JP3375743B2 - 船首形状 - Google Patents

船首形状

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JP3375743B2
JP3375743B2 JP18112794A JP18112794A JP3375743B2 JP 3375743 B2 JP3375743 B2 JP 3375743B2 JP 18112794 A JP18112794 A JP 18112794A JP 18112794 A JP18112794 A JP 18112794A JP 3375743 B2 JP3375743 B2 JP 3375743B2
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惟夫 山野
泰夫 斉藤
泰典 岩崎
和典 田口
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/06Shape of fore part
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02T70/10Measures concerning design or construction of watercraft hulls

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、油槽船な
どで積載状態がほとんど満載喫水と軽荷喫水の二喫水で
ある船舶に好適な球状船首を有する船首形状に関する。
本明細書にいう満載喫水線、軽荷喫水線とは、それぞれ
満載計画喫水線、軽荷計画喫水線をさす。
【0002】
【従来の技術】船舶の推進性能を改善する方法として、
球状船首(バルバス・バウ)により造波抵抗および砕波
抵抗(水抵抗の一部)を減少させる方法がある。球状船
首は、これを装備する船舶のあらゆる運航状態に対して
抵抗減少の効果を均一に発揮することが重要である。し
かし、従来の球状船首は、球状船首の設計喫水付近では
十分に造波抵抗又は砕波抵抗減少効果を発揮するが、そ
れ以外の状態では同様な抵抗減少効果を発揮できていな
い。
【0003】例えば、油槽船などで積載状態がほとんど
満載喫水と軽荷喫水の二喫水である船舶において、造波
抵抗又は砕波抵抗を減少させるための従来技術として、
軽荷状態用の球状船首に、満載状態用の円筒バルブを
設けたもの(実開昭61−68985号)、船首部に
機械的に上下可動な球状船首を設け、各喫水に最適の上
下位置とするもの(例えば特開昭52−15076
号)、前後可動な球状船首を設け、各喫水に最適の突出
量とするもの(例えば特開昭61−166783号)、
船首部をゴム製とし、圧縮空気により各喫水に最適の形
状にする(特開昭61−175193号)などの可変式
球状船首がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例
では、軽荷状態用の球状船首に、それより突出が長い満
載状態用の円筒バルブを設けるため、船の全長が原型の
ものより長くなる。すなわち、その船舶の主要寸法が変
わる。軽荷喫水線より上方の水線先端を鋭利にすること
が軽荷状態での砕波抵抗減少に重要であるにもかかわら
ず、この従来例ではこれに対する配慮が無く、逆に原
型よりもこの部分を太くしており、軽荷状態での水抵抗
は原型よりも逆に増加し推進性能が悪化する。
【0005】また、従来例の可変式球状船首は、いず
れも駆動・変形用に動力を必要とする。また、可変後の
船首形状が不連続・いびつになる可能性があり、推進性
能を劣化させる可能性がある。
【0006】この出願に係る発明は、かかる従来技術の
課題に着目して、油槽船などで積載状態がほとんど満載
喫水と軽荷喫水の二喫水である船舶において、船舶の主
要寸法を変えることなく、駆動・変形用の動力を必要と
せず、主船体との繋がり不連続性が生じないよう球状船
首によりいずれの喫水(状態)でも造波抵抗および砕波
抵抗の減少を図り、推進性能を向上させることを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、こ
の出願に係る請求項1の船首形状は、船舶の船首形状に
おいて、満載喫水線の近傍下方で軽荷喫水線より上方に
満載状態用球状船首部と、軽荷喫水の近傍に軽荷状態用
球状船首部とを有し、この二つの球状船首部の間を正面
形状において凹状曲面から成る括れ部分で滑らかに接続
して該球状船首部分全体の正面断面形状を略瓢箪状に形
成し、満載状態用球状船首部の上面を、この上面より上
方の水を加速させるべく船幅方向に平坦状に形成すると
共に該上面の上方近傍に該満載喫水線を位置せしめ、し
かも、軽荷喫水線を上記括れ部分の開始点にほぼ一致す
るところに位置せしめたことを特徴とする。
【0008】請求項2の船首形状は、上記構成において
括れ部分が船首垂線の後方まで延びていることを特徴と
する。
【0009】請求項3の船首形状は、上記いずれかの構
成において側面形状において満載喫水用球状船首部の最
大突出点と軽荷状態用球状船首部の最大突出点とが直線
又は凹状曲線で接続されていることを特徴とする。
【0010】請求項4の船首形状は、上記いずれかの構
成において水平断面形状において、満載状態用球状船首
部と軽荷状態用球状船首部をつなぐ括れ部分の船体前端
が鋭利な先細り形状になっていることを特徴とする。
【0011】
【作用】請求項1〜では、満載喫水線の近傍下方で軽
荷喫水線より上方に満載状態用に設計された球状船首部
を備え、軽荷喫水線の近傍に軽荷状態用に設計された球
状船首を備えており、しかも両球状船首部の間を結ぶ括
れ部分により、満載喫水と軽荷喫水の二喫水に対して各
々の状態において互いに大きな干渉を受けることなく、
造波抵抗および砕波抵抗の減少作用が発揮される。しか
も満載状態用球状船首部の平坦状に形成した上面を極力
満載喫水線に近づけたので、この部分の水が加速され圧
力が下がるので波の盛り上がりが減り造波抵抗および砕
波抵抗の低減作用を奏する。
【0012】特に、請求項2〜4では、図4にも示すよ
うに軽荷喫水における船首流れが砕波を殆ど生じること
なく、スムーズに船体後方に乱れのない流場を呈し、砕
波抵抗の減少作用が顕著に発揮される。
【0013】
【実施例】以下、この出願に係る発明の実施例を図面に
基づき説明する。
【0014】図1〜図3は、この出願発明の実施例に係
る船首形状で、図1はその斜視図、図2(a) は船首部分
の形状を示す側面図、同(b) は図2(a)におけるA−A断
面図、図3 に示すb,c,dのラインは、それぞれ図2
(b)におけるB−B断面、C−C断面、D−D断面のお
ける船体ラインである。
【0015】これらの図に示すように、満載喫水線WL
1 の近傍下方で軽荷喫水線WL2 より上方に満載状態用
に設計された、すなわち満載状態で造波抵抗および砕波
抵抗の減少作用を発揮できる満載状態用球状船首部1が
設けられ、更に、軽荷喫水線WL2 の近傍に軽荷状態用
に設計された、すなわち軽荷状態で造波抵抗および砕波
抵抗の減少作用を発揮できる軽荷状態用球状船首部2が
設けられている。そして、この二つの球状船首部1,2
の間は、両球状船首部1,2の最大幅より細い凹状曲面
構造を成す括れ部分3で滑らかに接続されている。従っ
て、当該球状船首部分全体の正面断面形状は、図2(b)
に示す如く略瓢箪状をなしている。
【0016】上記括れ部分3の船体前端は、図3のcラ
インに示すようにできる限り鋭利に( 球状船首構造の強
度上成立する最小の幅に) 形成されるとともに、通常は
図2(a) に示すように船首垂線FPの後方まで延びてお
り(球状船首部2先端よりS.S.9(3/4)付近まで延びるの
が望ましい) 、造波抵抗の減少作用および砕波防止作用
を奏するようになっている。なお、図2(a) に示すよう
に括れ部分3の開始点にほぼ一致するところが軽荷喫水
線WL2 となっている。
【0017】船首部の側面形状において、満載状態用球
状船首部1の最大突出点1aと軽荷状態用球状船首部2
の最大突出点2aとが凹状曲線3a 又は直線3b (仮想
線で示す)で結ばれている。通常、仮想線で示す直線3
b 部は垂直である。
【0018】図1乃至図2(a),(b) に示すように、満載
状態用球状船首部1の上面4を、平坦状に形成し且つ満
載喫水線WL1 の近傍に位置せしめると、この上面4の
上方でこの部分の水が加速されて圧力が下がる結果、船
首部の波の盛り上がりが減り、これにより造波抵抗およ
び砕波抵抗の低減作用が発揮される。
【0019】満載喫水線WL1 が満載状態用球状船首部
1の突出部を外れた、その上面4よりやや上方に設定さ
れているので、船の主要寸法である船の長さ(Lpp)は
変わらない。
【0020】図4はこの出願発明の船首形状の流れ状態
を示す作用図、図5はこれに対する従来の船首形状の流
れ状態を示す作用図、図6は前記この出願発明の船首形
状における造波抵抗減少効果を示す図である。図4と図
5は水槽試験の様子を写真に撮りこれを図示したもので
ある。
【0021】図5に示す従来の球状船首5では、軽荷喫
水で航走中、船首部に生ずる波が広範囲に砕かれた状態
がはっきり認められ、当然ながら砕波抵抗が大きくな
り、たとえ満載喫水での造波抵抗および砕波抵抗は減少
し得たとしても軽荷喫水での造波抵抗および砕波抵抗は
なお大きいことが判った。これに対して図4の本発明の
船首形状では、船首部の括れ部分3に沿って水流が砕け
ることなくスムーズに船体後方に流れて行き、従って船
首部において殆ど砕波が生起せず、砕波抵抗が極小とな
り、結局造波抵抗および砕波抵抗の大幅な減少作用が得
られることが確認された。この点を図示したのが図6
で、縦軸に造波抵抗および砕波抵抗の和、横軸に船速を
とって従来と本発明の造波抵抗および砕波抵抗の和を比
較した図である。従来のものは船速の増加に伴って比例
的に造波抵抗および砕波抵抗の和が増大しているが本発
明のものはあまり変わらない。つまり、従来より大幅な
造波抵抗および砕波抵抗の減少が認められた。かかる造
波抵抗および砕波抵抗の減少は、上述した砕波抵抗の減
少が大いに寄与していることは明らかである。上記水槽
試験によれば、満載・軽荷状態平均で約3%の馬力節減
効果が認められた。
【0022】なお、球状船首部は船体に固定して装備さ
れているため、従来のような可変球状船首に比べて、構
造が単純で建造も容易である。しかも、駆動用の動力も
不要であり、機械的な問題も生じない。また、積載状態
がほとんど満載喫水と軽荷喫水の二喫水近傍である油槽
船などにおいて、船舶の主要寸法を変えることなく、駆
動・変形用の動力を必要としない本発明の効果を水槽試
験により確認した結果、その効果は満載・軽荷状態平均
で約3%の馬力節減効果があった。
【0023】
【発明の効果】請求項1〜では、満載喫水線の近傍下
方で軽荷喫水線より上方に満載状態用に設計された球状
船首部を備え、軽荷喫水線の近傍に軽荷状態用に設計さ
れた球状船首を備えており、しかも両球状船首部の間を
結ぶ括れ部分により、満載喫水と軽荷喫水の二喫水に対
して各々の状態において互いに大きな干渉を受けること
なく、造波抵抗および砕波抵抗の減少効果が得られる。
しかも満載状態用球状船首部の平坦状に形成した上面上
の加速される流量が大きくなって船首部の波の盛り上が
りが減り、造波抵抗および砕波抵抗の減少に寄与しう
る。その結果、推進性能の向上が達成される。
【0024】また、球状船首部は船体に固定して装備さ
れているため、従来のような可変球状船首に比べて、構
造が単純で建造も容易である。しかも、駆動用の動力も
不要であり、機械的な問題も生じない。
【0025】積載状態がほとんど満載喫水と軽荷喫水の
二喫水である油槽船などにおいて、船舶の主要寸法を変
えることなく、駆動・変形用の動力を必要としない本発
明の効果を水槽試験により確認した結果、その効果は満
載・軽荷状態平均で約3%の馬力節減効果を得ることが
できる。
【0026】特に、請求項2〜4では、軽荷喫水におけ
る船首流れが砕波を殆ど生じることなく、スムーズに船
体後方に乱れのない流場を呈し、顕著な砕波抵抗の減少
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願発明の実施例に係る船首形状を示す斜
視図である。
【図2】(a) (b) はそれぞれ同側面図、(a) におけるA
−A断面図である。
【図3】図2(b) におけるB−B断面、C−C断面及び
D−D断面の各位置の船体ライン(左舷のみ示す、右舷
はこれと対称)である。
【図4】本発明の作用図である。
【図5】従来の船首形状の作用図である。
【図6】本発明と従来の作用効果(造波抵抗)の比較図
である。
【符号の説明】
1…満載状態用球状船首部 2…軽荷状態用球状船首部 3…括れ部分 4…満載状態用球状船首部の上面
フロントページの続き (72)発明者 田口 和典 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 実開 昭59−131394(JP,U) 実開 平6−1179(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B63B 1/06 B63B 1/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船舶の船首形状において、満載喫水線の
    近傍下方で軽荷喫水線より上方に満載状態用球状船首部
    と、軽荷喫水の近傍に軽荷状態用球状船首部とを有し、
    この二つの球状船首部の間を正面形状において凹状曲面
    から成る括れ部分で滑らかに接続して該球状船首部分全
    体の正面断面形状を略瓢箪状に形成し、満載状態用球状
    船首部の上面を、この上面より上方の水を加速させるべ
    く船幅方向に平坦状に形成すると共に該上面の上方近傍
    に該満載喫水線を位置せしめ、しかも、軽荷喫水線を上
    記括れ部分の開始点にほぼ一致するところに位置せしめ
    ことを特徴とする船首形状。
  2. 【請求項2】 括れ部分が船首垂線の後方まで延びてい
    ることを特徴とする請求項1記載の船首形状。
  3. 【請求項3】 側面形状において満載状態用球状船首部
    の最大突出点と軽荷状態用球状船首部の最大突出点とが
    直線又は凹状曲線で接続されていることを特徴とする請
    求項1又は2記載の船首形状。
  4. 【請求項4】 水平断面形状において、満載状態用球状
    船首部と軽荷状態用球状船首部をつなぐ括れ部分の船体
    前端が鋭利な先細り形状になっていることを特徴とする
    請求項1又は2又は3記載の船首形状。
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