JP3241447U - バラストレス貨物船 - Google Patents

Abstract

【課題】バラストレス貨物船を提供する。【解決手段】バラストレス貨物船は、長手方向の上側本体と長手方向の下側本体と備える船体であって、下側本体は上側本体の真下に位置し、上側本体及び下側本体は、船体の長さに沿って実質的に矩形の断面を有し、下側本体が上側本体よりも小さい寸法である、船体と、貨物を少なくとも格納するために上側本体に少なくとも対応して配置された少なくとも１つの貨物空間と、下側本体に少なくとも部分的に対応して配置された船内空所と、を備え、下側本体は、上側本体の底壁に接合するそれぞれの側壁を備える。【選択図】図１Ａ

Description

一般に、本考案は、２つの別個の上側本体及び下側本体によって形成される形状を有するバラストシステムの無い船舶、より好ましくは貨物船に関する。

船舶、詳細には貨物船は、船自体の重量と、船上の輸送される貨物の重量とを考慮して設計される。従って、船舶が貨物の無い状態又は部分載荷では、船舶は水面に対して高く浮き、波及び横風を横切ると不安定になり、トリムやヒールの影響を受けやすくなる場合がある。加えて、船舶のプロペラが水面に近づき、これはプロペラのキャビテーション損傷を引き起こす場合があり、さらにプロペラが推奨よりも低い管理状態（ｒｅｇｉｍｅ）で作動するため、プロペラの摩耗が進み、メンテナンスの必要性が高くなる。このような問題を回避するため、通常、船舶には、効率の良いプロペラ、安全な航行を保証し、船舶のバランス調整をするための必要な喫水を維持する海水を収容するタンクを備えるバラストシステムが組み込まれている。通常、バラスト水は、様々な国又は大陸の可能性がある港で積み込まれ、放出される。船舶の高速化により、船舶はバラスト水に含まれる生きた水生種、特に外来海洋種と一緒に短時間に各国間を移動することができるので、このバラスト水が積み込まれた場所から遠く離れた場所で放出されると、これらの生きた水生種の放出により地球規模での生態系の撹乱という環境問題が生じる可能性がある。

バラストタンクへの特定の生物種の侵入を防ぐために、一部の船舶は、生物種を遮る濾過装置を組み込んでいる。他の船舶は、バラスト水に含まれる生きた生物種を死滅させる又は減少させるために、加熱システム、紫外線システム、脱酸素システムなどのバラスト水処理システムを組み込んでいる。しかしながら、これらの解決策はいずれも非効率的であり、設置及び維持コストが高い。さらに、これらの解決策は、作動には大量のエネルギーが必要であり、結果的に燃料の消費量が増え、これはより高い排出につながる。

「バラストフリー船」として知られている一部の船舶は、船の全長を貫く構造トランクを組み込んでいる。バラスト作業では、これらのトランクは、船首の吸込口、船尾の吐出口で海に開放され、吸込口から吐出口まで水流にさらされる。このようにして、トランクを浸水させ、船体の浮力を減少させ、所望のバラスト喫水まで沈下させることができる。この種の船舶の例は、米国公開第２００３０１９４１３号（Ｐａｒｓｏｎｓ）に開示されている。しかしながら、この解決策は技術的に複雑であり、水上を移動する際に船体に大きな抵抗が加わる。

加えて、本技術分野ではバラストシステムのない多胴船も知られている。この種の船舶は、バラスト水を運ぶ必要がない。しかしながら、この種の船舶の製造コスト及び維持コストは、単胴船よりも著しく高い。それに加えて、多胴船の特殊な設計に起因して、十分な大きさの船倉を組み込むことは困難であり、ビーム（ｂｅａｍ）は単胴船よりかなり大きい。多胴船の他の欠点は、低速で重い荷物を運ぶと、接水面積及び航行抵抗が大きくなることである。

本技術分野では、ハイビーム（ｈｉｇｈ ｂｅａｍ）が備わっているＶ字形の船底勾配を有する船舶が知られている。この種の船舶は、異なる貨物条件下で船舶の重心を適切に制御するために、バラスト水を必要としない場合がある。しかしながら、これらの解決策は、特定の船体形状、寸法、又は形状を必要とする貨物、例えば物体、固体材料等の輸送に適用することができない。

米国公開第２００３０１９４１３号

従って、上記のすべての欠点を回避し、船舶貨物船の安全かつ効率的な航行を保証する、バラスト水システムに代わる解決策を見つけることが望ましいことになる。

本考案の目的は、バラストレス船舶、詳細にはバラストレス貨物船であり、これは、貨物船倉として機能する長手方向の上側本体と、浮力修正体積として機能する長手方向の下側本体とを有する船体を備え、下側本体は上側本体の真下に配置されている。上側本体及び下側本体は、船体の長さに沿って実質的に矩形の断面を有するが、下側本体は上側本体よりも小さな寸法（より狭い、より浅い）である。そのため、中央横断面では、片側につき１つではなく２つのビルジが存在する。従来の設計におけるバラスト効果概念（バラストあり）は、船体の浮力体積の好都合な減少によって置き換えられる。より詳細には、上側本体及び下側本体は、船の貨物空間、例えば船倉の長さに沿って実質的に矩形の断面を有することができるが、船の船首部及び船尾部は、実質的に同様の又は異なる断面を有することができる。例えば、船の船首部は、球状船首、クリッパー型船首、湾曲船首、又は他の何らかの種類の船首とすることができる。この船首部は、船体が水を切る際の抵抗を低減するように設計することができる。一方、船尾部は、角型船尾、トランサム船尾、楕円形船尾、ファンテイル船尾、マーチャント船尾など、何らかの種類の船尾とすることができる。

下側本体は、船の中央部（船倉の下）で上側本体の底壁に接合される。両方の本体の底部は、船底勾配を有することができる。この船底勾配は、船舶の長さに沿って変わる場合がある。船首部及び船尾部での上側本体及び下側本体の結合部は、正接連続となり、側壁で発生する場合がある。従って、上部体積及び下部体積は、船舶の前方及び末端部で１つになることができる。

上側本体及び下側本体は、さらに内部構造フレーム又は支柱などによって互いに結合することができる。下側本体は、その縁部に凹領域を特徴付ける断面を与える。下側本体の高さに対する上側本体の高さは、船の最大排水量と最小排水量との間の差に依存することができる。例えば、船の最大排水量と最小排水量との間の差が大きいほど、上側本体の高さに対する下側本体の高さは大きくなる。いくつかの例では、船の型深さに対する上側本体の高さは、４５％－８５％の範囲とすることができる。従って、この例では、船の型深さに対する下側本体の高さは、５５％－１５％の範囲とすることができる。船の最大排水量と最小排水量との間の差を補償するために、船の最大ビーム（上側本体におけるビーム）は、この差が大きいほど船の最大ビームが大きくなるようにさらに変更することができる。あるいは、船のビームと喫水を一緒に変更して、この差を補償することができる。

下側本体の体積の分散配置は、船体浮力の垂直分布を変化させ、異なる船形状の他の公知の船よりも、軽載荷（無載荷）状態での船舶のより深い喫水をもたらす。

バラストレス貨物船は、少なくとも貨物を格納するために上側本体に少なくとも対応して配置された少なくとも１つの貨物空間、換言すると、貨物船倉のような貨物を輸送するための少なくとも１つの容積部をさらに備える。この船倉は、上側本体によって画定される空間を完全に占めること、又は、上側本体によって画定される空間を完全に又は部分的に占めると共に船の下側本体によって画定される空間を部分的に占めることができる。また、貨物空間は、船舶の甲板を部分的に占めるように上側本体から突出することができる。

また、バラストレス貨物船は、下側本体に対応して船内空所を備える。これらの船内空所は、船舶のフロートタンクとして機能する。これらの船内空所の一部は、船の他のシステム又は要素のうち、燃料タンク、パイプシステム、又は後述するトリム補償システムを格納するためにさらに使用することができる。例示的に、船内空所の体積と船の最大体積排水量との間の比率は、０．１－０．４５の範囲とすることができるが、特定の船の設計に基づいて他の比率にすることができる。

下側本体の断面は、互いに及び上側本体の底壁又は側壁に接合することができる、傾斜側壁を備えることができる。これらの傾斜側壁は、実質的に平らとすること（傾斜側壁は、水面に対して実質的に一定の角度とすること）、又は湾曲すること（傾斜側壁は、水面に対して可変の角度とすること）ができる。いずれの場合も、傾斜側壁の等価平均傾斜（完全に平らな傾斜側壁を有する下側本体の等価体積として得られる）は、水平に対して０．５°と８５°との間の範囲とすることができる。いくつかの実施形態では、下側本体は、船底の中央部に位置し、船体の長さに沿って、より好ましくは貨物空間の長さに沿って、平らな底部（平らな底壁としても知られる）をさらに備え、傾斜側壁は、下側本体が実質的に切頭されたＶ字形の断面を有するように、平らな底部の両側に形成されるようになっている。この下側本体の接頭されたＶ字形断面は、実質的に逆台形断面に類似している。

このように定義された大部分が角柱状の船舶の長さにおける断面形状は、異なる船の幾何形状を有する他の既知の船の２つのビルジの代わりに、特有の４つのビルジを形成する。このビルジは丸みを帯びること、又はそれらの成形側板及び底板は斜めに接合することができる。

バラストレス貨物船は、事前に設定されたパラメータに関して、パラメータが、船の最大喫水（Ｔ_max）、最小喫水（Ｔ_min）、及び最大ビーム（Ｂ_max）からなるグループから選択されるように規定され、船の幾何形状は、
ｉ）０と０．７との間の範囲である、船の平らな底部の幅と最大水線面積との間の比率（％Ｂ_max）と、
ｉｉ）０と０．８との間の範囲である、上側本体の水中喫水と船の最大喫水との間の比率（％Ｔ_max）と、
ｉｉｉ）０．６５と０．８５との間の範囲にある、

で定義される、船の中央横断面係数（Ｃ_m）と、によって定義される。

本明細書で使用される場合、船の中央横断面係数は、定義された喫水に関する、船の中央横断面の面積と、上記の船の中央横断面の面積を含む矩形の面積と、船の成形ビームに対応する矩形の幅と、上記で定義された喫水に対応する矩形の高さ、との間の比率を意味する。

次に、船の平らな底部の幅（ｂ）と、船の水線面における船の最大ビーム梁（Ｂ_max）との間の比率として定義されている係数％Ｂ_maxは、以下の通りである。

同様に、上側本体の喫水（ｔ）と船の最大喫水（Ｔ_max）の比率として定義されている係数％Ｔ_maxは、以下の通りである。

下側本体の横断面は、バラストシステムを必要とすることなく、十分な喫水及び軽載荷状態での安定性を維持し、プロペラのキャビテーション損傷を防ぐ。また、これは、船体抵抗を低減し、推進効率を向上させる。２つの追加のビルジが存在するので、エディーロール（ｅｄｄｙ ｒｏｌｌ）減衰性が高くなる。下側本体の船内空所の体積は、船の最大喫水を超えないことを保証する（この空間は、船の載荷時にフロートとして機能する）。さらに、下側本体は、胴体の長さに沿って変化して船首でより尖った形状を有することができる。この下側本体の体積の長手方向の分散配置は、喫水の変化に応じて船体の浮力中心の位置を変化させる。

加えて、船体の全長に沿って実質的に矩形の断面を有する上側本体を有し、サイドバラストタンクの使用を回避することで、上側本体において貨物空間が占める空間を最大化して（貨物空間は、船のビームに実質的に対応する幅を有することができる）、下側本体の何らかの空間損失を補償することができる。

船舶の方形係数は、船舶の水面下の体積の、船舶の垂線間の長さ、幅（ビーム）、及び深さ（喫水）によって定義される平行六面体ブロックの体積に対する比率として定義される。いくつかの実施形態では、船のこの方形係数は、傾斜させることができる下側本体の側壁の、基線に対する角度の値によって決まる。

例えば、事前に設定されたＢ_max、Ｔ_max、定数ｔ、及び％Ｔ_max（ｂ及び％Ｂ_maxのみが変化する）に関して、平らな底部に対して傾斜する側壁の角度が大きいほど、方形係数は大きくなることを意味し、逆もまた同様である。他の例では、事前に設定されたＢ_max、Ｔ_max、定数ｂ、及び％Ｂ_max（ｔ及び％Ｔ_maxのみが変化する）に関して、平らな底部に対して傾斜する側壁の角度が大きいほど、方形係数は小さくなることを意味し、逆もまた同様である。加えて、船の中央横断面係数及び方形係数は互いに関連する。すなわち、中央横断面係数が小さいほど、方形係数は小さくなり、逆もまた同様である。

いくつかの実施形態では、方形係数（Ｃ_b）は、

で定義され、０．５２と０．７２との間の範囲であり、ここで、％Ａ_floatmaxは、船の下側本体の平らな底部面積（Ａ_flatbottom）と船の最大水線（Ａ_floatmax）の面積との間の比率である。結果として得られる船の方形係数（Ｃ_b）は、船の最大排水量と最小排水量との間の差に依存することになる。

次に、船の下側本体の平らな底部の面積（Ａ_flatbottom）と、船の最大水線の面積（Ａ_floatmax）との間の比率として定義されている係数％Ａ_floatmaxは（船舶が平底を有しない場合、この比率はゼロになる）、以下の通りである。

いくつかの実施形態では、船がその最小喫水（最小重量）にある場合、下側本体は少なくとも部分的に水面下にあり、船がその最大喫水（最大重量）にある場合、下側本体は完全に水面下にあり、上側本体は部分的に水面下にある。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの貨物空間は、船倉であり、より詳細には箱型船倉である。そのような実施形態では、船にサイドバラストタンクがないことに起因して、船倉は、船の長さに沿って船のビームに実質的に対応する幅を有することができる。従って、船倉は、船内の空間占有率を最大化することができる。その結果、下側本体の存在による船倉の型深さの減少は、船倉の幅の増加で補償することができる。

箱型船倉に関して、下側本体の平らな底部と上側本体の側壁との間の移行が船舶の流体力学的パラメータに与える影響は特に意味がある。その理由は、箱型船倉は安定性の理由から船内のできるだけ低い位置に置かれ、また最大喫水が過大でないことに貢献するので、最小喫水で最大値（成形幅）に達することが重要であるからである。従って、このような箱型船倉に関して、下側本体の側壁は、平らな底部に対して他の既知の船倉よりも小さな角度を有する場合がある。例えば、箱型船倉の場合、傾斜側壁は、平らな底部に対して０．５°から８５°の範囲とすることができる角度を有することができる。

いくつかの実施形態では、船の最小喫水は、船舶の推進システムに依存する。換言すると、最小喫水は、船の推進システムのプロペラを適切に水没させるのに必要な喫水とすることができる。さらに、船の最小喫水は、船舶の安定性及び凌波性の要件に依存する場合がある。

いくつかの実施形態では、バラストレス貨物船は、２つのプロペラを備える。そのような実施形態では、２つの推進機関をさらに備えることができ、バラストレス貨物船は、船が最小喫水で航行する場合、２つの推進機関のうちの一方だけが２つのプロペラに動力供給するように構成され、船が最小喫水よりも高い喫水で航行する場合、各推進機関が２つのプロペラのうちの対応するプロペラに動力供給するようになっている。主として、極端な貨物状態として、空載荷及び満載荷の２つが明確に区別される。貨物船が空載荷（貨物なし）の場合、排水量及び喫水は小さく、水上を移動する際の船の抵抗も小さい（省エネルギー）。満載荷（最大載貨重量トン数）で航行する場合、バラストレス貨物船の抗力は、従来の貨物船の航路での抗力に非常に類似することになる。このことは，どちらの状態でも船舶の推進に必要な動力差が大きいことを意味することになる。貨物が無い状態では，喫水が船の正常な運航に必要な最小値まで低下しているので、１つの推進機関が、２つのプロペラに動力供給するために使用される。最小喫水より高い他の喫水に関しては、２つの推進機関の各機関が、２つのプロペラのうちの１つに動力供給するために使用される。いくつかの例では、推進機関は、機械的（Ｌ－Ｄｒｉｖｅ、Ｚ－Ｄｒｉｖｅ）又は電気的動力伝達装置のいずれかを有するＡＳＤ（Ａｚｉｍｕｔｈ Ｓｔｅｒｎ Ｄｒｉｖｅ）型の推進機関などの、ディーゼル電気推進機関とすることができ、これは、プロペラのそれぞれに供給される動力の良好な制御を可能にする。これらのディーゼル電気推進機関には、推進機関が必要とする動力に基づいて作動することができる複数の発電機セットによって動力供給することができる。

いくつかの実施形態では、船体は、互いに流体接続された少なくとも２つのタンクを有するトリム補償システムをさらに備え、少なくとも２つのタンクに貯蔵された流体、例えば真水は、船を安定させるために、少なくとも２つのタンクの間で輸送することができる（船上重量転移）。このトリム補償システムは、ヒーリング及びトリミングを補正することができる。バラストレス貨物船内のタンクの大きさ及びタンクの位置は、できるだけ少ない水で十分なトルクを提供するように最適化することができる。いくつかの例では、船舶のヒールを補正するために、互いに流体接続された船体の船側外板（左舷及び右舷）のそれぞれに近接して位置される少なくとも１つのタンクが存在することができ、さらに、船のトリムを補正するために、互いに流体接続された船首に近接する少なくとも１つのタンク及び船尾に近接する他のタンクが存在することができる。

本明細書に記載の貨物船は、バラスト水システムの使用を回避し、結果として、外来海洋種を含む海水の輸送をなくすことができる。従って、この解決策は、他の外国の生態系での外来海洋種の導入の可能性を低減するのに現在の処理方法よりも効果的である。加えて、バラスト水の処理を回避することで、大幅な省エネルギーを実現できる。加えて、タンク、ポンプ、パイプ、及び水バラストシステムの他の要素の設置が回避され、対応する設置及び維持コストが節約される。別の利点は、本明細書に記載される船が、その空載荷状態で水上を移動する間に、その抗力が著しく小さいので、より効率的である（より少ない排水量、より少ない接液面、及びより少ない必要動力）ことである。

明細書を完結させるために及び本考案のより良い理解を可能にするために、一連の図面が提供される。この図面は、本明細書の不可欠な部分を形成し、本考案の実施形態を例示するものであり、本考案の範囲を制限するものとして解釈されるべきではなく、単に本考案を実施することができる方法の一例として解釈されるべきである。

本考案の特定の実施形態によるバラストレス貨物船の底面斜視図を示す。 本考案の特定の実施形態によるバラストレス貨物船の底面図を示す。 本考案の特定の実施形態によるバラストレス貨物船の側面図を示す。 ラインＡ－Ａに沿った図１のバラストレス貨物船の断面図である。 本考案の特定の実施形態による、バラストレス貨物船の断面図であり、バラストレス貨物船を２次元で定義するパラメータを有する。 図３Ａのバラストレス貨物船の断面図であり、バラストレス貨物船を３次元で定義するパラメータを有する。

図１Ａ－Ｃは、本考案の特定の実施形態による、バラストレス貨物容器１００の異なる図を示す。
図１Ａは、バラストレス貨物船１００の底面斜視図である。バラストレス貨物船１００は、船１００の全長に沿って、上側本体１０１及び下側本体１０２を備える。図１Ｂ及び図１Ｃは、それぞれ、船１００の底面図及び側面図を示す。船１００の上側本体１０１及び下側本体１０２は、その中間部に沿って、詳細には、船倉（この図には示されていない）によって占められる空間に沿って実質的に矩形の断面を有する。下側本体１０２は、上側本体１０１よりも狭く、浅い。

船１００の船首部１０３では、下側本体１０２の形状は所定の箇所に向かって先細りになっているが、船尾部１０４では、下側本体１０２は幅広とすることができる（船尾部１０４の下側本体１０２は、船１００の機械などの重量物がより集中して配置される部分である）。これは、船１００のトリミングを回避して、航路抵抗を減少させるのを助ける。上側本体１０１の船首部１０３の幾何形状は、下側本体１０２の船首部１０３の幾何形状に適合するように選択されており、結果として、抗力を増加させて効率を低下させる、上側本体１０１と下側本体１０２との間の非常に大きな「水平」面を回避する。長手方向においてより尖った状態になるこれらの幾何形状は、スラミングを最小にする。所定の箇所で、下側本体１０２は、プロペラを配置するための空間を残して、船１００の底部と上側本体１０１との間の遷移面を画定する。

図１Ａ－Ｃのバラストレス貨物船１００は、特定の幾何形状を有する船首部１０３及び船尾部１０４を提示するが、この船首部及び船尾部は、特定の船の設計に応じて何らかの他の幾何形状を有することができる。

図２は、図１のバラストレス貨物船１００のラインＡ－Ａに沿った断面図である。船１００の上側本体１０１は、船体の船側外板１０５及び底壁１１１と、船１００の甲板１０６とによって画定される実質的に矩形の断面を有する。上側本体１０１の船側外板１０５は、その下端で底壁１１１に接合されており、次に、底壁１１１は、船体の外面上の凹面をもたらす傾斜壁又は湾曲壁１１２を介在させて下側本体１０２の側壁１０７に接合されている。これらの傾斜壁又は湾曲壁１１２は、上側本体１０１の底壁１１１と下側本体１０２との間の遷移ゾーンを規定する。本実施形態では、下側本体１０２の側壁１０７は、平らな底部１０８に対して所定の傾斜を有する。また、下側本体１０２は、船体の流体力学的条件を改善するために、丸みを帯びた下縁部１１３を有している。

下側本体１０２は、船１００のフロートとして機能する船内空所１０９を備える。これらの船内空所１０９は、水面下の船内空所１０９内の空気体積が、従来の船舶の載荷状態における、全部又は一部が空の水面下のバラストタンク内の空気体積と等しくなるように寸法決めされている。例えば、船内空所１０９の容積と船１００の最大容積排水量との比率は、０．１から０．４５の範囲とすることができる。船１００は、上側本体１０１の中に配置され、貨物を格納するための甲板１０６上にわずかに突出する箱型船倉１１０をさらに備える。この船倉１１０は、船１００の船梁に実質的に対応する幅と、船１００の長さに実質的に対応する長さとを有する。詳細には、船倉１１０の長さは、船１００の中間部、すなわち、船首部１０３及び船尾部１０４を除いた部分の長さに実質的に対応することができる。

図２のバラストレス貨物船１００は、船１００の上側本体１０１に対応して配置された船倉１１０を提示するが、船倉１１０は、下側本体１０１の中に含まれる空間を部分的に占めること及び／又は船１００の甲板ラインより上側に突出することもできる。さらに、バラストレス貨物船１００は、単一の船倉を提示するが、いくつかの他の実施形態では、船舶の長さに沿って長手方向に配置された２以上の船倉、船舶の長さに対して横方向に配置された２以上の船倉、又はそれらの何らかの組み合わせとすることができる。

図３Ａは、本考案の特定の実施形態によるバラストレス貨物船２００の断面図であり、船２００の形状を２次元（２Ｄ）で定義するパラメータを含む。図３Ｂは、図３Ａのバラストレス貨物船２００の断面図であり、船２００を３次元（３Ｄ）で定義するパラメータを含む。図３Ａ－Ｂに示されるバラストレス貨物船２００の断面図は、図２の船１００の断面図と同様である。

本明細書で説明するバラストレス貨物船２００は、何らかの載搭条件において、船体の幾何形状、外形、及び浮力分布が設計されており、船の喫水は、常に船体の最小喫水と最大喫水との間にある。本明細書で使用される場合、船舶の船体又は船の喫水は、船体の厚さを含む、船体の喫水線と底部との間の垂直距離を指す。最小喫水は、船舶が適用される海事規制を遵守しながら安全に航行できる最小の水深に相当する。最小喫水は、通常、貨物を搭載して輸送しない状態で到達する。同様に、船舶の最大喫水は、船舶が安全に航行でき、適用される海事規則に適合する最大の水深を指し、通常、船舶の最大許容自重、すなわち満載時に到達する。

最小喫水に相当する船の貨物条件は、舶の総重量が可能な限り小さい状態（Ｗ_min）であり、最小排水量としても知られている。この条件では、総重量は、
－軽荷重量（ＬＴＤ）、
－定数（Ｋ）＝補給品及び消耗品＋乗組員及び携帯品＋オイル及び予備部品＋倉庫携帯品＋その他、
－１０％消費量（タンク内の燃料及びオイル）、
の合計あり、
Ｗ_min＝ＬＴＤ＋Ｋ＋１０％Ｃｏｎｓ．
となる。

従って、最小喫水では、この最小重量（Ｗ_min）と釣り合う船体のアンダーボディの体積（Ｖ_min）をもつ必要がある。
Ｖ_min＝Ｗ_min／ｄ；（ｄ＝１，０２５ｔ／ｍ³；海水比重）

一方，最大喫水に相当する船の貨物条件は，船舶の総重量が最大となる重量（Ｗ_max）である。この条件では、船の重量は、載荷（又は最大）排水量とも呼ばれ、以下の重量の合計となる。
－軽荷重量（ＬＴＤ）、
－載貨重量（ＤＷＴ）＝貨物＋Ｋ＋１００％消費量
の重量の合計であり、
Ｗ_max＝ＬＴＤ＋ＤＷＴ＝Ｄ（満載貨物変位量、船の最大重量）
となる。

従って、最大喫水は、この重量（Ｗ_max）と釣り合う船体のアンダーボディの体積（Ｖ_max）をもつ必要がある。
Ｖ_max＝Ｗ_max／ｄ；（ｄ＝１，０２５ｔ／ｍ³）

Ｖ_maxとＶ_minとの間の移行は、船の浮遊面積の変化に直接関係するアンダーボディの体積増加率を達成する必要があり、換言すると、アンダーボディの体積増加率は、考慮される喫水に関するビーム増加率（Ｂ（Ｔ））に応じて増加する。本明細書で使用される場合、ビームは、船舶の公称水線で測定される最も広い点での船舶の幅を意味する。このビーム増加率は、特に、船の事前に設定された最大喫水、最小喫水及び最大ビームなどのいくつかの設計上の制約によって制限される場合がある。

また、船の喫水（Ｔ）と、対応する重量（Ｗ）とバランスする船体のアンダーボディの体積との関係は、考慮される喫水に関する船の浮遊面積（Ａｆｌｏａｔ（Ｔ））の関数として表現することができる。次に、船の最小喫水（最小重量）の条件は、以下のように浮遊面積の関数として、又はビームの関数として表すことができ、

ここで、ＡＭ_minは、最小喫水条件における中間部の水中部分によって定義される断面積である。

船の最大喫水（最大重量）の条件は、以下のように浮遊面積の関数として又はビームの関数として表すことができ、

ここで、ＡＭ_maxは最大喫水条件における中間部の水中部分によって定義される断面積である。

従って、関数Ａｆｌｏａｔ（Ｔ）及びＢ（Ｔ）を定義することが必要である。この関数は、区間で定義することができる。船体の下側本体に対応する関数の区間では、浮遊面積及びビームは常に増加する。

図３Ａによれば、バラストレス貨物船を定義する初期データ（船のビームは直線的に増加すると考える）は、最大喫水（Ｔ_max）、最小喫水（Ｔ_min）、船体の下側本体の平らな底部の幅（ｂ）と最大ビーム（Ｂ_max）との間の比率（％Ｂ_max）、上側本体の水中喫水（ｔ）（すなわち船体の上側本体の垂直側面寸法）と最大喫水（Ｔ_max）との間の比率（％Ｔ_max）、及び最大ビーム（Ｂ_max）である。この特定の実施形態では、Ｔ_maxは、事前に設定されたパラメータとして考慮されている、すなわち、船のＴ_maxは、中央横断面係数（Ｃ_m）、比率％Ｂ_max、及び比率％Ｔ_maxを得るための制限として使用される。あるいは、これらの寸法（最大喫水、最小喫水、最大ビーム）はすべて互いに関連しているので、最大ビーム（Ｂ_max）又は最小喫水（Ｔ_min）を事前に設定されたパラメータ（制限）として用いて中央横断面係数、比率％Ｂ_max、及び比率％Ｔ_maxを取得することができる。

船の最大及び最小排水量と所与の最大喫水を認識し（制限）、％Ｂ_max及び％Ｔ_maxの値をそれぞれ０から０．７の間で変化させて、

を確立して、バラストレス貨物船を設計するための全ての可能性のある解を見出すことができる。得られた解の各々は、最小喫水と最大ビームを有することになる。その場合、％Ｂ_maxが小さいほど及び％Ｔ_maxが大きいほど、船の中央横断面係数及び方形係数は小さくなる。加えて、中央横断面係数及び方形係数は、下側本体の側壁がより傾斜するほど小さくなることになる。船の中央横断面係数と方形係数は、互いに関連している。すなわち、中央横断面係数が小さいほど、方形係数も小さくなり、逆も同様である。

図３Ｂによれば、バラストレス貨物船を定義する初期データ（船の浮遊面積は直線的に増加し、浮遊面積の変化はビームの変化のみによると考える）は、最大喫水（Ｔ_max）、最小喫水（Ｔ_min）、船体の下側本体の平らな底部の面積（Ａ_flatbottom）と船体の最大喫水線によって定義される面積（Ａ_floatmax）との間の比率（％Ａ_floatmax）、船体の上側本体の垂直側面寸法（ｔ）と最大喫水（Ｔ_max）との間の比率（％Ｔ_max）、及び最大ビーム（Ｂ_max）である。この特定の実施形態では、Ｔ_maxは事前に設定されたパラメータとして考慮されている、すなわち、船のＴ_maxは、方形係数（Ｃ_b）（同様に中央横断面係数（Ｃ_m））、平らな底部の面積と船の最大水線面積との比率、及び上側本体の水中喫水と船の最大喫水との間の比率を取得するための制限として使用される。あるいは、これらの寸法（最大喫水、最小喫水、最大ビーム）は全て互いに関連しているので、最大ビーム又は最小喫水を事前に設定されたパラメータ（制限）として用いて船の比率（％Ａ_floatmax）及び比率（％Ｔ_max）を取得することができる。

船の最大及び最小排水量と所与の最大喫水を認識し（制限）、％Ｂ_max及び％Ａ_floatmaxの値をそれぞれ０から０．７の間で変化させて、

を確立して、バラストレス貨物船を設計するための全ての可能性のある解を見出すことができる。得られた解の各々は、最小喫水と最大ビームをもつことになる。その場合、％Ｂ_maxが小さいほど及び％Ｔ_maxが大きいほど、船の方形係数及び中央横断面係数は小さくなる。加えて、結果として、方形係数及び中央横断面係数は、下側本体の側壁がより傾斜するほど小さくなることになる。船の方形係数と中央横断面係数は、互いに関連している。すなわち、方形係数が小さいほど中央横断面係数は小さくなり、逆も同様である。

船の最小喫水（Ｔ_min）の高さまでの下側本体の設計は、船の浮遊面積の変化に直接関係する下側本体の体積増加率を実現する。換言すると、考慮される喫水に関して，ビーム増加率に応じて下側本体の体積増加率も増加する。従って、最小喫水（Ｔ_min）に対する方形係数（Ｃ_bm）は、最小喫水に対応する高さまでの下側本体の方形係数に等しく、

で定義することができ、ここで_Dは満載排水量₍船の最大重量₎、_Wloadは、船が運搬する貨物の重量、_Wconsは、船の消費物の重量、ｄ＝１０２５ｔ／ｍ³（海水比重）、Ｌは、船の垂線の間の長さ、Ｂは、成形ビームである。

従って、船舶の主要寸法，必須の最小喫水，船舶の載荷量（ＤＷＴ）及び消費量（自律性）に基づいて，最小喫水に対する下側本体の方形係数が決定される。次に、船舶の最小喫水に依存すると共に船舶設計が超えることができない、下側本体の方形係数の値を取得するが、船の方形係数の最大値、結果として最大喫水の最小値を条件とする。

船の最大体積（Ｖ_max）と最小体積（Ｖ_min）との差は、

であり、ここで、Ｃ′_bは、船の最大喫水（Ｔ_max）と最小喫水（Ｔ_min）との間の領域における上側本体の方形係数である。

Ｖ＝Ｗ／ｄであるから、

であり、

である。

このことは、船の最大喫水を、船の主要寸法、必須の最小喫水、載荷量（ＤＷＴ）及び船の消費量（自律性）から決定できることを意味する。
式（１）、（２）から、

を得ることができ、これは、最小喫水までの下側本体の方形係数と、最小喫水と最大喫水との間の上側本体の方形係数との関数として船の方形係数を提供する。

船の上側本体の中央横断面係数（Ｃ′_m）を１とすると（この単純化は、船の方形係数の値を最大化し、従って、最小Ｔ_maxを提供し、これは最小喫水又は最小喫水よりも低い喫水でさえ最大ビームに達することを意味する）、上側本体の方形係数は、上側本体の柱形係数（Ｃ′_p）と等しい。

船の柱形係数（Ｃ_p）及び下側本体の柱形係数（Ｃ_pm）を用いて、上側本体の柱形係数（Ｃ′_p）を求めることができ、

ここで、ＡＭは、最大喫水条件（Ｔ_max）における船の中央横断面の面積であり、ＡＭ_minは、最小喫水条件（Ｔ_min）までの船の中央横断面の面積である。Ｃ′_b＝Ｃ′_pの単純化を適用すると、船の方形係数は、船の柱形係数及び下側本体の柱形係数に基づいて求めることができる。

次に、最大喫水を導出することができる。

船の残りのパラメータは、事前に設定された制約のもとで、これらの方形係数及び最大喫水から導出することができる。
下側本体の柱形係数Ｃ_pmは制限されており、Ｃ′_pが１より小さいので１－ＡＭ＊（１－Ｃ_p）／ＡＭ_minより小さくすることはできない。

Ｃ_pmには低減できない最小値があり、方形係数Ｃ_bはＣ_pmの増加とともに減少するので、Ｃ_pmの値は、（Ｃ′_pの値を考慮して）その最小値にできるだけ近いことが望ましい（最大喫水をできるだけ低くするには、できるだけ大きい方形係数が必要である）。

従って、方形係数の値には、到達できない上限がある。この上限値は、それがもつことができる最小値に等しい下側本体の柱形係数の値に相当し、つまり、Ｃ_pm＝Ｃ_pm（ｍｉｎ）であり、これは上側本体の柱形係数の値を１に等しくする（Ｃ_pm＝１）。

つまり、船の最大喫水は、その値が到達できない下限を有する。

本船の主な特徴は、上記の限界値の範囲内にあることになる。

例示的に、表は、本考案の特定の実施形態によるバラストレス貨物船、従来の低速航行貨物船及び標準貨物船₍いずれもバラストシステムを組み込んでいる₎の様々なパラメータを提示する。

この表で比較したパラメータは、船のビーム（Ｂ）と喫水（Ｔ）の比率（Ｂ／Ｔ）、方形係数（Ｃ_b）、及び中央横断面係数（Ｃ_m）である。比率（Ｂ／Ｔ）、中央横断面係数（Ｃ_m）、及び方形係数（Ｃ_b）の値は、上記の計算式に基づいて求めた。表に示す寸法と比率の定義に関して、バラストレス貨物船では、長さ及びビームは実質的に一定であるとみなされている。従って、定義される最も重要な寸法は、バラストレス貨物船の喫水及び型深さである。

「バラストレス貨物船の範囲」欄は、本明細書に記載されるバラストレス貨物船が該当する値に関する。「低速航行貨物船」欄は、バラストシステムを有する従来の低速航行貨物船が該当する値に関する。「標準船」欄は、従来のバラストシステムを有する貨物船の特定の値に関する。「低速航行貨物船」欄及び「標準船ｌ」欄の値は、先行技術（Ship design: Methodologies of Preliminary Design, Papanikolaou 2014）から既知である。「バラストレス貨物船」欄は、本明細書に記載されるような特定のバラストレス貨物船の値に関し、示されたパラメータに到達するために、船の型深さが変更されている。「バラストレス貨物船 最大値」欄の値は、最大喫水（制限）が従来の貨物船の最大喫水の１５０％の場合に得られる。詳細には、「バラストレス貨物船 最大値」欄は、船の型深さのみを変更し、下側本体がＶ字形の船底勾配を有する（換言すると、下側本体に平らな底部がなく、下側本体が三角形の断面を有する）バラストレス貨物船の値を示している。

本明細書に記載のバラストレス貨物船の比率（Ｂ／Ｔ）は、ビームの代わりに船の形深さを実質的に変更する場合、すなわち船の最大喫水が増加する場合、１．３５－３の範囲である。ビームが大幅に変更され、形深さが変更されない場合（従来の船、すなわちバラストシステムを有する船に比べて同様の最大喫水に達する）、比率（Ｂ／Ｔ）は２－３の間である。比率（Ｂ／Ｔ）の特定の値は、異なる載荷条件及び船の特定の幾何形状に起因して、船の排水量の違いに依存することになる。形深さのみ、ビームのみ、又はその両方を変更することができるため、比率（Ｂ／Ｔ）に関して［１．３５－３］の広い範囲が得られる。その結果、バラストレス貨物船の設計は、比率（Ｂ／Ｔ）が従来の船（例えば、標準貨物船又は低速航行貨物船）のこの比率の値に実質的に等しくなるような解に到達するように定義することができ、バラストレス貨物船の形深さ及びビームは、同様の特性を持つ従来の船の通常の値より高くなるように設定される。Ｃ_bとＣ_mの値は，積の値（ＢｘＴ）に影響されるので，比率（Ｂ／Ｔ）の値には影響されない。

バラストレス貨物船に関して得られた値を従来船又は標準船に関して得られた値と比較すると、バラストレス貨物船の喫水及び／又はビームがいかに高いかが分かる。従って，従来の船（バラストシステムを有する船）に比べて，ビーム及び喫水の掛け算が大きい。方形係数、従って中央横断面係数は、従来船よりも小さい。

本明細書において、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及びその派生語（備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）等）は、排除する意味で理解されるべきではなく、すなわち、これらの用語は、記載され定義されるものがさらなる要素、ステップ等を含み得る可能性を排除すると解釈されるべきでない。本明細書で使用される用語「別の」は、少なくとも２番目以上と定義される。本明細書で使用される用語「結合」は、特段の定めがない限り、介在要素なしで直接的に、又は少なくとも１つの介在要素で間接的に結合されると定義される。２つの要素は、機械的に、電気的に、又は通信路、経路、ネットワーク、又はシステムを介して通信可能に結合することができる。

本考案は、明らかに、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に定義された本考案の全体的な範囲内で、当業者によって考えられるあらゆる変形（例えば、材料、寸法、構成要素、構成などの選択に関して）も包含するものである。

１００ バラストレス貨物船
１０１ 上側本体
１０２ 下側本体
１１０ 貨物空間
１０９ 船内空所
１１１ 底壁
１０７ 側壁

Claims (15)

1. バラストレス貨物船（１００）であって、
   長手方向の上側本体（１０１）と長手方向の下側本体（１０２）と備える船体であって、前記下側本体（１０２）は前記上側本体（１０１）の真下に位置し、前記上側本体（１０１）及び前記下側本体（１０２）は、前記船体の長さに沿って実質的に矩形の断面を有し、前記下側本体（１０２）が前記上側本体（１０１）よりも小さい寸法である、前記船体と、
   貨物を少なくとも格納するために前記上側本体（１０１）に少なくとも対応して配置された少なくとも１つの貨物空間（１１０）と、
   前記下側本体（１０２）に少なくとも部分的に対応する船内空所（１０９）と、
   を備え、
   前記下側本体（１０２）は、前記上側本体（１０１）の底壁（１１１）に接合するそれぞれの側壁（１０７）を備え、
   事前に設定されたパラメータに関し、前記パラメータは、前記船の最大喫水（Ｔ_max）、最小喫水（Ｔ_min）、及び最大ビーム（Ｂ_max）からなるグループから選択され、前記船の幾何形状が、ｉ）０と０．７との間の範囲である、前記船の平らな底部の幅と最大水線面積との間の比率（％Ｂ_max）と、ｉｉ）０と０．８との間の範囲である、前記上側本体の水中喫水と前記船の最大喫水との間の比率（％Ｔ_max）と、ｉｉｉ）０．６５と０．８５との間の範囲にある
   

   

   で定義される前記船の中央横断面係数（Ｃ_m）と、によって定義される、船（１００）。
2. 前記下側本体（１０２）は、前記船体の長さに沿って、前記船体の底部の中央部に配置された平坦な底壁（１０８）と、側壁（１０７）の両方の上部に形成され、前記上側本体（１０１）の前記底壁（１１１）に接合するようになった傾斜壁部（１１２）とを備える、請求項１に記載の船（１００）。
3. 前記船の方形係数（Ｃ_b）は、０．５２と０．７２との間の範囲であり、
   

   

   で定義され、ここで、％Ａ_floatmaxは、前記下側本体（１０２）の前記平らな底壁（１０８）の面積と、前記船の最大水線で定義される面積との間の比率である、請求項１又は２に記載の船（１００）。
4. 前記船が最小重量である場合、前記下側本体（１０２）は少なくとも部分的に水面下にあり、前記船が最大重量である場合、前記下側本体（１０２）は完全に水面下にあり、前記上側本体（１０１）は部分的に水面下にある、請求項１から３のいずれかに記載の船（１００）。
5. 前記少なくとも１つの貨物空間（１１０）は、船倉であり、より好ましくは箱型船倉である、請求項１から４のいずれかに記載の船（１００）。
6. 前記少なくとも１つの貨物空間（１１０）は、前記船の長さに沿って前記船の前記ビームに実質的に対応する幅を有する、請求項１から５のいずれかに記載の船（１００）。
7. 前記船の前記最小喫水は、前記船の推進システムに依存する、請求項１から６のいずれかに記載の船（１００）。
8. ２つのプロペラを備える、請求項１から７のいずれかに記載の船（１００）。
9. ２つの推進機関を備え、前記船が前記最小喫水で航行する場合、前記２つの推進機関のうちの一方だけが２つのプロペラに動力供給するように構成され、前記船が前記最小喫水よりも高い喫水で航行する場合、前記推進機関の各々が前記２つのプロペラのうちの対応するプロペラに動力供給するように構成されている、請求項８に記載の船（１００）。
10. 前記船体は、互いに流体接続された少なくとも２つのタンクを有するトリム補償システムを備え、前記少なくとも２つのタンクに貯蔵された流体は、前記少なくとも２つのタンクの間で輸送されて前記船を安定させるようになっている、請求項１から９のいずれかに記載の船（１００）。
11. 前記上側本体（１０１）及び前記下側本体（１０２）は、前記船の前記少なくとも１つの貨物空間（１１０）の長さに沿って、実質的に矩形の断面を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の船（１００）。
12. 前記下側本体（１０２）は、丸みを帯びた下縁部（１１３）を備える、請求項１から１１のいずれかに記載の船（１００）。
13. 前記下側本体（１０２）の幅は、前記船体の長さに沿って変化し、好ましくは、前記船の船尾部（１０４）に近接して広く、前記船の船首部（１０３）に近接して狭い、請求項１から１２のいずれかに記載の船（１００）。
14. 前記船の中央横断面は、片側につき２つのビルジを備える、請求項１から１３のいずれかに記載の船（１００）。
15. 前記下側本体（１０２）の前記側壁（１０７）は、前記下側本体（１０２）の前記平らな底壁（１０８）に対して傾斜している、請求項１から１４のいずれかに記載の船（１００）。

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