JP4297930B2

JP4297930B2 - 船尾ダクト

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Publication number: JP4297930B2
Application number: JP2006256744A
Authority: JP
Inventors: 清東▲浜▼
Original assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Current assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: JP2008074277A

Description

本発明は、航行時に船舶に生ずる剰余抵抗を低減する装置に関する。

船尾端が略垂直に切り立った形状のトランサム型船舶では、船舶が停船しているときや航行速度が低速の場合には、船尾の船底面の後端部は没水しているが、航行速度が高速の場合には、船尾の船底面の後端下部は吃水線上に浮上する。

このため、トランサム型船尾を有する船舶が航行する際、航行速度が低速の場合では、水面がトランサム型船尾の後端下部よりも上方にくるため、この船尾の後方に死水域が発生して抵抗となるという問題が生じる。この低速域における抵抗を低減することを目的とした発明が、特開２００５−５９７１５号公報に開示されている。

特開２００５−５９７１５号公報に開示の発明の概要を、図１０を基に説明する。なお、図１０は、特開２００５−５９７１５号公報に記載の発明の船舶の抵抗低減装置の実施の一形態を示すもので、図１０（ａ）は概略背面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ−Ｘ方向矢視拡大図である。
そして、特開２００５−５９７１５号公報に開示の発明の概要は、船尾船底面１０５の後端部の下方に、船底面１０５と所要の距離を隔てて船幅方向に船底面１０５とほぼ平行に延びる平板状のフィン１０６を配置し、支持ステー１０８を介し船底面１０５に取り付ける。フィン１０６は、船底面１０５との間に形成される隙間１０７が船首側から船尾側に向けて広くなるよう船底面１０５のプロファイル線に対して所要の迎角θで取り付ける。船体１０１を前進させることにより相対的に船底面１０５に沿って生じる水流を、フィン１０６と船底面１０５との隙間７を通過させるときに、この船底面１０５に沿う水流に対し迎角θを持ったフィン１０６の上面にて翼の原理により水流を加速させ、この加速された水流１０９によりトランサム型船尾１０３の下端の水切り能を改善させる、というものである。
特開２００５−５９７１５号公報

しかしながら、特開２００５−５９７１５号公報に開示された発明は、トランサム型船尾を有する船舶の低速域における抵抗を低減することを目的としていて、コンテナ専用船、自動車運搬船およびロールインロールオフ貨物船等の停船時に船尾の船底部が吃水線上に位置するバトックフロー型船舶では、船舶が停船しているときや航行速度が低速の場合であっても、船尾の船底面の後端部は没水せず、死水域は生じない。

ところが、バトックフロー型船舶は、常用速度域（フルード数：Ｆｎ＝０．２０〜０．３０）では船尾水面が盛り上がる船尾波が発生する。また、舵の上部やスケグの後方（船尾側）では水の流れが遅くなるとともに周りの水を引きずることになる。そして、この船尾波と水流の流速低下により、造波抵抗が増大するが、このような現象に対しては、特開２００５−５９７１５号公報に開示された発明では十分に対応ができない。

そこで、本発明は、バトックフロー型船舶が常用速度域で航行するときに生ずる船尾波や、船尾近傍の水流の流速低下による造波抵抗を低減させて船舶の推進効率の向上を図ることができる剰余抵抗低減装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る船尾ダクトは、略垂直に切り立った船尾端を有するバトックフロー型の船尾端近傍の船底面に位置し船体中心線から該船底面に略平行に所定の深さ（Ｈ）を隔てて船幅両方向に延伸する所定の長さ（Ｌ_１）および所定の幅（Ｂ）の船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、前記船底水平板の両端部は平面的に見て船尾側から船首側に所定の迎角度（α）をもって拡がるように形成され、かつ、前記船底水平板は船側から見て船尾側から船首側に前記船底面に対し所定の挟角度（β）をもって拡がるように固定され、前記船底垂直板は船側から見て下辺の長さは前記所定の長さ（Ｌ_１）と同一であり前記船底面に当接する上辺の長さ（Ｌ_２）は該所定の長さ（Ｌ_１）よりも大きく船尾側の辺は前記船舶に対して略垂直である略台形となっている、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る船尾ダクトは、請求項１に記載の船尾ダクトであって、前記所定の深さ（Ｈ）を船尾側における深さ、前記所定の幅（Ｂ）を船尾側における幅、前記所定の長さ（Ｌ_１）を水平に投影された長さおよび前記上辺の長さ（Ｌ_２）を水平に投影された長さとしたときに、前記所定の深さ（Ｈ）は０．１０〜０．２５％Ｌｐｐであり、前記所定の幅（Ｂ）は３５〜６０％Ｂｍｌｄであり、前記所定の長さ（Ｌ_１）は０．３０〜０．６０％Ｌｐｐであり、前記上辺の長さ（Ｌ_２）は０．４０〜０．７５％Ｌｐｐであり、前記所定の迎角度（α）は略５度〜３０度であり、前記所定の挟角度（β）は略３度〜１５度である、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る船尾ダクトは、請求項１に記載の船尾ダクトであって、バトックフロー型の常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）が略０．２０の船尾端近傍の船底面に位置し、船体中心線から船底面に略平行に船幅両方向に延伸する平面的な形状が船側の辺を斜辺とする等辺台形である船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、前記船底水平板は船尾側における前記船底面に対する深さ（Ｈ）が略０．２５％Ｌｐｐであり、船尾側の船幅方向の幅（Ｂ）は略６０％Ｂｍｌｄであり、水平に投影された長さ（Ｌ_１）は略０．６０％Ｌｐｐであり、該船底水平板の両端部の平面的に見た船尾側から船首側に拡がる迎角度（α）は略２０度であり、かつ、前記船底水平板は船側から見て前記船底面に対し挟角度（β）を略８度として船尾側から船首側に拡がるように固定され、前記船底垂直板は船側から見て船尾側の辺が略垂直に立ち上がり船首側の辺が船首に向けて斜め上方に立ち上がる略台形を呈し、前記船底面における該船底垂直板の水平に投影された長さ（Ｌ_２）は略０．７５％Ｌｐｐである、ことを特徴としている。

さらに、本願請求項４に係る船尾ダクトは、請求項１に記載の船尾ダクトであって、バトックフロー型の常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）が略０．２４の船尾端近傍の船底面に位置し、船体中心線から船底面に略平行に船幅両方向に延伸する平面的な形状が船側の辺を斜辺とする等辺台形である船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、前記船底水平板は船尾側における前記船底面に対する深さ（Ｈ）が略０．２０％Ｌｐｐであり、船尾側の船幅方向の幅（Ｂ）は略５５％Ｂｍｌｄであり、水平に投影された長さ（Ｌ_１）は略０．５０％Ｌｐｐであり、該船底水平板の両端部の平面的に見た船尾側から船首側に拡がる迎角度（α）は略１５度であり、かつ、前記船底水平板は船側から見て前記船底面に対し挟角度（β）を略５度として船尾側から船首側に拡がるように固定され、前記船底垂直板は船側から見て船尾側の辺が略垂直に立ち上がり船首側の辺が船首に向けて斜め上方に立ち上がる略台形を呈し、前記船底面における該船底垂直板の水平に投影された長さ（Ｌ_２）は略０．６５％Ｌｐｐである、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る船尾ダクトは、請求項１に記載の船尾ダクトであって、バトックフロー型の常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）が略０．３０の船尾端近傍の船底面に位置し、船体中心線から船底面に略平行に船幅両方向に延伸する平面的な形状が船側の辺を斜辺とする等辺台形である船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、前記船底水平板は船尾側における前記船底面に対する深さ（Ｈ）が略０．１０％Ｌｐｐであり、船尾側の船幅方向の長さ（Ｂ）は略３５％Ｂｍｌｄであり、水平に投影された長さ（Ｌ_１）は略０．３０％Ｌｐｐであり、該船底水平板の両端部の平面的に見た船尾側から船首側に拡がる迎角度（α）は略５度であり、かつ、前記船底水平板は船側から見て前記船底面に対し挟角度（β）を略３度として船尾側から船首側に拡がるように固定され、前記船底垂直板は船側から見て船尾側の辺が略垂直に立ち上がり船首側の辺が船首に向けて斜め上方に立ち上がる略台形を呈し、前記船底面における該船底垂直板の水平に投影された長さ（Ｌ_２）は略０．４０％Ｌｐｐである、ことを特徴としている。

本願請求項１に係る発明によれば、船底水平板と一対の船底垂直板からなる船尾ダクトが、航行時における吃水線下にある船尾端近傍の船底面に固着されている。そして、この船尾ダクトは、船底側から見ると、船尾船底の水線面に合わせて船首側が拡がり船尾側が狭くなるように形成され、船側から見ると、水流の入口に当たる船首側が深く、水流の出口に当たる船尾側が浅くなるように形成されている。このため、常用速度域がフルード数（Ｆｎ）０．２０〜０．３０に相当するバトックフロー型船舶では、この船尾ダクトにより船尾ダクト出口から噴出される水流が加速されるとともに、船尾ダクト後方に生ずる船尾波の拡がりが小さくなり、造波抵抗および形状抵抗を合わせた剰余抵抗が低減し、馬力の低減を図ることができる。

また、本願請求項２に係る発明によれば、所定の深さ（Ｈ）は０．１０〜０．２５％Ｌｐｐ、所定の幅（Ｂ）は３５〜６０Ｂｍｌｄ、所定の長さ（Ｌ_１）は０．３０〜０．６０％Ｌｐｐ、上辺の長さ（Ｌ_２）は０．４０〜０．７５％Ｌｐｐ、所定の迎角度（α）は略５度〜３０度および所定の挟角度（β）は略３度〜１５度としている。所定の迎角度（α）が３０度を超えると、船底垂直板の固有抵抗が大きくなり、所定の挟角度（β）が１５度を超えると、船底水平板の水流から受ける抵抗により船体からの剥離を生ずるおそれがあるため、これらの数値が好ましい。

そして、本願請求項３ないし本願請求項５に係る発明によれば、バトックフロー型の船舶の推進効率が最大となる船尾ダクトの各数値、すなわち、船底面に対する深さ（Ｈ）、船幅方向の幅（Ｂ）、水平に投影された長さ（Ｌ_１）、水平に投影された長さ（Ｌ_２）、迎角度（α）および挟角度（β）を定めている。推進効率が最大となる船尾ダクトの各数値は、常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）や船尾船底の形状により異なるが、フルード数や船舶の種類に応じたこれらの数値とすることにより、馬力が０．５％〜１．０％程度削減できる。なお、これらの数値は水槽実験により求められたものであり、実験の結果については後述する。

以下、本願発明を実施するための最良の形態に係る実施例１ないし実施例３について、図１ないし図９に基づいて説明する。なお、図１は、実施例１に係る船尾ダクト図であり、図１（ａ）は、船尾部の側面図、図１（ｂ）は、船尾部の船底見上げ図、図２は、実施例１に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との比較図であり、図２（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図、図２（ｂ）は、船尾船底の流速比較グラフ、図２（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフ、図３は、実施例１に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフである。また、図４は、実施例２に係る船尾ダクト図であり、図４（ａ）は、船尾部の側面図、図４（ｂ）は、船尾部の船底見上げ図、図５は、実施例２に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との比較図であり、図５（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図、図５（ｂ）は、船尾船底の流速比較グラフ、図５（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフ、図６は、実施例２に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフである。そして、図７は、実施例３に係る船尾ダクト図であり、図７（ａ）は、船尾部の側面図、図７（ｂ）は、船尾部の船底見上げ図、図８は、実施例３に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との比較図であり、図８（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図、図８（ｂ）は、船尾船底の流速比較グラフ、図８（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフ、図９は、実施例３に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフである。

また、図１、図２、図４、図５、図７および図８において、符号１は実施例１に係る船尾ダクト、符号２は実施例２に係る船尾ダクト、符号３は実施例３に係る船尾ダクト、符号１１は船底水平板、符号１３は船底垂直板、符号３０は船舶、符号３３は船尾底端部、符号３５は船尾船底、符号３７は舵、符号４１は水線、符号４３は船尾波、である。また、図１、図２、図４、図５、図７および図８では、図の右側が船首側であり、図の左側が船尾側であり、CLは船体中心線（center line）である。

図１ないし図３を基に、実施例１に係る船尾ダクトについて説明するが、まず、主に、図１に基づいて、実施例１の構成について説明する。
船舶３０は船尾部がオーバーハングしたバトックフローを有する、例えば、コンテナ専用船を想定していて、常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）は略０．２０である。

船尾ダクト１は、鋼製の船底水平板１１と船底水平板１１の両端部から略垂直上方に立設される一対の鋼製の船底垂直板１３、１３から構成され、船尾船底３５に取着された舵３７後方の船尾側の端部に溶着されている。

船底水平板１１は、平面的に見て船幅方向に細長く左右の辺が等しい等辺台形の平板であって、船尾船底３５の表面に対し所定の深さ（Ｈ）が０．２５％Lpp（length between perpendiculars：垂線間長）を保持するように略平行に固定されていて、その両端部は所定の迎角度（α）を略２０度として船尾側から船首側に拡がるように形成されている。なお、ここにいう迎角度とは、船底水平板１１の船尾側の辺から補助線を引きその補助線と船底水平板１１の両端部の辺とのなす角度をいう。そして、船底水平板１１の船幅方向の幅（以下、「所定の幅」という。）（Ｂ）は、船尾側において略６０％Bmld（moulded breadth：船幅）であり、船底水平板１１の水平に投影された長さ（以下、「所定の長さ」という。）（Ｌ_１）は０．６０％Lppとなっている。
さらに、船底水平板１１は、船側から見て船尾船底３５の表面に対し所定の挟角度（β）を略８度として船尾側から船首側に拡がるように固定されている。なお、ここにいう挟角度とは、船尾船底面と船底水平板のなす角度をいう。

一対の船底垂直板１３、１３は、船底水平板１１の両端部から垂直方向に曲折して船尾船底３５の表面に溶着される平板であって、船底水平板１１の両端部と船尾船底３５面を塞いだようになっている。そして、船側から見たときに船底垂直板１３の船尾側の辺は略垂直であり、下辺の長さは所定の長さ（Ｌ_１）に一致して０．６０％Lppであり、船尾船底３５の表面に当接する上辺の水平に投影された長さ（以下、「所定の長さ」という。）（Ｌ_２）は略０．７５％Lppであって、船側から見たときの船底垂直板１３の形状は、略台形となっている。
このような船尾ダクト１の構成により、船尾ダクト１と船尾船底３５が形成する直方体状の空間は、船首側から船尾側にかけて平面的にも立体的にも狭まった漏斗状となっている。

つぎに、上述した構成を有する船尾ダクト１の作用効果について、主に、図２および図３を基に説明する。なお、以下に述べる効果は模型船を使用した水槽実験によるものである。
また、図２（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図であるが、右側が船尾ダクト１を取付けた船舶３０の船底図であり、左側が船尾ダクト１を取付けていない同型の船舶３０の船底図である。そして、図２（ｂ）は船尾船底３５の船尾端における流速分布を示したグラフであり、Ｘ軸を船尾船底３５における船体中心線からの距離とし、Ｙ軸を船速に対する流速の割合としたものであり、実線は船尾ダクト１を取付けていないもの、点線は船尾ダクト１を取付けたものである。

常用速度で航行するときのフルード数（Ｆｎ）が略０．２０の船舶３０には、船尾船底３５の面に水線４１が生ずるが、この水線４１は安定した形となっている。上述したように、船舶３０は、例えば、コンテナ専用船を想定しているが、コンテナ専用船は同じバトックフローを有する自動車運搬船やロールオンロールオフ貨物船に比べて、船尾船底３５が平面に近く、かつ、平面の幅が広くなっている。このため、水線４１の形状は船幅方向に拡がっている。
また、船尾船底３５下を流れる水流の船速について説明すると、図２（ｂ）に示すように、船尾船底３５下を流れる水流の流速の船速に対する割合は、船側縁では船速と同一となって「１」となるが、船体中心部では船速よりも流速が遅くなって「０」に近づき、その間は上に凸の双曲線状となっている。そして、船体中心部における船速に対する流速の割合は、自動車運搬船やロールオンロールオフ貨物船よりも大きくなっている（図５（ｂ）および図８（ｂ）参照）。

実施例１では船舶３０の船尾船底３５下を流れる水流の形状に合わせて、船尾ダクト１の各数値である所定の深さ（Ｈ）、所定の幅（Ｂ）、所定の長さ（Ｌ_１）、所定の長さ（Ｌ_２）、所定の迎角度（α）および所定の挟角度（β）を上記のごとく定めている。このため、船尾船底３５下の水流は、その殆どが船尾ダクト１の船首側入口から入り込み、漏斗状となった船尾ダクト１の船尾側出口から噴出すことになる。この結果、船尾底端部３３後方に生ずる船尾波４３は、図２（ａ）の左側の図のようには拡散せず、図２（ａ）の右側の図のように集束する。

このときの船尾船底３５下を流れる水の流速は、図２（ｂ）に示すように、船体中心線および船側縁では船尾ダクト１を取付けたものと取付けていないものとではそれほど差はないが、船体中心線と船側縁との中間域においては、船尾ダクト１を取付けたもののほうが、船速に対する流速の割合は大きくなっていて、船尾ダクト１の効果が現れていることが窺える。

また、図２（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフであるが、Ｘ軸を船舶の航行速度とし、Ｙ軸を形状抵抗と造波抵抗を合わせた剰余抵抗としたものであり、実線は船尾ダクト１を取付けていないもの、点線は船尾ダクト１を取付けたものである。
グラフから判断できるように、フルード数（Ｆｎ）が略０．２０の船舶３０では、船尾ダクト１を取付けたもののほうが、船尾ダクト１を取付けないものよりも剰余抵抗の低下率が大きいが、常用速度で航行するときに、低下率が略最大となっている。

上記の効果を馬力低減率で見たグラフが図３である。図３は、Ｘ軸を馬力（kw）とし、Ｙ軸を船速（knots）としたグラフであり、実線は船尾ダクト１を取付けていないもの、点線は船尾ダクト１を取付けたものである。
グラフから判断できるように、常用速度で航行するときのフルード数（Ｆｎ）が略０．２０の船舶３０では、馬力低減率は０．５％となっている。

つぎに、図４ないし図６を基に、実施例２に係る船尾ダクトについて説明するが、実施例２に係る船尾ダクトは実施例１に係る船尾ダクトと略同一の構成であり、異なるところは、構成においては船尾ダクトの各寸法及び取り付け位置であり、作用効果においては、馬力低減率等の数値である。このため、実施例２に係る船尾ダクトについては、主に、実施例１に係る船尾ダクトと異なる部分について説明し、その他の説明を省略する。
なお、図５（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図であるが、右側が船尾ダクト２を取付けた船舶３０の船底図であり、左側が船尾ダクト２を取付けていない同型の船舶３０の船底図である。また、図５（ｂ）は船尾船底３５の船尾端における流速分布を示したグラフであり、Ｘ軸を船尾船底３５における船体中心線からの距離とし、Ｙ軸を船速に対する流速の割合としたものであり、実線は船尾ダクト２を取付けていないもの、点線は船尾ダクト２を取付けたものである。そして、図５（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフであるが、Ｘ軸を船舶の航行速度とし、Ｙ軸を形状抵抗と造波抵抗を合わせた剰余抵抗としたものであり、実線は船尾ダクト２を取付けていないもの、点線は船尾ダクト２を取付けたものである。さらに、図６は、船尾ダクト２を取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフであり、Ｘ軸を馬力（kw）とし、Ｙ軸を船速（knots）としたものであり、実線は船尾ダクト２を取付けていないもの、点線は船尾ダクト２を取付けたものである。

実施例２では、船舶３０は船尾部がオーバーハングしたバトックフローを有する、例えば、自動車運搬船を想定していて、常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）は略０．２４である。
船尾ダクト２では、所定の迎角度（α）は略１５度であり、所定の挟角度（β）は略５度である。また、所定の深さ（Ｈ）は０．２％Ｌｐｐであり、所定の幅（Ｂ）は略５５％Ｂｍｌｄであり、所定の長さ（Ｌ_１）は０．５％Ｌｐｐであり、所定の長さ（Ｌ_２）は０．６５％Ｌｐｐである。
このような船尾ダクト２の構成により、船尾ダクト２と船尾船底３５が形成する直方体状の空間は、船首側から船尾側にかけて平面的にも立体的にも狭まった漏斗状となっている。

実施例２に係る船舶は船尾船底３５が平面に近く、かつ、平面の幅が広くなっているものの、前述したコンテナ専用船に比べると平面の幅がやや狭くなっている。このため、水線４１の形状も船幅方向に拡がっているが、その拡がりは、コンテナ専用船に比べるとやや狭くなっている。また、図５（ｂ）に示すように、船尾船底３５下を流れる水流の流速の船速に対する割合は、船側縁では船速と同一となって「１」となるが、船体中心部では船速よりも流速が遅くなって「０」に近づき、その間は上に凸の双曲線状となっている。そして、船体中心部における船速に対する流速の割合は、コンテナ専用船よりも小さく、ロールオンロールオフ貨物船よりも大きくなっている（図２（ｂ）および図８（ｂ）参照）。また、船側縁の流速に対する船体中心部の流速の低下率は実施例１に示したコンテナ専用船タイプのものよりも大きくなっていて、より「０」に近づいている。

実施例２では船舶３０の船尾船底３５下を流れる水流の形状に合わせて、船尾ダクト２の各数値である所定の深さ（Ｈ）、所定の幅（Ｂ）、所定の長さ（Ｌ_１）、所定の長さ（Ｌ_２）、所定の迎角度（α）および所定の挟角度（β）を定めている。このため、船尾船底３５下の水流は、その殆どが船尾ダクト２の船首側入口から入り込み、漏斗状となった船尾ダクト２の船尾側出口から噴出することになる。この結果、船尾底端部３３後方に生ずる船尾波４３は、図５（ａ）の左側の図のようには拡散せず、図５（ａ）の右側の図のように集束する。

このときの船尾船底３５下を流れる水流は、図５（ｂ）に示すように、船体中心線および船側縁では船尾ダクト２１を取付けたものと取付けていないものとではそれほど差はないが、船体中心線と船側縁との中間域においては、船尾ダクト２を取付けたもののほうが、船速に対する流速の割合は大きくなっていて、船尾ダクト２の効果が現れていることが窺える。

また、図５（ｃ）のグラフから判断できるように、フルード数（Ｆｎ）が略０．２４の船舶３０では、船尾ダクト２を取付けたもののほうが、船尾ダクト２を取付けないものよりも剰余抵抗の低下率が大きいが、常用速度で航行するときに、低下率が略最大となっている。

上記の効果を馬力低減率で見たグラフが図６であるが、グラフから判断できるように、常用速度で航行するときのフルード数（Ｆｎ）が略０．２４の船舶３０では、馬力低減率は０．７％となっている。

つぎに、図７ないし図９を基に、実施例３に係る船尾ダクトについて説明するが、実施例３に係る船尾ダクトは実施例１や実施例２に係る船尾ダクトと略同一の構成であり、異なるところは、構成においては、船尾ダクトの各寸法及び取る付け位置であり、作用効果においては、馬力低減率等の数値である。このため、実施例２に係る船尾ダクトについては、主に、実施例１や実施例２に係る船尾ダクトと異なる部分について説明し、その他の説明を省略する。
なお、図８（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図であるが、右側が船尾ダクト３を取付けた船舶３０の船底図であり、左側が船尾ダクト３を取付けていない同型の船舶３０の船底図である。また、図８（ｂ）は船尾船底３５の船尾端における流速分布を示したグラフであり、Ｘ軸を船尾船底３５における船体中心線からの距離とし、Ｙ軸を船速に対する流速の割合としたものであり、実線は船尾ダクト３を取付けていないもの、点線は船尾ダクト３を取付けたものである。そして、図８（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフであるが、Ｘ軸を船舶の航行速度とし、Ｙ軸を形状抵抗と造波抵抗を合わせた剰余抵抗としたものであり、実線は船尾ダクト３を取付けていないもの、点線は船尾ダクト３を取付けたものである。さらに、図９は、実施例３に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフであり、Ｘ軸を馬力（kw）とし、Ｙ軸を船速（knots）としたものであり、実線は船尾ダクト３を取付けていないもの、点線は船尾ダクト３を取付けたものである。

実施例３では、船舶３０は船尾部がオーバーハングしたバトックフローを有する、例えば、ロールオンロールオフ貨物船を想定していて、常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）は略０．３０である。
船尾ダクト３では、所定の迎角度（α）は略５度であり、所定の挟角度（β）は略３度である。また、所定の深さ（Ｈ）は０．１％Ｌｐｐであり、所定の幅（Ｂ）は略３５％Ｂｍｌｄであり、所定の長さ（Ｌ_１）は０．３％Ｌｐｐであり、所定の長さ（Ｌ_２）は０．４％Ｌｐｐである。
このような船尾ダクト３の構成により、船尾ダクト３と船尾船底３５が形成する直方体状の空間は、船首側から船尾側にかけて平面的にも立体的にも狭まった漏斗状となっている。

実施例３に係る船舶は、船尾船底３５が、実施例１のコンテナ専用船や実施例２で示した自動車運搬船に比べると横断面から見て船体中央部がやや下に尖った形状をしていて、かつ、船幅も狭くなっている。このため、水線４１の形状も船幅方向に拡がっているが、その拡がりは、コンテナ専用船（実施例１）や自動車運搬船（実施例２）よりも狭くなっている。また、図８（ｂ）に示すように、船尾船底３５下を流れる水流の流速の船速に対する割合は、船側縁では船速と同一となって「１」となるが、船体中心部では船速よりも流速が遅くなって「０」に近づき、その間は上に凸の双曲線状となっている。そして、船体中心部における船速に対する流速の割合は、コンテナ専用船や自動車運搬船よりも小さくなっている（図２（ｂ）および図５（ｂ）参照）。また、船側縁の流速に対する船体中心部の流速の低下率はコンテナ専用船や自動車運搬船よりも大きくなっていて、より「０」に近づいている。

実施例３では船舶３０の船尾船底３５下を流れる水流の形状に合わせて、船尾ダクト３の各数値である所定の深さ（Ｈ）、所定の幅（Ｂ）、所定の長さ（Ｌ_１）、所定の長さ（Ｌ_２）、所定の迎角度（α）および所定の挟角度（β）を定めている。このため、船尾船底３５下の水流は、その殆どが船尾ダクト２の船首側入口から入り込み、漏斗状となった船尾ダクト２の船尾側出口から噴出すことになる。この結果、船尾底端部３３後方に生ずる船尾波４３は、図８（ａ）の左側の図のようには拡散せず、図８（ａ）の右側の図のように集束する。

このときの船尾船底３５下を流れる水流は、図８（ｂ）に示すように、船体中心線および船側縁では船尾ダクト３を取付けたものと取付けていないものとではそれほど差はないが、船体中心線と船側縁との中間域においては、船尾ダクト３を取付けたもののほうが、船速に対する流速の割合は大きくなっていて、船尾ダクト３の効果が現れていることが窺える。

また、図８（ｃ）のグラフから判断できるように、フルード数（Ｆｎ）が略０．３０の船舶３０では、船尾ダクト３を取付けたもののほうが、船尾ダクト３を取付けないものよりも剰余抵抗の低下率が大きいが、常用速度で航行するときに、低下率が略最大となっている。

上記の効果を馬力低減率で見たグラフが図９であるが、グラフから判断できるように、常用速度で航行するときのフルード数（Ｆｎ）が略０．３０の船舶３０では、馬力低減率は１．０％となっている。

なお、表１は、実施例１ないし実施例３に係る船尾ダクトの各数値、およびその効果である馬力低減率をまとめたものである。

図１は、実施例１に係る船尾ダクト図であり、図１（ａ）は、船尾部の側面図、図１（ｂ）は、船尾部の船底見上げ図である。図２は、実施例１に係る船尾ダクトと船尾ダクトのない従来との比較図であり、図２（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図、図２（ｂ）は、船尾船底の流速比較グラフ、図２（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフ、である。図３は、実施例１に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフである。図４は、実施例２に係る船尾ダクト図であり、図４（ａ）は、船尾部の側面図、図４（ｂ）は、船尾部の船底見上げ図である。図５は、実施例２に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との比較図であり、図５（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図、図５（ｂ）は、船尾船底の流速比較グラフ、図５（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフである。図６は、実施例２に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフである。図７は、実施例３に係る船尾ダクト図であり、図７（ａ）は、船尾部の側面図、図７（ｂ）は、船尾部の船底見上げ図である。図８は、実施例３に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との比較図であり、図８（ａ）は、船尾船底に生ずる水線・船尾波見上げ図、図８（ｂ）は、船尾船底の流速比較グラフ、図８（ｃ）は、船速に対する剰余抵抗比較グラフである。図９は、実施例３に係る船尾ダクトを取付けた船舶と船尾ダクトを取り付けていない船舶との船速−馬力比較グラフである。図１０は、船舶の抵抗低減装置の実施の一形態を示すもので、図１０（ａ）は概略背面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ−Ｘ方向矢視拡大図である。

符号の説明

１実施例１に係る船尾ダクト
２実施例２に係る船尾ダクト
３実施例３に係る船尾ダクト
１１船底水平板
１３船底垂直板
３３船尾底端部
３５船尾船底

Claims

略垂直に切り立った船尾端を有するバトックフロー型の船尾端近傍の船底面に位置し船体中心線から該船底面に略平行に所定の深さ（Ｈ）を隔てて船幅両方向に延伸する所定の長さ（Ｌ_１）および所定の幅（Ｂ）の船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、
前記船底水平板の両端部は平面的に見て船尾側から船首側に所定の迎角度（α）をもって拡がるように形成され、
かつ、前記船底水平板は船側から見て船尾側から船首側に前記船底面に対し所定の挟角度（β）をもって拡がるように固定され、
前記船底垂直板は船側から見て下辺の長さは前記所定の長さ（Ｌ_１）と同一であり前記船底面に当接する上辺の長さ（Ｌ_２）は該所定の長さ（Ｌ_１）よりも大きく船尾側の辺は前記船舶に対して略垂直である略台形となっている、ことを特徴とする船尾ダクト。
前記所定の深さ（Ｈ）を船尾側における深さ、前記所定の幅（Ｂ）を船尾側における幅、前記所定の長さ（Ｌ_１）を水平に投影された長さおよび前記上辺の長さ（Ｌ_２）を水平に投影された長さとしたときに、
前記所定の深さ（Ｈ）は０．１０〜０．２５％Ｌｐｐであり、前記所定の幅（Ｂ）は３５〜６０％Ｂｍｌｄであり、前記所定の長さ（Ｌ_１）は０．３０〜０．６０％Ｌｐｐであり、前記上辺の長さ（Ｌ_２）は０．４０〜０．７５％Ｌｐｐであり、前記所定の迎角度（α）は略５度〜３０度であり、前記所定の挟角度（β）は略３度〜１５度である、ことを特徴とする請求項１に記載の船尾ダクト。
バトックフロー型の常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）が略０．２０の船尾端近傍の船底面に位置し、船体中心線から船底面に略平行に船幅両方向に延伸する平面的な形状が船側の辺を斜辺とする等辺台形である船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、
前記船底水平板は船尾側における前記船底面に対する深さ（Ｈ）が略０．２５％Ｌｐｐであり、船尾側の船幅方向の幅（Ｂ）は略６０％Ｂｍｌｄであり、水平に投影された長さ（Ｌ_１）は略０．６０％Ｌｐｐであり、該船底水平板の両端部の平面的に見た船尾側から船首側に拡がる迎角度（α）は略２０度であり、
かつ、前記船底水平板は船側から見て前記船底面に対し挟角度（β）を略８度として船尾側から船首側に拡がるように固定され、
前記船底垂直板は船側から見て船尾側の辺が略垂直に立ち上がり船首側の辺が船首に向けて斜め上方に立ち上がる略台形を呈し、前記船底面における該船底垂直板の水平に投影された長さ（Ｌ_２）は略０．７５％Ｌｐｐである、ことを特徴とする請求項１に記載の船尾ダクト。
バトックフロー型の常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）が略０．２４の船尾端近傍の船底面に位置し、船体中心線から船底面に略平行に船幅両方向に延伸する平面的な形状が船側の辺を斜辺とする等辺台形である船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、
前記船底水平板は船尾側における前記船底面に対する深さ（Ｈ）が略０．２０％Ｌｐｐであり、船尾側の船幅方向の幅（Ｂ）は略５５％Ｂｍｌｄであり、水平に投影された長さ（Ｌ_１）は略０．５０％Ｌｐｐであり、該船底水平板の両端部の平面的に見た船尾側から船首側に拡がる迎角度（α）は略１５度であり、
かつ、前記船底水平板は船側から見て前記船底面に対し挟角度（β）を略５度として船尾側から船首側に拡がるように固定され、
前記船底垂直板は船側から見て船尾側の辺が略垂直に立ち上がり船首側の辺が船首に向けて斜め上方に立ち上がる略台形を呈し、前記船底面における該船底垂直板の水平に投影された長さ（Ｌ_２）は略０．６５％Ｌｐｐである、ことを特徴とする請求項１に記載の船尾ダクト。
バトックフロー型の常用速度におけるフルード数（Ｆｎ）が略０．３０の船尾端近傍の船底面に位置し、船体中心線から船底面に略平行に船幅両方向に延伸する平面的な形状が船側の辺を斜辺とする等辺台形である船底水平板と、該船底水平板の両端部から垂直方向に曲折して該船底面に固着される一対の船底垂直板とからなり、
前記船底水平板は船尾側における前記船底面に対する深さ（Ｈ）が略０．１０％Ｌｐｐであり、船尾側の船幅方向の長さ（Ｂ）は略３５％Ｂｍｌｄであり、水平に投影された長さ（Ｌ_１）は略０．３０％Ｌｐｐであり、該船底水平板の両端部の平面的に見た船尾側から船首側に拡がる迎角度（α）は略５度であり、
かつ、前記船底水平板は船側から見て前記船底面に対し挟角度（β）を略３度として船尾側から船首側に拡がるように固定され、
前記船底垂直板は船側から見て船尾側の辺が略垂直に立ち上がり船首側の辺が船首に向けて斜め上方に立ち上がる略台形を呈し、前記船底面における該船底垂直板の水平に投影された長さ（Ｌ_２）は略０．４０％Ｌｐｐである、ことを特徴とする請求項１に記載の船尾ダクト。