JP4959668B2 - 船体摩擦抵抗低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、航行中の船体の船底部から空気を吹き出し、船体の外面を気泡層で被覆することで、船体外面に作用する水の摩擦抵抗を低減させる船体摩擦抵抗低減装置に関するものである。

航行中の船舶では、一般に、船底部の没水外面に水の摩擦抵抗が作用しており、船体抵抗の大部分が船底部における水の相対流により生じる摩擦抵抗となっている。そのため、船舶の航行時に、船体の外面を空気流で被覆することで、船体の摩擦抵抗の低減する技術が提案されている。

このような船体摩擦抵抗低減装置では、船底部に開口部を形成し、この開口部に気体室を配置し、この気体室に多数の空気吹き出し口を形成し、コンプレッサからの空気送給配管を気体室に連結して構成している。従って、コンプレッサにより空気を空気送給配管を通して気体室に供給すると、多数の空気吹き出し口から空気が吹き出し、船体の外面を気泡層で被覆することで、船体外面に作用する水の摩擦抵抗を低減させることができる。

ところで、船舶の航行中は、船体が風や波浪により動揺することから、空気吹き出し口から吹き出された空気が船尾側に流れず、側方に逃げてしまいやすく、気泡層を船底部の幅方向に対して均一に維持することが困難となる。

そこで、船体摩擦抵抗低減装置にて、航行中に船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された船体摩擦抵抗低減装置では、船体の横揺れセンサで検出される船体横傾斜角に基づいて、船体の横傾斜により喫水の浅くなる側への気泡噴出を、喫水の深くなる側への気泡噴出よりも噴出量を減少させるようにしている。

特開２００８−１１４７１０号公報

上述した従来の船舶の摩擦抵抗低減装置にあっては、船体における喫水の浅くなる側への気泡噴出量を、喫水の深くなる側への気泡噴出量より減少させている。ところが、船体が横揺れして左右の喫水が変化した場合、左右の気泡噴出口の水位が変動し、左右の気泡噴出口での噴出力が相違する。即ち、船体における喫水が浅くなる側での噴出力は低減し、気泡が噴出されやすくなるが、喫水が深くなる側での噴出力は増加し、気泡が噴出されにくくなる。そのため、上述した従来の船舶の摩擦抵抗低減装置のような制御を実行しても、船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化することは困難である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、船底部から吹き出す空気の流量を適正に調整することで、船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化する船体摩擦抵抗低減装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の船体摩擦抵抗低減装置は、船体の底面に幅方向に沿って設けられる複数の空気吹き出し口と、該複数の空気吹き出し口に空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段による前記複数の空気吹き出し口への空気供給量を調整する空気供給量調整手段と、前記複数の空気吹き出し口での水圧を検出または推定する水圧検出推定手段と、該水圧検出推定手段の検出推定結果に基づいて前記複数の空気吹き出し口での空気吹き出し流量が一定となるように前記空気供給量調整手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記制御手段は、前記複数の空気吹き出し口での空気吹き出し体積流量が一定となるように前記空気供給量調整手段を制御する、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記制御手段は、前記複数の空気吹き出し口における前記船体の幅方向中央部に位置する前記空気吹き出し口における空気吹き出し流量を基準空気吹き出し流量とし、他の空気吹き出し口における空気吹き出し流量が基準空気吹き出し流量となるように前記空気供給量調整手段を制御する、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記水圧検出推定手段は、前記船体の幅方向における両側の喫水を計測する喫水センサである、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記水圧検出推定手段は、前記船底部の幅方向における両側の水圧を計測する圧力センサである、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記水圧検出推定手段は、前記船体の幅方向における傾斜角度を計測する傾斜センサである、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記水圧検出推定手段は、前記複数の空気吹き出し口に供給する空気の流量または流速を計測する流量センサまたは流速センサである、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記水圧検出推定手段は、前記複数の空気吹き出し口に供給する空気の圧力を計測する圧力センサである、ことを特徴としている。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置では、前記水圧検出推定手段は、前記船体の外面に形成される気泡層の厚さを検出するセンサである、ことを特徴としている。

本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、船体の底面に幅方向に沿って設けられる複数の空気吹き出し口と、複数の空気吹き出し口に空気を供給する空気供給手段と、空気供給手段による複数の空気吹き出し口への空気供給量を調整する空気供給量調整手段と、複数の空気吹き出し口での水圧を検出または推定する水圧検出推定手段と、水圧検出推定手段の検出推定結果に基づいて複数の空気吹き出し口での空気吹き出し流量が一定となるように空気供給量調整手段を制御する制御手段とを設けている。従って、幅方向における複数の空気吹き出し口での水圧に応じて各空気吹き出し口での空気吹き出し流量が一定となるように空気供給量を調整することで、船舶の航行状態に拘らず、船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化することができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、制御手段は、複数の空気吹き出し口での空気吹き出し体積流量が一定となるように空気供給量調整手段を制御するので、空気供給手段から各空気吹き出し口に至る空気供給経路で圧力損失があっても、幅方向における各空気吹き出し口での空気吹き出し体積流量が一定となり、船底部に形成される気泡層の厚さを幅方向で均一化することができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、制御手段は、複数の空気吹き出し口における船体の幅方向中央部に位置する空気吹き出し口における空気吹き出し流量を基準空気吹き出し流量とし、他の空気吹き出し口における空気吹き出し流量が基準空気吹き出し流量となるように空気供給量調整手段を制御するので、船底が横揺れしてもその幅方向における中央部の上下動は少なく、この中央部に位置する空気吹き出し口における空気吹き出し流量を基準空気吹き出し流量とすることで、空気供給手段から各空気吹き出し口に至る空気供給経路で圧力損失があっても、船底部に形成される気泡層の厚さを幅方向で均一化することができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、水圧検出推定手段を、船体の幅方向における両側の喫水を計測する喫水センサとするので、船体に搭載されている既存のセンサにより喫水から水圧を高精度に推定することができ、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、水圧検出推定手段を、船底部の幅方向における両側の水圧を計測する圧力センサとするので、船体に搭載されている既存のセンサにより水圧を直接的に高精度に推定することができ、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、水圧検出推定手段を、船体の幅方向における傾斜角度を計測する傾斜センサとするので、傾斜センサにより傾斜角度から水圧を推定することとなり、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、水圧検出推定手段を、複数の空気吹き出し口に供給する空気の流量または流速を計測する流量センサまたは流速センサとするので、空気供給経路の空気流量または空気流速から水圧を推定することとなり、水圧を高精度に推定することができると共に、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、水圧検出推定手段を、複数の空気吹き出し口に供給する空気の圧力を計測する圧力センサとするので、空気供給経路の空気圧力から水圧を推定することとなり、水圧を高精度に推定することができると共に、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、本発明の船体摩擦抵抗低減装置によれば、水圧検出推定手段を、船体の外面に形成される気泡層の厚さを検出するセンサとするので、船体の外面に形成される気泡層の厚さから水圧を推定することとなり、船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で高精度に均一化することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る船体摩擦抵抗低減装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置に表す概略構成図、図２は、船体の横揺れに応じた空気吹き出し口の高さ変化を説明するための概略図、図３は、船体の横揺れに応じた空気吹き出し口からの空気吹き出し体積流量の変化を説明するための概略図、図４は、空気吹き出し口の水位変化に対する空気吹き出し体積流量を表すグラフ、図５は、船体の横揺れに応じた調整された空気吹き出し口からの空気吹き出し体積流量を説明するための概略図、図６は、空気吹き出し口の水位変化に対する弁開度を表すグラフ、図７は、船底部に形成された気泡層を説明するための概略図である。

実施例１の船体摩擦抵抗低減装置において、図１に示すように、船舶における船体１１の船底部１２には、複数（本実施例では、５個）の吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが船体１１の幅方向に沿って直列に並んで配置されている。そして、この各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの下面部には、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが、吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの長手方向、つまり、船体１１の幅方向に沿って形成されている。

実際には、船底部１２に船体１１の幅方向に沿ってスリット状の開口が形成されており、この開口を船体１１の内部から閉塞するように吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが溶接等により固定されており、この吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの下面、つまり、船体１１の外部に露出するように、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されている。

この場合、吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ及び空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは、船体１１における船首側に設けることが望ましく、且つ、船底部１２における平坦部に設けることが望ましい。そして、吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ及び空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの配置位置は、船体１１の幅方向に対してその全域に設けることが望ましいが、船底部１２の形状や剛性に応じて船体１１の前後に分割して配置したり、千鳥状に配置してもよい。

一方、船体１１の内部には、ブロア１５が設置されており、このブロア１５は、駆動モータ１６により駆動して空気を供給可能であり、駆動モータ１６の回転数を調整することで、空気の供給量を調整することができる。この場合、図示しない制御装置は、船舶の航行速度に応じて駆動モータ１６を制御し、ブロア１５による空気供給量、つまり、上述した空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから空気吹き出し流量を調整する。具体的には、船舶の航行速度が上昇するほど、ブロア１５による空気供給量、つまり、空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから空気吹き出し流量を増量することが望ましい。

ブロア１５は、空気取り込み側に大気に開放される空気取り込み管１７が連結される一方、空気供給側には空気供給管１８が連結され、この空気供給管１８はメインチャンバ１９に連結され、中途部に開閉弁２０が装着されている。

メインチャンバ１９は、ブロア１５により供給された空気を所定量、所定圧で貯留することができる。このメインチャンバ１９には、主空気供給経路２１の基端部が連結され、この主空気供給経路２１の先端部は複数（本実施例では、５個）の副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに分岐されている。各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、先端部が各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの上部にそれぞれ連結されている。そして、主空気供給経路２１には、開閉弁（第１開閉弁）２３が装着されている。また、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅには、主空気供給経路２１との分岐部（連結部）の近傍に位置して流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅが装着され、各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅの近傍（直前）に位置して遮断弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅが装着されている。

なお、本実施例では、主空気供給経路２１と副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅにより空気供給経路が構成される。また、ブロア１５と駆動モータ１６により空気供給源が構成される。そして、空気供給源と空気供給経路により本発明の空気供給手段が構成される。また、必要に応じて各種弁が含まれる。更に、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅにより本発明の空気供給量調整手段が構成される。

また、船体１１における左右の側面部には、船体１１の前後方向における中間部に位置して、喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒが設けられている。この喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒは、船体１１の幅方向における両側の喫水を計測する。本実施例では、この喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒが本発明における、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの水圧を検出または推定する水圧検出推定手段として機能する。即ち、各喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒは、船体１１の幅方向における両側の喫水を計測することから、この左右の喫水から、船体１１の幅方向における両側に位置する空気吹き出し口１４ａ，１４ｅの水圧を推定することができる。

制御装置２７は、ブロア１５の駆動モータ１６の駆動制御、開閉弁２０，２３の開閉制御、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度制御、遮断弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅの開閉制御が可能となっている。また、この制御装置２７は、上述した各喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒの検出結果が入力され、左右の喫水から各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの水圧を推定する。

そして、制御装置２７は、各喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒの検出結果に基づいて各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し流量が一定となるように、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御することができる。具体的には、制御装置２７は、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し体積流量が一定となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御する。

具体的に説明すると、船舶が港に停泊しているとき、開閉弁２０を開放して開閉弁２３を閉止し、この状態で、駆動モータ１６によりブロア１５を作動し、メインチャンバ１９に所定量・所定圧の空気を貯留しておく。そして、船舶が所定の航行速度で航行するとき、開閉弁２３及び遮断弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅを開放して主空気供給経路２１を連通する。すると、メインチャンバ１９に貯留された空気が、主空気供給経路２１から各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを通して吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに供給され、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから海水側に向けて吹き出される。船舶が航行する速度に応じて、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから吹き出された空気は船尾側に流れ、少なくとも船底部１２の外面に気泡層が形成される。そのため、船体１１外面に作用する水の摩擦抵抗が低減される。

また、船舶の航行中に、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから空気を吹き出しているときには、駆動モータ１６によるブロア１５の作動を制御することで、船舶の航行速度に応じた空気吹き出し流量に調整する。

また、図２に示すように、船体１１は、風や波浪により横揺れを発生する。このとき、船体の中心ＯがＡまで傾斜角度θだけ傾くと、空気吹き出し口１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ）は、左右端部、つまり、空気吹き出し口１４ａ，１４ｅ間で水深方向に高さＨだけ相違する。すると、図３に示すように、空気吹き出し口１４ａ，１４ｅでは水深が高さＨだけ異なることから、この空気吹き出し口１４ａ，１４ｅに作用する水圧が変わり、吹き出される空気流量（気泡量）が変動する。即ち、図４に示すように、空気吹き出し口１４の水位が大きくなると、空気吹き出し口１４から吹き出される空気の体積流量が減少する。

このとき、制御装置２７は、図５に示すように、各喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒが検出した船体１１における左右の喫水に基づいて、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整する。この場合、図６に示すように、空気吹き出し口１４の水位が大きくなるに伴って、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度が大きくなるように調整する。すると、図５に示すように、空気吹き出し口１４ａ，１４ｅに作用する水圧が相違しても、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから吹き出される空気の体積流量が一定となる。このような制御を実行することで、図７に示すように、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから吹き出された空気が船尾側に流れ、船底部１２の外面に気泡層が形成され、この気泡層は、船体１１の幅方向でほぼ均一に調整される。

このように実施例１の船体摩擦抵抗低減装置にあっては、船体１１の船底部１２に空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅを有する吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅを固定し、吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに空気を供給する空気供給経路２１，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを連結し、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを設け、制御装置２７は、空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの水圧に基づいて各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し流量が一定となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを制御している。

従って、幅方向における複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの水圧に応じて各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気の吹き出し流量が一定となるように、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整し、空気供給量を調整しており、船舶の航行状態に拘らず、つまり、風や波浪により船体に横揺れが発生しても、船底部１２の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化することができ、船体１１外面に作用する水の摩擦抵抗を低減することができる。

また、実施例１の船体摩擦抵抗低減装置では、制御装置２７は、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し体積流量が一定となるように空気の供給量を調整手段している。従って、ブロア１５から各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに至る空気供給経路２１，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅで圧力損失があっても、幅方向における各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し体積流量が一定となり、船底部１２に形成される気泡層の厚さを幅方向で均一化することができる。つまり、船体１１が傾斜して空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの水位が変化すると、空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの水圧が変わる。すると、空気供給経路２１，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気がこの圧力を受けて体積変化する。この場合であっても、体積流量が一定となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整することで、船体１１の幅方向で均一な気泡層を確保することができる。

また、実施例１の船体摩擦抵抗低減装置では、水圧検出推定手段を、船体１１の幅方向における両側の喫水を計測する喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒとしている。従って、船体１１に搭載されている既存のセンサ２６Ｌ，２６Ｒにより喫水から水圧を高精度に推定することができ、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

なお、この実施例１では、本発明の水圧検出推定手段として、喫水センサ２６Ｌ，２６Ｒを適用したが、これに限定されるものではない。例えば、水圧検出推定手段として、船底部１２の幅方向における両側、つまり、空気吹き出し口１４ａ，１４ｅの近傍の水圧を計測する圧力センサとしてもよい。この場合、制御装置２７は、圧力センサが検出した空気吹き出し口１４ａ，１４ｅでの水圧に基づいて各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し流量が一定となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを制御する。従って、船体１１に搭載されている既存のセンサにより水圧を直接的に高精度に推定することができ、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、水圧検出推定手段として、船体１１の幅方向における傾斜角度を計測する傾斜センサとしてもよい。この場合、制御装置２７は、傾斜センサが検出した船体１１の傾斜角度から空気吹き出し口１４ａ，１４ｅでの水位を推定し、この水位から水圧を推定し、この水圧に基づいて各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの空気吹き出し流量が一定となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを制御する。従って、傾斜センサにより傾斜角度から水圧を推定することとなり、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。更に、傾斜センサに変えてジャイロセンサを用いてもよい。

図８は、本発明の実施例２に係る船体摩擦抵抗低減装置に表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の船体摩擦抵抗低減装置において、図８に示すように、船舶における船体１１の船底部１２には、複数の吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが船体１１の幅方向に沿って直列に配置されている。そして、各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅは、下面部に複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが船体１１の幅方向に沿って形成されている。

一方、船体１１の内部には、ブロア１５が設置され、このブロア１５は、空気供給管１８を介してメインチャンバ１９に連結されている。メインチャンバ１９には、主空気供給経路２１が連結され、この主空気供給経路２１は複数の副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに分岐され、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに連結されている。そして、主空気供給経路２１に、開閉弁２３が装着され、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅと、遮断弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅが装着されている。

また、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅには、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの位置に流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅが設けられている。この流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅは、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気流量を計測する。更に、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅには、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅより吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ側に位置して圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが設けられている。この圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅは、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気圧力を計測する。

本実施例では、この流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅと、圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが本発明における、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの水圧を検出または推定する水圧検出推定手段として機能する。即ち、流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅが検出した空気流量と、圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが検出した空気圧力に基づいて、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気の体積流量が算出される。この空気の体積流量は、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの水圧と相関関係があることから水圧を推定することができる。

制御装置２７は、流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅが検出した空気流量と、圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが検出した空気圧力に基づいて、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気の体積流量を算出し、この体積流量が一定となるように、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御する。

この場合、制御装置２７は、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅにおける船体１１の幅方向中央部に位置する空気吹き出し口１４ｃにおける空気の体積流量を基準体積流量とし、その他の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅにおける空気の体積流量がこの基準体積流量となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御する。または、制御装置２７は、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅにおける船体１１の幅方向中央部に位置する空気吹き出し口１４ｃにおける空気の体積流量を基準体積流量とし、まず、隣接する空気吹き出し口１４ｂ，１４ｄにおける空気の体積流量がこの基準体積流量となるように流量調整弁２４ｂ，２４ｄの開度を調整制御する。次に、制御装置２７は、空気吹き出し口１４ａ，１４ｅにおける空気の体積流量が、空気吹き出し口１４ｂ，１４ｄにおける空気の体積流量となるように流量調整弁２４ａ，２４ｅの開度を調整制御する。

即ち、船体１１が横揺れするとき、この船体１１は、幅方向の中央部を支点として揺動することが多いことから、船体１１における幅方向の中央部での上下動は少なく、水位、つまり、水圧の変動は少ない。そのため、船体１１の幅方向中央部に位置する空気吹き出し口１４ｃにおける空気の体積流量を基準体積流量とし、その他の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅにおける空気の体積流量を調整することで、簡単な流量制御が可能となる。

このように実施例２の船体摩擦抵抗低減装置にあっては、制御装置２７は、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅにおける船体１１の幅方向中央部に位置する空気吹き出し口１４ｃにおける空気吹き出し流量を基準空気吹き出し流量とし、他の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅにおける空気吹き出し流量が基準空気吹き出し流量となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御している。この場合、船底部１２が横揺れしてもその幅方向における中央部での上下動は少なく、この中央部に位置する空気吹き出し口１４ｃにおける空気吹き出し流量を基準空気吹き出し流量とすることで、途中で圧力損失があっても、船底部１２に形成される気泡層の厚さを幅方向で均一化することができる。

また、実施例２の船体摩擦抵抗低減装置では、水圧検出推定手段として、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅと、圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅを設けている。従って、簡単に空気流量や空気圧力を検出することができ、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

なお、この実施例２では、水圧検出推定手段として、流量計３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅが検出した空気流量と圧力計３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅの両方を適用したが、一方だけでもよい。また、水圧検出推定手段として、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気の流速を計測する流速センサとしてもよい。この場合、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの通路径が同じであれば、制御装置２７は、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流れる空気の流速が同速となるように空気流量を調整すればよい。また、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの途中の縮径部を設け、この縮径部の前後の差圧を適用してもよい。

また、実施例２では、制御装置２７は、複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅにおける船体１１の幅方向中央部に位置する空気吹き出し口１４ｃにおける空気の体積流量を基準体積流量とし、その他の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅにおける空気の体積流量がこの基準体積流量となるように流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御したが、この調整方法に限定されるものではない。例えば、主空気供給経路２１の空気流量を副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの個数で均等に分配した流量を基準流量としてもよい。また、空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに流量計を設け、この空気流量を副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの個数で均等に分配した流量を基準流量としてもよい。

図９は、本発明の実施例３に係る船体摩擦抵抗低減装置を表す概略構成図、図１０は、カメラによる撮影画像を現す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の船体摩擦抵抗低減装置において、図９に示すように、船舶における船体１１の船底部１２には、複数の吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが船体１１の幅方向に沿って直列に配置されている。そして、各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅは、下面部に複数の空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが船体１１の幅方向に沿って形成されている。

一方、船体１１の内部には、ブロア１５が設置され、このブロア１５は、空気供給管１８を介してメインチャンバ１９に連結されている。メインチャンバ１９には、主空気供給経路２１が連結され、この主空気供給経路２１は複数の副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに分岐され、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは各吹き出しチャンバ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに連結されている。そして、主空気供給経路２１に、開閉弁２３が装着され、各副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅと、遮断弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅが装着されている。

また、船底部１２には、船体１１の外面に形成される気泡層の厚さを検出するセンサとして、カメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが設けられている。このカメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、船底部１２における幅方向に沿って並んで配置されており、船尾方向を撮影可能となっている。

本実施例では、このカメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが本発明における、各空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅでの水圧を検出または推定する水圧検出推定手段として機能する。即ち、図１０に示すように、カメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、船底部１２の下方に形成される気泡層を撮影し、制御装置２７は、この撮影画像を、例えば、二値化処理により濃淡を明確にし、気泡層の厚さＴを算出する。そして、この制御装置２７は、各カメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの配置位置での気泡層の厚さＴに基づいて、気泡層の厚さＴが船体１１の幅方向で均一になるように、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御する。

このように実施例３の船体摩擦抵抗低減装置にあっては、制御装置２７は、船体１１の幅方向に配置された各カメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの撮影画像から気泡層の厚さを求め、この気泡層の厚さＴが船体１１の幅方向で均一になるように、流量調整弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの開度を調整制御している。従って、船体１１の外面に形成される気泡層の厚さから水圧を推定することとなり、船底部１２の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で高精度に均一化することができる。

なお、実施例３では、水圧検出推定手段として、３つのカメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを設けたが、その数に限定されることはなく、副空気供給経路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの個数に対応して設けると効果的である。

また、実施例３では、水圧検出推定手段として、カメラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを適用したが、この構成に限定されることはない。例えば、空気吹き出し口１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅから吹き出される空気は、海水より高温であることから、赤外線カメラを用いてサーモグラフィを計測することで、気泡層の厚さを計測してもよい。また、超音波センサやレーザセンサを用いて厚さを計測してもよい。

本発明に係る船体摩擦抵抗低減装置は、各空気吹き出し口での水圧に基づいて空気吹き出し流量が一定となるように空気の供給量を調整することで、船底部から吹き出す空気の流量を適正に調整し、船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化するものであり、いずれの船体にも適用することができる。

本発明の実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置を表す概略構成図である。 船体の横揺れに応じた空気吹き出し口の高さ変化を説明するための概略図である。 船体の横揺れに応じた空気吹き出し口からの空気吹き出し体積流量の変化を説明するための概略図である。 空気吹き出し口の水位変化に対する空気吹き出し体積流量を表すグラフである。 船体の横揺れに応じた調整された空気吹き出し口からの空気吹き出し体積流量を説明するための概略図である。 空気吹き出し口の水位変化に対する弁開度を表すグラフである。 船底部に形成された気泡層を説明するための概略図である。 本発明の実施例２に係る船体摩擦抵抗低減装置を表す概略構成図である。 本発明の実施例３に係る船体摩擦抵抗低減装置を表す概略構成図である。 カメラによる撮影画像を現す概略図である。

符号の説明

１１ 船体
１２ 船底部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ 吹き出しチャンバ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ 空気吹き出し口
１５ ブロア（空気供給源）
１９ メインチャンバ
２１ 主空気供給経路
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ 副空気供給経路
２３ 開閉弁（第１開閉弁）
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ 流量調整弁（空気供給量調整手段）
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ 遮断弁
２６Ｌ，２６Ｒ 喫水センサ（水圧検出推定手段）
２７ 制御装置
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ 流量計（水圧検出推定手段）
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ 圧力計（水圧検出推定手段）
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ カメラ（水圧検出推定手段）

Claims (8)

1. 船体の底面に幅方向に沿って設けられる複数の空気吹き出し口と、
   該複数の空気吹き出し口に空気を供給する空気供給手段と、
   該空気供給手段による前記複数の空気吹き出し口への空気供給量を調整する空気供給量調整手段と、
   前記複数の空気吹き出し口での水圧を検出または推定する水圧検出推定手段と、
   該水圧検出推定手段の検出推定結果に基づいて前記複数の空気吹き出し口での空気吹き出し流量が一定となるように前記空気供給量調整手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記複数の空気吹き出し口における前記船体の幅方向中央部に位置する前記空気吹き出し口における空気吹き出し流量を基準空気吹き出し流量とし、他の空気吹き出し口における空気吹き出し流量が基準空気吹き出し流量となるように前記空気供給量調整手段を制御する、
   ことを特徴とする船体摩擦抵抗低減装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の空気吹き出し口での空気吹き出し体積流量が一定となるように前記空気供給量調整手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
3. 前記水圧検出推定手段は、前記船体の幅方向における両側の喫水を計測する喫水センサである、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
4. 前記水圧検出推定手段は、前記船底部の幅方向における両側の水圧を計測する圧力センサである、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
5. 前記水圧検出推定手段は、前記船体の幅方向における傾斜角度を計測する傾斜センサである、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
6. 前記水圧検出推定手段は、前記複数の空気吹き出し口に供給する空気の流量または流速を計測する流量センサまたは流速センサである、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
7. 前記水圧検出推定手段は、前記複数の空気吹き出し口に供給する空気の圧力を計測する圧力センサである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
8. 前記水圧検出推定手段は、前記船体の外面に形成される気泡層の厚さを検出するセンサである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の船体摩擦抵抗低減装置。

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