特表 2023-534426 フィンスタビライザ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-09

(54)【発明の名称】フィンスタビライザ

(51)【国際特許分類】

   B63B 32/64 20200101AFI20230802BHJP

【ＦＩ】

B63B32/64

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023501280

(86)(22)【出願日】2021-07-15

(85)【翻訳文提出日】2023-03-03

(86)【国際出願番号】 EP2021069811

(87)【国際公開番号】W WO2022013380

(87)【国際公開日】2022-01-20

(31)【優先権主張番号】102020208970.1

(32)【優先日】2020-07-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517070958

【氏名又は名称】エス・ケイ・エフ マリーン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＳＫＦ Ｍａｒｉｎｅ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｈｅｒｍａｎｎ－Ｂｌｏｈｍ－Ｓｔｒ． ５， Ｄ－２０４５７ Ｈａｍｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マルク・ニードシュタテック

(57)【要約】

本発明は、安定化フィンが配設されているシャフトを含む、進行中の、停泊中の、またはゼロ速度の船舶のロール安定化のためのフィンスタビライザに関し、該シャフトは、水中にある安定化フィンの少なくとも１つの迎角を変更するための駆動ユニットにより駆動可能である。本発明によれば、安定化フィンの横断面形状が、少なくとも１つのアクチュエータにより変更可能であり、該安定化フィンは閉じた表面形状を形成することが定められている。安定化フィンの油圧的に有効な横断面形状（該横断面形状は少なくとも１つのアクチュエータにより大きく変更可能である）に因り、フィンスタビライザの著しく増大したエネルギー効率が、詳細には船舶のロール運動を抑制することに関して、フィンスタビライザの同時に改善された安定化効果と共に、生じる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

安定化フィン（１１６）が配設されているシャフト（１１０）を含む、進行中の、停泊中の、またはゼロ速度の船舶のロール安定化のためのフィンスタビライザ（１００）であって、
前記シャフト（１１０）は、水中にある前記安定化フィン（１１６）の少なくとも１つの迎角（α）を変更するための駆動ユニット（１２０）により駆動可能であり、
前記安定化フィン（１１６）の横断面形状（１３０）が少なくとも１つのアクチュエータ（１７０）により変更可能であり、前記安定化フィン（１１６）は閉じた表面形状（１３６）を形成することを特徴とする、フィンスタビライザ（１００）。

【請求項2】

前記安定化フィン（１１６）は、流入体（１４０）と、前記流入体からある距離の所に配置されている流出体（１４８）と、を含み、前記流入体（１４０）と前記流出体（１４８）とは、前記流入体（１４０）と前記流出体（１４８）との間に配置されている接続体（１４４）により、互いに固定接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項3】

前記接続体（１４４）は、少なくとも１つの弾性変形体（１６０）により形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項4】

前記接続体（１４４）は、曲げ剛性が前記接続体（１４４）の少なくとも１つの前記弾性変形体（１６０）の前記曲げ剛性よりも著しく高い、少なくとも１つの支持要素（１６２）を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項5】

前記接続体（１４４）の未変形ベース状態において、前記流入体（１４０）の中心平面（１４２）、前記流出体（１４８）の中心平面（１５０）、および前記接続体（１４４）の中心平面（１４６）が、本質的に、１つの基平面（１５６）内に延在することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項6】

前記接続体（１４４）の変形状態において、前記流出体（１４８）の中心平面（１５０）と前記流入体（１４０）の中心平面（１４２）との間に流出角度（β）が存在するように、前記流入体（１４０）と前記流出体（１４８）とは、前記接続体（１４４）により互いに接続されていることを特徴とする、請求項５に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項7】

少なくとも１つの前記アクチュエータ（１７０）は、好ましくは、前記流入体（１４０）に一体化されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項8】

少なくとも１つの前記アクチュエータ（１７０）は、少なくとも１つの連結リンク（１７８）により前記流出体（１４８）に接続されていることを特徴とする、請求項７に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項9】

前記連結リンク（１７８）の第１の端部（１８０）が少なくとも１つの前記アクチュエータ（１７０）に接続されており、前記連結リンク（１７８）の第２の端部（１８４）が、前記流出体（１４８）の中心平面（１５０）の外側で前記流出体に接続されていることを特徴とする、請求項７または８に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項10】

少なくとも１つの前記アクチュエータ（１７０）を使用して、前記流出体（１４８）の中心平面（１５０）と前記流入体（１４０）の中心平面（１４２）との間の少なくとも１つの流出角度（β）が変更可能であることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【請求項11】

前記フィンスタビライザ（１００）のエネルギー効率および／または安定化効果の増大が生じるように、少なくとも１つの前記アクチュエータ（１７０）は、制御および／または調節ユニット（１７２）により制御可能であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のフィンスタビライザ（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、安定化フィンが配設されているシャフトを含む、進行中の、停泊中の、またはゼロ速度の船舶のロール安定化のためのフィンスタビライザに関し、該シャフトは、水中にある安定化フィンの少なくとも１つの迎角を変更するための駆動ユニットにより駆動可能である。

【背景技術】

【0002】

一部分安定化フィン（ｏｎｅ－ｐａｒｔ ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｆｉｎ）を含むフィンスタビライザは、大まかには、かなり良好な流動特性を有するものの、安定化フィンの横断面外形が可変でないために、全ての動作条件に対して安定化効果の有効性が最適に満足されるようにすることはできない。さらに、１つの取付部等の少なくとも１つのフラップの異なる迎角によりその横断面外形が可変となっている多部分安定化フィン（ｍｕｌｔｉｐａｒｔ ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｆｉｎ）を含むフィンスタビライザが知られている。そのような安定化フィンを用いると、不変横断面外形を有するものと比較してより良好な安定化効果が達成可能である。しかし、可動取付部と可変横断面安定化フィンの不動領域との間に間隙および不連続点があることが不利な点であり、それが乱流、およびしたがってそれに付随して、水中でのハイドロメカニカル抵抗（ｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の増大を引き起こす。したがって、これに伴い、一般に、多部分安定化フィンを備え付けているフィンスタビライザのエネルギー必要量も著しく増大する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、本発明の目的は、同時に増大した安定化効果を伴う、改善されたエネルギー効率を有するフィンスタビライザを明記することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

前述の目的は、少なくとも１つのアクチュエータにより変更可能である、安定化フィンの横断面形状により達成され、該安定化フィンは閉じた表面形状を形成する。本発明のフィンスタビライザは、それにより、不変横断面形状を含む一部分安定化フィンの利点を、少なくとも１つの調節可能なフィン部分または取付部を含む多部分安定化フィンの利点と組み合わせる。不連続点がないままである、安定化フィンの完全自立型（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｅｌｆ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）表面に因り、横断面形状の変更に関して、事実上、乱流は起こらない。該乱流はさもなければ吊上げ力の低減、流れ抵抗の増大、およびフィンスタビライザのエネルギー必要量の増大を引き起こすと考えられる。その結果として、フィンスタビライザのエネルギー必要量の低減が、フィンスタビライザの安定化効果の同時改善と共に、実現可能である。

【0005】

安定化フィンは、流入体と、該流入体からある距離の所に配置されている流出体と、を含むことが好ましく、該流入体と該流出体とは、それらの間に配設されている接続体により、互いに固定接続されている。その可変横断面形状に関わらず、安定化フィンは、それにより、一体だが部分的に可撓性のユニットを示す。

【0006】

１つの技術的に有利な設計では、接続体は、少なくとも１つの弾性変形体により形成されている。安定化フィンの横断面形状の変化は、それにより、詳細には段、肩状部、または陥凹部などの不連続点の発生に因る表面形状の不利な影響がなく、大いに実現可能である。

【0007】

接続体は、その曲げ剛性が接続体の少なくとも１つの弾性変形体の曲げ剛性よりも著しく高い少なくとも１つの支持要素を含むことが好ましい。流入水に対する接続体の十分な抵抗力、およびしたがって安定化フィンの規定された形状変形性が利用可能である。

【0008】

１つのさらに有利な設計の場合には、流入体の中心平面、流出体の中心平面、接続体の中心平面が本質的に１つの基平面内に延在する。その結果として、接続体の未変形ベース状態における安定化フィンの横断面形状は、本質的に、その横断面形状が航空機の翼の横断面形状とおおよそ一致する、従来の１部分安定化フィンの横断面形状に相当する。

【0009】

１つの好ましい改良形態の場合には、接続体の変形状態において、流出体の中心平面と流入体の中心平面との間に流出角度が存在するように、流入体と流出体とは、接続体により互いに接続されている。水により作用される安定化フィンの所望の吊上げ力増大作用または下向き力増大作用は、それにより、フィンスタビライザの動作中に達成される。

【0010】

少なくとも１つのアクチュエータは流入体に一体化されることが好ましい。安定化フィンの横断面形状の制御されたかつ遠隔制御可能な変更がそれにより実現可能である。さらに、少なくとも１つのアクチュエータのための最大設置空間体積は流出体内で使用可能である。

【0011】

１つの改良形態では、少なくとも１つのアクチュエータは、少なくとも１つの連結リンクにより、流出体に接続されている。

【0012】

その結果として、少なくとも１つのアクチュエータの安定化フィンの流入体内への組込みが可能である。

【0013】

連結リンクの第１の端部が少なくとも１つのアクチュエータに接続されており、連結リンクの第２の端部が、流出体の中心平面の外側で流出体に接続されていることが好ましい。アクチュエータのこの偏心連結に因り、流入体の中心平面または基平面からの流出体の中心平面から離れる少なくとも１つの枢動が可能である。この目的のために、連結リンクの第１の端部は、例えば、少なくとも１つのアクチュエータの枢動可能レバーアーム上でヒンジで動くようにされている。

【0014】

１つの技術的に有利な設計の場合には、少なくとも１つのアクチュエータを使用して、流出体の中心平面との間の少なくとも１つの流出角度が、流入体の中心平面に対して変更可能である。安定化フィンの流出体の流出角度の正確なかつ遠隔制御可能な設定が、流入水に因る安定化フィンに作用する高い流体力学的力にも関わらず、それにより可能である。

【0015】

１つの技術的改良形態の場合には、フィンスタビライザのエネルギー効率および／または安定化効果の増大が生じるように、少なくとも１つのアクチュエータが制御および／または調節ユニットにより制御可能であることが定められている。このことは、枢動可能な流出体が、制御および／または調節ユニットにより実施される安定アルゴリズム内へ組み込まれることを可能にする。ここで、安定化効果が、フィン担持シャフトを中心とした安定化フィンの枢動運動、および／または流出体の横断面形状の変化の適切な組合せにより達成され、各々は制御および／または調節ユニットにより制御される。

【0016】

本発明の、次の好適な例示的実施形態では、図を参照してより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】安定化フィンの未変形ベース状態における、安定化フィンを含むフィンスタビライザの概略図である。

【図2】変形状態における、図１のフィンスタビライザの安定化フィンの図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、安定化フィンの未変形ベース状態における、安定化フィンを含むフィンスタビライザの概略図を示す。船またはポンツーンなどの、図示されていない船舶の好適なロール安定化のためのフィンスタビライザ１００が、とりわけ、安定化フィン１１６が取り付けられているフィン担持シャフト１１０を含む。点線によってのみ図示されている駆動ユニット１２０を使用して、シャフト１１０は、迎角αだけ、長手方向中心軸１２２を中心として回転可能である。該迎角αは、例えば、＋－４５°の範囲内に入る可能性がある。安定化フィン１１６は、完全に、好適な流動方向１２４に安定化フィン１１６に作用する水の中に配置されている。

【0019】

アクチュエータを使用して、安定化フィン１１６の横断面形状１３０が無段階に大きく変更可能であり、設定された変更と無関係に、安定化フィン１１６の横断面形状１３０は、常に、閉じた表面形状１３６、すなわち完全自立型周囲輪郭を形成する。本明細書本文の場合には、「完全自立型表面形状」という用語は、段、肩状部、陥凹部、溝部、切欠き、チャネル、間隙、穴部（ｈｏｌｅｓ，ｂｏｒｅｓ）等の不連続点がない表面と定義される。

【0020】

ここで例として、安定化フィン１１６は、流入体１４０と、該流入体からある距離の所に配置されている流出体１４８と、を含み、該流入体１４０と該流出体１４８とは、それらの間に配設されている接続体１４４により、互いに接続されている。ここで、流入体１４０は、関連する中心平面１４２に関して対称な横断面形状を含み、該横断面形状は本質的に矩形の横断面形状に相当し、流動方向１２４に逆らって方向付けられている半卵形が、該矩形の上流にある。未変形ベース状態において、例として、接続体１４４は、関連する中心平面１４６に関して対称な台形に相当する横断面形状を有し、流出体１４８の横断面形状もまた、関連する中心平面１５０に関して対称に構成されている二等辺三角形の形状を本質的に辿る。結果として、安定化フィン１１６の横断面形状１３０は、流入水のために殆ど最適な水力学的設計を有する。

【0021】

ここで例として示されている、安定化フィン１１６の未変形ベース状態において、中心平面１４２、１４６、および１５０は共通基平面１５６内にある。流動方向１２４から流動することが好ましい水は、最初に流入体１４０に激突し、接続体１４４を通過し、最後に安定化フィン１１６の流出体１４８上に流れ出る。

【0022】

接続体１４４は、少なくとも１つの支持要素１６２が一体化されている少なくとも１つの弾性変形体１６０により形成されており、該少なくとも１つの支持要素の曲げ剛性が該変形体１６０の曲げ剛性よりも著しく高いことが好ましい。例えば、変形体１６０は、例えばシリコーン、ゴム等のエラストマーにより形成され得る。支持要素１６２は、例えば繊維複合プラスチック、弾性金属等により、実現され得る。安定化フィン１１６の横断面形状１３０の変更は、接続体１４４の付随する弾性変形により、単独で達成される。

【0023】

流入体１４０は一般に最大有効設置空間を有するので、少なくとも１つのアクチュエータ１７０が流入体１４０に一体化されることが好ましい。該少なくとも１つのアクチュエータ１７０は、制御および／または調節ユニット１７２により制御可能である。該制御および／または調節ユニット１７２は、駆動ユニット１２０により、周囲の水に対する安定化フィン１１６の迎角αを制御するために同時に役立つことが好ましい。ここで、アクチュエータ１７０は、スラストロッドのように構成されている連結リンク１７８により、流出体１４８に柔軟に接続されている。連結リンク１７８の第１の端部１８０がアクチュエータ１７０の回転可能な枢動アーム１８２に接続されており、一方、連結リンク１７８の第２の端部１８４が、流出体１４８の中心平面１５０の外側で流出体１４８に柔軟に接続されている。ここでは単に例として示されている、アクチュエータ１７０と流出体１４８との機械的結合のための偏心駆動の代わりに、図示されていない線形アクチュエータを使用して、または代替的伝達設計を使用して、流出体１４８は、例えば、少なくとも１つのアクチュエータ１７０を使用して直接結合され得る。さらに、接続体１４４の変形体１６０および支持要素１６２の変形が、例えば該接続体に一体化されているアクチュエータを使用して可能である。

【0024】

ここに図示されている、安定化フィン１１６の未変形ベース状態において、該未変形ベース状態では、中心平面１４２、１５０の両方が安定化フィン１１６の基平面１５６内にあるので、流入体１４０の中心平面１４２と流出体１４８の中心平面１５０との間の流出角度βが０°である。同じことが、変形体１６０の中心平面１４６に当てはまる。

【0025】

図２に示されている、安定化フィン１１６の変形状態では、接続体１４４の変形体１６０および支持要素１６２の弾性変形に因り、アクチュエータ１７０の動作により、流入体１４０の中心平面１４２と流出体１４８の中心平面１５０との間の、０°と異なる少なくとも１つの流出角度βが存在するように、流入体１４０と流出体１４８とは、接続体１４４により互いに弾性接続されている。

【0026】

安定化フィン１１６の横断面形状１３０の変更に因り、フィンスタビライザ１００のエネルギー効率の増大が生じかつ／または安定化効果の増大が、一定のままのエネルギー消費で生じるように、制御および／または調節ユニット１７２を使用して、少なくとも１つのアクチュエータ１７０は制御可能である。

【0027】

図２は、変形状態における、図１のフィンスタビライザの安定化フィンを示す。該フィンスタビライザ１００は、取り付けられている安定化フィン１１６を含むフィン担持シャフト１１０を含み、該シャフト１１０は、制御および／または調節ユニット１７２の制御下で、駆動ユニット１２０により、長手方向中心軸１２２を中心として枢動式に駆動可能である。好適な流動方向１２４の水により作用される安定化フィン１１６は、流入体１４０と、弾性変形体１６０に一体化されている支持要素１６２を有する弾性変形体１６０を含む弾性接続体１４４と、流出体１４８と、に分割され、該流入体１４０と該接続体１４４と該流出体１４８とは互いに接続されて、小型ユニットをもたらす。連結リンク１７８を使用して、制御および／または調節ユニット１７２により制御される、アクチュエータ１７０の枢動アーム１８２は、安定化フィン１１６の流出体１４８に対してヒンジで動くようにされている。図１の描写と比較して、流入体１４０は基平面１５６に関して対称状態位置に不変に配置されている。

【0028】

制御および／または調節ユニット１７２により動作が制御されるアクチュエータの動作に因り、アクチュエータ１７０の枢動アーム１８２は、図１の休止状態位置から枢動角度γだけ回転し、それにより、流出体１４８の中心平面１５０と基平面１５６との間の流出角度βはゼロと異なる値まで増大し、安定化フィン１１６の変形状態は達成される。この変形の過程で、支持要素１６２は片持ち状に上方に曲げられ、接続体１４４の弾性変形体１６０は、おおよそ大まかな四辺形に変形する。この過程の間に、安定化フィン１１６の横断面形状１３０または周囲輪郭は、安定化フィン１１６が、図１のベース状態と比較して、修正された水力学的特性を有するように変化し、安定化フィン１１６はフィンスタビライザ１００の変化した動作条件に最適に適合可能である。しかし、弾性形成された接続体１４４に因り、安定化フィン１１６の表面形状１３６または上表面もしくは封入表面は、渦、したがってそれに付随して安定化フィン１１６の周囲の非層流、したがって結果として、安定化フィン１１６の油圧流抵抗の増大を引き起こすと考えられる任意の不連続点がないままである。

【0029】

しかし、アクチュエータ１７０の枢動アーム１８２が反対方向に同じ枢動角度γだけ回転した場合、点線で示されている、安定化フィン１１６の補完的横断面形状１３２が生じる。ここで、２つの横断面形状１３０、１３２が安定化フィン１１６の基平面１５６に関して鏡面対称である。

【0030】

安定化フィン１１６の、図１に示されているベース状態と図２に示されている安定化フィン１１６の変形状態との間に、制御および／または調節ユニット１７２の制御下でのアクチュエータ１７０の枢動アーム１８２の相応により少ない回転により、複数の（中間）変形状態が示される。

【0031】

安定化フィン１１６の横断面形状１３０、１３２が水中でのそれぞれの現在の動作条件に適合され得るので、最適にかつ略リアルタイムで、フィンスタビライザ１００のエネルギー効率の相当な増大が、フィンスタビライザ１００の安定化効果の同時最適化と共に、実現可能である。

【0032】

本発明は、安定化フィン１１６が配設されているシャフト１１０を含む、進行中の、停泊中の、またはゼロ速度の船舶のロール安定化のためのフィンスタビライザ１００に関し、該シャフト１１０は、水中にある安定化フィン１１６の少なくとも１つの迎角αを変更するために駆動ユニット１２０により駆動可能である。本発明によれば、安定化フィン１１６の横断面形状１３０が少なくとも１つのアクチュエータ１７０により変更可能であり、安定化フィン１１６は閉じた表面形状１３６を形成することが定められている。安定化フィン１１６の油圧的に有効な横断面形状１３０（該横断面形状１３０は、少なくとも１つのアクチュエータ１７０により大きく変更可能である）に因り、フィンスタビライザ１００の著しく増大したエネルギー効率が、詳細には船舶のロール運動を抑制することに関して、フィンスタビライザ１００の同時に改善された安定化効果と共に、生じる。

【符号の説明】

【0033】

１００ フィンスタビライザ
１１０ フィン担持シャフト
１１６ 安定化フィン
１２０ 駆動ユニット
１２２ 長手方向中心軸（フィン担持シャフト）
１２４ 流動方向（水）
１３０ 横断面形状（安定化フィン）
１３２ 補完横断面形状（安定化フィン）
１３６ 表面形状（安定化フィン）
１４０ 流入体
１４２ 中心平面
１４４ 接続体
１４６ 中心平面
１４８ 流出体
１５０ 中心平面
１５６ 基平面（未変形ベース状態）
１６０ 弾性変形体
１６２ 支持要素
１７０ アクチュエータ
１７２ 制御および／または調節ユニット
１７８ 連結リンク（連結ロッド）
１８０ 第１の端部（連結リンク）
１８２ 枢動アーム（アクチュエータ）
１８４ 第２の端部（連結リンク）
α 迎角（フィン担持シャフト）
β 流出角度（流出体、基平面）
γ 枢動角度（枢動アームアクチュエータ）

【図1】

【図2】

【国際調査報告】