JP2003285790A

JP2003285790A - 船体の推進抵抗減少構造

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Publication number: JP2003285790A
Application number: JP2002092183A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Yamazaki; 市郎山崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】船体の走航中の推進抵抗を補助翼で船体を少
しだけ浮かすことにより減少させるだけでなく、さらに
船体を傾斜状に大きく浮上させて大幅に推進抵抗を減少
させ、同一馬力の駆動エンジンで大幅な高速化又は大幅
な燃料消費率の向上を実現できる船体の推進抵抗減少構
造を得る。【解決手段】船体１０の長さ方向の重心点又はその一
定距離範囲内の位置に船底１１から所定深さ延びる支持
板１４の下端に主補助翼１５を設け、船首側の水切り位
置又はその一定距離範囲内の位置に船底から所定深さ延
びる支持板１６の下端に副補助翼１７を設け、主、副の
補助翼１５、１７を所定の仰角に設定して、高速走航時
に船首部を浮上させ推進抵抗を大幅に減少させるように
構成した船体の推進抵抗減少構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、船舶の水上又は
海上での走航時の抵抗を減少させる補助翼を備えた船体
の推進抵抗減少構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロペラ推進機やジェット推進機を備え
た小型艇、中型艇は、高速モータボート、あるいは高速
フェリとして利用されている。このような中、小型艇
は、一般に走航時の直線性を保持するために船体長さ方
向にキールと呼ばれる背骨材が設けられ、このキールを
中心として左右に曲線状の側板を設けて船体が構成され
る。キール先端はなだらかな曲線状に上向きに湾曲して
先端をなし、側板は先端寄りの位置ではキールに向って
収縮するように形成され、この先端へ至る先端寄りの位
置で水中に浮かんだときに水面と交差する点が水切りの
役目をなすように形成される。このような船体形状は、
上記動力推進機を備えないヨット、帆船であっても、ほ
ぼ共通に採用される。

【０００３】このような船体形状で、側板を急激なカー
ブを描いて立上がる形状にすると、船体の横方向への揺
動であるローリングが大きくなり、復元力が減少して安
定性が損なわれる。一方、キールを中心に水平な船底を
設け、その側端に垂直な側板を設けた、いわゆる幅広の
船形にすると、ローリングに対しては安定するが、推進
抵抗が増大するため、推進機に大きな負荷が掛かり、経
済的でなくなる。このため、一般にはゆるやかな傾斜又
は曲線状の船底に続いて斜め又は垂直な側板を設け、推
進抵抗を減少させた船形が多く採用される。

【０００４】かかる一般的な船体形状の船舶を動力推進
機で推進させる場合、推進抵抗を減少させる手段として
大型船では船首部に球状船首を採用したり、船体の幅を
制限して流線形の船体形状としたり、又高速艇では船体
長さ中央付近の船底より下方へ突出して補助翼を設け、
走航中に船体を浮き上がらせるという手段が採用されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、球状船首は大
型船向けであり、流線形状は船体の幅に制約を受け、広
幅の船形には採用できず、かつそれぞれの手段を採用し
ても推進抵抗の減少は数％程度であり、特定の船形にし
か採用できない。又、補助翼を船体中央下方に設けて船
体を浮上させ、走航時の推進抵抗を減少させるという手
段を採用した場合、船体はほぼ平行にわずかに浮上する
が、その浮上による推進抵抗の減少も数％程度であり十
分ではない。

【０００６】この発明は、上記の問題に留意して、船体
の走航中の推進抵抗を船体中央の補助翼で船体を少しだ
け浮かすことにより減少させるだけでなく、さらに船体
を傾斜状に大きく浮上させて大幅に推進抵抗を減少さ
せ、同一馬力の駆動エンジンで大幅な高速化又は大幅な
燃料消費率の向上を図ることができる船体の推進抵抗減
少構造を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決する手段として、所定の浮力を有する船体の長さ
方向の重心点又はその一定距離範囲内の位置で船底より
所定深さに主補助翼を設け、船首水切り位置又はその位
置から一定距離範囲内の所定深さに副補助翼を設け、
主、副補助翼はそれぞれ進行方向に対し所定の仰角に設
定し、走航時に船首側が所定角度傾斜するように浮上さ
せて推進抵抗を減少するように構成した船体の推進抵抗
減少構造としたのである。

【０００８】上記構成の船体構造では、走航速度が大き
くなるにつれて船体への推進抵抗が減少し、高速化が図
られる。走航開始前には主補助翼、副補助翼のいずれも
海面下に没した状態で、船体の全体が海面下に没してい
る。

【０００９】しかし、走航を開始した直後には主補助翼
による浮上だけでなく副補助翼により船首部が大きく浮
上し、船首部から船体中央付近までの前半部分は殆ど海
面より上へ浮上し、船尾部のみが海面下に没している。
そして、走航を続けるにつれて主補助翼による浮力で船
尾部が浮上し海面まで船尾部が持上げられ、船体が走航
開始直後には大きく１０°程度まで傾いていたのが、船
尾部の浮上により傾きが少しずつ減少し、船尾部が海面
まで出ると傾きは半減し、さらに高速、超高速度になる
と船尾部が海面より上がり、船体の傾きは２〜３°のわ
ずかな傾きで走航する。

【００１０】このため船体に作用する推進抵抗が大きく
減少し、仮りに船体が全体に海面下に没したままであれ
ば推進抵抗は大きく作用するのに対し、速度が大幅に増
大し、同じ駆動エンジンであっても上記高速度の５０％
以上、例えば２５ノットという超高速度で走航できるこ
ととなる。従って、同じ駆動エンジンで高速度で走航す
る場合は、燃料消費量が大幅に低下することを意味す
る。

【００１１】なお、走航中の横方向への運動（ローリン
グ）の安定性は、主、副の補助翼の幅を所定幅に設定し
ておけば、これら補助翼がローリングに対し十分作用し
てローリングを打消す役目をする。従って、船体の前半
部分が海面上に浮いた状態で走航しても十分安定性は確
保される。

【００１２】

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１は実施形態の小型艇を長手
方向で見た主要縦面図である。図示の船体１０は、レジ
ャー用又は競争用に用いられる小型艇であり、全長約５
ｍ、幅約１．０ｍである。エンジンは船尾に船外機２０
と称される小型エンジンを搭載している。この船外機２
０は、一般に装備される公知の形式のものであり、上部
の駆動エンジン２１の下部に舵２２と、さらにその下部
に推進プロペラ２３とを備えている。

【００１３】船体１０は、（ｂ）図に示すように、水平
な船底１１を有し、その端に続く側板１２が斜めに形成
された広幅の船形として形成され、材料はＦ．Ｒ．Ｐ
（繊維強化プラスチック）が使用されている。１３はガ
ンネルである。なお、船外機に舵２２が設けられること
を前提として、図示の例の船体ではキールは省略されて
いる。この船体の長さ方向で船尾寄り約１／２〜１／３
長さ位置間の重心点Ｇの位置には船底１１から下方へ延
びる支持板１４の下端に主補助翼１５が設けられてい
る。

【００１４】支持板１４の深さＤ₁は、走航時に船体が
浮力で上昇しても主補助翼１５による浮力が有効に保持
し得る適宜深さに設定されている。又、支持板１４自体
は船体の直進性を保持するため、かつ強度的に主補助翼
１５を保持するに必要な船体長さ方向の幅の薄い板材が
使用されている。主補助翼１５は、走航時に最大の浮力
を与える翼断面形状（厚さが曲線的に変化）に形成さ
れ、その仰角が図示の例では約１０°に設定されてい
る。さらに、主補助翼１５は、（ｂ）図断面に示すよう
に、中央位置を境に左右の翼がへ字状（又はゆるやかな
Ｖ字状）に少し傾けて設けられている。

【００１５】船体１０には、図示のように、船首寄りの
水切位置Ｆ（有効船体長さＬ）又はその一定距離範囲内
にもう１つの支持板１６が取付けられ、その下端に副補
助翼１７が設けられている。支持板１７の深さＤ₂は、
停船時には副補助翼１７が水中に没しているが、高速走
航時には副補助翼１７が水面上にほぼ露出する程船体の
前方が浮上、傾斜するに必要な所定長さに設定される。
又、副補助翼１７は船体が水平に浮いている状態での仰
角θが０〜１０°の範囲に上向きの前傾状に設けられる
点は主補助翼１５と同じである。副補助翼１７は、図１
の（ｃ）図に示すように、左右の翼部分は水平状に形成
され、その翼断面形状は主補助翼１５と同じである。

【００１６】図２に一部変形例の断面を示す。同一機能
部材には同一符号を用いて説明は省略し、第１の例と異
なる点を主として説明する。図示の例では、船体の断面
が図１の例より幅の小さい船体構造に応用した場合を示
しており、船体１０の幅が小さいため、左右のローリン
グに対し図１の例より安定性が減少している。そのた
め、主補助翼１５を大部分水平状とし左右端より少し内
側位置で傾斜状に折り曲げて形成している点が異なる。
（ｂ）図に示すように、船首部の断面構造は殆ど第１の
例と同じであるから、支持板１６、副補助翼１７は第１
の例と同じである。

【００１７】以上の構成とした実施形態の船体の推進抵
抗減少構造は第１、第２の例とも基本的な作用は同じで
あるから、主として第１の例について図３を参照して作
用を説明する。図示の小型艇は、高速走航時は２５ノッ
ト（Ｋｎｏｔ）程の高速で走航できる高速艇であり、競
争用として使用できるものである。（ａ）図は低速で走
航開始時（ｓｌｏｗｒｕｎ）（約１０°傾斜）、
（ｂ）図は中速走航（ｐｌａｉｎｇｒｕｎ）（約５°
傾斜）、（ｃ）図は高速走航（Ｆｌｙｉｎｇｒｕｎ）
（約２〜３°傾斜）時を示す。図から分るように、走航
開始時には副補助翼１７の浮力で大きく傾いて走航する
が、走航速度が中、高と速くなるにつれて、主補助翼１
５に作用する浮力で船体１０の全体が少しずつ上昇して
船尾部が水面上へ出、かつ副補助翼１７に作用する浮力
で船首部と共に船体全体が水面から完全に上昇し、浮き
上った状態で走航する。

【００１８】以上のように、走航速度が上昇するにつれ
て船体が水面から浮き上がり、高速走航時には主補助翼
だけが水没した状態で走航する。このため、走航中に船
体が受ける推進抵抗が大きく減少し、図示の例の高速艇
では補助翼を設けない場合に比べると速度が約５０％上
昇した。図示の高速艇で走航試験を行なった際の推進抵
抗を低速走航時を１００とすると、中、高速時には以下
の通りであった（％で示す）。接水抵抗造波抵抗パワーロス合計低速走航４５４５１０１００中速走航１０２５２０５５高速走航５１０１０２５このように走航中の推進抵抗が大幅に減少するため、速
度は５０％上昇させることができるが、これは別言すれ
ば補助翼を備えていない従来の船体形状に対してはその
船体形状での最高速度と同じ速度を得るにはエンジンの
燃料消費率が５０％上昇することを意味する。

【００１９】なお、走航中のローリングに対する安定性
は、主、副の両方の補助翼により確保されており、高速
走航時に横転することはない。図示の例では船体自体が
広幅であるため、ローリングに対する安定性があるが、
主補助翼は左右わずかな傾斜角で設けられているため、
主として主補助翼がローリングに対する安定性を与えて
おり、さらに副補助翼も船首側位置で左右に水平な翼で
あるため、これも船首側での安定性を付与している。

【００２０】上記実施形態では船外機を備え、広幅の船
形を有する小型艇を示したが、船形は広幅でなく一般的
な船形でもよいし、又エンジンは船内に専用エンジンと
して備えたものでもよいことは勿論である。さらに、船
形の大きさは小型艇だけでなく中型船にも適用できる。
副補助翼は船首部の下方に１つだけ設けているが、船首
部の側方に両腕を設け、その両腕から下方へ延びる支持
板の下端に一対の副補助翼を設けるようにしてもよい。
こうすれば、小型艇の場合ローリングに対する安定性が
さらに高くなる。

【００２１】図４に主、副補助翼の変形例を有する中型
又は、大型船への適用例を示す。中、大型船は種々の船
形があり、図１の小型艇を相似的に拡大したものではな
いが、主、副補助翼を設ける位置は大略同じ比率の長さ
位置に設けることを前提とし、図１の（ｂ）、（ｃ）図
に相当する断面位置に主、副補助翼１５、１７を設けた
それぞれの断面を図４に示している。

【００２２】主補助翼１５は翼断面は図１と同じである
が、その幅は船体の大きさに応じて広くし、その両側端
に図示の例ではＬ字形の連結部材１４ａ、１４ａを設け
て取付けられている。副補助翼１７も翼断面は同じであ
り、幅も大きくし、その両側端に垂直形の連結部材１６
ａ、１６ａを設けて取付けている。作用については図１
の例と基本的に同じである。

【００２３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の船体の推進抵抗減少構造は船体の長さ方向の重心点位
置及び水切位置又はそれぞれの一定距離範囲内に主補助
翼と副補助翼とを船底から所定深さ位置に所定の仰角と
なるように取付けて、それぞれの補助翼で走航中に浮力
を生じるようにしたから、走航速度が中、高速度となる
につれて船体は補助翼による浮力の作用で浮上し、特に
副補助翼が海面上へ浮上する程船体が傾斜状に浮上する
高速度では船体の前半部分が海面から浮上するため推進
抵抗が大きく減少する。従って、同じ駆動エンジンで高
速度で走航する速度は５０％以上の超高速化が可能とな
り、同じ高速度で走航するのであれば燃料消費量が大幅
に低下するという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の船体構造の主縦断面図及び重心点、
水切位置付近での断面図

【図２】主補助翼の異なる形状の例の断面図

【図３】作用の説明図

【図４】主、副補助翼の変形例を有する中型又は、大型
船への適用例を示す断面図

【符号の説明】

１０船体１１船底１２側板１３ガンネル１４、１６支持板１５主補助翼１７副補助翼２０船外機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の浮力を有する船体の長さ方向の重
心点又はその一定距離範囲内の位置で船底より所定深さ
に主補助翼を設け、船首水切り位置又はその位置から一
定距離範囲内の所定深さに副補助翼を設け、主、副補助
翼はそれぞれ進行方向に対し所定の仰角に設定し、走航
時に船首側が所定角度傾斜するように浮上させて推進抵
抗を減少するように構成した船体の推進抵抗減少構造。
【請求項２】前記主補助翼及び副補助翼の仰角を０°
〜１０°の範囲の所定角度に設定したことを特徴とする
請求項１に記載の船体の推進抵抗減少構造。
【請求項３】前記主補助翼の左右翼部分を互いに微小
角度の傾斜角度を以て設定したことを特徴とする請求項
１又は２に記載の船体の推進抵抗減少構造。
【請求項４】前記主、副の補助翼の左右翼部分を互い
に水平に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記
載の船体の推進抵抗減少構造。