JPS60163784A

JPS60163784A - 船底に空気噴出口を有する船

Info

Publication number: JPS60163784A
Application number: JP59019356A
Authority: JP
Inventors: Kazu Tanabe; 田邊　和
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1985-08-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、船底に空気噴出口を設けて船底と水との間に
空気層を介在させることにより、船体の摩擦抵抗を減少
させる船に関する。

〔従来技術〕

船の抵抗は、造波抵抗、造渦抵抗、摩擦抵抗および空気
抵抗から成り立っている。

造波抵抗および造渦抵抗は船の水線下の形状で決まシ、
空気抵抗は水線上の形状で決まるものであり、これらの
抵抗を小さくするため船体形状に関する提案が数多くな
されている。

一方、摩擦抵抗は船の水面下の形状には関係なくいわゆ
るシェーンヘルの式により船の浸水面積に基いてめられ
る。この浸水面積は、船の吃水および容積などから定め
られる船の長さおよび巾に対して造波抵抗および造渦抵
抗が最小に々る船型がめられれば自動的に定まり、摩擦
抵抗もこれに基いて定まる。

従来、この摩擦抵抗を減らす方法としては、船体浸水部
に摩擦抵抗の小さな塗料を塗る方法、あるいはホーバク
ラフトや水中翼船のように船体を水面から離す方法が実
施されていた。

ホーバクラフトには、水陸両用という特長があるが、荒
波時の漏洩空気量が大きく経済性が劣るという欠点並び
に四周からの漏洩空気によシ多量の飛沫が発生し視界を
妨げたシ積荷を濡らすという欠点があシ、水中翼船には
高速時に波高が高いと継続的に強い衝撃を受けるという
欠点がある。

しかし、これら両者に共通の最大の欠点は、船の大きさ
に制限があシ大型船に適用することができず、また航行
可能な波高にも制限があるということである。

〔目　的〕

本発明の目的は、このような従来技術の問題を解消し、
船の大きさに制約されずしかも波の高さの影響をほとん
ど受けることなく摩擦抵抗を減少させうる船の構造を提
供することである。

〔構　成〕

船の摩擦抵抗力はｖ＝１ｃ・ρ・ｓ　、　ｖ２なる一般
式で表わすことができる。ここで、Ｃは船の浸水部の形
および表面状態で定まる係数、ρは流体の密度、Ｓは浸
水面積、Ｖは船の速度をそれぞれ表わす。

本発明は、船底から空気を噴出して空気または空気と水
との混合層で船底部を覆うことによシ、上記式中のρを
小さくして摩擦抵抗力Ｆを小さくしようとするものであ
る。

すなわち、本発明によれば、船底に設けた複数個の空気
噴出口から船底部水圧よシ高い圧力の空気を噴出して船
底と水との間に空気の層または空気と水との混合層を形
成することを特徴とする船が提供される。

この場合、船底の形状あるいは空気噴出口の位置によっ
ては、必要に応じ、船底の両舷側に略前後方向に延在す
るせきを設けて噴出空気の船体側方への流出を防止する
よう構成することが好ましい。

また、第２の本発明によれば、船底に設けた複数個の空
気噴出口から船底部水圧よシ高い圧力の空気を噴出して
船底と水との間に空気の層または空気と水との混合層を
形成するとともに、船底の後端部近傍にプロペラ軸線と
略一致する整流突起を設けてプロペラへの空気捲き込み
量を減少させることを特徴とする船が提供される。

〔実施例〕

以下第１図〜第８図を参照して本発明の詳細な説明する
。

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示す図であ
る。

第１図および第２図において、船体１の下側には船底の
平面部２が形成され、該平面部には複数個の空気噴出口
３が設けられている。各噴出口３からは船内に装備した
圧縮機などによりその深度における水圧（静圧と動圧の
和）すなわち船底部の水圧より高い圧力の空気が噴出さ
れる。なお、第１図中の線Ｗは水面を示す。

第２図中、参照番号４は船底２の平面部の外縁を示すデ
ッドフラットの載を示し、参照番号５は甲板の線を示す
。

前記空気噴出口３は、船体中心線Ａを挾んで前後方向に
平行な２列の噴出口群と船底の平面部２０両側すなわち
デッドフラットの線４の内側に沿って曲線状に配置され
た噴出口群とから成っている・船尾部分の水面Ｗの下には推進用のプロペラ６が設けら
れている。

第１図および第２図において、船が矢印Ｖ方向に進行す
るとき、各空気噴出口３から船底部の水圧よシ高い圧力
の空気を連続的に噴出させると、この空気は空気の層ま
たは水との混合層を形成して船底の平坦部２の大部分に
接しつつ後方へ流れる。

第３図および第４図は本発明の第２実施例を示し、本実
施例は、第１実施例の構造に加えて、船底２の後端部近
傍のプロペラ６の軸線と略一致する位置に整流突起７を
設けるとともに、船底２０両舷側部の前記デッドフラッ
トの線４に治ってほぼ前後方向に延在するせき８．８を
設ける構造になっている。

船尾に設けるゾロ（う６の位置によっては、後方へ流れ
る空気がプロペラ６に捲き込まれ、キャビテーシマンが
発生して推進効率が低下する場合がある。本実施例では
、整流突起７を設けたので、空気噴出口３から船尾方向
へ流れる空気がプロペラ６に捲き込まれるのを防止する
ことができ、推進効率の低下を防ぐことができる・また、空気噴出口３からの噴出空気は、後方へ流れる間
に船体側方へ広がシ、船底形状および噴出口位置によっ
ては、船体側方へ流出し舷側に沿って上昇する量が増大
する。本実施例では船底２の両舷側に略前後方向に延在
するせＩ８．８を設けたので、船底形状や噴出口位置の
如何にかかわらず、船体側方への空気の流出を防止し、
船底の大部分の領域で均−表空気層または水との混合層
を維持することができる。

以上第１図〜第４図に示した各実施例によれば、船が矢
印Ｖ方向に進行するとき各空気噴出口３から船底部の水
圧よシ高い圧力の空気を連続的に噴出させると、空気は
空気層または水との混合層乏形成して船底の平坦部２に
接しつつ後方へ流れる。

船底２に形成される空気の層または水・空気混合層の厚
さは時間当りの空気噴出量および船の速度によって変化
するが、水だけの場合に比べて比重（前記式中のρ）が
小さくなり、船の摩擦抵抗を大巾に減少させることがで
きる。その結果、船の全抵抗が小さくな力、必要機関出
力の減少および燃料消費量の低下が可能となり、高い経
済性を達成することができる。

すなわち、船体の浸水部の中でもその船底２の部分を空
気の層または空気と水との混合層で覆えば、船底２表面
の流体の密度ρ１が水単独の比重ρより小さくなり、摩
擦抵抗力が減少する。

全浸水面積をＳ、船底２で空気層または空気・水混合層
に接する部分の面積を８１とし、それぞれの部分におけ
る摩擦抵抗係数をＣ，Ｃ，とすれば、本実施例における
摩擦抵抗力Ｆ、は次式で表わせる。

１　】Ｆ１＝−Ｃ・ρ・（Ｓ−８１）ｖ２＋ｉＣ１・ρｌ−８
Ｉｖ２ここで、ＣとＣ１とがほぼ同じであるとすれば、
両者をＣで表わすと％Ｆ１は次の（２）式で表わせる。

（２）式中の１Ｃす・Ｓ・マ２は空気層あるいは水との
混金層がなく水のみが接触する従来の摩擦抵抗力を示し
、（２）式中の（）内はこれに対する摩擦抵抗力の比を
示す。

ρ１ところで、ρ凰はρよシ小さく、１−−はｌよρ シ小さいので、前記（）内の値はｌよシ小であり、船の
浸水部分の一部を空気層または空気・水混合層で覆うこ
とによｐ船の摩擦抵抗力を減少させることができ、その
面積が大きいほど摩擦抵抗力の減少率を高めることがで
きる・船が左右に動揺するときは、船底２の傾斜方向に応じて
空気が高い方へ向って流れ、その一部は舷側に沿って浮
上し船底平坦部を覆う空気・水混合層の面積が減少し、
摩擦抵抗の減少程度が減殺される場合がある。この減殺
率を小さくするためには、図示のごとく前後方向に並べ
た空気噴出口群を複数列設けることが有効である。さら
に、船の傾斜に応じて、船底が洩くなる側の噴出口から
の噴出量を減少させ深くなる側の噴出量を増加させるよ
う、流量制御することによシ、摩擦抵抗低減作用を維持
するとともに空気供給動力の無駄をなくすことができる
。

第５図は二軸広巾船に本発明を適用した第３実施例を示
す。

第５図において、空気噴出口３は船底２の中心１１ｉ１
をはさんで前後方向に平行に配列された噴出口群と船底
の前端部および中間部から左右に所定の広が９角度を有
する線上に２段に配列された噴出口群とで構成されてい
るりこの噴出口群の段数は船の大きさや船底形状によっ
ては３段以上に配列することもできる。

船体１の長さが長い場合デッドフラットの線４の形状に
よっては船体側方へ流出し舷側に沿って浮上する空気量
が多くなることもあり得るが、本実施例のように左右に
広が多角度をもって２段に配列した空気噴出口群を設け
れば、船底の中途から空気を補給しうるので、せき８．
８がない場合でも側方へ流出する空気量を減らすととも
に船底全域に一様な空気層または空気・水混合層を形成
することができる。

左右に広が多角度を有する線上に配列する空気噴出口群
は、図示のようガ２段配列に限られるものではなく、必
要に応じ３段以上に配列することもできる。また、船底
中心線に対する広が多角度も船底形状および段数などを
考慮して適当な角度および線を選定することができる。

船底２の後端近傍の各プロペラ６・６の軸線とｔ９：、
　ＩＹ、一致する位置には、各プロペラの空気捲き込み
量金減らしてΦヤビテーシ曹ンなどの不具合発生を防止
するための整流突起７．７が設けられ、また、船底２０
両側縁すなわちデッドフラットの線４　Ｋ　沿ってほぼ
前後方向に延在するせき８．８が設けられ船体側方への
空気の流出防止が図られている。

なお、これら整流突起７，７およびせき８．８は場合に
よって杜省略することができる。

本実施例のその他の部分の構造は第１および第２実施例
のものと実質上回じであシ、対応する部分をそれぞれ同
じ参照番号（および参照符号）で表示しその説明を省略
する。

この第５図の第３実施例によっても、第２実施例の場合
の同じ作用、効果を奏することができる。

第６図および第７図は本発明全滑走艇に適用した第４実
施例を示す図である。

第６図において、滑走艇の滑走状態では、船体ｌが水面
Ｗに対し迎え角αをもって■方向へ滑走するとき、船底
２における岐点Ｐよシ前方へ戻される水ｌＯに与えるエ
ネルギーと岐点Ｐよシ後方へ流れる水から受ける摩擦抵
抗Ｒ，によるエネルギーの水平分力と船底２に直角の方
向に水が及ばず圧力（揚力）Ｌの水平成分によるエネル
ギーとの三つのエネルギーの和に相当する推進力エネル
ギー（推進馬力）が必要になる。

前記摩擦抵抗力Ｒ，は、第６図から明らかなごとく、迎
え角αをもって滑走する際には船体ｌの後半部における
船底すなわち船底接水部１１に作用する。また、前記岐
点Ｐの位置は、船の必要揚力が一定であることから、船
の速度が増すにつれて必要接水面積が減少し１次第に後
方へ移動する。

船底２には、第７図に示すごとく、船を横断する方向に
並べた空気噴出口３の列が前後方向に複数段（図示の例
では３段）にわたって設けられている。これらの空気噴
出口３からは前述の実施９１の場合と同様船底部の水圧
よシ高い圧力の空気力噴出され、船底接水部１１と水と
の間に空気層または空気・水混合層を形成して摩擦抵抗
力を減りさせる。また、船底２０両側には噴出空気の船
体側方への流出を防止するためのせき８．８が設けられ
ている。

しかして、空気噴出口３からの空気噴出は、岐点Ｐが後
方へ移動して噴出口３が露出したときは、この露出した
噴出口を閉塞し、岐点Ｐよシ後方に位置する噴出口３の
みから空気を噴出させるよう制御される。

また、船底２が平坦でなく断面Ｖ字形などデッドライズ
を有する形状のときは、船底の中心線近くに前後方向に
空気噴出口３を配列することが好ましい。その理由は、
デッドライズを有する場合、船底から噴出する空気が第
８図中ベクトル１２で示すごとく左または右方向へ角度
γをなす方向へ流れるので、船体中心ａｈ近傍への噴出
空気の補充を充分に行ないかつ船底全体に空気層または
空気・水混合層を形成しやすくするためである。

〔効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、船底
と水との間に空気層または空気・水混合層を形成するこ
とによシ摩擦抵抗力を減少させることができ、したがっ
て、船の大きさや波の高さに制約されることなく摩擦抵
抗力を減少させうる船が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空気噴出口を有する船の第１実施
例を示す側面図、第２図は第１図中の線■−■から見た
底面図、第３図は本発明の第２実施例の側面図、第４図
は第３図中の線ＩＶ−ＩＶから見た底面図、第５図は本
発明の第３実施例の底面図、第６図は本発明の第４実施
例の縦断面図、第７図は第６図の底面図、第８図はデッ
ドライズを有する船底での噴出空気の流れ方向を例示す
る説明的底面図である。１・・・船体、２・・・船底、３・・・空気噴出口、６
・・・プロペラ、７・・・整流突起、８・・・せき、１
１・・・船底接水部、Ａ・・・船底（船体）中心線、■
・・・船の進行方向、Ｗ・・・水面、α・・・仰え角、
Ｐ・・・岐点、Ｒ２・・・接水部の摩擦抵抗力。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　船底に設けた複数個の空気噴出口から船底部水
圧より高い圧力の空気を噴出して船底と水との間に空気
の層はたけ空気と水との混合層を形成することを特徴と
する船。
（２）　前記空気噴出口の少なくとも一部を前後方向中
心線に対し所定の角度を有する直線または曲線に沿って
配列することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
船。
（３）　船の前後、左右それぞれの動揺または船の速度
変化に伴なう姿勢の変化に応じて作動し、高い方に位置
する噴出口の空気噴出量を自製的に減する噴出量調整手
段を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の船。
（４）船底の両舷側に略前後方向に延在するせきを設け
て噴出空気の船体側方への流出を防止することを特徴と
する特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の
船。
（５）船底に設けた複数個の空気噴出口から船底部水圧
より高い圧力の空気を噴出して船底と水との間に空気の
層または空気と水との混合層を形成するとともに、船底
の後端部近傍にゾロにう軸線と略一致する整流突起を設
けてプロペラへの空気捲き込み量を減少させることを特
徴とする船。