JP2002316687A

JP2002316687A - 船舶の水中翼装置

Info

Publication number: JP2002316687A
Application number: JP2001126800A
Authority: JP
Inventors: Koji Makino; 功治牧野; Hideo Orihara; 秀夫折原; Seishiro Miyake; 成司郎三宅; Takae Yamamori; 隆江山森; Shigeya Mizuno; 滋也水野; Kazuo Kunihara; 和夫國原
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲の海象条件で減容効果および造波抵抗軽
減効果を十分な効果を発揮できる。【解決手段】船首部２の前部に左右両舷側方向に突出さ
れて船体揺動と造波抵抗を軽減可能な水中翼１７を配設
し、水中翼１７の迎え角を変更可能な翼角変更装置１４
を設けた。水中翼より船体の縦揺れを抑制し、さらに水
中翼により形成する波により、船首喫水部で形成される
波を打ち消して、造波抵抗を軽減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船体に取付けられ
て船体揺動、造波抵抗などに寄与する船舶の水中翼装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】荒天候の波浪中を船舶が航行すると、船
体が動揺（縱揺れ）して、波浪のない穏やかな平水海象
条件に比較すると、船体に働く抵抗が増加する。そのた
め、船体の動揺を抑制するために水中翼を取付けること
が提案されている。また中低速船では、図１２に示すよ
うに、船首部６１にバルブ６２を取付け、船首喫水部か
ら発生する波ＷａとバルブＷｂから発生する波とを互い
に打ち消し合うよう構成して造波抵抗を軽減している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、極めて穏やか
な平水状態の海象条件では、水中翼は、波浪による抵抗
増加の軽減分（推力）よりも水中翼の抵抗のほうが上回
り、船体抵抗が増加してしまうことがある。またバルブ
では、載荷時と軽荷時とでは喫水線が異なることから、
造波状態が変化して造波抵抗を軽減できないことがあっ
た。

【０００４】このように従来の水中翼は、様々な海象条
件のなかで十分な効果を発揮できる範囲が狭く限定され
るという問題があった。本発明は上記問題点を解決し
て、広範囲の海象条件で減揺効果および造波抵抗軽減効
果を十分な効果を発揮できる船舶の水中翼装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、船体船首部の前部に左右両舷
側方向に突出されて船体揺動と造波抵抗を軽減可能な水
中翼を設置し、航行状態および波浪状態に対応して、水
中翼を舷側方向の軸心周りに回動し水中翼の迎え角を変
更可能な翼角変更装置を設けたものである。

【０００６】上記構成によれば、通常の波浪がある海象
条件では、水中翼に船体の揺れを抑制するとともに、水
中翼に発生する推力により船体抵抗を軽減することがで
きる。また航行速度に対応して、迎え角変更装置により
水中翼の迎え角を調整することにより、広範囲の海象条
件下で常に水中翼の抵抗を越える推力を発生させて効率
の良い航行が可能となる。さらに平水状態の海象条件で
は、水中翼により、船首喫水部で形成される波を打ち消
すような波を形成し、造波抵抗を軽減させることがで
き、効率の良い航行が可能となる。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成において、前記水中翼を喫水線に対応して上下方向に
平行移動させる翼昇降装置を設けたものである。上記構
成によれば、載荷状態により変化する喫水線に対応し
て、水中翼の高さを波浪衝撃を受けない範囲で、浅い水
深に調整することにより、計画喫水位置からずれても、
造波抵抗の効果的な軽減効果を維持することができる。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の構成において、荒天候の厳しい海象時、旋回時、
減速時に、水中翼を船首尾方向の軸心周りに垂直方向に
回動させる翼姿勢変更装置を設けたものである。

【０００９】上記構成によれば、荒天候の海象時に、翼
姿勢変更装置により水中翼を垂直姿勢にすることによ
り、上下方向の波浪による衝撃を大幅に軽減でき、水中
翼の破損を防止することができる。また旋回時に翼姿勢
変更装置により水中翼を垂直姿勢として、水中翼を舵板
として回動することにより、船体の旋回半径を縮小する
ことができる。さらに減速時に、たとえば水中翼を垂直
姿勢として上下の水中翼を回動して逆方向の迎え角を持
たせることにより、さらに大きい抵抗を生じさせること
ができ、減速効果を発揮できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る船舶の水中
翼装置の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。

【００１１】図１〜図３に示すように、船尾に推進装置
と操舵装置とを具備した船体１の船首部２に、本発明に
係る水中翼装置１１が設けられており、この水中翼装置
１１は、船首部２の前部に、翼昇降装置１２を介して垂
直方向に昇降自在に配置され昇降体１３と、昇降体１３
に翼姿勢変更装置１４を介して前方に突出され船首尾方
向の軸心周りに回動自在に支持された翼支持体１５と、
翼支持体１５の左右両側に翼角変更装置１６を介して舷
側方向の軸心周りに角度変更自在に支持された左右一対
の水中翼１７とが具備されている。またこれら水中翼１
７は、水中翼１７により形成される波と船首喫水部で形
成される波の位相がずれて造波抵抗を軽減できる前方位
置に配置されている。

【００１２】翼昇降装置１２は、船首部２の上部で水面
（計画喫水線）から所定距離ｄ１下方に突設された上部
サポート２１と、船首部２の船底部３から所定距離ｄ２
上方に突設された下部サポート２２と、上部サポート２
１と下部サポート２２の間に上下方向に配設された左右
一対のガイドロッド２３およびガイドロッド２３間に配
設されたねじ軸２４とが具備されている。また昇降体１
３には、ガイドロッド２３がスライド自在に嵌合される
ガイド孔２５と、ねじ軸２４が嵌合される雌ねじ部材２
６とが設けられており、また上部サポート２１内に配設
されてねじ軸２４に連結されたチェーンとスプロケット
やプーリとベルト、ギヤなどの伝動機構２７と、船体１
内に配置されて伝動機構２７を介してねじ軸２４を駆動
する昇降用回転駆動装置２８とにより、ねじ軸２４を回
転駆動して昇降体１３を昇降移動させ水中翼１７を平行
移動させることができる。

【００１３】翼姿勢変更装置１４は、翼支持体１５を介
して水中翼１７を水平姿勢と垂直姿勢に変更するもの
で、昇降体１３および翼支持体１５の一方に姿勢変更用
回転駆動装置３１が内蔵され、姿勢変更軸３２を介して
翼支持体１５を船首尾方向の軸心周りに回転させること
ができる。なお、ガイドロッド２３を円形断面で図示し
たが、抵抗の少ない船首尾方向に長い楕円形断面や翼形
断面に形成してもよい。

【００１４】翼支持体１５は、船首尾方向に配置された
円柱形で、先端部が円錐形や紡錘形などの抵抗の少ない
形状に形成されている。翼支持体１５に内蔵された翼角
変更装置１６は、相対方向に角度を変更可能な翼角変更
用回転駆動装置３３により左右の水中翼１７を減速方向
の軸心（翼中心線上の）の翼支持軸３４を介して傾動さ
せ、水中翼１７の迎え角θを変更することができる。ま
た水中翼１７は、翼断面形状は任意であるか、たとえば
N.A.C.Aなどの対称翼や非対称翼などが用いられる。ま
た、ここでは平面視が矩形状の水中翼１７を図示した
が、翼姿勢変更装置１４による姿勢変更が妨げられない
形状であれば、図９に仮想線で示すテーパ形水中翼１
７′や、実線で示す後退テーパ形水中翼１７″であって
もよい。

【００１５】実海域において船体１に働く抵抗：Ｒは、Ｒ＝Ｒｖ：粘性抵抗＋Ｒｗ：造波抵抗＋Ｒ(wave)：波浪
による抵抗増加分であり、Ｒｖには水中翼装置１１の抵抗も含まれる。

【００１６】この水中翼装置１１は、海象条件などに応
じてＲｗおよびＲ(wave)を軽減することができる。すな
わち、荒天海象時などで波浪中を船舶が航行すると、船
体１が揺動することによりＲ(wave)が増加するが、水中
翼１７の翼面の抵抗作用により、船体の縦揺れが抑制さ
れ、これにより抵抗増加分：Ｒ(wave)が減少される。同
時に船体１の揺動が抑制されることにより乗り心地も向
上される。そして、図４に示すように、翼角変更装置１
６により水中翼１７の迎え角αが所定角度範囲に保持さ
れることにより、抗力：Ｄと揚力：Ｌの合成力に含まれ
る前後方向の分力すなわち推力：Ｔが得られ、推力：Ｔ
が水中翼装置１１の抵抗を越えることにより船体１に推
進力を付与することができる。したがって、この推進力
により船体抵抗がさらに軽減される。図４に示されたθ
は縦揺角である。

【００１７】一方、非常に穏やかな平水状態の海象条件
では、船体１の揺動が少なく、抵抗増加分：Ｒ(wave)は
少ない。このような海象条件では、この水中翼装置１１
は、造波抵抗Ｒｗの軽減のために使用される。

【００１８】すなわち、図５に示すように、翼角変更装
置１６により水中翼１７の迎え角αを所定の角度βとす
ることにより、水中翼１７の後方に波が生じてその波形
Ｗｃは、図１２のバルブ６２により形成される波形Ｗｂ
と同一となり、船首喫水部２ａで形成される波形Ｗａを
打ち消すことができ、バルブ６２と同様に水中翼１７に
より造波抵抗を軽減させることができる。また航行速度
が変化すると、船首喫水部２ａで形成される波形Ｗａが
変化するが、バルブでは波形Ｗｂを変化させることがで
きないため、造波抵抗の軽減効果が低下するが、本発明
の水中翼１７では、航行速度に対応して翼角変更装置１
６により水中翼１７の迎え角βを変更することにより、
水中翼１７で発生する波形Ｗａを効果的に打ち消すこと
ができる波形Ｗｃに変更することができる。さらに、船
首喫水部で形成される波形Ｗａを打ち消すために形成す
る造波水深は、浅いほうが効果的であるが、水中翼１７
が波浪衝撃を直接受けると破損する恐れがあるので、翼
昇降装置１２により、水中翼１７を波浪衝撃を受けない
浅い水深位置に設定することにより、さらに効果的に造
波抵抗の軽減効果を発揮できる。

【００１９】さらにまた、従来のバルブ６２では、計画
喫水位置で最大の造波抵抗の軽減効果が得られるように
設計されており、船舶の載荷状態により喫水線が変化す
るため、軽荷状態ではバルブ６２による造波抵抗の軽減
効果が低下するが、本発明では、喫水位置に応じて、翼
昇降装置１２により水中翼１７を波浪衝撃を受けない浅
い水深位置に調整することにより、喫水位置に関係なく
造波抵抗を効果的に軽減することができる。

【００２０】ところで、極めて厳しい荒天候の海象条件
では、波浪の衝撃により水中翼１７および水中翼装置１
１が破損するおそれがある。このような場合には、図６
に仮想線で示すように、翼姿勢変更装置１４により、水
中翼１７を水平姿勢Ｈから垂直姿勢Ｖに変更する。これ
により波浪による水中翼１７が受ける上下方向の衝撃を
大幅に減少させることができ、破損を防止することがで
きる。

【００２１】さらに、この水中翼装置１１により操縦性
能、たとえば旋回性能および減速性能を向上させること
ができる。すなわち、図７に示すように、翼姿勢変更装
置１４により水中翼１７を垂直姿勢Ｖとし、前記水中翼
１７を舵板として、翼角変更装置１６により旋回方向を
促進する角度を持たせることにより、水中翼１７に発生
する揚力により旋回を促して、旋回半径を大幅に縮少す
ることができる。

【００２２】また図８に示すように、翼姿勢変更装置１
４により水中翼１７を垂直姿勢Ｖとし、翼角変更装置１
６により上下の水中翼１７をそれぞれ相対方向に傾動さ
せて十分に抵抗となる角度(±γ)を持たせることによ
り、水中翼１７に発生する抵抗と相対方向の揚力とによ
り船体１を効果的に減速させることができる。なお、緊
急時には、水平姿勢のまま翼角変更装置１６により水中
翼１７に減速角度(±γ)を持たせて減速することもでき
る。

【００２３】上記実施の形態によれば、水中翼装置１１
により、波浪中の船体１の縦揺れが軽減され、揺動によ
る抵抗の増加が抑制される。同時に船体揺動の軽減によ
り乗り心地も向上される。

【００２４】また、船体揺動による抵抗増加分Ｒ(wave)
が少ない穏やかな平水状態の海象条件では、翼角変更装
置１６により水中翼１７の迎え角βを調整することによ
り、船首喫水部で形成される波形Ｗａを打ち消し合う波
Ｗｃを造波することができ、造波抵抗の軽減を図ること
ができる。そして翼昇降装置１２により水中翼１７の深
さ位置を調整できるので、船体１の喫水位置に関係なく
造波抵抗を効果的に軽減することができる。

【００２５】さらに翼姿勢変更装置１４により、水中翼
１７を垂直姿勢にできるので、厳しい荒天候の海象条件
での水中翼装置１１の破損を防止することができる。ま
た垂直姿勢で水中翼１７を舵板として使用することがで
き、旋回性能および減速性能を向上することができる。

【００２６】図１０（ａ）（ｂ）は、翼昇降装置１２の
抵抗を減少させるために、上部サポート２１と下部サポ
ート２２の間で前面にカバー体４１を連結したもので、
カバー体４１によりねじ軸２４とガイドロッド２３の前
面を覆って抵抗を大幅に減少させることができる。そし
て、昇降体１３にはカバー体４１が挿通自在なスライド
用スリット４２が形成されている。前記カバー体４１に
より翼昇降装置１２全体の抵抗を軽減することができ、
推進抵抗が少なくなる。

【００２７】図１１は、翼昇降装置１２と昇降体１３と
を船体１の船首部２に内蔵したもので、船首部２に垂直
方向にわたって形成された昇降用スリット５１に出力軸
３２が昇降自在に嵌合され、出力軸３２に翼支持体１５
が支持されている。図示しないが、昇降用スリット５１
はもちろんシール構造となっている。これにより、翼昇
降装置１２の抵抗を大幅に軽減することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の発明
によれば、通常の波浪がある海象条件では、水中翼のよ
り船体の揺れを抑制するとともに、水中翼に発生する推
力により船体抵抗を軽減することができる。また航行速
度に対応して、迎え角変更装置により水中翼の迎え角を
調整することにより、広範囲の海象条件下で常に水中翼
の抵抗を越える推力を発生させて効率の良い航行が可能
となる。さらに平水状態の海象条件では、水中翼によ
り、船首喫水部で形成される波を打ち消すような波を形
成し、造波抵抗を軽減させることができ、効率の良い航
行が可能となる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、載荷状態に
より変化する喫水線に対応して、水中翼の高さを波浪衝
撃を受けない範囲で、浅い水深に調整することにより、
計画喫水位置からずれても、造波抵抗の効果的な軽減効
果を維持することができる。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、荒天候の海
象時に、翼姿勢変更装置により水中翼を垂直姿勢にする
ことにより、上下方向の波浪による衝撃を大幅に軽減で
き、水中翼の破損を防止することができる。また旋回時
に翼姿勢変更装置により水中翼を垂直姿勢として、水中
翼を舵板として回動することにより、船体の旋回半径を
縮小することができる。さらに減速時に、たとえば水中
翼を垂直姿勢として上下の水中翼を回動して逆方向の迎
え角を持たせることにより、さらに大きい抵抗を生じさ
せることができ、減速効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る船舶の水中翼装置の実施の形態を
示す斜視図である。

【図２】同水中翼装置の側面図である。

【図３】同水中翼装置の平面断面図である。

【図４】同水中翼に生じる推力を説明する説明図であ
る。

【図５】同水中翼による造波状態を説明する説明図であ
る。

【図６】同水中翼装置の正面図である。

【図７】同水中翼装置による旋回動作を説明する概略平
面図である。

【図８】同水中翼装置による減速動作を説明する概略平
面図である。

【図９】(ａ)は水中翼の変形例を示す概略平面図、(ｂ)
は同水中翼を示す概略側面図である。

【図１０】本発明に係る船舶の水中翼装置の他の実施の
形態を示し、(ａ)は側面図、(ｂ)は(ａ)に示すａ−ａ断
面図である。

【図１１】本発明に係る船舶の水中翼装置のさらに他の
実施の形態を示す側面図である。

【図１２】従来の船首部にバルブを設けた場合の作用を
説明する側面図である。

【符号の説明】

１船体２船首部３船底１１水中翼装置１２翼昇降装置１３昇降体１４翼姿勢変更装置１５翼支持体１６翼角変更装置１７水中翼２１上部サポート２２下部サポート２３ガイドロッド２４ねじ軸２５ガイド孔２６雌ねじ部材２７伝動機構２８昇降用回転駆動装置３１姿勢変更用回転駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三宅成司郎大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内 (72)発明者山森隆江大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内 (72)発明者水野滋也大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内 (72)発明者國原和夫大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】船体船首部の前部に左右両舷側方向に突出
されて船体揺動と造波抵抗を軽減可能な水中翼を設置
し、航行状態および海象状態に対応して、水中翼を舷側方向
の軸心周りに回動し水中翼の迎え角を変更可能な翼角変
更装置を設けたことを特徴とする船舶の水中翼装置。
【請求項２】前記水中翼を喫水線に対応して上下方向に
平行移動させる翼昇降装置を設けたことを特徴とする請
求項１記載の船舶の水中翼装置。
【請求項３】荒天候の厳しい海象時、旋回時、減速時
に、水中翼を船首尾方向の軸心周りに垂直方向に回動さ
せる翼姿勢変更装置を設けたことを特徴とする請求項１
または２記載の船舶の水中翼装置。