JP2007253697A - 船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】船尾肥大度が大きな船舶において、トランサム型の船尾端における剥離を抑制して推進抵抗を減少し、推進性能を向上できる船舶を提供する。
【解決手段】船尾肥大度ｒが０．６以上０．８以下の範囲でトランサム型船尾を有する船舶１において、側面視で船尾のトランサムＳｔに丸みＣｔを設けると共に、該丸みＣｔを、船体中心線Ｃ．Ｌ．を含む鉛直面において、トランサムＳｔのボデイラインＬａと船尾の船底部のボデイラインＬｂとに接する半径ｒｍｉｎが船尾満載喫水ｄｓの０．１倍の第１円弧Ｃ１と、トランサムＳｔのボデイラインＬａと船尾の船底部のボデイラインＬｂとに接する、半径ｒｍａｘが船尾満載喫水ｄｓの０．７倍の第２円弧Ｃ２との間に入るように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トランサム型船尾を有する船舶に関し、より詳細には、船尾端における流れの剥離及び止水領域を減少することにより推進抵抗を減少する船舶に関する。

船舶の多くにおいては、船尾端に船体中心線（Ｃ．Ｌ．）に対して略垂直な平面を設けたトランサム型船尾を採用している。このトランサム型船尾の形状では、側面視でトランサムの鉛直面Ｓｔと、船尾のボデイラインとが交わる部分は満載喫水線の近傍で角部を形成している。この角部は船舶１Ｘが満載状態で停泊しているときには水没するが、航行時には後部水面がこの角部より下側になり、角部の下側の傾斜した船底部分で波きりしている。

しかしながら、近年、船舶の大型化に伴い、船尾形状が肥大化すると共に航行速度に対応するフルード数（船速の無次元化表示）も低下する傾向にあり、このトランサム型船尾の角部の下端が航行時に水没して、この船尾端の水没した角部で流れの剥離及び止水領域が生じ、推進抵抗が増加するという問題がある。

この船尾の肥大度を示すものとして、「笹島のＲ」や「ラム係数」とも呼ばれる船尾肥大度ｒがあり、船長Ｌ、船幅Ｂ、方形係数Ｃｂ、浮心位置Ｌｃｂによって、ｒ＝１／［Ｌ
／Ｂ×｛（１−Ｃｂ）×１．３−０．０３１Ｌcb｝］で計算される。この船尾肥大度ｒと
推進抵抗に関係する形状影響係数（Ｋ）との関係を図１５に示す。この図１５によれば、船尾肥大度ｒが増加するにつれて、形状影響係数（Ｋ）も増加している。

この抵抗増加の対策として、船舶の船尾後端部の下側に、船底面と所要の距離を隔てて船幅方向に船底面とほぼ平行に延びるように形成した平板状のフィンを配置し、かつ、該フィンを、船底面との間に形成される隙間が船首側から船尾側に向けて広くなるよう船底面のプロファイル線に対し所要の迎角で取り付けた構成を有する船舶の抵抗低減装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この船舶の抵抗低減装置では、船体の前進時に水流を船底と翼形と迎角を持つフィンとの隙間を通過させることにより、加速して船尾の下端の水切り性能を改善し、造波抵抗等の抵抗の発生を抑制している。

しかしながら、この水切り効果は、船速とフィンの形状と迎角と隙間との関係が適切でないと必ずしも得られないことから、これらの要素について実験等によって検証する必要が生じると共に、船舶が航行する際に通過する船速の全領域において、水切り効果を奏することは難しいという問題がある。
特開２００５−５９７１５号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、船尾肥大度が大きな船舶において、トランサム型の船尾端における剥離を抑制して推進抵抗を減少し、推進性能を向上できる船舶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船舶は、船尾肥大度が０．６０以上０．８０以下の範囲でトランサム型船尾を有する船舶において、側面視で船尾のトランサムに丸みを設けると共に、該丸みを、船体中心線を含む鉛直面において、トランサムのボデイラインと船尾垂線と該船尾垂線よりも垂線間長の０．０２倍前方位置との間の船尾の船底部のボディラインの延長線とに接する半径が船尾満載喫水の０．１倍の第１円弧と、トランサムのボデイラインと船尾垂線と該船尾垂線よりも垂線間長の０．０２倍前方位置との間の船尾の船底部のボディラインの延長線とに接する半径が船尾満載喫水の０．７倍の第２円弧との間に入るように構成される。

あるいは、上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船尾肥大度が０．６０以上０．８０以下の範囲でトランサム型船尾を有する船舶において、側面視で船尾のトランサムに丸みを設けると共に、該丸みを、船体中心線を含む鉛直面において、トランサムのボデイラインと、船尾垂線と該船尾垂線よりも垂線間長の０．０２倍前方位置との間の船尾の船底部のボディラインの延長線との交点を第１交点とし、トランサムのボディラインと満載喫水線との交点を第２交点とし、前記第１交点と前記第２交点との距離を第１距離とした時に、半径が前記第１距離の０．２倍の第３円弧と、半径が前記第１距離の０．７倍の第４円弧との間に入るように構成される。

この船尾肥大度ｒは、船尾の肥大度を示すものとして、「笹島のＲ」や「ラム係数」とも呼ばれるもので、船長Ｌ、船幅Ｂ、方形係数Ｃｂ、浮心位置Ｌｃｂによって、ｒ＝１／
［Ｌ／Ｂ×｛（１−Ｃｂ）×１．３−０．０３１Ｌcb｝］で計算される。

この丸みは完全な曲線だけでなく、全体的に見て丸みを帯びていれば良く、例えば、丸みに内接又は外接する３本以上の直線の集合や曲線と直線との集合も含むものとする。また、この丸みは円弧形状とすると工作が容易となるが、これに限定されず、円弧形状以外の丸み、例えば楕円形状や放物線形状等、その他の丸みであってもよい。

この構成では、トランサム型船尾を有する船舶において、船尾トランサムの満載喫水線近傍の端部を丸みをつけて、航走時の水面位置において丸みを有するように形成する。この丸みにより、船尾端における剥離の発生を回避して、粘性抵抗を低減する。

この丸みに関しては、第１円弧又は第３円弧よりも小さい丸みであると、トランサム面が水没する場合が多くなり、推進性能が低下し、また、第２円弧又は第４円弧よりも大きな丸みであると、トランサム面が小さくなるが、舵取室等の船尾の内部容積が小さくなり過ぎてしまうという問題が生じる。

上記の船舶において、前記丸みの部分の上端と下端の中心の高さを、満載喫水線の下側に船尾満載喫水の０．３倍の第１位置から、満載喫水線の上側に船尾満載喫水の０．２倍の第２位置までの間に配置するように構成することが好ましく、この構成によれば、船舶の航行時の速度範囲の主要範囲又は殆どの範囲で、船尾における水面が丸みにかかるようになり、トランサム面の後部で流れの剥離及び止水領域の発生をより確実に減少又は抑制することができるようになる。

また、上記の船舶において、船体中心線に沿って前記丸み部分に船尾周囲の流れを整流するスポイラを取り付けると、船尾周囲の流れを整流できるので、より流れの剥離を抑制でき、推進抵抗を減少できる。

このスポイラは、平面視において、船体中心線（左右の中心）上及び左右に複数個に配置され、水平断面が矩形又は流線型の平板状に形成される。また、側面視で、トランサム面Ｓｔの船体中心線Ｃ．Ｌ．における延長線Ｌａと、船尾満載喫水ｄｓの０．７倍の第３位置ｄ３とで囲まれた範囲に収まるように形成すると、船体から大きく突出することが無く、抵抗増加も少なく、また、十分な整流効果も得ることができる。

更に、上記の船舶において、方形係数Ｃｂ（＝▽／（Ｌ×Ｂ×ｄ））が０．８４以上０．９０以下で、かつ、計画速度がフルード数換算で０．１２以上０．１８以下である場合には、これらの船型及び航走速度では、トランサムの下端の水没による抵抗増加量が大きいのでより効果が大きい。なお、ここで、▽は排水容積、Ｌは船長（垂線間長）、Ｂは型幅、ｄは型喫水である。

本発明の船舶によれば、トランサム型船尾を有した船舶であっても、側面視で船尾のトランサムに、所定の大きさの範囲に収まる丸みを設けるので、船尾端における流れの剥離と止水領域を減少またはその発生を抑制することができ、これらによる推進抵抗の増加を回避して推進性能を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る船舶の実施の形態について説明する。本発明の対象となる船舶１，１Ａ，１Ｂは、船尾肥大度ｒが０．６以上０．８以下の範囲でトランサム型船尾を有する船舶である。

最初に第１の実施の形態について説明する。この船舶１では、図１〜図３に示すように、側面視で船尾のトランサムに丸みＣｔ（図１及び図３の斜線部と図２のＣｔ部分）を設ける。この丸みＣｔの位置に関しては、図４に示すように、この丸みＣｔの部分の上端Ｈｔと下端Ｈｂの中心の高さＨｍを、満載喫水線Ｗ．Ｌ．の下側に船尾満載喫水ｄｓの０．３倍の第１位置ｄ１から、満載喫水線Ｗ．Ｌ．の上側に船尾満載喫水ｄｓの０．２倍の第２位置ｄ２までの間に配置するように構成することが好ましい。この構成によると、船舶１の航行時の速度範囲の主要範囲又は殆どの範囲で、船尾における水面が丸みＣ１にかかるようになり、トランサム面（図１のクロス斜線部等）Ｓｔの後部で流れの剥離及び止水領域の発生をより確実に減少又は抑制することができる。

また、丸みＣｔに関しては、図５に示すように、丸みＣｔが、船体中心線（センターライン）Ｃ．Ｌ．を含む鉛直面において、第１円弧Ｃ１と、第２円弧Ｃ２との間（ハッチング部分）に入るように構成される。この第１円弧Ｃ１は、この鉛直面内でのトランサムのボデイラインＬａと船尾垂線Ａ．Ｐ．とこの船尾垂線Ａ．Ｐ．よりも垂線間長Ｌｐｐの０．０２倍前方位置Ｘｂとの間の船尾の船底部のボデイラインの延長線Ｌｂとに接する円弧で、半径ｒ１が船尾満載喫水の０．１倍であり、第２円弧Ｃ２は、この鉛直面内でのトランサムのボデイラインＬａと船尾垂線Ａ．Ｐ．とこの船尾垂線Ａ．Ｐ．よりも垂線間長Ｌｐｐの０．０２倍前方位置Ｘｂとの間の船尾の船底部のボデイラインの延長線Ｌｂとに接する円弧で、半径ｒ２が船尾満載喫水ｄｓの０．７倍である。

あるいは、この丸みＣｔは、図６に示すように、船体中心線Ｃ．Ｌ．を含む鉛直面において、トランサムＳｔのボデイラインＬａと、船尾垂線Ａ．Ｐ．とこの船尾垂線Ａ．Ｐ．よりも垂線間長Ｌｐｐの０．０２倍前方位置Ｘｂとの間の船尾の船底部のボディラインの延長線Ｌｐとの交点を第１交点Ｐａとし、トランサムＳｔのボディラインＬａと満載喫水線Ｗ．Ｌ．との交点を第２交点Ｐｂとし、この第１交点Ｐａと第２交点Ｐｂとの距離を第１距離Ｄｆとした時に、半径ｒ３が第１距離Ｄｆの０．２倍の第３円弧Ｃ３と、版液ｒ４が第１距離Ｄｆの０．７倍の第４円弧Ｃ４との間に入るように構成される。

この大きさの範囲の丸みＣｔであると、船舶１の航行時の速度範囲の主要範囲又は殆どの範囲で、船尾における水面が丸みＣｔにかかるようになり、トランサム面Ｓｔの後部で流れの剥離及び止水領域の発生が減少又は抑制される。第１円弧Ｃ１又は第３円弧Ｃ３よりも小さい丸みであると、トランサム面Ｓｔが水没する場合が多くなり、推進性能が低下し、また、第２円弧Ｃ２又は第４円弧よりも大きな丸みＣｔであると、トランサム面Ｓｔが小さくなるが、舵取室等の船尾の内部容積が小さくなり過ぎてしまう。

この丸みＣｔは、図４〜図６では、工作上有利であるので円弧形状としているが、これに以外の楕円形状や放物線形状、その他等の形状でもよい。なお、必ずしも完全な曲線である必要はなく多角形形状、すなわち、複数のナックルを有する直線の集合で形成してもよい。

この第１の実施の形態の船舶１によれば、トランサム型船尾を有した船舶であっても、側面視で船尾のトランサムの満載喫水線Ｗ．Ｌの近傍に、所定の大きさの範囲に収まる丸みＣｔを設けたので、船尾端における流れの剥離と止水領域を減少またはその発生を抑制することができ、これらによる推進抵抗の増加を回避して推進性能を向上することができる。

この効果は、特に、方形係数（Ｃｂ）が０．８４以上０．９０以下で、かつ、計画速度がフルード数（Ｆｎ）換算で０．１２以上０．１８以下であるような、タンカーやバルクキャリア等の低速肥大船の場合には、これらの船型及び航走速度では、トランサムの下端の水没による抵抗増加量が大きいので、より大きく、本発明はこれらの船舶に提供するのがより好ましい。

次に第２の実施の形態について説明する。図７及び図８に示すように、この船舶１Ａでは、第１の実施の形態に加えて、船体の中心線Ｃ．Ｌ．に沿って丸みＣｔの部分に船尾周囲の流れを整流するスポイラ１０，１１，１２を取り付けて構成する。このスポイラ１０，１１，１２は、水平断面が矩形又は流線型の平板状に形成され、スポイラ１０は、船体中心線Ｃ．Ｌ．を含む鉛直面内に配置される。また、スポイラ１１，１２は、このスポイラ１０に平行に距離をおいて配置される。

また、このスポイラ１０，１１，１２は、好ましくは、側面視で、トランサム面Ｓｔの船体中心線Ｃ．Ｌ．における延長線Ｌａと、船尾満載喫水ｄｓの０．７倍の第３位置ｄ３とで囲まれた範囲に収まるように形成する。この構成によると、船体から大きく突出しないので、抵抗増加も少なく、また、十分な整流効果も得ることができる。

この第２の実施の形態の船舶１Ａによれば、第１の実施の形態の効果に加えて、更に、スポイラ１０，１１，１２により、船尾周囲の流れを整流できるので、船尾部分における流れの剥離をより減少及びより抑制できるようになり、一層推進抵抗を減少できる。

次に第３の実施の形態について説明する。図９及び図１０に示すように、この船舶１Ｂでは、第１の実施の形態に加えて、船体の中心線Ｃ．Ｌ．に沿って丸みＣｔの部分に船尾周囲の流れを整流するスポイラ１３を取り付けて構成する。このスポイラ１３は、その断面が翼形又は流線型の平板状に形成され、スポイラ１３は、支柱１４、１５により船体中心線Ｃ．Ｌ．に垂直な方向（横方向）に取り付けられる。

また、このスポイラ１３は、好ましくは、側面視（図１０）で、トランサム面Ｓｔの船体中心線Ｃ．Ｌ．における延長線Ｌａと、船尾満載喫水ｄｓの０．７倍の第３位置ｄ３とで囲まれた範囲に収まるように形成する。この構成によると、船体から大きく突出しないので、抵抗増加も少なく、また、十分な整流効果も得ることができる。

この第３の実施の形態の船舶１Ｂによれば、第１の実施の形態の効果に加えて、更に、スポイラ１３により、船尾周囲の流れを整流できるので、船尾部分における流れの剥離をより減少及びより抑制できるようになり、一層推進抵抗を減少できる。

次に、平水中推進抵抗試験の結果について説明する。この結果を図１１に示す。図１１は、丸みを設けた船型Ｅの場合と丸みを付けない船型Ｆとの船尾喫水ｄａを変更した時の計画航行速度に相当するフルード数（Ｆｎ）での形状影響係数Ｋの値を示す。この実験結果から、トランサム面の下部に丸みを有する第１の実施の形態の船舶は、トランサム面の下部に丸みを持たない船舶よりも推進抵抗が少なくなることが分かる。

第１の実施の形態の船舶の船体後部を示す正面形状図である。 図１の船舶の船体後部を示す側面形状図である。 図１の船舶の船体後部を示す平面形状図である。 船体中央線に沿った丸みの高さの範囲を示す船体後部の側面図である。 丸みの大きさの範囲を示す側面図である。 丸みの大きさの他の範囲を示す側面図である。 第２の実施の形態の船舶の船体後部を示す正面形状図である。 図７の船舶の船体後部を示す側面形状図である。 第３の実施の形態の船舶の船体後部を示す正面形状図である。 図９の船舶の船体後部を示す側面形状図である。 船型Ｅと船型Ｆの船尾喫水の深さと形状影響係数との関係を示す図である。 従来のトランサム型船尾を有する船舶の船体後部を示す正面形状図である。 図１２の船舶の船体後部を示す側面形状図である。 図１２の船舶の船体後部を示す平面形状図である。 船尾肥大度と形状影響係数との関係を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 船舶
１０，１１，１２，１３ スポイラ
Ｂ．Ｌ．ベースライン
Ｃ１ 第１円弧
Ｃ２ 第２円弧
Ｃ３ 第３円弧
Ｃ４ 第４円弧
Ｃｔ 丸み
Ｃ．Ｌ． 船体中心線
ｄ１ 第１位置
ｄ２ 第２位置
ｄ３ 第３位置
ｄａ 船尾喫水
ｄｓ 船尾満載喫水
Ｈｔ 丸みの部分の上端
Ｈｂ 丸みの部分の下端
Ｈｍ 丸みの中心の高さ
Ｌａ 船体中心線におけるトランサム面の直線
Ｌｂ 船尾の船底部のボデイラインの延長線
ｒ 船尾肥大度
ｒ１ 第１円弧の半径
ｒ２ 第２円弧の半径
ｒ３ 第３円弧の半径
ｒ４ 第４円弧の半径
Ｓｔ トランサム面
Ｗ．Ｌ． 満載喫水線

Claims (5)

1. 船尾肥大度が０．６０以上０．８０以下の範囲でトランサム型船尾を有する船舶において、側面視で船尾のトランサムに丸みを設けると共に、該丸みを、船体中心線を含む鉛直面において、トランサムのボデイラインと船尾垂線と該船尾垂線よりも垂線間長の０．０２倍前方位置との間の船尾の船底部のボディラインの延長線とに接する半径が船尾満載喫水の０．１倍の第１円弧と、トランサムのボデイラインと船尾垂線と該船尾垂線よりも垂線間長の０．０２倍前方位置との間の船尾の船底部のボディラインの延長線とに接する半径が船尾満載喫水の０．７倍の第２円弧との間に入るように構成したことを特徴とする船舶。
2. 船尾肥大度が０．６０以上０．８０以下の範囲でトランサム型船尾を有する船舶において、側面視で船尾のトランサムに丸みを設けると共に、該丸みを、船体中心線を含む鉛直面において、トランサムのボデイラインと、船尾垂線と該船尾垂線よりも垂線間長の０．０２倍前方位置との間の船尾の船底部のボディラインの延長線との交点を第１交点とし、トランサムのボディラインと満載喫水線との交点を第２交点とし、前記第１交点と前記第２交点との距離を第１距離とした時に、半径が前記第１距離の０．２倍の第３円弧と、半径が前記第１距離の０．７倍の第４円弧との間に入るように構成したことを特徴とする船舶。
3. 前記丸みの部分の上端と下端の中心の高さを、満載喫水線の下側に船尾満載喫水の０．３倍の第１位置から、満載喫水線の上側に船尾満載喫水の０．２倍の第２位置までの間に配置することを特徴とする請求項１又は２記載の船舶。
4. 船体中心線に沿って前記丸み部分に船尾周囲の流れを整流するスポイラを取り付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶。
5. 前記船舶は、方形係数が０．８４以上０．９０以下で、かつ、計画航行速度がフルード数換算で０．１２以上０．１８以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶。

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