JPH0745419Y2

JPH0745419Y2 - 複合支持型超高速船の下部船体

Info

Publication number: JPH0745419Y2
Application number: JP1989077919U
Authority: JP
Inventors: 亮太郎荻原; 哲朗池渕
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2004-06-30
Also published as: JPH0316593U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、概ね40乃至50ノット以上のスピードで航走
する超高速船に係り、詳しくは船を水中翼の揚力と下部
船体（ロワーハルあるいは没水体ともいう）の浮力の両
方で支持する形式の複合支持型超高速船の下部船体の形
状に関する。

〔従来の技術〕

近時、陸海空の各種交通手段の高速化へのニーズが高ま
るなか、内海、離島等の旅客船航路もその例に漏れず、
快適性、高速性を重視したサービス向上を目指した大き
な変革期が訪れつつある。最近我が国でも高速時水中翼
で船体の全重量を支えてウォータジェット推進により超
高速で航走する超高速旅客船が登場して、かかる旅客分
野のニーズに応えんとしている。

また、貨物専用輸送の分野でも、大量の生鮮食料品（野
菜や水産物等）や電子部品等を需要地へ即日（当日）配
送するために上記と同様超高速化のニーズが大きく高ま
って来ている。従来かかる生鮮品等は、鮮度低下防止の
ために大量輸送の場合には主に航空貨物として扱われる
ことが多いが、貨物専用の航空機にしてもその輸送重量
はせいぜい数十トン程度に止まり、近年の大量荷動きの
動向に対応できるものではない。

また一方、近年、電子部品のような精密機器部品は労働
力の安価な東南アジアや台湾といった日本に比較的近い
国で生産され、それを日本に逆輸入して完成品を生産す
る方式が盛んとなってきている。この場合、管理上など
の都合からその在庫量を極力減少させるため、かかる電
子機器部品等をその時の生産に必要なパーツを必要な量
だけタイムリーに入手したいという要望が強く打ち出さ
れている。

しかしながら、上述のような大量かつ超高速輸送の要求
に対し、従来の高速貨物（コンテナ）船では輸送日数が
かかり過ぎて対応できず、航空機輸送とした場合には重
量の制限があるうえ輸送費も割高となって生産コストに
影響するという不都合を生じている。

また、上述した超高速旅客船と同様な形式の超高速貨物
船を採用するにしても、船体重量をすべて水中翼の揚力
で支持するタイプでは、自ずとその載荷重量にも制限が
出てくる。例えばこの船型で載荷重量数百トンの貨物船
を仮に設計した場合には巨大な水中翼が必要となり、実
現不可能と言われている。

そこで、従来より第10図（ａ）側面図、同図（ｂ）正面
図に示すように船体を上部船体１と下部船体２とで構成
し、この両船体間の前後にストラット３を固定して設
け、更にこの下部船体２の両側に水中翼４を突設した複
合支持型の船舶が提案されている（例えば、特開昭61-5
4382号公報、実開昭55-102693号公報参照）。ここで、
複合支持型とは、超高速で航走時、船体重量を下部船体
２の浮力と水中翼４の揚力の両方でもって支持する形式
の船型をいう。つまり、この複合支持型超高速船におい
ては、第10図（ａ），（ｂ）に示すように低速時には上
部船体１の下部が水中に没するd₂の吃水で航走（以下、
この航走状態を「艇走」という）し、超高速になると水
中翼４の揚力により浮上し、d₁の吃水で航走（この航走
状態を以下「翼走」という）する。

ところで、下部船体２の形状は、一般にはその全体が軸
対称体のものが考えられる（特開昭61-54382号、特開昭
61-46785号、特開昭61-46787号参照）。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、下部船体２が軸対称体で構成されている
場合には、本考案が対象とするような超高速で航走する
と、速度の増加に伴って頭部側が下方に沈みこもうとす
る傾向（頭下げ傾向という）が顕著になる。この傾向が
あまり大きくない場合には、水中翼４等の制御機構を用
いて制御（補正）することも不可能ではないが、本質的
には下部船体２の形状を改良して上述のような傾向を解
消あるいは減少させることが好ましい。

即ち、上述のように、下部船体２が基本的に上述のよう
な形状を有している場合には、水中翼４等の制御機構を
用いた制御は、その特性を加味した制御にしなければな
らず、一般に速度とともに変化する上記傾向の特性に対
応した非常に複雑な制御をしなければならないこととな
る。特に、そのときの天候によって著しく変化する波浪
中を翼走するときには、種々異なる波浪の影響等によっ
て上記傾向も変化することになり、この変化に自動的に
対応させようとすると極めて複雑な制御を強いられるこ
ととなる。

本考案は、上述のような超高速で翼走するときの下部船
体の上記傾向に鑑み、翼走に伴い下部船体に生ずる船体
抵抗値を所定以下に且つ浮力を所定以上に維持しつつ、
超高速時にも上述のように下部船体の船首が下方に沈む
ような傾向を生じない超高速船の下部船体を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、上部船体と下部船体とからな
る船体を有し、超高速航走中は全体が没水している下部
船体の浮力と水中翼の揚力の両方で、上記上部船体を水
面上に支持する複合支持型の超高速船において、上記上部船体と下部船体を、離間した部位で、断面翼状
の複数の柱状ストラットで連結し、且つ、上記全体が没水している下部船体の船首部の底面
側を、船体の中心線（各セクションの中心を結んで形成
される線をいう。本明細書において同じ）に対して、該
船首部の上面側の下方への反りに比べて、大きな上方へ
の反り（反りあるいはその一部が平面状に構成されてい
るものを含む。本明細書において同じ）を有するよう形
成するとともに、下部船体の上面の角部をラウンド状に
形成したことを特徴とする。

〔作用〕

しかして、上述のように構成することにより、超高速航
走時における下部船体の船首部の底面側の圧力分布が、
上述の軸対称体（第10図（ａ），（ｂ）参照）のものに
比べて、高くなるため、上向きの力が働き、船首部から
生じる下方へのミッドシップまわりのモーメント（頭下
げモーメントともいう）が減少し、下部船体が没水状態
で超高速航行するときにおける船首部が下方に沈みこも
うとする傾向は、著しく減少若しくは無くすことができ
る。尚、このミッドシップまわりのモーメントとは、各
部位に働く圧力にその部位からミッドシップまでの距離
を乗算して得られる値である。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本考案にかかる下部船体を具備した複合支持型
超高速船を船底方向から見た斜視図、第２図は同じく上
方から見た斜視図、第３図は同じく下部船体の船首部分
をウォータラインを付して示した部分側面図、第４図は
同じく下部船体の船首部分の部分平面図である。

第１図において、１は上部船体、２は航走時にも没水す
る下部船体、３は上記上部船体１と下部船体２を連結す
るストラット、４は下部船体２の側部に付設された水中
翼、4Aは水中翼４に付設されたフラップ、５は推進用の
ウォータジェット噴出口を示す。

第１図に示すように複合支持型の船型は、主として、上
部船体１と、この船底中央部に前後に配設された断面翼
状のストラット３と、この前後のストラット３の下端部
に連結され上部船体１とほぼ同長の長さを有する下部船
体２と、この下部船体２のストラット位置において両側
に略水平に突設した水中翼４からなる。そして、この水
中翼４には船体の姿勢制御等のための複数のフラップ4A
がそれぞれ付設されている。なお、航走中には後部のス
トラット３の下端付近に設けた吸入口（図示せず）から
水を吸引して船尾端に設けたウォータジェット噴出口５
より高速で噴射して船体が前進推力を得るようになって
いる。

そして、上述のような構成を有する複合支持型超高速船
は、超高速航走する際には、上記上部船体１が、没水し
ている上記下部船体２の浮力と上記水中翼４の揚力によ
って水面上に浮上した状態で、航走（翼走）する。

本考案の対象である上記下部船体２は、第３図あるいは
第１図，第２図に図示するように、その船首部2Aの底面
2a側を、船体の中心線Ｏ（第３図参照）に対して、該船
首部2Aの上面2b側の下方への反りに比べて、大きな上方
への反りを有するよう形成している。即ち、本実施例の
場合には、船首部2Aの上面2bはほぼ水平面状で、底面2a
は大きな曲率で上方へ反り上がるよう構成されている。
従って、下部船体２の船首部2Aにおいては中心線Ｏ（第
３図参照）が上方に偏心した状態となっている。

そして、上記底面2aの上方への反り上がりは、本実施例
の場合、概ね前部のストラット３の前縁近傍からはじま
っている。

なお、上記実施例では、反り上がりの面が大きな曲率の
線で構成されているが平面で構成されていてもよく、そ
の場合には、他の面との接続部は曲線状（Ｒ状）になる
よう加工をしておくことが望ましい。また、本実施例で
は、水平面内での直進性を向上させることを目的とし
て、下部船体２の船尾2B部分は、あたかも魚の尾鰭の如
く垂直平面で構成されるヒレ状に形成されている。ま
た、上記下部船体２の上面は第５図（ｃ）に図示するよ
うに、該上面の角部がラウンド状（角を所謂「ラウンド
加工」した状態をいう）に形成されている。

しかして、このように下部船体２の船首部2Aで、その底
面2aを、船体の中心線Ｏに対して、該船首部2Aの上面2b
側の下方への反りに比べて、大きな上方への反りを有す
るよう形成することにより、超高速航走において、該下
部船体２の船首における底面側の圧力分布が、第６図
（ａ）〜（ｄ）（あるいは第10図（ａ），（ｂ））に図
示する軸対称体のものに比べて、高くなり、この結果、
船首部から生じる下方への下部船体２のミッドシップま
わりのモーメント（頭下げモーメントという）が減少す
ることに起因して、この船首部2Aから、下部船体２のミ
ッドシップまわりの上方へのモーメントを生じさせる。
この結果、下部船体が没水状態で超高速航走するときに
おいても、該下部船体の船首が下方に沈みこもうとする
傾向は著しく減少させることができる。

本考案者は、上記作用効果を確認するため、上記第１図
〜第４図に示す下部船体と同様の船首部を有する下部船
体のモデル（第５図（ａ）〜（ｄ）参照）と、軸対称体
からなる下部船体のモデル（第６図（ａ）〜（ｄ）参
照）と、さらに逆に船首部分で船体の中心線に対して上
面側の下方への反りが底面側の上方への反りより大きく
なった下部船体のモデル（第７図（ａ）〜（ｄ））を用
いて、水槽実験をおこなった。

なお、上記モデルでは、参考例として示す第７図（ａ）
〜（ｄ）に示すモデルのものを除いて、船尾側はヒレ状
に形成されていない。

また、下部船体の全体の容積（体積）が等しくなるよ
う、上記各モデルを形成している。

さらに、この実験は、船首の形状と没水深度（第８図に
図示する、下部船体２の中心線Ｏから水面Ｌまでの距離
ｆを下部船体の厚みＤで除して無次元化した値）の関係
をも明らかにするため、第９図に図示するように、没水
深度をパラメータとして比較している。

即ち、本考案にかかる船首形状の場合には、縦軸に没水
している下部船体のモーメント係数をとった第９図に図
示するように、下部船体のトリム角を「０」にして航走
させたとき、「頭下げモーメント」の値「C_M1」（第９
図参照）は「０」に近い略「0.05×10^-3」程度になって
いるのに対して、第６図（ａ）〜（ｄ）に示す軸対称体
の場合には、「頭下げモーメント」の値「C_M2」（第９
図参照）はかなり大きい略「0.2×10^-3」程度になって
いる。さらに、逆に第７図（ａ）〜（ｄ）に示すモデル
の場合には、「頭下げモーメント」の値「C_M3」（第９
図参照）はさらに大きい略「0.25×0.30×10^-3」程度に
もなっている。このことより、下部船体の船首部分の中
心線を上方に偏心させることが、上記「頭下げモーメン
トを解消すること」に対して非常に有効であることが判
る。

そして、下部船体の船首部分の中心線を上方に偏心させ
るポイントを船尾側にさらにずらすことにより、この実
験に用いた下部船体のモデルのものよりさらに上記「頭
下げモーメント」を少なくする（「０」にする）ことが
できることが判明した。

ところで、上記下部船体のミッドシップまわりのモーメ
ント係数とは、で表されるものをいう。この式で、はミッドシップまわりのモーメント、ρは航走する液体
の密度、Ｌは下部船体の長さ、Ｖは航走速度である。

尚、上記第９図において、トリム角を上下に各２度傾斜
させた場合の上記モーメント係数についても記載し、上
方に２度傾斜させた場合には船首の下方への「頭下げ」
モーメント（モーメント係数）が「０」に近づきあるい
は「０」より大きくなるものがあるが、このようにトリ
ム角をつけた場合には、トリム角をつけない場合に比べ
て船体抵抗値が増加し有利な解決策とはならない。

また、没水深度を小さくすると、水面からの影響が大き
くなり、没水深度が大きい場合に比べて、上記「頭下
げ」モーメントが大きくなる傾向がある。従って、ある
程度以上の没水深度が必要であることが判る。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案は、複合支持型超高速船に
おいて下部船体の船首形状を上述のように構成したの
で、超高速で航走する場合にも、下部船体が下方に沈む
ような傾向を無くしあるいは大幅に減少させることがで
きる。

このため、複合支持型超高速船の航走時の制御が大幅に
軽減される。この結果、制御がシンプルになり、航走安
定性に関する信頼性が向上する。また、同様に制御がシ
ンプルになることにより、価格的に大きなウエイトを有
する制御関係が安価になり、超高速船の実施化を促進さ
せることができる。

従って、本考案は、従来困難とされてきた大型の超高速
船の実現に大いに寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる複合支持型超高速船を船底方向
から見た斜視図、第２図は同じく下部船体部分の上方か
ら見た斜視図、第３図は同じく下部船体の船首部分をウ
ォータラインを付して示した部分側面図、第４図は同じ
く下部船体の船首部分の平面図、第５図（ａ）は本考案
にかかる下部船体のモデルの形状を示す平面図，第５図
（ｂ）は同モデルの形状をウォータラインとセクション
を示すラインを付して表した側面図、第５図（ｃ）は第
５図（ｂ）に表す各セクションを示すラインにおける断
面の右半分を示す図、第５図（ｄ）は第５図（ｂ）に表
す各ウォータラインにおける断面図、第６図（ａ）〜
（ｄ），第７図（ａ）〜（ｄ）は下部船体が軸対称体の
モデルおよび船首部で上面が底面の上方への反りより大
きな反りを有するモデルにおける上記第５図（ａ）〜
（ｄ）と同様図、第８図は没水深度を説明する下部船体
の厚み（深さ）および該下部船体と水面との関係を示す
図、第９図は本考案にかかる下部船体の性能をそのモー
メント係数で表した他の形状の船首を有する下部船体と
の比較線図、第10図（ａ）（ｂ）は従来の複合支持型船
の説明図である。１……上部船体、２……下部船体、2A……船首部、2a…
…船首部の底面、2b……船首部の上面、Ｏ……下部船体
の中心線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】上部船体と下部船体とからなる船体を有
し、超高速航走中は全体が没水している下部船体の浮力
と水中翼の揚力の両方で、上記上部船体を水面上に支持
する複合支持型超高速船において、上記上部船体と下部船体を、離間した部位で、断面翼状
の複数の柱状ストラットで連結し、且つ、上記全体が没水している下部船体の船首部の底面
側を、船体の中心線に対して、該船首部の上面側の下方
への反りに比べて、大きな上方への反りを有するよう形
成するとともに、下部船体の上面の角部をラウンド状に
形成したことを特徴とする複合支持型超高速船の下部船
体。