(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の甲板レベルより下に位置付けられるサイロと、
該サイロ内に取り付けられ、且つ第１の帆シリンダ及び第２の帆シリンダを支持する、リフトキャリッジと、
該リフトキャリッジを前記サイロ内に選択的に位置付けるために制御システムに結合される少なくとも第１の駆動モータとを含み、
前記リフトキャリッジは、水平な平面プラットフォームから延びるスピンドルの周りに径方向に形成され、
前記制御システムは、前記第１及び第２の帆シリンダを配置するために前記サイロ内の頂部位置に前記リフトキャリッジを位置付けるよう、前記少なくとも第１の駆動モータを制御するよう動作可能である、
機械的帆システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の帆シリンダは、前記リフトキャリッジの前記スピンドルについて回転可能であり、前記リフトキャリッジは、前記サイロ内に回転可能に固定される、請求項１に記載の機械的帆システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の帆シリンダの回転は、前記船舶の構造への推力の移転を引き起こす、請求項２に記載の機械的帆システム。
【請求項４】
少なくとも第３の帆シリンダを更に含み、前記リフトキャリッジは、前記少なくとも第３の帆シリンダを更に支持し、前記少なくとも第１の駆動モータは、前記第１、前記第２、及び前記少なくとも第３の帆シリンダを配置するよう動作可能である、請求項１に記載の機械的帆システム。
【請求項５】
前記第１の帆シリンダは、下方帆シリンダであり、前記第２の帆シリンダは、前記第１の帆シリンダの直径よりも僅かに大きい直径を有する上方帆シリンダである、請求項１に記載の機械的帆システム。
【請求項６】
前記第２の帆シリンダは、前記第１の帆シリンダよりも軽量である、請求項５に記載の機械的帆システム。
【請求項７】
前記リフトキャリッジ、前記少なくとも第１の駆動モータ、及び前記第１及び第２の帆シリンダは、当該機械的帆システムが配置されないときに、前記サイロ内に格納される、請求項１に記載の機械的帆システム。
【請求項８】
前記サイロ内に格納されるときに、前記リフトキャリッジ、前記少なくとも第１の駆動モータ、前記第１及び第２の帆シリンダを保護するための頂部プレートを更に含む、請求項７に記載の機械的帆システム。
【請求項９】
前記リフトキャリッジは、前記スピンドルから延びる一組の径方向アームで形成され、該一組の径方向アームの一部が、前記サイロ上のトラックと結合するローラガイドで終端する、請求項２に記載の機械的帆システム。
【請求項１０】
１６個の径方向アームがあり、８個の径方向アームがローラガイドで終端する、請求項９に記載の機械的帆システム。
【請求項１１】
前記一組の径方向アームの他の一部が持上げ地点で終端し、該持上げ地点は、駆動ベルトを介して、前記少なくとも第１の駆動モータに結合される、請求項９に記載の機械的帆システム。
【請求項１２】
１６個の径方向アームがあり、８個の径方向アームはローラガイドで終端し、８個の径方向アームは持上げ地点で終端し、当該機械的帆システムは、第２、第３、及び第４の駆動モータを更に含む、請求項１１に記載の機械的帆システム。
【請求項１３】
機械的帆システムを作動させる方法であって、
リフトキャリッジ、下方帆シリンダ、及び上方帆シリンダをサイロ内の頂部位置まで上昇させること、
前記上方帆シリンダを前記頂部位置に固定するために第１の係止装置を活性化させること、
前記リフトキャリッジ及び前記下方帆シリンダを前記サイロ内の底部位置まで引っ込めること、
前記下方帆シリンダの頂部を前記上方帆シリンダの底部に固定するために第２の係止装置を活性化させること、
前記第１の係止装置を非活性化させること、
前記リフトキャリッジ、前記下方帆シリンダ、及び前記上方帆シリンダを前記サイロ内の前記頂部位置まで上昇させること、
前記頂部位置にある前記下方帆シリンダ及び前記上方帆シリンダを固定するために前記第１の係止装置を活性化させることを含む、
方法。
【請求項１４】
前記第１の係止装置は、複数のショットピンである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の係止装置は、第２の複数のショットピンである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記リフトキャリッジの上昇及び収縮は、少なくとも第１のリフト駆動装置を使用して行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも第１のリフト駆動装置は、制御コンピュータによって制御される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも第１のリフト駆動装置は、前記サイロの上に位置付けられ、且つベルト駆動システムを介して前記リフトキャリッジに接続される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
上方帆シリンダと、
下方帆シリンダと、
リフトキャリッジとを含み、
前記上方帆シリンダは、頂部プレート及びベースを有し、該ベースは、複数のショットピンを保持し、
前記下方帆シリンダは、前記上方帆シリンダの直径よりも僅かに少ない直径を有し、前記上方帆シリンダの前記ベースと結合する頂部を有し、前記上方帆シリンダ及び前記下方帆シリンダは、前記ショットピンによって取り外し可能に接続され、
前記リフトキャリッジは、水平な平面プラットフォームから延びる中央スピンドルを有し、前記リフトキャリッジは、前記中央スピンドルの周りに径方向に形成され、前記リフトキャリッジは、前記上方帆シリンダ及び前記下方帆シリンダが前記中央スピンドルの周りを共に回転するよう、前記下方帆シリンダのベースと結合し、前記リフトキャリッジは、船舶の甲板より下に取り付けられる前記サイロ内に保持される、
機械的帆。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
この出願は、２０１１年６月２２日付け出願された米国仮特許出願番号第６１／４９９，９０４号の利益及び優先権を主張し、その全文を参照としてここに援用する。
【０００２】
一部の実施態様は、船舶推進システムに関する。より具体的には、一部の実施態様は、船舶推進システムを補助する垂直方向に可変な帆システムを提供する。
【背景技術】
【０００３】
全世界に亘る海運産業は、エネルギ消費に関して実質的な転機に達している。燃料費用は現在のところ産業の全世界歳入の３５％を消費している−その歴史における歳入の最大負担である。費用は着実に増大しており、減少の徴を示していない。燃料費用が船舶の所有者／運営者の年間費用の３分の２よりも多くを頻繁に示すことを特に考慮すれば、これらの燃料費用を削減するシステム及び方法を提供することが望ましい。
【０００４】
海運は他の輸送モードに比べてトン／マイル当たりベースで極めて効率的な輸送手段であるが、船舶は依然として主要な汚染及びＣＯ２排出の源である。大型商業船舶は、地球及び人間の健康の両方を害する気体の混合物を排出する石油精製プロセスの末端であるバンカー燃料を使用する。ＣＯ２と共に、窒素酸化物及び硫黄酸化物（酸性雨の原因）並びに粒子状物質（ＰＭ）と呼ばれるものがある。
【０００５】
全世界に亘る海運貿易は年間百万トンのＣＯ２の放出に対して責任があり、世界経済が回復するに応じて、この数字は段階的に増大する運命にある。これは海運が単一産業としてドイツのような１つの工業国全体よりも大きいＣＯ２排出主体であることを意味している。仮に海運産業が国であるとすれば、それは世界ＣＯ２連盟成績表の第６位に位置するであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの排出を削減するシステム及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施態様は、船舶のためのエネルギ消費及びエミッション（排気）を削減するシステム、方法、及び装置を提供する。これらの削減は、本発明に従った１つ又はそれよりも多くの垂直方向に可変な海洋帆システム（ここでは「帆システム」又は「ＶＯＳＳ」と呼ぶ）を組み込み或いは他の方法で据え付けることによって可能にされる。帆システムは、回転する帆シリンダを含み、帆シリンダは、風を前方推力に変換し、それによって、船舶を推進させる。本発明の実施態様は、帆システムが船舶の主エンジンを増補することを可能にし、それによって、航行速度を依然として維持しながら、主エンジンを減速し得る。一部の実施態様によれば、帆システムは完全に収縮可能（格納可能）であり、好ましくない条件において或いは船舶の貨物を積荷したり荷卸したりする間に、帆システムを下げ得る。帆シリンダ上の風によって創成される推力は、船舶が主エンジンからより少ない動力を必要とし、より低い燃料消費をもたらすことを意味する。典型的な動作条件の下で、船舶の平均的な年間燃料コストを有意に削減し得る。更に、船舶が本発明に従った帆システムを含むよう改装され或いは設計されるならば、毎年数百万トンのＣＯ２排出を回避し得る。
【０００８】
一部の実施態様では、船舶の甲板レベルより下に位置付けられるサイロと、サイロ内に取り付けられ且つ第１の帆シリンダ及び第２の帆シリンダを支持するリフトキャリッジと、リフトキャリッジをサイロ内に選択的に位置付けるために制御システムに結合される少なくとも第１の駆動モータとを含む、機械的帆システムであって、制御システムは、第１及び第２の帆シリンダを配置するためにサイロ内の頂部位置にリフトキャリッジを位置付けるよう、少なくとも第１の駆動モータを制御するよう動作可能である、機械的帆システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一部の実施態様の機能を使用する船舶を示す断面図である。
【図２】一部の実施態様の機能を使用する船舶を示す平面図である。
【図３】一部の実施態様の機能を使用する船舶を示す断面図である。
【図４ａ】一部の実施態様に従った機械的な帆を示す断面図である。
【図４ｂ】一部の実施態様に従った機械的な帆を示す断面図である。
【図４ｃ】一部の実施態様に従った機械的な帆を示す断面図である。
【図４ｄ】一部の実施態様に従った機械的な帆を示す断面図である。
【図４ｅ】一部の実施態様に従った機械的な帆を示す断面図である。
【図５】一部の実施態様に従った機械的な帆の一部を示す断面図である。
【図６】一部の実施態様に従ったリフトキャリッジを示す断面図である。
【図７】一部の実施態様に従った帆システムの一部を示す断面図である。
【図８】一部の実施態様に従った管状コアを含む帆システムの一部を示す断面図である。
【図９】一部の実施態様に従った上方帆シリンダを含む帆システムの一部を示す断面図である。
【図１０】一部の実施態様に従った上方帆シリンダの一部を含む帆システムの一部を示す断面図である。
【図１１】一部の実施態様に従ったサイロの一部を含む帆システムの一部を示す断面図である。
【図１２】一部の実施態様に従ったリフト駆動装置の一部を含む帆システムの一部を示す断面図である。
【図１３】一部の実施態様に従った制御システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、船舶１００の断面図である図１を先ず参照して、一部の実施態様の機能を記載する。船舶１００の上には、４つの帆システム１２０が据え付けられている。図示のような船舶１００は、バラ積み貨物を輸送するための１つ又はそれよりも多くの貨物倉１０４を有するバラ積み貨物船(“bulk  cargo  ship”)である（その他、バルクキャリヤ(“bulk  carrier”)、ばら積み貨物船(“bulk  freighter”)、又は単にバラ積み船(“bulker”)とも呼ばれる）。この開示の判読後、当業者は、本発明の機能を所望の結果を伴って多数の他の種類、構造、及び大きさの船舶に使用し得ること、並びに、バラ積み船での使用が例示的な目的に過ぎないことを理解するであろう。本発明の開示では、一部の実施態様の機能を記載し、且つ所望の結果をもたらすと考えられる特別な構成を記載するために、本発明の帆システム１２０及び制御システムの使用をバラ積み貨物船での使用に関して記載するが、それらを他の種類の船舶にも使用し得る。
【００１１】
船舶の既存のプロペラ推進素ステム１０６を補助するために帆システム１２０を利用するよう船舶１００を改装し（レトロフィトさせ）或いは特別に設計し得る。帆システム１２０は、前方推力を生成し且つ「マグヌス効果」を介して船舶を推進させるために海で利用可能な風を利用することによって、船舶１００によって使用される燃料の量を削減するよう構成される。
【００１２】
マグヌス効果は、風ストリーム中で回転するシリンダ（円柱）が風の方向に対して略直交する力を生成する現象である。全体的な挙動は、エーロフォイル作用によってよりもむしろ、機械的回転によって生成される循環を伴うエーロフォイルの挙動に類似する。本発明の帆システム１２０は、化石燃料に対する船舶の依存を減少させるのに十分な推力を生成するためにマグヌス効果を使用する。
【００１３】
帆システム１２０の構造、設計、及び動作の更なる詳細を図２乃至１３と共に提供するが、手短な導入をここで提供する。各帆システム１２０は上昇（伸張）及び下降（後退）する個々の区画に分割されるシリンダとして形成される。
【００１４】
ここに記載する実施態様において、帆システム１２０は、二段階の伸縮自在の機械的帆システムであり、上方帆シリンダ１３０と下方帆シリンダ１４０とを含む。上方帆シリンダ１３０及び下方帆シリンダ１４０は、不使用時に甲板１１４（デッキ）より下に積み込むためにサイロ１２２内に引っ込む。発明者は２つの区画の使用が所望の結果をもたらすことを発見した。例えば、より少数の区画を使用することによって、帆システム１２０はラッキング（伸縮）及びジャミング（詰まり）の影響を余り受け易くない。更に、ここに記載の構造は、船を推進させるのに風を利用する、従来的な帆と同じ所望の結果をもたらすが、より大きな効率及び結果としての出力を伴う。更に、より少数の区画の使用は、製造、据付け、及び保守において、より大きな効率をもたらす。２つの帆区画（上方帆シリンダ及び下方帆シリンダ）の使用をここに記載するが、当業者は類似の所望の結果を伴って他の数の区画を使用し得ることを理解するであろう。
【００１５】
一部の実施態様において、各帆システム１２０は、以下の主要構成部品、即ち、（ｉ）帆シリンダ１３０，１４０、（ｉｉ）リフトキャリッジ（図６と共に以下に更に記載する）、（ｉｉｉ）リフト駆動システム（図１１及び１２と共に以下に更に記載する）、（ｉｖ）サイロ１２２（又は「ハウジング」）を含む。船舶上に据え付けられる帆システム１２０は、全体的に命令及び制御システムによって制御され且つ作動させられる。一般的に、（命令及び制御システム以外の）帆システム１２０の構成部品の物理的寸法は、３つの主要属性、即ち、甲板より下で利用可能な空間、ハッチコーミング間で甲板上で利用可能な空間、及び帆シリンダのアスペクト比の関数として選択される。
【００１６】
製造及び他の考慮すべき事柄は物理的寸法に影響を及ぼし得るが、発明者は以下の設計属性がバラ積み貨物船又はタンカーのために所望の結果をもたらすことを発見した。一般的に、バラ積み貨物船の露天甲板より下で利用可能な空間、又はタンカーの標準形は、５４フィートの露出した帆領域及び配置時に帆区画を一体に係止するのを容易化するために必要とされる関連するオーバーラップを収容し得る。ハッチコーミング間の甲板積み空間は、１８フィート（５．４８６４メートル）の帆シリンダ直径を規定すると同時に、定例の船舶運転を妨げることなく行うために配置後の（拡張させられた）帆システムを取り囲む十分な空間を維持する。
【００１７】
一部の実施態様では、帆システム１２０全体のための最適なアスペクト比は６：１であり、ここでは、高さが６であり、直径が１である。従って、甲板の上又は下の船舶寸法を考慮すると、帆シリンダ１３０，１４０の直径は１８フィート（５．４８６４メートル）であり、高さは１０８フィート（３２．９１８４メートル）である（即ち、配置又は拡張（伸張）状態における全的な高さは１０８フィート（３２．９１８４メートル）である。
【００１８】
一部の実施態様によれば、これらの所望の寸法を達成するために、帆シリンダ設計は、（ａ）露天甲板の下に適合し得る最少数の入れ子式帆区画、及びｂ）最大設計回転速度範囲内で最適な表面対風流速比を達成する帆シリンダ直径をもたらすよう選択される。１つの実施態様において、帆シリンダの回転速度は、最大４０ノットまでの各風速のために最適化され、２００ｒｐｍの最大回転速度をもたらす。一部の実施態様において、風速に対する帆シリンダの表面速度の比は、推力又は駆動ベクトルを定める帆システム１２０の後方と前方との間の圧力差を発展させ且つ維持するための重要な要因として使用される。
【００１９】
帆シリンダ１３０，１４０は、上方帆システム１３０が下方帆システム１４０を覆って適合するのを可能にするよう構成される。これは上方帆シリンダ１３０が水を遮断し、降水及び噴霧が帆システム１２０の内側に漏れるのを防止する。上方帆シリンダ１３０が下方帆システム１４０の内側に適合するような状態に帆シリンダが構成されるならば、水は上方帆システム１４０の外部を流れ下り、水が下方帆システム１４０の頂部で帆システム１２０に進入する向きを反らせるためにゴムシールが必要とされるであろう。
【００２０】
以下に更に説明するように、帆シリンダ１３０，１４０の各々は、枠組の水平リブを形成する一連のフープ（輪）状のフレームで形成される。管状の垂直ストリンガが輪の周縁の周りに均一に離間させられ、フープを円筒形格子として繋ぐ。間欠的な斜材がフープ間に嵌められ、枠組内にトルク抵抗を生成するよう離間させられる。鋼又は船舶１００に電気化学的腐食の減少及び十分な強度をもたらす他の材料でストリンガ及びフレーム素子（ここでは構造枠組と呼ぶ）を形成し得る。帆システム１２０に対する周期的荷重、振動、及び応力を減少させる軽量外板で帆シリンダ１３０，１４０を覆い得る。例えばアルミニウム等の軽量で耐候性の材料で外板を形成し得る。
【００２１】
各帆システム１２０は収縮可能であり、（図１に示すように）使用のために拡張させられ、或いは貨物の装填又は荷卸し又は他の活動の妨害を避けるために甲板より下に引っ込められる。一部の実施態様によれば、帆システム１２０の使用は、燃料消費及びエミッション（排気）を有意な量だけ減少させるよう、十分な追加的な推力を船舶にもたらす。帆システム１２０の大きさ及び選択は、部分的には、船舶の大きさ並びに達成されるべき所望の効率に依存し得る。帆シリンダの大きさ及び形状は、船舶内で利用可能な空間の幾つかの側面の最適な集合として、並びに帆のアスペクト比及びハッチコーミング間の甲板上で利用可能な空間として案出される。
【００２２】
例えば、当業者は、この開示の判読後、一部の実施態様に従った帆システムの大きさ及び構成を選択し且つ決定するために使用し得る１つの設計アプローチが、リフトのクッタ−ジューコフスキーの定理のような定理又は他の流体及び流体力学モデリングアプローチを使用して設計の側面をモデル化することであることを理解するであろう。
【００２３】
特定の設計要求を満足する帆システム設計及び構成を選択するために、多数の他のモデリング及び設計アプローチを使用し得る。
【００２４】
次に図２を参照すると、図１の船舶１００の上面図が示されている。図２は、船舶１００の甲板１１４上での帆システム１２０の１つの潜在的な配置を示している。各帆が比較的障害のない風の流れを受けることを保証するために、各帆システム１２０を船舶１００の中心線に沿って位置付け且つ離間させ得る。帆１２０が引っ込められる（例えば、甲板１１４より下に位置付けられる）ときに作業者及び乗組員がハッチカバー１０８間の領域内で自由に作業し得るよう、帆システム１２０をハッチカバー１０８の間にも位置付け得る。一部の構成では、帆１２０が完全に拡張されて運転状態に配置されるときに、障害のない通路を可能にするよう、帆システム１２０とハッチカバー１０８との間に十分な領域がある。
【００２５】
次に図３を参照すると、１つの帆システム１２０の詳細を示す船舶１００の断面図が示されている。図示のように、帆システム１２０の底区画（サイロ１２２）が溶接によってキールフロア１１０に取り付けられ、或いは他の方法においてサイロ１２２のベースをキールフロア１１０に取り付ける。
【００２６】
実際には、サイロ１２２は、引っ込められる上方帆システム１３０及び下方帆システム１４０のためのハウジングである。以下に更に記載するように、一部の実施態様において、サイロ１２２は、船舶内側底部（キールフロア１１０又は倉のベース表面）から露天甲板に延びる重厚に構築された１６側面チューブである。それは横方向の隔壁１１８内に固定され、露天甲板に単一の開口を備える完全な隔室として形成され得る。
【００２７】
次に図４ａ〜４ｅを参照すると、リフト周期中の異なる位置にある帆システム１２０の一連の図を示している。ここで使用するとき、「リフト周期」という用語は、帆システム１２０を拡張し（或いは引っ込める）ために使用される一連の機械的な動作を指すために使用する。図４ａ〜４ｅの各々は、リフト周期の異なる順序を表している。命令及び制御ソフトウェアによってリフト周期の制御及び動作を使用可能にしう得る。
【００２８】
本発明のリフト周期は、往復動するリフト機能を使用し、それによって、帆システム１２０は一連の上下操作においてその完全動作高さまで拡張させられる。完全な一連の持上げ操作を以下に概説する。一部の実施態様によれば、帆システム１２０を拡張させるのに本発明のリフト周期を使用することによって、操作者、船舶所有者、及び乗組員は、単一作用のリフト機能を利用する他の引っ込み可能なロータシステムに対して数多くの利益を享受する。例えば、本発明の往復動するリフト機能の使用によって、（上方帆シリンダ１３０、下方帆シリンダ１４０等のような）あらゆる構成部品の走行距離は、他のシステムの半分である。単一作用リフトシステムでは、ロータ、機械的帆組立体、又は持上げマストのいずれかが、貯蔵場所(stowage)から完全伸張まで全距離を移動しなければならない。これはよりラッキング、ピンチング、及びジャミングを起こしがちなシステムを招く。本発明の実施態様は、リフトキャリッジ１５０及び帆シリンダ１３０，１４０のための移動を減少させることによって、これらの問題を解消し或いは実質的に減少させる。
【００２９】
本発明の往復動するリフト（持上げ）アプローチは、固定マスト又は液圧ラム若しくは他の多ステージ装置若しくはジャックのような入れ子式リフトを利用するリフトシステムに対して主要な利点も有する。本発明のシステムは、同じ動作運転のみを行いながら、その独自の配置の帆システム１２０の主要構成部品を利用することによって、並びに配置／収縮周期及び帆走運転を通じて完全に異なる役割を演じる帆システム１２０の構成部品を使用することによって、重量を節約する。
【００３０】
本発明の実施態様は、帆システム１２０運転のために帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０を所定位置に固定するためにも使用されるサイロ１２２及び（図６〜１０と共に以下に記載するショットピンのような）係止装置のみを使用するので、本発明の実施態様は、一連のストローク並びにショットピン活性化及び収縮を通じて、帆システム１２０の完全な配置に影響を及ぼすことを可能にする。リフトシステムの構成部品のそのような多使用は、製造コストの削減、複雑さの削減、並びに運転及び保守問題の減少を含む、多数の望ましい利点をもたらす。
【００３１】
本発明の実施態様は、全てのリフト運転が（図５、６、１１、及び１２と共に以下に更に記載するような）リフトキャリッジに取り付けられる高強度チェーンを引っ張り或いは繰り出す回転式ウインチスプロケットを駆動させるモータによって露天甲板レベルで行われることも可能にする。リフトモータは調和して作用し、リフトキャリッジの周縁の周りで水平で等しい持上げ（リフト）をもたらす。これらのチェーンは、帆システム１２０が船１００の運動によって移動させられるときに、正及び負の両方の方向における支持ももたらす。
【００３２】
先ず図４ａを参照して、次にリフト周期を記載する。図４ａに示すように、帆システム１２０は、構成部品が甲板１１４より下にある状態の積込み位置にある。具体的には、サイロ１２２は、上方帆シリンダ１３０、下方帆シリンダ１４０、及びリフトキャリッジ１５０（並びに駆動モータ及び以下に更に記載する他のリフト装置）を含む構成部品を貯蔵する。積み込まれるとき、頂部プレート１３２は、帆構成部品を天候から保護し、積荷等のために甲板を片付け得る。
【００３３】
図４ｂを参照すると、リフト周期は、両方の帆シリンダ１３０，１４０がリフトキャリッジ１５０の上でサイロ１２２内のそれらの初期積込み位置から露天甲板レベル１１４に持ち上げられた状態で開始する。図４ｃに示すように、両方の帆シリンダ１３０，１４０が露天レベル１１４まで持ち上げられるや否や、（図４には図示しないが以下に更に記載する）ショットピンがサイロ側部から延び、上方帆シリンダ１３０のみを露天甲板レベルで係止する。下方帆シリンダ１４０及びリフトキャリッジ１５０はサイロ１２２内の収縮位置に戻り、上方帆シリンダ１３０を甲板１１４より上に残す。
【００３４】
図４ｄを次に参照すると、この時点で、（図７と共に示す）下方帆シリンダ１４０の上に配置されるショットピンが活性化される。これらのピンは、上方帆シリンダ及び下方帆シリンダ１３０，１４０を一体に係止する。上方帆シリンダ１３０の底部は、下方帆シリンダ１４０の頂部に係止される。
【００３５】
図４ｅを次に参照すると、露天甲板にあるショットピンが次に引っ込められ、上方帆シリンダ１３０が自由に移動するのを可能にする。（両方の帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０を含む）全帆システム１２０組立体は、今や露天甲板１１４で配置位置に持ち上げられる。所定位置になるや否や、露天甲板レベルにあるショットピンは活性化させられて、露天甲板でリフトキャリッジ１５０を係止し、そこでは、推進をもたらすよう帆システム１２０を運転し得る。
【００３６】
帆システム１２０を引っ込めるために、リフト周期は逆の順序において運転される。例えば、露天甲板レベルにあるショットピンが引っ込められ、（両方の帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０を含む）完全な帆システム１２０がサイロ１２２内に引っ込められるのを可能にする。リフトキャリッジ１５０がサイロ１２２の底部に達すると、甲板レベルショットピンは活性化させられ、それは露天甲板レベルで所定位置にある上方帆シリンダ１３０を係止する。上方帆シリンダ１３０が露天甲板レベルに係止されたことが確認されると、下方帆シリンダ１４０の上にあるショットピンが引っ込められ、それは帆シリンダ１３０，１４０を互いから分離させる。
【００３７】
下方帆シリンダ１４０は、今や上方帆シリンダ１３０の内側で自由に上方に移動する。下方帆シリンダ１４０及びリフトキャリッジ１５０は、露天甲板レベルまで持ち上げられる。全ての３つの構成部品が露天甲板レベルになるや否や、露天甲板ショットピンが引っ込められ、リフトキャリッジ１５０及び（今や入れ子状の）両方の帆シリンダ１３０，１４０は、サイロ１２２内に下げられる。帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０を含む全ての構成部品が完全に引っ込められた位置になると、頂部プレート１３２は、露天甲板レベルにある甲板開口の周りの排水壁の上に係合する。帆システム１２０が風雨を通させないために、並びに極限の又は危険な海洋条件において帆システム１２０を固定するために、係止クランプを係合させ得る。
【００３８】
図５を次に参照して、サイロ１２２の一部の実施態様の機能を記載する。図５には、甲板１１４とキールフロア１１０との間の所定位置にあるサイロ１２２の図面が示されている。一部の実施態様によれば、サイロ１２２は、その中に配置されるリフトキャリッジ１５０及び駆動モータ１７０を含む多数の構成部品と共に据え付けられる。サイロ１２２は、引っ込められるときに帆システム１２０のための強力なケーシングをもたらすよう形成され、帆システム１２０が配置されるときに枠組及び構造支持体として作用する。更に、サイロ１２２は、船舶１００を推進させるために、帆システム１２０から船舶１００の構造内に推力を移転するよう構成される。一部の実施態様において、サイロ１２２は、キールフロア１１０から露天甲板１１４まで延びる１６面チューブとして鋼で形成される。一部の実施態様において、サイロ１２２は、圧延鋼隅部片で設計され、圧延鋼隅部片は、サイロ１２２の全高に延び、且つリフトキャリッジ１５０の上昇又は下降時にリフトキャリッジ１５０が走るレールとして作用する。一部の実施態様において、サイロ１２２は、船舶の横方向隔壁内に適合させられ、それが交換する隔壁は取り外される。
【００３９】
成形ガーダで１６面の各隅部をがっちりと強化し得る。それは（以下に図６に示す）リフトキャリッジローラガイドによる使用のための垂直ガイドの締付けを促進する。サイロ１２２は、（重い鉱石又は石炭で充填された）荷物を積んだ貨物倉の圧力に撓むことなく耐え得るような強度を有するのが好ましい。
【００４０】
サイロ１２２の頂部周縁の周りに配置されているのは、甲板レベルショットピン１７６である。これらのショットピン１７６は、露天甲板の高さより僅かに上のレベルにあるが、リフトモータ、ギアボックス、及びスプロケットガイドを収容する水密な中二階甲板より下で保護される。
【００４１】
（図５に示すように）頂部帆が下げられるとき、頂部プレートの底部は、サイロ１２２ハウジングと防水シールを創成する。出願人は１６面サイロ構造が所望の結果をもたらすと信じるが、他のサイロフレーム構造も使用し得る。
【００４２】
図６を次に参照すると、サイロ１２２内に配置されるリフトキャリッジ１５０は、水平な平面プラットフォーム１５４から上向きに延びる中央スピンドルの周りに形成される。水平な平面プラットフォーム１５４は、実質的に円形であり（即ち、それはサイロ１２２の周縁内に適合するよう形成される）、径方向枠組式に重い鋼内に構成される。水平な平面プラットフォーム１５４は、重い壁付き鋼の垂直スピンドル１５２を有し、垂直スピンドル１５２は、（図７及び８と共に以下に記載する）管状コアの内側に配置される帆シリンダ１３０，１４０の軸受を受け入れるよう精細に機械加工される。ここでは、水平な平面プラットフォーム１５４をスピンドル１５２と共に「リフトキャリッジ」と呼ぶ。
【００４３】
一部の実施態様において、リフトキャリッジ１５０は、中央スピンドル１５２から放射する１６個のスポーク（又は径方向アーム１５４）を有する。リフトキャリッジ１５０の各径方向アーム１５４は、相互接続する鋼部材によって強化される。径方向アーム１５４の外側端部は、それらに固定される幾つかの付着物を有する。１つの実施態様において、径方向アーム１５４のうちの８個には、（図１１に示すように）サイロ１２２内の垂直リフトガイドに対して作用するローラガイド１４８が装着される。他の８個の径方向アーム１５４は、（図１２に示すように）チェーン端部付着物で頂部及び底部に適合させられる。ここで使用するときには、駆動ベルト及びチェーンの両方を指すために「チェーン」という用語を使用する。本発明の実施態様は、所望の結果を伴って、駆動ベルト又はチェーンのいずれか（又はそれらの組み合わせ）を使用し得る。
【００４４】
一部の実施態様では、２個の主軸受がリフトキャリッジ１５０のスピンドル１５２上で約１２フィート（３．６５７６メートル）垂直に離間して位置付けられる。一部の実施態様において、これらの軸受の上方は推力及び径方向軸受であり、下方は径方向軸受だけである。図７及び８を参照すると、軸受は、管状コア１４６で、回転する帆シリンダの間に作用する。図７では、管状コア１４６は、サイロ１２２内に配置される下方帆シリンダ１４０の一部として示されている。リフトキャリッジ１５０は、中央スピンドル１５２が管状コア１４６内の軸受と結合するよう位置付けられる。その場合、帆シリンダ１４０は非回転スピンドル１５２について回転し得る。これらの軸受は、管状コア及び非回転スピンドルで、回転する帆シリンダの間に作用する。軸受は、帆シリンダ１４０が垂直軸だけについて回転することを可能にする。軸受の設計は、シリンダの回転速度、並びに帆シリンダが停止している間に予期されるような船舶の縦揺れ及び横揺れ及び風力又は風の流れの中で帆シリンダが回転することによって誘発されるようなマグヌス効果の故に予期され得るような持上げの故に帆システム１２０に適用され得るあらゆる追加的な負荷を考慮に入れる。一部の実施態様では、軸受寿命を延ばし且つ高い負荷及び回転速度で予期し得るような熱を減少させるために、強制潤滑システムがこれらの軸受内に内蔵させられる。軸受は精細な公差に機械加工され、スピンドル１５２及び管状コア１４６上の精細な公差に適合させられるのが好ましい。
【００４５】
当業者は、この開示を判読した後、リフトキャリッジ１５０の非回転スピンドル１５２、軸受１５４、及び管状コア１４６／帆シリンダ１４０の間の適合が重要な設計機能であり、各据付けのために公差が厳密に機械加工され且つ設計されなければならないことを理解するであろう。
【００４６】
図６及び図１２の両方を参照すると、ロータ及びリフトキャリッジ１５０の全体は、円筒形のサイロ１２２の内側で垂直に移動するよう形成される。この垂直動作は、リフトモータ１７０、ギアボックス、及び駆動ベルト／チェーン１７２によって影響を及ぼされる。１つの実施態様では、一組の４個のモータ１７０が甲板１１４レベルでサイロ１２２の頂部について均等に離間して配置される。各リフトモータ１７０は、各々から延びる２つの駆動シャフトを有するギアボックスを駆動する。これらの駆動シャフトには、高精度で駆動チェーン内に係入するスプロケットが装着される。駆動ベルト／チェーン１７２は、ガイドスプロケットの上を走り、リフトキャリッジ１５０の径方向アーム１５４の外側端部にある上方張力コネクタ１７４に付着する。同じ径方向アームの下方端部から、駆動ベルト／チェーン１７２は、同じ種類の張力コネクタによって取り付けられる。この駆動ベルト／チェーン１７２は、サイロ１２２の底部に配置されるスプロケットホイールまで下がり続ける。駆動ベルト／チェーン１７２は、底部スプロケットホイールの周りを走り、邪魔されずに甲板レベルまで戻り、それはそこで回路を完了する。完全な回路であることで、リフト駆動装置は、駆動スプロケットの回転の方向に拘わらず、駆動ベルト／チェーン１７２に対して等しい影響を有する持上げ及び降下の両方のために積極的である。
【００４７】
リフトキャリッジ１５０が持上げ及び配置プロセスを通じて維持されたレベルにあることを保証するために、駆動装置１７０の各々が同期的であることが重要である。この平坦な持上げは、各地点並びに持上げを維持するチェーンリフトシステムの能力によって大いに助けられ、故に、キャリッジのトリッピング（引き外し）又はジャミング（詰まり）が排除されることを保証する。
【００４８】
各リフトチェーン接続は、リフトキャリッジ上の径方向アームの８の端部に適合させられる。これらのアームの間には、ガイドローラが装着される径方向アームがある。船舶から予期され得るような力の垂直、水平、及び複雑な組み合わせを効果的に克服し得るので、これらの役割の散在は、リフトの円滑な運転を更に保証する。
【００４９】
図５、９、１０、及び１１を参照して、一部の実施態様における（一組の上方ショットピン１４２及び一組の甲板レベルショットピン１７６を含む）ショットピンの使用の更なる詳細を次に記載する。リフト運転は、サイロ１２２内に収容される全ての帆シリンダ１３０，１４０及びサイロ１２２の底部に位置付けられるリフトキャリッジ１５０で開始する。この条件は、露天甲板１１４より約４０インチ（１０１．６センチメートル）だけ上に上昇させられる円形の排水溝まで頂部プレート１３２を下げて掛ける(dog)ことによって確実にされ得る。帆システム１２０を配置するために、以下のステップが続く。第１に、頂部プレート１３２が外される(undog)。リフトキャリッジ１５０に２個の帆シリンダ１３０，１４０を甲板レベルまで持ち上げさせるために、駆動モータが運転される。甲板レベルショットピン１７６が活性化し、上方帆シリンダ１３０の底部より下のレベルで係止するよう延びる。
【００５０】
次に、駆動モータが運転され、リフトキャリッジ１５０を収縮又は降下させる。下方帆シリンダ１４０はショットピン１７６によって甲板レベルで係止されないので、下方帆シリンダ１４０も降下し、甲板レベルショットピン１７６によって保持された状態で上方帆シリンダ１３０を甲板レベルに残す。
【００５１】
次に、下方帆シリンダ１４０の上方区画内のショットピン１４２が作動させられる。これは２個の帆シリンダ１３０，１４０を共に係止させる。図９に示すように、ショットピン１４２は下方帆シリンダ１４０の上方区画に位置付けられ、下方帆シリンダ１４０の頂部は今や頂部帆シリンダ１３０の下方部分と整列させられた位置にあるので、ショットピンが活性化し、帆シリンダ１３０，１４０の内側から両方のシリンダ１３０，１４０を通過し得る。
【００５２】
次に、甲板レベルショットピン１７６は収縮させられ、駆動モータが活性化され、リフトキャリッジ１５０に（今や共に係止された）両方の帆シリンダ１３０，１４０を甲板レベル１１４まで持ち上げさせる。甲板レベルショットピン１７６は再び活性化させられ、それらは（図６のショットピン受け１５８にある）リフトキャリッジ１５０を所定位置に係止する。今や帆システム１２０は配置され、船舶１００を推進させる推力をもたらすために使用され得る。
【００５３】
帆システム１２０を配置し且つ収縮させるためのショットピン及び他の構成部品の使用は、運転効率の増大及び保守の低減を含む数多くの望ましい利点をもたらす。
【００５４】
次に、帆シリンダ１３０，１４０の更なる機能を記載する。下方帆シリンダ１４０は、上方帆シリンダ１３０と類似の構成を有するが、その直径は僅かにより小さく、それによって、装置が収縮又は格納されるとき、上方帆シリンダ１３０の内側に入れ子状になる。一部の実施態様によれば、シリンダ１４０の下方半分は実質的に樹木状の格子で内部的に支持され、この格子はその中心に管状コア１４６を有する。管状コア１４６は、回転する帆シリンダ１３０，１４０と静止的なリフトキャリッジ１５０との間の接続地点である。一般的には、２個の軸受が管状コアの内側に取り付けられ、これらは（帆シリンダが取り付けられた状態の）コアがリフトキャリッジ１５０の上方部分を形成する重い鋼スピンドル１５２について自由に回転することを可能にする。管状コア１４６の下方端部には、駆動モータに直接的に接続される溝付きベルト受けがある。
【００５５】
配置されるとき、上方帆シリンダ１３０は、下方帆シリンダ１４０より上に延び、上方帆シリンダ１３０の内側に取り付けられる垂直ガイドによってその配置位置まで案内される。これらのガイドは、下方帆シリンダ１４０の上方端部にある数組のローラガイドによって整合させられる。これらの垂直ガイド及びローラは、２つの帆シリンダ１３０，１４０が調和して回転し、且つ回転ロックとして効果的に作用することを保証する。上方帆シリンダ１３０がその配置位置まで上げられると、上方帆シリンダ１３０はそのストッパ内に係入し、２つのシリンダ１３０，１４０の間のオーバーラップ区画内に配置されるショットピン１４２によって所定の場所に係止される。活性化させられるとき、これらのショットピンは水平に展開して、両方の帆シリンダ１３０，１４０を通じて効果的に走り、両方の帆シリンダを共に保持（係止）する。
【００５６】
上方帆シリンダ１３０がその配置位置まで上昇させられると、上方帆シリンダ１３０はそのストッパ内に係入し、２つのシリンダ１３０，１４０の間のオーバーラップ区画内に配置されるショットピン１４２によって所定の場所に係止される。活性化させられるとき、これらのショットピン１４２は水平に展開して、両方の帆シリンダを通じて効果的に走り、共に係止される両方の帆シリンダを保持する。その区画に剛性をもたらし、且つ拡張されるときに帆シリンダ１３０，１４０を共に保持するショットピン１４２のための強力な接続地点をもたらすために、頂部帆シリンダ１３０の下方区画に強化リング１３６（図１０）を取り付け得る。一部の実施態様では、強化リング１３６を鋼、アルミニウム、又は剛性をもたらし且つ耐食性を有する他の軽量材料で形成し得る。
【００５７】
垂直リブ及び水平リブを含む１つ又はそれよりも多くのリブの使用によって各帆シリンダ１３０，１４０の構造的剛性を更に増大し得る。間欠的な対角リブをリブの間に嵌め、枠組内にトルク抵抗をもたらすよう離間させ得る。十分な構造的支持をもたらすような大きさとされる厚い管状鋼のような材料でリブを作製し得る。
【００５８】
アルミニウム、鋼、又は複合材料であり得るシート状の材料を取り付けることによって、帆シリンダ１３０，１４０の各々を覆い得る。材料の選択は、意図される動作領域及び運転するよう帆システム１２０が配置される温度領域によって影響され得る。溶接、リベット、ネジ、又は接着剤によって、外板を帆シリンダ枠組に取り付け得る。
【００５９】
帆シリンダ１３０，１４０は回転的に均衡させられる。全作動回転範囲を通じた運転の間の振動又は調和共振の伝搬を排除するために、慣性振動減衰装置を帆シリンダに取り付け得る。一部の実施態様では、配置時に帆システム１２０のより低い重心をもたらし、それによって、システムに対する応力及び負荷を減少させるために、上方帆シリンダ１３０は、下方帆シリンダ１４０よりも軽量であるよう形成される。
【００６０】
既存の船舶を本発明の帆システムで改装し得る前に、船舶構造の強度が運転中に帆システム１２０によって加えられる力を安全に移転するのに十分であることを保証するために、徹底的な工学分析が要求される。追加的な構造部材又は強化材が必要とされるならば、それらは帆システム１２０の据付前及び／又は中に必要に応じて船舶に追加されなければならない。
【００６１】
一部の実施態様では、帆システム１２０の頂部にある変形可能な（例えば、滑動する或いは蝶番付け）甲板下シールが、帆システム１２０が上昇させられるときに防水シールを創成する。頂部プレート１３２の底部は、帆システム１２０が下げられるときにサイロ１２２と防水シールを創成する。
【００６２】
一部の実施態様において、サイロ１２２は甲板下で横方向隔壁内に組み込まれる。サイロ１２２のベースは、キール部材又はこの部材上の最も近い地点に取り付けられる。一部の状況では、帆システム１２０によって船殻に対して加えられる力に耐える所要強度を達成するために、船舶の小割材及び甲板は調節されなければならない。一部の実施態様では、通常運転下で最小の安定状態にある船舶及び帆システムが配置された状態の船舶の安定性を証明するために、各船舶の流体静力学分析が必要とされ得る。
【００６３】
帆シリンダ１３０，１４０はアルミニウム及び鋼で形成されるものとして記載したが、所望の結果を伴って他の材料を使用し得る。例えば、シリンダの内部支持構造に亘って伸びるズック又はプラスチックのような可撓な材料で、或いは完全な表面を形成するようタイル張りするモジュール式の剛性片で、シリンダを構成し得る。更に、海洋等級金属及び複合材のような代替的な外板材料を使用し得る。リブのような支持構造も鋼等のような他の材料で形成し得る。
【００６４】
一部の実施態様によれば、帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０は、リフトキャリッジ１５０のスピンドルの周りで自由に回転し得る。一部の実施態様では、駆動モータが使用される（一部の実施態様では、駆動モータのうちの４個は、リフトキャリッジ１５０上でスピンドル１５２の対向する側に対において取り付けられる）。ベルト又は駆動チェーンが、管状コアベースの周りで運転させられ、駆動モータの対のうちの第１のモータまで延ばされる。ベルトは、駆動モータのシャフトに取り付けられる駆動プーリ内に係入する。ベルトは、駆動プーリの周りで１６０度だけ進み、次に、２つの駆動モータの間に配置される張力プーリの上に進む。ベルトの張力をもたらすために、このプーリを調節し得る。次に、ベルトは第２の駆動モータ上の第２の駆動プーリを通じて通され、次に、回路を完了させるよう管状コアに戻される。励磁されると、駆動モータ（両方の対）は、帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０に駆動を供給し、それは全回転範囲を通じて回転し、専ら駆動モータによってそのようにするよう動力供給される。モータの速度並びに方向は、（図１３と共に以下に更に記載するように）コンピュータ化された命令及び制御システムによって制御される。消磁されると、モータは、それらの独自の慣性によって並びに内部制動システムを用いて帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０の回転を遅めるよう作用し得る。
【００６５】
一部の実施態様において、数対の駆動モータの位置は、互いに正確に正反対であり、駆動モータによって最大動力が加えられるときに、帆シリンダ１３０，１４０及びリフトキャリッジ１５０のランナップ（加速の期間）の間でさえも、力の中立的な均衡が駆動ベルト又はチェーンから管状コアに加えられるのを保証する。
【００６６】
帆シリンダ１３０，１４０の拡張及び収縮の制御は、図１１及び１２と共に示すような１つ又はそれよりも多くのリフトモータ、ギアボックス、及びチェーンによって遂行される。一部の実施態様において、モータ１７０は、（１０ｈｐ可変ＲＰＭ液圧ギアボックスモータのような）電磁モータであり得る。しかしながら、当業者は他のモータを使用し得ることを理解するであろう。一部の実施態様では、（例えば、操舵室内に位置付けられる中央制御ステーションのような）中央制御ステーションからモータを運転し得る。一部の実施態様では、（例えば、甲板からのような）局所的制御をもたらし得る。一部の実施態様では、リフトキャリッジの緊急制御を可能にするために（例えば、天候又は他の状況の事象に帆シリンダを迅速に引っ込めるために）、制御システムにオーバーライドシステムを増補し得る。１つ又はそれよりも多くの排水ポンプを介してサイロ１２２から水を排水し得る。帆シリンダ１３０，１４０が引っ込められると、（例えば、船舶の積荷又は荷卸し中に）甲板１１４に障害物がないままであるよう、区画はサイロ１２２内に確実に収容される。
【００６７】
サイロ１２２は、帆システム１２０に対する横方向支持をもたらすような大きさとされ且つ位置付けられる溶接によって、甲板１１４と既存の隔壁との間に取り付けられる。サイロ１２２のベースは、溶接によってキールフロアに固定される。このようにして、本発明の帆システムと共に使用するために、広範な船舶を改装し得る。
【００６８】
次に図１３を参照すると、本発明の機能と共に使用し得る制御システム２００の更なる詳細が示されている。描写されているように、制御システム２００は、リフトモータを制御するスイッチ２１７のような、帆システム２０２の配置を制御する構成部品を含む。制御システム２００は、帆シリンダ２０２の回転を開始させる構成部品を更に含む。そのような構成部品は、帆シリンダ２０２の回転を開始させ或いは必要に応じて帆シリンダ２０２の回転方向を変更させるためにロジックセンタ２３０から切り換え且つ制御し得るモータ２１６を含み得る。各帆シリンダ２０２の回転速度を監視するためにタコメータ２１８を各帆シリンダ２０２と関連付け得る。帆システムの制御において使用するために並びに性能をモニタリングするためにタコメータからのデータをロジックセンタ２３０に提供し得る。
【００６９】
一部の実施態様によれば、命令及び制御システム８００は、燃費を最大限化するために船上及び陸上データ及び決定サポートを提供するコードを含み得る。命令及び制御システムは、帆システム１２０を制御し且つ船舶の露天船首から風速及び船舶進行方向に対する風向を非限定的に含む情報を集める、自動及び手動オーバーライドをもたらす。船舶の針路及び進行方向情報は、船舶の船橋コンパス（羅針盤）から集められる。船舶の工学部門からの入力は、船舶速度、１日当たりの燃料使用トン、及びバラスト状況を含む。命令及び制御システム８００によって収集される情報及び状況データは、各帆システムの現状を特定する情報（例えば、帆システムが配置されているか或いは収縮させられているか、回転の方向、毎分回転数のようなシリンダ回転動力学）を含み得る。
【００７０】
一部の実施態様では、所与の船舶速度での船舶の動力要件の割合としてもたらされる駆動を計算しながら、所与の風速に対して帆システムの回転速度を最適化するために、アルゴリズムを使用し得る。一部の実施態様において、制御システム８００は、１時間又は１日当たりの燃料の節約並びに所与の航海のための現在高を表示する。
【００７１】
一部の実施態様において、命令及び制御システムのスクリーン表示は、羅針図を示し得る。羅針図では、基線は船舶の進行方向と等しい。この線は中心から５％の増分において０％から１００％まで目盛り付けされる。帆走角度の曲線が、羅針図の両面に示される。これらの曲線は、所与の風角度での帆システムの帆走効率の百分率を示している。羅針図は、明らかな風向に対する船舶の進行方向の因数としてスクリーン上の方向を採用する。帆走角度の曲線は、目盛り付けされた基線を越えて移動し、帆システムの帆走効率の百分率をスクリーンから直接的に読み取り得る。この百分率をスクリーンの頂部右側に百分率として表示し得る。
【００７２】
一部の実施態様では、ディスプレイスクリーンの頂部右隅部に針路補正提案を示し得る。これは帆効率百分率から計算され、より高い帆システム帆走効率百分率をもたらす針路調節提案を当直士官に表示する。一般的には、モータ２１６は、チェーン又はベルト駆動装置によってリフトキャリッジ又は帆シリンダに接続される電気モータ又は一対の電気モータであり得る。モータ２１６上の変速ギアボックス又は電子制御装置によって回転速度を制御し得る（し、回転速度をロジックセンタ２３０から遠隔制御し得る）。海での瞬時配置のための予備品として据え付けられる第２のモータがあり得る。
【００７３】
帆シリンダの下方部分は、駆動モータによって駆動される。歯付きベルト、チェーン、又はギアによって、これらを係合させ得る。一部の実施態様において、モータは場所を変えない。一部の実施態様において、帆シリンダは、駆動モータと恒久的に係合させられる。必要であれば、この接続をオーバーラン捕捉装置(overrun  arrestor)として使用し得る。
【００７４】
帆システムは、船舶の操舵を助け、且つ衝突停止方向転換を補助し得る。衝突停止方向転換は、船舶を可能な限り停止させるために使用される。逆推力を追加し且つ船舶を減速させて停止させるのに必要とされる時間及び距離の量を減少させるために帆システムを使用し得る。船舶は停止するのに最大で２マイル（３．２１８６９キロメートル）を費やし、帆システムによって提供される追加的な逆推力は所要の時間及び距離の量を減少させるのに役立つ。帆システムを使用することによって達成し得る多数の方向変更もある。従って、帆システムは、緊急舵としても機能し得る。
【００７５】
帆シリンダを互いに反対方向に回転させることからの風壁効果もあり、それは流れ下る風のときにより安定的で有用な駆動ベクトルをもたらす。風壁効果が起こるのは、風が直ぐ船尾にある（流れ下る風の）ときに、帆システムがキール方向に対して垂直な推力をもたらすからである。帆システムから船舶の側方の上に出る乱された空気の有効壁がある。これは帆システムの帆領域の断面の約４倍と等しい断面で帆システムに対して作用する。左舷及び右舷側から風壁があるよう、各帆シリンダは隣に対して反対方向に回転するよう設定されなければならない。この効果は帆システムにより広い範囲の駆動を与え、風から１５度の左舷及び右舷を増分推力をもたらすための唯一の死角として残すに過ぎず、よって、帆システムの全体的な効率を向上させる。
【００７６】
一部の実施態様において、帆シリンダ２０２は、２つの方向に回転し得る。回転の方向は、風の方向によって、或いは（モータ２１６への直接的な入力を通じて或いはロジックセンタ２３０を介して）操作者によって手作業で決定される。
【００７７】
一部の実施態様では、燃費を最適化するために回転速度を最適化させ且つ制御するために、操作者はロジックセンタ２３０と相互作用し得る。一部の実施態様において、操作者に提示されるデータは、風向計２４０、（燃料庫２６０からの燃料消費を測定する）燃料流量計２６２、及びコンパス２２２のような航海機器を含む、他の船舶に基づくシステムからのデータを含み得る。一部の実施態様では、（船舶の進行方向、風速及び風向、及び現時点での燃費率のような）現時点での運転統計を示す制御スクリーン２２０を介して、データの全てを操作者に提示し得る。燃費を向上させ得る進行方向又は針路変更の視覚的表示を異なる入力から収集されるデータに基づいても提供し得る。このようにして、針路変更を行うことによって、操作者は燃費を最適化させ得る。一部の実施態様において、ロジックセンタ２３０は、操作者が１つ又はそれよりも多くの機械的帆２０２を収縮又は拡張させることを更に可能にする。一部の実施態様では、（突然の危険な天候状況のような）緊急事態において帆シリンダの収縮を可能にするよう、機械的オーバーライドを提供し得る。乗組員が必要に応じて帆を迅速に引っ込め得るよう、そのような機械的オーバーライドをベース又は各帆システム付近に設け得る。
【００７８】
制御スクリーン２２０を船橋に設け、帆システムセンサから抽出される様々のデータを報告し得る。データは、各帆シリンダの状態（例えば、拡張されているか或いは収縮させられているか）、各帆シリンダの回転の速度（例えば、ＲＰＭ）、各帆シリンダの回転の方向、エンジンによって消費されている燃料の量、及びエンジンの現時点での電力出力を含み得る。
【００７９】
一部の実施態様において、帆システムは、船舶が逆風の近くを移動している或いは逆風内に直接入るときに、強風又は激しい海条件で運転しているときに、低い橋又はアンダーパスの下を通るときに、港内でドックに入るときに、或いは数多くの他の所定の状態の中でクレーン又は他の船上機械類が使用されているときに、自動収縮を許容するセンサを有し得る。船上センサ並びに遠隔信号装置によって、これらの状態を決定し得る。一部の実施態様において、センサは、船舶に対する現在の或いは予期される風速及び風向を報告するために設けられる。帆シリンダ外板及びマストに対する圧力を決定するために、追加的なセンサも設け得る。
【００８０】
一部の実施態様によれば、ロジックセンタ２３０は、帆システムの最適な使用及び配置を決定するよう、コンピュータコード、実施アルゴリズム、及び運転手順を含み得る。例えば、風速の予期される動作範囲を通じる駆動出力を比較するために、風の速度に対する帆シリンダ外板の表面速度の比率を比較するアルゴリズムを設け得る。特別な帆システム実施の構造的特徴に基づきそのようなデータを計算し得る。更に、アルゴリズムは、船舶が操舵するべき最適な針路を現在の風条件の関数として確認するよう働き得る。この情報はディスプレイ２２０上に図形的な形態において船舶の命令者に表示され、燃料節約についての先進的な情報を与える。
【００８１】
一部の実施態様では、最新の天候経路決定システムから制御スクリーンにアクセスし得る。コンピュータ経路決定システムは、船舶が港間の針路を設定し、危険のための針路補正を行い、次に、燃料消費及び最良の到着時間のために経路を最適化するのを可能にするようプログラムされる。
【００８２】
天候経路決定施設は、本発明の帆システムのための最適化施設を有する。これは現時点での天候条件(Met-Sit)を考慮に入れ、最大１６日に亘る予報を予測する。船舶が危険な暴風又は海条件を回避しながら（帆配置及び使用のために）予期される風条件を最善に活用する経路に沿って進むよう、以前に入力した経路を自動的に調節し得る。就業日スクリーン並びに天候経路決定及び帆システム最適化プログラムの両方を統合することは、航海士並びに船舶所有者／運営者に強力なツールを与える。
【００８３】
図１３は、一部の実施態様に従った制御プロセスを記載するための論理的構成を提示しており、実際の実施は異なり得る。その上、異なる組み合わせにおける任意の数の装置によってここに記載する船舶、帆システム、及び制御システムを実施し得る。例えば、一部の船舶は、４個の帆システムよりも少ない或いは多い帆システムを備えて配置され得る。図１３の制御システムでは、図示する装置のうちの２つ又はそれよりも多くの装置を単一のチップセット又は機能的システムとして配置し得る。その上、各装置は、ここに記載する機能並びに他の機能を提供するのに適した任意の数のハードウェア／ソフトウェア素子を含み得る。他の実施態様と共に他の位相を使用し得る。
【００８４】
ここで議論するすべ点尾制御システム及びプロセスを１つ又はそれよりも多くのコンピュータ読取り可能な媒体の上に記憶させられるプログラムコードにおいて具現し得る。そのような媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、及びソリッドステートランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）記憶装置を含み得る。一部の実施態様では、メモリ記憶装置をアクセスパターンに関連付けさせ得るし、或いは装置（例えば、磁気、光電子、半導体／ソリッドステート等）から独立的であり得る。その上、プロセッサにあるＲＡＭメモリ内でデータベースを完全に動作させ得るよう、メモリ内技術を使用し得る。従って、実施態様はハードウェア及びソフトウェアの如何なる特定の組み合わせにも限定されない。
【００８５】
本発明をバラ積み貨物船に関して記載したが、他の船又は船舶と関連付けられて所望の結果を達成するために本実施態様を使用し得る。一部の実施態様では、保守プログラム又はシステムを設け得る。航行中の殆どの保守は、自動潤滑油塗り及び給油装置及び構成部品によって提供される。全ての動作部品、並びに電気接続、監視装置、及び報告装置に対する規則的な検査及び観察が必要とされ得る。所定の時間期間（例えば、１年）の供用期間後に、拡張マストのボア検査が必要とされ得る。更に、２個の帆シリンダの使用を記載したが、当業者は他の数のシリンダを使用し得ることを理解するであろう。
【００８６】
実施態様を例示の目的のだけのためにここに記載した。当業者は実施態様が記載されたものに限定されず、付属の請求項の精神及び範囲によってのみ限定される変形及び変更を伴って実施し得ることを認識するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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