JP2016536218A - 改良船体形状を有する船舶 - Google Patents

Abstract

本願は、概して船舶に関し、特に低い波から中程度の波さらに高い波までを受けるよう設計された船舶に関する。人、動物又は壊れやすい物を快適な状態におくため、船舶船体への波の船首底衝撃又は船舶の過度な縦揺れが生じない、安定した航行が好ましい。これはまた、海上又は海中の施設に関係する活動を行う業務・補給船舶の場合にも当てはまる。前述の問題の解決法を得るために、本発明は、船舶の船尾（１１）が設計喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に延び、船尾（１１）の両側面（１４，１５）が、船舶主航行方向とは反対方向に見て、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方及び上方において鋭角をなして後端部における船舶排水量を低減しているとともに、船尾中心線（ＣＬ）を形成している対称線に沿って結合している船舶、を提供する。

Description

本発明は、海洋航行用船舶に関し、特に低い波から中程度の波さらに高い波までの船舶への衝撃を緩和するよう設計された船体形状を有する海洋航行用船舶に関する。

船舶の安定した航行、又は停泊時の船舶の安定な状態により、人、動物又は壊れやすい物に対して快適な状態が提供される。特に、船舶船体に船首底衝撃（slamming）を与える波、又は船舶船体の激しい縦揺れ（pitching）を与える波は、海洋での活動（marine operations）で問題となる場合がある。これはまた、海上又は海中の施設に関する活動を行う業務・補給（サービス及びサプライ）船舶の場合にも当てはまる。海上の状況に関係する特に重大な活動は、船舶がヘリコプター発着場（プラットフォーム）を支持している場合である。

船舶の安定した運動は、過酷な天候条件でも航空機が発艦・着艦できる必要がある航空母艦において考慮されている。航空母艦における解決策は、安定した航行の目的と、又は停泊状態における目的と、艦上に可能な限り多くの航空機を載せることができるという要求と、を組み合わせて得られ、海から甲板までの高さが高い巨大な船舶を建造するに至った。この方法では、船舶は高波と比較しても巨大である。また、航空母艦は、航空機を発艦・着艦させる場合、通常、風上の方向を向き、波が向かってくる方向と風が向かってくる方向とは同じなので、航空母艦の船首が常に波が向かってくる方向を向くことになる。

海から甲板までの高さが高いこのような巨大な船舶を用いることは、レジャー船舶、通常の輸送船舶、業務・補給船舶、その他のタイプの船舶に対しての解決法にはならない。

したがって、波による縦揺れや船首底衝撃が小さく、船舶にぶつかる波からの荷重の衝撃に対する反応を小さくした、より安定した航行を提供可能な船舶の船体形状設計改良が必要である。そしてこれは、航行のためだけではなく、船舶が停泊している場合、すなわち例えば海中又は海上での活動のために固定位置にある時にも当てはまる。また、航行の際に、風上に向かうルートを選択することは必ずしも可能だとは限らず、したがって、船舶は、上述の理由で、船舶の航行方向に対して波が向かってくる方向がどの方向であってもぐらつかず安定している必要がある。

特に、船首底衝撃を与える波からの抗力荷重（drag load）及び衝撃荷重を低減する船尾設計を提供することで、任意の所望の実用的な大きさの船舶において、よりぐらつきが少なく安定した船舶を提供することを、本発明の目的と見なすことができる。

本発明は、従来技術に代替案を提供することを更なる目的とする。
他の目的は、詳細な説明、特許請求の範囲及び図面から明らかとなろう。

本発明の第一の面においては、上述の目的及び他の目的を、船舶主航行方向で見て後端部が船舶の船体中央マークから後方の船舶部分を構成している後端部配置（rear end arrangement）を有する排水量型船舶（displacement type vessel）であって、該船舶はその中心線に対して横方向に対称な船体形状を有しており、船舶の船尾は計画喫水線の下方に延び、船尾の両側面は、船舶主航行方向とは反対方向に見て、計画喫水線の下方及び上方において鋭角をなして後端部における船舶排水量を低減しており、船尾の両側面は、船尾中心線を形成している対称線に沿って結合しており、後端部配置の船舶底部は、エンジン駆動推進システムの形状と対応している船舶を提供することによって、達成しようとするものである。

既知の技術と比較する。例えば、水面下及び水面の上方からの移行（transition）をある程度滑らかとするために、後端部において船舶の船体を水面の上方に次第に上昇させるように、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の上方に船尾が上昇しているものが知られている。このため、いわゆるトランサム、船体を水面と分ける船体領域を定義することは、船舶に広がる波の性質のために一般的にはほとんどできない。技術的には、船舶の後方で、乱流が面積的に又は体積的に増加する効果があるという事実がある。また、通常、船体対称線を横断する平坦な直立した船尾が、船舶の製造におけるコスト及び容易さの理由からしばしば選択される。しかしながら、これらの既知の設計では、船舶の後端部の排水量が大幅に増加し、その結果、船舶の後端部にぶつかる波の船首底衝撃及び波の衝撃圧力荷重が大きくなるとともに、船舶の後端部の排水量が非常に増加するために、縦揺れ又は加速度及び減速度が大きくなることが分かっている。さらに、非常に高い波における船舶のリスクには、船舶が波の側面で下向きに波乗り状態となる場合があり、そのようなリスクは軽減しなければならない。これは、全て、滑らかで尖った後端部を有する細い船舶であり、これにより、高波下においてさえ大部分が水面下にとどまり、波乗りリスクを低減する船尾を有している船舶である請求項１の特徴によって得られる。また、細く尖った後端部により、航海の際に滑らかな移行が行われ、その結果、水の抵抗が小さくなり、つまり、抗力（drag）が小さくなり、さらには航行に必要とされる動力及び燃料の量を低減することができる。さらに、船舶後端部の形状により、側面に向かってくる又は後方に向かってくる波の衝撃が分散され、したがって、船首底衝撃と同時に向かってくる波からの衝撃圧力荷重も低減されることになる。

計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の上方の船舶の船尾の中心線は、船舶主航行方向において前方に傾斜していてもよい。この種類の反転型船尾では、上述した利点をさらに向上させることができるだけではなく、特に、航行中に減速した時等、伝播する波の速度が船舶の速度と同等か又は速い場合に、後方から向かってくる波の船首底衝撃を低減することができる。また、船尾のこの形状により、船尾の排水量が低減されることになり、その結果、縦揺れが小さくなり、波乗りリスクが低減される。

また、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の上方の船舶の船尾の中心線を、凸形状又は直線状としてもよい。これによって、浮力増加が減少する。さらに、船尾の側面は実質的に凸状形状の構成としてもよい。凸形状又は直線状の中心線及び鋭角を形成する側面を有する船尾により、縦揺れや、波の船首底衝撃を小さくでき、船舶の船尾領域にぶつかる波からの衝撃荷重に対する反応を減少させることができる。

さらに、船尾の中心線の形状との組み合わせで船尾の上方向の浮力増加を低減することができるよう、船尾のフレームラインは、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜するとともに、次第に中心線（ＣＬ）に向かって戻る凸状形状に上方に延びてもよい。

凹状である船尾の少なくとも下部を形成するよう、船尾の形状を、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜させてもよい。その船尾の形状は、上方に凸状形状に延びて、次いで次第に上方に中心線（ＣＬ）に向かって戻るよう延びて、船尾の中心線の凸状形状及び船尾の形状との組み合わせによって船尾の主要部分の上方向における浮力増加を低減する。これらの面でもまた、船尾の排水量を低減することになり、その結果、縦揺れが小さくなり、波乗りリスクが低減されることになる。

船尾の中心線が上昇し、船尾の下部において船舶の前方に曲率が実質的に増加するとともに、上部において曲率が実質的に減少しながら上昇してもよい。これにより、上述した排水量の低減により多くの利点が得られ、中程度又は低い高さの波において特別な効果が得られるだけでなく、ここでは高い性質の波を逸らすという特別な効果が得られる。ただし、この面の全体的な利益は減ずることはない。

船尾の中心線の凸状形状は、一以上の直線部を有してもよい。これにより、船舶を低コストで製造することができる。丸みを帯びた、二重曲率船体部分は製造するのに多くの時間が掛かるとともに複雑であるからである。

スプレー・ボード（spray board）を、船尾の最上部分から外側に延設してもよい。これにより、船舶の甲板で作業する人に対して危険を引き起こすおそれがある、船尾を越えてはね、飛び散る、いわゆるグリーン・ウォーター（green water）の量を低減することができる。

計画喫水線（Ｔｄｗｌ）と船尾の頂部との間の中間の上方に位置する船尾の上部において、船舶の船尾のフレア角度が垂直方向に対して５〜５０度の範囲にある。また、船尾の上部分における船尾中心線の曲率を、垂直方向に対して約０度から約６０度に上向きに増加させてもよい。これによって、波から非常に大きい力が生じ、船体の下部分の縦揺れが低減されて、総合的な活動（overall operation）によって全体的運動が増大した時、船舶が深く突入した場合には、排水量が増加して、過度な深い突入が安全性の理由で防止される効果が得られる。

船舶は、船舶主航行方向で見て船舶船体中央マークから前方の船の部分を構成している船前部配置（foreship arrangement）を有してもよい。該船舶は、その中心線（ＣＬ）に対して横方向に対称な船体形状と、その計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に略従来形態と、を有する。計画喫水線（Ｔｄｗｌ）における船舶の船首の中心線は、船舶主航行方向における後方に湾曲している。凹状である船首の少なくとも下部を形成するよう、船首の形状は、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜している。船尾の中心線の曲率及び船尾の形状の組み合わせにより、船首の主要部分の上方向の浮力増加が減少するよう、船首の形状は、凸状である上部を形成するよう次第に中心線（ＣＬ）に向かって戻る曲面形状で上方へ延びている。これによって、船尾及び船首の両方によって安定して航行することができ、特に船舶船体の波による船首底衝撃や船舶の過度な縦揺れのない安定した航行が好ましい、人、動物又は壊れやすい物に対して快適な状態を提供することができる。

また、本発明に係る船舶は、物品を積み出し積み下ろす、又は海中の施設もしくは設備に接続される、又は海中で活動を行うために船舶を静止位置に保持することが必要である、海上又は海中での施設に関係する活動を行う業務・補給船舶に用いることができる。船舶が静止しているような状況においては、波の方向は活動の際に変化する場合があるので、船尾の改良だけでなく船首設計の改良も組み合わせて有用な船舶形状を得ることができる。

本発明のそれぞれの面を、いずれの他の面とも組み合わせることができる。本発明のこれらの面及び他の面は、以下で説明する実施形態から明らかとなり、以下で説明する実施形態を参照して理解されよう。

次に、本発明に係る船舶を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示しているが、添付の特許請求の範囲の請求項の範囲内の他の実施可能な形態を制限するよう解釈されるものではない。
本発明の例示的な実施形態の側面図を示す。 本発明の例示的な実施形態の斜視図を示す。 本発明の例示的な実施形態の後方部分のフレームライン図を示す。 本発明の例示的な実施形態のフレームライン側面図を示す。

図１に、本発明に係る船舶設計の一例の側面図を示す。図示の船舶は、後端部配置すなわち船尾１１と、船首１０と、を有する排水量型船舶である。図４を参照して、後端部配置１１のより詳細な例示を概説する。後端部配置すなわち船尾は、中心線（ＣＬ）に対して対称に形成される。球状配置（bulb arrangement）１２が、プロペラ軸（図示せず）に対する船舶の船体上の出口位置を提供するよう船尾の底面に配置される。また、図４には、船舶底面１７の下方で船体から水中(free water)へとプロペラ軸が延出可能な開口部１３も示している。図４に示す通り、船尾を計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に延設することができ、底面は、使用時には水面下の船舶底部１７の後端部の下方で、エンジン駆動推進システム１８の形状と対応している。

図４において、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の上方の船尾中心線の形状は、凸状形状である。中心線はまた、図１及び図２に示す通り、直線状の線分を含んでもよい。さらに、図４は、どのように船尾のフレームライン２１が計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜しているのかと、船舶を断面で見て、どのようにフレームライン２１が上方へ凸状形状で延びそして次第に後方へと中心線（ＣＬ）に向かって延びているのかと、を示している。

本発明の一面では、従来技術の船尾のより伝統的な設計と比較して、船尾の浮力が低減される。図２に示す例においては、船尾中心線１６を形成する対称線に沿ってどのように側面１４，１５に結合するかを示している。ここでは、側面１４，１５は、計画喫水線Ｔｄｗｌの下方及び上方で鋭角を形成しており、これにより、後端部１１における船舶排水量を、多くの従来技術設計と比較して、低減させている。

本発明の他の例示的な実施形態では、計画喫水線Ｔｄｗｌからの船尾中心線１６が、船舶主航行方向において前方に傾斜する。この設計も、後端部１１における船舶排水量の低減に貢献する。さらにまた傾斜により浮力が変化する。傾斜により、計画喫水線Ｔｄｗｌから上方向に船尾船体の排水量が次第に減少するからである。

本発明の他の例示的な実施形態では、形状が凹状である船尾船体の少なくとも下部を構成するよう、船尾船体の形状を、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜させ、その船尾船体の形状は、上方に凸状船体形状に延びて、次いで次第に上方に中心線（ＣＬ）に向かって戻るよう延びて、船尾の中心線の凸状形状及び船尾の形状との組み合わせによって、船尾の主要部分の上方向の浮力増加を低減する。

本発明の他の例示的な実施形態では、船尾１１の中心線１６は上昇しており、船尾の下部においては船舶の前方向に曲率が実質的に増加するとともに、上部においては曲率が実質的に減少しながら上昇する。それぞれの可能な曲率の例を図４に示す。角度の例は、限定する値ではない。例示的な実施形態では、船尾の上部分に位置する船尾中心線の曲率は、垂直方向に対して約０度から約６０度に上方向に増加する。

船尾中心線１６に一以上の直線部１９を配置することも可能である。また、船尾の最上部分にスプレー・ボード２０を追加することも可能である。

本発明の他の例示的な実施形態では、設計水線（Ｔｄｗｌ）と船尾の頂部との間の中間の上方に位置する上部における、船尾の上部において、船舶の船尾のフレア角度が垂直方向に対して５〜５０度の範囲にある。

本発明の他の例示的な実施形態では、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方の船体は、船体の底部と船尾と間にベンド（bend）又はナックル（knuckle）を形成しており、ベンド又はナックルは、船尾の中心線の最小曲率より小さい曲率である。

本発明の実施形態の他の例に係る船舶は、船舶主航行方向で見て船舶船体中央マークから前方の船の部分を構成している船前部配置を有しており、船舶は、その中心線（ＣＬ）に対して横方向に対称な船体形状と、その計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に略従来形態と、を有しており、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）における船舶の船首の中心線は、船舶主航行方向において後方に湾曲しており、形状が凹状となる船首船体の少なくとも下部を構成するよう、船首船体の形状は、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜しており、船尾の中心線の曲率及び船尾の形状との組み合わせにより、船首の主要部分の上方向の浮力増加が減少するよう、船首船体の形状は、凸状である上部を構成するよう次第に中心線（ＣＬ）に向かって戻る曲面形状で上方へ延びている船舶とすることができる。また、船舶の船首船体が、計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に球状船首（bulbous bow）、及び／又は計画喫水線Ｔｄｗｌの上方にナックルもしくはビーク（beak）を有する場合も、本発明の範囲内である。

本発明の実施形態は、全ての種類の排水量型船舶の適用可能である。なお、この概念では、語「排水量」は、船尾が水中にある状況をいうことを記載しておくことは重要であろう。これをまた、半滑走型船設計を用いる場合とすることもでき、したがって、本発明の範囲内である。

本発明の実施形態は、海上の設備の業務・補給活動に従事する船舶において用いることには利点がある。これには、船舶と海上の設備との間での物品を積み出し／積み下ろしが含まれる。また、本発明の実施形態の使用には、船舶が海中の設備に接続されている、又は海中の設備の修理、保守もしくは設置に関係している間の静止海中活動が含まれる。本発明の実施形態は、ヘリコプター発着台を支持する船舶においてさらに有用である。

本発明の一の面では、低い波から中程度の波さらに高い波までにおける船舶の海上航行特性を向上させながら、洋上航行船舶設計が遭遇する高い波により生じうる問題を緩和する、海から甲板までの高さが低い船舶を製造することができる。

本発明を特定の実施形態に関して説明したが、構成が呈示した例に限定されるものでは決してない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載する。特許請求の範囲の記載において、語「Comprising」又は「Comprise」は、他の実施可能な要素又はステップを含むことを排除するものではない。また、複数を明示していない記載も、複数であることを排除するように解釈されるものではない。図面に示した要素に関連して付した特許請求の範囲における参照符号もまた、本発明の範囲の限定として解釈されるものではない。また、異なる請求項において記載した個々の特徴を、有利に組み合わせることもでき、異なる請求項におけるこれらの特徴の記載は、特徴の組み合わせが可能でなく有用ではないとして排除するものでもない。

Claims (12)

1. 船舶への波の衝撃荷重を低減するための後端部配置であって、船舶主航行方向で見て後端部が船舶の船体中央マークから後方の船舶部分を構成している後端部配置を有する排水量型船舶であって、
   前記船舶は、その中心線（ＣＬ）に対して横方向に対称な船体形状を有しており、
   前記船舶の船尾（１１）は計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に延び、
   前記船尾（１１）の両側面（１４，１５）は、前記船舶主航行方向とは反対方向に見て、前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方及び上方において鋭角をなして後端部における船舶排水量を低減し、船尾中心線（１６）を形成している対称線に沿って結合しており、
   前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の上方の前記船舶の前記船尾中心線は、非凹状形状を有するとともに、前記船舶主航行方向において前方に傾斜しており、
   前記後端部配置の船舶底部（１７）は、エンジン駆動推進システム（１８）の形状と対応している、
   船舶。
2. 前記船尾のフレームライン（２１）は、前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜するとともに、次第に前記中心線（ＣＬ）に向かって戻る凸状形状に上方に延びて、前記船尾の中心線の形状との組み合わせで前記船尾の上方向の浮力増加を低減する、
   請求項１に記載の船舶。
3. 前記船尾の前記側面は略凸状形状の構成を有する、
   請求項２に記載の船舶。
4. 前記船尾の中心線は上昇しており、前記船尾の下部においては前記船舶の前方に曲率が実質的に増加するとともに、上部においては曲率が実質的に減少しながら上昇する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の船舶。
5. 前記船尾の中心線には、直線である一以上の部分（１９）が配置される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の船舶。
6. 前記船尾の最上部分に配置されるスプレー・ボード（２０）が、前記船尾から外側へ延設される、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の船舶。
7. 前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）と前記船尾の頂部との間の中間の上方に位置する上部において、前記船舶の前記船尾のフレア角度が垂直方向に対して５〜５０度の範囲にある、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の船舶。
8. 前記船尾の上部分に位置する前記船尾中心線の曲率は、垂直方向に対して約０度から約６０度に上方向に増加する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の船舶。
9. 前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方の前記船体は、前記船体の底部と前記船尾と間にベンド又はナックルを形成しており、前記ベンド又は前記ナックルは、前記船尾の中心線の最小曲率より小さい曲率である、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の船舶。
10. 前記船舶は、前記船舶主航行方向で見て前記船舶の前記船体中央マークから前方の船の部分を構成している船前部配置を有しており、
    前記船舶は、その中心線（ＣＬ）に対して横方向に対称な船体形状と、その計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に略従来形態と、を有しており、
    前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）における前記船舶の船首の中心線は、前記船舶主航行方向における後方に湾曲しており、
    凹状である前記船首の少なくとも下部を形成するよう、前記船首の形状は、前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）から外側に傾斜しており、
    前記船尾の中心線の曲率及び前記船尾の形状との組み合わせにより、前記船首の主要部分の上方向の浮力増加が減少するよう、前記船首の形状は、凸状である上部を形成するよう次第に前記中心線（ＣＬ）に向かって戻る曲面形状で上方へ延びている、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の船舶。
11. 前記船舶の船首は、前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の下方に球状船首を、又は、前記計画喫水線（Ｔｄｗｌ）の上方にナックルもしくはビークを有する、
    請求項１０に記載の船舶。
12. 前記船舶上にヘリコプター・プラットフォームが配置される、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の船舶。

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