特許 6504802 造波抵抗低減船舶及び造波抵抗低減船舶の設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6504802

(24)【登録日】2019年4月5日

(45)【発行日】2019年4月24日

(54)【発明の名称】造波抵抗低減船舶及び造波抵抗低減船舶の設計方法

(51)【国際特許分類】

   B63B 1/32 20060101AFI20190415BHJP

   B63B 1/40 20060101ALI20190415BHJP

【ＦＩ】

   B63B1/32 A

   B63B1/40 Z

【請求項の数】16

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-246552(P2014-246552)

(22)【出願日】2014年12月5日

(65)【公開番号】特開2016-107784(P2016-107784A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】501204525

【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100098545

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100087745

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 善廣

(74)【代理人】

【識別番号】100106611

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 幸史

(74)【代理人】

【識別番号】100116241

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 一郎

(72)【発明者】

【氏名】久米 健一

【審査官】 福田 信成

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−０６７１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０１４５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７６７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−００３５６８５（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１５６５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１４２９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１５２６９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｂ １／３２

Ｂ６３Ｂ １／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、前記船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち前記船首先端部から最も近い前記低い静圧部に設けた取り込んだ前記水を吐水する吐水口と、前記取水口と前記吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、前記取水口の取付け位置を、前記船舶が平水中を航行するときに生じる船側波形が示す静的水位上昇位置よりも低い位置であって、前記取水口の全体が水没する満載喫水線又はバラスト喫水線の近傍の位置に、かつ前記吐水口の取付け位置を、前記満載喫水線又は前記バラスト喫水線の近傍の位置に設定し、前記高い動圧発生部の前記水を、前記連絡管路を介して前記低い静圧部に導いて造波抵抗を低減したことを特徴とする造波抵抗低減船舶。

【請求項2】

前記取水口の取付け位置を、前記吐水口の取付け位置と同等、又は低い位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項3】

前記取水口を複数個、前記船首先端部の上下方向に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項4】

船底に発生する低い船底静圧部に前記取水口から取り込んだ前記水を吐出する船底吐水口を設け、前記取水口からの前記水を前記船底吐水口に導く船底連絡管路を前記連絡管路から分岐して設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項5】

前記船底連絡管路と前記連絡管路を通る前記水の分配比率を調節する分配調節手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項6】

前記取水口と前記吐水口を前記満載喫水線及び前記バラスト喫水線に対応させて上下に複数組有したことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの１項に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項7】

複数組の前記取水口と前記吐水口のうち使用する前記取水口と前記吐水口の組を、前記船舶の喫水状態に応じて変更する上下切換手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項8】

前記吐水口を前記船体側面の前後方向に複数個設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項9】

複数個の前記吐水口のうち使用する前記吐水口を、前記船舶の船速に応じて切り換える使用吐水口切換手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項10】

前記船速が速くなった場合、前記使用吐水口切換手段が複数個の前記吐水口の前方の前記吐水口を閉成し、後方の前記吐水口を開成したことを特徴とする請求項９に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項11】

前記連絡管路に前記取水口から取り込んだ前記水を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちの１項に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項12】

船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、前記船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち前記船首先端部から最も近い前記低い静圧部に設けた取り込んだ前記水を吐水する吐水口と、前記取水口と前記吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、前記高い動圧発生部の前記水を、前記連絡管路を介して前記低い静圧部に導いて造波抵抗を低減し、
船底に発生する低い船底静圧部に前記取水口から取り込んだ前記水を吐出する船底吐水口を設け、前記取水口からの前記水を前記船底吐水口に導く船底連絡管路を設け、
前記取水口として前記吐水口へ前記水を供給するための船体側面用取水口と前記船底吐水口に前記水を供給するための船底用取水口を設けたことを特徴とする造波抵抗低減船舶。

【請求項13】

前記船体側面用取水口を前記船体の船首バルブの上方に、また前記船底用取水口を前記船首バルブに設けたことを特徴とする請求項１２に記載の造波抵抗低減船舶。

【請求項14】

船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、前記船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち前記船首先端部から最も近い前記低い静圧部に設けた取り込んだ前記水を吐水する吐水口と、前記取水口と前記吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、前記高い動圧発生部の前記水を、前記連絡管路を介して前記低い静圧部に導いて造波抵抗を低減し、
前記取水口と前記吐水口を上下に複数組有し、
複数組の前記取水口と前記吐水口のうち使用する前記取水口と前記吐水口の組を、前記船舶の喫水状態に応じて変更する上下切換手段を備えたことを特徴とする造波抵抗低減船舶。

【請求項15】

船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、前記船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち前記船首先端部から最も近い前記低い静圧部に設けた取り込んだ前記水を吐水する吐水口と、前記取水口と前記吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、前記高い動圧発生部の前記水を、前記連絡管路を介して前記低い静圧部に導いて造波抵抗を低減し、
前記吐水口を前記船体側面の前後方向に複数個設け、
複数個の前記吐水口のうち使用する前記吐水口を、前記船舶の船速に応じて切り換える使用吐水口切換手段を備えたことを特徴とする造波抵抗低減船舶。

【請求項16】

請求項１から請求項１５のうちの１項に記載の造波抵抗低減船舶を設計する船舶の設計方法であって、前記船舶の船型を設定する船型設定ステップと、前記船舶の設計船速を設定する設計船速設定ステップと、設定された前記船型と前記設計船速に応じて変化する船体表面の圧力分布を推定する船体表面圧力分布推定ステップと、前記船体表面の前記圧力分布に基づいて前記吐水口の前記船体側面における設置位置を決定する設置位置決定ステップとを備えたことを特徴とする造波抵抗低減船舶の設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、造波抵抗の主要因である船首波を低減する、造波抵抗低減船舶及び造波抵抗低減船舶の設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

最近の船、特にタンカーやバルカーといった低速肥大船では、経済性の追求から載貨重量が増加傾向にある。一方、船の主要目（長さ・幅・喫水）には制約があるため、載貨重量増加には肥大度を増加することで対応してきている。しかし、肥大度の増加もすでに限界域に達しており、これ以上の肥大化は造波抵抗の急増につながるため非現実的である。
造波抵抗の主要因は船首波である。図１７は船首波を示す斜視図、図１８は船体表面圧力を示す正面図、図１９は船体表面圧力を示す側面図である。
図１８及び図１９より、船舶の航行時に、船体２００の船首先端部２１０に高い動圧発生部Ａが、船体側面に低い静圧部Ｂが、船底に低い船底静圧部Ｃが発生することが分かる。
また、図１７より、船首波は、船首先端部２１０の高い動圧発生部Ａで生じる山α_Ａと、その後方の船体側面で発生する低い静圧部Ｂで生じる谷α_Ｂで生成されることが分かる。なお、図１７において、色が薄い箇所ほど船首波の山α_Ａが高く、色が濃いほど船首波の谷α_Ｂが深いことを表している。
ここで、特許文献１には、船体の船首部に、船が航行するときに船首部前面に発生する多数の微小気泡が含まれた首砕波を取り入れる取入口を設け、かつ取り入れた首砕波を吹き出す吹出口を後方へ向けて開口させた首砕波導通路を、首砕波を船底方向へ流すように斜め下向きに形成し、首砕波に多数含まれる微小気泡を利用して粘性摩擦抵抗を低減できるようにした摩擦抵抗低減船が記載されている。
また、特許文献２には、船首に設けた開口から船首に当たる海水を導入し、パイプを経て船尾部に設けたノズルからその海水を噴出して、船体の回りのらせん状渦流の強さを弱めるようにした船体流場の制御装置が記載されている。
また、特許文献３には、船首部に設けた開口からのみ込んだ海水をポンプで吸い込んで更に高速流・高圧の水にして船尾から海中に噴射する、船の推進加速装置が記載されている。
また、特許文献４には、船首から船尾にかけて若干傾斜した貫水管を通し造波抵抗を低減し、船底を二股にして断面を減少させることによって復元力と安定性を確保した二股溝傾斜船底船舶が記載されている。
また、特許文献５には、船体側面にバイパスを取りつけて、船舶の航行時に船首近くの水を誘導してバイパスを通じて船尾から排出する、造波抵抗消去装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−１５６５７５号公報

【特許文献2】特開平８−１４２９７５号公報

【特許文献3】特開昭６１−２２９６９４号公報

【特許文献4】特開２００８−４４５９８号公報

【特許文献5】特開昭５８−１５２６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１における摩擦抵抗低減船は、微小気泡を利用することによって船体表面に作用する摩擦抵抗を低減することを目的としたものであり、船体表面圧力に着目して造波抵抗を低減するものではない。
また、特許文献２から５には、船首側で取り込んだ水を船尾側で排出することが記載されているが、船体側面等で発生する低い静圧部に着目したものではない。

【0005】

そこで、本発明は、船体表面圧力に着目して、船型を変えることなく、造波抵抗の主要因である船首波を低減する造波抵抗低減船舶及び造波抵抗低減船舶の設計方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１記載に対応した造波抵抗低減船舶においては、船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち船首先端部から最も近い低い静圧部に設けた取り込んだ水を吐水する吐水口と、取水口と吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、取水口の取付け位置を、船舶が平水中を航行するときに生じる船側波形が示す静的水位上昇位置よりも低い位置であって、取水口の全体が水没する満載喫水線又はバラスト喫水線の近傍の位置に、かつ吐水口の取付け位置を、満載喫水線又はバラスト喫水線の近傍の位置に設定し、高い動圧発生部の水を、連絡管路を介して低い静圧部に導いて造波抵抗を低減したことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、船首先端の高い動圧発生部で生じる船首波の山を低くし、それと同時に船体側面で発生する低い静圧部で生じる船首波の谷を浅くすることができる。船首波の山を低くすることによって船舶の船体を後方へ押す力（抵抗）を低減でき、また谷を浅くすることによって後方へ伝播しエネルギーを散逸させる航走波を減少させることができるので、造波抵抗を低減することができる。
また、船体側面に発生する低い静圧部は、波の周期の谷となる部分に合わせて複数発生するが、船首先端部から最も近い低い静圧部に吐水口を設けることで、連絡管路を短く構成でき管路抵抗を低減して流量を確保し、効果的に後方へ伝播する航走波の高さを抑えることができる。また、連絡管路が短く構成できるため、船体内部の他の構造に対する影響が少なくて済み、連絡管路を船首近傍に設ける点から載荷量への影響も無くすことが可能である。なお、吐水口は、船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち船首先端部から最も近い低い静圧部に加え、それ以降の低い静圧部にも設けてもよい。また、より一層取水口が水没しやすくなるので、平水中や船首波の山が低い状態で航行する場合であっても、船首先端部の動圧の高い部分の水を連絡管路へ取り込みやすくすることができる。

【0007】

請求項２記載の本発明は、取水口の取付け位置を、吐水口の取付け位置と同等、又は低い位置に設けたことを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、取水口が水没しやすくなるので、喫水が浅い場合や船体が動揺した場合などにおいても、船首先端部の動圧の高い部分の水を連絡管路へ取り込みやすくすることができる。

【0008】

請求項３記載の本発明は、取水口を複数個、船首先端部の上下方向に設けたことを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、下側の取水口は上側の取水口よりも水没しやすいため、喫水が浅い場合や船体が動揺した場合などにおいても、船首先端部の動圧の高い部分の水を連絡管路へ取り込みやすくすることができる。
また、取水口を複数設けることで、より多くの水を船首から船内へ取り込んで吐水口から吐水できるので、造波抵抗低減効果を高めることができる。

【0009】

請求項４記載の本発明は、船底に発生する低い船底静圧部に取水口から取り込んだ水を吐出する船底吐水口を設け、取水口からの水を船底吐水口に導く船底連絡管路を連絡管路から分岐して設けたことを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、取水口から船内に取り込んだ水を、連絡管路を経由して吐水口から船体側面の低い静圧部に吐水するとともに、船底連絡管路を経由して船底吐水口から低い船底静圧部に吐水することができる。高い動圧発生部に設けた取水口から船内に取り込んだ水を低い船底静圧部に吐水することによって、船底静圧部の圧力を上昇させ船舶の船首を下向きに引っ張る力を低減し船首喫水を浅くすることができるので、造波抵抗が低減される。また、船底連絡管路を取水口まで敷設する必要がないので、船底連絡管路の全長を短くすることができる。

【0010】

請求項５記載の本発明は、船底連絡管路と連絡管路を通る水の分配比率を調節する分配調節手段を備えたことを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、分配調節手段により、船体姿勢や船首波の状態に応じて、吐水口及び船底吐水口から吐水する水の量を調節することができる。

【0011】

請求項６記載の本発明は、取水口と吐水口を満載喫水線及びバラスト喫水線に対応させて上下に複数組有したことを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、喫水が浅かったり船体姿勢によって上側の取水口が水没しない場合であっても、下側の取水口が水没することによって船内に水を取り込んで吐水口から吐水することができるので、喫水や船体姿勢が変わっても造波抵抗低減効果を得ることができる。

【0012】

請求項７記載の本発明は、複数組の取水口と吐水口のうち使用する取水口と吐水口の組を、船舶の喫水状態に応じて変更する上下切換手段を備えたことを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、喫水状態に応じて使用する取水口と吐水口の組を選択することができるので、効率よく造波抵抗を低減することができる。

【0013】

請求項８記載の本発明は、吐水口を船体側面の前後方向に複数個設けたことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、船首先端部から最も近い低い静圧部は船舶の船速によって前後に位置が変わるが、吐水口を船体側面の前後方向に複数個設けることにより、最も近い低い静圧部の位置が船速によって前後に変わってもその位置に吐水しやすくなる。

【0014】

請求項９記載の本発明は、複数個の吐水口のうち使用する吐水口を、船舶の船速に応じて切り換える使用吐水口切換手段を備えたことを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、船舶の船速に応じて、複数個の吐水口うちどれか一つ又は二つ以上を選択して使用することができる。したがって、船舶の船速によって船首先端部から最も近い低い静圧部の位置が変わっても、その変化に対応して吐水することにより造波抵抗を最小化することができる。

【0015】

請求項１０記載の本発明は、船速が速くなった場合、使用吐水口切換手段が複数個の吐水口の前方の吐水口を閉成し、後方の吐水口を開成したことを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、船首先端部から最も近い低い静圧部の位置は船舶の船速が速くなるほど後方となるので、高速で航行するときは後方の吐水口から吐水することで、より効率よく造波抵抗を最小化することができる。

【0016】

請求項１１記載の本発明は、連絡管路に取水口から取り込んだ水を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、加圧手段により取水口から吐水口又は船底吐水口への移動流量を増加させることができるので、より一層造波抵抗低減効果を高めることができる。

【0017】

請求項１２記載に対応した造波抵抗低減船舶においては、船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち船首先端部から最も近い低い静圧部に設けた取り込んだ水を吐水する吐水口と、取水口と吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、高い動圧発生部の水を、連絡管路を介して低い静圧部に導いて造波抵抗を低減し、船底に発生する低い船底静圧部に取水口から取り込んだ水を吐出する船底吐水口を設け、取水口からの水を船底吐水口に導く船底連絡管路を設け、取水口として吐水口へ水を供給するための船体側面用取水口と船底吐水口に水を供給するための船底用取水口を設けたことを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、吐水口と船底吐水口のそれぞれに対応させて取水口を設けることによって、取水口から船内に取り込む水の量を増やし、吐水口と船底吐水口から造波抵抗を低減するのに十分な量の水を吐水することができる。

【0018】

請求項１３記載の本発明は、船体側面用取水口を船体の船首バルブの上方に、また船底用取水口を船首バルブに設けたことを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、船首先端部のなかでも比較的動圧の高い船首バルブの上方部分と船首バルブの部分の両方で水を船内に取り込んで、吐水口と船底吐水口から吐水することができるので、より一層造波抵抗を低減することができる。

【0019】

請求項１４記載に対応した造波抵抗低減船舶においては、船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち船首先端部から最も近い低い静圧部に設けた取り込んだ水を吐水する吐水口と、取水口と吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、高い動圧発生部の水を、連絡管路を介して低い静圧部に導いて造波抵抗を低減し、取水口と吐水口を上下に複数組有し、複数組の取水口と吐水口のうち使用する取水口と吐水口の組を、船舶の喫水状態に応じて変更する上下切換手段を備えたことを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、喫水状態に応じて使用する取水口と吐水口の組を選択することができるので、効率よく造波抵抗を低減することができる。

【0020】

請求項１５記載に対応した造波抵抗低減船舶においては、船舶の航行時に船首先端部に発生する高い動圧発生部に設けた水を取り込む取水口と、船舶の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部のうち船首先端部から最も近い低い静圧部に設けた取り込んだ水を吐水する吐水口と、取水口と吐水口を連絡する船体の内部に設けた連絡管路を備え、高い動圧発生部の水を、連絡管路を介して低い静圧部に導いて造波抵抗を低減し、吐水口を船体側面の前後方向に複数個設け、複数個の吐水口のうち使用する吐水口を、船舶の船速に応じて切り換える使用吐水口切換手段を備えたことを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、船舶の船速に応じて、複数個の吐水口うちどれか一つ又は二つ以上を選択して使用することができる。したがって、船舶の船速によって船首先端部から最も近い低い静圧部の位置が変わっても、その変化に対応して吐水することにより造波抵抗を最小化することができる。

【0021】

請求項１６記載に対応した造波抵抗低減船舶の設計方法においては、船舶の船型を設定する船型設定ステップと、船舶の設計船速を設定する設計船速設定ステップと、設定された船型と設計船速に応じて変化する船体表面の圧力分布を推定する船体表面圧力分布推定ステップと、船体表面の圧力分布に基づいて吐水口の船体側面における設置位置を決定する設置位置決定ステップとを備えたことを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、推定した船体表面圧力分布に基づいて船体側面の吐水口の位置を決定するので、単数又は複数の吐水口の最適な設置位置を決定することができ、取り込んだ水を船体側面の低い静圧部で吐水することによる造波抵抗低減の効果が大きい船舶を設計することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、船首先端の高い動圧発生部で生じる船首波の山を低くし、それと同時に船体側面で発生する低い静圧部で生じる船首波の谷を浅くすることができる。船首波の山を低くすることによって船舶の船体を後方へ押す力（抵抗）を低減でき、また谷を浅くすることによって後方へ伝播しエネルギーを散逸させる航走波を減少させることができるので、造波抵抗を低減することができる。
また、船体側面に発生する低い静圧部は、波の周期の谷となる部分に合わせて複数発生するが、船首先端部から最も近い低い静圧部に吐水口を設けることで、連絡管路を短く構成でき管路抵抗を低減して流量を確保し、効果的に後方へ伝播する航走波の高さを抑えることができる。また、連絡管路が短く構成できるため、船体内部の他の構造に対する影響が少なくて済み、連絡管路を船首近傍に設ける点から載荷量への影響も無くすことが可能である。また、より一層取水口が水没しやすくなるので、平水中や船首波の山が低い状態で航行する場合であっても、船首先端部の動圧の高い部分の水を連絡管路へ取り込みやすくすることができる。

【0023】

また、取水口の取付け位置を、吐水口の取付け位置と同等、又は低い位置に設けた場合には、取水口が水没しやすくなるので、喫水が浅い場合や船体が動揺した場合などにおいても、船首先端部の動圧の高い部分の水を連絡管路へ取り込みやすくすることができる。

【0024】

また、取水口を複数個、船首先端部の上下方向に設けた場合には、下側の取水口は上側の取水口よりも水没しやすいため、喫水が浅い場合や船体が動揺した場合などにおいても、船首先端部の動圧の高い部分の水を連絡管路へ取り込みやすくすることができる。
また、取水口を複数設けることで、より多くの水を船首から船内へ取り込んで吐水口から吐水できるので、造波抵抗低減効果を高めることができる。

【0025】

また、船底に発生する低い船底静圧部に取水口から取り込んだ水を吐出する船底吐水口を設け、取水口からの水を船底吐水口に導く船底連絡管路を連絡管路から分岐して設けた場合には、取水口から船内に取り込んだ水を、連絡管路を経由して吐水口から船体側面の低い静圧部に吐水するとともに、船底連絡管路を経由して船底吐水口から低い船底静圧部に吐水することができる。高い動圧発生部に設けた取水口から船内に取り込んだ水を低い船底静圧部に吐水することによって、船底静圧部の圧力を上昇させ船舶の船首を下向きに引っ張る力を低減し船首喫水を浅くすることができるので、造波抵抗が低減される。また、船底連絡管路を取水口まで敷設する必要がないので、船底連絡管路の全長を短くすることができる。

【0026】

また、船底連絡管路と連絡管路を通る水の分配比率を調節する分配調節手段を備えた場合には、分配調節手段により、船体姿勢や船首波の状態に応じて、吐水口及び船底吐水口から吐水する水の量を調節することができる。

【0027】

また、取水口と吐水口を満載喫水線及びバラスト喫水線に対応させて上下に複数組有した場合には、喫水が浅かったり船体姿勢によって上側の取水口が水没しない場合であっても、下側の取水口が水没することによって船内に水を取り込んで吐水口から吐水することができるので、喫水や船体姿勢が変わっても造波抵抗低減効果を得ることができる。

【0028】

また、複数組の取水口と吐水口のうち使用する取水口と吐水口の組を、船舶の喫水状態に応じて変更する上下切換手段を備えた場合には、喫水状態に応じて使用する取水口と吐水口の組を選択することができるので、効率よく造波抵抗を低減することができる。

【0029】

また、吐水口を船体側面の前後方向に複数個設けた場合には、船首先端部から最も近い低い静圧部は船舶の船速によって前後に位置が変わるが、吐水口を船体側面の前後方向に複数個設けることにより、最も近い低い静圧部の位置が船速によって前後に変わってもその位置に吐水しやすくなる。

【0030】

また、複数個の吐水口のうち使用する吐水口を、船舶の船速に応じて切り換える使用吐水口切換手段を備えた場合には、船舶の船速に応じて、複数個の吐水口うちどれか一つ又は二つ以上を選択して使用することができる。したがって、船舶の船速によって船首先端部から最も近い低い静圧部の位置が変わっても、その変化に対応して吐水することにより造波抵抗を最小化することができる。

【0031】

また、船首先端部から最も近い低い静圧部の位置は船舶の船速が速くなるほど後方となるので、船速が速くなった場合、使用吐水口切換手段が複数個の吐水口の前方の吐水口を閉成し、後方の吐水口を開成した場合には、後方の吐水口から吐水することで、より効率よく造波抵抗を最小化することができる。

【0032】

また、連絡管路に取水口から取り込んだ水を加圧する加圧手段を設けた場合には、加圧手段により取水口から吐水口又は船底吐水口への移動流量を増加させることができるので、より一層造波抵抗低減効果を高めることができる。

【0033】

また、本発明によれば、吐水口と船底吐水口のそれぞれに対応させて取水口を設けることによって、取水口から船内に取り込む水の量を増やし、吐水口と船底吐水口から造波抵抗を低減するのに十分な量の水を吐水することができる。

【0034】

また、船体側面用取水口を船体の船首バルブの上方に、また船底用取水口を船首バルブに設けた場合には、船首先端部のなかでも比較的動圧の高い船首バルブの上方部分と船首バルブの部分の両方で水を船内に取り込んで、吐水口と船底吐水口から吐水することができるので、より一層造波抵抗を低減することができる。

【0035】

また、本発明によれば、喫水状態に応じて使用する取水口と吐水口の組を選択することができるので、効率よく造波抵抗を低減することができる。

【0036】

また、本発明によれば、船舶の船速に応じて、複数個の吐水口うちどれか一つ又は二つ以上を選択して使用することができる。したがって、船舶の船速によって船首先端部から最も近い低い静圧部の位置が変わっても、その変化に対応して吐水することにより造波抵抗を最小化することができる。

【0037】

また、船舶の船型を設定する船型設定ステップと、船舶の設計船速を設定する設計船速設定ステップと、設定された船型と設計船速に応じて変化する船体表面の圧力分布を推定する船体表面圧力分布推定ステップと、船体表面の圧力分布に基づいて吐水口の船体側面における設置位置を決定する設置位置決定ステップとを備えた造波抵抗低減船舶の設計方法においては、推定した船体表面圧力分布に基づいて船体側面の吐水口の位置を決定するので、単数又は複数の吐水口の最適な設置位置を決定することができ、取り込んだ水を船体側面の低い静圧部で吐水することによる造波抵抗低減の効果が大きい船舶を設計することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の一実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図2】本発明の他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図3】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図4】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図5】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図6】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図7】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図8】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図9】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図10】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図11】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図12】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図13】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図14】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図15】本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図

【図16】本発明の造波抵抗低減船舶の設計方法を説明するフロー図

【図17】船首波を示す斜視図

【図18】船体表面圧力を示す正面図

【図19】船体表面圧力を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下に、本発明の実施形態による造波抵抗低減船舶及び造波抵抗低減船舶の設計方法について説明する。

【0040】

図１は本発明の一実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。
船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備える。
取水口２０は、船舶１０の航行時に船首先端部１１に発生する高い動圧発生部Ａに設けられる。本実施形態においては、満載喫水線Ｘの近傍に設けられている。
吐水口３０は、船舶１０の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部Ｂ（Ｂ_１、Ｂ_２、・・・Ｂ_Ｎ）のうち船首先端部１１から最も近い低い静圧部Ｂ_１に設けられている。なお、吐水口３０の設置高さは、取水口２０よりもやや低い位置としている。なお、吐水口３０は、船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部Ｂ（Ｂ_１、Ｂ_２、・・・Ｂ_Ｎ）のうち船首先端部１１から最も近い低い静圧部Ｂ_１に加え、それ以降の低い静圧部Ｂ（Ｂ_２、・・・Ｂ_Ｎ）にも設けてもよい。
また、連絡管路４０は、船体内部に設けられ、一端が取水口２０に接続され、他端が吐水口３０に接続されている。なお、連絡管路４０は管路抵抗等を考慮して円管を用いることが好ましい。

【0041】

上記のように構成することで、船舶１０は航行時に高い動圧発生部Ａの水を取水口２０から取り込んで、その取り込んだ水を船体側面の低い静圧部Ｂ_１に吐水することができる。
なお、取水口２０から取り込んだ水は、ポンプなどを用いることなく高い動圧発生部Ａと低い静圧部Ｂ_１間の圧力差だけで吐水口３０に移動させることができる。
例えば、航行中の船舶１０の速力を１４．２ノット、その時の高い動圧発生部Ａの圧力係数Ｃ_ｐを１、低い静圧部Ｂ_１の圧力係数Ｃ_ｐを−０．６とすると、ＡＢ_１間の圧力差ΔＰは、次式（１）のように水頭で約４．４［ｍ］と計算される。

【数1】

一方、連絡管路４０を長さ１０［ｍ］、直径１．１３［ｍ］の円管で、曲がり部１箇所、曲がり角度４５［ｄｅｇ］と仮定した場合、船体表面圧力差と管路抵抗が釣り合うのは管内流速が約７．２［ｍ／ｓ］、流量約７．４［ｔ／ｓ］の時と推定される。

【0042】

このように、高い動圧発生部Ａの水を、連絡管路４０を介して低い静圧部Ｂ_１に導くことで、船首先端の高い動圧発生部Ａで生じる船首波αの山を低くし、それと同時に船体側面で発生する低い静圧部Ｂ_１で生じる船首波αの谷を浅くすることができる。
図１８及び図１９に示すように、山の部分は船体を後方へ押す力（抵抗）として作用するため、造波抵抗低減のためには山の部分が低いほどよい。また、後方へ伝播しエネルギーを散逸させる航走波を減少させるためにも谷の部分は浅いほどよい。
したがって、船首波αの山を低くすることによって船舶１０の船体を後方へ押す力（抵抗）を低減でき、また谷を浅くすることによって後方へ伝播しエネルギーを散逸させる航走波を減少させることができるので、造波抵抗を低減することができる。
また、吐水口３０を船舶１０の船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部Ｂのうちの船首先端部１１から最も近い低い静圧部Ｂ_１に設けることで、連絡管路４０を短く構成でき管路抵抗を低減して流量を確保し、効果的に後方へ伝播する航走波の高さを抑えることができる。また、連絡管路４０が短く構成できるため船体内部の他の構造に対する影響が少なくて済み、連絡管路４０を船首近傍に設ける点から載荷量への影響も無くすことが可能である。また、連絡管路４０を船体内部に設けることにより、船体外部に付設する場合と比較し、船体表面に凹凸が形成されることや船体表面積が増加することがないため、船体摩擦抵抗が増加することを防止できる。

【0043】

なお、本実施形態においては、吐水口３０は船舶１０の左側面だけに設ける場合を説明したが、左側面と同様に吐水口３０を右側面にも設けると、より一層造波抵抗を低減することができる。また、その場合において取水口２０は左右で共用とすることもできるが、左右の吐水口３０から吐水する流量を確保するために、取水口２０は左右の吐水口３０に対応させてそれぞれ設けることが好ましい。

【0044】

図２は本発明の他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0045】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備え、取水口２０の取付け位置を、吐水口３０の取付け位置と同等（２０ａの状態）、又は低い位置（２０ｂの状態）に設けている。
このように、取水口２０の高さを吐水口３０の高さと同等以下とすることで、取水口２０が水没しやすくなるので、喫水が浅い場合や船体が動揺した場合などにおいても、船首先端部１１の動圧の高い部分の水を連絡管路４０へ取り込みやすくすることができる。

【0046】

図３は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0047】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備え、取水口２０及び吐水口３０の取付け位置を、船舶１０が平水中を航行するときに生じる船側波形が示す静的水位上昇位置よりも低い位置に設定している。
図３に示す船首波αは、平水中を高速で航行する場合の船首波の山と谷を含む波形であり、喫水線（本実施形態においては満載喫水線Ｘ）よりも上に盛り上がった、または下に押し下げられた水の領域（体積）である。
ここで、「静的水位上昇位置」とは、船首波αの喫水線（満載喫水線Ｘ）以上の水面が盛り上がった部分の位置のことをいう。
船首波βは、中速あるいは低速で航行する場合の船体側面上の波面位置を示している。
取水口２０を船首波βの場合の静的水位上昇位置以下にすることにより、中速あるいは低速で航行する場合にも取水口２０が水没しやすくなり、船首先端部１１の動圧の高い部分の水を連絡管路４０へ取り込みやすくすることができる。
このように、取水口２０を静的水位上昇位置よりも低い位置に設けることで、より一層取水口２０が水没しやすくなるので、船首波の山が低い状態で航行する場合であっても、船首先端部１１の動圧の高い部分の水を船内の連絡管路４０へ取り込みやすくすることができる。
また、吐水口３０を静的水位上昇位置よりも低い位置に取付け、吐水口３０を水没しやすくすることで、取り込んだ水を船体側面の低い静圧部Ｂ_１に吐水しやすくすることができる。

【0048】

図４は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0049】

本実施形態において船舶１０は、取水口２０として、第１の取水口２０Ａと、第１の取水口２０Ａより下側に配置される第２の取水口２０Ｂを備える。また、連絡管路４０として、一端が第１の取水口２０Ａに接続され他端が吐水口３０に接続された第１の連絡管路４０Ａと、一端が第２の取水口２０Ｂに接続され、他端が吐水口３０に接続された第２の連絡管路４０Ｂを備える。なお、取水口２０は２つでなく、３つ以上の取水口からなるものとしてもよい。
このように、取水口２０を上下方向に複数設けることで、下側の取水口（第２の取水口２０Ｂ）は上側の取水口（第１の取水口２０Ａ）よりも水没しやすいため、喫水が浅い場合や船体が動揺した場合などにおいても、船首先端部１１の動圧の高い部分の水を連絡管路４０へ取り込みやすくすることができる。
また、取水口２０を複数設けることで、より多くの水を船首から船内へ取り込んで吐水口３０から吐水できるので、造波抵抗低減効果を高めることができる。

【0050】

図５は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0051】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を船体側面から吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備え、さらに、取水口２０から取り込んだ水を船底から吐出する船底吐水口５０と、取水口２０からの水を船底吐水口５０に導く船底連絡管路６０を備えている。
船底吐水口５０は、船底に発生する低い船底静圧部Ｃに設けられる。船底静圧部Ｃは、一般的に船舶１０の船首近傍の船底に発生し、船速が変わってもその位置はほぼ同じである。
また、船底連絡管路６０は、船体内部に設けられ、一端が取水口２０に接続され、他端が船底吐水口５０に接続されている。なお、船底連絡管路６０は管路抵抗等を考慮して円管を用いることが好ましい。
この構成により、取水口２０から船内に取り込んだ水を、連絡管路４０を経由して吐水口３０から船体側面の低い静圧部Ｂ_１に吐水するとともに、船底連絡管路６０を経由して船底吐水口５０から低い船底静圧部Ｃに吐水することができる。
高い動圧発生部Ａに設けた取水口２０から船内に取り込んだ水を低い船底静圧部Ｃに吐水することによって、船底静圧部Ｃの圧力を上昇させ船舶１０の船首を下向きに引っ張る力を低減し船首喫水を浅くすることができるので、造波抵抗が低減される。
また、船底静圧部Ｃは、一般的に船舶１０の船首近傍の船底に発生するため、船底連絡管路６０は短く構成でき管路抵抗を低減して流量を確保し、効果的に後方へ伝播する航走波の高さを抑えることができる。また、船底連絡管路６０が短く構成できるため、船体内部の他の構造に対する影響が少なくて済み、船首近傍に設ける点から載荷量への影響も無くすことが可能である。また、連絡管路４０を船体内部に設けることにより、船体外部に付設する場合と比較し、船体表面に凹凸が形成されることや船体表面積が増加することがないため船体摩擦抵抗が増加することを防止できる。

【0052】

なお、本実施形態においては、船底吐水口５０は船舶１０の船底左側面だけに設ける場合を説明したが、左側面と同様に船底吐水口５０を船底右側面にも設けると、より一層造波抵抗を低減することができる。また、その場合において取水口２０は左右で共用とすることもできるが、左右の船底吐水口５０から吐水する流量を確保するために、取水口２０は左右の船底吐水口５０に対応させてそれぞれ設けることが好ましい。

【0053】

図６は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0054】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を船体側面から吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備える。また、取水口２０から取り込んだ水を船底から吐出する船底吐水口５０と、取水口２０からの水を船底吐水口５０に導く船底連絡管路６０を備えており、船底連絡管路６０は連絡管路４０から分岐して設けている。
この構成により、取水口２０から船内に取り込まれた水は、全量がまず連絡管路４０を通り、分岐地点においてその一部は連絡管路４０をそのまま進んで吐水口３０から低い静圧部Ｂ_１に吐水され、残りは船底連絡管路６０を通って船底吐水口５０から低い船底静圧部Ｃに吐水される。
船底連絡管路６０を取水口２０まで敷設する必要がないので、船底連絡管路６０の全長を短くすることができ、材料費や取付け作業費などのコストを削減することができる。

【0055】

図７は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0056】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を船体側面から吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備える。また、取水口２０から取り込んだ水を船底から吐出する船底吐水口５０と、取水口２０からの水を船底吐水口５０に導く船底連絡管路６０を備えており、船底連絡管路６０は連絡管路４０から分岐して設けている。さらに、船底連絡管路６０が連絡管路４０から分岐する位置に、船底連絡管路６０と連絡管路４０を通る水の分配比率を調節する分配調節手段７０を備えている。
分配調節手段７０は、例えば切換ダンパ又は三方弁等を用いて構成される。また、二方弁を連絡管路４０と船底連絡管路６０にそれぞれ設けて、分配調節手段７０とすることもできる。
分配調整手段７０を手動又は自動で操作することによって切換ダンパの羽根角度又は弁の開度等を変更し、分岐地点からそのまま連絡管路４０を進む水の量と、分岐地点から分かれて船底連絡管路６０を進む水の量とを調節することができる。なお、分配比率は、船型・船速・船体姿勢などの各パラメータに基づいて決定する。
このように、分配調節手段７０を備えることによって、船体姿勢や船首波の状態に応じて、吐水口３０や船底吐水口５０から吐水する水の量を調節することができる。

【0057】

図８は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0058】

本実施形態において船舶１０は、取水口２０として、吐水口３０へ水を供給するための船体側面用取水口２１と船底吐水口５０に水を供給するための船底用取水口２２を設けている。また、連絡管路４０として、一端が船体側面用取水口２１に接続され他端が吐水口３０に接続された船体側面用連絡管路４１と、一端が船底用取水口２２に接続され他端が船底吐水口５０に接続された船底用連絡管路４２を設けている。
船体側面用取水口２１及び船底用取水口２２は、船舶１０の航行時に船首先端部１１に発生する高い動圧発生部Ａに設ける。本実施形態においては、両方とも船首バルブ１２よりも上方に設け、船体側面用取水口２１を船底用取水口２２よりも上側に配置している。
この構成により、船体側面用取水口２１から船内に取り込まれた水は、船体側面用連絡管路４１を経由して吐水口３０から低い静圧部Ｂ_１に吐水され、船底用取水口２２から船内に取り込まれた水は、船底用連絡管路４２を経由して船底吐水口５０から低い船底静圧部Ｃに吐水される。
このように、吐水口３０と船底吐水口５０のそれぞれに対応させて取水口２０を設けることによって、取水口２０から船内に取り込む水の量を増やし、吐水口３０と船底吐水口５０から造波抵抗を低減するのに十分な量の水を吐水することができる。

【0059】

図９は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0060】

本実施形態において船舶１０は、取水口２０として、吐水口３０へ水を供給するための船体側面用取水口２１と船底吐水口５０に水を供給するための船底用取水口２２を設け、連絡管路４０として、船体側面用連絡管路４１と船底用連絡管路４２を設けている。ここで、船体側面用取水口２１は船体１０の船首バルブ１２の上方の船首先端部１１に発生する高い動圧発生部Ａ１に、また船底用取水口２２は船首バルブ１２に発生する高い動圧発生部Ａ２に設けている。
この構成により、船首バルブ１２の上方の船首先端部１１に発生する高い動圧発生部Ａ１に設けた船体側面用取水口２１から船内に水を取り込んで吐水口３０から吐水し、船首バルブ１２に発生する高い動圧発生部Ａ２に設けた船底用取水口２２から船内に水を取り込んで船底吐水口５０から吐水することができる。
このように、船首先端部１１のなかでも比較的動圧の高い船首バルブ１２の上方の部分と船首バルブ１２の部分の両方で水を船内に取り込んで、吐水口３０と船底吐水口５０から吐水することができるので、より一層造波抵抗を低減することができる。

【0061】

図１０は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0062】

本実施形態において船舶１０は、取水口２０として、第１の取水口２０Ａと第２の取水口２０Ｂを備え、吐水口３０として、第１の吐水口３０Ａと第２の吐水口３０Ｂを備えている。また、連絡管路４０として、一端が第１の取水口２０Ａに接続され他端が吐水口３０Ａに接続された第１の連絡管路４０Ａと、一端が第２の取水口２０Ｂに接続され他端が吐水口３０Ｂに接続された第２の連絡管路４０Ｂを備えている。第１の取水口２０Ａと第１の吐水口３０Ａは、第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂよりも高い位置に設けられている。
このように、第１の取水口２０Ａと第１の吐水口３０Ａを第１の連絡管路４０Ａで接続した組と、第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂを第２の連絡管路４０Ｂで接続した組を上下に有することによって、喫水が浅かったり船体姿勢によって上側の取水口２０Ａが水没しない場合であっても、下側の取水口２０Ｂが水没することによって船内に水を取り込んで吐水口３０Ｂから吐水することができるので、喫水や船体姿勢が変わっても造波抵抗低減効果を得ることができる。
例えば本実施形態においては、第１の取水口２０Ａと第１の吐水口３０Ａを設ける高さは満載喫水線Ｘの近傍とし、第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂを設ける高さはバラスト喫水線Ｙの近傍としている。この構成により、満載状態での航行時には第１の取水口２０Ａと第２の取水口２０Ｂの両方から水を取り込んで第１の吐水口３０Ａと第２の吐水口３０Ｂから吐水することができ、バラスト状態での航行時には第２の取水口２０Ｂから水を取り込んで第２の吐水口３０Ｂから吐水することができる。

【0063】

図１１は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0064】

本実施形態において船舶１０は、第１の取水口２０Ａと第１の吐水口３０Ａを第１の連絡管路４０Ａで接続した組と、その組の下側に第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂを第２の連絡管路４０Ｂで接続した組を備え、さらに、使用する取水口２０Ａ（２０Ｂ）と吐水口３０Ａ（３０Ｂ）の組を、船舶１０の喫水状態に応じて変更する上下切換手段８０を備えている。
上下切換手段８０は、例えば開閉ダンパ又は二方弁等を用いて構成される。喫水状態に応じて上下切換手段８０を手動又は自動で操作することによって取水口２０の開閉を行い、水を取り込む取水口２０Ａ（２０Ｂ）を切り換えて選択することができる。
このように、上下切換手段８０を備えることで、喫水状態に応じて使用する取水口２０Ａ（２０Ｂ）と吐水口３０Ａ（３０Ｂ）の組を選択することができるので、効率よく造波抵抗を低減することができる。
例えば、第１の取水口２０Ａと第１の吐水口３０Ａの組を満載喫水線Ｘの近傍に設け、第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂの組をバラスト喫水線Ｙの近傍に設けた場合において、満載状態での航行時には、吐水口３０Ｂを設けた付近は吐水口３０Ａを設けた付近ほど圧力が低くないため、上下切換手段８０によって第１の取水口２０Ａを開、第２の取水口２０Ｂを閉とし、吐水口３０Ａからのみ吐水することで、効率よく造波抵抗を低減することができる。

【0065】

図１２は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0066】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備える。また、吐水口３０として、吐水口３１と吐水口３２を備え、吐水口３１は吐水口３２よりも前側に配置している。なお、吐水口３０は２つでなく、３つ以上の吐水口からなるものとしてもよい。
この構成により、取水口２０から船内に取り込まれた水は、連絡管４０を介して吐水口３１と吐水口３２から吐水される。船首先端部１１から最も近い低い静圧部Ｂ_１は船舶１０の船速によって前後に位置が変わるが、吐水口３０を船体側面の前後方向に複数個設けることにより、低い静圧部Ｂ_１の位置が船速によって前後に変わってもその位置に吐水しやすくなる。

【0067】

図１３は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0068】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口３０を連絡する連絡管路４０を備える。また、吐水口３０として、吐水口３１と吐水口３２を備え、吐水口３１は吐水口３２よりも前側に配置している。さらに、複数個の吐水口３１、３２のうち使用する吐水口を、船舶１０の船速に応じて切り換える使用吐水口切換手段９０を備える。
使用吐水口切換手段９０は、例えば吐水口３１に設けた弁９１と吐水口３２に設けた弁９２を用いて構成される。船舶１０の船速に応じて使用吐水口切換手段９０を手動又は自動で操作することによって弁９１、９２の開閉を行い、吐水口３１、３２のうちどちらか一つを選択して使用することができる。したがって、船舶１０の船速によって低い静圧部Ｂ_１の位置が変わっても、その変位に対応して吐水することにより造波抵抗を最小化することができる。
例えば、船舶１０の船速が速くなった場合、使用吐水口切換手段９０が吐水口３０の前方の吐水口３１を閉成し、後方の吐水口３２を開成する。低い静圧部Ｂ_１の位置は船舶１０の船速が速くなるほど後方となるので、高速で航行するときは後方の吐水口３２から吐水することで、効率よく造波抵抗を最小化することができる。
また、船舶１０が低速で航行する場合は、低い静圧部Ｂ_１の位置は比較的前方寄りとなるので、前方の吐水口３１を開成し後方の吐水口３２を閉成して前方の吐水口３１から吐水することで、低速時においても効率よく造波抵抗を低減することができる。

【0069】

図１４は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0070】

本実施形態において船舶１０は、水を取り込む取水口２０と、取り込んだ水を吐水する吐水口３０と、取水口２０と吐水口を連絡する連絡管路４０を備え、さらに、連絡管路４０に取水口２０から取り込んだ水を加圧する加圧手段１００を設けている。
加圧手段１００は例えばポンプであり、取水口２０から取り込んだ水を加圧して吐水口３０に送る。加圧手段１００により取水口２０から吐水口３０への移動流量を増加させることができるので、より一層造波抵抗低減効果を高めることができる。

【0071】

図１５は本発明の更に他の実施形態による造波抵抗低減船舶を示す左側面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0072】

本実施形態において船舶１０は、第１の取水口２０Ａと第１の吐水口３０Ａを第１の連絡管路４０Ａで接続した組を満載喫水線Ｘの近傍に設け、第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂを第２の連絡管路４０Ｂで接続した組をバラスト喫水線Ｙの近傍に設け、さらに、一端が第２の連絡管路４０Ｂに接続され他端が第１の吐水口３０Ａに接続された連絡管路４０Ｃと、第２の連絡管路４０Ｂと連絡管路４０Ｃとの接続部分の近傍に設けた送水方向変更手段１１０を備える。なお、送水方向変更手段１１０は、例えば開閉ダンパ等を用いて構成される。
第２の取水口２０Ｂと第２の吐水口３０Ｂの組をバラスト喫水線Ｙの近傍に設けることで、喫水が浅かったり船体姿勢によって上側の取水口２０Ａが水没しない場合であっても、下側の取水口２０Ｂが水没することによって船内に水を取り込んで吐水口３０Ｂから吐水することができるので、喫水や船体姿勢が変わっても造波抵抗低減効果を得ることができる。
さらに、満載状態での航行時においては、送水方向変更手段１１０を操作して開閉ダンパを閉じること等によって、取水口２０Ｂから取り込んだ水が吐水口３０Ｂに向かう流れを止める。すると、取水口２０Ｂから取り込まれた水は連絡管路４０Ｃに導かれて上方に向かい、吐水口３０Ａから吐水される。このように、満載状態での航行時においては、取水口２０Ａから取り込んだ水だけでなく取水口２０Ｂから取り込んだ水も吐水口３０Ａから吐水することで、効率よく造波抵抗を最小化することができる。

【0073】

図１６は本発明の造波抵抗低減船舶の設計方法を説明するフロー図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0074】

本実施形態による設計方法は、船舶１０の船型を設定する船型設定ステップＳ１と、船舶１０の設計船速を設定する設計船速設定ステップＳ２と、設定された船型と設計船速に応じて変化する船体表面の圧力分布を推定する船体表面圧力分布推定ステップＳ３と、船体表面の圧力分布に基づいて吐水口３０の船体側面における設置位置を決定する設置位置決定ステップＳ４とを備える。
船舶１０の船型と船速を設定することにより図１８、図１９に示すように船体表面圧力を推定でき、船体側面に発生する複数箇所の低い静圧部Ｂ（Ｂ_１、Ｂ_２、・・・Ｂ_Ｎ）のうち船首先端部１１から最も近い低い静圧部Ｂ_１を把握することができる。したがって、これに基づいて単数又は複数の吐水口３０の最適な設置位置を決定することができるので、船体側面の低い静圧部Ｂ_１で取り込んだ水を吐水することによる造波抵抗低減の効果が大きい船舶１０を設計することができる。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明によれば、船型を変えることなく、造波抵抗の主要因である船首波を低減する造波抵抗低減船舶及び造波抵抗低減船舶の設計方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0076】

Ａ 高い動圧発生部
Ｂ 低い静圧部
Ｂ_１ 船首先端部から最も近い低い静圧部
Ｃ 低い船底静圧部
１０ 船舶
２０ 取水口
３０ 吐水口
４０ 連絡管路
５０ 船底吐水口
６０ 船底連絡管路
７０ 分配調節手段
８０ 上下切換手段
９０ 使用吐水口切換手段
１００ 加圧手段
１１０ 送水方向変更手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】