JP2000296796A - 摩擦抵抗低減船および気体噴出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存船を用いて容易に建造可能で、既存船の
元の性能への影響が低く抑えられ、建造コストの低い摩
擦抵抗低減船を提供する。 【解決手段】 航行中に気体供給手段４から供給される
気体を船首１ａ近傍から水中へ噴出することにより、船
体外板１上に微小気泡を介在させて船体と水との摩擦抵
抗を低減させる摩擦抵抗低減船であって、船体外板１に
は、気体を噴出するための気体吹出部２と、気体供給手
段４から供給される気体を気体吹出部２へ流すための供
給配管３とが船体の外側から取り付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航行状態にある船
体の船体外板上に微小気泡を介在させて、水と船体との
摩擦抵抗の低減を図る摩擦抵抗低減船に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５０−８３９９２号、特開昭５３
−１３６２８９号、特開昭６０−１３９５８６号、特開
昭６１−７１２９０号、実開昭６１−３９６９１号、及
び実開昭６１−１２８１８５号等に、摩擦抵抗低減船に
係わる技術が開示されている。この摩擦抵抗低減船は、
航行状態において船体表面（船体外板）から空気等の気
体を水中に噴出して船体外板上に多数の微小気泡（マイ
クロバブル）を介在させ、このマイクロバブルの介在に
よって水と船体との間に作用する摩擦抵抗を低減させる
ものである。

【０００３】本出願人は、このような摩擦抵抗低減船に
係わる技術として、気体供給手段から供給される気体
（例えば空気）を船首近傍から水中に噴出して、船体外
板上にマイクロバブルを介在させる技術を提案してい
る。この技術は、船首近傍から気体を噴出することによ
って生成したマイクロバブルを船体外板上の水の流線に
沿って拡散させ、船体の広い範囲をマイクロバブルで覆
うことを意図したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした摩
擦抵抗低減船を建造するにあたっては、新たに船体を建
造するのではなく、すでに建造されている既存船に加工
を施し、既存船を摩擦抵抗低減船として使用する場合が
ある。しかしながら、従来の摩擦抵抗低減船では、気体
を噴出するための機構が、多数の貫通孔や大きな開口孔
等、船体外板に多くの加工を要する構成であり、さら
に、気体供給手段からこうした機構へ気体を流すための
配管が、船体内部に配設されていたので、既存船を用い
て建造する場合にも船体の加工に多くの労力を要してい
た。また、既存船は、必要な性能が出せるように適切な
船体形状ですでに建造されているので、こうした性能を
大幅に損なうことなく、新たに気体を噴出するための機
構を設けることは困難であった。

【０００５】本発明は、こうした点に鑑みてなされたも
のであり、既存船を用いて容易に建造可能で、既存船の
元の性能への影響が低く抑えられ、建造コストの低い摩
擦抵抗低減船を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る発明は、航行中に気体供給手段から
供給される気体を船首近傍から水中へ噴出することによ
り、船体外板上に微小気泡を介在させて船体と水との摩
擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船であって、船体外板
には、気体を噴出するための気体吹出部と、気体供給手
段から供給される気体を気体吹出部へ流すための供給配
管とが船体の外側から取り付けられる手段が採用され
る。この摩擦抵抗低減船は、気体吹出部と気体の供給配
管とが、船体の外側から取り付けられるので、既存船を
用いて建造する場合に、元の既存船に大きな加工をほと
んど施すことなく、容易に建造できるようになる。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１の摩擦抵
抗低減船において、気体吹出部が、所定容量の気体を貯
溜するチャンバを有している手段が採用される。この摩
擦抵抗低減船では、気体吹出部が所定容量の気体を貯溜
するチャンバを有しているので、このチャンバ内に貯溜
する気体の浮力によって気体吹出部および供給配管の重
力をある程度打ち消すことが可能となる。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項２記載の摩
擦抵抗低減船において、供給配管には、チャンバへの気
体の供給状態を制御するための開閉弁と、開閉弁の上流
での圧力上昇を抑制するための安全弁とが配される手段
が採用される。この摩擦抵抗低減船では、供給配管に開
閉弁が接続されているので、チャンバへの気体の供給を
中断する場合にも、開閉弁を閉めることによって、チャ
ンバ内に気体が貯溜されたままの状態を保つことが可能
となる。また、開閉弁の上流側に安全弁が接続されてい
るので、開閉弁を閉める際に、開閉弁の上流側の圧力が
大きく上昇するといったことが起こりにくい。

【０００９】請求項４に係る発明は、航行中に船体外板
上に微小気泡を介在させて船体と水との摩擦抵抗の低減
を図る摩擦抵抗低減船に配される気体噴出装置であっ
て、気体を供給するための気体供給手段と、所定容量の
チャンバを有しかつ船体外板に取り付けられて気体を水
中へ噴出する気体吹出部と、気体供給手段から供給され
る気体を船体の外側から気体吹出部へ流す供給配管とを
備える手段が採用される。この気体噴出装置により、既
存船を用いて容易に摩擦抵抗低減船を建造することが可
能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる摩擦抵抗低
減船の第１の実施形態について図１および図２を参照し
て説明する。図１は、この摩擦抵抗低減船の船首近傍の
要部構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底
面図である。また、図１において、１は船体外板、２は
気体吹出部、３は供給配管、４は気体供給手段、Ｌは水
面を示している。

【００１１】本実施形態は、本発明を肥大船Ｓに適用し
たものであり、すでに建造されていた既存の肥大船に、
気体吹出部２や供給配管３、および気体供給手段４とい
った、水中へ気体を噴出するための気体噴出装置を取り
付けることにより摩擦抵抗低減船としたものである。ま
た、肥大船Ｓでは、一般に、船側１ｂに比べて船底１ｃ
が比較的大きく形成されている。

【００１２】気体吹出部２は、滑らかに湾曲した凸面２
ａと、船体外板１に接合される接合面２ｂとを有するユ
ニット構造物であって、図２に示すように、隔壁１０に
よって囲われたチャンバ１１を内部に有している。隔壁
１０は、気体吹出部２の重量を小さく抑えるために薄い
板厚の部材から形成されている。また、チャンバ１１の
容量は、チャンバ１１内に貯溜される気体の浮力と、気
体吹出部２および供給配管３の総重量とが概ねつりあう
ように設計されている。

【００１３】気体吹出部２の凸面２ａの頂部付近には、
気体を噴出するための吹出口１２が設けられている。吹
出口１２は、図１（ｂ）に示すように、船幅方向に３つ
並べて配されている。図２の縦断面図に示すように、吹
出口１２には、チャンバ１１に向かって湾曲した吹出板
１３が隔壁１０の内面側に溶接接合されている。そして
この吹出板１３には、多数の貫通孔１３ａが形成されて
いて、チャンバ１１内に供給された気体をこの貫通孔１
３ａから噴出するようになっている。

【００１４】供給配管３は、金属性の円管パイプを主体
に構成されるとともに、一端が気体吹出部２に、他端が
気体供給手段４に接続され、気体供給手段４からの気体
を気体吹出部２に供給するようになっている。

【００１５】また、気体供給手段４は、本実施形態で
は、船体のエンジンルームに備えられているターボチャ
ージャ（過給機）から気体を抽出して供給配管３内へ供
給するように構成されている。このほか、気体供給手段
４は、圧縮コンプレッサを備えて独自に気体を供給する
ように構成され、甲板等のスペースに設置される場合も
ある。

【００１６】こうした気体吹出部２、供給配管３、およ
び気体供給手段４を備える気体噴出装置が、肥大船Ｓに
取り付けられている。すなわち、気体吹出部２が、船首
１ａ近傍の船底１ｃに、接合面２ｂの周縁部を溶接され
ることにより接合されていて、供給配管３が、気体供給
手段４から供給される気体を船体の外側から気体吹出部
２へ流すように、船体外板１の外表面に沿わせた状態に
配されている。供給配管３は、船体外板１の外表面に密
着して取り付けられる場合と、間隙を設けた状態で取り
付けられる場合があり、いずれの場合にも、供給配管３
によって造波抵抗を大きく増加させないようになってい
る。さらに、気体吹出部２側の端部は、気体吹出部２の
凸面２ａの底部付近に差し込まれて溶接接合されてい
る。

【００１７】また、供給配管３には、気体供給手段４側
に開閉弁１４が配設され、この開閉弁１４の上流側に安
全弁１５が接続されている。開閉弁１４は、気体供給手
段４から気体吹出部２への気体の供給状態を開閉制御す
るものであり、手動もしくは電気的に流路を開閉するよ
うに構成されている。また、安全弁１５は、開閉弁１４
よりも上流側の圧力上昇を抑制するもので、開閉弁１４
の上流側の配管内が所定圧力以上になると気体を外部へ
排出するように構成されている。排出時の圧力は、気体
吹出部２へ気体を供給する際の圧力よりも少し大きい値
に設定されている。

【００１８】なお、気体吹出部２および供給配管３の、
形状、および船体外板１への配置位置といったものは、
ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体力
学）による流場解析によって、標準航行時における造波
抵抗を大きく増加させないように設計されている。

【００１９】次に、このように構成された肥大船Ｓの作
用について説明する。この肥大船Ｓが航行状態になり、
開閉弁１４を開状態にすると、供給配管３を流れた気体
が気体吹出部２内のチャンバ１１へ供給され、吹出口１
２の貫通孔１３ａを通って水中へ気体が噴出される。そ
して、吹出口１２から噴出された気体によってマイクロ
バブルが発生する。マイクロバブルは、水の流れに沿っ
て拡散して船体を覆うようになる。

【００２０】このとき、気体吹出部２付近を流れる水
は、凸面２ａによって流路が狭められることにより、凸
面２ａの頂部付近での流速が大きくなる。このため、頂
部付近に設けられている吹出口１２での静圧が低くな
り、吹出口１２からの気体の噴出に要する動力が小さく
て済む。また本実施形態では、３つの吹出口１２が、気
体吹出部２の頂部付近で船幅方向へ並べて設けられてい
るので、吹出口１２から噴出された気体によって発生し
たマイクロバブルは船幅方向へ広がって流れるようにな
る。気体吹出部２は、船首１ａ近傍に配されており、水
の流れに乗ったマイクロバブルは、船首１ａ近傍から船
尾へ流れながら船体外板１の広い範囲を覆うようにな
る。これにより、マイクロバブルによって船体と水との
摩擦抵抗が効果的に低減される。

【００２１】本実施形態では、気体吹出部２が船首１ａ
近傍の船底１ｃに接合され、供給配管３が、気体供給手
段４から供給される気体を船体の外側から気体吹出部２
へ流すように船体外板１に配されるので、船体に大きな
加工をほとんど施すことなく、既存の肥大船を用いて容
易に摩擦抵抗低減船を建造することができる。このた
め、低いコストで摩擦抵抗低減船を建造することができ
る。

【００２２】また、本実施形態では、気体吹出部２の凸
面２ａが滑らかに湾曲した形状に形成され、供給配管３
が船体外板１の外表面に沿わせた状態に配されるので、
これらの部分を流れる水が大きく乱れるといったことが
少なく、造波抵抗を大きく増加させることがない。この
ため、新たに取り付けた機構が、マイクロバブルによっ
て低減される航行時の動力分を大きく目減りさせるとい
ったことを抑制することができる。

【００２３】さらに、本実施形態では、気体吹出部２が
気体を貯溜するチャンバ１１を有していて、このチャン
バ１１内に貯まる気体による浮力と、気体吹出部２およ
び供給配管３の重量とがつりあうように設計されている
ので、このチャンバ１１内に貯溜する気体の浮力によっ
て、気体吹出部２および供給配管３の重力を打ち消すこ
とが可能となる。このため、追加して取り付けた気体吹
出部２および供給配管３の重量の増加による肥大船Ｓの
性能への影響を低く抑えることができる。

【００２４】また、供給配管３には、開閉弁１４が接続
されているので、チャンバ１１への気体の供給を中断す
る場合にも、開閉弁１４を閉めることによって、チャン
バ１１内に気体が貯溜されたままの状態を保つことがで
きる。また、チャンバ１１への気体の供給の中断は、気
体吹出部２内への水の逆流を抑制するために、気体供給
手段４からの気体の供給を行っている状態のままで行
う。このため、開閉弁１４を閉じた際に、開閉弁１４の
上流側の圧力が大きく上昇することになるが、本実施形
態では、開閉弁１４の上流側に安全弁１５が接続されて
いて、所定圧力以上になると開閉弁１４の上流側の気体
を安全弁１５が外部へ開放して圧力を逃がすので、気体
供給手段４に大きな負荷をかけることがない。特に、気
体供給手段４が本実施形態のように船体のエンジンルー
ムに備えられているターボチャージャを利用している場
合は、ターボチャージャに大きな負荷を与えると船体の
航行に影響を及ぼしかねないので、このような対策は重
要である。このようにして、気体吹出部２から気体を噴
出しないときにも、チャンバ１１内に気体を貯溜したま
まの状態とすることができ、気体の供給状態による航行
状態への影響を低く抑えることができる。

【００２５】次に、本発明の第２の実施形態について図
３を参照して説明する。本実施形態は、本発明を高速船
Ｔに適用したものであり、符号２０は船体外板、２１は
気体吹出部、２２は供給配管、２３は気体供給手段を示
している。高速船Ｔでは、船底２０ｃが船側２０ｂに比
べて比較的狭く形成されており、本実施形態では、船底
２０ｃ付近の船側２０ｂに気体吹出部２０が左右両舷に
一つずつ配設されている。また、これに伴って供給配管
２２も気体供給手段２３から２つに分かれて配設されて
おり、各供給配管２２に開閉弁２４と安全弁２５とがそ
れぞれ配設されている。また、気体を噴出するための吹
出口２６は、第１の実施形態で示したような気体吹出部
２１の凸面２１ａの頂部付近ではなく、やや船底２０ｃ
に近づけて各気体吹出部２１に１つずつ設けられてい
る。このように構成することで、高速船Ｔにおいても、
大きな加工をほとんど施すことなく、既存の高速船を用
いて容易に摩擦抵抗低減船を建造することができる。し
かも、吹出口２６を船底２０ｃに近づけて設けること
で、吹出口２６を下方に向けて配することとなり、これ
により、水中からの水が気体吹出部２１内へ進入するの
を防ぐことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
以下の効果を得ることができる。請求項１記載の摩擦抵
抗低減船は、気体吹出部と気体の供給配管とが、船体の
外側から取り付けられるので、既存船を用いて建造する
場合に、船体に大きな加工をほとんど施すことなく、容
易に建造することができる。このため、船体の建造コス
トを低く抑えることができる。

【００２７】請求項２に係る摩擦抵抗低減船では、気体
吹出部が所定容量の気体を貯溜するチャンバを有してい
るので、このチャンバ内に貯溜する気体の浮力によっ
て、気体吹出部および供給配管の重力をある程度打ち消
すことが可能となる。このため、既存船に気体吹出部や
供給配管を追加して取り付ける場合にも、重量の増加に
よる既存船の元の性能への影響を低く抑えることができ
る。

【００２８】請求項３に係る摩擦抵抗低減船では、供給
配管に開閉弁が接続されているので、チャンバへの気体
の供給を中断する場合にも、開閉弁を閉めることによっ
て、チャンバ内に気体が貯溜されたままの状態を保つこ
とができる。また、開閉弁の上流側に安全弁が接続され
ているので、気体の供給側に大きな負荷がかかるといっ
たことが起こりにくい。このため、気体の供給状態によ
る船体の航行状態や気体の供給側への影響を低く抑える
ことができる。

【００２９】請求項４に係る気体噴出装置は、気体を供
給するための気体供給手段と、所定容量のチャンバを有
しかつ船体外板に取り付けられて気体を水中へ噴出する
気体吹出部と、気体供給手段から供給される気体を船体
の外側から気体吹出部へ流す供給配管とを備えているの
で、既存船を用いて容易に摩擦抵抗低減船を建造でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の側面図および底面
図である。

【図２】 図１に示すＡ−Ａ断面図である。

【図３】 本発明の第２の実施形態の底面図および概略
断面図である。

【符号の説明】 Ｓ 肥大船 Ｔ 高速船 Ｌ 水面 １，２０ 船体外板 １ａ 船首 １ｂ，２０ｂ 船側 １ｃ，２０ｃ 船底 ２，２１ 気体吹出部 ３，２２ 供給配管 ４，２３ 気体供給手段 １２，２６ 吹出口 １４，２４ 開閉弁 １５，２５ 安全弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航行中に気体供給手段（４）から供給さ
   れる気体を船首（１ａ）近傍から水中へ噴出することに
   より、船体外板（１）上に微小気泡を介在させて船体と
   水との摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船であって、 前記船体外板（１）には、前記気体を噴出するための気
   体吹出部（２）と、前記気体供給手段（４）から供給さ
   れる前記気体を該気体吹出部（２）へ流すための供給配
   管（３）とが船体の外側から取り付けられていることを
   特徴とする摩擦抵抗低減船。
2. 【請求項２】 前記気体吹出部（２）は、所定容量の気
   体を貯溜するチャンバ（１１）を有していることを特徴
   とする請求項１記載の摩擦抵抗低減船。
3. 【請求項３】 前記供給配管（３）には、前記チャンバ
   （１１）への気体の供給状態を制御するための開閉弁
   （１４）と、該開閉弁（１４）の上流での圧力上昇を抑
   制するための安全弁（１５）とが配されていることを特
   徴とする請求項２記載の摩擦抵抗低減船。
4. 【請求項４】 航行中に船体外板（１）上に微小気泡を
   介在させて船体と水との摩擦抵抗の低減を図る摩擦抵抗
   低減船に配される気体噴出装置であって、 気体を供給するための気体供給手段（４）と、所定容量
   のチャンバ（１１）を有しかつ前記船体外板（１）に取
   り付けられて前記気体を水中へ噴出する気体吹出部
   （２）と、前記気体供給手段（４）から供給される前記
   気体を船体の外側から前記気体吹出部（２）へ流す供給
   配管（３）とを備えることを特徴とする気体噴出装置。