JP6097705B2 - 主プロペラ及び追加プロペラを装備する船の運航方法 - Google Patents

主プロペラ及び追加プロペラを装備する船の運航方法 Download PDF

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Description

本発明は、主プロペラ及び追加プロペラを装備する船の運航方法に関する。
船、たとえば商船、とりわけ貨物船の場合は、貨物を載荷して段階と荷下ろし後の段階とで、喫水線の上下がきわめて大きい。
一般的に、貨物船の場合、運航はバラスト喫水または計画満載喫水で運航している。特に海上状態が不良の時の安全性を考慮して、荒天運航の喫水がとれるように設計され建造されている。また、喫水深さは推進用プロペラを安全に効率よく使用するため、プロペラインマージョンも考慮され決定されている。
しかるに、喫水を深く維持することは排水量の増加、外板の水との接触面積の増加水線面積係数の悪化となり燃料消費の増加を意味する。
貨物船は、荷下ろし後は、運賃収入がないにもかかわらず、船の安定性を考慮してバラスト喫水状態で運航するのが現状である。この状態での燃料消費低減を図ることは経済効果が大きく、またＮｏｘおよびＳｏｘ等の環境改善効果もある。
特に、近年ではバラスト水に海洋生物が混入する環境問題から、バラスト水の処理が問題視されている。
なお、後述するダクトプロペラ（ノズルプロペラ）に関し、次の先行技術文献がある。
特許第３５０８８１１号公報 特許第５２３１８７８号公報
したがって、本発明の主たる課題は、船舶の運航安全性を損なうことなく、燃料消費低減を図ることができる、主プロペラ及び追加プロペラを装備する船並びにそのハイブリッド（複合）運航方法を提供することにある。
上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
主機により常用プロペラを駆動して推進力を得ると共にその後方に舵を有する船舶に、追加プロペラ及びその駆動手段が設けられ、
前記追加プロペラは、前記常用プロペラより前方の配置位置における、船底又は船底立ち上がり部に配置され、かつ、船外への張出し状態と船内への引き込み状態とを選択可能であり、
積荷状態では前記常用プロペラを駆動して推進し、空荷状態では前記追加プロペラを駆動して推進することを特徴とする船の運行方法。
＜作用効果＞
本発明では、常用プロペラ以外に、小型の追加プロペラ及びその駆動手段を設ける。追加プロペラの前記駆動手段の出力は、前記主機の駆動手段の出力の３５％以下、より好ましくは２５％以下である。載荷（積荷）時には、計画満載喫水に近い喫水状態で、常用プロペラを駆動して運行する。必要あれば追加プロペラを併用して運航する。
荷下ろし後の帰港航海、小型の追加プロペラで主として運航する。とりわけ天候が穏やかな日においては、船舶の航海時の安定性につき過度に厳格とする必要性に乏しい。そこで、喫水線を下げた状態で、小型の追加プロペラにて走行させる。
その結果、喫水線を下げることにより、見掛け上の排水量の低下となり、外板の水との接触面積が小さくなり、水線面積係数の改善を図ることができ、燃料消費の低減効果が大きいものとなる。
また、小型の追加プロペラを駆動するので、駆動装置の出力（主機の駆動手段の出力の３５％以下、より望ましくは２５％以下）は小さいもので足り、この観点からも、燃料消費の低減効果が大きいものとなる。
船舶が積荷を満載した後に出港し、通常の航海に移行する場合には、常用プロペラを駆動し、深い喫水で航海する。また、揚荷後バラストで航海する場合は通常航海状態に移行後に追加プロペラ運航とする。ただし天候が悪い場合には、たとえ空船であっても、バラスト水を張り、安定化させた状態で、小型の追加プロペラ又は常用プロペラにて走行させることができる。また必要な場合、追加プロペラ及び常用プロペラを併用することも可能である
バラスト航海時に主として追加小型ダクトプロペラを使用することにより、主プロペラのプロペラ没水率の制限が少なくなり、常用プロペラのプロペラ直径を、従来の設計基準によるプロペラの直径より大きくできる。これによりプロペラ効率アップが可能となり、約５〜７％の効率アップとなる。かくして、より大きな直径の常用プロペラ採用により、プロペラ効率がアップし同一船速に対し主機関の必要出力は減少し。これにより大きな燃費改善となる。
ダクトプロペラが船外へ張出し状態にある場合には、深い喫水において抵抗になるので、ダクトプロペラは、船内へ引き込み状態とすることが望ましいのである。
＜請求項２記載の発明＞
前記追加プロペラはダクトプロペラである請求項１記載の船の運行方法。
＜作用効果＞
追加プロペラとしてダクトプロペラを使用すると、小型であっても、相対的に大きい推力を得ることができる。
＜請求項３記載の発明＞
前記追加プロペラは、上下軸線周りに回転可能である請求項１または２記載の船の運行方法。
＜作用効果＞
追加プロペラが、上下軸線周りに回転可能であると、追加プロペラ及び常用プロペラ併用運転において、追加プロペラを適宜、上下軸線周りに回転させることにより、操船（方向）性を高めることができる。
＜請求項４記載の発明＞
前記追加プロペラは船首領域に設けられ、空荷状態で前記追加プロペラを駆動して船尾方向に推進する請求項１記載の船の運行方法。
＜請求項５記載の発明＞
空荷状態で前記ダクトプロペラを駆動する際には、常用プロペラの一部又は全部が喫水線上にある請求項１記載の船の運行方法。
＜作用効果＞
常用プロペラの一部又は全部が喫水線上にあるまで、喫水線位置を下げると、見掛け上の排水量の低下となり、外板の水との接触面積が小さくなり、水線面積係数の改善を図ることができ、燃料消費の低減効果が大きいものとなる。
＜請求項６記載の発明＞
追加プロペラのダクト上部に空気吹き出し部が設け、その空気吹き出し部から空気を吹き出し、船底に気泡流を生成させながら航行を行う請求項２記載の船の運行方法。
＜作用効果＞
空気を吹き出し、船底に気泡流を生成させながら航行を行うことにより、船体の摩擦を低減することは知られている。しかるに、本発明に係る追加プロペラに、好適にはダクトプロペラに空気吹き出し部を設けることにより、船体（特に船底）の摩擦を低減し、経済的な運航を行うことができる。
本発明によれば、船の運航安全性を損なうことなく、燃料消費低減を図ることができる
本発明に係る積荷状態の船の概要正面図である。 ダクトプロペラ例の正面図である。 本発明に係る空荷での運転状態の船の概要正面図である。 本発明に係るダクトプロペラの他の例の斜視図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
図１は、本発明に係る船、たとえば積荷状態の商船１０、たとえば貨物船の概要正面図である。この商船１０には、ディーゼル機関などの主機（主機関）１２により常用プロペラ（主プロペラ）１１を駆動して推進力を得る。１４Ａは空荷状態における水線であり、船首方向が高く、船尾方向は船底線と交差する船首足（おもてあし）状態である。船尾足（ともあし）状態は逆であり、図３に水線１４Ｂで示す。
図２にも参照されるように、船舶に、追加プロペラ２０及びその駆動手段２２を含むダクトプロペラ２１が設けられている。
この追加プロペラ２０は、常用プロペラ１１とは異なる位置、すなわち図示の船首領域ほか、船尾又は中間位置であって、船底又は船底立ち上がり部に配置される。船尾位置の場合を符号２０Ａ、中間位置の場合を符号２０Ｂで示している。
また、船尾側にはブリッジ１３が設けられ、船首方向のみならず船尾方向側も監視できるように窓１３Ａが形成されている。
追加プロペラ２０の駆動手段２２の出力は、主機１２の駆動手段の出力の２５％以下であり、小さいものである。
そして、常用プロペラ１１を駆動して推進力を得る常用運転状態と、追加プロペラ２１を駆動して推進力を得る運転状態とを選択可能とされている。
追加プロペラ２０例を説明すると、駆動手段２２としては、電気モータ、油圧モータなどのほか、必要ならば、主機（主機関）１２と連結して駆動力を得るようにすることもできる。
駆動手段２２による出力軸２３の回転駆動力は、一対の傘歯車２４を介して縦軸２５に伝達され、縦軸２５に設けた一対の傘歯車２６を介して、プロペラ駆動軸２７の回転力として伝達され、プロペラの周囲にダクト２１Ａを有するダクトプロペラ２１を回転させるように構成されている。
他方、駆動手段２２による伝達軸２８の回転駆動力は、駆動小歯車２９、これに噛合する大歯車３０に伝達され、ダクトプロペラ２１を縦軸２５回りに回転可能に構成されている。
さらに、船底１０Ａより下方のダクトプロペラ２１を含む機器は、図２に示すように、船底１０Ａの外へ張出す状態にあるが、通常の航海では邪魔になるので、船内への引き込み可能である構造が好適である。１０Ｂは船内への引き込み後に閉止する遮蔽部材である。
かかる船構造であると、貨物Ｒの積荷（載荷）時には、図１に示すように、計画満載喫水に近い喫水状態で、主機１２により常用プロペラ１１を駆動して運行する。
荷下ろし後は、とりわけ天候が穏やかな日、あるいは波の静かな海においては、船舶の航海時の安定性につき過度に厳格とする必要性に乏しいので、図３に示すように、喫水線を下げた状態で、小型の追加プロペラ２０にて走行させる。この場合、図３の白抜き矢印で示すように船の進行方向は適宜選択でき、船の進行方向によりブリッジ１３で船首、船尾を監視する。
その結果、喫水線を下げることにより、見掛け上の排水量の低下となり、外板の水との接触面積が小さくなり、水線面積係数の改善を図ることができ、燃料消費の低減効果が大きいものとなる。
また、小型の追加プロペラ２０を駆動するので、駆動装置２２の出力は小さいもので足り、主機１２の駆動手段の出力の３５％以下、特に２５％以下、とりわけ１０％〜５％程度の出力で航行できる観点からも、燃料消費の低減効果が大きいものとなる。天候が穏やかな日（ビューフォートスケールで０〜３の日）での走行速度は５〜１０ノット程度で十分である。
当該船舶が貨物Ｒを満載した後に出港し、通常の航海に移行する場合には、常用プロペラ１１を駆動し、または併用し深い喫水で航海する。
また、天候が悪い場合には、たとえ空船であっても、バラスト水ＢＷ（バラスト水の貯留空間は図示していない。）を張り、安定化させた状態で、小型の追加プロペラ２０又は常用プロペラ１１にて走行させることができる。
ダクトプロペラ２１が、上下軸線周りに回転可能であると、必要とする運転状態において、図３に示すように、ダクトプロペラ２１を駆動して船尾方向に推進することができる。
ダクトプロペラ２１が、縦軸２５（上下軸線）周りに回転可能であると、追加プロペラ及び常用プロペラ併用運転において、追加プロペラを適宜、上下軸線周りに回転させることにより、ステアリング機能を付加することができ、操船（方向）性を高めることができる。また、当該船の着岸時において、横向かせてスライドスラスターとして利用できる。
また、ダクトプロペラ２１による推進方向を船首方向とすることができる。そのために、常用プロペラ１１に対し、その回転を防止するプロペラ遊転防止装置１１Ａを設けておくことができる。
必要ならば、ダクトプロペラ２１を船の中心線を境として左右に設けることもできる。左右のダクトプロペラ２１，２１の上下軸線周りの回転によって、操船性を高めることができる。また、スライドスラスターとして利用時において、着岸がより一層簡単になる。
他方、追加プロペラ２０、好適には図４に示すように、ダクトプロペラ２１のダクト２１Ａに空気吹き出し部２１Ｂを形成し、その空気吹き出し部２１Ｂから空気を吹き出し、船底に気泡Ｂの流れを生成させながら航行を行うことができる。
空気吹き出し部２１Ｂから空気を吹き出し、船底に気泡流を生成させながら航行を行うことにより、生成した気泡Ｂにより、船体の摩擦を低減する。本発明に係る追加プロペラ２０に、好適にはダクトプロペラ２０のダクト２１Ａの上側に空気吹き出し部２１Ｂを設けることにより、船体（特に船底）の摩擦を低減し、経済的な運航を行うことができる。
本発明は、一般貨物船のほか、コンテナ船、タンカー、ＬＮＧ船、自動車運搬船、バラ積み船、貨客船などについて適用可能である。
１０…船
１１…常用プロペラ（主プロペラ）
１２…主機（主機関：駆動手段）
２０…追加プロペラ
２１…ダクトプロペラ
２２…駆動手段

Claims (6)

  1. 主機により常用プロペラを駆動して推進力を得ると共にその後方に舵を有する船舶に、追加プロペラ及びその駆動手段が設けられ、
    前記追加プロペラは、前記常用プロペラより前方の配置位置における、船底又は船底立ち上がり部に配置され、かつ、船外への張出し状態と船内への引き込み状態とを選択可能であり、
    積荷状態では前記常用プロペラを駆動して推進し、空荷状態では前記追加プロペラを駆動して推進することを特徴とする船の運行方法。
  2. 前記追加プロペラはダクトプロペラである請求項１記載の船の運行方法。
  3. 前記追加プロペラは、上下軸線周りに回転可能である請求項１または２記載の船の運行方法。
  4. 前記追加プロペラは船首領域に設けられ、空荷状態で前記追加プロペラを駆動して船尾方向に推進する請求項１記載の船の運行方法。
  5. 空荷状態で前記追加プロペラを駆動して船尾方向に推進する際に、常用プロペラの一部又は全部が喫水線上にある請求項１記載の船の運行方法。
  6. 追加プロペラのダクト上部に空気吹き出し部が設け、その空気吹き出し部から空気を吹き出し、船底に気泡流を生成させながら航行を行う請求項２記載の船の運行方法。
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