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3. 計算条件
計算に使用した船の主要目、流体力係数、海象条件を以下に示す。
3.1 主要目
対象船である大型客船とPCCの主要目をTable 1に示す。また、船の外観、線図をFig. 2、Fig. 3に示す。両船ともトリムの無い等喫水を想定している。
ここで、AOD; デッキ上構造物の側面投影面積、C; 船体中心から側面積中心までの前後方向座標（船首方向を正）、HBR; 喫水からブリッジ等主要構造物の最高位までの高さ、HC; 喫水から側面積中心までの高さを示す。なお、計算を行う上でHBRはFig. 2中の黒丸印までの高さとしている。
| Table 1 |
Principal ship particulars for large passenger ship (LPS) and PCC, and scaled models |
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LPS |
PCC |
|
Full Seale |
Model |
Full Seale |
Model |
| LOA (m) |
275.7 |
2.200 |
190.0 |
1.580 |
| Lpp (m) |
242.2 |
1.933 |
180.0 |
1.497 |
| B (m) |
36.0 |
0.287 |
32.2 |
0.268 |
| d (m) |
8.40 |
0.067 |
8.20 |
0.068 |
| W (ton) |
52001 |
0.026 |
25665 |
0.015 |
| GM (m) |
1.78 |
0.014 |
1.70 |
0.014 |
| KG (m) |
17.8 |
0.142 |
13.2 |
0.110 |
| lCB (m) |
3.55 |
0.028 |
1.35 |
0.011 |
| CB |
0.710 |
0.540 |
| CP |
0.730 |
0.600 |
| CPA |
0.800 |
0.640 |
| CWA |
0.980 |
0.800 |
| AF (m2) |
1600.7 |
0.102 |
885.0 |
0.061 |
| AL (m2) |
10189.4 |
0.649 |
4391.5 |
0.304 |
| AOD (m2) |
4419.3 |
0.281 |
2341.4 |
0.162 |
| C (m) |
-6.87 |
-0.055 |
-6.00 |
-0.050 |
| HBR (m) |
40.5 |
0.323 |
28.1 |
0.234 |
| HC (m) |
19.5 |
0.155 |
12.1 |
0.101 |
| HL (m) |
37.0 |
0.295 |
23.1 |
0.192 |
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| Fig. 2 |
Side profiles of (a) large passenger ship, (b) PCC models with the measured point of HBR (Black circle mark) |
| Fig. 3 |
Body plans of (a) large passenger ship, (b) PCC (unit; m) |
3.2 流体力係数
計算で使用したプロペラ・舵要目、流体力係数をそれぞれTable 2に示す。大型客船は2軸、2舵船を想定している。ただし、表中では1プロペラ、1舵の要目を示している。自航要素の推力減少係数tP及び有効伴流係数WPは過去の船の実績値から求めた22）23）24）。すなわち、大型客船の場合は2軸、2舵船の実績値を利用した。プロペラ単独性能はPCCやコンテナ船の実績データを参考にし、Fig. 4に示すスラスト係数KT、トルク係数KQを両船に用いる。η0単独プロペラ効率JKT/（2πKQ）である。
| Table 2 |
Thrust characteristics, propeller and rudder together with hydrodynamic derivatives of large passenger ship (LPS) and PCC LPS |
| （拡大画面：107KB） |
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| Fig. 4 |
Propeller characteristics used in the calculation |
（5）式中の直進時船体抵抗X'H0の各係数、及び（4）式中の偏角及び横傾斜角に依存した流体力微係数は大阪府立大学の曳航水槽（長さ70m、幅3m、深さ1.6m）で実施した実験結果を利用する。模型実験により得られた抵抗値は3次元外挿法により実船の抵抗値に換算する。計算に使用した実船の抵抗曲線をFig. 5に示す。また、実験結果から最小自乗法により得られた流体力微係数をTable 2に示す。実験結果と流体力微係数から得られる近似曲線を比較しFig. 6及びFig. 7に示す。前後方向は船体中央、高さ方向は喫水線とした時の流体力である。β、φとも5度刻みで変化させ実験を実施した。
| Fig. 5 |
Resistance coefficient X'H0 of large passenger ship (LPS) and PCC in calm water at β, φ=0deg. |
| Fig. 6 |
Experimental hydrodynamic force and moment coefficients and approximated lines of underwater hull for large passenger ship |
| Fig. 7 |
Experimental hydrodynamic force and moment coefficients and approximated lines of underwater hull for PCC |
Y'Hは横傾斜角による差が小さい。その他の流体力では成分により差があるものの横傾斜角の違いが流体力の差として現れている。PCCのX'Hでは、例えばβが負でφが10度以上の場合は前向きに力が作用する。水面下主船体の左右面で流体速度差が生じることにより、流れに対して直角方向に揚力が発生するためと考えられる。
著者らの方法9）によって求めた風圧力係数をFig. 8に示す。CAY、CAN、CAKは、大型客船とPCCの差は小さい。CAXは横風から追い風にかけて両者で差が見られる。Fig. 2で示すように大型客船はPCCに比べて船体後半部の側面投影面積が大きい特徴を有している、後方からの風に対して水面上船体構造物に作用する揚力成分が船体抵抗として作用することから、横風から追い風にかけてのCAXが負側に大きくなっていると言える。
| Fig. 8 |
Wind force and moment coefficients of large passenger ship (LPS) and PCC |
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