JP5583683B2 - 自走推進船 - Google Patents

Description

本発明は、自走推進船に関する。

本発明は、特に出港地と入港地との間にある所定距離に亙り航行するよう指定される自走推進船に関する。

この種の船は、例えば海洋フェリーあるいは河川フェリーである。この船は、例えば旅客や貨物を移送するフェリー種あるいは何らかの他の船舶である。

国際公開第２００５／０１２０７９号 欧州特許第１３４１６９４号（Ｂ） 欧州特許出願公開第１５３１１２５号（Ａ）

自走推進船の一つの問題は、その二酸化炭素排出痕と化石燃料のコストとである。

事実、船は通常ディーゼルエンジンで作動する。

ディーゼルエンジンに対する数多くの代替システムが、船舶用に知られている。

国際公開第２００５／０１２０７９号文献（特許文献１）には、帆に配置された光起電力セルと、これに加えセルが収集した電気を蓄える電池および／またはキャパシタもまた備える船が記載されている。この船は、ディーゼルエンジンの付いていない娯楽用帆船種であり、定期運行するフェリー等の大型船の規模にまで一般化はできない。

欧州特許第１３４１６９４号（Ｂ）文献（特許文献２）は、主ディーゼルエンジンと、別のディーゼルエンジンが備わる発電機セットにより電気を供給される電動モータとを備える船に関するものである。

欧州特許出願公開第１５３１１２５号（Ａ）文献（特許文献３）には、その推進用にディーゼルエンジンと燃料電池とにより給電される電動モータを配設した船が記載されている。

本発明は、その推進用に内燃機関を一部あるいは全部不要とする船の入手を目指すものである。

このため、本発明の第１の目的は、出港地と入港地との間にある所定距離に亙って航行するよう指定される自走推進船に関し、この船が、少なくとも第１の船側電力網と、少なくとも１つの主給電バスと、推進手段と、前記推進手段を駆動する少なくとも１つの駆動モータと、前記主給電バスを介して第１の船側電力網と前記少なくとも１つの駆動モータとに電気を供給する給電手段とを備え、
給電手段が、
所定距離に亙る少なくとも１つの第１の船側電力網の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータの公称給電の両方の少なくとも５％に等しい比率分を、その公称充電状態において提供するような大きさの容量を有し、前記主給電バスを介する前記所定距離に亙る航行を可能とする少なくとも１つの電気キャパシタ群と、
入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに第１の船側電力網に給電する目的で、船上に配置され、電気キャパシタ群を船の入港地および／または出港地に配置された他の電力網に接続する電気接続手段とを備える。

本発明はまた、出港地と入港地との間にある所定距離に亙って航行するよう指定される自走推進船に関し、この船が、少なくとも第１の船側電力網と、少なくとも１つの主給電バスと、推進手段と、前記推進手段を駆動する少なくとも１つの駆動モータと、前記主給電バスを介して第１の船側電力網と前記少なくとも１つの駆動モータとに電気を供給する給電手段とを備え、
給電手段が、
所定距離に亙る少なくとも１つの第１の船側電力網の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータの公称給電の両方の少なくとも２５％に等しい比率分を、その公称充電状態において提供するような大きさの容量を有し、前記主給電バスを介する前記所定距離に亙る航行を可能にする少なくとも１つの電気キャパシタ群と、
入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに第１の船側電力網に給電する目的で、船上に配置され、電気キャパシタ群を船の入港地および／または出港地に配置された他の電力網に接続する電気接続手段とを備える。

本発明はまた自走推進船に関し、この船は、少なくとも第１の船側電力網（５）と、少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）と、推進手段（３）と、前記推進手段（３）を駆動する少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）と、前記主給電バス（１１，１０４）を介して第１の船側電力網（５）と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）とに電気を供給する給電手段とを備え、
給電手段が、
所定距離に亙る前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方を、その公称充電状態において提供するような大きさの容量を有し、前記主給電バス（１１，１０４）を介して所定距離の航行を可能にする１つの電気キャパシタ群（１０）と、
入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに第１の船側電力網に給電する目的で、船上に配置され、電気キャパシタ群（１０）を船の入港地および／または出港地に配置された別の電力網に接続する電気接続手段（２５，１１１）とを備える。

本発明はまた自走推進船に関し、この船は、少なくとも第１の船側電力網（５）と、少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）と、推進手段（３）と、前記推進手段（３）を駆動する少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）と、前記主給電バス（１１，１０４）を介して第１の船側電力網（５）と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）とに電気を供給する給電手段とを備え、
給電手段が、
前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記主給電バス（１１，１０４）を介する前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方を、その公称充電状態において少なくとも一時的に提供できるような大きさの容量を有する１つの電気キャパシタ群（１０）と、
入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに第１の船側電力網（５）に給電する目的で、船上に配置され、電気キャパシタ群（１０）を船の入港地および／または出港地に配置された別の電力網に接続する電気接続手段（２５，１１１）とを備える。

本発明はまた自走推進船に関し、この船は、少なくとも第１の船側電力網（５）と、少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）と、推進手段（３）と、前記推進手段（３）を駆動する少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）と、前記主給電バス（１１，１０４）を介して第１の船側電力網（５）と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）とに電気を供給する給電手段とを備え、
給電手段が、
前記主給電バス（１１，１０４）を介して前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記主給電バス（１１，１０４）を介する前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方を、例えば５ノットとされる特定の速度以下の船の航行速度に合わせ、その公称充電状態において提供できるような大きさの容量を有する１つの電気キャパシタ群（１０）と、
入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに第１の船側電力網に給電する目的で、船上に配置され、電気キャパシタ群（１０）を船の入港地および／または出港地に配置された別の電力網に接続する電気接続手段（２５，１１１）とを備える。

例えば、前記少なくとも１つの電気キャパシタ群は、前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方の１００％を、その公称充電状態において供給するような大きさの容量を有し、例えば港湾内や入出港水路（地域ごとの規制は除く）と３００ｍの潮間帯（高潮線から計測）において、前記主給電バス（１１，１０４）を介して例えば５ノット台の規制を課された特定の速度制限に従う航行を可能にする。

本発明の実施形態によれば、
−船上の接続手段は、出港地および／または入港地での船の接岸中に出港地および／または入港地に配置された機械的手段が担持する外部導体との接触状態に置き、高さの差を補償するとともに出港地および／または入港地での船と埠頭との間の距離を補償し、船と埠頭との間の電気的な接触を確立することのできる導体を備える。

−あるいは、船上の接続手段は、出港地および／または入港地での船と埠頭との間の高さの差を補償するとともに船と埠頭との間の距離を補償するよう構成され、かつ出港地および／または入港地での船の接岸時に埠頭に配設された導電体との電気的な接触状態に置かれるよう構成した機械的手段が担持する導体を備える。

−船の接続手段の導体は、出港地および／または入港地での接岸時に、出港地および／または入港地に配置された少なくとも１つのパンタグラフが担持する外部導体との接触状態に置かれるよう構成され、パンタグラフは高さの差を補償するとともに出港地および／または入港地での船と埠頭との間の距離を補償し、船と埠頭との間の電気的な接触を確立できるようにした。

−電気接続手段は、入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに第１の船上電力網と少なくとも１つの電動駆動モータとに給電する目的で、船上に配置され、電気キャパシタ群を船の入港地および／または出港地に配置された別の電力網に接続する。

−電気キャパシタ群は、スーパーキャパシタ型である。

−給電手段は、船側貯蔵燃料を供給される少なくとも１つの内燃機関により駆動される支援および緊急用途の少なくとも１つの発電機を備える。

−電気キャパシタ群は、所定距離に亙る少なくとも１つの船側電力網の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータの公称給電の両方の少なくとも５０％に等しい比率分を、その公称充電状態において提供する大きさの容量を有し、前記主給電バスを介して所定距離に亙る航行を可能にする。

−電気キャパシタ群は、所定距離に亙る少なくとも１つの第１の船側電力網の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータの公称給電の両方の１００％以上の比率分を、その公称充電状態において提供する大きさの容量を有し、前記主給電バスを介して所定距離に亙る航行を可能にする。

−電気キャパシタ群は、所定距離に亙る少なくとも１つの第１の船側電力網の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータの公称給電の両方の１３０％以上の比率分を、その公称充電状態において提供する大きさの容量を有し、前記主給電バスを介して所定距離に亙る航行を可能にする。

−電気キャパシタ群は、所定距離に亙る少なくとも１つの第１の船側電力網の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータの公称給電の両方の２６０％以上の比率分を、その公称充電状態において提供する大きさの容量を有し、前記主給電バスを介して所定距離に亙る航行を可能にする。

−電気キャパシタ群は、下記の値Ｅ_ｍｉｎ以上の値を有する貯蔵エネルギをその公称充電状態において供給するよう所定の容量を持たせてあり、

ここで、
Ｌ＝船の水面下船体の喫水線の長さ［ｍ］、
Ｂ＝船の水面下船体の喫水線の幅［ｍ］、
Ｔ＝船の満載時喫水［ｍ］、
Ｖ＝船がその最大排水量にあるときに維持することのできる最大運行速度［ｍ／ｓ］、
ρ＝水の質量密度［トン／ｍ^３］、
ＤＳＰＬ＝船の満載時排水量［ｍ^３］、
ｃ_ｂ＝ブロック係数＝ＤＳＰＬ／（Ｌ×Ｂ×Ｔ）、
Ｃ_ｗｐ＝浮力係数
Ａ_ｗ＝満載時喫水面積［ｍ^２］、
Ｃ_ｗｐ＝Ａ_ｗ／（Ｌ×Ｂ）、
Ｃ_ｍ＝主断面係数＝主横断面積／（Ｂ×Ｔ）、
主横断面積＝満載時の喫水線以下の船の最大横断面積［ｍ^２］、
Ｄ＝所定距離［ｍ］、
Ｅ_ｍｉｎ［ジュール］は、船の各船体ごとに定義され、複数船体の船の場合、全蓄積エネルギは各船体ごとに規定されるエネルギの総和に等しい。

−電気キャパシタ群は複数のモジュールの形をしており、各モジュールがスーパーキャパシタ型の構成要素を収容していて、各モジュールが１０Ｆを超える等価容量を形成するようにした。

−電気キャパシタ群は複数のモジュールの形をしており、各モジュールがスーパーキャパシタ型の構成要素を収容していて、各モジュールが少なくとも２５Ｖの公称充電電圧を有するようにした。

−電気キャパシタ群は複数のモジュールの形をしており、各モジュールがスーパーキャパシタ型の構成要素を収容していて、各モジュールが少なくとも１００Ｖの公称充電電圧を有するようにした。

−スーパーキャパシタは、１００，０００以上のサイクル数を上回る公称許容サイクル数を有する。

−電気キャパシタ群は、幾つかのモジュールを直列に接続する手段を備える。

−電気キャパシタ群は、複数の分岐線と、分岐線を並列に接続する手段とを備え、各分岐線は直列に接続可能な幾つかのモジュールを備える。

−船には、ゼロ充電状態から１０分以下の時間内に電気キャパシタ群を公称充電状態に到達させることのできる規模の電気回路手段を配設した。

−電気キャパシタ群は少なくとも１つの直流−交流コンバータの第１の直流側に接続された前記直流バスに接続され、このコンバータの交流側が前記少なくとも１つの電動駆動モータと前記第１の船側電力網とに接続され、これらに交流を供給し、直流バスはまた少なくとも１つの他の直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が外部交流電源接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電する。

−あるいは、電気キャパシタ群は少なくとも第１の直流−直流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の直流側が前記少なくとも１つの直流−交流コンバータの第１の直流側に接続された前記直流バスに接続され、このコンバータの交流側が前記少なくとも１つの電動駆動モータと前記第１の船側電力網とに接続され、これらに交流を供給し、直流バスはまた少なくとも１つの直流−直流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の直流側が外部直流電源への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電する。

−あるいは、電気キャパシタ群は少なくとも１つの直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が前記交流バスに接続され、電気キャパシタ群はまた少なくとも１つの直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が外部交流電源への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電するとともに船側電力網に給電し、交流バスは第１の船側電力網に直接接続され、交流バスは少なくとも１つの交流−交流コンバータの第１の交流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が前記少なくとも１つの電動駆動モータに接続され、これに交流を供給する。

−あるいは、電気キャパシタ群は少なくとも１つの直流−直流コンバータの第１の直流側に接続された前記直流バスに接続され、このコンバータの第２の直流側が少なくとも１つの直流電動駆動モータに接続され、これに直流を給電し、直流バスはまた少なくとも第１の直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの交流側が前記第１の船側電力網に接続され、これに交流を供給し、直流バスはまた少なくとも１つの他の直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が外部交流電源への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電する。

−あるいは、電気キャパシタ群は少なくとも第１の直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が前記交流バスに接続され、電気キャパシタ群はまた少なくとも第２の直流−交流コンバータの第１の直流側に接続され、このコンバータの第２の交流側が外部交流電源への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電するとともに船側電力網に給電し、交流バスは少なくとも１つの交流−直流コンバータの第１の交流側に接続され、このコンバータの第２の直流側が前記少なくとも１つの直流電動駆動モータに接続され、これに直流を供給する。

−電気キャパシタ群（１０）は少なくとも１つの直流−直流コンバータ（４１）の第１の直流側（４２）に接続され、このコンバータの第２の直流側（４３）が前記少なくとも１つの直流−交流コンバータ（１３，１６，１９）の第１の直流側（１２，１５，１８）に接続された前記直流バス（１１）に接続され、このコンバータの交流側（１４，１７，２０）が前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４）と前記第１の船側電力網（５）とに接続され、これらに交流を供給し、直流バス（１１）はまた少なくとも１つの他の直流−交流コンバータ（２３）の第１の直流側（２２）に接続され、このコンバータの第２の交流側（２４）が外部交流電源（１００，Ｓ）への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電する。

−あるいは、電気キャパシタ群（１０）は少なくとも１つの直流−直流コンバータ（４１）の第１の直流側（４２）に接続され、このコンバータの第２の直流側（４３）が少なくとも１つの直流−直流コンバータ（１００５，１００６）の第１の直流側に接続された前記直流バス（１１）に接続され、このコンバータの第２の直流側が前記少なくとも１つの電動駆動モータ（１００４）に接続され、これに交流を供給し、直流バス（１１）はまた少なくとも第１の直流−交流コンバータ（１３）の第１の直流側（１２）に接続され、このコンバータの交流側（１４）が前記第１の船側電力網（５）に接続され、これに交流を供給し、直流バス（１１）はまた少なくとも１つの他の直流−交流コンバータ（２３）の第１の直流側（２２）に接続され、このコンバータの第２の交流側（２４）が外部交流電源（１００，Ｓ）への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電する。

−あるいは、バス（１１）は直流を搬送し、電気キャパシタ群（１０）は、少なくとも１つの直流−直流コンバータ（４１）を介してバス（１１）に接続してある。

−船上の前記電気接続手段はその接岸領域近傍に配置され、出港地および／または入港地にとどまる相補的導体との接触状態に置いてキャパシタが再充電できるようにした導体を備える。

−船のいわゆる高速コネクタは、船の接岸時に出港地および／または入港地に配置されたアームおよび／または可動パンタグラフが担持する前記外部導体と接触状態に置けるよう構成してある。

−出港地近傍の所定位置に保持されるパンタグラフは、出港地および／または入港地での接岸時に船の接岸点近傍に位置する支柱上に配置された接続手段の前記剥き出しの導体（吊り線）との接触状態に置くことができる。

−あるいは、いわゆる船の高速コネクタは、機械式アームおよび／または可動パンタグラフ上に担持されており、船の接岸時に出港地および／または入港地に配置された前記外部導体と接触状態に置けるよう構成してある。

本発明は、添付図面を参照し、非限定例としてのみ提示する以下の説明を読むときにより良好に理解されよう。

直流バスと交流推進モータとに基づく第１の実施形態になる船の全体的な電気的概略図を示す。 交流バスと交流推進モータとに基づく第２の実施形態になる船の全体的な電気的概略図を示す。 直流バスと直流推進モータとに基づく図１の変形例になる船の全体的な電気的概略図を示す。 交流バスと直流推進モータとに基づく図２の変形例になる船の全体的な電気的概略図を示す。 本発明になる船の接続手段の一実施形態の斜視図である。 図５の一部の拡大斜視図である。 図５の変形例の斜視図である。 図７の一部の拡大斜視図である。 直流バスと交流推進モータとに基づく第３の実施形態になる船の全体的な電気的概略図を示す。 直流バスと交流推進モータとに基づく第４の実施形態になる船の全体的な電気的概略図を示す。

図面中、船１は船体２と例えば１以上のプロペラ３等の水を介して推進する手段３とを備える。

推進手段３は、１以上の電動駆動モータ４により動作状態に置かれる。

船１は、照明５ｃや暖房５ｄや安全航行システムや機械コントローラや居住空間や推進に用いる１（または複数）の電動駆動モータ４以外の船上の全電気設備とを備える船側電力網５もまた具備する。

本発明によれば、船側電力網５と１（または複数）の電動駆動モータ４は船側の電気キャパシタ群１０と随意選択的にはエンジン−発電機群とから電気を供給される。

電気キャパシタ群１０は出港地と入港地との間の航行に対応する所定の距離に亙る船１の推進に対応する公称容量の５〜１００％を供給できる大きさとしてあり、この入港地は出港地とは異なるか同一かそのいずれかである。

電気キャパシタ群１０の電気容量と公称充電状態は、船の１（または複数）の電動駆動モータ４に電気を供給する５〜１００％の航続距離比率分Ｒを提供するとともに船側電力網５が航行中に消費する電気を供給するよう計算される。

一般に、５％≦Ｒ≦１００％である。より具体的には、Ｒ≧２５％またはＲ≧５０％である。

より安全を見込むならば、１００％≦Ｒ≦１３０％かまたは１３０％≦Ｒ≦２６０％、あるいは１００％≦Ｒ≦２６０％、もしくはＲ≧２６０％とし、１００％は出港地から入港地までの片道の航行あるいは入港地から出港地までの戻りの航行に対応し、３０％は片道の航行の安全余裕に、２００％は周遊航行に、６０％は周遊航行の安全余裕に対応することを考慮する。

特に、電気キャパシタ群１０は停泊期間中に利用可能な制限時間内に極めて高速で再充電し、続いて出港地および／または入港地からの渡航期間中に徐々に放電させることのできるスーパーキャパシタ型構成要素で構成される。電気キャパシタ群１０内のキャパシタは、例えばそれぞれが個別の外側ケースを有する幾つかの個別モジュールにグループ分けされる。電気キャパシタ群１０はかくして、例えばスーパーキャパシタの幾つかのバンクで構成される。

固定された所定距離を運行するよう指定される船に関する諸元設定例は、下記の通りである；
−３５０人の乗客と１１５台の乗用車と１０台の重量トラックを２〜３海里の所定距離に亙りほぼ１２〜１３ノットの速度で輸送しなければならない２，３００トン、ほぼ１００ｍの長さのフェリーにとって、この所定距離の片道の航行に１８５ｋＷｈのエネルギが必要である；
−風と波および出港地と入港地での操船を考慮すると、３０％が余分に加算され、これが２４０ｋＷｈの容量に蓄積すべき公称エネルギをもたらす；
−１（または複数）の電動駆動モータ（４）の電圧は、５００〜１，０００Ｖ、通常は５６９０Ｖである；
−電気キャパシタ群１０を構築するのに２，６５０個のキャパシタモジュールが用いられ、各モジュールは６３Ｆの容量を有し、モジュール群は２，５２０Ｆの等価電気容量を有し、各モジュールは、公称１２５Ｖを有し、これらのキャパシタモジュールは、２，３００トンのフェリー中１５０トンの重量を有する。

−スーパーキャパシタ・モジュールは、例えばＭＡＸＷＥＬＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ社によるカタログ番号ＢＭＯＤ００６３−１２５Ｖのモジュールであり、それぞれが３，０００Ｆの容量と２．７Ｖの動作電圧とを有するＢＯＯＳＴＣＡＰ ＢＣＡＰ３０００スーパーキャパシタに基づく６３Ｆの公称容量と１２５Ｖの公称動作電圧とを有する。

−この種のキャパシタは、約５分でその公称充電電圧まで充電することができる。出港地と入港地でのこの停泊期間は、乗客と車両の積み込みと積み降ろしに用いることができる。

−この諸元設定は、出港地と入港地との間のほぼ１２分間の航行と、出港地と入港地での接岸用の全体で２〜３分間の操船時間とを考慮するものである。

−この例示的電気キャパシタ群１０により２０分間の全サイクルの完遂が可能となり、２〜３海里の所定距離に亙る航行と新規サイクルを行なうためのキャパシタの再充電とが可能となる。

無論、船は所定距離航行するよう指定された船以外とすることもできる。

無論、キャパシタは航行距離の一部だけを航行するのに用いることもでき、残り距離は船に配設され１以上のディーゼルエンジンから給電されながら航行する。電気キャパシタ群１０による給電と１（または複数）のディーゼルエンジンによる給電との間で切り換えを行なうシステムを、船に配設することができる。特に一つの可能性として、入港距離および／または出港距離、すなわち港付近の海域において、ディーゼルエンジンに起因する汚染を回避すべく、電気キャパシタ群１０からのみ給電することで航行することがある。この海域は、例えば港から１海里未満、例えばほぼ０．３海里に広がるものである。電気キャパシタ群１０は、例えば港湾や入出港水路や潮間帯内での速度制限に概ね対応する例えば恐らく５ノット台の所定速度未満の低移動速度向けに給電するのに用いることができる。

図１の実施形態では、電気キャパシタ群１０は直流バス１１に直接接続してある。直流バス１１は第１の直流−交流コンバータ１３の第１の直流側１２に接続してあり、このコンバータの第２の交流側１４は船側電力網５に接続してある。直流バス１１は第２の直流−交流コンバータ１６の第１の直流側１５に接続され、このコンバータの第２の交流側１７は電動駆動モータ４に接続され、これに交流を供給し、第１の推進スクリュー３を回転状態に置く。別の推進スクリュー３が配設されている場合、直流バス１１は第３の直流−交流コンバータ１９の第１の直流側１８に接続され、このコンバータの第２の交流側２０は別の推進スクリュー３を回転状態に置くべく、別の電動駆動モータ４に接続され、これに交流を供給する。

直流バス１１は導電体２１により船１上で第４の直流−交流コンバータ２３の第１の直流側２２にも接続され、このコンバータの第２の交流側２４は交流を搬送する第２の導電体に接続されている。これらの第２の導電体は、船が出港地および／または入港地にあるときの交流電源への接続用である。

この趣旨で、例えば埠頭を備える出港地および／または入港地は、船中に組み込まれていない外部出力導体１００を介して交流電流を供給することのできる岸壁電力網Ｓを備える。船がこれらの出力導体１００を備える出港地および／または入港地に停泊すると、第２の導電体は出力導体１００に接続され、出港地および／または入港地に配置された電源から交流を受け取る。図１は、その状況にある船を示す。出力導体１００により供給される電流はそこで電気キャパシタ群１０をその公称充電状態に再充電し、船側電力網５と電動駆動モータ４とに給電する。第２の導電体はそこで出力導体１００から分離され、続いて船は出港地および／または入港地を離れる。

図２の実施形態では、電気キャパシタ群１０は第１の直流−交流コンバータ１０２の第１の直流側１０１に接続してあり、このコンバータの第２の交流側１０３は交流バス１０４に接続してある。交流バス１０４は、船側電力網５に直接接続してある。交流バス１０４は第２の交流−交流コンバータ１０６の第１の交流側１０５に接続され、このコンバータの第２の交流側１０７は電動駆動モータ４に接続され、第１の推進スクリュー３を回転状態に置くべくモータに交流を供給する。別の推進スクリュー３を配設する場合は、交流バス１０４を第３の交流−交流コンバータ１０９の第１の側１０８に接続し、このコンバータの第２の交流側１１０を別の電動駆動モータ４に接続し、他の推進スクリュー３を回転状態に置くべく、モータに交流を供給する。電気キャパシタ群１０はまた第２の直流−交流コンバータ１２２の第１の直流側１２１に接続してあり、このコンバータの第２の交流側１２３は電気接続手段１１１に接続してある。電気接続手段１１１は、出港地および／または入港地における船の停泊期間中に出港地および／または入港地に配置された出力導体１００に接続しなければならない。

図３は図１の変形例であり、ここでは１（または複数）の電動駆動モータ４は１以上の電動駆動モータ１００４により置き換えてあり、直流バス１１の出力電圧を可変直流電圧に変圧して１（または複数）の電動駆動モータ１００４を動作させるべく、１（または複数）のコンバータ１６，２０を直流バス１１と１（または複数）の電動駆動モータ１００４との間の１以上のチョッパ型直流−直流コンバータ１００５，１００６により置き換えてある。

図４は図２の変形例であり、ここでは１（または複数）の電動駆動モータ（４）は１以上の電動駆動モータ１００４により置き換えてあり、１（または複数）の電動駆動モータ（４）に可変直流電圧を供給すべく、１（または複数）のコンバータ１０６，１０９を１以上の第１の交流−直流コンバータ１００７，及び／又は第２の交流−直流コンバータ１０１２、例えば交流バス１０４と１（または複数）の電動駆動モータ４との間の１以上の整流器により置き換えてある。第１の交流−直流コンバータ１００７の交流側１００８は、交流バス１０４に接続してある。第１の交流−直流コンバータ１００７の直流側１００９は、第１の推進スクリュー３を回転状態に置く第１の電動駆動モータ１００４に接続してある。第２の交流−直流コンバータ１０１２の交流側１０１０は、交流バス１０４に接続してある。第２の交流−直流コンバータ１０１２の直流側１０１１は、第２の推進スクリュー３を回転状態に置く第２の電動駆動モータ１００４に接続してある。

別の実施形態では、コンバータ２３や１２２は船に配置せず、出力導体１００の上流に配置する。本実施形態では、導体１００は直流バス１１を直接供給する。

図５は、電気接続手段２５，１１１および１００の実施形態のうちの一つを表わす。

船に配置された第２の導電体は、例えば船１の船尾および／または船首に配置された支柱すなわちスタンション１４０上に、左舷および／または右舷に、例えば左舷および右舷に、図５の船尾２ａおよび／または船首２ｂに配設されており、支柱すなわちスタンション１４０は接岸時に出港地ＰＤ側および／または入港地ＰＡ側を向いている（地点ＰＡとＰＤとの間の距離は、図５では実寸で図示されていない）。電源Ｓに接続された出力導体１００は、例えばパンタグラフ型をなす。

出港地および／または入港地に配置された接続手段は、例えば少なくとも１つのパンタグラフ２０３を支持する支柱２０２の形をした手段２０２を備える。例えば、図５では、２本の支柱２０２が配設されており、それぞれがパンタグラフ２０３を支持し、それぞれが関連する支柱すなわちスタンション１４０の第２の導電体と接触するようにしてある。無論、任意の数の支柱すなわちスタンション１４０−パンタグラフ２０３対を配設することができ、その数は少なくとも１に等しい。

図６は、船上に配置された支柱すなわちスタンション１４０と出港地あるいは入港地に取り付けられたその支柱２０２が担持するパンタグラフ２０３の拡大図である。パンタグラフ２０３は、岸壁に対し外方に向けた導体２０４を備え、これら導体２０４は出力導体１００に接続されており、それ自体は岸壁に据え付けられた交流源Ｓに接続されている。パンタグラフ２０３は、例えば埠頭あるいは図５に示す如く船が接岸する箇所の乗下船タラップ２０７に配設されている。

船の支柱すなわちスタンション１４０は、接岸時にパンタグラフ２０３に対し第２の導電体を接続する手段を支持する。

これらの接続手段は、例えば船の前部と後部に配置された支柱すなわちスタンション１４０の前部に配置された２本のむき出しの個別導体（吊り線）１３０，１３１で構成され、パンタグラフ２０３の導体２０４が導体１３０，１３１上を摺動し、その荷役と水面の動きとに起因する船１の動きを補償できるようにしている。むき出しの導体１３０，１３１は所定の高さを有する範囲１３２上に延在し、パンタグラフ２０３の導体２０４が船の動きに従ってこの高さ範囲１３２内で昇降できるようにしている。パンタグラフは、船の動きに従って導体１３０，１３１に接触させられるよう導体２０４を拘束することで支柱２０２に対するこれら導体２０４の水平方向変位を可能にしている。パンタグラフはまた、その導体２０４に船の挙動に従いつつ支柱２０２に対する高さの自由度をもたらす。

一旦船が接岸すると、船１の導体１３０，１３１はパンタグラフ２０３の導体２０４と定常的に接触させられ、電源Ｓから所定時間に亙って電気キャパシタ群１０を再充電する。電源Ｓが第２の導電体に供給する交流は、例えば２０，０００Ｖ台のＲＭＳ電圧を有する高電圧交流である。パンタグラフにより、船の前後運動に対する調整と波の動きに対する調整とが可能となる。支柱２０２は、例えば乗下船タラップ２０７の側方延長部２０５上に配設してある。例えば、２つの側方延長部２０５，２０６が配設してあり、その両者間に乗客および／または車両用の埠頭上の乗下船タラップ２０７があり、２つの延長部２０５，２０６間の距離は船尾あるいは船首により乗下船タラップ２０７に接岸させるべく船尾および／または船首における船の幅を上回る。

図７と図８は図６と図７の変形例を示し、ここでは支柱２０２は出港地ＰＤおよび／または入港地ＰＡに対し可動としてある。支柱２０２は、岸壁に固定されたガイド２０１内を走るフロート２００上に配設されている。ガイド２０１は、フロート２００がその上に配置された水面Ｗの動きに従う高さの自由度をもって支柱を水平座標軸内の所定位置に保持している。

別の実施形態では、上記のパンタグラフは船上に配設し得、第２の導電体を船上でパンタグラフ２０３の導体２０４に接続し、導体１３０，１３１を電流源Ｓに接続し、出港地および／または入港地に配設する。

別の実施形態では、電気接続手段２５，１１１および１００は船および／または埠頭上のロボットあるいは機械式アームの形もとりうる。

使用するスーパーキャパシタやウルトラキャパシタあるいはモジュールは、１００，０００、さらには５００，０００あるいは１，０００，０００以上の許容サイクル数を有する。電気キャパシタ群１０内に使用するスーパーキャパシタは、上記に与えられた諸元設定例では１００万である大量の数の充放電サイクルを作動可能とする利点を有する。

これが、船の電源の寿命を改善する。かくして、１日当たり２５回の周遊、すなわち５０回の渡船を実施しなければならないフェリーの場合、電気キャパシタ群の寿命はほぼ３０年である。

使用するスーパーキャパシタやウルトラキャパシタあるいはモジュールは１０分以下、５分あるいは３分以下の時間内でさえ公称充電を可能にする船に合わせた大きさの船上電気回路を用いて使用し、かくして出港地および／または入港地での停泊期間中に充電を行なうことができるようにする。 出港地および／または入港地の電気回路は、接続手段に達するよう適当な大きさのトランスを用いることで、この充電時間を可能とする大きさともする。

モジュールは、上記の幾つかの例において例えば９６０Ｖ直流の所要の満充電電圧に達するよう直列に配置し、ここで８個のモジュールを直列に配置し、それぞれ１２０から１２５Ｖを担う。例えば、少なくとも２または３個のモジュールを直列とする。幾つかの分岐線は、各分岐線に直列な少なくとも２または３個のモジュールとともに、例えば電気キャパシタ群１０内に並列に配置し、例えば８個のモジュールの３２０本の分岐線を前述の幾つかの例においてそれぞれ直列とする。

図面に関連して説明した接続手段は、キャパシタの再充電用に船の高速接続を保証する。一実施形態では、船は支援および緊急用途用の少なくとも１つのディーゼルエンジンと、海洋における輸送と危険に対処するのに十分な貯蔵燃料とを備える。

出港地と入港地との間の所定の渡航に対する通常の航行条件下では、スーパーキャパシタ１０群は渡航に必要な全エネルギ源を提供する大きさとすることができる。ディーゼルエンジンは、電気キャパシタ群（１０）や直流バス１１や１０４と、加えて船の船側システム５にも対する支援あるいは緊急支援用に用いることができるが、それが唯一の主エネルギ源ではない。実施形態によっては、直流バス１１と船側電力網５とを供給することのできる少なくとも１つの発電機セットを船に装備させることもできる。

化石燃料に基づきディーゼルエンジンが推進する船とは対照的に、この船には主エネルギ源として埠頭が提供する所定の航行電力以上を持たせることができる。このことが、船の二酸化炭素排出痕を相当に低減し、ディーゼルエンジンの燃料コストを相当に低減することになる。

本発明によれば、給電手段は所定距離に対する船のエネルギ需要の少なくとも２５％をその公称充電状態において提供する大きさの容量を有する電気キャパシタ群（１０）を備える。

港に接岸する際に、船はその公称充電状態までキャパシタを再充電するとともに主給電バス（直流バス１１や交流バス１０４）と船側電力網５とに給電する目的で、入港地および／または出港地に配置された別の電力網に自らを接続する。

前記では、電気キャパシタ群１０は少なくとも１つの直流−直流コンバータにより残りの電気回路に接続することができる。

図９の実施形態は図１のものと同様であり、電気キャパシタ群１０と直流バス１１との間の直流−直流コンバータ４１に加え、同一の構成要素を備える。直流−直流コンバータ４１は、電気キャパシタ群１０に接続された第１の直流側４２と直流バス１１に接続された第２の直流側４３とを備える。直流−直流コンバータ４１は、その電圧が充電レベルに応じて変化する電気キャパシタ群１０と固定電圧を有する直流バス１１との間にインタフェースを提供する。図１から図４の場合、電気キャパシタ群１０を直流バス１１に直接接続した場合、この主分配バスに接続されたコンバータは電気キャパシタ群１０内のキャパシタの充電位相および放電位相の期間中に直流バス１１の電圧変動を考慮して調整しなければならない。

図１０の実施形態は図３のものと同様であり、電気キャパシタ群１０と直流バス１１との間の直流−直流コンバータ４１に加え、同一の構成要素を備える。直流−直流コンバータ４１は、電気キャパシタ群１０に接続した第１の直流側４２と直流バス１１に接続した第２の直流側４３とを備える。

図２と図４において、電気キャパシタ群１０は少なくとも１つの直流−直流コンバータにより直流−交流コンバータ１０２，１２２に接続することもできる。

１・・・船、３・・・推進手段、４、１００４・・・電動駆動モータ、１０・・・電気キャパシタ群、１１、１０４・・・主給電バス。

Claims (12)

1. 自走推進船であって、少なくとも１つの第１の船側電力網（５）と、少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）と、推進手段（３）と、前記推進手段（３）を駆動する少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）と、前記少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）を介して少なくとも１つの第１の船側電力網（５）と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）とに電気を供給する給電手段とを備え、
   給電手段が、少なくとも
   前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方を、その公称充電状態において前記少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）を介して少なくとも一時的に提供できるような大きさの容量を有する電気キャパシタ群（１０）と、
   入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに少なくとも１つの第１の船側電力網（５）に給電する目的で、船上に配置され、少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）を船の入港地および／または出港地に配置された、少なくとも１つの第１の船側電力網（５）とは別の岸壁電力網に接続する電気接続手段（２５，１１１）とを備える、船。
2. 船は出港地と入港地との間にある所定距離に亙って航行するよう指定されており、前記少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）が、その公称充電状態において所定距離に亙る少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方の少なくとも２５％に等しい比率分（Ｒ）を、その公称充電状態において提供する大きさの容量を有し、前記少なくとも１つの主給電バス（１１）を介して所定距離の航行を可能にし、
   前記電気接続手段（２５，１１１）が船上に配置してあり、入港地および／または出港地での停泊中にキャパシタをその公称充電状態に再充電するとともに少なくとも１つの第１の船側電力網（５）を供給する目的で、少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）を船の入港地および／または出港地に配置された岸壁電力網に接続する、請求項１に記載の船。
3. 前記少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）は、所定距離に亙る前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方を、その公称充電状態において提供する大きさの容量を有し、前記少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）を介する所定距離の航行を可能にする、請求項１に記載の船。
4. 前記少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）は、特定の速度制限値以下での船舶航行速度に合わせ、前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）の公称給電と前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４，１００４）の公称給電の両方を、その公称充電状態において前記少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）を介して提供する大きさの容量を有する、請求項１に記載の船。
5. 船上の接続手段は、出港地および／または入港地での船の接岸時に出港地および／または入港地に配置された機械的手段が担持する外部導体（２０４）に接触させることのできる導体（１３０，１３１）を備え、高さの差異を補償するとともに出港地および／または入港地での船と埠頭との間の距離を補償し、船と埠頭との間の電気的な接触を確立する、請求項１から４のいずれか１項に記載の船。
6. 船上の接続手段は、出港地および／または入港地で船と埠頭との間の高さの差を補償するとともに船と埠頭との間の距離を補償し、出港地および／または入港地での船の接岸時に、埠頭に配置された外部導体に電気的に接触状態に置かれるよう構成した機械的手段が担持する導体を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の船。
7. 少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）は、スーパーキャパシタ型である、請求項１から６のいずれか１項に記載の船。
8. 給電手段は、船上の貯蔵燃料を供給される少なくとも１つの内燃機関により駆動される支援および緊急用途の少なくとも１つの発電機を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の船。
9. 少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）は、複数の分岐線と、分岐線を並列に接続する手段とを備え、各分岐線が直列に接続することのできる幾つかのモジュールを備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の船。
10. 船に、ゼロ充電状態から１０分以下の時間で少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）の公称充電を可能にする規模の電気回路手段を配設した、請求項１から９のいずれか１項に記載の船。
11. 少なくとも１つの電気キャパシタ群（１０）は少なくとも１つの直流−直流コンバータ（４１）の第１の直流側（４２）に接続され、このコンバータの第２の直流側（４３）が少なくとも１つの直流−交流コンバータ（１３，１６，１９）の第１の直流側（１２，１５，１８）に接続された直流バス（１１）である前記少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）に接続され、このコンバータの交流側（１４，１７，２０）が前記少なくとも１つの電動駆動モータ（４）と前記少なくとも１つの第１の船側電力網（５）とに接続され、これらに交流を供給し、直流バス（１１）である少なくとも１つの主給電バス（１１，１０４）はまた少なくとも１つの他の直流−交流コンバータ（２３）の第１の直流側（２２）に接続され、このコンバータの第２の交流側（２４）が外部交流電源（１００，Ｓ）への接続用の入力導体に接続され、キャパシタを再充電する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の船。
12. 船上の前記電気接続手段（２５，１１１）は、船の接岸領域近傍に配置され、出港地および／または入港地にとどまる外部導体（２０４）との接触状態に置かれてキャパシタを再度充電することのできる導体（１３０，１３１）を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の船。

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