(57)【要約】【課題】船首部において、船体による水面の攪乱の度合を小さくすることにより、砕破現象を減少する等して、波浪中抵抗増加を低減することができる船舶を提供する。【解決手段】船舶の船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．から後方の垂線間長Ｌｐｐの０．５％以上５％以下の間の船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の横断面の形状において、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３が傾斜を開始する位置ｐｓ、ｐ１〜ｐ３を、満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長Ｌｐｐの０．５％上側の位置より上で、且つ、満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の２％上側の位置より下の範囲内とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）から後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％以上５％以下の間の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアが傾斜を開始する位置を、満載喫水線よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％上側の位置より上で、且つ、満載喫水線よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の２％上側の位置より下の範囲内とすることを特徴とする船舶。
【請求項２】
船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアの傾斜の開始位置と満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアの位置とを結ぶ直線を垂直方向に対して３０°以上５０°以下とすると共に、
船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）と船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の５％の位置と間で、船首フレアの横断面の形状において、船首フレアの傾斜の開始位置と満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアの位置とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度を、船長方向に関して前側から後側に向かって同じ又は徐々に減少させて形成したことを特徴とする船舶。
【請求項３】
船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアの傾斜の開始位置と満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアの位置とを結ぶ直線を垂直方向に対して３０°以上５０°以下とすると共に、
船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）と船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の５％の位置と間で、船首フレアの横断面の形状において、船首フレアの傾斜の開始位置と満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアの位置とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度を、船長方向に関して前側から後側に向かって同じ又は徐々に減少させて形成したことを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項４】
船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）と船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の５％の位置と間において、船首フレアの傾斜の開始位置より上側で且つ満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の位置よりも下側の範囲内で、
船首フレアの横断面における形状を、直線状、又は、上側若しくは船体中心側に凸となる形状に形成すると共に、船首フレアの接線の傾斜角度を垂直方向に対して０°以上７０°以下の範囲内とすることを特徴とする請求項１、２又は３記載の船舶。
【請求項５】
船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）から後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％以上５％以下の間の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアが傾斜を開始する位置において、この開始位置より下側の船体部分とこの開始位置より上側の傾斜している船体部分との間を曲線で滑らかに連続させたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の船舶。
【請求項６】
前記船舶の方形係数（Ｃｂ）が０．８０〜０．９０で、航海速力（Ｖｓ）がフルード数（Ｆｎ）換算で０．１２〜０．１９であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、満載状態における波浪中の推進性能を向上できる船舶に関し、より詳細には、波浪中の船首部における水面の上下変位及び船首部の運動に起因する砕破現象等による抵抗増加を減少できる船首部の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の波浪中抵抗増加を低減させる方法として、船首形状を満載吃水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り、船首バルブと船首上部の間の満載吃水線近傍の船首端部に尖端縁を前方に向け平水面を貫通するように楔状付加物を装着したりして、水面に平行な断面を示す水線面形状で見たときの船首端部における水線の傾斜角を小さくして、正面からの波を正面に反射するのを小さくすることが行われている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
また、船首垂線（ＦＰ）より前方で、且つ、最大喫水線よりも上側のすべての水線面における、船体中心線上の船体前端の点と、船体前端から計った水平距離（０．０２×ＬOA）後方位置の垂直面と水線面形状との交点を結んだ直線の、船体中心線から計った角度γを、０°＜γ≦５０°に設定し、船首部分をできるだけ尖らせて、船首での前方への波反射、波崩れ現象を緩和して、波浪中抵抗増加を低減する肥大船が提案されている( 例えば、特許文献３参照。) 。
【０００４】
これらは、波浪中を航行する船体が受ける抵抗は、平水中で受ける抵抗の他に、波浪中での船体の運動によるエネルギーの無限遠方への散逸に起因する成分と、入射波の反射によるエネルギーの無限遠方への散逸に起因する成分に分けられると考え、水線面形状を船首端に向けて尖った形にすることによって特に反射の成分を低減させることを目的としている。
【０００５】
しかしながら、船体近傍で見たときに、これらの無限遠方に散逸するエネルギーの他に船首近傍で発生する破砕現象によるエネルギー消費も抵抗増加に繋がる。この破砕現象は特に肥大船のように船首が太った船型に顕著に見られる。この破砕現象は、非線形な現象であり、完全に解明されたわけではないが、出来るだけ非線形な影響を少なくすることが、砕破現象を低減させるのに効果があると考えられる。
【特許文献１】特開昭５８−１４９８８４号公報
【特許文献２】特開平０８−１４２９７４号公報
【特許文献３】特許第３２７９２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、船首部において、船体による水面の攪乱の度合を小さくすることにより、砕破現象を減少する等して、波浪中抵抗増加を低減することができる船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）から後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％以上５％以下の間の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアが傾斜を開始する位置を、満載喫水線よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％上側の位置より上で、且つ、満載喫水線よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の２％上側の位置より下の範囲内とする。
【０００８】
この船首フレアが傾斜を開始する位置とは、船首フレアの傾斜面と船首部の略垂直な船体部分が直線状に交差している場合は、その交点を言い、船首フレアの傾斜面と船首部の略垂直な船体部分が直線状に交差していない場合は、船首フレアの傾斜面の延長と船首部の略垂直な船体部分の延長との交点のことを言う。なお、船首フレアの傾斜面の延長線が定まらないときは、垂直線に対して３０°となる船首フレアの接線と船首部の略垂直な船体部分の延長との交点のことを言う。
【０００９】
この構成により、船首部の船首フレアの傾斜が始まる位置が高くなり、船体と水面の垂直方向の相対運動における船体の部分の変化率が小さくなる。従って、船体による水面の攪乱の度合が小さくなり、砕破現象が小さくなるので、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００１０】
なお、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）から後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％以上５％以下の間とするのは、この部分で砕破現象が発生し易いからであり、船首フレアが傾斜を開始する位置を、満載喫水線よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％上側の位置より上で、且つ、満載喫水線よりも垂線間長（Ｌｐｐ）の２％上側の位置より下の範囲内、即ち、０．５％Ｌｐｐ以上２％Ｌｐｐの範囲内とするのは、この範囲内とすることで、平水中の造波抵抗の減少だけでなく、砕破現象を低減する効果が生じるからである。この垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％上側の位置より上とするのは、これより低いと砕破現象を低減する効果が少なくなるからであり、また、垂線間長（Ｌｐｐ）の２％上側の位置より下とするのは、これより高いと船首甲板の面積を確保するのが難しくなるからである。
【００１１】
あるいは、上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアの傾斜の開始位置と満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアの位置とを結ぶ直線を垂直方向に対して３０°以上５０°以下とすると共に、船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）と船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の５％の位置と間で、船首フレアの横断面の形状において、船首フレアの傾斜の開始位置と満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアの位置とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度を、船長方向に関して前側から後側に向かって同じ又は徐々に減少させて形成する。
【００１２】
この構成によれば、船首部近傍の船首フレアの垂直方向に対する傾斜角度が全体的に適正な角度になるので、波面が船首フレア部分で上下変位する際に、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００１３】
なお、この傾斜角度を同じとするとは、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）と船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の５％の位置との間で、船首フレアの傾斜角度が同じ傾斜角度を維持することを言い、また、この傾斜角度を徐々に減少とは連続的な減少ではあるが、同じ傾斜角度を部分的に維持し、全体として減少するような場合も含む。この傾斜角度を同じにする構成にすると、船首フレアの傾斜部分が２次元曲げとなり、非常に工作性が良くなる。
【００１４】
また、上記の船舶の構成の両方を組み合わせた船舶の構成により、船体と水面の垂直方向の相対運動における船体の部分の変化率が小さくなる。つまり、水面又は船首部が上下に移動したときに、船体側が略垂直に近い状態となっているため、水面での出入りが円滑に行われ、この上下移動に起因する造波が小さくなる。そのため、船体による水面の攪乱の度合が小さくなり砕破現象が小さくなるので、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００１５】
上記の船舶において、船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）と船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の５％の位置と間において、船首フレアの傾斜の開始位置より上側で且つ満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の位置よりも下側の範囲内で、船首フレアの横断面における形状を、直線状、又は、上側若しくは船体中心側に凸となる形状に形成すると共に、船首フレアの接線の傾斜角度を垂直方向に対して０°以上７０°以下の範囲内とする。
【００１６】
この構成によれば、船首部近傍の船首フレアの垂直方向に対する傾斜角度が全体的に適正な角度になるので、波面が船首フレア部分で上下変位する際に、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００１７】
上記の船舶において、船舶の船長方向に関して船首垂線（Ｆ．Ｐ．）から後方の少なくとも垂線間長（Ｌｐｐ）の０．５％以上５％以下の間の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアが傾斜を開始する位置において、この開始位置より下側の船体部分とこの開始位置より上側の傾斜している船体部分との間を曲線で滑らかに連続させる。
【００１８】
この構成によれば、波面が船首フレア部分で上下変位する際に、船体の水線面形状の変化をより滑らかにすることができるので、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。なお、この曲線としては、円弧、楕円弧、サインカーブ（正接曲線）などを採用することができる。
【００１９】
また、上記の船舶は、方形係数Ｃｂが０．８０〜０．９０で、航海速力Ｖｓがフルード数Ｆｎ換算で０．１２〜０．１９の船舶である場合や垂線間長（Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に特に大きな効果を奏することができる。
【００２０】
この方形係数Ｃｂは、船舶の排水容積をＶとし、船の垂線間長をＬｐｐ、型幅をＢ、型喫水をｄとした時に、Ｃｂ＝Ｖ／（Ｌｐｐ×Ｂ×ｄ）となる無次元の値である。
【００２１】
このフルード数Ｆｎは、船速Ｖｓ（ｍ／ｓ）に関する無次元表示であり、船の垂線間長をＬｐｐ（ｍ），重力加速度をｇ（ｍ／ｓ2 ）とした時に、Ｆｎ＝Ｖｓ／（ｇ×Ｌｐｐ）1/2 となる無次元の値である。なお、航海速力Ｖｓは、計画速力等と呼ばれることもあるので、ここでも、航海速力の中に計画速力を含むものとする。
【００２２】
また、本発明は、満載喫水線よりも上側の船首形状に関するものであるので、満載喫水線より下の船体形状に関しては特に限定を必要としない。そのため、船首バルブの有無に関係なく本発明を適用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の船舶によれば、船首部において船首フレアの開始点を上に上げたり、船首フレアの傾斜を適当に選択したりすることで、船体と水面の垂直方向の相対変位における船体の水線面形状の変化率を小さくし、これによって船体による水面の攪乱の度合を小さくして砕破現象を減少することができ、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面を参照して本発明に係る船舶の実施の形態について説明する。この実施の形態の船舶は、船舶の排水容積をＶとし、船の垂線間長をＬｐｐ、型幅をＢ、型喫水をｄとした時の方形係数Ｃｂ＝Ｖ／（Ｌｐｐ×Ｂ×ｄ）が０．８０〜０．９０で、航海速力Ｖｓ（ｍ／ｓ）がフルード数Ｆｎ＝（Ｖｓ／（ｇ×Ｌｐｐ）1/2 ）換算で０．１２〜０．１９の船舶の場合に本発明の効果が大きいので、このような船舶を例にして説明する。なお、これらの船舶の内でも、垂線間長Ｌｐｐは１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に本発明は特に大きな効果を奏することができる。なお、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ2 ）とする。
【００２５】
図１及び図２に、本発明に係る第１の実施の形態の船舶１Ａの船首部形状を示す。図１に、実線Ａ０で船首垂線Ｆ．Ｐ．の横断面における船首フレアＦ０の形状を、実線Ａｓで船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの０．５％後方Ｘｓの横断面における船首フレアＦｓの形状を、実線Ａ１で船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの１．２５％後方Ｘ１の横断面における船首フレアＦ１の形状を、実線Ａ２で垂線間長Ｌｐｐの２．５％後方Ｘ２の横断面における船首フレアＦ２の形状を、実線Ａ３で垂線間長Ｌｐｐの５％後方Ｘ３の横断面における船首フレアＦ３の形状を示す。
【００２６】
また、図２に、この各横断面の位置Ｆ．Ｐ．（＝Ｘ０）、Ｘｓ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３（＝Ｘｅ）を示す。なお、Ｃ．Ｌ．は船体中心線を、Ｚ０は満載喫水線を、Ｚ１は上甲板を示す。また、比較のために、図９に従来船型を示すが、実線Ｗ０、Ｗｓ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３はそれぞれの位置Ｆ．Ｐ．（＝Ｘ０）、Ｘｓ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３（＝Ｘｅ）に対応する従来船型の横断面における船首フレアの形状を示す。
【００２７】
この第１の実施の形態の船舶１Ａでは、船舶１Ａの船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの０．５％の位置Ｘｓと５％の位置Ｘｅとの間、即ち、船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの０．５％以上５％以下の間の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアが傾斜を開始する位置を、満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長Ｌｐｐの０．５％上側の位置より上で、且つ、満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長Ｌｐｐの２％上側の位置より下の範囲内として構成される。
【００２８】
つまり、図１に示すように、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜の開始点ｐｓ、ｐ１〜ｐ３の満載喫水Ｚ０からの高さを示すＨｓ、Ｈ１〜Ｈ３が、０．００５Ｌｐｐ≦Ｈｓ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３≦０．０２Ｌｐｐとなるように船首部の形状を形成する。
【００２９】
この船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３が船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜を開始する位置とは、図１に示すように、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜面ｆｓ、ｆ１〜ｆ３と船首部の略垂直な船体部分ｖｓ、ｖ１〜ｖ３が直線状に交差している場合は、その交点を言い、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜面ｆｓ、ｆ１〜ｆ３と船首部の略垂直な船体部分ｖｓ、ｖ１〜ｖ３が直線状に交差していない場合は、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜面ｆｓ、ｆ１〜ｆ３の延長と船首部の略垂直な船体部分ｖｓ、ｖ１〜ｖ３の延長との交点ｐｓ、ｐ１〜ｐ３のことを言う。なお、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜面ｆｓ、ｆ１〜ｆ３の延長線が定まらないときは、垂直線に対して３０°となる船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の接線と船首部の略垂直な船体部分ｖｓ、ｖ１〜ｖ３の延長との交点のことを言う。
【００３０】
なお、この船首部の略垂直な船体部分ｖｓ、ｖ１〜ｖ３は、船体と水面の垂直方向の相対変位における船体の水線面形状の変化率を小さくするために、垂直方向に対して、０°から１０°が好ましく、更に、０°〜５°にするのがより好ましい。
【００３１】
この第１の実施の形態の船舶１Ａの構成により、船首部の船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜が始まる位置ｐｓ、ｐ１〜ｐ３が高くなり、船体と水面の垂直方向の相対変位における船体の水線面形状の変化率が小さくなる。従って、船体による水面の攪乱の度合が小さくなり、砕破現象等が小さくなるので、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００３２】
次に第２の実施の形態の船舶について説明する。図３又は図４に、実線Ｂ０で船首垂線Ｆ．Ｐ．の横断面における船首フレアＦ０の形状を、実線Ｂｓで船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの０．５％後方Ｘｓの横断面における船首フレアＦｓの形状を、実線Ｂ１で船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの１．２５％後方Ｘ１の横断面における船首フレアＦ１の形状を、実線Ｂ２で垂線間長Ｌｐｐの２．５％後方Ｘ２の横断面における船首フレアＦ２の形状を、実線Ｂ３で垂線間長Ｌｐｐの５％後方Ｘ３の横断面における船首フレアＦ３の形状を示す。
【００３３】
図３又は図４に示すように、この第２の実施の形態の船舶１Ｂは、船首垂線Ｆ．Ｐ．の船首フレアＦ０の横断面の形状において、船首フレアＦ０の傾斜の開始位置ｐ０と満載喫水線Ｚ０よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアＦ０の位置ｑ０とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度α０を垂直方向に対して３０°以上５０°以下とする。
【００３４】
また、それと共に、船舶１Ｂの船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．と船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの５％の位置Ｘｅとの間で、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の横断面の形状において、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜の開始位置ｐ０、ｐｓ、ｐ１〜ｐ３と満載喫水線Ｚ０よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の位置ｑ０、ｑｓ、ｑ１〜ｑ３とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度α０、αｓ、α１〜α３を、図３に示すように全て同じに形成するか、又は、図４に示すように徐々に減少させて形成する。即ち、α０≧αｓ≧α１≧α２≧α３に形成する。なお、この傾斜角度α０、αｓ、α１〜α３が徐々に減少とは連続的な減少ではあるが、同じ傾斜角度を部分的に維持し、全体として減少するような場合も含む。
【００３５】
この船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３、Ｆｓが船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜を開始する位置ｐ０、ｐｓ、ｐ１〜ｐ３は、第１の実施の形態と同様に定義される。
【００３６】
この第２の実施の形態の船舶１Ｂの構成により、船首部近傍の船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の垂直方向に対する傾斜角度α０、αｓ、α１〜α３が全体的に適正な角度になるので、波面が船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の部分で上下変位する際に、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００３７】
次に第３の実施の形態の船舶について説明する。図５又は図６に示すように、この第３の実施の形態の船舶１Ｃは、第１の実施の形態の船舶１Ａの構成に加えて、第２の実施の形態の船舶１Ｂの構成を加えて形成される。
【００３８】
図５又は図６に、実線Ｃ０で船首垂線Ｆ．Ｐ．の横断面における船首フレアＦ０の形状を、実線Ｃｓで船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの０．５％後方Ｘｓの横断面における船首フレアＦｓの形状を、実線Ｃ１で船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの１．２５％後方Ｘ１の横断面における船首フレアＦ１の形状を、実線Ｃ２で垂線間長Ｌｐｐの２．５％後方Ｘ２の横断面における船首フレアＦ２の形状を、実線Ｃ３で垂線間長Ｌｐｐの５％後方Ｘ３の横断面における船首フレアＦ３の形状を示す。
【００３９】
この第３の実施の形態の船舶１Ｃにおいては、第１の実施の形態の船舶１Ａと同様に、図５又は図６に示すように、船首フレアＦ１〜Ｆ３の傾斜の開始点ｐｓ、ｐ１〜ｐ３の満載喫水Ｚ０からの高さを示すＨｓ、Ｈ１〜Ｈ３が、０．００５Ｌｐｐ≦Ｈｓ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３≦０．０２Ｌｐｐとなるように船首部の形状を形成する。なお、この船首部の略垂直な船体部分ｖｓ、ｖ１〜ｖ３は、船体と水面の垂直方向の相対変位における船体の水線面形状の変化率を小さくするために、垂直方向に対して、０°から１０°が好ましく、更に、０°〜５°にするのがより好ましい。
【００４０】
更に、この第３の実施の形態の船舶１Ｃでは、第２の実施の形態の船舶１Ｂと同様に、図５又は図６に示すように、船首垂線Ｆ．Ｐ．の船首フレアＦ０の横断面の形状において、船首フレアＦ０の傾斜の開始位置ｐ０と満載喫水線Ｚ０よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアＦ０の位置ｑ０とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度α０を垂直方向に対して３０°以上５０°以下とする。
【００４１】
また、それと共に、船舶１Ｃの船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．と船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの５％の位置Ｘｅとの間で、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の横断面の形状において、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜の開始位置ｐ０、ｐｓ、ｐ１〜ｐ３と満載喫水線Ｚ０よりも２％Ｌｐｐ上側の船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の位置ｑ０、ｑｓ、ｑ１〜ｑ３とを結ぶ直線の垂直方向に対する傾斜角度α０、αｓ、α１〜α３を、図５に示すように全て同じに形成するか、又は、図６に示すように徐々に減少させて形成する。即ち、α０≧αｓ≧α１≧α２≧α３に形成する。なお、この傾斜角度α０、αｓ、α１〜α３が徐々に減少とは連続的な減少ではあるが、同じ傾斜角度を部分的に維持し、全体として減少するような場合も含む。
【００４２】
この船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３が船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜を開始する位置ｐ０，ｐｓ、ｐ１〜ｐ３や船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜角度α０、αｓ、α１〜α３の定義は第１及び第２のの実施の形態と同じである。
【００４３】
この構成により、第１の実施の形態と第２の実施の形態の両方の作用効果を発揮することができ、船体による水面の攪乱の度合が小さくなり、砕破現象等が小さくなるので、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００４４】
次に第４の実施の形態の船舶について説明する。図７に示すように、この第４の実施の形態の船舶１Ｄは、第１の実施の形態の船舶１Ａの構成に加えて、次のような構成にする。図７に、実線Ｄ０で船首垂線Ｆ．Ｐ．の横断面における船首フレアＦ０の形状を、実線Ｄｓで船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの０．５％後方Ｘｓの横断面における船首フレアＦｓの形状を、実線Ｄ１で船首垂線Ｆ．Ｐ．から垂線間長Ｌｐｐの１．２５％後方Ｘ１の横断面における船首フレアＦ１の形状を、実線Ｄ２で垂線間長Ｌｐｐの２．５％後方Ｘ２の横断面における船首フレアＦ２の形状を、実線Ｄ３で垂線間長Ｌｐｐの５％後方Ｘ３の横断面における船首フレアＦ３の形状を示す。
【００４５】
この第４の実施の形態の船舶１Ｄでは、船舶１Ｄの船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの０．５％の位置Ｘｓと５％の位置Ｘｅとの間、即ち、船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの０．５％以上５％以下の間の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアが傾斜を開始する位置ｐｓ、ｐ１〜ｐ３を、満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長Ｌｐｐの０．５％上側の位置より上で、且つ、満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長Ｌｐｐの２％上側の位置より下の範囲（斜線部）内として構成される。つまり、図７に示すように、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜の開始点ｐｓ、ｐ１〜ｐ３の満載喫水Ｚ０からの高さを示すＨｓ、Ｈ１〜Ｈ３が、０．００５Ｌｐｐ≦Ｈｓ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３≦０．０２Ｌｐｐとなるように船首部の形状を形成する。
【００４６】
更に、この第４の実施の形態の船舶１Ｄでは、図７に示すように、船舶１Ｄの船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．と船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの５％の位置Ｘｅと間において、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の傾斜の開始位置ｐ０、ｐｓ、ｐ１〜ｐ３より上側で且つ満載喫水線Ｚ０よりも２％Ｌｐｐ上側の位置よりも下側の範囲内で、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の横断面における形状を、直線状、又は、上側若しくは船体中心側に凸となる形状に形成すると共に、船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の接線の傾斜角度を垂直方向に対して０°以上７０°以下の範囲内とする。
【００４７】
なお、図７では、船首垂線Ｆ．Ｐ．から後方の垂線間長Ｌｐｐの０．５％の位置Ｘｓの船首フレアＦｓの一つの接線ｔｓの傾斜角度βｓが垂直方向に対して０°以上７０°以下の範囲内となっていることを示しているだけであるが、接線ｔｓは、一般的には、船首フレアＦｓの傾斜の開始位置ｐｓより上側で且つ満載喫水線Ｚ０よりも２％Ｌｐｐ上側の位置よりも下側の範囲内で変化し、それに伴って、傾斜角度βｓも変化する。この変化する傾斜角度βｓの全てが垂直方向に対して０°以上７０°以下の範囲内となるように構成される。また、この位置Ｘｓにおけるこの構成は、船首垂線Ｆ．Ｐ．と船首垂線Ｆ．Ｐ．から後方の垂線間長Ｌｐｐの５％の位置Ｘｅとの間で維持される。
【００４８】
この構成によれば、船首部近傍の船首フレアＦ０、Ｆｓ、Ｆ１〜Ｆ３の垂直方向に対する傾斜角度が全体的に適正な角度になるので、波面が船首フレア部分で上下変位する際に、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００４９】
そして、その他の実施の形態の船舶として、この船舶の船長方向に関して船首垂線Ｆ．Ｐ．と船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の垂線間長Ｌｐｐの５％の位置Ｘｅとの間において、船首フレアの傾斜の開始位置より上側で且つ満載喫水線よりも２％Ｌｐｐ上側の位置よりも下側の範囲内で、船首フレアの横断面における形状を、直線状、又は、上側若しくは船体中心側に凸となる形状に形成すると共に、船首フレアの接線の傾斜角度を垂直方向に対して０°以上７０°以下の範囲内とする構成を、上記の第２及び第３の実施の形態の船舶１Ｂ、１Ｃに対しても適用することができ、この適用により、更に、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００５０】
また、上記の第１〜第４及びその他の実施の形態の船舶１Ａ〜１Ｄで、船首部付近の船首フレアの横断面の形状において、船首フレアＦｓ、Ｆ１〜Ｆ３が傾斜を開始する位置ｐｓ、ｐ１〜ｐ３において、船首部の略垂直な船体部分ｖ０、ｖ１〜ｖ３と傾斜部分ｆ０、ｆ１〜ｆ３との間を曲線で滑らかに連続させて構成することが好ましい。この曲線としては、円弧、楕円弧、サインカーブ（正接曲線）などを採用する。この構成の採用により、波面が船首フレア部分で上下変位する際に、船体の水線面形状の変化をより滑らかにすることができるので、砕破現象が小さくなり、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００５１】
従って、上記の構成の船舶１Ａ〜１Ｄによれば、船首部の船首フレア形状を上記のように構成したので、船体と水面の垂直方向の相対変位における船体の水線面形状の変化率を小さくし、これによって船体による水面の攪乱の度合を小さくして砕破現象を減少することができ、波浪中抵抗増加を低減することができる。
【００５２】
なお、平水中を航海速力Ｖｓで航行している時の、ベルヌイの連続の式から導かれる船首中央部の淀み点の水面の盛り上がり量に相当する量としての水頭ｈは、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとし、ｈ＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算され、平水中の造波抵抗の減少のみならば、上限は１．５ｈ程度までの高さでよいが、本発明は、波浪中の船首部における水面と船首部の相対変位に起因する破砕現象に着目して、この破砕現象等による抵抗増加を減少させるべくなされたものであるので、下限を満載喫水線Ｚ０よりも垂線間長Ｌｐｐの０．５％上側の位置より上にして波浪中の砕破現象による波浪中抵抗増加を減少する。また、本発明では、上限は通常はこの１．５ｈよりも高くなる垂線間長Ｌｐｐの２％上側の位置までとし、波浪中の砕破現象による波浪中抵抗増加を減少する作用効果を維持しつつ、十分な船首甲板面積を確保できるようにしている。
【実施例】
【００５３】
これらの船首部形状の効果を確認するために、方形係数（Ｃｂ）が０．８５のバルクキャリアの船型において、実船の船長Ｌｐｐが２８０ｍで、航海速力が１５ノット（フルード数Ｆｎ＝０．１５）に対応する波浪中抵抗水槽実験を行った。
【００５４】
実施例１として、第１の実施の形態の船舶１Ａの構成とし、船長３．５ｍの模型船を用意した。この船型は図１に類似した船型である。また、実施例２として、第３の実施の形態の船舶１Ｃの構成とし、船長３．５ｍの模型船を用意した。この船型は図６に類似した船型である。
【００５５】
また、従来例として、同じバルクキャリアの船型において、船首部以外は実施例と同じ船型であるが、船首部には従来の船首部形状を採用した船長３．５ｍの模型船を用意した。この船首部の形状は、計画満載喫水Ｚ０以上では、水線面積が徐々に大きくなる形状である。この船型は図９に類似した船型である。
【００５６】
この水槽実験における波浪中抵抗試験結果を図８に示す。この図８は規則波の波長λを一定にした時の各船型の模型船の波浪中抵抗増加係数ＲAwを示す。実施例１をＡで、実施例２をＣで、従来例をＷで示す。この結果によれば、実施例１のＡと実施例２のＣは従来例のＷはより小さく、また、実施例２のＣは実施例１のＡより小さい。従って、実施例２が最も波浪中抵抗増加が少なくなることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の船舶の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【図２】図１の横断面位置を示す船舶の部分側面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の船舶の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の船舶の他の形状の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態の船舶の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【図６】本発明に係る第３の実施の形態の船舶の他の形状の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【図７】本発明に係る第４の実施の形態の船舶の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【図８】実施例１、２と従来例の波浪中抵抗試験結果の比較を示す図である。
【図９】従来技術における船舶の船首部の計画満載喫水の近傍の形状を示す部分正面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ．１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｗ  船舶
Ｃ．Ｌ．  船体中央線（センターライン）
Ｆ．Ｐ．  船首垂線
ｐｓ，ｐ１〜ｐ３    船首フレアの傾斜開始点
αｓ    船首フレアの傾斜角度
β    船首フレアの接線の傾斜角度
Ｘ０  横断面位置（船首垂線の位置：Ｆ．Ｐ．）
Ｘｓ  横断面位置（船首垂線より０．５％Ｌｐｐ後方）
Ｘ１  横断面位置（船首垂線より１．２５％Ｌｐｐ後方）
Ｘ２  横断面位置（船首垂線より２．５％Ｌｐｐ後方）
Ｘ３，Ｘｅ  横断面位置（船首垂線より５％Ｌｐｐ後方）
【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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