(57)【要約】      （修正有）【課題】排水量型の船舶において、船速の変化、喫水の変化、波浪、風、潮流などの海象条件の変化などによる船体の造波特性の変化に対応して、造波抵抗の低減効果を高めること。また、造波抵抗の低減効果を高めた状態で、船体の運動コントロールに関わる装置の揚力発生効果を高めること。【解決手段】船首バルブ３０の全体を動かすことにより、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることを特徴としている。この船首バルブに、フィン３７，３８を装備し、船首バルブと一緒にフィンを動かせることを特徴としている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に装備される造波抵抗低減用の装置で、船首バルブの外側の形状を形作るバルブ本体部、バルブ本体部の船体との相対位置と相対角度を変更するためのバルブ駆動部、ならびに、バルブ本体部とバルブ駆動部とを接続するリンク機構部で構成され、船首バルブの船体との相対位置および相対角度を変更することにより、船首バルブの大きさと外形形状を変更可能とすることを特徴とする船首バルブ装置。
【請求項２】
船舶に装備される造波抵抗低減用の装置で、船首バルブの外側の形状を形作るバルブ外形部、バルブ外形部の外形形状を変更するためのバルブ外形変更駆動部、ならびに、バルブ外形部とバルブ外形変更駆動部とを接続するリンク機構部で構成され、バルブ外形部を動かすことにより、船首バルブの大きさと外形形状を変更可能とすることを特徴とする船首バルブ装置。
【請求項３】
請求項１に示した装置で、揚力発生用のフィンをバルブ本体に装備する装置。
【請求項４】
請求項１に示した装置で、揚力発生用のフィン、該フィンの流れに対する迎角を変更するためのフィン角設定駆動部、ならびに、該フィンとフィン角設定駆動部を接続するフィンリンク機構部を装備する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船体に働く造波抵抗を低減させるための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船体に働く造波抵抗は船型と船速に依存して大きく変化し、船型を設計する上で重要な着目点の一つである。造波抵抗は、船体の長手方向の圧力分布に依存して変化するため、
船速の変化に伴い、造波抵抗曲線に山谷を生じるともに、船速に応じた最適な船型から外れると造波抵抗が大きくなる。このため、設計速力に応じて最適な船型を設計するのが船型設計の重要なポイントとなる。一般に船体の長手方向の圧力分布は船体横断面積の長手方向の分布に依存する。船体横断面積の長手方向の分布は、ＣＰカーブと呼ばれ、ＣＰカーブの最適化が造波抵抗の極小化を果たす上で大きな役割を果たす。
【０００３】
造波抵抗を低減する上で船首バルブが広く用いられている。ＣＰカーブの上ではバルブの横断面積が船首部でのＣＰカーブの特徴を形作る。船首バルブの大きさは造波抵抗を低減するために、船速に応じて決定される。一方、設計速力と異なる船速では、最適バルブサイズが異なるため、何らかの理由で船速が変わる場合、造波抵抗の極小化が為されない状況も発生していた。また、喫水が変わったときには、バルブの形状も位置関係も設計時の条件と変わるため、喫水の変化に応じた造波抵抗の極小化が為されない状況も発生していた。
【０００４】
船首バルブに装備されたフィンは、船体に直接装備された場合に比べ、フィンに流入する流れの均一化が得やすく、フィンの揚力の発生効果は一般に高い。ただし、海象条件によって斜行する場合、積荷の条件によって船体トリムに変化が生じる場合など、想定する状態と異なった状態の流れ場が生じ、十分な揚力の発生効果が得られない場合もある。
【０００５】
喫水変化に対応して造波抵抗の低減を図るための船首形状としては、例えば、特許文献１で喫水が浅くなった場合に対応可能な形状を提案している。こうした船首形状を固定した形状の変更は、海象、積荷などの多様な条件の変化に対応した造波低減効果は期待できない。
【０００６】
バルブを上下方向に動かし喫水の変化に対応する装置としては、特許文献２で提案されたものがある。特許文献２で提案されたものは、ストラットの下部にバルブを取り付け、ストラットを上下させることにより対応しようとするもので、船体外部にストラットが存在することによる問題としてストラット自体の抵抗が増加することなどの問題が生じる。また、バルブを動かす方向は上下方向に限定され、多様な条件の変化への対応は期待出来ない。
【０００７】
バルブに装備した複数の水中翼により造波抵抗を低減させると共に動揺を低減させようとする装置は、特許文献３で提案されている。特許文献３で提案されたものは、バルブに装備した水中翼を動かすことによる造波効果の変化を利用したもので、バルブそのものの造波特性の変化は上下方向へのバルブの移動によるものに限定される。また、バルブサイズやバルブ形状の変更による造波特性の変化による造波抵抗の低減効果を利用していないので、低減効果は限定されると共に、多用な条件の変化への対応は期待できない。
【０００８】
バルブに装備した水中翼をバルブと共に動かして動揺低減を図ろうとする装置は、特許文献４で提案されている。特許文献４で提案されたものは、バルブの上下角を変更するように動かし、フィンへ流入する流れに対する迎角を変えようとするものである。ここで示されたバルブの動きは限定され、造波抵抗を低減させるような造波特性の変化をこの装置には期待出来ない。また、装備されたフィンはアンチピッチング用に限定された動きに限定され、垂直フィンと水平フィンを利用しての複合した運動コントロールによる動揺低減は期待できない。
【０００９】
排水量型の船舶において、船首バルブに装備する複数のフィンが発生する揚力を用いて複数自由度の船体運動をコントロールする装置は、特許文献５で提案されているが、船首バルブ全体を６自由度を持って動かすことで、揚力の発生効果を高めようとする特許文献や造波特性をアクティブに変更しようとする特許文献は見当たらないのが現状である。
【特許文献１】特開２００５−２３８９０９号公報
【特許文献２】特開平１０−５９２６７号公報
【特許文献３】特開２００２−３１６６８７号公報
【特許文献４】特開平６−１６１７２号公報
【特許文献５】特開２００２−０８７３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明が解決しようとする課題は、排水量型の船舶において、船速の変化、喫水の変化、波浪、風、潮流などの海象条件の変化などによる船体の造波特性の変化に対応して、造波抵抗の低減効果を高めることである。また、造波抵抗の低減効果を高めた状態で、船体の運動コントロールに関わる装置の揚力発生効果を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。請求項１に記載の船首バルブ装置は、船首バルブの全体を動かすことにより、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の船首バルブ装置は、船首バルブの外形を構成する部分の一部を動かすことにより、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の船首バルブ装置は、全体を動かせる船首バルブにフィンを装備し、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ると共に、船首バルブと一緒にフィンを動かせることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の船首バルブ装置は、全体を動かせる船首バルブにフィンとフィンを動かすための装置を装備し、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来、船首バルブと一緒にフィンを動かせると共に、フィンを船首バルブとは別に動かせることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることから、船体の航行条件が変化した状態においても、造波抵抗を低減するための最適バルブサイズに変更することが出来、船体に働く造波抵抗を低減する効果を高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることから、船体の航行条件が変化した状態においても、造波抵抗を低減するための最適バルブサイズに変更することが出来、船体に働く造波抵抗を低減する効果を高めることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることから、船体の航行条件が変化した状態においても、造波抵抗を低減するための最適バルブサイズに変更することが出来、船体に働く造波抵抗を低減する効果を高めることができる。
その上で、フィンを船首バルブと一緒に動かすことが出来ることから、フィンへ流入する流れに対する迎角を設定でき、揚力発生効果を高めることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、船首バルブの大きさと外側の形状を変更出来ることから、船体の航行条件が変化した状態においても、造波抵抗を低減するための最適バルブサイズに変更することができ、船体に働く造波抵抗を低減する効果を高めることができる。その上で、フィンを船首バルブと一緒に動かすことが出来ることから、フィンへ流入する流れに対する迎角を設定できると共に、船首バルブとは別にフィンを動かすことができ、航行条件の変化に応じたより詳細なフィンの設定が可能となり、多様な条件での揚力発生効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１、図２、図３および図４は、請求項１の発明の一実施の形態にかかり、図１は船首バルブ装置の初期状態での概略構成図である。図２はバルブ本体部の位置を船体長手方向に動かした時の概略構成図、図３はバルブ本体部の位置を上下方向に動かした時の概略構成図、図４はバルブ本体部の先端部の上下方向の角度を変更した時の概略構成図である。
【００２０】
図１を参照して請求項１の発明の構成を説明する。船体の船首部の外形は、バルブ本体部１および船体船首部外板２によって形作られる。バルブ本体部１は、バルブ長手方向駆動部６により、バルブ長手方向リンク機構部７を介して、船体船首外板２および船体船底底板３に対する相対位置を船体長手方向に変更可能となる。バルブ本体部１の上下方向の位置の変更は、バルブ上下方向駆動部９により、バルブ上下方向リンク機構部１０を介して可能となる。バルブ本体部１の船体に対する上下角の変更は、バルブ上下角駆動部１２により、バルブ上下角リンク機構部１３を介して可能となる。
【００２１】
図１で示す船首バルブ装置は、船首バルブ装置室壁板４、船体船首外板２および船体船底外板３で囲まれる船首バルブ装置室に装備され、船体内底板５を介して、船体に固定されている。  
【００２２】
図１で示す船首バルブ装置は、バルブ本体部の複数方向の相対位置の変更と相対角度の変更が同時に可能なように、バルブ長手方向接続中間部８およびバルブ上下方向接続中間部１１を装備している。
【００２３】
図２で示す船首バルブ装置は、バルブ長手方向駆動部６により、バルブ長手方向リンク機構部７を介して、バルブ本体部１が船体長手方向に動かされた状態を示している。図２の状態では、バルブサイズが小さくなり、バルブの外形も変更されている。図５で船速の変化に対応した最適バルブサイズの変化の一例を示す。横軸はフルード数Fnで船速を無次元化したもの、縦軸はバルブの横断面積のミッドシップ横断面積の比である。図５で見られるように、船速の変化によって最適バルブサイズが変わるため、海象条件が変化し、小さなバルブサイズに適した船速に変化した場合は、図２で示した状態に変更することにより、造波抵抗の低減効果を高めることが出来る。
【００２４】
図３で示す船首バルブ装置は、バルブ上下方向駆動部９により、バルブ上下方向リンク機構部１０を介して、バルブ本体部１が船体上下方向に動かされた状態を示している。喫水が変更された場合、バルブが水面上に現れ、造波抵抗を増加させることがある。こうした場合、図３で示すような状態に変更することにより、造波抵抗の低減に有効となる。
【００２５】
図４で示す船首バルブ装置は、バルブ上下角度駆動部１２により、バルブ上下角リンク機構部１３を介して、バルブ本体部１の上下角が変更された状態を示している。積荷の状態により船体のトリムに変化が生じた場合など、図４の状態にすることで、造波抵抗の低減が期待できる。
【００２６】
図６および図７は、請求項２の発明の一実施の形態にかかり、図６は船首バルブ装置の初期状態での概略構成図である。図７はバルブ外形部の可動部を動かした時の概略構成図である。
【００２７】
図６を参照して請求項２の発明の構成を説明する。船体の船首部の外形は、バルブ外形部の固定部１４、バルブ外形部の可動部１５および船体船首部外板１６によって形作られる。バルブ外形部の可動部１５は、バルブ外形部駆動部２５により、バルブ外形部リンク機構部２６を介して、バルブの外形を変更可能となる。
【００２８】
図６で示す船首バルブ装置は、船首バルブ装置全体が構造部材１８により船体に固定されている。
【００２９】
図６で示す船首バルブ装置では、バルブ外形部１５へ作用するバルブ外形部駆動部２５からの力は、バルブ外形部リンク機構部２６と共に、バルブ外形部可動用軸２７バルブバルブ外形部支持部２８で介して伝達される。バルブ外形部の可動部と固定部、可動部と可動部のつなぎ目にはヒンジ機構部２９が装備され、滑らかな外形の変更を可能にしている。図６では、バルブ外形部の可動部が２つある場合を示しているが、可動部の数を増すことにより、より滑らかな外形が得られる。
【００３０】
図６で示す船首バルブ装置は、バルブ外形部１５を動かした後の船体船首部外板１６との段差を補正するため、外板補正板２４を用いる。外板補正板２４は、外板補正板駆動部２０により、外板補正板リンク機構部２１、外板補正板可動用軸２２および外板補正板支持部２３を介して可動であり、外板の補正が可能となる。
【００３１】
図７で示す船首バルブ装置は、バルブ外形部駆動部２５により、バルブ外形部の可動部１５が動かされた状態を示している。図７の状態では、バルブサイズが小さくなり、バルブの外形も変更されている。船速の変化に対応した最適バルブサイズの変化の一例を示した図５で見られるように、船速の変化によって最適バルブサイズが変わるため、海象条件が変化し、小さなバルブサイズに適した船速に変化した場合でも、図７で示した状態に変更することにより、造波抵抗の低減効果を高めることが出来る。
【００３２】
図７で示す船首バルブ装置は、外板補正板２４を用いて、船首外板の形状を補正している状態も併せて示している。
【００３３】
図８および図１０は、請求項３の発明の一実施の形態にかかり、図８はフィン付き船首バルブ装置の初期状態での概略構成図である。図１０はバルブ本体部を動かした時の概略構成図である。
【００３４】
図８を参照して請求項３の発明の構成を説明する。船体の船首部の外形は、バルブ本体部３０および船体船首部外板３１によって形作られる。バルブ本体部３０は、バルブ駆動部３４により、リンク機構部３５を介して可動であり、ここまでの基本的な構成は、請求項１で示したものと一致する。
【００３５】
図８で示す船首バルブ装置は、船首バルブ装置全体が船体内底板３６で船体に固定されている。
【００３６】
図８で示す船首バルブ装置では、バルブ本体部に垂直フィン３７と水平フィン３８が装備されている。
【００３７】
図１０で示す船首バルブ装置は、バルブ駆動部３４により、バルブ本体部が動かされた状態を示している。図１０の状態では、バルブの外形が右方向に首を振った状態に変更された結果を示している。海象条件の変化により船体が斜行する場合など、図１０の状態に変更することで、バルブに流入する流れを整え、バルブの造派低減効果を高めることが出来る。同時に、バルブ本体部に装備されたフィンの揚力発生効果も高めることが可能になる。
【００３８】
図９および図１１は、請求項４の発明の一実施の形態にかかり、図９はフィンをバルブ本体部とは別に可動可能なフィン付き船首バルブ装置の初期状態での概略構成図である。図１１はバルブ本体部とバルブ本体部に装備されたフィンを同時に動かした時の概略構成図である。
【００３９】
図９を参照して請求項４の発明の構成を説明する。船体の船首部の外形は、バルブ本体部３０および船体船首部外板３１によって形作られる。バルブ本体部３０は、バルブ駆動部３４により、リンク機構部３５を介して可動であり、ここまでの基本的な構成は、請求項１で示したものと一致する。
【００４０】
図９で示す船首バルブ装置は、船首バルブ装置全体が船体内底板３６で船体に固定されている。
【００４１】
図９で示す船首バルブ装置では、バルブ本体部に垂直フィン３７と水平フィン３８が装備されている。垂直フィン３７は、垂直フィンリンク機構部４０を介して伝達される垂直フィン駆動部３９にからの駆動力により、流れに対する迎角の設定が可能となる。水平フィン３８は、水平フィンリンク機構部４２を介して伝達される水平フィン駆動部４１からの駆動力により、流れに対する迎角の設定が可能となる。
【００４２】
図１１で示す船首バルブ装置は、バルブ駆動部３４の駆動力により、バルブ本体部３０が上方向に位置を動かされ、同時にバルブ本体部３０の首を下に振った状態に動かされている。さらに、水平フィン駆動部４１の駆動力により、水平フィン３８が前縁を持ち上げる方向で角度変更されている。  海象条件の変化や積荷条件の変化により船体姿勢が変化して船体が斜行する場合など、図１１の状態に変更することで、バルブに流入する流れを整え、バルブの造派低減効果を高めることが出来ると同時に、バルブ本体部に装備されたフィンの揚力発生効果を、バルブと一緒に動かして高めるより、さらに高い効果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】請求項１の発明の一実施形態例を示す船首バルブ装置の概略構成図である。バルブ位置および角度は、初期設定状態である。
【図２】請求項１の発明の一実施形態例を示す船首バルブ装置の概略構成図である。バルブ位置は、船体長手方向に引き込んだ状態である。
【図３】請求項１の発明の一実施形態例を示す船首バルブ装置の概略構成図である。バルブ位置は、深さ方向に深くした状態である。
【図４】請求項１の発明の一実施形態例を示す船首バルブ装置の概略構成図である。バルブ角度は、バルブ先端を上向きにした状態である。
【図５】船速の変化に応じての最適な船首バルブサイズの変化の傾向を示す図である。
【図６】請求項２の発明の一実施形態例を示す船首バルブ装置の概略構成図である。バルブの外側形状は、初期設定状態である。
【図７】請求項２発明の一実施形態例を示す船首バルブ装置の概略構成図である。バルブの外側形状は、バルブサイズを小さくする方向での設定状態である。
【図８】請求項３の発明の一実施形態例で、フィン付き船首バルブ装置の概略構成図である。
【図９】請求項４の発明の一実施形態例で、フィンをバルブとは別に動かすことが出来るフィン付き船首バルブ装置の概略構成図である。
【図１０】請求項３発明の一実施形態例で、フィン付き船首バルブ装置の概略構成図である。バルブ角度は、バルブ先端を右向きにした状態である。
【図１１】請求項４の発明の一実施形態例で、フィンをバルブとは別に動かすことが出来るフィン付き船首バルブ装置の概略構成図である。バルブ位置は深さ方向に浅くし、バルブ角度はバルブ先端を下向きにし、水平フィン角度は前縁側を上向きにした状態である。
【符号の説明】
【００４４】
１：バルブ本体部 
２：船体船首部外板
３：船体船底部外板
４：船首バルブ装置室壁板
５：船体内底板
６：バルブ長手方向駆動部 
７：バルブ長手方向リンク機構部
８：バルブ長手方向接続中間部
９：バルブ上下方向駆動部
１０：バルブ上下方向リンク機構部
１１：バルブ上下方向接続中間部
１２：バルブ上下角駆動部
１３：バルブ上下角リンク機構部
１４：バルブ外形部（固定部） 
１５：バルブ外形部（可動部）
１６：船体船首部外板
１７：船体船底部外板
１８：構造部材
１９：船体内底板
２０：外板補正板駆動部
２１：外板補正板リンク機構部
２２：外板補正板可動用軸
２３：外板補正板支持部
２４：外板補正板
２５：バルブ外形部駆動部
２６：バルブ外形部リンク機構部
２７：バルブ外形部可動用軸
２８：バルブ外形部支持部
２９：ヒンジ機構部
３０：バルブ本体部
３１：船体船首部外板
３２：船体船底部外板
３３：船体船側部外板
３４：バルブ駆動部
３５：リンク機構部
３６：船体内底板
３７：垂直フィン
３８：水平フィン
３９：垂直フィン駆動部
４０：垂直フィンリンク機構部
４１：水平フィン駆動部
４２：水平フィンリンク機構部
【図４】
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【図９】
2010137833.tif 000004
【図１】
2010137833.tif 000005
【図２】
2010137833.tif 000006
【図３】
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【図５】
2010137833.tif 000008
【図６】
2010137833.tif 000009
【図７】
2010137833.tif 000010
【図８】
2010137833.tif 000011
【図１０】
2010137833.tif 000012
【図１１】
2010137833.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月6日(2010.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
船舶に装備される造波抵抗低減用の装置で、船首バルブの外側の形状を形作るバルブ本体部、バルブ本体部の船体との相対位置と相対角度を変更するためのバルブ駆動部、バルブ本体部とバルブ駆動部とを接続するリンク機構部、バルブ本体部を動かした時の段差を補正する外形補正面、外形補正面を動かす補正面駆動部、ならびに、外形補正面と補正面駆動部とを接続するリンク機構部で構成され、船首バルブの船体との相対位置および相対角度を変更することにより、航行時の条件に対応して造波抵抗を低減するＣｐカーブとなるように船首バルブの大きさと外形形状を変更可能とすることを特徴とする船首バルブ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
船舶に装備される造波抵抗低減用の装置で、船首バルブの外側の形状を形作るバルブ外形部、バルブ外形部の外形形状を変更するためのバルブ外形変更駆動部、バルブ外形部とバルブ外形変更駆動部とを接続するリンク機構部、バルブ外形部を動かした時の段差を補正する外形補正面、外形補正面を動かす補正面駆動部、ならびに、外形補正面と補正面駆動部とを接続するリンク機構部で構成され、バルブ外形部を動かすことにより、航行時の条件に対応して造波抵抗を低減するＣｐカーブとなるように船首バルブの大きさと外形形状を変更可能とすることを特徴とする船首バルブ装置。