JP2014019251A - 空気巻き込み防止装置及び摩擦抵抗低減船 - Google Patents

Abstract

【課題】船体構造に与える影響が少なく、水中に吹き出された空気のプロペラへの巻き込みを抑制することができる、空気巻き込み防止装置及び摩擦抵抗低減船を提供する。
【解決手段】船底１１の両舷側に回動可能に配置された一対の可動フィン４１と、可動フィン４１を船底１１に垂直な回動軸Ｌの周りに回動させる駆動モータ４２と、駆動モータ４２により可動フィン４１の回動角度を調整する制御部４３と、を有し、可動フィン４１は、船底１１から離隔する方向に突出した第一フィン部４１ａと、船底１１に沿う方向に延設された第二フィン部４１ｂと、を有し、制御部４３は、船体の揺動低減時に第一フィン部４１ａに生じる揚力が船体の揺動を抑制するように可動フィン４１を回動させ、船体の摩擦抵抗低減時に第二フィン部４１ｂがプロペラ３の前方を塞ぐように可動フィン４１を回動させるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気巻き込み防止装置及び摩擦抵抗低減船に関し、特に、船体の摩擦抵抗を低減するために水中に吹き出された空気のプロペラへの巻き込みを抑制する空気巻き込み防止装置及び該空気巻き込み防止装置を備えた摩擦抵抗低減船に関する。

従来から、水中に空気を吹き出すことにより船体の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船が種々提案されている。一般に、摩擦抵抗低減船においては、船底から空気を水中に吹き出し、船底に沿って空気を流すことによって船底に空気層を形成し、船体の摩擦抵抗を低減するように構成されている。しかしながら、船尾部には船体に推進力を与えるプロペラが配置されており、かかるプロペラに空気が巻き込まれると、プロペラが空回りしてしまい推進効率を低下させてしまうこととなる。そこで、船体の摩擦抵抗を低減するために水中に吹き出された空気のプロペラへの巻き込みを抑制するために、既にいくつかの方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

例えば、特許文献１に記載された摩擦抵抗低減船は、船底に開口したチャンバー群と、プロペラの前方に位置する第一チャンバーの後端に船尾部に向かって左右方向に広がるＶ字形状に形成された空気排除板と、を有している。

また、特許文献２に記載された摩擦抵抗低減船は、気体噴出口の後方の船尾部側の船底にプロペラへの気泡の巻き込みを防止する巻き込み防止構造を有し、巻き込み防止構造としては、気泡を分離できる曲面を有した隆起部、船体の平面中心線を中心として左右に広がるＶ字型のマウンド、プロペラ近傍に設けた気泡防護体、プロペラの前方に配置された気泡を吸い込む気泡吸込み手段等が開示されている。

特開２０１１−１３６６０９号公報 特開２００９−２４８８３１号公報

特許文献１に記載された摩擦抵抗低減船では、船底を凹ませたチャンバーを有することから船体構造が複雑になってしまう、チャンバーから船底に吹き出た空気が水流の関係で再びプロペラに向かって流れてしまうおそれがある等の問題がある。

特許文献２に記載された摩擦抵抗低減船では、船底に隆起部やマウンドを形成する場合には船底を構成する鋼板を所望の形状に加工しなければならず船体構造が複雑になってしまう、気泡防護体を設置した場合には多孔板形状を有する気泡防護体が常設されることから少なからず水流に対して抵抗を形成し推進効率を低下させる要因となってしまう、気泡吸い込み手段を配置した場合には限られた船体空間内に気液分離装置やブロワを追加しなければならず船体構造が複雑になってしまう、という問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、船体構造に与える影響が少なく、水中に吹き出された空気のプロペラへの巻き込みを抑制することができる、空気巻き込み防止装置及び摩擦抵抗低減船を提供することを目的とする。

本発明によれば、船底から水中に空気を吹き出すことにより船体の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船のプロペラの前方に配置される空気巻き込み防止装置において、前記船底の両舷側に回動可能に配置された一対の可動フィンと、該可動フィンを前記船底の表面上で回動させる駆動モータと、該駆動モータにより前記可動フィンの回動角度を調整する制御部と、を有し、前記可動フィンは、前記船底から離隔する方向に突出した第一フィン部と、前記船底に沿う方向に延設された第二フィン部と、を有し、前記制御部は、前記船体の揺動低減時に前記第一フィン部に生じる揚力が前記船体の揺動を抑制するように前記可動フィンを回動させ、前記船体の摩擦抵抗低減時に前記第二フィン部が前記プロペラの前方を塞ぐように前記可動フィンを回動させるように構成されている、ことを特徴とする空気巻き込み防止装置が提供される。

また、本発明によれば、船底から水中に空気を吹き出すことにより船体の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船において、船首部側に配置され水中に空気を吹き出す空気吹き出し口と、船尾部側に配置され船体に推進力を付与するプロペラと、前記空気吹き出し口と前記プロペラとの間に配置された空気巻き込み防止装置と、を有し、前記空気巻き込み防止装置は、前記船底の両舷側に回動可能に配置された一対の可動フィンと、該可動フィンを前記船底の表面上で回動させる駆動モータと、該駆動モータにより前記可動フィンの回動角度を調整する制御部と、を有し、前記可動フィンは、前記船底から離隔する方向に突出した第一フィン部と、前記船底に沿う方向に延設された第二フィン部と、を有し、前記制御部は、前記船体の揺動低減時に前記第一フィン部に生じる揚力が前記船体の揺動を抑制するように前記可動フィンを回動させ、前記船体の摩擦抵抗低減時に前記第二フィン部が前記プロペラの前方を塞ぐように前記可動フィンを回動させるように構成されている、ことを特徴とする摩擦抵抗低減船が提供される。

上述した空気巻き込み防止装置及び摩擦抵抗低減船において、前記空気巻き込み防止装置は、前記可動フィンの前方に配置され、前記船底を流れる空気流量を検出する空気流量センサを有し、前記制御部は、前記空気流量が閾値を超えた場合に前記可動フィンを回動させて前記プロペラの前方を塞ぐように構成されていてもよい。

また、前記空気巻き込み防止装置は、前記船体の横揺れを検出する横揺れセンサを有し、前記制御部は、前記横揺れが閾値を超えた場合に前記可動フィンを回動させて前記船体の揺動を抑制するように構成されていてもよい。

さらに、前記制御部は、前記空気流量及び前記横揺れが前記閾値を超えない場合に、前記可動フィンを回動させて前記第二フィン部を水流に沿った方向に配置するように構成されていてもよい。

また、上述した摩擦抵抗低減船において、前記制御部は、前記船体の揺動低減時に空気の吹き出しを停止させるように構成されていてもよい。

上述した本発明に係る空気巻き込み防止装置及び摩擦抵抗低減船によれば、船底に回動可能な可動フィンを配置したことにより、船底を凹ませたり隆起させたりする必要がなく、空気巻き込み防止装置を船体に設置する際に船体構造に与える影響を少なくすることができる。特に、可動フィンの第一フィン部は従来から船舶に使用されているフィンスタビライザーに相当する部分であり、従来の船体構造の延長線上で摩擦抵抗低減船を設計及び建造することができる。

また、第二フィン部を有する可動フィンを回動可能に構成したことにより、摩擦抵抗低減時に第二フィン部によってプロペラの前方を塞ぐことができ、水中に吹き出された空気のプロペラへの巻き込みを抑制することができ、推進効率の低下を抑制することができる。さらに、空気の吹き出しをしていない場合や船体の横揺れが激しい場合のように、プロペラに空気が巻き込まれる可能性が低い場合には、可動フィンを回動させてプロペラの前方を塞ぐ位置から第二フィン部を退避させることができ、推進効率の低下を抑制することもできる。

本発明の第一実施形態に係る摩擦抵抗低減船を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は巻込防止モードにおける底面図、である。 図１に示した可動フィンを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は変形例の側面図、である。 図１に示した空気巻き込み防止装置の処理フローを示すフローチャートである。 空気流量分布と可動フィンの回転量との関係を示す図であり、（ａ）は第一例、（ｂ）は第二例、を示している。 本発明の他の実施形態に係る摩擦抵抗低減船を示す底面図であり、（ａ）は第二実施形態における通常運転モード、（ｂ）は第二実施形態における巻込防止モード、（ｃ）は第三実施形態における通常運転モード、（ｄ）は第三実施形態における巻込防止モード、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る摩擦抵抗低減船を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は巻込防止モードにおける底面図、である。図２は、図１に示した可動フィンを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は変形例の側面図、である。

本発明の第一実施形態に係る摩擦抵抗低減船１は、図１及び図２に示したように、船底１１から水中に空気を吹き出すことにより船体の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船であって、船首部１２側に配置され水中に空気を吹き出す空気吹き出し口２と、船尾部１３側に配置され船体に推進力を付与するプロペラ３と、空気吹き出し口２とプロペラ３との間に配置された空気巻き込み防止装置４と、を有し、空気巻き込み防止装置４は、船底１１の両舷側に回動可能に配置された一対の可動フィン４１と、可動フィン４１を船底１１の表面上で回動させる駆動モータ４２と、駆動モータ４２により可動フィン４１の回動角度を調整する制御部４３と、を有し、可動フィン４１は、船底１１から離隔する方向に突出した第一フィン部４１ａと、船底１１に沿う方向に延設された第二フィン部４１ｂと、を有し、制御部４３は、船体の揺動低減時に第一フィン部４１ａに生じる揚力が船体の揺動を抑制するように可動フィン４１を回動させ、船体の摩擦抵抗低減時に第二フィン部４１ｂがプロペラ３の前方を塞ぐように可動フィン４１を回動させるように構成されている。

前記摩擦抵抗低減船１は、例えば、フェリー等の比較的船速の速い船舶であって、船底１１の船尾部１３側の部分に傾斜した平面を構成する傾斜面１１ａ（巨視的に平面と同一視できる曲面を含む）を有している。また、船底１１は、ボトムタンジェンシーラインＢＬによって囲まれた水平な平面を構成する平底面１１ｂを有している。なお、ボトムタンジェンシーラインＢＬの形状は、船種、船型、排水量等の条件によって適宜変更されるものである。

前記空気吹き出し口２は、船底１１に形成された開口部であり、例えば、図１（ｂ）に示したように、平底面１１ｂの船首部１２寄りの部分に、船幅方向に複数配置されている。空気吹き出し口２には空気供給ライン２１を介してブロワ２２が接続されている。ブロワ２２は、制御部４３と電気的に接続されており、制御部４３からの指令に基づいて作動される。ブロワ２２を作動させると、ブロワ２２は空気を吸い込み、空気供給ライン２１に空気を送り込む。空気供給ライン２１に供給された空気は、最終的に空気吹き出し口２から水中に吹き出される。空気吹き出し口２は、空気を気泡として吹き出すことができるように多孔板や分岐管を有していてもよい。

また、図示しないが、空気供給ライン２１には、一時的に空気を貯蔵して、圧力を均一化したり、各空気吹き出し口２に均等に空気を分散させたりするためのバッファタンクを配置するようにしてもよい。なお、空気吹き出し口２の構成は上述したものに限定されず、従来から摩擦抵抗低減船において使用されているものを適宜選択して使用することができる。

前記プロペラ３は、いわゆるスクリュープロペラであり、二重反転プロペラや可変ピッチプロペラであってもよい。プロペラ３は、例えば、プロペラシャフトを介して船体に搭載されたディーゼルエンジン（図示せず）に接続されており、回転駆動される。プロペラシャフトは、船底１１に形成されたプロペラシャフト挿通部１１ｃ内に回転可能に支持されている。図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、プロペラシャフト挿通部１１ｃは、傾斜面１１ａから隆起した形状に形成されており、プロペラシャフトを船長方向に水平に支持できるように構成されている。

前記空気巻き込み防止装置４は、プロペラ３の前方に配置され、空気吹き出し口２から水中に吹き出された空気がプロペラ３に巻き込まれないようにする整流手段である。一般に、空気吹き出し口２から水中に吹き出された空気（気泡）は、船底１１に沿って流れる水流によって、平底面１１ｂ及び傾斜面１１ａを経由して船尾部１３方向に抜けることとなる。船尾部１３には、プロペラ３が配置されており、このプロペラ３に空気が巻き込まれると、プロペラ３が空回りしてしまい推進効率を低下させてしまうこととなる。

そこで、本実施形態では、空気巻き込み防止装置４により、例えば、図１（ｃ）に示したように可動フィン４１を回動させて、一対の第二フィン部４１ｂを船体中心部で合掌させ、プロペラ３の前方で「く」の字状の堰を形成することにより、空気吹き出し口２から船尾部１３方向に流れる空気を左舷方向及び右舷方向に方向転換させるようにしている。

ここで、可動フィン４１の構成について説明する。図２に示した可動フィン４１は、右舷側に配置される可動フィン４１を示したものである。図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、可動フィン４１は、一方向に延びた平板状の第二フィン部４１ｂと、第二フィン部４１ｂの下面から略垂直方向に延びた翼形状の第一フィン部４１ａと、第二フィン部４１ｂの上面に接続された回動シャフト４１ｃと、を有する。かかる可動フィン４１は、第二フィン部４１ｂが、船底１１の傾斜面１１ａに沿うように斜めに配置される。

第一フィン部４１ａは、いわゆるフィンスタビライザーに相当する部分である。フィンスタビライザーは、船底１１の両舷から斜め下方に向かって鰭のように張り出した小翼であり、翼部に作用する揚力によって船体の横揺れを軽減する装置である。また、フィンスタビライザーは、船体の揺動（横揺れ）に応じて翼部の角度を変化させることによって、生じる揚力を調整することができ、効果的に横揺れを減衰させることができる。第一フィン部４１ａは、かかるフィンスタビライザーの翼部を構成し、回動シャフト４１ｃ及び駆動モータ４２は、翼部（第一フィン部４１ａ）の角度を変化させる駆動手段を構成する。したがって、第一フィン部４１ａは、従来のフィンスタビライザーの翼部と同じ設計思想によって製作することができ、図示した形状に限定されるものではない。

第二フィン部４１ｂは、水中に吹き出された空気をプロペラ３の前方から排除して左舷方向及び右舷方向に受け流す部分であることから、少なくとも、空気吹き出し口２から吹き出された空気によって形成される空気層の厚さ以上の高さを有することが好ましい。また、第二フィン部４１ｂの長さは、可動フィン４１が配置される位置、プロペラ３やプロペラシャフト挿通部１１ｃとの相対的な位置関係等の条件によって設定される。また、第二フィン部４１ｂの船首部１２側の先端部は、水流に対する抵抗を小さくするために曲面状に形成されていてもよいし、肉厚を徐々に薄くした尖突状に形成されていてもよい。

また、第二フィン部４１ｂは、図２（ｃ）に示したように、回動軸Ｌに対して予め傾斜した状態で回動シャフト４１ｃに接続されていてもよい。かかる構成によれば、回動シャフト４１ｃ及び第一フィン部４１ａを鉛直方向に維持したまま、第二フィン部４１ｂの傾斜角度を変更するだけで、容易に船底１１の傾斜面１１ａに沿って配置することができる。

回動シャフト４１ｃは、駆動モータ４２に接続されており、回動軸Ｌを形成する。回動シャフト４１ｃは、船体の揺動低減時に第一フィン部４１ａの角度を変化させる駆動手段であることから、第一フィン部４１ａに生じる揚力を調整しやすくするために、第一フィン部４１ａが形成された範囲内の第二フィン部４１ｂの上面に接続される。

また、回動シャフト４１ｃは、第二フィン部４１ｂを回動軸Ｌの周りに回動させる駆動手段でもある。第二フィン部４１ｂは、船底１１の長手方向に延びた構成部品であることから、回動シャフト４１ｃの取り付け位置によって、回動軸Ｌよりも船首部１２側の部分と回動軸Ｌよりも船尾部１３側の部分との回動範囲が異なる。

例えば、回動シャフト４１ｃを船首部１２側に配置した場合には、一対の第二フィン部４１ｂを合掌させるための回動角度αが大きくなってしまい、第二フィン部４１ｂの船尾部１３側の部分が左右に大きく振れてしまうことから、プロペラ３と干渉したり、船体から左右方向にはみ出したりしてしまう可能性がある。そこで、回動シャフト４１ｃは、第二フィン部４１ｂの船尾部１３側に配置されることが好ましい。したがって、第一フィン部４１ａも第二フィン部４１ｂの船尾部１３側に配置されることとなる。

図２（ｂ）に示したように可動フィン４１は、船体中心側に回動される回動角度αと右舷側に回動される回動角度βとの範囲内で回動される。例えば、回動角度αは０〜４５°の範囲に設定され、回動角度βは０〜３０°の範囲に設定される。かかる回動角度α，βは、可動フィン４１が配置される位置、プロペラ３との相対的な位置関係等の条件によって設定される。

駆動モータ４２は、船体の揺動低減時や摩擦抵抗低減時に可動フィン４１を回動させる駆動手段である。駆動モータ４２は、例えば、電動モータにより構成される。図１（ａ）に示したように、駆動モータ４２は、制御部４３と電気的に接続されており、制御部４３からの指令に基づいて駆動される。

制御部４３は、主として、空気巻き込み防止装置４を制御するコンピュータである。制御部４３は、例えば、操舵室等に配置される。船底１１の平底面１１ｂには、図１（ｂ）に示したように、空気吹き出し口２と可動フィン４１との間に空気流量センサ４４が配置されており、制御部４３と電気的に接続されている。制御部４３は、空気流量センサ４４から計測値を受信し、その計測値が所定の閾値εを超えている場合に、可動フィン４１（第二フィン部４１ｂ）を回動させる。すなわち、空気巻き込み防止装置４は、可動フィン４１の前方に配置され、船底１１を流れる空気流量を検出する空気流量センサ４４を有し、制御部４３は、空気流量が閾値εを超えた場合に可動フィン４１を回動させてプロペラ３の前方を塞ぐように構成されている。

空気流量センサ４４は、例えば、反射光量によって空気流量を計測可能な、レーザセンサ、光センサ、赤外線センサ等によって構成される。また、船幅方向に複数の空気流量センサ４４を配置することによって、船幅方向に空気流量の分布を計測することができ、最も空気流量の多い箇所に第二フィン部４１ｂが配置されるように可動フィン４１を回動させることができる。

また、図１（ａ）に示したように、摩擦抵抗低減船１の船体には、船体の横揺れを検出する横揺れセンサ４５が配置されており、制御部４３と電気的に接続されている。制御部４３は、横揺れセンサ４５から計測値を受信し、その計測値が所定の閾値γを超えている場合に、可動フィン４１（第一フィン部４１ａ）を回動させる。すなわち、空気巻き込み防止装置４は、船体の横揺れを検出する横揺れセンサ４５を有し、制御部４３は、横揺れが閾値γを超えた場合に可動フィン４１を回動させて船体の揺動を抑制するように構成されている。

横揺れセンサ４５は、例えば、加速度センサや傾斜センサにより構成される。また、横揺れセンサ４５の計測値が所定の閾値γを超えている場合、横揺れが激しいことから、水中に空気を吹き出しても船底１１に空気層が形成され難く、摩擦抵抗低減効果が得られ難いことから、制御部４３からの指令によって、空気吹き出し口２からの空気吹き出しを停止させるようにしてもよい。すなわち、制御部４３は、船体の揺動低減時に空気の吹き出しを停止させるように構成されていてもよい。

続いて、上述した制御部４３の処理フローについて説明する。ここで、図３は、図１に示した空気巻き込み防止装置の処理フローを示すフローチャートである。

図３に示したように、制御部４３は、横揺れセンサ４５及び空気流量センサ４４の計測値に基づいて、通常運転モード、巻込防止モード及び減揺運転モードのいずれのモードを選択すべきかを決定することができる処理フローを有している。

まず、制御部４３は、横揺れ判定（Ｓｔｅｐ１）を行う。具体的には、横揺れセンサ４５の計測値が閾値γを超えているか否かを判定する。横揺れが閾値γを超えている場合（Ｙ）には、直ちに減揺運転モードに移行する（Ｓｔｅｐ２）。減揺運転モードでは、常時又は定期的に横揺れ判定（Ｓｔｅｐ１）を繰り返し、減揺運転モードを継続すべきか否かを判断する。

減揺運転モードでは、フィンスタビライザーを構成する第一フィン部４１ａに生じる揚力が揺動を低減するように、可動フィン４１を回動させる。閾値γや可動フィン４１の回動角度等の諸条件は、従来のフィンスタビライザーと同じように設定することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。

横揺れが閾値γを超えていない場合（Ｎ）には、空気吹き出しを開始する（Ｓｔｅｐ３）。具体的には、制御部４３は、ブロワ２２を作動させ、空気吹き出し口２から水中に空気を吹き出させる。

次に、制御部４３は、空気流量監視（Ｓｔｅｐ４）を行う。具体的には、空気流量センサ４４の計測値が閾値εを超えているか否かを判定する。空気流量が閾値εを超えている場合（Ｙ）には、巻込防止モードに移行し（Ｓｔｅｐ５）、空気流量が閾値εを超えていない場合（Ｎ）には、通常運転モードに移行する（Ｓｔｅｐ６）。

巻込防止モードでは、第二フィン部４１ｂがプロペラ３の前方を塞ぐように可動フィン４１を回動させる。ここで、図４は、空気流量分布と可動フィンの回転量との関係を示す図であり、（ａ）は第一例、（ｂ）は第二例、を示している。各図において、縦軸は空気流量、横軸は船幅方向位置、を示している。

水中に吹き出された空気は、浮力によって水面に上昇しようとすることから、一般に、両舷側に吹き出された空気は船底１１から抜けやすいという性質を有している。したがって、船幅方向の空気流量分布は、図４（ａ）に示したように、船体中心部で最も多く、左舷側及び右舷側で最も少ない数値を取ることが多い。図中、一点鎖線で示したように、全体の空気流量が閾値εを超えていない場合には、水中に吹き込まれた空気がプロペラ３に巻き込まれる可能性が少ないか、プロペラ３に巻き込まれたとしても推進効率に与える影響が少ない。

一方、図中、実線で示したように、空気流量が閾値εを超えた場合には、水中に吹き出された空気がプロペラ３に巻き込まれる可能性が高く、プロペラ３の推進効率を低下させるおそれがある。そこで、空気流量が閾値εを超えた場合には、図１（ｃ）に示したように、左右一対の可動フィン４１を回動させて、第二フィン部４１ｂどうしを合掌させ、プロペラ３の前方を塞ぐ堰を形成させる。このように、船体中心部の空気流量が閾値εを超えている場合には、第二フィン部４１ｂどうしを合掌させてプロペラ３の前方の略全域を塞ぐようにすることが好ましい。

ところで、船底１１の形状や水流の影響によって、空気流量分布が、図４（ｂ）に示したように、船体中心部と左舷又は右舷との間で最大値を取る場合もあり得る。この場合、船体中心部の空気流量は閾値εを超えておらず、船体中心部よりも左舷側にずれた位置ＸＬから外側の範囲及び船体中心部よりも右舷側にずれた位置ＸＲから外側の範囲において、空気流量が閾値εを超えることとなる。

かかる場合、第二フィン部４１ｂどうしを合掌させて船体中心部を塞ぐ必要がないことから、第二フィン部４１ｂの先端部（船首部１２側）が位置ＸＬ又は位置ＸＲに達するまで、「ハ」の字状に可動フィン４１を回動させるようにすればよい。すなわち、制御部４３は、空気流量分布を監視しながら、閾値εを超えた部分を第二フィン部４１ｂで塞ぐことができるように、可動フィン４１を回動させる。このとき、左舷側の可動フィン４１と右舷側の可動フィン４１とで回動角度が異なっていてもよい。

通常運転モードは、減揺運転モードでもなく巻込防止モードでもないことから、可動フィン４１を大きく回動させる必要がない。したがって、通常運転モードでは、可動フィン４１は、水流に与える抵抗が最も少なくなる位置に配置される。例えば、図１（ｂ）に示したように、可動フィン４１は、第二フィン部４１ｂが船長方向に沿って配置される位置に回動される。また、可動フィン４１に生じる水流の抵抗を検知するロードセルを配置し、抵抗値が最も少なくなるように可動フィン４１を微小角度で回動させるように制御してもよい。

巻込防止モード及び通常運転モードでは、常時又は定期的に横揺れ判定（Ｓｔｅｐ７）を行い、減揺運転モードに移行すべきか否かを判断する。横揺れが閾値γを超えていない場合（Ｎ）には、続いて、空気流量監視（Ｓｔｅｐ４）を行い、巻込防止モード又は通常運転モードを継続するか否かを判断する。また、横揺れが閾値γを超えている場合（Ｙ）には、空気吹き出しを停止した後（Ｓｔｅｐ８）、減揺運転モードに移行する（Ｓｔｅｐ２）。なお、空気吹き出し停止ステップ（Ｓｔｅｐ８）は、必要に応じて省略するようにしてもよいし、横揺れセンサ４５の計測値が異なる閾値γ′を超えているか否かを基準にして、空気吹き出しを停止させるようにしてもよい。

上述した本実施形態に係る空気巻き込み防止装置４及び摩擦抵抗低減船１によれば、船底１１に可動フィン４１及び駆動モータ４２を配置する構成としたことから、船底１１を凹ませたり隆起させたりする必要がなく、空気巻き込み防止装置４を船体に設置する際に船体構造に与える影響を少なくすることができる。特に、可動フィン４１の第一フィン部４１ａはいわゆるフィンスタビライザーに相当する部分であり、従来の船体構造の延長線上で設計及び建造することができる。

また、第二フィン部４１ｂを有する可動フィン４１を回動可能に構成したことにより、摩擦抵抗低減時に第二フィン部４１ｂによってプロペラ３の前方を塞ぐことができ、水中に吹き出された空気のプロペラ３への巻き込みを抑制することができ、プロペラ３の推進効率の低下を抑制することができる。さらに、空気の吹き出しをしていない場合や船体の横揺れが激しい場合のように、プロペラ３に空気が巻き込まれる可能性が低い場合には、可動フィン４１を回動させてプロペラ３の前方を塞ぐ位置から第二フィン部４１ｂを退避させることができ、推進効率の低下を抑制することもできる。

また、空気巻き込み防止装置４は、フィンスタビライザーとしての機能も有することから、通常運転モード、巻込防止モード及び減揺運転モードのいずれのモードにも対応することができ、機能性に優れている。

最後に、本発明の他の実施形態に係る摩擦抵抗低減船１について、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は、本発明の他の実施形態に係る摩擦抵抗低減船を示す底面図であり、（ａ）は第二実施形態における通常運転モード、（ｂ）は第二実施形態における巻込防止モード、（ｃ）は第三実施形態における通常運転モード、（ｄ）は第三実施形態における巻込防止モード、を示している。なお、各図において、上述した第一実施形態に係る摩擦抵抗低減船１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図５（ａ）及び（ｂ）に示した第二実施形態に係る摩擦抵抗低減船１は、平底面１１ｂが船底１１に大きく形成されており、プロペラシャフト挿通部１１ｃまで連設された船体構造を有している。かかる船体構造を有する摩擦抵抗低減船１では、平底面１１ｂに可動フィン４１を配置するようにしてもよいし、図示したように、プロペラシャフト挿通部１１ｃの両脇に形成された傾斜面１１ａに可動フィン４１を配置するようにしてもよい。

かかる第二実施形態に係る摩擦抵抗低減船１では、図５（ｂ）に示したように、第二フィン部４１ｂどうしを合掌させるように回動させることができず、プロペラシャフト挿通部１１ｃの側面に接する位置までしか回動させることができない。しかしながら、船体中心部には、プロペラシャフト挿通部１１ｃが形成されており、プロペラシャフト挿通部１１ｃは一般に下面がラウンドした曲面を有していることから、平底面１１ｂから下流に流れる空気がそのまま直進してプロペラ３に巻き込まれる可能性は少ない。

したがって、図示した位置に可動フィン４１を配置した場合であっても、傾斜面１１ａからプロペラ３に巻き込まれようとする空気を阻止することができ、実質的に、第一実施形態と同様の効果を有する。

図５（ｃ）及び（ｄ）に示した第三実施形態に係る摩擦抵抗低減船１は、プロペラ３がポッド推進器３１の場合を示している。ポッド推進器３１は、繭型をしたケーシング内に電動モータを内蔵させてプロペラ３を回転させるようにした推進器である。ポッド推進器３１の場合、船体から延出された長いプロペラシャフトが不要であることから、船尾部１３の船底１１から水中に鉛直に延出されたストラット（図示せず）により支持されることが多い。

かかる第三実施形態に係る摩擦抵抗低減船１では、図示したように、平底面１１ｂとポッド推進器３１との間に比較的広い面積の傾斜面１１ａが形成されることから、この範囲内で任意の位置に可動フィン４１を配置することができる。このように、可動フィン４１の配置位置の自由度が高い場合には、可動フィン４１はできるだけプロペラ３に近い位置、すなわち、船尾部１３寄りに配置することが好ましい。可動フィン４１を船尾部１３寄りに配置することにより、空気層が船底１１を覆う面積を大きくすることができ、摩擦低減効果を向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、フェリー以外の船舶（例えば、コンテナ船やタンカー等）にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 摩擦抵抗低減船
２ 空気吹き出し口
３ プロペラ
４ 空気巻き込み防止装置
１１ 船底
１２ 船首部
１３ 船尾部
４１ 可動フィン
４１ａ 第一フィン部
４１ｂ 第二フィン部
４２ 駆動モータ
４３ 制御部
４４ 空気流量センサ
４５ 横揺れセンサ

Claims (6)

1. 船底から水中に空気を吹き出すことにより船体の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船のプロペラの前方に配置される空気巻き込み防止装置において、
   前記船底の両舷側に回動可能に配置された一対の可動フィンと、該可動フィンを前記船底の表面上で回動させる駆動モータと、該駆動モータにより前記可動フィンの回動角度を調整する制御部と、を有し、
   前記可動フィンは、前記船底から離隔する方向に突出した第一フィン部と、前記船底に沿う方向に延設された第二フィン部と、を有し、
   前記制御部は、前記船体の揺動低減時に前記第一フィン部に生じる揚力が前記船体の揺動を抑制するように前記可動フィンを回動させ、前記船体の摩擦抵抗低減時に前記第二フィン部が前記プロペラの前方を塞ぐように前記可動フィンを回動させるように構成されている、
   ことを特徴とする空気巻き込み防止装置。
2. 前記可動フィンの前方に配置され、前記船底を流れる空気流量を検出する空気流量センサを有し、前記制御部は、前記空気流量が閾値を超えた場合に前記可動フィンを回動させて前記プロペラの前方を塞ぐように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の空気巻き込み防止装置。
3. 前記船体の横揺れを検出する横揺れセンサを有し、前記制御部は、前記横揺れが閾値を超えた場合に前記可動フィンを回動させて前記船体の揺動を抑制するように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の空気巻き込み防止装置。
4. 前記制御部は、前記空気流量及び前記横揺れが前記閾値を超えない場合に、前記可動フィンを回動させて前記第二フィン部を水流に沿った方向に配置するように構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の空気巻き込み防止装置。
5. 船底から水中に空気を吹き出すことにより船体の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船において、
   船首部側に配置され水中に空気を吹き出す空気吹き出し口と、船尾部側に配置され船体に推進力を付与するプロペラと、前記空気吹き出し口と前記プロペラとの間に配置された空気巻き込み防止装置と、を有し、前記空気巻き込み防止装置は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の空気巻き込み防止装置である、ことを特徴とする摩擦抵抗低減船。
6. 前記制御部は、前記船体の揺動低減時に空気の吹き出しを停止させるように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の摩擦抵抗低減船。