(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶（１）の左右舷のビルジ部領域（９・９）に、それぞれに長手方向に設けられるビルジキール（１０）において、該ビルジキール（１０）は、細長体により構成し、該ビルジキール（１０）の側面視形状は、曲線の凹凸の状態が変わる点である変曲点を２つ具備し、該船舶（１）の前方からはまず凹型円弧状で始まり、中央部付近に１つ目の変曲点（Ｂ１）を構成し、該変曲点（Ｂ１）の後部は凸型円弧状が続き、該凸型円弧状が続いた後に、２つ目の変曲点（Ｂ２）を構成し、該変曲点（Ｂ２）の後部は続いて緩やかな凹型円弧状としたことを特徴とする舶用ビルジキール。
【請求項２】
請求項１記載の舶用ビルジキールにおいて、前記ビルジキール（１０）の前半部の凹型の下端と、後半部の凹型の上端との距離（ｃ）は、少なくとも船体のビルジ部領域（９）を越えない高さとしたことを特徴とする舶用ビルジキール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の左右舷それぞれに長手方向に設けられるビルジキールの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
波浪中を航走する船舶は、波浪の作用により動揺する。特に、動揺のうち横揺（以下、ローリングと表現する）は、船上での快適性や作業性を損ね、とりわけ過大なローリングは、船舶の転覆を誘発する場合もある。したがって、ローリング防止は、船舶にとって重要な課題であった。従来、ローリング防止の一技術として、ビルジキールと称されるローリング防止用の板が、船体横の底部に取り付けられてきた。特許文献１は、小型船舶のビルジキールの一例を開示している。
【特許文献１】特許第３３２０８０１号公報
【０００３】
一般的に、ビルジキールは、船舶の左右舷に長手方向に２枚の細板が溶接等により固設される。すなわち、船舶のローリングに伴うビルジキール渦の効果（造渦減衰）により、ローリングの減少を図ることができる。ビルジキールのサイズは船舶により異なるが、例えば、遠洋マグロ延縄漁船では、長さは船長さの１／３から１／２、幅は０．５ｍ程度に到る。特に、中小型船舶である漁船は、船体規模が小さいため波浪の影響を受けやすく、荒天下の航海・操業を余儀なく強いられる。したがって、ローリング防止対策は不可欠であり、船体サイズに比べて過大なビルジキールが取り付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
他方、ビルジキールは、船体に取り付けられる付加物の一つである。このビルジキールの形状が、航走中の船体まわりの流れ（以下、流線と表現する）に沿っていない場合、ビルジキールが流線を遮断することになり、船体抵抗の増加を誘発する。近年、地球温暖化防止の観点より、船舶において省エネ性能向上が望まれている。省エネ促進のため、ビルジキールの形状は、本来のローリング防止機能のみならず、抵抗増加を防ぐ観点から、低抵抗型の設計が必要とされる。そこで、解決しようとする課題は、船舶における低抵抗型ビルジキールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
請求項１においては、船舶（１）の左右舷のビルジ部領域（９・９）に、それぞれに長手方向に設けられるビルジキール（１０）において、該ビルジキール（１０）は、細長体により構成し、該ビルジキール（１０）の側面視形状は、曲線の凹凸の状態が変わる点である変曲点を２つ具備し、該船舶（１）の前方からはまず、凹型円弧状で始まり、中央部付近に１つ目の変曲点（Ｂ１）を構成し、該変曲点（Ｂ１）の後部は凸型円弧状が続き、該凸型円弧状が続いた後に、２つ目の変曲点（Ｂ２）を構成し、該変曲点（Ｂ２）の後部は続いて緩やかな凹型円弧状としたものである。
【０００７】
請求項２においては、請求項１記載のビルジキールにおいて、前記ビルジキール（１０）の前半部の凹型の下端と、後半部の凹型の上端との距離（ｃ）は、少なくとも船体のビルジ部領域（９）を越えない高さとしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００９】
請求項１においては、船舶（１）の左右舷のビルジ部領域（９・９）に、それぞれに長手方向に設けられるビルジキール（１０）において、該ビルジキール（１０）は、細長体により構成し、該ビルジキール（１０）の側面視形状は、曲線の凹凸の状態が変わる点である変曲点を２つ具備し、該船舶（１）の前方からはまず、凹型円弧状で始まり、中央部付近に１つ目の変曲点（Ｂ１）を構成し、該変曲点（Ｂ１）の後部は凸型円弧状が続き、該凸型円弧状が続いた後に、２つ目の変曲点（Ｂ２）を構成し、該変曲点（Ｂ２）の後部は続いて緩やかな凹型円弧状としたので、船舶のビルジキールを船体まわりの流れ（流線）に沿うように変曲点を有する曲線状とすることで、航走中の流体抵抗を低減し、航走時における船舶の燃費削減が実現できる。
【００１０】
また、数学的変曲点を有する曲線のうち、より簡易な形状を選択することでビルジキールの製作を容易にでき、製造コスト及び製造工数を削減できる。
【００１１】
請求項２においては、請求項１記載のビルジキールにおいて、前記ビルジキール（１０）の前半部の凹型の下端と、後半部の凹型の上端との距離（ｃ）は、少なくとも船体のビルジ部領域（９）を越えない高さとしたので、ローリング防止効果を失うことなく、抵抗低減効果を発揮することが出来るのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例に係る低抵抗型ビルジキールを備えた漁船を示した側面図、図２は図１におけるＡＡ´断面図、図３は（ａ）低抵抗型ビルジキールの斜視図（ｂ）同じく側面図である。図４は低抵抗型ビルジキールの解析結果を示したグラフ図、図５は従来型ビルジキールの解析結果を示したグラフ図、図６は低抵抗型ビルジキールと従来型ビルジキールとの有効馬力の比較解析を示したグラフ図である。なお、説明を分かり易くするため、図１及び図３は矢印の向きを漁船１（取り付ける船舶）の進行方向としている。
【００１３】
本発明の実施例を、大きさが約４００トン程度の遠洋マグロ延縄漁船とする。この遠洋マグロ延縄漁船は、遠洋マグロ延縄漁業に使用される漁船である。遠洋マグロ延縄漁業とは、延縄を用いて沖合でマグロを捕獲する漁業である。図１及び図２に示すように、漁船１の船上には、マグロを引き上げるための切り込み２、延縄漁船特有の長いロープを扱うラインホーラー（揚縄機) ３、ラインワインダー（揚縄時の幹縄の処理・格納) ４などが装備されている。また、捕獲したマグロの鮮度を保つために、−６０℃の超低温で冷凍するための冷凍機室６及び急速凍結室７が、船体内部に設けられている。冷凍されたマグロは、同じく船体内部に多数設けられた魚倉８に保存される。
【００１４】
ビルジキール１０は、船体外板のビルジ部分（船底と舷側の接点付近）９の前後方向につけた「ひれ」のようなものである。このビルジキールは、船舶のローリングに伴うビルジキール渦の効果（造渦減衰）により、ローリングの減少を図ることができる。ビルジキールを取り付けたローリング低減対策は、細長板を取り付けるのみなので、最も古くから、また広く船舶に用いられている。
【００１５】
本発明の低抵抗型ビルジキール１０について説明する。図１及び図３に示すように、低抵抗型ビルジキール１０の側面形状は、凹型円弧状で始まり、中央部付近に１つ目の変曲点Ｂ１（図３（ｂ）中）があり、凸型円弧状が続いた後、２つ目の変曲点Ｂ２（図３（ｂ）中）があり、続いて緩やかな凹型円弧状を有する細長体としている。また、側面形状の輪郭を形成する曲線は滑らかな流線形とする。さらに、前半部の下端（凹型の下端）と後半部の上端（凹型の上端）との距離ｃ（図３（ｂ）中）は、少なくとも船体のビルジ部領域９を越えない高さにする。ここでいう変曲点とは、数学的意味にて、曲線ｆ（ｘ）の第二次導関数ｆ″（ｘ）が正から負或いは負から正に切り替わる点をいう。つまり、曲線の凹凸の状態が変わる点が変曲点である。言い換えれば、変曲点を有する曲線は、少なくとも１つ以上の凹及び凸が存在する曲線であると言える。
【００１６】
図４及び図５は、低抵抗型ビルジキール１０と従来型ビルジキールの形状を数学的に解析した結果を示している。図４及び図５において、横軸ｘは船体側面位置（ｘ＝０が船首、ｘ＝０．５が船体中央）を示し、縦軸ｆ（ｘ）はビルジキールの側面高さ（ｘ＝０が船底）を示し、その解析であるｆ（ｘ）の第一次導関数ｆ′（ｘ）及びｆ（ｘ）の第二次導関数ｆ″（ｘ）を示している。図４に示すように、本発明の実施例では、低抵抗型ビルジキール１０の側面形状の曲線ｆ（ｘ）の第二次導関数ｆ″（ｘ）には、正から負或いは負から正に切り替わる点が２個所あり、変曲点を２個有していることがわかる。一方、図５に示すように、従来のビルジキールの例では、ビルジキール側面形状の曲線ｆ（ｘ）の第二次導関数ｆ″（ｘ）には、正から負或いは負から正に切り替わる点がなく、変曲点が存在せず、側面形状の曲線ｆ（ｘ）は単純な放物線に近い形状であることがわかる。
【００１７】
低抵抗型ビルジキール１０の断面形状（図２参照）は、特に限定していない。本実施例は、従来同様の横長の長方形としている。実際、従来ビルジキールは、断面形状が三角形状又は流線形状のものなど多様に存在する。そこで、低抵抗型ビルジキール１０についても、側面形状が変曲点を有する曲線状であれば、断面形状は特に限定しない。また、低抵抗型ビルジキール１０は、従来同様に船体外板の左右側面のビルジ部９に、それぞれ取り付けるものとする。取り付け方法については、特に限定せず、従来同様の取り付け方法で問題ない。
【００１８】
一般に、ビルジキール形状が航走中の船体まわりの流れ（以下、流線と表現する）に沿っていない場合、ビルジキールが流線を遮断することなり、船体抵抗の増加を誘発することは理論上明らかである。従来、抵抗増加を防ぐ観点から、漁船用ビルジキールを科学的に設計することは困難であった。その理由は、第１に、流線の把握が困難であったことによる。流線は船体形状に支配されるが、漁業種類、漁業規模毎に船体形状は千差万別であり、漁船毎に流線を予測することは困難であった。第２に、漁船は、漁港発・漁場着・漁場発・漁港着のそれぞれの状態で載荷状態が変わり、流線は一定でないことによる。ある条件で流線を推定し、これに沿うビルジキールを計画しても、載荷状態が変われば流線が変わり、効果が失われる可能性がある。第３に、流線は、航走時の船体沈下の影響、及び自由表面の影響を受け、さらに船体周りには境界層と称される複雑流れが存在するが、漁船用ビルジキールの設計において考慮が不可欠な、これら船体沈下影響・自由表面影響・境界層影響の把握が困難であったことによる。
【００１９】
そこで、本発明の低抵抗型ビルジキール１０の形状を決定するにあたっては、船型研究開発用に構築した数値計算法（ヘス・スミス法・ランキンソース法・流線計算法・境界層計算法）を活用することにより、漁船の船体形状・載荷状態・船体沈下影響・自由表面影響・境界層影響など複雑要因を考慮した流れ場の推定を可能にし、さらに回流水槽による流線の分析技術を援用することにより、漁船のビルジキールの設計を科学的に行うことができるようにした。そこで、本発明の低抵抗型ビルジキール１０の開発を行った結果、載荷条件の変化が船底流線に及ぼす影響は２次的で、ビルジキール形状の最適化が可能であることを解明した。ついで、最適化を行った結果、変曲点を有する曲線状である細長体を側面形状としたビルジキールを創出した。本発明の低抵抗型ビルジキールの細部形状は漁船毎に異なると考えられるが、変曲点を伴う形状となることが基本的な特徴であり、従来の経験的に作られ変曲点のない単純な放物線の形状のビルジキールとは異質のものである。
【００２０】
図６に示すように、低抵抗型ビルジキール１０は、その抵抗低減効果を実験にて確認している。この実験において、低抵抗型ビルジキール１０を取り付けた模型船と、従来型ビルジキールを取り付けた模型船とを、回流水槽にて抵抗試験を行うことでそれぞれの抵抗を比較した。図６は、横軸はノットにて表した船速Ｖｓを、縦軸は従来型ビルジキールを取り付けた模型船に対する低抵抗型ビルジキールを取り付けた模型船の有効馬力について低減の割合εを示している。その結果、低抵抗型ビルジキール１０は、従来型ビルジキールに比べ航走速度に対する依存性はあるが、最大３〜４％の抵抗軽減効果があることを確認できた。なお、本実験で使用した模型船は、実際に建造する予定である遠洋マグロ延縄漁船を縮小したものである。
【００２１】
本来、ビルジキールの機能は、船体のローリングに伴い周囲の流体を攪乱し、渦や波をつくることである。その結果、ビルジキールに作用する流体力、並びにビルジキール周辺の船体に働く圧力は、船体のローリングを減ずるモーメントを生じさせる。本発明の低抵抗型ビルジキール１０は、抵抗削減を目的として、側面形状を、変曲点を有する曲線にしたが、船体のビルジ部９に低抵抗型ビルジキール１０を設けることで、ビルジキールのローリング防止機能を損なうことはない。即ち、低抵抗型ビルジキール１０は、ローリング防止効果を失うことなく、抵抗低減効果を有している。
【００２２】
ビルジキールは、船体に取り付けるのみの装置である。取り付け方法は、ブラケットによる取り付けや溶接による取り付けの場合が多い。すなわち、船体の保守・点検のためにドックに引き上げたときに、従来ビルジキールから低抵抗型ビルジキール１０へ交換できる。つまり、既存の船舶に対しても、低抵抗型ビルジキール１０を交換することで、容易に省エネ効果が得られる。
【００２３】
現在、地球温暖化防止対策の一環として、省エネ対策が課題となっている。本発明は、この省エネ対策として、漁船１のみならず一般の船舶に広く応用できると考える。また、本発明の実施例では、変曲点を２点有する低抵抗型ビルジキール１０としたが、船体の大きさや形状に伴い１点又は３点以上の変曲点を有する低抵抗型ビルジキールも、本実施例同様に抵抗軽減の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る低抵抗型ビルジキールを備えた漁船を示した側面図。
【図２】図１におけるＡＡ´断面図。
【図３】（ａ）低抵抗型ビルジキールの斜視図（ｂ）同じく側面図。
【図４】低抵抗型ビルジキールの解析結果を示したグラフ図。
【図５】従来型ビルジキールの解析結果を示したグラフ図。
【図６】低抵抗型ビルジキールと従来型ビルジキールとの有効馬力の比較解析を示したグラフ図。
【符号の説明】
【００２５】
１    船舶（漁船）
９    ビルジ部領域
１０    低抵抗型ビルジキール
Ｂ１・Ｂ２    変曲点
【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１】
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