JP5896347B2 - オーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造および船舶 - Google Patents

Description

本発明は、平水中抵抗を増加させることなく波浪中抵抗の増加を低減することができる船体構造および船舶に関する。

従来、波浪による影響の低減や粘性摩擦抵抗の低減を目的として、船体に種々の構成を用いることが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。
特許文献１には、波浪中における船体のピッチング運動低減を目的として、船側外板のリセスに揚力板を設け、その上端または下端を外方に突出可能とした構成が開示されている。また、特許文献２には、船体表面に作用する粘性摩擦抵抗を低減するマイクロバブル推進法の微小気泡として、船が航行するときに船首部前面に発生する首砕波を利用することを目的として、船首部水面下に首砕波導通路を形成した構成が開示されている。

特開平８−１１７８１号公報 特開平９−１５６５７５号公報

特許文献１に記載の揚力板は、航走中および停泊中に船のピッチングを減少することを目的として、喫水線よりも下方に設けられるものである。また、特許文献２に記載の首砕波導通路も、首砕波中の微小気泡を利用する事を目的として、喫水線よりも下方に設けられるものである。このように、波浪による影響の低減や粘性摩擦抵抗の低減を目的とした構成は、従来、船体の海面下となる位置に設けられている。しかし、波浪による影響抑制を目的とした構成を船体の海面下となる位置に設けた場合、平水中（波の無い状態）において、当該構成が抵抗を増大させる原因となる。
そこで本発明は、平水中抵抗を増加させることなく、波浪中の抵抗増加を低減できる船体構造および船舶を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造は、船舶毎の代表的な速度として設計時に設定されている航海速力によって波のない状態である平水中を走行する時に船体に生じる水面の盛り上がり位置である静的水位上昇位置の頂点より上方のみに設けたオーバーフロー入口と、前記船体の喫水以下に設けたオーバーフロー出口と、前記オーバーフロー入口と前記オーバーフロー出口との間に設けたオーバーフロー経路を備え、少なくとも前記オーバーフロー入口の一部が前記静的水位上昇位置の前記頂点よりも前方に臨むように、かつ前記オーバーフロー入口の前記船体の前後方向の入口中心を前記オーバーフロー出口の前記船体の前後方向の出口中心よりも前方に設定し、波浪を前記オーバーフロー入口から取り込み前記オーバーフロー経路を経て前記オーバーフロー出口より排出したことを特徴とする。
この構成により、船体の静的水位上昇位置より上方に達した波浪をオーバーフロー入口から取り込んで、オーバーフロー出口から排出することができる。また、入口中心を出口中心よりも前側に位置させる構成により、波浪として取り込んだ水をスムーズに排出することができる。また、少なくともオーバーフロー入口の一部を静的水位上昇位置の頂点よりも前方に設けることにより、波浪中における水位上昇位置が頂点に達する前にオーバーフロー入口から波浪を取り込むことができる。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー入口からの水の流入抵抗を前記オーバーフロー出口からの水の逆流抵抗よりも小さく設定したことを特徴とする。
この構成により、オーバーフロー入口から取り込んだ水の排出が、オーバーフロー出口からの水の逆流によって妨げられることを抑制できる。
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー経路に水の逆流防止手段を設けたことを特徴とする。
この構成により、オーバーフロー経路における水の逆流を防止できる。
請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー出口を前記オーバーフロー入口よりも細長い形状に形成し、その長手方向を前記船体の前後方向に設置したことを特徴とする。
この構成により、オーバーフロー出口から排出される水が船底の水の流れから受ける影響を抑制することができる。
請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー入口の近傍に前記波浪の上昇波を前記オーバーフロー入口内に取り込む上昇波取込手段をさらに備えたことを特徴とする。
この構成により、上昇波が上昇波取込手段の上方の船体にまで達することによる抵抗の増加を低減できる。また、上昇波が衝突する力を上昇波取込手段により船舶の推力として利用することもできる。ここで、「近傍」とは、想定される波浪の上昇波の少なくとも一部を上昇波取込手段によりオーバーフロー入口内に取り込むことができる位置をいう。
請求項６に記載の本発明は、請求項１から請求項５のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー入口を前記船体の船首部に設けたことを特徴とする
波浪の影響を最も受けやすいのは船首部であるため、オーバーフロー入口を船首部に設けることにより、波浪による抵抗増加の低減を効果的に実現することができる。
請求項７に記載の本発明は、請求項１から請求項６のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー経路に気体の供給または気体の供給および制御をする給気手段をさらに備えたことを特徴とする。
この構成により、給気手段から供給された気体をオーバーフロー出口から排出して船底に供給することができる。
請求項８に記載の本発明は、請求項１から請求項７のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー経路を通過する水のエネルギーを回収するエネルギー回収手段をさらに備えたことを特徴とする。
この構成により、オーバーフロー経路を通過する水のエネルギーを回収することができる。
請求項９に記載の本発明は、請求項１から請求項８のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造において、前記オーバーフロー経路を通過する水に高分子ポリマーを供給する高分子供給手段をさらに備えたことを特徴とする。
この構成により、高分子ポリマーを含む水を供給することができるから、オーバーフロー経路の抵抗を低減して水の流れをスムーズにすることができる。

請求項１０に記載の本発明のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船舶は、請求項１から請求項９のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造を船体付加物として実現し船体に付加したことを特徴とする。
本発明の波浪中抵抗増加低減を図った船体構造を、既存の船舶に付加することにより、既存の船舶の波浪中抵抗の増加を低減することができる。
請求項１１に記載の本発明は、請求項１０に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船舶において、前記船体の向波に対するブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１２〜０．３２の範囲内あるいは前記船体付加物を付加した状態での向波に対するブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１２〜０．３２の範囲内であることを特徴とする。
本発明の船体付加物は、船体の船首部形状を肥大させることなく既存の船舶に取り付けること、および取り付けにより船体の船首部形状を肥大させることができる。このため、ブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１２〜０．３２の範囲内である船体には、船首部形状がこの範囲内となるように船体付加物を取り付けることができる。また、ブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１２未満である船体には、船首部形状を肥大させて、０．１２〜０．３２の範囲内となるように船体付加物を取り付けることができる。
また、例えば、既存の船舶のブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１２〜０．１７程度の形状の場合、船体付加物を付加して、船体の船首部形状を肥大させてブラントネス係数を少し大きくすれば、最適な０．１８〜０．２０程度とすることができる。これにより、既存の船舶のブラントネス係数に起因する抵抗および、波浪中抵抗の増加を低減することができる。また、既存の船舶のブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１８以上である場合、船首部形状が肥大化しないように、船体付加物を付加することにより、既存の船舶の波浪中抵抗の増加を低減することができる。

請求項１２に記載の本発明のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船舶は、請求項１から請求項９のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造を備えており、向波に対するブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１２〜０．３２の範囲内の船体を備えていることを特徴とする。
向波に対するブラントネス係数Ｂ_ｆを上記の範囲とすることにより、抵抗増加を伴うことなく船舶の輸送能力を向上させることができる。

本発明の船体構造によれば、船体の静的水位上昇位置より上方に達した波浪をオーバーフロー入口から取り込んで、オーバーフロー出口からスムーズに排出することができる。また、波浪中における水位上昇位置が頂点に達する前にオーバーフロー入口から波浪を取り込むことができる。したがって、波浪中において、波面が船体の上方に到達することを抑制できる。これにより、波浪中船体運動の例えば振幅や位相差を抑制して、波浪中抵抗の増加を低減することが可能となる。また、様々な波向きの場合でも同様の効果が期待できる。
本発明は、オーバーフロー入口からの水の流入抵抗をオーバーフロー出口からの水の逆流抵抗よりも小さく設定してもよい。また、前記オーバーフロー経路に水の逆流防止手段を設けた構成としてもよい。この構成により、オーバーフロー入口からの波浪の取り込みを円滑に行い、また船体が沈み込むような運動時におけるオーバーフロー出口からの水の逆流を抑制し、波浪の影響による抵抗増加を低減することが可能となる。
本発明は、オーバーフロー出口をオーバーフロー入口よりも細長い形状に形成し、その長手方向を前記船体の前後方向に設置してもよい。この構成により、オーバーフロー出口による抵抗増加を抑制し、またオーバーフロー出口からの排水量変化を抑制し、波浪による抵抗増加低減効果を安定化することが可能となる。
本発明は、上昇波取込手段をさらに備えた構成としてもよい。この構成により、波浪中における抵抗の増加を低減すると共に、上昇波が衝突する力を上昇波取込手段により船舶の推力として利用することも可能となる。
本発明は、オーバーフロー入口を船首部に設けてもよい。この構成により、波浪による抵抗増加の低減を効果的に実現すること、および取り込んだ水の排出をスムーズに行うことや船体表面の流れを整流することが可能となる。
本発明は、給気手段を備えていてもよい。この構成により、オーバーフロー経路を用いてオーバーフロー経路自身や船体あるいは双方の、空気潤滑による抵抗低減をも実現することが可能となる。
本発明は、エネルギー回収手段を備えていてもよい。この構成により、例えば、回収したエネルギーにより発電した電気を用いて、オーバーフロー出口の逆流防止手段を制御することが可能となる。
本発明は、高分子供給手段を備えていてもよい。この構成により、オーバーフロー経路や船体あるいは双方の抵抗を低減し、オーバーフロー入口からの波浪の取り込みをスムーズに行い、高分子ポリマーによる抵抗低減をも実現することが可能となる。

本発明の船舶によれば、船体付加物により、既存の船舶の波浪中における抵抗低減を実現することが可能となる。また、船体付加物により、既存の船舶のブラントネス係数を調整して、既存の船舶のブラントネス係数に起因する抵抗をも低減することが可能となる。

本発明の船舶によれば、平水中の抵抗は増加することなく、波浪による速力低下を低減し船舶の輸送能力を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態による船体構造（例その１）を示す（ａ）要部概念側面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ’矢視部分断面図 船体を上方から見た状態を示す平面図 本発明の第１の実施形態による船体構造（例その２）を示す（ａ）要部概念側面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ’矢視部分断面図 本発明の第１の実施形態による船体構造（例その３）を示す（ａ）要部概念側面図、（ｂ）船底側から見た要部概念平面図 向波に対するブラントネス係数Ｂ_ｆと反射波に基づく抵抗増加係数Ｋ_ＡＷとの関係を示すグラフ 本発明の第１の実施形態による船体構造（例その４）を示す要部概念側面図 本発明の第２の実施形態による船体構造（例その１）を示す（ａ）要部概念側面図、（ｂ）要部概念正面図 本発明の第２の実施形態による船体構造（例その２）を示す（ａ）要部概念側面図、（ｂ）要部概念正面図 本発明の第３の実施形態による船体構造を示す要部概念側面図 本発明の第４の実施形態による船体構造を示す要部概念側面図

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態によるオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造について、以下に説明する。
図１は本実施形態による船体構造（例その１）の要部を概念的に示したものであり、（ａ）は要部概念側面図であり、（ｂ）は中心線Ａの左側が（ａ）のＢ−Ｂ’矢視部分断面図であり、右側が要部正面図である。
本実施形態による船体構造１は、船体２の静的水位上昇位置Ｃより上方に設けたオーバーフロー入口３と、船体２の喫水線Ｄ以下の喫水に設けたオーバーフロー出口４と、オーバーフロー入口３とオーバーフロー出口４との間に設けたオーバーフロー経路５を備え、波浪６としてオーバーフロー入口３から取り込んだ水を、オーバーフロー経路５を介してオーバーフロー出口４より排出する。

オーバーフロー入口３は、静的水位上昇位置Ｃの頂点ＣＰ以前の部分が船体２の前後方向におけるオーバーフロー入口３の範囲内に位置するように設けられている。また、オーバーフロー入口３の船体２の前後方向における中心である入口中心３Ｃが、オーバーフロー出口４の船体の前後方向における中心である出口中心４Ｃよりも前側すなわち船首７側に位置するように設けられている。これにより、オーバーフロー入口３から取り込んだ波浪の水をオーバーフロー出口４からスムーズに排出することができる。

オーバーフロー入口３は、静的水位上昇位置Ｃよりも上方に達した波浪６を取り込むものである。このように、オーバーフロー入口３は、静的水位上昇位置Ｃよりも上に波浪６が到達する状況における抵抗低減を目的としているから、静的水位上昇位置Ｃよりも上に設けられている。静的水位上昇位置Ｃよりも上方に到達する波浪６を取り込むことにより、波浪中における船体２の運動を抑制し、抵抗を低減することができる。
オーバーフロー入口３を静的水位上昇位置Ｃよりも下方に設けると、平水中においても、常時水が取り込まれることとなる。このため、オーバーフロー経路５内が常に満水となり、抵抗が増加する原因となる。
したがって、オーバーフロー入口３を静的水位上昇位置Ｃよりも上方に設けることにより、平水中での抵抗を増加させることなく、波浪中における抵抗を低減させることが可能となる。また、本実施形態の船体構造１は、向波中のみでなく斜波中においても、抵抗を低減させる効果がある。

静的水位上昇位置Ｃとは、平水中での船舶の走行時に生じる水面の盛り上がり位置のことである。船舶には設計時に代表的な船舶速度として航海速力が設定されている。静的水位上昇位置Ｃは、船舶毎に設定されている航海速力で平水中を走行した時に生じる水面の盛り上がり位置のことをいう。
静的水位上昇位置Ｃは、特に船首部１０において喫水線Ｄよりも上方に盛り上がり、滑らかに下降して喫水線Ｄに近づくような状態となる。より正確には、静的水位上昇位置Ｃは、船首部１０において上昇し、その後、喫水線Ｄよりも下となり、また喫水線Ｄに近づく。この変化の程度の大小は、船舶の船型により異なる。図１は、静的水位上昇位置Ｃが喫水線Ｄ付近に近づき、喫水線Ｄと略整合するまでの途中の段階を示している。

静的水位上昇位置Ｃは、船舶の種類により異なるものの、大部分の船舶において、船首部１０の喫水線Ｄから甲板までの高さの１／４以上３／４以下の範囲内である。また、上述したとおり、静的水位上昇位置Ｃは、船首部１０において徐々に高くなって頂点に達した後に低くなり、喫水線Ｄと一致した後に一旦喫水線Ｄよりも下に位置し、その後また高くなり喫水線Ｄと略整合するという、船首７（前方）から船尾８（後方）への変化を示す。ここで、静的水位上昇位置Ｃが、喫水線Ｄと略整合する前、船首部１０において徐々に高くなった後に最初に喫水線Ｄと一致する位置を終端とすると、静的水位上昇位置Ａの終端は船長の１／６以上１／４以内の範囲内であることが多い。

図２は船体２を上方から見た状態を示す平面図である。同図では、右側に船首７が位置し、左側に船尾８が位置している。船体２は、その船幅Ｗが等しい船側９、船首７側にいくにしたがって船幅Ｗが狭くなる船首部１０、および船尾８側にいくにしたがって船幅Ｗが狭くなる船尾部１１に分けることができる。
本実施形態のオーバーフロー入口３およびオーバーフロー出口４はいずれも、船首部１０に設けられている。しかし、これらを設ける位置は船首部１０に限られるものではなく、船側９、船尾部１１、船首７、あるいは船尾８に設けることもできる。
また、例えば、オーバーフロー入口３を船首部１０に設け、オーバーフロー出口４を船側あるいは船首部１０から船側９にかけて設けることとしてもよい。このように、オーバーフロー入口３および／またはオーバーフロー出口４を、船体２の複数の部位に関連して設けた構成としてもよい。

オーバーフロー出口４は、オーバーフロー入口３から取り込まれた波浪の水を排出するものである。船体２の運動により、オーバーフロー経路５内の水がオーバーフロー出口４から排出される。図１（ｂ）に示すように、オーバーフロー経路５のオーバーフロー出口４付近には、逆流防止手段として逆流防止弁１２が設けられている。本実施形態の船体構造１では、この構成により、オーバーフロー入口３からの水の流入抵抗をオーバーフロー出口４からの水の逆流抵抗よりも小さくしている。

図１（ｂ）の両矢印は、船体２が波浪６中を航行する際の船体２の上下方向の運動を示しており、Ｅが平均位置を示している。逆流防止弁１２は、船体２が平均位置Ｅより上方への運動をするときに開放される。このため、水の位置エネルギーにより、オーバーフロー経路５内の水をオーバーフロー出口４から排出することができる。また、逆流防止弁１２は、船体２が平均位置Ｅよりも下方に運動するときには閉塞される。このため、オーバーフロー経路５からオーバーフロー出口４内に水が入ることを防止できる。このように逆流防止弁１２を制御することにより、水に力を加えることなく、オーバーフロー経路５内の水を自動的に排出することが可能となる。

オーバーフロー入口３からの水の流入抵抗をオーバーフロー出口４からの水の逆流抵抗よりも小さくするための他の構成について、図３を参酌して以下に説明する。
図３は本実施形態による船体構造（例その２）の要部を概念的に示したものであり、（ａ）は要部概念側面図であり、（ｂ）は中心線Ａの左側が（ａ）のＢ−Ｂ’矢視部分断面図であり、右側が要部正面図である。
同図に示すように、逆流防止手段として、オーバーフロー経路５中に位相変更板１７を設けることとしてもよい。この構成により、オーバーフロー経路５内における水の流れを、オーバーフロー入口３からオーバーフロー出口４方向には流れやすく、オーバーフロー出口４からオーバーフロー入口３方向には流れにくくすることができる。位相変更板１７は、固定式あるいは可動式の何れの構成としてもよい。

オーバーフロー経路５における逆流を防止する逆流防止手段としては、上述した逆止弁構造（逆流防止弁１２）、羽根（ベーン）構造（位相変更板１７）の他に、単純バルブ構造と制御方式との組み合わせ等が挙げられる。また、これらの手段を組み合わせて用いることもできる。

つづいて、図４を参照して、より好ましい船体構造の構成について説明する。図４は船体構造（例その３）の要部を概念的に示したものであり、（ａ）が要部概念側面図であり、（ｂ）が船底側から見た要部概念平面図である。
同図（ａ）では、Ｃが静的水位上昇位置を示し、Ｆが波浪中における水位上昇位置を示し、Ｆ’がオーバーフロー入口を設けない場合の水位上昇位置を示している。そして、一点鎖線ＣＰは、静的水位上昇位置Ｃの頂点の船体２の前後方向における位置を示している。同図に示すように、波浪中における水位上昇位置Ｆ’のピークは、静的水位上昇位置Ｃの頂点ＣＰと略同様の位置に位置する。

図４の船体２においては、オーバーフロー入口１３が、静的水位上昇位置Ｃの頂点ＣＰよりも前方（船首７側）に設けられ、オーバーフロー出口１４が、頂点ＣＰよりも後方（船尾８側、図２参照）に設けられている。
オーバーフロー入口１３を頂点ＣＰよりも前方に設けることにより、水位上昇位置Ｆ’が頂点に達する前にオーバーフロー入口１３から波浪を取り込むことができる。この結果として、同図（ａ）に模式的に示すように、破線で示した水位上昇位置Ｆ’が低下して実線で示した水位上昇位置Ｆとなる。すなわち、オーバーフロー経路１５内のオーバーフロー入口１３からオーバーフロー出口１４への水の流れ（下方流）により、波浪中における船体２周囲の水位上昇量を低下させることができる。これにより、波浪中において船体２が受ける圧力を減少させて、抵抗低下を実現することが可能となる。

図４（ｂ）は、船底側から見た要部概念平面図を示しており、一点鎖線Ｇ、Ｈは、同図（ａ）の一点鎖線Ｇ、Ｈの高さの船体２の外形を表している。同図（ｂ）に示すように、オーバーフロー入口１３は、水面よりも上方（喫水線Ｄより上方）に設けられているから、船体２の外側への広がりが大きい。対して、オーバーフロー出口１４は水面より下方（喫水線Ｄの下）に設けられているから、船体２の外側への広がりが小さい。このため、オーバーフロー入口１３は、オーバーフロー出口１４よりも厚く大きく形成されている。また、オーバーフロー出口１４はオーバーフロー入口１３よりも細長い形状に形成されており、その長手方向が船体２の前後方向となるように設置されている。これにより、オーバーフロー出口１４から排出される排水量の分布が船体２の前後方向で変化して、オーバーフロー出口１４近傍における抵抗の変化が生じることを抑制できる。

オーバーフロー出口１４は、その断面積（水平面で切った場合の断面積）が、オーバーフロー入口１３の断面積よりも大きくなるように形成されている。これにより、オーバーフロー入口１３から取り込まれた水を、オーバーフロー出口１４からスムーズに排出することができる。したがって、オーバーフロー経路１５内に水が溜まることなくスムーズに流れ、オーバーフロー入口１３からスムーズに波浪６を取り込むことが可能となる。
また、オーバーフロー出口１４が、その長手方向が船体２の前後方向となるように設置されていることにより、横方向に設置される場合と比較して、オーバーフロー出口１４自身による抵抗増加を抑制できる。

図５は、向波に対するブラントネス係数Ｂ_ｆと反射波に基づく抵抗増加係数Ｋ_ＡＷとの関係を示すグラフである。同図に示すように、ブラントネス係数Ｂ_ｆが０．１８７以下の範囲では、ブラントネス係数０．１２で抵抗増加係数がいったんピークに達した後、０．１８７まで低下する。そして、ブラントネス係数が０．１８７以上となると、抵抗増加係数はブラントネス係数に比例して増大する。この比例する範囲においては、ブラントネス係数が０．３２のときに０．１２のときの抵抗増加係数と略同じ値となる。このため、船体２のブラントネス係数を０．１２〜０．３２の範囲内とすることにより、抵抗増加を伴うことなく船舶の輸送能力を向上させることができる。船体２のブラントネス係数が０．１２〜０．１７程度の形状の場合、船体２の船首部１０形状を肥大させてブラントネス係数を少し大きくして、０．１８〜０．２０程度とすることが好ましい。この構成により、抵抗増加係数の低下と輸送能力の向上とを同時に実現することができる。

ブラントネス係数Ｂ_ｆとは、反射波に基づく抵抗増加係数Ｋ_ＡＷに影響する係数であり、船体２における水面上の肥大度を表す係数である。抵抗増加係数Ｋ_ＡＷとブラントネス係数Ｂ_ｆとの関係は、α_１：喫水影響項および速度影響項（１+α_２）と共に以下の式（１）で示される。
Ｋ_ＡＷ＝Ｂ_ｆ・α_１・（１+α_２） ……（１）
Ｂ_ｆ ：ブラントネス係数
α_１ ：喫水影響項
（１+α_２）：速度影響項

図６は、本実施形態による船体構造（例その４）を示す要部概念側面図である。同図に示すように、オーバーフロー経路１５を通過する水のエネルギーを回収するエネルギー回収手段１６を備えた構成としてもよい。これにより、オーバーフロー経路１５における水の流れのエネルギーを回収して発電することができる。エネルギー回収手段１６としては、例えば、羽根車やプロペラなどのように、水流を回転運動に変換するものが挙げられる。エネルギー回収手段１６より得られた電気は、例えば、オーバーフロー出口１４に設けられている逆流防止弁１２操作のエネルギーを補うために用いることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図７および図８を参酌して、以下に説明する。本実施形態の船体構造は、オーバーフロー入口がステム部に設けられている点において、上述した実施形態と異なっている。上述した実施形態において説明した部材と機能が同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図７は本実施形態による船体構造（例その１）の要部を概念的に示したものであり、（ａ）は要部概念側面図であり、（ｂ）は要部正面図である。同図に示すように、オーバーフロー入口２３は、船体２２の船首７の稜線部分であるステム部に設けられている。このため、波浪中において、船首７付近の波浪６をオーバーフロー入口２３に取り込むことができるから、水位上昇を抑制して、船体２２の受ける抵抗を抑制することが可能である。

図８は、本実施形態による船体構造（例その２）の要部を概念的に示したものであり、（ａ）は要部概念側面図であり、（ｂ）は要部正面図である。同図には、オーバーフロー入口２３の近傍に波浪６の上昇波をオーバーフロー入口２３に取り込む上昇波取込手段２４を備えている構成を示している。
上昇波取込手段２４を設けることにより、上昇波が上昇波取込手段の上方の船体にまで達することによる抵抗の増加を低減できる。これに加えて、上昇波がぶつかるときに上昇波取込手段２４に加えられる力を、推力として用いることもできる。

上昇波取込手段２４は、前（船首７）側が後（船尾８）側よりも下方となるよう構成されている、オーバーフロー入口２３への対向面を備えている。このため、波浪６により上昇波取込手段２４に加えられた力を、図８（ａ）に太線で囲んだ白抜き矢印で示すように、船体２２の推進力として利用することができる。

本実施形態では、船体２２と一体として、オーバーフロー入口２３に覆い被さる上昇波取込手段２４を設けた構成について説明した。しかし、上昇波取込手段２４はこれに限られるものではなく、船体と一体でない庇状の付加物やステップとして構成してもよい。また、ステム部以外に取り付けられたオーバーフロー入り口に取り付けることとしてもよい。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図９を参酌して、以下に説明する。本実施形態の船体構造は、オーバーフロー経路に気体の供給または気体の供給および制御をする給気手段が設けられている点において、上述した実施形態と異なっている。上述した実施形態において説明した部材と機能が同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図９は本実施形態による船体構造を示す要部概念側面図であり、（ａ）が気泡流吹出口３３を備えた船体構造３１を示し、（ｂ）が気泡流吹出口３３の代わりに複数の気泡発生装置３４を備えた船体構造３２を示している。
オーバーフロー経路５に気泡流吹出口３３および／または気泡発生装置３４を設けることにより、水の流れを用いて船底のオーバーフロー出口４まで気泡を到達させることができる。このように、オーバーフロー経路５の下方流を用いることにより、気泡流を船底まで送る動力を節約して、気体潤滑による抵抗低減を実現することができる。

このように気泡を船底に流すことにより、オーバーフロー経路５の抵抗低減のみならず船体の抵抗低減を実現できる。また、気泡流吹出口３３および／または気泡発生装置３４をオーバーフロー出口４近傍に設けた場合は、船体の抵抗低減を主に図ることができる。

気泡流吹出口３３や気泡発生装置３４により、オーバーフロー経路５への供給または気体の供給および制御を行う手段としては、例えば、ブロアーやポンプによって空気を取り込むものや、過給機の圧縮空気を利用するもの、気液せん断法により気泡を発生させるものが挙げられる。ここで、気液せん断法とは、渦流をつくって、この中に気体を巻き込み、インペラーやベーンにより気体を切断・粉砕することにより気泡を発生させる方法をいう。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について、図１０を参酌して、以下に説明する。本実施形態の船体構造は、オーバーフロー経路を通過する水に高分子ポリマーを供給する高分子供給手段が設けられている点において、上述した実施形態と異なっている。上述した実施形態において説明した部材と機能が同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１０は本実施形態による船体構造４１を示す要部概念側面図である。同図に示すように、船体構造４１には、オーバーフロー経路５のオーバーフロー入口３付近に高分子供給手段４２が設けられている。この高分子供給手段４２により、オーバーフロー入口３から取り込まれた水に高分子ポリマーを供給することにより、オーバーフロー経路５内を流れる水の摩擦抵抗を減少させることができる（トムズ効果）。
トムズ効果により、最大７０％もの摩擦抵抗を減少させることができる。このため、オーバーフロー入口３からオーバーフロー出口４への水の流れをスムーズにして、オーバーフロー入口３から波浪６（図１参照）を取り込む効率が向上する。

高分子供給手段４２としては、例えば、微量の高分子ポリマーを放出する高分子放出孔を設ける構成や、高分子溶出塗料によりオーバーフロー経路５内の一部または前部を塗装して、高分子溶出塗料から高分子ポリマーを溶出させる構成などが考えられる。

高分子供給手段４２から高分子ポリマーを供給することにより、オーバーフロー経路５の抵抗低減のみならず船体の抵抗低減を実現できる。また、高分子供給手段４２をオーバーフロー出口４近傍に設けた場合は、船体の抵抗低減を主に図ることができる。

上述した各実施形態の船体構造は、船体付加物として既存の船舶の船体に付加することもできる。これにより、波浪中における既存の船舶の抵抗低減を実現することが可能となる。

本発明は、コンテナ船をはじめ、油タンカー、ＬＮＧ船、又はＬＰＧ船などの船舶に広く適用できるものである。また、本発明の船体構造を船舶の建造時に設けることも、既存の船舶に後付で設けることも可能である。

１、２１、３１、３２、４１ 船体構造
２、２２、４２ 船体
３、１３、２３ オーバーフロー入口
３Ｃ 入口中心
４、１４ オーバーフロー出口
４Ｃ 出口中心
５、１５ オーバーフロー経路
６ 波浪
１０ 船首部
１２ 逆流防止弁（逆流防止手段）
１６ エネルギー回収手段
１７ 位相変更板（逆流防止手段）
２４ 上昇波取込手段
３３ 気泡流吹出口（給気手段）
３４ 気泡発生装置（給気手段）
４３ 高分子供給手段
Ｃ 静的水位上昇位置
ＣＰ 頂点（静的水位上昇位置の頂点）
Ｄ 喫水線
Ｗ 船幅

Claims (12)

1. 船舶毎の代表的な速度として設計時に設定されている航海速力によって波のない状態である平水中を走行する時に船体に生じる水面の盛り上がり位置である静的水位上昇位置の頂点より上方のみに設けたオーバーフロー入口と、
   前記船体の喫水以下に設けたオーバーフロー出口と、
   前記オーバーフロー入口と前記オーバーフロー出口との間に設けたオーバーフロー経路を備え、少なくとも前記オーバーフロー入口の一部が前記静的水位上昇位置の前記頂点よりも前方に臨むように、かつ前記オーバーフロー入口の前記船体の前後方向の入口中心を前記オーバーフロー出口の前記船体の前後方向の出口中心よりも前方に設定し、波浪を前記オーバーフロー入口から取り込み前記オーバーフロー経路を経て前記オーバーフロー出口より排出したことを特徴とするオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
2. 前記オーバーフロー入口からの水の流入抵抗を前記オーバーフロー出口からの水の逆流抵抗よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
3. 前記オーバーフロー経路に水の逆流防止手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
4. 前記オーバーフロー出口を前記オーバーフロー入口よりも細長い形状に形成し、その長手方向を前記船体の前後方向に設置したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
5. 前記オーバーフロー入口の近傍に前記波浪の上昇波を前記オーバーフロー入口内に取り込む上昇波取込手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
6. 前記オーバーフロー入口を前記船体の船首部に設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
7. 前記オーバーフロー経路に気体の供給または気体の供給および制御をする給気手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
8. 前記オーバーフロー経路を通過する水のエネルギーを回収するエネルギー回収手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
9. 前記オーバーフロー経路を通過する水に高分子ポリマーを供給する高分子供給手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造。
10. 請求項１から請求項９のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造を船体付加物として実現し船体に付加したことを特徴とするオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船舶。
11. 前記船体の向波に対するブラントネス係数Ｂｆが０．１２〜０．３２の範囲内あるいは前記船体付加物を付加した状態での向波に対するブラントネス係数Ｂｆが０．１２〜０．３２の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船舶。
12. 請求項１から請求項９のうちの１項に記載のオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船体構造を備えており、
    向波に対するブラントネス係数Ｂｆが０．１２〜０．３２の範囲内の船体を備えていることを特徴とするオーバーフロー方式による波浪中抵抗増加低減を図った船舶。