JP3905805B2

JP3905805B2 - 船舶

Info

Publication number: JP3905805B2
Application number: JP2002236248A
Authority: JP
Inventors: 紀幸佐々木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Marine and Engineering Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Marine and Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2022-08-14
Also published as: JP2004074891A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船首にバルブを備えた船舶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タンカーに代表される肥大船は、限られた船のサイズの中で大量の貨物を運ぶことで経済性を高めている。この限られた船のサイズの中で、船首部を肥大化させていくと、当然ながら船の抵抗、とりわけ造波抵抗が増大する。従って、船尾部を肥大化させるのが船型的には経済的である。しかし、船尾部の肥大度のみを増大させたのでは、トリムの発生等により船の姿勢が不安定化する等、種々の問題が生じるため、船首部の肥大度も併せて増大させないと、船としての基本性能を満たさない。
【０００３】
このような背景から、肥大船においては船尾部のみならず船首部の肥大化も図られるが、かかる船首部の肥大化による造波抵抗の低減を図るためには、船首形状を好適に設計する必要がある。
【０００４】
これまで船首形状については様々な形状が考案されており、大別すればスプーンバウに代表されるようなバルブ無し船型と、バルバスバウと呼ばれるような船首に前方に突出するバルブを備えたバルブ付き船型が挙げられる。肥大船においても、かかるバルブ付き船型を採用したものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したバルブ付き船型を有する肥大船において、バルブは高速船のように船首波と干渉させてその減少を図るために設けられるのではなく、バラスト喫水付近で前方に比較的鋭角で突出するように設けられ、主としてバラスト時における砕波抵抗を抑える目的で設けられていた。従って、満載喫水状態において造波抵抗の低減の効果はほとんど期待できず、その効果はバルブ無し船型の船舶とそれほど差異はなかった。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために為されたものであり、造波抵抗の低減、特に満載喫水状態における造波抵抗の低減を図ることが可能な船舶を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、船首形状について鋭意検討を行った。そして、従来のバルブ形状の常識を覆し、バルブの上面を満載喫水線と交差させることで、満載喫水状態において造波干渉を利用して造波抵抗の低減を図り得ることを見出した。また、従来のバルブサイズの常識を覆し、バルブの体積を公知のものより十分に大きくすることで、トリムの問題等を生じることなく船体の肩部における肥大化を抑制することができ、これにより造波抵抗の低減を図り得ることを見出した。本発明は、上記した知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明に係る船舶は、船首に前方に突出するバルブを備える船舶であって、満載喫水線がバルブの上面と交差する位置にあることを特徴とする。
【０００９】
この船舶では、バルブの上面を満載喫水線と交差させることで、満載喫水状態において造波干渉を利用して、満載喫水状態における造波抵抗の低減を図ることが可能となる。特にこの船舶では、氷海中において満載喫水状態でバルブの上面を砕氷面として利用することもできる。
【００１０】
本発明に係る船舶は、当該船舶の最大幅をＢとし、満載喫水をｄとし、バルブの船首船尾方向の長さをＬ_Bとし、バルブの体積をＶ_Bとしたとき、０．１＜（Ｖ_B／Ｂ・ｄ・Ｌ_B）＜０．２５の関係を満たすと好ましい。このようにすれば、トリムの問題等を生じることなく船体の肩部における肥大化を抑制することができ、これにより造波抵抗の一層の低減を図ることが可能となる。
【００１１】
本発明に係る船舶は、バルブの上面の平均傾斜角が０°より大きく４５°より小さいと好ましい。このようにすれば、造波抵抗の低減に効果的である。
【００１２】
本発明に係る船舶は、満載喫水線の位置において水平方向に切ったときの船体の断面積をＳ１とし、バルブの中心高さ位置において水平方向に切ったときの船体の断面積をＳ２とし、バルブの基端部の上端位置において水平方向に切ったときの船体の断面積をＳ３としたとき、０．０１≦（Ｓ２−Ｓ３）／Ｓ１の関係を満たすと好ましい。このようにすれば、バルブの体積を大きくすることができ、その結果、トリムの問題等を生じることなく船体の肩部における肥大化を抑制することができるようになって、これにより造波抵抗の一層の低減を図ることが可能となる。
【００１３】
また本発明に係る船舶は、船首に前方に突出するバルブを備える船舶であって、当該船舶の最大幅をＢとし、満載喫水をｄとし、バルブの船首船尾方向の長さをＬ_Bとし、バルブの体積をＶ_Bとしたとき、０．１＜（Ｖ_B／Ｂ・ｄ・Ｌ_B）＜０．２５の関係を満たすことを特徴とする。
【００１４】
この船舶では、上記のように構成することで、トリムの問題等を生じることなく船体の肩部における肥大化を抑制することができ、これにより造波抵抗の低減を図ることが可能となる。
【００１５】
本発明に係る船舶は、肥脊係数Ｃ_bが０．７より大きいと好ましく、またフルード数Ｆ_nが０．２５より小さいと好ましい。本発明は、このような低速の肥大船において好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る船舶を示す図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、船舶１０は、船体１２、船体１２に取り付けられた推進器１４、推進方向を制御する舵１６、などを備えている。
【００１８】
船体１２は、船首部２０、船体中央部２２、及び船尾部２４を有している。本実施形態に係る船舶１０は、原油タンカー等の肥大船であり、船体中央部２２にはオイルタンク等の複数の船倉が設けられている。そして、前記した推進器１４及び舵１６は、船体１２の船尾部２４に設けられている。
【００１９】
船首部２０は、満載喫水状態における造波抵抗の低減が図られるように形状設計されている。これについては、後で詳細に説明する。
【００２０】
本実施形態に係る船舶１０は、前述のとおり肥脊係数Ｃ_bが０．７より大きい、好ましくは０．８０〜０．９０である肥大船である。そして、フルード数Ｆ_nが０．２５より小さい、好ましくは０．１２〜０．２０である低速船である。ここで肥脊係数Ｃ_bは、船舶１０の全長をＬとし、最大幅をＢとし、満載喫水をｄとしたとき、船体１２の体積と、ＬとＢとｄとの積との体積比で表される。すなわち、図２に示すように、縦がＢで横がＬで高さがｄで表されるボックスを考えたとき、肥脊係数Ｃ_bはこのボックスに対する船体１２の体積割合で表される。
【００２１】
また、フルード数Ｆ_nは、船舶１０の速度をｖとし、全長をＬとし、重力加速度をｇとしたとき、ｖ／（ｇ・Ｌ）^1/2で表される。
【００２２】
本実施形態に係る船舶１０は、船首部２０の形状が特徴的である。すなわち、図３に示すように、船首には前方に突出するバルブ（突起部）３０が設けられている。このバルブ３０は、船首船尾方向（船体中心線Ｘに沿う方向）の長さがＬ_Bである。バルブ３０の長さＬ_Bは、バルブ３０の最先端と突出が始まる基端部との間の距離により規定される。
【００２３】
そして、バルブ３０は基端部から最先端へ向かって下方に傾斜する上面３０ａを有しており、満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．（Loaded Water Line）がバルブ３０の上面３０ａと交差している。すなわち、図１（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線で示すように、船体中心線Ｘに沿う船舶１０の鉛直断面を考えたとき、満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．がバルブ３０の上面３０ａの稜線と交差する位置に来る。
【００２４】
このように、バルブ３０の上面３０ａを満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．と交差させることで、満載喫水状態において造波干渉を利用して、満載喫水状態における造波抵抗の低減を図ることが可能となる。特にこの船舶１０では、氷海中において満載喫水状態でバルブ３０の上面３０ａを砕氷面として利用することもできる。
【００２５】
また本実施形態に係る船舶１０では、当該船舶１０の最大幅をＢとし、満載喫水をｄとし、バルブ３０の船首船尾方向の長さをＬ_Bとし、バルブ３０の体積をＶ_Bとしたとき、バルブサイズ比Ｖ_B／Ｂ・ｄ・Ｌ_Bは、
０．１＜（Ｖ_B／Ｂ・ｄ・Ｌ_B）＜０．２５・・・（１）
の関係を満たしている。このように、バルブサイズ比を従来の船舶より十分に大きくすることにより、トリムの問題等を生じることなく船体１２の肩部における肥大化を抑制することができ、これにより造波抵抗の一層の低減を図ることが可能となる。すなわち、船体１２の肩部の体積を削ぎ落とすと（図４に示すように、満載喫水位置での船側を破線から実線に変更すると）、その分だけ他の部分を肥大化させる必要がある。しかしながら、削ぎ落とした分について船体１２の後半部分で肥大化を図ると、船尾部２４の浮力が大きくなって船首部２０が沈むトリムの問題等が生じるおそれがある。このとき、従来の常識を覆して、上記（１）式を満たすようにバルブ３０を設計することで、トリムの問題等を生じることなく船体１２の肩部における肥大化を抑制することができ、これにより造波抵抗の低減を図ることが可能となる。
【００２６】
ここで、バルブ３０の上面３０ａと満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．との交点をＣとしたとき、バルブ３０の基端部から交点Ｃまでの船首船尾方向の長さｌ（図３参照）は、
０．１Ｌ_B ＜ｌ＜０．９Ｌ_B ・・・（２）
であると好ましく、
０．４Ｌ_B ＜ｌ＜０．８Ｌ_B ・・・（３）
であるとより好ましい。このようにすれば、造波干渉の効果を確実に利用して、造波抵抗を効果的に低減することができる。
【００２７】
また、図３に示すように、バルブ３０の上面３０ａの傾斜角αの平均値（稜線の平均傾斜角）は、０°より大きく４５°より小さいと好ましく、５°より大きく３０°より小さいとより好ましい。傾斜角αの平均値が０°以下あるいは４５°以上であると、造波干渉の効果が低減する傾向にあるからである。なお、傾斜角αの平均値が５°より大きく３０°より小さいと、砕氷性能の観点からも好ましい。
【００２８】
さらに、図５に示すように、満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．の位置（図５（ａ）におけるＡ線の位置）において水平方向に切ったときの船体１２の断面積をＳ１とし、バルブ３０の中心高さ位置（図５（ａ）におけるＢ線の位置）において水平方向に切ったときの船体１２の断面積をＳ２とし、バルブ３０の基端部の上端位置Ｋ（図５（ａ）におけるＣ線の位置）において水平方向に切ったときの船体１２の断面積をＳ３としたとき、０．０１≦（Ｓ２−Ｓ３）／Ｓ１の関係を満たすと好ましい。すなわち、図５（ｂ）に示すように、本実施形態に係る船舶１０では、バルブ３０の中心高さ位置において水平方向に切ったときの船体１２の断面における輪郭線と、バルブ３０の基端部の上端位置Ｋにおいて水平方向に切ったときの船体１２の断面における輪郭線とは、船体１２の肩部において実質的に接している。そして、Ｃ線における断面とＢ線における断面とで規定される、図５（ｂ）中において斜線で示す部分の面積（Ｓ２−Ｓ３）の、Ａ線における船体１２の断面積に対する割合が１％以上であると好ましい。
【００２９】
このようにすれば、バルブ３０の体積を従来公知の船舶と比較して十分に大きくすることができ、その結果、トリムの問題等を生じることなく船体１２の肩部における肥大化を抑制することができるようになって、これにより造波抵抗の一層の低減を図ることが可能となる。
【００３０】
なお、従来の船舶では、図６に示すように、満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．の位置（図６（ａ）におけるＡ線の位置）において水平方向に切ったときの船体の断面積Ｓ１と、バルブの基端部の上端位置（図６（ａ）におけるＣ線の位置）において水平方向に切ったときの船体の断面積Ｓ３とは実質的に等しい。そして、バルブの中心高さ位置において水平方向に切ったときの船体の断面における輪郭線と、バルブの基端部の上端位置において水平方向に切ったときの船体の断面における輪郭線とは、図６（ｂ）に示すように、船体の肩部において接することなく交差している。そして、Ｃ線における断面とＢ線における断面とで規定される、図６（ｂ）中において斜線で示す部分の面積（Ｓ２−Ｓ３）の、Ａ線における船体の断面積に対する割合は０．５％以下であり、低い値となる。
【００３１】
図７は、満載喫水時におけるバルブサイズ比Ｖ_B／Ｂ・ｄ・Ｌ_Bと造波抵抗係数との関係を示すグラフである。造波抵抗係数は、
Ｒ_W／（ρ・Ｖ_S ²・∇^2/3）・１０００・・・（４）
で表される。ここで、Ｒ_Wは造波抵抗（単位：ｋｇ）であり、ρは海水密度（単位：ｋｇｓｅｃ²／ｍ⁴）であり、Ｖ_Sは速力（単位：ｍ／ｓｅｃ）であり、∇は排水量（ｍ³）である。
【００３２】
図７に示すように、バルブサイズ比Ｖ_B／Ｂ・ｄ・Ｌ_Bが０．１〜０．２５のとき造波抵抗係数は低い値を示し、特にバルブサイズ比が０．１３〜０．２のとき造波抵抗係数が一層低くなるため好ましく、更に０．１６〜０．１８であると最も好ましい。なお、図９に示すような満載喫水状態でバルブが水面下にある従来の船舶では、バルブサイズ比は０．０５〜０．０８程度であった。これに対し、本実施形態に係る船舶１０では、図８に示すように、満載喫水線Ｌ．Ｗ．Ｌ．をバルブ３０の上面３０ａと交差させることで造波干渉を利用することが可能となり、造波抵抗の低減を図ることができる。そして、バルブサイズ比を上記のように設定することで、造波抵抗の効果的な低減を図ることができる。
【００３３】
図１０は、満載喫水状態におけるフルード数Ｆ_nと造波抵抗係数との関係を示すグラフである。図１０において、三角は実施例（本実施形態に係る船舶）のデータを示し、四角は比較例（従来の船舶）のデータを示す。図１０では、デザインスピードにおけるフルード数Ｆ_nを０．１６５として設計している。なお、バルブサイズ比は実施例では０．１８であり、比較例では０．０７であった。
【００３４】
図１０に示すように、満載喫水状態では、船舶の速力の増加と共に造波抵抗係数が単調に増加し、ある限界点を超えたとき波崩れが発生し始めて造波抵抗係数が急激に増加する。実施例に係る船舶では、比較例に係る船舶と比べて、満載喫水状態における波崩れの限界点が高速側へ押し上げられ、所望のデザインスピードで比較例に係る船舶より造波抵抗係数の低減が図られる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、造波抵抗の低減、特に満載喫水状態における造波抵抗の低減を図ることが可能な船舶が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本実施形態に係る船舶の側面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る船舶の平面図である。
【図２】肥脊係数を説明するための図である。
【図３】船首部を説明するための図である。
【図４】船体の肩部における肥大化を抑制する前後の様子を説明する図である。
【図５】図５（ａ）は本実施形態に係る船舶の船首部の側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＡ線〜Ｃ線の位置における船体の水平断面を示す図である。
【図６】図６（ａ）は従来の船舶の船首部の側面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＡ線〜Ｃ線の位置における船体の水平断面を示す図である。
【図７】バルブサイズ比と造波抵抗係数との関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態に係る船舶の船首部の構成を立体的に示す図である。
【図９】従来の船舶の船首部の構成を立体的に示す図である。
【図１０】フルード数と造波抵抗係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…船舶、１２…船体、２０…船首部、３０…バルブ、３０ａ…上面、Ｌ．Ｗ．Ｌ．…満載喫水線。

Claims

船首に前方に突出するバルブを備える船舶であって、
当該船舶の最大幅をＢとし、満載喫水をｄとし、前記バルブの船首船尾方向の長さをＬ _Ｂとし、前記バルブの体積をＶ _Ｂとしたとき、
０．１＜（Ｖ _Ｂ／Ｂ・ｄ・Ｌ _Ｂ）＜０．２５
の関係を満たすことを特徴とする船舶。
満載喫水線が前記バルブの上面と交差する位置にあることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
前記バルブの上面の平均傾斜角は０°より大きく４５°より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の船舶。
前記満載喫水線の位置において水平方向に切ったときの船体の断面積をＳ１とし、前記バルブの中心高さ位置において水平方向に切ったときの船体の断面積をＳ２とし、前記バルブの基端部の上端位置において水平方向に切ったときの船体の断面積をＳ３としたとき、
０．０１ ≦ （Ｓ２−Ｓ３）／Ｓ１
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の船舶。
肥脊係数Ｃ_ｂが０．７より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の船舶。
フルード数Ｆ_ｎが０．２５より小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の船舶。