装备有主螺旋桨和追加螺旋桨的船及其混合航行方法.pdf

本发明提供装备有主螺旋桨和追加螺旋桨的船及其混合航行方法。能够在不损失船舶的航行安全性的情况下实现燃料消耗的降低。在通过主机(12)驱动主螺旋桨(11)而得到推进力的船舶(10)上设有追加螺旋桨(20)及其驱动单元，所述追加螺旋桨(20)被配置在船底或船底上升部的与所述主螺旋桨(11)的配置位置不同的位置处，并且所述追加螺旋桨(20)的所述驱动单元的输出为所述主机的驱动单元的输出的25％以下，能够选择驱动主螺旋桨(11)而得到推进力的常用运转状态和驱动追加螺旋桨(20)而得到推进力的运转状态。

1.  一种船，其特征在于，
在通过主机驱动主螺旋桨而得到推进力的船舶上设置有追加螺旋桨及该追加螺 旋桨的驱动单元，
一台或多台所述追加螺旋桨被配置在船底或船底上升部的与所述主螺旋桨的配 置位置不同的位置处，
该船能够选择：驱动主螺旋桨而得到推进力的常用运转状态；和驱动追加螺旋桨 而得到推进力的运转状态。

2.  根据权利要求1所述的船，其中，
所述追加螺旋桨是导管螺旋桨。

3.  根据权利要求2所述的船，其中，
所述导管螺旋桨能够选择向船外突出的状态和被收入到船内的状态。

4.  根据权利要求2所述的船，其中，
所述导管螺旋桨被设置在船尾区域上。

5.  根据权利要求2所述的船，其中，
所述导管螺旋桨被设置在船首区域上。

6.  根据权利要求2所述的船，其中，
所述导管螺旋桨被设置在船长方向上的中间区域上。

7.  根据权利要求2～6中的任意一项所述的船，其中，
所述导管螺旋桨能够绕上下轴线旋转。

8.  一种船的航行方法，其特征在于，
在通过主机驱动主螺旋桨而得到推进力的船舶上设置有追加螺旋桨及该追加螺 旋桨的驱动单元，
所述追加螺旋桨被配置在船底或船底上升部的与所述主螺旋桨的配置位置不同 的位置处，
在负载状态下，驱动所述主螺旋桨进行推进，在空载状态下，驱动所述追加螺旋 桨进行推进。

9.  根据权利要求8所述的船的航行方法，其中，
所述追加螺旋桨是导管螺旋桨，该导管螺旋桨被设置在船首区域上，在空载状态 下驱动所述导管螺旋桨而向船尾方向进行推进。

10.  根据权利要求9所述的船的航行方法，其中，
所述导管螺旋桨能够从船外收入到船内，在空载状态下，使所述导管螺旋桨从船 内突出到船外后，驱动所述导管螺旋桨而向船尾方向进行推进。

11.  根据权利要求9或10所述的船的航行方法，其中，
在空载状态下驱动所述导管螺旋桨而向船尾方向进行推进时，主螺旋桨的一部分 或全部位于吃水线以上。

12.  根据权利要求8所述的船的航行方法，其中，
在追加螺旋桨的导管上部设置有空气吹出部，从该空气吹出部吹出空气，一边在 船底生成气泡流一边进行航行。

装备有主螺旋桨和追加螺旋桨的船及其混合航行方法
技术领域
本发明涉及装备有主螺旋桨和追加螺旋桨的船及其混合航行方法。
背景技术
在船例如商船尤其是货船的情况下，在装载货物的阶段和卸货后的阶段中，吃水 线的上下变化极大。
一般而言，在货船的情况下，航行是以压载吃水或计划满载吃水进行航行的。特 别是考虑到海上状态不良时的安全性，以实现暴风雨天气的航行的吃水的方式设计并 建造。此外，还考虑螺旋桨没入水中来决定吃水深度，以安全有效地使用推进用螺旋 桨。
然而，维持较深的吃水会使排水量增加、外板与水的接触面积增大、水线面积系 数变差，意味着燃料消耗的增加。
现状是，货船在卸货后，尽管没有运货收入，但考虑到船的稳定性也以压载吃水 状态进行航行。实现该状态下的燃料消耗降低的经济效果巨大，并且还有Nox(氮氧 化物)和Sox(硫氧化物)等的环境改善效果。
特别是近年来，由于压载水中会混入海洋生物的环境问题，压载水的处理被视为 问题。
另外，关于后述的导管螺旋桨(喷嘴螺旋桨)，存在下面的在先技术文献。
【专利文献1】日本专利第3508811号公报
【专利文献2】日本专利第5231878号公报
因此，本发明的主要课题在于，提供装备有主螺旋桨和追加螺旋桨的船及其混合 (复合)航行方法，能够在不损失船舶的航行安全性的情况下实现燃料消耗降低。
发明内容
解决了上述课题的本发明如下。
＜技术方案1记载的发明＞
一种船，其特征在于，在通过主机驱动主螺旋桨而得到推进力的船舶上设置有追 加螺旋桨及该追加螺旋桨的驱动单元，一台或多台所述追加螺旋桨被配置在船底或船 底上升部的与所述主螺旋桨的配置位置不同的位置处，该船能够选择：驱动主螺旋桨 而得到推进力的常用运转状态；和驱动追加螺旋桨而得到推进力的运转状态。
＜作用效果＞
在本发明中，除了主螺旋桨以外，还设置有小型的追加螺旋桨及其驱动单元。追 加螺旋桨的所述驱动单元的输出为所述主机的驱动单元的输出的35％以下，更优选 为25％以下。在载货(负载)时，以接近计划满载吃水的吃水状态驱动主螺旋桨而 航行。如果需要，并用追加螺旋桨进行航行。
在卸货后的回港航海中，主要通过小型的追加螺旋桨进行航行。尤其在天气好的 日子，对船舶航海时的稳定性过度严格的必要性较低。因此，在使吃水线下降的状态 下，通过小型的追加螺旋桨使船行驶。
其结果是，通过使吃水线下降，能够明显使排水量降低，外板与水的接触面积变 小，能够改善水线面积系数，燃料消耗的降低效果巨大。
此外，由于是驱动小型的追加螺旋桨，因此，驱动单元的输出(主机的驱动单元 的输出的35％以下，更希望是25％以下)较小即可，根据该观点，燃料消耗的降低 效果也是巨大的。
船舶在满载货物后出港，转变为通常的航海的情况下，驱动主螺旋桨，以较深的 吃水进行航海。此外，在卸载货物后以压载进行航海的情况下，在转变为通常航海状 态后进行追加螺旋桨航行。但是，在天气不好的情况下，即使是空船，也能够在注入 压载水而稳定化后的状态下，通过小型的追加螺旋桨或主螺旋桨使船行驶。并且，在 需要的情况下，还能够并用追加螺旋桨和主螺旋桨。
通过在压载航海时主要使用追加小型导管螺旋桨，主螺旋桨的螺旋桨没水率的限 制变小，能够使设计好的螺旋桨的螺旋桨直径大于基于以往设计基准的螺旋桨的直 径。由此，能够提高螺旋桨效率，提高约5～7％的效率。这样，通过采用更大直径 的设计好的螺旋桨，螺旋桨效率提高，针对同一船速，主发动机的必要输出减少，由 此，能够大幅改善燃料消耗。
＜技术方案2记载的发明＞
根据技术方案1记载的船，所述追加螺旋桨是导管螺旋桨。
＜作用效果＞
当使用导管螺旋桨作为追加螺旋桨时，即使是小型的，也能够得到相对较大的推 力。
＜技术方案3记载的发明＞
根据技术方案2记载的船，所述导管螺旋桨能够选择向船外突出的状态和被收入 到船内的状态。
＜作用效果＞
在导管螺旋桨处于向船外突出的状态，且在航海中为不使用的状态的情况下，在 较深的吃水时成为阻力，因此，希望使导管螺旋桨成为被收入到船内的状态。
＜技术方案4记载的发明＞
根据技术方案2记载的船，所述导管螺旋桨被设置在船尾区域上。
＜作用效果＞
导管螺旋桨能够设置在船尾区域上。
＜技术方案5记载的发明＞
根据技术方案2记载的船，所述导管螺旋桨被设置在船首区域上。
＜作用效果＞
导管螺旋桨能够设置在船首区域上。
＜技术方案6记载的发明＞
根据技术方案2记载的船，所述导管螺旋桨被设置在船长方向上的中间区域上。
＜作用效果＞
导管螺旋桨能够设置在船长方向上的中间区域上。
＜技术方案7记载的发明＞
根据技术方案2～技术方案6中的任意一个技术方案记载的船，所述导管螺旋桨 能够绕上下轴线旋转。
＜作用效果＞
当导管螺旋桨能够绕上下轴线旋转时，在并用追加螺旋桨和主螺旋桨的运转中， 通过使导管螺旋桨适当地绕上下轴线旋转，能够提高船舶操纵(方向)性。
＜技术方案8记载的发明＞
一种船的航行方法，其特征在于，在通过主机驱动主螺旋桨而得到推进力的船舶 上设置有追加螺旋桨及其驱动单元，所述追加螺旋桨被配置在船底或船底上升部的与 所述主螺旋桨的配置位置不同的位置处，在负载状态下，驱动所述主螺旋桨进行推进， 在空载状态下，驱动所述追加螺旋桨进行推进。
＜作用效果＞
能够得到与技术方案1同样的作用效果。
＜技术方案9记载的发明＞
根据技术方案8记载的船的航行方法，所述追加螺旋桨是导管螺旋桨，该导管螺 旋桨被设置在船首区域上，在空载状态下驱动所述导管螺旋桨而向船尾方向进行推 进。
＜作用效果＞
当使用导管螺旋桨作为追加螺旋桨时，即使是小型的，也能够得到相对较大的推 力。此外，能够将导管螺旋桨设置在船首区域上，在空载状态下驱动导管螺旋桨而向 船尾方向进行推进。
＜技术方案10记载的发明＞
根据技术方案9记载的船的航行方法，所述导管螺旋桨能够从船外收入到船内， 在空载状态下，将所述导管螺旋桨从船内突出到船外后，驱动所述导管螺旋桨而向船 尾方向进行推进。
＜作用效果＞
能够得到与技术方案3的情况同样的作用效果。
＜技术方案11记载的发明＞
根据技术方案9或10记载的船的航行方法，在空载状态下驱动所述导管螺旋桨 时，主螺旋桨的一部分或全部位于吃水线以上。
＜作用效果＞
当使吃水线位置下降至使得主螺旋桨的一部分或全部位于吃水线以上时，能够明 显使排水量降低，外板与水的接触面积变小，能够改善水线面积系数，燃料消耗的降 低效果巨大。
＜技术方案12记载的发明＞
根据技术方案8记载的船的航行方法，在追加螺旋桨的导管上部设置有空气吹出 部，从该空气吹出部吹出空气，一边在船底生成气泡流一边进行航行。
＜作用效果＞
已知：通过吹出空气一边在船底生成气泡流一边进行航行，能够降低船体的摩擦。 然而，在本发明的追加螺旋桨上，通过适当地在导管螺旋桨上设置空气吹出部，能够 降低船体(特别是船底)的摩擦，能够进行经济的航行。
根据本发明，能够在不损失船的航行安全性的情况下实现燃料消耗的降低。
附图说明
图1是本发明的负载状态的船的概要主视图。
图2是导管螺旋桨例子的主视图。
图3是本发明的空载下的运转状态的船的概要主视图。
图4是本发明的导管螺旋桨的另一例子的立体图。
标号说明
10…船
11…主螺旋桨
12…主机(主发动机：驱动单元)
20…追加螺旋桨
21…导管螺旋桨
22…驱动单元
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是本发明的船例如负载状态的商船10、例如是货船的概要主视图。在该商 船10中，通过柴油发动机等主机(主发动机)12驱动主螺旋桨11而得到推进力。 14A是空载状态下的水线，是船首方向较高、船尾方向与船底线交叉的状态、即船首 比船尾吃水深的状态。船尾比船首吃水深的状态则相反，图3中由水线14B示出。
参照图2，船舶上设有包含驱动单元22和导管螺旋桨21在内的追加螺旋桨20。
该追加螺旋桨20配置在船底或船底上升部的与主螺旋桨11不同的位置处，除了 图示的船首区域外，还配置在船尾或中间位置。船尾位置的情况下由符号20A表示， 中间位置的情况下由符号20B表示。
此外，在船尾侧设有桥楼13，形成有窗13A，使得不仅能够监视船首方向还能 够监视船尾方向侧。
追加螺旋桨20的驱动单元22的输出为主机12的驱动单元的输出的25％以下， 是较小的输出。
而且，能够选择驱动主螺旋桨11而得到推进力的常用运转状态和驱动追加螺旋 桨20而得到推进力的运转状态。
说明追加螺旋桨20的例子，作为驱动单元22，除了电动马达、液压马达等以外， 如果需要，还能够联结主机(主发动机)12而得到驱动力。
构成为，驱动单元22对输出轴23的旋转驱动力经由一对锥齿轮24传递到纵轴 25，经由设于纵轴25上的一对锥齿轮26而作为螺旋桨驱动轴27的旋转力来传递， 使在螺旋桨的周围具有导管21A的导管螺旋桨21旋转。
另一方面，构成为，驱动单元22对传递轴28的旋转驱动力被传递到驱动小齿轮 29、与驱动小齿轮29啮合的大齿轮30，能够使导管螺旋桨21绕纵轴25旋转。
此外，如图2所示，比船底10A靠下方的包含导管螺旋桨21的机器处于向船底 10A外突出的状态，但是，由于在通常的航海中成为阻碍，因此能够收入到船内的结 构是理想的。10B是在收入到船内后进行封闭的遮蔽部件。
在是该船构造的情况下，在装载了货物R时，如图1所示，在接近计划满载吃 水的吃水状态下，通过主机12驱动主螺旋桨11而航行。
在卸货后，尤其在天气好的日子，或在平静的海上，对船舶航海时的稳定性过度 严格的必要性较低，因此，如图3所示，在使吃水线下降的状态下，通过小型的追加 螺旋桨20使船行驶。该情况下，如图3的白色箭头所示，能够适当选择船的行进方 向，根据船的行进方向通过桥楼13对船首、船尾进行监视。
其结果是，通过使吃水线下降，能够明显使排水量降低，外板与水的接触面积变 小，能够改善水线面积系数，燃料消耗的降低效果巨大。
此外，由于是驱动小型的追加螺旋桨20，因此驱动单元22的输出较小即可，根 据以主机12的驱动单元的输出的35％以下特别是25％以下尤其是10％～5％程度的 输出就能够航行的观点，燃料消耗的降低效果是巨大的。在天气好的日子(蒲福风级 为0～3的日子)的行驶速度为5～10节(knot)左右即可。
在该船舶装满货物R后出港并转变为通常的航海的情况下，主要驱动追加螺旋 桨，或者驱动主螺旋桨11，或者并用追加螺旋桨和主螺旋桨11，以较浅的吃水进行 航海。
此外，在天气不好的情况下，即使是空船，也能够在注入压载水BW(压载水的 存储空间未图示。)而稳定化后的状态下，通过小型的追加螺旋桨20或主螺旋桨11 使船行驶。
当导管螺旋桨21能够绕上下轴线旋转时，在必要的运转状态下，如图3所示， 能够驱动导管螺旋桨21向船尾方向进行推进。
当导管螺旋桨21能够绕纵轴25(上下轴线)旋转时，通过在追加螺旋桨和主螺 旋桨并用运转中适当地使追加螺旋桨绕上下轴线旋转，能够附加转向功能，能够提高 船舶操纵(方向)性。此外，在该船靠岸时，能够使其朝横向而作为滑动推进器来利 用。
此外，能够将导管螺旋桨21的推进方向设为船首方向。因此，能够针对主螺旋 桨11预先设置防止其旋转的螺旋桨空转防止装置11A。
如果需要，还能够以船的中心线为边界在左右设置导管螺旋桨21。通过使左右 的导管螺旋桨21、21绕上下轴线旋转，能够提高船舶操作性。此外，在作为滑动推 进器来利用时，靠岸变得更简单。
另一方面，最好是如图4所示，追加螺旋桨20在导管螺旋桨21的导管21A上 形成空气吹出部21B，从该空气吹出部21B吹出空气，能够一边在船底生成气泡B 的流一边进行航行。
通过从空气吹出部21B吹出空气而一边在船底生成气泡流一边进行航行，能够 通过生成的气泡B而降低船体的摩擦。本发明的追加螺旋桨20通过在导管螺旋桨21 的导管21A的上侧设置空气吹出部21B，能够降低船体(特别是船底)的摩擦，进 行经济的航行。
产业上的可用性
本发明除了能够应用于一般货船以外，还能够应用于集装箱船、油轮、LNG船、 汽车运输船、散货船、货客船等。