JP7114119B1

JP7114119B1 - 水素タンク船舶

Info

Publication number: JP7114119B1
Application number: JP2021085689A
Authority: JP
Inventors: 憲太安田
Original assignee: 株式会社タジマモーターコーポレーション
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-08-08
Anticipated expiration: 2041-04-01
Also published as: JP2022158763A

Abstract

【課題】水素燃料を用いた推進システムを搭載した船舶の性能改善を図る。【解決手段】人もしくは貨物を輸送することを目的とし、水素燃料と、水素燃料を備蓄する水素タンクと、水素燃料を電力変換する燃料電池と、電動機による推進器と、を備え、水素燃料を備蓄する水素タンクが主たる船体構造及び浮体を構成することを特徴とした無人もしくは有人の船舶である。【選択図】図１

Description

本発明は、人もしくは貨物を輸送するための船舶に用いられ、水素燃料を用いた推進システムを搭載した船舶の性能改善を目的とする。

船舶の推進システムは、Ｏ２および汚染物質の排出削減が求められている。
水素燃料と、燃料電池と、電動機と、による推進システムは環境親和性が高く、必要とされている。

水素燃料は、重量当たりエネルギー量が大きい反面、体積当たりのエネルギー量が小さい。
水素燃料を、高強度の水素タンクに高圧力に充填することで、搭載時の体積を小さくしている。
特開２０１０－０７１４４４

前述の水素タンクは、高圧力に耐えるために高強度とする必要があり、水素タンクの重量および製造コスト、が増加する。

また、高圧力に燃料を充填する必要があるため、燃料充填時に大きな動力および冷却が必要であり、エネルギーの損失を招いている。

また、高圧力で運用するため、水素タンク及びその配管の厳重な安全管理が必要で、運用コストが増大する。

請求項１から４に記載する以下の船舶により水素タンクを合理的に活用することで課題を解決するとともに船舶の性能を向上させる。

人もしくは貨物を輸送することを目的とし、
水素燃料と、
水素燃料を備蓄する水素タンクと、
水素燃料を電力変換する燃料電池と、
電動機による推進器と、を備え、
水素燃料を備蓄する水素タンクが
主たる船体構造及び浮体を構成することを特徴とした無人もしくは有人の船舶

前記船舶は、複数の前記水素タンクを組み合わせることで、
単胴船、双胴船、三胴船、などの多胴船舶の船型を構築できること、
を特徴とした船舶

前記船舶は、前記水素タンクに水中翼を結合することで、
排水量型船舶と水中翼型船舶を複合した船型を構築できること、
を特徴とした船舶

前記船舶は、前記水素タンクに気密壁を結合することで、
排水量型船舶とエアクッション船舶を複合した船型を構築できること、
を特徴とした船舶

本発明によれば、当該船舶は、水素タンクが船舶の主構造を兼ねる。そのため、水素タンクの重量および製造コストを、船舶の主構造の重量および製造コストの削減で相殺できる。

本発明によれば、当該船舶は、水素タンクが船舶の浮体を兼ねる。浮体は船舶全体の重量を浮力で支える十分な体積が必要である。そのため、水素タンクの圧力を高くして体積を削減する必要性が小さく、水素タンクの圧力を小さくすることができ、水素タンクの重量および製造コストを低減できる。

また、水素タンクの圧力を小さくすることで、水素タンク及び配管の安全管理が容易となり、運用コストが低減できる。

低圧のタンクおよびその固定機器は、製造法が確立しており調達が容易である。複数の水素タンクを組み合わせることで、多胴船舶や、水中翼船舶や、エアクッション船舶、の複雑な船型を容易に構築できる。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は水素タンク船舶の側面図である。
図２は水素タンク船舶の正面図である。
船舶１の仕様は以下である。
船舶１の重量は３０００キログラム、全長は８メートルである。
船舶１の船型は、２つの水素タンク２を浮体とした双胴船である。ただし、単胴船や三胴船でもよい。
また、２つの水素タンク２の間を水中翼３で結合し水中翼船と複合してもよい。
また、２つの水素タンク２の間を気密壁４で結合しエアクッション船型と複合してもよい。
水素タンク２は、充填圧力が９メガパスカルの低圧タンクである。ただし、より高圧のタンクでもよい。
水素タンク２は、ガラス繊維複合材構造である。ただし、金属構造や、炭素繊維複合材構造や、アラミド繊維複合材構造でもよい。
２つの側面構造５は、２つの水素タンク２とデッキ構造６を結合する。
デッキ構造６は水面より上に配置される。
デッキ構造６の上に、貨客７が搭載される。
燃料電池８はデッキ構造６に搭載される。ただし側面構造５に搭載されてもよい。
推進器９はデッキ構造６の後部に設置される。出力は５０キロワットである。ただし、側面構造５や、水素タンク２の後部に搭載されてもよい。
前部タンクキャップ１０は発泡樹脂構造である。衝撃吸収機能を有する。
後部タンクキャップ１１はガラス繊維複合材構造である。整流効果を有する。

図１では、水素タンク２は船舶１を浮力で指示するため大きな体積を有し、低圧でも十分な量の水素燃料を搭載することができる。また、水素タンク２は気密構造であるため、浸水の心配がなく船舶の安全性も高い。

また、水素タンク２は船舶１の縦曲げや浮力等の主たる荷重を支えるため、船舶１の構造を大幅に簡略化し、軽量化することができる。

また、水素タンク２は気密構造であるため、浸水の心配がなく船舶の安全性も高い。

図２では、同一形状の水素タンク２を２つ結合するのみで容易に双胴船型を構築し、水面と接する長さ方向形状の細長比を向上し、船舶１の造波抵抗を効果的に削減できる。

また、双胴船型により、水中の推進抵抗を増やすことなく船舶１のデッキ構造６の面積を増大でき貨客７の搭載に有利である。

図３は、２つ水素タンク２の間に水中翼３を追加し、水中翼３の揚力と水素タンク２の浮力の複合により船舶１を支える場合の正面図である。水中に没している部分の体積を削減し、推進抵抗を削減する。

図４は、２つの水素タンク２の間に気密壁４を設置し、水素タンク２と気密壁４で囲われた部分の気圧を制御することでエアクッションの圧力と水素タンク２の浮力の複合により船舶１を支える場合の断面図である。水中に没している部分の体積を削減し、推進抵抗を削減する。

図１は船舶１の構成を説明するための側面図である。図２は船舶１の構成を説明するための正面図である。図３は水中翼３を追加した場合の船舶１の正面図である。図４は気密壁４を追加した場合の船舶１の断面図である。

１船舶
２水素タンク
３水中翼
４気密壁
５側面構造
６デッキ構造
７貨客
８燃料電池
９推進器
１０前部タンクキャップ
１１後部タンクキャップ

Claims

人もしくは貨物を輸送することを目的とし、
水素燃料と、
前記水素燃料を備蓄する水素タンクと、
前記水素燃料を電力変換する燃料電池と、
電動機による推進器と、を備え、
前記水素燃料を備蓄する前記水素タンクが
主たる船体構造及び浮体を構成し、
前記水素タンクに気密壁を結合することで、
排水量型船舶とエアクッション船舶を複合した船型を構築できること、
を特徴とした無人もしくは有人の船舶。
前記船舶は、複数の前記水素タンクを組み合わせることで、
単胴船、双胴船、三胴船、などの多胴船舶の船型を構築できること、
を特徴とした、請求項１に記載の船舶。
前記船舶は、前記水素タンクに水中翼を結合することで、
排水量型船舶と水中翼型船舶を複合した船型を構築できること、
を特徴とした、請求項１または請求項２に記載の船舶。