JP2005088627A - Shape of bow of single hull type sea navigation vessel - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は単胴型海洋航行船舶の船首形状に関し、特に従来の伝統的な船首の甲板形状に代えて複数の傾斜した頂面を備え、船体に波の上を進ませるのではなく、むしろ船体を波の中に突き進ませることのできるようにした単胴型高速船における新規で斬新な船首形状に関する。 The present invention relates to a bow shape of a single-hull type marine navigation ship, and in particular, instead of the traditional traditional bow deck shape, it has a plurality of inclined top surfaces and does not advance the wave on the hull, but rather the hull. It is related to a novel and novel bow shape in a single-bore type high-speed ship that can be pushed into the waves.
船舶が波浪(高波)の中を航行する場合、船舶に作用する上下方向の加速(以下、単に「上下の加速」又は単に「加速」ともいう)は回避できない。従来の伝統的な船首ではその縦断面形状が甲板で最も幅が広くなっているが、かかる断面形状の船首は波頭(波の頂上)を通過するときにその大きな容積ゆえに持ち上げられ、その後波の谷間に落下するという動きをする傾向にある。 When a ship navigates in waves (high waves), vertical acceleration acting on the ship (hereinafter simply referred to as “up / down acceleration” or simply “acceleration”) cannot be avoided. In traditional traditional bows, the longitudinal cross-sectional shape is the widest on the deck, but the bow of such a cross-sectional shape is lifted because of its large volume when passing the wave front (wave top), and then the wave It tends to move to fall in the valley.
このような動きは一般的に縦揺れ(ピッチング)といわれ、ある特定の条件下においては大きく増幅され、上下の加速を引き起こす。極端な場合、船舶の速度、船体の長さ及び波の高さの特定の条件が組み合わさったときに、船体は水面から大きく浮き上がり、その反動で水中に突っ込むという動きをすることがある。 Such movement is generally referred to as pitching and is greatly amplified under certain conditions, causing vertical acceleration. In extreme cases, when certain conditions such as ship speed, hull length, and wave height are combined, the hull may move up from the surface of the water and move into the water in response.
船舶の構造設計を管轄する法規では、上述の動きによる船体の破損を防ぐため、船体外殻を支持する十二分に高い強度の構造、従って重い構造が要求されている。構造的な強度に対する要求は、加速による全体的な負荷及びスラミング(突っ込み)による局所的な負荷が減少され得る場合にのみ、船体構造に関する法規の下で緩和されることができる。換言すれば、それらの負荷は波によって船体の受ける悪影響を減少することによってのみ低減されることができるものである。 The laws and regulations governing the structural design of the ship require a sufficiently high-strength structure that supports the hull outer shell, and therefore a heavy structure, in order to prevent damage to the hull due to the above-described movement. The requirement for structural strength can be relaxed under the hull structure regulations only if the overall load due to acceleration and the local load due to slamming can be reduced. In other words, these loads can only be reduced by reducing the adverse effects on the hull caused by waves.
船体構造の軽量化に伴う恩恵は非常に大きい。第1には購入及び組付けに必要な材料が少なくなり、船舶の建造費を低コスト化できる。第2には軽量化された船舶は小さなエンジン出力でもって必要な速力を得ることができ、購入されるべきエンジンは小出力で済み、エンジン運転中に消費される燃料量も少なくなるので、そのような船舶を建造し運行する費用も低コスト化できる。最後に、船舶に作用する上下の加速が小さくなると、積荷の破損が少なくなり、乗客の船酔いが軽度になるとともに、重度の船酔いの発生率も少なくなる。これは船舶の利益を生み出す可能性を直接的にかつ大幅に増大させることとなる。さらに、旅客フェリーや洋上の石油リグへの送迎用のクルー運搬船等、特定の船舶の場合には天候によって運航が制限されることがしばしばあるが、かかる船舶については上述の恩恵はなおさら顕著である。 The benefits associated with lighter hull structures are enormous. First, the materials required for purchase and assembly are reduced, and the construction cost of the ship can be reduced. Secondly, a lighter ship can get the required speed with a small engine output, the engine to be purchased needs a small output, and less fuel is consumed while the engine is running. The cost of building and operating such a ship can also be reduced. Lastly, when the vertical acceleration acting on the ship is reduced, the damage to the cargo is reduced, passengers' seasickness is reduced, and the incidence of severe seasickness is reduced. This will directly and significantly increase the potential for ship profits. In addition, certain vessels, such as passenger ferries and crew carriers for transfers to offshore oil rigs, are often restricted by weather, but these benefits are even more pronounced for such vessels. .
また、荒天の下では船舶は速力を減じさせられ、進路変更を余儀なくされることにより、船舶の運航費は増大することになる。ある場合には現在の海の状況や予想される海の状況によって船舶の運航が許可されないこともある。 Also, under stormy weather, the ship is reduced in speed and forced to change course, increasing the operating cost of the ship. In some cases, ship operations may not be permitted due to current or anticipated sea conditions.
上述の問題に対し、特に波浪の動きによる船体への悪影響を低減するとともに、縦揺れを小さくし上下の加速を減少させるように設計された各種の船舶が提案されてきた。公知の解決方法は主として、受動的な航行コントロールと能動的な航行コントロールの2つに範疇に分類される。 In response to the above-mentioned problems, various ships have been proposed that are designed to reduce the adverse effects on the hull, particularly due to the movement of waves, and to reduce vertical pitch and decrease vertical acceleration. Known solutions fall into two main categories: passive navigation control and active navigation control.
前者の方法は船体の形状、一般的には多胴型船体に基づくものである(特許文献1、特許文献2、等参照)。後者の方法は機械的に作動されコンピュータ制御される可動表面、一般的には水中翼(フィン)によって船体の上下動を最小にすることへの試みである(特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、等参照)。しかし、両者とも、購入するにも、使用するにもコスト高となる。
詳細に説明すると、多胴型船舶では二つの船体を重い甲板で連結しているので、全船体重量に対する積荷搭載重量の比率は最低となる。この多胴型船舶は、双胴のカタマラン船、主船体の両舷に2つの安定用船体を備えたトリマラン船、あるいは比較的に薄い垂直の水中翼を備え、完全に水没する大形の魚雷型の船体が甲板と連結された船型を基本とするSWATH (Small Waterplane Area Twin Hull)のいずれかであり、これらは波の頂きを通過するときに比較的小さな容積の海水が押し退けられることにより、船の動作に対する波の影響が最小化されるようになっている。 More specifically, in a multi-hull type ship, two hulls are connected by a heavy deck, so the ratio of the loaded weight to the total hull weight is the lowest. This multi-hulled ship is a catamaran ship with a twin-hull, a trimaran ship with two stability hulls on both sides of the main hull, or a large torpedo that is completely submerged with relatively thin vertical hydrofoil. It is one of the SWATH (Small Waterplane Area Twin Hull) based on the hull where the hull of the mold is connected to the deck, and these are pushed by the relatively small volume of seawater when passing through the crest of the wave, The effect of waves on ship behavior is minimized.
多胴型船舶は実際に有効であるが、その有効性は一定の波高までである。それ以上の波高になると、2つの細長い船体は上下動を減衰させる働きをほとんど示さなくなるので、船体間に広がる甲板に波がぶつかり始め、しばしば通常の単胴船よりも悪い影響をもたらしてしまう。また、この多胴型船舶は十分に明らかな理由によって常にコスト高を招来する。つまり、全ての積荷を収容する必要のある重い連結用の甲板を備えた複雑な多胴型船舶を建造する場合、船体内に積荷を収容することのできる幅広の単胴船を建造する場合と比較してコスト高とならざるを得ない。 A multi-hull type ship is actually effective, but its effectiveness is up to a certain wave height. At higher wave heights, the two elongate hulls hardly function to damp up and down movements, so waves begin to hit the deck that extends between the hulls, often having a worse impact than normal monohulls. In addition, this multihull type ship always incurs high costs for a sufficiently obvious reason. In other words, when building a complex multihull type ship with a heavy connecting deck that needs to accommodate all loads, when building a wide monohull that can accommodate loads in the hull. Compared to the high cost.
能動的な航行コントロール装置は有効ではあるけれども、購入費用の負担増だけではなく、危険の負担増の問題も同様に存在する。つまり、可動式の水中翼を適切に作動させるためには、水中翼を水中に完全に水没させておく必要があり、氷塊や、大きな魚や哺乳動物などを含む他の物体に衝突する危険にさらされることになる。船体そのものに影響を与えなくても、ちょっとした衝突によって可動式の水中翼が破損されあるいは使用不能になったとの報告がある。多くの場合、船舶は上述の能動的な航行コントロール装置なしでは運航できない設計となっているので、船舶は航行不能になり、援助が必要になることもある。 Although an active navigation control device is effective, there is not only an increase in purchase costs but also a problem of increased risks. In other words, in order for a movable hydrofoil to operate properly, the hydrofoil needs to be completely submerged in water, exposing it to the risk of colliding with other objects, including ice blocks and large fish and mammals. Will be. There are reports that movable hydrofoil was damaged or made unusable by a slight collision without affecting the hull itself. In many cases, the ship is designed to be inoperable without the active navigation control device described above, which may make the ship inoperable and require assistance.
また、航行コントロール装置における可動式水中翼を機能させるには水流が必要であるので、例えば岸壁への接岸あるいは洋上施設の周囲における操船においてよくあるように、船舶がゆっくり動いている場合や停船している場合には、可動式水中翼はその効果を失いやすく、限界がある。 In addition, since the water flow is necessary to make the movable hydrofoil function in the navigation control device, for example, when the ship is moving slowly or stopped, as is often the case when maneuvering around a quay or offshore facilities. If this is the case, the movable hydrofoil tends to lose its effect and has its limitations.
その結果、最も対費用効果のある海洋航行船舶の構造として残るのは単一船体の船舶、つまり単胴船であるといえる。現在まで、波浪中における船舶の動きを軽減する試みとして記録にあるのは、細長い単胴船体による設計か、あるいはヨーロッパで良く知られている波浪貫通型船首(波を貫通する船首)を組み込んだ単胴船体による設計である。前者は、船体を波の長さよりかなり長くすることによって波による悪影響を軽減できるという原理に固守しており、明らかに建造するには高価になる。船体の長さはコスト増を招来するだけでなく、他の多くの要因のうちでも特に構造的な強度に関連する要素であり、長い船体は短い船体と比べるとより一層重くなる。 As a result, it can be said that the most cost-effective offshore navigation structure remains a single hull, ie a single hull. To date, attempts to reduce ship movement in the waves have been documented by an elongated monohull hull or a well-known wave penetrating bow (a wave penetrating bow). It is designed by a single hull. The former adheres to the principle that the adverse effects of waves can be mitigated by making the hull much longer than the length of the waves, which is clearly expensive to build. The length of the hull not only increases costs, but among many other factors, it is a factor particularly related to structural strength, and a long hull is much heavier than a short hull.
後者は、ほぼ断面円形の針のような形状の船首を備え、非常に細長い船体に限定され、波の影響を全く受けないように設計されている。 The latter has a bow shaped like a substantially circular needle, is limited to a very elongated hull and is designed to be completely unaffected by waves.
本発明は上記従来の問題点に鑑み、1又は複数の傾斜した頂面を備え、船体を波の上というよりもむしろ、波の中に突き進ませることのできる単胴型高速船における新規で斬新な船首形状を提供することを課題とする。 In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention is novel in a single-body high-speed ship having one or more inclined top surfaces and capable of thrusting the hull into the waves rather than on the waves. It is an object to provide a novel bow shape.
そこで、本発明に係る単胴型海洋航行船舶の船首形状は、船首先端は鉛直方向において甲板よりも喫水線に近い位置に設けられ、船首上方部分は船首先端から後方の甲板高さまで前後方向に延びる頂面で構成され、該頂面は船体の中心線を通る鉛直面から船体の両側方に横断する方向に下向きの傾きをもって傾斜されており、上記頂面の面積の少なくとも半分は、その領域上のいずれの点における前後方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなすとともに、上記領域の幅方向縦断面上のいずれの点における幅方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなす一方、上記頂面の水平面への投影面積が船舶の水平面への投影面積の5%以上であることを特徴とする。 Therefore, the bow shape of the single-hull type marine navigation ship according to the present invention is such that the bow tip is provided at a position closer to the draft line than the deck in the vertical direction, and the upper part of the bow extends in the front-rear direction from the bow tip to the rear deck height. The top surface is inclined with a downward inclination in a direction transverse to the both sides of the hull from a vertical plane passing through the center line of the hull, and at least half of the area of the top surface is above the region. The tangent line in the front-rear direction at any of the above points forms an angle within the range of 0 degrees or more and 30 degrees or less with respect to the horizontal direction, and the tangent line in the width direction at any point on the widthwise longitudinal section of the above region However, the projected area of the top surface on the horizontal plane is 5% or more of the projected area of the ship on the horizontal plane.
本発明は波による船体に対する悪影響を従来の方法とは全く異なるアプローチによって解消しあるいは軽減しようとするものである。本発明の基本的な考え方は、他の既存の船舶の船首形状とは明らかに異なり、波浪中の縦揺れの運動を引き起こす力に対しこれを押さえ込む動的な抗力を発生させることにより、波浪中を高速航行している船舶の船体の縦揺れ運動を減少させる船首形状を提供するものである。 The present invention seeks to eliminate or mitigate the adverse effects of waves on the hull by a completely different approach than conventional methods. The basic idea of the present invention is clearly different from the bow shape of other existing ships, and by generating a dynamic drag that suppresses the force that causes the pitching motion in the waves, The bow shape which reduces the pitching motion of the hull of the ship which is navigating at high speed is provided.
船舶の縦揺れは、船体が波の上を進むのではなく、波を意図的に突き破って進ませるようにした新しい船首形状によって減少させることができる。このような船舶の動きは、一般的には船首の断面形状の中央が通常の航行状態において、伝統的な船舶の船首のように水面から高く位置しているのではなく、船首断面形状の中央が水面近くに位置するように形成された船首によって実現される。 The pitching of the ship can be reduced by a new bow shape that allows the wave to deliberately break through the wave rather than proceeding over the wave. In general, the movement of the ship is not the center of the cross-sectional shape of the bow in the normal sailing state, but the center of the cross-sectional shape of the bow is not located higher than the water surface like the bow of a traditional ship. Is realized by the bow formed so as to be located near the water surface.
波浪貫通型船首自体は新しくない。波浪貫通型船首は、近年世界的に広範な研究の対象とされているが、軍艦に取付けられ敵の艦船に衝突させる初期の衝角船首と混同されるべきではない。初期の波浪貫通型船首は、現在でも多く運航されている多胴型船舶(基本的には双胴船舶、あるいはカタマラン船)に取付けられているが、伝統的な船首の喫水線よりも上方の大きな容積を減少させることにより、縦揺れ運動を抑制するという考え方に基づいて設計され、最適な大きさにされている。 The wave penetrating bow itself is not new. Wave penetrating bows have been the subject of extensive research worldwide in recent years, but should not be confused with the early impingement bows attached to warships and colliding with enemy ships. The early wave penetration type bow is attached to a multihull type ship (basically a catamaran ship or a catamaran ship) that is still frequently operated, but it is larger than the traditional bow waterline. It is designed based on the idea of suppressing the pitching motion by reducing the volume, and is sized optimally.
単胴船に関する波浪貫通型船首については研究が散発的に行われた記録はあるが、本件の出願時において実用化されたものはない。実用化を阻む主な理由は、波浪中において波浪貫通型船首を備えた単胴船の復原性能を維持することが困難なことにある。簡単に言えば、喫水線から上方の容積は船体が水面下に水没するのを防止するという望ましい効果を奏するが、同時に、船首が波の上に高く持ち上げられる原因にもなり、その結果としてしばしば次の波に突っ込んで衝突するという望ましくない現象を招来する。 There is a record of sporadic research on the wave-passing bow on monohulls, but none has been put into practical use at the time of filing this application. The main reason for the impediment to practical use is that it is difficult to maintain the restoration performance of a monohull with a wave penetration type bow in the waves. Simply put, the volume above the waterline has the desirable effect of preventing the hull from being submerged below the surface of the water, but at the same time it also causes the bow to be lifted high above the waves, often resulting in This leads to an undesirable phenomenon of crashing into the waves.
単胴船の波浪貫通型船首に関する現在までの研究では、船首の喫水線上の容積を減少させることにより上述の望ましくない現象だけでなく、望ましい効果も低減されてしまう。このような船体は波によって持ち上げられたり波に衝突したりはしないが、容易に水没してしまう。双胴型船舶の場合、上述の問題は主要な2つの波浪貫通船体の間に第3の船首を設けることにより解決できる。単胴船の場合にはこのような第3の船首を設けることはできない。 Research to date on monohull wave penetration bows reduces not only the undesirable phenomena described above but also the desired effects by reducing the volume of the bow on the waterline. Such a hull will not be lifted or collide with the waves, but will easily be submerged. In the case of a catamaran vessel, the above problem can be solved by providing a third bow between the two main wave penetration hulls. In the case of a monohull, such a third bow cannot be provided.
本発明は、縦揺れ運動の原因となる船首の容積を単に減少するだけでなく、さらに一歩進んでその形状を工夫をすることにより上述の問題を解決しようとするものである。つまり、船体と波浪との相互作用によって生じる揚力と抗力(下向き揚力)とをバランスさせることにより、船体の動きを動的にコントロールし、縦揺れ運動を減少させることのできる波浪貫通型船首についての新しい形状と容積配分を提案するものである。 The present invention not only simply reduces the volume of the bow that causes the pitching motion, but also attempts to solve the above-mentioned problems by taking the step further and devising its shape. In other words, by balancing the lift and drag (downward lift) generated by the interaction between the hull and the waves, the movement of the hull can be dynamically controlled and the pitching motion can be reduced. A new shape and volume allocation are proposed.
本件発明において、流体力学上の性能を向上させる主たる特徴は、船舶の航行方向において、上方から見て船首の上方部分を構成する頂面が前方に向いた一般的な楔形状をなしているという組合せ方にある。この頂面は縦断面において船首を幅方向に横断する方向にさらに下方に傾斜し、浅い逆V字形状(例えば、“Λ”形状)を形成している。それらの後方頂部では頂面はさらに外側に向かって湾曲し、甲板や操舵室に掛かる水や飛沫を側方に跳ね返すようになっている。 In the present invention, the main feature of improving the hydrodynamic performance is that, in the navigation direction of the ship, the top surface constituting the upper part of the bow as viewed from above forms a general wedge shape facing forward. It is in the way of combination. This top surface is inclined further downward in the longitudinal section in a direction transverse to the bow in the width direction, and forms a shallow inverted V shape (for example, “Λ” shape). At their rear tops, the top surface is further curved outward so that the water and splashes on the deck and wheelhouse are repelled sideways.
本発明のさらに有利な点は、通常の前傾斜した船首と比較して、平穏な水面上の高速航行時における抵抗、したがってエンジン出力を低減できる点にある。本件発明の波浪貫通型船首の先端は喫水線に近いところに位置し、その結果として喫水線長さ(水面位置での船体長さ)は標準的な船首を備えた同一長さの船体の喫水線長さに比して長くなる。流体力学的には、同一排水量で喫水線長さの長い船体は、平穏な水面を同一速力で進むのに必要なエンジン出力が確実に少なくて済む。 A further advantage of the present invention is that it can reduce the resistance at high speeds on calm water, and thus the engine power, compared to a normal forward tilted bow. The tip of the wave penetration type bow of the present invention is located close to the waterline, and as a result, the waterline length (hull length at the water surface) is the waterline length of the same length hull with a standard bow. Longer than Hydrodynamically, a long hull with the same amount of drainage will surely require less engine power to travel on calm water at the same speed.
上述の効果は全ての波浪貫通型船首について言える効果である。しかし、現在までに開発された波浪貫通型船首は非常に長くて細い傾向にあり、その結果として船体の全長が長くなり、船舶建造のコスト高を招来する。本件発明の考え方は全長を長くすることなく、必要とされる流体力学上の効果を生み出すことを試みるものである。実際に、抗力を発生する船首頂面を構成するために、本件発明の新しい船首は相対的に幅広く形成されなければならず、その結果としてその船体は内部の有用なスペースが船首の幅の狭い伝統的な高速航行船型に比してより多くなる。 The above-mentioned effects can be said for all the wave penetration type bows. However, wave penetrating bows developed so far tend to be very long and thin, and as a result, the total length of the hull becomes long, which increases the cost of ship construction. The idea of the present invention attempts to produce the required hydrodynamic effects without increasing the overall length. In fact, in order to construct a bow top surface that generates drag, the new bow of the present invention must be formed relatively wide, so that the hull has a useful space inside and a narrow bow. More than the traditional high-speed navigation ship type.
また、船体の加速と波浪衝突時の負荷を軽減させることができるということは、設計者が船舶の建造にあたって、本件発明の新しい波浪貫通型船首を設けて内部構造を軽量化することを指示できることを意味する。重量は貨物船の経済性に影響を与える最も重要な要素の一つである。簡単に言えば、船舶を設計上軽量にすると、同一の船舶によってより多くの積荷を運搬でき、経済的な利潤をあげることができる。構造的な強度及び安全対策に関し、船舶が海洋を航行するために要求される最低限の構造的な強度、及び法規を尊守することによって公認機関の要求する最低限の安全対策が存在する。船級協会は、船舶が建造される前に設計を確認し承認を行う。 In addition, the fact that the load of the hull acceleration and wave collision can be reduced means that the designer can instruct to reduce the internal structure by installing the new wave penetrating bow of the present invention when building the ship. Means. Weight is one of the most important factors affecting cargo ship economics. Simply put, if the ship is lighter in design, more cargo can be transported by the same ship, and economic profits can be increased. Regarding structural strength and safety measures, there are the minimum structural strength required for ships to navigate the ocean, and the minimum safety measures required by accredited agencies by respecting the laws and regulations. The classification society confirms and approves the design before the ship is built.
本件発明の新しい波浪貫通型船首の用途である高速船は、High Speed Craft (HSC)高速艇基準と呼ばれる基準に従って船体内部の構造が設計されている。HSC基準の下では、構造的な寸法(船体外板の板厚や防撓材の寸法)は、主として船舶の加速と衝撃時の負荷にによって左右される。換言すると、それらの値は高速船について計測され、経験的に決定された最大負荷に基づくものであり、必然的に重い構造を求められることになる。 The high-speed ship, which is an application of the new wave penetration type bow of the present invention, has a structure inside the hull according to a standard called High Speed Craft (HSC) high-speed boat standard. Under HSC standards, structural dimensions (thickness of hull skin and stiffener dimensions) depend mainly on the acceleration of the ship and the load at impact. In other words, these values are measured for high speed ships and are based on empirically determined maximum loads, which inevitably require a heavy structure.
船体に加わる負荷が模型試験によってより小さいことが証明された場合にのみ軽量構造が許可される。軽量構造は、建造費の低コスト化を招来するだけでなく、同一の速力及び積荷の条件に対してより低いエンジン出力で済むことを意味する。この船体の重さにおける差は、より多くの積荷と経済的な利益に置き換えられることができる。この軽量化は本件発明の基本的な効果である。 Lightweight construction is permitted only if the load on the hull proves to be smaller by model testing. Lightweight construction not only leads to lower construction costs, but also means lower engine power for the same speed and load conditions. This difference in hull weight can be replaced by more cargo and economic benefits. This weight reduction is a basic effect of the present invention.
本件発明者は、軽量構造の設計、及び同一の船体における波浪貫通型船首と標準の船首との模型比較試験を含む総合的な研究と開発のプログラムに携わった。この基本的な研究開発において、本件発明の効果が全面的に確証された。 The inventor has been involved in a comprehensive research and development program that includes the design of lightweight structures and model comparison tests between a wave-piercing bow and a standard bow in the same hull. In this basic research and development, the effect of the present invention was fully confirmed.
上述の船舶の船首の形状は、独自性と、改良された考え方を生み出している。この船首は、高速航行中の船体を安定させるように波をうまく利用し、その結果として船体の加速を減少させ、構造を軽量化し、必要な出力を低下させ、投資と運航費を低減させ、搭載できる積荷の増量と高い利益を招来することとなる。 The ship's bow shape described above creates a uniqueness and an improved mindset. This bow makes good use of the waves to stabilize the hull during high-speed navigation, resulting in reduced hull acceleration, lighter structure, lower required output, reduced investment and operating costs, This will increase the amount of cargo that can be mounted and high profits.
船首の上方部分を構成する頂面の面積の少なくとも半分は、その領域上のいずれの点における前後方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなすとともに、領域の幅方向縦断面上のいずれの点における幅方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなしていることが重要である。接線が水平方向に対してなす角度が30度を越える場合、波浪による揚力とバランスする抗力が得にくく、又波浪中において船舶の復原性能を確保し難いからである。上述の角度条件を満たす領域の面積が船首上方部分を構成する頂面の面積の半分未満の大きさである場合、波浪による揚力とバランスする抗力を得るために、及び波浪中において船舶の復原性能を確保するために、船首上方部分を構成する頂面を大きく形成する必要があるからである。 At least half of the area of the top surface constituting the upper part of the bow is such that the tangent line in the front-rear direction at any point on the region forms an angle within the range of 0 degrees to 30 degrees with respect to the horizontal direction. It is important that the tangent line in the width direction at any point on the vertical cross section in the width direction forms an angle in the range of 0 degrees to 30 degrees with respect to the horizontal direction. This is because when the angle formed by the tangent line with respect to the horizontal direction exceeds 30 degrees, it is difficult to obtain a drag force that balances the lift due to the waves, and it is difficult to ensure the restoration performance of the ship in the waves. When the area of the area that satisfies the above angle condition is less than half the area of the top surface that constitutes the upper part of the bow, in order to obtain a drag that balances the lift due to the wave, and the stability of the ship in the wave This is because it is necessary to form a large top surface that constitutes the upper portion of the bow.
また、船首の上方部分を構成する頂面は小さすぎると、揚力とバランスする抗力が得られない。頂面で発生する抗力の大きさは船舶の航行速度に依存し、高速航行の船舶の場合には頂面は小さくする必要がある一方、低速航行の船舶の場合には頂面は大きくする必要がある。本件発明者の実験によれば、頂面の水平面への投影面積は船舶の水平面への投影面積の5%以上とする必要があり、通常の船舶の場合にはほぼ10%前後の面積が好ましいことが確認された。 Also, if the top surface constituting the upper part of the bow is too small, a drag that balances the lift cannot be obtained. The magnitude of the drag generated on the top surface depends on the navigation speed of the ship, and it is necessary to reduce the top surface in the case of a high-speed navigation vessel, while it is necessary to increase the top surface in the case of a low-speed navigation vessel. There is. According to the experiments of the present inventors, the projected area on the horizontal plane of the top surface needs to be 5% or more of the projected area on the horizontal plane of the ship, and in the case of a normal ship, an area of about 10% is preferable. It was confirmed.
船首の先端は甲板の高さより喫水線に近い位置に設定されていればよく、例えば全長20m〜50mの船舶の場合、喫水線から見て0m〜1.5m程度の高さに設定することができる。 The tip of the bow only needs to be set at a position closer to the water line than the height of the deck. For example, in the case of a ship having a total length of 20 m to 50 m, it can be set to a height of about 0 m to 1.5 m when viewed from the water line.
船首の上方部分を構成する頂面は左舷と右舷とで異なる形状としても、前後方向又は幅方向の接線の角度を左舷と右舷とで上手く設定することによって船舶の左右のバランスを確保することもできるが、船体設計上、船首の上方部分を構成する頂面が左舷及び右舷で対称な形状とすることによって船舶の左右のバランスを確保するのが好ましい。 Even if the top surface of the upper part of the bow is shaped differently on the port and starboard, it is also possible to ensure the right and left balance of the ship by setting the tangential angle in the front and rear direction or the width direction well on the port and starboard However, from the viewpoint of hull design, it is preferable to secure the left and right balance of the ship by making the top surface constituting the upper portion of the bow symmetrical on the port and starboard.
船首の上方部分を構成する頂面は一枚のパネルで構成されてもよいが、稜線によって区画される複数のパネルで構成されてもよい。 Although the top surface which comprises the upper part of a bow may be comprised with one panel, you may be comprised with the some panel divided by the ridgeline.
また、船首上方部分を構成する頂面の幅方向の中央はパネルを区画する稜線としてもよく、又頂面の幅方向の中央にはさらに平面状又は曲面状のパネルを前後方向に延びて設けるようにしても、前述の本発明の作用効果を奏する。 Moreover, the center in the width direction of the top surface constituting the upper part of the bow may be a ridge line defining the panel, and a flat or curved panel is further provided in the center in the width direction of the top surface so as to extend in the front-rear direction. Even if it does, there exists an above-mentioned effect of this invention.
船首上方部分を構成する頂面はその全部又は一部を円錐曲面形状、平面形状又は曲面状に形成しても、前述の本発明の作用効果を奏する。 Even if the top surface constituting the upper part of the bow is entirely or partially formed into a conical curved surface shape, a planar shape, or a curved surface shape, the above-described effects of the present invention can be obtained.
さらに、船首上方部分を構成する頂面には1又は複数の段部が船舶の幅方向又は前後方向に延びて形成されていてもよい。但し、段部が高くなると、頂面に沿って移動してきた水や飛沫の流れに対する抵抗となり、所望の抗力が得られないおそれがあるので、それぞれの段部の高さは頂面の全長の10%未満の寸法であるのがよい。また、段部の縦面の鉛直方向に対する傾きが大きくなると、その部分において発生する抗力が大きくなり、頂面で発生する本来の抗力に悪影響を与えるので、段部の縦面の鉛直方向に対する角度は鉛直面から45度を越えない範囲内の角度であるのが望ましい。 Furthermore, one or a plurality of step portions may be formed on the top surface constituting the bow upper portion so as to extend in the width direction or the front-rear direction of the ship. However, if the step becomes high, it becomes resistance to the flow of water and splashes that have moved along the top surface, and there is a risk that the desired drag may not be obtained, so the height of each step is the total length of the top surface. The size should be less than 10%. In addition, if the inclination of the vertical surface of the step portion with respect to the vertical direction increases, the drag generated at that portion increases and adversely affects the original drag generated at the top surface. Is preferably an angle within a range not exceeding 45 degrees from the vertical plane.
また、船首上方部分を構成する頂面には段部ではなく、1又は複数の凹溝が船舶の幅方向又は前後方向に延びて形成されていてもよい。但し、凹溝の幅が大きくなると、頂面に沿って移動してきた水や飛沫の流れに対する抵抗となり、所望の抗力が得られないおそれがあるので、凹溝の幅は頂面の全長の10%未満の寸法であるのが望ましい。 Further, instead of the stepped portion, one or a plurality of concave grooves may be formed on the top surface constituting the bow upper portion so as to extend in the width direction or the front-rear direction of the ship. However, if the width of the groove is increased, resistance to the flow of water and splashes that have moved along the top surface and a desired drag may not be obtained. Therefore, the width of the groove is 10% of the total length of the top surface. Desirably, the dimension is less than%.
船首の上方部分を構成する頂面には、係留具や他の金具及び/又は艤装品を収容する1又は複数の凹所を設けることができる。 One or more recesses may be provided in the top surface that constitutes the upper portion of the bow to accommodate mooring fixtures and other hardware and / or fittings.
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図1ないし図5は本発明に係る単胴型海洋航行船舶の好ましい実施形態を示す。なお、本発明は図に示される例に限定されず、種々な変更及び改良が可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the drawings. 1 to 5 show a preferred embodiment of a single trunk type marine navigation ship according to the present invention. In addition, this invention is not limited to the example shown by a figure, A various change and improvement are possible.
図において、船体10の船首の先端13は鉛直方向において甲板15に比して喫水線30に近い位置、例えば喫水線30から見て0m〜1.5mの位置に設定され、船首の上方部分は船首先端13から後方に向けて高くなるような傾きをもって延びる頂面11で構成され、頂面11の後方部分は甲板15の下側で凹状に湾曲されて後方の甲板15の高さまで延び、又頂面11はその水平面への投影面積が船舶全体の水平面への投影面積のほぼ10%の大きさとなるように形成されている。
In the figure, the
この頂面11の面積の少なくとも半分はその領域上のいずれの点における長手方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度、又上記領域の幅方向縦断面上のいずれの点における幅方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなし、船体を波浪に突入させ、喫水線30以下の容積によって水を押し退けたときに生ずる上向き揚力と釣り合う抗力を発生する抗力生成面となっている。
At least half of the area of the
また、頂面11の後方の甲板15の下側で湾曲された部分は頂面11に沿って移動してきた水や飛沫の流れを船体から離れるように側方に向けて跳ね返す飛沫反射部12となっている。
Also, the portion curved below the
さらに、船首の頂面11は稜線によって区画される二枚のパネルで構成されて左舷及び右舷で対称な形状を有し、又頂面11は船体の中心線を通る鉛直面から船体の側方に横断する方向に下向きの傾きをもって直線的に傾斜されており(図5の点線16参照)、その結果として船首頂面11は上方から見て前方にほぼ逆V字の楔状をなしている。
Further, the
なお、上記の例では船首の頂面11の大部分を平坦な形状としたが、頂面11の全部又は一部を先端から後方に向かって拡径する円錐曲面形状に形成することもできる。また、船首上方部分を構成する頂面11の全部又は一部を平面形状又は曲面形状に形成することもできる。また、頂面11には1又は複数の凹所を設け、係留具その他の金具、艤装品を収容することもできる。
In the above example, most of the
海洋を高速航行する単胴船の設計に今まで採用されてこなかった重要で斬新な特徴は、抗力生成面11、つまり複数枚のパネルによって形成され、船首喫水線30の下側容積が排水する力(船首が波の中に突入したときに、船首を波の上に持ち上げることによって典型的には縦揺れの原因となる力)に対し、これとは反対向きの抗力を生成するような形状の本件発明の新しい波浪貫通型船首の頂面11である。
An important and innovative feature that has not been used in the design of single-hulls that navigate the ocean at high speeds is the force generated by the
図1ないし図5に頂面11の概略の形状が示されているが、頂面11はその大きさ、形状及び角度が船舶の大きさと設計速力に応じて最適な値が選択され、波の中を突き進むときに排水により生じる力を相殺し、縦揺れ運動を最小化するようになっている。
FIGS. 1 to 5 show the schematic shape of the
また、逆向きの頂面11を採用することにより、縦揺れ運動を起こす力が相殺され、縦揺れ運動、及び法規で要求される構造的な重量に影響を及ぼす負荷が減少され、船舶設計の技術分野における重大な改善が得られることとなる。
In addition, by adopting the opposite
船首先端13が通常の船首先端21に比較して喫水線30により近い位置に下げられた結果、喫水線長さL2は図2の(b)示されるように、同図(a)に示される同一全長で通常の船首を備えた船舶の喫水線長さL1に比較して長くなる。船舶の船体の抵抗と要求される速力で船体を航行させるのに必要な出力とは原理的には喫水線長さの逆関数になり、例えば同一船体及び同一排水量の場合には喫水線長さが長くなるほど、抵抗と出力は小さくなる。喫水線長さが増大するのは本発明に固有の特徴であり、船舶設計の分野において非常に大きな改善を提案することとなる。
As a result of the
波を乗り越えるのではなく波の中を突き進みながら航行する船首の上を運ばれる水や飛沫が及ぼす悪影響については、本件発明の効果を相殺し得ることは認めざるを得ない。初期の実験では予想されたとおり、波浪貫通型船体の船首によって排水される水や飛沫の全体量は通常の船首を備えた船体による排水量よりも少ないが、波の中に突っ込んでいく通常の船体では水や飛沫が船体から離れる方向に排水されるのに対し、波浪貫通型船首船体では水や飛沫が船首を飛び越え、積荷や機械が搭載される可能性のある後方甲板に落下するようになることが確認された。この好ましくない現象は逆向きの頂面11の後方の湾曲した飛沫反射部12によって抑制されることができ、この飛沫反射部12は頂面11を滑り上がってきた水を船体中心線から離れて行くように側方に跳ね返すようになっている。上述の好ましくない現象は、特に酷い海況に遭遇したときに、操船者が船舶の航行速力を低下させることによりさらに抑制されることができる。
It must be admitted that the effects of the present invention can be offset with respect to the adverse effects of water and droplets carried on the bow of sailing while navigating in the waves rather than overcoming the waves. As expected in earlier experiments, the total amount of water and splashes drained by the wave-piercing hull bow is less than that of the hull with a normal bow, but the normal hull thrusts into the waves. Water and splashes are drained away from the hull, whereas in wave-wound bows, water and splashes jump over the bow and fall to the rear deck where loads and machinery can be mounted. It was confirmed. This undesired phenomenon can be suppressed by the curved
10 船体
11 頂面
12 飛沫反射部
13 船首先端
14 船体上部構造
15 甲板
16 船首の典型的な縦断面形状
20 通常船舶の甲板
21 通常船舶の船首先端
30 喫水線
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記頂面の面積の少なくとも半分は、その領域上のいずれの点における前後方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなすとともに、上記領域の幅方向縦断面上のいずれの点における幅方向の接線も水平方向に対して0度以上30度以下の範囲内の角度をなす一方、
上記頂面の水平面への投影面積が船舶の水平面への投影面積の5%以上であることを特徴とする単胴型海洋航行船舶の船首形状。 The bow tip is positioned closer to the draft line than the deck in the vertical direction. Inclined with a downward slope in a direction crossing from the surface to both sides of the hull,
At least half of the area of the top surface is such that the tangent line in the front-rear direction at any point on the region forms an angle in the range of 0 degrees or more and 30 degrees or less with respect to the horizontal direction, and the widthwise longitudinal section of the region While the tangent line in the width direction at any of the above points forms an angle within the range of 0 degrees or more and 30 degrees or less with respect to the horizontal direction,
A bow shape of a single-body marine navigation ship, wherein a projected area of the top surface on a horizontal plane is 5% or more of a projected area of the ship on a horizontal plane.
10. A single-hull type ocean according to any one of claims 1 to 9, wherein a top surface constituting the bow upper part is provided with one or a plurality of recesses for receiving a mooring tool and other metal fittings and / or fittings. The bow shape of sailing vessels.
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JP2003321078A JP2005088627A (en) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | Shape of bow of single hull type sea navigation vessel |
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JP2016159714A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | ヤンマー株式会社 | Small ship |
CN112395691A (en) * | 2020-11-27 | 2021-02-23 | 江南造船(集团)有限责任公司 | Design method of ship port and starboard symmetrical structure and jacking system |
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2003
- 2003-09-12 JP JP2003321078A patent/JP2005088627A/en active Pending
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