CN102341300A - 摩擦力减少船及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摩擦力减少船及其运转方法，减少摩擦力并且提高燃烧效率。当航速速度进一步加快时，由翼片(33)形成的负压变大，结果，在气液界面被压下至窗部(34)附近的状态下，空气和水(海水)在该部分以不同的速度进行运动。由于空气和水的密度不同，所以在微小气泡产生部件(3)的窗部(34)的内侧空间，通过开尔芬-亥姆霍兹不稳定性而产生微小气泡(micro bubble)，该微小气泡以沿着船体贴附的方式向下游侧流动。

Description

摩擦力减少船及其运转方法
技术领域
本发明涉及向船体的外表面供给微小气泡(micro bubble)来减少船体和水之间的摩擦力的摩擦力减少船及其运转方法。
背景技术
以往已知通过向航行中的船体的表面供给气泡来减少船体对置于水的摩擦力的技术。
作为将空气送入至在船底(外侧面)设置的气泡产生部的机构，在专利文献1中公开了从鼓风机向储气罐送入空气，以压缩状态贮存空气，将所贮存的空气经由沿着船体的外侧面设置的管道供给至气泡产生部的内容。
在专利文献2中公开了从设置于甲板的气体供给机构经由沿着船体的外侧面安装的管道向气泡产生部供给空气的内容。
为了有效地减少摩擦力，优选气泡长时间停留在船体表面，为此要求气泡的直径尽量小。在专利文献3中记载了这样的微小气泡(microbubble)通过开尔芬-亥姆霍兹不稳定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)而产生。
即，在专利文献3中，在船底的外板(没水表面)设置凹部，将向该凹部供给空气的气体导入管与该凹部连接，并且在凹部的上游侧安装楔形的负压形成部，使凹部内发生开尔芬-亥姆霍兹不稳定性来产生微小气泡(micro bubble)。
此外，在专利文献4中公开了作为产生微小气泡(micro bubble)的机构，使用翼片来代替专利文献3的楔形负压形成部的技术。特别是在专利文献4的图17A、图17B中公开了鼓风机35，并且在23、24栏记载了从该鼓风机35向流体通路内供给空气。
专利文献1：日本特开平11-180380号公报
专利文献2：日本特开2000-296796号公报
专利文献3：日本特开2002-2582号公报
专利文献4：美国专利第6,789,491号公报
在专利文献1中，由于将来自鼓风机的空气送入储气罐并以压缩状态加以贮存，所以装置变得大型化。此外，在专利文献1、2的任一个中，气泡产生部自身没有成为适用于产生微小的空气的构造。
根据专利文献3、4所公开的技术，能够作出在减少摩擦力方面优选的微小气泡(micro bubble)。但是，在专利文献3和专利文献4中，利用由负压形成部形成的负压吸入空气，如果负压没有变得比预定值大，则无法产生气泡。特别是在专利文献4中，通过鼓风机向流体通路内送入空气，但由于流体通路成为开放管道，所以即使通过鼓风机向流体通路内送入空气，被送入的空气也会向上方逃逸，无法压低气液界面。
发明内容
为了解决上述课题，本发明提供一种摩擦力减少船，其在形成于船体的开口部安装有微小气泡产生部件，上述微小气泡产生部件由嵌入安装于上述开口部的板和安装于该板的负压产生用的翼片构成，在上述板的与翼片对置的部位形成有将上述开口部内和船体外部连通的窗部，并且在上述开口部的船内侧连接有向开口部供给空气的配管，在该配管上连接有将配管内的气液界面压下至微小气泡产生部的压缩机等压气源。
上述窗部具有某种程度的容积，该窗部作为基于开尔芬-亥姆霍兹不稳定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)的微小气泡产生空间发挥功能。为了向该窗部稳定地供给空气，优选在窗部的上游部设置腔室。
此外，本发明涉及的摩擦力减少船的运转方法，以使用上述摩擦力减少船为前提，首先，利用压缩机等压气源将上述配管内的气液界面压下至微小气泡产生部，并且利用伴随着船的航行而由上述翼片产生的负压将从上述配管供给的空气作为微小气泡沿着船体排出，一边维持该状态一边进行航行。在此，所谓微小气泡是指粒径为几mm以下、优选为1mm以下的气泡。
根据本发明涉及的摩擦力减少船，由于能够用微小气泡(microbubble)覆盖船体的底面和侧面，所以能够进一步减少摩擦力，提高燃烧效率。
根据本发明，由于微小气泡产生部件本身伴随着船的航行而产生负压，而且还利用压缩机等压气源辅助该负压，所以即使在航行速度慢的情况下也能够将产生微小气泡所需要的空气送入至微小气泡产生部。
此外，当船开始航行时，配管内的气液界面随之下降，由于只要有将从所下降的界面至微小气泡产生部的上部的水柱压入的空气的压力即可，所以不需要那么大容量的压缩机，例如如果是主发动机的输出为10000kw的船，压缩机的容量为10～20kw就足够了。
附图说明
图1(a)和(b)是本发明涉及的摩擦力减少船的侧视图。
图2是推进器室内的纵向剖视图。
图3是图2的A-A方向视图。
图4是图2的B-B方向视图。
图5是微小气泡产生部件的整体图。
图6是以在船体安装有微小气泡产生部件的状态的剖视图表示气泡产生前的状态的图。
图7是以在船体安装有微小气泡产生部件的状态的剖视图表示气泡产生状态的图。
图8是表示其他实施例的与图6同样的图。
图9是表示其他实施例的与图6同样的图。
符号说明
1...船体的外侧面；2...船底；3...微小气泡产生部件；4...辅助压缩机；5...管道；11...配管；12...主集气箱；13...配管；14...阀；15...配管；16...副集气箱；17...配管；18...开口部；19...凹部；20...腔室；21...托架；31...板；32...连结部；33...翼片；33a...翼片的与窗部对置的面；34...窗部；35...螺栓；36...保持板；g1...翼片的前端缘和板之间的间隔；g2...翼片的后端缘和板之间的间隔。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行说明。图1(a)和(b)是本发明涉及的摩擦力减少船的侧视图，图2是推进器室内的纵向剖视图，图3是图2的A-A方向视图，图4是图2的B-B方向视图，图5是微小气泡产生部件的整体图，图6是以在船体安装有微小气泡产生部件的状态的剖视图表示气泡产生前的状态的图，图7是以在船体安装有微小气泡产生部件的状态的剖视图表示气泡产生状态的图。
本发明涉及的摩擦力减少船从成为比船体的外侧面1的吃水线(L.W.L)更靠下的部分到船底2，在船体安装有微小气泡产生部件3。向该微小气泡产生部件3的空气的供给，在图1(a)所示的实施例中从配置在船体的推进器室内的辅助压缩机4进行，在图1(b)所示的实施例中从配置在甲板上的辅助压缩机4经由管道5进行。
从配置在推进器室内的辅助压缩机4向微小气泡产生部件3供给气体的详细情况如图2～4所示。
即，从辅助压缩机4经由配管11向主集气箱12送入空气。图中在主集气箱12上左右各连接有3个配管13，各配管13与左右的阀14连接。
从上述阀14引出与上述配管13相连的配管15，在该配管15的中途设置有副集气箱16，从该副集气箱16进一步分支出配管17，该分支出的配管17与上述微小气泡产生部件3相连。
在图示例子中，多个微小气泡产生部件3配置成以船的行进方向为基准俯视呈发散状，但也可以配置成以船的行进方向为基准重叠。此外，从副集气箱16分支的配管17的根数并不限定于2根、3根，而是任意的。
微小气泡产生部件3由长圆形状(椭圆形)的板31和经由连结部32安装在该板31上的侧视呈系船柱状的翼片33构成。而且，在上述板31的与翼片33对置的位置形成有与上述翼片33的外形形状大致相同的矩形状的窗部34，上述翼片33的与窗部34对置的面33a形成为朝向窗部34鼓起的凸形状。
此外，翼片33以与船体的外侧面(底面)平行的方式安装，且将翼片33的后端缘和板31之间的间隔g2形成得比翼片33的前端缘和板31之间的间隔g1大。通过采用这样的结构，在船航行时在翼片33和窗部34之间差生负压。
另一方面，在船体上贯通形成有开口部18。在该开口部18的成为船外侧的部分，作为开口部18的一部分而形成有较浅的凹部19，上述微小气泡产生部件3的板31通过螺栓35固定在该凹部19。
此外，开口部18的船内侧端部安装有保持板36，上述配管17的前端保持于该保持板36。如上所述，配管17的基端与副集气箱16连接，该副集气箱16经由配管15、配管13、主集气箱12、配管11与辅助压缩机4连接。
即，由辅助压缩机4、配管11、主集气箱12、配管13、阀14、配管15、副集气箱16和配管17构成的空气供给系统，除了配管17的面对开口部18的前端部之外都成为密闭系统(封闭系统)。结果，在不驱动辅助压缩机4的情况下，虽然气液界面想要上升至吃水线，但由于是密闭系统，所以配管17内的空气被压缩而使气液界面提高至配管17的中途。在图6中说明该状态。
以上，当船开始航行时，由于翼片33形成的负压，开口部18内的海水下降进而气液界面也下降。然后，为了使气液界面进一步下降至窗部34的附近，利用辅助压缩机3压下气液界面。
然后，当航行速度进一步加快时，由翼片33形成的负压变大。结果，气液界面被压下至窗部34的附近，在该状态下空气和水(海水)在气液界面以不同的速度运动。由于空气和水的密度不同，所以如图7所示，在微小气泡产生部件3的窗部34的内侧空间，通过开尔芬-亥姆霍兹不稳定性而产生微小气泡(micro bubble)，然后所产生的微小气泡由于上述负压以贴附在船体上的方式沿着船体表面向下游侧流动。
在上述实施例中，船体钢板的厚度厚，能够在钢板的厚度内形成开口部18，该开口部18承担向窗部34稳定供给空气的作用，但在钢板的厚度和壳体31的厚度大致相等的情况下等，如图8或图9所示，优选另外设置腔室。
在图8所示的实施例中，在形成于船体的开口部18焊接上面闭塞且下面开放的筒状腔室20，上述配管17与该筒状腔室20的闭塞的上面连接，并且微小气泡产生部件3的壳体31通过螺栓固定于在筒状腔室20的下面附近设置的托架21，通过腔室21向微小气泡产生部件3的窗部34稳定地供给空气。
图9所示的实施例的功能与图8所示的实施例相同，但将腔室20的形状作成圆顶状。作为腔室20的其他形状，考虑到槽状、各种筒状等。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种摩擦力减少船，其在形成于船体的开口部安装有微小气泡产生部件，其特征在于，
所述微小气泡产生部件由嵌入安装于所述开口部的板和安装于该板的负压产生用的翼片构成，在所述板的与翼片对置的部位形成有将所述开口部内和船体外部连通的窗部，并且在所述开口部的船内侧连接有向开口部供给空气的配管，在该配管上连接有将配管内的气液界面压下至微小气泡产生部的压缩机等压气源，将来自该压气源的空气供给到微小气泡产生部件的空气供给系统具备配管、集气箱和阀，从而除了面对所述开口部的前端部之外成为密闭系统，并且将所述翼片的后端缘和所述板之间的间隔形成得比所述翼片的前端缘和所述板之间的间隔大。
2.(删除)。
3.一种摩擦力减少船的运转方法，其是权利要求1所述的摩擦力减少船的运转方法，其特征在于，
利用压缩机等压气源将所述配管内的气液界面压下至微小气泡产生部，并且利用伴随着船的航行而由所述翼片产生的负压，将从所述配管供给的空气以作为微小气泡贴附在船体上的方式沿着船体表面排出，一边维持该状态一边进行航行。

Claims (3)

1.一种摩擦力减少船，其在形成于船体的开口部安装有微小气泡产生部件，其特征在于，
所述微小气泡产生部件由嵌入安装于所述开口部的板和安装于该板的负压产生用的翼片构成，在所述板的与翼片对置的部位形成有将所述开口部内和船体外部连通的窗部，并且在所述开口部的船内侧连接有向开口部供给空气的配管，在该配管上连接有将配管内的气液界面压下至微小气泡产生部的压缩机等压气源。
2.根据权利要求1所述的摩擦力减少船，其特征在于，所述窗部作为基于开尔芬-亥姆霍兹不稳定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)的微小气泡产生空间发挥功能。
3.一种摩擦力减少船的运转方法，其是权利要求1或2所述的摩擦力减少船的运转方法，其特征在于，
利用压缩机等压气源将所述配管内的气液界面压下至微小气泡产生部，并且利用伴随着船的航行而通过所述翼片产生的负压将从所述配管供给的空气以作为微小气泡贴附在船体上的方式沿着船体表面排出，一边维持该状态一边进行航行。
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