JPH11152077A - 摩擦低減船及び船体の摩擦低減方法 - Google Patents
摩擦低減船及び船体の摩擦低減方法Info
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- JPH11152077A JPH11152077A JP9320059A JP32005997A JPH11152077A JP H11152077 A JPH11152077 A JP H11152077A JP 9320059 A JP9320059 A JP 9320059A JP 32005997 A JP32005997 A JP 32005997A JP H11152077 A JPH11152077 A JP H11152077A
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- reducing
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 船体表面から水中に吹き出す気体の量を抑え
つつ効果的に摩擦を低減する。 【解決手段】 船体の表面の複数の気体噴出口に気体を
供給することにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発
生させて船体の摩擦を低減する方法において、気体の供
給量に応じて気泡のボイド率のピーク位置が船体の法線
方向に移動することに着目し、ピーク位置が乱流境界層
内に位置するように各気体噴出口への気体の供給量を調
節する。
つつ効果的に摩擦を低減する。 【解決手段】 船体の表面の複数の気体噴出口に気体を
供給することにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発
生させて船体の摩擦を低減する方法において、気体の供
給量に応じて気泡のボイド率のピーク位置が船体の法線
方向に移動することに着目し、ピーク位置が乱流境界層
内に位置するように各気体噴出口への気体の供給量を調
節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦低減船及び船
体の摩擦低減方法に係わり、特に微小気泡（マイクロバ
ブル）を船体から吹き出して水との摩擦を低減する技術
に関する。
体の摩擦低減方法に係わり、特に微小気泡（マイクロバ
ブル）を船体から吹き出して水との摩擦を低減する技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】特開昭
５０−８３９９２号、特開昭５３−１３６２８９号、特
開昭６０−１３９５８６号、特開昭６１−７１２９０
号、実開昭６１−３９６９１号、及び実開昭６１−１２
８１８５号等には、摩擦低減船に係わる技術が開示され
ている。この摩擦低減船は、航行状態において船体表面
から空気等の気体を水中に噴出することにより船体と水
との境界に多数の気泡を介在させ、該気泡の介在によっ
て水に対する船体の摩擦抵抗を低減するものである。
５０−８３９９２号、特開昭５３−１３６２８９号、特
開昭６０−１３９５８６号、特開昭６１−７１２９０
号、実開昭６１−３９６９１号、及び実開昭６１−１２
８１８５号等には、摩擦低減船に係わる技術が開示され
ている。この摩擦低減船は、航行状態において船体表面
から空気等の気体を水中に噴出することにより船体と水
との境界に多数の気泡を介在させ、該気泡の介在によっ
て水に対する船体の摩擦抵抗を低減するものである。
【０００３】このような摩擦低減船に係わる技術に基づ
いて、船体表面の摩擦抵抗の低減量を増大させるために
は、下式（１）に示す船体表面の乱流境界層における定
数η mを大きくしなければならないことが知られてい
る。 ηm＝λm・αm 2/3／ｄb （１） ここで、αmは乱流境界層における平均ボイド率、ｄbは
マイクロバブルの直径、λmは船の大きさによって決ま
る定数である。
いて、船体表面の摩擦抵抗の低減量を増大させるために
は、下式（１）に示す船体表面の乱流境界層における定
数η mを大きくしなければならないことが知られてい
る。 ηm＝λm・αm 2/3／ｄb （１） ここで、αmは乱流境界層における平均ボイド率、ｄbは
マイクロバブルの直径、λmは船の大きさによって決ま
る定数である。
【０００４】ところで、平均ボイド率αmを大きくする
ために船体表面から水中に吹き出す気体の量を大きくす
ることが考えられるが、この場合、マイクロバブルが乱
流境界層の外に逃げてしまうため、効果的に平均ボイド
率αmが大きくならない。また、平均ボイド率αmの大き
さにはこれまで定量的な指標がなかった。
ために船体表面から水中に吹き出す気体の量を大きくす
ることが考えられるが、この場合、マイクロバブルが乱
流境界層の外に逃げてしまうため、効果的に平均ボイド
率αmが大きくならない。また、平均ボイド率αmの大き
さにはこれまで定量的な指標がなかった。
【０００５】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、船体表面から水中に吹き出す気体の量を抑え
つつ効果的に摩擦を低減することが可能な摩擦低減船及
び船体の摩擦低減方法の提供を目的とするものである。
たもので、船体表面から水中に吹き出す気体の量を抑え
つつ効果的に摩擦を低減することが可能な摩擦低減船及
び船体の摩擦低減方法の提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、船体の摩擦低減方法に係わる第１の手
段として、船体の表面の複数の気体噴出口に気体を供給
することにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発生さ
せて船体の摩擦を低減する方法において、前記気体の供
給量に応じて気泡のボイド率のピーク位置が船体の法線
方向に移動することに着目し、前記ピーク位置が乱流境
界層内に位置するように各気体噴出口への気体の供給量
を調節するという手段を採用する。また、船体の摩擦低
減方法に係わる第２の手段として、上記第１の手段にお
いて、各気体噴出口の周辺部におけるボイド率のピーク
位置が乱流境界層内に位置するように、気体の供給量を
各気体噴出口について各々独立に調節するという手段を
採用する。船体の摩擦低減方法に係わる第３の手段とし
て、上記第１または第２の手段において、コンピュータ
を用いたシミュレーションによって船体の周辺部におけ
るボイド率分布を予め計算し、この計算結果に基づいて
各気体噴出口への気体の供給量を調節するという手段を
採用する。船体の摩擦低減方法に係わる第４の手段とし
て、上記第１または第２の手段において、気泡計測手段
を用いて船体の周辺部における気泡量を検出し、この検
出結果に基づいて船体の周辺部におけるボイド率を算出
し、該計算結果の基づいて各気体噴出口への気体の供給
量を調節するという手段を採用する。一方、本発明で
は、摩擦低減船に係わる第１の手段として、航行中の船
体から水中に気体を噴出し、船体の周辺部に気泡を発生
させることによって船体の摩擦を低減する摩擦低減船に
おいて、船体表面に形成され、気体を水中に噴出する複
数の気体噴出口と、気泡のボイド率のピーク位置が乱流
境界層内に位置するように気体噴出口への気体の供給量
を調節する気体供給手段とを具備する手段を採用する。
また、摩擦低減船に係わる第２の手段として、上記第１
の手段において、各気体噴出口の周辺部におけるボイド
率のピーク位置が乱流境界層内に位置するように気体の
供給量を各気体噴出口について各々独立に調節するよう
に気体供給手段を構成するという手段を採用する。摩擦
低減船に係わる第３の手段として、上記第１または第２
の手段において、予め計算された船体の周辺部における
ボイド率分布に基づいて各気体噴出口への気体の供給量
を調節するように気体供給手段を構成するという手段を
採用する。摩擦低減船に係わる第４の手段として、上記
第１または第２の手段において、船体の周辺部における
気泡量を検出する気泡計測手段を設け、気体供給手段に
ついてはこの気泡計測手段の出力に基づいて船体の周辺
部におけるボイド率を算出し、かつ該計算結果に基づい
て各気体噴出口への気体の供給量を調節するように構成
するという手段を採用する。
に、本発明では、船体の摩擦低減方法に係わる第１の手
段として、船体の表面の複数の気体噴出口に気体を供給
することにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発生さ
せて船体の摩擦を低減する方法において、前記気体の供
給量に応じて気泡のボイド率のピーク位置が船体の法線
方向に移動することに着目し、前記ピーク位置が乱流境
界層内に位置するように各気体噴出口への気体の供給量
を調節するという手段を採用する。また、船体の摩擦低
減方法に係わる第２の手段として、上記第１の手段にお
いて、各気体噴出口の周辺部におけるボイド率のピーク
位置が乱流境界層内に位置するように、気体の供給量を
各気体噴出口について各々独立に調節するという手段を
採用する。船体の摩擦低減方法に係わる第３の手段とし
て、上記第１または第２の手段において、コンピュータ
を用いたシミュレーションによって船体の周辺部におけ
るボイド率分布を予め計算し、この計算結果に基づいて
各気体噴出口への気体の供給量を調節するという手段を
採用する。船体の摩擦低減方法に係わる第４の手段とし
て、上記第１または第２の手段において、気泡計測手段
を用いて船体の周辺部における気泡量を検出し、この検
出結果に基づいて船体の周辺部におけるボイド率を算出
し、該計算結果の基づいて各気体噴出口への気体の供給
量を調節するという手段を採用する。一方、本発明で
は、摩擦低減船に係わる第１の手段として、航行中の船
体から水中に気体を噴出し、船体の周辺部に気泡を発生
させることによって船体の摩擦を低減する摩擦低減船に
おいて、船体表面に形成され、気体を水中に噴出する複
数の気体噴出口と、気泡のボイド率のピーク位置が乱流
境界層内に位置するように気体噴出口への気体の供給量
を調節する気体供給手段とを具備する手段を採用する。
また、摩擦低減船に係わる第２の手段として、上記第１
の手段において、各気体噴出口の周辺部におけるボイド
率のピーク位置が乱流境界層内に位置するように気体の
供給量を各気体噴出口について各々独立に調節するよう
に気体供給手段を構成するという手段を採用する。摩擦
低減船に係わる第３の手段として、上記第１または第２
の手段において、予め計算された船体の周辺部における
ボイド率分布に基づいて各気体噴出口への気体の供給量
を調節するように気体供給手段を構成するという手段を
採用する。摩擦低減船に係わる第４の手段として、上記
第１または第２の手段において、船体の周辺部における
気泡量を検出する気泡計測手段を設け、気体供給手段に
ついてはこの気泡計測手段の出力に基づいて船体の周辺
部におけるボイド率を算出し、かつ該計算結果に基づい
て各気体噴出口への気体の供給量を調節するように構成
するという手段を採用する。
【０００７】
【作用】ここで、このような手段を採用した本発明の背
景について説明する。本出願人は、特願平９−１４２８
１８号において、船体表面の流速と気体噴出口への気体
の供給量が摩擦低減にどのように関係するかを理論的に
検証した。この結果、図１に示すように、気体噴出口に
同一の気体供給量ＱGの気体を供給した場合に流速Ｕmが
遅い程ボイド率αmが大きくなって摩擦低減比Ｃf／Ｃf0
が小さくなり、また同一の流速Ｕmの場合には気体供給
量ＱGを大きくする程摩擦低減比Ｃf／Ｃf0が小さくなっ
て摩擦が低減されることを理論的に検証した。
景について説明する。本出願人は、特願平９−１４２８
１８号において、船体表面の流速と気体噴出口への気体
の供給量が摩擦低減にどのように関係するかを理論的に
検証した。この結果、図１に示すように、気体噴出口に
同一の気体供給量ＱGの気体を供給した場合に流速Ｕmが
遅い程ボイド率αmが大きくなって摩擦低減比Ｃf／Ｃf0
が小さくなり、また同一の流速Ｕmの場合には気体供給
量ＱGを大きくする程摩擦低減比Ｃf／Ｃf0が小さくなっ
て摩擦が低減されることを理論的に検証した。
【０００８】しかし、この場合、図２に示すように、ボ
イド率のピーク位置が船体表面から法線方向に離れるこ
とも検証された。本発明は、この検証結果及び乱流境界
層における定数ηmを大きくしなければならないという
上記従来からの見識に基づくものであり、上述するよう
な手段を採用することにより船体の摩擦を効果的に低減
するものである。
イド率のピーク位置が船体表面から法線方向に離れるこ
とも検証された。本発明は、この検証結果及び乱流境界
層における定数ηmを大きくしなければならないという
上記従来からの見識に基づくものであり、上述するよう
な手段を採用することにより船体の摩擦を効果的に低減
するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる摩擦低減船
及び船体の摩擦低減方法の一実施形態について、図面を
参照して説明する。
及び船体の摩擦低減方法の一実施形態について、図面を
参照して説明する。
【００１０】図３は、本実施形態における摩擦低減船の
外観構成を示す平面図である。この図において、符号１
は船体、２は船首、３は没水面、４はスクリュウ、５は
舵、６は気体噴出口、Ｆは航行方向、またＷは吃水線で
ある。船体１において没水面３の両舷部の船首２近傍に
は多数の気体噴出口６が設けられている。この図では船
体１の右舷側のみが描かれているが、没水面３の船首２
近傍の左舷側にも同様にして多数の気体噴出口６がそれ
ぞれ設けられている。なお、船体１の船底部の船首２近
傍にも気体噴出口６を多数設けても良い。
外観構成を示す平面図である。この図において、符号１
は船体、２は船首、３は没水面、４はスクリュウ、５は
舵、６は気体噴出口、Ｆは航行方向、またＷは吃水線で
ある。船体１において没水面３の両舷部の船首２近傍に
は多数の気体噴出口６が設けられている。この図では船
体１の右舷側のみが描かれているが、没水面３の船首２
近傍の左舷側にも同様にして多数の気体噴出口６がそれ
ぞれ設けられている。なお、船体１の船底部の船首２近
傍にも気体噴出口６を多数設けても良い。
【００１１】図４は、このような多数の気体噴出口６に
対する気体供給の制御系統図である。この図において、
符号７はモータ、８はブロア、９は制御弁、１０は気体
供給量制御装置、１１は記憶装置である。なお、上記モ
ータ７とブロア８と制御弁９と気体供給量制御装置１０
と記憶装置１１とは、気体供給手段を構成するものであ
る。
対する気体供給の制御系統図である。この図において、
符号７はモータ、８はブロア、９は制御弁、１０は気体
供給量制御装置、１１は記憶装置である。なお、上記モ
ータ７とブロア８と制御弁９と気体供給量制御装置１０
と記憶装置１１とは、気体供給手段を構成するものであ
る。
【００１２】上記各気体噴出口６は、各々に制御弁９を
介してブロア８に配管接続されている。このブロア８は
モータ７によって回転駆動され、圧縮空気を制御弁９を
介して各々の気体噴出口６に供給する。これら各制御弁
９は、その開口度が気体供給量制御装置１０によって各
々独立に調節され、各気体噴出口６への気体の供給量を
調節するようになっている。
介してブロア８に配管接続されている。このブロア８は
モータ７によって回転駆動され、圧縮空気を制御弁９を
介して各々の気体噴出口６に供給する。これら各制御弁
９は、その開口度が気体供給量制御装置１０によって各
々独立に調節され、各気体噴出口６への気体の供給量を
調節するようになっている。
【００１３】気体供給量制御装置１０は、各制御弁９を
駆動するためのインターフェース回路と、該インターフ
ェース回路を制御プログラムに基づいて制御するマイク
ロプロセッサ等から構成されている。記憶装置１１は、
上記制御プログラムを記憶すると共に、該制御プログラ
ムを実行する上で必要となる気体供給量制御データを記
憶する。
駆動するためのインターフェース回路と、該インターフ
ェース回路を制御プログラムに基づいて制御するマイク
ロプロセッサ等から構成されている。記憶装置１１は、
上記制御プログラムを記憶すると共に、該制御プログラ
ムを実行する上で必要となる気体供給量制御データを記
憶する。
【００１４】この気体供給量制御データは、例えばコン
ピュータを用いたシミュレーションによって算出された
船体の周辺部におけるボイド率分布のデータである。す
なわち、上記各気体噴出口６から水中に気体を噴出した
際に、没水面３の各部位における気泡のボイド率分布を
没水面３からの距離（法線方向の距離）に対して算出し
たものである。
ピュータを用いたシミュレーションによって算出された
船体の周辺部におけるボイド率分布のデータである。す
なわち、上記各気体噴出口６から水中に気体を噴出した
際に、没水面３の各部位における気泡のボイド率分布を
没水面３からの距離（法線方向の距離）に対して算出し
たものである。
【００１５】この場合、没水面３の各部位における水の
流速と気体噴出口６への気体供給量とがパラメータとさ
れ、これらパラメータを一定範囲で変化させた場合にお
けるボイド率と上記距離との関係が複数算出され、テー
ブル形式で記憶装置１１に記憶される。なお、このよう
なシミュレーション技術の詳細については、本出願人等
による特願平８−１４４６４６号、特願平９−２９２９
９９号等に記載されている。
流速と気体噴出口６への気体供給量とがパラメータとさ
れ、これらパラメータを一定範囲で変化させた場合にお
けるボイド率と上記距離との関係が複数算出され、テー
ブル形式で記憶装置１１に記憶される。なお、このよう
なシミュレーション技術の詳細については、本出願人等
による特願平８−１４４６４６号、特願平９−２９２９
９９号等に記載されている。
【００１６】次に、このように構成された摩擦低減船に
おける気体供給量制御装置１０の制御動作について説明
する。例えば摩擦低減船が巡航航行状態になると、気体
供給量制御装置１０が作動され、気体噴出口６から水中
への気体の吹き出しが開始される。気体供給量制御装置
１０は、図示しない摩擦低減船の航行制御装置から本摩
擦低減船が巡航航行状態となったことを示す信号を受信
すると、制御プログラムに従った各制御弁９の制御を開
始する。
おける気体供給量制御装置１０の制御動作について説明
する。例えば摩擦低減船が巡航航行状態になると、気体
供給量制御装置１０が作動され、気体噴出口６から水中
への気体の吹き出しが開始される。気体供給量制御装置
１０は、図示しない摩擦低減船の航行制御装置から本摩
擦低減船が巡航航行状態となったことを示す信号を受信
すると、制御プログラムに従った各制御弁９の制御を開
始する。
【００１７】そして、気体供給量制御装置１０は、上記
航行制御装置から当該摩擦低減船の航行速度を制御情報
として受信すると、該航行速度と自らに記憶された船形
データとに基づいて船体各部の流速を計算し、該流速に
おける没水面３の各部位における乱流境界層の厚さを計
算する。気体供給量制御装置１０は、このようにして計
算された乱流境界層の厚さと流速とを上記気体供給量制
御データに当てはめることにより、没水面３の各部位に
おいてボイド率のピーク位置が乱流境界層内となるよう
な気体供給量を割り出す。
航行制御装置から当該摩擦低減船の航行速度を制御情報
として受信すると、該航行速度と自らに記憶された船形
データとに基づいて船体各部の流速を計算し、該流速に
おける没水面３の各部位における乱流境界層の厚さを計
算する。気体供給量制御装置１０は、このようにして計
算された乱流境界層の厚さと流速とを上記気体供給量制
御データに当てはめることにより、没水面３の各部位に
おいてボイド率のピーク位置が乱流境界層内となるよう
な気体供給量を割り出す。
【００１８】ここで、没水面３の各部位における流速
は、航行速度が同じ場合でも船形等に起因して異なる値
となる。本実施形態では、この点を考慮して、没水面３
の各部位における乱流境界層の厚さを算出し、この算出
結果に応じて気体噴出口６への気体の供給量を制御す
る。例えば、吃水線Ｗの近傍における乱流境界層と船底
部近傍の乱流境界層の厚さが異なる場合には、吃水線Ｗ
の近傍のボイド率に影響が大きい吃水線Ｗの近傍の気体
噴出口６と船底部近傍の気体噴出口６への気体供給量を
各々独立に制御し、これら各部位におけるボイド率分布
のピーク位置が乱流境界層内となるようする。
は、航行速度が同じ場合でも船形等に起因して異なる値
となる。本実施形態では、この点を考慮して、没水面３
の各部位における乱流境界層の厚さを算出し、この算出
結果に応じて気体噴出口６への気体の供給量を制御す
る。例えば、吃水線Ｗの近傍における乱流境界層と船底
部近傍の乱流境界層の厚さが異なる場合には、吃水線Ｗ
の近傍のボイド率に影響が大きい吃水線Ｗの近傍の気体
噴出口６と船底部近傍の気体噴出口６への気体供給量を
各々独立に制御し、これら各部位におけるボイド率分布
のピーク位置が乱流境界層内となるようする。
【００１９】このように各気体噴出口６への気体供給量
を制御することにより、水中に噴出する気体の量を最小
限に抑えて該気体の噴出し要するエネルギーを最小限に
抑えつつ、没水面３の各部位における摩擦低減率を低下
させて船体の摩擦を効果的に減少させることができる。
を制御することにより、水中に噴出する気体の量を最小
限に抑えて該気体の噴出し要するエネルギーを最小限に
抑えつつ、没水面３の各部位における摩擦低減率を低下
させて船体の摩擦を効果的に減少させることができる。
【００２０】なお、上記実施形態では、航行速度から没
水面３の各部位の流速を求め各気体噴出口６に供給する
気体供給量を独立に制御するようにしたが、没水面３の
各部位の乱流境界層の厚さに大きな差異はないと考える
ことができるような場合には、航行速度に基づいてすべ
ての気体噴出口６への気体供給量を同一に制御すること
が考えられる。
水面３の各部位の流速を求め各気体噴出口６に供給する
気体供給量を独立に制御するようにしたが、没水面３の
各部位の乱流境界層の厚さに大きな差異はないと考える
ことができるような場合には、航行速度に基づいてすべ
ての気体噴出口６への気体供給量を同一に制御すること
が考えられる。
【００２１】また、上記実施形態では、記憶装置１１に
気体供給量制御データを予め記憶する構成を採用した
が、記憶装置１１に代えて、没水面３において気体噴出
口６の後方部に水中の気泡量を検出する気泡計測手段を
設ける構成が考えられる。すなわち、気泡計測手段によ
って検出された気泡量に基づいて没水面３から法線方向
の距離に対するボイド率分布を気体供給量制御装置１０
によって算出し、この算出結果に基づいて上述したよう
に各気体噴出口６への気体供給量を制御することが考え
られる。この場合、上記気泡計測手段を例えば両舷部及
び船底部に複数箇所設けることが考えられる。また、こ
の気泡計測手段としては、レーザー光線を水中に走査状
に照射し、その反射光に基づいて一定体積における気泡
量を計測する手段等が考えられる。
気体供給量制御データを予め記憶する構成を採用した
が、記憶装置１１に代えて、没水面３において気体噴出
口６の後方部に水中の気泡量を検出する気泡計測手段を
設ける構成が考えられる。すなわち、気泡計測手段によ
って検出された気泡量に基づいて没水面３から法線方向
の距離に対するボイド率分布を気体供給量制御装置１０
によって算出し、この算出結果に基づいて上述したよう
に各気体噴出口６への気体供給量を制御することが考え
られる。この場合、上記気泡計測手段を例えば両舷部及
び船底部に複数箇所設けることが考えられる。また、こ
の気泡計測手段としては、レーザー光線を水中に走査状
に照射し、その反射光に基づいて一定体積における気泡
量を計測する手段等が考えられる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる摩
擦低減船及び船体の摩擦低減方法によれば、以下のよう
な効果を奏する。 （１）船体の表面の複数の気体噴出口に気体を供給する
ことにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発生させて
船体の摩擦を低減する方法において、気体の供給量に応
じて気泡のボイド率のピーク位置が船体の法線方向に移
動することに着目し、このピーク位置が乱流境界層内に
位置するように各気体噴出口への気体の供給量を調節す
ることにより、船体表面から水中に吹き出す気体の量を
抑えつつ効果的に摩擦を低減することができる。 （２）各気体噴出口の周辺部におけるボイド率のピーク
位置が乱流境界層内に位置するように、気体の供給量を
各気体噴出口について各々独立に調節するので、船体表
面の各部において効果的に摩擦を低減することができ
る。 （３）コンピュータを用いたシミュレーションによって
船体の周辺部におけるボイド率分布を予め計算し、この
計算結果に基づいて各気体噴出口への気体の供給量を調
節する場合、実際の航行時に船体表面のボイド率分布を
検出する手段を必要としないので、船体を安価に建造す
ることができる。 （４）気泡計測手段を用いて船体の周辺部における気泡
量を検出し、この検出結果に基づいて船体の周辺部にお
けるボイド率を算出し、該計算結果の基づいて各気体噴
出口への気体の供給量を調節する場合、実際の航行時に
おける船体表面のボイド率分布に基づいて気体供給量が
制御されることになるので、より正確に船体表面から水
中に吹き出す気体量を調節することができる。
擦低減船及び船体の摩擦低減方法によれば、以下のよう
な効果を奏する。 （１）船体の表面の複数の気体噴出口に気体を供給する
ことにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発生させて
船体の摩擦を低減する方法において、気体の供給量に応
じて気泡のボイド率のピーク位置が船体の法線方向に移
動することに着目し、このピーク位置が乱流境界層内に
位置するように各気体噴出口への気体の供給量を調節す
ることにより、船体表面から水中に吹き出す気体の量を
抑えつつ効果的に摩擦を低減することができる。 （２）各気体噴出口の周辺部におけるボイド率のピーク
位置が乱流境界層内に位置するように、気体の供給量を
各気体噴出口について各々独立に調節するので、船体表
面の各部において効果的に摩擦を低減することができ
る。 （３）コンピュータを用いたシミュレーションによって
船体の周辺部におけるボイド率分布を予め計算し、この
計算結果に基づいて各気体噴出口への気体の供給量を調
節する場合、実際の航行時に船体表面のボイド率分布を
検出する手段を必要としないので、船体を安価に建造す
ることができる。 （４）気泡計測手段を用いて船体の周辺部における気泡
量を検出し、この検出結果に基づいて船体の周辺部にお
けるボイド率を算出し、該計算結果の基づいて各気体噴
出口への気体の供給量を調節する場合、実際の航行時に
おける船体表面のボイド率分布に基づいて気体供給量が
制御されることになるので、より正確に船体表面から水
中に吹き出す気体量を調節することができる。
【図１】 本発明に係わる摩擦低減船及び船体の摩擦低
減方法の背景を説明する第１の説明図である。
減方法の背景を説明する第１の説明図である。
【図２】 本発明に係わる摩擦低減船及び船体の摩擦低
減方法の背景を説明する第２の説明図である。
減方法の背景を説明する第２の説明図である。
【図３】 本発明に係わる摩擦低減船及び船体の摩擦低
減方法の一実施形態において、摩擦低減船の外観構成を
示す平面図である。
減方法の一実施形態において、摩擦低減船の外観構成を
示す平面図である。
【図４】 本発明に係わる摩擦低減船及び船体の摩擦低
減方法の一実施形態において、気体噴出口に対する気体
供給の制御系統図である。
減方法の一実施形態において、気体噴出口に対する気体
供給の制御系統図である。
１……船体 ２……船首 ３……没水面 ４……スクリュウ ５……舵 ６……気体噴出口 ７……モータ ８……ブロア ９……制御弁 １０……気体供給量制御装置 １１……記憶装置 Ｆ……航行方向 Ｗ……吃水線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 洋治 千葉県松戸市小金原５−31−９
Claims (8)
- 【請求項１】 船体の表面の複数の気体噴出口に気体を
供給することにより、航行中の船体の周辺部に気泡を発
生させて船体の摩擦を低減する方法であって、 前記気体の供給量に応じて気泡のボイド率のピーク位置
が船体の法線方向に移動することに着目し、前記ピーク
位置が乱流境界層内に位置するように各気体噴出口への
気体の供給量を調節することを特徴とする船体の摩擦低
減方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の船体の摩擦低減方法にお
いて、各気体噴出口の周辺部におけるボイド率のピーク
位置が乱流境界層内に位置するように、気体の供給量を
各気体噴出口について各々独立に調節することを特徴と
する船体の摩擦低減方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の船体の摩擦低減
方法において、コンピュータを用いたシミュレーション
によって船体の周辺部におけるボイド率分布を予め計算
し、この計算結果に基づいて各気体噴出口への気体の供
給量を調節することを特徴とする船体の摩擦低減方法。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の船体の摩擦低減
方法において、気泡計測手段を用いて船体の周辺部にお
ける気泡量を検出し、この検出結果に基づいて船体の周
辺部におけるボイド率を算出し、該計算結果の基づいて
各気体噴出口への気体の供給量を調節することを特徴と
する船体の摩擦低減方法。 - 【請求項５】 航行中の船体から水中に気体を噴出し、
船体の周辺部に気泡を発生させることによって船体の摩
擦を低減する摩擦低減船であって、 船体表面に形成され、気体を水中に噴出する複数の気体
噴出口と、 気泡のボイド率のピーク位置が乱流境界層内に位置する
ように気体噴出口への気体の供給量を調節する気体供給
手段と、 を具備することを特徴とする摩擦低減船。 - 【請求項６】 請求項５記載の摩擦低減船において、前
記気体供給手段は、各気体噴出口の周辺部におけるボイ
ド率のピーク位置が乱流境界層内に位置するように気体
の供給量を各気体噴出口について各々独立に調節するこ
とを特徴とする摩擦低減船。 - 【請求項７】 請求項５または６記載の摩擦低減船にお
いて、前記気体供給手段は、予め計算された船体の周辺
部におけるボイド率分布に基づいて各気体噴出口への気
体の供給量を調節することを特徴とする摩擦低減船。 - 【請求項８】 請求項５または６記載の摩擦低減船にお
いて、船体の周辺部における気泡量を検出する気泡計測
手段を備え、前記気体供給手段は、前記気泡計測手段の
出力に基づいて船体の周辺部におけるボイド率を算出
し、該計算結果に基づいて各気体噴出口への気体の供給
量を調節することを特徴とする摩擦低減船。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320059A JPH11152077A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | 摩擦低減船及び船体の摩擦低減方法 |
| US09/110,558 US6092480A (en) | 1997-08-01 | 1998-07-06 | Generation of bubbles for friction-reducing ship and method for reducing skin-friction |
| TW087110991A TW403815B (en) | 1997-08-01 | 1998-07-07 | Generation of bubbles for friction-reducing ship, method for reducing skin-friction, and ship having skin-friction-reducing arrangement |
| CA002242698A CA2242698A1 (en) | 1997-08-01 | 1998-07-09 | Generation of bubbles for friction-reducing ship and method for reducing skin-friction |
| KR1019980029148A KR19990023218A (ko) | 1997-08-01 | 1998-07-20 | 마찰 감소 선박을 위한 기포 발생 및 표면 마찰 감소 방법 |
| FI981669A FI981669A (fi) | 1997-08-01 | 1998-07-28 | Kuplien aikaansaaminen alhaisen kitkan laivassa ja menetelmä pintakitkan vähentämiseksi |
| NO983469A NO983469L (no) | 1997-08-01 | 1998-07-28 | Boblegenerering for friksjonsreduksjon av skip |
| EP98401941A EP0894705A3 (en) | 1997-08-01 | 1998-07-29 | Generation of bubbles for friction-reducing ship and method for reducing skin-friction |
| BR9802815-4A BR9802815A (pt) | 1997-08-01 | 1998-07-31 | Geração de bolhas para navio redutor de atrito e método para reduzir o atrito superficial. |
| CN98116848A CN1208128A (zh) | 1997-08-01 | 1998-07-31 | 用于减摩船的气泡的产生和用于减少表面摩擦的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320059A JPH11152077A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | 摩擦低減船及び船体の摩擦低減方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11152077A true JPH11152077A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18117266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9320059A Pending JPH11152077A (ja) | 1997-08-01 | 1997-11-20 | 摩擦低減船及び船体の摩擦低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11152077A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006224823A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体及びその制御方法 |
| JP2007333321A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体 |
| JP2011240918A (ja) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co Ltd | 空気空洞船舶 |
| US9611010B2 (en) | 2010-06-22 | 2017-04-04 | Pieter Karel Anton Kapteijn | Reducing drag of a hull of a ship |
| JP2017096402A (ja) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | 摩擦抵抗低減方法、摩擦抵抗を低減した構造物、及び摩擦抵抗低減用の電極形成方法 |
-
1997
- 1997-11-20 JP JP9320059A patent/JPH11152077A/ja active Pending
Cited By (6)
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