JP6674821B2 - 船底構造及び船舶 - Google Patents
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Description
空気潤滑システムは、主に、タンカーのような船体が肥えた船(肥大船)について適用されているが、フェリーや自動車運搬船のような痩せ型船についても適用が望まれている。
痩せ型船は、復原性の保持するために、船底に、中央から外側に向かって上方へ傾斜する傾斜部(ROF:Rise Of Floor。以下、ROF又は船底傾斜部ともいう)が設けられている(例えば特許文献1参照)。
その一方、空気潤滑システムを痩せ型船に適用しようとすると、空気潤滑システムの効果が十分に発揮されないおそれがある。これは、痩せ型船は、上述したとおり復原性の保持するためにROFが設けられているので、肥大船に較べて、船底部分にフラットな部分が少なく、外側の傾斜が大きいため、気泡流がROFから外側へと流れて船底から剥離しやいためである。
なお、以下の説明では、船舶1の船首11側(進行方向)を前方とし、船尾12側を後方とし、前方を基準に左右を定め、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。また、船体前後方向(以下「前後方向」ともいう)Xと直交する方向を船体幅方向(以下「幅方向」又は「船幅方向」ともいう)Yとし、船幅方向Yの中心線CLに近づく側を内側とし、その逆に中心線CLから離れる側を外側として説明する。
各実施形態では、本発明をフェリーに使用される痩せ型船に適用した例を説明する。
[1−1.構成]
本発明の第1実施形態としての船舶の全体構成について、図1(a)を参照して説明する。
船舶1は、図1(a)に示すように、船舶1の本体である船体10と、船舶1の各種制御が行われるコントロールルーム20と、空気潤滑システム30とを備える。
空気潤滑システム30は、船底13から空気を噴出して船底13と水面との境界に気泡100の流れ(気泡流)を発生させ、この気泡100により船底13を覆う気泡層を形成する。これにより、航行する船体1の摩擦抵抗を低減することができる。
具体的には、空気潤滑システム30は、図1(a)に示すように、例えばブロアやコンプレッサにより構成される空気供給源31と、船底13の船首11寄りに設置された気泡噴出部33と、空気供給源31と気泡噴出部33とを繋ぐ空気供給通路32とを備えて構成され、空気供給源31を作動させることで、気泡噴出部33から船尾12に向けて気泡100が噴出される。
図1(b)でもそうであるが、通常、船体10の横断面積Aは、前後方向Xの中央部で最大となる。以下、横断面積Aが最大となる前後方向Xの位置を最大横断面位置Pmaxと呼び、最大の横断面積を最大横断面積Amaxと呼ぶ。
図2は、船底13の構造(形状)を示す模式的な横断面図であって、最大横断面位置Pmax(図1参照)における横断面図である。
図2では、船幅方向Yの中心線CLよりも右側つまり右舷(船舷)14側のみ示すが、船体10の形状は中心線CLに対して対称の形状となっており、船底13の形状も、右舷14側の形状と左舷側の形状とは線対称の形状となっている。そこで、図2では右舷14側(片側)だけを示し、右舷14側の形状を代表として船底13の形状について説明する。
船体10には、船舶1が痩せ型船であることから、復原性を保持するために、船底13に中央から外側に向かって上方へ傾斜する傾斜部(ROF:Rise Of Floor。以下、ROF又は船底傾斜部ともいう)13bが設けられている。
船底13は、中央の水平且つ平坦なキール部13aと、キール部13aの外側に連設される前記ROF13bと、ROF13bと右舷14とを滑らかに繋ぐ湾曲部13cとを備えて構成されている。
この最大横断面位置PmaxにおけるROF角度φが15[degree]よりも小さいと(φ<15)、気泡100の剥離が抑制され、図2に示すようにROF13bに気泡100の層が形成されることが試験結果から判明している。
図3は、横軸を平板傾斜角度θとし、縦軸をせん断力変化率rfとしたグラフに試験結果をプロットした図である。
この試験は、水の流れの中に平板を水没させ、この平板の傾斜角度(平板傾斜角度)θのせん断力変化率rfを計測したものである。平板傾斜角度θは水平を基準とした角度であり、ROF角度φに相当する。
また、せん断力変化率rfとは、「空気潤滑システムの非作動時に平板が前記の水の流れから受けるせん断力f_off」に対する「空気潤滑システムの作動時に平板が前記の水の流れから受けるせん断力f_on」の比である(rf=f_on/f_off)である。したがって、せん断力変化率rfが1よりも低ければ、空気潤滑システムの効果が得られ、また、せん断力変化率rfが低いほど空気潤滑システムの効果が高かったと判定できる。換言すれば、せん断力変化率rfが1よりも低ければ、せん断力として平板に作用する摩擦を低減できる量の気泡が、平板に付着していたと判定でき、また、せん断力変化率rfが低いほど平板に付着していた気泡が多かったと判定できる。
本発明の第1実施形態によれば、ROF角度φが、0[degree]よりも大きく15[degree]よりも小さい範囲に設定されているので、ROF13bからの気泡100の剥離を抑制することができ、船底13にROF13bを備えた痩せ型船においても空気潤滑システム30による摩擦抵抗の低減効果を良好に得ることができる。
[2−1.構成]
本発明の第2実施形態の船舶について、図4を参照して説明する。
図4は、本発明の第2実施形態の船底の構造(形状)を示す模式的な横断面図であって、最大横断面位置Pmax(図1参照)における横断面図である。なお、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の船舶は、第1実施形態に対しROFの構成が異なる。具体的には、図4に示すように、本実施形態の船体10Aの船底13Aは、中央の水平且つ平坦なキール部13aと、キール部13aの外側に連設されるROF13b′とを備えて構成され、ROF13b′は、右舷14とを滑らかに繋ぐ湾曲形状(スプラインカーブ状)とされている。
特定位置W1は、船体10Aの幅方向Yの寸法(以下「幅寸法」という)をBとし、船体10Aの右舷半分の幅寸法を(B/2)としたときに、0.8×(B/2)すなわち0.4×Bだけ、中心線CLから幅方向Yに離れた位置をいう。
ROF角度φ′は、湾曲形状のROF13b′の代表傾斜角度であり、ROF角度φ′を、第1実施形態と同様に0[degree]より大きく15[degree]よりも小さい範囲(0<φ′<15)に設定することにより気泡100の剥離を抑制できる。
本発明の第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、ROF角度φ′が、0[degree]よりも大きく15[degree]よりも小さい範囲で設定されているので、ROF13b′からの気泡100の剥離を抑制することができ、船底13AにROF13b′を備えた痩せ型船においても空気潤滑システムによる摩擦抵抗低減効果を良好に得ることができる。
上記各実施形態では、本発明をフェリーに適用した例を説明したが、本発明はROFを有する痩せ型船であればフェリーに限定されることなく適用しうるものであり、例えば自動車運搬船にも適用できる。
10,10A 船体
13 船底
13a キール部
13b,13b′ 船底傾斜部,ROF
14 右舷(船舷)
CL 船幅方向Yの中心線
30 空気潤滑システム
33 気泡噴出部
W1 船底傾斜部13b′の特定位置
L1 特定位置Wにおける接線
CL 船幅方向Yの中心線
φ 船底傾斜部13bの傾斜角度(ROF角度)
φ′ 船底傾斜部13b′の傾斜角度(ROF角度)
Claims (4)
- 船体の船底に気泡を噴出する空気潤滑システムを装備すると共に、前記船底に、船体幅方向の中央に設けられ水平且つ平坦なキール部と、前記キール部の外側に連設され前記船体幅方向の中心側から外側に向かって上方に傾斜する船底傾斜部とを備えた船舶の前記船底の構造であって、
前記船体の横断面が最大となる最大横断面位置における前記船底傾斜部の角度が、0度よりも大きく15度よりも小さい範囲で設定された
ことを特徴とする、船底構造。 - 前記最大横断面位置における前記船底傾斜部の形状が、直線形状である
ことを特徴とする、請求項1に記載の船底構造。 - 前記最大横断面位置における前記船底傾斜部の形状が、前記船底と船舷とを滑らかに繋ぐスプラインカーブ状に形成され、
前記最大横断面位置における前記船底傾斜部の角度が、前記船底傾斜部の特定位置における接線の角度として規定され、
前記特定位置は、前記船体幅方向の中心から、前記船体の幅寸法に0.4を乗じて得られた所定長さだけ離れた位置である
ことを特徴とする、請求項1に記載の船底構造。 - 船体の船底に気泡を噴出する空気潤滑システムと、
請求項1〜3の何れか一項に記載の船底構造とを備えた
ことを特徴とする、船舶。
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