(57)【要約】      （修正有）【課題】喫水の位置によらず、造波抵抗を低減する効果を高く維持することができる船舶を提供すること。【解決手段】船首バルブ３０を含む船体と、舵軸を軸に舵板が回動される舵軸と、を有する船舶である。船首バルブ３０は、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌよりも鉛直方向下側に設けられ、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌと船体との交点よりも前側に突出し、最も前側に突出している先端３２が、鉛直方向において計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとの間にある。【選択図】図３
2016182893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船首バルブを含む船体と、
舵軸を軸に舵板が回動される舵軸と、を有し、
前記船首バルブは、計画満載喫水線よりも鉛直方向下側に設けられ、計画満載喫水線と船体との交点よりも前側に突出し、かつ、最も前側に突出している先端が、前記鉛直方向において前記計画満載喫水線とバラスト喫水線との間にあることを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記船首バルブは、前記計画満載喫水線とバラスト喫水線との距離をｄとし、
最も前側に突出している先端と前記バラスト喫水線との前記鉛直方向の距離をｄａとすると、０＜ｄａ≦０．８ｄを満たすことを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記船首バルブは、０．３ｄ≦ｄａ≦０．８ｄを満たすことを特徴とする請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
前記計画満載喫水線と前記船体との交点と前記舵軸との船長方向の距離をＬｐｐとした場合、
前記船首バルブは、センターラインにおける鉛直方向下側の端部が、前記舵軸から船首側に０．９Ｌｐｐ以上０．９８Ｌｐｐ以下移動した位置にあることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項５】
前記計画満載喫水線と前記船体との交点と前記舵軸との船長方向の距離をＬｐｐとした場合、
前記船首バルブは、最も前側に突出している先端を通る水平面において、最も前側に突出している先端と、最も前側に突出している先端から０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面の点と、を通る直線と、センターラインとのなす角が３０°以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項６】
前記船首バルブは、最も前側に突出している先端から０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面とセンターラインとの距離をａとし、最も前側に突出している先端から０．００５Ｌｐｐ分後側の位置の壁面とセンターラインとの距離をｂとした場合、０．５ａ≦ｂ≦０．８５ａとなることを特徴とする請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
前記船首バルブは、前記計画満載喫水線と前記船体との交点を通り、船長方向に直交する断面おいて、幅が最も広い位置が、前記鉛直方向において、最も前側に突出している先端が設けられている高さの位置であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船首バルブを備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の中には、船首バルブ（バルバスバウ）を備えている船舶がある。船舶は、船首バルブを設けることで、造波抵抗を低減することができる。船首バルブは、計画満載喫水線よりも下側に設けられ、計画満載喫水線と船首との交点よりも前方に突出している。特許文献１には、一部が計画満載喫水線よりも上に突出している船首バルブが記載されている。また、特許文献２には、船首バルブに加え、補助バブルを設ける構造も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３０９８８４８号公報
【特許文献２】特開平９−６６８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
船舶は、積荷、乗客等を満載にした状態で喫水最も深くなる（船底から喫水までの距離が長くなる。）。この時の設計上の喫水の位置が計画満載喫水線となる。船首バルブを計画満載喫水線よりも下側に設けられ、計画満載喫水線と船首との交点よりも前方に突出している形状とすることで、満載時の造波抵抗を低減することができる。ここで、船舶は、積荷の搭載状態によって喫水が変化する。例えば、積荷を搭載していない状態では、喫水の位置が浅くなる。このように、積荷が軽い状態の喫水で航行すると船首バルブが抵抗になり、燃費が悪化する場合がある。これに対して、積荷が軽い状態の喫水でも船首バルブが水面から露出しない形状とすることで、積荷が軽い状態の喫水での航行時に船首バルブが抵抗になることを抑制することができるが、船首バルブの造波抵抗の低減の効果が減少してしまう。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、喫水の位置によらず、造波抵抗を低減する効果を高く維持することができる船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の船舶は、船首バルブを含む船体と、舵軸を軸に舵板が回動される舵軸と、を有し、前記船首バルブは、計画満載喫水線よりも鉛直方向下側に設けられ、計画満載喫水線と船体との交点よりも前側に突出し、最も前側に突出している先端が、前記鉛直方向において前記計画満載喫水線とバラスト喫水線との間にあることを特徴とする。
【０００７】
船舶は、船首バルブの先端の位置を計画満載喫水線とバラスト喫水線との間とすることで、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を維持しつつ、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができる。
【０００８】
また、前記船首バルブは、前記計画満載喫水線とバラスト喫水線との距離をｄとし、最も前側に突出している先端と前記バラスト喫水線との前記鉛直方向の距離をｄａとすると、０＜ｄａ≦０．８ｄを満たすことが好ましい。これにより、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果をより好適に維持することができる。
【０００９】
また、前記船首バルブは、０．３ｄ≦ｄａ≦０．８ｄを満たすことが好ましい。これにより、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を維持しつつ、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができる。
【００１０】
また、前記計画満載喫水線と前記船体との交点と前記舵軸との船長方向の距離をＬｐｐとした場合、前記船首バルブは、センターラインにおける鉛直方向下側の端部が、前記舵軸から船首側に０．９Ｌｐｐ以上０．９８Ｌｐｐ以下移動した位置にあることが好ましい。これにより、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができ、かつ製造しやすくすることができる。
【００１１】
また、前記計画満載喫水線と前記船体との交点と前記舵軸との船長方向の距離をＬｐｐとした場合、前記船首バルブは、最も前側に突出している先端を通る水平面において、最も前側に突出している先端と、最も前側に突出している先端から０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面の点と、を通る直線と、センターラインとのなす角が３０°以下であることが好ましい。喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができる。
【００１２】
また、前記船首バルブは、最も前側に突出している先端から０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面とセンターラインとの距離をａとし、最も前側に突出している先端から０．００５Ｌｐｐ分後側の位置の壁面とセンターラインとの距離をｂとした場合、０．５ａ≦ｂ≦０．８５ａとなることが好ましい。喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができ、かつ製造しやすくすることができる。
【００１３】
また、前記船首バルブは、前記計画満載喫水線と前記船体との交点を通り、船長方向に直交する断面おいて、幅が最も広い位置が、前記鉛直方向において、最も前側に突出している先端が設けられている高さの位置であることが好ましい。喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができ、かつ製造しやすくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、喫水の位置によらず、造波抵抗を低減する効果を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態の船舶の概略構成を示す側面図である。
【図２】図２は、図１に示す船舶の正面図である。
【図３】図３は、船首バルブの外形を側面側から見た場合の図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、船首バルブの外形を正面側から見た場合の図であり、図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、船首バルブの外形を上面側から見た場合の図であり、図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図６は、他の実施形態の船首バルブの外形を側面側から見た場合の図である。
【図７】図７は、船首バルブの外形を正面側から見た場合の図であり、図６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図８は、他の実施形態の船首バルブの船首バルブの外形を上面側から見た場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、船舶は、ＬＮＧ船、コンテナ船、ばら積み船、カーフェリー、客船等種々の船舶とすることができる。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る舵が適用される船舶の概略側面図である。図２は、図１に示す船舶の正面図である。船舶１は、船体１０と主機関１８とプロペラ１９と舵２０と、を有する。船体１０は、船首１１と、船尾１２と、船底１３と、左舷（船側）１４と、右舷（船側）１５と、を有している。船体１０は、船首１１に船首バルブ（バルバスバウ）３０が１つ形成されている。本実施形態では、船体１０の船長方向（前後方向）をＸ方向、船幅方向（幅方向）をＹ方向、船高方向（上下方向）をＺ方向として表している。そして、センターラインＣＬは、船体１０の中心線（面）をあらわし、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌは、船体１０に積荷等を設計の最大値まで搭載した場合（満載時）の船体１０の喫水線である。計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌは、Ｌ．Ｗ．Ｌと表してもよい。バラスト喫水線（バラストウォーターライン）Ｂ．Ｗ．Ｌは、船型が取りうる最小積載状態（貨物ゼロ・バラストゼロ）の船体１０の喫水線である。ここで、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌと、バラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとは、運航時のトリム角が異なる場合があり、本実施形態のように平行とならない場合もある。本実施形態の船舶は、船型が取りうる最小積載状態での運航時、プロペラ１９を水面から露出させないためトリムを付けて運航する。これに対して、計画満載状態の場合、トリムなし、トリム角０°で運航する。このため、バラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌは、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌに対して傾斜する。なお、バラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌと計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとの関係は、船舶によって異なり、バラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌと計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとが平行となっていてもよい。
【００１８】
船体１０は、船尾１２側に隔壁１６により機関室１７が区画されている。そして、機関室１７に主機関（例えば、ディーゼルエンジン）１８が配置されている。主機関１８は、推進力を伝達するプロペラ１９が連結されている。船舶１は、プロペラ１９を船体１０の船幅の中央から左右にずれて一対（２つ）設けても、センターラインＣＬ上に１つ設けてもよい。船舶１は、それぞれのプロペラ１９に対応して主機関１８を設けてもよく、複数のプロペラ１９と１つの主機関１８とを動力伝達機構で連結し、１つの主機関１８で複数のプロペラ１９を駆動してもよい。
【００１９】
舵２０は、船尾１２に配置され、船体１０の方向を制御する。舵２０は、舵本体（舵板）２２が、船体１０に対して回転可能に支持されている。本実施形態では、舵本体２２は、舵軸２４に取り付けられ、この舵軸２４が船体１０に対して回転可能に取り付けられている。また、舵本体２２は、舵軸２４に駆動機（例えば、モータ）２６が連結されている。舵本体２２は、板状に形成されており、当該板状の板厚の中心の面を基準面として構成される。舵２０は、舵本体２２の基準面を船体１０のセンターラインＣＬと平行な向きとすることで、船体１０を直進方向に進む、つまり船長方向に沿った方向に進む状態とする。舵２０は、舵本体２２の基準面を船体１０のセンターラインＣＬに対して傾斜した向きとすることで、船長方向に沿った方向に対して傾斜した方向に進む状態、つまり旋回する状態とする。
【００２０】
ここで、船舶１は、船長方向（Ｘ方向）において、センターラインＣＬ上でかつ計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌと船体１０（船首１１）との交点の位置を船首垂線Ｆｐとし、舵軸２４の回転軸の位置を船尾垂線Ａｐとする。船舶１は、船長方向（Ｘ方向）における船首垂線Ｆｐと船尾垂線Ａｐとの距離を距離Ｌｐｐとする。
【００２１】
次に、図１及び図２に加え、図３から図５を用いて、船首バルブ３０について説明する。図３は、船首バルブの外形を側面側から見た場合の図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。図４は、船首バルブの外形を正面側から見た場合の図であり、図３のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、船首バルブの外形を上面側から見た場合の図であり、図３のＣ−Ｃ線断面図である。図４は、船首垂線Ｆｐを通り、船長方向に直交する面の形状を示している。図５は、バラスト喫水面の形状を示している。
【００２２】
船首バルブ３０は、船首１１の計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌよりも鉛直方向下側に設けられている。船首バルブ３０は、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌよりも鉛直方向下側に設けられている。また、船首バルブ３０は、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌと船体１０（船首１１）との交点、つまり船首垂線Ｆｐよりも前側に突出している。船首バルブ３０は、全体が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌよりも下に配置されている。船首バルブ３０は、船体１０の前側に向けて突出している。船首バルブ３０は、曲面が組み合わされた形状または、曲面と平面が組み合わされた形状であり、各面の接合部は滑らかに接合されている。また、船首バルブ３０は、船首１１の他の部分と滑らかに接続されている。
【００２３】
船首バルブ３０は、最も前側（船首１１の先端側）に突出している先端３２が、鉛直方向において計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとの間にある。つまり、船首バルブ３０は、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとの距離をｄとし、先端３２とバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとの鉛直方向の距離をｄａとすると、０＜ｄａ＜ｄを満たす。船首バルブ３０は、鉛直方向において、鉛直方向上側から船底１２に向かって、船首垂線Ｆｐの位置から先端３２の位置まで、壁面が船首側に移動し、先端３２から鉛直方向下側の部分は、壁面が船尾側に移動する形状となる。また、船首バルブ３０は、最も前側（船首１１の先端側）に突出している部分が鉛直方向に延在している場合、つまり断面において点でなく線である場合、線の鉛直方向上側の端部の位置を先端３２とする。
【００２４】
また、船首バルブ３０は、計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌと船体１０との交点（船首垂線Ｆｐ）を通り、船長方向に直交する断面において、つまり、図４に示す船首垂線Ｆｐの断面において、幅が最も広い位置が、鉛直方向において先端３２が設けられている高さの位置である。つまり、船首バルブ３０は、先端３２を通る水平面の幅ｗが、船首垂線Ｆｐを通り、船長方向に直交する断面において幅の最も広い位置となる。
【００２５】
船首バルブ３０は、先端３２を鉛直方向において計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとの間に配置することで、図５に示すようにバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌでの形状を先鋭にすることができ、かつ、図３から図５に示すように、容量を大きくすることができる。具体的には、図３から図５に点線で示す船首バルブ４０のように最も前側（船首１１の先端側）に突出している先端４２がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌと重なる位置とした形状の場合と比較して、船首バルブ３０の全体の容量を維持しつつ、バラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌでの幅を細くすることができる。
【００２６】
これにより、船舶１は、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を維持しつつ、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合の造波抵抗低減の効果を高くすることができる。つまり、船首バルブ３０の全体の容量を維持し、かつ、先端３２がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌよりも鉛直方向上側となる形状とすることで、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合に、船首バルブ３０の形状に起因して生じる波を大きくすることができ、船首１１で形成される波を打ち消す効果である、造波抵抗低減の効果を大きくすることができる。また、船首バルブ３０の全体を計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌよりも鉛直方向下側に設けることで、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合に、船首バルブ３０の全体を水中に配置することができ、造波抵抗低減の効果を大きくすることができる。また、先端３２をバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌよりも鉛直方向上側となる形状とすることで、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合に、船首バルブ３０に起因して生じる造波抵抗を低減することができる。なお、船舶１は、船首１１に１つの船首バルブ３０のみが設けられている。
【００２７】
ここで、船首バルブ３０は、０＜ｄａ≦０．８ｄを満たすことが好ましい。距離ｄａを０．８ｄ以下にすることで、喫水が計画満載喫水線Ｄ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合に、船首バルブ３０に起因して造波抵抗が増大することを低減することができる。船首バルブ３０は、０．３ｄ≦ｄａ≦０．８ｄを満たすことがより好ましい。距離ｄａを０．３ｄ以上にすることで、船首バルブ３０のフレームラインに凹部分が形成されることを回避し、それによる抵抗悪化を防ぐことができる。
【００２８】
図６は、他の実施形態の船首バルブの外形を側面側から見た場合の図である。図７は、船首バルブの外形を正面側から見た場合の図であり、図６のＤ−Ｄ線断面図である。図６及び図７に示す船首バルブ３０ａの基本的な構成は、船首バルブ３０と同様である。以下、船首バルブ３０ａに特有の点を説明する。船首バルブ３０ａは、センターラインＣＬにおける鉛直方向下側の端部である下端５０が、船首垂線Ｆｐよりも船尾１２側の位置となる。下端５０は、船首バルブ３０ａと船底１３との交点である。つまり、下端５０は、船尾１２から船首１１に向かう方向において、平坦な面から鉛直方向上側に湾曲する基点となる位置である。船首バルブ３０ａは、下端５０が、船尾垂線Ａｐから船首垂線Ｆｐ側に０．９Ｌｐｐ以上０．９８Ｌｐｐ以下移動した位置にある、つまり、船首垂線Ｆｐから船尾垂線Ａｐ側に０．０２Ｌｐｐ以上０．１Ｌｐｐ以下移動した位置にある。
【００２９】
船首バルブ３０ａは、下端５０の位置を、船尾垂線Ａｐから船首垂線Ｆｐ側に０．９Ｌｐｐ以上０．９８Ｌｐｐ以下移動した位置とすることで、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合に、船首バルブ３０ａに起因して生じる造波抵抗をより低減することができる。また、船首バルブ３０ａは、先端３２ａから下端５０ａ距離を大きくできることで、形状の変化を緩やかにすることができ、製造しやすくすることができる。
【００３０】
図８は、他の実施形態の船首バルブの船首バルブの外形を上面側から見た場合の図である。図８に示す船首バルブ３０ｂの基本的な構成は、船首バルブ３０と同様である。以下、船首バルブ３０ｂに特有の点を説明する。船首バルブ３０ｂは、最も前側に突出している先端３２ｂを通る水平面において、先端３２ｂと、先端３２ｂから０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面の点６０とを通る直線と、センターラインとのなす角θが３０°以下である。
【００３１】
船首バルブ３０ｂは、先端３２ｂを通る水平面において、船尾１２から船首１１に向かって幅が狭くなる形状である。つまり、先端３２ｂを通る水平面において、船尾１２から船首１１に向かって幅が広くなる部分がない。また、船首バルブ３０ｂは、先端３２ｂを通る水平面において、先端３２ｂがＲ形状となる。船首バルブ３０ｂは、先端３２ｂのＲ形状以外は平坦な板としてもよい。つまり、水平面の断面において、先端３２ｂのＲ以外の部分が直線となる形状としてもよい。ここで、船首バルブ３０ｂは、先端３２ｂをＲ形状とする場合、Ｒ形状の半径は、７５ｍｍ以上距離ａ以下とすることが好ましい。距離ａは、先端３２ｂから０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面とセンターラインＣＬとの距離であり、先端３２ｂから０．０１Ｌｐｐ後方のバルブ径となる。
【００３２】
船首バブル３０ｂは、先端３２ｂと、先端３２ｂから０．０１Ｌｐｐ分後側の位置の壁面の点６０とを通る直線と、センターラインＣＬとのなす角を３０°以下とすることで、より先鋭な形状とすることができ、喫水がバラスト喫水線Ｂ．Ｗ．Ｌとなる状態で航行した場合に、船首バルブ３０に起因して生じる造波抵抗を低減することができる。
【００３３】
また、船首バルブ３０ｂは、先端３２ｂから０．００５Ｌｐｐ分後側の位置の壁面とセンターラインＣＬとの距離をｂとした場合、距離ａと距離ｂとの関係が０．５ａ≦ｂ≦０．８５ａとなることが好ましい。船首バルブ３０ｂは、距離ａと距離ｂとの関係を満たすことで、先端の形状を先鋭にしつつ、製造しやすい構造とすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  船体
１１  船首
１３  船底
１９  プロペラ
２０  舵
２２  舵本体
２４  舵軸
３０，３０ａ，３０ｂ，４０  船首バルブ（バルバスバウ）
３２  先端
５０  下端
ＣＬ  センターライン（中心線、中心面）
Ｂ．Ｗ．Ｌ  バラスト喫水線（バラストウォーターライン）
Ｄ．Ｗ．Ｌ  計画満載喫水線
θ  角度
【図１】
2016182893.tif 000003
【図２】
2016182893.tif 000004
【図３】
2016182893.tif 000005
【図４】
2016182893.tif 000006
【図５】
2016182893.tif 000007
【図６】
2016182893.tif 000008
【図７】
2016182893.tif 000009
【図８】
2016182893.tif 000010