JP2000168674A - 船舶の摩擦抵抗低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦抵抗を効果的に低減させるよう、船体外
板表面近傍のボイド率を高める。 【解決手段】 長球形状のブロック体１７に、後端中央
部の空気導入口１３から前方へ延びる導入路１４と、導
入路１４から放射状に分散して後方に延び且つ先端部を
空気吹き出し口１６とした分散路１５とを設けてなる空
気吹き出しブロック１２を製作する。船首バルブ１ｂ先
端部の船体外板２に設けた開口部１１の前側位置に、空
気吹き出しブロック１２を取り付ける。開口部１１に、
空気送給管９を介してコンプレッサー７を接続する。コ
ンプレッサー７で発生させた加圧空気１０を空気吹き出
しブロック１２の空気吹き出し口１６から水中へ吹き出
させて、微小気泡１０ａを境界層の厚さの薄い部分に注
入し、船体１の没水部表面にボイドを形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は航行時に船体表面に
作用する摩擦抵抗を低減できるようにする船舶の摩擦抵
抗低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】船舶の航行時には、流体としての海水の
粘性のために船体の周りに海水による境界層が形成され
るが、この境界層の中では、海水の流速は船体表面が零
で船体表面から離れるに従い急激に大きく変化する傾向
にあり、船体の表面に海水の摩擦抵抗が作用し船体抵抗
の大きな要素の一つとなっている。

【０００３】そのため、近年、上記船体の表面に作用す
る摩擦抵抗を減少させて推進性能を向上させるための研
究が進められており、その対策の一つとして、船体表面
から微小気泡（マイクロバブル）を噴出させ、船体の没
水部（浸水部）表面の境界層内に微小気泡を吹き込んで
船体の没水部表面を微小気泡で覆うことにより船体表面
に作用する摩擦抵抗を低減することを狙ったマイクロバ
ブル推進法の研究が進められている。

【０００４】マイクロバブル推進法を具現化するための
一つの方法として、コンプレッサー等の空気送給装置で
発生させた加圧空気を船底や船側の没水部から水中へ吹
き出させて微小気泡（マイクロバブル）を発生させ、船
体の没水部表面に微小気泡による所要のボイドを形成さ
せるようにすることが考えられている。船体の没水部か
ら加圧空気を吹き出させる手段としては、図２にその一
例の概略を示す如く、船体１の船首部１ａにおける船底
や船側に位置する船体外板２の所要個所に、多数の空気
吹き出し口（細孔）３を穿設すると共に、これら空気吹
き出し口３を取り囲むように上記船体外板２の内側に空
気ボックス４を気密に取り付けて、空気吹き出し器５を
構成し、且つ上記船体１の上甲板６上の所要位置に、空
気送給装置としてのコンプレッサー７を設置し、該コン
プレッサー７に流量調整弁８を備えた空気送給管９を介
して上記各空気吹き出し器５の空気ボックス４を接続し
た構成として、上記コンプレッサー７で発生させた加圧
空気１０を、空気送給管９を通して上記空気吹き出し器
５に導き、空気吹き出し口３から水中に向けて吹き出さ
せることにより、微小気泡１０ａを発生させて船体外板
２の没水部表面を広く覆うことができるようにした摩擦
抵抗低減装置が提案されている。１ｂは船首バルブを示
す。

【０００５】ところで、本発明者による種々の実験によ
り得られた知見によれば、微小気泡１０ａを境界層に注
入した時、摩擦抵抗低減に作用するのは、壁近傍の、す
なわち、船体外板２の表面近傍のボイド率そのものであ
り、摩擦抵抗低減効果を高めるには微小気泡１０ａの径
を小径とすると共に壁近傍のボイド率を高くすることが
効果的であって、この際、壁近傍のボイド率を高めるた
めには、境界層の厚さの薄いところへ微小気泡１０ａを
注入することが有効であることが明らかになってきてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記空気吹
き出し器５は船首部１ａの船底や船側の船体外板２に配
設されていて、船舶の航行時に境界層の発生端部となる
船首バルブ１ｂの先端から離れて配置されているため、
加圧空気１０は境界層の厚いところに対して吹き出され
ることとなり、発生させる微小気泡１０ａによる船体外
板２表面近傍のボイド率を有効に高めるまでには至って
おらず、吹き出させる加圧空気１０の量に対して得られ
る摩擦抵抗低減効果の更なる向上が望まれている。

【０００７】そこで、本発明は、船体外板表面近傍のボ
イド率を高めることができて、より少ない加圧空気によ
って大きな摩擦抵抗低減効果を得ることのできる船舶の
摩擦抵抗低減装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、船首バルブ先端部に位置する船体外板に
所要の開口部を設け、該開口部に、基端を空気送給装置
に接続した空気送給管の先端を船内側より接続し、且つ
上記船体外板の開口部前面に、上記空気送給管を通して
送られた加圧空気を周方向に分散させて船体外板表面に
沿う流線方向へ向けて吹き出させるようにする空気吹き
出し口を設けてなる空気吹き出しブロックを取り付けた
構成とする。

【０００９】船舶の航行時に、空気送給装置より空気送
給管を通して空気吹き出しブロック内に導かれた加圧空
気が周方向各部の空気吹き出し口より水中に吹き出され
ると、船体の船首バルブ先端部の境界層の薄いところに
微小気泡が注入され、これが流線に乗って流れることか
ら、船首部の没水部の船体外板表面が微小気泡により広
く覆われるようになって、ボイド率が有効に高められる
ことになり、したがって、大きな摩擦抵抗低減効果が得
られる。

【００１０】又、空気吹き出しブロックの空気吹き出し
口の直径を、上部から下部に行くにしたがって大径とな
るようにした構成とすることにより、静圧に影響されず
に加圧空気を周方向へバランスよく吹き出すことができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図１（イ）（ロ）（ハ）は本発明の船舶の
摩擦抵抗低減装置の実施の一形態を示すもので、船体１
における船首バルブ１ｂの先端部に位置する船体外板２
に、船首尾方向に貫通する開口部１１を設け、船体外板
２の外側面となる該開口部１１の前側位置に、船首バル
ブ１ｂ先端部の船体外板２表面に沿った流線方向に加圧
空気１０を吹き出させて微小気泡１０ａを発生させるよ
うにするための空気吹き出しブロック１２を設置し、且
つ上記開口部１１に、流量調整弁８を設けた空気送給管
９の先端を船内側より接続すると共に、該空気送給管９
の基端を、上甲板６上に設置した空気送給装置としての
コンプレッサー７に接続して、上記空気吹き出しブロッ
ク１２とコンプレッサー７とを連通させ、コンプレッサ
ー７より空気送給管９を通して導いた加圧空気１０を、
空気吹き出しブロック１２より水中に吹き出させること
によって微小気泡１０ａを発生させるようにする。

【００１３】上記空気吹き出しブロック１２は、船首尾
方向に延びる長球形状（卵状）としてなる鋼製のブロッ
ク体１７に、後端部の中央部に位置する空気導入口１３
と、該空気導入口１３から前方へ延びる導入路１４と、
該導入路１４の先端で放射方向に多数（図では８本）に
分散すると共に屈曲して後方に延びる分散路１５とを設
け、且つ該各分散路１５の先端をブロック体１７の後部
外周面に空気吹き出し口１６として開口させた構成とし
て、上記空気導入口１３が船首バルブ１ｂ先端部の開口
部１１に連通するように船体外板２の外側面に溶接等に
より水密に取り付けるようにし、開口部１１より空気導
入口１３を通して導入された加圧空気１０を、導入路１
４を経て各分散路１５に分散させた後、各空気吹き出し
口１６から船首バルブ１ｂの先端部の船体外板２表面に
沿った流線方向に吹き出させて、微小気泡１０ａを境界
層に注入することができるようにしてあり、更に、上記
各分散路１５と、分散路１５に連なる各空気吹き出し口
１６とは、水深に応じて作用する静圧に対抗して加圧空
気１０を周方向に均等に吹き出すことができるよう上部
から下部に行くにしたがって大径となるようにしてあ
る。その他、図２と同一のものには同一符号が付してあ
る。

【００１４】船舶の航行時にコンプレッサー７を駆動し
て、加圧空気１０を空気送給管９を通し空気導入口１３
より空気吹き出しブロック１２内に導入し、導入路１４
及び各分散路１５を通して空気吹き出し口１６より水中
に吹き出させるようにすると、空気吹き出し口１６の部
分で発生した微小気泡１０ａは船底や船側に向かう流線
に乗って流され、その結果、船体１の船首部１ａの没水
部の表面を広く覆うことができ、微小気泡１０ａによる
ボイドを形成することができて、該ボイドにより船体１
の摩擦抵抗を低減することができる。

【００１５】上記において、空気吹き出しブロック１２
は、船舶の航行時に境界層の発生始端部となる船首バル
ブ１ｂの先端部の前側面に設けてあることから、発生さ
せた微小気泡１０ａを境界層の厚さの薄いところへ注入
することができ、注入された微小気泡１０ａは流線に乗
って運ばれることから、微小気泡１０ａが境界層から抜
け出ることを抑制することができて、船体外板２表面近
傍のボイド率を有効に高めることができる。したがっ
て、少ない量の加圧空気１０により、船体１に作用する
摩擦抵抗を効果的に低減させることができ、特に、航行
時に最も摩擦抵抗を多く生じることとなる船体１の船首
バルブ１ｂの先端部から船首部１ａの船底及び船側の摩
擦抵抗を効果的に低減させることができ、このことか
ら、船体１全体に対する摩擦抵抗低減効果を大幅に向上
させることができる。

【００１６】又、船体外板２には船首バルブ１ｂ先端部
に開口部１１を一個所穿設するのみでよいことから、装
置の設置に要する作業を容易なものとすることができ
る。

【００１７】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、空気吹き出しブロック１２の分散
路１５は、図１（イ）（ロ）（ハ）ではブロック体１７
内において導入路１４より８本に分岐したものとして示
したが、所望する微小気泡１０ａによる船体被覆効果が
得られるよう、船体１や船首バルブ１ｂのサイズに応じ
てその分岐する本数を増減してよいこと、又、ブロック
体１７を長球形状のものとして示したが、半球形状や円
錐形状のものとしてもよいこと、更に、図２に示した如
き従来の空気吹き出し器５を船底や船側に配設して併用
するようにしてもよいこと、更に又、空気送給装置とし
ては、コンプレッサー７ではなくターボチャージャの抽
気を用いてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の船舶の摩擦抵
抗低減装置によれば、船首バルブ先端部に位置する船体
外板に所要の開口部を設け、該開口部に、基端を空気送
給装置に接続した空気送給管の先端を船内側より接続
し、且つ上記船体外板の開口部前面に、上記空気送給管
を通して送られた加圧空気を周方向に分散させて船体外
板表面に沿う流線方向へ向けて吹き出させるようにする
空気吹き出し口を設けてなる空気吹き出しブロックを取
り付けた構成としてあるので、空気送給管を通して空気
吹き出しブロック内に導いた加圧空気を各空気吹き出し
口から吹き出させると、空気吹き出し口部分で発生した
微小気泡を境界層の厚さの薄いところへ注入することが
できると共に、流線に乗せて流すことができることによ
り、船体外板表面近傍のボイド率を高めることができ
て、より少ない量の加圧空気によって効果的な摩擦抵抗
低減作用を得ることができ、特に、航行時に最も摩擦抵
抗を多く生じることとなる船体の船首バルブの先端部か
ら船首部にかけての摩擦抵抗を効果的に低減させること
ができて、船体全体に作用する摩擦抵抗を大きく低減さ
せることができ、更に、船体外板には船首バルブ先端部
に開口部を一個所設けるのみでよいことから、装置の設
置作業を容易なものとすることができ、又、空気吹き出
しブロックの空気吹き出し口の直径を、上部から下部に
行くにしたがって大径となるようにした構成とすること
により、静圧に影響されずに各空気吹き出し口より周方
向へ均等に加圧空気を吹き出すことができる、という優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の船舶の摩擦抵抗低減装置の実施の一形
態を示すもので、（イ）は船体船首部の一部切断概略側
面図、（ロ）は船首バルブ先端部の拡大切断側面図、
（ハ）は（ロ）のＡ−Ａ矢視図である。

【図２】従来提案されている船舶の摩擦抵抗低減装置の
一例の概略を示す船体船首部の一部切断側面図である。

【符号の説明】

１ 船体 １ａ 船首部 １ｂ 船首バルブ ２ 船体外板 ７ コンプレッサー（空気送給装置） ９ 空気送給管 １０ 加圧空気 １０ａ 微小気泡 １１ 開口部 １２ 空気吹き出しブロック １６ 空気吹き出し口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船首バルブ先端部に位置する船体外板に
   所要の開口部を設け、該開口部に、基端を空気送給装置
   に接続した空気送給管の先端を船内側より接続し、且つ
   上記船体外板の開口部前面に、上記空気送給管を通して
   送られた加圧空気を周方向に分散させて船体外板表面に
   沿う流線方向へ向けて吹き出させるようにする空気吹き
   出し口を設けてなる空気吹き出しブロックを取り付けた
   構成を有することを特徴とする船舶の摩擦抵抗低減装
   置。
2. 【請求項２】 空気吹き出しブロックの空気吹き出し口
   の直径を、上部から下部に行くにしたがって大径となる
   ようにした請求項１記載の船舶の摩擦抵抗低減装置。