JP2014148282A - Craft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶に関する。 The present invention relates to a ship.
一般に、船舶の上甲板上には、船橋や居住区などを含む上部構造物が設けられている(特許文献1参照)。上部構造物は、より広範囲において視界を確保するため、上甲板から上方に向けて突出している。加えて、仕様上の居室、公室、船橋、倉庫等を確保するために、比較的大きな容積を有する上部構造物となる。そのため、上部構造物は基本的には直方体形状を呈している。従って、上部構造物が風を受けて、上部構造物に大きな風圧抵抗が生じやすい。 In general, an upper structure including a bridge and a residential area is provided on the upper deck of a ship (see Patent Document 1). The upper structure projects upward from the upper deck in order to secure a field of view in a wider range. In addition, it becomes an upper structure having a relatively large volume in order to secure a specification room, public room, bridge, warehouse, and the like. Therefore, the upper structure basically has a rectangular parallelepiped shape. Accordingly, the upper structure is subject to wind, and a large wind pressure resistance is likely to be generated in the upper structure.
そのため、本発明の目的は、上部構造物に生ずる風圧抵抗を減じて、船舶の燃費向上を図ることが可能な船舶を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a ship capable of reducing the wind pressure resistance generated in the superstructure and improving the fuel efficiency of the ship.
本発明の一側面に係る船舶は、上甲板の上に設けられた上部構造物を備え、上部構造物は、第1の構造部と、第1の構造部よりも船尾側に隣接するように配置された第2の構造部とを有し、船幅方向における第2の構造部の両側部は、船幅方向における第1の構造部の両側部よりも外側に位置している。 A ship according to one aspect of the present invention includes an upper structure provided on an upper deck, and the upper structure is adjacent to the stern side of the first structure part and the first structure part. The both side parts of the second structure part in the ship width direction are located outside the both side parts of the first structure part in the ship width direction.
本発明の一側面に係る船舶では、船幅方向における第2の構造部の両側部が、船幅方向における第1の構造部の両側部よりも外側に位置している。この場合、上部構造物の前面投影面積が大きくなるので、上部構造物が受ける風圧抵抗が大きくなるようにも思われる。しかしながら、本発明者らが鋭意研究したところ、上部構造物が上記のように構成されていると、むしろ風圧抵抗が小さくなることを見出だした。この理由は、以下のとおりであると考えられる。船首側から船尾側に向けて相対的に風が流れるに際し、上方から見て、まず第1の構造部が風を受ける。このとき、第1の構造部の船首側で且つ両舷側に位置する側部近傍において、流れの剥離が生じ、風が第1の構造部の両舷側に分かれて流れる。この剥離した流れは、上方から見たときに、船尾に向かうにつれて船幅方向に拡がりつつ船尾側(下流側)に流れる層流と、層流の内側を流れる渦流とを生ずる。ここで、本発明の一側面に係る船舶のように、船幅方向における第2の構造部の両側部が、船幅方向における第1の構造部の両側部よりも外側に位置していると、上記層流が上部構造物の外形に沿って円滑に流れやすくなる。そのため、上部構造物の空気抵抗係数(いわゆるCd値)が小さくなる。このときの空気抵抗係数の改善の度合いは、前面投影面積の増加に比して極めて大きい。従って、前面投影面積と空気抵抗係数との乗算値に比例する風圧抵抗を減ずることができる。以上により、船舶の燃費向上が図られ、省エネルギーに大きく貢献することが可能となる。加えて、上部構造物が第1の構造部よりも幅広の第2の構造部を有することで、上部構造物の容積が大きくなるので、船幅方向における第1構造部の幅をさらに狭くすることや、船首側で且つ両舷側に位置する第1構造部の角部に対して面取りを施すことが可能となり、風圧抵抗をさらに減ずることができる。 In the ship according to one aspect of the present invention, both side portions of the second structure portion in the ship width direction are positioned outside both side portions of the first structure portion in the ship width direction. In this case, since the front projected area of the upper structure is increased, it seems that the wind pressure resistance received by the upper structure is increased. However, as a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the wind pressure resistance is rather reduced when the superstructure is configured as described above. The reason for this is considered as follows. When the wind relatively flows from the bow side toward the stern side, the first structure portion receives the wind when viewed from above. At this time, separation of the flow occurs in the vicinity of the side portion located on the bow side and both sides of the first structure portion, and the wind flows separately on both sides of the first structure portion. When viewed from above, the separated flow generates a laminar flow that flows toward the stern side (downstream side) and spreads in the width direction as it goes toward the stern, and a vortex flow that flows inside the laminar flow. Here, as in the case of a ship according to one aspect of the present invention, both side portions of the second structure portion in the ship width direction are located outside the both side portions of the first structure portion in the ship width direction. The laminar flow can easily flow smoothly along the outer shape of the upper structure. Therefore, the air resistance coefficient (so-called Cd value) of the upper structure is reduced. The degree of improvement of the air resistance coefficient at this time is extremely large compared to the increase of the front projection area. Therefore, it is possible to reduce the wind pressure resistance proportional to the multiplication value of the front projected area and the air resistance coefficient. As described above, the fuel efficiency of the ship can be improved, and it is possible to greatly contribute to energy saving. In addition, since the upper structure has the second structure part that is wider than the first structure part, the volume of the upper structure is increased, so that the width of the first structure part in the ship width direction is further reduced. In addition, it becomes possible to chamfer the corners of the first structure portion located on the bow side and on both sides, and wind pressure resistance can be further reduced.
船長方向における第1の構造部の長さをXとし、船幅方向において、第1の構造部のうち右舷側に位置する側部から、第2の構造部のうち右舷側に位置する側部までの直線距離をYrとし、船幅方向において、第1の構造部のうち左舷側に位置する側部から、第2の構造部のうち左舷側に位置する側部までの直線距離をYlとしたときに、Yr≦0.5X、及び、Yl≦0.5Xを満たしてもよい。この場合、上記剥離点の下流側において生ずる層流と渦流との境界領域に、船幅方向における第2の構造部の両側部が位置しやすくなる。そのため、層流が上部構造物の外形に沿ってより円滑に流れやすくなり、空気抵抗係数がより小さくなる。その結果、風圧抵抗をより減ずることができる。 The length of the first structure part in the ship length direction is X, and in the ship width direction, the side part located on the starboard side in the second structure part from the side part located on the starboard side in the first structure part. Is Yr, and in the ship width direction, the linear distance from the side portion located on the port side of the first structure portion to the side portion located on the port side of the second structure portion is Yl. In this case, Yr ≦ 0.5X and Yl ≦ 0.5X may be satisfied. In this case, both side portions of the second structure portion in the ship width direction are likely to be located in the boundary region between the laminar flow and the vortex generated at the downstream side of the separation point. Therefore, the laminar flow becomes easier to flow along the outer shape of the upper structure, and the air resistance coefficient becomes smaller. As a result, wind pressure resistance can be further reduced.
0.2X≦Yr≦0.35X、及び、0.2X≦Yl≦0.35Xを満たしてもよい。この場合、上記剥離点の下流側において生ずる層流と渦流との境界領域に、船幅方向における第2の構造部の両側部がさらに位置しやすくなる。そのため、層流が上部構造物の外形に沿ってさらに円滑に流れやすくなり、空気抵抗係数がより小さくなる。その結果、風圧抵抗をさらに減ずることができる。 You may satisfy | fill 0.2X <= Yr <= 0.35X and 0.2X <= Yl <= 0.35X. In this case, both side portions of the second structure portion in the ship width direction are more easily located in the boundary region between the laminar flow and the vortex flow generated on the downstream side of the separation point. Therefore, the laminar flow becomes easier to flow along the outer shape of the upper structure, and the air resistance coefficient becomes smaller. As a result, wind pressure resistance can be further reduced.
上部構造物は、船幅方向における第1の構造部の両側方に隣接するように配置された第3の構造部をさらに有し、第3の構造部の高さは、第2の構造部の高さよりも低くてもよい。この場合、側方から見て、船尾に向かうにつれて高くなるように上部構造物が段状を呈するので、船首側から船尾側に向けて上部構造物の上方を流れる風が、上部構造物の外形に沿って円滑に流れやすくなる。そのため、上部構造物の空気抵抗係数がより小さくなる。その結果、風圧抵抗をより減ずることができる。 The upper structure further includes a third structure portion arranged so as to be adjacent to both sides of the first structure portion in the ship width direction, and the height of the third structure portion is the second structure portion. It may be lower than the height. In this case, when viewed from the side, the upper structure is stepped so as to become higher toward the stern, so that the wind that flows above the upper structure from the bow side toward the stern side, It becomes easy to flow smoothly along. Therefore, the air resistance coefficient of the upper structure becomes smaller. As a result, wind pressure resistance can be further reduced.
本発明によれば、上部構造物に生ずる風圧抵抗を減じて、船舶の燃費向上を図ることが可能な船舶を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ship which can reduce the wind-pressure resistance which arises in a superstructure, and can aim at the fuel consumption improvement of a ship can be provided.
本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
本実施形態に係る船舶1は、図1及び図2に示されるように、上甲板2を有する船体3と、上甲板2上に設けられた上部構造物10とを備える。
The
上部構造物10は、居住区12と、船橋14と、ドジャー16と、煙突部18とを有する。居住区12は、船員の居室等として用いられる構造物である。居住区12は、第1の構造部12aと、一対の第2の構造部12bと、一対の第3の構造部12cを含む。
The
第1〜第3の構造部12a〜12cは、いずれも直方体形状を呈している。第1の構造部12aと一対の第2の構造部12bとは、第1の構造部12aが船首側に位置し且つ第2の構造部12bが船尾側に位置するように、船長方向(前後方向)に並んでいる。すなわち、第1の構造部12aと一対の第2の構造部12bとは、船長方向において隣接している。一対の第3の構造部は、第1及び第2の構造部12a,12bの両舷側に位置するように、第1の構造部12aの船首側から第2の構造部12bの船尾側にかけて船長方向に延びている。すなわち、第1及び第2の構造部12a,12bと第3の構造部12cとは、船幅方向において隣接している。第1〜第3の構造部12a〜12cは、互いに一体的に構成されている。
Each of the first to
第1の構造部12aは、船首側に向かう側面s1と、両舷側に向かう一対の側面s2と、側面s1と側面s2とを接続する一対の角部c1とを含む。そのため、一対の角部c1は、船首側で且つ両舷側に位置している。本実施形態において、角部c1は略直角形状を呈している。なお、角部c1は、平面状又は曲面状に面取りされていてもよい。
The
一対の第2の構造部12bは、煙突部18が間に位置するように、船幅方向に並んでいる。第2の構造部12bの高さは、本実施形態において第1の構造部12aの高さと同程度に設定されている。第2の構造部12bは、船幅方向において対向する一対の側面s3を含む。これらの両側面s3は、第1の構造物の両側面s2よりも外側に位置している。従って、船長方向において、第1の構造部12aと第2の構造部12bとの境界において、段差が形成されている。
A pair of
本実施形態において、パラメータX、Yr及びYlをそれぞれ、
X:船長方向における第1の構造部12aの長さ
Yr:船幅方向において、第1の構造部12aのうち右舷側に位置する側面s2から、第2の構造部12bのうち右舷側に位置する側面s3までの直線距離
Yl:船幅方向において、前記第1の構造部のうち左舷側に位置する側部から、前記第2の構造部のうち左舷側に位置する側部までの直線距離
としたときに、式(1)及び式(2)を満たしていると好ましく、式(3)及び式(4)を満たしているとより好ましい。
Yr≦0.5X ・・・ (1)
Yl≦0.5X ・・・ (2)
0.2X≦Yr≦0.35X ・・・ (3)
0.2X≦Yl≦0.35X ・・・ (4)
なお、長さXは、船幅方向における第1の構造部の幅Yoとの関係において、式(5)を満たしていてもよい。
X<1.71Yo ・・・ (5)
In this embodiment, parameters X, Yr and Yl are respectively
X: Length of the first
Yr ≦ 0.5X (1)
Yl ≦ 0.5X (2)
0.2X ≦ Yr ≦ 0.35X (3)
0.2X ≦ Yl ≦ 0.35X (4)
Note that the length X may satisfy Expression (5) in relation to the width Yo of the first structure portion in the ship width direction.
X <1.71 Yo (5)
一対の第3の構造部12cは、第1及び第2の部分12a,12bが間に位置するように、船幅方向に並んでいる。第3の部分12cの高さは、本実施形態において、第1及び第2の部分12a,12bの高さよりも低く設定されている。
The pair of
船橋14は、操船室を含んでおり、操船に際して前方を広く見渡せるよう第1の構造部12aの上部に位置している。ドジャー16は、船橋14の両舷側から側方に向けて延びており、支持柱16aを介して第3の構造部12cに支持されている。ドジャー16は、接岸時や離岸時の操船に際して、船舶1の両舷側を監視する目的で設けられている。
The
ところで、本実施形態に係る船舶1においては、船首側から船尾側に向けて相対的に風が流れるに際し、上方から見て、まず第1の構造部12aが風を受ける。このとき、第1の構造部12aの船首側で且つ両舷側に位置する角部c1近傍において、流れの剥離が生じ、風が第1の構造部12aの両舷側に分かれて流れる。この剥離した流れは、上方から見たときに、船尾に向かうにつれて船幅方向に拡がりつつ船尾側(下流側)に流れる層流F1と、層流F1の内側を流れる渦流とを生ずる(図1参照)。
By the way, in the
このとき、本実施形態に係る船舶1では、船幅方向における第2の構造部12bの両側面s3が、船幅方向における第1の構造部12aの両側面s2よりも外側に位置しているので、層流F1が上部構造物10の外形に沿って円滑に流れやすくなる。そのため、上部構造物10の空気抵抗係数(いわゆるCd値)が小さくなる。このときの空気抵抗係数の改善の度合いは、前面投影面積の増加に比して極めて大きい。従って、前面投影面積と空気抵抗係数との乗算値に比例する風圧抵抗を減ずることができる。以上により、船舶1の燃費向上が図られ、省エネルギーに大きく貢献することが可能となる。加えて、上部構造物10が第1の構造部12aよりも幅広の第2の構造部12bを有することで、上部構造物10の容積が大きくなるので、船幅方向における第1構造部の幅Yoをさらに狭くすることや、船首側で且つ両舷側に位置する第1構造部の角部c1に対して面取りを施すことが可能となり、風圧抵抗をさらに減ずることができる。
At this time, in the
本実施形態に係る船舶1においては、式(1)及び式(2)を満たしているか、好ましくは式(3)及び式(4)を満たしている。そのため、層流F1が上部構造物10の外形に沿ってより円滑に流れやすくなり、空気抵抗係数がより小さくなる。その結果、風圧抵抗をより減ずることができる。
In the
本実施形態に係る船舶1においては、上部構造物10は、船幅方向における第1及び第2の構造部12a,12bの両舷側に隣接するように配置された第3の構造部12cをさらに有し、第3の構造部12cの高さが、第1及び第2の構造部12a,12bの高さよりも低くなっている。そのため、側方から見て、船尾に向かうにつれて高くなるように上部構造物10が段状を呈するので、船首側から船尾側に向けて上部構造物10の上方を流れる風F2(図1参照)が、上部構造物10の外形に沿って円滑に流れやすくなる。そのため、上部構造物10の空気抵抗係数がより小さくなる。その結果、風圧抵抗をより減ずることができる。
In the
ここで、本実施形態に係る船舶1が備える上部構造物10において風圧抵抗が減ずることを確認するための試験を行った。具体的には、上部構造物10の模型A〜Cを用意して風洞試験を行い、風圧抵抗を求めた。模型Aは、図3に示されるように、居住区12、船橋14、ドジャー16及び煙突部18を備えていた。模型Aの居住区12は、第1の構造部12aと、当該第1の構造部12a及び煙突部18の両舷側に隣接配置された第3の構造部12cとを有していた。模型Bの居住区12は、図4に示されるように、第1〜第3の構造部12a〜12cとを有し、船幅方向における第2の構造部12bの両側面が船幅方向における第1の構造部12aの両側面と同一面であり、一対の第3の部分12cが、第1及び第2の構造部12a,12bの両舷側において、第1の構造部12aの船首側から第2の構造部12bの船尾側にかけて延びている以外は、模型Aと同じであった。模型Cは、図1に示されるように、上記した本実施形態に係る船舶1の上部構造物10に対応する形状を有していた。これらの模型A〜Cにおいて、角部c1が略直角形状であるものをタイプ1とし、角部c1を平面状に面取りしたものをタイプ2として、計6つの模型を用いて試験を行った。
Here, a test for confirming that the wind pressure resistance was reduced in the
試験結果を図5に示す。図5においては、抵抗低減率を縦軸とし、この抵抗低減率の大小により試験結果を評価した。抵抗低減率は、タイプ1の模型Aにおいて得られた風圧抵抗を基準として、対象の模型の風圧抵抗の割合を百分率で示したものである。従って、タイプ1の模型Aの抵抗低減率は100%であり、対象の模型の風圧抵抗がタイプ1の模型Aの風圧抵抗よりも小さくなれば、抵抗低減率が100%よりも小さくなる。すなわち、抵抗低減率が小さいほど、上部構造物10に生ずる風圧抵抗が小さくなる。
The test results are shown in FIG. In FIG. 5, the resistance reduction rate is taken as the vertical axis, and the test results were evaluated based on the magnitude of this resistance reduction rate. The resistance reduction rate is a percentage of the wind pressure resistance of the target model based on the wind pressure resistance obtained in the
図5に示されるように、同一のタイプで模型A〜Cを比較した場合、模型Cの抵抗低減率が最も小さかった。従って、本実施形態に係る船舶1が備える上部構造物10において風圧抵抗が小さくなり、本実施形態に係る船舶1の燃費が向上することが確認された。また、タイプ1の模型とタイプ2の模型とを比較した場合、角部c1が面取りされたタイプ2のもう系の方が上部構造物10において風圧抵抗が小さくなり、船舶1の燃費が向上することが確認された。
As shown in FIG. 5, when the models A to C were compared with the same type, the resistance reduction rate of the model C was the smallest. Therefore, it was confirmed that the wind pressure resistance is reduced in the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では第1〜第3の構造部12a〜12cが一体的に構成されていたが、これらが所定間隔を有するように分離されていてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to above-described embodiment. For example, although the first to
上記実施形態では、第2の構造部12bの高さが第1の構造部12aの高さと同程度であったが、第2の構造部12bの高さが第1の構造部12aの高さよりも高くてもよい。第2の構造部12bの高さが第1の構造部12aの高さよりも高い場合、側方から見て、船尾に向かうにつれて高くなるように第1及び第2の構造物12a,12bが段状を呈するので、船首側から船尾側に向けて上部構造物の上方を流れる風が、上部構造物の外形に沿ってより円滑に流れやすくなる。そのため、上部構造物の空気抵抗係数がより小さくなる。その結果、風圧抵抗をより一層減ずることができる。
In the above embodiment, the height of the
1…船舶、10…上部構造物、12…居住区、12a…第1の構造部、12b…第2の構造部、12c…第3の構造部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記上部構造物は、第1の構造部と、前記第1の構造部よりも船尾側に隣接するように配置された第2の構造部とを有し、
船幅方向における前記第2の構造部の両側部は、船幅方向における前記第1の構造部の両側部よりも外側に位置している、船舶。 It has a superstructure on the upper deck,
The upper structure has a first structure part and a second structure part arranged so as to be adjacent to the stern side of the first structure part,
The ship in which the both sides of the 2nd structure part in the ship width direction are located outside the both sides of the 1st structure part in the ship width direction.
船幅方向において、前記第1の構造部のうち右舷側に位置する側部から、前記第2の構造部のうち右舷側に位置する側部までの直線距離をYrとし、
船幅方向において、前記第1の構造部のうち左舷側に位置する側部から、前記第2の構造部のうち左舷側に位置する側部までの直線距離をYlとしたときに、
Yr≦0.5X、及び、Yl≦0.5Xを満たす、請求項1に記載の船舶。 The length of the first structure portion in the ship length direction is X,
In the ship width direction, Yr is a linear distance from the side portion located on the starboard side of the first structure portion to the side portion located on the starboard side of the second structure portion,
In the ship width direction, when the linear distance from the side portion located on the port side of the first structure portion to the side portion located on the port side of the second structure portion is Yl,
The ship according to claim 1 satisfying Yr ≦ 0.5X and Yl ≦ 0.5X.
前記第3の構造部の高さは、前記第2の構造部の高さよりも低い、請求項1〜3のいずれか一項に記載の船舶。 The upper structure further includes a third structure portion arranged so as to be adjacent to both sides of the first structure portion in the ship width direction,
The ship according to any one of claims 1 to 3, wherein a height of the third structure portion is lower than a height of the second structure portion.
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