(57)【要約】【課題】船尾形状を改良することにより、船体抵抗のさらなる低減が可能となる船尾形状を提供すること。【解決手段】高速船舶の船尾底面３に対して隙間無く固定され、船体縦断面上の船尾底面３に対して後ろ下がりに傾斜した傾斜面５を有するウエッジ４を備えている船尾形状であって、ウエッジ４より下側に突出するとともに、ウエッジ４の圧力上昇部から船尾２の方向へ延びる整流板１０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速船舶の船尾底面に対して隙間無く固定され、船体縦断面上の前記船尾底面に対して後ろ下がりに傾斜した下面を有する水流偏向体を備えている船尾形状であって、
前記水流偏向体より下側に突出するとともに、前記水流偏向体の圧力上昇部から船尾方向へ延びる整流板を備えていることを特徴とする船尾形状。
【請求項２】
前記整流板が、前記水流偏向体の両側端に接して一対設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の船尾形状。
【請求項３】
前記整流板が、前記水流偏向体の中間部に一対または複数対設けられていることを特徴とする請求項１に記載の船尾形状。
【請求項４】
前記整流板の長さが、前記水流偏向体の高さに応じて複数対の対毎に異なることを特徴とする請求項３に記載の船尾形状。
【請求項５】
前記整流板が、平面視で船体前方側を開いたハの字状に設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の船尾形状。
【請求項６】
前記整流板が、船体前後方向から見て下方を開いたハの字状に設けられていることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の船尾形状。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばコンテナ船、フェリー、自動車用運搬船（ＰＣＣ）及びロールオンロールオフ船（ＲＯＲＯ）等の高速船舶に適した船尾形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速船舶が航海速力域において航行する際には、船首の流速よりも船尾の流速が速くなるために、この船尾の負圧が大きくなり、船首の沈下量に対して船尾の沈下量が大きくなる。従って、船体抵抗の観点からすると、船尾が肥大化した状態となり、船体全体の抵抗が急激に増加することになる。このような傾向は、フルード数Ｆｒが所定数（たとえば、０．３０）以上となる高速船舶において特に顕著である。
このような問題の解決策、すなわち船舶が航走する際の船体抵抗低減に有効な船尾形状として、トリムタブ、ウェッジ及びダックテイルと呼ばれるように、船尾端の形状に水平からやや後方下がりの傾斜を付けることが知られている。（たとえば、特許文献１及び２参照）
【特許文献１】特開２００１−２１９８９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１５４４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年の船舶においては、高速航走時の性能及び運行効率の向上がより一層求められている。このため、航走時の船体抵抗低減が重要となり、上述した従来の船尾形状を改良して船体抵抗をさらに低減することが望まれる。すなわち、船尾の沈下量低減により船体抵抗の向上を図る従来の船尾形状をさらに改良することにより、船体抵抗の低減をより一層向上させて運行効率を増すことが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、船尾形状を改良することにより、船体抵抗のさらなる低減が可能となる船尾形状を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の船尾形状は、高速船舶の船尾底面に対して隙間無く固定され、船体縦断面上の前記船尾底面に対して後ろ下がりに傾斜した下面を有する水流偏向体を備えている船尾形状であって、前記水流偏向体より下側に突出するとともに、前記水流偏向体の圧力上昇部から船尾方向へ延びる整流板を備えていることを特徴とするものである。
【０００５】
このような船尾形状によれば、水流偏向体より下側に突出するとともに、水流偏向体の圧力上昇部から船尾方向へ延びる整流板を備えているので、水流偏向体周辺の流れを整流するとともに、水流偏向体から外側へ向かう流れの形成を防止することができる。
【０００６】
上記の発明において、前記整流板は、前記水流偏向体の両側端に接して一対設けられていることが好ましく、これにより、水流偏光体の両端に設けられた整流板により、水流偏向体の外側へ向かう流れの形成を効率よく防止しながら整流することができる。
【０００７】
上記の発明において、前記整流板は、前記水流偏向体の中間部に一対または複数対設けられていることが好ましく、これにより、特に水流偏向体の高さが中央（船体中心線）部で高く左右で低くなる場合の整流を効率よく行うことができる。また、複数対の整流板を設けた場合には、船体中心線側の整流板が効率よく整流を行い、外側（船側）の整流板が外側に向かう流れの形成を防止する。なお、各対の整流板は、船体中心線の左右に対称に配置されることが好ましい。
この場合、前記整流板の長さは、前記水流偏向体の高さに応じて複数対の対毎に異なることが好ましく、これにより、整流板自身の抵抗を最小化することができる。
【０００８】
上記の発明において、前記整流板は、平面視で船体前方側を開いたハの字状に設けられていることが好ましく、これにより、水流偏向体の中央部（船体中心線）付近に流れを集めるようにして整流することができる。
【０００９】
上記の発明において、前記整流板は、船体前後方向から見て下方を開いたハの字状に設けられていることが好ましく、これにより、船底面に垂直または略垂直な整流板を取り付けてスムーズな整流を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明によれば、水流偏向体より下側に突出するとともに、水流偏向体の圧力上昇部から船尾方向へ延びる整流板を設けたことにより、この整流板が水流偏向体周辺の流れを整流し、水流偏向体による船体表面の圧力上昇効果をより一層向上させる。また、この整流板は、水流偏向体から外側へ向かう流れの形成を防止するので、この流れによる造波及び波崩れによる抵抗の増加を防止することができる。従って、本発明の船尾形状によれば、特に高速航走時の船体抵抗がさらに低減可能となるので、船舶の航走性能及び運行効率が向上するという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る船尾形状の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２において、（ａ）は水流偏向体を備えた高速船舶を示す側面図、（ｂ）は船尾底面部分の要部拡大図、（ｃ）は船尾底面部分の背面図（船体後方から見た図）である。
船体１の船尾２には、船尾２の底面部分である船尾底面３に対し、水流偏向体としてウエッジ４が、船体中心線ＣＬを中心として左右対称となるように取り付けられている。このウエッジ４は、船尾底面３に対して後ろ下がりの角度θとなるように傾斜させた傾斜面（下面）５の形成部分であり、船体１との間に隙間なく別部品を固定して取り付けたものでもよいし、あるいは、船尾底面３側に一体成形されたものでもよい。
【００１２】
上述したウエッジ４の概略的な形状は、側面形状を三角形状とし、ウエッジ後面６の形状を横長の長方形とした角柱形状である。そして、このウエッジ４を船尾船底３に取り付けた状態において、その平面形状は前端部側が前方に凸の略円弧状となる。また、ウエッジ４は、ウエッジ後面６が船尾２後端面となる船尾後面７に対して同一面となるように配置されている。このため、ウエッジ４は船尾２に対して後方に非突出状となるため、船体１の全長を増加させることはない。しかしながら、船体の全長を考慮しなければ、ウエッジ４は船尾後面７に対して突出状態となるよう配置されてもよい。
なお、このような水流偏向体のウエッジ４は、トリムタブやダックテイルとも呼ばれており、図中の符号７は船体１の船尾後面、８は船首、９はプロペラである。
【００１３】
また、後ろ下がりに傾斜する傾斜面５とは、船舶前進時の進行方向を前方とし、当該前方に対する逆方向を後方とした場合、船体１の後方に至るにつれて、徐々に下方に下降する下面を意味している。なお、以下の説明では、これら前後方向に直交する水平方向を、船体幅方向とし、船舶前進時の進行方向を基準として船体幅方向の左右を規定する。
ここで、高速船舶とは、船体１にウエッジ（水流偏向体）４を取り付けた場合、ウエッジ４で低減される抵抗が、ウエッジ４によって生じる抵抗に比べて大きくなり得る全ての船舶を意味するものであり、たとえばフルード数が０．３５以上の船舶が該当する。しかしながら、フルード数が０．３５より小さな船舶であっても、ウエッジ４で低減される抵抗力が大きくなり得る船舶については、船舶規模の大小を問わず全て含むものとする。
【００１４】
このように、高速船舶の船体１においては、船尾船底面３に対して傾斜面５を形成するウエッジ４が取り付けられることにより、船舶航行時には船体１に沿って水流が生じるため、船尾２においては、ウエッジ４の傾斜面５に沿って船体後方へ流れる水流が生じる。この水流は、傾斜面５に沿って下方側に偏向されるため、この偏向水流によって船尾２が上方へ押し上げられて船尾側の沈下量を低減することができる。従って、船尾２が沈下することによって生じていた抵抗を低減することができ、また、船体１の水平化を図ることによって安定性を高めることができる。このようなウエッジ４の作用は、ウエッジ４が左右対称に設けられていることから、船体中心線ＣＬの左右方向において略均等となる。
【００１５】
上述した船尾形状に対し、本発明では、たとえば図１に示す第１の実施形態のように、ウエッジ４より下側に突出するとともに、船尾船底面３の圧力上昇部の全域もしくは一部分に、前後方向に延びる整流板１０が設けられている。この場合の圧力上昇部とは、船尾船底３に沿った水流が傾斜面５に沿って下方側に偏向することにより、ウエッジ４の前方で船尾２を上方へ押し上げる圧力が発生する位置を意味している。
この整流板１０の取付範囲を決める圧力上昇部の範囲は、ウエッジ後端を後端として、長さは、例えば、概ねウエッジ４の高さを基準として６０倍程度か、あるいは、ウエッジ４の船長方向長さを基準として１０倍程度である。
【００１６】
図１に示す実施形態では、ウエッジ４の左右両側端に接して一対の整流板１０が設けられている。この整流板１０は、船尾船底３の面から下方へ向けて、あるいは、船尾船底３の面から略垂直に、船体１の外側へ向けて取り付けられた板状の部材である。整流板１０の前方部分は、船体抵抗とならないように、船尾船底３の面からの突出量が小さくなるように、あるいは、船尾船底３の面と同一面となるように配慮して取り付けられている。また、整流板１０の船尾端７側では、船体抵抗とならないように、ウェッジ４と略同じ高さを有するように、あるいは、ウェッジ４から突出するようにして、船尾船底３の面から下方に向けて取り付けられている。すなわち、整流板１０は、その板厚面を船尾船底３に当接させて溶接等により固定されている。
このような構成とすれば、ウエッジ４の左右両側端部に接して整流板１０が取り付けられているので、ウエッジ４に沿って後方へ流れる水流は、外側へ向かう流れが整流板１０によって規制される。すなわち、ウエッジ４に沿って後方へ向かう水流が整流板１０の規制を受けて整流されることにより、外側へ向かう流れはほとんどなくなり、流線に生じる乱れも小さなものとなる。この結果、ウエッジ４による船体表面の圧力上昇効果が向上するとともに、ウエッジ４の外側に向かう流れに起因する造波及び波崩れも抑制される。従って、ウエッジ４に整流板１０を組み合わせることにより、圧力上昇効果の向上により船体抵抗が低減され、さらに、造波及び波崩れの抑制による抵抗の増加も防止される。
【００１７】
続いて、本発明に係る船尾形状の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ウエッジ４Ａの断面形状が傾斜面５Ａを下に凸の曲面とされ、ウエッジ高さが船体１の中央部で高くなっている場合、左右一対の整流板１０Ａがウエッジ４Ａの中間部に設けられた構成を示している。すなわち、左右一対の整流板１０Ａは、ウエッジ４Ａの両端部ではなく、船体中心線ＣＬを挟んで左右対称となる途中位置に設けられている。この場合の整流板１０Ａについても、上述した整流板１０と同様に、船体抵抗とならないように配慮して取り付けられている。
なお、この場合のウエッジ４Ａは中央部が高い曲面であるから、船尾船底３に取り付けた状態において、前端部の平面形状は円弧状の曲線となる。
【００１８】
このような構成としても、ウエッジ４Ａによる船体表面の圧力上昇効果を向上させることができる。特に、本実施形態の整流板１０Ａは、ウエッジ高さが中央部で高く、左右両側で低い場合に好適であり、圧力上昇効果の高い中央部付近における整流効果をより一層高めることができる。
なお、本実施形態の整流板１０Ａは、船体幅方向にウエッジ高さが均一な場合においても適用可能であり、さらに、ウエッジ両端に取り付ける整流板１０との組合せも可能である。
【００１９】
また、上述した実施形態では、整流板１０Ａが左右一対設けられているが、たとえば図４に示す第１変形例のように、船体中心線ＣＬを挟んで左右対称に複数対（図示の例では２対）の整流板１０Ａを設けることで、より一層整流効果を増すことができる。この場合の整流板１０Ａについても、上述した整流板１０と同様に、船体抵抗とならないように配慮して取り付けられている。このような構成では、中央付近の整流板１０Ａが圧力上昇効果の高い中央付近の整流効果をより一層向上させるとともに、左右両側の整流板１０Ａが外側へ向かう流れを抑制して、造波及び波崩れによる抵抗増加を防止することができる。
【００２０】
また、上述した実施形態においては、たとえば図５に示す第２変形例のように、対毎に長さの異なる整流板１０Ａ，１０Ｂを取り付けた構成を採用してもよい。この場合、整流板１０Ａ，１０Ｂは、それぞれの整流板取付位置におけるウエッジ高さに応じて、最適な長さに調整される。すなわち、ウエッジ高さが高い中央部に位置する整流板１０Ａの長さを長く設定するとともに、ウエッジ高さが低い左右両側の整流板１０Ｂの長さを短く設定している。なお、この場合の整流板１０Ａ，１０Ｂについても、上述した整流板１０と同様に、船体抵抗とならないように配慮して取り付けられている。
このような構成とすれば、上述した実施形態と同様に、ウエッジ４Ａによる船体表面の圧力上昇効果を向上させることができる。そして、整流による圧力上昇効果の大小に応じて整流板１０Ａ，１０Ｂの長さを変えることで、整流板１０Ａ，１０Ｂ自体により生じる抵抗を最小限に抑え、船尾形状全体としての抵抗低減効果を向上させることができる。すなわち、突起物である整流板自体の抵抗を最小限に抑えることで、整流板を取り付けたことによる抵抗低減効果の相殺減少分を低減することができる。
【００２１】
また、上述した実施形態においては、たとえば図６に示す第３変形例のように、平面視で船体前方側をハの字状に開いた整流板１０Ｃを取り付けた構成としてもよい。すなわち、整流板１０Ｃは、船体中心線ＣＬを挟んで左右対称の各対が、船体前方を船体幅方向に広く開いて後方に狭められたハの字状に取り付けられている。この場合、整流板１０Ｃの船体中心線ＣＬに対する傾斜角度は、流れと交差して抵抗にならないようにするため、たとえば０°〜１０°程度の範囲に設定することが好ましい。なお、この場合の整流板１０Ｃについても、上述した整流板１０と同様に、船体抵抗とならないように配慮して取り付けられている。
このような構成とすれば、上述した実施形態と同様に、ウエッジ４Ａによる船体表面の圧力上昇効果を向上させることができる。そして、整流板１０Ｃには、高さの高いウエッジ４Ａの中央付近へ向けて流れを整流するように傾斜角度が設けられているので、船体表面の圧力上昇効果をより一層向上させることができる。
【００２２】
また、上述した実施形態においては、たとえば図７に示す第４変形例のように、船体前後方向から見て下方を開いたハの字状に設けられている整流板１０Ｄを取り付けた構成を採用してもよい。すなわち、整流板１０Ｄは、船体中心線ＣＬを挟んで左右対称となる各対が、下方を広く開いて船尾船底３側となる上方に狭められたハの字状に取り付けられている。この場合、整流板１０Ｄの鉛直線に対する傾斜角度は、たとえば０°〜１０°程度の範囲に設定することが好ましい。なお、この場合の整流板１０Ｄについても、上述した整流板１０と同様に、船体抵抗とならないような配慮がなされている。
このような構成とすれば、上述した実施形態と同様に、ウエッジ４Ａによる船体表面の圧力上昇効果を向上させることができる。特に、船体１の船底が水平でない場合、船底面に対して垂直な整流板１０Ｄを取り付けることができるので、スムーズな整流が可能となり、この結果、船体表面の圧力上昇効果をより一層向上させることができる。
【００２３】
上述した各変形例の整流板１０Ａ〜１０Ｄは、船体１やウエッジ４Ａ等に応じて、適宜組み合わせて採用することも可能である。すなわち、図５に示した整流板１０Ｂを平面視でハの字状に開いたり、あるいは、船体前後方向から見てハの字状に開くなど、種々の組合せが可能である。
【００２４】
上述したように、本発明の船尾形状によれば、水流偏向体のウエッジ４，４Ａより下側に突出するとともに、船尾船底面３の圧力上昇部から船尾方向へ延びる整流板１０，１０Ａ〜１０Ｄを設けたことにより、この整流板１０，１０Ａ〜１０Ｄがウエッジ周辺の流れを整流し、ウエッジ４，４Ａによる船体表面の圧力上昇効果をより一層向上させる。
また、この整流板１０，１０Ａ〜１０Ｄは、ウエッジ４，４Ａから外側へ向かう流れの形成を防止した整流を行うので、外向きの流れによる造波及び波崩れに起因する抵抗の増加を防止することができる。
【００２５】
従って、本発明の船尾形状は、特に高速航走時の船体抵抗をより一層低減可能することができるので、船舶の航走性能や運行効率を向上させることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る船尾形状の第１の実施形態を示しており、（ａ）は船尾船底部分の要部拡大図、（ｂ）は船尾底面部分を示す背面図である。
【図２】水流偏向体（ウエッジ）を備えた高速船舶を示しており、（ａ）は高速船舶の側面図、（ｂ）は（ａ）の船尾底面部分を示す要部拡大図、（ｃ）は（ａ）の船尾底面部分を示す背面図である。
【図３】本発明に係る船尾形状の第２の実施形態を示しており、（ａ）は船尾船底部分の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の底面図である。
【図４】図３に示した第２の実施形態の第１変形例を示す底面図である。
【図５】図３に示した第２の実施形態の第２変形例を示す底面図である。
【図６】図３に示した第２の実施形態の第３変形例を示す底面図である。
【図７】図３に示した第２の実施形態の第４変形例を示しており、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    船体
２    船尾
３    船尾底面
４，４Ａ    ウエッジ（水流偏向体）
５，５Ａ    傾斜面（下面）
１０，１０Ａ〜Ｄ    整流板
【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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