(57)【要約】  船橋を従来どおりに船尾に配置して、帆走設備に甲板を占有されず、荷役口も限定されず自由な配置を可能とさせ荷役時の負担も増さず、貨物スペースも甲板下の帆走設備の付帯設備で圧迫されることなく、帆を巨大化しても船橋からの視界を妨げず、風力の利用を促進して省燃費を実現し、ひいては、大気汚染も防止する商船を提供する。  主機関及び主機関により駆動される推進装置に加えて風力推進力を補助的に利用するハイブリッド船舶であって、船尾部に居住区並びにその上方に航海及び操縦ワークステーションである船橋（１１）を備えるタワーを備え、前記タワーの居住区側方であって甲板（６）上方で前記船橋（１１）の床面より下方の空域に居住区側壁部に引込可能な帆（３０）が横展開可能に配設されるハイブリッド船舶。
2016185582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主機関及び主機関により駆動される推進装置に加えて風力推進力を補助的に利用するハイブリッド船舶であって、  船尾部に居住区並びにその上方に航海及び操縦ワークステーションである船橋を備えるタワーを備え、前記タワーの居住区側方であって上甲板上方で前記船橋の窓より下方の空域に居住区側壁部に引込可能な帆が横展開可能に配設されるハイブリッド船舶。
【請求項２】
前記タワーの居住区上方に配設される航海及び操縦ワークステーションである船橋に接続して船舷まで張り出す船橋ウィングが備わり、前記帆は、前記ウィング張り出し部の下部又は下方の両舷方向に横帆展開可能なヤードに垂下される請求項１記載のハイブリッド船舶。
【請求項３】
展開可能な前記帆は、フレキシブルな素材から成って、前記タワー内部に配設される格納部に格納可能とされて、船舷方向に張出可能である請求項１〜２のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【請求項４】
前記帆は上端をヤードに吊られる吊具及び下端をブームに支持される支持具に張られ、  前記帆を展開する手段として、  前記フレキシブルな帆を前記吊具によって垂下するヤード及び前記支持具によって支持するブームには、前記吊具及び支持具がヤード及びブームに設けられているガイドレール上でスライド可能に配設され、  前記吊り具を前記ガイドレール上で船舷方向に展開及び格納をするための駆動機構を含む牽引機構が備わり、  前記牽引機構にはこれを作動するコントローラーが含まれ、  前記フレキシブルな帆をカーテン方式に展開格納する横帆展開格納動力装置を有する請求項３に記載のハイブリッド船舶。
【請求項５】
前記タワーの骨格構造は、  居住区の中心に立てるセンター主柱と、  センター主柱の周囲四方に四辺形を形成する角位置に立てる補助柱と、    これら５本の柱を主骨で前記タワーの頂部、最下部で結合されて当該主骨は水平面上で十字形を形成し、かつ、前記４本の補助柱は補助骨で結合されて四辺形を形成する前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【請求項６】
前記タワーの骨格構造は、  居住区の中心に立てるセンター主柱と、  センター主柱の周囲四方に四辺形を形成する角位置に立てる補助柱と、    これら５本の柱を主骨で前記タワーの頂部、最下部及び少なくとも一つの中間部で結合されて当該主骨は水平面上で十字形を形成し、かつ、前記４本の補助柱は補助骨で結合されて四辺形を形成する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【請求項７】
前記帆を主帆として、前記主帆機構で前記主帆を上から支持するヤード及び帆を下から支持するブームからさらに追加帆ヤード及び追加帆ブームが舷側外方向へ張出され、追加帆を横帆展開可能である請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【請求項８】
前記居住区のタワー化は、前記居住区の構造の甲板上から前記船橋床までの高さを船幅の５割以上５．５割以下の範囲内とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【請求項９】
船首側の前記補助柱を用いて前記主帆用ヤード及びブームは水平旋回揺動自在に支持される請求項１〜８のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【請求項１０】
前記水平旋回揺動の揺動角範囲は、船舷方向から後方７０°〜８０°まで旋回可能な請求項９記載のハイブリッド船舶。
【請求項１１】
前記主帆は、ヤードが船橋両ウィング下に配設されて主帆を上端部で垂下し、ブームが上甲板上に配設されて主帆を下端部で支持する請求項請求項１〜１０のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、風力を船舶の推進力に補助的に利用する船舶であって、居住区をタワー化し居住区タワーと両舷との領域をより大きな空域とし風の力を利用する為の帆および帆展開の装備を行い、主として船尾方向からの追風を利用する船舶に関し、燃料費を節約し、大気汚染を防止し、商業船舶に好適、特に幅広船に有利な船舶の発明である。
【背景技術】
【０００２】  機械力を用いての船舶推進が行われるまでは風力による船の運航が人類の歴史始まって以来長い間行われてきた。初期は単純かつ小さな帆掛け舟的なものであったが帆が大型化すると共に帆掛け方式の進歩、多数の帆を利用する技術の進歩、帆の強度および帆柱の強度を上げることにより早い、より大型の船の帆走を可能としてきた。最後に起用されたカティーサーク型帆船がその集約化されたものと言われている。【０００３】  その後、船舶の定期運行性、高速化、大型化の市場要求は産業革命の蒸気力を機械的に利用する方式を利用し大いに発展した。この蒸気力利用が内燃機関のディーゼルが船に利用より、その便利性、大出力性、高効率化により取って替わられた。【０００４】  近年二度に及ぶオイルショック、リーマンショック、燃料費の高騰は世界経済の停滞をもたらし海運界もその都度長期にわたる不況となり、赤字運航も余儀なく、これをしのぐため船舶の運行様態が大きく影響をうけた。主機関運転モード、仕様の変更もその大きな一項目である。燃料費節約のための主機関減速運転、超減速運転も対策のひとつである。３０％ＭＣＲ（MCR: Maximum Continuous Rating,以下同じ）運転（最大出力の３０％での低負荷運転）  はもちろん１０％ＭＣＲ運転状態も常態化した。【０００５】  このレベルまでの減速となると風力利用の帆船運行、補助推力装置としての帆の利用も視野に入り、第一次オイルショック以降、様々な提案がされ、カティーサークなどの従来の帆船とは異なる機主帆従方式を採用した現代型の帆装船が幾つか建造されてきた。【０００６】  新愛徳丸は、「昭和５５年（１９８０）に竣工した世界で最初の、操帆に人手を必要としない省エネ帆装商船の実用化第一船」で「燃料消費を節約するために自然の風力エネルギーを利用」するために準公的な資金援助である「財団法人日本船舶振興会の援助を受けて財団法人日本舶用機器開発協会が研究開発し、実用化にこぎつけ」、「操帆の自動化をはじめとして、船型やプロペラ、エンジンなどにも改善を行い、同型の在来船と比較して、約５０％も燃料の節約をする」という（非特許文献１参照）。【０００７】  しかしながら、商船は建造コストに敏感な経済的位置に置かれている。新愛徳丸のケースでは準公的な資金援助を受けて開発せざるを得ない程、通常の内燃機関を用いる商船に比較して開発コストがかかるという構造を取らざるを得なかったと云える。すなわち、非特許文献１の新愛徳丸模型図が示すように、船尾に内燃機関を備える区画を必要としながら、これに加えての風力推進機構を船央及び船首部の甲板上の帆とその甲板下に操帆機構を埋め込む必要があるから、元々帆走のための設備購入設置に追加コストがかかる上に、帆走設備が船全体の構成に影響し、総じて建造コスト、開発コストが高額にならざるを得なかったものと思われる。さらに、帆走設備が以下に述べる負の効果をもたらすという問題が発生する。【０００８】  すなわち、甲板上に帆のマストを複数本設けて、その支持構造を甲板下に設けるということは、建造コストがかかるだけでなく、甲板上を占有する帆走設備によって積み下ろしの開口部に制約が生じて積み卸しの荷役作業の障害となり、荷役作業の時間とコストが余計に生じてしまう���いう商船としての根本問題が発生する。【０００９】  加えて帆走装備によって船上部に設けられる貨物搭載スペースを奪われるだけでなく、甲板下の帆走のための付帯設備設置によって、船中の貨物容量が減るという問題が発生する。貨物搭載量が減ずれば、積載量当たりの燃料費も上昇するわけで、船体一単位の燃料費が減ぜられても、積載荷物当たりの原単位の燃料費も、荷役費も上昇することは容易に想像でき、結局のところ、「同型の在来船と比較して、約５０％も燃料の節約をする」としても商船としては通用せず、このような構成を取る従来の機主帆従方式を採用した現代型の帆装船は普及に至らなかった。【００１０】  最近、原油の高騰及び低炭素化、ＣＯ２排出による地球温暖化問題の対策もあって、さらなる化石燃料の使用量の削減を狙って、非特許文献２に示される帆主機従型のハイブリッド帆船も開発されている。帆主機従を狙うため、帆の面積が増大しその取扱いの負担が増すため、特許文献１に開示されるように帆を硬翼としてマストに伸縮性を持たせることを特徴として、取り扱いの負担を減ずることに焦点が当てられたものと理解されるが、商船として評価すると段落０００８に記述した先の問題は全く同様に当てはまる。【００１１】  すなわち、板上に帆のマストを複数本設けて、その支持構造を甲板下に設けるということは、建造コストがかかるだけでなく、甲板上を占有する帆走設備によって積み下ろしの開口部に制約が生じて積み卸しの荷役作業の障害となり、荷役作業の時間とコストが余計に生じてしまうという商船としての根本問題が発生するという問題は相変わらずである。【００１２】  加えて帆走装備によって船上部に設けられる貨物搭載スペースを取られるだけでなく、甲板下の帆走のための付帯設備設置によって、船中の貨物容量が減るという問題も同様である。貨物搭載量が減ずれば、積載量当たりの燃料費も上昇するわけで、船体一単位の燃料費が減ぜられても、積載荷物当たりの原単位の燃料費も、荷役費も上昇することは容易に想像でき、結局のところ、燃料の消費量を半減するとしても商船としては通用し難いのは、同様である。【００１３】  さらに、帆主機従型のハイブリッド帆船を目的とするため、船尾から見るとさらに巨大な例えば、幅２０ｍ、航海時には高さ５０ｍもの伸縮式の帆が三本以上、前方に設置されて、（非特許文献２のフルセールモードの図７参照）、船尾から見ると前方視界の妨げとなるから、非特許文献３に示す日本工業規格  JIS  F0420：2009(ISO 8468：2007)「船舶及び海洋技術‐船橋配置及び関連装置‐要求事項及び指針」に合致しないという追加の問題も発生する。【００１４】  すなわち、『4.2.3.2：要求される視界 225°［船首からそれぞれ両げん（舷）に 112.5°］内の死角の合計は 20°を超えてはならない。片げん（舷）の死角は 10°を超えてはならない。正船首から両げん（舷）に 10°内では，片げん（舷）の死角は 5°を超えてはならない。二つの死角に挟まれた視界部分は，その両死角のうち大きい死角の範囲を下回ってはならない。』という標準規則を遵守しようとすれば、従来の商船のように船尾に船橋を設置するのに難がある。それ故、非特許文献２の図７に示されるハイブリッド船では、船首部に船橋と居住区の一部を船尾部に居住区を設置する。【００１５】  そうすると帆走設備が甲板を占有するのみならず、船橋までも追加で機関の上方以外で甲板上を占有することとなり、先に指摘した問題点はさらに悪化することとなる。というのは、そもそも船橋が船尾に配置されたのは、推進機構であるディーゼル機関が船尾に配置されてその部分の貨物スペースは存しないからそこは荷物が積めず、其の上部に船橋を設置して甲板上のデッドスペースの発生を防止するのであった。船首部に船橋を設置すると、その下部に新たなデッドスペースの発生をもたらしかねず、そのスペースを利用できるとしても、商船の用途は限られ、又は荷役時の負担が重くなるのである。【００１６】  さらに、分離型居住区の場合、通常船尾に配置されている救命ボートの降下設備も追加で船首部への設置が求められ、さらなる設計変更と甲板上設計の制約をもたらすことも知られる（非特許文献４）。【００１７】  船首部に船橋を配置しないとすれば、特許文献２の図１に開示されるように、前方の視界を確保するため、甲板上に比較的低層の帆を多数設けることとなろうが、甲板上の占有の問題は変わらず、航行時の視界の制約についての問題は尚潜在するものと思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特許５３１８００８、平成２５年７月１９日登録
【特許文献２】特開２０１２−２４０５３９
【特許文献３】特開平１１−１２９９７７
【特許文献４】特開２００７−２２３３５１
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】http://www.funenokagakukan.or.jp/sc_02/s/genre/shu/data/B82013.html船の科学館、「操帆タンカー  “新愛徳丸”  1980年」船模型図
【非特許文献２】「船舶風力利用「ウィンドチャレンジャー計画」、大内  一之、日本マリンエンジニアリング学会誌  第47巻  第４号（2012）、Ｐ１０８−Ｐ１１３．
【非特許文献３】日本工業規格  JIS  F0420：2009(ISO 8468：2007)、「船舶及び海洋技術‐船橋配置及び関連装置‐要求事項及び指針」
【非特許文献４】https://www.classnk.or.jp/hp/pdf/reseach/ri2012_05seminar.pdf  「次世代帆船ウィンドチャンレジャー計画」、“３．基本設計コンセプト／３．２．２救命艇”  一般財団法人日本海事協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】  こうして、機主帆従方式にしろ、帆主機従方式にしても従来の風力推進力利用のハイブリッド船では、船全体に亘る船体設計の見直しによる開発コスト、造船コスト増が見込まれる上に商船としての使用上も帆走設備が甲板を占有し、荷役口が限られて荷役時の負担が増し、貨物スペースも甲板下の帆走設備の付帯設備で圧迫されて、帆を巨大化すれば、視界確保のため船橋の配置も見直さざるを得ず、さらにこれらの事情は悪化する。貨物輸送の実効的な運送コスト原単位が上昇し見かけほど省燃費にならず、結局のところ、商船として成立し難いく、採用に躊躇せざるを得ないという課題があった。【００２１】  本願発明は、主として、船尾に船橋を配置したまま、風力推進力を活用する道を探求し、船体全体構造に大きな見直しを必要とせず、荷役作業の負担は従来同様に新たな負担を発生させず、帆走設備によって貨物スペースを新たに犠牲にすることなく、風力推進力を活用して燃料消費量を減じて、原油等の内燃機関の流体燃料価格の高騰に備え、ＣＯ２削減の要請にも応え、ひいては大気汚染を防止する風力推進力を補助的に利用する新しいハイブリッド船舶である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】  この課題を解決した本発明は以下のとおりである。[請求項１記載の発明］  主機関及び主機関により駆動される推進装置に加えて風力推進力を補助的に利用するハイブリッド船舶であって、  船尾部に居住区並びにその上方に航海及び操縦ワークステーションである船橋を備えるタワーを備え、前記タワーの居住区側方であって上甲板上方で前記船橋の床面より下方空域に居住区側壁部に引込可能な帆が横展開可能に配設されるハイブリッド船舶。【００２３】 [発明の作用効果]  船舶は大型化に伴い、その運航要員は小型船と比べあまり増加せず要員の居住面積は著しく増加しない、また船橋からの見通線を維持するため船橋の位置は少し高くなり、船の風による形状抵抗を考慮して居住区域全体の構造がスリムのものとなってきている。これに伴い居住区の両舷が大型船は大きな空域となってきている。本発明は、船橋を含む居住区をタワー化し両舷により一層大きな空域を創造し、風の力を利用する為の帆および帆展開の装備を行い、主として船尾方向からの追風を利用する事を目的とする。この場合において、このタワーは上甲板から居住区が上に伸びるが、タワーのトップ部、居住区の上方に航海及び操縦ワークステーション（以下で船橋ともいう）を備える。居住区のタワー化によって従来の居住区、船橋が占めていた空間は、この居住区タワー側方に空域として現れ、上甲板上方で航海及び操縦ワークステーション床より下方の空域に、居住区タワーに引込格納可能な帆がタワーから側方に展開可能に配設される。【００２４】  このように居住区のタワー化によって甲板上への構築面積を減ずることが可能となるから、特に、大型の幅広船では、タワー側方に空域が発生し、この空域に、船橋からの四方への視界を妨げぬよう、船橋の下方に帆が横展開される。タワーの構造骨格と通常の帆のマストに相当する支柱構造部は共通化又は互いに支え合う構成も可能となって、帆走機構も含めた造船コストを低減させる効果を与える。【００２５】  当該居住区のタワー構築物の配置は、従来からの船舶の船橋の配置と同じく船尾部として、船尾部船内の推進機構の上方甲板部にタワーを設置させて商船としての甲板上のデッドスペースを排し、荷役設備設置、船内倉庫の配置の自由度を確保する。【００２６】 [請求項２記載の発明］  前記タワーの居住区上方に配設される航海及び操縦ワークステーションである船橋に接続して船舷まで張り出す船橋ウィングが備わり、前記帆は、前記ウィング張り出し部の下部又は下方の両舷方向に横帆展開可能なヤードに垂下される請求項１記載のハイブリッド船舶。【００２７】 [発明の作用効果]  居住区のタワー化によって、従来の居住区構造物をスリムにすると、タワーのトップ部に航海及び操縦ワークステーションが設けられても直接には両舷に達せず、両舷の目視には、タワーの航海及び操縦ワークステーションに接続して船舷まで張り出すウィング船橋が備わることが好ましく、同時に、当該ウィングの舷側への張り出し部の下部には、帆が展開可能に垂下される。一実施形態では、両舷の視界を確保するウィングの下方に両舷方向に横帆展開可能にヤードに垂下され、他の実施形態では帆の横への展開を支持するヤード部とウィングを一体共通構造化し��、帆の横への展開を支持するヤード部とウィングは結合されて、帆走機構も含めた総合造船コストを低減させる効果を与え、追加の帆走設備を設けるとすれば発生する無用な甲板スペースの占有を避け、荷役設備設置、船内倉庫の配置の自由度を確保する。【００２８】 [請求項３記載の発明］  展開可能な前記帆は、フレキシブルな素材から成って、前記タワー内部に配設される格納部に格納可能とされて、船舷方向に張出可能である請求項１〜２のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００２９】 [発明の作用効果]  展開可能な前記帆は、様々な構成を取り得るが、フレキシブルな素材から成っていれば、格別の折り畳み機構や硬帆パーツのような展開用の特殊なスライド機構も不要であり、タワー高層部での保守作業の手間も減ぜられるし、フレキシブルな素材から成っていれば容易にタワー内部に引込格納可能とでき、例えば、カーテン方式で張出し、格納動作を機能させて帆走機構も含めた総合造船コストを低減させる効果を与え、追加の帆格納又は折り畳み設備を設けるとすれば発生する無用な上甲板スペースの占有を避け、荷役設備設置、船内倉庫の配置の自由度を確保する。【００３０】 [請求項４記載の発明］  前記帆は上端をヤードに吊られる吊具及び下端をブームに支持される支持具に張られ、  前記帆を展開する手段として、  前記フレキシブルな帆を前記吊具によって垂下するヤード及び前記支持具によって支持するブームには、前記吊具及び支持具がヤード及びブームに設けられているガイドレール上でスライド可能に配設され、  前記吊り具を前記ガイドレール上で船舷方向に展開及び格納をするための駆動機構を含む牽引機構が備わり、  前記牽引機構にはこれを作動するコントローラーが含まれ、  前記フレキシブルな帆をカーテン方式に展開格納する横帆展開格納動力装置を有する請求項３に記載のハイブリッド船舶。【００３１】 [発明の作用効果]  展開可能な前記帆は、様々な構成を取り得るが、フレキシブルな素材から成る帆をカーテンのようにガイドレール上で帆を張った吊具、支持具をスライドする方式であれば、ガイドレール上で船舷方向に往復スライド可能とする牽引機構を備え、一実施形態では、ワイヤ牽引機構とこの牽引機構を駆動するワイヤ―巻き取り機構が駆動機構として備わり、帆をカーテンのように格納する。駆動機構には、駆動機構を作動するコントローラーが備わり船橋からの展開操作オペレーションで当該操作が自動完了可能とされ、運用の簡易化を図る効果が奏される。【００３２】 [請求項５記載の発明］  前記タワーの骨格構造は、  居住区の中心に立てるセンター主柱と、  センター主柱の周囲四方に四辺形を形成する角位置に立てる補助柱と、    これら５本の柱を主骨で前記タワーの頂部、最下部で結合されて当該主骨は水平面上で十字形を形成し、かつ、前記４本の補助柱は補助骨で結合されて四辺形を形成する前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００３３】 [発明の作用効果]  居住区の高度のタワー化および帆の風力このタワーを経由して船体に伝えるためその強度、剛性を十分に確保するため、以下のように居住区の構造を帆のマスト機能部位、ヤード機能部位及びブーム機能部位を支えるに足りるものを実現する��の構造とする。  居住区の中心に大きな主柱を立て、四方に補助柱を設け、これら５本の柱を主骨で十字にまた各補助管を四辺形状に補助骨にて繋ぐ構造とする。十字型主骨は居住区構造の船橋下部、最下部および、一実施形態では、中間必要箇所とする。柱は、一実施形態では管材および他の実施形態では、H型鋼等を利用する。このように居住区タワーの骨格構造として、主柱は居住区構造を支えると同時に風力を受けて追手風を受けて帆からの力を上端・下端で伝達するヤード及びブームを支え、主柱、補助柱、主骨、補助骨が一体として全体を構成し、軽量化と甲板上のスペースの省スペース化を図りつつ、強度、剛性をあげる効果を得る。  これらの柱には、それぞれ、電線管、水および蒸気管、汚水排出管等に分割使用し、新設工事、保守の費用逓減を図る。【００３４】 [請求項６記載の発明］  前記タワーの骨格構造は、  居住区の中心に立てるセンター主柱と、  センター主柱の周囲四方に四辺形を形成する角位置に立てる補助柱と、    これら５本の柱を主骨で前記タワーの頂部、最下部及び少なくとも一つの中間部で結合されて当該主骨は水平面上で十字形を形成し、かつ、前記４本の補助柱は補助骨で結合されて四辺形を形成する請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００３５】 [発明の作用効果]  前項に掲げる構造に加えて、前記タワーの頂部、最下部にさらに少なくとも一つの中間部で結合され当該主骨は水平面上で十字形を形成し、かつ、前記４本の補助柱は補助骨で結合されて四辺形を形成すれば、さらに構造耐力が増し好ましい。【００３６】 [請求項７記載の発明］  前記帆を主帆として、前記主帆機構で前記主帆を上から支持するヤード及び帆を下から支持するブームからさらに追加帆ヤード及び追加帆ブームが舷側外方向へ張出され、追加帆を横帆展開可能である請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００３７】 [発明の作用効果]  昼間、安全が確認できる場合には追加の帆を張出せば、その範囲でさらに追手風を有効活用でき、省エネルギー効率はさらに高まり、大気汚染の程度はさらに低減される。【００３８】 [請求項８記載の発明］  前記居住区のタワー化は、前記居住区の構造の甲板上から前記船橋床までの高さを船幅の５割以上５．５割以下の範囲内とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００３９】 [発明の作用効果]  前記居住区のタワー化されて空域が発生する部分は、それが船幅に比べて小さいと帆機能が十分に働かず、それが船幅に比べて大きいとタワー化が高層になり不安定になりかねない。従来の船幅一杯に占めていた居住区は、元々追手風を受けて風力を受けるという面もあったが、同時にそれは向かい風の場合には抵抗を受けてマイナスの作用をなすものであって特許文献３や４のように、居住区構造と同一幅を持たせる従来構造では、隅をいわば面取りしたり、船首に向けて段々構造として空力抵抗を減ずる工夫もされていたが、前記居住区のタワー化されて空域が発生させてそこに格納可能な帆が設置されれば、追手風の場合には、帆が展開されて風力を推進に活用し、向い風の場合には帆を格納し、スリムなタワー構造によって、居住区構造の空力抵抗を従来よりも減ぜられると云う効果が得���れて複雑な構造を取る必要もなく、船体設計に便宜という効果を得る。【００４０】 [請求項９記載の発明］  船首側の前記補助柱を用いて前記主帆用ヤード及びブームは水平旋回揺動自在に支持される請求項１〜８のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００４１】 [発明の作用効果]  船首側補助柱を利用し可動式主帆用ヤード及びブームを両舷に取り付け、主帆は風向きに対して直交するように向きを変えて、真後ろおよび両舷の追手風を受けて、舵機構によって当て舵により直進制御する。この変化によって、様々に後方からの風を側後方からの風向きに亘って利用可能として風が弱い場合の風力の推進力を増加させ、省エネルギー効果を高める。【００４２】 [請求項１０記載の発明］  前記水平旋回揺動の揺動角範囲は、船舷方向から後方７０°〜８０°まで旋回可能な請求項９記載のハイブリッド船舶。【００４３】 [発明の作用効果]  後方７０°〜８０°の開き角度であれば船尾後方からの風によって追手風を利用可能するのに好ましく、推進力を増加させ、省エネルギー効果を高める。【００４４】 [請求項１１記載の発明］  前記主帆は、ヤードが船橋両ウィング下に配設されて主帆を上端部で垂下し、ブームが甲板上に配設されて主帆を下端部で支持する請求項請求項１〜１０のいずれか一項に記載のハイブリッド船舶。【００４５】 [発明の作用効果]  主帆が船橋両ウィング下にヤードが配設されて主帆はヤードから垂下されて、ブームが上甲板上に配設されて主帆を下端部で支持されて、各々は、水平旋回揺動自在に支持されると、帆の支持構造にタワー構造部を活用しつつ、船橋両ウィング下まで一杯に空域を活用できるという利点が得られる。ここで上甲板上とは、直接に上甲板に接している場合に限らず、ブームが前記補助柱又は居住区タワー側壁に支持されて、上甲板に近接して配設される場合も含むものとする。
【発明の効果】
【００４６】  風力を船舶の推進力に補助的に利用し省エネルギーひいては大気汚染防止に貢献するハイブリッド船舶が提供されて、帆走設備を甲板上方に設置しながら、荷役口配置も制約されず荷役時の負担を従来船舶同様として、貨物スペースも甲板下の帆走設備の付帯設備で圧迫せず、帆の展開・格納もカーテン方式で簡便な構造も可能として、スリムなタワー化によって向い風にも空力抵抗が減ぜられ、帆柱と居住区の躯体構造を供用可能とする帆走設備の風力推進力を補助的に利用するハイブリッド船舶である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船全体の側面模式図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船全体の上面模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船の断面Ａ−Ａの正面模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船のブームの支持具及ブームの旋回機構模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船の用いられる帆の展開及び格納模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】  以下に本発明の実施形態による風力推進力を補助的に利用するハイブリッド船について説明する。図１Ａは、本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船全体の側面模式図である。図１Ｂは、本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船全体の上面模式図である。
【００４９】  図１Ａ、１Ｂに示す船舶１は大型化されても、その運航要員は小型船と比べあまり増加せず要員の居住面積は増加しない。また船橋からの見通線を維持するため船橋の位置は高くなり、船の風による形状抵抗を考慮して居住区域全体の構造が背高のものとなって、これに伴い居住区の両舷が大型船は大きな空域を発生し得るがその空域は省エネルギー目的には利用されてはいない。一実施形態では、本発明は、省エネルギーを目的に居住区１０をタワー化し両舷により大きな空域１３を創造し、風の力を利用する為の帆３０の展開をこの空域１３に行い、主として船尾３方向からの追風を利用する事を目的とする。
【００５０】  居住区１０の高度のタワー化および帆３０の風力をこのタワーを経由して船体１に伝えるためその強度、剛性を考慮し次の通りの居住区１０を管材およびH型鋼等を骨格構造材に利用する次の構造とする。
【００５１】  居住区１０の中心に主柱部４１には大きな主柱を立て、四方の補助柱部４２には、Ｈ形鋼からなる補助柱を設け、これら５本の柱を主骨４３で十字にまた各補助柱部４２を四辺形状にＨ形鋼からなる補助骨４４にて繋ぐ構造とする。十字型主骨４３は居住区構造の船橋１１下部、上甲板６付近の最下部および中間必要箇所とする。これらの柱には、それぞれ、電線管、水および蒸気管、汚水排出管等に分割使用し、新設工事、保守の費用逓減を図っている。
【００５２】  帆３０は帆布を使用し、その展開は主帆部３０が動力による自動展開、追加帆ブーム部は動力による遠隔制御で展開可能である。
【００５３】  主帆３０、追加帆４０ともに横展開型であり、居住区１０内にその格納室（図示しない）を設け動力格納、動力引出しとし、主帆３０は動力展開であり、追加帆４０は手動展開である。風向きによるブーム３２の船舷への開き角度調整も旋回機構５２の動力による遠隔操作とする。
【００５４】  図３は、本発明の一実施の形態で採用されるハイブリッド船のブームの支持具及ブームの旋回機構模式図であり、図４は、主帆が展開されるとき、居住区側壁から居住区タワーに格納されているのを示す斜視模式図である。
【００５５】  主帆３０は船橋下部の可動ヤード３１下部及び上甲板上の可動ブーム３２の上部に設けたガイドレール４７に沿いリードワイヤーによって側方に展開可能であり、展開されるとヤードに結合されてガードレール４７に垂下されて帆を垂下する帆の吊り具４９及びブームに結合されてガードレール４７に支持されて帆を支持する支持具４８は舷方向中間の規定位置でロック機構（図示しない）によってロックされる。図４の左側の帆３０は、展開された主帆３０であり、図４の中央に居住区タワーに点線で表現されているのが、格納状態の主帆３３である。格納状態の帆３３は、横帆展開格納動力装置７５により、展開される。ここで、一実施形態で横帆展開格納動力装置７５は、牽引機構７０、ワイヤ７１、滑車７２、押し具（反対方向に作動時には牽引具）７３から成る。牽引機構７０にはこれを作動するコントローラーが含まれ、船橋からのシングルオペレーションで主帆は所定展開位置まで以下に詳述されるシーケンスで自動展開される。格納状態の帆３３は、横帆展開格納動力装置７５によって、居住区タワーの帆格納部内に設置されているガイドレール（図示しないが、ガイドレール４７及び吊り具４９、支持具４８と同様の構成である）上の、牽引機構７０により牽引されて滑車７２及びワイヤ７１を介して押し具７３で居住区タワーの帆格納部内から押し出され、所定の位置まで横方向に展開されてブーム又はヤードのガイドレール上に移動し、所定の位置でロックされる。  なお、図の右側の主帆も居住区タワー中心に対称に展開されるが図４では省略している。
【００５６】  さらに追加帆４０が上記主帆３０の展開用ヤード３１及びブーム３２の先端部から横方向にヤード及びブームが多段式に伸長すると、追加帆がその伸長部分にも同様に押出されて、遠隔制御により操作の柔軟性を持たせて展開される。
【００５７】  主帆３０および追加帆４０は追手風を有効に利用する為、帆のブーム３２及びヤード３１は水平揺動可動型とすれば、より好ましい。可動の範囲は図４にも矢印で示しているが、ブームの前後方向で各３０−４０度で、横に展開されてから後方に７０°から８０°まで旋回可能であるのが好ましい。主帆および追加帆はブーム及びヤード根本部をグースネック型とする。ブーム側のグースネック基部４５は補助柱４２に一体に結合支持され、グースネック基部４５に鉛直軸まわりに旋回揺動自在に支持されるグースネックはその下部を、一実施形態ではウォーム・ギア歯車機構６１，６２に連結されて回転させて、ブーム３２を旋回させる方式である。ウォームホイール６１は油圧モーターの動力機構６４に連結される。図示しない油圧ユニットによって油圧ホース６５からの作動油を用い駆動機構コントーラ６３の制御によって動力機構６４が回転制御される。その回転はウォーム６２に伝達されて、グースネック４６をゆっくりとグースネック基部４５まわりに旋回させ、所定の位置にてブレーキ機構６６でロックする。グースネック基部４５は、居住区タワー内部の構造部で補助柱４２に一体結合されている。  詳細には図示しないが、ヤード３１も補助柱４２の上部で同様のグースネックがグースネック基部に回転自在に支持されて、ブームの旋回に同期してグースネック基部まわりに旋回される。
【００５８】  帆のサイズは、例えば、以下である。  風の持つエネルギーは一般的に次の式で示されている    E=1/2ρAV3                           ・・・・・（１）ここで、  E: 風エネルギー（ワット）  A: 帆の面積（平方メーター）  V: 風速（メーター毎秒）高度0ｍ、気温15度C、(大気標準状態  気圧1.013hPa)  で空気密度ρ1.225（kg/立法メートル）であるから、式（１）は以下となる。    E＝0.61AV3                           ・・・・・（２）  式（１）に示されるように、風より得られる船舶推進用の動力は風の速力の三乗に比例し、風の受圧面積に比例する。風の速度が大きいことは非常に大きな推進力を得る事になるが、これは海上状態の悪化を意味し、商船として利用できる上限はビューフォート風力階級（以下、BFスケール）で７、平均風速約１５−１７m/秒、強風程度まで、海上状態スケールで６（波高さ３ｍ）以下が使用される範囲とする。
【００５９】  この範囲で、タワーブリッジの高さを船幅の約５割から５．５割とし、通常の船舶の主機関の約２割から３割程度の推進力が得られる。これら通常の船舶のプロペラ出力に相当し機械式プロペラ推進の主機関出力の１５−３５％程度に換算できる。主機関による減速運転に相当する運行が期待できる。これにより大幅な省エネ大気汚染を防止する風力推進力を補助的に利用するハイブリッド船舶が提供されることとなる。
【００６０】  一実施形態では、諸元は以下である。1  主機関のみの船速を以下として、その約２割から３割程度の推進力を目標とする  航海全速  16.0   ノット  (7.79   m/秒)  港内全速  12.0   ノット  (5.84   m/秒)  港内半速  10.0   ノット  (4.87   m/秒)  港内スロー  8.0   ノット  (3.89   m/秒)  港内微速  5.0   ノット  (2.43   m/秒)２  概算対象船舶      ２−１．DW３１０，０００型タンカー      Loa  328.0   ｍ  B  57.0   （幅）  D  26.5   型深さ  df  18.0   喫水  Main MCR  23,600  Ｋｗ3  居住区の外寸法          幅  17.0   ｍ      奥行  17.0         高さ  30.0     （上甲板から船橋床までの高さ、幅の5.3割）4  帆の寸法              船橋下    1.5   ｍ  （主帆ヤードと張出し船橋床面との間隙）    上甲板の上  2.0   ｍ  （主帆ブームと上甲板との間隙）      横方向有効幅  15.5   ｍ          帆の面積  410.8   ｍ２  主帆片面  追加帆  616   ｍ２  5  風力利用環境        海上状態  BF４−５  波高  １〜２ｍ    風速    BF５−７  風速  ８〜１７．２ｍ/秒6  風力利用の風向き        船尾方向から  左右両舷１７０度までの追手風を利用    （船首方向からは利用しない）  8  １７．２ｍ毎秒の風力時の風力による推進力          ２２９５  Ｋｗ  （式（１）に帆の形状係数を０．９２を乗ずる）  
【００６１】  そうすると、主帆風力の推進エネルギー  ２２９５ Ｋｗは、機関  ３８２５Ｋｗに相当（プロペラ効率を６０％とする）し、これは、  １６．２％ＭＣＲ（２３６００Ｋｗ）に相当する。
【００６２】  主帆＋追加帆（5割増）では、３４４２Ｋｗが風力で生成され、機関  ５７３７Ｋｗに相当し、２４．３％  ＭＣＲ（２３６００Ｋｗ）である。以上の諸元によれば、    主帆のみで１６．２％ＭＣＲ（２３６００Ｋｗ）の港内の半速、    最速８ノットは航行可能    追加帆の場合、２４．３％  ＭＣＲ（２３６００Ｋｗ）    １０ノットで航行可能である。    
【００６３】  以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態は、かなり詳細に記載されているが、出願人は、この記載によって添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解され、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。例えば、追加帆は、下部のブームのみを備える縦帆の三角帆とすることも可能であり、この場合には、追加の展開も下部の追加帆のブームを手動で展開して、より簡易な機構により、追加帆の付帯設備が実現可能となる。また、主帆は、居住区タワーに格納可能な限り、硬帆でもよいのは云うまでもない。一実施形態では、タンカーを用途として例示したが、帆が貨物船、ＬＮＧ船であれば上甲板上の荷役設備及びタンク設備の障害とならず、効果はより増すのはいうまでもない。また、追加帆はブーム及びヤードを伸長した後に、マニュアルによって張ってもよく、この要領は、従来の帆船に帆を張るのと同じ付帯器具を備えればよく、より簡便な機構とすることも好ましい。追加帆を三角帆の縦帆とする場合にもこのことは当てはまり、より簡便になり好ましい場合もある。このように、発明は、広い面で、特定の詳細事項に限定されず、各々の機器と実施例が示され得て、その一部が記載されている。したがって、出願人の一般的発明概念の精神とスコープから乖離しないで、これらの詳細に記載された事項から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】  本発明は、水上船舶の風力を利用して推進する船舶に適用可能なものである。
【符号の説明】
【００６５】  １  船舶  ２  船首部  ３  船尾部  ４  荷役口  ５  煙突  ６  上甲板  ７  貨物スペース１０  居住区タワー１１  船橋１２  船橋ウィング１３  タワー化により生ずる空域３０  主帆３１  ヤード３２  ブーム３３  格納時の帆４０  追加帆４１  主柱部４２  補助柱部４３  主骨４４  補助骨４５  グースネック基部４６  グースネック４７  ガイドレール４８  帆支持具４９  帆吊具５０  帆駆動機構５１  主機関推進装置５２  帆旋回機構６１  ウォームホイール６２  ウォーム６３  駆動機構コントローラー６４  油圧モーター動力装置６５  油圧ホース７０  牽引機構７１  ワイヤ７２  滑車７３  押し具７５  横帆展開格納動力装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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