(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船首方向及び船尾方向のいずれにも航行可能であり、船尾部に設けられた砕氷面にて砕氷を行う船舶であって、
当該船舶の長手方向に沿って延びる中心線を含み、舵頭材の中心軸である後部垂線に沿う平面により当該船舶を切断した断面において、前記砕氷面上の夏季満載喫水線の位置とバラスト喫水線の位置とを結ぶ直線と、前記中心線と、のなす角度をθとし、
前記夏季満載喫水線を含み前記後部垂線に垂直な平面により当該船舶を切断した断面において、該後部垂線に沿ってみたときの前記砕氷面上の該後部垂線の位置における接線と、前記中心線と、のなす角度をαとし、
前記後部垂線を含み前記中心線と直交する平面により当該船舶を切断した断面において、前記砕氷面上の前記夏季最大喫水線の位置における接線と、該後部垂線と、のなす角度をβとしたとき、
前記θが４５度以下であり、前記αが２５度以上４０度以下であり、かつ前記βが３５度以上６５度以下であることを特徴とする船舶。
【請求項２】
船首方向及び船尾方向のいずれにも航行可能であり、船尾部に設けられた砕氷面にて砕氷を行う船舶であって、
ストラットの軸を中心として旋回可能なポッド型推進器を備え、
当該船舶の長手方向に沿って延びる中心線を含み、前記ストラットの軸である後部垂線に沿う平面により当該船舶を切断した断面において、前記砕氷面上の夏季満載喫水線の位置とバラスト喫水線の位置とを結ぶ直線と、前記中心線と、のなす角度をθとし、
前記夏季満載喫水線を含み前記後部垂線に垂直な平面により当該船舶を切断した断面において、該後部垂線に沿ってみたときの前記砕氷面上の該後部垂線の位置における接線と、前記中心線と、のなす角度をαとし、
前記後部垂線を含み前記中心線と直交する平面により当該船舶を切断した断面において、前記砕氷面上の前記夏季最大喫水線の位置における接線と、該後部垂線と、のなす角度をβとしたとき、
前記θが４５度以下であり、前記αが２５度以上４０度以下であり、かつ前記βが３５度以上６５度以下であることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶に関し、より詳細には、船首方向及び船尾方向のいずれにも航行可能であり、船尾部に設けられた砕氷面にて砕氷を行う船舶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、氷海域を航路として利用するため、砕氷能力を備えた船舶の開発が進められている。一般的に、船舶は船首方向に航行するものであるため、従来の船舶では、船首形状に種々の工夫を施し、船首における砕氷性能の向上を図っていた。
【０００３】
しかしながら、砕氷性能にのみ傾注して船首形状を決定したのでは、氷のない開水中では水中抵抗が増大し、開水中での推進性能が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば特開平５−７７７８４号公報（文献１）には、氷中における砕氷性能と開水中における推進性能との両立を図ることを目的とする船舶が開示されている。かかる文献１に開示の船舶は、３６０度の角度で旋回可能な推進器を備え、船首方向及び船尾方向のいずれにも航行可能である。そして、この船舶では、船首が開水中での推進に好適な形状を有し、船尾が氷中での推進（砕氷）に好適な形状を有している。このように、文献１に開示の船舶では、船首と船尾とに機能分担させることで、氷中における砕氷性能と開水中における推進性能との両立を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した文献１に開示の船舶では、船尾部の形状について十分な設計がなされていなかったため、船尾方向における航行時において船尾部での砕氷能力は必ずしも十分ではなかった。
【０００６】
そこで本発明は、砕氷性能に優れた船尾部を備える船舶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】
本発明に係る船舶は、船首方向及び船尾方向のいずれにも航行可能であり、船尾部に設けられた砕氷面にて砕氷を行う船舶である。この船舶では、当該船舶の長手方向に沿って延びる中心線を含み後部垂線に沿う平面により当該船舶を切断した断面において、砕氷面上の夏季満載喫水線の位置とバラスト喫水線の位置とを結ぶ直線と、上記中心線と、のなす角度をθとする。また夏季満載喫水線を含み後部垂線に垂直な平面により当該船舶を切断した断面において、後部垂線に沿ってみたときの砕氷面上の後部垂線の位置における接線と、上記中心線と、のなす角度をαとする。このとき、θが４５度以下であり、かつαが５０度以下であることを特徴とする。
【０００８】
発明者は、船尾部のプロファイルが砕氷性能に大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、上記したように、角度θを４５度以下とし、かつ角度αを５０度以下とすることで、当該船舶が優れた砕氷性能を奏し得ることを見出した。また発明者は、角度αは砕氷性能のみならず、船首方向への通常の航行時における推進性能にも大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、上記したようにこの角度αを５０度以下とすることで、当該船舶が優れた推進性能を奏し得ることを見出した。よって、本発明に係る船舶によれば、砕氷性能の向上が図られると共に、推進性能の向上が図られる。
【０００９】
また本発明に係る船舶は、船首方向及び船尾方向のいずれにも航行可能であり、船尾部に設けられた砕氷面にて砕氷を行う船舶である。この船舶では、当該船舶の長手方向に沿って延びる中心線を含み後部垂線に沿う平面により当該船舶を切断した断面において、砕氷面上の夏季満載喫水線の位置とバラスト喫水線の位置とを結ぶ直線と、上記中心線と、のなす角度をθとする。また、後部垂線を含み上記    中心線と直交する平面により当該船舶を切断した断面において、砕氷面上の夏季最大喫水線の位置における接線と、後部垂線と、のなす角度をβとする。このとき、θが４５度以下であり、かつβが３５度以上であることを特徴とする。
【００１０】
発明者は、船尾部のプロファイルが砕氷性能に大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、上記したように、角度θを４５度以下とし、かつ角度βを３５度以上とすることで、当該船舶が優れた砕氷性能を奏し得ることを見出した。よって、かかる船舶によれば、砕氷性能の向上が図られる。
【００１１】
このとき、βが６５度以下であることを特徴としてもよい。発明者は、角度βは砕氷性能のみならず、船首方向への通常の航行時における推進性能にも大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、上記したようにこの角度βを６５度以下とすることで、当該船舶が優れた推進性能を奏し得ることを見出した。よって、かかる船舶によれば、推進性能の向上をも図られる。
【００１２】
また、夏季満載喫水線を含み後部垂線に垂直な平面により当該船舶を切断した断面において、後部垂線に沿ってみたときの砕氷面上の後部垂線の位置における接線と、上記中心線と、のなす角度をαとしたとき、αが５０度以下であることを特徴としてもよい。このようにすれば、砕氷性能及び推進性能のより一層の向上が図られる。
【００１３】
本発明に係る船舶では、後部垂線を中心として旋回可能なポッド型推進器を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、後部垂線を中心として推進器を旋回させ、推進器を任意の方向に向けることで、大きな旋回力を得ることができる。よって、舵方式に比べて操縦性能の向上が図られる。また、推進器の方向を逆転することで、船首方向と船尾方向とのいずれにも船の進行方向を逆転させる（ＤＡＳ：Double Acting Ship）ことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る船舶を示す右側面図である。また図２は、本実施形態に係る船舶を示す平面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、船舶１０は、船体１２と、船体１２に取り付けられたポッド型推進器（以下、「推進器」ともいう）１４と、を備えている。
【００１７】
船体１２は、船首部１６、船体中央部１８、及び船尾部２０を有している。この船首部１６は、開水中における推進抵抗の低減が図られるように形状設計されており、例えば水面下の部分が前方に張り出したバルバスバウ形状とされている。
【００１８】
船体中央部１８は、船舶１０の種類により構成が異なる。例えば、船舶１０がコンテナ船であれば、船体中央部１８の内部には複数の船倉が形成されている。また、船舶１０が原油タンカーであれば、船体中央部１８の内部には複数のオイルタンクが形成されている。
【００１９】
船尾部２０は、推進器１４を取り付けるための取付部２２と、オーバーハング部２３と、を含んでいる。この船尾部２０の外表面は、船尾方向への航行時に砕氷を行うための砕氷面として機能している。
【００２０】
推進器１４は、プロペラ２４と、プロペラ２４を回転させるためのモータ（図示しない）を内蔵するポッド部２６と、ポッド部２６を支持するためのストラット２８と、を備えている。この推進器１４は、図１に示すように、ストラット２８を介し、船尾部２０の取付部２２において、図示しない回転装置により、後部垂線Ｙを中心として３６０度の範囲で旋回可能に取り付けられている。この推進器１４は、プロペラ２４がポッド部２６の前部に取り付けられたいわゆるトラクタータイプの推進器であり、プロペラ２４の回転によりストラット２８の側にプロペラ後流を噴出して推進力を得る。なお、推進器１４は、プロペラ２４がポッド部２６の後部に取り付けられたいわゆるプッシングタイプの推進器であってもよい。このように、本実施形態に係る船舶１０はかかる推進器１４を備えているため、後部垂線Ｙを中心として推進器１４を旋回させ、推進器１４を任意の方向に向けることで、大きな旋回力を得ることができる。よって、舵方式に比べて操縦性能の向上が図られる。また、推進器１４の方向を逆転することで、船首方向と船尾方向とのいずれにも船舶１０の進行方向を逆転させる（ＤＡＳ：Double Acting Ship）ことが可能となる。
【００２１】
ここで、本実施形態に係る船舶１０は、船尾部２０の形状に特徴がある。すなわち、船舶１０の長手方向に沿って延びる中心線Ｘを含み後部垂線Ｙに沿う平面により当該船舶１０を切断した断面を考える。中心線Ｘとしては、図１及び図２に示すように、上甲板３０上にあり左舷側と右舷側とを対称に分ける直線を考える。また後部垂線Ｙは、通常、舵柱または舵頭材の中心軸のことを指すが、本実施形態では推進器１４が舵の機能をも有するため、ここでは後部垂線Ｙとして推進器１４のストラット２８の軸（すなわち、推進器１４の旋回中心軸）を考える。
【００２２】
このとき、図３に示すように、砕氷面上の夏季満載喫水線ｄsの位置とバラスト喫水線ｄbの位置とを結ぶ直線ｌと、上記した中心線Ｘと、のなす角度θは、４５度以下であり、好ましくは４０度以下である。
【００２３】
発明者は、船尾部２０における砕氷面のプロファイルが砕氷性能に大きな影響を及ぼすことを見出し、砕氷面のプロファイルについて鋭意研究した。そして、図４に示すように、角度θを４５度以下とすることで、当該船舶１０が優れた砕氷性能を奏し得ることを見出した。なお、図４において、砕氷性能は、同一の氷海を同一馬力で進むときの船速で評価した。そして、縦軸はθが１０度のときの船速を１００とした指数で表している。
【００２４】
ただし、この角度θは２０度以上であると好ましく、２５度以上であるとより好ましい。角度θが２０度よりも小さいと、船尾部２０のオーバーハング部２３の長さが極めて長くなり、製造コストが上昇する傾向にあるからである。
【００２５】
また、夏季満載喫水線ｄsを含み後部垂線Ｙに垂直な平面により当該船舶１０を切断した断面を考える。このとき、図５に示すように、後部垂線Ｙに沿ってみたときの砕氷面上の後部垂線Ｙの位置における接線ｍと、上記した中心線Ｘと、のなす角度αは、５０度以下であり、好ましくは４０度以下である。
【００２６】
発明者は、更に砕氷面のプロファイルについて鋭意研究した。そして、図６（ａ）に示すように、角度αを５０度以下とすることで、当該船舶１０が優れた砕氷性能を奏し得ることを見出した。なお、図６（ａ）において、砕氷性能は、同一の氷海を同一馬力で進むときの船速で評価した。そして、縦軸はαが１０度のときの船速を１００とした指数で表している。
【００２７】
また発明者は、角度αは砕氷性能のみならず、船首方向への通常の航行時における推進性能にも大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、図６（ｂ）に示すように、この角度αを５０度以下、好ましくは３５度以下とすることで、当該船舶１０が優れた推進性能を奏し得ることを見出した。なお、図６（ｂ）において、推進性能は、通常の開水中を同一馬力で進むときの船速で評価した。そして、縦軸はαが１０度のときの船速を１００とした指数で表している。
【００２８】
図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す砕氷性能と、図６（ｂ）に示す推進性能とを足し合わせた砕氷・推進性能を示すグラフである。図６（ｃ）に示すように、角度αを５０度以下にすることで、高い砕氷・推進性能を奏し得ることが分かる。
【００２９】
ただし、この角度αは２０度以上であると好ましく、２５度以上であるとより好ましい。角度αが２０度よりも小さいと、船尾部２０のオーバーハング部２３の長さが極めて長くなり、製造コストが上昇する傾向にあるからである。
【００３０】
さらに、後部垂線Ｙを含み上記した中心線Ｘと直交する平面により当該船舶１０を切断した断面を考える。このとき、図７に示すように、砕氷面上の夏季最大喫水線ｄsの位置における接線ｎと、後部垂線Ｙと、のなす角度β（ここでは、便宜的に後部垂線Ｙと平行な直線ｙと、接線ｎと、のなす角度で示す）は、３５度以上であり、好ましくは４５度以上である。
【００３１】
発明者は、更に砕氷面のプロファイルについて鋭意研究した。そして、図８（ａ）に示すように、角度βを３５度以上とすることで、当該船舶１０が優れた砕氷性能を奏し得ることを見出した。なお、図８（ａ）において、砕氷性能は、同一の氷海を同一馬力で進むときの船速で評価した。そして、縦軸はβが１０度のときの船速を１００とした指数で表している。
【００３２】
また発明者は、角度βは砕氷性能のみならず、船首方向への通常の航行時における推進性能にも大きな影響を及ぼすことを見出した。そして、図８（ｂ）に示すように、この角度βを６５度以下、好ましくは５５度以下とすることで、当該船舶１０が優れた推進性能を奏し得ることを見出した。なお、図８（ｂ）において、推進性能は、通常の開水中を同一馬力で進むときの船速で評価した。そして、縦軸はβが１０度のときの船速を１００とした指数で表している。
【００３３】
図８（ｃ）は、図８（ａ）に示す砕氷性能と、図８（ｂ）に示す推進性能とを足し合わせた砕氷・推進性能を示すグラフである。図８（ｃ）に示すように、角度βを３５度以上６５度以下にすることで、高い砕氷・推進性能を奏し得ることが分かった。
【００３４】
図９は、以上のような構成の船舶１０の船尾部２０を示す斜視図である。この図９では、船尾部２０を右舷側斜め後方より見上げた状態を示しており、推進器１４の図示は省略されている。このような船尾部２０を有する船舶１０では、前述したように、角度θが４５度以下であり、角度αが５０度以下であり、かつ角度βが３５度以上であるため、優れた砕氷性能を奏し得る。
【００３５】
砕氷性能に影響を及ぼす要因としては、主に氷を割るための「砕氷抵抗」と、砕氷された氷を後方に排除する「排除抵抗」とが挙げられ、これら両者が低い場合に特に砕氷性能が優れていると言える。
【００３６】
角度θと角度βとに関して言えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、角度θが小さくまた角度βが大きいと、氷を十分に押さえ付けて割ることができるため、砕氷抵抗を低く抑えることができ、また割れた氷を船体１２の下方に潜り込ませて氷を排除することができるため、排除抵抗を低く抑えることができると考えられる。そして、特に角度θを４５度以下とし、また角度βを３５度以上とすれば、優れた砕氷性能を奏し得るのである。
【００３７】
これに対し、角度αに関して言えば、船尾部２０の砕氷面に氷を当てて砕氷する砕氷抵抗よりも、割れた氷を後方に排除する排除抵抗の方が、砕氷性能に大きく影響を及ぼしている。よって、この角度αが大きければ、氷を面で割るため砕氷抵抗が大きくなり、しかも割れた氷を後方へスムーズに排除することが難しくなるため、砕氷性能が悪くなる。一方、角度αが小さければ、氷を点で割るため砕氷抵抗が小さくなり、しかも割れた氷を後方へスムーズに排除することが容易になるため、砕氷性能が良くなる。そして、特に角度αを５０度以下とすれば、優れた砕氷性能を奏し得るのである。
【００３８】
更に、角度αに関して言えば、角度αが小さいほど船体１２のシャープさが増し、船首方向への通常の航行時における推進性能が向上される。特に、角度αを５０度以下とすることで、上記したように優れた砕氷性能を奏し得るばかりでなく、船首方向への通常の航行時において優れた推進性能をも奏し得るのである。
【００３９】
また、角度βに関して言えば、角度βは大きい方が砕氷性能に優れるが、角度βが大きくなるほど船尾振動が大きくなり、また荒天時の波浪による船尾パンチングを招くおそれも大きくなって、船首方向への通常の航行時における推進性能が低下するおそれがある。このとき、上記したように角度βを６５度以下とすることで、推進性能の低下を抑制し得るのである。
【００４０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、上記した実施形態では、船舶１０の種類としてコンテナ船や原油タンカーを例示したが、船舶１０の種類はこれに限定されない。
【００４２】
また、上記した実施形態では、船首部１６の形状はバルバスバウ形状としたが、船首部１６は他の形状を有していてもよい。ただし、船首部１６の形状は、船首方向への通常の航行時における推進性能の向上が図られる形状であると好ましい。
【００４３】
また、上記した実施形態では、図３に示すように、船尾部２０の砕氷面は、船舶１０の長手方向に沿って延びる中心線Ｘを含み後部垂線Ｙに沿う平面により当該船舶１０を切断した断面において、直線状のプロファイルを有していたが、これに限定されることなく、例えば上に凸の曲線状のプロファイルを有していてもよい。この場合であっても、砕氷面上の夏季満載喫水線ｄsの位置とバラスト喫水線ｄbの位置とを結ぶ直線ｌと、上記した中心線Ｘと、のなす角度θが、４５度以下であり、好ましくは４０度以下であればよい。
【００４４】
また、上記した実施形態では、推進器１４としてポッド型推進器について説明したが、船舶１０を船首方向及び船尾方向のいずれにも進行させることが可能であれば、推進器１４としては他の推進器であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、砕氷性能に優れた船尾部を備える船舶が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る船舶を示す右側面図である。
【図２】本実施形態に係る船舶を示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であり、特に船尾部のみを示している。
【図４】角度θと砕氷性能との関係を示すグラフである。
【図５】図１のＶ−Ｖ線における断面図であり、特に船尾部のみを示している。
【図６】図６（ａ）は、角度αと砕氷性能との関係を示すグラフであり、図６（ｂ）は、角度αと推進性能との関係を示すグラフであり、図６（ｃ）は、角度αと砕氷・推進性能との関係を示すグラフである。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】図８（ａ）は、角度βと砕氷性能との関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、角度βと推進性能との関係を示すグラフであり、図８（ｃ）は、角度βと砕氷・推進性能との関係を示すグラフである。
【図９】本実施形態に係る船舶の船尾部を示す斜視図である。
【図１０】船尾部の砕氷面における砕氷の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…船舶、１２…船体、１４…ポッド型推進器、１６…船首部、１８…船体中央部、２０…船尾部、２２…取付部、２３…オーバーハング部、３０…上甲板、Ｘ…中心線、Ｙ…後部垂線、ｄs…夏季満載喫水線、ｄb…バラスト喫水線。
【図１】
0003971190.tif 000002
【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】
0003971190.tif 000009
【図９】
0003971190.tif 000010
【図１０】
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