JP2002137789A

JP2002137789A - 船舶

Info

Publication number: JP2002137789A
Application number: JP2000332396A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Yamazaki; 啓市山崎
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-14
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP4721501B2

Abstract

(57)【要約】【課題】船舶の針路安定性を向上させる。【解決手段】船長の２．５〜１０％の長さのフィン４
を、船体１のプロペラ５直前から船首方向に向けて船長
の３０％以内の範囲に、船首側取り付け位置は船底６か
ら喫水の０〜５％の高さに、船尾側取り付け位置は船底
６から喫水の１５％までの高さに、かつフィン４の船首
側と船尾側の取り付け位置を結ぶライン４ａが船尾２に
向けて緩やかに上昇するラインとなるように取り付ける
とともに、フィンの翼端４ｂが船底６とほぼ同じ高さと
なるように、フィン４を船側３から斜め下方に張り出し
て取り付けた船舶。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、操縦性能、特に
針路安定性に優れた船舶に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の操縦性能は、旋回性、操舵に対す
る追従性および針路安定性の三つの要素から成り立って
いる。このうち、針路安定性とは、外乱によって引き起
こされた船舶の旋回運動が、舵を動かさなくても速やか
に減衰して直進に整定される能力を表し、操舵後速やか
に定常旋回に入る追従性とこの針路安定性とは相伴って
おり、両者に優れた船舶は航海中の保針が容易となる。

【０００３】ところで、船体の主要目および船型は、一
般に載貨重量、推進性能、復元性能および港湾の制限要
因等で決定されることが多く、これらの条件のみで船体
の主要目および船型が決定された船舶の針路安定性は、
必ずしも十分でない場合がある。しかし、針路安定性を
向上させようとして、主要目や船型を変更しようとして
も、他の設計条件から変更が困難であり、このような傾
向は船舶が肥大船になるにつれて顕著である。

【０００４】このような針路安定性を向上させる従来の
技術としては、特開平８−２１６９９２号公報に開示さ
れたものがある。この船舶の針路安定装置は、図６の斜
視図に示すように、スケグ２１に平板２２を水平に張り
出して装着した進路安定装置において、前記平板２２の
外縁は船側ラインと一致した形状でカ−ブし、後端はス
ケグ２１後端と一致し、かつ、平板２２の取り付け高さ
位置は船底からプロペラ軸２３位置までの範囲とし、さ
らに、前記平板２２の横方向の張り出し幅は船体中央に
おける半幅の１／６０〜１／５の範囲に構成されている
ものである。これにより、船体の旋回時に、船尾船側か
ら船底部へ流れ込む水流が、平板２２により堰止められ
船体に横力を発生させ、この横力が旋回力を減衰させる
方向に作用するので、進路安定性が向上するというもの
である。

【０００５】また、特開平１１−２５５１７８号公報に
は、船側に整流フィンを取り付けて進路安定性を向上さ
せた船舶が開示されている。この船舶を図７（ａ）の船
尾部の概略側面図、図７（ｂ）の（ａ）のＡ−Ａ矢視
図、図７（ｃ）の（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、図７（ｄ）の
（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図により説明すると、船側３１の喫
水線Ｄ．Ｌ．よりも下側の没水位置に、船側平行部３２
の後端３２ａから船尾３３へ向けて延びるように整流フ
ィン３４を取り付けるとともに、船側３１の船底３５付
近で船側平行部３２の後端３２ａと船尾３３との中間位
置に、船尾３３へ向けて緩やかに上昇するように整流フ
ィン３６を取り付ける。そして、船側平行部３２からの
下降流３７を整流フィン３４で整流して船尾３３側に導
き、船底３５からの上昇流３８を整流フィン３６で整流
して船尾３３側へ導くというものである。

【０００６】このように構成しているのは、旋回運動時
に船側平行部３２からの下降流３７と、船底３５からの
上昇流３８が船側平行部３２の後端３２ａ付近でぶつか
ると、流れが船側外板から剥離し、その部分が負圧にな
り船尾３３が外側に引張られるという現象が起きるの
で、整流フィン３４で下降流３７を抑制し、整流フィン
３６で船底３５からの上昇流３８を押え込んで、下降流
３７と上昇流３８のぶつかり合いを抑えるためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の船舶の針路安定性を向上させる技術には、次の
ような問題点がある。図８は船舶４１の斜航時や旋回時
に、船尾４２に作用する流体力の発生場所とその大きさ
を模式的に表わした図である。前記特開平８−２１６９
９２号公報に開示された船舶の針路安定装置は、図８に
おける流体力１を大きくして、旋回に対する抵抗モ−メ
ントを増加させようとするものであるが、平板を水平に
張り出し、しかも張り出す範囲がプロペラ位置近くまで
あるため、直進時には船底からの上昇流は平板によって
上昇を妨げられて乱れ、その結果として推進性能が劣化
する。

【０００８】また、特開平１１−２５５１７８号公報に
開示された船舶は、図における流体力２を減少させて、
結果として旋回に対する抵抗力を増大させるものであ
る。推進性能への悪影響は少ないが、流体力２は流体力
１に比較して船体中央側に着力中心を持つため、旋回モ
−メントは小さく、針路安定性に対する効果は流体力１
を増大させる場合に比較して小さい。

【０００９】本発明は、従来技術の上述のような問題点
を解消するためになされたものであり、推進性能に悪影
響及ぼすことなく、針路安定性を向上させることのでき
る船舶を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る船舶は、
船長の２．５〜１０％の長さのフィンを、船体のプロペ
ラ直前から船首方向に向けて船長の３０％以内の範囲
に、船首側取り付け位置は船底から喫水の０〜５％の高
さに、船尾側取り付け位置は船底から喫水の１５％まで
の高さに、かつフィンの船首側と船尾側の取り付け位置
を結ぶラインが船尾に向けて緩やかに上昇するラインと
なるように取り付けるとともに、フィンの翼端が船底と
ほぼ同じ高さとなるように、フィンを船側から斜め下方
に張り出して取り付けたものである。また、前記フィン
を両方の船側にそれぞれ複数枚取り付けたものである。

【００１１】この発明に係る船舶においては、船体の旋
回時に、船尾船側から船底部へ流れ込み、再び反対側の
船側へ流れていく水流を、フィンによる造渦現象により
大きく剥離させることで、船側部の負圧領域をフィンの
ない場合に比べて増大させ、その結果として船体後半部
に働く横力を大きくする。この横力が旋回力を減少させ
る方向に作用するので、針路安定性が向上する。

【００１２】フィンをプロペラ直前から船首方向に向け
て船長の３０％以内の範囲に設けるのは、フィンによっ
て発生される横力が旋回に対する抵抗モ−メントとして
有効に働くためであり、横力が船体後方部の船尾に近い
部分で発生するほどモ−メントレバ−が大きくなること
と、船体の旋回角によって引き起こされる上述の水流の
流速が大きくなるので、フィンによって造られる渦も強
くなり、横力自体が大きくなることによる。

【００１３】また、フィンの船側取り付けラインが船尾
に向けて緩やかに上昇するラインとなるようにフィンを
取り付けるので、フィンを直進時の船側を流れる流線に
沿わせることができる。これにより、船体固有の流れ場
を乱すことがないので、直進時の抵抗増加が発生しな
い。また、船底からの上昇流を乱すことがなく、プロペ
ラへ流入する流れ場を撹乱することもないので、推進性
能への悪影響は発生しない。

【００１４】フィンの船首側取り付け位置の高さを船底
から喫水の０〜５％の高さに、船尾側取り付け位置の高
さを船底から喫水の１５％までの高さにしたのは、フィ
ン取り付けラインを船側を流れる流線に近づけるためで
あり、流線は船型によって異なるので、この範囲内でフ
ィンの船首側および船尾側の取り付け位置の高さを調節
して、フィン取り付けのラインを流線に近づければよ
い。

【００１５】フィンを上述したような条件で船側に取り
付けた場合、フィンの長さが船長の２．５％以下である
と発生する横力が小さくなり、針路安定性を向上させる
効果が発揮できない。また、フィンの長さが船長の１０
％以上であると、フィンの取り付けラインの船尾に向け
た上昇度が緩やかになりすぎてフィンが流線から離れ、
直進時のプロペラへ入る流れを阻害したり、抵抗増加の
原因となり、推進性能に悪影響を及ぼす。したがって、
フィンの長さは船長の２．５〜１０％の範囲とした。

【００１６】旋回運動により、船尾が左舷方向に横運動
を起こした場合、左舷側から右舷側に向かう横方向の流
れが発生する。その流れは、図９（ａ）に示すように、
船体５１の左舷５１ａ側から下降し、船底部５１ｂを通
過して右舷５１ｃ側で上昇しようとするが、途中で船体
５１外周面に沿って流れることができなくなり、流れは
船体５１から剥離して、右舷５１ｃ側に死水領域５２が
形成される。フィンによる針路安定性の向上効果は、フ
ィン先端での造渦現象により、右舷側の剥離領域を拡大
させて、大きな横力を得ることによりもたらされるもの
であるため、フィンの先端は船体５１が造る死水領域５
２よりも外側に出ている方が効果は大きい。そのため、
図９（ｂ）に示すように、フィン５３の先端５３ａの位
置は死水領域５２に留まることなく、船底５１ｃとほぼ
同じ深さの位置まで伸ばすようにした。

【００１７】上述したように、本発明に係る船舶に使用
するフィンは、推進性能に悪影響を及ぼさないので、複
数枚取り付けることにより、針路安定性の向上をもたら
す渦を、フィンが１枚の場合よりも多く造り出すことが
できるので、さらに針路安定性の良い船舶を実現するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を
参照して説明する。図１は本発明の船舶の第一の実施の
形態を示す説明図であり、（ａ）は船舶の船尾部分の斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。この船舶
は、船体１の船尾２付近の両船側３に、それぞれ１枚の
フィン４を取り付けている。このフィン４は、プロペラ
５の前方から船首方向に向けて船体１の長さの３０％以
内の範囲に取り付けられ、その長さＬは船体１の長さの
２．５〜１０％である。また、フィン４の船首側取り付
け位置は、船底６から喫水の０〜５％の高さに、フィン
４の船尾側取り付け位置は、船底６から喫水の１５％ま
での高さになるように、かつフィン４の取り付けライン
４ａは船尾２に向かって緩やかに上昇するラインとなる
ように取り付けられ、直進時の舷側を流れる流線に沿わ
せることができ、船底６からの上昇流の乱れを防止する
構造となっている。また、フィン４の翼端４ｂは、船底
６と同じ深さ位置となるように、フィン４を斜め下方に
張り出している。したがって、フィン４の平面形状は、
船首側から船尾側にかけて張り出し幅の大きくなる三角
形状または台形形状となる。

【００１９】図２は本発明の船舶の第二の実施の形態を
示す斜視図である。この船舶の場合には、複数のフィン
１４ａ〜１４ｃを船体１１の船側１３に取り付けている
が、この船舶の場合も、個々のフィンの取り付け条件
は、第一の実施の形態の船舶と同じである。この船舶の
場合はフィンの数が多いので、第一の実施の形態の船舶
よりもさらに針路安定性の向上効果が高まる。

【００２０】

【実施例】実際のタンカ−船型の１／７０の寸法で、第
一の実施の形態の船舶と同じように、両船側にそれぞれ
１枚のフィンを取り付けた模型船を製作し、船型試験槽
において模型試験を行った。この模型試験は、自由航走
模型試験であり、完全に自由にした模型船をリモコンに
より付属のプロペラを回転させて自航させ、そのときの
模型船の運動状況を計測するものである。

【００２１】この試験は通常Ｚ試験と呼ばれる操縦性能
を把握する試験であり、船舶の針路安定性能が評価され
る。

【００２２】図３はＺ試験における舵角と船体の方位角
との経時的な変化を示す図である。図において破線が舵
角の経時変化を、実線が船体の方位角の経時変化を示
す。Ｚ試験は、まず舵角を１０度に取り、船体の方位角
が１０度になった時点で、舵角を元に戻すように舵を前
回とは反対側に１０度に取るという操作を繰り返してい
く試験である。船体の向きは舵角を切り返すと同時に元
に戻ろうとするのではなくて、舵角よりもある程度大き
な最大方位角に達した後に元に戻るという動きをする。
このような船舶の最大方位角から、舵を切り返したとき
の方位角を差し引いた値の絶対値をオ−バ−シュ−ト角
といい、第一回目の舵切り返し時のオ−バ−シュ−ト角
をファ−ストオ−バ−シュ−ト角、第二回目の舵切り返
し時のオ−バ−シュ−ト角をセカンドオ−バ−シュ−ト
角という。図３では、最初に＋１０度に舵角を取る場合
を示しているが、これをＳ１０°Ｚ試験といい、逆に最
初に−１０度に舵角を取る場合をＰ１０°Ｚ試験とい
う。ファ−ストオ−バ−シュ−ト角やセカンドオ−バ−
シュ−ト角が小さいほど、船体の舵への追従性がよく針
路安定性が良好であるといわれる。

【００２３】図４に、Ｓ１０°Ｚ試験で計測されたフィ
ン付き船型のオ−バ−シュ−ト角を、フィンの無い通常
船型のオ−バ−シュ−ト角と比較して示す。図におい
て、○印はファ−ストオ−バ−シュ−ト角、●印はセカ
ンドオ−バ−シュ−ト角である。フィン付き船型の場合
には、ファ−ストオ−バ−シュ−ト角で１．２°、セカ
ンドオ−バ−シュ−ト角で５．２°、通常船型よりもオ
−バ−シュ−ト角が小さくなっており、針路安定性に対
する向上効果が現れているのが分かる。

【００２４】一般に、模型試験では、スケ−ル比の関係
で実船試験に比べて摩擦抵抗が大きくなり、フル−ドの
相似則を満たす船速を実現するために、プラペラ回転数
を高くする必要がある。しかし、プラペラ回転数を高く
するすると、プロペラ後流の速度が大きくなり、舵に当
たる流速が大きくなって、相対的に実船よりも大きな舵
力が発生し、舵利きがよくなる。このため、模型試験の
オ−バ−シュ−ト角は実船のそれより小さくなる。そこ
で、実船相当のシミュレ−ション計算を行い、模型試験
結果と模型試験に対応したシミュレ−ション結果との関
係から、実船におけるオ−バ−シュ−ト角を推定した。
その結果を図５に示す。この場合、フィン付き船型の場
合には、ファ−ストオ−バ−シュ−ト角で２．９°、セ
カンドオ−バ−シュ−ト角で１２．０°、通常船型より
もオ−バ−シュ−ト角が小さくなっており、実船での針
路安定性に対する向上効果がさらに大きいものであるこ
とが分かる。

【００２５】また、推進性能へ及ぼす影響を把握するた
め、同じ模型船を使用して推進性能試験を行ない、計画
速力を出すのに必要な主機馬力を推定した。計画速力を
出すのに必要な主機馬力は、フィン付き船型の場合、通
常船型に対して１％強低下しているので、フィンが推進
性能へ及ぼす影響は少ないことが確認できた。

【００２６】

【発明の効果】この発明により、直進時の推進性能を悪
化させることなく、針路安定性の優れた船舶を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の船舶の第一の実施の形態を示す説明図
であり、（ａ）は船舶の船尾部分の斜視図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。

【図２】本発明の船舶の第二の実施の形態を示す斜視図
である。

【図３】Ｚ試験における舵角と方位角の経時的な変化を
示す図である。

【図４】Ｓ１０°Ｚ試験で計測されたフィン付き船型の
オ−バ−シュ−ト角を、フィンの無い通常船型のオ−バ
−シュ−ト角と比較して示した図である。

【図５】図４に示した模型船のオ−バ−シュ−ト角を基
に推定した実船でのオ−バ−シュ−ト角を示す図であ
る。

【図６】従来の船舶の針路安定装置の斜視図である。

【図７】従来の針路安定性向上用フィンを備えた船舶の
説明図であり、（ａ）は船尾部の概略側面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視
図、（ｄ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。

【図８】船舶の斜航時や旋回時に船尾２に作用する流体
力の発生場所とその大きさを模式的に表わした図であ
る。

【図９】船尾が左舷方向に横運動を起こした場合に発生
する左舷側から右舷側に向かう横方向の流れの説明図で
あり、（ａ）は船側にフィンを設けていない場合、
（ｂ）船側にフィンを設けている場合を示す。

【符号の説明】

１船体２船尾３船側４フィン４ａフィンの船側への取り付けライン４ｂフィンの翼端５プロペラ６船底１１船体１３船側１４ａ〜１４ｃフィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】船長の２．５〜１０％の長さのフィン
を、船体のプロペラ直前から船首方向に向けて船長の３
０％以内の範囲に、船首側取り付け位置は船底から喫水
の０〜５％の高さに、船尾側取り付け位置は船底から喫
水の１５％までの高さに、かつフィンの船首側と船尾側
の取り付け位置を結ぶラインが船尾に向けて緩やかに上
昇するラインとなるように取り付けるとともに、フィン
の翼端が船底とほぼ同じ高さとなるように、フィンを船
側から斜め下方に張り出して取り付けたことを特徴とす
る船舶。
【請求項２】前記フィンを両方の船側にそれぞれ複数
枚取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶。