(57)【要約】【課題】プロペラ上部の船尾船底に凹部が形成されている船舶の船尾における造波抵抗を低減する船舶の船尾形状を提供する。【解決手段】船尾トンネル３を構成する船底面２ｅを、前方の船底からプロペラ４の上部２ｃに向かう上昇傾斜から船尾端２ａに向かう下降傾斜に変化させて形成し、この上昇傾斜から下降傾斜に移行する変曲部３ｂをプロペラ４よりも後方の位置に設けているとともに、変曲部３ｂから船尾端２ａに向かう部位における船尾トンネル３を構成している船底面を船尾端まで維持し、その横断面形状における凹部の湾曲度合を連続的に減少していくように形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航行時に船底面に沿う水流を船尾のプロペラの上部へ導く船尾トンネルを備えている船舶の船尾構造において、
前記船尾トンネルを構成している船底面を、前方の船底から前記プロペラの上部に向かう上昇傾斜から船尾端に向かう下降傾斜に変化させて形成し、この上昇傾斜から下降傾斜に移行する変曲部を前記プロペラよりも後方の位置に設けているとともに、
前記変曲部から前記船尾端に向かう部位における前記船尾トンネルを構成している船底面を船尾端まで維持し、その横断面形状における凹部の湾曲度合を連続的に減少していくように形成されていることを特徴とする船舶の船尾構造。
【請求項２】
前記プロペラの上部から前記船尾端までの水平距離を距離Ｘａとし、前記プロペラの上部から前記変曲部の位置までの水平距離を距離Ｘ１として、距離Ｘａに対する距離Ｘ１の比率が０．３〜０．８の範囲になる位置に前記変曲部を配置していることを特徴とする請求項１に記載の船舶の船尾構造。
【請求項３】
前記船尾端の横断面における前記船尾トンネルの最下端位置と最上端位置との間の鉛直距離Ｈ１をプロペラ直径Ｄｐの０．０５倍以上かつ０．２倍以下とし、前記変曲部の横断面における前記船尾トンネルの最下端位置と最上端位置との間の鉛直距離Ｈ２を前記プロペラ直径Ｄｐの０．３倍以下としていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の船尾構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶の船尾構造を備えていることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の船尾形状に関し、より詳細には、船尾船底がトンネル形状に形成されている船舶において船尾造波抵抗を低減することができる船舶の船尾構造及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の船尾において船底にトンネル形状を形成するトンネル船型は、船舶の横復原力の確保と造波抵抗の低減の両立、プロペラと船体とのクリアランスの確保等、さまざまな面でメリットを有しているので、採用されてきている。
【０００３】
例えば、プロペラと船尾船底との間の距離を確保するとともに造波抵抗を低減することができる船舶の船尾形状として、上方へ湾曲した横断面形状を有して前後方向に延在するトンネル形状に形成する船尾形状が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４で例示するように、この従来技術のトンネル形状に形成された船舶１Ｘの船尾構造は、側断面形状では、船尾部２の船底面２ｅがプロペラ４の上部から船尾端２ａまで、上昇傾斜を維持するように形成されている。そのため、この船尾構造１Ｘでは、航行時に船底面２ｅに沿って上昇してくる水流が勢いを保ったまま船尾端２ａで上方向に排出されるので、船尾造波が生じて造波抵抗の要因となる。このように、従来技術の船舶の船尾構造には造波抵抗を低減させる上で改善すべき課題が残されていた。
【０００５】
また、このような船舶の船尾構造１Ｘでは、船尾端２ａに近い船底面２ｅが上方向を向いているため、図６で示すように、実海域航行時にピッチング（縦揺れ）により船体が傾いて船首が下降して船尾が上昇すると、船尾端２ａ側から船底面２ｅに空気ａが入り易く、船尾トンネル３Ｘの凹部において空気ａを巻き込み、波面が船尾トンネル３Ｘの船底面２ｅを叩く、即ちパンチングすることにより騒音が生じるという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４４９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、船尾船底がトンネル形状に形成されている船舶において船尾造波抵抗を低減することができる船舶の船尾構造及び船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明の船舶の船尾形状は、航行時に船底面に沿う水流を船尾のプロペラの上部へ導く船尾トンネルを備えている船舶の船尾構造において、前記船尾トンネルを構成している船底面を、前方の船底から前記プロペラの上部に向かう上昇傾斜から船尾端に向かう下降傾斜に変化させて形成し、この上昇傾斜から下降傾斜に移行する変曲部を前記プロペラよりも後方の位置に設けているとともに、前記変曲部から前記船尾端に向かう部位における前記船尾トンネルを構成している船底面を船尾端まで維持し、その横断面形状における凹部の湾曲度合を連続的に減少していくように形成されて構成される。
【０００９】
この構成によれば、前方の船底からプロペラ上部に向かう上方向の流れが、変曲部を境にして、変曲部から船尾端に向かう下方向の流れに変化するので、このことにより、船尾端に生じる波崩れや造波が抑制され、船尾造波抵抗が低減する。さらに、トンネル状の船底が船尾端まで維持されているので、船尾トンネルを形成したことによる造波抵抗における低減効果を発揮することができる。
【００１０】
また、プロペラ上部の船尾船底面を上方へ湾曲した側断面形状に形成しながら、船尾端の下端の位置を変曲部を設けない場合に比べて下方に位置することができる。そのため、航行時にピッチングにより船首が下降して船尾が上昇した場合においても、船尾から船底に空気が入り、船尾トンネルの凹部に空気を巻き込み難くなる。したがって、波面が船底を叩くことにより生じる騒音の発生を抑制できる。
【００１１】
また、上記の船舶の船尾構造において、前記プロペラの上部から前記船尾端までの水平距離を距離Ｘａとし、前記プロペラの上部から前記変曲部の位置までの水平距離を距離Ｘ１として、距離Ｘａに対する距離Ｘ１の比率が０．３〜０．８の範囲になる位置に前記変曲部を配置して構成されていると、船尾トンネルにおける、横復原力の確保と造波抵抗の低減などのトンネル効果を維持しつつ、船尾における造波抵抗の低減とピッチング動揺時の空気巻き込みの低減による騒音抑制効果を発揮でき、両方の効果をバランスよく発揮できる。
【００１２】
更に、上記の船舶の船尾構造において、前記船尾端の横断面における前記船尾トンネルの最下端位置と最上端位置との間の鉛直距離Ｈ１をプロペラ直径Ｄｐの０．０５倍以上かつ０．２倍以下とし、前記変曲部の横断面における前記船尾トンネルの最下端位置と最上端位置との間の鉛直距離Ｈ２を前記プロペラ直径Ｄｐの０．３倍以下として構成されていると、船尾トンネルにおける、横復原力の確保と造波抵抗の低減などのトンネル効果を維持しつつ、船尾における造波抵抗の低減とピッチング動揺時の空気巻き込みの低減による騒音抑制効果を発揮でき、両方の効果をバランスよく発揮できる。
【００１３】
上記の目的を達成するため本発明の船舶は、上記の船舶の船尾形状を備えて構成されていると、この構成により、上記の船舶の船尾形状と同様の効果を発揮できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の船舶の船尾形状及び船舶によれば、前方の船底からプロペラ上部に向かう上方向の流れが、変曲部を境にして、変曲部から船尾端に向かう下方向の流れに変化するので、このことにより、船尾端に生じる波崩れや造波が抑制され、船尾造波抵抗が低減する。さらに、トンネル状の船底が船尾端まで維持されているので、トンネル形状を形成したことによる造波抵抗の低減効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施の形態の船舶の船尾形状を有する船舶の船尾部分の側断面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１の船舶がピッチングにより船首が下降して船尾が上昇した状況を示す船尾部分の側断面図である。
【図４】従来技術の船尾トンネルを有する船舶の船尾部分の側断面図である。
【図５】図４のＢ矢視図である。
【図６】図４の船舶がピッチングにより船首が下降して船尾が上昇した状況を示す船尾部分の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態の船舶の船尾形状及び船舶を図を参照しながら説明する。尚、この実施の形態では、１軸船に適用した場合の船尾構造を示して説明するが、本発明は、１軸船に限らず、例えば２軸船や３軸船においてもそれぞれのプロペラに対してそれぞれ船尾トンネルを形成していることにより、１軸船の場合と同様に適用することができる。
【００１７】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態の船舶１は、以下に説明する本発明に係る実施の形態の船舶の船尾構造を備えて構成されており、この船舶の船尾構造と同様の作用効果を奏する。
【００１８】
この船舶１は、図１及び図２で示すように、航行時にプロペラ４の前方の船底面２ｅからこの船底面２ｅに沿って流れる水流Ｗを、船尾部２のプロペラ４の上部２ｃを経て、船尾端２ａに導く船尾トンネル３を有する船舶の船尾構造を備えており、この船尾トンネル３は、船尾部２の船底面２ｅにおいて、プロペラ４と船底面２ｅとの間にプロペラチップクリアランス（隙間）を保ちつつ、舵５の上部から船尾端２ａに到っている。
【００１９】
図１に示すように、この船尾トンネル３は、船体中心の側断面形状においては、プロペラ上部２ｃの船底面２ｅが上方へ湾曲している、言い換えれば、上側に凸となる側断面形状を有し、一方、図２に示すように、横断面形状においては、上方へ湾曲した凹部形状を有する形状で湾曲形状が徐々に変化しつつ前後方向に連続するように構成されている。
【００２０】
船舶１は、この船尾トンネル３を備えていることにより、船尾の部分に両側に離間して没水部分（浮力発生）を有することによる船舶の横復原力の確保と、造波抵抗の減少による推進性能の向上、プロペラ４の上部２ｃでのプロペラチップクリアランスを確保しつつプロペラ直径の増大による推進効率の向上等のメリットを有している。
【００２１】
そして、本発明においては、船尾トンネル３を構成する船底面２ｅを、前方の船底面２ｅからプロペラ４の上部２ｃに向かう上昇傾斜から船尾端２ａに向かう下降傾斜に変化させて形成し、この上昇傾斜から下降傾斜に移行する変曲部３ｂをプロペラ４よりも後方の位置に設けて構成している。
【００２２】
言い換えれば、プロペラ４から一定距離後方の位置Ｐｍａｘに、前方の船底面２ｅからプロペラ４の上部２ｃに向かう上昇傾斜面３ａを、船尾端２ａに向かう下降傾斜面３ｃに変化させる変曲部３ｂを設けて構成する。また、この変曲部３ｂは、船舶１の船底ラインに対して、船尾トンネル３において最も高い位置となる。
【００２３】
即ち、図１に示すように、船尾トンネル３は、側面視で変曲部３ｂを頂点とする凹部形状に形成されている。この図１の実施の形態では、側面視で、変曲部３ｂの位置Ｐｍａｘより前方、少なくともプロペラ４の位置Ｐｐから変曲部３ｂの位置Ｐｍａｘまでの間（距離Ｘ１）に設けられている上昇傾斜面３ａと、変曲部３ｂの位置Ｐｍａｘから船尾端２ａの位置Ｐｅまでの間（距離Ｘ２）に設けられている下降傾斜面３ｃとがそれぞれ曲線的な形状を有して構成され、これらの上昇傾斜面３ａと下降傾斜面３ｃとが変曲部３ｂを介して曲線的に連続的に連結されている。なお、上昇傾斜面３ａと下降傾斜面３ｃのいずれか一つまたは両方を曲線的な形状ではなく直線的な形状で形成していてもよい。また、変曲部３ｂは、側面視で滑らかな曲線状で折れ線でないことが、水流Ｗを滑らかに流すことができるので好ましいが、大きな角度の折れ線形状でなければ折れ線状であってもよい。
【００２４】
更に、本発明においては、この変曲部３ｂから船尾端２ａに向かう部位における船尾トンネル３を構成している船底面を船尾端まで維持し、その横断面形状における凹部の湾曲度合を連続的に減少していくように形成されている。
【００２５】
つまり、船尾トンネル３の横断面形状においては、図２に示すように、船体中心線ＬＣ上で最も高くなるような上方へ湾曲した状態を保ちつつ、船尾トンネル３の上方への湾曲の大きさ、言い換えれば湾曲度合を示す曲面の曲率半径が、変曲部３ｂから船尾端２ａに向って連続的に大きくなるように形成されている。
【００２６】
より詳細には、図２で示すように、船尾トンネル３は、中央部分が上方へ湾曲したＷ型の横断面形状に形成されている。この船尾トンネル３の横断面における上方への湾曲の大きさを示す一例をあげれば、例えば、船底中央部分における上方への湾曲の頂点となる湾曲頂部３ｅから、船底の最下点となる湾曲最下端部３ｆまでの鉛直距離Ｈ１の大きさである。即ち、変曲部３ｂから船尾端２ａに向って連続的に鉛直距離Ｈ１の大きさが小さくなっている。ここで、湾曲最下端部３ｆは船体幅方向の流れ成分にも対応できるようにナックル状の不連続点を有さず、滑らかな湾曲状となっている。
【００２７】
そして、この構造によれば、プロペラ４から一定距離後方の位置Ｐｍａｘに、前方の船底面２ｅからプロペラ４の上部２ｃに向かう上昇傾斜面３ａを船尾端２ａに向かう下降傾斜面３ｃに変化させる変曲部３ｂが設けられているので、図１で示すように、前方の船底面２ｅからプロペラ４の上部２ｃに向かう上方向の流れＷが、変曲部３ｂを境にして、変曲部３ｂから船尾端２ａに向かう下方向の流れＷに変化する。そのため、従来技術の図４で示すような、変曲部３ｂが設けられずに船尾端２ａまで上昇傾斜面で形成されている船舶の船尾構造に比して、船尾端に生じる波崩れや造波が抑制され、船尾造波抵抗が低減する。
【００２８】
さらに、船尾トンネル３を船尾端２ａまで維持しているので、船尾端２ａが直線形状に形成されて船尾端２ａまで船尾トンネル３Ｘが維持されていない船尾形状に比して、本発明では、造波抵抗の減少による推進性能の向上の効果を高く維持することができる。
【００２９】
さらに、側面視においては、プロペラ４の上部２ｃの船尾船底面２ｅを上方へ湾曲した側断面形状を形成しながら、船尾端２ａの下端２ｂの位置を、変曲部３ｂを設けない場合に比べて下方に位置することができる。そのため、図３で示すように、航行時にピッチングにより船体が水平に対してθ°傾斜し、船首が下降して船尾が上昇した場合においても、従来技術の図６で示す船尾構造に比して、船尾端２ａから前方の船底面２ｅに空気が入り難くなっている。そのため、従来技術の図６で示す船尾構造では船尾トンネル３Ｘの船底に空気が入り、波面が船底を叩くことによる騒音が発生するが、本発明の船舶の船尾構造では、これを抑制できる。
【００３０】
そして、この変曲部３ｂの前後方向の位置は、プロペラ４の上部２ｃから船尾端２ａまでの水平距離を距離Ｘａとし、プロペラ上部２ｃから変曲部３ｂまでの水平距離を距離Ｘ１とすると、距離Ｘａに対する距離Ｘ１の比率ε（＝Ｘ１／Ｘａ）が、０．３〜０．８の範囲になる位置としていることが好ましい。
【００３１】
変曲部３ｂの位置がこの範囲より前方であると、船尾トンネル３における、横復原力の確保と造波抵抗の低減などの一般的な船尾トンネルの効果が減少し、変曲部３ｂの位置がこの範囲より後方であると、船尾における造波抵抗の低減とピッチング動揺時の空気巻き込みの低減による騒音抑制効果が減少することになる。
【００３２】
つまり、船尾トンネルにおける、横復原力の確保と造波抵抗の低減などのトンネル効果を維持しつつ、船尾における造波抵抗の低減とピッチング動揺時の空気巻き込みの低減による騒音抑制効果を発揮でき、両方の効果をバランスよく発揮できる。
【００３３】
この船尾トンネル３の船尾端２ａにおける上方への湾曲の大きさは、船尾端２ａの最下端位置と船尾トンネル３の最上端位置との間の鉛直距離Ｈ１はプロペラ直径Ｄｐの０．０５倍以上かつ０．２倍以下（若しくは５％以上２０％以下）になっているように形成されていることが好ましい。
【００３４】
そして、また、変曲部３ｂの横断面における船尾トンネル３の上方への湾曲の大きさは、この変曲部３ｂの横断面における船尾トンネル３の最下端位置と船尾トンネル３の最上端位置との間の鉛直距離Ｈ２はプロペラ直径Ｄｐの０．３倍以下（若しくは３０％以下）になるように形成されることが好ましい。
【００３５】
そして、変曲部３ｂから船尾端２ａに向って連続的又は段階的又は一定部分を部分的に含んで低減する鉛直距離Ｈｉの変化量ΔＨｉは、変曲部３ｂから船尾端２ａまでの距離Ｘｉの変化量ΔＸｉと同様の比率で変化するように（ΔＨｉ／ΔＸｉ＝一定）形成していてもよく、それぞれの変化量の比率が異なるように形成していてもよい。
【００３６】
これらの構成により、船尾トンネルにおける、横復原力の確保と造波抵抗の低減などのトンネル効果を維持しつつ、船尾における造波抵抗の低減とピッチング動揺時の空気巻き込みの低減による騒音抑制効果を発揮でき、両方の効果をバランスよく発揮できる。
【００３７】
従って、上記の構成の船舶の船尾形状及び船舶１によれば、前方の船底からプロペラ４の上部２ｃに向かう上方向の流れＷが、変曲部３ｂを境にして、変曲部３ｂから船尾端２ａに向かう下方向の流れＷに変化するので、このことにより、船尾端に生じる波崩れや造波が抑制され、船尾造波抵抗が低減する。さらに、トンネル状の船底が船尾端２ａまで維持されているので、トンネル形状を形成したことによる造波抵抗の低減効果を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の船舶の船尾形状及び船舶によれば、前方の船底からプロペラ上部に向かう上方向の流れを変曲部を境にして船尾側では下方向の流れになるようにしているので、船尾端に生じる波崩れや造波を抑制して、船尾造波抵抗を低減でき、さらに、トンネル状の船底が船尾端まで維持されているので、トンネル形状を形成したことによる造波抵抗の低減効果を発揮することができるので、多くの船舶の船尾構造及び船舶に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１、１Ｘ  船舶
２  船尾部
２ａ  船尾端
２ｂ  船尾端の下端
２ｃ  プロペラの上部
２ｄ  船底（ベースライン）
２ｅ  船底面
３、３Ｘ  船尾トンネル
３ａ  上昇傾斜面
３ｂ  変曲部
３ｃ  下降傾斜面
３ｅ  湾曲頂点（船尾端横断面）
３ｆ  湾曲最下端部（船尾端横断面）
４  プロペラ
５  舵
ａ  空気
【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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