JP2013099988A - 輸送用船舶 - Google Patents
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Abstract
【課題】バラスト水を大幅に減らして、なおかつ安定性を確保できる輸送用船舶を提供する。
【解決手段】船体長方向に直角な方向の断面において、最大積載状態で没水する半円に近い形状の船底部9と、船側部10と、前記船側部の両端より幅広であって前記船側部と水密に連結され貨物を搭載するための船胴部12を有することを特徴とする輸送用船舶1とすることによって、バラスト水を最大載貨重量の10%以下にまで減らせるという従来型の船舶では考えられない程の画期的な効果を生み出すことができた。
【選択図】図1
【解決手段】船体長方向に直角な方向の断面において、最大積載状態で没水する半円に近い形状の船底部9と、船側部10と、前記船側部の両端より幅広であって前記船側部と水密に連結され貨物を搭載するための船胴部12を有することを特徴とする輸送用船舶1とすることによって、バラスト水を最大載貨重量の10%以下にまで減らせるという従来型の船舶では考えられない程の画期的な効果を生み出すことができた。
【選択図】図1
Description
本発明は船舶に関する発明である。より詳しくは、本発明の船舶は、貨物船または貨客船として利用できるものであり、好ましくは、比較的軽い貨物を嵩高く積み上げることによって重心が高くなる自動車輸送用船舶に代表される軽量貨物輸送用船舶に関する発明である。
比較的軽い貨物である自動車を主に輸送する船舶にあっては、船体が背高となり重心が高くなることから大量のバラスト水を船底部に積載している。この大量のバラスト水は、積荷を下した場所で船内に取り込み、積荷を搭載する場所で海中に廃棄する。すなわち、バラスト水を使うということは、大量の海水を、他の地域に移動させることになる。
バラスト水の大量廃棄は、本来廃棄される地域では生息していない生物を他の地域から持ちこむこととなるため、生態系に悪影響を及ぼす。そのため、輸送用船舶にバラスト水を搭載する際に、バラスト水に生物等が存在しないように浄化が要求されている。また、バラスト水を積載するタンクには、腐食を防ぐための高品質な塗装が要求され、船の建造コストを増加させている。このバラスト水は、自動車を専用に輸送する船舶にあって、積載する貨物等の重量である最大載貨重量の30〜40%にも達しており、これを削減することが社会的ニーズとなっている。
自動車輸送用船舶は、自動車を専用に運ぶ船舶で自動車運搬船とも呼ばれ、PCC(Pure Car Carrier)やPCTC(Pure Car and Track Carrier)と呼ばれる。PCCは乗用車専用、PCTCは乗用車だけでなく、トラックなどの重量車も運ぶ。以後これらの軽量貨物輸送用船舶を輸送用船舶と呼ぶ。輸送用船舶の中でも、自動車輸送用船舶は、船側や船尾にランプウェイがあり、そこから船内に車を走らせて入れる。大型船で11〜12層ものデッキがあり、そこに幅10cm、前後30cm程の隙間で、自動車を駐車し、しっかり固定される。
このように多数の自動車を載せるため、自動車輸送用船舶の水面上の船体は非常に高くて大きく、その割に重さは軽いので、喫水が浅い船型をしているのが大きな特徴である。そのため、風の影響を強く受けて抵抗が増加する問題があると共に、上述のように、船体が背高となり重心が高く安定性に欠ける。そのため、船舶の安定性を確保するため、大量のバラスト水を船底部に積載する必要がある。ここで、「船舶の安定性」とは、船舶復原性規則(昭和31年12月28日運輸省令第76号(最終改正:平成20年10月29日国土交通省令第88号))または同等の国際海事機関(IMO)の規則を満足することで、船舶の必須条件となる。
このような問題を抱える従来の輸送用船舶の船底と船側の形状は、船体長方向に直角な方向の断面において、略箱型に近い形状に形成されている。図5には輸送用船舶の一般的な断面形状を示す。船体長方向に直角な方向の断面は、船底両端部104に少し曲面があるものの、直線に囲まれた形状をしている。特に、船底は水平になっている。これは、造船技術分野においては、製造の困難性から曲面形状は極力敬遠され、なるべく平面状の鋼板を使用して、船体の断面が直線になるように製造されるからである。
このような輸送用船舶100は、最大積載時に重心がG3、浮心がB3で喫水線が110となるように設計される。また、「船舶の安定性」を確保するために、大量のバラスト水106を搭載し、重心G3を下げ、上述の船舶復原性規則または同等の国際海事機関の規則を満足している。なお、重心G3とメタセンター高さ(以後、単に「メタセンター」ともよぶ)M3との距離G3M3は、復原力の目安となるパラメータである。
バラスト水を削減した船舶については、様々なものが提案されている。例えば、船体の幅を広げて復原力を増加させてバラスト水を削減した船舶が提案されている。しかし、港湾や運河の制約から多くの自動車輸送用船舶では、これ以上幅を広げることには運航上の抵抗が強い。
また、船体の断面形状を三角形状にして積荷の多寡による喫水変化を小さくしてバラスト水を削減した船舶が提案されているが、断面が直線で囲まれる形状変化に留まり、それほど効果的にバラスト水を減らせることはできない。また上下可動式推進器によってバラスト水を削減した船舶が提案されているが、これらも船の幅が広くなる。
また、特許文献1には、船体の左右側壁下部に設けたエア室に通気管を配設し、通気管の下端を整流版上面と高さ方向同一位置で開口するようにし、ノンバラスト船であったとしても、バラストタンクを有する船舶と同等の調節機能を有する船舶が開示されている。
しかしながら、特許文献1の船舶は、エア室の配設、エア室への通気管および通気手段の配置といった付帯設備が必要となり、コスト高となる。
また、すでに述べたように、重心を下げるために必要な、最大載貨重量の30〜40%にものぼるバラスト水の環境への影響を緩和するために必要なバラスト水の浄化装置や腐食防止塗装は、輸送船舶にとってはコスト高の原因となる。
本発明は、上述の問題に鑑みて、これまでの自動車輸送用船舶の、水面を切る平面における幅を変えずに、搭載しなければならないバラスト水を抑えて、なおかつ復原力を有し、「船舶の安定性」に優れた輸送用船舶を提供することを目的とする。
より具体的に本発明の輸送用船舶は、船体長方向に直角な方向の断面において、最大積載状態でも水没しない船側部と、前記船側部の両端より幅広であって前記船側部の外板と水密に連結され貨物を搭載するための船胴部を有することを特徴とする輸送用船舶としたものである。
さらに、本発明の輸送用船舶は、前記船側部と、前記船胴部の間に、前記船側部の断面両端から、前記船側部と前記船胴部を水密に連結する連結部を有することを特徴とする。
さらに、本発明の輸送用船舶は、船体が10度以上傾斜すると、前記船胴部の一部が水面下に沈むことを特徴とする。
さらに、本発明の輸送用船舶は、前記船胴部の下端には、防舷材が配置されたことを特徴とすることもできる。
さらに、本発明の輸送用船舶は、バラスト水重量を最大載貨重量の10%以下にしたことを特徴とする。
本発明の輸送用船舶によれば、船体長方向に直角な方向の断面において、最大積載状態に没水する船底部と船側部を船底勾配の増加とビルジ半径の増大によって、丸く形状変化させることにより、排水量を大幅に減らせることから、必然的にメタセンターを高くでき、十分な安定性を確保することができた。
更に、船胴部を船側部の両端より幅広にすることによって、横傾斜角が10度以上になると幅広の部分が水面に浸かり、実質的に船幅が広がる。すなわち、さらにメタセンターが上がる。この構造によって船の横揺れに対する復原力を実質的に増加させることができた。
これらのメタセンター上昇効果を合わせ持つことにより、バラスト水を最大載貨重量の10%以下にまで減らせるという従来型の船舶では考えられない程の画期的な効果を生み出すことができた。
また、没水部の断面が半円に近い形状をしていることから、摩擦抵抗等の水の抵抗を減らせることができる。したがって本発明の輸送用船舶は、燃費を大幅に向上させることができるという効果も奏する。
また、本発明の輸送用船舶は、船側部の両端幅よりも幅広な船胴部を有するので、高速航行時に、後ろから大きな波を受けて船の前後部の喫水が下がり、重心が変化しないにも関わらず、復原力が減少したような場合であっても、船体中央部の、幅広な船胴部が水に浸かることで、船幅が広がり、復原力が増すという効果も奏する。
以下に、図を参照して、本発明の輸送用船舶について説明するが、以下の実施の形態は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、変更することができる。
図1に、本実施形態に係る輸送用船舶1の断面構造を示す。図1は、本発明の輸送用船舶の中央付近の最大断面形状を示すものである。図1は最大積載時の状態を示し、喫水線は符号14で表される。また、本実施の形態の輸送用船舶1は、最大積載時には、重心がGで、浮心がB1になるように設計される。
本実施の形態に係る輸送用船舶1は、船体長方向に直角な方向の断面において、船底部9と、船側部10と、船側部10の両端幅Sbwより幅広の船胴部12と船側部10と船胴部12を連結する連結部13を有している。なお、船底部9はキール8から船底傾斜線9sと船側部10の下部との点9e間の幅である。船底部9と船側部10との連続的な形状の曲率半径をビルジ半径と呼ぶ。また、船側部10の幅Sbwとは、最大積載状態での喫水線14における船側部10の幅をいう。また図2は、最大部以外の断面形状を示す。
また、断面構造において、船側部10の両端幅Sbwより幅広(両端幅Scw)の船胴部12を水面上に有している。船胴部12の幅Scwは、船側部10の両端幅Sbwより1.05倍以上、1.3倍以下の幅を有する。このような断面構造における船底部9と船側部10と船胴部12の形状は、船体長の少なくとも60%以上で連続的に維持され、好ましくは60〜95%で維持されることが望ましい。
船胴部12の幅Scwが船側部10の両端幅Sbwと比較してあまり違わないと、後述するように船体が傾斜したときに、浮力を生まない。また、船胴部12の幅Scwが広すぎると、船体進行方向に対して左右のバランスが悪くなる。なお、船胴部12の幅Scwや船側部10の幅Sbwは、建造される船舶の目的と大きさによって上記の範囲内で適宜変更されるのは言うまでもない。
図1の輸送用船舶1では、船底部9と船側部10の断面形状を半円形状に近くすることによって、図5の従来の船舶100と比較して船底部10の両端部104付近が削減されている。つまり、排水量が大幅に減少する。船舶においては、水線面が同じで排水量が減少するとメタセンターが高くなる傾向にある。ここで、メタセンターとは、船体が傾いた際に、船体の中心線20と、浮心B1から鉛直上向きに働く浮力の作用線が、船体の中心線と交わる交点であり、図1ではM点が相当する。
メタセンターMが高くなるほど、復原力が増して安定性が増す。それによって、重心Gを下げるために積載するバラスト水を減らしても「船舶の安定性」を確保することができた。すなわち、本実施の形態に係る輸送用船舶1は、重心Gを下げて安定性を確保するというよりも、メタセンターMを上げることで復原力を高め、安定性を確保するという技術思想によって想到されたものである。
最大断面の場合に船側部10と船胴部12は連結部13によって水密に接続される。連結部13は、船側部10の両端部10eと船胴部12の下端12eを水密に接合する部分である。船胴部12の幅Scwは、船側部10の幅Sbwより広いので連結部13は断面方向から見たときに傾斜した部分である。なお、図2に最大断面以外の断面を示す。最大断面の時の船底部9および船側部10の形状ライン10mを二点鎖線で示す。最大断面以外では連結部13の傾斜は緩くなるが、平坦になると、航行中に波による、衝撃が大きくなる。連結部13は適度な傾斜を有するのがよい。
図3は、本実施の形態に係る輸送用船舶1が10度以上傾斜したときの状態を表している。点線は、傾斜していない場合の船体を示している。この図3に基づいて、本実施の形態の輸送用船舶1の復原力について説明する。船体が横に傾斜すると、浮力の中心である浮心が、傾いていない時のB1から、傾斜時のB2に移動する。
重心Gは、傾斜しても変化せず、傾斜したときに、鉛直下向きの力の作用線22と、傾斜時の浮心B2における浮力による上向きの力の作用線24とがずれ、モーメントが発生する。このとき、メタセンターMが重心Gより上にあれば、傾斜を戻そうとする方向にモーメントが働き、これが復原力となる。
また、重心GとメタセンターMの距離GM値が大きいほど、この復原力が大きくなる。本実施の形態の輸送用船舶1におけるメタセンターMは、従来例の図5におけるメタセンターM3よりも高くなり、GM>G3M3となり、従来例図5よりも復原力が増加していることが分かる。
更に、本実施の形態に係る輸送用船舶1は、船体長方向に直角な方向の断面において、船側部10の幅Sbwより幅広であって船側部10と水密に連結され貨物を搭載するための船胴部12を有するようにした。この船胴部12は、船体が10度以上傾斜した時に水面に着水するような高さから幅広となっている。そして、船体が15度傾斜すると図3のように船胴部12の一部12aが水面下に沈む。
貨物を搭載するための船胴部12と船側部10は、水密に連結されている。したがって、船体が横に傾斜して船胴部12の一部12aが水面下に沈むと、船側部10の幅Sbwが広がることになり、メタセンターMが上昇し、浮力が増大する。
以上のように、最大積載状態で没水する半円形状に近い船底部9と船側部10を有していることによって、メタセンターMを上げることによる復原力の増加と、船側部10の幅Sbwより幅広の船胴部12を有することで、所定の横傾斜角以上において、復原力を増加させることによって本実施の形態の輸送用船舶1は、「船舶の安定性」を確保することができた。さらに、本実施の形態の輸送用船舶1は、「船舶の安定性」を確保するために、バラスト水を搭載して重心を下げるという技術思想を極力使用しなかったので、バラスト水を従来船より80%以上削減して、最大載貨重量の10%以下の重量にバラスト水を抑制することができた。
また、本実施の形態の輸送用船舶1は船側部10の断面積が半円に近い形状であるので、同じ体積に対して表面積が小さい。すなわち、同じ排水量であると、水面下の表面積が小さくなる形状なので、摩擦抵抗は低くなる。これは、船舶の燃費を向上させる効果を生じる。
図4には、本発明の輸送用船舶と図5に例示される従来の船舶の平面図を示す。図4(a)は本実施の形態の輸送用船舶1、図4(b)は従来の船舶100である。実線のハッチ部分は水面高さの水平断面(水線面)を表す。本実施の形態の輸送用船舶1は、幅広の船胴部12を有しており二点鎖線で表した。通常は船胴部12は、水面上にある。
船舶の航行の際に、波長が船の長さに略等しい波が後方(若しくは前方)から押し寄せる場合がある。今、波長が船体長とほぼ等しい波がきたとする。この時の様子を図4(c)および(d)に示す。図4(c)は本実施の形態の輸送用船舶1の場合であり、図4(d)は従来の船舶100の場合である。波は矢印の方向(船舶の前方)に進むものとする。今、波の山(点線で示した)は、船舶の中央部にあり、船舶の前後部には波の谷にあるとする。従来の船舶100は、船の前後部が波の谷に入った際には、水線面積が減り、この瞬間メタセンターMが低下する。つまり、このような波長の波に対しては、安定性を欠く状況となる。
一方、本実施の形態の輸送用船舶1の場合(図4(c))は、船体の前後が波の谷に入った際には、船体前後の水線面積は減少するものの、船体中央部での船胴部12が波の山に入り、船体中央部ではこの瞬間水線面積が増加する。したがって、メタセンターMは減少せず、船の安定性は維持される。
なお、本実施の形態の輸送用船舶は自動車等を輸送することも目的としている。そのため、船側や船尾にランプウェイがあり、そこから船内に車を走らせて入れる。つまり、ランプウェイを安定に保持するためには、確実に接舷させる必要がある。一方、本実施の形態の輸送用船舶は幅広の船胴部12を有するため、接舷の際にこの部分が岸壁に衝突するおそれがある。
そこで、再び図1を参照して、本実施の形態の輸送用船舶1には、船胴部12の下端に防舷材18が配置される。防舷材18は、鉄鋼などの板材を図1に示す断面に形成し、船胴部12に溶接して設けるのが好適である。鉄鋼材をこの断面に形成することもできる。また、防舷材18は、船胴部12の側面全域に配設する必要はなく、少なくとも船胴部12の一部の箇所に配設すればよい。船胴部12と岸壁の衝突を回避するためだからである。また、岸壁が低く、船胴部12と岸壁が衝突する可能性のない場合には、この防舷材をなくすることもできる。
本発明にかかる輸送用船舶は、貨物船や貨客船として幅広い分野に利用できるものであり、好ましくは、比較的軽い貨物を嵩高く積み上げることによって重心が高くなる軽量貨物輸送用船舶として利用でき、特に自動車輸送用船舶として利用できる。
1 輸送用船舶
8 キール
9 船底部
9s 船底傾斜線
10 船側部
10e 船側部の端部
10m 最大断面部の船側部の形状ライン
12 船胴部
12a 船胴部の一部
13 連結部
14 喫水線
18 防舷材
20 中心線
22、24 作用線
106 バラスト水
8 キール
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9s 船底傾斜線
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13 連結部
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18 防舷材
20 中心線
22、24 作用線
106 バラスト水
Claims (5)
- 船体長方向に直角な方向の断面において、
最大積載状態でも没水しない船側部と、
前記船側部の両端より幅広であって前記船側部の外板と水密に連結され貨物を搭載するための船胴部を有することを特徴とする輸送用船舶。 - 前記船側部と、前記船胴部の間に、前記船側部の断面両端から、前記船側部と前記船胴部を水密に連結する連結部を有することを特徴とする請求項1に記載の輸送用船舶。
- 船体が10度以上傾斜すると、前記船胴部の一部が水面下に沈むことを特徴とする請求項1または2のいずれかの請求項に記載された輸送用船舶。
- 前記船胴部の下端には、防舷材が配置されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの請求項に記載された輸送用船舶。
- バラスト水重量を最大載貨重量の10%以下にしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの請求項に記載された輸送用船舶。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011244034A JP2013099988A (ja) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | 輸送用船舶 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011244034A JP2013099988A (ja) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | 輸送用船舶 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013099988A true JP2013099988A (ja) | 2013-05-23 |
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JP2011244034A Pending JP2013099988A (ja) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | 輸送用船舶 |
Country Status (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5802970B1 (ja) * | 2015-01-19 | 2015-11-04 | ツネイシクラフト&ファシリティーズ株式会社 | 転覆しにくく、且つ、転覆状態から正立状態に回復しやすい水害用シェルター |
JP2017144936A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 三井造船株式会社 | 船舶及び船舶を使用した荷役方法 |
JP7329896B1 (ja) | 2022-08-08 | 2023-08-21 | 株式会社 Asc | 航海用低燃費航行方法 |
-
2011
- 2011-11-07 JP JP2011244034A patent/JP2013099988A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017144936A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 三井造船株式会社 | 船舶及び船舶を使用した荷役方法 |
JP7329896B1 (ja) | 2022-08-08 | 2023-08-21 | 株式会社 Asc | 航海用低燃費航行方法 |
JP2024023133A (ja) * | 2022-08-08 | 2024-02-21 | 株式会社 Asc | 航海用低燃費航行方法 |
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