JP2008049988A - 高速漁船 - Google Patents

Abstract

【課題】漁船に必要な要件である、大きなスケグ、大きな推進用プロペラ、そして大きな舵を設置したまま、前後中央付近から船尾端にかける船底滑走面が滑らかで捩れの少ない、傾斜をもつ平らな面を取り入れ、同時に浮力中心を後方寄せた高速船型を実現することにより、省力化、高速化された船型を提供する。
【解決手段】三角形の断面形状を持つ凸部７を船体中心線１１に対し、左右対称に設ける。これは船体の前後方向においてその中央付近から船尾端にいたる浮力を構成するもので、船全体として浮力の前後方向の中心（ＬＣＢ）が後方に位置させることが可能である。更に、三角形の頂点８ａが前後に構成するナックルライン８はチャインライン１２と共に、直線に近い形状とし、平行に近く配設することにより、船体の前後中央付近から船尾端にかける船底滑走面４を平面に近く、捩れの少ない面とすることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大きなスケグをキールに持ち、同時に高速走行が可能な滑走面を持つ漁船など船舶に関する。

漁船はその魚種、漁法、漁場により、さまざまであるが、海上にて漁を行うときはどの船も停船しているか、割合ゆっくり走航している場合が多い。荷物を運ぶ貨物船やタンカー、あるいは沿岸警備艇、プレジャーボート等、他の船種との相違点は、ある決まった船速で走るものではないということである。漁船が他の船舶に比して割合大きなスケグを設けている理由は、停船時、低速走航時の性能確保のためである。

低速にて重い網を引く時、横流れを少なくするために大きなスケグが有効である。又、魚のいる同一地点にとどまっていなければならない場合も多い。潮、風に流されずに同じ場所にとどまるためには、船首を同じ方向、つまり風上側に向けておかなければならない。そのためには、水面下の船側面積中心（ＣＬＲ）が船首側になければならず、やはり大きなスケグを水面下に設けていなくてはならない。

更にこの大きなスケグは漁撈中に網やロープを推進用プロペラに巻き込まないために必要である。船が網やロープの上に乗り上げても、網やロープは船首から船尾までのびるスケグの下を通り、推進用プロペラに巻き込むことはない。

本キール式の大きなスケグを持つ漁船は、港のスロープにそのまま上架（浜上げ）することができる。造船所や特別な上架設備を持たなくとも船主は毎日のように漁船を浜上げし、陸上に保管しておくことができる。一方、本キール式のスケグを持たなくとも、大きなスケグを備えていれば、それを全く持たない船にくらべて、上架作業は格段に容易になる。

上記の理由により、漁船はそのほとんどが、割合大きなスケグをキールに備えている。しかしながら、この大きなスケグは走航時の抵抗になるだけでなく、スケグの後側に配設される推進用プロペラや舵に流れる水流に流体的影響を与える。そのため、大きなスケグを備える船は大きな径の推進用プロペラと大きな舵を備える必要がある。スケグの幅や高さに対して小さな径の推進用プロペラは効率が悪く、船速が遅くなり、燃費も悪くなるからである。又、小さな舵は旋回性能を著しく悪くし、漁に支障をきたすのである。

船尾付近の喫水下に大きな推進用プロペラと大きな舵を配置するために、船尾横断面の船底形状は平らで、傾斜が浅くならざるおえない。このため漁船の従来船型では船体の前後中央付近から船尾後端にかけての船底滑走面が捩れているのが一般となってる。又、船尾横断面形状が平らで吃水から浅くなることにより、船尾側の浮力が船首側に比べ少なくなり、船体全体の浮力は他の高速船に比べ前側に配置されている。

一方、大きなスケグを必要としない、沿岸警備艇やプレジャーボートなど、最近の高速艇の多くに採用されているＶ型船型という船型は深い船底傾斜のＶ字型の船体横断面を持ち、前後中央付近から船尾端にかけての滑走面に水流があたることにより動的圧力を発生し、浮上して走ることを大きな特徴としている。船体が浮上し、走航時の排水量がみかけ上減れば、その結果として船体抵抗が減り、高速化できるということである。一般的に沿海を走航する船舶の船速はフルード数でいうと０．５〜２．２程度である。高速の業務船で１．０〜１．５程度、警備艇や取締艇では１．５〜２．２である。漁船においても近年の高速化でフルード数が１．３を超えるものが増えてきた。

高速船になるほど、すなわちフルード数が大きくなるほど、排水量に対する滑走による浮上の割合が大きくなっていく。浮上して走航する時、船体前部が水面から浮き上がり、船体の後部のみを水面下に沈めて走航する姿勢になる。この姿勢での走航を保つためには、船体甲板の滑走面に発生する動的圧力と船全体の重心位置がバランスしないと、安定した走航ができないことになる。この事実により、フルード数の大きな船ほど船体の重心前後位置が後ろ側によった設計が必要になる。

高速船にＶ型船型が多く採用される理由は、前後中央付近から船尾端にかける滑走面が滑らかで捩れの少ない平らな面にすることができることである。又ラベットライン及びチャインラインのコントロールにより、浮力中心を後方に設計しやすい点にある。

ところで近年、漁業は漁撈機器の進歩により、効率的な漁業形態に変化してきた。たとえば、魚群探知機により海の中の魚が見える時代となり、魚を確認しながら漁を行うことができるようになった。又、主機関は重量や大きさ、容積に対する馬力が向上し、高性能化してきている。その一方で漁船の船体部分は旧来の形状を維持しているのが現状である。こういった環境の中で、漁業コストを下げるためには、同じ大きさの船であれば、より小さいエンジンで、少ない燃料を使い、漁場に早く到達する高速化された近代的漁船船型が求められている。

そこで、本発明は漁船に必要な要件である、大きなスケグ、大きな推進用プロペラ、そして大きな舵を設置したまま、漁船としての基本性能を損なうことなく、省力化、高速化された船型の船舶を提供することを課題とする。ただし、本発明はスケグを有する漁船以外の船舶に応用できる。

前述の課題を解決するため、漁船に必要な要件である、大きなスケグ、大きな推進用プロペラ、そして大きな舵を設置したまま、前後中央付近から船尾端にかける滑走面が滑らかで捩れの少ない、傾斜をもつ平らな面を取り入れ、同時に浮力中心を後方に寄せた高速船型を実現する。

船体の前後中央部付近から船尾端にいたる部分に、船体中央部の推進用プロペラ部分及びスケグ部分を残し左右に三角形の断面形状を持つ凸部を設け、船体の幅方向で、できるだけ広い範囲で、可能であれば船体の幅の２／３以上の部分で滑走面となる捩れの少ない平面を形成する。三角形の断面形状を持つ凸部は前後中央部付近で０となり、後方に向かうに従い逓増し、プロペラ断面付近から船尾端付近付近にかけて最大となる。推進用プロペラのある船体断面中央部分は船体前後中央付近より船尾端にいたるまで従来の漁船形状を維持するものである。これにより、船体断面中央に配置される漁船に必要な要件である、大きなスケグ、大きな推進用プロペラ、そして大きな舵は維持されることになる。

推進用プロペラの上部から船体下部までにはプロペラアパチャーという空間があるが、これは船体にプロペラの振動を伝えないために必要な空間であり、船体をキャビテーションから守る役目もある。高速艇におけるプロペラアパチャーは推進用プロペラ直径の１２％〜２５％の間で設定されるのが一般である。この間隔と推進用プロペラから左右の三角形の断面形状を持つ凸部までの距離と同じ程度とする。少なすぎるとやはり船体に上述の悪い影響を与えるからであり、広すぎると三角形の断面形状の船側側の平面である船底滑走面の面積が狭くなり、滑走性能が不利となる。

三角形の断面形状の船側側の面と三角形の断面形状のプロペラ側の面の交点が前後方向に形成する線は船体前後中央付近より船尾端にいたるまで連続しており、滑らかな直線に近い線を特徴とする。この三角形の断面形状の船側側の面と三角形の断面形状のプロペラ側の面の交点を鋭角な角にするとプロペラに流れ込む乱流や渦の発生原因となるので丸みをつけるてもよい。

以下、この出願に係る発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１（Ａ）は第１実施形態を示す側面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線における横断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図１（Ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線における横断面図である。図１，図２の船底面５及び６は従来の漁船の船型を示す。

図１（Ａ）に示すように、大きなスケグ１、大きな推進用プロペラ２、そして大きな舵３は従来の技術で説明したとおり、漁船に必要な要件となるものである。これらは高速化の邪魔をするもので、それぞれ形状を小さくすれば船速は向上する。しかし、本発明の実施形態はこれらの必要な要件は従来のままで、船体の前後中央付近から船尾端にかける船底滑走面が滑らかで捩れの少ない平らな面を形成するように、図１（Ｂ），図２に示すような三角形の断面形状を持つ凸部７を船体中心線１１に対し左右対称に設けるものである。この三角形の断面形状を持つ凸部７の面積は船体前後中央部付近で０であり、船体後方に向かうに従い、逓増し、プロペラ断面付近から船尾端付近にかけて最大となるように配設されている。三角形の断面形状を持つ凸部７は船体の前後方向においてその中央付近より、船尾端にいたる浮力を構成するもので、従来の船型に比べ、船全体として浮力の前後方向の中心（ＬＣＢ）が後方に位置することができる。同時に三角形の断面形状を持つ凸部７は船底滑走面４の捩れを少なくし、より平面に近い船底滑走面４を形成することができる。

本発明の実施形態は上述の２点において、従来の漁船船型に比べ、高速型の船型、つまり滑走型船型とすることが可能になっている。理論船舶工学によると滑走型船型が有効とされるフルード数は０．８以上とされている。長さ１０Ｍの船では１５ノット以上、長さ１５Ｍの船体では１９ノット以上である。これより遅い船舶においては本発明の実施形態は有効ではない。しかしフルード数が大きいほど、つまり高速船舶ほど有効性を増してくるものである。

一軸本キール式漁船の場合、大きなスケグ１、大きな推進用プロペラ２、そして大きな舵３は船体中心線１１付近に配置されている。よって船体中心線１１付近は従来の形状を維持する必要があるが、船体がより大きな滑走性能を有するためには、より広い船底滑走面４を得たい。可能であれば船体の幅の２／３以上の部分で船底滑走面４ａを配設し、三角形の断面形状を持つ凸部７を形成するのが理想である。図１（Ｂ）の推進用プロペラ２の上部から船体下部５までにはプロペラアパチャー１３という空間が必要となる。これはプロペラ単独効率を保持し、船体にプロペラの振動を伝えないために必要な空間であり、船体をキャビテーションから守る役目も担う。高速艇におけるプロペラアパチャーは推進用プロペラ直径の１２％〜２５％の間で設定されるのが一般である。同じ理由により、この間隔と図１（Ｂ）の推進用プロペラ２またはプロペラ円２ａから左右の三角形の断面形状を構成するプロペラ側の面９までの距離とはプロペラアパチャーと同じ程度とする必要がある。これにより三角形の断面形状を持つ凸部７の頂点８ａが決まる。図１（Ａ）の船底滑走面４を構成する図１（Ｂ），図２における断面線４ａは船側側のチャイン１２ｂから内側の三角形の頂点８ａまで連なる直線に近い線となる。

図１（Ｂ）、図２の三角形の頂点８ａが船体前後方向に連なる線、つまり図１（Ａ）のナックルライン８は図１（Ｂ）、図２のチャイン１２ａ、１２ｂが船体前後方向に連なる線、つまり図１（Ａ）のチャインライン１２と共に、船体中央付近から後側において、直線に近い形状とすることにより船底滑走面４を平面に近くすることができる。更にナックルライン８とチャインライン１２を、船体中央付近から後側において、平行に近く配設することにより、幾何学的に船底滑走面４を捩れの少ない平面とすることができる。

図３は本発明の第２実施形態をとして、上記の第１実施形態の三角形の断面形状を構成するプロペラ側の面９と推進用プロペラ２の上部の船体下部５を一体化して円弧状に配設した例である。三角形の断面形状を持つ凸部７のうち、線４ａは第１実施形態と同様に船体前後中心付近から船尾端にかけて、平面に近く、捩れの少ない傾斜面である船底滑走面４を形成する。

図４に本発明の第３実施形態として、一軸セミキール船に採用した例を示す。同様に、図５は一軸ブラケット船の例を示す。どちらも一軸本キール船に比してスケグが小さい分、スケグ幅が狭くできる。そのため推進用プロペラの径も小さくできるので、船底滑走面４が船体幅方向で広くでき、一軸本キール船に比べて滑走性能がよく、効率向上が見込める。

又、本発明は新造船に採用するだけでなく、既存の一軸本キール船、一軸セミキール船、一軸ブラケット船の船体に改造として、施工することができる。改造により高速化、省エネ化が可能となる条件は、浮力が後方に移動する分だけ、船全体の重心位置を後方に移動できる場合、船底滑走面が幅方向で十分確保できる船体幅をもつ場合、そしてフルード数が０．８以上で走る船舶の場合である。ただし、改造により重量の増加が見込まれるため、新造船ほどの効果は期待できない。

発明の効果及び実施例

上述のようにフルード数０．８以上の滑走域の船速を常用走航する船において、船体後半の船底滑走面形状は性能を左右する大きな要素となる。この状態で走航する船は船底面から受ける動的流体力により浮上して走航する。フルード数が増える程、つまり高速な程、この浮上の割合は大きくなる。浮上することにより、見かけの排水量は減り、摩擦抵抗を受ける面積も減る。船体前半部分は水面から浮上して走ることとなので、実際走航中、水面下に没している船体は船体後半の船底滑走面のみとなる。

本発明の第１実施形態を採用した船のデータをもとに性能検討を行った結果、同型の主機関を搭載した従来船に比べて、最大船速が５．７％向上した。これを図６に示す。船速向上は走航時の船体抵抗が減ったことによるもので、高速化はそのまま省エネ化を達成したことになる。高速化により、漁場に早く到達する分、少ない燃料で目的を達成できる。逆に考えると、主機関の馬力あたりの燃料消費率は低速側で向上する傾向から、性能向上前の船速で走れば、船速向上以上の燃料削減が可能となる。

（Ａ）この出願に係る発明を一軸本キール船に適用した場合の側面図である。（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線における横断面図である。 （Ａ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線における横断面図である。（Ｂ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ線における横断面図である。 この出願に係る発明の第２実施形態としてのプロペラ近傍の横断面図である。 この出願に係る発明を一軸本セミキール船に適用した場合の側面図である。 この出願に係る発明を一軸ブラケット船に適用した場合の側面図である。 本発明を採用した一軸本キール船により行った、海上試験結果である。

符号の説明

１・・・スケグ
２・・・プロペラ
３・・・舵
４・・・船底滑走面
５・・・プロペラ上船体
６・・・従来船の船底面
７・・・凸部
８・・・ナックルライン
１０・・・水面
１１・・・船体中心線
１２・・・チャインライン

Claims (3)

1. 漁船等の一軸本キール船において、船体中央部の推進用プロペラ、舵及びスケグ部分を残し、断面面積が船体前後中央部付近で０となり、後方に向かうに従い逓増し、プロペラ断面付近から船尾端付近にかけて最大となるような、左右対象な三角形断面の凸部を設けることにより、船体前後中心付近から船尾端にかけて、平面に近く、捩れの少ない傾斜面にて形成される船体滑走面及び、船体後方浮力をもつことを特徴とする船体構造。
2. 前記三角形断面の凸部のプロペラ側の面が湾曲したことを特徴とする請求項１記載の船体構造。
3. 一軸セミキール船及び、一軸ブラケット船において、請求項１及び請求項２記載の船体構造。

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