特許 7391543 船舶及び船舶の設計方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】船舶及び船舶の設計方法

(51)【国際特許分類】

   B63G 8/00 20060101AFI20231128BHJP

   B63B 15/00 20060101ALI20231128BHJP

   B63J 99/00 20090101ALI20231128BHJP

   F16F 15/067 20060101ALI20231128BHJP

   F16F 15/08 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

B63G8/00 F

B63B15/00 D

B63J99/00 C

F16F15/067

F16F15/08 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019106205

(22)【出願日】2019-06-06

(65)【公開番号】P2020199796

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】洲河 杏平

(72)【発明者】

【氏名】川原 佑来

【審査官】渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４９－１１１３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２８２９５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭６２－１４５８９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－００６７６９２（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１６７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６８２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｇ ８／００

Ｂ６３Ｂ １５／００

Ｂ６３Ｊ ９９／００

Ｆ１６Ｆ １５／００－ １５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船幅方向両側に設けられた一対の舷側と、
一対の前記舷側を繋ぐ甲板と、
前記甲板上に配置された複数の防振部材と、
複数の前記防振部材に支持された浮床部と、
前記甲板から前記浮床部に向かうように延びる複数の第一支持部と、
前記浮床部から前記甲板に向かうように延びる複数の第二支持部とを備え、
前記浮床部は、平板状をなして前記甲板を上方から覆い、前記舷側から離れて配置され、
前記浮床部は、前記甲板に対して、乗員及び装備品が配置できない間隔開けて配置され、
前記乗員及び前記装備品は、前記甲板上には配置不能であり、前記浮床部上のみに配置可能とされ、
前記甲板は、平板状をなす甲板本体を有し、
前記第一支持部は、前記甲板本体から垂直に断面直線状をなして延びる第一ウェブと、前記第一ウェブの上端から断面直線状をなして前記甲板本体と平行に延びる第一フランジとを有し、
前記浮床部は、前記甲板本体と平行な平板状をなす床本体を有し、
前記第二支持部は、前記床本体から垂直に断面直線状をなして延びる第二ウェブと、前記第二ウェブの下端から断面直線状をなして前記床本体と平行に延びる第二フランジとを有し、
前記防振部材は、前記第一フランジと前記第二フランジとに挟まれて固定されている船舶。

【請求項2】

前記浮床部と前記舷側との間隔は、前記浮床部と前記甲板との間隔よりも狭い請求項１に記載の船舶。

【請求項3】

幅方向両側に設けられた一対の舷側と、
一対の前記舷側を繋ぐ甲板と、
前記甲板上に配置された複数の防振部材と、
複数の前記防振部材に支持された浮床部とを備え、
前記浮床部は、平板状をなして前記甲板を上方から覆い、前記舷側から離れて配置されている船舶の設計方法であって、
衝突に対する人体への影響を及ぼす指標に基づいて、前記船舶が同じ衝撃を受けた場合でも、前記浮床部上での乗員の損傷は、仮に前記甲板上に前記乗員が乗っていた場合の損傷に比べて、軽度となるよう、前記船舶に乗船している前記乗員や収容されている装備品に対して大きな影響を及ぼさないと認められる基準を満たす前記防振部材の特性を定める船舶の設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶及び船舶の設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

艦艇などの船舶では、水中で生じた衝撃に対して、船体に配置された装備品を保護することが求められている。そのため、装備品は、船体との間に防振装置を介して固定されることがある。例えば、特許文献１には、船体内に配置された原動機から船体への振動を抑制する防振装置が記載されている。この防振装置は、コイルばねを伸縮させて鉛直方向に振動するアッパー部を有する本体部と、コイルばねの軸に対して垂直な方向への振れ幅を制限するガイド部と、振動を減衰させるダンパ部とを備えている。このような防振装置を用いることで、原動機から船体への振動を抑制するとともに、船体に生じた衝撃を原動機に伝わるまでに低減させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１９６４４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載のような防振装置は、船体に固定される装備品を対象としている。そのため、船舶に対して固定されていない物体や船舶内を自由に移動する乗員に対する耐衝撃性を確保することはできない。このように、船舶に対して固定されていない物体及び乗員に対する耐衝撃性を確保することが望まれている。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、船舶に対して固定されていない物体及び乗員に対する耐衝撃性を確保することが可能な船舶及び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】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る船舶は、船幅方向両側に設けられた一対の舷側と、一対の前記舷側を繋ぐ甲板と、前記甲板上に配置された複数の防振部材と、複数の前記防振部材に支持された浮床部と、前記甲板から前記浮床部に向かうように延びる複数の第一支持部と、前記浮床部から前記甲板に向かうように延びる複数の第二支持部とを備え、前記浮床部は、平板状をなして前記甲板を上方から覆い、前記舷側から離れて配置され、前記浮床部は、前記甲板に対して、乗員及び装備品が配置できない間隔開けて配置され、前記乗員及び前記装備品は、前記甲板上には配置不能であり、前記浮床部上のみに配置可能とされ、前記甲板は、平板状をなす甲板本体を有し、前記第一支持部は、前記甲板本体から垂直に断面直線状をなして延びる第一ウェブと、前記第一ウェブの上端から断面直線状をなして前記甲板本体と平行に延びる第一フランジとを有し、前記浮床部は、前記甲板本体と平行な平板状をなす床本体を有し、前記第二支持部は、前記床本体から垂直に断面直線状をなして延びる第二ウェブと、前記第二ウェブの下端から断面直線状をなして前記床本体と平行に延びる第二フランジとを有し、前記防振部材は、前記第一フランジと前記第二フランジとに挟まれて固定されている。

【0007】

このような構成によれば、水中で衝撃が生じ、船体に対して衝撃が負荷されたとしても、浮床部に伝わる衝撃加速度は、防振部材によって低減される。したがって、浮床部上にいる乗員や装備品等の物体が受ける衝撃は、船体が受ける衝撃に比べて小さくなる。つまり、物体及び乗員に対して個別に衝撃を低減するための装置を用意することなく、浮床部上の物体及び乗員が受ける衝撃を低減できる。

【0009】

このような構成とすることで、甲板と浮床部との間にスペースを確保した状態で、防振部材を設置できる。したがって、甲板と浮床部との間に、船舶自体に使用されるケーブル等を収容することができる。さらに、複数の第一支持部が補強部材の役割を果たすため、甲板の強度が向上する。したがって、甲板の下方に、甲板の強度を向上させるための補強部材を設けることなく、甲板の強度を確保することができる。したがって、甲板の下方の空間を有効に利用することができる。同様に、複数の第二支持部が補強部材の役割を果たすため、浮床部の強度が向上する。したがって、浮床部の上方に、浮床部の強度を向上させるための補強部材を設けることなく、浮床部の強度を確保することができる。したがって、浮床部の上方の空間を有効に利用することができる。

【0010】

また、本発明の第三態様に係る船舶では、第一態様又は第二態様において、前記浮床部と前記舷側との間隔は、前記浮床部と前記甲板との間隔よりも狭くてもよい。

【0011】

また、本発明の第四態様に係る船舶の設計方法は、幅方向両側に設けられた一対の舷側と、一対の前記舷側を繋ぐ甲板と、前記甲板上に配置された複数の防振部材と、複数の前記防振部材に支持された浮床部とを備え、前記浮床部は、平板状をなして前記甲板を上方から覆い、前記舷側から離れて配置されている船舶の設計方法であって、衝突に対する人体への影響を及ぼす指標に基づいて、前記船舶が同じ衝撃を受けた場合でも、前記浮床部上での乗員の損傷は、仮に前記甲板上に前記乗員が乗っていた場合の損傷に比べて、軽度となるよう、前記船舶に乗船している前記乗員や収容されている装備品に対して大きな影響を及ぼさないと認められる基準を満たす前記防振部材の特性を定める。

【0012】

このような構成とすることで、浮床部上に配置される物の中でも乗員に生じる影響を確実に低減させるように、防振部材を選定し、適切な位置に設置できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、船舶に対して固定されていない物体及び乗員に対する耐衝撃性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態における船舶の概略構成を示す構成図である。

【図2】本実施形態におけるにおける船舶の船体の断面図である。

【図3】本発明の実施形態における船舶の設計方法のフロー図である。

【図4】衝撃に対する人体の損傷レベルが低減されることを説明する作用加速度と作用時間との関係を示すグラフの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態における船舶１を図面に基づき説明する。この実施形態では、船舶１が艦艇である場合を一例に説明するが、船舶１であれば艦艇に限られず商船等であってもよい。

【0016】

図１は、本発明の実施形態における船舶１の概略構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施形態における船舶１の船体２の断面図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態における船舶１は、護衛艦等の艦艇である。船舶１は、船体（船殻とも言う）２と、上部構造３と、を有している。

【0018】

図２に示すように、船体２は、船幅方向Ｄｗ両側に設けられた一対の舷側４と、船底５と、甲板６と、防振部材７と、浮床部８とを備えている。

【0019】

甲板６は、上下方向に間隔をあけて複数設けられている。各甲板６は、一対の舷側４の間で、船首尾方向に延びる板状に形成されている。複数の甲板６は、舷側４及び船底５により形成された内部空間を上下に区画している。複数の甲板６により、船体２の内部に複数の階層が形成されている。

【0020】

図１に示すように、上部構造３は、第一甲板（上甲板）６１上に形成されている。第一甲板６１は、複数の甲板６のうち最も上方に配置された全通甲板である。第一甲板６１は、船舶１が水上に位置している場合に、水面より上に配置されている。この実施形態における船舶１の上部構造３は、船首尾方向の中央部付近に配置され、艦橋３ａや居住区等を備えている。

【0021】

図２に示すように、第一甲板６１は、甲板本体６５と、複数の第一支持部６６とを有している。

【0022】

甲板本体６５は、平板状をなして船首尾方向及び船幅方向Ｄｗに広がるように水平に延びている。甲板本体６５の船幅方向Ｄｗの端部は、一対の舷側４にそれぞれ繋がっている。

【0023】

複数の第一支持部６６は、第一甲板６１から後述する浮床部８に向かうように延びている。複数の第一支持部６６は、甲板本体６５から上方に向かって延びている。第一支持部６６は、断面Ｔ字状をなす梁部材である。複数の第一支持部６６は、互いに離れて配置されている。第一支持部６６は、第一ウェブ６６１と、第一フランジ６６２とを有している。

【0024】

第一ウェブ６６１は、第一甲板６１から上方に断面直線状をなして延びている。第一ウェブ６６１は、第一甲板６１に対して垂直に延びている。

【0025】

第一フランジ６６２は、第一ウェブ６６１の上端から垂直に広がるように、断面直線状をなして延びている。即ち、第一フランジ６６２は、第一甲板６１と平行に延びている。第一フランジ６６２の上方を向く面には、防振部材７が固定されている。

【0026】

防振部材７は、第一甲板６１上に複数配置されている。複数の防振部材７は、第一甲板６１の全域に対して均等に離れて配置されている。本実施形態の防振部材７は、第一フランジ６６２上に固定されている。防振部材７は、船底５から艦橋３ａへ向かう方向への衝撃エネルギーを減衰可能な部材である。本実施形態の防振部材７は、例えば、反発弾性が低く振動減衰の大きい円柱状のゴム部材である。

【0027】

なお、防振部材７は、衝撃エネルギーを低減可能な部材であればよく、例えば、コイルばね等のばね部材や衝撃吸収するゲル状部材であってもよい。

【0028】

浮床部８は、複数の防振部材７に支持されている。浮床部８は、第一甲板６１に対して上方に離れて配置されている。本実施形態では、乗員や装備品等の大型の物品は、第一甲板６１上には配置不能であり、浮床部８上のみに配置可能とされている。つまり、本実施形態の浮床部８は、第一甲板６１に対して、大型の物品が配置できない程度の間隔開けて配置されている。浮床部８は、舷側４から離れて配置されている。浮床部８は、第一甲板６１を覆いつつ、舷側４とは離間可能な形状をなしている。本実施形態の浮床部８は、床本体８５と、複数の第二支持部８６とを有している。

【0029】

床本体８５は、船首尾方向及び船幅方向Ｄｗに広がるように水平に延びている。つまり、床本体８５は、甲板本体６５と平行な平板状をなしている。床本体８５は、複数の乗員や装備品等の大型の物体を配置可能な大きさで形成されている。床本体８５は、舷側４とは離れている。床本体８５と舷側４との間隔は、床本体８５と甲板本体６５との間隔よりも狭くされている。

【0030】

複数の第二支持部８６は、床本体８５から第一甲板６１に向かうように延びている。複数の第二支持部８６は、床本体８５から下方に向かって延びている。第二支持部８６は、第一支持部６６とは対称な断面Ｔ字状をなす梁部材である。複数の第二支持部８６は、互いに離れて配置されている。第一甲板６１から浮床部８を見た際に、各第二支持部８６は、各第一支持部６６と重なる位置に配置されている。第二支持部８６は、第二ウェブ８６１と、第二フランジ８６２とを有している。

【0031】

第二ウェブ８６１は、床本体８５から下方に断面直線状をなして延びている。第二ウェブ８６１は、床本体８５に対して垂直に延びている。

【0032】

第二フランジ８６２は、第二ウェブ８６１の下端から垂直に広がるように、断面直線状をなして延びている。即ち、第二フランジ８６２は、床本体８５と平行に延びている。第二フランジ８６２の下方を向く面には、防振部材７が固定されている。即ち、防振部材７は、第一フランジ６６２と第二フランジ８６２とに上下から挟まれて固定されている。

【0033】

次に、このような船舶１に用いられる防振部材７を選定する船舶の設計方法Ｓ１を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施形態における船舶の設計方法Ｓ１のフロー図である。船舶の設計方法Ｓ１では、衝突に対する人体への影響を及ぼす指標に基づいて、防振部材７の特性が定められる。具体的には、本実施形態の船舶の設計方法Ｓ１は、図３に示すように、浮床部範囲設定工程Ｓ１０と、衝撃想定工程Ｓ２０と、防振部材特性設定工程Ｓ３０と、評価工程Ｓ４０とを有している。

【0034】

浮床部範囲設定工程Ｓ１０では、第一甲板６１に対して浮床部８を設置する範囲（区画）が決定される。つまり、浮床部範囲設定工程Ｓ１０では、第一甲板６１に対する浮床部８の大きさ（甲板本体６５に対する床本体８５の面積の割合など）、及び第一甲板６１に対する浮床部８の位置が定められる。これにより、浮床部８の設置範囲が設定される。

【0035】

衝撃想定工程Ｓ２０では、船舶１に対して生じ得る衝撃の規模及び衝撃を受ける位置が想定されて設定される。したがって、衝撃想定工程Ｓ２０では、船舶１が受ける船底５から艦橋３ａへ向かう方向への衝撃エネルギーの大きさ及び位置が設定される。

【0036】

防振部材特性設定工程Ｓ３０では、浮床部範囲設定工程Ｓ１０で設定された浮床部８の設置範囲と、衝撃想定工程Ｓ２０で設定された衝撃エネルギーの大きさ及び位置と、衝突に対する人体への影響を及ぼす指標とに基づいて、防振部材７の特性が設定される。人体への影響とは、例えば、人体への障害程度である。本実施形態の防振部材特性設定工程Ｓ３０において、衝突に対する人体への障害程度を示す指標としては、例えば、Ｊ－ＡＩＳ（Ｊａｐａｎ Ａｂｂｒｅｖｉａｔｅｄ Ｉｎｊｕｒｙ Ｓｃａｌｅ）コードによる分類が挙げられる。Ｊ－ＡＩＳコードは、衝突に対する人間の生存限界を示す指標に基づいて、国土交通省によって作成された自動車衝突基準である。Ｊ－ＡＩＳコードでは、段階的な障害程度の指針が定められている。また、防振部材特性設定工程Ｓ３０で設定される防振部材７の特性とは、例えば、弾性率や設置位置である。

【0037】

図４は、衝撃に対する人体の損傷レベルが低減されることを説明する作用加速度と作用時間との関係を示すグラフの一例である。図４のような作用加速度と作用時間との関係を示すグラフでは、人体の損傷度合に応じて、損傷の程度が大きい重傷域、損傷の程度が中程度の中傷域、損傷の程度の小さい軽傷域を表すことができる。例えば、重傷域は、Ｊ－ＡＩＳコードの３．０に相当する障害を負う領域である。防振部材特性設定工程Ｓ３０では、例えば、Ｊ－ＡＩＳコードに基づいて、第一甲板６１上で受ける衝撃（作用加速度）が仮に中傷域の点Ｐ１である場合には、防振部材７を介して浮床部８上で受ける衝撃（作用加速度）が軽傷域の点Ｐ２になるように、防振部材７の特性が決定される。これにより、船舶１が同じ衝撃を受けた場合でも、浮床部８上での乗員の損傷は、仮に第一甲板６１上に乗員が乗っていた場合の損傷に比べて、軽度となる。

【0038】

なお、図４に示された重傷域、中傷域、及び軽傷域は、防振部材特性設定工程Ｓ３０を説明するための一例である。

【0039】

なお、Ｊ－ＡＩＳ以外の指標としては、例えば、ＨＩＣ（Ｈｅａｄ Ｉｎｊｕｒｙ Ｃｒｉｔｅｒｉａ）が挙げられる。ＨＩＣは、衝撃から生じる頭部外傷の程度を示す尺度である。 ＨＩＣは、車両、個人用保護具、及びスポーツ用品に関連する安全性の評価に使用される。

【0040】

評価工程Ｓ４０では、防振部材特性設定工程Ｓ３０で特性が設定された防振部材７に対して、振動応答特性や衝撃応答特性が予め定めた基準を満たしているか否かを評価する。具体的には、評価工程Ｓ４０では、防振部材７に対して振動応答解析や衝撃応答解析が行われる。解析結果が、船舶１に乗船している乗員や収容されている装備品に対して大きな影響を及ぼさないと認められる基準を満たしているかを評価する。基準を満たしていないと判断された場合には、再び防振部材特性設定工程Ｓ３０が行われ、特性が再設定される。

【0041】

上記のような船舶１によれば、防振部材７によって浮床部８が第一甲板６１上に支持されている。そのため、水中で衝撃が生じ、船体２に対して船底５から艦橋３ａへ向かう方向へ衝撃が負荷されたとしても、浮床部８に伝わる衝撃加速度は、防振部材７によって低減される。したがって、浮床部８上にいる乗員や装備品等の物体が受ける衝撃は、船体２が受ける衝撃に比べて小さくなる。つまり、物体及び乗員に対して個別に衝撃を低減するための装置を用意することなく、浮床部８上の物体及び乗員が受ける衝撃を低減できる。これにより、船舶１に対して固定されていない物体及び乗員に対する耐衝撃性を確保することができる。

【0042】

また、第一甲板６１上に対して浮床部８が取り付けされていることで、第一甲板６１が無く、浮床部８が防振部材７を介して舷側４に対して取り付けられている場合に比べて、船体２としての強度を向上させることができる。これにより、艦艇のような大型の船舶１であっても、船２2としての強度を確保しつつ、浮床部８を設置することができる。

【0043】

さらに、一つのみの防振部材７ではなく、複数の防振部材７が第一甲板６１と浮床部８との間に配置されている。そのため、一つ一つの防振部材７に係る耐荷重が低減される。そのため、大型の部材等を用いることなく、耐衝撃性を確保することができる。これにより、防振部材７の設置コストを低減するとともに、防振部材７を船舶１に対して柔軟に設置することができる。

【0044】

また、防振部材７が第一フランジ６６２と第二フランジ８６２とによって挟まれた状態で固定されている。そのため、甲板本体６５と床本体８５との間にスペースを確保した状態で、防振部材７を設置できる。したがって、甲板本体６５と床本体８５との間に、船舶１自体に使用されるケーブル等を収容することができる。

【0045】

さらに、甲板本体６５から上方に延びている複数の第一支持部６６が補強部材の役割を果たすため、甲板本体６５の強度が向上する。したがって、甲板本体６５の下方に、甲板本体６５の強度を向上させるための補強部材を設けることなく甲板本体６５の強度を確保することができる。したがって、甲板本体６５の下方の空間を有効に利用することができる。

【0046】

同様に、床本体８５から下方に延びている複数の第二支持部８６が補強部材の役割を果たすため、床本体８５の強度が向上する。したがって、床本体８５の上方に、床本体８５の強度を向上させるための補強部材を設けることなく床本体８５の強度を確保することができる。したがって、床本体８５の上方の空間を有効に利用することができる。

【0047】

また、防振部材７の特性が、Ｊ－ＡＩＳコード等の衝突に対する人体への障害程度を示す指標に基づいて決定されている。そのため、床本体８５上に配置される物の中でも乗員に生じる影響を確実に低減させるように、防振部材７を選定し、適切な位置に設置できる。

【0048】

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0049】

例えば、上記実施形態においては、甲板６を上下方向に複数備えるようにしたが、甲板６の数については、何ら限定するものではなく、一つであってもよい。

【0050】

また、上述した実施形態においては、最も上方に配置された上甲板である第一甲板６１に対して浮床部８が配置されるとして説明した。しかしながら、浮床部８は、最も上方に配置された甲板６に対して設けられることに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0051】

１ 船舶
２ 船体
３ 上部構造
３ａ 艦橋
４ 舷側
５ 船底
６ 甲板
６１ 第一甲板
６５ 甲板本体
６６ 第一支持部
６６１ 第一ウェブ
６６２ 第一フランジ
７ 防振部材
８ 浮床部
８５ 床本体
８６ 第二支持部
８６１ 第二ウェブ
８６２ 第二フランジ
Ｄｗ 船幅方向
Ｓ１ 船舶の設計方法
Ｓ１０ 浮床部範囲設定工程
Ｓ２０ 衝撃想定工程
Ｓ３０ 防振部材特性設定工程
Ｓ４０ 評価工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】