あなたがこれまでに見た、あるいは想像した、あるいはあなたの想像力を最もかき立てることになった最も美しい船を思い浮かべてみてください。
船舶の最も重要な部分は、美学と科学の一部である。 船は、空気と比較してかなりの抵抗を与える媒体の中を走ります。 さて、このため、船の抵抗の構成要素を少なく保つような設計が必要である。 特に船型の大きい船は砕波抵抗が大きくなり、船型が細長く湾曲している船は造波抵抗が小さくなる。 船首は、船の前部が最初に水と接触する場所です。
Bow wave
今日存在するさまざまな船首デザインを見て、それは可能な形状のほとんどとそれらの二つ以上の組み合わせが試されているようです。 しかし、新しいデザインは出現し、あまり使われていない古いデザインは、多くの分析後に一定の変更を加えて試されていることが多いようです。
それでも、大まかに言えば、船首のデザインの種類は以下の通りです：
- The Bulbous Bow
- A Normal Bow without a Bulb
- Other Special Bow
The Plumb, the Clipper and the Spoon
A normal bow, what we would call, as it predecessor was the vertical bowから発達したものであり、その形状から「垂直船首」と呼ばれています。 船首が喫水線となす角度をレーキという。 また、船首の縁がまっすぐで、レーキのない垂直な船首は、プランブバウと呼ばれる。 Xバウやインバーテッド・バウのほか、喫水線が最大となる船首。
ボウレーキはフレアと組み合わせて使われる（船をイメージすると言ったのを覚えているか？ 船首の外側に張り出した船型をフレアと呼ぶことを忘れてはならないだろう。） フレアリングには、デッキに水がかからないようにする効果や、ピッチングモーションを緩和する効果があります。 また、レーキングによって「クランプルゾーン」と呼ばれる部分ができ、水没した部分が接触する前に衝突に対する安全性を確保することができます。 安定性という点では、浮力の中心が高くなり、船の安定性の柱の一つであるGMが増加します。
スプーンボウは、その名の通り、ステムとデッキラインを凹ませ、スプーンに見立てたものである。 このような形は、しばしば水線にチャイニングと曲率を持ち、特徴的な航跡パターンを作り出し、造波抵抗の絵になります。 Ynhockey / Wikipedia
Bulbous Bow
ほとんどすべての航海用貨物船や船型の船舶の船首部分で非常によく知られているのが、「Bulbous Bow（球根船首）」というユニットです。 今日の船舶設計の定番ともいえるこの形状は、発明されたというより、発見されたものだといわれている。 アメリカの軍用曳航試験で、艇型の場合、魚雷発射管を前方に出すと抵抗が小さくなることがわかった。
Bulbous Bowはその形状特性で研究されており、船の抵抗や動力の計算で出てくることがあるので、断面の形状、面積比、突起の長さなど、検討するとよいかもしれませんね。
バルバスバウは急激に先細りになったバルブ部を使用すれば、自艦のスラミングを軽減し、バラスト状態でも通常のバウと同じ効果が得られる。 上記のように船型にもよりますが、Bulb軸は入港時の波の影響に影響するので重要であり、船尾方向に傾斜するようにすれば、より良い流れ特性を得ることができます。 船型が膨らんでいる船は砕波抵抗が大きく、推進効率を低下させるこの要素を、水面が急激に下降するBulbous Bowにすることで大きく軽減することができます。
Parabolic and Cylindrical Bows
船首の鋭角的な形状とは対照的に、「鈍い」ステムを持つ船の設計を考えることがある。 ここでは数学の曲線である放物線に似たパラボリック・バウを紹介する。
さて、高校の数学を思い出してください、楕円の半短軸は、船の梁になるものです。 船体の形状は放物線だけでは不十分で、船体の周りの流れを見なければならないことがあり、そのためには通常の丸いビルジ船型のような丸みを帯びた形状にする必要があります。 パラボラ船首は、砕波抵抗を考慮するためにバルブと組み合わせることもあり、これらはより完全な形の設計で人気があり、今日のバルクキャリアーで使用されています
画像参照。
これらに最も近いいとこは、円筒形の船首で、これも設計水線でのより完全なフォームのために設計され、完全な積載状態での使用に理想的です。
The Axe Bow
斧が木を切るという仕事をする一方で、それに似た船首は、独自の特徴を持っています。 このデザインは通常、垂直のステムラインと、斧のように長く深く狭い船体の前部分とが組み合わされている。 この形状は、水を切りやすく、通常の船首に比べてピッチングが少なく、波を通り抜けやすい。 また、船体の前端下部はフォアフットと呼ばれ、水面からほとんど出ないため、船体がバタバタと揺れることも少ない。
Image Credits: US Navy
一方、特定の操縦面を考慮する必要があり、Axe Bowを持つ船は、その流体力学パラメータの研究によって確認されるように、より多くの舵の動きを必要とします。 Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bow
通常の丸いビルジ船や一般的に見られる船型と比較して、船首や船体のほぼ大部分が逆さに見えるデザインはどうでしょうか？ 逆さ船首は、別の時代に廃れた技術の復活のサクセスストーリーなのである。 BoH/wikipedia.org
これらの船型は、同等の大きさの船に対して最大長の喫水線を可能にするという利点があり、これは可能な限り高い船速を意味する。 アックス・バウと同様、これらの船首は入港時の水しぶきが少なく、またピッチングモーションも少なく、スラミングの減少もかなり大きい。 これは乗組員にとって非常に快適な体験となります。 また、燃料消費量も大幅に削減され、この船首は中波域でかなり効率的に運航することができます。これは、船体容積の大部分が波の影響を直接受ける上方と前方にあることが主な理由です。 しかし、これらの設計が、最も荒い海での速度損失を同じレベルで改善するために適用できるかどうかは、現在進行中の研究の領域でなければなりません。 それはさておき、これらの船はAHTS（アンカーハンドリング・タグ・サプライ）船、地震観測船、オフショア・パイプレイ船、ドリルシップなど、さまざまな用途に適用されています。
これらは今日、最も一般的に使用されている船首デザインです。おそらく、あなたがそこで目にする船舶は、あなたが今読んだデザインのうちのどれかを持っているでしょう。