一般的な特徴 水面上にあり、船体全体が見える状態の船 船体形状は、用途に応じて多種多様であり、設計上のニーズによって決まります。形状は、平底船のようなほぼ完全な箱型から、レース用マルチハルヨットのような鋭利な回転面まで様々です。形状は、コスト、静水力学的考慮事項（居住性、積載量、安定性）、流体力学的考慮事項（速度、動力要件、荒天時の運動と挙動）、そして砕氷船の丸みを帯びた船首や 上陸用舟艇 の平底といった、船舶の役割に関する特別な考慮事項とのバランスを取るように選択されます。
一般的な現代の鋼鉄製船舶では、船体には防水甲板と、隔壁と呼ばれる主要な横部材があります。 構造配置 によっては、桁 、縦通材 、ウェブ などの中間部材や、通常の横方向フレーム、フレーム、縦方向部材と呼ばれる小さな部材も存在する場合があります。最上部の連続した甲板は、「上甲板」、「風上甲板」、「スパー甲板」、「主甲板 」、または単に「甲板」と呼ばれることがあります。具体的な名称は、船舶の種類、配置、あるいは航行する場所など、文脈によって異なります。
一般的な木造帆船では、船体は木製の板材で構成され、横方向のフレーム（リブと呼ばれることが多い）と隔壁によって支えられ、さらに縦方向のストリンガーまたは天井によって連結されています。多くの場合、キール と呼ばれる中心線上の縦方向の部材があります。グラス ファイバー製または複合材製の船体では、構造は木造船や鋼鉄製の船にある程度似ている場合もあれば、モノコック 構造になっている場合もあります。多くの場合、複合材製の船体は、軽量でありながら適度に剛性のある発泡体、バルサ材、含浸紙ハニカム、またはその他の材料のコアの上に、薄い繊維強化スキンを挟み込むことによって作られます。
おそらく、最も初期の本格的な船体は古代エジプト 人によって建造されたもので、彼らは 紀元前3000年までに木の 板を 組み立てて船体を作る方法を知っていた。 [ 1 ]
船体には様々な種類があり、複合形状（例えば、船首が細く、船尾が逆ベル型）を持つものもあるが、主に以下のように分類される。
チャイン型とハードチャイン型。例としては、フラットボトム（チャイン型）、Vボトム、マルチチャインハル（複数の緩やかなハードチャインを持つが、滑らかではない）などがある。これらのタイプは、全長または大部分にわたって、少なくとも1つの顕著なナックル（船底のくぼみ）を持つ。 成形船体、丸底船体、またはソフトチャイン船体 。これらの船体形状はすべて滑らかな曲線を持っています。例としては、丸底船体、半丸底船体、S字底船体などがあります。
滑走型船体と排水型船体 イギリス海軍の 魚雷艇が 、穏やかな水面を高速で滑走している様子。船体の前部の大部分が水面から出ており、硬質なチャイン構造の船体を見せている。 排水型船体：このタイプの船体は、浮力のみ、または主に浮力によって支えられています。このタイプの船体を持つ船舶は、喫水線長によって決まる限られた速度で水中を航行しますが、帆走 マルチハル などの特に狭い船体は、この制限が少なくなります。 滑走船体：滑走 船体の形状は、速度が上がるにつれて喫水が減少する ように、正の動圧 を発生させるように設計されています。動揚力によって濡れ面が減少し、抵抗 も減少します。このような船体は、平底の場合もあれば、V型底の場合もあり、まれに丸底の場合もあります。最も一般的な形状は、少なくとも1つのチャインを持つもので、これにより滑走効率が向上し、水しぶきを下に飛ばすことができます。滑走船体は高速でより効率的ですが、これらの速度を達成するにはより多くのエネルギーが必要です。効果的な滑走船体は、良好な耐航性を維持できる平らな表面を持ち、できるだけ軽量である必要があります。滑走するヨットは、微風時には排水量モードでも効率的に航行する必要があります。 半排水型、または半滑走型：このタイプの船体形状は適度な動的揚力を発生させることができるが、船体の重量の大部分は依然として浮力によって支えられている。
現在、最も広く使用されている形状は丸底船体である。[ 2 ]
積載量が少ない場合、このような船は喫水線 下の船体部分が少なくなるため、抵抗が少なくなり、速度が上がります。積載量が増えると抵抗は大きくなり速度は低下しますが、船体が外側に湾曲しているため、波の中での航行性能が向上します。そのため、逆ベル型は滑走艇によく用いられる形状です。
チャイン付き船体とハードチャイン船体 チャイン付き船体は、船底と側面が滑らかに丸みを帯びた形状ではなく、船体の主に縦方向のパネルが接する部分が鋭角に分かれています。この接合部が鋭角であればあるほど、チャインの形状は「硬く」なります。片側に複数のチャインを設けることも可能です。
ケイジャン地方の「ピローグ」は、船底の角が鋭角な船体の一例である。
このタイプの船体の利点としては、製造コストが比較的低いことと、（通常は）かなり平らな船底により、ボートが滑走 時に速くなることが挙げられます。硬いチャインのある船体は、丸みを帯びた船底の船体よりも（穏やかな水面では）横揺れに強いです（チャインが乱流と抵抗を生み出し、水中を移動する際に横揺れに抵抗しますが、丸みを帯びた船底は旋回時の流体抵抗が少なくなります）。荒れた海では、チャインに沿って動きがまず下向きに、次に上向きに抵抗するため、ボートの横揺れが大きくなる可能性があります。そのため、丸みを帯びた船底のボートは波に対してより安定しています。
チャイン付き船体には、次の3つの形状のいずれかがあります。
平底のチャイン付き船体 マルチチャイン船体 V字型船底を持つチャイン船体。ハードチャインとも呼ばれる。 これらのチャイン船体にはそれぞれ独自の特性と用途があります。平底船体は初期安定性は高いものの、抵抗が大きくなります。高い抵抗に対抗するため、船体形状は狭く、船首と船尾で大きくテーパーがかかっている場合があります。そのため、帆船では傾斜時に安定性が悪くなります。これは、帆船バージョンでは内部に重いバラストを使用することでしばしば対処されます。平底船体は、穏やかな沿岸水域に最適です。初期のレーシングパワーボートは、船首が細く、船尾が平らでした。これにより、最大の揚力と平水での滑らかで高速な走行が得られましたが、この船体形状は波の中で不安定になりやすいです。マルチチャイン船体は、湾曲した船体形状に近似しています。平底船よりも抵抗が少なくなります。マルチチャイン船は建造がより複雑ですが、より耐航性の高い船体形状になります。通常は排水型船体です。V またはアークボトムチャイン船は、6°から23°のV字型をしています。これはデッドライズ
滑らかな曲線を描く船体
半円形船底船は、やや丸みを帯びていない形状をしています。半円形船底の利点は、S字型船底とチャイン型船底の中間的な形状であることです。半円形船底船の典型的な例としては、センタウルス級 やレーザー級の セーリングディンギー
3種類の船体の比較： S型船底船は、船体中央部の横断面がS字 型をした帆船の船体です。Sイングリング やランドメール などがあります。
条項 ベースライン 船首と 船体中央部 左舷 右舷と 船尾 喫水線
指標 主要な船体寸法 「LWL & LOA」 船体形状は以下のように定義されます。
ブロック尺度は以下のとおりです。
船幅 （B ）とは、船体の幅のことです。（例：BWLは喫水線における最大船幅です）喫水 （d ）または（T ）は、キールの底から水線 までの垂直距離です。フリーボード （FB ）は、深さに キール構造の高さを加えたものから喫水を 引きます。水線長 （LWL ）とは、側面から見た水線の最前端から最後端までの長さのことである。垂線間長 （LBP またはLPP ）とは、夏季満載喫水線の長さで、 船尾 柱から船首材 と交差する点までの長さを指します。（p/pも参照）全長 （LOA ）とは、一方の端からもう一方の端までの最も長い距離のことです。成形深さ（D ）は、キールの上部から側面の甲板の下面までの垂直距離です。[ 4 ] フォームの導関数は次のとおりです。
排水量 （Δ ）とは、船体の水没体積に相当する水の重量のことである。縦方向浮心（LCB ）とは、排水体積の重心の縦方向の位置であり、多くの場合、基準点（多くの場合、船体中央）から静止排水体積の重心までの距離として表されます。船体が平衡状態にあるとき、船体の縦方向重心または重量中心はLCBと一致する必要があることに注意してください。 縦方向浮心（LCF ）とは、水線面積の重心の縦方向の位置であり、通常は基準点（多くの場合、船体中央）から静止水線面積の中心までの縦方向距離として表されます。これは、水面と船体によって定義される領域として視覚化できます。 垂直浮心（VCB ）とは、変位した体積の重心の垂直位置であり、一般的には基準点（ベースラインなど）から静止状態の変位体積の中心までの距離として表されます。 体積（V または∇ ）とは、船体によって押し除けられた水の体積のことです。 船体の喫水線下の体積（固体部分）を、同じ長さ、高さ、幅を持つ長方形の体積（線分部分）で割った値が、船のブロック係数となる。 係数 [ 5 ]
ブロック係数 Cb ）は、体積（V）をLWL×BWL×TWLで割った値です。 船体 の水没 部分を 囲むようにボックスを描くと、船体が占めるボックスの体積の比率がCbとなります。これは、LWL、 ビーム（B）、喫水（T）で定義されるブロックのうち、船体が占める割合を示します。石油タンカーのような船体はCbが高く、帆船のような細長い形状の船体は Cb が低くなります。C b = V L W L ⋅ B W L ⋅ T W L {\displaystyle C_{b}={\frac {V}{L_{WL}\cdot B_{WL}\cdot T_{WL}}}} 船体中央係数 ( C m またはC x ) は、船体中央 (または C x の場合は最大断面) の断面の断面積 (A x )を幅 x 喫水で割った値です。これは、船体の水中断面の最大部分と、船体の水中断面と同じ全体の幅と深さを持つ長方形との比率を示します。これにより、船底の膨らみが定義されます。C m が低い場合は中央断面が切り欠きになっていることを示し、C m が高い場合は断面が箱型になっていることを示します。帆船は中央断面が切り欠きになっていて C xが低いのに対し、貨物船は C b を増やすためにC x が高い箱型断面になっています。C m = A m B W L ⋅ T W L {\displaystyle C_{m}={\frac {A_{m}}{B_{WL}\cdot T_{WL}}}} プリズム係数 ( C p ) は、体積 (V) を L WL x A x で割った値です。これは、船体の水没体積と、船と同じ長さで船体の最大の水中部分 (船体中央部) と同じ断面積を持つプリズムの体積との比率を示します。これは、船底の体積分布を評価するために使用されます。 C p が低い、または細い場合は、中央部がふっくらとしていて両端が細いことを示し、 C p が高い、またはふっくらしている場合は、両端がふっくらしていることを示します。 滑走船やその他の高速船は、C p が高くなる傾向があります。フルード数 が低い効率的な排水型船は、 C p が 低くなる傾向があります。C p = V L W L ⋅ A m {\displaystyle C_{p}={\frac {V}{L_{WL}\cdot A_{m}}}} 水線係数（Cw ） は、水線面積をLWL×BWLで割った値です。 水線 係数は、水線の厚み、つまり水線面積と、同じ長さと幅の長方形の面積との比率を表します。Cwの値が低いほど先端が細く、 Cwの 値が高いほど先端が厚くなります。Cwの 値が高いほど、荒れた海況での安定性と操縦性が向上します。C w = A w L W L ⋅ B W L {\displaystyle C_{w}={\frac {A_{w}}{L_{WL}\cdot B_{WL}}}} 注記： C b = C p ⋅ C m {\displaystyle C_{b}=C_{p}\cdot C_{m}}
コンピュータ支援設計 コンピュータ支援設計 の利用により、手作業による計算や線画に依存していた紙ベースの船舶設計手法は取って代わられました。1990年代初頭から、静水力学および流体力学の計算モジュールと組み合わせた3D製図機能を提供する、造船設計に特化したさまざまな商用およびフリーウェアのソフトウェアパッケージが開発されてきました。これらは造船設計用の幾何モデリングシステムと呼ばれることがあります。[ 6 ]
注記 ↑ ワード、シェリル。「世界最古の板張りの船」、『考古学 アメリカ考古学 協会。Archaeology.org ↑ Zeilen: Van 初心者 tot gevorderde by Karel Heijnen ↑ 「2021～2024年のセーリング用具規則」（PDF） 。ワールドセーリング（英国）株式会社。 2022年10月14日 取得 。 ↑ 「1969年の船舶トン数測定に関する国際条約」 。 国際条約 。海事法ガイド。1969年6月23日。 2007年10月27日 取得 。 船舶の総トン数および純トン数を決定するための規則 、規則 2(2)(a)。丸みを帯びた舷側を 持つ船舶では、上部測定点は、甲板と側板の平面が交差する点とする。 同上 、規則 2(2)(b)。段付き甲板を持つ船舶は、上部と平行な線で測定する。 同上 、規則 2(2)(c)。↑ Rawson, EC; Tupper (1976). Basic Ship Theory . Vol. 1 (2nd ed.). Longman. pp. 12–14 . ISBN 0-582-44523-X 。↑ Ventura, Manuel. 「船体形状の幾何学的モデリング」 （PDF） 。 海洋技術・海洋工学センター 。 2024年1月17日に オリジナル （PDF）からアーカイブ済み。 2018年 3月29日 取得 。
参考文献 ヘイラー、ウィリアム・B.、キーバー、ジョン・M. (2003).アメリカ商船船員マニュアル . コーネル海事出版. ISBN 0-87033-549-9 。 Turpin, Edward A.; McEwen, William A. (1980).商船士官ハンドブック （第4 版）. Centreville, MD: Cornell Maritime Press. ISBN 0-87033-056-X 。
