(57)【要約】【課題】船尾で発生する船尾波によるウォータ・ジェット推進装置への衝突を防止したウォータ・ジェット推進船を提供する。【解決手段】船体の船尾に配設されたウォータ・ジェット推進装置１０と、ウォータ・ジェット推進装置１０が配設された領域に対応する船尾の所定領域に設けられた船体の船底４から突出する抵抗体６とをウォータ・ジェット推進船に設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の船尾に配設されたウォータ・ジェット推進装置と、
前記ウォータ・ジェット推進装置が配設された領域に対応する前記船尾の所定領域に設けられた前記船体の船底から突出する抵抗体と、
を備えることを特徴とするウォータ・ジェット推進船。
【請求項２】
前記抵抗体は、前記船体に対して固定されたものであることを特徴とする請求項１に記載のウォータ・ジェット推進船。
【請求項３】
前記抵抗体は、前記船体の船底から進退可能であることを特徴とする請求項１に記載のウォータ・ジェット推進船。
【請求項４】
前記ウォータ・ジェット推進装置の所定部分に配設した濡れ検知センサと、前記濡れ検知センサの検知結果に基づいて前記抵抗体の進退を制御するコントローラとを備えることを特徴とする請求項３に記載のウォータ・ジェット推進船。
【請求項５】
船体の船尾にウォータ・ジェット推進装置を備えたウォータ・ジェット推進船であって、
前記ウォータ・ジェット推進船が前進航行中に前記船体の船尾端から発生する船尾波の立ち上がりを制御する船尾波制御部材を設けたことを特徴とするウォータ・ジェット推進船。
【請求項６】
前記船尾波制御部材は、前記船尾波制御部材を設けない場合に比べて、船尾波の立ち上がり位置を船尾端から遠ざけることを特徴とする請求項５に記載のウォータ・ジェット推進船。
【請求項７】
船体の船尾領域にウォータ・ジェット推進装置が配設された船舶の改修方法であって、
前記船舶が前進航行中に前記船体の船尾端から発生する船尾波の立ち上がりを制御する船尾波制御部材を前記船体に取付けることを特徴とする船舶の改修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータ・ジェット推進船に関し、特に高速航行時におけるウォータ・ジェット推進装置への船尾波の衝突を防止したウォータ・ジェット推進船に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水を高速で噴出する際に生じる反動推力で船を推進させるウォータ・ジェット推進船は、船底に設けられた取水口より吸い込まれた海水をインペラにて加圧して船尾部にあるノズルからジェット噴流として後方に噴射させる。ウォータ・ジェットは、プロペラ等の他の推進機よりも高速性能が優れているため、高速船に適している。
ウォータ・ジェット推進船は、ウォータ・ジェットを船体の後方に向けて噴射して前進することができるのみならず、噴射されたウォータ・ジェットを例えばフラップに衝突させることにより船体を後進させることもできる。ここで、前進時のウォータ・ジェットを前進ジェット水流と、また後進時のウォータ・ジェットを後進ジェット水流と呼ぶことにする。
【０００３】
後進ジェット水流が船体に直接衝突することを避けるために、船尾端を傾斜底壁として切り欠き部を設けることが行なわれていた。ところが、船尾端を切り欠いた場合、低速域から中速域にかけて推進抵抗が著しく増大する。そこで、特開平７−２３７５７６号公報は、船尾端の傾斜底壁の下端部に、船底壁の幅方向にわたる可動フラップを船底壁に沿って船尾側に出退自在に設けるとともに、後進航行時に可動フラップを船首側に退入させるフラップ出退シリンダを設けることを提案している。つまり、前進航行時にはフラップを出しておくことにより推進抵抗の増大を防止するのである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２３７５７６号公報（第１頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−２３７５７６号公報の提案によれば、フラップを出しているときには、切り欠きのない平坦な船底となる。ところが、このような平坦な船底を有するウォータ・ジェット推進船を高速で航行すると船尾波Ｗが発生する。図４（ｂ）に示すように、この船尾波Ｗは水面から急激に立ち上がるため、船尾に取付けられたウォータ・ジェット推進装置に衝突する。そのため、ウォータ・ジェット推進装置の損傷、あるいは性能の低下を招来する。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、船尾で発生する船尾波によるウォータ・ジェット推進装置への衝突を防止したウォータ・ジェット推進船を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明のウォータ・ジェット推進船は、船体の船尾に配設されたウォータ・ジェット推進装置と、ウォータ・ジェット推進装置が配設された領域に対応する船尾の所定領域に設けられた船体の船底から突出する抵抗体とを備えることを特徴としている。
本発明によるウォータ・ジェット推進船は、船体の船底から突出する抵抗体の存在により、航行中に船尾波の立ち上がりを船尾端から遠ざけるように制御する。このように本発明のウォータ・ジェット推進船は、船尾波の立ち上がりを制御することにより、船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突を回避することを可能とする。
【０００８】
ここで、図１０に基づいて船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突回避の可能性を示す実験について説明する。図１０において、（ａ）は実験条件を説明する図、（ｂ）は実験結果を示す図である。
この実験は、実船を模擬した模型船の船体２の船尾端３に板状の抵抗体６を船底４から所定量だけ突出させて取付ける。また、船尾端３から所定距離だけ離間した位置に測定用バーＢを立設する。測定用バーＢの所定位置をゼロ（０）とし、これを基準として鉛直方向の位置をｙとする。水流が発生している水面に船体２を浮かべる。ただし、船体２は水流によって流されないように固定しておく。したがって、船体２は水面上を模擬的に航行していることになり、船尾端３から船尾波が発生する。水流を種々変えつつ船尾波が測定用バーＢに衝突した位置を測定した。
【０００９】
その結果を図１０（ｂ）に示してある。なお、図１０（ｂ）において、縦軸は測定用バーＢに対する船尾波の衝突位置を、また横軸は水流を実船の航行速度に換算した値（ノット）を示している。また、図１０（ｂ）において、「本発明」は抵抗体６を取付けた模型船による実験結果を、「従来」は抵抗体６を取付けていない模型船による実験結果を示している。
図１０（ｂ）に示すように、従来の船舶によれば、船舶の航行速度（船速）によらず船尾波は測定用バーＢの基準位置以上のほぼ一定の位置で測定用バーＢに衝突している。これに対して本発明による船舶は、測定用バーＢの基準値以下の位置で船尾波が測定用バーＢに衝突している。しかも、航行速度が速くなるほど、測定用バーＢへの衝突位置が低くなっている。
本発明は、このような抵抗体６による船尾波の立ち上がり制御作用を利用して、船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突を回避せんとするものである。
【００１０】
本発明のウォータ・ジェット推進船において、抵抗体は、船体に対して固定した固定タイプとすることができるし、船体の船底から進退可能な可動タイプとすることもできる。
固定タイプの場合には、船体に対して取り付けた後には特別な処理・操作を行う必要がないため、保守性に優れる。
可動タイプの場合には、船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突を回避したいときにのみ、船底から抵抗体を突出させることができる。したがって、抵抗体が航行時の推進抵抗となることを抑制することができる。
可動タイプの場合には、ウォータ・ジェット推進装置の所定部分に配設した濡れ検知センサと、濡れ検知センサの検知結果に基づいて抵抗体の進退を制御するコントローラとを備えることが望ましい。船員の判断によって抵抗体を進退させることもできるが、船尾波がウォータ・ジェット推進装置に衝突したことを濡れ検知センサで検知し、この検知結果に基づいて抵抗体を進退させることが有効である。船員による操作の煩雑性を回避することができる。
【００１１】
本発明によれば、船体の船尾にウォータ・ジェット推進装置を備えたウォータ・ジェット推進船であって、ウォータ・ジェット推進船が前進航行中に船体の船尾端から発生する船尾波の立ち上がりを制御する船尾波制御部材を設けたことを特徴とするウォータ・ジェット推進船が提供される。船尾波の立ち上がりの制御は、ウォータ・ジェット推進装置への船尾波の衝突を回避することを目的としている。
【００１２】
本発明のウォータ・ジェット推進装置において、船尾波制御部材は、当該船尾波制御部材を設けない場合に比べて、船尾波の立ち上がり位置を船尾端から遠ざけるものとする。そうすることにより、船尾波をウォータ・ジェット推進装置の下方を通過させることが可能となる。
【００１３】
本発明は、新造船に対して適用できるのはもちろんであるが、既存船に対しても適用できる。したがって本発明は、  船体の船尾領域にウォータ・ジェット推進装置が配設された船舶の改修方法であって、船舶が前進航行中に船体の船尾端から発生する船尾波の立ち上がりを制御する船尾波制御部材を船体に取付けることを特徴とする船舶の改修方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は本実施の形態における船舶１の側面図、図２は船舶１に取付けてあるウォータ・ジェット推進装置１０の詳細図、図３は船舶１の船尾方向から見た正面図である。
図１および図３に示すように、船舶１には、その船体２の船尾３にウォータ・ジェット推進装置１０が３基配設されている。
【００１５】
ウォータ・ジェット推進装置１０は、図２に示すように、船体２内に配置された図示しないエンジンに連結された駆動軸１１でインペラ１２が回転駆動されるのに伴い、インペラ１２の回転により船底４の開口部１３から吸込ダクト１４を通じ吸い込まれた水がノズル１５内に配設された図示しない静翼を通り抜けてノズル１５から後方へウォータ・ジェットとして噴出される。
【００１６】
ノズル１５の後方には、中空状の操舵バケット１６が配設されている。操舵バケット１６は、後部開口１６ａと底部開口１６ｂとを有している。底部開口１６ｂには、後述の垂直下方向へ向かうウォータ・ジェットの流れを前方へ転流させる複数の湾曲した転流板２０が配設されている。なお、本実施の形態において、船首方向を前方と、船尾方向を後方ということにする。
【００１７】
操舵バケット１６内には、揺動軸１９ｃを中心にして揺動するフラップ１９が配設されている。フラップ１９は、ａの位置とｂの位置との間を揺動する。フラップ１９はａに位置するときに転流板２０の相互間に形成された流路を閉塞する。また、フラップ１９はｂに位置するときには操舵バケット１６の後部開口１６ａを閉塞する。そして、後述するように、船舶１が前進する際にフラップ１９はａに位置し、船舶１が後進する場合にはフラップ１９はｂに位置する。
フラップ１９はシリンダ１７の伸縮動作により揺動する。つまり、操舵バケット１６上に揺動可能に配設されたシリンダ１７の伸縮動作が、アーム１８を介することによりフラップ１９はａの位置とｂの位置とを揺動する。
【００１８】
図２および図３に示すように、船体２の船尾端３には、その一端が船底４から突出するように抵抗体６が配設されている。なお、図３は、理解を容易にするために、ウォータ・ジェット推進装置１０の構造を簡略化しているとともに、抵抗体６の船底４からの突出量を誇張して示している。抵抗体６は、船舶１の前進時に、船尾端３において発生した船尾波が操舵バケット１６に衝突することを防止するために配設されている。また、抵抗体６は、図３に示すように、３基のウォータ・ジェット推進装置１０が配設された各々の領域に対応する船尾３の対応する所定の領域に配設されている。
【００１９】
次に、上述したウォータ・ジェット推進装置１０の動作について説明する。
船舶１を前進させるときには、シリンダ１７を操作して操舵バケット１６内のフラップ１９をａに位置させる。操舵バケット１６の後部開口１６ａは開放状態となる。そうすると、ノズル１５から噴出されたウォータ・ジェットは、操舵バケット１６内を通過してさらに後方に向けて噴出することにより前進の推進力を船舶１に与える。
【００２０】
船舶１を後進させるときには、シリンダ１７を操作して操舵バケット１６内のフラップ１９をｂに位置させる。操舵バケット１６の後部開口１６ａはフラップ１９によって閉塞される一方、底部開口１６ｂは開放される。ノズル１５から噴出されたウォータ・ジェットは、フラップ１９に衝突してほぼ垂直下方に向きを変える。垂直下方に向きを変えたウォータ・ジェットは、後方に向けて円弧状に湾曲した転流板２０に沿って前方に噴出される。これにより、後進の推進力を船舶１に与える。
なお、フラップ１９をａおよびｂの中間に位置させることにより、ノズル１５から噴出されたウォータ・ジェットを後方および前方に噴出させることにより、船舶１を所定位置に停止させることも可能である。
【００２１】
次に、抵抗体６について説明する。抵抗体６は、前述したように、船舶１の前進時に船尾端３において発生する船尾波が操舵バケット１６に衝突することを防止するために配設されている。図４を参照しつつ抵抗体６の作用、効果を説明する。
【００２２】
図４は船尾波Ｗがの形態を模式的に示す図であって、（ａ）は本実施の形態による船舶１の場合を示し、（ｂ）は従来の船舶の場合を示している。
図４（ｂ）に示すように、船舶が矢印方向に前進する際に、船体１０２の船底１０４で発生した船尾波Ｗが船尾端１０３から船体１０２の後方に噴射される。船尾端１０３から噴射される船尾波Ｗの、船底１０４を基準とする最大到達高さをＨとする。また、船尾端１０３から最大到達高さＨが得られる地点までの水平方向の距離をＬ２とする。従来の船舶は、船尾波Ｗが通過する位置に操舵バケット（図示せず）が存在していたために、操舵バケットに船尾波Ｗが衝突していたといえる。
【００２３】
本実施の形態による船舶１は、図４（ａ）に示すように、船体２の船尾端３に抵抗体６を配設した。この抵抗体６は、その一部が船底４よりも下方に突出している。抵抗体６を設けることにより、船舶１が矢印方向に前進する際に船尾端３から発生する船尾波Ｗの通過経路を制御することができる。より具体的には、船尾波Ｗの最大到達高さＨが得られる地点までの水平方向の距離Ｌ１を、図４（ｂ）で示した抵抗体６を有しない従来の船舶のＬ２よりも長くすることができる。すなわち、本実施の形態による船舶１においても船尾波Ｗは発生するものの、船尾波Ｗが操舵バケット１６が存在する位置よりもさらに後方で操舵バケット１６が存在する高さに到達するため、操舵バケット１６に船尾波Ｗは衝突しない。
【００２４】
抵抗体６は、船舶１の前・後進に対する抵抗となるから、船舶１の推進効率を低下させる要因となる。そこで本実施の形態による船舶１では、推進効率低下を最小限に抑えるために、図３に示すように、抵抗体６をウォータ・ジェット推進装置１０に対応する領域のみに設けている。ウォータ・ジェット推進装置１０が存在しない領域であれば船尾波Ｗが図４（ｂ）のような経路を通っても支障がないからである。
ただし、本発明は、ウォータ・ジェット推進装置１０に対応する位置のみに抵抗体６を設けることを必須とするものではない。船尾端３の幅方向全域に抵抗体６を設けることも可能である。
【００２５】
抵抗体６が船底４から突出する量（長さ）は、船体２の大きさ、操舵バケット１６の配設位置、船舶１の航行速度といった諸条件に応じて定める必要がある。本発明者等の予備的な実験結果に基づけば、船体長が５０〜１００ｍ程度の船舶１において、２０ｍｍ程度の突出量で操舵バケット１６への船尾波Ｗの衝突を回避することが可能になる。
【００２６】
以上のように、抵抗体６を備えた本実施の形態による船舶１は、船尾波Ｗの立ち上がりを制御することにより、操舵バケット１６への船尾波Ｗの衝突を回避することができる。しかも、本実施の形態による船舶１は、抵抗体６を配設するという極めて簡易かつ低コストな構成によって、操舵バケット１６への船尾波Ｗの衝突を回避することができる特徴を有している。
【００２７】
以上説明した例では、抵抗体６を船尾端３に配設した例を示したが、図５（ａ）に示すように、船尾端３から所定の間隔を隔てた船底４に抵抗体２６を配設することができる。もちろんこの間隔は、操舵バケット１６への船尾波Ｗの衝突を回避できるように設定する必要がある。
また、抵抗体６は矩形状に限らず、図５（ｂ）に示すように、その外周が円弧状の曲線をなしていても構わない。
【００２８】
以上で示した抵抗体６（２６）は、船底４から突出する部分が船底４に対して垂直をなしている。先にも説明したように、抵抗体６（２６）は、船舶１の前進に対する抵抗となる。そのため、この抵抗を小さくすることが望ましい。そこで、図６（ａ）に示すように、抵抗体３６を、船底４からの突出部分を船底４に対して傾斜させることができる。また、この突出部分を、図６（ｂ）に示すように台形状にすることができる。抵抗体３６をこのような形態とすることにより、前進に対する抵抗を抑制しつつ、操舵バケット１６への船尾波Ｗの衝突を回避することができる。
【００２９】
なお、図６に示した抵抗体３６は、船舶１の後進時には抵抗が大きくなるが、後進の頻度は前進に比べて少ないので、船舶１の航行に対する影響は微小である。また、後進時の抵抗を抑制するためには、図７に示すように、抵抗体４６を、三角形断面を有するものとし、これを船底４に配設することも有効である。
【００３０】
以上で説明した抵抗体６（２６，３６，４６）は、船体２に対して固定されているために、その一部が常時船底４から突出している。ところが、船舶１の航行速度が遅い場合には、抵抗体６（２６，３６，４６）を設けなくても操舵バケット１６へ船尾波Ｗが衝突しないこともある。また、船尾波Ｗは、同一の船舶１であっても航行している海域の波の高さによってその経路は変動し得る。一方で、抵抗体６（２６，３６，４６）は、船舶１の推進効率を低下させる。したがって、必要な場合にのみ抵抗体６（２６，３６，４６）を船底４から突出できる形態とすることにより、操舵バケット１６への船尾波Ｗの衝突を回避しつつ、推進効率の低下を最小限に抑えることができる。その形態を図８および図９に示している。
【００３１】
図８において、抵抗体５６は、船尾端３に固定された固定部５６ａと、固定部５６ａに対して回動する可動部５６ｂとから構成されている。可動部５６ｂの先端部にはアーム２２を介してシリンダ２３が取付けられている。シリンダ２３は図示しない回動軸によって船体２に回動可能に取付けられている。シリンダ２３を操作することにより、可動部５６ｂは図８（ａ）に示すように船底４から垂下する状態から、図８（ｂ）に示すように船底４に平行な状態まで可動する。
【００３２】
操舵バスケット１６の下面には、濡れ検知センサ２４が取付けられている。この濡れ検知センサ２４は、例えば海水が接触したことによる抵抗値の変化を検出するタイプのセンサを用いることができる。
濡れ検知センサ２４にはコントローラ２５が接続されており、濡れ検知センサ２４に船尾波Ｗが接触したことの情報を受信する。コントローラ２５は、濡れ検知センサ２４に船尾波Ｗが接触したことの情報を受信すると、図８（ａ）に示すように、可動部５６ｂが船底４から垂下するようにシリンダ２３を制御する。また、コントローラ２５は、濡れ検知センサ２４に船尾波Ｗが接触したことの情報を受信しないときには、図８（ｂ）に示すように可動部５６ｂが船底４と平行になるようにシリンダ２３を制御する。
【００３３】
以上のように図８に示した形態によれば、操舵バケット１６（濡れ検知センサ２４）に船尾波Ｗが接触するような状況になった場合にのみ、抵抗体５６の可動部５６ｂが船底４から突出されるため、船舶１の推進効率低下を最小限に抑えることができる。
【００３４】
図８では固定部５６ａと可動部５６ｂとから構成される抵抗体５６を示したが、図９に示すようにモータ２７の駆動により昇降するタイプの抵抗体６６とすることもできる。他の部分は、図８と同様である。
コントローラ２５は、濡れ検知センサ２４に船尾波Ｗが接触したことの情報を受信すると、図９（ｂ）に示すように抵抗体６６を降下するようにモータ２７を制御する。また、コントローラ２５は、濡れ検知センサ２４に船尾波Ｗが接触したことの情報を受信しないときには、図９（ａ）に示すように抵抗体６６を上昇させるようにモータ２７を制御する。
図９に示した形態も操舵バケット１６（濡れ検知センサ２４）に船尾波Ｗが接触するような状況になった場合にのみ、抵抗体６６の一部を船底４から突出させるため、船舶１の推進効率低下を最小限に抑えることができる。
【００３５】
以上、本発明に包含される実施の形態を説明してきたが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
例えば、本発明は、新造船に対して適用できるのはもちろん、既存の船に対して適用できることは言うまでもない。例えば、船尾端３に平板状の抵抗板６を取付けるという補修作業を行うことにより、既存の船であっても本発明の効果を享受することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突を回避することができる。しかも、船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突回避は、船尾のいずれかの領域に抵抗体を取付けるという簡易な手段によって実現できる。
また、本発明では、抵抗体を船底から傾斜させる形態にする、あるいは可動式の抵抗体を採用することにより、推進効率の低下を抑制しつつ、船尾波のウォータ・ジェット推進装置への衝突を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における船舶を示す側面図である。
【図２】本実施の形態における船舶の船尾部分を示す拡大図である。
【図３】本実施の形態における船舶の船尾方向から見た拡大正面図である。
【図４】船舶の船尾端から生ずる波の形態を模式的に示す図であって、（ａ）は本実施の形態の場合を示し、（ｂ）は従来の船舶の場合を示す図である。
【図５】本実施の形態における船舶の変形例を示す図である。
【図６】本実施の形態における船舶の変形例を示す図である。
【図７】本実施の形態における船舶の変形例を示す図である。
【図８】本実施の形態における船舶の変形例を示す図である。
【図９】本実施の形態における船舶の変形例を示す図である。
【図１０】本発明による船舶の効果を確認した実験を説明するための図であり、（ａ）は実験条件を説明する図、（ｂ）は実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１…船舶、２…船体、３…船尾端、４…船底、５…船側、６，２６，３６，４６…抵抗体、１０…ウォータ・ジェット推進装置、１１…駆動軸、１２…インペラ、１３…開口部、１４…吸引ダクト、１５…ノズル、１６…操舵バケット、１７，２３…シリンダ、１８，２２…アーム、１９…フラップ、２０…転流板、２４…濡れ検知センサ、２５…コントローラ、２７…モータ
【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】
2004262386.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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