(57)【要約】      （修正有）【課題】振動モードの節及び腹を有効に利用して、プロペラ起振力の有効起振力を低減した低振動船舶構造を提供すること。【解決手段】船体主要構造が固有の主船体上下節振動モードを有している低振動船舶構造において、プロペラ起振力Ｆの作用位置Ｌ１と、主船体上下節振動モードの節位置Ｎ１′とを、プロペラ起振力Ｆの起振周波数ｆｐで一致させ、有効な起振力成分であるプロペラ起振力の起振成分を低減またはなくすことができる。【選択図】図１
2010018242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体主要構造が固有の主船体上下節振動モードを有している低振動船舶構造において、
プロペラ起振力の作用位置と、前記主船体上下節振動モードの節位置とが、前記プロペラ起振力の起振周波数で一致していることを特徴とする低振動船舶構造。
【請求項２】
前記主船体上下節振動モードの節位置が、前記船体主要構造の剛性変更により調整されたことを特徴とする請求項１に記載の低振動船舶構造。
【請求項３】
前記船体主要構造の剛性が、サンクンデッキ高さ、船尾構造内の縦壁、船尾長さ及び船尾断面形状の少なくとも１つにより調整されたことを特徴とする請求項２に記載の低振動船舶構造。
【請求項４】
前記プロペラ起振力の作用位置が、プロペラ位置の移動により調整されることを特徴とする請求項１に記載の低振動船舶構造。
【請求項５】
船体主要構造が固有の主船体上下節振動モードを有する低振動船舶構造の設計方法において、
プロペラ起振力の作用位置と、前記主船体上下節振動モードの節位置とを、前記プロペラ起振力の起振周波数で一致させることを特徴とする低振動船舶構造の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばガスタンカーやコンテナ船等のように、船尾カントを有する船舶に適用される低振動船舶構造及びその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の防振設計では、船舶の船体主要構造に関する固有値解析を行い、主要起振成分との共振を回避する構造及び設計を前提としていた。従って、プロペラ起振力のような主要起振成分との共振を回避するためには、船舶の船体主要構造について大がかりな構造補強を必要とする場合がある。このような構造補強は、多大な費用を要することとなるため好ましくない。
船舶の防振に関する従来技術としては、プロペラの起振力によって生じる船体振動の低減を図った船尾張り出し部構造が提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開昭５９−７７９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、船舶の防振設計及び防振構造においては、プロペラ起振力に起因する有効起振力との共振を回避するために、大掛かりな構造補強を行うことで多大の費用を要する場合がある。このため、振動モードの節及び腹を有効に利用し、共振回避の構造補強をなくすことが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動モードの節及び腹を有効に利用して、プロペラ起振力の有効起振力を低減した低振動船舶構造及びその設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る低振動船舶構造は、船体主要構造が固有の主船体上下節振動モードを有している低振動船舶構造において、プロペラ起振力の作用位置と、前記主船体上下節振動モードの節位置とが、前記プロペラ起振力の起振周波数で一致していることを特徴とするものである。
【０００５】
このような低振動船舶構造によれば、プロペラ起振力の作用位置と、主船体上下節振動モードの節位置とが、プロペラ起振力の起振周波数で一致（交差）しているので、有効な起振力成分であるプロペラ起振力の起振成分を低減またはなくすことができる。
【０００６】
上記の発明において、前記主船体上下節振動モードの節位置は、前記船体主要構造の剛性変更により調整されることが好ましく、これにより、主船体上下節振動モードの節位置をプロペラ起振力の作用位置に一致させることができる。
この場合、前記船体主要構造の剛性は、サンクンデッキ高さ、船尾構造内の縦壁、船尾長さ及び船尾断面形状のいずれか１つの調整若しくはその組合せにより変更可能である。
【０００７】
上記の発明において、前記プロペラ起振力の作用位置は、プロペラ位置の移動により調整されることが好ましく、これにより、プロペラ起振力の作用位置を主船体上下節振動モードの節位置に一致させることができる。
この場合、プロペラ位置の移動は、ボッシング周りの形状及び／または長さを変更することを意味している。
【０００８】
本発明に係る低振動船舶構造の設計方法は、船体主要構造が固有の主船体上下節振動モードを有する低振動船舶構造の設計方法において、プロペラ起振力の作用位置と、前記主船体上下節振動モードの節位置とを、前記プロペラ起振力の起振周波数で一致させることを特徴とするものである。
【０００９】
このような低振動船舶構造の設計方法によれば、プロペラ起振力の作用位置と、主船体上下節振動モードの節位置とを、プロペラ起振力の起振周波数で一致させるので、有効な起振力成分であるプロペラ起振力の起振成分を低減またはなくすことができる。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明によれば、有効な起振力成分であるプロペラ起振力の起振成分が低減またはなくなるので、振動モードの節及び腹を有効に利用して、プロペラ起振力の有効起振力を低減した低振動船舶構造及びその設計方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る低振動船舶構造及びその設計方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、たとえばガスタンカー（ＬＮＧ船、ＬＰＧ船）やコンテナ船等のように、船尾部分に船尾カントと呼ばれる膨出部（船尾空間）が設けられている船舶について、主船体上下節振動モードの節位置を示した説明図である。この主船体上下節振動モードは、船舶の船体主要構造が有する固有の振動モードである。
【００１２】
図１に示す船舶１において、船尾カント２を有する船舶１の船尾部には、アッパーデッキよりも低いサンクンデッキ３が設けられている。なお、図中の符号４は、船舶１に推進力を与えるプロペラである。
また、図１においては、船舶１の船体主要構造が有する固有の主船体上下節振動モードについて、節位置Ｎが実線Ｎ１〜Ｎ４で示されている。この場合の横軸は船舶１の長手位置、縦軸は振動数である。なお、図１の長手位置は船舶１の船長方向を示しており、紙面左側が船舶１の船尾側となる。
【００１３】
船舶１の船尾側には、プロペラ４が回転することに起因して、図中に矢印Ｆで示すようにプロペラ起振力が発生する。図示の例では、プロペラ起振力Ｆの振動数（プロペラ起振周波数）はｆｐとなり、プロペラ起振力Ｆの作用点（プロペラ加振点）Ｌ１において、振動数ｆｐと一致する節位置Ｎはない。すなわち、プロペラ起振力Ｆの作用位置である作用点Ｌ１においては、節位置Ｎを示す実線Ｎ１〜Ｎ４がいずれも振動数ｆｐと交差しない船舶構造となっている。
そこで、本発明の低振動船舶構造では、プロペラ起振力Ｆの作用位置Ｌ１と、船体主構造に固有である主船体上下節振動モードの節位置Ｎとを、プロペラ起振力Ｆの起振周波数ｆｐで一致させている。すなわち、本発明の低振動船舶構造では、主船体上下節モードの節位置Ｎが、船舶１における船体主要構造の剛性を変更することにより、作用点Ｌ１で起振周波数ｆｐと交差するように調整されている。
【００１４】
以下、主船体上下節モードの節位置Ｎについて、船体主要構造の剛性変更により調整する具体例を第１実施例として図１及び図２に基づいて説明する。
第１実施例の船舶１Ａでは、船体主要構造の船尾剛性が増すように、サンクンデッキ３の高さＨを調整してＨ′に変更している。この結果、図１に実線で示す節位置Ｎ１は、図中に破線Ｎ１′で示すように、剛性の向上により傾きを増したものとなる。
【００１５】
従って、上述した船舶１Ａにおいて、作用点Ｌ１で起振周波数ｆｐより低い振動数位置にあった節位置Ｎ１上の点ａは、上方の点ｂまで移動してプロペラ４の起振周波数ｆｐと一致する。
すなわち、船舶１Ａは、サンクンデッキ３の高さ調整により船体主要構造の剛性が変化するので、この剛性変更により節位置Ｎ１の傾き変化を調整すれば、プロペラ起振力Ｆの作用点Ｌ１において、主船体上下節モードの節位置Ｎ１を点ｂで起振周波数ｆｐと交差させることができる。換言すれば、サンクンデッキ３の高さ調整により船体主要構造の剛性を変化させた船舶１Ａは、節位置Ｎ１が存在する振動数が点ａから点ｂに上昇するので、プロペラ起振力Ｆの作用点Ｌ１において、主船体上下節モードの節位置Ｎ１を点ｂで起振周波数ｆｐと交差させることができる。
【００１６】
このような低振動船舶構造によれば、プロペラ起振力Ｆの作用位置（作用点）Ｌ１と、主船体上下節振動モードの節位置Ｎ１′とが、プロペラ起振力Ｆの起振周波数ｆｐで一致（交差）しているので、船舶１Ａに対する有効な起振力成分であるプロペラ起振力Ｆの起振成分を低減またはなくすことができる。
また、サンクンデッキ３の高さ変更による剛性の調整については、サンクンデッキ３をアッパーデッキと同一高さまで高くすることや、現状のサンクンデッキ３より低くする構造変更も包含するものである。すなわち、図３に示す変形例のように、剛性変更により節位置Ｎ１上の点ａを点ｂまで上昇させてもよいし、あるいは、節位置Ｎ２の点ｃを点ｂまで低下させるような剛性変更を実施してもよい。
【００１７】
続いて、主船体上下節モードの節位置Ｎについて、船体主要構造の剛性変更により調整する第１実施例について、サンクンデッキ３の高さ調整に代わる変形例を図４から図７に基づいて説明する。
図４に示す第１変形例の船舶１では、船体主要構造の剛性が、図中にハッチングを施して示す船尾構造内の縦壁１０により調整されている。この縦壁１０は、船尾カント２内に形成される船尾空間の船幅方向を仕切るように設置された上下方向の壁面部材であり、船尾空間の船長方向に延在している。
【００１８】
図示の船舶１では、下部縦壁１０ａと上部縦壁１０ｂとが存在している。一方の下部縦壁１０ａは、船尾カント２の下部空間に対し、全長にわたって設けられている。他方の上部縦壁１０ｂは、船尾カント２の上部空間に対し、船首側の略中間位置まで設けられている。すなわち、図示の船尾カント２内には、船首側の略中間位置となる範囲において縦壁１０がサンクンデッキ３の高さまで設けられ、船尾側となる略半分の範囲において縦壁１０がサンクンデッキ３の高さの略中間位置まで設けられている。
【００１９】
このような船尾構造内の縦壁１０について、たとえば図示例の船舶１Ｂのように、上部縦壁１０ｂを船尾まで延長するように縦壁１１を追設して形状変更することにより、船体主要構造の剛性は向上する。反対に、たとえば図示例の船舶１Ｂ′のように、上部縦壁１０ｂを廃止する形状変更や、下部縦壁１０ａに開口部１２を設ける形状変更をすることにより、船体主要構造の剛性は低下する。
なお、上述した縦壁１０の形状変更による剛性の調整は、図４に示したものに限定されることはなく、上下方向の分割数、船長方向の有無及び開口部１２の有無や数など、必要に応じて適宜組み合わせや変更が可能である。
【００２０】
図５に示す第２変形例は、船幅方向に設置される縦壁１０の数を変更することで、船体主要構造の剛性を調整する。すなわち、図示した船舶１Ｃのように、船尾カント２の空間を区画する縦壁１０に補助縦壁１３を追加するなどして縦壁数が増加すると、船体主要構造の剛性は向上する。
なお、このような縦壁数の変更は、上述した縦壁形状の変更と組み合わせることことにより、剛性の調整可能範囲が拡大するとともに、調整が容易になる。
【００２１】
図６に示す第３変形例は、船尾カント２を有する船舶１において、船尾長さを変更することで、船体主要構造の剛性を調整する。すなわち、船尾空間を形成している船尾カント２の長さを増減することにより、船体主要構造の剛性を調整するものである。
図示例の船舶１Ｄにおいては、サンクンデッキ３が形成されるような船尾空間の長さＬについて、船尾側へＳａだけ延長して剛性を低下させ、あるいは、船首側へＳｂだけ短縮して剛性を向上させるなどして、船体主要構造の剛性を調整している。
なお、このような船尾長さの変更は、上述した縦壁形状や縦壁数の変更と組み合わせることにより、剛性の調整可能範囲が拡大するとともに、調整が容易になる。
【００２２】
図７に示す第４変形例は、船尾カント２を有する船舶１において、船尾断面形状を変更することで、船体主要構造の剛性を調整する。すなわち、図６のＡ−Ａ断面形状を示す図７のように、実線で示す船尾カント２の基準形状からスリム化した断面形状（一点鎖線で示す２′）とすれば剛性が向上し、肥大化した断面形状（二点鎖線で示す２″）とすれば剛性が低下する。
なお、このような船尾断面形状の変更は、上述した縦壁形状、縦壁数及び船尾長さの変更と組み合わせることにより、剛性の調整可能範囲が拡大するとともに、調整が容易になる。
【００２３】
以下では、主船体上下節モードの節位置Ｎについて、プロペラ起振位置の移動により調整する具体例を第２実施例として図８に基づいて説明する。なお、上述した実施例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の船舶１Ｅでは、たとえばプロペラ４の位置をΔＬだけ船尾側へ後退させている。すなわち、プロペラ４の設置位置について、主船体上下節振動モードの節位置Ｎに合わせた構造配置となり、プロペラ４′の位置まで移動している。
この結果、プロペラ４′の起振力作用位置もＬ１からＬ２まで船尾側へ移動し、プロペラ起振周波数ｆｐにおいて節位置Ｎ１と点ｄで交差する。この場合、プロペラ４の位置移動については、ボッシング４周りの形状や長さを変更して対応すればよい。
【００２４】
このような低振動船舶構造によれば、プロペラ起振力Ｆの作用位置（作用点）Ｌ２と、主船体上下節振動モードの節位置Ｎ１とが、プロペラ起振力Ｆの起振周波数ｆｐで一致しているので、船舶１Ｅに対する有効な起振力成分であるプロペラ起振力Ｆの起振成分を低減またはなくすことができる。
なお、このようなプロペラ起振力Ｆの作用位置変更は、上述した第１実施例における船体主要構造の剛性変更と組み合わせることも可能であり、剛性の調整可能範囲拡大により調整が容易になるので、設計自由度が向上する。
【００２５】
そして、上述した低振動船舶構造は、プロペラ起振力Ｆの作用位置と、主船体上下節振動モードの節位置Ｎとを、プロペラ起振力Ｆの起振周波数ｆｐで一致させるような設計方法を採用することにより達成され、有効な起振力成分であるプロペラ起振力Ｆの起振成分を低減またはなくすことができる。
【００２６】
このように、プロペラ起振力Ｆの作用位置Ｎ１，Ｎ２と、主船体上下節振動モードの節位置Ｎ１，Ｎ１′とを、プロペラ起振力Ｆの起振周波数ｆｐで一致させることにより、有効な起振力成分であるプロペラ起振力Ｆの起振成分を低減またはなくすことができる。すなわち、振動モードの腹・節位置を利用して、プロペラ起振力Ｆが船体構造に作用する有効起振力を低減することができるので、共振回避自体が不要となり、船体構造を補強する必要もなくなる。
換言すれば、プロペラ起振力Ｆの作用位置を主船体上下節振動モードの節位置Ｎに合わせて有効起振力を低減するので、プロペラ起振力Ｆの大小にかかわらず、船体振動を誘起するのに有効な力が小さくなり、船体振動自体も小さくなる効果が得られる。
【００２７】
また、プロペラ起振力Ｆに対する制約が少なくなることで、プロペラ４の推進効率を向上させることもできる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る低振動船舶構造及びその設計方法について、第１実施例を示す説明図である。
【図２】サンクンデッキ高さの調整により船体主要構造の剛性を調整する例を示す説明図である。
【図３】主船体上下節振動モードの節位置について変形例を示す説明図である。
【図４】第１実施例の第１変形例を示す説明図である。
【図５】第１実施例の第２変形例を示す説明図である。
【図６】第１実施例の第３変形例を示す説明図である。
【図７】第１実施例の第４変形例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る低振動船舶構造及びその設計方法について、第２実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１Ａ〜１Ｅ    船舶
２    船尾カント
３    サンクンデッキ
４    プロペラ
【図１】
2010018242.tif 000003
【図２】
2010018242.tif 000004
【図３】
2010018242.tif 000005
【図４】
2010018242.tif 000006
【図５】
2010018242.tif 000007
【図６】
2010018242.tif 000008
【図７】
2010018242.tif 000009
【図８】
2010018242.tif 000010