JP7312991B2 - vessel - Google Patents
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Description
本発明は、船舶に関する。詳しくは、小型の内航船において、載荷重量トン数を確保しつつ、推進性能を向上させることができる船舶に係るものである。 The present invention relates to ships. More specifically, the present invention relates to a small coastal vessel capable of improving propulsion performance while ensuring dead weight tonnage.
船舶の大きさを表すトン数には総トン数、載荷重量トン数、排水量トン数などがあるが、このうち船舶の登録税、入港料などの算出基礎とされているのは、船体内部の総容積を法定の計算式によりトン数に換算した「総トン数」である。船舶関連法にあっては、この総トン数が例えば200トン、500トン、750トンといった所定の総トン数以上となるたびに税額などが高くなるように規定されている。 The tonnage that indicates the size of a ship includes gross tonnage, dead weight tonnage, displacement tonnage, etc. Of these, the basis for calculation of ship registration tax, port entry fee, etc. is "gross tonnage", which is the total internal volume of the hull converted to tonnage by a legal formula. Ship-related laws stipulate that the amount of tax increases each time the gross tonnage exceeds a predetermined gross tonnage, such as 200 tons, 500 tons, or 750 tons.
また、船舶のトン数の測度に関する法律第5条第3項では、上甲板の下層に第2の甲板を有する二層甲板船についての総トン数の計算について規定しており、一層の船舶より優遇されている。また、総トン数が750トンを区切りとして、船舶の設備規程で要求されている設備が異なっており、総トン数が750トン未満の二層甲板船は経済的に建造できる船舶として広く採用され、関連する技術が数多く公開されている(特許文献1、及び特許文献2)。
In addition,
ところで、近年の燃料費の高騰や地球温暖化に対する意識の高まりから、船舶についても航行時の抵抗が少ない低燃費船の開発が求められている。ここで、船舶の航行を阻害する抵抗には、造波抵抗、水との摩擦や渦による粘性抵抗、さらには空気抵抗などがある。これらのうち造波抵抗は主として船首形状の影響が大きく、粘性抵抗は主として船尾形状の影響が大きい。また、抵抗以外の推進性能は、主として船尾形状に影響される。 By the way, due to the recent rise in fuel costs and growing awareness of global warming, there is a demand for the development of fuel-efficient ships that have less resistance during navigation. Here, the resistance that hinders the navigation of a ship includes wave-making resistance, friction with water, viscous resistance due to eddies, air resistance, and the like. Of these, wave-making resistance is largely affected by the shape of the bow, and viscous resistance is largely affected by the shape of the stern. In addition, propulsion performance other than resistance is mainly affected by the shape of the stern.
従って、低燃費船の設計においては、船首形状及び船尾形状、並びに貨物の積載量を確保するために重要な中央部と船首部、及び船尾部との容積配分を十分に考慮する必要がある。種々の要因によって複雑に変化するが、一般的には船体の全長(Lоa)、全幅(B)とすると、Lоa/Bが小さいほど、また船長に対して航走速度が速いほど造波抵抗は大きくなる傾向がある。 Therefore, in designing a fuel-efficient ship, it is necessary to fully consider the shape of the bow and stern, as well as the distribution of volume between the midsection, the bow, and the stern, which is important for securing cargo capacity. Although it varies intricately depending on various factors, generally speaking, given the overall length (Lоa) and the overall width (B) of the hull, there is a tendency that the smaller the Lоa/B and the higher the sailing speed relative to the length, the greater the wave-making resistance.
この点、例えば前記した総トン数が750トン未満程度の小型船舶においては、大型船よりも船長に対する航行速度が速くなるため、必然的に航行時の造波抵抗が大きくなり、必要馬力あたりの燃料消費量が多い船舶となる。さらに内航船においては、輸送効率を高めることを目的として、なるべく貨物領域を確保する必要があるため、Lоa/Bの値が大型船に比べると小さくなり造波抵抗が大きくなる。 In this respect, for example, in a small ship with a gross tonnage of less than 750 tons, the sailing speed for the captain is faster than that of a large ship, so the wave-making resistance during sailing is inevitably large, and the fuel consumption per required horsepower is large. Furthermore, in coastal vessels, it is necessary to secure a cargo area as much as possible in order to increase transportation efficiency, so the value of Loa/B becomes smaller than that of large vessels, and the wave-making resistance increases.
一方、輸送の効率性、及び経済性を確保しつつ環境負荷を低減するには、載荷重量トン数の減少を抑制した上で、船体の推進性能を向上させるようにすればよい。これを実現するには、船幅に対して船体を長くして細身とすればよいが、総トン数は実際の重量ではなく船体内部の容積を所定の算式により算定したものであるため、船体を細身にすると載荷重量トン数が小さくなって輸送合理性が低下する。 On the other hand, in order to reduce the environmental load while ensuring the efficiency and economy of transportation, it is necessary to improve the propulsion performance of the hull while suppressing the decrease in the dead weight tonnage. In order to achieve this, the hull should be made longer and slender compared to the width of the hull. However, since the gross tonnage is not the actual weight but the internal volume of the hull calculated by a predetermined formula, if the hull is made slender, the dead weight tonnage will be reduced and the rationality of transportation will be reduced.
従って、総トン数が750トン未満程度の小型船舶において、載荷重量トン数を確保しつつも、航行時の造波抵抗を抑制することができる低燃費船の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a fuel-efficient ship capable of suppressing wave-making resistance during navigation while ensuring dead-weight tonnage for small ships with a gross tonnage of less than 750 tons.
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、小型の内航船において、載荷重量トン数を確保しつつ、推進性能を向上させることができる船舶を提供することを目的とするものである。 The present invention has been invented in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a small coastal vessel that can improve propulsion performance while ensuring dead weight tonnage.
前記の目的を達成するために、本発明の船舶は、船体と、船体中心よりも船首側であって船体幅方向に延在する第1の隔壁、該第1の隔壁よりも船尾側であって船幅方向に延在する第2の隔壁、及び一対の側壁により区画された貨物艙と、前記第2の隔壁、該第2の隔壁よりも船尾側であって船幅方向に延在する第3の隔壁、及び前記一対の側壁により区画され、主機が設置された機関室と、前記第3の隔壁から船尾垂線までの距離が前記船体の全長の略5%以内となる位置に設置された舵と、該舵の船尾垂線上に略一致するように設置されたプロペラと、前記主機の出力を前記プロペラに伝達するプロペラ軸とを備える。 In order to achieve the above object, the ship of the present invention comprises a hull, a first bulkhead extending in the width direction of the hull on the bow side of the center of the hull, a second bulkhead extending in the width direction of the ship on the stern side of the first bulkhead, and a pair of side walls partitioned by a cargo hold, the second bulkhead, a third bulkhead on the stern side of the second bulkhead and extending in the width direction of the ship, and the pair of side walls. an engine room in which a main engine is installed; a rudder installed at a position where the distance from the third bulkhead to the stern perpendicular line is within approximately 5% of the total length of the hull; a propeller installed so as to substantially coincide with the stern vertical line of the rudder; and a propeller shaft transmitting the output of the main engine to the propeller.
ここで、第1の隔壁、第2の隔壁、及び一対の側壁により区画された貨物艙を備えることにより、船体内に一定の空間からなる貨物艙を形成し、船舶の総トン数に応じた載荷重量トン数を確保することができる。 Here, by providing the cargo hold partitioned by the first bulkhead, the second bulkhead, and the pair of side walls, the cargo hold consisting of a certain space is formed in the hull, and the dead weight tonnage corresponding to the gross tonnage of the ship can be secured.
また、貨物艙の船尾側には、第2の隔壁、第3の隔壁、及び側壁により区画された機関室を備えることにより、係る機関室に動力源となる主機を設置することができる。動力源となる主機は、例えばディーゼル内燃機関等からなり、内燃機関による往復動を、後記するプロペラ軸を介してプロペラに伝達することができる。 In addition, by providing an engine room partitioned by the second bulkhead, the third bulkhead, and the side wall on the stern side of the cargo hold, the main engine serving as the power source can be installed in the engine room. A main engine serving as a power source is composed of, for example, a diesel internal combustion engine or the like, and reciprocating motion by the internal combustion engine can be transmitted to the propeller via a propeller shaft, which will be described later.
また、第3の隔壁から船尾垂線までの距離が船体の全長の略5%以内となる位置に設置された舵とを備えることにより、機関室を区画する船尾側の隔壁である第3の隔壁を従来の船舶と比較して船尾側に位置させることができる。 In addition, by providing a rudder installed at a position where the distance from the third bulkhead to the stern perpendicular line is within approximately 5% of the total length of the hull, the third bulkhead, which is the bulkhead on the stern side that divides the engine room, can be positioned on the stern side compared to conventional ships.
これにより、従来の船舶と比較して機関室や貨物艙の容積を変化させることなく、機関室と貨物艙の全体を船尾側へ移動させることができる。さらに、船首側について貨物艙としての容積を確保する必要がないため、形状の自由度が高まり、船舶の両舷から船首端にかけての水線面形状を従来の船舶に比較して船幅の狭い、よりシャープな形状とすることができる。従って、船体の船首側の排水量を減らし、船首から発生する造波を抑制することで造波抵抗を減少させ、推進性能を向上させることができる。 As a result, the entire engine room and cargo hold can be moved to the stern side without changing the volumes of the engine room and cargo hold compared to conventional vessels. Furthermore, since there is no need to secure a volume for a cargo hold on the bow side, the flexibility of the shape is increased, and the shape of the water plane from both sides to the bow end of the ship can be made narrower and sharper than conventional ships. Therefore, by reducing the amount of displacement on the bow side of the hull and suppressing wave-making from the bow, it is possible to reduce wave-making resistance and improve propulsion performance.
また、舵の船尾垂線上に略一致するように設置されたプロペラを備えることにより、プロペラの推進力により船体を前後進させることができる。 Further, by providing a propeller installed so as to be substantially aligned with the stern perpendicular line of the rudder, the hull can be moved forward and backward by the propulsive force of the propeller.
このときプロペラは、舵の船尾垂線上に略一致するように設置されているため、プロペラは船体側面視において舵の船首側端縁と船尾側端縁の間の所定の位置に設置される。従って、前記したように、第3の隔壁から船尾垂線までの距離を短くすることができ、機関室を船尾側にレイアウトすることができる。 At this time, since the propeller is installed so as to be substantially aligned with the stern perpendicular line of the rudder, the propeller is installed at a predetermined position between the bow edge and the stern edge of the rudder when viewed from the side of the hull. Therefore, as described above, the distance from the third bulkhead to the stern perpendicular can be shortened, and the engine room can be laid out on the stern side.
また、主機の出力をプロペラに伝達するプロペラ軸を備えることにより、前記した通り、主機である内燃機関の往復動を回転力に変換し、係る回転力を推進装置であるプロペラに伝達することができる。 Further, by providing the propeller shaft for transmitting the output of the main engine to the propeller, as described above, the reciprocating motion of the internal combustion engine, which is the main engine, can be converted into rotational force, and the rotational force can be transmitted to the propeller, which is the propulsion device.
また、船体は上甲板、及び第2の甲板を有し、貨物艙の左右の側壁と船体の左右両舷の側壁間には、所定幅の空隙が船体の船底から上甲板に至るまで形成されている場合には、上甲板と第2の甲板からなる、所謂「二層甲板船」において、作業員が通行可能な空隙を形成することができる。 In addition, when the hull has an upper deck and a second deck, and a gap of a predetermined width is formed between the left and right side walls of the cargo hold and the left and right side walls of the hull from the bottom of the hull to the upper deck, a gap through which workers can pass can be formed in a so-called "double deck ship" consisting of the upper deck and the second deck.
また、左右両舷の船体外板には、第2の甲板を基点とする上下方向の所定の範囲であって、船体の船首垂線から船尾方向に船体の全長の略15%~35%の長さの範囲にわたって空隙の幅が所定に幅広となるように、船体の外側に向けて膨出する膨出部が形成されている場合には、船首端にかけてシャープな形状とする一方で、空隙に作業員の通行を確保するための最小幅を確保することができる。 In addition, if the hull plates on both sides of the hull are formed with a bulging portion that bulges outward so that the width of the gap is a predetermined range in the vertical direction with the second deck as the base point, and is about 15% to 35% of the total length of the hull in the stern direction from the bow perpendicular line of the hull in the stern direction.
即ち、二層甲板船においては、貨物艙の側壁と船体外板の空隙は、作業員が通行可能な程度の最小幅が規定されている。前記のように、船首形状を船幅の狭いシャープな形状とすると、部分的この最小幅を満足できない幅狭の空隙部分が形成される可能性がある。この点、第2の甲板の高さ位置付近であって、空隙の幅狭となる船首垂線から船尾方向に船体の全長の略15%~35%の長さの範囲にわたって膨出部を形成することで、作業員の通行が可能な最小幅を確保することができる。 That is, in a double-deck ship, the gap between the side wall of the cargo hold and the hull plate is stipulated to have a minimum width through which workers can pass. As described above, if the bow shape is sharp with a narrow width, there is a possibility that a narrow gap portion that partially fails to satisfy the minimum width will be formed. In this regard, by forming a bulging portion in the vicinity of the height position of the second deck in the stern direction from the vertical line of the bow where the width of the gap is narrowed over the range of about 15% to 35% of the total length of the hull, it is possible to secure the minimum width that allows workers to pass.
また、第2の甲板における水線面において、船首垂線から垂線間長の略2.5%船尾側の水線の位置と船首端を結ぶ線分、及び船体中心を通過する線分のなす角度が略10~15度の範囲である場合には、機関室、及び貨物艙を全体的に船尾側に配置することで、従来の船舶に比較して、船幅の狭いよりシャープな水線面形状とすることができる。これにより、前記した通り、船体の船首側の排水量を減らし、船首から発生する造波を抑制することで造波抵抗を減少させ、推進性能を向上させることができる。 In addition, in the water plane on the second deck, if the line segment connecting the position of the water line on the stern side of about 2.5% of the length between the perpendiculars from the bow perpendicular to the bow end and the line segment passing through the center of the hull are in the range of about 10 to 15 degrees, by arranging the engine room and the cargo hold as a whole on the stern side, it is possible to make the water plane shape narrower and sharper than conventional ships. As a result, as described above, the amount of displacement on the bow side of the hull can be reduced, and by suppressing wave-making generated from the bow, wave-making resistance can be reduced, and propulsion performance can be improved.
また、船尾垂線から計画喫水における船尾後端までの距離が、船体の全長の略2%以内となる場合には、計画喫水における船尾側のオーバーハングを短くすることができる。従って、水面下における船尾端の容積を増やすことができるため、より多くの載荷重量を確保することができる。 Also, if the distance from the stern perpendicular to the rear end of the stern at the planned draft is within approximately 2% of the total length of the hull, the overhang on the stern side at the planned draft can be shortened. Therefore, since the volume of the stern end under the water surface can be increased, a larger amount of dead weight can be secured.
また、舵は、プロペラの軸線まわりにプロペラを内装するように設置された略円筒状である場合には、ダクト型の舵により、プロペラと舵の船首尾方向の設置位置を略同じとすることで、機関室を船尾側に配置することができるとともに、計画喫水における船尾側のオーバーハングを短くすることができる。また、ダクト型により、船尾流れの整流効果を生じさせるとともに、流れの縮流によりプロペラの回転効率を高め、推進性能を向上させることができる。 In addition, if the rudder has a substantially cylindrical shape installed around the axis of the propeller so that the propeller is installed inside, the propeller and the rudder are installed at approximately the same position in the fore-aft direction by using the duct-type rudder, so that the engine room can be arranged on the stern side and the overhang on the stern side at the planned draft can be shortened. In addition, the duct type makes it possible to rectify the stern flow and improve the propulsion performance by increasing the rotation efficiency of the propeller due to contraction of the flow.
また、舵は、一対の舵板からなり、該舵板をプロペラの側方に配置されている場合には、ゲート型の舵により、プロペラと舵の船首尾方向の設置位置を略同じとすることで、機関室を船尾側に配置することができるとともに、計画喫水における船尾側のオーバーハングを短くすることができる。また、ゲート型により、船尾流れの整流効果を生じさせるとともに、流れの縮流によりプロペラの回転効率を高め、推進性能を向上させることができる。さらに低速時には、プロペラの水流の向きを変えてスラスターとしても機能するため、離着岸性能を向上させることができる。 In addition, the rudder consists of a pair of rudder blades, and when the rudder blades are arranged on the side of the propeller, the propeller and the rudder are installed at substantially the same position in the bow-stern direction by using a gate-type rudder, so that the engine room can be arranged on the stern side and the overhang on the stern side at the planned draft can be shortened. In addition, the gate type rectifies the stern flow, and the constriction of the flow increases the rotational efficiency of the propeller, thereby improving the propulsion performance. Furthermore, at low speeds, the propellers change the direction of the water flow and function as thrusters, improving berthing and docking performance.
本発明に係る船舶は、小型の内航船において、載荷重量トン数を確保しつつ、推進性能を向上させることができるものとなっている。 INDUSTRIAL APPLICABILITY A ship according to the present invention is a small coastal ship capable of improving propulsion performance while ensuring dead weight tonnage.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、各図において説明の便宜上、船体における船首と船尾とを結ぶ方向を船首尾方向、平面視で船首尾方向と直交する方向を船幅方向、船首尾方向、及び船幅方向の双方と直交する方向を上下方向という。また、船首尾方向において、船首側を前側といい、船尾側を後側という。また、船幅方向において、船体の外側を向く方向を外側といい、船体の内側を向く方向を内側という。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings for understanding of the present invention. In each figure, for convenience of explanation, the direction connecting the bow and the stern of the hull is called the fore-and-aft direction, the direction perpendicular to the fore-and-aft direction in plan view is the transverse direction, and the direction perpendicular to both the fore-and-aft direction and the transverse direction is called the vertical direction. In addition, in the fore-and-aft direction, the bow side is referred to as the front side, and the stern side is referred to as the rear side. In addition, in the ship width direction, the direction facing the outside of the hull is called the outside, and the direction facing the inside of the hull is called the inside.
まず、本発明の実施形態に係る船舶1について、図1乃至図3に基づいて説明する。本発明の実施形態において想定する船舶1の船体101は、全長(Loa)が85m以下、船幅(B)が15m以下、計画喫水(Td)が6m以下であり、上甲板102とその下層に第2の甲板103を有する総トン数が750トン未満の二層甲板船である。なお、図1中のLppは、船首垂線FPと船尾垂線APの垂線間長を示す。
First, a
船舶1は、船体101内において船首端側の隔壁4である第1の隔壁401、船首尾方向の中央よりも後方の第2の隔壁402、及び第2の隔壁402よりも後方であって船尾端側である第3の隔壁403を備えている。第1の隔壁401、第2の隔壁402、及び左右の側壁404a、404bにより貨物艙5が区画形成され、第2の隔壁402、第3の隔壁403、及び左右の側壁404a、404bにより機関室6が区画形成されている。
The
貨物艙5の左右の側壁404a、404bは内底板104から上甲板102の上方まで延在し、側壁404a、404bと船体101の左舷と右舷の船体外板105a、105bとの間には所定の空隙7が形成された「二重船殻構造」を有している。また、船体底板106と内底板104とに挟まれた空間、及び第2の甲板103よりも下方であって船体外板105a、105bと側壁404a、404bにより挟まれた空間が海水バラストタンクに割り当てられる。
The left and
ここで、必ずしも、貨物艙5は第1の隔壁401、及び第2の隔壁402により区画形成されている必要はない。第1の隔壁401と第2の隔壁402の間に、さらに隔壁を設けて、貨物艙5を小区画に分割するようにしてもよい。
Here, the
また、必ずしも、貨物艙5と機関室6の隔壁として第2の隔壁402を隔てて連続的に形成されている必要はない。例えば、貨物艙5と機関室6の間には所定のスペースが形成されてもよい。
Moreover, it is not always necessary to form the partition between the
機関室6には、船舶1の動力源となる主機8としてのディーゼル機関、及びディーゼル機関に燃料を供給するための図示しない燃料タンク等が収容されている。なお、主機8として電気モータを採用する場合には、それに関連する発電機等を設置することができる。
The
機関室6の後方には、プロペラ軸9を介してプロペラ10が設置されている。主機8としてのディーゼル機関の往復運動は、プロペラ軸9で回転運動に変換され、プロペラ10に伝達される。このように、プロペラ軸9を介して回転するプロペラ10の回転力により船体101を前後進させるための推進力を得ることができる。
A
プロペラ10の周囲には、ダクト型の舵11がプロペラ10の全体を内装するように設置されている。なお、舵11はダクト型である必要はなく、プロペラ10の側面に舵11がレイアウトされる形態であれば、特に舵のタイプが限定されるものではない。例えば図4に示すような一対の舵板からなるゲート型の舵を、プロペラ10の正面視で左右両側に設置するようにしてもよい。
A
本発明の実施形態に係る船舶1の船尾形状との比較のため、図3に対応する従来の船舶1の船尾構造を図5に示す。なお、以下の説明では、本発明の実施形態に係る船舶を「対象船」、従来の船舶を「比較船」とそれぞれ定義する。また、比較船の全長、船幅、計画喫水等の主要な諸元は対象船と同一とする。
For comparison with the stern shape of the
従来船においては、図5に示すように、プロペラ10の船尾側に舵11を配置するものであるため、全長Loaを対象船と同一と考えた場合、機関室6の船尾側の隔壁(第3の隔壁403)と船尾垂線APの距離lER2が必然的に長くなる。従って、機関室6の船首側に区画される貨物艙5の容積を一定に確保するには、貨物艙5の船首側の隔壁である図示しない第1の隔壁401を、船首端に近い位置に配置する必要がある。
In the conventional ship, the
一方で、対象船は、舵11をプロペラ10の側面に配置されているため、機関室6の容積はそのままで、機関室6の全体を比較船よりも後方に配置することができる。従って、機関室6の船尾側の隔壁である第3の隔壁403と船尾垂線APの距離lER1を、比較船に比して短くすることができる(lER1<lER2)。
On the other hand, in the target ship, the
なお、対象船では、全長85mに対して第3の隔壁403と船尾垂線APの距離が4mとなる。即ち、対象船の舵11とプロペラ10のレイアウトを採用することで、対象船においては全長Loaに対する第3の隔壁403と船尾垂線APとの距離lER1を略5%以内に抑えることができる。この点、比較船においては、全長Loaに対する第3の隔壁403と船尾垂線APとの距離lER2は6~7%程度となる。
In the subject ship, the distance between the
以上のように、対象船においては、機関室6の容積は確保したままで、機関室6の位置を比較船よりも船尾方向に移動することができる。そして、機関室6が船尾側に移動したことに伴い、その前方に区画された貨物艙5も、容積は一定のままで全体を後方に移動することができる。
As described above, in the target ship, the position of the
このように、対象船の貨物艙5を比較船の貨物艙5に比べて後方に移動することができると、貨物艙5を区画する船首側の隔壁である第1の隔壁401も後方に移動することができる。そのため、船首側の形状が貨物艙5による影響を受けにくくなるため、設計の自由度を高めることができる。
In this way, when the
さらに、対象船では、全長Loaに対する第3の隔壁403と船尾垂線APとの距離lER1を短くすることができるため、船尾垂線APから計画喫水Tdにおける船尾後端までの距離(船尾オーバーハングlAE1)も短くすることができる(対象船は略2m)。船尾オーバーハングlAE1が短くなると、水面下の船尾端の容積を大きくすることができるため、より多くの積荷荷重を確保することができる。なお、本発明の実施形態においては、対象船の全長Loaに対する船尾オーバーハングlAE1を略2%以内に抑えることができる。
Furthermore, in the target ship, the distance l ER1 between the
次に、対象船と比較船の船首形状について比較する。図6は、第2の甲板103の高さ位置において、対象船と比較船の船首形状の水平断面線の対比を示す図である(対象船の水平断面線を実線S1、比較船の水平断面線を破線S2と示す)。 Next, the bow shapes of the target ship and the comparison ship are compared. FIG. 6 is a diagram showing a comparison of the horizontal cross-sectional lines of the bow shapes of the target ship and the comparison ship at the height position of the second deck 103 (the horizontal cross-sectional line of the target ship is a solid line S1, and the horizontal cross-sectional line of the comparison ship is a broken line S2).
前記の通り、対象船においては、第1の隔壁401を比較船の位置よりも後方に移動することができるため、図6に示すように、船舶の両舷から船首端にかけて船幅の短いシャープな形状とすることができる。一方、比較船においては、貨物艙5の容積を一定に確保するために、第1の隔壁401が対象船に比べて船首端に近い位置となるため、船舶の両舷から船首端にかけての水線面形状が船体外側に張り出す形状となる(図6においては、対象船の貨物艙5のみ図示している。)。
As described above, in the target ship, the
なお、対象船と比較船の第2の甲板103における水線面において、船首垂線FPから垂線間長Lppの略2.5%後方の水線の位置と船首端を結ぶ線分、及び船体中心を通過する線分のなす角度を計測すると、対象船がθ1=略10~15度の範囲にあり、比較船がθ2=略20~25度の範囲にある。即ち、対象船は比較船に比して、船首形状を船幅の短いシャープな形状とすることができるため、船首側での排水量を減らすことが可能となり、造波抵抗Rwを抑制することができる。
In the water planes of the
ここで、一般的な定義として、船舶が水から受ける全抵抗Rtは、平水中抵抗Rと波浪中の抵抗増加Rawの和として表される。また平水中の抵抗は、造波抵抗Rwと粘性抵抗Rvの和となる。すなわち、Rt=R+Raw、 R=Rw+Rv である。 Here, as a general definition, the total resistance Rt that a ship receives from water is expressed as the sum of the resistance in calm water R and the resistance increase in waves Raw. The resistance in calm water is the sum of the wave-making resistance Rw and the viscous resistance Rv. That is, Rt=R+Raw and R=Rw+Rv.
また、粘性抵抗Rvは船体と面積が等しい平板(相当平板)の摩擦抵抗Rfと、船体が膨らみを有することから粘性によって生じる渦等の抵抗を、形状影響係数Kを用いてK・Rfとし、Rv=Rf(1+K) と表すことができる。 In addition, the viscous resistance Rv can be expressed as Rv=Rf(1+K), where the frictional resistance Rf of a flat plate (equivalent flat plate) having the same area as the hull and the resistance such as vortices caused by viscosity due to the bulge of the hull are set to K Rf using the shape influence coefficient K.
図7に示すように、これらの成分は波の波長λと垂線間長Lppの比により変化することが知られている。船体運動に基づく波浪中抵抗増加Raw(0)は、波長λと垂線間長Lppがほぼ一致するλ/Lppが1付近で最も大きくなる。これより波長の長さに関わらず抵抗増加は減少する。一方、船首部からの反射波に基づく抵抗増加Raw(1)は波長λが短いほど大きくなり、波長λが長くなるとともに減少するため、λ/Lppが1付近ではこの成分による抵抗増加は、ほとんど生じない。 As shown in FIG. 7, it is known that these components change depending on the ratio of the wave wavelength λ and the length between perpendiculars Lpp. The resistance increase in waves Raw(0) based on the hull motion becomes the largest when λ/Lpp is around 1 where the wavelength λ and the length Lpp between perpendiculars are approximately the same. As a result, the increase in resistance decreases regardless of the length of the wavelength. On the other hand, the resistance increase Raw(1) based on the reflected wave from the bow increases as the wavelength λ becomes shorter, and decreases as the wavelength λ becomes longer.
以上のことから、対象船では船首側の造波抵抗Rwは減少するが、船尾側の排水量は増加するため粘性抵抗Rv、及び形状影響係数Kは増加する。しかしながら、対象船において、この程度の排水量の船尾側への移動においては、造波抵抗Rwの低減の方が大きいため、全抵抗Rtとしては低減すると考えられる。 From the above, in the target ship, the wave-making resistance Rw on the bow side decreases, but the displacement on the stern side increases, so the viscous resistance Rv and the shape influence coefficient K increase. However, in the target ship, the reduction in the wave-making resistance Rw is greater in the movement of this amount of displacement to the stern side, so it is considered that the total resistance Rt is reduced.
より詳細には、船首端の形状をシャープな形状とすることで、排水量を減じることにより計画喫水Tdにおける水線の船首端での入射角が小さくなり、波浪中の抵抗増加Rawを小さくすることができる。船首端の水線入射角が小さいほど船体運動に基づく抵抗増加Raw(0)と、船体が波を反射することによる抵抗増加Raw(1)はそれぞれ小さくなる。そして、波浪中の抵抗増加が小さくなると、運航時の燃料消費量が少なくなる。 More specifically, by making the shape of the bow end sharp, the amount of displacement is reduced, so that the angle of incidence of the waterline at the bow end at the design draft Td becomes smaller, and the resistance increase Raw during waves can be reduced. The smaller the water line incident angle at the bow end, the smaller the resistance increase Raw(0) due to the hull motion and the resistance increase Raw(1) due to the reflection of waves by the hull. When the increase in resistance during waves becomes small, the amount of fuel consumed during navigation is reduced.
さらに、船首側の排水量を船尾側に移動することにより推進効率も変化する。ここで、推進効率ηDは、プロペラ効率ηo、及び模型船を用いた水槽試験から求まるプロペラ効率比ηr、推力減少係数1-t、伴流係数1-wによって構成され、次式のように表される。
ηD=ηо・ηr・(1-t)/(1-w)
また船速V(m/s)のときの必要馬力PDは次式のように表せる。
PD=Rt・V/ηD
In addition, the propulsion efficiency also changes by moving the displacement on the bow side to the stern side. Here, the propulsion efficiency η D is composed of the propeller efficiency η o , the propeller efficiency ratio η r obtained from a water tank test using a model ship, the thrust reduction coefficient 1-t, and the wake coefficient 1-w, and is expressed by the following equation.
η D = η о・η r・(1−t)/(1−w)
Further, the required horsepower PD at the boat speed V (m/s) can be expressed as follows.
PD= Rt ·V/ ηD
以上のことから、対象船と比較船の必要馬力について、模型船による水槽試験結果から推定した結果を図8に示す。図8の結果からも明らかなとおり、対象船はより少ない馬力で比較船と同じ船速で船走することができるため、対象船は比較船に比べて走行性能が向上していることがわかる。 Based on the above, Fig. 8 shows the results of estimating the required horsepower of the subject ship and the comparison ship from the results of water tank tests using model ships. As is clear from the results in FIG. 8, the subject vessel can run at the same speed as the comparison vessel with less horsepower, so it can be seen that the subject vessel has improved running performance compared to the comparison vessel.
なお、二層甲板船においては、第2の甲板103の高さ位置の近傍であって、船首側の隔壁である第1の隔壁401の近傍において、貨物艙5の側壁404a、404bと船体外板105a、105bの間に作業員が通過できることを目的としての空隙の最小幅が1フレーム間隔と決められている。
In the double deck ship, in the vicinity of the height position of the
一方で、対象船のように、船体101の両舷から船首にかけての船首形状を、船幅の短い先窄まりのシャープな形状とすると、前記した最小幅を確保できない虞がある。そこで、対象船においては、図9に示すように、第2の甲板103を基点として上方向に略2m、下方向に略1.5mの高さであって、かつ、船首垂線FPから船尾方向に船体101の全長Loaの略15%~35%の長さの範囲にわたって船体外板105a、105bが部分的に船体の外側に膨出する膨出部12が形成されている。
On the other hand, if the shape of the bow extending from both sides of the
係る膨出部12により、対象船の第2の甲板103の空隙7の幅が前記した最小幅を確保することができる。なお、係る膨出部12は、対象船の正面断面線においては一部膨出する形状となるが、図6に示すように、水平断面線において滑らかな曲線となるため、船走時の抵抗には大きな影響を及ぼさない形状となっている。
The bulging
以上、本発明に係る船舶は、小型の内航船において、載荷重量トン数を確保しつつ、推進性能を向上させることができるものとなっている。 As described above, the ship according to the present invention is a small coastal ship capable of improving the propulsion performance while ensuring the dead weight tonnage.
1 船舶
101 船体
102 上甲板
103 第2の甲板
104 内底板
105a、105b 船体外板
106 船体底板
4 隔壁
401 第1の隔壁
402 第2の隔壁
403 第3の隔壁
404a、404b 側壁
5 貨物艙
6 機関室
7 空隙
8 主機
9 プロペラ軸
10 プロペラ
11 舵
12 膨出部
1
Claims (4)
船体中心よりも船首側であって船体幅方向に延在する第1の隔壁、該第1の隔壁よりも船尾側であって船幅方向に延在する第2の隔壁、及び一対の側壁により区画された貨物艙と、
前記第2の隔壁、該第2の隔壁よりも船尾側であって船幅方向に延在する第3の隔壁、及び前記一対の側壁により区画され、主機が設置された機関室と、
前記第3の隔壁から船尾垂線までの距離が前記船体の全長の略5%以内となる位置に設置された舵と、
該舵の船尾垂線上に略一致するように設置されたプロペラと、
前記主機の出力を前記プロペラに伝達するプロペラ軸と、を備える船舶において、
前記船体は上甲板、及び該上甲板の下層に位置する第2の甲板を有し、
前記貨物艙の側壁と前記船体の左右両舷の船体外板間には、所定幅の空隙が前記船体の船底から前記上甲板に至るまで形成されるとともに、
前記船体の左右両舷の船体外板には、前記第2の甲板を基点とする上下方向の所定の範囲であって、前記船体の船首垂線から船尾方向に前記船体の全長の略15%~35%の長さの範囲にわたって前記空隙の幅が所定に幅広となるように、前記船体の外側に向けて膨出する膨出部が形成され、
前記第2の甲板における水線面において、船首垂線から前記船体の垂線間長の略2.5%後方の水線の位置と船首端を結ぶ線分、及び船体中心を通過する線分のなす角度が略10~15度の範囲である
船舶。 a hull;
A cargo hold partitioned by a first bulkhead extending in the width direction of the hull on the bow side of the center of the hull, a second bulkhead extending in the width direction of the hull on the stern side of the first bulkhead, and a pair of side walls;
an engine room partitioned by the second bulkhead, a third bulkhead extending in the ship width direction on the stern side of the second bulkhead, and the pair of side walls, and in which a main engine is installed;
a rudder installed at a position where the distance from the third bulkhead to the stern perpendicular line is within approximately 5% of the total length of the hull;
a propeller installed so as to substantially coincide with the stern perpendicular line of the rudder;
and a propeller shaft that transmits the output of the main engine to the propeller ,
the hull has an upper deck and a second deck positioned below the upper deck;
Between the side walls of the cargo hold and the hull plates on the left and right sides of the hull, a gap having a predetermined width is formed from the bottom of the hull to the upper deck,
The hull shell plates on the left and right sides of the hull are formed with bulging portions that bulge outward from the hull so that the width of the gap is increased to a predetermined extent over a predetermined range in the vertical direction with the second deck as a base point and a length of about 15% to 35% of the total length of the hull in the stern direction from the bow perpendicular line of the hull.
On the waterline plane of the second deck, the angle formed by a line segment connecting the position of the waterline behind the vertical line of the hull by about 2.5% of the length between the vertical lines of the hull and the bow end, and a line segment passing through the center of the hull is in the range of about 10 to 15 degrees.
vessel.
請求項1に記載の船舶。 The ship according to claim 1 , wherein the distance from the stern perpendicular to the stern rear end of the planned waterline is within approximately 2% of the overall length of the hull.
請求項1または請求項2に記載の船舶。 The ship according to claim 1 or 2 , wherein the rudder has a substantially cylindrical shape installed so as to internally accommodate the propeller around the axis of the propeller.
請求項1または請求項2に記載の船舶。 The ship according to claim 1 or 2 , wherein the rudder is composed of a pair of rudder blades, and the rudder blades are arranged laterally of the propeller.
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