船舶
【課題】船型の肥大度が大きく、かつ、船首端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型で、平水中造波抵抗を減少すると共に、波浪中抵抗増加を抑え、かつ、海水打ち込みを抑えることができる船舶を提供する。
【解決手段】 船長方向に関して、船首端Ｘｆの位置から船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の少なくとも垂線間長Ｌｐｐの１０％の位置の間の範囲において、最大喫水Ｚ０よりも上の船首部のフレアの横断面の形状を、鉛直線Ｌ（ｘ）よりも船体中心線Ｃ．Ｌ．側にくびれた凹部１０を有して形成し、該凹部１０の中心の高さＨｍを、前記最大喫水Ｚ０よりも上側で、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭ｈ１の０．５倍以上３．０倍以下の範囲内の高さとする。
【解決手段】 船長方向に関して、船首端Ｘｆの位置から船首垂線Ｆ．Ｐ．の後方の少なくとも垂線間長Ｌｐｐの１０％の位置の間の範囲において、最大喫水Ｚ０よりも上の船首部のフレアの横断面の形状を、鉛直線Ｌ（ｘ）よりも船体中心線Ｃ．Ｌ．側にくびれた凹部１０を有して形成し、該凹部１０の中心の高さＨｍを、前記最大喫水Ｚ０よりも上側で、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭ｈ１の０．５倍以上３．０倍以下の範囲内の高さとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、満載状態における推進性能を向上できる船舶に関し、より詳細には、船首部における水面上昇に起因する満載喫水線より上の船体部分から発生する造波抵抗、及び、波浪中抵抗増加を減少できる船首部の形状を有する船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の船舶においては、図６〜図８に示すように、船首フレアは最大喫水（構造喫水：Scantling 喫水) の喫水線Ｚ０の直上付近から水線面積を徐々に大きくして船首上甲板Ｚ３につながるように広げている。これは、船首部にはアンカリングのための装置の格納スペースが必要になり、また、船首の上甲板には、係船作業やアンカリング作業などのために、ある程度の甲板面積が必要となるためである。
【０００３】
この船首フレアの形状は、図９に示すように船首部の淀み点Ｏの近傍で水面が最大喫水Ｚ０より上昇してもその影響は少なく、最大喫水Ｚ０より上の部分に対する水の作用を特に考えなくてもよいとの設計思想に基づいている。
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、水槽実験や実船の航海の様子を観察した結果、船首部の淀み点Ｏ付近を中心した水面上昇分を考慮することが重要であり、この水面上昇分を考慮した船首部形状を採用することにより、平水航走中の造波抵抗及び波浪中抵抗増加を減少できるとの知見を得た。
【０００５】
図９に示すように、船舶の航走中は、船首部と水とは相対的に航走速度Ｖｓを持っており、船舶側に固定した座標系で見た場合には、船首部に水が流速Ｖｓで流入してくることになる。従って、船首部がブラントな肥大船では、船首部の船体中心線（センターライン：Ｃ．Ｌ．）上の淀み点Ｏで水流速度Ｖｏがゼロとなるので、水の密度をρとし、重力加速度をｇとすると、淀み点Ｏに於ける水頭ｈ１と遠方の水頭ｈｓとの関係は、ベルヌーイの定理により、ρ×ｇ×ｈｏ＋ρ×Ｖｏ2 ／２＝ρ×ｇ×ｈｓ＋ρ×Ｖｓ2 ／２となり、淀み点Ｏに於ける水頭ｈ１は、ｈ１＝Ｖｓ2 ／（２×ｇ）−Ｖｏ2 ／（２×ｇ）＋ｈｓとなる。ここで、Ｖｏ＝０，ｈｓ＝０とすると、ｈ１＝Ｖｓ2 ／（２×ｇ）となる。
【０００６】
つまり、船首部の淀み点Ｏで水面が上昇する量を示す水頭ｈ１は、Ｖｓ2 ／（２×ｇ）となり、船首部の先端では、航走時には、この水頭ｈ１（Ｚ１のライン）程度まで上昇することになる。従って、実際の水没部分は船首近傍では、満載喫水Ｚ０よりも水頭ｈ１分だけ高い位置Ｚ１の近傍までとなる。例えば、船速が１５ｋｔ（ノット）の船舶では、Ｖｓ＝７．７２ｍ／ｓとなり、この水頭ｈ１は３．０ｍとなる。
【０００７】
そのため、図６〜図８に示す従来の船型のように、最大喫水Ｚ０から直ぐにフレアが広がる船首形状を採用した場合は、平水航行中においても、このフレア部分で発生する波が大きくなり、船型の肥大度が大きく、かつ、船首端部が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型では、船首フレアが従来の船型よりも、張出が少なくなるため、フレアの傾斜角度θが大きい場合には、船首に衝突した波が、デッキに上がりやすく海水が打ち込み易くなる。また、船首に衝突した波が上に上がり易くなるため、船首端での波の上下動が大きくなり、前への押し出し（波の反射）も大きくなり、波の反射が主成分である波浪中抵抗増加も増大する。
【０００８】
これに関連して、この最大喫水よりも上の部分に関して、すべての水線面形状において、船首形状を船首水線から０．０２×Ｌｏｖ（船舶の全長）後方を５０°以内に収めて、船首をできるだけ前方に尖らせて、この船首での前方への波反射、波崩れ現象を緩和し、波浪中抵抗増加を減少するた肥大船が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、この船首形状においては、最大喫水線を境にして上下で水線面形状の変化が大きいため、上述した船首部において水面が上昇することによる造波抵抗を減少できないという問題がある。また、船首上甲板の形状が制限されるため、アンカリング装置の格納やアンカリング作業用のスペースの確保が難しいという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３３５４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、船型の肥大度が大きく、かつ、船首端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型で、平水中造波抵抗を減少すると共に、波浪中抵抗増加を抑え、かつ、上甲板への海水打ち込みを抑えることができる船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船長方向に関して、船首端の位置から船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の少なくとも垂線間長（Ｌｐｐ）の１０％の位置の間の範囲において、最大喫水よりも上の船首部のフレアの横断面の形状を、鉛直線よりも船体中心線（Ｃ．Ｌ．）側にくびれた凹部を有して形成し、該凹部の中心の高さを、前記最大喫水よりも上側で、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭（ｈ１）の０．５倍以上３．０倍以下の範囲内の高さとするように構成される。
【００１２】
この最大喫水は、材料寸法などから構造強度の面から決められる構造喫水（スカントリング（Scantling ）喫水) 等のその船舶の航行可能な最大の喫水のことであり、船舶は、通常、この基本設計時に決められる構造喫水よりも浅い喫水で航海することになっている。なお、構造喫水は、国際満載吃水条約（ＩＬＬＣ）によって定められた方式によって計算される夏季満載吃水に対応する喫水であり、この喫水によって材料寸法が決められるため、構造喫水と呼ばれる。そして、この構造喫水より大きな喫水で船舶が航行することは無い。
【００１３】
この凹部の中心の高さ（Ｈｍ）とは、船体横断面における船型の形状が最大喫水線（Ｚ０）と交差する点を通る鉛直線と凹部との交点の上端（Ｈｔ）と下端（Ｈｂ）との平均高さ（Ｈｍ＝（Ｈｔ＋Ｈｂ）／２）のことをいう。
【００１４】
そして、船首部正面では水面が盛り上がるので、凹部の中心の高さを最大水線より上の適切な位置に配置することにより、ピッチング量及び波浪中抵抗増加を減少する効果を大きくすることができる。凹部の中心の高さを水頭（ｈ１＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇ）の０．５倍よりも小さくすると、水面上昇により、水流がフレアの広がり部分にも届くようになるため、抵抗減少効果が少なくなる。一方、この凹部の中心の高さを水頭の３．０倍よりも大きくすると、波浪中でも水流がフレアの広がり部分にも届き難くなり、抵抗減少効果を期待できるが、アンカリング装置の格納が難しくなるという問題や急激にフレアを広げることにより船首衝撃力が大きくなるという問題が生じてくる。
【００１５】
また、この凹部１０の中心の高さを、水頭の０．９倍〜２．６倍の範囲内とすると、この範囲から上甲板に向けて拡大すると、フレア傾斜角度が比較的小さいままで、上甲板における船首フレアの広がりを比較的大きくすることができ、船首衝撃力を少ない状態に維持したまま、アンカリング装置の格納や甲板配置が容易となるので、より好ましい。特に、満載喫水が最大喫水から大きく離れない船舶に適している。
【００１６】
この構成によれば、船首部近傍において、最大喫水より上部で従来の船型の形状を削って凹部（括れ部）を設けるので、船首部で盛り上がる水や船首部に入射してくる波が、この凹部により左右の舷側側に逃げて円滑に後方に流れるようになる。そのため、平水中では、船首部における造波抵抗が減少して平水中推進抵抗が減少し、波浪中では、船首部における入射波の反射が減少して波の反射が主成分である波浪中抵抗増加が減少する。
【００１７】
上記の船舶において、船長方向に関して、船首端の位置と、船首垂線の後方の垂線間長の２％の位置との間の範囲において、横断面形状で型深さの位置における水平線からの船首フレア傾斜角度を３０度以上５０度以下とするように構成される。
【００１８】
この船首フレア傾斜角度の３０度以上５０度以下の範囲は実験的に求めた値であり、船首フレア傾斜角度をこの範囲にすることにより、船首フレアが従来船型よりも両舷側に開いた形状となり、船首に衝突した波がデッキ付近で返され、船首部分に衝突する波が上甲板（デッキ）付近で返されるので、上甲板上に波が打ち込まれ難くなる。船首フレア傾斜角度が、３０度より小さいと、船体のピッチングを抑制する効果が小さくなり、また、上甲板への海水打ち込みを抑制する効果も少なくなる。また、３０度より小さいと船舶建造時の工作が難しさを増すという問題がある。そして、船首フレア傾斜角度が、５０度より大きいと、船首フレア部が開きすぎて下からの波に叩かれるので強度を補強する必要が生じたり、船体のピッチングが促進されるのでピッチング抑制効果が薄れる。
【００１９】
上記の船舶において、前記凹部の中心の高さの位置を連結した形状に関して、平面視で、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の１％の位置における幅方向位置が、船体中心線（Ｃ．Ｌ．）と船首部との交点から後方に向かって両舷側に１００度以上１４０度以下（片舷側それぞれ５０度以上７０度以下）に開いた扇形状内に収まるように形成される。
【００２０】
この構成によれば、凹部の中心の高さの位置を連結した形状が、膨らみを帯びず、凹部に流入する水流が後方に円滑に流れ易くなる形状になるため、船首方向に反射される波が少なくなるので、平水中推進抵抗及び波浪中抵抗増加が減少する。一方、前記の水線面の幅方向位置がこの扇形状より外側になると、船首部分の水線面形状が膨らみを帯び、凹部に流入する水流が後方に円滑に流れなくなると共に、船首方向に反射される波が多くなるので、平水中推進抵抗の増加及び波浪中抵抗の増加を抑制できなくなる。
【００２１】
また、上記の船舶は、船首の最前端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）より前方に垂線間長（Ｌｐｐ）の０％以上３．０％以下の範囲にあり、かつ、方形係数（Ｃｂ）が０．８０〜０．９０で、航海速力がフルード数（Ｆｎ）換算で０．１２〜０．１９の船舶である場合や垂線間長（Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に特に大きな効果を奏することができる。
【００２２】
この船首の最前端（船首端）の位置が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）より前方に垂線間長Ｌｐｐの０％以上３．０％以下の範囲にあるような、船首端が比較的船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型では、従来の船首フレア形状のままでは海水打ち込みが発生し易いので、本発明の効果は大きい。
【００２３】
また、方形係数Ｃｂは、船舶の排水容積をＶとし、船の垂線間長をＬｐｐ、型幅をＢ、型喫水をｄとした時に、Ｃｂ＝Ｖ／（Ｌｐｐ×Ｂ×ｄ）となる無次元の値であり、この方形係数の値が大きいと肥大の度合いが大きいので、本発明の効果はより大きくなる。
【００２４】
フルード数Ｆｎは、船速Ｖｓ（ｍ／ｓ）に関する無次元表示であり、船の垂線間長をＬｐｐ（ｍ），重力加速度をｇ（ｍ／ｓ2 ）とした時に、Ｆｎ＝Ｖｓ／（ｇ×Ｌｐｐ）1/2 となる無次元の値であり、船首正面部分における水面の上昇が比較的高くなると共に、推進抵抗や波浪中抵抗増加は極端に大きくならないので、本発明の効果が占める割合も比較的大きくなる。なお、航海速力Ｖｓは、計画速力等と呼ばれることもあるので、ここでも、航海速力の中に計画速力を含むものとする。
【００２５】
更に、船長（垂線間長Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ程度の船舶になると、比較的大きく肥大化し、船速も比較的遅い船舶となり、本発明の効果が大きくなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の船舶によれば、船型の肥大度が大きく、かつ、船首端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型で、船長方向に関して、船首端の位置から船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の少なくとも垂線間長（Ｌｐｐ）の１０％の位置の間の範囲において、船体中心線（Ｃ．Ｌ．）側にくびれた凹部を最大喫水よりも上側の適当な高さに設けたので、平水中造波抵抗を減少すると共に、波浪中抵抗増加を抑え、かつ、上甲板への海水打ち込みを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下図面を参照して本発明に係る船舶の実施の形態について説明する。
図１〜図３に示すように、本発明に係る実施の形態の船舶１は、船長方向に関して、船首端の位置Ｘｆから船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の少なくとも垂線間長Ｌｐｐの１０％の位置Ｘ３の間の範囲において、最大喫水Ｚ０よりも上の船首部のフレアの横断面の形状Ｙｂ（ｘ，ｚ）を、鉛直線Ｌよりも船体中心線Ｃ．Ｌ．側にくびれた凹部１０を有して形成する。
【００２８】
図１に示すように、凹部１０を設ける船体横断面（Ｘ＝ｘ）において、この凹部１０の中心の高さＨｍ（ｘ）を、船体横断面における船型の形状Ｙｂ（ｘ，ｚ）が最大喫水線Ｚ０と交差する点Ｐ０を通る鉛直線Ｌ（ｘ）と凹部１０との交点の上端Ｈｔ（ｘ）と下端Ｈｂ（ｘ）との平均高さＨｍ（ｘ）（＝（Ｈｔ（ｘ）＋Ｈｂ（ｘ））／２）とする。そして、船首部正面では水面が盛り上がるので、凹部１０の中心の高さＨｍ（ｘ）を最大水線Ｚ０より上の適切な位置に配置することにより、ピッチング量及び波浪中抵抗増加を減少する効果を大きくすることができる。この中心の高さＨｍ（ｘ）を、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭ｈ１（＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇ）の０．５倍〜３．０倍の範囲内の値とする。また、より好ましくは、この凹部１０の中心の高さＨｍ（ｘ）を、水頭ｈ１の０．９倍〜２．６倍の範囲内の値とする。
【００２９】
凹部１０の中心の高さＨｍを水頭（ｈ１＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇ）の０．５倍よりも小さくすると、水面上昇により、水流がフレアの広がり部分にも届くようになるため、抵抗減少効果が少なくなる。一方、この凹部１０の中心の高さＨｍを水頭ｈ１の３．０倍よりも大きくすると、波浪中でも水流がフレアの広がり部分にも届き難くなり、抵抗減少効果を期待できるが、アンカリング装置の格納が難しくなるという問題や急激にフレアを広げることにより船首衝撃力が大きくなるという問題が生じてくる。
【００３０】
また、この凹部１０の中心の高さＨｍを、水頭ｈ１の０．９倍〜２．６倍の範囲内とすると、この範囲から上甲板Ｚ３に向けて拡大すると、フレア傾斜角度θが比較的小さいままで、上甲板における船首フレアの広がりを比較的大きくすることができ、船首衝撃力を少ない状態に維持したまま、アンカリング装置の格納や甲板配置が容易となるので、より好ましい。特に、満載喫水ｄｆｕｌｌが最大喫水Ｚ０から大きく離れない船舶に適している。
【００３１】
また、凹部１０を設ける船体横断面（Ｘ＝ｘ）において、凹部１０の上端Ｈｔ（ｘ）と下端Ｈｂ（ｘ）との差である凹部の縦長さ（Ｌｚ（ｘ）＝Ｈｔ（ｘ）−Ｈｂ（ｘ））は、水頭ｈ１の０．５倍以上３．０倍以下とすることが好ましい。この凹部の縦長さＬｚ（ｘ）が水頭ｈ１の０．５倍よりも小さいと水流を円滑に両舷側側に流すことができなくなり、水頭ｈ１の３．０倍よりも大きいと、フレアを広げることが難しくなり、アンカリング装置の格納が難しくなる。また、急激にフレアを広げると船首衝撃力が大きくなる。
【００３２】
また、凹部１０を設ける船体横断面（Ｘ＝ｘ）において、凹部１０の深さを、凹部１０の最も船体中心線Ｃ．Ｌ．側の、即ち、最も内側の位置Ｐｂ（ｘ）と、船型の形状Ｙｂ（ｘ，ｚ）が最大喫水線Ｚ０と交差する点Ｐ０（ｘ）を通る鉛直線Ｌ（ｘ）との距離Ｌｙ（ｘ）で定義し、この凹部１０の深さＬｙ（ｘ）を、型幅Ｂの５％以上１５％以下とすることが好ましい。この凹部の深さＬｙ（ｘ）が型幅Ｂの５％よりも小さいと水流を円滑に両舷側側に流すことができなくなり、型幅Ｂの１５％よりも大きいと、フレアを広げることが難しくなり、アンカリング装置の格納が難しくなる。また、急激にフレアを広げると船首衝撃力が大きくなる。
【００３３】
この構成によれば、船首部近傍において、最大喫水Ｚ０より上部で従来の船型の形状を削って凹部（括れ部）１０を設けるので、船首部で盛り上がる水や船首部に入射してくる波が、この凹部１０により左右の舷側側に逃げて円滑に後方に流れるようになる。そのため、平水中では、船首部における造波抵抗が減少して平水中推進抵抗が減少する。また、波浪中では、入射波の前方への反射（波の前方への押し出し）が抑制されるので、波の反射が主成分である波浪中抵抗増加が減少する。また、それと共に、凹部１０を設けることで、船首端に対する波の相対的な上下変動量が少なくなるので、波が上甲板（デッキ）Ｚ３上に打ち込まれ難くなる。
【００３４】
また、船首端Ｘｆの位置と、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の２％の位置Ｘｒとの間の範囲において、型深さＤの位置における船首フレア傾斜角度θ（ｘ）を３０度〜５０度とするように構成される。
【００３５】
この船首フレア傾斜角度θ（ｘ）とは、水平線からの角度である。また、船首フレア傾斜角度θ（ｘ）を実験的に求めた３０度〜５０度の範囲にすることにより、船首フレアが従来船型よりも両舷側に開いた形状となる。そのため、船首に衝突した波がデッキ付近で返され、船首部分に衝突する波が上甲板（デッキ）付近で返されるので、上甲板上に波が打ち込まれ難くなる。船首フレア傾斜角度θ（ｘ）が、３０度より小さいと、船体のピッチングを抑制する効果が小さくなり、また、上甲板への海水打ち込みを抑制する効果も少なくなる。また、３０度より小さいと船舶建造時の工作が難しさを増すという問題がある。そして、船首フレア傾斜角度θ（ｘ）が、５０度より大きいと、船首フレア部が開きすぎて下からの波に叩かれるので強度を補強する必要が生じたり、船体のピッチングが促進されるのでピッチング抑制効果が薄れる。
【００３６】
更に、図３に示すように、凹部１０の中心の高さ（Ｚ＝Ｈｍ（ｘ））の位置を連結した形状に関して、平面視で、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の１％の位置Ｘｐにおける幅方向位置Ｙｂｐ（Ｘ＝０．０１×Ｌｐｐ、Ｚ＝Ｈｍ（Ｘ＝０．０１×Ｌｐｐ））が、船体中心線Ｃ．Ｌ．と船首部との交点Ｐｆから後方に向かって両舷側に１００度〜１４０度（片舷側にそれぞれ５０度〜７０度）開いた扇形状内（図３の斜線部）に収まるように形成する。あるいは、平面視で、この位置Ｘｐの幅方向位置Ｙｂｐにおける船体中心線Ｃ．Ｌ．に対する傾斜角βが、６０度以内に収まるように形成する。
【００３７】
この構成によれば、凹部１０の中心の高さＨｍにおける水線面形状が、丸みを帯びず、凹部１０に流入する水流が後方に円滑に流れ易くなると共に、船首方向に反射される波が少なくなるので、平水中推進抵抗及び波浪中抵抗増加が減少する。一方、この水線面の幅方向位置Ｙｂｐがこの扇形状より外側になると、船首部分の水線面形状が丸みを帯び、凹部１０に流入する水流が後方に円滑に流れなくなると共に、船首方向に反射される波が多くなるので、平水中推進抵抗の増加及び波浪中抵抗の増加を抑制できなくなる。
【００３８】
また、上記の船舶は、船首の最前端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）より前方に垂線間長Ｌｐｐの０％以上３．０％以下の範囲にあり、かつ、方形係数Ｃｂが０．８０〜０．９０で、航海速力Ｖｓがフルード数Ｆｎ換算で０．１２〜０．１９の船舶である場合や垂線間長（Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に特に効果が大きい。
【実施例】
【００３９】
実施例として、方形係数（Ｃｂ）が０．８５のバルクキャリアの船型において、図４に示すように、最大喫水Ｚ０から所定の設定高さｈ１までの間で変形した船型Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓ，Ｄｓのそれぞれに対して、船長Ｌｐｐが３．４２ｍの模型船を用意した。
【００４０】
水槽における波浪中抵抗試験結果を全抵抗係数で図５に示すが、実施例Ｃｓでは、波浪中抵抗も比較例Ａｓ及び実施例Ｂｓ，Ｄｓよりは小さい。また、実施例Ｂｓ，Ｃｓ，Ｄｓの中でも、凹部が実施例ＢｓとＤｓの間にある実施例Ｃｓの抵抗が小さくなっており、凹部の形状を適切な形状にすることにより、本発明の効果をより有効なものとすることができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る実施の形態の船舶の船首部の形状を示す部分正面図である。
【図２】図１の船舶の船首部の形状を示す部分側面図である。
【図３】図１の船舶の船首部の形状を示す部分平面図である。
【図４】実施例と比較例の船舶の船首部の形状を示す部分正面図である。
【図５】実施例と比較例の平水中抵抗試験結果の比較を示す図である。
【図６】従来の技術の船舶の船首部の形状を示す部分正面図である。
【図７】図６の船舶の船首部の形状を示す部分側面図である。
【図８】図６の船舶の船首部の形状を示す部分平面図である。
【図９】船首部における水面上昇を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ｘ 船舶
１０ 凹部（括れ部）
Ａｓ 比較例
Ｂｓ，Ｃｓ，Ｄｓ 実施例
Ｂ 型幅
Ｃ．Ｌ． 船体中央線（センターライン）
Ｄ 型深さ
Ｆ．Ｐ． 船首垂線
Ｆｎ フルード数
ｇ 重力加速度
ｈ１ 淀み点における水頭
ｈｓ 船首から遠方に離れた位置での水頭
Ｈｂ（ｘ） 鉛直線と凹部との交点の下端
Ｈｍ（ｘ） 凹部の中心の高さ
Ｈｔ（ｘ） 鉛直線と凹部との交点の上端
Ｌｈ（ｘ） 凹部の縦長さ
Ｌｙ（ｘ） 凹部の深さ
Ｌ（ｘ） 鉛直線
Ｏ 淀み点
Ｐ０（ｘ） 船体横断面における船型の形状が最大喫水線と交差する点
Ｐｂ（ｘ） 凹部の最も内側の位置の点
Ｐｆ 凹部の中心の高さの位置を連結した形状と船体中心線との交点
Ｖｓ 航海速力
Ｖｏ 淀み点の流速
Ｘｆ 船首端の位置
Ｘｒ ０．０２×Ｌｐｐの位置
Ｘｐ ０．０１×Ｌｐｐの位置
Ｘ３ ０．１×Ｌｐｐの位置
Ｙｂ（ｘ，ｚ） 船型の形状（フレアの横断面の形状）
Ｙｂｐ 凹部の中心の高さの位置を連結した形状のＸｐにおける幅方向位置
Ｚ０ 最大喫水（構造喫水）
Ｚ３ 上甲板
θ（ｘ） 船首フレア傾斜角度
α 扇形状の角度
β 傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、満載状態における推進性能を向上できる船舶に関し、より詳細には、船首部における水面上昇に起因する満載喫水線より上の船体部分から発生する造波抵抗、及び、波浪中抵抗増加を減少できる船首部の形状を有する船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の船舶においては、図６〜図８に示すように、船首フレアは最大喫水（構造喫水：Scantling 喫水) の喫水線Ｚ０の直上付近から水線面積を徐々に大きくして船首上甲板Ｚ３につながるように広げている。これは、船首部にはアンカリングのための装置の格納スペースが必要になり、また、船首の上甲板には、係船作業やアンカリング作業などのために、ある程度の甲板面積が必要となるためである。
【０００３】
この船首フレアの形状は、図９に示すように船首部の淀み点Ｏの近傍で水面が最大喫水Ｚ０より上昇してもその影響は少なく、最大喫水Ｚ０より上の部分に対する水の作用を特に考えなくてもよいとの設計思想に基づいている。
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、水槽実験や実船の航海の様子を観察した結果、船首部の淀み点Ｏ付近を中心した水面上昇分を考慮することが重要であり、この水面上昇分を考慮した船首部形状を採用することにより、平水航走中の造波抵抗及び波浪中抵抗増加を減少できるとの知見を得た。
【０００５】
図９に示すように、船舶の航走中は、船首部と水とは相対的に航走速度Ｖｓを持っており、船舶側に固定した座標系で見た場合には、船首部に水が流速Ｖｓで流入してくることになる。従って、船首部がブラントな肥大船では、船首部の船体中心線（センターライン：Ｃ．Ｌ．）上の淀み点Ｏで水流速度Ｖｏがゼロとなるので、水の密度をρとし、重力加速度をｇとすると、淀み点Ｏに於ける水頭ｈ１と遠方の水頭ｈｓとの関係は、ベルヌーイの定理により、ρ×ｇ×ｈｏ＋ρ×Ｖｏ2 ／２＝ρ×ｇ×ｈｓ＋ρ×Ｖｓ2 ／２となり、淀み点Ｏに於ける水頭ｈ１は、ｈ１＝Ｖｓ2 ／（２×ｇ）−Ｖｏ2 ／（２×ｇ）＋ｈｓとなる。ここで、Ｖｏ＝０，ｈｓ＝０とすると、ｈ１＝Ｖｓ2 ／（２×ｇ）となる。
【０００６】
つまり、船首部の淀み点Ｏで水面が上昇する量を示す水頭ｈ１は、Ｖｓ2 ／（２×ｇ）となり、船首部の先端では、航走時には、この水頭ｈ１（Ｚ１のライン）程度まで上昇することになる。従って、実際の水没部分は船首近傍では、満載喫水Ｚ０よりも水頭ｈ１分だけ高い位置Ｚ１の近傍までとなる。例えば、船速が１５ｋｔ（ノット）の船舶では、Ｖｓ＝７．７２ｍ／ｓとなり、この水頭ｈ１は３．０ｍとなる。
【０００７】
そのため、図６〜図８に示す従来の船型のように、最大喫水Ｚ０から直ぐにフレアが広がる船首形状を採用した場合は、平水航行中においても、このフレア部分で発生する波が大きくなり、船型の肥大度が大きく、かつ、船首端部が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型では、船首フレアが従来の船型よりも、張出が少なくなるため、フレアの傾斜角度θが大きい場合には、船首に衝突した波が、デッキに上がりやすく海水が打ち込み易くなる。また、船首に衝突した波が上に上がり易くなるため、船首端での波の上下動が大きくなり、前への押し出し（波の反射）も大きくなり、波の反射が主成分である波浪中抵抗増加も増大する。
【０００８】
これに関連して、この最大喫水よりも上の部分に関して、すべての水線面形状において、船首形状を船首水線から０．０２×Ｌｏｖ（船舶の全長）後方を５０°以内に収めて、船首をできるだけ前方に尖らせて、この船首での前方への波反射、波崩れ現象を緩和し、波浪中抵抗増加を減少するた肥大船が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、この船首形状においては、最大喫水線を境にして上下で水線面形状の変化が大きいため、上述した船首部において水面が上昇することによる造波抵抗を減少できないという問題がある。また、船首上甲板の形状が制限されるため、アンカリング装置の格納やアンカリング作業用のスペースの確保が難しいという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３３５４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、船型の肥大度が大きく、かつ、船首端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型で、平水中造波抵抗を減少すると共に、波浪中抵抗増加を抑え、かつ、上甲板への海水打ち込みを抑えることができる船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船長方向に関して、船首端の位置から船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の少なくとも垂線間長（Ｌｐｐ）の１０％の位置の間の範囲において、最大喫水よりも上の船首部のフレアの横断面の形状を、鉛直線よりも船体中心線（Ｃ．Ｌ．）側にくびれた凹部を有して形成し、該凹部の中心の高さを、前記最大喫水よりも上側で、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭（ｈ１）の０．５倍以上３．０倍以下の範囲内の高さとするように構成される。
【００１２】
この最大喫水は、材料寸法などから構造強度の面から決められる構造喫水（スカントリング（Scantling ）喫水) 等のその船舶の航行可能な最大の喫水のことであり、船舶は、通常、この基本設計時に決められる構造喫水よりも浅い喫水で航海することになっている。なお、構造喫水は、国際満載吃水条約（ＩＬＬＣ）によって定められた方式によって計算される夏季満載吃水に対応する喫水であり、この喫水によって材料寸法が決められるため、構造喫水と呼ばれる。そして、この構造喫水より大きな喫水で船舶が航行することは無い。
【００１３】
この凹部の中心の高さ（Ｈｍ）とは、船体横断面における船型の形状が最大喫水線（Ｚ０）と交差する点を通る鉛直線と凹部との交点の上端（Ｈｔ）と下端（Ｈｂ）との平均高さ（Ｈｍ＝（Ｈｔ＋Ｈｂ）／２）のことをいう。
【００１４】
そして、船首部正面では水面が盛り上がるので、凹部の中心の高さを最大水線より上の適切な位置に配置することにより、ピッチング量及び波浪中抵抗増加を減少する効果を大きくすることができる。凹部の中心の高さを水頭（ｈ１＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇ）の０．５倍よりも小さくすると、水面上昇により、水流がフレアの広がり部分にも届くようになるため、抵抗減少効果が少なくなる。一方、この凹部の中心の高さを水頭の３．０倍よりも大きくすると、波浪中でも水流がフレアの広がり部分にも届き難くなり、抵抗減少効果を期待できるが、アンカリング装置の格納が難しくなるという問題や急激にフレアを広げることにより船首衝撃力が大きくなるという問題が生じてくる。
【００１５】
また、この凹部１０の中心の高さを、水頭の０．９倍〜２．６倍の範囲内とすると、この範囲から上甲板に向けて拡大すると、フレア傾斜角度が比較的小さいままで、上甲板における船首フレアの広がりを比較的大きくすることができ、船首衝撃力を少ない状態に維持したまま、アンカリング装置の格納や甲板配置が容易となるので、より好ましい。特に、満載喫水が最大喫水から大きく離れない船舶に適している。
【００１６】
この構成によれば、船首部近傍において、最大喫水より上部で従来の船型の形状を削って凹部（括れ部）を設けるので、船首部で盛り上がる水や船首部に入射してくる波が、この凹部により左右の舷側側に逃げて円滑に後方に流れるようになる。そのため、平水中では、船首部における造波抵抗が減少して平水中推進抵抗が減少し、波浪中では、船首部における入射波の反射が減少して波の反射が主成分である波浪中抵抗増加が減少する。
【００１７】
上記の船舶において、船長方向に関して、船首端の位置と、船首垂線の後方の垂線間長の２％の位置との間の範囲において、横断面形状で型深さの位置における水平線からの船首フレア傾斜角度を３０度以上５０度以下とするように構成される。
【００１８】
この船首フレア傾斜角度の３０度以上５０度以下の範囲は実験的に求めた値であり、船首フレア傾斜角度をこの範囲にすることにより、船首フレアが従来船型よりも両舷側に開いた形状となり、船首に衝突した波がデッキ付近で返され、船首部分に衝突する波が上甲板（デッキ）付近で返されるので、上甲板上に波が打ち込まれ難くなる。船首フレア傾斜角度が、３０度より小さいと、船体のピッチングを抑制する効果が小さくなり、また、上甲板への海水打ち込みを抑制する効果も少なくなる。また、３０度より小さいと船舶建造時の工作が難しさを増すという問題がある。そして、船首フレア傾斜角度が、５０度より大きいと、船首フレア部が開きすぎて下からの波に叩かれるので強度を補強する必要が生じたり、船体のピッチングが促進されるのでピッチング抑制効果が薄れる。
【００１９】
上記の船舶において、前記凹部の中心の高さの位置を連結した形状に関して、平面視で、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の１％の位置における幅方向位置が、船体中心線（Ｃ．Ｌ．）と船首部との交点から後方に向かって両舷側に１００度以上１４０度以下（片舷側それぞれ５０度以上７０度以下）に開いた扇形状内に収まるように形成される。
【００２０】
この構成によれば、凹部の中心の高さの位置を連結した形状が、膨らみを帯びず、凹部に流入する水流が後方に円滑に流れ易くなる形状になるため、船首方向に反射される波が少なくなるので、平水中推進抵抗及び波浪中抵抗増加が減少する。一方、前記の水線面の幅方向位置がこの扇形状より外側になると、船首部分の水線面形状が膨らみを帯び、凹部に流入する水流が後方に円滑に流れなくなると共に、船首方向に反射される波が多くなるので、平水中推進抵抗の増加及び波浪中抵抗の増加を抑制できなくなる。
【００２１】
また、上記の船舶は、船首の最前端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）より前方に垂線間長（Ｌｐｐ）の０％以上３．０％以下の範囲にあり、かつ、方形係数（Ｃｂ）が０．８０〜０．９０で、航海速力がフルード数（Ｆｎ）換算で０．１２〜０．１９の船舶である場合や垂線間長（Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に特に大きな効果を奏することができる。
【００２２】
この船首の最前端（船首端）の位置が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）より前方に垂線間長Ｌｐｐの０％以上３．０％以下の範囲にあるような、船首端が比較的船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型では、従来の船首フレア形状のままでは海水打ち込みが発生し易いので、本発明の効果は大きい。
【００２３】
また、方形係数Ｃｂは、船舶の排水容積をＶとし、船の垂線間長をＬｐｐ、型幅をＢ、型喫水をｄとした時に、Ｃｂ＝Ｖ／（Ｌｐｐ×Ｂ×ｄ）となる無次元の値であり、この方形係数の値が大きいと肥大の度合いが大きいので、本発明の効果はより大きくなる。
【００２４】
フルード数Ｆｎは、船速Ｖｓ（ｍ／ｓ）に関する無次元表示であり、船の垂線間長をＬｐｐ（ｍ），重力加速度をｇ（ｍ／ｓ2 ）とした時に、Ｆｎ＝Ｖｓ／（ｇ×Ｌｐｐ）1/2 となる無次元の値であり、船首正面部分における水面の上昇が比較的高くなると共に、推進抵抗や波浪中抵抗増加は極端に大きくならないので、本発明の効果が占める割合も比較的大きくなる。なお、航海速力Ｖｓは、計画速力等と呼ばれることもあるので、ここでも、航海速力の中に計画速力を含むものとする。
【００２５】
更に、船長（垂線間長Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ程度の船舶になると、比較的大きく肥大化し、船速も比較的遅い船舶となり、本発明の効果が大きくなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の船舶によれば、船型の肥大度が大きく、かつ、船首端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）に近い船型で、船長方向に関して、船首端の位置から船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の少なくとも垂線間長（Ｌｐｐ）の１０％の位置の間の範囲において、船体中心線（Ｃ．Ｌ．）側にくびれた凹部を最大喫水よりも上側の適当な高さに設けたので、平水中造波抵抗を減少すると共に、波浪中抵抗増加を抑え、かつ、上甲板への海水打ち込みを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下図面を参照して本発明に係る船舶の実施の形態について説明する。
図１〜図３に示すように、本発明に係る実施の形態の船舶１は、船長方向に関して、船首端の位置Ｘｆから船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の少なくとも垂線間長Ｌｐｐの１０％の位置Ｘ３の間の範囲において、最大喫水Ｚ０よりも上の船首部のフレアの横断面の形状Ｙｂ（ｘ，ｚ）を、鉛直線Ｌよりも船体中心線Ｃ．Ｌ．側にくびれた凹部１０を有して形成する。
【００２８】
図１に示すように、凹部１０を設ける船体横断面（Ｘ＝ｘ）において、この凹部１０の中心の高さＨｍ（ｘ）を、船体横断面における船型の形状Ｙｂ（ｘ，ｚ）が最大喫水線Ｚ０と交差する点Ｐ０を通る鉛直線Ｌ（ｘ）と凹部１０との交点の上端Ｈｔ（ｘ）と下端Ｈｂ（ｘ）との平均高さＨｍ（ｘ）（＝（Ｈｔ（ｘ）＋Ｈｂ（ｘ））／２）とする。そして、船首部正面では水面が盛り上がるので、凹部１０の中心の高さＨｍ（ｘ）を最大水線Ｚ０より上の適切な位置に配置することにより、ピッチング量及び波浪中抵抗増加を減少する効果を大きくすることができる。この中心の高さＨｍ（ｘ）を、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭ｈ１（＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇ）の０．５倍〜３．０倍の範囲内の値とする。また、より好ましくは、この凹部１０の中心の高さＨｍ（ｘ）を、水頭ｈ１の０．９倍〜２．６倍の範囲内の値とする。
【００２９】
凹部１０の中心の高さＨｍを水頭（ｈ１＝（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇ）の０．５倍よりも小さくすると、水面上昇により、水流がフレアの広がり部分にも届くようになるため、抵抗減少効果が少なくなる。一方、この凹部１０の中心の高さＨｍを水頭ｈ１の３．０倍よりも大きくすると、波浪中でも水流がフレアの広がり部分にも届き難くなり、抵抗減少効果を期待できるが、アンカリング装置の格納が難しくなるという問題や急激にフレアを広げることにより船首衝撃力が大きくなるという問題が生じてくる。
【００３０】
また、この凹部１０の中心の高さＨｍを、水頭ｈ１の０．９倍〜２．６倍の範囲内とすると、この範囲から上甲板Ｚ３に向けて拡大すると、フレア傾斜角度θが比較的小さいままで、上甲板における船首フレアの広がりを比較的大きくすることができ、船首衝撃力を少ない状態に維持したまま、アンカリング装置の格納や甲板配置が容易となるので、より好ましい。特に、満載喫水ｄｆｕｌｌが最大喫水Ｚ０から大きく離れない船舶に適している。
【００３１】
また、凹部１０を設ける船体横断面（Ｘ＝ｘ）において、凹部１０の上端Ｈｔ（ｘ）と下端Ｈｂ（ｘ）との差である凹部の縦長さ（Ｌｚ（ｘ）＝Ｈｔ（ｘ）−Ｈｂ（ｘ））は、水頭ｈ１の０．５倍以上３．０倍以下とすることが好ましい。この凹部の縦長さＬｚ（ｘ）が水頭ｈ１の０．５倍よりも小さいと水流を円滑に両舷側側に流すことができなくなり、水頭ｈ１の３．０倍よりも大きいと、フレアを広げることが難しくなり、アンカリング装置の格納が難しくなる。また、急激にフレアを広げると船首衝撃力が大きくなる。
【００３２】
また、凹部１０を設ける船体横断面（Ｘ＝ｘ）において、凹部１０の深さを、凹部１０の最も船体中心線Ｃ．Ｌ．側の、即ち、最も内側の位置Ｐｂ（ｘ）と、船型の形状Ｙｂ（ｘ，ｚ）が最大喫水線Ｚ０と交差する点Ｐ０（ｘ）を通る鉛直線Ｌ（ｘ）との距離Ｌｙ（ｘ）で定義し、この凹部１０の深さＬｙ（ｘ）を、型幅Ｂの５％以上１５％以下とすることが好ましい。この凹部の深さＬｙ（ｘ）が型幅Ｂの５％よりも小さいと水流を円滑に両舷側側に流すことができなくなり、型幅Ｂの１５％よりも大きいと、フレアを広げることが難しくなり、アンカリング装置の格納が難しくなる。また、急激にフレアを広げると船首衝撃力が大きくなる。
【００３３】
この構成によれば、船首部近傍において、最大喫水Ｚ０より上部で従来の船型の形状を削って凹部（括れ部）１０を設けるので、船首部で盛り上がる水や船首部に入射してくる波が、この凹部１０により左右の舷側側に逃げて円滑に後方に流れるようになる。そのため、平水中では、船首部における造波抵抗が減少して平水中推進抵抗が減少する。また、波浪中では、入射波の前方への反射（波の前方への押し出し）が抑制されるので、波の反射が主成分である波浪中抵抗増加が減少する。また、それと共に、凹部１０を設けることで、船首端に対する波の相対的な上下変動量が少なくなるので、波が上甲板（デッキ）Ｚ３上に打ち込まれ難くなる。
【００３４】
また、船首端Ｘｆの位置と、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の２％の位置Ｘｒとの間の範囲において、型深さＤの位置における船首フレア傾斜角度θ（ｘ）を３０度〜５０度とするように構成される。
【００３５】
この船首フレア傾斜角度θ（ｘ）とは、水平線からの角度である。また、船首フレア傾斜角度θ（ｘ）を実験的に求めた３０度〜５０度の範囲にすることにより、船首フレアが従来船型よりも両舷側に開いた形状となる。そのため、船首に衝突した波がデッキ付近で返され、船首部分に衝突する波が上甲板（デッキ）付近で返されるので、上甲板上に波が打ち込まれ難くなる。船首フレア傾斜角度θ（ｘ）が、３０度より小さいと、船体のピッチングを抑制する効果が小さくなり、また、上甲板への海水打ち込みを抑制する効果も少なくなる。また、３０度より小さいと船舶建造時の工作が難しさを増すという問題がある。そして、船首フレア傾斜角度θ（ｘ）が、５０度より大きいと、船首フレア部が開きすぎて下からの波に叩かれるので強度を補強する必要が生じたり、船体のピッチングが促進されるのでピッチング抑制効果が薄れる。
【００３６】
更に、図３に示すように、凹部１０の中心の高さ（Ｚ＝Ｈｍ（ｘ））の位置を連結した形状に関して、平面視で、船首垂線（Ｆ．Ｐ．）の後方の垂線間長（Ｌｐｐ）の１％の位置Ｘｐにおける幅方向位置Ｙｂｐ（Ｘ＝０．０１×Ｌｐｐ、Ｚ＝Ｈｍ（Ｘ＝０．０１×Ｌｐｐ））が、船体中心線Ｃ．Ｌ．と船首部との交点Ｐｆから後方に向かって両舷側に１００度〜１４０度（片舷側にそれぞれ５０度〜７０度）開いた扇形状内（図３の斜線部）に収まるように形成する。あるいは、平面視で、この位置Ｘｐの幅方向位置Ｙｂｐにおける船体中心線Ｃ．Ｌ．に対する傾斜角βが、６０度以内に収まるように形成する。
【００３７】
この構成によれば、凹部１０の中心の高さＨｍにおける水線面形状が、丸みを帯びず、凹部１０に流入する水流が後方に円滑に流れ易くなると共に、船首方向に反射される波が少なくなるので、平水中推進抵抗及び波浪中抵抗増加が減少する。一方、この水線面の幅方向位置Ｙｂｐがこの扇形状より外側になると、船首部分の水線面形状が丸みを帯び、凹部１０に流入する水流が後方に円滑に流れなくなると共に、船首方向に反射される波が多くなるので、平水中推進抵抗の増加及び波浪中抵抗の増加を抑制できなくなる。
【００３８】
また、上記の船舶は、船首の最前端が船首垂線（Ｆ．Ｐ．）より前方に垂線間長Ｌｐｐの０％以上３．０％以下の範囲にあり、かつ、方形係数Ｃｂが０．８０〜０．９０で、航海速力Ｖｓがフルード数Ｆｎ換算で０．１２〜０．１９の船舶である場合や垂線間長（Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に特に効果が大きい。
【実施例】
【００３９】
実施例として、方形係数（Ｃｂ）が０．８５のバルクキャリアの船型において、図４に示すように、最大喫水Ｚ０から所定の設定高さｈ１までの間で変形した船型Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓ，Ｄｓのそれぞれに対して、船長Ｌｐｐが３．４２ｍの模型船を用意した。
【００４０】
水槽における波浪中抵抗試験結果を全抵抗係数で図５に示すが、実施例Ｃｓでは、波浪中抵抗も比較例Ａｓ及び実施例Ｂｓ，Ｄｓよりは小さい。また、実施例Ｂｓ，Ｃｓ，Ｄｓの中でも、凹部が実施例ＢｓとＤｓの間にある実施例Ｃｓの抵抗が小さくなっており、凹部の形状を適切な形状にすることにより、本発明の効果をより有効なものとすることができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る実施の形態の船舶の船首部の形状を示す部分正面図である。
【図２】図１の船舶の船首部の形状を示す部分側面図である。
【図３】図１の船舶の船首部の形状を示す部分平面図である。
【図４】実施例と比較例の船舶の船首部の形状を示す部分正面図である。
【図５】実施例と比較例の平水中抵抗試験結果の比較を示す図である。
【図６】従来の技術の船舶の船首部の形状を示す部分正面図である。
【図７】図６の船舶の船首部の形状を示す部分側面図である。
【図８】図６の船舶の船首部の形状を示す部分平面図である。
【図９】船首部における水面上昇を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ｘ 船舶
１０ 凹部（括れ部）
Ａｓ 比較例
Ｂｓ，Ｃｓ，Ｄｓ 実施例
Ｂ 型幅
Ｃ．Ｌ． 船体中央線（センターライン）
Ｄ 型深さ
Ｆ．Ｐ． 船首垂線
Ｆｎ フルード数
ｇ 重力加速度
ｈ１ 淀み点における水頭
ｈｓ 船首から遠方に離れた位置での水頭
Ｈｂ（ｘ） 鉛直線と凹部との交点の下端
Ｈｍ（ｘ） 凹部の中心の高さ
Ｈｔ（ｘ） 鉛直線と凹部との交点の上端
Ｌｈ（ｘ） 凹部の縦長さ
Ｌｙ（ｘ） 凹部の深さ
Ｌ（ｘ） 鉛直線
Ｏ 淀み点
Ｐ０（ｘ） 船体横断面における船型の形状が最大喫水線と交差する点
Ｐｂ（ｘ） 凹部の最も内側の位置の点
Ｐｆ 凹部の中心の高さの位置を連結した形状と船体中心線との交点
Ｖｓ 航海速力
Ｖｏ 淀み点の流速
Ｘｆ 船首端の位置
Ｘｒ ０．０２×Ｌｐｐの位置
Ｘｐ ０．０１×Ｌｐｐの位置
Ｘ３ ０．１×Ｌｐｐの位置
Ｙｂ（ｘ，ｚ） 船型の形状（フレアの横断面の形状）
Ｙｂｐ 凹部の中心の高さの位置を連結した形状のＸｐにおける幅方向位置
Ｚ０ 最大喫水（構造喫水）
Ｚ３ 上甲板
θ（ｘ） 船首フレア傾斜角度
α 扇形状の角度
β 傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船長方向に関して、船首端の位置から船首垂線の後方の少なくとも垂線間長の１０％の位置の間の範囲において、最大喫水よりも上の船首部のフレアの横断面の形状を、鉛直線よりも船体中心線側にくびれた凹部を有して形成し、該凹部の中心の高さを、前記最大喫水よりも上側で、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭の０．５倍以上３．０倍以下の範囲内の高さとすることを特徴とする船舶。
【請求項２】
船長方向に関して、船首端の位置と、船首垂線の後方の垂線間長の２％の位置との間の範囲において、横断面形状で型深さの位置における水平線からの船首フレア傾斜角度を３０度以上５０度以下とすることを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項３】
前記凹部の中心の高さの位置を連結した形状に関して、平面視で、船首垂線の後方の垂線間長の１％の位置における幅方向位置が、船体中心線と船首部との交点から後方に向かって両舷側に１００度以上１４０度以下に開いた扇形状内に収まるように形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶。
【請求項４】
船首の最前端が船首垂線より前方に垂線間長の０％以上３．０％以下の範囲にあり、かつ、方形係数が０．８０〜０．９０で、航海速力がフルード数換算で０．１２〜０．１９の船舶であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項１】
船長方向に関して、船首端の位置から船首垂線の後方の少なくとも垂線間長の１０％の位置の間の範囲において、最大喫水よりも上の船首部のフレアの横断面の形状を、鉛直線よりも船体中心線側にくびれた凹部を有して形成し、該凹部の中心の高さを、前記最大喫水よりも上側で、船舶の航海速力をＶｓとし、重力加速度をｇとした時に、（０．５×Ｖｓ×Ｖｓ）／ｇで計算される水頭の０．５倍以上３．０倍以下の範囲内の高さとすることを特徴とする船舶。
【請求項２】
船長方向に関して、船首端の位置と、船首垂線の後方の垂線間長の２％の位置との間の範囲において、横断面形状で型深さの位置における水平線からの船首フレア傾斜角度を３０度以上５０度以下とすることを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項３】
前記凹部の中心の高さの位置を連結した形状に関して、平面視で、船首垂線の後方の垂線間長の１％の位置における幅方向位置が、船体中心線と船首部との交点から後方に向かって両舷側に１００度以上１４０度以下に開いた扇形状内に収まるように形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶。
【請求項４】
船首の最前端が船首垂線より前方に垂線間長の０％以上３．０％以下の範囲にあり、かつ、方形係数が０．８０〜０．９０で、航海速力がフルード数換算で０．１２〜０．１９の船舶であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の船舶。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２３７８９５（Ｐ２００７−２３７８９５Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６２４１８（Ｐ２００６−６２４１８）
【出願日】平成１８年３月８日（２００６．３．８）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月８日（２００６．３．８）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
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