JP2018009793A

JP2018009793A - 船舶の氷片干渉試験方法及び船舶の氷片干渉試験設備

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Publication number: JP2018009793A
Application number: JP2016136583A
Authority: JP
Inventors: 水野　滋也; Shigeya Mizuno; 滋也水野; 豊山内; Yutaka Yamauchi
Original assignee: Japan Marine United Corp
Current assignee: Japan Marine United Corp
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-11
Also published as: JP6219455B1

Abstract

【課題】実際の氷海船舶の航行状態を簡易かつ廉価に模擬することができ、推進器に対する氷片の影響を適切かつ迅速に評価することができる、船舶の氷片干渉試験方法及び船舶の氷片干渉試験設備を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る船舶の氷片干渉試験設備１は、複数の氷片Ｃが敷き詰められた水路２と、船首部３１ｂから船尾部３１ｓまでの船底３１を模擬するとともに船尾部３１ｓの後方に推進器３２を備えた模型船３と、模型船３を水路２内で氷片Ｃに対して相対的に移動させる移動機構４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の氷片干渉試験方法及び船舶の氷片干渉試験設備に関し、特に、氷海を航行する船舶の推進器に対する氷片の干渉試験を行うための船舶の氷片干渉試験方法及び船舶の氷片干渉試験設備に関する。

氷海を航行する船舶（氷海船舶）では、船底に潜り込んだ氷片が船舶の移動に伴い船底に沿って移動し、船尾に配置されている推進器に干渉することがある。特に、砕氷船のように氷盤を割って進む船の場合、生成される氷片の量が多く、氷片が推進器のスクリュープロペラに巻き込まれ易い。氷片が推進器に干渉すると、推力が減少し、また、氷片によるトルク（アイス・トルク）の増加によって推進能力が低下する。さらには、氷片が推進器のスクリュープロペラやシャフトに衝突して推進器が損傷を被るおそれもある。

そのため、氷海船舶の推進器には、氷片の干渉に十分に耐えることのできる強度が要求される。また、推進器に対する氷片の干渉が少ない船底形状を検討することも重要である。したがって、氷海船舶は、その建造に先立ち、推進器に対する氷片の干渉の影響を十分に評価しておく必要がある。

そこで、推進器に対する氷片の干渉評価を行う試験装置が既に考案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された試験装置では、予め切れ目を入れて一定の大きさに割れるように設定した氷板を水路に浮かべ、推進器が一体に形成された船模型船を水路に沿って移動させ、船首部分で氷板を割って一定の大きさの氷片とした後、この氷片を推進器に干渉させることでその影響を評価している。

特開平１１−２５７５号公報

特許文献１に記載された発明では、船幅に近い一定の大きさの氷片を推進器に衝突させて干渉試験を行っており、特殊な船首形状を有する砕氷船を試験対象としたものである。したがって、特許文献１に記載された発明では、全ての氷片が推進器に干渉することを前提としている。

しかしながら、一般的な氷海船舶では、実際の氷片はもっと小さく、船舶の移動に伴って船体から離散していく氷片も含まれている。したがって、特許文献１に記載された試験方法は、必ずしも氷海船舶にとって最適な試験方法を提供するものではなかった。

本発明は、実際の氷海船舶の航行状態を簡易かつ廉価に模擬することができ、推進器に対する氷片の影響を適切かつ迅速に評価することができる、船舶の氷片干渉試験方法及び船舶の氷片干渉試験設備を提供することを目的とする。

本発明によれば、複数の氷片が敷き詰められた水路に、少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬するとともに前記船尾部の後方に推進器を備えた模型船を投入し、前記模型船を前記氷片に対して相対的に移動させ、前記推進器に対する前記氷片の干渉試験を行う、ことを特徴とする船舶の氷片干渉試験方法が提供される。

前記氷片は、前記模型船を前記水路内で移動させる前に、大きさ又は密度が調整されていてもよい。

また、前記船尾部又は前記船首部の傾斜角度を調整して前記干渉試験を行うようにしてもよい。

また、本発明によれば、複数の氷片が敷き詰められた水路と、少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬するとともに前記船尾部の後方に推進器を備えた模型船と、前記模型船を前記水路内で前記氷片に対して相対的に移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする船舶の氷片干渉試験設備が提供される。

前記水路は、横幅が前記模型船の横幅に応じて調整可能に構成されていてもよい。

また、前記模型船は、前記船尾部又は前記船首部の傾斜角度が調整可能に構成されていてもよい。

上述した本発明に係る船舶の氷片干渉試験方法及び船舶の氷片干渉試験設備によれば、複数の氷片が敷き詰められた水路に、少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬した模型船を投入し、この模型船を水路内で氷片に対して相対的に移動させるようにしたことから、水路に敷き詰められる氷片の大きさや密度を任意に調整することができ、模型船の構造を簡略化することができる。したがって、実際の氷海船舶の航行状態を簡易かつ廉価に模擬することができ、推進器に対する氷片の影響を適切かつ迅速に評価することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶の氷片干渉試験設備を示す側面図である。図１に示した氷片干渉試験設備を示す平面図である。模型船の船尾部の傾斜角度を変更した状態を示す側面図である。模型船の船首部の傾斜角度を変更した状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図４を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る船舶の氷片干渉試験設備を示す側面図である。図２は、図１に示した氷片干渉試験設備を示す平面図である。

本発明の一実施形態に係る船舶の氷片干渉試験設備１は、図１及び図２に示したように、複数の氷片Ｃが敷き詰められた水路２と、船首部３１ｂから船尾部３１ｓまでの船底３１を模擬するとともに船尾部３１ｓの後方に推進器３２を備えた模型船３と、模型船３を水路２内で氷片Ｃに対して相対的に移動させる移動機構４と、を備えている。

水路２は、模型船を投入可能な水槽によって構成される。水路２の横幅Ｗは、図２に示したように、少なくとも模型船３の横幅よりも僅かに大きく設定されていることが好ましい。この水路２の横幅Ｗは、水槽の横幅そのものであってもよいし、模型船３の横幅に応じて調整可能に構成されていてもよい。具体的には、水路２を構成する水槽内に板材等の調整部材を配置して水路２の横幅Ｗを調整することができる。

氷片Ｃの大きさは、必要に応じて変更することができ、任意の大きさのものを水槽内の水又は水溶液に必要な量だけ投入し、浮遊させることができる。すなわち、水路２に敷き詰められる氷片Ｃの大きさ及び密度は、水路２内に模型船３を投入する前又は模型船３を投入した後であっても、任意に調整することができる。また、氷片Ｃは異なる大きさのものを混在させるようにしてもよい。

なお、本実施形態において、「複数の氷片Ｃが敷き詰められた」とは、氷片干渉試験に必要な分量の氷を水路２内に浮遊させた状態を示すものであり、氷片Ｃ間に適度な隙間があってもよい趣旨である。

水路２の上方には移動機構４が配置されている。例えば、図２に示したように、移動機構４は、水路２の上方に掛け渡されたガイドレール４１と、ガイドレール４１上を走行する台車４２と、を備えている。台車４２は、駆動モータを備えた自走式であってもよいし、巻き取り可能なワイヤに接続された牽引式であってもよい。模型船３は、例えば、ロッド状の支持部材４３によって台車４２に固定される。

模型船３は、例えば、図１に示したように、主として、船底３１の形状及び船底３１と推進器３２との位置関係を模擬したものである。図２に示したように、水路２の横幅Ｗを模型船３の横幅に近接させることにより、模型船３を水路２内で走行させたときに、氷片Ｃを模型船３の両サイドに逃がすことなく船底３１に沿って有効に移動させることができる。したがって、模型船３の全体の構造を簡略化することができる。

具体的には、模型船３は、水路２に沿って配置される一対のフレーム部材３３と、フレーム部材３３を連結する複数の連結板３４と、船底３１及び推進器３２を連結板３４に接続する支持部材３５と、を備えている。推進器３２は、いわゆるポッド型推進器であり、支持部材３５によって支持された台座３６上に配置されたモータ３７に接続されている。なお、推進器３２は、ポッド型に限定されるものではなく、例えば、船尾部３１ｓから後方に延出されたシャフトにスクリュープロペラが配置された推進器であってもよい。

船底３１は、船首部３１ｂ、中央部３１ｃ及び船尾部３１ｓの三つの部分によって構成される。船首部３１ｂ、中央部３１ｃ及び船尾部３１ｓは、例えば、それぞれ矩形状の平板の板材により構成されており、船首部３１ｂ及び中央部３１ｃ、中央部３１ｃ及び船尾部３１ｓは、それぞれヒンジ３１ｈによって接続されている。

したがって、船首部３１ｂ及び船尾部３１ｓは、中央部３１ｃに対して傾斜角度α，βを任意に調整することができるように構成されている。なお、中央部３１ｃを構成する板材は、略水平となるように支持部材３５に接続されている。

ここで、船首部３１ｂ及び船尾部３１ｓを構成する板材は、模擬する船舶の形状に応じて湾曲した板材によって構成してもよい。また、ヒンジ３１ｈを省略して、船首部３１ｂ、中央部３１ｃ及び船尾部３１ｓを一枚の板材により構成してもよい。この場合、船首部３１ｂ及び船尾部３１ｓの傾斜角度を変更したい場合には、船底３１を構成する板材の全部を異なる形状の板材に変更するようにすればよい。

船首部３１ｂを構成する板材は、支持部材３５に軸継手３５ａを介して接続され、フレーム部材３３により支持されている。支持部材３５の長さを調整することにより、傾斜角度αを任意に調整することができる。傾斜角度αは、模擬する船舶の形状に応じて調整するようにしてもよいし、船底３１に沿って移動させたい氷片Ｃの分量に応じて調整するようにしてもよい。

船尾部３１ｓを構成する板材も、支持部材３５に軸継手３５ａを介して接続され、フレーム部材３３により支持されている。支持部材３５の長さを調整することにより、傾斜角度βを任意に調整することができる。傾斜角度βは、模擬する船舶の形状に応じて調整するようにしてもよいし、推進器３２に干渉させたい氷片Ｃの分量に応じて調整するようにしてもよい。

なお、船尾部３１ｓの傾斜角度βを調整すると、船尾部３１ｓの後端部（エッジ部）と推進器３２との相対的な位置関係が崩れてしまうことから、この位置関係が氷片Ｃの流れに影響を与える場合には、傾斜角度βに応じて船尾部３１ｓを構成する板材の長さを変更する（板材を付け替える）ようにしてもよい。このとき、船尾部３１ｓの後端部（エッジ部）の位置に応じて推進器３２の位置も変更することが好ましい。

ここで、図３は、模型船の船尾部の傾斜角度を変更した状態を示す側面図である。また、図４は、模型船の船首部の傾斜角度を変更した状態を示す側面図である。

図３に示した模型船３は、図１に示した模型船３よりも船尾部３１ｓの傾斜角度βを大きく調整したものである。また、船尾部３１ｓを構成する板材については、図１に示した板材よりも前後方向の長さが短いものに付け替えている。さらに、推進器３２については、船尾部３１ｓの後端部（エッジ部）に接近した位置に配置を変更してある。

図４に示した模型船３は、図１に示した模型船３よりも船首部３１ｂの傾斜角度αを大きく調整したものである。なお、船首部３１ｂの傾斜角度αを小さく調整した場合に、船首部３１ｂの先端部（エッジ部）が喫水に近くなってしまう場合には、氷片Ｃや水が模型船３内に流れ込んでしまう分量が多くなってしまうことから、図１に示した板材よりも前後方向の長さが長いものに付け替えるようにしてもよい。

次に、上述した氷片干渉試験設備１を用いた船舶の氷片干渉試験方法について説明する。まず、水路２内に水又は水溶液を供給し、調整部材を配置する等して横幅Ｗをもつ水路２を構成した後、所定の大きさの氷片Ｃを所定の密度となるまで水路２内に供給する。次いで、船底３１の形状（船首部３１ｂの傾斜角度α、船尾部３１ｓの傾斜角度β等）を調整し、推進器３２の位置を調整する。なお、氷片Ｃの供給工程及び模型船３の調整工程は、順序を入れ替えてもよい。

続いて、模型船３を水路２に投入し、移動機構４に模型船３を接続する。その後、推進器３２のスクリュープロペラを所定の回転数で回転させた状態で、所定の速度で台車４２を走行させることにより、模型船３を図のＸ方向に移動させる。

水路２に敷き詰められた氷片Ｃは、模型船３の移動に伴って船底３１に流れ込み、船底３１に沿って相対的に後方に移動し、氷片Ｃのいくつかは推進器３２のスクリュープロペラと干渉し、氷片Ｃのいくつかは推進器３２のスクリュープロペラと干渉することなく後方へ流れる。

このとき、推進器３２の推力やトルクの変動、推進器３２のポッド部やスクリュープロペラに発生した歪等を計測することにより、推進器３２への氷片Ｃの干渉による影響を評価することができる。例えば、水路２に氷片Ｃを敷き詰めた状態と氷片Ｃを投入していない状態とにおいて、模型船３を同一の推力及び速度で移動させて計測した結果を比較することにより、氷片Ｃの干渉の有無による影響を容易に評価することができる。

また、氷片Ｃの大きさや密度を変えて同様の干渉試験を繰り返すことにより、氷海を航行する船舶の種々の状況に応じた評価結果を得ることができる。また、船首部３１ｂの傾斜角度αや船尾部３１ｓの傾斜角度βを任意に調整して同様の干渉試験を繰り返すことにより、船体形状による氷片干渉の影響を容易に評価することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、船舶が後退する場合を模擬する場合には模型船３を反対方向に移動させて干渉試験を行ってもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１氷片干渉試験設備
２水路
３模型船
４移動機構
３１船底
３１ｂ船首部
３１ｃ中央部
３１ｈヒンジ
３１ｓ船尾部
３２推進器
３３フレーム部材
３４連結板
３５支持部材
３５ａ軸継手
３６台座
３７モータ
４１ガイドレール
４２台車
４３支持部材

本発明によれば、複数の氷片が敷き詰められた水路に、少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬するとともに前記船尾部の後方に推進器を備えた模型船を投入し、前記模型船を前記氷片に対して相対的に移動させ、前記推進器に対する前記氷片の干渉試験を行う際に、前記船尾部又は前記船首部の傾斜角度を調整して前記干渉試験を行う、ことを特徴とする船舶の氷片干渉試験方法が提供される。

また、本発明によれば、複数の氷片が敷き詰められた水路と、少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬するとともに前記船尾部の後方に推進器を備えた模型船と、前記模型船を前記水路内で前記氷片に対して相対的に移動させる移動機構と、を備え、前記模型船は、前記船尾部又は前記船首部の傾斜角度が調整可能に構成されている、ことを特徴とする船舶の氷片干渉試験設備が提供される。

Claims

複数の氷片が敷き詰められた水路に、少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬するとともに前記船尾部の後方に推進器を備えた模型船を投入し、前記模型船を前記氷片に対して相対的に移動させ、前記推進器に対する前記氷片の干渉試験を行う、ことを特徴とする船舶の氷片干渉試験方法。
前記氷片は、前記模型船を前記水路内で移動させる前に、大きさ又は密度が調整されている、ことを特徴とする請求項１に記載の船舶の氷片干渉試験方法。
前記船尾部又は前記船首部の傾斜角度を調整して前記干渉試験を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶の氷片干渉試験方法。
複数の氷片が敷き詰められた水路と、
少なくとも船首部から船尾部までの船底を模擬するとともに前記船尾部の後方に推進器を備えた模型船と、
前記模型船を前記水路内で前記氷片に対して相対的に移動させる移動機構と、
を備えることを特徴とする船舶の氷片干渉試験設備。
前記水路は、横幅が前記模型船の横幅に応じて調整可能に構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の船舶の氷片干渉試験設備。
前記模型船は、前記船尾部又は前記船首部の傾斜角度が調整可能に構成されている、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の船舶の氷片干渉試験設備。