新型船舶エンジンの提案。 このサイトのヨット、ボートのカテゴリーの質問を見ていると、船のエンジンが如何に故障が多いかがわかります。 原因は、言わずと知れた、海水です。

Question

海水に曝されたら、どんな機器でもひとたまりもありません。
船舶エンジンの故障を減らせたら、どれほど安心して航海ができるでしょうか。

話は変わって、車のエンジンです。
今いちばん流行っているのは、ハイブリッド車です。
ガソリンエンジンと電気モーターの併用です。
これは、機構がとても複雑です。

それで、今後のトレンドは、電気自動車です。
その構造はバッテリーとモーターだけです。トランスミッションも冷却装置も不要です。極めてシンプルです。

ポイントは、如何にしてバッテリーに充電するかです。
理想は燃料電池です。トヨタの「ミライ」がそれを実現しています。
しかし、まだまだ研究の余地があるようです。

それで、私が関心を持ったのは、日産のノートです。
ｅパワーといって、、電気モーターのみで動く機種があります。
発電専用のガソリンエンジンを搭載していて、それでバッテリーに充電します。
商用電源からの充電はできません。
一見、無駄なように思いますが、けっこう燃費は良好です。

それで、この技術を小型船舶に応用できないかと考えました。

たとえば、船外機仕様のボートで、船外機には電気モーターのみを搭載します。
他の諸々の機器、すなわち、発電用エンジン、冷却装置、燃料タンク、バッテリー他は、船倉内に搭載します。
このようにすれば、船外機はコンパクトにでき、大半の機器が塩水、潮風から守られるので、故障は極めて少なくなるだろうと思います。

Answer 1

以前、新日本海フェリーに乗りました。その時の船内の案内板に、この200m以上有る大きな船がエンジンにより発電された電気で走っている事が書いてあり驚いた記憶があります。更にモーターで駆動する推進器は船底で３６０度回転出来るらしく、舞鶴の狭い港の中で、タグボートも使わず１８０度その場で向きを変えたのには驚きました。これもモーター駆動の利点ですね。確か燃費が一リットル当たり数メートルと書いてあって更に驚いた記憶が有りますが、どれでも低燃費と書いてありました。

大型船には既に実用化されていますが小型船舶にはコストがかかり過ぎ、重量的にもスペース的にも無理があるのではないでしょうか。
結果、ヘビーユーザでない限り小型船舶は船外機が最適な様に思えます。

https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E3%81%82%E3%81%8B%E3%81%97%E3%81%82

Answer 2

それで、この技術を小型船舶に応用できないかと考えました。

ガソリンエンジンの原動機
低速・苦手
中速・得意
高速・得意
な原動機

モーター
低速・得意
中速・苦手
高速・苦手
な原動機

車は
２つの原動機を積んで
お互いの
良いところを利用しています

Answer 3

ノートe-Powerは、110年程前にポルシェがミクステで実現したシリーズ型ハイブリッド車と同じ構造を現代の技術で模倣したものです。
原理は、エンジンで発電しその電力でモーター駆動します。
速度変化が大きい時にエンジンを発電に特化する事でエンジン燃焼効率を上げる事ができます。
ただ、ノートe-Powerのようにバッテリーが小さいとエンジン回転数を一定に保てる時間は短く、エンジン燃焼効率はあまり向上しません。
三菱OutlanderPHEVのようにバッテリー容量が大きければ、エンジン燃焼効率はかなり向上します。

船舶では、駆動媒体として直接水に動力を伝達できますから、エンジン回転数をある程度一定にして運行する事ができます。
自動車のような変速をする仕掛が不要となります。
そもそも、自動車よりも機構は単純である程度の効率が維持できますから、シリーズ型ハイブリッドシステムでは発電損失や駆動損失やエネルギー変換損失があるので、現在の動力システムよりも効果があるとは限りません。
航行距離が長いと船舶の運航速度の変化は少なく、下手にエネルギー変換すると逆効果です。

モーターダイレクトにスクリュー駆動すると、防水はエンジンよりも大変です。
エンジンは僅かな水位では稼働できますが、モーターは僅かな水の侵入でも駆動障害となります。
故障は極めて多くなるでしょう。

ちなみに、燃料電池の燃料製造はコストが高く、経済的にはかなり劣る存在です。
燃料供給スタンドも少なく、ほとんどコミュニティエリア用でしか使い物になりません。
普及する前に淘汰される存在で、理想的な技術とは相当乖離した存在です。

(pepsi7cocacolaさんへ)

Answer 4

ハイブリッド船ですね。

研究は進んでいますがプロは否定的です。
東京海洋大学の見解
http://www2.kaiyodai.ac.jp/~takamasa/kaiyodai-ees-project/QA.html

まあ、自作できる範囲でやってみれば。

Answer 5

発電用エンジンの燃焼用空気はどこから？
エンジンルームも換気しないといけないから通気させないとね。
冷却水も空冷ってわけにいかないから、海水で冷やさないとね。
昔から色々とシステムが考えられて実用化されていますが
コストを考えると現在の技術では現行型が一番なのでは？