KR20170086081A

KR20170086081A - 선박

Info

Publication number: KR20170086081A
Application number: KR1020177016787A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 마츠모토; 유타 스도
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: KR102026546B1; CN107107989B; EP3231700A4; WO2016114040A1; JP2016130077A; JP6354082B2; CN107107989A; EP3231700A1

Abstract

선박 (1) 은, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 선박으로서, 만재 흘수선보다 하방에 배치되고 상단부가 최경하 흘수선 이상에 배치되는 선수 벌브 (7) 와, 선수 벌브 (7) 의 전단부 (7a) 로부터 연직 상방을 향하여 연장되는 프론트 에지부 (8a) 를 구비하는 스템 (8) 을 갖추고 있다.

Description

선박{SHIP}

본 발명은 선박에 관한 것이다.

본원은, 2015년 1월 13일에 일본에 출원된 일본국 특허출원 2015-004521호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

선박의 추진 성능을 향상하기 위해서는, 선체 저항을 저하시키는 수법과, 추진 효율을 향상시키는 수법이 있다. 특히 선체 저항의 저감은 추진 성능의 향상에 크게 기여한다.

선박의 전체 저항은, 마찰 저항과 잉여 저항이라는 크게 2 가지의 저항 성분으로 분류할 수 있다. 그리고 잉여 저항은, 조파 (造波) 저항과 점성 저항으로 분류할 수 있다. 조파 저항의 저감에는, 선수 (船首) 형상을 개량하는 기술이 알려져 있다.

상기 서술한 조파 저항을 저감하기 위한 선수 형상으로는, 예를 들어, 벌보우스 보우 (bulbous bow) 를 들 수 있다. 이 벌보우스 보우는, 주 (主) 선체가 만드는 물결과 역위상의 물결을 의도적으로 발생시킨다. 이 벌보우스 보우가 만드는 물결은, 주선체가 만드는 물결을 서로 없애는 방향으로 작용한다. 그 때문에, 합성 선수 파고가 저감되어 조파 저항을 저감시킬 수 있다. 그러나, 그 효과는 한정적이기 때문에, 한층 더 조파 저항의 저감이 요망되고 있었다.

잉여 저항은, 전체 저항에서 마찰 저항을 제외한 저항 성분으로서, 선박의 폭 치수에 대한 길이 치수의 비율이 커질수록 저감되는 경향이 있다. 이는, 선박의 길이가 길어짐으로써 선체가 날씬해지는 것에 의한 점성 저항의 저하나, 선박의 수선 길이 (水線長) 가 길어지는 것에 의한 조파 저항의 저감에 따른 것이다. 그러나, 선박의 전체 길이는, 안벽 (岸壁) 설비 등의 조건에 따라서 제한된다. 그 때문에, 선박의 수선 길이를 연장하는 것에는 한계가 있었다.

특허문헌 1 에 있어서는, 프루드 수가 0.18 내지 0.23 의 선박에 있어서의 선수 조파 저항의 저감을 목적으로 하여, 선수 최선단 라인을, 계획 속력에 있어서 계획 만재 흘수선의 조금 하방 부근에서부터 수면의 상승에 의해 물에 접하는 부분의 수선면을 포함하는 높이까지 대략 수직 상방으로 연장하고 (업라이트 스템), 그 범위의 수선면 형상을 첨예 (尖銳) 하게 하는 기술이 기재되어 있다. 이 특허문헌 1 에 기재된 기술에 의하면, 전체 길이 제한을 클리어하여 수송 효율이 양호한 큰 홀드를 확보하면서, 설계 속력에 있어서의 선수단의 수면의 상승을 작게 하여, 선수파 붕괴를 없애는 것이 가능해져 있다.

특허문헌 2 에 있어서는, 만재 흘수선 아래에 선수 벌브와 만재 흘수선의 근방의 선박 전단을 대략 동일 위치에 배치함으로써 프루드 수를 저감시켜, 조파 저항을 경감하는 기술이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2003-160090호 일본 공개특허공보 2005-335670호

그런데, 특허문헌 1 에 있어서는, 비교적 프루드 수가 작은 선박을 전제로 하고 있다. 이도 항로의 페리 등 고속화가 요구되는 선박에 있어서는, 프루드 수가 0.25 를 초과하는 것이 상정된다. 이와 같이 프루드 수가 0.25 를 초과하면 조파 저항의 증가가 현저해지고, 프루드 수가 0.38 을 초과한 시점에서 극대치 (이하, 라스트 험프라고 부른다) 가 된다. 여기서, 라스트 험프를 초과하면, 조파 저항은 저하된다. 예를 들어, 수중 익선 등은 이 라스트 험프를 초과한 영역에서 항주 (航走) 하고 있다. 그러나, 상기 서술한 배수량형 선박은, 일반적으로 라스트 험프를 초과하는 경우가 없다. 그 때문에, 속력의 증가에 수반하여 조파 저항이 급격히 증가하여 추진 효율이 저하된다.

선박의 전체 길이를 바꾸지 않고서, 속력의 증가에 수반되는 추진 성능의 저하를 억제하기 위해서는, 선박의 전체 길이를 바꾸지 않고 전체 폭을 작게 하여 날씬하게 하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 전체 폭이 작아지기 때문에 거주구 (居住區) 나 화물 적재부가 축소됨과 함께, 복원 성능을 확보하는 것이 곤란해진다는 과제가 있다.

본 발명은, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 경우에, 선박 (선체) 의 전체 길이를 증가시키지 않고서, 거주구나 화물 적재부의 축소를 억제함과 함께 추진 성능을 향상시킬 수 있는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 의하면, 선박은, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 선박으로서, 만재 흘수선보다 하방에 배치되고 상단부가 최경하 (最輕荷) 흘수선 이상에 배치되는 선수 벌브와, 상기 선수 벌브의 전단부로부터 연직 상방을 향하여 연장되는 프론트 에지부를 구비하는 스템을 갖춘다.

이와 같이 구성함으로써, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 배수량형 선박에 있어서, 선박 (선체) 의 전체 길이를 증가시키지 않고서 수선 길이를 연장하여, 프루드 수를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 잉여 저항 중, 특히 조파 저항을 저감할 수 있다. 수선 길이가 연장됨으로써, 프리스매틱 곡선을 완만한 모양으로 할 수 있기 때문에, 조파 저항을 저감할 수 있다. 수선 길이의 연장에 의해 방형 계수 (Cb) 를 작게 할 수 있기 때문에, 점성 저항을 저감할 수 있다. 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 선박이고, 계획 속력이 느린 선박, 즉 선박의 수선 길이가 비교적 짧은 선박에 대해서는, 침로 (針路) 안정성을 향상시킬 수 있다. 선수 벌브의 상단부가 최경하 흘수선 이상에 배치됨으로써, 선수 부근의 파고 위치를 선수측으로 이동시킬 수 있음과 함께, 파고를 억제할 수 있다. 그 때문에, 앵커 위치를 보다 선수측으로 이동시키고, 이것에 맞추어 상갑판의 윈들라스 등을 선수측으로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 선박 (선체) 의 전체 길이를 증가시키지 않고서, 거주구나 화물 적재부의 축소를 억제함과 함께, 추진 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 의하면, 선박은, 제 1 양태에 있어서, 계획 만재 흘수선의 높이를 H 로 한 경우에, 선수단에서부터 선체의 전체 길이의 1 ％ 후방에서의 단면에 있어서의 상기 상단부가 0.7H 이상의 위치에 배치되도록 해도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 앵커를 보다 선수측에 배치할 수 있다. 그 때문에, 윈들라스 등을 선수측에 배치시킨 경우에는, 그 분량만큼 거주구나 화물 적재부를 확대시킬 수 있다.

본 발명의 제 3 양태에 의하면, 선박은, 제 1 또는 제 2 양태에 있어서, 방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하여도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하이고 흘수차가 적은, 이른바 날씬한 형태의 선박에 있어서, 효율적으로 잉여 저항을 저감시켜 추진 성능을 향상시킬 수 있는 것과 함께, 침로 안정성의 향상도 꾀할 수 있다.

본 발명의 제 4 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 300 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 5 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 250 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 6 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 200 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 7 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 150 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 8 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 120 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 9 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 100 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 10 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 선체의 전체 길이가 80 m 이하여도 된다.

본 발명의 제 11 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 10 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하의 여객선이어도 된다.

본 발명의 제 12 양태에 의하면, 선박은, 제 1 내지 제 10 양태 중 어느 하나의 양태에 있어서, 방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하의 화물선이어도 된다.

상기 선박에 의하면, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 경우에, 선체의 전체 길이를 증가시키지 않고서, 거주구나 화물 적재부의 축소를 억제함과 함께 추진 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 선박의 전체 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2 는, 도 1 에 있어서의 선박의 선수 근방의 확대도이다.
도 3 은, 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선 (선수단에서부터 선체의 전체 길이의 1 ％ 후방에서의 단면선) 을 따른 단면도이다.
도 4 는, 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도이다.
도 5 는, 제 1 비교예에 있어서의 선박의 도 1 에 상당하는 측면도이다.
도 6 은, 세로축을 선체 중앙 단면적에 대한 선수미 방향 임의 위치에서의 횡단면적의 비율인 프리스매틱 계수 (Cp), 가로축을 선수미 방향의 임의 위치로 한 그래프이다.
도 7 은, 세로축을 조파 저항 계수 (Cw), 가로축을 프루드 (Fn) 수로 한 그래프이다.
도 8 은, 도 7 에 있어서 2 점 쇄선으로 둘러싸인 부분을 확대한 그래프이다.
도 9 는, 세로축을 잉여 저항 계수 (Cr), 가로축을 프루드 (Fn) 수로 한 그래프이다.
도 10 은, 도 9 의 2 점 쇄선으로 둘러싸인 부분을 확대한 그래프이다.
도 11 은, 세로축을 BHP (Brake Horse Power), 가로축을 프루드 (Fn) 수로 한 그래프이다.
도 12 는, 도 11 의 2 점 쇄선으로 둘러싸인 부분을 확대한 그래프이다.
도 13 은, 세로축을 파고 (wave height), 가로축을 전부 (前部) 수선 (垂線) 과 후부 (後部) 수선 사이의 거리 (Lpp) 에 대한 선수미 방향의 위치 (x) 의 비 (x/Lpp) 로 한 그래프이다.
도 14 는, 제 2 비교예에 있어서의 선박의 도 3 에 상당하는 단면도이다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 관계된 선박을 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 선박의 전체 구성을 나타내는 측면도이다. 도 2 는, 도 1 에 있어서의 선박의 선수 근방의 확대도이다.

이 실시형태의 선박 (1) 은, 속력이 비교적 빠른 프루드 수가 0.25 내지 0.38정도까지의 선박이다. 선박 (1) 은, 예를 들어, 객선, 차량을 운반 가능한 페리, 화물을 운반 가능한 화객선 등의 여객선, RORO 선 (Roll-on/Roll-off 선), 콘테이너선, 및 자동차 운반선 등의 건화물선이다. 「여객선」에는, 해양 조사를 실시하는 「조사선」을 포함해도 된다. 여객선이나 화물선은, 방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하의 비교적 날씬한 형태의 선박으로 분류된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 선박 (1) 의 선체 (2) 는, 선미 (2b) 에 가까운 측에 프로펠러 (5) 와 키 (6) 를 구비하고 있다. 프로펠러 (5) 는, 선체 (2) 내에 형성된 주기 (主機) (도시 생략) 에 의해서 구동된다. 프로펠러 (5) 는, 선박 (1) 을 추진시키는 추진력을 발생시킨다. 키 (6) 는, 프로펠러 (5) 의 후방에 형성되어 있다. 키 (6) 는, 선체 (2) 의 진행 방향을 제어한다. 프로펠러 (5) 및 키 (6) 에 관해서는, 이들에 한정되지 않는다. 프로펠러 (5) 및 키 (6) 는 동일한 추진·조타 효과가 얻어지는 것, 예를 들어 아지무스 추진기, 포드 추진기, 아지무스 추진기와 프로펠러, 포드 추진기와 프로펠러 등으로 구성되는 추진 장치여도 된다.

도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 선체 (2) 의 선수 (2a) 에는, 벌보우스 보우 (선수 벌브 : 7) 와 스템 (뱃머리 : 8) 이 형성되어 있다.

벌보우스 보우 (7) 는, 선박 (1) 이 항행할 때에 선체 (2) 가 만드는 물결과 역위상의 물결을 의도적으로 발생시킨다. 이 벌보우스 보우 (7) 가 만드는 물결은, 선체 (2) 가 만드는 물결을 서로 없애는 방향으로 작용한다. 그 때문에, 합성 선수 파고가 저감되어 조파 저항이 저감된다. 도 1 에 있어서는, 계획 만재 흘수선 (D.L.W.L) 까지 선체 (2) 가 가라앉아 있는 경우를 나타내고 있다. 도 1중, 「F.P.」는 선체 (2) 의 전부 수선, 「A.P.」는, 선체 (2) 의 후부 수선이다. 이 도 1 의 경우, 수선 길이 (L1) 은, 후부 수선 (A.P.) 보다 아주 약간 선미 (2b) 에 가까운 측의 위치로부터 전부 수선 (F.P.) 까지의 길이이다.

스템 (8) 은, 선수 (2a) 의 선단부를 형성하고 있다. 이 스템 (8) 은, 벌보우스 보우 (7) 의 전단부 (7a) 로부터 연직 상방으로 연장되는 프론트 에지부 (8a) 를 갖고 있다. 바꿔 말하면, 스템 (8) 의 프론트 에지부 (8a) 는, 전부 수선 (F.P.) 위에 배치되도록 형성되어 있다. 이 프론트 에지부 (8a) 는, 적어도 선수 (2a) 에 의한 조파보다 상방까지 연장되도록 하여 형성되어 있다.

도 3 은, 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선 (선수단에서부터 선체의 전체 길이의 1 ％ 후방에서의 단면선) 을 따른 단면도이다. 도 4 는, 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도이다.

도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 스템 (8) 은, 한 쌍의 현 (舷) 측 (2c)과 상갑판 (9) 을 구비하고 있다. 이 스템 (8) 은, 프론트 에지부 (8a) 를 향함에 따라서 한 쌍의 현측 (2c) 끼리 가까워지도록 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 스템 (8) 은, 프론트 에지부 (8a) 를 향함에 따라서 선체 (2) 의 폭 치수가 작아지도록, 그 수선면 형상이 첨예하게 형성되어 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 스템 (8) 을 구성하는 현측 (2c) 은, 각각 선수미 방향에서 약간 만곡된 오목상의 곡면으로 되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스템 (8) 을 구성하는 한 쌍의 현측 (2c) 은, 벌보우스 보우 (7) 의 바로 위에 있어서 평행에 가까운 형상으로 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 현측 (2c) 은, 상방을 향함에 따라서 서로 이간되는 오목상의 곡면으로 되어 있다.

이들 한 쌍의 현측 (2c) 의 상부끼리는, 상갑판 (9) 에 의해 접속되어 있다. 상갑판 (9) 에는, 예를 들어, 앵커 (도시 생략) 를 투묘, 양묘하기 위한 윈들라스 등의 계선 장치가 배치되어 있다. 앵커는, 선수 (2a) 의 조파와의 접촉을 피하기 위해, 선수미 방향에 있어서의 조파의 파고 위치보다 선미측에 배치된다.

도 2, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상하 방향에 있어서의 선저 위치 (B.L) 로부터 계획 만재 흘수선 (D.L.W.L) 까지의 높이를 H 로 한 경우, 상하 방향에 있어서의 선저 위치 (B.L) 로부터 상기 서술한 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이 위치 (h) 는, 0.7H 이상 (h ≥ 0.7H) 으로 되어 있다. 도 3 에 나타내는 벌보우스 보우 (7) 의 횡단면은, 세로 방향으로 긴 원형상으로 형성되어 있다. 이 벌보우스 보우 (7) 의 상단은, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 벌보우스 보우 (7) 의 상부를 형성하는 한 쌍의 현측 (2c) 끼리의 거리가 가장 작아지면서, 또한 선저 위치 (B.L) 에 가장 가까운 지점이다. 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이는, 최경하 흘수선 (WL) 이상에 배치된다. 최경하 흘수선 (WL) 은, 손상시 복원성의 요건에 의해 결정된다. 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 최경하 흘수선 (WL) 의 높이는, 계획 만재 흘수선의 높이의 70 ％ 이상으로 되어 있다.

요컨대, 페리, RORO 선 등의 흘수차가 그다지 크지 않은 날씬한 형태의 배에 있어서는, 항주시의 선수 침하나 선수파의 상승을 고려하면, 만재에서부터 경하 상태까지의 모든 적하 상태에 있어서 벌보우스 보우 (7) 를 몰수시킬 수 있다.

다음으로, 상기 서술한 실시형태의 선박 (1) 에 있어서의 작용을 설명한다.

도 5 는, 제 1 비교예에 있어서의 선박의 도 1 에 상당하는 측면도이다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 선박 (100) 은, 벌보우스 보우 (107) 의 전단부 (107a) 보다 선미 (102b) 에 가까운 측에서부터 선수 (102a) 의 전단부를 향하여 기울어지도록 스템 (108) 의 프론트 에지부 (108a) 가 형성되어 있다. 이것에 의해, 도 5 에 나타내는 제 1 비교예의 선박 (100) 은, 일반적인 선박의 선수 형상으로 되어 있다. 요컨대, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 이, 벌보우스 보우 (7) 의 전단부 (7a) 로부터 연직 상방으로 연장되도록 프론트 에지부 (8a) 를 구비하고 있음으로써, 선박 (1) 의 수선 길이 (L1) 를 제 1 비교예의 선박 (100) 의 수선 길이 (L2) 보다 길게 할 수 있다.

도 6 은, 세로축을 선체 중앙 단면적에 대한 선수미 방향 임의 위치에서의 횡단면적의 비율인 프리스매틱 계수 (Cp), 가로축을 선수미 방향의 임의 위치로 한 그래프이다. 1 S.S 는 전부 수선 (F.P.) 와 후부 수선 (A.P.) 사이의 거리인 수선간 길이 (Lpp) × 0.1 을 나타내고, 「0」이 선체 중앙, 「5」가 전부 수선 (F.P.), 「-5」가 후부 수선 (A.P.) 을 나타낸다. 도 6 에 있어서, 실선은, 이 실시형태에 있어서의 선체 (2) 의 프리스매틱 곡선의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 파선은, 제 1 비교예의 선체 (102) 에 있어서의 프리스매틱 곡선의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 실시형태에 있어서의 선체 (2) 는, 선수 (2a) 측으로 수선 길이가 연장되는 분량만큼, 제 1 비교예보다도, 선수 (2a) 측에 있어서의 프리스매틱 곡선의 경사가 완만하게 되어 있다. 이는, 선체 (2) 의 폭, 배수량이 일정한 경우에, 선체 (2) 의 선수미 방향의 중앙부에서의 횡단면적에 대하여, 중앙부의 선수측에서의 횡단면적의 비율을 감소시킬 수 있기 때문이다. 이로써 선체 (2) 의 이른바 쇼울더부로 불리는 부위에서 생기는 조파를 작게 하는 것이 가능해진다. 선체 (2) 의 폭, 배수량을 일정하게 한 채로, 선체 (2) 를 상대적으로 날씬하게 할 수 있다. 그 때문에, 점성 저항을 저감할 수 있다.

도 7 은, 세로축을 조파 저항 계수 (Cw), 가로축을 프루드 (Fn) 수로 한 그래프이다. 도 8 은, 도 7 에 있어서 2 점 쇄선으로 둘러싸인 부분을 확대한 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 검은 사각형으로 나타내는 점은 제 1 비교예이고, 흰 사각형으로 나타내는 점은 상기 서술한 실시형태의 선박 (1) 의 경우를 나타내고 있다 (이하, 도 8 에서 도 12 도 동일하다). 여기서, 「Vs」를 계획 속력, 「g」을 중력 가속도, 「L」을 계획 만재 흘수선에 있어서의 수선 길이로 하면, 프루드 수 (Fn) 는, Fn = (Vs/(gL)^0.5) 로 나타낸다. 요컨대, 프루드 수는, 계획 속력 (Vs) 을 일정하게 한 경우, 수선 길이 (L) 가 길수록 작아진다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 조파 저항 계수는, 프루드 수의 증가에 수반하여, 프루드 수가 0.25 보다 위, 특히 프루드 수가 0.28 보다 위인 영역에 있어서 증가하고 있다. 이 조파 저항 계수의 증가율은, 프루드 수가 0.25 로부터 상승함에 따라서 서서히 커지고, 프루드 수가 0.32 부근에서 일정해진다. 조파 저항 계수의 증가율은, 프루드 수가 0.35 를 초과하는 부근에서부터 서서히 작아지고 있다. 이 조파 저항 계수는, 프루드 수가 0.38 을 초과한 시점에서 극대치가 되고, 그 후, 감소로 전환된다. 이 조파 저항 계수의 증감은, 이른바 라스트 험프로 불리는 것이다.

이 실시형태의 선박 (1) 이 대상으로 하는 프루드 수가 0.25 내지 0.35 의 조파 저항의 증가율이 정 (正) 이 되는 영역에서는, 라스트 험프에 의해 조파 저항 계수가 증가하는 영역이 된다. 이 영역에 있어서는, 프루드 수의 조금의 증감에 의해서, 조파 저항 계수가 크게 변화한다. 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 계획 만재 흘수선의 길이는 예를 들어 100 m 인 경우이고, 제 1 비교예에 있어서의 선박 (100) 의 수선의 길이에 대하여 예를 들어, 4 m 정도 길게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 프루드 수는, 0.340 과 0.341 사이의 값이 된다. 제 1 비교예에 있어서의 선박 (100) 의 프루드 수는, 0.345 와 0.346 사이의 값이 된다. 요컨대, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 프루드 수는, 제 1 비교예의 프루드 수보다 0.008 만큼 작은 값이 된다. 이러한 프루드 수의 차이는, 상기 서술한 수선 길이의 차이에 의한 것이다. 실시형태와 제 1 비교예에 있어서의 각 프루드 수의 차는 약간이지만, 이 프루드 수의 차분에 의해, 실시형태에 있어서의 선박은 제 1 비교예의 선박 (100) 에 대하여 조파 저항 계수가 약 8 ％ 저감된다.

도 9 는, 세로축을 잉여 저항 계수 (Cr), 가로축을 프루드 (Fn) 수로 한 그래프이다. 도 10 은, 도 9 의 2 점 쇄선으로 둘러싸인 부분을 확대한 그래프이다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 전체 저항으로부터 마찰 저항을 제외한 잉여 저항의 크기를 나타내는 잉여 저항 계수는, 프루드 수의 증가에 수반하여 프루드 수가 0.31 의 근방에서부터 증가한다. 보다 구체적으로는, 잉여 저항 계수의 증가율은, 프루드 수의 증가에 수반하여 서서히 커지고 있다.

도 10 에 있어서, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 프루드 수, 및 제 1 비교예에 있어서의 선박 (100) 의 프루드 수는, 어느 것이나 상기 서술한 도 8 과 동일하다. 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 프루드 수는, 제 1 비교예의 프루드 수보다 0.008 만큼 작은 값이 된다. 이것에 의해, 잉여 저항 계수는 10 ％ 저감된다.

도 11 은, 세로축을 BHP (Brake Horse Power) (kW), 가로축을 프루드 (Fn) 수로 한 그래프이다. 도 12 는, 도 11 의 2 점 쇄선으로 둘러싸인 부분을 확대한 그래프이다. 도 11 및 도 12 에 있어서, 실선은 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 BHP, 파선은 제 1 비교예에 있어서의 선박 (100) 의 BHP 이다. BHP는 제동 마력으로서, 주기관의 외부로 취출할 수 있는 마력이다.

도 11 에 나타내는 바와 같이, BHP 는 프루드 수의 증가에 수반하여 증가한다. 이 BHP 의 증가율은, 프루드 수의 증가에 수반하여 서서히 커진다. 여기서, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 BHP 와, 제 1 비교예에 있어서의 선박 (100) 의 BHP 는 상이한 곡선이 된다. 이는, 결국, 각각 선박 (1), 선박 (100) 에 있어서의 잉여 저항이 상이하기 때문이다.

도 11 및 도 12 에 있어서, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 프루드 수 및 제 1 비교예에 있어서의 선박 (100) 의 프루드 수는, 어느 것이나 상기 서술한 도 8 과 동일하다. 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 의 프루드 수는, 제 1 비교예의 프루드 수보다 0.008 만큼 작은 값이 된다. 이것에 의해, 수선 길이가 길어짐으로써, 동일 속력에서의 소요 BHP 는 4 ％ 저감된다.

도 13 은, 세로축을 파고 (wave height), 가로축을 전부 수선 (F.P.) 과 후부 수선 (A.P.) 사이의 거리인 수선간 길이 (Lpp) 에 대한 선수미 방향의 위치 (x) 의 비 (x/Lpp) 로 한 그래프이다. 즉 가로축에 있어서, 오른쪽으로 갈수록 선수 (2a) 의 선단부에 가까워지게 된다. 세로축의 파고는, 선수에 의한 조파의 파고이다. 도 13 에 있어서, 선이 긴 파선 (장파선) 은, 상기 서술한 스템 (108) 을 구비하는 제 1 비교예에 있어서의 파고를 나타내고 있다. 1 점 쇄선, 선이 짧은 파선 (단파선) 은, 제 2 비교예의 선박 (200) (도 14 참조) 에 있어서의 파고를 나타내고 있다. 이 제 2 비교예의 선박 (200) 은, 이 실시형태에 있어서의 선박 (1) 과 벌보우스 보우의 상단의 위치가 상이한 것 뿐이다. 보다 구체적으로는, 이 제 2 비교예는, 벌보우스 보우 (207) 의 상단의 높이 위치 (h) 를 0.5H (1 점 쇄선) 및 0.6H (2 점 쇄선) 로 하고 있다.

도 14 는, 제 2 비교예에 있어서의 선박의 도 3 에 상당하는 단면도이다. 이 도 14 는, h = 0.5H 의 경우를 나타내고 있다. 이 제 2 비교예의 선박 (200) 의 선체 (202) 는, 한 쌍의 현측 (202c) 과 상갑판 (209) 과 벌보우스 보우 (7) 를 각각 구비하고 있다. 이 제 2 비교예의 선박 (200) 에 있어서의 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이 위치 (h) 는, 계획 만재 흘수선 (D.L.W.L) 의 높이 위치 (H) 의 절반인 0.5H 로 되어 있다.

도 13 에 있어서의 2 점 쇄선 및 실선은, 이 실시형태의 실시예에 있어서의 선박 (1) 에 있어서의 파고를 나타내고 있다. 즉, 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이 위치 (h) 를 0.7H (2 점 쇄선) 및 0.8H (실선) 로 하고 있다.

이와 같이 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이 위치 (h) 를 크게 함에 따라서, 벌보우스 보우 (7) 의 상단은, 한층 더 계획 만재 흘수선 (D.L.W.L) 에 가까워지게 된다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 제 1 비교예의 선박 (100) 의 경우, 조파에 의한 파고가 가장 높으면서, 또한 파고가 가장 높은 위치가 선수 (선수단) 로부터 가장 떨어진 위치가 된다. 선박 (100) 에 있어서의 앵커는, 이 파고가 가장 높은 위치보다 선미측에 형성할 필요가 있다. 그 때문에, 거주구나 화물 적재부가, 상갑판 (109) 에 형성되는 윈들라스 등에 의해서 그 전단 위치가 제한된다.

제 2 비교예의 선박 (200) 이나 실시예에 있어서의 선박 (1) 과 같이, 스템 (8) 의 프론트 에지부 (8a) (도 14 에서는 도시 생략) 를, 벌보우스 보우 (7) 의 전단부 (7a) (도 14 에서는 도시 생략) 로부터 연직 상방으로 연장되도록 형성함으로써, 조파에 의한 파고가 가장 높은 위치를 선수 (2a) 측으로 이동시킬 수 있다. 이 파고가 가장 높은 위치를 선수 (2a) 측으로 이동시킨 분량만큼, 앵커를 위치 (A1) 로부터 위치 (A2) 로 선수측으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 윈들라스 등의 계선 장치의 위치도 선수측으로 이동시킬 수 있어, 상기 서술한 제 1 비교예의 선박 (100) 보다 거주구나 화물 적재부의 전단 위치를 선수측까지 확대할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서는, h = 0.7H 이상으로 하고 있다. 이것에 의해, 선수 (2a) 에 의한 조파의 파고를 더욱 낮게 하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 앵커를 위치 (A2) 로부터 좀더 선수측의 위치 (A3) 로 이동시켜, 윈들라스 등의 계선 장치의 위치를 좀더 선수 (2a) 측으로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 상기 서술한 제 2 비교예의 선박 (200) 보다도 한층 더 거주구나 화물 적재부의 앞단 위치를 선수 (2a) 측까지 확대할 수 있다.

페리나 RORO 선 등에 있어서는, h = 0.8H 를 초과하면, 항행 중에 벌보우스 보우 (7) 가 수면보다 상방으로 나오는 경우가 있다. 그 때문에, 이 벌보우스 보우 (7) 에 의해 조파 저항이 증대하지 않도록, 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이 위치 (h) 를 계획 만재 흘수선 (D.L.W.L.) 보다 하방이고, 또한 0.8H 정도까지로 수습되도록 해도 된다.

이하에 나타내는 테이블은, 본 발명의 실시예에 있어서의 배 (선체) 의 길이에 따른 프루드 수의 저하량을 나타내고 있다. 이 테이블에 있어서는, 300 m 에서 150 m 까지 50 m 간격으로, 또한 150 m 이하는, 120 m, 100 m, 및 80 m 의 경우를 예시하고 있다.

이 테이블에 나타내는 바와 같이, 배의 길이가 300 m 이고 속력을 25 kn 일정한 것으로 가정한 경우, 제 1 비교예 (속력 25 kn 에 있어서의 Fn 수 = 0.2371) 에 대하여 상기 서술한 실시형태의 스템 (8) 을 채용해서 수선 길이가 5 m 연장된 것으로 하면, Fn 수는 「0.2351」이 되고, Fn 수의 저하량은 「0.0020」이 된다.

배의 길이가 150 m 이고 속력을 25 kn 일정한 것으로 가정한 경우, 제 1 비교예 (속력 25 kn 에 있어서의 Fn 수 = 0.3353) 에 대하여 상기 서술한 실시형태의 스템 (8) 을 채용해서 수선 길이가 5 m 연장된 것으로 하면, Fn 수의 저하량은「0.0055」가 된다.

배의 길이가 80 m 이고 속력을 25 kn 일정한 것으로 가정한 경우, 제 1 비교예 (속력 25 kn 에 있어서의 Fn 수 = 0.4591) 에 대하여, 상기 서술한 실시형태의 스템 (8) 을 채용해서 수선 길이가 5 m 연장된 것으로 하면, Fn 수의 저하량은「0.0137」이 된다.

즉, 속력이 일정한 경우, 배의 길이가 짧아질수록 Fn 수가 높아진다. 그 때문에, 상기 서술한 실시형태의 스템 (8) 을 채용해서 수선 길이가 연장되었을 때의 Fn 수의 저감 효과가 증대된다.

상기 서술한 실시형태에 의하면, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 배수량형 선박에 있어서, 선체 (2) 의 전체 길이를 증가시키지 않고서 수선 길이 (L1) 을 연장하여, 프루드 수를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 잉여 저항 중 특히 조파 저항을 저감할 수 있다. 또한, 수선 길이 (L1) 가 연장됨으로써, 프리스매틱 곡선을 완만한 모양으로 할 수 있기 때문에, 조파 저항을 저감할 수 있다.

그리고, 수선 길이 (L1) 을 연장할 수 있음으로써, 방형 계수 (Cb) 를 작게 할 수 있기 때문에, 점성 저항을 저감할 수 있다. 나아가서는, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 선박 (1) 으로, 그 계획 속력이 느린 선박, 즉 선박의 수선 길이가 비교적 짧은 선박에 관해서는, 침로 안정성도 향상시킬 수 있다. 또한, 벌보우스 보우 (7) 의 상단부가 최경하 흘수선 (W.L) 이상에 배치됨으로써, 선수 (2a) 부근의 파고 위치를 선수 (2a) 측으로 이동시킬 수 있음과 함께, 파고를 억제할 수 있다. 그 때문에, 앵커 위치를 보다 선수 (2a) 측으로 이동시키고, 이것에 맞춰서 상갑판 (9) 의 윈들라스 등을 선수 (2a) 측으로 이동할 수 있다. 그 결과, 선박 (선체) 의 전체 길이를 증가시키지 않고서, 거주구나 화물 적재부의 축소를 억제함과 함께, 추진 성능을 향상시킬 수 있다.

그리고, 벌보우스 보우 (7) 의 상단의 높이 위치 (h) 를 0.7H 이상으로 함으로써, 앵커를 좀더 선수 (2a) 측에 배치할 수 있다. 그 때문에, 윈들라스 등을 선수 (2a) 측에 배치시킬 수 있어, 그 분량만큼 거주구나 화물 적재부를 확대할 수 있다. 또한, 모든 적하 상태에 있어서 벌보우스 보우 (7) 를 모두 몰수시킬 수 있다. 그 때문에, 벌보우스 보우 (7) 에 의한 조파 저항 저감 효과를 유효하게 얻을 수 있다. 그리고, 벌보우스 보우 (7) 의 횡단면적을 필요 이상으로 크게 할 필요가 없어진다. 그 때문에, 저속 항행시의 추진 성능의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하의, 흘수차가 적은 이른바 날씬한 형태의 선박에 있어서도 효율적으로 잉여 저항의 저감 및 침로 안정성의 향상을 꾀하고, 추진 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 서술한 실시형태에 여러 가지 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 실시형태에서 예시한 구체적인 형상이나 구성 등은 일례에 불과하며, 적절히 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서는, 페리나 RORO 선 등을 예시하였지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흘수차가 작고, 날씬한 형태이며, 또한, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 정도의 선박이면 적용 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명은 선박에 적용할 수 있다. 이 선박에 의하면, 프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 경우에, 선체의 전체 길이를 증가시키지 않고서, 거주구나 화물 적재부의 축소를 억제함과 함께 추진 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.

1 : 선박
2 : 선체
2b : 선미
2a : 선수
5 : 프로펠러
6 : 키
7 : 벌보우스 보우 (선수 벌브)
7a : 전단부
8 : 스템
8a : 프론트 에지부
9 : 상갑판

Claims

프루드 수가 0.25 내지 0.38 의 선박으로서,
만재 흘수선보다 하방에 배치되고 상단부가 최경하 흘수선 이상에 배치되는 선수 벌브와,
상기 선수 벌브의 전단부로부터 연직 상방을 향하여 연장되는 프론트 에지부를 갖는 스템을 구비하고,
계획 만재 흘수선의 높이를 H 로 한 경우에, 선수단에서부터 선체의 전체 길이의 1 ％ 후방에서의 단면에 있어서의 상기 상단부가 0.7H 이상의 위치에 배치되는 선박.
제 1 항에 있어서,
방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 300 m 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 250 m 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 200 m 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 150 m 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 120 m 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 100 m 이하인 선박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
선체의 전체 길이가 80 m 이하인 선박.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하의 여객선인 선박.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
방형 계수 (Cb) 가 0.6 이하의 화물선인 선박.