JPH0717476A - 没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造 - Google Patents

没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造

Info

Publication number
JPH0717476A
JPH0717476A JP24179293A JP24179293A JPH0717476A JP H0717476 A JPH0717476 A JP H0717476A JP 24179293 A JP24179293 A JP 24179293A JP 24179293 A JP24179293 A JP 24179293A JP H0717476 A JPH0717476 A JP H0717476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
film
submerged
water
film body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP24179293A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2890340B2 (ja
Inventor
Junichiro Tokunaga
純一郎 徳永
Makoto Kumada
誠 熊田
Yoichi Sugiyama
洋一 杉山
Nobuatsu Watanabe
信淳 渡辺
Youhou Tei
容宝 鄭
Naoki Matsubara
直樹 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP24179293A priority Critical patent/JP2890340B2/ja
Publication of JPH0717476A publication Critical patent/JPH0717476A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2890340B2 publication Critical patent/JP2890340B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
    • E02D31/06—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against corrosion by soil or water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D2400/00—Functions or special features of garments
    • A41D2400/24—Reducing drag or turbulence in air or water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • B63B2001/387—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes using means for producing a film of air or air bubbles over at least a significant portion of the hull surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0391—Affecting flow by the addition of material or energy

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 船舶や液体輸送路の流体抵抗を低減した
り、船舶や浮体などの没水部分を有する構造物の防汚・
防食方法を提供する。 【構 成】 没水部分を有する構造物（船舶１など）の
没水表面２，２ａを、表面に微細な凹凸６，７を有し、
かつ少なくとも凹凸の凸部７の頂部７’を撥水性材料で
形成した膜体３で被覆し、前記膜体表面１０に空気ａを
供給してこの膜体表面１０と水との間に空気膜１２を形
成するようにした没水部分を有する構造物の没水表面に
空気膜を形成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として船舶等の流体
摩擦抵抗を低減することを目的とした没水部分を有する
構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面
の膜体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に船舶や液体輸送路の如き没水表
面、即ち水と接する表面を有する構造物は船舶の移動や
液体の輸送に伴なってその表面に沿った水の流れが生
じ、その流速は没水表面でゼロとなる。この没水表面の
近傍での速度勾配は流体の粘性に依存し、その際の剪断
抵抗が流体摩擦抵抗となる。
【０００３】この流体摩擦抵抗は、例えば船舶において
は極めて大きなものである。即ち、船舶が航行する際に
受ける抵抗は前記した流体抵抗摩擦のほか、造波抵抗、
形状抵抗や空気抵抗等があるが、流体摩擦抵抗は大型船
の場合の全抵抗の６０〜７０％も占めている。このよう
な抵抗の割合からこの船舶の推進動力を節減するととも
に高速化を図るためには、この流体摩擦抵抗を低減させ
る方法が最も適しており、その技術の開発がこの業界に
おいて強く望まれている。
【０００４】ところで、この船舶の流体摩擦抵抗の低減
を図る方法とし船底に突起物を設けて枠状の空気室を形
成し、この空気室内に空気を供給して船底表面上に空気
層を形成する方法あるいは空気を船体表面に噴出し、船
体表面に多数の気泡を発生させる所謂マイクロバブル法
等が提案されている。しかし、前者においては船舶が航
行すると空気室内に保有されている空気が流出し、この
空気の補給に大きな動力が必要になるという問題があ
る。
【０００５】また後者において船側や船底に設けたノズ
ルより大量の空気を供給しないと摩擦抵抗が減少しない
ことから大型のコンプレッサを設置しなければならず、
設備費の増加と共にこれを駆動するために大きな動力が
必要となる。即ち、供給された空気は気泡となって船側
や船底に沿って流れて流体摩擦抵抗を低減させるが、下
流側に行くにしたがって複数の気泡が合体を繰り返しな
がら次第に大きな気泡となるため船体を覆う気泡の面積
が減少し、流体摩擦抵抗低減効果が小さくなるという問
題がある。したがって船体全体で大きな流体摩擦抵抗低
減を得るためには大量の空気を供給する必要があり、効
果的な流体摩擦抵抗低減を図ることができないという問
題があり、そのため何れも実用に供することができない
ものであった。
【０００６】一方、船舶の停船時や例えばバージ等の浮
体構造物又は水中鋼管杭などの定置される構造物の没水
表面には水中生物が付着したり、又は腐食が生ずる等の
問題があり、この問題を解決する手段としては防汚、防
食塗料を塗布することが知られているが、この方法によ
ると塗膜の維持管理が面倒なばかりでなく、塗膜中の有
害物質が溶出し、公害問題が発生する恐れがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、特には主
として少ない動力でもって大幅な流体摩擦抵抗の低減を
図る方法について鋭意研究の結果本発明をなすに至っ
た。即ち本発明は没水部分を有する構造物の没水表面
を、表面に微細な凹凸を有し、かつ少なくとも前記凹凸
の凸部の頂部を撥水性材料で形成した膜体で被覆し、前
記膜体表面に空気を供給してこの没水表面と水との間に
薄い空気膜を形成するようにした没水部分を有する構造
物の没水表面に空気膜を形成する方法と膜体構造を提供
するものである。
【０００８】ここでいう膜体は、構造物の表面に貼付さ
れるフイルム、シート状物あるいは構造物の表面に形成
される塗料の層を意味し、その表面に前記のように微細
な凹凸が形成されているものを意味する。
【０００９】
【作 用】前記没水部分を有する構造物の没水表面に形
成した膜体は、水中において薄く空気膜を保持し、この
空気膜は簡単に剥離することがなく、したがって極めて
少ない動力により少量の空気を供給するのみでその空気
膜を保持することができ、この空気膜が水と構造物との
直接の接触を妨げるので、流体摩擦抵抗を低減すると共
に防汚や防食を図ることができる。
【００１０】即ち、構造物の没水部分に形成された膜体
の表面には微細な凹凸が形成され、この凹凸の少なくと
も凸部によって形成された表面が撥水性を有している。
そのために膜体の表面に空気を供給するとその空気は容
易に凹部内に流入し、この空気は水圧と水の表面張力、
そして膜体の撥水性の作用でこの凹部内に保持された状
態となる。
【００１１】このように本発明の膜体は、水中において
その表面に形成された凹凸の凹部内に僅かな空気を保有
する性質を持っているために、この膜体表面に空気を供
給するとこの空気は水と空気との表面エネルギーを減少
させようとするために既に存在していた空気と合体して
膜体表面、即ち没水表面に剥離しがたい薄い空気膜を効
果的に形成する。
【００１２】そしてこの空気膜は、逆に外乱を受けて膜
体表面に形成されている空気膜から気泡として分離しよ
うとしても気泡を引き留める吸引力が作用する。その結
果、没水表面に接する位置において空気膜が殆ど剥離す
ることなく付着した状態となる。この没水表面に形成さ
れた膜体の表面より離れた位置にある流水側の空気層は
この流水に引かれて流れるが、この流水に同伴して流れ
る少量の空気量を供給することによって良好な空気膜を
保持することができるのである。
【００１３】
【実施例１】以下図１乃至図２４に基づき本発明による
没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する
方法及びその没水表面膜体構造の実施例を説明する。図
１は本発明を実施するための船舶の側面図であって、１
は船体で、この船体１の底部２及び船側部２ａの少なく
とも没水表面は膜体３，３ａで被覆され、その前方から
後方に向かってノズル４が配設され、コンプレッサ５か
ら供給された空気がこのノズル４から膜体３（３ａ）に
沿って噴出するように供給されるようになっている。
【００１４】膜体３（３ａ）は図２にも示されるよう
に、表面に微細な凹部６と凸部７とが形成されるととも
に少なくとも凸部７の頂部７′は水との接触角９０°以
上の撥水性材料８で形成されている。そしてこの微細な
凸部７の間隔ｓが 0.3〜３０μｍで、凸部７の高さｈと
凸部７の間隔ｓの比ｈ／ｓが0.3 〜３程度に形成されて
いる。
【００１５】そしてこの撥水性材料はポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリエチレン、ポリスチレン、又はポリプ
ロピレンあるいは撥水性コーテイング剤やポリ塩化ビニ
ルの如き親水性樹脂であっても例えば、ＣＦ4 ガスを用
いたプラズマ処理により撥水性を持たせても良い。ま
た、パーフルオロアルキルシラン等の表面処理剤で処理
したシリカ等の撥水性微細粒子を、表面の一部が突出す
るように樹脂により固定したものであっても良い。
【００１６】そして撥水性微細粒子を用いる場合、樹脂
はこの粒子を固定するために用いられるものであり、必
ずしも撥水性である必要はなく、例えばポリエステル樹
脂、フェニル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ビニル
系樹脂、ウレタン樹脂等の塗料に適しているものであれ
ば良い。この撥水性材料８は水１３と接する部分である
頂部７′に設けられるが、勿論凹部６の表面を全面的に
この撥水性材料８で形成しても良い。
【００１７】本発明の没水部分を有する構造物の没水表
面に空気膜を形成する方法によれば没水表面が微細な凹
凸形状であり、少なくとも凸部７の頂部７’が水との接
触角９０°以上の撥水性材料で形成されているため次の
ような作用をなす。即ち、図３に示すように膜体表面１
０は少なくとも凸部７の頂部７’が撥水性材料で形成さ
れているために撥水性作用があり、したがってこの膜体
表面１０に空気ａを供給すると、この空気ａは容易に凹
部６内に入ることになる。
【００１８】実際にはこのような膜体表面１０は陸上で
形成されているので、図３に示す如くこの膜体表面１０
が水中に没水すると自らこの凹部６内に没水位置におけ
る水圧Ｐと水の表面張力により安定して空気ａが保持さ
れることになる。そして微細な凹凸面が形成された膜体
表面１０における水との接触角は９０°以上、好ましく
は１１０°以上であり、この接触角は大きければ大きい
程、本発明の効果が期待できる。
【００１９】図４は前記現象のモデル図であって、撥水
性材料からなり、その表面に凹部６，凸部７からなる凹
凸を有する膜体表面１０を水１３中に浸漬し、空気ａ′
を膜体表面１０に供給するとこの空気ａ′は容易にこの
膜体表面１０に形成されている凹部６内に流入し、空気
ａとなって保持される。実際的には空中においてこの膜
体表面１０に付着していた空気ａが水１３の圧力と、そ
の表面張力で凹部６内に閉じ込められた状態となる。な
お、少なくとも図２の如く凸部７あるいはこの凸部７の
頂部７’が撥水性材料で形成されていないと図３の如く
凹部６内に空気ａが閉じ込められることはない。
【００２０】このように凹部６内に空気ａが保持された
状態において、図４の如く更に次の空気ａ′が供給され
るとこの空気ａ′は表面エネルギー減少作用により容易
に合体して膜体表面１０上に薄い空気膜１２を形成して
膜体表面１０と空気膜１２と水１３の三層構造を形成す
ることになる。そしてこのような三層構造において水１
３がＸ方向に流れると膜体表面１０に接する空気膜１２
の部分は保持され、水１３側の空気膜１２ａは水１３と
ともに流れさることになる。したがってこの水１３とと
もに流される少量の空気量を供給するのみで空気膜１２
は良好な状態で形成保持されることになる。
【００２１】そして前記したような表面に微細な凹凸を
有する膜体は、例えば合成樹脂よりなるシート又は塗料
層により形成される。詳述すれば図５に示すように合成
樹脂よりなるシート１５の表面に微細な凹凸を有するロ
ールによって微細な凹凸を形成する転写法や、微細な凹
凸を有する金型を使用したプレス法、微細な糸で織られ
たメッシュの網目パターンを転写するスクリーンメッシ
ュ法、又はレーザーやプラズマ等高密度エネルギー法等
により微細な凹凸１５ａが形成される。
【００２２】そしてこのように形成されたシート１５が
撥水性樹脂のときはそのままで、又親水性樹脂のときは
表面処理が施されて撥水性が付与される。図６〜図８は
膜体３を塗料層により形成した場合の実施例を示すもの
である。図６において膜体３は、構造物１６の表面に形
成した塗料１７の表面に撥水性微細粒子１８が付着され
て構成される。即ち、構造物１６の表面には接着材とし
ての塗料１７が塗布され、この塗料１７の表面に微細粒
子１８を吹付けや投射等の方法で付着したり、又は微細
粒子１８を分散した塗料１７を塗布し、この微細粒子１
８を塗料表面に露出させる等によって膜体３が形成され
る。そしてこの微細粒子１８が親水性材料からなるとき
は、表面処理により撥水性が付与される。
【００２３】図７は他の方法により形成された膜体３の
断面図であって、この膜体３は構造物１６の表面に形成
した塗料１７の上に撥水性材料又は親水性材料からなる
微細粒子１８ａの層を吹付けや投射等の方法で付着した
り、又は塗料中に微細粒子１８ａを混合し、これを塗布
して微細粒子１８ａが混入した層を形成し、更に表層の
微細粒子１８ａの表面を被膜２０で被覆したものであっ
て、この場合も前記と同様に被膜２０が親水性材料であ
るときは表面処理によって撥水性が付与されるのであ
る。
【００２４】図８は更に他の方法により形成された膜体
３の断面図を示すものであって、この膜体３は比較的大
きな粒子２１（例えばガラスビーズ）を含有する第１の
膜体２１ａを形成し、この第１の膜体２１ａをベースと
して形成された膜体の表面に撥水性を有する微細粒子２
２を突出させるか、又は微細粒子２２を撥水性を有する
被膜によって被覆（図７のように）した微細な凹凸を有
する表面２３を形成したものである。前記のように比較
的大きな粒子２１を有する第１の膜体２１ａを形成した
上に微細粒子２２を有する表面層となる多層構造を形成
することによって、比較的大きな凹凸２３ａと微細な凹
凸２３ｂよりなる、所謂複合凹凸表面を形成している。
このような膜体３の構造によれば膜体表面２３の所定の
箇所へ供給される空気は大きな凹凸２３ａを通路とし、
微細な凹凸２３ｂを空気保持面として一挙にその膜体表
面２３の全域に拡散されて目的とする空気膜を形成する
特徴がある。
【００２５】これらの他に図示しないが、電解または無
電解分散メッキ法により微細な凹凸を有する膜体を形成
することができる。即ち、ポリテトラフルオロエチレン
粒子を分散したメッキ液で基板にメッキをすると金属マ
トリックスとともにポリテトラフルオロエチレン粒子が
共析して表面を覆い、微細な凹凸を形成する。本発明者
等は、この微細な凹凸を有する膜体が船舶の流体摩擦抵
抗の低減に及ぼす影響について確認するために模型試験
を試みた。
【００２６】勿論、本発明は船舶の船底、船側等全ての
没水表面に適用可能であるが、試験の早期確認を行うた
め取敢えず船底部分のみ表面が撥水性材料よりなる微細
な凹凸を有する膜体で被覆して試験した。その試験内容
は次の通りであった。
【００２７】
【試験例１】図９は本発明の効果の確認のための試験に
使用した模型船の概略図であり、図１０は図９における
Ｙ部の拡大図、図１１は図１０に矢印Ｂで示すノズル部
分を拡大して示す底面図である。図９において船体２５
とは別置きされたコンプレッサ２６で圧縮された空気ａ
をバルブ２７とパイプ２８を経由し、更に流量計２９で
流量を監視しながらさらにパイプ３０により船体２５の
底部に導いた。空気ａは船体２５の底部２５ａにおいて
分岐管３１で多数のパイプに分岐され、各パイプはそれ
ぞれバルブ３２を介して図１０及び図１１に示されるよ
うに、多数のノズル３３ (直径が0.６ｍｍの細管で構成
されている) から後述する試験片ＴＰの表面に沿って噴
出するようになっている。なお、ノズル３３の吹出し方
向は船体２５の進行方向の上流から下流に向くようにす
る。また、多数のノズル３３は図１１に示すように直線
状に一定の間隔で配置されている。
【００２８】この実験に使用した試験片ＴＰは、幅４０
０ｍｍ、長さ５００ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム平
板（構造物１６に相当する）にコーティングをしたもの
を用意した。この撥水性材料のコーティング層（膜体）
は図８に示した多層構造で複合凹凸表面を有するものを
使用した。この撥水性材料からなるコーティングによる
没水表面（膜体３）は水との接触角は１６５°の撥水性
を示し、その表面の第１の膜体２１ａの大きな凹凸の平
均高さは6.３μｍで平均間隔ｓは25.1μｍ、そして微細
な凹凸の平均高さは0.９μｍ、平均間隔ｓは3.０μｍで
あった。
【００２９】前記コーテイング層には、粒径が５０μｍ
のガラスビーズからなる粒子２１を有する第１の膜体２
１ａと、この第１の膜体２１ａに形成された粒径が１２
μｍの疎水性シリカ３７を有する中間膜体と、粒径が
1.4μｍの疎水性シリカ（微細粒子２２）を有する表面
膜体の三層構造が形成されている。このようにして製作
した平板状の試験片ＴＰを１４枚つなぎ合わせて幅８０
０ｍｍ、長さ３５００ｍｍとし、図９に示すような全長
７．２７６ｍ、型幅１．２８ｍ、型深０．６ｍの模型船
の船体２５の船底部２５ａに船首から１．４５ｍの位置
に前記試験片ＴＰの前縁が一致するように取付けた。
【００３０】そして図１０及び図１１に示すように、こ
の試験片ＴＰの前縁に幅方向に等間隔 (約２０ｍｍ) に
空気吹出し用の内径が０．６ｍｍの注射針からなるノズ
ル３３を設置した。船体２５の吃水はバラストロード状
態の２００ｍｍとした。そしてこの状態では供試船体２
５の没水面積Ｓは９．８１ｍ2 、試験片ＴＰの面積Ｓt
は２．８２ｍ2 で面積比Ｓt／Ｓは０．２８５であっ
た。
【００３１】船体抵抗試験では長さ２２０ｍ、幅１４
ｍ、深さ６．５ｍの曳航水槽を用い、船体２５を曳引車
にセットして、各船速に対して所定流量の空気を４０本
の注射針ノズル３３から微細気泡として船首から船尾方
向へ供給しながら船体２５の抵抗を抵抗動力計を用いて
測定した。種々の船速の場合の粘性抵抗基準の抵抗低減
量（ＤＲ量）と試験片ＴＰ部分の摩擦抵抗低減量（Ｄ
Ｒ’量）を表１に示す。ここでＤＲ量及びＤＲ’量は次
の式で示される。
【００３２】 ＤＲ＝− (Ｃt −Ｃt0 ) ／Ｃv0 ×１００％ ＤＲ’＝（１＋Ｋ）・ＤＲ／（Ｓｔ／Ｓ） 式中、Ｃt：供試船体の全抵抗係数、Ｃv：供試船体の粘
性抵抗係数、添字 0：撥水性平板を使用しない通常の試
験の場合、Ｋ：形状影響係数でＫ＝0.222 をそれぞれ意
味する。
【００３３】表１から分かるとおり、船速Ｕ＝2.１１m/
s の場合にＤＲ量最大値１9.４％が得られている。ま
た、船速Ｕ＝2.１１m/s の場合のＤＲ量と、平均空気膜
厚さを示す指標である空気量レベルとの関係を図１２に
示す。 空気量レベルとは、膜体の表面凹部に保持される空気膜
と供給される空気とで形成される空気膜が船速と同一の
速度で一様に流れると仮定して計算した場合の平均空気
膜厚さを示す指標で、船速Ｕ＝2.１１m/s (フルード数
Ｆr ＝0.２５)の場合、実際の空気供給量Ｑa は表２で
示されるとおりである。
【００３４】 図１２から明らかなとおり、少量の空気の供給によって
摩擦抵抗の低減効果が現れ、平均空気膜厚さ0.２４mm
(空気量レベル５) までは空気量を増加させるとともに
ＤＲ量％が高まるが、それ以上ではＤＲ量％はほぼ一定
となる傾向を示している。本実施例の場合、空気量レベ
ル２０でＤＲ最大値として１９％程度が得られている。
なお、試験片ＴＰ部分だけを対象としたＤＲ’量は83％
程度の大きな値となっている。
【００３５】一方、ノズル３３より噴出する空気流れを
観察すると供給された空気ａは試験片ＴＰの表面に沿っ
て付着した状態で広がりながら膜状になって船尾側に流
れることが確認された。比較のために本発明のように表
面処理しない平滑な面を有するポリテトラフルオロエチ
レン板を前記試験片ＴＰに代えて使用した場合には、ノ
ズル３３から供給された空気は気泡となってこのポリテ
トラフルオロエチレン板に張りつくことなく、個々に分
離した状態で下流側に流れさることが確認された。
【００３６】このことから判断されることは、試験片Ｔ
Ｐ、即ち、膜体表面に微細な凹凸を形成し、かつ少なく
とも前記凹凸の凸部の頂部を撥水性材料で形成すること
によって所定の範囲の撥水性を持たせ、そしてこの膜体
表面と水との間に空気を供給することによってこの膜体
表面と水との間に空気膜を形成できるばかりでなく、そ
の空気膜を形成する空気は膜体表面に保持され、一部、
即ち流水側の一部の空気が水とともに流れ去ることが確
認された。
【００３７】このように膜体表面に空気膜が形成される
と、流体力学から明らかなように膜体表面と水とが直接
に接触しなくなり、流体摩擦抵抗の低減に大きな効果を
発揮することが分かる。このことは推進動力の節減を可
能とするものである。図１３は前記模型船による実験結
果に基づいて船体２５の速度と推進に必要な動力との関
係を示したものである。図中、実線は平滑なポリテトラ
フルオロエチレン板を装着した場合であり、破線は本発
明による膜体表面により空気層を形成させた場合の所要
動力（空気供給動力を含む）を示したものであり、船速
が増加するに伴ない対照的に動力低減が大きくなってい
ることが明らかである。
【００３８】実際の船舶においては、船体が航走中に各
種の揺れが発生しているが、船体が揺れた場合に前記の
ように加工した膜体表面に効果的に空気膜が保持される
ことが必要である。そこで前記実験で使用した船体２５
に緩やかな周期で±３°の範囲で横揺れを行ない、前記
と同様にノズル３３から空気を噴出させた。その結果、
ノズル３３から噴出した空気は試験片ＴＰに沿って広が
りながら流れてその表面に薄い空気膜が形成され、横揺
れにもかかわらず、若干の性能低下はあるものの、この
空気膜は確実に形成されていることが確認された。
【００３９】前記のように船体２５が横揺れをしている
場合も、横揺れをしていない場合も本発明によって形成
された膜体表面１０を有する試験片ＴＰを設けた船体２
５においては少量の空気の供給によって確実に空気膜が
形成され、そしてこれが保持されることが確認できた。
このことは、船舶が航行する際の流体摩擦の低減に大き
な効果があることが理解できる。
【００４０】
【試験例２】図１４は没水部分を有する構造物が液体輸
送路の一つである液体輸送管である場合の流体摩擦低減
を確認するための実験装置の系統図であって、３５は銅
円管で、この銅円管３５には水系Ａと空気系Ｂの２系統
の配管が施されている。即ち、水系Ａでは合成樹脂製容
器３６内の水Ｗがポンプ３７、バルブ３８、流量計３９
を経て銅円管３５に至り、ここから容器３６に戻る閉ル
ープ系となっている。
【００４１】一方、空気系Ｂではミニコンプレッサ４０
により空気がバルブ４１、流量計４２を経て銅円管３５
の水Ｗの流入側端部に図示しない注射針のノズルから供
給されるようになっている。この注射針ノズルは円周方
向に８ケ所所定の間隔を置いて配置されている。この銅
円管３５の没水表面である内面は、電解分散メッキ法に
より表面が微細な凹凸を有し、かつ凸部が撥水性材料よ
り形成された膜体により被覆されている。
【００４２】このメッキ法による微細な凹凸表面を有す
る膜体の形成方法について説明すれば、図１５に示すよ
うにメッキ浴槽４５と銅円管３５とはポンプ４６、流量
調節弁４７及び流量計４８を有するラインＣとラインＤ
とにより連結され、銅円管３５内に配置された陽極とし
てのニッケル棒４９に直流電源５０が連結して構成して
いる。なお、５１はヒータ、５２は攪拌機である。
【００４３】そしてメッキ浴槽４５内の分散液Ｌの組成
を次の通りとした。 スルファミン酸ニッケル ３５０ｇ／リットル 塩化ニッケル ４５ｇ／リットル ほう酸 ４０ｇ／リットル ポリテトラフルオロエチレン粒子 ２００ｇ／リットル そして次の条件で電解分散メッキをした。
【００４４】分散液温度： ４５℃ 電流密度 ： 4.５Ａ／dm2 通電時間 ： ３０分 分散液の管内平均流速：４５〜５０m/s そして銅円管３５の内面のメッキ層 (膜体) の凹凸形状
をレーザー顕微鏡を用いて確認したところ、図１６に示
すように銅円管３５上に形成されたニッケル層３５ａの
表面にポリテトラフルオロエチレン粒子３５ｂが突出し
ており、この各粒子３５ｂ間の間隔ｓは 0.3〜３０μｍ
の範囲内であり、かつその高さｈと間隔ｓとの比ｈ／ｓ
は0.３〜３の範囲内であった。
【００４５】このように内面に、表面に微細な凹凸を有
し、かつ凸部が撥水性材料であるポリテトラフルオロエ
チレン粒子３５ｂにより形成されたメッキ層 (膜体) で
被覆された銅円管３５を図１４のように配置して圧力損
失測定試験を行なった。即ち、ミニコンプレッサ４０及
びポンプ３７を作動させて銅円管３５内に空気と水とを
供給し、そのときのテストセクション間の差圧を差圧計
５３で計測し、ローパスフィルタ５４を介してペンレコ
ーダ５５で連続的に記録した。
【００４６】試験範囲は管内平均流速Ｖが0.５〜３ｍ／
ｓ, 導入空気／水流量比ＲQ が0.５〜３Vol％とした。
このような圧力損失測定試験の結果の一例としてＶ＝1.
6 ｍ／ｓの場合を示せば図１７の通りであり、空気の導
入により圧力損失が降下したことを示している。しかも
導入空気量が少ないほど圧力損失の低下が大きいことが
分かる。
【００４７】また、図１８は圧力損失測定試験結果から
管摩擦係数を計算し、管内平均流速Ｖと管摩擦抵抗低減
量 (ＤＲ量) との関係を示したものである。この試験で
はＶが1.６m/s で空気／水流量比ＲQ がわずか0.５Vol
％（図中黒丸）のとき２３％程度の抵抗低減が得られて
いることが分かる。このようなことから水との接触角が
９０°以上の撥水性材料である内面が平滑なポリテトラ
フルオロエチレン円管と、接触角が９０°未満の親水性
材料で内面に微細な凹凸を付与した銅円管をそれぞれ製
作し、前記と同様の試験を行なったが、何れも圧力損失
はむしろ増加し、その傾向は空気量が増加するほど顕著
になることが確認された。
【００４８】ところで、この凸部間隔ｓが空気膜耐久時
間に及ぼす影響について調べたところ図１９に示す通り
であった。この試験にはポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリテトラフルオロエチレンの３種類の樹脂板の表
面に転写方式によって微細な凹凸加工した試験片（２×
５ｃｍ）を準備し、これを水深10ｃｍに浸漬して全試験
片の表面に空気膜が付着していることを確認した。そし
てこの試験片の全面積の10％の部分の空気膜が消失した
時間を耐久時間としてこれを比較した。
【００４９】図１９において曲線ａはポリプロピレン、
曲線ｂはポリテトラフルオロエチレン、曲線ｃはポリ塩
化ビニルのデータをそれぞれ示すものである。この図か
らポリプロピレンとポリテトラフルオロエチレンの２つ
の樹脂は本発明に利用できるが、ポリ塩化ビニルは適さ
ないことが分かる。この耐久時間の実験の結果、凸部間
隔を小さくすると耐久時間が急速に向上しており、特に
撥水性の高いポリテトラフルオロエチレンの場合は凸部
の間隔が３０μｍ以下では３００日以上の長い耐久時間
が得られている。
【００５０】更に凸部の高さｈと間隔ｓとの比ｈ／ｓか
ら空気膜保持耐久性に及ぼす影響について調べたとこ
ろ、図２０に示す通りであった。この図から明らかなよ
うに凸部の高さｈと間隔ｓとの比ｈ／ｓが 0.3以上であ
れば長期にわたって空気膜を保持する耐久性があること
が分かった。別の試験結果によれば、凸部の高さｈが大
きくなり、間隔ｓが小さくなりすぎると流体摩擦抵抗が
増加することが判明しており、実用上のｈ／ｓは 0.3〜
３の範囲内で選定するのが良い。
【００５１】
【試験例３】本発明者等は、この膜体表面上に形成され
る空気膜の保持状態の確認と凹凸を有する没水表面の形
成方法について更に実験を進めた。即ち、図２１に示す
ように基板であるアルミニウム板５６の表面に図８に示
した本発明の多層構造の複合凹凸表面を有する膜体５７
（比較的大きな粒径のガラスビーズを含有するプライマ
ーを塗布して第１の膜体を形成し、この第１の膜体上に
平均粒径１２μｍの撥水性シリカを含有する樹脂を塗布
して中間膜体を形成し、更にこれの上に平均粒径1.４μ
ｍの撥水性シリカ２２を含有する樹脂を塗布して上層膜
形成した。その表面には比較的大きな凹凸２３ａとこの
凹凸２３ａをベースとする微細な凹凸２３ｂを有する複
合凹凸表面を有している）を形成した試験片ＴＰを製作
した。
【００５２】そしてこの試験片ＴＰを膜体５７面が上に
位置するように水中に浸漬し、スポイド５８を膜体５７
面に接近して空気ａを供給すると、その空気ａは浮上す
ることなく一挙に膜体５７の表面に全面的に広がって空
気膜Ｆを形成して保持される様子が観察できた。そして
この空気が試験片ＴＰの表面に保持できる量以上に供給
されると、その一部が気泡となって膜体５７の表面から
剥離して浮上することが観察できた。
【００５３】また一方、これらの試験片ＴＰを図２２に
示すように水を入れた水槽６０中に傾斜させて没水さ
せ、試験片ＴＰの下端部から細いチューブ６１を用いて
その表面に空気ａを供給すると、この空気ａは試験片Ｔ
Ｐの表面から離れて垂直方向に浮上することなく表面に
沿って上方へ三角形に広がった空気膜Ｆが形成された。
更に空気ａを供給するとこの空気膜Ｆは試験片ＴＰの表
面に保持される量以上となり、この試験片ＴＰの上端部
に空気溜りｆが形成され、この空気溜りｆが局部的に膨
張して気泡ｖが分離して浮上することが確認された。
【００５４】
【実施例２】実施例１で説明したように本発明によって
処理された膜体表面に空気を供給することによってその
表面に空気膜がかなり強固に形成されることが明らかで
あるから、この現象を利用することによって優れた防
汚，防食効果を発揮させることが可能である。
【００５５】この防汚，防食作用は船舶の停船状態にな
るとき、あるいは水中に定置されて設置される浮消波堤
やバージ、堤防、水中打設杭等にも適用して有効な効果
が期待できるものである。図２３は桟橋に本発明の膜体
表面を形成してこの膜体表面に水中生物が付着するのを
防止するようにした例である。
【００５６】桟橋 (水中構造物) ８０の海底８１に植立
された脚部８２の下部にリング状に空気噴出装置８３を
設け、この空気噴出装置８３から空気Ｇを多数の小孔か
ら噴出するように構成した。脚部８２の少なくとも膜体
表面には表面に凹凸を持ち、かつ少なくともその凸部の
頂部は撥水性材料で形成された実施例１と同様な膜体を
被覆した膜体表面が形成されている。
【００５７】前記のように構成された桟橋８０におい
て、コンプレッサ８４、制御バルブ８５、流量計８６と
パイプ８７を経由して前記空気噴出装置８３と接続し、
制御装置８８で制御しながら圧力空気を空気噴出装置８
３のノズルから脚部８２の周囲に噴出してその表面に薄
い空気膜を形成した。この空気膜によって海中生物や海
草が脚部８２の表面に接触することができず、長期にわ
たって防汚効果を奏することができた。
【００５８】
【実施例３】図２４は発電プラントの取水管に本発明を
適用した例を示すものであって、取水管９０の内面に本
発明の膜体表面を形成し、その底面にノズル９１を設
け、このノズル９１より二次空気Ｇを取水管９０の内面
に噴射して空気膜を形成する状態を示している。
【００５９】このノズル９１はなるべく取水管９０の全
長に設けておくのが好ましく、底部に１ケ所でなく、中
間部にも設けてなるべく管の内面に全体的に空気が噴射
される構造を採用するのが良い。勿論本発明は前記実施
例に限定されるものではなく、種々の変更又は追加する
ことができることは明らかである。本発明の特徴を列記
すると次の通りである。
【００６０】１) 本発明は没水部分を有する構造物の没
水部分に薄い空気膜を形成するものである。そのために
没水部分を有する構造物の没水部分に膜体表面を形成
し、この膜体表面は微細な凹凸を有し、この凹凸の少な
くとも凸部の頂部を撥水性材料で形成するとともに、こ
の膜体表面に空気を供給して膜体表面と水との間に薄い
空気膜を形成する点に特徴がある。
【００６１】即ち、没水表面に形成した膜体表面に空気
を供給することによって、この膜体表面側に空気が張り
付くように付着して薄い空気膜が形成されるのである。 ２) 本発明の構成要素の第１は没水表面に形成される膜
体表面の状態である。この膜体表面は本質的には撥水性
材料で形成され、最終的に加工された表面における水と
の接触角が９０°以上、好ましくは１１０°以上である
ことが必要である。
【００６２】この膜体表面は全面的に所定の接触角を持
つ撥水性材料で構成されている場合もあるが、その表面
に接触しようとする水を排除する部分、少なくとも凹凸
の凸部の頂部が撥水性材料で構成されていても充分な効
果を発揮することが可能である。撥水性材料は明細書中
に記載したものを選択的に使用するが、この撥水性材料
に更にメッキ法 (電解分散メッキ法、無電解分散メッキ
法) 、機械加工法 (型押法、射出成形法、微細な凹凸を
持つロールによる転写法、プレス法、スクリーンメッシ
ュ法) 、塗装法 (粉体を混合した樹脂を塗布する方法、
表面に粉体を噴射ないしは投射する法、静電塗装法) 、
高密度エネルギー法 (レーザやプラズマを使用して表面
を荒らす方法) 、張り付け法 (撥水性フィルムやシート
を局部的あるいは全面的に貼り付ける方法) 等の各種の
方法により微細な凹凸を形成することが重要である。
【００６３】また、親水性材料であっても表面処理によ
り前記の特性を持つように撥水性を付与させることによ
って有効に利用することができる。 ３) 本発明の構成要素の第２は凹凸の大きさである。膜
体表面は微細な凹凸が形成されることが必須であるが、
この凹凸の大きさは凸部の間隔ｓが0.3 〜３０μｍであ
って、凸部の高さｈとの比ｈ／ｓが0.３〜３の範囲であ
る。
【００６４】凸部の間隔ｓが３０μｍより大きい場合に
は、その表面に長期にわたって空気を安定保持すること
が困難である。また、0.3 μｍより小さい場合には凹部
内に保持する空気量が少なく、比較的剥離しやすい傾向
がある。凸部の高さｈは間隔ｓとの関係があり、一義的
に決定することができない。そこで両者の比ｈ／ｓから
その高さｈの範囲を限定している。
【００６５】この微細な凹凸の状態は基板の片面に形成
されている場合は小規模な没水表面に形成する膜体表面
に適しているが、船舶や浮消波堤や水中杭やケーソンの
ような大型の装置に適用する場合は比較的大きな凹凸
と、更にこれの上に形成された微細な凹凸とが混合して
形成されている複合凹凸表面を有するものを採用するの
が好ましい。
【００６６】特に微細な凹凸の場合には空気膜を保持す
る能力は充分にあるものの、供給される空気を膜体表面
にまんべんなく配分する機能に欠けている。そこで基板
表面に対して先ず比較的大きな凹凸を形成し、この大き
な凹凸をベースとしてその上に微細な凹凸を形成する手
法によって複合凹凸表面を形成しても良い。比較的大き
な凹凸は膜体表面に対して空気を分散させる通路の役目
をするものであり、更にこの比較的大きな凹凸を網目状
に形成することによって空気を均一に分散させる効果が
ある。
【００６７】４) 本発明の構成要素の第３は、前記のよ
うに加工された没水表面に形成された膜体表面に対して
空気を外部から供給することである。供給される空気の
量はなるべく少なくなるような構造のノズルを使用する
ことが必要である。明細書中に記載したように、本発明
は大量の空気を供給して水の密度を変化させて流体摩擦
抵抗を低減する従来の技術とは異なり、膜体表面に限定
して薄い空気膜を形成することに意義があるものであ
り、そのためにはこの膜体表面に捕捉され易い状態に空
気を薄く供給する手段を採用するのが良い。
【００６８】空気を噴出するノズルは小径のものを多数
配列したもの、スリット状のもの等がある。特に船舶の
ように水との間に相対的に大きな速度差がある場合には
膜体表面に均一に空気を供給することに困難を伴う場合
があるので、このノズルは船体形状と船速等の条件を考
慮して個々に設計する必要がある。また、船舶の場合に
は水流や渦流等の条件からノズルから噴出した空気が船
側より離反する傾向にあるので、なるべく膜体表面に接
近して空気を噴出するように多孔質体からなるノズル
や、水圧によって船体表面に押圧されるシート状物を船
体表面に設け、このシートの背面から空気を噴出する装
置を採用すると良好な空気膜を形成することができる。
【００６９】船体のように長い膜体表面を持つ没水体に
おいては、船体の長さ方向で船体を横断するようにノズ
ルを配置したり、船側に発生する渦流の圧力変化に応じ
てノズルの形状や大きさや配置場所等の諸条件を考慮し
てノズルを設計し、配置するのが良い。 ５) 本発明を効果的に利用できる最も有効な用途は、船
舶の流体摩擦抵抗を低減させてその船舶の推進に要する
動力を節減することにある。そのために船体の表面に膜
体表面を形成し、これに空気を供給して水がなるべく接
触しないように薄い空気膜を形成しているが、この空気
膜は停船中に水中生物が付着するのを防止する効果があ
る。また、桟橋やケーソンのように定置される構造物の
表面に水中生物の付着や汚れの付着を防止することがで
きる。
【００７０】別の用途は液体の輸送管やトイの如き液体
輸送路への適用である。液体の輸送管には流体摩擦抵抗
があり、そのために液体の輸送に大きな動力を必要とし
ているが、発電設備の取水管等に本発明を適用すること
によって、その流体摩擦抵抗を大幅に低減することが可
能である。この効果によって配管の径を縮小することが
できるとともに、ポンプの動力を低減することも可能で
ある。また、トイの場合も同様にその断面積を小さくす
ることができる。そして前記のように防汚効果も有して
いることから、配管等の液体輸送路の寿命を延長するこ
とができる。
【００７１】６）本発明を船舶の底部に有効に適用する
ことが可能であるが、船側部のような傾斜面や船底であ
っても大きく傾斜する場合には空気が逃げ易い傾向にあ
るので、この空気の逃げを防止する形状、例えば遮蔽板
や遮蔽用段部を形成して空気の通路を形成したり、空気
の逃げを考慮してノズルを多段に配置する等の配慮をす
るのが良い。
【００７２】本発明は小量の空気によって流体摩擦の低
減等の効果を発揮させるものであるが、そのために必要
最小量の空気をノズルに供給するように各所にセンサー
を設けて空気膜の状態を測定して最適量の空気を供給す
るようにする。
【００７３】
【発明の効果】本発明は、没水部分を有する構造物の没
水表面を、表面に微細な凹凸を有し、かつ少なくとも前
記凹凸の凸部の頂部を撥水性材料で形成した膜体で被覆
し、前記膜体表面に空気を供給してこの膜体表面と水と
の間に薄い空気膜を形成するように構成している。
【００７４】従って、膜体表面に形成された薄い空気膜
は膜体表面から容易に剥離することなく、したがって極
めて少ない動力により少量の空気を供給するのみでその
空気膜を保持することができ、この空気膜の作用により
流体摩擦抵抗の低減や防汚、防食を図ることができる。
具体的には、本発明による膜体表面は微細な凹凸が形成
されるとともに少なくともその凸部の頂部は撥水性材料
で形成された膜体で被覆されている。したがって膜体表
面には撥水作用があり、そのためその表面に沿って空気
を供給するとその空気は容易に凹部内に流入し、この空
気は水圧と水の表面張力とによってこの凹部内に保持さ
れる。
【００７５】このように微細な凹凸の凹部内に僅かな空
気が存在すると、更に別の空気が供給された場合、水と
空気の表面エネルギーを減少させより安定な状態になろ
うとするため、供給された別の空気は凹部内の空気に引
き寄せられ、両者は容易に合体して没水表面に薄い空気
膜を効果的に形成することができ、この空気膜によって
流体摩擦抵抗を低減されることができる。更に、所定の
位置におかれる構造物の没水部分の表面に水中生物や汚
れが付着することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例を示す船舶の一部切開し
て示す側面図である。
【図２】膜体の説明用断面図である。
【図３】膜体表面が空気を保持している状態の説明用断
面図である。
【図４】膜体表面に形成される空気層を示す断面図であ
る。
【図５】膜体の断面図である。
【図６】膜体の断面図である。
【図７】膜体の断面図である。
【図８】多層構造の膜体の断面図である。
【図９】本発明の試験に使用した模型船の説明図であ
る。
【図１０】図９のＹ部の拡大断面図である。
【図１１】図９のＢ矢視拡大底面図である。
【図１２】空気量レベルとＤＲ量との関係を示すグラフ
である。
【図１３】船速と所要動力との関係を示すグラフであ
る。
【図１４】管内流体摩擦抵抗試験装置の説明図である。
【図１５】管内にメッキをする装置の説明図である。
【図１６】図１５のメッキ装置で得られた膜体の断面図
である。
【図１７】管内の試験区間差圧測定結果である。
【図１８】管内平均流速とＤＲ量との関係を示す図であ
る。
【図１９】凸部間隔と空気層の耐久時間との関係を示す
グラフである。
【図２０】寸法比ｈ／ｓと空気層の耐久時間との関係を
示すグラフである。
【図２１】膜体表面に形成された空気膜の確認実験の説
明図である。
【図２２】膜体表面に形成された空気膜の確認実験の説
明図である。
【図２３】本発明を桟橋の防汚・防食方法として適用し
た場合の説明図である。
【図２４】本発明を取水管の防汚・防食方法として適用
した場合の説明図である。
【符号の説明】
１ 船体 ２ 底部 ２ａ 船側部 ３，３ａ
膜体 ４ ノズル ６ 凹部 ７ 凸部 ７’ 頂部 ８ 撥水性
材料 １０ 膜体表面 １２ 空気膜 １３ 水 １５
シート １６ 構造物 １７ 塗料 １８ 微細粒子 ２
０ 被膜 ２１ 粒子 ２１ａ 膜体 ２２ 微細粒子 ２
３ａ 大きな凹凸 ２３ｂ 微細な凹凸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 信淳 京都市左京区田中大堰町49 財団法人応用 科学研究所内 (72)発明者 鄭 容宝 京都市左京区田中大堰町49 財団法人応用 科学研究所内 (72)発明者 松原 直樹 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業場内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 没水部分を有する構造物の没水表面を、
    表面に微細な凹凸を有し、かつ少なくとも前記凹凸の凸
    部の頂部を撥水性材料で形成した膜体で被覆し、前記膜
    体表面に空気を供給してこの膜体表面と水との間に空気
    膜を形成するようにした没水部分を有する構造物の没水
    表面に空気膜を形成する方法。
  2. 【請求項２】 没水部分を有する構造物が船舶である請
    求項１記載の没水表面に空気膜を形成する方法。
  3. 【請求項３】 没水部分を有する構造物が液体輸送路で
    あって、その没水表面がこの液体輸送路の内面である請
    求項１記載の没水表面に空気膜を形成する方法。
  4. 【請求項４】 没水部分を有する構造物が浮体である
    か、又は水底に打設され、定置された構造物である請求
    項１記載の没水表面に空気膜を形成する方法。
  5. 【請求項５】 撥水性材料がポリテトラフルオロエチレ
    ン、疎水性シリカの粉末、ポリエチレン、ポリプロピレ
    ン、又は親水性樹脂の表面処理により撥水性を付与した
    材料の一種又は二種以上よりなる請求項１記載の没水表
    面に空気膜を形成する方法。
  6. 【請求項６】 没水表面に形成した微細な凹凸の凹部内
    に水圧によって膨出する水の表面張力とにより空気を保
    持するように形成した請求項１記載の膜体の凹凸表面。
  7. 【請求項７】 凸部の間隔ｓが 0.3〜３０μｍで、かつ
    高さｈと間隔ｓとの比ｈ／ｓが0.３〜３となるように形
    成された請求項１記載の膜体の凹凸表面。
  8. 【請求項８】 比較的大なる凹凸表面に、この凹凸表面
    より微細な凹凸が形成された二重凹凸構造を有する請求
    項１記載の膜体表面。
  9. 【請求項９】 没水部分を有する構造物の没水表面に複
    数のノズルを所定の間隔に配置し、このノズルから微細
    な凹凸を有する膜体表面に沿わせて空気を供給するよう
    にした請求項１記載の没水表面に空気膜を形成する方
    法。
  10. 【請求項１０】 微細な凹凸を有する膜体表面の凹部に
    一次空気を保持させ、更にこの膜体表面に外部から二次
    空気を供給するようにした請求項１記載の没水表面に空
    気膜を形成する方法。
  11. 【請求項１１】 撥水性合成樹脂シートの表面を転写に
    より微細な凹凸加工して製作した請求項１記載の膜体。
  12. 【請求項１２】 構造物表面に塗料層を形成し、この塗
    料層の表面に微粒子を突出するように固定し、少なくと
    も前記塗料層より突出している微粒子の頂部が撥水性を
    有している請求項１記載の膜体。
  13. 【請求項１３】 構造物表面に塗料層を形成し、この塗
    料層の表面に微細粒子による凹凸を形成し、この微細粒
    子を撥水性を有する材料で被覆してなる請求項１記載の
    膜体。
  14. 【請求項１４】 構造物表面に形成した下地層に比較的
    大きな粒径の粒子を含み、この下地層の上に前記粒子よ
    り小径の微粒子を含む上塗り層を形成して表面に大なる
    凹凸に小なる凹凸を形成した二重構造の微細な凹凸を形
    成した請求項１記載の膜体。
JP24179293A 1992-09-29 1993-09-28 没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造 Expired - Fee Related JP2890340B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24179293A JP2890340B2 (ja) 1992-09-29 1993-09-28 没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-259896 1992-09-29
JP25989692 1992-09-29
JP10695393 1993-05-07
JP5-106953 1993-05-07
JP24179293A JP2890340B2 (ja) 1992-09-29 1993-09-28 没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0717476A true JPH0717476A (ja) 1995-01-20
JP2890340B2 JP2890340B2 (ja) 1999-05-10

Family

ID=26447047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24179293A Expired - Fee Related JP2890340B2 (ja) 1992-09-29 1993-09-28 没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造

Country Status (14)

Country Link
US (1) US5476056A (ja)
EP (1) EP0616940B1 (ja)
JP (1) JP2890340B2 (ja)
KR (1) KR100188358B1 (ja)
AU (1) AU4834393A (ja)
BR (1) BR9305682A (ja)
DE (1) DE69309655T2 (ja)
DK (1) DK0616940T3 (ja)
GR (1) GR3023606T3 (ja)
HK (1) HK1000349A1 (ja)
NO (1) NO308456B1 (ja)
SG (1) SG78259A1 (ja)
TW (1) TW261592B (ja)
WO (1) WO1994007740A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6237522B1 (en) 1999-03-23 2001-05-29 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Bottom structure of personal watercraft
WO2005116155A1 (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Nippon Paint Co., Ltd. 塗料組成物、塗膜及び水中摩擦低減方法
JP2010155604A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Pusan National Univ Industry-Univ Corp Foundation 固体表面にマイクロ気泡を発生させる方法
JP2010167929A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Toyota Central R&D Labs Inc 流動抵抗低減構造及び流動抵抗低減方法
WO2013172794A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Agency For Science, Technology And Research A polymeric film surface
JP2015516310A (ja) * 2012-03-03 2015-06-11 バーデン−ビュルッテンベルク シュティフトゥング ゲーゲーエムベーハー 気体含有表面被覆、配置、使用
CN105206143A (zh) * 2015-09-11 2015-12-30 西北工业大学 基于润湿性调控的气膜减阻模型及其制作方法
WO2016163701A1 (ko) * 2015-04-08 2016-10-13 부산대학교 산학협력단 유동 저항 감소를 위한 적층체 및 이의 제조 방법
JP2018054033A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 富士フイルム株式会社 チューブ

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE185581T1 (de) * 1996-02-07 1999-10-15 Protective Research Ind Limite Beschichtungszusammensetzung
GB9622448D0 (en) * 1996-10-29 1997-01-08 Nicc Ltd Improvements relating to pile wrappers
US5967071A (en) 1997-12-02 1999-10-19 Wipper; Daniel J. Energy efficient system and method for reducing water friction on the hull of a marine vessel
US5989082A (en) * 1998-01-20 1999-11-23 Corliss; Joseph J. Propulsion system for large ships
JP2000314015A (ja) * 1999-04-27 2000-11-14 Mizuno Corp 競泳水着
NO313544B1 (no) * 2001-02-02 2002-10-21 Fred Olsen Utforminger på overflaten av et legeme
PL204021B1 (pl) 2001-11-02 2009-12-31 Cnt Spo & Lstrok Ka Z Ogranicz Powłoka superhydrofobowa
KR100790384B1 (ko) * 2002-11-26 2008-01-02 학교법인 포항공과대학교 유체 속에서 운동하는 물체의 표면 마찰저항 감소방법
KR100539664B1 (ko) * 2003-04-14 2006-01-11 재단법인서울대학교산학협력재단 유체 마찰력 감소장치 및 방법
US7156032B2 (en) * 2003-08-22 2007-01-02 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for controlling friction between a fluid and a body
US7000554B2 (en) 2004-02-02 2006-02-21 Phipps Gary G B Frictionally reduced hull
US20060251859A1 (en) * 2005-05-05 2006-11-09 D Urso Brian R Friction drag-reducing surface
US20070141306A1 (en) * 2005-12-21 2007-06-21 Toshihiro Kasai Process for preparing a superhydrophobic coating
US7455021B2 (en) * 2006-09-11 2008-11-25 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for controlling friction between a fluid and a body
SE0602536L (sv) * 2006-11-29 2007-09-04 Ragnar Winberg Förfarande för att minska friktionen mellan ett fartygsskrov och dess omgivande vatten
US8327784B2 (en) 2009-03-23 2012-12-11 Dan Nicolaus Costas Apparatus for generating and distributing compressed air for reducing drag
US7997221B2 (en) * 2009-03-23 2011-08-16 Dan Nicolaus Costas Apparatus for reducing drag on a nautical vessel
ITRM20090199A1 (it) * 2009-04-27 2010-10-28 C G S R L Apparato per la riduzione degli attriti viscosi di uno scafo in movimento.
DE102010044866A1 (de) 2010-07-21 2012-02-02 Klaus Lindemann Verfahren und Anordnung zur Minderung der Wasserreibung an Wasserfahrzeugen
US8800155B2 (en) 2011-04-22 2014-08-12 Jack A. Ekchian Displacement sensor with reduced hysteresis
DE102012001230A1 (de) 2012-01-18 2013-07-18 Klaus Lindemann Verfahren und Anordnung zur Minderung der Wasserreibung an Wasserfahrzeugen
US8763547B2 (en) 2012-07-25 2014-07-01 Dan Nicolaus Costas Apparatus for lowering drag on a moving nautical vessel
JP6041897B2 (ja) * 2012-11-30 2016-12-14 中国塗料株式会社 水中での気体潤滑機能を利用する摩擦抵抗低減船舶に用いられる塗料組成物、該組成物から形成される塗膜、該塗膜で被覆された船舶、該船舶の製造方法、前記摩擦抵抗低減の効果を予測する方法、前記摩擦抵抗低減効果の予測に用いられる装置および前記摩擦抵抗低減船舶に用いられる摩擦抵抗低減システム
US10837443B2 (en) * 2014-12-12 2020-11-17 Nuovo Pignone Tecnologic - SRL Liquid ring fluid flow machine
WO2016187263A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 Massachusetts Institute Of Technology Maintenance of gas layers for fouling prevention on submerged surfaces
CN108394512A (zh) * 2017-02-06 2018-08-14 郭志诚 介质膜随动技术
FR3070277B1 (fr) * 2017-08-23 2019-09-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Element structure revetu de maniere differenciee et servant de support a l'ecoulement de plusieurs fluides
US11845678B2 (en) 2018-05-11 2023-12-19 Innovatory Energy LLC Brine power
BR112020022935A2 (pt) * 2018-05-11 2021-02-02 Innovator Energy, LLC sistema para reduzir incrustações em uma estrutura aquática, processo para armazenar energia e processo para gerar eletricidade a partir das marés
EP3833878A4 (en) 2018-08-07 2022-05-04 The Regents of The University of California AIR LAYER AND HYDROPHOBIC DRAG REDUCTION AND PREFERENTIAL GUIDANCE AND GAS RECOVERY WITH TECHNICAL SURFACES
KR102186049B1 (ko) * 2019-01-15 2020-12-03 포항공과대학교 산학협력단 수중 생명체의 점액 분비 구조를 자연 모사한 항력 저감 및 방오 기술이 적용된 수중 구조물
US11614066B2 (en) 2019-05-11 2023-03-28 Innovator Energy, LLC Fluid displacement energy storage
US11655793B2 (en) 2020-07-17 2023-05-23 Innovator Energy, LLC Power generation using storage reservoirs at different elevations
CN115258033B (zh) * 2022-08-03 2023-09-15 青岛科技大学 一种微沟槽仿生减阻结构及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2764954A (en) * 1953-04-13 1956-10-02 Oeltgen Bernhard Propulsion apparatus for water vessels
CA858264A (en) * 1967-08-31 1970-12-15 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government Drag reducing means
GB1300132A (en) * 1970-03-02 1972-12-20 Nat Res Dev Improvements in and relating to water-borne vessels
US3892252A (en) * 1972-12-18 1975-07-01 Marathon Oil Co Micellar systems aid in pipelining viscous fluids
US3973510A (en) * 1974-09-09 1976-08-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Submersible object having drag reduction and method
JPS58139885A (ja) * 1982-02-12 1983-08-19 Noboru Tsukagoshi 船舶の推進抵抗軽減装置
JPS60112906A (ja) * 1983-11-24 1985-06-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水中構造物
JPS6181283A (ja) * 1984-09-27 1986-04-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 摩擦抵抗軽減型船舶
JPS61154927A (ja) * 1984-12-28 1986-07-14 Dainippon Toryo Co Ltd 立体模様塗膜の形成方法
US4986496A (en) * 1985-05-31 1991-01-22 Minnesota Mining And Manufacturing Drag reduction article
GB8612486D0 (en) * 1986-05-22 1986-09-17 Rolls Royce Plc Control of boundary layer flow
US5054412A (en) * 1989-10-31 1991-10-08 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hydrodynamic skin-friction reduction
US5031559A (en) * 1990-01-16 1991-07-16 Proprietary Technology, Inc. Means of providing an air layer between a liquid and solid surface to reduce drag forces

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6237522B1 (en) 1999-03-23 2001-05-29 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Bottom structure of personal watercraft
WO2005116155A1 (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Nippon Paint Co., Ltd. 塗料組成物、塗膜及び水中摩擦低減方法
US8263684B2 (en) 2004-05-26 2012-09-11 Nippon Paint Co., Ltd. Coating composition, coating film, and method of reducing underwater friction
JP2010155604A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Pusan National Univ Industry-Univ Corp Foundation 固体表面にマイクロ気泡を発生させる方法
JP2010167929A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Toyota Central R&D Labs Inc 流動抵抗低減構造及び流動抵抗低減方法
US11584490B2 (en) 2012-03-03 2023-02-21 Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh Gas-containing surface cover, arrangement, and use
JP2015516310A (ja) * 2012-03-03 2015-06-11 バーデン−ビュルッテンベルク シュティフトゥング ゲーゲーエムベーハー 気体含有表面被覆、配置、使用
US10625833B2 (en) 2012-03-03 2020-04-21 Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh Gas-containing surface cover, arrangement, and use
JP2018094925A (ja) * 2012-03-03 2018-06-21 バーデン−ビュルッテンベルク シュティフトゥング ゲーゲーエムベーハー 気体含有表面被覆、配置、使用
US9630373B2 (en) 2012-03-03 2017-04-25 Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh Gas-containing surface cover, arrangement, and use
US9955687B2 (en) 2012-05-18 2018-05-01 Agency For Science, Technology And Research Polymeric film surface
WO2013172794A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Agency For Science, Technology And Research A polymeric film surface
WO2016163701A1 (ko) * 2015-04-08 2016-10-13 부산대학교 산학협력단 유동 저항 감소를 위한 적층체 및 이의 제조 방법
US10745636B2 (en) 2015-04-08 2020-08-18 Pusan National University Industry University Cooperation Laminate for reducing flow resistance and manufacturing method therefor
CN105206143A (zh) * 2015-09-11 2015-12-30 西北工业大学 基于润湿性调控的气膜减阻模型及其制作方法
WO2018061273A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 富士フイルム株式会社 チューブ
JP2018054033A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 富士フイルム株式会社 チューブ
US11077605B2 (en) 2016-09-29 2021-08-03 Fujifilm Corporation Tube

Also Published As

Publication number Publication date
WO1994007740A1 (en) 1994-04-14
NO941964L (no) 1994-05-26
EP0616940A4 (en) 1995-02-08
NO308456B1 (no) 2000-09-18
NO941964D0 (no) 1994-05-26
DK0616940T3 (da) 1997-06-16
BR9305682A (pt) 1996-12-03
US5476056A (en) 1995-12-19
TW261592B (ja) 1995-11-01
SG78259A1 (en) 2001-02-20
AU4834393A (en) 1994-04-26
KR100188358B1 (ko) 1999-06-01
EP0616940A1 (en) 1994-09-28
HK1000349A1 (en) 1998-03-06
EP0616940B1 (en) 1997-04-09
JP2890340B2 (ja) 1999-05-10
DE69309655T2 (de) 1997-07-24
DE69309655D1 (de) 1997-05-15
GR3023606T3 (en) 1997-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0717476A (ja) 没水部分を有する構造物の没水表面に空気膜を形成する方法及び没水表面の膜体構造
US11584490B2 (en) Gas-containing surface cover, arrangement, and use
US6994045B2 (en) Superhydrophobic coating
US4521475A (en) Method and apparatus for applying metal cladding on surfaces and products formed thereby
JP7412774B2 (ja) 粘性抗力低減クラッド
CN1049396C (zh) 在有浸水部分结构物浸水表面上形成空气膜的方法及构造
JPH0953612A (ja) 気体保持能を有する没水体表面の形成方法
Kalumuck et al. Development of a DYNAJET cavitating water jet cleaning tool for underwater marine fouling removal
US20080254226A1 (en) Method to increase the efficiency of polymer drag reduction for marine and industrial applications
JPH0953611A (ja) 気体保持能を有する表面を形成する方法
KR102630623B1 (ko) 해양 물체 주변의 장기 흐름 제어를 위한 코팅
JPH09262563A (ja) 構造物の没水表面に形成した気体膜保持方法
JPH08268380A (ja) 固液界面の気体膜形成方法
KR101260713B1 (ko) 해양 및 산업용 어플리케이션을 위한 폴리머 드래그 감소의 효율을 증가시키는 방법
CN109747795A (zh) 一种基于水射流的防污装置及其防污方法
JPH0837997A (ja) 防汚性魚介類養殖用漁網および魚介類養殖用漁網の防汚方法
BE1016980A3 (nl) Werkwijze voor het voorkomen van aangroei op een scheepsromp.
Roy et al. Utilization of air lubrication technology in ship industry
JPH107069A (ja) 小型水上航走体
JPS5873497A (ja) 船体外板の防汚方法
JP2000054340A (ja) 取水路の生物付着防止装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990105

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090226

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100226

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100226

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110226

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110226

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120226

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees