JP6550375B2 - 底部に空洞を有する船 - Google Patents

Description

本発明は、底部に空洞を有し、流体力学による抵抗を低減して動作性能を向上させる造船および移動船舶の設計に関する。

先行技術には模範が開示されており、この模範は、底部の下に空気層を有する船舶であり、この空気層は、底部のくぼみで形成され、船首の段部と、側部の竜骨と、船尾の傾斜プレートとで包囲され、長手竜骨によって別々の区画に分割され、横方向邪魔板がくぼみに沿って流れ方向にくぼみの全幅に広がり、加圧された空気供給部が、空気層すなわち人工的な空洞を横方向邪魔板の下流で発生させて保持するために底部のくぼみ空間に接続している（ソ連国の発明者による１９９４年４月３０日付の特許文献１、１９８３年９月２９日付の特許文献２）。構造の主要構成要素は、波状の輪郭を有する一体空洞になって発生した空気層を収容するようになっている底部のくぼみである。くぼみの内部に配置された長手竜骨は、この空洞を区画に分割して空気の横方向の動きを制限し、船舶の横方向の安定性を向上させる。横方向邪魔板により、船舶が航行している際にくぼみに波形の輪郭を有する空洞を形成するとともに、この空洞が崩壊するのを防止することが可能になる。

しかしながら、船舶が荒れた海況で航行しているとき、一体空洞は崩壊し、船舶が大きい初期トリムで航行していれば、このような空洞を形成することはまったく不可能である。これによって船舶底部の段部の近傍で流れが分離するため、船舶の動きに対する抵抗が劇的に増大する。そのため、船舶の経済的性能を向上させることを考慮した場合の構成の効率は低下する。そのような場合、底部に空洞を有する船舶の流体力学による抵抗は、前述のくぼみがない従来の船舶よりも遙かに大きい。空洞のある船舶の抵抗が最も根本的に増大するのは、空気供給が失敗していることによるものである。

さらに、船舶が前述の好ましくない条件で航行しているとき、しっかりと固定された横方向邪魔板によって、波形の輪郭を有する一体空洞がくぼみの内部に形成されず、この空洞の崩壊を防止できない。

ソ連国登録番号第１１４５５８７号 ソ連国出願番号第３６６４９０８／１１号

本発明は、一体空洞が崩壊したり空気供給部が故障したりした場合に、大きい初期トリムかつ荒れた海況で航行する船舶の流体力学による抵抗を低減することによって、底部に空洞を有する移動船舶の動作性能および経済的効率を向上させることを目的とする。

このようにするために、底部に空洞を有する移動船舶は、波形の輪郭を有する一体空洞を発生させるためのくぼみを有し、このくぼみは、船首の段部から始まって、両サイドに沿ったスケグと傾斜プレートで形成された船尾のアーチ部とで包囲され、くぼみの空間は、加圧された空気供給部に接続し、くぼみの内部に装着された長手竜骨と連結して空気が横方向に動くのを制限し、傾斜プレート形態の横方向邪魔板は、流線方向に交互に配置され、したがってここで、本発明によれば、船首の段部の下流でくぼみを形成し、船舶はプレートを装着され、このプレートは、その前縁をスピンドル周りに上げ下げすることによって回動でき、スピンドルは、底部の端から端に配置されてプレートに連結し、くぼみ底部の表面に固定される。この場合、プレートの流れ方向の長さは、プレートがスピンドル周りを回動すると、プレートが段部の上流にある底部の表面をくぼみ内部にある底部の表面と合わせて段部の下流で流れが分離するのを防止するような長さであり、プレートはその前縁が段部の近傍で底部の高さを下げるのを制限できる。同時に、くぼみの底部にある横方向邪魔板はこの邪魔板が動作位置に展開でき、この邪魔板をスピンドル周りに回動させることによって底部に収納されるように取り付けられ、スピンドルは船舶の中央線に対して横向きで、邪魔板の前縁近辺で邪魔板と連結している。

このほか、段部の近傍にある底部の端部は、くぼみが始まる段部の下流でくぼみが広がっている張り出し部を有し、底部の表面と段部の近傍にある回動プレートとが隙間なしで合わさるようにするとともに、プレートの前縁が段部近辺で船舶底部の高さよりも下がるのを制限する。

回動プレートおよび邪魔板は、両者を回動するための駆動装置をさらに装着されている。

くぼみを形成する段部の下流でプレートを装着することは、その前縁を下げたり上げたりすることによってスピンドル周りに回動できるように行われ、スピンドルは、くぼみ底部の表面で底部を横断するように固定され、底部を横断するように向けられてプレートに連結し、これによって、底部のくぼみに空洞がないとき、または空洞が崩壊しているときに、段部の上流およびくぼみの内部にある底部表面を滑らかに移行させることによって前記段部の下流で流れを滑らかにし、このようにして段部の下流で流れが分離するのを防止できる。

くぼみの底部に取り付けられた横方向邪魔板であって、この邪魔板が動作位置に展開でき、この邪魔板をスピンドル周りに回動させることによって底部に収納されるように取り付けられ、スピンドルが、船舶の中央線に対して横向きで、邪魔板の前縁近辺で邪魔板と連結している横方向邪魔板により、船舶の底部に連続した空気層を波状の輪郭を有する一体空洞の形態で発生させて保持でき、この空洞の崩壊を防止する。

本発明を以下の図を用いて説明する。

底部に空気層を有する移動船舶の側面図 図１のＡ−Ａの断面図 横方向邪魔板を折り畳む概念を示す説明図 回動プレートの動作概念を示す説明図

底部１に空気層を有する本船舶（図１）は、空気層を形成するくぼみであって、この空気層が、波形の輪郭を有する一体空洞３であり、段部４から始まる船舶底部１に設けられたくぼみ２と、空洞に空気を送出して底部１の下に空気層を形成するために使用されるパイプライン５を介してくぼみ２の空間と接続している空気供給部６とを有する。くぼみ２の内部には、中央線と平行に配置され、くぼみ２の底部（図２）にある空気の横向きの動きを制限することを目的とする長手竜骨７があるとともに、くぼみ２に沿って流れ方向に交互に配置された横方向邪魔板８がある。上記の横方向邪魔板８（図３）は、この邪魔板が動作位置に展開でき、この邪魔板をスピンドル９周りに回動させることによってくぼみ２の底部に収納されるように取り付けられ、スピンドルは、船舶の中央線を横断し、邪魔板の前縁近辺で横方向邪魔板８と連結し、くぼみ２底部に位置している。

くぼみ２を形成している段部４の下流には、プレート１０があり（図４）、このプレートは、その前縁１１を下げたり上げたりすることによってスピンドル１２周りに回動できるように取り付けられ、スピンドルは、くぼみ２の底部の表面で底部を横断するように固定され、プレート１０に連結している。プレート１０の流れ方向の長さは、プレートが回動した際にくぼみ２底部に向かうプレートの傾斜角度１３によって、段部４の上流にある底部１の表面がくぼみ２の内側にある底部の表面と合わさって、段部４の下流で流れが分離するのを防止するような長さである。この場合、プレート１０は、その前縁１１が段部４の近傍での船舶底部１の高さを下げるのを制限できる。

段部４の近傍にある底部１の端部は、くぼみが始まる段部４の下流領域に広がっている張り出し部１４でできており、底部１と段部の近傍にある回動プレート１０とが合わさる面どうしの隙間をなくすとともに、プレートの前縁１１が船舶底部の高さよりも下がるのを制限する。

回動プレート１０および回動する横方向邪魔板８は、両者を回動するための駆動装置を装着されている（駆動装置は図面に示していない）。

本構成の動作原理を以下に説明する。

船舶が静止した水または穏やかな海況を航行しているとき、空気供給部６からの空気は、空気パイプライン５を介して段部４および横方向邪魔板８に送出されて、くぼみ２の内部に人工的な空洞３の形態の空気層を形成する。供給された空気は、段部４および横方向邪魔板８の下流にある液圧の低い領域に保持され、その結果、段部４および各横方向邪魔板８の下流に形成された空気の空洞が別々かつ交互に配置されるシステムになる。空気供給部によって、いくつかの空洞の長さは徐々に長くなり、時間の経過とともに最大値に達し、この値は、経済的な船舶の速度での横方向邪魔板８の下縁どうしの間の距離に等しい。空洞の後ろ部分が横方向邪魔板８の下縁に達すると、別々の空洞が波形の輪郭を有する一体空洞３と合流する。様々な動作モードで個々の空洞が一体空洞３と最適に合流することは、くぼみ２に適切な空気容量を供給し、くぼみ２の底部に位置して船舶中央線を横断するスピンドル９周りに横方向邪魔板８を適切に回動させることによって達成される。このとき、一体空洞３内の圧力は増大し、これによって波形輪郭の範囲を小さくし、空洞３の表面（空気と水とのインターフェース）を水と接触しなくなった横方向邪魔板８から離す。

船舶が縦揺れまたは横揺れの動きが大きい荒れた海況を航行しているとき、一体型の空洞３は崩壊する。船舶が大きい初期トリムで航行しているとき、空洞はまったく発生しない。これによってくぼみ２の底部表面で摩擦抵抗が増大する。さらに、段部４および横方向邪魔板８の下流で流れが分離することで、流体力学による抵抗が抜本的に増大する。このように、空洞３が崩壊するまたは空洞がないことにより、船舶の動きに対する全抵抗は劇的に増大し、底部にくぼみ２がない同様の船舶の全抵抗をも上回る。これによって消費力が大きくなり、したがって、空洞用のくぼみ２を有する船舶の動作性能が低下する。この場合、段部の下流で流れが分離するのを防止するために、段部４近辺の船舶底部１での流れのパターンを調整して、プレート１０を用いて段部４の上流およびくぼみ２の内部で底部１の表面を滑らかに移行させることによって、分離しない流れを提供する。このようにするために、プレート１０がスピンドル１２周りを回動している間、段部４の下流に位置しているプレートの前縁１１は、段部４の上流で船舶底部１の高さまで下がり、これ続くプレートの回動を制限する。底部の張り出し部１４があることで、プレート１０は、その前縁１１が底部の張り出し部１４の内面に達するまでスピンドル１２周りに回動する。その結果、段部４の近傍の流れは分離しなくなる。横方向邪魔板８の下流で流れが分離するのを防止するため、横方向邪魔板は、スピンドル９周りに回動することによってくぼみ２底部上で折り畳まれ、このスピンドルは、くぼみ２の底部に位置して船舶中央線を横断し、前縁１１の近辺で横方向邪魔板と連結している。その結果、横方向邪魔板８の下流の流れも同じく分離しなくなる。段部４および横方向邪魔板８の下流で流れが分離するのを防止することが可能になり、その結果、流体力学による抵抗を低減し、荒れた海況または大きい初期トリムでの船舶の動作性能および経済的効率を向上させることが可能になる。

プレート１０および横方向邪魔板８の回動は、回動駆動装置によって実施される。

底部に空洞を有する本船舶は、一体空洞が崩壊したり空気供給が失敗したりした場合に、好ましくは模範的なものと比較して流体力学による抵抗を低減することによって、荒れた海況または初期トリムが大きい状態でこのような船舶の動作性能および経済的効果を向上させる。

１ 船舶の底部
２ 波状の輪郭を有する一体空洞を発生させるための船舶底部にあるくぼみ
３ 波状の輪郭を有する一体空洞
４ 段部
５ パイプライン
６ 空気供給部
７ 長手竜骨
８ 横方向邪魔板
９ 横方向邪魔板を回動させるスピンドル
１０ 回動プレート
１１ 回動プレートの前縁
１２ 回動プレートのスピンドル
１３ 回動プレートの傾斜角度
１４ くぼみが始まる段部の下流領域に広がる張り出し部
ОП 船舶中央線

Claims (2)

1. 底部に空洞を有する船舶であって、
   波形の輪郭を有する一体空洞を発生させるためのくぼみを有し、該くぼみは、船首の段部から始まって、両サイドに沿ったスケグと傾斜プレートで形成された船尾のアーチ部とで包囲され、前記くぼみの空間は、加圧された空気供給部に接続し、前記くぼみの内部に装着された長手竜骨と連結して空気が横方向に動くのを制限するプレート形態の横方向邪魔板の配置される船舶において、
   前記くぼみを形成する船首の前記段部の下流にはプレートがあり、該プレートは、その先縁部をスピンドル周りに下げたり上げたりすることによって回動できるよう取り付けられ、前記スピンドルは、前記底部を横断するように底部のくぼみの表面に固定されて前記プレートに連結し；前記プレートの船体前後方向の長さは、前記プレートが前記スピンドル周りを回動すると、前記プレートの前記先縁部が前記段部の下端部近傍に達し、前記段部の下流で流れが分離するのを防止する長さであり、
   前記くぼみの前記底部にある前記横方向邪魔板の前縁近辺は、前記くぼみ底部で船体を横断するスピンドルと連結し、該スピンドル周りに前記横方向邪魔板が回動することによって前記底部に収納され、
   前記段部の近傍にある前記底部の端部は、前記くぼみが始まる前記段部の下流で前記くぼみの領域が広がっている張り出し部を有し、前記底部の表面と前記段部の近傍にある前記プレートとが隙間なしで合わさるようにするとともに、前記プレートの前縁が前記段部近辺で前記船舶底部の高さよりも下がるのを制限する
   ことを特徴とする船舶。
2. 前記プレートおよび回動する横方向邪魔板は、該両者を回動するための駆動装置を有する
   請求項１に記載の船舶。

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