CN116034074A - 利用空气的船舶阻力减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用空气的船舶阻力减速装置。本发明是通过将向船舶的底部喷射空气时产生的气泡停留在船底侧，从而降低对水的摩擦阻力，以谋求航行速度的增加和燃料效率的改善，不仅其结构简单，而且，即使不使用其他的驱动源，也能吸入在船舶航行时产生的空气，在船底侧形成由气泡而成的空气层，从而，可以提高制造的经济性和运行效率。

Description

利用空气的船舶阻力减速装置

技术领域

本发明涉及一种在船舶航行时利用空气的船舶阻力减速装置，更具体地，涉及一种通过将向船舶的底部喷射空气时产生的气泡停留在船底侧，从而可以降低对水的摩擦阻力，而提高速度的利用空气的船舶阻力减速装置。

背景技术

一般而言，船舶是指漂浮在水面上航行的交通工具，根据动力发动机，分为棹船、帆船(风力)、蒸汽船(以煤炭、石油为燃料的机械力)、核动力船(以核燃料作为机械力)，目前，所谓蒸汽船的名称无论其种类如何，均表示通过机械动力推进的动力船，但狭义的蒸汽船是指具有通过蒸汽运行的往复运动发动机或蒸汽蜗轮发动机的船舶，具有汽油发动机·吸气发动机、热球式发动机·柴油发动机的内燃机船归为机船。

按推进器，最初的蒸汽船是水车式明轮船，但现在主要使用由具有3至7个机翼的螺旋桨而构成的螺旋推进器船，螺旋推进器(screw propeller)是通常具有3至7个机翼的推进器，翼片的螺纹面推开水，船舶受到利用推开水时产生的反动力产生的推力来前进，作为用于通常的船舶的推进装置有：单一螺旋推进器的定螺距推进器(FPP：Fixed PitchPropeller)、可调螺距推进器(CPP：Controllable Pitch Propeller)、复合推进器(compound propeller)的上半旋转推进器(CRP)、串联推进器(Tandem propeller)等推进装置。

如上所述现有船舶的推进装置，即螺旋推进器随着船舶的高速化及大型化而发展，但是，由于在船舶高速行驶时产生的气穴现象(Cavitat1n)引起振动以及噪声问题，此时，所述气穴现象(Cavitat1n)是指，负载高的螺旋推进器以超过一定的临界旋转数的转速旋转时产生的现象，换句而言，是在一定温度下，降低压力而可看见被水蒸汽或空气填充的气泡并使其生长的现象。

另外，船舶在海上航行时，由于各种原因会发生能量损失，代表性的是发生兴波阻力(wave making resistance)、粘性阻力(frictional resistance)、涡流阻力(eddymaking resistance)及空气阻力(aerodynamic resistance)，其中，所述兴波阻力由船体的船首部推挤水时产生的发散波(divergent wave)和、随之产生的垂直于发散波的横波(Transverse wave)而组成，在船体的所有部分产生阻力，所述粘性阻力分为由于水的粘性而阻碍船体的行进的表面摩擦阻力和形状阻力，所述涡流阻力使水不能顺畅地沿船体表面流动，所述空气阻力在暴露在水面上的船体和船楼发生。

针对船舶航行过程中产生的各种阻力，采用流线型设计、穿浪设计、多船体设计等多种方法，作为一例，阻力为兴波阻力时，应用将船首部分设计为“球鼻(Bulbous bow)”型的方法，阻力为涡流阻力时，应用使浮体的前面形成一个尽可能与流线形成小角度，背面逐渐缩小的形状以免流线脱离的流线型设计，阻力为粘性阻力时，为了降低与海水的摩擦阻力，采用了减少与水接触的面积，并使用大量降低阻力的特殊涂料的方法。此外，阻力为空气阻力时，水面的上部结构由矩形变成圆形，并在结构中间留出空间来减少空气阻力。

近年来，作为降低船舶航行时产生的阻力的方法之一，不断地研发在船体表面设置空气腔(air cavity)，即空气层，以减少由于空气层与海水的粘性而造成的能量损失的船舶阻力减速装置。

作为现有技术，大韩民国授权专利第10-1980738号公开了“用于减少船舶的摩擦阻力的喷水式空气润滑装置”，大韩民国授权专利第10-2031829号公开了“根据浮力增强提高恢复力的小型船舶”，以及大韩民国授权专利第10-1433525号公开了在船体内部配置空气生产装置，在从船底面的船首至船尾的长度方向上长长地配置空气喷射装置，以确保喷射的空气能充分覆盖船底面的空气润滑船舶。

然而，根据现有技术的船舶的空气润滑装置，存在为了向空气喷射装置提供大量空气而运行空气生产装置时电费增加的问题，而且，在航行时由于船朝左右及前后方向摇摆，因此，存在不仅无法顺利形成空气层，而且即便形成空气层，也难以保持的问题。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述的现有技术问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种利用空气的船舶阻力减速装置，所述装置即使在船舶航行中发生不规则运动的情况下，也能通过水与船之间形成的空气层引导从船首到船尾具有稳定的流动，从而，抑制船的晃动，而且，通过不使用其他的空气发生装置，可以提高制造经济性和维护便利性。

本发明的另一目的在于，提供一种利用空气的船舶阻力减速装置，所述装置为了防止在高速船舶的情况下，船首被抬升时，摩擦阻力和兴波阻力增加而使船舶的速度降低，在船尾增设升力翼来保持船舶的前后水平，从而可以提高航行稳定性。

本发明的其他另一目的在于，提供一种利用空气的船舶阻力减速装置，所述装置在船舶转弯或停止或减速时，可以通过控制在船底的底面形成的空气层的产生，来提高航行效率。

本发明的目的不限于以上所述的目的，本领域的普通技术人员可以通过以下记载将清楚地理解未提及的其他目的。

技术方案

为了实现所述目的，根据本发明优选实施例的利用空气的船舶阻力减速装置，其中，包括：进气口，左右相对称地设置于船舶的船首，用于吸入航行时产生的空气；进气管，连接于各个所述进气口，将吸入空气引导至船体的下部侧；歧管，连接于各个所述进气管，接收空气后以在船底底面产生气泡的方式排放，所述歧管由配置于船底的中心部侧的内部浮力部、以及沿船底的边缘配置于所述内部浮力部的外侧的外部浮力部而构成；以及导销，沿船体的长度方向突出形成于所述船底的底面侧，并隔开间隔而配备为多个，抑制在所述内部浮力部和外部浮力部产生的气泡向船体的宽度方向流动的同时，限制为使所述气泡能够向航行方向流动。

作为本发明的优选一特征，所述歧管在内部形成有供吸入空气流动的通道，在所述通道的底面以隔开预定间隔形成有向外部排放吸入空气的排放孔，在所述排放孔的一侧突出形成有排气引导板，所述排气引导板向通道侧突出形成，以对吸入空气的流动方向产生阻力，并引导至排放孔侧，然后排放至船底的外部。

作为本发明的优选的其他特征，在所述进气口的一侧包括送风机或电磁阀中的至少一个，其中送风机接收电源执行送风作用；电磁阀设置于各个所述进气口的一侧，并用于选择性地吸入及切断空气。

作为本发明的优选的其他特征，所述歧管以嵌合结构或螺丝紧固结构可拆卸地结合于船体的船底。

作为本发明的优选的其他特征，所述船体在船尾两侧具备升力翼，用于抑制船首被抬升现象。

有益效果

根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置，期待如下有用的效果；通过向船底侧即船舶的底面喷射空气，来减小由于气泡而产生的摩擦阻力，从而，可以谋求航行速度的增加及燃料效率改善。

此外，本发明具有如下优点；由于结构简单，不需要使用其他的驱动源，也能吸入船舶航行时产生的空气而在船舶的底面形成由气泡而成的空气层，从而，可以经济地制造，而且，由于根据需要可拆卸，因此，可以容易去除附着在船底的藤壶或海藻等的附着物，所以，维护便利性极好。

此外，本发明通过部分地产生或阻止设置在左右两侧的一对歧管产生的空气层，以部分地增加船舶转弯或减速及停止时的摩擦力，从而，可以提高航行效率。

本发明的特征及优点通过结合附图的详细说明将变得更加明确。在此之前，本说明书及权利要求书中使用的术语或词语不得解释为通常且字典上的含义，基于发明人为了以最佳的方法说明自己的发明，而可以适当地定义术语的概念的原则，应当解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。

附图说明

图1是示出应用根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的船舶的侧视图。

图2是示出应用根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的船舶的仰视图。

图3是从船首侧看应用根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的船舶的图。

图4是从根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置中取出船底浮力部的主要部分的示意图。

图5是示出根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的另一实施例的图。

附图标记的说明

1：船舶                     2：船体，

3：船首                     4：船尾，

5：船底                     10：进气口，

11：进气管                  13：歧管，

13a：内部浮力部             13b：外部浮力部，

15：导销                    7：排放孔，

18：排气引导板              20：送风机，

21：供给管线                25：电磁阀，

a：通道                     b：气泡，

s：升力翼

具体实施方式

下面，参照附图详细说明对本发明实施例的结构及作用。但是，这是应理解为不是将本发明限定于特定的公开形态，而是包括包含于本发明的思想及技术范围的全部变更、等同物及代替物。在本申请中，“包括”或“具有”等术语用来指定在说明书上记载的特征、步骤、动作、构成要素、部件或这些组合的存在，而不得理解为事先排出一个或一个以上的其他特征或步骤、动作、构成要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。

除非另有定义，包含技术术语及科学术语在内的使用于本申请的所有术语具有与本发明所属技术领域的技术人员普遍理解的含义相同的含义。在普遍使用的词典中所定义的术语应解释为具有与相关技术的文脉上所具有的含义一致的含义，并且，除非在本申请中明确定义，则不应以理想性或过于公式化的含义来进行解释。

此处，为了明确本发明的要旨，将省略反复的说明以及使本发明的要旨不明确的公知功能及结构的详细说明。本发明的实施方式是为了给本领域的普通技术人员更加完整地说明本发明而提供的。因此，为了更加明确地说明，图中要素的形状及大小等可以夸张表示。

图1是示出应用根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的船舶的侧视图。

图中示出船舶1，所述船舶由构成船体2的前方部的船首3、表示船体2的后方部的船尾4、及表示船体2的下面的船底5而构成，图中示出利用空气的船舶阻力减速装置，所述装置，包括：进气管11，在船体2的船首3侧设有用于吸入和引导船舶1航行时产生的航行风的进气口21，所述进气管是将通过所述进气口21吸入的空气引导至船体2的海侧即船底5侧的管道；歧管13，接受通过所述进气管11流入的空气，分支引导至内部浮力部13a及外部浮力部13b；以及升力翼s，其突出设置在所述船体2的船尾4的两侧，用于引导船尾4部分被航行风抬升以补偿船舶1航行时其船首3被抬升，从而保持船舶1的前后水平。

图2是应用根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的船舶的仰视图。

图中示出船舶1的船体2中的船底5部分，图中示出利用空气的船舶阻力减速装置，所述装置，包括：进气管11，在船首3侧相对称地设置有进气口21，所述进气口用于吸入引导船舶1航行时产生的航行风，所述进气管是将通过所述进气口21吸入的空气引导至船体2的海侧即船底5侧的管道；歧管13，接受通过所述进气管11流入的空气，分支引导至内部浮力部13a及外部浮力部13b；以及导销15，突出设置于所述歧管13的下部，沿船体2的长度方向突出向宽度方向分隔，从而，抑制在所述内部浮力部13a和外部浮力部13b产生的气泡b向船体2的宽度方向流动，以提高船舶1的前进稳定性。

图3是从船首侧看应用根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的船舶的图。

图中示出船舶1，包括：歧管13，在船体2的船底5形成为一体或者单独制造后通过螺丝构件或嵌合结构等可拆装地结合；以及多个导销15，以翅片形突出形成于船底5即歧管13的下侧进行分隔，用于抑制在所述歧管13中产生的气泡b而形成的空气层向船体2的宽度方向流动。

图4是示出从根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置中取出船底浮力部的主要部分的图。

图中示出利用空气的船舶阻力减速装置，包括：歧管13，其为在内部形成供空气流动的通道的分支元件，使得通过设置在船舶1的船首3侧的进气口21和进气管11接受空气，分支供应至内部浮力部13a及外部浮力部13b；多个排放孔17，构成内部浮力部13a及外部浮力部13b，内部浮力部13a及外部浮力部13b构成歧管13，所述排放孔形成在从船首3侧吸入的空气向船尾4侧流动的通道的底面侧；以及排气引导板18，在所述排放孔17向通道a侧突出，对吸入空气的流动方向上产生阻力，使得通过所述排放孔17排放至船底5的外部。

图5是示出根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的另一实施例的图。

图中，由于在大型船或航行速度较慢的情况下，可能难以通过设置在所述船体2的船首3侧的进气口21顺利地吸入空气，因此，在所述进气口21设置送风机20以强制供应空气来补偿难以吸入的空气。

另外，图示利用空气的船舶阻力减速装置，具备电磁阀25，所述电磁阀可以与所述送风机20一起或者独立地设置，设置在所述一对进气管11上限制管道的开闭的作用，左右电磁阀25设置成同时开放或关闭管道或者限制左侧或右侧的进气管11的管道开放。

将参考上述附图详细说明根据本发明的利用空气的船舶阻力减速装置的利用空气的船舶阻力减速装置的构造为如下。

参考图1至图5，本发明大致由进气口10、进气管11、歧管13、及导销15而构成，其中所述进气口10形成在船舶1的船首3的左右侧，用于吸入空气，所述进气管11，连接于所述进气口10，用于将吸入的空气引导至船底5的底部，所述歧管13，连接于所述进气管11接受空气后分支引导至内部浮力部13a及外部浮力部13b，将吸入的空气排放至船底5的外部的同时形成气泡b，所述导销15沿船底5的长度方向突出形成，用于抑制通过所述歧管13形成的气泡b向船体2的宽度方向流动。

进气口10相对称地设置于船舶1的船体2中前方部分即船首3的左右侧，在船舶1航行时，在船首3侧产生空气阻力，进气口是用于吸入引导空气阻力的元件。虽未图示，所述进气口10优选具备筛网等的过滤元件，这是用于防止生物或其他悬浮物等的异物流入。

对所述进气口10，作为优选的实施例，本发明中例示了配置在船首3的左右侧的结构，但不限于此，还可以在船体2的中央或船尾4侧另外设置进气口来吸入引导空气。

另外，本发明中例示所述进气口10为自然进气结构，但是，当船舶1的航行速度较慢或者风向与船舶1的航行方向相反时，还可以构成为利用独立的送风机20强制供应空气的结构。即，当根据船舶1的航行速度或风向仅通过自然进气难以向歧管13供应足够的空气时，通过设置在进气口10的一侧的送风机20强制供应空气。

进气管11是连接于所述进气口10向船底5侧引导的管道元件，与所述进气口10一体成型。所述进气管11可以一体形成在船体2的外面或者单独模制后附接，由于这种结构可以通过公知技术进行各种实施，因此，将省略详细说明。

歧管13相对称地设置在船底5的底侧，其形成通道a，使得连接到船首3的进气管11，接受吸入空气后移动至船尾4侧。每个歧管13由在船底5的中心侧沿船体2的长度方向长长地配置的内部浮力部13a、以及在所述内部浮力部13a的外侧，即船底5的外侧沿船体2的长度方向长长地设置的外部浮力部13b而构成。

即，所述歧管13由内部浮力部13a和外部浮力部13b而构成，并形成通道a以引导分别吸入到内部浮力部13a和外部浮力部13b的空气的流动。

另外，歧管13具有多个相隔开间隔形成的排放孔17，使得沿着通道a流向船尾4侧的空气被排放到船底5的外部，并且，为了从所述排放孔17容易排放空气，在所述排放孔17的一侧向通道a侧突出形成有排气引导板18，使得对吸入空气的流动方向上产生阻力。

即，从歧管13的前方流向后方的吸入空气与每个排气引导板18碰撞而产生流动阻力，通过排放孔17排放到船底5的外部，在所述排放过程中形成气泡b。

在所述船体2的船底5的外面侧沿船体2的长度方向形成有导销15，所述导销是在所述船体2的宽度方向上隔开间隔设置有多个的分隔元件。

即，所述导销15抑制在内部浮力部13a和外部浮力部13b产生的气泡b向船体2的宽度方向流动，以提高船舶1的航行稳定性，由生成的气泡b而形成的空气层在被困在所述导销和导销之间的分隔空间中的状态下，通过船舶1的航行自然地流向船尾4侧，从而减少船体2与水的摩擦阻力。

另外，所述导销15优选一体形成在歧管13的底面，所述歧管13是具有通过嵌合结构或螺丝紧固结构可拆装地附接至所述船体2的船底5的结构。

另一方面，在本发明中，建议在船体2的船尾4的两侧设置升力翼s，当船舶1高速航行时，船首3侧被抬升引起摩擦阻力、兴波阻力及空气阻力增加，导致船舶1的速度降低，此时，设置在所述船尾4的两侧的升力翼s提供浮力使船尾4上升，最终船舶1的前后保持水平。

所述升力翼s可以构成为设置在船尾4的上部，以受到通过空气而产生的浮力，或者安装在船尾4的下部，以浸没在水中的状态设置，并受到通过水而产生的浮力。

另外，在本发明中，在所述一对进气口10或进气管11可以设置一对用于控制管道的开闭的电磁阀25，所述一对电磁阀25通过选择性地开闭管道来控制由左右一对歧管13是否在船底5形成空气层，从而，可以控制在船舶1转弯时，在船底5形成局部摩擦力或在船舶1停止或减速时，船底5整体增加摩擦阻力。

即当船舶1右转时，位于船底5右侧的歧管13利用相应位置的电磁阀25关闭进气口10或进气管11以免形成空气层，从而提高对船底5的右侧部分的摩擦力，位于船底5的左侧的歧管13正常生成气泡b，以减低对船底5的左侧部分的摩擦，从而，可以稳定的转向。

此外，当船舶1降低速度或停止时，开启所述一对电磁阀25以关闭配置在左侧和右侧的进气口10或进气管11。于是，与所述进气管11连接的一对歧管13不产生气泡b，结果，船底5的摩擦阻力增大，将有助于船舶1的减速或停止。

说明如上所述构成的根据本发明的船舶阻力减速装置的使用过程为如下。

首先，当船舶1以规定速度航行时，空气通过设置在船体2的船首3左右两侧的进气口10被吸入后引导至进气管11。

另外，被引导至所述进气管11的吸入空气供应至左右对称地配置在船底5的底侧的一对歧管13的通道a。

接着，被引导至所述每个歧管13的通道a的空气分别被分支供应至构成所述歧管13的内部浮力部13a和外部浮力部13b，并通过形成在所述内部浮力部13a和外部浮力部13b的排放孔17和排气引导板18排放到船底5的外部的同时生成气泡b。

这样产生的气泡b在沿着船体2长长地配置，并由在船体2的宽度方向上隔开间隔配置的多个导销15分隔的空间内形成空气层。在由所述导销分隔的空间之间形成的空气层沿着船体2的长度方向从船首3移动到船尾4侧，并限制向船体2的宽度方向上的移动，从而，提高船舶1的前进稳定性。

此外，设置在船尾4两侧的升力翼s为安装在空气中或水中的结构，因此，受到由在船舶1航行时产生的空气或水而产生的浮力，从而，可以减小所述船舶1的船首3部分被抬升的现象，使得船舶1的船首3和船尾4部分可以保持水平状态，从而，可以改善航行稳定性。

另外，由于本发明可以将具备导销15的歧管13和进气管11从船体2分离，因此，必要时，可以从船体2拆卸，以容易去除藤壶、海青菜及海藻等的附着物。

另外，本发明不限于所记载的实施例，可以变更适用部位来使用，而且，对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的精神和范围内进行各种修改及变形是明确的。因此，这些变形例或修改例均属于本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种利用空气的船舶阻力减速装置，其特征在于，包括：

进气口，左右相对称地设置于船舶的船首，用于吸入航行时产生的空气；

进气管，连接于各个所述进气口，将吸入空气引导至船体的下部侧；

歧管，连接于各个所述进气管，接收空气后以在船底底面产生气泡的方式排放10，所述歧管由配置于船底的中心部侧的内部浮力部、以及沿船底的边缘配置于所述内部浮力部的外侧的外部浮力部而构成；以及

导销，沿船体的长度方向突出形成于所述船底的底面侧，并隔开间隔而配备为多个，抑制在所述内部浮力部和外部浮力部产生的气泡向船体的宽度方向流动的同时，限制为使所述气泡能够向航行方向流动。

2.根据权利要求1所述的利用空气的船舶阻力减速装置，其特征在于，所述歧管在内部形成有供吸入空气流动的通道，在所述通道的底面以隔开预定间隔形成有向外部排放吸入空气的排放孔，在所述排放孔的一侧突出形成有排气引导板，所述排气引导板向通道侧突出形成，以对吸入空气的流动方向产生阻力，并引导至排放孔侧，然后排放至船底的外部。

3.根据权利要求1所述的利用空气的船舶阻力减速装置，其特征在于，在所述进气口的一侧包括送风机或电磁阀中的至少一个，其中送风机接收电源执行送风作用；电磁阀设置于各个所述进气口的一侧，并用于选择性地吸入及切断空气。

4.根据权利要求1所述的利用空气的船舶阻力减速装置，其特征在于，所述歧管以嵌合结构或螺丝紧固结构可拆卸地结合于船体的船底。

5.根据权利要求1所述的利用空气的船舶阻力减速装置，其特征在于，所述船体在船尾两侧具备升力翼，用于抑制船首被抬升现象。

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