JP2001106171A - 摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法 - Google Patents
摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法Info
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- Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls
Abstract
(57)【要約】
【課題】 船底のより広い範囲をマイクロバブルで覆
う。 【解決手段】 空気Ａを船体外板１から海水Ｗ中に噴出
することにより船体外板１の表面近傍にマイクロバブル
Ｂを介在させて船体外板１と海水Ｗとの摩擦抵抗を低減
させる摩擦抵抗低減船Ｓであって、喫水線ＷＬ下の船首
１ａの水取入口２ａから取り入れた海水Ｗに負圧状態を
作って水上の空気を噴出して船底１ｂの水排出口２ｂに
排出する気泡発生手段ＢＰを具備する。
う。 【解決手段】 空気Ａを船体外板１から海水Ｗ中に噴出
することにより船体外板１の表面近傍にマイクロバブル
Ｂを介在させて船体外板１と海水Ｗとの摩擦抵抗を低減
させる摩擦抵抗低減船Ｓであって、喫水線ＷＬ下の船首
１ａの水取入口２ａから取り入れた海水Ｗに負圧状態を
作って水上の空気を噴出して船底１ｂの水排出口２ｂに
排出する気泡発生手段ＢＰを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体を水中に噴出
することにより、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船体と水との摩擦抵抗を低減させる
摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法に関する。
することにより、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船体と水との摩擦抵抗を低減させる
摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法に関する。
【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。摩擦抵抗低減船は、航行中の
船舶の船体外板から空気等の気体を水中に吹き出して船
体外板の表面に多数の微小気泡（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。この
ような摩擦抵抗の低減によって船舶の航行動力の削減
（燃料節約）が実現され、究極的に船舶の運行に係わる
コストの低減を実現することができる。
−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。摩擦抵抗低減船は、航行中の
船舶の船体外板から空気等の気体を水中に吹き出して船
体外板の表面に多数の微小気泡（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。この
ような摩擦抵抗の低減によって船舶の航行動力の削減
（燃料節約）が実現され、究極的に船舶の運行に係わる
コストの低減を実現することができる。
【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、船首近傍において船底に比較して水
圧（静圧）が小さい船側から空気を吹き出し、この気体
噴出によって水中に生成されるマイクロバブルを流線に
沿って移動させることにより船底の広い範囲をマイクロ
バブルで覆う技術を提案している。この技術は、船首近
傍の流線が船側から船底に回り込むように形成される点
に着目し、船底よりも静圧が低い船側から気体を吹き出
すことにより、気体噴出に要する動力の削減を図り、よ
って摩擦抵抗の低減による燃料節約の目減りを抑えるも
のである。
係わる技術として、船首近傍において船底に比較して水
圧（静圧）が小さい船側から空気を吹き出し、この気体
噴出によって水中に生成されるマイクロバブルを流線に
沿って移動させることにより船底の広い範囲をマイクロ
バブルで覆う技術を提案している。この技術は、船首近
傍の流線が船側から船底に回り込むように形成される点
に着目し、船底よりも静圧が低い船側から気体を吹き出
すことにより、気体噴出に要する動力の削減を図り、よ
って摩擦抵抗の低減による燃料節約の目減りを抑えるも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人の
上記従来技術では、船底の広い範囲をマイクロバブルで
覆うことができるが、十分なものではなかった。すなわ
ち、船首近傍における左舷船側及び右舷船側の各流線
は、各々に左舷側及び右舷側から船底に回り込んで船底
にマイクロバブルを拡散させるが、船底の左舷側領域と
右舷側領域とをマイクロバブルで覆うのみであり、船底
中央部までマイクロバブルで覆うことができないという
問題点がある。
上記従来技術では、船底の広い範囲をマイクロバブルで
覆うことができるが、十分なものではなかった。すなわ
ち、船首近傍における左舷船側及び右舷船側の各流線
は、各々に左舷側及び右舷側から船底に回り込んで船底
にマイクロバブルを拡散させるが、船底の左舷側領域と
右舷側領域とをマイクロバブルで覆うのみであり、船底
中央部までマイクロバブルで覆うことができないという
問題点がある。
【０００５】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、以下の点を目的とするものである。 （１）マイクロバブルの発生に要する動力を節減する。 （２）船底のより広い範囲をマイクロバブルで覆う。 （３）摩擦抵抗の低減による燃料節約のさらなる向上を
図る。
ものであり、以下の点を目的とするものである。 （１）マイクロバブルの発生に要する動力を節減する。 （２）船底のより広い範囲をマイクロバブルで覆う。 （３）摩擦抵抗の低減による燃料節約のさらなる向上を
図る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、摩擦抵抗低減船に係わる第１の手段と
して、空気を船体外板から水中に噴出することにより船
体外板の表面近傍に微小気泡を介在させて船体外板と水
との摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船において、喫
水線下の船首の水取入口から取り入れた水に負圧状態を
作って水上の空気を噴出して船底の水排出口に排出する
気泡発生手段を具備するという手段を採用する。
に、本発明では、摩擦抵抗低減船に係わる第１の手段と
して、空気を船体外板から水中に噴出することにより船
体外板の表面近傍に微小気泡を介在させて船体外板と水
との摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船において、喫
水線下の船首の水取入口から取り入れた水に負圧状態を
作って水上の空気を噴出して船底の水排出口に排出する
気泡発生手段を具備するという手段を採用する。
【０００７】摩擦抵抗低減船に係わる第２の手段とし
て、空気を船体外板から水中に噴出することにより船体
外板の表面近傍に微小気泡を介在させて船体外板と水と
の摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船において、船体
外板において、喫水線下の船首に設けられた水取入口と
船底に設けられた水排出口とにかけて傾斜状に設けられ
ると共に、その途中部位に空気排出口が設けられた水送
通路と、水上から前記空気排出口にかけて設けられた空
気送通路と、前記水送通路の内側に突出する状態で前記
空気排出口を覆うように設けられると共に、その突出頂
部近傍に空気噴出口が設けられた気体噴出部材とを備
え、前記空気噴出口の位置は、その静圧が水上の大気圧
に対して負圧状態となるように設定されるという手段を
採用する。
て、空気を船体外板から水中に噴出することにより船体
外板の表面近傍に微小気泡を介在させて船体外板と水と
の摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船において、船体
外板において、喫水線下の船首に設けられた水取入口と
船底に設けられた水排出口とにかけて傾斜状に設けられ
ると共に、その途中部位に空気排出口が設けられた水送
通路と、水上から前記空気排出口にかけて設けられた空
気送通路と、前記水送通路の内側に突出する状態で前記
空気排出口を覆うように設けられると共に、その突出頂
部近傍に空気噴出口が設けられた気体噴出部材とを備
え、前記空気噴出口の位置は、その静圧が水上の大気圧
に対して負圧状態となるように設定されるという手段を
採用する。
【０００８】摩擦抵抗低減船に係わる第３の手段とし
て、水排出口の船底における位置が船首近傍の船体幅方
向の中央に設定されるという手段を採用する。
て、水排出口の船底における位置が船首近傍の船体幅方
向の中央に設定されるという手段を採用する。
【０００９】一方、本発明では、船体の摩擦抵抗低減方
法に係わる第１の手段として、空気を船体外板から水中
に噴出することにより船体外板の表面近傍に微小気泡を
介在させて船体外板と水との摩擦抵抗を低減させる方法
において、喫水線下の船首の水取入口から取り入れた水
に負圧状態を作って水上の空気を噴出して船底の水排出
口に排出するという手段を採用する。
法に係わる第１の手段として、空気を船体外板から水中
に噴出することにより船体外板の表面近傍に微小気泡を
介在させて船体外板と水との摩擦抵抗を低減させる方法
において、喫水線下の船首の水取入口から取り入れた水
に負圧状態を作って水上の空気を噴出して船底の水排出
口に排出するという手段を採用する。
【００１０】船体の摩擦抵抗低減方法に係わる第２の手
段として、水排出口の船底における位置を船首近傍の船
体幅方向の中央に設定するという手段を採用する。
段として、水排出口の船底における位置を船首近傍の船
体幅方向の中央に設定するという手段を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係わる摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法の一
実施形態について説明する。
係わる摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法の一
実施形態について説明する。
【００１２】図１は、本実施形態における摩擦抵抗低減
船Ｓの要部側面図（右舷側）と一部拡大図、また図２は
底面図である。これらの図において、符号１は船体外
板、２は水導入管（水送通路）、３は空気吸入管（空気
送通路）、４は甲板、５は噴出部材、Ａは空気、Ｂはマ
イクロバブル、Ｆは流線、Ｗは海水（水）、ＷＬは喫水
線である。なお、これら構成要素のうち、水導入管２と
空気吸入管３と噴出部材５とは、気泡発生手段ＢＰを構
成するものである。
船Ｓの要部側面図（右舷側）と一部拡大図、また図２は
底面図である。これらの図において、符号１は船体外
板、２は水導入管（水送通路）、３は空気吸入管（空気
送通路）、４は甲板、５は噴出部材、Ａは空気、Ｂはマ
イクロバブル、Ｆは流線、Ｗは海水（水）、ＷＬは喫水
線である。なお、これら構成要素のうち、水導入管２と
空気吸入管３と噴出部材５とは、気泡発生手段ＢＰを構
成するものである。
【００１３】本摩擦抵抗低減船Ｓには、図１に示すよう
に、船体外板１において喫水線ＷＬ下の船首１ａから船
底１ｂにかけて所定角度で傾斜する水導入管２が設けら
れると共に、甲板４から当該水導入管２の途中部位にか
けて空気吸入管３が設けられている。この水導入管２
は、図２に示すように、船首１ａの船体幅方向中央部で
甲板４から所定距離ｈ1の部位に設けられた円形状の水
取入口２ａと船首１ａ近傍の船底１ｂの船体幅方向中央
部に設けられた楕円形状の水排出口２ｂとを接続するも
のであり、その途中部位には空気排出口２ｃが設けられ
ている。
に、船体外板１において喫水線ＷＬ下の船首１ａから船
底１ｂにかけて所定角度で傾斜する水導入管２が設けら
れると共に、甲板４から当該水導入管２の途中部位にか
けて空気吸入管３が設けられている。この水導入管２
は、図２に示すように、船首１ａの船体幅方向中央部で
甲板４から所定距離ｈ1の部位に設けられた円形状の水
取入口２ａと船首１ａ近傍の船底１ｂの船体幅方向中央
部に設けられた楕円形状の水排出口２ｂとを接続するも
のであり、その途中部位には空気排出口２ｃが設けられ
ている。
【００１４】ここで、喫水線ＷＬの位置は、本摩擦抵抗
低減船Ｓの積荷の搭載量に応じて変化する。本実施形態
において、上記距離ｈ1は、例えば航行動力の負荷が最
も重い状態においてマイクロバブルＢによる摩擦抵抗低
減効果が得られるように、本摩擦抵抗低減船Ｓが積荷を
搭載した状態で水取入口２ａの垂直位置が喫水線ＷＬよ
りも下方となるように設定されている。しかし、本発明
はこれに限定されるものではなく、本摩擦抵抗低減船Ｓ
が空荷の状態でも水取入口２ａが喫水線ＷＬ下に位置す
るように距離ｈ1を設計しても良い。
低減船Ｓの積荷の搭載量に応じて変化する。本実施形態
において、上記距離ｈ1は、例えば航行動力の負荷が最
も重い状態においてマイクロバブルＢによる摩擦抵抗低
減効果が得られるように、本摩擦抵抗低減船Ｓが積荷を
搭載した状態で水取入口２ａの垂直位置が喫水線ＷＬよ
りも下方となるように設定されている。しかし、本発明
はこれに限定されるものではなく、本摩擦抵抗低減船Ｓ
が空荷の状態でも水取入口２ａが喫水線ＷＬ下に位置す
るように距離ｈ1を設計しても良い。
【００１５】この図１では、水導入管２が一定管径の直
管状に描かれているが、水導入管２を設けることによる
当該摩擦抵抗低減船Ｓの造波抵抗の増大を最大限に抑え
るために、その長手形状は水取入口２ａに水（例えば海
水Ｗ）が抵抗なく容易に流入するように、つまり海水Ｗ
の流入抵抗が最小となるように、かつ、水排出口２ｂか
ら海水Ｗが抵抗なく容易に流出するように、つまり海水
Ｗの流出抵抗が最小となるように設定されることが好ま
しい。
管状に描かれているが、水導入管２を設けることによる
当該摩擦抵抗低減船Ｓの造波抵抗の増大を最大限に抑え
るために、その長手形状は水取入口２ａに水（例えば海
水Ｗ）が抵抗なく容易に流入するように、つまり海水Ｗ
の流入抵抗が最小となるように、かつ、水排出口２ｂか
ら海水Ｗが抵抗なく容易に流出するように、つまり海水
Ｗの流出抵抗が最小となるように設定されることが好ま
しい。
【００１６】空気吸入管３は、甲板４に設けられた空気
吸入口３ａと上記空気排出口２ｃとを接続するものであ
る。図１では、空気吸入管３の長手形状を屈曲形状に描
いているが、この長手形状は空気Ａの通過抵抗が最小と
なるように直管とすることが好ましい。
吸入口３ａと上記空気排出口２ｃとを接続するものであ
る。図１では、空気吸入管３の長手形状を屈曲形状に描
いているが、この長手形状は空気Ａの通過抵抗が最小と
なるように直管とすることが好ましい。
【００１７】上記空気排出口２ｃの外側つまり水導入管
２の内側には、図１の拡大図に示すように、ドーム形状
の噴出部材５が空気排出口２ｃを覆うと共に水導入管２
の中心に向かって突出するように設けられている。この
噴出部材５の頂部には空気噴出口５ａが設けられてお
り、上記空気吸入口３ａから空気吸入管３に吸入された
空気Ａは、空気噴出口５ａから水導入管２内に噴出する
ようになっている。
２の内側には、図１の拡大図に示すように、ドーム形状
の噴出部材５が空気排出口２ｃを覆うと共に水導入管２
の中心に向かって突出するように設けられている。この
噴出部材５の頂部には空気噴出口５ａが設けられてお
り、上記空気吸入口３ａから空気吸入管３に吸入された
空気Ａは、空気噴出口５ａから水導入管２内に噴出する
ようになっている。
【００１８】ここで、噴出部材５の３次元形状は、水導
入管２内を流れる海水Ｗに対する抗力が極力小さくなる
ように、つまり抗力係数が最小となるように設定されて
いる。この噴出部材５の高さ寸法Ｈは、後述するように
当該空気噴出口５ａの位置における水導入管２の横断面
積を所望の値に設定することにより空気噴出口５ａにお
ける水圧（静圧）が空気吸入口３ａの圧力（大気圧）に
対して負圧状態となるように、すなわち空気Ａが空気噴
出口５ａから海水Ｗ中に噴出するように設定される。ま
た、甲板４（空気吸入口３ａ）から空気噴出口５ａまで
の距離ｈ2も、後述するように空気噴出口５ａにおける
海水Ｗの静圧が負圧状態となるように適宜設定されてい
る。
入管２内を流れる海水Ｗに対する抗力が極力小さくなる
ように、つまり抗力係数が最小となるように設定されて
いる。この噴出部材５の高さ寸法Ｈは、後述するように
当該空気噴出口５ａの位置における水導入管２の横断面
積を所望の値に設定することにより空気噴出口５ａにお
ける水圧（静圧）が空気吸入口３ａの圧力（大気圧）に
対して負圧状態となるように、すなわち空気Ａが空気噴
出口５ａから海水Ｗ中に噴出するように設定される。ま
た、甲板４（空気吸入口３ａ）から空気噴出口５ａまで
の距離ｈ2も、後述するように空気噴出口５ａにおける
海水Ｗの静圧が負圧状態となるように適宜設定されてい
る。
【００１９】このように本実施形態の気泡発生手段ＢＰ
は、水導入管２と空気吸入管３と噴出部材５とから極め
て単純に構成されるものであり、施工が極めて容易であ
ると共にコストが掛からない。したがって、既存船に対
して追加施工することも比較的容易である。
は、水導入管２と空気吸入管３と噴出部材５とから極め
て単純に構成されるものであり、施工が極めて容易であ
ると共にコストが掛からない。したがって、既存船に対
して追加施工することも比較的容易である。
【００２０】次に、このように構成された摩擦抵抗低減
船Ｓの作用について、上記各図を参照して詳しく説明す
る。
船Ｓの作用について、上記各図を参照して詳しく説明す
る。
【００２１】この摩擦抵抗低減船Ｓが巡航速度ｖ1で航
行する状態では、船首１ａの水取入口２ａから水導入管
２内に海水Ｗが順次流入して水排出口２ｂから船底１ｂ
に送出される。いま、水導入管２内を流れる海水Ｗの流
速を近似的に巡航速度ｖ1と同等であると仮定すると、
また、水導入管２内を流れる海水Ｗは密度ρが一定ない
わゆる「非圧縮性流体」と見なすことができるので、水
導入管２の断面積（横断面積）をＳ1、空気噴出口５ａ
の位置における水導入管２の断面積をＳ2かつ流速をｖ2
とした場合、周知の非圧縮性流体の「連続の式」に基づ
いて下式（１）が成立する。 ｖ1・Ｓ1＝ｖ2・Ｓ2 （１） すなわち、空気噴出口５ａの位置における海水Ｗの流速
ｖ2は、巡航速度ｖ1（＝水導入管２内を流れる海水Ｗの
流速）に対して面積比率Ｓ1／Ｓ2だけ増大させることが
できる。
行する状態では、船首１ａの水取入口２ａから水導入管
２内に海水Ｗが順次流入して水排出口２ｂから船底１ｂ
に送出される。いま、水導入管２内を流れる海水Ｗの流
速を近似的に巡航速度ｖ1と同等であると仮定すると、
また、水導入管２内を流れる海水Ｗは密度ρが一定ない
わゆる「非圧縮性流体」と見なすことができるので、水
導入管２の断面積（横断面積）をＳ1、空気噴出口５ａ
の位置における水導入管２の断面積をＳ2かつ流速をｖ2
とした場合、周知の非圧縮性流体の「連続の式」に基づ
いて下式（１）が成立する。 ｖ1・Ｓ1＝ｖ2・Ｓ2 （１） すなわち、空気噴出口５ａの位置における海水Ｗの流速
ｖ2は、巡航速度ｖ1（＝水導入管２内を流れる海水Ｗの
流速）に対して面積比率Ｓ1／Ｓ2だけ増大させることが
できる。
【００２２】また、空気噴出口５ａ上の海水Ｗ（単位質
量の海水Ｗ）については、位置エネルギーの基準位置
（垂直位置）を喫水線ＷＬの高さとした場合に、近似的
に剥離等が生じないとすると、ベルヌーイの定理に基づ
いて下式（２）のエネルギー保存則が成立する。 ｖ22／２＋ｐ／ρ＋ｇ・ｈ3＝Ｃ（一定） （２） ここで、「ｐ」は空気噴出口５ａにおける海水Ｗの静
圧、「ｇ」は重力加速度、ｈ3は空気噴出口５ａの喫水
線ＷＬからの高さ（図１参照）である。なお、この高さ
ｈ3は、喫水線ＷＬ（基準位置）に対して下方の高さを
示しているので負の値である。
量の海水Ｗ）については、位置エネルギーの基準位置
（垂直位置）を喫水線ＷＬの高さとした場合に、近似的
に剥離等が生じないとすると、ベルヌーイの定理に基づ
いて下式（２）のエネルギー保存則が成立する。 ｖ22／２＋ｐ／ρ＋ｇ・ｈ3＝Ｃ（一定） （２） ここで、「ｐ」は空気噴出口５ａにおける海水Ｗの静
圧、「ｇ」は重力加速度、ｈ3は空気噴出口５ａの喫水
線ＷＬからの高さ（図１参照）である。なお、この高さ
ｈ3は、喫水線ＷＬ（基準位置）に対して下方の高さを
示しているので負の値である。
【００２３】この式（２）に海水Ｗの静圧ｐについて解
いて上式（１）の関係を代入すると下式（３）が得られ
る。 ｐ＝ρ・（Ｃ−ｖ22／２−ｇ・ｈ3） ＝ρ・｛Ｃ−（Ｓ1／Ｓ2）2・ｖ12／２−ｇ・ｈ3） （３）
いて上式（１）の関係を代入すると下式（３）が得られ
る。 ｐ＝ρ・（Ｃ−ｖ22／２−ｇ・ｈ3） ＝ρ・｛Ｃ−（Ｓ1／Ｓ2）2・ｖ12／２−ｇ・ｈ3） （３）
【００２４】この式（３）から容易に理解できるよう
に、摩擦抵抗低減船Ｓの巡航速度ｖ1、空気噴出口５ａ
の喫水線ＷＬからの高さｈ3、あるいは水導入管２の断
面積Ｓ2と空気噴出口５ａにおける水導入管２の断面積
Ｓ2との面積比率Ｓ1／Ｓ2によって空気噴出口５ａにお
ける海水Ｗの静圧ｐが設定される。このうち、巡航速度
ｖ1については、摩擦抵抗低減船Ｓに係わる他の各種要
因によって決定されるものであり、静圧ｐを設定するた
めに調節することは現実的ではない。
に、摩擦抵抗低減船Ｓの巡航速度ｖ1、空気噴出口５ａ
の喫水線ＷＬからの高さｈ3、あるいは水導入管２の断
面積Ｓ2と空気噴出口５ａにおける水導入管２の断面積
Ｓ2との面積比率Ｓ1／Ｓ2によって空気噴出口５ａにお
ける海水Ｗの静圧ｐが設定される。このうち、巡航速度
ｖ1については、摩擦抵抗低減船Ｓに係わる他の各種要
因によって決定されるものであり、静圧ｐを設定するた
めに調節することは現実的ではない。
【００２５】したがって、摩擦抵抗低減船Ｓの設計パラ
メータとして上記高さｈ3の絶対値を大きくすることつ
まり空気噴出口５ａの水深を浅くすること、あるいは水
導入管２の断面積Ｓ2を小さく（噴出部材５の突出面積
を大きく）して面積比率Ｓ1／Ｓ2を大きくすることによ
り、上記静圧ｐを大気圧に対して負圧状態とすることが
現実的である。ただし、これら設計パラメータは、上記
巡航速度ｖ1、摩擦抵抗低減船Ｓの船形や大きさ等に応
じて適宜設定されるべきものである。
メータとして上記高さｈ3の絶対値を大きくすることつ
まり空気噴出口５ａの水深を浅くすること、あるいは水
導入管２の断面積Ｓ2を小さく（噴出部材５の突出面積
を大きく）して面積比率Ｓ1／Ｓ2を大きくすることによ
り、上記静圧ｐを大気圧に対して負圧状態とすることが
現実的である。ただし、これら設計パラメータは、上記
巡航速度ｖ1、摩擦抵抗低減船Ｓの船形や大きさ等に応
じて適宜設定されるべきものである。
【００２６】本実施形態では、船首１ａから船底１ｂに
かけて傾斜状に設けた水導入管２内に海水Ｗを取り込む
ようにしているので、当該水導入管２に設ける空気排出
口２ｃの位置を適宜設計することにより、上記空気噴出
口５ａの喫水線ＷＬからの高さｈ3を容易に設定するこ
とができる。
かけて傾斜状に設けた水導入管２内に海水Ｗを取り込む
ようにしているので、当該水導入管２に設ける空気排出
口２ｃの位置を適宜設計することにより、上記空気噴出
口５ａの喫水線ＷＬからの高さｈ3を容易に設定するこ
とができる。
【００２７】また、本実施形態では、水導入管２に対す
る噴出部材５の突出面積によって上記面積比率Ｓ1／Ｓ2
が設定される。この噴出部材５の存在によって水導入管
２内を流れる海水Ｗに抗力が発生するが、上述したよう
に噴出部材５の３次元形状を抗力係数が最小となるよう
に設計することにより、突出面積に関わりなく抗力の発
生を抑制することができる。しかし、このような噴出部
材５による効力発生を考慮すると、噴出部材５の突出面
積を極力抑えて、空気噴出口５ａの喫水線ＷＬからの高
さｈ3つまり水導入管２上の空気排出口２ｃの位置を極
力水深の浅いところに設定して空気噴出口５ａの負圧状
態を実現されることが好ましい。
る噴出部材５の突出面積によって上記面積比率Ｓ1／Ｓ2
が設定される。この噴出部材５の存在によって水導入管
２内を流れる海水Ｗに抗力が発生するが、上述したよう
に噴出部材５の３次元形状を抗力係数が最小となるよう
に設計することにより、突出面積に関わりなく抗力の発
生を抑制することができる。しかし、このような噴出部
材５による効力発生を考慮すると、噴出部材５の突出面
積を極力抑えて、空気噴出口５ａの喫水線ＷＬからの高
さｈ3つまり水導入管２上の空気排出口２ｃの位置を極
力水深の浅いところに設定して空気噴出口５ａの負圧状
態を実現されることが好ましい。
【００２８】このように、空気噴出口５ａにおける海水
Ｗの静圧ｐを大気圧に対して負圧状態とすることによ
り、空気吸入口３ａから空気吸入管３内に空気Ａが順次
吸入されて空気噴出口５ａから海水中に噴き出される。
この結果、水導入管２内の海水中には多数のマイクロバ
ブルＢが生成される。
Ｗの静圧ｐを大気圧に対して負圧状態とすることによ
り、空気吸入口３ａから空気吸入管３内に空気Ａが順次
吸入されて空気噴出口５ａから海水中に噴き出される。
この結果、水導入管２内の海水中には多数のマイクロバ
ブルＢが生成される。
【００２９】そして、このように生成されたマイクロバ
ブルＢは、海水Ｗの流線Ｆによって移送され水排出口２
ｂから船底１ｂに放出される。本実施形態では、図２に
示すように、水排出口２ｂが船底１ｂにおいて船首１ａ
近傍の船体幅方向中央部に設けられているので、当該水
排出口２ｂから放出されたマイクロバブルＢは、船底１
ｂにおける海水Ｗの流線に沿って船尾方向に拡散して船
底１ｂの広い範囲を覆う。この結果、マイクロバブルＢ
によって覆われた船底１ｂの船体外板１の摩擦抵抗が低
減するので、摩擦抵抗低減船Ｓの航行動力が低減され、
当該航行動力の発生に必要な燃料が節約される。
ブルＢは、海水Ｗの流線Ｆによって移送され水排出口２
ｂから船底１ｂに放出される。本実施形態では、図２に
示すように、水排出口２ｂが船底１ｂにおいて船首１ａ
近傍の船体幅方向中央部に設けられているので、当該水
排出口２ｂから放出されたマイクロバブルＢは、船底１
ｂにおける海水Ｗの流線に沿って船尾方向に拡散して船
底１ｂの広い範囲を覆う。この結果、マイクロバブルＢ
によって覆われた船底１ｂの船体外板１の摩擦抵抗が低
減するので、摩擦抵抗低減船Ｓの航行動力が低減され、
当該航行動力の発生に必要な燃料が節約される。
【００３０】何れにしても、本実施形態では、水導入管
２の長手方向の形状を最適設計することにより水導入管
２を設けることによって生じる抗力を最小限に抑え、ま
た当該水導入管２内に噴出部材５を設けることによって
生じる抗力を噴出部材５の３次元形状を最適設計するこ
とにより最小限に抑えて、マイクロバブルＢによる摩擦
抵抗の低減効果が上記各抗力の発生によって目減りしな
いように配慮する必要がある。
２の長手方向の形状を最適設計することにより水導入管
２を設けることによって生じる抗力を最小限に抑え、ま
た当該水導入管２内に噴出部材５を設けることによって
生じる抗力を噴出部材５の３次元形状を最適設計するこ
とにより最小限に抑えて、マイクロバブルＢによる摩擦
抵抗の低減効果が上記各抗力の発生によって目減りしな
いように配慮する必要がある。
【００３１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、例えば以下のような変形が考えられ
る。 （１）上記実施形態では、図３（ａ）に示すように、船
首１ａの船体幅方向中央部に１つ設けた水取入口２ａか
ら海水Ｗを取り入れるようにしたが、同図（ｂ）に示す
ように、船首１ａの右舷側に水取入口２ａ1を設けると
共に左舷側に水取入口２ａ2を設けるようにしても良
い。
るものではなく、例えば以下のような変形が考えられ
る。 （１）上記実施形態では、図３（ａ）に示すように、船
首１ａの船体幅方向中央部に１つ設けた水取入口２ａか
ら海水Ｗを取り入れるようにしたが、同図（ｂ）に示す
ように、船首１ａの右舷側に水取入口２ａ1を設けると
共に左舷側に水取入口２ａ2を設けるようにしても良
い。
【００３２】（２）上記実施形態では、水排出口２ｂを
船底１ｂにおいて船首１ａ近傍の船体幅方向中央部に設
け、マイクロバブルＢの拡散によって船底１ｂのより広
い範囲をマイクロバブルＢで覆うようにしたが、水排出
口２ｂの位置はこれに限定されるものではない。例えば
船底１ｂに点在状に複数の水排出口を設けると共に、水
導入管２を複数あるは途中で分岐させることによって各
水排出口からマイクロバブルＢを船底１ｂに放出するよ
うにしても良い。
船底１ｂにおいて船首１ａ近傍の船体幅方向中央部に設
け、マイクロバブルＢの拡散によって船底１ｂのより広
い範囲をマイクロバブルＢで覆うようにしたが、水排出
口２ｂの位置はこれに限定されるものではない。例えば
船底１ｂに点在状に複数の水排出口を設けると共に、水
導入管２を複数あるは途中で分岐させることによって各
水排出口からマイクロバブルＢを船底１ｂに放出するよ
うにしても良い。
【００３３】（３）上記実施形態では、空気吸入口３ａ
を甲板４上に設けたが、空気吸入口３ａの位置はこれに
限定されるものではない。他の制約条件によって甲板４
上に設けることができないような場合には、例えば喫水
線ＷＬより上方の船体外板１に空気吸入口を設けるよう
にしても良い。
を甲板４上に設けたが、空気吸入口３ａの位置はこれに
限定されるものではない。他の制約条件によって甲板４
上に設けることができないような場合には、例えば喫水
線ＷＬより上方の船体外板１に空気吸入口を設けるよう
にしても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる摩
擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法によれば、以
下のような効果を奏する。
擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法によれば、以
下のような効果を奏する。
【００３５】（１）請求項１あるいは４記載の発明によ
れば、喫水線下の船首の水取入口から取り入れた水に負
圧状態を作って水上の空気を噴出して船底の水排出口に
排出するので、空気を水中に噴出するための加圧機等の
付加的な動力を必要とすることなく、水中に微小気泡を
発生させることができる。
れば、喫水線下の船首の水取入口から取り入れた水に負
圧状態を作って水上の空気を噴出して船底の水排出口に
排出するので、空気を水中に噴出するための加圧機等の
付加的な動力を必要とすることなく、水中に微小気泡を
発生させることができる。
【００３６】また、水取入口が船首に、水排出口が船底
に設けられているので、摩擦抵抗低減船が航行すること
によって水取入口から無理なく取り入れて水排出口に排
出される。したがって、水の取り入れに係わる抗力の発
生を抑えつつ微小気泡を発生させることができる。
に設けられているので、摩擦抵抗低減船が航行すること
によって水取入口から無理なく取り入れて水排出口に排
出される。したがって、水の取り入れに係わる抗力の発
生を抑えつつ微小気泡を発生させることができる。
【００３７】さらに、水排出口が船底に設けられている
ので、船底を効果的に微小気泡で覆って摩擦抵抗を効果
的に低減することが可能であり、よって摩擦抵抗の低減
による燃料節約の向上を実現することができる。
ので、船底を効果的に微小気泡で覆って摩擦抵抗を効果
的に低減することが可能であり、よって摩擦抵抗の低減
による燃料節約の向上を実現することができる。
【００３８】（２）請求項２記載の発明によれば、船体
外板において、喫水線下の船首に設けられた水取入口と
船底に設けられた水排出口とにかけて傾斜状に設けられ
ると共に、その途中部位に空気排出口が設けられた水送
通路と、水上から前記空気排出口にかけて設けられた空
気送通路と、前記水送通路の内側に突出する状態で前記
空気排出口を覆うように設けられると共に、その突出頂
部近傍に空気噴出口が設けられた気体噴出部材とを備
え、前記空気噴出口の位置は、その静圧が水上の大気圧
に対して負圧状態となるように設定されるので、極めて
簡単な構成で、かつ空気を水中に噴出するための加圧機
等の付加的な動力を必要とすることなく、水中に微小気
泡を発生させることが可能であり、よって摩擦抵抗を効
果的に低減することができる。
外板において、喫水線下の船首に設けられた水取入口と
船底に設けられた水排出口とにかけて傾斜状に設けられ
ると共に、その途中部位に空気排出口が設けられた水送
通路と、水上から前記空気排出口にかけて設けられた空
気送通路と、前記水送通路の内側に突出する状態で前記
空気排出口を覆うように設けられると共に、その突出頂
部近傍に空気噴出口が設けられた気体噴出部材とを備
え、前記空気噴出口の位置は、その静圧が水上の大気圧
に対して負圧状態となるように設定されるので、極めて
簡単な構成で、かつ空気を水中に噴出するための加圧機
等の付加的な動力を必要とすることなく、水中に微小気
泡を発生させることが可能であり、よって摩擦抵抗を効
果的に低減することができる。
【００３９】（３）請求項３あるいは５記載の発明によ
れば、水排出口の船底における位置が船首近傍の船体幅
方向の中央に設定されるので、当該水排出口から微小気
泡が拡散することによって船底のより広い範囲を覆うこ
とが可能であり、よって従来よりもさらに効果的に摩擦
抵抗を低減することができる。
れば、水排出口の船底における位置が船首近傍の船体幅
方向の中央に設定されるので、当該水排出口から微小気
泡が拡散することによって船底のより広い範囲を覆うこ
とが可能であり、よって従来よりもさらに効果的に摩擦
抵抗を低減することができる。
【図１】 本発明の一実施形態に係わる摩擦抵抗低減船
の要部側面図及び一部拡大図である。
の要部側面図及び一部拡大図である。
【図２】 本発明の一実施形態に係わる摩擦抵抗低減船
の底面図である。
の底面図である。
【図３】 本発明の一実施形態に係わる摩擦抵抗低減船
を船首前方から見た平面図である。
を船首前方から見た平面図である。
１……船体外板 １ａ……船首 １ｂ……船底 ２……水導入管（水送通路） ２ａ……水取入口 ２ｂ……水排出口 ２ｃ……空気排出口 ３……空気吸入管（空気送通路） ３ａ……空気吸入口 ４……甲板 ５……噴出部材 ５ａ……空気噴出口 Ａ……空気 Ｂ……マイクロバブル ＢＰ……気泡発生手段 Ｆ……流線 Ｗ……海水（水） ＷＬ……喫水線
Claims (5)
- 【請求項１】 空気（Ａ）を船体外板（１）から水中に
噴出することにより船体外板（１）の表面近傍に微小気
泡（Ｂ）を介在させて船体外板（１）と水（Ｗ）との摩
擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船であって、 喫水線（ＷＬ）下の船首（１ａ）の水取入口（２ａ）か
ら取り入れた水（Ｗ）に負圧状態を作って水上の空気を
噴出して船底（１ｂ）の水排出口（２ｂ）に排出する気
泡発生手段（ＢＰ）を具備することを特徴とする摩擦抵
抗低減船。 - 【請求項２】 空気（Ａ）を船体外板（１）から水中に
噴出することにより船体外板（１）の表面近傍に微小気
泡（Ｂ）を介在させて船体外板（１）と水（Ｗ）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）において、喫水線（ＷＬ）下の船首（１
ａ）に設けられた水取入口（２ａ）と船底（１ｂ）に設
けられた水排出口（２ｂ）とにかけて傾斜状に設けられ
ると共に、その途中部位に空気排出口（２ｃ）が設けら
れた水送通路（２）と、 水上から前記空気排出口（２ｃ）にかけて設けられた空
気送通路（３）と、 前記水送通路（２）の内側に突出する状態で前記空気排
出口（２ｃ）を覆うように設けられると共に、その突出
頂部近傍に空気噴出口（５ａ）が設けられた気体噴出部
材（５）とを備え、 前記空気噴出口（５ａ）の位置は、その静圧が水上の大
気圧に対して負圧状態となるように設定される、 ことを特徴とする摩擦抵抗低減船。 - 【請求項３】 水排出口（２ｂ）の船底（１ｂ）におけ
る位置は、船首（１ａ）近傍の船体幅方向の中央に設定
されることを特徴とする請求項１または２記載の船体の
摩擦抵抗低減船。 - 【請求項４】 空気（Ａ）を船体外板（１）から水中に
噴出することにより船体外板（１）の表面近傍に微小気
泡（Ｂ）を介在させて船体外板（１）と水（Ｗ）との摩
擦抵抗を低減させる方法であって、 喫水線（ＷＬ）下の船首（１ａ）の水取入口（２ａ）か
ら取り入れた水（Ｗ）に負圧状態を作って水上の空気を
噴出して船底（１ｂ）の水排出口（２ｂ）に排出するこ
とを特徴とする船体の摩擦抵抗低減方法。 - 【請求項５】 水排出口（２ｂ）の船底（１ｂ）におけ
る位置を船首（１ａ）近傍の船体幅方向の中央に設定す
ることを特徴とする請求項４記載の船体の摩擦抵抗低減
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28611299A JP2001106171A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28611299A JP2001106171A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001106171A true JP2001106171A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17700098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28611299A Pending JP2001106171A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 摩擦抵抗低減船及び船体の摩擦抵抗低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001106171A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073068A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Phipps Gary G B | Frictionally reduced hull |
| JP4503688B1 (ja) * | 2009-10-05 | 2010-07-14 | 正明 佐藤 | 船舶における摩擦抵抗低減装置 |
| JP2012126163A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Fujita Yasohito | 船体 |
| CN102849195A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 南通中远川崎船舶工程有限公司 | 一种船首导流管装置 |
| CN102951279A (zh) * | 2011-08-17 | 2013-03-06 | 林瑞麟 | 喷水推进装置增加推力的方法 |
| JP2013052719A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Zuei-Ling Lin | 推力増進装置 |
| KR101390827B1 (ko) | 2012-09-12 | 2014-05-08 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박 |
-
1999
- 1999-10-06 JP JP28611299A patent/JP2001106171A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073068A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Phipps Gary G B | Frictionally reduced hull |
| US7000554B2 (en) | 2004-02-02 | 2006-02-21 | Phipps Gary G B | Frictionally reduced hull |
| US7281480B2 (en) | 2004-02-02 | 2007-10-16 | Phipps Gary G B | Frictionally reduced hull |
| JP4503688B1 (ja) * | 2009-10-05 | 2010-07-14 | 正明 佐藤 | 船舶における摩擦抵抗低減装置 |
| WO2011043146A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | Sato Tadaaki | 船舶における摩擦抵抗低減装置 |
| JP2011079381A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Masaaki Sato | 船舶における摩擦抵抗低減装置 |
| JP2012126163A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Fujita Yasohito | 船体 |
| CN102951279A (zh) * | 2011-08-17 | 2013-03-06 | 林瑞麟 | 喷水推进装置增加推力的方法 |
| JP2013052719A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Zuei-Ling Lin | 推力増進装置 |
| KR101390827B1 (ko) | 2012-09-12 | 2014-05-08 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박 |
| CN102849195A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 南通中远川崎船舶工程有限公司 | 一种船首导流管装置 |
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