特開 2024-32225 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】P2024032225

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】船舶

(51)【国際特許分類】

   B63B 35/00 20200101AFI20240305BHJP

   B63H 9/04 20200101ALI20240305BHJP

   B63H 25/00 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

B63B35/00 T

B63H9/04

B63H25/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135778

(22)【出願日】2022-08-29

(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

(57)【要約】

【課題】発電部での発電に伴う抵抗を有効に用いることができる船舶を提供する。
【解決手段】船舶１は、船体１１の横方向Ｄ２における中央位置ＣＬに対して横方向Ｄ２に離間した位置に設けられ、水の流れによって発電を行う発電部４０Ａ，４０Ｂを備える。このため、発電部４０Ａ，４０Ｂは、発電に伴って当該位置において抵抗を生じる。これに対し、調整部４１は、発電部４０Ａ，４０Ｂによって船体１１に作用するモーメントを調整する。そのため、発電部４０Ａ，４０Ｂでの発電に伴う抵抗を船体に作用するモーメントの調整に利用することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体と、
船体の横方向における中央位置に対して前記横方向に離間した位置に設けられ、水の流れによって発電を行う発電部と、
前記発電部によって前記船体に作用するモーメントを調整する調整部と、を備える、船舶。

【請求項2】

前記調整部は、前記発電部の前記中央位置に対する距離を調整することで、前記モーメントを調整する、請求項１に記載の船舶。

【請求項3】

前記調整部は、前記発電部の抵抗を調整することで、前記モーメントを調整する、請求項１に記載の船舶。

【請求項4】

前記発電部は、前記船体に対して、前記横方向の両側に設けられる、請求項１に記載の船舶。

【請求項5】

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、船舶においてはＣＯ_２等のＧＨＧガスの削減が求められている。例えば、特許文献１に記載された船舶は、船体の推進時にプロペラの遊転によって発電を行い、発電した電力を船舶において有効に利用している。

【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、上述のような船舶において、船体の推進時に翼車などの遊転によって発電を行った場合、当該翼車において推進を妨げる抵抗が生じてしまう。このような発電部での発電に伴う抵抗を有効に用い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、発電部での発電に伴う抵抗を有効に用いることが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】

本発明に係る船舶は、船体と、船体の横方向における中央位置に対して横方向に離間した位置に設けられ、水の流れによって発電を行う発電部と、発電部によって船体に作用するモーメントを調整する調整部と、を備える。

【0007】

本発明に係る船舶は、船体の横方向における中央位置に対して横方向に離間した位置に設けられ、水の流れによって発電を行う発電部を備える。このため、発電部は、発電に伴って当該位置において抵抗を生じる。これに対し、調整部は、発電部によって船体に作用するモーメントを調整する。そのため、発電部での発電に伴う抵抗を船体に作用するモーメントの調整に利用することができる。以上より、発電部での発電に伴う抵抗を有効に用いることができる。

【0008】

調整部は、発電部の中央位置に対する距離を調整することで、モーメントを調整してよい。この場合、調整部は、発電部の距離を調整するだけの簡単な構成にてモーメントを調整することができる。

【0009】

調整部は、発電部の抵抗を調整することで、モーメントを調整してよい。この場合、発電部の船体に対する距離を調節しなくとも、モーメントを調整することができる。

【0010】

発電部は、船体に対して、横方向の両側に設けられてよい。この場合、調整部は、左右の発電部のモーメントを調整することができる。

【0011】

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、船舶が風力推進部による帆走を行っているときに、発電部による発電を行うことができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、発電部での発電に伴う抵抗を有効に用いることができる船舶を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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】（ａ）～（ｃ）は、船舶の概略平面図である。

【図4】本実施形態に係る船舶の制御システムを示すブロック図である。

【図5】（ａ）～（ｃ）は、船舶の概略平面図である。

【図6】（ａ）～（ｃ）は、船舶の概略平面図である。

【図7】（ａ）～（ｃ）は、船舶の概略平面図である。

【図8】風力推進部の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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、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。

【0017】

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、例えばスクリュープロペラが用いられている。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１５が設置されている。

【0018】

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。貨物室６は、船首部２と機関室４との間に設けられている。貨物室６は、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。タンク２６は、船舶１によって運搬される貨物を積載する。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。

【0019】

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。

【0020】

図３（ａ）に示すように、船舶１は、発電部４０Ａ，４０Ｂを備える（図１も参照）。発電部４０Ａ，４０Ｂは、船体１１の横方向Ｄ２における中央位置ＣＬに対して横方向Ｄ２に離間した位置に設けられ、水の流れによって発電を行う機器である。船体１１の中央位置ＣＬは、前後方向Ｄ１に延びる中心線に対応する。発電部４０Ａ，４０Ｂは、船体１１に対して、横方向Ｄ２の両側に設けられる。船体１１の右側に発電部４０Ａが設けられ、左側に発電部４０Ｂが設けられる。発電部４０Ａ，４０Ｂは、船体１１における前側に設けられる。発電部４０Ａ，４０Ｂは、水の流れによって遊転する翼車によって構成される。船舶１が前方へ推進すると、翼車が相対的に前側から後側へ向かう水の流れを受ける。これにより、翼車の遊転によって発電部４０Ａ，４０Ｂが発電する。発電部４０Ａ，４０Ｂが発電を行うことで、当該発電部４０Ａ，４０Ｂの位置に抵抗ＲＡ，ＲＢが発生する。なお、図１では、図示の便宜上、船底側に発電部４０Ａ，４０Ｂが出ているように描かれているが、図１は概略図であるため、船体に対して発電部４０Ａ，４０Ｂがどのように設けられるかは限定されない。発電部４０Ａ，４０Ｂは、船体１１の側面に設けられ、船底側に出ないように設けられてもよい。

【0021】

船舶１は、発電部４０Ａ，４０Ｂによって船体１１に作用するモーメントを調整する調整部４１を備える。調整部４１は、発電部４０Ａ，４０Ｂの中央位置ＣＬに対する距離を調整することで、船体１１に作用するモーメントを調整する。調整部４１は、船舶１の右側で発電部４０Ａを支持する支持部材４２Ａと、船舶１の左側で発電部４０Ｂを支持する支持部材４２Ｂと、を備える。支持部材４２Ａ，４２Ｂは、横方向Ｄ２に延びる第１の部分４２ａと、第１の部分４２ａの先端から前側へ延びる第２の部分４２ｂと、を有する。また、調整部４１は、支持部材４２Ａ，４２Ｂの第１の部分４２ａの横方向Ｄ２における突出量を調整する駆動機構（不図示）を有する。

【0022】

調整部４１は、支持部材４２Ａの第１の部分４２ａの右側への突出量を増やすことで、中央位置ＣＬに対する発電部４０Ａの距離を大きくすることができ（図３（ｃ）参照）、支持部材４２Ａの第１の部分４２ａの右側への突出量を減らすことで、中央位置ＣＬに対する発電部４０Ａの距離を短くすることができる（図３（ｂ）参照）。調整部４１は、支持部材４２Ｂの第１の部分４２ａの左側への突出量を増やすことで、中央位置ＣＬに対する発電部４０Ｂの距離を大きくすることができ（図３（ｂ）参照）、支持部材４２Ｂの第１の部分４２ａの左側への突出量を減らすことで、中央位置ＣＬに対する発電部４０Ｂの距離を短くすることができる（図３（ｃ）参照）。

【0023】

図４を参照して、船舶１の制御システム１００について説明する。制御システム１００の制御装置５０は、上述のような複数の風力推進部を有する船舶１を制御する装置である。具体的に、制御システム１００は、前述の複数の風力推進部１０と、推進器１２と、舵１５と、発電部４０Ａ，４０Ｂと、を備える。また、制御システム１００は、これらの機器を制御する制御装置５０と、情報検出部５１と、を備える。

【0024】

制御装置５０は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェースを備え、一般的なコンピュータとして構成されている。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算器である。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体である。ストレージは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェースを統括し、制御装置５０の機能を実現する。制御装置５０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。制御装置５０は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。

【0025】

制御装置５０は、風力推進部１０の電動機３２へ制御信号を出力することで、ロータ帆３１を所望の回転数で回転させる。制御装置５０は、推進器１２の駆動部（メインエンジン１６等）へ制御信号を出力することで、推進器１２を動作させる。制御装置５０は、舵１５の駆動部へ制御信号を出力することで、舵が所望の角度となるように動作させる。情報検出部５１は、制御装置５０の演算に必要な各種情報を検出する。情報検出部５１は、風向風速計、舵角計、船体１１の姿勢・動揺の計測器、ＧＰＳなどの船体１１の位置を検出可能な計測器などを備える。

【0026】

制御装置５０は、発電部４０Ａ，４０Ｂを制御して、当該発電部４０Ａ，４０Ｂによる発電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。制御装置５０は、船舶１が風力推進部１０による帆走を行っているときは、発電部４０Ａ，４０Ｂによる発電をＯＮとする。これにより、発電部４０Ａ，４０Ｂの翼車が遊転し、発電を行う。発電部４０Ａ，４０Ｂが発電した電力は、風力推進部１０の電動機３２に供給される。あるいは、発電部４０Ａ，４０Ｂが発電した電力は、バッテリなどに蓄電されてもよい。制御装置５０は、船舶１が推進器１２による推進を行っているときは、発電部４０Ａ，４０Ｂでの発電をＯＦＦとする。これにより、発電部４０Ａ，４０Ｂの翼車の遊転は停止する。なお、発電部４０Ａ，４０Ｂは、発電ＯＦＦ時には、船体１１の内部に収容されるような機構を有してもよい。発電部４０Ａ，４０Ｂは、発電ＯＦＦ時には、本体や翼の角度を調整して抵抗を減らすような機構を有していても良い。

【0027】

制御装置５０は、調整部４１を制御する。制御装置５０は、情報検出部５１で検出された検出結果に基づいて、船体１１が進行すべき方向と、船体１１に作用している回頭モーメントを検出する。例えば、船体１１が直線している場合、発電部４０Ａで発生するモーメントと発電部４０Ｂで発生するモーメントとは、互いに釣り合っていることが好ましい。従って、制御装置５０は、図３（ａ）に示すように、発電部４０Ａの中央位置ＣＬに対する距離と、発電部４０Ｂの中央位置ＣＬに対する距離とが、等しくなるように調整部４１を制御する。これにより、発電部４０Ａでの抵抗ＲＡによるモーメントと、発電部４０Ｂでの抵抗ＲＢによるモーメントとが、釣り合う。

【0028】

例えば、船体１１に対して左周りの回頭モーメントＭＴ１が作用することが好ましい場合について説明する。なお、回頭モーメントは、船の針路をコントロールするためのモーメントである。本実施形態では、回頭モーメントを調整しているが、調整可能なモーメントは回頭モーメントに限定されない。この場合、発電部４０Ａで発生するモーメントよりも、発電部４０Ｂで発生するモーメントのほうが大きいことが好ましい。従って、制御装置５０は、図３（ｂ）に示すように、発電部４０Ａの中央位置ＣＬに対する距離を小さくし、発電部４０Ｂの中央位置ＣＬに対する距離を大きくするように、調整部４１を制御する。これにより、発電部４０Ａでの抵抗ＲＡによるモーメントよりも、発電部４０Ｂでの抵抗ＲＢによるモーメントの方が大きくなり、船体１１に対して左周りの回頭モーメントとが、釣り合う。

【0029】

例えば、船体１１に対して右周りの回頭モーメントＭＴ２が作用することが好ましい場合について説明する。この場合、発電部４０Ｂで発生するモーメントよりも、発電部４０Ａで発生するモーメントのほうが大きいことが好ましい。従って、制御装置５０は、図３（ｃ）に示すように、発電部４０Ｂの中央位置ＣＬに対する距離を小さくし、発電部４０Ａの中央位置ＣＬに対する距離を大きくするように、調整部４１を制御する。これにより、発電部４０Ｂでの抵抗ＲＢによるモーメントよりも、発電部４０Ａでの抵抗ＲＡによるモーメントの方が大きくなり、船体１１に対して右周りの回頭モーメントとが、釣り合う。

【0030】

以上により、調整部４１が船体１１を所望の方向へ曲げようとする回頭モーメントを発生させることができるため、別途に抵抗を生じる当て舵などの操舵を抑制することができる。

【0031】

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。

【0032】

本実施形態に係る船舶１は、船体１１の横方向Ｄ２における中央位置ＣＬに対して横方向Ｄ２に離間した位置に設けられ、水の流れによって発電を行う発電部４０Ａ，４０Ｂを備える。このため、発電部４０Ａ，４０Ｂは、発電に伴って当該位置において抵抗を生じる。これに対し、調整部４１は、発電部４０Ａ，４０Ｂによって船体１１に作用するモーメントを調整する。そのため、発電部４０Ａ，４０Ｂでの発電に伴う抵抗を船体に作用するモーメントの調整に利用することができる。以上より、発電部４０Ａ，４０Ｂでの発電に伴う抵抗を有効に用いることができる。

【0033】

調整部４１は、発電部４０Ａ，４０Ｂの中央位置に対する距離を調整することで、モーメントを調整してよい。この場合、調整部４１は、発電部４０Ａ，４０Ｂの距離を調整するだけの簡単な構成にてモーメントを調整することができる。

【0034】

発電部４０Ａ，４０Ｂは、船体１１に対して、横方向Ｄ２の両側に設けられてよい。この場合、調整部４１は、左右の発電部４０Ａ，４０Ｂのモーメントを調整することができる。

【0035】

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が風力推進部１０による帆走を行っているときに、発電部４０Ａ，４０Ｂによる発電を行うことができる。

【0036】

本発明は、上述の実施形態に限定されない。

【0037】

図５に示すように、調整部４１は、発電部４０Ａ，４０Ｂの抵抗を調整することで、モーメントを調整してよい。この場合、発電部４０Ａ，４０Ｂの船体１１に対する距離を調節しなくとも、モーメントを調整することができる。この場合、発電部４０Ａ，４０Ｂの翼車の遊転の抵抗を制御する機構が調整部４１に該当する。調整部４１は、翼車の遊転の回転数が大きくなるように調整することで抵抗を大きくする。なお、図５においては、発電部４０Ａと発電部４０Ｂとの中央位置ＣＬに対する距離は同じである。ただし、図３の距離を調整する機構と図５の抵抗を調整する機構を併用してもよい。

【0038】

例えば、船体１１が直線している場合、発電部４０Ａで発生するモーメントと発電部４０Ｂで発生するモーメントとは、互いに釣り合っていることが好ましい。従って、制御装置５０は、図５（ａ）に示すように、発電部４０Ａの抵抗ＲＡと発電部４０Ｂの抵抗ＲＢとが、等しくなるように調整部４１を制御する。これにより、発電部４０Ａでの抵抗ＲＡによるモーメントと、発電部４０Ｂでの抵抗ＲＢによるモーメントとが、釣り合う。

【0039】

例えば、船体１１に対して左周りの回頭モーメントＭＴ１が作用することが好ましい場合について説明する。この場合、発電部４０Ａで発生するモーメントよりも、発電部４０Ｂで発生するモーメントのほうが大きいことが好ましい。従って、制御装置５０は、図５（ｂ）に示すように、発電部４０Ａの抵抗ＲＡを小さくし、発電部４０Ｂの抵抗ＲＢを大きくするように、調整部４１を制御する。これにより、発電部４０Ａでの抵抗ＲＡによるモーメントよりも、発電部４０Ｂでの抵抗ＲＢによるモーメントの方が大きくなり、船体１１に対して左周りの回頭モーメントとが、釣り合う。

【0040】

例えば、船体１１に対して右周りの回頭モーメントＭＴ２が作用することが好ましい場合について説明する。この場合、発電部４０Ｂで発生するモーメントよりも、発電部４０Ａで発生するモーメントのほうが大きいことが好ましい。従って、制御装置５０は、図５（ｃ）に示すように、発電部４０Ａの抵抗ＲＡを大きくし、発電部４０Ｂの抵抗ＲＢを小さくするように、調整部４１を制御する。これにより、発電部４０Ａでの抵抗ＲＡによるモーメントよりも、発電部４０Ｂでの抵抗ＲＢによるモーメントの方が小さくなり、船体１１に対して右周りの回頭モーメントとが、釣り合う。

【0041】

図３に示す発電部４０Ａ，４０Ｂは、流速が速い船体１１の前側に設けられていたが、発電部４０Ａ，４０Ｂの位置は特に限定されない。例えば、図６に示すように、船体の後側に発電部４０Ａ，４０Ｂが設けられてもよい。船体１１の後側で船の重心から遠い場所に設置すれば、第１の部分４２ａを相対的に短くすることができる。図６は船体１１の最大全幅から外側にはみ出して発電部４０Ａ，４０Ｂが設置されているように書かれているが、船体１１の全幅から外側にはみ出さないように設置されていても良い。

【0042】

図７に示すように、前後方向Ｄ１における船体１１の略中央位置に発電部４０Ａ，４０Ｂが設けられてもよい。この場合、図３の位置によるメリットと図６の位置によるメリットのバランスをとることができる。

【0043】

また、風力推進部１０の数や配置など、船体１１に対してどのように設けるかなどは特に限定されない。例えば、横方向Ｄ２にずれるような風力推進部１０を設けてもよい。

【0044】

発電部４０Ａ，４０Ｂは、翼車のみならず、水の流れを利用して発電するものであればどのような機器を採用してもよく、例えば、振動発電などを採用してもよい。また、発電部４０Ａ，４０Ｂの翼車は推進器を兼ねてもよい。なお、停船時には、翼車の軸を垂直に回転させて、船体１１の上下運動や波で発電することも可能である。

【0045】

発電部４０Ａ，４０Ｂは、船体１１の両側に設けられていたが、横方向Ｄ２における片方のみに発電部が設けられてもよい。あるいは、前後方向Ｄ１に複数組の発電部４０Ａ，４０Ｂが設けられてもよい。

【0046】

風力推進部１０は、ロータ帆に限定されず、通常の帆や凧など、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。例えば、風力推進部１０として、図８（ａ）（ｂ）に示すような布帆を採用してもよく、図８（ｃ）に示すような鋼帆を採用してもよく、図８（ｄ）に示すような凧を採用してもよい。

【0047】

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】

【0048】

１…船舶、１１…船体、１０…風力推進部、４０Ａ，４０Ｂ…発電部、４１…調整部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】