特開 2022-159965 プロペラガード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022159965

(43)【公開日】2022-10-18

(54)【発明の名称】プロペラガード

(51)【国際特許分類】

   B63H 5/16 20060101AFI20221011BHJP

【ＦＩ】

B63H5/16 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021064493

(22)【出願日】2021-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】521152703

【氏名又は名称】株式会社フラクタリー

(71)【出願人】

【識別番号】000230700

【氏名又は名称】日本海工株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(74)【代理人】

【識別番号】100130199

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 充弘

(72)【発明者】

【氏名】阪本 啓志

(72)【発明者】

【氏名】篠井 隆之

(72)【発明者】

【氏名】荒尾 雅哉

(72)【発明者】

【氏名】増田 憲和

(72)【発明者】

【氏名】二瓶 泰範

(57)【要約】

【課題】船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制し、これにより船舶の航行性能の低下を抑制するとともに、オペレータによるメンテナンスの頻度を削減して船舶の稼働率を向上させることができるプロペラガードを提供する。
【解決手段】プロペラ７２が船体後部に配置され、プロペラ７２の一部分または全部が、平面視において、船体１０に対して後方および／または側方に突出するように配置されており、プロペラガード８０は、プロペラ７２を取り囲むとともに、船体１０の後端部１０ＢＰよりも後方に延びている筒状部８１と、筒状部８１から連続するように前方に延びており、船体後部における船側部１０Ｓの一部および船底部１０ＢＭの一部を覆うように配置される整流部８３と、を有し、筒状部８１および整流部８３は、網目状の部材で構成する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

推進力を発生させるプロペラが船体後部に配置されているとともに、前記プロペラの一部分または全部が、平面視において、前記船体に対して後方および／または側方に突出するように配置された船舶に用いられるプロペラガードであって、
前記プロペラを取り囲むとともに、前記船体の後端部よりも後方に延びている筒状部と、
前記筒状部から連続するように前方に延びており、船体後部における船側部の一部および船底部の一部を覆うように配置される整流部と、を有し、
前記筒状部および前記整流部は、網目状の部材で構成されている、
プロペラガード。

【請求項2】

前記整流部は、平面視において、前記船体の幅方向における寸法が一定、または後方に向かうに従って漸減しながら、前記筒状部に連続するように形成されている、
請求項１に記載のプロペラガード。

【請求項3】

前記整流部は、
前記船体の右舷側の船側部から船底部を介して左舷側の船側部に沿うように、前記船体の幅方向に配置される前縁部と、
前記船体の右舷側の船側部、および前記船体の左舷側の船側部にそれぞれ沿うように配置されるとともに、前記船体の船尾において相互に接続される、上縁部と、
を有する、
請求項１または請求項２に記載のプロペラガード。

【請求項4】

前記筒状部は、後部に開口部を有しており、
前記開口部は、前記網目状の部材で閉鎖させずに開放されている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプロペラガード。

【請求項5】

前記筒状部は、
後端部に沿って配置される係止部を有し、
前記係止部は、
前記船体の前後方向に突出する複数の凹凸部を有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプロペラガード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶に用いられるプロペラガードに関する。

【背景技術】

【0002】

本願の出願人は、複数の船体を備え、船体の向きを相互に変更可能である船舶を提案している（特許文献１参照）。この船舶は、自船の位置を移動させる航行動作と、自船の位置を定点に保持する定点保持動作とを切り換えながら、少ないエネルギー消費量で広範囲を移動することができる。

【0003】

航行動作を行う際には、各船体の推進装置の推力を配分したり、各船体を回頭させることで操舵力（回頭モーメント）を発生させ、エネルギー消費量を抑制しながら航行する。

【0004】

また、定点保持動作を行う際には、複数の船体の船体船首方向を非平行とし、船舶の抵抗を増大させて水に対するブレーキ効果を生じさせる。ブレーキ効果によって船舶は風に流されにくくなり、エネルギー消費量を抑制しながら定点保持動作を行うことができる。

【0005】

本願発明者は、特許文献１に記載の船舶を、例えば海洋や湖沼における水中環境調査に利用することを検討している。この場合、船舶は、航行動作を自動操縦によって行い、調査対象の水域を移動する。水中環境調査を行う観測点では、自動操縦によって航行動作から定点保持動作に切り替えを行い、定点保持動作を行いながら水中環境調査を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６３３２８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、水中環境調査等の対象となる水域では、アマモなどの水草が群生している場合がある。アマモは水深１メートルから数メートル程度の水底に生える水草であり、葉は細長く１メートル程度の長さを有している。アマモが群生している場所はアマモ場と呼ばれており、浅瀬のアマモ場ではアマモが水面を覆うように密集している。また、アマモ場以外においても、水中には流れてきた水草など様々なものが浮遊している。

【0008】

一般的な船舶（例えば、搭乗者が操縦する高速艇型の小型船舶）であれば、アマモ等の浮遊物に対してプロペラ径が比較的大きく、回転駆動力も大きい。このため、高速で航走している状態でアマモ場を通過したり、水中の浮遊物に遭遇した場合でも、高速回転するプロペラ自体でアマモ等の浮遊物を切断することができ、航行性能上の大きな問題は生じない。

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載の船舶は、比較的小型であり、エネルギー消費量を抑制するためプロペラも小径で回転駆動力も大きくない。また、航行動作および定点保持動作においては、推進装置の推力を配分することによって操舵力（回頭モーメント）を発生させる場合があるため、プロペラの回転速度を低速や微速にしたり、正逆回転の切り替えも頻繁に行われる。

【0010】

このため、特許文献１に記載の船舶がアマモ場に進入したり、水中の浮遊物に遭遇した場合には、プロペラでアマモ等の浮遊物を切断することができず、プロペラに絡み付く場合がある。図１２は、特許文献１に記載の船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモが絡み付いた状態を示している。図１２の状態になると、船舶の航行性能が著しく低下してしまう。この場合、船舶の自動操縦を停止し、オペレータが船舶を回収して絡み付いたアマモをプロペラから除去するメンテナンスを行う必要がある。

【0011】

本願発明者は、プロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制するため、様々なプロペラガードを取り付けて検討を行った。図１３は、プロペラを取り囲む従来の枠状のプロペラガードを取り付けて検証を行った状態を示している。図１３のプロペラガードは、流木のような浮遊物や、水底の岩石等からプロペラを保護することについては有効である。しかしながら、アマモ等の浮遊物は、プロペラガードの隙間から内側に入り込んでしまうため、プロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制する効果は十分ではなかった。

【0012】

図１４のプロペラガードは、図１３に示した従来のプロペラガードの周囲にネットを取り付けた状態を示している。図１４に示すように、図１３のプロペラガードの周囲にネットを取り付けると、ネットを取り付けない状態と比較して、プロペラおよびプロペラ軸にアマモ等が絡み付くことを低減することができる。しかしながら、プロペラガードに取り付けたネット自体にアマモ等が絡み付く場合や、ネットの網目からプロペラガードの内側にアマモ等が入り込む場合があった。特にネットの内側に一旦入り込んだアマモ等の浮遊物は、ネットの外に排出されにくく、ネット内に蓄積されることとなる。また、ネットが取り付けられているためプロペラおよびプロペラ軸に絡み付いたアマモ等を除去しにくく、オペレータによる除去に手数が必要となる問題がある。

【0013】

また、プロペラガードでアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制するだけでなく、アマモ場を回避するように船舶の航行ルートを選定することも考えられる。しかしながら、アマモ場が発生しやすい水深の水域を回避すると、水中環境調査等の対象となる水域が限定される。また、浅瀬を避けて航行ルートを設定すると航行ルートが遠回りになる場合があり、エネルギー消費量が増大するという問題がある。さらに、この方法では水中に存在する浮遊物を回避することができないという問題もある。

【0014】

本発明の目的は、船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制し、これにより船舶の航行性能の低下を抑制するとともに、オペレータによるメンテナンスの頻度を削減して船舶の稼働率を向上させることができるプロペラガードの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明のプロペラガードは、
推進力を発生させるプロペラが船体後部に配置されているとともに、前記プロペラの一部分または全部が、平面視において、前記船体に対して後方および／または側方に突出するように配置された船舶に用いられるプロペラガードであって、
前記プロペラを取り囲むとともに、前記船体の後端部よりも後方に延びている筒状部と、
前記筒状部から連続するように前方に延びており、船体後部における船側部の一部および船底部の一部を覆うように配置される整流部と、を有し、
前記筒状部および前記整流部は、網目状の部材で構成されている。

【発明の効果】

【0016】

本発明のプロペラガードによれば、船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制し、これにより船舶の航行性能の低下を抑制するとともに、オペレータによるメンテナンスの頻度を削減して船舶の稼働率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、船舶が平行配置となった状態の一例を示す平面図である。

【図2】図２は、図１のＡ―Ａ線における側面断面図である。

【図3】図３は、第１船体の船体船首方向の変更動作を説明する平面図である。

【図4】図４は、プロペラガードが装着された船体の平面図である。

【図5】図５は、プロペラガードが装着された船体の側面図である。

【図6】図６は、プロペラガードが装着された船体の船体後部を示す側面図である。

【図7】図７は、プロペラガードが装着された船体の船体後部を示す平面図である。

【図8】図８は、プロペラガードが装着された船体の船体後部を後方から見た図である。

【図9】図９は、第１定点保持モードにおいて、船舶が非平行配置となった状態の一例を示す平面図である。

【図10】図１０は、第２航行モードにおいて、船舶が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。

【図11】図１１は、第２航行モードにおいて、船舶が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。

【図12】図１２は、船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモが絡み付いた状態を示す図である。

【図13】図１３は、プロペラを取り囲む従来の枠状のプロペラガードを取り付けた状態を示す図である。

【図14】図１４は、図１３に示した従来のプロペラガードの周囲にネットを取り付けた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態にかかるプロペラガードは、
推進力を発生させるプロペラが船体後部に配置されているとともに、前記プロペラの一部分または全部が、平面視において、前記船体に対して後方および／または側方に突出するように配置された船舶に用いられるプロペラガードであって、
前記プロペラを取り囲むとともに、前記船体の後端部よりも後方に延びている筒状部と、
前記筒状部から連続するように前方に延びており、船体後部における船側部の一部および船底部の一部を覆うように配置される整流部と、を有し、
前記筒状部および前記整流部は、網目状の部材で構成されている（第１の構成）。

【0019】

上記構成によれば、プロペラガードは、プロペラを取り囲む筒状部と、筒状部から連続するように前方に延びる整流部とを有しており、網目状の部材で構成されている。
このため、アマモ等の浮遊物がプロペラおよびプロペラ軸に絡み付くことを抑制できるとともに、筒状部と整流部が網目状の部材で連続して形成されているため、プロペラガードの筒状部にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制することができる。
また、整流部は、船体後部における船側部の一部および船底部の一部を覆うように配置されているため、船体に沿って前方から後方に流れてくるアマモ等の浮遊物は、整流部の表面に沿って後方に流れることとなり、アマモ等の浮遊物は、整流部にも絡み付きにくい。
また、船舶がプロペラの正逆回転の切り替えを頻繁に行っても、筒状部は、船体の後端部よりも後方に延びており、筒状部の後端とプロペラが離れているため、筒状部の後端からアマモ等の浮遊物を吸い込みにくい。
さらに、筒状部および整流部は、網目状の部材で構成されているため、船舶の抵抗になりにくい。
これにより、船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制することができ、船舶の航行性能の低下を抑制するとともに、オペレータによるメンテナンスの頻度を削減して船舶の稼働率を向上させることができる。

【0020】

上記第１の構成において、
前記整流部は、平面視において、前記船体の幅方向における寸法が一定、または後方に向かうに従って漸減しながら、前記筒状部に連続するように形成されていてもよい（第２の構成）。

【0021】

上記構成によれば、整流部は、平面視において、船体の幅方向における寸法が一定、または後方に向かうに従って漸減しながら、前記筒状部に連続するように形成されている。
このため、船体に沿って前方から後方に流れてくるアマモ等の浮遊物は、整流部の表面に沿って後方に流れやすくなり、アマモ等の浮遊物が整流部および筒状部に絡み付くことを抑制することができる。

【0022】

上記第１または第２の構成において、
前記整流部は、
前記船体の右舷側の船側部から船底部を介して左舷側の船側部に沿うように、前記船体の幅方向に配置される前縁部と、
前記船体の右舷側の船側部、および前記船体の左舷側の船側部にそれぞれ沿うように配置されるとともに、前記船体の船尾において相互に接続される、上縁部と、
を有してもよい（第３の構成）。

【0023】

上記構成によれば、整流部は、船体の右舷側から船底部を介して左舷側に配置される前縁部と、船体の右舷側および左舷側の船側部にそれぞれ沿うように配置される上縁部と、を有している。
このため、整流部の前縁部、および上縁部からアマモ等の浮遊物をプロペラガード内に吸い込むことを抑制することができる。

【0024】

上記第１から第３の構成において、
前記筒状部は、後部に開口部を有しており、
前記開口部は、前記網目状の部材で閉鎖させずに開放されていてもよい（第４の構成）。

【0025】

上記構成によれば、筒状部は後部に開口部を有しており、開口部は、閉鎖されずに開放されている。
このため、プロペラを逆転させた際などに筒状部に入り込んだアマモ等の浮遊物が、プロペラを正転させた際に筒状部から排出されやすくなり、プロペラガード内にアマモ等の浮遊物が蓄積されないようにすることができる。

【0026】

上記第１から第４の構成において、
前記筒状部は、
後端部に沿って配置される係止部を有し、
前記係止部は、
前記船体の前後方向に突出する複数の凹凸部を有してもよい（第５の構成）。

【0027】

上記構成によれば、筒状部の後端部に係止部が配置されており、係止部は、船体の前後方向に突出する複数の凹凸部を有する。
このため、プロペラを逆転させた際に筒状部付近のアマモ等の浮遊物が吸い寄せられても、アマモ等の浮遊物が係止部に係止されて筒状部の内側に入り込みにくくすることができる。
また、係止部に係止されたアマモ等の浮遊物は、プロペラを正転させた際に係止部から外れて排出される。
これにより、船舶のプロペラおよびプロペラ軸にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制することができる。

【0028】

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係るプロペラガード８０、およびプロペラガード８０が用いられる船舶１００について詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0029】

［船舶の全体構成］
まず、船舶１００の全体構成について説明する。図１は、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。本実施形態にかかるプロペラガード８０が用いられる船舶１００は、自動運転を行いながら、例えば海洋や湖沼において水中環境調査等の作業を実行する。船舶１００は、自動運転によって定点保持動作および航行動作を行うことができる。定点保持動作は、自船の位置を定点に保持させる動作である。航行動作は、定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作である。また、船舶１００は、定点保持動作および航行動作について、それぞれ複数の運転モードを有している。

【0030】

図１に示すように、船舶１００は、４体の船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）、被支持体３０、船体方向変更部５０、推進装置７０、および制御部１８０を備えている。本実施形態では、第３船体１０３および第４船体１０４にプロペラガード８０が設けられている。以下の説明において、第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４を区別せずに説明する場合には、単に船体１０という場合がある。

【0031】

本実施形態では、各船体１０の向きは固定されておらず、運転モードに対応させて各船体１０の姿勢を変更することが可能である。各船体１０の姿勢が変化するため、船舶１００の前後左右と、各船体１０の前後左右の関係は一定ではない。そこで船舶１００と各船体１０のそれぞれの向きを区別するため、以下のように定義する。

【0032】

船舶１００の前部は、各船体１０の向きに関わらず、第１船体１０１および第２船体１０２が配置されている側とし、船舶１００の前方を矢印Ｆで示す。船舶１００の後部は、第３船体１０３および第４船体１０４が配置されている側とし、船舶１００の後方を矢印Ｂで示す。船舶１００の左部は、第１船体１０１および第４船体１０４が配置されている側とし、船舶１００の左方を矢印Ｌで示す。船舶１００の右部は、第２船体１０２および第３船体１０３が配置されている側とし、船舶１００の右方を矢印Ｒで示す。また、特に船舶１００の前部が向く方向を船舶船首方向（ヘディング）ＨＤとし、矢印ＨＤで示す。船舶船首方向ＨＤは、船舶１００の前方Ｆと一致している。被支持体３０には、船舶船首方向ＨＤを示す三角形の表示３０ＢＡを付している。また、船舶１００の上方を矢印Ｕ、船舶１００の下方を矢印Ｄで示す。

【0033】

また、船舶１００の進行方向に対する前方を矢印ＴＦ、船舶１００の進行方向に対する後方を矢印ＴＢ、船舶１００の進行方向に対する右方を矢印ＴＲ、船舶１００の進行方向に対する左方を矢印ＴＬでそれぞれ示す。

【0034】

船舶１００は、運転モードによっては船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌ、斜め方向に直進および旋回が可能である。このため、船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌと、船舶１００の進行方向の前方ＴＦ、後方ＴＢ、右方ＴＲ、左方ＴＬは、必ずしも一致しない。

【0035】

各船体１０には船首尾方向を示す仮想の船首尾線ＣＬが示されている。各船体１０の船首尾線ＣＬを船首１０Ｆ側に延ばした方向を船体船首方向ＤＦとし、船体船首方向ＤＦと反対の方向を船体船尾方向ＤＢとする。各船体１０の船首１０Ｆ側には、船首１０Ｆの向きを示す略三角形の表示１０ＦＡを付している。

【0036】

本実施形態では、各船体１０は、同一の船型を有している。各船体１０の船型は排水量型であり、船首尾線ＣＬに対して対称である。船幅は、船首尾線ＣＬの中央部Ｗにおいて最も広くなっている。船首尾線ＣＬの長さは、船幅に対して長く、各船体１０は平面視で長細い船型を有している。このため、各船体１０が船体船首方向ＤＦまたは船体船尾方向ＤＢに移動する場合に流体から受ける抵抗は、比較的小さい。一方、船首尾線ＣＬに交差する方向（斜め方向や横方向）に移動する場合に流体から受ける抵抗は、船体船首方向ＤＦおよび船体船尾方向ＤＢに移動する場合に受ける抵抗よりも大きい。

【0037】

被支持体３０は、各船体１０によって支持されている。被支持体３０は、被支持体本体３１およびアーム３３を有している。

【0038】

被支持体本体３１は、被支持体３０の基体をなす部分である。被支持体本体３１の中央部には、上下方向に貫通する作業口３２が形成されている。作業口３２は、例えば、水中環境調査等で用いる機器を昇降させる場合に用いられる。被支持体本体３１の内部には、収容空間が構成されている。収容空間には、制御部１８０、および電源装置（図示せず）等が収容されている。被支持体本体３１の上面には、現在位置情報取得部１９０が設けられている。現在位置情報取得部１９０は、ＧＰＳセンサ、方位センサ、風向・風速センサ、潮流センサ等を有している。

【0039】

アーム３３は、各船体１０に対応して設けられている。アーム３３は、各船体１０に設けられている支持軸５１を保持して、各船体１０と被支持体本体３１を接続している。

【0040】

船体方向変更部５０は、各船体１０の船体船首方向ＤＦを、船舶船首方向ＨＤおよび他の船体船首方向ＤＦに対して変更可能に構成されている。各船体１０はそれぞれ船体船首方向ＤＦを水平方向に全方位（３６０度）に変更可能である（図３参照）。船体方向変更部５０には支持軸５１が上下方向に立設されている。各船体１０は、支持軸５１を介して被支持体３０に接続されている。船舶１００の前部側と後部側における各支持軸５１の間隔、船舶１００の右部側と左部側における各支持軸５１の間隔は、各船体１０の船体船首方向ＤＦを変化させた場合に、各船体１０が相互に干渉しないように設定されている。船体方向変更部５０の動作は、制御部１８０によって制御されている。

【0041】

推進装置７０は、各船体１０に配置されており、各船体１０の推進力を発生させる。推進装置７０は、プロペラ軸７１、プロペラ７２、およびモータ７３を有している。

【0042】

プロペラ７２は、各船体１０の船尾１０Ｂ側に配置されており、プロペラ軸７１の端部に取付けられている。

【0043】

モータ７３は、プロペラ軸７１に接続されており、プロペラ７２を回転させて推力を発生させる。モータ７３の回転数を変化させることで、各船体１０の推力の大きさを変化させる。モータ７３の回転方向を正逆に変化させることで、各船体１０の推力を船体船首方向ＤＦまたは船体船尾方向ＤＢに切り換える。各船体１０のモータ７３を駆動させる電力は、被支持体３０に搭載された電源装置（図示せず）から供給される。推進装置７０の動作は、制御部１８０によって制御されている。

【0044】

制御部１８０は、船舶１００の自動運転を制御する船舶制御システムを構成する。制御部１８０は、各船体１０に設けられている船体方向変更部５０および推進装置７０に接続されている。制御部１８０は、各船体１０の船体方向変更部５０および推進装置７０を制御することにより、船舶１００の自動運転を制御する。

【0045】

本実施形態の船舶１００は、操舵装置を備えておらず、各船体１０の推進装置７０による推力の配分によって操舵力（回頭モーメント）を発生させ、船舶１００の移動方向を制御することができる。また、本実施形態の船舶１００は、潮流・風等の外乱に対応させるため、船体操舵動作および潮流対応動作を行うこともできる。船体操舵動作は、船体の方向を変化させることによって操舵力（回頭モーメント）を発生させる動作である。潮流対応動作は、潮流の流向に合わせて船体の方向を変化させる動作である。船舶１００は、各運転モードを切り替えながら、複数の目標位置に順次移動し、各目標位置で定点保持を行うように水中環境調査等の作業を実行する。

【0046】

図２は、図１のＡ―Ａ線における側面断面図である。図２では、第１船体１０１および第４船体１０４の内部と、被支持体３０が見えている。各船体１０の内部には、主に船体方向変更部５０、および推進装置７０が設けられている。

【0047】

船体方向変更部５０は、支持軸５１、軸受け部５３、およびモータ５５を有している。軸受け部５３は、船体１０の内部に固定されている。支持軸５１は、下部が軸受け部５３によって回転可能に支持されており、上部は被支持体３０のアーム３３に固定されている。このため、船体１０は、支持軸５１およびアーム３３に対して回転可能である。

【0048】

モータ５５は、軸受け部５３とともに船体１０の内部に固定されている。モータ５５の回転軸５５１には第１ギヤ５７１が取り付けられている。支持軸５１の下部には、第２ギヤ５７２が取り付けられている。第１ギヤ５７１と第２ギヤ５７２は噛み合わされており、モータ５５の回転軸５５１の回転力が支持軸５１に伝達されるように構成されている。モータ５５の回転軸５５１を回転させると、その回転力により、軸受け部５３、モータ５５および船体１０が支持軸５１を中心として回転する。

【0049】

モータ５５は、例えばサーボモータやステッピングモータであり、回転軸５５１の回転角度を制御可能である。回転軸５５１の回転角度を制御して、支持軸５１回りの回転角度を制御することにより、船体１０の姿勢（船体船首方向ＤＦの方向）を制御することができる。各船体１０のモータ５５を駆動させる電力は、被支持体３０に搭載された電源装置（図示せず）から供給される。

【0050】

図３は、第１船体１０１の船体船首方向ＤＦの変更動作を説明する平面図である。船体船首方向ＤＦの変更動作について、第１船体１０１を例に挙げて説明する。

【0051】

図３では、第１船体１０１が姿勢１０１ＰＡから姿勢１０１ＮＰＡに変化する状態を示している。姿勢１０１ＰＡは、図１に示した平行配置ＰＡにおける第１船体１０１の姿勢である。姿勢１０１ＮＰＡは、図９に示した非平行配置ＮＰＡにおける第１船体１０１の姿勢である。変更前の状態である姿勢１０１ＰＡでは、船体船首方向ＤＦが船舶船首方向ＨＤと平行になっている。変更後の状態である姿勢１０１ＮＰＡでは、船体船首方向ＤＦが船舶１００の中心（平面視で被支持体３０の中心）ＳＱＣ方向を向いている。

【0052】

姿勢１０１ＰＡから姿勢１０１ＮＰＡへの変更では、船体船首方向ＤＦは、支持軸５１を中心に右回りに角度θ１＝１３５度変更されている。この船体船首方向ＤＦの変更は、第１船体１０１に設けられた船体方向変更部５０を制御部１８０で制御することによって実行される。第１船体１０１と同様に、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４についても各船体１０に設けられた船体方向変更部５０を制御部１８０で制御することによって船体船首方向ＤＦの変更が実行される。なお、船体方向変更部５０の動作は、図３に示した動作に限定されない。船体船首方向ＤＦの変更角度θ１は、任意の角度に設定することが可能である。

【0053】

［プロペラガード］
次に、本実施形態に係るプロペラガード８０の構成について詳しく説明する。図１を参照して説明したように、本実施形態では、第３船体１０３および第４船体１０４にプロペラガード８０が設けられている。以下では、プロペラガード８０が取り付けられている船体として第３船体１０３および第４船体１０４を区別せずに船体１０として説明する。なお、プロペラガード８０を取り付ける船体１０は、第３船体１０３および第４船体１０４に限定されず、船舶１００を構成する４体の船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）全てに取り付けてもよい。また、４体の船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）の全てではなく、一部のみに取り付けてもよい。

【0054】

以下のプロペラガード８０の説明においては、船舶１００の前後左右と、船体１０の前後左右の関係は一致しているものとする。すなわち、船舶１００の船舶船首方向ＨＤ（前方Ｆ）と、船体１０の船体船首方向ＤＦが一致しているものとして説明する。

【0055】

図４は、プロペラガード８０が装着された船体１０の平面図である。図５は、プロペラガード８０が装着された船体１０の側面図である。図４および図５に示すように、本実施形態では、船体１０の船型は排水量型であり、船首尾線ＣＬに対して対称である。船幅は、船首尾線ＣＬの中央部Ｗにおいて最も広くなっている。船首尾線ＣＬの長さは、船幅に対して長く、各船体１０は平面視で長細い船型を有している。水面位置ＷＬにおける船首尾線ＣＬ方向の長さをＬＷ（図５参照）とし、水面位置における船幅方向の長さをＢＷ（図８参照）として、ＢＷ／ＬＷは、１．０以下であればよく、０．５以下であれば好ましい。一例として本実施形態では、ＬＷは約１．２ｍ、ＢＷは約０．３ｍとしており、ＢＷ／ＬＷは約０．２５となっている。船首１０Ｆ側である船体前部の船型と、船尾１０Ｂ側である船体前部の船型は、中央部Ｗに対して略対称であり、船幅は、中央部Ｗから船首１０Ｆおよび船尾１０Ｂに向かうにしたがって漸次細くなっている。

【0056】

船舶１００の推進力を発生させるプロペラ７２は、船体後部に配置されている。図４に示すように、平面視において、プロペラ７２の一部分が、船体１０に対して後方および側方に突出するように配置されている。プロペラ７２がこのように船体１０に対して突出するように配置されているのは、船体１０の船型が排水量型であり、船幅が中央部Ｗから船尾１０Ｂに向かうにしたがって漸次細くなっているためであることと、船体１０に操舵装置が設けられていないためである。プロペラ７２がこのように配置されていることも、プロペラ７２にアマモ等の浮遊物が絡み付く一因となっている。つまり、プロペラ７２が船体１０から突出していることにより、船体１０に沿って前方から後方に流れてくるアマモ等の浮遊物が、船体１０に遮られずにプロペラ７２に絡み付くためである。本実施形態では、プロペラ７２の直径は、約８０ｍｍとしている。プロペラガード８０は、船体１０の船体後部に取り付けられており、プロペラ７２だけでなく、船体後部の船底部および船側部を覆うように取り付けられている。

【0057】

図６は、プロペラガード８０が装着された船体１０の船体後部を示す側面図である。図７は、プロペラガード８０が装着された船体１０の船体後部を示す平面図である。図８は、プロペラガード８０が装着された船体１０の船体後部を後方から見た図である。

【0058】

図６、図７および図８に示すように、プロペラガード８０は、筒状部８１および整流部８３を有している。筒状部８１および整流部８３は、網目状の部材で構成されている。本実施形態では、筒状部８１および整流部８３は、網目が形成されたシート状材によって一体に構成されている。側面視（図６参照）において、プロペラガード８０の上部と船体１０の船尾１０Ｂとの交点８０１より後方の部分を筒状部８１とし、交点８０１よりも前方の部分を整流部８３としている。

【0059】

網目状の部材として、例えば、網目が形成されたポリエチレン製のシート状材を用いることができる。網目の大きさ（ピッチ）は、アマモ等の浮遊物が入り込みにくい大きさが好ましく、例えば、１ｍｍから２０ｍｍ、好ましくは、３ｍｍから１０ｍｍ、より好ましくは、５ｍｍから７ｍｍ程度の大きさのものを選択することができる。シート状材として、例えば、ダイプラ株式会社のトリカルネット（登録商標）のうち、網目の大きさ（ピッチ）が６．４ｍｍ×６．４ｍｍのものや、１０ｍｍ×１０ｍｍのものなどを使用することができる。

【0060】

網目状の部材の網目の大きさ（ピッチ）が２０ｍｍを超えると、網目からプロペラガード８０の内側にアマモ等の浮遊物が入り込みやすくなったり、網目にアマモ等の浮遊物が絡み付きやすくなる。反対に、網目の大きさ（ピッチ）が１ｍｍより小さくなると、プロペラガード８０が受ける水の抵抗が大きくなり、特に船体１０の向きを変える際など、プロペラガード８０の側方から水の流れを受ける際に抵抗が増大する。

【0061】

図６および図７に示すように、筒状部８１は、プロペラ７２を取り囲むとともに、船体１０の後端部１０ＢＰよりも後方に延びている。本実施形態では、プロペラ７２が船体１０の後端部１０ＢＰよりも後方に突出しているため、筒状部８１は、プロペラ７２の後端部よりも後方に延びるように長さが設定されている。筒状部８１の後端とプロペラ７２が離れていることにより、船舶１００が航行動作および定点保持動作を行う際にプロペラ７２の正逆回転の切り替えを頻繁に行っても、筒状部８１の後端からアマモ等の浮遊物を吸い込みにくくすることができる。

【0062】

図８に示すように、筒状部８１は、後部に開口部８１１を有している。開口部８１１は、網目状の部材で閉鎖させずに開放されている。このため、プロペラ７２を逆転させた際などに筒状部８１にアマモ等の浮遊物を吸い込んだとしても、プロペラ７２を正転させた際に筒状部８１から排出されやすくなり、プロペラガード８０内にアマモ等の浮遊物が蓄積されないようにすることができる。なお、本実施形態では、筒状部８１を円筒状としたが、円筒状に限定されず、断面形状が楕円形や他の形状であってもよい。また、断面形状が一定でなくてもよく、切断位置によって異なる断面形状を有していてもよい。

【0063】

また、図６および図７に示すように、開口部８１１の周囲には、係止部８１３が設けられている。係止部８１３は、船体１０の前後方向に突出する複数の凹凸部８１５を有している。本実施形態では、網目に対して斜めになるように網目状のシート状材を切断することにより、開口部８１１の周囲に凹凸部８１５を形成している。係止部８１３を形成することにより、プロペラ７２を逆転させた際に筒状部８１付近のアマモ等の浮遊物が吸い寄せられても、アマモ等の浮遊物が係止部８１３に係止されて筒状部８１の内側に入り込みにくくすることができる。また、係止部８１３に係止されたアマモ等の浮遊物は、プロペラ７２を正転させた際に係止部８１３から外れるため、プロペラガード８０にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制することができる。

【0064】

図６および図７に示すように、整流部８３は、筒状部８１から連続するように前方に延びている。整流部８３は、船体後部における右舷側の船側部（右船側部１０ＳＲ）と左舷側の船側部（左船側部１０ＳＬ）のそれぞれ一部、および船底部１０ＢＭの一部を覆うように配置されている。

【0065】

筒状部８１と整流部８３が網目状のシート状材で連続して形成されているため、プロペラガード８０の筒状部にアマモ等の浮遊物が絡み付くことを抑制することができる。また、整流部８３が、右船側部１０ＳＲと左船側部１０ＳＬのそれぞれ一部、および船底部１０ＢＭの一部を覆うように配置されているため、船体１０に沿って前方から後方に流れてくるアマモ等の浮遊物は、整流部８３の表面に沿って後方に流れることとなり、アマモ等の浮遊物が整流部８３に絡み付きにくくすることができる。

【0066】

整流部８３は、前縁部８３１、および上縁部８３３を有している。前縁部８３１は、船体１０の右舷側の船側部（右船側部１０ＳＲ）から船底部１０ＢＭを介して左舷側の船側部（左船側部１０ＳＬ）に沿うように、船体１０の幅方向に配置されている。整流部８３は、前縁部８３１が船体１０に密着するように船体１０に取り付けられている。

【0067】

上縁部８３３は、右上縁部８３３Ｒ、および左上縁部８３３Ｌを有している。右上縁部８３３Ｒは、船体１０の右船側部１０ＳＲに沿うように配置されており、左上縁部８３３Ｌは、船体１０の左船側部１０ＳＬに沿うように配置されている。整流部８３は、右上縁部８３３Ｒおよび左上縁部８３３Ｌが船体１０に密着するように船体１０に取り付けられている。また、右上縁部８３３Ｒおよび左上縁部８３３Ｌは、プロペラガード８０の上部と船体１０の船尾１０Ｂの交点８０１において相互に接続され、整流部８３は筒状部８１に連続している。

【0068】

前縁部８３１、および上縁部８３３（右上縁部８３３Ｒおよび左上縁部８３３Ｌ）がそれぞれ船体１０に沿うように配置されているため、整流部８３と船体１０の隙間からアマモ等の浮遊物をプロペラガード８０内に吸い込むことを抑制することができる。

【0069】

図７に示すように、整流部８３は、平面視において、船体１０の幅方向における寸法が後方に向かうに従って漸減しながら、筒状部８１に連続するように形成されている。具体的には、整流部８３の前縁部８３１における整流部８３の幅をＬ１とし、整流部８３の後端部となる、交点８０１における整流部８３の幅をＬ２とすると、整流部８３は、船体１０の幅方向における寸法をＬ１からＬ２まで漸減するように形成されている。

【0070】

このため、船体１０に沿って前方から後方に流れてくるアマモ等の浮遊物は、整流部８３の表面に沿って後方に流れやすくなり、アマモ等の浮遊物が整流部８３および筒状部８１に絡み付くことを抑制することができる。なお、整流部８３は、平面視において、船体１０の幅方向における寸法を漸減させずに一定にしてもよい。また整流部８３の幅方向の寸法が全域において漸減または一定でなくてもよく、幅方向の寸法が実質的に漸減または一定であればよい。

【0071】

船体１０の長さ方向における整流部８３の長さは特に限定されないが、整流部８３の長さは、船体１０の長さの１０％から２０％程度としてもよい。本実施形態では、整流部８３の長さは、船体１０の長さの約２０％である。また、前縁部８３１の位置も特に限定されないが、本実施形態では、前縁部８３１の位置は、船体１０の後端部１０ＢＰから船体１０の長さの約２０％前方の位置である。

【0072】

［船舶の動作］
次に、各船体１０が各運転モードにおいてとりうる配置および動作の一例について簡単に説明する。図１は、第１航行モードにおいて、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図９は、第１定点保持モードにおいて、船舶１００が非平行配置ＮＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図１０および図１１は、第２航行モードにおいて、船舶１００が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。

【0073】

図１に示すように、平行配置ＰＡは、各船体１０の船体船首方向ＤＦが相互に平行となるように配置された状態である。平行配置ＰＡは、主に、風による外乱が基準未満の状態において、船舶１００が航行動作を行う場合の姿勢である（第１航行モード）。この状態で各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の前方Ｆおよび後方Ｂへの推進力と、右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させる。このため、船舶１００は、前方Ｆおよび後方Ｂへの移動と、右方Ｒおよび左方Ｌへの旋回を行うことが可能である。

【0074】

図９に示すように、非平行配置ＮＰＡは、各船体１０の船体船首方向ＤＦが他の船体船首方向ＤＦに対して非平行とされた状態である。図９では、各船体１０は、船首尾線ＣＬが平面視で略Ｘ字状となるように配置されている。

【0075】

非平行配置ＮＰＡは、主に、潮流による外乱が基準未満の状態において、船舶１００が定点保持動作を行う場合の姿勢である（第１定点保持モード）。非平行配置ＮＰＡの状態では、船舶１００は、どの方向に移動する場合においても抵抗が大きくなっており、風による外乱がある場合でも定点から移動しにくくなるブレーキ効果を生じさせる。この状態で各船体１０の推進装置７０による推力の配分を制御することにより、船舶１００の移動方向を船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌ、および斜め方向を含む水平方向に全方位（３６０度）に自在に制御することが可能である。

【0076】

図１０および図１１は、船舶１００が船体操舵動作を行う状態の一例を示している。船体操舵動作は、主に、風や潮流による外乱が基準以上の状態において、船舶１００が定点保持動作および／または航行動作を行う際に実行される動作である（第２航行モード）。

【0077】

図１０に示す船舶１００では、進行方向を矢印ＴＤ１で示しており、操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１）の船体船首方向ＤＦを進行方向ＴＤ１に対して左方ＴＬに向けて変化させていることにより、第１船体１０１は、船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。

【0078】

図１１に示した船舶１００では、前方ＴＦに配置される操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦ、および、後方ＴＢに配置される操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを互いに逆位相に変化させている。このため、図１１に示した船舶１００は、図１０に示した船舶１００よりも大きな操舵力（回頭モーメント）を発生させている。

【0079】

なお、船体操舵動作を行う場合は、各船体１０の推進装置７０の推力は、操舵のために配分を制御する必要はないが、操舵力を発生させるように推力を配分してもよい。

【0080】

［変形例］
本発明に係る船舶は、上記説明した本実施形態に限定されない。例えば、複数の船体のうち、一部の船体に推進装置が設けられている場合は、推進装置が設けられている船体にプロペラガードを装着すればよい。

【0081】

本実施形態の船舶は、自動運転を行うとしたが、外部から無線通信等によって制御されてもよい。また、一部または全部の運転をオペレータによる操縦としてもよい。例えば、オペレータが定点保持動作の操作を行ってもよい。

【0082】

本実施形態では、船舶は４体の船体を有する構成としたが、２体、３体、または５体以上の船体１０を有する構成としてもよい。

【0083】

本実施形態では、水中環境調査を自動運転で行う小型の船舶について説明したが、大きさは限定されるものではない。例えば、作業員が搭乗して各種作業を行うことができる大きさや設備を備えた船舶であってもよい。また、水中環境調査を行う位置に運搬し、定点保持動作のみを行って、水中環境調査等を行うようにしてもよい。

【0084】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0085】

１００ 船舶
１０ 船体
１０ＢＰ 後端部
１０Ｓ 船側部
１０ＢＭ 船底部
７２ プロペラ
８０ プロペラガード
８１ 筒状部
８３ 整流部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】