(57)【要約】      （修正有）【課題】総重量が少なく、製造の際に費用対効果が高く、混雑した海域に跨って配設された橋梁、電線又は同様の構造下を通過することに影響しない、硬帆すなわち翼帆を提供する。【解決手段】船舶（１０）用の、特に、ばら積み貨物船、タンカ、自動車運搬船、又はばら積み船などの大型船用の、硬帆（１００）であって、マスト（１４）と、マスト（１４）に取り付けられて底部（１５）及び頭部（１７）を具備した第１の翼帆体（１２）と、を備え、マスト（１４）が第１の翼帆体（１２）内に底部（１５）を貫通して挿入されて第１の翼帆体（１２）内に配設されている、硬帆（１００）において、マスト（１４）が、底部（１５）から始まり、第１の翼帆体（１２）の最大高さまでは延びていないこと、特に最大高さの７５％未満までしか延びていない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶（１０）用の、特に、ばら積み貨物船、タンカ、自動車運搬船、又は、ばら積み船などの大型船用の、硬帆（１００）であって、マスト（１４）と、前記マスト（１４）に取り付けられて底部（１５）及び頭部（１７）を具備した第１の翼帆体（１２）と、を備え、前記マスト（１４）が前記第１の翼帆体（１２）内に前記底部（１５）を貫通して挿入されて前記第１の翼帆体（１２）内に配設されている、硬帆（１００）において、前記マスト（１４）が、前記底部（１５）から始まり、前記第１の翼帆体（１２）の最大高さ（２１）までは延びていないこと、特に前記最大高さ（２１）の７５％未満までしか延びていないこと、を特徴とする、硬帆（１００）。
【請求項２】
前記マスト（１４）は、前記最大高さ（２１）の５０％未満まで、好ましくは４０％未満まで、特に好ましくは３５％未満まで、延びていることを特徴とする、請求項１に記載の硬帆（１００）。
【請求項３】
前記マスト（１４）は、第１の端部（２７）が前記第１の翼帆体（１２）内で第１の軸受（２８）内に取り付けられ、及び／又は、前記マスト（１４）は、特に前記底部（１５）の領域内に配設された、第２の軸受（２９）内に取り付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の硬帆（１００）。
【請求項４】
旋回装置（３１）が設けられ、前記マスト（１４）は、前記第１の翼帆体（１２）と反対側の、第２の端部（３０）が前記旋回装置（３１）内に取り付けられ、前記旋回装置（３１）は、前記マスト（１４）を、船舶（１０）に配設されたとき、垂直姿勢から角度をとるように旋回させるようになっていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項５】
前記角度は、少なくとも４５°、好ましくは少なくとも６０°、特に好ましくは少なくとも８０°、最も好ましくは実質的に９０°であることを特徴とする、請求項４に記載の硬帆（１００）。
【請求項６】
前記マスト（１４）は前記第２の端部（３０）に横軸（３２）を有し、前記横軸（３２）は前記旋回装置（３１）の軸受容部（３３）内に回転自在に取り付けられていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の硬帆（１００）。
【請求項７】
前記旋回装置（３１）は、前記マスト（１４）の前記第２の端部（３０）に配設された部分リングギア（３４）と、前記船舶（１０）に配設可能であって前記部分リングギア（３４）に係合する駆動手段（３６）、特に歯車（３５）又はチェーン、とを備え、及び／又は、前記旋回装置（３１）は流体圧シリンダを備えることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項８】
前記第１の翼帆体（１２）は前縁（２２）及び後縁（２３）を有し、第２の翼帆体（１３）が、特にフィンが、前記第１の翼帆体（１２）の前記後縁（２３）に回転自在に配設されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項９】
前記第２の翼帆体（１３）は複数のセグメント（２６、２６ａ、２６ｂ）を有することを特徴とする、請求項８に記載の硬帆（１００）。
【請求項１０】
前記複数のセグメント（２６、２６ａ、２６ｂ）は、前記第１の翼帆体（１２）に関して、互いに個別に旋回可能であることを特徴とする、請求項９に記載の硬帆（１００）。
【請求項１１】
前記第２の翼帆体（１３）は伸縮可能であり、好ましくは、ある上側セグメント（２６、２６ａ）は隣接して配設された下側セグメント（２６、２６ｂ）内に引込可能であることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の硬帆（１００）。
【請求項１２】
前記複数のセグメント（２６、２６ａ、２６ｂ）はレール・システム（４５）によって案内されることを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項１３】
前記第１の翼帆体（１２）はリブ（４９）及び／又は支柱（５０）を有することを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項１４】
前記第１の翼帆体（１２）及び／又は前記第２の翼帆体（１３）は外殻（３８）を有し、好ましくは、前記外殻（３８）はアルミニウム・サンドイッチ構造（４１）及び／又はファイバグラス構造を備えることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項１５】
前記硬帆、具体的には前記第１の翼帆体（１２）及び／又は前記第２の翼帆体（１３）は、前記頭部（１７、２０）に向かう方向において徐々に細くなっていることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項１６】
前記第１の翼帆体（１２）及び／又は前記第２の翼帆体（１３）は、所定の破断箇所（４６）を、特に前記マスト（１４）の上方に、有することを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の硬帆（１００）。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の硬帆（１００）を具備した船舶（１０）。
【請求項１８】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の硬帆（１００）のための旋回装置（３１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用の、特に、ばら積み貨物船、タンカ、自動車運搬船、又は、ばら積み船などの大型船用の、硬帆であって、マストと、マストに取り付けられて底部及び頭部を具備した第１の翼帆体と、を備え、マストが第１の翼帆体内に底部を貫通して挿入されて第１の翼帆体内に配設されている、硬帆に関する。更に、本発明は、硬帆を具備した船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬帆は、翼帆とも称し、補助推進システムとして、大型船用にも、より頻繁に提案されるようになっている。硬帆すなわち翼帆は、翼帆体を備えている。翼帆体とは、従来の帆の代わりに、船舶に取り付けられる空力構造のことである。硬帆すなわち翼帆は、航空機の翼と同様に作用し、通例、硬質すなわち頑丈な外殻を有する。硬帆すなわち翼帆を、船に、特に大型船に、用いることにより、追加の推進力が提供可能となり、燃料消費及び船の排気物質を低減することができるようになる。
【０００３】
ＷＯ２０１４／００１８２４Ａ１は、前翼帆部と後翼帆部と支柱とを備え少なくとも一つの翼帆部が旋回可能な翼帆すなわち硬帆を開示している。翼帆は、少なくとも一つの翼帆部の支柱に対して個別に角度調整するために、制御システムを備えている。
【０００４】
ＷＯ２０１８／０８７６４９Ａ１は、少なくとも部分的に帆によって推進される船であって、帆が、回転可能に配設された二重帆を有する、船を開示している。二重帆は、間隙を隔てた前翼及び後翼を備えている。
【０００５】
ＷＯ２０１４／０５３０２９Ａ１は、船舶に取り付けられる硬帆すなわち硬翼を開示している。硬帆は、一対の長尺の硬質パネルとヒンジ部とを備え、ヒンジ部は、パネルを互いに結合し、二枚のパネルを相互に旋回可能とするようになっている。
【０００６】
ＥＰ２３６６６２１Ａ２は、複数の硬帆部を具備した硬帆アセンブリを備えた帆ユニットに関する。硬帆部は、翼断面が中空であり、最下部以外、上部が下部内に引込可能となるように、上下に積み重ねて配設されている。
【０００７】
ＵＳ２０１５／０１５８５６９Ａ１によると、帆とマストとを備え、マストが推進翼の前縁を形成した、船舶用の推進翼が知られている。マストと推進翼とは分割されている。推進翼は、少なくとも二枚の可動フィンを有する。
【０００８】
大型船のために設けられる硬帆すなわち翼帆は、対応して寸法が大きくなる。その結果、硬帆は著しく大きな空力荷重にさらされる。したがって、従来は、硬帆の翼帆体の全高に亘って延びた、特に安定したマストが用いられてきた。これにより、硬帆の総重量が増大する結果となった。更に、大型で高い硬帆により、混雑した海域に跨って設置された橋梁、電線、又は同様の構造下を、通過することができなくなっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、総重量が少なく、製造の際に費用対効果が高く、混雑した海域に跨って設置された橋梁、電線又は同様の構造下を通過することに悪影響がない、硬帆すなわち翼帆を提供することにある。更に、本発明の目的は、上述の利点が得られる硬帆すなわち翼帆を具備した船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における問題を解決するため、船舶用の、特に、ばら積み貨物船、タンカ、自動車運搬船、又はばら積み船などの大型船用の、硬帆であって、マストと、マストに取り付けられて底部及び頭部を具備した第１の翼帆体と、を備え、マストが第１の翼帆体内に底部を貫通して挿入されて第１の翼帆体内に配設され、マストが、底部から始まり、第１の翼帆体の最大高さまでは延びていない、特に最大高さの７５％未満まで延びている、硬帆が提案される。
【００１１】
本発明の文脈において、「硬帆」、「翼帆」又は「翼状帆」なる用語は、同義で使用可能である。
【００１２】
硬帆は、底部及び頭部を具備した第１の翼帆体を備えている。底部は、基底とも称し、頭部の反対側に配設されている。船舶に取り付けられたとき、硬帆は、通例、垂直に配設され、底部は垂直方向下方の船体近傍に配設され、頭部は底部の垂直方向上方に配設される。
【００１３】
硬帆すなわち翼帆を船舶に配設するためにマストが設けられていて、マストは船舶に結合可能である。そして、第１の翼帆体がマストに配設されている。この目的のために、マストは、第１の翼帆体内に底部すなわち底部の下部底板を貫通して挿入されて、第１の翼帆体内に取り付けられている。第１の翼帆体には、最大高さがある。この最大高さは、通例、翼帆体における底部すなわち底部の底板と頭部との間の距離である。ただし、翼帆体の具体的な設計に応じて、最大高さは様々な寸法となり得る。
【００１４】
本発明の特に有利な点は、マストが、第１の翼帆体の最大高さまでは延びていないこと、特に、それにより最大高さの７５％未満まで延びていること、によりもたらされる。換言すれば、最大高さが翼帆体における底部から頭部までであるならば、翼帆内に配設されたマストは、翼帆体の頭部までは延びず、それにより特に底部から始まって最大高さの７５％未満までだけ延びている。したがって、マストは、頭部までの最大高さの残りの部分には配設されず、特に最大高さの残り２５％の部分には配設されない。通例、翼帆体内に配設されたマストの第１の上端から第１の翼帆体の頭部まで延びた領域である上部領域は、マストにより支持又は安定的に固定されてはいない、翼帆体の自立領域すなわち自己支持領域である。この方策により、硬帆すなわち翼帆の総重量を低減し、製品を安価にすることができる。更に、翼帆体の最大高さの上方には配設されないマストは、マストに対する曲げ圧力を低減して、マストをより少ない重量且つより少ない材料で作製可能とすることができる。翼帆体の最大高さまでは延びていないマストの更なる利点は、翼帆体の上部の自立領域すなわち自己支持領域において、材料を、及びそれによる重量を、ほとんど外殻に配分可能であり、そしてそれにより屈曲又は曲げ圧力に耐えるために最も好適なところに配分可能であることである。
【００１５】
翼帆体が、下部の高応力領域では曲げトルクに耐えるのに十分には強くない場合、マストは、翼帆体の下部領域を追加的に支持するように作用する。翼帆体の最大高さまでは延びていないマストの配設により、マストに用いる材料を低減すると共に、翼帆体の外殻に用いる材料を低減することになる。なぜなら、翼帆体の最大高さまで延びているマストの配設によれば、翼帆体の外殻を、当てはまる場合は、翼帆体の下部領域において大幅に補強する必要があるためである。
【００１６】
好ましくは、硬帆は、船舶に配設されたとき、特にマストの長軸の回りを、少なくとも１８０°、更に好ましくは少なくとも２７０°、特に好ましくは少なくとも３３０°、最も好ましくは３６０°、回転可能である。このように特に自由に回転可能であることから、帆は、船舶に対して最大の推進力を達成するため、あらゆる卓越風条件下での風に最適に配置することができる。
【００１７】
更に、現在の卓越風条件を測定可能な、センサ、特に風センサ、が設けられ得る。更に、制御装置が設けられ得る。制御装置は、センサ、特に風センサ、により取得したデータを処理し、制御命令を硬帆に、すなわち硬帆を制御する装置に、送信する。例えば、風に対する硬帆の迎角を制御装置により決定することができ、それに応じて硬帆を、好ましくはモータにより、風に対して配置することができる。
【００１８】
マストは、好ましくは円形又は矩形断面の、実質的に中空な筒として形成され得る。
【００１９】
マストは、金属、特に鋼鉄、若しくは複合材、若しくはカーボン・ファイバ材を含んでもよく、又はそれのみからなってもよい。
【００２０】
帆の最低高さは、好ましくは帆の底部から、船に配設された場合には船のデッキから、帆の先端まで測定され、好ましくは１０ｍ、更に好ましくは２０ｍ、特に好ましくは少なくとも３０ｍである。帆の最小面積は、好ましくは少なくとも２００ｍ２、更に好ましくは少なくとも３００ｍ２、最も好ましくは少なくとも４００ｍ２である。硬帆は、高さが、特に最大高さが、少なくとも５０ｍ、好ましくは少なくとも７０ｍ、特に好ましくは少なくとも８０ｍであってもよい。
【００２１】
硬帆の効率は、空力揚抗比、すなわち揚力係数と抵抗係数との商で定量化され得る。
【００２２】
好ましくは、硬帆は、空力揚抗比が、少なくとも４、好ましくは少なくとも７、特に好ましくは少なくとも１０である。
【００２３】
更に、硬帆の（帆面積［ｍ２］）１／２／（重量［ｔ］）１／３の比は、少なくとも９、好ましくは少なくとも１１、特に好ましくは少なくとも１３とされ得る。
【００２４】
更に有利な態様では、マストは、最大高さの５０％未満まで、好ましくは４０％未満まで、特に好ましくは３５％未満まで、延びているものとされ得る。この方策により、硬帆の重量及びマストに対する曲げ圧力を、更に低減することができる。
【００２５】
底部から測定した最大高さの下側１／３にのみマストが延びていれば、特に有利である。
【００２６】
マストは、第１の端部が第１の翼帆体内で第１の軸受内に取り付けられ、及び／又は、マストは、特に底部の領域内に配設された、第２の軸受内に取り付けられていることが好ましい。
【００２７】
好適な第２の軸受は、翼帆体の底部に直接配設される必要はなく、より第１の軸受に近接した底部の上方、例えば、最大高さの５％から、好ましくは１０％から、３０％までの間に、配置され得る。第１の軸受及び第２の軸受は、翼帆体に対して２点支持を供することが好ましい。
【００２８】
更に、旋回装置が設けられ得る。マストは、第１の翼帆体と反対側の、第２の端部が旋回装置内に取り付けられ、旋回装置は、マストを、船舶に配設されたとき、垂直姿勢から角度をとるように旋回させるようになっている。
【００２９】
マストを旋回装置内に取り付けるために、第３の軸受が設けられ得る。旋回装置により、硬帆が、特に第１の翼帆体が、垂直姿勢から旋回すなわち傾斜し得る。これにより、船のデッキから垂直方向に測定された硬帆の垂直高を、低減可能となる。旋回装置により、硬帆を、特に第１の翼帆体を、少なくとも部分的に下降させることができ、船舶に、橋梁や電線などの海域上に配設された構造物下の通過を可能とする。
【００３０】
マストの第２の端部は、特にマストの長手方向で見て、マストの第１の端部の反対側に配設されることが好ましい。
【００３１】
好適には、前記角度は、少なくとも４５°、好ましくは少なくとも６０°、特に好ましくは少なくとも８０°、最も好ましくは実質的に９０°である。
【００３２】
前記角度が少なくとも４５°、６０°、８０°、又は実質的に９０°であれば、硬帆は、特に第１の翼帆体は、船舶の高さが著しく低減して海域における橋梁や電線などの下の通過が可能となるように、垂直姿勢から旋回可能である。特に、角度が少なくとも８０°又は好ましくは実質的に９０°であれば、硬帆は、ほぼ完全に下降可能である。
【００３３】
特に有利な態様では、マストは第２の端部に横軸を有し、横軸は旋回装置の軸受容部内に回転自在に取り付けられたものとされ得る。
【００３４】
横軸は、筒すなわち中空筒として形成され得る。横軸は、マストの下側の第２の端部に、好ましくはマストの長軸を横切って直角に、配設される。この端部において、横軸は、軸受容部内に回転自在に取り付けられ得るものであり、例えば、硬帆が、特に第１の翼帆体が、旋回装置により横軸の回りを旋回可能となるように、旋回装置の軸受内に取り付けられ得る。
【００３５】
横軸は、マストの一部あるいは旋回装置の一部とみなされ得る。
【００３６】
旋回装置は、マストの第２の端部に配設された部分リングギアと、船舶に配設可能であって部分リングギアに係合する駆動手段、特に歯車又はチェーン、とを備えたものとされることが好ましい。
【００３７】
部分リングギアは、半円形、三分の一円形、又は四分の一円形、のリングギアとして形成され得る。船に取り付けられたとき、部分リングギアは、あてがわれた駆動手段、特に船に結合した歯車又はチェーン、と係合する。駆動手段を、特に歯車又はチェーンを、動作させることにより、部分リングギアが動いて、部分リングギアに結合した硬帆のマストが旋回することにより、硬帆を下降すなわち旋回させることが可能となる。
【００３８】
更に、旋回装置が二つ以上の部分リングギアを有し、二つ以上の部分リングギアは、互いに隣接して配設され、及び／又は互いに平行に配設されることが好ましい。
【００３９】
基本的に、旋回装置は、マストすなわち硬帆を旋回可能にする流体圧シリンダ、ロープ・ウィンチなどを備え得る。
【００４０】
更に、旋回装置は、部分リングギアのガイドを有し得る。これにより、特に、硬帆にトルクがかかってマストが歪むことで部分リングギアが歪み得ることが、解決し得る。
【００４１】
硬帆を下降させるためには、旋回装置を動作させる前に、まず硬帆を船舶の長軸に対して９０°となるまで回転させることが好ましい。
【００４２】
硬帆の第１の翼帆体は前縁及び後縁を有し、第２の翼帆体が、特にフィンが、第１の翼帆体の後縁に回転自在に配設されることが好ましい。
【００４３】
原理上は更に複数の翼帆体が設けられ得るが、硬帆は、ただ一つの、すなわち第１の、翼帆体、又は、互いに旋回するただ二つの翼帆体、すなわち第１の翼帆体及び第２の翼帆体、を備えていることが好ましい。第１の翼帆体の前縁には更なる翼帆体が配設されておらず第１の翼帆体の前縁に対して直接風が流れること、及び／又は、第２の翼帆体の後縁には更なる翼帆体が配設されていないこと、が特に好ましい。
【００４４】
第２の翼帆体を、具体的にはフィンを、第１の翼帆体の後縁に旋回自在に配設することにより、硬帆の揚力及びそれによる推進力を様々な風の条件に対して最適化可能である。
【００４５】
また、第２の翼帆体にも、前縁及び後縁があり得る。更に、第２の翼帆体は、第１の翼帆体と共に、旋回装置により、下降すなわち旋回可能である。
【００４６】
第２の翼帆体を第１の翼帆体に対して旋回させることは、対応する調整機構により可能となり得る。調整機構は、電動機又は内燃機関を備え得る。更に、調整機構は、ギアリング、歯車、チェーン、流体圧シリンダ、ロープ牽引などを有してもよい。
【００４７】
第２の翼帆体は、マストに配設されないで第１の翼帆体にのみ配設されていることが好ましい。第１の翼帆体の断面弦に沿って見たときに、マストは第１の翼帆体の中央又は前側半分内に配置されていることが好ましい。特に好ましくは、マストは、前縁から、断面弦長の約２５％乃至４０％、更に好ましくは３０％乃至３５％、離して配設されている。
【００４８】
第１及び／又は第２の翼帆体は、対称又は非対称の輪郭、特にＮＡＣＡ輪郭、を持ち得る。更に、第１及び／又は特に第２の翼帆体は、帆布を備え得るか、あるいは帆布として形成され得る。
【００４９】
第１の翼帆体と第２の翼帆体との間に、第１の翼帆体の後縁及び／又は第２の翼帆体の前縁と実質的に平行な間隙が設けられ得る。更に、この間隙は、第２の翼帆体を旋回させてもそのままであることが好ましい。間隙を設けることにより、特に極端な迎角や強風の場合にも、第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体における失速を防ぐことができる。
【００５０】
また、第２の翼帆体は、底部及び頭部を有してもよい。
【００５１】
第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体の頭部に、小翼や同様のものが配設されていないことが、特に好ましい。
【００５２】
更に有利な態様では、第２の翼帆体は、複数のセグメントを有するものとされ得る。第２の翼帆体の底部から頭部への方向で見たときに、複数のセグメントがそれぞれ積み重ねられて配設されていることが好ましい。複数のセグメントが第１の翼帆体に関して互いに個別に旋回可能であれば、特に有利となる。
【００５３】
船舶上の上部構造により、流れの条件は、上下方向において、硬帆の、具体的には第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体の、高さに亘って見渡すと変化し得るものであり、複数のセグメントが個別に制御されて最適な揚力及び推進力が得られると特に有利である。
【００５４】
更に好ましくは、第２の翼帆体は伸縮可能であり、好ましくは、上側セグメントは隣接して配設された下側セグメント内に引込可能であるものとされ得る。
【００５５】
複数のセグメントは、船に配設された状態において隣接セグメントの上又は下に配設されている、上側セグメント及び下側セグメントであると理解される。第２の翼帆体を入れ子式に縮めるために、すなわち上側セグメントをそれぞれ隣接する下側セグメント内に引き込ませるために、各セグメントは中空体として形成されることが好ましい。
【００５６】
第２の翼帆体の底部を特に含む最下部のセグメントのみは、他のセグメント内に収納不能である。ただし、一般に、この最下部のセグメントが船体内に収納可能であることが考えられ得る。
【００５７】
第２の翼帆体の、具体的にはフィンの、伸縮能力により、帆の全面積が著しく減少する。第２の翼帆体のみが伸縮可能であれば、伸縮機構が故障しないように第１の翼帆体が常に曲げ荷重のほとんどを受けるので、硬帆の機構が全体的に簡潔になり得る。完全に伸縮可能な硬帆に対し、第２の翼帆体のみが伸縮可能である硬帆は、機構の複雑性が低い。
【００５８】
同様に、第１の翼帆体も、複数のセグメントを有してもよい。第２の翼帆体と同様に、第１の翼帆体の複数のセグメントは個別に独立して旋回してもよい。更に、第１の翼帆体も、第１の翼帆体の複数のセグメントが相互に引込可能となるように伸縮してもよい。この場合、第１の翼帆体の複数のセグメントも中空体であり得る。
【００５９】
ただし、第１の翼帆体は、互いにしっかりと結合した複数のセグメントを有するものとされ得ることが好ましい。複数のセグメントを具備した第１の翼帆体の実施形態は、生産の観点でも好ましい。これは、個々のセグメントが互いに独立して生産されて互いに取り付けられることが可能であるためである。
【００６０】
有利な態様では、複数のセグメントは、特に第２の翼帆体の複数のセグメントは、レール・システムによって案内されるものとされ得る。
【００６１】
レール・システムは、第２の翼帆体内の第２の翼帆体の前縁に、又は第１の翼帆体の後縁に、配設可能である。第２の翼帆体の複数のセグメントは、レール・システムに沿って伸縮する。レール・システムが第２の翼帆体内に配設される場合、レール・システムも伸縮可能であるものとされ得る。また、固定したレール、その上を第２の翼帆体の伸縮可能な複数のセグメントが移動する、が第１の翼帆体の後縁に配設されてもよい。
【００６２】
更に有利な態様では、第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体が、リブ及び／又は支柱を有する。第１及び／又は第２の翼帆体は、航空機の翼と同様に構築され得ることが好ましい。複数のリブは、第１及び／又は第２の翼帆体の断面弦と平行に延び、少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも１．５ｍ、特に好ましくは少なくとも２ｍ、の間隔で配設可能である。複数の長尺の支柱が、各リブと垂直に配設されることが好ましく、少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも２ｍ、の距離をとり得る。二本、三本又はそれ以上の支柱が設けられ得る。
【００６３】
リブ及び／又は支柱は、マストが第１の翼帆体内に配設された領域における最大高さについて配設されることが好ましい。
【００６４】
そして、リブ及び支柱は、この領域内にある程度の補強を提供する。更に、リブ及び／又は支柱は、第１及び／又は第２の翼帆体の高さ全体に亘って配設され得るものであり、それにより、第１及び／又は第２の翼帆体の全体を補強することが好ましい。複数の支柱が、又は少なくとも一本の支柱が、第１及び／又は第２の翼帆体の高さ全体に亘って、更に特に第１及び／又は第２の翼帆体の頭部まで、配設されることが特に好ましい。
【００６５】
そのうえ、更なる補強具が、特にマストの領域内に、設けられ得る。
【００６６】
第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体は、外殻を有し得る。外殻は、特に固く、アルミニウム・サンドイッチ構造又はファイバグラス構造を備えるようになっていることが、更に好ましい。外殻は、翼帆体のそれぞれの側壁を形成する。
【００６７】
アルミニウム・サンドイッチ構造の場合、外殻は、２枚の外板、具体的にはアルミニウム板、を有し、これら２枚の間に、波板の形状に設計された他のアルミニウム構造が介在する。
【００６８】
特に、アルミニウム・サンドイッチ構造は、特に高度の強度及び／又は安定性を有すると同時に、著しく低重量である。
【００６９】
ただし、原理上は、第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体の外殻が、鋼鉄若しくは複合材若しくはカーボン・ファイバ材、又は例えばキャンバスなどの布地、からなるものであることも考えられ得る。
【００７０】
硬帆は、具体的には第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体は、頭部に向かう方向において徐々に細くなることが好ましい。
【００７１】
側面視において、硬帆は、少なくとも部分的には略三角形状である。第１及び／又は第２の翼帆体をテーパ状に設計することにより、空力的な利点が得られる。特に、楕円揚力分布が得られ、これにより、高い推進力と同時に低い曲げ荷重が実現する。
【００７２】
硬帆は船舶に組込可能であり、船橋が船の前側すなわち船首領域に配設されることが好ましい。
【００７３】
更に有利な態様では、第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体は、所定の破断箇所を有する。所定の破断箇所は、特にマストの上方に、更に具体的には第１の軸受の上方に、配設されている。
【００７４】
硬帆の帆面積を広くすると、強風時に、帆に対して強い曲げ荷重がかかり得る。これにより、船舶の構造を損傷する結果となり得る。また、船舶が転覆する危険もある。そのため、所定の破断箇所が提供され得る。これにより、硬帆が、具体的には第１の翼帆体及び／又は第２の翼帆体の上部が、著しく強い曲げ圧力下で確実に分離し、船又は船舶の構造への損傷や船又は船舶の転覆が避けられる。
【００７５】
例えば、所定の破断箇所は、穿孔部分又は材料薄化部分により提供され得る。
【００７６】
第１の翼帆体が底部に底板を有し、第２の翼帆体が底部に底板を有し、第２の翼帆体の底板は第１の翼帆体の底板に対して角度がついていることが、特に好ましい。
【００７７】
これにより、第２の翼帆体下におけるクリアランス高が増え、船舶上のデッキ構造との衝突を避けることになる。更に、第２の翼帆体の底部を傾斜させることにより、硬帆を、最初に回転させる必要なく垂直位置から小さい角度で旋回させることができる。
【００７８】
本発明における課題に対する他の解決策は、船舶に上述の硬帆を設けることである。
【００７９】
特に、船舶は、複数の硬帆を有してもよい。
【００８０】
更に、旋回装置は、場所を取らない配設が可能であるように少なくとも部分的に船体内に配設され得る。
【００８１】
船舶は、タンカ、ばら積み貨物船、自動車運搬船、又は、ばら積み船などの大型船であることが、特に好ましい。特に、船舶は、コンテナ船ではないことが好ましい。
【００８２】
他の解決策は、上述の硬帆のための上述の旋回装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
本発明を、添付の図面に基づいて、より詳細に説明する。各図は、以下の通りである：
【図１】硬帆の側面図、
【図２】硬帆の横断面図、
【図３】硬帆の外殻の横断面図、
【図４】硬帆の背面図、
【図５】伸縮フィンを具備した硬帆、及び
【図６】旋回装置。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
図１は、硬帆１００を示し、これは船舶１０に配設されている。船舶のうち、船のデッキ１１のみが図示されている。硬帆１００は、側面図として図示されており、第１の翼帆体１２と、第２の翼帆体１３と、を備えている。第１の翼帆体１２は、マスト１４を介して船のデッキ１１と結合されている。第１の翼帆体１２は、第１の底板１６を具備した第１の底部１５と、第１の頭部１７と、を備えている。同様に、第２の翼帆体１３は、第２の底板１９を具備した第２の底部１８と、第２の頭部２０と、を備えている。マスト１４は、第１の底部１５すなわち第１の底板１６を貫通して、第１の翼帆体１２内へと導入され、この第１の翼帆体１２内に配設されている。マスト１４は、第１の底部１５から始まり、第１の底部１５と第１の頭部１７との間で計測した最大高さ２１の約３分の１に亘って延びている。更に、第１の翼帆体１２及び第２の翼帆体１３は、前縁２２、２４と、後縁２３、２５と、を有する。第２の翼帆体１３は、第１の翼帆体１２の後縁２３に、旋回可能に配設されている。ここで、第２の翼帆体１３は、単に、第１の翼帆体１２に取り付けられており、特に、マスト１４には取り付けられていない。第２の翼帆体１３は、複数のセグメント２６を有し、これらは、図５に示すように伸縮可能である。マスト１４は、第１の端部２７が第１の翼帆体１２内で第１の軸受２８内に取り付けられている。更に、マスト１４は、第１の翼帆体１２の第１の底部１５の領域内で第２の軸受２９内に取り付けられている。第２の翼帆体１３の複数のセグメント２６は、第１の翼帆体１２に関して、相互に個別に旋回可能である。更に、硬帆は、マスト１４の回りを３６０°回転可能である。
【００８５】
マスト１４の第１の端部２７の反対側にある第２の端部３０に、旋回装置３１が配設されている。旋回装置３１は、少なくとも部分的に船のデッキ１１の下に配設されている。マスト１４を旋回装置３１に取り付けるために、マスト１４は、第２の端部３０に横軸３２を有する。横軸３２は、旋回装置３１の軸受容部３３内に回転自在に取り付けられている。更に、マスト１４の第２の端部３０に、部分リングギア３４が配設されていて、この部分リングギア３４は、少なくとも一つの歯車３５を備えた駆動手段と係合している。駆動手段３６を動作させることにより、部分リングギア３４が軸受容部３３の回りを回転し、部分リングギア３４に結合したマスト１４も、またそれにより硬帆１００全体が、横軸３２すなわち軸受容部３３の回りを旋回する。これにより、硬帆１００が下降する。硬帆１００を倒すには、硬帆１００を、具体的には第１の翼帆体１２又は第２の翼帆体１３を、最初に、図１に示す姿勢からマスト１４の回りに９０°回転させる。次いで、旋回装置３１により、硬帆１００を９０°まで下降させることができる。特に、旋回を小さくしてデッキ構造物による障害を避けるため、第２の翼帆体１３の第２の底部１８は傾斜している。すなわち、第２の翼帆体１３の第２の底板１９は、第１の翼帆体１２の第１の底板１６に対して、角度がつけられている。また、第１の翼帆体１２は複数のセグメント３７を有するが、これらは互いにしっかりと固定されている。更に、第１の翼帆体１２及び第２の翼帆体１３の双方とも、外殻３８を有する。第１の翼帆体１２及び第２の翼帆体１３は、それぞれの頭部１７、２０へ上がるにつれて細くなる翼輪郭を有する。
【００８６】
図２は、図１におけるＡ−Ａ面に沿った断面図である。第１の翼帆体１２は前縁２２と後縁２３とを有し、両者の間に断面弦３９が通っている。第２の翼帆体１３は、第１の翼帆体１２の後縁２３に配設されている。第１の翼帆体１２と第２の翼帆体１３との間に、間隙４０が形成されている。
【００８７】
図３は、第１の翼帆体１２の外殻３８を貫く、図２における領域Ｂ内の断面図である。外殻３８はアルミニウム・サンドイッチ構造４１を備え、この中で、アルミニウム波板４３が２枚のアルミニウム板４２の間に配設されている。
【００８８】
図４は、硬帆１００の背面図である。硬帆１００は、具体的には第１の翼帆体１２及び第２の翼帆体１３は、正面の輪郭においても、頭部１７、２０に向かって徐々に細くなっている。
【００８９】
図５は、硬帆１００の他の側面図である。第２の翼帆体１３は伸縮自在になっており、上側セグメント２６ａがそれぞれ下側セグメント２６ｂ内に挿入され得る。このために、複数のセグメント２６、２６ａ、２６ｂは、中空体４４として形成されている。各上側セグメント２６ａ及び各下側セグメント２６ｂを動作させて挿入するために、同様に伸縮可能なレール・システム４５が、第２の翼帆体１３の前縁２４に設けられている。その代わりに、固定したレール、その上を伸縮可能なセグメント２６、２６ａ、２６ｂが移動する、が第１の翼帆体１２の後縁２３に配設されてもよい。更に、図１及び図５に示すように、少なくとも第１の翼帆体１２及び第２の翼帆体１３には、マスト１４の第１の端部２７すなわち第１の軸受２８の上方に、所定の破断箇所４６がある。所定の破断箇所４６は、例えば、第１の翼帆体１２又は第２の翼帆体１３の穿孔部分４７として実装され得る。
【００９０】
再び図１を参照すると、第１の翼帆体１２用の補強部４８が示されている。補強体４８は、第１の翼帆体１２の前縁２２から後縁２３へと配設されたリブ４９として、そして、上下に延びてマスト１４に略平行に配向された支柱５０として、形成されている。リブ４９及び支柱５０は、マスト１４の領域内の下側３分の１にのみ図示されている。しかしながら、リブ４９及び支柱５０が第１の翼帆体１２の頭部１７まで延びて密度を減少させることが好ましく、第２の翼帆体１３がリブ及び／又は支柱を有する場合には、これらも第２の翼帆体１３の頭部２０まで延びていることが好ましい。
【００９１】
図６は、旋回装置３１を示す。マスト１４は、第１の翼帆体１２の第１の底部１５の第１の底板１６を貫通して案内されている。中空筒５１の形態をとる横軸３２が、マスト１４の第２の端部３０に配設されている。この端部において、中空筒５１は軸受容部３３内に配設されている。更に、マスト１４の第２の端部３０には、部分リングギア３４がある。また、旋回装置３１は、歯車３５を具備した駆動手段３６を備えている。歯車３５を駆動することにより、部分リングギア３４が軸受容部３３に取り付けられた横軸３２の回りを回転し、これにより、マスト１４及びマスト１４に取り付けられた第１の翼帆体１２も、そこに取り付けられた第２の翼帆体１３と共に、下降する。
【符号の説明】
【００９２】
１００  硬帆
１０  船舶
１１  船のデッキ
１２  第１の翼帆体
１３  第２の翼帆体
１４  マスト
１５  第１の底部
１６  第１の底板
１７  第１の頭部
１８  第２の底部
１９  第２の底板
２０  第２の頭部
２１  最大高さ
２２  前縁
２３  後縁
２４  前縁
２５  後縁
２６  セグメント
２６ａ  上側セグメント
２６ｂ  下側セグメント
２７  第１の端部
２８  第１の軸受
２９  第２の軸受
３０  第２の端部
３１  旋回装置
３２  横軸
３３  軸受容部
３４  部分リングギア
３５  歯車
３６  駆動手段
３７  セグメント
３８  外殻
３９  断面弦
４０  間隙
４１  アルミニウム・サンドイッチ構造
４２  アルミニウム板
４３  アルミニウム波板
４４  中空体
４５  レール・システム
４６  所定の破断箇所
４７  穿孔部分
４８  補強体
４９  リブ
５０  支柱
５１  中空筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020132145.tif 000007
【図６】
2020132145.tif 000008
【外国語明細書】
2020132145000001.pdf