JP5796796B2 - 船舶転覆防止機構 - Google Patents

Description

本発明は、船舶、特には貨物積載用船舶において、荷下ろしにより喫水線が下がり重心が上がった状態での航行中に、転覆、航行不良等が発生することを防止するための船舶転覆防止機構に関する。

従来、貨物積載用船舶において、荷下ろしにより喫水線が下がり重心が上がった場合には、船内の注水タンク内に海水を水バラストとして取り込み、該水バラストの重量により重心を安定な位置まで下げ、この状態で貨物を積載する場所（国）まで航行している。貨物を積載する際には、注水タンク内に取り込まれた水バラストを排出するが、この際、海水を取り込んだ地域と排出する地域が、全く気候や環境が異なる場合、水バラスト中に含まれる海洋生物や病原体の拡散によって水バラストが排出された地域の生態系が破壊される場合がある。

これを解決するため、自動車専用運搬船およびそのバラストの制御方法が提案されている（特許文献１参照）。該自動車専用運搬船は、車両甲板を備えかつ船底部を水密区画で区分し、前記船底部に燃料および水バラストを積載可能にしてなる自動車専用運搬船において、前記船底部の所要の個所に、本船載貨重量の多くとも２２％の重量からなる固定バラストを搭載し、満載航海およびバラスト航海時にノン水バラストで航海可能としてなることを特徴としている。また、そのバラストの制御方法は、前記固定バラストは建造中に搭載され、前記水バラストタンクは通常航海時以外にしか使用しない自動車専用運搬船のバラストの制御方法である。

また、これとは別に、停止時に十分な復元性を有することを特微とする可動式の浮体を有する船として、上下に可動のフロートを有する単胴型半没水船である可動式フロート付き単胴型半没水船が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−１６１２５４公報 実開平０１−１４５６９６号公報

しかしながら、特許文献１に係る貨物積載用船舶及びそのバラストの制御方法は、船底部に本船載貨重量の多くとも２２％に相当する重量の固定バラストを搭載するため、船全体の重量が増して航行速度が低下し、また航行時の燃料消費量、ＣＯ２排出量が増大するという課題がある。

また、特許文献２に係る可動式フロート付き単胴型半没水船は、あくまで波浪中での運動性能を高めた半没水船に係るものに適用するものであるという課題であり、また該可動式フロート付き単胴型半没水船は、通常状態での航行中は可動式フロートが水面上にあげられ、停止時に可動式プロートを下ろすことにより十分に大きな横復元力を得るものであって、貨物積載用船舶のように、荷下ろしした結果として喫水線が下がり重心が上がった状態で航行する際に可動式フロートを動作させるものではない。

さらには、該可動式フロートは船体姿勢および運動速度、加速度を検出し、その検知信号に基づき、演算処理手段により船体を水平に保持するための制御信号を算出し、この結果に基づき該可動式プロートの運動を制御するという、複雑な制御が必要となる場合があるという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は、船舶、特には貨物積載用船舶において、荷下ろしにより喫水線が下がり重心が上がった場合に、水バラストを使用すること無しに航行時の船体の転覆や航行不良状態の発生を防止すると共に、水バラストを使用しないため、水バラスト中に含まれる海洋生物や病原体の拡散によって水バラストが排出された海域の生態系を破壊することがなく、さらには簡単な機構で、常に船の姿勢（復元力）を安定した状態に保持することが可能な船舶転覆防止機構を提供することにある。
また、船体の浮力を高めることにより、航行中の燃料消費量、ＣＯ_２排出量を低減させることを目的としている。

本発明は、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮力生成室と、該各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口と、前記各浮力生成室内に配置されて上下移動する浮体と、該浮体を任意の高さ位置にて固定したり固定を解除するロック手段と、を備えていることを特徴とする。
これを言い換えれば、船舶の両舷の内部に上下移動可能に浮体を設け、船舶の喫水線が下がり重心が上昇した際には浮体を喫水線まで下降させて該位置で保持可能に構成している。
本発明では、前記ロック手段は、前記船舶の重量低下によって喫水線が下降した場合に、前記浮体を前記喫水線の高さ位置で拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする。
本発明は、前記拘束手段が前記浮体を拘束していない場合には、前記浮体は自重により下降することが可能であることを特徴とする。
本発明は、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮力生成室と、該各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口と、前記各浮力生成室内に高さ位置を固定して配置された浮体と、を備えていることを特徴とする。
本発明は、前記浮体の浮力を調整可能としたことを特徴とする。
本発明は、前記浮力生成室内に、駆動源によって駆動されることにより浮力を生成する浮力生成手段を配置したことを特徴とする。

本発明に係る船舶転覆防止装置は、船舶において、積載物を下ろしたことにより喫水線が下がり重心が上がった場合に、水バラストを使用すること無しに航行時の転覆を防止することができる効果があり、また、水バラストを使用しないため、従来のような、水バラスト中に含まれる海洋生物や病原体の拡散によって水バラストが排出された海域の生態系を破壊する、という不具合を根本的に解決することができる。
また、船体の浮力を高めることにより、航行中の燃料消費量、ＣＯ２排出量を低減させることができる。
また、制御系等の複雑な機構を伴わずに簡単な機構で浮体を上下に移動させ、これによって船の横方向への動き（ローリング）を少なくして安定性を保持し、転覆を防止する効果がある。

本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶であって、満載状態で喫水線が満載喫水線位置にあり、浮体が上方位置に保持された状態の船舶を船首側から見た正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶であって、空載状態で喫水線が空載喫水線位置にあり、浮体が下方位置に保持された状態の船舶を船首側から見た正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶であって、空載状態で喫水線が空載喫水線位置にあり、浮体が下方位置に保持された状態の船舶を船尾側から見た正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶であって、満載状態で喫水線満載喫水線位置にあり、浮体が上方位置に保持された状態の船舶を右舷側から見た側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の底面図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構の一実施例であって浮体が満載喫水線にある水面に浮いて該位置で保持されている状態を示す正面状態図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構の一実施例であって、喫水線が低下して浮体が自重で下降している状態を示す正面状態図である。 本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構の一実施例であって、低下した喫水線の位置で浮体が浮いていて該位置で保持されている状態を示す正面状態図である。 本発明に係る船舶防止機構の一実施例であって、低下した喫水線の位置で浮体が浮いていて該位置で保持されると共に、拘束手段により浮体の上方向の移動が拘束されている状態を示す正面状態図である。 本発明に係る船舶防止機構の一実施例であって、浮体の上方向の移動を拘束する拘束手段を解除して、喫水線の上昇により浮体が上方向に移動している状態を示す正面状態図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の概略構成を示す平面図、及び正面図である。 浮力を調整可能な浮体を備えた装置構成を示す要部断面図である。 （ａ）乃至（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の構成を示す正面図、右側面図、平面図、及び底面図である。 図１４の要部構成を示す拡大正面図である。 本発明の変形実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の平面図である。 図１６の側面図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。
図１乃至図１１は本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶を示しているが、該実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶であって、満載状態で喫水線が満載喫水線位置にあり、浮体が上方位置に保持された状態の船舶を船首側から見た正面図である。

本発明に係る船舶転覆防止機構Ａは、船舶５０の両舷側を構成する舷壁５５、５５と船舶本体５６の両外壁５６ａとの間に夫々形成される空所である浮体室（浮力生成室）２、２と、各浮体室内に移動自在（昇降自在）に、或いは固定的に配置される浮体１と、を概略備えている。
浮体室（浮力生成室）２、２の内部は、船外の水（海水、或いは、淡水）と連通するように構成されており、浮体１は浮体室内の水面からの浮力を受けて浮くことにより船舶本体５６（船舶全体）に対して浮力を付与する手段である。
即ち、本発明の船舶転覆防止機構Ａは、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮体室２、２と、各浮体室内を外部と連通させる入排水口３、４と、各浮体室内に配置されて上下移動する浮体１と、該浮体を任意の高さ位置にて固定したり固定を解除するロック手段Ｌｃと、を備えている構成が特徴的である。
船舶本体５６と舷壁５５との間に適宜図示しない補強材を組み付けることにより、浮体室２、２の強度を補強する。
浮体１は、航行時や停泊時において波浪や物体との衝突によって破損することを防止するため、船舶５０の両舷側内部に設けられた浮体室２、２内に配設されている。浮体室２、２内の水Ｗは船舶５０の航行中にスムーズに入排水するように浮体室２、２の船底部分及び船尾部分に入排水口３、４が設けられている。なお入排水口は、船首部分や両舷側面に設けることもできるが、船首部分や両舷側面に設けた場合は、航行時の抵抗となる場合があるため、入排水口は、本実施例のように船底部分及び船尾部分に設けることが好ましい。

図１乃至図４、図７及び図１１において符号Ｈは満載喫水線（貨物等が満載されている状態の喫水線）を、Ｌは空載喫水線（貨物等が積載されていない状態の喫水線）を、図８乃至図１１中のＭはＨとＬとの中間位置にある喫水線を示している。

浮体１は例えば金属製であり、形状は中空直方体形状、或いはドラム状等々の任意の形状に形成されていて、船舶５０の右舷及び左舷の内部にそれぞれ任意の個数、本例では２個設けられている。浮体１の上面中央にはガイドバー１１が略垂直状に固着されていて、ガイドバー１１は船舶５０の甲板５１に固着された円筒状のガイド筒１２の中央部分に挿通され、上部は甲板５１上に突出している。従って、ガイドバー１１がガイド筒１２に挿入された状態で上下に摺動することにより浮体１が上下に移動する。またガイド筒１２は縦長となっているため、ガイドバー１１は安定して直線的に摺動し、ガイドバー１１の揺れ、及び該揺れに伴う浮体１の揺れが生じない。

浮体１は図１においては、満載喫水線Ｈにある水面に浮いており、また図７に示すように浮体１の船舶中央寄りに垂直状に固着された浮体保持バー１３に設けられた凸状の保持突起（ラチェットギア）１３ａが、甲板５１上に回動自在に設けられた保持回動バー（係止部材）１４の先端に歯合している。

ロック手段Ｌｃは、荷下ろしなどによって船舶の重量が低下することによって喫水線（浮体室内の水面の高さ位置）が相対的に下降した場合に、低下した後の喫水線の高さ位置で浮体１を拘束する拘束手段１８を備えている。
また、拘束手段１８が浮体１（浮体保持バー１３）を拘束していない場合には、浮体は自重により下降することが可能である。
また、保持突起１３ａはラチェットギアであるため、拘束手段１８が浮体１（浮体保持バー１３）を拘束している場合には、浮体は自重により常時下降することが可能であるが、上昇することはできない。
ロック手段Ｌｃは、浮体保持バー１３、保持回動バー（係止部材）１４、コイルバネ（弾性部材）１６、拘束手段１８等から構成されている。
また、ガイドバー１１、及びロック手段Ｌｃは、昇降機構を構成している。

保持回動バー１４は、図７に示すように甲板５１上に立設された突起板１５の上部に軸１５ａによって回動自在に軸着されていて、先端部は浮体保持バー１３の複数の保持突起１３ａのうちの何れかーつに当接（保持突起間の谷部内に嵌合）可能となっている。また、保持回動バー１４の後端側にはコイルバネ（弾性部材）１６の一端が固着されていて、該コイルバネ１６の他端は甲板５１側に固着されている。コイルバネ１６は、上下へ拡開する方向へ付勢しているため、図７において保持回動バー１４を反時計回り（保持回動バーの先端部を下降させる方向）に付勢する。このため、保持回動バー１４が特定の保持突起１３ａの上部に接してこれを係止し得る姿勢、本例では略水平状態、となるようにコイルバネ１６の付勢方向、及び付勢力が調整されている。図７の状態では、保持回動バー１４の先端部は、特定の保持突起１３ａの上縁（係止し易い水平な平坦面）に接して押さえ込むことにより浮体保持バー１３が全体としてこれ以上上昇することを阻止している。なお、浮体保持バー１３を上昇させる力がコイルバネ１６の抑え力を上回った場合には、保持回動バー１４はバネ力に抗して時計回り方向（係止解除方向）へ回動して浮体保持バーの上昇を許容する。

各保持突起１３ａは、保持回動バー１４との協働により浮体保持バー１３の動作方向を一方向に制限するラチェットギアであり、個々の保持突起の上縁は水平な平坦面である一方で、下縁は上向きに傾斜した曲面となっている。各保持突起１３ａは、浮体１からの荷重が所定値を越えて増大した場合（浮体に対する浮力が低下、喪失した場合）には、曲面状の下縁により保持回動バーの先端部を押し下げながら摺動させることにより浮体保持バー１３が下降することを許容する。一方、浮体保持バー１３に対して上向きの力が作用した場合には、保持突起１３ａの上縁によって、コイルバネ１６の弾発力の範囲内で浮体が上昇することを阻止するように構成されている。
なお、保持可動バー１４が時計回り方向へ回動して浮体保持バー１３を上昇させることを確実に阻止する手段として後述する拘束手段１８が用いられる。
なお、本実施例では弾性部材としてコイルバネ１６を用いているが、これは一例に過ぎず、板バネ、ゴム等の弾性材料、空気ポンプバネや油圧ポンプバネを使用してもよい。

従って、浮体室２内の水面に浮かんでいる浮体１に対して、喫水線の低下（船体の上昇）により下降させる力が加わったとしても、依然として水面からの浮力が浮体に加わっている限りにおいては、コイルバネ１６からの反時計回り方向への付勢力（保持回動バー１４の先端部により保持突起１３ａを係止し続ける力）よりも、浮体に加わる下方への引下げ力が小さい限りにおいては、浮体は下降せずそのままの高さ位置を保持することができる。例えば喫水線が若干下降したとしても浮体１が水Ｗより浮力を受け続けている場合には、浮体１からの下向きの荷重が浮力により減殺されているので（コイルバネによる付勢力を越えていないので）、浮体保持バー１３は保持回動バー１４によって下降することを阻止されており、その結果として浮体１は保持回動バー１４によってその位置が維持される。
換言すれば、コイルバネ１６の弾発力（保持力）を、浮体室２内の水位の低下により水面が浮体から完全に離脱することによって浮体の重量全体が保持回動バー１４に加わった場合に初めて保持回動バー１４によって浮体保持バー１３を保持し切れなくなるように設定すればよい。
このような場合の例としては、例えば波浪や船舶のローリングにより水面位置が上下に揺動する場合を想定することができる。

一方、図８に示すように、船舶より大量の貨物を下ろすことにより喫水線が上部位置Ｈから中間位置Ｍに低下する場合には、浮体１が水Ｗより受ける浮力が無くなるので、浮体１の荷重がコイルバネ１６の付勢力より大きくなって浮体保持バー１３と共に浮体１は下降し、保持回動バー１４はコイルバネ１６に抗して反時計回り方向へ回動してその先端が下方向に回動し、浮体保持バー１３の保持突起１３ａより外れる。これにより、浮体１は自重により下降する。
その後、浮体１が下降した喫水線Ｍに相当する水面上に着水して安定した段階で、図９の状態となる。

図９では浮体１が喫水線Ｍ位置にある水面に浮いていて、浮体保持バー１３の他の保持突起１３ａが保持回動バー１４の先端に歯合して、該位置で浮体１が保持されている。
浮体１と浮体室２の側面２ａ（船舶本体５６の外壁５６ａ）との間となる位置であって浮体１の側面１ａには、浮体１の本体が直接浮体室２の側面２ａに当接しないよう、また浮体１がスムーズに上下に移動可能なように、金属製のローラー１７が側面ｌａ、ｌａに各２本が、略水平方向に回転自在に設けられている。

また、該ローラー１７は、浮体１の側面ｌａの両端部に突設された２枚のローラー保持突起１７ａ、１７ａ間に軸１７ｂ、１７ｂによって回転自在に軸着されている。
また、保持回動バー（係止手段）１４の後端部の下方位置の甲板５１上には、軸１８ａを中心にして引き起こし可能に形成されている拘束バー（拘束手段）１８が設けられていて、図１０に示すように拘束バー１８を引き起こして垂直状に立てることにより、保持回動バー１４の後端が下がることを拘束する。保持回動バー１４の後端が下がることが拘束されれば、保持回動バー１４の先端が上がることはなく、結果として浮体保持バー１３の保持突起１３ａと保持回動バー１４の先端部の歯合が保持され、浮体１の上方向への移動が拘束される。

拘束バー１８を軸１８ａを中心にして甲板５１上に倒すと、保持回動バー１４の後端の動きは解除されて、保持回動バー１４は自由に軸１５ａを中心にして回動するため、図１１に示すように喫水線がＭ位置から満載喫水線Ｈ位置まで上昇すれば、浮体１は上昇し、その上昇力により、浮体保持バー１３の保持突起１３ａと保持回動バー１４の先端の歯合は解除され、浮体１は自由に上昇することができる。

拘束バー１８の引き起こしや甲板５１への倒しは、手作業、工具を用いた手作業でも可能であるが、ジャッキ、電動モーター等を使用しても良い。なお符号２０は、浮体保持バー１３、拘束バー１８、コイルバネ１６等を収納するカバーである。
なお、拘束手段１８は、甲板上に起倒自在に支持した拘束バーに限らず、甲板面に沿って進退することにより保持回動バー１４の後端部と甲板との間の空間内に出入りして、保持回動バーを拘束したり拘束解除するように構成された部材（楔部材等）であってもよい。
なお、上記例では、ガイドバー１１とは別個に浮体保持バー１３を設けたが、浮体保持バー１３をガイドバーと兼用してもよい。逆に言えば、ガイドバー１１にラチェットギア状の保持突起１３ａを設けることにより、ロック手段Ｌｃを構成するようにしてもよい。

次に、本発明の船舶転覆防止機構Ａの作用について説明する。
浮体１は水面に浮くように形成されていて、貨物等の積み下ろし等により喫水面が上下に変化する場合は、拘束バー１８が甲板５１上に倒されていれば、図７乃至図９及び図１１に示しているように、浮体１も該喫水面に浮いた状態で上下に移動する。浮体１の上下の移動は浮体１の側面ｌａに回転自在に設けられたローラー１７により、スムーズに行われる。
浮体１としては、例えば金属材料、或いは樹脂材料を中空の箱体状、その他の任意の形状に構成することにより水面で浮力を発生するように構成したものや、発泡スチロール等のように浮力を有した材料を金属製、或いは樹脂製の中空体（補強部材）内部に充填したものを用いる。要するに、充分な強度と浮力を有していればどのような構成であってもよい。

貨物が満載され喫水線が満載喫水線Ｈにある状態が図１及び図７の状態であり、この状態で拘束バー１８を図１０のように引き起こすと、浮体保持バー１３の保持突起１３ａと歯合している保持回動バー１４の先端部が、浮体保持バー１３の上方向への移動を拘束し、結果として浮体１の上方向への移動が拘束される。この状態の船舶５０は浮体１により左右のローリング及び前後のピッチングの動きが吸収緩和されることになって、貨物が満載状態であっても安定した航行が可能となり、船舶の転覆が防止される。また、浮体の浮力により積み荷の満載時には余力が生まれ、より安定性を増した航行ができる。

船舶が寄港地において貨物を下ろすときは、拘束バー１８を甲板５１上に倒して図８の状態とすれば、船体が水面から上昇するために喫水面は相対的に下降し（Ｈ→Ｍ）、該下降により浮体１も自重で下降する。喫水面が下降した後で浮体１が該喫水面に浮いた状態が図９であり、該状態で拘束バー１８を引き起こして図１０の状態とすれば、上述と同様に浮体１の上方向への移動が拘束される。該状態で船舶５０が航行すれば、同様に該浮体１により左右のローリング及び前後のピッチングの動きが吸収緩和され、貨物が空載若しくは満載以外の積載状態であっても安定した航行が可能となり船舶の転覆が防止される。

また、浮体１が設けられている浮体室２の底面及び船尾には、上述のように入排水口３、４が複数設けられているため、船舶の航行時には順次水が浮体室２内に自由に入排水する。このため、従来、貨物を下ろした地域（国）で、バラストタンク内に水バラストを注入して船舶のバランスを保持し、次の寄港地（貨物を乗載する地域（国））で水バラストを排水する場合に、水バラスト中に含まれる海洋生物や病原体が次の寄港地に拡散し、水バラストが排出された地域の生態系が破壊される、というような不都合が生じることが無い。
また、本発明の船舶転覆防止機構によれば、上述のように両舷側内部に設けられた浮体１が船舶の航行時の安定性を向上させ、また水面から浮体１が浮力を受けるため、従来のように、固定バラストの積載により単純に船舶重量が増す、ということがなく、浮体１が受ける浮力により船舶５０の水中部分の船体容量が減って水から受ける抵抗が少なくなり、結果的に船舶５０の航行の際に必要とする燃料を節約することができる。その結果、速力を上がり、ＣＯ２の削減にもなる。

なお、浮体１は、上述のように水面から受ける浮力及び自重により上下に移動して船舶５０の転覆を防止するが、船舶５０が接岸して転覆の危険が無い場合は、浮体１を上方からワイヤで吊り、該ワイヤを電動ウインチ等により巻き上げることにより水面より離水させた状態で保持するように形成すれば、フロートの保守点検を行うことが可能となる。
なお、喫水線が充分に高い位置Ｈにある場合には、浮体１からの浮力がなくても船体は充分に安定して航行することができるので、浮体を水面から上方に退避させておいてもよい。

浮体室内に配置する浮体の個数、個々の浮体の容量は、船体の規模に応じて増減する必要があることは勿論であるが、喫水線の位置（水面の位置）との関係で適宜、個々の浮体の高さ位置を個別に異ならせるようにしてもよい。具体的には、例えば水面位置が中間喫水線Ｍ付近にある場合よりも、空載喫水線Ｌ付近にある場合の方がより大きい浮力を必要とするので、空載喫水線まで下降させておく浮体数を、水面位置が中間喫水線にある場合に中間喫水位置に下降させておく浮体数よりも増大させるようにしてもよい。
また、喫水線が下限位置Ｌ、中間位置Ｍにある場合に船体の復元力を確保するために、各喫水位置に浮体を移動させて利用する以外に、積載荷重が過大な場合に上部の喫水線Ｈに浮体を位置させることにより補助的に浮力を高めるようにしてもよい。
なお、浮体を昇降させたり、位置固定する機構は、種々選定可能であり、図示した構成例は一例に過ぎない。
また、上記実施形態では、浮体室（浮力生成室）２を船体の舷側の全長に亘って設けているが、個々の浮体を配置する空間としての縦長の小浮体室を舷壁５５の内部に分離して設け、各小浮体室内に昇降機構（ガイドバー１１、ロック手段Ｌｃ）を個別に配置するようにしてもよい。このように浮体室を必要最小限の範囲で設けることにより、船体の強度の低下を低減することが可能となる。この場合、縦長の小浮体室（下部が外部の水と連通する開放部）は舷側に沿って前後方向へ複数箇所配置されることとなり、小浮体室内の水面に浮体が浮くことにより浮力を生成することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、浮体１を浮体室２内において昇降自在に構成したが、所定以上の浮力を発揮する浮体を浮体室（浮力生成室）内の所定高さ位置に固定的に配置しても同様の転覆防止効果を発揮することができる。
図１２（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の概略構成を示す平面図、及び正面図である。なお、図１乃至図１１と同一部分には同一符号を付して説明する。

この船舶転覆防止機構Ａは、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮体室（浮力生成室）２、２と、各浮体室内を外部と連通させる図示しない入排水口と、各浮体室内に高さ位置を固定して配置された浮体１と、を備えている構成が特徴的である。
浮体室（浮力生成室）２、２の内部は、船外の水（海水、或いは、淡水）と連通するように構成されており、浮体１は浮体室内の水に浮くことにより浮力を受けて船舶本体５６（船舶全体）に対して浮力を付与する手段である。

浮体１は、航行時や停泊時において波浪や物体との衝突によって破損することを防止するため、船舶５０の両舷側内部に設けられた浮体室２、２内に配設されている。浮体室２、２内の水Ｗを船舶５０の航行中にスムーズに入排水するように浮体室２、２の船底部分及び船尾部分、その他の適所に図示しない入排水口が設けられている。
浮体１は船舶本体５６の外壁５６ａ、又は／及び、舷壁５５の内壁にまたがって固定することにより、水面の上下動に関係なくその高さ位置を保持できるように構成する。
船舶に貨物を満杯状態とした場合の満載喫水線をＨ、貨物を全く積んでいない場合の空載喫水線をＬ、中間量の貨物を積んでいる場合の中間喫水線をＭとした場合、浮体１は空載喫水線Ｌと、中間喫水線Ｍに沿った位置に配置する。満載喫水線Ｈに沿った位置に配置してもよいが、満載時には貨物がバラストとして機能するため更なる浮力の追加は不要である。但し、過大な荷物を積載している場合には、補助的な浮力を付与するために満載喫水線Ｈに沿った位置に配置しておくことも有効である。

喫水線に沿って浮体１を配置する、とは、図１２（ｂ）に示すように浮体１の少なくとも一部（下面を含む下部）が喫水線よりも下方（水面下）に沈んだ位置関係に設定することを意味する。これにより、浮体は水からの浮力を受けることが可能となる。
浮体室２内の水面が下限位置である空載喫水線Ｌにある場合には、船の重心位置が最も高くなって船体の安定性が最も低下し易いが、空載喫水線Ｌに沿って固定配置された浮体１（１Ｌ）が生成する浮力により、復元力の回復用に使用されるべきバラストが不足する分を補充して船体を安定させることができる。
浮体室２内の水面が中間高さ位置である中間喫水線Ｍにある場合には、船の重心位置が満載時よりも高くなって船体の安定性（復元力）が満載時よりも低下し易いが、中間喫水線Ｍに沿って固定配置された浮体１（浮体１Ｍ）が生成する浮力によりバラストが不足する分を補充して船体を安定させることができる。

なお、下限位置に配置される浮体１Ｌが生成する浮力を、中間位置に配置される浮体１Ｍが生成する浮力よりも所定値以上大きく設定することにより、空載時における航行安定性を更に高めることができる。
必要に応じて空載喫水線Ｌと中間喫水線Ｍとの間に他の浮体を固定配置することにより、きめ細かく船体のバランスをとるようにしてもよい。
或いは、各高さ位置に配置した浮体を、互いに干渉しない範囲で個別に上下方向へ移動可能に構成することにより、浮体が浮力を発生させる高さ位置を微調整してもよい。

浮体を昇降させるための構成としては、例えば第１の実施形態に用いた浮体保持バー１３をモータ等の駆動源によって上下動させるようにする。或いは、外壁５６ａに沿って上下方向に設けたガイドレールに沿って浮体側に設けた被ガイド部材を昇降自在にガイドさせると共に、モータ等の駆動源によって浮体を昇降、停止自在に構成してもよい。
水面の位置が空載喫水線Ｌにある場合と、中間喫水線Ｍにある場合とで、船体を安定させるのに必要な浮力が異なるため、下方に配置する浮体１Ｌの浮力を中間位置に配置される浮体１Ｍの浮力よりも大きく設定してもよい。
また、各浮体１Ｌ、１Ｍが生成する浮力を、喫水線が満載喫水線Ｈの高さ位置にある場合にはキャンセルさせたい場合には、これらの浮体１Ｌ、１Ｍの浮力を調整（増減）可能に構成すればよい。
即ち、各浮体１Ｌ、１Ｍは、何れも浮体室２内に位置しているため、舷壁５５によって保護されており、必ずしも金属、樹脂等の変形不能な硬質材料から構成する必要はない。例えば、弾性、可撓性を有し、膨張収縮変形が可能なゴム、樹脂等を袋状（エアバッグ状、蛇腹状）に構成したものを浮体として用いると共に、浮体に対してエアーを供給したり抜くためのコンプレッサ（ポンプ）を併用してもよい。

図１３は浮力を調整可能な浮体を備えた装置構成を示す要部断面図である。
この例では、船舶本体外壁５６ａと舷壁５５との間にまたがってメッシュ、或いはパンチング板等から成る通水性に優れた金属製、或いは樹脂製の保護枠体６０を配置すると共に、この保護枠体６０内に蛇腹状（アコーディオン状）のエアバッグ状の浮体６１を配置する。
浮体６１の内部は、管体６２を介して外壁５６ａの内部に配置したコンプレッサ、ポンプ等の空気供給・吸引手段６５と接続されている。空気供給・吸引手段６５から浮体６１の内部に空気を供給して管体６２等に設けた弁体（電磁弁）６２ａを閉じることにより浮体６１が膨らんだ状態を維持する。この状態で浮体６１は浮力を発生する。

また、弁体６２ａを開放した状態で空気供給・吸引手段６５により浮体６１内の空気を吸引してから弁体６２ａを閉じることにより浮体６１を収縮した状態とし、浮力を低下することができる。
浮体６１に供給する空気量、空気圧を調整することにより個々の浮体の浮力を調整することもできる。
このように構成したため、満載時には全ての浮体６１の浮力をゼロ、或いは最小限とすることができる。また、水面が中間喫水線Ｍ付近にある場合には最下部の浮体１Ｌの浮力をゼロとすることができる。

第１実施形態における昇降式の浮体と、第２実施形態における固定式浮体、及び浮力を変更可能な浮体とを適宜組み合わせて使用しても良い。
この実施形態においても、第１の実施形態と同様に、浮体室を浮体毎に個別に設けた複数の小浮体室から構成してもよい。
なお、図示した蛇腹式の浮体６１は横方向に伸縮するようにしたが、上下方向に伸縮する構成としてもよい。

［第３の実施形態］
次に、図１４（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の構成を示す正面図、右側面図、平面図、及び底面図であり、図１５はその要部構成を示す拡大正面図である。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複した説明者省略する。
本実施形態に係る船舶転覆防止機構Ａは、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮力生成室２、２と、各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口３、４と、各浮力生成室内に配置されて船体を上向きに浮上させる浮力を生成する浮力生成手段７０と、を備えている構成が特徴的である。
浮力生成手段７０は、モータ、或いはエンジン等の駆動源７５により回転駆動されるスクリュー（プロペラ）からの推進力を水面内において下方へ向けて出力させることにより、船体を浮かせる方向への推進力を生成する手段である。

本例では、モータ７５からの出力をベベルギア群７７を介して、プロペラシャフト７９に伝達し、プロペラシャフト７９の先端部に固定されたスクリュー８１を回転駆動させる。プロペラシャフト７９はベアリング８０によって各浮力生成室２、２内に回転自在に軸支されているため、浮力生成方向へスクリュー８１を回転駆動させることにより、船体に対して浮力を付与することが可能となる。このため、貨物の重量が過小であるために本来であればバラスト水をバラストタンクに積み込む必要がある場合であっても、バラスト水の積み込みに代えて浮力生成手段７０を作動させることにより、安定した復元力を確保することが可能となる。
スクリュー８１による推進力の出力方向は図示した例のように垂直方向である必要はなく、斜め後方（進行方向後方）に推進力を出力することにより、船尾に装備される本来のスクリューの推進力の補助を行うように構成してもよい。或いは、スクリューの向きを変更可能とすることにより、スクリューによる推進力の出力方向を任意に切り替え可能に構成してもよい。これにより、速力も増し、プロペラの回転動力を電力に求めれば更なる省エネを達成することができる。

浮力生成手段７０は、浮体１による浮力生成に比して、任意のタイミングで任意の下向き推進力を出力することによって、任意の浮力を生成できるようにした構成が特徴的である。
喫水線が下限位置Ｌ、中間位置Ｍにある場合に船体の復元力を確保するために浮力生成手段７０を駆動してもよいし、積載荷重が過大な場合に補助的に浮力を高めるために駆動するようにしてもよい。
モータ７５の電源としては、例えば甲板上等に配置したソーラーパネル９０により生成した電力を用いる。
プロペラの推進力によるプロペラシャフト７９には上下方向、左右方向への力が発生するが、充分な支持力を有した軸受部材、脱落防止機構によりプロペラシャフト７９を支持することにより、対応可能である。

次に、図１６は変形実施形態に係る船舶転覆防止機構を備えた船舶の平面図であり、図１７はその側面図である。
本実施形態に係る船舶転覆防止機構Ａは、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮力生成室２、２と、各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口３、４と、各浮力生成室内に昇降自在に、或いは固定的に配置された浮体１と、各浮力生成室内に配置されて船体を上向きに浮上させる浮力を生成する浮力生成手段７０と、を備えている構成が特徴的である。
この実施形態では、浮力生成手段７０と、第１実施形態、及び／又は、第２実施形態に係る浮体１とを併用することにより、両者の長所を活かすようにしている。
即ち、浮体１のみによる浮力が十分でない場合に、浮力生成手段７０を駆動させて不足する浮力を補うことができる。このように状況に応じて浮力を微調整しつつ増減させることができる。
この実施形態においても、第１の実施形態と同様に、浮体室（浮力生成室）を浮体毎に個別に設けた複数の小浮体室（小浮力生成室）から構成してもよい。

［本発明の構成、作用、効果のまとめ］
第１の本発明は、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮力生成室２、２と、該各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口３、４と、各浮力生成室内に配置されて上下移動する浮体１と、該浮体を任意の高さ位置にて固定したり固定を解除するロック手段Ｌｃと、を備えていることを特徴とする。
これによれば、積み荷等の積載物、搭乗者を下ろしたことにより喫水線が下がり重心が上がった場合に、水バラスト（バラストタンク）を使用すること無しに復元性を高めて航行、停泊中の転覆、航行不良を防止することができる。水バラストを使用しないため、水バラスト中に含まれる海洋生物や病原体が他の海域に拡散されることによって当該他の海域の生態系を破壊する、という不具合を根本的に解決することができる。つまり、バラストタンクが不要になる分だけ、船の構造をシンプル化し、積み荷等を搭載するスペースを増大したり、船の設計におけるレイアウト自由度を高めることができる。
また、制御系等の複雑な機構を伴わずに簡単な機構で浮体を上下に移動させ、これによって船の横方向への動き（ローリング）を少なくして安定性を保持し、転覆を防止する効果がある。

実施形態では、浮体を位置決めする高さ位置として高所、中間位置、低所の三箇所を例示したが、これは一例に過ぎず、四箇所以上の高さ位置にて位置決め可能としてもよい。
浮体は、浮力を生成できる手段であれば金属、樹脂等を用いた中空体であってもよいし、発泡スチロールのように強い浮力を有した密実体であってもよい。その形状は、箱体、ドラム状等々任意の形状を選定できる。
浮力生成室は、舷側の最も外側の舷壁５５の内側に配置されるが、舷側の全長に亘って延在している必要はない。舷側の全長のうちの適所に部分的に配置してもよい。このように浮力生成室を必要な部位のみに分散して配置することにより、浮力生成室間の部分を他の用途に供することも可能となる。

第２の本発明では、ロック手段は、船舶の重量低下によって喫水線が下降した場合に、浮体１を喫水線の高さ位置で拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする。
拘束手段によって浮体の高さ位置を変更不能にすることにより、喫水線の上下動に対応した最適な位置にて浮体を固定することが可能となる。喫水線の位置が大きく変化する場合には、拘束手段による拘束を解除することにより浮体を新たな喫水線の位置にあわせた最適な高さ位置に移動させ、その後、その位置にて固定する。

第３の本発明では、拘束手段が浮体を拘束していない場合には、浮体は自重により下降することが可能であることを特徴とする。
船体の重量の低下により、喫水線が高い位置から低い位置に移動した場合でもラチェット機構により浮体は自重により降下することができ、低下した喫水線に対応した水面上に浮いた状態となる。この状態で拘束手段により浮体を拘束すればよい。

第４の本発明では、船舶の両舷側の内部（内側）に夫々配置された浮力生成室と、該各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口と、各浮力生成室内に高さ位置を固定して配置された浮体と、を備えていることを特徴とする。
浮体は必ずしも上下動可能に構成する必要は無い。所定の高さ位置で固定することによっても船体の復元力向上に役立てることができる。
なお、最上部に相当する喫水線には浮体を固定する必要が少ないことは上述の通りである。主として、最上部以下の位置となる喫水線（中間位置、下限位置）に対応する位置に浮体を固定すればよい。

第５の本発明では、浮体の浮力を調整可能としたことを特徴とする。
浮体の浮力を一定としてもよいが、伸縮可能な浮体構成とすることにより、ポンプ等を用いて浮体内部に空気を充填して浮力を高めたり、或いは空気を抜いて浮力を低下させることも可能である。これによれば、浮体の高さ位置の違いに応じて浮体の浮力を増減させることにより、船体の復元力、安定性をよち緻密に微調整することが可能となる。

第６の本発明では、浮力生成室内に、駆動源によって駆動されることにより浮力を生成する浮力生成手段を配置したことを特徴とする。
浮体は、それ自体が浮力を有しているが、浮力を臨機応変に変化させることは難しい。それに対してスクリューから成る浮力生成手段を用いて船の航行方向と交差する方向へ水力を出力することにより、浮力を生成することが可能となる。スクリューの駆動源は、電力により動作するモータ、エンジンなどが好ましい。

Ａ 船舶転覆防止機構、１ 浮体、ｌａ 側面、２ 浮体室（浮力生成室）、２ａ 側面、３ 入排水口、４ 入排水口、１１ ガイドバー、１２ ガイド筒、Ｌｃ ロック手段、１３ 浮体保持バー、１３ａ 保持突起、１４ 保持回動バー（係止手段）、１５ 突起板、１５ａ 軸、１６ コイルバネ、１７ ローラー、１７ａ 保持突起、１７ｂ 軸、１８ 拘束バー（拘束手段）、１８ａ 軸、２０ カバー、５０ 船舶、５１ 甲板、５５ 舷壁、５６ 船舶本体、５６ａ 外壁、Ｈ 満載喫水線、Ｌ 空載喫水線、Ｍ その他の位置にある喫水線、Ｗ 水、６０ 保護枠体、６１ 浮体、６２ 管体、６２ａ 弁体、６５ 空気供給・吸引手段、７０ 浮力生成手段、７５ 駆動源（モータ）、７７ ギア、７９ プロペラシャフト、８０ ベアリング、８１ スクリュー、９０ ソーラーパネル

Claims (5)

1. 船舶の両舷側の内部に夫々配置された浮力生成室と、該各浮力生成室内を外部と連通させる入排水口と、前記各浮力生成室内に配置されて上下移動する浮体と、該浮体を任意の高さ位置にて固定したり固定を解除するロック手段と、を備えていることを特徴とする船舶転覆防止機構。
2. 前記ロック手段は、前記船舶の重量低下によって喫水線が下降した場合に、前記浮体を前記喫水線の高さ位置で拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の船舶転覆防止機構。
3. 前記拘束手段が前記浮体を拘束していない場合には、前記浮体は自重により下降することが可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶転覆防止機構。
4. 前記浮体の浮力を調整可能としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の船舶転覆防止機構。
5. 前記浮力生成室内に、駆動源によって駆動されることにより浮力を生成する浮力生成手段を配置したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の船舶転覆防止機構。

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