(57)【要約】【課題】船舶のピッチングを効果的に抑制することができる船舶の減揺装置を提供すること。【解決手段】船舶１には、船首２及び船尾３に各々バラストタンク４，５を設けている。タンク４，５はＪ字形状であり、一方のタンク４には、竪型の貯水室６，７が設けられ、貯水室６，７に流体９が溜められている。貯水室６，７のうち背の低い貯水室７は密閉して空気室１０が設けられ、貯水室６，７の水面高さは、背の高い貯水室６側を高くしている。他方のタンク５には、貯水室１１，１２が設けられ、貯水室１１，１２のうち背の低い貯水室１２には、空気室１４が設けられ、貯水室１１，１２の各水面高さは、背の高い貯水室１１側を高くしている。空気室１０，１４は、空気バネとしての役割を果たし、空気バネの固有振動数が船舶１のピッチングの固有振動数に一致するようにし、流体９の流れ（位相）が逆方向になるように設定する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の進行方向に対する船舶の縦揺れを抑制する船舶の減揺装置において、船舶の船首及び船尾に水槽を設け、これらの水槽内に少なくとも２以上の貯水室を船舶の前後方向に併設するとともに各水槽内の貯水室を連通して貯水室間の交互の液体の流動を可能にし、この流動体の交互の流れを前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させ、かつ流動体の流動方向を前記船首及び船尾の水槽で流動体の重心が上下に逆方向になるようにし、流体の重心移動で生じる偶力を、船舶の揺れ方向と逆位相になるようにしたことを特徴とする船舶の減揺装置。
【請求項２】
前記船舶の船首及び船尾における各水槽の貯水室の少なくともいずれか１つの貯水室内の水面上に空気室を設け、該空気室のバネ効果を利用して、空気バネの固有振動数を前記船舶の縦揺れの周期に合わせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の減揺装置。
【請求項３】
前記流動体を前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させるポンプ、ベローズ及びピストンのいずれか１つの装置と、船舶の縦方向の傾きと縦揺れの周期を検知するセンサーと、該センサーの値により前記ポンプ、ベローズ及びピストンのいずれかを制御する制御装置とを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の減揺装置。
【請求項４】
前記船舶の船首及び船尾における水槽の貯水槽の水面高さに高低差を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶の制御装置。
【請求項５】
前記水槽の断面形状を前記船舶の側面方向から見てＪ形状に形成したことを特徴とする請求項１〜４に記載のいずれか１項に記載の船舶の制御装置。
【請求項６】
前記水槽がバラストタンクの全部若しくは一部を利用してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の船舶の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の進行方向に対する船舶の縦揺れを抑制する船舶の減揺装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
客船やフェリー等の高品質船舶には、船体の揺れを防止する減揺装置が設けられている。
この船体の横揺れ（幅方向の揺れ、以下ローリングとも呼ぶ）を防止するための技術として、下記の特許文献１（特開平４−２７２５３０号公報）が開示されている。図９に示すように、船舶などの制振対象物５１上に配置されたＵ字形の水槽５２は、左右の竪型貯水室５３，５４と両者を連通する連通路６１を設け、貯水室５３，５４には、水面上に密閉された空気室５５，５６を設けている。そして、これらの空気室５５，５６は、貯水室５３，５４間の流体の移動の際に、空気バネとしての役割を果たす。この空気バネの固有振動数は、制振対象物５１のローリングの周期の固有振動数と一致するようにしている。
【０００３】
左右の貯水室５３，５４の側部には、ベローズ５７，５８を設け、ベローズ５７，５８は励振装置５９の駆動により水平方向に移動して、流体６２の移動を促進することができる。また、水槽５２に水槽内の圧力を検出する圧力計６０を設け、制振対象物５１には制振対象物５１の振動の変位等を検出する振動検出器６３を設置し、制御装置６４によりベローズ５７，５８の動きを制御している。
このような構成により、制振対象物５１は貯水室５３の固有振動数を一定に保持した上で、制振対象物の振動と水槽５２内の圧力に応じて制振タンク内部の流体の動きを促進させることにより、制振対象物５１の揺れを減ずるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２７２５３０号公報（第２欄〜第３欄、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような制振構造は、船舶のローリングを防止することができるが、船舶の進行方向の揺れである縦揺れ（以下、ピッチングともいう）を防止するには、船舶の船首と船尾までの長さが長く、そのような水槽を船首と船尾に設け、それらの水槽を連通することは、事実上困難である。
また、船体外部にフィンを取付けてフィンに作用する流体力によりピッチングを誘起する偶力を相殺するアイデアがある。そのフィンは、船舶の横揺れの抑制に用いられているが、ピッチングに関しては、船体外部に大掛かりなフィン構造を必要とし、船体への適用の障害になっている。
【０００６】
さらに、その他の方法として、船体にピッチングを誘起する偶力が作用しにくいように、船体の形状を設定することが考えられるが、もともと船体形状は推進性能や復元性から決定されることから、形状の変更にも制約がありその効果も限られていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、船舶のピッチングをコストが差ほどかからずに効果的に抑制することができる船舶の減揺装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の船舶の減揺装置は、船舶の進行方向に対する船舶の縦揺れを抑制する船舶の減揺装置において、船舶の船首及び船尾に水槽を設け、これらの水槽内に少なくとも２以上の貯水室を船舶の前後方向に併設するとともに各水槽内の貯水室を連通して貯水室間の交互の液体の流動を可能にし、この流動体の交互の流れを前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させ、かつ流動体の流動方向を前記船首及び船尾の水槽で流動体の重心が上下に逆方向になるようにし、流体の重心移動で生じる偶力を、船舶の揺れ方向と逆位相になるようにした。
船舶の進行方向に対する船舶の縦揺れを抑制する船舶の減揺装置において、船舶の船首及び船尾に水槽を設け、これらの水槽内に少なくとも２以上の貯水室を船舶の前後方向に併設するとともに各水槽内の貯水室を連通して貯水室間の交互の液体の流動を可能にし、この流動体の交互の流れを前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させ、かつ流動体の流動方向を前記船首及び船尾の水槽で逆方向になるようにした。
前記船舶の減揺装置は、前記船舶の船首及び船尾における各水槽の貯水室の少なくともいずれか１つの貯水室内の水面上に空気室を設け、該空気室のバネ効果を利用して、空気バネの固有振動数を前記船舶の縦揺れの周期に合わせることができる。
また、前記船舶の減揺装置は、前記流動体を前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させるポンプ、ベローズ及びピストンのいずれか１つの装置と、船舶の縦方向の傾きと縦揺れの周期を検知するセンサーと、該センサーの値により前記ポンプ、ベローズ及びピストンのいずれかを制御する制御装置とを設けることができる。
さらに、前記船舶の減揺装置は、前記水槽の断面形状を前記船舶の側面方向から見てＪ形状に形成することができ、前記船舶の船首及び船尾における水槽の貯水槽の水面高さに高低差を形成することもできる。
前記水槽は、バラストタンクの全部若しくは一部を利用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態の船舶の減揺装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る船舶１を示す。この船舶１は、主として客船やフェリーであり、船舶１の船首２及び船尾３には各々バラストタンク４，５を設けている。このバラストタンク４，５は船舶１のバランスをとるために船体に設置され、これらのバラストタンク４，５は船舶１の側面から見てＪ字形状に形成した。
一方のバラストタンク４には、図３のＡに示すように、船舶１の前後に竪型の貯水室６，７が設けられ、貯水室６，７は、連通路８により連通し、海水を取り入れた流体９がタンク４内に溜められている。貯水室６，７のうち背の低い方の貯水室７には、空気室１０が設けられ、空気室１０は密閉されている。また、背の高い方の貯水室６は、水面上に空気を密閉させてもよく、大気に対して開放させてもよい。そして、貯水室６，７の各水面高さは、背の高い方の貯水室６側が貯水室７よりもおよそ１０ｍ程度高くなるようにしている。
【０００９】
他方のバラストタンク５には、図３のＢに示すように、船舶１の前後に竪型の貯水室１１，１２が設けられ、貯水室１１，１２は、連通路１３により連通し、海水を取り入れた流体９がタンク５内に溜められている。貯水室１１，１２のうち背の低い方の貯水室１２には、空気室１４が設けられ、空気室１４は密閉されている。また、背の高い方の貯水室１１は、水面上の空気を密閉させてもよく、大気に対して開放させてもよい。そして、貯水室１１，１２の各水面高さは、背の高い貯水室１１側が高くなるようにしている。
バラストタンク４，５は、空気室１０，１４を設けることにより、貯水室６と７及び貯水室１１と１２の水面高さに高低差を設けて空気室１０，１４に空気バネ効果を与えた。すなわち、バラストタンク４，５の空気室１０，１４は、密閉室内の空気が空気バネ１０ａ，１４ａとしての役割を果たし、流体９の重量等を踏まえて、その空気室の空気バネ１０ａ，１４ａの固有振動数が船舶のピッチングの固有振動数に一致するようにしている。また、矢印ａ１，ａ２に示すように流体９の流れ（位相）が逆方向になるように設定した。なお、他方の貯水室６，１１を密閉するときは、各々の空気室のバネ効果も考慮する。
【００１０】
こうした、船舶１は海上にて進行中に、ピッチングによる揺れを受けると、バラストタンク４，５の流体９が空気室１０，１４の空気バネ１０ａ，１４ａの振動を受け、流体９がピッチング振動数で直接加振することでタンク４，５内部の流体の振動を誘起せしめ、タンク４，５の内部流体９の重心変動を発生させる。この重心変動に伴い慣性力作用する。この慣性力を船首尾で互いに逆方向になるように加振すると船体の重心Ｇを中心にして偶力が作用するので、この偶力が波の作用モーメントと逆位相になるように調節することで船体に発生するピッチング運動を抑制する。
【００１１】
すなわち、船舶１の先端が下がるような場合は、図１に示すように、船首のバラストタンク４の流体９が貯水室６の水位を上げるようにして重心を上方にずらし、船尾のバラストタンク５の流体９が貯水室１１の水位を下げるようにして重心を下方にずらし、流体９の流れが船舶１の揺れと逆位相になるモーメントが作用する。そして、船舶１の先端が上がるような揺れの場合は、図２に示すように、タンク４，５の流体が逆の流れになって、船舶１の揺れを吸収する。
なお、船舶１が大型である場合は、ピッチングによる揺れはほとんど影響しないので、１万〜５万トン程度の船舶１に適用することが好ましい。また、船舶により差があるが、バラストタンク４，５の海水量は３００〜１０００トン程度であり、ピッチングの周期は５〜１０秒位である。
【００１２】
次に、本発明の第２の実施の形態の船舶の減揺装置について図面を参照しながら説明する。なお、上記実施の形態と同一名称部分については同一の符号を付して説明する。
図４は、図３のＡ及びＢに示すバラストタンク４，５と基本的に同じ構造であるが、図３のＡ及びＢに示すタンク４，５と異なる部分のみ説明する。本実施の形態では、船舶１のタンク４，５のうち、背の高い側の貯水室６，１１の水面上が密閉され、図５のＡ及びＢに示すように、空気室１５，１６が設けられている。そして、図４に示すように、タンク４，５の背の高い側同士の貯水室６（空気室１５）と貯水室１１（空気室１６）との間に管路を介してポンプ１７を接続し、背の低い側同士の貯水室７（空気室１０）と貯水室１２（空気室１４）との間に管路を介してポンプ１８を接続している。
【００１３】
船舶１には、船舶１の進行方向における水平角を検出するとともに船舶１のピッチングの周期を検出するセンサー１９を設けている。センサー１９は制御装置２０と接続され、制御装置２０はセンサー１９から入力したデータから判断してポンプ１７，１８の駆動を制御する。
本実施の形態では、タンク４，５の各空気室１０，１４，１５，１６に空気バネの作用を与え、タンク４の空気室１０，１５を合わせた空気バネの固有振動数を船舶１のピッチングの周期に合わせ、タンク５の空気室１４，１６を合わせた空気バネの固有振動数を船舶１のピッチングの周期に合わせ、流体９の流れ（位相）が逆方向になるように調整する。
【００１４】
こうした船舶１の減揺装置では、タンク４，５の流体９が図４に示すようにそれぞれ矢印ａ１、ａ２の方向に流れるときは、一方のポンプ１７を稼働させて、空気室１５から空気室１１へ空気を送り、流体９の流れを促進させる。また、流体９の流れが矢印ａ１、ａ２の方向と反対に流れるときは、他方のポンプ１８を稼働させて、空気室１０から空気室１４へ空気を送り、流体９の流れを促進させる。これらのポンプ１７，１８の切り替えは、船舶１のピッチングに対応させてセンサー１９と制御装置２０で行う。
本実施の形態では、上記第１の実施の形態よりも、流体９の流れを促進することから、より船舶１の揺れを軽減することができる。
【００１５】
次に、本発明の第３の実施の形態の船舶の減揺装置について図面を参照しながら説明する。なお、上記実施の形態と同一名称部分については同一の符号を付して説明する。
図６は、図３のＡ及びＢに示す船舶１のバラストタンク４，５と基本的に同じ構造であるが、図３のＡ及びＢに示すタンク４，５と異なる部分のみ説明する。図６に示すようにタンク４，５の外部には駆動装置２１，２２が設けられ、タンク４，５の連通路８，１３にはピストン２３，２４が設けられ、ピストン２３，２４は駆動装置２１，２２の駆動により、連通路８，１３を船舶１の前後方向に摺動可能である。このピストン２３，２４の摺動方向は、上記第２の実施の形態で説明したセンサー１９と制御装置２０により駆動装置２１，２２を介して行われる。
バラストタンク４，５の空気室１０，１４は、密閉室内の空気が空気バネ１０ａ，１４ａとしての役割を果たし、流体９の重量等を踏まえて、その空気室の空気バネ１０ａ，１４ａの固有振動数が船舶のピッチングの固有振動数に一致するようにしている。また、矢印ａ１，ａ２に示すように流体９の流れ（位相）が逆方向になるように設定する（図３のＡ及びＢ参照）。
【００１６】
こうした船舶１の減揺装置では、タンク４，５の流体９が図６に示すようにそれぞれ矢印ａ１、ａ２の方向に流れるときは、タンク４側の駆動装置２１によりピストン２３を船舶１の前方側に摺動させて流体９の流れをａ１側へ促進させる。これと同時に、タンク５側の駆動装置２２によりピストン２４を船舶１の後方側に摺動させて流体９の流れをａ２側へ促進させ、タンク４側の流体９の重心を上げ、タンク５側の流体９の重心を下げ、船舶１のピッチングの方向と逆の偶力を発生させる。
【００１７】
船舶１の揺れが変わり、流体９の流れが矢印ａ１、ａ２の方向と反対に流れるときは、タンク４側の駆動装置２１を船舶１の後方側に摺動させて流体９の流れをａ１の方向と反対側へ流す。また、タンク５側の駆動装置２２を船舶１の前方側に摺動させて流体９の流れをａ２の方向と反対側へ流す。これらの駆動装置２１，２２の切り替えは、船舶１のピッチングに対応させてセンサー１９と制御装置２０で行う。
本実施の形態では、上記第１の実施の形態よりも、流体９の流れを促進することから、より船舶１の揺れを軽減することができる。
【００１８】
次に、本発明の第４の実施の形態の船舶の減揺装置について図面を参照しながら説明する。なお、上記実施の形態と同一名称部分については同一の符号を付して説明する。
図７は、図３のＡ及びＢに示す船舶１のバラストタンク４，５と基本的に同じ構造であるが、図３のＡ及びＢに示すタンク４，５と異なる部分のみ説明する。図７に示すようにタンク４，５の外部には駆動装置２１，２２とこの駆動装置２１，２２に取付けられているベローズ２５，２６が設けられている。ベローズ２５，２６は、タンク４，５の側壁に取付けられ、各々駆動装置２１，２２が駆動することにより、船舶１の前後方向に摺動することにより、タンク４，５内の流体９の流動を促進する。ベローズ２５，２６の摺動方向の周期は、上記第２の実施の形態で説明したセンサー１９と制御装置２０により駆動装置２１，２２を介して行われる。
バラストタンク４，５の空気室１０，１４は、密閉室内の空気が空気バネ１０ａ，１４ａとしての役割を果たし、流体９の重量等を踏まえて、その空気室の空気バネ１０ａ，１４ａの固有振動数が船舶のピッチングの固有振動数に一致するようにしている。また、矢印ａ１，ａ２に示すように流体９の流れ（位相）が逆方向になるように設定する（図３のＡ及びＢ参照）。
【００１９】
こうした船舶１の減揺装置では、タンク４，５の流体９が図７に示すようにそれぞれ矢印ａ１、ａ２の方向に流れるときは、タンク４側の駆動装置２１によりベローズ２５を船舶１の前方側に縮ませて流体９の流れをａ１側へ促進させる。これと同時に、タンク５側の駆動装置２２によりベローズ２６を船舶１の後方側にベローズ２６を縮ませて流体９の流れをａ２側へ促進させ、タンク４側の流体９の重心を上げ、タンク５側の流体９の重心を下げ、船舶１のピッチングの方向と逆の偶力を発生させる。
【００２０】
流体９の流れが矢印ａ１、ａ２の方向と反対に流れるときは、タンク４側の駆動装置２１により船舶１の後方側にベローズ２５を伸ばして流体９の流れを矢印ａ１の反対側へ流動させる。また、タンク５側の駆動装置２２により船舶１の前方側にベローズ２６を伸ばして流体９の流れを矢印ａ２の反対側へ流動させる。これらの駆動装置２１，２２の切り替えは、船舶１のピッチングに対応させてセンサー１９と制御装置２０で行う。
本実施の形態では、上記第１の実施の形態よりも、流体９の流れを促進することから、より船舶１の揺れを軽減することができる。
【００２１】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の技術的思想に基づいて、勿論、本発明は種々の変形または変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、各バラストタンク４，５の形状を船舶１の側面から視てＪ字形状としたが、図８に示すバラストタンク２７のよう船舶１の側面から視て凸形状にしてもよく、その場合は貯水室２８〜３０を３分割にした。空気室３１，３２を２室設けた。
上記第２の実施の形態では、ポンプ１７，１８に代えて空気室１０，１４にベローズを設けて流体９の流れを促進させてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の船舶の減揺装置の請求項１は、船舶の進行方向に対する船舶の縦揺れを抑制する船舶の減揺装置において、船舶の船首及び船尾に水槽を設け、これらの水槽内に少なくとも２以上の貯水室を船舶の前後方向に併設するとともに各水槽内の貯水室を連通して貯水室間の交互の液体の流動を可能にし、この流動体の交互の流れを前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させ、かつ流動体の流動方向を前記船首及び船尾の水槽で流動体の重心が上下に逆方向になるようにし、流体の重心移動で生じる偶力を、船舶の揺れ方向と逆位相になるようにしたので、船舶にピッチングとは逆の偶力を与えることができ、船舶の揺れの軽減を図ることができる。
本発明の請求項２の発明は、前記船舶の船首及び船尾における各水槽の貯水室の少なくともいずれか１つの貯水室内の水面上に空気室を設け、該空気室のバネ効果を利用して、空気バネの固有振動数を前記船舶の縦揺れの周期に合わせるようにしたので、流動体の流動を引き起こすことができる。
本発明の請求項３の発明は、前記流動体を前記船舶の縦揺れの周期に合わせて流動させるポンプ、ベローズ及びピストンのいずれか１つの装置と、船舶の縦方向の傾きと縦揺れの周期を検知するセンサーと、該センサーの値により前記ポンプ、ベローズ及びピストンのいずれかを制御する制御装置とを設けたので、確実に船体のピッチングの周期に対応させて、それらの装置の駆動をすることができる。
本発明の請求項４の発明は、前記船舶の船首及び船尾における水槽の貯水槽の水面高さに高低差を形成したので、空気による空気バネ効果を得ることができる。
本発明の請求項５の発明は、前記水槽の断面形状を前記船舶の側面方向から見てＪ形状に形成したので、貯水室に高低差を容易につくることができる。
前記水槽がバラストタンクの全部若しくは一部を利用したので、船舶に必要な既存の設備を利用して水槽を形成できるので、コスト最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のバラストタンクのみを利用した船舶の減揺装置を採用している船舶の側面図である。
【図２】同実施の形態の船舶のバラストタンクの流動水が図１の船舶のバラストタンクの流動水と反対方向に流れている状態を示す側面図である。
【図３】Ａは図１に示す船首側のバラストタンクの拡大図であり、Ｂは図１に示す船尾側のバラストタンクの拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のポンプを利用した船舶の減揺装置を採用している船舶の側面図である。
【図５】Ａは図４に示す船首側のバラストタンクの拡大図であり、Ｂは図４に示す船尾側のバラストタンクの拡大図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のピストンを利用した船舶の減揺装置を採用している船舶の側面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態のピストンを利用した船舶の減揺装置を採用している船舶の側面図である。
【図８】本発明のバラストタンクの変形例を示す断面図である。
【図９】従来のローリングに対する船舶の減揺装置を採用している船舶の側面図である。
【符号の説明】
１　船舶
２　船首
３　船尾
４，５　バラストタンク
６，７，１１，１２　貯水室
８，１３　連通路
９　流体
１０，１４，１５，１６　空気室
１０ａ，１４ａ　空気バネ
１７，１８　ポンプ
１９　センサー
２０　制御装置
２１，２２　駆動装置
２３，２４　ピストン
２５，２６　ベローズ
【図１】
2004090882.tif 000003
【図２】
2004090882.tif 000004
【図３】
2004090882.tif 000005
【図４】
2004090882.tif 000006
【図５】
2004090882.tif 000007
【図６】
2004090882.tif 000008
【図７】
2004090882.tif 000009
【図８】
2004090882.tif 000010
【図９】
2004090882.tif 000011