(57)【要約】  【課題】構成が簡易でエネルギー効率の高い船舶用推進装置とこれを有する船舶を提供する。  【解決手段】デトネーション装置１０で発生するデトネーション波がデトネーション波放出部３０によって水中に放出されると、放出されたデトネーション波が水を押し、その押す力に対する反力として船体２０を押す推力が生じる。そのため、スクリュー等の機械的な駆動機構を用いる推進装置や、圧縮機を利用して高圧ガスを発生させる推進装置などのように、大掛かりな機構を必要としないため、構成を非常に簡易化できる。また、デトネーション波によって水を押すため、水に乱れが生じ難くなり、乱流によるエネルギーの損失を大幅に減らすことができる。【選択図】      図２
2005238930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デトネーション波を発生するデトネーション装置と、
上記デトネーション装置で発生したデトネーション波を水中に放出して船舶を推進させるデトネーション波放出部と
を有する船舶用推進装置。
【請求項２】
上記デトネーション波放出部は、
水に接して配置された壁部と、
上記壁部に設けられた上記デトネーション波の放出口と、を含む、
請求項１に記載の船舶用推進装置。
【請求項３】
上記壁部は、その壁面が水に接する側を内にして凹んでおり、該凹みが船体の下方に向かって開いている、
請求項２に記載の船舶用推進装置。
【請求項４】
上記壁部は、上記凹みの深さが推進方向の前方側から後方側に向かうにつれて深くなる斜面を有しており、
上記放出口は、上記斜面に配置される、
請求項３に記載の船舶用推進装置。
【請求項５】
上記デトネーション装置は、デトネーション波を間欠的に発生する、
請求項１乃至４の何れか一に記載の船舶用推進装置。
【請求項６】
上記デトネーション装置におけるデトネーション波の発生周期を、生成する推力の大きさに応じて制御する制御部を有する、
請求項５に記載の船舶用推進装置。
【請求項７】
上記デトネーション装置を複数有し、
上記デトネーション波放出部は、上記複数のデトネーション装置において発生するデトネーション波をそれぞれ放出するための上記放出口を複数含み、
上記複数のデトネーション装置の中でデトネーション波の発生を行うデトネーション装置を、生成する推力の大きさに応じて選択する制御部を有する、
請求項１乃至６の何れか一に記載の船舶用推進装置。
【請求項８】
上記請求項１乃至７の何れか一に記載した船舶用推進装置を有する
船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用推進装置および船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な船舶用推進装置では、スクリュー等を機械的に駆動することによって推力を得ている。例えば、原動機で発生させた動力を軸系装置によりスクリューに伝達し、これを空気中や水中で回転させることによって推力を得ている。
【０００３】
これに対し、下記の特許文献１に記載される船舶用推進装置では、高圧ガスを船底部より後方の水中へ供給することにより推力を得ている。
【特許文献１】特許第３３６６６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スクリュー等の機械的な駆動により推力を得る船舶用推進装置は、構造が複雑で装置が大型になりやすいという不利益がある。また、機械的な損失が生じるため、エネルギー効率が低いという不利益がある。更に、スクリューの翼と水流との相対速度が大きくなると、水が気泡化するキャビテーションと称される現象が発生するため、推進速度の高速化には限界がある。
その上、原動機としてディーゼルエンジン等の内燃機関を用いた場合は、二酸化炭素等のガスを空気中に放出するため、大気汚染の原因になるという不利益もある。
【０００５】
一方、特許文献１に記載される船舶用推進装置では、例えば圧縮機を使って昇圧させた空気を燃焼器で燃料とともに燃焼させることにより、高温高圧のガスを得ている。そのため、圧縮機を駆動するための原動機が必要になり、装置が大型になりやすいという不利益がある。また、圧縮機の駆動に伴う損失が生じるため、エネルギー効率が低いという不利益もある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡易でエネルギー効率の高い船舶用推進装置と、そのような推進装置を有する船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の船舶用推進装置および船舶は、デトネーション波を発生するデトネーション装置と、上記デトネーション装置で発生したデトネーション波を水中に放出して船舶を推進させるデトネーション波放出部とを有する。
【０００８】
上記本発明によると、デトネーション装置で発生するデトネーション波がデトネーション波放出部によって水中に放出されることにより、デトネーション波が水を押す力の反力として推力が生じる。
そのため、スクリュー等の機械的な駆動機構や圧縮機を用いない簡易な構成で推力が得られる。また、スクリューや圧縮機等における機械的な損失が生じないため、エネルギー効率が高くなる。更に、スクリュー等を用いた場合に推進速度の高速化の障害となるキャビテーション現象の発生が抑えられることから、従来の推進装置の限界を超えて推進速度を高速化することが可能になる。
【０００９】
好適には、デトネーション波放出部は、水に接して配置された壁部と、この壁部に設けられたデトネーション波の放出口とを含む。また、壁部は、その壁面が水に接する側を内にして凹んでおり、該凹みが船体の下方に向かって開いている。
これにより、壁部の壁面によって囲われた領域の水が放出口より放出されるデトネーション波によって押し流されると、この壁面で囲われた領域に対して船体の下方から円滑に水が供給される。
【００１０】
また、壁部は、上記凹みの深さが推進方向の前方側から後方側に向かうにつれて深くなる斜面を有していても良く、デトネーション波の放出口は該斜面に配置されても良い。
これにより、放出口より放出されるデトネーション波によって押された水は、壁部の斜面に沿って円滑に流れて、推進方向の後方側に押し流される
【００１１】
更に、好適には、デトネーション装置は、デトネーション波を間欠的に発生する。
この場合、デトネーション装置におけるデトネーション波の発生周期を、生成する推力の大きさに応じて制御する制御部を有しても良い。
【００１２】
また、本発明は、デトネーション装置を複数有しても良く、この場合、デトネーション波放出部は、複数のデトネーション装置において発生するデトネーション波をそれぞれ放出するための放出口を複数含んでも良い。更にこの場合、制御部は、複数のデトネーション装置の中でデトネーション波の発生を行うデトネーション装置を選択しても良い。
このような構成でも、生成する推力の大きさを制御することは可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スクリュー等の駆動機構が不要になることから構成を簡易化できるとともに、機械的な損失が小さくなることからエネルギー効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について述べる前に、先ず、デトネーション（detonation：爆轟）と称される現象について説明する。
【００１５】
デトネーションは、火炎が衝撃波を伴なって非常に高速に伝播する現象である。通常の燃焼による火炎はせいぜい秒速数メートル程度で伝播するのに対し、デトネーションによる火炎は秒速数千メートルの猛烈な速度で伝播する。また、デトネーションによって生じる衝撃波（デトネーション波）の温度や圧力は、通常の燃焼による火炎に比べて非常に高くなる。
【００１６】
このようなデトネーション現象は、次に述べるように、空気の流れや燃焼のプロセスを適切に制御することによって起こる。
【００１７】
図１は、デトネーション波を発生させるデトネーション装置の構成例を示す図である。
図１に示すデトネーション装置は、デトネーション管１１と、バルブ１２と、イグナイタ１３とを有する。
【００１８】
デトネーション管１１は、中空の管であり、この内部の空間において通常の燃焼からデトネーションへの遷移を起こさせる。
【００１９】
バルブ１２は、空気Ａ１や燃料Ａ２をデトネーション管１１の内部に導入する。
【００２０】
イグナイタ１３は、例えば放電等の火花によってデトネーション管１１の内部に充満する空気Ａ１と燃料Ａ２との混合ガス１４を着火する。
【００２１】
先ず、図１（Ａ）に示すように、バルブ１２を介してデトネーション管１１の内部に空気Ａ１が導入される。そして、空気Ａ１の導入中に、燃料Ａ２がバルブ１２を介してデトネーション管１１の内部に導入される。
【００２２】
デトネーション管１１の内部が空気Ａ１と燃料Ａ２との混合ガスで満たされると、次に、バルブ１２が閉じられて、イグナイタ１３により混合ガス１４への着火が行われる（図１（Ｂ））。
【００２３】
着火によって混合ガス１４の燃焼が起こり、その火炎がデトネーション管１１内に広がると、火炎はやがてデトネーションに遷移する。すなわち、火炎１５が管内に伝播すると、これに伴なって火炎１５から弱い圧力波が放出され、それが更に衝撃波に変化して、火炎１５の前方を進行する。衝撃波の後方では温度と圧力が高くなるため、その後を追う火炎１５の勢いが加速され、やがて火炎１５が衝撃波に追いつく。このようにして、衝撃波と火炎１５とが一体になったデトネーション波が発生する。デトネーション波の波面１６は、音速を超える猛烈な速度で、デトネーション管１１の開口部に進行する（図１（Ｃ）、（Ｄ））。
【００２４】
本実施形態に係る船舶用推進装置では、このようなデトネーション波を水中に向けて放出することにより、推進力を発生させるものである。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係る船舶とその推進装置の構成例を示す図である。
図２に示す船舶は、その推進装置として、デトネーション装置１０と、デトネーション波放出部３０と、制御部４０とを有する。
【００２６】
デトネーション装置１０は、本発明のデトネーション装置の一実施形態である。
デトネーション波放出部３０は、本発明のデトネーション波放出部の一実施形態である。
制御部４０は、本発明の制御部の一実施形態である。
【００２７】
デトネーション装置１０は、デトネーション波を発生させるための装置であり、例えば上述した図１に示すデトネーション装置と同様な構成を有する。
デトネーション装置１０は、制御部４０の制御に基づいてデトネーション波を発生させる。
【００２８】
デトネーション波放出部３０は、デトネーション装置１０で発生したデトネーション波を水中に放出する。
【００２９】
図３は、このデトネーション波放出部３０の構成例を示す図である。
図３（Ａ）は、船体２０の横方向から見たデトネーション波放出部３０の断面図であり、図３（Ｂ）は、船体２０の後部から見たデトネーション波放出部３０の外観図である。すなわち、矢印Ｖの方向で船体２０を見たときの外観図が図３（Ｂ）であり、点線Ｘ１−Ｘ２で船体２０を切断した断面図が図３（Ａ）である。
【００３０】
図３に示すように、デトネーション波放出部３０は、水に接して配置された壁部３１と、この壁部３１に設けられたデトネーション波の放出口３２とを有する。
【００３１】
壁部３１は、その壁面が水に接する側を内にして凹んでおり、この凹みが船体の下方に向かって開いている。また、この凹みの深さが推進方向の前方側から後方側に向かうにつれて深くなる斜面を有しており、この斜面に放出口３２が配置されている。
【００３２】
例えば図３に示すように、壁部３１は、釣り鐘をその頂部から縦に半分に割ったような形状の曲面を有している。そして、上記釣り鐘を半分に割るときの面が水平面に対して平行になるような向きで、この釣り鐘状の曲面が配置されている。放出口３２は、この釣り鐘状の曲面の斜面に配置されている。
【００３３】
制御部４０は、デトネーション装置１０におけるデトネーション波の発生に関わる種々の制御を行う。例えば、図１に示すようなデトネーション波の発生手順において、バルブの開閉のタイミングや、イグナイタ１３の着火タイミングなどを制御する。
【００３４】
また、制御部４０は、デトネーション装置１０においてデトネーション波を間欠的に発生させるとともに、その発生の周期を、生成する推力の大きさに応じて制御する。例えば、推力を増大させる場合にはデトネーション波の発生周期を短くし、推力を減少させる場合にはデトネーション波の発生周期を長くする。
【００３５】
ここで、上述した構成を有する船舶の推進動作について説明する。
図４は、推進時におけるデトネーション波放出部３０の水の流れを図解した図である。
【００３６】
制御部４０の制御に基づいてデトネーション装置１０が作動し、放出口３２からデトネーション波が放出されると、このデトネーション波によって、壁部３１の壁面に囲われた放出口３２付近の水が押される（図４（Ａ））。押された水は、壁面に沿って船体２０の後方に押し流されるため、船体２０には、この水流とは反対の方向に力が働く。この力が推力となって、船舶を推進させる。
【００３７】
船舶が推進することにより、壁部３１の壁面に囲われた領域には、船体２０の下方から新たな水が流れ込む（図４（Ｂ））。デトネーション波としてデトネーション装置１０から排出された燃焼ガスは、この水流に押されて、壁部３１の壁面に沿いながら船体２０の後方に流される。
【００３８】
こうした工程が繰り返されることにより、船体２０に対して平均的に運動エネルギーが与えられて、船舶が水上を推進する。
【００３９】
船舶の推進速度の調節は、制御部４０によるデトネーション波の発生周期の制御に基づいて行われる。すなわち、推進速度を速くする場合、制御部４０は、デトネーション装置１０におけるデトネーション波の発生周期を短く設定する。これにより、（図４（Ａ））に示した水を押す工程が一定時間に多く繰り返されるため、船体２０の運動エネルギーが増大する。逆に、推進速度を遅くする場合は、デトネーション波の発生周期を長く設定することにより、船体の運動エネルギーを減少させる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る船舶およびその推進装置によれば、デトネーション装置１０で発生するデトネーション波がデトネーション波放出部３０によって水中に放出されると、放出されたデトネーション波が水を押し、その押す力に対する反力として船体２０を押す推力が生じる。
そのため、スクリュー等の機械的な駆動機構を用いる推進装置や、圧縮機を利用して高圧ガスを発生させる推進装置などのように、大掛かりな機構を必要としないため、構成を非常に簡易化することができる。これにより、部品点数を減らし、その組み立てや建造に要する工程が少なくできるため、製造コストの大幅な削減を図ることができる。
【００４１】
また、大掛かりな駆動機構を必要とせず、従来の装置のような機械的損失が発生しないため、総合的なエネルギー効率を高めることができる。
【００４２】
また、通常の燃焼によって生じる気流を噴出して水流を加速させる従来の推進装置では、噴出される気流によって水に乱れが生じる。すなわち、気流から水流への運動量の交換が乱流混合の状態で行われる。これに対し、デトネーション波によって水を押す本実施形態によれば、水に乱れが生じ難くなり、水を塊として加速させることが可能になる。そのため、乱流によるエネルギーの損失を大幅に減らすことが可能になり、この点においても、従来の推進装置に比べてエネルギー効率を高めることができる。
【００４３】
また、スクリューやポンプを用いて推力を得る従来の推進装置では、キャビテーション現象の発生が避けられないため推進速度の高速化に限界がある。これに対し、本実施形態に係る推進装置では、翼などのアクチュエータを用いておらず、推進速度が速くなってもキャビテーション現象は起こらないことから、従来の推進装置の限界を超えて推進速度を高速化することが可能である。
【００４４】
しかも、本実施形態では、排気ガスが水中に放出されており、従来の推進装置のようにそのまま大気へ放出されることがない。温室効果の主原因である二酸化炭素は水に溶けやすい性質を有するため、本実施形態によれば、このような公害をもたらすガスの大気への排出量を減らすことができる。
【００４５】
また、図３に示すように、デトネーション波放出部３０において、壁部３１が水に接して配置されており、この壁部３１にデトネーション波の放出口３２が設けられている。壁部３１の壁面は、水に接する側を内にして凹んでおり、この凹みが船体２０の下方に向かって開いている。
このような構造により、壁部３１の壁面によって囲われた領域の水が放出口３２より放出されるデトネーション波によって押し流されると、この壁面で囲われた領域に対して、船体の下方から円滑に水が供給される。そのため、壁面で囲われた領域に供給される水の流れが円滑になり、推力の向上を図ることができる。
【００４６】
また、壁部３１は、その凹みの深さが推進方向の前方側から後方側に向かうにつれて深くなる斜面を有しており、デトネーション波の放出口３２がこの斜面に配置されいる。
このような構造により、放出口３２から放出されるデトネーション波によって押された水が、壁部３１の斜面に沿って推進方向の後方側に押し流されるため、壁面で囲われた領域から押し出される水の流れが円滑になり、推力の向上を図ることができる。
【００４７】
更に、本実施形態に係る船舶とその推進装置によれば、制御部４０の制御に基づいて、デトネーション装置１０からデトネーション波が間欠的に発生し、その発生の周期が、生成する推力の大きさに応じて制御される。したがって、従来と同様に、生成する推力の大きさを任意に調節することが可能になる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態にのみ限定されるものではなく、更に種々のバリエーションを含む。
【００４９】
例えば、上述した実施形態では、デトネーション装置１０を１つだけ有する例を示しているが、船舶に必要な推力の大きさに応じて、デトネーション装置を複数設けても良い。その場合、複数のデトネーション装置において発生するデトネーション波をそれぞれ放出するための放出口を複数設けても良い。
これにより、個人用の小型の船舶からタンカーのように大型の船舶まで、様々な大きさの船舶に本発明を適用することが可能になる。
【００５０】
またこの場合、制御部は、複数のデトネーション装置の中でデトネーション波の発生を行うデトネーション装置を、生成する推力の大きさに応じて選択しても良い。
これにより、大きな推力が必要な場合は多数のデトネーション装置でデトネーション波を発生させ、小さい推力が必要な場合は少数のデトネーション装置でデトネーション波を発生させるように制御することが可能になり、推力の制御幅を広くすることができる。
【００５１】
上述した船舶用の推進装置は、構造が簡易であるため、そのサイズを小型化できる。そのため、例えばスクリュー等を利用する既存の船舶に本発明の船舶用推進装置を外付けできるようなコンパクトな構造にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】デトネーション波を発生させるデトネーション装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る船舶とその推進装置の構成例を示す図である。
【図３】デトネーション波放出部の構成例を示す図である。
【図４】推進時におけるデトネーション波放出部の水の流れを図解した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…デトネーション装置、１１…デトネーション管、１２…バルブ、１３…イグナイタ、２０…船体、３０…デトネーション波放出部、３１…壁部、３２…放出口、４０…制御部。
【図１】
2005238930.tif 000003
【図２】
2005238930.tif 000004
【図３】
2005238930.tif 000005
【図４】
2005238930.tif 000006