JP4981736B2

JP4981736B2 - 船体構造

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Publication number: JP4981736B2
Application number: JP2008101751A
Authority: JP
Inventors: 龍祐高田; 柳　　和久
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: JP2009248874A

Description

本発明は、船体構造に関するものであり、特に船底下側から伝播するプロペラ変動圧を吸収する、船底側に開口を有し上方空間に空気層を有する水槽をプロペラ取り付け位置上方に設けた船体構造に関するものである。

船舶においては、推進用プロペラが回転すると、該プロペラ周囲の流体に周期的な圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船体外板、主として船尾部外板に作用して船体を振動させることがある。前記圧力変動は、翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなっており、通常１次周波数成分が最も大きく、２次、３次と周波数成分が高次になるにしたがって小さくなるものである。

前記プロペラ変動圧による船体の振動を抑制するために、前記変動圧力を吸収するタンクを装備することが従来より行われており、例えばその１つが特許文献１に開示されている。図１０は従来のプロペラ変動圧を吸収するタンクを示す構成図である。図１０を用いて特許文献１に開示された従来のプロペラ変動圧を吸収するタンクについて説明する。
プロペラ（不図示）の上方の船尾部の船体内にタンク１０３が設けられ、該タンク１０３の底面を形成する船底１０４に、船体強度上許容される範囲の適当な大きさの開孔１０５が複数設けられている。一方、所要の径をもつ空気パイプ１０６が、前記タンク１０３に、空気パイプ１０６の上端１０６ａがタンク１０３より上方で大気に開放し、下端がタンク１０３の頂面を貫通してタンク１０３の下方適当長さ（防振効果を発揮しうる必要最小空気層厚さに相当する長さ）突出してタンク１０３内に開放している。このようにタンク１０３内と大気とは空気パイプ１０６を介して常に連通されている。このようなタンク１０３において、吃水線Ｗがタンク１０３の底面１０４とタンク１０３の頂面の間にあるとき、外海とタンク１０３とが開孔１０５を通じて連通し、タンク１０３内の下方部に水層部１０８、上方部に一定の空気層１０７が形成されるようになっている。また吃水線がタンク１０３の頂面より上方且つ空気パイプ１０６の上端開口より下方であるとき、空気パイプ１０６の下端の開口がタンク１０４の頂面より下方に突出しているので、水層部１０８はタンク１０４内においては空気パイプ１０６の下端のレベルまでしか形成されず、空気パイプ１０６の下端よりタンク１０４の頂面までは必ず空気層１０７が形成確保されるものである。

このようにして、タンク１０３内に水層部１０８と空気層１０７を形成することにより、タンク１０３上部の空気層１０７がダンパーとして機能し、タンク１０３がダンプタンク（防振装置）としての機能を果たす。

実公平６−３５９１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術においては水層部−空気層間によってプロペラ変動圧を吸収しているもののまだ充分とはいえず、さらなる改良が求められている。また、前記タンク１０３がダンプタンクとしてプロペラ変動圧を充分に吸収し、船舶の振動を抑制するためにはプロペラの周波数よりもタンクの固有振動数を小さくしなくてはならないが、船尾に有するタンクが１つのみで水層部−空気層間によって吸収することができるプロペラ変動圧の範囲は狭く、特にプロペラ回転数が低く、プロペラの翼数の少ない船舶などにおいてはプロペラの周波数よりもタンクの固有振動数を小さくすることができず、ダンプタンクとしての効果が小さいという問題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、従来よりもプロペラ変動圧の吸収効果が高く、さらにプロペラ回転数が低く、プロペラの翼数が少ないプロペラの周波数が小さい船舶であっても、プロペラ変動圧を吸収し、船舶の振動を抑制することができる船体構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、船底下側から伝播するプロペラ変動圧を吸収する、船底側に開口を有し上方空間に空気層を有する水槽をプロペラ取り付け位置上方に設けた船体構造において、前記水槽は空気圧差を持たせた複数の水槽であって、該複数の水槽は相互に通流可能に構成されたことを特徴とする。

これによりプロペラが回転し、該プロペラ周囲の流体に周期的な圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播して変動圧力として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記水槽の船底側に設けた開口と該開口を通じて水槽内に導入された海水によって形成される水層部を通じて、該水層部と水槽上方空間の空気層との境界の自由水面に波動を誘起し、空気層がダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、前記開口及び水層部を通じて船体に入力されるが、その際に前記複数の水槽が空気圧差を持ち相互に通流可能に構成されているため、水槽間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。以上のことに伴いプロペラの上下起振力を低減させることができる。
また、水層部と空気層だけでなく、水槽間の海水移動も考慮した振動系を用いることにより、従来よりも振動系の固有振動数を下げることができるため、プロペラ周波数が低い場合にも効果的にプロペラ変動圧による船舶の振動を抑制することができる。

また、前記水槽は船幅方向に間隙を設けて配置された２つの水槽であって、該２つの水槽は、水槽下方の水層部を、船底側に開口を有した連結路によって連結したことを特徴とする。
これにより、２つの水槽間の空間を有効利用することができる。

また、前記水槽は船幅方向に間隙を有さずに配置された２つの水槽であって、該２つの水槽下方の水槽部には、相互に流通可能な開口部を設けたことを特徴とする。
これにより、水槽間に間隙を設けていないため、水槽間の海水移動距離が水槽間に間隙を設けた場合と比較すると小さくなり、従って海水の船幅方向への移動が船舶のローリングの起振力となることを抑制することができる。

また、前記水槽は船幅方向に間隙を設けて配置された２つの水槽であって、該２つの水槽は、水槽下方の水層部を、連結管で連結したことを特徴とする。
これにより、２つの水槽間の空間を有効活用することができる。

また、前記水槽は船幅方向に間隙を設けて配置された３つの水槽であって、該３つの水槽は、水槽下方の水層部を、船底側に開口を有した連結路によって連結したことを特徴とする。
これにより、水槽が２つの場合と比較すると、船幅方向への海水移動のバランスがとれるため、海水の船幅方向への移動が船舶のローリングの起振力となることを抑制することができる。

また、前記３つ水槽の空気圧を、船幅方向両端に位置する２つの水槽の空気圧を同圧とし、船幅方向中央に位置する水槽の空気圧を前記船幅方向両端に位置する２つの水槽の空気圧と異ならせたことを特徴とする。
これにより、さらに船幅方向への海水移動のバランスがよくなり、前記３つの水槽の空気圧がそれぞれ異なる場合よりも海水の船幅方向への移動が船舶のローリングの起振力となることをさらに抑制することができる。

また、前記水槽は船長方向に間隙を設けて配置された２つの水槽であって、該２つの水槽は、水槽下方の水層部を、船底側に開口を有した連結路によって連結したことを特徴とする。
これにより、水槽を船幅方向に配置しないため、船幅の小さい船舶にも適用することができる。また、船幅方向への海水移動がないため、海水移動に起因するローリングが発生しない。

また、前記水槽は船長方向に間隙を設けて配置された３つの水槽であって、該３つの水槽は、水槽下方の水層部を、船底側に開口を有した連結路によって連結したことを特徴とする。
これにより、水槽が２つの場合と比較すると、船長方向への海水移動のバランスが取れるため、海水の船長方向への移動が船舶の船長方向への揺れの起振力となることを抑制することができる。

また、前記３つ水槽の空気圧を、船長方向両端に位置する２つの水槽の空気圧を同圧とし、船長方向中央に位置する水槽の空気圧を前記船幅方向両端に位置する２つの水槽の空気圧と異ならせたことを特徴とする。
これにより、さらに船長方向への海水移動のバランスがよくなり、前記３つの水槽の空気圧がそれぞれ異なる場合よりも海水の船長方向への移動が船舶の船長方向への揺れの起振力となることをさらに抑制することができる。

また、前記水槽は、１つの水槽を別の１つの水槽が取り囲むように配置した２つの水槽であって、該２つの水槽は、水槽下方の水槽部を、連結管又は船底側に開口を有した連結路で連結したことを特徴とする。
これにより、船幅方向及び船長方向への海水移動のバランスが取れるため、海水の船長方向及び船幅方向への移動が船舶の揺れの起振力となることを抑制することができる。
特に２つのタンクを四角柱状の水槽と、該四角柱状の水槽を取り囲むようにして設けた中央部に直方体形状の孔部を有した直方体形状の水槽とすると、水槽の製作が容易であるとともに、船尾構造との取り合いが良い。

また、前記水槽は円筒状の水槽と、該円筒状の水槽を取り囲むように配置したドーナツ状の水槽であることを特徴とする。
これにより、船幅方向、船長方向を含めたどの方向にも対称な構造であるため、どの方向の海水移動もバランスがとれ、海水移動が船舶の振動に起振力となることなることを抑制することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、従来よりもプロペラ変動圧の吸収効果が高く、さらにプロペラ回転数が低く、プロペラの翼数が少ないプロペラの周波数が小さい船舶であっても、プロペラ変動圧を吸収し、船舶の振動を抑制することができる船体構造を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、実施例１に係る船尾部の側面図、図２は、実施例１に係る水槽周囲の模式図を示す。図１及び図２において、１は船尾船体、２はプロペラ、３は水槽、４は水槽の底面を構成する船底であり、該船底４には船体強度上許容される範囲の適当な大きさの開口５が適当数設けられている。
また図２に示すように前記水槽３は船幅方向に間隙を設けて配置された２つの水槽３ａと３ｂから構成されており、前記水槽３ａと水槽３ｂは下部で相互に通流可能となっている。また７ａ、７ｂはそれぞれ水槽３ａ、３ｂ内に存在する空気層、８ａ、８ｂはそれぞれ開口５を通じて水槽内３ａ、３ｂに導入された海水によって形成される水層部である。

また６ａ、６ｂはそれぞれ水槽３ａ、３ｂに立設した空気パイプであって、パイプ６ａは上端は水槽３ａより上方で大気開放され下端は水槽３ａの頂面で水槽３ａ内に向けて開放されており、パイプ６ｂは上端はアキュムレータなどの圧力制御手段（不図示）に接続され下端は水槽３ｂの頂面で水槽３ｂ内に向けて開放されている。このようにしてパイプ６ａを大気開放し、パイプ６ｂを圧力制御手段に接続することによって前記空気層７ａと７ｂの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ａと８ｂの水面高さも異ならせることができる。前記圧力制御は喫水、船体運動、プロペラ回転数を制御因子として使用する。
なお、ここではパイプ６ａを大気開放としパイプ６ｂを圧力制御手段に接続したが、その逆でもよく、またパイプ６ａ、６ｂともに圧力制御手段に接続して空気層７ａ、７ｂが異なる圧力となるように制御してもよい。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ａ及び８ｂを通じて水層部８ａ及び８ｂと空気層７ａ及び７ｂとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ａ及び７ｂがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ａ、７ｂを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ａ、３ｂの空気層７ａ、７ｂが空気圧差を持ち、且つ水槽３ａ、３ｂ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ａ、３ｂ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。

また、水層部と空気層だけでなく、水槽間の海水移動も考慮した振動系を用いることにより、従来よりも振動系の固有振動数を下げることができ、プロペラ周波数が低い場合にも効果的にプロペラ変動圧による船舶の振動を抑制することができる。

図３は、実施例２に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例２に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図３において、図１と同一符号は同一物を表し、つまり３は水槽、４は水槽の底面を構成する船底、５は該船底４に設けられた船体強度上許容される範囲の適当な大きさの複数の開口５である。
また図３に示すように前記水槽３は船幅方向に間隙を設けずに配置された２つの水槽３ｃと３ｄから構成されており、前記水槽３ｃと水槽３ｄはその下部で相互に通流可能となるように対向する壁部の一部が開口されている。また７ｃ、７ｄはそれぞれ水槽３ｃ、３ｄ内に存在する空気層、８ｃ、８ｄはそれぞれ開口５を通じて水槽内３ｃ、３ｄに導入された海水によって形成される水層部である。

また６ｃ、６ｄはそれぞれ水槽３ｃ、３ｄに立設した空気パイプであって、パイプ６ｃは上端は水槽３ｃより上方で大気開放され下端は水槽３ｃの頂面で水槽３ｃ内に向けて開放されており、パイプ６ｄは上端はアキュムレータなどの圧力制御手段（不図示）に接続され下端は水槽３ｄの頂面で水槽３ｄ内に向けて開放されている。このようにしてパイプ６ｃを大気開放し、パイプ６ｄを圧力制御手段に接続することによって前記空気層７ｃと７ｄの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｃと８ｄの水面高さも異ならせることができる。圧力制御は喫水、船体運動、プロペラ回転数を制御因子として使用する。
なお、ここではパイプ６ｃを大気開放としパイプ６ｄを圧力制御手段に接続したが、その逆でもよく、またパイプ６ｃ、６ｄともに圧力制御手段に制御して空気層７ｃ、７ｄが異なる圧力となるように制御してもよい。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｃ及び８ｄを通じて水層部８ｃ及び８ｄと空気層７ｃ及び７ｄとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｃ及び７ｄがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｃ、７ｄを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｃ、３ｄの空気層７ｃ、７ｄが空気圧差を持ち、且つ水槽３ｃ、３ｄ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｃ、３ｄ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。

さらに、水槽３ｃと水槽３ｄの間に間隙を設けていないため、水槽３ｃ、３ｄ間の海水移動距離が、水槽間に間隙を設けた実施例１の場合と小さくなり、従って海水の船幅方向への移動が船舶のローリングの起振力となることを抑制することができる。

しかし、一般的な船舶においては、プロペラ上部の船体内には他の部材が配設される場合が多く、実施例２（図３）に示した水槽構造では水槽が他の部材の配置の障害となる場合もある。実施例１（図２）に示した水槽を使用するか、実施例２（図３）に示した水槽を使用するかは他の部材の配置とローリングの抑制のそれぞれの重要度を勘案して船舶ごとに決定するとよい。

図４は、実施例３に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例３に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図４において、図１と同一符号は同一物を表す。また図４に示すように前記水槽３は船幅方向に間隙を設けて配置された２つの水槽３ｅと３ｆから構成されており、７ｅ、７ｆはそれぞれ水槽３ｅ、３ｆ内に存在する空気層、８ｅ、８ｆはそれぞれ開口５を通じて水槽内３ｅ、３ｆに導入された海水によって形成される水層部である。前記水槽３ｅと水槽３ｆは水層部８ｅ、８ｆで相互に通流可能となるように連結管９で連結されている。

また６ｅ、６ｆはそれぞれ水槽３ｅ、３ｆに立設した空気パイプであって、実施例１に係る図２に示したパイプ６ａ、６ｂと同様の構成であり、これにより前記空気層７ｅと７ｆの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｅと８ｆの水面高さも異ならせることができる。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｅ及び８ｆを通じて水層部８ｅ及び８ｆと空気層７ｅ及び７ｆとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｅ及び７ｆがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｅ、７ｆを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｅ、３ｆの空気層７ｅ、７ｆが空気圧差を持ち、且つ水槽３ｅ、３ｆ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｅ、３ｆ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。

さらに、水槽３ｅと水槽３ｆの間を連結管で連結しているため、水槽３ｅ、３ｆの間隙部分には他の船舶を構成する部材を配置することができ、船舶設計に係る自由度が高い。

図５は、実施例４に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例４に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図５において、図１と同一符号は同一物を表す。また図５に示すように前記水槽３は船幅方向に間隙を設けて配置された３つの水槽３ｇ、３ｈ、３ｉから構成されており、７ｇ、７ｈ、７ｉはそれぞれ水槽３ｇ、３ｈ、３ｉ内に存在する空気層、８ｇ、８ｈ、８ｉはそれぞれ開口５を通じて水槽内３ｇ、３ｈ、３ｉに導入された海水によって形成される水層部である。前記水槽３ｇと水槽３ｈ、水槽３ｈと３ｉとはそれぞれ水槽部で通流可能となるように構成されている。

また６ｇ、６ｈ、６ｉはそれぞれ水槽３ｇ、３ｈ、３ｉに立設した空気パイプであって、パイプ６ｇ及び６ｉは上端は水槽３ｇ、３ｉより上方で大気開放され下端は水槽３ｇ、３ｉの頂面で水槽３ｇ、３ｉ内に向けて開放されており、パイプ６ｈは上端はアキュムレータなどの圧力制御手段（不図示）に接続され下端は水槽３ｈの頂面で水槽３ｈ内に向けて開放されている。このようにしてパイプ６ｇ、６ｉを大気開放し、パイプ６ｈを圧力制御手段に接続することによって前記空気層７ｇ、７ｉと７ｈの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｇ、８ｉと８ｈの水面高さも異ならせることができる。圧力制御は喫水、船体運動、プロペラ回転数を制御因子として使用する。
なお、ここではパイプ６ｇ、６ｉを大気開放としパイプ６ｈを圧力制御手段に接続したが、その逆でもよく、またパイプ６ｇ、６ｈ、６ｉ何れも圧力制御手段に接続して空気層７ｇ、７ｉが空気層７ｈと異なる圧力となるように制御してもよい。
また、空気層７ｇ、７ｈ、７ｉの圧力は、全てを異ならせてもよいが、後述する海水移動の船幅方向への移動バランスを取りローリングを抑制するためには、船幅方向中央に位置する水槽の空気層である空気層７ｈのみを他の空気層７ｇ、７ｉと異ならせるように制御することが好適である。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｇ、８ｈ及び８ｉを通じて水層部８ｇ、８ｈ及び８ｉと空気層７ｇ、７ｈ及び７ｉとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｇ、７ｈ及び７ｉがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。

さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｇ、７ｈ及び７ｉを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｇ、３ｈ間、及び水槽３ｈ、３ｉ間の空気層が空気圧差を持ち、且つ水槽３ｇ、３ｈ間、及び水槽３ｈ、３ｉ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｇ、３ｈ間及び水槽３ｈ、３ｉ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。しかも、実施例１、２における水槽が２つの場合よりも海水移動の総量が大きいためその効果も大きい。
さらにまた、前記水槽３ｇの空気層７ｇと前記水槽３ｉの空気層７ｉを同圧に制御しているため、前記水槽３ｇ、３ｈ間、及び水槽３ｈ、３ｉ間の海水移動は略同量となり、船幅方向の海水移動のバランスが取れるため、海水移動がローリングの起振力となることを抑制することができる。

図６は、実施例５に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例５に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図６において、図１と同一符号は同一物を表す。また図６に示すように前記水槽３は船長方向に間隙を設けて配置された２つの水槽３ｊと３ｋから構成されており、７ｊ、７ｋはそれぞれ水槽３ｊ、３ｋ内に存在する空気層、８ｊ、８ｋはそれぞれ開口５を通じて水槽３ｊ、３ｋに導入された海水によって形成される水層部である。前記水槽３ｊと水槽３ｋは水層部８ｊ、８ｋで相互に通流可能となっている。

また６ｊ、６ｋはそれぞれ水槽３ｊ、３ｋに立設した空気パイプであって、実施例１に係る図２に示したパイプ６ａ、６ｂと同様の構成であり、これにより前記空気層７ｊと７ｋの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｊと８ｋの水面高さも異ならせることができる。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｊ及び８ｋを通じて水層部８ｊ及び８ｋと空気層７ｊ及び７ｋとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｊ及び７ｋがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｊ、７ｋを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｊ、３ｋの空気層７ｊ、７ｋが空気圧差を持ち、且つ水槽３ｊ、３ｋ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｊ、３ｋ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。さらにまた、前記海水は船長方向に移動するため、海水の移動がローリングの起振力となり難い。

さらに、水槽３ｊと水槽３ｋを船長方向に配置したため、船幅の小さな船舶にも適用可能である。

図７は、実施例６に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例６に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図７において、図１と同一符号は同一物を表す。また図７に示すように前記水槽３は船長方向に間隙を設けて配置された３つの水槽３ｌ、３ｍ、３ｎから構成されており、７ｌ、７ｍ、７ｎはそれぞれ水槽３ｌ、３ｍ、３ｎ内に存在する空気層、８ｌ、８ｍ、８ｎはそれぞれ開口５を通じて水槽内３ｌ、３ｍ、３ｎに導入された海水によって形成される水層部である。前記水槽３ｌと水槽３ｍ、水槽３ｍと３ｎとはそれぞれ水槽部で通流可能となるように構成されている。

また６ｌ、６ｍ、６ｎはそれぞれ水槽３ｌ、３ｍ、３ｎに立設した空気パイプであって、実施例４に係る図５に示したパイプ６ｇ、６ｈ、６ｉと同様の構成であり、これにより空気層７ｌ、７ｎの圧力を空気層７ｍの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｌ、８ｎの水面高さと８ｍの水面高さも異ならせることができる。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｌ、８ｍ及び８ｎを通じて水層部８ｌ、８ｍ及び８ｎと空気層７ｌ、７ｍ及び７ｎとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｌ、７ｍ及び７ｎがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｌ、７ｍ及び７ｎを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｌ、３ｍ間、及び水槽３ｍ、３ｎ間の空気層が空気圧差を持ち、且つ水槽３ｌ、３ｍ間、及び水槽３ｍ、３ｎ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｌ、３ｍ間及び水槽３ｍ、３ｎ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。しかも、実施例１、２における水槽が２つの場合よりも海水移動の総量が大きいためその効果も大きい。
さらにまた、前記水槽３ｌの空気層７ｌと前記水槽３ｎの空気層７ｎを同圧に制御しているため、前記水槽３ｌ、３ｍ間、及び水槽３ｍ、３ｎ間の海水移動は略同量となり、船長方向の海水移動のバランスが取れるため、海水移動がローリングの起振力となることを抑制することができる。

さらに、水槽３ｌ、３ｍ、３ｎを船長方向に配置したため、船幅の小さな船舶にも適用可能である。

図８は、実施例７に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例７に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図８において、図１と同一符号は同一物を表す。また図８に示すように前記水槽３は円筒状の水槽３ｐと該水槽３ｐを取り囲むようにして設けたドーナツ状の水槽３ｏから構成されており、７ｏ、７ｐはそれぞれ水槽３ｏ、３ｐ内に存在する空気層、８ｏ、８ｐはそれぞれ開口５を通じて水槽３ｏ、３ｐに導入された海水によって形成される水層部である。前記水槽３ｏと水槽３ｐは水層部８ｏ、８ｐで相互に通流可能となっている。

また６ｏ、６ｐはそれぞれ水槽３ｏ、３ｐに立設した空気パイプであって、実施例１に係る図２に示したパイプ６ａ、６ｂと同様の構成であり、これにより前記空気層７ｏと７ｐの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｏと８ｐの水面高さも異ならせることができる。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｏ及び８ｐを通じて水層部８ｏ及び８ｐと空気層７ｏ及び７ｐとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｏ及び７ｐがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｏ、７ｐを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｏ、３ｐの空気層７ｏ、７ｐが空気圧差を持ち、且つ水槽３ｏ、３ｐ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｏ、３ｐ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。

さらにまた、水槽３ｏ、３ｐは船幅方向、船長方向を含めたどの方向にも対称な構造であるため、どの方向の海水移動もバランスがとれ、海水移動が船舶の振動に起振力となることなることを抑制することができる。

図９は、実施例８に係る水槽周囲の模式図を示す。なお実施例８に係る船尾部の側面図は実施例１に係る船尾部の側面図である図１とほぼ同様であるので省略する。
図９において、図１と同一符号は同一物を表す。また図９に示すように前記水槽３は四角柱状の水槽３ｒと該水槽３ｒを取り囲むようにして設けた中央部に直方体形状の孔部を有した直方体形状の水槽３ｑから構成されており、７ｑ、７ｒはそれぞれ水槽３ｑ、３ｒ内に存在する空気層、８ｑ、８ｒはそれぞれ開口５を通じて水槽３ｑ、３ｒに導入された海水によって形成される水層部である。前記水槽３ｑと水槽３ｒは水層部８ｑ、８ｒで相互に通流可能となっている。

また６ｑ、６ｒはそれぞれ水槽３ｑ、３ｒに立設した空気パイプであって、実施例１に係る図２に示したパイプ６ａ、６ｂと同様の構成であり、これにより前記空気層７ｑと７ｒの圧力をそれぞれ異ならせ、従って水層部８ｑと８ｒの水面高さも異ならせることができる。

上記のような構成において、プロペラ２が回転し、該プロペラ２周囲の流体に周期的な翼通過周波数（＝プロペラ翼数×プロペラ回転数）の整数倍の周波数からなる圧力変動が生じ、該圧力変動が船体に伝播してプロペラ変動圧として船尾外板に作用したとき、前記プロペラ変動圧は前記開口５と水層部８ｑ及び８ｒを通じて水層部８ｑ及び８ｒと空気層７ｑ及び７ｒとの境界の自由水面に波動を誘起し、空気層７ｑ及び７ｒがダンパーとなってそのプロペラ変動圧を吸収する。
さらに、前記プロペラ変動圧は、船底４、開口５及び空気層７ｑ、７ｒを通じて船体に入力されるが、その際に水槽３ｑ、３ｒの空気層７ｑ、７ｒが空気圧差を持ち、且つ水槽３ｑ、３ｒ間が相互に流通可能に構成されているため、水槽３ｑ、３ｒ間で海水移動が生じ、該海水移動によってプロペラ変動圧を吸収し、船体に入力されるプロペラ変動圧の割合を低減させることができる。

さらにまた、水槽３ｑ、３ｒは船幅方向及び船長方向に対称な構造であるため、船幅方向及び船長方向の海水移動もバランスがとれ、海水移動が船舶の振動に起振力となることなることを抑制することができる。
また、水槽形状が方形であるため図８に示した円柱状、ドーナツ状の形状の水槽と比較すると、製作が容易であるとともに、船尾構造との取り合いが良い。

従来よりもプロペラ変動圧の吸収効果が高く、さらにプロペラ回転数が低く、プロペラの翼数が少ないプロペラの周波数が小さい船舶であっても、プロペラ変動圧を吸収し、船舶の振動を抑制することができる船体構造として利用することができる。

実施例１に係る船尾部の側面図である。実施例１に係る水槽周囲の模式図である。実施例２に係る水槽周囲の模式図である。実施例３に係る水槽周囲の模式図である。実施例４に係る水槽周囲の模式図である。実施例５に係る水槽周囲の模式図である。実施例６に係る水槽周囲の模式図である。実施例７に係る水槽周囲の模式図である。実施例８に係る水槽周囲の模式図である。従来のプロペラ変動圧を吸収するタンクを示す構成図である。

符号の説明

１船尾船体
２プロペラ
３水槽
４船底
５開口
７ａ〜７ｒ空気層
８ａ〜８ｒ水層部
９連結管

Claims

船底下側から伝播するプロペラ変動圧を吸収する、船底側に開口を有し上方空間に空気層を有する水槽をプロペラ取り付け位置上方に設けた船体構造において、
前記水槽は船長方向に間隙を設けて配置された３つの水槽であって、
該３つの水槽は、水槽下方の水層部を、船底側に開口を有した連結路によって連結されており、
前記３つ水槽の空気圧を、
船長方向両端に位置する２つの水槽の空気圧を同圧とし、
船長方向中央に位置する水槽の空気圧を前記船長方向両端に位置する２つの水槽の空気圧と異ならせたことを特徴とする船体構造。