(57)【要約】【課題】多層居住区へ衝突した空気流れの剥離を調整する構成を備えることによって、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することができる船舶の風圧抵抗低減構造を提供する。【解決手段】船舶１の甲板上前方に階段状に形成された多層の居住区１０が設けられ、居住区前方に船首ウインドスクリーン２０が設けられ、該船首ウインドスクリーン２０により居住区１０の前面への風圧抵抗を低減するようにした船舶の風圧抵抗低減構造において、前記船首ウインドスクリーン２０は居住区上端よりも低く構成され、前記居住区１０のうち中間層居住区１１の前側上部には、該中間層居住区１１より上方に剥離する空気流れの剥離せん断層の幅を大きくするための中間層ウインドスクリーン２１が設けられ、さらに好適には、居住区１０のうち最上層居住区１２の前面に、その上方に剥離する空気流れの剥離せん断層の幅を小さくする最上層風圧低減手段が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の甲板上前方に階段状に形成された多層の居住区が設けられ、該居住区から離間してこれより前方に船首ウインドスクリーンが設けられ、該船首ウインドスクリーンにより前記居住区の前面への風圧抵抗を低減するようにした船舶の風圧抵抗低減構造において、
前記船首ウインドスクリーンは、前記居住区の上端よりも低く構成され、
前記居住区のうち中間層居住区の前側上部には、該中間層居住区より上方に剥離する空気流れの剥離せん断層の幅を大きくするための中間層ウインドスクリーンが設けられていることを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項２】
前記居住区のうち最上層居住区の前面には、該最上層居住区より上方に剥離する空気流れの剥離せん断層の幅を小さくする最上層風圧低減手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項３】
前記最上層風圧低減手段が、該最上層居住区の前面上部に設けられた水平プレートであることを特徴とする請求項２記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項４】
前記最上層風圧低減手段が、該最上層居住区の前面上部を切り欠いて傾斜させた構造であることを特徴とする請求項２記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の甲板上前方に設けられた多層の居住区に対して、その前面への風圧抵抗を低減するようにした船舶の風圧抵抗低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶においては、船体の甲板上に操舵室や船員の居室等が配置された居住区が設けられている。図９に示すように、例えば自動車運搬船１においては、この居住区１０が船体の前方、即ち船首３側の甲板２上に配置されている。居住区１０は階段状に多層構造を有しており、図に示されるように２層構造の場合は、中間層居住区（２層目）１１と、その上方に配置された最上層居住区（３層目）１２とから構成される。ここで、甲板下方の船体を１層目と見なす。
【０００３】
このように居住区１０が船体の前方に配置されている場合、図１０（ａ）に示すように、船首３付近から剥がれた空気流れＡ、Ｂが直接居住区１０に衝突し、風圧抵抗が増大してしまう。これは、船首部３から剥離した空気流れＡが２層目１１に大きく当たり、２層目上部から剥がれた空気流れＢがさらに３層目１２に当たって３層目上部で剥がれ、最上層居住区１２から上方に剥離する空気流れＣの剥離せん断層の幅ｄが大きくなるため、風圧抵抗の増大に繋がるものである。
【０００４】
そのため、従来は船首３から剥離した流れが居住区１０に当たらないように、図９及び図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、船首部分に船首ウィンドスクリーン２０を設ける対策が採られていた。これは、例えば特許文献１（実開昭６０−７５１９３号公報）等に開示されている。また、特許文献２（実開昭６２−１２９３８７号公報）には、最上層全通甲板のガンネル部において、その長手方向の一部或いは全部が丸みをもつように形成された構成が開示されている。しかし、これはガンネル部自体に丸みを持たせているため、製造が容易ではなく、また既存の船舶に対しては導入が困難であった。
尚、図９は、従来における船首ウィンドスクリーンを備えた船舶の斜視図、図１０（ａ）は従来における船首ウィンドスクリーンを備えていない船舶の概略断面図、図１０（ｂ）、（ｃ）は従来における船首ウィンドスクリーンを備えた船舶の概略断面図である。
【０００５】
居住区１０上方に流れを誘導するためには、図１０（ｂ）に示すように船首ウィンドスクリーン２０を高くすることが考えられる。この場合、船首部３から居住区上部にかけて、流れＡを大きく剥離させることで最上層１２上部へ風を流し、該最上層１２からの剥離せん断層の幅ｄが小さくなる。しかしながら、船首ウィンドスクリーン２０を高くすると、制作費の増加、居住区前方の視界をさえぎるといった問題が発生する。
一方、図１０（ｃ）に示すように船首ウィンドスクリーン２０を低く抑えると、船首部３から剥離した空気流れＡが２層目１１に当たる割合は小さくなるが、居住区１０の上方に流れを誘導することができなくなり、風圧抵抗の低減効果が小さくなるという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】実開昭６０−７５１９３号公報
【特許文献２】実開昭６２−１２９３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、居住区への風圧抵抗を低減するために、船首ウィンドスクリーンを設ける構成のみでは風圧抵抗の低減効果は小さく、また船首ウィンドスクリーンの高さを高くした場合には制作費の増加、居住区前方の視界をさえぎるといった問題が発生する。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、多層居住区へ衝突した空気流れの剥離を調整する構成を備えることによって、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することができる船舶の風圧抵抗低減構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、船舶の甲板上前方に階段状に形成された多層の居住区が設けられ、該居住区から離間してこれより前方に船首ウインドスクリーンが設けられ、該船首ウインドスクリーンにより前記居住区の前面への風圧抵抗を低減するようにした船舶の風圧抵抗低減構造において、
前記船首ウインドスクリーンは、前記居住区の上端よりも低く構成され、
前記居住区のうち中間層居住区の前側上部には、該中間層居住区より上方に剥離する空気流れの剥離せん断層の幅を大きくするための中間層ウインドスクリーンが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、居住区よりも高さの低い船首ウインドスクリーンを備えるとともに、中間層居住区の前側上部に中間層ウィンドスクリーンを設けることにより、中間層からの空気流れの剥離を大きくし、最上層居住区より上方に風を流し、最上層からの剥離せん断層の幅を小さくすることにより、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。尚、前記居住区のうち、前記中間層居住区とは、最上層に位置する居住区を除く居住区を全て含み、前記最上層居住区とは最上層に位置する居住区をいう。また、本発明において、前記船首ウインドスクリーンは、中間層居住区上端より低い高さとすることが好ましい。
【００１０】
また、前記居住区のうち最上層居住区の前面には、該最上層居住区より上方に剥離する空気流れの剥離せん断層の幅を小さくする最上層風圧低減手段が設けられていることを特徴とする。
これは、前記中間層ウィンドスクリーンにより大部分の空気流れは最上層居住区より上方へ流れるが、最上層居住区前面に衝突する空気流れも存在するため、この空気流れを最上層風圧低減手段により最上層より上方へ導き、最上層居住区からの剥離せん断層の幅を小さくすることにより、風圧抵抗をより一層低減することが可能となる。
【００１１】
さらに、前記最上層風圧低減手段が、該最上層居住区の前面上部に設けられた水平プレートであることを特徴とする。
このように、最上層居住区の前面上部に水平プレートを設置することにより、該水平プレートの上方に小さな螺旋状の定在渦が発生し、この定在渦に中間層ウィンドスクリーンからの空気流れが引き寄せられ、最上層からの剥離せん断層の幅を小さくすることができる。従って、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。
【００１２】
さらにまた、前記最上層風圧低減手段が、該最上層居住区の前面上部を切り欠いて傾斜させた構造であることを特徴とする。
このように、最上層居住区の前面上部を切り欠いて傾斜させた構造とすることにより、最上層からの剥離せん断層の幅を小さくすることができ、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上記載のごとく本発明によれば、居住区よりも高さの低い船首ウインドスクリーンを備えるとともに、中間層居住区の前側上部に中間層ウィンドスクリーンを設けることにより、中間層からの空気流れの剥離を大きくし、最上層居住区より上方に風を流し、最上層居住区からの剥離せん断層の幅を小さくすることにより、最上層からの剥離幅を狭めることが可能となり、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。
また、最上層居住区に最上層風圧低減手段を設けることにより、最上層居住区へ衝突する空気流れを最上層より上方に導き、最上層居住区からの剥離せん断層の幅を小さくすることができ、風圧抵抗をより一層低減することが可能となる。
【００１４】
さらに、前記最上層風圧低減手段を水平プレートとすることにより、該水平プレートの上方に小さな螺旋状の定在渦が発生し、この定在渦に中間層ウィンドスクリーンからの空気流れが引き寄せられ、最上層からの剥離せん断層の幅を小さくすることができる。
さらにまた、前記最上層風圧低減手段を最上層居住区の前面上部を切り欠いて傾斜させた構造とすることにより、最上層からの剥離せん断層の幅を小さくすることができ、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る風圧抵抗低減構造につき説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る中間層ウィンドスクリーンを備えた船舶の斜視図、図２は本発明の第１実施形態に係る中間層ウィンドスクリーンを備えた船舶の概略断面図である。
これらの図に示すように、船舶１の船首３側の甲板２上には居住区１０が設けられている。該居住区１０は階段状の多層構造を有しており、２層目（中間層居住区）１１の上方に３層目（最上層居住区）１２が配置されている。尚、ここでは甲板下方の船体を１層目と見なし、２段構造（３層構造）の居住区１０を例に挙げて説明する。
【００１７】
前記船首３には、船体の形状に沿った壁状の船首ウィンドスクリーン２０が設けられている。該船首ウィンドスクリーン２０は、居住区１０の最上端よりもその高さが低く構成されている。好適には、前記船首ウインドスクリーン２０は、中間層居住区１１の上端より低い高さとする。
また、中間層居住区１１の前側上部には、中間層ウィンドスクリーン２１が設けられている。該中間層ウインドスクリーン２１は、船舶１の進行方向に対して垂直に立設された壁状に形成され、図示されるようにその前面は、下部が前方に且つ上部が後方に位置するように傾斜されている。尚、該中間層ウインドスクリーン２１は、平板状であってもよいし、或いは船首３に沿うように弓状であってもよい。
【００１８】
このような構成を備える風圧抵抗低減構造においては、船首ウィンドスクリーン２０から剥離した空気流れＡは中間層ウィンドスクリーン２１に衝突し、該中間層ウィンドスクリーン２１により空気流れＢが大きく剥離して最上層居住区１２より上方へ風が流れる。従って、最上層居住区１２からの剥離せん断層の幅ｄを狭めることが可能となり、居住区１０前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。
【００１９】
図３に、図２に示した第１実施形態を応用させた図を示す。この応用例では、３段構造（甲板下方の船体を含め４層構造）の居住区１０とした場合である。該居住区１０は、下から２層目（中間層居住区）１１ａと、３層目（中間層居住区）１１ｂと、４層目（最上層居住区）１２とから構成される。
このうち、少なくとも何れかの中間層の前側上部に中間層ウィンドスクリーン２１を設ける。図３では一例として、全ての中間層１１ａ、１１ｂに中間層ウィンドスクリーン２１ａ、２１ｂを設けた構成を示している。
このように、中間層が複数段存在する場合には、少なくとも何れかの中間層に中間層ウィンドスクリーン２１を設けることにより、居住区１０前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。好適には、船首ウィンドスクリーン２０から剥離した空気流れＡが衝突する中間層に中間層ウィンドスクリーン２１を設けるとよい。
【００２０】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る風圧抵抗低減手段を備えた船舶の概略断面図である。尚、本第２実施形態において、上記した第１実施形態と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。
本第２実施形態では、最上層居住区１２に風圧抵抗低減手段を備えた構成としている。図４では、風圧抵抗低減手段として、最上層居住区１２の前面上方に水平プレート３０を配置した構成としている。該水平プレート３０は、最上層居住区１２の前面上方から船舶進行方向に突出した構成となっており、突出長さは任意である。またその幅は、居住区１０の幅と同一であることが好ましい。
【００２１】
このような構成を備える風圧抵抗低減構造においては、船首ウィンドスクリーン２０から剥離した空気流れＡは中間層ウィンドスクリーン（図示略）に衝突し、その大部分が最上層居住区１２より上方に流れるが、最上層居住区へ衝突する空気流れＢも存在し、この空気流れを水平プレート３０により最上層より上方へ導き、これによって最上層居住区１２からの剥離せん断層の幅ｄを小さくすることができ、より一層風圧抵抗を低減することが可能となる。
このとき、水平プレート３０の上方に小さな螺旋状の定在渦Ｄが発生するため、この定在渦Ｄに中間層ウィンドスクリーンからの空気流れが引き寄せられ、最上層からの剥離せん断層の幅ｄをより小さくすることができる。
【００２２】
図５に、図４に示した第２実施形態を応用させた図を示す。同図に示すように、この応用例では、水平プレート３０を設置せずに、最上層居住区１２の前面を切り欠いた傾斜部３１を設けた構成としている。
このように、最上層居住区１２の前面上部を切り欠いて傾斜させ、傾斜部３１を設けることにより、最上層居住区１２からの剥離せん断層の幅ｄを小さくすることができ、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することが可能となる。
【００２３】
（風圧試験）
図６に、本発明の第１実施形態及び第２実施形態の風圧抵抗低減構造を備えた船舶と、従来の船首ウィンドスクリーンのみ備えた船舶とを用いて、風圧試験を行った結果を示す。タイプＡは、居住区１０の前面が垂直である船舶、タイプＢは居住区１０のうち２層目の上方を傾斜させた船舶とした。また、何れも２層目と３層目からなる２段構造の居住区１０を備えた船舶とした。試験に用いた構成は、第１実施形態は図１及び図２に示す中間層ウィンドスクリーンを設けた構成、第２実施形態は図４に示す水平プレートを設けた構成である。
尚、Ｃｘは実測した風圧を示す数値である。比率は、従来例の風圧を１００％とした時の第１実施形態の風圧、第２実施形態の風圧の比を算出して示した。低減率は、従来例に対する第１実施形態、第２実施形態の風圧の低減率を示す。風向は、風向０°は正面からの風圧、３０°は斜め方向からの風圧を示す。
【００２４】
図６の試験結果を図７及び図８に示した。図７は従来例と第１実施形態とを比較したグラフ、図８は従来例と第２実施形態とを比較したグラフである。
この試験結果から、タイプＡにおいて、従来例に比べて第１実施形態では、正面からの風圧が４％減、斜め方向からの風圧が２％減と、大幅な風圧低減効果が得られた。従って、中間層ウィンドスクリーンを設けることによって、確実に風圧抵抗を低減することが可能であることがわかる。
また、タイプＢにおいて、従来例に比べて第２実施形態では、正面からの風圧が１％減、斜め方向からの風圧が１％減と、何れも風圧低減効果が得られた。従って、中間層ウィンドスクリーンに加えて、さらに水平プレートを設けることによって、より一層風圧抵抗を低減することが可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、多層居住区へ衝突した空気流れの剥離を調整する構成を備えることによって、居住区前面への風圧抵抗を確実に低減することができるため、自動車運搬船等のように船舶の甲板上前方に多層居住区が配置される船舶全般に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る中間層ウィンドスクリーンを備えた船舶の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る中間層ウィンドスクリーンを備えた船舶の概略断面図である。
【図３】図２に示した第１実施形態を応用させた図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る風圧抵抗低減手段を備えた船舶の概略断面図である。
【図５】図４に示した第２実施形態を応用させた図である。
【図６】風圧試験の試験結果を示す表である。
【図７】図６の試験結果を示す図で、従来例と第１実施形態とを比較したグラフである。
【図８】図６の試験結果を示す図で、従来例と第２実施形態とを比較したグラフである。
【図９】従来における船首ウィンドスクリーンを備えた船舶の斜視図である。
【図１０】従来における船舶の概略断面図で、（ａ）は船首ウィンドスクリーンを備えていない場合、（ｂ）は高い船首ウィンドスクリーンを備えている場合、（ｃ）は低い船首ウィンドスクリーンを備えている場合である。
【符号の説明】
【００２７】
１      船舶
２      甲板
３      船首
１０    居住区
１１    中間層居住区
１２    最上層居住区
２０    船首ウィンドスクリーン
２１    中間層ウィンドスクリーン
３０    水平プレート
３１    傾斜部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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