(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の前端部分を構成する船首部と、船体の後端部分を構成する船尾部と、を有する船舶の船首形状であって、
前記船首部の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイルは、前記船体の軸心部におけるセンター船首プロファイルと、前記船体の両側部におけるサイド船首プロファイルと、を備え、
前記サイド船首プロファイルは、前記喫水線より下方の領域で前記サイド船首プロファイル全体における最先端部を有する下部船首プロファイルと、前記喫水線より上方の領域で前記船尾部の方向に後傾する部分を備えた上部船首プロファイルと、を有し、前記下部船首プロファイルと前記上部船首プロファイルとは連続した曲線を有するように接続されており、
前記センター船首プロファイルは、少なくとも前記最先端部から前記喫水線までの領域に渡って前記最先端部から垂直に延長された形状を有し、
前記船首部の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状は、前記喫水線より上方で内側に傾斜した負のフレア角を有する、
ことを特徴とする船首形状。
【請求項２】
前記上部船首プロファイル及び前記船体横切面形状は、上方に凸な形状を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項３】
前記上部船首プロファイルは、前記船尾部の方向に向かって曲率が大きくなるように形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の船首形状。
【請求項４】
前記船首部の水平方向断面の外形を構成する水平断面形状は、喫水線より上方の領域において前方に凸な形状を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項５】
前記船首プロファイルを有する前記船体横切面形状は、前記船首プロファイルの部分が尖端部を構成する、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項６】
前記船首部の側面であって喫水線より上方かつ甲板に近い側に前記船尾方向に延設された整流板を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項７】
前記喫水線は、バラスト喫水線から満載喫水線までの間に設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項８】
前記センター船首プロファイルは、前記喫水線より上方の領域の全体が前記船尾部の方向に後傾した又は前記最先端部から垂直に延長された形状を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項９】
前記上部船首プロファイルは、前記船尾部の方向に頂点を有し、該頂点より上方の領域に渡って垂直に又は前記船首部の方向に前傾するように延長されている、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項１０】
前記船首部の上部の少なくとも一部を覆うように配置された波除部材を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の船首形状。
【請求項１１】
船体の前端部分を構成する船首部と、船体の後端部分を構成する船尾部と、を有する船舶であって、前記船首部は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の船首形状を有する、ことを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の船首形状及び船舶に関し、特に、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を低減させる船首形状及び該船首形状を有する船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水上を航行する船舶は、波や風に曝されるため、船体が受ける波浪抵抗及び風圧抵抗により、必要馬力が大きくなり、燃費も悪化する傾向にある。特に、タンカー、バルクキャリア等の肥大船や船首部フレアの大きいコンテナ船等では、波浪抵抗が大きくなりやすい。また、甲板上に操舵室や居住区を有する船舶では、風圧抵抗が大きくなりやすい。そこで、これらの抵抗を低減するために種々の方法が既に提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、満載喫水線面積よりも狭小な暴露甲板面積をもつように形成した船首形状が記載されており、かかる構成により、船首形状が水線下では肥大した形状であっても、水線上において痩型の形状をしているため、波の破砕を少なくすることができ、波浪抵抗を低減できる旨が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、船底から前方に張り出し、喫水線より上方の船首プロファイルを後傾させ、上部に波除部を配置した船首形状が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、監視装置で船首前方又は舷側の視界を確保しつつ、船橋の高さを低くしたり、船橋ウイングの船体幅方向長さを減少したり、船橋ウイングを設けないことにより、風圧抵抗を減少させるようにした船舶が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１４９８８４号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０９６０６６号
【特許文献３】特開２００９−２４１９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載された船首形状又は船舶は、波浪抵抗と風圧抵抗とを同時に低減させる形状にはなっていない。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の船首形状では、船首先端部が狭小に形成され、後方に向かって船幅まで拡大するように形成されているため、側面及び正面からの風を受けやすく、風圧抵抗が大きくなるという問題があった。特に、横風が船首プロファイルを回り込む際には、気流の剥離が起こり、渦流が生じて風圧抵抗が大きくなりやすい。さらに、かかる船首形状では、船首プロファイルの傾斜角が前傾していることから、喫水線近傍の船首先端部において波の抵抗を受けやすく、波浪抵抗の低減効果が少ないという問題もあった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の船首形状では、船首上部に波除部が形成されていることから、この波除部の部分が風を受けやすく、風圧抵抗が大きくなってしまうという問題があった。特に、波除部の上端部付近では、風が波除部を乗り越える際に、気流の剥離が起こり、渦流が生じて風圧抵抗が大きくなりやすい。さらに、かかる船首形状では、船首プロファイルの最先端部が喫水線より上方に配置されており、船首プロファイルの傾斜角が少なからず前傾に形成されていることから（例えば、特許文献２の図１参照）、喫水線近傍の船首先端部において波の抵抗を受けやすく、波浪抵抗の低減効果が少ないという問題があった。加えて、喫水線より上方の部分で「正のフレア角（船体幅方向の外側に向かって傾斜した角度）」を有することから（例えば、特許文献２の図２参照）、喫水線近傍の船首側面部においても波の抵抗を受けやすく、波浪抵抗の低減効果が少ないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献３に記載の船舶では、甲板上の上部構造物による風圧抵抗を低減することができたとしても、船首形状は従来のままであるため、船首部における波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することができない、という問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることができる船首形状及び該船首形状を有す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】
【００１２】
本発明によれば、船体の前端部分を構成する船首部と、船体の後端部分を構成する船尾部と、を有する船舶の船首形状であって、前記船首部の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイルは、前記船体の軸心部におけるセンター船首プロファイルと、前記船体の両側部におけるサイド船首プロファイルと、を備え、前記サイド船首プロファイルは、前記喫水線より下方の領域で前記サイド船首プロファイル全体における最先端部を有する下部船首プロファイルと、前記喫水線より上方の領域で前記船尾部の方向に後傾する部分を備えた上部船首プロファイルと、を有し、前記下部船首プロファイルと前記上部船首プロファイルとは連続した曲線を有するように接続されており、前記センター船首プロファイルは、少なくとも前記最先端部から前記喫水線までの領域に渡って前記最先端部から垂直に延長された形状を有し、前記船首部の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状は、前記喫水線より上方で内側に傾斜した負のフレア角を有する、ことを特徴とする船首形状が提供される。なお、本発明において「船首部」とは、船体中央部に形成された平行部より前方の部分を意味する。
【００１３】
また、本発明によれば、船体の前端部分を構成する船首部と、船体の後端部分を構成する船尾部と、を有する船舶であって、前記船首部の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイルは、前記船体の軸心部におけるセンター船首プロファイルと、前記船体の両側部におけるサイド船首プロファイルと、を備え、前記サイド船首プロファイルは、前記喫水線より下方の領域で前記サイド船首プロファイル全体における最先端部を有する下部船首プロファイルと、前記喫水線より上方の領域で前記船尾部の方向に後傾する部分を備えた上部船首プロファイルと、を有し、前記下部船首プロファイルと前記上部船首プロファイルとは連続した曲線を有するように接続されており、前記センター船首プロファイルは、少なくとも前記最先端部から前記喫水線までの領域に渡って前記最先端部から垂直に延長された形状を有し、前記船首部の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状は、前記喫水線より上方で内側に傾斜した負のフレア角を有する船首形状を有する、ことを特徴とする船舶が提供される。
【００１４】
上述した船首形状及び船舶において、前記上部船首プロファイル及び前記船体横切面形状は、上方に凸な形状を有していてもよい。さらに、前記上部船首プロファイルは、前記船尾部の方向に向かって曲率が大きくなるように形成されていてもよい。
【００１５】
また、前記船首部の水平方向断面の外形を構成する水平断面形状は、喫水線より上方の領域において前方に凸な形状を有していてもよい。
【００１６】
また、前記上部船首プロファイルを有する前記船体横切面形状は、前記上部船首プロファイルの部分が尖端部を構成していてもよい。
【００１７】
また、前記船首部の側面であって喫水線より上方かつ甲板に近い側に前記船尾方向に延設された整流板を有していてもよい。また、前記喫水線は、例えば、バラスト喫水線から満載喫水線までの間に設定される。
【００１８】
また、前記船首形状及び前記船舶は、前記船首部の上部の少なくとも一部を覆うように配置された波除部材を有していてもよい。
【００１９】
また、前記センター船首プロファイルは、前記喫水線より上方の領域の全体が前記船尾部の方向に後傾した形状を有していてもよいし、前記最先端部から垂直に延長された形状を有していてもよい。
【００２１】
また、前記上部船首プロファイルは、前記船尾部の方向に頂点を有し、該頂点より上方の領域に渡って垂直に又は前記船首部の方向に前傾するように延長されていてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
上述した本発明に係る船首形状及び船舶によれば、船首プロファイルを喫水線より下方の領域で最先端部を有するとともに喫水線より上方の全領域に渡って後傾する形状に構成し、船体中央部の平行部より前方における船体横切面形状を喫水線より上方で負のフレア角を有する形状に構成したことにより、船首形状の全体を滑らかな曲面形状に形成することができ、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることができる。また、波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することにより、必要馬力の低減や燃費の向上を図ることもできる。
【００２５】
また、上述した本発明に係る船首形状及び船舶によれば、センター船首プロファイルを最先端部から甲板まで垂直に構成し、サイド船首プロファイルを少なくとも最先端部から喫水線までの領域に渡って後傾する形状に構成し、船体中央部の平行部より前方における船体横切面形状を喫水線より下方で負のフレア角を有する形状に構成したことにより、船首部の先端における波の跳ね返し量を低減することができるとともに、船首部の先端における風の流れをスムースにすることができ、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることができる。また、波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することにより、必要馬力の低減や燃費の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】船舶の船首部の側面線図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。
【図２】船舶の船首部の正面線図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。
【図３】船舶の船首部の水線面図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。
【図４】第一実施形態に係る船首部における風の流れを示す図であり、（ａ）は船首前面からの風の流れを示す側面図、（ｂ）は船首側面からの風の流れを示す平面図、（ｃ）は船首側面からの風の流れを示す正面図、を示している。
【図５】本発明に係る船首部の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態の側面図、（ｃ）は第三実施形態の平面図、（ｄ）は第三実施形態の変形例、を示している。
【図６】本発明に係る船首部の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第四実施形態、（ｂ）は第五実施形態、を示している。
【図７】本発明に係る船首部の第六実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面線図、（ｃ）は正面線図、である。
【図８】本発明に係る船首部の第七実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面線図、（ｃ）は正面線図、である。
【図９】第一実施形態、第六実施形態及び第七実施形態に係る船首形状の変遷を示す正面線図である。
【図１０】本発明に係る船首部の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、を示している。
【図１１】本発明に係る船首部の第十実施形態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は第一変形例、（ｄ）は第二変形例、を示している。
【図１２】本発明に係る船舶の実施形態を示す図であり、（ａ）は第一実施形態の船首形状を採用した船舶の概略全体構成図、（ｂ）は図１２（ａ）の変形例、（ｃ）は第六実施形態の船首形状を採用した船舶の概略全体構成図、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る船首形状の第一実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。ここで、図１は、船舶の船首部の側面線図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。図２は、船舶の船首部の正面線図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。図３は、船舶の船首部の水線面図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は従来技術、を示している。図４は、第一実施形態に係る船首部における風の流れを示す図であり、（ａ）は船首前面からの風の流れを示す側面図、（ｂ）は船首側面からの風の流れを示す平面図、（ｃ）は船首側面からの風の流れを示す正面図、を示している。
【００２８】
なお、側面線図とは、船舶の幅方向（左右方向）に一定の間隔で船体を切断し、格子枠を基準に断面形状を重ねて表示して二次元化したものである。また、正面線図とは、船首部から船尾部に向かって一定の間隔で船体を切断し、格子枠を基準に断面形状を重ねて表示して二次元化したものである。また、水線面図とは、船舶の高さ方向（上下方向）に一定の間隔で船体を切断し、格子枠を基準に断面形状を重ねて表示して二次元化したものである。
【００２９】
本発明の第一実施形態に係る船首形状は、図１（ａ）、図２（ａ）及び図３（ａ）に示したように、船体の前端部分を構成する船首部１と、船体の後端部分を構成する船尾部２と、を有する船舶３の船首形状であって、船首部１の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイル４は、喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有する下部船首プロファイル４ａと、喫水線ＬＬより上方の領域に渡って船尾部２の方向に後傾する上部船首プロファイル４ｂと、を有し、船首部１の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状５は、喫水線ＬＬより上方で内側に傾斜した負のフレア角θを有する。なお、本実施形態において「船首部」とは、船体中央部に形成された平行部より前方の部分を意味する。
【００３０】
前記喫水線ＬＬは、満載喫水線を示しているが、一点鎖線で示したバラスト喫水線ＢＬであってもよいし、バラスト喫水線ＢＬから満載喫水線ＬＬまでの間に設定される任意の喫水線であってもよい。なお、バラスト喫水線ＢＬは最小喫水線、満載喫水線は最大喫水線と表現することもできる。
【００３１】
前記船首プロファイル４は、図１（ａ）に示したように、船首部１の船体中心線に沿った外形を構成する断面形状である。かかる船首プロファイル４は、喫水線ＬＬから下側の下部船首プロファイル４ａと、喫水線ＬＬから上側の上部船首プロファイル４ｂと、により構成される。なお、図中の破線部は、甲板Ｄを示している。
【００３２】
下部船首プロファイル４ａは、船底Ｂから前方に向かって張り出した形状を有し、船首部１の最先端部Ｔが配置される。また、最先端部Ｔから喫水線ＬＬの間における下部船首プロファイル４ａは、上方に凸な形状を有する。このように、下部船首プロファイル４ａに最先端部Ｔを配置することにより、船首部１の最先端部Ｔが喫水線ＬＬよりも上方に露出し難くすることができ、最先端部Ｔよりも下方の部分が喫水線ＬＬ近傍に浮上し難くなり、波浪抵抗の発生を抑制することができる。なお、最先端部Ｔは、頂点であってもよいし、直線部の一部として線状に配置されてもよい。
【００３３】
上部船首プロファイル４ｂは、全体が後傾する形状を有し、上方に凸な形状を有する。また、下部船首プロファイル４ａと上部船首プロファイル４ｂとは、連続した曲線を有するように接続されている。したがって、船首プロファイル４は、最先端部Ｔから上方の部分において、船尾部２の方向に後傾するとともに、上方に凸な形状を有することとなる。すなわち、船首プロファイル４の傾斜角φは、後傾する角度を有することとなる。なお、上部船首プロファイル４ｂは、船尾部２の方向に後傾していれば、必ずしも凸形状を有していなくてもよく、直線状に形成されていてもよい。
【００３４】
また、図１（ａ）の側面線図に示したように、船首部１の幅方向の各断面形状は、上述した船首プロファイル４に近似した形状に構成される。かかる構成により、船首部１は、全体が前方に張り出した滑らかな略曲面状に形成される。なお、「略曲面状」とは、部分的に平面部を有していてもよいという意味である。
【００３５】
一方、従来技術における典型的な船首形状では、図１（ｂ）に示したように、船首部１０１の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイル１０４は、喫水線ＬＬより下方の領域でバルバスバウ（球状船首）１０４ｃを有する下部船首プロファイル１０４ａと、喫水線ＬＬより上方の領域で前傾する上部船首プロファイル１０４ｂと、を有する。
【００３６】
かかる従来技術の船首形状によれば、喫水線ＬＬに対する船首プロファイル１０４の傾斜角φ´が鉛直又は前傾していることから、喫水線ＬＬ近傍における波の抵抗を受けやすく、波浪抵抗が大きくなる。また、上部船首プロファイル１０４ｂが前傾していることから、船体前面からの風を受けやすく、風圧抵抗が大きくなる。特に、船首部１０１の上端部付近では、風が船首部１０１を乗り越える際に、気流の剥離が起こり、渦流が生じて風圧抵抗が大きくなりやすい。
【００３７】
それに対して、上述した第一実施形態によれば、喫水線ＬＬに対する船首プロファイル４の傾斜角φが後傾していることから、喫水線ＬＬ近傍における波の抵抗を受け難く、波浪抵抗を低減することができる。また、上部船首プロファイル４ｂが上方に凸な形状に形成されていることから、図４（ａ）に示したように、船体前面からの風を後方に受け流すことができ、風圧抵抗を低減することができる。また、風が船首部１を乗り越える際に、船首部１の上端部付近に生じる気流の剥離を低減することができる。したがって、気流の剥離による渦流の発生を低減することができ、風圧抵抗を小さくすることができる。
【００３８】
前記船体横切面形状５は、船首部１の船体幅方向断面の外形を構成する断面形状である。具体的には、例えば、図２（ａ）に示したように、船体横切面形状５は、正面線図により表示され、断面形状ごとに船首部１の前方側から船体横切面形状５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，・・・を含む。そして、各船体横切面形状５は、船体中央部の平行部より前方において喫水線ＬＬより上方で内側に傾斜した負のフレア角θを有する。ここで、「フレア角」とは、船側外板の傾斜角を意味する。また、「負のフレア角を有する」とは、船側外板が船体幅方向の内側に向かって傾斜していることを意味する。
【００３９】
また、各船体横切面形状５は、喫水線ＬＬより上方の領域において、上方に凸な形状を有する。したがって、かかる船体横切面形状５の形状から、船首部１は、喫水線ＬＬより下方の領域で前方に張り出し、船体後方に向かって徐々に面積が拡大する形状を有している。
【００４０】
一方、従来技術における典型的な船首形状は、図２（ｂ）に示したように、断面形状ごとに船首部１０１の前方側から船体横切面形状１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，・・・を含む船体横切面形状１０５により構成されている。かかる船首部１０１は、喫水線ＬＬより上方の領域において外側に傾斜した正のフレア角θ´を有する。
【００４１】
かかる従来技術の船首形状によれば、喫水線ＬＬより上方の領域において正のフレア角θ´を有することから、船殻が外側に張り出しており、この部分で波の抵抗を受けやすく、波浪抵抗が大きくなる。また、同様に、正のフレア角θ´を有する部分で、船体側面からの風を受けやすく、風圧抵抗が大きくなる。
【００４２】
それに対して、上述した第一実施形態によれば、船体横切面形状５が負のフレア角θを有していることから、受けた波を船体に沿って受け流しやすくすることができ、波浪抵抗を低減することができる。また、同様に、船体側面からの風を船体に沿って受け流しやすくすることができ、風圧抵抗を低減することができる。また、風が船首部１０１を乗り越える際に、船首部１の上端部付近に生じる気流の剥離を低減することができる。したがって、気流の剥離による渦流の発生を低減することができ、風圧抵抗を小さくすることができる。
【００４３】
また、図２（ａ）において、船体中心に一点鎖線で示したラインは、船首プロファイル４（下部船首プロファイル４ａ及び上部船首プロファイル４ｂ）を示している。そして、船首プロファイル４を有する船体横切面形状５ａ，５ｂ，５ｃは、船首プロファイル４の部分が尖端部５１を構成している。すなわち、船首部１には、船首プロファイル４に沿って尖った角部が形成されており、船体中心に沿ってピークとなる山形部が形成されている。かかる構成により、船首部１の張り出した部分に打ち上げられた波を船体横切面形状５に沿って両側に落下しやすくすることができ、船首部１に沿って船体後方に駆け上がる波を低減し、船体後方の上部構造物や甲板への波の打ち込みを低減することができる。なお、尖端部５１は、船首プロファイル４を有する全ての船体横切面形状５に形成されている必要はなく、船体上方に向かって徐々に消滅するようにしてもよいし、船首部１の最先端部よりも下方の領域は必ずしも尖端部５１を有している必要はない。
【００４４】
上述した第一実施形態の船首形状は、図３に示したように、船首部１の水平方向断面の外形を構成する複数の水平断面形状６を有する。かかる水平断面形状６は、例えば、図３（ａ）に示したように、水線面図により表示され、断面形状ごとに船首部１の船底Ｂ側から複数の水平断面形状６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇを含む。ここで、水平断面形状６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、喫水線ＬＬより下方の領域における水平断面形状６を構成し、水平断面形状６ｅ，６ｆ，６ｇは、喫水線ＬＬより上方の領域における水平断面形状６を構成している。そして、水平断面形状６は、喫水線ＬＬより上方の領域（すなわち、水平断面形状６ｅ〜６ｇ）において前方に凸な形状を有する。また、水平断面形状６は、水平断面形状６ｃで最外形を構成し、水平断面形状６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇの順に、徐々に船体内側方向に縮小するように構成されている。したがって、喫水線ＬＬより上方の船首部１は、船体外側方向に張り出した部分を有しておらず、狭小に形成された先端部も有していない。
【００４５】
一方、従来技術における典型的な船首形状は、図３（ｂ）に示したように、断面形状ごとに船首部１０１の船底Ｂ側から複数の水平断面形状１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆ，１０６ｇを含む水平断面形状１０６により構成されている。そして、水平断面形状１０６は、水平断面形状１０６ｇで最外形を構成している。したがって、喫水線ＬＬより上方の船首部１０１は、船体外側方向に張り出した形状を有しており、この部分で波浪抵抗及び風圧抵抗を受けやすい。
【００４６】
それに対して、上述した第一実施形態によれば、喫水線ＬＬより上方の船首部１において、船体外側に張り出した部分を有していないため、波及び風の影響を受け難く、波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することができる。また、喫水線ＬＬより上方の水平断面形状６（例えば、上端部付近の水平断面形状６ｆ，６ｇ）が狭小に形成されていないことから、側面及び正面からの風を受け流しやすくすることができ、風圧抵抗を低減することができる。例えば、図４（ｂ）に示したように、本実施形態では、特許文献１のような狭小の船首先端部を有しておらず、前方に凸な形状を有することから、横風を受け流しやすい。また、図４（ｃ）に示したように、横風が船首プロファイル４の上部を超えて反対側に回り込む際に生じる気流の剥離を低減することもできる。したがって、気流の剥離による渦流の発生を低減することができ、風圧抵抗をより小さくすることができる。
【００４７】
続いて、本発明に係る船首部１の他の実施形態について説明する。ここで、図５は、本発明に係る船首部の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態の側面図、（ｃ）は第三実施形態の平面図、（ｄ）は第三実施形態の変形例、を示している。また、図６は、本発明に係る船首部の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第四実施形態、（ｂ）は第五実施形態、を示している。なお、各図において、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００４８】
図５（ａ）に示した第二実施形態は、最先端部Ｔより上方の船首プロファイル４を有する船体横切面形状５（例えば、船体横切面形状５ａ，５ｂ，５ｃ）において尖端部を形成しないように構成したものである。このように、船首プロファイル４が尖端部を構成していない場合には、船首部１の先端部は全体として前方に張り出した曲面形状に構成される。かかる第二実施形態の構成によっても、上述した第一実施形態と実質的に同様の効果を奏する。
【００４９】
図５（ｂ）に示した第三実施形態は、船首部１の側面に船尾方向に延設された整流板７を配置したものである。かかる整流板７は、喫水線ＬＬより上方の部分、好ましくは甲板Ｄの近傍に配置される。喫水線ＬＬに近い部分に配置すると波浪抵抗を増加させる場合があるためである。また、整流板７は、図示したように、前方側が高くて後方側が低くなるように傾斜させて配置することが好ましい。このように、整流板７を傾斜させることによって、効果的に水流を後方に受け流すことができる。また、整流板７の船体から突出した長さ（幅）は、船体側面に沿って流れる水流を案内できる程度の幅であればよい。
【００５０】
さらに、整流板７は、図５（ｃ）に示したように、両側面部と先端部とを一枚の整流板７により構成してもよい。このように、船体の先端部にも整流板７を配置することにより、波浪抵抗や風圧抵抗の低減効果を多少犠牲にすることとなるが、船首部１を駆け上がる水流を効果的に抑制することができる。また、整流板７は、船首部１の上端部に形成された波除部と異なり、船首プロファイル４の中間部に配置されていることから、前記波除部のような気流の大規模な剥離や渦流の生成を生じないことから、一定の風圧抵抗の低減効果を得ることができる。
【００５１】
また、整流板７は、図５（ｄ）の変形例に示したように、先端部を除外して両側面部にそれぞれ配置された一対の整流板７，７により構成してもよい。かかる構成によれば、船体前面からの風圧抵抗の増加を抑制しつつ、船首部１の側面部における水流を効果的に後方に受け流すことができる。
【００５２】
図６（ａ）に示した第四実施形態は、上部船首プロファイル４ｂを船尾部２の方向に向かって曲率が大きくなるように形成したものである。かかる構成により、効果的に風圧抵抗を低減することができる。
【００５３】
図６（ｂ）に示した第五実施形態は、下部船首プロファイル４ａにバルバスバウ８を形成したものである。このように、本発明に係る船首形状は、バルバスバウ８を有する船舶（例えば、コンテナ船等）にも適用することができ、上述した第一実施形態と実質的に同様の効果を奏する。なお、タンカーやバルクキャリア等の低速船の場合には、バルバスバウ８の効果が小さいため、第一実施形態のように、船首部１に必ずしもバルバスバウ８を配置する必要はない。
【００５４】
続いて、本発明に係る船首形状の他の実施形態について、さらに説明する。ここで、図７は、本発明に係る船首部の第六実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面線図、（ｃ）は正面線図、である。図８は、本発明に係る船首部の第七実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面線図、（ｃ）は正面線図、である。図９は、第一実施形態、第六実施形態及び第七実施形態に係る船首形状の変遷を示す正面線図である。図１０は、本発明に係る船首部の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、を示している。図１１は、本発明に係る船首部の第十実施形態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は第一変形例、（ｄ）は第二変形例、を示している。なお、各図において、上述した船首形状の第一〜第五実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５５】
図７、図８及び図１０に記載した第六〜第九実施形態は、船体の軸心部におけるセンター船首プロファイル４１を略垂直に形成したものである。具体的には、船首部１の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイル４は、船体の軸心部におけるセンター船首プロファイル４１が、喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有するとともに最先端部Ｔから船体の甲板Ｄまでの領域に渡って最先端部Ｔから垂直に延長された形状を有し、船体の両側部におけるサイド船首プロファイル４２が、喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有するとともに最先端部Ｔから喫水線ＬＬまでの領域に渡って船尾部２の方向に後傾するように延長された下部船首プロファイル４２ａと、喫水線ＬＬより上方の領域で少なくとも船尾部２の方向に後傾するように延長された形状を含む上部船首プロファイル４２ｂと、を有し、船首部１の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状５６は、喫水線ＬＬより下方の領域で内側に傾斜した負のフレア角θを有する。なお、図７（ｃ）及び図８（ｃ）に示した正面線図は、船体の半分のみを図示している。
【００５６】
図示した喫水線ＬＬは、満載喫水線を示しており、満載喫水線は最大喫水線と表現することもできる。ただし、喫水線ＬＬは、満載喫水線や最大喫水線に限定されるものではなく、これよりも低い喫水線であってもよい。
【００５７】
第六実施形態は、図７（ａ）及び（ｂ）に示したように、船体の中心線上のセンター船首プロファイル４１を最先端部Ｔから垂直に形成している。ここで、船体の軸心部とは、少なくとも船体の中心線を含み、中心線の近傍を含むように船体幅方向に一定の幅を有していてもよい趣旨である。このように、船首部１の先端に真っ直ぐな尖端部を形成することにより、水切り及び風切りをよくすることができる。なお、船首部１に船首楼が形成されている場合には、船首楼の部分まで、センター船首プロファイル４１を垂直に形成してもよいし、船首楼の部分だけ前傾するように形成してもよい。
【００５８】
また、センター船首プロファイル４１以外の部分における船首プロファイル４、すなわち、サイド船首プロファイル４２は、図７（ｂ）に示したように、下部船首プロファイル４２ａ及び上部船首プロファイル４２ｂを有する。
【００５９】
下部船首プロファイル４２ａは、船底Ｂから前方に向かって張り出した形状に形成され、最先端部Ｔを有する。そして、下部船首プロファイル４２ａは、最先端部Ｔから喫水線ＬＬまでの領域に渡って船尾部２の方向に後傾するように形成されている。ここでは、略直線上に後傾する場合を図示しているが、第一実施形態のように曲線的に後傾させるようにしてもよい。なお、最先端部Ｔは、頂点であってもよいし、直線部の一部として線状に配置されてもよい。
【００６０】
上部船首プロファイル４２ｂは、全体が後傾する形状を有し、下部船首プロファイル４２ａよりも傾きが大きくなるように形成されている。上部船首プロファイル４２ｂは、主として風圧を受ける部分であるため、風を後方に受け流すように滑らかな曲線状に形成されることが好ましい。また、下部船首プロファイル４２ａと上部船首プロファイル４２ｂとは、連続した曲線を有するように接続されている。
【００６１】
また、船体横切面形状５６は、図７（ｃ）に示したように、正面線図により表示され、断面形状ごとに船首部１の前方側から船体横切面形状５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，・・・を含む。そして、各船体横切面形状５６は、船体中央部の平行部より前方において喫水線ＬＬより下方で内側に傾斜した負のフレア角θを有する。さらに、第六実施形態の船体横切面形状５６は、喫水線ＬＬより上方の領域においても内側に傾斜した負のフレア角θを有するように形成されている。
【００６２】
すなわち、第六実施形態に係る船首形状は、第一実施形態におけるセンター船首プロファイル４１を略垂直に形成したものであり、かかる形状の変化に合わせてサイド船首プロファイル４２及び船体横切面形状５６の形状を調整したものといえる。
【００６３】
かかる構成によれば、船首部１の先端における波の跳ね返し量を低減することができるとともに、船首部１の先端における風の流れをスムースにすることができ、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることができる。また、波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することにより、必要馬力の低減や燃費の向上を図ることもできる。
【００６４】
第七実施形態は、図８（ａ）及び（ｂ）に示したように、第六実施形態と同様に、船体の中心線上のセンター船首プロファイル４１を最先端部Ｔから垂直に形成している。また、図８（ｂ）及び（ｃ）に示したように、第七実施形態は、サイド船首プロファイル４２の下部船首プロファイル４２ａの形状及び船体横切面形状５７の喫水線ＬＬより下方の形状も、第六実施形態と同様の形状に構成されている。なお、船体横切面形状５７は、図８（ｃ）に示したように、断面形状ごとに船首部１の前方側から船体横切面形状５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，・・・を含む。
【００６５】
さらに、図８（ｂ）に示したように、第七実施形態の上部船首プロファイル４２ｂは、船尾部２の方向に頂点Ｕを有し、頂点Ｕより上方の領域に渡って船首部１の方向に前傾するように延長されている。なお、喫水線ＬＬから頂点Ｕまでの領域における上部船首プロファイル４２ｂは、船尾部２の方向に後傾するように延長された形状を有し、前傾する上部船首プロファイル４２ｂと連続した曲線を有するように接続されている。
【００６６】
また、図８（ｃ）に示したように、第七実施形態の船体横切面形状５７は、喫水線ＬＬより上方の領域で、外側に傾斜した正のフレア角θを有する。このように、船首部１の喫水線ＬＬより上方の狭い領域で小さな正のフレア角θを設けることにより、船首部１における海水の打ち込みを抑制することができる。特に、上部船首プロファイル４２ｂが、喫水線ＬＬより上方の領域で少なくとも船尾部２の方向に後傾するように延長された形状を含みつつ、頂点Ｕより上方の領域に渡って船首部１の方向に前傾するように延長されることによって、フレアによる波浪抵抗の増加を抑制しつつ海水の打ち込みを抑制することができる。
【００６７】
なお、第七実施形態に係る船首形状は、船体横切面形状５７の喫水線ＬＬより上方の領域以外の部分においては、第六実施形態と同様の形状に構成されていることから、第六実施形態と実質的に同様の効果を奏する。
【００６８】
ここで、第一実施形態、第六実施形態及び第七実施形態に係る船首形状の変遷について、図９に示した正面線図を参照しつつ説明する。図９において、点線は第一実施形態の船体横切面形状５、一点鎖線は第六実施形態の船体横切面形状５６、実線は第七実施形態の船体横切面形状５７を図示している。なお、図９に示した各正面線図は、船体の半分のみを図示している。
【００６９】
図９に示したように、第一実施形態、第六実施形態及び第七実施形態に係る船体横切面形状５，５６，５７は、喫水線ＬＬより下方の領域において、内側に傾斜した負のフレア角θを有する点において共通している。また、第一実施形態の船体横切面形状５は、船首形状が船体の中心部において前方に向かって張り出した形状を有しているのに対し、第六実施形態の船体横切面形状５６及び第七実施形態の船体横切面形状５７は、船首形状が船体の軸心部において垂直な形状を有している点において相違している。
【００７０】
そして、第一実施形態及び第六実施形態に係る船体横切面形状５，５６は、喫水線ＬＬより上方の領域において、内側に傾斜した負のフレア角θを有する点において共通している。一方、第七実施形態に係る船体横切面形状５７は、喫水線ＬＬより上方の領域において、外側に傾斜した正のフレア角θを有する点において他の船体横切面形状５，５６と相違している。
【００７１】
本発明に係る船首形状は、図示した第一実施形態、第六実施形態及び第七実施形態に限定されるものではなく、例えば、第一実施形態に係る船体横切面形状５から第六実施形態に係る船体横切面形状５６を経由して第七実施形態に係る船体横切面形状５７に至るように変化する範囲内において、任意の形状に構成することができる。
【００７２】
ここで、図１０（ａ）に示した第八実施形態に係る船首形状では、船体横切面形状５８が、喫水線ＬＬより上方の領域で、０°のフレア角θを有する。すなわち、第八実施形態に係る船首形状は、第六実施形態の船首形状から第七実施形態の船首形状に変化する途中の一形態である。かかる形状であっても、第六実施形態及び第七実施形態と同様の効果を奏する。なお、具体的には図示しないが、図１０（ａ）を参酌すれば、第八実施形態における上部船首プロファイル４２ｂは、船尾部２の方向に頂点Ｕを有し、頂点Ｕより上方の領域に渡って垂直に延長されているものといえる。
【００７３】
また、図１０（ｂ）に示した第九実施形態に係る船首形状は、第六実施形態に係る船首形状において、センター船首プロファイル４１の喫水線ＬＬよりも上方の領域を船尾部２の方向に後傾させたものである（傾斜角φ）。かかる第九実施形態に係る船首形状は、第一実施形態の船首形状から第六実施形態の船首形状に変化する途中の一形態である。すなわち、第九実施形態に係る船首形状は、第一実施形態に係る船首形状において、喫水線ＬＬよりも下方の領域を最先端部Ｔから垂直に延長した形状を有するものということもできる。かかる形状であっても、第一実施形態及び第六実施形態と同様の効果を奏する。
【００７４】
続いて、図１１を参照しつつ、本発明に係る船首部１の第十実施形態について説明する。図１１（ａ）及び（ｂ）に示した第十実施形態は、船首部１の上部の少なくとも一部を覆うように配置された波除部材１２を有する。かかる波除部材１２は、船首部１の先端部分における甲板Ｄの上部を覆うように配置され、ボンネット状又はフード状に形成されている。このように、船首部１の上部に波除部材１２を配置することにより、船首部１における海水の打ち込みを抑制することができる。図１１（ａ）及び（ｂ）では、第六実施形態に係る船首部１の上部に波除部材１２を配置した場合を図示したが、他の実施形態に係る船首部１の上部に波除部材１２を配置するようにしてもよい。なお、波除部材１２は、船首部１の上部の甲板Ｄ上に固定するようにしてもよいし、甲板Ｄの縁部を構成する船殻や船首楼に溶接するようにしてよい。
【００７５】
また、波除部材１２は、図１１（ｃ）に示した第一変形例のように、船首部１の先端部分の上部における甲板Ｄの縁部に沿って部分的に配置するようにしてもよい。さらに、波除部材１２は、図１１（ｄ）に示した第二変形例のように、後端側が先端側よりも高くなるように傾斜させてもよい。ここでは、波除部材１２を直線的に傾斜させた場合を図示したが、後端側が先端側よりも高くなるように曲線的に形成するようにしてもよい。かかる第二変形によれば、カウル状又はフェアリング状に波除部材１２を配置することができ、船首部１における海水の打ち込みを抑制することができるとともに、風除けとしても機能させることができる。
【００７６】
最後に、本発明に係る船舶の実施形態について説明する。ここで、図１２は、本発明に係る船舶の実施形態を示す図であり、（ａ）は第一実施形態の船首形状を採用した船舶の概略全体構成図、（ｂ）は図１２（ａ）の変形例、（ｃ）は第六実施形態の船首形状を採用した船舶の概略全体構成図、を示している。なお、各図において、上述した船首形状の実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００７７】
図１２（ａ）に示した船舶は、船体の前端部分を構成する船首部１と、船体の後端部分を構成する船尾部２と、を有する船舶３であって、船首部１の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイル４は、喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有する下部船首プロファイル４ａと、喫水線ＬＬより上方の領域に渡って船尾部２の方向に後傾する上部船首プロファイル４ｂと、を有し、船首部１の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状５は、喫水線ＬＬより上方で内側に傾斜した負のフレア角θを有する。なお、本実施形態において「船首部」とは、船体中央部に形成された平行部より前方の部分を意味する。
【００７８】
すなわち、図１２（ａ）に示した船舶３は、船首部１に上述した本発明の第一実施形態に係る船首形状を適用したものである。もちろん、船首形状として、上述した第二実施形態〜第五実施形態に係る船首形状を適宜選択して適用することもできる。
【００７９】
また、図示した船舶３は、甲板上にデッキクレーン９や操舵室や居住区等の上部構造物１０等を有するバルクキャリアである。もちろん、バルクキャリア以外の船舶、例えば、タンカー、コンテナ船、フェリー等であってもよい。特に、本発明は、船首部１が幅広に形成された肥大船に適用すると効果的である。
【００８０】
上述した本発明に係る船舶３によれば、船首プロファイル４を喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有するとともに喫水線ＬＬより上方の領域に渡って後傾する形状に構成し、船体横切面形状５を船体中央部の平行部より前方において喫水線ＬＬより上方で負のフレア角θを有する形状に構成したことにより、船首形状の全体を前方に張り出した滑らかな曲面形状に形成することができ、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることができる。また、波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することにより、必要馬力の低減や燃費の向上を図ることもできる。
【００８１】
図１２（ｂ）に示した変形例は、船首部１の上端部に船首楼１１が形成されたものである。このように、船首楼１１が配置された船舶３であっても、その部分も上述した船首プロファイル４や船体横切面形状５の条件を満足するように形成される。したがって、図１２（ａ）に示した実施形態と同様の効果を奏する。また、船首楼１１を形成することにより、船舶３の耐波性を高めることができる。
【００８２】
図１２（ｃ）に示した船舶３は、船体の前端部分を構成する船首部１と、船体の後端部分を構成する船尾部２と、を有する船舶であって、船首部１の船体長さ方向断面の外形を構成する船首プロファイル４は、船体の軸心部におけるセンター船首プロファイル４１が、喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有するとともに最先端部Ｔから船体の甲板Ｄまでの領域に渡って最先端部Ｔから垂直に延長された形状を有し、船体の両側部におけるサイド船首プロファイル４２が、喫水線ＬＬより下方の領域で最先端部Ｔを有するとともに最先端部Ｔから喫水線ＬＬまでの領域に渡って船尾部２の方向に後傾するように延長された下部船首プロファイル４２ａと、喫水線ＬＬより上方の領域で少なくとも船尾部２の方向に後傾するように延長された形状を含む上部船首プロファイル４２ｂと、を有し、船首部１の船体幅方向断面の外形を構成する船体横切面形状５は、喫水線ＬＬより下方の領域で内側に傾斜した負のフレア角θを有する。なお、喫水線ＬＬは、満載喫水線を意味している。
【００８３】
すなわち、図１２（ｃ）に示した船舶３は、船首部１に上述した本発明の第六実施形態に係る船首形状を適用したものである。もちろん、船首形状として、上述した第七実施形態〜第十実施形態に係る船首形状を適宜選択して適用することもできる。なお、他の構成については、図１２（ａ）に示した船舶３と同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８４】
上述した本発明に係る船舶３によれば、船首部１の先端における波の跳ね返し量を低減することができるとともに、船首部１の先端における風の流れをスムースにすることができ、波浪抵抗及び風圧抵抗の影響を同時に低減させることができる。また、波浪抵抗及び風圧抵抗を低減することにより、必要馬力の低減や燃費の向上を図ることもできる。
【００８５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した本発明に係る船首形状の第一実施形態〜第十実施形態を適宜組み合わせて適用してもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８６】
１…船首部
２…船尾部
３…船舶
４…船首プロファイル
４ａ，４２ａ…下部船首プロファイル
４ｂ，４２ｂ…上部船首プロファイル
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ…船体横切面形状
６…水平断面形状
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ…水平断面形状
７…整流板
８…バルバスバウ
９…コンテナ
１０…上部構造物
１１…船首楼
１２…波除部材
４１…センター船首プロファイル
４２…サイド船首プロファイル
５１…尖端部
５６，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，５６ｅ…船体横切面形状
５７，５８…船体横切面形状
【図１】
0005782250.tif 000002
【図２】
0005782250.tif 000003
【図３】
0005782250.tif 000004
【図４】
0005782250.tif 000005
【図５】
0005782250.tif 000006
【図６】
0005782250.tif 000007
【図７】
0005782250.tif 000008
【図８】
0005782250.tif 000009
【図９】
0005782250.tif 000010
【図１０】
0005782250.tif 000011
【図１１】
0005782250.tif 000012
【図１２】
0005782250.tif 000013