(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船底の中央の縦軸に沿ってキールが装着され、セミボトムが前記キールの左右に対照に形成されている船底形状を有する船であって、
前記キールが装着された左右の前記セミボトムと前記キールとの間の角度がそれぞれ１２０度に等しくなるように形成されており、
左右のおのおのの前記セミボトムが、両側の船側部分と同一の一つの平面上に存在していることを特徴とする船。
【請求項２】
前記キールの高さが前記セミボトムの幅以下である請求項１に記載の船。
【請求項３】
前記左右のセミボトムは、前記船底の中央の縦軸上で互いに交わるように延びており、前記左右のセミボトムと前記両側の船側部分とで形成される断面形状がＶ字形状である請求項１に記載の船。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船における底部の形状に関するものであり、全ての種類の船に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
造船業において長年培われた経験や、あるいは魚の形状に関する長年の研究によって、船の形状としてはスピンドル形状であり、かつ比較的幅が狭い形状であることが好ましいことが良く知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
オー・クルチ（O.Kurti）著、「船形モデルの構築」（Construction of ship models）、サイドクトポーネ（Судостроение）社（ロシア）、１９８７年刊行、ｐ．５８、図５１
喫水下における左右の底面（以下、「セミボトム」という。）の間、あるいは側面のフレームに沿って、曲線状の形状を有するキールが装備されており、当該左右に位置するセミボトム部分に挟まれた部分の形状は、狭くあるいは鋭角的な形状から、広く直角に近い形状へと変化してきている。（例えば非特許文献２参照。）。
【０００４】
【非特許文献２】
オー・クルチ（O.Kurti）著、「船形モデルの構築」（Construction of ship models）、サイドクトポーネ（Судостроение）社（ロシア）、１９８７年刊行、ｐ．５８、図５２
上述したような形状にもかかわらず、耐航性にかかわる主立った要求項目、すなわち安定性、浮力、あるいは推進性能を最大限高いレベルで満足させることができる最適な船形は、未だ確定されているとは言えない。したがって、かかる船形のみによって満足できない諸性能を改善するために、船に関する多数の付属装置が発明されてきた。
【０００５】
典型的なこれらの付属装置として、例えば、船の側面に装備される回転体（特許文献１参照）や、キールの隣に装備される安定板（特許文献２参照）、あるいは安定板とそれらを固定する機構とで構成されている船の安定装置（特許文献３参照）等が考えられている。
【０００６】
【特許文献１】
独国特許発明第２４６２０４７号明細書
【０００７】
【特許文献２】
独国特許出願公開第１９７３８２１５号明細書
【０００８】
【特許文献３】
露国特許発明２０５９５１８号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような付属装置は、耐航性を改善することが目的であると言われているが、船の設計段階あるいは開発段階において、その作業をより複雑にしており、現実には当該付属装置を装備しただけという、多くは単なるうわべだけの効果に終始しているものと考えられている。
【００１０】
本発明は、特別な付属装置に頼ることなく、本質的な船底形状の改善によって、船の安定性、浮揚性、あるいは推進性能（耐航性）を改善することを可能とするする船を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる船は、船底の中央の縦軸に沿ってキールが装着され、セミボトムがキールの左右に対称に形成されている船底形状を有する船であって、キールが装着された左右のセミボトムとキールとの間の角度が１２０度に等しくなるように形成されており、左右のおのおののセミボトムが、両側の船側部分と同一の一つの平面上に存在していることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、船体に加わる外力が、横断面において１２０度ずつ均等に、すなわち、キールと２つのセミボトムへと均等に振り分けられることから、特に横傾斜を生じる回転モーメント（ローリングモーメント）に対して効果的に復元モーメントを発生させることができ、船の安定性を高めることが可能となる。
【００１３】
また、本発明にかかる船は、キールの高さが左右いずれかのセミボトムの幅以下であることが好ましく、キールの高さが左右いずれかに位置するセミボトムの幅と同一であることがより好ましい。キール高さが左右に位置するセミボトムの幅と同一である場合には、船体に加わる外力が３方向に均等に振り分けられるからである。また、キールの高さの方が小さく、すなわちセミボトムの幅が大きくなる場合には、喫水線も上昇することから、水線面積が増大し、安定性を維持しながら、より可能積載重量を増やすことが可能となる。
また、左右のセミボトムは、船底の中央の縦軸上で互いに交わるように延びており、左右のセミボトムと両側の船側部分とで形成される断面形状がＶ字状であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかる船底形状について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる船の正面図を、図２は本発明の実施の形態にかかる船の船首部分における斜視図を、それぞれ示している。
【００１５】
図１及び図２においては、船底部分が水面下環境２に没している船１の状態を示している。船１は、キール３及び船側部分５と同一の表面上において左右に形成されているセミボトム４を有している。本実施の形態においては、喫水線６よりもキール３側、すなわち水面下にある部分をセミボトム４、喫水線６よりも上側を船側部分５と、便宜上呼ぶことにする。なお、喫水線６は静水時における喫水を用いるものとする。
【００１６】
また、図３には本実施の形態にかかる船の横断面図の一例を示す。図３において、左半分が船の前半分における横断面を、右半分が船の後半部における横断面の形状を示している。ｄは喫水を表しており、各形状を示す線図上の数字は、船の長手方向におけるパーティション番号を示している。パーティション番号は、船の水線長（喫水線上における全長：Length of perpendiculars）を１０とし、０が船首を、５が中央横断面を、１０が船尾を、それぞれ示すものとする。
【００１７】
ｂは、セミボトム４の幅を示しており、図３における中央の垂線から喫水線までの線図の長さを意味する。すなわち、一般に、船体におけるセミボトム４の幅ｂは中央横断面（パーティション番号＝５）において最大となる。
【００１８】
まず安定性の確保の観点から説明する。本実施の形態にかかる船の船底形状では、水に関わる自然災害や天災地変等による予見できない状況下においても、安定性を確保することができる。まず、かかる効果はキール３と２つセミボトム４の角度が互いに１２０度に等しいという構造に起因する。かかる構造により、船の全長に渡って、左右対称な船形（キール３と２つのセミボトム４）が船の底部に形成される。このような構造を適用することにより、自然災害や天災地変が生じた状況下において、船に加えられる外力が、３つの方向へ（キール３と２つのセミボトム４の方向）均一に配分される。かかる構造と類似の構造は、自然界における魚や鳥の骨格構造において見受けられる。
【００１９】
この効果が最大限発揮されるのは、キール３の高さｈがセミボトム４の幅ｂと等しい場合である。このとき、セミボトム４とキール３は、どちらかの方向へ突然傾いた場合において、復元力の発生要素として、船を守る方向に機能する。すなわち、傾斜モーメント（ローリングモーメント）を軽減する方向に復元モーメントが生じることによって、船の安定性維持に貢献することが可能となる。
【００２０】
キール３の高さｈが小さい場合には、浅い水深のおかげで、すなわち通常の航海時というよりも、むしろ浅い水深の浅瀬や湾内に入ることができることから、船は安定性の減少という問題に遭遇しない。なぜなら、自然災害や天災地変の際には浅い推進の場所へ退避することが多く、かかる浅い水深の場所においては、自然災害や天災地変による影響は比較的小さいからである。
【００２１】
この船底形状をタンカーのような重量物運搬船に適用した場合であっても、ｈ＝ｂという割合を適用することは容易であり、すなわちキール３の高さｈをセミボトム４の幅ｂと等しくすることができる。このように、セミボトム４はいわば船の土台のような働きをする。
【００２２】
以上のような効果を生ずるべく、船の側面部分５は、上述したセミボトム４と同じ表面上に位置しており、キール高さｈはセミボトム４の幅ｂ以下とすることが好ましい（ｈ≦ｂ）。
【００２３】
予期されない外力によって傾斜モーメントが生じる場合には、キール３と船の側面部分５と同一表面上にあるセミボトム４で構成され、２つのセミボトム４間の角度が１２０度の角度で形成されている船１の水面下部分が、水面下環境２に影響を与え、傾斜モーメントの動作に対抗して反対方向の復元モーメントを生じるように機能する。このようにして、外力によって生じた傾斜モーメントを減ずる方向に復元モーメントを発生させるよう機能することができ、安定性を確保することができる。
【００２４】
次に、浮力の観点から説明する。一般に良く知られているように、各々の船は、事故が起きないように航海を監視している適当な権威者によって確かめられている、いわゆる荷重喫水線（load waterline）を有している。そして、許可されるべき積載トン数は、水線面積によって決定される。
【００２５】
また、船側部分５は、おのおののセミボトム４と同じ平面上にあり、かつセミボトム４間の角度が１２０度に等しいことから、船側部分５間の角度もまた１２０度に等しい。このため、外力の分散機能についても、上述した場合と同様となる。すなわち、船側部分５を通じて、セミボトム４とキール３おける同じ部分において、外力が分配されることになる。船側部分５がさらに形成されると、喫水線は上方へと上昇する。このことは、水線面積が増加することを意味することから、危険を増すことなしに、安全性を維持しながらより多くの荷物を船が積み込むことができることを意味する。
【００２６】
船側部分５と同一の表面上にあるセミボトム４間の角度と喫水及び重量物運搬可能容量との関係について、図４を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態にかかる船におけるキールが装着されたセミボトム４及び船側部分５を示す概略正面図を示している。
【００２７】
図４において、セミボトム４間の角度がα’の場合には、セミボトム４に挟まれた部分が鋭角形状となっている。この場合、水線面積は比較的小さくなり、それに伴って浮力も比較的小さくなってしまうことから、重量物運搬可能容量も小さくなる。
【００２８】
逆に、船側部分５と同一の表面上にあるセミボトム４間の角度がα’’のように増加するにつれて、水線面積は大きくなっていくことから浮力も増加し、重量物運搬可能容量も増加することになる。したがって、船側部分５がセミボトム４と同一の表面上にあるように形成されたデザインによって、セミボトム４間の角度を変えることによって、重量物運搬可能容量の増減が可能となる。
【００２９】
しかし、セミボトム４間の角度を増加させることによって重量物運搬可能容量を増加させることはできるが、増加させるだけでは、船１は技術的な安全要求を満たすことができなくなってしまう。すなわち、安定性等を維持することが困難になってしまう。
【００３０】
したがって、本実施の形態にかかる発明においては、図５に示すように、キール３と２つセミボトム４間の角度がそれぞれ１２０度で形成されており、キールの高さｈと２つのセミボトム４の幅ｂの関係が所定の範囲内（ｈ≦ｂ）であり、両側の船側部分がセミボトム４と同一表面上に存在している。この場合、重量物を多く積載することによって船が没水すると、喫水がｄからｄ’へと上昇し、それに伴って水線面積が増加することから、上昇した喫水ｄ’が安全と判断されている荷重喫水の範囲内であれば、船の安全性を損なうことなく、最大浮力とそれに対応した重量物運搬可能容量を求めることが可能となる。
【００３１】
また、推進性能（耐航性）の観点から説明すると、特別な装置を装着しないようにすることで、安定性を向上し船側部分に装備されるこれらの装置を用いているときに生じる船の横滑りに対する摩擦抵抗力の増加を生じることがない。
【００３２】
すなわち、船１は、進行している間であっても、水面下環境２による抵抗力を克服している。この抵抗力は、以下の２つの構成要素による合力である。
【００３３】
ａ）水に対する船の水面下部分の摩擦抵抗力
ｂ）いわゆる波浪抵抗力
水面下環境２に対する船１の水線下部分における摩擦抵抗力に対して影響を与える構成要素としては、摩擦領域の表面積が考えられる。
【００３４】
本実施の形態にかかる船における船底形状においては、安定性を増すことを意図した船側部分５に位置する特別な装置を装備する必要がない。したがって、これらの装置により生じる船の横滑りに対する摩擦抵抗力の増加を回避することができる。
【００３５】
また、キール３の高さｈがセミボトム４の幅ｂに近づくにつれて、排水効果率δは減少する。ここで排水効果率δとは、船の水面下の容積と、船１の長さ、幅、喫水と一致する平行六面体の容積との比率である。一般に、排水効果率δの減少により波浪抵抗力を減少することができる。
【００３６】
このように、船の水面下部分における本実施の形態にかかる船の船底形状によれば、排水効果率δを減少させることができ、波浪抵抗力を減少させることができる。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、船の進行中に生じている水面下部分における摩擦抵抗力及び波浪抵抗力の双方を減少させることができ、結果として船の推進性能を向上させることも可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかる船底形状を有する船によれば、キールを含んだセミボトムが１２０度に等しい角度で形成され、船側部分がセミボトムと同一表面に存在し、キール高さがセミボトムの幅以下であることによって、船の主要な耐航性能要素である安定性、復元性、推進性能を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態にかかる船の正面図
【図２】  本発明の実施の形態にかかる船の船首部分における斜視図
【図３】  本発明の実施の形態にかかる船の横断面の例示図
【図４】  本発明の実施の形態にかかる船におけるセミボトム間の角度と重量物運搬可能容量との関係の説明図
【図５】  本発明の実施の形態にかかる船におけるキールが装着されたセミボトム及び船側部分を示す横断面図
【符号の説明】
１  船
２  水面下環境
３  キール
４  セミボトム
５  側面部分
６  喫水線
ｂ  セミボトムの幅
ｄ、ｄ’  喫水
ｈ  キールの高さ
α、α’、α’’  セミボトムの角度
δ  排水効果率
【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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