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耐航性、または航行性能とは、船舶が航行中の状況にどれだけ適しているかを示す指標です。耐航性に優れた船舶は、非常に航行性能が高く、荒れた海況下でも効果的に航行できると言われています。
1976年、セント・デニス[ 1 ]は、耐航性能を記述するために必要な4つの主要な用語を提案した。それらは以下のとおりである。
掘削船とフェリーは任務も運用環境も異なるため、性能基準も異なります。どちらも航行可能とみなされる可能性がありますが、その理由は異なる基準に基づいています。
船舶設計においては、船舶または浮体構造物が波浪にさらされた際の挙動を事前に把握することが重要です。これは、計算によって求めることも、物理模型実験によって求めることも、最終的には船上で測定することも可能です。長方形のバージのような単純な形状であれば解析的に計算できますが、現実的な形状の船舶の場合はコンピュータによる計算が必要です。これらの計算や模型実験の結果の一部は、応答振幅演算子（RAO）と呼ばれる伝達関数です。浮体構造物の場合、6つの運動すべてとすべての相対的な波向について、これらの伝達関数を計算する必要があります。
船の揺れは、乗組員、乗客、船のシステムコンポーネント、固定された貨物、および構造要素にかかる動的負荷を決定する上で重要です。船の揺れが大きすぎると、小型ボートや航空機の展開や回収など、船舶が任務を遂行する能力が阻害される可能性があります。動いている船上で特定の作業を完了する個人の能力の尺度は、揺れによる中断[ 2 ]（MII）です。これは、立っている人がバランスを保つために支えを求めるイベントの数を示します。MIIは、1時間あたりの発生回数で測定されます。
船の揺れは、乗客と乗組員に生理的な影響を及ぼします。船の揺れの大きさや加速度（特に上下動、横揺れ、縦揺れ）は、乗客と乗組員に悪影響を及ぼします。 船酔いは、乗組員が任務を遂行し、注意力を維持する能力に悪影響を及ぼし、乗客に明らかに苦痛を与えます。船酔いを評価する上で重要な指標は、船酔い発生率[ 3 ]（MSI）です。MSIに関する最も重要な研究は、 1974年にO'HanlonとMcCauleyによってAerospace Medicine誌に発表され、MSI耐性の一般的な主観的閾値が確立されました。MSIは、一定量の曝露時間中に船酔いを経験する人の割合で測定されます。一般的に受け入れられているMSIの限界は、4時間の曝露期間で船酔いの発生率が20%です。ごく少数の人は船酔いに非常に敏感で、わずかな状況でも気分が悪くなりますが、他の人は深刻な状況でもめったに船酔いしません。また、ほとんどの人は約4日以内に船の揺れに慣れるが、中には全く慣れない人もいることが示されている。
耐航性は船舶の設計に直接的な影響を与えます。船体の主要寸法を決定する際や、船内空間の一般的な配置を策定する際には、船体の揺れが考慮されます。例えば、ほとんどの船舶では、船首部が最も揺れが大きく、乗客や乗組員の居住には適さない場所となるのが一般的です。船体の揺れが乗組員、構造物、または機械に危険を及ぼす場合、あるいは船体の揺れが任務遂行能力を妨げるような例外的な場合には、揺れを軽減するように設計を変更する必要があります。
線形耐航理論では、小振幅波における船舶の運動は、ポテンシャル流を用いてモデル化されることが多い。周囲の流体は非圧縮性かつ非回転性として扱われるため、速度場は速度ポテンシャルの勾配として表され、ポテンシャルは流体領域でラプラス方程式を満たす。規則的なエアリー波の場合、自由表面の高さは次のように表される[ 4 ]。
どこ波の振幅は、は波数であり、は角周波数です。有限の水深ではこれらの量は分散関係を満たす
船舶の応答は、一般的に、サージ、スウェイ、ヒーブ、ロール、ピッチ、ヨーに対応する 6 つの一般化座標で表されます。周波数領域では、運動の線形方程式は行列形式で次のように記述できます[ 5 ]
ここは一般化質量行列であり、は付加質量行列であり、は放射減衰行列であり、は静水圧復元マトリックスであり、は、複雑な波浪励起力またはモーメントです。対応するRAOは、船舶の運動振幅と入射波振幅の複素比であり、特定の海況における運動、加速度、および荷重を推定するために使用されます。
船舶の耐航性、つまり船舶がどれだけ正確に反応するかは、多くの要因によって左右される。
特定の船体形状であっても、特定の海況に対する反応は、積載量、タンクの自由表面積、重量配分、速度、および進行方向によって大きく異なる場合がある。
![{\displaystyle \sum _{\ell =1}^{6}\left[-\omega ^{2}\left(M_{j\ell }+A_{j\ell }(\omega )\right)+i\omega B_{j\ell }(\omega )+C_{j\ell }\right]{\hat {\zeta }}_{\ell }={\hat {F}}_{Ej},\qquad j=1,\ldots ,6}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d7767d5623096c34460343f94c1a0a2630934828)
