特開 2023-82735 船舶用の波エネルギー回収システム、船舶、及び、船舶の曳波低減方法等

(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】P2023082735

(43)【公開日】2023-06-15

(54)【発明の名称】船舶用の波エネルギー回収システム、船舶、及び、船舶の曳波低減方法等

(51)【国際特許分類】

   F03B 13/14 20060101AFI20230608BHJP

   B63B 1/40 20060101ALI20230608BHJP

   B63B 1/32 20060101ALI20230608BHJP

   B63B 35/00 20200101ALN20230608BHJP

【ＦＩ】

F03B13/14

B63B1/40 Z

B63B1/32 Z

B63B35/00 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021196607

(22)【出願日】2021-12-03

(71)【出願人】

【識別番号】721009461

【氏名又は名称】山本 茂

(72)【発明者】

【氏名】山本 茂

【テーマコード（参考）】

3H074

【Ｆターム（参考）】

3H074AA02

3H074AA12

3H074BB10

3H074CC16

(57)【要約】

【課題】船舶１に装備できるシステムを用いて、船舶１の航行時に船体没水部２から発生する曳波Ａｗの波エネルギーを低減する。
【解決手段】少なくとも船舶１が前進方向Ｘに航走しているときに、船舶１の両舷側又は後方において、船舶１の船体表面に離間又は接して配置される波エネルギー回収装置２０により、船舶１の船体没水部２が発生している曳波Ａｗを利用して水車２１を回転させて発電機２３で電気エネルギーに変換することで、曳波Ａｗの波エネルギーの一部を回収する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

航走時に曳波（Ａｗ）を発生する船舶（１）に装備される波エネルギー回収システム（１０）であって、少なくとも前記船舶（１）が前進方向（Ｘ）に航走しているときに前記曳波（Ａｗ）が存在する場所又は前記曳波（Ａｗ）が誘導されている場所に配設されて、前記船舶（１）の船体没水部（２）が発生する曳波（Ａｗ）の波エネルギーの一部を回収することを特徴とする船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項2】

前記波エネルギー回収装置（２０）が、前記曳波（Ａｗ）の運動エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する水車（２１）、又は、前記曳波（Ａｗ）の位置エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する水車（２１）、又は、前記曳波（Ａｗ）の運動エネルギーの一部と位置エネルギーの一部の両方を回転運動エネルギーに変換する水車（２１）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項3】

前記水車（２１）が、回転軸が波の流れの方向又は船舶の前後方向（Ｘ）に配置される軸流型水車（２１Ａ）、回転軸が水平方向（Ｙ）に配置される水平軸型水車（２１Ｂ）、回転軸が鉛直方向（Ｚ）に配置される垂直軸型水車（２１Ｄ）のいずれかの水車であることを特徴とする請求項２に記載の船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項4】

前記波エネルギー回収装置（２０）が、前記水車（２１）を覆うダクト（２１Ｂｂ）、又は、前記水車（２１）に水（Ｗ）を導入する導水路（２２）を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項5】

前記波エネルギー回収装置（２０）の一部又は全部の船舶に対する位置（ｘ、ｙ、ｚ）又は縦傾斜の角度（α）又は横傾斜の角度（β）の少なくとも一つを変更する移動機構（３２）を備えていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項6】

前記波エネルギー回収装置（２０）の一部又は全部が、前記船舶（１）の船体内部又は上甲板（３）又は前記上甲板（３）より上方に収容する収容機構（３３）を備えていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項7】

前記波エネルギー回収装置（２０）が、前記船舶（１）により曳航されるように構成されていることを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の船舶用の波エネルギー回収システム。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の船舶用の波エネルギー回収システム（１０）を備えていることを特徴とする船舶。

【請求項9】

少なくとも前進方向（Ｘ）に航走しているときに、前記波エネルギー回収装置（２０）を、前記船体没水部（２）の舷側の位置に、前記船体没水部（２）の表面から離間して、又は、前記船体没水部（２）の表面に接して配置することを特徴とする請求項８に記載の船舶。

【請求項10】

前記曳波（Ａｗ）の一部又は全部を前記波エネルギー回収装置（２０）に導く誘導フィン（５Ａ）又は誘導板（５Ｂ）で構成される誘導部材（５）を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の船舶。

【請求項11】

前記船体没水部（２）の後半部（Ｒｂｓ）が、船舶の上下方向（Ｚ）に関して、満載喫水線または計画喫水線より下側において、深さ方向の少なくとも５０％の範囲において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が対称翼の後半部（Ｒｂｗ）の形状（Ｓｗｉｎｇ）で形成されていることを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載の船舶。

【請求項12】

少なくとも船舶（１）が前進方向（Ｘ）に航走しているときに、前記船舶（１）の両舷側又は後方において、前記船舶（１）の船体表面に離間又は接して配置された波エネルギー回収装置（２０）により、前記船舶（１）の船体没水部（２）が発生している曳波（Ａｗ）の波エネルギーの一部を回収することにより、前記船舶（１）が発生する曳波（Ａｗ）の波エネルギーを低減することを特徴とする船舶の曳波低減方法。

【請求項13】

請求項１～７のいずれか１項に記載の船舶用の波エネルギー回収システム（１０）を用いて、前記船舶（１）の曳波（Ａｗ）の波エネルギーを低減することを特徴とする船舶の曳波低減方法。

【請求項14】

請求項１～７のいずれか１項に記載の船舶用の波エネルギー回収システム（１０）を既存の船舶（１）に追加して設けることを特徴とする船舶の改造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶から発生する曳波に対して、船舶の舷側側に船体表面から離間して配置された波エネルギー回収装置で曳波の波エネルギーを回収することにより、この曳波を低減する、船舶用の波エネルギー回収システム、船舶、及び、船舶の曳波低減方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

水上を航行する船舶においては、移動する際に船体が水面（自由表面）に影響を及ぼして、船体の主として船首部と前方肩部と後方肩部と船尾部等から波を発生する。これらの波には、船舶と共に移動する局部波（砕波や自由表面衝撃波等）と船舶の側方や後方に伝搬していく自由波とがある。

【0003】

この船舶で発生する自由波は「曳波」（「曳き波」、「引波」、「引き波」とも書かれる）と言われ、船舶の造波抵抗に大きく関係している。また、この曳波は、船舶が港湾内や運河等の狭水路を航行する際に、他の航行中の船舶又は停泊中の船舶、特に漁船や釣り船などの小型船舶に対して、不意打ちの波となる。この曳波により、これらの小型船舶は大きな揺れを誘発されて、浸水、転覆等の危険な状態に陥る可能性がある。また、貝や魚の養殖水産設備（養殖生け簀等）、沿岸、岸壁等に対しては波が打ち寄せることで、これらの設備にダメージを与えることにもなっている。

【0004】

この曳波対策の一つとしては、船舶自体の航行速度を遅くする方法があり、例えば、日本の海上交通安全法では、航路の定められた特定の区間においては１２ノット未満で航行するとされている。

【0005】

また、従来技術における船舶側の曳波低減対策としては、船尾波に対する対策が多い。例えば、船体船尾部に、波抑制板体を、波の頂部を抑える位置まで移動できるように昇降自在に設けたり、この波抑制板体の先端を、波を分散させるように鋸歯状に形成したりして、この波抑制板により航行時に発生する波の頂部を上方から抑えることで、波の発生を抑制する船舶における波抑制装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

また、同様に、船尾端から後方に所定間隔をおいて複数の翼型断面の翼体を前後方向に平行に配置して、この複数の翼体によって船尾波を前後に分断することで船尾波による曳波の波高を小さくする船尾曳波減少装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0007】

しかしながら、これらの波の頂部を抑えたり、波を分断するためには、船尾で発生する波の波長ベースの長さで抑えたり、分断したりする必要がある。例えば、船舶の速度（船速）をＶｓとすると、船舶の真後ろの方向に発生する横波の波長Ｌｗは、「Ｌｗ＝２π／ｇ×Ｖｓ×Ｖｓ」となるので、船速Ｖｓが１２ノット（約６．１７[ｍ／ｓ]）でも、波長Ｌｗは２４．４ｍとなる。また、曳波は船尾部分の広範囲の流れの結果で発生しているので、船尾部分の狭い範囲で波の頂部を抑制したり、分断したりしてもその効果は限定的であると考えられる。

【0008】

一方、船舶の造波抵抗を減少する方法として、船首バルブを設ける方法があり、造波抵抗の減少に大きな貢献をしてきた。この船首バルブは、船体の排水量の数％の排水量で造波減少効果を発揮できるが、船体没水部の形状と船速との組み合わせの一つの条件に対して船首バルブの前後位置と形状と大きさが最適化されている。

【0009】

しかしながら、バルブ付船首（バルバスバウ船首形状）の船舶においては、船首バルブを船首部に一体的に固定配置しているので、船首バルブの大きさ、形状及び位置は、一つの「積載状態（通常は満載状態）及び速度（計画航走速度）」の条件に対して、波消し効果が最も大きくなるように、その状態の船体前半部の形状に対応させて、船首バルブの最適化が行われている。

【0010】

また、バルブ付船首の船舶においては、満載状態では船首バルブの効果が大きく造波抵抗が少なくなるが、軽荷状態では、船体前半部の船首系波と船首バルブが発生する波との干渉が十分に行われなくなる上に、船首バルブによる造波抵抗及び摩擦抵抗等の増加が生じるという問題がある。

【0011】

この軽荷状態における抵抗増加の問題に対しては、船首水平フィン（ＨＢＦ）を設けたり、軽荷状態用のバルブと満載状態用の船首バルブの２つのバルブを設けて２段バルブ構造としたり、船首バルブの形状や前後位置や上下位置を変化できるように構成したりすることが提案されてきている。また、バラスト状態（軽荷状態）において水面に半露出する船首バルブを球状バルブから水線入角の小さい長突出薄型バルブに船首バルブの形状を変更して造波抵抗を減少する方法や、船首バルブ無しの新たな形状の船首部を持つ船型とする方法が採用されてきている。

【0012】

このように、多くの船舶においては、船首バルブを用いて造波抵抗の低減を図ってきているが、満載状態と計画航走速度の特定の組み合わせ以外の造波抵抗の低減に対しては、言い換えれば、多様な載荷状態や多様な船速における曳波の低減や造波抵抗の低減に対しては、更に研究及び技術開発の余地があると考えられる。

【0013】

一方、船首波等の自由波は、図２７に模式的に示すように、波の発生源Ａｗｐの進行方向Ｌａｃに対しての角度θに対して分解される素成波Ａｗ（θ）の集合として扱うことができるとされており、それぞれの素成波Ａｗ（θ）は、その方向別の波長Ｌｗ（θ）を持つ表面波であり、自由波はそれらの素性波の合成であると考えられる。

【0014】

従って、自由波の内部の水粒子は、円運動をしていると考えられ、流速に関しては，波の山では波の進行方向と同じ方向の速度を持ち、波の谷では波の進行方向と逆方向の速度を持っている。そして、表面波のエネルギーに関しては、規則波の場合は、波高をＨとし、ρを海水密度、ｇを重力加速度とすると、１波長に対して、単位幅当たりで、運動エネルギーＥｋが「Ｅｋ＝（１/１６）×ρ×ｇ×Ｈ×Ｈ」となり、位置エネルギーＥｐが「Ｅｐ＝（１/１６）×ρ×ｇ×Ｈ×Ｈ」となるので、波の全エネルギーＥｗは「Ｅｋ＝（１/８）×ρ×ｇ×Ｈ×Ｈ」となる。

【0015】

言い換えれば、船首波や船尾波等が発生し、自由波が伝搬しているということは、推進エネルギーの一部が自由波の波エネルギーとして外部に伝搬及び散逸されていることになる。言い換えれば、この自由波の波エネルギーの分は、造波抵抗の一部となり、船舶の推進として使用されることなく、消費されているということになる。

【0016】

そして、この船首系波の自由波は船首部と肩部から発生しているので、船体の極近傍の船舶から利用し易い位置にあり、しかも、一定の航行状態では、船体固定の座標系から見れば、略定常的な流れとなっている。言い換えれば、船舶の航行中においては、船体が造波した波の一部が、舷側に沿いながら扇状に拡散している。

【0017】

この波の流れは、船舶固定座標系で見ると同じ波の形をしたまま、波の山の部分では、船舶の航行速度よりも速い速度で、つまり、船舶の前後方向に関しては、船舶に対して相対的な速度を持って流れていることになる。また、船舶の上下方向に関しては、舷側に沿った波では、上方に盛り上がる山となり、その後方では下方に下がる谷となり、この山谷を舷側に沿って繰り返している。

【0018】

一方、波エネルギーではないが、流れの運動エネルギーを電力に変換するシステムの一つに、潮流の運動エネルギーを利用して発電する潮流発電システムがある。この潮流発電システムにおいては、例えば、外筒と内筒の２重管構造の潮流発電装置で、内筒の両端にラッパ状の傾斜面部を備えると共に、内筒内にスクリューを備えた複数個直列に設置して、外筒と内筒の間の上部空間内に発電装置を備えた構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

【0019】

また、水平軸を持つ水車を使用した浮体型水力発電装置（例えば、特許文献４参照）や、垂直軸を持つダリウス型水車を備えた潮流発電装置（例えば、特許文献５参照）等も提案されている。さらには、船体設置の外輪水車（例えば、特許文献６参照）も提案されているが、この船体設置の潮流発電システムは、船体を係留した状態で使用するものであり、波エネルギーの吸収を行うものでない。

【0020】

さらに、波の位置エネルギーを利用して発電するシステムの一つに、波を貯水池などに越波させて貯留し，貯水面と海面との高低差を利用して海に排水する際に、タービンを回して発電する越波型の波力発電システムが提案されている（例えば、特許文献７参照）。

【0021】

また、波エネルギーではないが、流れの運動エネルギーを回収する試みとして、船のバルバスバウに形成された貫通流路の内部に設けた翼車や、翼車として形成されたバルバスバウで発電することで、船の推進時におけるバルバスバウ近傍の流れからエネルギーを回収して発電する省エネルギー船が提案されている（例えば、特許文献８参照）。

【0022】

しかしながら、この省エネルギー船では、バルバスバウ近傍の流れからエネルギーを回収する際にバルバスバウの周囲の流れが変化するので、バルバスバウが発生する波が変化して、船首波に十分に干渉できなくなると考えられる。また、外部流の運動エネルギーを電力エネルギーに転換しており、外部流の運動エネルギーの減少分は、船の伴流などと同じように船の抵抗となるため、エネルギーの転換時におけるエネルギーの損失分だけ不利になると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0023】

【特許文献1】特開平９－１７５４７８号公報

【特許文献2】特開平１１－１８０３７９号公報

【特許文献3】特開２０２０－２００８２４号公報

【特許文献4】特開２００７－９８３０号公報

【特許文献5】特開２０００－２６５９３６号公報

【特許文献6】実開平６－８７６９号公報

【特許文献7】特開２０１５－２２９９６４号公報

【特許文献8】特開２０１１－２４０８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

上記のように、多くの船舶においては、船首バルブを用いるなどして、造波抵抗の低減を図ってきているが、満載状態と計画航走速度の特定の組み合わせ以外の造波抵抗の低減に対しては、言い換えれば、多様な載荷状態や多様な船速における曳波の低減や造波抵抗の低減に対しては、更に研究及び技術開発の余地があると考えられる。

【0025】

本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、船首部や船尾部等の船体で造波された波の低減を図るのではなく、造波された波エネルギーの一部を回収することで、船体から伝搬する曳波を低減する、船舶用の波エネルギー回収システム、船舶、及び、船舶の曳波低減方法等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0026】

上記のような目的を達成するための本発明の船舶用の波エネルギー回収システムは、航走時に曳波を発生する船舶に装備される波エネルギー回収システムであって、少なくとも前記船舶が前進方向に航走しているときに前記曳波が存在する場所又は前記曳波が誘導されている場所に配設されて、前記船舶の船体没水部が発生する曳波の波エネルギーの一部を回収することを特徴とする船舶用の波エネルギー回収システムである。

【0027】

ここで言う「曳波」は、船首部と船首肩部で発生する「船首系波」のみならず、船尾肩部と船尾部で発生する「船尾系波」も含む波であり、船体没水部の全体で発生する船舶から外部に伝搬する自由波のことである。なお、外部に伝搬しない局所波に対しては、ここでは対象にしていないが、この局所波も船体近くでは、船体に沿って流れる波の中に含まれるので、自由波の波エネルギーの回収の際に局所波の波エネルギーも回収される場合もある。なお、船舶に波エネルギー回収装置を配置する場合には、船首系波の一部が舷側に沿って流れるために、船尾系波よりも船首系波の方が波エネルギーの回収の対象になり易い。

【0028】

また、曳波は、排水量型船舶だけでなく、滑走型船舶などでも発生するので、本発明の対象の船舶の種類を排水量型船舶のみに限定する必要はなく、曳波を発生する船舶であれば本発明の対象となる。

【0029】

また、「少なくとも船舶が前進方向に航走しているときには」は「船舶が前進方向に航走していないときは、除外してもよい。」という意味である。言い換えれば、波エネルギー回収装置を移動可能に設けて、船舶の接岸時等で使用しないときには、波エネルギー回収装置を船体の内部や上甲板等に収容又は格納していてもよいということである。

【0030】

この波エネルギー回収装置については、運動エネルギーと位置エネルギーとからなる波のエネルギーの一部を、回転軸回りの回転エネルギー等の他のエネルギー形態に変換する装置である。この変換する装置としては、例えば、運動エネルギーに関しては潮流発電で使用する水車等が参考になり、位置エネルギーに関しては、越波式波力発電装置で使用する水車や、水力発電で使用する水車等が参考になる。

【0031】

そして、通常は、これらの水車で得た回転エネルギーは、電力などの利用し易いエネルギー形態に変換することで、船舶で利用できる。この波エネルギーから回収した電力エネルギーを推進エネルギーの一部として使用する場合にはで、実質的に造波抵抗を減少することになる。なお、利用できるエネルギーに変換しなくても、波エネルギーの一部を回収又は散逸することにより、曳波を低減することができる。

【0032】

次に、本発明の特徴について説明する。本発明の特徴は、船舶が造波することに関しては関与せずに、船舶が造波した後で生じている曳波の波エネルギーの一部を回収することにより、外部に伝搬して行く曳波を低減することと、この波エネルギー回収装置をこの曳波を発生している船舶に設けることにある。

【0033】

波エネルギー回収装置を船舶に設けることの利点について、話を分かり易くするために、先ず、船舶とは別体の波エネルギー回収装置が船舶に並行して航行しながら、船舶の曳波の波エネルギーを回収する場合について考える。この場合は、別体の波エネルギー回収装置で船舶の曳波の波エネルギーの一部を回収でき、波エネルギーの一部を回収された後の曳波は低減される。

【0034】

この並行して航行する別体の波エネルギー回収装置を、船舶に配置した場合を考える。この配置に際して、船首波等の発生に影響を与えない位置（例えば、船体肩部から少し後方の位置等）に配置することで、船首波等の自由波（曳波）の発生には影響を与えることなく、船体から伝搬して行く自由波の波エネルギーの一部を回収することができる。なお、船体から伝搬して行く自由波は、波エネルギー回収装置があることで、伝搬形態が異なって波形は変化する。しかし、回収される波エネルギーの大きさが、波エネルギー回収装置が発生する波の波エネルギーよりも大きければ、外部に伝搬して行く自由波の波エネルギーは低減することになる。

【0035】

次に、波エネルギー回収装置による造波抵抗の低減について考える。船舶と別体の波エネルギー回収装置を船舶と並行して航行させるためには、この装置の推進抵抗に抗して、この装置を航行させるための航行用のエネルギーが必要となる。この航行用のエネルギーと回収エネルギーの大小は、装置の航行速度や曳波の大きさや回収効率等の様々な要因に依存することになる。しかしながら、この波の回収エネルギーが航行用のエネルギーより大きくなる場合があることは、波のエネルギーを利用して進む船舶が開発されていることからも分かる。

【0036】

そして、船舶に固定型した波エネルギー回収装置の推進抵抗よりも、回収エネルギーを大きくできて、船舶で使用されるエネルギーの一部として利用できる場合があると考えられる。この場合は、曳波の低減効果だけでなく、造波抵抗の実質的な低減効果もあると考えられる。さらに、船舶の舷側に沿って流れる波から運動エネルギーを回収することで、舷側に沿って流れる水の流速を減少させることができるので、その部分の船体表面の摩擦抵抗を小さくできるという効果もある。

【0037】

そして、この船舶用の波エネルギー回収装置で曳波の波エネルギーを回収する構成により、次のような利点がある。第１の利点は、船体没水部で発生している自由波（曳波、対象波）に対して、波エネルギーを回収するので、既存の船舶に対しても設けることができる点にある。第２の利点は、既に発生している波に対しての装置であるので、船体の船首部の形状に関わらず、言い換えれば、船首バルブの有無等に影響されずに、曳波の低減効果を発揮できる点にある。

【0038】

また、第３の利点は、水車等を曳波が存在する場所に配置できれば、それなりの波エネルギーを回収することができるので、模型試験や数値シミュレーションによる試験の数を減少でき、設計が容易となる点にある。第４の利点は、船体没水部の状態と船速の変化に対応して、波エネルギー回収装置の配置位置（前後位置、幅方向位置、上下位置、傾斜角度）、容量などを比較的容易に変更して、波エネルギーの回収効率を最適化できる点にある。

【0039】

更に、上記の船舶用の波エネルギー回収システムにおいて、前記波エネルギー回収装置が、前記曳波の運動エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する水車、又は、前記曳波の位置エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する水車、又は、前記曳波の運動エネルギーの一部と位置エネルギーの一部の両方を回転運動エネルギーに変換する水車を備えているように構成する。

【0040】

曳波の運動エネルギーに関しては、船舶と共に移動する船体固定座標系から見ると、曳波の山の部分では水粒子の速度が増速して、また、波の谷の部分では水粒子の速度が減速して、船体の舷側の外側を流れているので、この流れから波の運動エネルギーの一部を回収する。また、曳波の位置エネルギーに関しては、波の山の部分では平均水面より高くなり、波の谷の部分では平均水面より低くなるので、山の部分の水を平均水面又は谷の部分に流すことで、波の位置エネルギーの一部を回収できる。

【0041】

そして、上記の船舶用の波エネルギー回収システムにおいて、前記波エネルギー回収装置が、回転軸が波の流れの方向又は船舶の前後方向に配置される軸流型水車、回転軸が水平方向に配置される水平軸型水車、回転軸が鉛直方向に配置される垂直軸型水車のいずれかの水車を備えていると、従来技術における各水車の技術を利用して、曳波の波エネルギーの一部を回収できる。

【0042】

また、上記の船舶用の波エネルギー回収システムにおいて、前記波エネルギー回収装置が、前記水車を覆うダクト、又は、前記水車に水を導入する導水路を備えていると、波エネルギーの回収効率を向上させることができる。ここで「ダクト」とは、水車を囲う部材の長さが比較的短く、形状も比較的単純なものを言い、「導水路」とは、水車よりも前方から水車に水を導く水路であり、必ずしも水車を囲う必要はなく、「導水路」の後端は水車の前方の位置で終わっても、水車の後方の位置まで伸びていてもよい。

【0043】

また、上記の船舶において、前記波エネルギー回収装置の一部又は全部の船舶に対する位置又は縦傾斜の角度又は横傾斜の角度の少なくとも一つを変更する移動機構を備えていると、次のような効果を発揮できる。つまり、船舶で発生する曳波（自由波）の波長が船速の２乗に比例して変化するので、船体固定座標で見た場合に、船速の変化に伴って、曳波の山谷（位相）の位置が変化するが、この波の山谷の位置の変化に対して、波エネルギー回収装置の位置を移動したり傾斜角度を変化したりすることで、船速の変化に追従できるようになる。また、船舶の載荷状況に従って船体没水部の容積及び喫水の位置が変化し、また、船体没水部で発生する曳波の上下位置も変化するが、これらの変化に対して、波エネルギー回収装置の上下移動で対応できるようになる。

【0044】

上記の船舶用の波エネルギー回収システムにおいて、前記波エネルギー回収装置の一部又は全部が、前記船舶の船体内部又は上甲板又は前記上甲板より上方に収容する収容機構を備えていると、船舶の接岸作業や曳船による曳航作業等の際に、波エネルギー回収装置が邪魔にならないようにすることができる。

【0045】

上記の船舶用の波エネルギー回収システムにおいて、前記波エネルギー回収装置が、前記船舶により曳航されるように構成されていると、波エネルギー回収装置の移動操作及び収容作業を著しく簡便化でき、また、船舶用の波エネルギー回収システムを装備するための船舶側の取り付け構造等を単純化でき、取り付け作業も簡便化することができる。

【0046】

そして、上記の目的を達成するための船舶は、上記のいずれかの船舶用の波エネルギー回収システムを備えていることを特徴とする。この構成により、上記のそれぞれの船舶用の波エネルギー回収システムと同様の効果を発揮できる。

【0047】

上記の船舶において、少なくとも前進方向に航走しているときに、前記波エネルギー回収装置を、前記船体没水部の舷側の位置に、前記船体没水部の表面から離間して、又は、前記船体没水部の表面に接して配置するように構成すると、船首系波の曳波のある場所に、波エネルギー回収装置を配置することが容易にできるようになる。

【0048】

船舶が単胴船の場合には、前記船体没水部の両舷の舷側に対を成して配置することが好ましく、双胴船においては、各胴船の外側の舷側に配置するだけでなく、胴船の間の水路に配置することで、回収できる波エネルギーの量を増やすことができる。多胴船においても、同様に、最も外側の胴船の外側の舷側に配置するだけでなく、各胴船の間の水路に配置することで、回収できる波エネルギーの量を増やすことができる。

【0049】

また、上記の船舶において、前記曳波の一部又は全部を前記波エネルギー回収装置に導く誘導フィン又は誘導板で構成される誘導部材を備えていると、この導入部材により、曳波を波エネルギー回収装置に誘導することで、回収できる波エネルギーの量を大きくすることができる。

【0050】

なお、ここで言う「誘導フィン」は船舶の上下方向に関しての流れを制御するための船舶の前後方向に関して比較的短い翼形状又は板形状の部材のことを言う。また、「誘導板」は、船舶の上下方向に関しての流れを制御するための船舶の前後方向に関して比較的長い板状の部材のことを言う。

【0051】

そして、上記の船舶において、前記船体没水部の後半部が、船舶の上下方向に関して、満載喫水線または計画喫水線より下側において、深さ方向の少なくとも５０％の範囲において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が対称翼の後半部の形状で形成されていると、言い換えれば、船体没水部の後半部の水線面形状の７０％が対称翼の後半部の形状の７０％と一致するように形成されていると、次のような効果を発揮できる。

【0052】

この構成によれば、船体没水部の後半部の大半を対称翼の後半部の形状で形成するので、船尾側における流れを単純化でき、後方肩部及び船尾による波の発生を抑制できる。従って、船体没水部の後半部で発生する曳波舶全体としての曳波を大幅に減少することができる。

【0053】

そして、上記の目的を達成するための船舶の曳波低減方法は、少なくとも船舶が前進方向に航走しているときに、前記船舶の両舷側又は後方において、前記船舶の船体表面に離間又は接して配置された波エネルギー回収装置により、前記船舶の船体没水部が発生している曳波の波エネルギーの一部を回収することにより、前記船舶が発生する曳波の波エネルギーを低減することを特徴とする船舶の曳波低減方法である。

【0054】

あるいは、上記の目的を達成するための船舶の曳波低減方法は、上記のいずれかの船舶用の波エネルギー回収システムを用いて、前記船舶の曳波の波エネルギーを低減することを特徴とする船舶の曳波低減方法である。

【0055】

これらの船舶の曳波低減方法によれば、船舶の船体没水部で発生する曳波の波エネルギーを回収することにより、船舶から外側に伝搬して行く曳波の波エネルギーを低減することができる。

【0056】

そして、上記の目的を達成するための船舶の改造方法は、上記のいずれかの船舶用の波エネルギー回収システムを既存の船舶に追加して設けることを特徴とする船舶の改造方法である。この方法によれば、上記のそれぞれの船舶の曳波低減方法と同様な効果を発揮できる。

【発明の効果】

【0057】

本発明の船舶用の波エネルギー回収システム、船舶、及び、船舶の曳波低減方法等によれば、船首部の形状を含めた船体の形状に関わらず、船体没水部が発生する曳波に対して、曳波の波エネルギーの一部を回収することにより、曳波の波エネルギーの低減効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】図１は本発明の実施の形態の波エネルギー回収システムの構成を例示するシステム構成図である。

【図2】図２は本発明の第１の実施の形態の波エネルギー回収システムの第１例（軸流型水車）と、この波エネルギー回収システムを備えた船舶の船首側の部分を模式的に例示する図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た正面図である。

【図3】図３は図２の一部を拡大した船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図4】図４は本発明の第１の実施の形態の波エネルギー回収システムの第２例（ダクト付き軸流型水車）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図5】図５は本発明の第１の実施の形態の波エネルギー回収システムの第３例（水平軸型水車）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図6】図６は本発明の第１の実施の形態の波エネルギー回収システムの第４例（垂直軸型水車）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図7】図７は本発明の第２の実施の形態の波エネルギー回収システムの第１例（簡易型導水路）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図8】図８は本発明の第２の実施の形態の波エネルギー回収システムの第２例（垂直水路に水車を配置）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図9】図９は本発明の第２の実施の形態の波エネルギー回収システムの第３例（水平排水路に水車を配置）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図10】図１０は本発明の第２の実施の形態の波エネルギー回収システムの第４例（傾斜水路に水車を配置）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図11】図１１は本発明の第２の実施の形態の波エネルギー回収システムの第５例（サイホン型水路に水車を配置）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図12】図１２は本発明の第３の実施の形態の波エネルギー回収システムの第１例（導水路外の水車と内部の水車）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図13】図１３は本発明の第３の実施の形態の波エネルギー回収システムの第２例（導水路内の２つの水車）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図14】図１４は本発明の第３の実施の形態の波エネルギー回収システムの第３例（傾斜水路内の一つの水車）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図15】図１５は回動方式の波エネルギー回収装置の収容機構を説明するための横断面図である。

【図16】図１６は転倒方式の波エネルギー回収装置の収容機構を説明するための横断面図で、舷側の凹部との間の移動を示す図である。

【図17】図１７は転倒方式の波エネルギー回収装置の収容機構の他の例を説明するための横断面図で、上甲板の上と間の移動を示す図である。

【図18】図１８は伸縮方式の波エネルギー回収装置の収容機構を説明するための横断面図である。

【図19】図１９は昇降方式の波エネルギー回収装置の収容機構を説明するための横断面図である。

【図20】図２０は曳航式の波エネルギー回収装置の構成を示す模式的な図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は平面図で、（ｃ）は底面図で、（ｄ）は正面図である。

【図21】図２１は図２０の曳航式の波エネルギー回収装置を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図22】図２２は第１の実施の形態の船舶を示す図で、波エネルギー回収システムを配置した船舶を模式的に示す平面図である。

【図23】図２３は第２の実施の形態の船舶を示す図で、（ａ）は船体没水部の後半部を翼型形状で形成すると共に、波エネルギー回収システムを配置した船舶を模式的に示す図で，（ｂ）は、「ＮＡＣＡ００２０翼」の翼型形状を示す図である。

【図24】図２４は船舶の船首波系波に対する波エネルギー回収装置の配置位置と波パターンとの比較の一例を模式的に示す平面図である。

【図25】図２５は船舶の船尾波系波に対する波エネルギー回収装置の配置位置と波パターンとの比較の一例を模式的に示す平面図である。

【図26】図２６は誘導フィンを備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図27】図２７は誘導板（幅方向）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図28】図２８は誘導フィンと誘導板（幅方向）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図29】図２９は誘導フィン（端板付き）と誘導板（上下方向）を備えた船舶の船首近傍の模式的な図で、（ａ）は右舷側から見た側面図で、（ｂ）は船底側から見た底面図で、（ｃ）は前方から見た左舷側の正面図である。

【図30】図３０はケルビン波の波パターンを説明するための平面図である。

【図31】図３１は航行速度１２ノットのケルビン波の波パターンの大きさとＶＬＣＣ、高速コンテナ船、護衛艦の大きさを模式的に例示する平面図である。

【図32】図３２はＶＬＣＣにおける航行速度１５．５ノットのケルビン波の波パターンの大きさとＶＬＣＣの大きさを模式的に例示する平面図である。

【図33】図３３は高速コンテナ船における航行速度２３．５ノットのケルビン波の波パターンの大きさと高速コンテナ船の大きさを模式的に例示する平面図である。

【図34】図３４は護衛艦における航行速度３０ノットのケルビン波の波パターンの大きさと護衛艦の大きさを模式的に例示する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0059】

〔イントロ及び図の概説〕以下、図面を参照して本発明に係る、船舶用の波エネルギー回収システム、船舶、船舶の曳波低減方法、船舶の改造方法の実施の形態について説明する。

【0060】

最初に図面について説明する。図１は、波エネルギー回収システムの構成を例示するシステム構成図で、図２～図１４は、波エネルギー回収装置２０の実施の形態を示す図である。より詳細には、図２～図６は、運動エネルギーを回収する第１の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ａに関する図であり、図７～図１１は、位置エネルギーを回収する第２の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ｂに関する図であり、図１２～図１４は、運動エネルギーと位置エネルギーの両方を回収する第３の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ｃに関する図である。

【0061】

また、図１５～図２１は、波エネルギー回収装置の収容機構に関する図である。また、図２２～図２５は、第１及び第２の実施の形態の波エネルギー回収システムを装備した船舶に関する図である。また、図２６～図２９は船舶１に装備される誘導部材５に関する図である。そして、図３０～図３４は、波パターンと船舶の航行速度に関する図である。

【0062】

なお、ここで示す図面は本発明を説明するための概略図であり、必ずしも正確な寸法の比率で示されているものでもなく、また、必ずしも正確な位置を示しているものでもない。なお、符号「Ｌｃ」は船体中央断面を示す船体中央線であり、平面図と底面図、正面線図と背面図などでも同じ符号「Ｌｃ」を用いている。

【0063】

〔用語の定義〕以下の説明に先立って、ここで用いる座標系と各用語（「船体没水部」、「曳波」、「曳波発生源」）について定義または説明をしておく。

【0064】

まず、座標系として、船舶に固定した直交座標系として右手系のＸ－Ｙ－Ｚ座標系（船舶と共に移動する移動座標系）を採用し、Ｘ方向を「船舶の前後方向（以下、略して「前後方向」と言う）」とし、Ｙ方向を「船舶の幅方向（以下、略して「幅方向」と言う）」とし、Ｚ方向を「船舶の上下方向（以下、略して「上下方向」と言う）」とする。なお、ここでは方向を明確にするための補助として座標系を用いているので、座標系の原点は特に固定して論じる必要はないが、説明を簡略化するために座標系の原点を船舶１の重心位置としている。また、船舶が直進しているときには、船舶の前進方向は、船舶の前後方向のＸ方向と一致しているので、ここでは、「前進方向」の符号も「Ｘ」で示すこととする。

【0065】

「船体没水部（２）」は、対象とする船舶が、「対象条件（Ｃｔ）＝対象とする載荷状態（Ｓｔ）と対象とする航行速度（Ｖｓｔ）」で航走しているときに没水している船体の部分のことと定義する。また、ここでは、船体没水部が航行しているときに発生する自由波を「曳波（Ａｗ）」と定義する。

【0066】

また、船体没水部では曳波を発生するが、この船体没水部は巨視的には点源で表現できるにしても、局所的には立体的な空間を占有する具体的な物体である。一方、「曳波発生源（Ａｗｐ）」は、船体没水部が発生する波のパターンの包絡線の交点、言い換えれば、波パターンの扇形の要に相当する頂点のこととして定義するものであり、仮想の波発生源である。

【0067】

一般的に、船体没水部の先端位置と曳波発生源の位置は一致しない。しかしながら、この曳波発生源の位置は、船舶の模型船の水槽試験等で得られる対象波の波パターンから求められる。通常は、船体没水部の先端の位置よりも曳波発生源の位置が前方になる。

【0068】

〔本発明の目的〕そして、本発明が対象とする船舶に関しては、本発明では船舶から発生する曳波の波エネルギーを低減することを第１の目的としているので、大型タンカーや大型鉱石運搬船などの比較的低速の船舶等の排水量型の船舶だけでなく、コンテナ船や大型フェリーや艦艇等の比較的高速の船舶や、その他の水中翼型の船舶や滑走型の船舶も対象となる。また、単胴船だけでなく、双胴船や三胴船等の多胴船等にも適用できる。

【0069】

また、本発明は、船舶に船舶用の波エネルギー回収の機能を加えることで、曳波の波エネルギーの一部を推進エネルギーとして利用して、造波抵抗の低減の実質的な効果を得ることを第２の目的としている。この船舶用の波エネルギー回収システムは、船舶の造波により、既に発生している曳波に対するシステムであるので新造船や既存船等に関係なく使用できる。

【0070】

〔本発明が対象とする曳波〕次に、本発明が対象とする曳波について説明する。船舶は一般的には、前後の細長く形成され、船首部と船体中央平行部と船尾部で形成されている。船体没水部で発生する波は、船体断面積が急激に変化する部分、特に、船首、船首部から船体中央平行部に移行する船首肩部、船首部から船体中央平行部から船尾に移行する船尾肩部、船尾の４か所の部分で発生する波の影響が大きく、これらの波が合成された複雑な波系を発生している。なお、船首部と船尾部で発生する波に比べて、前方肩部と後方肩部で発生する波は比較的小さいとされている。

【0071】

これらの波系の一部が曳波（自由波）となり外部に伝搬することにより、船舶の航走に伴うエネルギー損失が起こり、造波抵抗と呼ばれる抵抗成分の主要部分となる。これらの波のうちで、本発明が対象とする曳波は、通常は、船体没水部の前半部で発生する船首系波の曳波であるが、波エネルギー回収装置の配置の位置の工夫次第では、船体没水部の後半部で発生する船尾系波も含んだ船体没水部の全体で発生する曳波を対象にできる。なお、船首では、自由波による造波抵抗の他にも、砕波等の局所波による抵抗、スプレー抵抗等の抵抗成分があるが、波の導水路を適切に配設することで、これらの抵抗も減少できる可能性もある。

【0072】

次に、図３０を参照しながら、より詳細に説明する。なお、実際には、船体の排除効果、粘性の影響、局所波の存在が波の発生と伝搬に影響を与えるので、船舶で発生する曳波の曳波発生源Ａｗｐの波パターンは、実際には、ケルビン波の波パターンからずれるが、ここでは、説明を簡単にするために、これらの影響を考えずに、説明を進める。つまり、ここでは、説明を容易とするために、単純なケルビン波の波パターンで説明する。なお、実際の波パターンは、理論的なケルビン波の波パターンからずれるが、局所波の影響を入れた非線形ケルビン波の計算値は、実測の「八の字波」とよく合っているとの報告もある。

【0073】

なお、図３０で図示している波パターンは、単純なケルビン波の波パターンを模しているつもりではあるが、必ずしも、正確な理論的なケルビン波の波パターンとはなっていない。また、曳波発生源Ａｗｐが進行速度Ｖａで進行しているときに、曳波発生源Ａｗｐに固定した座標系から見ると、流入する水の速度Ｖｗによって波が曳波発生源Ａｗｐの後方に流れて去っていくことになる。

【0074】

図３０に示すように、この曳波発生源Ａｗｐの外側に伝搬して行く曳波（自由波）Ａｗは、曳波発生源Ａｗｐの進行速度Ｖａと曳波Ａｗの伝搬速度との関係で、ケルビン波の波パターンの扇形の内側で伝搬していく。そして、曳波発生源Ａｗｐの進行方向からθの角度だけ逸れた方向に伝搬する波のことを素成波Ａｗ（θ）という。この素成波Ａｗ（θ）の波長Ｌｗ(θ)は一定で規則正しい配列の位相面を持っている。

【0075】

この素成波Ａｗ（θ）の波長Ｌｗ(θ)に関しては、浅水域や狭水域でない場合は、曳波発生源Ａｗｐの進行方向Ｌａｃとなす角度θの方向に進む波の波長Ｌｗ(θ)は、曳波発生源Ａｗｐの進行速度をＶａ（ｍ／ｓ）とするとき、「Ｌｗ（θ）＝２π/ｇ×Ｖａ^２×ｃｏｓ^２θ＝０．６４×Ｖａ^２×ｃｏｓ^２θ」（ｍ）となる。ここで、「ｇ」は重力の加速度（９．８ｍ／ｓ^２）である。

【0076】

この曳波の素成波Ａｗ（θ）は伝搬方向θで区別すると、縦波Ａｗｃと横波Ａｗｄになる。縦波Ａｗｃは「拡散波」、「発散波」等と呼ばれ、曳波発生源（航跡源等）Ａｗｐからは斜め前方向や横方向（θ≧約３５度:理論的には３５度１６分）に伝搬する波であるが、曳波発生源Ａｗｐが前方に移動していくため、曳波発生源Ａｗｐに固定された座標系で見ると斜め後方向に広がっていく波となる。一方、横波Ａｗｄは、曳波発生源Ａｗｐの後方向（θ≦約３５度:理論的には３５度１６分）に伝搬する波で、曳波発生源Ａｗｐの経路（Ｌａｃ）上に中心を持つ円弧状の波となり、この横波Ａｗｄから曳波発生源Ａｗｐまでの距離は円弧の半径に等しくなる。

【0077】

この縦波Ａｗｃの山と横波Ａｗｄの山が交わる頂点をカスプと言い、この最も外側のカスプＰａｃ（ｉ：ｉ＝１，２，３・・・）が連なるライン（カスプライン）Ｌａｐは、線形理論的には、曳波発生源Ａｗｐの進行速度Ｖａに関係なく、曳波発生源Ａｗｐを頂点とする船首方向から各舷側の側にθｃ（約２０度：理論的には１９度２８分）で開いた直線Ｌａｐとなる。このカスプラインＬａｐは曳波発生源Ａｗｐで発生する曳波Ａｗの最前端の稜線となり、曳波Ａｗは、この２つのカスプラインＬａｐより後方の扇型の範囲内に伝搬され、この扇形の範囲外に出ることはない。

【0078】

そして、曳波の素成波Ａｗ（θ）の山谷が合成されて作られる波パターンは一定の波パターンを形成する。この素成波Ａｗ（θ）の集合である曳波Ａｗの山谷の位置は、進行速度Ｖａの２乗で変化する。一方、曳波Ａｗの山谷の振幅の大きさは、曳波発生源Ａｗｐの特性（例えば、船体没水部の形状）によって、伝搬方向θへの曳波Ａｗの伝搬エネルギーの分布が異なるため場所によって異なる。そのため、進行速度Ｖａが同じでも、曳波発生源Ａｗｐの特性に従って、それぞれの波パターンを形成する。つまり、波パターンは、曳波発生源Ａｗｐの特性、言い換えれば船舶の船体没水部の形状に従って異なる。

【0079】

〔波の影響が及ぶ水深〕次に、曳波Ａｗの影響が及ぶ水深について検討する。静止座標系で考えると、波の水粒子の動きは、水深に応じて指数関数的に減衰して、波長の半分よりも深くなると、水粒子の動きは水面の約４％になる。また、波のエネルギーは、水粒子の速度の２乗に比例するので、波長の０．２倍の水深で約８％となり、波長の０．３７倍の水深で約１％となる。そこで、仮にではあるが、ここでは、吸収対象の波エネルギーの運動エネルギーの回収の対象範囲として、水面から波長の０．２倍の水深までの範囲を考えて、この水深を対象水深Ｄｅとする。

【0080】

ここで、東京湾の浦賀水道航路など航行する際の曳波対策としての実用化について考えてみる。これらの航路では、１２ノット（約６．１７[ｍ／ｓ]）以下で航行することになっているので、波長Ｌｗ０＝Ｌｗ（０°）＝２４．４ｍ以下、対象水深Ｄｅ＝４．８８ｍ以下となる。

【0081】

参考までに、マラッカマックスと呼ばれる肥大タンカー船と、２３，０００ＴＥＵ型と呼ばれる高速コンテナ船と、ＤＤＧ１７９と呼ばれる護衛艦について検討してみる。

【0082】

この肥大タンカー船の諸元は、載荷重量トンが３０万トンで、船長（Ｌｔ）が３３３ｍ、幅（Ｂｔが）６０ｍ、満載吃水（ｄｃ）が２０．５ｍ、航行速度（Ｖｓ）が１５．５ノット（約８．０[ｍ／ｓ]）、主機関出力が２７，０２０ｋＷである。この大型タンカー船では、航行速度Ｖｓｔが１５．５ノット（約８．０[ｍ／ｓ]）で、波長Ｌｗ０が４０．１ｍ、対象水深Ｄｅが８．０２ｍとなる。

【0083】

また、この高速コンテナ船の諸元は、載荷重量トン２２．５万トンで、船長（Ｌｃ）が４００ｍ、幅（Ｂｃ）が６１．５ｍ、満載吃水（ｄｃ）が１６．４ｍ、航行速度（Ｖｓ）が２３．５ノット（約１２．１[ｍ／ｓ]）、主機関出力が６０，０００ｋＷである。この高速コンテナ船では航行速度Ｖｓｔが２３．５ノット（約１２．１[ｍ／ｓ]）で、波長Ｌｗ０が９３．７ｍ、対象水深Ｄｅが１８．７２ｍとなる。

【0084】

そして、この護衛艦の諸元は、標準排水量トンが８２００トンで、船長（Ｌｄ）が１７０ｍ、幅（Ｂｄ）が２１ｍ、喫水（ｄｄ）が６．２ｍ、航行速度（Ｖｓが）約３０ノット（約１５．４[ｍ／ｓ]）である。この護衛艦では、航行速度Ｖｓｔが約３０ノット（約１５．４[ｍ／ｓ]）で、Ｌｗ０が１５１．８ｍ、対象水深Ｄｅが３０．３６ｍとなる。

【0085】

従って、肥大タンカー船では満載喫水（ｄｃ）が２０．５ｍ、高速コンテナ船では満載喫水（ｄｃ）が１６．４ｍ、護衛艦では、喫水（ｄｄ）が６．２ｍとなっており。肥大タンカー船や高速コンテナ船などの商用船舶では、船底から～喫水の深さまでで、曳波の運動エネルギーの多くを回収できると考える。

【0086】

次に、曳波の波パターンの大きさと実船の大きさの比較を図３１～図３４に模式的に示す。図３１は航行速度を制限されている航路での１２ノットの波パターンと実船の大きさとの関係を模式的に示す平面図である。また、図３２は、船長、航行速度Ｖｓｔが１５．５ノットの肥大タンカー船の場合を、図３３は、船長、航行速度Ｖｓｔが２３．５ノットの高速コンテナ船の場合を、図３４は、船長、航行速度Ｖｓｔが３０ノットの護衛艦の場合を示す。

【0087】

図３１～図３４の船長と波パターンの関係を見ると、航行速度１２ノットに対しては、多くの船舶で、船首系波に対しては、舷側側に沿って曳波の山が存在することになり、以下に記載する船舶用の波エネルギー回収システム１０を船舶１に配置できると考えられる。また、通常の航行速度に関しては、肥大タンカー船や高速コンテナ船等の商用船舶では配置できるが、護衛艦などの比較的高速で航行する船舶では、船舶上に配置することは難しいと考える。

【0088】

そして、実船における船舶用の波エネルギー回収システム１０の適切な配置位置は、模型船による水槽試験や数値シミュレーション計算（例えば、ＣＦＤ）等により、設定できる。しかしながら、曳波Ａｗの波パターンは、航路の水深の影響、船体没水部による排除効果、粘性効果、局所波の存在等の影響で変化するので、実船では、この波エネルギー回収装置の位置を前後方向又は幅方向にある程度の範囲内で移動可能に構成して、航行する海域に合わせて、波エネルギー回収装置の位置を調整できるようにしておくことが好ましい。

【0089】

〔船舶用の波エネルギー回収システム〕そして、最初に、図１～図１４を参照しながら、本発明の実施の形態の船舶用の波エネルギー回収システム（以下、略して「波エネルギー回収システム」とする）１０について説明する。この波エネルギー回収システム１０は、航走時に曳波（自由波）Ａｗを発生する船舶１に装備されるシステムであって、少なくとも船舶１が前進方向Ｘに航走しているときに曳波Ａｗが存在する場所又は曳波Ａｗが誘導されている場所に配設されて、船舶１の船体没水部２が発生する曳波Ａｗの波エネルギーの一部を回収するシステムである。

【0090】

この波エネルギー回収システム１０は、図１に示すように、波エネルギー回収装置２０と、波エネルギー回収装置２０を支持する支持装置３０と、全体を制御する制御装置４０を有して構成される。この波エネルギー回収システム１０は、通常は、図２に示すように、配置の容易性から、曳波Ａｗの内の船首系波の波エネルギーを対象にして、船舶１の船首側に配置される。しかしながら、配置に工夫が必要であるが、曳波Ａｗの内の船尾系波の波エネルギーを対象にして、船舶１の船船尾に配置してもよい。

【0091】

また、波エネルギー回収装置２０は、図１に示すように、曳波Ａｗの運動エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する運動エネルギー変換装置（水車等）２１と曳波Ａｗの位置エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する位置エネルギー変換装置（水車等）２１の少なくとも一方のエネルギー変換装置（水車等）２１と、発電装置（発電機等）２３とを備えて構成され、更に、必要に応じて、曳波Ａｗを変換装置（水車等）２１に導入する水流制御機構（導水路等）２２と、エネルギー変換装置（水車等）２１の回転運動などの機械的な運動を発電装置（発電機等）２３に伝達する動力伝達機構（回転軸とギヤのセット等）２４等を備えて構成される。

【0092】

〔第１の実施の形態〕そして、第１の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ａは、図２～図６に示すように、曳波Ａｗの運動エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する水車（エネルギー変換装置）２１を備えて構成される。この水車２１としては、曳波Ａｗの流れの方向若しくは船舶の前後方向Ｘに配置される回転軸を有する軸流型水車２１Ａ、２１Ｂ、水平方向に配置される回転軸を有する水平軸型水車２１Ｃ、鉛直方向に配置される回転軸を有する垂直軸型水車２１Ｄ等を用いることができる。

【0093】

この軸流型水車２１Ａはプロペラ水車とも呼ばれ、この軸流型水車２１Ａには、図２及び図３に第１例として示すように、ポッド推進装置で使用されているスクリュープロペラや、潮流発電装置で使用されている発電ユニットの水力タービン等を使用することができる。また、水力発電の分野の水車も参考になり、例えば、反動水車と呼ばれている、低落差に適したプロペラ水車や、プロペラ水車で流量変化などに対応するために羽根の角度を調整できるカプラン水車構造なども参考になる。

【0094】

この軸流型水車２１Ａの場合は、水流の流入、流出とも水車の回転軸の方向なので、回転軸に連続させて発電装置等の機器を配置し易いので、ユニット化し易い。また、回転軸の方向が水流と同じ方向になる場合に変換効率が良くなるので、支持装置３０の移動機構３２を用いて、曳波Ａｗの水Ｗの流れの方向の変化に追従させて、波エネルギー回収装置２０Ａの位置だけでなく、図３に示す縦傾斜の角度（ピッチ角）αや横傾斜の角度（ヨー角）βを変化させるように構成することが好ましい。さらには、流入量の変化に対応できるように、プロペラのブレードの角度を変更できる可変ピッチプロペラ等を採用することが好ましい。

【0095】

また、ダクト付き軸流型水車２１Ｂは、図４に第２例として示すように、プロペラ２１Ｂａの周囲にダクト２１Ｂｂを備えて構成される。このダクト付き軸流型水車２１Ｂに、船舶のダクト付きプロペラ、サイドスラスタ等が参考となり、また、水力発電の分野の円筒形（チューブラ）のチューブ水車（Ｓ字形チューブ水車、立軸チューブ水車、バルブ水車）等が参考になる。

【0096】

また、水平軸型水車２１Ｃは、図５に第３例として示すように、水Ｗの流れの方向と直交又は交叉する水平方向（幅方向Ｙ等）に回転軸の軸方向を持つ水車である。この水平軸型水車２１Ｃでは、例えば、潮流発電で提案されている外輪型水車や、小水力発電で用いられているクロスフロー型水車なども参考になる。この水平軸型水車２１Ｃも回収効率を高めるためには、水車の回転面の方向を水Ｗの流れの方向にする必要があり、支持装置３０の移動機構３２を用いて、曳波Ａｗの水Ｗの流れの方向の変化に対して、横傾斜の角度（ヨー角）βを追従させるように構成することが好ましい。

【0097】

また、垂直軸型水車２１Ｄは、図６に第４例として示すように、鉛直方向に回転軸の軸方向を持つ水車である。この垂直軸型水車２１Ｄでは、例えば、潮流発電で提案されている、動翼の揚力を利用するダリウス型水車、抗力を利用するサボニウス型水車なども参考になる。なお、この垂直軸型水車２１Ｄも回収効率を高めるためには、水車の回転面の方向を水Ｗの流れの方向にする必要があり、支持装置３０の移動機構３２を用いて、曳波Ａｗの水Ｗの流れの方向の変化に対して、横傾斜の角度（ヨー角））βを追従させるように構成することが好ましい。

【0098】

この曳波Ａｗの運動エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する場合における、水車２１の配置に関しては、次のように考える。先ず、曳波Ａｗの一つの山に関しての配置を考える。波の進行方向に関しては、波の山の中央の部分の流速が最も早くなると考えられるので、水車２１は波の山の中央の部分に配置するのが好ましい。なお、波長が長い場合には、一つの波の山に対して進行方向に水車２１を複数基配置したりしてもよい。

【0099】

また、山の中央より前方は波の幅方向への広がりが少なく、波エネルギーも狭い範囲に集中していると考えると、水車２１を山の前方に配置する方が、コンパクトな水車２１でも回収効率が良いとも考えられる。また、山の中央より後方では波の幅方向への広がりが多く、波エネルギーも広い範囲に拡散していると考えられるが、波の水Ｗの流れが下降し始めるので、波の位置エネルギーも利用できる可能性が有る。従って、水車２１を山の後方に配置する方が回収効率が良い場合があるかもしれない。

【0100】

次に、曳波Ａｗの一つの山の幅方向Ｙに関しては、曳波Ａｗは後方に行くに従って存在範囲が広がるので、水車２１の種類によっては、水車２１を幅方向Ｙに複数基配置してもよい。また、曳波Ａｗの一つの山の上下方向（水深方向）Ｚに関しては、曳波Ａｗの山の頂点から対象水深Ｄｅまで、水車２１を上下方向Ｚに複数基配置してもよい。言い換えれば、波エネルギーの分布に従って、その範囲に水車２１を複数基配置することが好ましい。

【0101】

次に曳波の複数の山に関しての配置について考える。水車２１を、曳波Ａｗの第１の山だけでなく、第２の山等の複数の山に対して複数基配置してもよい。これらの複数基配置は、ユニット化した装置を互いに接続して又は離間して、エネルギー回収効率の良い位置に配置する。いずれにしても、水車２１の種類による特性と波の位置における流速分布（船体没水部２の形状と船速Ｖｓによって異なる）とを勘案して、水車２１を配置することが好ましい。

【0102】

そして、曳波Ａｗの低減を目的にして、装置自体を簡単化し、安価な装置とする場合には、エネルギーの回収をせずに、水車２１に対して抵抗トルクを与えることで、曳波Ａｗの波エネルギーを散逸させてもよい。あるいは、水車２１の代わりに、波エネルギーを散逸させる部材を配置してもよい。

【0103】

一方、曳波Ａｗの波エネルギーの回収を目的とする場合には、回収エネルギーの増減と推進用エネルギーの増減を加味した船舶１の全体のエネルギー収支を考えて、水車２１と発電機２３を制御することが好ましい。つまり、水車２１を使用することで推進抵抗が増加するので、得られるエネルギーと、推進抵抗の増加により必要となる推進エネルギーとのバランスを考えながら、水車２１の使用の可否を含めて水車２１と発電機２３を制御する。

【0104】

〔第２の実施の形態〕そして、第２の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ｂは、図７及び図１０に示すように、曳波Ａｗの位置エネルギーの一部を回転運動エネルギーに変換する水車（エネルギー変換装置）２１と導水路（水流制御機構）２２を備えて構成される。この第２の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ｂでは、曳波Ａｗの山の水Ｗの落下を利用して、水車２１を回転させる。

【0105】

より詳細には、水車２１とこの水車２１を内部に配置する導水路２２とを有してなる。この導水路２２は、入口開口部２２ａ、前方導水路２２ｂ、貯水部２２ｃ、垂直水路２２ｄ、水平排水路２２ｅ、排水開口部２２ｆ等を必要に応じて入口側から順に備えて構成される。そして、前方導水路２２ｂと貯水部２２ｃのいずれかに抜気口２２ｇを備える。また、垂直水路２２ｄ、水平排水路２２ｅの代わりに傾斜水路２２ｈを設ける場合もある。

【0106】

入口開口部２２ａは、曳波Ａｗの水Ｗを導入するための部分であり、効率よく曳波Ａｗを引き込めるように、比較的大きく開口すると共に、ゴミなどの浮遊物などを吸い込まないように、保護格子を設けることが好ましい。また、前方導水路２２ｂは、入口開口部２２ａから流入する水Ｗを、気水分離をしながら貯水部２２ｃに導く水路である。

【0107】

貯水部２２ｃは、静止水面（航走時喫水線）ＷＬよりも高い位置に、曳波Ａｗの水Ｗを一時的に貯めると共に、気水分離を行って抜気口２２ｇから空気Ａを排出する部分である。この貯水部２２ｃは、定速航行のときは曳波Ａｗからの流入量が略一定となるので、小容量のタンクで形成してもよく、貯水機能を省略して、水路の一部としてもよい。

【0108】

垂直水路２２ｄと水平排水路２２ｅは、貯水部２２ｃに一時的に貯めた水Ｗを落下させて、排水開口部２２ｆに導く部分である。なお、垂直水路２２ｄと水平排水路２２ｅの代わりに傾斜水路２２ｈを設けてもよい。この排水開口部２２ｆは、水没させて配置してもよいが、図７～図１０に示すように、静止水面ＷＬの上又は曳波Ａｗの谷の部分の水面上の空中部分に配置すると、垂直水路２２ｄと水平排水路２２ｅの水没する部分が少なくなるので水による推進抵抗が少なくなると共に、排水開口部２２ｆにおける水圧も無くなり、水Ｗの排出抵抗が小さくなる。ただし、水Ｗの静止水面ＷＬへの落下によって新たに波が発生するので、排水開口部２２ｆの位置とその構造には注意が必要である。

【0109】

一方、水車２１は、図７～図１０に示すように、貯水部２２ｃのない導水路２２の前半部分、垂直水路２２ｄ、水平排水路２２ｅ、傾斜水路２２ｈ等のいずれかに設けたり、又はこれらの幾つかの組み合わせに複数基設けたりする。この水車２１には、第１の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ａにおける水車２１と同様に、軸流型水車２１Ａ、２１Ｂ、水平軸型水車２１Ｃ、垂直軸型水車２１Ｄ等を使用することができる。

【0110】

この曳波Ａｗの位置エネルギーを回収する波エネルギー回収装置２０Ｂにおける水車２１に関しては、波力発電システムで提案されている越波型発電システムの構造を参考にすることができる。この越波型発電システムでは、入射してくる波の水の一部を、傾斜板を乗り越えさせて、この水を水面より高い位置にある貯水槽に導入して、この貯水した水が落下する水を水面上又は水面下の放流管から放出している。そして、水が落下して放出される際にタービン（プロペラ）を回転させて発電機を駆動させて発電している。より詳細には、この水の下降流をプロペラ等の軸流水車で受けたり、放流管内外の水平方向の流れを軸流水車やクロスフロー水車やダリウス水車等で受けたりしている。

【0111】

また、これらの水車２１としては、マイクロ・ナノ水力発電（１００ｋＷ以下）やミニ水力発電（１００ｋＷ～１０００ｋＷ）、小水力発電装置（１０００ｋＷ以下）等の低落差用の反動水車や、超低落差（１ｍ～５ｍ）用の重力水車等の水車も参考にできる。例えば、流れの方向と直交又は交叉する水平方向に回転軸の軸方向を持つクロスフロー水車、動翼の揚力を利用して回転するダリウス水車等も参考にできる。

【0112】

さらに特殊なものではあるが、図１１に示すように、導水路２２に関しては、サイホン取水方式における水面よりも上側に導水路２２の一部を配置する構造も参考になる。このサイホン取水方式では、入口開口部２２ａを波の山の位置に水没させて配置し、排水開口部２２ｆを波の谷の位置に水没させて配置する。導水路２２の主要部は、上甲板３等に配置する。そして、真空ポンプ２２ｉを使用して導水路２２内の空気を排出して、水Ｗを吸い上げて導水路２２内を水Ｗで充満して、導水路２２をサイホン状態とする。そして、水車２１をこの導水路２２に配置する。この構成にすると、水車２１や導水路２２の多くの部分を上甲板３の上に配置できるので、メンテナンスが容易となる。また、主要部分を固定配置して、入口開口部２２ａに連結するフレクシブル配管２２ｊと排水開口部２２ｆに連結するフレクシブル配管２２ｋのみ移動可能に構成するだけで済むので、移動機構３２を小型化できる。

【0113】

そして、この曳波Ａｗの位置エネルギーの一部を回収する場合には、位置エネルギー変換装置２１に流入する水Ｗをより高い位置により多量に導くことが有利になる。そのため、例えば、入口開口部２２ａの形状や前方導水路２２ｂの傾斜角度を工夫して、曳波Ａｗの運動エネルギーの一部を位置エネルギーに変換することも重要になる。

【0114】

〔第３の実施の形態〕そして、第３の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ｃは、運動エネルギーと位置エネルギーの両方を回転エネルギーに変換する。この場合に、運動エネルギーを回収する水車２１と位置エネルギーを回収する水車２１の両方と導水路（水流制御機構）２２を備えて構成したり、傾斜水路２２ｈに、運動エネルギーと位置エネルギーの両方を回収する水車２１を備えて構成したりする。

【0115】

そして、運動エネルギー用の水車２１と位置エネルギー用の水車２１の両方を配置する場合には、運動エネルギー用の水車２１を前方に配置して、曳波Ａｗの運動エネルギーを回収した後に、流速が低下した水Ｗを、後方に配置した貯水部２２ｃに一時貯水してから、位置エネルギー用の水車２１に導く。

【0116】

別体の水車２１を配置する場合には、図１２に示すように、第１の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ａと第２の実施の形態の波エネルギー回収装置２０Ｂを順に並べて構成してもよい。この２つの波エネルギー回収装置２０Ａ、２０Ｂをそれぞれユニット化して構成したものを、前後に接続して又は近接して配置する。この場合は、波エネルギー回収装置２０Ａで運動エネルギーが低下した水Ｗは後方に向かう流速が低下するため、落下速度の成分が大きくなるので、後方に向かう流速が低下した水Ｗを、高い位置で、波エネルギー回収装置２０Ｂに誘導ができるように、導水路２２の入口開口部２２ａを配置する必要がある。

【0117】

また、図１３に示すように、波エネルギー回収装置２０Ｂの前方導水路２２ｂの内部に運動エネルギー用の水車２１を配置してもよい。この場合には、波エネルギー回収装置２０Ｂに比べて、構造が複雑化するが、曳波Ａｗの運動エネルギーも回収できるので、エネルギー回収効率が向上する。

【0118】

さらには、図１４に示すように、傾斜水路２２ｈに、運動エネルギーと位置エネルギーの両方を回収する水車２１を備えて構成する。この一つの兼用の水車２１にすることで、２つの水車２１が不要になり、構造が単純化する。

【0119】

なお、この波エネルギー回収装置２０Ｃで用いる運動エネルギー用の水車２１と位置エネルギー用の水車２１は、エネルギーの回収効率を考慮して、別のタイプの水車２１であってもよいし、製造コストや整備の単純化等を考慮して、同じタイプの水車２１であってもよい。

【0120】

〔発電装置と動力伝達機構〕次に、発電装置２３と動力伝達機構２４について説明する。発電装置２３は、水車２１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を有して構成される。この発電機としては、潮流発電や越波式発電システムや小水力発電などで使用される発電機を参考にすることができる。また、ポッド推進器の電動機も参考になる。また、発電装置２３には、発電機以外で、発電機からの電力の直流と交流の間での変換や電圧の変換を行う電力変換装置や、電力の一時的な蓄電を行う蓄電装置や外部への給電を行う給電装置なども含まれる。

【0121】

動力伝達機構２４は、水車２１の回転エネルギーを発電機に伝達する機構であり、この動力伝達機構２４に関しては、船舶用の旋回式推進器（アジマス推進器、ポッド推進器）のＺドライブの動力伝達機構等が参考になる。本発明においては、これらの動力伝達機構における旋回機能は、横傾斜の角度（ヨー角）βの変更には役立つが、通常は不要となり、その分、機構が簡素化される。

【0122】

例えば、Ｚドライブの一例では、プロペラへの動力は、プロペラ軸、下部ベベルギヤ、垂直軸、上部ベベルギヤ、カップリングを介して原動機の回転軸から伝達される構造となっている。この上下二段のベベルギヤには，推進効率を上げるために適正なプロペラ回転数を得る減速ギヤの機能に加えてプロペラの回転方向を切り替える機能もある。本発明では、プロペラの回転方向を切り替える機能は不要となる。
なお、通常は、ギヤと回転軸のセットで構成されるが、流体圧を利用した油圧ポンプと油圧モータの組み合わせ等の流体圧を利用した機構であってもよい。

【0123】

また、動力伝達機構２４を省略して、波エネルギー回収装置２０を、水車２１の回転軸と同軸の回転軸を有する発電機２３を備えて構成すると、波エネルギー回収システム１０を著しくコンパクトに構成することができるようになる。この構成においては、電動機を内蔵しているポッド推進器の構造が参考になる。

【0124】

〔支持装置〕次に支持装置３０について説明する。この支持装置３０は、波エネルギー回収装置２０を船舶１に支持するための装置であり、支持機構３１と、必要に応じて移動機構３２と収容機構３３等を有して構成される。

【0125】

〔支持機構〕この支持機構３１においては、支持方向から垂直支持部材３１Ａ、水平支持部材３１Ｂ、斜め支持部材３１Ｃ等が考えられる。なお、曳航式の波エネルギー回収装置２０では、曳航索３１Ｄ，被曳航部材３１Ｅ等が考えられるが、これについては別途説明する。

【0126】

この垂直支持部材３１Ａを伸縮可能に構成することで、波エネルギー回収装置２０の没水深度を変更できるようになる。また、水平支持部材３１Ｂを伸縮可能に構成することで、波エネルギー回収装置２０と船体没水部２との離間距離を変更できるようになる。また、斜め支持部材３１Ｃを伸縮可能に構成することで、波エネルギー回収装置２０の没水深度と、波エネルギー回収装置２０と船体没水部２との離間距離を同時に変更できるようになる。

【0127】

また、支持機構３１の水没部分に、波エネルギー回収装置２０の重量を相殺する浮力又は揚力又は沈下力を持たせることで、波エネルギー回収装置２０の設置及び移動に伴う船体の姿勢への影響を小さくすることができる。

【0128】

その一方で、垂直支持部材３１Ａの水面を貫通する部分に浮力を持たせると、船舶１が横揺れ（ロール）または横傾斜（ヒール）したときに、復原力を発生できるようになり、横揺れ安定性を増加できるというメリットがある。一方、既に就航している既存の船舶１に追加する場合には、垂直支持部材３１Ａで発生する復原力は、設計外の復原力となるので、垂直支持部材３１Ａによる復原力の発生を排除する場合には、垂直支持部材３１Ａの内部にバラストタンクを設けて、垂直支持部材３１Ａの浮力を中立にすることで復原力が発生しないようにすることができる。

【0129】

また、水没部分を有する垂直支持部材３１Ａを用いる場合には、副次的な効果として、垂直支持部材３１Ａの水没部分における水平断面の形状や、水没部分に設けたフラットなどにより、旋回モーメントを発生できるように構成することで、船舶１における針路保持性能や旋回性能を向上させることができる。

【0130】

また、水没部分を有する水平支持部材３１Ｂを用いる場合には、副次的な効果として、水平支持部材３１Ｂの垂直断面の形状や、フラットなどにより、トリムモーメント（ピッチモーメント）を発生できるように構成することで、姿勢（トリム）維持性能やピッチング抑制性能を向上させることができる。

【0131】

なお、水没部分を有する斜め支持部材３１Ｃを用いる場合には、副次的な効果として、垂直支持部材３１Ａと水平支持部材３１Ｂの効果を発揮できるが、効果的な断面形状の決定やフラットの制御がやや複雑になる。

【0132】

〔移動機構〕そして、波エネルギー回収システム１０において、波エネルギー回収装置２０の船舶に対する位置（ｘ、ｙ、ｚ）又は縦傾斜の角度（ピッチ角）α又は横傾斜の角度（ヨー角）βの少なくとも一つを変更する移動機構３２を備えて構成される。言い換えれば、波エネルギー回収装置２０が、前後方向Ｘ、幅方向Ｙ、上下方向Ｚの少なくとも一つにおいて移動可能に構成される。そして、好ましくは、曳波Ａｗの水Ｗの流れの方向が水車２１にとって回収効率が最大になるような方向に水車２１の方向を向けることができるように、縦傾斜の角度（ピッチ角）α又は横傾斜の角度（ヨー角）βの一方又は両方を変更できるように構成される。

【0133】

より詳細には、移動機構３２に関しては、船舶１の載荷状態の変化により、船体没水部２の形状が変化する。つまり、載荷状態が軽荷状態などになり喫水が浅くなると、一般的には曳波Ａｗの高さが船舶１に対して低い位置になるので、波エネルギー回収装置２０の位置を下げる必要がある。一方、載荷状態が満載状態などになり喫水が深くなると、一般的には曳波Ａｗの高さが船舶１に対して高い位置になるので、波エネルギー回収装置２０の位置を上げる必要がある。

【0134】

そして、満載状態の方が軽荷状態よりも曳波Ａｗの波エネルギーが大きい場合が多いと考えられるので、波エネルギー回収装置２０を固定配置する場合には、満載状態を主にして配置する。ただし、曳波Ａｗが問題となる航路を通過するときの載荷状態がほぼ決まっている場合には、その載荷状態を主にして波エネルギー回収装置２０を固定配置する。この場合に軽荷状態になると、船舶の喫水の変化にもよるが、波エネルギー回収装置２０が水面上に出ることで、波エネルギーの回収はできなくなるが、推進抵抗も発生しなくなる。

【0135】

一方、軽荷状態を主にして、波エネルギー回収装置２０を配置する場合は、満載状態のときに、波エネルギー回収装置２０が水没して推進抵抗が大きくなったり、波エネルギー回収装置２０の没水深度が深くなって波エネルギーの回収効率が低下したりするので、上下方向Ｚに波エネルギー回収装置２０を移動可能に構成する必要がある。

【0136】

そして、船舶１において、航行速度Ｖｓが変化すると、曳波Ａｗの波パターンが変化して、波の山谷の位置も変化する。航行速度Ｖｓが速くなると波長が長くなり、波エネルギーの存在する没水深度も深くなる。そのため、特定の航行速度Ｖｓに対して、曳波Ａｗの波エネルギーを回収する場合には、波エネルギー回収装置２０の前後方向Ｘの配置位置と上下方向Ｚの配置位置を固定してもよいが、航行速度Ｖｓの変化に追従しながら、曳波Ａｗの波エネルギーを回収する場合には、波エネルギー回収装置２０の前後方向Ｘの配置位置と上下方向Ｚの配置位置を移動可能にすることが好ましい。

【0137】

〔収容機構〕また、収容機構３３は、波エネルギー回収システム１０において、波エネルギー回収装置２０も一部又は全部が、船舶１の船体内部又は上甲板３又は上甲板３より上方に収容するための機構である。これにより、船舶１の接岸作業や曳船による曳航作業等の邪魔にならないようにすることができる。

【0138】

この収容機構３３における収容方式としては、波エネルギー回収装置２０を船舶１の側面の一部に上から回動させて横に位置するような回動方式、波エネルギー回収装置２０の支持機構の部材を折って船舶１の凹部または上甲板３の上に移動させる転倒方式、船舶１の側面の一部から波エネルギー回収装置２０を側方に伸縮する伸縮方式、上甲板より降ろす昇降方式、その他の方法等様々な方式を用いることができる。

【0139】

また、図１５～図１９に例示するように波エネルギー回収装置２０を横断面内（Ｙ－Ｚ面内）で移動させる構成としてもよく、縦断面内（Ｚ－Ｘ面内）で波エネルギー回収装置２０を移動させる構成としてもよく、水平面内（Ｘ－Ｙ面内）で波エネルギー回収装置２０を移動させる構成としてもよい。この収容方式としては、航空機の車輪の格納方式を参考にすることができる。なお、これらの図１５～図１９では、波エネルギー回収装置２０の一部として軸流型水車２１Ａを例示しているが、これ以外の水車２１を用いる波エネルギー回収装置２０であってもよい。

【0140】

そして、回動方式では、図１５に示すような、波エネルギー回収装置２０の斜め支持部材３１Ｃを収容機構３３における回転軸３３ａ回りに回動させることで、波エネルギー回収装置２０を上甲板３の収容位置と配置位置の間を移動させる。また、転倒方式では、図１６及び図１７に示すような、波エネルギー回収装置２０の水平支持部材３１Ｂの一部に収容機構３３の回転軸３３ａを設けて、この回転軸３３ａ回りに水平支持部材３１Ｂを回動させることで、波エネルギー回収装置２０を舷側２ｃの凹部２ｈ（図１６）又は上甲板３の上（図１７）の収容位置と配置位置との間を移動させる。

【0141】

そして、伸縮方式では、図１８に示すような収容機構３３におけるピストン３３ｂを伸縮させることで、水平支持部材３１Ｂを伸縮して波エネルギー回収装置２０を船体没水部２の舷側２ｃの内部の収容位置と配置位置との間を移動させる。また、昇降方式では、図１９に示すように、波エネルギー回収装置２０を収容機構３３により昇降部３３ｃを昇降用柱３３ｄに沿って昇降させることで、波エネルギー回収装置２０を上甲板３の上の収容位置と配置位置との間を移動させる。

【0142】

また、収容機構３３ごと波エネルギー回収装置２０の一部又は全部を移動可能に構成してもよく、移動機構３２ごと波エネルギー回収装置２０の一部又は全部を収容可能に構成してもよい。また、波エネルギー回収装置２０の一部又は全部を特定の収容位置に移動してから収容するように構成してもよい。

【0143】

〔波エネルギー回収装置の非収容〕上記の構成とは別に、波エネルギー回収装置２０の非収容方式は、必ずしも、船体を接岸させる必要がない船舶で採用される。これらの船舶としては、貨物船などの乗客の乗降がない船舶、特に港に寄らず、沖合バースで荷役するタンカー、大型であるため接岸が困難で小型船で桟橋との間を通行する大型客船等がある。また、桟橋や岸壁等と船舶との間に人員と物資の通路の確保ができれば良いような船舶では、両者の間に架橋することで対応することができる。

【0144】

また、船舶１が接岸する側が決まっている場合には、接岸しない側の波エネルギー回収装置２０は、必ずしも、収容可能に構成しなくてもよい。また、接岸に際しては、必ずしも船体没水部２を接岸させる必要がなく、人員と物資の通路の確保ができれば良いので、通路を接岸時に架橋することで対応するように、舷側２ｃに設けた波エネルギー回収装置２０を収容しないままとする非収容方式としてもよい。この非収容方式は、貨物船などの乗客の乗降がない商船、特に港に寄らず、沖合バースで荷役するタンカー等で採用することができる。

【0145】

〔曳航式の波エネルギー回収装置〕次に曳航式の波エネルギー回収装置２０について説明する。この曳航式の波エネルギー回収装置２０は、図２０及び図２１に示すように、船舶１に設けた曳航装置（支持装置）３０から延びる曳航索３１Ｄで曳航される被曳航部材３１Ｅに設けられている波エネルギー回収装置２０であり、浮力体として機能する船体３１Ｅａに接続する支持部材３１Ｅｃにより固定支持される。

【0146】

この曳航式の波エネルギー回収装置２０では、船体３１Ｅａの甲板上からから延びる曳航索３１Ｄの長さにより、船舶１に対する前後方向Ｘの位置を設定することができる。また、波エネルギー回収装置２０を舷側２ｃの近傍に配置する場合には、船体３１Ｅａの舷側側で上下方向Ｚに水中に延びる横力発生部材３１Ｅｄにより、曳航時に船体３１Ｅａを船舶１側に寄せる横力Ｆｙを発生させる。これにより、船体３１Ｅａの舷側に配置された離間距離維持部材３１Ｅｂの先端部を船舶１の舷側２ｃに押圧することにより、幅方向Ｙに関して船舶１からの離間距離を維持できる。一方、波エネルギー回収装置２０を舷側２ｃから離れた位置に配置する場合には、船舶１における曳航点を舷側２ｃから張出すことにより、船舶１からの離間距離を維持できる。さらには、曳航時に船体３１Ｅａを船舶１側に寄せる横力Ｆｙを舷側２ｃから離間する方向に発生させるとともに、船舶１の舷側２ｃから横方向に延びる係留索を被曳航部材３１Ｅに追設して、この追設した係留索の長さにより、船舶１からの離間距離を維持することもできる。

【0147】

この曳航式の波エネルギー回収装置２０は、被曳航部材３１Ｅが必要になるが、支持機構３１、移動機構３２、収容機構３３が非常に単純な構成になる上に、船舶１とは別体で形成できる。そのため、船舶１における工事が少なく、波エネルギー回収システム１０の全体を単純化することできる。また、この曳航式の波エネルギー回収装置２０はユニット化及び規格化し易いというメリットがある。

【0148】

〔制御装置〕次に制御装置４０について説明する。この制御装置４０は、波エネルギー回収システム１０の全体を制御する装置であり、波エネルギー回収システム１０と一体化して配置してもよく、波エネルギー回収システム１０から離れた位置、例えば、船舶１側の船橋等に配置してもよく、更には、両方に配置して、選択して制御できるように構成してもよい。

【0149】

また、曳波Ａｗの波エネルギーを回収する場合には、この制御装置４０により収容機構３３を制御して、波エネルギー回収装置２０を所定の収容位置から取り出し、支持装置３０の支持機構３１や移動機構３２等を制御装置４０により制御して、波エネルギー回収装置２０を回収位置に配置する。また、曳波Ａｗの波パターンの変化に追従させて、波エネルギー回収装置２０の回収位置を変化させる場合には、支持装置３０の支持機構３１や移動機構３２等を制御装置４０により制御して、回収位置を変化させる。

【0150】

更には、制御装置４０により、水流制御機構（導水路）２２、必要に応じて、後述する船舶１に備えられた誘導部材５等を制御して、より回収効率を向上させるために、曳波Ａｗを波エネルギー回収装置２０に誘導する。また、制御装置４０により必要に応じて動力伝達機構２４を制御しながら、エネルギー変換装置（水車）２１の回転数と発電装置（発電機）２３の回転数を制御して発電量と波エネルギーの回収量を調整する。

【0151】

そして、曳波Ａｗの波エネルギーを回収しない場合には、制御装置４０により支持装置３０の収容機構３３を制御して、波エネルギー回収装置２０を所定の収容位置に収容する。

【0152】

〔船舶〕次に、本発明の実施の形態の船舶１（１Ａ、１Ｂ）について説明する。この船舶１は、上記のいずれかの船舶用の波エネルギー回収システム１０を備えて構成される。

【0153】

そして、第１の実施の形態の船舶１Ａは、従来船型の船舶１Ａに波エネルギー回収装置２０システム１０を備えて構成される。この第１の実施の形態の船舶１Ａの例を図２２に示す。また、本発明の第２の実施の形態の船舶１Ｂは、波エネルギー回収システム１０を備える相手の船舶１の船体形状が、対称翼形状の船尾を持つ船舶１Ｂとなる。この対称翼形状の船尾を持つ船舶１Ｂの例を図２３に示す。

【0154】

この第２の実施の形態の船舶１Ｂは、図２３に示すように、船体没水部２の後半部Ｒｂｓが、船舶の上下方向Ｚに関して、静止水面（満載喫水線又は計画喫水線等の航走時喫水線）ＷＬより下側において、深さ方向の少なくとも５０％の範囲において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が対称翼６０の後半部Ｒｂｗの形状Ｓｗｉｎｇで形成されているように、言い換えれば、船体没水部２の後半部Ｒｂｓの水線面形状の７０％が対称翼の後半部Ｒｂｗの形状Ｓｗｉｎｇの７０％と一致するように、構成される。

【0155】

より詳細には、図２３（ａ）では、船舶１Ｂの船体没水部２の後半部Ｒｂｓ（船体没水部２の前後方向Ｘに関する中央Ｐｍより後方）を対称翼（「ＮＡＣＡ００２０翼」）の後半部Ｒｂｗ（対称翼６０の前後方向Ｘに関する中央Ｐｍより後方）の形状Ｓｗｉｎｇで形成している例を示す。なお、図２３（ｂ）は、対称翼（「ＮＡＣＡ００２０翼」）６０の全体を示す。また、対称翼６０はこの「ＮＡＣＡ００２０翼」に限定されず、その他の対称翼であってもよい。

【0156】

この第２の実施の形態の船舶１Ｂの構成によれば、船体没水部２の後半部Ｒｂｓの大半を対称翼の後半部Ｒｂｗの形状Ｓｗｉｎｇで形成するので、船尾側における流れを単純化でき、後方肩部及び船尾による波の発生を抑制できる。従って、船体没水部２の後半部Ｒｂｓで発生する曳波Ａｗの波エネルギーを低減でき、曳波Ａｗの船尾系波の成分も低減できる。その結果、波エネルギー回収システム１０による曳波Ａｗの低減効果に加えて、曳波Ａｗの船尾系波の成分も低減できるので、船舶１Ｂの曳波Ａｗ全体を大きく低減でき、また、船舶１Ｂの全体としての造波抵抗を大幅に減少することができる。

【0157】

〔波エネルギー回収装置の配置〕そして、これらの船舶１では、少なくとも前進方向Ｘに航走しているときに、波エネルギー回収装置２０を、船体没水部２の舷側の位置に、船体没水部２の表面から離間して、又は、船体没水部２の表面に接して配置するように構成される。

【0158】

なお、この「船体没水部２の表面から離間して」とは、船体没水部２の外部を流れる水（海水等）が船体没水部２と波エネルギー回収装置２０の間を流れる構造である。つまり、船体没水部２の表面と波エネルギー回収装置２０との間に離間距離を有して構成されることであり、波エネルギー回収装置２０は船体没水部２とが連続した形状、言い換えれば、船体没水部２における膨出構造や突出構造のように、船体没水部２とは一体的な構造になっていないということである。

【0159】

従って、水車２１が露出して、ダクト付き水車（ダクト付き軸流水車２１Ｂ以外も含む）や導入路２２を備えていない構成の場合には、必然的に、この構成になる。なお、ダクト付き水車（ダクト付き軸流水車２１Ｂ以外も含む）や導水路２２を備えている構成でも、ダクトや導水路２２が船体没水部２の表面と離間している場合には、離間して配置されることになる。この構成にすることで、波エネルギー回収装置２０を既存の船に後付し易くなり、また、波エネルギー回収装置２０を移動可能にし易くなる。

【0160】

また、この「船体没水部２の表面に接して」とは、ダクト付き水車（ダクト付き軸流水車２１Ｂ以外も含む）や導水路２２を備えている構成で、ダクトや導水路２２が船体没水部２の表面と接している構成のことをいう。船体没水部２と一体的な構造になっている場合も、船体没水部２と別体の構造で、接して配置される場合もある。

【0161】

この構成では、ダクトや導水路２２が船体没水部２に固定されている構成や、ダクトや導水路２２の一部若しくは全部が、船体没水部２からの膨出構造や突出構造となっている構成を含む。この構成は、波エネルギーの回収する条件（載荷状態や航行速度等）を絞り込み易い船舶に適しており、波エネルギー回収装置２０を船体没水部２に堅固に固定できるので支持構造を単純化できる。

【0162】

次に、波エネルギー回収装置２０の配置と波パターンとの関係について説明する。図２４は、船舶１の船首波系に対しての配置の例を示し、図２５は、船舶１の船尾波系に対しての配置の例を示す。図２４及び図２５に示すように、波エネルギー回収装置２０は、少なくとも、船舶１（図２４及び図２５では船舶１Ａ）が前進方向Ｘに航走しているときに発生している曳波Ａｗの波パターンに対して、曳波発生源Ａｗｐを頂点とし、横方向Ｙに片側の角度θｃ（約２０度：理論的には１９度２８分）で開くカスプラインＬａｐの内側の扇形領域Ｒｃａの内部に配置される。

【0163】

この扇形領域Ｒｃａの内部に波エネルギー回収装置２０を配置することで、波エネルギー回収装置２０の配置位置を簡便に設定することができる。なお、カスプラインＬａｐ上にあるカスプＰａｃ（ｉ）だけでなく、この縦波Ａｗｃの波頂線Ｌｗｃと横波Ａｗｄの波頂線Ｌｗｄの交点部分も曳波Ａｗの山になるので、水槽実験等で、曳波Ａｗの山の位置を特定して、この山の位置を波エネルギー回収装置２０の配置の目安とすることができる。

【0164】

なお、図２２～図２５においては、プロペラやウォータージェット推進装置やポッド推進器などの推進システムを示していないが、本発明の波エネルギー回収システム１０は、船体没水部２の形状に関わらず、また、推進システムに関わらず、曳波Ａｗの波エネルギーを回収するものであるので、船舶１（１Ａ、１Ｂ）が曳波Ａｗを発生するものであれば、適用できる。

【0165】

〔誘導部材〕また、これらの船舶１では、波エネルギー回収装置２０の回収効率を向上するために、曳波Ａｗを波エネルギー回収装置２０に導く誘導フィン５Ａ（図２６、図２８、図２９）又は誘導板５Ｂ（図２７～図２９）で構成される誘導部材５を備えて構成されることが好ましい。

【0166】

この誘導部材５の第１のタイプである誘導フィン５Ａは、水車２１における回収効率が高くなるように、曳波Ａｗの水Ｗの上下方向Ｚの流れを水車２１に誘導する。通常は、断面が翼型形状をした部材を船舶１の舷側２ｃから外側に幅方向Ｙに延ばして配置される。この誘導フィン５Ａは船舶１に固定配置されていてもよいが、曳波Ａｗの波形の変化に追従できるように迎角（ピッチ角）を変更できるように構成するのが好ましい。この誘導フィン５Ａは、水車２１の前方の位置（図２６）、導水路２２の入口開口部２２ａの前方の位置等に配置される。なお、この誘導フィン５Ａの主翼５Ａａの外側端部に上下方向Ｚに延びる翼端板５Ａｂ（図２９）を設けて曳波Ａｗの水Ｗの幅方向Ｙの流れも制御するように構成してもよい。

【0167】

また、誘導部材５の第２のタイプである誘導板５Ｂも、水車２１における回収効率が高くなるように、曳波Ａｗの水Ｗの上下方向Ｚの流れ又は幅方向Ｙを水車２１に誘導するが誘導フィン５Ａよりも強力に誘導できる。その一方、誘導板５Ｂを設けたことで発生する推進抵抗が大きくなる。通常は、図２７及び図２８に例示するように、板形状をした部材を船舶１の舷側２ｃから外側に幅方向Ｙに延ばして前後方向Ｘの一定の範囲に亘って配置される。あるいは、図２９に示すように、板形状をした部材を船舶１の舷側２ｃから離間して上下方向Ｚに延ばして前後方向Ｘの一定の範囲に亘って配置される。この誘導板５Ｂは、水車２１の前方の位置（図２７～図２９）、水車２１の位置、水車２１の後方の位置、導水路２２の入口開口部２２ａの前方の位置等に配置される。

【0168】

これらの誘導部材５は、波エネルギー回収装置２０の水流制御機構２２とは別に構成される。水流制御機構２２が船舶１とは別体で波エネルギー回収装置２０に固定して設けられて、波エネルギー回収装置２０と共に移動するのに対して、誘導部材５は船舶１に一体的に備えられる。そして、これらの誘導部材５と水流制御機構２２は、互いに補完する関係にあり、一方のみであってよく、両方を備えていてもよい。

【0169】

なお、これらの誘導部材５は、単一のタイプの誘導部材５であってもよく、幾つかのタイプを組み合わせて用いてもよい。また、単一のタイプの誘導部材５を上下方向Ｚや、前後方向Ｘに、複数基配置してもよい。これらの誘導部材５の配置は、曳波Ａｗの存在領域（波パターンの内側）に配置される。なお、誘導板５Ｂに関しては、誘導板５Ｂの前端が曳波Ａｗの存在領域に配置されればよく、その他の部位は、必ずしも、曳波Ａｗの存在領域の内部にある必要はなく、外にあってもよい。

【0170】

そして、水車２１は誘導フィン５Ａ若しくは誘導板５Ｂの後方の位置に配置される。これらの誘導部材５を備える構成によれば、誘導部材５により、曳波Ａｗを波エネルギー回収装置２０に誘導して、回収するエネルギーの量を大きくすることができる。

【0171】

〔船舶の曳波低減方法〕そして、本発明の第１の実施の形態の船舶の曳波低減方法は、少なくとも船舶１が前進方向Ｘに航走しているときに、船舶１の両舷側又は後方において、船舶１の船体表面に離間又は接して配置された波エネルギー回収装置２０により、船舶１の船体没水部２が発生している曳波Ａｗの波エネルギーの一部を回収することにより、船舶１が発生する曳波Ａｗの波エネルギーを低減する方法である。

【0172】

あるいは、本発明の第２の実施の形態の船舶の曳波低減方法は、上記のいずれかの船舶用の波エネルギー回収システム１０を用いて記船舶１の曳波Ａｗの波エネルギーを低減する方法である。この船舶の曳波低減方法によれば、曳波Ａｗの波エネルギーの一部を、水車２１などのエネルギー変換装置により回収することにより、船舶１から発生する曳波Ａｗを低減することができる。

【0173】

〔船舶の造波抵抗低減方法〕そして、本発明の波エネルギー回収システム１０又は本発明の曳波低減方法を用いて、回収した曳波Ａｗの波エネルギーの一部を電気エネルギー等に変換して、船舶１の推進エネルギーの一部として使用することにより、実質的に船舶１の造波抵抗を低減することができる。ただし、船舶１の推進抵抗の低減効果を得るためには、波エネルギー回収システム１０の配置による推進抵抗の増加と、波エネルギーの一部の回収に伴う伴流の増加や水流変化による推進抵抗の増加に対して、波エネルギー回収システム１０で回収する波エネルギーの量を大きくする必要がある。

【0174】

〔船舶の改造方法〕そして、本発明の実施の形態の船舶の改造方法は、上記のいずれかの船舶用の波エネルギー回収システム１０を既存の船舶１に追加して設ける方法である。この方法によれば、上記のそれぞれの船舶の曳波低減方法と同様な効果を発揮できる。

【0175】

〔本発明の効果〕上記の船舶用の波エネルギー回収システム１０、船舶１、及び、船舶の曳波低減方法等によれば、船首部の形状を含めた船体の形状に関わらず、船体没水部が発生する曳波Ａｗ、特に、船体没水部２の前半部が発生する船首系波Ａｗから波エネルギーの一部を回収することができるので、曳波Ａｗの低減効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0176】

１ 船舶
２ 船体没水部
２ａ 船首部
２ｃ 舷側
２ｄ 船底
３ 上甲板
５ 誘導部材
５Ａ 誘導フィン（誘導部材）
５Ｂ 誘導板（誘導部材）
１０ 波エネルギー回収システム
２０ 波エネルギー回収装置
２１ 水車（エネルギー変換装置）
２１Ａ 軸流型水車（変換装置）
２１Ｂ ダクト付き軸流型水車（変換装置）
２１Ｂａ プロペラ
２１Ｂｂ ダクト
２１Ｃ 水平軸型水車（変換装置）
２１Ｄ 垂直軸型水車（変換装置）
２２ 導水路（水流制御機構）
２２ａ 入口開口部
２２ｂ 前方導水路
２２ｃ 貯水部
２２ｄ 垂直水路
２２ｅ 水平排水路
２２ｆ 排水開口部
２２ｇ 抜気口
２２ｈ 傾斜水路
２２ｉ 真空ポンプ
２３ 発電機（発電装置）
２４ 動力伝達機構
３０ 支持装置
３１ 支持機構
３１Ａ 垂直支持部材
３１Ｂ 水平支持部材
３１Ｃ 斜め支持部材
３１Ｄ 曳航索
３１Ｅ 被曳航部材
３２ 移動機構
３３ 収容機構
４０ 制御装置
６０ 対象翼
Ａｗ 曳波
Ａｗｃ 縦波
Ａｗｄ 横波
Ａｗｐ 曳波発生源
Ｂｃ 船幅（高速コンテナ船）
Ｂｔ 船幅（ＶＬＣＣ）
Ｂｄ 船幅（護衛艦）
Ｂｍａｘ 最大船幅
Ｌａｃ 曳波発生源の経路
Ｌａｐ カスプライン
Ｌｃ 船体中心線（船体中心面）
Ｌｗｃ 縦波の波頂線
Ｌｗｄ 横波の波頂線
Ｐａｃ（ｉ） カスプ
Ｐｍ 前後方向に関する船体没水部の中央
Ｒｂｓ 船体没水部の後半部
Ｒｃａ 扇形領域
Ｓｗｉｎｇ 対称翼の後半部の形状
Ｖａ 曳波発生源の進行速度
Ｖｓ 航行速度
Ｗ 水
ＷＬ 静止水面（航走時喫水線）
Ｘ 前後方向（船舶の前後方向）、前進方向
Ｙ 幅方向（船舶の幅方向）
Ｚ 上下方向（船舶の上下方向）
θ 波の伝搬方向の角度
θｃ カスプラインの角度

【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】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】