WO2014042127A1 - 商用貨物船 - Google Patents

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WO2014042127A1
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bow
flare
shape
ship
wave
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French (fr)
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虎卓 山本
秀聡 秋林
智 藤田
校優 木村
剛大 池田
藤井　昭彦
Original Assignee
三井造船株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/06—Shape of fore part
    • B63B1/063—Bulbous bows
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Definitions

  • the present invention relates to a commercial cargo ship equipped with a bow flare that can suppress an increase in resistance in waves.
  • the planned full-length water line W.D. is used to protect the mooring device provided on the upper deck.
  • a bow flare 3X shaped to return waves downward or to escape sideways is provided above L.
  • a bulwark 8 is provided on the upper deck 2 to increase the height of the bow, so that the bow direction So that the waves coming from the upper deck 2 are not driven.
  • FIG. L The following hull shapes are omitted.
  • this commercial cargo ship receives waves while sailing, a part of this wave is reflected in the bow direction and a new wave is generated by the hull movement generated by this wave, so the propulsion resistance is in the waves. In this case, it increases more than when navigating in plain water, causing an increase in resistance in waves.
  • This increase in resistance in the waves reduces the ship speed or increases the engine output to maintain the prescribed sailing speed, so reducing the increase in resistance in the waves is an energy-saving measure for commercial cargo ship operations. Has become an important issue.
  • high-speed cargo ships can be classified into high-speed cargo ships, medium-speed cargo ships, low-speed enlarged cargo ships, and the like.
  • This high-speed cargo ship is a relatively thin ship with a normal length Lpp of about 100 m to 250 m and a square coefficient Cb of about 0.50 to 0.70, such as a container ship or a refrigerated container ship, and has a fluid number Fn of 0. .Ships that run at a high speed of about 20 to 0.35, and medium-speed cargo ships have a perpendicular length Lpp of about 150m to 300m for bulk carriers, etc., and a square coefficient Cb of about 0.75 to 0.90.
  • This is a medium-sized ship with a Froude number Fn that operates at medium speed of about 0.14 to 0.20.
  • the low-speed enlarged cargo ship is a relatively thick ship with a vertical length Lpp of about 150m to 400m and a square coefficient Cb of about 0.80 to 0.90, such as a tanker, and a Froude number Fn of 0.12 to 0.
  • the ship operates at a low speed of about 18.
  • the present inventors for example, as described in Japanese Patent No. 4744329, from the vertical line in order to suppress or reduce the increase in resistance in waves.
  • a ship has been proposed in which the angle of inclination is made substantially vertical at the rise of the bow flare, and the flare is gradually widened above it. ing.
  • the bow profile that constitutes the outer shape of the cross section in the longitudinal direction of the hull is the lower bow profile having the most advanced portion in the area below the waterline, and the upper bow profile that tilts backward in the stern direction over the entire area above the waterline.
  • a hull cross-sectional shape that forms the outer shape of the cross section in the hull width direction of the bow portion has been proposed as a bow shape and a ship having a negative flare angle inclined inward over the entire region above the waterline. .
  • this ship has a problem that the shape on the water surface retreats from the lower side and the width becomes narrower, and it is difficult to lower the anchoring anchor from above the water surface of the bow.
  • the bow shape has a close relationship between the hull shape above the water surface and the hull shape below the water surface, when trying to adopt the bow shape of this ship, it is not possible to simply change the shape of the bow flare.
  • the shape of the entire hull shape, including the underwater surface needs to be changed significantly.
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, and the object of the present invention is to be able to guide waves that collide with the bow flare upward along the shape of the bow flare, and the impact of the waves on the bow flare.
  • An object of the present invention is to provide a commercial cargo ship having a bow flare shape that can reduce an increase in resistance in waves.
  • the commercial cargo ship of the present invention in the first region including the ship end direction and the first position 3% behind the length of the hull perpendicular from the bow end and the bow normal,
  • the upper part of the bow flare with a cross section perpendicular to the bow direction is formed with a lower part extending outward from the lower side above the planned full load water line, and an inner side from the side above the lower part. It is formed and formed into a shape having a bent upper portion.
  • the prior art bow flare has a shape that expands upward and connects to the upper deck, and waves that collide with the lower side of the bow flare break down or sideward along the shape of the bow flare that spreads upward.
  • the waves are separated at the lower part of the bow flare under sea conditions where the waves are small at the time of navigation, there is almost no possibility of the waves being driven into the upper deck, and the resistance increase in the waves is small.
  • Can sail under oceanic conditions where the waves are large, the wave reaching the upper part of the bow flare can be smoothly guided upward along the shape of the bow flare, so the impact of the wave on the bow flare can be reduced, The increase in resistance in the waves can also be reduced.
  • the lower inclination is inclined forward and upward from below the full load water line toward the upper side.
  • the wave incident from the front of the bow flare is generated from the front of the bow flare at the upper bent part. Since it can be smoothly guided upward, the impact of the wave on the bow flare is reduced, and the increase in resistance in the wave is also reduced.
  • the provision of the upper bends allows the air flow to flow smoothly upward from the front of the bow flare, so that vortex flow is generated above the front of the bow flare. Wind pressure resistance can be reduced.
  • the shape of the cross-section of the bow flare includes between the second position 2% behind the vertical line from the bow perpendicular to the length of the hull and the first position with respect to the length of the hull.
  • the angle between the lower part and the upper part is plus or minus 5 degrees, preferably 3 degrees or less with respect to the vertical line when floating on the planned full load waterline.
  • this side portion makes it possible to secure a large volume inside the bow flare, and this side portion makes it easier to smoothly guide incident waves upward, and rises along this side portion. Since the incoming wave can be smoothly guided upward without being scattered in the left and right direction of the hull by the upper portion above it, the impact of the wave on the bow flare can be reduced and the increase in resistance in the waves can be reduced. In addition, in this side portion, even when the bow portion rushes into the waves due to the hull motion, there is almost no change in the water line area, so that the impact of the waves on the bow flare can be reduced.
  • the shape of the bow profile in a side view of the bow flare is higher than the vertical line when floating on the planned full load water line between the lower inclined line part and the upper bent part.
  • the following effects can be obtained by forming the upper inclined line portion with an inclination in the backward direction of plus or minus 10 degrees, preferably an angle of 5 degrees or less.
  • This configuration can separate small waves to the left and right around the lower sloped line, and can prevent an increase in resistance in plain water.
  • the upper inclined line portion allows a relatively small wave incident from the front to be guided downward, and a relatively large wave to be guided upward.
  • the impact on the bow flare can be reduced because there is little change in the waterline area.
  • a flare top plate connected to the upper part of the upper part is provided at a position above the upper deck, a wave rising from the upper part of the bow flare is guided to the flare top plate and the flare It can be dropped to the side on the rear side of the top board, avoiding the wave driving into the upper deck.
  • the flare top plate is provided with a wave removing member for eliminating the wave launched on the flare top plate to the side, the wave launched on the flare top plate reaches the cargo portion. Since this wave can be excluded from the flare top plate to the side of the hull before the freight top, the cargo or the like can be prevented from being damaged by the wave launched on the flare top plate.
  • a relatively thin ship type having a square coefficient Cb of about 0.50 to 0.70 such as a container ship or a refrigerated container ship, and a fluid number Fn is 0.20 to 0.35.
  • Cb square coefficient
  • Fn fluid number
  • the effect can be demonstrated more in a high-speed cargo ship that operates at a high speed.
  • These container ships, refrigerated container ships, etc. are usually formed with a length Lpp between perpendiculars of about 100 m to 250 m.
  • waves that collide with the lower side of the bow flare can be smoothly guided upward along the shape of the bow flare. Wave impact and wave resistance increase can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bow portion showing the shape of a bow flare in a commercial cargo ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing the cross-sectional shape of the bow flare of FIG.
  • FIG. 3 is a front view showing the inclination of the side portion of the bow flare.
  • FIG. 4 is a side view showing the shape of the bow flare of FIG. 1 in a side view.
  • FIG. 5 is a plan view for explaining the horizontal cross-sectional shape of the lower part of the lower portion of the bow flare shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view for explaining the horizontal cross-sectional shape of the upper portion of the lower portion of the bow flare shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bow portion showing the shape of a bow flare in a commercial cargo ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing the cross-sectional shape of the bow flare of FIG.
  • FIG. 3 is a front view showing
  • FIG. 7 is a plan view for explaining the horizontal sectional shape of the side portion of the bow flare shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the bow flare showing the wave removing member of the bow flare.
  • FIG. 9 is a front view showing the shape of the bow flare of a prior art ship.
  • the commercial cargo ship 1 has a bow end Pf and a bow perpendicular line F.V. P.
  • the shape above the bow flare 3 with a cross section perpendicular to the L.
  • a flare top plate 30 connected to the upper portion 34 and the upper portion of the partially provided side surface portion 33 is provided at a position above the upper deck 2 so as to cover the bow flare 3.
  • the lower end of the lower portion 31 is set at the point where it begins to move away from the front and upward. L. It is parallel to.
  • FIG. L. A bow valve 4 is provided below, but in the present invention, the planned full load water line W.W. L. There is no particular limitation regarding the lower hull shape, and the bow valve 4 may or may not be provided.
  • Fig. 2 shows the cross section of the bow side of the hull.
  • the upper deck 2 is provided on the upper side of the hull, and the hull is composed of the bottom 5, the bilge parts 6 on both sides thereof, and the side ship-side outer plates 7 on the lower side.
  • the shape above the bow flare 3 in the cross section (YZ plane) perpendicular to the bow direction is shown in the planned full-length water line W.
  • L Planned full-length water line W.
  • L Further, lower portions 31 and 32 that are expanded outward from the lower side to the upper side, side surface portions 33 that are partially provided as necessary, and a flare top plate 30 that is bent inward from the side to the upper side. It is formed in a shape having an upper portion 34 to be connected.
  • the cross-sectional shape of the bow flare 3 is a concave shape on the outer side in the lower side portion 31 of the lower portions 31 and 32, and a linear shape or a convex shape on the outer side in the upper side portion 32 of the lower portions 31 and 32. It is formed. When it is formed in a straight line, the workability is improved as compared with the case where it is formed with a curved surface.
  • the lower portions 31 and 32 improve the wave cutting to prevent an increase in resistance when sailing at a relatively small wave height, and the side portion 33 on the upper side increases the volume inside the bow flare 3.
  • the incident wave can be smoothly guided upward, and the large wave rising along this side portion is not scattered by the upper portion on the left and right sides of the hull. , Can be smoothly guided upward.
  • the side portion 33 has a length between the second position Ps2 and the first position Ps1 of 2%, preferably 1%, and more preferably 0.5% of the length between the vertical line from the bow normal line to the ship vertical direction.
  • the point Pa at the rear end of the first region Ra and the point Pb at the rear end of the second region Rb are made coincident with each other, but may be different points. Further, in FIG. 2, the range of the first region Ra and the second region Rb illustrated is shown with respect to the flare ceiling 30.
  • the upper side of the vertical line Lv1 is inclined to an angle ⁇ of plus or minus 5 degrees (degrees), preferably within 3 degrees when floating at the bow.
  • ⁇ of plus or minus 5 degrees (degrees)
  • the volume inside the flare 3 can be easily secured.
  • the substantially vertical side portion 33 even when the bow flare 3 is thrust into the waves by the hull motion, there is almost no change in the water line area, so that the impact of the waves on the bow flare 3 can be reduced.
  • the upper portion 34 above can guide the wave rising along the side portion 33 onto the flare top plate 30 without being scattered in the horizontal direction of the hull. Impact can be reduced, and the increase in wave resistance can be reduced.
  • the flare top plate 30 and the upper portion 34 are preferably connected so as to have a smooth curve and no corners at the front portion of the bow flare 3 when viewed in cross section. In consideration of the effective use of the inside of the bow flare 3, the portions may be connected so that corners are formed to some extent.
  • the shape of the bent portion of the upper portion 34 is such that the bend (radius, etc.) gradually increases from the front of the bow flare 3 to the rear, that is, the bend is gradual.
  • the wave received in front of the bow flare 3 is on the flare top plate 30, and the wave received on the side slightly behind the bow flare 3 is along the side of the bow flare 3. It is possible to reduce the number of waves that reach the rear of the flare top plate 30 so as to be deviated.
  • the upper bent portion 37 is connected to the flare top plate 30 on the upper side thereof.
  • the shape of the bow profile in the side view of the bow flare 3 is set between the lower inclined line portion 35 and the upper bent portion 37, and the planned full load water line W.B. L. Is formed by providing an upper inclined line portion 36 having an angle ⁇ of plus or minus 10 degrees, preferably within 5 degrees with respect to the vertical line Lv2.
  • the angle ⁇ with respect to the horizontal line (Lh1) of the lower inclined line portion 35 is set to plus 10 degrees or more and 30 degrees or less, preferably 10 degrees or more and 25 degrees or less, with the angle at which the front is upward as a plus. .
  • the angle ⁇ with respect to the horizontal line (Lh1) of the lower inclined line portion 35 is set to plus 10 degrees or more and 30 degrees or less, preferably 10 degrees or more and 25 degrees or less, with the angle at which the front is upward as a plus. .
  • a wave having a small wave height around the lower inclined line portion 35 can be efficiently divided into right and left, and an increase in resistance in a small wave height can be prevented.
  • the volume suitable for practical use can be ensured regarding the internal volume of the bow flare 3 by setting it as this 30 degrees or less.
  • a lower bent portion 38 that is rounded with a curved line such as an arc at a portion where the lower inclined line portion 35 and the upper inclined line portion 36 intersect to be connected smoothly and continuously.
  • the lower part 31 of the lower parts 31 and 32 in FIG. 2 includes the first inclined line part 35 in FIG. 4
  • the upper part of the lower parts 31 and 32 in FIG. 4 includes the lower side of the upper inclined line portion 36 in FIG. 4 and the upper portion 34 in FIG. 2 is formed to include the upper bent portion 37 in FIG.
  • the shape of the bow flare 3 is configured as follows in a plan view shape, that is, a horizontal cross-sectional shape.
  • P. A straight line Lc31 connecting the outer position Qa31 of the hull at the first position Ps1 3% behind the vertical length Lpp of the hull and the foremost position Pf31 of the lower portion 31 of the lower portions 31, 32 and the ship length direction (X direction)
  • the angle ⁇ f31 formed by is set to 5 degrees or more and 30 degrees or less, more preferably 10 degrees or more and 25 degrees or less.
  • P. A straight line Lc32 connecting the outer position Qa32 of the hull at the first position Ps1 3% behind the vertical length Lpp of the hull and the foremost position Pf32 of the upper portion 32 of the lower portions 31, 32, and the ship length direction (X direction) Is set to be 10 degrees or more and 40 degrees or less, more preferably 15 degrees or more and 35 degrees or less.
  • the horizontal cross-sectional shape (illustrated by h8 in FIG. 7) including the side portions (rear portions of h8 and h9) 33 is also similar to the lower portions 31 and 32 in the ship length direction. (X direction), in a plan view, the bow perpendicular F.R. P. An angle ⁇ f33 formed by a straight line Lc33 connecting the outer position Qa33 of the hull at the first position Ps1 3% behind the vertical length Lpp of the hull and the foremost position Pf33 of the side portion 33 and the ship length direction (X direction). 20 degrees or more and 40 degrees or less, more preferably 25 degrees or more and 35 degrees or less.
  • a wave incident on the bow flare 3 from the front in particular, a wave having a relatively high wave height is directed upward along the side portion 33.
  • the amount of increase in resistance in waves when the wave height is high can be reduced.
  • a wave removing member 30a is provided on the flare top plate 30 in order to eliminate the waves launched on the flare top plate 30 to the side. Thereby, since the wave launched on the flare top plate 30 can be eliminated laterally before reaching the cargo portion, it is possible to prevent the cargo from being damaged by the wave launched on the flare top plate 30.
  • the shape of the wave removing member 30a is not limited as long as the water flowing from the front on the flare top plate 30 is allowed to flow laterally and discharged to the side of the hull so that water does not flow into the rear of the flare top plate 30.
  • Formed with a curved shape such as a convex arc, elliptical arc, or U-shape in a plan view, a V-shape with a sharp front, a straight shape such as a transverse single-character shape, or a combination of these To do.
  • the upper side of the flare top plate 30 is formed to be inclined forward to make it difficult for water to get over the wave removing member 30a.
  • the wave that enters and collides with the lower side of the bow flare 3 can be guided to the upper flare top plate 30 along the shape of the bow flare 3.
  • the impact of waves on the flare 3 can be reduced, and the increase in resistance in waves can also be reduced.
  • the resistance increase in the waves is reduced by about 5% for waves with a wavelength ⁇ of approximately the same as the length L ( ⁇ / L ⁇ 1). And the effect can be demonstrated more.
  • the commercial cargo ship according to the present invention can guide the wave that enters and collides with the lower side of the bow flare upward along the shape of the bow flare, so that the impact of the wave on the bow flare can be reduced. It can be used as a commercial cargo ship because it can reduce the increase in resistance in waves.

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Abstract

　商用貨物船１の船体の船長方向に関して、船首端Ｐｆと船首垂線Ｆ．Ｐ．から船体の垂線間長の３％後方の第１位置Ｐｓ１の間を含む第１領域Ｒａにおいて、船首方向に垂直な横断面の前記船首フレア３の上方の形状を、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．より上で下方から上方に向けて外側に拡げた下方部分３１、３２と、該下方部分３１、３２より上で側方から上方にかけて内側に曲げた上方部分３４とを有する形状に形成する。これにより、船首フレアの下側に衝突する波を船首フレアの形状に沿って上方に導いいて、船首フレアへの波の衝撃と波浪中抵抗増加を減少する。

Description

商用貨物船
　本発明は、波浪中の抵抗増加を抑制できる船首フレアを備えた商用貨物船に関する。
　図９に示すように、従来の商用貨物船１Ｘの船首においては、上甲板に設けた係留装置等の保護のために、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ.より上方に、波を下方に返したり横に逃がしたりするような形状の船首フレア３Ｘを設け、さらに、上甲板２にブルワーク８を設けて船首部の高さを高くして、船首方向から入射して来る波が上甲板２に打ち込まないようにしている。なお、図９では、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ.以下の船体形状を省略している。
　しかし、この商用貨物船が航行中に波を受けると、この波の一部を船首方向に反射したり、この波によって生じる船体運動により新たな波を発生したりするので、推進抵抗が波浪中においては平水中を航行する場合よりも増加し、波浪中抵抗増加が生じる。この波浪中抵抗増加により船速が低下したり、所定の航海速力を維持するための機関出力が増加したりするので、この波浪中抵抗増加を少なくすることが、商用貨物船の運航における省エネルギー対策の面で重要な課題となってきている。
　一方、従来の商用貨物船は、高速貨物船、中速貨物船、低速肥大貨物船等に分類できる。この高速貨物船は、コンテナ船や冷凍コンテナ船等の垂線間長Ｌｐｐが１００ｍ～２５０ｍ程度で、方形係数Ｃｂが０．５０～０．７０程度の比較的痩せた船型で、フルード数Ｆｎが０．２０～０．３５程度の高速で航走する船舶であり、中速貨物船は、バルクキャリヤ等の垂線間長Ｌｐｐが１５０ｍ～３００ｍ程度で、方形係数Ｃｂが０．７５～０．９０程度の中程度の船型で、フルード数Ｆｎが０．１４～０．２０程度の中速で運航する航走する船舶である。また、低速肥大貨物船は、タンカー等の垂線間長Ｌｐｐが１５０ｍ～４００ｍ程度で、方形係数Ｃｂが０．８０～０．９０程度の比較的太った船型で、フルード数Ｆｎが０．１２～０．１８程度の低速で運航する船舶である。
　この内の中速貨物船に関連して、本発明者らは、例えば、日本の特許第４７４４３２９号公報に記載されているように、波浪中抵抗増加の抑制や低減のために、鉛直線よりも船体中心側にくびれた凹部を形成した船舶や、また、例えば、日本の特許第４７２２０７２号公報に記載されているように、船首フレアの傾斜角を垂直方向に対して設定した船舶や、また、例えば、日本の特許第４７２１８３６号公報に記載されているように、船首フレアの立ち上がりでは傾斜角を略垂直にし、それより上方ではフレアの形状を徐々に広げた形状で形成した船舶を提案してきている。
　また、本発明者らは関与していないが、例えば、日本の特開２０１２－１７０８９号公報に記載されているように、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることを目的に、船首部の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイルは、喫水線より下方の領域で最先端部を有する下部船首プロファイルと、喫水線より上方の全領域に渡って船尾方向に後傾する上部船首プロファイルとを有し、船首部の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状は、喫水線より上方の全領域に渡って内側に傾斜した負のフレア角を有する船首形状及び船舶が提案されている。
　しかしながら、この船舶においては、水面上の形状が下方より後退及び幅が狭くなっており、停泊用の錨を船首部の水面上から降ろすことが困難となるという問題がある。また、この船首形状は水面上の船体形状と水面下の船体形状とが密接な関係を有しているため、この船舶の船首形状を採用しようとすると、船首フレアの形状の変更だけでは収まらず、水面下を含めた船体形状全体の大幅な形状変更が必要となるという問題がある。
　そして、高速貨物船の場合は、比較的痩せた船型のため、波高の小さい波では、波浪中抵抗増加は少ないが、波高が大きな波で、特に、船長と波長とが略同じ場合には、波浪による船体運動が大きくなり、船首フレアの部分が波に突っ込む場合が生じ、この場合に、従来技術の上方向に向かって拡大する船首フレアにおいては、船首フレアに衝突してくる波を下側に返してしまうために、波浪中抵抗増加が大きくなり、また、船首フレアも損傷し易くなるという問題がある。
日本の特許第４７４４３２９号公報 日本の特許第４７２２０７２号公報 日本の特許第４７２１８３６号公報 日本の特開２０１２－１７０８９号公報
　一方、従来技術においては、上甲板上の係留装置等の保護のために、上甲板への波の打ち込みをできるだけ回避するために入射してくる波を下方に返すという技術的思想があったが、本発明者らは、数多くの水槽実験等により、船首フレアにおける波の衝撃の減少と波浪中抵抗増加の低減を図るためには、波を船首部の上部へ導いて波の力を逸らすことが有効であるとの知見に想到した。
　本発明は、上述の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、船首フレアに衝突する波を船首フレアの形状に沿って上方に導くことができて、船首フレアへの波の衝撃と波浪中抵抗増加を減少できる船首フレア形状を備えた商用貨物船を提供することにある。
　上記の目的を達成するための本発明の商用貨物船は、船体の船長方向に関して、船首端と船首垂線から船体の垂線間長の３％後方の第１位置の間を含む第１領域において、船首方向に垂直な横断面の前記船首フレアの上方の形状を、計画満載喫水線より上で下方から上方に向けて外側に拡げた下方部分と、該下方部分より上で側方から上方にかけて内側に曲げた上方部分とを有する形状に形成して構成する。
　従来技術の船首フレアが、上方が拡がって上甲板に接続する形状であって、船首フレアの下側に衝突した波が上方に拡がる船首フレアの形状に沿って下方又は側方に砕け散るのに対して、この構成によれば、航行時に波浪が小さく、上甲板への波の打ち込みの可能性が殆どなく、波浪中抵抗増加が少ない海象条件下では、船首フレアの下方部分で波を切り分けて航行することができる。また、波浪が大きい海象条件下では、船首フレアの上方部分に届く波を船首フレアの形状に沿って上方に円滑に導くことができるので、船首フレアへの波の衝撃を少なくすることができ、波浪中抵抗増加も減少することができる。なお、これらの効果は、波浪中の水槽実験により確認されている。
　上記の商用貨物船において、側面視の前記船首フレアの船首プロファイルの上方の形状を、計画満載喫水線で浮かんだときに、計画満載喫水線より上で下方から上方に向けて前方上方に傾斜する下部傾斜線部と、該下部傾斜線部より上方で上方にかけて後方に曲げた上部曲がり部とを有する形状に形成すると、船首フレアの前方から入射してくる波をこの上部曲がり部分で船首フレアの前方から上方に円滑に導くことができるので、船首フレアに対する波の衝撃が少なくなり、波浪中抵抗増加も減少する。
　また、前方から吹いてくる風に対する抵抗に関しても、上部曲がり部を設けたことにより、空気の流れが船首フレアの前方から上方に円滑に流れるので、船首フレアの前部の上方における渦流の発生を抑制でき、風圧抵抗を減少することができる。
　上記の商用貨物船において、前記船首フレアの横断面の形状を、船体の船長方向に関して、船首垂線から船体の垂線間長の２％後方の第２位置と前記第１位置との間を含む第２領域において、前記下方部分と前記上方部分との間に、計画満載喫水線で浮かんだときに垂直線に対して上方の外側方向への傾斜がプラス・マイナス５度、好ましくは３度以内の角度となる側面の部分を設けて形成すると、次のような効果が得られる。
　つまり、この側面の部分により、船首フレア内部の容積を大きく確保することができるようになり、この側面の部分により、入射する波を上方に円滑に導き易くなり、この側面の部分に沿って上昇して来る波をその上の上方部分により船体の左右方向に散らすことなく、上方に円滑に導くことができるので、船首フレアに対する波の衝撃を少なくでき、波浪中抵抗増加を減少できる。また、この側面の部分では、船体運動で船首部が波中に突っ込んだときでも、水線面積の変化が殆どないので、船首フレアに対する波の衝撃をより少なくできる。
　上記の商用貨物船において、前記船首フレアの側面視の船首プロファイルの形状を、前記下部傾斜線部と前記上部曲がり部との間に、計画満載喫水線で浮かんだときに垂直線に対して上方の後方向への傾斜がプラス・マイナス１０度、好ましくは５度以内の角度となる上部傾斜線部を設けて形成すると、次のような効果が得られる。
　この構成により、下部傾斜線部の周辺で小さい波を左右に切り分けることができて、平水中での抵抗増加を防止できる。また、上部傾斜線部により、前方から入射して来る比較的小さな波は下方に導くことができ、比較的大きな波は上方に導くことができる。その上、船体運動で船首フレアが波中に突っ込んだときでも、水線面積の変化が少ないので、船首フレアへの衝撃を少なくすることができる。
　上記の商用貨物船において、前記上方部分の上部に接続するフレア天板を上甲板より上の位置に設けると、船首フレアの上部部分から上昇して来る波をフレア天板上に誘導してフレア天板上の後側で側方に落とすことができ、上甲板への波の打ち込みを避けることができる。
　上記の商用貨物船において、前記フレア天板に打ち上げられた波を側方に排除するための波除部材を前記フレア天板に設けて構成すると、フレア天板に打ち上げられた波が貨物部分に到達する前に、この波をフレア天板上から船体の側方に排除できるので、貨物等がフレア天板に打ち上げられた波によって損傷することを防止できる。
　この上記の商用貨物船においては、特に、コンテナ船や冷凍コンテナ船等の方形係数Ｃｂが０．５０～０．７０程度の比較的痩せた船型で、フルード数Ｆｎが０．２０～０．３５程度の高速で運航する航走する高速貨物船において、その効果をより発揮できる。なお、これらのコンテナ船や冷凍コンテナ船等は、通常、垂線間長Ｌｐｐが１００ｍ～２５０ｍ程度に形成される。
　本発明の商用貨物船によれば、波浪中で航行しているときに、船首フレアの下側に衝突する波を船首フレアの形状に沿って上方に円滑に導くことができるので、船首フレアへの波の衝撃と波浪中抵抗増加を減少することができる。
図１は、本発明に係る実施の形態の商用貨物船における船首フレアの形状を示す船首部の斜視図である。 図２は、図１の船首フレアの横断面の形状を示す正面図である。 図３は、船首フレアの側面の部分の傾斜を示す正面図である。 図４は、図１の船首フレアの側面視の形状を示す側面図である。 図５は、図２に示す船首フレアの下方部分の下側部の水平断面形状を説明するための平面図である。 図６は、図２に示す船首フレアの下方部分の上側部の水平断面形状を説明するための平面図である。 図７は、図２に示す船首フレアの側面の部分の水平断面形状を説明するための平面図である。 図８は、船首フレアの波除部材を示す船首フレアの斜視図である。 図９は、従来技術の船舶の船首フレアの形状を示す正面図である。
　以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の商用貨物船について説明する。図１～図７に示すように、本発明に係る実施の形態の商用貨物船１は、船体の船長方向に関して、船首端Ｐｆと船首垂線Ｆ．Ｐ．から船体の垂線間長Ｌｐｐの３％（好ましくは４％、より好ましくは５％、以下同様）後方の第１位置Ｐｓ１の間Ｒ１を含む第１領域Ｒａ（＝Ｐｆ～Ｐａ）において、船首方向に垂直な横断面の船首フレア３の上方の形状を、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．より上で下方から上方に向けて外側に拡げた下方部分３１、３２と、該下方部分３１、３２より上で側方から上方にかけて内側に曲げた上方部分３４とを有する形状に形成して構成する。更に、上方部分３４と、部分的に設けた側面の部分３３の上部に接続するフレア天板３０を上甲板２より上の位置に設けて、船首フレア３の上を覆うように構成する。
　なお、この実施の形態の商用貨物船１では、図１および図４に示すように、下方部分３１の下端の最先端を、船首プロファイルが船首垂線Ｆ．Ｐ．から前方かつ上方に離れ始める点とし、また、下方部分３１の下端を計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．と平行にしている。
　なお、図１では、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．より下に、船首バルブ４が設けられているが、本発明においては、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．より下の船体形状に関しては特に限定はなく、船首バルブ４を有していても、有していなくてもよい。
　図２に船体の船首側の横断面を示す。この図２では、船体の上側に上甲板２が設けられ、下側には船底５とその両側のビルジ部６と側方の船側外板７とから船体が構成されている。
　そして、図２に示すように、船首方向に垂直な横断面（Ｙ－Ｚ面）の船首フレア３の上方の形状を、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．で浮かんだときに、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．より上において、下方から上方に向けて外側に拡げた下方部分３１、３２と、必要に応じて部分的に設けられる側面の部分３３と、側方から上方にかけて内側に曲げてフレア天板３０と接続させる上方部分３４とを有する形状に形成する。なお、船首フレア３の横断面形状は、下方部分３１、３２の下側部３１においては、外側に凹形状に、下方部分３１、３２の上側部３２においては、直線状又は外側に凸形状に形成される。直線状に形成すると曲面で形成する場合に比べて工作性が向上する。
　この下方部分３１，３２により、比較的小波高での航行時において、波切りを良くして抵抗増加を防止し、また、その上の側面の部分３３により、船首フレア３の内部の容積を大きく確保することができるようになり、また、入射する波を上方に円滑に導いて、この側面の部分に沿って上昇して来る大きな波をその上の上方部分により船体の左右方向に散らすことなく、上方に円滑に導くことができる。
　この側面の部分３３は、船体の船長方向に関して、船首垂線から船体の垂線間長の２％、好ましくは１％、より好ましくは０．５％後方の第２位置Ｐｓ２と第１位置Ｐｓ１との間Ｒ２を含む第２領域Ｒｂ（＝Ｐｃ～Ｐｂ）において、下方部分３１，３２と上方部分３４との間に設けられる。なお、図１及び図２では、第１領域Ｒａの後端の点Ｐａと第２領域Ｒｂの後端の点Ｐｂを一致させているが、別の点としてもよい。また、図２では、図示している第１領域Ｒａと第２領域Ｒｂの範囲はフレア天井３０に関して示している。
　また、この側面の部分３３は、図３に示すように、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．で浮かんだときに垂直線Ｌｖ１に対して上方の外側方向への傾斜がプラス・マイナス５度（ｄｅｇｒｅｅ）、好ましくは３度以内の角度αになるように形成することが好ましく、これにより、船首フレア３の内部の容積を容易により大きく確保することができるようになる。また、この略鉛直な側面の部分３３では、船体運動で船首フレア３が波中に突っ込んだときでも、水線面積の変化が殆どないので、船首フレア３に対する波の衝撃をより少なくできる。
　更に、その上の上方部分３４により、この側面の部分３３に沿って上昇して来る波を船体の左右方向に散らすことなく、フレア天板３０上に導くことができるので、船首フレア３に対する波の衝撃を少なくでき、波浪中抵抗増加を減少できる。このフレア天板３０と上方部分３４とは、横断面で見たときに、船首フレア３の前方部分では滑らかなカーブで角部がないように接続されるのが好ましいが、船首フレア３の後方部分では船首フレア３の内部の有効利用を考えてある程度角部が生じるように接続してもよい。
　また、図３に示すように、上方部分３４の曲り部分の形状は、船首フレア３の前方から後方に向かって漸次その曲り（半径等）が大きくなるように、即ち、曲がり具合が緩やかになるように形成するのが好ましく、これにより、船首フレア３の前方で受けた波はフレア天板３０上に、船首フレア３の少し後方の側面で受ける波は船首フレア３の側面に沿わせて側方に逸らせるようにして、フレア天板３０の後方に到達する波を少なくすることができる。
　この上方部分３４の曲り部分は円形でも楕円形でもよく、必ずしも円形に限定するものではないが、この曲り部分を円形で形成する場合にはその半径Ｒ３４は、その部分(前後方向位置が同じ）の横断面における最大幅Ｂａ（図１、図２）の１０％以上で且つ５０％以下とすることが好ましい。つまり、Ｒ３４ｍａｘ＝０．５×Ｂａ、Ｒ３４ｍｉｎ＝０．１０×Ｂａとする。これにより、容易に、船首フレア３の内部容積の確保と波の逃がしの効果とをバランスよく達成することができる。なお、上方部分３４の曲り部分が円形でない場合も、上記の半径Ｒ３４ｍａｘの最大円と半径Ｒ３４ｍｉｎの最小円との間に上方部分３４の曲り部分が収まるようにすることが好ましい。
　そして、この船首フレア３の形状については、図４に示すように、側面視（Ｙ方向）の船首フレア３の船首プロファイルの上方の形状を、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．で浮かんだときに、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．より上で下方から上方に向けて前方上方に傾斜する下部傾斜線部３５と、この下部傾斜線部３５より上方で上方にかけて後方に曲げた上部曲がり部３７とを有する形状に形成する。この上部曲がり部３７は、その上側でフレア天板３０と接続する。これにより、船首フレア３の前方から入射してくる波をこの上部曲がり部３７により上方のフレア天板３０に円滑に導くことができるので、船首フレア３への波の衝撃が少なくなり、波浪中抵抗増加も減少する。
　また、図４に示すように、船首フレア３の側面視の船首プロファイルの形状を、下部傾斜線部３５と上部曲がり部３７との間に、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．で浮かんだときに垂直線Ｌｖ２に対して上方の後方向への傾斜がプラス・マイナス１０度、好ましくは５度以内の角度βである上部傾斜線部３６を設けて形成する。これにより、前方から入射して来る比較的小さな波は下部傾斜船部３５により下方に導き、比較的大きな波は上部傾斜船部３６により上方に導くことができ、大きな船体運動で船首フレア３が波中に突っ込んだときでも、水線面積の変化が少ないので、船首フレア３への衝撃を少なくすることができる。
　また、図４に示すように、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．で浮かんだときに、下部傾斜線部３５の水平線（Ｌｈ１）に対する角度γを、前方が上方になる角度をプラスとして、プラス１０度以上かつ３０度以下、好ましくは１０度以上２５度以下にする。この１０度以上にすることにより、下部傾斜線部３５の周辺で波高が小さい波を効率よく左右に切り分けることができて、小波高中での抵抗増加を防止できる。また、この３０度以下にすることにより、船首フレア３の内部容積に関して実用に適した容積を確保することができる。
　そして、上部曲がり部３７の曲り部分は円形でも楕円形でもよく、必ずしも円形に限定するものではないが、この曲り部分を円形で形成する場合にはその半径Ｒ３７は、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．とフレア天板３０の最高位置との高さＨａの１０％以上かつ４０％以下、好ましくは１５％以上３０％以下とすることが好ましい。つまりＲ３７ｍａｘ＝０．４０×Ｈａ、Ｒ３７ｍｉｎ＝０．１０×Ｈａとする。これにより、容易に船首フレア３の内部容積の確保と波のフレア天板３０への逃がしの効果とをバランスよく達成することができる。なお、上部曲がり部３７が円形でない場合も、上記の半径Ｒ３７ｍａｘの最大円と半径Ｒ３７ｍｉｎの最小円との間に上部曲がり部３７が収まるようにすることが好ましい。
　また、下部傾斜線部３５と上部傾斜線部３６とが交差する部分に円弧等の曲線で丸みを付けた下部曲がり部３８を設けて滑らかに連続するように接続させることが好ましい。この下部曲がり部３８の半径Ｒ３８は、計画満載喫水線Ｗ．Ｌ．とフレア天板３０の最高位置との高さＨａの１０％以上かつ４０％以下、好ましくは１０％以上３０％以下とする。つまりＲ３８ｍａｘ＝０．４０×Ｈａ、Ｒ３８ｍｉｎ＝０．１０×Ｈａとする。これにより、波切りを良くする。なお、下部曲がり部３８が円形でない場合も、上記の半径Ｒ３８ｍａｘの最大円と半径Ｒ３８ｍｉｎの最小円との間に下部曲がり部３８が収まるようにすることが好ましい。
　なお、図２及び図４に示す船体構造では、図２の下方部分３１、３２の下側部３１が図４の第１傾斜線部３５を含み、図２の下方部分３１、３２の上側部３２が図４の上部傾斜線部３６の下側を含み、図２の上方部分３４が図４の上部曲がり部３７を含むように形成されているが、必ずしも完全一致させる必要はない。
　そして、この船首フレア３の形状について、平面視の形状、即ち、水平断面形状では、以下のように構成する。
　図５に示すように、船首フレア３の横断面（図２）で凹形状に形成される下方部分３１，３２の下側部３１の水平断面形状(ｈ２～ｈ４：図５では、ｈ３で例示）が、船体の船長方向（Ｘ方向）に関して、平面視で、船首垂線Ｆ．Ｐ．から船体の垂線間長Ｌｐｐの３％後方の第１位置Ｐｓ１における船体の外側位置Ｑａ３１と下方部分３１，３２の下側部３１の最先端位置Ｐｆ３１とを結ぶ直線Ｌｃ３１と船長方向（Ｘ方向）とがなす角度δｆ３１を、５度以上かつ３０度以内、より好ましくは１０度以上かつ２５度以内とする。
　これにより、船首フレア３の下側部３１の形状を痩せた形状にすることにより、前方から船首フレア３に入射した波、特に比較的波高の小さい波をこの下側部３１に沿わせて左右に流すことができ、波高が小さいときの抵抗増加量を小さくすることができる。
　また、図６に示すように、船首フレア３の横断面（図２）で直線状又は凸形状に形成される下方部分３１，３２の上側部３２の水平断面形状(ｈ５～ｈ７：図５では、ｈ６で例示）が、船体の船長方向（Ｘ方向）に関して、平面視で、船首垂線Ｆ．Ｐ．から船体の垂線間長Ｌｐｐの３％後方の第１位置Ｐｓ１における船体の外側位置Ｑａ３２と下方部分３１，３２の上側部３２の最先端位置Ｐｆ３２とを結ぶ直線Ｌｃ３２と船長方向（Ｘ方向）とがなす角度δｆ３２を、１０度以上かつ４０度以内、より好ましくは1５度以上かつ３５度以内とする。
　これにより、船首フレア３の上側部３２の形状を比較的痩せた形状にすることにより、前方から船首フレア３に入射し、上側に上ってくる波、特に比較的波高の高い波をこの上側部３２に沿わせて後方上側に流して、フレア天板３０に導くことができ、比較的波高が高いときに船首フレア３への衝撃と波浪中抵抗増加量を小さくすることができる。
　また、図７に示すように、側面の部分（ｈ８、ｈ９の後方部分）３３を含む水平断面形状（図７では、ｈ８で例示）も、下方部分３１，３２と同様に、船体の船長方向（Ｘ方向）に関して、平面視で、船首垂線Ｆ．Ｐ．から船体の垂線間長Ｌｐｐの３％後方の第１位置Ｐｓ１における船体の外側位置Ｑａ３３と側面の部分３３の最先端位置Ｐｆ３３とを結ぶ直線Ｌｃ３３と船長方向（Ｘ方向）とがなす角度δｆ３３を、２０度以上かつ４０度以内、より好ましくは２５度以上かつ３５度以内とする。
　これにより、船首フレア３の側面の部分３３の形状を適度な形状にすることにより、前方から船首フレア３に入射した波、特に比較的波高が高い波をこの側面の部分３３に沿わせて上方に流すことができ、波高が高いときの波浪中抵抗増加量を小さくすることができる。
　更に、図８に示すように、フレア天板３０上に打ち上げられた波を側方に排除するために波除部材３０ａをフレア天板３０上に設けて構成する。これにより、フレア天板３０に打ち上げられた波が貨物部分に到達する前に、側方に排除できるので、貨物がフレア天板３０に打ち上げられた波によって損傷するのを防止することができる。
　この波除部材３０ａの形状は、フレア天板３０の上を前方から流れてくる水を側方に流して船体側面に排出して、フレア天板３０の後方に水が流入するのを防止できればよく、平面視で前方に凸の円弧や楕円弧やＵ字形状等の曲率を持った形状や、前方が尖ったＶ字形状や、横断的な一文字形状等の直線形状や、これらの組み合わせ等で形成する。また、フレア天板３０に対して上側を前方傾斜に形成して、水がこの波除部材３０ａを乗り越え難くすることが好ましい。
　上記の構成の商用貨物船１によれば、入射して来て船首フレア３の下側に衝突する波を船首フレア３の形状に沿って上方のフレア天板３０に導くことができるので、船首フレア３への波の衝撃を少なくすることができ、波浪中抵抗増加も減少することができる。
　特に、コンテナ船や冷凍コンテナ船等の垂線間長Ｌｐｐが１００ｍ～２５０ｍ程度で、方形係数Ｃｂが０．５０～０．７０程度の比較的痩せた船型で、フルード数Ｆｎが０．２０～０．３５程度の高速で航走する高速船において、波長λが船長Ｌと略同じような（λ／Ｌ≒１）波に対して、波浪中抵抗増加量（係数Ｒａｗ）が約５％程度減少し、その効果をより発揮できる。
　本発明の商用貨物船は、入射して来て船首フレアの下側に衝突する波を船首フレアの形状に沿って上方に導くことができるので、船首フレアへの波の衝撃を少なくすることができ、波浪中抵抗増加も減少することができるので、多くの商用貨物船として利用できる。
１、１Ｘ　商用貨物船
２　上甲板
３　船首フレア
８　ブルワーク
３０　フレア天板
３１，３２　下方部分
３３　側面の部分
３４　上方部分
３５　下部傾斜線部
３６　上部傾斜線部
３７　上部曲がり部
３８　下部曲がり部
Ｂａ　横断面における最大幅
Ｆ．Ｐ．　船首垂線
Ｈａ　計画満載喫水線とフレア天板の最高位置との間の高さ
Ｌｐｐ　垂線間長
Ｌｖ１、Ｌｖ２　垂直線
Ｌｈ１　水平線
Ｐａ　第１領域の後端
Ｐｂ　第２領域の後端
Ｐｃ　第２領域の前端
Ｐｆ　船首フレアの最先端
Ｐｓ１　第１位置
Ｐｓ２　第２位置
Ｒａ　第１領域
Ｒｂ　第２領域
Ｗ．Ｌ．　計画満載喫水線
α、β、γ、δｆ３１、δｆ３２、δｆ３３　角度

Claims (5)

  1. 　船体の船長方向に関して、船首端と船首垂線から船体の垂線間長の３％後方の第１位置の間を含む第１領域において、
    　船首方向に垂直な横断面の前記船首フレアの上方の形状を、計画満載喫水線より上で下方から上方に向けて外側に拡げた下方部分と、該下方部分より上で側方から上方にかけて内側に曲げた上方部分とを有する形状に形成したことを特徴とする商用貨物船。
  2. 　側面視の前記船首フレアの船首プロファイルの上方の形状を、計画満載喫水線で浮かんだときに、計画満載喫水線より上で下方から上方に向けて前方上方に傾斜する下部傾斜線部と、該下部傾斜線部より上方で上方にかけて後方に曲げた上部曲がり部とを有する形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の商用貨物船。
  3. 　前記船首フレアの横断面の形状を、船体の船長方向に関して、船首垂線から船体の垂線間長の２％後方の第２位置と前記第１位置との間を含む第２領域において、
    　前記下方部分と前記上方部分との間に、計画満載喫水線で浮かんだときに垂直線に対して上方の外側方向への傾斜がプラス・マイナス５度以内の角度となる側面の部分を設けて形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の商用貨物船。
  4. 　前記船首フレアの側面視の船首プロファイルの形状を、前記下部傾斜線部と前記上部曲がり部との間に、計画満載喫水線で浮かんだときに垂直線に対して上方の後方向への傾斜がプラス・マイナス１０度以内の角度となる上部傾斜線部を設けて形成したことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の商用貨物船。
  5. 　前記上方部分の上部に接続するフレア天板を上甲板より上の位置に設けたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の商用貨物船。
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