JPH09249187A - 船体中央部に発生する造波により抵抗を減少させる船体形状 - Google Patents
船体中央部に発生する造波により抵抗を減少させる船体形状Info
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- JPH09249187A JPH09249187A JP8087574A JP8757496A JPH09249187A JP H09249187 A JPH09249187 A JP H09249187A JP 8087574 A JP8087574 A JP 8087574A JP 8757496 A JP8757496 A JP 8757496A JP H09249187 A JPH09249187 A JP H09249187A
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- Japan
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- wave
- center
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】フル−ド数０．３５〜０．４６の高速時の抵抗
を減少させ、推進性能を向上できる船体形状の提供 【解決手段】満水喫水線１下の船体２の船体横断面積曲
線３において、船体中央４前後へそれぞれ垂線間長さ５
の１５％の距離を有する範囲内６に変曲点７が形成され
るように船体形状を形成させる。または、満水喫水線１
下の船体２の満載喫水線曲線８及び満載喫水下の喫水線
９の水線曲線１０の全部もしくは一部において、船体中
央４前後へそれぞれ垂線間長さ５の１５％の距離を有す
る範囲内６に変曲点７が形成されるように船体形状を形
成させる。
を減少させ、推進性能を向上できる船体形状の提供 【解決手段】満水喫水線１下の船体２の船体横断面積曲
線３において、船体中央４前後へそれぞれ垂線間長さ５
の１５％の距離を有する範囲内６に変曲点７が形成され
るように船体形状を形成させる。または、満水喫水線１
下の船体２の満載喫水線曲線８及び満載喫水下の喫水線
９の水線曲線１０の全部もしくは一部において、船体中
央４前後へそれぞれ垂線間長さ５の１５％の距離を有す
る範囲内６に変曲点７が形成されるように船体形状を形
成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、船舶の高速度域
での船体抵抗を減少させ、推進性能を向上させる船体形
状に関するものである。
での船体抵抗を減少させ、推進性能を向上させる船体形
状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来型船においては、図４に示すような
造波抵抗理論に基づいた船体横断面積曲線の採用、球状
船首改良など、種々の抵抗減少対策が図られているが、
船速がフル−ド数０．３５以上に達すると、どうしても
船体抵抗増加は避けられないという欠点があった。この
高速時抵抗増加の原因を分析すると次のようになる。 （イ）造波のうち、船体後方及び斜め後方へ放出される
波成分が抵抗増加に大きく寄与する。 （ロ）船体中央付近の船体表面負圧の増大により、中央
部船側の水位凹入が大きくなり、船尾沈下増大を誘発し
ている。 （ハ）船速増加のため、船首波の半波長は船体中央部に
達し、船首波の谷と船側水位の凹入は重複し、非線形造
波干渉損失が生じている。 （ニ）球状船首による船首波の相殺効果は、フル−ド数
０．３８以上では少なくなる。
造波抵抗理論に基づいた船体横断面積曲線の採用、球状
船首改良など、種々の抵抗減少対策が図られているが、
船速がフル−ド数０．３５以上に達すると、どうしても
船体抵抗増加は避けられないという欠点があった。この
高速時抵抗増加の原因を分析すると次のようになる。 （イ）造波のうち、船体後方及び斜め後方へ放出される
波成分が抵抗増加に大きく寄与する。 （ロ）船体中央付近の船体表面負圧の増大により、中央
部船側の水位凹入が大きくなり、船尾沈下増大を誘発し
ている。 （ハ）船速増加のため、船首波の半波長は船体中央部に
達し、船首波の谷と船側水位の凹入は重複し、非線形造
波干渉損失が生じている。 （ニ）球状船首による船首波の相殺効果は、フル−ド数
０．３８以上では少なくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の技
術で述べた欠点を解消するため、従来の技術で記述した
（イ）〜（ニ）の現象に対処して、次の課題を解決する
ためになされたものである。 （１）船体表面積圧力分布を均一化して、船側水位凹
入、船尾沈下を抑制し非線形造波干渉損失を抑制する。 （２）船体中央部の排水量を増して、船首部主船体をや
せさせ、船首波を減少させる。 （３）船首波及び船尾波を相殺できる新しい造波干渉法
を案出する。
術で述べた欠点を解消するため、従来の技術で記述した
（イ）〜（ニ）の現象に対処して、次の課題を解決する
ためになされたものである。 （１）船体表面積圧力分布を均一化して、船側水位凹
入、船尾沈下を抑制し非線形造波干渉損失を抑制する。 （２）船体中央部の排水量を増して、船首部主船体をや
せさせ、船首波を減少させる。 （３）船首波及び船尾波を相殺できる新しい造波干渉法
を案出する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願の船体形状は、満載
喫水線下の船体の船体横断面積曲線において、船体中央
前後へそれぞれ垂線間長さの１５％の距離を有する範囲
内に変曲点が形成されてなること、及び満載喫水線下の
船体の満載喫水線曲線及び満載喫水下の喫水線の水線曲
線の全部もしくは一部において、船体中央前後へそれぞ
れ垂線間長さの１５％の距離を有する範囲内に変曲点が
形成されてなることを特徴とするものである。
喫水線下の船体の船体横断面積曲線において、船体中央
前後へそれぞれ垂線間長さの１５％の距離を有する範囲
内に変曲点が形成されてなること、及び満載喫水線下の
船体の満載喫水線曲線及び満載喫水下の喫水線の水線曲
線の全部もしくは一部において、船体中央前後へそれぞ
れ垂線間長さの１５％の距離を有する範囲内に変曲点が
形成されてなることを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図面
を参照しながら説明するに、図１〜図３に示すように、
満載喫水線１下の船体２の船体横断面積曲線３におい
て、船体中央４前後へそれぞれ垂線間長さ５の１５％の
距離を有する範囲内６に変曲点７が形成されるように船
体形状を形成させる。
を参照しながら説明するに、図１〜図３に示すように、
満載喫水線１下の船体２の船体横断面積曲線３におい
て、船体中央４前後へそれぞれ垂線間長さ５の１５％の
距離を有する範囲内６に変曲点７が形成されるように船
体形状を形成させる。
【０００６】ならびに、満載喫水線１下の船体２の満載
喫水線曲線８及び満載喫水下の喫水線９の水線曲線１０
の全部もしくは一部において、船体中央４前後へそれぞ
れ垂線間長さ５の１５％の距離を有する範囲内６に変曲
点７が形成されるように船体形状を形成させる。
喫水線曲線８及び満載喫水下の喫水線９の水線曲線１０
の全部もしくは一部において、船体中央４前後へそれぞ
れ垂線間長さ５の１５％の距離を有する範囲内６に変曲
点７が形成されるように船体形状を形成させる。
【０００７】以上のように船体形状が形成されると、流
体力学的に船体中央部に特異点分布が付加され、変曲点
７の前部から付加特異点分布に起因する波が発生し、船
体中央部負圧分布を減少させ、船体沈下、特に船体抵抗
に悪影響を及ぼす船尾沈下を抑制する。なお、図４〜図
５に示すように、従来型船の船体横断面積曲線３’、船
体水線曲線１０’においては、本願のような変曲点７が
存在しないので、船体中央部に波は発生しない。従来型
船は船体中央部から波を発生させてはいけないという思
考に基づいて設計されている。本発明の船首船体は、図
３、図５から分かるように、従来型船に比し、やせた形
状となるから、船首波は小さく、船体表面圧力分布は均
一化される。船体横断面積曲線３ならびに船体水線曲線
１０の船体中央部に変曲点７が存在し、その位置が船体
中央４前後へそれぞれ垂線間長さ５の１５％の距離を有
する範囲内６にあるとき、船体中央部で発生した造波は
フル−ド数０．３５〜０．４６の速度領域で、船首波及
び船尾波と相互干渉し、相殺現象が起こり造波抵抗は減
少する。このことは流体理論で証明される。なお、本例
では、一軸船の場合について説明したが、二軸船につい
ても、本発明を適用し得ることは勿論である。
体力学的に船体中央部に特異点分布が付加され、変曲点
７の前部から付加特異点分布に起因する波が発生し、船
体中央部負圧分布を減少させ、船体沈下、特に船体抵抗
に悪影響を及ぼす船尾沈下を抑制する。なお、図４〜図
５に示すように、従来型船の船体横断面積曲線３’、船
体水線曲線１０’においては、本願のような変曲点７が
存在しないので、船体中央部に波は発生しない。従来型
船は船体中央部から波を発生させてはいけないという思
考に基づいて設計されている。本発明の船首船体は、図
３、図５から分かるように、従来型船に比し、やせた形
状となるから、船首波は小さく、船体表面圧力分布は均
一化される。船体横断面積曲線３ならびに船体水線曲線
１０の船体中央部に変曲点７が存在し、その位置が船体
中央４前後へそれぞれ垂線間長さ５の１５％の距離を有
する範囲内６にあるとき、船体中央部で発生した造波は
フル−ド数０．３５〜０．４６の速度領域で、船首波及
び船尾波と相互干渉し、相殺現象が起こり造波抵抗は減
少する。このことは流体理論で証明される。なお、本例
では、一軸船の場合について説明したが、二軸船につい
ても、本発明を適用し得ることは勿論である。
【０００８】
【実施例】船体中央部に特異点７を付加した場合の造波
プログラムを作成し、シュミレ−ション計算を繰り返し
たのち、水槽試験によって作用を確認した。その結果、
前記の通り、フル−ド数０．３５〜０．４６の速度領域
において、造波抵抗係数が減少することを確認した。な
お、図６に、本発明の造波抵抗係数Ａと従来型の造波抵
抗係数Ｂを比較して示している。抵抗減少効率が最も大
きいのはフル−ド数０．３８〜０．４２の間である。素
性波角度約６０度以上の船体左右方向に拡散する波は、
船体中央波の付加により増加するが、その増加量を上回
って、素性波角度約６０度以下の船首波、船体中央波及
び船尾波の波成分は相互干渉し、相殺され、全体として
かなりの抵抗減少となる。船体中央部付加特異点分布の
強さが小さ過ぎると抵抗減少効果は少なく、逆に付加特
異点分布の強さが大き過ぎると抵抗は増加する、適切な
付加特異点分布の強さは、計算によって求めることがで
きる。なお、従来型船は高速時、抵抗増加が大きいか
ら、プロペラキャビテ−ション発生防止のため、プロペ
ラ展開面積比が過大となり、そのため、推進器効率が大
きく低下するが、本発明の船体形状を有する船では、高
速時においても、抵抗増加が少なく、キャビテ−ション
の不安がなく高効率のプロペラを使用することができる
から、推進性能の面においても、従来型船よりも優れた
性能を有している。
プログラムを作成し、シュミレ−ション計算を繰り返し
たのち、水槽試験によって作用を確認した。その結果、
前記の通り、フル−ド数０．３５〜０．４６の速度領域
において、造波抵抗係数が減少することを確認した。な
お、図６に、本発明の造波抵抗係数Ａと従来型の造波抵
抗係数Ｂを比較して示している。抵抗減少効率が最も大
きいのはフル−ド数０．３８〜０．４２の間である。素
性波角度約６０度以上の船体左右方向に拡散する波は、
船体中央波の付加により増加するが、その増加量を上回
って、素性波角度約６０度以下の船首波、船体中央波及
び船尾波の波成分は相互干渉し、相殺され、全体として
かなりの抵抗減少となる。船体中央部付加特異点分布の
強さが小さ過ぎると抵抗減少効果は少なく、逆に付加特
異点分布の強さが大き過ぎると抵抗は増加する、適切な
付加特異点分布の強さは、計算によって求めることがで
きる。なお、従来型船は高速時、抵抗増加が大きいか
ら、プロペラキャビテ−ション発生防止のため、プロペ
ラ展開面積比が過大となり、そのため、推進器効率が大
きく低下するが、本発明の船体形状を有する船では、高
速時においても、抵抗増加が少なく、キャビテ−ション
の不安がなく高効率のプロペラを使用することができる
から、推進性能の面においても、従来型船よりも優れた
性能を有している。
【０００９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、次のような効果を呈する。 実船主要寸法を想定して、本発明の船体形状を有する
船と従来型船の馬力・速度計算を行ない、抵抗・推進性
能を比較評価した結果、１００ｍ長さ、３０００排水量
トンを例にすると、本発明の船体形状を有する船は、同
一要目、同一主機出力において、従来型船に比し、約
１．５ノットの増速、フル−ド数０．４０（２５Ｋｔ）
において、約３０％の所要馬力節減ができる。 現在、フェリ−の航海速度は、従来より５ノット程度
高速化した２５〜３０ノットの船速が望まれており、こ
れをフル−ド数に換算すると、０．３８〜０．４５にな
る。従来型船でこの航海速度を得るためには、異常な高
出力の主機関搭載を余儀されるのみならず、これに追随
するプロペラ設計がキャビテ−ション発生のために不可
能になるが、本発明の船体形状を有する船では、従来型
船に比し、約３０％の所要馬力を節減できる上に、通常
のプロペラ設計で十分使用に耐える実船の建造が可能で
あり、現在の高速化のニ−ズに応えることができる。
で、次のような効果を呈する。 実船主要寸法を想定して、本発明の船体形状を有する
船と従来型船の馬力・速度計算を行ない、抵抗・推進性
能を比較評価した結果、１００ｍ長さ、３０００排水量
トンを例にすると、本発明の船体形状を有する船は、同
一要目、同一主機出力において、従来型船に比し、約
１．５ノットの増速、フル−ド数０．４０（２５Ｋｔ）
において、約３０％の所要馬力節減ができる。 現在、フェリ−の航海速度は、従来より５ノット程度
高速化した２５〜３０ノットの船速が望まれており、こ
れをフル−ド数に換算すると、０．３８〜０．４５にな
る。従来型船でこの航海速度を得るためには、異常な高
出力の主機関搭載を余儀されるのみならず、これに追随
するプロペラ設計がキャビテ−ション発生のために不可
能になるが、本発明の船体形状を有する船では、従来型
船に比し、約３０％の所要馬力を節減できる上に、通常
のプロペラ設計で十分使用に耐える実船の建造が可能で
あり、現在の高速化のニ−ズに応えることができる。
【図１】本発明の船体側面図
【図２】本発明の船体横断面積曲線図
【図３】本発明の船体水線曲線図
【図４】従来型の船体横断面積曲線図
【図５】従来型の船体水線曲線図
【図６】本発明の船体と従来型船の造波抵抗係数の比較
図
図
１ 満載喫水線 ２ 船体 ３、３’船体横断面積曲線 ４ 船体中央 ５ 垂線間長さ ６ 船体中央前後へそれぞれ垂線間長さ１５％の距離を
有する範囲 ７ 変曲点 ８、８’満載喫水線曲線 ９ 満載喫水下の喫水線 １０、１０’満載喫水下の水線曲線 Ａ、Ｂ 造波抵抗係数
有する範囲 ７ 変曲点 ８、８’満載喫水線曲線 ９ 満載喫水下の喫水線 １０、１０’満載喫水下の水線曲線 Ａ、Ｂ 造波抵抗係数
Claims (2)
- 【請求項１】満載喫水線下の船体の船体横断面積曲線に
おいて、船体中央前後へそれぞれ垂線間長さの１５％の
距離を有する範囲内に変曲点が形成されてなることを特
徴とする船体形状 - 【請求項２】満載喫水線下の船体の満載喫水線曲線及び
満載喫水下の喫水線の水線曲線の全部もしくは一部にお
いて、船体中央前後へそれぞれ垂線間長さの１５％の距
離を有する範囲内に変曲点が形成されてなることを特徴
とする船体形状
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087574A JPH09249187A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 船体中央部に発生する造波により抵抗を減少させる船体形状 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087574A JPH09249187A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 船体中央部に発生する造波により抵抗を減少させる船体形状 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09249187A true JPH09249187A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13918781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8087574A Pending JPH09249187A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 船体中央部に発生する造波により抵抗を減少させる船体形状 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09249187A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007026118B4 (de) * | 2007-06-05 | 2010-12-16 | Kägi, Adrian | Von einem Medium umströmter, Bugwellen und/oder Heckwellen bildender Körper mit einem stufenförmig ausgebildeten Bug und/oder Heck |
| JP2016094178A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 熊本ドック株式会社 | 高速船の船型 |
| CN106275240A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 适用于中高速船舶的球斧式船艏 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06179390A (ja) * | 1992-12-15 | 1994-06-28 | Usukine Zosenjo:Kk | 抵抗を減少させる船体の形状 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8087574A patent/JPH09249187A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06179390A (ja) * | 1992-12-15 | 1994-06-28 | Usukine Zosenjo:Kk | 抵抗を減少させる船体の形状 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007026118B4 (de) * | 2007-06-05 | 2010-12-16 | Kägi, Adrian | Von einem Medium umströmter, Bugwellen und/oder Heckwellen bildender Körper mit einem stufenförmig ausgebildeten Bug und/oder Heck |
| JP2016094178A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 熊本ドック株式会社 | 高速船の船型 |
| CN106275240A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 适用于中高速船舶的球斧式船艏 |
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