JP2006008091A - 小型高速船の船型 - Google Patents

Abstract

【課題】フルード数Ｆｎ０．４６以上の速度域においても、船尾部を沈下させないで、且つ船首部を浮上させない船体姿勢で航走させるような船型を提供する。
【解決手段】小型高速船の船型において、排水量を長手方向中央より船体前半部と後半部に略同等に振分け分布させ、船首垂線から前方に突出する船首バルブを設けて、長手方向略中央を基点としてそれより基線から前方及び後方に向けて下方に垂れ下がる量を順次増大させて船底の後端及び前端で少なくとも満載喫水の３０％の垂れ下り量とする船底形状としてなる船型とする。
【選択図】図１７

Description

本発明は小型高速船におけるの船型に関するものである。

〔図１〕に従来の小型高速船の船体側面図を示す。但し本発明は航走時の抵抗と船体形状との関係に関することから図中には舵、プロペラ、シャフトブラケット、などは割愛し、更に計画満載喫水線より下方の船体形状を主体的に表示されている。また、〔図２〕には船体の後端から前端までの横断面の面積分布曲線図を示している。更に明確化する為に、〔図３〕には〔図１〕に示されている船体の船首部のみの拡大側面図を示し、〔図４〕には船尾部のみの拡大側面図を示す。また〔図１〕に示される船首垂線ＦＰから船尾垂線ＡＰの間の長さを１０等分した位置を夫々船尾垂線ＡＰから順次、ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、ＳＳ４、ＳＳ５、ＳＳ６、ＳＳ７、ＳＳ８、ＳＳ９と称している。〔図５〕に船尾垂線ＡＰの横断面図を、〔図６〕にＳＳ１の横断面図を、〔図７〕にＳＳ２の横断面図を、〔図８〕にＳＳ３の横断面図を、〔図９〕にＳＳ４の横断面図を、〔図１０〕にＳＳ５の横断面図を、〔図１１〕にＳＳ６の横断面図を、〔図１２〕にＳＳ７の横断面図を、〔図１３〕にＳＳ８の横断面図を、〔図１４〕にＳＳ９の横断面図を、〔図１５〕に船首垂線ＦＰの横断面図を夫々示す。尚、〔図５〕から〔図１５〕は船体１が左右対称に形成されていることから船体中心線ＣＬから左舷側のみ表示し右舷側は省略してある。また〔図５〕から〔図１５〕は船体の外郭形状の線図で表示されている。

従来の小型高速船型の船体１の排水量は〔図２〕に示す通り長手方向中央のＳＳ５から後方の後半部に多く、それより前方の前半部に少なく分布させて、更に船首イニシアルトリム（基線ＢＬより船首が下がり、船尾が上がる側面形状）設けられているが、具体的には〔図１〕、〔図３〕、〔図４〕に示す通り船首部では基線ＢＬから船底３の延長線が下方に下げられており、その量は船首垂線ＦＰにおいて船首トリム量Δｄ１は喫水ｄ（基線ＢＬと満載喫水線ＬＷＬ間の垂直距離）の２割程度になっている。一方、船尾部においては船尾垂線ＡＰにおいて船底３は基線ＢＬから上方に上げられ、その船尾トリム量Δｄ２は上記船首トリム量Δｄ１と同一にされている。 尚、船首垂線ＦＰの船底３と船尾垂線ＡＰの船底３の間は直線状に形成されている。

従来の小型高速船型の後半部の船体形状は、先ず船尾部の側面形状は〔図４〕に示す通り船体１の後端の船尾材４は概略垂直状に形成され、船体１の横断面形状は〔図５〕から〔図１０〕に示すとおり満載喫水線ＬＷＬ以下においてナックルｎが設けられ、該ナックルｎのポイントから内側では船体中心線ＣＬにおける船底３の間は概略直線形状に形成されている。またナックルｎポイントから外側では上方に向けて概略直線形状に形成されて、その上端は満載喫水線ＬＷＬより上方の最大幅の船側Ｂに連結されている。

また従来の小型高速船型の船体前半部においては船体１の形状は先ず船首部の側面形状は〔図３〕に示す通り船底３から上方になるにつれて前方に伸びて形成される傾斜形状となる船首材２に連結構成されている。また横断面形状は〔図１１〕から〔図１５〕に示す通り、前項の船体後半部の断面形状と同様に満載喫水線ＬＷＬより下方にて ナックルｎが設けられ、該ナックルｎポイントより下方では船底３に向けて略直線形状に形成され、上記ナックルポイントｎより上方では満載喫水線ＬＷＬより上方の最大幅 Ｂに、略直線形状にて連結構成されている。尚、船体１の前端付近の〔図１４〕に示すＳＳ９での船体１の断面形状、〔図１５〕に示す船首垂線ＦＰでの船体１の断面形状は内側に向けて凸となるオーバーハング形状に形成されている。

上述の通り、従来の小型高速船型は喫水を小さくして船幅を大きくし、多少の船首側にイニシャルトリムを採り、更に〔図２〕に横断面積曲線図に示すように船体後半部に容積を大量に、船体前半部に少量に分布させて、満載喫水線付近にてナックルを設ける角型横断面形状を有し、船首垂線ＦＰでの面積はゼロとなるような船型の特徴を有している。

上記、従来の小型高速船型の船体１が図示省略の主機により図示省略のプロペラが回されて航走しているとき、船速がフルード数Ｆｎで見て０．４６を超えると船体１の船尾部が沈下して船首部が浮上する姿勢となり、且つ船首部より発生する波と船尾部より発生する波が合併して船尾部より大きなひとつの波が発生される。〔図１６〕の剰余抵抗係数の比較図に従来船型の性能を示している。尚、本図には説明の都合上、後述の本発明船型の有する性能と比較して示されている。従来船型の場合、フルード数Ｆｎが０．４６のポイント付近で剰余抵抗係数Ｃｒは最大となり、それより低いフルード数Ｆｎ域においても、それより高いフルード数Ｆｎ域においても剰余抵抗係数Ｃｒは低くなる特性を有している。
尚、フルード数Ｆｎは船速度を表す係数で以下の式で表される。
Ｆｎ＝Ｖｓ／（ｇ・Ｌｗｌ）^１／２
但し，Ｖは船速度、ｇは重力の加速度、Ｌは船体の長さを表す。
又、剰余抵抗係数Ｃｒは船体の剰余抵抗（船体が航走する時の全抵抗から摩擦抵抗を差し引いた抵抗）を表す係数で以下の式で表される。
Ｃｒ＝Ｒｒ／０．５ｐＶｓ^２▽^２／３
但し、Ｒｒは剰余抵抗、ｐは水の密度、Ｖは船速度、▽^２／３は排水容積を表す。

〔図１６〕に示す通り、フルード数Ｆｎ０．４６付近の剰余抵抗係数が最大となる域においては主機の高い所要トルクと馬力が必要で、それ以上の速力で航走したいときは、船体の重量が予定より重かったり、海面が波浪状態とか、風が強いとか、またはプロペラのピッチが過大だったりのケースにおいては上記の剰余抵抗係数最大のポイントと越すことが出来ずそれ以上の船速度で航走することが出来ないこともある。本例の船型は船長４０ｍ程度で船速度２６ノットでのフルード数Ｆｎは約０．６６の小型高速船を対象にしているが、上記の問題はこの種の船舶においては最も重要なテーマであると言われている。

フルード数Ｆｎが０．４６以上の高速域で航走させたい場合において〔図１６〕に示されているように、従来の小型高速船の場合、特にフルード数Ｆｎが０．４６付近の剰余抵抗係数が最大となるポイントを越えることが上述の通り大きな問題である。その為にプロペラ設計においても特に正確度の高い設計が要求され、更に船体重量においても建造は元より運行時の搭載重量の厳しい管理などが要求される。又、荒海中での運行においても船体運動が著しい観点からも大きな制限が要求される等の問題点があり、特に旅客船の場合は、この点それ以外の船舶の場合より制限は厳しくなり、就航率低下を招く要因ともなっている。

問題を解決するための手段

そのため、本発明の小型高速船型では上記従来の小型高速船型に対して、フルード数Ｆｎ０．４６以上の速度域においても、船尾部を沈下させないで、且つ船首部を浮上させない船体姿勢で航走させるような船型を提供するように従来のものより喫水をやや大きくして船幅をやや小さくし、船尾側及び船首側共に基線より下方に向けて大きなイニシャルトリムを設け、船首垂線から前方に突出する大きな船首バルブを設けて、船体後半部と前半部に略同等に排水容積を分布させ、更に船体後半部でバトックフロー型とセンタースケグ組合せ型の横断面形状等の船体形状を有してなることを特徴としている。

発明の実施するための最良の形態

以下、図面により本発明の実施例の小型高速船について説明する。本実施例の場合の一例として主要目は長さ約４０ｍ、幅は約７．６ｍ、喫水約２ｍで計画速力は約２６ノットを対象としている。〔図１７〕に本発明における船体の側面形状を側面図で示す。〔図１８〕に船体の後端から前端までの横断面積の分布図を示す。更に明確化する為に〔図１７〕の船首部の拡大図を〔図１９〕に示し、船尾部の拡大図を〔図２０〕に示す。図中、従来のもと同一符号のものは同一の意味を表すので、説明は省略する。〔図１７〕に示す通り船体５の前端は満載機垂線ＬＷＬより上方においては船首材６が設けられ、満載喫水線ＬＷＬより下方域においては船首バルブ８が設けられている。〔図１８〕に詳細を示すとおり、船首バルブは船首垂線ＦＰにおいては船体５における最大横断面積の約１８％の横断面積を有し、船首垂線ＦＰよりの突出量も垂線間長の約７％のスケールの大きなものとなっている。更〔図１９〕にも示す通り、船底７はＳＳ６付近の基線ＢＬポイントと船首垂線ＦＰで基線ＢＬからΔｄ３垂れ下がりのポイント間が直線状に変化して、そのまま前方に延長して船首バルブ８の下端に連結構成されている。〔図１７〕及び〔図２０〕に示す通り、船体５の下方には船底１０が設けられ、後端には船尾材１１が設けられている。更に船尾垂線ＡＰとＳＳ１の中間付近からＳＳ４付近の間においては、船底１０の下方にスケグ１２が船体５の中心線に設けられている。尚、船尾垂線ＡＰにおいてスケグの下端の後方延長線と基線ＢＬ間の垂れ下り量Δｄ４が設けられている。その量は満載喫水ｄ０の約２５％となっている。またスケグ１２の下端はＳＳ６の基線ＢＬのポイントと船尾垂線ＡＰで基線ＢＬからΔｄ４垂れ下がりポイントの間は直線状に形成されている。次に船体５の前端から後端間の横断面積の分布は中央部のＳＳ５より前端までの間と後端までの間の排水容積の分布は略同等に振り分けられて〔図１８〕に示す通りの曲線分布に形成されている。

次に船体５の後半部における横断面の形状は〔図２１〕から〔図２５〕に示す通り、満載喫水線ＬＷＬ以下域においては略バトックフロー型断面形状を有し、船体５の中心線ＣＬ上で、その船底１０の部分から下方には略逆台形上のスケグ１３が設けられている。尚〔図２１〕から〔図２５〕は左右対称な為に左舷側のみ表示し右舷側は省略されている。次に船体５の前半部における横断面形状は〔図２６〕から〔図３１〕に示す通り、略Ｖ型の断面形状に形成され、更に〔図２８〕のＳＳ７から〔図３１〕の船首垂線ＦＰに示す間においては船首バルブ８との連結関係上満載喫水線ＬＷＬと基線ＢＬの略中間以下で外側の凸となる形状に形成されている。

上記構成の本発明の船体５が図示省略の船内設置の主機により図示省略のプロペラが回されて航走しているとき、船速がフルード数Ｆｎで見て０．４６をはるかに越えて０．７付近の速度においても船尾部は大きく沈下しないで、船首部は殆ど浮上しない姿勢となっている。本発明の船体抵抗の剰余抵抗係数を従来のものと比較して〔図１６〕に示している。尚、この剰余抵抗係数は両者共、模型船による水槽試験にて得られたものである。それによると本発明の船体の剰余抵抗係数は従来の船体のそれに比べて大きく低減して剰余抵抗が最大のフルード数Ｆｎが０．４６付近では約半減し、本船の計画速力対応のフルード数Ｆｎが０．６６付近では約４割低減の値が示されている。

発明の効果

以上、詳述したように本発明の小型高速船の船型は従来の船型に比べて、喫水を少々大きくし船幅を少々小さくし、船体の前半部と後半部に排水容積を略同等に振り分けて、船首部には前方に向けて突出する大きな船首バルブを設け、更に、船首側、船尾側とも基線から垂れ下がる大きめのイニシャルトリムを設けて長手方向の略中央部から船首及び船尾に向けて直線状に変化する船底側面形状を有し、更に船体後半部の横断面形状はバトックフロー型形状とセンタースケグの組合せ形状を有する船体の形状とすることにより、船体の抵抗が従来のものより大幅に低減されることで推進性能が向上する大きな利点を有している。また高速域においても船首が浮上しない姿勢で航走することが出来るので、波浪中での耐航性能が向上されて、荒海中の航海において従来の船型より海気象条件が厳しい域まで航海可能となるなど大きなメリットをあるなど産業上有効な小型高速船の船型を提供している。

は従来の小型高速船の船型の側面図である。 は従来の小型高速船型の横断面積分布図である。 は「図１」における船首部の拡大図である。 は「図１」における船尾部の拡大図である。 は「図１」のＡＰの横断面図である。 は「図１」のＳＳ１の横断面図である。 は「図１」のＳＳ２の横断面図である。 は「図１」のＳＳ３の横断面図である。 は「図１」のＳＳ４の横断面図である。 は「図１」のＳＳ５の横断面図である。 は「図１」のＳＳ６の横断面図である。 は「図１」のＳＳ７の横断面図である。 は「図１」のＳＳ８の横断面図である。 は「図１」のＳＳ９の横断面図である。 は「図１」のＦＰの横断面図である。 は剰余抵抗係数に関する従来のものと本発明のものの比較図である。 は本発明の小型高速船型の側面図である。 は本発明の小型高速船型の横断面積分布図である。 は「図１７」の船首部の拡大図である。 は「図１７」の船尾部の拡大図である。 は「図１７」のＡＰの横断面図である。 は「図１７」のＳＳ１の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ２の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ３の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ４の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ５の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ６の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ７の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ８の横断面図である。 は「図１７」のＳＳ９の横断面図である は「図１７」のＦＰの横断面図である。

符号説明

ＬＷＬ 満載喫水線
ＢＬ 基線
ＡＰ 船尾垂線
ＦＰ 船首垂線
ＳＳ １ ＡＰから垂線間長の１割前方位置
ＳＳ ２ ＡＰから垂線間長の２割前方位置
ＳＳ ３ ＡＰから垂線間長の３割前方位置
ＳＳ ４ ＡＰから垂線間長の４割前方位置
ＳＳ ５ ＡＰから垂線間長の５割前方位置
ＳＳ ６ ＡＰから垂線間長の６割前方位置
ＳＳ ７ ＡＰから垂線間長の７割前方位置
ＳＳ ８ ＡＰから垂線間長の８割前方位置
ＳＳ ９ ＡＰから垂線間長の９割前方位置
１ 船体
２ 船首材
３ 船底
４ 船尾材
５ 船体
６ 船首材
７ 船底
８ 船首バルブ
９ スケグ下端
１０ 船底
１１ 船尾材
１２ スケグ

Claims (1)

1. 計画の船速がフルード数で表して０．４以上の方形肥瘠係数が比較的小さい所謂高速型の船型で船長が１００未満の小型船であって、排水容積を長手方向中央から船体前半部と後半部に略同等に振分けて分布させ、満載喫水船以下における船首垂線から前方に突出する大きめの船首バルブを設けて、更に船体後半部の船体形状を所謂バトックフロー型とセンタースケグの組合せ形状に形成させ、該スケグ後端の下端は基線より少なくとも満載喫水の３０％は下方に垂れ下がらせ、それより前方になるにつれて順次垂れ下がり量を小さくして長手方向中央の略後でゼロとなるなるべくスケグ側面形状に形成し、且つ船首垂線において基線から下方に垂れ下がり量を少なくとも満載喫水の３０％とし、それより後方になるにつれて順次垂れ下がり量を小さくし長手方向中央の略前でゼロとなるべく船底の側面形状としてなることを特徴とする所謂小型高速船の船型。

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