(57)【要約】      （修正有）【課題】船舶の航走条件が変化しても造波抵抗を低減できる船舶を提供する。【解決手段】船舶は、船体と、船体の船尾に移動可能に設けられ、下面３Ｕを有するウェッジ３と、船体の航走条件に基づいてウェッジ３を動かしてウェッジ３の下面３Ｕの角度θを調整する駆動装置４と、を備える。これにより、ウェッジ３が必要な場面において、ウェッジ３の下面が船体の下面よりも下方に配置されるようにウェッジ３を移動を移動することで、ウェッジ３により造波抵抗の増大を抑制できる。【選択図】図４
2015123904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体と、
前記船体の船尾に移動可能に設けられ、下面を有するウェッジと、
前記船体の航走条件に基づいて前記ウェッジを動かして前記ウェッジの下面の角度を調整する駆動装置と、
を備える船舶。
【請求項２】
前記航走条件は、前記船体の航走速度及び前記船体を航走させるために前記船体に搭載されたエンジンの燃料消費量の少なくとも一方を含む請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
模擬船体の航走条件と前記模擬船体の模擬ウェッジの下面の角度との関係を記憶する記憶装置を備え、
前記記憶装置の記憶情報と前記船体の航走条件とに基づいて前記ウェッジの下面の角度が調整される請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
前記船体を航走させるために前記船体に搭載されたエンジンを備え、
前記エンジンの出力を一定にした状態で前記船体の航走速度が高くなるように前記角度が調整される請求項１に記載の船舶。
【請求項５】
前記船体を航走させるために前記船体に搭載されたエンジンを備え、
前記船体の航走速度を一定にした状態で前記エンジンの燃料消費量が少なくなるように前記角度が調整される請求項１に記載の船舶。
【請求項６】
模擬船体の航走条件と前記模擬船体の模擬ウェッジの下面の角度との関係を記憶する記憶装置を備え、
前記記憶装置の記憶情報に基づいて前記角度の初期値が決定された後、前記駆動装置により調整される前記角度を決定する決定処理が行われる請求項４又は請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
前記船体の航走期間の少なくとも一部において前記決定処理が行われる請求項６に記載の船舶。
【請求項８】
前記船体の目標航走速度が変更されたときに前記決定処理が行われる請求項７に記載の船舶。
【請求項９】
前記船体は、下方に開口した内部空間を有し、
前記駆動装置の少なくとも一部は、前記内部空間に配置され、前記ウェッジの少なくとも一部が前記内部空間に収納されるように前記ウェッジを移動可能である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１０】
前記駆動装置は、前記ウェッジの下面が前記船体の下面よりも下方に配置される状態及び前記船体の下面よりも上方に配置される状態の一方から他方に変化するように前記ウェッジを移動可能である請求項９に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンテナ船、旅客船、フェリー、ＲＯ−ＲＯ船（Roll-on／Roll-off  Ship）、自動車用運搬船であるＰＣＣ（Pure  Car  Carrier）、及びＰＣＴＣ（Pure  Car/Truck  Carrier）のような船舶を主な対象とする。船舶の航走条件が変化すると造波抵抗が変化する。例えば船舶が高速で航走すると造波抵抗が増大し、その結果、燃料消費量の増大をもたらす。船舶の船尾にウェッジを付加して造波抵抗を低減する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０３０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
船舶の航走条件によってはウェッジで造波抵抗を十分に低減できなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、船舶の航走条件が変化しても造波抵抗を低減できる船舶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】
本発明に係る船舶は、船体と、前記船体の船尾に移動可能に設けられ、下面を有するウェッジと、前記船体の航走条件に基づいて前記ウェッジを動かして前記ウェッジの下面の角度を調整する駆動装置と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、船体の航走条件が変化しても、その航走条件に基づいてウェッジの下面の角度が駆動装置により調整されるため、造波抵抗を低減することができる。
【０００８】
本発明に係る船舶において、前記航走条件は、前記船体の航走速度及び前記船体を航走させるために前記船体に搭載されたエンジンの出力の少なくとも一方を含んでもよい。
【０００９】
従って、燃料消費量が低減されるように、燃料消費量に基づいてウェッジの角度を調整することができる。
【００１０】
本発明に係る船舶において、模擬船体の航走条件と前記模擬船体の模擬ウェッジの下面の角度との関係を記憶する記憶装置を備え、前記記憶装置の記憶情報と前記船体の航走条件とに基づいて前記ウェッジの下面の角度が調整されてもよい。
【００１１】
従って、例えば水槽試験のような模擬実験で予め求めておいた情報に基づいて、船体の航走条件に対応したウェッジの最適な角度を決定してウェッジの角度を調整することができる。
【００１２】
本発明に係る船舶において、前記船体を航走させるために前記船体に搭載されたエンジンを備え、前記エンジンの出力を一定にした状態で前記船体の航走速度が高くなるように前記角度が調整されてもよい。
【００１３】
従って、一定値のエンジンの出力（馬力）において高い航走速度を実現できるウェッジの最適な角度を決定することができる。
【００１４】
本発明に係る船舶において、前記船体を航走させるために前記船体に搭載されたエンジンを備え、前記船体の航走速度を一定にした状態で前記エンジンの燃料消費量が少なくなるように前記角度が調整されてもよい。
【００１５】
従って、一定値の航走速度において高燃費を実現できるウェッジの最適な角度を決定することができる。
【００１６】
本発明に係る船舶において、模擬船体の航走条件と前記模擬船体の模擬ウェッジの下面の角度との関係を記憶する記憶装置を備え、前記記憶装置の記憶情報に基づいて前記角度の初期値が決定された後、前記駆動装置により調整される前記角度を決定する決定処理が行われてもよい。
【００１７】
従って、模擬実験で得られた初期値を基準としてウェッジの最適な角度を効率良く決定することができる。
【００１８】
本発明に係る船舶において、前記船体の航走期間の少なくとも一部において前記決定処理が行われてもよい。
【００１９】
従って、航走期間における状況の変化（例えば航行計画の変更又は自然現象の変化）に基づいて決定処理が行われることにより、ウェッジの下面が常に最適な角度に調整された状態で船舶は航走することができる。
【００２０】
本発明に係る船舶において、前記船体の目標航走速度が変更されたときに前記決定処理が行われてもよい。
【００２１】
従って、目標航走速度が変更されたときにその目標航走速度で最も効率良く航走できるようにウェッジの下面が最適な角度に調整された状態で船舶は航走することができる。
【００２２】
本発明に係る船舶において、前記船体は、下方に開口した内部空間を有し、前記駆動装置の少なくとも一部は、前記内部空間に配置され、前記ウェッジの少なくとも一部が前記内部空間に収納されるように前記ウェッジを移動可能でもよい。
【００２３】
従って、例えば船体が低速で航走するときのようにウェッジが不要な場面においてウェッジが内部空間に収納されることにより、船体は円滑に航走することができる。また、駆動装置の少なくとも一部は内部空間に配置されるため駆動装置により粘性摩擦抵抗又は造波抵抗が増大してしまう不具合が抑制される。
【００２４】
本発明に係る船舶において、前記駆動装置は、前記ウェッジの下面が前記船体の下面よりも下方に配置される状態及び前記船体の下面よりも上方に配置される状態の一方から他方に変化するように前記ウェッジを移動可能でもよい。
【００２５】
従って、ウェッジが必要な場面においてウェッジの下面が船体の下面よりも下方に配置されるようにウェッジを移動することで、ウェッジにより造波抵抗の増大を抑制できる。ウェッジが不要な場面においてウェッジの全部が収納されるようにウェッジの下面が船体の下面よりも上方に配置されるようにウェッジを移動することで、船体は円滑に航走することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、船舶の航走条件が変化しても造波抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る船舶の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る船尾における船体の下面近傍の一部を示す側面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る船尾における船体の下面近傍の一部を示す背面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る駆動装置の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るウェッジの動作の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るウェッジの動作の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る船舶の一例を示す機能ブロック図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る船舶の航行方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態に係るウェッジの角度の決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係るウェッジの角度と船舶の航走速度との関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係るウェッジの角度の決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係るウェッジの角度と船舶の燃費との関係の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、流体解析結果の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、流体解析結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００２９】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る船舶１の一例を示す模式図である。図１に示すように、船舶１は、船首２Ｂ及び船尾２Ｓを有する船体２と、船体２の船尾２Ｓに移動可能に設けられ、下面３Ｕを有するウェッジ３と、船体２の航走条件に基づいてウェッジ３を動かしてウェッジ３の下面３Ｕの角度θを調整する駆動装置４とを備えている。
【００３０】
また、船舶１は、船舶１を航走させるために船体２に搭載されたエンジン５を備えている。エンジン５は、ディーゼルエンジンを含み、燃料により作動する。エンジン５は、プロペラ６を駆動して船舶１を航走させる。船舶１は、船首２Ｂ側に前進する。前進する船舶１の進行方向に関して前方に船首２Ｂが配置され、後方に船尾２Ｓが配置される。以下の説明において、前進する船舶１の進行方向に関して前方を単に、前方、と適宜称し、前進する船舶１の進行方向に関して後方を単に、後方、と適宜称する。また、水平面内において進行方向と直交する方向を適宜、幅方向、と称する。
【００３１】
図２は、船尾２Ｓにおける船体２の下面２Ｕ近傍の一部を示す側面図である。図３は、船尾２Ｓにおける船体２の下面２Ｕ近傍の一部を示す背面図（船体２の後方から見た図）である。
【００３２】
図２及び図３に示すように、船体２は、下方を向く下面２Ｕと、後方を向く後面２Ａとを有する。船尾２Ｓにおける船体２の下面２Ｕは、後方に向かって上方に傾斜する。
【００３３】
ウェッジ３は、船尾２Ｓにおける船体２の下面２Ｕに設けられる。ウェッジ３の下面３Ｕの周囲の少なくとも一部に船体２の下面２Ｕが配置される。ウェッジ３は、船体２に対して移動可能である。
【００３４】
ウェッジ３は、下方を向く下面３Ｕと、後方を向く後面３Ａと、横方向を向く側面３Ｃとを有する。ウェッジ３の側面３Ｃの外形は、ほぼ三角形である。ウェッジ３の後面３Ａの外形は、ほぼ四角形である。ウェッジ３は、船体２の中心線ＣＬを中心として幅方向に関して左右対称である。船体２の後面２Ａとウェッジ３の後面３Ａとは同一面内に配置されてもよい。ウェッジ３の少なくとも一部が、船体２の後面２Ａよりも後方に突出してもよい。船体２の少なくとも一部が、ウェッジ３の後面３Ａよりも後方に突出してもよい。
【００３５】
ウェッジ３は、トリムタブ又はダックテイルとも呼ばれ、水流の向きを変える水流偏向体として機能する。船尾２Ｓに設けられたウェッジ３により、船舶１の造波抵抗が低減される。船舶１の航走条件に応じて、ウェッジ３による造波抵抗の低減効果がウェッジ３で生じる造波抵抗よりも大きくなる場合がある。例えばフルード数が０．３５以上の船舶１においてウェッジ３による造波抵抗の低減効果が十分に得られる可能性が高くなる。
【００３６】
船舶１の航走により、船体２に沿って船体２の後方に向かう水流が生成される。船体２にウェッジ３が設けられることにより、船尾２Ｓにおいてウェッジ３の下面３Ｕに沿って船体２の後方に向かう水流が生成される。船尾２Ｓにおいて、水流は下面３Ｕに沿って下方に偏向される。これにより、船尾２Ｓでの造波抵抗が低減される。また、船体２の水平化が図られ船舶１の航走安定性が向上する。ウェッジ３は左右対称に設けられている。そのため、造波抵抗の低減及び航走安定性の向上の効果は、船体２の中心線ＣＬの両側において同等に得られる。
【００３７】
ウェッジ３の下面３Ｕの周囲の少なくとも一部に船体２の下面２Ｕが配置される。下面３Ｕと下面２Ｕとがなす角度θは可変である。駆動装置４は、船体２に対してウェッジ３を動かして、船体２の下面２Ｕに対するウェッジ３の下面３Ｕの角度θを調整する。
【００３８】
駆動装置４は、後方に向かって下方に傾斜するように下面３Ｕを傾斜させることができる。また、駆動装置４は、後方に向かって上方に傾斜するように下面３Ｕを傾斜させることができる。駆動装置４は、下面３Ｕと水平面とが平行となるように下面３Ｕの角度θを調整することができる。駆動装置４は、下面３Ｕと下面２Ｕとが平行となるように下面３Ｕの角度θを調整することができる。
【００３９】
図４は、本実施形態に係る駆動装置４の一例を示す図である。船体２は、ウェッジ３の少なくとも一部が配置される内部空間７を有する。内部空間７は、下方に開口する開口部７Ｋを有する。ウェッジ３の少なくとも一部は、開口部７Ｋに配置可能であり、開口部７Ｋを移動可能である。
【００４０】
駆動装置４の少なくとも一部は、内部空間７に配置される。駆動装置４は、ウェッジ３の上面３Ｆの少なくとも一部に接続される。駆動装置４は、上面３Ｆ側に配置され、下面３Ｕ側には配置されない。ウェッジ３の前方の端部が、ヒンジ機構８を介して船体２に移動可能（回動可能）に支持される。駆動装置４は、ヒンジ機構８よりも後方において上面３Ｆと接続される。駆動装置４は、油圧シリンダを含み、上面３Ｆを上下方向に移動可能である。ウェッジ３の前方の端部がヒンジ機構８を介して船体２に移動可能に支持されている状態で駆動装置４が作動してウェッジ３を上下方向に移動することにより、ウェッジ３の下面３Ｕの角度θが変化する。
【００４１】
図５及び図６のそれぞれは、ウェッジ３の動作の一例を示す図である。図５に示すように、駆動装置４は、ウェッジ３の下面３Ｕが船体２の下面２Ｕよりも下方に配置されている状態で、下面２Ｕと下面３Ｕとがなす角度θが変化するように、ウェッジ３を移動することができる。図５に示すように、駆動装置４は、下面３Ｕが後方に向かって下方に傾斜する状態を維持しつつ角度θが変化するようにウェッジ３を移動してもよい。すなわち、駆動装置４は、水平面と下面３Ｕとがなす角度θｈが０度とならずに下面３Ｕが後方に向かって下方に傾斜する状態を維持しつつ角度θｈが変化するようにウェッジ３を移動してもよい。
【００４２】
図６に示すように、駆動装置４は、ウェッジ３の少なくとも一部が内部空間７に収納されるようにウェッジ３を移動することができる。図６に示すように、駆動装置４は、ウェッジ３の下面３Ｕが船体２の下面２Ｕよりも上方に配置されるようにウェッジ３を移動してもよい。
【００４３】
このように、本実施形態において、駆動装置４は、内部空間７に配置されており、ウェッジ３の少なくとも一部が内部空間７に収納されるようにウェッジ３を移動することができる。また、駆動装置４は、ウェッジ３の下面３Ｕが船体２の下面２Ｕよりも下方に配置される状態及びウェッジ３の下面３Ｕが船体２の下面２Ｕよりも上方に配置される状態の一方から他方に変化するようにウェッジ３を移動することができる。
【００４４】
図７は、本実施形態に係る船舶１に係る機能ブロック図である。図７に示すように、船舶１は、船舶１に搭載された制御装置９と、制御装置９に制御される駆動装置４と、制御装置９に制御されるエンジン５と、制御装置９と接続された記憶装置１０と、船舶１（船体２）の航走速度を検出する速度センサ１１と、船舶１の喫水を検出する喫水センサ１２と、船舶１のトリムを検出するトリムセンサ１３と、船舶１（エンジン５）の燃料消費量を検出する燃料センサ１４とを備えている。速度センサ１１の検出結果、喫水センサ１２の検出結果、トリムセンサ１３の検出結果、及び燃料センサ１４の検出結果のそれぞれは、制御装置９に出力される。
【００４５】
制御装置９は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を含み、船舶１の管理に関する各種の処理を実行する。記憶装置１０は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、及びハードディスクドライブの少なくとも一つを含み、船舶１の管理に関する各種の情報を記憶する。
【００４６】
速度センサ１１は、航走する船舶１の航走速度（絶対速度）を検出する。本実施形態において、速度センサ１１は、全方位測位システム（Global  Positioning  System：ＧＰＳ）のＧＰＳ受信機を含む。ＧＰＳのＧＰＳ衛星が、緯度、経度、及び高度を規定する座標系（ＧＰＳ座標系）における船舶１の絶対位置（ＧＰＳ位置）を検出する。速度センサ１１は、ＧＰＳ衛星から供給された船舶１のＧＰＳ位置に関するデータを取得して、海洋における船舶１のＧＰＳ位置を検出する。速度センサ１１は、船舶１のＧＰＳ位置を演算処理して、船舶１の絶対速度（ＧＰＳ速度）を検出することができる。
【００４７】
なお、速度センサ１１の検出結果に基づいて、制御装置９が演算処理を行って船舶１の絶対速度を求めてもよい。また、制御装置９は、速度センサ１１の検出結果を演算処理して、船舶１の移動距離を求めることができる。
【００４８】
喫水センサ１２は、船舶１が水上（海上）に存在する場合において船体２が沈む深さを検出する。喫水は、船体２の最も下部から水面（海面）までの垂直距離である。トリムセンサ１３は、船舶１の前後方向の傾き（船首喫水と船尾喫水との差）を検出する。
【００４９】
燃料センサ１４は、エンジン５が消費する燃料消費量を検出する。燃料消費量は、単位時間当たりにエンジン５が消費する燃料消費量でもよいし、単位容量当たりの燃料でエンジン５が船舶１を航走させることができる距離（燃費）でもよい。燃料消費量は、軸馬力を検出することによって検出されてもよい。本実施形態においては、燃料センサ１４がエンジン５の燃費を検出可能な燃費センサであることとする。
【００５０】
次に、本実施形態に係る船舶１の航行方法において図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る船舶１の航行方法の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、本実施形態においては、水槽試験のような模擬試験において、模擬船体の航走条件と模擬船体に設けられた模擬ウェッジの下面の角度θｍとの関係が事前データとして取得される（ステップＳ１）。次に、ステップＳ１で取得された事前データが記憶装置１０に記憶される（ステップＳ２）。次に、船舶１が海洋を航走する航走期間の少なくとも一部において、駆動装置４により調整されるウェッジ３の下面３Ｕの最適角度θｒを決定する決定処理が行われる（ステップＳ３）。その決定処理は、記憶装置１０の記憶情報である事前データと船舶１の航走条件とに基づいて行われる。ウェッジ３の下面３Ｕの角度θは、ステップＳ３で決定された最適角度θｒに調整される。ウェッジ３の下面３Ｕの角度θが最適角度θｒに調整された状態で船舶１が航走する（ステップＳ４）。
【００５１】
模擬船体の航走条件と模擬ウェッジの下面の角度との関係である事前データを取得する処理（ステップＳ１）について説明する。航走条件は、船舶１（模擬船舶）の航走速度及び燃料消費量（燃費）の少なくとも一方を含む。
【００５２】
実際の船舶１（実機）を模した模擬船舶（模型船舶）が用意される。同一の出力（馬力）で模擬船舶を航走させた状態で、その模擬船舶に設けられている模擬ウェッジの角度θｍを順次変えながらそれら角度θｍのそれぞれに対応する模型船舶の航走速度Ｖｍが順次計測される。最も高速な航走速度Ｖｍが得られる角度θｍが造波抵抗を最も小さくできる最適角度θｍｒとなる。最適角度θｍｒは、模擬船舶を最も効率良く航走させることができる模擬ウェッジの角度θｍである。記憶装置１０に、模擬船舶の航走速度Ｖｍと模擬ウェッジの角度θｍ（最適角度θｍｒ）との関係が事前データとして記憶される（ステップＳ２）。また、複数の航走速度Ｖｍと、それら複数の航走速度Ｖｍのそれぞれに対応した複数の最適角度θｍｒとの関係を示すテーブル情報が事前データとして記憶装置１０に記憶される。
【００５３】
なお、事前データとして、航走速度Ｖｍと角度θｍとの関係のみならず、模擬船舶の燃費と角度θｍ（最適角度θｍｒ）との関係が記憶装置１０に記憶されてもよい。例えば、同一の航走速度で模擬船舶を航走させた状態で、その模擬船舶に設けられている模擬ウェッジの角度θｍを順次変えながらそれら角度θｍのそれぞれに対応する模型船舶の燃費が順次計測される。最も良好な燃費が得られる角度θｍが造波抵抗を最も小さくできる最適角度θｍｒとなる。最適角度θｍｒは、模擬船舶を最も効率良く航走させることができる模擬ウェッジの角度θｍである。また、複数の航走速度Ｖｍと、それら複数の航走速度Ｖｍのそれぞれに対応した複数の燃費及び最適角度θｍｒとの関係を示すテーブル情報が事前データとして記憶装置１０に記憶される。
【００５４】
なお、事前データとして、模擬船舶の出力（馬力）と角度θｍ（最適角度θｍｒ）との関係が記憶装置１０に記憶されてもよい。例えば、同一の航走速度で模擬船舶を航走させた状態で、その模擬船舶に設けられている模擬ウェッジの角度θｍを順次変えながらそれら模擬船舶の出力が順次計測される。最も低い出力で航走可能な角度θｍが造波抵抗を最も小さくできる最適角度θｍｒとなる。最適角度θｍｒは、模擬船舶を最も効率良く航走させることができる模擬ウェッジの角度θｍである。また、複数の航走速度Ｖｍと、それら複数の航走速度Ｖｍのそれぞれに対応した複数の出力及び最適角度θｍｒとの関係を示すテーブル情報が事前データとして記憶装置１０に記憶される。
【００５５】
次に、ウェッジ３の下面３Ｕの最適角度θｒを決定する決定処理（ステップＳ３）について説明する。図９は、本実施形態に係る決定処理の一例を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、図８に示したステップＳ３のサブルーチーンに相当する。
【００５６】
船舶１の航走期間の少なくとも一部において、ウェッジ３の下面３Ｕの最適角度θｒを決定する決定処理が行われる。航走期間は、船舶１が第１の場所（第１の港湾）を出発して外洋を航走し、第２の場所（第２の港湾）に到着するまでの期間である。本実施形態においては、エンジン５の出力を一定にした状態で船体２の航走速度Ｖが最も高くなるように、駆動装置４を使ってウェッジ３の角度θが調整される。
【００５７】
決定処理は、船舶１が第１の場所を出発して外洋における航走を開始したときに行われてもよい。決定処理は、海洋を航行中に船舶１の目標航走速度が変更されたときに行われてもよいし、航路における船舶１の位置が所定の位置に到達したときに行われてもよい。決定処理は、自然現象のような外的要因が変化したときに行われてもよい。例えば、潮流が変化したとき、風向きが変わったとき、及び風速が変わったときの少なくとも一つにおいて、決定処理が行われてもよい。例えば、船長の指示により船舶１の航走速度を上昇させたとき、造波抵抗が増大せず、航走の効率（航走速度又は燃費）が悪化しないように、ウェッジ３が最適角度θｒに調整されてもよい。また、潮流により海洋と船舶１との相対速度が変化したとき、造波抵抗が増大せず、航走の効率が悪化しないように、ウェッジ３が最適角度θｒに調整されてもよい。
【００５８】
本実施形態においては、決定処理において、喫水及びトリムが固定される（ステップＳ３１）。また、エンジン５の出力が一定に維持される（ステップＳ３２）。
【００５９】
ウェッジ３の角度θが初期値θ０に調整され（ステップＳ３３）、その状態で船舶１の航走速度（絶対速度）が速度センサ１１によって検出される（ステップＳ３４）。初期値は、ステップＳ１及びステップＳ２で取得した事前データに基づいて決定される。すなわち、模擬船体の航走速度Ｖｍと模擬ウェッジの最適角度θｍｒとの関係を記憶した記憶装置１０の記憶情報に基づいて角度θの初期値θ０が決定される。例えば、速度センサ１１の検出値（船舶１の航走速度Ｖ）に最も近い模擬船体の航走速度Ｖｍにおいて最も効率が良い最適角度θｍｒが初期値θ０として採用される。
【００６０】
記憶装置１０には、模擬船舶を使って、航走条件（航走速度）とその航走条件において最も効率が良い（造波抵抗が小さい）模擬ウェッジの最適角度θｍｒとの関係が記憶されている。したがって、その事前データに基づいて、以下に示す実機を使った決定処理を実行することにより、決定処理の負担を低減することができる。
【００６１】
角度θが初期値θ０のときの船舶１の航走速度Ｖに関するデータが速度センサ１１を使って取得され、記憶装置１０に記憶される（ステップＳ３５）。
【００６２】
制御装置９は、角度θを変更してステップＳ３４及びステップＳ３５の処理を実行するかどうかを判断する（ステップＳ３６）。角度θを変更すると判断した場合、制御装置９は、初期値θ０に対して、例えば＋ａ度だけ角度θを変更し（ステップＳ３７）、ステップＳ３４及びステップＳ３５の処理を実行する。すなわち、ウェッジ３の角度θが＋ａ度の状態で船舶１が航走し、その船舶１の航走速度Ｖが速度センサ１１によって検出される。本実施形態においては、一例として、初期値に対して、＋ａ度、＋ｂ度、−ａ度、及び−ｂ度だけ角度θを変更し、ステップＳ３４及びステップＳ３５の処理を実行する。
【００６３】
複数の角度θ（θ０度、＋ａ度、＋ｂ度、−ａ度、−ｂ度）とそれら角度θのそれぞれに対応する船舶１の航走速度Ｖとの関係を示すデータが速度センサ１１を使って取得された後、そのデータについての処理が行われる（ステップＳ３８）。図１０は、取得したデータの一例を示す図である。図１０において、横軸は、ウェッジ３の角度θであり、縦軸は、船舶１の航走速度Ｖである。図１０に示す例では、角度θを−ａ度にしたとき、船舶１の航走速度Ｖが最も高くなることが分かる。
【００６４】
このように、本実施形態においては、エンジン５の出力を一定にした状態で、ウェッジ３の角度θを順次変更しながら、それら角度θのそれぞれに対応する船舶１の航走速度Ｖを順次検出する。これにより、航走速度Ｖが最も高くなる（効率が最も良い）最適角度θｒが決定される（ステップＳ３９）。
【００６５】
ステップＳ３９において最適角度θｒが決定された後、船舶１の航走速度Ｖが高くなるように、駆動装置４によりウェッジ３の角度θが最適角度θｒに調整される。ウェッジ３の角度θが最適角度θｒに調整された状態で、船舶１の航走が行われる（ステップＳ４）。
【００６６】
なお、例えば外洋の航行前又は外洋の航行後において、船舶１は低速度で湾内を航走する場合が多い。そのような場合、ウェッジ３を用いて造波抵抗を低減する処理が不要になる可能性が高い。ウェッジ３が不要であるにもかかわらず、ウェッジ３を船体２の下面２Ｕから突出するように配置しておくと、抵抗増加となる可能性がある。本実施形態によれば、ウェッジ３の下面３Ｕの位置が可変である。そのため、湾内において下面３Ｕを上昇させたり、ウェッジ３を内部空間７に収納したりした状態で、船舶１が湾内を移動してもよい。
【００６７】
制御装置９は、船舶１に搭載されたＧＰＳ受信機の検出結果に基づいて、湾内においてウェッジ３を上昇させる動作又はウェッジ３を内部空間７に収納する動作を実行してもよい。制御装置９は、ＧＰＳ受信機の検出結果に基づいて、船舶１のＧＰＳ位置を求めることができる。制御装置９は、ＧＰＳ受信機の検出結果に基づいて、船舶１が湾内に存在すると判断したとき、上述の不具合が生じないように、ウェッジ３を上昇させる動作又はウェッジ３を内部空間７に収納する動作を実行してもよい。
【００６８】
なお、本実施形態において、水槽実験では角度θｍが初期値θ０のとき模擬船舶の航走速度Ｖｍが最も高くなり（最も効率が良くなり）、実際の船舶１では角度θが初期値θ０とは異なる−ａ度のとき船舶１の航走速度Ｖが最も高くなる（最も効率が良くなる）。これは、水槽実験と実際の船舶１とではデータを取得するときの条件（例えば生成される波など）が異なり、最適角度の結果を一致させることが困難であるためと考えられる。一方、水槽実験において得られた最適角度θｍｒを初期値（基準値）θ０として、実際の船舶１を使って決定処理を行うことにより、決定処理を効率良く行うことができる。例えば、図１０に示したように、グラフの極大値を求めるときに初期値を基準にすることで、５回（５点）の角度θに応じた航走速度Ｖに関するデータ取得をするだけで済む。例えば経験に基づいて初期値を決定したり、初期値を決定せずにランダムに角度θを変更したりすると決定処理の効率が低下し、処理に時間を要してしまう。本実施形態によれば、水槽実験を事前に行って、その水槽実験の結果に基づいて初期値を決定するようにしたので、実機である船舶１を使った決定処理を効率良く行うことができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、船舶１の航走条件が変化しても、その航走条件に基づいてウェッジ３の下面３Ｕの角度θが駆動装置４により調整されるため、造波抵抗を低減することができる。
【００７０】
また、本実施形態において、航走条件は、船舶１の航走速度Ｖを含む。船舶１の航走速度Ｖを速度センサ１１で検出して、航走速度Ｖに基づいてウェッジ３の角度θを調整することにより、造波抵抗の増大に起因する船舶１の航走速度Ｖの低下を抑制することができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、模擬船体の航走条件と模擬船体の模擬ウェッジの下面の角度θｍとの関係を記憶する記憶装置１０を備え、記憶装置１０の記憶情報と船舶１の航走条件とに基づいてウェッジ３の角度θを調整する。これにより、水槽試験で予め求めておいた情報に基づいて、船舶１の航走条件に対応したウェッジ３の最適角度θｒを決定することができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、エンジン５の出力を一定にした状態で速度センサ１１を使って船舶１の航走速度Ｖを検出し、その速度センサ１１の検出結果に基づいて船舶１の航走速度Ｖが高くなるように角度θが調整される。したがって、一定値のエンジン５の出力において高い航走速度Ｖ（効率が良い航走条件）を実現できるウェッジ３の最適角度θｒを決定することができる。
【００７３】
また、本実施形態においては、船舶１の航走期間の少なくとも一部において角度θの決定処理が行われる。したがって、航走期間において、航行計画の変更、目標航走速度の変更、及び自然現象の変化が生じても、ウェッジ３の下面３Ｕが常に最適角度θｒに調整された状態で船舶１は航走することができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、船体２は、下方に開口した内部空間７を有し、駆動装置４の少なくとも一部は、内部空間７に配置される。また、ウェッジ３の少なくとも一部が内部空間７に収納されるようにウェッジ３が移動される。したがって、例えば船舶１が湾内を低速で航走するときのようにウェッジ３が不要な場面においてウェッジ３が内部空間７に収納されることにより、船舶１は浅瀬部分の海底などに接触することなく円滑に航走することができる。また、駆動装置４は内部空間７に配置されるため駆動装置４により粘性摩擦抵抗又は造波抵抗が増大してしまう不具合が抑制される。
【００７５】
なお、本実施形態においては、水槽実験における最適角度θｍｒの結果と実機である船舶１を使って求められる最適角度θｒの結果とが一致することが困難である点を考慮して、水槽実験で得られた事前データを初期値として、実際の船舶１を使って最適角度θｒを決定することとした。水槽実験の結果と実機の結果とが十分に一致するとみなせる場合、あるいは一致はしないがその差が許容される場合、実機である船舶１を使った決定処理を行うことなく、模擬船体の航走条件と模擬ウェッジの下面の角度θｍとの関係を事前データとして取得して記憶装置１０に記憶し、その記憶装置１０の記憶情報と船舶１の航走条件（航走速度）とに基づいて、船舶１の航走速度Ｖにおいて最も造波抵抗が小さくなるようにウェッジ３の下面３Ｕの角度θが調整されてもよい。
【００７６】
なお、本実施形態において、事前データを取得することなく、船舶１の航走期間において、エンジン５の出力を一定にした状態で、ウェッジ３の角度θを変更しながら速度センサ１１で船舶１の航走速度Ｖを検出し、その速度センサ１１の検出結果に基づいて、航走速度Ｖが最も高くなるウェッジ３の最適角度θｒを決定し、その決定された最適角度θｒになるようにウェッジ３の角度θを調整して、船舶１を航走するようにしてもよい。
【００７７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００７８】
上述の実施形態においては、船舶１の航走条件が航走速度Ｖであることとした。船舶１の航走条件が、船舶１を航走させるために船体２に搭載されたエンジン５の燃料消費量（燃費）でもよい。
【００７９】
図１１は、本実施形態に係るウェッジ３の下面３Ｕの最適角度θｒを決定する決定処理の一例を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、図８に示したステップＳ３のサブルーチーンに相当する。
【００８０】
船舶１の航走期間の少なくとも一部において、ウェッジ３の下面３Ｕの最適角度θｒを決定する決定処理が行われる。本実施形態においては、船舶１の航走速度Ｖを一定に維持した状態でエンジン５の燃費が最も良好になるように（燃料消費量が少なくなるように）、駆動装置４を使ってウェッジ３の角度θが調整される。
【００８１】
決定処理において、喫水及びトリムが固定される（ステップＳ３１Ｂ）。また、船舶１の航走速度Ｖが一定に維持される（ステップＳ３２Ｂ）。
【００８２】
ウェッジ３の角度θが初期値θ０に調整され（ステップＳ３３Ｂ）、その状態で船舶１（エンジン５）の燃費が燃費センサ１４によって検出される（ステップＳ３４Ｂ）。初期値は、ステップＳ１及びステップＳ２で取得した事前データに基づいて決定される。すなわち、模擬船体の航走速度Ｖｍと模擬船体の燃費と模擬ウェッジの最適角度θｍｒとの関係を記憶した記憶装置１０の記憶情報に基づいてウェッジ３の角度θの初期値θ０が決定される。例えば、船舶１の航走速度Ｖにおいて燃費が最も良い（最も効率が良い）とみなされる最適角度θｍｒが初期値θ０として採用される。
【００８３】
記憶装置１０には、模擬船舶を使って、航走条件とその航走条件において最も効率が良い（造波抵抗が小さい）模擬ウェッジの最適角度θｍｒとの関係が記憶されている。したがって、その事前データに基づいて、以下に示す実機を使った決定処理を実行することにより、決定処理の負担を低減することができる。
【００８４】
角度θが初期値θ０のときの船舶１の燃費に関するデータが取得され、記憶装置１０に記憶される（ステップＳ３５Ｂ）。
【００８５】
制御装置９は、角度θを変更してステップＳ３４Ｂ及びステップＳ３５Ｂの処理を実行するかどうかを判断する（ステップＳ３６Ｂ）。角度θを変更すると判断した場合、制御装置９は、初期値θ０に対して、例えば＋ａ度だけ角度θを変更し（ステップＳ３７Ｂ）、ステップＳ３４Ｂ及びステップＳ３５Ｂの処理を実行する。すなわち、ウェッジ３の角度θが＋ａ度の状態で船舶１が航走し、その船舶１の燃費が燃費センサ１４によって検出される。本実施形態においては、一例として、初期値に対して、＋ａ度、＋ｂ度、−ａ度、及び−ｂ度だけ角度θを変更し、ステップＳ３４Ｂ及びステップＳ３５Ｂの処理を実行する。
【００８６】
複数の角度θ（θ０度、＋ａ度、＋ｂ度、−ａ度、−ｂ度）とそれら角度θのそれぞれに対応する船舶１の燃費との関係を示すデータを取得した後、そのデータについての処理が行われる（ステップＳ３８Ｂ）。図１２は、取得したデータの一例を示す図である。図１２において、横軸は、ウェッジ３の角度θであり、縦軸は、船舶１の燃費である。図１２に示す例では、角度θを＋ａ度にしたとき、船舶１の燃費が最も良好になることが分かる。
【００８７】
このように、本実施形態においては、船舶１の航走速度を一定にした状態で、ウェッジ３の角度θを順次変更しながら、それら角度θのそれぞれに対応する船舶１の燃費を順次検出する。これにより、燃費が最も高くなる（効率が最も良い）最適角度θｒが決定される（ステップＳ３９Ｂ）。
【００８８】
ステップＳ３９Ｂにおいて最適角度θｒが決定された後、船舶１の航走速度Ｖが高くなるように、駆動装置４によりウェッジ３の角度θが最適角度θｒに調整される。ウェッジ３の角度θが最適角度θｒに調整された状態で、船舶１の航走が行われる（ステップＳ４）。
【００８９】
以上説明したように、船舶１の航走条件が、船舶１を航走させるために船体２に搭載されたエンジン５の燃費（燃料消費量）を含んでもよい。燃費の検出結果に基づいて、燃費の悪化が抑制されるように、ウェッジ３の角度θを調整することができる。
【００９０】
なお、本実施形態においても、水槽実験の結果と実機の結果とが十分に一致するとみなせる場合、あるいは一致はしないがその差が許容される場合、実機である船舶１を使った決定処理を行うことなく、模擬船体の航走条件と模擬ウェッジの下面の角度θｍとの関係を事前データとして取得して記憶装置１０に記憶し、その記憶装置１０の記憶情報と船舶１の航走条件（燃費）とに基づいて、船舶１の航走速度Ｖにおいて最も造波抵抗が小さくなるようにウェッジ３の下面３Ｕの角度θが調整されてもよい。
【００９１】
なお、本実施形態において、事前データを取得することなく、船舶１の航走期間において、船舶１の航走速度Ｖを一定にした状態で、ウェッジ３の角度θを変更しながら燃費センサ１４で船舶１（エンジン５）の燃費を検出し、その燃費センサ１４の検出結果に基づいて、燃費が最も高くなるウェッジ３の最適角度θｒを決定し、その決定された最適角度θｒになるようにウェッジ３の角度θを調整して、船舶１を航走するようにしてもよい。
【００９２】
なお、本実施形態において、エンジン５の出力（馬力）を検出可能な出力センサを設け、船舶１の航走速度Ｖを一定にした状態で、出力センサの検出結果に基づいて、エンジン５の出力が小さくなるように、ウェッジ３の角度θが調整されてもよい。
【００９３】
なお、上述の各実施形態において、海洋を航走する船舶１の航走条件が長時間変化せず、ウェッジ３の角度θを調整する動作が却って燃費の悪化をもたらす可能性がある場合、制御装置９は、ウェッジ３の角度θを変更しないモード（ウェッジ角度固定モード）に切り替えてもよい。
【００９４】
なお、上述の各実施形態においては、船舶１の航走条件が、船舶１の航走速度及びエンジン５の燃費の少なくとも一方であることとした。船舶１の航走条件が、喫水及びトリムの少なくとも一方を含んでもよい。水槽実験において喫水とその喫水に応じた模型ウェッジの最適角度との関係を求めておき、その関係に基づいて、ウェッジ３の角度θの初期値が決定されてもよいし、船舶１が所定の喫水条件で航走するときのウェッジ３の最適角度θｒが決定されてもよい。また、実機の船舶１において、喫水センサ１２の検出結果に基づいて、最も効率が良い（最も高速な航走速度又は最も高い燃費が得られる）ウェッジ３の最適角度θｒを決定し、その決定された最適角度θｒとなるようにウェッジ３を調整してもよい。同様に、水槽実験においてトリムとそのトリムに応じた模型ウェッジの最適角度との関係を求めておき、その関係に基づいて、ウェッジ３の角度θの初期値が決定されてもよいし、船舶１が所定のトリム条件で航走するときのウェッジ３の最適角度θｒが決定されてもよい。また、実機の船舶１において、トリムセンサ１３の検出結果に基づいて、最も効率が良い（最も高速な航走速度又は最も高い燃費が得られる）ウェッジ３の最適角度θｒを決定し、その決定された最適角度θｒとなるようにウェッジ３を調整してもよい。また、船舶１の航走条件が、エンジン５の出力を含んでもよい。水槽実験においてエンジンの出力とその出力に応じた模型ウェッジの最適角度との関係を求めておき、その関係に基づいて、ウェッジ３の角度θの初期値が決定されてもよいし、船舶１が所定の出力で航走するときのウェッジ３の最適角度θｒが決定されてもよい。また、実機の船舶１において、エンジン５の出力に基づいて、最も効率が良い（最も高速な航走速度又は最も高い燃費が得られる）ウェッジ３の最適角度θｒを決定し、その決定された最適角度θｒとなるようにウェッジ３を調整してもよい。
【００９５】
＜実験例＞
次に、流体解析（ＣＦＤ：Computational  Fluid  Dynamics）結果の一例について説明する。
【００９６】
図１３は、ウェッジ３の角度θを調整しない場合及びウェッジ３の角度θを調整した場合のそれぞれにおけるウェッジ効果の一例を示す。ウェッジ効果は、造波抵抗を低減できる効果である。図１３において、横軸は船舶１の速度（フルード数）を示す。縦軸はウェッジ効果を示す。図１３において、（＋）のほうが（−）よりも高いウェッジ効果が得られることを示す。
【００９７】
図１３において、ラインＬＪは、ウェッジ３の角度θを調整しない場合における船舶１の速度とウェッジ効果との関係を示す。ラインＬＷは、ウェッジ３の角度θを調整した場合における船舶１の速度とウェッジ効果との関係を示す。ある計画速度Ｖｒで船舶１が航走する場合、ウェッジ３の角度θは、その計画速度Ｖｒに対して最適角度θｒに設定される。
【００９８】
ウェッジ３の角度θを調整しない場合（ウェッジ３が固定されている場合）、ラインＬＪに示すように、船舶１が計画速度Ｖｒよりも低い速度で航走すると、ウェッジ効果は低下する。
【００９９】
船舶１の速度に基づいてウェッジ３の角度θを調整した場合、ラインＬＷに示すように、船舶１が計画速度Ｖｒよりも低い速度で航走したとしても、その低い速度に基づいて角度θが調整されることで、ウェッジ３の角度θを調整しない場合に比べて、ウェッジ効果の悪化の度合いは改善される。また、船舶１が計画速度Ｖｒよりも高い速度で航走したときも、その高い速度に基づいて角度θが調整されることで、ウェッジ３の角度θを調整しない場合に比べて、高いウェッジ効果が得られる。
【０１００】
図１４は、実際の船舶１及び模型船舶のそれぞれにおけるウェッジ効果の一例を示す。図１４において、横軸は船舶１の速度（フルード数）を示す。縦軸はウェッジ効果を示す。図１４において、（＋）のほうが（−）よりも高いウェッジ効果が得られることを示す。
【０１０１】
図１４に示す例において、流体解析は、３つの異なる形状の船舶（実際の船舶及びその模型船舶）について行った。図１４において、点Ａは、第１の実機（実際の船舶）についての解析結果である。点Ａｍは、第１の実機を模した模型船舶の解析結果である。点Ｂは、第２の実機（実際の船舶）についての解析結果である。点Ｂｍは、第２の実機を模した模型船舶の解析結果である。点Ｃは、第３の実機（実際の船舶）についての解析結果である。点Ｃｍは、第３の実機を模した模型船舶の解析結果である。図１４に示すように、実機と模型船舶とでは得られるウェッジ効果が異なる。図１４に示す例では、実機のウェッジ効果のほうが模型船舶のウェッジ効果よりも高いことが分かる。このように、実機と模型船舶とでは得られるウェッジ効果が異なる。
【０１０２】
したがって、上述の実施形態で説明したように、模型船舶における最適角度θｍｒを決定した後、その最適角度θｍｒを初期値（基準値）θ０として実際の船舶１を使って決定処理を行うことにより、最適角度θｒを効率良く決定することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  船舶
２  船体
２Ｓ  船尾
２Ｕ  下面
３  ウェッジ
３Ｕ  下面
４  駆動装置
５  エンジン
７  内部空間
７Ｋ  開口部
９  制御装置
１０  記憶装置
１１  速度センサ
１４  燃費センサ
【図１】
2015123904.tif 000003
【図２】
2015123904.tif 000004
【図３】
2015123904.tif 000005
【図４】
2015123904.tif 000006
【図５】
2015123904.tif 000007
【図６】
2015123904.tif 000008
【図７】
2015123904.tif 000009
【図８】
2015123904.tif 000010
【図９】
2015123904.tif 000011
【図１０】
2015123904.tif 000012
【図１１】
2015123904.tif 000013
【図１２】
2015123904.tif 000014
【図１３】
2015123904.tif 000015
【図１４】
2015123904.tif 000016