船舶の風圧抵抗低減構造
【課題】ウィング部とサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供する。
【解決手段】居住区３から船幅方向に突出するウィング部２と、ウィング部２を下方から支持する柱状のサポート部１とを有する船舶１００の風圧抵抗低減構造であって、サポート部１の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物１０を取り付けて、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を低減する。サポート部付加物１０はサポート部１よりも幅の狭い長尺箱状体であって、サポート部付加物１０をサポート部１の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付ける。
【解決手段】居住区３から船幅方向に突出するウィング部２と、ウィング部２を下方から支持する柱状のサポート部１とを有する船舶１００の風圧抵抗低減構造であって、サポート部１の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物１０を取り付けて、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を低減する。サポート部付加物１０はサポート部１よりも幅の狭い長尺箱状体であって、サポート部付加物１０をサポート部１の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の風圧抵抗低減構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンカーやバルクキャリア等の船舶には、船体の上甲板上に操舵室や船員の居室等を有する居住区が設置されている。この居住区は、船舶航行時に正面からの風圧抵抗を受けるため、燃費の増加要因となっている。また、居住区から船幅方向には、Ｂｒｉｄｇｅ Ｗｉｎｇ（以下、「ウィング部」という。）が突出しており、このウィング部も風圧抵抗を受ける。
【０００３】
これに対して、ウィング部の風圧抵抗を低減させる発明が開示されている。例えば、特許文献１には、ドジャー２（ウィング部）に突設された帯状プレート８が記載されており、特許文献２には、ウィング部に取り付けられた整流板１８が記載されている。また、特許文献３には、ドジャー２に形成された隅切り部１０が記載されており、特許文献４には、ドジャー３の前面を横半円筒状に突出させたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２９９７６号公報
【特許文献２】実開昭５８−１４３７８５号公報
【特許文献３】特開平１１−２９０９０号公報
【特許文献４】実開平１−９９７９２号公報
【０００５】
一方、ＣＡＰＥ（Ｃａｐｅｓｉｚｅ：ケープサイズの大型船）、ＶＬＣＣ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｕｄｅ Ｃａｒｒｉｅｒ：大型タンカー）、ＶＬＯＣ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｏｒｅ Ｃａｒｒｉｅｒ：大型ばら積み船）等の大型船舶においては、船幅が広くなるためウィング部が長くなり、ウィング部を下方から支持するための柱状のサポート部が設置されることが多い。図６乃至図８は、このようなサポート部を有する従来の大型船舶を示すものであり、図６は船舶を示す側面図、図７は船舶の居住区を示す正面図、図８は船舶の居住区を示す側面図である。
【０００６】
船舶１００の上甲板上には、操舵室や船員の居室等を有する居住区３が設置されている。居住区３から船幅方向には、左舷及び右舷に向けて、ウィング部２，２が突出している。また、ウィング部２，２を下方から支持するために、ウィング部２，２と上甲板上との間には、柱状のサポート部１，１が設置されている。図６乃至図８に示したサポート部は、２本の柱状部材を脚立のような八の字に配置した構成としているが、このような構成に限らずその形状は様々である。
【０００７】
なお、大型船舶に限らず、省エネ効果を高めようと居住区本体の横幅を狭めて正面の面積を小さくしたタワー型の居住区を有する船舶においても、このようなサポート部を設けることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ウィング部に加えてサポート部を有する船舶においては、船舶航行時にサポート部が正面から受ける風圧抵抗が大きく、燃費の増加要因となっており、ウィング部だけではなく、サポート部が受ける風圧抵抗についても低減する必要がある。
【０００９】
これに対し、特許文献１乃至特許文献４に記載された発明は、ウィング部の風圧抵抗の低減を目的としたものであり、サポート部の風圧抵抗を低減することはできない。
【００１０】
また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても、ウィング部とサポート部の風圧抵抗を低減する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ウィング部とサポート部を有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明の船舶の風圧抵抗低減構造は、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明の船舶の風圧抵抗低減構造は、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにし、前記ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時に前記ウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付け、前記ウィング部付加物が前記ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記ウィング部付加物を前記ウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されており、前記ウィング部付加物が前記ウィング部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部付加物をサポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。
【００２０】
また、請求項３に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
【００２１】
また、請求項４に係る発明によれば、サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。さらに、ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物及びウィング部付加物は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
【００２２】
また、請求項５に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部付加物をサポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。さらに、ウィング部付加物がウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、ウィング部付加物をウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。
【００２３】
また、請求項６に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。さらに、ウィング部付加物がウィング部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
【００２４】
以上、本発明によれば、ウィング部とサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区を示す側面図である。
【図３】図１の（ａ）Ｘ−Ｘ拡大断面図、（ｂ）Ｙ−Ｙ拡大断面図である。
【図４】付加物を示す横断面図である。
【図５】付加物を示す正面図である。
【図６】船舶を示す側面図である。
【図７】船舶の居住区を示す正面図である。
【図８】船舶の居住区を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造について説明する。図１は、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区３を示す正面図であり、図２は、居住区３を示す側面図である。また図３は、図１の（ａ）Ｘ−Ｘ拡大断面図、（ｂ）Ｙ−Ｙ拡大断面図である。
【００２７】
船舶１００の上甲板上には、操舵室や船員の居室等を有する居住区３が設置されている。居住区３から船幅方向には、左舷及び右舷に向けて、ウィング部２，２が突出している。また、ウィング部２，２を下方から支持するために、ウィング部２，２と上甲板上との間には、柱状のサポート部１，１が設置されている。図１及び図２に示したサポート部は、２本の柱状部材を脚立のような八の字に配置した構成としているが、このような構成に限らずその形状は様々である。
【００２８】
サポート部１の正面側（船舶航行時に風圧を受ける側）には、サポート部付加物１０が取り付けられている。サポート部付加物１０は、サポート部１の上下方向に沿って、上端部付近から下端部付近までの間に取り付けられている。
【００２９】
また、サポート部付加物１０は長尺箱状体であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、図３（ａ）に示すように、サポート部１の幅方向の左右両側を残すような位置に、サポート部付加物１０を取り付けてある。これにより、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧に対して、隅切り効果を奏するようになっている。なお、後述するように付加物の横断面形状によっては、サポート部付加物１０の幅をサポート部１の幅と同一にすることもできる。
【００３０】
一方、ウィング部２の正面側（船舶航行時に風圧を受ける側）には、ウィング部付加物２０が取り付けられている。ウィング部付加物２０は、ウィング部２の水平方向に沿って、基端部付近から先端部付近までの間に取り付けられている。
【００３１】
また、ウィング部付加物２０は長尺箱状体であり、その幅はウィング部２の幅よりも若干狭くなっている。そして、図３（ｂ）に示すように、ウィング部２の幅方向の上下両側を残すような位置に、ウィング部付加物２０を取り付けてある。これにより、ウィング部２の正面側の上下縁部Ｃ，Ｄに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧に対して、隅切り効果を奏するようになっている。なお、後述するように付加物の横断面形状によっては、ウィング部付加物２０の幅をウィング部２の幅と同一にすることもできる。
【００３２】
サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０の部材としては、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等、船舶の大部分を構成する部材である鉄よりも比重の小さい部材を用いることが好ましい。また、取り付け方法としては、ボルト接続等、新たな重量負荷が少ない方法が好ましい。一般的に、ウィング部やサポート部は、プロペラやエンジンの回転数と共振して振動が発生しやすいため、予め固有振動数を熟考の上、構造設計が行われている。従って、軽量な部材を用いることにより、振動特性を変化させにくくすることができる。
【００３３】
なお、図１乃至図３に示したサポート部付加物１０及びウィング部付加物２０は、横断面形状が長方形であるが、航行時に受ける風圧抵抗を低減することができればよいので、例えば図４に示すように様々な横断面形状とすることが可能である。図４はサポート部付加物１０を示したものであるが、ウィング部付加物２０についても同様である。
【００３４】
また、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０の長尺箱状体は、内側に空洞がないものと空洞があるもののいずれも用いることができる。図４のうち、左側に示したサポート部付加物１０ａ１，１０ｂ１，１０ｃ１，１０ｄ１，１０ｅ１は、内側まで部材が詰まったものであり、右側に示したサポート部付加物１０ａ２，１０ｂ２，１０ｃ２，１０ｄ２，１０ｅ２は内側を空洞にしたものである。右側に示したサポート部付加物のように内側を空洞にすることでさらなる軽量化を図ることができる。
【００３５】
図４（ａ）の付加物１０ａは、横断面形状が長方形であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減するようになっている。
【００３６】
図４（ｂ）の付加物１０ｂは、横断面形状が台形であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側が面取りされるように傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。
【００３７】
図４（ｃ）の付加物１０ｃは、横断面形状が上面の平らなかまぼこ型であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側にＲ形状の傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。
【００３８】
図４（ｄ）の付加物１０ｄは、横断面形状が両側面の平らなかまぼこ型であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減するようになっている。また、上面の膨らみによる風圧抵抗低減効果も期待できる。
【００３９】
図４（ｅ）の付加物１０ｅは、横断面形状がドーム型であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側にＲ形状の傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。また、上面の膨らみによる風圧抵抗低減効果も期待できる。
【００４０】
なお、図４（ａ）の付加物１０ａは、他の付加物１０ｂ〜１０ｅよりも、風圧抵抗低減効果の点では劣るものと考えられるが、構造が最も単純であるため、製造コスト、重量、取付作業負担の点では優れているものと考えられる。
【００４１】
また、図５に示すように、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０を複数のユニットから構成することもできる。図５（ａ）に示すサポート部付加物１０は、複数のサポート部付加物ユニット１１から構成されている。また図５（ｂ）に示すウィング部付加物２０は、複数のウィング部付加物ユニット２１から構成されている。これにより、取り付け作業が容易になるとともに、様々な長さのサポート部やウィング部に対応することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、風洞実験の結果ついて説明する。実験では、ウィング部とサポート部とを有する船舶の居住区部分の模型（実船寸法の１／５０）を使用し、風向を変化させながら船体前後方向の流体力を計測して、付加物の有無による風圧抵抗係数の違いを算出した。
【００４３】
ウィング部付加物は、図１乃至図３に示すような、ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、ウィング部よりも若干短い長さとした。同様にサポート部付加物は、サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部よりも若干短い長さとした。ウィング部付加物及びサポート部付加物の大きさは、それぞれ以下の通りである。
ウィング部付加物：幅２０ｍｍ、長さ２５２ｍｍ、厚み１０ｍｍ
サポート部付加物：幅１６ｍｍ、長さ２１６ｍｍ、厚み５ｍｍ
【００４４】
表１に、風洞実験の結果を示す。表１において、横軸は風向（度）を示し、縦軸は風圧抵抗係数（Ｃｆｘ）を示している。なお、風向（度）は、船体前後方向（ｘ軸）に対する角度を示している（０度＝正面向かい風）。また、風圧抵抗係数（Ｃｆｘ）は、以下の数式により求められた数値である。
Ｃｆｘ＝Ｆｘ／｛（１／２）ρＶ２Ｓ｝
Ｆｘ：ｘ軸方向の流体力
ρ ：空気密度
Ｖ ：風速
Ｓ ：代表面積（投影面積）
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１に示すように、「付加物あり」の方が、「付加物なし」よりも、風向０〜４０度の半範囲において風圧抵抗係数が減少し、風圧抵抗低減効果が見られた。低減効果は風向０度において約１０％である（ただし、居住区単体の低減効果であり、船体全体について１０％低減されるわけではない）。
【００４７】
本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造によれば、サポート部１の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物１０を取り付けて、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。さらに、ウィング部２の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物２０を取り付けて、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区３から船幅方向に突出するウィング部２と、ウィング部２を下方から支持する柱状のサポート部１とを有する船舶１００の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物１０及びウィング部付加物２０は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
【００４８】
また、サポート部付加物１０がサポート部１よりも幅の狭い長尺箱状体である場合、サポート部付加物１０をサポート部１の正面側の左右縁部に段差Ａ，Ｂが生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を段差Ａ，Ｂの隅切り効果により低減することができる。さらに、ウィング部付加物２０がウィング部２よりも幅の狭い長尺箱状体である場合、ウィング部付加物２０をウィング部２の正面側の上下縁部に段差Ｃ，Ｄが生じるように取り付けることにより、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を段差Ｃ，Ｄの隅切り効果により低減することができる。
【００４９】
また、サポート部付加物１０がサポート部１と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されている場合、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。さらに、ウィング部付加物２０がウィング部２と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されている場合、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
【００５０】
以上、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造によれば、ウィング部２とサポート部１とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供することができる。
【００５１】
なお、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０として用いる長尺箱状体は、航行時に受ける風圧抵抗を低減することができれば、図４に示す横断面形状に限定されるものではない。
【００５２】
また、本実施形態においては、サポート部１とウィング部２の両方に付加物を取り付けたが、どちらか一方に取り付けても風圧抵抗を低減することは可能である。ただし、両方に取り付けることが好ましい。
【００５３】
また、サポート部１やウィング部２の風圧抵抗を低減することにより、サポート部やウィング部周りの空気の流場が整流されて、船舶の振動が低減する効果も期待できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ サポート部
２ ウィング部
３ 居住区
１０ サポート部付加物
１１ サポート部付加物ユニット
２０ ウィング部付加物
２１ ウィング部付加物ユニット
１００ 船舶
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の風圧抵抗低減構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンカーやバルクキャリア等の船舶には、船体の上甲板上に操舵室や船員の居室等を有する居住区が設置されている。この居住区は、船舶航行時に正面からの風圧抵抗を受けるため、燃費の増加要因となっている。また、居住区から船幅方向には、Ｂｒｉｄｇｅ Ｗｉｎｇ（以下、「ウィング部」という。）が突出しており、このウィング部も風圧抵抗を受ける。
【０００３】
これに対して、ウィング部の風圧抵抗を低減させる発明が開示されている。例えば、特許文献１には、ドジャー２（ウィング部）に突設された帯状プレート８が記載されており、特許文献２には、ウィング部に取り付けられた整流板１８が記載されている。また、特許文献３には、ドジャー２に形成された隅切り部１０が記載されており、特許文献４には、ドジャー３の前面を横半円筒状に突出させたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２９９７６号公報
【特許文献２】実開昭５８−１４３７８５号公報
【特許文献３】特開平１１−２９０９０号公報
【特許文献４】実開平１−９９７９２号公報
【０００５】
一方、ＣＡＰＥ（Ｃａｐｅｓｉｚｅ：ケープサイズの大型船）、ＶＬＣＣ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｕｄｅ Ｃａｒｒｉｅｒ：大型タンカー）、ＶＬＯＣ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｏｒｅ Ｃａｒｒｉｅｒ：大型ばら積み船）等の大型船舶においては、船幅が広くなるためウィング部が長くなり、ウィング部を下方から支持するための柱状のサポート部が設置されることが多い。図６乃至図８は、このようなサポート部を有する従来の大型船舶を示すものであり、図６は船舶を示す側面図、図７は船舶の居住区を示す正面図、図８は船舶の居住区を示す側面図である。
【０００６】
船舶１００の上甲板上には、操舵室や船員の居室等を有する居住区３が設置されている。居住区３から船幅方向には、左舷及び右舷に向けて、ウィング部２，２が突出している。また、ウィング部２，２を下方から支持するために、ウィング部２，２と上甲板上との間には、柱状のサポート部１，１が設置されている。図６乃至図８に示したサポート部は、２本の柱状部材を脚立のような八の字に配置した構成としているが、このような構成に限らずその形状は様々である。
【０００７】
なお、大型船舶に限らず、省エネ効果を高めようと居住区本体の横幅を狭めて正面の面積を小さくしたタワー型の居住区を有する船舶においても、このようなサポート部を設けることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ウィング部に加えてサポート部を有する船舶においては、船舶航行時にサポート部が正面から受ける風圧抵抗が大きく、燃費の増加要因となっており、ウィング部だけではなく、サポート部が受ける風圧抵抗についても低減する必要がある。
【０００９】
これに対し、特許文献１乃至特許文献４に記載された発明は、ウィング部の風圧抵抗の低減を目的としたものであり、サポート部の風圧抵抗を低減することはできない。
【００１０】
また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても、ウィング部とサポート部の風圧抵抗を低減する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ウィング部とサポート部を有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明の船舶の風圧抵抗低減構造は、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明の船舶の風圧抵抗低減構造は、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにし、前記ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時に前記ウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付け、前記ウィング部付加物が前記ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記ウィング部付加物を前記ウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されており、前記ウィング部付加物が前記ウィング部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部付加物をサポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。
【００２０】
また、請求項３に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
【００２１】
また、請求項４に係る発明によれば、サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。さらに、ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物及びウィング部付加物は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
【００２２】
また、請求項５に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部付加物をサポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。さらに、ウィング部付加物がウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、ウィング部付加物をウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。
【００２３】
また、請求項６に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。さらに、ウィング部付加物がウィング部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
【００２４】
以上、本発明によれば、ウィング部とサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区を示す側面図である。
【図３】図１の（ａ）Ｘ−Ｘ拡大断面図、（ｂ）Ｙ−Ｙ拡大断面図である。
【図４】付加物を示す横断面図である。
【図５】付加物を示す正面図である。
【図６】船舶を示す側面図である。
【図７】船舶の居住区を示す正面図である。
【図８】船舶の居住区を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造について説明する。図１は、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区３を示す正面図であり、図２は、居住区３を示す側面図である。また図３は、図１の（ａ）Ｘ−Ｘ拡大断面図、（ｂ）Ｙ−Ｙ拡大断面図である。
【００２７】
船舶１００の上甲板上には、操舵室や船員の居室等を有する居住区３が設置されている。居住区３から船幅方向には、左舷及び右舷に向けて、ウィング部２，２が突出している。また、ウィング部２，２を下方から支持するために、ウィング部２，２と上甲板上との間には、柱状のサポート部１，１が設置されている。図１及び図２に示したサポート部は、２本の柱状部材を脚立のような八の字に配置した構成としているが、このような構成に限らずその形状は様々である。
【００２８】
サポート部１の正面側（船舶航行時に風圧を受ける側）には、サポート部付加物１０が取り付けられている。サポート部付加物１０は、サポート部１の上下方向に沿って、上端部付近から下端部付近までの間に取り付けられている。
【００２９】
また、サポート部付加物１０は長尺箱状体であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、図３（ａ）に示すように、サポート部１の幅方向の左右両側を残すような位置に、サポート部付加物１０を取り付けてある。これにより、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧に対して、隅切り効果を奏するようになっている。なお、後述するように付加物の横断面形状によっては、サポート部付加物１０の幅をサポート部１の幅と同一にすることもできる。
【００３０】
一方、ウィング部２の正面側（船舶航行時に風圧を受ける側）には、ウィング部付加物２０が取り付けられている。ウィング部付加物２０は、ウィング部２の水平方向に沿って、基端部付近から先端部付近までの間に取り付けられている。
【００３１】
また、ウィング部付加物２０は長尺箱状体であり、その幅はウィング部２の幅よりも若干狭くなっている。そして、図３（ｂ）に示すように、ウィング部２の幅方向の上下両側を残すような位置に、ウィング部付加物２０を取り付けてある。これにより、ウィング部２の正面側の上下縁部Ｃ，Ｄに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧に対して、隅切り効果を奏するようになっている。なお、後述するように付加物の横断面形状によっては、ウィング部付加物２０の幅をウィング部２の幅と同一にすることもできる。
【００３２】
サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０の部材としては、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等、船舶の大部分を構成する部材である鉄よりも比重の小さい部材を用いることが好ましい。また、取り付け方法としては、ボルト接続等、新たな重量負荷が少ない方法が好ましい。一般的に、ウィング部やサポート部は、プロペラやエンジンの回転数と共振して振動が発生しやすいため、予め固有振動数を熟考の上、構造設計が行われている。従って、軽量な部材を用いることにより、振動特性を変化させにくくすることができる。
【００３３】
なお、図１乃至図３に示したサポート部付加物１０及びウィング部付加物２０は、横断面形状が長方形であるが、航行時に受ける風圧抵抗を低減することができればよいので、例えば図４に示すように様々な横断面形状とすることが可能である。図４はサポート部付加物１０を示したものであるが、ウィング部付加物２０についても同様である。
【００３４】
また、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０の長尺箱状体は、内側に空洞がないものと空洞があるもののいずれも用いることができる。図４のうち、左側に示したサポート部付加物１０ａ１，１０ｂ１，１０ｃ１，１０ｄ１，１０ｅ１は、内側まで部材が詰まったものであり、右側に示したサポート部付加物１０ａ２，１０ｂ２，１０ｃ２，１０ｄ２，１０ｅ２は内側を空洞にしたものである。右側に示したサポート部付加物のように内側を空洞にすることでさらなる軽量化を図ることができる。
【００３５】
図４（ａ）の付加物１０ａは、横断面形状が長方形であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減するようになっている。
【００３６】
図４（ｂ）の付加物１０ｂは、横断面形状が台形であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側が面取りされるように傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。
【００３７】
図４（ｃ）の付加物１０ｃは、横断面形状が上面の平らなかまぼこ型であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側にＲ形状の傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。
【００３８】
図４（ｄ）の付加物１０ｄは、横断面形状が両側面の平らなかまぼこ型であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減するようになっている。また、上面の膨らみによる風圧抵抗低減効果も期待できる。
【００３９】
図４（ｅ）の付加物１０ｅは、横断面形状がドーム型であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側にＲ形状の傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。また、上面の膨らみによる風圧抵抗低減効果も期待できる。
【００４０】
なお、図４（ａ）の付加物１０ａは、他の付加物１０ｂ〜１０ｅよりも、風圧抵抗低減効果の点では劣るものと考えられるが、構造が最も単純であるため、製造コスト、重量、取付作業負担の点では優れているものと考えられる。
【００４１】
また、図５に示すように、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０を複数のユニットから構成することもできる。図５（ａ）に示すサポート部付加物１０は、複数のサポート部付加物ユニット１１から構成されている。また図５（ｂ）に示すウィング部付加物２０は、複数のウィング部付加物ユニット２１から構成されている。これにより、取り付け作業が容易になるとともに、様々な長さのサポート部やウィング部に対応することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、風洞実験の結果ついて説明する。実験では、ウィング部とサポート部とを有する船舶の居住区部分の模型（実船寸法の１／５０）を使用し、風向を変化させながら船体前後方向の流体力を計測して、付加物の有無による風圧抵抗係数の違いを算出した。
【００４３】
ウィング部付加物は、図１乃至図３に示すような、ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、ウィング部よりも若干短い長さとした。同様にサポート部付加物は、サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部よりも若干短い長さとした。ウィング部付加物及びサポート部付加物の大きさは、それぞれ以下の通りである。
ウィング部付加物：幅２０ｍｍ、長さ２５２ｍｍ、厚み１０ｍｍ
サポート部付加物：幅１６ｍｍ、長さ２１６ｍｍ、厚み５ｍｍ
【００４４】
表１に、風洞実験の結果を示す。表１において、横軸は風向（度）を示し、縦軸は風圧抵抗係数（Ｃｆｘ）を示している。なお、風向（度）は、船体前後方向（ｘ軸）に対する角度を示している（０度＝正面向かい風）。また、風圧抵抗係数（Ｃｆｘ）は、以下の数式により求められた数値である。
Ｃｆｘ＝Ｆｘ／｛（１／２）ρＶ２Ｓ｝
Ｆｘ：ｘ軸方向の流体力
ρ ：空気密度
Ｖ ：風速
Ｓ ：代表面積（投影面積）
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１に示すように、「付加物あり」の方が、「付加物なし」よりも、風向０〜４０度の半範囲において風圧抵抗係数が減少し、風圧抵抗低減効果が見られた。低減効果は風向０度において約１０％である（ただし、居住区単体の低減効果であり、船体全体について１０％低減されるわけではない）。
【００４７】
本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造によれば、サポート部１の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物１０を取り付けて、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。さらに、ウィング部２の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物２０を取り付けて、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区３から船幅方向に突出するウィング部２と、ウィング部２を下方から支持する柱状のサポート部１とを有する船舶１００の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物１０及びウィング部付加物２０は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
【００４８】
また、サポート部付加物１０がサポート部１よりも幅の狭い長尺箱状体である場合、サポート部付加物１０をサポート部１の正面側の左右縁部に段差Ａ，Ｂが生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を段差Ａ，Ｂの隅切り効果により低減することができる。さらに、ウィング部付加物２０がウィング部２よりも幅の狭い長尺箱状体である場合、ウィング部付加物２０をウィング部２の正面側の上下縁部に段差Ｃ，Ｄが生じるように取り付けることにより、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を段差Ｃ，Ｄの隅切り効果により低減することができる。
【００４９】
また、サポート部付加物１０がサポート部１と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されている場合、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。さらに、ウィング部付加物２０がウィング部２と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されている場合、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
【００５０】
以上、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造によれば、ウィング部２とサポート部１とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供することができる。
【００５１】
なお、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０として用いる長尺箱状体は、航行時に受ける風圧抵抗を低減することができれば、図４に示す横断面形状に限定されるものではない。
【００５２】
また、本実施形態においては、サポート部１とウィング部２の両方に付加物を取り付けたが、どちらか一方に取り付けても風圧抵抗を低減することは可能である。ただし、両方に取り付けることが好ましい。
【００５３】
また、サポート部１やウィング部２の風圧抵抗を低減することにより、サポート部やウィング部周りの空気の流場が整流されて、船舶の振動が低減する効果も期待できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ サポート部
２ ウィング部
３ 居住区
１０ サポート部付加物
１１ サポート部付加物ユニット
２０ ウィング部付加物
２１ ウィング部付加物ユニット
１００ 船舶
【特許請求の範囲】
【請求項１】
居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、
前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項２】
前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項３】
前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項４】
居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、
前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにし、
前記ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時に前記ウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項５】
前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付け、
前記ウィング部付加物が前記ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記ウィング部付加物を前記ウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項６】
前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されており、
前記ウィング部付加物が前記ウィング部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項１】
居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、
前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項２】
前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項３】
前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項４】
居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、
前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにし、
前記ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時に前記ウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項５】
前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付け、
前記ウィング部付加物が前記ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記ウィング部付加物を前記ウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【請求項６】
前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されており、
前記ウィング部付加物が前記ウィング部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１４１９２（Ｐ２０１３−１４１９２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７２１９（Ｐ２０１１−１４７２１９）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００２３２８１８）日本郵船株式会社 (61)
【出願人】（５１１１６１３６２）常石造船株式会社 (3)
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００２３２８１８）日本郵船株式会社 (61)
【出願人】（５１１１６１３６２）常石造船株式会社 (3)
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