JP2018131198A

JP2018131198A - 船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置

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Publication number: JP2018131198A
Application number: JP2018022874A
Authority: JP
Inventors: 梅正新; Zhengxin Mei
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: KR20180094793A; TW201831374A; CN108438139A; JP7049131B2; DE102018102479A1; TWI619641B

Abstract

【課題】船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置を提供する。【解決手段】本発明は、船首喫水線下の前端に１台の三方向管が設けられ、それぞれ船首の正面側と、左舷と、右舷とへ連通し、少なくとも１つの制御バルブまたは整流案内装置が取り付けられ、操船制御台からそれらの偏向を操縦することができ、水が船首前端の三方向管に流入し、両側の分岐管を経てそれぞれ流れ出ることで、船首の圧力抵抗を低下させることにより、船舶の進行速度を増加させ、エネルギー消費を低減させることができる。バルブ（または整流案内装置）が三方向管の中央に位置する場合、水流が平均的に両側の分岐管を流通して流れ出て、船舶の航行方向に影響を与えることなく、それらによって水流を一側の分岐管に偏向させる場合には、船舶を反対側の方向に転換させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置に関するものであり、さらに詳しくは、船首に設けられ、方向転換補助の機能を兼ね備えた航行抵抗低減機構を有する装置に関するものである。

従来の船舶の前進時には、船舶の前端に最大圧力抵抗を受けるが、前記圧力抵抗は、船速の低下及び消費エネルギーの増加を引き起こす原因となっている。従って、伝統的な改良方式としては、船舶を流線形に改修することが一般的であるが、船舶最先端の最大圧力抵抗を依然として回避することができない。

図６に示すように、従来の船舶１００は、通常、船舶１００の船尾部下方に螺旋推進器１０１が設けられると共に、その後方に方向舵板１０２が設けられ、前記方向舵板１０２の回転角度を制御することにより、船舶１００の進行方向を変更することから、船舶１００の航行方向を制御する目的を達成することができる。しかしながら、従来の船舶１００は、後方の螺旋推進器１０１で推進することにより、その推進力を船尾に付与し、船舶１００が舵板１０２を回転することで、方向転換を行う場合に、水流衝撃を舵板１０２に与えて生じる水流衝撃力は、船の船尾部に対して横方向分力を生じるが、それと同時に縦方向分力（つまり、逆方向の推進力）も生じることにより、船速を低下させることになる。船舶の航行中に、風、水流及び波浪の影響を受けて、常に一定方向を保持することができずに、「之」字形に前進することから、随時舵を用いて方向修正する必要があるので、前述の逆方向の推進力を避けることができないという問題がある。しかも、船舶の最大舵角にそれなりの制限があるため、最小回転半径に限度があり、緊急状況の場合に、他の船舶や水中障害物を避けるために、より急な方向転換を行うことができない。よって、現有の船舶の方向転換システムには、依然として多大な改善の余地を残している。

従って、本発明の課題は、船舶の航行抵抗の低減の機能及び航行方向の制御の補助機能を併せ有する装置を提供することにある。

そこで、本発明者は、前記の本発明の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、各自に船首前方と、左右両舷の般体外板とへ連通させることにより、前記課題を解決することができる点に着目し、本発明に想到するに至った。

すなわち、上記課題を達成するために、本発明によれば、下記の技術手段を採用する。
かかる船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置は、船首水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、三方向管内に、少なくとも１つのバルブ（または整流案内装置）が設けられており、当該バルブ（または整流案内装置）は、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、バルブ（または整流案内装置）によって水流偏向を三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、バルブ（または整流案内装置）によって水流偏向を三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換が補助可能な構造としたものである。

かくして、本発明の要旨は、次の（１）〜（６）に記載の通りのものである。
・船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の方向転換補助のための少なくとも１つのバルブのみが設けられており、当該バルブは、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、当該バルブによって水流偏向を前記三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、当該バルブによって水流偏向を前記三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換を補助可能であることを特徴とする船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。

（２）船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の方向転換補助のための整流案内装置のみが設けられており、前記整流案内装置は、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、前記整流案内装置によって水流偏向を前記三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、前記整流案内装置によって水流偏向を前記三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換を補助可能であることを特徴とする船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。

（３）船首水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の方向転換補助のためのストッパーのみが設けられており、前記ストッパーは、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、前記ストッパーによって水流偏向を前記三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、前記ストッパーによって水流偏向を前記三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換を補助可能であることを特徴とする船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。

（４）前記ストッパーの形状が三角形であることを特徴とする前記（２）に記載の船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。

（５）船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の前進運転時に、前方の水が前記三方向管を通過した後に両舷へ分岐して流れ込むことで、船舶全体の抵抗を低減させることを特徴とする船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。

（６）前記三方向管は、外形略逆Ｔ字形に形成された構造であることを特徴とする、前記（１）、（２）、（３）、（５）のいずれか１項に記載の船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。

本発明は、前記の通りの構成からなるものであり、船舶の正常な前進航行時に、前方の水が三方向管に進入した後に両舷へ分岐して流れ込むことにより、船舶全体の抵抗を低減させることができることから、燃料油の節約や消費エネルギーの軽減が図られるものであり、方向転換が必要な場合に、三方向管中から両舷への通水流量を調整することにより、方向転換補助の効果を達成することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置（以下、本段落において、「装置」という。）を備えた船舶の側面構造図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第１実施例の構造図である。本発明の一実施例形態に係る「装置」の第１実施例の舳先の左折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第１実施例の舳先の右折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第２実施例の構造図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第２実施例の舳先の左折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第２実施例の舳先の右折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第３実施例の構造図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第３実施例の舳先の左折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第３実施例の舳先の右折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第４実施例の構造図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第４実施例の舳先の左折状態の模式図である。本発明の一実施形態に係る「装置」の第４実施例の舳先の右折状態の模式図である。従来の船舶の側面構造図である。

図１に示すように、本発明の船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置は、船舶１０の尾部下方に本来の螺旋推進器１０１や方向舵板１０２などの操舵システムを保留するほか、本発明は、別途に船舶１０の船首水線下の前端位置に１台の三方向管１１が設けられ、各自に船首の真正面側と、左右両舷の船体外板とへ連通し、船舶１０の正常な前進航行時に、前方の水が三方向管１１を通過した後に両舷へ分岐して流れ込むことにより、船舶１０全体の抵抗を低減させることができることから、燃料油の節約や消費エネルギーの軽減が図られるもので、方向転換が必要な場合に、三方向管１１中から両舷への通水流量を調整することにより、方向転換補助の目的を達成することができる。

図２〜図５を併せて参照し、前記三方向管１１は、外形略逆Ｙ字形あるいは逆Ｔ字形に形成された構造であり、流体力学の原理に基づき、船舶１０の進行途中に、舳先最先端の水流が三方向管１１に進入した後に船舶１０の両舷へ分岐して流れ込んで排出されることで、船舶１０全体の抵抗を低減させることができるため、船舶１０の進行速度の向上や燃料油の節約が図られて消費エネルギーを軽減させることができる。

第１実施例

図２に示すように、本発明の船舶１０の進行方向を変更しようとする第１実施例において、図１に示すような後方の舵板１０２によって方向転換を制御するほか、本発明の方向転換補助装置を起動して方向転換を補助することもできる。実際の操作上、船舶１０を左向きに方向転換させる場合では、図２−１を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の中間に位置するバルブ１４を左に偏向させるように駆動することにより、三方向管１１の左側の流路を閉塞するので、三方向管１１の前方流路から分岐して流れる水流が、左側に変位するバルブ１４による制限を受けて全ての水流を右側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、進行中の船舶１０を左向きに方向転換させるように駆使することができる。一方、船舶１０を右向きに方向転換させる場合では、図２−２を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の中間に位置するバルブ１４を右に偏向させるように駆動することにより、三方向管１１の右側の流路を閉塞するので、三方向管１１の前方流路から分岐して流れる水流が、右側に変位するバルブ１４による制限を受けて全ての水流を左側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、進行中の船舶１０を右向きに方向転換させるように駆動することができる。

第２実施例

図３に示すように、本発明の船舶１０の進行方向を変更しようとする第２実施例において、図１に示すような後方の舵板１０２によって方向転換を制御するほか、本発明の方向転換補助装置を起動して方向転換を補助することもできる。実際の操作上、船舶１０を左向きに方向転換させる場合では、図３−１を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の中央に位置する三角形のストッパー１５を左に偏向させるように駆動することにより、三方向管１１の左側の流路を閉塞するので、船舶１０前方の三方向管１１に流れ込まれる水流が、左側に変位するストッパー１５による制限を受けて全ての水流を右側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、船舶１０の左側の流路がストッパー１５によって水流の抵抗を阻止することができるので、進行中の船舶１０を左向きに偏向回転させるように駆動することができる。一方、船舶１０を右向きに方向転換させる場合では、図３−２を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の中央に位置するストッパー１５を右に偏向させるように駆動することにより、三方向管１１の右側の流路を閉塞するので、船舶１０前方の三方向管１１に流れ込まれる水流が、右側に変位するストッパー１５による制限を受けて全ての水流を左側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、船舶１０の右側の流路がストッパー１５によって水流の抵抗を阻止することができるので、進行中の船舶１０を右向きに偏向回転させるように駆動することができる。

第３実施例

図４に示すように、本発明の船舶１０の進行方向を変更しようとする第３実施例において、図１に示すような後方の舵板１０２によって方向転換を制御するほか、本発明の方向転換補助装置を起動して方向転換を補助することもできる。実際の操作上、船舶１０を左向きに方向転換させる場合では、図４−１を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の両側管壁上に位置する左側のバルブ１６を右側に偏向させるように駆動することにより、三方向管１１の左側の流路を閉塞するので、三方向管１１の前方流路から分岐して流れる水流が、左側に変位するバルブ１６による制限を受けて全ての水流を右側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、進行中の船舶１０を左向きに方向転換させるように駆動することができる。一方、船舶１０を右向きに方向転換させる場合では、図４−２を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の両側管壁上に位置する右側のバルブ１６’を左側に偏向させるように駆動することにより、三方向管１１の右側の流路を閉塞するので、三方向管１１の前方流路から分岐して流れる水流が、右側に変位するバルブ１６’による制限を受けて全ての水流を左側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、進行中の船舶１０を右向きに方向転換させるように駆動することができる。

第４実施例

図５に示すように、本発明の船舶１０の進行方向を変更しようとする第４実施例において、図１に示すような後方の舵板１０２によって方向転換を制御するほか、本発明の方向転換補助装置を起動して方向転換を補助することもできる。実際の操作上、船舶１０を左向きに方向転換させる場合では、図５−１を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の中央に位置する整流案内装置１７を右側の流路に導くように駆動するので、三方向管１１の前方流路から分岐して流れる水流が、整流案内装置１７の案内を受けて大量の水流を右側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、進行中の船舶１０を左向きに方向転換させるように駆動することができる。一方、船舶１０を右向きに方向転換させる場合では、図５−２を併せて参照し、船舶１０内部の制御台１２によって駆動器１３を起動して、三方向管１１の中央に位置する整流案内装置１７を左側の流路に導くように駆動するので、三方向管１１の前方流路から分岐して流れる水流が、整流案内装置１７の案内を受けて大量の水流を左側の流路に流すこととなるため（矢印参照）、進行中の船舶１０を右向きに方向転換させるように駆使することができる。

上記を総合すると、本発明の船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置は、船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管内に、少なくとも１つのバルブ（または整流案内装置）が設けられており、船舶の前方に向かう進行時に、バルブ（または整流案内装置）が三方向管の中央に位置する場合、水流が平均的に三方向管を通過して分岐して流れることで、船舶の抵抗を低減させ、進行速度を向上させ、または消費燃料油を減少させることができる。船舶の進行方向を変更しようとする時に、伝統式方向舵板によって方向転換を制御するほか、駆動器を起動することにより、三方向管内のバルブ（または整流案内装置）を駆動することで、水流を一側の出口に向けて流すことから、進行中の船舶を反対側の方向に転換させるように補助することもできる。
本発明は、前記の通り、船舶の航行抵抗を低減させ、また、方向制御を効率的補助可能な装置を提供することができるので、燃料消費量を低減させることができ、産業上の利用可能性も極めて大きい。

１０：船舶
１１：三方向管
１２：制御台
１３：駆動器
１４：バルブ
１５：ストッパー
１６，１６’：バルブ
１７：整流案内装置
１００：船舶
１０１：螺旋推進器
１０２：舵板

Claims

船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首喫水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の方向転換補助のための少なくとも１つのバルブのみが設けられており、当該バルブは、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、当該バルブによって水流偏向を前記三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、当該バルブによって水流偏向を前記三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換を補助可能であることを特徴とする船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。
船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の方向転換補助のための整流案内装置のみが設けられており、前記整流案内装置は、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、前記整流案内装置によって水流偏向を前記三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、前記整流案内装置によって水流偏向を前記三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換を補助可能である
ことを特徴とする、船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。
船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の方向転換補助のためのストッパーのみが設けられており、前記ストッパーは、水流偏向を制御可能であり、水流が前方の流路に流入し、前記ストッパーによって水流偏向を前記三方向管の左向き流路に向ける場合には、船舶の右向きの方向転換を補助可能であり、前記ストッパーによって水流偏向を前記三方向管の右向き流路に向ける場合には、船舶の左向きの方向転換を補助可能である
ことを特徴とする、船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。
前記ストッパーの形状が三角形であることを特徴とする、請求項２に記載の船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。
船首喫水線下の前端位置に１台の三方向管が設けられ、前記三方向管は、外形略逆Ｙ字形に形成された構造であり、それぞれ船首水線下の前端と、両舷の船体外板とへ連通し、前記三方向管内に、船舶航行のメインシステム体系が装着されずに、船舶の前進運転時に、前方の水が前記三方向管を通過した後に両舷へ分岐して流れ込むことで、船舶全体の抵抗を低減させることを特徴とする、船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。
前記三方向管は、外形略逆Ｔ字形に形成された構造であることを特徴とする請求項１、２、３、５のいずれか１項に記載の船舶の航行抵抗低減及び船舶の方向転換補助が可能な装置。