JP2023166671A - 海流発電用三胴船 - Google Patents
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Abstract
Description
した海流発電用三胴船に関する。
たプロペラを回転させ発電機で電気を起こす発電船はすでに提案されている。
体の下にプロペラを突出させ、海流によってプロペラを回転させる構造になっている。そ
のために、(1)背の高い硬翼帆の船では風の勢いで船の横揺れが激しくなる。(2)周
りに囲い等の障害物がないプロペラが回転すると船の進行方向に直交するプロペラの先端
に渦流が発生し海流のエネルギーを吸収するので発電効率が悪くなる。(3)横波が流れ
ている場合はプロペラの回転効率が悪くなり発電効率が低下する等の欠点を有している。
トと称する)を被せることによって前記欠点を除くことを目的としている。
すなわち、本発明は、先細の船首を持つ主胴船の左右に一対のサイドフロートを設けて硬
翼帆で帆走する三胴船において、主胴船と左右のサイドフロートの間の吃水下に一対の長
尺の円筒形ダクトを設け、該円筒形ダクト内に海流により回転する発電用のプロペラを設
けたことを特徴とする。
なお、水の抵抗をすくなくするために、前記サイドフロートの先端を内側に向けて斜めに
カットすることが好ましい。
ト本体から切り離した円筒形ダクト分離部と発電用プロペラの回転によって発電する発電
機とを一体化して独立した容器に収容して発電機ユニットを構成した。
円筒形ダクトの大きさは主胴船の大きさによっても異なるが、長さは10~200m、直
径は3~20mの範囲にするのが好ましい。
この発電機ユニットは、長尺の円筒形ダクトの先端に設ける以外に、必要に応じて両端、
さらには中間に設けてもよい。
る発電機ユニット移動装置を設けた。
る巻上機、パンタグラフ式上下移動装置、ピストンによる上下移動装置及びラックとピニ
オンによる上下移動装置等を単独又は組み合わせて使用することができる。
ロペラを使用することもできる。二重反転プロペラとは、二組のプロペラを同軸に配置し
、各組を相互に逆回転で駆動させるもので、船体にかかるカウンタートルクを相殺でき、
1組では流れのねじれとして損失となるエネルギーが、相殺により無くなることで効率が
向上する等の利点がある。
ら折りした硬翼帆を使用し、さらに、硬翼帆をハニカム構造に構成することが好ましい。
ハニカム構造体は、炭素繊維補強直交織物をエポキシ樹脂に含浸した平板とハニカム層を
交互に重ねて5層ないし9層、厚さ約5cmに積層する。
て推進させる方法、デーゼル機関によるスクリュー推進方法およびウオータージェット推
進方法のいずれか、又はその組み合わせを使用することができる。
用することが、一般であるが、電気エネルギーを水素に変換して蓄積することにより、そ
の容量を減らすことができる。
させることも可能である。
い硬翼帆で帆走しても横揺れを防止することができる。
トを設け、該円筒形ダクト内に海流により回転する発電用のプロペラを設けたので、主胴
船の先細の船首とサイドフロートの先端との間に三角形の海域ができ、そこに海流が流れ
込み、いわゆるトランペット効果によって、海流が勢いよく円筒形ダクト内に流れ込むの
で円筒形ダクト内のプロペラの回転数を上げ、発電効率を上げることができる。又、横波
の場合でもサイドフロートが横波を止め、前記の三角形の海域で船の進行方向に海流を整
流化させて横波による円筒形ダクトに流入する海流の勢いを減らす作用を抑制することが
できる。
さらに、前記サイドフロートの先端を内側に向けて斜めにカットすることにより、前記ト
ランペット効果を助長することができる。
なお、円筒形ダクトは海流を整流化させプロペラ先端から発する渦流の発生を抑えるので
、効率よく海流のエネルギーをプロペラの回転に変換でき発電効率を高める。
離した円筒形ダクト分離部を発電用プロペラの回転によって発電する発電機と一体化して
発電機ユニットを構成し、吃水上の船内に移動させる手段を設けたので、発電休止中は、
発電機ユニットを発電機ユニット収納室に待避させ水の抵抗を弱めることができる。また
、発電機ユニットのメンテナンスを吃水上の船内で行うことができる。
ロペラを使用することにより、発電効率を上げることができる。
ることができる。また、無風時自主運行する場合、帆を完全に折りたたむことにより、風
の抵抗をなくすことができる。さらに、つづら折りした硬翼帆を使用することにより簡単
な構造で、伸縮可能になり、さらに、硬翼帆を炭素繊維ハニカム構造にしたので、軽量で
しかも堅牢で帆の伸縮操作を容易にし、長期使用にも耐えうる効果を有する。
て推進させる方法、デーゼル機関によるスクリュー推進方法およびウオータージェット推
進機関を設けたので、台風消滅後速やかに所定の場所に運行することができる。
用する以外に、電気エネルギーを水素に変換して蓄積する手段を設けたことにより、蓄積
容量を減らすことができる。
風力を利用して発電を起こさせることができる。
図を示すものである。
先細の船首20を持つ主胴船2の両脇に一対のサイドフロート3、3が設けられている。
主胴船2及び一対のサイドフロート3,3の間で甲板22の下に一対の発電用の円筒形ダ
クト4,4が設けられている。
このように先細の船首20を持つ主胴船2と一対のサイドフロート3、3の間に一対の発
電用の円筒形ダクト4,4を設けたので、先細の主胴船の船首20とサイドフロート3の
間に略三角形の海域ができ、船の進行に従って海流が圧縮され急速な流れとなって発電用
の円筒形ダクト4の中に流れ込むので円筒形ダクト4内に設けられた発電用プロペラの回
転数を高め発電効率を向上させることができる。この効果をさらに高めるためには、サイ
ドフロート3の先端の内側を図2に示すように斜めにカットすることが好ましい。
る。主胴船2の前には前方操舵室23が、後方には後方操舵室24が設けられている。甲
板22の4隅には円筒形ダクト内のプロペラ62を非発電時に収容するための発電機ユニ
ット収納室25が設けられている。
発電機ユニット収納室25の裏には発電機ユニットのメンテナンス用の開閉扉が設けられ
ている。
甲板22上に左右4個ずつの垂直回転軸型風力発電機7が設けられている。さらに、左右
のサイドフロート3上には2個ずつの垂直回転軸型風力発電機7が設けられている。
船2の左右に1対のサイドフロート3,3が設けられている。甲板22上には4隅に発電
機ユニット収納室25が設けられている。主胴船2の前方には前方操舵室23が、後方に
は後方操舵室24がそれぞれ設けられている。
又主胴船2の前方には硬翼帆51を取り付けた1本の支柱52がターンテーブル21に取
り付けられている。
甲板22上及びサイドフロート3上には、垂直回転軸型風力発電機7が設けられている。
が設けられている。主胴船2と一対のサイドフロート3の間には1対の発電用の円筒形ダ
クト4が取り付けられている。円筒形ダクト4は円筒形ダクト固定用U字板43によって
主胴船2及びサイドフロート3のそれぞれの側面に固定されている。船尾には自力推進用
のスクリュー8が設けられている。
能に設けられている。図3の右側の円筒形ダクト4の下には発電機ユニット6が下に下が
り過ぎないようにストッパー44が設けられている。
図3の左側の円筒形ダクトは断面図で示されている。円筒形ダクト4の前後に発電機ユニ
ット6が分離可能に設けられ、その中に発電用の二重反転プロペラ62が設けられている
。円筒形ダクト4を主胴船2及びサイドフロート3に固定するための固定用U字板43の
前端及び後端は発電機ユニット6が下がり過ぎるのを防止するためのストッパー44とし
て機能している。
り、その間に一対の発電用円筒形ダクト4,4が存在する。
主胴船2の上には前方操舵室23,硬翼帆51が設けられ、主胴船2の甲板22を貫通し
て発電機ユニット収納室25が設けられている。甲板22の上には垂直回転軸型風力発電
機7が設けられている。各発電機で発電された電力は主胴船2の蓄電器保管庫28内の蓄
電器に充電される。
いる。円筒形ダクトの本体41の前の部分は切り離されて円筒形ダクト分離部42を構成
している。前後の二重反転プロペラ621,622、前後の発電機631,632を内蔵
する発電機ユニット用容器61全体を発電機ユニット6と総称する。
即ち、発電ユニットは、図8に示されるように、前後の二重反転発電用プロペラ621,
622を内蔵した円筒形ダクト分離部42と、仕切り板614上の前後の発電機631,
632とが発電機ユニット用容器61に収納されて独立した箱体として構成されている。
なお、図中613は容器61の上板である。
図5に示されるように、発電機ユニット6は発電機ユニット収納室25内を上下に移動で
きるように構成されている。即ち、発電機ユニット6は巻上機26にロープ27で繋引さ
れて、発電機ユニット収納室25内を上下に移動できる。
主胴船2とサイドフロート3とは円筒形ダクト固定用U字板43で接続されている。この
U字板43の前端部は上下に移動する発電機ユニット6のストッパー44としても機能す
る。
ープ27で懸垂された発電機ユニット6が上下に移動できる構成が図示されている。
即ち、底が解放された発電機ユニット収納室25の底に発電機ユニット6の上部が挿入さ
れ、ロープ27を巻上機26で巻き上げると発電機ユニット6は吃水面9よりも上の位置
に移動できる。ロープ27を下げると発電機ユニット6は下降し、円筒形ダクト固定用U
字板43の前端にあるストッパー44の位置で固定される。
は図6のB-B線断面図である。発電機ユニット6の上部は発電機ユニット収納室25の
解放された底部に挿入されている。発電機ユニット6の下部は、円筒形ダクトの本体を主
胴船及びサイドフロートの側面に固定するための円筒形ダクト固定用U字板43の前端に
接続されたストッパー44によってそれ以上下方に移動するのを防止している。発電機ユ
ニット収納室25の後ろは上に持ち上げた発電機ユニット6のメンテナンスを行うために
スライド式の開閉扉252が設けられている(図7参照)。
二重反転プロペラ62は円筒形ダクト分離部42に設けられた軸受用支柱615に設けら
れた回転軸616に取り付けられている。
図7に示されるように、発電機ユニット6内には二重反転プロペラが内蔵され、前のプロ
ペラ621の回転力はベベルギア64によって垂直回転軸617,ベベルギア65を経て
前の発電機631に伝えられる。後ろのプロペラ622の回転力はベベルギア64によっ
て垂直回転軸617,ベベルギア65を経て後ろの発電機632に伝えられ。発電機63
1,632で発電された電力は蓄電器保管庫28内の蓄電器に蓄電される。
金属、ガラス繊維強化プラスチック又は炭素繊維補強ハニカム構造体等で形成された硬翼
帆板511の上下端にそれぞれ上向き突起軸受512と下向き突起軸受513が設けられ
ている。この硬翼帆板511を6枚回転軸514で連結して、一つの硬翼帆51を形成する
。その際、連結する硬翼帆板511の突起軸受の一つおきに摺動リング515のパイプ5
16を突起軸受の中央の空間部に挿入して回転軸514を通しナット518で固定する。
支柱52に硬翼帆51を取り付けるために、図10で示す様に硬翼帆51の最上端、第2
、第3の硬翼帆板511の継ぎ目、第4、第5の硬翼帆板511の継ぎ目に摺動リング5
15が取り付けられる。摺動リング515には支柱52との滑りをよくするためにその表
面にシリコン樹脂が塗布されている。
様に支柱52に6枚連結の硬翼帆板511が折りたたまれた状態で取り付けられている。
支柱52はターンテーブル521に立設されている。ターンテーブル521はボールベア
リング522を介して甲板22上に固定された座金523上に回転自在に取り付けられて
いる。ターンテーブル521の下に固定された回転軸538は座金523を貫通してベベ
ルギア524に結合される。ベベルギア524はスタンド525の上にボールベアリング
522bを介して回転自在に支承されている。
連結された最上端の硬翼帆板511にロープ527を連結し、滑車526を介して巻上機
528で巻き上げると図(B)のように連結された硬翼帆板511は広がってゆき、図(
C)のように展開される。
展開された硬翼帆板511を下ろすには巻上機528のロックを外せば自重によって折り
たたまれるが、摩擦で降下しない場合は巻取機529でロープ527bを巻き取り強制的に
折りたたむこともできる。
る。図11は二本柱の支柱を有する硬翼帆の正面図である。
二本柱の硬翼帆53は、二本の支柱54に6枚の硬翼帆板531が連結された硬翼帆が摺
動枠534で取り付けられている。又、第1層の硬翼帆板には2本の補強片535が取り
付けられている。二本の支柱54,54はその上端で支柱固定片541により連結され、
下端はターンテーブル537に固定されている。
第1層の硬翼帆板531の上には摺動枠534を取り付けるための接続板533が取り作
られている。第1層硬翼帆板と第2層硬翼帆板とは連結板532で屈曲自在に連結されて
いる。第2層硬翼帆板と第3層硬翼帆板の間は摺動枠の付いた接続板533で屈曲自在に
連結されている。
以下同様に第3層の硬翼帆板と第4層の硬翼帆板は連結板532で接続され、第4層の硬
翼帆板と第5層の硬翼帆板は摺動枠用接続板533で接続され、第5層の硬翼帆板と第6
層の硬翼帆板は連結板532で接続されている。
最下端の第6層の硬翼帆板531は2本の補強片535で補強され、その下端はターンテ
ーブル537に固定されている。
間にガラス繊維補強エポキシ樹脂で形成された昭和飛行機製ハニカム層を積層し、さらに
この積層体を2~9層積層して構成する。
エポキシ含浸した炭素繊維補強ハニカム構造体を有する硬翼帆は、三菱化学製のグリシジ
ルアミン型エポキシ樹脂と三菱化学製のジシアンジアミド硬化剤を含侵させて東邦テナッ
クス製の炭素繊維にて直交織物(W-3101)を作り、昭和飛行機製のハニカムと積層
接着させて熱炉内にて硬化プレス成形して厚さ約5mmの3層構造の硬翼帆の素材を作成
する。
次に、ポリエステル樹脂から成り内部に発砲スチロールが充填された断面が台形の長尺成
形芯体を成形し、次に三菱化学製のグリシジルアミン型エポキシ樹脂と三菱化学製のジシ
アンジアミド硬化剤をコーティングした東邦テナックス製の炭素繊維HTS40-12K
をワインディング技術により周囲表面を補強し大型炉内にて熱硬化させて、エポキシ樹脂
で硬化した炭素繊維補強の台形補強構造体を作り、硬帆のつなぎ部分の補強体を製造する
(ワインディング技術は特許6663626号公報および特開平01-113227公報
参照)。
また、摺動枠534はエポキシ樹脂含浸炭素繊維補強ワインディングで成形し、接続片5
6とは強力接着剤で接合する。
た滑車526にロープ527をかけ、ロープ527を巻上機(図示せず)で巻き上げ、硬
翼帆53を引き上げる。各硬翼帆板531と接続板533,硬翼帆板531と連結板53
2の間は蝶番539で接続されているので各硬翼帆板は図のように折り曲げられる。摺動
枠用接続板533には摺動枠534が接続片56を介して接続され、摺動枠534は支柱
54に嵌められ上下に摺動できるように構成されている。
十字型をした摺動枠534の内部の四角の空白部に四角の支柱54を嵌める。摺動枠53
4には、四角の支柱54の各面に接触するゴムローラ55が軸受552に支承された回転
軸551によって回動自在に取り付けられている。
摺動枠534は接続片56、それに接続された摺動枠取付板57で硬翼帆の摺動枠用接続
板533に結合されている。摺動枠用接続板533は摺動枠取付板57とそれとは独立し
た摺動枠取付板58で挟み付け止め金581で固定されている。図中537は二本の支柱
54が立設されたターンテーブルである。
なお、図13に示されている摺動枠は1枚の金属板を折り曲げ加工して2つの摺動枠53
4,接続片56,摺動枠取付板57を一体化して製造することも可能である。
ある。
台風R1(R2は台風の目)は右回りに風力が段々強くなる。従って、台風の勢力が強い
場合S1では、台風の後ろ左の位置に発電用三胴船T1を位置させ、硬翼帆の角度を5時
-11時方向に向け、台風の進路方向Pと同じ方向Qに向けて帆走し海流発電を行う。風
がやや強い場合S2の時は、三胴船をT2の位置に置き、硬翼帆の角度を4時-10時の
方向に向け、台風の進路方向Qに向けて帆走し海流発電を行う。風がやや弱いS3の場合
は三胴船をT3に位置させ、硬翼帆の角度を3時-9時に方向に向ける。
このような三胴船を50隻~1000隻単位で並べて帆走し、台風の勢力を吸収し台風の
勢いを弱めながら発電させる。
台風の発電を中止した場合は、自力推進用スクリュー8を使用して母港ないしは潮流発電
を行う場所に移動して、繋留状態で発電を行う。この自力推進の場合は、発電機ユニット
6は発電機ユニット収納室25に引き上げて、発電機ユニット6による海流の抵抗を軽減
させる。
2.主胴船
3.サイドフロート
4.円筒形ダクト
51.硬翼帆
6.発電機ユニット
7.垂直回転軸型風力発電機
8.推進用スクリュー
Claims (10)
- 先細の船首を持つ主胴船の左右に一対のサイドフロートを有し、硬翼帆で帆走する三胴船
において、主胴船とサイドフロートの間の吃水下に一対の長尺の円筒形ダクトを設け、該
円筒形ダクト内に海流により回転する発電用プロペラを設けたことを特徴とする強風に適
した海流発電用三胴船。 - 前記発電用プロペラを設けた円筒形ダクト部分を円筒形ダクト本体から切り離した円筒形
ダクト分離部と発電用プロペラによって発電する発電機とを一体化し容器に収容して発電
機ユニットを構成し、該発電機ユニットを吃水上の船体内に移動させる移動手段を設けた
ことを特徴とする請求項1に記載の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記発電機ユニット移動手段として、ロープにより発電機ユニットを懸垂して上下させる
巻上機、パンタグラフ式上下移動装置、ピストンによる上下移動装置及びラックとピニオ
ンによる上下移動装置の群から選ばれた1種を使用する又は2種以上を併用することを特
徴とする請求項2に記載の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記発電用プロペラとして二重反転プロペラを使用することを特徴とする請求項1に記載
の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記硬翼帆として折り畳み可能な硬翼帆を使用することを特徴とする請求項1に記載の強
風に適した海流発電用三胴船。 - 前記折り畳み可能な硬翼帆としてつづら折りした硬翼帆を使用することを特徴とする請求
項5に記載の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記硬翼帆を炭素繊維補強ハニカム構造に構成することを特徴とする請求項5又は請求項
6に記載の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記三胴船の自主運行手段として、電気モーターで前記発電機ユニットのプロペラを回転
させて推進させる方法、デーゼル機関によるスクリュー推進方法およびウオータージェッ
ト推進方法の群から選ばれた1種を使用する又は2種以上を併用することを特徴とする請
求項1に記載の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記三胴船の発電機ユニットで発電された電気エネルギーを蓄積する手段として蓄電器を
使用するか又は電気エネルギーを水素に変換して蓄積することを特徴とする請求項1に記
載の強風に適した海流発電用三胴船。 - 前記三胴船に垂直回転軸式風力発電装置を付設したことを特徴とする請求項1に記載の強
風に適した海流発電用三胴船。
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