JP4009643B2 - 船舶の船首形状 - Google Patents
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Description
図6は球根状の船首バルブの作用説明図であり、図6では、船舶12は図面に向かって右方向に航走している。平水時に船首バルブ24を有していない船舶12が航走すると、船首から船尾に向かって余弦波のような自由波W1が生ずる。一方、船首バルブ24を有する船舶12では、水面下にある船首バルブ24によって自由波W1とは異なった位相の自由波W2が生起される。そのため、船首バルブ24を有する船舶12が水面上に生起する波は、自由波W1と自由波W2とを合わせた波であって、自由波W1に対して自由波W2が逆位相となった場合には、自由波W1は自由波W2によって打ち消され、すなわち、自由波W1と自由波W2が互いに干渉しあって、水面上にはほとんど波が生起されず、造波抵抗も略零になる。これが球根状の船首バルブの作用である。
図4(a)において、船舶12は、大別して船首部14と、貨物積載部16と、船尾部18から構成されている。そして、船首部14は、LWL(load water line)と呼ばれる満載吃水線50の上部に位置する暴露甲板船首20と、バルバスバウと呼ばれる船首バルブ24と、満載吃水線50近傍で船尾側に後退した船首括れ部26とから構成されている。
当該発明の構成は、船首プロファイル101を形成する船首最先端ラインを計画満載喫水線102下方の船首端下端103位置から上甲板104まで略鉛直上方に延ばして該船首最先端ラインを前部垂線と略一致させると共に船の全長の前端にも略一致させ、かつ、当該略鉛直範囲の水線面形状における水線面角度(船体中心線Cと船体サイドライン105とのなす角度)αを10度以下とし、水線面形状を先端まで延長した際の先端位置での仮想幅(両幅)Bを600mm以下として、水線面形状を先鋭にしたものである。そして、この構成により、船の全長制限を満足した上で箱型ホールドを確保しつつ、設計速力における船首端の水面の盛り上がりを小さくし、更に船首波崩れをなくすことができ、その結果大幅な造波抵抗及び砕波抵抗の減少作用を得ることができるという効果を奏するとされている。
また、造波抵抗は船舶の前進速度と船舶の満載吃水線における船舶の長さによって決定されるフルード数という数値によっても支配され、フルード数の増加とともにその造波抵抗が増すが、特開2004−74891号公報に開示のものと図4に示す従来例とはフルード数が同値であり、フルード数を低減させるものではない。
そして、本願請求項2の発明に係る船舶の船首形状は、本願請求項1に係る船舶の船首形状において、前記船首バルブの上部には船首が船尾方向に後退した船首括れ部が形成されていることを特徴とする。
また、本願請求項3の発明に係る船舶の船首形状は、本願請求項1または本願請求項2に係る船舶の船首形状において、前記船首バルブは、軽荷吃水線の下方に位置し、前記満水吃水線と船底線の距離をH、前記船首バルブの上部と前記船底線の距離をhとするとき、h/Hが50%〜30%であることを特徴とする。
(2)そして、船首バルブの前端を満載吃水線における楔状船首の前端と略同一位置または同一位置にしていることから、貨物積載部の最前端に位置し設置が義務付けられている衝突隔壁を、従来よりも船首側に設置することができるため、貨物積載部の容積が増大する。これについても詳細に後述する。
(3)また、満載吃水線近傍の楔状船首の前端をそのまま前方に延伸せしめている、すなわち、水平面から見た満載吃水線近傍の船首形状は従来と同様の船首形状となっていることから、衝突隔壁における船舶の幅を従来と同様の幅とすることができるため、衝突隔壁が従来よりも船首側に設置される分だけ、貨物積載部の容積が増大する。
(4)さらに、暴露甲板船首の前端を楔状船首の前端に一致させた場合には、暴露甲板の有効面積を広げることができる。
(2)また、船首バルブの上方の船首先端の形状は、前方へ向けてそのまま突出する楔形であるため、波浪時であっても、楔状船首の前端の突出部により船首先端の造波作用が従来よりも小さくなる。
(3)従来における暴露甲板の前端の形状はスプーン型であるが、本願発明は、この形状により、アンカー取り付け位置における船首と船尾の中央を結ぶ船舶センターラインからの離間距離が、従来よりも短くなり、沖停泊時の船体旋回運動によるアンカーの吊チェーンのねじれが少なくなる。そのため、吊チェーンのねじれを起因とする船体外板の傷付く範囲が減少する。
図1において、図4と同一の要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図1(a)において、符号10は実施例1に係る船首形状を備えた船舶、符号14は船首部、符号16は貨物積載部、符号18は船尾部、符号20は暴露甲板船首、符号22は楔状船首、符号24は船首バルブ、符号30は船尾、符号32は舵、符号34はプロペラ(推進器)、符号40は衝突隔壁、符号50は満載吃水線、符号51は軽荷吃水線、符号53は船底線である。
図1(a)において、船舶10は、主に船首部14と、貨物積載部16と、船尾部18から構成されていて、船首部14は、満載吃水線50の上方に位置する暴露甲板船首20と、楔状船首22と、船首バルブ24とから構成されている。
楔状船首22は、図4(a)に示す船首括れ部26の従来の船首部を船舶の前端までそのまま延伸させたように設置されていて、その形状は、前方へ向けて突出する楔形であり、楔状船首22が船首括れ部26に接する部分にあっては、楔状船首22は緩やかな曲面をもって接続している。
さらに、貨物積載部16の船首側には設置が義務付けられている衝突隔壁40が配設されていて、貨物積載部16の最前部となっている。換言すれば、船首部14と貨物積載部16は、衝突隔壁40により区分けされている。
フルード数とは、前述のとおり造波抵抗を表す無次元のパラメータであって、このフルード数の減少とともに造波抵抗も減少する。ここで、Uを船舶の進行速度、Lを吃水線における船舶の長さ、gを重力加速度とすると、フルード数Fは、下記の数式1で表される。
本実施例に係る船舶10のフルード数をF10、吃水線における船舶の長さをL10、従来例(図4参照)に係る船舶12のフルード数をF12、吃水線における船舶の長さをL12とすると、船舶12に対する船舶10のフルード数の減少率Δは、
Δ=(F12−F10)/F12=(√L10−√L12)/√L10 となる。
ここで、船の全長を200mとすると、船舶12の満載吃水線50における船首括れ部26の長さは5mであるので、L10=200、L12=195となるから、
Δ=0.013 となり、フルード数F10はF12よりも1.3%減少することとなる。
そのため、発明者らは本実施例に係る船舶と従来例に係る船舶との比較試験をおこなった。その結果を図3に示す。
ここで、主機関出力を常用出力(直線e)とした場合の本実施例に係る船舶の速力と従来例に係る船舶の速力を比較すると、図に示すように、満載状態においては約0.06ノット、バラスト状態では約0.08ノット、本実施例に係る船舶の速力が従来例に係る船舶の速力を上回ることが確認できた。これは従来例に係る船舶の速力に比して約0.3%の増加となっている。なお、上記の常用出力には、波浪時における定速航行するための必要な出力増加量(シーマージン)を含んでいる。
前述した設置が義務付けられている衝突隔壁40は、Lppの5%にあたる距離をFP線から船尾側に戻した位置に設置することが規定されていて、船首バルブの前端がFP線から前方に位置する場合には、船首バルブの前端とFP線との距離の1/2を前記のLppの5%にあたる距離から控除することが認められている。
いま、船舶10と船舶12のLoaをともに200mとする。船尾最後端からAPまでの距離はともに5mであるが、船舶10においては、FPと船首最前端が一致しているのに対し、船舶12においては、FPと船首最前端の距離は5mである。したがって、船舶10のLppは、195m(=200m−5m)となるのに対し、船舶12のLppは、190m(=200m−5m−5m)となる。
この2.25mに広がることによる貨物積載部16の容積の増大は、タンカーにあっては、倉内タンク容量にして約500m3であり、自動車運搬船にあっては、乗用車約15台分となる。
11 実施例2に係る船首形状を備えた船舶
12 従来例に係る船首形状を備えた船舶
14 船首部
16 貨物積載部
18 船尾部
20 暴露甲板船首
22 楔状船首
24 船首バルブ
26 船首括れ部
30 船尾
32 舵
34 プロペラ
40 衝突隔壁
50 満載吃水線
51 軽荷吃水線
Claims (3)
- 満載吃水線下に船首バルブを有する船舶であって、
前記船首バルブの上方の船首の形状は、水平面から見て前方へ向けて突出する楔形とし、満載吃水線近傍の楔状船首の前端をそのまま前方に延伸せしめ、
暴露甲板船首の前端、前記船首バルブの前端および満載吃水線の楔状船首の前端は側面から見て同一垂直線上にあるとともに該船首バルブは満載吃水線下方に位置する軽荷吃水線下に配置したことを特徴とする船舶の船首形状。 - 前記船首バルブの上部には船首が船尾方向に後退した船首括れ部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の船舶の船首形状。
- 前記船首バルブは、軽荷吃水線の下方に位置し、前記満水吃水線と船底線の距離をH、前記船首バルブの上部と前記船底線の距離をhとするとき、h/Hが50%〜30%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の船舶の船首形状。
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