通してウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、プロペラを回転させるように作動するエアモータと、エアモータと選択的に流体連通する空気貯蔵タンクと、圧縮空気を空気貯蔵タンクに選択的に供給するように作動可能な空気圧縮機と、複数のバッテリを含むバラストとを備えるウォータクラフトが提供され、複数のバッテリの内のバッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線の少なくとも1つに沿って船体に対して選択的に位置決め可能である。第1の実施形態では、バッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線に沿って選択的に位置決め可能である。同じ又は他の実施形態において、ウォータクラフトは、キャリッジシステム及び複数のバッテリを備えるバッテリバラストシステムをさらに備え、キャリッジシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、各キャリッジ組立品は複数の段を含み、各段は一対のトラックを含み、キャリッジシステムは、複数のバッテリ支持体をさらに含み、各バッテリ支持体は、一対のトラックの内の対応する1つと係合し、一対のトラックの内の対応する1つに沿って船体に対して移動可能である。
本開示の第2の態様によれば、船体と、水域を通してウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、プロペラを回転させるように作動するエアモータと、エアモータに圧縮空気を供給するように作動可能な空気圧縮機と、を備えるウォータクラフトが提供され、ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含んでおらず、バラストは、複数のバッテリを含み、複数のバッテリの内のバッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線の内の少なくとも1つに沿って船体に対して選択的に位置決め可能である。第1の実施形態では、バッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線に沿って船体に対して選択的に位置決め可能である。同じ又は他の実施形態において、ウォータクラフトは、キャリッジシステム及び複数のバッテリを含むバッテリバラストシステムをさらに備え、キャリッジシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、各キャリッジ組立品は複数の段を含み、各段は一対のトラックを含み、キャリッジシステムは、複数のバッテリ支持体をさらに含み、各バッテリ支持体は、一対のトラックの内の対応する1つと係合し、船体に対して一対のトラックの内の対応する1つに沿って移動可能である。
本開示の第3の態様によれば、船体と、水域を通してウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、キャリッジシステム及び複数のバッテリを含むバッテリバラストシステムを備えるウォータクラフトが提供され、複数のバッテリの内のバッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線に沿って船体に対して選択的に位置決め可能である。第1の実施形態によれば、キャリッジシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、各キャリッジ組立品は複数の段を含み、各段は一対のトラックを含み、キャリッジシステムは複数のバッテリ支持体をさらに含み、各バッテリ支持体は、一対のトラックの内の対応する1つに係合し、一対のトラックの内の対応する1つに沿って船体に対して移動可能である。同じ又は他の実施形態では、バッテリ支持体は、互いに対して船の幅方向の軸線に沿って移動可能である。同じ又は他の実施形態では、キャリッジ組立品は、船体に対して船の長さ方向の軸線に沿って移動可能である。
本開示の第4の態様によれば、長さ方向の軸線を画定する船首及び船尾を有するウォータクラフトのトリムを調整する方法が提供される。この方法は、キャリッジシステム及び複数のバッテリを備えるバッテリバラストシステムを提供することを含み、複数のバッテリの内のバッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線に沿って船体に対して選択的に位置決め可能であり、船体に対して長さ方向の軸線に沿って複数のバッテリのサブセットを選択的に移動する。
本開示の第5の態様によれば、船体と、幅方向の軸線を画定する左舷及び右舷とを有するウォータクラフトの横傾斜を調整する方法が提供される。この方法は、複数のバッテリと複数の段とを含むバッテリバラストシステムを提供することを含み、各段は、幅方向の軸線に沿って船体に対して移動可能な複数のバッテリ支持体を含み、複数のバッテリのサブセットを船の幅方向の軸線に沿って選択的に移動する。
本開示の第6の態様によれば、ウォータクラフトの喫水を調整する方法であって、脱塩装置と流体連通する未処理水入口と、脱塩装置と流体連通する清水タンクとを有する飲用水システムを備えたウォータクラフトが提供される。この方法は、清水タンク内の清水の体積を調整することを含む。
ここで、添付の図面を参照して、例として本開示を説明する。
図面は、バッテリバラストシステムを有するウォータクラフトの例を示す。上記に基づいて、本明細書で使用される用語体系は単に便宜上のものであり、本発明を説明するために使用される用語は、当業者によって最も広い意味を与えられるべきであることが一般的に理解されるべきである。特に明記しない限り、同様の数字は本明細書の同様の構成要素を指す。
図1を参照する。図1には、ウォータクラフト10が示されている。ウォータクラフト10は、船首22及び船尾24並びにキール26を含む船体20を備える。船首22と船尾24との間の距離は、ウォータクラフトの長さ方向の軸線Lを画定する。舵32は、キール26から離れて突出し、ウォータクラフト10を操船するために使用される。ウォータクラフト10は、水中でウォータクラフト10を推進するように作動可能な少なくとも1つのプロペラを備える。図1では、少なくとも1つのプロペラは、プロペラ52a及びプロペラ52bである(図1には示されていない)。プロペラ52aは、キール26から離間し、喫水線34の下方側に配置される(ウォータクラフト10が水域にある場合)。キール26から喫水線34までの高さ方向の軸線Hに沿った距離は、ウォータクラフトの喫水を画定する。
図1に示すように、ウォータクラフト10は、長さ方向の軸線に沿って変化する喫水を有し得る。船首22と船尾24との間の喫水の変動は、ウォータクラフトのトリムとして特徴付けられる。喫水は、キールの一部から喫水線までの垂直方向、すなわち、喫水線及び水面に垂直な距離である。船首(HF)と船尾(HA)の喫水の差は、「トリム」として知られている。「船首トリム」とは、式(1)に示すように、船首及び船尾における喫水のフィートの差である。
(1)船首トリム=HF-HA
ここで、HF=船首における喫水(フィート)
HA=船尾における喫水(フィート)
(1)船首トリム=HF-HA
ここで、HF=船首における喫水(フィート)
HA=船尾における喫水(フィート)
「船尾トリム」は、式(2)に示されるように、船尾及び船首における喫水のフィートの差である:
(2)船尾トリム=HA-HF
(2)船尾トリム=HA-HF
一般に、トリムは正の値として述べるのが慣例である。HAがHFより大きい場合、トリムは正の船尾トリムとして記述され、HAがHFより小さい場合、トリムは正の船首トリムとして記述される。HAがHFと等しい場合、船はイーブンキールである。トリムは、水域の状態、貨物の積載量、及び、船の設計によって影響を受け得る。前述のように、バラストは、典型的には、ウォータクラフト10の長さ方向の軸線に沿って調整され、所望のトリムを達成する。
図2A及び図2Bは、ウォータクラフト10の横傾斜を示すために使用されるウォータクラフト10の船尾24の概略図示す。図2Aでは、ウォータクラフト10は直立しており、その重心及び浮力の中心は、垂直軸(すなわち、地球、水面、及び喫水線Wに垂直な軸線)と同一線上にある。したがって、ウォータクラフト10はゼロの横傾斜角を有する。図2Bでは、外乱によってウォータクラフト10が右舷方向に傾斜しており、重心及び浮力の中心は、図2Aの垂直線と傾斜角θを画定する線と同一線上にある。前述のように、バラストは、傾斜角θを調整するためにウォータクラフト10の幅方向の軸線に沿って調整され得る。
図3A及び図3Bを参照すると、船体201及びバッテリバラストシステム211を備える船舶200が示されている。バッテリバラストシステム211は、船の高さ方向の軸線Hに沿って主甲板(図示せず)の下方側の下甲板210に配置されることが好ましい。下甲板210は、船の幅方向の軸線に沿って離間された右舷隔壁202及び左舷隔壁204を有する。図3Aでは、バッテリバラストシステム211は、主甲板及び貨物倉206の下方側、及び、以下に図6Aを参照してその一実施例が説明される、船の飲用水システムの一部を収容する飲用水システム甲板208の下方側に示されている。精製飲料水は甲板212上に配置されている。
バッテリバラストシステム211は、複数のキャリッジ組立品214-244(図3B)を含むキャリッジシステムを備える。各キャリッジ組立品214-244は、複数のバッテリ292を含む。キャリッジ組立品214-244は、船の長さ方向の軸線に沿って船舶のバラストを調整するために、船の長さ方向の軸線に沿って選択的に移動可能である。各キャリッジ組立品214-244は、ウォータクラフト10の高さ方向の軸線に沿って配置された複数の段を備える。各段は、一対のトラックと複数のバッテリ支持体とを含み、各バッテリ支持体は、一対のトラックの内の対応する1つに係合し、それに沿って移動可能である。
キャリッジ組立品214は、図3Aに概略的に示されている。各キャリッジ組立品214-244は、図示された実施形態では同じ構造を有するが、異なる構造が使用されてもよい。キャリッジ組立品214は、船舶の高さ方向の軸線Hに沿って配置された8つの段A-Hを含む。同じ段の符号の付け方は、キャリッジ組立品216-244の段にも適用される。段A-Hは、見やすくするために図3においては高さ方向の軸線に沿って離間されているが、実際には連結されて一体型キャリッジ組立品214を画定する。
各段A-Hは、バッテリ292を収容できる位置である50個のスロットを含む。スロットは、船の幅方向の軸線に沿って配置される。スロット1-50は、キャリッジ組立品内の固定された位置である。異なるバッテリ292は、異なるスロットに再配置されてもよい。バッテリ292は、バッテリが属する段のトラックに沿って、かつ、船の幅方向の軸線に沿って移動するバッテリ支持体(以下で説明)上に配置される。以下でより詳細に説明するように、バッテリ支持体は、一般にI字形の部材であり、その両端は、それらが属するキャリッジ組立品の段のレールと摺動可能に係合する。特定の実施例では、各バッテリ及びバッテリが配置される対応するバッテリ支持体(以下で説明)は、船の幅方向の軸線に沿って個別に移動可能である。しかしながら、他の例では、個々のバッテリがグループ化され、5個、10個、15個、又は、20個のバッテリのグループのように一緒に移動される。このようにバッテリをグループ化すると、バッテリを必要な場所に配置する際の柔軟性が多少低下するが、バッテリ支持体を移動するために必要とされるモータ組立品が簡素化される。
所与の段A-Hの内のバッテリ支持体の数は、段内のスロット1-50の数よりも少ないことが好ましい。そうでなければ、その段のバッテリ292を幅方向の軸線に沿って再配置して横傾斜角θを変更することができない(図2B)。すべてのバッテリ292は、幅方向の軸線に沿って、右舷隔壁202及び左舷隔壁204へ向かう方向又は離れる方向に移動されてもよい。バッテリ292のサブセットは、幅方向の軸線(Mw)に沿って船体中央部の一方の側から船体中央部の他方の側に移動することができる。サブセットの内のバッテリの数は、スロットの搭載によって異なる。図3Aの例では、各段の32個のバッテリのうち9個を、幅方向の軸線に沿って船体中央部の一方の側から他方の側に移動し得る。
所与の段A-Hにおけるオープンスロット293(バッテリ支持体のないスロット)の数は、好ましくは、段における全スロットの約30%から約50%であり、より好ましくは、その約35%から約45%であり、さらに好ましくは、所与の段内のスロットの約34%から約38%である。図3Aでは、段HのスロットH(10)-H(41)はキャリッジ組立品214で占領されているが、スロットH(1)-H(9)及びH(42)-H(50)は占領されていない。
図3Aに示すように、異なる段A-Hは、バッテリ292を同じように、又は、異なるように搭載することができる。段A-Dにはバッテリ292とバッテリ支持体とは、スロット1-16とスロット35-50だけにあり、段E-Hにはスロット10-41にのみバッテリとバッテリ支持体がある。横傾斜角θを変更するためにバッテリ292がどのように再配置されるかの例として、船舶200が図2Bに示される方向を有する場合、バッテリ292を幅方向の軸線の船体中央線Mwの右舷側から左舷側に移動させると、ウォータクラフト10が図2Aの直立姿勢に戻る傾向がある。
図3Bを参照すると、キャリッジ組立品214-244の各上段Hが示されている。図3Bのキャリッジ組立品214の段Hにおけるバッテリ292及びスロット1-50の構成は、図3Aとは異なる。図3Bには、16個のキャリッジ組立品214-244が示されている。しかしながら、船舶200によっては、さらに多くのものが設けられてもよい。図に示すように、各キャリッジ組立品214-244は、船体201に対して船の長さ方向の軸線に沿って選択的に移動可能である。また、示されているように、各キャリッジ組立品214-244の上段Hのためのバッテリ292の積み込み構成は、船の長さ方向の軸線に沿って変化し得る。キャリッジ組立品214-218及び220では、スロット1-9及び28-50がバッテリ292で占領されている。キャリッジ組立品222-228では、スロット1-32が占領されている。キャリッジ組立品230-234では、スロット1-22及び41-50が占領され、キャリッジ組立品236-244では、スロット1-32が占領される。
スロットの数、段ごとの開いているスロットの割合、及びキャリッジ組立品の数は、好ましくは、バッテリの寸法及び重量、並びに、幅方向の軸線(Mw)に沿って船体中央にある位置及び長さ方向の軸線(ML)に沿って船体中央にある位置の両側におけるバラストの所望の程度に基づいて選択される。いくつかの例では、キャリッジ組立品214-244が占める長さ方向の軸線に沿った距離は、長さ方向の軸線に沿って利用可能な最大距離の約60%から約75%であり、好ましくは約65%から約70%であり、より好ましくは約66%から約68%である。長さ方向の軸線に沿ってキャリッジ組立品214-244が占める距離は、キャリッジ組立品214-244がこれらの間に隙間なくすべて隣接係合して配置されるときに、キャリッジ組立品214-244が占める長さ方向の軸線に沿った距離である。利用可能な最大距離は、船首と船尾に最も近い2つのキャリッジの最大前方位置と最大後方位置との間の距離である。図3Bでは、これらのキャリッジ組立品は214及び244である。
キャリッジ組立品214-244は、互いに同様に構成されている。1つのキャリッジ組立品220が図4に示されている。A-Eの4段及び右舷隔壁202に近接するキャリッジ組立品220の一部だけが図4に示されている。段Eには、船舶200の幅方向の軸線に沿って延在し、船舶200の長さ方向の軸線に沿って互いに間隔を置いて配置された平行なトラック262、264のセットがある。4つの垂直部材(図示せず)がトラック262、264の端部に配置され、トラック262、264、及び、キャリッジ組立品220内の他のすべての段のトラックに、適切な機械的締結具、溶接、又は、他の信頼できる手段によって固定されている。バッテリ支持体261は、段Eのいくつかのバッテリ支持体の1つであり、「キャリッジシート」とも称され得る。バッテリ支持体261は、船舶200の長さ方向の軸線に沿って平行なトラック262、264との間に延在するクロスビーム266と、エンドビーム267、265(図示省略)とを備えるI字形の部材であり、これらは、船舶200の幅方向の軸線に沿って平行なトラック262、264と摺動可能にそれぞれ係合している。エンドビーム267は、垂直区画269及び水平区画273を含む。エンドビーム265(図示省略)は構造化され、同様の方法で対応するトラック264と係合する。バッテリ支持体とトラックとの間の係合の詳細は、図5に示されており、以下でさらに説明する。
バッテリ292は、対応するバッテリ支持体上にそれぞれ載置される。図4では、段Eのスロット45,46-49が占領されている。バッテリ支持体261は見えるが、支持体261が占領されていない場合、典型的には支持体261を取り外して、段内の他のバッテリをより大きく動かすことができる。
段Dは、船舶200の幅方向の軸線に沿って延在し、船舶200の長さ方向の軸線に沿って離間された平行なトラック268、270を含む。バッテリ支持体271は、船舶の長さ方向の軸線に沿って平行なトラック268、270の間に延在し、クロスビーム272及びエンドビーム274、276を備える。各エンドビーム274、276は、前述のように、エンドビーム267がトラック262と係合するのと同じ方法で、船舶200の幅方向の軸線に沿って平行なトラック268、270のそれぞれ1つと摺動可能に係合する。支持体271が占領されている場合、バッテリ292は、クロスビーム272及びエンドビーム274、276上に載置される。
段Cは、平行なトラック278、280と、バッテリ支持体281とを含む(呼び出されていない追加の支持体とともに)。平行なトラック278、280は、船舶200の幅方向の軸線に沿って延在し、船舶200の長さ方向の軸線に沿って離間している。バッテリ支持体281は、長さ方向の軸線に沿って平行なトラック278、280との間を延在するクロスビーム282と、バッテリ支持体261のエンドビーム267がトラック262に係合するのと同じ方法で、平行なトラック278、280のそれぞれに係合し、船舶200の幅方向の軸線に沿って摺動可能なエンドビーム284、286とを備えるI字形の部材である。図4において、スロットE(50)、D(50)及びA(50)は表示されていない。キャリッジ組立品220は、他のキャリッジ組立品214-244と同様に、船体201に対して船の長さ方向の軸線に沿ってキャリッジ組立品220を移動させるために、船の幅方向の軸線に沿って離間し、かつ、船の長さ方向の軸線に沿って延在する一対のレールに摺動可能に係合することが好ましい。
ここで図5を参照すると、本明細書に記載のキャリッジ組立品214-244のための例示的なバッテリ支持体が示されている。図5では、図4のキャリッジ組立品220からのバッテリ支持体271を示す。しかしながら、この例では、他のキャリッジ組立品のためのバッテリ支持体が同様に構成されていることが理解される。
各段A-Hの各バッテリ支持体は、船体201に対して船の長さ方向の軸線に対して横方向に、かつ、船の幅方向の軸線に沿って移動可能である。この例では、バッテリ支持体271は、前述のように、エンドビーム274、276に取り付けられたクロスビーム272を含む。エンドビーム274は、上部水平区画312及び下部垂直区画316を含む。2つの車輪が下部垂直区画316に回転可能に取り付けられ、船舶200の幅方向の軸線に沿って互いに離間している。下部垂直区画316には車輪320のみが表示される。車輪320は、エンドビーム274の下部垂直区画316とトラック268の上方側に延びる垂直区画306との間に配置される。トラック268は、また、船舶200の長さ方向の軸線に沿って他のトラック270へ向けて突出する下縁部302を含む。車輪320は下縁部302上に載り、これに沿って転がり、エンドビーム274が船舶200の幅方向の軸線に沿ってトラック268と摺動可能に係合する。エンドビーム274の反対側の端部に取り付けられた他の車輪(図示省略)も同様に構成される。
エンドビーム276は、また、上部水平区画314及び下部垂直区画308を含む。トラック270は、鏡像又はトラック268として構成される。エンドビーム276は、下部垂直区画の両端に取り付けられた2つの車輪を含む。車輪322が示されているが、エンドビーム276の他端の車輪は図示されていない。下縁部304は、下縁部302と同様に機能する。したがって、車輪322は、エンドビーム276の下部垂直区画とトラック270の上方側に延在する垂直区画308との間に配置され、トラック270の下縁部304に沿って進む。したがって、エンドビーム276は、エンドビーム276の両端に2つの車輪を有し、それらはトラック270の下縁部304に沿って転がり、それによってエンドビーム276が船舶200の幅方向の軸線に沿ってトラック270と摺動可能に係合することを可能にする。
いくつかの例では、キャリッジ組立品214-244の内の各バッテリ支持体は、対応する一対のトラックに沿ってモータ駆動される。既存のモータ組立品が設けられ、所与のキャリッジ組立品214-244の所与の段A-Hの内の各バッテリ支持体を所望のスロット位置に移動させるように作動可能である。他の例では、バッテリ支持体は、船体201に対して船舶200の幅方向の軸線に沿って一緒に移動するバッテリ支持体のグループ(5、10、15、又は、20個のグループなど)として連結される。
図5に示されるように、各バッテリ292は、例えば、バッテリ292の4つの隅にある4つのツイストロック325、327、329、331によって、バッテリ支持体271に位置決めされると共に固定され、バッテリ支持体271のエンドビーム274、276に手動又は遠隔制御によって配置された開口部324、326、328、330(図4には図示せず)と連結することができる。バッテリ支持体271は、バッテリ支持体271のツイストロック325、327、329、331と嵌合するための開口部324、326、328、330を備えて示されているが、バッテリ292の対応する開口部と嵌合するツイストロックを有するバッテリ支持体271を設けることもできることを理解されたい。同様のツイストロックは、隣接するバッテリ支持体をインターロックするためのバッテリ支持体、又は、船舶が動いている間にバッテリを互いに連結するためのバッテリ支持体のいずれかに設けることもできる。
本明細書に記載のバッテリ及びバラストシステム211の好ましい例では、トラック268、270に沿って各段A-Hの各バッテリ支持体271を駆動するために、既存のモータ組立品が設けられる。さらに、バッテリバラストシステム211が配置されている甲板の外側でユーザがバラストシステム211を作動できるようにするために、既存の遠隔制御装置を備えるモータ組立品制御システムが設けられてもよい。したがって、ユーザは、バッテリ292を各段の所望のスロットに駆動可能に移動させることができる。これらの既存の機構は、典型的には、保管及び取り出し操作のために、各段内においてバッテリ支持体271の適切な位置合わせを達成するために設けられる。遠隔制御モータ組立品は、例えば、各バッテリ支持体271のクロスビーム272内に取り付けられてもよい。
したがって、一実施例では、個々のバッテリ支持体はそれぞれ別個に駆動可能であり、遠隔モータ制御には、他のバッテリ支持体とは独立して各バッテリ支持体271を別個に駆動するための既存の選択デバイスが設けられる。特定の段でバラスト調整が必要とされる場合、船の横傾斜及び/又はトリムに影響を与えるために、ユーザは個々のバッテリ支持体を適切なスロットに個別に駆動することができる。一実施例では、各バッテリ支持体に一意の識別子が割り当てられ、各スロットに一意の識別子が割り当てられるため、特定のバッテリ支持体を特定のスロットに移動させるために、遠隔操作で作動し得る。もちろん、段内のバッテリ支持体の数によって、所与の段のすべてのスロットが全てのバッテリ支持体にアクセスできるわけではない。例えば、各段は、S(1)-S(32)として識別される32個のバッテリ支持体を有することができる。図3A及び3Bにおいて示される段内で、S(1)支持体は、スロット1-32のいずれかに配置することができる。S(2)バッテリ支持体は、スロット2-33等のいずれかに配置することができる。言い換えれば、各段の空きスロットの数は、所与のバッテリ支持体271がその段内で占めることができる異なるスロットの数に等しい。しかしながら、所与のバッテリが占領する特定のスロットは、同じ段内の他のバッテリに対するバッテリの位置に依存する。他の例では、バッテリ支持体は、前述のようにグループ化することができる。それらはまた、電磁連結システム、電動連結システム、又は、機械的連結システム(例えば、隣接するバッテリ支持体271を連結するフックのシステム)といった、隣接するバッテリ支持体271を一緒に連結するための適切な機構を使用して、選択的にグループ化され得る。
いくつかの例では、各キャリッジ組立品214-244は、そのトラック(図示省略)に沿って、かつ、船舶の長さ方向の軸線に沿ってモータで駆動される。キャリッジ組立品によって占められていない利用可能な領域の全長を、各キャリッジ組立品の長さ(船の長さ方向の軸線に沿った長さ)で割った値によって、特定のキャリッジ組立品が占領できるキャリッジ組立品の場所の数が決まる。例えば、キャリッジトラックが船の長さ方向の軸線に沿って600フィート延伸し、各キャリッジ組立品が船の長さ方向の軸に沿って4フィートの長さである場合、船の長さ方向の軸線に沿って実質的に150のキャリッジ組立品の位置がある。100個のキャリッジ組立品が設けられている場合、すべてのキャリッジ組立品の合計の有効長さは400フィートになり、200フィートは占領されない。この場合、各キャリッジ組立品は、容器の長さ方向の軸線に沿って50の異なるキャリッジ組立品位置を使用することができる。他の例では、船体201に対して船の長さ方向の軸線に沿ってグループとして移動するために、隣接するキャリッジ組立品を連結又は選択的に連結することができる。
ある例では、バッテリバラストシステム211の総重量(又は質量)は、船舶200の重量トン数の約20から30パーセントである。「重量トン数」とは、貨物、燃料、乗組員、乗客、食料、及びボイラー水を除く水を含む船の総内容物の計測値である。同じ又は他の実施例において、キャリッジ組立品(バッテリ支持体を含むが、バッテリを含まない)の各スロットは、約15ポンドから約25ポンド、好ましくは約17ポンドから約23ポンド、より好ましくは約18ポンドから約21ポンドである。同じ又は他の例では、バッテリ292は、約100から200ポンド、好ましくは約120から約180ポンド、より好ましくは約140から約160ポンドである。
バラスト水システムとは異なり、バッテリバラストシステム211は、海上にいる間は、バッテリ292を追加又は排出することができない。したがって、船の長さ方向の軸線及び幅方向の軸線に沿って再配置することはできるが、船舶200が海上にいる間、船舶200上のバッテリバラストの総重量を変更することはできない。一実施例では、船舶200の飲料水システムによって生成される飲料水の量を変化させて、追加のバラスト源を効果的に作り出す。特定の実施例では、船舶の飲料水システムは、処理済みの水を船外に排出する、又は、飲料水システムに供給される未処理水の比率を変更するなどの船上で処理済みの水の総量を変更することによって、船舶のバラストの総重量を変更するために使用される。
図6Aを参照すると、飲用水処理システム340が示されている。飲用水処理システム340は、海水から新鮮な飲用水を生成するために設けられている。飲料水処理システム340は、蒸発器344及び凝縮器342を含む脱塩装置341を備える。蒸発器344は、海水から蒸気を生成し、塩及び他の不揮発性物質を除去する。その後、蒸気は凝縮されて飲料水になる。
海水注入口345を介して持ち込まれた海水は、エジェクタポンプ348によってコンデンサ冷却水注入ライン356に圧送される。コイル370は凝縮器342内に設けられ、凝縮蒸気から冷却水への熱伝達のための追加の表面積を提供する。冷却水は凝縮器から排出流372として出る。排出流372の一部は再循環流366を介して凝縮器に再循環され、排出流372の残りは船外排出ライン364において船外へ排出される。
再循環流366は、凝縮器342内の二次冷却コイル368に入り、蒸発蒸気に二次冷却を提供する。冷却コイル368を出た後、流れは蒸発器344へ送られ、蒸発器供給蒸気374になる。エンジンジャケット水は蒸発熱を提供し、蒸発器加熱媒体入口流376を介して蒸発器344に入る。蒸発器加熱媒体入口流376は、蒸発器の加熱ネスト380に入り、蒸発器加熱媒体出口蒸気378を介して蒸発器344を出る。エンジンジャケット水からの熱及び蒸発器344の作動による圧力によって、蒸発器供給流水374が蒸発器344内で蒸発し、凝縮器342に入る。蒸発する水(蒸気)は、環状のデミスタ358を通過し、冷却水コイル370、368内の冷却水に熱を伝達し、蒸気を凝縮液トラップ360内に凝縮させる。凝縮液トラップ360からの凝縮水は、処理水ポンプ吸引ライン362に入り、処理水(真水)ポンプ354によって清水タンク346に汲み上げられる。一実施例では、凝縮液トラップ360のレベルを制御するためにレベルコントローラを設けてもよく、凝縮器清水排出ライン355及びフローコントローラ392(図6B)にカスケード接続されてもよい。フローコントローラはまた、凝縮器冷却媒体再循環ライン366及び/又は蒸発器加熱媒体注入ライン376又は排出ライン378に設けられてもよい。様々な異なる制御スキームを使用することができるが、好ましくは、これらは、凝縮液トラップ360が枯渇せず、船上の必要性に基づいて必要な量の清水が清水タンク346に供給されることを保証する。
好ましい例では、清水タンク346内の清水の体積の一部がバラストとして使用される。この実施例によれば、飲料水システム340に流体結合されていないバラスト水タンクは設けられていない。前述のように、バッテリバラストシステム211は、船舶200が海にいる間、バラストを追加又は排出することはできない。船首と船尾の両方で船の喫水を増減することが望ましい場合は、バッテリ292の位置を調整するだけでは不十分である。したがって、ある実施例では、飲料水処理システム340は、清水タンク346内の水の体積を変化させて、バラストの総変動量の所望の量、すなわち、予想される最大バラスト重量変化に対応する清水タンク346から排出する又は追加することができる清水の量を提供できるように寸法決めされる。
いくつかの実施例では、全バラストの減少が必要な場合、清水タンク346からの清水が船外に排出される。特定の排出された水の質量に対応する水の体積は、以下の式(3)で示される。
(3)VE=ME/ρ
ここで、VE=排出体積(gal.)
ME=排出質量(lbm)
ρ=水の密度(8.35lbm/gal.)
(3)VE=ME/ρ
ここで、VE=排出体積(gal.)
ME=排出質量(lbm)
ρ=水の密度(8.35lbm/gal.)
タンクの寸法に基づいて、対応するレベルの変化を以下のように計算することができる(円筒形状を仮定):
(4)ΔL=(0.5348VE)/πD2
ここで、VE=排出体積(gal.)
D=タンクの直径(ft.)
(4)ΔL=(0.5348VE)/πD2
ここで、VE=排出体積(gal.)
D=タンクの直径(ft.)
直方体タンクの場合、式(3)は依然として適用されるが、式(4)の代わりに、以下の式を使用してレベル変化を計算する:
(5)ΔL=(0.1337VE)/(a・b)
ここで、VE=排出体積(gal.)
a=タンクの幅(ft.)
b=タンクの長さ(ft.)
(5)ΔL=(0.1337VE)/(a・b)
ここで、VE=排出体積(gal.)
a=タンクの幅(ft.)
b=タンクの長さ(ft.)
全バラストの変更が必要な場合、それは手動又は自動で行うことができる。手動による実施では、バラストの増加が必要な場合、流量制御弁406が開いている場合は、最初に閉じる。弁406がすでに閉じている場合、又は、それを閉じても所望の量の追加のバラストが供給されない場合は、飲料水処理システム340への海水の流量は、例えば、ポンプ352(図6A)の排出側の流量制御弁351を開くことによって、又は、流量計355から流量計測信号を受信するフローコントローラ353の設定点を増加させることによって増加させてもよい。
バラストの必要性に基づいて清水タンク346内の清水の量を変更又は排出できるようにするために、様々な適切な制御システムが設けられてもよい。一実施例では、凝縮液トラップ360が枯渇しないことを保証し、かつ、飲料水ポンプ408を作動するのに許容できるレベルを維持するタンク346内の水位レベルを保証して、船上清水ライン414を介して料理、入浴、洗濯などの利用に必要な船の清水を提供しながら、バラストの必要性に基づいてタンク346から一定量の水を受け入れる又は排出するように構成された適切な制御方式が提供される。1つの例示的な制御方式では、清水ライン414内の船上の清水の流量を調整してタンク346の水位レベルを制御し、船外排出ライン411の流量を調整して船のバラストの総量を変更する。清水ライン414及び船外排出ライン411については、以下でより詳細に説明する。
一実施形態では、バラストの変更は、船外ライン411を介して排出される処理水の流量を変更することによって行われる。同じ又は他の実施形態において、バラストの変更は、フローコントローラ353の設定点を調整する、又は、弁351を所望の割合だけ開放するように調整することにより、飲料水システムへの海水の流量を変化させることによって行われる。
さらなる実施形態において、バラストの所望の減少は、船外ライン411内の排出水の流量を増加させ、それから、必要に応じて、飲料水処理システム340への海水注入流量を減少させることによって行われる。同じ実施形態において、バラストの増加は、はじめに船外ライン411内で放出される清水の量を減少させ、必要に応じて、飲料水処理システム340への海水注入流量を増加させることによって行われる。これらの調整は、弁406、351を手動で操作する、又は、それぞれのフローコントローラ404、353を介して設定点を変更する、若しくは、以下に説明するバラストコントローラ400などのバラストコントローラを使用することによって行うことができる。
別の例示的な制御方式では、バラストコントローラは、弁406が閉じられるまで、又は、バラストコントローラがタンク346内の水位レベルを制御するレベルコントローラによってオーバライドされるまで、船外排出ライン411の流量を調整し、その時点で、バラストコントローラは、フローコントローラ353(図6A)の設定値を調整して、飲料水システム340への海水注入流量を調整する。バラストの変化は離散的であることが多いため、バラストの減少が必要な場合、この例では、バラストコントローラは、はじめに船外ライン411内のバラスト水の流量を増加させようとし、それから、飲料水処理システム340への海水注入流量を減少させようとする。この実施例では、バラストの増加が必要な場合、バラストコントローラは、はじめに船外ライン411の流量を減少させようとし、それから、必要に応じて飲料水処理システム340への海水注入流量を増加させようとする。
図6Bを参照すると、一般に、タンク346内の水位レベルは、ポンプ408に十分に正味の吸引水頭を提供するために維持されなければならず、これは、弁406の開閉を使用して所望のバラスト交換を行うことができる範囲を制約する可能性がある。図6Bでは、タンク346のレベル制御とバラスト制御の両方に対処する例示的な制御システムが提供される。図示された制御方式は、船外ライン411の内の排出水の流量を調整することによって、船の総バラストの積み込みを制御する。次式のように、総バラストの所望の変化を所望の期間で行い、船外排出ライン411の流量に変換されてもよい。
(6)F411=(WE/ρ)/Δt
ここで、F411=ライン411の流量(gal/hour)
WE=バラストの所望する総交換量(lbs.)
ρ=水の密度(8.35lb./gal.)
Δt=バラスト交換の時間間隔(hours)
(6)F411=(WE/ρ)/Δt
ここで、F411=ライン411の流量(gal/hour)
WE=バラストの所望する総交換量(lbs.)
ρ=水の密度(8.35lb./gal.)
Δt=バラスト交換の時間間隔(hours)
ポンプ408は、新鮮な飲料水をタンク346から船外排出ライン411及び船上の清水ライン414に汲み上げる。船外排出ライン411は、タンク346からの清水を船外に方向付け、バラストの削減が必要な場合は船外に清水を排出する、又は、増加が必要な場合は船外に送られる水の量を絞り込むことによって、バラストの総量を調整するために使用される。
船外排出ライン411の流量は、流量計402によって計測された流量に基づいて制御弁406を調整するフローコントローラ404によって制御される。船上清水ライン414は、清水をシャワー、バスルーム、洗濯室、キッチン、及び清水を必要とする他の領域に送る。船上清水ライン414内の清水の流量は、船上清水流量計410によって計測された流量に基づいて制御弁412を調整するフローコントローラ413によって制御される。図示されていないが、制御弁412の下流に再利用ラインを設けて、船上のユーザが必要としない新鮮な飲料水をタンク346の注入ライン355に再利用できるようにしてもよい。
バラストコントローラ400が設けられ、フローコントローラ404の設定点をリセットすることによって船外排出ライン411の流量を調整し、式(3)及び式(4)に従って船舶バラストの総量を変更する。図6に示すように、バラストコントローラ400は、レベル送信機396からレベル表示を受信し、レベル表示を使用して、タンク346内の清水の現在の体積及び重量を決定する。バラストコントローラ400は、バラストの量、又は、タンク346内のバラストの総量の変化、及び、バラストの交換が行われる時間間隔に対応するユーザが入力した設定点を受信する(バッテリ292によって提供されるバラストは、船内で移動することしかできず、海上では増減することはできない)。全バラスト設定点が入力されると、バラストコントローラ400は、その設定点を達成するために必要なバラスト変更を計算する。いずれの場合も、バラストコントローラ400は、バラスト総重量の所望の変化と、ユーザが入力した変更を行うための時間枠とを式(6)に従って船外水流411の流量に変換するアルゴリズムを含む。バラストコントローラ400は、全バラストの所望の量が達成されるまで、又は、バラストの所望の変化が達成されるまで、船外排出ライン411を介して清水を船外へ送るために、フローコントローラ404の設定点を決定された設定点に調整し、その時点でバラストコントローラは、フローコントローラ404の設定点をゼロにリセットする。バラストコントローラ400は、また、フローコントローラ404の設定点を徐々に傾斜させて、バラストのより滑らかな変化をもたらしてもよい。
レベルコントローラ398は、タンク346のレベル送信機396からレベル表示信号を受信し、フローコントローラ413の設定点をリセットして、タンク346内の清水の所望のレベルを維持する。通常の定常状態の作動中、船外排出ライン制御弁406は、浄化された水の浪費を避けるために閉じたままにすることが好ましい。したがって、レベルコントローラ398は、典型的には、フローコントローラ413の設定点を調整して清水タンク346内の所望のレベルを維持することによって船上清水ライン414の流量を調整する。しかしながら、制御弁412が完全に開いていて、タンク346内のレベルが上昇し続ける場合、レベルコントローラ398は、好ましくは、タンク346内のレベルがその設定点に達するまで、清水を船外へ送るために排出ラインフローコントローラ404の設定点を増加させる。代替的又は追加的に、レベルコントローラ398は、はじめにフローコントローラ353(図6A)をリセットしてからフローコントローラ404の設定値をリセットして、飲料水処理システム340に流入する海水の量を減らし、タンク346内のレベルの増加を停止させてもよい。タンク346への清水の流れは、流入流量計390によって計測された流量に基づいて制御弁391を調整するフローコントローラ392によって制御される。フローコントローラ392は、凝縮液トラップ360のレベルを制御するレベルコントローラ394によってリセットされる。凝縮液トラップ360にはレベルインジケータが設けられるが、図6Aには示されていない。フローコントローラ353の設定値が変化すると、凝縮液トラップ360のレベルが変化し、凝縮液トレーレベルコントローラ394がフローコントローラ392の注入流量設定値を調整してタンク346のレベルを安定させる。
レベルコントローラ398がバラストコントローラ400をオーバライドし、フローコントローラ404の設定点を調整してタンク346のレベルを制御する実施形態では、高信号セレクタ403が設けられ、レベルコントローラ398及びバラストコントローラ400の中からより高出力信号を選択する。このオーバライド機能は、船上清水流量制御弁412が完全に開いた後にのみ発生することが好ましい。したがって、レベルコントローラ398は、好ましくは、その出力範囲の最初の部分、例えば0から50パーセントに対して、船上清水ライン414のフローコントローラ413の設定点を調整し、フローコントローラ413の設定点の第2の部分、例えば50パーセント超から100パーセントまでの間、出力信号を高信号セレクタ403に送り、必要に応じて船外排出ライン411のフローコントローラ404の設定点を調整するように、分割した範囲コントローラとして構成される。前述したように、レベルコントローラが、レベルコントローラ398の出力信号の0から33パーセントでは弁412を開き、33から66パーセントでは弁351(図6A)を閉じ、それから67から100パーセントでは、弁406を開く3分割の範囲が使用されてもよい。弁の調整は、直接行ってもよく、フローコントローラ353、413、404設定値を再設定することによって行ってもよい。
図6Bに示すコントローラは、ソフトウェア又はハードウェアで実装されてもよく、デジタル又はアナログであってもよい。必要に応じて、電気信号を空気圧信号に、又はその逆に変換するための適切なトランスデューサが設けられてもよい。一実施例では、バラストコントローラ400の設定点は、船内のバラストの所望の総量を達成するために船員によって手動で調整される。しかしながら、喫水測定装置又は喫水推定技術が使用される場合、バラストコントローラ400の設定点を自動的に調整する高度なバラスト制御方式が設けられてもよい。例えば、高度な制御方式は、ユーザが船体に沿った1つの場所における喫水の合計量、又は、喫水と複数の場所の平均値を入力し、所望の喫水を達成するために、必要に応じてバラストコントローラの設定点を再設定できるようにするドラフトコントローラを含めてもよい。
バッテリバラストシステムを備えたウォータクラフトの一実施例において、ウォータクラフトは、船の飲用水システムの一部を構成する清水タンク以外の水バラストタンクを欠いている。多くの既存のウォータクラフトでは、バラスト水タンクによって消費される船体の容積によって、意味のあるバラスト調整を行うのに十分なバッテリを備えたバッテリバラストシステムのスペースが不十分になる。したがって、場合によっては、タンク346の場合のように、船上で使用するための処理された飲用水を保持するという2つの目的をタンクが果たす程度を除いて、ウォータクラフト10に水バラストタンクがないことが好ましい。言い換えれば、そのような場合、ウォータクラフト10が、新鮮な飲用水システム340に流体連通されていないバラスト水タンクを欠いていることが好ましい。
別の実施例によれば、ウォータクラフトには、化石燃料タンク及び化石燃料エンジンがない、本明細書に記載のタイプのバッテリバラストシステムが設けられる。化石燃料タンク及びエンジンは、通常、船上でかなりの体積量を消費するため、意味のあるバラスト調整を行うのに十分なサイズのバッテリバラストシステムを含めることを困難にする。さらなる実施例によれば、船体と、水域を通ってウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、プロペラを回転させるように作動するエアモータと、エアモータと選択的に流体連通する空気貯蔵タンクと、圧縮空気を空気貯蔵タンクに選択的に供給するように作動可能な空気圧縮機と、複数のバッテリを含むバラストとを備えるウォータクラフトが提供され、複数のバッテリの内のバッテリは、船舶の長さ方向の軸線及び船舶の幅方向の軸線のうちの少なくとも1つに沿って選択的に位置決め可能である。さらなる例の一実施形態では、ウォータクラフトは化石燃料及び化石燃料エンジンを欠いている。同じ又は他の例によれば、ウォータクラフトは、例えば、図6A及び図6Bに示されるタイプの飲料水システム340を含む飲料水システムを含む。
図7を参照すると、本明細書に記載のタイプのバッテリバラストシステムを含むウォータクラフトでの使用に有用な空気及び電気推進システム40が設けられている。図7の空気及び電気推進システムは、図1のウォータクラフト10のような小型船舶用の寸法とされている。しかしながら、コンポーネントの寸法及び/又は数は、船舶の寸法及び重量に応じて、必要に応じて寸法を大きくすることができる。図1のウォータクラフト10並びに図7の空気及び電気推進システム40を参照して、空気及び電気推進システムと、バッテリバラストシステムとを備える船舶について説明する。しかしながら、船舶200のバッテリバラストシステム211に対応するように、ウォータクラフト10並びに空気及び電気推進システム40を適宜寸法合わせできることを理解されたい、また、本明細書に記載されたタイプのバッテリバラストシステムを備え、図7の空気及び電気推進システム40を有する船舶200は、船舶200の寸法に合わせて適切に寸法合わせすることが明確に意図されていることを理解されたい。
プロペラ52aは、水域内でプロペラ52aを回転させるために、その長手方向軸線lを中心に回転する近位プロペラシャフトセクション48aに作動可能に接続される。水中でのプロペラ52aの回転は、プロペラ52aの回転方向、プロペラブレードの形状、及び、舵32の向きによって画定される方向にウォータクラフト10を推進する。
この実施形態では、ウォータクラフト10は、化石燃料エンジンによって駆動されず、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない。代わりに、少なくとも1つのプロペラを回転させるように作動するエアモータが設けられる。図7を参照すると、プロペラ列42、空気供給システム47、及び、再充電可能なバッテリシステム44を含む空気推進システム40が設けられている。また、制御システムも設けられている。空気供給システム47は、少なくとも1つのエアモータと選択的に流体連通する少なくとも1つの圧縮空気貯蔵タンクと、圧縮空気を少なくとも1つの空気貯蔵タンクに選択的に供給するように作動可能な少なくとも1つの圧縮機とを含む。
図7では、水中でウォータクラフト10を推進するために使用される少なくとも1つのプロペラは、2つのプロペラ52a、52bを備える。プロペラ列42は、2つの平行なプロペラシステム43a、43bを備える。各プロペラシステム43a、43bは、各プロペラシャフト組立品46a、46bと、各プロペラ52a、52bと、をさらに備える。プロペラシャフト組立品46aは、近位プロペラシャフトセクション48a及び遠位プロペラシャフトセクション50aを備えるマルチセグメントシャフトである。近位プロペラシャフトセクション48a及び遠位プロペラシャフトセクション50bは、連結器54aによって連結されている。プロペラシャフト組立品46aの近位端は、近位プロペラシャフトセクション48aの近位端によって画定され、エアモータ62aに連結される。プロペラシャフト組立品46aの遠位端は、遠位プロペラシャフトセクション50aの遠位端によって画定され、プロペラ52aに連結される。同様に、プロペラシャフト組立品46bは、近位プロペラシャフトセクション48b及び遠位プロペラシャフトセクション50bを備えるマルチセグメントシャフトである。近位プロペラシャフトセクション48b及び遠位プロペラシャフトセクション50bは、連結器54bによって接続される。プロペラシャフト組立品46bの近位端は、近位プロペラシャフトセクション48bの近位端によって画定され、エアモータ62bに連結される。プロペラシャフト組立品46bの遠位端は、遠位セクション50bの遠位端によって画定され、プロペラ52bに連結される。各プロペラシャフト組立品46a、46bは、長さ方向の軸線lに沿った長さを有する。各エアモータ62a、62bが起動されると、各シャフト組立品46a、46bは、曲線矢印によって示されるように、各長さ方向の軸線l回りに回転する。シャフトの回転によって、各プロペラ52a、52bがその長さ方向の軸線lを中心に回転し、ウォータクラフト10を水の中で移動させる。
上述のように、エアモータ62a、62bは、各プロペラシャフト組立品46a、46b及び各プロペラ52a、52bを回転させるように作動可能である。エアモータは圧縮空気を取り込み、それを膨張させて機械的作業を行う。エアモータは、必要な機械的作業の種類に応じて、リニア又はロータリとされてよい。エアモータ62a、62bの場合、ロータリエアモータが好ましい。プロペラの具体的な回転周波数及び馬力は、ウォータクラフト10の重量及び所望の移動速度に依存する。一例では、ロータリエアモータが使用される。適切な市販のロータリエアモータには、ミシガン州ベントンハーバーのガストマニュファクチャリング社(Gast Manufacturing, Inc.)が提供する1UP-NRV-15ロータリエアモータが含まれる。このモータは、6000RPMの最大(無負荷)回転速度において0.45HPと5.25in-lbのトルクを提供する。また、6.0in-lbの最大トルクにおいて500RPMの速度を提供する。モータの最大空気消費量は毎分27立方フィートである。シャフトの直径は3/8インチで、吸気ポートのサイズはNPT1/8インチである。定格最大圧力は80psigである。船舶200の場合、適切なエアモータには、約1400rpmの最大回転速度で少なくとも29-30HP及び約65lbf-ftのトルクを提供するIngersoll Rand KK5Bピストンエアモータが含まれる。モータの最大空気消費量は、毎分約800-850標準立方フィートである。
エアモータ62a、62bを作動させるために使用される空気は、空気供給システム47によって提供される。空気供給システム47は、空気圧縮機78と、複数のインライン空気貯蔵タンク80a、82a、80b、82bとを備える。「インライン」という用語は、各一対の貯蔵タンク(80a/82a及び80b/82b)が圧縮機78からエアモータ62a、62bへの流路内にあるという事実を指す。一方では80a/82a、他方では80b/82bである一対の貯蔵タンクは、互いに平行であるが、それぞれ圧縮機排出ライン(108a、108b、それぞれ)からエアモータ62a、62bへの流路内にある。別の言い方をすれば、空気貯蔵タンク80a、82a、80b、82bは、圧縮機78と並列にはエアモータ62a、62bを供給しない。補助空気を供給するために、1つ又は複数の補助空気圧縮機(図示せず)を設けてもよく、1つ又は複数の補助空気圧縮機は、エアモータ62a、62bが十分な空気流量を有することを保証すると同時に、空気貯蔵タンク80a、82a、80b、82bが所望の枯渇状態(例えば、閾値よりも低い圧力状態)に達した後に再充填できることを保証する。
空気圧縮機78は、圧縮機排出ライン108a、108bを介して並列のスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bに排出すると共に、それらと流体連通している。各スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bは、各圧力降下弁84a、84bによって、各マスター空気貯蔵タンク80a、80bに流体的に接続され、流体連通する。圧力降下弁84a、84bは、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bがこれらの対応するマスター空気貯蔵タンク80a、80bよりも高い圧力で作動することを確実にし、空気がスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bからこれらの対応するマスター空気貯蔵タンク80a、80bに流れるが、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bが再充填といったような空気貯蔵タンク80a、80bから逆に流れることはないことを確実にする。余分な圧力降下によって、圧縮機78は、そうでない場合よりも高い排出圧力と低い流量で作動し、エアモータ62a、62bへの空気の過剰供給を防止する。圧力降下弁84a、84bは、制御弁、圧力調整器、逆止弁等とされてよい。しかしながら、特定の例では、それらは、所望の圧力を達成するために自動的に操作可能ではなく、むしろ、システム内に圧力低下の原因を提供し、圧縮機の作動をより高い排出圧力体制に調整するだけである。特定の実施例では、各圧力降下弁の圧力降下は、約1000psigから約4000psigまで、好ましくは約1500psigから約3500psigまで、さらにより好ましくは約2000psigから約3000psigまで、さらにより好ましくは約2400psigから約2600psigまでである。
好ましい実施例では、空気圧縮機78は、それぞれの圧力が所望の最大圧力(Pmax)に達するまで、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bを充填するために周期的に運転される。スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bを充填すると、マスター空気貯蔵タンク80a、80bも空気で充填される。このような周期的な補充操作は、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82b内の圧力が所定の下限値(Pmin)に達したときに実行される。所定の下限圧力Pminにいつ到達したかを決定するために、低圧スイッチがスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bに取り付けられてもよい。あるいは、制御ユニット69内のハードウェア又はファームウェアは、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82b内の圧力センサから提供される圧力信号を使用して、圧力がPminを下回ったかどうかを判断してもよい。他の利点の中でも、圧縮機78の定期的な(連続的ではない)作動によって、ウォータクラフト10は長時間(例えば、圧縮機がオフのとき)より静かに作動することができる。特定の例では、Pminは、約1500psig以上、好ましくは約1700psig以上、より好ましくは約1900psig以上である。同じ又は他の実施例において、Pminは約2500psig以下、好ましくは約2200psig以上、より好ましくは約2100psig以上である。
インラインスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bは、好ましくは、所定の下限値(Pmin)である第1の特定された閾値よりも高く、所定の上限値(Pmax)である第2の指定された閾値よりも低い作動圧力に維持される。所定の下限値Pminは、好ましくは、エアモータ62a、62bへの所望の空気流量をエアモータ62a、62bにおける所望の空気入口圧力に維持できるように十分に高い。回転エアモータ62a、62bは、モータの回転速度をエアモータ入口圧力及び体積流量に関連付ける特性曲線を有する。インライン空気貯蔵タンク80a/80b、82a/82bは、所望のプロペラ回転速度を達成できるように、体積空気流量とエアモータ入口圧力との所望の組み合わせを確実に維持できるようにする。また、タンク80a/80b、82a/82bは、好ましくは、出航前に所望の最大タンク圧力(Pmax)まで事前に充填される。その結果、圧縮機78は周期的にしか作動しなくてもよい。しかしながら、圧縮機78が作動しているとき、タンク80a、80b、82a、82bが補充されるように、圧縮機吐出流量(空気の質量)がエアモータ62a、62bによる消費速度を超えることが好ましい。それにもかかわらず、補充作業中であっても、エアモータ62a、62bは、圧縮機78によって供給される空気よりも平均して消費する空気が少ない場合に限り、圧縮機78が供給するよりも多くの空気を周期的に消費してもよい。したがって、インライン空気貯蔵タンク80a、80b、82a、82bは、空気のサージ量及び予備量を設けることによって、ボートの速度を調整する際により大きなフレキシビリティを持たせてもよい。
ある例では、スレーブタンク82a、82bの所望の最大空気圧Pmaxは、少なくとも約3000psig、好ましくは少なくとも約4000psig、より好ましくは少なくとも約4200psigである。Pmaxは、好ましくは約6000psig以下、好ましくは約5000psig以下、より好ましくは約4600psig以下である。同じ又は他の実施例において、各スレーブタンク82a、82b及びマスタータンク80a、80bの容積は、少なくとも約350立方フィート、好ましくは少なくとも約380立方フィート、より好ましくは少なくとも約440立方フィートであり、容積は、約530立方フィート以下、好ましくは約500立方フィート以下、より好ましくは約450立方フィート以下である。マスタータンク80a、80b及びスレーブタンク82a、82bとして有用な空気貯蔵タンクの1つの例示的なタイプは、カリフォルニア州オックスナードのヌベイル(Nuvair)によって供給されるNUVT4500貯蔵タンクである。タンクの最大使用圧力は4500psigで、内部貯蔵容積は437立方フィートである。ウォータクラフトが船舶200である一実施例では、各スレーブタンク82a、82b及びマスタータンク80a、80bの容積は、船の重量、選択されたエアモータ、予想される最大貨物積載量、及び、船の重量に影響を与える非貨物品目に基づいて予想される船の最大重量で所望の最大船速を提供できるように寸法決めされる。
空気圧縮機78は、大気から空気を取り込み、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bが、充填作業中のこれらの所望の最大圧力(Pmax)に達するまで、マスター及びスレーブタンク80a/80b、82a/82bに供給するのに十分な圧力まで空気を圧縮する。いつPmaxに到達したかを決定するために、高圧スイッチを設けてもよい。スイッチは、各スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bに設置されたハードウェアスイッチ、又は、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bに配置されたセンサから圧力センサ信号を受信する配電盤88内部のコントローラ内のソフトウェア又はファームウェアスイッチとされてもよい。いずれの構成においても、コントローラは入力信号又は信号を使用して圧縮機78のモータをオフにするかどうかを決定する。複数のスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bの場合、圧縮機78は、スレーブタンク82a、82bのいずれかがPmaxに到達したときにオフにすることができる。あるいは、圧縮機78は、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bの両方がPmaxに到達するまでオンのままであってもよい。しかしながら、圧力センサ又はスイッチの1つが故障した場合にスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bを過剰に充填することを防止するので、前者のアプローチが好ましい。適切な市販の空気圧縮機には、約5000psigの最大空気排出圧力を有するBauer Model No.100空気圧縮機が含まれる。船舶200の場合、適切な空気圧縮機は、所望の最大モータ出力に基づいて選択されることが好ましい。
圧縮機78は、圧縮空気を、圧縮機排出ライン108aを介してスレーブ空気貯蔵タンク82aに排出すると共に、圧縮機排出ライン108bを介してスレーブタンク82bに排出する。いくつかの実施例では、空気圧縮機78は、エアモータ62a、62bによる最大作動速度及び所望の最大圧縮機排出圧力での空気消費速度を超える質量流量で空気を供給することができる。この場合、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bが充填されているとき(これらの圧力が所望の低圧力限界Pminに達したとき)マスタータンク80a/80b、スレーブタンク82a/82b内の空気の量が、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bの圧力が所望の上限値Pmaxを読み取るまで増加するように、、圧縮機78によって圧縮空気がスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bに追加される速度は、エアモータ62a、62bによって消費される空気の速度を超える。
スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bは、第1の選択値(所定の最小圧力(Pmin))と第2の選択値(所定の最大圧力(Pmax))との間で変化する圧力に維持される。空気がエアモータ62a、62bに流れている場合、マスター空気貯蔵タンク80a、80b内の圧力は、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82b内の圧力よりも低くなる。スレーブタンク82a、82b及びマスタータンク80a、80b内の空気圧は、エアモータ62a、62bで必要とされる圧力よりもかなり高くなる。なぜならば、ウォータクラフト10の速度を制御できるようにエアモータ62a、62bへの空気流量を制御しながら、スレーブタンク82a/82b及びマスタータンク80a/80b内に予め充填される空気の量を最大化することが望ましいからである。エアモータ62a、62bへの空気流量を調整するために、圧力を貯蔵タンク80a/80b、82a/82b内の圧力から大幅に低下させなければならない。第1の例では、圧力降下弁84a、84bが空気圧を大幅に降下させる。しかしながら、これに加えて、圧力調整器86a、86b(空気圧を低下させる固定又は調節可能な弁)が、マスター空気貯蔵タンク80a、80bの下流に設けられる。マスター空気貯蔵タンク排出ライン110aは調整器86aに接続され、マスター空気貯蔵タンク排出ライン110bは調整器86bに接続される。調整器86a、86bは、空気圧制御ユニット69への入口空気圧を制御する。ある例では、調整器86a、86bは、制御ユニット69の入口圧力を約80psigから約120psig、好ましくは約90から約110psig、より好ましくは約95から約105psigに制御する。1つの特定の例では、100psigが使用される。
空気圧制御ユニット69は、圧縮空気排出ライン68、70を含む。排出ライン68、70を介してエアモータ62a、62bに供給される空気圧は、スロットル72を使用して調節可能である。圧縮空気排出ライン68は、エアモータ62aのエアモータ正回転注入ポート64a及びエアモータ62bのエアモータ正回転注入ポート64bに好ましくは並列に接続された順ラインである。圧縮空気排出ライン70は、好ましくは並列に、エアモータ62bのエアモータ逆回転注入ポート66a、66bに接続される逆ラインである。制御ユニット69内の1つ又は複数の内部空気制御弁は、スロットル72の位置に基づいて排出ライン68、70の空気圧を調整する。スロットル72は、順ライン70又は逆ライン68から選択的に空気を供給することによってウォータクラフト10を前進及び後進させるように操作することができる2つのレバーを含む(すなわち、スロットル72は、空気流量及びプロペラの回転方向を調節するように作動可能である)。エアモータ正回転注入ポート64a、64bに空気を供給すると、エアモータ62a、62b内のギアが第1の方向に回転し、これによって、プロペラ52a、52bがプロペラシャフトの長さ方向の軸線l回りに第1の方向に回転し、ウォータクラフト10を前進させる。エアモータ逆回転注入ポート66a、66bに空気を供給すると、エアモータ62a、62b内のギアが第2の方向に回転し、これにより、プロペラ52a、52bがプロペラシャフトの長さ方向の軸線l回りに第2の方向に回転すし、ウォータクラフト10を後進させる。スロットル72のレバーは、プロペラ52a、52bをゼロ速度からエアモータ62a、62bの最大回転速度まで正方向及び逆方向に回転させるように操作可能である。一実施例では、エアモータ62a、62bへの供給圧力は、0から約400rpmのプロペラ回転数に対応する0から100psigの範囲である。
スロットル72は、ワイヤ98a、98b、及び/又は、制御ユニット69に制御信号を送信して、制御ユニット69に、内部空気制御弁を介してライン68、70内のコントローラ排出圧力を調整させる適切な電子部品を含む。したがって、マスター空気貯蔵タンク80a、80bは、圧力調整器86a、86b及び制御ユニット69内の空気制御弁を介して、エアモータ62a、62bと流体連通する。特定の実施例では、圧縮空気排出ライン68、70内の圧縮空気圧力は、0から約100psigの範囲である。
制御ユニット69はまた、インジケータ74、76に作動可能に接続される。インジケータ74、76は、プロペラシャフト組立品46a、46b又はエアモータ62a、62bに接続された適切な計器に基づいて、各プロペラ52a、52bの回転数(例えば、RPM)の視覚的表示を提供する。インジケータライン100a、100bは、インジケータ74、76を作動するのに必要な電気信号を提供し、エアモータ62a、62b又はシャフト組立品46a、46bの回転速度を示すために使用される他の装置と電気通信する。
空気圧縮機78(及び、設けられている場合は補助圧縮機)は、バッテリ電力によって電力供給されることが好ましい。複数のバッテリ92a、92b、94a、94bが提供され、空気圧縮機78を作動させるのに必要な電気エネルギーを供給する。バッテリ92a、94aの正端子は、それぞれ電気接続線102a、102bを介して配電盤88に接続され、バッテリ92a、94aの負端子はアースに接続される。バッテリ92b、94bの正端子は、電気接続線103a、103bを介して配電盤88に接続され、バッテリ92b、94bの負端子はアースに接続される。配電盤88は、接続部113aを介して空気圧縮機78の電気モータの正端子に接続され、接続部113bを介して空気圧縮機78の電気モータの負端子に接続される。配電盤88は、4つのバッテリ92a、94a、92b、94bの中から一度に1つを選択して、圧縮機78に電力を供給する。
バッテリ92a、94a、92b、94bは、再充電可能であることが好ましく、それぞれが、圧縮機78を周期的に作動させるのに必要なエネルギーを供給できることが好ましい。適切な例には、リン酸鉄リチウム電池が含まれる。バッテリ92a、94a、92b、94bは、好ましくは、モータの圧縮機78の要件に適合する電圧と、ウォータクラフト10が再充電せずに希望の速度で所望の期間海上にとどまることを可能にするのに十分な電力を確保するのに十分な容量と、を提供するように選択される。一例では、サウスカロライナ州フォートミルのRELi3ON(登録商標)によって供給される4つのサイズの8Dリン酸鉄リチウム電池が使用される。バッテリ92a、94a、92b、94bは、再充電ライン104a、104b、106a、106bを介して再充電パネル90に接続される。再充電パネル90は、再充電パネル90をドック電源に接続するためのプラグ96に接続される。ウォータクラフト10が港に停泊するとき、プラグ96を電源に接続して、バッテリ92a、94a、92b、94bを再充電することができる。前述したように、船舶200の場合、512個のバッテリが示されている。バッテリの特定のサイズ、重量、及びエネルギー容量は、船舶200の重量、予想される貨物積載量、所望の最大喫水、及び、船舶の電気システムを作動させるための予想される電力負荷と、バッテリバラストシステム211が遭遇すると予想される横傾斜及びトリムの予想される変動と、に基づいて選択されてもよい。個別のバッテリ292の例示的な質量は、少なくとも40 lbm、少なくとも60 lbm、及び、少なくとも80 lbmの質量を含み、同時に、200 lbm以下、175 lbm以下、及び、150 lbm以下の質量を含む。
特定の例では、回転するプロペラシャフト組立品46a、46bの運動エネルギーは、ウォータクラフト10上に搭載された他の電動システムによって使用される電気エネルギーに変換される。一実施形態では、交流発電機58a、58b、60a、60bが各シャフト組立品46a、46bに接続され、回転シャフトの運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換する。交流発電機58a、58b、60a、60bによって供給される電流は、配電盤88に供給される。それから、配電盤88は、ライト、クラクション、ラジオなどを作動させるために使用されるアクセサリバッテリを再充電するために電流を供給することができる。
ある実施形態では、推進システム40は、既存の化石燃料エンジン及び化石燃料タンクが取り外されたウォータクラフト10を改造するために使用される。特定の実施形態において、推進システム40を形成する構成要素は、取り外した化石燃料タンク及びエンジン、化石燃料並びにエンジンよりも大幅に軽量でありながら、ウォータクラフト10が化石燃料エンジン及び燃料タンクを備えたウォータクラフト10よりも長く海にとどまることを可能にする。特定の例では、バッテリ92a、94a、92b、94bなどの追加のバッテリを設置して、バラスト及び追加の電源の両方として使用して、ウォータクラフト10をさらに長く海上に留まらせることができる。そのような場合、各バッテリ92a、94a、92b、94bは、好ましくは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線の一方又は両方に沿って選択的に位置決め可能である。
好ましい例では、多数のバッテリ92a、94a、92b、94bが設けられ、各バッテリは、図3A-3B及び図4から図5のバラストバッテリ292の1つとして機能する。一実施例では、各バッテリ92a、94a、92b、94bは、標準的なトラックのバッテリである。好ましい例によれば、バラストシステム211は、任意の数のバッテリ92a、94a、92b、94bを配電盤88及び圧縮機78及び任意の電力供給される構成要素に作動可能に接続される電力網に選択的に電気的に接続し、バッテリ92a、94a、92b、94bの任意の組み合わせを使用できるように設計されている。そのような場合、キャリッジ組立品214-244などのキャリッジ組立品が設けられ、導電経路を備えて設計されているため、所与のスロットがバッテリ92a、94a、92b、94bによって占領されている場合、そのバッテリを電力網及びバッテリ電力を必要とする付属品又は機器に電力を供給する配電盤88に選択的に接続することができる。
次に、ウォータクラフト10の操作方法について説明する。ウォータクラフト10は、ドックに停泊されている。圧縮空気貯蔵タンク80a/80b、82a/82bは、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bがそれらの所望の最大圧力Pmaxに達するまで空気で満たされる。エアモータ62a、62bは、最初はオフであるため、マスタータンク80a、80bは、それぞれのスレーブタンク82a、82bと同じ圧力になる。NUVT4500タンクの場合、最大圧力は4500psigの使用圧力となる。この時点で、圧力調整器86a、86bは、制御ユニット69の供給ライン112a、112bに所望の空気圧(例えば、100psig)を供給するように設定される。しかしながら、制御ユニット69の内部バルブは閉じられており、エアモータ62a、62bに空気を供給しない(例えば、0psig)。バッテリ92a、94a、92b、94bは完全に充電されている。ウォータクラフト10の係留を解除した後、スロットル72を作動させて、正転ライン68を介してエアモータ正回転注入ポート64a、64bに空気圧を伝達し、スロットルの位置は、正転ライン70内の圧力及びプロペラ52a、52bの回転数の両方に対応する。バッテリ92a、92b、94a、94bは、ウォータクラフト10の長さ方向及び幅方向の軸線に沿って整列され、出航時には所望のトリム及び横傾斜を提供する。また、清水タンク346は、好ましくは、バッテリ及びキャリッジ組立品の重量と組み合わされたときに、総バラストの最初の所望の量を提供する量の水を有する。
ある期間の航海が進行した後、スレーブ空気貯蔵タンク82a、82b内の空気圧は、第1の選択された値である所望の最小圧力Pminまで低下する。この時点で、配電盤88内のコントローラは、バッテリ92a、94a、92b、94bのうちの1つを、圧縮機78を駆動する電気モータに電気的に接続し、及び/又は、圧縮機78を作動させる電気モータを作動させる。圧縮機78は周囲空気を取り入れて圧縮し、それをスレーブ空気貯蔵タンク82a、82bに流し、それからマスター空気貯蔵タンク80a、80bに流す。あるいは、調整器86a、86bは、一度に1つの一対のタンク80a/82a又は80b/82bだけを使用できるように構成及び/又は制御することができる。スレーブ空気貯蔵タンク82a、82b内の圧力が第2の選択値である所望する最大圧力Pmaxに達すると、圧縮機78はオフにされる(配電盤88からの電力供給を停止することなどによって)。スレーブ空気貯蔵タンク82a、82bの圧力が異なる場合、システムは、スレーブタンク82a、82bのいずれかが所望する最大圧力Pmaxに達したときに圧縮機78をオフにするように構成されてもよい。システムは、両方のスレーブタンク82a、82bがPmaxに達するまで圧縮機78を稼働し続けるように構成することができるが、圧力センサ又はスイッチの1つが故障した場合の過充填を防ぐために、これらの1つがPmaxに達したときに圧縮機78をオフにすることが好ましい。
スレーブタンク82a、82b内で圧力が低下及び上昇するのにあわせて、圧縮機78のオン及びオフを繰り返すこのプロセスが繰り返される。最終的に、バッテリ92a、94a、92b、94bの中から現在作動中のバッテリは、配電盤88内のコントローラとの間で十分なほど低い電位差まで低下し、バッテリ92a、94a、92b、94bのうちの別の1つを圧縮機78のモータと電気通信させる。さらに、全行程で化石燃料を消費せず、二酸化炭素、一酸化炭素、水、NOx、SOx、その他の汚染物質を排出しない。
ウォータクラフト10のトリムを調整することが望まれる場合、バッテリ92a、92b、94a、94bのうちの1つ又は複数を、ウォータクラフト10の長さ方向の軸線に沿って移動させることができる。ウォータクラフト10の横傾斜を調整することが望まれる場合、バッテリ92a、92b、94a、94bのうちの1つ又は複数を、ウォータクラフト10の幅方向の軸線に沿って移動させることができる。ウォータクラフト10が船舶200のような大型の船である例では、追加のバッテリを、図3Aから図3B、図4及び図5のバラストバッテリ292について前述した方法で設けてもよい。ウォータクラフト10の全体的な喫水を減らす必要がある場合、バラストコントローラ400又は前述の他の技術のいずれかを使用して、船外ライン411を介して飲料水を船外に排出してもよい。逆に、より多くの喫水が必要な場合は、フローコントローラ353の設定値を増加させる、又は、タンク346内のレベルを増加させるために前述の他の技術のいずれかを使用することによって、飲用水処理システム340への海水の流量を増加させてもよい。
(実施例1)
重量が約19,000ポンドの1972Luhrsスポーツフィッシングボートが提供される。ボートはクライスラー製318ccエンジン2基を含む。リバースギア及び減速ギアを含めて、エンジンの重量はそれぞれ約900ポンドである。2つの75ガロンのガソリンタンクも含まれており、空の総重量は約250ポンドである。150ガロンのガソリンの重量は約1,100ポンドである。したがって、ガソリンエンジン、ガソリンタンク、及び、ガソリンの総重量は約3,150ポンドである。ボートは、図2の推進システム40による推進システムに改造される。
重量が約19,000ポンドの1972Luhrsスポーツフィッシングボートが提供される。ボートはクライスラー製318ccエンジン2基を含む。リバースギア及び減速ギアを含めて、エンジンの重量はそれぞれ約900ポンドである。2つの75ガロンのガソリンタンクも含まれており、空の総重量は約250ポンドである。150ガロンのガソリンの重量は約1,100ポンドである。したがって、ガソリンエンジン、ガソリンタンク、及び、ガソリンの総重量は約3,150ポンドである。ボートは、図2の推進システム40による推進システムに改造される。
クライスラーエンジン、ガスタンク、及び、ガスが船から取り出される。容器には4つのNuvair NUVT4500圧縮空気貯蔵タンクが設置されており、それぞれの空の重量は約145.5ポンドである。
2つのGAST 1UP-NRV-15ロータリエアモータが、図2に示されるように配置される。重量約800ポンドの市販のメイン圧縮機1台、及び、重量約400ポンドの2つの市販の補助圧縮機も配置されている。圧縮機は、約4500psigの最大排出圧力を有し、かつ、ウォータクラフト10が航行速度15から18マイル毎時にあるとき、エアモータ62a、62bによって消費される空気の量を超える流量を供給する、又は空気を両方のエアタンク80a、82a、80b、82bに供給するように選択される。各エアモータ62a、62bの重量は、約25ポンドである。RELi3ON(登録商標)リン酸鉄リチウム12V、サイズ8Dで重量83ポンドのバッテリが12個取り付けられている。ボートは、既存のコントロールパネルと配電盤とを有し、これらは再配線され、エアモータで使用するための空気圧ラインが装備されている。
改造された構成要素は、取り外された構成要素よりも約220ポンド重くなる。しかしながら、改造前に、ウォータクラフト10が速度15から18マイル毎時で航行しているとき、毎時約7ガロンのガソリンを消費し、約21.4時間で150ガロンの燃料供給を使い果たす。対照的に、12個のリン酸鉄リチウムバッテリは、作動中、圧縮機が定期的にしか作動しない(すなわち、スレーブタンク82a、82bの圧力がPminを下回る)としても、主及び補助圧縮機を連続的に72時間作動させることができると推定される。上記のタイプのリン酸鉄リチウム電池を12個使用すると、主圧縮機と補助圧縮機とが連続して作動している場合でも、エアモータは約36日間(874時間)連続して作動し、ウォータクラフト10は約15から18マイル毎時の速度で水中を移動することができる。したがって、本開示による空気推進システムは、同じサイズの船舶用の化石燃料エンジン及び燃料システムよりも30倍以上長く海上に留まる能力を提供する。
12個のリン酸鉄リチウム電池のうちの1つだけが使用された場合、ウォータクラフト10は、置き換えられた化石燃料システムよりも、本開示の空気推進システムを使用する方が、3倍以上長く海に留まることができ、改造されたウォータクラフト10の重量は650ポンドを超えるが元のウォータクラフトよりも少ない。したがって、驚くべきことに、本開示に従って構築された空気推進システムは、化石燃料の燃焼を回避できるだけでなく、船舶を化石燃料エンジンよりもはるかに長く海に留まることを可能にすることが発見された。
リン酸鉄リチウムバッテリを追加することもまた、ウォータクラフト10の横傾斜及びトリムを維持するのに役立つことが発見された。この実施例によれば、リン酸鉄リチウムバッテリは、好ましくは、図3Aから3B、図4及び図5のバラストシステム211と同様の設計でサイズが小さいキャリッジシステムを使用して、ボートの長さ方向の軸線及び幅方向の軸線に沿って選択的に位置決め可能である。ウォータクラフト10が正の船尾トリムを示す場合(図1)、船尾によるトリムを減少させるために、12個のリン酸鉄リチウムバッテリの1つ又は複数が船首へ向けて船の長さ方向の軸線に沿って移動される。逆に、ウォータクラフト10が負の船尾トリムを示す場合、1つ又は複数のリチウムイオンバッテリは、長さ方向の軸線に沿って船尾へ向けて移動し、船尾トリムを増加させる。
図2Bに示されているように、ウォータクラフト10の船首へ向けた方向にウォータクラフト10の船尾を見たときに、横傾斜角が時計回り方向に正の角度である場合、1つ又は複数のリン酸鉄リチウム電池は、ウォータクラフト10の左舷側へ向けて、幅方向の軸線に沿って移動する。逆に、船首へ向けた方向にウォータクラフト10の船尾を見たときに、ウォータクラフト10が時計回り方向の負の横傾斜角を有する場合、リン酸鉄リチウム電池の1つ又は複数が、ウォータクラフト10の幅方向の軸線に沿って右舷へ向けて移動される。
(実施例2)
図3A-3Bのバッテリバラストシステム211のようなバッテリバラストシステムを備えた112フィートビームを有する大型船の例が、ここでは提供される。キャリッジ組立品214-244と同様の100個のキャリッジ組立品が設けられ、下甲板210に配置される。各キャリッジ組立品には、船の高さ方向の軸線Hに沿って配置された8つの段がある。各キャリッジ組立品の各バッテリ支持体(例えば、バッテリ支持体271)は、船の長さ方向の軸線に沿って4フィートの長さ、船の幅方向の軸線に沿って2フィートの幅を有し、垂直方向に隣接する隣接物から2フィート離間されている。船の幅112フィートのうち100フィートは、キャリッジ組立品に使用できる。したがって、各キャリッジ組立品の各段を備えた100/2=50のスロット(例えば、H(1)-H(50))がある。各段は32個のバッテリとバッテリ支持体を有し、50個のスロットのうち32個を占める。各バッテリの重量は150ポンドで、スロットあたりの平均重量(18個のスロットにはバッテリ支持体271がないことを考慮して)は20ポンドである。したがって、各キャリッジ支持体の1段あたりのバッテリ重量は150ポンド×32バッテリ/段=49,800ポンド/段である。段ごとのスロット重量(バッテリを除く)は、20ポンド/スロット×50スロット/段=1,000ポンド/段である。したがって、バッテリを含む各段の重量は50,800ポンド、又は、25.4トンである。
図3A-3Bのバッテリバラストシステム211のようなバッテリバラストシステムを備えた112フィートビームを有する大型船の例が、ここでは提供される。キャリッジ組立品214-244と同様の100個のキャリッジ組立品が設けられ、下甲板210に配置される。各キャリッジ組立品には、船の高さ方向の軸線Hに沿って配置された8つの段がある。各キャリッジ組立品の各バッテリ支持体(例えば、バッテリ支持体271)は、船の長さ方向の軸線に沿って4フィートの長さ、船の幅方向の軸線に沿って2フィートの幅を有し、垂直方向に隣接する隣接物から2フィート離間されている。船の幅112フィートのうち100フィートは、キャリッジ組立品に使用できる。したがって、各キャリッジ組立品の各段を備えた100/2=50のスロット(例えば、H(1)-H(50))がある。各段は32個のバッテリとバッテリ支持体を有し、50個のスロットのうち32個を占める。各バッテリの重量は150ポンドで、スロットあたりの平均重量(18個のスロットにはバッテリ支持体271がないことを考慮して)は20ポンドである。したがって、各キャリッジ支持体の1段あたりのバッテリ重量は150ポンド×32バッテリ/段=49,800ポンド/段である。段ごとのスロット重量(バッテリを除く)は、20ポンド/スロット×50スロット/段=1,000ポンド/段である。したがって、バッテリを含む各段の重量は50,800ポンド、又は、25.4トンである。
各キャリッジ組立品は8段を有し、キャリッジ組立品当たりの総重量は、8段/キャリッジ組立品(25.4トン/段)=203.2トン/キャリッジ組立品となる。バッテリバラストシステム全体の総重量は、キャリッジ組立品100個×203.2トン/キャリッジ組立品=20,320トンとなる。飲用水システムが設けられ、長さ200フィート、断面50フィート×14フィートの直方体形状の清水タンクを含み、145,600立方フィートの容積をもたらす。このようなタンクの飲料水の重量は145,600立方フィート×62.4ポンド/立方フィート=4542トンとなる。
ある実施例では、飲料水タンクは、船上で予想される飲料水の最大消費量を満たすのに必要な量を超えるバラスト水容量を提供するように設計されている。前述したように、バッテリバラストを使用して船の横傾斜及びトリムを調整することができるが、海上でバッテリを選択的に追加したり船から排出したりすることはできない。一実施例では、飲料水タンクは、特定された期間にわたって船上で消費するために必要とされる飲料水の最大必要量を保持し、予想される最小積載量と最大積載量の間で貨物の積載量が変化したときに船の喫水線が所望の量を超えて変化しないことを保証するように寸法決めされる。船の重力 (すなわち、力として表される重量)、水域によって加えられる浮力、及び、喫水線の最大の望ましい変動の間の既知の関係に基づいて、船の重量の最大の許容される変化が計算される。この変動は、飲料水タンクに保持されるバラスト水の重量と体積、及び、貨物重量の最大変化に対応する。船舶が、喫水線の所望の最大変動内に留まりながら貨物重量のより大きな変動を処理することが望まれる場合、追加の飲料水タンク容量を設けて、バラストに割り当てられる飲料水の重量がこれに応じて調整されるようにしてもよい。例えば、船の最大水線変動が20フィートの場合、その水線変動に対応する船の総重量の対応する変化を計算することができる。その最大重量変動は、以下のように割り当てることができる:
(7)ΔMT=ΔMC+ΔMB
ここで、ΔMT=許容される喫水線高さの最大変動に対応する船体重量の総変化(lbm又はkg)
ΔMC=貨物重量の予想される最大変動(lbm又はkg)
ΔMB=バラストの質量の最大変動(lbm又はkg)
(7)ΔMT=ΔMC+ΔMB
ここで、ΔMT=許容される喫水線高さの最大変動に対応する船体重量の総変化(lbm又はkg)
ΔMC=貨物重量の予想される最大変動(lbm又はkg)
ΔMB=バラストの質量の最大変動(lbm又はkg)
バッテリバラストの質量は海上では変化しないため、ΔMBを使用して、所望する最大の貨物に必要とされる飲料水の増分を計算し、上記の式(3)を使用して、喫水線の変動を計算することができる。
本発明は、その特定の例示的な実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、当業者には、上述の例示的な実施形態以外の特定の形態で本発明の具現化が可能であることは容易に明らかであろう。このことは、本発明の精神から逸脱することなく行うことができる。例示的な実施形態は、単なる例示であり、決して限定的なものと見なされるべきではない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。
Claims (68)
- ウォータクラフトであって、
船体と、
水域を通して該ウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、
前記プロペラを回転させるように作動するエアモータと、
前記エアモータと選択的に流体連通する空気貯蔵タンクと、
前記空気貯蔵タンクに選択的に圧縮空気を供給するように作動可能な空気圧縮機と、
複数のバッテリを含むバラストであって、前記複数のバッテリの内の前記バッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線の少なくとも1つに沿って、前記船体に対して選択的に位置決め可能である、バラストと、
を備えるウォータクラフト。 - 前記複数のバッテリの内の前記バッテリは、前記船の長さ方向の軸線及び前記船の幅方向の軸線に沿って前記船体に対して選択的に位置決め可能である、請求項1に記載のウォータクラフト。
- キャリッジシステムと、前記複数のバッテリとを備えるバッテリバラストシステムであって、前記キャリッジシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、各前記キャリッジ組立品は複数の段を含み、各前記段は一対のトラックを含み、前記キャリッジシステムは、さらに複数のバッテリ支持体を含み、各前記バッテリ支持体は、前記一対のトラックの内の対応する1つに係合し、前記一対のトラックの内の対応する1つに沿って移動可能である、請求項1に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは甲板を有し、前記バッテリバラストシステムは、船の高さ方向の軸線に沿って前記甲板の下方側に配置されている、請求項3に記載のウォータクラフト。
- 前記甲板は下甲板であり、前記ウォータクラフトは、前記船の高さ方向に沿って前記下甲板の上方側に主甲板をさらに備える、請求項4に記載のウォータクラフト。
- 前記バッテリ支持体は、前記船体に対して前記船の幅方向の軸線に沿って移動可能である、請求項3から請求項5の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記キャリッジ組立品は、前記船体に対して前記船の幅長方向の軸線に沿って移動可能である、請求項3から請求項6の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、船首及び船尾を有し、前記キャリッジ組立品の少なくともいくつかは、前記船首に近い第1の位置から前記船尾に近い第2の位置まで、前記船の長さ方向の軸線に沿って移動可能である、請求項3から請求項7の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 各前記段は、前記複数のバッテリを含む一組の前記バッテリを有し、少なくとも1つの段における前記バッテリの少なくともいくつかは、船の左舷に近い第1の位置から船の右舷に近い第2の位置まで移動可能である、請求項3から請求項8の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 各前記段は、前記バッテリ支持体を収容する寸法の複数のスロットを備え、各前記段における前記スロットの半分以下が前記バッテリ支持体によって占領される、請求項3から請求項9の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記複数のバッテリの内の各前記バッテリは、選択的に、ウォータクラフトの送電網に電気的に接続される、請求項1から請求項10の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは載貨重量トン数を有し、前記複数のバッテリは、前記ウォータクラフトの載貨重量トン数の約20%から30%となる総重量を有する、請求項1から請求項11の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 凝縮器、蒸発器、未処理水入口、及び、処理水タンクを備える飲料水システムをさらに備える、請求項1から請求項12の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記キャリッジシステム及び各前記バッテリ支持体に作動可能に連結され、前記船の長さ方向の軸線に沿った各前記キャリッジ組立品の位置及び前記船の幅方向の軸線に沿った各前記バッテリ支持体の位置を調整するように作動可能な制御システムをさらに備える、請求項3から請求項13の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、請求項1から請求項14の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、飲料水供給システムに流体接続されていないバラスト水タンクを含まない、請求項1から請求項15の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- ウォータクラフトであって、
船体と、
水域を通して該ウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、
前記プロペラを回転させるように作動するエアモータと、
前記エアモータに選択的に圧縮空気を供給するように作動可能な空気圧縮機であって、前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、空気圧縮機と、
複数のバッテリを含むバラストであって、前記複数のバッテリの内の前記バッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線の少なくとも1つに沿って、選択的に位置決め可能である、バラストと、
を備えるウォータクラフト。 - キャリッジシステムと、前記複数のバッテリとを備えるバッテリバラストシステムであって、前記キャリッジシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、各前記キャリッジ組立品は複数の段を含み、各前記段は一対のトラックを含み、前記キャリッジシステムは、さらに複数のバッテリ支持体を含み、各前記バッテリ支持体は、前記一対のトラックの内の対応する1つに係合し、前記一対のトラックの内の対応する1つに沿って移動可能である、請求項17に記載のウォータクラフト。
- 前記キャリッジ組立品は、前記船体に対して前記船の長さ方向の軸線に沿って移動可能である、請求項18に記載のウォータクラフト。
- 前記バッテリ支持体は、前記船体に対して前記船の幅方向の軸線に沿って移動可能である、請求項18又は請求項19に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、船首及び船尾を有し、前記キャリッジ組立品の少なくとも一部分は、前記船首と前記船の長さ方向の軸線に沿った船体中央位置との間の第1の位置から前記船尾と前記船の長さ方向の軸線に沿った前記船体中央位置との間の第2の位置まで、前記船の長さ方向の軸線に沿って移動可能である、請求項18から請求項20の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 各前記段は、一組の前記バッテリを有し、少なくとも1つの段における前記バッテリの少なくともいくつかは、船の左舷と前記船の幅方向の軸線に沿った船体中央位置との間の第1の位置から船の右舷と前記船の幅方向の軸線に沿った前記船体中央位置との間の第2の位置まで移動可能である、請求項18から請求項21の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 各前記段は、バッテリ支持体を収容する寸法の複数のスロットを備え、各前記段における前記スロットの半分以下が前記バッテリ支持体によって占領される、請求項17から請求項22の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記複数のバッテリの内の各前記バッテリは、選択的に、ウォータクラフトの送電網に電気的に接続される、請求項17から請求項23の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは載貨重量トン数を有し、前記バッテリは、前記ウォータクラフトの載貨重量トン数の約20%から30%となる総重量を有する、請求項17から請求項24の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 凝縮器、蒸発器、未処理水入口、及び、処理水タンクを備える飲料水システムをさらに備える、請求項17から請求項25の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記キャリッジシステム及び各前記バッテリ支持体に作動可能に連結され、前記船の長さ方向の軸線に沿った各前記キャリッジ組立品の位置及び前記船の幅方向の軸線に沿った各前記バッテリ支持体の位置を調整するように作動可能な制御システムをさらに備える、請求項18から請求項26の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、請求項17から請求項27の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、飲料水供給システムに流体接続されていないバラスト水タンクを含まない、請求項17から請求項28の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- ウォータクラフトであって、
船体と、
水域を通して該ウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、
キャリッジシステムと、複数のバッテリとを備えるバッテリバラストシステムであって、前記複数のバッテリの内の前記バッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線に沿って、前記船体に対して選択的に位置決め可能である、バッテリバラストシステムと、
を備えるウォータクラフト。 - 前記キャリッジシステムは複数のキャリッジ組立品を含み、各前記キャリッジ組立品は複数の段を含み、各前記段は一対のトラックを含み、前記キャリッジシステムは、さらに複数のバッテリ支持体を含み、各前記バッテリ支持体は、前記一対のトラックの内の対応する1つに係合し、前記一対のトラックの内の対応する1つに沿って移動可能である、請求項30に記載のウォータクラフト。
- 前記バッテリ支持体は、前記船体に対して前記船の幅方向の軸線に沿って移動可能である、請求項31に記載のウォータクラフト。
- 前記キャリッジ組立品は、前記船体に対して前記船の幅長方向の軸線に沿って移動可能である、請求項31又は請求項32に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、船首及び船尾を有し、前記キャリッジ組立品は、前記船首に近い第1の位置から前記船尾に近い位置まで前記船の長さ方向の軸線に沿って移動可能である、請求項31から請求項33の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 各前記段は、前記複数のバッテリを含む一組の前記バッテリを有し、一組の前記バッテリは、船の左舷に近い第1の位置から船の右舷に近い第2の位置まで移動可能である、請求項31から請求項34の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 各前記段は、前記バッテリ支持体を収容する寸法の複数のスロットを備え、各前記段における前記スロットの半分以下が前記バッテリ支持体によって占領される、請求項31から請求項35の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記複数のバッテリの内の各前記バッテリは、ウォータクラフトの送電網に電気的に接続される、請求項30から請求項36の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは載貨重量トン数を有し、前記バッテリは、前記ウォータクラフトの載貨重量トン数の約20%から30%となる総重量を有する、請求項30から請求項37の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 凝縮器、蒸発器、未処理水入口、及び、処理水タンクを備える飲料水システムをさらに備える、請求項30から請求項38の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記キャリッジシステム及び各前記バッテリ支持体に作動可能に連結され、前記船の長さ方向の軸線に沿った各前記キャリッジ組立品の位置及び前記船の幅方向の軸線に沿った各前記バッテリ支持体の位置を調整するように作動可能な制御システムをさらに備える、請求項31から請求項39の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、請求項31から請求項40の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 前記ウォータクラフトは、飲料水供給ラインに流体接続されていないバラスト水タンクを含まない、請求項31から請求項41の何れか1項に記載のウォータクラフト。
- 船体を有し、かつ、長さ方向の軸線を画定する船首及び船尾を有するウォータクラフトのトリムを調整する方法であって、
キャリッジシステムと複数のバッテリとを備えるバッテリバラストシステムを提供することであって、前記複数のバッテリの内の前記バッテリは、船の長さ方向の軸線及び船の幅方向の軸線に沿って前記船体に対して選択的に位置決め可能である、バッテリバラストシステムを提供することと、
前記船体に対して前記長さ方向の軸線に沿って前記複数のバッテリのサブセットを選択的に移動させることと、
を含む方法。 - 前記キャリッジシステムは、複数のキャリッジ組立品を備え、各前記キャリッジ組立品は前記長さ方向の軸線に沿って選択的に移動可能であり、各前記キャリッジ組立品は複数の段を含み、各前記段は一対のトラックを含み、前記キャリッジシステムは、複数のバッテリ支持体をさらに備え、各前記バッテリ支持体は、一対のトラックの内の対応する1つと係合し、その一対のトラックの内の対応する1つに沿って移動可能であり、
前記複数のバッテリの内の各前記バッテリは、前記複数のバッテリ支持体の内の1つの前記バッテリ支持体に配置され、前記長さ方向の軸線に沿って前記複数のバッテリのサブセットを選択的に移動させることは、前記長さ方向の軸線に沿って前記キャリッジ組立品のサブセットを選択的に移動させることを含む、請求項43に記載の方法。 - ウォータクラフトは、水域を通して該ウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、前記プロペラを回転させるように作動するエアモータと、前記エアモータと選択的に流体連通する空気貯蔵タンクと、前記空気貯蔵タンクに選択的に圧縮空気を供給するように作動可能な空気圧縮機と、を備える、請求項43又は請求項44に記載の方法。
- 前記複数のバッテリの内の少なくとも1つの前記バッテリによって前記空気圧縮機に選択的に通電することを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、請求項43から請求項46の何れか1項に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、飲料水システムに流体接続されていないバラスト水タンクを含まない、請求項43から請求項47の何れか1項に記載の方法。
- 前記長さ方向の軸線に沿って前記複数のバッテリのサブセットを選択的に移動させることは、前記複数のバッテリの前記サブセットを前記船首に近い第1の位置から前記船尾に近い第2の位置まで集合的に移動させることを含む、請求項43から請求項48の何れか1項に記載の方法。
- 船体を有し、かつ、幅方向の軸線を画定する左舷及び右舷を有するウォータクラフトの横傾斜を調整する方法であって、
複数のバッテリと複数の段とを備えるバッテリバラストシステムを提供することであって、各前記段は、前記幅方向の軸線に沿って前記船体に対して移動可能な複数のバッテリ支持体を備える、バッテリバラストシステムを提供することと、
前記船体に対して前記幅方向の軸線に沿って前記複数のバッテリのサブセットを選択的に移動させることと、
を含む方法。 - 各前記段は、一対のトラックを含み、各前記バッテリ支持体は、一対のトラックの内の対応する1つと係合し、その一対のトラックの内の対応する1つに沿って移動可能であり、前記幅方向の軸線に沿って前記複数のバッテリのサブセットを選択的に移動させることは、前記複数のバッテリのサブセットの内の前記バッテリに対応する前記バッテリ支持体を該バッテリ支持体に対応する前記一対のトラックに沿って選択的に移動させることを含む、請求項50に記載の方法。
- 前記バッテリバラストシステムは、複数のキャリッジ組立品を含むキャリッジシステムを備え、各前記キャリッジ組立品は、前記複数の段の内の前記段のサブセットを含む、請求項51に記載の方法。
- ウォータクラフトは、水域を通して該ウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、前記プロペラを回転させるように作動するエアモータと、前記エアモータと選択的に流体連通する空気貯蔵タンクと、前記空気貯蔵タンクに選択的に圧縮空気を供給するように作動可能な空気圧縮機と、を備える、請求項50から請求項52の何れか1項に記載の方法。
- 前記複数のバッテリの内の少なくとも1つの前記バッテリによって前記空気圧縮機に選択的に通電することを含む、請求項53に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、請求項50から請求項54の何れか1項に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、飲料水システムに流体接続されていないバラスト水タンクを含まない、請求項50から請求項55の何れか1項に記載の方法。
- 前記幅方向の軸線に沿って前記複数のバッテリのサブセットを選択的に移動させることは、前記複数のバッテリの前記サブセットを前記左舷に近い第1の位置から前記右舷に近い第2の位置まで選択的に移動させることを含む、請求項50から請求項56の何れか1項に記載の方法。
- ウォータクラフトの喫水を調整する方法であって、ウォータクラフトは、脱塩装置と流体連通する未処理水入口と、脱塩装置と流体連通する清水タンクとを有する飲料水システムを備え、該方法は、清水タンク内の清水の体積を調整することを含む、方法。
- 前記清水タンク内の清水の体積を調整することは、対応する体積の水を船外に排出することを含む、請求項58に記載の方法。
- 前記清水タンク内の清水の体積を調整することは、前記飲料水システムへの未処理水の流量を調節することを含む、請求項58に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、長さ方向の軸線を画定する船首及び船尾と、幅方向の軸線を画定する左舷及び右舷と、バッテリバラストシステムとを含み、前記バッテリバラストシステムは、前記長さ方向の軸線及び前記幅方向の軸線に沿って前記船体に対して選択的に位置決め可能な複数のバッテリを備え、該方法は、前記長さ方向の軸線に沿って前記バッテリのサブセットを移動させることを含む、請求項58に記載の方法。
- 前記バッテリバラストシステムは、キャリッジシステムをさらに備え、前記キャリッジシステムは、複数のキャリッジ組立品を備え、各前記キャリッジ組立品は複数の段を含み、各前記段は一対のトラックと、対応する複数のバッテリ支持体であって、該複数のバッテリ支持体に対応する前記一対のトラックに移動可能に係合する複数のバッテリ支持体とを含む、請求項61に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは船首及び船尾を有し、各前記キャリッジ組立品は、前記船首に近い第1の位置から船尾に近い第2の位置まで長さ方向の軸線に沿って前記船体に対して移動可能である、請求項62に記載の方法。
- 脱塩装置が凝縮器及び蒸発器を含む、請求項58から請求項63の何れか1項に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、水域を通して該ウォータクラフトを推進するように作動可能なプロペラと、前記プロペラを回転させるように作動するエアモータと、前記エアモータと選択的に流体連通する空気貯蔵タンクと、前記空気貯蔵タンクに選択的に圧縮空気を供給するように作動可能な空気圧縮機と、を備える、請求項61から請求項64の何れか1項に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、化石燃料エンジン又は化石燃料タンクを含まない、請求項58から請求項65の何れか1項に記載の方法。
- 前記複数のバッテリの内の少なくとも1つのバッテリによって前記空気圧縮機に選択的に通電することを含む、請求項65に記載の方法。
- 前記ウォータクラフトは、飲料水システムに流体接続されていないバラスト水タンクを含まない、請求項58から請求項67の何れか1項に記載の方法。
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