JPH1159561A

JPH1159561A - 摩擦低減船

Info

Publication number: JPH1159561A
Application number: JP9226863A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takahashi; 義明高橋; Yuki Yoshida; 有希吉田; Yoji Kato; 洋治加藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】吹き出し空気量に関わらず船体の摩擦低減を
有効に行い、局所的に摩擦低減を行う。【解決手段】船体の船体外板に配される気体噴出口か
ら気体を没水表面に噴出して摩擦低減を図る摩擦低減船
であって、船体には船体外板から突出した層流凸部が配
され、該層流凸部に前記気体噴出口が位置して、該気体
噴出口に気体供給手段が配され、層流凸部が、流線型の
凸輪郭形状とされ、該層流凸部の頂部に流線に対して直
交する方向に間隔を持って気体噴出口が複数配される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、没水状態の船体表
面の境界層に気泡および空気層を介在させて、摩擦抵抗
を低減させる摩擦低減船に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】船舶等の摩擦低減を図るために、船体の
表面に気泡または空気層を介在させる方法が提案されて
いる。気泡を水中に噴出させる技術として、（１）特開
平５０−８３９９２号、（２）特開昭５３−１３６２８
９号、（３）特開昭６０−１３９５８６号、（４）特開
昭６１−７１２９０号、（５）実開昭６１−３９６９１
号、（６）実開昭６１−１２８１８５号が提案されてい
る。そして、これらの技術では、気泡を噴出させる方法
として、空気ポンプで発生させた加圧空気を複数の穴や
多孔板から水中に噴出させるようにしている。

【０００３】しかし、加圧空気を噴出する場合に、気泡
が浮力に基づく上昇力によって船体から離れ易いため
に、摩擦抵抗低減範囲が小さくなる難点があり、多孔質
板から微細な気泡を吹き出す技術では、多孔質板での気
泡吹き出し時における圧力損失に基づくエネルギー消費
が大きくなって、摩擦低減によるエネルギー節約より
も、吹き出しのためのエネルギー消費の方が実用性が損
なわれてしまう等の難点がある。これらの原因に起因し
て、前述した（１）ないし（６）の技術は、いずれも実
用化されていなかった。

【０００４】また、微細な気泡（マイクロバブル）を含
む気泡水混合流体を発生させる技術も提案されており、
このような技術例として、（７）特開平８−２３９０８
３号公報記載の「摩擦低減船」があげられる。図３は前
述した（７）の公報記載の「摩擦低減船」であり、図３
において、符号Ｙは摩擦低減船、１は船体、３は流体噴
出口、４は没水表面、５は推進器、６は舵、７は空気取
り入れ口、８は吸水口である。

【０００５】前記摩擦低減船Ｙにおける船体１の適宜位
置には、気泡水混合流体発生手段が搭載され、この気泡
水混合流体発生手段は、空気取り入れ口７および吸水口
８が接続されて微細な気泡を含む気泡水混合流体を流体
噴出口３から発生させる機能を有するものとされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような摩擦低減船
における多孔質板等による空気の吹き出しに際しては、
吹き出されたマイクロバブルの直径Ｒと、吹き出し空気
量Ｑと、主流速Ｕとの間には、次の関係（ＭＥＮＧの
式）が成立する。Ｒ＝ｋ（Ｑ／Ｕ）^1/2（１）ここで、ｋは定数であり、特に、ｋ＝２．４に設定され
る。しかし、上記式（１）において、同一船速（Ｕ＝ｃ
ｏｎｓｔ．）の場合には、吹き出し空気量Ｑを大きくす
ると、途端にマイクロバブルの直径Ｒが大きくなってし
まう。そのため、摩擦低減の有効性が失われる可能性が
あるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。吹き出し空気量に関わらず船体の摩擦低減を有効に行
うこと。局所的に摩擦低減を行うこと。

【０００８】

【課題を解決するための手段】船体の船体外板に配され
る気体噴出口から気体を没水表面に噴出して摩擦低減を
図る摩擦低減船であって、船体には船体外板から突出し
た層流凸部が配され、該層流凸部の頂部に前記気体噴出
口が位置して、該気体噴出口に気体供給手段が配され
る。層流凸部は、流線型の凸輪郭形状とされ、該層流凸
部の頂部付近の流線に対して直交する方向に間隔を持っ
て気体噴出口が複数配される。層流凸部は、前記頂部か
ら流線の下流方向の下流端部までの距離が、頂部から流
線の上流方向の上流端部までの距離より大きく設定され
る。層流凸部が、船体外板に対して液滴型の輪郭形状と
され、例えば球状船首の両側部に位置して外板と一体と
して配される。気体供給手段が、気体噴出口に空気を送
るためのブロワと、該ブロワを駆動するための駆動部
と、ブロワと気体噴出口との間に介在状態に配される空
気チャンバと、該空気チャンバと噴出口との間に介在状
態に配される逆止弁とを具備するものとされる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る摩擦低減船の
一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１ないし図
２において、符号１０は摩擦低減船、１１は船体、１２
は没水表面、１３は気体噴出口、１４は層流凸部、１５
は球状船首（バルバスバウ）、２０は気体供給手段、Ｌ
は流線、Ｐは船体外板（外板）である。

【００１０】摩擦低減船１０は、船体１１の外板Ｐに配
される気体噴出口１３から気体を微細な気泡（マイクロ
バブル）として没水表面１２に噴出して摩擦低減を図る
ものとされ、図１に示すように、バルバスバウ１５の両
側部には、船体外板Ｐと一体として層流凸部１４が配さ
れる。

【００１１】層流凸部１４は、図１ないし図２に示すよ
うに、船体外板Ｐから突出した状態として配され、該層
流凸部１４の頂部１４ａに前記気体噴出口１３が位置し
て、該気体噴出口１３には、図２に示すように、気体供
給手段２０が配される。

【００１２】層流凸部１４は、図１ないし図２に示すよ
うに、流線型の凸輪郭形状とされかつ船体外板Ｐに対し
て液滴型の輪郭形状とされ、前記頂部１４ａから流線Ｌ
の下流方向の下流端部１４ｂまでの距離が、頂部１４ａ
から流線Ｌの上流方向の上流端部１４ｃまでの距離より
大きく設定される。該層流凸部１４の頂部１４ａには、
流線Ｌに対して直交する方向に間隔を持って気体噴出口
１３が複数配され、例えば４個とされる。

【００１３】気体供給手段２０は、図２に示すように、
気体噴出口１３に空気を送るためのブロワ２１と、該ブ
ロワ２１を駆動するための駆動部２２と、ブロワ２１と
気体噴出口１３との間に介在状態に配される空気チャン
バ２３と、該空気チャンバ２３と噴出口１３との間に介
在状態に配される配管２４および逆止弁２５とを具備す
るものとされる。

【００１４】このような摩擦低減船１０においては、例
えば推進器，舵等による巡航速度航行が行われ、該巡航
速度航行中において、摩擦低減船１０の摩擦低減を行う
場合には、図示しない制御部が、気体を噴出するための
噴出信号を駆動部２２に対して出力し、該駆動部２２に
よりブロワ２１を駆動して図示しない空気吸入口から吸
入した空気を送り込み空気チャンバ２３内部の圧力を上
昇させる。該空気チャンバ２３内部の圧力の上昇により
逆止弁２５が開の状態となり、配管２４を介して送られ
た空気が気体噴出口１３から噴出してマイクロバブルを
形成し、該マイクロバブルがバルバスバウ１５における
船体外板Ｐの没水表面１２を覆った状態となり、没水表
面１２の摩擦抵抗を低減することになるものと期待され
る。

【００１５】この際、例えば巡航速度で航行中である
と、層流凸部１４は、頂部１４ａから下流端部１４ｂま
での距離が、頂部１４ａから上流端部１４ｃまでの距離
より大きく設定されて船体外板Ｐから突出状態とされて
いるため、その頂部１４ａに位置された気体噴出口１３
から噴出された気体により、望ましい１ｍｍ〜２ｍｍ程
度の粒径のマイクロバブルを噴出することができる。ま
た、層流凸部１４の頂部１４ａには、流線Ｌに対して直
交する方向に間隔を持って気体噴出口１３が複数配され
るため、気体噴出口１３から噴出された気体により、効
果的にマイクロバブルが没水表面１２を覆う状態とする
ことができる。層流凸部１４が、流線型の凸輪郭形状と
されかつ船体外板Ｐに対して液滴型の輪郭形状とされて
いるため、船体１１に対する抵抗の増加を抑えた状態
で、マイクロバブルの噴出を行うことができる。

【００１６】摩擦低減船１０の摩擦低減を停止する場合
には、図示しない制御部により噴出停止信号を出力し、
ブロワ２１の駆動部２２が停止制御される。ブロワ２１
の停止により空気チャンバ２３内部の圧力が減少して逆
止弁２５が閉の状態となり、マイクロバブルの噴出が停
止される。

【００１７】なお、層流凸部１４は、船体１１における
バルバスバウ１５以外の任意の場所に設けることも可能
である。また、空気チャンバ２３に送り込む気体は、摩
擦低減船１０に搭載されているボイラー等の燃焼ガス
や、燃焼ガスと空気とを混合したものとしてもよい。

【００１８】〔実施例〕本発明における実施例として、
図２に示す断面形状を持つ測定装置によって、該測定装
置の表面における摩擦低減比の変化を測定する摩擦低減
実験を行った。ここで測定装置における、諸元を以下に
示す。層流凸部の突出高さ：５．２４ｍｍ層流凸部の流線方向長さ：５０ｍｍ上流端部から頂部までの距離：１４ｍｍ頂部から下流端部までの距離：３８ｍｍ気体噴出口の径：φ１ｍｍ気体噴出口の数：７個流路幅寸法：４９．６ｍｍ気体噴出口から測定位置までの流路方向の距離（後述）セクション１：５ｍｍセクション２：１０ｍｍセクション３：１５ｍｍセクション４：２０ｍｍなお、測定のため、流路横方向の断面形状は同一形状と
し、気体噴出口は、流路横方向に一直線上に配した。以
下、各測定個所を気体噴出口側からセクション１ないし
セクション４と称する。

【００１９】このような、測定装置において、流速およ
び噴出する空気量を設定するために、以下のＡＦＲ（Ａ
ｉｒＦｌｏｗＲａｔｅ）を定義する。ＡＦＲ＝Ｑ／（δ・ｌ・Ｕ）（２）上記式（２）において、Ｑは空気吹き出し量、δはセク
ション１における排除厚さ＝０．９４４ｍｍ、ｌは流路
幅、Ｕは主流速である。

【００２０】上記のＡＦＲを変化させて、気体噴出口か
ら気体を噴出し、図３に示すように、気体噴出口の下流
位置における測定表面をマイクロバブルが覆った状態と
して、この際の測定表面における摩擦低減比Ｃｆ／Ｃｆ
０（気体噴出時における局所摩擦抵抗係数Ｃｆと気体非
噴出時における局所摩擦抵抗係数Ｃｆ０の比）を測定し
た。ここで、ＡＦＲが０．２２３の実施例１、ＡＦＲが
０．３８３の実施例２、ＡＦＲが０．５０の実施例３、
ＡＦＲが０．７７２の実施例４を計測した。

【００２１】〔比較例〕上記測定装置において、層流凸
部の形成されていない平板状の測定装置において、同様
にして、ＡＦＲが０．４６の比較例１、ＡＦＲが０．８
８の比較例２を計測した。

【００２２】上記の測定結果を図４に示す。

【００２３】図３における結果より、セクション１にお
いては、平板状の比較例１ないし比較例２に対して、層
流凸部の設けられた実施例１ないし実施例４における、
摩擦低減比Ｃｆ／Ｃｆ０の値が低下していることがわか
る。また、実施例４においては、摩擦低減比Ｃｆ／Ｃｆ
０の値が、セクション４においても比較例１ないし比較
例２を遥かに下回っており、摩擦低減に対して有効であ
ることがわかる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の摩擦低減船およびその製造方法
によれば、以下の効果を奏する。（１）層流凸部を配し、マイクロバブルの粒径を設定で
きるため、吹き出し空気量を増大しても船体の摩擦低減
を有効に行うことができる。（２）層流凸部の下流位置において、没水表面がマイク
ロバブルに覆われることにより、局所的に摩擦低減を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦低減船の一実施形態を示す
斜視図である。

【図２】本発明に係る摩擦低減船の層流凸部を示す横
断面図である。

【図３】層流凸部における摩擦低減測定実験における
マイクロバブル噴出状態を示す写真である。

【図４】層流凸部における摩擦低減実験における気体
噴出口からの測定位置としてのセクションに対して摩擦
低減比Ｃｆ／Ｃｆ０の変化を示すグラフである。

【図５】従来の摩擦低減船を示す正面図である。

【符号の説明】

１０…摩擦低減船１１…船体１２…没水表面１３…気体噴出口１４…層流凸部１４ａ…頂部１４ｂ…下流端部１４ｃ…上流端部１５…球状船首（バルバスバウ）２０…気体供給手段２１…ブロワ２２…駆動部２３…空気チャンバ２４…配管２５…逆止弁Ｌ…流線Ｐ…船体外板（外板）

───────────────────────────────────────────────────── 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松原５−31−９

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】船体（１１）の船体外板（Ｐ）に配され
る気体噴出口（１３）から気体を没水表面（１２）に噴
出して摩擦低減を図る摩擦低減船（１０）であって、船
体には、船体外板から流線型の凸輪郭形状に突出した層
流凸部（１４）が配され、該層流凸部の頂部（１４ａ）
に前記気体噴出口が配されることを特徴とする摩擦低減
船。
【請求項２】気体噴出口（１３）が、層流凸部（１
４）付近の流線（Ｌ）に対して直交する方向に間隔を持
って複数配されることを特徴とする請求項１記載の摩擦
低減船。
【請求項３】層流凸部（１４）の頂部（１４ａ）から
流線（Ｌ）の下流方向の下流端部（１４ｂ）までの距離
が、前記頂部から流線の上流方向の上流端部（１４ｃ）
までの距離より大きく設定されることを特徴とする請求
項１または２記載の摩擦低減船。