(57)【要約】  船舶の船首形状１であって、船首端を除く左右両側の領域であると共に少なくとも満載喫水線よりも下方において、バルジ状に突出する突出部１ａを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船首形状であって、
船首端を除く左右両側の領域であると共に少なくとも満載喫水線よりも下方において、バルジ状に突出する突出部を有することを特徴とする船首形状。
【請求項２】
前記突出部は、
船首端からの長さＬＢ／Ｌ≧０．０５の範囲において形成され、
最大突出位置から船首端までの長さＬＢ，ｍａｘがＬＢ，ｍａｘ／Ｌ≧０．０２５の範囲で定められ、
最大突出量ＢＢ，ｍａｘが船体最大幅Ｂに対してＢＢ，ｍａｘ／Ｂ≧０．０３の範囲で定められ、
満載喫水線から前記最大突出位置までの深さｄＢ，ｍａｘがｄＢ，ｍａｘ／ｄ≦０．３０の範囲で定められる
ことを特徴とする請求項１記載の船首形状。
【請求項３】
前記船舶は、方形係数ＣＢが０．７５以上であることを特徴とする請求項２記載の船首形状。
【請求項４】
前記船舶は、全長Ｌと船体最大幅ＢとがＬ／Ｂ≦８．０の範囲であることを特徴とする請求項２または３記載の船首形状。
【請求項５】
前記船舶は、１８０ｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の船首形状。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船首形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、オリジナル形状の船体形状をえぐり取ってステム形状を波浪の入射波に対して傾斜させた船首形状が開示されている。特許文献１の船首形状は、船体形状を波浪の入射波に対して傾斜させる、つまり船舶の進行方向に尖った形状を採用することによって、反射波を低減することにより波浪中における抵抗増加量の低減を図ることができる。このような船首形状の設計思想は、方形係数が比較的大きな所謂「肥大船」において採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００６−２２４８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、船舶には、上述した反射波だけではなく、入射波によっても抵抗が発生する。しかしながら、特許文献１に係る船首形状は、船舶の進行方向に対して対向する方向へと進む波（向波）が船体により反射する反射波を低減させるものであり、入射波を考慮するものではない。船舶の抵抗をより低減するためには、入射波を考慮した船首形状とする必要がある。【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑み、入射波及び反射波を低減させることにより波浪による船舶の抵抗を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に係る船首形状は、船舶の船首形状であって、船首端を除く左右両側の領域であると共に少なくとも満載喫水線よりも下方において、バルジ状に突出する突出部を有する。【０００７】
上記実施形態に係る船首形状において、上記突出部は、船首端からの長さＬＢ／Ｌ≧０．０５の範囲において形成され、最大突出位置から船首端までの長さＬＢ，ｍａｘがＬＢ，ｍａｘ／Ｌ≧０．０２５の範囲で定められ、最大突出量ＢＢ，ｍａｘが船体最大幅Ｂに対してＢＢ，ｍａｘ／Ｂ≧０．０３の範囲で定められ、満載喫水線から上記最大突出位置までの深さｄＢ，ｍａｘがｄＢ，ｍａｘ／ｄ≦０．３０の範囲で定められてもよい。【０００８】
上記実施形態に係る船首形状において、上記船舶は、方形係数ＣＢが０．７５以上としてもよい。【０００９】
上記実施形態に係る船首形状において、上記船舶は、全長Ｌと船体最大幅ＢとがＬ／Ｂ≦８．０の範囲としてもよい。【００１０】
上記実施形態に係る船首形状において、上記船舶は、１８０ｍ以上としてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の上記態様によれば、船首端を除く左右領域に形成された突出部が、入射波を形成する水粒子の回転運動を阻害することにより、入射波を減衰させる。突出部において入射波の一部が反射されることにより、突出部以外の部位における反射波と、突出部における反射波とが干渉し、突出部以外の部位における反射波を減衰させる。したがって、入射波及び反射波を低減させ、波浪による船舶の抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る船首形状のＹ−Ｚ断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る船首形状のＸ−Ｙ断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る船首形状における船首端から突出部の端部までの長さの変化による抵抗増加係数の変化に関するシミュレーション結果である。
【図４】本発明の一実施形態における船首端から最大突出位置までの長さの変化による抵抗増加係数の変化に関するシミュレーション結果である。
【図５】本発明の一実施形態に係る船首形状における突出部の最大突出量の変化による抵抗増加係数の変化に関するシミュレーション結果である。
【図６】本発明に係る船首形状における最大喫水線から最大突出位置までの深さの変化による抵抗増加係数の変化に関するシミュレーション結果である。
【図７】本発明に係る船首形状における船体長さの変化による抵抗増加係数の変化に関するシミュレーション結果である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係る船首形状の抵抗増加係数の変化を示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に係る船首形状の抵抗増加係数の変化を示すグラフである。
【図８Ｃ】本発明の一実施形態に係る船首形状の抵抗増加係数の変化を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に係る船首形状の推進馬力について従来船首形状の推進馬力と比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る船体形状の一実施形態について説明する。以下の説明においては、船体の全長方向をＸ方向とし、船体の幅方向をＹ方向とし、船体の高さ方向をＺ方向として説明する。以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。図１は、本実施形態に係る船首形状１のＹ−Ｚ断面図である。図２は、本実施形態に係る船首形状１のＸ−Ｙ断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る船首形状１が適用される船舶Ｓは、全長Ｌ≧１８０ｍ、方形係数（船体肥大度）ＣＢ≧０．７５により定義される、幅広の低速航行の船舶である。船舶Ｓにおいて従来適用されている従来船首形状Ｏは、図１及び図２に破線で示すように、船首端から船側にかけて一様かつ緩やかな曲面を有している。図１に示すように、従来船首形状Ｏの船首の外壁面は、船底に対して、略垂直となっている。
【００１５】
本実施形態に係る船首形状１は、図１に示すように、船首端において、従来船首形状Ｏと同様に船底に対して略垂直であり、かつ一様な壁面である。船首形状１には、図１及び図２に併せて示すように、満載喫水線に近い位置から船底にかけて、突出部１ａが形成されている。
【００１６】
突出部１ａは、船首端を除く船首の左右両側において、船首端方向と船側方向との間の方向に向けてバルジ状に突出しており、船首端と船側との間の位置Ｐにおいて、従来船首形状Ｏからの突出量が最大となる。突出部１ａは、図１の最大突出位置Ｐを通るＹ−Ｚ断面図に示すように、満載喫水線に近い位置においては船首壁面から急峻に突出しており、船底に向けて接続されている。最大突出位置Ｐは、船首端からの長さＬＢ，ｍａｘ、満載喫水線からの深さｄＢ，ｍａｘにより定義される。突出部１ａは、船首端の周囲から船体幅が最大となる位置まで形成されており、船首端及び船側の外壁面に対して、滑らかに接続されている。
【００１７】
突出部１ａの形成における好適な条件を、図３〜７に基づいて説明する。
図３は、船首端から突出部１ａの端部までの長さの変化による抵抗増加係数ＫＡＷの変化に関するシミュレーション結果である。図３は、横軸をＬＢ／Ｌ、縦軸をＫＡＷとするグラフである。抵抗増加係数ＫＡＷは、平水中における航行と比較したときに、規則波における波浪中における抵抗の増加度合いを示す無次元数である。図３のグラフに示すように、本実施形態に係る船首形状１では、ＬＢ／Ｌ≧０．０５において、従来船首形状Ｏと比較して、抵抗増加係数ＫＡＷが大きく減少していることがわかる。
【００１８】
図４は、船首端から最大突出位置Ｐまでの長さの変化による抵抗増加係数ＫＡＷの変化に関するシミュレーション結果である。図４は、横軸をＬＢ，ｍａｘ／Ｌ、縦軸を抵抗増加係数ＫＡＷとするグラフである。図４のグラフに示すように、本実施形態に係る船首形状１では、ＬＢ，ｍａｘ／Ｌ≧０．０２５において、従来船首形状Ｏと比較して、抵抗増加係数ＫＡＷが大きく減少していることがわかる。
【００１９】
図５は、船首形状１における突出部１ａの最大突出量ＢＢ，ｍａｘの変化による抵抗増加係数ＫＡＷの変化に関するシミュレーション結果である。図５は、横軸を最大突出量ＢＢ，ｍａｘ／Ｂ、縦軸を抵抗増加係数ＫＡＷとするグラフである。Ｂは、船体最大幅を示している。図５のグラフに示すように、本実施形態に係る船首形状１では、ＢＢ，ｍａｘ／Ｂ≧０．０３において、従来船首形状Ｏと比較して、抵抗増加係数ＫＡＷが大きく低下することがわかる。
【００２０】
図６は、船首形状１における最大喫水線から最大突出位置Ｐまでの深さの変化による抵抗増加係数ＫＡＷの変化に関するシミュレーション結果である。図６は、横軸をｄＢ，ｍａｘ／ｄ、縦軸を抵抗増加係数ＫＡＷとするグラフである。図６のグラフに示すように、本実施形態に係る船首形状１では、ｄＢ，ｍａｘ／ｄ≦０．３０において、従来船首形状Ｏと比較して、抵抗増加係数ＫＡＷが大きく減少していることがわかる。
【００２１】
図７は、全長Ｌの変化による抵抗増加係数ＫＡＷの変化に関するシミュレーション結果である。図７は、横軸を全長Ｌ、縦軸を抵抗増加係数ＫＡＷとするグラフである。図７のグラフに示すように、本実施形態に係る船首形状１では、全長Ｌ≧１８０ｍにおいて、従来船首形状Ｏと比較して、抵抗増加係数ＫＡＷが大きく減少していることがわかる。
【００２２】
以上より、船首形状１の突出部１ａは、ＬＢ／Ｌ≧０．０５、ＬＢ，ｍａｘ／Ｌ≧０．０２５、ＢＢ，ｍａｘ／Ｂ≧０．０３、ｄＢ，ｍａｘ／ｄ≦０．３０の範囲で形状設定されることにより、従来船首形状Ｏと比較して、船首における抵抗を効果的に減少させることができると考えられる。本実施形態に係る船首形状１を全長Ｌ≧１８０ｍの船舶Ｓに対して適用することにより、より効果的に船首における抵抗を減少させることができる。
【００２３】
本実施形態に係る船首形状１の効果について、図８及び図９を参照して説明する。
図８Ａのグラフは、横軸にビューフォート風力階級、縦軸に不規則波中抵抗増加係数を取り、船舶Ｓの進行方向に対して遭遇する多方向不規則波の主波向きが向波方向の場合のグラフである。図８Ｂのグラフは、船舶Ｓの進行方向に対して遭遇する多方向不規則波の主波向きが横波方向の場合のグラフである。図８Ｃのグラフは、船舶Ｓの進行方向に対して遭遇する多方向不規則波の主波向きが斜向波方向の場合のグラフである。
【００２４】
上記の多方向不規則波は、多数の波長及び方向特性を有する成分波を重ね合わせた波である。斜向波とは、遭遇する多方向不規則波の主たる進行方向が船舶Ｓの進行方向に対して斜めの方向であることを示す。図８において、実線が本実施形態に係る船首形状１を示し、破線が従来船首形状Ｏを示している。ビューフォート風力階級は、風によって生じる波の強さを示している。
【００２５】
図８Ａから図８Ｃのグラフに示すように、全ての風力階級に対して、従来船首形状Ｏの波浪中抵抗増加係数より本実施形態に係る船首形状１の波浪中抵抗増加係数が下回っている。したがって、本実施形態に係る船首形状１は、向波、横波及び斜向波について、波浪中抵抗増加係数を低減することができる。
【００２６】
図９は、本実施形態に係る船首形状１の推進馬力ＢＨＰについて、実海域での代表的な波浪条件での従来船首形状Ｏの推進馬力ＢＨＰと比較するシミュレーション結果である。図９は、横軸に推進速度、縦軸に推進馬力を取ったグラフであり、実線が本実施形態に係る船首形状１を示し、破線が従来船首形状Ｏを示している。図９のグラフに示すように、従来船首形状Ｏと比較して、本実施形態に係る船首形状１によれば、推進馬力を５％程度低減する効果が得られることがわかる。
【００２７】
本実施形態に係る船首形状１によれば、突出部１ａは、船首に向けて入射する入射波における一部の水粒子の回転運動を阻害し、分離させることにより、入射波のエネルギを減少させ、入射波を減衰することができる。船首の突出部１ａ以外の部位における反射波は、突出部１ａにおける反射波と干渉することにより減衰される。したがって、本実施形態に係る船首形状１は、船首に入射する波による抵抗を低減することができる。本実施形態に係る船首形状１では、満載喫水線より下方に突出部１ａが形成されている。このため、船舶Ｓが満載喫水未満の積載量で航行している場合においても、入射波は、突出部１ａに入射し、入射波及び反射波を低減させる波浪中抵抗低減効果を有している。
【００２８】
本実施形態に係る船首形状１によれば、突出部１ａは、ＬＢ／Ｌ≧０．０５、ＬＢ，ｍａｘ／Ｌ≧０．０２５、ＢＢ，ｍａｘ／Ｂ≧０．０３、ｄＢ，ｍａｘ／ｄ≦０．３０の範囲で形状設定されることにより、従来船首形状Ｏと比較して、より効果的に抵抗を低減することができる。
【００２９】
本実施形態に係る船首形状１は、全長Ｌ≧１８０ｍの船舶Ｓに対して適用することにより、従来船首形状Ｏと比較して効果的に抵抗を低減することができる。
【００３０】
本実施形態に係る船首形状１は、方形係数ＣＢ≧０．７５とＬ／Ｂ≦８．０との少なくともいずれかを満たす船舶Ｓに適用することにより、より効果的に抵抗を低減することができる。
【００３１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
上記実施形態の図１においては、最大突出位置Ｐが満載喫水線よりも下方に位置しているが、本発明はこれに限定されない。図６に示すように、最大突出位置Ｐは、ｄＢ，ｍａｘ／ｄ＝０においても抵抗低減効果を得ることができる。したがって、最大突出位置Ｐは、満載喫水線上となるように形状設定されるものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、船舶の船首形状に利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
Ｓ……船舶
１……船首形状
１ａ……突出部
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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