JP5634567B2 - 排水量型船舶の船尾形状 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばタンカー、コンテナ船やフェリー等のように、フルード数（Ｆｎ）がラストハンプより小さい速度域で航走する排水量型船舶の船尾形状に関する。

従来、船体の一部が水中を航走する排水量型船舶においては、流れをプロペラ上方の位置に誘導するスタンタンネルフィンと呼ばれるフィンをプロペラ前方の船体からプロペラ上方の船体に取り付けたものが知られている。このような排水量型船舶は、スタンタンネルフィンがプロペラに流入する流れを加速・均一化してプロペラキャビテーションの発生を抑制するので、船体振動の発生が抑制される。（たとえば、特許文献１参照）

また、プロペラ上部の船尾船底を上方へ湾曲させることにより、プロペラと船体との距離を保つようにした船尾形状が提案されている。この船尾形状によれば、プロペラ起振力による船尾振動を従来船尾形状船と同等に保ち、プロペラ直径の増大による推進効率向上が可能になるとされる。（たとえば、特許文献２参照）
また、フルード数がラストハンプよりも大きい高速の速度域において、船体を喫水線より浮上させた状態で航走する滑走型高速艇に適用される船型として、チャイン船型と呼ばれるものが知られている。このチャイン船型は、船底部がドーム状となっており、船底部と船側外板とが角度をもって接合されている。（たとえば、特許文献３参照）

実公昭５９−２８９６０号公報（図５参照） 特許第２７１６６５８号公報（図１及び図２参照） 特開昭６１−４４０９０号公報

ところで、近年の排水量型船舶においては、船舶の大型化や高速化が求められている。このため、船体抵抗を減少させるとともに、プロペラキャビテーションを抑制して、船体振動を減少させることが必要となる。
しかし、上述したスタンタンネルフィンには、流れを加速・整流することによる船体抵抗低減の効果があるものの、船体から突出したフィンが抵抗発生源ともなる。このため、船体抵抗低減効果及び抵抗発生源というように相反する特性から、スタンタンネルフィン全体としては必ずしも抵抗低減とならない場合もある。このため、スタンタンネルフィンを採用する場合には、船体形状等の制約を受けることとなる。
さらに、スタンタンネルフィンは、形状を大きくするほどプロペラ上方の流れを加速・均一化する効果が増大する反面、フィンの抵抗も増加して速力性能を大きく低下させるため、実用上あまり大きなものを採用できないという問題を有している。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フルード数がラストハンプより小さい速度域で航走する排水量型船舶を対象とし、船体抵抗の低減及びプロペラキャビテーションの抑制により、船体振動の低減が可能になる排水量型船舶の船尾形状を提供することにある。
なお、ラストハンプは、フルード数Ｆｎ（Ｆｎ＝船速／（船長×重力加速度）^１／２）が０．４〜０．５の付近にある抵抗係数が最大になる点である。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の排水量型船舶の船尾形状は、フルード数がラストハンプより小さい速度域で航走する排水量型船舶の船尾形状であって、船尾の船体断面形状に設けた凸部を結んでプロペラ前方の始点からプロペラ後方の終点まで船体前後方向に連続して形成される凸部ラインを備え、前記凸部ラインはその内側のフレームラインと外側のフレームラインが不連続に繋がるナックルラインとして形成されており、前記ナックルラインの船体幅方向内側にある前記フレームラインを上に凸の曲率を有するドーム形状に形成し、前記ドーム形状を形成する船体長さを全長の１０％以上またはプロペラ直径の１倍以上に設定するとともに、前記始点の船体幅方向位置をプロペラ半径位置よりも外側となるように設定し、前記ナックルラインが、船体後方へ徐々に船体中心線へ接近するように、あるいは、前記船体中心線と平行に形成されて、前記終点にライン間幅を持って終わり、前記終点は船尾端まで続いており、船尾端断面形状が左右舷の前記ナックルラインの終点を直線で結んだ形状に形成され、前記ナックルライン間の船尾端部に、船底面が局部的に後方下がりとなり、かつ、前記船尾端でナックル点間の船底高さが等しい水平な直線となるウエッジ部が設けられていることを特徴とするものである。

上記の発明において、前記内側のフレームラインは、上に凸の曲率を有する曲面を部分的に形成する領域を前記凸部の近傍に備えていることが望ましい。
また、上記の発明においては、前記凸部の外側フレームラインと内側フレームラインの間にフィレット部が形成されており、該フィレット部は、前記フレームラインの曲率変化が前記フレームライン外側からの急激な増大と前記フレームライン内側への急激な減少との転換点となる前記フレームライン途中の最大曲率位置であることが望ましい。

また、上記の発明においては、前記ナックルラインが、船体後方へ徐々に船体中心線へ接近するように、あるいは、前記船体中心線と平行に形成されていることが望ましい。
また、上記の発明においては、前記ドーム形状に船底突起物の取付位置前方で下降する部分を設けることが望ましい。
また、上記の発明においては、前記ナックルラインの直下に舵を設置することが望ましい。

また、上記の発明においては、前記ナックルラインの直下に推進器を設置することが望ましい。なお、この場合の推進器としては、アジマススラスタやＰＯＤ等がある。
また、上記の発明においては、前記ナックルラインの間の船尾端部にウエッジ部を設けることが望ましい。
また、上記の発明において、船尾端部に船底面が局部的に後方下がりとなるウエッジ部が設けられており、船尾端断面でのウエッジ下端の形状は、左右舷の前記ナックルラインの終点を結んだ直線で形成されていることが望ましい。

上述した本発明の排水量型船舶の船尾形状によれば、プロペラ位置から船尾船底部へかけての流れを加速することで船体抵抗を低減し、さらに、プロペラに流入する流れを均一化することでプロペラキャビテーションを抑制して船体振動を低減することができる。
また、船底突起物の前方で周辺のドーム形状より船体が下降する部分や凸部ラインの直下に舵や推進器等の船底突起物を設置すれば、船底突起物の船体からの露出量を低減することができ、船底突起物による航走時の抵抗増加を低減することができる。
また、上述した本発明の船尾形状は船尾船底部の流れを加速するので、船尾端にウエッジ形状を備えている場合には、その抵抗低減効果を増大させることができる。

本発明に係る第１の参考例として、１軸船を船尾側から見た排水量型船舶の船尾形状を示す断面図（図２のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面）である。 本発明に係る排水量型船舶の船尾形状として、１軸船の船尾側船底部分を示す側面図である。 図１及び図２に示した排水量型船舶の船尾形状を示す船尾船底部分の底面図である。 本発明に係る第１の参考例を２軸船に適用した場合の船尾形状を示す図である。 図１に示した第１の参考例について、船尾形状の第１変形例を示す図である。 本発明に係る第２の参考例として排水量型船舶の船尾形状を示す図である。 図６Ａの船尾形状について船体幅方向の曲率変化を示す図である。 図６Ａに示した第２の参考例に係るフィレット部の第１変形例を示す図である。 図６Ａに示した第２の参考例に係るフィレット部の第２変形例を示す図である。 本発明に係る第３の参考例として、排水量型船舶の船尾形状を示す船尾船底部分の底面図である。 本発明に係る第４の参考例として、排水量型船舶の船尾形状を示す図である。 図９の船尾形状に取り付けられた船底突起物を示す図で、舵を取り付けた状態が示されている。 図９の船尾形状に取り付けられた船底突起物を示す図で、ＰＯＤを取り付けた状態が示されている。 本発明に係る第４の参考例をスケグに適用した例として船尾側船底部分を示す側面図である。 本発明に係る第５の参考例を２舵船に適用した場合について、排水量型船舶の船尾形状(図１２ＢのＧ−Ｇ断面)を示す図である。 図１２Ａの側面図である。 本発明に係る第５の参考例を二つのＰＯＤを備えた船舶に適用した場合について、排水量型船舶の船尾形状(図１３ＢのＨ−Ｈ断面)を示す図である。 図１３Ａの側面図である。 本発明に係る第５の参考例を一対のプロペラ及び舵と二つのＰＯＤとを備えた船舶に適用した場合について、排水量型船舶の船尾形状を示す図である。 図１４Ａの側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るウエッジ部を示す図で、船尾端近傍の船底面に設けた例が示されている。 本発明の第１の実施形態に係るウエッジ部を示す図で、船尾端の後部に張り出して設けた例が示されている。 本発明の第１の実施形態に係るウエッジ部を示す図で、船尾端の船尾形状が示されている。 本発明の第１の実施形態に係るウエッジ部を示す図で、船底形状の横断面図（図１６ＣのＦ−Ｆ断面図）が示されている。 本発明の第１の実施形態に係るウエッジ部を示す図で、図１６Ａ及び図１６ＢのＤ−Ｄ断面及びＥ−Ｅ断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る排水量型船舶の船尾形状を示す船尾側船底部分の底面図である。 第２の実施形態について、変形例を示す船尾側船底部分の底面図である。 図１８Ａの船体中心線に沿う縦断面図である。 図１８Ａ及び図１８Ｂの船尾側から見た排水量型船舶の船尾形状を示す断面図（図１８Ａ及び図１８ＢのＸ−Ｘ断面、Ｙ−Ｙ断面及びＺ−Ｚ断面）である。 本発明の第６の参考例に係る排水量型船舶の船尾形状を示す船尾側船底部分の底面図である。 図１９Ａに示す船尾形状の作用を示す図で、上向き方向速度（Ｗｆ）について船体幅方向の速度分布を比較した図である。 第６の参考例について変形例を示す船体幅方向の断面図である。 図２０Ａに示す船尾形状の作用を示す図で、上向き方向速度（Ｗｆ）について船体幅方向の速度分布を比較した図である。

以下、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の参考例＞
最初に、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第１の参考例を図１から図３に基づいて説明する。
図２は、フルード数がラストハンプより小さい速度域で航走する排水量型船舶の船尾形状として、船尾側船底部分を示す側面図である。排水量型船舶は、船体下部が部分的に水中にあって浮力を受けるとともに、船体の一部が水中を航走する船舶である。図示の排水量型船舶は１軸船であり、船体１の船尾側船底１１には、船体中心線（軸線）ＣＬ上にプロペラ２及び舵３がそれぞれ１つずつ設けられている。

図１は、左右対称の船体１を船尾側から見て、船体中心線ＣＬの左側半分のみを示す船尾形状図であり、図２のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面が同一図面上に重ねて示されている。なお、図３は、船体１の船尾側船底１１を示す底面図である。
図示の船尾形状には、船尾の断面形状を形成するフレームライン１２に凸部となるナックル点（角部）１３が設けられている。そして、このナックル点１３を結ぶことにより、船尾側船底１１の両側面には、プロペラ２の前方に位置する始点Ｓからプロペラ２の後方に位置する終点Ｅまで、船体前後方向に連続するナックルライン（凸部ライン）１４が形成されている。

フレームライン１２のうち、上述したナックルライン１４の船体幅方向内側、すなわちナックルライン１４より船体中心線ＣＬ側となる部分のフレームライン（以下、「内側ドームライン」とも呼ぶ）１２ａは、図１に示すように、上に凸の曲率を有するドーム形状を形成している。一方、ナックルライン１４の船体幅方向外側となるフレームライン（以下、「外側ライン」とも呼ぶ）１２ｂは、下側に凸の曲率を有して船側部に連結されている。このため、フレームライン１２は、ナックルライン１４を境にして、下側に凸の曲率を有する外側ライン１２ｂが上に凸の曲率を有する内側ドームライン１２ａに変化することで、ナックルライン１４より内側に上に凸となる曲面のドーム形状を形成している。換言すれば、フレームライン１２は、船側部から船体１の外向きに凸の曲面を形成している外側ライン１２ｂが、ナックルライン１４を境にして、船体１の内向きに凸の曲面を形成する内側ドームライン１２ａに変化する。

上述したドーム形状を形成する船体長さＬｄ（図３参照）は、船体１の全長Ｌを基準にして１０％以上（Ｌｄ≧０．１Ｌ）となるように、あるいは、プロペラ２の直径Ｄを基準として１倍以上（Ｌｄ≧Ｄ）となるように設定されている。すなわち、ドーム形状は、なるべく船体１の前方から開始されるとともに、プロペラ２の位置より後方まで続くように形成されることが好ましい。
この場合の船体長さＬｄは、船体１の平面視において、船体中心線ＣＬ上でドーム形状が形成されている船体長さ方向の範囲である。換言すれば、この場合の船体長さＬｄは、船体１の平面視において、船体中心線ＣＬに沿って測定されるナックルライン１４の始点Ｓから終点Ｅまでの長さである。なお、より好ましい船体長さＬｄは、船体１の全長Ｌを基準にして２０％以上（Ｌｄ≧０．２Ｌ）であるが、船体１の最大横断面位置が船体長さＬｄの上限を規定する際の前方位置となる。

また、ナックルライン１４の始点Ｓは、船体１の幅方向においてプロペラ２の半径位置より外側に設定されている。すなわち、船体中心線ＣＬから始点Ｓまでの船体幅方向距離Ｗｄは、プロペラ２の半径（Ｄ／２）より大きな値（Ｗｄ＞Ｄ／２）となるように設定されている。
ここで、上述したナックル点１３は、船尾側船底１１となる板材をプレス成形したり、あるいは板材の接合等により形成される凸部であり、後述する流れの誘導作用を増すためには、可能な限りシャープな（角張った）エッジ形状とすることが好ましい。しかし、実際の製造及び成形加工においては、加工方法や板厚等の諸条件に応じてナックル点１３の先端がＲ形状や溶接線となることもある。このため、本発明では、先端形状にＲ形状や溶接線が残ったナックル点１３も包含するものとする。

以下、上述した排水量型船舶の船尾形状について、その作用効果を説明する。
上述したように、ナックルライン１４を形成して内側のフレームライン１２ａをドーム形状とした船尾形状によれば、航走時における水流は、図３に矢印Ｆで示すように、ナックル点１３付近の流れが船体中心線ＣＬの方向へ誘導される。このため、左右一対のナックルライン１４より内側の流れは、プロペラ２の位置から上方の船尾部へ効率よく引き込まれる。このとき、ナックルライン１４の始点Ｓ側を幅広とし、さらに、始点Ｓをなるべく船体１の前方に配置することにより、流れの誘導及び引き込みを効果的に行うことができる。
なお、図中に示す矢印Ｆ′は、ナックルライン１４がない場合の水流を示しており、船体中心線ＣＬと略平行な流れとなっている。

このようにして、ナックルライン１４より内側の流れがプロペラ２の位置より上方の船尾部へ効率よく引き込まれると、プロペラ２の位置から上方の船尾部では流れが加速されるので、船体抵抗を減少させることができる。また、プロペラ２に流入する流れが均一化されるため、プロペラキャビテーションを抑制して船体振動を低減することができる。なお、プロペラキャビテーションを防止するためには、終点Ｅの位置について、少なくともプロペラ２の位置より船尾側とする必要がある。
さらに、上述した船尾形状は、従来技術で説明したスタンタンネルフィンのように船体１から突出する大きな突起物がないため、突起物により抵抗が発生することはない。このため、船体抵抗や船体振動を低減する効果を増す場合には、ナックルライン１４の幅を増すことで対応できるので、スタンタンネルフィンのように船体抵抗低減効果とともに抵抗も増大するようなことはない。

すなわち、本参考例の船尾形状によれば、ナックル点１３を形成する位置を船体１の幅方向に調整することで、ドーム形状となる部分の幅を変化させて流場の改善効果を調整できるので、突起物による抵抗の発生及び変動を伴うことなく、スタンタンネルフィンの大きさを変化させることと同様の流場改善効果が得られる。

ところで、上述した参考例では、ナックルライン１４の終点Ｅがプロペラ２の後方に位置するものとしたが、船体抵抗を一層低減するためには、ナックルライン１４を船尾側船底１１で最も後端となる船尾端まで連続して延長することが好ましい。すなわち、ナックルライン１４の終点Ｅは、船尾端に位置することが好ましい。
また、上述した参考例においては、排水量型船舶の１軸船に適用した例を示して説明したが、これに限定されることはなく、たとえば図４に示すように、プロペラ２が左右一対設けられる２軸船への適用も可能である。

また、上述した参考例においては、ナックルライン１４の船体幅方向外側にある外側ライン１２ｂが、船側部から下側に凸の曲率を有するものとしたが、この外側ライン１２ｂは、図１に示すように、下に凸の曲率を有するとともに略垂直な船側外板へ滑らかに接する曲面に形成されていることが好ましい。このように、外側ライン１２ｂの船体幅方向外側が船側外板へ滑らかに接する曲面になれば、航走時に船側部から船底部に流れ込む流れ（図１に示す矢印Ｆｓ参照）が当たって渦を発生する角部をなくすことができるので、航走時の抵抗低減に有効である。

また、図５に示した第１変形例（参考例）のフレームライン１２Ａでは、ナックルライン１４の船体幅方向外側にあるフレームライン１２ｂが、上に凸の曲率を有する曲面を部分的に形成する領域として、ナックル点１３の近傍に曲面部１２ｃを備えている。このような曲面部１２ｃを備えたフレームライン１２Ａを採用すると、より角張って明確な形状のナックル点１３を容易に形成することができる。すなわち、ナックル点１３の両側を上に凸の曲面とすることで、流れの誘導作用向上に有効であるシャープな鋭角形状のナックル点１３を容易に形成することができる。

＜第２の参考例＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第２の参考例を図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂに基づいて説明する。なお、上述した参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この参考例において、船尾の断面形状に設けた凸部は、たとえば図６Ａに示すように、フレームライン１２Ｂの途中に形成されたフィレット部２０である。従って、本参考例における凸部ラインは、フィレット部２０を結んで船体前後方向に連続して形成されたフィレットラインとなる。

上述したフィレット部２０の先端は円弧形状とされ、製造要件から定められる最小の角部Ｒ形状である。このフィレット部２０を具体的に説明すると、たとえば図６Ｂに示すように、フレームライン１２Ｂの曲率変化が、船体幅方向の船側部側となるフレームライン外側からの急激な増大と、船体幅方向の船体中心側となるフレームライン内側への急激な減少との転換点となる位置である。すなわち、フィレット部２０は、フレームライン１２Ｂの途中において、下側に凸の曲率を有する外側ライン１２ｂと上に凸の曲率を有する内側ドームライン１２ａとの連結点であり、曲率が最大となる最大曲率位置となる。なお、フィレット部２０は、船体１に後付けされる別部品としてもよい。

この場合、フィレットラインを形成するフィレット部２０は、設計（ＣＡＤ）上の形状定義が容易になるため、曲率が一定の円弧とすることが望ましい。さらに、フィレット部２０の円弧半径をフィレットラインの全長にわたって一定にすれば、設計上の形状定義がより一層容易になる。
なお、ここでの曲率の正負（大小）は、船体１の外側への凸面を正（大）とし、凹面を負（小）としている。

このようなフィレット部２０の採用により、工作や建造上の都合により船体形状にナックル点１３による凸部の形成が困難な場合であっても、上述した第１の参考例と同様の作用効果を得ることができる。換言すれば、船体１の船尾側船底１１に対し、曲率半径の小さいフィレット部２０を形成して凸部を設けることが容易になる。
また、円弧形状のフィレット部２０は、流れの誘導作用を増すためにはフレームライン１２Ｂの曲率を大きく（曲率半径を小さく）し、鋭角のシャープな角形状に近づけることが好ましい。このため、フィレット部２０の曲率半径は、５００ｍｍ以下のできるだけ小さな値に設定することが望ましい。

ところで、上述したフィレット部２０は円弧状としたが、たとえば図７Ａ、図７Ｂに示す変形例（参考例）を採用することも可能である。
図７Ａに示す第１変形例では、円弧状としたフィレット部２０から船体外側へ突出する三角形断面形状の突起部２１が設けられている。また、図７Ｂに示す第２変形例では、円弧状としたフィレット部２０から船体外側へ突出する平板状の突起部２２が設けられている。
このような突起部２１，２２は、船体１の船尾側船底１１に取り付けた別部品であり、上述したナックル点１３に近いシャープな形状の凸部を容易に形成して、流れの誘導作用を向上させることができる。

＜第３の参考例＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第３の参考例を図３及び図８に基づいて説明する。なお、上述した参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この参考例においては、たとえば図３に示すように、ナックルライン（凸部ライン）１４が、船体１の後方へ向けて徐々に船体中心線ＣＬ側へ接近して船体後方（船尾側）が狭まるように、あるいは、船体中心線ＣＬと平行となるように形成されている。

ナックルライン１４は、流れを効果的にコントロールする誘導作用の観点と、船体抵抗低減の観点とから、船体近傍の流れと大きく交差しないことが望ましい。船体後半部の流れは、船体中心線ＣＬに平行から、後方へ行くにつれて幅方向へ狭まる方向の角度を有しているので、ナックルライン１４にも同様の傾斜を設けてある。
しかし、たとえば図８に示すナックルライン１４′のように、水流Ｆ′との傾斜角θが急すぎて大きい場合には、ナックル点１３の流れはナックルライン１４′と交差して流れる。このため、船体中央部に流れを導く誘導作用が十分に発揮されないばかりか、ナックル点１３で渦が発生して船体抵抗を増加させることとなる。

従って、ＣＦＤ計算や模型試験等により、船体近傍の流線を知ることができれば、この流線にあわせてナックルライン１４の形状を決定すればよい。この場合、良好な誘導作用を得るためには、流線との角度が５度以上とならないように、ナックルライン１４の形状を決定することが好ましい。
この結果、ナックルライン１４は、プロペラ２の付近に流れを効率よく誘導するとともに、ナックルライン１４から発生する渦に起因する抵抗も低減することができる。

＜第４の参考例＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第４の参考例を図９から図１１に基づいて説明する。なお、上述した参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この参考例においては、上述したドーム形状に対し、船底突起物の取付位置前方で下降する部分（以下、「下降部」と呼ぶ）が設けられている。この下降部１２ｄは、船底突起物に当たる流れを減速するとともに、船底突起物の船体からの露出を低減するものである。この場合の船底突起物には、舵３の他にも、ＰＯＤ３０やスケグ４０等がある。

図９に示す下降部１２ｄは、船底突起物が船体中央部に設置されている場合に適用されるものであり、船底突起物の前方から船底突起物の位置にかけての船底形状が、ナックル点１３より内側でいったん上方へ上昇してドーム形状をなし、さらに、最上点から船体中心線ＣＬに向かって下降している船尾形状である。
このような船尾形状では、プロペラ２の付近から後方の船尾船底部において流れが加速されるので、舵３等の船底突起物に当たる流れも加速されている。従って、舵３等の船底突起物には通常よりも速い流れが当たり、船底突起物の抵抗を増加することになる。

そこで、たとえば図１０Ａに示す通常の１軸１舵船のように、船体中央に舵３が設置されている場合には、舵３の前方から舵位置にかけて、図９のように船体中心線ＣＬで下に下がる下降部１２ｄを備えた船体形状を採用する。この結果、下降部１２ｄの存在により舵３に当たる流れを減速することができ、さらに、舵３の船体１からの露出部分を減らすこともできるので、航走時における舵３の抵抗を減少させることができる。
また、上述した下降部１２ｄは、たとえば図１０Ｂに示すＰＯＤ３０等のように、船体１から吊り下げられて支持されている形式の推進器が船体中央部に設置されている場合についても同様の作用効果が得られる。
さらに、上述した下降部１２ｄは、たとえば図１１に示すスケグ４０を備えている場合についても同様の作用効果が得られる。

＜第５の参考例＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第５の参考例を図１２Ａから図１４Ｂに基づいて説明する。なお、上述した参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１２Ａ、図１２Ｂに示す参考例には、ナックルライン１４の直下に舵３を１つずつ２枚設置した構成例が示されている。すなわち、二つの舵３が設けられる船舶では、２本のナックルライン１４を形成し、各ナックルライン１４の直下に舵３を１つずつ設置する構成が好ましい。また、舵３が２以上の複数設けられている船舶では、舵３と同数のナックルライン１４を形成し、各ナックルライン１４の直下に舵３を１つずつ設置する構成が好ましい。
このような構成とすれば、上述した第４の参考例と同様に、舵３が船体１から露出する部分の割合を減らすことができるので、航走時に発生する舵３の抵抗を減少させることができる。

図１３Ａ、図１３Ｂに示す参考例では、ＰＯＤ３０やアジマススラスタのような推進器とナックルライン１４とが設けられている場合、ナックルライン１４の直下に推進器を１つずつ設置した構成例が示されている。すなわち、ＰＯＤ３０とナックルライン１４とが設けられる船舶では、ナックルライン１４の直下にＰＯＤ３０を設置する構成が好ましい。また、ＰＯＤ３０等の推進器が２以上の複数設けられている船舶では、推進器と同数のナックルライン１４を形成し、各ナックルライン１４の直下にＰＯＤ３０を１つずつ設置する構成が好ましい。
このような構成とすれば、上述した第４の参考例と同様に、ＰＯＤ３０等の推進器が船体１から露出する部分の割合を減らすことができるので、航走時に発生する推進器の抵抗を減少させることができる。

図１４Ａ、図１４Ｂに示す参考例は、上述した図１０Ａの構成及び図１３Ａ、図１３Ｂの構成を組み合わせたものである。すなわち、船体中央に設置された舵３の前方から舵位置にかけて下降部１２ｄを備えた船体形状を採用するとともに、ナックルライン１４の直下にＰＯＤ３０を１つずつ設置する構成とを組み合わせている。
このような構成とすれば、下降部１２ｄの存在により舵３に当たる流れを減速することができ、さらに、舵３やＰＯＤ３０が船体１からの露出する部分の割合を減らすこともできる。従って、航走時に発生する舵や推進器の抵抗を減少させることができる。

＜第１の実施形態＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第１の実施形態を図１５Ａから図１６Ｃに基づいて説明する。なお、上述した参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、上述した参考例の船尾形状に加えて、船体の船尾端にウエッジ部が設けられている。このウエッジ部は、たとえば図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、船尾端近傍の船底面または船尾端後部に対して、局部的な後方下がりの傾斜面を設けたものである。このうち、図１５Ａに示すウエッジ部５０は、船尾端近傍の船底面を局部的に後方下がりの傾斜面としたものであり、図１５Ｂに示すウエッジ部６０は、船尾端の後部に張り出して底面が後方下がりの傾斜面を有する付加物（別部品）を取り付けたものである。

上述したウエッジ部５０，６０は、船体抵抗を低減する技術として知られている。そこで、上述した各参考例の船尾形状にウエッジ部５０，６０を組み合わせると、ドーム形状を有する船尾形状ではプロペラ２から後方の船尾端部の流れを加速する効果が得られるため、このような流速増大により船尾端に設けたウエッジ部５０，６０の抵抗低減効果はより一層顕著になる。

また、図１６Ｃに示すウエッジ部７０は、ナックルライン１４が船尾端まで続いており、ドーム状の凹曲面をなす船体断面形状が船尾端まで続いている船体１において、船尾端付近にあるナックル点１３，１３間の船底面に後方下がりの傾斜を設けてウエッジ形状としたものである。この場合のウエッジ部７０は、後方下がりの量を幅方向に調整することにより、図１６Ａに示すように、船尾端ではナックル点１３，１３間の船底面高さが等しい水平な直線としている。
このような構成を採用しても、ウエッジ部７０の抵抗低減効果はより一層顕著になる。さらに、船尾端においてウエッジ部７０とその外側との不連続が解消されているので、ウエッジ部７０と船体１との不連続部から発生する造波及び波崩れによる抵抗増加も防止できるので、これによってもウエッジ部７０による抵抗低減効果をより一層増大させることができる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第２の実施形態を図１７に基づいて説明する。なお、上述した実施形態または参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態において、図中に太線で示すナックルライン１４Ａは、始点Ｓからプロペラ位置Ｐへ向けて船体後方へ徐々に船体中心線ＣＬへ接近し、かつ、プロペラ位置Ｐから終点Ｅへ向けて船体中心線ＣＬから離れるように形成されている。この場合のプロペラ位置Ｐは、船長方向においてプロペラ２が取り付けられている位置である。なお、図中に参考用の比較例として示す細い実線は、第３の参考例として図８に示したナックルライン１４′である。

すなわち、この場合のナックルライン１４Ａは、船体前方から後方のプロペラ２へ向かって行くにつれて船体中心線ＣＬ寄りになるので、左右のライン間幅が船体後方へ狭まるようになっている。さらに、この場合のナックルライン１４Ａは、プロペラ２から船尾後端へ向かって行くにつれて船体中心線ＣＬから徐々に離れるので、左右のライン間幅が船体後方へ広がるようになっている。

このように、始点Ｓからプロペラ位置Ｐまで徐々に左右のライン間幅を狭めた後、プロペラ位置Ｐから終点Ｅまで徐々に左右のライン間幅を広げるナックルライン１４Ａは、始点Ｓからプロペラ位置Ｐまでの間で流路断面積が徐々に狭まるため、流れを効果的にコントロールするとともに、船体抵抗の低減に有効である。

具体的に説明すると、上述したナックルライン１４Ａは、始点Ｓから後方のプロペラ位置Ｐまで後方狭まりの傾斜を有している。このため、ナックルライン１４Ａは、船体近傍の流れと、すなわち、船体中心線ＣＬと平行な状態から後方へ行くほど幅方向を狭めるような角度を有する船体後半部の流れと大きく交差しない傾斜を有しているので、船体抵抗の低減に有効である。
また、上述したナックルライン１４Ａは、船体付近の流れをコントロールして船体中央部へ誘導するので、プロペラ２の上部への流入速度を上げ、プロペラ２への流入速度をより均一化することができる。

さらに、上述したナックルライン１４Ａは、プロペラ位置Ｐから終点Ｅまで徐々に左右のライン間幅を広げるため、船体抵抗の低減に有効である。すなわち、プロペラ２の後方では、徐々に流路断面積が水平方向に広がるため、船尾後端に向かう流れを減速するとともに、船体後端の圧力を増加させることができる。この結果、排水量型船舶は、船体抵抗の低減が可能となる。
なお、プロペラ位置Ｐから終点Ｅまで徐々に左右のライン間幅を広げるための傾斜角度は、流れの剥離を防止する観点から２０度以内に設定することが好ましい。

続いて、上述した実施形態の変形例を図１８Ａから図１８Ｃに基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例では、上述した実施形態の、ドーム形状をなすフレームライン１２ａが、プロペラ位置Ｐより後方で上に凸の曲率を増したドーム形状とされる。

すなわち、上述した実施形態では、プロペラ位置Ｐより後方でナックルライン１４Ａのライン間幅を広げて流路断面積を増加させているが、この変形例では、船尾側船底１１の底面を上方の船体側へえぐって形成されるトンネル部分において、プロペラ位置Ｐを境にして後方となるドーム形状の高さ（深さ）を前方より増すことにより、流路断面積を上下方向に増加させている。

具体的に説明すると、船尾におけるドーム形状は、たとえば図１８Ｂ及び図１８Ｃに示すように、直線としたナックルライン１４Ｂから船体中心線ＣＬ側へ向かう上に凸の曲率Ｒ（図１８Ｃ参照）が、プロペラ２より後方のＺ−Ｚ断面で大きくなるように設定されている。換言すれば、船体１の船尾におけるドーム形状は、図中に破線表示した比較形状（Ｘ−Ｘ断面及びＹ−Ｙ断面と略同じ曲率）より大きく（深く）船体船底をえぐる形状とされる。
また、このドーム形状は、図１８Ｂに示すように、船長方向においても破線で示す比較形状よりプロペラ位置Ｐより後方が大きく（深く）えぐられている。
なお、この変形例では直線状のナックルライン１４Ｂとしたが、これに限定されることはなく、たとえば上述したナックルライン１４，１４Ａ等を採用してもよい。

この結果、プロペラ２の後方では、流路断面積の増加により船尾後端に向かう流れが減速されるとともに、船尾後端の圧力を増加させることができる。すなわち、船体１の船底に形成されたトンネル部分のドーム形状について、プロペラ２より後方のえぐり（上に凸の曲率Ｒ）をプロペラ２の前方より大きく設定することにより、プロペラ２の後流側で流路断面積が増加するので、流速を低下させて船体抵抗を低減することが可能となる。

このように、船体抵抗の低減は、プロペラ２の後流側で流路断面積を増せばよいので、プロペラ２の後流側には、ライン間幅を広げるナックルライン１４Ａや上に凸の曲率を増すドーム形状のいずれを採用してもよい。また、ライン間幅を広げるナックルライン１４Ａと、上に凸の曲率を増すドーム形状とを適宜組み合わせることにより、プロペラ２の後流側で流路断面積を増すようにしてもよい。

＜第６の参考例＞
続いて、本発明に係る排水量型船舶の船尾形状について、第６の参考例を図１９Ａ及び図１９Ｂに基づいて説明する。なお、上述した実施形態または参考例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この参考例において、ナックルライン１４Ｌ，１４Ｒの船体幅方向位置は、プロペラ回転方向の下流側が上流側より船体中心線に近くなるように設定されている。すなわち、図１９Ａに示す底面図において、プロペラ２の回転方向を船体後方から見て右回りとすれば、プロペラ回転方向下流側となる右舷側のナックルライン１４Ｒが、プロペラ回転方向上流側となる左舷側のナックルライン１４Ｌよりも船体中心線に近い位置にある。
なお、図示のナックルライン１４Ｌ，１４Ｒは直線とされるが、これに限定されることはない。

右回りのプロペラ２を有する一般的な排水量型船舶では、ナックルライン位置を船体中心線ＣＬから左右対称に設けた場合、プロペラに流入する流速の上向き方向成分Ｗｆは、図１９Ｂに示す速度線Ｆ１のように、左右対称となる。

これに対し、上述したナックルライン１４Ｌ，１４Ｒのように、船体中心線ＣＬに近いプロペラ回転方向下流側（右舷側）の幅ＷＲを、プロペラ回転方向上流側（左舷側）の幅ＷＬより狭めて小さく（ＷＲ＜ＷＬ）することにより、プロペラ２に流入する流れの内巻き傾向が、左舷側では強まり、右舷側では弱まって上向き傾向となる。すなわち、図１９Ｂに示す速度線Ｆ２のようになり、全体としてプロペラの回転方向と逆向きの回転流れとなり、プロペラ効率を向上させることができる。

続いて、上述した参考例の変形例を図２０Ａ及び図２０Ｂに基づいて説明する。なお、上述した参考例または実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例では、ドーム形状をなすフレームライン１２aを、その下部の流路断面積において、船体中心線ＣＬよりプロペラ回転方向の上流側が下流側より大きくなるようなドーム形状としている。すなわち、船尾側船底１１に形成されるトンネルの断面形状は、船体中心線ＣＬよりプロペラ回転方向の上流側を大きくえぐったドーム形状となる。

図２０Ａは、船体１を船体後方から見た横断面図であり、紙面右側が右舷となり、プロペラ２が右回りに回転する。このような船体１の船尾側船底１１において、船体中心線ＣＬより左舷側の船底を大きくえぐったドーム形状のトンネルが形成されている。

このようにしても、上述した参考例と同様に、プロペラ２の回転方向と逆向きの回転流れをつくり、プロペラ効率を向上させることができる。
すなわち、ドーム形状を船体中心線ＣＬから左右対称に設けた場合、プロペラに流入する流速の上向き方向成分Ｗｆは、図２０Ｂに示す速度線Ｆ３のように、左右対称となる。

これに対し、船体中心線ＣＬより左舷側の船底を大きくえぐったドーム形状を採用することにより、プロペラ２に流入する流れの内巻き傾向が、左舷側では強まり、右舷側では弱まって上向き傾向となる。すなわち、図２０Ｂに示す速度線Ｆ４のようになり、全体としてプロペラの回転方向と逆向きの回転流れとなり、プロペラ効率を向上させることができる。

上述したように、本発明または参考例の排水量型船舶の船尾形状によれば、プロペラ２の位置から船尾船底部へかけての流れを加速することで船体抵抗を低減し、さらに、プロペラ２に流入する流れを均一化することでプロペラキャビテーションを抑制して船体振動を低減することができる。
また、船底突起物の前方で周辺のドーム形状より船体１が下降する部分やナックルライン１３の直下に舵３やＰＯＤ３０等の船底突起物を設置すれば、船底突起物の船体からの露出量を低減することができるので、船底突起物による航走時の抵抗増加を低減することができる。

また、本発明または参考例の船尾形状は、船尾船底部の流れを加速して船底抵抗を低減するので、船尾端に設けたウエッジ部５０等においては、その抵抗低減効果が増大する。
また、本発明または参考例の船尾形状は、船体後半部の流れを効果的にコントロールするとともに、船体後半部の流れを船体中央部に誘導してプロペラ２の上部への流入速度を上げることができる。

また、船尾後端に向かう流れを減速させて船体後端の圧力を増加させることができるので、船体１の抵抗の低減が可能となる。
また、プロペラ２の前縁に当たる流れの左右相対速度差を低減することができるので、排水量型船舶の航行性能を維持または向上させることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば上述した各実施形態を適宜組み合わせた構成を採用するなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１ 船体
２ 舵
３ プロペラ
１１ 船尾側船底
１２，１２Ａ〜１２Ｃ フレームライン
１２ａ フレームライン（内側ドームライン）
１２ｂ フレームライン（外側ライン）
１２ｃ 曲面部
１２ｄ 下降部
１３ ナックル部（凸部）
１４，１４′，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｌ，１４Ｒ ナックルライン（凸部ライン）
２０ フィレット部（凸部）
２１，２２ 突起部
３０ ＰＯＤ（推進器）
４０ スケグ
５０，６０，７０ ウエッジ部
Ｓ 始点
Ｅ 終点

Claims (6)

1. フルード数がラストハンプより小さい速度域で航走する排水量型船舶の船尾形状であって、
   船尾の船体断面形状に設けた凸部を結んでプロペラ前方の始点からプロペラ後方の終点まで船体前後方向に連続して形成される凸部ラインを備え、
   前記凸部ラインはその内側のフレームラインと外側のフレームラインが不連続に繋がるナックルラインとして形成されており、
   前記ナックルラインの船体幅方向内側にある前記フレームラインを上に凸の曲率を有するドーム形状に形成し、
   前記ドーム形状を形成する船体長さを全長の１０％以上またはプロペラ直径の１倍以上に設定するとともに、
   前記始点の船体幅方向位置をプロペラ半径位置よりも外側となるように設定し、
   前記ナックルラインが、船体後方へ徐々に船体中心線へ接近するように、あるいは、前記船体中心線と平行に形成されて、前記終点にライン間幅を持って終わり、
   前記終点は船尾端まで続いており、船尾端断面形状が左右舷の前記ナックルラインの終点を直線で結んだ形状に形成され、
   前記ナックルライン間の船尾端部に、船底面が局部的に後方下がりとなり、かつ、前記船尾端でナックル点間の船底高さが等しい水平な直線となるウエッジ部が設けられていることを特徴とする排水量型船舶の船尾形状。
2. 前記内側のフレームラインが、上に凸の曲率を有する曲面を部分的に形成する領域を前記凸部の近傍に備えていることを特徴とする請求項１に記載の排水量型船舶の船尾形状。
3. 前記凸部の外側フレームラインと内側フレームラインの間にフィレット部が形成されており、該フィレット部は、前記フレームラインの曲率変化が前記フレームライン外側からの急激な増大と前記フレームライン内側への急激な減少との転換点となる前記フレームライン途中の最大曲率位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の排水量型船舶の船尾形状。
4. 前記ドーム形状に船底突起物の取付位置前方で下降する部分を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の排水量型船舶の船尾形状。
5. 前記ナックルラインの直下に舵を設置したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の排水量型船舶の船尾形状。
6. 前記ナックルラインの直下に推進器を設置したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の排水量型船舶の船尾形状。

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