JP2012066745A - 船舶の摩擦抵抗低減装置及び船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】海洋生物の付着が防止される船舶の摩擦抵抗低減装置及び船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法を提供する。
【解決手段】船舶の摩擦抵抗低減装置２０は、船体１０の没水部分１３に設けられた空気吹き出し口３１〜３３から空気を水中に吹き出す空気吹き出し装置３０と、空気吹き出し口３１〜３３から吹き出された空気を船体１０の船底１３に設けられた空気回収口４１〜４３から船体１０内に回収する空気回収装置４０と、船体１０内から空気回収装置４０内に空気を供給する空気供給源９０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気吹き出しにより船体の摩擦抵抗を低減する船舶の摩擦抵抗低減装置に関し、特に摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止に関する。

船舶の航行中、空気吹き出し装置が船底に設けられた空気吹き出し口から水中に空気を吹き出して船底面を覆う気泡流を形成し、これにより船体摩擦抵抗を低減する技術が知られている。

停泊中は空気の吹き出しを停止するため、空気吹き出し口から空気吹き出し装置内に海水が浸入する。したがって、藻類や貝類（フジツボ、ムラサキ貝等）のような海洋生物が空気吹き出し装置内に付着し、空気吹き出し装置が閉塞してしまうおそれがある。付着した海洋生物を除去するためには多大な労力が必要である。

特許文献１は、コンプレッサから空気吹き出し器に送られる加圧空気に塩素ガスを混入させて空気吹き出し器から吹き出させることで海生生物による空気吹き出し部の閉塞を防止する船舶の摩擦抵抗低減装置を開示している。

特開平１１−３１０１８８号公報

本発明の目的は、海洋生物の付着が防止される船舶の摩擦抵抗低減装置及び船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法に関する。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による船舶の摩擦抵抗低減装置は、船体（１０）の没水部分（１３）に設けられた空気吹き出し口（３１〜３３）から空気を水中に吹き出す空気吹き出し装置（３０）と、前記空気吹き出し口から吹き出された空気を前記船体の船底（１３）に設けられた空気回収口（４１〜４３）から前記船体内に回収する空気回収装置（４０）と、前記船体内から前記空気回収装置内に空気を供給する空気供給源（９０、３４）とを具備する。

上記船舶の摩擦抵抗低減装置は、前記空気回収装置内の水面位置を検出する水面位置センサ（９５）を更に具備する。前記空気供給源は、前記水面位置が所定位置より低い場合に前記空気回収装置内への空気の供給を停止する。

前記空気吹き出し装置は、前記空気吹き出し口に空気を供給する空気供給装置（３４）を備える。前記空気供給源は前記空気供給装置である。

本発明による船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法は、航行中に船体（１０）の没水部分（１３）に設けられた空気吹き出し口（３１〜３３）から空気を水中に吹き出すステップと、前記航行中に前記空気吹き出し口から吹き出された空気を空気回収装置（４０）が前記船体の船底（１３）に設けられた空気回収口（４１〜４３）から前記船体内に回収するステップと、停船中に前記空気回収装置内に空気を供給するステップとを具備する。

前記空気回収装置内に空気を供給する前記ステップは、前記空気回収装置内の水面位置を検出するステップと、前記水面位置が所定位置より低い場合に前記空気回収装置内への空気の供給を停止するステップとを含む。

上記船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法は、停船中に前記空気吹き出し口に空気を供給するステップを更に具備する。

本発明によれば、海洋生物の付着が防止される船舶の摩擦抵抗低減装置及び船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法が提供される。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る船舶の側面図である。 図２は、第１の実施形態に係る船舶の底面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る船舶の側面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係る摩擦抵抗低減装置の一部を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明による船舶の摩擦抵抗低減装置及び船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法を実施するための形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る船舶は、船体１０と、船体１０に設けられた摩擦抵抗低減装置２０を備える。摩擦抵抗低減装置２０は、空気吹き出し装置３０と、空気回収装置４０と、空気吹き出し装置３０と空気回収装置４０とを接続する戻り空気管路６１と、戻り空気管路６１を開閉するバルブ７１と、空気供給源９０を備える。船体１０は、船首１１と、船尾１２と、船底１３と、プロペラ１６と、舵１７を備える。プロペラ１６及び舵１７は船尾１２に設けられている。船体１０の船長方向（前後方向）及び水深方向（上下方向）が、それぞれＸ及びＺで示されている。

空気吹き出し装置３０は、船底１３の船首１１側部分に設けられた空気吹き出し口３１〜３３と、空気供給装置３４と、空気取り込み管路３５と、空気取り込み管路３５を開閉するバルブ３９と、空気吹き出し管路３６とを備える。空気供給装置３４は、コンプレッサ、ブロワ、又はファンを含む。空気供給装置３４は、船体１０の喫水線ＷＬより高い位置に配置される。空気取り込み管路３５は、空気供給装置３４の吸込側に接続されている。空気吹き出し管路３６は、空気吹き出し口３１〜３３を空気供給装置３４の吐出側に接続する。空気吹き出し管路３６は、空気供給装置３４の吐出側に接続された幹管路３７と、幹管路３７と空気吹き出し口３１を接続する枝管路３８Ａと、幹管路３７と空気吹き出し口３２を接続する枝管路３８Ｂと、幹管路３７と空気吹き出し口３３を接続する枝管路３８Ｃを備える。空気吹き出し装置３０は、空気吹き出し口３１〜３３から水中に空気を吹き出して船底１３を覆う気泡流を形成する。

空気回収装置４０は、船底１３の船尾１２側部分に設けられた空気回収口４１〜４３と、空気回収チャンバ５１〜５３と、空気放出管路５５を備える。ここで、空気回収チャンバ５１〜５３は気液分離機能を有する。空気回収チャンバ５１〜５３は、気液分離機能を有する場合、気液分離チャンバ５１〜５３と称されることがある。空気回収口４１〜４３は、空気吹き出し口３１〜３３より船尾１２側且つプロペラ１６より船首１１側に配置されている。空気回収口４１は空気回収チャンバ５１の底板に形成されている。空気回収口４２は空気回収チャンバ５２の底板に形成されている。空気回収口４３は空気回収チャンバ５３の底板に形成されている。空気回収チャンバ５１〜５３の底板は、船底１３の外板と同一面上に配置される。空気放出管路５５は、水深方向Ｚに延びる幹管路５６と、幹管路５６の上端部に設けられた空気放出バルブ５９と、幹管路５６の下端部と空気回収チャンバ５１とを接続する枝管路５７Ａと、幹管路５６の下端部と空気回収チャンバ５２とを接続する枝管路５７Ｂと、幹管路５６の下端部と空気回収チャンバ５３とを接続する枝管路５７Ｃとを備える。空気回収装置４０は、空気吹き出し装置３０が水中に吹き出した空気を空気回収口４１〜４３から船体１０内に回収して大気中に放出する。空気回収装置４０がプロペラ１６より船首１１側で空気を回収するため、気泡がプロペラ１６に巻き込まれることが防止される。

尚、幹管路５６は、幹管路５６全体が水深方向Ｚに延びている場合に限定されず、下端部から上端部に近づくにしたがって位置が高くなっていればよい。

戻り空気管路６１は、空気取り込み管路３５と幹管路５６とを接続する。戻り空気管路６１の一端は、空気取り込み管路３５のバルブ３９と空気供給装置３４の間の部分に接続される。戻り空気管路６１の他端は、空気放出バルブ５９と幹管路５６の下端部の間の部分に接続される。戻り空気管路６１が幹管路５６に接続される部位は、喫水線ＷＬより高い位置に配置される。

空気供給源９０は、コンプレッサ、ブロワ、ファン、又は圧力タンクを含む。空気供給源９０は、喫水線ＷＬより高い位置に配置される。空気供給源９０は、空気供給管路９１を介して幹管路５６に接続されている。空気供給管路９１を開閉するバルブ９２が設けられている。空気供給管路９１が幹管路５６に接続される部位は、空気放出バルブ５９と幹管路５６の下端部の間に配置され、喫水線ＷＬより高い位置に配置される。空気供給源９０は、藻類や貝類（フジツボ、ムラサキ貝等）のような海洋生物が空気回収装置４０内に付着することを防止するために用いられる。

図２を参照して、船体１０の船長方向（前後方向）及び船幅方向（左右方向）が、それぞれＸ及びＹで示されている。船体１０は、左舷１４と、右舷１５とを備える。プロペラ１６は船体１０のセンターラインＣＬ上に配置される。空気吹き出し口３１〜３３は、互いに離れている。空気回収口４１〜４３は、互いに離れている。

空気吹き出し口３１〜３３は、それぞれ複数の空気吹き出し孔によって形成される。空気吹き出し口３１は、船幅方向Ｙに延びる帯形状に形成され、センターラインＣＬをまたぐように設けられる。空気吹き出し口３２は、船幅方向Ｙに延びる帯形状に形成され、空気吹き出し口３１よりも左舷１４側に張り出すようにセンターラインＣＬよりも左舷１４側に設けられる。空気吹き出し口３２は、船幅方向Ｙに延びる帯形状に形成され、空気吹き出し口３１よりも右舷１５側に張り出すようにセンターラインＣＬよりも右舷１５側に設けられる。空気吹き出し口３２及び３３は空気吹き出し口３１よりも船尾１２側に配置される。例えば、空気吹き出し口３２の船長方向Ｘ位置と空気吹き出し口３３の船長方向Ｘ位置とは一致する。

このように空気吹き出し口３１〜３３が構成されるため、空気吹き出し口３１〜３３が船長方向Ｘの同じ位置に配置される場合に比べてサギングやホギングにより生じる縦曲げに対する船体１０の強度が確保される。空気吹き出し口３１〜３３が船幅方向Ｙの広い範囲に分布するため、船底１３の船幅方向Ｙに広い範囲を気泡流で覆うことが可能である。

空気回収口４１〜４３は、それぞれ複数の空気回収孔によって形成される。空気回収口４１は、船幅方向Ｙに延びる帯形状に形成され、センターラインＣＬをまたぐように設けられる。空気回収口４２は、船幅方向Ｙに延びる帯形状に形成され、空気回収口４１よりも左舷１４側に張り出すようにセンターラインＣＬよりも左舷１４側に設けられる。空気回収口４３は、船幅方向Ｙに延びる帯形状に形成され、空気回収口４１よりも右舷１５側に張り出すようにセンターラインＣＬよりも右舷１５側に設けられる。空気回収口４２及び空気回収口４３は空気回収口４１よりも船首１１側に配置される。例えば、空気回収口４２の船長方向Ｘ位置と空気回収口４３の船長方向Ｘ位置とは一致する。

このように空気回収口４１〜４３が構成されるため、空気回収口４１〜４３が船長方向Ｘの同じ位置に配置される場合に比べてサギングやホギングにより生じる縦曲げに対する船体１０の強度が確保される。空気回収口４１〜４３が船幅方向Ｙの広い範囲に分布するため、船底１３の船幅方向Ｙに広い範囲で空気を回収することができる。空気回収口４１が空気回収口４２及び空気回収口４３よりもプロペラ１６の近くに配置されるため、気泡がプロペラ１６に巻き込まれることが確実に防止される。

以下、航行中における摩擦抵抗低減装置２０の動作を詳細に説明する。

ここで、バルブ３９及び空気放出バルブ５９は開状態であり、バルブ７１及びバルブ９２は閉状態である。空気供給装置３４は、空気取り込み管路３５を介して大気から空気を取り込んで加圧し、空気吹き出し管路３６を介して空気吹き出し口３１〜３３に供給する。空気吹き出し口３１〜３３から水中に吹き出された空気によって形成される気泡流によって船底１３が覆われて船体１０の摩擦抵抗が低減される。

空気回収装置４０は、空気吹き出し装置３０が水中に吹き出した空気を空気回収口４１〜４３から船体１０内に回収して大気中に放出する。より具体的には、気泡を含む海水が空気回収口４１〜４３をそれぞれ介して気液分離チャンバ５１〜５３に流入する。気液分離チャンバ５１〜５３は海水から空気を分離する。分離された空気は、空気放出管路５５を介して大気中に放出される。

なお、空気回収装置４０は、回収した空気を大気圧よりも高い圧力状態のまま戻り空気管路６１を介して空気供給装置３４に供給してもよい。この場合、バルブ７１が開状態となり、空気放出バルブ５９及びバルブ３９が閉状態となる。空気吹き出し装置３０が空気回収装置４０から供給された空気を空気吹き出し口３１〜３３から水中に吹き出す場合、大気から取り込んだ空気を吹き出す場合に比べて、空気吹き出しのためのエネルギが削減される。

以下、停船中における摩擦抵抗低減装置２０の動作を詳細に説明する。

ここで、空気放出バルブ５９、及びバルブ７１は閉状態であり、バルブ９２は開状態である。空気供給源９０は、空気供給管路９１を介して空気放出管路５５に空気を供給する。空気供給源９０が船体１０内から船体１０外を経由しないで空気供給装置４０内に空気を供給することで、空気回収装置４０内から空気回収口４１〜４３を介して海水が排出される。したがって、海洋生物が空気回収装置４０内に付着することが防止される。

尚、空気供給装置３４が空気吹き出し口３１〜３３に空気を供給して空気吹き出し装置３０内から海水を排出してもよい。海洋生物が空気吹き出し装置３０内に付着することが防止される。

（第２の実施形態）
図３を参照して、本発明の第２の実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０を説明する。本実施形態にかかる摩擦抵抗低減装置２０は、以下の説明を除いて第１の実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０と同じである。本実施形態においては、空気供給装置３４が空気回収装置４０に空気を供給する空気供給源として機能する。

本実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０は、空気供給源９０のかわりに幹管路５６と空気供給装置３４の吐出側とを接続する空気供給管路６２を備える。空気供給管路６２を開閉するバルブ７２が設けられている。空気供給管路６２が幹管路５６に接続される部位は、空気放出バルブ５９と幹管路５６の下端部の間に配置され、喫水線ＷＬより高い位置に配置される。

航行中において、バルブ７２は閉状態である。その他の点については、航行中における摩擦抵抗低減装置２０の動作は第１の実施形態と同様である。

以下、停船中における摩擦抵抗低減装置２０の動作を詳細に説明する。

ここで、空気放出バルブ５９、及びバルブ７１は閉状態であり、バルブ３９及びバルブ７２は開状態である。空気供給装置３４は、空気供給管路６２を介して空気放出管路５５に空気を供給する。空気供給装置３４が船体１０内から船体１０外を経由しないで空気供給装置４０内に空気を供給することで、空気回収装置４０内から空気回収口４１〜４３を介して海水が排出される。したがって、海洋生物が空気回収装置４０内に付着することが防止される。

尚、空気供給装置３４が空気吹き出し口３１〜３３に空気を供給して空気吹き出し装置３０内から海水を排出してもよい。海洋生物が空気吹き出し装置３０内に付着することが防止される。

本実施形態によれば、空気供給装置３４が空気回収装置４０に空気を供給するため、空気供給装置３４とは別に空気供給源９０を設ける必要がない。これに対し、空気供給源９０が空気回収装置４０に空気を供給する場合、船体１０内をかなりの長さに渡って延びる空気供給管６２が不要である。

（第３の実施形態）
図４を参照して、本発明の第３の実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０を説明する。本実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０は、以下の説明を除いて第１の実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０と同じである。

摩擦抵抗低減装置２０は、空気回収装置４０内の水面位置を検出する水面位置センサ９５を備える。空気供給源９０は、空気回収装置４０内の水面位置が所定位置より低い場合に空気回収装置４０内への空気の供給を停止する。これにより、海洋生物の付着防止のためのエネルギが削減される。

水面位置センサ９５を第２の実施形態に係る摩擦抵抗低減装置２０に適用してもよい。この場合、空気供給装置３４は、空気回収装置４０内の水面位置が所定位置より低い場合に空気回収装置４０内への空気の供給を停止する。これにより、海洋生物の付着防止のためのエネルギが削減される。尚、空気回収装置４０内への空気の供給を停止するが空気吹き出し口３１〜３３への空気の供給を継続する場合、空気供給装置３４の運転を継続したままバルブ７２を閉じる。

更に、空気吹き出し装置３０内の水面位置を検出する水面位置センサ（不図示）が設けられてもよい。空気供給装置３４は、空気吹き出し装置３０内の水面位置が所定位置より低い場合に空気吹き出し口３１〜３３への空気の供給を停止する。空気供給装置３４が空気回収装置４０内に空気を供給する場合であって、空気吹き出し口３１〜３３への空気の供給を停止するが空気回収装置４０内への空気の供給を継続する場合、空気供給装置３４の運転を継続したまま枝管路３８Ａ〜３８Ｃにそれぞれ設けられたバルブ（不図示）を閉じる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態に様々な変更を加えることが可能であり、上記実施形態どうしの任意の組合せが可能である。

例えば、空気吹き出し装置３０が船首１０の船側部分に設けられた空気吹き出し口から空気を水中に吹き出し、船首１０近傍の流線に沿わせて空気を船底１３に回り込ませてもよい。このように、空気吹き出し装置３０は船体１０の没水部分としての船首１０の船側部分や船底１３に設けられた空気吹き出し口から水中に空気を吹き出せばよい。

空気吹き出し口及び空気回収口の数及び配置は上記の例に限定されない。また、一つの気液分離チャンバが複数の空気回収口から回収された空気を海水から分離するように空気回収装置４０を構成してもよい。

１０…船体
１１…船首
１２…船尾
１３…船底
１４…左舷
１５…右舷
１６…プロペラ
１７…舵
２０…摩擦抵抗低減装置
３０…空気吹き出し装置
３１〜３３…空気吹き出し口
３４…空気供給装置
３５…空気取り込み管路
３６…空気吹き出し管路
３７…幹管路
３８Ａ〜３８Ｃ…枝管路
３９…バルブ
４０…空気回収装置
４１〜４３…空気回収口
５１〜５３…空気回収チャンバ
５５…空気放出管路
５６…幹管路
５７Ａ〜５７Ｃ…枝管路
５９…空気放出バルブ
６１…戻り空気管路
６２…空気供給管路
７１、７２…バルブ
９０…空気供給源
９１…空気供給管路
９２…バルブ
９５…水面位置センサ
Ｘ…船長方向（前後方向）
Ｙ…船幅方向（左右方向）
Ｚ…水深方向（上下方向）
ＷＬ…喫水線
ＣＬ…センターライン

Claims (6)

1. 船体の没水部分に設けられた空気吹き出し口から空気を水中に吹き出す空気吹き出し装置と、
   前記空気吹き出し口から吹き出された空気を前記船体の船底に設けられた空気回収口から前記船体内に回収する空気回収装置と、
   前記船体内から前記空気回収装置内に空気を供給する空気供給源と
   を具備する
   船舶の摩擦抵抗低減装置。
2. 前記空気回収装置内の水面位置を検出する水面位置センサを更に具備し、
   前記空気供給源は、前記水面位置が所定位置より低い場合に前記空気回収装置内への空気の供給を停止する
   請求項１の船舶の摩擦抵抗低減装置。
3. 前記空気吹き出し装置は、前記空気吹き出し口に空気を供給する空気供給装置を備え、
   前記空気供給源は前記空気供給装置である
   請求項１又は２の船舶の摩擦抵抗低減装置。
4. 航行中に船体の没水部分に設けられた空気吹き出し口から空気を水中に吹き出すステップと、
   前記航行中に前記空気吹き出し口から吹き出された空気を空気回収装置が前記船体の船底に設けられた空気回収口から前記船体内に回収するステップと、
   停船中に前記空気回収装置内に空気を供給するステップと
   を具備する
   船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法。
5. 前記空気回収装置内に空気を供給する前記ステップは、
   前記空気回収装置内の水面位置を検出するステップと、
   前記水面位置が所定位置より低い場合に前記空気回収装置内への空気の供給を停止するステップと
   を含む
   請求項４の船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法。
6. 停船中に前記空気吹き出し口に空気を供給するステップを更に具備する
   請求項４又は５の船舶摩擦抵抗低減装置の海洋生物付着防止方法。

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