船舶の船首形状

【課題】平水中での推進性能を維持し、かつ波浪中での抵抗増加を低減することができる船舶の船首形状を提供すること。
【解決手段】最大喫水線１１より下側から上方の船首プロファイル１２を前方に張り出すとともに、最大喫水線１１の下側に船首バルブ１３を設けるようにする。
これにより、船首バルブ１３を残すことで船体よりも前もって先に別な波を起こし、船体から生じる波と打ち消し合うようにする造波抵抗低減効果を得て平水中での推進性能を維持することができ、しかも最大喫水線１１より下側から船首プロファイル１２を前方に突き出すようにして波浪が突き出した部分の下面に当たらないようにして波浪中の抵抗増加を低減することができる。
また、船首部分に積載場所を確保しながら水面上での船首水線角度が小さくなり、これによっても波浪による抵抗増加を低減できるようにしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶の船首形状に関し、平水中での推進性能を維持し、かつ波浪中での抵抗増加を低減できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
実海域を航行する船体に働く抵抗には、波浪がない状態で船体が水から受ける平水抵抗と、波浪中を航行することによって平水中を航行する場合に比べて増加する波浪抵抗とがある。
平水抵抗には、摩擦抵抗と粘性圧力抵抗と造波抵抗とがある。
【０００３】
このうち、摩擦抵抗は、船体表面と水との摩擦によって船体に働く抵抗であり、粘性圧力抵抗は、船体表面近くの水の流れが船尾近くで剥離し、この剥離域が負圧になり、船体を後方に引く抵抗である。
造波抵抗は、水面を航行する船舶が主に船首部分で波を作り、この波を作ることに要したエネルギが抵抗となって船体に働く抵抗である。
【０００４】
また、造波した波が破砕する場合には、特に破砕抵抗と称し、造波抵抗に加えてさらに抵抗が増加する。
【０００５】
このような種々の船体に働く抵抗を小さくすることが性能向上のために必要となるが、船舶の性能を検証する目的で、模型船を作り水槽試験を行うことが一般的に行われており、平水中での抵抗を低減するための船首形状には多くの提案がなされている。
【０００６】
これに比べ、波狼抵抗の低減を図るための船首形状についての提案は少なく、例えば特許文献１、２には、航行中に水から受ける抵抗、特に波浪中抵抗増加を低減できる肥大船として、図３に示すように、最大喫水線１上の船首部分２を前方にできるだけ尖らせるようにしたものが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、図４に示すように、最大喫水線１の上方で船首部分２を前方に突き出すようにするとともに、最大喫水線１の下方に船体よりも前もって先に別な波を起こし、船体から生じる波と打ち消し合うようにする船首バルブ３を有し、最大喫水線１の近傍の船首端部４に平水面を貫通するように楔状付加物５を装着したものが開示されている。
【０００８】
さらに、特許文献４には、図５に示すように、船首最先端ライン６を船首下端位置７から上甲板８までほぼ鉛直に延ばすようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１４２５５３号公報
【特許文献２】特開２０００−３３５４７７号公報
【特許文献３】特開平８−１４２９７４号公報
【特許文献４】特開２００３−１６００９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１、２、３のいずれの船首２の形状でも、最大喫水線１の上方で前方に突き出すようにしているため、垂線間長（Ｌｐｐ）の制限がある場合には有効であるが、波浪中を航行すると、波浪が突き出した部分２の下面に当たることになり、船首が上下することで効果的に波浪中の抵抗の増大を抑えることが出来ないという問題がある。
【００１０】
また、これらの船首形状では、特許文献１、２の場合、荷物の積載場所を船首の前方ぎりぎりまで設ける必要から最大喫水線１での水線面（喫水線の高さでの船体の水平断面）の船首の角度が大きくなって抵抗の増大を招き、特許文献３の場合には、楔状付加物５を取り付ける分だけ構造が複雑になり、工数も増大するとともに、浸水面積（水に浸かっている部分の面積）が楔状付加物５の分だけ増大したり、取り付け部に生じる段差によって、これらの分の抵抗増大が生じるという問題がある。
【００１１】
さらに、特許文献４の船首形状では、上甲板８から船首下端位置７までほぼ直線状にして船首バルブがないことから、船首端の水面の盛り上がりを小さくし、船首波崩れをなくすることができるものの船体よりも前もって先に別な波を起こし、船体から生じる波と打ち消し合うようにする船首バルブによる造波抵抗低減効果がなく、平水中での推進性能が悪化するという問題がある。
【００１２】
この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、平水中での推進性能を維持し、かつ波浪中での抵抗増加を低減することができる船舶の船首形状を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の船舶の船首形状は、最大喫水線より下側から上方の船首プロファイルを前方に張り出すとともに、最大喫水線の下側に船首バルブを設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
この船舶の船首形状によれば、最大喫水線より下側から上方の船首プロファイルを前方に張り出すとともに、最大喫水線の下側に船首バルブを設けるようにしており、船首バルブを残すことで平水中での推進性能を維持し、最大喫水線より下側から船首プロファイルを前方に突き出すようにして波浪が突き出した部分の下面に当たらないようにして波浪中の抵抗増加を低減するようにしている。
【００１５】
また、少なくともこれまでと同程度の積載場所を船首部分に確保しながら水面上での船首水線角度が小さくなり、これによっても波浪による抵抗増加を低減できるようになる。
【００１６】
また、この発明の請求項２記載の船舶の船首形状は、前記船首プロファイルの下端位置を満載喫水線および計画喫水線または最小喫水線を避けて配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
この船舶の船首形状によれば、積載可能な荷物を最大限積載した満載喫水線状態や運行計画に沿った積載状態の計画喫水線状態、あるいは荷物を積まないバラスト状態での喫水状態である最小喫水線状態のいずれでも船首プロファイルが水中に位置することで、一層効率的に波浪が突き出した部分の下面に当たらないようにして波浪中の抵抗増加を低減するようにしている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の請求項１記載の船舶の船首形状によれば、最大喫水線より下側から上方の船首プロファイルを前方に張り出すとともに、最大喫水線の下側に船首バルブを設けるようにしたので、船首バルブを残すことで船体よりも前もって先に別な波を起こし、船体から生じる波と打ち消し合うようにする船首バルブによる造波抵抗低減効果を得ることで平水中での推進性能を維持することができ、しかも最大喫水線より下側から船首プロファイルを前方に突き出すようにして波浪が突き出した部分の下面に当たらないようにして波浪中の抵抗増加を低減することができる。
【００１９】
また、少なくともこれまでと同程度の積載場所を船首部分に確保しながら水面上での船首水線角度が小さくなり、これによっても波浪による抵抗増加を低減することができる。
【００２０】
さらに、この発明の請求項２記載の船舶の船首形状によれば、積載可能な荷物を最大限積載した満載喫水線状態や運行計画に沿った積載状態の計画喫水線状態、あるいは荷物を積まないバラスト状態での喫水状態である最小喫水線状態のいずれでも船首プロファイルを水中に位置させることができ、これによって一層効率的に波浪が突き出した部分の下面に当たらないようにすることができ、波浪中の抵抗増加を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１および図２は、この発明の船舶の船首形状の一実施の形態にかかり、図１は概略側面図、図２は最大喫水線上での横断面図である。
【００２２】
この船舶の船首形状１０では、平水中および波浪中の双方の性能向上を両立するとともに、中・高速船ともに適用できるようにしたものである。
【００２３】
これまでの標準的な船首形状は平水中の造波抵抗を抑える形状を主たる目的としているため、波浪中では抵抗が増大したり、波崩れを抑えて造波抵抗をさらに減少させる形状とする場合には、高速船に適用することができない。
【００２４】
ほかにも、平水中の造波抵抗をさらに減少させる形状や波浪中の抵抗増加を軽減する形状についての種々の提案があるが、いずれも平水中か、波浪中のどちらか一方に特化した形状であり、平水中と波浪中の双方の性能向上を目指した船首形状は開発されていず、しかも中・高速船に適用できるものも開発されていない。
【００２５】
そこで、この船舶の船首形状１０では、最大喫水線１１よりやや下側から上方のプロファイル１２を前方に突き出すようにし、この突き出した部分の底部は最大喫水線１１の下方の水中に位置するようにする。
【００２６】
このプロファイル１２の底部分の下端位置は、船体の状態にかかわらず水中に位置させるようにすることが好ましく、プロファイル１２の下端位置を満載喫水線および計画喫水線または最小喫水線を避けて配置する。
【００２７】
すなわち、積載可能な荷物を最大限積載した満載喫水線状態や運行計画に沿った積載状態の計画喫水線状態、あるいは荷物を積まないバラスト状態での喫水状態である最小喫水線状態のいずれでもプロファイル１２が水中に位置するようにすることが好ましい。
【００２８】
これにより、船体の喫水状態にかかわらず、常に波浪がプロファイル１２の突き出した部分の下面に当たらないようにすることができ、波浪中の抵抗増加を低減することができる。
【００２９】
この前方に張り出したプロファイル１２より下方には、船体よりも前もって先に別な波を起こし、船体から生じる波と打ち消し合うようにする船首バルブ１３を設けたプロファイルとする。
【００３０】
このような船舶の船首形状１０では、最大喫水線１１よりやや下側から上方のプロファイル１２を前方に突き出すようにすることで、これまでの最大喫水線１１より上側からのプロファイルが前方に突き出す場合のように、突き出した部分の底部が最大喫水線より上方の水面上に位置することで、この底部分で波をたたいたり、波が当たることになって抵抗が増大するのに対し、この船舶の船首形状１０では、プロファイル１２が水中に位置することで底部分で波をたたいたり、波が当たることもなく抵抗を減少することができる。
【００３１】
さらに、この船舶の船首形状１０では、最大喫水線１１と船首先端位置と交わるＦＰ(ＦｏｒｅＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ)を前方に位置させることができ、例えば図２に示すように、船幅を同一と仮定し、少なくともこれまでと同程度の積載場所を船首部分に確保した場合でも船首水線角度が小さく、船首先端を鋭角にでき、これによっても波浪による抵抗増加を低減することができる。
【００３２】
すなわち、従来の船舶のように、荷物の積載場所をぎりぎりまで確保するためには、図２中に破線で示すように、船首部分を尖らせることなく太った形状とする必要があり、これによって波浪による抵抗増大を招くことになっていたが、この船舶の船首形状１０では、図２中に実線で示すように、荷物の積載場所を確保しながら船首先端を鋭角にでき、これらの角度の違いによって波浪による抵抗増加を低減することができる。
【００３３】
一方、このような船舶の船首形状１０では、張り出したプロファイル１２の下方は船首バルブ１３を設けたプロファイルとすることで、船体よりも前もって先に別な波を起こし、船体から生じる波と打ち消し合うようにする船首バルブ１３による造波抵抗低減効果をそのまま維持することができる。
【００３４】
したがって、この船舶の船首形状１０によれば、平水中での推進性能を維持し、かつ波浪中での抵抗増加を低減することができる。
【００３５】
さらに、この船舶の船首形状１０によれば、積載可能な荷物を最大限積載した満載喫水線状態や運行計画に沿った積載状態の計画喫水線状態、あるいは荷物を積まないバラスト状態での喫水状態である最小喫水線状態のいずれでもプロファイル１２を水中に位置させることで、一層効率的に波浪が突き出した部分の下面に当たらないようにして、波浪中の抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の船舶の船首形状の一実施の形態にかかる概略側面図である。
【図２】この発明の船舶の船首形状の一実施の形態にかかる最大喫水線上での横断面図である。
【図３】従来の船首形状の概略側面図である。
【図４】従来の船首形状の概略側面図である。
【図５】従来の船首形状の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０船舶の船首形状
１１最大喫水線
１２上方のプロファイル
１３船首バルブ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大喫水線より下側から上方の船首プロファイルを前方に張り出すとともに、最大喫水線の下側に船首バルブを設けたことを特徴とする船舶の船首形状。
【請求項２】
前記船首プロファイルの下端位置を満載喫水線および計画喫水線または最小喫水線を避けて配置したことを特徴とする請求項１記載の船舶の船首形状。

【図１】