(57)【要約】      （修正有）【課題】２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶において、針路を保持する航行時に、当て舵操作における旋回式推進器による前進推力のロスおよび航海速力の低下を抑制することができる船舶及び船舶の操船方法を提供する。【解決手段】２軸以上の旋回式推進器４を備えた船舶１において、少なくとも１以上の当て舵用フィン５を設け、船舶１の直進制御時において、旋回式推進器４を操舵せずに、当て舵用フィン５のみで当て舵をする当て舵操舵制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶において、少なくとも１以上の当て舵用フィンを備えていることを特徴とする船舶。
【請求項２】
船舶の前後方向に関して、最も前方に配置された前記旋回式推進器の後端よりも後に、前記当て舵用フィンが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記旋回式推進器のそれぞれに前記当て舵用フィンを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶。
【請求項４】
船舶の幅方向に関して、前記旋回式推進器の間に前記当て舵用フィンを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶。
【請求項５】
当該船舶の直進制御時において、前記旋回式推進器を操舵せずに、前記当て舵用フィンのみで当て舵操作をする当て舵操舵制御を行う制御装置を備えている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。
【請求項６】
２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶の操船方法において、
１以上の当て舵用フィンを設け、当該船舶の直進制御時において、前記旋回式推進器を操舵せずに、前記当て舵用フィンのみで当て舵をする当て舵操舵制御を行うことを特徴とする船舶の操船方法。
【請求項７】
当該船舶の針路変更を行なう際に、前記旋回式推進器を旋回させると共に、前記当て舵用フィンも旋回舵角を取る制御をすることを特徴とする請求項６に記載の船舶の操船方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶及び船舶の操船方法に関し、より詳細には、２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶において、針路を保持する航行時に当て舵操作による旋回式推進器の前進推力のロスおよび航海速力の低下を抑制することができる船舶及び船舶の操船方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の推進装置として、水平方向に旋回するポッドにプロペラを装備した旋回式推進器（アジマススラスター）が知られている（例えば、特許文献１）。この旋回式推進器は、ポッド自体が回転することによって推進力の方向を自由に変更できるため、舵を備えることなく船舶の針路を変えることができる。また、旋回式推進器を備えることで、小半径での旋回や離接岸時の横方向への移動等が可能になるため、多くの船舶に採用されている。
【０００３】
しかしながら、旋回式推進器では船舶の針路を一定に保持する操船制御における次のような課題がある。具体的には、旋回式推進器を備えた船舶の場合、船舶の針路を一定に保持する場合に、主推進器である旋回式推進器の旋回角度を変更することによって当て舵操作を行うため、波力や潮流力や風力などの外力の変化に応じて旋回式推進器の旋回角度を適宜変更する必要が生じる。旋回式推進器の旋回角度を変更すると、旋回式推進器の推力方向が前進方向に対して傾くため、前進推力をロスすることになり、速力は低下する。
【０００４】
特に、荒天時に船舶の針路を一定に保持するためには、それぞれの旋回式推進器の旋回角度を頻繁に変更する必要が生じるため、旋回式推進器の前進推力を大きくロスし、速力は大きく低下する。その結果、所定の航海速力を維持するためには機関出力を増加させる必要が生じ、エネルギー消費が大きくなる。このように当て舵操作によって旋回式推進器の前進推力を大きくロスしてしまい、エネルギー効率が悪いという課題がある。
【０００５】
この問題に関連して、センタースケグを有する二軸推進器付船舶において、旋回時における旋回方向内側のポッド推進器の推力低下を緩和することで、操縦性能を向上させるために、船底の左右両側にそれぞれ設けられ、互いに内回りに回転駆動される一対のプロペラと、船底に一対のプロペラ間に位置させて設けられたセンタースケグとを備えると共に、船底にセンタースケグと各プロペラとの間にそれぞれ設けられた補助スケグを備え、補助スケグの高さが、補助スケグの下端がセンタースケグの下端よりも上方に位置するように設定される二軸推進器付船舶が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、この二軸推進器付船舶では、旋回時における問題の解決を図っており、今回の進路保持時の当て舵による旋回式推進器の前進推力の課題解決には役立たない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１２１９２８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶において、針路を保持する航行時に、当て舵操作における旋回式推進器による前進推力のロスおよび航海速力の低下を抑制することができる船舶及び船舶の操船方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明の船舶は、２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶において、少なくとも１以上の当て舵用フィンを備えている構成とする。
【００１０】
この構成によれば、針路を一定に保つ際の当て舵制御を行なうための当て舵用フィンを設けることで、旋回式推進器を一定の角度に固定した状態で当て舵用フィンのみを操作することによって当て舵操作を行なうことが可能になる。つまり、当て舵操作において、主推進装置である旋回式推進器の旋回角度を変更する必要がなくなる。このことにより、旋回式推進器の旋回角度を変更することで生じる旋回式推進器の前進推力のロスを低減することができ、航海速力の低下も抑制することができる。そのため、針路を一定に保つ際の当て舵操作における船舶のエネルギー効率を向上することができる。
【００１１】
また、旋回式推進器の旋回に要するエネルギーよりも当て舵用フィンの舵角度の変更に要するエネルギーの方が小さいので、この面からもエネルギー効率を向上することができる。さらに、複数の旋回式推進器を制御する必要がなくなるため、当て舵操作を単純化することができる。
【００１２】
上記の船舶において、船舶の前後方向に関して、最も前方に配置された前記旋回式推進器の後端よりも後に、前記当て舵用フィンが配置されている構成にすると、当て舵用フィンによって旋回式推進器の推力の方向をより効率よく変更できるようになる。そのため、当て舵制御を精度よく行うのに有利になる。
【００１３】
上記の船舶において、前記旋回式推進器のそれぞれに前記当て舵用フィンを備えている構成にすると、それぞれの旋回式推進器に設けられた当て舵用フィンによって、当該船舶が備えている全ての旋回式推進器の推力の方向を変更できる構成となるので、当て舵操作を精度よく行うのにさらに有利になる。
【００１４】
上記の船舶において、船舶の幅方向に関して、前記旋回式推進器の間に前記当て舵用フィンを備えている構成にすると、当て舵用フィンの数を減少することができる。
【００１５】
上記の船舶で、当該船舶の直進制御時において、前記旋回式推進器を操舵せずに、前記当て舵用フィンのみで当て舵操作をする当て舵操舵制御を行う制御装置を備えている構成にすると、針路を保持する航行時に、当て舵操作における旋回式推進器による前進推力のロスおよび航海速力の低下を抑制することができる。
【００１６】
上記の目的を達成するための船舶の操船方法は、２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶の操船方法において、１以上の当て舵用フィンを設け、当該船舶の直進制御時において、前記旋回式推進器を操舵せずに、前記当て舵用フィンのみで当て舵をする当て舵操舵制御を行うことを特徴とする方法である。
【００１７】
この方法によれば、針路を一定に保つ際の当て舵制御を行なうための当て舵操作において、旋回式推進器を一定の角度に固定した状態で当て舵用フィンのみを操作することによって当て舵操作を行なうため、主推進装置である旋回式推進器の旋回角度を変更する必要がなくなる。このことにより、旋回式推進器の旋回角度を変更することで生じる旋回式推進器の前進推力のロスを低減することができ、航海速力の低下も抑制することができる。そのため、針路を一定に保つ際の当て舵操作における船舶のエネルギー効率を向上することができる。また、複数の旋回式推進器を相対的に制御する必要がなくなるため、当て舵制御を単純化することができる。
【００１８】
上記の船舶の操船方法において、当該船舶の針路変更を行なう際に、前記旋回式推進器を旋回させると共に、前記当て舵用フィンも旋回舵角を取る制御をすると、操舵に対する当て舵用フィンの影響が少ない状態で、旋回式推進器による操舵を行なうことが可能になり、当該船舶の針路変更を行なう際の操船制御を単純化することができる。
【００１９】
つまり、旋回式推進器による操舵を妨げない方向に当て舵用フィンの舵角度を制御しない場合には、当該船舶の針路変更を行なう際に、当て舵用フィンが旋回に対する抵抗となる可能性がある。それ故、当て舵用フィンが旋回の際に抵抗になったり、旋回方向とは逆方向の旋回モーメントを発生したりしないように、当て舵用フィンの舵角度を制御する必要がある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の船舶によれば、２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶において、少なくとも１以上の当て舵用フィンを備えている構成とするので、旋回式推進器を一定の角度に固定した状態で当て舵用フィンのみを操作することによって当て舵操作を行なうことが可能になる。これにより、旋回式推進器の旋回角度を変更することで生じる旋回式推進器の前進推力のロスを低減することができ、航海速力の低下を抑制することができる。従って、針路を一定に保つ際の当て舵制御における船舶のエネルギー効率を向上することができる。
【００２１】
また、本発明の船舶の操船方法によれば、２軸以上の旋回式推進器を備えた船舶の操船方法において、１以上の当て舵用フィンを設け、当該船舶の直進制御時において、前記旋回式推進器を操舵せずに、前記当て舵用フィンのみで当て舵をする当て舵操舵制御を行うので、旋回式推進器の旋回角度を変更することで生じる旋回式推進器の前進推力のロスを低減することができ、航海速力の低下を抑制することができる。そのため、針路を一定に保つ際の当て舵制御における船舶のエネルギー効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の船舶が針路を一定に保つ際の当て舵制御を行っている状況を模式的に示す平面図である。
【図２】図１の船舶を模式的に示す側面図である。
【図３】図１の船舶が針路変更を行なう際に旋回式推進器を旋回させている状況を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の船舶を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態の船舶を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明に係る第４の実施の形態の船舶を模式的に示す平面図である。
【図７】従来の船舶が針路を一定に保つ際の当て舵制御を行っている状況を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態の船舶を図面を参照しながら説明する。なお、当て舵用フィンは、実際には、アスペクト比が２〜１０程度の細長いものを想定しているが、図面では分かり易いように、幅を大きくして図示している。
【００２４】
図１〜図３に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の船舶１は、２軸の旋回式推進器（アジマススラスター）４、４と、２つの当て舵用フィン５、５を備えている。この実施の形態では、さらに、旋回式推進器４と当て舵用フィン５に有線または無線で接続され、これらを制御する制御装置６を備えている。
【００２５】
旋回式推進器４は、水平方向に推進力の方向を自由に変更できる旋回可能な推進器であり、旋回式のポッド推進器や旋回式スラスタ等で構成できる。この実施の形態の旋回式推進器４は、推進器回転軸４ａとポッド４ｂとプロペラ４ｃとから構成されており、推進器回転軸４ａを中心軸にしてポッド４ｂの水平方向の旋回角度を変更することにより、プロペラ４ｃによって発生させる推進力の方向を自由に変更できる構成になっている。
【００２６】
当て舵用フィン５は、船舶１の針路を一定に保つ際の当て舵制御を行なうためのフィンである。この実施の形態の当て舵用フィン５は、フィン回転軸５ａを中心軸として水平方向に旋回させることで舵角度θを変更できる構成になっている。
【００２７】
２軸の旋回式推進器４、４は船尾３側に設けられており、船体中心線Ｃｆに対して対称な位置に配置されている。２つの当て舵用フィン５、５は、船舶１の前後方向に関して、それぞれの旋回式推進器４、４の後端よりも後ろ（船尾３側）に配置されている。通常は、旋回式推進器４、４の水流を当て舵用フィン５、５で利用するために、旋回式推進器４、４のそれぞれの真後ろに当て舵用フィン５、５が備えられ、旋回式推進器４の推進器回転軸４ａと当て舵用フィン５のフィン回転軸５ａは船体中心線Ｃｆと略平行な直線上に位置している。
【００２８】
次に、この船舶１の操船方法を説明する。以下の説明では、船舶１の針路を一定に保つ直進制御時の操船方法と船舶１の針路変更を行なう際の操船方法に分けて説明を行う。
【００２９】
図１に示すように、船舶１が針路を一定に保つ直進制御時には、船舶１は、旋回式推進器４を操舵せずに当て舵用フィン５のみで当て舵をする当て舵操舵制御を行なう。即ち、船舶１では、旋回式推進器４を一定の角度に固定して旋回式推進器４が発生させる推進力を一定方向に保った状態で、波力や潮流力や風力などの外力の変化に応じて当て舵用フィン５の舵角度θを変化させて当て舵をする。具体的には、当て舵用フィン５の舵角度θを例えば、±５度の範囲で制御する。
【００３０】
そして、この当て舵用フィン５による当て舵操舵によって、船舶１の針路を一定に保つ。この制御に関して、この第１の実施の形態の船舶１では、この当て舵操舵制御における当て舵用フィン５の舵角度θ等の操作制御を制御部６によって自動制御する構成になっている。
【００３１】
また、図３に示すように、針路変更を行なう際には、船舶１は、旋回式推進器４を旋回させると共に、当て舵用フィン５も旋回舵角を取る制御を行なう。つまり、船舶１では、旋回式推進器４の旋回角度を変えて旋回式推進器４による推進力の方向を変更することにより、船舶１を旋回させて針路変更を行なうが、この際に、当て舵用フィン５が船舶１の旋回に対する抵抗となったり、旋回方向とは逆方向の旋回モーメントを発生したりしないように、当て舵用フィン５の舵角度θを制御する。より具体的には、旋回式推進器４が発生させる水流を当て舵用フィン５が邪魔して、この水流の方向を極力変更しないように、旋回式推進器４が発生させる水流の方向と略平行になるように当て舵用フィン５の舵角度θを変更する。あるいは、当て舵用フィン５を船体中心線ＣＦに平行になる位置に固定する。
【００３２】
この第１の実施の形態の船舶１では、この針路変更時の当て舵用フィン５の舵角度θの制御も制御装置６によって自動制御する構成にしている。つまり、制御装置６は、当て舵操舵制御時モードと針路変更時モードとを切り替え可能な構成に形成されており、当て舵操舵制御時には、当て舵用フィン５による当て舵操舵を制御し、針路変更時には、旋回式推進器４の動きと連動して当て舵用フィン５の舵角度θを変更して、旋回式推進器４による操舵を妨げない様に当て舵用フィン５の動きを制御する。
【００３３】
このように、船舶１では、針路を一定に保つ直進制御時の当て舵制御を行なうための当て舵操作において、旋回式推進器４を一定の角度に固定した状態で当て舵用フィン５のみを操作することによって当て舵操作を行なうため、主推進装置である旋回式推進器４の旋回角度を変更する必要がなくなる。このことにより、旋回式推進器４の旋回角度を変更することで生じる旋回式推進器４の前進推力のロスを低減することができ、航海速力の低下も抑制することができる。そのため、針路を一定に保つ際の当て舵操作における船舶１のエネルギー効率を向上することができる。また、主推進器である旋回式推進器４が舵の操舵規定を満足することで、この当て舵用フィン５には、舵に要求される操舵規定が適用されないため、操舵速度や舵取角度等を自由に設定することができる。そのため、当て舵用フィン５を当て舵を行うために特化した構成にすることが可能になり、一般的な舵を備える場合に比して、針路を一定に保つ際の当て舵操作における船舶１のエネルギー効率をさらに向上することができる。
【００３４】
また、旋回式推進器４の旋回に要するエネルギーよりも当て舵用フィン５の舵角度θの変更に要するエネルギーの方が小さいので、この面からもエネルギー効率を向上することができる。さらに、複数の旋回式推進器４、４を制御する必要がなくなるため、当て舵操作を単純化することができる。
【００３５】
船舶１では制御装置６を備えることにより、当て舵操舵制御を自動制御する構成にしているので、針路を保持する航行時に、当て舵操作における旋回式推進器４による前進推力のロスおよび航海速力の低下を抑制するのにさらに有利になる。
【００３６】
また、船舶１の針路変更を行なう際には、旋回式推進器４を旋回させると共に、当て舵用フィン５も旋回舵角を取る制御を行なうので、操舵に対する当て舵用フィン５の影響が少ない状態で、旋回式推進器４による操舵を行なうことが可能になる。そのため、船舶１の針路変更を行なう際の操船制御を単純化することができる。
【００３７】
つまり、旋回式推進器４による操舵を妨げない方向に当て舵用フィン５の舵角度θを制御しない場合には、船舶１の針路変更を行なう際に、当て舵用フィン５が旋回に対する抵抗となる可能性がある。それ故、当て舵用フィン５が旋回の際に抵抗になったり、旋回方向とは逆方向の旋回モーメントを発生したりしないように、当て舵用フィン５の舵角度θを制御する必要がある。
【００３８】
また、船舶１では、船舶１の前後方向に関して、最も前方に配置された旋回式推進器４の後端よりも後に、当て舵用フィン５が配置されているので、当て舵用フィン５によって旋回式推進器４の推力の方向をより効率よく変更できる。そのため、当て舵制御を精度よく行うのに有利になる。
【００３９】
さらに、旋回式推進器４、４のそれぞれに当て舵用フィン５、５を備えているので、それぞれの旋回式推進器４、４に設けられた当て舵用フィン５、５によって、船舶１が備えている全ての旋回式推進器４、４の推力の方向を変更できる。そのため、当て舵操作を精度よく行うのにさらに有利になる。
【００４０】
図１〜３に示した第１の実施の形態の船舶１では、船尾３側に２軸の旋回式推進器４、４を備え、それぞれの旋回式推進器４、４の真後ろに２つの当て舵用フィン５、５を備えた構成にしているが、図４に示す第２の実施の形態の船舶１Ａのような構成にしてもよい。なお、旋回式推進器４、当て舵用フィン５、および制御装置６の構成は図１〜３に示した実施の形態と同じである。
【００４１】
船舶１Ａは、２軸の旋回式推進器４、４と１つの当て舵用フィン５と制御装置６とを備えている。２軸の旋回式推進器４、４は船尾３側に配置されており、当て舵用フィン５は、船舶１Ａの幅方向に関して、旋回式推進器４、４の間に配置されている。この船舶１Ａでは、２軸の旋回式推進器４、４が船体中心線Ｃｆに対して対称な位置に配置されており、当て舵用フィン５は旋回式推進器４、４よりも後方（船尾３側）の船体中心線Ｃｆ上に配置されている。なお、船舶１Ａにおいても、船舶１Ａの直進制御時と針路変更時のそれぞれの操船方法は、図１〜３に示した船舶１と同じ操船方法で行う。
【００４２】
このように、船舶１Ａの幅方向に関して、旋回式推進器４、４の間に当て舵用フィン５を備えた構成にすると、当て舵用フィン５の数を減少することができる。つまり、当て舵操舵制御の精度を高めるという面では、旋回式推進器４のそれぞれに当て舵用フィン５を備える構成にすることが望ましいが、少なくとも１つの当て舵用フィン５を備えていれば、当て舵操舵制御を十分に行うことができる。
【００４３】
図１〜３や図４に示した実施の形態では２軸船の場合を例示したが、本発明は、図５に示す第３の実施の形態の船舶１Ｂのように３軸以上の多軸船にも採用することができる。なお、旋回式推進器４、当て舵用フィン５、および制御装置６の構成は図１〜３に示した実施の形態と同じである。
【００４４】
船舶１Ｂは、３軸の旋回式推進器４、４、４と２つの当て舵用フィン５、５と制御装置６とを備えている。２軸の旋回式推進器４、４は船尾３側に配置されており、残りの１軸の旋回式推進器４は船首２側に配置されている。そして、船尾３側に配置された２軸の旋回式推進器４、４の後方（船尾３側）であり、かつ、船舶１Ｂの幅方向に関して、旋回式推進器４、４の間（船体中心線Ｃｆ上）の位置に１つの当て舵用フィン５が配置されている。そして、もう１つの当て舵用フィン５は、船首２側に配置された１軸の旋回式推進器４の真後ろに配置されている。即ち、２つの当て舵用フィン５、５は、船体幅方向に関して、船体中心線Ｃｆ上に船尾３側に配置された２軸の旋回推進器４、４を挟んで船首２側と船尾３側に前後に並ぶように配置されている。
【００４５】
このように、本発明では、旋回式推進器４や当て舵用フィン５のそれぞれの数や配置を船舶の用途や船型に合わせて様々な構成にすることができるので、非常に汎用性が高い。
【００４６】
また、例えば、図６に示す第４の実施の形態の船舶１Ｃのように、２軸以上の旋回式推進器４を備えた既存の船舶１Ｘの船体に、取り外し可能な接続部７を介して当て舵用フィン５と制御部６とを新たに装着することで、本発明の構成を有する船舶に改造することもできる。
【００４７】
なお、上記で示した第１〜第４の実施の形態では、当て舵用フィン５を旋回式推進器４の真後ろに設けた場合と、２軸の旋回式推進器４、４の間に設けた場合を例示したが、例えば、旋回式推進器４よりも船側側に当て舵用フィン５を設ける構成にすることもできる。また、当て舵用フィン５を２軸の旋回式推進器４、４の間に設ける場合においても、船体中心線Ｃｆ上からずらした位置に配置する構成にすることもできる。さらに、最も前方に配置された旋回式推進器４よりも前（船首２側）に、当て舵用フィン５を配置する構成にすることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  船舶
１Ｘ  従来の船舶
２  船首
３  船尾
４  旋回式推進器
４ａ  推進器回転軸
４ｂ  ホッド
４ｃ  プロペラ
５  当て舵用フィン
５ａ  フィン回転軸
６  制御装置
７  接続部
Ｃｆ  船体中心線
【図１】
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【図２】
2017095020.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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