アンチロールタンク

アンチロールタンクは、船の横揺れに対する応答性を向上させるために船に取り付けられたタンクです。タンクの左舷側から右舷側への水の移動速度を遅くするためのバッフルが取り付けられており、タンクは船体の高い側により多くの水が閉じ込められるように設計されています。これは、自由表面効果に逆らって作用することで船体の横揺れ周期を短縮することを目的としています。これらは、アクティブアンチロールタンクとパッシブアンチロールタンクに大まかに分類できます。

船の全幅に渡って伸びる、部分的に満たされた単一のタンク。その形状、サイズ、および内部バッフルにより、内部の液体は船の横揺れに応じて左右に揺れます。船に作用する横揺れモーメントの位相と、その結果生じる液体の動きは、横揺れの動きが減少するように調整されます。このタイプのタンクは、ウィリアム・フルードによって最初に研究されましたが、1950 年代に復活して多くの海軍艦艇で使用されるまで、あまり注目されませんでした。このタイプのタンクには、水位の変化によってタンクの固有振動数を変更できるため、船のメタセントリック高さの変化に対応できるという利点もあります。自由表面タンクは、一般に「フリューム」タンクと呼ばれます。

これらのタンクの使用は、20世紀初頭にドイツのH.フラーム氏によって開拓され^[1]、フラームタンクと呼ばれることが多い。これらの部分的に満たされたタンクは、底部で大きなクロスオーバーダクトで接続された2つのウィングタンクで構成されています。2つのタンク内の液体の上にある空気柱もダクトで接続されています。自由表面タンクと同様に、船が横揺れし始めると、流体はウィングタンクからウィングタンクへと流れ、船に時間とともに変化するロールモーメントを引き起こします。注意深く設計すれば、このロールモーメントは正しい位相になり、船のロール運動が軽減されます。水クロスオーバーダクトの上下のスペースは他の目的に使用できるため、船首と船尾の通路は制限されません。

これはフラームが提唱し、1900 年代初頭に数隻の船で使用されたもう 1 つの概念です。この概念では、2 つの翼タンクは上部の空気ダクトによってのみ接続されています。水は船体の海への開口部を介して各タンクに出入りします。これにより、他の設計のようにクロスオーバー ダクトが不要になりますが、独自の欠点があります。この設計では、海水との明確な相互作用によりタンクの腐食が促進されます。船体の穴は前進運動に対する抵抗になります。船外の海水 (最初は静止している) を船内に入るときの船の速度まで加速するために必要な力は、大きな抗力成分 (運動量抗力) であり、その大きさは船の速度の 2 乗で増加します。最近では、これらのタンクのバリエーションが、前進運動がほとんど関係のない石油掘削リグ アプリケーションで使用されています。

これはU字管タンクに似ていますが、水クロスオーバーダクトははるかに大きく、空気クロスオーバーにはサーボ制御バルブシステムが含まれています。このバルブは空気の流れを制御するため、必要な電力は非常に少なくなります。バルブが閉じているときは、一方のタンクからもう一方のタンクへの空気の通過が防止され、タンク内の空気が圧縮されて水の流れも防止されます。バルブが開いているときは、水と空気の自由な移動が可能です。^[2]

制御されたパッシブ安定化とアクティブ安定化の境界はそれほど明確ではありません。アクティブ安定化は、一般的に、システムで大きなパワーの機械を使用する必要があり、この高コストを正当化するために、システムはロールを大幅に低減させる効果が高くなければならないことを意味します。

このコンセプトは、受動システムのように水が揺れ動くのを許すのではなく、軸流ポンプを使用して船の片側から反対側に水を強制的に流すというものである。ウェブスター (1967) は、このようなタンクの設計を詳細に研究した。この方法の主な欠点は、ポンプを作動させたときに、かなりの量の流体がタンクに到達するまでに時間差があり、瞬時のロール安定化が制限される点である。したがって、フィンスタビライザーシステムと比較すると、これは非常に非効率的である。^[3]

このコンセプトでは、タンク内の流れを制御するためにエネルギーを消費する代わりに、受動システムのようにタンクに流れ込む水を使用して水車を利用して電気を生成します。これの主な利点は、燃料消費の一部を置き換えることによる運用コストの削減と、機械的な移動装置なしで水の流れを制御することです。^[4]

• スロッシュダイナミクス

• 造船学の原理第3巻、SNAME、1989年、127ページ

• https://web.archive.org/web/20100917163912/http://allatsea.net/article/April_2007/Anti-Roll_Tanks_-_A_Simple_Way_to_Stabilize
• http://www.hoppe-marine.com/
• http://www.geps-techno.com/