(57)【要約】   ４個の高いフロード（Froude）数（船首に２個、船尾に２個、左舷に２個、右舷に２個）の艇体を有するダブルエンド型のフェリーを開示した。各艇体は、独立したエンジンを有し、これにより、プロペラシャフトと、船の中央に配置されたプロペラとを駆動する。右舷の複数のプロペラシャフトは、左舷の複数のプロペラシャフトと同様、同軸上にある。右舷の複数のプロペラは、互いに向かい合い、反対方向に回転し、左舷のプロペラについても同様である。プロペラは、可変ピッチのプロペラである。フェリーが前進から後退に、後退から前進に、進行方向を変える時に、右舷のプロペラのピッチが変わる。これにより、フェリーは、前進と同様に後退も効率よくできる。また、フェリーが前進から後退に、後退から前進に、進行方向を変える時に、左舷のプロペラのピッチも変わる。
2008505006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中浮揚性のある第１艇体と、
水中浮揚性のある第２艇体と、
水中浮揚性のある第３艇体と、
水中浮揚性のある第４艇体と、
前記第１艇体の第１端から前記第２艇体方向に伸びる第１プロペラシャフトと、
前記第１艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第１艇体の端部であり、
前記第２艇体の第１端から前記第１艇体方向に伸びる第２プロペラシャフトと、
前記第２艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第２艇体の端部であり、
前記第３艇体の第１端から前記第４艇体方向に伸びる第３プロペラシャフトと、
前記第３艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第３艇体の端部であり、
前記第４艇体の第１端から前記第３艇体方向に伸びる第４プロペラシャフトと、
前記第４艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第４艇体の端部であり、
前記第１艇体と、第２艇体と、第３艇体と、第４艇体に搭載される上部構造体と、
を有し、
前記第１艇体と第２艇体と第３艇体と第４艇体が、船舶の全ての浮揚性を提供する
ことを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記第１プロペラシャフトに搭載された第１プロペラと、
前記第１艇体内に配置され、前記第１プロペラを回転駆動する第１エンジンと、
前記第２プロペラシャフトに搭載された第２プロペラと、
前記第２艇体内に配置され、前記第２プロペラを回転駆動する第２エンジンと、
前記第３プロペラシャフトに搭載された第３プロペラと、
前記第３艇体内に配置され、前記第３プロペラを回転駆動する第３エンジンと、
前記第４プロペラシャフトに搭載された第４プロペラと、
前記第４艇体内に配置され、前記第４プロペラを回転駆動する第４エンジンと、
を更に有する      
ことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項３】
前記船が前進する時に、
前記第１プロペラの回転速度は、＋ωであり、前記第１プロペラのピッチは、ΦＬであり、
前記第２プロペラの回転速度は、−ωであり、前記第２プロペラのピッチは、ΦＴであり、
前記第３プロペラの回転速度は、−ωであり、前記第３プロペラのピッチは、ΦＬであり、
前記第４プロペラの回転速度は、＋ωであり、前記第４プロペラのピッチは、ΦＴである
ことを特徴とする請求項２記載の船舶。
【請求項４】
前記第１プロペラシャフトは、前記第２プロペラシャフトと同一軸上にあり、
前記第３プロペラシャフトは、前記第４プロペラシャフトと同一軸上にある
ことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項５】
前記第１プロペラシャフトに搭載された第１可変ピッチプロペラと、
前記第２プロペラシャフトに搭載された第２可変ピッチプロペラと、
前記第３プロペラシャフトに搭載された第３可変ピッチプロペラと、
前記第４プロペラシャフトに搭載された第４可変ピッチプロペラと、
を更に有し、      
回転速度がωの時の第１可変ピッチプロペラのピッチΦは、第２可変ピッチプロペラの回転速度がωの時の第２可変ピッチプロペラのピッチΦに等しく、
回転速度がωの時の第３可変ピッチプロペラのピッチΦは、第４可変ピッチプロペラの回転速度がωの時の第４可変ピッチプロペラのピッチΦに等しい
ことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項６】
前記第２プロペラの回転速度が−ωの時に、前記第１プロペラの回転速度は、＋ωである
ことを特徴とする請求項５記載の船舶。
【請求項７】
前記第１プロペラシャフトは、前記第２プロペラシャフトと同一軸上にあり、
前記第３プロペラシャフトは、前記第４プロペラシャフトと同一軸上にある
前記第１プロペラシャフトは、前記第３プロペラシャフトと並行している
ことを特徴とする請求項５記載の船舶。
【請求項８】
水中浮揚性のある第１艇体と、
水中浮揚性のある第２艇体と、
水中浮揚性のある第３艇体と、
水中浮揚性のある第４艇体と、
前記第１艇体から前記第２艇体方向に伸びる第１プロペラシャフトと、
前記第１プロペラシャフトは、第１艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第２艇体から前記第１艇体方向に伸びる第２プロペラシャフトと、
前記第２プロペラシャフトは、第２艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第３艇体から前記第４艇体方向に伸びる第３プロペラシャフトと、
前記第３プロペラシャフトは、第３艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第４艇体から前記第３艇体方向に伸びる第４プロペラシャフトと、
前記第４プロペラシャフトは、第４艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第１艇体と、第２艇体と、第３艇体と、第４艇体に搭載される上部構造体と、
を有し、
前記第１艇体と第２艇体と第３艇体と第４艇体が、船舶の全ての浮揚性を提供する
ことを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋構造物に関し、特に、ダブルエンド（両端のいずれもが先頭になりうる）型の船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェリーなど荷を積んだトラックをそのまま乗り降りさせることが可能な前進も後退もする「ダブルエンド（double-ended）」型の船（すなわち、前進と後退の両方が可能な船）は、前進と後退の両方向に効率よく進行できる推進システムを必要とする。従来技術によれば、アジポド（azipod）上の推進機（例、ウォータージェット、プロペラ等）は、ダブルエンドの船の両端に配置され、垂直軸の周囲に回転して、推進機を所望の進行方向を向けている。この技術には欠点がある。それは、アジポドを保持し回転させる装置は、重く、かさばり、高価であり、しかも誤作動を起こしやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それ故に、本発明の目的は、これらの欠点を解決し、ダブルエンド型の船を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、特にダブルエンド型の船に適し、従来のダブルエンド型の船の欠点と製造コストの問題を解決する。本発明の一実施例は、ダブルエンド型の船であるが、本発明は、他のウオータクラフト、機械、例えば飛行機、風車、換気用の軸方向羽根車、他の空気機械への応用物（例えばトンネル内のファン）にも適用可能である。
【０００５】
ここに開示した実施例は、４個の高いフロード（Froude）数（船首に２個、船尾に２個、左舷に２個、右舷に２個）の艇体を有するダブルエンド型のフェリーである。フェリーの艇体は、軸方向と横方向に対称で、前進と後退の両方向に等しく効率的な推進力を提供する。
【０００６】
各艇体は、独立したエンジンと機械室とを有し、これにより、プロペラシャフトと、船の中央に配置されたプロペラとを駆動する。プロペラ（スクリュー）を船の中央に搭載することは、プロペラが氷山にあたり破損すること、浅瀬に乗り上げること、あるいは他の事故を回避できるために、利点がある。
【０００７】
右舷の複数のプロペラシャフトは、左舷の複数のプロペラシャフトと同様、同軸上にある。右舷の複数のプロペラは、互いに向かい合い、反対方向に回転し、左舷のプロペラについても同様であり、反対方向に回転するプロペラ・システムを構成する。これにより、従来の反対方向に回転するプロペラの欠点（例えば、反対方向に回転する同軸のシャフトと複雑な機械装置等）なしに、反対方向に回転するプロペラ・システムの利点を提供できる。左舷と右舷に、２個の独立したエンジン／機械装置／プロペラシャフト／シャフトを具備することにより、冗長性を与え、装置（船舶）が故障に耐えることができるようになる。
【０００８】
本発明の一実施例によれば、プロペラは、可変ピッチのプロペラである。フェリーが前進から後退に、後退から前進に、進行方向を変える時に、各プロペラの回転方向とピッチも変わる。これにより、フェリーは、前進と同様に後退も効率よくできる。
【０００９】
本発明の一実施例は、第１艇体と、第２艇体と、第１艇体から第２艇体方向に伸びた第１プロペラシャフトと、第２艇体から第１艇体方向に伸びる第２プロペラシャフトとを有する。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例によるフェリー１００の主要構成要素の斜視図であり、図２は、本発明の一実施例によるフェリー１００の主要構成要素の側面図である。図３は、図２のフェリー１００のＺ＝０で展開した平面図である。
【００１１】
フェリー１００は、
・上部構造体１０１と、
・４個の艇体（すなわち艇体１１１−１−１、艇体１１１−２−１、艇体１１１−１−２、艇体１１１−２−２）と、
・４個のエンジンと機械装置（エンジン／機械装置２１１−１−１、エンジン／機械装置２１１−２−１、エンジン／機械装置２１１−１−２、エンジン／機械装置２１１−２−２）と、
・４個のプロペラシャフト（プロペラシャフト２１２−１−１、プロペラシャフト２１２−２−１、プロペラシャフト２１２−１−２、プロペラシャフト２１２−２−２）と、
・４個のプロペラ（プロペラ２１３−１−１、プロペラ２１３−２−１、プロペラ２１３−１−２、プロペラ２１３−２−２）と
を含む。これらは相互に接続されている（図１、２、３）。本発明の一実施例は、４個の艇体／エンジン／機械装置／プロペラシャフト／プロペラの組を含むが、２個以上の艇体／エンジン／機械装置／プロペラシャフト／プロペラを含む実施例の製造方法と使用方法は、本明細書を参照するれば、当業者には明らかである。
【００１２】
フェリー１００は、ダブルエンド型の船で、船首からでも船尾からでも、乗客、荷物、自動車を搭載したり運び出したりでき、船首からでも船尾からでも、進行できる。プロペラのピッチを除いて、フェリー１００は、軸方向（すなわち、図２、３に示す面Ｘ＝０）に対し対称で、横方向（すなわち、図３に示す面Ｙ＝０に）対しても対称である。
【００１３】
軸方向に対称なために、船首と船尾の指定は任意である。本発明の一実施例によれば、艇体１１１−１−１と艇体１１１−２−１に近い端部を船首と名づける。
【００１４】
艇体１１１−ｘ−１（ここで、ｘは整数の組｛１、２｝から選択される）と、エンジン／機械装置２１１−ｘ−１と、プロペラシャフト２１２−ｘ−１と、プロペラ２１３−ｘ−１は、フェリー１００の船首にあり、一方、艇体１１１−ｘ−２と、エンジン／機械装置２１１−ｘ−２と、プロペラシャフト２１２−ｘ−２と、プロペラ２１３−ｘ−２は、フェリー１００の船尾にある。同様に、艇体１１１−１−ｘと、エンジン／機械装置２１１−１−ｘと、プロペラシャフト２１２−１−ｘと、プロペラ２１３−１−ｘは、フェリー１００の右舷にあり、艇体１１１−２−ｘと、エンジン／機械装置２１１−２−ｘと、プロペラシャフト２１２−２−ｘと、プロペラ２１３−２−ｘは、左舷にある。
【００１５】
上部構造体１０１は、乗客、乗員、荷物、フェリー１００を操行する装置を収納する自立構造型の剛性の高い金属構造体である。上部構造体１０１は、４個の艇体の上で喫水線２０１上にあり（図２）、艇体の相対的位置と方向を固定維持するのに必要な構造的支持を与える。図２に示すように、艇体１１１−１−１、艇体１１１−２−１、艇体１１１−１−２、艇体１１１−２−２の下部部分は、完全に水中にある。上部構造体１０１の製造方法と使用方法は、当業者に公知である。
【００１６】
各４個の艇体は、独立に制御されるエンジン／機械装置を有し、これらは、フェリー１００の同一側にある一方の艇体から他方の艇体へ伸びるプロペラシャフトを回転駆動する。例えば、プロペラシャフト２１２−２−１は、艇体１１１−２−１から艇体１１１−２−２方向に伸びる。逆に、プロペラシャフト２１２−２−２は、艇体１１１−２−２から艇体１１１−２−１方向に伸びる。図２、３に示すように、プロペラシャフト２１２−１−１とプロペラシャフト２１２−１−２は、中心線２０２−１に沿って同軸であり、プロペラシャフト２１２−２−１とプロペラシャフト２１２−２−２は、中心線２０２−２に沿って同軸である。
【００１７】
通常の動作状態において、プロペラシャフト２１２−１−１は、プロペラシャフト２１２−１−２に対し、反対方向に回転し、プロペラシャフト２１２−２−１は、プロペラシャフト２１２−２−２に対し、反対方向に回転する。特に、プロペラシャフト２１２−２−１が＋ωの回転速度で回転すると、プロペラシャフト２１２−２−２は−ωの回転速度で回転する（すなわち、２本のシャフトは、毎分同一回転数で回転するが、その回転方向は逆である）。
【００１８】
各プロペラ２１３−１−１、２１３−２−１、２１３−１−２、２１３−２−２は、可変ピッチのプロペラで、その羽根は、公知の方法で、−９０°から＋１８０°まで変化する。図４は、６個の異なるピッチ（所定の直径に対し）にある可変のプロペラ２１３−ｘ−１を示す。プロペラのピッチが−７５°で、回転方向が＋ωであると、移動方向は、図で左方向である。これに対し、プロペラのピッチが＋７５°で、回転方向が−ωであると、移動方向は右側である。可変ピッチのプロペラの製造方法と使用方法は、当業者に公知である。
【００１９】
図５は、フェリー１００が前進している時（船首が前）の、プロペラ２１３−ｘ−１、プロペラ２１３−ｘ−２の回転方向とピッチを表す平面図である。図６は、フェリー１００が後退している時（船尾が前）の、プロペラ２１３−ｘ−１、プロペラ２１３−ｘ−２の回転方向とピッチを表す平面図である。表１は、フェリー１００が前進している時の、フェリー１００上の４個のプロペラの回転方向と回転速度と羽根のピッチを表す。
表１−前進している時のプロペラの回転方向と回転速度とピッチを表す。
プロペラ            回転方向と速度          ピッチ
２１３−１−１      ＋ωＳ                    ΦＬ
２１３−１−２      −ωＳ                    ΦＴ
２１３−２−１      −ωＰ                    ΦＬ
２１３−２−２      ＋ωＰ                    ΦＴ
値ωＳは、右舷の回転速度を表し、値ωＰは、左舷の回転速度を表す。この２つの値は、フェリー１００がまっすぐに、前進あるいは後退している時は、符号が反対の値であるが、この値は、フェリー１００が非常に遅い速度で回転している時には異なる。当業者には、本明細書を参照すれば、あらゆる状況下でωＳ、ωＰの適宜の値を決定する方法は、公知である。
【００２０】
値ΦＬは、プロペラが、先行するプロペラ（すなわち、流れに対し先頭のプロペラ）の時の、プロペラのピッチを表し、値ΦＴは、プロペラが後続のプロペラ（すなわち、流れに対し２番目のプロペラ）の時の、プロペラのピッチを表す。先頭のプロペラと後続のプロペラは、永久不変なものではなく、フェリー１００が移動する方向に対してのみ指定される。本発明の一実施例によれば、
ΦＴ＝−ΦＬ（式１）
である。
本発明の他の実施例においては、後続のプロペラのピッチΦＴは、先頭のプロペラのピッチΦＬとは、若干異なる。
ΦＴ＝−ΦＬ（式２）  式２の＝は、ほぼ等しい意である。
その理由は、反対方向に回転するプロペラの組は、後続のプロペラのピッチが先頭するプロペラのピッチと若干異なった時に、最も効率がよいからである。いずれにせよ当業者には、プロペラが同一のピッチあるいは異なるピッチとなるような本発明の実施例の製造方法および使用方法は公知である。
【００２１】
表２は、フェリー１００が後退している時の、フェリー１００上の４個のプロペラの羽根のピッチと回転速度と回転方向を示す。
表２−船が後退している時のプロペラの回転方向と回転速度とピッチを表す。
プロペラ            回転方向と速度          ピッチ
２１３−１−１      −ωＳ                    ΦＴ
２１３−１−２      ＋ωＳ                    ΦＬ
２１３−２−１      ＋ωＰ                    ΦＴ
２１３−２−２      −ωＰ                    ΦＬ
【００２２】
本発明の他の実施例によれば、船は、後退と前進の両方向ではなく、一方向にのみ動くこともできる。この場合、プロペラ２１３−１−１、２１３−２−１、２１３−１−２、２１３−２−２のそれぞれは、固定ピッチのプロペラで、先頭のプロペラのピッチは、ΦＬで一定であり、後続のプロペラのピッチはΦＴで一定である。
【００２３】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による船舶の主要構成要素の斜視図。
【図２】本発明の一実施例による船舶の主要構成要素の側面図。
【図３】図２に示したフェリー１００のＹ−Ｙで展開した平面図。
【図４】所定の直径における６個の異なるピッチにおける可変ピッチプロペラ２１３−ｘ−１を表す図。
【図５】フェリー１００が前進している（すなわち船首が前）時の、プロペラ２１３−ｘ−１と２１３−ｘ−２のピッチと回転方向を表す平面図。
【図６】フェリー１００が後退している（すなわち船尾が前）時の、プロペラ２１３−ｘ−１と２１３−ｘ−２のピッチと回転方向を表す平面図。
【符号の説明】
【００２５】
１００  フェリー
１０１  上部構造体
１１１  艇体
２０１  喫水線
２０２  中心線
２１１  エンジン／機械装置
２１２  プロペラシャフト
２１３  プロペラ（スクリュー）
【図１】
2008505006.tif 000003
【図２】
2008505006.tif 000004
【図３】
2008505006.tif 000005
【図４】
2008505006.tif 000006
【図５】
2008505006.tif 000007
【図６】
2008505006.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月28日(2006.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中浮揚性のある第１艇体と、
水中浮揚性のある第２艇体と、
水中浮揚性のある第３艇体と、
水中浮揚性のある第４艇体と、
前記第１艇体の第１端から前記第２艇体方向に伸びる第１プロペラシャフトと、
前記第１艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第１艇体の端部であり、
前記第２艇体の第１端から前記第１艇体方向に伸びる第２プロペラシャフトと、
前記第２艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第２艇体の端部であり、
前記第３艇体の第１端から前記第４艇体方向に伸びる第３プロペラシャフトと、
前記第３艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第３艇体の端部であり、
前記第４艇体の第１端から前記第３艇体方向に伸びる第４プロペラシャフトと、
前記第４艇体の第１端のみが、プロペラシャフトが伸びる第４艇体の端部であり、
前記第１艇体と、第２艇体と、第３艇体と、第４艇体に搭載される上部構造体と、
を有し、
前記第１艇体と第２艇体と第３艇体と第４艇体が、船舶の全ての浮揚性を提供する
ことを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記第１プロペラシャフトに搭載された第１プロペラと、
前記第１艇体内に配置され、前記第１プロペラを回転駆動する第１エンジンと、
前記第２プロペラシャフトに搭載された第２プロペラと、
前記第２艇体内に配置され、前記第２プロペラを回転駆動する第２エンジンと、
前記第３プロペラシャフトに搭載された第３プロペラと、
前記第３艇体内に配置され、前記第３プロペラを回転駆動する第３エンジンと、
前記第４プロペラシャフトに搭載された第４プロペラと、
前記第４艇体内に配置され、前記第４プロペラを回転駆動する第４エンジンと、
を更に有する      
ことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項３】
前記船が前進する時に、
前記第１プロペラの回転速度は、＋ωであり、前記第１プロペラのピッチは、ΦＬであり、
前記第２プロペラの回転速度は、−ωであり、前記第２プロペラのピッチは、ΦＴであり、
前記第３プロペラの回転速度は、−ωであり、前記第３プロペラのピッチは、ΦＬであり、
前記第４プロペラの回転速度は、＋ωであり、前記第４プロペラのピッチは、ΦＴである
ことを特徴とする請求項２記載の船舶。
【請求項４】
前記第１プロペラシャフトは、前記第２プロペラシャフトと同一軸上にあり、
前記第３プロペラシャフトは、前記第４プロペラシャフトと同一軸上にある
ことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項５】
前記第１プロペラシャフトに搭載された第１可変ピッチプロペラと、
前記第２プロペラシャフトに搭載された第２可変ピッチプロペラと、
前記第３プロペラシャフトに搭載された第３可変ピッチプロペラと、
前記第４プロペラシャフトに搭載された第４可変ピッチプロペラと、
を更に有し、      
回転速度がωの時の第１可変ピッチプロペラのピッチΦは、第２可変ピッチプロペラの回転速度がωの時の第２可変ピッチプロペラのピッチΦに等しく、
回転速度がωの時の第３可変ピッチプロペラのピッチΦは、第４可変ピッチプロペラの回転速度がωの時の第４可変ピッチプロペラのピッチΦに等しい
ことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項６】
前記第２プロペラの回転速度が−ωの時に、前記第１プロペラの回転速度は、＋ωである
ことを特徴とする請求項５記載の船舶。
【請求項７】
前記第１プロペラシャフトは、前記第２プロペラシャフトと同一軸上にあり、
前記第３プロペラシャフトは、前記第４プロペラシャフトと同一軸上にある
前記第１プロペラシャフトは、前記第３プロペラシャフトと並行している
ことを特徴とする請求項５記載の船舶。
【請求項８】
水中浮揚性のある第１艇体と、
水中浮揚性のある第２艇体と、
水中浮揚性のある第３艇体と、
水中浮揚性のある第４艇体と、
前記第１艇体から前記第２艇体方向に伸びる第１プロペラシャフトと、
前記第１プロペラシャフトは、第１艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第２艇体から前記第１艇体方向に伸びる第２プロペラシャフトと、
前記第２プロペラシャフトは、第２艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第３艇体から前記第４艇体方向に伸びる第３プロペラシャフトと、
前記第３プロペラシャフトは、第３艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第４艇体から前記第３艇体方向に伸びる第４プロペラシャフトと、
前記第４プロペラシャフトは、第４艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第１艇体と、第２艇体と、第３艇体と、第４艇体に搭載される上部構造体と、
を有し、
前記第１艇体と第２艇体と第３艇体と第４艇体が、船舶の全ての浮揚性を提供する
ことを特徴とする船舶。
【国際調査報告】
2008505006.tif 000009
2008505006.tif 000010