(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料消費レベルが低く抑えられた船舶を提供する。【解決手段】船舶であって、少なくとも一つの貨物倉と、複数のマグヌスローター１０とを具備してなり、マグヌスローター１０は、矩形領域を形成する少なくとも一つの貨物倉の角地点領域に配置されている。このマグヌスローターのそれぞれには、このマグヌスローターを回転させるための別個に動作可能な電動モーターが関係付けられる。各電動モーターには、この電動モーターの回転速度および／または回転方向を制御するためのコンバーターが関係付けられる。【選択図】図１
2011121586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶であって、
少なくとも一つの貨物倉と、
複数のマグヌスローター(１０)を具備してなり、
前記マグヌスローター(１０)は、矩形領域を形成する前記少なくとも一つの貨物倉の角地点領域に配置されていることを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記マグヌスローターは、このマグヌスローターによる所望の駆動力を得るために必要とされる既定のローター表面積を提供し、かつ、
前記個々のマグヌスローターの寸法は、必要なローター表面積を四つのマグヌスローターの総和へと分割することによって低減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】
前記複数のマグヌスローターのそれぞれには、前記マグヌスローター(１０)を回転させるための別個に動作可能な電動モーター(Ｍ)が関係付けられており、
各電動モーター(Ｍ)には、この電動モーター(Ｍ)の回転速度および／または回転方向を制御するためのコンバーター(Ｕ)が関係付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
複数のディーゼルユニットを備えたディーゼル‐電気式動力源（ＤＡ）と、
前記船舶の前記主駆動装置(ＨＡ)を駆動するための電気モーターと、をさらに具備し、
ディーゼル‐電気式主動力源は、横向きスラスターラダーと共に、前記主駆動装置(ＨＡ)を備えた船内システム全体およびマグヌスローター用の駆動モーターに中心的に給電し、
前記それぞれのディーゼルユニットは、船内システムからの要求に応じて自動的に始動・停止されるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の船舶。
【請求項５】
さらに中央制御ユニット(ＳＥ)を具備してなり、前記中央制御ユニット(ＳＥ)は、各場合に、他のマグヌスローター(１０)とは別個に前記マグヌスローター(１０)の回転速度および／または回転方向を制御するため、前記別個のコンバーター(Ｕ)を制御するために、前記コンバーター(Ｕ)に対して接続されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の船舶。
【請求項６】
前記マグヌスローター(１０)の回転速度および／または回転方向は、風速、風向、予め決定可能な航路および／または航行情報に基づいて制御されるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
コンバーター(Ｕ)は、前記モーターを制御するために、船舶の主動力源(ＨＡ)としての前記電動モーターと関係付けられていることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項８】
最大推進力が得られるように前記マグヌスローター(１０)は前記中央制御ユニット(ＳＥ)によって制御され、
所望の推進力と前記マグヌスローター(１０)の回転によって得られる推進力との差異は、前記主動力源(ＨＡ)によって補われるようになっていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の船舶。
【請求項９】
さらに露天甲板を具備してなり、前記露天甲板は、空力的形態を実現するために、実質的に丸みを帯びた角部および丸みを帯びたコンポーネント部分を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１０】
さらに主甲板に可動式舷門(８５)を具備してなり、前記可動式舷門(８５)は少なくとも部分的にカバーを備え、前記カバーは船舶の外板および／または船舶の上面につながるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１１】
さらに甲板室(４０)を具備してなり、その外形は、それが船舶の推進に寄与するような空力的形態を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１２】
下部船倉(６０)、第１の中間甲板(７０)および第２の中間甲板(８０)である複数の貨物倉をさらに具備してなり、
前記貨物倉(６０,７０,８０)は小分割可能であり、かつ、前記貨物倉(６０,７０,８０)の小分割はポンツーンカバーを取り付けることによって実現されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１３】
前記貨物倉(８０)の全長にわたって延在する、液圧駆動式折り畳みカバーシステムを備えた閉塞可能な露天甲板ハッチ(１４)を備えた露天甲板をさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１４】
液圧方式で駆動される、閉塞可能な船尾ゲート(９０)をさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１５】
貨物倉と、前記船尾ゲート(９０)の領域に配置されたリフトと、をさらに具備してなると共に、それを用いて前記貨物倉に到達できるようになっていることを特徴とする請求項１４に記載の船舶。
【請求項１６】
レールを備えた主甲板と、船上クレーンと、をさらに具備してなり、前記船上クレーンは前記主甲板上に設けられたレール上を移動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１７】
前記船上クレーンはリフトプラットフォーム上に配置されており、前記船上クレーンは、露天甲板を前記船上クレーン上で閉塞できるように前記露天甲板下で平面をなすように移動可能となっていることを特徴とする請求項１６に記載の船舶。
【請求項１８】
電気エネルギーを発生させるための発電機(Ｇ１,Ｇ２)に接続された、少なくとも一つの内燃式エンジン(ＤＡ)を備えたディーゼル‐電気式主動力源をさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１９】
前記内燃式エンジン(ＤＡ)からの排気の後燃焼のための後燃焼ユニット(ＮＶ)と、
前記後燃焼ユニット(ＮＶ)の燃焼熱および／または前記内燃式エンジン(ＤＡ)の排気の熱を取り出すための熱交換器(ＷＴ)と、
前記熱交換器(ＷＴ)に対して接続されると共に、前記熱交換器(ＷＴ)によって供給される熱によって駆動される発電機(Ｇ３)と、をさらに具備してなることを特徴とする請求項１８に記載の船舶。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの内燃式エンジン(ＤＡ)は複数のディーゼルエンジンを具備してなり、
前記船舶はさらに、この船舶の主推進駆動装置(ＨＡ)を駆動するための電気モーターを具備してなり、
前記ディーゼル‐電気式主動力源は、横向きスラスターラダーと共に、前記主推進駆動装置(ＨＡ)を備えた船内システム全体およびマグヌスローター用の駆動モーターに中心的に給電し、
前記それぞれのディーゼルユニットは、船内システムからの要求に応じて始動・停止されるようになっていることを特徴とする、特に請求項１８または請求項１９に記載の船舶。
【請求項２１】
前記主動力源(ＨＡ)によって駆動されるプロペラ(５０)と、
コスタ・ペア(Costa pear)(５３)を有するラダー(５１)と、を具備してなり、
少なくとも二つのガイドベーン(５３ａ〜５３ｄ)が、前記プロペラ(５０)によって生じる乱流の一部が推進力へと変換されるように、前記コスタペア(５３)に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２２】
前記ガイドベーン(５３ａ〜５３ｄ)を取り囲むリング(５４)をさらに具備してなることを特徴とする請求項２１に記載の船舶。
【請求項２３】
さらにブレード(５０ａ)を有するプロペラ(５０)を具備してなり、前記プロペラ(５０)の前記ブレード(５０ａ)はそれぞれ、なるべく曲がったアーチ状縁部(５５)を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項２２のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２４】
前記プロペラ(５０)の前記ブレード(５０ａ)は、長円形のアーチ状縁部(５５ａ)を有することを特徴とする請求項２３に記載の船舶。
【請求項２５】
前記プロペラ(５０)の前記ブレード(５０ａ)は二つのアーチ状縁部(５５ａ,５５ｂ)を有しており、この二つのアーチ状縁部(５５ａ,５５ｂ)は前記ブレード(５０ａ)の向き合う面に対して、ある角度をなしていることを特徴とする請求項２３または請求項２４に記載の船舶。
【請求項２６】
第１の中央ラダー(５１)と、前記第１の中央ラダー(５１)から所定の距離だけずれた状態で、それぞれ配置された少なくとも二つの第２のラダー(５２ａ,５２ｂ)と、をさらに具備してなり、前記二つの第２のラダー(５２ａ,５２ｂ)はあるサイズを有し、その面積は、前記中央ラダー(５１)の面積の２倍であることを特徴とする請求項１ないし請求項２５のいずれか１項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグヌスローター(Magnus rotor)を具備してなる船舶、特に貨物船に関するものである。この種の船舶は、「Die Segelmaschine」(Claus Dieter Wagner著、Ernst Kabel Verlag GmbH、ハンブルグ、1991年、第156ページ)から既に公知である。これは、マグヌスローターが貨物船用の動力源あるいは補助動力源として使用可能であるかどうかの研究に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはまた船舶を駆動するために複数のマグヌスローターを使用する船舶が開示されている。特許文献２にはまたマグヌスローターすなわちフレットナーローターを有する船舶が開示されている。特許文献３にはまたマグヌスローターを有する船舶が開示されている。さらに、従来技術としては特許文献４〜８に記載のものが挙げられる。
【０００３】
マグヌス効果は、その軸線を中心として回転しかつこの軸線と直交する関係にある流れを伴う円柱体に関する、横方向の、すなわち軸線および流入流れ方向と直交する力の発生を説明するものである。回転する円柱体の周りの流れは、物体の周りの一様な流れおよび渦流の重ね合わせと考えることができる。流れ全体の不均一な配分によって、円柱体の外周面に非対称な圧力分布がもたらされる。船舶は、それゆえ、有効な風向、すなわち最高速度によって補正された風向に対して直交する力を風の流れの中で発生させる自転すなわち回転式ローターを備え、しかも、この力は、船舶を前方に動かすために、航行を含む状況と同様に使用できる。垂直配置された円柱体はその軸線を中心として回転し、かつそれに対して側方から流れる空気はその場合、好ましくは、表面摩擦によって円柱体周りの回転の方向に流れる。それゆえ、前面において流速は高くなり、そして静圧は低下し、この結果、船舶は前方に向かう力を受ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第4,602,584号明細書(US 4 602 584)
【特許文献２】東独国特許出願公開第243 251号明細書(DD 243 251 A1)
【特許文献３】独国特許発明第42 20 57号明細書(DE 42 20 57)
【特許文献４】米国特許第4,398,895号明細書(US 4 398 895)
【特許文献５】独国特許出願公開第101 02 740号明細書(DE 101 02 740 A1)
【特許文献６】米国特許第6,848,382号明細書(US 6 848 382 B1)
【特許文献７】独国特許発明第24 30 630号明細書(DE 24 30 630)
【特許文献８】独国特許出願公開第41 01 238号明細書(DE 41 01 238 A)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、燃料消費レベルが低く抑えられた船舶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、請求項１に記載の船舶によって実現される。
【０００７】
それゆえ、複数のマグヌスローターを有する船舶、特に貨物船が提供される。このマグヌスローターのそれぞれには、このマグヌスローターを回転させるための別個に動作可能な電動モーターが関係付けられる。各電動モーターには、この電動モーターの回転速度および／または回転方向を制御するためのコンバーターが関係付けられる。
【０００８】
したがって、それを駆動するためにマグヌス効果を利用可能な船舶が提供される。マグヌスローターに由来する前進駆動力は、さまざまなマグヌスローターの別個の動作によって最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に基づく船舶の斜視図である。
【図２】図１の船舶の側面図であり、一部を断面で示している。
【図３】図１の船舶のさらなる斜視図である。
【図４】図１の船舶のさまざまな積載甲板の概略図である。
【図５ａ】図１の船舶の断面図である。
【図５ｂ】図１の船舶のさらなる断面図である。
【図５ｃ】図１の船舶の甲板室４０の断面図である。
【図６】図１の第１実施形態に基づく船舶の制御システムの回路ブロック図である。
【図７】電気エネルギー生成システムの概略図である。
【図８】船舶の船尾における複数のラダーの配置を示す図である。
【図９ａ】中央ラダーの概略側面図である。
【図９ｂ】中央ラダーの概略背面図である。
【図１０ａ】プロペラブレードの概略背面図である。
【図１０ｂ】プロペラブレードの概略側面図である。
【図１０ｃ】プロペラブレードの概略平面図である。
【図１０ｄ】プロペラブレードの代替実施形態の概略側面図である。
【図１０ｅ】代替プロペラブレードの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実例としての実施形態および本発明の利点について、さらに詳しく説明する。
【００１１】
図１は第１実施形態に基づく船舶の概略図である。この例では、船舶は、水面下の領域１６と、水面上の領域１５とを具備してなる船体を有している。船舶はさらに、船体の四隅に配置された四つのマグヌスローターすなわちフレットナーローター１０を備える。船舶は、ブリッジ３０を備えた、船首楼に配置された甲板室４０を有する。船舶は水面下にスクリュー５０を有する。機動性を向上させるために、船舶はまた、左右スラスターラダーを有することができ、この場合、船尾に一つ配置され、船首には一つないし二つ配置される。好ましくは、これら左右ラダーは電気的に駆動される。居住設備、調理室、貯蔵室、食堂などは甲板室４０内に配置される。この例では、甲板室４０、ブリッジ、および露天甲板１４上の全ての上部構造体は、風圧抵抗を低減するために空力的な形態を有するものとなっている。これは特に、実質的に、鋭角な縁部および鋭角な縁部を持つ構造を排除することによって実現されている。風圧抵抗を最小限に抑えるために、設置される上部構造体の数は可能な限り少なく抑えられている。
【００１２】
第１実施形態に基づく船舶は、特に、風力発電設備およびそのコンポーネントを輸送するために特別に設計された貨物船である。風力発電設備およびその付随するコンポーネントの輸送は、商業的に利用可能なコンテナ船を用いて限定的にのみ実施できる。なぜなら、風力発電設備のコンポーネントは、商業的に常用されるコンテナの寸法には対応しないスペースを必要とし、一方、個々のコンポーネントの質量は、それが必要とする空間の大きさに比べて僅かなものであるからである。例としては、主として、数トンの重量を持つ、かさばるガラス繊維強化構造体の形態である、風力発電設備のローターブレードあるいはポッドケーシングを挙げることができる。
【００１３】
この実施例では、四つのマグヌスローター１０は、本発明による船舶用の風力式駆動装置に相当する。船舶は基本的にマグヌスローターを用いて駆動され、かつプロペラすなわち主駆動装置は、風の状態が不適当な場合に補助目的のためにだけ使用されることになる。
【００１４】
船舶の船体の形状は、船尾が可能な限り水面から突出するように設計されている。これは、水面からの船尾の高さだけでなく、やはり水面の上に突き出す船尾部分の長さをも意味する。この設計構造は、船舶の後方で広がる波を回避するために船体からの海水の早期剥離を実現する役割を果たす。これは、船舶によって形成される波はまた機関出力によって生み出されるが、これは船舶を前進させるためにはもはや利用できないので、船体に対して大きな抵抗を生じるという理由による。
【００１５】
船舶の船首は、比較的長い距離にわたって鋭角にカットされている。水面下の船舶部分は、構造的水線１３から約３ｍの高さまで、流体力学的態様に関する抵抗の点で最適化されるように設計されている。
【００１６】
したがって船舶の船体は、最大積載能力のためではなく、最小限の抵抗(空力的および水力学的)のために設計されている。
【００１７】
船舶の上部構造体は良好な流動特性をもたらすよう設計される。これは、特に、全ての面が滑らかな面の形態であることによって実現される。ブリッジ３０および甲板室４０の設計構造は、特にその背後の乱流の回避を意図しており、この結果、マグヌスローターの動作は可能な限り僅かな乱れしか伴わずに実現できる。甲板室４０を備えたブリッジ３０は、好ましくは、船舶の船首に配置される。上部構造体を船舶の中央に配置することも可能であるが、この場合、この上部構造体は貨物倉の中心の上に正確に配置されるであろうから、貨物の積み込みあるいは荷揚げを不必要に妨害するであろう。
【００１８】
これに代えて、甲板室４０およびブリッジ３０を船舶の船尾に配置することもできるが、この場合、マグヌスローターがクリアな前方視界の障害となる限り不利であろう。
【００１９】
駆動力すなわち船舶のための前進駆動力は風力駆動のために最適化され、この結果、本発明の船舶は帆船となる。
【００２０】
マグヌスローターは、好ましくは、貨物倉の角地点の領域に配置され、この結果、それらは矩形領域を形成する。だが、他の配置も同様に可能であることを理解されたい。マグヌスローターの配置は、所要のローター領域がマグヌスローターによる所望の駆動力を得るために必要とされる、という認識に基づく。個々のマグヌスローターの寸法は、必要な表面積を四つのマグヌスローターの総和へと分割することによって低減されている。マグヌスローターの上記配置によって、可能な限り最大の連続した領域を自由に使えるようにすることができ、これは特に船舶への積み込みおよび荷揚げにとって役立ち、しかも甲板荷重を複数のコンテナ荷重の形態で支持することを可能とする。
【００２１】
この点に関して、マグヌスローターは、その作用によってプロペラによって生じるのと同じ出力(約６０００ｋＷ)が生み出されるように設計される。それゆえ、適当な風があれば、船舶の駆動はマグヌスローター１０によって完全に実現可能である。これは、たとえば毎秒１２ないし１４メートルの風速で実現され、この結果、船舶を推進させるためにもはや必要とはされないのでプロペラすなわち主動力源は停止させることができる。
【００２２】
マグヌスローターおよび主動力源は、それゆえ、もし十分な風があるならば主動力源はマグヌスローターによって生み出すことができない出力の差を補うだけでよいように設計される。動力源の制御は、それゆえ、マグヌスローター１０が最大出力あるいは概ね最大出力を発生させるように実施される。マグヌスローターの出力増大は、それゆえ、燃料の節約に直結する。なぜなら、電気駆動のために主動力源によってさらなるエネルギーを発生させる必要はないからである。燃料の節約は、それゆえ、主動力装置すなわち内燃式エンジンによって駆動されるプロペラとマグヌスローターの制御装置との間の適合を要することなく、もたらされる。
【００２３】
図２は、図１の船舶の側面図であり、一部を断面にて示している。マグヌスローター１０、甲板室４０およびブリッジ３０もまた示されている。露天甲板１４は採光開口１８を有するが、これは風雨の作用あるいは海水からの保護のために透明な材料で覆うことができる。この点に関して、カバーの形状は、その他の船体部分の形状に対応する。これに加えて、三つの積載(貨物)甲板、すなわち下部船倉６０、第１の中間甲板７０および第２の中間甲板８０が示されている。
【００２４】
図３は、図１の船舶のさらなる概略図である。特に、船舶の船尾が示されている。船舶はさらに、マグヌスローター１０と共に、上側部分１５および下側部分１６と、甲板室４０と、ブリッジ３０とを有する。船舶はさらに、好ましくは液圧駆動式の船尾ゲート９０を有するが、これを用いて、ローリング物資を第２の中間甲板７０ｂへ積込んだり、あるいはそこから降ろしたりすることができる。船尾ゲート９０は、この例では、たとえば高さ７メートル、幅１５メートルであってもよい。さらに、リフトを据え付けることができ、これによって第１の中間甲板８０および下部船倉６０のローリング積載が可能となる。この例では、下部船倉６０は構造的水線の下に配置される。
【００２５】
図４はさまざまな貨物倉、すなわち下部貨物倉６０、第１の中間甲板７０および第２の中間甲板８０の概略図である。
【００２６】
図５ａは貨物倉の断面図である。この例では、下部貨物倉６０は、最下部の貨物倉として配置構成されている。第１の中間甲板７０および第２の中間甲板８０は下部貨物倉６０の上に配置されている。第２の中間甲板８０は上部甲板１４によって閉塞されている。上部甲板の側方には、可動式舷門あるいは通路あるいは、好ましくは開口１８を有する主甲板８５が設けられている。当該開口は、任意選択で、閉塞可能であるように構成できる。
【００２７】
積み込みハッチのハッチコーミングおよび可動式舷門８５は、カバー(露天甲板)と共に全長にわたって設けられており、これによって、船舶の外板に適合した表面を備えた領域が形成されている。
【００２８】
特に図５ａから明らかであるように、船舶は、収容能力の低下を招かない、特に滑らかな側壁を有する、三つの相互に重ね合わされた貨物倉を有する。これは、船体の二重スキン構造によって実現されている。下部船倉６０および第１の中間甲板７０は、好ましくは、個々のポンツーンカバーによって覆われるが、このカバーは、たとえば、側方タンク壁に本来の位置から回動できるように、さまざまな高さで設けられる横断部材から吊り下げることができる。上記ポンツーンは、好ましくは、１平方メートルあたり６ないし１０トンの積載(荷重支持)能力を有する。ポンツーンはたとえば甲板クレーンを用いて移動させることができる。ポンツーンが必要でない場合、それは、前部貨物倉領域内に相互に積み重ねられた状態で格納できる。
【００２９】
上記ポンツーンは貨物倉の内部を小分割(小区画)するのに役立つが、この点に関して、ポンツーンはさまざまな貨物倉内で変更可能な高さに吊り下げることができ、この結果、個々の貨物倉の高さを可変とすることができる。それゆえ、貨物倉はその範囲内であるいはその長さに沿って、さまざまな高さとすることができ、この結果、より高さのある貨物倉の一部分には対応する貨物を収容することができ、一方、貨物倉の他の部分は高さが低く、この結果、相応により大きな高さが、その上に得られる貨物倉として利用可能である。これによって、さまざまな貨物倉内で、貨物領域を極めて自由に分割(区画)することが可能となる。
【００３０】
船舶の外壁と貨物倉の壁との間にはバラストタンクが設けられるが、このタンクにはたとえば、船舶に所要の安定性を付与するためにバラスト水を充填することができる。バラストタンクの上には主甲板８５が配置されており、すなわち主甲板８５はハッチコーミング８６の側方で貨物倉の外側に延在している。
【００３１】
船舶の船体の上面は、ハッチコーミングのカバーの設計構造によって望ましい流動力学的形態のものとなっている。なぜなら、空気の流れに乱れを引き起こし得る上部構造体は存在しないからである。これはまた船舶の外板にわたって主甲板を覆う理由でもあり、これによって主甲板８５の上に、風雨から保護されかつ望ましい流動力学的様式で取り囲まれた舷門がもたらされる。
【００３２】
図５ｂは図１の船舶のさらなる断面図を示す。図５ａの断面図の一部がここに示されている。露天甲板１４は、主甲板８５の上で延在し、かつ船舶の外板につながっており、これによって空力的に有利な形状がもたらされている。主甲板８５は貨物倉側にハッチコーミング８６を有する。露天甲板すなわち船舶の外板につながる主甲板上のカバーの形状はまた、空力的に有利な形状であることとは別に、望ましくない天候状況から主甲板８５を保護する。
【００３３】
船舶はまた露天甲板ハッチを有する。この露天甲板ハッチのサイズはたとえば７０×２０ｍであり、しかも液圧駆動の折り畳み式カバーシステム(たとえばMacGregorシステムなど)によって覆われる。露天甲板ハッチの積載(荷重支持)能力は、好ましくは、１平方メートルあたり３ないし５トンである。
【００３４】
露天甲板ハッチは、後方から前方に閉塞され、これによって直交配置されたハッチカバーは、ハッチの開放時、船舶の後部船体上でマグヌスローター間に存在する。好ましくは、風力発電設備のコンポーネントを輸送するための複数のラッシング環が設けられる。下部船倉６０のタンクカバー用の材料は、ラッシング環を船倉６０内の適所に溶接可能であるよう、好ましくは可燃性物質ではない。
【００３５】
タンクカバーの積載(荷重支持)能力は、好ましくは、１平方メートルあたり１７ないし２０トンである。露天甲板ハッチを含む全ての貨物倉はまた、好ましくは、標準的な洋上コンテナを輸送するために設計される。好ましくは、甲板下には５層の、そして甲板上には５層の標準洋上コンテナを置くことができ、それゆえ、８２４ＴＥＵの最大能力が実現されている。
【００３６】
図５ｃは図１の船舶の甲板室４０の断面図である。図５ｃに示す断面は単に例を示すものである。この例では、甲板室はその一端において丸みを帯びた形状のものとなっており、同時に、甲板室は空力的に有利なように後方に向かって細くなっている。
【００３７】
船舶はまた船上クレーン(図示せず)を有するが、これは好ましくは、たとえば７５トンの荷重支持能力を持つ門形クレーンの形態で設けられる。船上クレーンは、好ましくは、主甲板上に設けられる。船上クレーン用のレールは、好ましくは、貨物ハッチのコーミングと平行に延在する。
【００３８】
主甲板上に突出する門形クレーンの高さは、好ましくは、クレーンが風力発電設備のコンポーネントの位置を変えるために設計され、コンテナの位置を変えるためには二次的にしか使用されないようなものであるべきである。クレーンはハッチ全長にわたってかつ船舶の全幅にわたって移動可能であるので、貨物倉内でいかなるポジションにも到達することができる。クレーンのジブは、好ましくは、ハッチコーミングにわたって異なる寸法のコンポーネントを持ち上げることを可能とするために高さ調整可能である。それゆえ、その長さは、好ましくは１０メートルである。門形クレーンは、この例では、それが、第２の中間甲板７０の前部領域にパーキングポジションを有するように設計される。好ましくは、門形クレーンはレールを用いてリフトプラットフォーム上に配置され、この結果、その上で露天甲板を閉じることができる。
【００３９】
第１実施形態に基づく船舶は、好ましくは、ディーゼル‐電気式主動力源を有する。好ましくは、それぞれが１０００ｋＷの電気出力を持つ７基のディーゼルユニットは、横向きスラスターラダーと共に主推進モーターおよびマグヌスローター用の駆動モーターを備えた船内システム全体に中心的に給電する。この例では、ディーゼルアセンブリは、船内システムからの要求に応じて自動的に始動・停止される。ディーゼルユニット用のエンジンルームは、好ましくは、甲板上部構造体下の船首楼に配置される。アセンブリコンパートメントは、主甲板へのアセンブリハッチと、港でユニットの部分的または完全な交換を可能とする好適なデバイスを有する。燃料タンクは、好ましくは、船舶の二重壁外板の背後で船首楼内に配置されている。この例では、主動力装置５０は電動モーターによって駆動されるが、これはディーゼル駆動発電機から電力供給を受ける。この例では、主電動推進モーターは、９０°の最大ピッチ角を有する可変ピッチプロペラを直に作動させる。ブレードはそれゆえフェザリングポジションへと動かすことができる。主推進モーターは、最下部貨物倉の背後で主エンジン室内に全ての補助ユニットと共に配置される。ディーゼルユニットと主エンジン室との間の電力供給ラインは、左舷側および右舷側に余剰的に備えられる。これに加えて、船舶はその後部船体領域に非常用ディーゼル室を持つことができる。船舶のラダーは、好ましくは、良好な機動性を確保するために、液圧作動式平衡ラダーによって実現される。
【００４０】
プロペラ駆動装置は基本的に四つのマグヌスローター１０のために設けられている。四つのマグヌスローターの駆動および制御は、この例では、完全に自動で、かつ各場合にマグヌスローターのそれぞれに関して別個に行われ、この結果、マグヌスローターはまた別の方式で、すなわち回転方向および回転速度に関して制御可能である。
【００４１】
図６は、図１の第１実施形態に基づく船舶の制御システムのブロック回路図である。四つのマグヌスローター１０のそれぞれは、それ自身のモーターＭおよび独立したコンバーターＵを有する。コンバーターＵは中央制御ユニットＳＥに接続されている。ディーゼル駆動装置ＤＡは、電気エネルギーを発生させるための発電機Ｇに接続されている。個々のコンバーターＵは発電機Ｇに接続されている。主駆動装置ＨＡも示されているが、これはまた電動モーターＭに接続されており、このモーターＭは、制御ユニットＳＥおよび発電機Ｇの両方に対して独立した周波数コンバーターＵを用いて接続されている。この例では、四つのマグヌスローター１０は、別個にそしてまた互いに独立して制御可能である。マグヌスローターおよび主駆動装置の制御は、制御ユニットＳＥによって行われるが、この制御ユニットＳＥは、目下支配的な風の測定値(風速、風向)Ｅ１、Ｅ２に基づき、かつ基準および所望の航行速度に関する情報項目Ｅ３に基づき(かつ任意選択で航行ユニットＮＥからの航行情報に基づき)、最大推進力を得るために個々のマグヌスローター１０および主動力装置に関する対応する回転速度および回転方向を決定する。四つのマグヌスローターの推進力および目下の船舶速度および速度の基準値に依存する制御ユニットＳＥは、それが必要である限り、主動力設備を無段階に調整し、出力を低下させる。それゆえ、風力強度は直にかつ自動的に燃料の節約につながる。船舶はまた、マグヌスローター１０の独立制御によって主動力装置を使用せずに制御可能である。特に船舶の安定は、個々のマグヌスローター１０を適切に制御することによって荒海においても実現可能である。
【００４２】
さらに、船舶の機動性を改善するために、一つ以上の左右スラスターラダーＱＳＡを設けることができる。この例では、左右スラスターラダーを船舶の船尾に設けることができ、しかも一つないし二つの左右スラスターラダーを船舶の船首に設けることができる。駆動モーターおよびコンバーターは各左右スラスターラダーＱＳＡと関係付けられる。コンバーターＵはまた中央制御ユニットＳＥおよび発電機Ｇに接続される。このようにして、左右スラスターラダー(図６には一つしか示していない)はまた船舶を制御するために使用できる。なぜなら、それは(コンバーターを経由して)中央制御ユニットにつながっているからである。左右スラスターラダーＱＳＡはそれぞれ、中央制御ユニットＳＥによって、その回動速度および回動方向に関して別個に操作することができる。この例では、制御は以下で説明するようにして実施できる。
【００４３】
可変ピッチプロペラは、通常、−２０°ないし＋２０°の範囲内で可変となっている。＋２０°の設定値にて、最大推進力が発生し、一方、−２０°に可変ピッチプロペラを設定すれば船舶は逆方向に進む。
【００４４】
好ましくは、可変ピッチプロペラの調整範囲は、−２０°ないし＋１００°である。ゆえに、プロペラは約＋９０°のフェザリングポジションとなるように回動させることができ、これによって船舶が純粋にマグヌス推進力によって動いているときにプロペラによる抵抗が最小限に抑えられる。これは特に船舶が空力的により好ましい形状のものである限り有利であり、プロペラブレードの抵抗にもはや打ち勝つ必要はないので船舶の前進に要する出力をマグヌス駆動装置がより早期に提供できるからプロペラをより早期に停止させることができる。
【００４５】
マグヌス駆動に関する有利な重要性は、たとえば船舶の航路に対して、３０°ないし約１３０°、好ましくは４５°ないし１３０°の範囲の流入流れによって実現される。船舶の駆動は可能な限りマグヌスローターによって実現されることになるので、風に逆らう移動は限定的にのみ可能であり、この結果、航行に関して、これによってマグヌスローターによる駆動力をよりよく使用することを可能とするために、理想的な航路からのある程度のずれが生じ得る。それゆえ、風向および風速の両方が船舶の運行あるいは制御に影響力を持つ。
【００４６】
これに関連して、船舶の動きによって重ね合わされた気象データから得られる真の風向および風速が参照される。気象学的風向および風速ならびに船舶の移動経路および速度のベクトル和によって、真の風向および真の風速によって記述される真の風と呼ばれるものが得られる。
【００４７】
機動性は、四つのマグヌスローター１０の配置(船舶の前部に二つ、そして船尾に二つ)によって改善できる。
【００４８】
マグヌスローター１０は、好ましくは、主甲板上に２７メートルの全高を有し、直径は３.５メートルである。これによって、５メートルの喫水と共に、４０メートルの最大上方空間クリアランスがもたらされる。他の寸法を採用することも可能であることは明らかである。個々のマグヌスローターの電動モーターおよびコンバーターは、甲板の下の別個のコンパートメント内でローターの真下に配置されている。これは、コンバーターおよびモーターは、メンテナンスのためにアクセス可能であることを意味する。
【００４９】
上記実施形態に加えて、船舶は、トーイングケーブルを用いて船舶につながれたトーイングカイトを備えることができる。これによって、風向が適当ならば、そうしたトーイングカイトはまた、さらなる燃料の節約のために、補助的動力源として使用可能である。
【００５０】
上記マグヌスローターは、１５以上の、好ましくは２０の高速モードを有し得る。そうした高い高速モードによって効率を格段に向上させることが可能となる。
【００５１】
図７は、船舶の電気エネルギー用の生成システムの改変実施形態を示す。図７に示す生成システムは、図６に示す制御システムに組み込むことができる。実例として、同図には、下流側に接続された発電機Ｇ１,Ｇ２を備えた２基のディーゼル式動力源すなわち内燃式エンジンＤＡが示されている。ディーゼル式動力源ＤＡからの排気は排気管１１０を経て排出され、そして後燃焼ユニットＮＶへと進む。この後燃焼ユニットＮＶにおいて、ディーゼル式動力源ＤＡにおいて燃えずに残った排気の成分が燃焼させられ、下流側に接続された熱交換器ＷＴによって、この燃焼熱(あるいは排気の熱のかなりの部分)はそこから取り出され、この熱からさらなる電気エネルギーを発生させる、さらなる発電機Ｇ３を駆動するために使用される。これは、ディーゼル式動力源ＤＡの負荷が相応に小さくかつその燃料消費量が相応に少ないことを意味する。このような後処理を経た排気は、その後、煙突１１２から放出することができる。
【００５２】
発電機Ｇ１〜Ｇ３によって生み出された電気エネルギーは、図６に示すように、たとえば船内電気ネットワークを介して、主動力源ＨＡのモーターＭに対して供給可能である。さらに、マグヌスローター１０のコンバーターＵおよび電動モーターＭには、船内ネットワークを介して電気エネルギーを供給可能である。船内ネットワークはまた、船舶にとっての電気エネルギー供給を確実なものとするために使用可能である。
【００５３】
図８は、船舶の船体の断面を大まかに示している。船体は上側部分１５および下側部分１６を有する。従来型の推進駆動システムのプロペラ５０および中央ラダー５１は船体中央に配置されている。
【００５４】
中央ラダー５１の二つの側面のそれぞれに配置されているのは、個々のさらなるラダー５２ａ,５２ｂである。これらさらなるラダー５２ａ,５２ｂは、左舷側(ラダー５２ａ)および右舷側(ラダー５２ｂ)に向かって、中央ラダー５１から所定の距離を置いて配置されている。これら二つの付加的ラダー５２ａ,５２ｂはある面積を有し、そのサイズは中央ラダー５１の面積の概ね２倍である。この点に関して、上記付加的ラダー５２ａ,５２ｂは、主として、船舶の航行性、すなわちマグヌスローター駆動を用いて移動している際の特性を向上させるのに役立つ。
【００５５】
図９ａは中央ラダー５１の代替実施形態を側方から見て示す。この代替実施形態では、ラダー５１は、いわゆるコスタ・ペア(Costa pear)５３を有する。このコスタ・ペアに取り付けられているのがガイドベーン５３ａであり、これは、水中でプロペラ５０によって生成される乱流の少なくとも一部を、船舶のための前進力に変換するような形態のものである。このようにして、プロペラ５０に供給される動力は、より効率よく推進力へと変換され、したがってまた燃料の節約にも貢献する。
【００５６】
図９ｂは、コスタ・ペア５３およびガイドベーン５３ａ,５３ｂ,５３ｃ,５３ｄを備えた中央ラダー５１を示す別の図である。これらガイドベーン５３ａ〜５３ｄは、さらにリング５４によって取り囲まれている。コスタ・ペア、案内ベーンおよびそれを取り囲むリングの配置構造は、プロペラ(この図においては示されていない。図８の符号５０参照)に供給される動力の、船舶のための推進力への変換をさらに改善する。ラダー５１はまた、「ねじれラダー」と呼ばれるものの形態であってもよい。
【００５７】
図１０ａは、それに取り付けられたアーチ状縁部５５を備えたプロペラブレード５０ａを著しく簡略化し、後方から見て示している。図１０ｂはこのプロペラブレード５０ａを側方から見て示しており、(図中で右側に向かって)一方の側に曲がったアーチ状縁部５５を明瞭に認識できる。
【００５８】
図１０ｃはプロペラブレード５０ａの平面図であり、アーチ状縁部５５ａは長円形状のものとして明瞭に認識可能である。この長円形状によって、流動特性に関して特に望ましい挙動および長円形状に沿った流れの漸進的剥離がもたらされ、この結果、その先端においてアーチ状縁部５５ａから離れる必要があるのは流れの極めて僅かな部分だけとなる。これは、流れの剥離が実質的により少ない損失につながり、そしてそれがまた推進性能の改善に、したがって良好な燃料の利用に寄与することを意味する。長円形アーチ状縁部５５ａ'は、同図の左側部分に破線で示されている。これは、付随する個々の条件に応じて、当然ながら、図１０ｂに示す側に向かってだけでなく反対側にも向かって、アーチ状縁部をプロペラブレード５０ａの平面に対して屈曲させてもよいことを意味している。
【００５９】
図１０ｄおよび図１０ｅには、類似の代替実施形態を示している。プロペラブレード５０ａの面から相互に向き合う面に向かって曲げられた二つのアーチ状縁部５５ａ,５５ｂが存在するのは図１０ｄから明らかである。ただ一つのアーチ状縁部が示されている図１０ｂおよび図１０ｃとは対照的に、そこには二つのアーチ状縁部が示されている。これによって、プロペラブレード５０ａからの流れの剥離に起因する損失はさらにいっそう低減され、したがって船舶を推進させるための、さらに大きな力が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  マグヌスローター
１３  構造的水線
１４  露天甲板
１５  上側部分
１６  下側部分
１８  採光開口
３０  ブリッジ
４０  甲板室
５０  プロペラ
５０ａ  プロペラブレード
５１  中央ラダー
５２ａ,５２ｂ  付加的ラダー
５３  コスタ・ペア(Costa pear)
５３ａ,５３ｂ,５３ｃ,５３ｄ  ガイドベーン
５４  リング
５５,５５ａ,５５ａ',５５ｂ  アーチ状縁部
６０  下部船倉
７０  第１の中間甲板
８０  第２の中間甲板
８５  主甲板
８６  ハッチコーミング
９０  船尾ゲート
１１０  排気管
１１２  煙突
ＤＡ  ディーゼル式動力源(内燃式エンジン)
Ｇ,Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３  発電機
ＨＡ  主駆動装置
Ｍ  モーター
ＮＥ  航行ユニット
ＮＶ  後燃焼ユニット
ＱＳＡ  左右スラスターラダー
ＳＥ  制御ユニット
Ｕ  コンバーター
ＷＴ  熱交換器
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
2011121586.tif 000015
【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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