JP2775233B2 - 滑走型船体 - Google Patents
滑走型船体Info
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- JP2775233B2 JP2775233B2 JP6204613A JP20461394A JP2775233B2 JP 2775233 B2 JP2775233 B2 JP 2775233B2 JP 6204613 A JP6204613 A JP 6204613A JP 20461394 A JP20461394 A JP 20461394A JP 2775233 B2 JP2775233 B2 JP 2775233B2
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- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速船舶の船体形状に、
特に、引き波と抵抗を減らす流体力学現象を起こす滑走
型単胴船体の改良に関する。
特に、引き波と抵抗を減らす流体力学現象を起こす滑走
型単胴船体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】船を高速で推進させるために重量に対し
て十分な割合の推進力をもった機械的推進装置の発明以
来、流体力学的浮力により、船は水面に引き上げられ、
速いスピードで進行する滑走型船体は過去百年の間に数
多く設計、建造がなされてきた。
て十分な割合の推進力をもった機械的推進装置の発明以
来、流体力学的浮力により、船は水面に引き上げられ、
速いスピードで進行する滑走型船体は過去百年の間に数
多く設計、建造がなされてきた。
【０００３】一定の喫水で船体が水中を走行するならば
抵抗は非常に低いので、滑走型で高速は可能である。し
かし典型的な滑走型船体は高速になると、波を多量に生
み出し、あたりにしぶきをまき散らす。波の発生は、一
定量の水の偏向あるいは移動を表すもので、蓄積された
エネルギー媒体（蓄積された電力その他、各種の燃料）
を利用し、活動装置（水または空気プロペラ、ウォータ
ージェット、その他）を駆動する、単一または複数のエ
ンジンおよびモーターの形態の推進装置により提供され
るエネルギーの一部を必要とし、吸収することになる。
１）波を起こすのに費やされるエネルギーは、船の設計
者と運転者にとっては無駄であり、その上、２）他船の
運転者の妨害をするばかりか、３）海岸の浸食を引き起
こす。第１にこの現象により、潜在的スピードが減少す
るだけでなく、燃料消費と走行経費が増える。第２、第
３については、多くの規制に関する問題となり、特定地
域ではさらに速度制限によるスピードの低下をもたら
す。
抵抗は非常に低いので、滑走型で高速は可能である。し
かし典型的な滑走型船体は高速になると、波を多量に生
み出し、あたりにしぶきをまき散らす。波の発生は、一
定量の水の偏向あるいは移動を表すもので、蓄積された
エネルギー媒体（蓄積された電力その他、各種の燃料）
を利用し、活動装置（水または空気プロペラ、ウォータ
ージェット、その他）を駆動する、単一または複数のエ
ンジンおよびモーターの形態の推進装置により提供され
るエネルギーの一部を必要とし、吸収することになる。
１）波を起こすのに費やされるエネルギーは、船の設計
者と運転者にとっては無駄であり、その上、２）他船の
運転者の妨害をするばかりか、３）海岸の浸食を引き起
こす。第１にこの現象により、潜在的スピードが減少す
るだけでなく、燃料消費と走行経費が増える。第２、第
３については、多くの規制に関する問題となり、特定地
域ではさらに速度制限によるスピードの低下をもたら
す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、同様
の適用に対する船体構造の場合とは異なり、高速走行時
に生じる引き波の量を減少させる船体形状を提供するも
のである。
の適用に対する船体構造の場合とは異なり、高速走行時
に生じる引き波の量を減少させる船体形状を提供するも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用効果】本発
明の流体力学的効果を改良する船体形状には特徴が２つ
ある。第１に船尾の形状が従来の、高速になるとすべて
の滑走型船に特徴的な、船尾に「ルースターテール」と
呼ばれる高い波を生じさせる浅いＶ字形または深いＶ字
形をしていないことである。原則として、このような波
は避けられない。船体下で圧縮された水圧により、垂直
なトランソムの後ろですばやく水がはね上がるからであ
る。しかし、本発明者はその上に他の波を誘導すること
により、波を抑え、除去することができることを見出し
た。水面のこのような他の波または「みぞ」をトランソ
ムのサイドエッジ周辺に発生させることができる。
明の流体力学的効果を改良する船体形状には特徴が２つ
ある。第１に船尾の形状が従来の、高速になるとすべて
の滑走型船に特徴的な、船尾に「ルースターテール」と
呼ばれる高い波を生じさせる浅いＶ字形または深いＶ字
形をしていないことである。原則として、このような波
は避けられない。船体下で圧縮された水圧により、垂直
なトランソムの後ろですばやく水がはね上がるからであ
る。しかし、本発明者はその上に他の波を誘導すること
により、波を抑え、除去することができることを見出し
た。水面のこのような他の波または「みぞ」をトランソ
ムのサイドエッジ周辺に発生させることができる。
【０００６】従来のＶ字形のトランソム形状はコーナー
では非常に浅く、この部分の水にほとんど影響しない。
本発明ではトランソムのコーナーは非常に深く水中へ押
し込まれ、実際にトランソムの内側部分よりも深くな
る。スピードが出ると、それらが作る「みぞ」はより低
い圧力の方向へ、「ルースターテール」が生じている航
跡の中央線に向かってくずれる。適性に設定されると
（トランソムコーナーの最適深さは船幅と速度に関係す
る）、コーナー「みぞ」は「ルースターテール」の上に
くずれ、実質的にそれをつぶしてしまうので非常に平坦
で、滑らかな航跡になる。船の走行によって起こる波が
少なくなると、エネルギーも少なくてよいので、船のス
ピードをさらに上げるためにより多くのエネルギーを残
しておくことができることになる。
では非常に浅く、この部分の水にほとんど影響しない。
本発明ではトランソムのコーナーは非常に深く水中へ押
し込まれ、実際にトランソムの内側部分よりも深くな
る。スピードが出ると、それらが作る「みぞ」はより低
い圧力の方向へ、「ルースターテール」が生じている航
跡の中央線に向かってくずれる。適性に設定されると
（トランソムコーナーの最適深さは船幅と速度に関係す
る）、コーナー「みぞ」は「ルースターテール」の上に
くずれ、実質的にそれをつぶしてしまうので非常に平坦
で、滑らかな航跡になる。船の走行によって起こる波が
少なくなると、エネルギーも少なくてよいので、船のス
ピードをさらに上げるためにより多くのエネルギーを残
しておくことができることになる。
【０００７】船尾の波を減らすのに貢献する第２の特徴
は、船尾船体の中央部に水線が集中することである。滑
走型船体ラインが船尾部分において平行でなければなら
ないという一般的な理論に合致する現在の船体とは異な
り、本発明では直接「ルースターテール」を作り出す船
体中央部が、船尾に向かうほど細くなっている。このよ
うにして、船体下の水圧（リフト力のもと）を、それが
解放されるトランソムに到達する前に消失させるので、
圧力解放によりできる「ルースターテール」を減少させ
ることになる。
は、船尾船体の中央部に水線が集中することである。滑
走型船体ラインが船尾部分において平行でなければなら
ないという一般的な理論に合致する現在の船体とは異な
り、本発明では直接「ルースターテール」を作り出す船
体中央部が、船尾に向かうほど細くなっている。このよ
うにして、船体下の水圧（リフト力のもと）を、それが
解放されるトランソムに到達する前に消失させるので、
圧力解放によりできる「ルースターテール」を減少させ
ることになる。
【０００８】上記トランサムの寸法決めおよび形状決め
が適切に組み合わせられると、これら２つの流体力学的
効果により、船尾の波がほとんどなくなり、抵抗が減る
結果、高速走行が可能となる。
が適切に組み合わせられると、これら２つの流体力学的
効果により、船尾の波がほとんどなくなり、抵抗が減る
結果、高速走行が可能となる。
【０００９】主として上述の船尾部分における船体形状
により、流体力学的性能の改良が達成される。船首の方
向では、船体がなめらかな深いＶ字形で、これが３つの
面に分かれ、船尾に向かって浅いＭ字形に広がるで、高
速時の波浪中にもすぐれたシーキーピング（seakeepin
g）特性（滑らかな乗り）を有することになる。
により、流体力学的性能の改良が達成される。船首の方
向では、船体がなめらかな深いＶ字形で、これが３つの
面に分かれ、船尾に向かって浅いＭ字形に広がるで、高
速時の波浪中にもすぐれたシーキーピング（seakeepin
g）特性（滑らかな乗り）を有することになる。
【００１０】さらに、トランソム形状が深いコーナーを
有する形状であるので、安定性が高まる効果がある。従
来の全体としてのＶ字形船体形状では、船底外板が水か
ら浮き上がるとすぐに安定性が悪くなる。これはヒール
の角度が非常に浅い場合に典型的に起こるものである。
これに対し、本発明に係る、船体形状の深いコーナーで
は、より長い間水中に入っているため、船を真っ直ぐに
保つのにより効果的である。
有する形状であるので、安定性が高まる効果がある。従
来の全体としてのＶ字形船体形状では、船底外板が水か
ら浮き上がるとすぐに安定性が悪くなる。これはヒール
の角度が非常に浅い場合に典型的に起こるものである。
これに対し、本発明に係る、船体形状の深いコーナーで
は、より長い間水中に入っているため、船を真っ直ぐに
保つのにより効果的である。
【００１１】上記の特徴に加えて、逆のチャインエント
ランス（高速では水との接触点において外側チャインが
内側チャインよりも低く延びている）が船体下方の船首
波およびしぶきのほとんどをそれらが発達する前に制限
するので、横波を減らし、さらに抵抗を減らすことにな
る。
ランス（高速では水との接触点において外側チャインが
内側チャインよりも低く延びている）が船体下方の船首
波およびしぶきのほとんどをそれらが発達する前に制限
するので、横波を減らし、さらに抵抗を減らすことにな
る。
【００１２】上記船体形状は新しい独自の概念を構成す
る。単純構造で安価な構造、高い予備浮力（逆トリムや
沈下のない重い荷の運搬能力）、高い安定性というすべ
ての利点を備えた単胴船体は、高速になると流体力学的
意味において事実上三胴船となり、高速で走行でき、安
定性もあるが、構造は複雑でなく、建造コストも低い。
る。単純構造で安価な構造、高い予備浮力（逆トリムや
沈下のない重い荷の運搬能力）、高い安定性というすべ
ての利点を備えた単胴船体は、高速になると流体力学的
意味において事実上三胴船となり、高速で走行でき、安
定性もあるが、構造は複雑でなく、建造コストも低い。
【００１３】
【実施例】図１ないし図４は本発明の好ましい具体例を
示す。図面およびその詳細な説明により、本発明独自の
特徴とその流体力学的効果を以下に表す。
示す。図面およびその詳細な説明により、本発明独自の
特徴とその流体力学的効果を以下に表す。
【００１４】重要で独特な第１の特徴は、側面図（図
３）における上部チャイン（１）と下部チャイン（２）
の交差である。その結果、外側船底外板（４）は船首方
向で深いＶ形状から船尾方向で浅い逆Ｖ形へねじれてい
る。船が合板、アルミニウム、あるいはそれに類似した
もので建造される場合、船底外板（４）はねじれるが、
展開および構成可能な面である。ファイバーグラスある
いはそれと同等のもので建造する場合、形成には困難は
ない。ねじれた外板（４）の効果は船首方向の非常に深
いＶセクション（図２に最もよく示す）の組み合わせを
達成し、その結果、高速時で波に対しすぐれたシーキー
ピング特性が見られ、船尾では効果の高いリフティング
面を伴う。上記外側船底外板（４）は内側船底外板
（５）とともに船体底部の船尾部に底部チャンネルを形
成し、そこでは空気／水のしぶきが制限され、船外での
しぶきおよび波を減少させる（こうして抵抗を減らし、
スピードを高める）。同時に船体下の摩擦抵抗を減ら
す。この流体力学的効果に加え、前方のチャイン（１）
と（２）の配置は、特になめらかで、チャイン（船首部
分では効果的に消失する）に壊されることのない船首外
観となっている。滑走型船体形状の改良である。
３）における上部チャイン（１）と下部チャイン（２）
の交差である。その結果、外側船底外板（４）は船首方
向で深いＶ形状から船尾方向で浅い逆Ｖ形へねじれてい
る。船が合板、アルミニウム、あるいはそれに類似した
もので建造される場合、船底外板（４）はねじれるが、
展開および構成可能な面である。ファイバーグラスある
いはそれと同等のもので建造する場合、形成には困難は
ない。ねじれた外板（４）の効果は船首方向の非常に深
いＶセクション（図２に最もよく示す）の組み合わせを
達成し、その結果、高速時で波に対しすぐれたシーキー
ピング特性が見られ、船尾では効果の高いリフティング
面を伴う。上記外側船底外板（４）は内側船底外板
（５）とともに船体底部の船尾部に底部チャンネルを形
成し、そこでは空気／水のしぶきが制限され、船外での
しぶきおよび波を減少させる（こうして抵抗を減らし、
スピードを高める）。同時に船体下の摩擦抵抗を減ら
す。この流体力学的効果に加え、前方のチャイン（１）
と（２）の配置は、特になめらかで、チャイン（船首部
分では効果的に消失する）に壊されることのない船首外
観となっている。滑走型船体形状の改良である。
【００１５】第２の重要な独自な特徴は、トランソムの
浅いＭ形状であり、船尾における内側船底外板（５）の
浅いＶ形状と外側船底外板（４）の逆向きの浅いＶ形状
とを結合して形成される。今まで唯一取り入られてきた
トランソムの形状は、様々な深さのＶ形の集まりで、時
にはトランソムで終わる細い水平中間船底外板と結合し
ているが、それは主として余分な浮力を船首に加えるた
めにある。Ｍ形トランソムは、従来の設計とは全く異な
っており、本発明の最も重要な流体力学的現象を引き起
こす特徴である。このトランソムの外板のコーナーは非
常に低い位置にあり、実際トランソムの最下部であるこ
とができる。その結果、スピードを出すとすぐにトラン
ソムの直後の水中に「みぞ（groove) 」ができる。この
みぞは水中に力学上不安定な垂直な「壁」を形成し、航
跡の中央線に向かってくずれる。適当な大きさであれ
ば、これらはくずれて、発達している「ルースターテー
ル」（トランソム波）を覆う。従来の船体ではトランソ
ム波はかなり大きく（船体より高い）、大量のエネルギ
ーを連続して吸収する結果、抵抗が大きくなる。これは
上述の流体力学的効果により、かなり減少されるか解消
され、抵抗を減少させるだけでなく、波の打ち寄せを減
少させる。これはしばしば海岸付近での規制の対象とな
っている。つまり、本発明の船型であれば海岸付近でも
合法的に高速で走行可能である。海岸浸食への影響が少
ないことに加え、商業的走行の場合（高速フェリー）で
あれば競合できない利点を提供することができる。これ
も滑走型船体形状の改良点である。
浅いＭ形状であり、船尾における内側船底外板（５）の
浅いＶ形状と外側船底外板（４）の逆向きの浅いＶ形状
とを結合して形成される。今まで唯一取り入られてきた
トランソムの形状は、様々な深さのＶ形の集まりで、時
にはトランソムで終わる細い水平中間船底外板と結合し
ているが、それは主として余分な浮力を船首に加えるた
めにある。Ｍ形トランソムは、従来の設計とは全く異な
っており、本発明の最も重要な流体力学的現象を引き起
こす特徴である。このトランソムの外板のコーナーは非
常に低い位置にあり、実際トランソムの最下部であるこ
とができる。その結果、スピードを出すとすぐにトラン
ソムの直後の水中に「みぞ（groove) 」ができる。この
みぞは水中に力学上不安定な垂直な「壁」を形成し、航
跡の中央線に向かってくずれる。適当な大きさであれ
ば、これらはくずれて、発達している「ルースターテー
ル」（トランソム波）を覆う。従来の船体ではトランソ
ム波はかなり大きく（船体より高い）、大量のエネルギ
ーを連続して吸収する結果、抵抗が大きくなる。これは
上述の流体力学的効果により、かなり減少されるか解消
され、抵抗を減少させるだけでなく、波の打ち寄せを減
少させる。これはしばしば海岸付近での規制の対象とな
っている。つまり、本発明の船型であれば海岸付近でも
合法的に高速で走行可能である。海岸浸食への影響が少
ないことに加え、商業的走行の場合（高速フェリー）で
あれば競合できない利点を提供することができる。これ
も滑走型船体形状の改良点である。
【００１６】第３の重要な独自の特徴は、平面図におい
て下部チャイン（２）が船尾方向に収束することであ
る。従来の考えでは船体ラインとチャインが船尾部では
真っ直ぐで中央線と平行であるというもっともらしい形
式を要求しいている。この考え方から離れることによ
り、高速時に船尾領域の水流に対し有利な修正を提供す
ることができる。チャイン（２）を収束させることによ
り、航跡の中央線の方向に流れが向かい、トランソム側
部に減圧域を作り、上記水の壁の崩壊効果を高める。さ
らに、得られる船体の幾何学的形状は深くない中央線Ｖ
形をなし、船尾波を小さくする。これも滑走型船体形状
の改良点を示す。
て下部チャイン（２）が船尾方向に収束することであ
る。従来の考えでは船体ラインとチャインが船尾部では
真っ直ぐで中央線と平行であるというもっともらしい形
式を要求しいている。この考え方から離れることによ
り、高速時に船尾領域の水流に対し有利な修正を提供す
ることができる。チャイン（２）を収束させることによ
り、航跡の中央線の方向に流れが向かい、トランソム側
部に減圧域を作り、上記水の壁の崩壊効果を高める。さ
らに、得られる船体の幾何学的形状は深くない中央線Ｖ
形をなし、船尾波を小さくする。これも滑走型船体形状
の改良点を示す。
【００１７】以上の特徴はある範囲の大きさとスロープ
の比率と角度に関係するが、利用できる系統だった実験
例を重ねることにより、船の大きさと速度を関数とする
パネルと角度の大きさを決める数式を定義することは可
能である。上述の流体力学的効果を高めるのに必要なも
のとして、性質上の主な特徴を以下の実施態様にに示
す。数値を定めることは、この効果を最大限に高めるこ
とにつながるにすぎない。
の比率と角度に関係するが、利用できる系統だった実験
例を重ねることにより、船の大きさと速度を関数とする
パネルと角度の大きさを決める数式を定義することは可
能である。上述の流体力学的効果を高めるのに必要なも
のとして、性質上の主な特徴を以下の実施態様にに示
す。数値を定めることは、この効果を最大限に高めるこ
とにつながるにすぎない。
【００１８】上記発明に基づいて設計建造した１２人乗
り海上タクシー（全長９．１４ｍ、幅３．２５ｍ）に２
４０ＨＰのエンジンを搭載し、３０ノットで高速走行す
ると極めて小さい引き波や波浪で走行できることを確認
した。
り海上タクシー（全長９．１４ｍ、幅３．２５ｍ）に２
４０ＨＰのエンジンを搭載し、３０ノットで高速走行す
ると極めて小さい引き波や波浪で走行できることを確認
した。
【００１９】本発明は、添付の図面によって制限されな
いが、１つの、あるいはすべての本質的特徴が以下に述
べる効果の限界内にある限り修正可能である。最内部の
船底外板のエッジが、平面図で中央線前方で始まり、船
体の長さの前方から２５〜７５％、特に中間領域３０％
に当たる中間３５〜６５％あたりで最大幅に到達するま
で外側に広がり、船尾へ延びるにつれて再び中央線方向
にカーブする船体とするのが好ましい。
いが、１つの、あるいはすべての本質的特徴が以下に述
べる効果の限界内にある限り修正可能である。最内部の
船底外板のエッジが、平面図で中央線前方で始まり、船
体の長さの前方から２５〜７５％、特に中間領域３０％
に当たる中間３５〜６５％あたりで最大幅に到達するま
で外側に広がり、船尾へ延びるにつれて再び中央線方向
にカーブする船体とするのが好ましい。
【００２０】また、上記チャインがシャープな形態だけ
でなく、丸みを帯びたラウンドとすることもできるし、
チャインを面取りしてダブルまたはマルチナックル形態
とすることもできる。更に、チャインフラットまたはビ
ルジキールを形成することも可能である。
でなく、丸みを帯びたラウンドとすることもできるし、
チャインを面取りしてダブルまたはマルチナックル形態
とすることもできる。更に、チャインフラットまたはビ
ルジキールを形成することも可能である。
【００２１】更に上記３つの主要な面に沿ってさらに別
の面が上記主要面の間にあるか、底部または側部に集中
している船体を提供することができる。即ち、船側外板
には１または２以上のナックル（張り出し部）を形成す
ることができる一方、船底外板にはプレーニングストラ
イプまたはスプレーストリップを形成することができ
る。
の面が上記主要面の間にあるか、底部または側部に集中
している船体を提供することができる。即ち、船側外板
には１または２以上のナックル（張り出し部）を形成す
ることができる一方、船底外板にはプレーニングストラ
イプまたはスプレーストリップを形成することができ
る。
【図１】本発明の船体を船首４５度方向からみた斜視図
である。
である。
【図２】上記船体の正面図である。
【図３】上記船体の側面図である。
【図４】上記船体の平面図である。
１ 上部チャイン ２ 下部チャイン ３ 船側外板 ４ 外側船底外板 ５ 内側船底外板 ６ 船体の横断セクション ７ 船体の水平セクション（水線）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 594114477 ＡＰＡＲＴＭＥＮＴ 805，1110 ＣＡ ＲＤＥＲＯ ＳＴＲＥＥＴ，ＶＡＮＣＯ ＵＶＥＲ，Ｂ．Ｃ．，ＣＡＮＡＤＡ Ｖ ６Ｇ ２Ｈ４ (56)参考文献 特開 昭50−95991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−8183（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−104897（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭49−4469（ＪＰ，Ｙ１) 特公 昭46−17609（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B63B 1/18 B63B 1/40
Claims (4)
- 【請求項１】 船首から船尾に延びる少なくとも３つの
主要な船底外板と船側外板からなる滑走型船体におい
て、 上記外板は少なくとも上記船側外板（３）と船底外板を
区分するチャイン１と上記船底外板を内側船底外板
（５）と外側船底外板（４）とに区分するチャイン２を
備え、 １）上記内側船底外板（５）は船首から船尾にかけ、そ
の船首側部分によって水を外側方に押し出すようにその
中央線から外側に広がり、その船尾側形状によって船体
下方の水圧を減少させて船尾後方に生ずるルースターテ
ール状波が小さくなるように、最大幅に到達して船尾へ
延びるにつれて中央線方向にカーブし、かつ上向きに延
び、しかもその外板の横裁断面のスロープが船首におけ
る急角度から船尾における緩角度に変化し、 ２）上記外側船底外板（４）は船首側で波切りを可能な
ように上向き外広がりで、しだいに下向きへねじれて船
尾側で下向き外広がりをなし、しかも下向きへねじれて
船尾側で下向き外広がりをなす部分が上記内側船底外板
（５）の船首側部分によって外側方に押し出された波及
びしぶきを船体下側中央に向けて案内して制限するよう
にしだいに面積を増大し、 ３）上記船側外板（３）は船首から船尾にかけてしだい
に急角度で外方向および上方向に広がり、チャインは側
面投影図で船首側で上記チャイン２が上記チャイン１の
下に位置し、船体の中央部で交差し、船尾側では上記チ
ャイン２が上記チャイン１の上に位置するように配置さ
れて船尾側両側の上記船側外板（３）及び上記外側船底
外板（４）が上記ルースターテール状波の上に誘導され
る波を形成するような形状となっていることを特徴とす
る滑走型船体。 - 【請求項２】 内側船底外板（５）のチャイン２が、平
面図で前方では中央線から始まり、船体の長さの前方か
ら２５〜７５％あたりで最大幅に到達するまで外側に広
がり、船尾へ延びるにつれて再び中央線方向にカーブす
る請求項１記載の船体。 - 【請求項３】 上記チャイン１または２がシャープでは
なく、丸みを帯びているかまたはマルチナックルとなっ
ている請求項１記載の船体。 - 【請求項４】 上記３つの主要な面に沿ってさらに別の
面が上記主要面の間にあるか、底部または側部に集中し
ている請求項１記載の船体。
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