JP2012056443A - 船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の上部構造物の容積を確保しつつ、上部構造物の風圧抵抗を減少できる船舶を提供する。
【解決手段】船舶１の上甲板２の上に設けられ、かつ、船橋１１を有する上部構造物１０の最下の部分１０ａよりも上側の部分１０ｂ、１０ｃの一部又は全部を、前記最下の部分１０ａよりも船首側に張り出して構成する。なお、ここでは、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの幅方向に関しては全部を張り出しているが、必要な容積を確保できるのであれば、幅方向に関して一部であってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の船橋及び居住区のスペースを削減することなく、船橋や居住区などの上部構造物の風圧抵抗を減少できる船舶に関する。

図３４及び図３５に示すように、水上を走行する商用の船舶１Ｘでは、船体の上甲板２より上に、船橋１１や居住区１２のために上部構造物１０を設けている。タンカーや貨物船などでは、この上部構造物１０は、船尾側に設けられた機関室の上方に配置されている。この上部構造物１０の見晴らしの良い上方部分には船橋１１が設けられ、下方部分には居住区１２が設けられている。この船橋１１部分には、船体の左右舷側に延びるドジャーと呼ばれる見張り台１３が設けられ、船橋１１部分の後ろ側の水平部分１５には煙突１４が設けられている。

この上部構造物１０は、上甲板２より上にあり、船橋１１における視界を確保するために、通常は風をまともに受ける位置にあり、風圧抵抗を生じている。従来は、この風圧抵抗は船体の抵抗の大部分が水中の摩擦抵抗や渦抵抗、又は、水面の造波抵抗等であったため、大きな問題となっていなかった。そのため、正面の形状は上下左右方向に延びる平面で形成され、側面もこの正面に略垂直な面で形成され、後部側は煙突を配置するために上下方向に段差があるものの基本的には平面で囲われた形状となっている。

しかしながら、近年、船体の水中及び水面における抵抗を減少する技術が進展し、船舶の全体の抵抗に占める風圧抵抗の割合が増加してきており、また、省エネルギーによるＣＯ₂削減の要求が大きくなっていることもあり、この上部構造物の風圧抵抗を低減する要求が強まってきている。特に、実際に船舶が航行する海域では、風が吹いている場合が殆どであり、また、無風時であっても、船舶の航行によって船舶には前方から風が吹いているのと同じ状態になるので、この上部構造物の風圧抵抗の低減は非常に重要となる。

これに関して、タンカーやバルクキャリアのような貨物船に設置されている居住区によって航行時に生ずる風圧抵抗を、居住区内における居室の配置や、船体外観上の問題を生ずることなく低減させるために、船体の甲板上に設置された居住区の船幅方向の正面と、船体長さ方向の側面とのなす隅角部に、一定寸法で直角状に切り欠かれた隅切り部を形成し、前記隅切り部によって、航行時に居住区の正面が受ける風圧抵抗を低減して省エネルギーを向上させる船舶の居住区形状が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、タンカーやバルクキャリアのような貨物船に設置されている居住区によって航行時に生ずる風圧抵抗を、居住区内における居室の配置等を変更する必要なく、比較的簡単な工事で低減させるために、船体の甲板上に設置された居住区の船幅方向の正面と、船体長さ方向の側面とのなす隅角部に、所定寸法の幅で切り落とした斜面状部が形成されており、この斜面状部によって、居住区の正面が受ける風圧抵抗を適切に低減させる船舶の居住区が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

これらの船舶の居住区では、居住区の船幅方向の正面と、船体長さ方向の側面とのなす隅角部に、この面の本来の幅の５〜２０％の一定寸法で直角状に切り欠かれた隅切り部を形成したり、この面の本来の幅の５〜２０％の所定寸法の幅で切り落とした斜面状部を形成したりして、隅切り部で剥離した空気の流れを引き寄せて渦を弱めることにより、抵抗を低減している。

これらの船舶の居住区では、従来技術の上部構造物の居住区内における居室等の配置を変更せずに、風圧抵抗の低減を図っているため、従来技術の上部構造物の隅部を正面や側面の本来の幅の５〜２０％の範囲内で隅切り部や斜面状部を形成している。

特開平１１−２９０９０号公報 特開平１１−１２９９７７号公報

一方、本発明者らは、上部構造物の隅部に曲面を設けて、前方からの空気の流れ(風)を正面から両舷側に円滑に流すことにより、正面方向からの空気の流れによる風圧抵抗を減少できるとの知見を得た。この曲面の半径は、正面の幅の５％〜４０％程度が好ましいが、居住区の容積が減少するという問題が生じる。これを補うために居住区を幅方向に広げると風圧正面積が増加し、風圧抵抗が増加することになる。

また、従来技術では、機関室と船倉との間の隔壁等の主要構造部材の延長上に上部構造物の前側壁面を配置し、強度的な面から上部構造物と隔壁との間の構造の連続性を保つことが行われており、上部構造物をこの機関室前方の隔壁よりも前方（船首側）に延ばすことは行われていない。また、居住区をそのまま船首側に延ばすと、上甲板に設ける各種機器を配置できなくなる恐れがある。

本発明の目的は、上記の状況に鑑みて、船舶の上部構造物の容積を確保しつつ、上部構造物の風圧抵抗を減少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船舶は、船舶の上甲板の上に設けられ、かつ、船橋を有する上部構造物の最下の部分よりも上側の部分の一部又は全部を、前記最下の部分よりも船首側に張り出して構成する。

上記の構成によれば、この上部構造物の最下の部分よりも、上側の部分の一部又は全部を船首側に張り出して構成するので、上甲板に設ける各種機器との間の干渉の回避を図りながら、必要な上部構造物の容積を容易に確保することができる。この上側の部分の一部とは、高さ方向に関する一部であってもよく、幅方向（右舷−左舷）に関する一部であってもよく、両方に関しての一部であってもよい。なお、機関室と船倉との間の隔壁等の主要構造部材と上部構造物の前側壁面との間の壁構造の連続性は維持されないが、補強部材で容易に構造的な強度を補うことができる。

上記の船舶において、船舶の上甲板の上に設けられ、かつ、船橋を有する上部構造物を複数の階層構造物を積層して構成すると共に、該階層構造物の最下の最下層階層構造物よりも上の上側階層構造物の一部又は全部を、前記最下層階層構造物よりも船首側に張り出して構成する。

上記の構成によれば、この上側階層構造物の一部又は全部を最下層階層構造物よりも船首側に張り出して構成することにより、上甲板に設ける各種機器の配置との間の干渉の回避を図りながら、必要な上部構造物の容積を容易に確保することができる。また、張り出し部分を階層構造物として扱うため、使用し難いスペースの発生を回避できる。この上側階層構造物の一部とは、高さ方向に関する一部であってもよく、幅方向（右舷−左舷）に関する一部であってもよく、両方に関しての一部であってもよい。また、上側階層構造物は一つの階層構造物として構成されていてもよく、複数の階層構造物で構成されていてもよい。

この必要な上部構造物の容積の確保ができることで、上部構造物の形状、特に上側階層構造物の形状を従来技術の矩形形状から風圧抵抗の少ない形状、例えば、細長い形状や正面の両角を円弧形状にしたり、角取り形状にしたり、全体を流線型形状等にしたりすることができるようになり、これにより、上部構造物の風圧抵抗を減少できる。

なお、上部構造物に当たる空気の流れは、上甲板の上を流れてくるため、境界層が発達し、下側の上甲板の表面近傍においては上部構造物との相対流速は減少しており、風圧抵抗は流速の２乗に比例するので、最下層階層構造物で発生する風圧抵抗は比較的小さいものとなる。そのため、最下層階層構造物の形状は、従来技術の形状のままであっても風圧抵抗にはあまり影響しない。言い換えれば、最下層階層構造物に対して風圧抵抗を低減するような処置を取らない場合には、その最下層階層構造物の高さを、上甲板上の機器類との干渉を避けられる高さで、かつ、境界層の中（例えば、流速が境界層の外の流速の７０％以下）に入るような高さにすることが好ましい。

また、上記の船舶において、前記上側階層構造物の一部又は全部の階層構造物の船首側の面の両舷側に、平面視で、ドジャー及びドジャーの支持構造体を除いた当該階層構造物の最大幅の５％以上の半径の第１円弧と、前記最大幅の４０％以下の半径の第２円弧との間の領域に入る曲面を設けて構成すると、次のような作用効果を得ることができる。

上記の構成によれば、風圧抵抗に関しては、船舶航行時に、正面から受ける風は、上部構造物の正面によって流れを妨げられ、上部構造物の両舷側に流れていく左右方向の流れと、上部構造物の上側に流れて行く上下方向の流れに分かれる。

この時、上部構造物に当たる空気の流れは、上甲板の上を流れてくるため、境界層が発達し、下側の上甲板の表面近傍においては上部構造物との相対流速は減少しており、最下層階層構造物が発生する風圧抵抗は比較的小さいものとなる。そのため、最下層階層構造物の形状は風圧抵抗にはあまり影響しないので、最下層階層構造物よりも上側の風圧抵抗に影響する上側階層構造物の形状を変化させる。

この上側階層構造物に当たる空気の流れの内の左右方向の流れは、上側階層構造物の船首側の面、即ち、正面の両舷側の端部を曲面で形成することにより、角部の流れとは異なり、剥離が生じ難い円滑な流れとなるので、風圧抵抗が低減する。

この第１円弧よりも小さいと曲面による左右方向の流れの円滑化の効果が少なく、また、第２円弧よりも大きいと、曲面を設けることによる船橋及び居住区の容積の確保が難しくなる。なお、この構成により、単なる隅部に丸めや、階層構造物全体が曲面となるような構造は本発明から除外される。また、ドジャーとは、接岸時や離岸時等の操船に際して、舷側を監視するために人員が舷側に移動できるように、船橋の操舵室から左右両方向に延びて形成された構造物である。

上記の船舶において、前記上側階層構造物の内の上側の階層構造物を、前記上側階層構造物の内の下側の階層構造物よりも、船尾側に後退させて配置して、上側階層構造物の船首側の面を階段状に形成すると、上下方向の流れが、上側階層構造物の船首側の面（正面）を単一平面で形成した時よりも高さ方向の勾配が緩やかになるため、円滑な流れとなる。その結果、風圧抵抗が低減する。この船尾側への後退は、一段の階段状や多段の階段状に形成してもよく、傾斜面で形成してもよく、両方を混在させて形成してもよい。

上記の船舶において、前記階層構造物の屋上部分と船首側の面との隅部を角取り又は丸めを設けて形成すると、この隅部における流れの剥離を防止して、この隅部における渦の発生を抑制できるので、風圧抵抗を更に減少できる。

更に、上記の船舶において、前記階層構造物の最大幅を全部同じにして形成すると、居住区の容積及び屋上の面積の確保が容易となる。

また、上記の風圧抵抗の少ない船舶の構造の決定方法は、風圧抵抗の少ない船舶の設計方法としても利用できる。

本発明の船舶によれば、船舶の上甲板の上に設けられ、かつ、船橋を有する上部構造物の最下の部分よりも上側の部分の一部又は全部を、前記最下の部分よりも船首側に張り出して構成するので、上甲板に設ける各種機器の配置との間の干渉の回避を図りながら、船舶の上部構造物の容積を確保しつつ、上部構造物の形状を風圧抵抗が少なくなるような形状とすることが容易にできるようになる。その結果、上部構造物の風圧抵抗を減少することできる。

また、船舶の上部構造物を複数の階層構造物を積層して構成すると共に、この階層構造物の最下の最下層階層構造物よりも上の上側階層構造物の一部又は全部を、最下層階層構造物よりも船首側に張り出して構成すると、張り出し部分を階層構造物として扱うため、使用し難いスペースの発生を回避できる。

更に、上側階層構造物の一部又は全部の階層構造物の船首側の面の両舷側に適当な大きさの曲面を形成すると、上側階層構造物における風の流れを円滑にすることができ、風圧抵抗を低減して省エネルギー化を図ることができる。その結果、Ｃ０₂を減少して環境の悪化を防止できる。この場合に、上側階層構造物を最下層階層構造物よりも前方、即ち、船首側に延ばして構成することにより、上側階層構造物の両舷側に曲面を設けたことによって減少した居住区の容積を相殺することができる。

本発明の第１の実施の形態における船舶の上部構造物を斜め上方の前方から見た図である。 図１の船舶の上部構造物の側面図である。 本発明の第１の実施の形態における他の船舶の上部構造物を斜め上方の前方から見た図である。 図３の船舶の上部構造物の側面図である。 本発明の第１の実施の形態における船舶の上部構造物の第１の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第１の実施の形態における船舶の上部構造物の第２の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第１の実施の形態における船舶の上部構造物の第３の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第１の実施の形態における船舶の上部構造物の第４の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物を斜め上方の前方から見た図である。 図９の船舶の上部構造物の側面図である 図９の上部構造物の平面図である。 上部構造物の上側階層構造物の曲面を示す部分拡大平面図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第１の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 図１３の船舶の上部構造物の側面図である 図１３の上部構造物の平面図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第２の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第３の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第４の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第５の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第６の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第７の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第８の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における船舶の上部構造物の第９の変形例を斜め上方の前方から見た図である。 上側階層構造物の最上層階層構造物の屋上部分と正面との隅部を角取りした様子を示す側面図である。 階段状の上側階層構造物の中段階層構造物の屋上部分と正面との隅部を角取りした様子を示す側面図である。 階段状の上側階層構造物の最上層階層構造物の屋上部分と正面との隅部を角取りした様子を示す側面図である。 階段状の上側階層構造物の中段階層構造物と最上層階層構造物の屋上部分と正面との隅部を角取りした様子を示す側面図である。 上側階層構造物の最上層階層構造物の屋上部分と正面との隅部を丸めた様子を示す側面図である。 階段状の上側階層構造物の中段階層構造物の屋上部分と正面との隅部を丸めた様子を示す側面図である。 階段状の上側階層構造物の最上層階層構造物の屋上部分と正面との隅部を丸めた様子を示す側面図である。 階段状の上側階層構造物の中段階層構造物と最上層階層構造物の屋上部分と正面との隅部を丸めた様子を示す側面図である。 上部構造物の階層構造に関係なく張り出し部分を形成した例を示す側面図である。 上部構造物の階層構造に関係なく張り出し部分を形成した別の例を示す側面図である。 従来技術の船舶の上部構造物を斜め上方の前方から見た図である。 図３４の船舶の上部構造物の側面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る船舶の実施の形態の船舶について説明する。図１〜図３１に示すように、この実施の形態の船舶１，１Ａでは、上甲板２上に上部構造物１０が設けられている。この上部構造物１０は見晴らしが良い上方部分には船橋１１を、その下方部分には居住区１２を有して構成されている。また、船橋１１の左右に、接岸時や離岸時等の操船に際して、舷側を監視するために人員が舷側側に移動できるように、船橋の操舵室から左右両方向に延びて形成されたドジャー１３が設けられ、また、上部構造物１０の船尾側の水平部１４に煙突１５が設けられている。

この上部構造物１０を、複数（図１〜図３１では３層）の階層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃを積層して構成とし、最下層階層構造物１０ａと中段階層構造物１０ｂは居住区１２として利用し、最上層階層構造物１０ｃを船橋１１として利用する。また、最下層階層構造物１０ａより上の上側階層構造物１０ｂ、１０ｃを、中段階層構造物１０ｂと最上層階層構造物１０ｃで構成する。

先ず、第１の実施の形態の船舶１について説明する。この第１の実施の形態の船舶１では、それぞれの階層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、その前方壁面（正面）は、平面で形成され、側面１８とは直交するように構成される。また、上部構造物１０の側方は平面形状の側面１８で形成され、後方は、例えば、側面１８に接続する後部斜面１７と後部面１６とで形成される。この後部斜面１７は曲面で形成してもよい。また、その他の形状であってもよい。これらの後部の形状を工夫することにより、上部構造物１０の後方部分で発生する渦流を抑制して抵抗の削減を図ることが好ましい。

そして、第１の実施の形態の船舶１では、図１〜図８に示すように、この階層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃの内で最下にある最下層階層構造物１０ａよりも上の上側階層構造物１０ｂ，１０ｃを、最下層階層構造物１０ａよりも船首側（前方側）に張り出して構成する。なお、ここでは、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの幅方向に関しては全部を張り出しているが、必要な容積を確保できるのであれば、幅方向に関して一部であってもよい。

最下層階層構造物１０ａの前方壁面を、機関室と船倉の間の隔壁の延長上に配置して、この部分の構造の連続性を維持する。一方、中段階層構造物１０ｂと最上層階層構造物１０ｃの両方の前方壁面をこの前方壁面よりも船首側（前方）に同じ距離（予め設定した距離）張り出して構成する。つまり、中段階層構造物１０ｂの前方壁面と最上層階層構造物１０ｃの前方壁面とは同じ前後位置になるように構成される。なお、最下層階層構造物１０ａの前方壁面と上側階層構造物１０ｂ、１０ｃの前方壁面とは不連続になるが、補強材（図示しない）を設けることで、構造的な強度は容易に確保することができる。

この構成によれば、機関室３と船倉４との間の隔壁５と上部構造物１０の前側壁面との間の壁構造の連続性は維持されないが、この上側階層構造物１０ｂ、１０ｃを最下層階層構造物１０ａよりも船首側に張り出して構成することにより、上甲板２上の各種機器（図示しない）との間の干渉の回避を図りながら、必要な上部構造物１０の容積を容易に確保することができる。特に、階層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃの最大幅を全部同じにして形成すると、居住区１２の容積の確保が容易となる。

この必要な上部構造物１０の容積の確保ができることで、上部構造物１０の形状、特に上側階層構造物１０ｂ、１０ｃの形状を従来技術の矩形形状から風圧抵抗の少ない形状、例えば、細長い形状にすることができ、これにより、上部構造物の風圧抵抗を減少できる。

なお、上部構造物１０に当たる空気の流れは、上甲板２の上を流れてくるため、境界層が発達し、下側の上甲板２の表面近傍においては上部構造物１０との相対流速は減少しており、風圧抵抗は流速の２乗に比例するので、最下層階層構造物１０ａで発生する風圧抵抗は比較的小さいものとなる。そのため、最下層階層構造物１０ａの形状は、従来技術の形状のままであっても風圧抵抗にはあまり影響しない。言い換えれば、最下層階層構造物１０ａを風圧抵抗が低減される形状にしない場合には、最下層階層構造物１０ａの高さを、上甲板２上のハッチカバーや機器類との干渉を避けられる高さで、かつ、境界層の中（例えば、流速が境界層の外の流速の７０％以下）に入るような高さにすることが好ましい。

また、図３及び図４の第１の変形例では、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの内の上側の最上層階層構造物１０ｃを、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの内の下側の中段階層構造物１０ｂよりも、船尾側に後退させて配置する。言い換えれば、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面の位置を中段階層構造物１０ｂの前方壁面の位置よりも船尾側に配置する。これにより、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの船首側の面を階段状に形成すると、上下方向の流れが、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの船首側の面（正面）を単一平面で形成した時よりも高さ方向の勾配が緩やかになるため、円滑な流れとなる。その結果、風圧抵抗が低減する。

なお、この第１の変形例の構成では、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が、最下層階層構造物１０ａの前方壁面よりも船首側にあるが、この構成に限定される必要はなく、風圧抵抗の減少及び必要な容積の確保の面から、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が、最下層階層構造物１０ａの前方壁面よりも船尾側にあってもよい。

また、この第１の実施の形態の船舶１の第２及び第３の変形例として、図５及び図６に、最下層階層構造物１０ａと中段階層構造物１０ｂとの幅を同じとし、この幅よりも、最上層階層構造物１０ｃの幅を小さくして構成した例を示す。また第４及び第５の変形例として、図７及び図８に、最下層階層構造物１０ａと中段階層構造物１０ｃと最上層階層構造物１０ｃの各幅を順次小さくして階段状に構成した例を示す。

この図５と図７の第２と第４の変形例では、図１及び図２の構成と同様に中段階層構造物１０ｂの前方壁面と最上層階層構造物１０ｃの前方壁面とは同じ前後位置になるように構成され、図６と図８の第３と第５の変形例では、図３及び図４の第２の変形例の構成と同様に最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が中段階層構造物１０ｂの前方壁面よりも船尾側になるように構成されている。

言い換えれば、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの高さ方向に関して、図１、２、５及び７の構成では、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの全部を同じ張り出し量で張り出しているが、図３、４、６及び８の構成では、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの中段階層構造物１０ｂと最上層階層構造物１０ｃとでは、その張り出し量を変えており、中段階層構造物１０ｂの方を、最上層階層構造物１０ｃよりも張り出し量が大きくなるように構成している。

なお、ここでは、最上層階層構造物１０ｃを中段階層構造物１０ｂよりも船尾側へ後退させる構成は、一段の階段状であるが、最上層階層構造物１０ｃや中断階層構造物１０ｂの前面を多段の階段状に形成して後退させてもよく、これらの前面を傾斜面で形成して後退させもよく、両方を混在させて形成してもよい。

また、必要な容積を確保するために、必要とあれば最上層階層構造物１０ｃを中段階層構造物１０ｂよりも船首側へ前進させる構成も採用することができるが、この場合は、空気の流れが中段階層構造物１０ｂに流れ込むので、この中段階層構造物１０ｂに対しては、以下の第２の実施の形態で述べるように空気が中段階層構造物１０ｂの正面から左右の舷側側に円滑に流れて空気抵抗（風圧抵抗）が小さくなるような構成にする必要がある。

次に、第２の実施の形態の船舶１Ａについて説明する。この第２の実施の形態の船舶１Ａは、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの一部の階層構造物１０ｂ，１０ｃの前方の面の両舷側を曲面で形成する以外は、第１の実施の形態の船舶１と同じ構成である。

つまり、この第２の実施の形態の船舶１Ａでは、図９〜図１２に示すように、これらの上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの一部（図９〜図１２では中段と最上層）の階層構造物１０ｂ，１０ｃの前方の面の両舷側に、平面視で、曲面１０ｂａ、１０ｃａを設ける。この曲面１０ｂａ、１０ｃａは、ドジャー１３、及び、ドジャー１３の支持構造体が設けられている場合にはこのドジャー１３の支持構造体（図示していない）を除いた上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの最大幅Ｂ１の５％以上の半径Ｒｍｉｎの第１円弧Ｃｍｉｎと、最大幅Ｂ１の４０％以下の半径Ｒｍａｘの第２円弧Ｃｍａｘとの間の領域に入るように設けられる。

第１円弧Ｃｍｉｎよりも小さいと曲面１０ｂａ、１０ｃａによる左右方向の流れの円滑化の効果が少なく、また、第２円弧Ｃｍａｘよりも大きいと、曲面１０ｂａ、１０ｃａを設けることによる船橋１１及び居住区１２の容積の減少が大きく、これらの確保が難しくなる。

なお、図９〜図１２では、２つの階層構造物１０ｂ，１０ｃに曲面１０ｂａ，１０ｃａを設けているが、風圧抵抗の減少と上部構造物１０の容積の確保との関係から、必ずしも、全ての上側階層構造物１０ｂ，１０ｃに曲面を設けなくてもよい。

この第２の実施の形態の船舶１Ａによれば、風圧抵抗に関しては、船舶航行時に、正面からの風は、上部構造物１０の正面で両舷側に流れていく左右方向の流れと、上部構造物１０の上側に流れて行く上下方向の流れに分離される。この左右方向の流れは、上側階層構造物１０ｂ、１０ｃの端部に形成した曲面１０ｂａ，１０ｃａで後方に円滑に流れるようになるので、剥離が発生し難くなり風圧抵抗が低減する。

また、図１３〜図１５の第１の変形例では、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの内の上側の最上層階層構造物１０ｃを、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの内の下側の中段階層構造物１０ｂよりも、船尾側に後退させて配置する。

これにより、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの船首側の面を階段状に形成すると、上下方向の流れが、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの船首側の面（正面）を単一平面で形成した時よりも高さ方向の勾配が緩やかになるため、円滑な流れとなる。その結果、風圧抵抗が低減する。つまり、上部構造物１０の正面が上側階層構造物１０ｂ，１０ｃで、上下方向に関して緩やかな勾配で形成された階段状の積層構造をしているので、上下方向の流れが円滑な流れとなるので、風圧抵抗が低減する。

なお、この第１の変形例の構成では、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が、最下層階層構造物１０ａの前方壁面よりも船首側にあるが、この構成に限定される必要はなく、風圧抵抗の減少及び必要な容積の確保の面から、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が、最下層階層構造物１０ａの前方壁面よりも船尾側にあってもよい。

また、この第２の実施の形態の船舶１Ａの第２〜第５の変形例として、図１６〜図１９に、最下層階層構造物１０ａと中段階層構造物１０ｃとの幅を同じとし、この幅よりも、最上層階層構造物１０ｃの幅を小さくして構成した例を示す。この図１６及び図１７の第２と第３の変形例では、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面の両舷側にも曲面１０ｃａを設けているが、図１８及び図１９の第４及び第５の変形例５では、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面の両舷側には曲面１０ｃａを設けず、側面１８と直交する平面で構成している。

更に、図１６と図１８の第２と第４の変形例では、図９〜図１２の構成と同様に中段階層構造物１０ｂの前方壁面と最上層階層構造物１０ｃの前方壁面とは同じ前後位置になるように構成され、図１７と図１９の第３と第５の変形例では、図１３〜図１５の第２の変形例の構成と同様に最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が、中段階層構造物１０ｂの前方壁面よりも船尾側になるように構成されている。

また第６〜第９の変形例として、図２０〜図２３に、最下層階層構造物１０ａと中段階層構造物１０ｃと最上層階層構造物１０ｃの各幅を順次小さくして階段状に構成した例を示す。

この図２０及び図２１の第６と第７の変形例では、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面の両舷側にも曲面１０ｃａを設けているが、図２２及び図２３の第８及び第９の変形例では、最上層階層構造物１０ｃの前方壁面の両舷側には曲面１０ｃａを設けず、側面１８と直交する平面で構成している。

また、この図２０と図２２の第６と第８の変形例では、図９〜図１２の構成と同様に中段階層構造物１０ｂの前方壁面と最上層階層構造物１０ｃの前方壁面とは同じ前後位置になるように構成され、図２１と図２３の第７と第９の変形例では、図１３〜図１５の第２の変形例の構成と同様に最上層階層構造物１０ｃの前方壁面が、中段階層構造物１０ｂの前方壁面よりも船尾側になるように構成されている。

次に、第１及び第２の実施の形態の船舶１，１Ａにおいて、更に、図２４〜図２７に示すように、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの屋上部分１０ｂｂ，１０ｃｂと正面との隅部に角取り１０ｂｃ，１０ｃｃを設けて形成すると、この隅部における流れの剥離を防止して、この隅部における渦の発生を抑制でき、風圧抵抗を更に減少できるので、この構成とすることが好ましい。この角取り１０ｂｃ，１０ｃｃの高さと幅は、各階層構造の高さＨ２，Ｈ３のそれぞれ３０％から６０％程度が好ましい。

また、第１及び第２の実施の形態の船舶１，１Ａにおいて、更に、図２８〜図３１に示すように、上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの屋上部分１０ｂｂ，１０ｃｂと正面との隅部に丸め１０ｂｄ，１０ｃｄを設けて形成すると、この隅部における流れの剥離を防止して、この隅部における渦の発生を抑制でき、風圧抵抗を更に減少できるので、この構成とすることが好ましい。この丸め１０ｂｄ，１０ｃｄの半径は各階層構造の高さＨ２，Ｈ３のそれぞれ３０％から６０％程度が好ましい。

なお、特に図示しないが、図１〜図３１の第１及び第２の実施の形態の船舶１，１Ａの構成に加えて、各層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃの側面とその屋上部分との隅部において角取り又は丸めを設けて形成すると、この隅部における流れの剥離を防止して、この隅部における渦の発生を抑制でき、風圧抵抗を更に減少できる。

なお、上記では、この上部構造物１０の一部の張り出しを一部の上側階層構造物１０ｂ，１０ｃの張り出しとして説明したが、必ずしも、階層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃ単位で張り出させる必要はなく、上甲板２に設ける各種機器との干渉の回避を図りながら、必要な上部構造物１０の容積を確保することができれば、図３２及び図３３に示すように、階層構造物１０ａ，１０ｂ，１０ｃの単位に関係なく、上部構造物１０の最下の部分１０ｄよりも上側の部分１０ｕを、最下の部分１０ｄよりも船首側に張り出して構成してもよい。なお、この張り出しは、図３２に示すような断続的な階段状の張り出しであっても、図３３に示すような連続的な傾斜状の張り出しであっても、これらの組み合わせであってもよい。また、張り出した部分よりも上側に関しては、特に限定しない。

本発明の船舶は、船舶の上甲板の上に設けられ、かつ、船橋を有する上部構造物を複数の階層構造物を積層して構成すると共に、該階層構造物の最下の最下層階層構造物よりも上の上側階層構造物を、前記最下層階層構造物よりも船首側に張り出して構成しているので、居住区の容積を確保しつつ、風圧抵抗を低減して省エネルギー化、及び、Ｃ０₂の低減を図ることができるので、数多くの種類の船舶として利用できる。

１，１Ａ，１Ｘ 船舶
２ 上甲板
３ 機関室
４ 船倉
５ 隔壁
１０ 上部構造物
１０ａ 階層構造物（最下層）
１０ｂ 階層構造物（中段）
１０ｃ 階層構造物（最上層）
１０ｂａ，１０ｃａ 曲面
１０ｂｂ，１０ｃｂ 屋上部分
１０ｂｃ，１０ｃｃ 角取り
１０ｂｄ，１０ｃｄ 丸め
１０ｄ 最下の部分
１０ｕ 最下の部分よりも上側の部分
１１ 船橋
１２ 居住区
１３ ドジャー
１４ 後部水平部
１５ 煙突
１６ 後部面
１７ 後部斜面
１８ 側面
Ｂ１ 階層構造物の最大幅
Ｃｍｉｎ 最小円弧
Ｃｍａｘ 最大円弧
Ｒ１，Ｒ２ 曲面の半径
Ｒｍｉｎ 最小円弧の半径
Ｒｍａｘ 最大円弧の半径

Claims (5)

1. 船舶の上甲板の上に設けられ、かつ、船橋を有する上部構造物の最下の部分よりも上側の部分の一部又は全部を、前記最下の部分よりも船首側に張り出して構成することを特徴とする船舶。
2. 船舶の上甲板の上に設けられ、かつ、船橋を有する上部構造物を複数の階層構造物を積層して構成すると共に、該階層構造物の最下の最下層階層構造物よりも上の上側階層構造物の一部又は全部を、前記最下層階層構造物よりも船首側に張り出して構成することを特徴とする請求項１に記載の船舶。
3. 前記上側階層構造物の一部又は全部の階層構造物の船首側の面の両舷側に、平面視で、ドジャー及びドジャーの支持構造体を除いた当該階層構造物の最大幅の５％以上の半径の第１円弧と、前記最大幅の４０％以下の半径の第２円弧との間の領域に入る曲面を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶。
4. 前記上側階層構造物の内の上側の階層構造物を、前記上側階層構造物の内の下側の階層構造物よりも、船尾側に後退させて配置して、上側階層構造物の船首側の面を階段状に形成し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. 前記階層構造物の屋上部分と船首側の面との隅部を角取り又は丸めを設けて形成した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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