JP2015199489A - Ship having ship bottom air circulation tank - Google Patents

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良穂 池田
Yoshiho Ikeda
良穂 池田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ship having a ship bottom air circulation tank which reduces the leakage of air from air tanks caused by the inclination of a hull and reduces the lightweight of the hull of a ship bottom.SOLUTION: A ship 1 has a ship bottom air circulation tank 200: comprising plural air tanks 205 which are provided by forming a hollow part 205 in a flat section 202 of a ship bottom 201 and by installing partition walls 206 inside the hollow part and are divided longitudinally and laterally, and an air supply means for supplying and storing air in the air tanks; and designed such that air in the air tanks is accelerated by water streams at the ship bottom and circulates in the air tanks. At front and rear ends of the air tanks, straightening guides 211 having shapes curved downward are provided to eliminate corners. A ratio (D/l) of the depth D to the length l of the air tanks is not smaller than 0.05 and not larger than a ratio (maximum trim/L) of a maximum trim, which is a difference between a forward draft and an after draft at the maximum trim, to the ship length L at the maximum trim.

Description

本発明は船底に空気循環槽を有する船舶に関する発明である。より詳しくは、本発明の船舶は、船底の平坦部に形成される船底空気循環槽を、寸法を規定した空気槽の前後端部に形状を工夫した整流ガイドを設けたものである。さらに二重の船底内部に空気循環槽を設けた船底空気循環槽を有する船舶に関する発明である。   The present invention relates to a ship having an air circulation tank on the ship bottom. More specifically, in the ship of the present invention, a ship bottom air circulation tank formed on a flat part of the ship bottom is provided with a straightening guide whose shape is devised at the front and rear ends of the air tank of which dimensions are defined. Further, the invention relates to a ship having a ship bottom air circulation tank provided with an air circulation tank inside the double ship bottom.

超大型タンカー等の大型の船舶は低速で運航するため、高速船に比べて走行中に生じる波による抵抗の影響は少ない。また、大型の船舶の船体が水と接触する表面積は大きく、必然的に海水と船体との摩擦抵抗は大きくなる。従って、大型の船舶における摩擦抵抗の全抵抗に占める割合は高く、摩擦抵抗の削減は、船舶のエネルギー効率を高めることに直結する。   Large vessels such as super-large tankers operate at low speeds, so they are less affected by resistance from waves generated during travel than high-speed vessels. Moreover, the surface area where the hull of a large ship contacts with water is large, and the frictional resistance between seawater and the hull is inevitably increased. Accordingly, the ratio of the frictional resistance to the total resistance in a large ship is high, and the reduction of the frictional resistance is directly connected to the improvement of the energy efficiency of the ship.

そこで、摩擦抵抗を削減するために、水と接触している船体表面積を減らす様々な工夫が行われてきた。その中で、水と接触する表面積が最小になるように船体の形状を改良することには限界がある。このため現在では、船底を空気で覆うことによって、船体と水との接触面積を減らす試みがなされている。   In order to reduce the frictional resistance, various ideas have been made to reduce the surface area of the hull in contact with water. Among them, there is a limit to improving the shape of the hull so that the surface area in contact with water is minimized. For this reason, attempts are currently being made to reduce the contact area between the hull and water by covering the bottom of the ship with air.

実用化されている船底を空気で覆う方法としては、走行中に船首の方の船底から空気を泡にして噴き出して、船底を空気の泡で覆う方法がある。しかしながらこの方法では、絶えず空気の泡を噴出しなければならず、空気を噴出する余計なエネルギーがかかりエネルギー削減効果に乏しい。また空気の泡は、一体の空気層ではなく分裂した空気の塊の集合であるため、完全に船底を空気層で覆うものではなく、まだらな空気層である。そのため、これまでの実績では、摩擦抵抗を10数パーセント低減させるのが限界となっている。また泡の大群が船尾方向に流れて行くため、スクリューに泡を含む水流が流れ込み、推進力が落ちてしまう悪影響を及ぼす恐れがある。   As a method for covering the bottom of the ship with air that has been put to practical use, there is a method in which air is bubbled out from the bottom of the bow while traveling and the bottom is covered with air bubbles. However, in this method, air bubbles must be constantly blown, and extra energy for blowing air is required, resulting in poor energy reduction effect. In addition, since air bubbles are not a single air layer but a collection of divided air masses, the air bubbles are not completely covered with an air layer, but are mottled air layers. Therefore, in the past results, it is a limit to reduce the frictional resistance by a dozen percent. Moreover, since the large group of bubbles flows in the stern direction, there is a possibility that the water flow including the bubbles flows into the screw, and the propulsive force is reduced.

そこで、更なる摩擦抵抗低減の可能性を秘める方法として、船底の凹みに空気を溜めておく船底空気槽を設ける方法が世界各地で研究が進められている。例えば、船底の平面部の周囲に側板を設けるか、あるいは側板の高さだけ船底を凹まして凹部を形成し、更に仕切板によって、空気室を多数形成し、その空気室に空気を充填する方法が検討されている。この方法では、仕切られたそれぞれの空気室に、配管によって直接空気を充填して、空気を溜めておけるため、常時空気を供給し続ける必要がなく、空気噴出のエネルギーを抑えることができる。   Therefore, as a method for further reducing the frictional resistance, a method of providing a ship bottom air tank for storing air in a dent on the ship bottom has been studied all over the world. For example, a method in which a side plate is provided around the flat portion of the ship bottom, or a recess is formed by recessing the bottom of the ship by the height of the side plate, and a plurality of air chambers are formed by a partition plate, and the air chamber is filled with air. Is being considered. In this method, since each partitioned air chamber is directly filled with air by piping and the air can be stored, it is not necessary to continuously supply air, and the energy of air ejection can be suppressed.

これらの具体例として、特許文献1には、船底外板の下面に、鉛直方向に沿う平板を組んだ正方格子構造の空気溜り形成部材を気密に取り付けて、各格子隙間に、船底外板により上端が閉塞された空気溜りを設け、空気溜りよりも船首側の船底部所要個所に空気噴出口を設けた、船体摩擦抵抗低減装置が開示されている。   As specific examples of these, Patent Document 1 discloses that an air reservoir forming member having a square lattice structure in which flat plates along the vertical direction are assembled on the lower surface of the bottom plate of the ship in an airtight manner. There is disclosed a hull frictional resistance reduction device in which an air reservoir having a closed upper end is provided and an air outlet is provided at a required position on the bottom side of the bow from the air reservoir.

この特許文献1の装置では、空気噴出口から船底へ空気を吹き込んで、空気の気泡を浮力により各空気溜りにトラップさせ、こうして空気溜りに満たされた空気は、浮力により空気溜りに保持させることができるため、船体の運動によっても容易に散逸されないものとすることができる。このため、船底への空気の噴き込みを常時継続する必要をなくすことができ、船体の摩擦抵抗低減によるエネルギーの削減効率を従来に比して高いものとすることができることが開示されている。   In the apparatus of Patent Document 1, air is blown from the air outlet to the bottom of the ship so that air bubbles are trapped in each air reservoir by buoyancy, and thus the air filled in the air reservoir is held in the air reservoir by buoyancy. Therefore, it cannot be easily dissipated by the movement of the hull. For this reason, it is disclosed that it is not necessary to continuously inject air into the ship bottom, and that the energy reduction efficiency by reducing the frictional resistance of the hull can be made higher than before.

しかし依然として、空気槽からの空気流出などの問題から、空気槽による摩擦抵抗低減方法は実用化にまでは至っていない。そこで、この船底空気槽の空気流出をできるだけ防ぐために、非特許文献1には、空気槽の内部での空気の循環を促す船底空気槽の新しい形式を考案し、空気循環を促すガイドベーンを設けることによって、空気流出を防ぐ空気循環槽が開示されている。   However, due to problems such as air outflow from the air tank, the frictional resistance reduction method using the air tank has not yet been put into practical use. Therefore, in order to prevent the outflow of air from the ship bottom air tank as much as possible, Non-Patent Document 1 devised a new type of ship bottom air tank that promotes air circulation inside the air tank and provided with a guide vane that promotes air circulation. Thus, an air circulation tank for preventing air outflow is disclosed.

特開2009−255621号公報JP 2009-255621 A

古尾篤史、池田良穂、“船底空気循環槽による摩擦抵抗低減に関する研究”、日本船舶海洋工学会、平成25年5月27、28日、春季講演会、P211−214Atsushi Furuo, Yoshiho Ikeda, “Study on Friction Resistance Reduction by Ship Bottom Air Circulation Tank”, Japan Society of Marine Science and Technology, May 27 and 28, 2013, Spring Lecture, P211-214

非特許文献1に開示されている空気循環槽を船底に設けることによって、平水時の航走においては、より大きな摩擦抵抗低減の可能性がある。しかしながら、旋回時や、積荷の前後のバランス、波などの外乱による船体姿勢の変化によって空気が流出すると、空気循環槽の前後端部付近の空気が失われ、空気槽前後端部が水中に没してしまうため、船底を流れる水流が空気槽前後端部に当たる。これによって、摩擦抵抗を下げる役割をするための空気循環槽が、逆に角のある堰となって水流が激しく当たり、圧力抵抗が急激に増加し、摩擦抵抗低減効果がなくなることなどから実用化に至っていない。   By providing the air circulation tank disclosed in Non-Patent Document 1 at the bottom of the ship, there is a possibility of a greater reduction in frictional resistance when sailing during flat water. However, if the air flows out due to a change in the hull posture due to disturbances such as turning, balance before and after loading, and waves, the air near the front and rear ends of the air circulation tank is lost, and the front and rear ends of the air tank are submerged in water. Therefore, the water flow flowing through the ship bottom hits the front and rear ends of the air tank. As a result, the air circulation tank for lowering the frictional resistance is turned into a square weir and the water flow hits violently, the pressure resistance increases rapidly, and the effect of reducing the frictional resistance is lost. It has not reached.

上記のような船体の姿勢変化時の船底空気槽からの空気漏れが生じて摩擦抵抗低減効果が失われた時の解決方法として、空気を再充填する方法が考えられる。具体的には、特許文献1の船舶に採用されているような空気槽に設けられたセンサーを用い、センサーによって空気漏れを感知したときに、空気槽に空気を再充填することが考えられる。   As a solution when the air leakage from the ship bottom air tank at the time of change of the attitude of the hull as described above occurs and the frictional resistance reduction effect is lost, a method of refilling with air can be considered. Specifically, it is conceivable to use a sensor provided in an air tank as used in the ship of Patent Document 1 and refill the air tank with air when air leakage is detected by the sensor.

しかしながら、空気槽への空気の充填は、通常、空気槽の容量一杯までの供給が行われている。なぜならば、供給する空気量が不足すると、空気槽の前後の端部が、水没して水中に露わになってしまうため、角のある堰となって船底の水流が激しく当たって大きな抵抗になり、圧力抵抗が急激に上昇するからである。このため、通常は空気槽の端部の際まで空気が供給される。   However, the air tank is usually filled up to the full capacity of the air tank. This is because if the amount of air to be supplied is insufficient, the front and rear ends of the air tank will be submerged and exposed to the water. This is because the pressure resistance increases rapidly. For this reason, air is usually supplied to the end of the air tank.

しかし、船体の姿勢変化によって空気槽から空気が漏れたときには、摩擦抵抗低減効果を復原させるために、空気槽一杯に空気が満たされるまで、船底の水圧に抗して空気を供給しなければならず、大量のエネルギーを必要とする。   However, when air leaks from the air tank due to a change in the attitude of the hull, in order to restore the frictional resistance reduction effect, air must be supplied against the water pressure at the bottom of the ship until the air tank is filled with air. It requires a lot of energy.

または、別の解決方法として、船体の姿勢変化時に、船底空気槽からの空気漏れが生じない空気槽の構造にする方法がある。その方法としては、特許文献1に開示されるように、船体全体の大きさからすると網目のように小さい格子状の空気槽を形成する方法がある。   Alternatively, as another solution, there is a method of making an air tank structure that does not cause air leakage from the ship bottom air tank when the attitude of the hull changes. As such a method, as disclosed in Patent Document 1, there is a method of forming a lattice-like air tank as small as a mesh in terms of the size of the entire hull.

具体的には、浮力によって空気溜りの内側に入り込んだ空気の気泡を空気溜りに保持できるようにするために、個々の空気溜りの高さ寸法が5cm程度、対辺寸法が10cm程度となるように、高さ寸法及び格子隙間の対辺寸法をそれぞれ設定する(0020段落)。空気槽をこのような構造にすることによって、船体の進行や揺動等の船体の運動に伴われて空気槽から空気が容易に散逸されないものとすることができる。   Specifically, in order to allow air bubbles that have entered the inside of the air reservoir by buoyancy to be retained in the air reservoir, the height of each air reservoir is about 5 cm and the opposite side dimension is about 10 cm. The height dimension and the opposite side dimension of the lattice gap are set (paragraph 0020). By adopting such a structure for the air tank, it is possible to prevent the air from being easily dissipated from the air tank accompanying the movement of the hull such as the progress or swing of the hull.

しかしながら、特許文献1のように、船体の大きさからして網目のように細かい空気溜りと称する空気槽を多数設けた場合は、各々の空気槽に均一に空気を供給することは容易ではない。なぜならば、特許文献1に記載されている具体的な空気の供給方法は、船首の方に設けた空気噴出口から空気を噴き出して、船底の水流で船首側の空気槽から順番に満たしていく方法であり、全ての空気槽に空気を満たすには相当の時間がかかるからである。また噴出した空気のうち空気槽に入り切らず散逸する空気が多いため、浪費が多い。従って、空気を噴出するために使用するエネルギーは無駄が多い。   However, in the case of providing a large number of air tanks referred to as fine air reservoirs like a mesh from the size of the hull as in Patent Document 1, it is not easy to uniformly supply air to each air tank. . This is because the specific air supply method described in Patent Document 1 is such that air is ejected from an air outlet provided toward the bow, and is sequentially filled from the air tank on the bow side with the water flow at the bottom of the ship. This is because it takes a considerable amount of time to fill all the air tanks with air. In addition, there is a lot of wasted air because there is a lot of air that escapes without entering the air tank. Therefore, the energy used to eject air is wasteful.

また、特許文献1には記載されていないが、網目のような空気槽の一個一個に配管を設けて空気を供給することも考えられる。しかし、各空気槽が小さ過ぎることと、また空気槽の数が多過ぎることから、加工に手間がかかり、配管も本数が多く現実的ではない。いずれにしても、特許文献1のような網目状空気槽の構造では、空気槽への空気の供給は容易ではない。   Moreover, although not described in Patent Document 1, it is also conceivable to supply air by providing a pipe in each air tank such as a mesh. However, since each air tank is too small and the number of air tanks is too large, it takes time for processing, and the number of pipes is not realistic. In any case, in the structure of the mesh air tank as in Patent Document 1, it is not easy to supply air to the air tank.

一方、船底に空気槽を設ける際には、船底の平面部の表面上に、空気槽の壁となる側板や仕切壁となる仕切り部材を多数設置して凹部を形成する。または、船底に凹部を形成した上で、凹部を複数の空気室に区切る仕切壁となる仕切り部材を凹部の底の船底に設置する必要がある。   On the other hand, when the air tank is provided on the bottom of the ship, a plurality of side plates serving as the walls of the air tank and a number of partition members serving as the partition walls are provided on the surface of the flat portion of the ship bottom to form a recess. Or after forming a recessed part in a ship bottom, it is necessary to install the partition member used as the partition wall which divides a recessed part into a several air chamber in the ship bottom of the bottom of a recessed part.

このように、船底に空気槽を設けるために多数の仕切り部材や側板を設けると、船底の船体の重さが増し、軽荷重量が増加する。軽荷重量が増加すると、船積される載貨重量の減少につながるため、船積できる貨物が少なくなってしまう。また、船積貨物を輸送先に降ろした後の帰りなど、船積量を制限一杯まで積まなくてよい場合は、船底の船体重量の増加は、そのまま摩擦抵抗の増加につながる。   Thus, if a large number of partition members and side plates are provided to provide an air tank on the bottom of the ship, the weight of the hull on the bottom of the ship increases and the light load increases. If the light load increases, it will lead to a decrease in the weight of the loaded cargo, so the cargo that can be loaded will be reduced. In addition, when the cargo volume does not have to be loaded to the full limit, such as after returning the cargo to the destination, the increase in the hull weight at the bottom of the ship directly leads to an increase in frictional resistance.

現在、船舶の船底は、座礁時の安全性の面から二重底にするように義務付けられている。しかしながら船底の二重底は、外側の船板と内側の船板の間が空洞になっており、この空洞を船底空気槽に転用できれば、空気槽を設けることによる船底の船体重量の増加分を、空気槽を設けるために無くした外側の船底外板の重量減少分によって、相殺することができる。   Currently, the bottom of a ship is required to have a double bottom for safety during grounding. However, the double bottom of the bottom of the ship has a hollow between the outer hull and the inner hull, and if this cavity can be diverted to the hull air tank, the increase in the hull weight of the hull by providing the air tank This can be offset by the weight loss of the outer bottom skin that was lost to provide the tank.

しかし、二重船底が義務であることからか、船舶の二重船底の代わりに船底空気槽に替える具体的な試みはなされていない。例えば、特許文献1では、空気溜り形成部材、つまり空気槽の仕切り部材や側板は、薄い鋼板で正方格子状に組み立てられている(0019段落)。従って、座礁時に船底空気槽自体で防護することができるだけの強度は考慮されてなく、二重船底の外板の外に空気槽は設置されているものと考えられる。   However, because a double bottom is mandatory, no specific attempt has been made to switch to a bottom tank instead of a double bottom. For example, in Patent Document 1, the air reservoir forming member, that is, the partition member and the side plate of the air tank are assembled in a square lattice shape with a thin steel plate (paragraph 0019). Therefore, the strength that can be protected by the ship bottom air tank itself at the time of grounding is not considered, and it is considered that the air tank is installed outside the outer plate of the double ship bottom.

以上のことから、船舶の二重船底を船底空気槽に替えるためには、空気槽自体が、二重船底の代わりとなるだけの強度を有する構造にする必要がある。   From the above, in order to replace the double bottom of the ship with the bottom air tank, the air tank itself needs to have a structure sufficient to replace the double bottom.

本発明は、上述の問題に鑑みて、船体の姿勢変化時の船底空気循環槽からの空気漏れが生じた時の空気を再充填するエネルギーを削減することができ、船体の姿勢変化時に船底空気循環槽からの空気漏れをより抑えることができる構造を有する船舶を提供することを目的とする。また更に、船底空気循環槽をそのまま二重船底の代わりにすることができる新しい船舶を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention can reduce energy for refilling air when air leakage from the bottom air circulation tank occurs when the hull attitude changes, and the bottom air when the hull attitude changes. It aims at providing the ship which has the structure which can suppress the air leak from a circulation tank more. It is another object of the present invention to provide a new ship in which the ship bottom air circulation tank can be used in place of the double ship bottom.

より具体的に、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、
船底の平担部に、窪み部を形成し、
前記窪み部の内部に、仕切壁を設置して設けた縦横に区切られた複数の空気槽と、
前記空気槽に空気を供給する空気供給手段とを有し、
前記空気槽の前後端部に下方に湾曲した形状の整流ガイドを角のないように設け、
前記空気槽の深さDと長さlの比(D/l)が、0.05以上であり、かつ最大トリム時の船首喫水と船尾喫水の差である最大トリムと最大トリム時の船長Lとの比(最大トリム/L)以下であることを特徴とする。
More specifically, the ship having the bottom air circulation tank of the present invention is
In the flat part on the bottom of the ship,
A plurality of air tanks divided vertically and horizontally provided by installing a partition wall inside the hollow portion, and
Air supply means for supplying air to the air tank;
Provided with straight rectifying guides curved downward at the front and rear ends of the air tank,
The ratio (D / l) between the depth D and the length l of the air tank is 0.05 or more, and the captain L at the maximum trim and the maximum trim, which is the difference between the fore draft and the stern draft at the maximum trim. And a ratio (maximum trim / L) or less.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、前記空気槽に溜める空気量を、前記空気槽容積の40〜90%に減らしたことを特徴とする。   Furthermore, the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention is characterized in that the amount of air stored in the air tank is reduced to 40 to 90% of the volume of the air tank.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、前記空気槽から流出する空気を補い、前記空気槽内の空気量を前記空気槽容積の40〜90%に保持するシステムを設けたことを特徴とする。   Further, the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention is provided with a system that supplements the air flowing out of the air tank and holds the air amount in the air tank at 40 to 90% of the air tank volume. Features.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、前記仕切壁の高さを、前記窪み部を形成していない船底の平坦部の水平面より低くして、空気を大量に供給した時には仕切壁を超えて空気が流れるようにしたことを特徴とする。   Furthermore, the ship having the ship bottom air circulation tank according to the present invention is configured such that the partition wall has a height lower than that of the flat part of the ship bottom where the depression is not formed and a large amount of air is supplied. It is characterized by allowing air to flow beyond.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、一番船首側の前記空気槽には、前記船底空気循環槽内の空気槽の空気量を調整するための空気供給装置を設け、前記船底空気循環槽内の空気循環を加速する方向に空気を噴出するようにしたことを特徴とする。   Further, the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention is provided with an air supply device for adjusting an air amount of the air tank in the ship bottom air circulation tank in the air tank on the most bow side, It is characterized in that air is ejected in the direction of accelerating the air circulation in the air circulation tank.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、前記空気槽は、前記船底の平担部に、外側と内側の船底板を有する2重底からなる船底のうち、前記外側の船底外板を無くして前記内側の船底板を船底とする窪み部を形成し、前記窪み部の船底に仕切壁を設置し、縦横に区切られた複数の空気槽を形成したことを特徴とする。   Furthermore, in the ship having a ship bottom air circulation tank according to the present invention, the air tank has a double bottom having an outer bottom plate and an inner bottom plate on a flat portion of the ship bottom. And a hollow portion having the inner bottom plate as a ship bottom is formed, a partition wall is installed on the bottom of the hollow portion, and a plurality of air tanks divided vertically and horizontally are formed.

本発明の船底空気循環槽を有する船舶によれば、空気槽の前後端部に下方に湾曲した形状の整流ガイドを設けたことによって、空気槽の前端部と後端部が湾曲するので、堰となる部分に角がない。そのため、船底を流れる水流が、滑らかに流れる。これによって、船体の姿勢変化によって空気槽から空気が漏れて、空気槽の空気量が減少し、空気槽の前後端部が水中に没したとしても、水流が湾曲した整流ガイドに沿ってスムースに流れる。したがって、空気槽の堰に水の流れが激しく当たることはなく圧力抵抗の増加が緩和され摩擦抵抗低減効果が維持される。   According to the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention, the front end part and the rear end part of the air tank are curved by providing the rectifying guides curved downward at the front and rear ends of the air tank. There is no corner in the part. Therefore, the water flow that flows through the ship bottom flows smoothly. Even if the air leaks from the air tank due to the attitude change of the hull, the air volume of the air tank decreases, and the front and rear ends of the air tank are submerged in the water, the water flow smoothly along the straightening guide. Flowing. Therefore, the flow of water does not violently hit the weir of the air tank, and the increase in pressure resistance is mitigated and the frictional resistance reduction effect is maintained.

この結果、従来行われていたように、予め空気槽の前後端部の船底平面の際まで空気を一杯入れておかなくても摩擦抵抗低減効果が得られる。すなわち、本発明においては、空気槽の空気量を空気槽容積の100%に保持する必要はない。このため、空気槽の空気量を、空気槽容積の100%から、40〜90%に減らすことができた。   As a result, the effect of reducing the frictional resistance can be obtained even if the air is not filled in advance up to the bottom of the ship bottom at the front and rear ends of the air tank, as is conventionally done. That is, in this invention, it is not necessary to hold | maintain the air quantity of an air tank to 100% of the air tank volume. For this reason, the amount of air in the air tank could be reduced from 100% of the air tank volume to 40 to 90%.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、空気槽の深さDと長さlの比(D/l)が、0.05以上であるため、空気槽の前後端部に下方に湾曲した整流ガイドを設けた状態であっても、空気槽内の空気を確実に循環させることができる。かつ最大トリム時の船首喫水と船尾喫水の差である最大トリムと最大トリム時の船長Lとの比(最大トリム/L)以下であるため、船体の姿勢変化が最大トリム時でも、空気槽の対角線までの空気流出しかしないようにすることができる。   Further, the ship having the bottom air circulation tank of the present invention has a ratio (D / l) of the depth D and the length l of the air tank of 0.05 or more. Even in the state where the curved flow straightening guide is provided, the air in the air tank can be reliably circulated. In addition, since the ratio between the maximum trim, which is the difference between the bow draft and the stern draft at the maximum trim, and the master length L at the maximum trim (maximum trim / L) is below, You can only have air outflow up to the diagonal.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、空気槽の空気量を、予め空気槽容積の40〜90%に減らしたことにより、船底空気循環槽内の水面は空気量が100%のときよりも上昇し、確実に空気循環槽を確保することができるため、空気槽からの空気の流出を大幅に減少させることができる。   Furthermore, the ship having the ship bottom air circulation tank according to the present invention reduces the air volume of the air tank to 40 to 90% of the air tank volume in advance, so that the water surface in the ship bottom air circulation tank has an air volume of 100%. Since the air circulation tank can be secured without fail, the outflow of air from the air tank can be greatly reduced.

また初めから、空気槽に入っている空気量を空気槽容積の40〜90%にして、従来の100%の状態よりも空気量を10〜60%減少させていることから、船体の姿勢変化時においても、流出する空気量が少なくなる。このため、流出した空気が水流によって後方に流され、スクリュー等の推進器に及ぼす悪影響を未然に防止することができる。   From the beginning, the air volume in the air tank is set to 40 to 90% of the volume of the air tank, and the air volume is reduced by 10 to 60% from the conventional 100% state. Even at times, the amount of air flowing out decreases. For this reason, the air which flowed out is flowed back by a water flow, and the bad influence which acts on propulsion devices, such as a screw, can be prevented beforehand.

従って、悪影響を及ぼす空気流出量を抑えた、必要最小限の少ない空気量で、確実な摩擦抵抗の低減を実現することができ、空気槽へ空気を供給するためのエネルギーを削減することができる。   Therefore, the frictional resistance can be surely reduced with the minimum necessary amount of air with reduced adverse air outflow, and the energy for supplying air to the air tank can be reduced. .

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、空気槽から流出する空気を補い、空気槽内の空気量を空気槽容積の40〜90%に保持するシステムを設けたことにより、船体の姿勢変化等で空気槽から空気が流出して、空気槽容積の40〜90%の範囲を満たさなくなったときに、空気を補充して、常に空気槽内の空気量を空気槽容積の40〜90%に維持することができる。   Furthermore, the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention is provided with a system that supplements the air flowing out of the air tank and holds the air amount in the air tank at 40 to 90% of the air tank volume. When the air flows out of the air tank due to posture change or the like and does not satisfy the range of 40 to 90% of the air tank volume, the air is replenished, and the air amount in the air tank is always reduced to 40 to 40% of the air tank volume. 90% can be maintained.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、仕切壁の高さを、窪み部を形成していない船底の平坦部の水平面より低くして、仕切壁を超えて空気が流れるようにした。こうすることで、空気槽内に空気を空気槽容積の90%を超えて仕切壁を超えるところまで大量に供給すると、仕切壁を超えて空気が流れる。そのため、仕切壁部に働く摩擦抵抗を完全になくすこともできる。これによって、摩擦抵抗低減効果を増大させる。   Further, in the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention, the height of the partition wall is made lower than the horizontal surface of the flat part of the ship bottom not forming the recess so that air flows over the partition wall. . By carrying out like this, when air is supplied in large quantities to the place exceeding 90% of an air tank volume and exceeding a partition wall in an air tank, air will flow exceeding a partition wall. For this reason, it is possible to completely eliminate the frictional resistance acting on the partition wall. This increases the frictional resistance reduction effect.

または、仕切壁の高さを更に低くすることにより、空気槽内の空気量を空気槽容積の40〜90%にした状態でも、仕切壁を超えて空気が流れるようにすることができる。そのため、空気量を90%を超えて供給しなくても、仕切壁による摩擦抵抗を完全になくすこともできる。   Alternatively, by further lowering the height of the partition wall, air can flow beyond the partition wall even when the amount of air in the air tank is 40 to 90% of the air tank volume. Therefore, the frictional resistance due to the partition wall can be completely eliminated without supplying the air amount exceeding 90%.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶は、一番船首側の前記空気槽に、船底空気循環槽内の空気槽の空気量を調整するための空気供給装置を設け、船底空気循環槽内の空気循環を加速する方向に空気を噴出するようにした。その結果、空気槽内の空気循環を更に促すことができる。   Further, the ship having the ship bottom air circulation tank of the present invention is provided with an air supply device for adjusting the air amount of the air tank in the ship bottom air circulation tank in the air tank on the foremost side, and the ship bottom air circulation tank Air was spouted in the direction to accelerate the air circulation inside. As a result, the air circulation in the air tank can be further promoted.

また特に、仕切壁を超えて空気が流れる状態にあると、船底空気循環槽内の全ての空気槽が、一つの空気層で繋がる。そのため、一番船首側の空気槽に設けた空気供給装置から、空気の循環を加速する方向に空気を噴出するだけで、船底空気循環槽内全体の空気を効率よく供給することができる。   In particular, when the air flows beyond the partition wall, all the air tanks in the ship bottom air circulation tank are connected by one air layer. Therefore, the entire air in the bottom air circulation tank can be efficiently supplied simply by ejecting air in the direction of accelerating the air circulation from the air supply device provided in the air tank on the most bow side.

また、船底循環空気槽を区切る仕切壁が、縦横に設置されているため、この仕切壁に座
礁時の衝撃に耐え得る強度を備える構造になるように設計することができる。このため、
外側と内側の船底板からなる二重船底のうち、空気槽を設けるために無くした外側の船底
外板の板材の重量減少分だけ、船の軽荷重量を減らすことができる。これによって燃費を
向上させることができるという効果も奏する。
Moreover, since the partition wall which divides a ship bottom circulating air tank is installed vertically and horizontally, it can be designed so that it may become a structure provided with the intensity | strength which can endure the impact at the time of grounding. For this reason,
The light load of the ship can be reduced by the amount of weight reduction of the outer bottom plate of the double bottom composed of the outer and inner bottom plates to eliminate the air tank. This also has the effect of improving fuel economy.

さらに、本発明の船底空気循環槽を有する船舶によれば、二重船底の内部の空洞をそのまま空気循環槽として利用することができる。つまり、外側の船底外板から突出した空気槽を設ける必要がない。したがって、外側の船底外板に沿って流れる船底の水流が、空気槽によって乱されることなく滑らかな水流とすることができる。これによって、空気槽内に波が起こりにくく空気の流出をより抑制することができるという効果も奏する。   Furthermore, according to the ship which has the ship bottom air circulation tank of this invention, the cavity inside a double ship bottom can be utilized as an air circulation tank as it is. That is, it is not necessary to provide an air tank protruding from the outer ship bottom skin. Therefore, the water flow of the ship bottom flowing along the outer ship bottom skin can be a smooth water flow without being disturbed by the air tank. As a result, there is also an effect that it is difficult for waves to occur in the air tank and the outflow of air can be further suppressed.

本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船の船底を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the ship bottom of the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船の船底空気循環槽に、整流ガイドを設けた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which provided the rectification | straightening guide in the ship bottom air circulation tank of the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船の空気循環の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the air circulation of the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船の最大トリム角時に、空気が空気槽の対角線内に溜まる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that air accumulates in the diagonal of an air tank at the time of the maximum trim angle of the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船の船底空気循環槽に、空気供給システムを設けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which provided the air supply system in the ship bottom air circulation tank of the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船において、仕切壁を超えて空気が流れる場合の空気循環の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the air circulation in case a ship flows over a partition wall in the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽装備船の船底空気循環槽の一番船首側の空気槽に、空気循環を加速する空気供給装置を設けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which provided the air supply apparatus which accelerates | stimulates air circulation in the air tank of the most bow side of the ship bottom air circulation tank of the ship equipped with a ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽の模型船による抵抗計測の結果を示す図である。(a)は、模型船の断面図で、(b)は、抵抗計測の結果を示すグラフである。It is a figure which shows the result of the resistance measurement by the model ship of the ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention. (A) is sectional drawing of a model ship, (b) is a graph which shows the result of resistance measurement. 本発明の実施の形態に係る船底空気循環槽の模型船による空気槽内部の波の流場解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the flow field analysis of the wave inside an air tank by the model ship of the ship bottom air circulation tank which concerns on embodiment of this invention.

以下に、図を参照して、本発明の船底空気循環槽を有する船舶について説明するが、以下の実施の形態は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、変更することができる。   Hereinafter, a ship having a bottom air circulation tank according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiment exemplifies one embodiment of the present invention and does not depart from the gist of the present invention. As long as it can be changed.

図1に、本発明に係る空気循環槽装備超大型コンテナ船1の船底構造を示す。図1は、本発明の船底空気循環槽200を有する船舶1において、船体101に、コンテナを積み込んだ状態で、船底201の平坦部202に船底空気循環槽200を設けた様子を示す全体図と、船底空気循環槽200の拡大図である。   FIG. 1 shows a bottom structure of a super large container ship 1 equipped with an air circulation tank according to the present invention. FIG. 1 is an overall view showing a state in which a ship bottom air circulation tank 200 is provided on a flat portion 202 of a ship bottom 201 in a state where a container is loaded on the hull 101 in a ship 1 having a ship bottom air circulation tank 200 of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a ship bottom air circulation tank 200.

本発明に係る船底空気循環槽装備船舶1は、船体101の船底201の平坦部202に、船底空気循環槽200を、二重船底201の内部の空洞205に設けている。船底201は、船底外板203と、内側船底板204の2重底からなっている。   The ship equipped with a ship bottom air circulation tank 1 according to the present invention is provided with a ship bottom air circulation tank 200 in a cavity 205 inside the double ship bottom 201 in the flat part 202 of the ship bottom 201 of the hull 101. The ship bottom 201 includes a double bottom of a ship bottom outer plate 203 and an inner ship bottom plate 204.

本発明の船底空気循環槽200は、船底外板203を無くして、内側船底板204を船底201とする窪み部205を形成し、船底201となった内側船底板204の上に、仕切壁206を設置して、縦横に区切られた複数の空気槽205を設けたものである。また各々の空気槽205には、前端部と後端部に、下方に湾曲した形状の整流ガイド211を設けている。   The ship bottom air circulation tank 200 of the present invention eliminates the ship bottom outer plate 203 and forms a recess 205 having the inner ship bottom plate 204 as the ship bottom 201, and a partition wall 206 on the inner ship bottom plate 204 that becomes the ship bottom 201. Are provided, and a plurality of air tanks 205 divided vertically and horizontally are provided. Each air tank 205 is provided with a rectifying guide 211 having a curved shape at the front end and the rear end.

船底空気循環槽200の空気槽205には、空気供給手段により供給された空気が溜められている。空気槽205に溜める空気量は、空気槽容積の40〜90%である。供給する空気は、窒素やアルゴンなどの不活性ガスの含有量を高くしてもよい。不活性ガスの含有量を高めることによって、船底空気循環槽200の内側船底板204や仕切壁206に海藻や貝などの生物が付着することを防止することができる。   The air tank 205 of the ship bottom air circulation tank 200 stores air supplied by the air supply means. The amount of air stored in the air tank 205 is 40 to 90% of the air tank volume. The supplied air may have a high content of an inert gas such as nitrogen or argon. By increasing the content of the inert gas, it is possible to prevent organisms such as seaweed and shellfish from adhering to the inner bottom plate 204 and the partition wall 206 of the bottom air circulation tank 200.

本発明の船底空気循環槽200の空気槽205の前端部と後端部に設けている、内側船底板204から下方に湾曲した形状の整流ガイド211の形状は、図1に示すように、内側船底板204から下方にレンズ状に湾曲した形状をしている。   As shown in FIG. 1, the shape of the flow straightening guide 211, which is provided at the front end and the rear end of the air tank 205 of the ship bottom air circulation tank 200 of the present invention and is curved downward from the inner ship bottom plate 204, It has a shape curved in a lens shape downward from the ship bottom plate 204.

この内側船底板204から下方に湾曲した整流ガイド211の形状について、説明のため仮に船底空気循環槽200を船長方向に3列設けたモデル船の船底空気循環槽装備船2の断面図である図2を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、仕切壁206および整流ガイド211の高さとは、内側船底板204から鉛直方向の長さをいう。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a ship 2 equipped with a bottom air circulation tank of a model ship in which three rows of ship bottom air circulation tanks 200 are provided in the direction of the ship for the purpose of explaining the shape of the flow straightening guide 211 curved downward from the inner bottom board 204. This will be described with reference to FIG. In the following description, the heights of the partition wall 206 and the rectifying guide 211 refer to the length in the vertical direction from the inner ship bottom plate 204.

整流ガイド211の内側船底板204から下方に湾曲した曲線の始点は、仕切壁206の下端部と同一の高さから始まっている。即ち、整流ガイド211の高さと仕切壁206の高さは同一高さとする。整流ガイド211の高さと仕切壁206の高さに差があると、整流ガイド211と仕切壁206との間で段差が生じるため、船底側の水流に対して堰となり、水流に乱れを生じるため、同一の高さとする。   The starting point of the curve that curves downward from the inner bottom plate 204 of the flow straightening guide 211 starts from the same height as the lower end of the partition wall 206. That is, the height of the flow straightening guide 211 and the height of the partition wall 206 are the same. If there is a difference between the height of the rectifying guide 211 and the height of the partition wall 206, a step is generated between the rectifying guide 211 and the partition wall 206, so that it becomes a weir with respect to the water flow on the ship bottom side and the water flow is disturbed , The same height.

仕切壁206の下端部から始まる、整流ガイド211の内側船底板204から下方に湾曲した曲線は、内側船底板204に向かって上方に湾曲した曲線を描く。この曲線は、上方に湾曲していれば何れの形状でも構わない。好ましくは、内側船底板204上の曲線の終点が、仕切壁206から遠く離れるように、船長方向に扁平した形状が好ましい。好ましい例として例えば、レンズ形状や流線形の後部の形状を模した形状とすることができ、旧NASA(National Aeronautics and Space Administration:アメリカ航空宇宙局)のNACA(National Advisory Committee for Aeronautics:アメリカ航空諮問委員会)が定めるNACA翼型のうち、NACA4412翼の後部形状を模した形状とすることができる。   A curve that curves downward from the inner bottom plate 204 of the flow straightening guide 211 starting from the lower end of the partition wall 206 draws a curved curve that curves upward toward the inner bottom plate 204. This curve may have any shape as long as it is curved upward. Preferably, a shape flat in the ship length direction is preferable so that the end point of the curve on the inner bottom plate 204 is far from the partition wall 206. As a preferred example, for example, a lens shape or a shape simulating the shape of the rear part of a streamline can be used, and NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) of the former NASA (National Aeronautics and Space Administration). Among the NACA airfoils determined by the committee), the shape of the rear part of the NACA4412 blades can be obtained.

このような内側船底板204から下方に湾曲した形状を有する整流ガイド211を、船長方向に一つ前の空気槽205の後端部の仕切壁206に密接して整流ガイド211Aを設け、前端部の仕切壁206に密接して整流ガイド211Bを設ける。これにより、空気槽205の前端部と後端部には、水流に対して堰となる部分に角が全くなくなる。船底201を流れる水流は、仕切壁206を挟んで前方の整流ガイド211Aの下端部602から仕切壁206を通り、次に仕切壁206を挟んで後方の整流ガイド211Bの下端部603を通るように滑らかに流れる。   The straightening guide 211 having a shape curved downward from the inner bottom plate 204 is provided in close contact with the partition wall 206 at the rear end of the previous air tank 205 in the ship length direction, and the straightening guide 211A is provided. A straightening guide 211B is provided in close contact with the partition wall 206. As a result, the front end portion and the rear end portion of the air tank 205 have no corners in the portion that becomes a weir with respect to the water flow. The water flow flowing through the ship bottom 201 passes through the partition wall 206 from the lower end portion 602 of the front rectifying guide 211A across the partition wall 206, and then passes through the lower end portion 603 of the rear rectifying guide 211B across the partition wall 206. Flows smoothly.

また、空気槽205の後端部である船底空気循環槽200の後端部212に密接して整流ガイド211Cを設ける。これにより、船底空気循環槽200の後端部212には、水流に対して堰となる部分に角が全くなくなる。船底201側を流れる水流は、整流ガイド211Cの下端部604から船底201を通るように滑らかに流れる。   Further, a rectifying guide 211C is provided in close contact with the rear end 212 of the ship bottom air circulation tank 200, which is the rear end of the air tank 205. As a result, the rear end portion 212 of the ship bottom air circulation tank 200 has no corners at the portion that becomes a weir against the water flow. The water flow flowing on the ship bottom 201 side smoothly flows from the lower end portion 604 of the rectifying guide 211C through the ship bottom 201.

このような整流ガイド211の設置は、仮に船体101の姿勢変化によって空気槽205から空気が漏れ、空気槽205の空気量が減少し、空気槽205の前後端部が水中に没したとしても、水流が湾曲した整流ガイド211に沿ってスムースに流れる。そのため、空気槽205が角のある堰になり、水流が激しく当たることはなく、圧力抵抗の増加が緩和され摩擦抵抗低減効果が維持されるという効果を奏する。   The installation of the rectifying guide 211 is such that even if the air tank leaks due to the attitude change of the hull 101, the amount of air in the air tank 205 decreases, and the front and rear ends of the air tank 205 are submerged in water, The water flow smoothly flows along the curved flow straightening guide 211. Therefore, the air tank 205 becomes a dam with a corner, so that the water flow does not hit violently, and the increase in the pressure resistance is mitigated and the effect of reducing the frictional resistance is maintained.

つまり、予め空気槽205の前後端部の際まで空気を一杯入れておかなくても摩擦抵抗低減効果が得られる。言い換えると、空気槽205の空気量を空気槽容積の100%に保持する必要はない。よって、空気槽205の空気量を、空気槽容積の100%から、40〜90%に減らすことができる。   That is, the frictional resistance reduction effect can be obtained even if air is not filled up to the front and rear ends of the air tank 205 in advance. In other words, it is not necessary to keep the amount of air in the air tank 205 at 100% of the air tank volume. Therefore, the air quantity of the air tank 205 can be reduced from 100% of the air tank volume to 40 to 90%.

空気槽205の空気量を、予め空気槽容積の40〜90%に減らすことにより、船底空気循環槽200内の水面601、船底の空気面が、空気槽容積の100%のときよりも上昇する。空気槽205内での水面601の上昇は、空気槽205からの空気の流出を抑制する。したがって、空気槽205内の空気容量の変化を少なくすることができる。   By reducing the amount of air in the air tank 205 to 40 to 90% of the air tank volume in advance, the water surface 601 in the ship bottom air circulation tank 200 and the air surface of the ship bottom rise more than when 100% of the air tank volume. . The rise of the water surface 601 in the air tank 205 suppresses the outflow of air from the air tank 205. Therefore, the change in the air capacity in the air tank 205 can be reduced.

ここで、図2と同様のモデル船である船底空気循環槽装備船2の空気循環の様子を示す図である図3を参照しながら、空気槽205が安定して確保される原理を説明する。   Here, the principle that the air tank 205 is stably secured will be described with reference to FIG. 3, which is a view showing the state of air circulation of the ship 2 with the bottom air circulation tank, which is a model ship similar to FIG. .

船体101が前進することにより、船底201側には水流207が生じる。この水流207による摩擦力によって、船底空気循環槽200内の空気が循環し、空気循環層208が生まれる。空気が単なる貯留された空気の塊ではなく、このように空気が循環することによって、船底空気循環槽200から流出しにくくなる。   As the hull 101 moves forward, a water flow 207 is generated on the bottom 201 side. The frictional force generated by the water flow 207 circulates the air in the ship bottom air circulation tank 200 to create an air circulation layer 208. The air is not simply a lump of stored air, and the air circulates in this manner, so that it is difficult for the air to flow out of the ship bottom air circulation tank 200.

これは、もし、空気循環層208から空気が一部流出しようとすると、空気が循環しているため、流出しようとする方向とは逆に循環の流れによる力が働き、空気が空気循環層208内に引き戻されるため、空気の流出が防止できる。また、仮に空気が一部流出してしまったとしても、流出していこうとする空気の塊と本体の空気循環層208とが、空気の循環流によって引きちぎられるため、流出される空気量を抑えることができる。   This is because if a part of the air flows out of the air circulation layer 208, the air circulates, and therefore, the force of the circulation flow works in the direction opposite to the direction of the outflow, and the air flows. Since it is pulled back in, the outflow of air can be prevented. Even if a part of the air flows out, the mass of air that is about to flow out and the air circulation layer 208 of the main body are torn off by the circulating air flow, so that the amount of air that flows out is suppressed. be able to.

ところで、本発明では下方に湾曲した整流ガイド211を設けたため、水流が整流ガイド211に沿って滑らかに流れる半面、空気循環層208の空気も空気槽205から滑らかに散逸し易い。従って、空気槽205内の空気量を従来通り空気槽容積の100%近くに満たすと、空気槽205からの空気流出量が多く、空気流出の流れの力の方が循環流の力よりも勝り、空気循環層208を維持することができなくなる。   By the way, in the present invention, since the rectifying guide 211 curved downward is provided, the air flowing smoothly along the rectifying guide 211, the air in the air circulation layer 208 is also easily dissipated smoothly from the air tank 205. Therefore, if the air amount in the air tank 205 is filled to nearly 100% of the air tank volume as usual, the air outflow amount from the air tank 205 is large, and the air outflow force is superior to the circulation flow force. The air circulation layer 208 cannot be maintained.

そこで、空気槽205の空気量を、予め空気槽容積の40〜90%に減らすことで、船底空気循環槽200内の水面601を、空気量が空気槽容積の100%のときよりも上昇させる。そうすることで、空気槽205中の空気を安定に確保することができる。従って、整流ガイド211を設けたときに、空気槽205の空気量を空気槽容積の40〜90%に減らすことは、空気循環層208を維持するための必須条件にもなる。   Therefore, by reducing the air amount in the air tank 205 in advance to 40 to 90% of the air tank volume, the water surface 601 in the ship bottom air circulation tank 200 is raised more than when the air amount is 100% of the air tank volume. . By doing so, the air in the air tank 205 can be secured stably. Therefore, when the flow straightening guide 211 is provided, reducing the amount of air in the air tank 205 to 40 to 90% of the air tank volume is also an indispensable condition for maintaining the air circulation layer 208.

また、図2も参照しながら、この船底空気循環槽200内の水面601の上昇による、空気循環層208の流出防止に対する寄与について説明する。空気槽205内の水面601は、下方に湾曲した形状の整流ガイド211の下端部603(604)に近くなる程、空気槽205の深さ当たりの体積が大きくなる。またより下に下がる程、急激に深さ当たりの体積が大きくなる。   Further, with reference to FIG. 2, the contribution to the outflow prevention of the air circulation layer 208 by the rise of the water surface 601 in the ship bottom air circulation tank 200 will be described. The closer the water surface 601 in the air tank 205 is to the lower end 603 (604) of the rectifying guide 211 that is curved downward, the larger the volume per depth of the air tank 205 is. Moreover, the volume per depth increases rapidly as it goes down further.

つまり、空気槽205の空気を徐々に減らしていくと、整流ガイド211の下端部603(604)付近の空気槽205の水面601の移動は小さいが、空気槽205の内側船底板204に近くなる程、空気槽205の水面601の移動は大きくなる。例えば、空気槽容積の50%の空気量を減らしても、空気槽205の水面601は、空気槽205の深さの半分にはならない。   That is, when the air in the air tank 205 is gradually reduced, the movement of the water surface 601 of the air tank 205 in the vicinity of the lower end 603 (604) of the rectifying guide 211 is small, but it becomes closer to the inner bottom plate 204 of the air tank 205. The movement of the water surface 601 of the air tank 205 becomes larger as it goes. For example, even if the amount of air is reduced by 50% of the air tank volume, the water surface 601 of the air tank 205 does not become half the depth of the air tank 205.

従って、空気槽205の空気量を空気槽容積の40〜90%に減らしても、空気量の減少の大きさの割にはそれほど空気槽205の水面601は上昇しない。このことから、空気槽容積の10〜60%の少ない空気量でありながら、十分に深い空気槽205が確保さ
れるため、空気循環層208が維持できる。
Therefore, even if the air amount in the air tank 205 is reduced to 40 to 90% of the air tank volume, the water surface 601 of the air tank 205 does not rise so much for the amount of decrease in the air amount. From this, the air circulation layer 208 can be maintained because the sufficiently deep air tank 205 is secured while the amount of air is as small as 10 to 60% of the air tank volume.

このように、空気槽205に入っている空気量を空気槽容積の40〜90%に減らして、従来の100%の空気量より10〜60%少なくすることができたことから、船体101の最大の姿勢変化時においても、流出する空気量が少なくなる。このため、流出した空気が水流によって後方に流され、スクリュー等の推進器に及ぼす悪影響を未然に防止することができる。   In this way, the amount of air contained in the air tank 205 can be reduced to 40 to 90% of the air tank volume, and 10 to 60% less than the conventional 100% air quantity. The amount of air that flows out is reduced even at the maximum posture change. For this reason, the air which flowed out is flowed back by a water flow, and the bad influence which acts on propulsion devices, such as a screw, can be prevented beforehand.

本発明の船底空気循環槽200を有する船舶1は、空気槽205の前端部と後端部に、下方に湾曲した形状の整流ガイド211を設けたことにより、空気槽205に入っている空気量を空気槽容積の40〜90%に減らすことができた。それと同時に、空気量を空気槽容積の40〜90%に減らすことは、空気槽205が下方に湾曲して開かれた形状になったことで、空気循環層208を維持するために必要な条件でもある。   The ship 1 having the ship bottom air circulation tank 200 according to the present invention is provided with a straightening guide 211 having a curved shape at the front end portion and the rear end portion of the air tank 205 so that the amount of air contained in the air tank 205 is reduced. Was reduced to 40 to 90% of the air tank volume. At the same time, reducing the amount of air to 40-90% of the volume of the air tank is a necessary condition for maintaining the air circulation layer 208 because the air tank 205 is curved downward and opened. But there is.

またこれまで本発明では、空気槽205への整流ガイド211の設置の仕方について、整流ガイド211は、空気槽205の内側船底板204に密着させて設けているとして説明してきたが、図8に示す船体モデルのように、空気槽205の前端部と後端部に、整流ガイド211と同じ船長方向の長さを有し、空気槽205の内側船底板204から垂直に延びる低い壁面を有する内側船底板204と平行な水平な段(図8では、符号405の部分)を設けた上で、この段の上に整流ガイド211を密着させて設けてもよい。   Further, in the present invention, the method of installing the rectifying guide 211 in the air tank 205 has been described so far as the rectifying guide 211 is provided in close contact with the inner bottom plate 204 of the air tank 205. FIG. As shown in the hull model shown in the figure, the front end portion and the rear end portion of the air tank 205 have the same length in the ship length direction as the rectifying guide 211, and the inner side has a low wall surface extending vertically from the inner bottom plate 204 of the air tank 205. A rectifying guide 211 may be provided in close contact with a horizontal step (indicated by reference numeral 405 in FIG. 8) parallel to the ship bottom plate 204.

このようにすると、空気槽205の最上部が、空気槽205の内側船底板204と、空気槽205の内側船底板204に対して垂直の低い壁によって囲まれるため、空気が流出しにくくなる。このため、整流ガイド211を、空気槽205の内側船底板204に直接密着させて設けている場合に比べて、空気槽205内の空気量をやや多く設定することができる。このように、本発明の範囲内において目的と船舶1の種類等によって適宜設計変更されるのは言うまでもない。   If it does in this way, since the uppermost part of the air tank 205 is surrounded by the inner bottom board 204 of the air tank 205 and the low wall perpendicular | vertical with respect to the inner bottom board 204 of the air tank 205, air becomes difficult to flow out. For this reason, compared with the case where the straightening guide 211 is provided in direct contact with the inner ship bottom plate 204 of the air tank 205, the amount of air in the air tank 205 can be set slightly larger. Thus, it goes without saying that the design is appropriately changed within the scope of the present invention depending on the purpose and the type of the ship 1.

さらに、本発明の船底空気循環槽200を有する船舶1において、空気槽205の深さDと長さlの比(D/l)が、0.05以上とすることで、空気槽205内の空気を抜けにくくすることができる。さらに、空気槽205の深さDと長さlの比(D/l)は、最大トリム時の船首喫水と船尾喫水の差である最大トリムと最大トリム時の船長Lとの比(最大トリム/L)以下とすることで、船体101の姿勢変化が最大トリム時でも、空気槽205の対角線XYまでの空気流出しかしないようにすることができる。   Furthermore, in the ship 1 having the ship bottom air circulation tank 200 of the present invention, the ratio (D / l) of the depth D and the length l of the air tank 205 is 0.05 or more, so It is possible to make it difficult for air to escape. Furthermore, the ratio (D / l) between the depth D and the length l of the air tank 205 is the ratio of the maximum trim that is the difference between the bow draft and the stern draft at the maximum trim and the captain L at the maximum trim (maximum trim). / L) or less, even when the attitude change of the hull 101 is at the maximum trim, the air can only flow out to the diagonal line XY of the air tank 205.

これについて、図2と同様のモデル船である船底空気循環槽装備船2の船底空気循環槽200の寸法を規定する上で必要な各寸法を示す図である図4を参照しながら説明する。   This will be described with reference to FIG. 4 which is a diagram showing dimensions necessary for defining the dimensions of the ship bottom air circulation tank 200 of the ship equipped with the ship bottom air circulation tank 2, which is a model ship similar to FIG.

まず、空気槽205の船長方向の長さをlとし、深さをDとする。そして、船体運動により、船体姿勢の船長方向の前後の傾きが最大になった時、つまり、船首の高さが最大になり、船尾の低さが最低になった最大トリム時の船長217をLとする。ここで、船長217の起点は、最大トリム時の水面102と船首の船体101との交点とし、終点は、舵柱または舵頭材の中心とする。   First, let the length of the air tank 205 in the ship length direction be l and the depth be D. When the forward / backward inclination of the hull posture in the captain direction is maximized by the hull movement, that is, the captain 217 at the maximum trim when the bow height is maximized and the stern low is minimized. And Here, the starting point of the captain 217 is the intersection of the water surface 102 and the bow hull 101 during the maximum trim, and the end point is the center of the rudder pillar or rudder material.

また、最大トリム時の水面102と船首の船底215までの距離である船首喫水209と、最大トリム時の水面102と船尾の船底216までの距離である船尾喫水210との差を最大トリムとする。   Further, the maximum trim is the difference between the bow draft 209 which is the distance from the water surface 102 at the time of maximum trim to the bow bottom 215 and the stern draft 210 which is the distance from the water surface 102 at the trim trim to the stern bottom 216 of the stern. .

本発明の空気槽205は、空気槽205の深さDと船長方向の長さlの比(D/l)の値が、0.05以上で、最大トリムと最大トリム時の船長Lとの比(最大トリム/L)以下になるように、即ち下記(1)式を満たすように形成されている。   The air tank 205 of the present invention has a ratio (D / l) of the depth D of the air tank 205 to the length 1 in the ship length direction of 0.05 or more, and the maximum trim and the ship length L during the maximum trim. It is formed so as to be equal to or less than the ratio (maximum trim / L), that is, to satisfy the following expression (1).

空気槽205の前後端部に下方に湾曲した整流ガイド211を設けた状態では、空気槽205は、下方に広く開放されているため、空気槽205内の空気は、循環しにくくなる。そこで、深さDと船長方向の長さlの比(D/l)の値が、0.05以上になるように空気槽205を形成することによって、空気槽205内の空気を確実に循環させることができる。   In a state where the rectifying guide 211 curved downward is provided at the front and rear end portions of the air tank 205, the air tank 205 is widely opened downward, so that the air in the air tank 205 is difficult to circulate. Therefore, by forming the air tank 205 so that the ratio of the depth D to the length l in the ship length (D / l) is 0.05 or more, the air in the air tank 205 is reliably circulated. Can be made.

また更に、深さDと船長方向の長さlの比(D/l)の値が、最大トリムと最大トリム時の船長Lとの比(最大トリム/L)以下になるように、空気槽205を形成しているため、最大トリム時でも、図4で示されているように、空気槽205の空気の境界を示す空気槽205内の水面601は、空気槽205の対角線XY上に一致するところまでしか空気流出しないようにすることができる。   Further, the air tank is set so that the ratio of the depth D to the length l in the ship length (D / l) is equal to or less than the ratio between the maximum trim and the length L during the maximum trim (maximum trim / L). 205, the water surface 601 in the air tank 205 indicating the air boundary of the air tank 205 coincides with the diagonal line XY of the air tank 205 as shown in FIG. It is possible to prevent the air from flowing out only to the point where it is done.

従って、船体姿勢の変化で、空気槽205内の空気が流出して、空気槽容積の40〜90%の空気量を保持できなくなるまで船体101が傾斜し、更にその船体傾斜が、最大トリムに至った時でも、上記(1)式を満たす空気槽205とすることにより、空気槽205の対角線XYまでしか空気が流出しない。したがって、空気を補充すれば、すぐにもとの空気槽容積の40〜90%の空気量に戻すことができる。そのため、更にエネルギー効率のよい船底空気循環槽200を有する船舶1とすることができる。   Therefore, the hull 101 is tilted until the air in the air tank 205 flows out due to the change in the hull attitude and cannot hold 40 to 90% of the air volume of the air tank volume. Even when the air tank 205 is reached, the air tank 205 that satisfies the above equation (1) allows the air to flow out only to the diagonal line XY of the air tank 205. Therefore, if it replenishes air, it can return to the air quantity of 40 to 90% of the original air tank volume immediately. Therefore, it can be set as the ship 1 which has the ship bottom air circulation tank 200 of further energy efficiency.

また、本発明の船底空気循環槽200を有する船舶2は、空気槽205から流出する空気を補い、空気槽205内の空気量を空気槽容積の40〜90%に保持する空気供給システムを設ける。この空気供給システムは、船体101の姿勢変化等で空気槽205から空気が流出して、空気槽容積の40〜90%の空気量を満たさなくなったときに、空気を補充して、常に空気槽205内の空気量を空気槽容積の40〜90%に維持することができる。   Further, the ship 2 having the ship bottom air circulation tank 200 of the present invention is provided with an air supply system that supplements the air flowing out from the air tank 205 and holds the air amount in the air tank 205 at 40 to 90% of the air tank volume. . This air supply system always replenishes the air when air flows out of the air tank 205 due to a change in the attitude of the hull 101 and the air volume does not satisfy 40 to 90% of the air tank volume. The amount of air in 205 can be maintained at 40 to 90% of the air tank volume.

この空気供給システムについて、図2と同様のモデル船である船底空気循環槽装備船2の船底空気循環槽200に、空気供給システムを設けた状態を示す図である図5を参照しながら説明する。空気供給システムは、センサ305、制御器304、空気ポンプ301、配管302を含む。   This air supply system will be described with reference to FIG. 5, which is a diagram showing a state where an air supply system is provided in the ship bottom air circulation tank 200 of the ship 2 equipped with a ship bottom air circulation tank, which is a model ship similar to FIG. . The air supply system includes a sensor 305, a controller 304, an air pump 301, and a pipe 302.

空気槽205内の空気量は、センサ305によって監視されている。船体101の姿勢変化等で空気槽205中の空気が外部に流出し、空気槽容積の40〜90%の空気量よりも減少したことをセンサ305が感知したとき、制御器304が働いて空気ポンプ301が起動する。そして、空気ポンプ301から送り込まれた空気は、配管302を通じて、空気供給口303から空気槽205へ供給される。   The amount of air in the air tank 205 is monitored by a sensor 305. When the sensor 305 detects that the air in the air tank 205 flows out to the outside due to a change in the attitude of the hull 101 and the air volume is reduced from 40 to 90% of the volume of the air tank, the controller 304 is activated. The pump 301 is activated. The air sent from the air pump 301 is supplied from the air supply port 303 to the air tank 205 through the pipe 302.

空気槽205へ空気が継続して供給され、空気槽205内の空気量が、空気槽容積の40〜90%に到達すると、センサ305が感知し、制御器304が働いて空気ポンプ301が停止する。このように、空気供給システムを設けることによって、常に、空気槽205内の空気量を空気槽容積の40〜90%に維持することができる。   When air is continuously supplied to the air tank 205 and the amount of air in the air tank 205 reaches 40 to 90% of the air tank volume, the sensor 305 senses, and the controller 304 operates to stop the air pump 301. To do. As described above, by providing the air supply system, the amount of air in the air tank 205 can always be maintained at 40 to 90% of the air tank volume.

ここで、本発明では、空気量を空気槽容積の40〜90%に維持しさえすればよいから、従来の100%の空気量に維持する場合に比べて、補充する空気量も少なくて済むため、空気ポンプ301を作動するエネルギーを削減することができる。   Here, in the present invention, since it is only necessary to maintain the air amount at 40 to 90% of the air tank volume, the amount of air to be replenished can be reduced as compared with the conventional case of maintaining the air amount at 100%. Therefore, the energy for operating the air pump 301 can be reduced.

さらに、図6のように、本発明の船底空気循環槽200を有する船舶2は、仕切壁206の高さを、窪み部205を形成していない船底201の平坦部202(図1参照)より低くして、仕切壁206を超えて空気218が流れるようにすることもできる。このようにすると、空気槽205内に、空気槽205容積の90%を超えて仕切壁206を超えるところまで空気を大量に供給すると、仕切壁206を超えて空気218が流れる。そのため、仕切壁206の摩擦抵抗を完全になくすこともできる。これによって、摩擦抵抗低減効果を増やすようにすることができる。   Further, as shown in FIG. 6, in the ship 2 having the ship bottom air circulation tank 200 of the present invention, the height of the partition wall 206 is set higher than the flat part 202 (see FIG. 1) of the ship bottom 201 in which the recessed part 205 is not formed. It can also be lowered so that the air 218 flows over the partition wall 206. In this way, when a large amount of air is supplied into the air tank 205 so as to exceed 90% of the volume of the air tank 205 and beyond the partition wall 206, the air 218 flows beyond the partition wall 206. Therefore, the frictional resistance of the partition wall 206 can be completely eliminated. Thereby, the frictional resistance reduction effect can be increased.

この図6の状態で走行しているときは、整流ガイド211の効果はあまりないが、船体101の姿勢変化によって、空気槽205中の空気が流出したときは、整流ガイド211が水中に現れ、下方に湾曲した整流ガイド211の効果が発揮されることになる。   When traveling in the state of FIG. 6, the rectifying guide 211 is not very effective, but when the air in the air tank 205 flows out due to the attitude change of the hull 101, the rectifying guide 211 appears in the water, The effect of the straightening guide 211 curved downward is exhibited.

または、仕切壁206の高さを更に低くすることにより、空気槽205内の空気量を空気槽容積の40〜90%にした状態でも、仕切壁206を超えて空気218が流れるようにすることもできる。そのため、空気槽205内の空気量が90%を超えるまで大量に空気を供給しなくても、仕切壁206の摩擦抵抗を完全になくすこともできる。このように、本発明の範囲内で、適宜設計変更されることは言うまでもない。   Alternatively, by further reducing the height of the partition wall 206, the air 218 flows beyond the partition wall 206 even when the air volume in the air tank 205 is 40 to 90% of the volume of the air tank. You can also. Therefore, the frictional resistance of the partition wall 206 can be completely eliminated without supplying a large amount of air until the amount of air in the air tank 205 exceeds 90%. Thus, it goes without saying that the design can be changed as appropriate within the scope of the present invention.

さらに、図7のように、本発明の船底空気循環槽200を有する船舶2は、一番船首側の空気槽205には、船底空気循環槽200内の空気槽205の空気量を調整するための空気供給装置を設け、船底空気循環槽200内の空気循環を加速する方向に空気を噴出するようにしたため、空気槽205内の空気循環を更に促すことができる。   Further, as shown in FIG. 7, the ship 2 having the ship bottom air circulation tank 200 of the present invention adjusts the amount of air in the air tank 205 in the ship bottom air circulation tank 200 to the air tank 205 on the foremost side. The air supply device is provided so that air is ejected in the direction of accelerating the air circulation in the ship bottom air circulation tank 200, so that the air circulation in the air tank 205 can be further promoted.

空気供給装置は、空気槽205中の空気量を監視するセンサ305と、センサ305によって、空気ポンプ301を制御する制御器304とからなり、センサ305が働いて、制御器304が作動して空気ポンプ301が起動すると、配管302を通って、空気供給口303から、空気槽205内の空気の循環を加速する方向に空気が噴出される。   The air supply device includes a sensor 305 that monitors the amount of air in the air tank 205, and a controller 304 that controls the air pump 301 by the sensor 305. The sensor 305 operates and the controller 304 operates to operate the air. When the pump 301 is activated, air is ejected from the air supply port 303 through the pipe 302 in a direction that accelerates the circulation of air in the air tank 205.

これによって、船舶が発進し始めの段階で、船底の下の水流207(図3参照)が遅く、空気槽205内の空気が循環されていなくても、この空気供給装置によって、空気槽205内の空気を循環を促すことができる。   Accordingly, even when the water flow 207 (see FIG. 3) under the ship bottom is slow and the air in the air tank 205 is not circulated at the beginning of the start of the ship, the air supply device can The air can be circulated.

また特に、仕切壁206を超えて空気218が流れる状態にあると、船底空気循環槽200内の全ての空気槽205が、一つの空気層で繋がるため、一番船首側の空気槽205に設けた空気供給装置から、空気の循環を加速する方向に空気を噴出するだけで、船底空気循環槽200内全体の空気を効率よく循環させることができる。   In particular, when the air 218 flows beyond the partition wall 206, all the air tanks 205 in the ship bottom air circulation tank 200 are connected by a single air layer, so that the air tank 205 on the foremost side is provided. The entire air in the ship bottom air circulation tank 200 can be efficiently circulated simply by ejecting air from the air supply device in the direction of accelerating the air circulation.

また、図1を参照しながら、本発明の船底構造について説明する。本発明の船底構造は、船底空気循環槽200を区切る仕切壁206が、縦横に設置されているため、この仕切壁206に座礁時の衝撃に耐え得るだけの強度を備える構造になるように設計されている。   In addition, the ship bottom structure of the present invention will be described with reference to FIG. The ship bottom structure of the present invention is designed so that the partition wall 206 that divides the ship bottom air circulation tank 200 is installed vertically and horizontally, so that the partition wall 206 has a structure that can withstand the impact at the time of grounding. Has been.

このため、外側の船底外板203と内側船底板204からなる二重船底のうち、空気槽205を設けるために無くした船底外板203の板材の重量減少分だけ、船の軽荷重量を減らすことができる。これによって燃費を向上させることができるという効果を奏する。   For this reason, the light load of the ship is reduced by an amount corresponding to the weight reduction of the plate material of the ship bottom skin 203 that is lost to provide the air tank 205 in the double ship bottom composed of the outer ship bottom skin 203 and the inside ship bottom plate 204. be able to. As a result, the fuel consumption can be improved.

なお、整流ガイド211は、船底201の下を流れる水流207が、空気槽205内の空気に出会うまで滑らかに流れるように導くためのものである。よって、水流207に面する外側が、下方に湾曲した形状でありさえすればよい。したがって、整流ガイド211自体は薄肉でよく、内面は、凹面の中空であってもよい。このような構成にすれば、整流ガイド211を設けたことによる船体101の軽荷重量の増加を抑制することができる。   The rectifying guide 211 is for guiding the water flow 207 flowing under the ship bottom 201 to flow smoothly until the air in the air tank 205 is encountered. Therefore, the outer side facing the water flow 207 only needs to be curved downward. Therefore, the straightening guide 211 itself may be thin, and the inner surface may be a concave hollow. With such a configuration, an increase in the light load amount of the hull 101 due to the provision of the rectifying guide 211 can be suppressed.

本発明において船底空気循環槽200は、船底外板203を無くして窪み部205を形成した後、仕切壁206によって、船長方向に5分割、船幅方向に4分割され、20個の空気槽205に区切られている。このように、船底空気循環槽200が複数の空気槽205に細分化されていることによって、船底空気循環槽200から空気の流出を防ぐことができる。さらに、縦横の格子状の仕切壁206が、船底201の代わりとなるだけの強度を付与し、さらに座礁時に内側船底板204を破って、船内に浸水することを防ぐことができる。   In the present invention, the ship bottom air circulation tank 200 eliminates the ship bottom outer plate 203 and forms a recess 205, and then is divided into five in the ship length direction and four in the ship width direction by a partition wall 206. It is divided into. As described above, since the ship bottom air circulation tank 200 is subdivided into a plurality of air tanks 205, the outflow of air from the ship bottom air circulation tank 200 can be prevented. Further, the vertical and horizontal grid-like partition walls 206 give strength sufficient to substitute for the ship bottom 201, and can further prevent the inner bottom board 204 from being broken and flooded into the ship at the time of grounding.

このように、ある一定以上に船底空気循環槽200が仕切壁206によって分割されていることによって、船底空気循環槽200が、2重船底の代わりとなるだけの強度と座礁時の安全性を有する。なお、ここで、仕切壁206として使用される材料は、鉄鋼部材等の通常の船舶に用いられる船舶用の一般的な構造部材でよい。   As described above, the bottom air circulation tank 200 is divided by the partition wall 206 to a certain level or more, so that the bottom air circulation tank 200 has sufficient strength to replace the double bottom and safety at the time of grounding. . Here, the material used as the partition wall 206 may be a general structural member for a ship used for a normal ship such as a steel member.

以上のようなときに、船底空気循環槽200は、船長方向には、60〜80mごとに、船幅方向には、10〜20mごとに、仕切壁206で分割されることが好ましい。また、仕切壁206の厚みは、あまり厚過ぎると、重量増加につながるため、必要最小限でよく、座礁時の衝撃に耐え得るだけの強度があれば十分である。   In such a case, it is preferable that the ship bottom air circulation tank 200 is divided by the partition wall 206 every 60 to 80 m in the ship length direction and every 10 to 20 m in the ship width direction. In addition, if the partition wall 206 is too thick, it leads to an increase in weight. Therefore, the partition wall 206 may be the minimum necessary, and it is sufficient if it has enough strength to withstand the impact during grounding.

なお、本発明では、仕切壁206の高さは、船底201よりやや低くしてある。これによって、船底201を水流207がよりスムースに流れると共に、座礁時に余計な衝撃を受けなくて済む。   In the present invention, the height of the partition wall 206 is slightly lower than the ship bottom 201. As a result, the water flow 207 flows more smoothly through the ship bottom 201, and it is not necessary to receive an extra impact during grounding.

また、下方に湾曲した整流ガイド211が、空気槽205の前端部と後端部に設けられていることにより、整流ガイド211自体が座礁時に受ける衝撃力に対する防御部材にもなる。   Further, since the straightening guide 211 curved downward is provided at the front end portion and the rear end portion of the air tank 205, the straightening guide 211 itself also serves as a defense member against the impact force received during the grounding.

ただし、整流ガイド211を防御部材とするには、整流ガイド211が中空の場合は、衝撃力に耐えられるだけの強度を有する厚肉の整流ガイド211とする必要がある。また場合によっては、内部に空洞のない整流ガイド211を設置すると、頑丈な防御部材とすることもできる。   However, in order to use the flow straightening guide 211 as a protective member, when the flow straightening guide 211 is hollow, it is necessary to use a thick wall flow straightening guide 211 having a strength sufficient to withstand an impact force. In some cases, if a straightening guide 211 without a cavity is installed, a strong protective member can be obtained.

また、船底空気循環槽200は、全浸水表面積において70%を超える割合を占める船底201の平坦部202のうち、50%以上の面積を占めるのが良く、好ましくは、70%以上の面積を占めるのが良い。こうすることで、摩擦抵抗を50%減少させることができる。   Further, the ship bottom air circulation tank 200 may occupy an area of 50% or more, and preferably occupies an area of 70% or more, of the flat portion 202 of the ship bottom 201 that occupies a ratio exceeding 70% in the total flooded surface area. Is good. By doing so, the frictional resistance can be reduced by 50%.

船底空気循環槽200が船底201の平坦部202に占める面積の割合が、90%を超えるとすると、船首に近い船底平坦部202の船底外板203を取り外すことを意味する。船底空気循環槽200は、座礁時の安全性のために有する2重船底の代わりになるだけの強度を有しているものの、座礁時に衝撃を直接受ける船首部においては、船底外板203は取り外さず、2重船底であることが好ましい。そのために、船底空気循環槽200が船底201の平坦部202に占める面積の割合は、90%以下が好ましい。   If the ratio of the area occupied by the ship bottom air circulation tank 200 to the flat part 202 of the ship bottom 201 exceeds 90%, it means that the ship bottom skin 203 of the ship bottom flat part 202 close to the bow is removed. The bottom air circulation tank 200 is strong enough to replace the double bottom for safety during grounding. However, the bottom skin 203 is not removed from the bow that is directly impacted during grounding. Preferably, it is a double ship bottom. Therefore, the ratio of the area occupied by the ship bottom air circulation tank 200 to the flat portion 202 of the ship bottom 201 is preferably 90% or less.

また、船底外板203を無くして、船底空気循環槽200を設けているが、船底外板203を取り外さず、2重船底の外側に船底空気循環槽200を設けることもできる。即ち、船底空気循環槽200の内側船底板204が、1重の内側船底板204ではなく、2重の船底201である場合である。この場合は、船底空気循環槽200が船底201の平坦部202に占める面積の割合は、90%を超えても問題ない。   Moreover, although the ship bottom air plate 203 is eliminated and the ship bottom air circulation tank 200 is provided, the ship bottom air circulation tank 200 can be provided outside the double ship bottom without removing the ship bottom skin 203. That is, this is a case where the inner bottom plate 204 of the bottom air circulation tank 200 is not the single inner bottom plate 204 but the double bottom 201. In this case, there is no problem even if the ratio of the area occupied by the ship bottom air circulation tank 200 to the flat portion 202 of the ship bottom 201 exceeds 90%.

次に、図8を参照しながら、船底空気循環槽(空気槽)402の空気量による抵抗変化について行った実験について説明する。実験は、図8(a)に示すような模型船401によって、抵抗を計測した。図8(b)は、その結果を示すグラフである。図8(b)を参照して、縦軸は全抵抗比率(無単位)であり、横軸はフルード数(無単位)である。なお、フルード数は、流体の慣性力と重力の比率を表すものである。フルード数Fnは以下の式で表される。   Next, with reference to FIG. 8, a description will be given of an experiment performed on resistance change depending on the amount of air in the ship bottom air circulation tank (air tank) 402. In the experiment, resistance was measured with a model ship 401 as shown in FIG. FIG. 8B is a graph showing the results. Referring to FIG. 8B, the vertical axis represents the total resistance ratio (no unit), and the horizontal axis represents the fluid number (no unit). The Froude number represents the ratio between the inertial force and gravity of the fluid. The Froude number Fn is expressed by the following equation.

なお、ここでUは特性速度(流れに対する船の相対速度(m/s))であり、Laは特性長さ(船の場合は水線長(m))であり、gは重力加速度(m/s)である。 Here, U is a characteristic speed (relative speed (m / s) of ship to flow), La is a characteristic length (water line length (m) in case of ship), and g is gravitational acceleration (m / S 2 ).

模型船401は、船長は2.0mとした。また空気槽402は、長さ1.353m、幅0.240m、深さ0.055mで、空気槽402による浸水表面積の減少は47.8%である。空気槽402の前端部と後端部には水平な低い段があり、その上に密着させるように、整流ガイド404を設置した。   The model ship 401 had a captain of 2.0 m. The air tank 402 has a length of 1.353 m, a width of 0.240 m, and a depth of 0.055 m, and the reduction of the surface area of water immersed by the air tank 402 is 47.8%. There are horizontal low steps at the front end and the rear end of the air tank 402, and the flow straightening guide 404 is installed so as to be in close contact therewith.

整流ガイド404の形状は、いわゆる流線形の後部の形状を模した形状とすることができ、旧NASAのNACAが定めるNACA翼型のうち、NACA4412翼の後部形状を模した形状とした。   The shape of the rectifying guide 404 can be a shape simulating the shape of the rear part of a so-called streamline, and is the shape simulating the rear part shape of the NACA 4412 blade among the NACA wing types defined by the NACA of the old NASA.

実験は、回流水槽において行い、模型船401を3分力計に完全固定して、空中から空気槽402に空気を溜めた状態で模型船401を沈めて抵抗を計測した。空気槽402内に、一杯の空気が入った状態の他、空気を抜いて、空気量が80%および60%の状態での実験も行った。   The experiment was performed in a circulating water tank. The model ship 401 was completely fixed to a three-component force meter, and the model ship 401 was submerged in a state where air was accumulated in the air tank 402 from the air, and the resistance was measured. In addition to a state in which a full air was contained in the air tank 402, an experiment was conducted in which air was extracted and the air amount was 80% and 60%.

図8(b)には、空気槽402がない模型船401の抵抗に対する比率を示す。横軸は、フルード数である。模型船401の抵抗は、空気量が100%の場合には、抵抗比が0.75程度であった。これは、抵抗が約25%減少したことを意味する。また、空気量80%では、22%、60%では、抵抗は、17%減少した。このように、空気槽402の空気量を60%まで減少させても、摩擦抵抗低減の効果は維持されていることが分かった。   FIG. 8B shows a ratio with respect to the resistance of the model ship 401 without the air tank 402. The horizontal axis is the fluid number. The resistance of the model ship 401 was about 0.75 when the amount of air was 100%. This means that the resistance has been reduced by about 25%. Further, when the air amount was 80%, the resistance decreased by 17% at 22% and 60%. Thus, it has been found that the effect of reducing the frictional resistance is maintained even if the amount of air in the air tank 402 is reduced to 60%.

次に、図9を参照しながら、下方に湾曲した整流ガイドを有する空気槽内では波が発生しにくいことを示すシミュレーションについて説明する。   Next, with reference to FIG. 9, a simulation showing that waves are unlikely to occur in an air tank having a straightening guide curved downward will be described.

模型船は、図9(a)に示す、矩形の空気槽501を有する模型船と、図9(b)に示す、空気槽505の前後端部がレンズ状に下方に湾曲した形状になっている模型船を使用した。   The model ship has a shape of a model ship having a rectangular air tank 501 shown in FIG. 9A and a front and rear end of the air tank 505 shown in FIG. 9B curved downward in a lens shape. I used a model ship.

シミュレーションでは、ANSYS社のCFDプログラムコードFluentを用いて流場解析した。図9に、フルード数が0.16における空気槽501、505内部の波の計算結果を示す。   In the simulation, flow field analysis was performed using ANSYS CFD program code Fluent. FIG. 9 shows a calculation result of waves inside the air tanks 501 and 505 when the fluid number is 0.16.

図9(a)の矩形の空気槽501を有する船底では、水流503aが、空気槽501の前端部が角のある堰になって、上昇流503bを生み、空気槽501に水流503cとして流入するため、水面502に大きな波が発生した。   In the ship bottom having the rectangular air tank 501 in FIG. 9A, the water flow 503a forms a weir with a corner at the front end of the air tank 501, and generates an upward flow 503b and flows into the air tank 501 as a water flow 503c. Therefore, a big wave occurred on the water surface 502.

図9(b)の船底は、空気槽505の前後端部がレンズ状に下方に湾曲した形状になっている。この場合は、水流507aが、空気槽505内の空気に出会うまで剥離をすることなく滑らかな水流507bのまま船底を流れ、空気槽505に水流507cとして滑らかに流入するため、ほとんど波は発生しておらず、水面506は静かであった。   The ship bottom of FIG. 9B has a shape in which the front and rear ends of the air tank 505 are curved downward in a lens shape. In this case, since the water flow 507a flows through the bottom of the ship as a smooth water flow 507b without peeling until it encounters the air in the air tank 505 and flows smoothly into the air tank 505 as the water flow 507c, almost no waves are generated. The water surface 506 was quiet.

以上のことより、下方に湾曲した整流ガイドを設けることは、船体姿勢が傾斜しない平常時の走行でも、波の発生による空気槽からの空気漏れを防止することができるという効果を有することがわかる。   From the above, it can be seen that the provision of the rectifying guide curved downward has the effect of preventing air leakage from the air tank due to the generation of waves, even during normal traveling where the hull attitude is not inclined. .

また、この図9を参照しながら、空気槽の後端部の水流について説明する。図9(a)の矩形の空気槽501を有する船底では、水流504aは、空気槽501の後端部が角のある堰になって、渦流504bとなり下降流を生む。そして、空気槽501から水流504cとして離れて行くときに大きな剥離渦が発生する。   The water flow at the rear end of the air tank will be described with reference to FIG. In the ship bottom having the rectangular air tank 501 in FIG. 9A, the water flow 504a becomes a eddy current 504b at the rear end of the air tank 501, and generates a downward flow. And when it leaves | separates from the air tank 501 as the water flow 504c, a big peeling vortex is generated.

図9(b)のように、空気槽505の前後端部がレンズ状に湾曲した形状の整流ガイドを有する船底では、水流508aは、整流ガイドに当たっても大きな圧力上昇を生じさせない。水流508aは、滑らかな水流508bのまま船底を流れ、空気槽505から水流508cとして滑らかに離れる。したがって、剥離渦を起こさず、圧力抵抗の増加は抑えられる。   As shown in FIG. 9B, the water flow 508a does not cause a large pressure increase even when it hits the rectifying guide on the ship bottom having a rectifying guide whose front and rear ends of the air tank 505 are curved in a lens shape. The water flow 508a flows through the bottom of the ship with the smooth water flow 508b, and smoothly leaves the air tank 505 as the water flow 508c. Therefore, an increase in pressure resistance can be suppressed without causing a separation vortex.

このことから、下方に湾曲した整流ガイドを設けることは、船体姿勢が傾斜しない平常時の走行でも、剥離渦の発生による空気槽からの空気漏れを防止すると共に圧力抵抗を生じさせないことができるという効果を有する。   For this reason, the provision of a straightening guide that curves downward can prevent air leakage from the air tank due to the generation of separation vortices and not cause pressure resistance even during normal traveling where the hull posture is not inclined. Has an effect.

本発明にかかる船底空気循環槽を有する船舶は、摩擦抵抗が全抵抗の大部分を占め、摩擦抵抗の削減が船舶のエネルギー効率を高めることに直結している超大型タンカー、バルクキャリア、コンテナ船等の低速船舶に好適に利用できる。また、中速RORO船等にも利用可能である。   A ship having a bottom air circulation tank according to the present invention is a super large tanker, a bulk carrier, and a container ship, in which frictional resistance occupies most of the total resistance, and the reduction of frictional resistance is directly connected to increase the energy efficiency of the ship. It can use suitably for low-speed ships, such as. It can also be used for medium speed RORO ships.

1 空気循環槽装備超大型コンテナ船(船舶、船底空気循環装備船舶)
2 船底空気循環槽装備船
101 船体
102 水面
200 船底空気循環槽
201 船底
202 平坦部
203 船底外板
204 内側船底板
205 空気槽(空洞、窪み部)
206 仕切壁
207 水流
208 空気循環層
209 船首喫水
210 船尾喫水
211 整流ガイド
211A 空気槽205の後端部の仕切壁206に密接して設けた整流ガイド
211B 空気槽205の前端部の仕切壁206に密接して設けた整流ガイド
211C 船底空気循環槽200の後端部212に密接して設けた整流ガイド
212 船底空気循環槽200の後端部
215 船首の船底
216 船尾の船底
217 最大トリム時の船長
218 仕切壁206を超える空気の流れ
301 空気ポンプ
302 配管
303 空気供給口
304 制御器
305 センサ
401 模型船の船体(模型船)
402 空気槽
403 水面
404 整流ガイド
501 空気槽
502 水面(波)
503a、503b、503c 空気槽前端部付近の水流
504a、504b、504c 空気槽後端部付近の水流
507a、507b、507c 空気槽前端部付近の水流
508a、508b、508c 空気槽後端部付近の水流
505 空気槽
506 水面
601 船底空気循環槽200内の水面
602 整流ガイド211Aの下端部
603 整流ガイド211Bの下端部
604 整流ガイド211Cの下端部
l 空気槽の長さ
D 空気槽の深さ
XY 最大トリム時の空気槽205内の水面がなす対角線
1 Very large container ship with air circulation tank (ship, ship with bottom air circulation)
2 Ship equipped with bottom air circulation tank 101 Hull 102 Water surface 200 Ship bottom air circulation tank 201 Ship bottom 202 Flat portion 203 Ship bottom outer plate 204 Inner bottom plate 205 Air tank (cavity, hollow)
206 partition wall 207 water flow 208 air circulation layer 209 bow draft 210 stern draft 211 rectification guide 211A rectification guide 211B provided in close contact with the partition wall 206 at the rear end of the air tank 205 on the partition wall 206 at the front end of the air tank 205 The straightening guide 211C provided in close contact The straightening guide 212 provided in close contact with the rear end 212 of the bottom air circulation tank 200 The rear end 215 of the bottom air circulation tank 200 The bottom 216 of the bow 217 The bottom 217 of the stern 218 Air flow 301 beyond partition wall 206 Air pump 302 Pipe 303 Air supply port 304 Controller 305 Sensor 401 Model ship hull (model ship)
402 Air tank 403 Water surface 404 Rectification guide 501 Air tank 502 Water surface (wave)
503a, 503b, 503c Water flow near the air tank front end 504a, 504b, 504c Water flow near the air tank rear end 507a, 507b, 507c Water flow near the air tank front end 508a, 508b, 508c Water flow near the air tank rear end 505 Air tank 506 Water surface 601 Water surface 602 in ship bottom air circulation tank 200 Lower end portion 603 of rectifying guide 211A Lower end portion 604 of rectifying guide 211B Lower end portion rectifying guide 211C l Air tank length D Air tank depth XY Maximum trim The diagonal line formed by the water surface in the air tank 205 at the time

Claims (6)

船底の平担部に、窪み部を形成し、
前記窪み部の内部に、仕切壁を設置して設けた縦横に区切られた複数の空気槽と、
前記空気槽に空気を供給する空気供給手段とを有し、
前記空気槽の前後端部に下方に湾曲した形状の整流ガイドを角のないように設け、
前記空気槽の深さDと長さlの比(D/l)が、0.05以上であり、かつ最大トリム時の船首喫水と船尾喫水の差である最大トリムと最大トリム時の船長Lとの比(最大トリム/L)以下であることを特徴とする船底空気循環槽を有する船舶。
In the flat part on the bottom of the ship,
A plurality of air tanks divided vertically and horizontally provided by installing a partition wall inside the hollow portion, and
Air supply means for supplying air to the air tank;
Provided with straight rectifying guides curved downward at the front and rear ends of the air tank,
The ratio (D / l) between the depth D and the length l of the air tank is 0.05 or more, and the captain L at the maximum trim and the maximum trim, which is the difference between the fore draft and the stern draft at the maximum trim. A ship having a bottom air circulation tank characterized in that the ratio is less than or equal to (maximum trim / L).
前記空気槽に溜める空気量を、前記空気槽容積の40〜90%に減らしたことを特徴とする請求項1に記載された船底空気循環槽を有する船舶。   The ship having a ship bottom air circulation tank according to claim 1, wherein the amount of air stored in the air tank is reduced to 40 to 90% of the volume of the air tank. 前記空気槽から流出する空気を補い、前記空気槽内の空気量を前記空気槽容積の40〜90%に保持するシステムを設けたことを特徴とする請求項1または2の何れかの請求項に記載された船底空気循環槽を有する船舶。   The system according to any one of claims 1 and 2, further comprising a system that supplements the air flowing out of the air tank and holds the amount of air in the air tank at 40 to 90% of the volume of the air tank. A ship having a bottom air circulation tank described in 1. 前記仕切壁の高さを、前記窪み部を形成していない船底の平坦部の水平面より低くして、空気を大量に供給した時には仕切壁を超えて空気が流れるようにしたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかの請求項に記載された船底空気循環槽を有する船舶。   The height of the partition wall is lower than the horizontal surface of the flat portion of the bottom of the ship where the hollow portion is not formed, and the air flows over the partition wall when a large amount of air is supplied. A ship having a ship bottom air circulation tank according to any one of claims 1 to 3. 一番船首側の前記空気槽には、前記船底空気循環槽内の空気槽の空気量を調整するための空気供給装置を設け、前記船底空気循環槽内の空気循環を加速する方向に空気を噴出するようにしたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかの請求項に記載された船底空気循環槽を有する船舶。   The air tank on the foremost side is provided with an air supply device for adjusting the air amount of the air tank in the ship bottom air circulation tank, and air is accelerated in the direction of accelerating the air circulation in the ship bottom air circulation tank. A ship having a ship bottom air circulation tank according to any one of claims 1 to 4, wherein the ship is jetted. 前記空気槽は、前記船底の平担部に、外側と内側の船底板を有する2重底からなる船底のうち、前記外側の船底外板を無くして前記内側の船底板を船底とする窪み部を形成し、前記窪み部の船底に仕切壁を設置し、縦横に区切られた複数の空気槽を形成したことを特徴とする請求項1乃至5の何れかの請求項に記載された船底空気循環槽を有する船舶。   The air tank is a hollow portion having a double bottom having an outer bottom plate and an inner bottom plate on a flat portion of the bottom of the boat, and the hollow portion having the inner bottom plate is used as the bottom, without the outer bottom plate. The ship bottom air according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of air tanks are formed vertically and horizontally by forming partition walls on the ship bottom of the hollow portion. A ship with a circulation tank.
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