JP4901255B2

JP4901255B2 - 船舶

Info

Publication number: JP4901255B2
Application number: JP2006079310A
Authority: JP
Inventors: 校優木村; 正竹谷; 昭彦藤井
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007253743A

Description

本発明は、水上を航行する排水量型の船舶において、軽荷運航状態におけるバラスト水の量を低減した船舶に関する。

タンカーやバラ積船等の大型船舶においては、軽荷状態における運航状態を良好に維持するためにバラスト水を積載し、航行時に適切な喫水深さを維持して、推進抵抗、復元性能、船体強度面等が悪化しないようにしている。特に、船尾におけるプロペラや舵が水面上に露出して、プロペラが空気を吸い込んだり、キャビテーションが発生したり、操縦性が悪化したりすることが無いようにすることが重要である。

このバラスト水は、軽荷状態となる第１海域で船舶のバラストタンクや船倉の一部に搭載され、軽荷状態での航行の後、満載状態となる第２海域で排出される。そのため、バラスト水としての海水が第１海域から第２海域に運ばれることとなり、バラスト水中に含まれる第１海域の海中生物等も第２海域に運ばれる。その結果、バラスト水に含まれる海中生物等によって第２海域が汚染されてしまうという環境破壊の問題が生じる。

この対策として、船首から船尾にかけての船底の形状が、船底の長手方向に垂直な断面（横断面）で見た場合に、船底幅の中央に向かって先細りした形状や、船底の横断面が船底幅方向の中央からその両端にかけて直線的に形成されたＶ字形状等になっている大型輸送船が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、このような特殊な船型では、構造計算や復元性計算や船体動揺計算、操縦性計算等に計算や船体周囲の流れ場の数値解析や水槽実験等を大幅にやり直す必要があり、しかも、大型輸送船であるため、現状のドック等の建造施設では建造することは難しいという問題がある。

一方、プロペラの翼数を増加すると、図３に示すように、同じ推進力を得るために必要なプロペラ直径が小さくなることが知られている。なお、図３は、長さが１８２ｍのバルクキャリアに対してワーニンゲンＢスクリューチャート（Report No.W13011-1-RD Wageningen B-Screw-Series:Open water, Bp1-1/J and Bp2-1/J diagrams(small scale):January 1978 NSP(NEDERLANDS SCHEEPSBOUWKUNDIG PROEFSTATION) ）から各翼数での直径を求めたものである。

この多翼プロペラは、潜水艦や高速艇等の特殊な船においては、プロペラが発生するキャビテーションやフローノイズを低減するという理由から、従来技術でも使用されてきたが、工作性が悪く、コストが高いという理由などから、水上を航行する排水量型の船舶においては使用されることが無かった。

また、船尾トンネルを設けることにより、プロペラ位置における水位を上昇させることができることが知られている。例えば、バラスト水の低減とは関係無いが、低回転式大径プロペラに対して、航行時に船底面に沿う水流を船尾のプロペラ上部へ導くべく、上方へ湾曲した横断面形状を有して前後方向に延在するトンネル型案内面を備え、上記プロペラの位置における上記トンネル型案内面の両側下端位置が、プロペラ軸中心線上におけるプロペラ円半径の０．６〜０．７倍の高さのレベルに設定して、プロペラ上部を覆うようにして、船尾の大径プロペラの没水状態を確実に維持しようとするトンネルスターン付き船舶が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１０４２７９号公報特開平０９−２４０５６９号公報

本発明は、多翼プロペラの翼数の増加と直径の減少の関係、及び、船尾トンネルの効果に注目して、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、水上を航行する排水量型の船舶において、軽荷運航状態におけるバラスト水の量を低減できる船舶を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の船舶は、水上を航行し、載荷状態に応じてバラスト水を積載する排水量型の船舶であって、垂線間長が１５０ｍ以上３５０ｍ以下の船舶において、翼数が７翼以上１０翼以下の多翼プロペラで推進器を構成し、軽荷運行状態における船尾喫水線を、軽荷運行状態における計画速度で航行時に前記多翼プロペラが全没する位置とし、船尾に、船尾のＳ．Ｓ．３程度から後方にトンネル状に形成され、船尾に向かうにつれてトンネル形状が大きくなり、船体長手方向での前記多翼プロペラのプロペラ先端位置では、そのトンネルの頂部が船尾軽荷喫水よりも上側に船尾軽荷喫水の０．１倍〜０．５倍の高さになるように船尾トンネルを形成すると共に、この船尾トンネル内に前記多翼プロペラを配置し、且つ、前記トンネル形状を形成する両側には船体の下側に張り出した張り出し部を設け、この張り出し部にバラスト水を積み込むように形成する。

この航行時に多翼プロペラが全没する位置とは、船体静止時（船速がゼロ）の場合に多翼プロペラが全没する必要はなく、軽荷運航状態における計画速度で航行時している時の状態において、多翼プロペラの先端が水没していればよい。

プロペラの翼数を増加すると、同じ推進力を得るために必要なプロペラ直径が小さくなるので、プロペラの没水深度を浅くすることができ、船尾喫水線を浅くすることができるようになる。これにより、軽荷運航状態におけるバラスト水の量が減少する。

上記の船舶において、船尾に船尾トンネルを形成すると共に、この船尾トンネル内に前記多翼プロペラを配置した構成する。この構成により、船尾トンネル内に流入する水流をプロペラ上部へ誘導することができ、実質的に船尾トンネル内の水面を船尾トンネル内が無い場合の水面よりも上昇させることができる。その結果、軽荷状態における船尾喫水をより浅くしても、十分なプロペラ没水状態を実現できるので、バラスト水をより低減できる。

また、上記の船舶において、船長（垂線間長）Ｌｐｐが１５０ｍ以上３５０ｍ以下である場合には、これらの船型及び航走速度では、外航船が多く、また、バラスト水の搭載や排水が問題となる機会が多いのでより効果が大きい。

本発明の船舶によれば、水上を航行し、載荷状態に応じてバラスト水を積載する船舶において、翼数が７翼以上１０翼以下、好ましくは、８翼以上１０翼以下の多翼プロペラで推進器を構成し、軽荷運航状態における船尾喫水線を航行時に前記多翼プロペラが全没する位置として構成するので、プロペラ直径を小さくして、船尾喫水線を浅くすることができ、バラスト水の量を減少することができる。

更に、船尾トンネル内に多翼プロペラを配置して構成すると、船尾トンネル内に流入する水流をプロペラ上部へ誘導することができるので、軽荷状態における船尾喫水をより浅くし、バラスト水をより低減できる。

以下、図面を参照して本発明に係る船舶の実施の形態について説明する。本発明の対象となる船舶１は、水上を航行する船舶である。

最初に本発明の参考となる船舶１について説明する。この船舶１では、図１及び図２に示すように、船尾に７翼以上１０翼以下、好ましくは、８翼以上１０翼以下（図１では８翼）の多翼プロペラ１０を採用する。翼数Ｎｐを多くすることで、図３に示すように同じ推進力を得るためのプロペラの直径Ｄｐを小さくすることができる。翼数Ｎｐを多くする程、プロペラ直径Ｄｐを小さくすることができるので、浅い船尾軽荷喫水ｄｓを得るためには、翼数Ｎｐを多くすることが好ましいが、一方で、工作性が悪くなるので、１０翼程度が実用上の限界となる。

この船舶１によれば、プロペラ１０の翼数Ｎｐを７翼〜１０翼、好ましくは、８翼〜１０翼と多くすることで、同じ推進力の発生において、３翼〜５翼等の翼数Ｎｐが少ないプロペラよりプロペラ直径Ｄｐを小さくすることができる。そのため、船尾軽荷喫水ｄｓを、翼数Ｎｐが少ないプロペラ１０Ｘを採用した船舶１Ｘ（図７及び図８）よりも、多翼プロペラ１０を採用した船舶１の方がより浅くすることができ、軽荷運航状態に必要なバラスト水の量を減少することができる。また、バラスト水の量が減少できると、航海に必要な推進力も減少するので燃費を向上できる。

次に、本発明の実施の形態の船舶１Ａ及び船舶１Ｂについて説明する。この船舶１Ａ，１Ｂでは、図４と図５及び図６に示すように、更に、船尾トンネル２０を設けて、この船尾トンネル２０内に多翼プロペラ１０を配置して構成する。

この船尾トンネル２０は、多翼プロペラ１０が配置される部分、言い換えれば、船体中心線Ｃ．Ｌ．部分は、船尾のＳ．Ｓ．（ステア−ステーション）３程度から後方にトンネル状に形成され、船尾に向かうにつれてそのトンネル形状が大きくなり、船体長手方向での多翼プロペラ１０のプロペラ先端位置Ｘｐでは、そのトンネルの頂上Ｐｔが船尾軽荷喫水ｄｓよりも上側に船尾軽荷喫水ｄｓの０．１倍〜０．５倍の高さｈｔになるように形成される。また、このトンネル形状を形成する両側には、船体１Ａｂ、１Ｂｂの下側に張り出した張出部２１を設け、この張出部２１にバラスト水を積み込むことができるように形成する。この張出部２１を設けることにより、トンネルフィンによる船尾トンネル効果に加えて、この張出部２１にバラスト水を積み込むことができるようになる。なお、この張出部２１を、図５の船舶１Ａでは滑らかな曲線で形成しているが、図６の船舶１Ｂでは直線で三角形状に形成している。

そして、船体長手方向での多翼プロペラ１０のプロペラ先端位置Ｘｐでは、船尾トンネル２０の最下端Ｐｂは、船尾軽荷喫水ｄｓよりも下側に船尾軽荷喫水ｄｓの０．１倍〜０．５倍の高さｈｂになるように形成される。また、船尾トンネル２０の最下端Ｐｂの間の距離Ｌｂは、多翼プロペラ１０の直径Ｄｐの０．７倍〜３．５倍になるように形成される。これらの形状により、船尾トンネル２０の水流を効率よく多翼プロペラ１０の上部に誘導し、多翼プロペラ１０の全没状態を確保をする。

この船舶１Ａ及び船舶１Ｂによれば、船尾トンネル２０内に流入する水流をプロペラ１０の上部へ誘導することができ、実質的に船尾トンネル２０内の水面を船尾トンネル２０が無い場合の水面よりも上昇させることができる。その結果、軽荷状態における船尾喫水ｄｓをより浅くしても、十分なプロペラ没水状態を実現できるので、バラスト水をより低減できる。

本発明の参考となる船舶の船体後部を示す正面形状図である。図１の船舶の船体後部を示す側面形状図である。プロペラ翼数とプロペラ直径との関係を示す図である。本発明の実施の形態の船舶の船体後部を示す正面形状図である。図４の船舶の船体後部を示す側面形状図である。本発明の実施の形態の他の船舶の船体後部を示す正面形状図である。従来技術における船舶の船体後部を示す正面形状図である。図７の船舶の船体後部を示す側面形状図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｘ船舶
１０多翼プロペラ
１０Ｘプロペラ
２０船尾トンネル
２１張出部
Ａ．Ｐ．船尾垂線
Ｂ．Ｌ．ベースライン
ｄｓ船尾軽荷喫水
Ｎｐプロペラ翼数
Ｄｐプロペラ直径
Ｘｅ船尾後端
Ｘｐ船体長手方向での多翼プロペラのプロペラ先端位置

Claims

水上を航行し、載荷状態に応じてバラスト水を積載する排水量型の船舶であって、垂線間長が１５０ｍ以上３５０ｍ以下の船舶において、翼数が７翼以上１０翼以下の多翼プロペラで推進器を構成し、軽荷運行状態における船尾喫水線を、軽荷運行状態における計画速度で航行時に前記多翼プロペラが全没する位置とし、船尾に、船尾のＳ．Ｓ．３程度から後方にトンネル状に形成され、船尾に向かうにつれてトンネル形状が大きくなり、船体長手方向での前記多翼プロペラのプロペラ先端位置では、そのトンネルの頂部が船尾軽荷喫水よりも上側に船尾軽荷喫水の０．１倍〜０．５倍の高さになるように船尾トンネルを形成すると共に、この船尾トンネル内に前記多翼プロペラを配置し、且つ、前記トンネル形状を形成する両側には船体の下側に張り出した張り出し部を設け、この張り出し部にバラスト水を積み込むように形成したことを特徴とする船舶。