JP4246082B2 - 船舶の補助推進力を発生させるドジャー支持体構造 - Google Patents
船舶の補助推進力を発生させるドジャー支持体構造 Download PDFInfo
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Description
このマグナス効果による補助推進力の発生原理を非粘性の流れをもとに図11に基づいて概念的に説明する。図11(a)は、円柱体90が一様な気流Aの中に置かれている状態を平面図で示したものであり、この状態では円柱体90まわりに、左右対称な気流Aが形成される。即ち、円柱体90まわりの左右の流速は同じであり、したがって圧力も同じとなり、左右方向には力が生じない。ところが、図11(b)のように円柱体90を例えば時計まわりに回転させると、円柱体90まわりの右側の流速が大きくなり、左側の流速は小さくなる。したがって、右側の圧力が左側の圧力よりも小さくなり、結果としてこの圧力差により円柱体90には、右側方向の力Fが生ずる。このようなマグナス効果の原理により、円柱体90は右側方向の補助推進力Fが得られることになる。
この提案では、甲板上の煙突を回転体として回転させるものなどが示されているが、大規模な構造やコスト高の観点から実用化が困難なものであった。
この提案では、円柱状の構造物を別途、設ける必要があり、コスト高の問題があった。
ここでの円柱状のドジャー支持体は、横断面が円形だけでなく、ドジャー支持機構と回転円筒体のガイドの機能を併せ持てばよく、略円形を含み、内部は中実か中空かを問わない。
即ち、従来は空気抵抗となるだけであったドジャー支持体をコスト負担の小さな比較的簡易な構造で、補助推進力を得る構造とすることができる。
ドジャー支持体に吸気部を設けて、この吸気部からも外気を吸入すれば、さらに大きな補助推進力を得ることができる。
したがって、従来は空気抵抗となるだけであったドジャー支持体をコスト負担の小さな比較的簡易な構造で、補助推進力を得る構造とすることができる。
図12に示すように、タンカーなど平甲板船80の甲板81上には居住区70があり、居住区70から水平にドジャー60が左右に延び、このドジャー60をドジャー支持体1が支えている。このドジャー60は船80の接岸時に接岸離岸状況を監視するなどの目的で人間が往来するためなどに使用される。大型船ではこのドジャー60が長くなるため、ドジャー60を支えるドジャー支持体1が必要となる。
この回転円筒体20の下端には回転円筒体20とともに回転する大歯車25が設けられている。回転円筒体20の長さは、大きな補助推進力Fを得るには長い方が好ましいが、コストや周辺環境などによって適宜、決定する。
回転駆動伝達手段は歯車に限らず、ベルトやチェーンなどの他の手段でもよい。
ドジャー支持体の基盤4上にはスラストベアリング3が設置され、回転円筒体20の重量支持と共に円滑な回転が可能となっている。
船80が航行中にドジャー支持体1は様々な向き、大きさの風Wを受ける。この風向、風力をセンサ6が感知して制御部7に信号eを送り、この信号eに応じて、制御部7はあらかじめプログラムされた指示に基づいて、回転駆動装置10や吸入ポンプ5を作動させる。
そして、回転駆動装置10を作動させて回転円筒体20を回転させることでマグナス効果により補助推進力Fを得たり、回転円筒体20を固定したままで吸入ポンプ5を作動させて吸気をし、回転円筒体20まわりの気流を変化させ、補助推進力Fを得るようにする。
この空気抵抗低減の原理を図4で説明する。図4(a)は、ドジャー支持体1が船首方向からの風Wを受けている状態を示す。回転円筒体20周りの気流Aは左右対称で、回転円筒20後端周辺ではく離して、はく離領域Bが形成される。このはく離領域Bは圧力が相対的に低くなるためにドジャー支持体1の前後方向では前の圧力が大きくなり、圧力抵抗として後方向に抗力R1が生ずる。一方、図4(b)に示すように回転円筒体20の吸気孔24を風下にして、吸気をすると気流Aのはく離位置が後方にずれ、はく離領域Bが小さくなる。これにより、圧力抵抗としての抗力R2は吸気しない場合のR1よりも小さくなり、結果として吸気によりドジャー支持体1が受ける空気抵抗を低減することができる。
また、センサ6と制御部7を省略して人間が直接、回転駆動装置10や吸入ポンプ5を制御するようにしてもよい。
ドジャー支持体1は様々な向き、大きさの風を受けるが、たとえば、図7(a)のように右斜め前方からの風Wを受ける場合、ドジャー支持体1は風Wと同じ向きの抗力Rを受ける。ところが、図7(b)に示すようにフィン30に隔てられたドジャー支持体1の左側の吸気孔24のみから吸気をすると左側の気流Aの速度が増す一方で、吸気をしない右側の気流Aの速度の変化はなく、結果として左側の圧力が小さくなり、左前方への補助推進力Fが発生する。ドジャー支持体1左側の吸気孔24からのみ吸気をするには、ドジャー支持体1内部の蓋部41を回転させて右側の内部を封鎖し、吸入ポンプ5を作動させればよい。この内部構造によれば、容易にかつ確実に片側の吸気孔24のみから吸気がおこなえる。
同様に、左斜め前方からの風Wに対しては右側の吸気孔24のみから吸気をすると右前方への補助推進力Fが発生する。
風力が小さい場合は、得られる補助推進力Fが小さいため、吸入ポンプ5での吸気をやめて、エネルギーの損失を防ぐ。
フィン30の先端を左右に可動すること、即ち、フィン30の突出方向を変えることによっても同様の効果を得ることができる。
第二の実施形態と同様であるが、たとえば、図10のように右斜め前方からの風Wを受ける場合、フィン30の左側面のフィン吸気孔31のみから吸気をするとドジャー支持体1まわり左側の気流Aの速度が増す一方で、吸気をしない右側の気流Aの速度変化はなく、結果として左側の圧力が小さくなり、左前方への補助推進力Fが発生する。フィン30の左側面のフィン吸気孔31からのみ吸気をするには、フィン30内部の蓋部32を回転させて右側面の吸気孔31を封鎖し、吸入ポンプ5を作動させればよい。この吸気構造によれば、容易にかつ確実に片側のフィン吸気孔31のみから吸気ができる。
同様に、左斜め前方からの風Wに対してはフィン30右側面のフィン吸気孔31のみから吸気をすると右前方への補助推進力Fが発生する。
風力が小さい場合は、得られる補助推進力Fが小さいため、吸入ポンプ5での吸気をやめて、エネルギーの損失を防ぐ。
4 基盤 5 吸入ポンプ(吸気装置) 6 センサ 7 制御部
8 連通部 10 回転駆動装置 11 駆動歯車
20 回転円筒体 21 外筒部 22 内筒部 23 連結リブ
24 吸気孔(吸気部) 25 大歯車
30 フィン 31 フィン吸気孔
32 蓋部 33 吸入方向変更弁
40 封鎖弁 41 蓋部 42 隔壁
60 ドジャー 70 居住区
80 船(タンカー) 81 甲板
Claims (5)
- 甲板上に設けられた居住区から左右両方向に水平に伸びたドジャーを支えるドジャー支持体を有する船舶において補助推進力を発生させるドジャー支持体構造であって、
前記甲板上に立設される円柱状又は筒状のドジャー支持体と、
該ドジャー支持体を内挿し、回転自在に支持される回転円筒体と、
該回転円筒体を回転させる回転駆動装置と、
該回転円筒体の前後方向中間部から後方の領域に設けられた、該回転円筒体の内部と外部とを連通する吸気部と、
該吸気部から外部の空気を船舶内部に吸入する吸気装置と、を設けたことを特徴とするドジャー支持体構造。 - 請求項1に記載のドジャー支持体構造の制御方法であって、前記回転円筒体を回転させマグナス効果を利用した補助推進力を得る制御、又は前記回転円筒体の向きを風向角度調整のために回転させて変更することで前記吸気部を風下に向け、前記吸気部から空気を吸入して前記ドジャー支持体の空気抵抗を減少させる制御のいずれか一方の制御を選択して行なうことを特徴とするドジャー支持体構造の制御方法。
- 甲板上に設けられた居住区から左右両方向に水平に伸びたドジャーを支えるドジャー支持体を有する船舶において補助推進力を発生させるドジャー支持体構造であって、
前記甲板上に立設される筒状のドジャー支持体と、
該ドジャー支持体の後部外周に設けられた中空状のフィンと、
該フィンの左右両側面に設けられた該フィンの内部と外部とを連通するフィン吸気部と、
該フィン吸気部から外部の空気を吸入する吸気装置と、からなり、
前記左右両側面に設けられたフィン吸気部から左右それぞれ単独で吸気ができるドジャー支持体構造。 - フィンのドジャー支持体における周方向位置またはフィンの突出方向の少なくともいずれか一方を変更可能とした請求項3に記載のドジャー支持体構造。
- さらに、ドジャー支持体が受ける風力または風向きの少なくともいずれか一方を感知す
るセンサと、該センサからの信号を受けて補助推進力発生の制御を行う制御部と、を備えた請求項3又は4に記載のドジャー支持体構造。
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