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JP2716658B2 - 船尾構造 - Google Patents

船尾構造

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Publication number
JP2716658B2
JP2716658B2 JP6074658A JP7465894A JP2716658B2 JP 2716658 B2 JP2716658 B2 JP 2716658B2 JP 6074658 A JP6074658 A JP 6074658A JP 7465894 A JP7465894 A JP 7465894A JP 2716658 B2 JP2716658 B2 JP 2716658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stern
ship
section
propeller
cross
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP6074658A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06344973A (ja
Inventor
惟夫 山野
泰典 岩崎
和典 田口
直樹 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP6074658A priority Critical patent/JP2716658B2/ja
Publication of JPH06344973A publication Critical patent/JPH06344973A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、船尾構造
の改良にかかり、詳しくは、大きな横安定性と充分なプ
ロペラティップクリアランスを確保したまま、プロペラ
直径を大きくできかつ、船尾での造波抵抗の減少を図っ
た船尾構造に関する。
【0002】
【従来技術と発明が解決しようとする課題】従来よりコ
ンテナ船や自動車運搬船(PCC )等では喫水の制限、大
きな横安定性の確保、大出力主機によるプロペラ起振力
の抑制という課題がある。図6(a)(b)は、一例としてコ
ンテナ船の従来型船尾形状を示す横断面図と側断面図で
ある。船尾形状は下方に凸状に湾曲した形をしており、
その船尾端10はトランサム型をなし、そのトランサム
部の一部が水面に没している。プロペラ11は船底12
と一定のクリアランスcをとって装着されている。13
は舵を示す。
【0003】ところで、船体抵抗を軽減させるための一
つの方法として、トランサム部の航走時の没水面積を小
さくして船尾造波抵抗を減らす方法が考えられる。しか
し、大きな横安定性確保の必要性から、図6の従来型船
尾形状のままでは船尾水線の幅を広くせざるを得ず、船
尾造波抵抗を減らすことができない。
【0004】ここで、横安定性を示すTKM は、TKM =KB
+BMである。
【0005】 KB:浮心高さ、BM=I/V 、V:排水容積 、I =∫B3dx つまり、船の横安定性は船の水線幅B に大きく依存して
いるのが分かる。
【0006】また、推進効率を向上させるための一つの
方法として、プロペラ直径を増大させてプロペラ効率を
向上させる方法があるが、図6の従来型船尾形状ではプ
ロペラ直径DP を増大させるとプロペラ11と直上の船
底12との間隙(ティップクリアランス)cを狭くせざ
るを得ず、プロペラ起振力による振動が大きくなるとい
う問題が生じる。
【0007】このようにコンテナ船やPCC 等の船種に対
して従来型の船尾形状を採用している限り、船尾造波抵
抗の減少には限界があり、かつプロペラ直径にも制限が
生じ推進性能向上による省エネルギーに限界が生じる。
【0008】一方、特開昭62-55285号公報には、図7に
示すような船底12に凹部14を形成した船尾形状が記
載されている。すなわち、この船尾部の船底外板は、図
7に示す如く、没水部の中央部が上方にアーチ型に窪ん
で凹部14が形成されており、その両舷側部15は後端
部をバルブ形状にして船尾端10の凹部の一部を没水さ
せて船尾砕波抵抗を減少せしめている。
【0009】しかしながら、この場合も従来型船尾形状
船と同一の水線面積をもつため、水線面積が舷側寄りで
船体中心からの距離が大きい分過大な横安定性を有す
る。その結果、復原性能、動揺性能等が異なり所定の設
計条件を満たしていない船となってしまう。また、船尾
底部12の中央部の上方を窪ませて凹部14を形成した
ために、従来型船尾形状の船で船体内に存在した舵ホー
ン上部の太い部分が露出し、その分水抵抗が増加するこ
とになる。
【0010】この出願に係る発明の目的は、従来型船尾
形状を使う限り決して実現できない必要な横安定性と必
要なプロペラティップクリアランスを確保しつつ、プロ
ペラ直径を大きくして推進効率を向上させ、かつ、船尾
造波抵抗を減少させることにより推進性能の大幅な向上
を図った船尾構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的達成するため、
この出願に係る発明のうち請求項1の船尾構造は、コン
テナ船等の大きな横安定性の確保が必要な一軸の船舶に
おいて、 プロペラ直上の船尾船底喫水線より上方に
湾曲させ、このプロペラ直上の断面を、舷側から離れた
船体中心寄りの位置において喫水線に両舷合わせて4点
にて交差させて少ない水線面積で適正な横安定性を有す
るW型断面となし、しかも、このW型断面形状の底面が
船尾にいくにつれ漸進的に上昇し、船尾端におけるW型
断面の下端がほぼ喫水線と接するようにしたことを特徴
とする。
【0012】また、請求項2の船尾構造は、コンテナ船
等の大きな横安定性の確保が必要な二軸以上の多軸の船
舶において、プロペラ直上の船尾船底を喫水線より上方
に湾曲させ、このプロペラ直上の断面を、舷側から離れ
た船体中心寄りの位置において喫水線に両舷合わせて6
点以上にて交差させて少ない水線面積で適正な横安定性
を有するWの複合型断面となし、しかも、この断面形状
が船尾にいくにつれ漸進的に上昇し、船尾端におけるW
の複合型断面の各下端がほぼ喫水線と接するようにした
ことを特徴とする。
【0013】また、請求項3の船尾構造は、上記いずれ
かの構成において舵ホーン上方の前方および後方に整流
のためのスケグを有するものである。
【0014】更にまた、請求項4の船尾構造は、上記い
ずれかの構成において、プロペラ直上断面における船尾
船底の湾曲部分の形状が、下記の数式の範囲を満たす船
尾構造である。
【0015】
【数2】
【0016】
【作用】請求項 1〜4 の船尾構造では、船体中心線付近
の水線面積を舷側寄りに移しているために、船体中心線
からの距離が大きい分、従来型船尾形状船より少ない水
線面積で同等の横安定性を有するとともに、トランサム
後端で特に船尾波( 含砕波) が大きい船体中心線まわり
の没水面積を減少させることができるのでこれにより船
尾造波抵抗を軽減する。
【0017】プロペラと直上の船底とのプロペラ直径に
対する間隙( ティップクリアランス) 率を従来型船尾形
状船と同等に保ったままプロペラ直径を大きくすること
が可能である。その結果、プロペラ起振力による船尾振
動を従来型船尾形状船と同等に保ったままプロペラ直径
増大による推進効率向上を可能にできる。
【0018】請求項3の船尾構造のように、露出した舵
ホーン上方部の前方および後方に整流のためのスケグを
設ければ、水抵抗を増やすことなく上記船体形状の形成
を可能にする。
【0019】特に、請求項4の船尾構造のようにプロペ
ラ直上断面の船底湾曲(トンネル)部分の形状を一定範
囲に限定することで、従来のトンネル形状船では必ずし
も期待できるとは限らない船尾造波抵抗減少作用を確実
に発揮せしめることができる。
【0020】
【実施例】以下、この出願に係る発明の実施例を図面に
基づき説明する。図1(a) は、この出願に係る発明を一
軸船に適用した場合の模式的な船尾横断面図で、船尾の
正面からみた断面形状がW型をなしている。同(b) は二
軸船に適用した場合の模式的な船尾横断面図で、W型の
複合型(二軸以上の多軸船であっても同様)に形成され
ている。
【0021】図2により一軸船を例にとってこの出願に
係る発明の構成を詳述する。図2(a) は一軸船の場合の
実際に近い船尾横断面図( 左右対称、左側半分を示す)
で、Aはプロペラ直上のライン、Bは船尾端におけるラ
インである。同(b) は船体中心線C位置における側断面
図である。
【0022】図2(a)において、プロペラ1直上の船尾船
底2が喫水線LWL より上方に湾曲し、このプロペラ1直
上の断面は、喫水線LWL に両舷合わせて4点以上にて交
差し(没水部3は図6 の従来の船尾形状よりも舷側寄り
に位置する)、船体断面が両舷でW型に形成されてい
る。交差点は、図1(a)にも示すようにP1、P2 (左舷) と
P3、P4 (右舷) である。そして、このW型断面形状が船
尾にいくにつれ漸進的に上昇し、船尾端4において断面
の下端Pがほぼ喫水線LWL と接するような船尾形状に形
成されている。5は船体中心線C上のプロペラ1の後方
に設けた舵である。なお、二軸以上の多軸船の場合に
は、図1(b) に示すように、プロペラ1直上の断面は、
喫水線LWL に両舷合わせて6 点以上にて交差する。
【0023】船体中心線C付近の水線面積を、図6の従
来型船尾形状船に比べ、舷側寄りに移しているために、
船体中心線Cからの距離が大きい分、従来型船尾形状船
より少ない水線面積で同等の横安定性を有することが可
能である。これは、船舶の横安定性は、片舷の水線面積
とその面積中心の船体中心線Cからの距離の積に比例す
るからである。その結果、船尾端4での船尾波( 含砕
波) が最も大きくなる船体中心まわりの没水面積を減少
させることができるのでこれにより船尾造波抵抗を軽減
することが可能になる。更に、本発明ではW型断面が船
尾にいくにつれて漸進的に上昇し、船尾端においてW型
断面の下端がほぼ喫水線と接する形状となっているた
め、船尾端4における没水部がほとんど無く、追加構造
物であるバルブを設けることなく、造波抵抗(上記砕波
抵抗を含む)を減少できる。
【0024】本発明による船体形状は、船体中心線付近
の船尾船底が喫水面より上方に湾曲して従来型船尾形状
船( 図6)より船尾船底が上方にあるため、プロペラ1先
端と直上の船底2との間隙c のプロペラ直径DP に対す
る間隙率c /DP を従来型船尾形状船と同等に保ったま
まプロペラ直径DP を大きくすることが可能である。
【0025】その結果、プロペラ起振力による船尾振動
を従来型船尾形状船と同等に保ったままプロペラ直径増
大による推進効率向上を達成できる。
【0026】一方、図2(b)に示すように、本発明による
W型の船体形状は、露出した舵ホーン5a上方部の前方
および後方に整流のための平板状のスケグ6が船底2の
凹部位置に設けられており、水抵抗を増やすことなく上
記船体形状の形成を可能にしている。
【0027】図3は水槽試験結果に基づく馬力曲線比較
図である。これは垂線間長が約260 m の3500個積コンテ
ナ船に対して従来型船尾形状船と本発明を適用した船舶
の両ケースの水槽試験を行った結果を示したものであ
る。縦軸に主機馬力(BHP) 、横軸に船速 (knot) をとっ
ている。この水槽試験結果により、本発明を適用した船
舶は、図6の従来型船尾形状船と比較して同一船速での
主機馬力を6% (Full: 満載時) 〜11%(O.Full: 過満載
時) 減少できることが分かった。
【0028】図4(a) に示すプロペラ直上断面における
船尾船底2の湾曲部分の形状A0 が、下記の数式の範囲
を満たすことがトンネル形状を得つつ、従来型船尾形状
船と同等の横安定性、同等のプロペラ間隙率及び大直径
プロペラ装備の条件のもとで船尾造波抵抗減少効果を得
るために好ましいことが実験結果等から判明した。
【0029】
【数3】
【0030】縦軸にL/ L0 、横軸にθをとってその関
係をグラフに示した図4(b)によれば、上記数式はライ
ンに、数式はラインに該当する。従って、図4(b)
におけるラインとラインの範囲を満たすものであ
ればよい。その理由は図5による。
【0031】図5は、トンネル形状船のトンネル形状の
実績を、L/ DP =L0 / DP ×{χ(1−√(1−θ2/75
2)) +1}で近似し、トンネル形状と造波抵抗との関係
を評価したグラフである。縦軸にはフルード数Fn=0.
24における剰余抵抗係数rR をとり、横軸には上式中の
χをとって示している。従来型船尾の剰余抵抗係数レベ
ルを考慮すると、2.6 ≦χ≦4.1 の範囲であれば、剰余
抵抗係数rR 即ち造波抵抗が減少して性能が良いことが
判る。χ=2.6 は図4(b)のライン( 数式) を規定
し、χ=4.1 は同図のライン( 数式) を規定するも
のである。
【0032】
【発明の効果】 請求項1〜4に係る発明では、船尾端で船尾波( 含
砕波) が最も大きい船体中心線まわりの没水面積を減少
させることができるのでこれにより船尾造波抵抗を軽減
することができると共に、横安定性およびプロペラ起振
力による船尾振動を従来型船尾形状船と同等に保ったま
まプロペラ直径増大による推進効率向上を可能にでき
る。本発明を適用した船舶は従来型船尾形状船と比較し
て同一船速での主機馬力を6 〜11% 減少できる。 請求項3に係る発明のように整流のためのスケグを
有する場合、水抵抗の増加を抑えつつ、W型ないしW複
合型の船尾構造の形成を可能にする。
【0033】 特に、請求項4に係る発明のようにプ
ロペラ直上断面の船底湾曲(トンネル)部分の形状を一
定範囲に限定することで、従来型船尾形状船と同一横安
定性、プロペラ間隙率の条件のもとで従来のトンネル形
状船では必ずしも得られるとは限らなかった船尾造波抵
抗減少効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの出願に係る発明を一軸船に適用した
場合の模式的な船尾横断面図、(b) は二軸船に適用した
場合の模式的な船尾横断面図である。
【図2】(a)は一軸船の場合の実際の横断面図( 左右対
称、左側半分を示す) 、同(b)はスケグを含む側断面図
である。
【図3】水槽試験結果に基づく馬力曲線比較図である。
【図4】(a) はプロペラ直上断面における船底形状とプ
ロペラ先端の軌跡との関係図であり、(b) は縦軸にL/
0 、横軸にθをとってその関係を示した図である。
【図5】トンネル形状船のトンネル形状の実績をL/ D
P =L0 / DP ×{χ(1−√(1−θ2/752)) +1}で近
似し、トンネル形状と造波抵抗との関係を評価した図で
ある。
【図6】従来型船尾形状船で、(a) はその船尾部の横断
面図、(b) は同側断面図である。
【図7】従来の改良型船尾形状船で、(a) はその船尾部
の横断面図、(b) は同側断面図である。
【符号の説明】
1…プロペラ 2…船底 3…没水部 4…船尾端 5…舵 5a…舵ホーン 6…スケグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 直樹 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭62−55285(JP,A) 特開 平3−284497(JP,A) 特開 昭59−164280(JP,A) 特公 昭54−33435(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンテナ船等の大きな横安定性の確保が
    必要な一軸の船舶において、 プロペラ直上の船尾船底喫水線より上方に湾曲させ
    このプロペラ直上の断面を、舷側から離れた船体中心寄
    りの位置において喫水線に両舷合わせて4点にて交差さ
    せて少ない水線面積で適正な横安定性を有するW型断面
    となし、しかも、このW型断面形状の底面が船尾にいく
    につれ漸進的に上昇し、船尾端におけるW型断面の下端
    がほぼ喫水線と接するようにしたことを特徴とする船尾
    構造。
  2. 【請求項2】 コンテナ船等の大きな横安定性の確保が
    必要な二軸以上の多軸の船舶において、 プロペラ直上の船尾船底を喫水線より上方に湾曲させ
    このプロペラ直上の断面を、舷側から離れた船体中心寄
    りの位置において喫水線に両舷合わせて6点以上にて交
    させて少ない水線面積で適正な横安定性を有するWの
    複合型断面となし、しかも、この断面形状が船尾にいく
    につれ漸進的に上昇し、船尾端におけるWの複合型断面
    の各下端がほぼ喫水線と接するようにしたことを特徴と
    する船尾構造。
  3. 【請求項3】 舵ホーン上方の前方および後方に整流の
    ためのスケグを有することを特徴とする請求項1または
    2記載の船尾構造。
  4. 【請求項4】 プロペラ直上断面における船尾船底の湾
    曲部分の形状が、下記の数式の範囲を満たす請求項1〜
    3のいずれか1項に記載の船尾構造。 【数1】
JP6074658A 1993-04-16 1994-04-13 船尾構造 Expired - Lifetime JP2716658B2 (ja)

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JP5-19576 1993-04-16
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JPH06344973A JPH06344973A (ja) 1994-12-20
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