JP6484902B2 - 空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶 - Google Patents
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Description
そこで、船体から周囲の水中に空気を噴出することによって生成した気泡を、船体表面に沿わせて流すことで、水との間に生じる摩擦抵抗力を低減する技術が提案されている。
一方で、喫水の深い船舶においては、気泡の噴出口に大きな喫水圧が作用する。この場合、空気を船底まで送り込み水中に噴出させるには、喫水が浅い場合よりも空気の圧力を高める必要がある。しかし、ブロワでは、空気の吐出圧が十分に得られない場合がある。例えば、より高圧に昇圧できるコンプレッサー等の高圧空気源を用いる方法も考えられるが、消費エネルギーが大きくなってしまう。そのため、喫水が深い場合、摩擦抵抗力を減少させることで低減する消費エネルギーと、空気を送り込むために必要な消費エネルギーとの差が少なくなり、省エネルギー効果が小さくなってしまう。
また、エンジン出力が低い場合など、過給器から供給される加圧空気の流量が十分に得られない場合には、摩擦抵抗を低減するためだけにエンジンの出力の増加や、コンプレッサー等の高圧空気源の出力を増加させる必要があり、エネルギー消費が増加してしまう。そのため、十分な省エネルギー効果や、CO2排出量削減効果を得られない可能性がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の増加を抑制しつつ必要な空気流量を確保して、十分な省エネルギー効果、CO2排出量削減効果を得ることのできる空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を提供することを目的とする。
この発明の第一態様によれば、空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置は、船体の周囲に空気を噴出して前記船体と周囲の水との間に生じる摩擦抵抗を低減させる空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置であって、大気中に開口し、大気を送り込む低圧空気供給配管と、高圧空気供給源から供給される高圧空気が流れる流路を有し、前記低圧空気供給配管によって送り込まれた前記大気を、前記流路内に前記高圧空気よりも低い圧力の低圧空気として引き込むエジェクターと、前記エジェクターから吐出された前記高圧空気及び前記低圧空気を噴出することによって、前記船体の周囲に気泡を発生させる気泡噴出部と、を備える。
さらに、空気流量を増加するための低圧空気を容易に確保することができる。
このように構成することで、エジェクターの流路において、高圧空気は、下流側に向かって流速が高まり、これによって流路内で負圧が生じる。この負圧により、低圧空気をエジェクターの流路内に引き込むことができるため、低圧空気を引き込んで空気流量を増やすための専用の動力源が不要となる。
このように高圧空気として、主機からの排気、または過給器等の補機から吐出される圧縮空気を利用することで、高圧空気を生成するために別途コンプレッサー等を設ける必要がなく、低コスト化を図ることができる。
このように構成することで、高圧空気を大気から容易に取得することができる。
このように気泡回収部で回収した気泡から低圧空気とブロアーで圧縮した空気を低圧空気として用いることで、低圧空気を容易に確保しつつ、低圧空気の流量、すなわち気泡噴出部に供給する空気流量を増大させることができる。
さらに、低圧空気を気泡回収部で回収することで、船体の船尾部に設けられるスクリューに気泡が巻き込まれることを低減できるため、振動の発生や推進効率の低下を抑えることができる。
このように構成することで、低圧空気を容易に確保しつつ、低圧空気の流量、すなわち気泡噴出部に供給する空気流量を増大させることができる。
このように低圧空気として過給器から吐出される圧縮空気を利用することで、低圧空気を生成するために別途機器を備える必要がなく、低コスト化を図ることができる。この場合、高圧空気は、過給器から供給される低圧空気よりも高圧となるように、例えばコンプレッサー等により供給することができる。
このように構成することで、喫水が浅い場合には、空気昇圧部で昇圧した空気を気泡噴出部に供給し、喫水が深い場合には、エジェクターから高圧空気および低圧空気を気泡噴出部に供給することができる。これにより、エネルギー消費を抑制しつつ喫水の深さに応じて適切な空気を気泡噴出部に供給できる。
この発明の第十態様によれば、空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置は、第七から第九態様の何れか一つの態様に係る高圧空気供給源が、前記船体を推進させる主機、又は、前記主機に給気する補機であってもよい。
この発明の第十一態様によれば、第七から第九態様の何れか一つの態様に係る高圧空気供給源が、大気を圧縮するコンプレッサーであってもよい。
この発明の第十二態様によれば、空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置は、第一から第十一態様の何れか一つの態様において、前記エジェクターの上流側に、前記高圧空気を一時的に貯留するチャージタンクをさらに備えていてもよい。
このように構成することで、高圧空気を生成する機器、例えば過給器やコンプレッサー等で生じる空気の流れの脈動を抑えることができる。これにより、エジェクターを流れる高圧空気に対して低圧空気を円滑に合流させることができる。また、脈動を抑えることで、気泡噴出部から安定して気泡を発生させることが可能となる。
このように構成することで、省エネルギー化やCO2排出量の低減を図りつつ推進力を向上することができる。
(第一実施形態)
図1は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図1に示すように、この実施形態の船舶(空気潤滑式船舶)10は、船体11と、スクリュー12と、主機13と、過給器14と、摩擦抵抗低減装置20Aと、を主に備えている。
過給器14は、外部から大気を取り込んで圧縮し、少なくともその一部を高圧の燃焼用空気として主機13に送り込む。
気泡噴出部21は、船体11の船首部11f側の船底11bに設けられている。気泡噴出部21は、後述する空気供給部30Aに対し、空気供給管22を介して接続されている。気泡噴出部21は、船体11内に設けられた空気供給管22を通して空気供給部30Aから供給される空気を船底11bから船体11の周囲の水中に噴出する。気泡噴出部21から噴出された空気により、船底11bの周囲の水中には、気泡が生成される。気泡は、船舶10の推進に伴って、船体11に対して相対移動する。より具体的には、生成された気泡は、気泡噴出部21から船首尾方向の船尾部11r側に向かい船底11bに沿って移動する。
吸入口32の一端32aは、高圧空気供給源37で生成する高圧空気AHよりも低圧の低圧空気ALを供給する低圧空気供給源38に接続されている。この実施形態における低圧空気供給源38は、低圧空気ALとして大気を取り込んで吸入口32へ供給する。ここで、大気を取り込む場所は、例えば、上甲板や、船体11の内部空間の何れであっても良い。
低圧空気供給源38とエジェクター本体31との間には、切換弁V2が設けられている。切換弁V2は、低圧空気供給源38とエジェクター本体31との間の低圧空気の流れを開閉する。
摩擦抵抗低減装置20Aを作動させるには、まず、切換弁V2を閉じた状態で、高圧空気供給源37を起動させる。すると、エジェクター本体31には、高圧空気供給配管35を通して一端31aから流路31rに高圧空気AHが送り込まれ、逆止弁V1を開く。これにより、高圧空気AHが逆止弁V1を通って気泡噴出部21に供給される。ここで、一端31aから送り込まれた高圧空気AHは、エジェクター本体31内において、流路31r内を一端31aから他端31bに向かって流れる間に、流路断面積の縮小に伴って流速が漸次高まる。この流速の増加により、流路31r内の圧力が低下して負圧が生じる。流路31r内で発生した負圧は、吸入口32の他端32bから流路32r内に及ぶ。
その結果、船体の推進力に対するロスを抑え、燃料消費削減による省エネルギー効果の向上、CO2排出量削減を効果的に図ることができる。
次に、この発明の第二実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と空気供給部を備える構成のみが異なる。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図2は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図2に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Bを備えている。摩擦抵抗低減装置20Bは、気泡噴出部21と、空気供給部30Aと、低圧空気供給部(空気昇圧部)40と、を備えている。
大気導入管41は、一端41aが喫水線Lよりも上方の船体11、例えば上甲板から大気中に開口している。また、大気導入管41は、他端41bがブロアー42に接続されている。
ブロアー42は、大気導入管41を通して導入された大気を昇圧し、高圧空気AHよりも低圧な低圧空気AL2を生成する。
空気供給管43は、ブロアー42と気泡噴出部21とを接続している。この空気供給管43を介して、ブロアー42で昇圧された低圧空気AL2が気泡噴出部21に送り込まれる。
低圧空気供給源38とエジェクター本体31との間には、切換弁V2が設けられている。切換弁V2は、低圧空気供給源38とエジェクター本体31との間の低圧空気の流路を開閉する。
また、ブロアー42と気泡噴出部21との間の空気供給管43には、逆止弁V3が開閉可能に設けられている。逆止弁V3は、ブロアー42側から気泡噴出部21側への流れのみを許容し、気泡噴出部21側からブロアー42側への流れを阻止する。
例えば、軽荷喫水などの喫水が浅い場合には、低圧空気供給部40により低圧空気AL2を気泡噴出部21に供給する。より具体的には、切換弁V2を閉じた状態で、ブロアー42を作動させる。次いで、逆止弁V3を開き、ブロアー42からの低圧空気AL2が気泡噴出部21に供給される。
また、例えば、満載喫水などの喫水が深い場合には、空気供給部30Aにより高圧空気AHおよび低圧空気ALを気泡噴出部21に供給する。より具体的には、切換弁V2を閉じた状態で、上記第一実施形態と同様にして、高圧空気供給源37の作動、低圧空気供給源38の起動、切換弁V2の開動作を順次行う。これによって、高圧空気AHおよび低圧空気ALが気泡噴出部21に供給される。
次に、この発明の第三実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第三実施形態においては、第一実施形態、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図3は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図3に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Cを備えている。この摩擦抵抗低減装置20Cは、気泡噴出部21と、空気供給部30Cと、低圧空気供給部40と、を備えている。
エジェクター本体31には、その一端31aに高圧空気供給配管35が接続される一方で、その他端31bに空気供給管22が接続されている。
大気を取り込む低圧空気供給配管39には、切換弁V2が開閉可能に設けられている。切換弁V2は、低圧空気供給配管39からエジェクター本体31への低圧空気の流れを断続する。
ブロアー42と気泡噴出部21との間の空気供給管43には、逆止弁V3が開閉可能に設けられている。
さらに、過給器14から高圧空気AHを取り込む高圧空気供給配管35には、切換弁V4が開閉可能に設けられている。切換弁V4は、高圧空気供給配管35からエジェクター本体31への高圧空気AHの流れの断続、及びその流量調整を行うことができる。
流路32r内に流れ込んだ低圧空気ALは、他端32bからエジェクター本体31の流路31r内に引き込まれる。この流路31r内に引き込まれた低圧空気ALは、流路31r内で高圧空気AHと合流し、エジェクター本体31の他端31bから空気供給管22に送り込まれる。これにより、気泡噴出部21に対し、高圧空気AHに低圧空気ALを加えた空気が供給される。
次に、この発明の第四実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第四実施形態においては、第一〜第三実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図4は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図4に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Dを備えている。この摩擦抵抗低減装置20Dは、気泡噴出部21と、空気供給部30Dと、を備えている。
低圧空気供給配管39には、ブロアー42とエジェクター本体31との間に、切換弁V2が開閉可能に設けられている。切換弁V2は、低圧空気供給配管39からエジェクター本体31への低圧空気の流れを断続する。
次に、ブロアー42を作動させた後、切換弁V2を開くことによって、低圧空気ALが吸入口32に送り込まれる。すると、エジェクター本体31内の負圧により、吸入口32に導入された低圧空気ALがエジェクター本体31内に引き込まれる。この流路31r内に引き込まれた低圧空気ALは、流路31r内で高圧空気AHと合流し、エジェクター本体31の他端31bから空気供給管22に送り込まれる。これにより、高圧空気AHに低圧空気ALを加えた空気が、気泡噴出部21に対して供給される。
次に、この発明の第五実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第五実施形態においては、第一〜第四実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図5は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図5に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Eを備えている。この摩擦抵抗低減装置20Eは、気泡噴出部21と、気泡回収部25と、空気供給部30Eと、低圧空気供給部40と、を備えている。
エジェクター本体31は、上述した各実施形態と同様に、テーパ状の流路31rを有している。エジェクター本体31には、その一端31aに高圧空気供給配管35が接続される一方で、その他端31bに空気供給管22が接続されている。
この実施形態における高圧空気供給配管35は、過給器14の吐出側に接続されている。過給器14から吐出される圧縮空気の一部は、高圧空気AHとしてエジェクター本体31の一端31aに送り込まれる。
ブロアー42と気泡噴出部21との間の空気供給管43には、逆止弁V3が開閉可能に設けられている。
次いで、逆止弁V5を開く。すると、吸入口32の一端32aから、気泡回収部25で回収した空気である低圧空気ALが、流量調整可能な逆止弁V5で調整された流量だけ、流れ込む。この流路32r内に流れ込んだ低圧空気ALは、他端32bからエジェクター本体31の流路31r内に引き込まれ、流路31r内で高圧空気AHと合流し、エジェクター本体31の他端31bから空気供給管22に送り込まれる。これにより、気泡噴出部21に対しては、高圧空気AHに加えて低圧空気ALが供給される。
これにより、例えば、喫水が浅い場合には、低圧空気供給部40により低圧空気AL2を気泡噴出部21に供給し、喫水が深い場合には、空気供給部30Eにより高圧空気AHおよび低圧空気ALを気泡噴出部21に供給することができる。
また、低圧空気供給部40と空気供給部30Eとを同時に作動させ、気泡噴出部21に対して、高圧空気AHに加え、低圧空気ALおよび低圧空気AL2を供給することもできる。
さらに、低圧空気ALを気泡回収部25で回収することで、船体11の船尾部11rに設けられるスクリュー12に気泡が当たるのを抑え、振動の発生や推進効率の低下を抑えることができる。
次に、この発明の第六実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第六実施形態においては、第一〜第五実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図6は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図6に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Fを備えている。摩擦抵抗低減装置20Fは、気泡噴出部21と、気泡回収部25と、空気供給部30Fと、を備えている。
エジェクター本体31は、上述した各実施形態と同様に、テーパ状の流路31rを有している。エジェクター本体31には、その一端31aに高圧空気供給配管35が接続される一方で、その他端31bに空気供給管22が接続されている。
ブロアー42と気泡噴出部21との間の空気供給管43には、逆止弁V3が開閉可能に設けられている。
次いで、逆止弁V5を開くと、エジェクター本体31内の負圧により、吸入口32の一端32aから、気泡回収部25で回収した空気である低圧空気ALが流れ込む。さらに、ブロアー62を作動させた後、切換弁V6を開くことによって、低圧空気ALが吸入口32に送り込まれる。これにより、エジェクター本体31には、気泡回収部25で回収した空気、およびブロアー62で昇圧された大気である低圧空気ALが流れ込む。この流路32r内に流れ込んだ低圧空気ALは、他端32bからエジェクター本体31の流路31r内に引き込まれ、流路31r内で高圧空気AHと合流し、エジェクター本体31の他端31bから空気供給管22に送り込まれる。これにより、気泡噴出部21に対しては、高圧空気AHに低圧空気ALを加えた空気が供給される。
次に、この発明の第七実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第七実施形態においては、第一〜第六実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図7は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図7に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Gを備えている。この摩擦抵抗低減装置20Gは、気泡噴出部21と、空気供給部30Gと、を備えている。
エジェクター本体31は、上述した各実施形態と同様に、テーパ状の流路31rを有している。エジェクター本体31には、その一端31aに高圧空気供給配管35に接続される一方で、その他端31bに空気供給管22が接続されている。
この実施形態において、高圧空気供給配管35は、例えばターボコンプレッサー等の高圧空気供給源37に接続されている。
低圧空気供給配管39には、切換弁V2が開閉可能に設けられている。切換弁V2は、低圧空気供給配管39からエジェクター本体31への低圧空気の流れを断続する。
このようにして、より少ない消費エネルギーで、気泡噴出部21から噴出する空気によって船体11と水との間に生じる摩擦抵抗力を抑えることによって、船体の推進力に対するロスを抑え、燃料消費削減による省エネルギー効果の向上、CO2排出量削減を効果的に図ることができる。
次に、この発明の第八実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第八実施形態においては、第一〜第七実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図8は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図8に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Hを備えている。摩擦抵抗低減装置20Hは、気泡噴出部21と、気泡回収部25と、空気供給部30Hと、を備えている。
また、気泡回収部25で回収した気泡から得られる空気を、低圧空気ALとして取り込む低圧空気供給配管39には、逆止弁V5が設けられている。
次に、この発明の第九実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第九実施形態においては、第一〜第八実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図9は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図9に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Jを備えている。摩擦抵抗低減装置20Jは、気泡噴出部21と、空気供給部30Jと、を備えている。
さらに、過給器14から低圧空気ALを取り込む低圧空気供給配管39には、切換弁V4が開閉可能に設けられている。切換弁V4は、低圧空気供給配管39からエジェクター本体31への低圧空気ALの流れの断続、及びその流量調整を行う。
次いで、切換弁V4を開く。すると、過給器14から送り出された低圧空気ALが、エジェクター本体31内の負圧により、吸入口32の一端32aから流れ込む。この流路32r内に流れ込んだ低圧空気ALは、他端32bからエジェクター本体31の流路31r内に引き込まれ、流路31r内で高圧空気AHと合流し、エジェクター本体31の他端31bから空気供給管22に送り込まれる。これにより、気泡噴出部21に対しては、高圧空気AHに低圧空気ALを加えた空気が供給される。
次に、この発明の第十実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第十実施形態においては、第一〜第九実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図10は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図10に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Kを備えている。摩擦抵抗低減装置20Kは、気泡噴出部21と、気泡回収部25と、空気供給部30Kと、低圧空気供給部40と、を備えている。
ブロアー42と気泡噴出部21との間の空気供給管43には、逆止弁V3が開閉可能に設けられている。
さらに、過給器14から高圧空気AHを取り込む高圧空気供給配管35には、切換弁V4が開閉可能に設けられている。切換弁V4は、高圧空気供給配管35からエジェクター本体31への高圧空気AHの流れの断続、及びその流量調整を行う。
加えて、気泡回収部25で回収した気泡から得られる空気を、低圧空気ALとして取り込む低圧空気供給配管39には、逆止弁V51が設けられている。
また、上流側のエジェクター本体31Aに向けて分岐した低圧空気供給配管39には、切換弁V7が設けられている。この切換弁V7を開くことで、エジェクター本体31Aおよび、エジェクター本体31Bのそれぞれに向けて低圧空気ALが分流可能な状態となる。一方で、切換弁V7を閉じることで、エジェクター本体31Bにのみ低圧空気ALを供給可能な状態となる。
さらに、切換弁V7を開けば、上流側のエジェクター本体31Aに向けて分岐した低圧空気供給配管39を通して、上流側のエジェクター本体31Aの吸入口32にも、低圧空気ALが送り込まれる。これにより、上流側のエジェクター本体31Aの流路32r内に流れ込んだ低圧空気ALは、エジェクター本体31Aの流路31r内に引き込まれ、流路31r内で高圧空気AHと合流し、上流側のエジェクター本体31Aの他端31bから送り出される。
また、エジェクター本体31Bの吸入口32の流路32r内に流れ込んだ低圧空気ALは、エジェクター本体31Bの流路31r内に引き込まれ、流路31r内で空気(AH+AL)と合流し、この合流した空気(AH+AL+AL)が、下流側のエジェクター本体31Bの他端31bから送り出される。
これにより、例えば、喫水が浅い場合には、切換弁V4,V51,V7及び逆止弁V51を閉じた状態で、ブロアー42を作動させて、逆止弁V3が開くことによって、低圧空気供給部40により低圧空気AL2を気泡噴出部21に供給することができる。
一方で、喫水が深い場合には、逆止弁V1,V3,V51、切換弁V4,V7を閉じた状態で、この実施形態と同様にして、空気供給部30Kで合流させた空気(AH+AL+AL)を気泡噴出部21に供給することができる。
また、低圧空気供給部40と空気供給部30Kとを同時に作動させ、気泡噴出部21に対して、空気供給部30Kで合流させた空気(AH+AL+AL)、および低圧空気AL2の両方を供給することもできる。
次に、この発明の第十一実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第十一実施形態においては、第一〜第十実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図11は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図11に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Lを備えている。摩擦抵抗低減装置20Lは、気泡噴出部21と、気泡回収部25と、空気供給部30Lと、低圧空気供給部40と、を備えている。
エジェクター本体31は、上述した各実施形態と同様に、テーパ状の流路31rを有している。エジェクター本体31には、その一端31aに高圧空気供給配管35が接続される一方で、その他端31bに空気供給管22が接続されている。この実施形態における高圧空気供給配管35は、過給器14の吐出側に接続され、過給器14から吐出される圧縮空気の一部が高圧空気AHとしてエジェクター本体31の一端31aに送り込まれる。
ブロアー42と気泡噴出部21との間の空気供給管43には、逆止弁V3が開閉可能に設けられている。
さらに、過給器14から高圧空気AHを取り込む高圧空気供給配管35には、切換弁V4が開閉可能に設けられている。切換弁V4は、高圧空気供給配管35からエジェクター本体31への高圧空気AHの流れの断続、及びその流量調整を行う。
また、高圧空気供給配管35においてチャージタンク60の下流側には、流量調整弁V8が開閉可能に設けられている。この流量調整弁V8の開度に応じた流量の高圧空気AHが、チャージタンク60からエジェクター本体31に供給される。つまり、流量調整弁V8により、チャージタンク60への高圧空気AHのチャージ量を調整可能となっている。
さらに、気泡回収部25で回収した気泡から得られる空気を、低圧空気ALとして取り込む低圧空気供給配管39には、逆止弁V5が設けられている。
次に、この発明の第十二実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶を図面に基づき説明する。この第十二実施形態においては、第一〜第五実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図12は、この実施形態に係る空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置、船舶の全体構成を示す模式図である。
図12に示すように、この実施形態における船舶10は、摩擦抵抗低減装置20Mを備えている。摩擦抵抗低減装置20Mは、気泡噴出部21と、気泡回収部25と、空気供給部30Mと、を備えている。
エジェクター本体31は、上述した各実施形態と同様に、テーパ状の流路31rを有している。エジェクター本体31の一端31aには、高圧空気供給配管35が接続される一方で、エジェクター本体31の他端31bには、空気供給管22が接続されている。この実施形態における高圧空気供給配管35は、例えばターボコンプレッサー等の高圧空気供給源37に接続されている。
また、気泡回収部25で回収した気泡から得られる空気を、低圧空気ALとして取り込む低圧空気供給配管39には、逆止弁V5が設けられている。
また、高圧空気供給配管35においてチャージタンク70の下流側には、流量調整弁V9が開閉可能に設けられている。この流量調整弁V9は、チャージタンク70に対して、上述したチャージタンク60に対する流量調整弁V8の機能と同様の機能を有している。
この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上記各実施形態に開示した構成は、適宜組み合わせることができる。
11 船体
11b 船底
11f 船首部
11r 船尾部
12 スクリュー
12s シャフト
13 主機
14 過給器(高圧空気供給源、補機)
20A,20B,20C,20D,20E,20F,20G,20H,20J,20K,20L,20M 摩擦低減装置
21 気泡噴出部
22 空気供給管
25 気泡回収部
30A,30C,30D,30E,30F,30G,30H,30J,30K,30L,30M 空気供給部
31,31A,31B エジェクター本体(エジェクター)
31a 一端
31b 他端
31r 流路
32 吸入口
32a 一端
32b 他端
32r 流路
35 高圧空気供給配管
37 高圧空気供給源
38 低圧空気供給源
39 低圧空気供給配管
39a 分岐管
39b 分岐管
40 低圧空気供給部(空気昇圧部)
41 大気導入管
41a 一端
41b 他端
42 ブロアー
43 空気供給管
49 接続管
60,70 チャージタンク
61 大気導入管
62 ブロアー
AH 高圧空気
AL 低圧空気
AL2 低圧空気
L 喫水線
V1 逆止弁
V2 切換弁
V3 逆止弁
V4 切換弁
V4’ 切換弁
V5 逆止弁
V6 切換弁
V7 切換弁
V8 流量調整弁
V9 流量調整弁
V51 逆止弁
Claims (13)
- 船体の周囲に空気を噴出して前記船体と周囲の水との間に生じる摩擦抵抗を低減させる空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置であって、
大気中に開口し、大気を送り込む低圧空気供給配管と、
高圧空気供給源から供給される高圧空気が流れる流路を有し、前記低圧空気供給配管によって送り込まれた前記大気を、前記流路内に前記高圧空気よりも低い圧力の低圧空気として引き込むエジェクターと、
前記エジェクターから吐出された前記高圧空気及び前記低圧空気を噴出することによって、前記船体の周囲に気泡を発生させる気泡噴出部と、を備える空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。 - 前記流路は、上流側から下流側に向かって流路断面積が漸次縮小している請求項1に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 前記高圧空気供給源は、前記船体を推進させる主機、又は、前記主機に給気する補機である請求項1又は2に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 前記高圧空気供給源は、大気を圧縮するコンプレッサーである請求項1又は2に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 前記気泡噴出部から噴出した前記気泡を回収する気泡回収部をさらに備え、
前記低圧空気は、前記気泡回収部で回収した前記気泡と、大気から取り込んでブロアーで圧縮した空気とである請求項1から4の何れか一項に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。 - 前記低圧空気は、大気から取り込んだ空気をブロアーで圧縮したものである請求項1から4の何れか一項に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 船体の周囲に空気を噴出して前記船体と周囲の水との間に生じる摩擦抵抗を低減させる空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置であって、
高圧空気供給源から供給される高圧空気が流れる流路を有し、前記流路内に前記高圧空気よりも低い圧力の低圧空気を引き込むエジェクターと、
前記エジェクターから吐出された前記高圧空気及び前記低圧空気を噴出することによって、前記船体の周囲に気泡を発生させる気泡噴出部と、
前記船体を推進させる主機に燃焼用空気を圧縮して供給する過給器と、を備え、
前記低圧空気は、前記過給器で圧縮された空気である空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。 - 船体の周囲に空気を噴出して前記船体と周囲の水との間に生じる摩擦抵抗を低減させる空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置であって、
高圧空気供給源から供給される高圧空気が流れる流路を有し、前記流路内に前記高圧空気よりも低い圧力の低圧空気を引き込むエジェクターと、
前記エジェクターから吐出された前記高圧空気及び前記低圧空気を噴出することによって、前記船体の周囲に気泡を発生させる気泡噴出部と、
大気から取り込んだ空気を圧縮して前記気泡噴出部に供給する空気昇圧部と、をさらに備え、
前記気泡噴出部に対し、前記空気昇圧部および前記エジェクターの少なくとも一方から択一的に空気を供給可能である空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。 - 前記流路は、上流側から下流側に向かって流路断面積が漸次縮小している請求項7又は8に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 前記高圧空気供給源は、前記船体を推進させる主機、又は、前記主機に給気する補機である請求項7から9の何れか一項に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 前記高圧空気供給源は、大気を圧縮するコンプレッサーである請求項7から9の何れか一項に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 前記エジェクターの上流側に、前記高圧空気を一時的に貯留するチャージタンクをさらに備える請求項1から11の何れか一項に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置。
- 請求項1から12のいずれか一項に記載の空気潤滑式船舶の摩擦抵抗低減装置を備えた船舶。
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