CN105189278A - 具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法 - Google Patents

Abstract

在具备从设在船体（2）上的气泡供给孔（10）供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导来降低船体（2）的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶（1）中，将设在船首部的船首壳（3）用提高了将船首部分处的水流的流动向船底部引导的效果的下降流促进型的船首壳构成。此外，形成为，将船底平坦部（2f）的前端位置（Pb）设置在比船首垂线（F.P.）靠后方的距离为垂线间长（Lpp）的0.7%以上（位置X2）且为垂线间长（Lpp）的5%以下（位置X1）的范围中。由此，将从气泡供给孔（10）供给的气泡效率良好地向船底平坦部（2f）引导，减少用来减小船体阻力的气泡供给能量。

Description

具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法

技术领域

本发明涉及具备从设在船体上的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导来降低船体的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法，更详细地讲，涉及具备能够将从气泡供给孔供给的气泡效率良好地向船底平坦部引导、能够减少用来减小船体阻力的气泡供给能量的气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法。

背景技术

船舶的阻力降低与船舶航运所需能量的降低及来自搭载于船舶的内燃机的二氧化碳产生的降低有密切的关系，因为近年来的环境问题、与燃料费高涨有关系的燃耗问题等，成为越来越重要的技术课题。在船体阻力的要素中，没水的船体表面的摩擦阻力占较大的比例，与用于船舶推进的能量的减少关联，重视降低船体的摩擦阻力，研究及开发了低摩擦涂料和对船体表面供给空气泡或微泡等气泡来降低摩擦阻力的方法，在实际的船舶中也正在被实施。

与此关联，例如如在日本特开2010－208435号公报中记载的那样，提出了以下的船舶阻力降低装置：将在船舶的内燃机的排气中含有的二氧化碳分离，使该二氧化碳在高压下混合并溶解到从船外吸入的水中，通过从船首侧朝向船尾侧对船底外表面上喷射，利用从喷射后的高压变成低压的水产生的二氧化碳的微细气泡群（微泡），使船底外表面的流体阻力大幅减少，提高船舶推进装置的能量效果（参照专利文献1）。

但是，在将这些气泡向船体表面供给而减小摩擦阻力的方法中，为了向具有较大面积的船底平坦部供给充分量的气泡，优选的是从船底向水中供给气泡，但在直接向船底部供给气泡的情况下，由于船底部的水深较深而静压较大，所以有用来供给气泡的能量变大这一供给压力问题。如果发生该问题，则即使能够得到由气泡带来的阻力减小效果，用于气泡供给的能量的消耗量也会变多，从而整体上的节能效果变小。

该供给压力问题在吃水比较浅的船中问题程度较小，但在通常的油轮或散装船（散货船）等吃水较深的商船中，即使将气泡供给孔设在船底以外的船侧的表面上，随着气泡供给孔的位置变得比水面深，超过该部位的水压而将气泡或气液混合流体推出所需要的压力也会变高，供给气泡或气液混合流体所需要的能量的量变大。如果为了供给该气泡或气液混合流体所需要的能量的量较大，则由阻力降低效果带来的节能效果减小，所以在该气泡型阻力降低方法中，使供给气泡或气液混合流体所需要的能量的量尽可能变小变得重要。

与该供给压力问题关联，例如如在日本特开2012－224111号公报中记载的那样，提出了一种摩擦阻力降低船，其具备：多个气体吹出部，设在距船舶的静水面的吃水线的水深不同的多个位置（具体而言是船底部和两舷的船侧部），能够吹出气体；多个气体供给装置，对应于上述多个气体吹出部设置，向上述多个气体吹出部供给气体；该摩擦阻力降低船能够抑制消耗能量而有效率地实施（参照专利文献2）。

但是，从气泡供给孔喷出的气泡或气液混合流体从船体表面离开而被送入到具有较大面积的船底平坦部的比例变少，如果为此而使气泡或气液混合流体的喷出量增加，则有用于喷出的能量变大这一船体背离的问题。如果发生该问题，则即使能够得到由气泡带来的阻力减少效果，气泡供给能量的消耗量也变多，整体上的节能效果变少。

与该气泡从船体表面的背离关联，例如如在日本特开平10－16876号公报中记载的那样，提出了具有以下结构的船舶的摩擦阻力降低装置：将由加压空气供给装置经由空气供给管将加压空气从许多空气吹出口向水中吹出而产生微小气泡的空气吹出器以船首侧和船尾侧的高度不同的姿势组装，以使得在处于船首部的船侧外板的浸水部且根据船体形状要求的流线沿着船体表面流动的区域中，使产生的微小气泡的大部分顺着流线流动（参照专利文献3）。

此外，例如如在日本特开平9－183396号公报中记载的那样，提出了以下的船体摩擦阻力降低方法：在船体的船首部的浸水部，在位于朝向船底的流线上且静压较小的位置上，设置空气的吹出口，使由该吹出口部通过加压空气的吹出产生的微小气泡沿着流线迂回到船底，由此产生需要的气泡体积率，使航行时的船体摩擦阻力降低（参照专利文献4）。

但是，在该船舶的摩擦阻力降低装置中，尽管使空气吹出口的位置匹配于已有的船体形状的流线，却没有想到以下技术构思：积极地使船体形状或船首壳形状成为产生从船首上部朝向船底平坦部的下降流的形状，使微小气泡的供给能量减小，增大由微小气泡带来的摩擦阻力降低效果。

此外，在现有技术的摩擦阻力降低船中，由于在船侧部也仅在比船舶的静水面的吃水线靠下的部分设置气体吹出部，所以没有考虑以下问题：在船舶航行时，在船首部分，水位上升，没水深度增加，所以会施加比船舶停止在静水中的情况大的静压。

专利文献1：日本特开2010－208435号公报。

专利文献2：日本特开2012－224111号公报。

专利文献3：日本特开平10－16876号公报。

专利文献4：日本特开平9－183396号公报。

发明内容

以往的船首壳是追求由船首壳产生的波与船体产生的波的干涉带来的阻力减小效果即所谓造波阻力降低效果、和将船首部的流动整流而使船首部的碎波阻力及波浪中阻力减小的效果而设计的，与之相对，本申请发明人着眼于做成特殊形状的船首壳的水流下降效果，想到了以下技术构思：为了将从气泡型阻力降低装置供给的气泡效率良好地向船底平坦部供给，可以利用船首壳。

此外，以往没有考虑船首部的船底形状与水流向船底平坦部的流动的关系，但本申请发明人注意到，如果将比较简单的船首部下侧的侧面观察时的倾斜比以往的船体形状更为平缓地构成，则船首部的水流会向船底平坦部流入，基于这一点，想到了能够将该船体形状的结构用于将从气泡型阻力降低装置供给的气泡效率良好地向船底平坦部供给的技术构思。

进而，本申请发明人通过将以往的具备气泡型阻力降低装置的船舶的来自气泡供给孔的气泡或气液混合流体的供给能量与气泡供给孔水压有关这一点、以及在航行中如图15所示那样船首部的部分水位上升这一点综合考虑，想到了以下技术构思：通过使将气泡向水中供给的位置尽可能靠上，而使气泡供给孔的压力尽量变小，来尽量降低气泡供给时的能量的量，由此能够减少进行长期航运的船舶中的用于阻力降低的气泡供给能量的量。

本发明是鉴于上述状况而做出的，其目的是提供一种具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法，在具备从设在船体上的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导来降低船体的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶中，该气泡型阻力降低装置能够将从气泡供给孔供给的气泡效率良好地向船底平坦部引导，能够减少用来减小船体阻力的气泡供给能量的量。

用来达到上述那样的目的的本发明的具备气泡型阻力降低装置的船舶，在具备从设在船体上的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导来降低船体的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶中，其特征在于，当设该船舶的航海速率为Vs（m/s）、设重力加速度为g（m/s²）、设用（0.5×Vs×Vs）/g计算的水头为H（m）时，关于船体的前后方向，在比船首垂线位置靠后方且比距船首垂线向后方的距离为垂线间长的0.25倍的位置靠前方处，配置气泡供给孔群，并且，关于船体的上下方向，该气泡供给孔群的上述气泡供给孔配置成，包括与比满载吃水线低上述水头H的2倍的部位相比更高的范围，进而，在船首部设置船首壳，该船首壳由下降流促进型的船首壳形成，上述下降流促进型的船首壳将船首部分处的水流的流动向船底部引导。

根据该结构，由于将船首壳用下降流促进型的船首壳构成，所以利用船首部分处的下降流，能够将从气泡供给孔供给的气泡更有效率地向船底部送入。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，构成为，船底平坦部的前端位置设置在比船首垂线靠后方的距离为垂线间长的0.7%以上且为垂线间长的5%以下的范围中。

根据该结构，通过将船底平坦部的前端位置配置到比船首垂线靠后方的距离为垂线间长的0.7%以上处，船首部的船体的下侧的部分成为平缓的倾斜，成为与船底平坦部连续的形状，船首部的水流容易被引导到船底平坦部内。因此，包含从气泡供给孔供给的气泡的船首部的船体周围的流动被该流动引导而向船底平坦部内流入，能够将气泡效率良好地向船底平坦部送入。另外，如果比船首垂线靠后方的距离达到作为上限的垂线间长（Lpp）的5%以上，则船体的下侧的倾斜变得过于平缓，该气泡向船底平坦部的引导效果变小，特意使船底平坦部的船首端的位置向后方后退的益处消失。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，构成为，关于船体的前后方向，在船首垂线和上述船首壳的前端位置二者的中央的位置处的横截面形状中，形成为，上述船首壳的横截面面积的55%以上关于上述横截面形状的上下方向比中央的高度靠上侧，并且，关于船体的前后方向，在船首垂线与上述船首壳的前端位置之间，形成为，比上述中央的高度靠上侧的壳容积为比上述中央的高度靠下侧的壳容积的1.1倍以上且4.0倍以下。

根据该结构，能够通过比较简单的船首壳的形状形成下降流促进型的船首壳，能够将在满载吃水线的附近供给的气泡或气液混合流体通过下降流从船侧向船底部引导，将气泡向船底部效率良好地送入。

此外，该船首壳的形状更优选的是，在侧面观察时为船首壳的下端朝向前方上升的形状。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，设计成，当设满载状态下的船首垂线处的吃水为df时，在上述中央的位置，上述船首壳的最高点位于满载吃水线与比满载吃水线靠下0.2×df的部位之间，并且设计成，上述船首壳的最大宽度位于比满载吃水线靠下0.2×df的部位与比满载吃水线靠下0.6×df的部位之间。

根据该结构，船首壳的上表面的没水深度为适合促进下降流的深度，能够使船首壳的形状成为更加促进下降流的形状。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，如果在船首部的船体表面上设置引导船首部处的下降流的引导槽或引导部件而构成，则能够效率更好地将气泡向船底部供给。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，构成为，关于船体的上下方向，上述气泡供给孔群的上述气泡供给孔配置成，包括从比满载吃水线低上述水头H的2倍的部位到比满载吃水线高上述水头H的部位的范围。另外，这里所说的船舶，不仅是能够自航的船舶，还包括驳船等曳航的船舶。此外，设在船体上的气泡供给孔，不仅包括将船体表面贯通的气泡供给孔，还包括沿着船体表面设置的配管的气泡供给孔。

根据该结构，由于将气泡供给孔设置到在现有技术中没有配置的比满载吃水线靠上的部位，所以在航行中将气泡或气液混合流体向水中供给时的气泡供给孔的没水位置变浅，相应地，向该气泡供给孔供给的气泡或气液混合流体的供给压力较小即可，能够节约用于气泡供给的能量的量，能够减少船舶推进用的总能量的量。

另外，水头H是以航海速率Vs航行时流速Vs的水流被推停时的水头，比满载吃水线靠上方水头H的位置为考虑在平水中以航海速率Vs航行时的船体周围最大水位的高度，水头H的高度考虑了这一点。另外，也可以考虑入射来的波而将气泡供给孔配置在更高的位置，但露出到空气中的时间变长，并不实用。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，构成为，关于船体的上下方向，上述气泡供给孔群的上述气泡供给孔配置成，包括从比压载吃水线低上述水头H的2倍的部位到比压载吃水线高上述水头H的部位的范围。根据该结构，与以满载状态航行时同样，在以压载状态航行时也能够节约用于气泡供给的能量的量，能够减少船舶推进用的总能量的量。

在上述具备气泡型阻力降低装置的船舶中，构成为，对于上述气泡供给孔群的单个或多个上述气泡供给孔，设置有将气泡或气液混合流体的供给停止的气泡供给停止装置，在上述气泡供给孔没有没水的状态下，将向该没有没水的上述气泡供给孔进行的气泡或气液混合流体的供给停止。

根据该结构，在降低航行速度而航行、或以满载吃水线以外的吃水航行等情况下，会发生满载吃水线附近的气泡供给孔不再没水的情况，这种情况下，气泡供给孔的压力显著下降从而气泡或气液混合流体白白流出到大气中，上述结构防止这一情况，防止气泡或气液混合流体的白白流出。

用来达到上述那样的目的的本发明的船舶的阻力降低方法是使用上述具备气泡型阻力降低装置的船舶的方法。根据这些方法，能够起到与上述具备气泡型阻力降低装置的船舶同样的效果。

根据有关本发明的具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法，在具备从设在船体上的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导而降低船体的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶中，能够将从气泡供给孔供给的气泡效率良好地向船底部引导，能够减少用来减小船体阻力的气泡供给能量。

附图说明

图1是表示发明实施方式的促进下降流的船首壳的侧视图。

图2是表示图1的船首壳的中央位置处的横截面的图。

图3是表示船底平坦部的前端位置与船首垂线的关系的仰视图。

图4是示意地表示气泡或气液混合流体向船底平坦部的流动的船底立体图。

图5是用来说明促进下降流的船首壳的第1形状的侧视图。

图6是用来说明促进下降流的船首壳的第2形状的侧视图。

图7是示意地表示安装着促进下降流的船首壳的情况下的水流的侧视图。

图8是示意地表示气泡型阻力降低装置的侧视图。

图9是表示在满载状态下航行的情况下的供给气泡或气液混合流体的气泡供给孔的位置的侧视图。

图10是表示在压载状态下航行的情况下的供给气泡或气液混合流体的气泡供给孔的位置的侧视图。

图11是表示气泡供给孔处的气泡或气液混合流体的喷射方向的侧视图。

图12是表示将气泡或气液混合流体向船底部引导的引导槽的侧视图。

图13是表示将气泡或气液混合流体向船底部引导的引导部件的侧视图。

图14是表示气泡供给系统的结构的图。

图15是用来说明船首部的水位的上升的船首部的局部侧视图。

图16是示意地表示安装着现有技术的船首壳的情况下的水流的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对有关本发明实施方式的具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法进行说明。该有关本发明实施方式的具备气泡型阻力降低装置的船舶（以下称作船舶）是具备气泡型阻力降低装置的船舶，所述气泡型阻力降低装置从设在船体的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体，将气泡向船底部引导来降低船体的摩擦阻力。另外，设在船体上的气泡供给孔，不仅包括将船体表面贯通的气泡供给孔，还包括沿着船体表面设置的配管的气泡供给孔。

如图1、图2、图3及图4所示，将设在该船舶1的船首部的船首壳3用下降流促进型的船首壳构成，所述下降流促进型的船首壳做成促进将船首部分处的水流向船底平坦部2f导入的下降流的发生的形状。

此外，如图8所示，在该船舶1的船体2的侧面上配置有船侧外板2a，在下部配置有作为船底部的船底平坦部2f，在船体2的船首部设有船首壳3，在船尾部设有螺旋桨4和舵5。此外，在船尾部的上方设有上部构造物6。

首先对船底形状进行说明。如图3及图4所示，在该船底形状中，将船底平坦部2f的前端位置Pb设在从位置X1到位置X2的范围内，所述位置X1是比船首垂线F.P.靠后方的距离为垂线间长Lpp的5%以下的位置，所述位置X2是比船首垂线F.P.靠后方的距离为垂线间长Lpp的0.7%以上的位置，更优选的是，将船底平坦部2f的前端位置Pb设在以下范围内：从比船首垂线F.P.靠后方的距离为垂线间长Lpp的4%以下的位置到比船首垂线F.P.靠后方的距离为垂线间长Lpp的2%以上的位置。即构成为，表示船底平坦部2f的外周的平底线2fa的船首端位置2fp（=前端位置Pb）比船首垂线F.P.靠船尾侧的距离为垂线间长Lpp的0.7%以上。

根据该结构，在侧面观察，船首部的船体2的下侧的部分2d为平缓的倾斜，成为与船底平坦部2f连续的形状，船首部的水流W容易被引导到船底平坦部2f内。因此，船首部的船体周围的流动被该流动W引导而向船底平坦部2f内流入，能够将从气泡供给孔10供给的气泡效率良好地送入到船底平坦部2f。

另外，作为上限的垂线间长Lpp的5%以下的位置X1是以下这样的位置，即，在该位置上，侧面观察时，船体2的下侧的倾斜变得过于平缓，该气泡向船底平坦部2f的引导变弱，特意使平底线2fa的船首端位置2fp后退的益处消失。

并且，如图1及图2所示，该船舶1的下降流促进型的船首壳3在关于船体2的前后方向处于船首垂线F.P.和船首壳3的前端位置Pf二者中央的位置Pm处的横截面形状中形成为，船首壳3的横截面面积的55%以上关于横截面形状的上下方向比中央的高度Hm靠上侧。与此同时，关于船体的前后方向，在船首垂线F.P.与船首壳3的前端位置Pf之间，形成为，比中央的高度Hm靠上侧的壳容积为比中央的高度Hm靠下侧的壳容积的1.1倍以上4.0倍以下。

此外，还设置成，在设满载状态下的船首垂线F.P.处的船首吃水为df时，关于船体2的前后方向，在船首垂线F.P.和船首壳3的前端位置Pf二者的中央的位置Pm，使船首壳3的最高点3u位于满载吃水线D.W.L.与比满载吃水线D.W.L.靠下0.2×df的部位Ha之间，并且设置成，使船首壳3的最大宽度Bb位于比满载吃水线D.W.L.靠下0.2×df的部位Ha与比满载吃水线D.W.L.靠下0.6×df的部位Hb之间。

根据该下降流促进化类型的船首壳3的结构，船首壳3的最高点3u的没水深度为适合促进下降流的深度，并且能够使船首壳3的形状成为更促进下降流的形状。并且，通过将船首壳3用下降流促进型的船首壳3构成，能够通过船首部分的下降流将从气泡供给孔10供给的气泡更有效率地向船底平坦部2f送入。

此外，如图5所示那样使船首壳3的上端3a为水平而形成，或如图6所示那样，使船首壳3的上端3a形成为，从比船首壳3的中央的位置Pm靠后方处起到比该中央的位置Pm靠前方侧处增高。如果做成这些形状，则与图16所示的现有技术的船舶1X的船首壳3X相比，如图7所示，成为更促进将船首部分的水流的流动W向船底平坦部2f导入的下降流发生的形状。

如图8所示，气泡供给孔群10A配置在以下位置：比船首垂线（F.P.）位置靠后方，且比从船首垂线F.P.向后方的距离为垂线间长Lpp的0.25倍的位置Xf靠前方。关于该气泡供给孔10的高度方向，考虑以满载状态航行的情况，如图9所示，将气泡供给孔群10A的船侧2a的气泡供给孔10配置成包括范围R1，所述范围R1从比满载吃水线D.W.L.低水头H的2倍的部位H1到比满载吃水线D.W.L.高水头H的部位H2。

另外，在图8、图9、图10中，虚线表示气泡供给孔10的高度位置，与满载吃水线D.W.L.平行地表示，而不是表示实际的喷射方向。此外，也不是表示流动的方向。

另外，当设船舶的航海速率为Vs（m/s）、设重力加速度为g（m/s²）时，该水头H（m）是用H=（0.5×Vs×Vs）/g计算的值。如图15所示，该水头H是以航海速率Vs航行时流速Vs的水流被推停时的水头，比满载吃水线D.W.L.靠上方水头H的位置H0是考虑到在平水中以航海速率Vs航行时的船体周围最大水位的高度。

根据该结构，由于将气泡供给孔10设置到在现有技术中没有配置的比满载吃水线D.W.L.靠上的部位H2，所以航行时的气泡供给孔10的没水深度变浅，相应地，向该气泡供给孔10供给的气泡或气液混合流体的供给压力较小即可，能够节约用于气泡供给的能量的量，能够减少船舶推进用的总能量的量。另外，也可以考虑入射来的波而将气泡供给孔10配置在更高的位置，但这样露出到空气中的时间变长，并不实用。

当以满载状态航行时，通过从这些气泡供给孔10供给气泡或气液混合流体，能够在较小的供给压力下节约用于气泡供给的能量的量，同时，将气泡向船底平坦部2f供给，能够降低摩擦阻力。

此外，如图10所示，在该船舶1中，考虑在吃水与满载状态较大地不同的压载状态下航行的情况，构成为，关于船体的上下方向，将气泡供给孔群10A的气泡供给孔10配置成包括范围R2，所述范围R2从比压载吃水线L.W.L低水头H的2倍的部位H3到比压载吃水线L.W.L.高水头H的部位H4。根据该结构，与以满载状态航行时同样，在以压载状态航行时，也能够节约用于气泡供给的能量的量，能够减少船舶推进用的总能量的量。

当以压载状态航行时，通过从这些气泡供给孔10供给气泡或气液混合流体，能够以较小的供给压力节约用于气泡供给的能量的量，同时，将气泡向船底平坦部2f供给，能够降低摩擦阻力。

这一针对压载状态的气泡供给孔10的配置，在油轮和运输矿石或煤等重物的散装船等满载状态和压载状态下吃水较大地变化的船舶的情况下特别有效。此外，满载状态用的范围R1和压载状态用的范围R2根据船体形状，既有相互重叠的情况，也有分离的情况。

此外，如图11所示，该气泡供给孔群10A的气泡供给孔10的气泡或气液混合流体的喷射方向为从船尾方向水平朝向下方0度（α1）～50度（α2）的范围内，更优选的是10度～40度的范围内的扇形的范围内（阴影内）。如果以该范围外的方向构成，例如将喷射方向朝向船首方向构成，则在航行时从船体侧观察的情况下，需要以更大的压力将气泡或气液混合流体推出，以使得不会由朝向船体2流入的水流将气泡或气液混合流体的喷射流推入。

更优选的是，为了效率更好地将气泡向船底平坦部2f供给，设在船体表面上的气泡供给孔10的位置和喷射方向如图12所示那样，为沿着将水流向船底平坦部2f引导的引导槽12的位置和喷射方向，或如图13所示那样，为沿着将水流向下方引导的引导翅片等引导部件13的下侧的位置和喷射方向。此外，该气泡或气液混合流体的喷射方向优选的是沿着不从船体表面背离的流线的方向，更优选的是沿着向船底平坦部2f流入那样的下降流的流线的方向。

并且，上述的气泡供给孔10因载货状态或航行速度、入射来的波等的影响，并不一定总是为没水的状态，所以对于与有可能露出到大气中的、位于气泡供给孔群10A上侧的单个或多个气泡供给孔10连接的分支配管26，设置停止气泡或气液混合流体的供给的气泡供给停止装置28。通过该气泡供给停止装置28，在判定为气泡供给孔10处于没有没水的状态、即处于露出在大气中的状态的情况下，将向该没有没水的状态的气泡供给孔10进行的气泡或气液混合流体的供给停止。

由此，在船舶1在波浪中航行的情况或降低航行速度而航行、或以满载吃水线D.W.L.以外的吃水航行等情况下，满载吃水线D.W.L.附近的气泡供给孔10不会没水，这种情况下，防止该气泡供给孔10的压力显著下降从而气泡或气液混合流体白白流出的问题。

接着，参照图14，对用来向各气泡供给孔10供给气泡或气液混合流体的气泡供给系统20进行说明。关于该气泡的成分，是外气（大气）、或内燃机的增压空气（扫气）的一部分、或内燃机的排气的一部分、或从排气分离的二氧化碳，但在本发明中不需要特别限定。此外，关于气泡的供给方法，既可以将气体原样向气泡供给孔10供给，也可以将混合了气体的气液混合流体向气泡供给孔10供给。

关于将该气泡原样向船体表面的外侧供给的气泡供给装置，可以使用公知技术的气泡供给装置。例如，如图8及图14所示，将来自被电动马达21驱动的鼓风机22的空气直接向各气泡供给孔10供给，通过设在连接该鼓风机22和各气泡供给孔10的配管23中的压力调整器24和流量调整阀25、设在向各气泡供给孔10分支的分支配管26中的节流孔等压力调整机构27和由开闭阀等形成的气泡供给停止装置28，调整压力和流量，同时将空气向各气泡供给孔10供给。

此外，在各气泡供给孔10的周围或开口部附近的内部，设置判定该气泡供给孔10是否没水的没水传感器29A，构成为，在通过该没水传感器29A检测出气泡供给孔10没有没水的状态的情况下，将设在该没有没水的气泡供给孔10的分支配管26中的开闭阀28闭阀，将气泡或气液混合流体的供给停止。

此外，在各气泡供给孔10的周围或开口部附近的内部设置在气泡供给孔10的没水深度、换言之在气泡供给孔10的位置检测水压的水压传感器29B，构成为，通过该水压传感器29B，在气泡供给孔10的位置的水压成为预先设定的压力值以上的情况下，将设在该气泡供给孔10的分支配管26中的开闭阀28闭阀，停止气泡或气液混合流体的供给。

这些控制通过输入没水传感器29A和水压传感器29B的检测信号、输出控制开闭阀28的开闭的控制信号的独立气泡供给控制装置20c进行。该独立气泡供给控制装置20c构成为，为了控制配置在船侧2a的各气泡供给孔群10A的气泡供给孔10的气泡或气液混合流体的供给，配置各气泡供给装置11A，并且这些各气泡供给装置11A连接到综合地控制的综合气泡供给装置31上，遵循该综合气泡供给装置31的控制。另外，也可以不使用没水传感器29A及水压传感器29B，而通过操船者的判断将气泡或气液混合流体的供给停止。

或者，虽然没有特别图示，但也可以构成为，用被电动马达驱动的压缩机吸引并压缩空气而成为高压的空气，将该高压的空气暂时储存到储存罐中，对来自该储存罐的高压空气通过设在连接储存罐和各气泡供给孔的配管中的压力调整器和流量调整阀或开闭阀进行压力和流量调整，同时将高压的空气向各气泡供给孔供给。

或者，也可以构成为，在主机的内燃机中，用增压系统的涡轮将压缩机驱动而增压，将送向主机的空气（燃烧用空气：扫气）的剩余部分取出，对该剩余部分的空气通过设在连接该压缩机和各气泡供给孔的配管中的压力调整器和流量调整阀或开闭阀进行压力和流量调整，同时将该剩余部分的空气向各气泡供给孔供给。

在供给这些气体的情况下，使用以下装置，该装置通过设在船侧外板的表面上的许多气泡供给孔10的形状、或设在气泡供给孔10中的节流孔等的微小气泡化部件、或设在气泡供给孔10的内侧附近的喷射喷嘴等，使喷射的空气成为微小气泡后使其向船体外侧流出。

此外，关于预先向液体混合气泡、通过将该气液混合流体向船体表面的外侧供给来将气泡向船体表面的外侧供给的气液混合流体供给装置，也能够使用公知技术的气液混合流体供给装置。

例如，虽然没有图示，但可以使用以下装置：从搭载于该船舶中的内燃机的排气分离二氧化碳，使该二氧化碳在高压下混合并溶解到从船外吸入的水中，制作气液混合流体，通过将该气液混合流体从气泡供给孔向船体表面喷射，将从喷射后的高压成为低压的水产生的二氧化碳的微细气泡群（微泡）向船体表面供给。在此情况下，气泡供给孔的形状不需要做成产生微小气泡的形状，使喷射时的流体阻力变小。

此外，有关本发明的船舶的阻力降低方法是使用上述具备气泡型阻力降低装置的船舶的方法。

根据上述结构的具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法，在具备从设在船体2上的气泡供给孔10供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导而降低船体的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶中，能够将从气泡供给孔10供给的气泡效率良好地向船底部引导，能够减少用来减小船体阻力的气泡供给能量的量。

产业上的可利用性

根据本发明的具备气泡型阻力降低装置的船舶及船舶的阻力降低方法，在具备从设在船体上的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体、将气泡向船底部引导而降低船体的摩擦阻力的气泡型阻力降低装置的船舶中，能够将从气泡供给孔供给的气泡效率良好地向船底部引导，能够减少用来减小船体阻力的气泡供给能量的量，所以能够在大量船舶中使用。

附图标记说明

1船舶（具备气泡型阻力降低装置的船舶）

2船体

2a船侧外板

2d船首部的船体的下侧的部分

2f船底平坦部

2fa平底线

2fp平底线的前端位置

3船首壳

3a船首壳的上端

3u船首壳的中央的位置处的横截面的最高点

10气泡供给孔

10A气泡供给孔群

11A气泡供给装置

12引导槽

13引导部件

20气泡供给系统

20c独立气泡供给控制装置

28气泡供给停止装置

A.P.船尾垂线

Bb船首壳的最大宽度

df船首垂线上的船首吃水

D.W.L.满载吃水线

F.P.船首垂线

g重力加速度

H水头

Ha比满载吃水线靠下0.2×df的部位

Hb比满载吃水线靠下0.6×df的部位

Hm船首壳的前后方向中央位置的横截面形状的上下方向的中央的高度

H1比满载吃水线低水头H的2倍的部位

H2比满载吃水线高水头H的部位

H3比压载吃水线低水头H的2倍的部位

H4比压载吃水线高水头H的部位

L.W.L.压载吃水线

Lpp垂线间长

Pb船底平坦部的前端位置

Pf船首壳的前端位置

Pm船首壳的中央的位置

Vs船舶的航海速率

X1比船首垂线靠后方的距离为垂线间长Lpp的5%的位置

X2比船首垂线靠后方的距离为垂线间长Lpp的0.7%的位置

Xf比船首垂线靠后方的距离为垂线间长Lpp的0.25倍的位置。

Claims (9)

1.一种具备气泡型阻力降低装置的船舶，上述气泡型阻力降低装置从设在船体上的气泡供给孔供给气泡或气液混合流体，将气泡向船底部引导来降低船体的摩擦阻力，其特征在于，

当设该船舶的航海速率为Vs（m/s）、设重力加速度为g（m/s²）、设用（0.5×Vs×Vs）/g计算的水头为H（m）时，

关于船体的前后方向，在比船首垂线位置靠后方且比距船首垂线向后方的距离为垂线间长的0.25倍的位置靠前方处，配置气泡供给孔群，

并且，关于船体的上下方向，该气泡供给孔群的上述气泡供给孔配置成，包括与比满载吃水线低上述水头H的2倍的部位相比更高的范围，

进而，在船首部设置船首壳，该船首壳由下降流促进型的船首壳形成，上述下降流促进型的船首壳将船首部分处的水流的流动向船底部引导。

2.如权利要求1所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

船底平坦部的前端位置设置在比船首垂线靠后方的距离为垂线间长的0.7%以上且为垂线间长的5%以下的范围中。

3.如权利要求1或2所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

关于船体的前后方向，在船首垂线和上述船首壳的前端位置二者的中央的位置处的横截面形状中，形成为，上述船首壳的横截面面积的55%以上关于上述横截面形状的上下方向比中央的高度靠上侧，

并且，关于船体的前后方向，在船首垂线与上述船首壳的前端位置之间，形成为，比上述中央的高度靠上侧的壳容积为比上述中央的高度靠下侧的壳容积的1.1倍以上且4.0倍以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

设计成，当设满载状态下的船首垂线处的吃水为df时，在上述中央的位置，上述船首壳的最高点位于满载吃水线与比满载吃水线靠下0.2×df的部位之间，

并且设计成，上述船首壳的最大宽度位于比满载吃水线靠下0.2×df的部位与比满载吃水线靠下0.6×df的部位之间。

5.如权利要求1～4中任一项所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

在船首部的船体表面上，设有对船首部处的下降流进行引导的引导槽或引导部件。

6.如权利要求1～5中任一项所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

关于船体的上下方向，上述气泡供给孔群的上述气泡供给孔配置成，包括从比满载吃水线低上述水头H的2倍的部位到比满载吃水线高上述水头H的部位的范围。

7.如权利要求1～6中任一项所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

关于船体的上下方向，上述气泡供给孔群的上述气泡供给孔配置成，包括从比压载吃水线低上述水头H的2倍的部位到比压载吃水线高上述水头H的部位的范围。

8.如权利要求1～7中任一项所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶，其特征在于，

对于上述气泡供给孔群的单个或多个上述气泡供给孔，设置有将气泡或气液混合流体的供给停止的气泡供给停止装置，在上述气泡供给孔没有没水的状态下，将向该没有没水的上述气泡供给孔进行的气泡或气液混合流体的供给停止。

9.一种船舶的阻力降低方法，其特征在于，

使用权利要求1～8中任一项所述的具备气泡型阻力降低装置的船舶。