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技術 船舶の底構造

出願人 山本多三郎
発明者 山本多三郎
出願日 1996年1月16日 (24年10ヶ月経過) 出願番号 1996-005229
公開日 1997年7月29日 (23年4ヶ月経過) 公開番号 1997-193884
状態 特許登録済
技術分野 船体構造
主要キーワード ホーバークラフト 活魚槽 水密隔壁 喫水線付近 滑走性 一般船舶 小型漁船 環状側壁
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年7月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

従来の船舶において、没水形の船舶では走行時の造波抵抗が大きくて推進効率が悪く、細長形状の船舶では乗り心地が悪く、水面滑走形の船舶では走行性が悪いという問題がある。

解決手段

船体1の底部に、船底13より下方に突出し且つ内部を水密構造空所22とした張出部2を設けることにより、船体1を浮揚させて走行させることができるようにする。又、張出部2の空所22内に推進器駆動用主機3を据付けることにより、重心を下げて安定性を良くする。さらに、主機3からの推進軸4を、張出部2の後部から船底と平行に延出させることにより、小型船であっても推進器上下の水流線を均一にし得るようにする。又、張出部2を、下面視において船首船尾方向に流線形とすることにより、走行時の抵抗を小さくできるようにする。

概要

背景

船舶推進抵抗の1つに造波抵抗がある。船舶の造波抵抗は、喫水線付近(特に船首船尾付近)において発生する。又、造波抵抗は、船舶の走行高速になるにつれて、主機出力に対して2次曲線的に大きくなる性質を有している。つまり、没水状態で走行する船舶では、推進機関をいくら高出力にしても、それにつれて造波抵抗が大きくなることにより、船速限界があるのが現状である。

この造波抵抗対策として、従来から例えば下記の〜ような種々の工夫が行われている。
没水形の船舶では、船首部球面状にして船首波の発生を抑制し、又、船尾部に球面状のふくらみをもたせて(いわゆるバルバススターン)、船尾波の軽減を図っている。
船形そのものを細長化して(いわゆる船穀係数を小さくして)、造波を少なくするようにしている。
モータボートのような小型船では、船体の軽量化を図るとともにエンジン高出力化を図ることにより、船体を水面滑走させて造波抵抗を小さくするようにしている。
潜水艦のように水中を走行させたり、水中翼船ホーバークラフトテクノスーパーライナー等のように船体そのものを水面より浮上させたりして、船体による波の発生を無くす(あるいは極めて小さくする)ようにしたものもある。

又、小型船(例えば小型漁船)では、軽量であるために、没水深さ(船尾の喫水深さ)が比較的浅くなっている。そのため、従来の小型船では、推進軸を船尾方向の斜め下方延出させて、推進器スクリュー)を所定深さまで没水させるようにしている。ところで、このように、推進器の軸芯が斜め下方に向いていると、推進器の上・下部では水流線が不均一となる。

概要

従来の船舶において、没水形の船舶では走行時の造波抵抗が大きくて推進効率が悪く、細長形状の船舶では乗り心地が悪く、水面滑走形の船舶では走行性が悪いという問題がある。

船体1の底部に、船底13より下方に突出し且つ内部を水密構造空所22とした張出部2を設けることにより、船体1を浮揚させて走行させることができるようにする。又、張出部2の空所22内に推進器駆動用の主機3を据付けることにより、重心を下げて安定性を良くする。さらに、主機3からの推進軸4を、張出部2の後部から船底と平行に延出させることにより、小型船であっても推進器上下の水流線を均一にし得るようにする。又、張出部2を、下面視において船首・船尾方向に流線形とすることにより、走行時の抵抗を小さくできるようにする。

目的

本願発明は、上記の問題に鑑み、走行時の造波抵抗を小さくして船体の推進効率を改善し、それによって高速化を達成し得るようにするとともに、船舶の乗り心地や走行性を良好にし得るようにした船舶の底構造を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

船体(1)の底部に、船底(13)より下方に突出し且つ内部を水密構造空所(22)とした張出部(2)を設けるとともに、該張出部(2)の空所(22)内に推進器駆動用主機(3)を据付けたことを特徴とする船舶底構造

請求項2

主機(3)からの推進軸(4)を、張出部(2)の後部から船底(13)と平行に延出させるとともに、該推進軸(4)の先端部に推進器(5)を取付けたことを特徴とする請求項1に記載の船舶の底構造。

請求項3

張出部(2)を、下面視において船首船尾方向に長い形状の流線形としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の船舶の底構造。

技術分野

0001

本願発明は、船舶底構造に関するものである。

背景技術

0002

船舶の推進抵抗の1つに造波抵抗がある。船舶の造波抵抗は、喫水線付近(特に船首船尾付近)において発生する。又、造波抵抗は、船舶の走行高速になるにつれて、主機出力に対して2次曲線的に大きくなる性質を有している。つまり、没水状態で走行する船舶では、推進機関をいくら高出力にしても、それにつれて造波抵抗が大きくなることにより、船速限界があるのが現状である。

0003

この造波抵抗対策として、従来から例えば下記の〜ような種々の工夫が行われている。
没水形の船舶では、船首部球面状にして船首波の発生を抑制し、又、船尾部に球面状のふくらみをもたせて(いわゆるバルバススターン)、船尾波の軽減を図っている。
船形そのものを細長化して(いわゆる船穀係数を小さくして)、造波を少なくするようにしている。
モータボートのような小型船では、船体の軽量化を図るとともにエンジン高出力化を図ることにより、船体を水面滑走させて造波抵抗を小さくするようにしている。
潜水艦のように水中を走行させたり、水中翼船ホーバークラフトテクノスーパーライナー等のように船体そのものを水面より浮上させたりして、船体による波の発生を無くす(あるいは極めて小さくする)ようにしたものもある。

0004

又、小型船(例えば小型漁船)では、軽量であるために、没水深さ(船尾の喫水深さ)が比較的浅くなっている。そのため、従来の小型船では、推進軸を船尾方向の斜め下方延出させて、推進器スクリュー)を所定深さまで没水させるようにしている。ところで、このように、推進器の軸芯が斜め下方に向いていると、推進器の上・下部では水流線が不均一となる。

発明が解決しようとする課題

0005

ところが、上記した従来の各造波抵抗対策(〜)では、それぞれ次のような欠点がある。

0006

上記の対策では、船首部及び船尾部をそれぞれ球面状にしているだけなので、船首波及び船尾波をそれぞれいくらかは軽減させることができるものの、船底が没水状態で走行するので、まだ大きな造波抵抗が発生する。従って、機関を高出力にしても船速に限界がある。

0007

上記の対策では、船形を細長くしているので、造波抵抗は小さくなるが、走行中あるいは停時等に横揺れが大きくなり、乗り心地や船上での作業性が悪くなる。

0008

上記の対策では、船底が水面滑走することによって高速化を図れるものの、モータボートのような小型船にのみ適用可能であり、船舶の種類が限られてしまう。又、このように、船底が水面滑走するようにしたものでは、横滑り激しくなって走行性が悪くなる。

0009

上記の対策では、製造コストが極めて高価となり、一般船舶向けに適用するには経済面で大きな課題がある。

0010

尚、従来から造波抵抗対策として、上記〜のほかにも多くの工夫が試みられているが、造波抵抗の軽減効果はさほど上がっていないのが現状である。

0011

又、従来の小型船(例えば小型漁船)のように、推進器の軸芯が斜め下方に向いていると、推進器の上・下部では水流線が不均一となり、推進効率が悪くなるという問題がある。

0012

本願発明は、上記の問題に鑑み、走行時の造波抵抗を小さくして船体の推進効率を改善し、それによって高速化を達成し得るようにするとともに、船舶の乗り心地や走行性を良好にし得るようにした船舶の底構造を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0013

本願発明は、上記課題を解決するための手段として次の構成を有している。

0014

まず、本願発明にかかる船舶の底構造では、船体の底部に、船底より下方に突出し且つ内部を水密構造空所とした張出部を設けるとともに、該張出部の空所内に推進器駆動用の主機を据付けている。尚、張出部は、船底の中央付近に設けるのが好ましい。

0015

本願発明の船舶では、水上に浮かべたときに船底に設けた張出部が完全に水面下に没水するようになる。又、張出部内の空所は、船舶を浮揚させる作用力を有するとともに、主機の設置スペースにもなる。又、この空所は、船底を水面近くまで浮揚させ得るような容積排水重量)にすることが好ましい。尚、小型船においては、船首部及び船尾部の各喫水をほぼ「0」にし得る程度まで、張出部内空所の容積を大きくすることが可能である。又、本願発明では、船底の形状を限定するものではないが、後述するように走行時において水面滑走させるために、該船底を比較的平らにすることが好ましい。

0016

又、本願発明の船舶の底構造では、主機からの推進軸を、張出部の後部から船底と平行に延出させるとともに、該推進軸の先端部に推進器(スクリュー)を取付けている。尚、小型船のように船体の没水深さが比較的浅い場合でも、本願のように張出部を設け且つ該張出部内に主機を据付けることで、推進軸を船底と平行に延出させることが可能となる。

0017

さらに、本願発明の船舶の底構造では、張出部を、下面視において船首・船尾方向に長い形状の流線形としている。

0018

そして、本願発明の船舶では、張出部内空所の浮揚力によって船首部及び船尾部の喫水が浅くなり、船舶を走行させると船底が水面上を滑走するようになる。従って、船体(特に船首部及び船尾部)による造波抵抗が小さくなって船の推進効率が良好となり、より高速化が可能となる。尚、このとき、張出部は、その全体が没水しているので、該張出部による造波は発生することがなく、この張出部によって造波抵抗が大きくなることはない。

0019

さらに、上記のように船舶の走行時に船底が水面を滑走するようにしたものであっても、張出部が没水したままであるので、船体が横滑りすることがなくなる。又、張出部の形状を流線形にすると、該張出部が没水していても、船舶走行時における張出部の抵抗を小さくできる。さらに、張出部の空所内に主機を据付けると、船舶全体の重心が低くなり、安定性を良くすることができる。

0020

又、主機からの推進軸を船底と平行に延出させて、該推進軸の先端部に推進器(スクリュー)を取付けると、推進器の上・下部の水流線が均一になり、推進器効率が良好となる。

発明を実施するための最良の形態

0021

図1図3を参照して、本願発明の好適に実施形態を説明すると、図示の船舶は、例えば漁船のような比較的小型のものが採用されている。尚、漁船の場合は、船体1の材料としてFRPを採用するとよい。

0022

図1図3に示す船舶では、長さの割り広幅の船底13を有している。又、船底13は、比較的平面に近い状態に形成している。

0023

この船舶の底構造では、船底13のほぼ中央部に、下方に突出する張出部2を形成している。この張出部2は、下面視において船首11と船尾12とを結ぶ方向に長い形状の流線形に成形している。又、この張出部2は、滴形の環状側壁21の下端部を底壁20で閉塞して容器状に成形している。

0024

張出部2内には、かなり大容積の空所22が形成されている。そして、この空所22内には、推進器駆動用の主機3が据付けられている。

0025

ところで、張出部2は、内部に主機3の設置スペースを確保した状態で、走行時における水中での抵抗が最小になるように設計することが好ましい。張出部2のような下面視の形状が流線形の物体の水中での抵抗は、該物体(張出部2)の最大幅と長さとの比をパラメータとして、流速相関関係があることが流体力学解明されている。そこで、主機3の据え付けに必要な張出部2の最小幅を決めれば、設計速度に対する水中での最小抵抗に対応する張出部2の長さが求められる。又、張出部2の深さは、推進器5と船底13との間の必要な間隙によって決定される。尚、張出部2内の空所22は、船舶を水上に浮かべたときに、該船舶を浮揚させる作用力を有するものであり、小型船では船底13を水面近くまで浮揚させ得るような容積(排水重量)にすることが好ましい。

0026

尚、この実施形態では、張出部2は、例えば鋼板によって船体1とは別体に成形し、水密構造を維持した状態で船体1にビス止め等の手段で取付けているが、他の実施形態では、張出部2を例えばFRPで船体1に一体成形してもよい。

0027

船底13には、張出部2の残余部分にかなりの面積平面状態部分が残っている。そして、本願の船舶では、この船底13の残余部分が走行時の水面滑走面となるようにしている。

0028

又、この船舶の底構造では、主機3からの推進軸4を、張出部2の後部から船底13と平行に延出させ、該推進軸4の先端部に推進器(スクリュー)5を取付けている。尚、小型船のように船体1の没水深さが比較的浅い場合でも、本願のように張出部2を設け且つ該張出部2内の空所22に主機を据付けることで、推進軸4を船底13と平行に延出させることが可能となる。

0029

又、この実施形態では、張出部2の船首11側部分に水密隔壁23を設けて該水密隔壁23内を活魚槽24としている。尚、張出部2は、その全体高さ範囲が没水しており、該水密隔壁23内に通水口を設けることで活魚槽24を形成できる。

0030

図示の船舶では、水上に浮かべると、張出部2内の空所2による浮揚力が働き、船底13を例えば符号L1で示す喫水線付近まで浮揚させることができる。そして、船舶を実際に走行させると、船底13が水面上を滑走するようになり(喫水線が例えば符号L2の位置になる)、船体1による造波抵抗が小さくなる。このとき、図示例の船舶では、船底13が比較的広い面積を有し且つ該船底13が平面状態に形成されているので、走行時の滑走性が良好となる。

0031

又、船舶の走行時には、張出部2の全体が没水したままであるが、水中に没した状態では該張出部2による造波抵抗は発生しない。尚、張出部2が没水状態で走行すると、該張出部2部分に抵抗が発生するが、張出部2を流線形に形成しているので、該張出部による抵抗を小さくすることができる。

0032

又、船舶の走行時には、張出部2が没水したままであるので、該張出部2が大型船でのセンターキールあるいは小型漁船でのスケグとしての機能を果たすようになる。従って、上記のように船底13が水面を滑走するようにしたものであっても、船体1が横滑りすることがなくなり、走行性が良好となる。さらに、この船舶では、張出部2の空所22内に主機3を据付けているので、船舶全体の重心が低くなり、安定性を良くすることができる。

0033

又、この船舶では、主機3からの推進軸4を船底13と平行に延出させて、該推進軸4の先端部に推進器(スクリュー)5を取付けているので、推進器5の上・下部の水流線が均一になり、推進器効率が良好となる。

0034

尚、上記実施形態では、船舶として、例えば漁船のような小型船を採用しているが、他の実施形態では、中・大型船に適用することもできる。

発明の効果

0035

本願発明にかかる船舶の底構造では、次のような効果がある。

0036

(1)張出部2内の空所2による浮揚力により、没水形の船舶では船首部11及び船尾部12の各喫水を浅くできる(小型船ではそれらの喫水をほとんど「0」にすることも可能である)。従って、本願の船舶では、従来の船形の船舶に比して走行時の造波抵抗が小さくなり、推進効率が良好となる。

0037

(2) 上記(1)に記載した推進効率の向上は、船速の増大を可能とし、小型船においては従来の滑走形の船舶より小さな機関出力で滑走走行が可能となる。そして、船体1の滑走走行と船速との相乗効果で船舶の高速化が可能となる。

0038

(3)張出部2は、船底のセンターキールあるいはスケグとしての役目を果たすので、上記のように船底13が水面を滑走するようにしたものであっても、船体1が横滑りすることがなくなり、走行性が良好となる。又、船底13を広幅に形成し得る構造となっているので、横揺れが少なくなって乗り心地がよくなる。

0039

(4)張出部2の空所22内に主機3を据付けているので、船舶全体の重心が低くなり、安定性を良くすることができる。

0040

(5)本願請求項2のように、張出部2を船底13より下方に突出させ、且つ該張出部2内に主機3を据付け、該主機3からの推進軸4を船底13と平行に延出させて、該推進軸4の先端部に推進器(スクリュー)5を取付けるようにすると、推進器5の上・下部の水流線が均一になり、推進効率が良好となる。

0041

(6)本願請求項3のように、張出部2を、下面視において流線形に形成すると、張出部2が没水状態で走行する場合でも、該張出部2による抵抗を小さくすることができ、推進力がさほど低下しなくなる。

図面の簡単な説明

0042

図1本願発明の実施形態の底構造を備えた船舶の側面図である。
図2図1の底面図である。
図3図1のIII−III断面図である。

--

0043

1は船体、2は張出部、3は主機、4は推進軸、5は推進器、11は船首、12は船尾、13は船底、21は側壁、22は空所である。

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