WO2016158880A1 - 船舶 - Google Patents

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WO2016158880A1
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bow
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angle
ship
point
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虎卓 山本
沙織 岡
秀聡 秋林
智 藤田
Original Assignee
三井造船株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/06—Shape of fore part
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/40—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by diminishing wave resistance
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a ship having a bow shape capable of reducing the bow wave resistance in all drafts from a light draft to a full load draft, and a method for designing a ship.
  • the shape near the front end of the bow that is, the bow shape, is required to have a low wave resistance in order to reduce the energy required for propulsion of the ship.
  • the shape of the bow of the ship is designed so that the vicinity of the full waterline and the shape below it are not so enlarged near the front end of the bow, except for the bow valve.
  • the width of the exposed deck is required to be somewhat wide from the viewpoint of the arrangement of the mooring machine.
  • the water lines Lz1 and Lz2 indicating the horizontal cross-sectional shape of the bow portion have a shape in which the bow angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are opened and become an obtuse angle from an acute angle as shown in FIG.
  • the bow angle ⁇ is tangent to the water line Lz at a site 1 m behind from the tip of the bow where the water line Lz and the hull center line (CL) intersect. It is defined by an angle formed by Lt and the hull center line (CL).
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, and the purpose of the present invention is to provide a ship having a bow shape that can reduce bow wave resistance in all drafts from a light draft to a full draft, and a ship having a bow shape. To provide a design method.
  • a ship for achieving the above object has a bow valve 5
  • the planned ship speed is Vs
  • the length between perpendiculars is Lpp
  • the mold width is B
  • the column shape factor of the front half of the hull is Cpf.
  • the gravitational acceleration is g
  • ⁇ Hs calculated by ⁇ Hs 0.3 ⁇ ⁇ Hm.
  • the bow angle ⁇ is determined from the forward end portion Pf of the bow portion where the water line Lz and the hull center line (CL) intersect with each other, as shown in FIG. Defined by the angle formed by the tangent line Lt of the hull and the hull center line (CL).
  • the profile above the bow valve 5 is positioned at the first vertical portion 10a, the linear or curved forward inclined portion 10b, and the bow front end.
  • the first point P1 is configured so that the upper end of the first vertical portion 10a is a first point P1 and the lower end of the second vertical portion 10c is a second point P2. Is higher than the lower end position Ha of the specific vertical range Ra, a part of the front inclined portion 10b is included in the first range R1, and the second point P2 is higher than the first point P1. Configured to be.
  • a ship design method for achieving the above-described object has a bow valve 5, a planned ship speed is Vs, a length between perpendiculars is Lpp, a mold width is B, and a column in the first half of the hull
  • ⁇ Hs calculated by ⁇ ⁇ Hm is set as a reference head height ⁇ Hs
  • the reference bow angle ⁇ s of the bow portion on one side is set, and the range Rs of “0 ⁇ Rs ⁇ s + 15 °” with respect to the reference bow angle ⁇ s is set as the specific bow angle range Rs, the specific bow angle range Rs Specific top and bottom of the bow where the bow angle ⁇ continuously fits inside
  • the bow shape is designed so that the range Ra includes a first range R1 from a first lower limit position Ha1 that coincides with the full load water line Df to a first upper limit position Hb1 that is higher than the full load water line Df by the reference head height ⁇ Hs. It is the method characterized by doing.
  • the profile above the bow valve 5 is positioned at the first vertical portion 10a, the linear or curved forward inclined portion 10b, and the bow front end.
  • the first point when the second vertical portion 10c is configured and the upper end of the first vertical portion 10a is a first point P1
  • the lower end of the second vertical portion 10c is a second point P2.
  • P1 is higher than the lower end position Ha of the specific vertical range Ra
  • a part of the front inclined portion 10b is included in the first range R1
  • the second point P2 is higher than the first point P1.
  • the hull form is represented by the bow entrance (Entrance) part, the center part of the hull called parallel part (Parallel Part), and the stern run (run) part.
  • the bow angle from the full load water line to the head height can be made slightly smaller than ⁇ s or less, so that the bow angle can be equal to or less than that below the surface of the water and appropriately suppress wave formation. be able to.
  • the bow wave in the light load state, can be minimized by the interference between the wave created by the bow valve and the wave created by the hull.
  • the draft is deeper than the light load state after loading and sinking, even if the angle between the tangent of the bow and the center line of the hull (the bow angle) ⁇ is large, the sharp angle Since the angle is slightly larger than or less than the angle ⁇ s, the wave formation at the bow can be minimized.
  • the bow angle ⁇ is suppressed to the vicinity of the acute angle ⁇ s to the upper end position of the specific vertical range Ra in consideration of the bow wave at the time of sailing, so the lower end position of the specific vertical range Ra near the light load water line From the top to the upper end position of the specified vertical range Ra above the full load waterline, the bow angle ⁇ of the waterline surface is a little larger than the acute angle ⁇ s or less than that at any draft, In a normal loading state, the wave resistance at the time of cruising can be reduced.
  • the configuration of the bow profile it is easy to configure a boat shape that satisfies the above-described configuration by the configuration in which the profile of the bow portion is extended forward.
  • the bow profile is kept from the upper side of the bow valve to the front inclined part and the second vertical part is not provided, the front side of the water line is viewed from the front, even if the draft becomes deeper.
  • the hull shape in the cross section according to the longitudinal direction of the ship becomes T-shaped, and there is a problem of slamming.
  • the configuration of the above bow angle is satisfied. Slamming is less likely to occur as a ship type.
  • the bow wave resistance can be reduced in all drafts from a light draft to a full draft.
  • the increase in wave resistance and wave resistance is smaller than that of the prior art vessels, so the energy for navigating the actual sea area is small. Consumption is less than prior art ships.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a relationship between a first range and a specific vertical range in a ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing the profile of the bow portion of the ship according to the embodiment of the present invention in comparison with the conventional example.
  • FIG. 3 is a Za-Za cross-sectional view of FIG. 2 schematically showing a hull shape in a horizontal cross section of the ship of FIG. 2 in comparison with a conventional example.
  • FIG. 4 is a front view schematically showing a hull shape in a cross section of the ship according to the embodiment of the present invention for each cross-sectional direction of the ship.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a relationship between a first range and a specific vertical range in a ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing the profile of the bow portion of the ship according to the embodiment of the present invention in comparison with the conventional example.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a hull shape in two horizontal sections having different ship heights in a conventional ship.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the definition of the bow angle.
  • FIG. 7 is a front view schematically showing an example of a hull shape in a cross section according to a longitudinal direction of a ship in a conventional ship.
  • the ship of this embodiment is a displacement type ship where the planned ship speed is Vs, the length between perpendiculars is Lpp, the mold width is B, and the columnar coefficient of the front half of the hull is Cpf.
  • the ship 1 is configured to have a bow valve 5 below the light load water line Db, and a reference bow angle ⁇ s.
  • a range Rs of “0 ⁇ Rs ⁇ s + 15 °” is defined as a specific bow angle range Rs.
  • a range in which the bow angle ⁇ continuously falls within the specific bow angle range Rs is defined as a specific vertical range Ra of the bow portion.
  • the first lower limit position Ha1 that coincides with the full load water line Df is higher than the full water line Df by the reference head height ⁇ Hs.
  • the first vertical range Ra is configured to include the first range R1.
  • the profile above the bow valve 5 is changed to the first vertical portion 10 a, the front inclined portion 10 b, and the second vertical portion 10 c.
  • the first point P1 is more than the lower end position Ha of the specific vertical range Ra.
  • a part of the front inclined portion 10b is included in the first range R1, and the second point P2 is located above the first point P1.
  • the position of the second point P2 is preferably a position below “Df + ⁇ Hm ⁇ 1.5”.
  • the ship design method includes the bow valve 5, the planned ship speed is Vs, the perpendicular length is Lpp, the mold width is B, and the front half of the hull
  • This is a design method of a displacement type ship having a column shape coefficient Cpf.
  • a range Rs of ⁇ Rs ⁇ s + 15 ° ” is defined as a specific bow angle range Rs, and a specific vertical range Ra of the bow portion in which the bow angle ⁇ continuously fits within the specific bow angle range Rs is matched with the full load water line Df.
  • the profile above the bow valve 5 is the first vertical portion 10a and the straight or curved forward inclined portion 10b and the first profile. It has 2 vertical parts 10c.
  • the first point P1 is more than the lower end position Ha of the specific vertical range Ra.
  • the bow shape is designed so that the front slope portion 10b is partly included in the first range R1, and the second point P2 is higher than the first point P1. Further, the position of the second point P2 is preferably a position below “Df + ⁇ Hm ⁇ 1.5”.
  • the bow angle ⁇ of the waterline surface of the bow is made as acute as possible. Can be suppressed.
  • the headline angle ⁇ of the waterline surface continues at an acute angle from the light draft to the full head height, so the waterline surface is the standard for any draft. The minimum bow angle ⁇ close to the bow angle ⁇ s can be taken.
  • the bow wave can be suppressed by the interference between the wave created by the bow valve 5 and the wave created by the hull.
  • the bow wave resistance can be reduced in all drafts from light draft to full draft.
  • the increase in wave resistance and wave resistance is smaller than that of the prior art vessels, so the energy for navigating the actual sea area is small. Consumption is less than prior art ships.
  • the bow wave resistance can be reduced in all drafts from light load draft to full load draft, and can be used for many ships.

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Abstract

　軽荷喫水線Ｄｂより下に船首バルブ５を有する排水量型の船舶（１）において、γｓ＝ｔａｎ-1〔０．５×Ｂ／｛（１－Ｃｐｆ）×Ｌｐｐ｝〕（ｄｅｇｒｅｅ）で計算される角度γｓを、片舷側の船首部の基準船首角度γｓとし、この基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲を特定船首角度範囲Ｒｓとしたときに、船首角度γが連続して特定船首角度範囲Ｒｓ内に収まる船首部の特定上下範囲Ｒａが、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、満載喫水線Ｄｆよりも基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの第１範囲Ｒ１を含んで構成される。これにより、軽荷喫水から満載喫水までの全ての喫水において船首造波抵抗を小さくする。

Description

船舶
　本発明は、軽荷喫水から満載喫水までの全ての喫水において船首造波抵抗を小さくすることができる船首形状を有する船舶及び船舶の設計方法に関する。
　排水量型の船舶においては、船首前端付近の形状すなわち船首形状は、船舶の推進に要するエネルギーを低減するために、造波抵抗が小さい形状であることが求められている。
　この船首形状が肥大していると、船舶が前進する際に船首部に流入してくる水がせき止められ易くなり、動圧によって水面が上昇するので、大きな水面波が発生して、造波抵抗が大きくなる。また、波浪中においては入射波が前方へ著しく反射され、大きな抵抗増加を招く。そのため、船舶の船首形状においては、満載喫水線付近とそれより下の形状については、船首バルブの部分を除き、船首部の前端付近があまり肥大しないように設計されている。
　その一方で、満載喫水線より上方においては、波浪による冠水防止や人員の安全、甲板及び甲板上の艤装品や貨物の損傷防止の観点から、波浪中においても暴露甲板まで水が到達し難くすることが求められる。その上、係船機械の配置の観点から暴露甲板の幅がある程度広いことも要求される。
　そのため、図２の点線および図７に示すような従来技術の船舶１Ｘにおいては、船首部分では、喫水が深くなる程、即ち、船体が沈下して水面Ｗ．Ｌ．が相対的に上昇する程、図５に示すように、船首部の水平断面形状を示すウォーターラインＬｚ１、Ｌｚ２は、船首角度γ１、γ２が開いて鋭角から鈍角となる形状をしている。この船首角度γは、図６に示すように、ウォーターラインＬｚと船体中心線（Ｃ．Ｌ．）とが交差する船首部先端部から、船長方向に、１ｍ後方の部位におけるウォーターラインＬｚの接線Ｌｔと船体中心線（Ｃ．Ｌ．）とがなす角度で定義される。
　その上、船舶が航走すると、前方から流入してくる水の流れを船首端部で塞き止めることになるので、船首部では水頭圧（動圧）により水面が上昇する。従って、航走時の船首の水面は、静止時の喫水よりも高くなるので、実際に水が流入する船舶の船首部分のウォーターラインの船首角度は、さらに鈍角なものとなる。
　その結果、喫水が深くなる程、船首部で発生する波が大きくなり、造波抵抗が大きくなってしまうという問題がある。
　この造波抵抗増加の対策の一つとして、例えば、日本出願特開２０００－１４２５５３号公報に記載されているように、最大喫水線より上において船首端プロファイルを大きく前へ傾斜させ、最大喫水線より上のウォーターラインの前端付近を鋭角にした肥大船が提案されている。また、例えば、日本出願特開２０００－３３５４７８号公報に記載されているように、船首垂線から船の最前端までの距離が短く、かつ最大喫水線より上の全てのウォーターラインで船首端付近が鋭角である肥大船が提案されている。しかしながら、この肥大船では、最大喫水線より上に配置される船首部の上部の甲板面積が制限されてしまう上に、軽荷状態から満載状態までの間における造波抵抗に関する考慮がなされていないという問題がある。
日本出願特開２０００－１４２５５３号公報 日本出願特開２０００－３３５４７８号公報
　本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、軽荷喫水から満載喫水までの全ての喫水において船首造波抵抗を小さくすることができる船首形状を有する船舶及び船舶の設計方法を提供することにある。
　上記のような目的を達成するための船舶は、船首バルブ５を有し、計画船速をＶｓとし、垂線間長をＬｐｐとし、型幅をＢとし、船体前半部の柱形係数をＣｐｆとする排水量型の船舶１において、重力加速度をｇとしたときに、ΔＨｍ＝Ｖ2／（２ｇ）で計算されるΔＨｍを最大水頭高さΔＨｍとし、ΔＨｓ＝０．３×ΔＨｍで計算されるΔＨｓを基準水頭高さΔＨｓとすると共に、γｓ＝ｔａｎ-1〔０．５×Ｂ／｛（１－Ｃｐｆ）×Ｌｐｐ｝〕（ｄｅｇｒｅｅ）で計算される角度γｓを、片舷側の船首部の基準船首角度γｓとし、更に、該基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲Ｒｓを特定船首角度範囲Ｒｓとしたときに、船首角度γが連続して前記特定船首角度範囲Ｒｓ内に収まる船首部の特定上下範囲Ｒａが、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、前記満載喫水線Ｄｆよりも前記基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの第１範囲Ｒ１を含んでいるように構成される。
　この船首角度γは、図６に示すように、ウォーターラインＬｚと船体中心線（Ｃ．Ｌ．）とが交差する船首部先端部Ｐｆから、船長方向に、１ｍ後方の部位ＰａにおけるウォーターラインＬｚの接線Ｌｔと船体中心線（Ｃ．Ｌ．）とがなす角度で定義される。
　また、上記の船舶において、船首部の側面形状を示すプロファイルにおいて、前記船首バルブ５より上側の前記プロファイルを第１鉛直部１０ａと直線状若しくは曲線状の前傾斜部１０ｂと船首前端に位置する第２鉛直部１０ｃを有して構成すると共に、前記第１鉛直部１０ａの上端を第１点Ｐ１とし、前記第２鉛直部１０ｃの下端を第２点Ｐ２としたときに、前記第１点Ｐ１は、前記特定上下範囲Ｒａの下端位置Ｈａよりも高く、前記前傾斜部１０ｂの一部が前記第１範囲Ｒ１に含まれ、さらに、前記第２点Ｐ２は前記第１点Ｐ１よりも上方にあるように構成される。
　そして、上記のような目的を達成するための船舶の設計方法は、船首バルブ５を有し、計画船速をＶｓとし、垂線間長をＬｐｐとし、型幅をＢとし、船体前半部の柱形係数をＣｐｆとする排水量型の船舶の設計方法において、重力加速度をｇとしたときに、ΔＨｍ＝Ｖ2／（２ｇ）で計算されるΔＨｍを最大水頭高さΔＨｍとし、ΔＨｓ＝０．３×ΔＨｍで計算されるΔＨｓを基準水頭高さΔＨｓとすると共に、γｓ＝ｔａｎ-1〔０．５×Ｂ／｛（１－Ｃｐｆ）×Ｌｐｐ｝〕（ｄｅｇｒｅｅ）で計算される角度γｓを、片舷側の船首部の基準船首角度γｓとし、更に、該基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲Ｒｓを特定船首角度範囲Ｒｓとしたときに、該特定船首角度範囲Ｒｓ内に船首角度γが連続して収まる船首部の特定上下範囲Ｒａを、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、満載喫水線Ｄｆよりも前記基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの第１範囲Ｒ１を含むように船首部形状を設計することを特徴とする方法である。
　上記の船舶の設計方法において、船首部の側面形状を示すプロファイルにおいて、前記船首バルブ５より上側の前記プロファイルを第１鉛直部１０ａと直線状若しくは曲線状の前傾斜部１０ｂと船首前端に位置する第２鉛直部１０ｃを有して構成すると共に、前記第１鉛直部１０ａの上端を第１点Ｐ１とし、前記第２鉛直部１０ｃの下端を第２点Ｐ２としたときに、前記第１点Ｐ１は、前記特定上下範囲Ｒａの下端位置Ｈａよりも高く、前記前傾斜部１０ｂの一部が前記第１範囲Ｒ１に含まれ、さらに、前記第２点Ｐ２は前記第１点Ｐ１よりも上方にあるように、船首部形状を設計する。
　なお、船型を船首エントランス（Entrance）部と、パラレルパート（Parallel Part）と呼ばれる船体中央部と、船尾ラン（run）部で表す。また、船体前半部の柱形係数Ｃｂｆは、船の幅をＢと船の垂線間長をＬｐｐ、中央横断面積をＡｍｉｄとしたときの船の前半分の容積Ｖｆを（Ａｍｉｄ×（Ｌｐｐ／２））で割った係数Ｃｐｆ＝Ｖｆ／（Ａｍｉｄ×（Ｌｐｐ／２））となる。
　そして、船首角度の範囲を「０＜Ｒｓ＜γs＋１５°」とすることに関しては、水面下の船首肥大度を表す式として下記の（１）式がある。
　　　Ｓ＝（Ｌｐｐ／Ｂ）×（１－Ｃｐｆ）×（１／２）　　　　（１）
　このＳは、船体中心部（ミッドシップ）よりも前方の船体前半部において、船の幅Ｂを単位長さ、垂線間長をＬｐｐ／Ｂのスケールとしたプリズマティック曲線（各横断面における面積を中央横断面積で割った値の船長方向分布を表した曲線）を包含する長方形Ｓ１と船首エントランス部Ｓ２で挟まれた部分の面積（Ｓ＝Ｓ１－Ｓ２）となる。
　この（１）式より水面下の船首角度(片舷)は、下記の（２）式で概算してγｓを設定している。
　　　γｓ＝ｔａｎ-1［Ｂ／｛２（１－Ｃｐｆ）Ｌｐｐ｝］　　　　（２）
　そして、満載喫水線から水頭高さまでの船首角度を大きくてもγsより少し大きいか若しくはそれ以下、とすることで、水面下と同等若しくはそれ以下の船首角度とすることができ適切に造波を抑えることができる。
　本発明の船舶によれば、軽荷状態では、船首バルブが造る波と船体が造る波との干渉により船首造波を最小限に抑えることができる。
　また、積み荷を積んで沈んで軽荷状態よりも喫水が深くなった場合は、船首の水線面の船首部の接線と船体中心線とがなす角度（船首角度）γを大きくても鋭角の角度γsより少し大きいか若しくはそれ以下の角度にしているので、船首部における造波を最小限に抑えることができる。
　このとき、航走時の船首造波を考慮して、特定上下範囲Ｒａの上端位置まで船首角度γを鋭角の角度γｓ近傍に抑えているので、軽荷喫水線近傍の特定上下範囲Ｒａの下端位置から満載喫水線より上の特定上下範囲Ｒａの上端位置までは、どの喫水となっても水線面の船首角度γは大きくても鋭角の角度γsより少し大きいか若しくはそれ以下の角度になるので、通常の載荷状態であれば、航走時の造波抵抗を小さくすることができる。
　その結果、船首フレアを設けた船首部における、船首フレアより下側の水の流れを効率よく後方に流すことができて、造波抵抗の増加を減少できて、しかも、特定上下範囲Ｒａの上端位置より上には水面の上昇が少ないので、幅広な暴露甲板を備えることができる。
　また、船首プロファイルの構成によれば、船首部のプロファイルを前方に伸ばす構成により、上記の構成を満たす船型を構成することが容易となる。また、船首プロファイルを船首バルブより上側から前傾斜部だけで第２鉛直部を設けない形状のままとしたときには、喫水が深くなってもウォーターラインの先端側を細くしようとすると、正面から見たとき、船舶の前後方向別の横断面における船体形状がＴ字形状となり、スラミングの問題が発生するが、この構成のように船首プロファイルを前に伸ばすことにより、上記の船首角度の構成を満たした船型としてもスラミングが発生し難くなる。
　従って、本発明の船舶及び船舶の設計方法によれば、軽荷喫水から満載喫水までの全ての喫水において船首造波抵抗を小さくすることができる。また、船首部では、暴露甲板となる上甲板においては必要な幅を確保しながらも、従来技術の船舶よりも、造波抵抗及び波浪中抵抗増加が小さいため、実海域を航行する場合のエネルギー消費が従来技術の船舶よりも少なくなる。
図１は、本発明の実施の形態の船舶における、第１範囲と特定上下範囲との関係を模式的に示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態の船舶における、船首部のプロファイルを従来例との比較で模式的に示す側面図である。 図３は、図２の船舶における、水平断面における船体形状を従来例との比較で模式的に示す図２のＺａ－Ｚａ断面図である。 図４は、本発明の実施の形態の船舶における、船舶の前後方向別の横断面における船体形状を模式的に示す正面図である。 図５は、従来船型の船舶における、船舶の高さの異なる２つの水平断面における船体形状を模式的に示す平面図である。 図６は、船首角度の定義を説明するための図である。 図７は、従来技術の船舶における、船舶の前後方向別の横断面における船体形状の一例を模式的に示す正面図である。
　以下、本発明に係る実施の形態の船舶について、図面を参照しながら説明する。この実施の形態の船舶は、計画船速をＶｓとし、垂線間長をＬｐｐとし、型幅をＢとし、船体前半部の柱形係数をＣｐｆとする排水量型の船舶である。
　この条件下で、重力加速度をｇとしたときに、ΔＨｍ＝Ｖ2／（２ｇ）で計算されるΔＨｍを最大水頭高さΔＨｍとし、ΔＨｓ＝０．３×ΔＨｍで計算されるΔＨｓを基準水頭高さΔＨｓとする。また、γｓ＝ｔａｎ-1〔０．５×Ｂ／｛（１－Ｃｐｆ）×Ｌｐｐ｝〕（°：度：ｄｅｇｒｅｅ）で計算される角度γｓを基準船首角度γｓとする。
　また、図１及び図２に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の船舶１は、軽荷喫水線Ｄｂより下に船首バルブ５を有して構成されると共に、基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲Ｒｓを特定船首角度範囲Ｒｓとする。また、船首角度γが連続して特定船首角度範囲Ｒｓ内に収まる範囲を船首部の特定上下範囲Ｒａとする。
　そして、図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の船舶１では、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、満載喫水線Ｄｆよりも基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの範囲を第１範囲Ｒ１とすると、この第１範囲Ｒ１を特定上下範囲Ｒａが含むように構成される。
　更に、図２に示すように、上記の船舶１で、船首部の側面形状を示すプロファイルにおいて、船首バルブ５より上側のプロファイルを第１鉛直部１０ａと前傾斜部１０ｂと第２鉛直部１０ｃを有して構成する。それと共に、第１鉛直部１０ａの上端を第１点Ｐ１とし、第２鉛直部１０ｃの下端を第２点Ｐ２としたときに、第１点Ｐ１は、特定上下範囲Ｒａの下端位置Ｈａよりも高く、前傾斜部１０ｂの一部が第１範囲Ｒ１に含まれ、さらに、第２点Ｐ２は前記第１点Ｐ１よりも上方にあるようにする。また、第２点Ｐ２の位置は、好ましくは、「Ｄｆ＋ΔＨｍ×１．５」よりも下の位置とする。
　そして、本発明に係る第１の実施の形態の船舶の設計方法は、船首バルブ５を有し、計画船速をＶｓとし、垂線間長をＬｐｐとし、型幅をＢとし、船体前半部の柱形係数をＣｐｆとする排水量型の船舶の設計方法であり、この方法において、上記で計算した、基準水頭高さΔＨｓと基準船首角度γｓを用いて、この基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲Ｒｓを特定船首角度範囲Ｒｓとして、この特定船首角度範囲Ｒｓ内に船首角度γが連続して収まる船首部の特定上下範囲Ｒａを、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、満載喫水線Ｄｆよりも基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの第１範囲Ｒ１を含むように、船首部形状を設計する方法である。この方法によれば、第１の実施の形態の船舶１を設計することができる。
　更に、上記の実施の形態の船舶の設計方法で、船首部の側面形状を示すプロファイルにおいて、船首バルブ５より上側のプロファイルを第１鉛直部１０ａと直線状若しくは曲線状の前傾斜部１０ｂと第２鉛直部１０ｃを有して構成する。それと共に、第１鉛直部１０ａの上端を第１点Ｐ１とし、第２鉛直部１０ｃの下端を第２点Ｐ２としたときに、第１点Ｐ１は、特定上下範囲Ｒａの下端位置Ｈａよりも高く、前傾斜部１０ｂの一部が第１範囲Ｒ１に含まれ、さらに、第２点Ｐ２は第１点Ｐ１よりも上方にあるように、船首部形状を設計する。また、第２点Ｐ２の位置は、好ましくは、「Ｄｆ＋ΔＨｍ×１．５」よりも下の位置とする。
　上記の構成の船舶１及び船舶の設計方法によれば、軽荷状態よりも喫水が深くなった場合は、船首の水線面の船首角度γを可能な限り鋭角にしているので、造波を抑えることができる。このとき、走行時の船首造波を考慮すると、軽荷喫水から満載状態の水頭高さまでは、水線面の船首角度γが鋭角のまま続くので、どの喫水となっても水線面は基準船首角度γｓに近い最小の船首角度γを採ることができるようになる。
　更に、船首部のプロファイルを前方に伸ばすことにより、上記の船首角度γの条件を満たす船型を構成し易くなる。また、この構成により、従来船型の船首プロファイルを維持して、船首水線面の角度を鋭角にしようとすると、船首正面から見たときに、船舶の前後方向別の横断面における船体形状がＴ字形状となるが、船首プロファイルを前方に伸ばすことで船首水線面の角度を鋭角にすることにより、このＴ字形状になるのを回避でき、上記の船首角度の構成を満たした船型にしても、スラミングの発生を回避できるようになる。
　また、船首バルブ５を軽荷喫水線Ｄｂよりも下に配置した場合には、軽荷状態では、船首バルブ５が造る波と船体が造る波との干渉により船首造波を抑えることができる。
　従って、軽荷喫水から満載喫水までの全ての喫水において船首造波抵抗を小さくすることができる。また、船首部では、暴露甲板となる上甲板においては必要な幅を確保しながらも、従来技術の船舶よりも、造波抵抗及び波浪中抵抗増加が小さいため、実海域を航行する場合のエネルギー消費が従来技術の船舶よりも少なくなる。
　本発明の船舶によれば、軽荷喫水から満載喫水までの全ての喫水において船首造波抵抗を小さくすることができるので、多くの船舶に利用することができる。
１、１Ｘ　船舶
２　船底
３　船側外板
４　暴露甲板（上甲板）
５　船首バルブ
１０ａ　第１鉛直部
１０ｂ　前傾斜部
１０ｃ　第２鉛直部
Ｄｂ　軽荷喫水線
Ｄｆ　満載喫水線
Ｈａ　特定上下範囲の下端位置
Ｈａ１　第１下限位置
Ｈｂ１　第１上限位置
Ｐ１　第１点
Ｐ２　第２点
Ｒ１　第１範囲
Ｒａ　特定上下範囲
Ｒｓ　特定船首角度範囲
γ　船首角度
γｓ　基準船首角度
ΔＨｍ　最大水頭高さ
ΔＨｓ　基準水頭高さ

Claims (4)

  1. 　船首バルブ５を有し、計画船速をＶｓとし、垂線間長をＬｐｐとし、型幅をＢとし、船体前半部の柱形係数をＣｐｆとする排水量型の船舶１において、
    　重力加速度をｇとしたときに、ΔＨｍ＝Ｖ2／（２ｇ）で計算されるΔＨｍを最大水頭高さΔＨｍとし、ΔＨｓ＝０．３×ΔＨｍで計算されるΔＨｓを基準水頭高さΔＨｓとすると共に、
    　γｓ＝ｔａｎ-1〔０．５×Ｂ／｛（１－Ｃｐｆ）×Ｌｐｐ｝〕（ｄｅｇｒｅｅ）で計算される角度γｓを、片舷側の船首部の基準船首角度γｓとし、
    　更に、該基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲Ｒｓを特定船首角度範囲Ｒｓとしたときに、
    　船首角度γが連続して前記特定船首角度範囲Ｒｓ内に収まる船首部の特定上下範囲Ｒａが、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、前記満載喫水線Ｄｆよりも前記基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの第１範囲Ｒ１を含んでいることを特徴とする船舶。
  2. 　船首部の側面形状を示すプロファイルにおいて、前記船首バルブ５より上側の前記プロファイルを第１鉛直部１０ａと直線状若しくは曲線状の前傾斜部１０ｂと船首前端に位置する第２鉛直部１０ｃを有して構成すると共に、前記第１鉛直部１０ａの上端を第１点Ｐ１とし、前記第２鉛直部１０ｃの下端を第２点Ｐ２としたときに、前記第１点Ｐ１は、前記特定上下範囲Ｒａの下端位置Ｈａよりも高く、前記前傾斜部１０ｂの一部が前記第１範囲Ｒ１に含まれ、さらに、前記第２点Ｐ２は前記第１点Ｐ１よりも上方にあることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
  3. 　船首バルブ５を有し、計画船速をＶｓとし、垂線間長をＬｐｐとし、型幅をＢとし、船体前半部の柱形係数をＣｐｆとする排水量型の船舶の設計方法において、
    　重力加速度をｇとしたときに、ΔＨｍ＝Ｖ2／（２ｇ）で計算されるΔＨｍを最大水頭高さΔＨｍとし、ΔＨｓ＝０．３×ΔＨｍで計算されるΔＨｓを基準水頭高さΔＨｓとすると共に、
    　γｓ＝ｔａｎ-1〔０．５×Ｂ／｛（１－Ｃｐｆ）×Ｌｐｐ｝〕（ｄｅｇｒｅｅ）で計算される角度γｓを、片舷側の船首部の基準船首角度γｓとし、
    　更に、該基準船首角度γｓに対して「０＜Ｒｓ＜γｓ＋１５°」の範囲Ｒｓを特定船首角度範囲Ｒｓとしたときに、
    　該特定船首角度範囲Ｒｓ内に船首角度γが連続して収まる船首部の特定上下範囲Ｒａを、満載喫水線Ｄｆに一致する第１下限位置Ｈａ１から、満載喫水線Ｄｆよりも前記基準水頭高さΔＨｓだけ高い第１上限位置Ｈｂ１までの第１範囲Ｒ１を含むように船首部形状を設計することを特徴とする船舶の設計方法。
  4. 　船首部の側面形状を示すプロファイルにおいて、前記船首バルブ５より上側の前記プロファイルを第１鉛直部１０ａと直線状若しくは曲線状の前傾斜部１０ｂと船首前端に位置する第２鉛直部１０ｃを有して構成すると共に、前記第１鉛直部１０ａの上端を第１点Ｐ１とし、前記第２鉛直部１０ｃの下端を第２点Ｐ２としたときに、前記第１点Ｐ１は、前記特定上下範囲Ｒａの下端位置Ｈａよりも高く、前記前傾斜部１０ｂの一部が前記第１範囲Ｒ１に含まれ、さらに、前記第２点Ｐ２は前記第１点Ｐ１よりも上方にあるように、船首部形状を設計することを特徴とする請求項３に記載の船舶の設計方法。
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