特開 2023-131548 船舶

(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】P2023131548

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】船舶

(51)【国際特許分類】

   B63H 5/10 20060101AFI20230914BHJP

   B63H 9/00 20060101ALI20230914BHJP

   B63H 21/20 20060101ALI20230914BHJP

   F04D 3/02 20060101ALI20230914BHJP

   F03B 17/06 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

B63H5/10

B63H9/00

B63H21/20

F04D3/02 Z

F03B17/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036376

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】503218067

【氏名又は名称】住友重機械マリンエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】青野 健

(72)【発明者】

【氏名】舛谷 明彦

【テーマコード（参考）】

3H074

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H074AA10

3H074AA12

3H074BB06

3H074CC16

3H130AA03

3H130AB05

3H130AB12

3H130AB23

3H130AB53

3H130AB62

3H130AC03

3H130BA61C

3H130BA61Z

3H130CB01

3H130CB12

3H130DD07X

3H130EA01C

3H130EA01Z

3H130EA03C

3H130EA07C

3H130EA07Z

(57)【要約】

【課題】下流側の回転翼の遊転を促進できる船舶を提供する。
【解決手段】船舶１は、回転翼６０Ａ、及び回転翼６０Ｂを備える。ここで、水流ＷＦに対して回転翼６０Ａは回転翼６０Ｂの上流側に配置される。そのため、回転翼６０Ａ及び回転翼６０Ｂに対して流れる水流ＷＦは、回転翼６０Ａの影響を受けた後で、後流ＲＦとして回転翼６０Ｂに流れる。回転翼６０Ｂは、所定の目的（回生など）のために、機械的な回転力を受けず、水流ＷＦの力によって回転する遊転を行う。これに対し、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進するように、上流側の回転翼６０Ａの構造を調整可能である。すなわち、上流側の回転翼６０Ａは、当該回転翼６０Ａを通過した水流が、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進するような流れとなるように、構造を調整可能である。以上より、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進することができる。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体と、
第１の回転翼、及び第２の回転翼と、を備え、
水流に対して前記第１の回転翼は前記第２の回転翼の上流側に配置され、
前記第２の回転翼の遊転を促進するように、前記第１の回転翼の構造を調整可能である、船舶。

【請求項2】

前記第２の回転翼は遊転によって回生を行う、請求項１に記載の船舶。

【請求項3】

風力によって前記船体を推進させる風力推進部を更に備える、請求項１又は２に記載の船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、ＣＯ_２等のＧＨＧガスの削減のために、風力等の再生可能エネルギーを用いて推力を発生する船舶が知られている。例えば、特許文献１に記載された船舶は、プロペラによる推進器に加えて、船体上に、風力によって船体を推進させる風力推進部を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４５０１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述のような船舶は、強風時には、一つの大きなプロペラを回転させることで電動機を用いて発電している。弱風時には、貯めておいた電力でプロペラを回転させて推力を発生している。しかしながら、従来の船舶は、一つの大きなプロペラを用いているため流体抵抗が大きくなり、帆走時における船速低下等の問題を生じていた。当該問題を解決するために、上流側のプロペラと下流側のプロペラを設け、回生時には下流側のプロペラを遊転させる場合がある。この場合、下流側のプロペラの遊転を促進することで、回生効率を向上できる。このように、下流側の回転翼の遊転を促進することが求められていた。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、下流側の回転翼の遊転を促進できる船舶を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る船体と、第１の回転翼、及び第２の回転翼と、を備え、水流に対して第１の回転翼は第２の回転翼の上流側に配置され、第２の回転翼の遊転を促進するように、第１の回転翼の構造を調整可能である。

【0007】

本発明に係る船舶は、第１の回転翼、及び第２の回転翼を備える。ここで、水流に対して第１の回転翼は第２の回転翼の上流側に配置される。そのため、第１の回転翼及び第２の回転翼に対して流れる水流は、第１の回転翼の影響を受けた後で、第２の回転翼に流れる。第２の回転翼は、所定の目的のために、機械的な回転力を受けず、水流の力によって回転する遊転を行う。これに対し、第２の回転翼の遊転を促進するように、第１の回転翼の構造を調整可能である。すなわち、第１の回転翼は、当該第１の回転翼を通過した水流が、第２の回転翼の遊転を促進するような流れとなるように、構造を調整可能である。以上より、下流側の回転翼の遊転を促進することができる。

【0008】

船舶において、第２の回転翼は遊転によって回生を行ってよい。この場合、第１の回転翼が、第２の回転翼の遊転を促進することで、回生効率を向上させることができる。

【0009】

船舶は、風力によって船体を推進させる風力推進部を更に備えてよい。この場合、船舶は、風力推進部によって船体を帆走させることができる。第２の回転翼は、帆走時に遊転することによって回生を行うことができる。また、第１の回転翼は、帆走時における第２の回転翼の遊転を促進できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、下流側の回転翼の遊転を促進できる船舶を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る船舶の一例を示す概略断面図である。

【図2】（ａ）はロータ帆の原理について説明する図であり、（ｂ）は船舶の平面図である。

【図3】船舶の船尾側の構造の概略側面図である。

【図4】プロペラの配置態様のエネルギー効率を概念的に示した図である。

【図5】機走モードにおける制御内容を示すブロック図である。

【図6】帆走モードにおける制御内容を示すブロック図である。

【図7】機帆走モードにおける制御内容を示すブロック図である。

【図8】風速と、風力推進部によって得られる推力と、風力推進部の回転に用いられる電力との関係を示すグラフである。

【図9】制御モードと、各制御モードにおける各機器の動作状況を示す表である。

【図10】（ａ）は下流側の回転翼を示し、（ｂ）は上流側の回転翼を示す概念図である。

【図11】（ａ）は各動作モードにおける回転翼の設定について示す表であり、（ｂ）は遊転モードにおける回転翼の設定内容について示す表である。

【図12】設定１における回転翼の設定内容について示す図である。

【図13】設定２における回転翼の設定内容について示す図である。

【図14】設定３における回転翼の設定内容について示す図である。

【図15】設定３における回転翼の設定内容について示す図である。

【図16】設定４における回転翼の設定内容について示す図である。

【図17】（ａ）は変形例に係る回転翼の配置を示す図であり、（ｂ）は各動作モードにおける回転翼の設定について示す表である。

【図18】遊転モードにおける回転翼の設定内容を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「前」「後」の語は船体の進行方向に対応するものであり、「横」の語は船体の左右（幅）方向に対応するものであり、「上」「下」の語は船体の上下方向に対応するものである。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る船舶の一例を示す概略断面図である。船舶１は、例えば原油や液体ガス等の石油系液体貨物を運搬する船舶であり、例えば、オイルタンカーである。なお、船舶は、オイルタンカーに限定されず、例えば、バルクキャリア、その他、様々な種類の船舶であってよい。

【0014】

船舶１は、図１に示すように、船体１１と、推進器１２と、複数の風力推進部１０と、を備えている。船体１１は、船首部２と、船尾部３と、機関室４と、ポンプ室５と、貨物室６と、を有している。船体１１の上部には（または船内には）上甲板１９が設けられている。船首部２は、船体１１の前方側に位置している。船尾部３は、船体１１の後方側に位置している。

【0015】

船首部２は、例えば満載喫水状態における造波抵抗の低減が図られた形状を有している。推進器１２は、船体１１の推力を機械的に発生させるものであり、例えばプロペラシャフトが用いられている。推進器１２は、推進時に船尾部３における喫水線（海Ｗの水面）よりも下方に設置される。また、船尾部３における喫水線よりも下方には、推進方向を調整するための舵の機能を兼ねたアジマス推進器１５が設置されている。図１に示す例では、船舶１は、複数の推進器１２Ａ，１２Ｂを備える。複数の推進器１２Ａ，１２Ｂは、前後方向に互いに対向するように配置されている。

【0016】

機関室４は、船尾部３の船首側に隣り合う位置に設けられている。機関室４は、推進器１２（前側の推進器１２Ａ）に駆動力を付与するためのメインエンジン１６を配置するための区画である。上甲板１９上には、機関室４の上方に居住区２２、及び排気用の煙突２３が設けられる。ポンプ室５は、機関室４の船首側に隣り合う位置に設けられている。ポンプ室５は、ポンプ１７等が配置される区画である。貨物室６は、船首部２とポンプ室５との間に設けられている。貨物室６は、石油系貨物を収容するための区画である。貨物室６は、外板２０と内底板２１の二重船殻構造を採用することによって、複数のカーゴオイルタンク２６と複数のバラストタンク２７とに区画されている。カーゴオイルタンク２６は、船舶１によって運搬される石油系貨物を積載する。バラストタンク２７は、船の大きさ等に応じた量のバラスト水を収容する。

【0017】

風力推進部１０は、風力によって船体１１を推進させる機構である。本実施形態では、風力推進部１０としてロータ式の風力推進機構が採用されている。風力推進部１０は、船体１１の上甲板１９上に前後方向に並ぶように複数（ここでは四個）設けられている。図２（ａ）に示すように、風力推進部１０は、上下方向に延びる円柱状のロータ帆３１と、ロータ帆３１を回転させる電動機３２と、を備える。ロータ帆３１に対して横側から風ＷＤが吹き込むと、後側ではロータ帆３１の回転方向と風ＷＤの向きが互いに反対となり、前側ではロータ帆３１の回転方向と風ＷＤの向きが一致する。これによって、ロータ帆３１の前後で圧力差が発生することで、前側へ向かう推力ＰＦが発生する（マグナス効果）。図２（ｂ）に示すように、船体１１に対して横側から風ＷＤが吹くことで、各風力推進部１０の推力ＰＦにより、船体１１は前方へ進む。図１に示す通り、風力推進部１０であるロータ帆３１は、貨物室６の壁部の上に設けてよい。これによって、ロータ帆３１のような重量の大きい構造物を支持する場合でも貨物室６の壁部の上に設けることでロータ帆を支持する補強部材としての役割を果たすことができる。

【0018】

図３を参照して、船舶１の船尾側の構造について詳細に説明する。図３は、船舶１の船尾側の構造の概略側面図である。船舶１の複数の推進器１２は、二重反転式プロペラ３５によって構成される。前側の推進器１２Ａは、船体１１に取り付けられてメインエンジン１６で駆動される前プロペラ３３を有する。推進器１２Ａは、前端部から前方へ延びるシャフト３４を介して、機関室４内のメインエンジン１６に接続される。なお、シャフト３４の中途位置には、当該シャフトの回転力から電力を回収する電動機３６が設けられている。後側の推進器１２Ｂは、船体１１外に旋回自在に取り付けられて前プロペラ３３と対向配置され、電動機３８によって駆動される後プロペラ３７を有する。後プロペラ３７は、舵の機能も兼ねたアジマス推進器１５に取り付けられている。後側の推進器１２Ｂとして、水平方向に３６０°回転可能なポッドに後プロペラ３７を取り付けたアジマス推進器が採用されている。二重反転式プロペラ３５は、前プロペラ３３と後プロペラ３７の回転方向が逆であり、前プロペラ３３の回転流のエネルギーを後プロペラ３７で回収して軸方向流に整流し、回転流によるエネルギー損失を無くして後方には軸方向流のみを残し、エネルギー効率を向上させることができる。なお、機関室４には、ディーゼル式の発電機３９が設けられる。例えば 船尾部３には、バッテリー４０が設けられる。

【0019】

図４は、プロペラの配置態様のエネルギー効率を概念的に示した図である。図４（ａ）に示すように、一機一軸の大型のプロペラを有する推進器１２を有する船舶の推進時のエネルギーを基準（Ｂａｓｅ）とする。図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、図４（ａ）と同じ推力を得ることができるように設定されている。この場合、図４（ｃ）に示すように小型のプロペラを有する推進器１２を二つ並列に並べた船舶の推進時のエネルギーは、図４（ａ）に対して５％の増加となる。図４（ｄ）に示すように小型のプロペラを有する推進器１２を三つ並列に並べた船舶の推進時のエネルギーは、図４（ａ）に対して１０％の増加となる。一方、図４（ｂ）に示すように二重反転式プロペラ３５を採用した船舶の推進時のエネルギーは、図４（ａ）に対して１０～１５％程度減少させることができる。

【0020】

図５～図７を参照して、船舶１が有する制御システム１００について説明する。制御システム１００は、得られる風力の状況に応じて、風力推進部１０及び推進器１２Ａ，１２Ｂを制御する。また、制御システム１００は、風力推進部１０によって船体１１が移動しているときは、推進器１２を回生に用いる。本実施形態では、制御システム１００は、複数の推進器１２Ａ，１２Ｂのうち、後側の推進器１２Ｂを回生に用い、前側の推進器１２Ａを停止する。図５に示すように、制御システム１００は、前述の風力推進部１０（ロータ帆３１、電動機３２）、前側の推進器１２Ａ（メインエンジン１６、電動機３６、前プロペラ３３、シャフト３４）、後側の推進器１２Ｂ（電動機３８、後プロペラ３７）、発電機３９、バッテリー４０、を備える。また、制御システム１００は、上述の各機器のエネルギー管理を行う管理システム５０を有する。管理システム５０は、制御システム１００内における電流のやり取りや分配を行うシステムである。なお、図５～図７において、管理システム５０と各機器を接続する線のうち、実線は出力電流を示し、一点鎖線は回生電流を示し、破線は電流の切断を示す。

【0021】

ここで、制御システム１００は、風速に応じて、制御モードを切り替えることができる。制御システム１００は、風速と風力推進部１０で得られる推力や必要電力などとの関係を考慮して、全体として最適な制御モードとなるように、制御モードを切り替えることができる。制御システム１００は、風力推進部１０を用いず推進器１２のみによって航走する「機走モード」と、風力推進部１０及び推進器１２を用いて航走する「機帆走モード」と、推進器１２を用いず風力推進部１０のみによって航走する「帆走モード」とを有する。

【0022】

図８は、風速と、風力推進部１０によって得られる推力と、風力推進部１０の回転に用いられる電力との関係を示すグラフである。図９に示すように、風速０～５（ｍ／ｓ）の領域では、風力推進部１０によって得られる推力が小さい。そのため、当該領域では、制御システム１００は機走モードに設定する。風速５～１０（ｍ／ｓ）の領域では、それなりの推力は得られるが風力推進部１０による推力では十分ではない。そのため、当該領域では、制御システム１００は機帆走モードに設定する。風速１０～２０（ｍ／ｓ）の領域では、風力推進部１０による推力のみで十分な運航が行える。そのため、当該領域では、制御システム１００は帆走モードに設定する。風速２０（ｍ／ｓ）以上の領域では、風が強すぎることによる問題が生じるため、制御システム１００は、機走モードに設定する。図９は、制御モードと、各制御モードにおける各機器の動作状況を示す表である。

【0023】

図５は、機走モードにおける制御内容を示すブロック図である。図５における風速は０（ｍ／ｓ）である。なお、図５～図７では、各機器が出力する電力の具体的な値が示されているが、あくまでも説明のための一例であるため、適宜変更可能である。また理解を容易とするために、エネルギーロスなどは考慮せずに説明する。図５に示すように、制御システム１００は、メインエンジン１６を動作させる。このときのメインエンジン１６の出力は「３２００ｋＷ」である。電動機３６は、メインエンジン１６の出力の一部（１８００ｋＷ）を回生電流として回収する。これにより、前側の推進器１２Ａは、「１８００ｋＷ」の出力にて推力を発生する。

【0024】

管理システム５０は、電動機３６で回生した「１４００ｋＷ」の電力を後側の推進器１２Ｂの電動機３８へ供給する。これにより、電動機３８は後プロペラ３７を回転させ、後側の推進器１２Ｂは、「１４００ｋＷ」の出力にて推力を発生する。これにより、推進器１２Ａ，１２Ｂは合計で「３２００ｋＷ」の出力にて推力を発生する。一方、制御システム１００は、風力推進部１０を停止している。そのため、風力推進部１０による推力は「０ｋＷ」である。

【0025】

図６は、帆走モードにおける制御内容を示すブロック図である。図６における風速は１５（ｍ／ｓ）より大きく、２０（ｍ／ｓ）より小さい。図６に示すように、制御システム１００は、メインエンジン１６を停止する。これにより、前側の推進器１２Ａは停止し、電動機３６で回生される電力も「０ｋｗ」となる。管理システム５０は、四個の風力推進部１０の電動機３２へ「４×１００ｋｗ」の電力を供給する。これにより、風力推進部１０は、「４０００ｋｗ」より大きい推力を発生する。

【0026】

このとき、制御システム１００は、後側の推進器１２Ｂの後プロペラ３７を遊転可能な状態としておく。これにより、船体１１が帆走することに伴い、後プロペラ３７が遊転する。電動機３８は、後プロペラ３７の遊転によって発生する「４００ｋＷ」の電力を回生電力として回収する。電動機３８は、後側の推進器１２Ｂの回生による「４００ｋＷ」の電力を管理システム５０へ出力する。管理システム５０は、回生による「４×１００ｋＷ」の電力を四個の風力推進部１０の各電動機３２へ供給する。これにより、風力推進部１０は、後側の推進器１２Ｂで回生した電力を用いて動作することができる。なお、管理システム５０は、回生した電力に余剰が発生した場合はバッテリー４０にて蓄電する。

【0027】

図７は、機帆走ードにおける制御内容を示すブロック図である。図７における風速は５（ｍ／ｓ）である。図７に示すように、制御システム１００は、メインエンジン１６を動作させる。このときのメインエンジン１６の出力は「２６８０ｋＷ」である。電動機３６は、メインエンジン１６の出力の一部（１３３０ｋＷ）を回生電流として回収する。これにより、前側の推進器１２Ａは、「１３５０ｋＷ」の出力にて推力を発生する。

【0028】

管理システム５０は、電動機３６で回生した「１３３０ｋＷ」の電力の一部である「１０５０ｋＷ」を後側の推進器１２Ｂの電動機３８へ供給する。これにより、電動機３８は後プロペラ３７を回転させ、後側の推進器１２Ｂは、「１０５０ｋＷ」の出力にて推力を発生する。これにより、推進器１２Ａ，１２Ｂは合計で「２４００ｋＷ」の出力にて推力を発生する。

【0029】

管理システム５０は、電動機３６で回生した「１３３０ｋＷ」の電力の一部である「４×７０ｋＷ」を四個の風力推進部１０の各電動機３２へ供給する。これにより、風力推進部１０は、「８００ｋＷ」の推力を発生する。以上より、船体１１は、推進器１２Ａ，１２Ｂ及び風力推進部１０の両方による推力によって航走する。

【0030】

（各モードの補足）
次に図９の動作モードの過渡的な制御の一例について説明する。

【0031】

（１）帆走モードから機帆走モードへの過渡的な制御は、メインエンジン１６をＯＦＦからＯｎの状態とする。これによって、前プロペラ３３もＯｆｆから推進モードとなる。後プロペラ３７も回生モードから推進モードとなることで、帆走から機帆走時における船舶１の推力を維持することが可能となる。

【0032】

（２）次に、機走モードから機帆走モードへは、ロータ帆３１をＯｆｆからＯｎとすることで徐々に帆走への準備を行う。

【0033】

（３）機帆走モードから帆走モードへは、メインエンジン１６をＯｆｆとすれば良いが、風速が１０ｍ／ｓｅｃ以上となる時間が所定時間以上見込まれる場合に帆走モードへ移行することが好ましい。所定時間以上見込まれない場合、再度機帆走モードに戻り、メインエンジン１６を再びＯｎにしなければならず、起動時の燃料噴射量が多くなり燃料消費量としては悪化するためである。

【0034】

（４）同様に、帆走モードから機帆走モードへは、メインエンジン１６をＯｎとすればよいが、風速が１０ｍ／ｓｅｃより下回る時間が所定時間以上見込まれる場合に、機帆走モードへ移行することが好ましい。こちらも（３）同様メインエンジン１６の起動と停止を繰り返すことによる燃料消費量の悪化を抑制することができる。

【0035】

ここで、後側、すなわち水流に対して下流側の推進器１２Ｂが回生を行う時には、後プロペラ３７が遊転を行う。回生効率を向上させるには、後プロペラ３７の遊転を促進して回転数を上げる、あるいはトルクを増やす、あるいはその両方が好ましい。従って、水流に対して上流側の推進器１２Ａの前プロペラ３３は、後プロペラ３７の遊転を促進するように、前プロペラ３３の構造を調整可能であることが好ましい。

【0036】

そこで、図１０～図１６では、下流側の回転翼６０Ｂ（第２の回転翼）の遊転を促進するように、構造を調整可能である上流側の回転翼６０Ａ（第１の回転翼）について説明する。図１０（ａ）に示すように、下流側の回転翼６０Ｂは、回転中心に配置される本体部６１Ｂと、本体部６１Ｂから外周側へ広がる複数の翼部６２Ｂと、を有する。下流側の回転翼６０Ｂは、動作状況に応じて、翼部６２Ｂの翼角、枚数、軸方向や回転方向の位置、回転数などを調整可能であってよい。図１０（ｂ）に示すように、上流側の回転翼６０Ａは、回転中心に配置される本体部６１Ａと、本体部６１Ａから外周側へ広がる複数の翼部６２Ａと、を有する。上流側の回転翼６０Ａは、動作状況に応じて、翼部６２Ａの翼角、枚数、軸方向や回転方向の位置、回転数などを調整可能であってよい。なお、回転翼６０Ａ，６０Ｂの翼部６２Ａ，６２Ｂは、可変ピッチであることが好ましいが、固定ピッチであってもよい。

【0037】

図１０（ａ）を参照して、下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂの翼角について説明する。図１０（ａ）は、一枚の翼部６２Ｂが真横に配置された時における７０％半径位置の断面を示している。７０％半径位置とは、回転中心を０％とし、最外周部を１００％としたときの半径方向の７０％の位置である。上方へ向かって延びる基準線ＳＬ１を設定し、翼部６２Ｂの基準線ＳＬ２を設定した場合、基準線ＳＬ１に対する紙面時計回りの基準線ＳＬ２の角度が、翼部６２Ｂの翼角βである。なお、翼部６２Ｂは、基準線ＳＬ２に対して基準線ＳＬ１の反対側の主面が膨らむように湾曲する。翼角βが０～９０°のときを「翼角Ｉ」とし、９０～１８０°のときを「翼角ＩＩ」とし、１８０～２７０°のときを「翼角ＩＩＩ」とし、２７０～３６０°のときを「翼角ＩＶ」とする。

【0038】

図１０（ｂ）を参照して、上流側の回転翼６０Ａの翼部６２Ａの翼角について説明する。図１０（ｂ）は、一枚の翼部６２Ａが真横に配置された時における７０％半径位置の断面を示している。下方へ向かって延びる基準線ＳＬ３を設定し、翼部６２Ａの基準線ＳＬ４を設定した場合、基準線ＳＬ３に対する紙面反時計回りの基準線ＳＬ４の角度が、翼部６２Ａの翼角αである。なお、翼部６２Ａは、基準線ＳＬ４に対して基準線ＳＬ３の反対側の主面が膨らむように湾曲する。翼角αが０～９０°のとき「翼角Ａ」とし、９０～１８０°のときを「翼角Ｂ」とし、１８０～２７０°のときを「翼角Ｃ」とし、２７０～３６０°を「翼角Ｄ」とする。

【0039】

回転翼６０Ａ，６０Ｂが翼角を調整するときは、翼部６２Ａ，６２Ｂの本体部６１Ａ，６１Ｂに対する根元の付根部にて、各翼部６２Ａ，６２Ｂの角度変更を行う。なお、以降の説明においては、回転翼６０Ａ，６０Ｂの回転方向について説明するときは、水流における下流側から上流側へ向かって見たときを基準として「左回り」「右回り」という言葉を用いる。

【0040】

図１１（ａ）は、各動作モードにおける回転翼６０Ａ，６０Ｂの設定について示す表である。動作モードとして、船舶１が推進を行う「推進モード」と、下流側の回転翼６０Ｂが遊転を行う「遊転モード」と、が存在する。図１１（ａ）に示すように、推進モードでは、いずれの回転翼６０Ａ，６０Ｂも推進に適した設定にて回転する。遊転モードでは、下流側の回転翼６０Ｂは、推進に適した設定のまま遊転するか、遊転に適した設定に調整されて遊転する。上流側の回転翼６０Ａは、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進する位置・角度・回転（停止を含む）に調整される。

【0041】

図１１（ｂ）は、遊転モードにおける回転翼６０Ａ，６０Ｂの設定内容について示す表である。図１１（ｂ）に示すように、ここでは、「設定１」～「設定４」という四つの設定が例示されている。なお、図１１（ｂ）は、上流側の回転翼６０Ａが右回りの場合について示しているため、左回りの場合は、表中の「左」と「右」を入れ替えればよい。以降、図１２～図１６を参照して、各設定における回転翼６０Ａ，６０Ｂの設定内容について説明する。

【0042】

図１２は、設定１における回転翼６０Ａ，６０Ｂの設定内容を示す図である。なお、図１２（ａ）の上段側の図は、回転翼６０Ａ，６０Ｂを横側から見たときのモデルを示し、図１２（ａ）の下段側の図は、翼部６２Ａ，６２Ｂの断面の位置関係を示している。図１２～図１６の他の図においても同様である。

【0043】

図１２（ａ）に示すように、設定１では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角Ｉとし、上流側の回転翼６０Ａをフェザリングで停止した状態とする。フェザリングとは、翼角αを９０°か２７０°に設定することである。上流側の回転翼６０Ａの翼部６２Ａは、抵抗最小の翼角で停止している。従って、水流ＷＦは、比較的速い後流ＲＦとなり、下流側の回転翼６０Ｂに流れる。下流側の回転翼６０Ｂの遊転方向Ｄは左回りであり、翼角Ｉに設定されている。従って、翼部６２Ｂは、速い流れの後流ＲＦを受けることで、遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0044】

図１２（ｂ）に示すように、設定１では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＩＩとし、上流側の回転翼６０Ａをフェザリングで停止した状態とする。図１２（ａ）と同様、翼部６２Ｂは、速い流れの後流ＲＦを受けることで、遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0045】

図１３（ａ）に示すように、設定２では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角Ｉとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ａで停止又は遊転の状態とする。上流側の回転翼６０Ａの翼部６２Ａは、下流側の回転翼６０Ｂの左回りの遊転を誘起する後流ＲＦを生じるような翼角で停止（または遊転）している。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、後流ＲＦに合わせた翼角Ｉに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0046】

図１３（ｂ）に示すように、設定２では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＩＩとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ａで停止又は遊転の状態とする。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、後流ＲＦに合わせた翼角ＩＩＩに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0047】

図１４（ａ）に示すように、設定３では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＩとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ｂで停止の状態とする。上流側の回転翼６０Ａの翼部６２Ａは、下流側の回転翼６０Ｂの右回りの遊転を誘起する後流ＲＦを生じるような翼角で停止している。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、後流ＲＦに合わせた翼角ＩＩに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0048】

図１４（ｂ）に示すように、設定３では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＶとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ｂで停止の状態とする。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、後流ＲＦに合わせた翼角ＩＶに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0049】

図１５（ａ）に示すように、設定３では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＩとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ｄで停止の状態とする。上流側の回転翼６０Ａの翼部６２Ａは、下流側の回転翼６０Ｂの右回りの遊転を誘起する後流ＲＦを生じるような翼角で停止している。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、後流ＲＦに合わせた翼角ＩＩに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0050】

図１５（ｂ）に示すように、設定３では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＶとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ｄで停止の状態とする。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、後流ＲＦに合わせた翼角ＩＶに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0051】

図１６（ａ）に示すように、設定４では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＩとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ａで右回りで回転する状態とする。上流側の回転翼６０Ａの翼部６２Ａは、右回りの後流ＲＦを生じるような翼角Ａに設定されている。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、右回りの後流ＲＦに合わせた翼角ＩＩに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0052】

図１６（ｂ）に示すように、設定４では、下流側の回転翼６０Ｂを翼角ＩＶとし、上流側の回転翼６０Ａを翼角Ａで右回りで回転する状態とする。下流側の回転翼６０Ｂの翼部６２Ｂは、右回りの後流ＲＦに合わせた翼角ＩＶに設定されることで、翼部６２Ｂが後流ＲＦを受けて遊転方向Ｄへの遊転が促進される。

【0053】

次に、本実施形態に係る船舶１の作用・効果について説明する。

【0054】

本実施形態に係る船舶１は、回転翼６０Ａ、及び回転翼６０Ｂを備える。ここで、水流ＷＦに対して回転翼６０Ａは回転翼６０Ｂの上流側に配置される。そのため、回転翼６０Ａ及び回転翼６０Ｂに対して流れる水流ＷＦは、回転翼６０Ａの影響を受けた後で、後流ＲＦとして回転翼６０Ｂに流れる。回転翼６０Ｂは、所定の目的（回生など）のために、機械的な回転力を受けず、水流ＷＦの力によって回転する遊転を行う。これに対し、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進するように、上流側の回転翼６０Ａの構造を調整可能である。すなわち、上流側の回転翼６０Ａは、当該回転翼６０Ａを通過した水流が、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進するような流れとなるように、構造を調整可能である。以上より、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進することができる。

【0055】

船舶１において、下流側の回転翼６０Ｂは遊転によって回生を行ってよい。この場合、上流側の回転翼６０Ａが、下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進することで、回生効率を向上させることができる。

【0056】

船舶１は、風力によって船体１１を推進させる風力推進部１０を更に備えてよい。この場合、船舶１は、風力推進部１０によって船体１１を帆走させることができる。下流側の回転翼６０Ｂは、帆走時に遊転することによって回生を行うことができる。また、上流側の回転翼６０Ａは、帆走時における下流側の回転翼６０Ｂの遊転を促進できる。

【0057】

本実施形態に係る船舶１は、船体１１の推力を機械的に発生する複数の推進器１２を備える。また、船舶１は、風力によって船体１１を推進させる風力推進部１０を備える。従って、船舶１は、風力推進部１０を用いることで、帆走を行うことができる。このとき、船舶１は、推進器１２を用いて、回生を行うことができる。また、船舶１は、風力が弱い場合など、推進器１２を用いて機械的な推力によって航走することができる。ここで、船舶１は、複数の推進器１２を用いることで、一つの大きな推進器を用いる場合に比して、推進効率がよくなるような機走を行うことが可能となる。更に、回生時には、船舶１は、一つあたりの推進器１２を小さくすることで、各推進器１２の流体抵抗を小さくすることができる従って、船舶は、一つの大きな推進器を用いる場合に比して、回生効率がよくなるような回生を行うことができる。以上により、エネルギー効率を向上することができる。

【0058】

船舶１は、複数の推進器１２のうち、少なくとも一つである推進器１２Ｂを回生に用い、他の推進器１２Ａを停止してよい。この場合、回生に用いない推進器１２Ａを停止しておくことで、当該推進器１２Ａが帆走時に流体抵抗として作用することを抑制できる。

【0059】

複数の推進器１２は、二重反転式プロペラ３５によって構成されてよい。二重反転式プロペラ３５は、下流側の推進器１２Ｂが、上流側の推進器１２Ａの回転流れを有効に利用して回転することができる。従って、船舶１は、機走時における推進効率を向上することができる。

【0060】

本発明は、上述の実施形態に限定されない。

【0061】

上述の実施形態では、複数の推進器の一例として、二重反転式プロペラ３５について説明したが、複数の推進器を用いるものであれば、どのような態様で並べるかは特に限定されない。例えば、回転翼６０Ａ，６０Ｂが両方とも前側のシャフトに取り付けられていてもよいし、両方と舵側のシャフトに取り付けられていてもよい。また、上流側の回転翼が下流側の回転翼の遊転を促進できる限り、回転翼の数や配置も特に限定されない。

【0062】

例えば、図１７（ａ）に示すように、上流側に二つの回転翼１６０Ａ，１６０Ｂを設け、下流側に一つの回転翼１６０Ｃを設けてもよい。図１７（ａ）は、各回転翼１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃを上側から見た図である。図１７（ａ）に示すように、横方向に並列に並べられた回転翼１６０Ａ，１６０Ｂに対して、下流側の回転翼１６０Ｃは、横方向において回転翼１６０Ａと回転翼１６０Ｂとの間に配置される。図１８（ａ）に示すように、下流側の回転翼１６０Ｃの左側の位置にて翼部１６２Ｃと、上流側の回転翼１６０Ａの右側の翼部１６２Ａが重なる。下流側の回転翼１６０Ｃの右側の位置にて翼部１６２Ｃと、上流側の回転翼１６０Ｂの左側の翼部１６２Ｂが重なる。

【0063】

図１７（ｂ）は、各動作モードにおける回転翼１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃの設定について示す表である。図１７（ｂ）に示すように、推進モードでは、いずれの回転翼１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃも推進に適した設定にて回転する。遊転モードでは、下流側の回転翼１６０Ｃは、推進に適した設定のまま遊転するか、遊転に適した設定に調整されて遊転する。上流側の回転翼１６０Ａ，１６０Ｂは、下流側の回転翼１６０Ｃの遊転を促進する位置・角度・回転（停止を含む）に調整される。

【0064】

図１８は、遊転モードにおける回転翼１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃの設定内容を示す図である。図１８（ａ）は、水流の下流側から回転翼１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃを見たモデルである。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＸＶＩＩｂ－ＸＶＩＩｂ線に沿った断面図である。図１８（ｃ）は、図１８（ａ）のＸＶＩＩｃ－ＸＶＩＩｃ線に沿った断面図である。

【0065】

図１８（ｂ）に示すように、左側の上流側の回転翼１６０Ａの翼部１６２Ａは、停止した状態で下向きの後流ＲＦを誘起する。下流側の回転翼１６０Ｃの翼部１６２Ｃは、左側において後流ＲＦに合わせた翼角となっており、下向きの後流ＲＦを受けて左回りの遊転方向Ｄへの遊転が促進される。図１８（ｃ）に示すように、右側の上流側の回転翼１６０Ｂの翼部１６２Ｂは、停止した状態で上向きの後流ＲＦを誘起する。下流側の回転翼１６０Ｃの翼部１６２Ｃは、右側において後流ＲＦに合わせた翼角となっており、上向きの後流ＲＦを受けて左回りの遊転方向Ｄへの遊転が促進される。なお、図１８（ｂ）（ｃ）に示す翼部１６２Ａ，１６２Ｂ，１６２Ｃの角度の組み合わせは一例に過ぎず、遊転の促進がなされる組み合わせであれば適宜採用可能である。例えば、図１８（ｂ）の下流側の翼部１６２Ｃは翼角ＩＩ又は翼角ＩＶにすればよく、上流側の翼部１６２Ａは翼角Ｂ又は翼角Ｄにすればよい。図１８（ｃ）の下流側の翼部１６２Ｃは翼角Ｉ又は翼角ＩＩＩにすればよく、上流側の翼部１６２Ｂは翼角Ａ又は翼角Ｃにすればよい。

【0066】

例えば、風力推進部の数や配置など、船体に対してどのように設けるかなどは特に限定されない。風力推進部は、ロータ帆に限定されず、通常の帆など、風力によって船体を推進させることができるものであれば特に限定されない。また、風力推進部は省略されてもよい。

【0067】

風力推進部が省略される場合も、下流側の回転翼は、船舶が停止した状態で、海流や河川による水流を受けることで回生を行ってよい。その際に、上流側の回転翼は、下流側の回転翼の回生のための遊転を促進してよい。

【0068】

また、下流側の回転翼は、回生以外の目的で遊転を行ってもよい。

【0069】

船体１１の構造も図１に示すものに限定されず、用途等に応じて適宜変更してよい。

【符号の説明】

【0070】

１…船舶、１１…船体、１０…風力推進部、６０Ａ，１６０Ａ，１６０Ｂ…回転翼（第１の回転翼）、６０Ｂ，１６０Ｃ…回転翼（第２の回転翼）。

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】