JP2000335478A - 肥大船 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 航行中に水から受ける抵抗、特に波浪中抵抗
増加を低減でき、しかも船首を工作し易い肥大船を提供
する。 【解決手段】 ＦＰより前方で、最大喫水線上の船首に
おいて、すべての水線面における、船体中心線上の点Ｅ
と、船体前端から計った水平距離Ｃ（２％×Ｌ_OA）後方
位置の垂直面Ｂ−Ｂとの交点Ｄを結んだ直線ａの、船体
中心線から計った角度γを、０°＜γ≦５０°に設定し
たので、船首部分を前方にできるだけ尖らせることがで
き、船首での前方への波反射、波崩れ現象を緩和し、波
浪中抵抗増加を低減できる。また、ＦＰから船首前端ま
での水平距離Ｆと全長Ｌ_OAとの比をＦ／Ｌ_OA≦０．０２
の範囲に設定し、最大喫水線上の船首と水面下の船首バ
ルブとを滑らかな曲面で繋ぐので、最大喫水線付近で船
首の形状が激しく変化することがなく、船首の工作がし
易くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンカーやバルク
キャリアー等の肥大船に関する。

【０００２】

【従来の技術】実海域を航行する船舶には、水から受け
る抵抗が働く。この抵抗は、波浪がない状態で船が水か
ら受ける平水中抵抗と、波浪中を航行することによって
平水中を航行する場合に比べて増加する抵抗、すなわち
波浪中抵抗増加とに分類できる。

【０００３】平水中抵抗は、さらに、摩擦抵抗と圧力抵
抗と造波抵抗とに分類される。摩擦抵抗は、船体表面と
水との摩擦によって船体に働く抵抗である。圧力抵抗
は、船体表面近くの水の流れが船尾近くで剥離し、この
剥離域が負圧になり、船を後方に引く抵抗である。造波
抵抗は、水面を航行する船舶が主に船首部分で波を造
り、造波に要したエネルギが逆に抵抗になって船体に働
く抵抗である。造波した波が破砕する場合には、それだ
け水に与えているエネルギが大きいことになり、抵抗も
大きくなる。なお、この造波抵抗は破砕抵抗と呼ばれる
こともある。

【０００４】波浪中抵抗増加は、上述したように、船体
が波浪中を航行することにより増加する抵抗で、船首で
の入射波の反射、および波浪中船体運動に起因する抵抗
量増加である。

【０００５】従来、平水中の抵抗を低減する目的で、船
首の喫水線近傍およびそれよりも下部を種々の形状にし
た発明が数多く提案されている。しかし、波浪中抵抗増
加を低減する目的の発明はあまり提案されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】タンカーやバルクキャ
リアー等のたくさんの荷物を運ぶ肥大船は、船首がかな
り肥っている（スプーンの凸部の様な形状）。このよう
な肥大船が波浪中を航行した時（特に向波中）、肥った
船首で入射波が前方に反射し、波崩れを起こす。この現
象によって、船体は後ろ向きの反力を受け、平水中に比
べ波浪中での抵抗が大きくなる。また、波浪が船首に入
射した際に波浪の山谷に対して船首が上下に動くが、そ
の上下運動による波崩れも波浪中での抵抗増加が大きく
なる要因である。この波浪中抵抗増加を下げれば、実海
域を航行する船舶が水から受ける抵抗を低減させること
ができる。

【０００７】このような波浪中抵抗増加を低減する船首
形状として、最大喫水線よりも上部の船首部分を側面か
らみて、その下部から上部に向け傾斜状に張り出し前方
に突出して形成した船首形状が知られている（特開平９
−２９０７９６号公報参照）が、最大喫水線よりも下部
には平水中抵抗を低減するために船首バルブが形成され
ているので、最大喫水線上の突出させた船首と水面下の
船首バルブとを繋ぐ曲面が曲がりの大きな曲面となり、
最大喫水線付近で船首の形状が大きな曲がりとなり船首
の設計や工作がしにくいという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、航行中に水から受ける
抵抗、特に波浪中抵抗増加を低減でき、しかも船首を工
作し易い肥大船を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。上述のように、タンカー、バルクキャリアーの
ような肥大船では、肥った船首で入射波が前方に反射
し、波崩れを起こすので、波浪中での抵抗が増加する。
本発明者は、船首での前方への波反射、波崩れ現象を緩
和し、すなわち、波の反射する方向を制御し、波浪によ
る反力を低減して、抵抗増加を低減するには船首部分を
前方にできるだけ尖らせ、波を前に崩さずに横にかき分
ければよいことを知見した。

【００１０】具体的には、請求項１に記載の発明は、Ｆ
Ｐより前方で、最大喫水線上の船首において、すべての
水線面における、船体中心線上の点（Ｅ）と、船体前端
から計った水平距離Ｃ（０．０２×Ｌ_OA）後方位置の垂
直面（Ｂ−Ｂ）との交点（Ｄ）を結んだ直線（ａ）の、
船体中心線から計った角度γを、０°＜γ≦５０°に設
定し、ＦＰから船首前端までの水平距離Ｆと全長Ｌ_OAと
の比をＦ／Ｌ_OA≦０．０２の範囲に設定し、最大喫水線
上の船首と水面下の船首バルブとを滑らかな曲面で繋ぐ
ことを特徴とする肥大船により、上述した課題を解決し
た。ここで、肥大船とは、Ｃ_bが０．７５程度以上のタ
ンカーやバルクキャリアー等をいう。

【００１１】船首部分を前方にできるだけ尖らせるため
には、本発明中の定義の水線面角度γが小さければ小さ
いほど良い。実際には肥大船の場合、船首近くまで貨物
タンクがあるために船首近傍はかなり肥っており、γを
極めて小さくすると舶首部の幅が極めて短くなり、船腹
と船首との接続部に極端な段差が生ずるため、この段差
部分において波浪抵抗が増加する懸念がある。そのた
め、実際にはγをそれ程小さくはできない。また、全長
の制限もあるため、前方にかなり延ばしてγを小さくす
ることもできない。したがって、実際には１５°≦γ≦
５０°くらいの範囲が望ましい。γが５０°を超えると
船首で波の反射する方向の大部分が前方となり、船体は
後ろ向きの反力を受け抵抗増加が大きくなる。なお、抵
抗増加は当然ながら急に大きくなるわけではなく、γの
大きさに応じて徐々に大きくなる。

【００１２】また、ＦＰから船首前端までの水平距離Ｆ
と全長Ｌ_OAとの比をＦ／Ｌ_OA≦０．０２の範囲に設定
し、最大喫水線上の船首と水面下の船首バルブとを滑ら
かな曲面で繋ぐので、最大喫水線付近での船首が大きな
曲がりを有する形状となるのを防止でき、最大喫水線付
近で船首の形状が大きな曲がりとなることがなく、船首
の工作がし易くなり、軽量化、コスト削減が図れる。ま
た、船首の大きな曲がりを有する部分に波の衝撃力が集
中するのも防止できる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の肥大船において、前記船首の先端が、船体全体
の制限寸法に合わせて、前記船首の傾斜状下面の前方向
延長線と船首上面の前方向延長線の交差位置よりも後退
することを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、船首の先端を、船体全
体の制限寸法に合わせて、船首の傾斜状下面の前方向延
長線と船首上面の前方向延長線の交差位置よりも後退さ
せたので、例えば港湾入港時に全長制限があっても対応
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に基づいて、まず、本発明で
使用している用語の定義・説明を行う。図中ＦＰは、Fo
re Perpendicularの略で、最大喫水線と交わる船首先端
位置（垂直線）である。Ｌ_PPは、ＦＰ位置から蛇軸中心
位置ＡＰまでの水平距離で計った船舶の長さで、Ｌ_OAは
船舶の全長である。本発明における肥大船とは、タンカ
ーやバルクキャリアーなどのたくさんの荷物を運ぶ肥っ
た船舶、具体的にはＣ_b＝∇／（Ｌ_PP×Ｂ×ｄ）が０．
７５程度以上の船舶をいう。ここで、ｄは船舶の最大喫
水線下の深さで、Ｂは船舶の全幅で、∇はｄに対応する
型排水容積である。

【００１６】図２は、γの定義について示すものであ
る。図中（Ａ）は船首２の側面からみた形状を示し、図
中（Ｂ）はＡ−Ａ線での船首２の片舷の水線面形状を示
す。ＦＰより前方で、最大喫水線上の船首２において、
すべての水線面における、船体中心線上の点Ｅと、船体
前端から計った水平距離Ｃ（０．０２×Ｌ_OA）後方位置
の垂直面Ｂ−Ｂとの交点Ｄを結んだ直線ａの、船体中心
線から計った角度γは、０°＜γ≦５０°に設定され
る。ここで、設計上、実用上、波浪中抵抗増加の一層の
低減を考慮すると、γが１５°≦γ≦５０°に設定され
るのが望ましい。

【００１７】図３は、本発明の一実施形態における肥大
船を示すもので、図中（Ａ）は船首２の側面からみた形
状を示し、図中（Ｂ）はｇ−ｇ線での船首２の片舷の水
線面形状を示す。図中（Ａ）に示すように、船舶１の最
大喫水線よりも上部の船首２は、側面からみて、その下
部から上部に向けて、くちばし状に前方に突出してい
る。船首２の最大喫水線よりも下部には、球状の船首バ
ルブ３が形成されている。ＦＰから船首前端までの水平
距離Ｆと全長Ｌ_OAとの比はＦ／Ｌ_OA≦０．０２の範囲に
設定され、最大喫水線上の船首２と最大喫水線下の船首
バルブ３とは滑らかな曲面５で繋がれている。図中破線
は本発明の設計過程における仮の曲面６を示し、図中Ｆ
Ｐ′は設計過程における仮のFore Perpendicularを示
す。本発明の肥大船では、ＦＰが前方に突き出され、Ｌ
_PPはＬ_OA近くまで伸ばされている。このため、設計過程
のＣ_bが０．８程度以上であるのに対し、本発明のＣ_bは
０．７５程度以上となる。

【００１８】また、図３中（Ｂ）に示すように、船首２
の最大喫水線よりも上部の水線面形状（ｉ）は、設計過
程における仮の水線面形状（ｊ）に比べて、船首２の前
方に向けて鋭角の凸に形成されている。そして、このと
き、船首２の鋭角の凸を形成する対辺４は、できるだけ
直線に近い形状にされている。

【００１９】突出した船首２の先端位置は船体全体の制
限寸法に合わせて船首２の傾斜状下面２ａの前方向延長
線５と船首上面２ｂの前方向延長線６の交差位置Ｐより
も後退させられる。

【００２０】近年のタンカーやバルクキャリアーは、荷
物をたくさん詰める容積を有するように設計され、当然
に肥った船舶となる。このため、航行中の抵抗が増加す
ることが予想されるが、上述のように、０°＜γ≦５０
°に設定することで、船首２をできるだけ前方に尖らせ
て、この船首２での前方への波反射、波崩れ現象を緩和
し、波浪中抵抗増加を低減することができる。したがっ
て、多少肥った船舶でも航行中の抵抗を低減することが
できる。また、ＦＰから船首前端までの水平距離Ｆと全
長Ｌ_OAとの比をＦ／Ｌ_OA≦０．０２の範囲に設定し、最
大喫水線上の船首と水面下の船首バルブとを滑らかな曲
面で繋ぐので、最大喫水線付近での船首が大きな曲がり
を有する形状となるのを防止でき、最大喫水線付近で船
首の形状が大きな曲がりとなることがなく、船首の工作
がし易くなり、軽量化、コスト削減が図れる。

【００２１】また、船首２の先端を船体全体の制限寸法
に合わせて、船首の傾斜状下面２ａの前方向延長線５と
船首上面２ｂの前方向延長線６の交差位置Ｐよりも後退
させたので、例えば港湾入港時に全長の制限があっても
対応することができる。

【００２２】図３は、本発明の肥大船の波浪中抵抗増加
の低減効果を模型試験によって調べ、その結果を従来の
通常船首形状を持つ船体に働く波浪中抵抗増加とを比較
したものである。供試船としては、以下の表１のバルク
キャリアーを採用した。各供試船の主要目および、それ
らに対する通常船首および本発明の船首形状を表す角度
γは下記のとおりである。

【００２３】

【表１】

【００２４】Ｌ_OA、Ｂ、ｄ、船速は、実船スケールの値
である。試験は、以下の〜の条件で行われた。模
型試験は、ＮＫＫ津研究センターの船型試験水槽にて実
施した。試験としては、波浪中で模型船を一定速度で
曵航する波浪中抵抗試験を実施し、その時の模型船に働
く抵抗、船体動揺を計測した。波浪中抵抗増加は、波
浪中での抵抗計測値から平水中航行時の抵抗計測値を差
し引くことにより求めた。模型試験は、実船スケール
で１３ｋｔｓの船速にて実施した。これは、波高が４ｍ
程度の波浪中を馬力一定で航行した場合の船速に相当す
る。入射波としては、正面向波状態の規則波とした。
正面向波状態が最も波浪中抵抗増加が大きくなる。

【００２５】図中縦軸には、次の波浪中抵抗増加の無次
元係数を表している。

【００２６】Ｒａｗ／ρｇ（２ζａ）²（Ｂ²／Ｌ_PP）
ここで、Ｒａｗ：波浪中抵抗増加，ρ：海水密度，ｇ：
重力加速度，ζａ：入射波（片）振幅，Ｂ：全幅，
Ｌ_PP：ＦＰからＡＰまでの垂線間長である。この無次元
化の表現は下記の図書以降、一般に使用されているもの
に倣った。日本造船学会「耐航性に関するシンポジウ
ム」、発行日昭和４４年７月、ｐ１２４参照。

【００２７】また、各図中横軸には、波長（λ）を船長
（Ｌ_PP）で除した無次元値を表している。

【００２８】模型試験結果によると、本発明の肥大船
は、波浪中抵抗増加を１０〜３０％低減できることが確
認できた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＦＰより前方で、最大喫水線上の船首において、すべて
の水線面における、船体中心線上の点（Ｅ）と、船体前
端から計った水平距離（Ｃ）（０．０２×Ｌ_OA）後方位
置の垂直面（Ｂ−Ｂ）との交点（Ｄ）を結んだ直線
（ａ）の、船体中心線から計った角度γを、０°＜γ≦
５０°に設定したので、船首部分を前方にできるだけ尖
らせることができ、船首での前方への波反射、波崩れ現
象を緩和し、波浪中抵抗増加を低減できる。また、ＦＰ
から船首前端までの水平距離Ｆと全長Ｌ_OAとの比をＦ／
Ｌ_OA≦０．０２の範囲に設定し、最大喫水線上の船首と
水面下の船首バルブとを滑らかな曲面で繋ぐので、最大
喫水線付近での船首が大きな曲がりを有する形状となる
のを防止でき、最大喫水線付近で船首の形状が大きな曲
がりとなることがなく、船首の工作がし易くなる。

【００３０】また、船首の先端を船体全体の制限寸法に
合わせて、船首の傾斜状下面の前方向延長線と船首上面
の前方向延長線の交差位置よりも後退させたので、例え
ば港湾入港時に全長の制限があっても対応することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】船舶の側面図。

【図２】船首の側面図。

【図３】本発明の一実施形態における船首の側面図。

【図４】波浪中抵抗増加を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 船舶 ２ 船首 ３ 船首バルブ ４ 対辺 ５，６ 曲面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＰより前方で、最大喫水線上の船首に
   おいて、すべての水線面における、船体中心線上の点
   （Ｅ）と、船体前端から計った水平距離Ｃ（０．０２×
   Ｌ_OA）後方位置の垂直面（Ｂ−Ｂ）との交点（Ｄ）を結
   んだ直線（ａ）の、船体中心線から計った角度γを、０
   °＜γ≦５０°に設定し、 ＦＰから船首前端までの水平距離Ｆと全長Ｌ_OAとの比を
   Ｆ／Ｌ_OA≦０．０２の範囲に設定し、最大喫水線上の船
   首と水面下の船首バルブとを滑らかな曲面で繋ぐことを
   特徴とする肥大船。
2. 【請求項２】 前記船首の先端が、船体全体の制限寸法
   に合わせて、前記船首の傾斜状下面の前方向延長線と船
   首上面の前方向延長線の交差位置よりも後退することを
   特徴とする請求項１に記載の肥大船。