JP2023132401A - 摩擦抵抗低減システム、航走体及び航走体の摩擦抵抗低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水上を航行する船舶等の水上航走体や潜水艦等の水中を航行する水中航走体等の航走体において、水に接する没水表面の摩擦抵抗を低減する。【解決手段】航走時に水面下の船体没水部２を有する航走体１において、少なくとも航走時に、船体没水部２の没水表面２ｆに一体で設けられている水放出口１２から、又は、船体没水部２の没水表面２ｆに当接または離間して別体で配置されている水放出口１２から、水放出口１２の周囲の主流の流速Ｖｍと航走速度Ｖｓのいずれか一方よりも遅い流速Ｖｗで、水放出口１２の下流の没水表面２ｆに沿うように水Ｗａを放出する。これにより、航走体１の摩擦抵抗を低減する。【選択図】図２

Description

本発明は、水に接する没水表面を有する航走体に配置される摩擦抵抗低減システム、航走体、及び、航走体の摩擦抵抗低減方法等に関する。

水上を航行する船舶や水中を潜航する潜水艦等の航走体においては、航走体が移動する際に水に接する没水表面が水から摩擦抵抗を受けるため、これに抗する推進力を発揮する必要がある。

一般に、水上を航行する船舶の抵抗を推定する際には、空気抵抗の他では、水による抵抗として、粘性抵抗と剰余抵抗の２つに分けて推定したり、無次元値のフルード数が関係する造波抵抗成分と、無次元値のレイノルズ数が関係する摩擦抵抗成分と、その他の抵抗（形状抵抗、飛沫抵抗等）の３つに分けたりして推定している。

この摩擦抵抗成分は、大型タンカーなどでは、全抵抗の約８割を占めることもあるので、摩擦抵抗を減少することは、船舶の推進機関の出力を著しく低減でき、これにより、運航時の燃料を低減できる可能性を占めている。そのため、多くの摩擦抵抗低減方法が提案されてきている。

しかしながら、この摩擦抵抗の大きさの推定においては、船型模型を用いた水槽試験で、相似側のレイノルズ数（Ｒｎ＝ρＵＬ/μ＝「流体の密度」×「代表速度」×「代表長さ」/「粘性係数」＝「代表速度」×「代表長さ」/「動粘性係数」）を合わせるためには、実船のｎ分の一の寸法の船型模型の速度を、実船の速度のｎ倍にする必要があり、船型模型の速度が高速になり過ぎて、試験を実施することが難しいという問題がある。そのため、現状では、以下のような方法で粘性抵抗、特に摩擦抵抗の低減を図っている。

この船舶の摩擦抵抗を低減する方法としては、船底や船側に設けた空気吹出し口から空気を吹き出して気泡やマイクロバブルで船体の表面を覆うことで摩擦抵抗を減少する空気吹き出し方法（空気潤滑法、気体潤滑法とも言われる）、船体表面を摩擦抵抗の小さい形状に変化させる方法、船体表面の境界層を制御する方法、流体中にポリマーを添加する方法、摩擦抵抗を大きく低減させることのできる摩擦低減剤、摩擦低減剤を含有する塗料、および摩擦低減剤を用いる方法等がある。

この空気吹き出し方法では、例えば、船内の圧縮機で空気を圧縮して、５００ｋＰａ（好ましくは、７００ｋＰａ～１３００ｋＰａ）に加圧した圧縮空気を生成する。そして、この圧縮された空気を、船内の気体室から船首側の船側外板と船底に沿って設けられた複数の空気吹き出し口を経由して、その噴出量を均一化しながら船体外部の水中に吹出して、この空気で形成される気泡で船体を覆うことにより、船体の摩擦抵抗の低減を図っている（例えば、特許文献１、２参照）。

また、この空気吹き出し方法では、気泡を没水面の広い面に広げるために、船底において、船尾側に向けて喫水が深くなる傾斜面を、空気吹出し部より船尾側に設けたり、凹部を空気吹出し部より船尾側に設けたり、空気拡散を抑制するガイド部を、空気吹出し部より船幅方向の外側に設けたりして、船底に供給された気泡の散逸を防止する方法も提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。

この空気吹き出し方法の気泡供給に関しては、空気送出手段を用いないで、船首部に空気ダクト部と翼部とウォータージェット推進部を設けて、ウォータージェット推進部から翼部に向けて水を噴射することにより翼部の上側の圧力を低下させ、それにより、空気ダクト部から空気を吸引して船底部にバブル（気泡）を発生させて、ブロワーやコンプレッサ等の空気送出手段を用いずに船底部にバブルを含む二相流を供給する方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

また、マイクロバブルの供給に関しては、平板翼を備えたマイクロバブル発生貫流ポンプを船首部水面下の船体側面外板部に設置し、並びに、船首部中空立杭の船体底面部にマイクロバブル発生貫流ポンプを設置して、マイクロバブルによる船体の側面と底面の摩擦低減と船首部に発生する造波抵抗の両方の低減を図る船体流体抵抗低減装置も提案されている（例えば、特許文献６参照）。

さらに、この空気吹き出し方法に適した防汚塗膜として、防汚塗膜表面と接触する気体との付着力が高まることで、気体を効率的に防汚塗膜表面に付着させて、気体潤滑による摩擦抵抗低減効果を高める防汚塗膜も提案されている（例えば、特許文献７参照）。

そして、流体中にポリマーを添加する方法として、分子量が５０万以上のアルカリ可溶性樹脂を含有し、平均粒子径が１μｍ以下である水中摩擦抵抗低減用樹脂粒子を含有する船底塗料が提案されている（例えば、特許文献８参照）。

また、摩擦低減剤、摩擦低減塗料等を用いる方法として、摩擦低減方法水性の液体の摩擦抵抗を大きく低減させることのできる、水溶性高分子化合物からなる摩擦低減剤、摩擦低減剤を含有する塗料、および摩擦低減剤を用いた摩擦低減方法が提案されている（例えば、特許文献９参照）。

そして、船体表面を摩擦抵抗の小さい形状に変化させる方法として、例えば、最大の深さが１ｍｍ～２５ｍｍで、滑走面の流れ方向における長さが１５ｍｍ～６０ｍｍ以上のくぼみを、船体表面に複数設けて、その複数のくぼみの各々の底面を、流動媒体の流れの上流側から下流側に行くにつれて継続的に広くなるように形成して、層流を乱して船体表面に対する水の付着力をかなり削減することで、１５ノットより低い速度や約４０ノット前後以上の高速時に、最も適した形状で、流動媒体との間の生じる抵抗を減少する構造体が提案されている（例えば、特許文献１０参照）。

また、船体表面の境界層を制御する方法として、矩形体、斜端面を有する矩形体、底面の形が台形の四角柱、三角錐、又は半円錐の形状をした長尺状に配列された乱流発生装置を、船舶の船殻表面に設置して、この乱流発生装置により乱流を発生させて、境界層の厚さを減らし、分離点を後方へずらして、船尾の圧力を高めることにより、航行する際の抵抗力を減らす構造を有する船舶が提案されている（例えば、特許文献１１参照）。

その他にも、流体剥離現象を防止するために、境界層の流体剥離を攪拌できる微細な円錐形突起を設けて、臨界レイノルズ数を引き下げる効果を持たせることにより、流体と移動体との境界部に発生する流体剥離抵抗を解消する方法も提案されている（例えば、特許文献１２参照）。

特開２０１８－１２２７１７号公報 特開２０１８－１２２７１８号公報 特開２０１８－１５４１９８号公報 特開２０１８－１５４１９９号公報 特開２０１８－９０１７３号公報 特開２０１６－６４８１２号公報 特開２０１９－１９９６００号公報 特開２０１４－１６２９１２号公報 特開２０１９－１７８３２９号公報 特開２００８－１５７４６５号公報 特開２０１８－９０２４２号公報 特開２００６－２２９３７号公報

しかしながら、空気吹出し方法の場合は、均一に気泡を分散させて水中に放出することと、均等に船体表面を覆うことが必要であるが、これが難しいという問題がある。つまり、複数の空気吹き出し口から水中に吹き出された圧縮空気は、気泡となり、船底の平坦部を後方に流れると共に幅方向に拡散すると考えられるものの、船首側のみで放出した気泡で、細かい気泡のままに維持しつつ船体表面をきれいに覆うのは難しいと考える。特に、波浪等によって船体動揺がある場合は、噴出された気泡が境界層の外部へ拡散してしまい、船体表面から離れてしまうと考えられる。

さらに、喫水が２０ｍにも及ぶ大型タンカーなどでは、水圧が高い船底に気泡やマイクロバブルを供給する場合に、気泡やマイクロバブルの体積が質量に対して著しく小さくなるので、多量の空気やマイクロバブルが必要となるという問題がある。また、空気を細かい気泡にするために、空気吹き出しの機構が複雑になるという問題がある。

また、水圧の高い部位に気泡を吹出す場合には、水圧を考慮する必要があり、圧縮機で使用されるエネルギーが大きくなるという問題もある。また、水と共に気泡を供給する場合には、気泡の浮力を考慮しながら船底まで気泡を供給する必要がある。

また、マイクロバブルによる船舶の摩擦抵抗の低減方法では、マイクロバブルを発生する装置や機構やエネルギーが必要となる。その上、マイクロバブルを含んだ水の層を船体表面に保持することが難しいという問題がある。

また、ポリマー、摩擦低減剤、摩擦低減塗料などを用いる方法では、これらの物質が多量に必要になると共に、貝殻などの付着等の問題がある。また、船体表面の境界層を制御するために、船体表面に窪みや乱流発生構造、円錐形突起等の数ｍｍ程度の微小な構造物を設ける方法も、船体におけるレイノルズ数が非常に大きいので、船体表面の多くが乱流境界層や乱流状態になっていることを考えると、その効果は小さいのではないかと考える。

また、航空機等で行われている、翼表面における固体壁の運動、吹き出し、吸込み、乱れ発生装置、乱流境界層への遷移の防止（例えば層流翼）等の境界層制御の船舶への応用に関しては、船舶におけるレイノルズ数が、航空機の翼に比べて高く、航空機と同様な境界層制御は船舶では難しいと考える。

つまり、船舶では、動粘性係数（ν）が水１５℃で、ν≒１．２×１０^－６〔ｍ^２/ｓ〕であり、肥大タンカー船の一例では、載荷重量トンが３０万トンで、船長（Ｌ）が３３３ｍ、幅（Ｂ）が６０ｍ、満載吃水（ｄ）が２０．５ｍで、航行速度（Ｖｓ）１５．５ノット（約８．０[ｍ／ｓ]）となっている。この場合に船速をＶとし、代表長さをＬとすると、レイノルズ数は、Ｒｅ＝Ｖ×Ｌ／ν＝８．０×３３３／（１．２×１０^－６）＝２．２２×１０^９となる。

そして、平板で境界層遷移が起こるレイノルズ数は、３．２×１０^５程度あるいは５×１０^５程度とされており、流速８．０〔ｍ/ｓ〕では、Ｌ＝５×１０^５×（１．２×１０^－６）／８．０＝０．０７５〔ｍ〕となるので、船舶の没水表面の殆どの領域が乱流境界層の領域又は乱流領域になっていると考えられる。

また、境界層の厚さに関しては、平板では、前縁からの距離をＬとして、９９％境界層厚さ（δ）は、（δ/Ｌ）＝５／√Ｒｅという話があり、Ｌ＝１００ｍでは、レイノルズ数は、Ｒｅ＝８．０×１００／（１．２×１０^－６）＝６．７×１０^８となるので、（δ/Ｌ）＝５／√Ｒｅ＝１．９３×１０^－４となり、δ＝１．９３×１０^－２ｍとなる。つまり、計算上では約２ｃｍとなる。

また、水槽試験を考えた場合には、模型船が実船の１/１００の大きさとすると、相似側を維持するために、レイノルズ数を同じにするためには、模型船の船速は１００倍となり、実用的ではなくなる。また、風洞試験を考えると、空気の動粘性係数νａは、地上で１５℃では、νａ≒１．５×１０^－５〔ｍ^２／ｓ〕となり、水の約１/１０となる。そのため、模型船が実船の１/１００の大きさとすると、レイノルズ数を維持したままでは、風速が１０００倍となる上に、圧縮性の問題も発生し、実際的ではなくなる。つまり、レイノルズ数を維持したままで、模型で試験をすることが非常に困難であるという問題がある。

本件の発明者は、上記の従来技術においては、船体表面の摩擦抵抗係数に注目して、この摩擦抵抗係数を低減することで、船体表面における摩擦抵抗の低減を図っているが、摩擦抵抗は、船体表面の境界層の外側の外部流の流速の２乗に比例するものであるので、船体表面の流速を遅くすることで、船体表面における摩擦抵抗を低減して、推進効率を向上できるのではないかと考えた。

本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、水上を航行する船舶等の水上航走体や潜水艦等の水中を航行する水中航走体等の航走体において、水に接する没水表面の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減システム、航走体及び航走体の抵抗低減方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明の摩擦抵抗低減システムは、航走時に水面下の船体没水部を有する航走体に配置する摩擦抵抗低減システムであって、前記航走体の前記船体没水部の最大幅の１/２よりも幅が大きい第１前後領域で、少なくとも航走時において、前記船体没水部の没水表面に一体で設けられている水放出口から、又は、前記船体没水部の没水表面に当接または離間して別体で配置されている水放出口から、前記水放出口の周囲の主流の流速と航走速度のいずれか一方よりも遅い流速で、前記水放出口の下流の前記没水表面に沿うように、水を放出することを特徴とする摩擦抵抗低減システムである。

この「航走体」には水上航走体と水中航走体が含まれる。そして、本発明の効果は、特に、水上航走体では、船舶の浮力による分類で「最も一般的な船体下部が水面下に沈むことで浮力を得る船であり、航行時と停船時のいずれでも浮力を得る方法に変りはない。」という「排水量型船舶」において効果が大きく、特に航行速度が比較的遅く、推進抵抗において摩擦抵抗の占める割合が大きい商船で効果が大きい。また、水中航走体では、没水表面が大きく造波抵抗が無いので、効果が大きく、この水中航走体としては、調査用の潜水艇、探査用の潜水艇、軍用の潜水艦等がある。

また、「船体没水部」は、航走体が航走するときに没水している部分、言い換えれば、没水表面を有する部分であり、水上航走体では、通常運航時で没水部の容積が略最大になる没水部のことを言い、商船や艦艇などの船舶では、満載喫水線より下の部分であり、半没の潜水艇ではその最大没水部分であり、全没の潜水艦などでは、艦橋、ブリッジ、セイル、司令塔などと呼ばれる船体から突出した部分を除いた船体となる。そして、「没水表面」は航走時の外側の「浸水表面」のことを言う。従って、耐圧殻が複殻式の潜水艦の場合は、外殻の外側の面が「没水表面」となる。

また「主流の流速と航走速度のいずれか一方」に関しては、「主流」は境界層理論の言葉で「粘性による影響を強く受ける層である境界層（層流境界層又は乱流境界層）の外側の流れ」のことを言う。なお、ここでは、「境界層の厚さ」は、主流に対して、９９％までの速度の流れを持つ「９９％境界層厚さ」とする。しかしながら、高レイノルズ数の流域における航走体の「主流の流速」は、現状においては正確に推定できないと考えられるので、「主流の流速」の特定が難しい場合には、「主流の流速」の代わりに「航走速度」を用いる。

そして、「航走体の前記船体没水部の最大幅の１/２よりも幅が大きい第１前後領域」の意味は、航走体の前方側における前縁部を除くと共に、後方側の後流が発生している部位を除くとの意味である。この「第１前後領域」は、水放出口から水を放出していない場合では、没水表面の近傍の流れが没水表面から離れた後流になっておらず、主に摩擦抵抗が大きいと考えられる領域である。後流（伴流）が発生する部位が船速によって変化する可能性があり、また、この後流が発生する部位の特定が難しいことから、水放出口をこの第１前後領域に設けるという表現にしている。勿論、水放出口を、この第１前後領域以外に広げて設けてもよい。

なお、摩擦抵抗の低減効果を上げるためには、船体没水部の没水表面の全体の２５％以上でかつ５０％以下の領域を、より好ましくは、１５％以上でかつ９０％以下の領域を、水放出口から放出する水で覆うことが好ましい。この「２５％」、「５０％」、「１５％」及び「９０％」という数字は、摩擦低減の効果の境界値を示すものではなく、本発明の構成を他の構成と区別するための数字である。

この構成によれば、本発明の航走体は、船体没水部の没水表面に主流又は航走速度のいずれか一方よりも流速が遅い水で覆うことで、没水表面における流速を小さくすることができるので、船体没水部の没水表面における摩擦抵抗を低減できる。

この摩擦抵抗の低減に関しては、次のように考える。つまり、低速の水を没水表面に沿って放出することで、没水表面におけるレイノルズ数は低下するので、没水表面の摩擦抵抗係数自体は大きくなる可能性が有るが、摩擦抵抗は流速の２乗に比例するので、摩擦抵抗は全体としては減少すると考える。仮に、没水表面の近傍の流速を半分にできれば、摩擦抵抗を４分の１にできることになり、また、没水表面の近傍の流速を７１％に低下させることで、摩擦抵抗を約半分にできることになる。従って、少しの流速低下でも大きな効果を得られると考える。一方、摩擦抵抗係数を低減する場合は、摩擦抵抗係数に比例して摩擦抵抗が低減されることになる。

また、水（清水、海水、河川水、湖水等）を用いるので、気泡、マイクロバブルを必要とせず、これらの発生装置及び発生機構が不要になる。また、水を用いているので、水深が深く水圧の大きい部位に対しても水の自重で対応でき、水圧を考慮する必要が無いので、放出時の駆動力が少なくて済む。さらに、従来技術における没水表面に対して気泡やマイクロバブル含有水を供給するシステムを、これらの代わりに水を放出するように改造することで、これらの供給システムの構成を利用することができるようになる。

そして、航走体を新造する際には、船体没水部の形状を考慮しつつ、水放出口の配置による圧力抵抗の増加を抑制しながら、没水表面に水放出口を設けることができるので、摩擦抵抗低減システムの水放出口を没水表面に一体的に設ける構成で製造することが好ましい。この構成では、没水表面の内部に水を放出するための導水路を形成することができるので、没水表面における水流の乱れを少なくできる。

一方、既存の航走体に摩擦抵抗低減システムを追設する際には、既存の航走体の本体を改造することなく、水放出口を没水表面とは別体で形成して、没水表面に当接または離間して配置することで、摩擦抵抗低減システムを没水表面の外側から配設できる。この構成では、没水表面の外側に水を放出する導水路を形成することになるので、没水表面における水流の乱れが大きくなるが、既存の航走体に容易に摩擦抵抗低減システムを配置できる。

そして、水を没水表面に沿わせて、水放出口の後方に死水領域が発生しないように放出することにより、没水表面に凹凸を設ける構成に比べて、水放出口の後方に死水領域が発生して圧力抵抗が生じることを防止できる。従って、水放出口から放出する水の流速は、ある程度の流速で放出することが好ましい。

なお、水放出口から放出する水を没水表面の接線方向でなく、法線方向成分を持たせて放出して、一旦に没水表面から離れた方向に放出しても、主流があるため、放出された水は没水表面に付着して沿って流れる場合が多いと考えられる。しかしながら、この場合は水放出口の下流の直後に死水領域が発生するので、推進抵抗の面では好ましくない。従って、水は没水表面の接線方向に放出することがより好ましいと考える。

上記の摩擦抵抗低減システムにおいて、前記水放出口から放出する水が、前記航走体が航走する水域の水であるとすると、航走体の周囲の水を、吸い込んだり、取り入れたり、誘導したりして、没水表面の水放出口に放出することになるので、放出用の水を航走体に貯蔵しておく必要が無くなる。この場合に、水の取り入れ口を没水表面に作用する圧力が大きい前方の部位に開口して、水放出口に放出する水を第１前後領域より前方の部位で取り入れるように構成すると、この船首部に作用する圧力を小さくすることができ、圧力抵抗や造波抵抗を低減できる可能性が生じる。なお、放出用の水の一部を、主機や発電機の冷却水などの用途に使用してもよい。

上記の摩擦抵抗低減システムで、航走体の前後方向に、前記水放出口が複数設けられているとともに、前方の前記水放出口から放出される水の流速と後方の前記水放出口から放出される水の流速とが異なるように水を放出すると、水の放出による流れの攪乱の程度が不均一になり、渦流の発生や拡大を抑制できる。

例えば、没水表面の主流の流速と放出水の流速の差が大きいと、流れの攪乱が大きくなるので、渦流の発生や拡大が生じ易くなる。没水表面の流れの様子によっては、上流側では、放出水の流速を比較的速くして、主流の流速と放出水の流速の差を小さくする。一方、主流と放出水が混合して没水表面の近傍の流速が遅くなる下流側では、放出水の流速を比較的遅くして、没水表面の近傍の流速と放出水の流速の差を小さくしつつ、主流の流速と放出水の流速の差を大きくする。これにより、渦流の発生や流れの攪乱を小さくして渦流などによる抵抗の増加を抑制しつつ、没水表面の近傍の流れを主流よりも小さくして、摩擦抵抗の低減を図る。

あるいは、没水表面の流れ場によっては、主流の流速と放出水の流速の差により流れの攪乱と渦流が発生する可能性があるので、上流側では、放出水の流速を比較的遅くし、隣接する下流側では、放出水の流速を比較的速くしたりする。あるいは、その逆の流速の関係にしたりする。つまり、上流側と下流側で発生する流れの攪乱の方向や渦の方向とが、上流側と下流側とで互いに反対方向になるようにする。これにより、流れの攪乱や渦流の発生を小さくしつつ、摩擦抵抗の低減を図る。

上記の摩擦抵抗低減システムにおいて、前記水放出口が航走体の上下方向に間隔を開けて複数設けられているとともに、上側の前記水放出口から放出される水の流速と隣接する下側の前記水放出口から放出される水の流速とが異なるように水を放出すると、水の放出による流れの攪乱の程度が不均一になり、流れの攪乱や渦流の発生や拡大を抑制できる。

上記の摩擦抵抗低減システムにおいて、航走体の前後方向に関して、前記水放出口の部位よりも後方の部位に整流機構を設けて構成すると、水放出口の下流側において、主流と放出された水との流速の差によって生じる攪乱や渦流の有る流れを整流フィンや整流用翼等の整流機構で整流することができ、航走体の後流による損失エネルギーを小さくすることができる。

上記の摩擦抵抗低減システムにおいて、航走体の前後方向に関して、前記水放出口から放出される水の一部又は全部が流入する推進装置又は運動エネルギー吸収装置を設けて構成すると、水放出口の下流側において、主流と放出された水との流速の差によって生じる攪乱や渦流を、ポッド推進器などの推進装置又はプロペラ発電器などの運動エネルギー吸収装置を通過させることで、攪乱や渦流の運動エネルギーを吸収して、整流化した水流を排出することができる。従って、航走体の後流による損失エネルギーを小さくすることができる。

そして、上記の目的を達成するための航走体は、上記のいずれかの摩擦抵抗低減システムを備えていることを特徴とする。この構成により、上記のそれぞれの摩擦抵抗低減システムと同様の効果を発揮できる。

そして、上記の航走体において、前記船体没水部の後半部が、航走体の上下方向に関して、前記船体没水部の上下方向の少なくとも５０％の領域において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が対称翼の後半部の形状で構成されていると、言い換えれば、船体没水部の後半部の水線面形状の７０％が対称翼の後半部の形状の７０％と一致するように形成されていると、次のような効果を発揮できる。

この構成によれば、船体没水部の後半部の大半を対称翼の後半部の形状で形成するので、船尾側における流れを単純化でき、後方肩部及び船尾による波の発生や後流（伴流）の発生を抑制できる。従って、船体没水部の後半部で発生する推進抵抗を大幅に減少することができるので、航走体全体としての推進抵抗を減少することができる。

そして、上記の目的を達成するための航走体の摩擦抵抗低減方法は、航走時に水面下の船体没水部を有する航走体において、少なくとも航走時に、前記船体没水部の没水表面に一体で設けられている水放出口から、又は、前記船体没水部の没水表面に当接または離間して別体で配置されている水放出口から、前記水放出口の周囲の主流の流速と航走速度のいずれか一方よりも遅い流速で、前記水放出口の下流の没水表面に沿うように、水を放出して、前記航走体の摩擦抵抗を低減する方法である。

あるいは、上記の目的を達成するための航走体の摩擦抵抗低減方法は、上記のいずれかの摩擦抵抗低減システムを用いて、前記航走体の摩擦抵抗を低減する方法である。

これらの航走体の摩擦抵抗低減方法によれば、航走体の船体没水部で発生する摩擦抵抗を低減することにより、航走体全体の抵抗を低減することができる。

そして、上記の目的を達成するための航走体の改造方法は、上記のいずれかの摩擦抵抗低減システムを既存の前記航走体に追加して設ける方法である。この方法によれば、上記のそれぞれの摩擦抵抗低減システムと同様な効果を発揮できる。

本発明の摩擦抵抗低減システム、航走体、及び、航走体の摩擦抵抗低減方法、航走体の改造方法によれば、航走体の没水表面の一部の領域に低速の水を放出して覆うことにより、没水表面における流速の低下による摩擦抵抗の低減を図ることができ、航走体の推進抵抗を低減することができる。

図１は本発明に係る実施の形態の水上航走体である船舶を例示する正面図である。 図２は本発明に係る実施の形態の水上航走体の第１例として、従来技術の船型の船舶に本発明に係る実施の形態の摩擦抵抗低減システムを備えた構成を模式的に示す底面図である。 図３は本発明に係る実施の形態の水上航走体の第２例として、前半部が従来技術の船型で、後半部が対称翼型の船舶に本発明に係る実施の形態の摩擦抵抗低減システムを備えた構成を模式的に示す底面図である。 図４は本発明に係る実施の形態の水上航走体の第３例として、対称翼型の船舶に本発明に係る実施の形態の摩擦抵抗低減システムを備えた構成を模式的に示す底面図である。 図５は本発明に係る実施の形態の水中航走体である潜水艦に本発明に係る実施の形態の摩擦抵抗低減システムを備えた構成を式的に示す正面図である。 図６は図５の潜水艦の底面図である。 図７は本発明に係る実施の形態の摩擦抵抗低減システムを備えた船舶の前方部分を模式的に示す側面図である。 図８は本発明に係る実施の形態の摩擦抵抗低減システムを備えた潜水艦の前方部分を模式的に示す側面図である。 図９は取水開口部を船首中央部に配置した船舶を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１０は取水開口部を船首中央部に配置した潜水艦を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１１は取水開口部を船首肩部に配置した船舶を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１２は取水開口部を船首の側方に配置した潜水艦を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１３は取水開口部を船体の内殻と外殻の間に配置した潜水艦を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１４は取水開口部を船体の側方に配置した船舶を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１５は取水開口部を船体の側方の波反射用側壁を備えた導水路の入口と兼用にした船舶を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は底面図である。 図１６は取水開口部を平行部に配置した船体没水部の側面における摩擦抵抗低減システムを模式的に示す底面図である。 図１７は取水開口部を後方の幅が狭くなる部位にも配置した船体没水部の側面における摩擦抵抗低減システムを模式的に示す底面図である。 図１８は外板と一体の水放水口を模式的に示す図で、（ａ）は後方から見た図で、（ｂ）は右舷側から見た側面図である。 図１９は外板とは別体の水放水口を模式的に示す図で、（ａ）は後方から見た図で、（ｂ）は右舷側から見た側面図である。 図２０は水放水口の例を模式的に示す図（側面図又は底面図）である。 図２１は水放水口の開口部の形状の例を模式的に示す背面図である。 図２２は水放水口から放出される水の流速の分布の第１例を模式的に示す図（側面図又は底面図）である。 図２３は水放水口から放出される水の流速の分布の第２例を模式的に示す図（側面図又は底面図）である。 図２４は水放水口から放出される水の流速の分布の第３例を模式的に示す図（側面図又は底面図）である。 図２５は水放水口から放出される水の流速の分布の第４例を模式的に示す図（側面図又は底面図）である。 図２６は整流部材の第１の例を示す図であり、（ａ）は側面図で、（ｂ）は背面図で、（ｃ）は平面図である。 図２７は整流部材の第２の例を示す図であり、（ａ）は側面図で、（ｂ）は背面図で、（ｃ）は平面図である。 図２８は整流用翼の例示であり、（ａ）は側面図で、（ｂ）は背面図で、（ｃ）は平面図である。 図２９は推進装置の例示であり、（ａ）は底面図で、（ｂ）はＸ１－Ｘ１（前方）から見た図である。 図３０はエネルギー吸収装置を例示であり、（ａ）は底面図で、（ｂ）はＸ１－Ｘ１（前方）から見た図である。 図３１は、摩擦抵抗低減システムの簡易な構造の例示であり、（ａ）は側面図で、（ｂ）はＸ１－Ｘ１（前方）とＸ２－Ｘ２（後方）から見た図で、（ｃ）は平面図である。 図３２は、水上航走体の第２例の船舶の形状を示す平面図で、（ａ）は船体の後半部が対称翼の後半部の形状に構成された船型を示し、（ｂ）は対称翼の形状を示す。 図３３は、水上航走体の第３例の船舶の形状を示す平面図で、（ａ）は船体の全体が対称翼の形状に構成された船型を示し、（ｂ）は対称翼の形状を示す。

〔イントロ及び図の概説〕以下、図面を参照して本発明に係る摩擦抵抗低減システム、航走体及び航走体の摩擦抵抗低減方法等の実施の形態について説明する。最初に、図面について説明する。本発明に係る実施の形態の航走体は水上航走体と水中航走体であるので、これらの航走体の例を、図１～図６に示す。より詳細には、図１～図４に排水量型の船舶１Ａ～１Ｃの例を、また、図５～図６に潜水艦１Ｂの例を示す。

そして、図７と図８は摩擦抵抗低減システムの構成を示す図である。また、図９～図１７は取水開口部の配置位置を示す図である。図１８～図２１は水放水口の構成、形状、配置パターンを例示する図で、図２２～図２５は、水放水口から放出される水の流速分布を例示する図である。図２６～図３０は、水放水口の後方の流れを整流するための構成を例示する図である。図２６～図３０は、水放水口の後方の流れを整流するための構成を例示する図である。図３１と図３２は、船型と対称翼の形状との関係を例示する図である。

なお、図面は本発明を説明するための概略図であり、必ずしも正確な寸法の比率で示されているものでもなく、各装置などの位置も必ずしも正確な位置に示されているものでもない。また、符号「Ｌｃ」は船体中央断面を示す船体中央線であり、平面図と底面図、正面図と背面図などでも同じ符号「Ｌｃ」を用いている。なお、第１～第３の水上航走体１ＡＡ、１ＡＢ、１ＡＣの総称に関しては、「水上航走体１Ａ」を用い、水上航走体１Ａと水中航走体１Ｂの総称に関しては「航走体１」を用いる。

また、図面の座標系として、航走体に固定した直交座標系として右手系のＸ－Ｙ－Ｚ座標系（航走体と共に移動する移動座標系）を採用し、Ｘ方向を「航走体の前後方向（以下、略して「前後方向」と言う）」とし、Ｙ方向を「航走体の幅方向（以下、略して「幅方向」と言う）」とし、Ｚ方向を「航走体の上下方向（以下、略して「上下方向」と言う）」とする。なお、ここでは方向を明確にするための補助として座標系を用いているので、座標系の原点は特に固定して論じる必要はないが、説明を簡略化するために座標系の原点を航走体の重心位置としている。また、航走体が直進しているときには、航走体の前進方向は、航走体の前後方向のＸ方向と一致しているので、ここでは、「前進方向」の符号も「Ｘ」で示すこととする。

〔本発明の対象〕そして、本発明では、航走体における没水表面の摩擦抵抗の低減を目的としており、造波抵抗の低減は考えていないので、水上航走体では、大型タンカーや大型鉱石運搬船などの比較的低速で造波抵抗が小さく、摩擦抵抗の大きい船舶が主な対象となる。また、水中航走体では摩擦抵抗の低減の効果が大きいと思われる潜水艦や魚雷や自律型の潜水機器等が対象となる。つまり、本発明が対象とする「航走体」は水上航走体又は水中航走体である。しかしながら、本発明はこれらに限定されず、航走時に水面下に船体没水部を有する航走体であれば、この航走体に適用できる。なお、単胴船だけでなく、双胴船や三胴船等の多胴船等にも適用できる。

そして、本発明の効果は、没水表面が大きい程効果が増す。そのため、特に、水上航走体では、船舶の浮力による分類で「最も一般的な船体下部が水面下に沈むことで浮力を得る船であり、航行時と停船時のいずれでも浮力を得る方法に変りはない。」という「排水量型船舶」において効果が大きく、特に低速で摩擦抵抗が大きい商船で効果が大きい。また、水中航走体では、調査用の潜水艇、探査用の潜水艇、軍用の潜水艦等で効果が大きい。

〔本発明に係る実施の形態の航走体〕図１～図６に示すように、本発明に係る実施の形態の航走体１（１ＡＡ、１ＡＢ、１ＡＣ、１Ｂ）は、航走時に水面下の船体没水部２を有する航走体であり、摩擦抵抗低減システム１０を備えて構成される。図１～図４に水上航走体１Ａの例を示し、図５及び図６に水中航走体１Ｂの例を示す。図２は従来形状の船舶１Ａの例であり、図３は対称翼形状の船尾を持つ船舶１ＡＢの例である。また、図４は対称翼形状の全体形状を持つ船舶１ＡＣの例である。そして、図５と図６は、潜水艦１Ｂの例である。なお、図３０と図３１に図３と図４に対応する船舶の形状と対称翼の形状との比較を示す。

そして、摩擦抵抗低減システム１０と関係する航走体１の船体没水部２の前後方向の区分として、図２～図４と図６に示す「平行部Ｒｘａ」、「第１前後領域Ｒｘｂ」、「分布領域Ｒｘｃ」について説明する。「平行部Ｒｘａ」は、船舶等で通常使用されている平行部と同じ意味で、「船体幅が同じ領域」である。船体没水部２の最大幅Ｂｍａｘの最前方の位置Ｐａと最後方の位置Ｐｂと間が平行部Ｒｘａとなる。

ここで使用する「第１前後領域Ｒｘｂ」は、「航走体の船体没水部の最大幅の１/２よりも幅が大きい領域」である。この第１前後領域Ｒｘｂは、水放出口１２から水Ｗａを放出していない場合では、没水表面２ｆの近傍の流れが没水表面２ｆから離れた後流になっておらず、主に摩擦抵抗が大きいと考えられる領域である。この第１前後領域Ｒｘｂの設定は、船首側におけるよどみ点近傍の圧力が大きい部分と、船尾側における後流領域を除外するために便宜的に設けている。これらの除外した領域は、水放出口１２を分布させても、摩擦抵抗の低減効果を殆んど期待できないと推測される領域である。ここでは、圧力の高い前方部位と後流が発生する後方部位は、船速によって変化する可能性があり、また、これらの部位の領域の特定が難しいことから、権利範囲を特定し易いように、「第１前後領域Ｒｘｂ」を設定している。

また、ここで使用する「分布領域Ｒｘｃ」は、「摩擦抵抗低減システム１０の水放出口１２を分布させるのに適した領域」であり、水放出口１２から水Ｗａを放出することで得られる摩擦抵抗の低減効果が比較的大となると推測される領域である。ここでは、第１前後領域Ｒｘｂの領域内で、かつ、船体没水部２の最大幅Ｂｍａｘの最前方の位置Ｐａより後方としている。なお、水放出口１２の分布は、船体没水部２の形状によって好ましい分布が決まるものであり、必ずしも、分布領域Ｒｘｃの領域内に一様に分布させる必要は無い。また、船体没水部２の形状によっては、水放出口１２の分布は、この分布領域Ｒｘｃの領域内のみに限定するものではなく、その前後に拡大されていてもよい。

なお、摩擦抵抗の低減効果を上げるためには、船体没水部２の没水表面２ｆの全体の２５％以上でかつ５０％以下の領域を、より好ましくは、１５％以上でかつ９０％以下の領域を、水放出口１２から放出する水Ｗａで覆うことが好ましい。この「２５％」、「５０％」、「１５％」及び「９０％」という数字は、摩擦低減効果の境界値を示すものではなく、本発明の構成を、必要に応じて、類似した他の構成が有った場合に、この他の構成と区別するための数字である。

〔摩擦抵抗低減システム〕そして、本発明に係る摩擦抵抗低減システム１０は、航走時に水面下の船体没水部２を有する航走体１に配置する摩擦抵抗低減システム１０である。この摩擦抵抗低減システム１０では、航走体１の船体没水部２の最大幅Ｂｍａｘの１/２よりも幅Ｂｉが大きい第１前後領域Ｒｘｂで、少なくとも航走時において、船体没水部２の没水表面２ｆに一体で設けられている水放出口１２から、又は、船体没水部２の没水表面２ｆに当接または離間して別体で配置されている水放出口１２から、水放出口１２の周囲の主流の流速Ｖｍと航走速度Ｖｓのいずれか一方よりも遅い流速Ｖｗで、水放出口１２の下流の没水表面２ｆに沿うように、水Ｗａを放出する。なお、一般に主流の流速Ｖｍを推定するのは現状では簡単では無いので、航走速度Ｖｓを放出される水の流速Ｖｗの定義のために導入している。この航走速度Ｖｓは、航走体１に固定した座標系で見た場合に、航走体１の遠方の一様流速と同じ流速と考えられるので、この航走速度Ｖｓを航走体１の遠方の一様流速Ｖｓ（方向は航走方向とは逆方向）として採用している。

この摩擦抵抗低減システム１０で、水放出口１２から放出する水Ｗａは、航走体１が航走する水域の水を用いる。つまり、航走体１の周囲の水Ｗａを、吸い込んだり、取り入れたり、誘導したりして、没水表面２ｆの水放出口１２から放出するので、放出用の水Ｗａを航走体１の内部に貯蔵しておく必要が無くなる。

〔システム構成〕この摩擦抵抗低減システム１０は、水Ｗａを取り入れるための取水開口部１１と、水Ｗａを没水表面２ｆに沿って放出するための水放出口１２と、水Ｗａを取水開口部１１から水放出口１２まで導く導水路１３とを有して構成される。また、必要に応じて、水Ｗａを取水開口部１１から水放出口１２まで導き、取水時の流速Ｖｉから流速Ｖｗにして水放出口１２から放出するための流速調整機構１４と、満載状態と軽荷状態等の積載状態の変化に対応させて、水Ｗａを放出する水放出口１２を選択するための放出路選定弁１５を設ける。

この摩擦抵抗低減システム１０は、航走体１の新造時や大規模な改造時に、船体内部に導水路１３が配置される内部配置の構成と、既に建造されている航走体１の船体の外側に追加して配置される外部配置の構成とがあり、外部配置の構成には、航走体１に固定配置される固定配置の構成と、航走体１に着脱可能に配置される一時配置の構成とがある。

〔取水開口部〕この取水開口部１１としては、第１前後領域Ｒｘｂより前方の部位に設ける第１の場合と、第１前後領域Ｒｘｂの部位であるが水放出口１２より前方に設ける第２の場合と、第１前後領域Ｒｘｂより部位より後方に設ける第３の場合とが考えられる。

第１の場合の前方の部位における内部配置で、図９及び図１０に示すように、水上航走体１Ａと水中航走体１Ｂの船首部の中央のよどみ点近傍の部位に取水開口部１１を設けると、没水表面２ｆに作用する圧力が大きいよどみ点近傍の部位から水Ｗａを取り入れるので、この部位で船体没水部２に作用する圧力低減できるので推進抵抗を低減できる。また、水上航走体１Ａでは、よどみ点近傍の部位で発生する船首波の発生も抑制できるので、造波抵抗も小さくできる。

また、第１の場合の前方の部位における内部配置で、図１１及び図１２に示すように、船首肩部の近傍の船体没水部２の内側に取水開口部１１を設けると、水上航走体１Ａでは、船首肩部から発生する波を小さくすることができる上に、船首部のよどみ点近傍で造波された波を取水開口部１１の内部に導いて外部への伝搬量を少なくすることができるので、造波抵抗を小さくすることができる。

また、第１の場合の前方の部位における内部配置で、図１３に示すように、耐圧殻が複殻式の水中航走体１Ｂでは、内殻２ａと外殻２ｂとの間に取水開口部１１を設ける。この内殻２ａと外殻２ｂとの間の空間２ｃに入ってくる水の一部又は全部を水放出口１２から没水表面２ｆに放出する水Ｗａとして使用する。

また、第１の場合の前方の部位における外部配置で、図１４に示すように、船体没水部２の外側に取水開口部１１を設ける。これにより、取水開口部１１から没水表面２ｆの外側に設けた導水路１３に入ってくる水Ｗａを、水放出口１２に導く。この場合には、導水路１３が外付けになるので、推進抵抗ができるだけ小さくなるように導水路１３の形状を形成する。

また、第１の場合の前方の部位における外部配置で、図１５に示すように、船体没水部２から幅方向Ｙにある程度離間して、船体の外側に波反射用側壁３を設けている水上航走体１Ａでは、船体没水部２と波反射用側壁３の間の波用導水路３ｃの入口と兼用で取水開口部１１を設ける。これにより、波用導水路３ｃに入ってくる水Ｗａの一部又は全部を水放出口１２から没水表面２ｆに放出する水Ｗａとして使用する。この構成では、船首波や船首肩波等の船首系波を波用導水路３ｃに取り入れて、造波された波が外部へ伝搬して行くことを抑制することができる。

第２の場合の第１前後領域Ｒｘｂの部位における内部配置又は外部配置で、第１前後領域Ｒｘｂの部位に取水開口部１１を設けると、取水開口部１１と水放出口１２との距離が短くなり、これらの相互を結ぶ導水路１３の摩擦抵抗を小さくすることができる。

なお、図２、図３又は図６に示すような船体没水部２に平行部Ｒｘａを有する船舶１ＡＡ又は潜水艦１Ｂでは、図１６に示すように、取水開口部１１を平行部Ｒｘａに設けて取水しても、船体没水部２の周囲の流れに大きな影響を与える可能性は少ないと考える。

一方、船体没水部２の一部又は全部に対称翼型の形状を有する船舶１ＡＢ、１ＡＣ（図３、図４）又は潜水艦（図示しない）では、図１７に示すように、船体没水部２の後方で船幅が狭くなる部位に取水開口部１１を設けて取水することで、船体没水部２の周囲の流れが剥がれて後流（伴流）が発生する部位を後方に移動させて、圧力抵抗を減少させることができる可能性が有る。

第３の場合の第１前後領域Ｒｘｂより部位より後方に設ける構成で、第１前後領域Ｒｘｂより後方の部位に取水開口部１１を設けると、航走体１の後流の部分から水Ｗａを取り入れることができるようになる。この構成により、航走体１の後流を制御できる可能性が生じる。

また、その他の場合でも、例えば、前後方向Ｘに関して、取水開口部１１を前方側の水放出口１２と後方側の水放出口１２との間に設けたりすることで、取水開口部１１による水の吸込みと水放出口１２による水の放出により、船体没水部２の没水表面２ｆにおける流れを再構成できるので、没水表面２ｆにおける水流分布を大きく制御できる可能性が生じる。

〔導水路〕摩擦抵抗低減システム１０の導水路１３に関しては、船体内部に配置される内部配置と、船体の外側に配置される外部配置とがある。内部配置の場合には、船体の外部の推進抵抗は大きくならないが、内部に導水路１３が存在する関係で、使用可能な内部容積が減少する。

例えば、造波抵抗低減を目的として、船首側に開口部を設ける船型が数多く提案されており、これらの提案の形状の場合には、導水路１３の配置と容量は、取水開口部１１の配置と機能に関連して、有る程度決まることになる。図９～図１２に示すように、取水開口部１１をよどみ点近傍や船首肩部に配置して、船首波の低減を図る場合には、少なくとも船首側においては内部配置となる。

一方、摩擦抵抗低減システム１０を追加で設ける場合には、導水路１３を外部配置して、船体自体の改造量を少なくすることが好ましい。この外部配置では、船体の内部に導水路１３が存在しないので、使用可能な内部容積が減少しないが、外部配置された構造物により推進抵抗が増加する。ただし、主要な導水路１３を水面より上に配置して、水による推進抵抗の増加を抑制することはできる。いずれにしても、摩擦抵抗低減システム１０による抵抗増加と摩擦抵抗の減少とのバランスを取る必要がある。

また、既存の水路を利用して、摩擦抵抗低減システム１０を追加で設けることもできる。例えば、側壁内側のバラストタンクの一部に導水路１３を設けられる場合は内部配置とすることができる。また、図１３に示すように、内殻２ａと外殻２ｂを備えている潜水艦１Ｂの場合には、この内殻２ａと外殻２ｂの内部に導水路１３を設けることで、導水路１３の配置による摩擦抵抗の増加を回避できる。

また、図１４に示すように、船首肩部の外側に取水開口部１１を設ける場合には、導水路１３を、没水表面２ｆに沿って配置してもよく、没水表面２ｆから離間して配置してもよい。さらに、波反射用側壁３を備えた波用導水路３ｃが有る場合は、図１５に示すように、この波反射用側壁３の摩擦抵抗を低減する必要があるので、波用導水路３ｃを外部配置の導水路１３と兼用にしたり、波用導水路３ｃの内部に導水路１３を配置したりすることで、導水路１３の配置による摩擦抵抗の増加を抑制できる。また、図１６及び図１７に示すように、取水開口部１１を第１前後領域Ｒｘｂ及びその後方部位に設ける場合は、導水路１３は内部配置と外部配置の両方を考えることができる。

〔流速調整機構〕流速調整機構１４は、取水開口部１１から導水路１３に流れ込んだ水Ｗａを水放出口１２に放出するまでの間に、水Ｗａの流速を放出時の流速Ｖｗにする機構である。水Ｗａは非圧縮性であるので、水Ｗａの流速を遅くする場合には、導水路１３を閉通路にして、取水開口部１１で取り込んだ水Ｗａの量を維持しながら、水放出口１２の全体の流出面積を、取水開口部１１の全体の流入面積よりも大きくすればよいことになる。この流量維持方法では、流速調整機構１４として、導水路１３に通路拡大部を設ける。

取水開口部１１が船首側に有る場合では、水Ｗａが波のエネルギーと運動エネルギーを持って流入してくるので、通路拡大部を設けるだけ、水放水口１２に導くことができる。しかし、流入してくる水Ｗａが持つ波のエネルギーと運動エネルギーが大きい場合には、この通路拡大部の上流にプロペラ式発電機などのエネルギー吸収用の機器を設けて、水Ｗａの波エネルギーと運動エネルギーを吸収してもよい。また、逆に流入してくる水Ｗａが持つ波エネルギーと運動エネルギーが小さい場合には、流通抵抗に打ち勝って水Ｗａを水放出口１２に放出するために、ポンプやプロペラなどの流速加速用の機器を設ける必要がある。

この流速調整機構１４は、導水路１３における流路抵抗ができるだけ小さくなるような位置に配置することが好ましい。導水路１３における摩擦抵抗を全体として小さくするためには、導水路１３における平均流速を小さくすることが有利となるので、流速調整機構１４を導水路１３のできるだけ上流側に配置して、上流側で流速を小さくすることが望ましい。ただし、流速を遅くすると、導水路１３の流路断面積を大きくする必要が生じて、導水路１３の容積が大きくなるので、導水路１３における摩擦抵抗の低減効果と導水路１３の容積の増加とのバランスを取る必要がある。

一方、導水路１３を開水路にして、導水路１３に流れる水Ｗａの量を、取水開口部１１から流入した水Ｗａの量よりも増加することで、水放出口１２から放出される水Ｗａの流速を低下させる方法もある。この流量増量方法では、導水路１３の取水開口部１１の近傍、導水路１３の途中、水放出口１２の近傍等において、導水路１３の内部に、エジェクターに類似した吸引機構を設ける。この吸引機構が流速調整機構１４となる。この吸引機構で、取水開口部１１から取り入れた水Ｗａの運動エネルギーを利用して船体没水部２の周囲の水Ｗａを吸引する。なお、取り入れた水Ｗａの運動エネルギーが小さいときには必要に応じて、水Ｗａの流速を加速する流速加速用の機器を用いる。この流速調整機構１４の配置位置についても、導水路１３における摩擦抵抗と容積とのバランスを取りながら設定する。

また、もう一つの流量増量方法では、導水路１３に取水開口部１１とは別の系統で取り入れて、船体の外部に排出する水Ｗａ（例えば、エンジン冷却水など）を遅い流速で導水路１３の内部に取り入れる。この場合は、合流機構が流速調整機構１４となる。ただし、この別系統で使用する水量は、通常は、少ないので、補助的なものとなる。

〔水放出口〕水放出口１２の配置部位に関しては、摩擦低減効果が有ると考えられる分布領域Ｒｘｃとなる。そして、配置のパターンとしては、上下方向Ｚに延びるスリット形状の水放出口１２、又は、間隔を設けて配置した複数個の水放出口１２を、複数列、航走体１の前後方向Ｘに設けたり、間隔を設けて配置した複数個の水放出口１２を千鳥状に配置したりする。

また、水放出口１２の構造に関しては、没水表面２ｆとの一体の構造と、没水表面２ｆとは別体の構造とが考えられる。この一体の構造では、摩擦抵抗低減システム１０の水放出口１２を没水表面２ｆと一体的に設ける構成、言い換えれば、没水表面２ｆを構成する外板を加工して設ける構成で製造する。そして、この一体の構造では、没水表面２ｆの内部に水Ｗａを放出するための導水路１３を形成することができるので、没水表面２ｆにおける水流の変化を少なくできる。そのため、船体没水部２の形状を考慮しつつ水放出口１２を設けることができるので、船体没水部２の圧力抵抗の増加を抑制し易い。従って、航走体１を新造する際には、この一体の構造が好ましい。

図１８に、この没水表面２ｆとの一体の構造の水放出口１２を例示する。導水路１３の枝管１３ａの切欠き部１３ｃからの水Ｗａは、導水路１３の内部の分岐口１３ｉから、外周殻１２ａで囲われ放出路１２ｃに入り、開口部１２ｄから外部に放出される。なお、この放出路１２ｃでは、水Ｗａの放出方向を整えるために、仕切板１２ｂを設けている。

また、没水表面２ｆとは別体の構造では、没水表面２ｆを構成する外板とは別体で水放出口１２を形成して、没水表面２ｆに当接または離間して配置する構成とする。この別体の構造では、既存の航走体１の本体を改造することなく、摩擦抵抗低減システム１０を追設できる。この別体の構成では、没水表面２ｆの外側に水Ｗａを放出する導水路１３を形成することになるので、没水表面２ｆにおける水流の変化が大きくなるが、既存の航走体１に容易に摩擦抵抗低減システム１０を配置できる。従って、既存の航走体１に摩擦抵抗低減システム１０を追加する際には、この別体の構造が好ましい。

図１９に、この没水表面２ｆと別体の構造の水放出口１２を例示する。導水路１３の枝管１３ａと水放出口１２を結ぶ連結管１３ｂからの水Ｗａは、導水路１３の内部の分岐口１３ｉから、外周殻１２ａで囲われた放出路１２ｃに入り、開口部１２ｄから外部に放出される。この構成では、枝管１３ａには、外板２ｄの没水表面２ｆに接触する接触板１３ｄが支柱１３ｅを介して設けられている。また、水放出口１２においても、没水表面２ｆと当接する側には接触板１２ｅが配置されている。この接触板１２ｅは放出路１２ｃの周囲の一部を形成している。

〔水放出口の構成と形状〕この水放出口１２に関しては、前後方向Ｘに対して直交する方向（上下方向Ｚ：図２０、幅方向Ｙ）や交差する方向（斜め前後方向）に対して、開口部１２ｄを連続させてスリット状に設ける構成（図２０の右）がある。また、複数の開口部１２ｄを連続させ水放出口１２を、間隔を開けて配置したり（図２０の中央）、単一又は少数の開口部の水放出口１２を、間隔を開けて設けたりする（図２０の左）。また、これらの構成を混合して配置する構成もある。

そして、この個々の水放出口１２の開口部１２ｄの流出断面の形状に関しては、細長いスリット状の形状（図２１（ａ））、半円形形状（図２１（ｂ））、半楕円形形状（図２１（ｃ））、三角形形状（図２１（ｄ））、長方形形状（図２１（ｅ））、台形形状（図２１（ｆ））等の様々な形状が考えられる。水放出口１２の形状に関しては、摩擦抵抗を発生する表面積の増加を抑制しながら、放出される水Ｗａで没水表面２ｆを効率よく覆うことができる形状にすることが好ましい。また、水放出口１２の下流側に発生する渦流が小さくなるような形状にすることが好ましい。

〔放出される水の方向と流速〕そして、水Ｗａを没水表面２ｆに沿わせて放出することにより、水放出口１２の後方に死水領域が発生して圧力抵抗が生じることを防止する。そのため、水放出口１２から放出する水Ｗａの流速Ｖｗは、水放出口１２の後方に死水領域が発生しないように、ある程度の流速Ｖｗで放出する。

なお、水放出口１２から放出する水Ｗａを没水表面２ｆの接線方向でなく、法線方向成分を持たせて放出して、一旦に没水表面２ｆから離れた方向に放出しても、主流があるため、コアンダ効果などにより、放出された水Ｗａが没水表面２ｆに付着して沿って流れる場合があるが、この場合は水放出口１２の直後に死水領域が発生するので、推進抵抗の面では好ましくない。従って、水Ｗａは没水表面２ｆの接線方向及びそれに近い方向に放出して、放出される水Ｗａが没水表面２ｆに沿って流れるようにする。

さらに、水放出口１２の下流側の渦流の渦の方向や強弱や分布などを考慮しながら、水放出口１２の形状と水放出口１２の配置と放出される水Ｗａの流速Ｖｗとを変化させることにより、水放出口１２の下流の流れを相互干渉させて、渦流による推進抵抗の増加を抑制する。

〔水の放出パターン〕この水放出口１２から放出される水Ｗａの放出パターンに関しては、航走体の前後方向Ｘに、水放出口１２が複数設けられているとともに、前方の水放出口１２から放出される水Ｗａの流速Ｖｗと後方の水放出口１２から放出される水Ｗａの流速Ｖｗとが異なるように水Ｗａを放出することがより好ましい。これにより、水放出口１２からの水Ｗａの放出による流れの攪乱の程度を不均一にして、渦流の発生や拡大の抑制を図る。

例えば、没水表面２ｆの主流の流速Ｖｍと放出する水Ｗａの流速Ｖｗの差が大きいと、流れの攪乱が大きくなるので、渦流の発生や拡大が生じ易くなる。これを考慮して、図２２に示すように、没水表面２ｆの流れ場の状態によっては、上流側では、水Ｗａの流速Ｖｗを比較的速くして、主流の流速Ｖｍと水Ｗａの流速Ｖｗの差を小さくして、主流と放出される水Ｗａが混合して没水表面２ｆの近傍の流速が遅くなる下流側では、放出される水Ｗａの流速Ｖｗを比較的遅くして、没水表面２ｆの近傍の流速Ｖｍと放出される水Ｗａの流速Ｖｗの差を小さくしつつ、主流の流速Ｖｍと放出される水Ｗａの流速Ｖｗの差を大きくする。これにより、渦流の発生や流れの攪乱を小さくしつつ没水表面２ｆの近傍の流れの流速Ｖｗを主流の流速Ｖｍよりも小さくして、没水表面２ｆの摩擦抵抗の低減を図る。

あるいは、没水表面２ｆの流れ場の状態によっては、主流の流速Ｖｍと放出される水Ｗａの流速Ｖｗの差により流れの攪乱と渦流が発生する可能性がある。これを考慮して、図２３に示すように、上流側では、放出される水Ｗａの流速Ｖｗを比較的遅くし、隣接する下流側では、放出される水Ｗａの流速Ｖｗを比較的速くしたり、その逆の流速の関係にしたりして、上流側と下流側で発生する流れの攪乱の方向や渦の方向とが上流側と下流側とで互いに反対方向になるようにする。これにより、流れの攪乱や渦流の発生を小さくしつつ、摩擦抵抗の低減を図る。

また、図２４及び図２５に示すように、水放出口１２が航走体の上下方向Ｚに間隔を開けて複数設けられているとともに、上側の水放出口１２から放出される水Ｗａの流速Ｖｗと隣接する下側の水放出口１２から放出される水Ｗａの流速Ｖｗとが異なるように水Ｗａを放出する。これにより、水Ｗａの放出による流れの攪乱の程度を不均一にして、流れの攪乱や渦流の発生や拡大を抑制する。

〔整流機構〕そして、摩擦抵抗低減システム１０においては、航走体の前後方向Ｘに関して、水放出口１２の部位よりも後方の部位に整流機構３０を設けて構成することが好ましい。この整流機構３０としては、整流用フィン３０Ａや整流用翼３０Ｂ等がある。

この整流用フィン３０Ａに関しては、水放出口１２の形状によって、主流と放出された水Ｗａとの混合領域（言い換えれば、流速の境界領域）が没水表面２ｆに対して変化するが、この混合領域に整流用フィン３０Ａを設けることにより、主流側の水と、放出される水Ｗａとの間で渦流ができることを妨げつつ、両者の混合を図る。

この整流用フィン３０Ａの形状に関しては、その幅方向の形状は、必ずしも直線である必要は無く、航走体１の横断面で見たときに、主流と放出される水Ｗａとの混合部位の形状に合わせた形状とすることが好ましい。ただし、摩擦抵抗低減システム１０の効果が損なわれる程度まで、整流用フィン３０Ａの摩擦抵抗が大きくなっては、整流用フィン３０Ａを設ける意味が無いので、渦流による抵抗の抑制効果とのバランスを取る必要がある。

整流用フィン３０Ａの具体的な例示としては、例えば、図２６に示すように、水放出口１２の形状が細長いスリット形状であれば、整流用フィン３０Ａの前縁部３０Ａａが前後方向Ｘから見た場合にそのスリット形状の水放出口１２の開口部１２ｄの外周に沿った形状に形成されて、開口部１２ｄより少し後方に配置される。本体３０Ａｂは、没水表面２ｆに沿って後方（－Ｘ方向）に延びている形状となる。本体の後側に三角形形状や台形形状等の切欠き３０Ａｃを設けることにより、主流側の水と放出される水Ｗａの混合度合いを調整して、渦流の発生を抑制する。なお、整流用フィン３０Ａは支持部材３０Ａｄにより、没水表面２ｆに支持されたり、支持部材３０Ａｅにより、水放出口１２に支持されたりする。

また、没水表面２ｆに沿って、水放出口１２が離間して配置されている場合には、水放出口１２の間の領域では流速が主流に近いので、例えば、図２７に示すように、整流用フィン３０Ａの前縁部３０Ａａが水放出口１２の間に配置され、水放出口１２の開口部１２ｄより少し後方に配置される。本体３０Ａｂは断面がＴ字形状に形成され、没水表面２ｆに配置される。開口部１２ｄの後側に整流用フィン３０Ａを設けることにより、主流側の水と放出される水Ｗａの混合度合いを調整して、渦流の発生を抑制する。

そして、整流用翼３０Ｂに関しては、例えば、図２８に示すように、水放出口１２の前方に整流用翼３０Ｂを没水表面２ｆ側に対して前縁側が接近する迎角αを取るように配置することで、整流用翼３０Ｂの後端側から、渦の流れを発生させる。この整流用翼３０Ｂの渦の流れを、水放出口１２の後方で発生する流れの攪乱や渦の流れと干渉させて、流れを整流する。この整流用翼３０Ｂの幅方向Ｙの形状は直線である必要は無く、水放出口１２の開口部１２ｄの形状に合わせて、角型や半円形等の形状とすることが好ましい。また、整流用翼３０Ｂの翼幅を短くして多数基配置することで、翼端渦を効率よく発生させつつ、整流用翼３０Ｂの全体として摩擦抵抗を減少させることも考えられる。

これらの構成により、水放出口１２の下流側において、主流の流速Ｖｍと放出された水Ｗａとの流速Ｖｗの差によって生じる流れの攪乱や渦流が生じている可能性の有る流れをこれらの整流機構３０で整流することができ、航走体１の後流の運動エネルギーを小さくすることができる。

〔推進装置〕また、摩擦抵抗低減システム１０において、航走体の前後方向Ｘに関して、水放出口１２の部位よりも後方の位置に、水放出口１２から放出される水Ｗａの一部又は全部が流入する推進装置４０又は運動エネルギー吸収装置５０を設けて構成することが好ましい。この推進装置４０は、主流と放出された水Ｗａとの混合領域の水流を吸引して、水Ｗａを加速して排出する。

この推進装置４０としては、例えば、図２９に示すように、航走体１の推進力を発生する小型の推進器４１を上下方向Ｙ等に複数個の列として配置して構成する。この小型の推進器４１の配列に関しては、航走体１の横断面で見たときに、主流と放出された水Ｗａとの混合領域に、小型の推進器４１を列状に配置することが好ましい。

この構成により、水放出口１２の下流側において、主流と放出された水Ｗａとの流速の差によって生じる攪乱や渦流を、この推進装置４０を通過させることで、攪乱や渦流の運動エネルギーを吸収して、整流化した水流を排出することができるので、航走体１の後流の運動エネルギーを小さくすることができる。

〔運動エネルギー吸収装置〕また、この運動エネルギー吸収装置５０は、主流と放出された水Ｗａとの混合領域の水流により、プロペラなどを回転して発電することで、渦流の運動エネルギーを吸引して整流した流れを排出する。この運動エネルギー吸収装置５０は、主流と放出された水Ｗａとの混合領域の水流を吸引して、水Ｗａの持つ運動エネルギーを吸収して排出する。

この運動エネルギー吸収装置５０としては、例えば、図３０に示すように、小型のプロペラ発電器５１を列にして配置して構成する。この小型のプロペラ発電器５１の配列に関しては、推進装置の推進器の配列と同様に、航走体１の横断面で見たときに、主流と放出された水Ｗａとの混合領域に、小型のプロペラ発電器５１を列状に配置する。なお、運動エネルギー吸収装置５０の機構を簡単にするために、適当な回転負荷を与えたプロペラだけで、発電機能を省略して、渦流の整流機能だけにして、構成を単純化してもよい。

この運動エネルギー吸収装置５０を設ける構成により、水放出口１２の下流側において、主流と放出された水Ｗａとの流速の差によって生じる攪乱や渦流を、この運動エネルギー吸収装置５０を通過させることで、攪乱や渦流の運動エネルギーを吸収して、整流化した水流を排出することができるので、航走体１の後流の運動エネルギーを小さくすることができる。

〔簡便な構成〕なお、この取水開口部１１と水放水口１２と導水路（拡大水路）１３の構成の例として、図３１に示すような、取水開口部１１と水放水口１２の間に拡大水路を備えた導水路１３を設けた簡便な構成１０Ａが考えられる。この水放水口１２の流路断面積を取水開口部１１の流路断面積よりも大きくすることで、放出される水Ｗａの流速Ｖｗを主流の流速Ｖｍまたは航走速度Ｖｓよりも小さくすることができる。

この簡便な構成１０Ａでは、取水開口部１１の入口抵抗の減少と水放水口１２の出口抵抗の減少と導水路１３の水路損失をできる限り小さくすることが望ましく、それぞれの形状を工夫することが重要である。また、この簡便な構成１０Ａの外形の形状は、摩擦抵抗や圧力抵抗などの粘性抵抗を極力小さくするように工夫する必要があり、流線型にすることが望ましい。また、簡便な構成１０Ａは複数の配置や多数を没水表面２ｆに分布させることになるので、この配置や分布させたときの全体としての粘性抵抗を小さくすることも重要となる。これら事項に関しては、水槽実験や数値実験等で対応できると考える。

さらに、導水路１３の内部の水路損失及び外形による粘性抵抗を小さくするためには、導水路１３の形状を工夫するだけでなく、導水路１３を摩擦抵抗係数の小さい合成樹脂で構成したり、導水路１３の表面に摩擦抵抗係数が小さい樹脂で塗装したりして、摩擦抵抗を減少することが望ましい。この簡便な構成１０Ａを比重が１．０以下の材料で形成することで、簡便な構成１０Ａの配置による航走体１の浮力の減少を回避できる。

この簡便な構成を船体没水部２の没水表面２ｆに設けたり、この簡便な構成を没水表面２ｆに対して外側から配置したり、この簡便な構成を備えたシートを没水表面２ｆに張り付けたりすることで、容易に、簡便な構成１０Ａを配設することができる。

〔摩擦抵抗低減システムの効果〕そして、上記の摩擦抵抗低減システム１０、航走体１、及び、航走体の摩擦抵抗低減方法等によれば、航走体１の没水表面２ｆの一部の領域に低速の水Ｗａを放出して覆うことにより、没水表面２ｆの流速の低下により、没水表面２ｆにおける摩擦抵抗の低減を図ることができるので、航走体１の推進抵抗の低減の効果を得ることができる。

この構成によれば、本発明の航走体１は、船体没水部２の没水表面２ｆに主流の流速Ｖｍ又は航走速度Ｖｓのいずれか一方よりも流速が遅い水Ｗａで覆うことで、没水表面２ｆにおける流速を主流よりも小さくすることができるので、船体没水部２の没水表面２ｆにおける摩擦抵抗を低減できる。

この摩擦抵抗の低減に関しては、低速の水Ｗａを没水表面２ｆに沿って放出することで、没水表面２ｆの摩擦抵抗係数は大きくなる可能性が有るが、摩擦抵抗は流速の２乗に比例するので、摩擦抵抗自体は減少する。一方、摩擦抵抗は流速の２乗に比例するので、没水表面２ｆ近傍の流速を半分にできれば、摩擦抵抗を４分の１にすることができる。また、没水表面２ｆ近傍の流速を７１％に低下させることで、摩擦抵抗を約半分にすることができる。従って、少しの流速低下でも大きな摩擦抵抗の低減効果が得られる。

また、水（清水、海水、河川水、湖水等）を用いるので、気泡、マイクロバブルを必要とせず、これらの発生装置及び発生機構が不要になる。また、水を用いる場合は、水深が深く水圧の大きい部位に対しても自重で対応でき、水圧を考慮する必要が無いので、放出時の駆動力が少なくて済む。さらに、従来技術の没水表面に対して気泡やマイクロバブル含有水を放出するシステムにおいて、これらの代わりに水を放出するように改造することで、これらの放出システムの構成を利用することができる。

〔航走体〕次に、本発明の実施の形態の航走体は、上記のいずれかの摩擦抵抗低減システム１０を備えて構成される。そして、第１の実施の形態の水上航走体は、従来船型の水上航走体（例えば船舶）１ＡＡに摩擦抵抗低減システム１０を備えて構成される。この第１の実施の形態の船舶１ＡＡの例を図２に示す。

また、本発明の第２の実施の形態の航走体は、摩擦抵抗低減システム１０を備える航走体１ＡＢの船体形状が、対称翼形状の船尾を持つ。この対称翼形状の船尾を持つ船舶１ＡＢの例を図３に示す。

そして、この第２の実施の形態の航走体１ＡＢは、図３２（ａ）に示すように、船体没水部２の後半部Ｒｂｓが、航走体１ＡＢの上下方向Ｚに関して、船体没水部２の上下方向Ｚの少なくとも５０％の領域において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が図３２（ｂ）に示すような対称翼Ｓｗｉｎｇの後半部Ｒｂｗの形状で構成される。言い換えれば、船体没水部２の後半部Ｒｂｓの水線面形状の７０％が対称翼Ｓｗｉｎｇの後半部Ｒｂｗの形状の７０％と一致するように形成される。

より詳細には、図３２（ａ）では、航走体１ＡＢの船体没水部２の後半部Ｒｂｓ（船体没水部２の前後方向Ｘに関する中央Ｐｍより後方）を対称翼（「ＮＡＣＡ００２０翼」）の後半部Ｒｂｗ（対称翼６０の前後方向Ｘに関する中央Ｐｍより後方）の形状Ｓｗｉｎｇで形成している例を示す。なお、図３２（ｂ）は、対称翼（「ＮＡＣＡ００２０翼」）Ｓｗｉｎｇの全体を示す。また、対称翼Ｓｗｉｎｇはこの「ＮＡＣＡ００２０翼」に限定されず、その他の対称翼であってもよい。

この第２の実施の形態の航走体１ＡＢの構成によれば、船体没水部２の後半部Ｒｂｓの大半を対称翼Ｓｗｉｎｇの後半部Ｒｂｗの形状で形成するので、船尾側における流れを単純化でき、後方肩部及び船尾による波の発生や後流（伴流）の発生を抑制できる。従って、船体没水部２の後半部Ｒｂｓで発生する推進抵抗を大幅に減少することができるので、航走体１Ｂ全体としての推進抵抗を減少することができる。

また、本発明の第３の実施の形態の航走体１ＡＣは、摩擦抵抗低減システム１０を備える航走体１の船体形状が、対称翼形状を持つ。この対称翼形状を持つ船舶１ＡＣの例を図４に示す。

そして、この第３の実施の形態の航走体１ＡＣは、図３３（ａ）に示すように、船体没水部２が、航走体１ＡＣの上下方向Ｚに関して、船体没水部２の上下方向Ｚの少なくとも５０％の領域において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が図３３（ｂ）に示すような対称翼Ｓｗｉｎｇの形状で構成される。言い換えれば、船体没水部２の水線面形状の７０％が対称翼Ｓｗｉｎｇの形状の７０％と一致するように形成される。

より詳細には、図３３（ａ）では、航走体１ＡＣの船体没水部２を対称翼（「ＮＡＣＡ００２０翼」）の形状Ｓｗｉｎｇで形成している例を示す。なお、図３３（ｂ）は、対称翼（「ＮＡＣＡ００２０翼」）Ｓｗｉｎｇを示す。また、対称翼Ｓｗｉｎｇはこの「ＮＡＣＡ００２０翼」に限定されず、その他の対称翼であってもよい。

この第３の実施の形態の航走体１ＡＣの構成によれば、船体没水部２の大半を対称翼Ｓｗｉｎｇの形状で形成するので、船体没水部２の全体における流れを円滑にすることができ、船首及び船尾における波の発生や後流（伴流）の発生を抑制できる。従って、船体没水部２で発生する推進抵抗を大幅に減少することができるので、航走体１ＡＣの全体としての推進抵抗を減少することができる。

〔航走体の摩擦抵抗低減方法〕そして、本発明の第１の実施の形態の航走体の摩擦抵抗低減方法は、航走時に水面下の船体没水部２を有する航走体１において、少なくとも航走時に、船体没水部２の没水表面２ｆに一体で設けられている水放出口１２から、又は、没水表面２ｆに当接または離間して別体で配置されている水放出口１２から、水放出口１２の周囲の主流の流速Ｖｍと航走速度Ｖｓのいずれか一方よりも遅い流速Ｖｗで、水放出口１２の下流の没水表面２ｆに沿うように水Ｗａを放出して、航走体１の摩擦抵抗を低減する方法である。この航走体の摩擦抵抗低減方法によれば、没水表面２ｆの流速を低下させることにより、没水表面２ｆの摩擦抵抗を低減することができ、これにより、航走体１の摩擦抵抗を低減することができる。

あるいは、本発明の第２の実施の形態の航走体の摩擦抵抗低減方法は、上記のいずれかの摩擦抵抗低減システム１０を用いて航走体１の摩擦抵抗を低減する方法である。この航走体の摩擦抵抗低減方法によれば、摩擦抵抗低減システム１０と同様の効果により、航走体１の摩擦抵抗を低減することができる。

〔航走体の改造方法〕そして、本発明の実施の形態の航走体の改造方法は、上記のいずれかの摩擦抵抗低減システム１０を既存の航走体１に追加して設ける方法である。この方法によれば、上記のそれぞれの摩擦抵抗低減システム１０と同様な効果を発揮できる。

〔発明の効果〕上記の摩擦抵抗低減システム１０、航走体１、及び、航走体の摩擦抵抗低減方法、航走体の改造方法によれば、航走体１の没水表面２ｆの一部の領域に低速の水Ｗａを放出して覆うことにより、流速の低下による摩擦抵抗の低減を図ることができ、航走体１の推進抵抗の低減の効果を得ることができる。

１ 航走体
１Ａ、１ＡＡ、１ＡＢ、１ＡＣ 水上航走体（船舶）
１Ｂ 水中航走体（潜水艦）
１Ｃ 船体没水部の船尾が対称翼型形状
１Ｄ 船体没水部が対称翼型形状
２ 船体没水部
２ａ 内殻
２ｂ 外殻
２ｃ 内殻と外殻との間の空間
２ｄ 外板
２ｆ 没水表面
３ 波反射用側壁
３ｃ 波用導水路
１０ 摩擦抵抗低減システム
１０Ａ 簡単な構成（摩擦抵抗低減システム）
１１ 取水開口部
１２ 水放出口
１２ａ 外周殻
１２ｂ 仕切板
１２ｃ 放出路
１２ｄ 開口部
１２ｅ 接触板
１３ 導水路
１３ａ 枝管
１３ｂ 結ぶ連結管
１３ｃ 切欠き部
１３ｄ 接触する接触板
１３ｅ 支柱
１３ｉ 内部の分岐口
１４ 流速調整機構
１５ 放出路選定弁
３０ 整流機構
３０Ａ 整流用フィン
３０Ａａ 前縁部
３０Ａｂ 本体
３０Ａｃ 切欠き
３０Ａｄ、３０Ａｅ 支持部材
３０Ｂ 整流用翼
４０ 推進装置
４１ 推進器
５０ エネルギー吸収装置
５１ プロペラ発電器
Ｂｉ 船幅
Ｂｍａｘ 最大幅
Ｒｂｓ 航走体の船体没水部の後半部
Ｒｂｗ 対称翼の後半部
Ｒｘａ 平行部
Ｒｘｂ 第１前後領域
Ｒｘｃ 分布領域
Ｓｗｉｎｇ 対称翼
Ｖｍ 主流の流速
Ｖｓ 航走速度
Ｖｗ 水を放出する流速
Ｗａ 放出する水
ＷＬ 水面（航走時喫水線）
Ｘ 前後方向（航走体の前後方向）
Ｙ 幅方向（航走体の幅方向）
Ｚ 上下方向（航走体の上下方向）

Claims (11)

1. 航走時に水面下の船体没水部（２）を有する航走体（１）に配置する摩擦抵抗低減システム（１０）であって、
   前記航走体（１）の前記船体没水部（２）の最大幅（Ｂｍａｘ）の１/２よりも幅（Ｂｉ）が大きい第１前後領域（Ｒｘｂ）で、
   少なくとも航走時において、前記船体没水部（２）の没水表面（２ｆ）に一体で設けられている水放出口（１２）から、又は、前記船体没水部（２）の没水表面（２ｆ）に当接または離間して別体で配置されている水放出口（１２）から、前記水放出口（１２）の周囲の主流の流速（Ｖｍ）と航走速度（Ｖｓ）のいずれか一方よりも遅い流速（Ｖｗ）で、前記水放出口（１２）の下流の前記没水表面（２ｆ）に沿うように、水（Ｗａ）を放出することを特徴とする摩擦抵抗低減システム。
2. 前記水放出口（１２）から放出する水（Ｗａ）が、前記航走体（１）が航走する水域の水（Ｗａ）であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦抵抗低減システム。
3. 航走体の前後方向（Ｘ）に、前記水放出口（１２）が複数設けられているとともに、前方の前記水放出口（１２）から放出される水（Ｗａ）の流速（Ｖｗ）と隣接する後方の前記水放出口（１２）から放出される水（Ｗａ）の流速（Ｖｗ）とが異なるように水（Ｗａ）を放出することを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦抵抗低減システム。
4. 前記水放出口（１２）が航走体の上下方向（Ｚ）に間隔を開けて複数設けられているとともに、上側の前記水放出口（１２）から放出される水（Ｗａ）の流速（Ｖｗ）と隣接する下側の前記水放出口（１２）から放出される水（Ｗａ）の流速（Ｖｗ）とが異なることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の摩擦抵抗低減システム。
5. 航走体の前後方向（Ｘ）に関して、前記水放出口（１２）の部位よりも後方の部位に整流機構（３０）を設けていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の摩擦抵抗低減システム。
6. 航走体の前後方向（Ｘ）に関して、前記水放出口（２１）の部位よりも後方の位置に、前記水放出口（１２）から放出される水（Ｗａ）の一部又は全部が流入する推進装置（４０）又は運動エネルギー吸収装置（５０）を設けていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の摩擦抵抗低減システム。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の摩擦抵抗低減システム（１０）を備えていることを特徴とする航走体。
8. 前記船体没水部（２）の後半部（Ｒｂｓ）が、航走体の上下方向（Ｚ）に関して、前記船体没水部（２）の上下方向（Ｚ）の少なくとも５０％の領域において、連続的又は断続的に水線面形状の７０％が対称翼の後半部（Ｒｂｗ）の形状で形成されていることを特徴とする請求項７に記載の航走体。
9. 航走時に水面下の船体没水部（２）を有する航走体（１）において、少なくとも航走時に、前記船体没水部（２）の没水表面（２ｆ）に一体で設けられている水放出口（１２）から、又は、前記船体没水部（２）の没水表面（２ｆ）に当接または離間して別体で配置されている水放出口（１２）から、前記水放出口（１２）の周囲の主流の流速（Ｖｍ）と航走速度（Ｖｓ）のいずれか一方よりも遅い流速（Ｖｗ）で、前記水放出口（１２）の下流の没水表面（２ｆ）に沿うように、水（Ｗａ）を放出して、前記航走体（１）の摩擦抵抗を低減することを特徴とする航走体の摩擦抵抗低減方法。
10. 請求項１～６のいずれか１項に記載の摩擦抵抗低減システム（１０）を用いて、前記航走体（１）の摩擦抵抗を低減することを特徴とする航走体の摩擦抵抗低減方法。
11. 請求項１～６のいずれか１項に記載の摩擦抵抗低減システム（１０）を既存の前記航走体（１）に追加して設けることを特徴とする航走体の改造方法。

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