ГИБРИДНОЕ СУДНО, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ДВИЖУЩУЮ СИЛУ ВЕТРА
HYBRID VESSEL WITH ADDITIONAL USE OF WIND DRIVING FORCE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к судну, которое в качестве движущей силы судна дополнительно использует энергию ветра, а более конкретно к судну, которое предоставляет большее воздушное пространство в зоне с каждой стороны судна и башню с жилой зоной за счет возведения башни для жилой зоны и снабжено парусом для использования энергии ветра и блоком развертывания паруса с целью использования главным образом попутного ветра со стороны кормы. То есть, изобретение относится к судну, которое уменьшает расходы на топливо и предотвращает загрязнение воздуха, которое подходит для торгового судна, и которое особенно предпочтительно для судна с большой шириной корпуса.
Предшествующий Уровень Техники
[0002] До тех пор, пока суда приводились в движение за счет использования механических сил, с начала человеческой истории суда долгое время приводились в движение за счет энергии ветра. Хотя в прошлом суда были простыми и маленькими, например, парусные суда, вследствие того, что паруса стали большими, были усовершенствованы оборудование и технология для плавания под парусами с целью использования множества парусов и были усилены паруса и мачты, появилась возможность, чтобы под парусами ходили более большие и быстрые суда. Говорят, что последнее судно Cutty Sark для плавания под парусами является результатом, полученным за счет объединения усовершенствованных технологий.
[0003] Затем, вследствие потребности рынка в услугах регулярных перевозок, высокой скорости и большом размере судов, были разработаны технологии промышленной революции за счет применения способа с использованием механической энергии пара. Затем, на судах стали использовать дизельные двигатели внутреннего сгорания, которыми была заменена энергия пара из-за удобства и высокой мощности и эффективности дизельного двигателя внутреннего сгорания.
[0004] Два нефтяных кризиса, кризис Lehman Brothers и резкий рост стоимости топлива в последние годы приводили к стагнации мировой экономики, каждый раз судостроительная промышленность попадала в длительную депрессию, и были неизбежно необходимы услуги с убыточными перевозками. Чтобы облегчить эту ситуацию, пришлось сильно повлиять на режимы работы судов. Также большими проблемами были изменения режимов работы главных двигателей и их характеристики. Одним из решений является операция замедления/сверх замедления главного двигателя для снижения стоимости топлива. А также работа с 30% MCR (MCR: максимальная длительная мощность (далее то же самое применимо к следующему описанию) (работа с низкой нагрузкой при 30% максимальной мощности), также было стандартизировано рабочее состояние даже при 10% MCR.
[0005] При замедлении до этого уровня также учитывалась операция плавания под парусами с использованием энергии ветра и использованием парусов в качестве вспомогательного движущего устройства. Также после первого нефтяного кризиса делались различные предложения, и было сконструировано несколько современных парусных судов, в каждом из которых была принята система «Двигатель главный, Парус вспомогательный», отличающихся от обычных парусных судов, таких как Cutty Sark.
[0006] Считается, что Shin Aitoku Maru представляет собой «первое в мире энергосберегающее торговое судно, которое было сконструировано в 1980, не требующее дополнительных рук для плавания под парусами» «с естественной энергией ветра для того, чтобы экономить потребление топлива», которое было «исследовано и разработано для достижения практического применения японской ассоциацией развития судового машиностроения при поддержке японского фонда судостроительной промышленности» в качестве квазигосударственной финансовой поддержки, и которое было прежде всего автоматизировано для плавания под парусами и усовершенствовано по форме корпуса, винтов, двигателей и т.д. Для того, чтобы экономить приблизительно до 50% топлива по сравнению с обычными судами такого же типа (см. непатентный документ 1)».
[0007] Однако, теперь торговое судно находится в экономически чувствительном положении к стоимости конструкции. В случае Shin Aitoku Maru, неизбежно было иметь конструкцию со слишком дорогой стоимостью разработки, которая делает необходимой квазигосударственную финансовую поддержку по сравнению с торговыми судами, использующими обычные двигатели внутреннего сгорания. То есть, поскольку необходимо снабдить паруса на палубе в средней части и на палубе в носовой секции механизмами движения за счет ветра и устроить под палубой парусный механизм, требуя в то же время на корме отсек для двигателя внутреннего сгорания, как проиллюстрировано на схеме модели Shin Aitoku Maru непатентного документа 1, имеются по сути дополнительные затраты на покупку и установку парусного оборудования, кроме того, парусное оборудование влияет на конфигурацию всего судна. Соответственно, похоже, что стоимость конструкции и стоимость разработки в целом должны быть очень дорогими. В дополнение, возникает проблема в том, что парусное оборудование служит причиной негативного эффекта, описанного ниже.
[0008] Когда на палубе предоставлено множество мачт с парусами, а под палубой предоставлены опорные конструкции, не только необходимо затратить дополнительную стоимость монтажа, но также занимающее палубу парусное оборудование ограничивает открытую часть для погрузки и разгрузки груза. Соответственно, нарушаются погрузочные и разгрузочные работы. Таким образом, на торговом судне возникает фундаментальная проблема в том, что для погрузочных и разгрузочных работ требуется дополнительное время и расходы.
[0009] В дополнение, проблема возникает в том, что пространство на борту судна, которое использовалось бы для размещения груза, занято парусным оборудованием, и грузовместимость судна уменьшается вследствие установки под палубой дополнительного оборудования для плавания под парусами. Если грузоподъемность уменьшается, увеличивается стоимость топлива на единицу груза. Соответственно, даже если стоимость топлива на единицу корпуса уменьшается, легко вообразить, что будет повышаться стоимость топлива и стоимость обработки груза на единицу груза. Таким образом, после всего это обычное судно не может применяться в качестве торгового судна, даже если «по сравнению с обычными судами такого же типа экономится приблизительно 50% топлива», и современные парусные суда с принятой системой «Двигатель главный, Парус вспомогательный» с такой конфигурацией не могут иметь широкое распространение.
2
[0010] В последнее время в качестве мер против быстро растущей стоимости сырой нефти, для низкой карбонизации и против глобального потепления, вызванного выбросами CO, в целях дальнейшего сокращения объема использования ископаемого топлива также было разработано гибридное парусное судно с используемой системой «Парус главный, Двигатель вспомогательный», проиллюстрированное в непатентном документе 2. Благодаря системе «Парус главный, Двигатель вспомогательный», увеличена площадь каждого паруса, а также увеличена тяжесть управления парусами. Чтобы с ними справиться, как раскрыто в патентном документе 1, можно понять, что тяжесть управления каждым парусом может быть уменьшена за счет предоставления жестких крыльев в качестве парусов и мачт, обладающих упругостью. Однако, при оценке в качестве торгового судна, предыдущая проблема, описанная в абзаце [0008] остается также вполне справедливой.
[0011] То есть, когда на палубе предоставлено множество мачт с парусами, а под палубой предоставлены опорные конструкции, необходимо затратить не только дополнительные расходы на монтаж, но также открытая часть для погрузки и разгрузки груза ограничена занимающим палубу парусным оборудованием. Соответственно, нарушаются погрузочные и разгрузочные работы. В результате, на торговом судне все-таки возникает такая фундаментальная проблема, что для погрузочных и разгрузочных работ необходимы дополнительные время и затраты.
[0012] В дополнение, также возникает проблема в том, что пространство на борту судна, которое использовалось бы для размещения груза, занято парусным оборудованием, и вследствие установки под палубой дополнительного оборудования для плавания под парусами, грузовместимость судна уменьшается. Если грузоподъемность уменьшается, увеличивается стоимость топлива на единицу груза. Соответственно, даже если стоимость топлива на единицу корпуса уменьшается, легко вообразить, что стоимость топлива и стоимость обработки груза на единицу груза также будут расти. Таким образом, даже если величина потребления топлива уменьшается наполовину, это обычное судно также не может легко использоваться в качестве торгового судна.
[0013] Кроме того, для гибридного парусного судна с используемой системой «Парус главный, Двигатель вспомогательный», например, предоставлено три или более огромных убираемых паруса, каждый из которых в режиме плавания под парусами имеет ширину 20 м и высоту 50 м на передней стороне, если смотреть с кормы (см. Фиг. 7 в режиме под всеми парусами непатентного документа 2). Поскольку нарушается зона видимости в направлении передней стороны от кормы, возникает дополнительная проблема в том, что это спецификация не соответствует японскому промышленному стандарту JIS F 0420: 2009 (ISO 8468: 2007) «Суда и морская технология-схема расположения мостика на судне и связанные с оборудованием требования и рекомендации», проиллюстрированные в непатентном документе 3.
[0014] То есть, трудно предоставить мостик на корме, как на обычном торговом судне, когда предполагается его соответствие стандартным требованиям в 4.2.3,2: общая дуга слепых секторов не должна превышать 20° в пределах требуемой общей зоны видимости 225° [по 112,5° каждая от носа в каждую сторону]. Ни один слепой сектор с какой-либо стороны не должен превышать 10°. Ни один слепой сектор с каждой стороны не должен превышать 5° в пределах 10° от реального носа в каждую сторону. Свободный сектор между двумя слепыми секторами не должен быть меньше, чем дуговой диапазон большего слепого сектора между обоими слепыми секторами». Вследствие этого, на гибридном судне, проиллюстрированном на фиг. 7 непатентного документа 2, мостик и часть жилой зоны предоставлены в носовой секции, а остальная часть жилой зоны предоставлена в кормовой секции.
[0015] Затем, поскольку не только парусное оборудование, но также мостик в дополнение к месту над двигателем занимает палубу, упомянутая выше проблема будет ухудшаться дальше. Причина, почему мостик помещен в кормовой секции, изначально выглядит следующим образом. Поскольку дизельный двигатель, который представляет собой движущий механизм, расположен в кормовой секции, там не может быть грузового пространства, а именно, груз не может быть загружен в кормовую секцию. Таким образом, мостик предоставлен в кормовой секции над дизельным двигателем для того, чтобы предотвратить возникновение на палубе мертвого пространства. Когда мостик устанавливают в носовой секции, под ним может образоваться новое мертвое пространство. Даже если пространство может быть использовано, его применение на торговом судне ограничено, а бремя погрузочно-разгрузочных работ становится тяжелым.
[0016] Кроме того, в случае, когда жилая зона отделена, также известно, что устройство спуска спасательной шлюпки, которое обычно находится только в кормовой секции, дополнительно требуется установить также в носовой секции. Соответственно, необходимо дополнительно изменить конструкцию, а конструкция на палубе ограничена (непатентный документ 4).
[0017] Когда мостик находится не в носовой секции, как раскрыто на фиг. 1 патентного документа 2, на палубе может быть предоставлено большое количество относительно коротких парусов для того, чтобы обеспечить зону видимости в переднюю сторону. Однако, поскольку все-таки возникает проблема занятой палубы, все-таки остается проблема ограничения зоны видимости во время плавания.
Список ссылок
Патентная литература
[0018] Патентный документ 1: JP 5318008 B2, зарегистрированный 19 июля 2013 года
Патентный документ 2: JP 2012-240539 A
Патентный документ 3: JP H11-129977 A
Патентный документ 4: JP 2007-223351 A
Непатентная литература
[0019] Непатентный документ 1: http://www.funenokagakukan.or.jp/sc_02/s/genre/shu/data/B82013.html, музей морской науки, чертеж модели судна «Имеющий парус танкер» «Shin Aitoku Maru (1980)»
Непатентный документ 2: ««Wind Challenger Project» Utilizing Ocean Wind Power», Kazuyuki Ouchi, Журнал японского Института Морской техники, Vol. 47, № 4 (2012), P108-P113.
Непатентный документ 3: Промышленный Стандарт Японии JIS F 0420: 2009 (ISO 8468: 2007), «Ships and marine technology-Ship's bridge layout and associated equipment-Requirements and guidelines»
Непатентный документ 4: https://www.classnk.or.jp/hp/pdf/reseach/ri2012_05seminar.pdf, «Outline of Next Generation Large Sailing Vessel «Wind Challenger Project»», «3. Basic Design Concept/3.2.2 Lifeboat» Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK)
Сущность изобретения
Техническая Проблема
[0020] Таким образом, независимо от системы «Двигатель главный, Парус вспомогательный» или системы «Парус главный, Двигатель вспомогательный», в обычном гибридном судне, использующем движущую силу ветра, увеличение стоимости постройки судна и стоимости разработки может быть оценено благодаря повторному исследованию конструкции корпуса всего судна. Кроме того, в варианте применения для торгового судна, парусное оборудование занимает палубу, тяжесть погрузки-разгрузки увеличивается благодаря ограниченному терминалу для груза, и грузовое пространство также ограничено сопутствующим оборудованием под палубой для плавания под парусами. Когда размер каждого паруса увеличен, расположение мостика необходимо рассмотреть снова для того, чтобы обеспечить зону видимости, и, таким образом, эти обстоятельства будут ухудшаться дальше. Реальная стоимость транспортировки на единицу груза увеличивается, и топливо нельзя экономить настолько сильно, как это кажется. В результате, поскольку трудно успешно реализовать это обычное судно в качестве торгового судна, возникает сомнение в отношении использования этой конфигурации.
2
[0021] Изобретение относится главным образом к новому гибридному судну, полученному за счет изучения способа использования движущей силы ветра с одновременным размещением мостика на корме, так что без необходимости повторного проектирования всей конструкции корпуса и без дополнительного увеличения тяжести погрузки-разгрузки, как обычно происходит, это новое гибридное судно не уменьшает дополнительно грузовое пространство за счет парусного оборудования, уменьшает величину потребления топлива за счет использования движущей силы ветра, готовит мерило увеличения цены жидкого топлива двигателя внутреннего сгорания для сырой нефти и предотвращает загрязнение воздуха в ответ на уменьшение CO, дополнительно используя движущую силу ветра.
Решение Проблемы
[0022] Изобретение, решающее эту проблему, состоит в следующем.
[Изобретение по п. 1] Гибридное судно, которое дополнительно использует движущую силу ветра в дополнение к главному двигателю и движущему устройству, приводимому в действие главным двигателем, содержащее:
башню, которая содержит жилую зону, предоставленную в кормовой секции, и мостик, служащий в качестве рабочего места для навигации и маневрирования и предоставленный над жилой зоной, при этом парус, который убирают для хранения в боковой стенке жилой зоны и который развертывают вбок, находится в воздушном пространстве, которое расположено сбоку от жилой зоны в башне, ниже положения в высоту поверхности пола мостика и над верхней палубой.
[0023] [Действие и результат изобретения] Что касается судна, несмотря на увеличение размера, количество рабочего персонала не увеличивается слишком сильно, и жилая зона по сравнению с маленькой лодкой заметно не увеличивается. Кроме того, положение мостика немного увеличивается по высоте для того, чтобы не загораживать передний обзор с мостика, а вся конструкция жилой зоны является обтекаемой с учетом профильного сопротивления судна вследствие ветра. Соответственно, в таком судне с каждой стороны судна относительно жилой зоны образовано большое воздушное пространство. Цель изобретения состоит в создании большего воздушного пространства с каждой стороны судна за счет возведения башни с жилой зоной, содержащей мостик, и за счет установки паруса для использования энергии ветра и блока развертывания паруса для использования попутного ветра главным образом со стороны кормы. В этом случае башню конструируют таким образом, чтобы жилая зона проходила от верхней палубы вверх, а верхняя часть башни над жилой зоной была снабжена рабочим местом для навигации и маневрирования (далее также называемым мостик). Поскольку башня возводится для жилой зоны, пространство, которое было бы занято обычной жилой зоной и мостиком, становится воздушным пространством, находящимся сбоку от башни с жилой зоной, а парус, который отводится для хранения в башне с жилой зоной, находится в этом воздушном пространстве над верхней палубой ниже положения в высоту пола рабочего места для навигации и маневрирования так, чтобы парус можно было развертывать от башни вбок.
[0024] Таким образом, поскольку площадь конструкции на палубе может быть уменьшена за счет возведения башни с жилой зоной, особенно на судне с большой шириной корпуса, сбоку от башни образуется воздушное пространство, и парус развертывают вбок под мостиком в воздушном пространстве, так чтобы не нарушать обзор с мостика в четырех направлениях. Поскольку рама конструкции башни и опорная конструкция, соответствующая мачте обычного паруса, могут широко использоваться или могут поддерживать друг друга, результатом является уменьшение стоимости строительства судна, содержащего парусный механизм.
[0025] Что касается расположения башенной конструкции жилой зоны, башню устанавливают на палубе над движущим механизмом внутри судна в кормовой секции, так как в расположении мостика обычного судна мертвое пространство на палубе исключено, как у торгового судна, и обеспечивается степень свободы установки оборудования для погрузки-разгрузки и грузовое пространство внутри судна.
[0026] [Изобретение по п. 2] Гибридное судно по п. 1, дополнительно содержащее крыло мостика, которое соединено с мостиком, служащим в качестве рабочего места для навигации и маневрирования, размещенного над жилой зоной башни и которая проходит к каждой боковой стороне судна, при этом парус подвешивают на рее для развертывания паруса вбок в каждом боковом направлении судна в нижней части нависающей части крыла мостика, или под нависающей частью крыла мостика.
[0027] [Действие и результат изобретения] Когда за счет возведения башни с жилой зоной конструкцию обычной жилой зоны делают обтекаемой, рабочее место для навигации и маневрирования, предоставленное в верхней части башни, не достигает непосредственно каждой стороны судна. Для обзора с каждой стороны судна предпочтительно предоставить крылья мостика, которые соединены с рабочим местом для навигации и маневрирования башни и продолжаются до боковой стороны судна. В то же время парус подвешивают с возможностью развертывания под нависающей частью крыла, проходящего в направлении боковой стороны судна. В качестве одного варианта осуществления, парус подвешивают на рее, что позволяет выполнять развертывание бокового паруса в каждом боковом направлении судна под крылом, что обеспечивает обзор с каждой стороны судна. В качестве еще одного варианта осуществления, часть рея, поддерживающая боковое развертывание паруса и крыла, обычно формируют в виде единого целого, и часть рея, поддерживающая боковое развертывание паруса и крыла, соединены друг с другом. В результате, возникает эффект сокращения общей стоимости строительства судна, содержащего также парусный механизм. Кроме того, поскольку можно избежать палубного пространства, которое было бы бесполезно занято дополнительным парусным оборудованием, обеспечивается степень свободы установки оборудования для погрузочно-разгрузочных работ и грузовое пространство внутри судна.
[0028] [Изобретение по п. 3] Гибридное судно по п. 1 или 2, в котором развертываемый парус изготавливают из гибкого материала, убираемого для хранения на участке хранения, расположенном внутри башни, и развертываемого в каждом боковом направлении судна.
[0029] [Действие и результат изобретения] Развертываемый парус может иметь разные конфигурации. Однако, если парус изготавливают из гибкого материала, нет необходимости в предоставлении особенного механизма складывания или специального механизма скольжения для развертывания, такого как жесткая парусная часть, и уменьшаются хлопоты по техническому обслуживанию в верхней части башни. Если парус изготавливают из гибкого материала, парус можно легко убирать для хранения внутри башни. Например, за счет развертывания паруса по образу перемещения занавеса и за счет действия убирающего движения, возникает эффект сокращения общих затрат на строительство судна, содержащего также парусный механизм. Кроме того, поскольку можно избежать пространства верхней палубы, которое было бы бесполезно занято дополнительным оборудованием для уборки паруса или оборудованием для складывания паруса, обеспечивается степень свободы установки оборудования для погрузочно-разгрузочных работ и грузовое пространство внутри судна.
[0030] [Изобретение по п. 4] Гибридное судно по п. 3,
у которого парус развертывают с помощью инструмента подвешивания, висящего на рее на верхнем конце паруса, и с помощью опоры, поддерживаемой гиком на нижнем конце паруса, и
в качестве блоков для развертывания паруса,
рей, подвешивающий гибкий парус с помощью инструмента подвешивания, и гик, поддерживающий парус с опорой, снабжены инструментом подвешивания и опорой, которые размещены с возможностью скольжения на направляющих рельсах, предоставленных на рее и гике, соответственно,
буксирующий механизм, содержащий механизм привода, предоставленный для развертывания и уборки инструмента подвешивания на направляющем рельсе в боковом направлении и со стороны бокового направления судна,
буксирующий механизм содержит контроллер для приведения в действие буксирующего механизма и
силовой блок для бокового развертывания и уборки паруса, предоставленный для развертывания и уборки гибкого паруса по образу перемещения занавеса.
[0031] [Действие и результат изобретения] Развертываемый парус может иметь разные конфигурации. Однако, когда опора и инструмент подвешивания, с помощью которых развертывают парус, изготовленный из гибкого материала, скользят по направляющим рельсам наподобие занавеса, буксирующий механизм выполняют с возможностью скольжения на направляющем рельсе возвратно-поступательным образом в каждом боковом направлении и со стороны бокового направления судна. В качестве одного варианта осуществления, в качестве механизма привода предоставлены проволочный буксирующий механизм и проволочный наматывающий механизм для приведения в действие буксирующего механизма, так чтобы парус убирался наподобие занавеса. Механизм привода снабжен контроллером для приведения в действие механизма привода. Поскольку операция уборки может завершаться автоматически за счет операции развертывания с мостика, в результате работа может быть упрощена.
[0032] [Изобретение по п. 5] Гибридное судно по любому одному из пп. 1-4,
у которого конструкция каркаса башни содержит
главный центральный пиллерс, который установлен в центре жилой зоны, и
вспомогательные пиллерсы, которые установлены в четырех углах, образуя четырехугольник вокруг главного центрального пиллерса, и
пять пиллерсов соединены в верхней части и в нижней части башни главными ребрами так, чтобы в каждой из верхней части и нижней части главные ребра образовали поперечную форму на горизонтальной плоскости, а четыре вспомогательных пиллерса соединены друг с другом вспомогательными ребрами с образованием четырехугольника.
[0033] [Действие и результат изобретения] Поскольку для жилой зоны возводится высокая башня, а энергия ветра паруса передается на корпус через башню, конструкция жилой зоны обладает достаточной прочностью и жесткостью для поддержки функциональной части мачты паруса, функциональной части рея и функциональной части гика следующим образом. В центре жилой зоны установлен большой главный пиллерс, в четырех углах предоставлены вспомогательные пиллерсы, эти пять пиллерсов соединены друг с другом главными ребрами с образованием поперечной формы, а вспомогательные пиллерсы соединены друг с другом вспомогательными ребрами с образованием четырехугольника. В конструкции жилой зоны каждая поперечная форма главных ребер расположена в месте под мостиком и в нижней части, кроме того, в одном варианте осуществления она расположена в требуемых промежуточных местах. В качестве пиллерса в одном варианте осуществления использован материал для труб, а в еще одном варианте осуществления использован двутавровый стальной элемент и т.д. Таким образом, в качестве конструкции каркаса башни с жилой зоной, главный пиллерс поддерживает конструкцию жилой зоны и поддерживает рей и гик, которые принимают энергию ветра перед передачей силы ветра с паруса на верхнем и на нижнем конце, соответственно. Главный пиллерс, вспомогательные пиллерсы, главные ребра и вспомогательные ребра в виде единого целого образуют всю конструкцию. Соответственно, в результате получают прочность и жесткость, сохраняя в то же время пространство на палубе и уменьшая массу.
Эти пиллерсы участвуют в использовании для трубопроводов, водо- и паропроводов, канализационных труб и т.д. Для уменьшения стоимости новых строительных работ и стоимости технического обслуживания.
[0034] [Изобретение по п. 6] Гибридное судно по любому одному из пп. 1-4,
у которого конструкция каркаса башни содержит
главный центральный пиллерс, который установлен в центре жилой зоны, и
вспомогательные пиллерсы, которые установлены в четырех углах, образуя четырехугольник вокруг главного центрального пиллерса, и
пять пиллерсов соединены в верхней части, в нижней части и по меньшей мере в одной промежуточной части башни главными ребрами так, что на каждой из верхней части, нижней части и промежуточной части главные ребра образуют поперечную форму на горизонтальной плоскости, а четыре вспомогательных пиллерса соединены друг с другом вспомогательными ребрами с образованием четырехугольника.
[0035] [Действие и результат изобретения] В дополнение к конструкции, изложенной в приведенном выше абзаце, то есть к башне, в дополнение к верхней части, нижней части и по меньшей мере к одной промежуточной части, когда главные ребра образуют каждую поперечную форму на горизонтальной плоскости, а четыре вспомогательных пиллерса соединены друг с другом вспомогательными ребрами с образованием четырехугольника, дополнительно предпочтительно увеличивается устойчивость конструкции.
[0036] [Изобретение по п. 7] Гибридное судно по любому одному из пп. 1-6, у которого в качестве главного паруса установлен парус, и рей с дополнительным парусом и гик с дополнительным парусом продолжаются дальше от рея, поддерживающего главный парус сверху, и гика, поддерживающего главный парус снизу в механизме главного паруса, в направлении за пределы боковой стороны судна, так что дополнительный парус представляет собой развертываемый вбок парус.
[0037] [Действие и результат изобретения] Если дополнительный парус развертывают в дневное время, когда можно обеспечить безопасность, попутный ветер может использоваться особенно эффективно в масштабе дополнительного паруса. Соответственно, дополнительно повышается эффективность экономии энергии, и дополнительно снижается степень загрязнения воздуха.
[0038] [Изобретение по п. 8] Гибридное судно по любому одному из пп. 1-7, на котором возводят башню, содержащую жилую зону, таким образом, что в конструкции жилой зоны высота от палубы до пола мостика варьирует от 50% до 55% ширины судна.
[0039] [Действие и результат изобретения] Что касается пространства, которое становится воздушным пространством за счет возведения башни с жилой зоной, функция паруса не проявляется в достаточной степени, когда места слишком мало относительно ширины судна, при том что, когда места слишком много относительно ширины судна, башня увеличена в высоту, становясь неустойчивой. Можно сказать, в том смысле, что на обычном судне при попутном ветре жилая зона, занимающая всю ширину судна, может получать энергию ветра по ветру. В другом смысле при противоположном ветре такая жилая зона должна оказывать сопротивление ветру, что приводит к отрицательному результату. Чтобы справиться с этой проблемой в обычной конструкции, имеющей такую же ширину, как у конструкции жилой зоны, как в патентном документе 3 или 4, скашивали углы конструкции, или конструкция варьировала в высоту со ступенчатыми уровнями в направлении носовой секции для уменьшения аэродинамического сопротивления. Однако, в настоящем изобретении, когда убираемый парус предоставлен в воздушном пространстве, созданном за счет возведения башни с жилой зоной, парус развертывают по ветру для использования в качестве движущей силы энергии ветра, в то время как против ветра парус убирают, а благодаря обтекаемой конструкции башни аэродинамическое сопротивление конструкции жилой зоны становится меньше чем раньше. Соответственно, в результате можно не использовать сложную конструкцию, и можно удобно спроектировать корпус.
[0040] [Изобретение по п. 9] Гибридное судно по любому одному из пп. 1-8, у которого рей и гик для главного паруса поддерживаются с возможностью горизонтального поворота каждым из вспомогательных пиллерсов около носа.
[0041] [Действие и результат изобретения] Подвижные рей и гик для главного паруса прикрепляют к каждой стороне судна за счет использования каждого вспомогательного пиллерса носовой стороны, а направление главного паруса изменяют, чтобы он располагался перпендикулярно направлению ветра для приема попутного ветра сзади и с каждой стороны судна, так чтобы рулевой механизм в состоянии контр вращения направлял судно прямо. С таким изменением можно использовать различные типы ветра сзади, включая ветер в боковом направлении сзади, так чтобы движущую силу ветра можно было усилить даже при легком ветре, что приводит к улучшенному эффекту экономии энергии.
[0042] [Изобретение по п. 10] Гибридное судно по п. 9, у которого имеется возможность поворота рея и гика для главного паруса в диапазоне углов горизонтального поворота от 70° до 80° назад от бокового направления судна.
[0043] [Действие и результат изобретения] Когда угол раскрытия составляет 70°-80° назад, попутный ветер можно предпочтительно использовать по ветру с задней стороны кормы, так чтобы движущая сила увеличивалась, и улучшался эффект экономии энергии.
[0044] [Изобретение по п. 11] Гибридное судно по любому одному из пп. 1-10, у которого рей для главного паруса находится под крылом мостика в обе стороны для подвешивания главного паруса на верхнем конце главного паруса, а гик для главного паруса находится на верхней палубе для поддержки главного паруса на нижнем конце главного паруса.
[0045] [Действие и результат изобретения] Когда рей главного паруса находится под крылом мостика с каждой стороны для подвешивания главного паруса, а гик главного паруса находится на верхней палубе для поддержки главного паруса на его нижнем конце, так чтобы его можно было горизонтально поворачивать, имеется преимущество, что воздушное пространство под крылом каждого мостика может быть использовано полностью, используя в то же время для поддержки паруса конструкцию башни. Ссылка на «гик главного паруса находится на верхней палубе» не ограничена ситуацией, когда гик контактирует непосредственно с верхней палубой, но она также включает ситуацию, когда гик поддерживается вспомогательным пиллерсом или боковой стенкой башни с жилой зоной и находится около верхней палубы.
Предпочтительные результаты изобретения
[0046] Можно предоставить гибридное судно, которое в качестве движущей силы судна дополнительно использует энергию ветра, чтобы экономить за счет этого энергию и предотвращать загрязнение воздуха. В данном случае на гибридном судне в то время, как парусное оборудование предоставлено над палубой, расположение погрузочно-разгрузочного терминала не ограничено, а тяжесть погрузки-разгрузки такая же, как на обычном судне. Тогда, грузовое пространство не сужается за счет сопутствующего парусного оборудования под палубой, парус развертывают и убирают по образу перемещения занавеса с помощью простого механизма, благодаря обтекаемой башне аэродинамическое сопротивление уменьшается даже против ветра, а мачта для паруса и конструкция каркаса жилой зоны используются обычным образом.
Краткое Описание Чертежей
[0047] На Фиг. 1A показан схематичный вид сбоку всего гибридного судна, принятого в варианте осуществления изобретения.
на Фиг. 1B показан схематичный вид сверху всего гибридного судна, принятого в варианте осуществления изобретения.
на Фиг. 2 показан схематичный вид спереди поперечного разреза A-A гибридного судна, принятого в варианте осуществления изобретения.
на Фиг. 3 показано схематичное изображение опоры гика и механизма поворота гика гибридного судна, принятого в варианте осуществления изобретения.
на Фиг. 4 показано схематичное изображение, иллюстрирующее развертывание и уборку паруса, подлежащего использованию на гибридном судне, принятом в варианте осуществления изобретения.
Вариант Осуществления Изобретения
[0048] Далее будет описано гибридное судно, которое дополнительно использует движущую силу ветра согласно варианту осуществления изобретения. На Фиг. 1A показан схематичный вид сбоку всего гибридного судна, принятого в варианте осуществления изобретения. На Фиг. 1B показан схематичный вид сверху всего гибридного судна, принятого в варианте осуществления изобретения.
[0049] Даже если размер судна 1, проиллюстрированного на фигурах 1A и 1B, увеличивается, по сравнению с маленькой лодкой количество рабочего персонала настолько же не увеличивается, и жилая зона заметно не увеличивается. Кроме того, положение мостика 11 в высоту увеличено для того, чтобы сохранить свободный вид вперед с мостика 11, и вся конструкция жилой зоны 10 возвышается с учетом профильного сопротивления судна вследствие ветра. Соответственно, у такого судна с каждой стороны жилой зоны 10 судна образовано большое воздушное пространство, однако, воздушное пространство не используется с целью экономии энергии. Цель изобретения состоит в создании большего воздушного пространства 13 с каждой стороны судна за счет возведения башни с жилой зоной 10 для экономии энергии и для развертывания паруса 30 с целью использования энергии ветра в воздушном пространстве 13 для использования главным образом ветра в трех направлениях от кормы.
[0050] Для того, чтобы сделать башенную жилую зону 10 и передавать энергию ветра паруса 30 на корпус 1 через эту башню, жилая зона 10 имеет следующую конструкцию с использованием в качестве материалов конструкции каркаса материала для труб, двутавровой стали и т.п. с учетом его прочности и жесткости.
[0051] В центре жилой зоны 10 установлен элемент 41 большого главного пиллерса, предоставлены элементы 42 вспомогательных пиллерсов, изготовленные из двутавровой стали, окружающие элемент 41 главного пиллерса в четырех направлениях, эти пять пиллерсов соединены друг с другом главными ребрами 43 с образованием поперечной формы, а элементы 42 вспомогательных пиллерсов соединены друг с другом вспомогательными ребрами 44, изготовленными из двутавровой стали, с образованием четырехугольника. Главные ребра 43 расположены в месте под мостиком 11, в нижней части около верхней палубы 6 и в промежуточном месте. Эти пиллерсы 41, 42 и 43 используют для трубопроводов, водопроводов, паропроводов, канализационных труб и т.д.
[0052] Для главного паруса 30 и дополнительного паруса 40 используют парусину, при развертывании этих парусов главный парус 30 может автоматически развертываться за счет энергии, а элемент гика, поддерживающий дополнительный парус 40, может развертываться с помощью дистанционного управления.
[0053] Как главный парус 30, так и дополнительный парус 40 относятся к типу с развертыванием вбок, а в жилой зоне 10 предоставлен отсек (не проиллюстрировано) для хранения главного паруса 30 и дополнительного паруса 40, так чтобы эти паруса можно было убирать и выбрасывать за счет работы от двигателя. Главный парус 30 развертывают за счет работы от двигателя, а дополнительный парус 40 развертывают за счет ручной работы. Для регулирования угла раскрытия гика 32 относительно боковой стороны судна в зависимости от изменения направления ветра, осуществляют дистанционное управление механизмом 52 поворота парус.
[0054] Фиг. 3 представляет собой схематичное изображение опоры гика 32 и механизма 52 поворота паруса, принятого в варианте осуществления изобретения. На фиг. 4 показан схематичный вид в перспективе, иллюстрирующий состояние, когда главный парус 30 развертывают от боковой стенки жилой зоны 10 и втягивают для хранения в башне с жилой зоной.
[0055] Главный парус 30 может быть развернут вбок с помощью проволоки 71 вдоль подвижного рея 31, который расположен под мостиком 11, и направляющего рельса 47, который расположен на подвижном гике 32, предоставленном на верхней палубе 6. В верхней части главный парус 30 поддерживается направляющим рельсом 47, соединенным с подвижным реем 31 с подвешиванием посредством инструмента 49 подвешивания паруса. В нижней части главный парус 30 поддерживается направляющим рельсом 47, соединенным с гиком 32 посредством опоры 48. При развертывании главный парус 30 блокируется механизмом блокировки в конкретном промежуточном положении в боковом направлении судна (не проиллюстрировано).
Слева на Фиг. 4 сплошной линией показан развернутый главный парус 30, а справа на Фиг. 4 двойной штрихпунктирной линией показан главный парус 30, хранящийся в башне с жилой зоной. Хранящийся парус 33 будет развернут силовым блоком 75 бокового развертывания и уборки паруса.
В варианте осуществления силовой блок 75 бокового развертывания и уборки паруса содержит буксирующий механизм 70, проволоку 71, шкив 72 и толкающий инструмент 73 (который служит в качестве буксирующего инструмента в случае работы в противоположном направлении). Буксирующий механизм 70 содержит контроллер для приведения в действие буксирующего механизма, а главный парус 30 автоматически развертывается в предварительно заданное развернутое положение согласно методике, которая должна быть описана ниже за счет приведения в действие с мостика 11.
То есть хранящийся парус 33 буксируется буксирующим механизмом 70, предоставленным на направляющем рельсе (не проиллюстрированном на чертежах, но с такой же конфигурацией, как конфигурация направляющего рельса 47), расположенном внутри участка хранения башни с жилой зоной, в терминах силового блока 75 для бокового развертывания и уборки паруса, выталкивается с выбрасыванием изнутри участка хранения башни с жилой зоной с помощью толкающего инструмента 73 через шкив 72 и проволоку 71, развертывается в боковом направлении в предварительно заданное положение, передвигается на направляющий рельс 47 гика 32 или рея 31 и блокируется в предварительно заданном положении.
В дополнение, правый главный парус чертежа также развертывается и является симметричным относительно центра башни с жилой зоной, но не проиллюстрирован на фиг. 4.
[0056] Кроме того, когда рей 31 и гик 32 для главного паруса 30 выдвигают за множество стадий в боковом направлении от их переднего конца, дополнительный парус 40 выталкивают для развертывания на выдвинутом участке.
[0057] Более предпочтительно, чтобы гик 32 и рей 31 паруса можно было горизонтально поворачивать так, чтобы главный парус 30 и дополнительный парус 40 эффективно использовали попутный ветер. Предпочтительно, чтобы подвижный диапазон составлял 30-40° в переднем направлении и заднем направлении гика и чтобы гик 32 и рей 31 поворачивались на 70°-80° назад после развертывания вбок, как показано стрелкой на фиг. 4.
Главный парус 30 и дополнительный парус 40 образованы таким образом, что базовые части гика 32 и рея 31 образованы по типу s-образного колена. Как показано на фиг. 4, базовая часть 45 s-образного колена для гика 32 соединена и поддерживается вспомогательным пиллерсом 42 в виде единого целого, а s-образное колено 46 поддерживается с возможностью поворота вокруг вертикальной оси базовой части 45 s-образного колена. Нижняя часть s-образного колена 46 соединена с червячным элементом 62 и червячным колесом 61, например, так, чтобы поворачивать s-образное колено 46 механизмом 52 поворота паруса, вызывая поворот гика 32. Червячное колесо 61 соединено с механизмом 64 привода гидравлического двигателя. Посредством гидравлического блока (не проиллюстрировано), гидравлическое масло из гидравлического шланга 65 используют для вращения механизма 64 привода под управлением контроллера 63 механизма привода. Вращение червячного колеса 61 передается на червячный элемент 62, так чтобы медленно поворачивать s-образное колено 46 вокруг базовой части 45 s-образного колена, и вращение блокируется в предварительно заданном положении тормозным механизмом 66. Базовая часть 45 s-образного колена соединена с вспомогательным пиллерсом 42 в виде единого целого в конструкции внутри башни с жилой зоной.
Хотя подробно не проиллюстрировано, что также касается рея 31, аналогичное s-образное колено поддерживается с возможностью вращения базовой частью s-образного колена и поворачивается вокруг базовой части s-образного колена синхронно с вращением гика.
[0058] Размер паруса, например, определяют следующим образом. Энергию ветра в общем выражают следующим уравнением.
3
E=1/2ρAV... (1)
в котором
E: ветровая энергия (ватт)
A: площадь паруса (квадратный метр)
V: скорость ветра (метров в секунду).
При высоте над уровнем моря 0 м, температуре 15°C, (атмосферное давление 1,013 гПа в стандартном атмосферном состоянии),
поскольку плотность воздуха ρ составляет 1,225 (кг/кубический метр),
уравнение (1) выглядит следующим образом.
3
E=0,61AV... (2)
Как проиллюстрировано в уравнении (1), движущая сила судна, полученная от ветра, пропорциональна кубу скорости ветра и пропорциональна площади, принимающей давление ветра. Большая скорость ветра приведет к очень большой движущей силе, что означает, однако, ухудшение судоходных условий. Верхний предел, который может быть использован в качестве торгового судна, составляет 7 по шкале Бофорта (далее, шкала BF), средняя скорость ветра составляет приблизительно 15-17 м/с, и составляет 6 по шкале (высота волн 3 м) или меньше по шкале судоходных условий вплоть до сильного ветра.
[0059] В этом диапазоне высота мостика башни составляет приблизительно 50%-55% ширины судна, и получается движущая сила, составляющая приблизительно 20%-30% главного двигателя обычного судна. Движущая сила соответствует мощности гребного винта обычного судна и может быть преобразована приблизительно в 15-35% мощности главного двигателя при движении за счет механического гребного винта. Можно ожидать операции эквивалентной операции замедления главным двигателем. В результате, предоставлено гибридное судно, которое дополнительно использует движущую силу ветра для экономии энергии и предотвращения загрязнения воздуха.
[0060] В варианте осуществления описание следующее.
1 Движущая сила, составляющая приблизительно 20%-30%, определяется следующей скоростью судна, использующего только главный двигатель
Полный ход в плавании 16,0 узлов (7,79 м/с)
Полный ход в гавани 12,0 узлов (5,84 м/с)
Средний ход в гавани 10,0 узлов (4,87 м/с)
Малый ход в гавани 8,0 узлов (3,89 м/с)
Очень малый ход в гавани 5,0 узлов (2,43 м/с)
2 Приблизительное целевое судно
2-1. Танкер типа DW 310,000
Длина судна 328,0 м
B 57,0 (ширина)
D 26,5 расчетная глубина
df 18,0 осадка
Мощность главной энергетической установки 23,600 кВт
3 Наружные размеры жилой зоны
Ширина 17,0 м
Внутренняя глубина 17,0
Высота 30,0 (высота от верхней палубы до пола мостика, 53% ширины)
4 Размеры паруса
Под мостиком 1,5 м (зазор между реем главного паруса и поверхностью пола нависающего мостика)
Над верхней палубой 2,0 м (зазор между гиком главного паруса и верхней палубой)
Боковая эффективная ширина 15,5 м
2
2
Площадь паруса 410,8 м одна поверхность главного паруса дополнительный парус 616 м
5 Окружающая Обстановка Использования Энергии Ветра
Судоходные условия BF4-5 высота волн 1-2 м
Скорость ветра BF5-7 скорость ветра 8-17,2 м/с
6 Направление силы ветра
Использование попутного ветра со стороны кормы до 170° с левой стороны и с правой стороны
(Ветер со стороны носа не используется)
8 Движущая сила, использующая энергию ветра при силе ветра 17,2 м/с
2295 кВт (уравнение (1) умножают на коэффициент профиля 0,92)
[0061] Тогда, движущая энергия 2295 кВт энергии ветра главного паруса соответствует двигателю 3825 кВт (эффективность гребного винта составляет 60%), что соответствует 16,2% MCR (23600 кВт).
[0062] В главном парусе+дополнительном парусе (с увеличением 50%), 3442 кВт генерируется энергией ветра и соответствует 5737 кВт двигателя, что составляет 24,3% MCR (23600 кВт).
Согласно приведенному выше описанию,
Средний ход в гавани составляет 16,2% MCR (23600 кВт) только за счет главного паруса,
Парус при максимальной скорости 8 узлов
В случае дополнительного паруса, 24,3% MCR (23600 кВт)
Парус при 10 узлах.
[0063] Хотя выше был описан вариант осуществления согласно изобретению, изобретение не ограничено этим вариантом осуществления, и различные модификации могут быть сделаны без выхода за пределы сущности изобретения. Несмотря на то, что изобретение было подробно описано в терминах описанного здесь варианта осуществления, не предполагается, что заявитель описанием варианта осуществления ограничивает или устанавливает предел объема правовых притязаний приложенной формулы изобретения. Дополнительные преимущества и модификации будут понятны специалистам в данной области, а элементы, описанные в варианте осуществления, могут быть использованы в других вариантах осуществления. Например, дополнительный парус может представлять собой треугольный парус вертикального паруса только с нижним гиком. В этом случае, дополнительное развертывание также может быть проделано посредством ручного развертывания гика дополнительного паруса внизу. С помощью более простого механизма может быть реализовано сопутствующее оборудование для дополнительных парусов. Кроме того, само собой разумеется, что главным парусом может быть жесткий парус, если парус можно убирать для хранения в башне с жилой зоной. В одном варианте осуществления примером является танкер. Однако, когда парус предназначен для грузового судна или LNG судна, для оборудования для погрузки-разгрузки и оборудования танкера на верхней палубе, парус не вызывает каких-либо помех и, следовательно, результат дополнительно улучшается. Кроме того, дополнительный парус можно развертывать вручную после выдвижения гика и рея. Для того, чтобы это сделать, достаточно подготовить такое же сопутствующее оборудование, как оборудование для развертывания паруса на обычном парусном судне, и предпочтительно, чтобы для этого использовался более простой механизм. Это может быть применимо в случае, когда дополнительным парусом является треугольный парус вертикального паруса, который в некоторых случаях может быть более простым и более удобным. Таким образом, изобретение не ограничено какой-либо конкретной деталью в широкой перспективе. В данном случае каждое устройство и вариант осуществления могут быть проиллюстрированы, и описана их часть. Вследствие этого, можно отступить от предмета, описанного с этими подробностями, без выхода за пределы сущности и объема правовых притязаний общей концепции изобретения заявителя.
Промышленная Применимость
[0064] Изобретение применимо для судна, двигающегося за счет использования энергии ветра, из способных плавать судов.
Список ссылочных обозначений
[0065] 1: судно
2: носовая секция
3: кормовая секция
4: погрузочно-разгрузочный терминал
5: труба
6: верхняя палуба
7: грузовое пространство
10: башня жилой зоны
11: мостик
12: крыло мостика
13: воздушное пространство, созданное за счет возведения башни с жилой зоной
30: главный парус
31: рей
32: гик
33: парус, убираемый для хранения
40: дополнительный парус
41: элемент главного пиллерса
42: элемент вспомогательного пиллерса
43: главное ребро
44: вспомогательное ребро
45: базовая часть s-образного колена
46: s-образное колено
47: направляющий рельс
48: опора паруса
49: инструмент подвешивания паруса
50: механизм привода паруса
51: главное двигательное силовое устройство
52: механизм поворота паруса
61: червячное колесо
62: червячный элемент
63: контроллер механизма привода
64: силовой блок гидравлического двигателя
65: гидравлический шланг
70: буксирующий механизм
71: проволока
72: шкив
73: толкающий инструмент
75: силовой блок развертывания/хранения горизонтального паруса