(57)【要約】      （修正有）【課題】航行中に伸縮硬帆の損傷を防止する硬帆船の硬帆制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】伸縮硬帆ＥＳのマストＭに作用する実曲げモーメントを計測する曲げモーメント検出器３１と、曲げモーメント検出器３１の検出値と閾値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき伸縮硬帆ＥＳの高さを縮小するか風向きに平行になるように旋回させる制御信号を発するコントローラ２０と、コントローラ２０からの制御信号に基づき硬帆を縮小させるか旋回させる駆動機構１１，１２とからなる。強風時等の実風荷重が大きい時に、伸縮マストＭを縮小させたり風を逃がすよう旋回させて風荷重を減じるので、伸縮硬帆ＥＳの損傷を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬帆船の伸縮硬帆を支持する伸縮マストに作用する実曲げモーメントを求め、実曲げモーメントが閾値を超えた時に、縮帆するか、硬帆を風向に平行に旋回させる負荷低減措置をとる
ことを特徴とする硬帆船の伸縮硬帆制御方法。
【請求項２】
前記実曲げモーメントは、前記伸縮マストに作用する曲げモーメントを計測して得る
ことを特徴とする請求項１記載の伸縮硬帆制御方法。
【請求項３】
伸縮硬帆を備えた船舶において、
伸縮硬帆の伸縮マストに作用する実曲げモーメントを計測する曲げモーメント検出器と、
該曲げモーメント検出器の検出値と閾値とを比較し、該検出値が前記閾値を超えたとき前記伸縮硬帆の高さを縮小するか風向きに平行になるように旋回させる制御信号を発するコントローラと、
該コントローラからの制御信号に基づき前記伸縮硬帆を縮小させるか旋回させる駆動機構とからなる
ことを特徴とする硬帆船の伸縮硬帆制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬帆船の伸縮硬帆制御方法および制御装置に関する。さらに詳しくは、航行中の硬帆船の安全を確保するための伸縮硬帆制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海運における大幅なＣＯ２削減を実現するために、同性能の従来型機走船に比べて燃料油使用量の半減を目標とする帆主機従の新形式風力推進船が開発されている。この新形式の風力推進船は大面積高揚力が得られる伸縮硬帆を用いたものである（特許文献１，２参照）。
【０００３】
伸縮硬帆自体は飛行機の翼断面かあるいは三日月形の断面形状をした大形の部材であって、船上に立設されたマストに取り付けられており、伸縮自在かつ旋回自在である。かかる伸縮硬帆を高く伸長させ、風向きに対し適切な角度に向けると大風力を受けこれを推進力に変換すると船は航行する。  
しかるに、伸縮硬帆は自然には風を逃がさないので、風荷重や船体傾斜で伸縮硬帆に過大な力が作用すれば、伸縮硬帆が損傷するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１３７６２８号公報
【特許文献２】特許第５３１８００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑み、伸縮硬帆の損傷を防止する硬帆船の硬帆制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明の硬帆船の伸縮硬帆制御方法は、硬帆船の伸縮硬帆を支持する伸縮マストに作用する実曲げモーメントを求め、実曲げモーメントが閾値を超えた時に、縮帆するか、硬帆を風向に平行に旋回させる負荷低減措置をとることを特徴とする。
第２発明の伸縮硬帆制御方法は、第１発明において、前記実曲げモーメントは、前記伸縮マストに作用する曲げモーメントを計測して得ることを特徴とする。
第３発明の硬帆船の伸縮硬帆制御装置は、伸縮硬帆を備えた船舶において、伸縮硬帆の伸縮マストに作用する実曲げモーメントを計測する曲げモーメント検出器と、該曲げモーメント検出器の検出値と閾値とを比較し、該検出値が前記閾値を超えたとき前記伸縮硬帆の高さを縮小するか風向きに平行になるように旋回させる制御信号を発するコントローラと、該コントローラからの制御信号に基づき前記伸縮硬帆を縮小させるか旋回させる駆動機構とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１発明によれば、強風時等の風荷重が大きくなって伸縮マストに作用する実曲げモーメントが過大となったときに伸縮マストを縮小させたり、風を逃がすよう旋回させる等の負荷低減措置をとるので、風荷重を減じて伸縮硬帆の損傷を防止することができる。
第２発明によれば、伸縮マストに作用する実曲げモーメントを計測するので人為ミスが生ずることなく確実に伸縮硬帆の損傷を防止できる。
第３発明によれば、曲げモーメント検出器の検出値をコントローラに入力させ閾値を超えたときは、伸縮硬帆の縮小または旋回等の負荷低減措置を自動でとるので人為ミスが生ずることなく確実に伸縮硬帆の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る伸縮硬帆制御装置の説明図である。
【図２】本発明が適用される硬帆船の説明図である。
【図３】伸縮硬帆の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、本発明が適用される硬帆船の基本構成を説明する。
図２は伸縮硬帆ＥＳを用いた風力推進式の硬帆船Ｓを示している。硬帆船Ｓは大面積であって高揚力が得られる伸縮硬帆ＥＳを船上に立設する形式の船舶である。伸縮硬帆ＥＳの設置数は任意であり、１基であっても複数であってもよい。
図示の例では４基用いているが、あくまでも例示である。
【００１０】
伸縮硬帆ＥＳの基本構造を図３に基づき説明する。
（Ａ）図に示す伸縮マストＭは単位マスト１，２，３，４，５を用いた５段マストであり、内蔵した油圧シリンダ等により伸縮し、また基部に設けた油圧モータ等により旋回自在となっている。
（Ｂ）図に示すように、硬帆Ｓａは５段の単位帆１１，１２，１３，１４，１５からなり、前記単位マスト１，２，３，４，５にそれぞれ取付けられている。各単位帆１１〜１５は、軽量高剛性のアルミニウム、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等を用いた硬質の帆であって、断面形状は三日月形あるいは飛行機の翼断面に似た形状を有している。
【００１１】
上記のごとき構造の伸縮硬帆ＥＳは、マストＭ内に図示しない伸縮機構と旋回機構からなる駆動機構を内蔵している。この駆動機構を用いて、図２に示すように、上下方向に伸縮させることによって高さを変え、旋回させることによって伸縮硬帆ＥＳの向きも変えることができる。
このような伸縮硬帆ＥＳを使い風力を受けて推進力に換えると硬帆船が航行する。
【００１２】
つぎに硬帆船の伸縮硬帆制御装置を図１に基づき説明する。
図１に示す伸縮硬帆ＥＳは、マストＭ内に硬帆Ｓａを伸縮させる伸縮機構である伸縮シリンダーと旋回させる旋回機構である旋回モータとを備えている。そして、伸縮シリンダーの油圧回路内のバルブは伸縮駆動部１１で制御できるようになっており、旋回モータの油圧回路内のバルブは旋回駆動部１２で制御できるようになっている。
【００１３】
伸縮駆動部１１と旋回駆動部１２にはコントローラ２０が接続されている。コントローラ２０は閾値と各種検出値とを比較して必要な駆動信号を生成する機能を備えており、コンピュータ等で構成されている。
【００１４】
検出部３０は、曲げモーメント検出器３１や風向計３２、風速計３３などの外部情報検出部、旋回角計３６やマスト長さ計３７、航行速度計３８や船体傾斜計３９どの内部情報検出部からなり、これらはコントローラ２０に接続されている。
曲げモーメント検出器３１は硬帆Ｓａに作用する実曲げモーメントを計測するもので、たとえば、硬帆Ｓａが受ける風圧に基づいてマストＭに発生する曲げモーメントを伸縮マストＭ内に生じた歪によって検出する歪検出器から構成したもの等が用いられる。
風向計３２と風速計３３は公知の計器が用いられる。旋回角計３６、マスト長さ計３７、航行速度計３８および船体傾斜計３９も公知の計器が用いられる。
【００１５】
コントローラ２０の記憶部には検出値と閾値とを比較するため下記（１），（２），（３）に例示する値が記憶されている。
（１）伸縮硬帆ＥＳにおけるマスト長さ、旋回角度毎の各航行速度時における許容最大曲げモーメント
（２）前記（１）の許容最大曲げモーメントを船体傾斜角に対応させた傾斜時許容最大曲げモーメント
（３）曲げモーメント検出器（たとえば、マストに取り付けた歪センサ）の検出値に対応する実マスト曲げモーメント
【００１６】
つぎに、本発明による伸縮硬帆の制御方法を説明する。
船舶の航行中は常時、検出部３０の曲げモーメント検出器３１や風向計３２、風速計３３などの外部情報、そして旋回角計３６やマスト長さ計３７、航行速度計３８などの内部情報がコントローラ２０に入力されてくる。これらの各検出情報に基づき、コントローラ２０はそのときどきの内外情報に合った閾値を記憶部から取り出してくる。コントローラ２０は曲げモーメント検出器３１の検出値に基づき対応する実曲げモーメントを記憶部から取り出すか演算により求める。
また、旋回角計３６やマスト長さ計３７の検出値に基づき、それぞれのマスト状態に対応した許容最大曲げモーメントを記憶部から取り出すか演算する。さらに、船体傾斜計３９の検出値に基づき船体傾斜角に対応させた許容最大曲げモーメントを記憶部から取り出すか演算する。この値が閾値である。
【００１７】
コントローラ２０内では、実曲げモーメントと閾値とを比較し、実曲げモーメントが閾値を超ええたとき硬帆への負荷を軽減する措置をとる。負荷軽減措置としては、硬帆の高さを縮小するか、硬帆を風向きに平行になるように旋回させる措置などが含まれる。
【００１８】
実曲げモーメントが閾値を超えたときには、コントローラ２０から伸縮駆動部１１にむけ縮小信号を出力する。これにより、伸縮シリンダーが作動して伸縮硬帆ＥＳが収縮する。または旋回制御部１２に向け旋回信号を出力する。これにより、旋回モータが作動して伸縮硬帆ＥＳ  を風抵抗が小さくなる方向に旋回させる。
収縮と旋回のうちいずれか一方、あるいは両方を行ってもよいが、いずれか一方を選択するときはより迅速な対応がとれる方法を選択すればよい。この場合の選択基準も閾値を超えた超過量などをパラメータとして選択するとよい。
【００１９】
本発明の制御装置では、実曲げモーメントが閾値を超えた時に、自動的に縮帆あるいは帆を風向に平行になるよう旋回させるがこれらの負荷軽減措置は自動的に行われるので、人為ミスが生ずることなく確実に硬帆の損傷を防止できる。
【００２０】
本発明の自動制御は、強風時等に自動的に負荷軽減措置をとり伸縮硬帆の損傷を防止するが、船体の傾斜が大きいときには、その傾斜角度をパラメータに入れておきより小さい実曲げモーメントで縮帆あるいは旋回させると、硬帆の損傷防止効果がより高くなる。
【００２１】
自動制御以外にも、閾値を超えると警告音を発したり、警告ランプを表示すれば使用者に危険を知らせる手段としても使用できる。
【００２２】
前記実施形態では、伸縮硬帆ＥＳに作用する風荷重をマストＭに発生する曲げモーメントから求めたが、この代りにマストＭに発生するせん断応力から求めてもよい。この場合、曲げモーメント検出器３１の代りにせん断応力を検出する歪検出器がマストＭに取り付けられる。
マストＭに発生するせん断応力も伸縮硬帆ＥＳに作用する風荷重のパラメータであるので、閾値と比較することにより伸縮硬帆ＥＳの負荷軽減措置を適切にとることができる。
なお、マストせん断応力の利用は、曲げモーメント検出器の故障対策という意義もあるが、全く代替的な手段として用いてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
ＥＳ    伸縮硬帆
１１    伸縮駆動部
１２    旋回駆動部
２０    コントローラ
３０    検出部
３１    曲げモーメント検出器
【図２】
2015174604.tif 000003
【図１】
2015174604.tif 000004
【図３】
2015174604.tif 000005