JP2023522523A - 船舶の流体抵抗低減装置 - Google Patents

Abstract

本発明は船舶の流体抵抗低減装置に関するものであり、より詳しくは、船舶が航海するときの海水による摩擦抵抗と共に造波抵抗を大きく減らして、速度向上と共に安定した航海及び燃料節減を具現することができる船舶の流体抵抗低減装置に関したものである。本発明によれば、船体の吃水線の下で流体抵抗低減装置が備えられ、船体に備えられる推進プロペラの回転作動を用いて船首部分から海水を流入して船尾後方へ排出させながら進行できるようにすることにより、海水の摩擦抵抗及び造波抵抗を大きく低減させることができ、運航能力の向上はもちろんのこと速度向上及び燃料節減効果を具現することができるようにした効果を現わす。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の流体抵抗低減装置に関する。より詳しくは、船舶が航海するときの海水による摩擦抵抗と共に造波抵抗を大きく減らして、速度向上と共に安定した航海及び燃料節減を具現することができる船舶の流体抵抗低減装置に関する。

一般的に、航海する船舶は海水による流体抵抗、すなわち摩擦抵抗と、水面に波を作るため造波抵抗を受ける。特に摩擦抵抗は、船体が水から受ける抵抗の大部分を占めて運航中に大きなエネルギー損失を引き起こす。これと共に造波抵抗もまた船体が水から受ける抵抗の一部分を占めて推進力の損失を招き燃料の消耗を増加させるエネルギー損失を引き起こす。したがって、船舶の船体分野の研究は、摩擦抵抗及び造波抵抗を減らすことができる船型を開発することに力点を置いてきた。

例えば、摩擦抵抗を減少させるために船体に塗布する塗料によって摩擦係数を減らすとか、気泡をまいて摩擦抵抗を減らすとか、船体の表面をイルカのように滑らかにする等、様々な方法が講じられているが大きな効果を得ることができていない。

また、造波抵抗を減少させる代表的なものとして、水面下の船首から前方に向かって球形に突出する形態のバルブ（ｂｕｌｂ）という球状船首（ｂｕｌｂｏｕｓ ｂｏｗ）によって、船首が起こす波を相殺できる波を起こして船首側で生じる波高を低減させる方式で造波抵抗を低減させているが、このような球状船首は、船舶が満載状態を維持し設計速度で運航する条件で最適の効果を出せるように設計されているため、通常は満載吃水と設計速度を維持しない実際の運航条件下ではむしろ造波抵抗の増加を招くこととなり、また船体の長さが増加する問題がある。

一方、これ以外にも海水による流体抵抗を減らすための技術が多数提案されている。例えば特開２０１６－１１２９５０号公報（２０１６年６月２３日公開）は、船舶の左右舷に導水トンネルを形成して海水を通過させながら流体抵抗を減らし水力発電ができるようにした技術を開示している。しかし、前記技術は導水トンネルを通過する流体を利用して水力発電をするためものであり、船舶の運航時の流体抵抗を低減させることはできなかった。

また、韓国公開実用新案第２０－２０１０－０００４３３１号公報は、船首側で流圧として作用する海水を、取水口を介して流入させ船尾側に高圧排出させることにより、航海船舶の船首側の流圧を減らし、船尾側では推進力を増加させる技術を開示しているが、これは推進力を増加させる効果はあるとしても、船舶の航海時に船舶の進行方向に発生する摩擦抵抗と造波抵抗を低減させるには不足であった。

また、韓国公開特許第１０－２０１５－００４７８１２号公報は、船舶に海水通路を形成して、船舶の停止時あるいは初期運航時に海水通路内の回転機がモータリング動作によって海水の流れが早まるよう助けることにより、船舶が平衡を維持するようにする船舶の無バラストシステムであって、海水通路は船舶が平衡を維持するようにする作用効果を提供するだけで、摩擦抵抗と造波抵抗を低減させる効果は得ることができない技術といえる。

したがって、比較的簡単な構造で摩擦抵抗と造波抵抗の低減効率が増大し得る技術の開発が切実に要求されている実情である。

特開２０１６－１１２９５０号公報 韓国公開実用新案第２０－２０１０－０００４３３１号公報 韓国公開特許第１０－２０１５－００４７８１２号公報

本発明の目的は、前記した問題点を解決するために案出されたものであり、船舶が航海するときに船舶の進行方向に海水の流れを誘導して、船舶にぶつかる摩擦抵抗と共に波による造波抵抗を大きく減らし、速度向上と共に安定した航海及び燃料節減を具現することができる船舶の流体抵抗低減装置を提供することにある。

前記した目的を達成するために本発明は、推進プロペラを船尾に備えた船舶の船体外底部に、船体の形状に沿って囲んだ状態で、流体移送通路が形成されるように一定の間隔を置いて設置した変形Ｖ字またはＵ字形の流体流れ誘導板と、
船体の船首側に船舶の進行方向に突出して形成された前記流体流れ誘導板の流体流入口と、
船体の船尾側に形成された前記流体流れ誘導板の流体排出口と、
流体流入口と流体排出口を連結する流体移送通路とを、含む船舶の流体抵抗低減装置であって、
前記流体排出口は、流体流れ誘導板の内側に対向して付けられた弧形湾曲板によって、内径が縮小してから先端にいくほど流体流入口と同一の大きさに拡張される形状からなり、前記縮小した内径部に推進プロペラが設置されて、推進プロペラの回転力によって強制的に流入した海水が、先端にいくほど流体流入口と同一の大きさに拡張する流体排出口によって迅速な排出がなされるようにすることを特徴とする船舶の流体抵抗低減装置を提供する。

このような本発明によれば、船体の吃水線の下で流体抵抗低減装置が備えられて、船体に備えられる推進プロペラの回転作動により船首部分から海水を流入して船尾後方へ排出させながら進行できるようにすることにより、海水の摩擦抵抗及び造波抵抗を大きく低減させることができ、運航能力の向上はもちろんのこと速度向上及び燃料節減効果を具現することができるようにした効果がある。

本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置及びこれを備えた船舶を示した例示斜視図である。 本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置及びこれを備えた船舶を示した側面図である。 図２の「Ａ－Ａ」線断面図である。 本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置及びこれを備えた船舶の概略的平面図である。 本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置を備えた船舶の作動関係を示した概略的側面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の船舶の流体抵抗低減装置をより詳しく説明することにする。

これに先立ち、この明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的や辞書的な意味で限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にのっとって、本発明の技術的思想に適する意味と概念として解釈されなければならない。

したがって、この明細書に記載された一実施例と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらは代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

図１は本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置及びこれを備えた船舶を示した例示斜視図、図２は本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置及びこれを備えた船舶を示した側面図、図３は図２の「Ａ－Ａ」線断面図、図４は本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置及びこれを備えた船舶の概略的平面図、図５は本発明の一実施例による船舶の流体抵抗低減装置を備えた船舶の作動関係を示した概略的側面図である。

図１ないし図５に示されたように、本発明の船舶の流体抵抗低減装置は、船体１０の外底部に一定の間隔を置いて船体１０の形状に沿って囲んだ状態で設置した変形Ｖ字またはＵ字形の流体流れ誘導板５０と、船体１０の船首１０ａ側に形成された前記流体流れ誘導板５０の流体流入口５１と、船体１０の船尾１０ｂ側に形成された前記流体流れ誘導板５０の流体排出口５２と、流体流入口５１と流体排出口５２を連結する流体移送通路５３、を含んでなる。

前記流体流れ誘導板５０は、船体１０の長さに対応した長さからなり、流体流入口５１と流体排出口５２は、船舶１００の運航時に海水を流入して排出するために形成されたもので、海水の抵抗を最小化しつつ流入量と排出量を高めるために、船首１０ａ側の流体流入口５１は船体１０の幅に対応する幅で船舶の進行方向に突出して形成され、船尾１０ｂ側に形成され前記流体流入口５１を介して流入した海水を後方へ排出するために形成される流体排出口５２は、流体流れ誘導板５０の内側に対向して付けられた弧形湾曲板５２ａによって内径が縮小してから先端にいくほど流体流入口５１と同一の大きさに拡張する形状からなる。

一方、前記船体１０を推進するために船尾１０ｂ側に備えられる推進プロペラ１１が前記流体排出口５２の内部に位置されるが、特に前記流体排出口５２の弧形湾曲板５２ａの間の狭小な内径部に位置されて、推進プロペラの回転力によって海水を強制的に流入し排出するようになり、強制的に流入した海水は先端にいくほど流体流入口と同一の大きさに拡がる流体排出口によって迅速な排出がなされるようになる。

したがって、前記推進プロペラは、狭小な内径部に近接する状態で設置されることが好ましい。

また、前記流体移送通路５３は、前記流体流入口５１から流入した海水を前記流体排出口５２へ案内して排出されるようにするために内部に形成される移送管路であって、水中に浸っている船体１０の底部全体にわたって形成される。

このように、流体流れ誘導板５０によって形成された流体流入口５１、流体排出口５２及び流体移送通路５３は、船舶１００の運航時に流体が流入し流出する一種の流体移送管路であって、一の字形に形成されることが好ましく、ノズルあるいはダクトと命名され得ることは自明であり、その表現がどうであれ、あるいは形態がどうであれ、抵抗を起こす流体を船首１０ａ側から流入し船尾１０ｂ側後方へ排出するように構成されるものである。

一方、前記流体流入口５１、流体排出口５２及び流体移送通路５３からなった流体流れ誘導板５０は、水中に浸る限界線である吃水線１２の下に、図２に示すように、船側１０ｃ面と船底１０ｄを囲む変形Ｖ字またはＵ字形で形成される。

以下、本発明の船舶１００の流体抵抗低減装置が備えられた船舶１００の運航による作動関係について説明すれば、次のとおりである。

図５は本発明の好ましい一実施例による船舶１００の流体抵抗低減装置を備えた船舶１００の作動関係を示す概略的側面図であり、図面を参照すると、船体１０の吃水線１２の下は水中に浸っており、本発明の流体流れ誘導板５０からなった流体抵抗低減装置もまた水中に浸っている。この状態で船体１０を前進させるために推進プロペラ１１を回転作動させると、本発明の流体流れ誘導板５０を介して、船体１０の船首１０ａ側で海水が、進行方向に突出した流体流入口５１から流入して船尾１０ｂ側の流体排出口５２へ排出される過程で、船首１０ａにぶつかって抵抗を起こす流体が船尾１０ｂ側へ排出されることにより流体の抵抗が低減されるのである。

つまり、流体抵抗低減装置の流体排出口５２の内部に備えられた推進プロペラ１１が回転作動して運航をするようになると、船首１０ａ側前方の海水が流体流れ誘導板５０の進行方向に突出した流体流入口５１を介して流入した後、流体移送通路５３を経て流体排出口５２を介して船尾１０ｂ後方へ強制排出される効果を具現することができ、船体１０の進行方向に伴う流体の抵抗を大きく低減させるようになる。

特に、流体流れ誘導板５０の船首１０ａ側に形成された流体流入口５１は、船体１０の幅に対応する幅に、広くかつ船舶の進行方向に突出して形成され、船舶１００の進行時に船首１０ａにぶつかる流体が船体に抵抗として作用する前に、全て収容されて流体移送通路５３を介して流体排出口５２へ排出されるため、摩擦抵抗と造波抵抗を減殺させることができるのである。

また、前記流体流れ誘導板５０が船体１０の吃水線１２の下で船側１０ｃ面と船底１０ｄを囲む形態を取ることにより、流体流れ誘導板５０の流体移送通路５３の内部に保存される海水は、船体１０のバラスト水の役割を果たすことができ、運航においてさらに安定感を持たせることができる効果も得ることができる。

結論として、船体１０の吃水線１２の下に流体流れ誘導板５０で構成された流体抵抗低減装置が備えられ、船体１０に備えられる推進プロペラ１１の回転作動を用いて、船首１０ａ部分から海水を流入して船尾１０ｂ後方へ排出させながら進行できるようにすることにより、船体の進行に伴う流体の押寄せが最小化され、加速によって推進速度が流体排出量に近接するときは、船体の進行方向に位置した流体は、それ以上抵抗として作用するよりはスクリューが押し出す足場として作用し、流体の密度が船舶推進に有利に作用することによって、海水の摩擦抵抗及び造波抵抗を大きく低減させることができ、運航能力の向上はもちろんのこと速度向上及び燃料節減効果を具現することができる有用な発明である。

Claims (1)

1. 推進プロペラ（１１）を船尾（１０ｂ）に備えた船舶（１０）の船体（１０）の外底部に、船体（１０）の形状に沿って囲んだ状態で、流体移送通路（５３）が形成されるように一定の間隔を置いて設置した変形Ｖ字またはＵ字形の流体流れ誘導板（５０）と、
   前記船体（１０）の船首（１０ａ）側に船舶の進行方向に突出して形成された前記流体流れ誘導板（５０）の流体流入口（５１）と、
   前記船体（１０）の船尾（１０ｂ）側に形成された前記流体流れ誘導板（５０）の流体排出口（５２）と、
   前記流体流入口（５１）と前記流体排出口（５２）とを連結する流体移送通路（５３）とを、含む船舶の流体抵抗低減装置であって、
   前記流体排出口（５２）は、前記流体流れ誘導板（５０）の内側に対向して付けられた弧形湾曲板（５２ａ）によって、内径が縮小してから先端にいくほど前記流体流入口（５１）と同一の大きさに拡張する形状からなり、前記縮小した内径部に推進プロペラ（１１）が設置されて、前記推進プロペラ（１１）の回転力によって強制的に流入した海水が先端にいくほど流体流入口と同一の大きさに拡張する流体排出口によって、迅速な排出がなされるようにすることを特徴とする船舶の流体抵抗低減装置。

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