JP4619775B2 - エア・デフレクターを備えている底部エアキャビティを有している船 - Google Patents

Description

本発明は、船首と、船尾と、船尾近くのプロペラとを備えた船体と、この船体の底部に形成された少なくとも１つの開口キャビティと、空気をキャビティに供給する空気取入れ手段とを具備しているエアキャビティ船に関する。

このようなエアキャビティは、オイルタンカーのような大海を航海する船の船体の底部に、圧縮空気が中に案内される多数の下向きに開口したエアキャビティが設けられている、ＵＳ−Ａ−Ｎｏ．３、５９５、１９１によって公知である。これによって、船の水接触面が小さくされ、例えば水の抵抗などの、これの流体力学的な特性が改良される。エアキャビティ内には、船の流体力学的な能力に影響する波のパターンが発生される。

航海時は、船が上昇下降したり回転したりすると、空気が凹部から逃げる。また、穏やかな海では、空気がエアキャビティから逃げる。船が水面下のプロペラによって推進されるが、これは、キャビティからプロペラに到達する空気によって悪影響を受け、プロペラブレードのリフトを減じ、推進とトルク遥動とか、推進の破たん（プロペラの進行）を招く。プロペラに空気がいく問題についての１つの解決策は、通気プロペラ、即ち、ＵＳ−Ａ−Ｎｏ．５、５０５、６３９（Ｂｕｒｇ特許）に説明されているような“水力エアドライブ”の使用である。このような通気プロペラ、即ち、“水力エアドライブ”は、比較的複雑である。更に、既存の船に１つ以上のエアキャビティが、船体に取着される形で後付けされている場合は、プロペラの交換が、広範囲に及び、コストのかかる作業となる。

かくして、本発明の目的は、プロペラの領域中への空気の取入れが減じられる、エアキャビティ船を提供することである。

本発明に係わるエアキャビティは、船に、最後部キャビティとプロペラとの間に延びている少なくとも１つのエア・デフレクターが設けられていることによって特徴付けられる。

例えば楔形状の断面を有し得るか、湾曲面によって形成されているエア・デフレクターには、低圧区域が形成される。これに沿って、気泡が、船体の底部から船の側面を通って水面まで横方向にガイドされる。この際、プロペラには到達しない。これによって、プロペラは、エアキャビティから逃がされる空気から効果的に遮断されている。通常の水面下の非通気プロペラは、最後部のエアキャビティとプロペラとの間に空気のバリアを形成する本発明のエア・デフレクターを用いて、エアキャビティと共に使用され得る。このように、運搬船などの既存の船は、１つ以上のエアキャビティを後付けされ得る。エアキャビティは、プロペラの再デザインを行う必要なく、船体の底部に溶接される。

１つの実施形態では、デフレクターが、船の長手方向の中心線から船の両側部まで横方向に延びており、船尾に向かって船体から上方に延びている傾斜面を有している。空気は、プロペラに達することなく、ストリップのようなエア・デフレクターの低圧側部に沿って水面までガイドされる。

更なる実施形態では、２つ以上のエア・デフレクターが、船の底部から表面までの横方向への効果的な空気の運搬のために、平行に延びている。デフレクターが、後方において水平な中心線に対して鋭角αを囲んでいる。好ましくは、船体の底部におけるエア・デフレクターの角度αは、船の側面に沿ったエア・デフレクターの長手方向に対する角度と異なっている。角度αとβとは、設計速度での空気逃しによって決まる。

代わりの実施形態では、エア・デフレクターが、実質的に船の長手方向に延びている湾曲面を有している。湾曲面の周りの水の加速によって、低圧区域が形成され、これが最後部キャビティから逃げた気泡を取り込む。気泡は、エア・デフレクターから表面に向けてガイドされる。最後部キャビティのＶ字形状の後壁に、船の中心線から上方に向けて両側部へと傾斜しているキャビティを設けることによって、空気の運搬が増大される。

本発明のエア・デフレクターの非制限的な実施形態が、例を挙げて、添付図面を参照しながら、詳しく説明される。

図１には、オイルタンカー即ち運搬船１が示されている。このオイルタンカー即ち運搬船は、例えば５０、０００〜５００、０００トンの総トン数を有し得る。この船は、船体３の底部２に、多数のエアキャビティ４、５、６を有している。これらエアキャビティは、これらの下向きの面で開口している。コンプレッサー７により、圧縮空気が、一連のダクト１０を通してキャビティ４〜６中に取り入れられる。各キャビティは、約０．５〜３０ｍの長さと、約０．５〜２０ｍの幅と、約０．３〜５ｍの深さとを有し得る。キャビティの高さは、これらキャビティが、最大トリム（trim）で、空気によって完全に満たされるような高さであり、一般に、キャビティ内の計算波高点の高さと一致している。キャビティの幅は、少なくとも２列のキャビティが船の長手方向に延びているような幅である。船の設計速度ｖで低速航海するフィンによって安定化された単一船体船のキャビティの長さＬｃは、Ｌｃ＝０．３４ｖ^２によって与えられ得る。

空気は、１．５〜４バールの圧力で供給され、船の対応する喫水でのキャビティ内の静水圧よりもわずかに大きい。空気の供給率は、各キャビティを、与えられた状況（速度、海の状態など）に応じて可能な限り乾いた状態に保つような率であり、供給された空気は、各キャビティ内で安定した状況に捕捉され、余分の空気が、各キャビティの後部から逃がされる。

船１は、船首１１に膨張部を有しており、水の抵抗を軽減する。船尾１２で、潜水している非通気プロペラ１３が、速度８乃至３０ノットでこの船を駆動させる。３つの互いに平行なエア・デフレクター１５、１６、１７が、キャビティ４〜６から逃がされる空気をデフレクターに対して平行にガイドするように、最後尾のエアキャビティ４とプロペラ１３との間の船尾１２の近くで、船体の外面に沿って後方に向かって斜めに、水平線に対して角度γで、底部２から水面１８に向けて延びている。これは、空気がプロペラの平面中に逃がされることを妨げ、プロペラ１３の空気レベルを例えば１０重量％よりも低く保つ。このように、プロペラに対して特別な設計上の改良が行われる必要が全くなく、このことは、エアキャビティ４〜６が既存の船に後付けされた場合の利点となっている。

図２に示され得るように、多数のエアキャビティ２１、２２が、船の底部で延びている。これら外側キャビティと内側キャビティとの横方向の隔壁２３、２４が、キャビティ内の波を最も適した形に方向付けるために、長手方向の中心線２５の方向において互いにずらされている。横方向の隔壁２３、２４は、楔形の断面を有していてよく、各キャビティの深さは、各キャビティの後部に向けて漸進的に浅くなっている。

最後尾のキャビティ２１とプロペラ１３との間には、３つの楔形エア・デフレクター１５、１６、１７が、長手方向の中心線２５に対して例えば８０°〜１１０°の鋭角αで、船体１のほぼ水平な底部の境界線によって形成されている接線（tanging line）２６に向けて、延びている。図２には、船の片側のみのエア・デフレクターの下部２５と中間部２７とが、示されているが、実際には、エア・デフレクターのレイアウトは、長手方向の中心線１８を中心に左右対称にされている。エア・デフレクター１５〜１７は、接線２６から、長手方向に対して角度βで延びている中間部２５’を有しながら、船体の両側面に沿って例えば水位１８まで延びている。角度βは、船の設計速度と、水中の気泡の上昇速度とによって決まる。エア・デフレクター１５〜１７の上部２５”は、図１に示され得るように、垂直線に対して角度γで延びている。角度α、β及びγは、設計速度やこの設計速度での空気が逃がされる角度など、船の設計によって決まり、横方向の加速なしで気泡を表面までガイドするように決められる。

図３に示され得るように、エア・デフレクター１５〜１７は、楔形の断面を有し、船体３の壁２９に溶接された傾斜ストリップ２７と横方向ストリップ２８とによって形成されている。各ストリップの幅Ｗは、０．３〜３ｍであってよい。また、船体の壁２９上の最後部の高さＨは、最後のキャビティから逃がされる平均的な量の空気によって決定され、０．１〜２ｍであってよい。また、これらデフレクター間の距離Ｄは、０．１〜１０ｍであってよく、船体の壁２９に対する角度δは、１０°〜９０°である。

エア・デフレクター１５〜１７の後端部３０には、低圧区域が形成され、この中に気泡が捕捉される。捕捉された空気が、プロペラ１３中への空気の侵入が妨げられるように、低圧区域内でデフレクターに沿って底部２から海面１８までガイドされる。

図４は、エア・デフレクターが、船の船体に取着されている細長い艀のようなボディ３３を有している、１つの実施形態を示している。最後部キャビティ３４から出た空気が、キャビティの後壁３３に沿ってエア・デフレクター３３に向かって、水面へと上方に向けてガイドされる。エア・デフレクター３３の湾曲された形状によって、水の速度が上昇されて、エア・デフレクター３３の下流に低圧区域を生じ、この区域に向けて、気泡が、プロペラ１３に到達せずに上方へとガイドされる。図５に示され得るように、後方エアキャビティ３４の最後部の壁３２は、船の中心から両側部に向けて上方に傾斜しているＶ字形の壁部３６、３７を有している。湾曲面３３、３３’は、船の船体３に直接的に取着されているものとして示されている。

本発明に係わるエアキャビティとエア・デフレクターとを有しているタンカーもしくは積荷母艦の側面図である。 図１の船の底面図である。 図２のIII−III線に沿うエア・デフレクターの断面図である。 湾曲面を有しているエア・デフレクターの側面図である。 図４の船の拡大図である。

Claims (11)

1. 船首（１１）、船尾（１２）及びこの船尾の近くのプロペラ（１３）を備えている船体（３）と、この船体の底部（２）に形成された少なくとも１つの開口キャビティ（４、５、６）と、前記キャビティに空気を供給する空気取入れ手段（７、１０）とを具備し、前記キャビティは、キャビティの壁によって囲まれているエアキャビティ船（１）であって、この船には、少なくとも１つのエア・デフレクター（１５、１６、１７、３３、３３’）が設けられているエアキャビティ船において、前記エア・デフレクターは、最後部のキャビティ（２１、２２、３４）とプロペラ（１３）との間で、船の船体の側方かつ後方に傾斜して延び、そして水平面に対してγの角度で傾斜して水面に向かって延びていることを特徴としているエアキャビティ船。
2. 前記少なくとも１つのデフレクターは、夫々船の長手方向の中心線（２５）から船の両側部まで横方向に延び、船尾（１２）に向かって船体の底部（２９）から上方に延びている傾斜面（２７）を有している、少なくとも１対のエア・デフレクターを含んでいる請求項１のエアキャビティ船。
3. 前記少なくとも１つのデフレクターは、所定の相互距離（Ｄ）で実質的に平行に延びている、少なくとも２つのデフレクター（１５、１６、１７）を含んでいる、請求項１のエアキャビティ船（１）。
4. 前記デフレクター（１５、１６、１７）は、船尾に向かって長手方向の中心線（２５）に対し角度（α）で延びている、請求項２もしくは３のエアキャビティ船（１）。
5. 前記デフレクターは、前記角度（α）で延び、さらにこの角度（α）とは異なる角度（β）で船体（３）の実質的な垂直側面に沿って、延びている、請求項４のエアキャビティ船。
6. 前記デフレクター（１５〜１７）は、水位（１８）まで延びている、請求項１のエアキャビティ船（１）。
7. 前記少なくとも１つのエアキャビティは、前記船体の底部に接続されている前、後及び側境界部を有している、請求項１のエアキャビティ船（１）。
8. 前記プロペラ（１３）は、非通気プロペラを有している、請求項７のエアキャビティ船（１）。
9. 前記エア・デフレクターは、船体の各側部に取着されている湾曲面（３３、３３’）を有している、請求項１のエアキャビティ船（１）。
10. 前記湾曲面は、船体（３）に取着されている、閉じたボディ（３３、３３’）によって形成されている、請求項９のエアキャビティ船（１）。
11. 前記最後部のキャビティ（３４）は、船の中心線から両側部に向かって上方に傾斜している２つの壁部（３６、３７）を備えている後壁（３２）を有している、請求項１のエアキャビティ船（１）。

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