WO2013005671A1 - 船舶の風圧抵抗低減構造 - Google Patents
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B15/00—Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
Definitions
- the present invention relates to a structure for reducing wind pressure resistance of a ship.
- wing part protrudes from the residential area in the ship width direction, and this wing part also receives wind resistance.
- Patent Document 1 describes a belt-like plate 8 protruding from a dodger 2 (wing part), and Patent Document 2 describes a current plate 18 attached to the wing part.
- Patent Document 3 describes a corner cut portion 10 formed in the dodger 2
- Patent Document 4 describes a projecting front surface of the dodger 3 in a horizontal semi-cylindrical shape.
- FIG. 6 is a side view showing the ship
- FIG. 7 is a front view showing the residential area of the ship
- FIG. It is a side view which shows a residential area.
- a residential area 3 having a wheelhouse and a sailor's room is installed on the upper deck of the ship 100.
- wings 2 and 2 project toward the port and starboard.
- columnar support portions 1 and 1 are installed between the wing portions 2 and 2 and the upper deck.
- or FIG. 8 is set as the structure which has arrange
- such a support portion is often provided not only for a large vessel but also for a vessel having a tower-type residential area in which the width of the main body of the residential area is reduced to reduce the frontal area in order to enhance the energy saving effect.
- the wind pressure resistance that the support part receives from the front during navigation of the ship is large, which causes an increase in fuel consumption, and not only the wing part but also the support part receives wind pressure resistance. It is also necessary to reduce
- Patent Document 1 to Patent Document 4 are intended to reduce the wind pressure resistance of the wing portion, and cannot reduce the wind pressure resistance of the support portion.
- This invention solves the said conventional subject, and provides the wind pressure resistance reduction structure of a ship which reduces effectively the wind pressure resistance of the ship which has a wing part and a support part.
- the wind pressure resistance reducing structure for a ship of the invention according to claim 1 is a wind pressure resistance reducing structure for a ship having a wing portion protruding in a ship width direction from a residential area and a columnar support portion for supporting the wing portion from below. Along with the vertical direction on the front side of the support part, a long box-like support part appendage is attached to reduce the wind pressure resistance received by the support part during navigation. .
- the invention according to claim 2 is the wind pressure resistance reduction structure for a ship according to claim 1, wherein the support part appendage is a long box-like body having a narrower width than the support part. Is attached so that a step is formed at the left and right edge portions on the front side of the support portion.
- the invention according to claim 3 is the wind pressure resistance reduction structure for a ship according to claim 1, wherein the support part appendage is a long box-like body having the same width as the support part, and is inclined on both sides in the longitudinal direction. A surface is formed.
- a wind pressure resistance reducing structure for a ship is a wind pressure resistance reducing structure for a ship having a wing portion protruding in a ship width direction from a residential area and a columnar support portion for supporting the wing portion from below.
- a support part appendage of a long box-like body is attached to reduce the wind pressure resistance received by the support part during navigation, and the front side of the wing part
- a wing part appendage of a long box-like body is attached along the horizontal direction on the side to reduce the wind pressure resistance received by the wing part during navigation.
- the invention according to claim 5 is the wind pressure resistance reduction structure for a ship according to claim 4, wherein the support part appendage is a long box-like body having a narrower width than the support part.
- the wing part appendage is a long box-like body having a narrower width than the wing part, and the wing part appendage is attached to the wing part. It is attached so that a level
- the invention according to claim 6 is the wind pressure resistance reducing structure of the ship according to claim 4, wherein the support part appendage is a long box-like body having the same width as the support part, and is inclined on both sides in the longitudinal direction.
- the wing part appendage is a long box-like body having the same width as the wing part, and inclined surfaces are formed on both sides in the longitudinal direction.
- a long box-shaped support part appendage is attached along the vertical direction on the front side of the support part to reduce the wind pressure resistance received by the support part during navigation. ing. Therefore, for example, like a large tanker or a large bulk carrier, the wind pressure resistance of a ship having a wing portion that protrudes in the width direction of the ship from the residential area and a columnar support portion that supports the wing portion from below is effectively reduced. be able to.
- the support part attachment to be attached is a long box-like body, the structure is simple and can be easily formed and attached. Moreover, not only a new ship but also a ship already in service can be easily attached.
- the support part appendage is a long box-like body having a narrower width than the support part, and the support part appendage is stepped at the left and right edges on the front side of the support part.
- a support part addition is a long box-shaped body of the same width as a support part, and the inclined surface is formed in the both sides of a longitudinal direction, a support part is at the time of navigation.
- the wind pressure resistance to be received can be reduced by the inclined surface.
- the support part addition thing of a elongate box-shaped body is attached, and the wind pressure resistance which a support part receives at the time of navigation is reduced. It has become.
- a wing part addition of a long box-like body is attached to reduce the wind pressure resistance received by the wing part during navigation. Therefore, for example, like a large tanker or a large bulk carrier, the wind pressure resistance of a ship having a wing portion that protrudes in the width direction of the ship from the residential area and a columnar support portion that supports the wing portion from below is effectively reduced. be able to.
- the support part addition and the wing part addition to be attached are long box-like bodies, the structure is simple and can be easily formed and attached. Moreover, not only a new ship but also a ship already in service can be easily attached.
- a support part addition is a elongate box-shaped body with a width
- the wing part appendage is a long box-like body having a narrower width than the wing part, and the wing part appendage is attached so that there is a step at the upper and lower edges on the front side of the wing part. The wind pressure resistance received by can be reduced by the cornering effect of the step.
- a support part addition thing is a long box-shaped body of the same width as a support part, and the inclined surface is formed in the both sides of a longitudinal direction, a support part is at the time of navigation.
- the wind pressure resistance to be received can be reduced by the inclined surface.
- the wing part appendage is a long box-like body having the same width as the wing part, and inclined surfaces are formed on both sides in the longitudinal direction, the wind pressure resistance received by the wing part during navigation should be reduced by the inclined surface. Can do.
- the wind pressure resistance reduction structure of a ship which reduces effectively the wind pressure resistance of the ship which has a wing part and a support part can be provided.
- FIG. 2A is an enlarged sectional view taken along line XX
- FIG. 2B is an enlarged sectional view taken along line YY. It is a cross-sectional view showing an appendage.
- It is a front view which shows an addition thing.
- It is a side view which shows a ship. It is a front view which shows the residential area of a ship. It is a side view which shows the residence area of a ship.
- FIG. 1 is a front view showing a residential area 3 of the ship according to the wind pressure resistance reducing structure of the ship according to the present embodiment
- FIG. 2 is a side view showing the residential area 3.
- 3 are (a) an XX enlarged sectional view and (b) a YY enlarged sectional view of FIG.
- a residential area 3 having a wheelhouse and a sailor's room is installed on the upper deck of the ship 100.
- wings 2 and 2 project toward the port and starboard.
- columnar support portions 1 and 1 are installed between the wing portions 2 and 2 and the upper deck.
- a support part appendage 10 is attached to the front side of the support part 1 (the side that receives wind pressure during vessel navigation).
- the support portion appendage 10 is attached between the vicinity of the upper end portion and the vicinity of the lower end portion along the vertical direction of the support portion 1.
- the support part appendage 10 is a long box-like body, and its width is slightly narrower than the width of the support part 1. And as shown to Fig.3 (a), the support part addition 10 is attached to the position which leaves the both right and left sides of the width direction of the support part 1 left. Thereby, a level
- a wing part appendage 20 is attached to the front side of the wing part 2 (the side that receives wind pressure during vessel navigation).
- the wing part appendage 20 is attached between the vicinity of the base end part and the vicinity of the front end part along the horizontal direction of the wing part 2.
- the wing part appendage 20 is a long box-like body, and its width is slightly narrower than the width of the wing part 2. And as shown in FIG.3 (b), the wing part addition 20 is attached to the position which leaves the upper and lower sides of the width direction of the wing part 2 left. Thereby, a level
- the members of the support part appendage 10 and the wing part appendage 20 it is preferable to use a member having a specific gravity smaller than iron, which is a member constituting most of the ship, such as FRP (fiber reinforced plastic).
- FRP fiber reinforced plastic
- the method with few new weight loads, such as a bolt connection is preferable.
- the structural design is performed in consideration of the natural frequency in advance. Therefore, it is possible to make it difficult to change the vibration characteristics by using a lightweight member.
- the support part appendage 10 and the wing part appendage 20 shown in FIG. 1 to FIG. 3 have a rectangular cross-sectional shape, but it is only necessary to reduce the wind pressure resistance received during navigation. Various cross-sectional shapes are possible as shown.
- FIG. 4 shows the support part appendage 10, but the same applies to the wing part appendage 20.
- support part additions 10 a 1 , 10 b 1 , 10 c 1 , 10 d 1 , and 10 e 1 shown on the left side are clogged to the inside
- support part additions 10 a 2 , shown on the right side, 10b 2 , 10c 2 , 10d 2 , and 10e 2 are those in which the inside is hollow. Further weight reduction can be achieved by making the inside hollow like the support part addition shown on the right side.
- step difference arises in the right-and-left edge part A and B of the front side of the support part 1, and the wind pressure resistance received at the time of ship navigation is reduced by the cornering effect of a level
- FIG. 4 (c) has a flat kamaboko shape with a cross-sectional shape of the top surface, and the width thereof is the same as the width of the support portion 1.
- FIG. And the R-shaped inclined surface is formed in the both sides of the longitudinal direction of an appendage, and the wind pressure resistance received at the time of ship navigation is reduced by an inclined surface.
- the adduct 10d shown in FIG. 4D has a flat kamaboko shape with a cross-sectional shape that is flat on both sides, and its width is slightly narrower than the width of the support portion 1.
- step difference arises in the right-and-left edge part A and B of the front side of the support part 1, and the wind pressure resistance received at the time of ship navigation is reduced by the cornering effect of a level
- the wind pressure resistance reduction effect by the swelling of the upper surface can also be expected.
- FIG. 4 (e) has a dome-shaped cross section, and the width thereof is the same as the width of the support portion 1.
- FIG. And the R-shaped inclined surface is formed in the both sides of the longitudinal direction of an appendage, and the wind pressure resistance received at the time of ship navigation is reduced by an inclined surface. Moreover, the wind pressure resistance reduction effect by the swelling of the upper surface can also be expected.
- the support part appendage 10 and the wing part appendage 20 can be constituted by a plurality of units.
- a support part appendage 10 shown in FIG. 5A is composed of a plurality of support part appendage units 11.
- the wing part appendage 20 shown in FIG. 5B is composed of a plurality of wing part appendage units 21.
- the wing part appendage is a long box-like body narrower than the wing part as shown in FIGS. 1 to 3, and has a length slightly shorter than the wing part.
- the support part appendage is a long box-like body narrower than the support part, and has a slightly shorter length than the support part.
- the sizes of the wing part appendage and the support part appendage are as follows. Wing part adjunct: width 20mm, length 252mm, thickness 10mm Support part addition: width 16mm, length 216mm, thickness 5mm
- Table 1 shows the results of the wind tunnel experiment.
- the horizontal axis indicates the wind direction (degrees)
- the wind pressure resistance coefficient (Cfx) is a numerical value obtained by the following mathematical formula.
- Cfx Fx / ⁇ (1/2) ⁇ V 2 S ⁇
- Fx Fluid force in the x-axis direction
- ⁇ Air density
- V Wind speed
- the wind pressure resistance coefficient decreased in the half range of the wind direction from 0 to 40 degrees in “with additive” than in “without additive”, and an effect of reducing wind pressure resistance was seen.
- the reduction effect is about 10% at a wind direction of 0 degrees (however, it is a reduction effect for the residential area alone and not 10% for the entire hull).
- a support portion appendage 10 having a long box-like body is attached along the vertical direction on the front side of the support portion 1 so that the support portion 1 receives during navigation. Wind pressure resistance is reduced. Furthermore, along the horizontal direction of the front side of the wing part 2, the wing part addition 20 of a long box-shaped body is attached, and the wind pressure resistance which the wing part 2 receives at the time of navigation is reduced. Therefore, for example, like a large tanker or a large bulk carrier, the wind pressure resistance of the ship 100 having the wing part 2 protruding in the width direction of the ship from the residential area 3 and the columnar support part 1 supporting the wing part 2 from below is obtained.
- the support part addition 10 and the wing part addition 20 to be attached are long box-like bodies, the structure is simple and can be easily formed and attached. Moreover, not only a new ship but also a ship already in service can be easily attached.
- the support part appendage 10 when the support part appendage 10 is a long box-like body having a narrower width than the support part 1, the support part appendage 10 has steps A and B at the left and right edges on the front side of the support part 1. By attaching, the wind pressure resistance which the support part 1 receives at the time of navigation can be reduced by the corner cutting effect of the steps A and B.
- the wing part appendage 20 when the wing part appendage 20 is a long box-like body narrower than the wing part 2, the wing part appendage 20 has steps C and D at the upper and lower edges on the front side of the wing part 2. By attaching, the wind pressure resistance which the wing part 2 receives at the time of navigation can be reduced by the corner cutting effect of the steps C and D.
- the support part appendage 10 is a long box-like body having the same width as the support part 1 and inclined surfaces are formed on both sides in the longitudinal direction
- the wind pressure resistance received by the support part 1 during navigation is expressed by the inclined surface. Can be reduced.
- the wing part appendage 20 is a long box-like body having the same width as the wing part 2 and inclined surfaces are formed on both sides in the longitudinal direction, the wind pressure resistance received by the wing part 2 during navigation is Can be reduced.
- the wind pressure resistance reduction structure of the ship which concerns on this embodiment, the wind pressure resistance reduction structure of a ship which reduces effectively the wind pressure resistance of the ship which has the wing part 2 and the support part 1 can be provided. .
- the long box-like body used as the support part appendage 10 and the wing part appendage 20 is not limited to the cross-sectional shape shown in FIG. 4 as long as the wind pressure resistance received during navigation can be reduced.
- the flow field of air around the support part and the wing part is rectified, and the effect of reducing the vibration of the ship can be expected.
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Abstract
ウィング部とサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供する。 居住区３から船幅方向に突出するウィング部２と、ウィング部２を下方から支持する柱状のサポート部１とを有する船舶１００の風圧抵抗低減構造であって、サポート部１の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物１０を取り付けて、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を低減する。サポート部付加物１０はサポート部１よりも幅の狭い長尺箱状体であって、サポート部付加物１０をサポート部１の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付ける。
Description
本発明は、船舶の風圧抵抗低減構造に関するものである。
従来、タンカーやバルクキャリア等の船舶には、船体の上甲板上に操舵室や船員の居室等を有する居住区が設置されている。この居住区は、船舶航行時に正面からの風圧抵抗を受けるため、燃費の増加要因となっている。また、居住区から船幅方向には、Ｂｒｉｄｇｅ Ｗｉｎｇ（以下、「ウィング部」という。）が突出しており、このウィング部も風圧抵抗を受ける。
これに対して、ウィング部の風圧抵抗を低減させる発明が開示されている。例えば、特許文献１には、ドジャー２（ウィング部）に突設された帯状プレート８が記載されており、特許文献２には、ウィング部に取り付けられた整流板１８が記載されている。また、特許文献３には、ドジャー２に形成された隅切り部１０が記載されており、特許文献４には、ドジャー３の前面を横半円筒状に突出させたものが記載されている。
一方、ＣＡＰＥ（Ｃａｐｅｓｉｚｅ：ケープサイズの大型船）、ＶＬＣＣ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｕｄｅ Ｃａｒｒｉｅｒ：大型タンカー）、ＶＬＯＣ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｏｒｅ Ｃａｒｒｉｅｒ：大型ばら積み船）等の大型船舶においては、船幅が広くなるためウィング部が長くなり、ウィング部を下方から支持するための柱状のサポート部が設置されることが多い。図６乃至図８は、このようなサポート部を有する従来の大型船舶を示すものであり、図６は船舶を示す側面図、図７は船舶の居住区を示す正面図、図８は船舶の居住区を示す側面図である。
船舶１００の上甲板上には、操舵室や船員の居室等を有する居住区３が設置されている。居住区３から船幅方向には、左舷及び右舷に向けて、ウィング部２，２が突出している。また、ウィング部２，２を下方から支持するために、ウィング部２，２と上甲板上との間には、柱状のサポート部１，１が設置されている。図６乃至図８に示したサポート部は、２本の柱状部材を脚立のような八の字に配置した構成としているが、このような構成に限らずその形状は様々である。
なお、大型船舶に限らず、省エネ効果を高めようと居住区本体の横幅を狭めて正面の面積を小さくしたタワー型の居住区を有する船舶においても、このようなサポート部を設けることが多い。
しかしながら、ウィング部に加えてサポート部を有する船舶においては、船舶航行時にサポート部が正面から受ける風圧抵抗が大きく、燃費の増加要因となっており、ウィング部だけではなく、サポート部が受ける風圧抵抗についても低減する必要がある。
これに対し、特許文献１乃至特許文献４に記載された発明は、ウィング部の風圧抵抗の低減を目的としたものであり、サポート部の風圧抵抗を低減することはできない。
また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても、ウィング部とサポート部の風圧抵抗を低減する必要がある。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ウィング部とサポート部を有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供するものである。
請求項１に係る発明の船舶の風圧抵抗低減構造は、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明の船舶の風圧抵抗低減構造は、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにし、前記ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時に前記ウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付け、前記ウィング部付加物が前記ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記ウィング部付加物を前記ウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造において、前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されており、前記ウィング部付加物が前記ウィング部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
また、請求項２に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部付加物をサポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。
また、請求項３に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
また、請求項４に係る発明によれば、サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。さらに、ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区から船幅方向に突出するウィング部と、ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物及びウィング部付加物は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
また、請求項５に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部付加物をサポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。さらに、ウィング部付加物がウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、ウィング部付加物をウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けることにより、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減することができる。
また、請求項６に係る発明によれば、サポート部付加物がサポート部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にサポート部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。さらに、ウィング部付加物がウィング部と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されているので、航行時にウィング部が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
以上、本発明によれば、ウィング部とサポート部とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供することができる。
次に、図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造について説明する。図１は、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、船舶の居住区３を示す正面図であり、図２は、居住区３を示す側面図である。また図３は、図１の（ａ）Ｘ－Ｘ拡大断面図、（ｂ）Ｙ－Ｙ拡大断面図である。
船舶１００の上甲板上には、操舵室や船員の居室等を有する居住区３が設置されている。居住区３から船幅方向には、左舷及び右舷に向けて、ウィング部２，２が突出している。また、ウィング部２，２を下方から支持するために、ウィング部２，２と上甲板上との間には、柱状のサポート部１，１が設置されている。図１及び図２に示したサポート部は、２本の柱状部材を脚立のような八の字に配置した構成としているが、このような構成に限らずその形状は様々である。
サポート部１の正面側（船舶航行時に風圧を受ける側）には、サポート部付加物１０が取り付けられている。サポート部付加物１０は、サポート部１の上下方向に沿って、上端部付近から下端部付近までの間に取り付けられている。
また、サポート部付加物１０は長尺箱状体であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、図３（ａ）に示すように、サポート部１の幅方向の左右両側を残すような位置に、サポート部付加物１０を取り付けてある。これにより、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧に対して、隅切り効果を奏するようになっている。なお、後述するように付加物の横断面形状によっては、サポート部付加物１０の幅をサポート部１の幅と同一にすることもできる。
一方、ウィング部２の正面側（船舶航行時に風圧を受ける側）には、ウィング部付加物２０が取り付けられている。ウィング部付加物２０は、ウィング部２の水平方向に沿って、基端部付近から先端部付近までの間に取り付けられている。
また、ウィング部付加物２０は長尺箱状体であり、その幅はウィング部２の幅よりも若干狭くなっている。そして、図３（ｂ）に示すように、ウィング部２の幅方向の上下両側を残すような位置に、ウィング部付加物２０を取り付けてある。これにより、ウィング部２の正面側の上下縁部Ｃ，Ｄに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧に対して、隅切り効果を奏するようになっている。なお、後述するように付加物の横断面形状によっては、ウィング部付加物２０の幅をウィング部２の幅と同一にすることもできる。
サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０の部材としては、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等、船舶の大部分を構成する部材である鉄よりも比重の小さい部材を用いることが好ましい。また、取り付け方法としては、ボルト接続等、新たな重量負荷が少ない方法が好ましい。一般的に、ウィング部やサポート部は、プロペラやエンジンの回転数と共振して振動が発生しやすいため、予め固有振動数を熟考の上、構造設計が行われている。従って、軽量な部材を用いることにより、振動特性を変化させにくくすることができる。
なお、図１乃至図３に示したサポート部付加物１０及びウィング部付加物２０は、横断面形状が長方形であるが、航行時に受ける風圧抵抗を低減することができればよいので、例えば図４に示すように様々な横断面形状とすることが可能である。図４はサポート部付加物１０を示したものであるが、ウィング部付加物２０についても同様である。
また、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０の長尺箱状体は、内側に空洞がないものと空洞があるもののいずれも用いることができる。図４のうち、左側に示したサポート部付加物１０ａ１，１０ｂ１，１０ｃ１，１０ｄ１，１０ｅ１は、内側まで部材が詰まったものであり、右側に示したサポート部付加物１０ａ２，１０ｂ２，１０ｃ２，１０ｄ２，１０ｅ２は内側を空洞にしたものである。右側に示したサポート部付加物のように内側を空洞にすることでさらなる軽量化を図ることができる。
図４（ａ）の付加物１０ａは、横断面形状が長方形であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減するようになっている。
図４（ｂ）の付加物１０ｂは、横断面形状が台形であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側が面取りされるように傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。
図４（ｃ）の付加物１０ｃは、横断面形状が上面の平らなかまぼこ型であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側にＲ形状の傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。
図４（ｄ）の付加物１０ｄは、横断面形状が両側面の平らなかまぼこ型であり、その幅はサポート部１の幅よりも若干狭くなっている。そして、サポート部１の正面側の左右縁部Ａ，Ｂに段差が生じて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を段差の隅切り効果により低減するようになっている。また、上面の膨らみによる風圧抵抗低減効果も期待できる。
図４（ｅ）の付加物１０ｅは、横断面形状がドーム型であり、その幅はサポート部１の幅と同一になっている。そして、付加物の長手方向の両側にＲ形状の傾斜面が形成されて、船舶航行時に受ける風圧抵抗を傾斜面により低減するようになっている。また、上面の膨らみによる風圧抵抗低減効果も期待できる。
なお、図４（ａ）の付加物１０ａは、他の付加物１０ｂ～１０ｅよりも、風圧抵抗低減効果の点では劣るものと考えられるが、構造が最も単純であるため、製造コスト、重量、取付作業負担の点では優れているものと考えられる。
また、図５に示すように、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０を複数のユニットから構成することもできる。図５（ａ）に示すサポート部付加物１０は、複数のサポート部付加物ユニット１１から構成されている。また図５（ｂ）に示すウィング部付加物２０は、複数のウィング部付加物ユニット２１から構成されている。これにより、取り付け作業が容易になるとともに、様々な長さのサポート部やウィング部に対応することができる。
以下、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造による、風洞実験の結果ついて説明する。実験では、ウィング部とサポート部とを有する船舶の居住区部分の模型（実船寸法の１／５０）を使用し、風向を変化させながら船体前後方向の流体力を計測して、付加物の有無による風圧抵抗係数の違いを算出した。
ウィング部付加物は、図１乃至図３に示すような、ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、ウィング部よりも若干短い長さとした。同様にサポート部付加物は、サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であり、サポート部よりも若干短い長さとした。ウィング部付加物及びサポート部付加物の大きさは、それぞれ以下の通りである。
ウィング部付加物：幅２０ｍｍ、長さ２５２ｍｍ、厚み１０ｍｍ
サポート部付加物：幅１６ｍｍ、長さ２１６ｍｍ、厚み５ｍｍ
ウィング部付加物：幅２０ｍｍ、長さ２５２ｍｍ、厚み１０ｍｍ
サポート部付加物：幅１６ｍｍ、長さ２１６ｍｍ、厚み５ｍｍ
表１に、風洞実験の結果を示す。表１において、横軸は風向（度）を示し、縦軸は風圧抵抗係数（Ｃｆｘ）を示している。なお、風向（度）は、船体前後方向（ｘ軸）に対する角度を示している（０度＝正面向かい風）。また、風圧抵抗係数（Ｃｆｘ）は、以下の数式により求められた数値である。
Ｃｆｘ＝Ｆｘ／｛（１／２）ρＶ２Ｓ｝
Ｆｘ：ｘ軸方向の流体力
ρ ：空気密度
Ｖ ：風速
Ｓ ：代表面積（投影面積）
Ｃｆｘ＝Ｆｘ／｛（１／２）ρＶ２Ｓ｝
Ｆｘ：ｘ軸方向の流体力
ρ ：空気密度
Ｖ ：風速
Ｓ ：代表面積（投影面積）
表１に示すように、「付加物あり」の方が、「付加物なし」よりも、風向０～４０度の半範囲において風圧抵抗係数が減少し、風圧抵抗低減効果が見られた。低減効果は風向０度において約１０％である（ただし、居住区単体の低減効果であり、船体全体について１０％低減されるわけではない）。
本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造によれば、サポート部１の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物１０を取り付けて、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。さらに、ウィング部２の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物２０を取り付けて、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を低減するようになっている。従って、例えば大型タンカーや大型ばら積み船のように、居住区３から船幅方向に突出するウィング部２と、ウィング部２を下方から支持する柱状のサポート部１とを有する船舶１００の風圧抵抗を効果的に低減することができる。また、取り付けるサポート部付加物１０及びウィング部付加物２０は長尺箱状体であるので、構造が単純であり容易に形成して取り付けることができる。また、新造船に限らず、既に就航している船舶についても容易に取り付けることができる。
また、サポート部付加物１０がサポート部１よりも幅の狭い長尺箱状体である場合、サポート部付加物１０をサポート部１の正面側の左右縁部に段差Ａ，Ｂが生じるように取り付けることにより、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を段差Ａ，Ｂの隅切り効果により低減することができる。さらに、ウィング部付加物２０がウィング部２よりも幅の狭い長尺箱状体である場合、ウィング部付加物２０をウィング部２の正面側の上下縁部に段差Ｃ，Ｄが生じるように取り付けることにより、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を段差Ｃ，Ｄの隅切り効果により低減することができる。
また、サポート部付加物１０がサポート部１と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されている場合、航行時にサポート部１が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。さらに、ウィング部付加物２０がウィング部２と同一幅の長尺箱状体であり、長手方向の両側に傾斜面が形成されている場合、航行時にウィング部２が受ける風圧抵抗を傾斜面により低減することができる。
以上、本実施形態に係る船舶の風圧抵抗低減構造によれば、ウィング部２とサポート部１とを有する船舶の風圧抵抗を効果的に低減する、船舶の風圧抵抗低減構造を提供することができる。
なお、サポート部付加物１０及びウィング部付加物２０として用いる長尺箱状体は、航行時に受ける風圧抵抗を低減することができれば、図４に示す横断面形状に限定されるものではない。
また、本実施形態においては、サポート部１とウィング部２の両方に付加物を取り付けたが、どちらか一方に取り付けても風圧抵抗を低減することは可能である。ただし、両方に取り付けることが好ましい。
また、サポート部１やウィング部２の風圧抵抗を低減することにより、サポート部やウィング部周りの空気の流場が整流されて、船舶の振動が低減する効果も期待できる。
１ サポート部
２ ウィング部
３ 居住区
１０ サポート部付加物
１１ サポート部付加物ユニット
２０ ウィング部付加物
２１ ウィング部付加物ユニット
１００ 船舶
２ ウィング部
３ 居住区
１０ サポート部付加物
１１ サポート部付加物ユニット
２０ ウィング部付加物
２１ ウィング部付加物ユニット
１００ 船舶
Claims (6)
- 居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、
前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。 - 前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
- 前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
- 居住区から船幅方向に突出するウィング部と、前記ウィング部を下方から支持する柱状のサポート部とを有する船舶の風圧抵抗低減構造であって、
前記サポート部の正面側の上下方向に沿って、長尺箱状体のサポート部付加物を取り付けて、航行時に前記サポート部が受ける風圧抵抗を低減するようにし、
前記ウィング部の正面側の水平方向に沿って、長尺箱状体のウィング部付加物を取り付けて、航行時に前記ウィング部が受ける風圧抵抗を低減するようにしたことを特徴とする船舶の風圧抵抗低減構造。 - 前記サポート部付加物が前記サポート部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記サポート部付加物を前記サポート部の正面側の左右縁部に段差が生じるように取り付け、
前記ウィング部付加物が前記ウィング部よりも幅の狭い長尺箱状体であって、前記ウィング部付加物を前記ウィング部の正面側の上下縁部に段差が生じるように取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。 - 前記サポート部付加物が前記サポート部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されており、
前記ウィング部付加物が前記ウィング部と同一幅の長尺箱状体であって、長手方向の両側に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の船舶の風圧抵抗低減構造。
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2012
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