(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグヌスロータ（１０）を取り付けるための立設固定の支持体（４）を有しており、船舶（１）を駆動するための少なくとも１つのマグヌスロータ（１０）を備えた船舶であって、
前記支持体（４）には、前記支持体（４）の曲げ応力を決定するための測定装置（５）が配設されていること、および
前記測定装置（５）は、第１伸びセンサ（９）と第２伸びセンサ（１１）とを有し、当該伸びセンサは、前記支持体（４）の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていること
を特徴とする船舶。
【請求項２】
前記第１伸びセンサ（９）が、前記マグヌスロータ（１０）の回転軸線に関して該船舶（１）の縦方向に配設されており、前記第２伸びセンサ（１１）が、前記マグヌスロータ（１０）の回転軸線に関して該船舶（１）の横方向に配設されていること
を特徴とする、請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記第１伸びセンサ（９）と前記第２伸びセンサ（１１）は、１つの水平レベル内に配設されていること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の船舶。
【請求項４】
前記支持体（４）は、少なくとも、前記第１伸びセンサ（９）と前記第２伸びセンサ（１１）が配設されている部分において、円筒状に形成されていること
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項５】
前記第１伸びセンサ（９）と前記第２伸びセンサ（１１）は、各々、これらのセンサにより検知された伸びを表す信号を出力するように構成されていること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項６】
該船舶（１）は、出力信号を基礎とした力ベクトル（ＦＧ；３７）の検出のために装備されている、出力信号を記録するためのデータ処理装置（２３）を有すること
を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項７】
前記データ処理装置（２３）は、出力信号の強さの比率を用い、前記力ベクトル（ＦＧ；３７）の方向を決定するように、及び／又は、出力信号の強さの比率並びに出力信号の値を用い、前記力ベクトル（ＦＧ；３７）の大きさを決定するように構成されていること
を特徴とする、請求項６に記載の船舶。
【請求項８】
前記第１伸びセンサ（９）及び／又は前記第２伸びセンサ（１１）は、各々少なくとも１つの伸び測定帯材、及び／又は少なくとも１つの伸び測定管材、及び／又は少なくとも１つの光学式伸びセンサを有すること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項９】
船舶（１）の駆動のために装備されているマグヌスロータ（１０）を取り付けるための支持体であって、
該支持体（４）は、該支持体（４）の曲げ応力を決定するための測定装置（５）を有し、
前記測定装置（５）は、第１伸びセンサ（９）と第２伸びセンサ（１１）とを有し、当該伸びセンサは、前記支持体（４）の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていること
を特徴とする支持体。
【請求項１０】
支承部（６）を用いて支持体（４）に回転可能に配設されているロータ本体（８）を備えており、前記支承部（６）は、前記支持体（４）へ半径方向において作用する力を吸収するように構成されている形式のマグヌスロータであって、
前記支持体（４）は、前記支持体（４）の曲げ応力を決定するための測定装置（５）を有し、
前記測定装置（５）は、第１伸びセンサ（９）と第２伸びセンサ（１１）とを有し、当該伸びセンサは、前記支持体（４）の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていること
を特徴とするマグヌスロータ。
【請求項１１】
マグヌスロータ（１０）の推進力を決定するための方法であって、以下のステップ、即ち、
−  前記マグヌスロータ（１０）を取り付けるための支持体（４）の曲げ応力を、曲げ応力の検知のために構成されている測定装置（５）を用いて検知するステップを含み、
前記測定装置（５）は、第１伸びセンサ（９）と第２伸びセンサ（１１）とを有し、当該伸びセンサは、前記支持体（４）の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていること
を特徴とする方法。
【請求項１２】
該方法が、以下のステップ、即ち、
−  測定装置（５）の前記第１伸びセンサ（９）を用い、船舶（１）の進行方向におけるロータ支持体（４）の曲げ応力を表す信号を出力するステップ、
−  前記第１伸びセンサ（９）により検知された曲げ応力に対応する力成分（３９）を、推進力（ＦＶ）として決定するステップ、
−  前記測定装置（５）の前記第２伸びセンサ（１１）を用い、前記船舶（１）の横方向における前記ロータ支持体（４）の曲げ応力を表す信号を出力するステップ、
−  前記第２伸びセンサ（１１）により検知された曲げ応力に対応する力成分（４１）を、横推進力（ＦＱ）として決定するステップ、
−  前記第１伸びセンサ（９）と前記第２伸びセンサ（１１）の出力信号の強さの比率を用い、全力ベクトル（ＦＧ；３７）の方向を決定するステップ、及び／又は、
−  前記出力信号の強さの比率並びに前記出力信号の値を用い、前記力ベクトル（ＦＧ；３７の大きさ決定するステップ、
の１つ又は複数を含むこと
を特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１と第２の伸びセンサ（９、１１）は、互いに９０°の角度をもって離間されていること
を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグヌスロータを取り付ける（支持する）ための支持体を有し、船舶を駆動するための少なくとも１つのマグヌスロータを備えた船舶、特に貨物船に関する。更に本発明は、マグヌスロータ、並びにマグヌスロータを取り付ける（支持する）ための支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグヌスロータは、フレットナーロータ（Flettner-Rotor）とも、セールロータ（Segel-Rotor）とも称される。駆動部としてマグヌスロータを備えた船舶は、従来技術において既知である。例えばそのような装置は、下記非特許文献１から既知である。
【０００３】
また下記特許文献１から、更に発展された、複数のマグヌスロータを備えた船舶が開示されており、この際、マグヌスロータの各々には、個別に駆動制御可能でありマグヌスロータを回転させるための電気モータが付設されている。
【０００４】
下記特許文献２から、更に発展されたマグヌスロータが既知である。
【０００５】
マグヌスロータは、とりわけ、船舶上でマグヌス効果を利用しながら追加的な駆動力を提供するために利用される。マグヌス効果とは、自身の軸線の周りで回転する円筒体に流体が吹き付けられる結果としての横方向力（左右方向の力）の発生を意味する。この横方向力は、流体の吹き付け方向に対して垂直方向に作用する。回転する円筒体の周りの流体の流れは、物体の周りの均等な流れと渦との重なり合いとして理解される。全ての流れの不均等な分布により、円筒体周部には非対称の圧力分布が得られる。従って船舶には、風の流れの中で、有効な風向き即ち最高速度をもって修正された風向きに対して直角方向の力を発生させる、回転ないし回動するロータが備えられる。発生される力は、船舶の推進のために帆走時と同様に使用可能である。この際、横方向力は、円筒体の回転表面が運動する側面であって該円筒体を周りを流れる空気が同じ回転方向で運動する側面に向かって発生される。
【０００６】
ロータは、船舶本体へ横方向力を伝えるために該船舶本体と固定結合されていなくてはならない。周知のロータにおいてこのことは、ロータを回転可能に支持している、マグヌスロータを取り付ける（支持する）ための支持体を用いて行なわれる。この際、マグヌスロータを取り付けるための支持体は、通常、支承部（軸受部）へ半径方向に作用する力を吸収（受容）するように設計されている。この際、マグヌスロータにより発生される横方向力の大きさは、一方ではロータの大きさとその回転速度に依存し、他方ではロータの周りを流れる風の速度に依存する。しかしロータには、マグヌスロータ自体により発生される横方向力に追加し、風に対向するロータ面へ作用する風の力も追加的に作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】WO 2006/133950
【特許文献２】WO 2007/137844
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「帆走機械（Die Segelmaschine）」、クラウス・デー・ヴァーグナー（Klaus D. Wagner）著、エルンスト・カーベル出版有限会社（Ernst Kabel Verlag GmbH）、ハンブルク、1991年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
過負荷による損傷を回避するためには、マグヌスロータへ作用する力を知ること、特にマグヌスロータを取り付けるための支持体へ作用する力を知ることが求められる。更に風向きに依存したロータの制御を実行可能とするためには、ロータへ作用する力の方向、或いは支持体へ作用する力の方向を決定可能とすることが求められる。
【００１０】
これらについては、そのために少なくとも風向きが決定されなくてはならないので、従来技術から既知のマグヌスロータでは満足のいく結果が得られていない。また後者は可能であるとしても満足のいく精度は得られていない。
【００１１】
この背景技術のもと、本発明の基礎を成す課題は、上記の短所をできるだけ十分に軽減する、船舶、マグヌスロータ、マグヌスロータを取り付けるための支持体、及び方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、本発明の基礎を成す課題を、冒頭に掲げた形式の船舶において、該船舶が請求項１に記載の特徴を有するように構成されていることにより解決する。
【００１３】
即ち本発明の第１の視点により、マグヌスロータを取り付けるための立設固定の支持体を有しており、船舶を駆動するための少なくとも１つのマグヌスロータを備えた船舶であって、前記支持体には、前記支持体の曲げ応力を決定するための測定装置が配設されていること、および前記測定装置は、第１伸びセンサと第２伸びセンサとを有し、当該伸びセンサは、前記支持体の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていることを特徴とする船舶が提供される。
更に本発明の第２の視点により、船舶の駆動のために装備されているマグヌスロータを取り付けるための支持体であって、該支持体は、該支持体の曲げ応力を決定するための測定装置を有し、前記測定装置は、第１伸びセンサと第２伸びセンサとを有し、当該伸びセンサは、前記支持体の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていることを特徴とする支持体が提供される。
更に本発明の第３の視点により、支承部を用いて支持体に回転可能に配設されているロータ本体を備えており、前記支承部は、前記支持体へ半径方向において作用する力を吸収するように構成されている形式のマグヌスロータであって、前記支持体は、前記支持体の曲げ応力を決定するための測定装置を有し、前記測定装置は、第１伸びセンサと第２伸びセンサとを有し、当該伸びセンサは、前記支持体の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていることを特徴とするマグヌスロータが提供される。
更に本発明の第４の視点により、マグヌスロータの推進力を決定するための方法であって、以下のステップ、即ち、前記マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を、曲げ応力の検知のために構成されている測定装置を用いて検知するステップを含み、前記測定装置は、第１伸びセンサと第２伸びセンサとを有し、当該伸びセンサは、前記支持体の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間されていることを特徴とする方法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）マグヌスロータを取り付けるための立設固定の支持体を有しており、船舶を駆動するための少なくとも１つのマグヌスロータを備えた船舶、特に貨物船であって、前記支持体には、前記支持体の曲げ応力を決定するための測定装置が配設されていること。
（形態２）前記測定装置は、２つの伸びセンサを有し、これらの伸びセンサは、前記支持体の周面部に配設されており、好ましくは互いに９０°の角度で互いに角度をもって離間されていることが好ましい。
（形態３）第１伸びセンサが、前記マグヌスロータの回転軸線に関して該船舶の縦方向に配設されており、第２伸びセンサが、前記マグヌスロータの回転軸線に関して該船舶の横方向に配設されていることが好ましい。
（形態４）前記第１伸びセンサと前記第２伸びセンサは、１つの水平レベル内に配設されていることが好ましい。
（形態５）前記支持体は、少なくとも、前記第１伸びセンサと前記第２伸びセンサが配設されている部分において、円筒状に形成されていることが好ましい。
（形態６）前記第１伸びセンサと前記第２伸びセンサは、各々、これらのセンサにより検知された伸びを表す信号を出力するように構成されていることが好ましい。
（形態７）該船舶は、出力信号を基礎とした力ベクトルの検出のために装備されている、出力信号を記録するためのデータ処理装置を有することが好ましい。
（形態８）前記データ処理装置は、出力信号の強さの比率を用い、前記力ベクトルの方向を決定するように、及び／又は、出力信号の強さの比率並びに出力信号の値を用い、前記力ベクトルの大きさを決定するように構成されていることが好ましい。
（形態９）前記第１伸びセンサ及び／又は前記第２伸びセンサは、各々少なくとも１つの伸び測定帯材、及び／又は少なくとも１つの伸び測定管材、及び／又は少なくとも１つの光学式伸びセンサを有することが好ましい。
（形態１０）特に船舶の駆動のために装備されているマグヌスロータを取り付けるための支持体であって、該支持体は、該支持体の曲げ応力を決定するための測定装置を有すること。
（形態１１）支承部を用いて支持体に回転可能に配設されているロータ本体を備えており、前記支承部は、前記支持体へ半径方向において作用する力を吸収するように構成されている形式のマグヌスロータであって、前記支持体は、前記支持体の曲げ応力を決定するための測定装置を有すること。
（形態１２）マグヌスロータの推進力を決定するための方法であって、以下のステップ、即ち、前記マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を、曲げ応力の検知のために構成されている測定装置を用いて検知するステップを含むこと。
（形態１３）該方法が、以下のステップ、即ち、
−  測定装置の第１伸びセンサを用い、船舶の進行方向におけるロータ支持体の曲げ応力を表す信号を出力するステップ、
−  前記第１伸びセンサにより検知された曲げ応力に対応する力成分を、推進力として決定するステップ、
−  前記測定装置の第２伸びセンサを用い、前記船舶の横方向における前記ロータ支持体の曲げ応力を表す信号を出力するステップ、
−  前記第２伸びセンサにより検知された曲げ応力に対応する力成分を、横推進力として決定するステップ、
−  前記第１伸びセンサと前記第２伸びセンサの出力信号の強さの比率を用い、全力ベクトルの方向を決定するステップ、及び／又は、
−  前記出力信号の強さの比率並びに前記出力信号の値を用い、前記力ベクトルの大きさ決定するステップ、
の１つ又は複数を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明による船舶は、測定装置を有し、該測定装置は、マグヌスロータを取り付けるための支持体に配設されており、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を決定するために構成されている。
【００１６】
この際、本発明は、マグヌスロータを取り付けるための支持体へ作用する力が、マグヌスロータの円筒状に形成されたロータ面により先ず吸収ないし発生され、次いで、マグヌスロータを取り付けるための支持体を介して、船舶本体へ導かれるという認識を利用する。この際、それらの力は、一方では実質的に、ロータの回転軸線に対してもマグヌスロータを取り付けるための支持体の回転軸線に対しても半径方向に作用するが、船舶とマグヌスロータを取り付けるための支持体との接続部に対しては直接的な方向に作用する。従って力結合（Krafteinkopplung）の領域では曲げモーメントが発生し、該曲げモーメントは、マグヌスロータを取り付けるための支持体により吸収される。かくてマグヌスロータを取り付けるための支持体内では、曲げ応力のかかっていない中立的な繊維が注目され、中立的繊維から離れると、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力となる。マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力は、測定装置を用いて決定可能であり、ロータに作用する力の直接的な推論（決定）を可能とする。
【００１７】
本発明は、有利には、測定装置が２つの伸びセンサ（歪みセンサ Dehnungssensor）を有し、これらの伸びセンサが、マグヌスロータを取り付けるための支持体の周面部に配設されており、互いに角度をもって離間していることにより更に構成される。好ましくはこれらの２つの伸びセンサは、互いに９０°の角度をもって離間している。異なる箇所に配設された２つのセンサを使用することは、特に有利であり、マグヌスロータを取り付けるための支持体の周部に沿った異なる箇所において、マグヌスロータを取り付けるための支持体における２つの曲げ状態を同時に検出することを可能にする。センサの箇所において、マグヌスロータを取り付けるための支持体の表面部における伸びは、正にセンサの箇所において半径方向の、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力の成分に対応する。２つのセンサが使用されることにより、マグヌスロータを取り付けるための支持体に曲げ応力のかかる方向が、三角法的関係（trigonometrische Beziehungen）を用いて決定可能である。更に両方の伸びセンサの間の角度が知られていることを前提にし、周部の異なる箇所において検出された両方の曲げ応力成分から全曲げ応力の大きさも同様に三角法的関係を用いて決定可能であり、又は好ましくはピタゴラスの定理を用いて決定可能である。
【００１８】
特に有利には、第１伸びセンサがマグヌスロータの回転軸線に関して船舶の縦方向に配設されており、第２伸びセンサがマグヌスロータの回転軸線に関して船舶の横方向（左右方向）に配設されている。それ故、この配設構成は、ロータ軸線から正確に進行方向に位置決めされている第１伸びセンサが、正確に船舶の進行方向ないし縦方向において、マグヌスロータを取り付けるための支持体の伸びないし曲げ応力も決定可能としているので、特に有利である。他方で第２伸びセンサは、船舶の縦軸線に対して横方向の、第１伸びセンサに対して直角な伸びないし曲げ応力を決定可能としている。この際、伸び（Dehnung）とは、伸張（Streckung）の意味における正の伸びも、圧縮の意味における負の伸びも意味するものと理解されなくてはならない。マグヌスロータから船舶へ導入される力が作用する方向の検出、並びにその大きさの検出は、互いに直角とした２つの伸びセンサの配設構成により明らかに簡素化されている。
【００１９】
有利な一実施形態において、第１伸びセンサと第２伸びセンサは、１つの水平レベル（水平面）内に配設されている。それにより方向と大きさに関する曲げ応力の計算が更に簡素化される。
【００２０】
本発明の更なる有利な一実施形態において、マグヌスロータを取り付けるための支持体は、少なくとも、第１伸びセンサと第２伸びセンサが配設されている部分において、円筒状に形成されている。この部分において、マグヌスロータを取り付けるための支持体を円筒状に又は選択的に中空円筒状に形成することは、等方性（isotrop）の曲げ特性にとって有利である。マグヌスロータを取り付けるための支持体の使用材料により条件付けることのできる、必要に応じた構造異方性（Strukturanisotropie）にもかかわらず、マグヌスロータを取り付けるための支持体の円筒状の形成においては、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力が常に所定の力に対応する（どの方向からこの力が導入されるかによらず）。
【００２１】
本発明に更なる有利な一実施形態により、第１伸びセンサと第２伸びセンサは、各々、これらのセンサにより検知された伸びを表す信号を出力するように構成されている。これらの伸びセンサにより出力されたデータ信号は、好ましくはアナログ方式か又はデジタル方式で構成されており、従って様々な方法を用いたこれらの信号の更なる処理が可能とされている。
【００２２】
好ましくは、船舶は、出力信号を基礎とした力ベクトルの検出のために装備されている、出力信号を記録するためのデータ処理装置を有する。このデータ処理装置は、好ましくは、第１伸びセンサと第２伸びセンサの出力信号の強さの比率を用い、力ベクトルの方向を決定する、及び／又は、出力信号の強さの比率、並びに出力信号の値を用い、力ベクトルの大きさを決定するように構成されている。この際、データ処理装置は、好ましくは三角関数を利用し、そして次の認識を利用する。第１伸びセンサと第２伸びセンサの信号は、マグヌスロータを取り付けるための支持体の表面部における伸び（歪み状態）を表す。またこの伸びは、ロータ支持体の表面部ないし回転軸線に関し、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力に対応する。またこの曲げ応力は、全体としてマグヌスロータへ作用する力の１つの力成分である、半径方向の１つの力と一致する。両方の伸びセンサの間の角度が分かっており且つデータ処理装置が、両方の伸びセンサの配設構成に対応する各々の方向における両方の（両方の伸びセンサにより出力された信号を表す）力成分を決定するように構成されていると、この基本事項のもと、個々の成分から合成される全ベクトルの検出も実行可能である。
【００２３】
第１伸びセンサ及び／又は第２伸びセンサは、好ましくは各々少なくとも１つの伸び測定帯材及び／又は少なくとも１つの伸び測定管材、及び／又は少なくとも１つの光学式伸びセンサを有する。この際、伸び測定帯材（Dehnungsmessstreifen）としては、例えば、ワイヤやフォイルや半導体やロゼット等の伸び測定帯材として理解される。伸び測定管材（Dehnungsmessroehrchen）としては、コイル管材内部においてフェライト磁心が、測定装置が配設された表面部における伸びに対応して運動し、それにより変化されたインダクタンスが確定され、量的に（定量的に）出力されるという測定装置として理解される。光学式伸びセンサとしては、例えばファイバ・ブラッグ・センサ（Faser-Bragg-Sensor）が使用可能である。
【００２４】
更に本発明は、特に船舶の駆動のために装備されているマグヌスロータのためのマグヌスロータを取り付ける（支持する）ための支持体に関する。本発明によるマグヌスロータを取り付けるための支持体は、本発明の基礎を成す上記課題を、該支持体がマグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を決定するための測定装置を有することにより解決する。
【００２５】
更に本発明は、支承部（軸受部）を用い、マグヌスロータを取り付けるための支持体に回転可能に配設されているロータ本体を備えたマグヌスロータに関し、この際、支承部は、好ましくは、マグヌスロータを取り付けるための支持体へ半径方向において作用する力を吸収（受容）するように構成されている。前記のマグヌスロータは、本発明の基礎を成す上記課題を、マグヌスロータを取り付けるための支持体が、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を決定するための測定装置を有することにより解決する。
【００２６】
更に本発明は、マグヌスロータの推進力を決定するための方法に関する。この方法は、本発明の基礎を成す上記課題を、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力が、曲げ応力の検知のために構成されている測定装置を用いて検知されることにより解決する。
【００２７】
本発明による方法は、以下のステップの１つ又は複数により更に構成される：
測定装置の第１伸びセンサを用い、船舶の進行方向における、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を表す信号を出力するステップ、
第１伸びセンサにより検知された曲げ応力に対応する力成分を、推進力として決定するステップ、
測定装置の第２伸びセンサを用い、船舶の横方向（左右方向）における、マグヌスロータを取り付けるための支持体の曲げ応力を表す信号を出力するステップ、
第２伸びセンサにより検知された曲げ応力に対応する力成分を、横方向力（横推進力）として決定するステップ、
第１伸びセンサと第２伸びセンサの出力信号の強さの比率を用い、全力ベクトルの方向を決定するステップ、及び／又は、
出力信号の強さの比率並びに出力信号の値を用い、力ベクトルの大きさを決定するステップ。
従ってこの方法を用い、マグヌスロータから船舶へ伝達される力の強さも方向も表す全力ベクトルが検出可能である。
【００２８】
以下、本発明を、有利な実施形態に基づき、添付の図面に関連して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による一船舶を示す斜視図である。
【図２】本発明による一マグヌスロータを模式的に示す横断面図である。
【図３】マグヌスロータを取り付けるための支持体と共に、船舶のマグヌスロータを模式的に示す俯瞰図である。
【図４】ベクトル図を有する、図３に基づく図である。
【図５】ベクトル図を有する、図３及び図４に基づく図である。
【図６】代替的なベクトル図を有する、図５に基づく図である。
【実施例】
【００３０】
図１は、第１実施例による船舶１の模式的な図を示している。船舶１は、水中領域１６と水上領域１５とから成る胴体部を有する。更に船舶１は、例えば４つのマグヌスロータないしフレットナーロータ１０を有し、これらのマグヌスロータは、胴体部の（矩形を成す）四隅に配設することができる。船舶１は、船首部にブリッジ３０を有する。また船舶１は、水中においてスクリュ５０を有する。操縦性能の改善のために船舶１は、同様にサイドスラスタ（トランスバーススラスタ）を有することができ、この際、好ましくは１つのサイドスラスタが船尾部に設けられ、１つ或いは２つのサイドスラスタが船首部に設けられている。好ましくは、これらのサイドスラスタは電気駆動される。ブリッジ３０、並びに露天甲板１４上の全ての構造物は、風の抵抗を減少させるために空気力学的形状を有する。このことは特に、鋭いエッジや、鋭いエッジをもった取付部品等が実質的に回避されることにより達成される。風の抵抗を減少させるために、設けられる構造物をできるだけ少なくしている。
【００３１】
第１実施例による船舶１は、特に風力エネルギー設備及びそのコンポーネントを輸送するために設計されている貨物船である。風力エネルギー設備並びにその対応するコンポーネントの輸送は、市販のコンテナ船では条件付きでのみ実現可能であり、その理由は、風力エネルギー設備のコンポーネントは、対応する空間的要求を表すためであり、この空間的要求は、市販のコンテナ寸法には対応せず、その反面、個々のコンポーネントの質量は、その空間的要求と比べると僅かである。例えばここでは、風力エネルギー設備のロータブレードやナセル（ゴンドラ）ケーシングを挙げることができ、これらは、主として容積の大きいＧＦＫ構造体（ガラスファイバ強化プラスチック構造体）として、少ない重量トンで形成されている。
【００３２】
例えば図１では、４つのマグヌスロータ１０が、本発明による船舶１のための風力稼動式駆動部である。船舶１を少なくとも部分的にこれらのマグヌスロータを用いて駆動することが意図されている。
【００３３】
船舶１の胴体部の形状は、船尾部ができるだけ水から離れて突き出ているように設計されている。従って一方では、船尾部の高さ部分は水面の上方にあり、他方では、船尾部の長さ部分も水面の上方にあり、即ち船尾部は同様に水表面の上方に浮かんで見える。この構成は、船舶１の後方にいく波を回避することを目的とし、水を早期に胴体部から引き離すために有効であり、その理由は、船舶１の後方にいく波は胴体部の高い抵抗をもたらすためであり、つまり船舶１により引き起こされるこの波も機械出力により作られるものであるが、この機械出力は、それ以降もはや推進力のために使われることはない。
【００３４】
船舶１の船首部には、比較的長い区間にわたり鋭い切り込みをもって形成されている（細く構成されている）。水中船体部は、構造体水線上のほぼ３ｍの高さに至るまで、流体力学的観点に関し、抵抗上最適化されるように構成されている。
【００３５】
従って船舶１の胴体部は、最大積載量を目指して設計されているのではなく、最小抵抗（空気力学的及び流体力学的）を目指して設定されている。
【００３６】
船舶１の構造物は、流れに関して有利であるように構成されている。このことは特に、全ての面が平滑な面として構成されていることにより達成される。ブリッジ３０の構成により、とりわけ後流渦（あとひき渦）が回避されるので、マグヌスロータ１０の駆動制御をできるだけ妨害することなく行なうことができる。ブリッジ３０は、好ましくは船舶１の船首部に配設される。船舶１の中央における構造物の配設構成も同様に可能であるが、その際には構造物が正に船倉（積荷空間）の中央上に配設されることになるので、積荷の積み込み或いは陸揚げを不必要に妨害してしまうことになるだろう。
【００３７】
或いはまたブリッジ３０を、船舶１の船尾部に配設することもできるが、このことは、マグヌスロータ１０が前方への問題のない視界を妨げるという点において、短所になるであろう。
【００３８】
船舶１の駆動ないし推進は、風力駆動に最適化されているので、本発明の船舶１は、帆船として扱うことができる。
【００３９】
マグヌスロータ１０は、例えば船倉（積荷空間）のコーナポイント（四隅）の領域に配設することができ、従ってこれらのマグヌスロータ１０は、矩形（ないし長方形）状の面を画成することができる。しかし、同様に他の配設構成も可能であることを指摘しておく。マグヌスロータ１０の配設構成は、マグヌスロータ１０による所望の駆動出力を達成するために所定のロータ面が必要であるという思想に基づいている。全部で４つのマグヌスロータ１０へこの必要な表面を分配することにより、個々のマグヌスロータ１０の寸法（サイズ）が減少される。マグヌスロータ１０のこの配設構成により、最大可能な連続面を自由に使うことができ、即ちこの最大可能な連続面は、特に船舶１の積み込みと積み下ろしのために用いられ、また複数のコンテナ貨物の形式のデッキ載荷（Deckenlast）の受け入れを可能にする。
【００４０】
船舶１が本実施例では４つのマグヌスロータを備えた船舶として形成されているのに対し、代替的に４つとは異なるマグヌスロータの数量と配設構成、並びに駆動部の他の配分構成も好ましいかたちで提供することが可能である。
【００４１】
従ってマグヌスロータ１０及び主駆動部は、風力が十分でない場合には主駆動部が、マグヌスロータ１０では提供することのできない出力の差分だけを提供すべきであるように設計されている。従って駆動部の制御は、マグヌスロータ１０が最大出力又はほぼ最大出力を発生するように行なわれる。即ちマグヌスロータ１０の出力の増加は、主駆動部による電気的な駆動のために追加的なエネルギーを発生する必要がないので、直接的に燃料の節約をもたらしてくれる。従って燃料の節約は、燃焼機械（ないし内燃機関）により駆動されるプロペラ（スクリュ）ないし主駆動部と、マグヌスロータ１０の制御装置との間の適合（マッチング）を必要とすることなく得ることができる。
【００４２】
船舶１は、露天甲板（ないし上甲板）１４を有する。この露天甲板１４は、船舶１の一番上に位置する甲板であり、外部に配設されている。露天甲板１４上には、様々な種類の積荷を配置するこができる。
【００４３】
船舶１は、キール線と平行であり且つ水平方向に延在して配設されている縦軸線（長手方向軸線）３を有する。従って縦軸線３は、真直ぐな進行時（サイドスラスタの稼動を伴わない）には船舶１の進行方向に対応する。
【００４４】
図２は、船舶１の本発明によるマグヌスロータ１０の断面図を示している。マグヌスロータ１０は、円筒状のロータ本体８と、上部領域に配設されたエンドプレート１２とを有する。ロータ本体８は、支承部（軸受部）６を用い、マグヌスロータを取り付ける（支持する）ための支持体４に回転可能に支承されている。ロータ本体８は、力伝達手段を用い、支持体（受容体）４の上部領域における駆動モータ１０６と連結されている。マグヌスロータを取り付けるための支持体４は、内面部７を有する。マグヌスロータを取り付けるための支持体４の下部領域には、内壁部７の領域において測定装置５が配設されている。測定装置５は、作業用プラットフォーム１０８を用いて到達可能である。
【００４５】
測定装置５は、ロータ本体８への力作用による支承部６の実質的に半径方向の応力の結果として、マグヌスロータを取り付けるための支持体４の曲げ応力を決定するために構成されている。測定装置５は、２つの伸びセンサ（歪みセンサ Dehnungssensor）９、１１を有し、これらの伸びセンサ９、１１は、この実施例では、互いに９０°の角度をおいて配設されている。
【００４６】
マグヌスロータを取り付けるための支持体４は、フランジ結合部１１０を用いて船舶甲板と結合されている。
【００４７】
本発明によるマグヌスロータ１０の模式的な横断面図が図３に示されている。マグヌスロータ１０は、ロータ本体８の内部において、マグヌスロータを取り付けるための支持体４（立設固定式）を有する。マグヌスロータを取り付けるための支持体４の内面部７には、測定装置の一部分として第１伸びセンサ９と第２伸びセンサ１１とが配設されている。第１伸びセンサ９は、マグヌスロータを取り付けるための支持体４の中心点から見て、第１軸線１３上に位置している。第１軸線１３は、船舶の縦軸線（長手方向軸線）３に対して角度βをおいて延在している。特に有利な一実施形態において、角度βは０°である。第２伸びセンサ１１は、マグヌスロータを取り付けるための支持体４の中心点から見て、第２軸線１７に沿って、マグヌスロータを取り付けるための支持体４の内面部７に配設されている。特に有利な一実施形態において、第１軸線１３と第２軸線１７との間の角度αは９０°である。
【００４８】
第１伸びセンサ９は、第１信号ライン１９を用いてデータ処理装置２３と接続されている。第２伸びセンサ１１は、第２信号ライン２１を用いてデータ処理装置２３と接続されている。データ処理装置２３は、第３信号ライン２５を用いて表示装置２７と接続されている。表示装置２７は、マグヌスロータを取り付けるための支持体４へ作用する推進力の方向と大きさを表示するために構成されている。データ処理分析機能が、本発明による方法を実行するために設けられている。
【００４９】
図４〜図６は、基本的に図３と同じ図を示しているが、模式的に示唆された信号ラインとデータ処理装置と表示装置とは省略されている。図４〜図６に基づき、どのように、マグヌスロータ１０へ作用する力が解釈され、測定装置を用いて決定されるかが、具体的に説明される。
【００５０】
初めに図４により、マグヌスロータ１０が、風に背を向ける側と、風に向かう側３４とを有することが確認されなくてはならない。風に向かう側３４は、風が吹き付ける表面を有する。この際、風がマグヌスロータ１０に吹き付ける方向は、場所を固定して観察した場合、船舶は通常は運動状態にあるので、実際の風向きとは異なっている。風が矢印３３の方向でマグヌスロータ１０に当たると、それによりマグヌスロータ１０は、風の方向へ力をもって付勢される。以下、この力を風力又は単にＦＷと称するものとする。マグヌスロータ１０は、矢印２９の方向で回転している。それによりマグヌス効果に基づき、図５で見てとれるように矢印３５の方向の力が発生する。以下、この力をマグヌス力又は単にＦＭと称するものとする。ベクトルＦＭは、ベクトルＦＷに対して直角に延在する。
【００５１】
つまりマグヌスロータを取り付けるための支持体４には、一方における風力ＦＷと他方におけるマグヌス力ＦＭとから合成される力が作用する。両方のベクトルＦＷとＦＭの合計は、全体力のベクトルとして得られ、以下、ＦＧと称するものとする。このベクトルＦＧは、矢印３７の方向に延在する。
【００５２】
図６は、縦軸線３と、第１伸びセンサ９が位置する第１軸線１３とが図６では一致していることを除き、図４及び図５と、図３にも対応している。図４及び図５に基づき既に導き出された、矢印３７の方向の全体力ＦＧは、ベクトル観察において、互いに直角な２つのベクトルの合力（合成力）として解釈される。特に有利な一実施形態において、第１伸びセンサ９と第２伸びセンサ１１とは、互いに直角に配設されている。図６による実施形態において、第１伸びセンサ９は、進行方向、従って船舶の縦軸線３の方向において、マグヌスロータを取り付けるための支持体４の内面部に配設されており、それに対して第２伸びセンサ１１は、第１伸びセンサ９に対して直角に、従って実質的に正確に船舶の横方向（左右方向）において第２軸線１７に沿って配設されている。
【００５３】
従って全体力のベクトルＦＧは、縦軸線３ないし第１軸線１３の方向の第１ベクトルと、第２軸線１７の方向の第２ベクトルとに分割（分解）することができる。縦軸線３ないし第１軸線１３の方向の成分を、以下、ＦＶと称するものとする。第２軸線１７の方向のベクトルを、以下、ＦＱと称するものとする。この際、ＦＶは、推進力のためにあり、矢印３９の方向に延在し、それに対してＦＱは、横方向力として理解することができ、矢印４１の方向に延在している。
【００５４】
どの方向にベクトルＦＱが作用するかに応じ、第１伸びセンサ９により確定される曲げ応力は、第２伸びセンサ１１により確定される曲げ応力と異なる。互いの矢印３９及び４１の方向の曲げ応力の比率は、矢印３７の方向の全体力ＦＧと、両方の軸線１３及び１７の一方との間の角度γと共に変化する。第１伸びセンサ９と第２伸びセンサ１１により検知された曲げ応力が同じ大きさである場合には、全体力ＦＧと推進力ＦＶとの間の角度γは４５°である。例えば第１伸びセンサ９により確定された曲げ応力が、第２伸びセンサ１１により確定された曲げ応力の二倍の大きさである場合には、ＦＧからＦＶないし第１軸線１３への角度γは３０°である。
【００５５】
従って、一般的に表現すると、ＦＧとＦＶとの間の角度γは、γ＝arctan（第２伸びセンサ１１の信号値／第１伸びセンサ９の信号値）との関係から得られる。
【００５６】
同様に、個々の伸びセンサ９、１１により検出された両方の信号値から、加わる力ＦＧの角度に追加し、その大きさが、選択的に第１伸びセンサ測定値又は第２伸びセンサ測定値に対する比率として検出される。ベクトルの大きさは、ＦＧ＝ＦＶ／ｃｏｓ（γ）ないし信号値等価＝（第１伸びセンサ９の信号値）／ｃｏｓ（γ）との関係から得られる。
【符号の説明】
【００５７】
１        船舶
３        縦軸線（長手方向軸線）
４        マグヌスロータを取り付けるための支持体（受容体）
５        測定装置
６        支承部（軸受部）
７        内面部（内壁部）
８        ロータ本体
９        第１伸びセンサ
１０        マグヌスロータ
１１        第２伸びセンサ
１２        エンドプレート
１３        第１軸線
１４        露天甲板
１５        水上領域
１６        水中領域
１７        第２軸線
１９        第１信号ライン
２１        第２信号ライン
２３        データ処理装置
２５        第３信号ライン
２７        表示装置
２９        マグヌスロータの回転方向
３０        ブリッジ
３３        風の方向
３４        風に向かう側（マグヌスロータ）
３５        マグヌス力
３７        全体力（風力＋マグヌス力）
３９        推進力
４１        横力
５０        スクリュ（プロペラ）
１０６        駆動モータ
１０８        作業プラットフォーム
１１０        フランジ結合部
ＦＷ          風力
ＦＭ          マグヌス力
ＦＧ          全体力（合成力）
ＦＶ          推進力
ＦＱ          横方向力
α            第１軸線１３と第２軸線１７との間の角度
β            第１軸線１３と船舶の縦軸線３との間の角度
γ           ＦＧとＦＶとの間の角度
【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】
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【図６】
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