JP2014097752A - Air blowout device for air lubrication and ship - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船底に空気吹出口を複数個設け、空気吹出口から吹き出される空気によって船体の摩擦抵抗を低減する空気潤滑用空気吹出装置及び空気潤滑用空気吹出装置を装備した船舶に関する。 The present invention relates to an air-lubricating air blowing device and a ship equipped with an air-lubricating air blowing device that provide a plurality of air blowing ports at the bottom of the ship and reduce the frictional resistance of the hull by the air blown from the air blowing ports.
舶が航行する際に働く抵抗のうちで、影響の大きな摩擦抵抗の低減法として、船底に空気を吹き込むことで気泡を発生させ、その気泡が船尾方向に流れて船底を覆うことを利用した空気潤滑法が注目されている。
空気潤滑法に用いる空気吹出装置の代表的な配置を以下に説明する。図８から図１２は発明者らが研究途上で検討した従来例を示す空気吹出装置の構成図である。
Among the resistances that work when a ship navigates, as a method for reducing the frictional resistance that has a large impact, air is generated by blowing air into the bottom of the ship to generate air bubbles that flow in the stern direction and cover the bottom of the ship. The lubrication method is attracting attention.
A typical arrangement of the air blowing device used in the air lubrication method will be described below. 8 to 12 are configuration diagrams of an air blowing device showing a conventional example studied by the inventors in the course of research.
図８に示す従来例１では、船底１０１に、吹出部１１１ａ、１１１ｂを幅方向に配置したものである。図中Ｘは水の流れ方向を、Ｙは船体中心線を、Ｚは船底１０１における空気泡の流れを示している。 In Conventional Example 1 shown in FIG. 8, blowing portions 111 a and 111 b are arranged in the width direction on the ship bottom 101. In the figure, X indicates the direction of water flow, Y indicates the hull center line, and Z indicates the flow of air bubbles on the bottom 101.
図９に示す従来例２では、吹出部１１２ａ、１１２ｂを設けるとともに、摩擦抵抗が大きい船首１０２に近い部分にも空気を吹き込むため、船体中心線Ｙに近い吹出部１１３ａ、１１３ｂを船首１０２寄りに設置している。 In the conventional example 2 shown in FIG. 9, since the blowing portions 112a and 112b are provided and air is also blown into a portion near the bow 102 having a large frictional resistance, the blowing portions 113a and 113b near the hull center line Y are placed closer to the bow 102. It is installed.
図１０に示す従来例３では、従来例２の吹出部１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂに加えて、吹出部１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂからの気泡の効果が減衰すると考えられる位置に、更に吹出部１１４ａ、１１４ｂを設けている。 In Conventional Example 3 shown in FIG. 10, in addition to the blowing parts 112a, 112b, 113a, and 113b of Conventional Example 2, further blowing is performed at a position where the effect of bubbles from the blowing parts 112a, 112b, 113a, and 113b is considered to be attenuated. Portions 114a and 114b are provided.
図１１に示す従来例４では、従来例２の吹出部１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂに加えて、吹出部１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂからの気泡の効果が減衰すると考えられる位置に、吹出部１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、１１６ｂを設け、吹出部１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、１１６ｂからの気泡の効果が減衰すると考えられる位置に、更に吹出部１１７ａ、１１７ｂ、１１８ａ、１１８ｂを設けている。
このように、従来は、より多くの吹出部を配置することにより、船底１０１のできるだけ広い領域を気泡で覆い、摩擦抵抗の低減を図っている。
In Conventional Example 4 shown in FIG. 11, in addition to the blowing parts 112a, 112b, 113a, and 113b of Conventional Example 2, the blowing part is located at a position where the effect of bubbles from the blowing parts 112a, 112b, 113a, and 113b is expected to be attenuated. 115a, 115b, 116a, 116b are provided, and further, the blowing parts 117a, 117b, 118a, 118b are provided at positions where the effect of bubbles from the blowing parts 115a, 115b, 116a, 116b is considered to be attenuated.
As described above, conventionally, by arranging a larger number of blowing portions, as wide an area as possible of the ship bottom 101 is covered with air bubbles to reduce the frictional resistance.
しかしながら、最近の研究や実船への適用実績により次のような点が明らかになっている。
船底の水の流れは、必ずしも船体中心線Ｙに平行ではなく、気泡が浮力を持っているため、気泡が船体中心線Ｙから離れる方向に流れる傾向がある。従って、船体中心線Ｙに近い船底部には気泡で覆われない箇所が生じることがある。
また、吹出部から遠ざかり船尾に近づくほど空気潤滑の効果は低下するが、１００ｍ程度後方でもある程度の効果が残っている。
However, recent research and actual application results have revealed the following points.
The flow of water at the bottom of the ship is not necessarily parallel to the hull center line Y, and the bubbles have buoyancy, so that the bubbles tend to flow away from the hull center line Y. Therefore, a portion that is not covered with bubbles may occur at the bottom of the ship near the hull centerline Y.
In addition, the effect of air lubrication decreases as the distance from the blowout part approaches the stern, but a certain degree of effect remains even about 100 m behind.
これらのことから、気泡の効果がなくなるのは、かなりの大型船でなければ、吹出部の後方ではなく、図１２に示す従来例５のように吹出部１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂ後方の船体中心線Ｙに沿った領域Ａである。つまり、図８、図９に示す従来の空気吹出装置では、図１２に示す領域Ａは気泡で覆えないことがある。また、図１０、図１１に示す空気吹出装置では、気泡で覆えない領域が減少し、気泡の密度も全体に高いレベルが維持されるが、空気吹き出しに要する動力が数倍になるため、エネルギー効率の悪い配置になりかねない。 From these facts, if the effect of the bubbles is not significant, it is not the rear of the blowout part, but the hull behind the blowout parts 112a, 112b, 113a, 113b as in the conventional example 5 shown in FIG. This is a region A along the center line Y. That is, in the conventional air blowing device shown in FIGS. 8 and 9, the region A shown in FIG. 12 may not be covered with bubbles. Further, in the air blowing device shown in FIGS. 10 and 11, the area that cannot be covered with the bubbles is reduced and the density of the bubbles is maintained at a high level as a whole. It can be an inefficient arrangement.
特許文献１には、船底のセンターラインに沿って船首から船尾に至るまで空気導入管を設けた船舶が記載されている。特許文献１における空気導入管には、左右両側面に船尾方向に斜めに向けた空気排出孔が形成されている。
特許文献２には、船底に多数の空気噴出口を備えた船舶が記載されている。特許文献２における空気噴出口の一部は、船体中心線に沿って設けている（例えば、図２、図４、図５）。
特許文献３には、船底で空気を噴出させるためのパイプを設けた船舶が記載され、パイプの先端部には、船尾方向に向けて空気を噴出する孔を設けている。
特許文献４には、複数の空気吹出口を船底に備えた船舶が記載され、一部の空気吹出口は船底のセンターラインに沿って複数配置している（特に図２）。
Patent Document 1 describes a ship provided with an air introduction pipe from the bow to the stern along the center line of the ship bottom. In the air introduction pipe in Patent Document 1, air discharge holes are formed on the left and right side surfaces so as to be inclined in the stern direction.
Patent Document 2 describes a ship having a large number of air jets on the ship bottom. A part of the air outlet in Patent Document 2 is provided along the hull center line (for example, FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5).
Patent Document 3 describes a ship provided with a pipe for ejecting air at the bottom of the ship, and a hole for ejecting air toward the stern direction is provided at the tip of the pipe.
Patent Document 4 describes a ship provided with a plurality of air outlets at the bottom of the ship, and a part of the air outlets are arranged along the center line of the ship bottom (particularly FIG. 2).
特許文献１は、そもそも船底が平底部となっている箱形の船型ではなく、更に空気排出孔が左右両側面に船尾方向に斜めに向けて形成されているために、排出される空気は船底に沿って流れることはない。また、特許文献１は、船首から船尾に至るまで空気導入管を設け、船尾近くでも、空気排出孔から空気を排出している。特許文献１のような船底形状では、船尾近くにも空気排出孔が必要であるが、動力によって空気を供給する場合には、空気吹き出しに要する動力が増すため、エネルギー効率の悪い配置となってしまう。 Patent Document 1 is not a box-shaped hull with a flat bottom, and air discharge holes are formed on both left and right sides obliquely in the stern direction. Will not flow along. In Patent Document 1, an air introduction pipe is provided from the bow to the stern, and air is discharged from the air discharge hole even near the stern. In the ship bottom shape as in Patent Document 1, an air discharge hole is also required near the stern. However, when air is supplied by power, the power required for air blowing increases, so that the arrangement is inefficient in energy efficiency. End up.
特許文献２は、船底を凹ませ、又は船底にせきを形成することで、船底と水との間に空気層を介在させるものであり、船底に設けた空気噴出口は空気層を形成し維持するためのものである。従って、特許文献２における空気噴出口は、気泡の流れを考慮した配置ではない。また、特許文献２における空気噴出口は、船底の中央よりも後方にも配置しており、仮に気泡が船底に沿って流れる船舶で、動力によって空気を供給する場合には、空気吹き出しに要する動力が増すため、エネルギー効率の悪い配置となってしまう。 In Patent Document 2, an air layer is interposed between the bottom of the ship and water by forming a dent on the bottom of the ship or forming a cough on the bottom of the ship, and the air jets provided on the bottom of the ship form and maintain an air layer. Is to do. Therefore, the air outlets in Patent Document 2 are not arranged in consideration of the flow of bubbles. In addition, the air jet outlet in Patent Document 2 is also arranged behind the center of the ship bottom. If air is supplied by power in a ship in which bubbles flow along the ship bottom, the power required for air blowing Increases, resulting in an energy inefficient arrangement.
特許文献３における空気を噴出する孔は、船体中心線に沿って形成したものではない。また、空気を噴出する孔は船尾方向に向けて設けているため、孔から噴出した空気は、気泡を形成しにくく空気膜になりやすいため、浮力によって船体中心から離れる方向に流れる傾向が強く、船尾に向かって流れにくい。従って、気泡による空気潤滑の効果を得にくい。 The hole which ejects the air in patent document 3 is not formed along the hull center line. In addition, since the hole for ejecting air is provided in the stern direction, the air ejected from the hole is less likely to form bubbles and easily forms an air film, so there is a strong tendency to flow away from the hull center due to buoyancy, It is difficult to flow toward the stern. Therefore, it is difficult to obtain the effect of air lubrication by bubbles.
特許文献４は、特許文献２のせきと同様に、船底を凹ませ、又は船底に気体保持板を設けることで、船底と水との間に空気層を介在させるものであり、船底に設けた空気噴出口は空気層を形成するためのものである。従って、特許文献４における空気噴出口は、気泡の流れを考慮した配置ではない。
なお、特許文献２や特許文献３のように、船底を凹ませ又は船底に部材を設ける場合には、船舶のドック入りを困難とするという不都合を生じる。
Patent Document 4 is similar to the cough of Patent Document 2 in that the bottom of the ship is recessed or a gas holding plate is provided on the bottom of the ship so that an air layer is interposed between the bottom of the ship and the water. The air outlet is for forming an air layer. Therefore, the air outlets in Patent Document 4 are not arranged in consideration of the flow of bubbles.
In addition, like patent document 2 and patent document 3, when a ship bottom is dented or a member is provided in a ship bottom, the problem of making it difficult to dock a ship arises.
本発明は、船体中心部に気泡を導くことができ、船底の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減を図ることができるとともに、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる空気潤滑用空気吹出装置及び船舶を提供することを目的とする。 The present invention can guide air bubbles to the center of the hull, and can reduce frictional resistance by covering a wide area of the ship bottom with air bubbles, and also reduces energy required for air blowing and increases energy efficiency. An object of the present invention is to provide an air blowing device for air lubrication and a ship capable of performing the above.
請求項１記載の本発明に対応した空気潤滑用空気吹出装置においては、船底に空気吹出口を複数個設け、空気吹出口から吹き出される空気によって船体の摩擦抵抗を低減する空気潤滑用空気吹出装置において、船底の船体中心線に沿って設けたキール又はキールの両側の船底外板に、複数個の空気吹出口を前後方向に一列に配置し、かつ最後部の空気吹出口の位置を、船底の中央より前方、又は船底の平底部の船尾端から１００メートルより前方としたことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、船体中心線に沿って設けたキール又はキールの両側の船底外板に、複数個の空気吹出口を前後方向に一列に配置することで、船体中心部に気泡を導くことができ、船底の広い領域を気泡で覆って摩擦抵抗の低減を図ることができる。また、請求項１に記載の本発明によれば、最後部の空気吹出口の位置を、船底の中央より前方、又は船底の平底部の船尾端から１００メートルより前方としたことで、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。 In the air lubrication air blowing apparatus according to the first aspect of the present invention, a plurality of air blowing outlets are provided at the bottom of the ship, and the air blowing for air lubrication reduces the frictional resistance of the hull by the air blown from the air blowing outlet. In the apparatus, a plurality of air outlets are arranged in a line in the front-rear direction on the keel provided on the hull center line of the ship bottom or on the ship bottom outer plate on both sides of the keel, and the position of the rearmost air outlet is It is characterized by being forward from the center of the ship bottom, or forward from 100 meters from the stern end of the flat bottom portion of the ship bottom. According to the first aspect of the present invention, a plurality of air outlets are arranged in a line in the front-rear direction on the keel provided on the center line of the hull or on the bottom shell plate on both sides of the keel, thereby Air bubbles can be guided to the section, and a wide area of the ship bottom can be covered with air bubbles to reduce the frictional resistance. According to the present invention as set forth in claim 1, the position of the air outlet at the rearmost part is set to the front from the center of the bottom of the ship or from the stern end of the flat bottom of the bottom of the ship to the front of 100 meters. Can reduce the power required to increase energy efficiency.
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の空気潤滑用空気吹出装置において、空気吹出口は空気を船底から下方に向かって吹き出したことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、空気を下方に向かって吹き出すことで、吹き出された空気が細かな気泡になりやすく、細かな気泡は、浮力が小さいために、船底から離れずに船尾に向かって流れやすく、気泡による摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the air blowing apparatus for air lubrication according to the first aspect, the air outlet blows air downward from the ship bottom. According to the second aspect of the present invention, by blowing out the air downward, the blown air tends to become fine bubbles, and the fine bubbles have a small buoyancy, so that they do not leave the ship bottom. It is easy to flow toward the stern, and the effect of reducing frictional resistance due to air bubbles can be enhanced.
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の空気潤滑用空気吹出装置において、空気吹出口の数を２個以上５個以下としたことを特徴する。請求項３に記載の本発明によれば、船底の広い領域を気泡で覆いつつ空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the air lubrication air blowing device according to the first or second aspect, the number of air blowout ports is 2 or more and 5 or less. According to the third aspect of the present invention, it is possible to increase the energy efficiency by reducing the power required for air blowing while covering a wide area of the ship bottom with bubbles.
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気潤滑用空気吹出装置において、空気吹出口の数を３個以上とし、前部に配置する空気吹出口間のピッチを、後部に配置する空気吹出口間のピッチよりも小さく設定したことを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、水の流れが船体中心線に対して広がる傾向が強い船首側においては、空気吹出口間のピッチを小さくすることで気泡に覆われない領域の発生を少なくし、水の流れが船体中心に対して平行に近づく傾向にある位置では、空気吹出口間のピッチを大きくすることで、空気吹き出しに要する動力を低減することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the air lubrication air blowing device according to any one of the first to third aspects, wherein the number of the air outlets is three or more and the air outlets disposed at the front portion are provided. The pitch is set smaller than the pitch between the air outlets arranged at the rear. According to the fourth aspect of the present invention, on the bow side where the flow of water tends to spread with respect to the center line of the hull, generation of a region not covered with bubbles by reducing the pitch between the air outlets. The power required for air blowing can be reduced by increasing the pitch between the air outlets at a position where the flow of water tends to approach parallel to the center of the hull.
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気潤滑用空気吹出装置において、空気吹出口のうちの前部に配置する空気吹出口の両側に、補助空気吹出口を更に備えたことを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、船首側における気泡に覆われない領域の発生を少なくし摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the air blowing device for air lubrication according to any one of the first to fourth aspects, auxiliary air is provided on both sides of the air blowing outlet disposed at the front portion of the air blowing outlet. It further has an air outlet. According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to reduce the occurrence of a region not covered with bubbles on the bow side and enhance the frictional resistance reduction effect.
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の空気潤滑用空気吹出装置において、それぞれの空気吹出口が複数の開口を有したことを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、複数の開口によって細かな気泡を形成しやすく、細かな気泡は船底から離れずに船尾に向かって流れやすくなるため、気泡による摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the air lubrication air blowing device according to any one of the first to fifth aspects, each air outlet has a plurality of openings. According to the sixth aspect of the present invention, fine bubbles are easily formed by the plurality of openings, and the fine bubbles easily flow toward the stern without leaving the ship bottom. Can be increased.
請求項７記載の本発明に対応した船舶においては、請求項１から請求項６のいずれかに記載の空気潤滑用空気吹出装置を船底に備えたことを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、船底の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減効果が高く、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率が高い船舶を実現できる。 A ship corresponding to the present invention as set forth in claim 7 is characterized in that the air lubrication air blowing device according to any one of claims 1 to 6 is provided at the bottom of the ship. According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to realize a ship having a high energy efficiency by reducing the frictional resistance by covering the wide area of the ship bottom with air bubbles and reducing the power required for air blowing.
本発明によれば、船底の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減を図ることができるとともに、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the frictional resistance by covering a wide area of the ship bottom with air bubbles, and it is possible to increase the energy efficiency by reducing the power required for air blowing.
また、空気吹出口は空気を船底から下方に向かって吹き出した場合には、吹き出された空気が細かな気泡になりやすく、細かな気泡は、浮力が小さいために、船底から離れずに船尾に向かって流れやすく、気泡による摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 In addition, when the air is blown downward from the bottom of the ship, the air outlet tends to be fine bubbles that are blown out. It is easy to flow toward, and the effect of reducing frictional resistance due to bubbles can be enhanced.
また、空気吹出口の数を２個以上５個以下とした場合には、船底の広い領域を気泡で覆いつつ空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。 Further, when the number of air outlets is 2 or more and 5 or less, it is possible to increase the energy efficiency by reducing the power required for air blowing while covering a wide area of the ship bottom with bubbles.
また、空気吹出口の数を３個以上とし、前部に配置する空気吹出口間のピッチを、後部に配置する空気吹出口間のピッチよりも小さく設定した場合には、水の流れが船体中心線に対して広がる傾向が強い船首側においては空気吹出口間のピッチを小さくすることで気泡に覆われない領域の発生を少なくし、水の流れが船体中心に対して平行に近づく傾向にある位置では、空気吹出口間のピッチを大きくすることで、空気吹き出しに要する動力を低減することができる。 If the number of air outlets is three or more and the pitch between the air outlets arranged at the front is set smaller than the pitch between the air outlets arranged at the rear, the flow of water is On the bow side, which tends to spread with respect to the center line, by reducing the pitch between the air outlets, the occurrence of areas not covered by bubbles is reduced, and the water flow tends to be parallel to the hull center. In a certain position, the power required for air blowing can be reduced by increasing the pitch between the air outlets.
また、空気吹出口のうちの前部に配置する空気吹出口の両側に、補助空気吹出口を更に備えた場合には、船首側における気泡に覆われない領域の発生を少なくし摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 In addition, when auxiliary air outlets are further provided on both sides of the air outlet arranged at the front of the air outlets, the generation of areas not covered by bubbles on the bow side is reduced and frictional resistance is reduced. The effect can be enhanced.
また、それぞれの空気吹出口が複数の開口を有した場合には、複数の開口によって細かな気泡を形成しやすく、細かな気泡は船底から離れずに船尾に向かって流れやすくなるため、気泡による摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 In addition, when each air outlet has a plurality of openings, it is easy to form fine bubbles by the plurality of openings, and the fine bubbles easily flow toward the stern without leaving the ship bottom. The effect of reducing frictional resistance can be enhanced.
また、本発明によれば、空気潤滑用空気吹出装置を船底に備えた場合には、船底の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減効果が高く、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率が高い船舶を実現できる。 Further, according to the present invention, when the air blowing device for air lubrication is provided at the bottom of the ship, the effect of reducing frictional resistance is high by covering a wide area of the bottom of the ship with air bubbles, and the power required for air blowing is reduced. A ship with high energy efficiency can be realized.
以下に、本発明の実施形態による空気潤滑用空気吹出装置を装備した船舶について説明する。
図１は同実施形態による空気潤滑用空気吹出装置を装備した船舶の船底を示す底面図、図２は同船舶の要部断面図である。図中Ｘは水の流れ方向を、Ｙは船体中心線を、Ｚは船底１における空気泡の流れを示している。
Below, the ship equipped with the air blowing apparatus for air lubrication by embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a bottom view showing a ship bottom of a ship equipped with an air lubrication air blowing device according to the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the ship. In the figure, X indicates the direction of water flow, Y indicates the hull center line, and Z indicates the flow of air bubbles on the bottom 1 of the ship.
本発明の実施形態による船舶は、船底１に複数の空気吹出口１０を設けている。
複数個の空気吹出口１０は、船底１の船体中心線Ｙに沿って、船体の前後方向に一列に配置している。
本実施形態のように、船体中心線Ｙに沿って、複数個の空気吹出口１０を船体の前後方向に一列に配置することで、船体中心部Ｙから気泡を吹き出し、船底１の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減を図ることができる。
A ship according to an embodiment of the present invention is provided with a plurality of air outlets 10 on the bottom 1.
The plurality of air outlets 10 are arranged in a line in the front-rear direction of the hull along the hull center line Y of the ship bottom 1.
As in this embodiment, by arranging a plurality of air outlets 10 in a line in the front-rear direction of the hull along the hull centerline Y, bubbles are blown out from the hull center Y, and a wide area of the bottom 1 is formed. The frictional resistance can be reduced by covering with air bubbles.
本実施形態では、４つの空気吹出口１０を設けた場合を示しているが、空気吹出口１０の数は２個以上５個以下とすることが好ましい。空気吹出口１０の数を２個以上５個以下とすることで、船底の広い領域を気泡で覆いつつ空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。なお、本実施形態では図示しないが、本実施形態による空気潤滑用空気吹出装置は、空気吹出口１０に空気を送る手段を備えている。また、空気吹出口１０から吹き出す空気は、専用の空気を送る手段を設けることなく、例えば主機関に空気を供給する過給機から抽気して供給してもよい。 In the present embodiment, the case where four air outlets 10 are provided is shown, but the number of air outlets 10 is preferably 2 or more and 5 or less. By setting the number of air outlets 10 to 2 or more and 5 or less, the power required for air blowing can be reduced and the energy efficiency can be increased while covering a wide area of the ship bottom with bubbles. Although not shown in the present embodiment, the air lubrication air blowing device according to the present embodiment includes means for sending air to the air blowing port 10. Further, the air blown out from the air outlet 10 may be extracted and supplied from, for example, a supercharger that supplies air to the main engine without providing a means for sending dedicated air.
空気吹出口１０を３個以上設ける場合には、船体の前部に配置する空気吹出口１０ａ、１０ｂ間のピッチＰ１を、船体の後部に配置する空気吹出口１０ｃ、１０ｄ間のピッチＰ３よりも小さく設定する。なお、船底１の流れによっては等間隔の方がよい場合もあり、ピッチＰ１、ピッチＰ２、ピッチＰ３の設定は、空気吹出口１０の形状や開口の状態も考慮した気泡シミュレーション等に基づいて、詳細に決めることが好ましい。
本実施形態による空気潤滑用空気吹出装置では、前部から順に４つの空気吹出口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを配置しており、空気吹出口１０ａ、１０ｂ間のピッチＰ１は、空気吹出口１０ｂ、１０ｃ間のピッチＰ２よりも小さく、空気吹出口１０ｂ、１０ｃ間のピッチＰ２は空気吹出口１０ｃ、１０ｄ間のピッチＰ３よりも小さくしたケースを図に示す。
When three or more air outlets 10 are provided, the pitch P1 between the air outlets 10a and 10b arranged at the front part of the hull is more than the pitch P3 between the air outlets 10c and 10d arranged at the rear part of the hull. Set smaller. In addition, depending on the flow of the ship bottom 1, there may be a case where equal intervals are better, and the setting of the pitch P1, the pitch P2, and the pitch P3 is based on a bubble simulation considering the shape of the air outlet 10 and the state of the opening, etc. It is preferable to decide in detail.
In the air blowing device for air lubrication according to the present embodiment, four air outlets 10a, 10b, 10c, 10d are arranged in order from the front, and the pitch P1 between the air outlets 10a, 10b is the air outlet 10b. The figure shows a case where the pitch P2 between the air outlets 10b and 10c is smaller than the pitch P2 between the air outlets 10b and 10c, and smaller than the pitch P3 between the air outlets 10c and 10d.
水の流れは、船首側では船体中心線に対して広がる傾向にあり、船首から離れるに従って船体中心に対して平行となる傾向がある。
船によって異なるが、このような傾向が強い場合には、船首側においては空気吹出口１０間のピッチを小さくすることで気泡に覆われない領域の発生を少なくすることができる。また、船首から離れた位置で、水の流れが船体中心に対して平行に近い位置では、空気吹出口１０間のピッチを大きくすることで、空気吹き出しに要する動力を低減することができる。
The water flow tends to spread with respect to the hull center line on the bow side, and tends to become parallel to the hull center as it moves away from the bow.
Although this differs depending on the ship, when such a tendency is strong, the occurrence of a region not covered with bubbles can be reduced by reducing the pitch between the air outlets 10 on the bow side. Further, at a position away from the bow and at a position where the flow of water is almost parallel to the center of the hull, the power required for air blowing can be reduced by increasing the pitch between the air outlets 10.
本実施の形態では、４つの空気吹出口１０による３つのピッチを全て異なる場合を示したが、船首から離れた位置で、水の流れが船体中心に対する広がり方が一定となる部分では、空気吹出口１０間のピッチを同じにしてもよい。また、上記したように船底１の流れによっては４つの空気吹出口１０の３つのピッチを全て同じにしてもよい。 In the present embodiment, the three pitches by the four air outlets 10 are all different from each other. However, at a position away from the bow, the portion where the water flow spreads with respect to the center of the hull is constant. The pitch between the outlets 10 may be the same. Further, as described above, depending on the flow of the ship bottom 1, all three pitches of the four air outlets 10 may be the same.
最後部の空気吹出口１０ｄの位置は、船底１の中央より前方とする。船底１の長さをＬとした場合には、空気吹出口１０ｄは、船底１の中央Ｌ／２より前方に配置する。また、船底１の長さＬが２００ｍを越える場合には、最後部の空気吹出口１０ｄの位置は、船底１の平底部の船尾端３から１００メートルより前方とする。
最後部の空気吹出口１０ｄの位置を、船底１の中央Ｌ／２より前方、又は船底１の平底部の船尾端３から１００メートルより前方としたことで、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。
The position of the air outlet 10d at the rearmost part is located forward of the center of the ship bottom 1. When the length of the ship bottom 1 is L, the air outlet 10d is disposed in front of the center L / 2 of the ship bottom 1. In addition, when the length L of the ship bottom 1 exceeds 200 m, the position of the rearmost air outlet 10d is assumed to be ahead of 100 meters from the stern end 3 of the flat bottom part of the ship bottom 1.
The position of the last air outlet 10d is set to the front from the center L / 2 of the ship bottom 1 or from the stern end 3 of the flat bottom of the ship bottom 1 to 100 meters ahead, thereby reducing the power required for air blowing. Energy efficiency can be increased.
図２に示すように、本実施形態による船舶は、船底１の船体中心線Ｙに沿ってキール４を設けている。本実施形態では、船底外板（ボットム）５とともに二重底板（インナーボットム）６を有している。そして、ボットム５とインナーボットム６との間には、複数の船底縦骨材（ロンジ）７及び船底桁材（ガーダー）８が縦方向に配置され、ガーダー８によってボットム５とインナーボットム６との間を複数のボックスに区切っている。キール４を有する空間は、ボックスを形成している。本実施の形態では、図１に示す空気吹出口１０を図２に示すキール４を配置している。 As shown in FIG. 2, the ship according to the present embodiment is provided with a keel 4 along the hull center line Y of the ship bottom 1. In the present embodiment, a double bottom plate (inner bottom) 6 is provided together with a ship bottom outer plate (bottom) 5. Between the bottom 5 and the inner bottom 6, a plurality of ship bottom vertical aggregates (longi) 7 and a ship bottom girder (girder) 8 are arranged in the vertical direction, and the girder 8 connects the bottom 5 and the inner bottom 6. The space is divided into multiple boxes. The space with the keel 4 forms a box. In this embodiment, the keel 4 shown in FIG. 2 is arranged in the air outlet 10 shown in FIG.
図３は本発明の他の実施形態による空気潤滑用空気吹出装置を装備した船舶の船底を示す底面図、図４は同船舶の要部断面図である。図１及び図２に示す実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略し、図１及び図２に示す実施形態と異なる構成について以下に説明する。 FIG. 3 is a bottom view showing a ship bottom of a ship equipped with an air blowing device for air lubrication according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the ship. The same components as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and configurations different from those in the embodiment shown in FIGS.
複数個の空気吹出口１０は、船底１の船体中心線Ｙに沿って設けたキール４の両側の船底外板５に、船体の前後方向に一列に配置している。
図３に示す空気吹出口１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、図４に示すキール４の一側方に隣接するボックスに位置する船底外板５ａに配置し、図３に示す空気吹出口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、図４に示すキール４の他側方に隣接するボックスに位置する船底外板５ｂに配置している。なお、キール４に隣接するボックスだけでは、空気吹出口１０の幅方向寸法を十分に確保できない場合には、キール４に隣接するボックスに更に隣接するボックスに位置する船底外板５にも空気吹出口１０を設けてもよい。
A plurality of air outlets 10 are arranged in a row in the front-rear direction of the hull on the hull outer plates 5 on both sides of the keel 4 provided along the hull center line Y of the hull 1.
The air outlets 11a, 11b, 11c, and 11d shown in FIG. 3 are arranged on a ship bottom outer plate 5a located in a box adjacent to one side of the keel 4 shown in FIG. 4, and the air outlets 12a shown in FIG. 12b, 12c, and 12d are arranged on a ship bottom outer plate 5b located in a box adjacent to the other side of the keel 4 shown in FIG. If the width direction dimension of the air outlet 10 cannot be sufficiently secured only by the box adjacent to the keel 4, the air blowing is also applied to the ship bottom outer plate 5 positioned in the box further adjacent to the box adjacent to the keel 4. An outlet 10 may be provided.
キール４は、船舶の強度上重要な構造である。またキール４は、ドックに入る際に船体を支える盤木が当たるために空気吹出口１０に損傷を与えかねない。
従って、本実施形態のように、キール４の両側の船底外板５に一対の空気吹出口１０を配置することで、船体中心部Ｙに気泡を導くことができ、船底１の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減を図ることができるとともに、ドック入りの支障をきたすこともない。
The keel 4 is an important structure in terms of ship strength. Further, the keel 4 may damage the air outlet 10 because it hits the board that supports the hull when entering the dock.
Accordingly, by arranging the pair of air outlets 10 on the bottom shell plates 5 on both sides of the keel 4 as in the present embodiment, it is possible to guide the bubbles to the center Y of the hull, and Covering with can reduce the frictional resistance and does not cause any trouble with docking.
本実施形態においても、一列に配置する空気吹出口１０は４つである。一列に配置する空気吹出口１０は、空気吹出口１０の数は２個以上５個以下とすることが好ましい。空気吹出口１０の数を２個以上５個以下とすることで、船底の広い領域を気泡で覆いつつ空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。なお、本実施形態による空気潤滑用空気吹出装置においても、空気吹出口１０に空気を送る手段を備えている。また、空気吹出口１０から吹き出す空気は、専用の空気を送る手段を設けることなく、例えば主機関に空気を供給する過給機から抽気して供給してもよい。 Also in this embodiment, there are four air outlets 10 arranged in a row. The number of the air outlets 10 arranged in a row is preferably 2 or more and 5 or less. By setting the number of air outlets 10 to 2 or more and 5 or less, the power required for air blowing can be reduced and the energy efficiency can be increased while covering a wide area of the ship bottom with bubbles. Note that the air lubrication air blowing device according to the present embodiment also includes means for sending air to the air blowing port 10. Further, the air blown out from the air outlet 10 may be extracted and supplied from, for example, a supercharger that supplies air to the main engine without providing a means for sending dedicated air.
本実施形態による空気潤滑用空気吹出装置では、前部から順に４つの空気吹出口１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを配置しており、空気吹出口１１ａ、１１ｂ間のピッチＰ１は、空気吹出口１１ｂ、１１ｃ間のピッチＰ２よりも小さく、空気吹出口１１ｂ、１１ｃ間のピッチＰ２は空気吹出口１１ｃ、１１ｄ間のピッチＰ３よりも小さくしている。なお、４つの空気吹出口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄについても同様である。 In the air blowing device for air lubrication according to the present embodiment, four air outlets 11a, 11b, 11c and 11d are arranged in order from the front, and the pitch P1 between the air outlets 11a and 11b is the air outlet 11b. The pitch P2 between the air outlets 11b and 11c is smaller than the pitch P3 between the air outlets 11c and 11d. The same applies to the four air outlets 12a, 12b, 12c, and 12d.
図５は本発明の更に他の実施形態による空気潤滑用空気吹出装置を装備した船舶の船底を示す底面図である。図１及び図２に示す実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略し、図１及び図２に示す実施形態と異なる構成について以下に説明する。
本実施形態では、図１及び図２に示す実施形態の構成に加えて、空気吹出口１０のうちの前部に配置する空気吹出口１０ｂの両側に、補助空気吹出口２０ａ、２０ｂを更に備えたものである。
FIG. 5 is a bottom view showing the bottom of a ship equipped with an air blowing device for air lubrication according to still another embodiment of the present invention. The same components as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and configurations different from those in the embodiment shown in FIGS.
In the present embodiment, in addition to the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, auxiliary air outlets 20 a and 20 b are further provided on both sides of the air outlet 10 b disposed in the front portion of the air outlet 10. It is a thing.
本実施形態によれば、船底１の船首２の両舷側における気泡に覆われない領域の発生を少なくすることができる。
なお、本実施形態では、空気吹出口１０ｂの両側に、補助空気吹出口２０ａ、２０ｂを設けたが、空気吹出口１０ｂの両側ではなく、最前部の空気吹出口１０ａの両側に、補助空気吹出口２０ａ、２０ｂを設けてもよい。また、補助空気吹出口２０ａ、２０ｂを、最前部の空気吹出口１０ａと空気吹出口１０ｂとの間で両側に設けてもよい。
According to this embodiment, generation | occurrence | production of the area | region which is not covered with the bubble in the both sides of the bow 2 of the ship bottom 1 can be decreased.
In this embodiment, the auxiliary air outlets 20a and 20b are provided on both sides of the air outlet 10b. However, the auxiliary air outlets are not provided on both sides of the front air outlet 10a, but on both sides of the air outlet 10b. Exits 20a and 20b may be provided. Further, the auxiliary air outlets 20a and 20b may be provided on both sides between the frontmost air outlet 10a and the air outlet 10b.
図６は、空気吹出口からの距離による気泡の抵抗低減率を示すグラフである。
図６において、縦軸は抵抗低減係数ＣＤＲ、横軸は空気吹出口からの距離Ｘｂである。
ここで抵抗低減係数ＣＤＲは、ＣＤＲ＝（−△Ｄ）／（１／２ρＱａＶ）で定義される。ただし、（−△Ｄ）は空気吹き出しによる抵抗低減量、Ｑａは空気吹出量（ｍ３／ｓ）、Ｖは船速（ｍ／ｓ）、ρは水の密度である。
FIG. 6 is a graph showing the bubble resistance reduction rate according to the distance from the air outlet.
In FIG. 6, the vertical axis represents the resistance reduction coefficient C DR and the horizontal axis represents the distance Xb from the air outlet.
Here the resistance reduction coefficient C DR is, C DR = - is defined by (△ D) / (1 / 2ρQaV). However, (−ΔD) is the resistance reduction amount due to air blowing, Qa is the air blowing amount (m 3 / s), V is the ship speed (m / s), and ρ is the density of water.
図６に示すグラフは、長尺平板模型船を使った水槽実験のデータによる。ＰＰは空気吹出口に多孔質板を、ＡＨＰは空気吹出口に配列多孔板（孔径１ｍｍ）を、ＳＰはスロット板（スロット幅５ｍｍ）を用いている。
グラフ中の実線は、実験データから作成した近似式である。また、グラフ中の点線は、この近似式で推定した無限大長さの抵抗低減値である。グラフでは４５ｍ程度までの実験結果が示されているが、最近の実船計測結果により１００ｍであっても、気泡による摩擦抵抗の低減効果があることが分かっている。
このことから、最後部の空気吹出口１０ｄの位置は、船底１の平底部の船尾端３から１００メートルより前方としても、気泡による摩擦抵抗の低減を図れ、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。
The graph shown in FIG. 6 is based on data from an aquarium experiment using a long flat model ship. PP uses a porous plate at the air outlet, AHP uses an arrayed porous plate (hole diameter 1 mm) as the air outlet, and SP uses a slot plate (slot width 5 mm).
The solid line in the graph is an approximate expression created from experimental data. Also, the dotted line in the graph is an infinitely long resistance reduction value estimated by this approximate expression. Although the graph shows the experimental results up to about 45 m, it has been found from the recent actual ship measurement results that even if it is 100 m, there is an effect of reducing frictional resistance due to bubbles.
For this reason, even if the position of the rearmost air outlet 10d is set to be more than 100 meters ahead of the stern end 3 of the flat bottom of the ship bottom 1, the frictional resistance due to the bubbles can be reduced, and the power required for air blowing is reduced. Energy efficiency can be increased.
図７は、上記実施形態における空気吹出口の構成を示す図である。
図７（ａ）から（ｄ）に示す空気吹出口１０は、図２及び図３で説明した一区画のキール、又はキールに隣接する一区画のボックスの船底外板５ａの平面図である。
本発明による空気吹出口１０は複数の開口を有している。
図７（ａ）は、空気吹出口１０に丸穴３１を複数開けたものである。丸穴３１は千鳥状に５列に配置したものを図示しているが、千鳥状に代えて整列したものや、２列程度の配置であってもよい。
図７（ｂ）は、空気吹出口１０に楕円穴３２を複数開けたものである。楕円穴３２は、千鳥状に３列に配置したものを図示しているが、千鳥状に代えて整列したものや、２列程度の配置であってもよい。楕円穴３２は長円も含み、楕円や長円には縦長・横長の両方を含む。
図７（ｃ）は、空気吹出口１０に格子３３を設け、この格子３３によって複数の方形孔３４が形成される。
図７（ｄ）は、空気吹出口１０に鎧戸状の格子３５を設けたもので、開口３６がスリット状に形成される。開口３６は縦長・横長両方を含む。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the air outlet in the embodiment.
The air outlet 10 shown in FIGS. 7A to 7D is a plan view of the bottom bottom plate 5a of the one-section keel described in FIGS. 2 and 3 or a box adjacent to the keel.
The air outlet 10 according to the present invention has a plurality of openings.
FIG. 7A shows a plurality of round holes 31 formed in the air outlet 10. Although the circular holes 31 are shown in a staggered arrangement in five rows, they may be arranged in a staggered manner or arranged in about two rows.
FIG. 7B shows the air outlet 10 having a plurality of elliptical holes 32 formed therein. The oval holes 32 are illustrated as being arranged in three rows in a zigzag pattern, but may be arranged in a zigzag pattern or arranged in about two rows. The ellipse hole 32 includes an ellipse, and the ellipse and the ellipse include both a portrait and a landscape.
In FIG. 7C, a lattice 33 is provided at the air outlet 10, and a plurality of square holes 34 are formed by the lattice 33.
FIG. 7D shows an air blower outlet 10 provided with an armor-door-shaped lattice 35, and the opening 36 is formed in a slit shape. The opening 36 includes both portrait and landscape.
なお、上記説明において、縦は流れに平行、横は流れに直角な方向としている。
キール４又はボックスの船底外板５ａに、図７（ａ）から（ｄ）に示す空気吹出口１０を設けることで、空気吹出口１０は空気を船底１から下方に向かって吹き出す。
このように、空気を下方に向かって吹き出すことで、吹き出された空気が細かな気泡になりやすく、細かな気泡は、浮力が小さいために、船底１から離れずに船尾３に向かって流れやすく、気泡による摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。
In the above description, the vertical direction is parallel to the flow, and the horizontal direction is perpendicular to the flow.
By providing the air outlet 10 shown in FIGS. 7A to 7D on the keel 4 or the ship bottom outer plate 5a of the box, the air outlet 10 blows out air from the bottom 1 downward.
In this way, by blowing out the air downward, the blown air is likely to become fine bubbles, and the fine bubbles have a small buoyancy, so that they tend to flow toward the stern 3 without leaving the bottom 1. The effect of reducing frictional resistance due to bubbles can be enhanced.
以上で述べたように、本実施の形態によれば、船底１の広い領域を気泡で覆うことで摩擦抵抗の低減を図ることができるとともに、空気吹き出しに要する動力を低減してエネルギー効率を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the frictional resistance by covering the wide area of the ship bottom 1 with bubbles, and to reduce the power required for air blowing and increase the energy efficiency. be able to.
本発明は、鉱石運搬船や石油タンカーなどの大型肥大船、特に船底が平底部となっている箱形船型の船舶に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for large-sized enlarged ships such as ore carriers and oil tankers, particularly box-type boats having a flat bottom.
１ 船底
２ 船首
３ 船尾端
４ キール
５、５a、5b 船底外板（ボットム）
６ インナーボットム
７ 船底縦骨材（ロンジ）
８ 船底桁材（ガーダー）
１０ 空気吹出口
２０ａ、２０ｂ 補助空気吹出口
３１ 丸穴
３２ 楕円穴
３３、３５ 格子
Ｘ 水の流れ方向
Ｙ 船体中心線
Ｚ 空気泡の流れ
1 Ship bottom 2 Bow 3 Stern end 4 Keel 5, 5a, 5b Ship bottom skin (bottom)
6 Innerbottom 7 Vertical ship bottom aggregate (Longi)
8 Ship girder
10 Air outlet 20a, 20b Auxiliary air outlet 31 Round hole 32 Elliptical hole 33, 35 Lattice X Water flow direction Y Hull center line Z Airflow of air bubbles
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