JP2020132027A

JP2020132027A - 船首形状及び船舶

Info

Publication number: JP2020132027A
Application number: JP2019030079A
Authority: JP
Inventors: 智文井上; Tomofumi Inoue
Original assignee: Japan Marine United Corp
Current assignee: Japan Marine United Corp
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-31
Also published as: WO2020171150A1

Abstract

【課題】特別な装置を付加することなく船底部に巻き込まれる気泡の流れを制御することができる、船首形状及び船舶を提供する。【解決手段】船舶１は、船首部２の船体中心線ＣＬの両側に配置され、船底部３から前方に突出した凸部４を備え、凸部４は、船底部３で前方突出量Ａが最大となるように構成されている船首形状を備えている。凸部４は、船首隔壁６よりも前方に形成されている。また、凸部４の前方突出量Ａは、満載喫水線ＬＷＬを基準に設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、船首形状及び船舶に関し、特に、船底部に巻き込まれる気泡の流れを制御可能な船首形状及び該船首形状を備えた船舶に関する。

海上人命安全条約（ＳＯＬＡＳ）では、総トン数３００トン以上の全ての船舶及び全ての旅客船は、水深を計測・表示する音響測深装置や対水速力・対水距離を指示する船速距離計等のセンサー（計器類）を船体に備えることが義務付けられている。

また、近年、デジタルデータ利活用の観点から、船舶の実運航データをモニタリングし、実海域性能を把握するニーズが高まっている。特に、対水速力のデータは、船舶性能解析の重要な基本パラメータである。

これらのセンサーは、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたように、船首部又は船首部近傍の底面に配置されることが多い。一般に、船舶の航行時には、海象条件や船舶の喫水状態によって、水を掻き分ける際に船首部で波崩れを起こし、微細な気泡を生じる。かかる気泡は水流によって船底部に巻き込まれることがある。

ある一定量の気泡がセンサーの測定領域に及んだ場合、ドップラーソナーや測深計等のセンサーは、その測定原理から気泡（空気）の影響を受ける可能性がある。そこで、特許文献１や特許文献２に記載された発明では、船側部又は船底部に配置した水流発生装置により、船底部に巻き込まれる気泡を排除するようにしている。

特開平４−２０４２８２号公報特開２０１１−１１６２２０号公報

しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に記載された発明では、水流発生装置を船体に別途設置しなければならないという問題がある。また、気泡をセンサーの測定領域から排除するためには、ポンプ等を用いて船体表面から水中に向かって水流を発生させる必要があり、その動力は船舶の航海における燃費性能に影響を与えることとなる。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、特別な装置を付加することなく船底部に巻き込まれる気泡の流れを制御することができる、船首形状及び船舶を提供することを目的とする。

本発明によれば、船首部の船体中心線の両側に配置され、船底部から前方に突出した凸部を備え、前記凸部は、前記船底部で前方突出量が最大となるように構成されている、ことを特徴とする船首形状が提供される。

また、本発明によれば、船首部の船体中心線の両側に配置され、船底部から前方に突出した凸部を備え、前記凸部は、前記船底部で前方突出量が最大となるように構成されている船首形状を備えた船舶が提供される。

前記船首形状及び前記船舶において、前記前方突出量は、満載喫水線を基準に設定されていてもよい。

また、前記前方突出量は、満載喫水線が浅い船舶では大きく設定され、満載喫水線が深い船舶では小さく設定されていてもよい。

また、前記凸部は、最大突出部が前記船体中心線から片幅の１０〜４０％の範囲に位置するように構成されていてもよいし、最大突出部が前記船体中心線から片幅の２０〜３０％の範囲に位置するように構成されていてもよい。

また、前記凸部は、船首隔壁よりも前方に形成されていてもよい。

また、前記凸部の底面に運航状態を計測するセンサーを備えていてもよい。

上述した本発明に係る船首形状及び船舶によれば、船首部に船底部から前方に突出した一対の凸部を形成したことにより、船底部に巻き込まれる水流が凸部を避けて流れることから、凸部の底面に気泡の巻き込みが少ない領域を形成することができる。したがって、本発明によれば、動力を必要とする特別な装置を付加することなく船底部に巻き込まれる気泡の流れを制御することができる。

本発明の第一実施形態に係る船舶の船首部を示す斜視図である。第一実施形態に係る船首形状を示す船体線図であり、（Ａ）は側面線図、（Ｂ）は水線面図、である。船首形状の変形例を示す水線面図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、を示している。第二実施形態に係る船首形状を示す船体線図であり、（Ａ）は側面線図、（Ｂ）は水線面図、である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図４（Ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る船舶の船首部を示す斜視図である。図２は、第一実施形態に係る船首形状を示す船体線図であり、（Ａ）は側面線図、（Ｂ）は水線面図、である。なお、説明の便宜上、各図において、船舶の船首部付近の図のみを示し、船尾部付近の図を省略してある。

本発明の第一実施形態に係る船舶１は、図１〜図２（Ｂ）に示したように、船首部２の船体中心線ＣＬの両側に配置され、船底部３から前方に突出した凸部４を備え、凸部４は、船底部３で前方突出量Ａが最大となるように構成されている船首形状を備えている。また、本実施形態において、各水平断面における凸部４の前方突出量Ａが最大となる部分を最大突出部Ｔと称することとする。

船舶１は、例えば、貨物船、旅客船、作業船等であり、その種類は問わない。船舶１は、基本的には単胴船であることが好ましいが、船底部３への気泡の巻き込みが問題となる複数の船体（ハル）を備えた双胴船や多胴船であってもよい。双胴船や多胴船の場合には、船体（ハル）ごとに一対の凸部４を形成する。

船首部２の種類は、例えば、クリッパー型船首であってもよいし、直立型船首であってもよいし、傾斜型船首であってもよい。船首部２が球状船首の場合、一般に、球状船首の底面への気泡の巻き込み量は少ないことから、凸部４を配置する必要性は少ない。ただし、船首部２が球状船首の場合であっても、必要に応じて凸部４を形成するようにしてもよい。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、図１に示した第一実施形態に係る船舶１と同型の船体形状を有し、船首部２に凸部４を有しないモデル、すなわち、従来船モデルの形状については、参考のために点線で図示している。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、矩形の枠線は、説明の便宜上、図示したものであり、船体形状を示す線図の一部をなすものではない。

図２（Ａ）は、船舶１の船首部２の船体形状を示す側面線図であり、バトックライン（側垂直断面線）を重ねて表示したものである。

ここで、ＢＬｃは、船体中心線ＣＬを含むセンターバトックラインであり、ＢＬｔは、凸部４の最大突出部Ｔを通る直線ＴＬを含むバトックラインである。また、ＢＬｔ′は、直線ＴＬに対応した位置における従来船モデルのバトックラインである。なお、従来船モデルのセンターバトックラインは、船舶１のセンターバトックラインＢＬｃと重なっているため図２（Ａ）では図を省略してある。

図２（Ｂ）は、船舶１の船首部２の船体形状を示す水線面図であり、ウォーターライン（水平断面線）を重ねて表示したものである。なお、水線面図は、船舶の片幅Ｂ／２のみを図示したものである。

ここで、ＷＬｂは、船底部３の形状を示すボトムウォーターラインであり、ＷＬｄは、船舶１の甲板５の高さにおけるデッキウォーターラインであり、ＷＬｈは、凸部４の前方突出量が最大突出量の５０％である高さ位置におけるウォーターラインであり、ＷＬｎは、凸部４の前方突出量が最大突出量の０％である高さ位置におけるウォーターラインである。

また、ＷＬｂ′は、従来船モデルにおけるボトムウォーターラインであり、ＷＬｈ′は、ウォーターラインＷＬｈに対応する従来船モデルのウォーターラインである。なお、ウォーターラインＷＬｎ及びデッキウォーターラインＷＬｄに対応する従来船モデルのウォーターラインは船舶１のウォーターラインと重なっているため図２（Ｂ）では図を省略してある。

また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、一点鎖線で示した縦線は船首隔壁６の位置を示している。図示したように、凸部４は、船首隔壁６よりも前方に形成される。

例えば、凸部４の底面に運航状態を計測するセンサー（図示省略）を配置する場合、センサーの部品や配線を設置する空間が必要であることから、船首隔壁６よりも前方に形成することが好ましい。船首隔壁６の後方は収容部を形成していることから、この部分にセンサーを配置すると収容効率の低下や船体構造の複雑化を招くこととなる。

また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、二点鎖線で示した横線は満載喫水線ＬＷＬの位置を示している。満載喫水線ＬＷＬは、例えば、計画満載喫水線、熱帯淡水満載喫水線、夏期淡水満載喫水線、熱帯満載喫水線、夏期満載喫水線、冬期満載喫水線、冬期北大西洋満載喫水線の何れかである。

凸部４の前方突出量Ａは、満載喫水線ＬＷＬを基準に設定される。満載喫水線ＬＷＬが浅い船舶１では気泡の船底部３への巻き込み量が多く、満載喫水線ＬＷＬが深い船舶１では気泡の船底部３への巻き込み量が少ない。

このように、気泡の船底部３への巻き込み量は、満載喫水線ＬＷＬと相関関係があることから、凸部４の形状、すなわち、前方突出量Ａは、満載喫水線ＬＷＬを基準に設定することが好ましい。例えば、凸部４の前方突出量Ａは、満載喫水線ＬＷＬが浅い船舶１では大きく設定され、満載喫水線ＬＷＬが深い船舶１では小さく設定される。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したように、凸部４は、船首部２の前方下端部に形成されている。また、一対の凸部４は、船体中心線ＣＬを軸として線対称の関係を有している。凸部４の最大突出部Ｔを通る直線ＴＬの船体中心線ＣＬからの距離Ｘは、片幅Ｂ／２の１０〜４０％の範囲内、好ましくは、２０〜３０％の範囲内に設定される。

直線ＴＬの船体中心線ＣＬからの距離Ｘが近すぎると凸部４の間隔が狭くなりすぎ、直線ＴＬの船体中心線ＣＬからの距離Ｘが遠すぎると凸部４の間隔が広くなりすぎ、凸部４の間に流れる水流の流量制御が難しく、凸部４の形状の設計も難しくなる傾向にある。

そこで、本実施形態では、距離Ｘは片幅Ｂ／２の１０〜４０％の範囲内、好ましくは、２０〜３０％の範囲内に設定される。なお、図２（Ｂ）では、距離Ｘが片幅Ｂ／２の３０％である場合を図示してある。

ここで、図３は、船首形状の変形例を示す水線面図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、を示している。図３（Ａ）に示した第一変形例は、凸部４の最大突出部Ｔを通る直線ＴＬの船体中心線ＣＬからの距離Ｘが片幅Ｂ／２の１０％の場合を示している。また、図３（Ｂ）に示した第二変形例は、凸部４の最大突出部Ｔを通る直線ＴＬの船体中心線ＣＬからの距離Ｘが片幅Ｂ／２の４０％の場合を示している。

このように、凸部４の最大突出部Ｔを通る直線ＴＬの船体中心線ＣＬからの距離Ｘを１０〜４０％の範囲で設計することにより、凸部４の間を流れる水流の流量を船体形状や船種に合わせて任意に調整することができる。

また、凸部４の前方突出量Ａは、図２（Ｂ）に示したように、各水平断面におけるウォーターラインと船体中心線ＣＬとの交点Ｕから最大突出部Ｔまでの船長方向長さによって規定される。凸部４の前方突出量Ａは、船底部３で最大となり、喫水が浅くなるに連れて小さくなるように設定される。

すなわち、凸部４の前方突出量Ａは、図２（Ｂ）に示したように、ボトムウォーターラインＷＬｂで最大となり、ウォーターラインＷＬｈ、ウォーターラインＷＬｎの順に小さくなるように設定されている。また、図２（Ａ）を参照しつつ換言すれば、凸部４は、点線で図示した凸部４を有しない従来船モデルにおける船首部の前方下端部を枠線の角部Ｐに向かって拡張した形状を有しているということもできる。

上述した凸部４を船首部２の前方下端部に形成することにより、図１に示したように、船首部２の先端に衝突して船底部３に流れる水流は、凸部４を避けて流れることとなる。

したがって、船舶１が水を掻き分ける際に船首部２で波崩れが発生し、微細な気泡を生じた場合であっても、かかる気泡は水流に乗って船底部３に巻き込まれることから、凸部４の底面に気泡の巻き込みが少ない気泡低減領域Ｓを形成することができる。

また、本実施形態において、運航状態を計測するセンサー（図示省略）は、気泡低減領域Ｓ内に配置される。したがって、センサーが、ドップラーソナーや測深計等のように気泡（空気）の影響を受けやすい場合であっても、気泡の影響を受けずに正確な計測を行うことができる。

ここで、図４は、第二実施形態に係る船首形状を示す船体線図であり、（Ａ）は側面線図、（Ｂ）は水線面図、である。なお、上述した第一実施形態に係る船首形状と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した第二実施形態に係る船首形状は、凸部４を形成する際に、船体の一部を突出させるだけでなく、船体中心線ＣＬ上の前方下端部を後方に窪ませたものである。なお、図４（Ａ）において、ＢＬｃ′は従来船モデルのセンターバトックラインである。

かかる第二実施形態によれば、第一実施形態に係る凸部４と比較して、船体の一部を突出させ一部を窪ませることによって相対的に凸部４の前方突出量Ａを確保することができる。したがって、凸部４の設計自由度を向上させることができる。また、究極的には、船体中心線ＣＬ上の前方下端部のみを窪ませることによって、凸部４を形成することもできる。

上述した第一実施形態及び第二実施形態に係る船首形状によれば、船首部２に船底部３から前方に突出した一対の凸部４を形成したことにより、船底部３に巻き込まれる水流が凸部４を避けて流れることから、凸部４の底面に気泡の巻き込みが少ない領域を形成することができる。

したがって、上述した第一実施形態及び第二実施形態によれば、動力を必要とする特別な装置を付加することなく、船底部３に巻き込まれる気泡の流れを制御することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、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船舶
２船首部
３船底部
４凸部
５甲板
６船首隔壁
Ａ前方突出量
Ｂ／２片幅
ＣＬ船体中心線
ＴＬ凸部の最大突出部を通る直線
ＬＷＬ満載喫水線
ＢＬｃセンターバトックライン
ＢＬｔ凸部の最大突出部を通る直線を含むバトックライン
ＷＬｂボトムウォーターライン
ＷＬｄデッキウォーターライン
ＷＬｈ前方突出量が最大突出量の５０％である高さ位置におけるウォーターライン
ＷＬｎ前方突出量が最大突出量の０％である高さ位置におけるウォーターライン
Ｐ角部
Ｓ気泡低減領域
Ｔ最大突出部
Ｘ凸部の最大突出部を通る直線の船体中心線からの距離

本発明によれば、船首部の船体中心線の両側に配置され、船底部から前方に突出した凸部を備え、前記凸部は、前記船底部で前方突出量が最大となるように構成されており、前記船体中心線を含むセンターバトックラインＢＬｃと前記凸部の最大突出部を通る直線ＴＬを含むバトックラインＢＬｔとはデッキウォーターラインＷＬｄよりも下方で交差するように構成されている、ことを特徴とする船首形状が提供される。

また、本発明によれば、船首部の船体中心線の両側に配置され、船底部から前方に突出した凸部を備え、前記凸部は、前記船底部で前方突出量が最大となるように構成されており、前記船体中心線を含むセンターバトックラインＢＬｃと前記凸部の最大突出部を通る直線ＴＬを含むバトックラインＢＬｔとはデッキウォーターラインＷＬｄよりも下方で交差するように構成されている、ことを特徴とする船首形状を備えた船舶が提供される。

Claims

船首部の船体中心線の両側に配置され、船底部から前方に突出した凸部を備え、
前記凸部は、前記船底部で前方突出量が最大となるように構成されている、
ことを特徴とする船首形状。
前記前方突出量は、満載喫水線を基準に設定されている、請求項１に記載の船首形状。
前記前方突出量は、満載喫水線が浅い船舶では大きく設定され、満載喫水線が深い船舶では小さく設定されている、請求項２に記載の船首形状。
前記凸部は、最大突出部が前記船体中心線から片幅の１０〜４０％の範囲に位置するように構成されている、請求項１に記載の船首形状。
前記凸部は、最大突出部が前記船体中心線から片幅の２０〜３０％の範囲に位置するように構成されている、請求項１に記載の船首形状。
前記凸部は、船首隔壁よりも前方に形成されている、請求項１に記載の船首形状。
前記凸部の底面に運航状態を計測するセンサーを備える、請求項１に記載の船首形状。
請求項１〜７の何れか一項に記載の船首形状を備えた船舶。