(57)【要約】      （修正有）【課題】排水量型の船舶において、船速の変化、喫水の変化、波浪、風、潮流などの海象条件の変化などによる船体の造波特性の変化に対応して、造波抵抗の低減効果を高めること。また、船体の姿勢、海象条件の変化に応じて可動型流れ制御デバイスを利用して付加的な推力を得ること。【解決手段】可動型船首バルブ１や複数の可動型流れ制御デバイス１１，１４の位置及び角度の変化に対応する船体抵抗や船体に対する推力の変化を計算し、船体抵抗の低減や船体に対する推力の増大させる上記可動型船首バルブや複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を求める。【選択図】図３
2010155494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体に取り付けられた可動型船首バルブの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化を計算する手段、ならびに、船体抵抗を低減する上記可動型船首バルブの位置及び角度を計算し出力する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。
【請求項２】
船体に取り付けられた複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化を計算する手段、ならびに、船体抵抗を低減する上記複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。
【請求項３】
船体に取り付けられた複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体に対する推力の変化を計算する手段、ならびに、船体に対する推力を増大する上記複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。
【請求項４】
船体に取り付けられた可動型船首バルブの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化を計算する手段、ならびに、上記消費エネルギーを低減する上記可動型船首バルブの位置と角度及び上記２点間の海域のコース取りを計算し出力する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。  
【請求項５】
船体に取り付けられた複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化を計算する手段、ならびに、上記消費エネルギーを低減する上記複数の可動型流れ制御デバイスの位置と角度及び上記２点間の海域のコース取りを計算し出力する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船体周りの流れを制御するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船体周りの流れを制御するためのデバイスとしては、船首バルブ、水中翼船の水中翼、波浪推進船のフィン、プロペラ前方に置かれたダクト、フィンスタビライザーやアンチピッチングフィンなどの動揺低減用フィン、整流用フィンなどが例としてあげられる。
【０００３】
船首バルブは、実際の船舶に広く適用され、造波抵抗の低減に効果が認められている。船首バルブを可動とし、その位置と角度を設定して抵抗低減を図る例は見当たらない。
【０００４】
水中翼船における可動翼は、船体を浮上させる目的で利用される。海象の状況をセンサーで捉えながら、フィンの角度を調整するものは広く見られるが、浮上した船体の安定した姿勢を保つためであり、そのために必要な計算はなされるが、船体抵抗の低減や船体に対する推力の増大効果を計算するものは見当たらない。
【０００５】
波浪推進船におけるフィンは、波の中で上下する船体に対してフィンの角度を自ら変更することにより推力を発生する。別に推進力となるものを持って、フィンの角度を設定するものではない。
【０００６】
プロペラの前方に置かれたダクトはプロペラに流入する流れを利用してダクトに発生する揚力を推力として利用するものである。ダクトは固定されたもの、推力を増大させるために角度を設定するための制御が行われているものは見当たらない。
【０００７】
フィンスタビライザーやアンチピッチングフィンでは、可動翼の角度を制御する。そこで用いられる制御システムは、翼の発生する揚力や効力を推進力や抵抗を評価するための計算ではなく、運動制御モーメントのための計算として用いるものである。
【０００８】
消費エネルギーを低減するために航路を探索するシステムの例としては、特許文献１が挙げられる。海象の穏やかな海域を探索するのが主眼であり、海象条件に伴ってバルブやフィンを動かすための出力は特に考慮されていない。
【０００９】
船体に取り付けられる固定の整流フィンは数多く提案されている。これまで、複数の可動型フィンに対して設置角度変化に対する船体抵抗や船体に対する推進力の計算を行い、それらの値を評価するものは見当たらない。
【特許文献１】特開２００７−５７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明が解決しようとする課題は、排水量型の船舶において、船速の変化、喫水の変化、波浪、風、潮流などの海象条件の変化などによる船体の造波特性の変化に対応して、造波抵抗の低減効果を高めることである。また、船体の姿勢、海象条件の変化に応じて稼動型流れ制御デバイスを利用して付加的な推力を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。請求項１に記載の船体周り流れ制御システムは、可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化を計算する手段、ならびに、船体抵抗を低減する上記可動型船首バルブの位置及び角度を計算し出力する手段を備え、上記可動型船首バルブの位置及び角度の設定に利用出来ることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の船体周り流れ制御システムは、複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化を計算する手段、ならびに、船体抵抗を低減する上記可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段を備え、上記可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の設定に利用出来ることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の船体周り流れ制御システムは、複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体に対する推力の変化を計算する手段、ならびに、船体に対する推力を増大する上記可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段を備え、上記可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の設定に利用出来ることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の船体周り流れ制御システムは、可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化を計算する手段、ならびに、上記消費エネルギーを低減する上記可動型船首バルブの位置、角度及び上記２点間の海域のコース取りを計算し出力する手段を備え、上記可動型船首バルブの位置及び角度の設定に利用出来ることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の船体周り流れ制御システムは、複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化を計算する手段、ならびに、上記消費エネルギーを低減する上記可動型流れ制御デバイスの位置、角度及び上記２点間の海域のコース取りを計算し出力する手段を備え、上記可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の設定に利用出来ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、船体の航行条件や海象条件が変化した状態においても、船体抵抗を低減できる可動型船首バルブの位置と角度を計算により求めることが出来、この出力を利用することにより、船体に働く抵抗を低減する効果を高めることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、船体の航行条件や海象条件が変化した状態においても、船体抵抗を低減できる複数の可動型流れ制御デバイスの位置と角度を計算により求めることが出来、この出力を利用することにより、船体に働く抵抗を低減する効果を高めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、船体の航行条件や海象条件が変化した状態においても、船体に対する推力を増大できる複数の可動型流れ制御デバイスの位置と角度を計算により求めることが出来、この出力を利用することにより、船体に対する推力を増大する効果を高めることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、船体の航行条件や海象条件が変化した状態においても、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減できる可動型船首バルブの位置、角度及び上記２点間の海域のコース取りを計算により求めることが出来、この出力を利用することにより、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する効果を高めることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、船体の航行条件や海象条件が変化した状態においても、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減できる複数の可動型流れ制御デバイスの位置、角度及び上記２点間の海域のコース取りを計算により求めることが出来、この出力を利用することにより、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１及び図２は、請求項１及び請求項４の発明の一実施の形態にかかる、可動型船首バルブを対象とした船体周り流れ制御システムの概念図である。図１は可動型船首バルブの位置及び角度が初期状態での構成図、図２は可動型船首バルブの位置及び角度を設定した後の概念図である。
【００２２】
図１を参照して請求項１及び請求項４の発明の概念を説明する。可動型船首バルブ１は、船体船首部外板２と共に、船体の船首部の外形を形作る。可動型船首バルブ１は、可動型船首バルブ機構部４を介して可動型船首バルブ駆動部５と接続され、位置及び角度を変更できる。可動型船首バルブ駆動部４は台板６を介して船体船底底板３に固定される。船体周り流れ制御システム７は、船速センサー８、船体姿勢センサー９及び海象レーダー１０の情報を入力し、計算処理を行い、可動型船首バルブ駆動部５へ位置及び角度情報を出力する。
【００２３】
図２では、出力された位置及び角度の情報を元に、可動型船首バルブ１が位置及び角度を変更して設定された状態を示している。
【００２４】
図５を用いて、請求項１の発明の一実施例の概略構成を示す。船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップＳ１−１、可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化の計算ステップＳ１−２、船体抵抗を低減する可動型船首バルブの位置及び角度の計算ステップＳ１−３、ならびに、可動型船首バルブへの位置及び角度の出力ステップＳ１−４のステップを順次処理することにより、可動型船首バルブへの位置及び角度の情報の出力が可能になる。
【００２５】
図８を用いて、請求項４の発明の一実施例の概略構成を示す。船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップＳ４−１、可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化の計算ステップＳ４−２、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する可動バルブの位置及び角度、ならびに、上記２点間の海域のコース取りの計算ステップＳ４−３、ならびに、可動型船首バルブへの位置、角度及び上記２点間の海域のコース取りの出力ステップＳ４−４のステップを順次処理することにより、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する可動型船首バルブへの位置及び角度の情報の出力が可能になる。
【００２６】
図３を参照して請求項２、請求項３及び請求項５の発明の概念を説明する。複数の可動型流れ制御デバイスとしては、可動型船首バルブ１、水平フィン１１及び垂直フィン１４により構成される。可動型船首バルブ１に対しては機構部４及び駆動部５、水平フィン１１に対しては機構部１２及び駆動部１３、垂直フィン１４に対しては機構部１５及び駆動部１６が、それぞれ機構系及び駆動系の役割を受け持つ。船体周り流れ制御システム７は、船速センサー８、船体姿勢センサー９及び海象レーダー１０の情報を入力し、計算処理を行い、これら複数の可動型流れ制御デバイスの駆動部へ位置及び角度情報を出力する。
【００２７】
図４では、出力された位置及び角度の情報を元に、可動型船首バルブ１及び水平フィン１１の位置及び角度が変更して設定された状態を示している。
【００２８】
図６を用いて、請求項２の発明の一実施例の概略構成を示す。船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップＳ２−１、複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化の計算ステップＳ２−２、船体抵抗を低減する複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の計算ステップＳ２−３、ならびに、複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の出力ステップＳ２−４のステップを順次処理することにより、複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の情報の出力が可能になる。
【００２９】
図７を用いて、請求項３の発明の一実施例の概略構成を示す。船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップＳ３−１、複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体に対する推力の変化の計算ステップＳ３−２、船体に対する推力を増大する複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の計算ステップＳ３−３、ならびに、複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の出力ステップＳ３−４のステップを順次処理することにより、複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の情報の出力が可能になる。
【００３０】
図９を用いて、請求項５の発明の一実施例の概略構成を示す。船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップＳ５−１、複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化の計算ステップＳ５−２、２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度、ならびに、上記２点間の海域のコース取りの計算ステップＳ５−３、ならびに、複数の可動型流れ制御デバイスへの位置、角度及び上記２点間の海域のコース取りの出力ステップＳ５−４のステップを順次処理することにより、複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の情報の出力が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】可動型船首バルブを対象にした船体周り流れ制御システムの概念図（１）である。可動型船首バルブの位置および角度は初期設定状態である。
【図２】可動型船首バルブを対象にした船体周り流れ制御システムの概念図（２）である。可動型船首バルブの位置および角度を設定後の状態である。
【図３】複数の可動型流れ制御デバイスを対象にした船体周り流れ制御システムの概念図（１）である。可動型流れ制御デバイスの位置および角度は初期設定状態である。
【図４】複数の可動型流れ制御デバイスを対象にした船体周り流れ制御システムの概念図（２）である。可動型流れ制御デバイスの位置および角度を設定後の状態である。
【図５】請求項１の発明の一実施形態例を示す船体周り流れ制御システムの概略構成図である。
【図６】請求項２の発明の一実施形態例を示す船体周り流れ制御システムの概略構成図である。
【図７】請求項３の発明の一実施形態例を示す船体周り流れ制御システムの概略構成図である。
【図８】請求項４の発明の一実施形態例を示す船体周り流れ制御システムの概略構成図である。
【図９】請求項５の発明の一実施形態例を示す船体周り流れ制御システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：可動型船首バルブ 
２：船体船首部外板
３：船体船底部外板
４：可動型船首バルブ機構部 
５：可動型船首バルブ駆動部 
６：駆動部台板
７：船体周り流れ制御システム
８：船速センサー
９：船体姿勢センサー
１０：海象レーダー
１１：可動型流れ制御デバイス（水平フィン）
１２：可動型流れ制御デバイス（水平フィン）機構部
１３：可動型流れ制御デバイス（水平フィン）駆動部
１４：可動型流れ制御デバイス（垂直フィン）
１５：可動型流れ制御デバイス（垂直フィン）機構部
１６：可動型流れ制御デバイス（垂直フィン）駆動部
Ｓ１−１：船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップ
Ｓ１−２：可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化の計算ステップ
Ｓ１−３：船体抵抗を低減する可動型船首バルブの位置及び角度の計算ステップ
Ｓ１−４：可動型船首バルブへの位置及び角度の出力ステップ
Ｓ２−１：船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップ
Ｓ２−２：複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体抵抗の変化の計算ステップ
Ｓ２−３：船体抵抗を低減する複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の計算ステップ
Ｓ２−４：複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の出力ステップ
Ｓ３−１：船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップ
Ｓ３−２：複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した船体に対する推力の変化の計算ステップ
Ｓ３−３：船体に対する推力を増大する複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の計算ステップ
Ｓ３−４：複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度の出力ステップ
Ｓ４−１：船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップ
Ｓ４−２：可動型船首バルブの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化の計算ステップ
Ｓ４−３：２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する可動バルブの位置及び角度、ならびに、上記２点間の海域のコース取りの計算ステップ
Ｓ４−４：可動型船首バルブへの位置及び角度、ならびに、上記２点間の海域のコース取りの出力ステップ
Ｓ５−１：船速、船体姿勢及び海象条件の入力ステップ
Ｓ５−２：複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度の変化に対応した２点間の海域を航行する際の消費エネルギーの変化の計算ステップ
Ｓ５−３：２点間の海域を航行する際の消費エネルギーを低減する複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度、ならびに、上記２点間の海域のコース取りの計算ステップ
Ｓ５−４：複数の可動型流れ制御デバイスへの位置及び角度、ならびに、上記２点間の海域のコース取りの出力ステップ
【図１】
2010155494.tif 000003
【図２】
2010155494.tif 000004
【図３】
2010155494.tif 000005
【図４】
2010155494.tif 000006
【図５】
2010155494.tif 000007
【図６】
2010155494.tif 000008
【図７】
2010155494.tif 000009
【図８】
2010155494.tif 000010
【図９】
2010155494.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月6日(2010.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことが可能な可動型船首バルブの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記入力条件で船体抵抗が極小となる可動型船首バルブの位置及び角度を計算し出力する手段、ならびに、上記出力結果に基づき可動型船首バルブを造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことで船体周りの流れを制御し船体抵抗を低減する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことが可能な可動型船首バルブに取り付けられた複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記入力条件で船体抵抗が極小となる可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段、ならびに、上記出力結果に基づき可動型流れ制御デバイスを動かすことで船体周りの流れを制御し船体抵抗を低減する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことが可能な可動型船首バルブに取り付けられた複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記入力条件で推力が極大となる可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段、ならびに、上記出力結果に基づき可動型流れ制御デバイスを動かすことで船体周りの流れを制御し船体抵抗を低減する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことが可能な可動型船首バルブの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記入力条件で２点間の海域を航行する際の消費エネルギーが極小となる可動型船首バルブの位置及び角度を計算し出力する手段、ならびに、上記出力結果に基づき可動型船首バルブを造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことで船体周りの流れを制御し消費エネルギーを低減する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。  
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
造波抵抗を低減するCpカーブとなるように動かすことが可能な可動型船首バルブに取り付けられた複数の可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を設定するための船体周り流れ制御システムにおいて、船速、船体姿勢及び海象条件を入力する手段、上記入力条件で２点間の海域を航行する際の消費エネルギーが極小となる可動型流れ制御デバイスの位置及び角度を計算し出力する手段、ならびに、上記出力結果に基づき可動型流れ制御デバイスを動かすことで船体周りの流れを制御し船体抵抗を低減する手段を備えたことを特徴とする船体周り流れ制御システム。