JPH09226673A - 摩擦抵抗低減船 - Google Patents

摩擦抵抗低減船

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JPH09226673A
JPH09226673A JP8057015A JP5701596A JPH09226673A JP H09226673 A JPH09226673 A JP H09226673A JP 8057015 A JP8057015 A JP 8057015A JP 5701596 A JP5701596 A JP 5701596A JP H09226673 A JPH09226673 A JP H09226673A
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JP
Japan
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hull
air
tubular member
ship
frictional resistance
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Pending
Application number
JP8057015A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Takahashi
義明 高橋
Yuki Yoshida
有希 吉田
Tadashi Oi
忠司 大井
Akira Masuko
章 増子
Osamu Watanabe
修 渡辺
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな吹き出し圧力で微小気泡を発生させて
浸水部表面を微小気泡で覆う。 【解決手段】 船体1の船首部2における浸水部にて船
底3から船尾に至る各方向へ流線4が向かうようになっ
ている領域で且つ静圧の小さい位置に、多数の空気吹き
出し口5を穿設して両端を閉塞した筒型部材6を取り付
ける。筒型部材6を、空気送給管11aを介してブロワ
9に接続する。空気吹き出し口5から加圧空気13を吹
き出させ、発生させた微小気泡14を流線4に乗せて各
方向へ送り、ボイド率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は航行時に船体表面に
作用する摩擦抵抗を低減できるようにした摩擦抵抗低減
船に関するものである。
【0002】
【従来の技術】船舶の航行時には、流体としての海水の
粘性のために船体の周りに海水による境界層が形成され
るが、この境界層の中では、海水の流速は船体表面が零
で船体表面から離れるに従い急激に大きく変化する傾向
にあり、船体の表面に海水の摩擦抵抗が作用し船体抵抗
の大きな要素の一つとなっている。
【0003】そのため、近年、上記船体の表面に作用す
る摩擦抵抗を減少させて推進性能を向上させるための研
究が進められており、その対策の一つとして、船体表面
から微小気泡(マイクロバブル)を噴出させ、船体の浸
水部(没水部)表面の境界層内に微小気泡を吹き込んで
船体の浸水部表面を微小気泡で覆うことにより船体表面
に作用する摩擦抵抗を低減することを狙ったマイクロバ
ブル推進法の研究が進められている。
【0004】マイクロバブル推進法を具現化するための
一つの方法として、空気ポンプ等の空気供給装置で発生
させた加圧空気を船底から水中へ吹き出させて、船底に
微小気泡による所要のボイドを形成させるようにするこ
とが考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、加圧空気を
船底から水中に吹き出させて微小気泡を発生させる技術
では、船底部の静圧が大きいことから、加圧空気吹き出
し時のエネルギー消費が大きく、摩擦抵抗低減によるエ
ネルギー節約よりも、微小気泡発生のためのエネルギー
消費の方が大きくなってしまうので、実用化を図る上で
難点がある。
【0006】そこで、本発明は、小さな吹き出し圧力で
微小気泡を発生させて浸水部表面に所要のボイド率を生
じさせるようにすることにより船体摩擦抵抗を低減させ
ることができるような船体摩擦抵抗低減船を提供しよう
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、船首部における船体表面の浸水部にて船
底から船尾に至る各方向へ流線が向かう領域で且つ静圧
の小さい位置に、壁部に多数の空気吹き出し口を穿設し
て両端を閉塞した筒型部材を船首尾方向に向くように取
り付けて、該筒型部材内を空気分散室とし、且つ上記筒
型部材を、加圧空気供給装置に空気送給管を介して連通
接続した構成とする。
【0008】空気吹き出し口の部分で発生した微小気泡
が流線に乗って船底から船尾に至る各方向へ送られるこ
とから、船体の浸水部表面を微小気泡で覆うことができ
て浸水部のボイド率を向上させることができ、船体に作
用する摩擦抵抗を低減できるようになる。
【0009】又、空気送給管及び筒型部材を船体表面に
沿う扁平形状とすることにより、これらの部材に対する
流体抵抗を極めて小さなものとすることができる。
【0010】一方、両端を閉塞した筒型部材に代えて浅
い溝型部材を用いるようにすると、部材重量が軽減され
ることから更に有利となる。
【0011】更に、溝型部材を、側壁形成材と平板とか
らなる構成とすると、船体への取り付け時に、取り扱う
単位構成部材の重量が軽くなるので、取り付け作業が容
易となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0013】図1(イ)(ロ)(ハ)は本発明の実施の
一形態を示すもので、船体1の船首部2における浸水部
にて船底3から船尾に至る各方向へ流線4が向かうよう
になっている領域で且つ静圧の小さい位置(吃水線D.
Lよりもやや下側位置)に、壁部に多数の空気吹き出し
口(細孔)5を所要の配列ピッチで穿設した両端を閉塞
した細長い筒型部材6を、船首尾方向へ向く配置として
溶接により取り付けて、該筒型部材6内を空気分散室7
とする。一方、船体1の船首部2上に、電動機8によっ
て駆動されるブロワ9を加圧空気供給装置として設置
し、該ブロワ9に一端を接続した流量調整弁10付きの
空気送給管11の他端側をヘッダー12を介し複数(図
では5本)に分岐させ、該各分岐させた空気送給管11
aを、船体表面に沿わせて取り付けて、その各先端を上
記筒型部材6の長手方向所要間隔位置に連通接続し、ブ
ロワ9にて発生させた加圧空気13を空気送給管11、
ヘッダー12、空気送給管11aを通し空気分散室7に
導入して空気吹き出し口5より吹き出させることにより
微小気泡14を発生させるようにし、発生した所要径の
微小気泡14を、上記各方向へ向かう流線4に乗せて流
せるようにする。
【0014】上記空気分散室7を形成する筒型部材6
は、図1(ロ)(ハ)に拡大して示す如く、円形を押し
潰した長円形の如き扁平断面形状とし、且つ船体1の航
行方向の先後端部を、船体1の表面に対し滑かに連続す
るよう加工して閉塞するようにしてあり、又、ヘッダー
12にて分岐させた各空気送給管11aも、筒型部材6
と同様な扁平断面形状としてある。
【0015】本発明者等は、船体形状が与えられると、
船体周りにおいて流線に沿って流れる微小気泡の乱流拡
散を考慮した運動と任意位置でのボイド率分布を求める
計算式を確立した。乱流拡散の影響は、等方性乱流の仮
定の基で乱数を用いて、X軸、Y軸、Z軸(上向き)方
向の流速を変動させ、微小気泡の軌跡に乱れを与えるこ
とにより考慮した。すなわち、微小気泡のランダムな運
動をモンテカルロ法により直接的にシミュレートした。
微小気泡の運動が計算されると、ボイド率は、ある時刻
における検査領域内(セル内)に存在する微小気泡の体
積で除することにより求めることができる。
【0016】したがって、このようにして求めたボイド
率の分布を基に、摩擦抵抗低減に効果のある高いボイド
率が生じるような船首部2での流線4の軌跡を求めて、
上記の筒型部材6の取り付け位置を決定した。
【0017】巡航速度での航行時に、ブロワ9を電動機
8で駆動して、加圧空気13を空気送給管11、ヘッダ
ー12、空気送給管11aを通し空気分散室7内に導
き、空気吹き出し口5を通して水中へ吹き出させるよう
にすると、発生した微小気泡14が流線4に乗って流れ
ることになるため、前端側から発生させられる微小気泡
14は船底に入るような流線に沿って流れ、後端側に近
いほど微小気泡14は船側に沿って流れるようになり、
船尾側では船体表面側を微小気泡14で覆うことができ
て船体1の浸水部表面に微小気泡14によるボイドが形
成されることになり、このボイドの存在により船体1の
摩擦抵抗を低減することができる。
【0018】上記において、微小気泡14は、加圧空気
13が筒型部材6に穿設された空気吹き出し口5を通過
する際のオリフィス作用によって発生するもので、空気
吹き出し口5と該空気吹き出し口5に接する水との相対
移動により容易且つ確実に気泡化される。しかも、空気
吹き出し口5は静圧の最も小さい位置に設定してあるこ
とから、微小気泡14を発生させる際の動力は小さくて
済む利点がある。又、上記筒型部材6及び該筒型部材6
と連通する空気送給管11aはいずれも船体1の表面か
ら大きく出っ張らないように扁平形状としてあるため、
航行時に大きな船体抵抗が作用するようなことはない。
更に、上記筒型部材6は、船体1の強度部材でないこと
から腐食の生じにくい材質を任意に選定することがで
き、且つ船体1に孔をあける必要がないことから船体1
の構造強度に影響を与えない点でも有利である。なお、
上記空気吹き出し口5の直径は、船体1の設計時におい
て、巡航速度での航行時に最適直径の微小気泡14が発
生させられるように選定するものであるが、船体1の航
行速度の変更に伴って微小気泡14の直径を変える必要
が生じた際には、流量調整弁10の開度調整により加圧
空気13の供給流量を調整することによって対応するこ
とができる。
【0019】次に、図2(イ)(ロ)は空気分散室7を
形成するための筒型部材6の他の形状例を示すもので、
(イ)は矩形断面形状とした場合を、又、(ロ)はD型
断面形状とした場合を示し、いずれも船体1の表面に向
けて扁平させた形状としたものである。
【0020】図2(イ)(ロ)に示す如き形状の筒型部
材6を採用しても上記実施の形態の場合と同様な作用効
果が奏し得られる。
【0021】又、図3(イ)(ロ)(ハ)は上記筒型部
材6に代えて用いる浅い溝型部材6′を示すもので、こ
れらの溝型部材6′を船体1の表面に溶接にて取り付け
ることにより、溝型部材6′と船体1の表面とで囲まれ
る範囲を空気分散室7としたものである。
【0022】図3(イ)(ロ)(ハ)に示す如き溝型部
材6′を用いた場合には、筒型部材6を用いる場合に比
して部材重量を軽減できる利点がある。
【0023】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、たとえば、図3(ロ)に示す溝型
部材6′を船体1の表面に取り付けるに際し、図4に一
例を示す如く、船体1の表面に、側壁形成材15を上下
位置に平行に溶接した後、両側壁形成材15間に多数の
空気吹き出し口5を穿設した平板16を溶接して溝型部
材6′とする等、別部材を一体化させるようにしてもよ
く、これにより、船体1への取り付け作業時に取り扱う
単位構成部材の重量を軽くできることになって取り付け
作業をより容易に行うことができること、その他本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
ことは勿論である。
【0024】
【実施例】本発明者等は、船長が約280m の船体にお
ける吃水線よりも2m 下側位置に、長さを40m 、厚み
を10mm、幅を100mmとし、且つ直径が2mmの空気吹
き出し口を上下前後の配列ピッチ間隔が5mmとなるよう
にした図3(ロ)に示す如き溝型部材6′を取り付けた
場合について、巡航速度での航行時の水の速度と空気吹
き出し速度との差を1.5 m/sec 以上として微小気泡
の発生状況を確認する計算を行った。
【0025】その結果、空気吹き出し口以降の船側から
船底を全面的に微小気泡で覆うことができることが確認
された。
【0026】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の摩擦抵抗低減
船によれば、次の如き優れた効果を発揮する。 (1) 船体船首部の浸水部にて船底から船尾に至る各方向
へ流線が向かうようになっている領域で且つ静圧の小さ
い位置に、壁部に多数の空気吹き出し口を設けて両端を
閉塞した筒型部材を取り付けて、該筒型部材内を空気分
散室とし、上記筒型部材を、加圧空気供給装置に船体表
面に沿う空気送給管を介して連通接続した構成としてあ
るので、加圧空気の吹き出し口を船底に設ける場合に比
して小さな動力で微小気泡を発生させることができると
共に、発生させた微小気泡を流線に乗せて前端側では船
底に向うようにすると共に後端側では船側に沿う方向へ
送ることができ、これにより、船体の浸水部表面を微小
気泡で覆って良好なボイドを形成することができて、船
体に作用する摩擦抵抗を低減することができ、船舶の推
進性能を飛躍的に向上させることができる。 (2) 空気吹き出し口を船体に設ける必要がないので船体
強度に影響を与えることはなく、又、空気吹き出し口を
設ける筒状部材は、腐食の生じにくい任意の材質を選定
することができて有利である。 (3) 空気送給管及び空気分散室を形成する部材を扁平形
状とすることにより、航行時の流体抵抗の面でも極めて
有利となる。 (4) 筒型部材に代えて浅い溝型部材を用いて空気分散室
を形成させるようにすることによって、部材重量を軽減
することができる。 (5) 溝型部材を、側壁形成材と平板とからなる構成とす
ることによって、船体への取り付け時に扱う単位構成部
品の重量を軽くすることができ、取り付け作業を容易に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の摩擦抵抗低減船の実施の一形態を示す
もので、(イ)は船体船首部の概略側面図、(ロ)は
(イ)のA−A方向拡大矢視図、(ハ)は(イ)のB−
B方向拡大矢視図である。
【図2】空気分散室を形成する筒型部材の他の例を示す
もので、(イ)(ロ)はいずれも異なる形状を示す断面
図である。
【図3】空気分散室を溝型部材で形成する場合の例を示
すもので、(イ)(ロ)(ハ)はいずれも異なる形状を
示す断面図である。
【図4】溝型部材の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 船体 2 船首部 3 船底 4 流線 5 空気吹き出し口 6 筒型部材 6′ 溝型部材 7 空気分散室 9 ブロワ(加圧空気供給装置) 11a 空気送給管 15 側壁形成材 16 平板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増子 章 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 渡辺 修 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船首部における船体表面の浸水部にて船
    底から船尾に至る各方向へ流線が向かう領域で且つ静圧
    の小さい位置に、壁部に多数の空気吹き出し口を穿設し
    て両端を閉塞した筒型部材を船首尾方向に向くように取
    り付けて、該筒型部材内を空気分散室とし、且つ上記筒
    型部材を、加圧空気供給装置に空気送給管を介して連通
    接続した構成を有することを特徴とする摩擦抵抗低減
    船。
  2. 【請求項2】 空気送給管及び筒型部材を船体表面に沿
    う扁平形状とした請求項1記載の摩擦抵抗低減船。
  3. 【請求項3】 両端を閉塞した筒型部材に代えて浅い溝
    型部材を用い、該溝型部材を船体表面に固定し両端を閉
    塞して船体表面とで囲まれる空間を空気分散室とした請
    求項1又は2記載の摩擦抵抗低減船。
  4. 【請求項4】 溝型部材を、側壁形成材と該側壁形成材
    間を覆うようにする平板とからなる構成とする請求項3
    記載の摩擦抵抗低減船。
JP8057015A 1996-02-21 1996-02-21 摩擦抵抗低減船 Pending JPH09226673A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012133625A1 (ja) 2011-03-31 2012-10-04 三菱重工業株式会社 摩擦抵抗低減型船舶、及び、船舶の摩擦抵抗低減装置

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