KR19990023218A - 마찰 감소 선박을 위한 기포 발생 및 표면 마찰 감소 방법 - Google Patents

마찰 감소 선박을 위한 기포 발생 및 표면 마찰 감소 방법 Download PDF

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KR19990023218A
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요시아키 타카하시
유키 요시다
히로하루 카토
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카토히로하루
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이시가와지마 하리마 쥬우고오교 가부시끼가이샤
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Abstract

선박의 선체 표면에 구비된 복수의 제트 노즐을 통하여 기체를 분출하는 것에 의하여 선체 표면 근방에 발생된 기포 유동장을 통해 이동하는 선박의 표면 마찰을 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 제트 노즐을 통한 기체 유량이 증가됨에 따라 피크 보이드율의 위치가 선체 표면에 법선 방향으로 이동한다는 관찰을 응용하는 것에 의하여, 피크 보이드율을 난류 경계층 내에 설정하도록 기체 유량이 제어된다.

Description

마찰 감소 선박을 위한 기포 발생 및 표면 마찰 감소 방법
본 발명은 마찰 감소 선박을 위한 기포 발생 및 표면 마찰 감소 방법에 관한 것으로, 특히 미소기포(microbubbles)를 선체로부터 분출하여 물과의 마찰을 감소시키는 기술에 관련된다.
선박의 표면 마찰을 감소시키기 위한 기술은 일본 특허공개 소50-83992호, 소53-136289호, 소60-139586호, 소61-71290호 및 일본 실용신안공개 소61-39691호 및 소61-128185호 등에 개시되어 있다. 이들 마찰 감소 선박은, 항행 상태에서 선체 표면으로부터 공기 등의 기체를 수중에 분출하는 것에 의해 선체와 물과의 경계에 다수의 기포를 개재시켜, 당해 기포의 개재에 의해 물에 대한 선체의 마찰 저항을 저감시키는 것이다.
이러한 마찰 감소 선박에 관련된 기술에 기초하여, 선체 표면 마찰 저항의 감소량을 증가시키기 위해서는, 다음 수학식 1에 나타낸 선체 표면의 난류 경계층에서 정수 ηm이 커지지 않으면 안된다는 것이 알려져 있다.
여기에서, αm은 난류 경계층에서의 평균 보이드율; db는 미소기포의 직경; 그리고 λm는 선박의 크기에 관련된 상수이다.
여기에서, 평균 보이드율 αm를 증가시키기 위하여 선체 표면으로부터 수중에 취출되는 기체의 양을 크게하는 것이 고려되었지만, 이 경우, 미소기포가 난류 경계층 밖으로 도망쳐 버리기 때문에 평균 보이드율 αm이 효과적으로 커지지 않는다. 또한, 평균 보이드율 αm의 크기를 측정하기 위한 효율적인 방법도 없었다.
상기 인용된 종래 기술에서, 미소기포는 압축기로부터 복수의 구멍 또는 다공성 판을 통하여 압축된 공기를 분출하는 것에 의하여 생산된다. 그러나, 분출 공기에 의하여 생산된 미소기포의 직경은 기포 유동 속도(선박의 속도와 거의 동일함)에 의하여 통제된다는 것이 알려져 있는데, 기포 크기를 맞추기 위하여 선박 속도를 제한하는 것은 실제적이지 못하고, 또한 어떠한 선박 속도에 대해서도 기포 크기를 최적화시키는 분출 인자를 제어하는 것이 이상적일 것이다,
본 발명의 목적은, 선체 표면으로부터 수중에 분출되는 기체의 유량을 조절하는 것에 의해, 기포 유동장을 통하여 이동하는 선박의 표면 마찰을 효율적으로 저하시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 선박 속도에 의하여 제한되는 일 없이 원하는 범위의 직경을 갖는 미세기포가 발생되도록 하여 어떠한 선박 속도에서도 표면 마찰이 감소될 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 태양에서 표면 마찰율과 보이드율의 관계를 보여주는 그래프,
도 2는 본 발명의 제 2 태양에서 보이드율과 y의 관계를 보여주는 그래프,
도 3은 본 발명의 제 1 태양에서 마찰 감소 선박의 외관 구성을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 제 1 태양에서 기포 분출을 위한 기체 유량 제어 시스템의 모식적 블록도,
도 5는 본 발명의 제 2 태양의 기본 원리를 설명하기 위한 그래프,
도 6은 본 발명의 제 2 태양에서 마찰 감소 선박의 외관 구성을 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 제 2 태양에서 기포 분출을 위한 기체 공급 제어 시스템의 모식적 블록도.
본 발명의 제 1 목적은, 제트 노즐을 통한 기체 유량이 증가함에 따라 피크 보이드율의 위치가 선체 표면에 법선 방향으로 이동한다는 이론적 관찰에 따라, 선박의 선체 표면에 구비된 복수의 제트 노즐로부터 기체를 분출하고, 피크 보이드율을 난류 경계층 내에 설정하도록 제트 노즐을 통한 기체 유량을 조절하는 것에 의하여, 선체 표면 근방에서 발생된 기체 유동장을 통하여 이동하는 선박의 표면 마찰을 감소시키는 방법에 의하여 달성된다.
선박의 표면 마찰을 감소시키기 위한 표면 마찰 감소 장치는, 제트 노즐로부터 선박의 선체 표면 근방의 수중으로 기체를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안, 기체를 수중에 분출하기 위하여 선체 표면에 구비된 복수의 제트 노즐; 및 피크 보이드율을 난류 경계층 내에 설정하도록 제트 노즐로의 기체 유량을 조절하기 위한 기체 공급 설비를 포함한다.
본 발명자들은 일본 특허출원 평9-142818호에서, 선체 표면 근방의 기포 유동장을 통한 선박 속도와 제트 노즐로의 기체의 공급량이 마찰 감소에 어떻게 관련되는가를 이론적으로 검증하였다. 그 결과, 모든 제트 노즐을 통한 기체 유량 QG가 동일할 경우 유속 Um이 늦어지면 보이드율 αm이 크게 되어 마찰 감소비 Cf/Cf0(기포가 있는 경우의 마찰 계수 Cf와 기포가 없는 경우의 마찰 계수 Cf0의 비율)가 작게 되고, 또한 유속 Um이 일정하게 유지될 경우 기체 유량 QG를 크게 하면 마찰 감소비 Cf/Cf0이 작아지게 되어 마찰이 감소되는 것을 이론적으로 검증하였다.
그러나, 이 경우 도 2에 나타낸 바와 같이, 피크 보이드율의 위치가 선체 표면으로부터 법선 방향으로 이동하는 것도 검증되었다. 본 발명은 이 검증 결과 및 난류 경계층에서의 정수 ηm을 크게 하지 않으면 안된다는 상기 종래의 견해에 기초하여, 선체의 마찰을 효과적으로 감소시킨 것이다.
상기 개시된 접근에 더하여, 선체 표면에 구비된 제트 노즐로부터 수중으로 기포를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안, 선박의 표면 마찰을 감소시키기 위하여 기포를 발생시키기 위한 방법이 제공되는데, 여기에서 기포의 반경은 다음 수학식 2로 주어진다.
여기에서, Q는 기체 유량, U는 기포 유동장에서의 유속이고, k는 활성 제트 노즐의 개수이다.
또한 본 발명에서는, 선박과 물 사이의 계면에 기포 유동장을 발생시키기 위하여 제트 노즐로부터 수중으로 기포를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안 선박의 표면 마찰을 감소시키기 위한 제트 노즐 장치에 있어서, 기포 유동장의 유동 라인을 따라 n 라인으로 배열된 복수의 제트 노즐; 및 일정 범위 이내의 반경을 갖는 기포를 생산하기 위하여 선택된 개수 k의 활성 노즐에 압축된 기체를 공급하기 위한 기체 공급 설비를 포함하는 제트 노즐 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 제트 노즐로부터 선박의 선체 표면 근방의 수중으로 기체를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안 표면 마찰을 감소시키기 위한 표면 마찰 감소 장치를 갖는 선박에 있어서, 기체를 수중에 분출하기 위하여 선체 표면에 구비된 복수의 제트 노즐; 및 피크 보이드율을 난류 경계층 내에 설정하도록 제트 노즐로의 기체 유량을 조절하기 위한 기체 공급 설비를 포함하는 마찰 감소 선박에 관련된다.
제트 노즐로부터 물로 기체를 분출하는 것에 의하여 발생되고 선박과 물 사이의 계면에 형성되는 미소기포의 반경은 다음 수학식 3으로 주어진다는 것이 알려져 있다.
여기에서, Q는 노즐을 통하여 수중으로 들어가는 기체 유량이고, U는 반경 R의 미소기포를 포함하는 기포 유동장에서의 유속이다. 상수 a는 실험에 의하여 구해질 수 있다.
본 발명에 관련된 일련의 실험에서, 상수 a가 2.4의 값으로 구해진 수조(水槽) 실험으로부터 도 5에 나타낸 결과가 얻어졌다. 도 5에서, 수학식 3은 실험에 사용된 여러 가지 제트 노즐의 직경 D로 규정화되었다.
표면 마찰 감소 방법의 변형된 장치는 선택된 개수 k의 활성 노즐을 통하여 주어진 용량의 기체를 공급하는데 기초한다. 다음에, 활성 제트 노즐의 개수 k를 1로부터 n까지 변화시키는 것에 의하여 유량 Q는 (k=1)에서의 Q로부터 (k=n)에서의 Q/n까지 변화될 수 있다. 상기 수학식 2는 일반 수학식 3의 특정한 경우로 국소화된 기포 유동장을 위한 경우이다. 주어진 유량 Q 및 유속 U 하에서, 미소기포의 반경은 수학식 2에서 활성 노즐의 개수 k를 변화시키는 것에 의하여 조절될 수 있다.
다음에 도면을 참고하여 바람직한 태양이 설명될 것이다.
제 1 태양
도 3은 선체 1, 선수 2, 몰수면 3, 스크류 4, 방향키 5, 제트 노즐 6, 항행 방향 F, 그리고 홀수선 W를 보여준다. 몰수면 3에서 선박 1의 선수 가까이에 있는 좌현과 우현 양쪽에는 다수의 제트 노즐 6이 구비되는데, 비록 도면에서는 우현쪽만을 보여주지만 이러한 노즐 6은 좌현 쪽에도 구비된다. 선체 1의 선수 2 가까운 바닥 표면에도 유사한 노즐 6이 구비될 수 있다.
도 4는 모터 7, 블로워 8, 제어 밸브 9, 기체 유량 제어 장치 10 및 기억 장치 11을 포함하는 기체 유량 제어 시스템의 블록도를 보여준다. 각각의 제트 개구 6은 자신의 제어 밸브 9를 통하여 블로워 8에 파이프 연결된다. 블로워 8은 모터 7에 의하여 작동되고, 각각의 제어 밸브 9를 통하여 압축된 공기가 공급된다. 각각의 제어 밸브 9는 기체 유량 제어 장치 10에 의하여 독립적으로 제어되어 제어 밸브 9의 개구가 조절된다.
기체 유량 제어 장치 10은 각 제어 밸브 9를 구동하기 위한 인터페이스 회로 및 제어 프로그램에 따라 인터페이스 회로를 제어하기 위한 마이크로프로세서를 포함한다. 기억 장치 11은 제어 프로그램 및 제어 프로그램을 실행하는데 필요한 유량 제어 데이터를 저장한다.
유량 제어 데이터는, 예를 들어 컴퓨터 시물레이션 연구에 의하여 얻어진 선체 표면 부근에서의 보이드율 분포 데이터를 포함한다. 즉, 이 데이터는 계산된 보이드율 분포 패턴을 몰수면 3의 여러 영역으로부터 난류 경계층까지의 거리(법선 방향의 거리)에 관련시킨 것이다.
이 태양에서, 선택된 제어 파라메터는 몰수면 각 영역에서 물의 유속 및 제트 노즐 6으로의 기체 유량이고, 여러 가지 범위의 이들 파라메터에서 난류 경계층 까지의 거리에 보이드율을 관련시킨 수학적 방정식이 기억 장치 11에 저장되어 있다. 이러한 시물레이션 연구의 상세한 것은, 예를 들어 일본 특허출원 평8-144646호 및 평9-292999호에 개시되어 있다.
이하에서는 기체 유량 제어 장치 10의 작동을 설명한다.
예를 들어, 선박이 항행 속도에 도달할 때 기체 유량 제어 장치 10이 활성화되고, 제트 노즐 6으로부터 기포의 분출이 시작된다. 기체 유량 제어 장치 10이 속도 제어 장치(도시되지 않음)로부터 선박이 항행 속도 범위에 도달하였다는 신호를 받을 때, 제어 프로그램에 따라 각 제어 밸브 9를 제어하는 과정을 개시한다.
선박 속도 제어 장치로부터 제어 파라메터로서 마찰 감소 선박의 속도 데이터를 받은 후, 기체 유량 제어 장치 10은 보고된 항행 속도와 저장된 선박의 형상 데이터를 근거로 하여 여러 가지 몰수면 3의 영역의 기포 유속에서 난류 경계층 두께의 값을 계산한다. 다음에 기체 유량 제어 장치 10은, 난류 경계층 두께와 기포 유속의 값을 기체 유량 제어 제이터에 넣는 것에 의해, 피크 보이드율이 몰수면 3의 여러 가지 영역의 대응하는 경계층 내에 존재하도록 각각의 영역을 위한 기체 유량의 요구되는 값을 유도한다.
여기에서, 선박의 형태에 따른 차이 때문에, 여러 가지 영역에서의 항행 속도가 동일하다 하더라도 몰수면 3의 여러 가지 영역에서 기포 유속은 다르게 될 것이다. 이 태양에서, 몰수면 3의 여러 가지 영역에서 난류 경계층 두께의 값은 이 효과를 고려하는 것에 의하여 계산되고, 여러 가지 제트 노즐 6으로의 기체 유량은 이러한 계산 결과에 따라 조정된다. 예를 들어, 난류 경계층 두께가 바닥 표면 영역에서의 값과 비교하여 홀수선 W 영역에서 다르면, 홀수선 영역과 바닥 표면 영역 근방에서 제트 노즐 6으로의 기체 유량은 서로 독립적으로 조정되어, 피크 보이드율 분포는 이들 영역에서 대응하는 난류 경계층 내에 위치하게 될 것이다.
따라서, 각각의 제트 노즐 6에서의 기체 유량을 제어하는 것에 의해, 수중에 분출되도록 요구되는 기체 유량을 최소화하여 에너지를 절약하면서 몰수면 3의 여러 영역에서 국소 마찰율을 제어하여 표면 마찰을 효과적으로 감소시키는 것이 가능하다.
상기 태양에서는 몰수면 3의 여러 가지 영역에서 기포 유속은 선박의 이동 속도로부터 얻어지고 제트 노즐 6으로의 기체 유량은 독립적으로 조정되는데, 난류 경계층의 두께가 몰수면 3의 여러 가지 영역에서 유의적으로 다르지 않다고 간주될 수 있다면, 이동 속도에 따라 제트 노즐 6으로의 기체 유량을 제어하는 것이 더 간단할 수 있다.
또한, 상기 태양에서 기체 유량 제어 데이터는 기억 장치 11로 프로그램되는데, 기억 장치 11 대신에 몰수면 3의 제트 노즐 6 후면에 기포 측정 장치가 구비되는 설비도 고려될 수 있다. 이라한 설비에서는, 몰수면 3에 법선 방향의 보이드율 분포는 기포 측정 장치에 의하여 검출된 기포의 용적에 근거하여 기체 유량 제어 장치 10에 의하여 계산되고, 이러한 결과에 따라 제트 노즐 6으로의 기체 유량이 조정된다. 이 경우, 기포 측정 장치는 바닥면 뿐 아니라 좌현과 우현 양쪽에 위치될 수 있다. 또한, 이러한 기포 측정 장치는 기포가 있는 물의 레이저 스캐닝에 근거할 수 있고, 반사 데이터는 주어진 용량에서 기포의 개수를 측정하는데 사용될 수 있다.
제 1 태양의 특징은 다음과 같이 요약된다.
(1) 기체 유량이 증가함에 따라 난류 경계층의 위치가 선체의 법선 방향으로 이동한다는 관찰에 근거하여, 피크 보이드율 분포를 각 제트 노즐의 대응하는 난류 경계층 내에 설정하도록 각 노즐로의 기체 유량이 조정되기 때문에, 본 방법은 제트 노즐에 공급되는데 필요한 전체 기체 용량을 유지하면서 효율적인 표면 마찰 감소 작용을 제공한다.
(2) 피크 보이드율이 대응하는 제트 노즐 근방의 난류 경계층 내에 있도록 각 제트 노즐에 대하여 개별적으로 기체 유량이 조정되기 때문에, 본 마찰 감소 작용은 몰수면의 여러 가지 영역에 대하여 최적화된다.
(3) 예시된 방법은, 실제로 보이드율 분포 패턴을 결정하기 위한 측정 장치를 가질 필요 없이 각 제트 노즐로의 기체 유량이 조정될 수 있도록, 미리 결정된 선체 근방에서의 보이드율 분포의 컴퓨터 시뮬레이션 결과에 의존하기 때문에 선박 제조 비용이 감소된다.
(4) 기포 측정 장치가 선체에 구비될 때, 선체 근방의 보이드율 분포가 계산될 수 있고 제트 노즐로의 기체 유량이 실제 결과에 따라 조정되므로, 항행 선박 주위의 실제 보이드율 분포에 근거하여 표면 마찰 감소 작용을 훨씬 더 정확하게 제어할 수 있다.
제 2 태양
이하 도면을 참고하여 제 2 태양이 설명될 것이다. 제 1 태양의 것과 동일한 부분은 동일한 참조번호로 언급하고 설명을 생략한다.
도 6은 선체 1A, 선수 2, 몰수면 3, 스크류 4, 방향키 5, 이동 방향 F, 유선 L, 및 홀수선 W를 보여준다. 선수 2 근방에 있는 몰수면 3 위에는, 유선 L을 따라 배열된 노즐의 n 라인과 유선 L에 수직인 노즐의 m 칼럼으로 구성된 제트 노즐 13의 배열(m·n)이 선체 1A의 좌현 및 우현 양쪽으로 배열된다. 비록 도면은 선체 1A의 우현쪽 만을 보여주고 있으나, 유사한 제트 노즐 13의 m·n 배열이 몰수면 3의 좌현쪽에도 구비된다. 유선 L에 따른 n 라인과 유선 L에 수직인 m 칼럼으로 구성된 유사한 제트 노즐의 (i·n) 배열이 선수 2 근방 선체 1A의 바닥 부분에 구비된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, n 라인을 따라 배열된 각각의 제트 노즐 13은 각각의 제어 밸브 15를 통하여 블로워 16에 파이프로 연결된다. 블로워 16은 모터 17에 의하여 구동되고, 개개의 제어 밸브 15를 통하여 각 노즐 13에 압축된 공기를 공급한다. 제어 장치 18은 제어 밸브 15의 개구를 제어한다.
마찰 감소 선박의 이러한 배열에 있어서, 압축 공기는 배열내 모든 제트 노즐 13 중에서 선택된 개수 k의 활성 노즐에 공급된다. 활성 노즐의 개수 k는 하나의 노즐 13 또는 복수의 인접한 노즐 13을 포함할 수도 있다.
노즐 13의 이러한 배열에서 생산되는 미소기포의 반경 R은 수학식 2에 따라 제어된다.
[수학식 2]
R = 2.4·{Q/(U·k)}1/2
여기에서, 변수 k(정수)는 압축 공기가 공급되는 활성 노즐의 선택된 개수이고, Q는 기체 유량, U는 기포 유동장에서의 유속이다.
선박과 물 사이의 경계층에서 생산되는 미소기포의 반경 R은 활성 제트 노즐의 개수인 파라메터 k를 위한 값을 선택하는 제어 밸브 18에 의해 제어된다. 따라서, 마찰 감소 효과는 선박 속도에 의하여 억제되는 일 없이 달성될 수 있어, 선박의 항행 속도보다 낮은 어떠한 속도에서도 최적 기포 유동장이 생산될 수 있다. 이것은, 보다 낮은 속도에서 표면 마찰이 선박에 부정적인 방해 효과를 줄 수 있기 때문에 특히 중요한 점이다.
상기 태양에서 노즐 배열은 선박의 바닥면 및 측면 위에 구비되는데, 바닥면 또는 측면에만 노즐 배열이 구비될 수도 있다. 이러한 경우, 비록 마찰 감소 효과가 그렇게 높지는 않다 하더라도 제조 비용이 저감될 수 있다.
따라서, 제 2 태양에서는 선박의 선체 1A 위에 구비되는 복수의 기체 노즐 13을 통하여 기체를 수중에 불어넣는 것에 의해, 주어진 기체 유량 Q 및 유속 U에서 수학식 2에 따라 활성 제트 노즐의 파라메터 k를 조정하는 것에 의하여, 선박 속도에 의하여 억제되는 일 없이 일정 반경 R의 미소기포를 생산할 수 있게 된다.

Claims (18)

  1. 제트 노즐을 통한 기체 유량이 증가함에 따라 피크 보이드율의 위치가 선체 표면에 법선 방향으로 이동한다는 이론적 관찰에 따라, 선박의 선체 표면에 구비된 복수의 제트 노즐로부터 기체를 분출하고, 피크 보이드율을 난류 경계층 내에 설정하도록 제트 노즐을 통한 기체 유량을 조절하는 것에 의하여, 선체 표면 근방에서 발생된 기체 유동장을 통하여 이동하는 선박의 표면 마찰 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 제트 노즐로의 기체 유량이, 피크 보이드율을 선체 표면 근방에 형성된 난류 경계층 내에 설정하도록 독립적으로 제어되는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 보이드율 분포 패턴이 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 미리 결정되고, 각각의 제트 노즐로의 기체 유량이 계산된 결과에 따라 제어되는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 선체 표면 근방에서 기포의 수를 계산하기 위한 기포 측정 장치가 구비되어 상기 근방에서 보이드율을 계산하고, 각각의 제트 노즐로의 기체 유량이 계산된 결과에 따라 제어되는 방법.
  5. 제트 노즐로부터 선박의 선체 표면 근방의 수중으로 기포를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안 표면 마찰을 감소시키기 위한 표면 마찰 감소 장치를 갖는 선박에 있어서,
    기체를 수중에 분출하기 위하여 선체 표면에 구비된 복수의 제트 노즐; 및
    피크 보이드율을 난류 경계층 내에 설정하도록 제트 노즐로의 기체 유량을 조절하기 위한 기체 공급 설비를 포함하는 선박.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기체 공급 설비가, 피크 보이드율을 몰수면에 따른 다른 영역에 관련된 난류 경계층 내에 설정하도록 각각의 제트 노즐로의 기체 유량을 독립적으로 제어하는 선박.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 기체 공급 설비가, 상기 선박에 따른 몰수면의 다른 영역 근방에서 컴퓨터 계산에 의하여 미리 결정된 보이드율 분포 패턴에 따라 각각의 제트 노즐로의 기체 유량을 조절하는 선박.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 선체 표면 근방에서 기포 용량을 결정하여 상기 선박의 몰수면의 다른 영역에서 보이드율을 계산하기 위하여 기포 측정 장치가 구비되고, 각각의 제트 노즐로의 기체 유량이 계산된 결과에 따라 제어되는 선박.
  9. 선체 표면에 구비된 제트 노즐로부터 수중에 기포를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안 선박의 표면 마찰을 감소시키기 위한 기포 발생 방법에 있어서, 상기 기포의 반경이 다음 식으로 주어지는 방법.
    R = 2.4·{Q/(U·k)}1/2
    여기에서, Q는 기체 유량, U는 기포 유동장에서의 유속, k는 활성 제트 노즐의 개수이다.
  10. 선박과 물 사이의 계면에 기포 유동장을 발생시키기 위하여 제트 노즐로부터 수중으로 기포를 분출하는 것에 의해 발생된 기포 유동장을 통하여 이동하는 동안 표면 마찰을 감소시키기 위한 표면 마찰 감소 장치를 갖는 선박에 있어서,
    기포 유동장의 유동 라인을 따라 n 라인으로 배열된 복수의 제트 노즐; 및
    일정 범위 이내의 반경을 갖는 기포를 생산하기 위하여 선택된 개수 k의 활성 노즐에 압축된 기체를 공급하기 위한 기체 공급 설비를 포함하는 선박.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 선택된 개수 k가 다음 식에 따라 결정되는 선박.
    R = 2.4·{Q/(U·k)}1/2
    여기에서, Q는 기체 유량, U는 기포 유동장에서의 유속, k는 상기 복수의 제트 노즐 중에서 활성 제트 노즐의 개수이다.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 제트 노즐이 상기 선박의 선수 근방에 구비되는 선박.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 제트 노즐이 상기 선박의 좌현쪽 및 우현쪽 선수 근방에 구비되는 선박.
  14. 수중으로 기포를 분출하여 선박과 물 사이의 계면에 기포 유동을 발생시키는 것에 의한 선박의 표면 마찰 감소 방법에 있어서,
    기포 유동장의 유동 라인을 따라 n 라인으로 배열된 복수의 제트 노즐; 및
    일정 범위 이내의 반경을 갖는 기포를 생산하기 위하여 선택된 개수 k의 활성 노즐에 압축된 기체를 공급하기 위한 기체 공급 설비를 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 선택된 개수 k가 다음 식에 따라 결정되는 방법.
    R = 2.4·{Q/(U·k)}1/2
    여기에서, Q는 기체 유량, U는 기포 유동장에서의 유속, k는 상기 복수의 제트 노즐 중에서 활성 제트 노즐의 개수이다.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 제트 노즐이 상기 선박의 바닥면 선수 근방에 구비되는 방법.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 제트 노즐이 상기 선박의 좌현쪽 및 우현쪽 선수 근방에 구비되는 방법.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 제트 노즐이 상기 선박의 바닥 뿐 아니라 좌현쪽 및 우현쪽의 선수 근방에 구비되는 방법.
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