JP2010269643A - 気泡潤滑船 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡を船底に供給する空気圧縮機の燃費を抑制でき且つ気泡のプロペラへの干渉を抑制できる気泡潤滑船を提供する。
【解決手段】船長方向中央部に平底を有する船体と、前記平底の両側部に配設されたキール板２と、船首部船底に形成された気泡吐出口３と、前記平底の船尾側端部に形成された気泡回収口４と、気泡回収口と気泡吐出口との間で延在する空気通路５と、空気通路の途上に配設され空気通路内の空気を加圧する第１空気加圧手段６と、空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位に加圧空気を供給する第２空気加圧手段８とを備えている。空気通路の第１空気加圧手段から気泡吐出口に至る部位内の空気圧Ｐ１と、空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位内の空気圧Ｐ２と、気泡吐出口での喫水水頭Ｐ３と、気泡回収口での喫水水頭Ｐ４と、大気圧Ｐａとの間の関係が、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐａ且つＰ４＞Ｐ２に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、気泡潤滑船に関するものである。

特許文献１等で提案されているように、微細気泡であるマイクロバブルを船底に沿って流すことにより、摩擦抵抗を低減させることができる。

特開２００３−１７５８８４号公報

特許文献１等で提案された従来の気泡潤滑船においては、船底に沿って流した気泡をそのまま後流に乗せて廃棄しているので、気泡を船底に供給する空気加圧手段の燃費と廃棄される気泡の干渉によるプロペラ効率の低下とによって、摩擦抵抗低減による燃費低減効果が減少するおそれがあった。
本発明は、気泡を船底に供給する空気加圧手段の燃費を抑制でき且つ気泡のプロペラへの干渉を抑制できる気泡潤滑船を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、船長方向中央部に平底を有する船体と、前記平底の両側部に配設されたキール板と、船首部船底に形成された気泡吐出口と、前記平底の船尾側端部に形成された気泡回収口と、気泡回収口と気泡吐出口との間で延在する空気通路と、空気通路の途上に配設され空気通路内の空気を加圧する第１空気加圧手段と、空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位に加圧空気を供給する第２空気加圧手段とを備え、空気通路の第１空気加圧手段から気泡吐出口に至る部位内の空気圧Ｐ１と、空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位内の空気圧Ｐ２と、気泡吐出口での喫水水頭Ｐ３と、気泡回収口での喫水水頭Ｐ４と、大気圧Ｐａとの間の関係が、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐａ且つＰ４＞Ｐ２に設定されていることを特徴とする気泡潤滑船を提供する。

空気通路の第１空気加圧手段から気泡吐出口に至る部位内の空気圧Ｐ１は気泡吐出口での喫水水頭Ｐ３よりも高いので、空気通路の第１空気加圧手段から気泡吐出口に至る部位内の加圧空気が気泡となって流水中に分散放出される。
船首部船底に放出された気泡は船長方向中央部の平底に到達し、平底に接しつつ船尾方向へ流れる。平底の両側部に配設したキール板により、平底から船側外への気泡の流出が阻止される。船底に沿って気泡が流れることにより、摩擦抵抗が低減する。気泡は平底の船尾側端部に配設された気泡回収口に到達する。
空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位内の空気圧Ｐ２は気泡回収口での喫水水頭Ｐ４よりも低いので、気泡回収口上方の空気通路内に自由水面が形成される。気泡回収口に到達した気泡は上方にある空気通路内の自由水面へ向けて上昇し、当該水面で弾けて空気通路に戻る。
気泡吐出口から吐出した気泡の流量Ｑ１と気泡回収口から回収された気泡の流量Ｑ２との差、即ち流量（Ｑ１−Ｑ２）の圧力Ｐ２の空気が、第２空気加圧手段によって空気通路の気泡回収口と第１空気加圧手段との間で延在する部位に供給される。

気泡吐出口から船首部船底に吐出した気泡を、キール板によって両側部を塞いだ平底に集め、当該平底の船尾側端部に配設した気泡回収口を介して空気通路内へ導くことにより、確実に気泡を回収することができる。気泡吐出口から吐出した空気が気泡回収口に戻ることにより、空気通路内に気泡回収口側の自由水面から気泡吐出口側の自由水面へ向かう空気流が形成される。本発明に係る気泡潤滑船においては、空気通路内の気泡回収口から気泡吐出口に至る空気流と、気泡吐出口から気泡回収口に至る船底に沿った気泡流とによって、空気循環経路が形成されることにより、後流に乗せて廃棄される気泡の量が大幅に減少する。第２空気加圧手段は後流に乗せて廃棄される少量の気泡に相当する量の加圧空気を空気通路に供給すれば良いので、第２空気加圧手段の燃費は、大量の空気を気泡吐出口に供給する必要があった従来の気泡潤滑船の空気加圧手段の燃費に比べて大幅に抑制される。Ｐ１とＰ２の差圧は小で良いので、第１空気加圧手段の燃費は少ない。従って、第１空気加圧手段の燃費と第２空気加圧手段の燃費の和は、従来の気泡潤滑船の空気加圧手段の燃費に比べて大幅に低減する。後流に乗せて廃棄される気泡の量が大幅に減少するので、気泡の干渉によるプロペラ効率の低下が従来の気泡潤滑船に比べて大幅に抑制される。

本発明の好ましい態様においては、空気通路の気泡回収口と第１空気加圧手段との間で延在する部位の途上に膨出部が形成されている。
大きな容積を有する膨出部に加圧空気を貯留することにより、潮流や船体運動等の外乱による気泡回収率の変動による空気通路の気泡回収口と第１空気加圧手段との間で延在する部位の内圧の変動を抑制し、ひいては空気通路の第１空気加圧手段と気泡吐出口との間で延在する部位の内圧の変動を抑制して、安定した気泡の吐出を維持することができる。

本発明の好ましい態様においては、第２空気加圧手段は膨出部に加圧空気を供給する。
膨出部の表面積は広いので、第２空気加圧手段との接続部の配置自由度が大きく、接続作業も容易である。

本発明により、気泡を船底に供給する空気加圧手段の燃費を抑制でき且つ気泡のプロペラへの干渉を抑制できる気泡潤滑船が提供される。

本発明の実施例に係る気泡潤滑船の構成図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ矢視図である。

本発明の実施例に係る気泡潤滑船を説明する。
図１に示す気泡潤滑船１は、３ステーション近傍位置αから８ステーション近傍位置βに至る船長方向中央部が略全長に亙って船体平行部となっており、当該部は幅広の平坦な船底を有している。
船体平行部の平底両側部にはキール板２が鉛直下向きに取り付けられている。
８ステーション近傍位置βよりも僅かに前方の船首部船底に船幅方向に広幅の気泡吐出口３が形成されている。３ステーション近傍位置αの平底に、当該平底の略全幅に亙って船幅方向に延在する広幅の気泡回収口４が形成されている。気泡回収口４から上方へ延びて上甲板を貫通し、次いで前方へ延び、次いで上甲板を貫通して下方へ延びて気泡吐出口３に達する空気通路５が配設されている。空気通路５の気泡回収口側の端部は気泡回収口４へ向けて末広がりに広がっており、空気通路５の気泡吐出口側の端部は気泡吐出口３へ向けて末広がり状に広がっている。
空気通路５の上甲板上で延在する部位の前端部に第１空気圧縮機６が配設されている。第１空気圧縮機６は後方即ち気泡回収口４側の空気通路５内の空気を吸引して加圧し、前方即ち気泡吐出口側の空気通路５へ吐出する。
空気通路５の第１空気圧縮機６よりも後方の部位に、空気通路５の膨出部を形成する加圧タンク７が配設されている。加圧タンク７に加圧空気を供給する第２空気圧縮機８が配設されている。
空気圧縮機６、８として遠心圧縮機、軸流圧縮機等種々の作動形態の圧縮機が使用可能である。

気泡潤滑船１の航海中、第１空気圧縮機６と第２空気圧縮機８とが作動し、空気通路５の第１空気圧縮機６から気泡吐出口３に至る部位内の空気圧がＰ１に、空気通路５の気泡回収口４から加圧タンク７を経て第１空気圧縮機６に至る部位内の空気圧がＰ２に、それぞれ維持される。
Ｐ１、Ｐ２と、気泡吐出口３での喫水水頭Ｐ３と、気泡回収口４での喫水水頭Ｐ４と、大気圧Ｐａとの間の関係が、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐａ且つＰ４＞Ｐ２となるように、第１空気圧縮機６、第２空気圧縮機８の作動が制御される。

空気通路５の第１空気圧縮機６から気泡吐出口３に至る部位内の空気圧Ｐ１は気泡吐出口３での喫水水頭Ｐ３よりも大なので、空気通路５の第１空気圧縮機６から気泡吐出口３に至る部位内の加圧空気が気泡となって流水中に分散放出される。
船首部船底に放出された気泡は船長方向中央部の平底に到達し、平底に接しつつ船尾方向へ流れる。平底の両側部に配設したキール板２により、平底から船側外への気泡の流出が阻止される。船底に沿って気泡が流れることにより、摩擦抵抗が低減する。気泡は平底の船尾側端部に配設された気泡回収口４に到達する。
空気通路５の気泡回収口４から加圧タンク７を経て第１空気圧縮機６に至る部位内の空気圧Ｐ２は気泡回収口４での喫水水頭Ｐ４よりも小なので、気泡回収口４上方の空気通路５内に自由水面が形成される。気泡回収口４に到達した気泡は上方にある空気通路５内の自由水面へ向けて上昇し、当該水面で弾けて空気通路５に戻る。
気泡吐出口３から吐出した気泡の流量Ｑ１と気泡回収口４から回収された気泡の流量Ｑ２との差、即ち流量（Ｑ１−Ｑ２）の圧力Ｐ２の空気が、第２空気圧縮機８によって加圧タンク７に供給される。

気泡吐出口３から船首部船底に吐出した気泡を、キール板２によって両側部を塞いだ平底に集め、当該平底の船尾側端部に配設した気泡回収口４を介して空気通路５内へ導くことにより、確実に気泡を回収することができる。気泡回収口４は平底の略全幅に亙って船幅方向に延在するので、平底に集めた気泡を略全量回収することができる。
気泡吐出口３から吐出した気泡が気泡回収口４から回収されることにより、図１（ａ）に白抜矢印で示すように、空気通路５内に気泡回収口４側の自由水面から気泡吐出口３側の自由水面へ向かう空気流が形成される。気泡潤滑船１においては、図１（ａ）に白抜矢印で示す空気通路５内の気泡回収口４から気泡吐出口３に至る空気流と、図１（ａ）に二重白抜矢印で示す気泡吐出口３から気泡回収口４に至る船底に沿った気泡流とによって、空気循環経路が形成されることにより、後流に乗せて廃棄される気泡の量が大幅に減少する。第２空気圧縮機８は、後流に乗せて廃棄される少量の気泡に相当する量の加圧空気を加圧タンク７に供給すれば良いので、大量の空気を気泡吐出口３に供給する必要があった従来の気泡潤滑船が備える空気加圧手段に比べて第２空気圧縮機８の燃費が大幅に抑制される。Ｐ１とＰ２の差圧は小で良いので、第１空気圧縮機６の燃費は少ない。従って、第１空気圧縮機６の燃費と第２空気圧縮機８の燃費の和は、従来の気泡潤滑船が備える空気加圧手段の燃費に比べて大幅に低減する。
後流に乗せて廃棄される気泡の量が大幅に減少するので、気泡の干渉によるプロペラ効率の低下が従来の気泡潤滑船に比べて大幅に抑制される。

大きな容積を有する圧力タンク７内に加圧空気を貯留するので、潮流や船体運動等の外乱により気泡回収率が若干変動しても、空気通路５の気泡回収口４から圧力タンク７を経て第１空気圧縮機６に至る部位内の空気圧は殆ど変動せず、空気通路５の第１空気圧縮６から気泡吐出口３に至る部位内の空気圧も殆ど変動しない。この結果、安定した気泡の吐出が維持される。

膨出部である圧力タンク７の表面積は広いので、第２空気圧縮機８との接続部の配置自由度が大きく、接続作業も容易である。

本発明は、船長方向中央部に平底を有する種々の船舶に広く使用可能である。

１ 気泡潤滑船
２ キール板
３ 気泡吐出口
４ 気泡回収口
５ 空気通路
６ 第１空気圧縮機
７ 加圧タンク
８ 第２空気圧縮機

Claims (3)

1. 船長方向中央部に平底を有する船体と、前記平底の両側部に配設されたキール板と、船首部船底に形成された気泡吐出口と、前記平底の船尾側端部に形成された気泡回収口と、気泡回収口と気泡吐出口との間で延在する空気通路と、空気通路の途上に配設され空気通路内の空気を加圧する第１空気加圧手段と、空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位に加圧空気を供給する第２空気加圧手段とを備え、空気通路の第１空気加圧手段から気泡吐出口に至る部位内の空気圧Ｐ１と、空気通路の気泡回収口から第１空気加圧手段に至る部位内の空気圧Ｐ２と、気泡吐出口での喫水水頭Ｐ３と、気泡回収口での喫水水頭Ｐ４と、大気圧Ｐａとの間の関係が、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐａ且つＰ４＞Ｐ２に設定されていることを特徴とする気泡潤滑船。
2. 空気通路の気泡回収口と第１空気加圧手段との間で延在する部位の途上に膨出部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の気泡潤滑船。
3. 第２空気加圧手段は膨出部に加圧空気を供給することを特徴とする請求項２に記載の気泡潤滑船。

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