JPH06321172A

JPH06321172A - 高速横安定性船体構造

Info

Publication number: JPH06321172A
Application number: JP5208620A
Authority: JP
Inventors: Sukehide Washio; 祐秀鷲尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】チャイン型，ラウンドビルジ型を問わず、単
胴のトランザム型船体であって造波抵抗が少なく、しか
も横安定性に優れた高速横安定性船体構造を提供するこ
と。【構成】単胴トランサム型の船体であって、吃水線の
若干上方で乾舷の両船側外板に沿ってほぼ船首部から船
尾部に向かって少なくとも船長の１０％以上の長さにわ
たって延びる波返し材を備えてなる船体において、最深
部の深さが３００ｍｍ以上で外面は平坦であり、内面は
水の流れがスムースに流れるべく多少湾曲した倒立異形
Ｕ字状断面を有するとともに倒置溝型断面の長尺波返し
材を具えたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船側外板に沿って船首
部から船尾方向に向って延びる波返し材を備えた高速横
安定性船体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の単胴のトランサム型高速船として
は、図１５の側面図、図１６の図１５のＢ−Ｂ横断面
図、図１７の図１５のＣ−Ｃ横断面図に示すチャイン型
高速船、及び図１８の側面図、図１９の図１８のＢ−Ｂ
横断面図、図２０の図１８のＣ−Ｃ横断面図に示すラウ
ンドビルジ型高速船がある。上記各図において、１は静
止時の水面、２は航走時に船首部から生ずる船体表面に
沿って這い上がる波又はスプレー、３は船尾トランサム
に生ずる波、４は船の進行方向、５は上甲板、６は船底
キール部、７はチャイン、８はラウンドビルジである。
従来の単胴のトランサム型高速船において、高速走行時
に、船首部分から生ずる船体表面に沿って這い上がる波
又はスプレー２に対する対策としては、図１５、図１
６、及び図１７に示すように、ビルジ部分を角張らせた
チャイン型とするか、又は、図１８、図１９、及び図２
０に示すようなラウンドビルジ型では、船体を長さ／巾
比の大きい細長型とするか、又はスプレー２の這い上が
りを防止するための非常に小規模の波返し材つまりスプ
レーストリップの付加が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に船舶がある速度
以上の高速を達成しようとする場合、船型によっては単
に馬力を増すだけでは無理であって、造波抵抗のラスト
ハンプを越えることが可能な船型とすることが必要であ
り、一般にトランサムを有する高速域での滑走性能を考
慮した船型が適していることはよく知られいる。その場
合でも、抵抗を少なくし、より高速を出すためには、長
さ／巾比の大きい細長船型にして、造波抵抗を少しでも
減らそうとする試みがなされるが、この場合、ある一定
以上の長さ／巾比を有する船型でかつある速度以上にな
ると、横安定性を失って横傾斜つまりヒールを起こし、
かつ針路の安定性も失って安全な高速航走ができなくな
る。同時に、この現象は静止時に十分な復原性を有して
いても、ある範囲以上の復原性を有していないと、高速
での不安定性を増大する傾向にあることは近年の研究で
ある程度判ってきている。要するに、従来船型では高速
での安定した航走を達成するには、ある長さ／巾比以下
で、かつ、静止時の復原力が十分に大きくない場合は、
ある高速以上では横の不安定現象が発生するため速力を
上げることができない。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みて提案さ
れたもので、チャイン型，ラウンドビルジ型を問わず、
単胴のトランサム型船体であって造波抵抗が少なく、し
かも横安定性に優れた高速横安定性船体構造を提供する
ことを目的とする。また、本発明は、大巾な横揺に対し
復原力を与えることのできる構成の波返し材を具えた高
速横安定船体を提供することを目的としている。更にま
た、本発明は、船側外板の特定位置に特定の形状、構造
の効率的な波返し材を備え、横揺れ復原力が大きく、高
速横安定性に優れたトランサム型船体を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、単胴
トランサム型の船体であって、両船側外板に沿ってほぼ
船首部から船尾部に向って延びる波返し材を備えてなる
船体において、前記波返し材は、少くとも船長の約10％
の長さを有して船体の前部垂線よりも後方に設けられる
と共に、船体の肩部よりも前方においては船側外板上で
船首に向って上り勾配で伸び、かつ、船側外板と協働し
て形成する内面は水の流れがスムーズに流れるべく放物
線状に湾曲し、最深部の深さが１００ｍｍ以上の倒立型
Ｕ字状断面を有することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、前
記波返し材の下端部内面の傾斜角を、外向き４５゜以下
としたことを特徴とする。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、前記倒立型Ｕ字状断面が、前記肩部より後方におい
ては、長さ方向にほぼ一定の深さを有することを特徴と
する。

【０００８】請求項４の発明は、前記波返し材は、前記
肩部より後方においては、チャイン付近に、下方に向っ
て設けられていることを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、前記波返し材が、船体
の前部垂線から前記肩部にわたってのみに設けられてい
ることを特徴とする。

【００１０】請求項６の発明は、前記倒立型Ｕ字状断面
は、後方に向って深さが漸減していることを特徴とす
る。

【００１１】請求項７の発明は、前記波返し材は、船体
静止時における吃水線の上方に設けられていることを特
徴とする。

【００１２】請求項８の発明は、前記波返し材の長さ
が、船体の長さの約１０〜３０％としたことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】一般に船が高速航走するにしたがって、船首の
部分から波が船体表面に沿って、上に這い上がり、やが
ては重力によって落下することになる。このような船体
が造る波を、その水膜の薄いものについては一般にスプ
レーと呼んでいる。しかしながら、本発明の構成によれ
ば、船首部分から船体表面に沿って這い上がる波又はス
プレーが発生する船首部から船尾方向に向かって船側部
分に沿って延びるとともに、船側外板との間に倒立Ｕ字
状断面を形成する波返し材を設けることにより、その内
面に沿って上昇及び下降する波又はスプレーは、船体の
外方に直接放出せず、一旦、船体の倒立Ｕ字状断面の上
端凹所に衝突するとともに斜め下外方へＵターンするた
め、衝突による動圧及び下外方への噴出力による上向き
の反力ベクトル１１が発生する。そして、反力ベクトル
成分１１は復原力として作用するため、高速航走時の横
安定性が向上する。すなわち、船体が横傾斜すると、傾
斜した方の船側に設けられた波返し材の反力が、他方の
波返し材の反力よりも大きくなるため、船体を復元しよ
うとするモーメントを生ずることになる。

【００１４】

【実施例】本発明を、ラウンドビルジ型船型に適用した
実施例を図面について説明する。図１、図２、図３は、
本発明の高速横安定性船体構造の第１の実施例を示し、
図１はその側面図、図２は図１のＢ−Ｂ横断面図、図３
は図１のＣ−Ｃ横断面図を示す。図４、図５、図６は、
本発明の船体構造の第２の実施例を示し、図４はその側
面図、図５は図４のＢ−Ｂ横断面図、図６は図４のＣ−
Ｃ横断面図を示す。図７、図８、図９、図１０は、本発
明の船体構造の試験結果を示す説明図で、図７は供試模
型船の側面図、図８は船速とヒール角の関係を示す水槽
試験結果のグラフ、図９は図７の右半分断面図、図１０
は図９における波返し材を設けた部分の拡大図である。
図１１、図１２は、本発明の船体構造の第３の実施例を
示し、図１１はその側面図、図１２は図１１のＢ−Ｂ横
断面図を示す。図１３、図１４は、本発明の船体構造の
第４の実施例を示し、図１３はその側面図、図１４は図
１３におけるＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ横断面に
おける波返し材部分の拡大断面図である。

【００１５】上図中、１は静止時の水面、２は航走時に
船首部から生ずる船体表面に沿って這い上がる波又はス
プレー、３は船尾トランサムに生ずる波、４は船の進行
方向、５は上甲板、６は船底キール部、９は船側外板と
の間に倒立Ｕ字状断面を形成する波返し材である。

【００１６】まず、図１、図２、図３に示す本発明の船
体構造の第１の実施例において、最大幅部は船尾端付近
にあり、波返し材９は、静止時における吃水線１の上方
で、乾舷の両船側外板に沿って前部垂線よりも後方に設
けられるとともに、船首部から船尾に向かって下り勾配
で延びている。そして、波返し材９の長さは、船長の１
／３〜１／２以上、最深部の深さｄは３００ｍｍ以上と
している。船側外板と波返し材９とにより形成されるも
のの断面形状は、図１０の拡大図に示すように、末広が
りの倒立Ｕ字状断面をなす。また、外板と協働して形成
される内面の凹部１０は、水の流れがスムースに流れる
ように、放物線状に湾曲した倒立型Ｕ字状断面をなして
いる。なお、波返し材９の下端部内面の傾斜角αは、横
安定に寄与する下向きの反力ベクトル成分１１（図２）
を大きくするために、少なくとも外向き４５度以下とす
べきである。なお、第１の実施例では、波返し材９は、
前部垂線付近から船尾端までの長尺ものを使用している
が、後記の第３、４の実施例に示すように、実用上は、
波返し材９の長さは、船長の約２０％前後、最深部の深
さｄは１００ｍｍ以上であれば有効である。

【００１７】このような構造によれば、高速航走時に船
首部から船体表面に沿って這い上がる波又はスプレー２
を、そのまま船体外部遠方に跳ね返して飛ばしてしまわ
ないために、図２に示すように、横安定に大きく寄与す
る反力ベクトル成分１１を横安定力ベクトルとして利用
し得る効果がある。ちなみに、従来型でも、角型のチャ
インやスプレーを抑えるためのスプレーストリップなど
にも、図１６に示すような横安定に寄与するベクトル１
２は生ずるが、その大きさは小さく十分でない。そのた
めには、図２に示すように、波返し材９と船体外板とに
より協働して形成される凹部１０は、下端部において開
口部の幅Ｂが最大で、この幅は上方へゆくにつれて狭く
なる放物線状の滑らかな内面の断面を有している。そし
て、この内面に沿って上昇及び下降する波又はスプレー
は、船体の外方に直接放出せず、一旦、船体の倒立Ｕ字
状断面の上端凹所に衝突するとともに斜め下外方へＵタ
ーンするため、衝突による動圧及び下外方への噴出力に
よる上向きの反力ベクトル１１が発生する。このよう
に、反力ベクトル成分１１を復原力に利用することが重
要である。それ故、波返し材９は強固な構造を有する。

【００１８】次に、図４、図５、図６に示す本発明の船
体構造の第２の実施例について説明する。なお、第１の
実施例のものは、船体構造に対し波返し材９を付加した
形状のものであり、既存船の改造等に有効であるが、第
２の実施例のものは、建造時から船体構造の一部とした
ものである。なお、同一規模の船舶においては、第１、
２の実施例共、水面下の形状及び排水量は、ほぼ同一で
ある。図４、図５、図６に図示のものでは、静止時にお
ける吃水線１の上方で、最大幅部（通常船型では船長の
５０％より前方に位置する）付近からは、チャイン付近
に、下方に向く波返し材９が設けられている。

【００１９】本発明者は、さらに、波返し材９の長短
が、船体の高速航走時のヒール角の安定性に及ぼす影響
について水槽試験を行ったところ、下記の事項が判明し
た。すなわち、図７に示すような、波返し材９を船長の
約１／５にわたって船首部のみに付設したＡ型船及び波
返し材９を船長の約４／５以上としたＢ型船と、従来型
船とについて試験したところ、図８のグラフに示すよう
に、波返し材９を付けない従来型船（○印）では３０ｋ
ｔを超えるとヒール角φが増加するが、Ｂ型船（●印）
では４０ｋｔを超えるとヒール角φの増加が目立ち、Ａ
型船（☆印）では、約４５ｋｔを超えるとヒール角φの
漸増が始まる。なお、Ｂ型船の波返し材９は、静止時に
おいて最大幅部（通常船型では船長の５０％より前方に
位置する）付近から水面下に没している。

【００２０】これにより、Ａ型船のように、波返し材９
を、静止時における吃水線１の上方で船首部のみに設け
ると共に、その長さを船長の約１／５前後（約１０％〜
３０％の長さ）とし、その深さをｄ≧１００ｍｍとすれ
ば、さらにより良い結果が得られることが判明した。こ
れに加えて、波返し材９は、静止時における吃水線１よ
り上方に設けられているので、航走時でも推進抵抗が増
加することがない。これらの試験結果により、波返し材
９の位置は、船首部の吃水線１の上方であって、前部垂
線よりも後方であるとともに、肩部つまり最大船幅位置
よりも前方の範囲（すなわち、図１５においてスプレー
２の大きく発生する部分のみ）に選定することが、最も
効果的かつ経済的であるといえる。なお、上述の試験
は、１２．３分の１の長さ３．８ｍ、幅０．６３ｍの模
型船で試験を行ったもので、３０ｋｔは試験では４．４
ｍ／ｓ（フルード数０．７）、４０ｋｔは試験では５．
９ｍ／ｓ（フルード数１．０）である。また、フルード
数（Ｆ）とはＦ＝Ｖ／√（Ｇ・Ｌ）である。ここに、
Ｇ：９．８ｍ／ｓ²、Ｌ：船長（ｍ）、Ｖ：船速（ｍ／
ｓ）を示す。

【００２１】つぎに、この試験結果に基づく図１１、図
１２に示す発明の船体構造の第３の実施例につき説明す
る。第３の実施例における船首部波返し材９は、図１１
の側面図、図１２の横断面図に示すように、その後端を
央部に比べて後端に行くにつれて、深さｄを減少させて
いる。すなわち、後部については、這い上がる波の高さ
が低いので、その効果があまり期待できず、深いままで
あればむしろ抵抗増加につながることもあるからであ
る。また、波返し材９の長さは船長の約１０％〜３０
％、最深部の深さは約１００ｍｍ以上、下端部内面の傾
斜角αは外向き４５度以下としている。このような構造
によれば、波返し材９は常に吃水線１より上方に位置す
るため、推進抵抗を減少させることができる。

【００２２】さらに、図１３、図１４に示す本発明の船
体構造の第４の実施例につき説明する。第４の実施例に
おける船首部波返し材９は、図１３の側面図、及び図１
４の断面図に示すように、その前後端を央部に比べて前
後端に行くにつれて深さｄを減少させている。すなわ
ち、船首部波返し材９の前部付近においては、波自体が
這い上がるのに高すぎるか、又は、前部垂線に近すぎ
て、波が這い上がるポイントからずれるため、深さを深
くする必要がないので、第３の実施例に加えて、前部に
ついても、深さを減少させている。なお、第３の実施例
と同様に、波返し材９の長さは船長の約１０％〜３０
％、最深部の深さは約１００ｍｍ以上、下端部内面の傾
斜角αは外向き４５度以下としている。このような構造
によれば、スプレー２の大きさに応じて船首部波返し材
９の高さが決定されており、材料費を最小にすることが
でき、第２の実施例のごとく、船体構造の一部とする場
合は、特に有効である。図１１，図１３とも波返し材９
はチヤイン７に沿ってその下方へ向かって設けられてい
る。

【００２３】上記各実施例に示す高速横安定性船体構造
によれば、従来船型で横安定に問題が生じる速度域ま
で、高速を出し得る効果があり、又は同一速度域であっ
てもより細長く長さ／巾比選ぶことができ抵抗を減らす
ことが可能である。さらに、同一速度域，同一長さ／巾
比でも、より横復原性能を減少させる、つまり、重心を
上昇させる配置が可能となる。また、各実施例のもので
は、高速域における横安定性の向上の効果のみを狙って
いるので、ベースとなる船型（吃水線１以下の部分）は
従来型そのものを採用できるから、波返し材９を付加し
たことによる中低速域の抵抗増加はない。さらに、従来
ある速度域を超えると、横不安定を生じていた船型や、
静止時には十分な復原性を有していても高速時には不安
定となるために配置上重心を上昇させることが不可能で
あった船型なども、波返し材９を追設することで性能を
向上させることが可能となる。

【００２４】また、第１、２の実施例に示す高速横安定
性船体構造では、図２、図３、図５、図６に示すような
断面形状を有しているので、横揺れが生じた場合、波返
し材９が水中に浸漬し、横揺れ抵抗となることを利用し
て大幅な横揺れに対する復原力が期待できる。この第
１、２の実施例では、波返し材９の凹部垂れ下がりの施
工範囲を、船首端に近い個所から船尾端までを長大にし
た場合の実施例を示しているが、現実には、第３、４の
実施例に示すように、船首部のみで船長の約１／５前後
（約１０％〜３０％の長さ）であれば実用上の効果は大
きい。このような構造によれば、第１、２の実施例と実
質的に同一の作用効果を奏するほか、船側部にビルジキ
ール，スプレーストリップ，フィンスタビライザーのよ
うな突起部がないので、接岸，接舷等の場合に支障を来
すことがない。以上、本発明を図示した実施例に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定
されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その形
状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、単胴トランサ
ム型の船体であって、両船側外板に沿ってほぼ船首部か
ら船尾部に向って延びる波返し材を備えてなる船体にお
いて、前記波返し材は、少くとも船長の約10％の長さを
有して船体の前部垂線よりも後方に設けられると共に、
船体の肩部よりも前方においては船側外板上で船首に向
って上り勾配で伸び、かつ、船側外板と協働して形成す
る内面は水の流れがスムーズに流れるべく放物線状に湾
曲し、最深部の深さが１００ｍｍ以上の倒立型Ｕ字状断
面を有することにより、チャイン型，ラウンドビルジ型
を問わず、単胴のトランサム型船体であって造波抵抗が
少なく、しかも横安定性に優れ、特にフルード数が０．
７以下でも横安定性に優れた高速横安定性船体構造を得
るから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【００２６】請求項２の発明によれば、請求項１におい
て、前記波返し材の下端部内面の傾斜角を、外向き４５
゜以下としたことにより、請求項１の発明による効果の
ほか、波返し材による復原力を特に大きくすることがで
きるので、本発明は産業上極めて有益なものである。

【００２７】請求項３の発明によれば、請求項１又は２
において、前記倒立型Ｕ字状断面が、前記肩部より後方
においては、長さ方向にほぼ一定の深さを有することに
より、請求項１及び２の発明による効果のほか、特にフ
ルード数が１以下でも横安定性に優れた高速安定性船体
構造を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。

【００２８】請求項４の発明によれば、前記波返し材
は、前記肩部より後方においては、チャイン付近に、下
方に向って設けられていることにより、請求項３の発明
による効果のほか、特にフルード数が１以下でも横安定
性に優れた高速安定性船体構造を得るから、本発明は産
業上極めて有益なものである。

【００２９】請求項５の発明によれば、前記波返し材
が、船体の前部垂線から前記肩部にわたってのみに設け
られていることにより、請求項２の発明による効果のほ
か、航走時に推進抵抗が増加することがないから、本発
明は産業上極めて有益なものである。

【００３０】請求項６の発明によれば、前記倒立型Ｕ字
状断面は、後方に向って深さが漸減していることによ
り、請求項５の発明による効果のほか、波返し材の後部
は這い上がる波の高さが低いの、波返しの効果は少な
く、深さを漸減したことで抵抗減を図ることができるか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。

【００３１】請求項７の発明によれば、前記波返し材
は、船体静止時における吃水線の上方に設けられている
ことにより、請求項６の発明による効果のほか、特に横
揺れが生じた場合、波返し材が水中に浸漬し、横揺れ抵
抗となることを利用して大幅な横揺れに対する復原力が
できるから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【００３２】請求項８の発明によれば、前記波返し材の
長さが、船体の長さの約１０〜３０％としたことによ
り、請求項７の発明による効果のほか、外側部にビルジ
キール，スプレーストリップ，フィンスタビライザー等
の突起部がないので、接岸，接舷時等に支障を来さない
から、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す側面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ横断面図である。

【図３】図１のＣ−Ｃ横断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す側面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ横断面図である。

【図６】図４のＣ−Ｃ横断面図である。

【図７】本発明の船体構造の試験における供試模型船の
側面図である。

【図８】図７の模型船による船速とヒール角の関係を示
す水槽試験結果のグラフである。

【図９】図７の前半分断面図である。

【図１０】図９における波返し材を設けた部分の拡大図
である。

【図１１】本発明の第３の実施例を示す側面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ横断面図である。

【図１３】本発明の第４の実施例を示す側面図である。

【図１４】図１３におけるＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ
−Ｄ線に沿う横断面における波返し材部分の拡大断面図
である。

【図１５】従来のチャイン型高速船の側面図である。

【図１６】図１５のＢ−Ｂ横断面図である。

【図１７】図１５のＣ−Ｃ横断面図である。

【図１８】従来のラウンドビルジ型高速船の側面図であ
る。

【図１９】図１８のＢ−Ｂ横断面図である。

【図２０】図１８のＣ−Ｃ横断面図である。

【符号の説明】

１静止時の水面２波又はスプレー３船尾に生ずる波４船の航走方向５上甲板６船底キール部７チヤイン９波返し材１０凹部１１ベクトル成分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単胴トランサム型の船体であって、両船
側外板に沿ってほぼ船首部から船尾部に向って延びる波
返し材を備えてなる船体において、前記波返し材は、少
くとも船長の約10％の長さを有して船体の前部垂線より
も後方に設けられると共に、船体の肩部よりも前方にお
いては船側外板上で船首に向って上り勾配で伸び、か
つ、船側外板と協働して形成する内面は水の流れがスム
ーズに流れるべく放物線状に湾曲し、最深部の深さが１
００ｍｍ以上の倒立型Ｕ字状断面を有することを特徴と
する高速横安定性船体。
【請求項２】請求項１において、前記波返し材の下端
部内面の傾斜角を、外向き４５゜以下としたことを特徴
とする高速横安定性船体。
【請求項３】請求項１又は２において、前記倒立型Ｕ
字状断面が、前記肩部より後方においては、長さ方向に
ほぼ一定の深さを有することを特徴とする高速横安定性
船体。
【請求項４】前記波返し材は、前記肩部より後方にお
いては、チャイン付近に、下方に向って設けられている
ことを特徴とする請求項第３項に記載の高速横安定性船
体。
【請求項５】前記波返し材が、船体の前部垂線から前
記肩部にわたってのみに設けられていることを特徴とす
る請求項第２項に記載の高速横安定性船体。
【請求項６】前記倒立型Ｕ字状断面は、後方に向って
深さが漸減していることを特徴とする請求項第５項に記
載の高速横安定性船体。
【請求項７】前記波返し材は、船体静止時における吃
水線の上方に設けられていることを特徴とする請求項第
６項に記載の高速横安定性船体。
【請求項８】前記波返し材の長さが、船体の長さの約
１０〜３０％としたことを特徴とする請求項第７項に記
載の高速横安定性船体。