压载舱的排水结构

1.本发明涉及一种从在船舶的船底外板与内底板之间形成的压载舱的底部区域排出残留压载水的压载舱的排水结构。


背景技术：

2.船舶的货物装卸时的、从压载舱的底部区域排出残留压载水所需的时间是与货主、担负海上输送的海运公司的收益有关的重要课题。
3.假设，当排水时间超过一定时间时，货物装卸时间增大，即港口占据时间增大且被港口要求改善，存在对于海运公司来说成为非常严重的问题的风险。另外，在压载舱内的剩余水量较多的情况下，也有时无法装载规定的货物量，也成为还对于货主来说损失利益的重要因素。
4.但是，越是短时间内结束排水或者使压载舱内的最终剩余水量最小，则越使上述那样的风险最小化，也带来船舶的价值的提高。为了消除这种问题，作为在将残留压载水排出的结构上下工夫的一例，在日本实开昭54-66390号公报(专利文献1)中公开有如下一种发明，即，在设置于压载舱内的船底外板上的地板的下边部的中央设置到达船底外板的缺口部，并从该缺口部将残留压载水排出。另外，在日本特开2010-120469号公报(专利文献2)中示出如下一种结构，即，在设置于船底外板的多个纵桁(longi)的下部形成多个通水孔，从该通水孔使压载水从船侧沿船体中心线方向流动。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本实开昭54-66390号公报
8.专利文献2：日本特开2010-120469号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的课题
10.然而以往，为了将用于排出残留压载水的时间缩短化，仅单纯研究使残留压载水通过的通水孔的形状、数量，关于即使为了削减加工作业所花费的工夫和时间而减少通水孔的数量也不会发生用于排出残留压载水的时间实质上变长，没有进行充分的研究。
11.本发明的目的在于提供即使减少通水孔的数量，也不会使从压载舱排出残留压载水的时间大幅度变长的压载舱的排水结构。
12.用于解决课题的方案
13.在以下的说明中，为了容易理解，标注附图中记载的符号而进行说明。需要说明的是，附图的符号的附注并不将本发明限定于实施方式。
14.(第一及第二发明的构成)
15.在本技术的第一及第二发明的作为对象的排出压载舱内的压载水的压载舱的排水结构中，在形成于船舶的船底外板3与内底板5之间的压载舱1内具备板肋骨结构。在板肋
骨结构中，在船底外板3上沿船体的船长方向l延伸且在与船长方向正交的船宽方向w上隔开间隔地设置的多个梁件11、和在船底外板3上与多个梁件11交叉且在压载舱1内沿船宽方向w延伸并在船长方向l上隔开间隔地设置的多个地板件13，以在船底外板3与内底板5之间形成格子状的多个大划分室15a～15p的方式配置。而且，在多个大划分室内的船底外板上配置有沿船长方向延伸且在船宽方向上隔开间隔而成的多个纵框架件17，在多个大划分室15a～15p内各自的船底侧区域形成有由多个纵框架件17沿船宽方向w分隔出的多个小划分室19。而且，排水结构包括：至少一个吸入口21，其设置于一个大划分室15a～15p内的至少一个小划分室19；多个流水孔23，它们设置于多个梁件11及多个地板件13，使压载水在多个大划分室间流通；多个通水孔25w、25l，它们设置于多个梁件11、多个地板件13或多个纵框架件17，将残留在多个大划分室15a～15p内的多个小划分室19内的残留压载水引导至设置有至少一个吸入口21的至少一个小划分室。板肋骨结构是将多个小划分室19在船宽方向上以串联的方式排列而构成的多个船宽方向小划分室列20wa～20wh在船长方向l上排列多个而构成的。
16.在第一发明中，相对于在多个船宽方向小划分室列20wa～20wh中的、包括将设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc包含在内且在船长方向的船尾侧排列的多个船宽方向小划分室列20wa～20wc所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w、25l被设置成使残留压载水在设置有至少一个吸入口21的小划分室19中流通。另外，相对于多个船宽方向小划分室列20wa～20wc所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w、25l被设置成，相对于设置有至少一个吸入口21的小划分室19设置的多个通水孔25的合计开口面积为最大合计开口面积，随着远离设置有至少一个吸入口21的小划分室19，合计开口面积变小。而且，相对于在多个船宽方向小划分室列20wa～20wh中的、在比包含设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc靠船长方向的船头侧的位置排列的多个船宽方向小划分室列20wd～20wh所包含的多个小划分室19设置的1个以上的通水孔25w，不设置在面向该多个小划分室19的梁件11及纵框架件17的各部分。
17.需要说明的是，在本技术说明书中，“合计开口面积”是指对一个小划分室设置的多个通水孔25w、25l各自的开口面积进行合计而得的面积。另外，“最大合计开口面积”是指多个小划分室19的多个合计开口面积中最大的面积。进而，在本技术说明书中，“随着远离设置有至少一个吸入口的小划分室，合计开口面积变小”包括连续变小的情况以及阶段性变小的情况这两种情况。“阶段性变小的情况”是指，除了每一个小划分室合计开口面积变小的情况以外，还包括每连续的两个或三个小划分室合计开口面积变小的情况。另外，“合计开口面积变小”的程度不需要与“设置有至少一个吸入口的小划分室”和成为对象的小划分室之间的距离成比例，只要通过试验确定即可。
18.另外，在本技术说明书中，“相对于多个船宽方向小划分室列所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w不设置在面向该多个小划分室19的梁件11及纵框架件17的各部分。”应解释为“实质上也未设置”的意思。因此，仅为了在形式上绕过专利权的语句侵害，虽然能够得到与本发明实质上相同的效果，但是在未设置通水孔的梁件11及纵框架件17的一部分设置有试图主张为与通水孔相当的孔的结构也包含于本发明的技术范围内。
19.另外，在第二发明中，相对于在多个船宽方向小划分室列20wa～20wh中的、包括将设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc包含在内且在船长方
向的船尾侧排列的多个船宽方向小划分室列20wa～20wc与相对于该多个船宽方向小划分室列20wa～20wc在船头侧排列的一个船宽方向小划分室列20wd所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w、25l被设置成使残留压载水在设置有至少一个吸入口21的小划分室19中流通。另外，相对于多个船宽方向小划分室列20wa～20wd所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w、25l被设置成，相对于设置有至少一个吸入口21的小划分室19设置的多个通水孔25w、25l的合计开口面积为最大合计开口面积，随着远离设置有至少一个吸入口21的小划分室19，合计开口面积变小。而且，相对于多个船宽方向小划分室列20wa～20wh中的、在比相对于多个船宽方向小划分室列20wa～20wc在船头侧排列的一个所述船宽方向小划分室列20wd靠船长方向的船头侧的位置排列的多个船宽方向小划分室列20we～20wh所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w，不设置在面向该多个小划分室19的梁件11及纵框架件17的各部分。
20.根据第一及第二发明，即使减少通水孔25w、25l的数量，也能够得到能够在所希望的时间内从压载舱排出残留压载水这一效果。若能够减少通水孔25的数量，则不仅能够减少用于形成通水孔25w、25l的作业，还能够减少通水孔25w、25l的内表面的涂装作业。另外，具有能够减少通水孔25w、25l的存在成为焊接作业的障碍的比例的优点。
21.(试验的见解)
22.第一及第二发明是基于试验结果的发明，根据试验结果大致判断如下。
23.a)在靠近吸入口21的区域中，通过相对于位于船宽方向的多个小划分室19设置的通水孔25w、25l将残留压载水导入吸入口21，排水效果好。
24.b)即使单纯地增大相对于位于远离吸入口21的区域的各小划分室19设置的通水孔25w、25l的合计开口面积，也不会对排水效果产生较大的影响。
25.c)从位于远离吸入口21的区域的各小划分室19，通过与船长方向小划分室列20la～20lh排列的通水孔25l，引导至存在吸水口21的区域，对排水有效。
26.根据这些的见解，发明人发现了第一发明及第二发明。上述第一发明将包括将设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc包含在内且在船长方向的船尾侧排列的多个船宽方向小划分室列20wa～20wc中的多个小划分室19作为使合计开口面积相对于最大合计开口面积变化的对象。与此相对地，在第二发明中进一步为，除了在船尾侧排列的多个船宽方向小划分室列20wa～20wc之外，在船头侧排列的一个船宽方向小划分室列20wd所包含的多个小划分室19也作为使合计开口面积相对于最大合计开口面积变化的对象。与第一发明相比，第二发明的通水孔25w、25l的数量增加，但排水时间变短。
27.在第一及第二发明中，优选的是，包括将设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc包含在内且在船长方向的船尾侧排列的多个船宽方向小划分室列20wa～20wc为2列以上。这是因为，排出残留压载水的情况下的船舶的姿势成为船尾侧比船头侧低的状态，并且能够尽量减少吸入口的数量。
28.优选的是，相对于包含设置有至少一个吸入口的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc所包含的多个小划分室分别设置的多个通水孔25w、25l各自的合计开口面积在规定的区域中，随着远离设置有至少一个吸入口的小划分室19而阶段性地减小。这样，能够最大限度地利用对流水的阻力低的、包含设置有吸入口的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc。
29.优选的是，相对于包含设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc与在船长方向的船尾侧排列的多个船宽方向小划分室列20wa～20wb所包含的多个小划分室19设置的多个所述通水孔25w、25l各自的合计开口面积同相对于包含设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc中的多个小划分室19所包含的多个小划分室19设置的多个通水孔25w、25l各自的合计开口面积相比，阶段地变小。这样，能够最大限度地利用包含设置有吸入口的小划分室19的船宽方向小划分室列20wc。
30.优选的是，关于在分别面向船宽方向小划分室列所包含的多个小划分室19分别面向的地板件13上设置的通水孔25l的合计开口面积，将在面向位于多个小划分室19沿船长方向以串联的方式排列而构成的多个船长方向小划分室列20la～20lh中的、包含设置有至少一个吸入口21的小划分室19的船长方向小划分室列20lc且成为基准的小划分室19的地板件13上设置的通水孔25l的合计开口面积作为最大合计开口面积，若远离成为基准的小划分室19，则与最大合计开口面积相比变小。这样，能够使设置于地板件13上的通水孔25l的开口面积减少到通水所需的范围。
31.也可以在一个船宽方向小划分室列所包含的多个小划分室中的相邻的两个以上的小划分室分别设置有吸入口。在这种情况下，将设置有吸入口的相邻的两个以上的小划分室看做一个小划分室，确定设置在其他小划分室的通水孔的开口面积即可。
附图说明
32.图1的(a)至(e)是用于说明船舶的压载舱的以往的结构的立体图。
33.图2是表示为了确认本发明的基本思想而准备的本实施方式的排水结构的试验用模型的构成的图。
34.图3的(a)及(b)是分别使用图2所示的试验模型的排水结构，示意地表示为了确认本发明的实施方式的效果而使用的各通水孔的总开口面积与各通水孔的有无的示意图。
35.图4的(a)是表示在图3的(a)的示意图中，将船宽方向小划分室列20wd～20wh均未封闭状态下的船宽方向小划分室列20wc中的小划分室(3-1)至(3-8)的水位的变化的图。
36.图4的(b)是表示在图3的(a)的示意图中，将船宽方向小划分室列20wd～20wh均未封闭状态下的船长方向小划分室列20lc中的小划分室(1-3)至(8-3)的水位的变化的图。
37.图4的(c)是表示若以图3的(a)的示意图所示的模式a～模式e封闭船宽方向小划分室列20wd～20wh的船宽方向通水孔25w时，则在图3的(a)中不封闭船宽方向通水孔25w时的累计排水量的图。
38.图5的(a)是表示使用了图3的示意图的构成的实施方式和比较例的小划分室8-3的剩余水水位和排水量的随时间变化的图表，图5的(b)是表示使用了图3的(b)的示意图的构成的实施方式和比较例的小划分室8-3的剩余水水位的随时间变化的图表。
39.图6的(a)是表示使用了图3的(a)的示意图的构成的实施方式和比较例的小划分室8-8的剩余水水位和排水量的随时间变化的图表，图6的(b)是表示使用了图3的(b)的示意图的构成的实施方式和比较例的小划分室8-8的剩余水水位的随时间变化的图表。
40.图7的(a)及(b)是表示分别使用图3的(a)的示意图的构成和图3的(b)的示意图的构成的情况下的整体的累积排水量的图表。
41.附图标记说明
42.1 压载舱
43.3 船底外板
44.5 内底板
45.7 舭部斜边舱
46.9 板肋骨结构
47.11 梁件
48.13 地板件
49.15、15a～15p 大划分室
50.17 纵框架件
51.19 小划分室
52.20w 船宽方向小划分室列
53.20l 船长方向小划分室列
54.21 吸入口
55.23 流水孔
56.25 通水孔
57.25w 船宽方向通水孔
58.25l 船长方向通水孔。
具体实施方式
59.以下，参照附图而详细地说明本发明的实施方式。
60.[压载舱的一般结构]
[0061]
图1的(a)至(e)是用于说明船舶的压载舱的以往结构的立体图。图1的(a)表示具备压载舱的船舶的中间区段的立体图。图1的(b)是将图1的(a)中虚线所示的区域作为切出截面而切出的放大立体图，图1的(c)是表示从图1的(b)中除去内底板5及舭部斜板6后的状态的立体图。压载舱1的一部分形成于船壳的船底外板3与内底板5之间。另外，在船侧外板4与舭部斜板6之间也形成有构成压载舱1的一部分的舭部斜边舱7。在形成于船底外板3与内底板5之间的压载舱1内形成有板肋骨结构9。需要说明的是，图1所示的方向标记l表示船舶的长度方向即船长方向，w表示船舶的宽度方向即船宽方向。
[0062]
图1的(d)是图1的(c)的局部放大立体图，图1的(e)是图1的(d)的局部放大立体图。如这些图1的(d)及(e)所示，在板肋骨结构9中，在船底外板3上沿船体的船长方向l延伸且在与船长方向l正交的船宽方向w上隔开间隔地设置的多个梁件11和在船底外板3上与多个梁件11交叉且在压载舱1内沿宽度方向w延伸并在船长方向l上隔开间隔地设置的多个地板件13以在船底外板3与内底板5之间形成格子状的多个大划分室15的方式进行配置，在多个大划分室15内的船底外板3上配置有沿船长方向l延伸且在船宽方向w上隔开间隔地设置的多个纵框架件17。而且，板肋骨结构9具备多个大划分室15内各自的船底侧区域被多个纵框架件17在船宽方向w上分隔而得到的多个小划分室19。如后述那样，针对一个大划分室内15的一个小划分室19设置具备在从排水泵延伸的排水管的前端设置的吸入钟形嘴(bell mouth)的吸入口 21(在图1的(e)中由虚线示出)。而且，在多个梁件11以及多个地板件13设置有使压载水在多个大划分室15间流通的多个流水孔23。另外，在多个梁件11、多个地板件
13以及多个纵框架件17分别设置有将在多个大划分室15内的多个小划分室19内残留的残留压载水向设置有吸入口21的一个小划分室19引导的多个通水孔25。
[0063]
需要说明的是，舭部斜边舱7内的压载水最终作为残留压载水向板肋骨结构9内的大划分室15内转移，因此不需要特别考虑。
[0064]
[试验用模型的基本构成]
[0065]
图2是表示为了确认本发明的效果而准备的排水结构的试验用模型的基本构成的图。与图1相同，图2所示的方向标记l表示船舶的长度方向即船长方向，方向标记w表示船舶的宽度方向即船宽方向。在图2的模型中，多个小划分室19在船舶的船宽方向w上以串联的方式排列而构成的多个船宽方向小划分室列20wa～20wh在船舶的船长方向l上排列有8列。各船宽方向小划分室列20w由2列的大划分室15构成，因此在图2的模型中排列有共计16个大划分室15a至15p。在呈格子状排列的各小划分室19中，标注了表示属于16个大划分室15a至15p的(1-1)、(1-2)...(1-4)、...(2-1)、...(8-4)、(9-1)、...(16-4)为止的编号。需要说明的是，在图2中，通过在船舶的船长方向l上排列的小划分室，船长方向小划分室列21la～21lh构成为8列。
[0066]
小划分室(3-3)的“b”的符号表示吸入钟形嘴b。吸入钟形嘴b的吸入口21在与船底外板3之间隔开规定的间隙地和船底外板3对置。可知设置吸入口21的位置例如选择与(4-4)、(13-1)那样的大致中心相比在船宽方向w及船长方向l上错开1个划分的小划分室(3-3)，排水效率较好。
[0067]
另外，在梁件11及多个纵框架件17上一并设置有120个通水孔25。在作为参考的实船设计中，通水孔是长椭圆形，但由于开口宽度比高度对排水效率的影响大，因此在试验中将通水孔25的形状作成宽度与面积相当的长方形。作为压载泵在试验中使用的泵是能够使三个隔膜泵联动来抑制脉动，且能够线性地吸引的流程泵(株式会社tacmina制，fxd-fxw-8)。吸引量能够通过逆变器的频率设定进行调整。在本试验中，设定为相当于实船1000[ton/h.]的16.7[l/min.]。在舱水位的计测中使用了数字超声波传感器(株式会社基恩士制，fw-02)。
[0068]
[水力模型试验的顺序]
[0069]
以下表示试验顺序。
[0070]
(i)供水至水位50[mm]后，确认水面的停止，并启动记录器(t＝t0)
[0071]
(ii)启动泵，开始排水(t＝t1；t1≥t0+5sec.)
[0072]
(iii)停止泵，结束排水(t＝t2；t2≥t1+600sec.)
[0073]
在本试验中，初始水位设定为50[mm]。另外，在试验中，不考虑汽提泵(stripping pump)的切换，在排水的最终阶段，一边卷入空气一边吸引，因此有4[mm]左右的剩余水，并将其作为最终水位。由于传感器取得的值由电压赋予，因此通过将电压转换为水位的运算式(1)而计算出水位。累计流量由舱水位的变化求出。需要说明的是，累计流量与泵吸引量相比并得到匹配。
[0074]
[数1]
[0075][0076]
在上述式中，wi是初始水位，wf是最终水位，vi是平均电压(t0～1)，vf是平均电压
(t2～t3)。
[0077]
在图2的试验用模型的设定中，在将位于一个大划分室15c内并设置有吸入钟形嘴b的吸入口21的一个小划分室(3-3)划分的地板件13及纵框架件17的全部设置有船宽方向通水孔25w和船长方向通水孔25l。因此，残留压载水能够从与小划分室(3-3)相邻的四个小划分室(2-3)、(3-2)、(3-4)、(4-3)流入小划分室(3-3)。
[0078]
在图2中的其他小划分室19中，在与相邻的小划分室之间的地板件13设置有在船长方向l上连通的船长方向通水孔25l，残留压载水能够从任意小划分室19向船长方向l移动。
[0079]
另一方面，设置于梁件11或纵框架件17且在船宽方向w上连通的通水孔25设定成仅设置在属于与设置有吸入口21的小划分室(3-3)相同的船宽方向小划分室列20wc的小划分室(3-1)～(3-4)与(11-1)～(11-4)中。
[0080]
因此，积存于船宽方向小划分室列20wc所包含的小划分室以外的小划分室19内的残留压载水首先仅向船长方向l移动，在到达与小划分室(3-3)相同的船宽方向小划分室列20wc所包含的小划分室(3-1)、(3-2)、(3-4)、(11-1)～(11-4)中的任一个后才向船宽方向w移动，到达小划分室(3-3)。例如，积存于小划分室(16-4)的残留压载水通过小划分室(15-4)(14-4)(13-4)(12-4)而到达(11-4)，然后通过小划分室(11-3)(11-2)(11-1)(3-4)而到达小划分室(3-3)。
[0081]
图2所示的试验用模型的通水孔25w、25l的数量与后面说明的本发明的实施中的通水孔25的数量不同。图2用可实用的最小限度之一来表现通水孔25w、25l的数量，但理论上，通过用遮蔽板局部地堵塞各通水孔25，能够实现与变更通水孔25w、25l的数量和总开口面积的情况相同的状态。因此，基于图3的(a)及图3的(b)所示的示意图而构成的用于确认本发明的实施方式的效果的模型也能够使用图2的试验用模型来实现。
[0082]
图3的(a)及图3的(b)是使用图2所示的试验模型的排水结构，示意地表示用于确认本发明的实施方式的效果的各通水孔25w、25l的总开口面积和各通水孔的有无的示意图。需要说明的是，在图3的(a)及图3的(b)的示意图中，与图2相同，设置有横列8
×
纵列8的共计64的小划分室，但在图3的(a)及图3的(b)中，为了容易理解，以明确呈格子状排列的各小划分室属于船宽方向小划分室列20wa～20wh和船长方向小划分室列20la～20lh的方式对各小划分室标注(1-1)至(8-8)的编号。(1-1)表示位于第1列的船宽方向小划分室列20wa与第1列的船长方向小划分室列21la的交点处的小划分室，(8-8)表示位于第8列的船宽方向小划分室列20wh与第8列的船长方向小划分室列21lh的交点处的小划分室。
[0083]
图2所示的船宽方向通水孔25w的形成位置，在图3及图4的示意图中以
○
(圆圈的图形)表示，
○
(圆圈的图形)配置于划分各小划分室的沿船长方向l延伸的实线(表示纵框架件17或梁件11)之上。船宽方向通水孔25w的开口面积由
○
(圆圈的图形)的数量表示，能够从最大的“五个
○”
到最小的“一个
○”
阶段性地调整。
[0084]
另外，在图3的(a)及图3的(b)的示意图中，图2所示的船长方向通水孔25l的形成位置和开口面积用
○
(圆圈的图形)与
○
中的数字表示。船长方向通水孔25l配置于划分各小划分室的沿船宽方向w延伸的虚线(表示地板件13)之上。船长方向通水孔25l的开口面积用
○
中的数值的大小表示。数值1表示开口面积最大。数值5意味着开口面积最小。在本实施方式中，能够以5个阶段调整开口面积。
[0085]
此外，横向通水孔25w的开口面积为81mm2，纵向通水孔25l的数值1号的开口面积为492.3mm2，纵向通水孔25l的数值1号的开口面积为492.3mm2，纵向通水孔25l的数值2号的开口面积为312.3mm2，纵向通水孔25l的数值3号的开口面积为176.6mm2，纵向通水孔25l的数值4号的开口面积为121.6mm2，纵向通水孔25l的数值5号的开口面积为76.6mm2。
[0086]
在图3的(a)及图3的(b)的示意图中，与图2相同，虽然设置有横列8
×
纵列8的共计64个小划分室，但如前述那样，与图2不同，为了以横列与纵列区别呈格子状排列的各小划分室19，对位于第n号的横列与第m号的纵列m的交点(m-n)的多个小划分室标注(1-1)至(8-8)的编号。而且，设置于包围各小划分室的纵框架件17、梁件11以及地板件13的通水孔25分类为：贯通地板件13而将水在船长方向l上连通的船长方向通水孔25l以及贯通纵框架件17或梁件11而将水在船宽方向w上连通的船宽方向通水孔25w。
[0087]
船长方向通水孔25l的形成位置由在o中加入了1～5中任一数字的符号的位置表示。由于这些符号不能在在线申请(日文：才
ンテイン
出願)中使用，因此利用
○
中的数字将这些符号标记为[1]～[5]。配置于沿划分各小划分室的船宽方向w延伸的虚线(表示地板件13)之上。船长方向通水孔25l的合计开口面积用圆圈数字的大小表示，从最大的[1]到最小的[5]，阶段性地设定宽度。船宽方向通水孔25w的形成位置用
○
(圆圈的图形)表示，配置于划分各小划分室的沿船长方向l延伸的实线(表示纵框架件17或梁件11)之上。船宽方向通水孔25w的合计开口面积用
○
的数量表示，在合计开口面积最大的情况下(最大合计开口面积)显示五个
○
，在合计开口面积最小的情况下，显示一个
○
。在使用图2的模型的情况下，通过在设置于分隔壁部的槽中嵌入孔的尺寸不同的遮蔽板或者什么也不放入，能够进行通水孔25的有无的选择和开口面积的选择。
[0088]
在图3的(a)的示意图中，全部的通水孔25w、25l虽然开口面积存在差异，但以全部打开且的状态表示。全部的通水孔25w、25l打开的状态如图2所示的构成那样，与将通水孔25w、25l的数量设为最小限度的例子对称，是将通水孔25w、25l的数量增加到最大限度的例子。在图3的(a)的示意图中，在小划分室(3-3)中设置有吸入钟形嘴的吸入口，并且表示包围小划分室(3-3)的四个边所示的船宽方向通水孔25w的
○
的数量均为5个，船长方向通水孔25l的数量均为[1]。形成于小划分室(3-3)的四边的通水孔25w、25l的合计开口面积与相对于其他小划分室的通水孔25w、25l的合计开口面积相比最大。与小划分室(3-3)相邻的其他各小划分室的通水孔25w、25l的合计开口面积设定为比相对于小划分室(3-3)的通水孔25w、25l的合计开口面积小。例如，在小划分室(3-4)中，与小划分室(3-5)之间的船宽方向通水孔25w为四个
○
，在小划分室(3-2)中，与小划分室(3-1)之间的船宽方向通水孔25w为四个
○
，且与小划分室(2-2)之间的船长方向通水孔25l为[2]。这适用于图3所示的整个小划分室，小划分室(3-3)以外的小划分室的多个通水孔25w、25l各自的合计开口面积，以设置有吸入口21的小划分室(3-3)为中心，随着远离小划分室(3-3)，在规定的区域中阶段性地变小。这里，“阶段性地变小”是指，除了每一个小划分室合计开口面积变小的情况之外，还包括每连续的两个或三个小划分室合计开口面积变小的情况。例如，在图3的(a)中，小划分室(1-8)与小划分室(1-6)相比远离小划分室(3-3)，但小划分室(1-7)～(1-8)的通水孔25w、25l的合计开口面积相同。然而，这种情况下也意味着包含“阶段性地变小”这样的表现。
[0089]
在利用图3的(a)的示意图的构成确认的本发明的实施方式中，在多个船宽方向小
划分室列20wa～20wh中的、面向以包含设置有至少一个吸入口21的小划分室19(3-3)的船宽方向小划分室列20wc为中心且在船长方向上排列的5列船宽方向小划分室列20wa～20we中的多个小划分室19的多个纵框架件17、多个梁件11以及所述多个地板件13的部分，分别设置有连通相邻的两个小划分室(19、19)间的1个以上的通水孔25w及25l。而且，在各实施方式中，在分别面向5列船宽方向小划分室列20wa～20we中所包含的多个小划分室19的多个纵框架件17、多个梁件11以及多个地板件13的各部分上设置的多个通水孔25的合计开口面积如下。即，以设置有至少一个吸入口21的小划分室19(3-3)的合计开口面积为中心，规定的区域内的多个小划分室19各自的合计开口面积在规定的区域中，以设置有一个吸入口21的小划分室19(3-3)为中心，随着远离该小划分室19而阶段性地变小。
[0090]
具体而言，在本发明的实施方式中，规定的区域的各小划分室的多个通水孔25w、25l的合计开口面积以设置有吸入口21的小划分室(3-3)为中心，随着远离小划分室(3-3)，至少阶段性地变小。这里，“规定的区域”的确定方法是任意的。例如，在图3的(a)的例子中，能够确定为以设置有至少一个吸入口21的小划分室19(3-3)为中心而包含位于其周围的8个小划分室的区域。在该情况下，在图3的(a)中，(2-2)～(2-4)、(3-2)、(3-4)以及(4-2)～(4-4)的8个包含于该规定的区域。另外，“规定的区域”也可以是包括如下的区域，即包含设置有吸入口21的小划分室(3-3)的一个船宽方向小划分室列20wc和包含设置有该至少一个吸入口21的小划分室19(3-3)且在船长方向上排列的多个小划分室。该情况下的规定的区域在图3的(a)中是包含小划分室(3-1)、(3-2)、(3-4)～(3-8)以及小划分室(1-3)、(2-3)及(4-3)～(8-3)的区域。
[0091]
另外，在图3的(a)的例子中，关于在面向船宽方向小划分室列所包含的多个小划分室19的地板件13上设置的通水孔25l的合计开口面积，将在面向位于多个小划分室19在船长方向上以串联的方式排列而构成的多个船长方向小划分室列20la～20lh中的、包含设置有至少一个吸入口21的小划分室19在内的船长方向小划分室列20lc且成为基准的小划分室19的地板件13上设置的通水孔25l的合计开口面积作为最大合计开口面积，若远离成为基准的小划分室19，则与该最大合计开口面积相比变小。
[0092]
另外，在图3的(b)所示的示意图的构成中，与图3的(a)所示的示意图的构成相比，全部的船长方向通水孔25l的开口面积统一为[4]，这一点与图3的(a)的示意图不同。船宽方向通水孔25w的开口面积与图3的(a)的示意图相同。
[0093]
[水力模型试验结果]
[0094]
在本试验中，进行了以通过封闭图2所示的试验用模型的一部分的船宽方向通水孔25w来减少通水孔的开口数，并且提高排水效率为目的的流水路的研究。根据事先的研究可知，船长方向的流动比船宽方向的流动的流水量大，在封闭船宽方向通水孔25w的情况下，封闭船长方向通水孔25l并设定船长方向的连续的流水路(从距离吸入口21最远的船宽方向小划分室列20wh开始按顺序将排水路线船宽方向通水孔25w设定为船宽方向小)，排水效率发挥优势，另外，在结构强度方面，能够提高纵框架件17的强度是更有利的。因此，试验中封闭的通水孔以设置于纵框架件17及梁件11的宽度方向通水孔25w为对象。
[0095]
在水力模型试验中，如图3的(a)所示，封闭至划分室列20we。这里，进行了封闭至船宽方向小划分室列20wd的以下五个模式a～e的试验。
[0096]
初始状态1(init.)...不遮蔽船宽方向通水孔25w
[0097]
比较例(模式a)...遮蔽第8列的小划分室的船宽方向通水孔25w
[0098]
比较例(模式b)...遮蔽第7、8列的小划分室的船宽方向通水孔25w
[0099]
比较例(模式c)...遮蔽第6、7、8列的小划分室的船宽方向通水孔25w
[0100]
实施例(模式d)...遮蔽第5～8列的小划分室的船宽方向通水孔25w
[0101]
实施例(模式e)...遮蔽第4～8列的小划分室的船宽方向通水孔25w
[0102]
例如，将船宽方向小划分室列20wf～20wh的船宽方向通水孔25w封闭的情况标记为“模式c”。
[0103]
图4的(a)表示在图3的(a)中，在将船宽方向小划分室列20wd～20wh均未封闭状态下的船宽方向小划分室列20wc中的小划分室(3-1)至(3-8)的水位的变化。从图4的(a)可知，分为i(3-1)～(3-4)与ii(3-5)～(3-6)、iii(3-7)～(3-8)这三大部分并可以看到水位差。这是，根据船宽方向小划分室列20wc中的船宽方向通水孔25w的开口数(
○
的数量)而看出分别减少为5个、4个、3个的部分上存在差别。由此可知，相对于吸入口21，船宽方向的流动不充分。换言之，若能够充分地确保该流量，则能够期待整体的排水效率的提高。但是，若考虑到开口作业的负担增加和机械强度的降低，则可知增加船宽方向通水孔25w的开口数(
○
的数量)不是上策。图4的(b)表示在图3的(a)中，未封闭船宽方向小划分室列20wd～20wh的状态下的船长方向小划分室列20lc中的小划分室(1-3)至(8-3)的水位的变化。根据图4的(b)，在相对于吸入口21位于船长方向的船长方向小划分室列20lc中的小划分室(1-3)～(8-3)中，虽然可以看到阶段性的水位差，但没有较大的差异。由此可知，船长方向通水孔25l的开口面积的改善的预期较小。
[0104]
图4的(c)表示在前述的模式a～模式e中封闭船宽方向小划分室列20wd～20wh的船宽方向通水孔25w时(模式a～e)、和在图3的(a)中不封闭船宽方向通水孔25w时(曲线x)的累计排水量。从图4的(c)可以看出，到封闭了船宽方向小划分室列20we～20wh的船宽方向通水孔25w的模式d为止，对排水量几乎没有影响，在封闭了船宽方向小划分室列20wd的船宽方向通水孔25w的模式e中出现了少量的下降。在完全不封闭船宽方向通水孔25w时(曲线x)的通水孔的数量为120个，在模式e时的通水孔的数量为58个，尽管通水孔的数量能够减少至一半以下，但累计排水量没有较大的差异。这是因此能够在某种程度上确保吸入口21周边的船宽方向的流量。换句话说，根据该试验可知，远离吸入口21的场所的船宽方向通水孔25w的封闭对排水量几乎没有影响，通过使通水孔的开口集中在吸入口21附近，可看到足够的效率改善。
[0105]
[模拟]
[0106]
发明人为了确认实施方式和比较例的构成的效果，不进行试验，而是基于图3的(a)的示意图及图3的(b)进行了模拟。
[0107]
最初，将从图3的(a)所示的通水孔25的状态、即全部的小划分室19在与相邻的小划分室19之间设置有通水孔25的初始状态1(init.)实施将图3的(a)中用
○
表示的船宽方向通水孔25w的一部分按每一横列进行遮蔽的设定的情况分别作为实施例(模式d及e)以及比较例(模式a至c)进行模拟。
[0108]
[模拟的概要]
[0109]
在用于模拟的试验中，为了容易观察，使用丙烯酸材而制作出图2所示的结构的1/10比例尺、即小划分室19的尺寸是船宽方向w的宽度为77mm、船长方向l的长度为260mm、纵
框架件17的高度为30mm的模型。
[0110]
为了能够容易地反复调整通水孔25的形成位置及总开口面积，在与对应于梁件11、纵框架件17以及地板件13的面向小划分室19的纵横的壁部制作槽，通过在槽中嵌入5种不同的形状的封堵板，能够使通水孔25的总开口面积从0到5阶段性地增减。在试验中，嵌入或取下各槽，选择各通水孔25的开闭，实施阶段性增减打开的通水孔25的总开口面积的调整，观测了各种各通水孔25的状态下的残留压载水的排水时间。
[0111]
在试验中，作为残留压载水，不使用海水而使用纯净水(自来水)。在试验中，作为排出纯净水的泵，使用使三个隔膜泵联动并抑制脉动，且能够线性地吸引的流程泵(株式会社tacmina制，fxd-fxw-8)。在剩余水水位的计测中使用了数字超声波传感器(株式会社基恩士制，fw-02)。累计流量由基于计测的剩余水水位的纯净水的体积变化而求出。在试验中，进行累计流量与泵吸引量的比较，得到匹配性。需要说明的是，不考虑汽提泵的切换，而是使泵流量恒定，并在剩余水的最终阶段中一边卷入空气一边进行吸引，因此产生水位5mm左右的剩余水。
[0112]
需要说明的是，使泵容量相当于1,000ton/h.(在1/10比例尺的试验中为27.8l/sec.)，如前述那样，将纵框架件17的高度设为300mm(在试验中为30mm)，使初始水位相当于500mm(在试验中为50mm)，并将形成通水孔25的狭缝的开口尺寸设为横宽度b.240mm
×
高度h.90mm(在试验中为b.24mm
×
h.9mm)，如后述那样，通过选择并嵌入孔的尺寸的不同的遮蔽板、没有孔的遮蔽板，可以调整通水孔25的开口面积，或者遮蔽通水孔25。
[0113]
[试验模拟的计算结果]
[0114]
发明人通过模拟实施了上述试验。图5的(a)及(b)以及图6的(a)及(b)表示使用图3的(a)的示意图的构成和图3的(b)的示意图的构成的情况下的特定的小划分室的剩余水水位的模拟计算结果。图5的(a)及(b)表示远离的小划分室(8-3)的剩余水水位与时间的关系。观察这些的图可知，模式e的水位的降低最慢，其次模式d慢，各初始状态1、2(init.)及其他模式没有发现太大差别。图6的(a)及(b)也表示远离的小划分室(8-8)的剩余水水位与时间的关系。这些图也表示了远离的小划分室(8-3)的剩余水水位与时间的关系。观察这些图可知，模式e的水位的降低最慢，其次模式d慢，各初始状态1、2(init.)以及其他模式没有发现太大差别。然而，即使看这些的模式，也可以证实，对于处在远离吸入口21的位置的小划分室(8-3)、(8-8)的剩余水水位而言，即使减小总开口面积，排水时间也不会大幅延长。
[0115]
图7的(a)及(b)表示使用图3的(a)的示意图的构成和图3的(b)的示意图的构成的情况下的模拟计算结果的累积排水量。该模拟计算结果显示出与图4的(c)的实际的试验结果大致相同的趋势。根据试验计算结果，如模式e那样，在以小划分室(3-3)为中心的船宽方向小划分室列20w的第1～3列的区域内，随着远离小划分室(3-3)，使小划分室的通水孔25的总开口面积阶段性地减小，另外，即使遮蔽第4列以后的船宽方向小划分室列20w的一部分或全部的船宽方向通水孔25w，也不会显著损害残留压载水的排水效率，可以确认能够减少通水孔的数量及面积(第一发明的实施例)。
[0116]
另外，根据图7的(a)以及(b)的模拟计算结果，在以小划分室(3-3)为中心的船宽方向小划分室列20w的第1～4列的区域内，即使随着远离小划分室(3-3)，阶段性减小小划分室的通水孔25的总开口面积并遮蔽第5列以后的船宽方向小划分室列20w的一部分或全部的船宽方向通水孔25w，也不会显著损害残留压载水的排水效率，可以确认能够减少通水
孔的数量以及面积(第二发明的实施例)。
[0117]
也可以在一个船宽方向小划分室列所包含的多个小划分室中的相邻的两个以上的小划分室[例如图2的(3-3)以及(4-3)]上分别设置吸入口。在这种情况下，与上述相同地进行模拟计算，结果可知在各实施方式及各比较例之间没有较大的差别。在这种情况下，将设置有吸入口的相邻的两个以上的小划分室看作一个小划分室，确定设置于其他小划分室的通水孔的开口面积。
[0118]
工业上的可利用性
[0119]
根据本发明，能够提供一种即使减少远离吸入口的小划分室的通水孔的数量也不会大幅延长从压载舱排出残留压载水的时间的压载舱的排水结构。若能够减少通水孔的数量，则不仅能够减少用于形成通水孔的工作作业，还能够减少通水孔的内表面的涂装作业。另外，具有能够减少通水孔的存在成为焊接作业的障碍的概率的优点。

技术特征：
1.一种压载舱的排水结构，其具备：板肋骨结构，其通过如下方式形成，即，在形成于船舶的船底外板与内底板之间的压载舱内，在所述船底外板上沿船体的船长方向延伸且在与所述船长方向正交的船宽方向上隔开间隔地设置的多个梁件、和在所述船底外板上与所述多个梁件交叉且在所述压载舱内沿所述船宽方向延伸并在所述船长方向上隔开间隔地设置的多个地板件，以在所述船底外板与所述内底板之间形成格子状的多个大划分室的方式配置，在所述多个大划分室内的所述船底外板上配置有沿所述船长方向延伸且在所述船宽方向上隔开间隔而成的多个纵框架件，在所述多个大划分室内各自的船底侧区域形成有由所述多个纵框架件在所述船宽方向(w)上分隔出的多个小划分室；至少一个吸入口，其设置于一个所述大划分室内的至少一个所述小划分室；多个流水孔，它们设置于所述多个梁件及所述多个地板件，使压载水在所述多个大划分室间流通；以及多个通水孔，它们设置于所述多个梁件、所述多个地板件或所述多个纵框架件，将残留在所述多个大划分室内的所述多个小划分室内的残留压载水引导至设置有所述至少一个吸入口的所述至少一个小划分室，所述压载舱的排水结构将所述压载舱内的压载水排出，其中，所述板肋骨结构是将所述多个小划分室在所述船宽方向上以串联的方式排列而构成的多个船宽方向小划分室列在所述船长方向上排列多个而构成的，相对于所述多个船宽方向小划分室列中的、包括将设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列包含在内且在所述船长方向的船尾侧排列的多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的所述多个通水孔，被设置成使所述残留压载水在设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室中流通，相对于多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的所述多个通水孔被设置成，相对于设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室设置的所述多个通水孔的合计开口面积为最大合计开口面积，随着远离设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室，合计开口面积变小，相对于所述多个船宽方向小划分室列中的、在比包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列靠所述船长方向的船头侧的位置排列的多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的1个以上的所述通水孔，不设置在面向该多个小划分室的所述梁件及所述纵框架件的各部分。2.一种压载舱的排水结构，其具备：板肋骨结构，其通过如下方式形成，即，在形成于船舶的船底外板与内底板之间的压载舱内，在所述船底外板上沿船体的船长方向延伸且在与所述船长方向正交的船宽方向上隔开间隔地设置的多个梁件、和在所述船底外板上与所述多个梁件交叉且在所述压载舱内沿所述船宽方向延伸并在所述船长方向上隔开间隔地设置的多个地板件，以在所述船底外板与所述内底板之间形成格子状的多个大划分室的方式配置，在所述多个大划分室内的所述船底外板上配置有沿所述船长方向延伸且在所述船宽方向上隔开间隔而成的多个纵框架件，在所述多个大划分室内各自的船底侧区域形成有由所述多个纵框架件在所述船宽方向
(w)上分隔出的多个小划分室；至少一个吸入口，其设置于一个所述大划分室内的至少一个所述小划分室；多个流水孔，它们设置于所述多个梁件及所述多个地板件，使压载水在所述多个大划分室间流通；以及多个通水孔，它们设置于所述多个梁件、所述多个地板件或所述多个纵框架件，将残留在所述多个大划分室内的所述多个小划分室内的残留压载水引导至设置有所述至少一个吸入口的所述至少一个小划分室，所述压载舱的排水结构将所述压载舱内的压载水排出，其中，所述板肋骨结构是将所述多个小划分室在所述船宽方向上以串联的方式排列而构成的多个船宽方向小划分室列在所述船长方向上排列多个而构成的，相对于所述多个船宽方向小划分室列中的、包括将设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列包含在内且在所述船长方向的船尾侧排列的多个所述船宽方向小划分室列与相对于该多个船宽方向小划分室列在船头侧排列的一个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的所述多个通水孔，被设置成使所述残留压载水在设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室中流通，相对于多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的所述多个通水孔被设置成，相对于设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室设置的所述多个通水孔的合计开口面积为最大合计开口面积，随着远离设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室，合计开口面积变小，相对于所述多个船宽方向小划分室列中的、在比相对于多个船宽方向小划分室列排列在船头侧的一个所述船宽方向小划分室列靠所述船长方向的船头侧的位置排列的多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的1个以上的所述通水孔，不设置在面向该多个小划分室的所述梁件及所述纵框架件的各部分。3.根据权利要求1或2所述的压载舱的排水结构，其中，包括将设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列包含在内且在所述船长方向的船尾侧排列的多个所述船宽方向小划分室列为2列以上。4.根据权利要求1或2所述的压载舱的排水结构，其中，相对于包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列所包含的所述多个小划分室分别设置的所述多个通水孔各自的合计开口面积，随着远离设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室而阶段性地变小。5.根据权利要求3所述的压载舱的排水结构，其中，相对于包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列与在所述船长方向的船尾侧排列的多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的多个所述通水孔各自的合计开口面积，同相对于包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列中的所述多个小划分室所包含的多个所述小划分室设置的多个所述通水孔各自的合计开口面积相比，阶段性地变小。6.根据权利要求4所述的压载舱的排水结构，其中，相对于包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列
与在所述船长方向的船尾侧排列的多个所述船宽方向小划分室列所包含的多个所述小划分室设置的多个所述通水孔各自的合计开口面积同相对于包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室的所述船宽方向小划分室列中的所述多个小划分室所包含的多个所述小划分室设置的多个所述通水孔各自的合计开口面积相比，阶段性地变小。7.根据权利要求1所述的压载舱的排水结构，其中，关于在面向所述船宽方向小划分室列所包含的所述多个小划分室的地板件上设置的所述通水孔的合计开口面积，将在面向位于所述多个小划分室沿所述船长方向以串联的方式排列而构成的多个船长方向小划分室列中的、包含设置有所述至少一个吸入口的所述小划分室在内的所述船长方向小划分室列且成为基准的小划分室的所述地板件上设置的所述通水孔的合计开口面积作为最大合计开口面积，若远离所述成为基准的小划分室，则与所述最大合计开口面积相比变小。8.根据权利要求1或2所述的压载舱的排水结构，其中，在所述一个船宽方向小划分室列所包含的所述多个小划分室中相邻的两个以上的小划分室分别设置有所述吸入口。

技术总结
提供一种即使减少通水孔的数量及开口面积，残留压载水的排水时间也不会显著变长的压载舱的排水结构。在分别面向3列或4列的船宽方向小划分室列中包含的多个小划分室的多个纵框架件、多个梁件以及多个地板件的各部分上设置的多个通水孔的合计开口面积在以设置有吸入口的小划分室为中心的规定的区域内的多个小划分室中，随着以设置有吸入口的小划分室为中心远离该小划分室变小。在面向3列或4列的船宽方向小划分室列以外的船宽方向小划分室列的一部分或全部的船宽方向小划分室列的多个小划分室的一部分或全部的小划分室的梁件及纵框架件的各部分未设置有通水孔。纵框架件的各部分未设置有通水孔。纵框架件的各部分未设置有通水孔。


技术研发人员：筱田岳思 中森隆一 小畑英郎 黑木贤二
受保护的技术使用者：国立大学法人九州大学
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/5/18