JPH03128790A - 船舶における造波抵抗抑制方法及びそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、船舶の進行時に生じる造波抵抗を抑制する方
法及び装置に関するものであって、高速の小型、中型船
はもとよりタンカーのような大型船の増速化に対して好
適である。

従来の技術 船が水に浮んで進むときの抵抗は、水との摩擦抵抗、造
波抵抗、空気抵抗などであり、このうち、摩擦抵抗は速
度の低い大型船では全抵抗の９０％にも達するが、速度
の高い中型船以下では造波抵抗の占める割合が増し、全
抵抗の６０％にも達する。一方、形状抵抗、空気抵抗は
一般の船では数％の程度にすぎず、したがって、船の抵
抗を推定するには模型試験により全抵抗を測定し、計算
により求めた摩擦抵抗を引いて残りの造波抵抗に排水量
の非を乗じて実船の造波抵抗を求め、これに上記摩擦抵
抗を加えて全抵抗を得ることが行われている。

ところで、造波抵抗とは船の進行によって生じる波（重
力波）による抵抗を表し、この造波抵抗は慣性力と重力
の比、つまりフルード数が大きな要件となっている。

この造波抵抗を減少させる手段として船自体の重力を減
らすことが考えられ、この目的のため従来、船の船底あ
るいは船底に近い側面に多数の空気噴出孔を設け、海中
に向って圧縮空気を噴き出し、船体を海面に向って浮か
せるようにしたものがある（特公昭５５−１５３４９号
公報、特公昭４８−３５５５７号公報等）。

しかし、この方法は、船体の全部が水中に没して航行す
る、すなわち自由表面のない潜水艦等は別として、船体
が海面に現われたものでは船の進行に基づく波の発生は
妨げず、造波抵抗の減少には効果がない上に、ある限度
以上に速度を上げると転覆するおそれがあり、実用化は
困難である。

また、加圧空気を船舶の進行方向の前面の水中へ噴出し
、これによって発生する空気泡群により水の抵抗を緩和
させる方法（特開昭６０−３３１８５号公報）や、水面
下の船体外板の外面と微小間隔をへたてて細長い薄板を
船体外板の外面と平行に、かつ進行方向とほぼ直角に配
置し、その前線に多数の小孔を設けた空気を噴出させて
、水抵抗を軽減する方法も提案されている。

しかしながら、これらの方法は、常時空気を噴出するた
めのコンプレッサその他の付属設備を必要とする上に、
空気噴出のための多大のエネルギーの消費を伴い、経済
的な面で実用性を欠くものである。

発明が解決しようとする課題 本発明は、簡単な構造で、しかも効率よく造波抵抗を抑
制するための方法及び装置を提供することを目的として
なされｔ二ものである。

課題を解決するための手段 本発明者は、簡単な構造で、しかも効率よく造波抵抗を
抑制しうる装置を開発するために鋭意研究を重ねた結果
、船体のきつ（吃）水線の上下に跨って先端を密着し、
後端を外方に張り出した板状体を左右対応位置に配設す
ることにより、その目的を遠戚しうろことを見出し、こ
の知見に基づいてこの発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、船体の船首から船尾に至る左右船
側の対称位置に、きつ水線の上下に跨って１対又は２対
以上の同一形状をもつフィンを、それぞれ船首方向の側
縁を船腹に密着させ、船尾方向の側縁を船腹より離して
取り付けることを特徴とする船舶における造波抵抗抑制
方法及び船体の左右船側の対称位置に、きっ水線の上下
に跨がり、前端部を船腹に密着させ、後端部を船腹より
離して取り付けられた、該前端部がそれと接触している
船側外板部分と同一曲面形状を有するｌ対Ｖ１寸９廿巴
トの７ノンｆｚ瓜膚ス：告辿折坩抑伽１跣青を提供する
ものである。

よく知られているように１、流体力学によれば、流れに
対し、実際の流体には粘性と圧縮性があり、この粘性の
ために流れの中に物体を置いた場合、壁面摩擦により速
度分布を生じ、第８図に示すように物体のまわりの流れ
で剥離部ａ１後流部すなどを生じることが知られている
。このことは流体が静止し、物体が移動する場合でも相
対的に同様の現象がみられ、このことから第９図に示す
ように船体にきつ水線の上下に跨って後方に広がる板体
を添設した場合、この板体の後縁に剥離部ａ１板体の後
端と船体との間には後流部すが形成し、この結果、船の
進行によって生じた波は板体後縁を通過するとその流れ
が乱流となって消波される。

この発明は上記の点に着目したものである。

構成 本発明の構成を図面について説明すると、第１図はきっ
水線位置における船体平面図、第２図は船体側面図であ
って、船体ｌの船首から船尾に至る左右船側にわＩ７ろ
船腹部分を二きっ太總３のト下に跨って板状のフィン４
・・・、３′・・・を、第１図に示すように左右対称位
置に数対配設するとともに、これらフィン４・・・は第
２図に明らかなように、船首方向の側縁を船腹部分と同
一平面にそろえて船体に密着して固定され、船尾方向の
側縁を船腹より離して取り付けられている。

この場合、これらフィン４・・・、４′・・・は、それ
ぞれ船首方向に向って、船側外板２．２′と２ａないし
２５°、好ましくは５〜１５°の煩斜をなすように取り
付けるのが好ましい。この角度が２°よりも小さいと造
波抵抗抑制作用が不十分になるし、また、２５°よりも
大きくなると摩擦抵抗が増大して進行速度の低下をもた
らす。２対以上のフィンを用いる場合は、各対ごとに取
付角σを変えて取り付けることもできる。この取付角α
の最適値は、船舶の速度、船腹の形状などによって異な
り、必ずしも一定しないので、対応する形状の船体模型
を用いた水槽実験の結果に基づいてそれぞれの船舶ごと
にあらかじめ設定するのがよい。

本発明装置におけるフィンの形状については、その前端
部がそれと接触している船側外板部分と同一曲面形状を
有しなければならないということ以外は特に制限はなく
、正方形状、たて長長方形状、よこ長長方形、台形状、
逆台形状、三角形状、五角形状、半円形状、扇形状等任
意の形状とすることができる。第３図（イ）〜（チ）は
、これらのフィンの形状の例を示す平面図である。

また、このフィンの材料としては、金属、プラスチック
、木材、セラミックスなどの所要の強度をもつものの中
から任意に選ぶことができる。

フィンの取り付けは、第４図の斜視図に示すように、船
首方向の側縁５を船腹に沿った形状に成形した板状体を
船尾方向の側縁６が船腹より所望の間隔で離れるように
あらかじめ曲げ加工し、上記船首方向の側縁部分５を船
側外板２に錠打め溶接などで固着することによって行う
ことができる。

この際、必要ならばフィンの安定性を確保するためにフ
ィンと船体との間にくさび状のスペーサを挿入すること
もできる。

第５図は、第４図の変形例であって、フィンを形成する
板状体の後端６を、所望の船体との間隔に相当する幅で
ほぼ直角に曲げ、前記と同様にして船側外板２に固着す
ることによってフィンが取り付けられている。この場合
、板状体の折り曲げられた部分は、空気を吸い込みやす
くするために上下の部分を残して切り欠いておくのが好
ましい。

また、第６図はさらに別の変形例を示す斜視図であって
、この場合はフィンはあらかじめ船体の一部として形成
されている。すなわち、フィン４・・・は、船側外板２
を形成する板材の一部を後端あるいは後端及び上下の一
部が外部に開く空洞状に作り、この空洞内の別の板材を
当てて船内と隔絶されたポケット７を形成したものであ
る。

船舶の造波抵抗は、船体の形状だけでなく、風速、水流
の速さ、水流の方向、波の高さなど周囲条件によっても
変化するので、フィンの取付角もその情況に応じて変え
る必要な場合がある。このような場合には、取付角を所
定の範囲内で変動しうるように構成するのが有利である
。

第７図は、取付角を変動しうるようにしたフィンの１例
を示す平面図であって、その前端部５を船側外板２に軸
支し、その後端部８はアーム９を介してつオームギア１
０により開閉自在に船体に取り付けられている。このウ
オームギアの代りに油圧シリンダ、カムなどを用いるこ
ともできる。

また、特定の船舶について風速、水流の速度、水流の方
向、波の高さなどの影響に関するデータを集め、それに
対応する最適の取付角をあらかじめ計算し、コンピュー
タに入力しておくことにより、航行中の周囲条件の変化
に応じて、取付角を自動制御することもできる。

作用、効果 本発明は上記の構成により、各板状体３・・・、３′・
・・には前記第９図で説明したようにその外面後縁に剥
離部ａ１後端と船体との間には後流部すが発生し、この
結果、船の進行による波は著しく減少する。

そして、船の進行が一定以上の速度に保たれる場合に、
極めて有効に働いて、その造波抵抗を軽減することがで
きるものであって、構造が簡単で、かつ在来の船舶に容
易に取り付は可能であるという利点がある。

したがって、ローイングポート、レーシングポート、ヨ
ツト、漁船のような小型船から貨物船、客船、コンテナ
ー船、タンカーなどの大型船に至る各種船舶に広く使用
することができる。

実施例 次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１（水槽試験） たてＩｏｎ、よこ５ｍの水槽に、長さ２ｍの船体模型を
浮かべその先端を張力計を介してロープで水槽の短辺は
ぼ中央に係止した。

そして、この船体両側の先端から２０ｃＩ＋＋、４０ｃ
ｍｚ　　６０ｃｍ５　８０ｃｍ及びｌｏＯｃｍの位置に
、たて１００ｍｍ、よこ５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリ塩
化ビニル板を、きっ水線の上下に跨って前縁を船側外板
に密着させ、後縁を約３°の角度で船側外板から離すよ
うにして固定しフィンとした。

次に、５０馬力の噴流ポンプにより、水槽に水流を起こ
させ、水の流速と船体に負荷する荷重との関係を調べた
。

また、比較のためにポリ塩化ビニル板を取り付けない船
体模型について同様の実験を行った。得られた結果を第
１表に示す。

第　　　　Ｉ　　　　表 この表から明らかなように、船体への負荷荷重は、フィ
ンを付した場合に著しく減少しており、その傾向は流速
が大きくなるほど著しくなる。

また、船側に生じる白波の状態を観測したところ、装置
を付した場合は、付していない場合のほぼ１／２程度で
あった。

実施例２（実装試験） モーターポート（ヤ？ハ５Ｒ−２１．全長６−６５ｍ、
全幅２．４１＋ａ　、全重量８２０ｂｇ、　２２０馬力
船外エンジン搭載、最高速度４０ノツト）の左右に３ｍ
の長さのアームを張り出し、その先端に結んだ３０＋＋
１のひき網によって２そうのローイングポート（ヤマハ
ＲＯＷ−１０．全長２．８４ｍ、全幅１．０８ｍ、全重
量７２ｋｇ）を曳行し、張力計によって各ひき網におけ
る負荷荷重を測定した。

この場合、一方のローイングポートには船首からｌ　ｃ
ｍ、　３７ｃｍ、　　７０ｃｍ及び船尾から２２ｃｍの
左右対称位置に幅１０ｃｍ、長さ５０ｃｍのアルミニウ
ム板を、その前縁部を船側外板にビス止めにより密着固
定し、その後縁部を船体より離して取り付けてフィンと
した。この際の取り付は角は、船首方向から船尾方向の
順に、それぞれ１１°３３’、８°１３′、７°２９′
及び８’１３’に固定した。

このようにして速度を変えて曳行した各試験用ローイン
グポートについての結果を第２表に示す。

第 表 この表から明らかなように、フィンを備えたポートは低
速から高速に至る問いずれもフィンを備えないポートよ
りも低い造波抵抗を示す上に、３０ノツト以上の高速に
なると著しく造波抵抗を減じる。

実施例３（実装試験） フィンの取付角と造波抵抗の関係を調べるために、実施
例２における各フィンの取付角をすべて同じにして実施
例２と同じ実験を繰り返した。取付角としては、１４．
７°と３０°を用いた。その結果を第３表に示す。

第 ３ 表 この表から明らかなように、フィンの取付角が２５″よ
りも大きくなるとむしろ摩擦抵抗が増大し、速度は低下
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はきっ水線位置における船体平面図、第２図は船
体側面図、第３図は本発明で用いられるフィンの形状の
例、第４図ないし第６図は、本発明におけるフィンの異
なった取り付は例を示す斜視図、第７図はフィンの取付
角を変動可能とした例の平面図、第８図は一般の流れの
運動状態を示す説明図、第９図は本発明の原理を示す説
明図である。 図中符号ｌは船体、２．２′は船側外板、３はきつ本線
、 ４．４′はフィンを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　船体の船首から船尾に至る左右船側の対称位置に、
   きっ水線の上下に跨って１対又は２対以上の同一形状を
   もつフィンを、それぞれ船首方向の側縁を船腹に密着さ
   せ、船尾方向の側縁を船腹より離して取り付けることを
   特徴とする船舶における造波抵抗抑制方法。２　船体の
   左右船側の対称位置に、きっ水線の上下に跨がり、前端
   部を船腹に密着させ、後端部を船腹より離して取り付け
   られた、該前端部がそれと接触している船側外板部分と
   同一曲面形状を有する１対又は２対以上のフィンから成
   る造波抵抗抑制装置。 ３　該フィンが少なくとも後方が開口する空洞状に外方
   に張り出すポケットとして船体と一体に形成されている
   請求項２記載の造波抵抗抑制装置。 ４　該フィンがその後端部をほぼ直角に折り曲げ、その
   折り曲げ部分の先端を船体と接触させることにより、所
   要の間隔を維持するように取り付けられている請求項２
   記載の造波抵抗抑制装置。 ５　該フィンがその前端部を船側外板に軸支するととも
   に、その後端部を船側との間隔が自在に変化しうる機構
   を介して取り付けられている請求項２記載の造波抵抗抑
   制装置。