JP4410518B2 - 自動車専用船 - Google Patents

Description

本発明は、複数の車両搭載デッキを有する自動車専用船に関する。

従来から、国内外で生産された自動車は、多数の自動車を収容可能な自動車専用船に積載されて様々な地域へと輸送されている。このような自動車専用船には、多数の自動車を収容すべく、車両搭載デッキが駐車場設備のように多層にわたって設けられることから、自動車専用船の風圧を受ける面積は、他の船舶に比べて著しく大きくなる。このため、従来から、風圧抵抗を低減させて燃費効率等を向上させるために、多層の車両搭載デッキの前端を結合させる船首隔壁に傾斜壁と湾曲壁とが設けられた自動車専用船も知られている（例えば、特許文献１参照。）。

実開昭６３−５０８００号公報

しかしながら、上述のように、風圧抵抗を減少させるべく船首隔壁等を傾斜等させれば、その分だけ自動車の積載スペースが削減されることになる。すなわち、自動車専用船において、自動車の積載台数を維持しつつ、風圧抵抗の低減化を図ることは容易なことではなく、これらを両立させることができる自動車専用船の実現が依然として望まれている。

そこで、本発明は、自動車の積載台数を減少させることなく、風圧抵抗を良好に低減させることができる自動車専用船の提供を目的とする。

本発明による自動車専用船は、複数の車両搭載デッキを有する自動車専用船において、船首側に設けられており、係船機が配置される船首側係船デッキと、船首側係船デッキを囲む外板に設けられた船首側係船窓と、係船窓を閉鎖可能な係船窓閉鎖手段とを備えることを特徴とする。

本発明者らは、自動車専用船の風圧抵抗を低減させるべく鋭意研究を重ね、その過程において、まず、自動車専用船の船首側係船デッキ周りの構造に着目した。ここで、係船機が配置される船首側係船デッキは、自動車専用船を係留する上で必要不可欠なものである。また、かかる船首側係船デッキを囲む外板（外壁）には、係船作業を円滑に進めるために、開口部としての船首側係船窓を設ける必要がある。その一方で、自動車専用船の航行中には、船首側係船窓がその本来の用途に供されることはないといってよい。

これらの点に鑑みて、本発明者らは、船首側係船窓が閉鎖された状態で航行する自動車専用船の風圧抵抗についての実験を行い、その結果、船首側係船窓を閉鎖することにより、自動車専用船の風圧抵抗を良好に低減させ得ることを見出したのである。すなわち、自動車専用船の航行中に船首側係船窓を閉鎖することにより、船首側係船窓が開放されている場合に生じる船首付近の気流の乱れを抑制して、空気の流れをスムースなものとすることができるので、当該気流の乱れに起因する風圧抵抗の増加を抑制することが可能となる。そして、船首側係船窓を閉鎖することによって、自動車の積載スペースが削減されてしまうことはない。従って、この自動車専用船では、自動車の積載台数を減少させることなく、風圧抵抗を良好に低減させることが可能となる。また、係船窓閉鎖手段は、既に就航している船舶に対しても適用可能なものであり、この点からみても、本発明は有用なものであるといえる。

この場合、係船窓閉鎖手段は、係船窓を閉鎖するための閉鎖部材と、この閉鎖部材を開閉するための開閉機構とを含むと好ましい。このような構成を採用すれば、船首側係船窓の開閉作業を容易かつ迅速に実行可能となる。

本発明による他の自動車専用船は、複数の車両搭載デッキを有する自動車専用船において、船尾側に設けられており、係船機が配置される船尾側係船デッキと、船尾側係船デッキを囲む外板に設けられた船尾側係船窓と、船尾側係船窓を介した船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させる空気流入促進手段とを備えることを特徴とする。

本発明者らは、自動車専用船の風圧抵抗を低減させるための研究の過程において、自動車専用船の船尾側係船デッキ周りの構造にも着目した。そして、本発明者らは、様々な実験を行った結果、船首側係船デッキの場合とは異なり、船尾側係船デッキには、むしろ積極的に空気を流入させ、船尾後流部（負圧領域）への空気の流入を促進させることにより、自動車専用船の風圧抵抗を良好に低減させ得るということを見出した。

すなわち、自動車専用船の航行中、船尾付近には、船側外板の最尾端部から空気が剥離することによって負圧領域が形成されるが、船尾側係船窓を介した船尾側係船デッキ上への空気の流入を促進させることにより、当該負圧領域に空気を送り込んで圧力回復を図り、それにより、船体全体の風圧抵抗を低減させることが可能となる。そして、船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させることによって、自動車の積載スペースが削減されてしまうことはない。従って、この自動車専用船においても、自動車の積載台数を減少させることなく、風圧抵抗を良好に低減させることが可能となる。

この場合、空気流入促進手段には、船尾側係船窓の船首側縁部近傍に配置された格納式フラップが含まれ、この格納式フラップは、その周辺の外板よりも外方に張り出すように展開され得ると好ましい。

このような格納式フラップを用いることにより、外板に沿って流れる空気を能動的に外板から剥離させた上で、船尾側係船窓を介して船尾側係船デッキへと良好かつ確実に流入させることが可能となる。また、かかる格納式フラップは、既に就航している船舶に対して適用可能な点でも有用なものである。

更に、空気流入促進手段には、船尾側係船窓の船首側縁部近傍に位置する構造物に形成された切欠部が含まれると好ましく、この切欠部は、船首側から船尾側に向かうにつれて船尾側係船窓から遠ざかるように形成されるとよい。また、空気流入促進手段には、上方に拡大された船尾側係船窓と、当該船尾側係船窓の上縁部近傍に位置する構造物に形成された切欠部とが含まれると好ましく、この切欠部は、下方に向かうにつれて船尾側係船窓から遠ざかるように形成されるとよい。

これらの構成を採用しても、船尾側係船窓を介した船尾側係船デッキへの空気の流入を容易かつ確実に促進させることが可能となる。

本発明によれば、自動車の積載台数を減少させることなく、風圧抵抗を良好に低減させることができる自動車専用船の実現が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明による自動車専用船を示す概略構成図である。同図に示される自動車専用船１は、多数の自動車を輸送するためのものであり、自動車を積載するための車両搭載デッキ２を多層にわたって有する。本実施形態の自動車専用船１は、例えば、およそ２００ｍの全長、およそ３０ｍの全幅、およそ３５ｍの全高を有し、およそ５４００台の自動車を積載できるように構成されている。

この自動車専用船１の船首側領域には、図１に示されるように、係船機が配置される船首側係船デッキ３が設けられている。同様に、自動車専用船１の船尾側領域にも、係船機Ｍ（図５参照）が配置される船尾側係船デッキ４が設けられている。船首側係船デッキ３を囲む外板５には、図１に示されるように、係船作業を円滑に進めるために必要な開口部としての船首側係船窓６が複数形成されている。また、船首側係船デッキ３を囲む外板５には、船首側係船窓６近傍（その下方）に位置するように開口部５ａが形成されており、開口部５ａの内側には、係船索を案内するためのフェアリーダ２０が複数配置されている（図３参照）。更に、船尾側係船デッキ４を囲む外板５にも、開口部としての船尾側係船窓７が複数形成されており、船尾側係船デッキ４は、最後部に設けられた船尾側係船窓７を介して後方に開放されている。

ここで、上述のような自動車専用船において、係船機が配置される船首側係船デッキと、船首側係船デッキを囲む外板に形成された複数の船首側係船窓とは、何れも自動車専用船を係留する上で必要不可欠なものである。しかしながら、船首側係船窓がその本来の用途に供されるのは、あくまで係船作業が行われる場合のみであり、自動車専用船の航行中に船首側係船窓を開放状態に保っておく必要はない。これらの点を踏まえて、本発明者らは、船首側係船窓が閉鎖された状態で航行する自動車専用船の風圧抵抗についての実験を行った。

図２は、船首側係船窓を閉鎖することによる風圧抵抗の低減効果を確認するための実験の結果を示すグラフである。この実験では、同一船型を有する縮尺１／２３１の自動車専用船の模型船を２体用意し、一方の模型船（図２におけるＥＸ１）では船首側係船窓のすべてを閉鎖し、他方の模型船（図２におけるＥＸ２）では船首側係船窓を開放させたまま（従来通り）とした。そして、実験風洞において、これら２体の模型船のそれぞれに、およそ１０ｍ／ｓの風を様々な方向から吹き付けて風圧抵抗を測定した。模型船に対する風向は、左舷側３０°から右舷側３０°の間において５°または１０°刻みで設定された。

図２に示される結果より、模型船が前方（風向＝０°）あるいは左舷側３０°〜右舷側３０°の斜め前方から風を受けている場合、船首側係船窓のすべてが閉鎖されていれば、風圧抵抗がおよそ７％低減されることがわかる。すなわち、自動車専用船の航行中に船首側係船窓を閉鎖することにより、船首側係船窓が開放されている場合に生じる船首付近の気流の乱れを抑制して、船首外板に沿った空気の流れをスムースなものとすることができるので、上記気流の乱れに起因する風圧抵抗の増加を抑制することが可能となるのである。また、実際の自動車専用船では、前方あるいは左舷側３０°〜右舷側３０°の斜め前方からの風を受けた状態での航行時間は、全体のおよそ４割にも上る。従って、自動車専用船の船首側係船窓のすべてを閉鎖可能とすることは、自動車専用船の風圧抵抗を低減させて燃費効率等を向上させる上で極めて有効であるといえる。

上述のような実験結果を踏まえて、本発明による自動車専用船１では、船首側係船窓のすべてが閉鎖可能とされている。すなわち、図３および図４に示されるように、自動車専用船１では、各船首側係船窓６に対して、カバー（閉鎖部材）１０が備えられている。本実施形態において、カバー１０は、対応する船首側係船窓６を塞ぐことができる形状および寸法を有し、当該船首側係船窓６の上縁部付近に配設された複数のヒンジ１１を介して、外板５に取り付けられている。また、カバー１０の下縁部中央付近には、アイプレートを介してワイヤ１２の一端が繋止されている。ワイヤ１２は、船首側係船デッキ３の天井部に取り付けられている鉛直プーリ１３および水平プーリ１４に巻掛けられており、その他端は、例えばエアモータにより駆動されるウィンチ１５に接続されている。

ウィンチ１５は、ブラケットを介して外板５の内面に固定されており、ワイヤ１２およびプーリ１３，１４等と共にカバー１０の開閉機構を構成する。すなわち、ウィンチ１５によってワイヤ１２を巻き取ることにより、カバー１０が図３において破線で示されるように回動させられ、これにより、船首側係船窓６が開放される。なお、ウィンチ１５は、エアモータ駆動式のものに限られるものではなく、手動式のものであってもよい。更に、ウィンチ１５は、例えば船橋等から遠隔操作されるものであってもよい。

また、図３および図４に示されるように、船首側係船デッキ３の天井部には、回動式のフック１６を含むロックユニット１７が固定されており、カバー１０の下縁部中央付近には、フック１６と係合可能な係止片１０ａが固定されている。本実施形態では、ウィンチ１５によってワイヤ１２を巻き取ることにより、カバー１０が概ね水平となるまで回動させられると、図３に示されるように、ロックユニット１７のフック１６とカバー１０の係止片１０ａとが互いに係合する。これにより、カバー１０がロックユニット１７により船首側係船デッキ３の天井部に強固にロックされ、船首側係船窓６の開放状態が維持されることになる。

一方、ロックユニット１７のフック１６には、ロープ１８が繋止されており、このロープ１８を下方に引っ張ることにより、フック１６と係止片１０ａとの係合を解除することができる。そして、フック１６と係止片１０ａとの係合を解除した後、ウィンチ１５からワイヤ１２を徐々に繰り出していけば、カバー１０によって船首側係船窓６を閉鎖することができる。なお、カバー１０の外周には、複数のストッパ１９ａが取り付けられており、本実施形態では、バタフライナット１９ｂ等を用いて各ストッパ１９ａを外板５に対してロックすることができる。これにより、カバー１０が外板５に対して強固にロックされ、船首側係船窓６の閉鎖状態が確実に維持されることになる。

このように、自動車専用船１では、カバー１０を用いて船首側係船窓６を閉鎖することにより、風圧抵抗を低減させて燃費効率等を向上させることが可能となる。また、係船作業に際しては、ウィンチ１５等を含む開閉機構を用いることにより、船首側係船窓６の開閉作業を容易かつ迅速に実行可能となる。そして、上述のカバー１０等を用いて船首側係船窓６を閉鎖することによって、自動車専用船１における自動車の積載スペースが削減されてしまうことはない。従って、本発明によれば、自動車の積載台数を減少させることなく、自動車専用船１の風圧抵抗を良好に低減させることが可能となる。なお、上述のカバー１０や開閉機構（ウィンチ１５等）を含む係船窓閉鎖手段は、既に就航している船舶に対しても追設可能であることはいうまでもない。

さて、本発明者らは、自動車専用船の風圧抵抗を低減させるための研究の過程において、上述の船首側係船デッキ周りの構造に加えて、自動車専用船の船尾側係船デッキ周りの構造にも着目した。そして、本発明者らは、様々な実験を行った結果、船首側係船デッキの場合とは異なり、船尾側係船デッキには、むしろ積極的に空気を流入させ、船尾後流部の負圧領域への空気の流入を促進させることにより、自動車専用船の風圧抵抗を良好に低減させ得るということを見出した。

すなわち、上述の自動車専用船１の航行中、船尾付近には、図５に示されるように、船側外板５の最尾端部５ｒから空気が剥離することによって負圧領域が形成されるが、船体側部の船尾側係船窓７を介した船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させることにより、船尾後流部の負圧領域に空気を送り込んで圧力回復を図り、それにより、船体全体の風圧抵抗を低減させることが可能となる。そして、船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させることによって、自動車の積載スペースが削減されてしまうこともないため、かかる構成を採用しても、自動車の積載台数を減少させることなく、自動車専用船１の風圧抵抗を良好に低減させることが可能となる。

本実施形態の自動車専用船１では、図１および図５に示されるように、船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させる空気流入促進手段として機能する格納式のフラップＦが、最も船首側に位置する船体側部の船尾側係船窓７の船首側縁部近傍に配置されている。自動車専用船１の停泊中等には、フラップＦは各種作業等の邪魔にならないように格納されているが、自動車専用船１の航行中、フラップＦは、図５に示されるように、その周辺の外板５よりも外方に張り出すように展開される。これにより、船尾側係船窓７の近傍（手前）において、船体側部の外板５に沿って流れる空気を能動的に外板５から剥離させた上で、図５において二点鎖線で示されるように、船尾側係船窓７を介して船尾側係船デッキ４へと良好かつ確実に流入させることが可能となる。なお、このような格納式のフラップＦを採用して船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させても、自動車の積載スペースが削減されないことはいうまでもない。そして、格納式のフラップＦは、既に就航している船舶に対しても追設可能である。

また、本実施形態の自動車専用船１では、船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させるために、図５および図６に示されるように、船体側部の最も船首側に設けられた船尾側係船窓７の船首側縁部近傍に位置する船体構造物に切欠部４０が形成されている。この切欠部４０は、図６等からわかるように、船首側から船尾側に向かうにつれて船尾側係船窓７（外板５）から遠ざかるように形成されている。切欠部４０の切欠長さｘ１およびｘ２（図６参照）は、好ましくは、例えば船幅のおよそ１０％（本実施形態の場合、３ｍ程度）に設定される。

これに加えて、本実施形態の自動車専用船１では、船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させるために、図１および図７に示されるように、船体側部の最も船首側に設けられた船尾側係船窓７が上方に拡大されると共に、当該船尾側係船窓７の上縁部近傍に位置する船体構造物に切欠部４１が形成されている。この切欠部４１は、図７からわかるように、下方に向かうにつれて船尾側係船窓７（外板５）から遠ざかるように形成されている。切欠部４１の切欠長さｙ１およびｙ２（図７参照）は、好ましくは、船尾側係船デッキ４から天井面までの高さの例えば５０％程度（本実施形態の場合、１．２ｍ程度）に設定される。

このように、船尾側係船窓７の周辺に空気流入促進手段として機能する適切な切欠部４０，４１を設けることにより、船尾側係船窓７を介した船尾側係船デッキ４への空気の流入をより一層促進させることが可能となる。例えば、切欠部４０および４１を備えた本実施形態の自動車専用船１では、これらの切欠部を設けなかった場合に比べて、風圧抵抗がおよそ１．５％程度低減されることになる。なお、これらの切欠部４０，４１を採用して船尾側係船デッキ４への空気の流入を促進させても、自動車の積載スペースが実質的に削減されないことはいうまでもない。

図８は、上述のフラップＦの格納および展開を可能にするための構成の一例を示す模式図である。図８に示される例において、フラップＦは、船尾側係船デッキ４から天井面までの高さよりも多少小さい程度の高さと、上述の切欠部４０の斜面長さ（√（ｘ１^２＋ｘ２^２））よりも多少小さい程度の幅を有する。そして、フラップＦは、ヒンジ３１を介してスライダ３０に固定されている。

スライダ３０は、フラップＦの全高と概ね同一の全高を有し、図８に示されるように、切欠部４０の表面と概ね平行に延在する基部３０ａと、基部３０ａから延出されて自動車専用船１の幅方向に延びる遊端部３０ｂとを含む。フラップＦは、スライダ３０の遊端部３０ｂの内面にヒンジ３１を介して固定され、基部３０ａと遊端部３０ｂとの間で回動することができる。また、切欠部４０の表面には、上下２本のガイドレール３２が固定されており、上述のスライダ３０の上端部および下端部は、対応するガイドレール３２より摺動自在に支持されている。そして、スライダ３０には、例えばエアモータ駆動式のウィンチ３３により巻き取られると共に繰り出されるワイヤ３４の一端が繋止されている。なお、ウィンチ３３は、手動式のものであってもよい。

このようなフラップＦの格納・展開機構を備えた自動車専用船１では、その停泊中等、フラップＦを使用しない場合、ガイドレール３２に沿ってスライダ３０を最も船尾側まで移動させておくと共に、フラップＦを基部３０ａ側に回動させる。そして、適切な固定手段を用いてスライダ３０とフラップＦとを切欠部４０等に対して固定する。これにより、フラップＦが各種作業等の邪魔にならないように格納されることになる（図８における破線参照）。

これに対して、自動車専用船１の航行中には、ウィンチ３３を作動させ、ガイドレール３２に沿ってスライダ３０を最も船首側まで移動させる。そして、必要に応じてスライダ３０を位置決めすると共に、フラップＦを遊端部３０ｂ側に回動させた上で、ボルト３５等を用いて、フラップＦを遊端部３０ｂに固定する。これにより、フラップＦは、図８において実線で示されるように、その周辺の外板５よりも外方に張り出すように展開され、空気流入促進手段として機能することになる。

また、フラップＦの格納・展開機構としては、図９に示されるような構成を採用してもよい。図９に示される例において、フラップＦは、ヒンジ等を介して、船体側部の最も船首側に設けられた船尾側係船窓７の船首側縁部近傍に回動自在に取り付けられる。そして、フラップＦの裏面中央部付近と切欠部４０の表面とは、回り対偶をなすように互いに連結された２本のリンク３６，３７を含むリンク機構３８を介して連結される。このような構成のもとでは、リンク３６および３７の連結部を所定の駆動手段あるいは手動操作により切欠部４０に向けて移動させれば、フラップＦを図９において破線で示すように格納することができる。また、自動車専用船１の航行中にフラップＦを使用する場合、リンク３６および３７の連結部を所定の駆動手段あるいは手動操作により切欠部４０から遠ざかるように移動させれば、図８において実線で示されるように、フラップＦをその周辺の外板５よりも外方に張り出すように展開させることが可能となる。

本発明による自動車専用船を示す概略構成図である。 本発明に関連した実験の結果を示すグラフである。 図１に示される自動車専用船の要部拡大図である。 図１の自動車専用船に含まれる船首側係船窓周辺を図３におけるＩＶ方向から見た矢視図である。 船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させる構成を説明するための要部拡大図である。 船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させる構成を説明するための模式図である。 船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させる構成を説明するための模式図である。 船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させるフラップを格納・展開するための構成を例示する模式図である。 船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させるフラップを格納・展開するための構成を例示する模式図である。

符号の説明

１ 自動車専用船
２ 車両搭載デッキ
３ 船首側係船デッキ
４ 船尾側係船デッキ
５ 外板
６ 船首側係船窓
７ 船尾側係船窓
１０ カバー
１１ ヒンジ
１２ ワイヤ
１５ ウィンチ
３０ スライダ
３１ ヒンジ
３２ ガイドレール
３３ ウィンチ
３４ ワイヤ
３８ リンク機構
４０，４１ 切欠部
Ｆ フラップ
Ｍ 係船機

Claims (4)

1. 複数の車両搭載デッキを有する自動車専用船において、
   船尾側に設けられており、係船機が配置される船尾側係船デッキと、
   前記船尾側係船デッキを囲む外板に設けられた船尾側係船窓と、
   前記船尾側係船窓を介した前記船尾側係船デッキへの空気の流入を促進させる空気流入促進手段とを備えることを特徴とする自動車専用船。
2. 前記空気流入促進手段には、前記船尾側係船窓の船首側縁部近傍に配置された格納式フラップが含まれ、この格納式フラップは、その周辺の外板よりも外方に張り出すように展開され得ることを特徴とする請求項１に記載の自動車専用船。
3. 前記空気流入促進手段には、前記船尾側係船窓の船首側縁部近傍に位置する構造物に形成された切欠部が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車専用船。
4. 前記空気流入促進手段には、上方に拡大された前記船尾側係船窓と、当該船尾側係船窓の上縁部近傍に位置する構造物に形成された切欠部とが含まれることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の自動車専用船。

Images