(57)【要約】【課題】非氷海域航行時では造波抵抗と波浪抵抗を低減させて航行性能を高めることができ、氷海域航行時では高い砕氷能力で連続砕氷航行することができる船舶を提供する。【解決手段】船舶は、先端面が下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させて形成され、氷海域航行時に喫水範囲となる船首上部と、先端面が船首上部の下端から真下に向かって延伸させて形成され、非氷海域航行時に喫水範囲となる船首下部と、を有する船首部を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面が下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させて形成され、氷海域航行時に喫水範囲となる船首上部と、
先端面が前記船首上部の下端部から真下に向かって延伸させて形成され、非氷海域航行時に喫水範囲となる船首下部と、を有する船首部を備えていることを特徴とする、船舶。
【請求項２】
前記船体には、前記船首上部又は前記船首下部が喫水範囲となるように船体トリムを調整する船体トリム調整手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記船体トリム調整手段は、前記船体の内部に設けられたバラストタンクであることを特徴とする、請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
前記バラストタンクは、前記船体の内部に少なくとも１つ設けられており、前記船首下部の形状に適合する形状で構成されるものを含むことを特徴とする、請求項３に記載の船舶。
【請求項５】
前記船首上部の喫水範囲となる先端面は、水平面に対して１０°以上４０°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項６】
前記船首下部の先端面は、下方に向かうにしたがい前方又は後方側に０°以上５°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項７】
前記船首下部の水平面内の開度は、前記船首上部の水平面内の開度よりも鋭角であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷海域を航行できる船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
氷海域を航行できる船舶として、例えば砕氷船等が知られている。砕氷船は、先端部に向かって先細る形状の船首部を有しており、氷盤に乗り上げた船首部で鉛直方向の荷重をかけ、氷盤を押し割りながら連続砕氷航行するものである。そのため、砕氷船の船首上部の先端面は、下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させた形状としている。また、砕氷船の船首下部の先端面は、砕氷片を船体の左右側方へ分散させて、該砕氷片が船底に潜り込まないようにするために、船首上部の側面形状を下方に延長した線上に船首下部を有する形状としている。しかし、このような船首下部を有する砕氷船は、氷の無い非氷海域を航行する場合に、斜めの板で波を押し返すように波を蹴立てて進む。そのため、船首で波崩れを起こしやすく、造波抵抗と波浪抵抗が増加し、航行性能が低下するおそれがあった。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１及び２には、船首下部にバルバスバウを設けることで、船体の下部における船長を長くて航行性能を向上させた砕氷船が開示されている。この砕氷船は、非氷海域を航行する場合に、バルバスバウによって船首での波崩れを抑制でき、造波抵抗と波浪抵抗を低減させて推進効果を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−５４０６９１号公報
【特許文献２】特開２００２−９６７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、氷盤及び氷盤が折り重なった氷丘は、水面上に１０％程度、水面下に９０％程度の状態で浮いている。そのため、特許文献１及び２に開示された砕氷船のように、バルバスバウ形状の船首下部を有する構造では、船首上部が氷盤を砕氷する前に、船首下部が水面下の氷塊に衝突して破損する可能性が高い。また、この砕氷船は、氷盤を押し割る鉛直方向の力がバルバスバウ形状によって制約されるので、砕氷能力が低く、氷盤の大きさ又は形状によって十分に砕氷できないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、非氷海域航行時では造波抵抗と波浪抵抗を低減させて航行性能を高めることができ、氷海域航行時では高い砕氷能力で連続砕氷航行することができる船舶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】
【０００７】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、（１）本発明に係る船舶は、先端面が下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させて形成され、氷海域航行時に喫水範囲となる船首上部と、先端面が前記船首上部の下端部から真下に向かって延伸させて形成され、非氷海域航行時に喫水範囲となる船首下部と、を有する船首部を備えていることを特徴とする。
【０００８】
（２）また、（１）の船舶において、前記船体には、前記船首上部又は前記船首下部が喫水範囲となるように船体トリムを調整する船体トリム調整手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
（３）また、（２）の船舶において、前記船体トリム調整手段は、前記船体の内部に設けられたバラストタンクであることを特徴とする。
【００１０】
（４）また、（３）の船舶において、前記バラストタンクは、前記船体の内部に少なくとも１つ設けられており、前記船首下部の形状に適合する形状で構成されたものを含むことを特徴とする。
【００１１】
（５）また、（１）〜（４）の船舶において、前記船首上部の喫水範囲となる先端面は、水平面に対して１０°以上４０°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする。
【００１２】
（６）また、（１）〜（５）の船舶において、前記船首下部の先端面は、下方に向かうにしたがい前方又は後方側に０°以上５°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする。
【００１３】
（７）また、（１）〜（６）の船舶において、前記船首下部の水平面内の開度は、前記船首上部の水平面内の開度よりも鋭角であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、船首下部の先端面が船首上部の下端部から真下に向かって延伸させて形成されているので、非氷海域航行時に、波を前方に押し返すことなく、当該波を左右の側方に沿って逃すことができる。よって、波を蹴立てることなく掻き分けるように進むことができるので、造波抵抗と波浪抵抗を低減させることができ、航行性能を高めることができる。また、船首下部の先端面が船首上部の先端面よりも後方側に位置しているので、氷海域航行時に、船首下部の制約を受けることなく、船首上部の高い砕氷能力で連続砕氷航行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る船舶の全体図である。
【図２】図１に示したＩＩ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る船舶の船首部の水平面内の開度を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。
【００１７】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る船舶の全体図である。図２は、図１に示したＩＩ部の拡大図である。本実施の形態では、海上輸送又は海上交通において氷海域を航行できる船舶として、砕氷船を例に説明する。なお、本実施の形態における前方とは、船首に向かう方向をいい、後方とは、船尾に向かう方向をいう。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の船舶１００は、船首部１０、船体中央部１１及び船尾部１２で区画された船体１を備えている。船首部１０は、船体１の前方部分を構成するものであり、先端部に向かって先細る形状で構成されている。船体中央部１１は、用途に応じた構造を有している。例えば、海上輸送のためであれば、船体中央部１１の内部に複数の船倉が形成されている。船尾部１２には、船体１の後方部分を構成するものである。船尾部１２の下部には、推進器５が設けられている。船体１には、必要に応じて、水平面に対し１°〜２°程度のイニシャルトリムが設けられている。
【００１９】
図２に示すように、船首部１０は、氷海域航行時に喫水範囲Ａとなる船首上部２と、非氷海域航行時に喫水範囲Ｂとなる船首下部３と、を有している。喫水範囲Ａとは、氷海域航行時に喫水線Ｘが位置する範囲である。喫水範囲Ｂは、非氷海域航行時に喫水線Ｙが位置する範囲である。喫水範囲Ａと喫水範囲Ｂとの間には、喫水範囲Ａと喫水範囲Ｂを切り離す離間範囲Ｃが設けられている。離間範囲Ｃを設けることで、喫水範囲Ａと喫水範囲Ｂを明確にすることできる。
【００２０】
喫水範囲Ａは、一例として、氷盤６の厚さを想定し、喫水から船首上部２の下端部までの範囲が、氷盤６の没水している部分の量よりも広く確保できる高さ幅に設定される。例えば、喫水範囲Ａは、氷盤６の厚さが６０ｃｍ程度であれば、１３０ｃｍ程度の高さ幅を有する。
【００２１】
喫水範囲Ｂは、一例として、航行時における波ｗの振幅の中心に喫水線が位置するように、できるだけ幅広に設定される。例えば、喫水範囲Ｂは、波高が１２０ｃｍ程度であれば、１４０ｃｍ程度の高さ幅を有する。
【００２２】
船首上部２は、先端面が下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させて形成された構成である。具体的には、船首上部２の喫水範囲Ａとなる先端面が、水平面に対して１０°以上４０°以下の角度θ１に傾斜させて形成されている。船舶１００は、氷海域航行時に、氷盤６に船首部１０を乗り上げて、船首上部２の喫水範囲Ａで鉛直方向の荷重をかけ、氷盤６を押し割りながら連続砕氷航行する。喫水範囲Ａとなる先端面を、水平面に対して１０°以上４０°以下の角度に傾斜させた理由は、船首上部２の先端面を傾斜させるほど、垂直分力が大きくなり砕氷能力が高まるためである。なお、船首上部２の喫水範囲Ａの先端面は、水平面に対して２０°以上３０°以下の角度に傾斜させることがより好ましい。
【００２３】
一方、船首下部３は、先端面が船首上部２の下端部から真下に向かって延伸させて形成された構成である。真下とは、鉛直方向に対して、前方側及び後方側に０°以上５°以下の範囲の角度θ２に傾けた状態も含まれることをいう。実施の形態１における船首下部３の先端面は、下方に向かうにしたがい後方側に０°以上５°以下の角度に傾斜させて形成されている。船舶１００は、非氷海域航行時に、船首部１０が若干上向きとなるように船体トリムを調整する。そのような状態であっても、上記傾斜角度を設けることで、船首下部３の先端面が水面に対して略垂直となるようにすることができる。なお、好ましくは、船首下部３の先端面を、下方に向かうにしたがい後方側に０°以上３°以下の角度で傾斜させる。より好ましくは、船首下部３の先端面を、下方に向かうにしたがい後方側に０°以上２°以下の角度で傾斜させる。
【００２４】
船舶１００は、船首下部３の先端面が、船首上部２の下端部から真下に向かって延伸させて形成された構成なので、非氷海域を航行する場合に、波を前方に押し返すことなく左右の側方に沿って逃すことができる。つまり、船舶１００は、波を蹴立てることなく掻き分けるように進むことができるので、造波抵抗と波浪抵抗を減少させることができ、非氷海域での航行性能を高めることができる。
【００２５】
また、氷海域を航行する場合においては、船首下部３で砕氷片を船体１の左右側方に分散させながら進むことができる。よって、船舶１００は、砕氷片が船底に潜り込む事態を防止できるので、氷海域の航行を良好に行うことができる。
【００２６】
また、船舶１００は、船首下部３の先端面が船首上部２の先端面よりも後方側に位置しているので、氷海域航行時に、船首下部３の制約を受けることなく、該船首上部２の砕氷能力を十分に発揮することができ、高い砕氷能力で連続砕氷航行することができる。また、船舶１００は、船首下部３の先端面が船首上部２の先端面よりも後方側に位置することで、船首上部２で氷盤６を砕氷する前に、船首下部３が水面下の該氷盤６に衝突することもない。よって、船舶１００は、水面下の氷盤６によって船首下部３が損傷する事態を防止できるから、長期に亘り健全な状態を維持することができる。
【００２７】
また、一般に、船舶１００は、船体１の船長を長くすることで、推進性能を向上させることができる。本実施の形態の船舶１００では、船首下部を後方側に大きく傾斜させた従来の構造と比べて、船体下部の船長を長くできるので、推進性能を向上させることができる。
【００２８】
更に、船舶１００は、氷盤６に船首部１０を乗り上げて鉛直方向の荷重をかけて、氷盤６を押し割る構成であるが、該氷盤６が大きいと押し割れずに、船体１ごと氷盤６の上に乗り上げて、身動きがとれなくなってしまうおそれがある。本実施の形態の船舶１００では、船体１が氷盤６に過度に乗り上げようとすると、船首下部３が水面下の位置する氷盤６に突き当たり、乗り上げを抑制することができる。
【００２９】
なお、船首下部３の先端面は、下方に向かうにしたがい前方に０°以上５°以下の角度で傾斜させて形成してもよい。船体１の形状又は船舶１００の航行状況によっては、前方に０°以上５°以下の角度で傾斜させることが好適な場合があるからである。なお、好ましくは、船首下部３の先端面を、下方に向かうにしたがい前方に０°以上３°以下の角度で傾斜させる。より好ましくは、船首下部３の先端面を、下方に向かうにしたがい前方に０°以上２°以下の角度で傾斜させる。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態に係る船舶の船首部の水平面内の開度を模式的に示した説明図である。図３に示すように、本船の船首下部３の先端部から例えば水線長Ｌの１／２０程度の距離（水線長Ｌの５％程度の距離でもよい）における船首下部３の水平面内の開度θ３は、本船の船首上部２の先端部から例えば水線長Ｌの１／２０程度の距離（水線長Ｌの５％程度の距離でもよい）における船首上部２の水平面内の開度θ４よりも鋭角である。例えば、船首下部３の水平面内の開度θ３は、４０°以下である。より好ましくは３０°以下である。船首下部３は、波を前方に押し返すことなく、左右の側方に沿って逃すために、船首上部２の水平面内の開度θ４よりも鋭角にしている。一方、船首上部２の水平面内の開度θ４を大きくしている理由は、氷盤６の広範囲にわたって鉛直方向の荷重をかける必要があるからである。なお、水線長Ｌとは計画喫水に於ける水線長を意味する。
【００３１】
また、図１に示すように、船体１には、喫水範囲が船首上部２又は船首下部３となるように船体トリムを調整する船体トリム調整手段４が設けられている。船体トリム調整手段４は、船体１の内部に設けられたバラストタンク４ａ〜４ｃである。バラストタンク４ａ〜４ｃは、図示例の場合、船首部１０と、船体中央部１１と、船尾部１２とにそれぞれ設けられている。バラストタンク４ａ〜４ｃに海水を注排水することで、船体トリムを調整することができる。但し、船体トリム調整手段４は、バラストタンク４ａ〜４ｃによってのみ構成されるものではない。船体トリム調整手段４は、例えば船体１に積んだ貨物の重量、及び燃料タンクの重量等によって船体トリムを調整する場合も含む。要するに、船体トリム調整手段４は、バラストタンク４ａ〜４ｃを主として船体トリムを調整する構成であるが、船体トリムを調整することができる他の構成があれば、当該構成も含むものである。
【００３２】
なお、船首部１０に設けられたバラストタンク４ａは、船首下部３の形状に適合する形状で構成されている。つまり、本実施の形態の船舶１００では、船首下部３を後方側に大きく傾斜させた従来の構造と比べて、船首部１０の先端部により近い位置に大きなバラストタンク４ａを配置することができるので、船体トリムの調整の効果を高めることができる。
【００３３】
上記したように、本実施の形態に係る船舶１００は、氷海域航行時において、船首上部２が喫水範囲Ａとなるように船体トリム調整手段４で船体トリムを調整する構成である。船舶１００は、船首下部３の先端面が船首上部２の先端面よりも後方側に位置しているので、氷海域航行時に、船首下部３の制約を受けることなく、船首上部２が砕氷能力を十分に発揮することができ、高い砕氷能力で連続砕氷航行することができる。
【００３４】
一方、本実施の形態に係る船舶１００は、非氷海域航行時において、船首下部が喫水範囲Ｂとなるように船体トリム調整手段４で船体トリムを調整する構成である。船舶１００は、船首下部３の先端面が船首上部２の下端部から真下に向かって延伸させて形成されているので、非氷海域航行時に、波を前方に押し返すことなく、当該波を左右の側方に沿って逃すことができる。よって、船舶１００は、波を蹴立てることなく掻き分けるように進むことができるので、造波抵抗と波浪抵抗を低減させることができ、航行性能を高めることができる。
【００３５】
以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。本実施の形態の船舶１００は、砕氷船を例に説明したが、これに限定されず、例えば耐氷船でもよいし、その他の船舶でも同様に実施できる。また、本実施の形態に係る船舶１００の上記構成は一例であって、他の構成要素を含んでもよい。要するに、本発明は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。
【符号の説明】
【００３６】
１  船体、２  船首上部、３  船首下部、４  船体トリム調整手段、４ａ、４ｂ、４ｃ  バラストタンク、５  推進器、６  氷盤、１０  船首部、１１  船体中央部、１２  船尾部、１００  船舶。
【図１】
2019172178.tif 000003
【図２】
2019172178.tif 000004
【図３】
2019172178.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月22日(2019.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、（１）本発明に係る船舶は、先端面が下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させて形成され、氷海域航行時に喫水範囲となる船首上部と、先端面が前記船首上部の下端部から真下に向かって直線状に延伸させて形成され、非氷海域航行時に喫水範囲となる船首下部と、を有する船首部を備えていることを特徴とする。
（２）また、（１）の船舶において、船体にイニシャルトリムが設けられていることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（３）また、（１）又は（２）の船舶において、船体には、前記船首上部又は前記船首下部が喫水範囲となるように船体トリムを調整する船体トリム調整手段が設けられていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（４）また、（３）の船舶において、前記船体トリム調整手段は、前記船体の内部に設けられたバラストタンクであることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（５）また、（４）の船舶において、前記バラストタンクは、前記船体の内部に少なくとも１つ設けられており、前記船首下部の形状に適合する形状で構成されたものを含むことを特徴とする。
（６）また、（３）の船舶において、前記船体トリム調整手段は、前記船体の内部に設けられた燃料タンクであることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
（７）また、（１）〜（６）の船舶において、前記船首上部の喫水範囲となる先端面は、水平面に対して１０°以上４０°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（８）また、（１）〜（７）の船舶において、前記船首下部の先端面は、下方に向かうにしたがい前方又は後方側に０°以上５°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（９）また、（１）〜（８）の船舶において、前記船首下部の水平面内の開度は、前記船首上部の水平面内の開度よりも鋭角であることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図２に示すように、船首部１０は、氷海域航行時に喫水範囲Ａとなる船首上部２と、非氷海域航行時に喫水範囲Ｂとなる船首下部３と、を有している。喫水範囲Ａとは、氷海域航行時に喫水線Ｘが位置する範囲である。喫水範囲Ｂは、非氷海域航行時に喫水線Ｙが位置する範囲である。喫水範囲Ａと喫水範囲Ｂとの間には、喫水範囲Ａと喫水範囲Ｂを切り離す離間範囲Ｃが設けられている。離間範囲Ｃを設けることで、喫水範囲Ａと喫水範囲Ｂを明確にすることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面が下方に向かうにしたがい後方側へ傾斜させて形成され、氷海域航行時に喫水範囲となる船首上部と、
先端面が前記船首上部の下端部から真下に向かって直線状に延伸させて形成され、非氷海域航行時に喫水範囲となる船首下部と、を有する船首部を備えていることを特徴とする、船舶。
【請求項２】
船体にイニシャルトリムが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
船体には、前記船首上部又は前記船首下部が喫水範囲となるように船体トリムを調整する船体トリム調整手段が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の船舶。
【請求項４】
前記船体トリム調整手段は、前記船体の内部に設けられたバラストタンクであることを特徴とする、請求項３に記載の船舶。
【請求項５】
前記バラストタンクは、前記船体の内部に少なくとも１つ設けられており、前記船首下部の形状に適合する形状で構成されるものを含むことを特徴とする、請求項４に記載の船舶。
【請求項６】
前記船体トリム調整手段は、前記船体の内部に設けられた燃料タンクであることを特徴とする、請求項３に記載の船舶。
【請求項７】
前記船首上部の喫水範囲となる先端面は、水平面に対して１０°以上４０°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項８】
前記船首下部の先端面は、下方に向かうにしたがい前方又は後方側に０°以上５°以下の角度に傾斜させて形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項９】
前記船首下部の水平面内の開度は、前記船首上部の水平面内の開度よりも鋭角であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の船舶。