JP2023116015A - 多胴船の船体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を防止する多胴船の船体構造を提供する。【解決手段】この発明の一実施形態に係る船体構造は、第１船体と、前記第１船体と並行に配置される第２船体と、前記第２船体の下部において、前記第１船体と反対側の方向に向かって突出して配置されたフィンと、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明の一実施形態は、複数の船体を有する多胴船の船体構造に関する。

特許文献１には、メインハルおよびサイドハルを有する多胴船が開示されている。船の横揺れ（ロール方向の揺動）は、波の周期および船の横揺れの固有周期が一致した場合に非常に大きくなる。船の横揺れの固有周期は、船体の幅を長くすれば短くなる。しかし船体の幅が長くなると推進抵抗が増大する。そのため、特許文献１の様な多胴船は、サイドハルにより船の幅を広くして船の横揺れの固有周期を短くし、かつ推進抵抗の増大を抑えることを特徴としている。これにより、特許文献１の様な多胴船は、船の安定性を確保しつつ、船の横揺れの固有周期を波の周期よりも短くすることができ、横揺れを小さくすることができる。

特開２０１３－１５４７５６号公報

しかし、波の周期は一定ではなく、周期の短い波と周期の短い波が存在する。特許文献１の様な多胴船は、横揺れの固有周期を短くできるが、周期の長い波には応答するため、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れが混在する場合がある。

そこで、この発明の一実施形態は、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を防止する多胴船の船体構造を提供することを目的とする。

この発明の一実施形態に係る船体構造は、第１船体と、前記第１船体と並行に配置される第２船体と、前記第２船体の下部において、前記第１船体と反対側の方向に向かって突出して配置されたフィンと、を備えたことを特徴とする。

本実施形態の船体構造は、複数の船体を有する多胴船の構造である。多胴船を構成する船体のうち少なくとも１つの船体（第２船体）は、他の船体（第１船体）と反対方向に向かって突出するフィンを備える。フィンは、ロール方向の揺動を抑え、船体の固有周期の短い揺れを低減する。これにより、本実施形態の船体構造は、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を防止する。

なお、前記フィンは、前記第１船体の最下部に配置されていることが好ましい。

これにより、本実施形態の船体構造は、フィンの効果をより大きくすることができる。

また、前記フィンは、前記第２船体の前記下部に向かう方向に対して垂直な方向に突出することが好ましい。

これにより、本実施形態の船体構造は、フィンの効果をより大きくすることができる。

また、前記フィンは、前記第２船体の高さ方向に沿って方向に短く、前記第２船体の前後方向に沿って長い形状であることが好ましい。

これにより、本実施形態の船体構造は、推進抵抗を抑えることができる。

本実施形態の船体構造は、前記第１船体の船底に配置されたスケグを備えてもよい。

これにより、本実施形態の船体構造は、当該スケグにより、ロール方向の揺動をさらに低減することができ、直進性を向上させることができる。

なお、前記第２船体の幅は、前記第１船体の幅よりも狭いほうが好ましい。

本実施形態の船体構造は、第２船体を小さくすることで、波から受ける力を小さくすることができる。

前記第２船体は、相対的に幅の狭い下部と、喫水よりも上側に配置され、相対的に幅の広い上部と、を有していてもよい。

本実施形態の船体構造は、喫水よりも上に配置される上部を大きくすることで傾斜時の復原力を大きくする。

また、前記上部は、前記喫水から離れるにしたがって前記幅がさらに広がる形状であってもよい。

本実施形態の船体構造は、喫水から離れるにしたがって船体の幅をさらに広げることで、浮力による抵抗を著しく増大させることができ、ロール方向の傾斜角を規定範囲内に収めることができる。

なお、前記第２船体は、前記第１船体を挟んで配置される第１サイドハルおよび第２サイドハルを含み、前記フィンは、前記第１サイドハルに配置された第１フィンと、前記第２サイドハルに配置された第２フィンと、を含む態様であってもよい。

三胴船１の平面図である。 三胴船１の左側面図である。 三胴船１の正面図である。 波の周期と横揺れの混在率の関係を示す図である。 フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂをサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂから離れた位置に配置する例を示した平面図である。 フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂを複数に分割した例を示す平面図である。

図１は、本実施形態の船体構造を有する三胴船１の平面図である。図２は、三胴船１の左側面図であり、図３は、三胴船１の正面図である。本実施形態において、船の進行方向はＹ方向と称し、Ｙ方向に直交する方向のうち右方向はＸ方向と称し、鉛直上方向はＺ方向と称する。

三胴船１は、多胴船の一例である。三胴船１は、第１船体の一例であるメインハル１０と、第２船体の一例であるサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂと、を備えている。

メインハル１０は、三胴船１の主船体である。メインハル１０は、不図示の客室区画、貨物区画、動力区画、あるいはセンサ等を配置する区画等の様々な区画を備える。メインハル１０は、Ｙ方向に平行な方向（前後方向）に長く、Ｘ方向に平行な方向（幅方向）に短い。メインハル１０は、過度に高い復元力を持たず、かつ転覆しない程度の復原性を確保する形状に設計されている。

メインハル１０は、船底にスケグ５０を備えている。スケグ５０は、メインハル１０の後部に配置されている。スケグ５０のＸ方向に平行な方向の長さ（幅）は短く、Ｙ方向に平行な方向の長さ（前後方向の長さ）は長い。この様な形状により、スケグ５０は、ロール方向の揺動（横揺れ）を低減する。また、スケグ５０は、メインハル１０の後部に配置されているため、ヨー方向の揺動も低減し、直進性を向上させる。ただし、スケグ５０は、本発明において必須の構成ではない。

サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、メインハル１０に並行に配置されている。サイドハル２Ａは、メインハル１０の右側に配置されている。サイドハル２Ｂは、メインハル１０の左側に配置されている。サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、いずれもメインハル１０に接続されている。なお、本実施形態では、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、一例として船体の最上部でメインハル１０の最上部に接続されているが、メインハル１０、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの接続態様はこの例に限らない。

サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、平面視して、メインハル１０の後方に接続されている。これにより、三胴船１は、ヨー方向の揺動を低減し、直進安定性を向上させることができる。

サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、メインハル１０と同様に、前後方向に長く、幅方向に短い。より具体的には、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの前後方向の長さは、メインハル１０の前後方向の長さよりも短い。また、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの幅は、メインハル１０の幅よりも狭い。一例として、本実施形態のサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの前後の長さは、メインハル１０の中心位置とサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの中心位置との距離に等しい。

これにより、三胴船１は、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂが波から受ける力を小さくし、かつサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの推進抵抗を抑えている。なお、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの前後方向の長さおよび幅は、船舶復原性の規則に定められた要件を満たすように設計されている。

三胴船１は、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂにより、横揺れ（ロール方向の揺れ）に対してメインハル１０の幅を広くしたことと同様の挙動を示す。三胴船１は、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂにより、船の幅を広くして船の横揺れの固有周期を短くし、かつ推進抵抗を抑える。これにより、三胴船１は、船の安定性を確保しつつ、船の横揺れの固有周期を波の周期よりも短くすることができ、横揺れを小さくすることができる。

そして、本実施形態の三胴船１は、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの下部においてフィン２０Ａおよびフィン２０Ｂを備えている。フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、それぞれメインハル１０と反対方向に向かって突出する。

フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｚ方向に平行な方向（高さ方向）に短く、前後方向に沿って長い形状である。これにより、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂの推進抵抗は抑えられる。また、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｘ方向の端部が細く絞り込まれている。これによりさらに推進抵抗が抑えられる。ただし、Ｘ方向の端部が細く絞り込まれていることは必須ではない。

フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、三胴船１のロール方向の揺動を抑え、船体の固有周期の短い揺れを低減する。これにより、本実施形態の三胴船１の船体構造は、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を防止する。

図４は、波の周期と横揺れの混在率との関係を示す図である。図４に示すグラフの横軸は、波の周期と船体の固有周期（横揺れの固有周期）の比である。図４に示すグラフの縦軸は、波による揺れと船体の固有周期の揺れの混在率である。

図中に示す「外側フィン有り」および「外側フィン（面積２倍）有り」は、本実施形態のフィン２０Ａおよびフィン２０Ｂに対応するデータである。図４では、参考例として「フィン無し」のデータを示す。また、「内側および外側フィン有り」も参考例のデータである。「内側および外側フィン有り」とは、メインハルと反対方向に向かって突出する部分だけでなく、メインハルに向かって突出する部分も有したフィンのデータである。

波の周期は一定ではなく、周期の短い波と周期の短い波が存在する。図４に示す様に、フィンの無い船体構造では、波の周期が長くなるほど、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れが混在する。

これに対して、図４に示す「外側フィン有り」および「外側フィン（面積２倍）有り」は、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を低減していることが分かる。また、図４の結果から分かるとおり、フィンの面積が大きいほど周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を防ぐ効果は大きい。ただし、面積が大きくなるほど喫水線の下の部分における幅が大きくなる。そのため、フィンの面積は、求める効果を鑑みて適宜設定する。

また、参考例として図４に示す「内側および外側フィン有り」は、むしろ周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を大きくしている。したがって、フィンは、メインハルと反対側の方向に向かって突出する構成が重要であることが分かる。

なお、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの最下部に配置されている場合にロール方向の揺動を抑える効果を最も高くすることができる。ただし、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂがサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの最下部に配置されていることは必須ではない。フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの下部に配置されていればよい。無論、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、下に位置すればするほどロール方向の揺動を抑える効果を高くすることができる。

また、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、下部に向かう方向に対して垂直な方向（すなわち、Ｘ方向に平行な方向）に突出する場合に、ロール方向の揺動を抑える効果を最も高くすることができる。ただし、フィン２０Ａおよびフィン２０ＢがＸ方向に平行な方向に突出することは必須ではない。フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｘ方向から傾いて突出していてもよい。無論、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｘ方向に平行な方向に近い方向に突出しているほどロール方向の揺動を抑える効果を高くすることができる。

なお、図３に示す様に、本実施形態のサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、相対的に幅の狭い下部と、喫水よりも上側に配置され、相対的に幅の広い上部と、を有していている。サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、喫水よりも上に配置される上部を大きくすることで傾斜時の復原力を大きくしている。

また、図３に示す様に、本実施形態のサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂの喫水よりも上に配置されている上部は、喫水から離れるにしたがって幅がさらに広がる形状である。これにより、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂは、ロール方向の傾きが大きくなった場合に浮力による抵抗を著しく増大させることができ、ロール方向の傾斜角を規定範囲内に収めることができる。

なお、本実施形態では、多胴船の一例として三胴船を示したが、本発明の船体構造は、双胴船やさらに多数の船体を有する多胴船にも適用できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、図５は、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂをサイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂから離れた位置に配置する例を示した平面図である。図５に示す様に、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、直接サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂに取り付ける必要はなく、サイドハル２Ａおよびサイドハル２Ｂから支柱等を介して離れた位置に取り付けられてもよい。この場合、ロール方向のモーメントアームの長さがさらに長くなるため、さらにロール方向の揺動低減効果を大きくすることができる。

また、図６は、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂを複数に分割した例を示す平面図である。図６に示す様に、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｙ方向に沿って複数の部分に分割されてもよい。この場合も、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、図１に示すフィン２０Ａおよびフィン２０Ｂと同等の効果を得ることができる。

１ ：三胴船
２Ａ ：サイドハル
２Ｂ ：サイドハル
１０ ：メインハル
２０Ａ ：フィン
２０Ｂ ：フィン
５０ ：スケグ

しかし、波の周期は一定ではなく、周期の長い波と周期の短い波が存在する。特許文献１の様な多胴船は、横揺れの固有周期を短くできるが、周期の長い波には応答するため、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れが混在する場合がある。

また、前記フィンは、前記第２船体の高さ方向に沿った方向に短く、前記第２船体の前後方向に沿って長い形状であることが好ましい。

フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｚ方向に平行な方向（高さ方向）に短く、前後方向に沿って長い形状である。これにより、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂの推進抵抗は抑えられる。また、フィン２０Ａおよびフィン２０Ｂは、Ｙ方向の端部が細く絞り込まれている。これによりさらに推進抵抗が抑えられる。ただし、Ｙ方向の端部が細く絞り込まれていることは必須ではない。

波の周期は一定ではなく、周期の長い波と周期の短い波が存在する。図４に示す様に、フィンの無い船体構造では、波の周期が長くなるほど、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れが混在する。

これに対して、図４に示す「外側フィン有り」および「外側フィン（面積２倍）有り」は、周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を低減していることが分かる。また、図４の結果から分かるとおり、フィンの面積が大きいほど周期の長い波による揺れと固有周期の短い揺れの混在を防ぐ効果は大きい。ただし、面積が大きくなるほど喫水線Ｄの下の部分における幅が大きくなる。そのため、フィンの面積は、求める効果を鑑みて適宜設定する。

Claims (9)

1. 第１船体と、
   前記第１船体と並行に配置される第２船体と、
   前記第２船体の下部において、前記第１船体と反対側の方向に向かって突出して配置されたフィンと、
   を備えた多胴船の船体構造。
2. 請求項１に船体構造であって、
   前記フィンは、前記第１船体の最下部に配置されている、
   多胴船の船体構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の船体構造であって、
   前記フィンは、前記第２船体の前記下部に向かう方向に対して垂直な方向に突出する、
   多胴船の船体構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の船体構造であって、
   前記フィンは、前記第２船体の高さ方向に沿って方向に短く、前記第２船体の前後方向に沿って長い形状である、
   多胴船の船体構造。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の船体構造であって、
   前記第１船体の船底に配置されたスケグを備えた、
   多胴船の船体構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の船体構造であって、
   前記第２船体の幅は、前記第１船体の幅よりも狭い、
   多胴船の船体構造。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の船体構造であって、
   前記第２船体は、相対的に幅の狭い下部と、喫水よりも上側に配置され、相対的に幅の広い上部と、を有する、
   多胴船の船体構造。
8. 請求項７に記載の船体構造であって、
   前記上部は、前記喫水から離れるにしたがって前記幅がさらに広がる形状である、
   多胴船の船体構造。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の船体構造であって、
   前記第２船体は、前記第１船体を挟んで配置される第１サイドハルおよび第２サイドハルを含み、
   前記フィンは、前記第１サイドハルに配置された第１フィンと、前記第２サイドハルに配置された第２フィンと、を含む、
   多胴船の船体構造。

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