JP6001750B2 - 硬帆で形成される横帆を備えた船舶及び横帆の格納及び展開方法 - Google Patents

Description

本発明は、主機関及び主機関により駆動される推進装置を備えると共に、推進補助として硬帆で形成される横帆を備えた船舶及び横帆の格納及び展開方法に関する。

船舶が排出する二酸化炭素（ＣＯ₂）の総量を削減するためには、新造船のみならず、既に存在する多数の船舶における二酸化炭素の排出量の削減が効果的である。既存船に装備可能な省エネ装置として、プロペラ周辺に装備する省エネ付加物があるが、この省エネ付加物に関しては今までにも性能改善が進んでおり、今後の劇的な性能向上は難しいと考えられている。そのため、これらの省エネ付加物に加えて、既存船にも装備可能な新たな省エネ装置の開発が重要な課題となってきている。

これに関連して、帆を装備した貨物船が、１９８０年代に、内航船や外航ばら積み船をはじめとして十数隻建造されており、その効果は既に実証されている。これらの帆装船は、帆の面積が比較的小さな面積であるため、この補助的な帆の省エネルギー効果は限定的ではあるが、操船、視界、構造、艤装等に大きな影響を与えずに、既存船舶への取り付けが容易にできるものであり、新たに求められる省エネルギー装置の一候補となっている。

この機帆走を前提とする大型商船へ装備される硬帆においては、縮帆を行う機構が重要であり、多くの提案や開発が行われており、例えば、硬帆集合体を、入れ子状に配置した複数段の翼断面筒体の硬帆で形成し、収納は直上段の硬帆を直下段の硬帆に入れ子状に順次収納する硬帆を備える帆走船が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この入れ子状の硬帆では格納状態において最下段の翼断面筒体が残ることになり、格納時の帆の面積が展開時の帆の面積に比べれば著しく小さくなるものの、殆ど帆の存在を無視できる程度まで格納することはできないという問題がある。この帆の格納の問題は、輻輳海域での視界の確保、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上、向かい風の下での空力抵抗の低減等の面から重要な課題となっている。

特開２００９−２１４６３３号公報

本発明は、上述の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、主機関及び主機関により駆動される推進装置と、甲板上に配置された硬帆で形成される横帆を備えた船舶において、帆を必要としないときに、帆の存在を無視できる程度まで格納できて、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができる硬帆で形成される横帆を備えた船舶及び横帆の格納及び展開方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の硬帆で形成される横帆を備えた船舶は、主機関及び主機関により駆動される推進装置と、甲板上に配置された硬帆で形成される横帆を備えると共に、前記横帆の帆本体の根元支持部に回転機構を設けて、前記帆本体の上部をマストの頂部に設けたプーリーを経由するワイヤーで支え、前記横帆の格納時には、前記甲板上に設けたワイヤー巻取り装置で前記ワイヤーを繰り出すことで、前記帆本体を前記回転機構の回りに回転して転倒させて前記甲板に載置し、前記横帆の展開時には、前記ワイヤーを巻き取ることで前記帆本体を前記回転機構の回りに回転して起立させるように構成される。

この構成によれば、帆を必要としないときに、帆の存在を無視できる程度まで格納できて、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができる。また、横帆の格納時に甲板上に占める横帆の割合が小さくなり、甲板作業への影響を少なくすることができる。

また、上記の硬帆で形成される横帆を備えた船舶において、前記横帆の格納時の転倒及び前記横帆の展開時の起立用のトルクを減少させるカウンターウェイトを設けて構成される。

上記の硬帆で形成される横帆を備えた船舶において、前記横帆の格納時に上面となる部分を前記帆本体の凸面側にして前記甲板に載置するように構成すると、風が帆本体に当たったときには重力と逆向きとなる上向き方向に揚力を発生するので、起立開始時のトルクを減少でき、また、横帆の格納の途中において安定した状態となる。更に、甲板２に載置された状態では雨水が帆本体に溜まり難くなる。

そして、上記の目的を達成するための本発明の横帆の格納及び展開方法は、主機関及び主機関により駆動される推進装置を備えた船舶の甲板上に備えた硬帆で形成される横帆の格納及び展開方法において、前記横帆の帆本体の根元支持部に回転機構を設けて、前記帆本体の上部をマストの頂部に設けたプーリーを経由するワイヤーで支え、前記横帆の格納時には、前記甲板上に設けたワイヤー巻取り装置で前記ワイヤーを繰り出すことで、前記帆本体の根元支持部に設けた回転機構の回りに回転して転倒させて前記甲板に載置し、前記横帆の展開時には、前記ワイヤーを巻き取ることで前記帆本体を前記回転機構の回りに回転して起立させることを特徴とする方法である。

この方法によれば、帆を必要としないときに、帆の存在を無視できる程度まで格納できて、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができる。また、横帆の格納時に甲板上に占める帆本体の割合が小さくなり、甲板作業への影響を少なくすることができる。

また、上記の横帆の格納及び展開方法において、カウンターウェイトを設けて、前記横帆の格納時の転倒及び前記横帆の展開時の起立用のトルクを減少させる。

上記の横帆の格納及び展開方法において、前記横帆の格納時に上面となる部分を前記帆本体の凸面側にして前記甲板に載置する方法を採用すると、風が帆本体に当たったときには重力と逆向きとなる上向き方向に揚力を発生するので、起立開始時のトルクを減少でき、また、横帆の格納の途中において安定した状態となる。更に、甲板２に載置された状態では雨水が帆本体に溜まり難くなる。

本発明の硬帆で形成される横帆を備えた船舶及び横帆の格納及び展開方法によれば、主機関及び主機関により駆動される推進装置と、甲板上に配置された硬帆で形成される横帆を備えた船舶において、帆を必要としないときに、帆の存在を無視できる程度まで格納できて、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができる。

本発明に関係する硬帆で形成される横帆を備えた船舶の構成を示す図である。 横帆の凸面が上側となる横帆の格納時の状態を示す斜視図である。 図２の横帆の展開時の状態の横帆を示す斜視図である。 横帆の凹面が上側となる横帆の格納時の状態を示す斜視図である。 図４の横帆の展開時の状態の横帆を示す斜視図である。 格納及び展開用にピストンを用いる構成の横帆の背面図である。 図６の横帆の平面図である。 図６の横帆を格納した状態の側面図である。 図６の横帆を展開した状態の側面図である。 横帆の格納時の複数段で形成された帆本体を折り畳んだ状態を示す斜視図である。 図１０の横帆の格納と展開の途中状態を示す斜視図である。 図１０の横帆の展開時の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の硬帆で形成される横帆を備えた船舶における、横帆の格納時のマストとワイヤーを用いて帆本体を転倒した状態を示す斜視図である。 図１３の横帆の展開時の状態を示す斜視図である。 横帆の格納時の、マストを昇降する昇降装置を用いて複数段で形成された帆本体を折り畳んだ状態を示す斜視図である。 図１５の横帆の格納と展開の途中状態を示す斜視図である。 図１５の横帆の展開時の状態を示す斜視図である。 カウンターウェイトを用いる横帆の格納状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の硬帆で形成される横帆を備えた船舶における、カウンターウェイトとマストとワイヤーを用いる横帆の格納状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の硬帆で形成される横帆を備えた船舶及び横帆の格納及び展開方法について説明する。図１に示すように、本発明の参考となる、硬帆で形成される横帆を備えた船舶(以下船舶という)１は、主機関及び主機関により駆動される推進装置を備えると共に、補助推進として、甲板２上に配置された硬帆で形成された横帆（以下横帆という）１０を備えて構成される。

この船舶１では、横帆１０の根元支持部１４に回転機構２０と旋回機構３０を設け、図２又は図４に示すように、横帆１０の格納時には横帆１０の帆本体１１を回転機構２０の回りに回転して転倒させて甲板２に載置し、また、図３又は図５に示すように、横帆１０の展開時には帆本体１１を回転機構２０の回りに回転して甲板２上に起立させるように構成される。そして、横帆１０を展開して、横帆１０に風を受けて補助推進として利用しながら航行する際には、風向きや風速等を計測しながら、最適な角度になるように、横帆１０の帆本体１１を旋回機構３０により旋回させる。

この横帆１０の帆本体１１は、硬帆で一体で、又は複数段の構成ではその段毎に一体で形成する。この横帆１０では、帆本体１１の左右縁部に、帆本体１１の板厚を増やしたり、補強部材を取り付けたりした補強部を設けて、帆本体１１の形状を保持する。この補強部には、補強のみでなく、前縁剥離を抑制し、幅広い迎角で発生する揚力を高く保つ効果も発生する役割を持たせることが好ましい。この構成によれば、軟帆に比べて機構が簡単となり、帆本体１１を支持するための支持機構１４と横帆１０の方向を風向きによって変えるための旋回機構３０と、展開及び格納の回転機構２０を設けるだけで済むので、帆装置の機構が単純化し、軽量化できる。

また、この帆本体１１の正面から見た形状は、図面では矩形に形成しているが、必ずしも、矩形に限定されず、横帆の強度保持、船体の横揺れ復原力（横帆の重心高さに関係）の確保、航行時の視界の確保等の観点から台形やその他の形状に形成してもよい。

また、この帆本体１１の横断面形状は、左右対称に形成することが好ましい。この左右対称の形状としては、左右対称の円弧、楕円弧、長円弧、多角形翼等が考えられる。この左右対称の構成により、動力補助としての十分な揚力を確保しつつ、帆本体１１の製造過程における加工を単純化し、工作性を向上して、製造及び組立における工程が短縮化する。また、左右対称の風向に対して左右に同じ角度旋回したときに、同じ風力による推進力が得られるようになるので、帆本体１１の制御を船体中心線に対して左右対称な風向きに関して同じ制御とすることができ、制御を単純化できる。

そして、図２及び図３の構成では、横帆１０の格納時に、横帆１０の帆本体１１を後方に倒して、上面となる部分を横帆の凸面側にして甲板２に載置し、図４及び図５の構成では、帆本体１１を前方に倒して、横帆１０の格納時に上面となる部分を帆本体１１の凹面側にして甲板２に載置する。

図２及び図３の構成では、横帆１０の格納時に帆本体１１の凸面側が上になっているので、風が帆本体１１に当たったときには重力と逆向きとなる上向き方向に揚力を発生するので、起立開始時のトルクを減少でき、また、横帆１０の格納の途中において安定した状態となる。更に、甲板２に載置された状態では雨水が帆本体に溜まり難くなる。

また、図４及び図５の構成では、横帆１０の格納又は展開の途中で、帆本体１１の凸面側が下になっているので、風が帆本体に当たったときには重力と同じ向きとなる下向き方向に揚力を発生するので、転倒開始時のトルクを減少でき、また、横帆１０の格納途中において転倒状態で安定する方向に力が作用する。また、甲板２に載置された状態では風が当たったときに帆本体１１を甲板２に押しつける力が作用するので、安全面で効果がある。

そして、この横帆１０の転倒及び起立を行う構成は、例えば、図６〜図９に示すように、回転機構２０に設けたピストン２２で行うように構成する。このピストン２２は、油圧ピストン等で形成される。この構成では、回転機構２０の回転部２１を挟んで、ピストン２２の一端側を支柱１４の帆本体１１側に、他端側を支柱１４の根元側に、それぞれヒンジ２２a、２２ｂを介して接続して構成される。

そして、図８に示すように、ピストン２２の縮小により帆本体１１を回転部２１の回りに回転させて転倒して格納し、また、図９に示すように、ピストン２２の展長により帆本体１１を回転部２１の回りに回転させて起立させる。この構成によれば、比較的簡単な構造と制御で横帆の格納と展開を行うことができる。

この構成と横帆の格納及び展開方法により、横帆１０を必要としないときに、横帆１０の存在を無視できる程度まで格納して、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができる。

図１０〜図１２では、横帆１０を複数段（図１０〜図１２の構成では２段）で形成すると共に、横帆１０の格納時に横帆１０を折り畳んで甲板２上に載置するように構成する。この場合には、横帆１０の格納時に甲板２上に占める横帆１０の割合が小さくなり、甲板作業への影響を少なくすることができる。

次に、ピストンを用いない他の転倒及び起立方法について説明する。本発明の実施の形態の硬帆で形成される横帆を備えた船舶における、図１３と図１４に示す方法は、帆本体１１の上部をマスト（ポスト）２３の頂部に設けたプーリー２４を経由するワイヤー２５で支え、甲板２上に設けたワイヤー巻取り装置２６でワイヤー２５を繰り出すことで、図１３に示すように帆本体１１を格納し、ワイヤー２５を巻き取ることで、図１４に示すように帆本体１１を起立する。また、 図１９に示す方法は、カウンターウェイト（釣り合い錘）４０を用いる方法であり、図１９に示すように、図１３と図１４の構成にカウンターウェイト４０を設けることで、転倒及び起立用のトルクを減少させる。

本発明の参考となる硬帆で形成される横帆を備えた船舶における、図１５〜図１７に示す方法は、帆本体１１の上部をヒンジを介して支持し、ポスト２３に沿って上下させると共に、複数段（図１５〜図１７の構成では２段）で形成した横帆１０を格納時には、図１５に示すように帆本体１１の上部を昇降装置（図示しない）によってマスト２３に沿って降下させて帆本体１１を折り畳んで甲板２に載置し、横帆１０の展開時には、図１７に示すように帆本体１１の上部を昇降装置によってポスト２３に沿って上昇させて帆本体１１を起立させる。この場合には、マスト２３と帆本体１１をリンク機構によって連結して、昇降装置によって帆本体１１の上部をマストレール（図示しない）に沿って動かすように構成する。

図１８に示す方法は、カウンターウェイト（釣り合い錘）４０を用いる方法であり、図１８に示す方法は、図４と図５の構成にカウンターウェイト４０を設けることで、転倒及び起立用のトルクを減少させる。

なお、図1〜図１２及び図１８に示すような、マスト２３を用いない全可倒型の場合には、格納時には視界を妨げることがないという利点があるが、帆本体１１を支える回転機構２０の回転部（ヒンジ部）２１の強度上の問題があり、図１３〜図１７及び図１９に示すような、マスト２３を用いるマスト型の場合には、構成が比較的単純で比較的容易な構成であるが、格納時には船橋（ブリッジ）３からの視界を妨げるマスト２３が起立したまま残るという問題がある。

また、横帆１０の甲板２上の配置に関しては、図１に示すように、横帆１０は船橋３の監視位置から一直線になるように配置して、横帆１０を展開して航走しているときに、船橋３からの視界が妨げられる範囲をできるだけ小さくすることが好ましい。また、前方に行くに連れて高さを低くすることにより、見通し線を確保して、前方の視界をできるだけ広くすることが好ましい。

上記の船舶１及び横帆の格納及び展開方法によれば、主機関及び主機関により駆動される推進装置と、甲板上に配置された硬帆で形成される横帆を備えた船舶において、帆を必要としないときに、帆の存在を無視できる程度まで格納できて、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができる。

本発明の硬帆で形成される横帆を備えた船舶及び横帆の格納及び展開方法によれば、主機関及び主機関により駆動される推進装置と、甲板上に配置された硬帆で形成される横帆を備えた船舶において、帆を必要としないときに、帆の存在を無視できる程度まで格納できて、輻輳海域での視界の確保と、強風の下での操船、錨泊、離着桟に関する性能の向上と、向かい風の下での空力抵抗の低減を図ることができるので、既存の船舶を含め多くの船舶に利用することができる。

１ 船舶
２ 甲板
３ 船橋
１０ 横帆
１１ 帆本体
１４ 支柱
２０ 回転機構
２１ 回転部
２２ ピストン
２３ マスト
２４ プーリー
２５ ワイヤー
２６ ワイヤー巻取り装置
３０ 旋回機構
４０ カウンターウェイト

Claims (6)

1. 主機関及び主機関により駆動される推進装置と、甲板上に配置された硬帆で形成される横帆を備えると共に、前記横帆の帆本体の根元支持部に回転機構を設けて、前記帆本体の上部をマストの頂部に設けたプーリーを経由するワイヤーで支え、前記横帆の格納時には、前記甲板上に設けたワイヤー巻取り装置で前記ワイヤーを繰り出すことで、前記帆本体を前記回転機構の回りに回転して転倒させて前記甲板に載置し、前記横帆の展開時には、前記ワイヤーを巻き取ることで前記帆本体を前記回転機構の回りに回転して起立させることを特徴とする硬帆で形成される横帆を備えた船舶。
2. 前記横帆の格納時の転倒及び前記横帆の展開時の起立用のトルクを減少させるカウンターウェイトを設けたことを特徴とする請求項１に記載の硬帆で形成される横帆を備えた船舶。
3. 前記横帆の格納時に上面となる部分を前記帆本体の凸面側にして前記甲板に載置することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬帆で形成される横帆を備えた船舶。
4. 主機関及び主機関により駆動される推進装置を備えた船舶の甲板上に備えた硬帆で形成される横帆の格納及び展開方法において、前記横帆の帆本体の根元支持部に回転機構を設けて、前記帆本体の上部をマストの頂部に設けたプーリーを経由するワイヤーで支え、前記横帆の格納時には、前記甲板上に設けたワイヤー巻取り装置で前記ワイヤーを繰り出すことで、前記帆本体の根元支持部に設けた回転機構の回りに回転して転倒させて前記甲板に載置し、前記横帆の展開時には、前記ワイヤーを巻き取ることで前記帆本体を前記回転機構の回りに回転して起立させることを特徴とする横帆の格納及び展開方法。
5. カウンターウェイトを設けて、前記横帆の格納時の転倒及び前記横帆の展開時の起立用のトルクを減少させることを特徴とする請求項４に記載の横帆の格納及び展開方法。
6. 前記横帆の格納時に上面となる部分を前記帆本体の凸面側にして前記甲板に載置することを特徴とする請求項４又は５に記載の横帆の格納及び展開方法。

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