JP2012116401A

JP2012116401A - 船舶

Info

Publication number: JP2012116401A
Application number: JP2010269504A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Matsumoto; 大輔松本; Shingen Takeda; 信玄武田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP5896598B2

Abstract

【課題】船舶において、航走時における船体抵抗の低減を可能とする船尾船底形状を提供する。
【解決手段】船体の幅方向中心線の位置にある船底が、後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して計画喫水Ｓに平行をなす角度以上で第１船底２１からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底２２とを設ける。従って、船舶が航行するとき、船尾に沿って流れる水流は、第１船底に沿って後方に流れ、第２船底に流れることで船体表面圧力が上昇し、この船体表面圧力により船尾を上方へ押し上げることとなり、船尾の沈下が抑制され、船体抵抗を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、旅客船、フェリー、コンテナ船、ＲＯ−ＲＯ船（Roll-on/Roll-off Ship）、自動車専用船としてのＰＣＣ（Pure Car Carrier）、ＰＣＴＣ（Pure Car / Truck Carrier）などの一般的な船舶に関するものである。

旅客船やフェリーなど痩せ型の高速船として使用される船舶では、航海速力領域で航行するとき、船尾の流速が速くなることから、船尾での負圧が大きくなり、船尾の沈下量が大きくなる。そのため、船体抵抗の観点から考えると、船尾が肥大化した状態となり、船体全体の抵抗が急激に増加することになる。このような傾向は、フルード数が所定数（例えば、０．３）以上となる高速船において、特に顕著である。

このような問題を解決するものとして、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたトランサムスターン型船尾形状は、トランサムスターンを有する一般商船の船尾部の船体中心線における船底面形状であって、船尾端から一定距離前方の位置において流速変化を伴う流場変化を生じさせるべき変曲点を設け、この変曲点から後方へ流れを加速する領域を形成すべく下向き流れを生成するように後方へ下方傾斜した船底面を設けたものであり、船尾造波を低減させることができる。

特許第３４９０３９２号公報

上述した従来のトランサムスターン型船尾形状にあっては、船尾端から一定距離前方に変曲点を設け、この変曲点から後方へ下方傾斜した船底面を設けることで、船尾造波を低減することができる。しかしながら、近年の船舶においては、航走時の性能及び運航効率の向上がより一層求められている。そのため、航走時の船体抵抗低減が重要となり、更なる船体抵抗の低減が望まれている。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、航走時における船体抵抗の低減を可能とする船舶を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船体の幅方向中心線位置にある船底が後方へ上方傾斜した第１船底と、船尾端から予め設定された所定距離だけ前方へ移動した位置で前記第１船底に連続して計画喫水に平行をなす角度以上で前記第１船底からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底と、を備えることを特徴とするものである。

従って、船舶が航行するとき、船尾に沿って流れる水流は、第１船底に沿って後方に流れ、第２船底に流れることで船体表面圧力が上昇し、この船体表面圧力により船尾を上方へ押し上げることとなり、船尾の沈下が抑制され、船体抵抗を低減することができる。また、第２船底が後方へ下方傾斜していないために船尾端が水に浸かりにくく、第２船底による船尾造波の発生を抑制することで、この点でも船体抵抗を低減することができる。

本発明の船舶では、前記第２船底は、計画喫水に対して０度以上で、且つ、２０度以下に設定されることを特徴としている。

従って、第２船底を計画喫水に対して適正な角度に設定することで、船体表面圧力による船尾の押し上げ作用と、第２船底の船尾端の浸水による船尾造波の発生抑制の作用とにより船体抵抗を効果的に低減することができる。

本発明の船舶では、前記第１船底は、平面またはなだらかな曲面形状をなし、前記第２船底は、計画喫水に平行な前後に水平となる形状をなすことを特徴としている。

従って、船底全体を滑らかな形状とすることで、船体抵抗を更に低減することができる。

本発明の船舶では、前記第１船底と前記第２船底の連続部は、流速変化を伴う流場変化を生じさせるような変曲位置であることを特徴としている。

従って、変曲位置の前方側で船体表面圧力を上昇させることで、この船体表面圧力による船尾の押し上げ作用を適正に作用させることができる。

本発明の船舶では、前記第２船底の上方に対向する前記船体に凹部が設けられることを特徴としている。

従って、船体の推進性能を低下させることなく船体重量を減少することで、船体抵抗を低減することができると共に、製造コストを低減することができる。

本発明の船舶によれば、後方へ上方傾斜した第１船底と、この第１船底に連続して計画喫水に平行をなす角度以上で第１船底からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底とを設けるので、航走時における船体抵抗の低減を可能とすることができる。

図１は、本発明の実施例１に係る船舶の船尾を表す側面図である。図２は、実施例１の船舶の船尾形状を表す側面図である。図３は、実施例１の船舶の船尾形状を表す平面図である。図４は、実施例１の船舶の船尾形状を表す正面図である。図５は、船速に対する必要馬力を表すグラフである。図６は、本発明の実施例２に係る船舶の船尾形状を表す側面図である。図７は、実施例２の船舶の船尾形状を表す正面図である。図８は、本発明の実施例３に係る船舶の船尾形状を表す側面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る船舶の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例１に係る船舶の船尾を表す側面図、図２は、実施例１の船舶の船尾形状を表す側面図、図３は、実施例１の船舶の船尾形状を表す平面図、図４は、実施例１の船舶の船尾形状を表す正面図、図５は、船速に対する必要馬力を表すグラフである。

実施例１の船舶においては、図１に示すように、船体１１における船尾１２は、ほぼ水平をなす船底１３が後方に延出され、軸受部１４が形成されている。この軸受部１４は、主軸１５が回転自在に支持され、この主軸１５の後端部にスクリュープロペラ１６を有するプロペラボス１７が固結されている。

また、船底１３は、プロペラボス１７の上方まで、滑らかに連続しており、プロペラボス１７の後方にラダホーン１８が固定され、船尾１２とこのラダホーン１８に架設された舵柱１９に舵２０が支持されている。

このように構成された実施例１の船舶において、船尾１２は、船体１１の幅方向中心線位置にある船底が後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離だけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して計画喫水Ｓに平行をなす角度以上で第１船底２１からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底２２とを有している。

この場合、第２船底２２は、計画喫水Ｓに対して０度以上で、且つ、２０度以下に設定することが望ましい。また、第１船底２１は、平面形状またはなだらかな曲面形状とすることがよく、一方、第２船底２２は、計画喫水Ｓに平行な前後に水平となる形状となっている。更に、第１船底２１と第２船底２２の連続部は、流速変化を伴う流場変化を生じさせるような変曲位置となっている。

即ち、実施例１の船舶は、トランサムスターンを有する一般商船であって、船尾端から予め設定された所定距離だけ前方に移動した位置において流速変化を伴う流場変化を生じさせるべき変曲点（変曲位置）を設ける。そして、この変曲点を境にしてその前方に流速の遅い領域を形成するように、平面またはなだらかな曲面により後方へ上昇させる第１船底２１を形成する。一方、変曲点から後方へ流れを加速する領域を形成するように、船尾端から所定距離をもつと共に下向き流れを生成するように後方へ下方傾斜した第２船底２２を形成する。

具体的に説明すると、図２乃至図４に示すように、船尾１２は、船体１１の幅方向中心線Ｃに対して左右対称な形状をなしている。第１船底２１は、船底１３から後方へ計画喫水Ｓに対して所定角度θだけ上方に傾斜した平面または曲面である。第２船底２２は、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した変曲位置２３で第１船底２１に連続し、計画喫水Ｓに平行をなす水平面である。

なお、第２船底２２は、計画喫水Ｓに平行な水平線２２ａと、第１船底２１から後方に延長された延長線２１ａとのなす角度内にあり、この角度は水平線２２ａの０度以上の後方への上方側の傾斜角度であり、且つ、延長線２１ａより下方側の傾斜角度である。この場合、所定角度θは、計画喫水Ｓに対する後方への上方傾斜角度を２０度以下に設定することが好ましい。また、変曲位置２３は、所定の角度をもって第１船底２１と第２船底２２を連結する必要はなく、前後の所定の湾曲面をもって滑らかに連続するようにしてもよい。更に、第１船底２１を平面形状ではなくなだらかな曲面形状とした場合、第１船底２１からの延長線２１ａとは、変曲位置２３における第１船底２１の接線となる。

また、計画喫水Ｓとは、船体１１に所定重量の積載物を積んだ状態での喫水であり、船体１１に構造強度上で許容できる最大重量の積載物を積んだ状態での喫水が強度喫水である。従って、強度喫水に対して余裕を持たせるように計画喫水Ｓが設定される。

従って、船舶が航行するとき、船尾１２に沿って流れる水流が、変曲位置２３から後方で下方に偏向されることにより第１船底２１を介して船尾１２が上方へ押し上げられ、この船尾１２の沈下量が低減される。そのため、船尾１２が沈下することにより発生する船体抵抗を大幅に低減することが可能となり、燃費の改善につながる。

従来は、後方へ下方傾斜した船底を設けていたので、船速が遅い領域では、船尾端が水に浸かった状態となり、船尾で発生する波崩れにより大幅な抵抗悪化が発生してしまう。実施例１の船舶では、第２船底２２を水平とすることで静止水面とのクリアランスを十分に確保することが可能となり、高速域から低速域の全領域において船尾端が水に浸かることがほとんどなく船体抵抗が低減される。

即ち、船舶が航行するとき、船尾１２に沿って流れる水流は、上方傾斜する第１船底２１から変曲位置２３側に流れ、この変曲位置２３から水平な第２船底２２に流れることで船体表面圧力が上昇し、この船体表面圧力により船尾１２を上方へ押し上げる。そのため、船尾１２の沈下が抑制され、船体抵抗が低減する。

この場合、船舶に最大重量の積載物が積まれていると、喫水が強度喫水まで上昇し、船尾端が水に浸かるおそれがある。従来は、船尾端が下方傾斜しており、この船尾端が水に浸かりやすいことから、水に浸かった船尾端から過大な船尾造波が発生して大幅な抵抗の悪化を招いてしまう。一方、実施例１の船舶では、第２船底２２が水平となっているため、この第２船底２２が水に浸かりにくく、水に浸かったとしてもその量が少ないことから、船尾造波の発生を低減して抵抗の悪化が抑制される。

従って、図５に示すように、船尾底が下方傾斜した従来の船舶（点線）に対して、船尾底が水平（または上方傾斜）をなす実施例１の船舶（実線）は、船速に対する必要馬力を低減することができる。

このように実施例１の船舶にあっては、船体１１の幅方向中心線Ｃの位置にある船底１３が後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して計画喫水Ｓに平行をなす第２船底２２とを設けている。

従って、船舶が航行するとき、船尾１２に沿って流れる水流は、第１船底２１に沿って後方に流れ、第２船底２２に流れることで船体表面圧力が上昇し、この船体表面圧力により船尾１２を上方へ押し上げることとなり、船尾１２の沈下が抑制され、船体抵抗を低減することができる。また、第２船底２２が後方へ下方傾斜していないために船尾端が水に浸かりにくく、第２船底２２による船尾造波の発生を抑制することで、この点でも船体抵抗を低減することができる。

また、実施例１の船舶では、第２船底２２の角度を計画喫水Ｓに対して０度以上で、且つ、２０度以下に設定している。従って、第２船底２２を計画喫水Ｓに対して適正な角度に設定することで、船体表面圧力による船尾１２の押し上げ作用と、第２船底２２の船尾端の浸水による船尾造波の発生抑制の作用とにより船体抵抗を効果的に低減することができる。

また、実施例１の船舶では、第１船底２１を平面またはなだらかな曲面形状とし、第２船底２２を計画喫水Ｓに平行な前後に水平となる形状としている。従って、船底全体を滑らかな形状とすることで、船体抵抗を更に低減することができる。

また、実施例１の船舶では、第１船底２１と第２船底２２の連続部を、流速変化を伴う流場変化を生じさせるような変曲位置２３としている。従って、変曲位置２３の前方側で船体表面圧力を上昇させることで、この船体表面圧力による船尾１２の押し上げ作用を適正に作用させることができる。

図６は、本発明の実施例２に係る船舶の船尾形状を表す側面図、図７は、実施例２の船舶の船尾形状を表す正面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２の船舶において、図６及び図７に示すように、船尾１２は、船体１１の幅方向中心線位置にある船底が後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離だけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して計画喫水Ｓに平行をなす角度以上で第１船底２１からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底３１とを有している。

具体的に説明すると、第１船体２１は、船底１３から後方へ計画喫水Ｓに対して所定角度θだけ上方に傾斜した平面または曲面である。第２船底３１は、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した変曲位置２３で第１船底２１に連続し、計画喫水Ｓに対して所定角度θ_１だけ上方に傾斜した平面である。この場合、第２船底３１の所定角度θ_１は、第１船体２１の所定角度θより小さいものとなっている。

即ち、第２船底３１は、計画喫水Ｓに平行な水平線２２ａと、第１船底２１から後方に延長された延長線２１ａとのなす角度内にあり、水平線２２ａに対して所定角度θ_１を有する平面である。

従って、船舶が航行するとき、船尾１２に沿って流れる水流は、上方傾斜する第１船底２１から変曲位置２３側に流れ、この変曲位置２３から上方傾斜する第２船底３１に流れる。ここで、第１船体２１の所定角度θに対して第２船底３１の所定角度θ_１が小さいことから、ここで船体表面圧力が上昇し、この船体表面圧力により船尾１２を上方へ押し上げる。そのため、船尾１２の沈下が抑制され、船体抵抗が低減する。

また、船舶に最大重量の積載物が積まれていると、喫水が強度喫水まで上昇し、船尾１２の船尾端が水に浸かるおそれがある。しかし、第２船底３１が水平より上方に傾斜しているため、この第２船底３１の船尾端が水に浸かりにくく、水に浸かったとしてもその量が少ないことから、船尾造波の発生を低減して抵抗の悪化が抑制される。

このように実施例２の船舶にあっては、船体１１の幅方向中心線Ｃの位置にある船底１３が後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して第１船底２１からの後方延長線の角度より小さい所定角度θ_１をなす第２船底３１とを設けている。

従って、船舶が航行するとき、船尾１２に沿って流れる水流は、第１船底２１に沿って後方に流れ、第２船底３１に流れることで船体表面圧力が上昇し、この船体表面圧力により船尾１２を上方へ押し上げることとなり、船尾１２の沈下が抑制され、船体抵抗を低減することができる。また、第２船底３１が後方へ下方傾斜していないために船尾端が水に浸かりにくく、第２船底３１による船尾造波の発生を抑制することで、この点でも船体抵抗を低減することができる。

図８は、本発明の実施例３に係る船舶の船尾形状を表す側面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例３の船舶において、図８に示すように、船尾１２は、船体１１の幅方向中心線位置にある船底が後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離だけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して計画喫水Ｓに平行をなす角度以上で第１船底２１からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底２２とを有している。

具体的に説明すると、第１船体２１は、船底１３から後方へ計画喫水Ｓに対して所定角度θだけ上方に傾斜した平面または曲面である。第２船底２２は、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した変曲位置２３で第１船底２１に連続し、計画喫水Ｓに対して平行をなす平面である。

また、船尾１２は、第２船底２２の上方に対向する領域に凹部４１が設けられている。この凹部４１は、船尾１２の後端部を上方から鉛直にカットすると共に後方から略水平にカットしている。この場合、凹部４１の縦壁を鉛直面、傾斜面、曲面としたり、凹部４１の底壁を傾斜面、水平面、曲面としてもよい。

このように実施例３の船舶にあっては、船体１１の幅方向中心線Ｃの位置にある船底１３が後方へ上方傾斜した第１船底２１と、船尾端から予め設定された所定距離Ｌだけ前方へ移動した位置で第１船底２１に連続して計画喫水Ｓに平行な第２船底２２とを設け、この第２船底２２の上方に対向する船体１１に凹部４１を設けている。

従って、船体１１の推進性能に影響を与えない部位を取り除くことで、推進性能を低下させることなく船体重量を減少することができ、船体抵抗を低減することができると共に、製造コストを低減することができる。

なお、本発明の船舶は、各実施例として記載した１軸船に限定されるものではなく、多軸船（２軸以上）や他の推進器装備船（首振り型ＰＯＤ推進器やアジマス推進器）に適用してもよいものであり、同様の作用効果を奏することができる。

本発明は、船舶において、船尾に計画喫水に平行をなす角度以上で第１船底からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底を設けることで、航走時における船体抵抗の低減を可能とするものであり、いずれの船舶にも適用することができる。

１１船体
１２船尾
１３船底
２１第１船底
２２，３１第２船底
２３変曲位置（変曲点）
４１凹部

Claims

船体の幅方向中心線位置にある船底が後方へ上方傾斜した第１船底と、
船尾端から予め設定された所定距離だけ前方へ移動した位置で前記第１船底に連続して計画喫水に平行をなす角度以上で前記第１船底からの後方延長線の角度より小さい角度をなす第２船底と、
を備えることを特徴とする船舶。
前記第２船底は、計画喫水に対して０度以上で、且つ、２０度以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
前記第１船底は、平面またはなだらかな曲面形状をなし、前記第２船底は、計画喫水に平行な前後に水平となる形状をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の船舶。
前記第１船底と前記第２船底の連続部は、流速変化を伴う流場変化を生じさせるような変曲位置であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の船舶。
前記第２船底の上方に対向する前記船体に凹部が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の船舶。