JP2024051332A - Ships - Google Patents
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Abstract
【課題】帆走時における推進効率を向上できる船舶を提供する。【解決手段】船舶1は、風が吹いたときには、風力推進部10による推進力で帆走を行うことができる。ここで、船舶1は、船体11の傾斜度合いを検出する情報検出部51と、情報検出部51の検出結果に基づいて、船体11の傾斜を抑制する傾斜抑制部60と、を備える。そのため、傾斜抑制部60は、船体11が傾斜したときには、船体11の傾斜を抑制することによって、船体11の傾斜による推進効率の低下の影響を抑制することができる。以上により、帆走時における推進効率を向上できる。【選択図】図6[Problem] To provide a ship capable of improving propulsion efficiency when sailing. [Solution] When wind blows, the ship 1 can sail using propulsion force from a wind propulsion unit 10. The ship 1 is equipped with an information detection unit 51 that detects the degree of inclination of the hull 11, and a tilt suppression unit 60 that suppresses the inclination of the hull 11 based on the detection results of the information detection unit 51. Therefore, when the hull 11 inclines, the tilt suppression unit 60 can suppress the influence of reduced propulsion efficiency caused by the inclination of the hull 11 by suppressing the inclination of the hull 11. As a result, propulsion efficiency when sailing can be improved. [Selected Figure] Figure 6
Description
本発明は、船舶に関するものである。 The present invention relates to ships.
近年、CO2等のGHGガスの削減のために、風力等の再生可能エネルギーを用いて推力を発生する船舶が知られている。例えば、特許文献1に記載された船舶は、プロペラによる推進器に加えて、船体上に、風力によって船体を推進させる風力推進部を備えている。
In recent years, ships that generate thrust using renewable energy such as wind power have become known in order to reduce GHG gases such as CO 2. For example, the ship described in
ここで、上述のような船舶は、ロータ帆などを有する風力推進部を船体に複数備えている。船舶は、全ての風力推進部において最大の推力が得られるように各風力推進部を制御する。船舶においては、船体が傾斜することによって、船体が旋回する回頭モーメントが発生し、それに対応するための当て舵の抵抗によって帆走の推進効率が低下するという問題があった。また、船体が傾斜することによって、推進力の水平成分が低減されることで、帆走の推進効率が低下するという問題があった。 Here, the ship described above has a plurality of wind propulsion units, each having a rotor sail, etc., on the hull. The ship controls each wind propulsion unit so that maximum thrust is obtained from all the wind propulsion units. In a ship, when the hull tilts, a turning moment occurs that causes the hull to turn, and the resistance of the counter rudder to deal with this reduces the propulsive efficiency of sailing, which is a problem. In addition, when the hull tilts, the horizontal component of the propulsive force is reduced, which is a problem that the propulsive efficiency of sailing is reduced.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、帆走時における推進効率を向上できる船舶を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve these problems, and aims to provide a ship that can improve propulsion efficiency when sailing.
本発明に係る船体と、風力によって船体を推進させる複数の風力推進部と、船体の傾斜度合いを検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、船体の傾斜を抑制する傾斜抑制部と、を備える。 The system comprises a hull according to the present invention, a plurality of wind propulsion units that propel the hull using wind force, a detection unit that detects the degree of inclination of the hull, and an inclination suppression unit that suppresses the inclination of the hull based on the detection results of the detection unit.
本発明に係る船舶は、風力によって船体を推進させる複数の風力推進部を備える。そのため、船舶は、風が吹いたときには、風力推進部による推進力で帆走を行うことができる。ここで、船舶は、船体の傾斜度合いを検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、船体の傾斜を抑制する傾斜抑制部と、を備える。そのため、傾斜抑制部は、船体が傾斜したときには、船体の傾斜を抑制することによって、船体の傾斜による推進効率の低下の影響を抑制することができる。以上により、帆走時における推進効率を向上できる。 The ship according to the present invention is equipped with multiple wind propulsion units that propel the hull using wind force. Therefore, when the wind blows, the ship can sail using the propulsion force generated by the wind propulsion units. Here, the ship is equipped with a detection unit that detects the degree of inclination of the hull, and a tilt suppression unit that suppresses the inclination of the hull based on the detection result of the detection unit. Therefore, when the hull inclines, the tilt suppression unit suppresses the inclination of the hull, thereby suppressing the effect of reduced propulsion efficiency due to the inclination of the hull. As a result, the propulsion efficiency during sailing can be improved.
傾斜抑制部は、船体の傾き度合いに応じて、バラストタンクのバラスト水の量を調整してよい。傾斜抑制部は、船体が傾斜したとき、船体が沈んでいる方に比して浮いている方のバラスト水の量を多くすることで、船体の姿勢を戻し、傾斜を抑制することができる。バラストタンクは船体に既設の設備である。従って、既設の設備内のバラスト水の量を調整することで、傾斜抑制部は、シンプルな機構にて、傾斜の抑制を行うことができる。 The tilt suppression unit may adjust the amount of ballast water in the ballast tank depending on the degree of tilt of the hull. When the hull tilts, the tilt suppression unit can correct the hull's posture and suppress tilt by increasing the amount of ballast water on the floating side of the hull compared to the submerged side. The ballast tank is equipment that is already installed on the hull. Therefore, by adjusting the amount of ballast water in the existing equipment, the tilt suppression unit can suppress tilt with a simple mechanism.
傾斜抑制部は、質量体を移動させてよい。この場合、傾斜抑制部は、船体が傾斜したとき、船体が浮いている方へ質量体を移動させることで、船体の姿勢を戻し、傾斜を抑制することができる。 The tilt suppression unit may move the mass body. In this case, when the hull tilts, the tilt suppression unit can return the hull to its original position and suppress the tilt by moving the mass body in the direction in which the hull is floating.
傾斜抑制部は、風力推進部を移動させてよい。この場合、傾斜抑制部は、船体が傾斜したとき、船体が浮いている方へ風力推進部を移動させることで、船体の姿勢を戻し、傾斜を抑制することができる。 The tilt suppression unit may move the wind propulsion unit. In this case, when the hull tilts, the tilt suppression unit can return the hull to its original position and suppress tilting by moving the wind propulsion unit in the direction in which the hull is floating.
本発明に係る船舶は、船体と、風力によって船体を推進させる複数の風力推進部と、船体の傾斜度合いを検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、風力推進部の傾斜を調整する傾斜調整部と、を備える。 The vessel according to the present invention comprises a hull, a plurality of wind propulsion units that propel the hull by wind force, a detection unit that detects the degree of inclination of the hull, and an inclination adjustment unit that adjusts the inclination of the wind propulsion units based on the detection results of the detection unit.
本発明に係る船舶は、風力によって船体を推進させる複数の風力推進部を備える。そのため、船舶は、風が吹いたときには、風力推進部による推進力で帆走を行うことができる。ここで、船舶は、船体の傾斜度合いを検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、風力推進部の傾斜を調整する傾斜調整部と、を備える。そのため、傾斜調整部は、船体が傾斜したときには、風力推進部の傾斜を抑制することによって、風力推進部の揚力の鉛直成分を減少させることができ、船体の傾斜による推進効率の低下の影響を抑制することができる。以上により、帆走時における推進効率を向上できる。 The ship according to the present invention is equipped with multiple wind propulsion units that propel the hull using wind force. Therefore, when the wind blows, the ship can sail using the propulsion force generated by the wind propulsion units. Here, the ship is equipped with a detection unit that detects the degree of inclination of the hull, and an inclination adjustment unit that adjusts the inclination of the wind propulsion units based on the detection results of the detection unit. Therefore, when the hull inclines, the inclination adjustment unit can reduce the vertical component of the lift of the wind propulsion units by suppressing the inclination of the wind propulsion units, thereby suppressing the effect of reduced propulsion efficiency due to inclination of the hull. As a result, propulsion efficiency during sailing can be improved.
本発明によれば、帆走時における推進効率を向上できる船舶を提供できる。 The present invention provides a ship that can improve propulsion efficiency when sailing.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「前」「後」の語は船体の船首と船尾を結ぶ方向に対応するものであり、「横」の語は船体の左右(幅)方向に対応するものであり、「上」「下」の語は船体の上下方向に対応するものである。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the terms "fore" and "aft" refer to the direction connecting the bow and stern of the hull, the term "across" refers to the left-right (width) direction of the hull, and the terms "up" and "down" refer to the up-down direction of the hull.
図1は、本発明の実施形態に係る船舶の一例を示す概略断面図である。船舶1は、例えば原油や液体ガス等の石油系液体貨物を運搬する船舶であり、例えば、オイルタンカーである。なお、船舶は、オイルタンカーに限定されず、例えば、バルクキャリア、その他、様々な種類の船舶であってよい。
Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a ship according to an embodiment of the present invention. The
船舶1は、図1に示すように、船体11と、推進器12と、複数の風力推進部10と、を備えている。船体11は、船首部2と、船尾部3と、機関室4と、貨物室6と、を有している。船体11の上部には(または船内には)上甲板19が設けられている。船首部2は、船体11の前方側に位置している。船尾部3は、船体11の後方側に位置している。
As shown in FIG. 1, the
船首部2は、例えば満載喫水状態における造波抵抗の低減が図られた形状を有している。推進器12は、船体11の推力を機械的に発生させるものであり、例えばスクリューシャフトが用いられている。推進器12は、推進時に船尾部3における喫水線(海Wの水面)よりも下方に設置される。また、船尾部3における喫水線よりも下方には、推進方向を調整するための舵15が設置されている。
The
機関室4は、船尾部3の船首側に隣り合う位置に設けられている。機関室4は、推進器12に駆動力を付与するためのメインエンジン16を配置するための区画である。上甲板19上には、機関室4の上方に居住区22、及び排気用の煙突23が設けられる。貨物室6は、船首部2と機関室4との間に設けられている。貨物室6は、貨物を収容するための区画である。貨物室6は、外板20と内底板21の二重船殻構造を採用することによって、複数の貨物室26と複数のバラストタンク27とに区画されている。バラストタンク27は、船の大きさ等に応じた量のバラスト水を収容する。
The
風力推進部10は、風力によって船体11を推進させる機構である。本実施形態では、風力推進部10としてロータ式の風力推進機構が採用されている。風力推進部10は、船体11の上甲板19上に前後方向に並ぶように複数(ここでは四個)設けられている。図2(a)に示すように、風力推進部10は、上下方向に延びる円柱状のロータ帆31と、ロータ帆31を回転させる電動機32と、を備える。ロータ帆31に対して横側から風WDが吹き込むと、後側ではロータ帆31の回転方向と風WDの向きが互いに反対となり、前側ではロータ帆31の回転方向と風WDの向きが一致する。これによって、ロータ帆31の前後で圧力差が発生することで、前側へ向かう推力PFが発生する(マグナス効果)。図2(b)に示すように、船体11に対して横側から風WDが吹くことで、各風力推進部10の推力PFにより、船体11は前方へ進む。なお、本実施形態では、四本の風力推進部10A、10B,10C,10Dが設けられている。
The
図3を参照して、制御装置50を備える制御システム100について説明する。制御装置50は、上述のような複数の風力推進部10を有する船舶1を制御する装置である。制御装置50は、船体11の傾斜を抑制する。
With reference to FIG. 3, a
具体的に、制御システム100は、前述の複数の風力推進部10と、推進器12と、舵15と、傾斜抑制部60と、を備える。また、制御システム100は、これらの機器を制御する制御装置50と、情報検出部51(検出部)と、を備える。
Specifically, the
制御装置50は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェースを備え、一般的なコンピュータとして構成されている。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)などの演算器である。メモリは、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの記憶媒体である。ストレージは、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェースを統括し、後述する制御部30の機能を実現する。制御部30では、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。制御部30は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。
The
制御装置50は、風力推進部10A,10B,10C,10Dの電動機32A,32B,32C,32Dへ制御信号を出力することで、ロータ帆31を所望の回転数で回転させる。制御装置50は、推進器12の駆動部(メインエンジン16等)へ制御信号を出力することで、推進器12を動作させる。制御装置50は、舵15の駆動部へ制御信号を出力することで、舵が所望の角度となるように動作させる。
The
情報検出部51は、制御装置50の演算に必要な各種情報を検出する。情報検出部51は、風向き、及び風速などの風に関する情報を検出可能な風向風速計52を有する(図1参照)。情報検出部51は、舵15の角度を検出する舵角計53を有する(図1参照)。また、情報検出部51は、船体11の姿勢・動揺などの船体運動や方位を計測する計測器54を備える(図1参照)。情報検出部51は、計測器54の結果から、船体11の傾斜度合いを検出することができる。その他、情報検出部51は、天気予報等の予め風の状態を把握しておくことができるような情報受信部を備える。情報検出部51は、GPSなど、船体11の位置を検出可能な計測器を備える。情報検出部51は、検出した情報を制御装置50へ送信する。
The
傾斜抑制部60は、情報検出部51の傾斜度合いの検出結果に基づいて、船体11の傾斜を抑制する。傾斜抑制部60は、船体11が一方側へ沈むように傾斜した場合、一方側の質量を軽くし、他方側の質量を重くするように質量移動することにより、船体11の傾斜を抑制する。なお、本実施形態では、傾斜抑制部60は、船幅方向における傾斜を抑制する場合を例示しているが、傾斜方向は特に限定されず、前後方向における傾斜を抑制してもよい。
The
次に、図4を参照して、本実施形態に係る船舶1の傾斜抑制部60について説明する。図4は、船体11を後側から見たときの概略断面図である。図4に示すように、船体11は、右舷側のバラストタンク27Aと、左舷側のバラストタンク27Bと、底側のバラストタンク27Cと、を備える。バラストタンク27A,27Bは、船幅方向の外板20Aと内板21Aとの間にそれぞれ形成される。バラストタンク27Cは、底側の外板20Bと内板21Bとの間に形成される。本実施形態では、ロータ帆31は、上甲板19の船幅方向の中央位置に設けられる。
Next, referring to FIG. 4, the
傾斜抑制部60は、船体11の傾き度合いに応じて、バラストタンク27A,27Bのバラスト水の量を調整する。傾斜抑制部60は、ポンプ61と、配管62と、バルブ63A,63Bと、を備える。ポンプ61は、バラストタンク27A,27Bに対してバラスト水を圧送する。配管62は、ポンプ61と、バラストタンク27A,27Bとを接続する。バルブ63Aは、バラストタンク27Aとポンプ61との間の配管62に接続される。バルブ63Bは、バラストタンク27Bとポンプ61との間の配管62に接続される。
The
次に、図5及び図6を参照して、傾斜抑制部60の動作について説明する。図5は、船体11が右舷側に沈んだ状態の船舶1を示す。船舶1に向かって横側から風が吹くと、複数の風力推進部10にて揚力が発生する。これらの揚力を合算した場合の中心を揚力中心CE(Center of Effort)とする。当該揚力中心CEにて船舶1全体の揚力LFが発生する。一方、船舶1に風が吹き付けることにより当該風に対する抗力が発生する。このときの、横方向における抗力RFの中心を抵抗中心CLR(Center of Lateral Resistane)とする。当該抵抗中心CLRにて、揚力LFとは反対側へ横方向における抗力RFが発生する。抵抗中心CLRには浮力FFが作用する。なお、抵抗中心CLRを通過する鉛直方向に延びる線を基準線SLとする。
Next, the operation of the
船体11が傾斜すると、風力推進部10が基準線SLに対して傾斜する。従って、揚力LFが斜め下方向へ傾斜する。そのため、揚力LFは、水平方向の成分LFxと、鉛直方向の下向きの成分LFzと、を有する。このように鉛直方向の成分LFzが発生する場合、揚力LFを推力に変換する際に成分LFzが推力に寄与しないため、ロスが発生する。
When the
また、船体11が傾斜すると、揚力中心CEが基準線SLから水平方向にずれる。当該ずれの影響により、船体11に回頭モーメントが作用することで、船体11が旋回する。当該旋回を防止するために舵15を切ると、当て舵の抵抗によって帆走の推進効率が低下する。
In addition, when the
これに対し、図6に示すように、傾斜抑制部60は、情報検出部51の検出結果から船体11の傾斜が所定の大きさを超えた場合に、バラストタンク27Aのバラスト水をバラストタンク27Bへ供給する。具体的に、傾斜抑制部60は、バルブ63A,63Bを開にして、ポンプ61を作動させ、バラストタンク27Aからバラストタンク27Bへバラスト水を供給する。これにより、右舷側のバラスト水が減少し、左舷側のバラスト水が増加する。そのため、船体11が左舷側へ戻ることで、船体11の姿勢が水平となり、傾斜が抑制される。図6に示すように、揚力LFが鉛直方向の成分を有さない。そのため、揚力LFを推力に変換する際に、ロスが生じない。また、揚力中心CEは、基準線SL上に配置される。従って、船体11には回頭モーメントが生じないため、推進効率が低下するような抵抗が生じない。
In response to this, as shown in FIG. 6, the
次に、本実施形態に係る船舶1の作用・効果について説明する。
Next, the action and effect of the
本実施形態に係る船舶1は、風力によって船体を推進させる複数の風力推進部10を備える。そのため、船舶1は、風が吹いたときには、風力推進部10による推進力で帆走を行うことができる。ここで、船舶1は、船体11の傾斜度合いを検出する情報検出部51と、情報検出部51の検出結果に基づいて、船体11の傾斜を抑制する傾斜抑制部60と、を備える。そのため、傾斜抑制部60は、船体11が傾斜したときには、船体11の傾斜を抑制することによって、船体11の傾斜による推進効率の低下の影響を抑制することができる。以上により、帆走時における推進効率を向上できる。
The
傾斜抑制部60は、船体11の傾き度合いに応じて、バラストタンク27A,27Bのバラスト水の量を調整してよい。傾斜抑制部60は、船体11が傾斜したとき、船体11が沈んでいる方に比して浮いている方のバラスト水の量を多くすることで、船体11の姿勢を戻し、傾斜を抑制することができる。バラストタンク27A,27Bは船体11に既設の設備である。従って、既設の設備内のバラスト水の量を調整することで、傾斜抑制部60は、シンプルな機構にて、傾斜の抑制を行うことができる。
The
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments.
例えば、図7に示す構造を採用してもよい。図7に示すように、傾斜抑制部70は、質量体72を移動させてよい。この場合、傾斜抑制部70は、船体11が傾斜したとき、船体11の傾斜の反対側へ質量体72を移動させることで、船体11の姿勢を戻し、傾斜を抑制することができる。傾斜抑制部70は、上甲板19上に、質量体72を船幅方向へ移動させるためのベース部材71を有する。ベース部材71は、下方へ向かって窪むように湾曲した上面71aを有する。これにより、傾斜抑制部70は、ベース部材71の上面71aに沿って質量体72を船幅方向に沿って移動させることができる。
For example, the structure shown in FIG. 7 may be adopted. As shown in FIG. 7, the
図8に示すような傾斜抑制部80を採用してもよい。傾斜抑制部80は、ヒンジ部81と、支持部82と、質量体83と、を備える。ヒンジ部81は、上甲板19に設けられ、支持部82を船幅方向へ回動可能に支持する。支持部82の一端側はヒンジ部81に接続される。支持部82の他端部には質量体83が設けられる。このような構成により、傾斜抑制部80は、船体11が傾斜したとき、船体11の傾斜の反対側へ質量体72が移動するように、ヒンジ部81回りに支持部82を回動させる。
A
図9に示すような傾斜抑制部90を採用してもよい。傾斜抑制部90は、風力推進部10を移動させる。この場合、傾斜抑制部90は、船体11が傾斜したとき、船体の傾斜の反対側へ風力推進部10を移動させることで、船体11の姿勢を戻し、傾斜を抑制することができる。具体的に、傾斜抑制部90は、上甲板19に設けられた移動支持部91を有する。移動支持部91は、風力推進部10を船幅方向にスライド移動するように、風力推進部10を支持する。図9においては、傾斜抑制部90は、船体11の右舷側及び左舷側において仮想線に示す位置へ風力推進部10を移動可能である。
A
図10に示すような船舶1の構造を採用してもよい。図10に示す船舶1は、風力によって船体を推進させる複数の風力推進部10を備える。そのため、船舶1は、風が吹いたときには、風力推進部10による推進力で帆走を行うことができる。ここで、船体11の傾斜度合いを検出する情報検出部51と、情報検出部51の検出結果に基づいて、風力推進部10の傾斜を調整する傾斜調整部110と、を備える。
The structure of the
具体的に、傾斜調整部110は、上甲板19にて風力推進部10を回動可能に支持するヒンジ部によって構成される。図5に示すように、船体11の傾斜に伴って風力推進部10も傾斜する。これに対し、傾斜調整部110は、風力推進部10が上下方向に平行となるように、風力推進部10を回動させる。このとき、揚力LFは水平方向に作用するため、鉛直方向の下向きの成分が発生しない。傾斜調整部110は、船体11が傾斜したときには、風力推進部10の傾斜を抑制することによって、風力推進部10の揚力の鉛直成分を減少(または無くす)させることができ、船体11の傾斜による推進効率の低下の影響を抑制することができる。以上により、帆走時における推進効率を向上できる。
Specifically, the
なお、風力推進部の数や配置など、船体に対してどのように設けるかなどは特に限定されない。例えば、横方向にずれるような風力推進部を設けてもよい。 There are no particular limitations on the number and arrangement of the wind propulsion units, or how they are attached to the hull. For example, the wind propulsion units may be arranged so as to be offset laterally.
船体11の構造も図1に示すものに限定されず、用途等に応じて適宜変更してよい。
The structure of the
1…船舶、11…船体、10…風力推進部、51…情報検出部(検出部)、60,70,80,90…傾斜抑制部、72,83…質量体、110…傾斜調整部。 1...ship, 11...hull, 10...wind propulsion unit, 51...information detection unit (detection unit), 60, 70, 80, 90...tilt suppression unit, 72, 83...mass body, 110...tilt adjustment unit.
Claims (5)
風力によって前記船体を推進させる複数の風力推進部と、
前記船体の傾斜度合いを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記船体の傾斜を抑制する傾斜抑制部と、を備える、船舶。 The hull and
A plurality of wind propulsion units that propel the hull by wind force;
A detection unit for detecting the degree of inclination of the hull;
a tilt suppression unit that suppresses tilt of the hull based on the detection result of the detection unit.
風力によって前記船体を推進させる複数の風力推進部と、
前記船体の傾斜度合いを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記風力推進部の傾斜を調整する傾斜調整部と、を備える、船舶。
The hull and
A plurality of wind propulsion units that propel the hull by wind force;
A detection unit for detecting the degree of inclination of the hull;
and an inclination adjustment unit that adjusts the inclination of the wind propulsion unit based on the detection result of the detection unit.
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