JP3951979B2

JP3951979B2 - 船体形状

Info

Publication number: JP3951979B2
Application number: JP2003280298A
Authority: JP
Inventors: 博康山本
Original assignee: 博康山本
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005041435A

Description

この発明は、中・小型船の船体形状に関するものである。

航行中に船体が受ける抵抗には、おもに水中における船体表面と水との摩擦により生じる摩擦抵抗と、船が前進する際水面において船首部分に水がぶつかり波が造られ、このときに要するエネルギーが抵抗となって働く造波抵抗とがある。一般に摩擦抵抗は水中で、造波抵抗は喫水面付近で発生し、これらの抵抗については流体力学を用いて解析され、進行速度が増すにつれ摩擦抵抗の増加率よりも造波抵抗の増加率の方が大きくなるとされている。例えば、進行速度の遅い大型タンカーが受ける抵抗のうち造波抵抗は約１０％、中・小型の高速船などでは造波抵抗の占める割合は５０％に達すると言われる。船体への抵抗が大きくなれば、当然船を動かすのに必要なエネルギーも大きくなるので、大型船においては摩擦抵抗を、中・小型船においては造波抵抗を低減することが重要な課題であった。

従来から前記摩擦抵抗や造波抵抗を抑える方法として、船首部分の水に接する船体表面を滑らかで抵抗の少ない形状とする方法や、船首部分に突起物を設け、前進時に造られる波とこの突起物により起こる波とを互いに干渉させて船首付近の波を小さくする方法等、おもに船首部分に改良を加える方法が知られている。

しかし、これらの船首部分に改良を加える方法は大型船のように比較的速度が遅い場合であって、船首部分が常に水中に沈んでいる状態においては適用され得るが、中・小型船のように速度が速い場合など、図１０に示すようにプレーニング状態（船首部分が持ち上がり水中より突き出た状態）において走行する場合には、喫水面が後方に移動するため船首部分に改良を加えても前記抵抗を減少させるといった効果があまり期待出来ないといった問題があった。

また、従来の船首部分に改良を加える方法では波による船の縦揺れ時（ピッチング）の衝撃や船首が持ち上がった時に波が船底にぶつかる際の衝撃、図１１に示すように悪天候などにより波がかなり高くなっている場合に水面に対して船首部分が極端に持ち上がり、再び波の中に落ちていく（スラミング）時に船底が受ける衝撃が大きいため、非常に乗り心地が悪いといった問題もあった。さらに上記プレーニング状態やスラミング状態での航行においては、波浪衝撃を回避して船体のバランスを保つため、船首部分が持ち上がった時には船を減速させ、その後船首が下がった時には再び加速させるという操縦を繰り返す必要があるので進行エネルギーが大幅に失われ燃費が低下するといった問題もあった。
特開平7−329874号公報実開平6−42580号公報

そこで、この発明は、中・小型船における航行中の船体への抵抗を減らすことにより航行効率を高めて燃料の消費を抑え、同時にピッチングやスラミングによる衝撃も抑えることにより乗り心地を向上させる船体形状を提供することを課題とする。

この発明の船体形状は、中・小型船の船体形状であって、船首の後方に航行中の船体への造波抵抗を減らすための第二船首が設けてあり、この第二船首は左右船側外板から船底外板中央線付近までの部分に凹状の曲面を形成したものであって、前記凹状曲面形成部分において船底外板幅が狭幅となっており、前記第二船首が、船の全長に対して、先端から１５％〜５０％の間に設けられているものとする。

(請求項２記載の発明)
この発明の船体形状は、請求項１記載の船体形状において、前記第二船首が左右の下船側外板の上縁付近から形成されているものとする。

(請求項３記載の発明)
この発明の船体形状は、請求項１記載の船体形状において、前記第二船首が船の全長に対して、先端から１５％〜３０％の間に設けられているものとする。

(請求項４記載の発明)
この発明の船体形状は、請求項１記載の船体形状において、前記凹状曲面形成部分が浅いすり鉢形状をしているものとする。
(請求項５記載の発明)
この発明の船体形状は、請求項１記載の船体形状において、前記凹状曲面形成部分が断面略Ｖ字状となるように船底外板幅が狭幅となっているものとする。

以下に示す発明を実施するための最良の形態の欄に記載した内容から、中・小型船における航行中の船体への抵抗を減らすことにより航行効率を高めて燃料の消費を抑え、同時にピッチングやスラミングによる衝撃も抑えることにより乗り心地を向上させることができた。

この発明の実施形態の船体形状について以下に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る船（S1）の船体の底面からの斜視図である。

この船体において符号１は船首、符号２は第二船首、３は突出バウ、４は船側外板（４０は下船側外板、４１は上船側外板）、５は船底外板、６はキール、７は船尾を示している。船首１は造波抵抗を減少させる目的で先の尖った形状となっている。しかし、船首１を尖らせるだけでは十分に造波抵抗を抑えることはできないので船首１の下部に突出バウ３を設け、船首１にぶつかってできた波と突出バウ３にぶつかってできた波とを互いに干渉させることによりさらに造波抵抗を減少させようとしている。船体側面は船首１後方から船尾７にかけて、下船側外板４０と上船側外板４１から成る船側外板４で形成される。さらに、船底外板５の中央には船の背骨と言われるキール６が突出バウ３の後方から船尾７にかけて延びている。なお、図１において本発明の実施形態には直接関係がないため、船体の上部に位置するキャビン部分や船尾７付近に設けられるスクリュー等は省略されている。

本実施形態において、船首１のすぐ後方に連続して第二船首２が設けられており、前記第二船首２は下船側外板４０と上船側外板４１との境界線付近から船底外板５のキール６付近までの部分に凹状の曲面を形成することによりできている。つまり、第二船首２の凹状の曲面は、図２に示すように、矢印方向に進むにつれ徐々に深さを増していく、浅いすり鉢形状となっており、図３に示すように、断面形状において船首１と同じように下船側外板４０の上端から船底外板５に至るまで断面略V字状となっている。したがって、図４に示すように、前記凹状曲面形成部分における船底外板５の幅W２は船底外板５の他の部分における幅W１よりも狭くなっている。

本発明の船体形状は以上のような形状となっているため、中・小型船において図５に示すようなプレーニング状態で船首１が水面から突き出てしまい喫水面が後方に移動した状態での航行においても、第二船首２が船首１と同じように造波抵抗を抑える働きをする。つまり波がぶつかる時の圧力を低下させるために先を尖らせてある船首１と同じように、第二船首２の存在により波がぶつかる時の圧力が軽減され、圧力が軽減されれば波を造る際のエネルギーが小さくなる。したがって抵抗が軽減されるので、航行効率が高まり燃費を抑えることが出来る。また、造波抵抗が減少されれば波は形成されないか、されたとしても比較的小さい波であるため縦揺れ（ピッチング）を抑えることも可能となる。

さらに、第二船首２の凹状曲面部分に流れ込んだ水が船を包み込むように保持するので揚力が増加して船全体を押し上げると共にバランスが向上して左右の揺れを抑えることも可能となる。

また、前述したように第二船首２部分の船底外板５の幅W２が狭くなっているので、図６に示すようなスラミング時の船体への衝撃が、従来のように船底外板の幅が広い場合に受ける衝撃よりも抑えられるため、乗り心地を向上させることが出来る。これは従来のような幅広の船底外板より、図３に示すように第二船首２の凹状曲面が断面略V字状となるような船底外板５の方が水面への着地時において水面を切るという作用がより効果的に働くため、着水がスムーズに行えるからである。したがって、従来のようにプレーニング状態やスラミング状態等の航行時に波浪衝撃を回避して船体のバランスを保つため、船首部分が持ち上がった時に船を減速させたり、船首が下がった時には再び加速させたりといった操縦を繰り返す必要がないのでさらに燃費を抑えることが可能である。

同様に、船首１が持ち上がっている時に波が船に向かって流れてきて船底外板５にぶつかる際の衝撃も抑えられるので、さらに乗り心地を向上することが出来る。

また、図７に示すように、プレーニングせず船首１の一部が水中に沈んだ状態で航行する場合、船側外板４において、船首１にぶつかってできた波（第１水流M1）と第二船首２部分でできた波（第２水流M2）とが互いに打ち消し合うため、波の形成が抑えられるので造波抵抗が軽減される。さらに、第1水流M1と第２水流M2の複合水流において、第1水流M1と第２水流M2が互いに打ち消し合う際の衝撃によって気泡が生じ、この気泡が船側外板４と船体浸水層との間に入り込むため摩擦抵抗も軽減される。同様に、図８に示すように船底においても、第１水流M1と第２水流M２が互いに打ち消し合い造波抵抗を抑え、また前記複合水流によってできた気泡が船底外板５に沿って拡散して船尾まで流れるため船底における摩擦抵抗も軽減できる。

本実施形態においては、船底外板５の中央にキール６を有する船であるがこれに限られたものではなく、キール６が設けられていない船であってもよい。同様に、本実施形態において船首１の下部に突出バウ３が設けられているが、突出バウ３がない船でもよい。また、本実施形態において第二船首２は、下船側外板４０と上船側外板４１との境界線付近から形成されているが、上船側外板４１の上端や下船側外板４０の中央部付近から形成されるものでもよい。また、本実施形態において第二船首２の凹状の曲面は浅いすり鉢状となっているが、図９に示すように、船の長手方向に対して矢印の方向に進むにつれ徐々に深さを増すような形状であってもよい。さらに、本実施形態において第二船首２は船首１のすぐ後方に連続した態様で設けられているが、具体的には船の全長に対して、先端から１５％〜５０％（好ましくは１５％〜３０％）の間に設けられることが好ましい。

船体への抵抗や衝撃が大きいと乗り心地が悪く、またエンジンへの負担を増大させ、燃費を悪くするといった多大な悪影響を及ぼすので、船体への抵抗や衝撃を減らしてこれらの悪影響を解消することのできる本発明の船体形状は、中・小型の漁船やレジャータイプの船などに有効に適用され得る。

この発明の実施形態の船体形状を有する船の底面からの斜視図。この発明の実施形態の船体形状における第二船首部分の凹状曲面の形状を示す説明図。この発明の実施形態の船体形状を有する船の第二船首部分における断面図。この発明の実施形態の船体形状有する船の底面図。この発明の実施形態の船体形状を有する船のプレーニング時の側面図。この発明の実施形態の船体形状を有する船のスラミング状態を示した説明図。この発明の実施形態の船体形状を有する船の側面を流れる波の動きを示した説明図。この発明の実施形態の船体形状を有する船の底面を流れる波の動きを示した説明図。この発明の他の実施形態の船体形状における第二船首部分の凹状曲面の形状を示す説明図。従来の船体形状を有する船のプレーニング時の側面図。従来の船体形状を有する船のスラミング状態を示した説明図。

符号の説明

S1 本案の船
S2 従来の船
W1 船底外板幅
W2 第二船首部分の船底外板幅
M1 第１水流
M2 第２水流
１船首
２第二船首
３突出バウ
４船側外板
５船底外板
６キール
７船尾
４０下船側外板
４１上船側外板

Claims

中・小型船の船体形状であって、船首の後方に航行中の船体への造波抵抗を減らすための第二船首が設けてあり、前記第二船首は左右船側外板から船底外板中央線付近までの部分に凹状の曲面を形成したものとし、前記凹状曲面形成部分において船底外板幅が狭幅となっており、前記第二船首が、船の全長に対して、先端から１５％〜５０％の間に設けられていることを特徴とする船体形状。
第二船首が、左右の下船側外板の上縁付近から形成されていることを特徴とする請求項１記載の船体形状。
第二船首が、船の全長に対して、先端から１５％〜３０％の間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の船体形状。
前記凹状曲面形成部分が浅いすり鉢形状をしていることを特徴とする請求項１記載の船体形状。
前記凹状曲面形成部分が断面略Ｖ字状となるように船底外板幅が狭幅となっていることを特徴とする請求項１記載の船体形状。