KR19990023663A - 압축공기 발생장치를 갖는 마찰감소 선박,마찰감소 장치 및 기체분출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축공기 발생장치를 갖는 마찰 감소 선박, 마찰감소 장치 및 기체분출 장치에 관한 것으로, 마찰 감소 선박은 선박의 외부 선체 위에 판상 돌출부가 구비되고 판상 돌출부의 정점 영역에 수중으로 기체를 분출하여 미소기포를 생산하기 위하여 기체 분출 출구가 배치된다. 기체는 바로 근방에 위치한 기체 공급 파이프로부터 기체 분출 출구로 공급되어 경로를 실용적인 수준으로 단축시킨다.

Description

압축공기 발생장치를 갖는 마찰감소 선박, 마찰감소 장치 및 기체분출 장치

본 발명은 선박내 압축 공기 발생장치를 가지며 선체 표면에 형성된 경계층에 기포를 분출하는 것에 의한 마찰 감소 선박, 마찰 감소 장치 및 공기 분출 장치에 관한 것이다.

선체 표면에 기포 또는 공기의 층을 분출하는 것에 의해 항해중인 선박의 표면 마찰을 감소시키기 위한 여러 가지 방법이 제안되었다. 수중에 기포를 분출하는 것에 기초한 기술에는 예를 들어, 일본 특허 공개공보 (1) 소50-83992호, (2) 소53-136289호, (3) 소60-139586호, (4) 소61-71290호 및 일본 실용신안 공개공보 (5) 소61-39691호 및 (6) 소61-128185호 등이 있다. 이들 기술에 있어서는, 공기 압축기에 의해 생산된 압축 공기를 소결 폴리머와 같은 다공성 재료 또는 다수의 미세한 구멍을 통하여 물로 분출시키는 것에 의하여 기포가 발생된다.

그러나, 압축공기를 수중에 분출할 때에는, 기포의 부력 때문에 기포가 선체 표면으로부터 달아나는 경향이 있어 마찰 감소 범위가 좁아진다는 문제가 있다. 한편, 다공성 매체를 통하여 기포를 발생시키는 기술은 다공성 매체를 가로지르는 압력 강하 때문에 에너지 소비가 높아, 결과적으로 표면 마찰을 감소시키는 것에 의하여 달성된 에너지 절약이 기포 발생에 요구되는 에너지 소비에 의해 상쇄되어 기술의 실제 적용에 문제를 일으킨다는 결점이 있다. 이러한 이유로, 인용 문헌 (1) 내지 (6)에 개시된 기술은 실제적이지 못하다.

또한, 미소기포와 물의 혼합물을 생산하는 방법이 제안되었다. 이러한 기술의 예는 일본 특허 공개공보 평8-239083호에 개시되어 있다. 이 기술에서는, 미소기포를 함유하는 기포-물 혼합물을 수중에 분출하기 위하여 기포-물 혼합물 발생 장치가 선박내 적절한 위치에 구비된다.

이러한 기술에서, 분출 기포의 직경 R, 공기 유량 Q 및 주유속 U은 다음 수학식 1과 같이 관련된다.

여기에서 k는 상수로서, 어떤 경우 2.4의 값이 적용될 수 있다.

그러나, 상기 수학식 (1)에 있어서, 선박 속도가 일정할 때(즉, U = 일정), 유량 Q의 증가는 기포 직경 R을 증가시킨다는 것이 알려졌다. 이것은 마찰 감소 작용에 있어서 미소기포의 유효성을 감소시키는 것으로 된다.

한편, 통상적인 마찰 감소 방법에서는, 선박의 몰수면을 가능한 많이 미소기포로 덮기 위하여 기체 분출 출구가 선체 표면 외부의 복수의 장소에 구비될 것이 요구된다. 이 경우, 혼합물 발생 장치로부터 개개의 기체 분출 출구로 물-기포 혼합물을 공급하기 위해서는, 과도한 파이프 회로가 구비될 필요가 있다. 파이프 회로는 마찰 감소 선박을 건조하는 데 상당히 많은 가격을 차지내기 때문에, 이러한 과도한 파이프가 단순화되지 않는 한 마찰-감소 선박은 상대적으로 경제적인 가격으로 생산될 수 없다.

또한, 몰수된 선체 표면 상의 정압은 여러 가지 몰수 장소에서 다르기 때문에, 때때로 기포 발생 조건에서도 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 선박의 여러 영역에서 분출 조건을 변경하는 것이 필요하게 될 수 있다.

또한, 바닥 표면을 따라 흐르는 기포(바닥 기포로 칭함)의 경우, 기포 직경이 클수록 바닥 선체에 대하여 이들을 가압하는 부력이 커져서 경계층 내에 높은 보이드율을 생산하여 마찰 감소 효과를 증진시킨다. 그러나, 측부 선체 표면을 따라 흐르는 기포(측부 기포로 칭함)의 경우에는, 측부 기포에 작용하는 유일한 힘으로서, 선체 표면을 향하여 이들을 끌어당기는 힘은 전단 속도와 기포 속도 사이의 차이에 의해 발생하는 부력(Saffman's Lift)이다. 이 부력은 비교적 약하여 측부 기포는 표면으로부터 쉽게 벗어나게 된다. 다시 말하면, 경계층 두께가 선박의 선미를 향하여 증가하기 때문에, 두꺼운 경계층 영역에 대하여 분출 상태가 최적화되면 얇은 경계층 영역으로부터 기포가 분출되어(분산되어) 선체 표면 주위의 유동장은 난류로 되고 마찰 감소 효과가 감소된다.

분출 방향도 마찰 감소 효과에 영향을 미친다. 통상의 마찰 감소 선박에 있어서, 압축 공기를 부는 방향은 선체 표면 주위에서 물의 흐름에 대하여 가로지르는 방향이고, 따라서 압축 공기의 유량이 높게 될 때 발생된 미소기포는 경계층 밖으로 분출된다. 이는 선체 표면 주위의 유동장이 난류로 되는 이유의 하나가 되고, 항해중 저항 증가를 야기할 가능성이 있다.

마찰 감소 기술은 통상 다음과 같이 구성되는 장치를 사용하는 것에 의하여 시행되도록 적합화된다. 압축 공기를 불기 위한 공기 공급 파이프의 일부로서 블로워는 선수의 바닥 부분 가까운 전달판 위 홀수선 높이 아래에 위치한다. 압축 공기는 선체 내부에 부착된 내수성(watertight) 시 체스트(sea chest) 하우징 위의 압력 게이지를 통하여 블로워로부터 주 유속계를 통해 이동된다. 시 체스트는 선박의 바닥 부분에 위치한 많은 미세 구멍으로 만들어진 복수의 분출 장치를 포함하는데, 분출 장치는 유동 밸브를 조정하여 공기 압력이 수압 보다 높게 되도록 조절된다.

이러한 마찰 감소 장치에 있어서, 블로워는 기체 분출 출구에 연결되는 파이프를 짧게 하기 위하여 홀수선 아래에 배치되는데, 이는 블로워가 정지하였을 때 유동 조정 밸브가 완전히 닫혀야 하는 것을 의미한다. 유동 조정 밸브가 닫힐 수 없는 상황이 전개되면 물은 블로워로 역류하는데, 이는 블로워 출구 압력이 외부 수압보다 높아질 때까지 유동 조정 밸브가 초기에 완전히 닫히도록, 준비 절차가 완료될 때까지 기체 분출 출구가 처음에 열릴 수 없는 것을 의미한다. 이것은 성가신 시동 절차일 뿐 아니라, 시 체스트 안의 내부 체임버 압력이 수압 보다 높은 것을 확인하도록 블로워 작동을 계속적으로 감시할 필요성이 있는 등 다른 작동 문제를 갖는다.

미소기포 기술의 다른 실제적인 적응은 미소기포를 생산하기 위하여 선박의 바닥 부분으로부터 수중으로 미소기포(예를 들어 선박내 컴프레서에 의하여 발생된 압축 공기를 부는 것에 의하여 생산된)를 사용하는 것을 포함한다. 분출 장치는 개구가 바닥 선체판에 구비되고 적절히 배열된 복수의 기체 분출 출구(미세 구멍)를 갖는 천공된 판이 부착되는 것에 의하여 닫히는 배열을 포함한다. 판은 바닥 선체판 내부에 구비되는 내수성 시 체스트 하우징 내에 안치되고, 가압하에 공기가 기체 분출 출구로부터 분출되어 미소기포를 생산할 수 있도록 압축 공기가 공기 공급 파이프로부터 기체 파이프를 통하여 공급된다. 기체 분출 출구에 다공성판을 부착하거나 바닥 선체판 위에 기체 분출 출구를 직접 구비시키는 것에 의하여 바닥 선체판 상에 구비된 한 세트의 공기 분출부로부터 공기를 불어내는 것에 의하여 미소기포를 생산하기 위한 다른 제안이 있다.

상기 형태의 마찰 감소 방법이 갖는 하나의 문제는, 바닥 표면을 따라 흐르는 미소기포로 바닥 표면을 덮기 위하여 횡방향을 따라 기체 분출 출구를 구비할 필요가 있다는 것이고 각각의 분출 출구는 그 자신의 시 체스트 하우징을 가져야 한다는 것이다. 따라서, 많은 시 체스트 하우징 및 연관된 파이프가 요구되고, 결과적으로 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 비용도 많이 드는 제조 공정으로 된다.

바닥 선체판 상에 구비된 통상의 공기 분출 장치가 갖는 다른 문제는, 항구에 정박할 때 공기를 부는 것이 정지되기 때문에 수압과 블로워 압력 사이의 압력차로 인하여 시 체스트 하우징의 범람이 일어날 가능성이 있다는 것이다. 범람이 일어나면 해수 생물들이 시 체스트 내부 또는 천공판에 부착되거나 염의 침전이 일어날 가능성이 있어, 기체 분출 출구 내부를 완전히 청소할 것이 요구된다.

통상의 공기 분출 장치가 갖는 다른 문제는 바닥 선체판 상에 구비되는 개구에 용접되는 것에 의하여 직접 부착되기 때문에 개구를 쉽게 열수 없어 장치의 유지 보수를 어렵게 만든다는 것이다. 또한, 비록 분출 개구를 덮는 천공판의 가장자리 주위에서 모든 패스너를 제거하여 시 체스트 내부를 정비할 수 있다 하더라도, 각각의 분출 장치 영역에서 많은 수의 패스너를 떼었다가 다시 부착할 필요가 있다. 일반적으로, 전체 바닥 표면을 미소기포로 덮기 위하여 선박의 횡방향을 따라 많은 분출 영역이 있다; 예를 들어 3 개의 횡선을 따라 26 위치의 분출 장치가 있을 때, 시 체스트 하우징의 전체 내부 공간을 위한 유지 보수 작업은 막대한 수의 볼트를 손으로 다룰 것이 요구되고, 이는 유지 보수 작업을 매우 노동 집약적으로 만든다.

선박의 표면 마찰을 감소시키는 첫 번째 목적은 본 발명의 몇가지 서로 관련된 목적을 통하여 달성된다. 각각의 목적은 본 목적을 달성하는 수단의 간단한 설명과 함께 다음에 독립적으로 제시될 것이다.

도 1은 실시 형태 1의 투시도,

도 2는 실시 형태 1의 판상 돌출부의 횡단면도,

도 3a 및 3b는 실시 형태 1의 판상 돌출부를 갖는 마찰 감소 실험에서 발생된 미소기포를 보여주는 사진,

도 4는 실시 형태 1에서 마찰 감소율 C_f/C_f0과 기체 분출 거리의 그래프,

도 5는 실시 형태 2에서 기포 유니트의 세부를 보여주는 투시도,

도 6은 실시 형태 2에서 마찰 감소 선박의 측면도,

도 7은 실시 형태 2에 나타낸 마찰 감소 선박의 변형을 보여주는 측면도,

도 8a는 실시 형태 3의 모식적 투시도이고, 도 8b는 실시 형태 3의 평면도,

도 9a는 실시 형태 3에서 공기 분출부의 확대 평면도이고, 도 9b는 도 9a에서 A-A부분의 단면도,

도 10a는 실시 형태 3에서 공기 분출부의 다른 배열의 제 1 저면도이고, 도 10b는 실시 형태 3에서 공기 분출부의 다른 배열의 제 2 저면도이고, 도 10c는 실시 형태 3에서 공기 분출부의 다른 배열의 제 3 저면도,

도 11은 실시 형태 4에서 선박의 선수부의 측면도,

도 12는 도 11에서 보여주는 부분 A의 확대 횡단면도,

도 13은 도 12에서 B-B 부분의 횡단면도,

도 14a는 실시 형태 5의 측면도이고, 도 14b는 실시 형태 5의 저면도,

도 15a는 실시 형태 5에서 미소기포를 발생시키는 와이어 방법과 함께 나타낸 선박의 측부 선체 표면의 측면도이고, 도 15b는 실시 형태 5에서 미소기포를 발생시키는 와이어 방법과 함께 나타낸 선박의 측부 선체 표면의 횡단면 측면도,

도 16은 실시 형태 5에서 미소기포를 발생시키는 다른 방법과 함께 나타낸 선박의 측부 선체 표면의 횡단면 측면도,

도 17은 실시 형태 6에 나타낸 구조를 보여주는 횡단면 측면도,

도 18은 실시 형태 6의 다른 구조를 보여주는 횡단면 측면도,

도 19는 실시 형태 7의 모식도,

도 20a는 실시 형태 7의 변형의 투시도이고, 도 20b는 도 20a에서 A-A부분의 횡단면도,

도 21a는 실시 형태 8의 투시도이고, 도 21b는 도 21a에서 B-B부분의 횡단면도,

도 22a는 실시 형태 8의 횡단면 측면도이고, 도 22b는 실시 형태 8의 저면도,

도 23은 실시 형태 8에서 사용된 천공판 내의 기체 분출 출구의 예를 보여주는 확대 횡단면도,

도 24a는 실시 형태 8의 변형의 횡단면 측면도이고, 도 24b는 실시 형태 8의 변형의 저면도이고, 도 24c는 도 24b에서 A-A부의 확대 횡단면도,

도 25a는 실시 형태 8에서 사용된 천공판을 떼어내는데 사용되는 지그의 측면도이고, 도 25b는 실시 형태 8에서 사용된 천공판을 떼어내는데 사용되는 지그의 평면도이고, 도 25c는 실시 형태 8에서 사용된 지그를 떼어내는데 사용되는 핀의 확대도.

제 1 목적은 기체 유량에 의하여 영향을 받지 않는 국소적으로 최적화된 마찰 감소 효과를 생산하는 마찰 감소 선박을 제공하는 것이다.

제 1 목적은 몰수된 외부 선체판 위에 유선형의 판상 돌출을 갖는 마찰 감소 선박에 의하여 달성되는데, 기체 분출 출구는 판상 돌출의 정점 영역 위에 공간을 두고 떨어져 있어, 기체 분출 출구로부터 기체가 수중으로 분출되어 미소기포를 생산하게 된다.

따라서, 발생된 미소기포의 크기를 유효하게 조절하는 능력 때문에, 큰 기체 유량과 관련하여 작동하는 판상 돌출부의 배열은 표면 마찰을 감소시킬 수 있다.

제 2 목적은 마찰 감소 선박의 여러 영역에서 미소기포 발생 조건을 제어하고 마찰 감소 선박의 건조 비용과 작동 비용을 감소시킬 수 있는 공기 발생 장치 및 마찰 감소 선박을 제공하는 것이다.

이 목적은 각각의 미소기포 분출 장치가 선체판의 일부를 포함하는 일체화된 성분으로서 제조되고 미소기포 분출 장치가 복수의 이러한 일체화된 성분을 사용하여 생산되는 마찰 감소 선박에 의하여 달성된다.

동일한 목적이, 기체를 기체 분출 출구로 공급하기 위한 파이프 수단을 결합하는 것에 의하여 기체 분출 장치와 외부 선체판이 일체의 성분으로 만들어지는 압축 공기 발생 장치에 의하여 달성된다.

이러한 배열에 따라 파이프 패턴이 단순화 되고, 이에 의해 선박 건조 비용을 더욱 감소시킬 수 있다.

제 3 목적은 기체 분출 장치를 장착시키는 데 필요한 공정수를 감소시키는 것에 의하여 선박 건조 비용을 감소시키는 것이다.

이 목적은 선박의 바닥 내부를 따라 놓인 길이 방향의 리브를 걸치기 위하여 가로지르는 방향으로 조립된 공통의 시 체스트 하우징이, 압축된 기체를 전달하여 기체 분출 출구로부터 공통의 기체 공급 파이프를 통하여 모든 복수의 기체 분출부로 분출되도록 하기 위하여 가로 방향으로 배열된 복수의 기체 분출부를 둘러싸도록 하는 것에 의하여 달성된다.

다른 배열은 복수의 기체 분출부가 가로지르는 선을 따라 특정 바닥 위치에 배열되는 것으로, 여기에서 모든 기체 분출부는 하나의 공기 공급 파이프에 의하여 공급되도록 공통의 시 체스트 하우징에 내부적으로 수용된다.

다른 배열은 복수의 기체 분출부가 가로지르는 선을 따라 특정 바닥 위치에 배열되고, 가로 방향으로 연장되는 공통의 시 체스트 하우징에 수용되고, 채널형 스틸 시트로 만들어지고, 바닥부를 따라 길이 방향의 리브를 통하여 통과하도록 조립되고, 하나의 기체 공급 파이프에 의하여 공급되는 것이다.

다른 배열은 복수의 기체 분출부가, 가로지르는 방향을 따라 특정 바닥 위치에서 압축된 기체를 분출하기 위하여, 가로 방향 위에 있고 바닥부의 길이 방향 리브 보다 높이 있도록 배열된 기체 공급 파이프에 연결된 기체 헤더, 및 기체 헤더를 복수의 기체 분출부로 연결하는 기체 공급 파이프를 포함하는 시 체스트 하우징 내에 수용되는 것이다.

이러한 배열은, 많은 기체 분출 출구을 위하여 단 하나의 기체 공급 파이프와 공통의 시 체스트 하우징 만이 필요하기 때문에, 장착 공정을 감소시키는 것에 의하여 분출 장치의 장착 비용 및 다른 관련된 비용을 감소시키는데 효과적이다.

제 4 목적은 개방부의 개방 및 폐쇄를 용이하게 하는 것에 의하여 비교적 낮은 유지 보수를 필요로 하는 기체 분출 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 외부 바닥판 상에 구비되는 바닥 개구를 포함하는 기체 분출부, 바닥 개구를 덮기 위한 천공된 커버판, 및 공기 공급 파이프를 통하여 전달된 압축 공기를 기체 분출부로부터 분출하기 위하여 내부 바닥판에 부착되는 기체 분출부를 둘러싸기 위한 시 체스트 하우징을 포함하는 기체 분출 장치에 의하여 달성되는데, 여기에서, 천공된 커버판의 외측 가장자리의 일부가 바닥 개구의 가장자리에 부착되어 힌지 수단 주위를 자유롭게 회전하도록 되고, 천공된 커버판의 나머지 외측 가장자리가 탈착 가능한 조임 수단에 부착된다.

따라서, 커버판은 볼트와 같은 조임 수단을 해제하고 커버판을 밖으로 떨어뜨려 힌지 주위에서 내리는 것에 의하여 쉽게 제거되어, 유지 보수를 위해 내부 공간에 접근할 수 있다.

유지 보수 작업을 완료한 후, 개구는 커버판을 뒤로 회전시키고 제자리에 고정시키는 것에 의하여 쉽게 닫힌다. 커버판을 밀봉하는데 필요한 볼트의 개수가 감소되어 필요한 유지 보수 작업이 감소된다.

기체 분출 장치의 다른 유사한 배열에서는, 바닥 개구의 안전한 폐쇄를 위하여 지지 금속 부재의 가장자리 주변에 구비된 대응하는 컷아웃으로 삽입되고 원주 방향으로 연장되는 연결 홈 내에서 회전하는 외부 가장자리 위치와 일체인 손잡이가 천공판에 구비된다.

이러한 배열에 따르면, 커버판은 고정시키는 장치를 조작할 필요 없이 연결 홈 내부에 있는 커버판을 단순히 회전시키는 것에 의하여 장착 및 탈착이 가능하고, 따라서 개방부를 개방 또는 폐쇄하는데 필요한 작업을 더욱 감소시킬 수 있다.

제 5 목적은 미소기포를 경계층으로, 보다 높은 기체 유량으로 주입하는 것에 의하여 표면 마찰을 감소시킬 수 있는 마찰 감소 선박을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 미소기포를 생산하여 표면 마찰을 감소시키기 위하여 적어도 바닥 선체판의 특정 위치에 조립되는 주어진 개구폭의 노즐 블록을 갖는 마찰 감소 선박에 의하여 달성되는데, 여기에서 노즐 블록은 선박의 선미부를 향하여 배향되는 해당 곡면의 선수측 벽 및 선미측 벽을 포함하고, 선미측 벽의 출구 가장자리 곡면에 대한 접선은 바닥 선체판의 외측 표면과 일치한다.

따라서, 선박의 선미를 향하여 배향된 노즐 블록의 이중 원호 구조 때문에, 미소기포가 경계층과 직각으로 경계층으로 주입되도록 기포에 부여되는 원심 모멘트의 효과로 인하여 기포는 높은 기체 유동에서도 선체 표면을 따라 분출되고, 따라서 층 밖으로 분출되는 기포가 최소화되고 층 내에 미소기포를 유지시켜 마찰 감소를 증진시킨다.

제 6 목적은 측부 선체의 측부 경계층으로 주입되는 미소기포가 가능한 경계층 내에 머물도록 허용하는 것에 의하여 매우 효과적인 마찰 감소 효과를 갖는 마찰 감소 선박을 제공하는 것이다.

본 목적은 바닥부 위 복수의 길이 방향 위치 및 선수부 근방에 있는 복수의 위치로부터 수중으로 기체를 분출시키고, 측부 선체에서 발생되고 선수부로부터 선미부로 안내되는 측부 미소기포가 바닥부에서 발생되는 바닥 미소기포보다 작게 되는 방식으로 기체 분출 출구를 작동시키는 것에 의하여 표면 마찰을 감소시키기 위한 마찰 감소 선박에 의하여 달성된다.

따라서, 측부 미소기포의 거주 시간이 증가되어 측부 경계층에서 평균 보이드율이 높아져 마찰 감소 효과를 증진시키도록 측부 미소기포는 바닥 미소기포 보다 작다.

제 7 목적은 마찰 감소 선박이 기체 유동 조정 밸브를 닫지 않고 정지할 때 물이 블로워로 역류하는 것을 방지하여, 시동 시간에 예비 작동을 없애고 시 체스트 하우징의 내부 압력을 감시할 필요를 없앨 수 있는 마찰 감소 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 기체 공급 파이프 및 완전 하중 홀수선 아래 내부 바닥 부분 위에 구비되고 기체를 수중으로 분출하기 위한 기체 유동 조정 밸브와 연통되어 작동하는 복수의 기체 분출 출구를 수용하는 시 체스트 하우징을 포함하는 마찰 감소 장치에 의하여 달성되는데, 여기에서 기체 공급 파이프의 중간부는 완전 하중 홀수선 위에 있도록 직립으로 위치된다.

본 장치에 따르면, 블로워 작동 및 시 체스트 하우징으로 기체의 공급이 중단된 때에도, 기체 공급 파이프의 중간부가 홀수선 위에 위치하여 물이 블로워에 닿지 않기 때문에 블로워로 물이 역류되는 것이 홀수선에서 정지된다. 따라서, 선박이 정박중에도, 기체 공급이 중단된 때에도, 기체 유동 조정 밸브를 완전히 닫을 필요가 없어 마찰 감소 선박을 위한 작동 공정이 크게 단순화된다.

다음 여러 가지 바람직한 실시 형태를 통하여 본 발명이 도면을 참고로 설명될 것이다,

[실시 형태 1]

실시 형태 1은 마찰 감소 선박에 관련되는 것으로, 도 1 내지 도 4를 참고로 설명될 것이다. 도 1 및 도 2는 마찰 감소 선박 1; 선박의 선체 2; 몰수 표면 3; 기체 분출 출구 4; 판상 돌출부 5; 둥글게 부푼 선수 6; 기체 공급 파이프 7; 홀수선 L; 선체판(외부판) P를 보여준다.

마찰 감소 선박 1은 몰수 표면 3과의 경계에서 기체 분출 출구 4로부터 수중으로 미소기포로서 기체를 불어내는 것에 의하여 마찰 감소 효과를 달성하는데, 마찰 감소 선박 1은 둥글게 부푼 선수 6의 양쪽 측부 표면 상에 마찰 감소 선박 1의 외부판 P와 일체로 형성되는 판상 돌출부 5를 갖는다. 판상 돌출부 5는 외부 플레이트 P로부터 돌출되고, 기체 공급 파이프 7과 연결된 복수의 기체 분출 출구 4가 그의 정점 영역 5a에 구비된다.

판상 돌출부 5의 형태는 유선형의 돌출 프로파일을 갖고 외부판 P 상에서 그의 외형선은 눈물 방울 형이다. 판상 돌출부 5의 중앙을 통과하여 유선 L을 따라 정점 영역 5a로부터 하향 단부 5b까지의 거리는 정점 영역 5a로부터 상향 단부 5c까지의 거리보다 길다. 판상 돌출부 5의 정점 영역 5a에는 유선 L에 직각으로 연장되는 동일 간격으로 배열된 복수의 기체 분출 출구 4가 구비된다. 도 1에 나타낸 예에서는 4개의 기체 분출 출구 4가 있다.

도 2에서 보여주는 바와 같이, 기체 공급 파이프 7은 공기를 기체 분출 출구 4까지 전달하기 위한 블로워 7a; 블로워 7a를 구동하기 위한 구동부 7b; 블로워 7a와 기체 분출 출구 4 사이에 배치된 공기 체임버 7c; 및 공기 체임버 7c와 기체 분출 출구 4 사이에 삽입되는 파이프 7d와 일방향 밸브 7e를 포함한다.

이러한 마찰 감소 구조를 갖는 마찰 감소 선박 1은 다음과 같이 작동된다. 항해중 마찰 감소 작용은, 공기 흡입 개구(도시되지 않음)로부터 흡입 공기를 전달하는 것에 의해 블로워 7a가 공기 체임버 7c의 내압을 증가시키도록 시동하는 구동부 7b로 기체를 불어 내기 위하여 명령 신호를 제어 센터(도시되지 않음)가 발행하도록 하는 것에 의하여 개시된다. 공기 체임버 7c에서 증가된 압력은 일방향 밸브 7e의 개방을 야기하고 파이프 7d를 통하여 전달된 공기는 기체 분출 출구 4로부터 수중으로 불어져 미소기포를 생산한다. 결과적으로 둥글게 부푼 선수 6에서 외부판 P의 몰수 표면 3이 미소기포로 덮이게 되고, 이에 의해 몰수 표면 3에서의 표면 마찰이 감소된다.

마찰 감소 선박 1의 속도가 항해 속도일 때, 기체 분출 출구 4에서 불어 나오는 공기에 의해 1∼2 mm 범위의 바람직한 직경의 미소기포가 발생되는데, 이는 판상 돌출부 5가 외부 플레이트 P 밖으로 돌출되어 판상 돌출부 5의 정점 영역 5a와 하향 단부 5b 사이의 거리가 정점 영역 5a와 상향 단부 5c 사이의 거리 보다 크게 되기 때문이다.

또한, 기체 분출 출구 4가 판상 돌출부 5의 정점 영역 5a에서 유선 L과 직각이기 때문에, 몰수 표면 3은 기체 분출 출구 4로부터 생산된 미소기포에 의해 효과적으로 덮이게 된다.

더욱이, 판상 돌출부 5가 유선형을 갖고 그 외부 가장자리가 유동 방향으로 눈물 방울 형이기 때문에, 미소기포는 판상 돌출부 5에 의해 형성되는 유동 교란을 만나지 않고 분출될 수 있다.

한편, 마찰 감소 작용이 정지될 때, 제어 센터로부터의 명령 신호, 블로워 7a의 구동부 7b가 정지된다. 블로워 7a의 정지는 공기 체임버 7c의 내압 감소를 야기하여 일방향 밸브 7e는 닫히게 되고 미소기포의 생산이 정지된다.

둥글게 부푼 선수 6이 아닌 영역에 판상 돌출부 5를 위치시키는 것도 허용될 수 있다.

또한, 공기 체임버로 불어지는 기체는 마찰 감소 선박 1의 선박내 보일러로부터 배출되는 사용된 기체 또는 공기 혼합물일 수 있다.

다음에 도 2에 나타낸 마찰 측정 장치를 사용하여 수행된 일련의 마찰 감소 실험으로부터 얻은 결과를 다음에 나타낸다. 실험적 변수는 다음과 같다:

a. 판상 돌출부 5의 높이 5.24 mm;

b. 판상 돌출부 5의 길이 방향 길이 50 mm;

c. 정점 영역 5a로부터 상향 단부 5c까지의 거리 14 mm;

d. 정점 영역 5a로부터 하향 단부 5b까지의 거리 38 mm;

e. 기체 분출 출구 4의 직경 1 mm;

f. 기체 분출 출구 4의 개수 7;

g. 유동 경로의 폭 49.6 mm;

h. 기체 분출 출구 4로부터 측정 위치까지의 거리(다음에 설명);

i. 부위 1: 1.5 mm;

j. 부위 2: 10 mm;

k. 부위 3: 15 mm;

l. 부위 4: 20 mm;

이 실험에서 측정은 수평 유동 경로내 동일한 횡단면 형태 상에서 행하여지고, 7개의 기체 분출 출구 4가 유동 경로에서 평행한 수평선 상에 일렬로 배열되었다. 측정 위치는 기체 분출 출구 4로부터의 거리에 따라 부위 번호를 붙여, 가장 가까운 것이 부위 1이고 가장 먼 것이 부위 4로 되었다.

이 실험에서 공기 유량 AFR은 다음 방정식으로 정의된다:

여기에서 Q는 기체 유량; δ는 부위 1에서 배제 두께로 0.944 mm;l은 유동 경로 폭; U는 주 유속이다.

실험은 도 3a, 3b에 나타낸 바와 같이 기체 분출 출구 4로부터 다른 AFR로 기체를 불어내어 측정 표면이 미소기포로 덮이도록 하고, 마찰 감소율 C_f/C_f0(기포가 있을 때의 국소 마찰 계수 C_f와 기포가 없을 때의 국소 마찰 계수 C_f0의 비)을 측정하는 것에 의하여 수행되었다.

몇가지 결과를 도 4에 나타낸다. 이들 결과는 여러 가지 AFR 값 하에서 다음과 같이 얻어졌다: 실시예 1에서 0.223; 실시예 2에서 0.383; 실시예 3에서 0.50; 실시예 4에서 0.772. 그래프는 판상 돌출부 5를 갖지 않는 평탄한 판에서의 비교예도 보여주는데, 비교예 1에서는 AFR이 0.46; 비교예 2에서는 0.88이다.

부위 1에서의 결과는 실시예 1∼4에서 마찰 감소율 C_f/C_f0가 비교예 1 및 2에 비하여 우수하다는 것을 보여준다. 실시예 4는 부위 4에서도 마찰 감소율 C_f/C_f0가 비교예 1 및 2보다 훨씬 우수하다는 것을 보여준다. 따라서, 판상 돌출부 5의 하향 영역에서 몰수 표면 3을 덮는 것에 의하여, 이들 실험에서 미소기포 분출 배열은 국소적으로 표면 마찰을 감소시킬 수 있다.

[실시 형태 2]

실시 형태 2는 마찰 감소 선박 및 압축 공기 발생 장치에 관한 것으로 도 5∼7을 참고하여 설명될 것이다.

도 5 및 6은 선박의 선체 11; 몰수 표면 12; 중앙 명령부 13; 연결 배선 14; 스크류 15; 미소기포 분출 장치 20; 선체판 P; 기포 유니트 U를 포함하는 마찰 감소 선박 10에 관한 것이다.

마찰 감소 선박 10은 몰수 표면 12로부터 미소기포로서 기체를 불어 넣는 것에 의하여 그의 마찰 감소 효과를 달성하는데, 미소기포 분출 장치 20, 미소기포 분출 장치 20의 작동을 제어하기 위한 중앙 명령부 13을 포함하며, 이들은 선체판 P의 일부에 일체로 형성된다.

중앙 명령부 13은 미소기포 분출 장치 20에 미소기포를 불기 시작하는 개시 신호 및 미소기포 불기를 중지하는 정지 신호를 출력하는데, 이들 신호를 전달하기 위하여 미소기포 분출 장치 20 까지 잘 배선되어 있다.

미소기포 분출 장치 20은 기포를 불어 넣기 위한 복수의 공기 분출 출구 21; 공기를 공기 분출 출구 21로 전달하기 위한 블로워 22; 블로워 22를 구동하기 위한 구동부 23; 블로워 22와 공기 분출 출구 21 사이에 개재된 공기 체임버 24; 공기 체임버 24와 각 공기 분출 출구 21 사이에 개재된 파이프 21A 및 일방향 밸브 25; 분출 제어부 26에 연결되고 공기 분출 출구 21 주위의 외부 압력을 측정하기 위한 수압 측정 장치 27; 분출 제어부 26에 연결되고 공기 체임버 24의 내부 압력을 측정하기 위한 공기압 측정 장치 28; 수압 측정 장치 27과 공기압 측정 장치 28로부터의 출력 데이터에 따라 구동부 23의 작동을 제어하기 위한 분출 제어부 26; 및 외부 공기를 흡입하기 위하여 블로워 22의 흡입 쪽으로 연결된 탄성의 연결 흡입 파이프 29를 포함한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 미소기포 분출 장치 20은 측부 선체의 길이 방향을 따라 몇 개 영역, 양측부 선체의 몰수 표면 12 위에 마찰 감소 선박 10의 적어도 선수부에 위치한다. 미소기포 분출 장치 20의 공기 분출 출구 21은 각 공기 체임버 24에 구비되고(도 5에서 3개) 선체판 P에 부착된다. 구동부 23은 분출 제어부 26 및 동력원(도시되지 않음)에 연결된다. 공기 체임버 24는 직사각형 단면 형태의 밀봉된 구조이고 파이프 21A의 길이를 단축하기 위하여 공기 분출 출구 21 근방에 배치된다. 수압 측정 장치 27은 선체판 P 근방에 위치하는 압력 게이지 및 데이터를 출력하기 위한 장치를 갖는다. 공기 압력 측정 장치 28은 공기 체임버 24 내부에 배치되는 압력 게이지 및 데이터 출력 장치를 갖는다. 연결 흡입 파이프 29는 공기 흡입 개구(도시되지 않음)에 연결된다.

중앙 명령부 13으로부터 개시 신호를 받으면, 각 기포 유니트 U에서 분출 제어부 26은 블로워 22의 구동부 23의 작동을 제어하는 것에 의하여 기포를 발생시켜, 공기압 측정장치 28에 의하여 측정된 공기 체임버 24의 내부 압력이 수압 측정 장치 27에 의하여 측정된 외부 수압 보다 높은 상태를 유지하도록 한다. 중앙 명령부 13으로부터 정지 신호를 받으면, 분출 제어부 26은 구동부 23을 통하여 블로워 22를 정지시킨다.

기포 유니트 U는, 공기 분출 출구 21을 갖는 선체판 P의 일부 및 기포 분출 장치 20과 같은 별개의 성분이 압축공기 발생 장치로서 미리 제작되어 선박 제조자에게 전달되는 방식으로, 마찰 감소 선박 10을 위한 선박 건조 작업으로부터 분리되어 제조된다. 몇 개의 기포 유니트 U는 선박의 선체 11 위 기포 출구의 계획된 위치에 선체판 P를 용접시키는 것과 같은 수단에 의해 선박 건조 장소에서 마찰 감소 선박 10에 부착되고, 분출 제어부 26의 배선 연결 및 연결 흡입 파이프 29의 공기 흡입 개구로의 파이프 작업에 의해 마찰 감소 선박 10의 작업에 통합된다.

이와 같이 제작된 마찰 감소 선막 10의 마찰 감소 작업은 다음과 같이 수행된다. 마찰 감소 선박 10이 항해 속도에 도달할 때, 배선 라인 14를 통하여 개개의 분출 제어부 26으로 개시신호를 발행하는 것에 의하여 마찰 감소 작업은 중앙 명령부 13에 의해 개시된다. 분출 제어부 26은 구동부 23으로 구동 신호를 출력하고, 블로워 22을 작동시켜 연결 흡입 파이프 29로부터 공기를 전달하여 공기 체임버 24의 내압을 증가시킨다. 공기 체임버 24 내에서의 압력 증가는 일방향 밸브 25를 개방시켜 미소기포가 공기 분출 출구 21로부터 불어 나와 선박의 선체 11의 몰수 표면 12를 덮어 표면 마찰을 감소시킨다.

예를 들어, 마찰 감소 선박 10이 항해 속도에 있을 때 선박의 선체 11에 따르는 수압은 다를 수 있고, 이에 따라 외부 압력이 수압 측정 장치 27에 의하여 측정되고 측정 결과는 분출 제어부 26으로 보고된다.

분출 제어부 26은 공기 체임버 24의 내압이 외부 수압 보다 높도록 제어하고 공기 체임버 24의 내압을 어떤 범위 내로 유지시키는 것에 의하여, 원하는 직경 1∼2 mm의 미소기포를 생산하도록 구동부 23을 작동시킨다.

마찰 감소 작업이 정지될 때 중앙 명령부 13은 정지 신호를 개개의 분출 제어부 26으로 출력하고, 여기에서는 구동부 23을 통하여 블로워 22를 정지시킨다. 블로워 22의 정지는 공기 체임버 24의 내압을 외압에 대하여 감소시키게 되고, 일방향 밸브 25가 닫히기 시작하여 미소기포 발생이 정지된다. 실시 형태 1에서 언급된 바와 같이, 공기 체임버 24를 가압하는데 사용되는 기체는 보일러로부터 나온 사용된 기체 또는 공기 혼합물일 수 있다.

마찰 감소 배열의 변화가 도 7에 나타나 있다. 이 경우, 미소기포 분출 장치 20은 무선 전달에 의하여 중앙 명령부 13과 정지 및 개시 신호를 교신한다. 분출 제어부 26에는 기밀 밀봉된 안테나 30이 구비되는데, 이것은 선박내에 위치될 수 있다. 이러한 형태의 교신 배열은 배선 비용을 감소시킨다.

본 실시 형태의 특징은 다음과 같이 요약된다.

a. 공기 발생 장치 및 관련되는 선체판이 다른 곳에서 공장 조립 단위로 제조되어, 이 단위가 용접 및 기타 간단한 수단에 의하여 선박-건조 장소에서 선박에 부착될 수 있다. 이러한 과정은 장치의 정밀도를 크게 증가시키고 선박 건조 작업을 용이하게 한다.

b. 공기 체임버를 공기 분출 출구에 연결하는 파이프 길이를 단축시키는 것에 의하여 선박 건조 비용이 저감된다.

c. 각 공기 분출 출구가 자신의 일방향 밸브를 통하여 공기 체임버로 연결되기 때문에, 미소기포는 적절한 정압에서 공기 체임버를 작동시키는 것에 의하여 개시 또는 정지될 수 있다.

d. 각각의 분출 제어부는 선박의 대응하는 국소 영역에 존재하는 수압에 맞추어 작동되어 국소적으로 존재하는 다른 수압에 맞추어 기포 발생 조건이 선택될 수 있다.

e. 각각의 분출 출구는 최적 미소기포를 발생시키도록 분출 제어부에 의하여 개별적으로 제어되어 작업 비용이 감소될 수 있다.

[실시 형태 3]

실시 형태 3은 기체 분출 장치에 관련되고 도 8a∼10c를 참고하여 설명될 것이다.

도 8a∼9b에 나타낸 바와 같이, 마찰 감소 선박의 바닥 선체판 31의 길이를 따라 연장되는 각각의 길이 방향 리브 40 사이에 마찰 감소 선박의 폭을 가로질러 복수의 공기 분출부 33이 가로 방향으로 배열된다. 길이 방향 리브 40은 내수성 시 체스트 하우징 41 안에 둘러싸이는데, 이것은 채널형 강판으로 만들어지며 길이 방향 리브 40에 걸쳐 있고 마찰 감소 선박의 전체 폭을 가로질러 연장되는 바닥 선체판 31의 내부에서 공기 분출부 33을 내수적으로 보호한다. 압축공기는 공기 공급 파이프(도시되지 않음)로부터 시 체스트 하우징 41까지 공기 공급 개구 44를 통하여 공급되는데, 이것은 시 체스트 하우징 41의 상단 판 41a의 길이 방향 중간부에 위치하고 공기 공급 파이프 43에 부착되어 있다. 이러한 배열은 시 체스트 하우징 41 내의 모든 공기 분출부 33에 균일하게 압축 공기를 공급하도록 한다.

시 체스트 하우징 41은 승무원들이 길이 방향 리브 40 아래와 상단 표면 40a 위를 통하여 걸으면서 통로를 깨끗하게 유지할 수 있도록 충분한 공간을 구비하여, 공기 분출부 33을 막을 수도 있는 어떠한 잔류물도 없도록 유지된다.

도 9a를 참고하면, 공기 분출부 33은 많은 작은 공기 분출 출구 35를 갖는 천공판 46과, 지지링 47 및 강화 이중링 45를 포함하는 부착 성분을 포함한다. 부착 공정은 다음과 같다. 지지링 47은 도 9b에 나타낸 바와 같이, 바닥 선체판 31의 내부로부터, 바닥 선체판 31 위에 강화 이중링 45와 함께 구비되는 원형의 개구부 34에 착탈 가능하게 부착된다. 다음에 천공판 46이 바닥 선체판 31의 외부로부터, 지지링 47의 바닥 표면으로부터 연장되고 너트 50을 덮는 스터드 볼트 49에 의하여 착탈 가능하게 부착된다. 강화 이중링 45는 절반 링들을 용접하는 것에 의하여 만들어질 수 있다.

도 8a를 참고하면 시 체스트 하우징 41의 조립은, 시 체스트 하우징 41의 선수쪽과 선미쪽 표면의 측부 표면 41b 상에 T형 캐비티 42를 구비하는 것에 의하여 용이하게 된다. T형 캐비티 42는 길이 방향 리브 40 위에 맞추어져 길이 방향 리브 40을 따라 길이 방향으로 시 체스트 하우징 41을 미끄러뜨려 공기 분출부 33 위로 시 체스트 하우징 41을 장착시키기 위하여, T형 캐비티 42는 길이 방향 리브 40의 프로파일에 맞추어 만들어진다.

공기 공급 파이프로부터 시 체스트 하우징 41로 공기 공급 파이프 43을 통하여 전달된 압축 공기는 시 체스트 하우징 41 내에서 가로 방향으로 균일하게 분배되고 개개의 공기 분출부 33으로 안내되어 공기 분출부 33 내의 천공판 46의 공기 분출 출구 35로부터 불어진다. 경계층으로 불어진 미소기포는 보이드율을 생산하고 바닥 선체 표면의 넓은 영역을 덮는다.

시 체스트 하우징 41은, 바닥 선체판 31 위에 구비된 모든 공기 분출부 33이 많은 공기 분출부 33 사이에 공유되어 내부에 수용되도록 마찰 감소 선박의 전체 폭을 가로질러 분포된다. 따라서, 통상의 디자인에서 요구되는 것과 같이, 각각의 공기 분출부 33을 위한 개개의 시 체스트 하우징 41을 구비할 필요가 없다. 또한, 시 체스트 하우징 41은 모든 공기 분출부 33과 가로 방향으로 연통되기 때문에, 공기 공급 요건을 만족시키기 위해서는 단 하나의 공기 공급 파이프 43이면 충분하다. 따라서, 시 체스트 하우징 41 및 공기 공급 파이프 43을 위한 조립 단계가 상당히 감소되고 장착 비용이 저감된다.

또한, 비록 시 체스트 하우징 41이 각각의 공기 분출부 33을 강화하도록 개별적으로 구비되지 않아도, 천공판 46을 부착하기 위한 개구부 34의 가장자리는 강화 이중링 45를 부착하는 것에 의하여 강화된다. 따라서, 비록 개구부 34가 넓어져도 디자인 강도는 쉽게 달성될 수 있다.

또한, 공기 분출부 33의 천공판 46은 해제된 위치에서 하향으로 면한 작업자에게 지지링 47을 통해 바닥 선체판 31에 위치 결정될 수 있고, 위치 결정 단계후 탈착 작업은 뚜껑 너트 50을 장착하는 것에 의하여 마찰 감소 선박의 외부로부터 수행된다. 따라서, 공기 분출 출구 35가 막힐 경우 어떠한 유지 작업 또는 교체 작업이라도 매우 신속하게 수행될 수 있다.

실시 형태 3의 변형이 도 10a∼10c를 참고로 설명될 것이다.

도 10a는 마찰 감소 선박의 길이 방향으로 연장된 긴 공기 분출부 33을 보여준다. 도 10b는 긴 공기 분출부 33의 지그재그 배열을 측부 방향에서 보여준다. 도 10c는 공기 분출부 33의 영역이 중앙으로부터 마찰 감소 선박의 가로 방향 단부를 향하여 점차 커지는 배열을 보여준다.

도 10a에 나타낸 구조는 도 8a 또는 8b에 나타낸 구조와 비교하여 더 많은 양의 압축 공기를 제공한다. 도 10b에 나타낸 구조는 마찰 감소 선박의 강도 면에서 유리하다. 도 10c에 나타낸 구조는 측부 방향으로 균일한 유량을 제공할 것이다.

실시 형태 3은 예시된 경우로 한정되지 않는데, 다른 가능한 변형을 다음과 같이 나타낼 수 있다.

a. 공기 분출부 33의 형태 및 면적은 원하는 형태의 미소기포의 덮는 작용을 얻기 위하여 자유롭게 변경될 수 있다.

b. 단일의 시 체스트 하우징이 측부 방향으로 구비되지만, 부분 사이에 분리기를 놓거나 분리된 부분으로 만드는 것에 의하여 하우징 41을 부분으로 나누는 것도 가능하고, 각 부분은 두 개 보다 많은 공기 분출부와 연통될 수 있다.

c. 각 분리된 부분에 공기 공급 파이프가 구비될 수 있고, 또는 다른 부분에 다른 공기 유량으로 압축 공기를 불어 낼 수 있다.

d. 공기 분출부 33은 천공판 46 대신에 전형적인 다공판을 사용할 수 있고, 또는 공기 분출부 33이 바닥 선체판 31 위에 직접 장착될 수 있다.

실시 형태 3의 특징은 다음과 같이 요약된다.

a. 많은 분출부가 마찰 감소 선박의 바닥부 폭을 가로질러 배열되고, 길이 방향 리브에 걸치는 통상의 시 체스트 하우징이 압축 공기를 모든 공기 분출부로 분배하는 데 사용된다. 따라서, 통상의 시 체스트 하우징과 공기 공급이 많은 시 체스트 하우징 사이에 공유되어, 통상의 방법에 비해 마찰 감소 장치를 장착하는데 필요한 노력이 감소되므로 장착 비용을 감소시킬 수 있다.

b. 시 체스트 하우징을 많은 부분으로 구분하고, 두 개 보다 많은 공기 분출부로 공급하도록 각 부분에 개별적으로 공기를 공급하는 것에 의하여, 각 부분은 국소적 조건에 맞추어 압축 공기의 유량을 제어할 수 있다.

c. 공기 분출부가 바닥 선체판 상에 구비되는 개구부 및 착탈 가능한 천공판 또는 다공판을 포함하므로, 공기 분출부의 유지 보수가 용이하게 된다.

d. 공기 분출부가 지지링과 강화 이중링의 조합을 포함하기 때문에, 개구부의 강도가 유지되고 디자인 강도가 쉽게 달성될 수 있다.

[실시 형태 4]

실시 형태 4는 마찰 감소 선박에 관한 것으로, 도 11∼13을 참고로 설명될 것이다.

본 마찰 감소 선박 51의 실시 형태에 있어서, 미소기포 59는 마찰 감소 선박 51의 선수부 52에서 바닥 선체판 53 위에 구비되는 노즐 블록 55에 만들어지는 개구 폭 H 및 개구 길이 L의 분출 출구 54로부터 생산된다. 노즐 블록 55는 공기 분출 출구 54의 전방 벽 표면 56과 후방 벽 표면 57이 선미부를 향하여 이중 원호로 구부러지고 후방 벽 표면의 출구 가장자리에서의 접선이 바닥 선체판 53의 외부 표면과 만나도록 고안된다. 압축 공기는 분출 출구 54에 공급되어 미소기포 59가 선박/물 계면에 형성되는 경계층 60으로 불어진다.

전방 벽 표면 56의 곡률 반경 R1은 R1R2 또는 R1=R2로, 여기에서 곡률 반경 R2는 분출부 54의 후방 벽 표면 57의 곡률 반경이다(도 12에서는 R1R2).

미소기포 99가 압축 공기 58을 노즐 블록 55의 분출 출구 54를 통하여 분출하는 것에 의하여 생산될 때, 발생된 미소기포 59는 경계층 60으로 주입되어, 미소기포 59와 함께 바닥 표면을 덮을 수 있고 미소기포 59에 의하여 형성되는 보이드를 생산하여, 마찰 감소 선박 51의 표면 마찰을 감소시킬 수 있다.

상기 분출 구조에서, 전방 및 후방 벽 표면 56, 57은 선미부를 향하여 이중원호로 구부러져 있고 후방 벽 표면 57에 대한 접선은 바닥 선체판 53의 외부 표면과 일치하기 때문에, 기포는 원심력을 받아 높은 유량의 압축 공기 58에서도 기포가 바닥 선체판 53의 표면을 따르게 된다. 이러한 분출 패턴은 경계층 60 밖으로 분출되는 미소기포의 양을 감소시킴으로써, 보다 많은 미소기포 59가 경계층 60으로 전달되는 것을 돕는다.

분출 출구 54의 폭 H는 전방 및 후방 벽 표면 56, 57의 곡률 반경 중심의 상대적 위치를 변경시키는 것에 의하여 조정될 수 있다. 분출 출구 54의 길이 L은 표적 크기 범위의 미소기포 59를 생산하는데 요구되는 공기 유동의 양과 관련하여 결정된다.

상기 태양에서, 공기 분출 출구 54는 바닥 선체판 53 위에 구비되지만, 이들은 측부 선체판 위에 구비될 수도 있다. 그러나, 이러한 경우 측부 미소기포가 부력에 의해서만 작용하고 측부 선체 표면을 향하여 끌리지 않기 때문에, 미소기포가 측부 표면으로부터 분리되는 것을 가능한 지연시키도록 바닥부에서의 기포보다 크기가 작은 미소기포를 발생시키는 것이 필요하다.

실시 형태 4의 특징은 다음과 같이 요약된다.

a. 노즐 블록에 있는 분출 출구의 전방 및 후방 벽 표면에 구비되는 특수한 표면 형태 및 후방 벽 표면과 바닥판의 병합 구조 때문에, 기포는 원심력의 작용을 받고 바닥 표면을 따라 형성된 경계층으로 효과적으로 전달된다.

b. 분출 출구 및 공기 분출 방향의 배열 때문에 미소기포가 경계층 밖으로 분출되는 것이 효과적으로 방지되어, 표면 마찰의 감소를 최대로 달성할 수 있고 항해 효율의 증가를 제공한다.

c. 분출 출구의 폭은 곡률 반경이 R1R2 또는 R1=R2로 되도록 배열하는 것과 곡률 반경 R1 및 R2 중심의 상대적 위치를 변경하는 것에 의하여 조정될 수 있다.

[실시 형태 5]

실시 형태 5는 마찰 감소 선박에 관련되고 도 14a∼16을 참고로 설명될 것이다.

도 14a, 14b는 마찰 감소 선박 61의 두 개의 다른 영역에 위치한 기포 발생 장치를 보여준다: 한 세트의 장치는 바닥부 62 위에 위치되고(도 14a에서는 3개) 다른 것은 마찰 감소 선박 61의 측부 63 위에 위치된다. 압축 공기는 바닥부 62를 따라 배치된 복수의 분출 장치 65a, 65b, 65c로 전달되고 공기 분출 출구 67을 통하여 물로 불어져 바닥 미소기포 64a를 생산한다. 유사하게, 압축 공기는 측부 선체 표면 63 위에 구비된 복수의 분출 장치 66a, 66b, 66c로 전달되는데, 여기에서 유선은 마찰 감소 선박의 선수부로부터 선미부를 향하여 측부 미소기포 64B를 인도한다. 측부 미소기포 64B의 크기는 바닥 미소기포 64A 보다 작게 만들어 진다.

또한, 바닥 미소기포 64A의 크기는 마찰 감소 선박 61의 선수부로부터 선미부를 향하여 증가되도록, 바닥부 62를 따라 형성되는 경계층의 두께에 따라 조정된다. 측부 미소기포 64B의 크기는 약 500 ㎛로 될 수 있다.

보다 작은 측부 미소기포 64B는 공기 유량을 조정하거나(MENG 방정식에 따라), 와이어(wire) 방법 또는 3차원 베인(vane) 방법을 사용하는 것에 의하여 생산될 수 있다.

와이어 방법은 도 15a 및 15b에 예시되어 있다. 와이어 68은 측부 63으로부터 약 1∼2 mm 떨어져서 슬릿형 공기 분출 출구 67의 상향으로 위치된다. 마찰 감소 선박 61이 항해중일 때, 와이어 68은 공기 분출 출구 67로부터 불어진 압축 공기 64를 해체시키는 유동 난류를 생산하여 미소기포를 발생시킨다.

3차원 베인 방법은 도 16에 예시된다. 유선형의 돌출 프로파일을 갖는 판상 돌출부 69 및 미세한 공기 분출 출구 구멍 70이 판상 돌출부 69의 정점부 69a 위에 구비된다. 측부 선체 표면을 따라 흐르는 주유동이 판상 돌출부 69 옆을 지나고 공기 분출 출구 70 밖으로 불어나오는 압축 공기 64를 해체시키면서, 미소기포 크기는 유속 변화의 영향에 의하여 감소된다.

마찰 감소 선박 61이 항해 속도에 도달할 때, 압축 공기 64는 각 분출 출구로부터 분출되고 바닥부 62에 구비된 분출 장치 65a, 65b 및 65c를 통하여 생산된 바닥 미소기포 64A는 선미부를 향하여 바닥부 62를 따라 쓸려간다. 한편, 측부 63에 구비된 분출 장치 66a, 66b, 66c로부터 생산된 측부 미소기포 64B는 바닥부 62를 향하여 유선을 따라 쓸려가는데, 이 때 미소기포 64B가 선미부에 가까울수록 측부 선체 표면을 따라 가깝게 흐른다.

따라서, 바닥 미소기포 64A와 측부 미소기포 64B는 마찰 감소 선박 61의 몰수 표면 상에 생산된다. 측부 경계층으로 주입된 측부 미소기포 64B는 바닥 경계층으로 주입된 바닥 미소기포 64A 보다 작고, 따라서 측부 경계층 내에 있는 측부 미소기포 64B의 거주 시간이 연장될 수 있다. 본 방법은 측부 경계층의 평균 보이드율을 통상의 방법에 의해 달성할 수 있는 평균 보이드율 보다 높일 수 있고, 따라서 표면 마찰도 감소된다.

본 발명자는 앞서 경계층 두께가 큰 영역에서 측부 미소기포 64B의 크기를 가능한 작게 만드는 것에 의하여 평균 보이드율이 증가된다는 정량적 관계를 설정하여, 일본 특허 공개공보 평8-144646호에 개시하였다.

보다 큰 바닥 미소기포 64A가 마찰 감소 선박 61의 선미부를 향하여 발견되는 방식으로, 바닥부 62 위에서 생산된 바닥 미소기포 64A의 크기는 경계층 두께에 따라 변화한다. 이러한 배열은 표면 마찰을 감소시키기 위한 효과적이고 높은 보이드율을 생산한다.

바닥 미소기포 64A와 달리, 측부 미소기포 64B는 이들을 측부 선체 표면을 향하여 미는 부력에 의해서만 영향을 받는다는 것은 앞서 언급되었다. 따라서, 측부 미소기포 64B에서는 기포 크기가 500 ㎛ 부근에 있을 때 높은 보이드율이 얻어진다는 것이 확인되었다. 측부 미소기포 64B의 크기가 예를 들어 100 ㎛ 정도로 매우 작을 때에는 기포에 대한 난류 유동 영향이 기포를 측부로 미는 영향 보다 크고, 이와 같이 작은 기포가 신속히 확산되어 버리는 것이 또한 확립되었다. 상기 실시 형태에서, 측부 미소기포 64B를 보다 작게 만드는 것을 보상하기 위하여 측부 공기 분출 출구의 개수가 증가된다.

공기 분출 출구의 형태는 도 15a, 15b에 나타낸 슬릿 형태 또는 도 16에 나타낸 미세 구멍 형태로 제한되지 않고, 천공판 및 다공판과 같은 다른 형태도 사용될 수 있다.

실시 형태 5의 특징은 다음과 같이 요약된다.

a. 마찰 감소 효과는 두가지 배열에 의해 형성된다: 첫째는, 미소기포가 바닥 표면을 따라 분출되는 방식으로, 마찰 감소 선박의 바닥부의 몇 개 영역에 배치된 공기 분출 출구로부터 바닥 미소기포가 생산된다; 그리고 두 번째로, 바닥 기포 보다 크기가 작은 측부 기포는 유선이 선수로부터 선미를 향하는 몰수된 선수부의 이들 영역의 몇 개 측부 영역으로부터 생산된다. 이것은 측부 미소기포를 위한 거주 시간을 증가시켜, 평균 보이드율이 증가되고 마찰 감소 효과가 증진된다.

b. 바닥 미소기포의 크기가 바닥 경계층의 두께에 따라 선미부를 향하여 증가되어 효과적이고 높은 보이드율이 얻어질 수 있도록 분출 상태가 조정된다.

[실시 형태 6]

실시 형태 6은 마찰 감소 선박을 위한 마찰 감소 장치에 관한 것으로, 도 17 및 18을 참고하여 설명될 것이다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 마찰 감소 선박 71에는 선수부 72의 바닥 선체판 73 위에 복수의 공기 출구(미세 구멍)가 구비되고, 공기 분출 출구 74가 바닥 선체판 73의 내부에 있는 내수성 시 체스트 하우징 75에 둘러 싸이도록 공기 분출 장치 76이 구비된다. 블로워 80(공기 공급 장치)은 경사진 플레이트 78에 의하여 형성되는 유지 공간 77에 구비되고 홀수선 D.L.의 높이 아래로 바닥부에 배치된다. 블로워 80은 제네레이터 79에 의하여 구동된다.

블로워 80은 압축 공기를 시 체스트 하우징 75에 전달하기 위하여 공기 유동 조정 밸브 81을 갖는 공기 공급 파이프 82를 통하여 시 체스트 하우징 75에 연결된다. 압력 게이지(도시되지 않음)에 의하여 측정되는 시 체스트 하우징 75의 내압이 외부 수압보다 높게 되도록 공기 유동 조정 밸브 81이 조정된다. 압축 공기는 공기 분출 출구 74를 통하여 수중으로 불어지고 미소기포 83을 생산하여 마찰 감소 선박 71의 바닥 표면을 덮는다. 블로워 80을 위한 공기는 선박내 위치하는 흡입 개구 85를 갖는 흡입 파이프를 통하여 공급된다.

유지부 77에 수직으로 장착되는 공기 공급 파이프 82의 중간부는 역 U자 형으로 구부러지는데, 이러한 ∩부 82a는 홀수선 D.L.(완전 하중시) 위에 있도록 배치되고, 또한 ∩부 82a는 공기 유동 조정 밸브 81의 하향(압축 공기 흐름의 방향)이다.

이러한 배열은 다음 이유에 의하여 구비된다. 블로워 80이 정지할 때는, 공기 공급 파이프를 통하여 분출 장치 76으로 공급되는 압축 공기를 위한 공기 공급 압력이 더 이상 가능하지 않고 공기 분출 출구 74에서 외부 수압과의 압력 차이로 인하여 물이 공기 공급 파이프 82로 역류된다. 물은 공기 공급 파이프 82의 상향 부분을 통하여 올라가지만 완전 하중 홀수선 높이 D.L. 위로는 올라가지 않아서, 물이 블로워 80까지 도달하도록 ∩부 82a를 통해 올라가지는 않는다.

다시 말하면, 블로워가 정지할 때 유동 조정 밸브 81을 완전히 닫을 필요가 없고, 또는 유동 조정 밸브가 닫힐 수 없어도 공기 공급 파이프 82는 블로워 80에 대한 물의 장벽으로서 여전히 작동할 수 있다. 따라서, 공기 유동 조정 밸브 81을 완전히 닫는 것에 의하여 블로워 80의 예비 작동을 시행할 필요가 없어, 블로워 80이 외부 수압에 관계없이 개시 또는 정지할 수 있으므로 에너지 절약 뿐 아니라 편리하다.

또한, 시동중 시 체스트 하우징 75의 내부 압력을 계속적으로 감시할 필요가 없어, 시 체스트 하우징 75를 위한 압력 게이지가 필요없게 되므로 보다 단순한 구조 및 장착이 이루어 질 수 있다.

∩부 82a가 공기 유동 조정 밸브 81의 하향으로 위치하기 때문에, 블로워 80이 정지하여도 물은 공기 유동 조정 밸브 81로 역류하지 않아 선박 항해중에 공기 유동 조정 밸브 81을 검사할 수 있다.

이러한 실시 형태는 보여준 실시예로 한정되지 않고, 다음과 같은 변형이 가능하다.

a. 상기 실시 형태에서 ∩부 82a는 공기 유동 조정 밸브 81의 하향으로 위치하지만, 도 18에 나타낸 바와 같이 ∩부 82a는 블로워 80으로 역류하는 물을 정지시키기 위하여 공기 유동 조정 밸브 81의 상향으로 놓일 수도 있다.

b. 상기 실시 형태에서 공기 공급 파이프 82는 직립으로 나타나 있지만, 마찰 감소 선박의 내부에 있는 다른 성분에 맞추는 형태로 될 수 있다.

c. 공기 분출 장치 76의 위치는 선수부로 한정되지 않는다.

d. 상기 실시 형태에서 블로워 80의 위치는 유지부 77에 있는 경사 플레이트 78 하부에 있는 공간에 있지만, 다른 위치도 허용될 수 있다.

e. 블로워 80 이외의 공기 공급 장치도 사용될 수 있다.

[실시 형태 7]

실시 형태 7은 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 관한 것으로, 도 19∼21b를 참고하여 설명될 것이다.

복수의 공기 분출부 93이 선박의 폭을 가로지르거나 길이 방향을 따라 배열되고, 모든 공기 분출부 93은 채널형 강판으로 만들어져 바닥 선체판 91의 내부에 부착된 내수성 시 체스트 하우징 101 안에서 바닥 선체판 91의 내부로 둘러싸인다. 압축 공기는 시 체스트 하우징 101의 횡방향 중간부에 구비되고 공기 공급 파이프의 유동 조정 밸브 99를 갖는 공기 공급 파이프 98에 부착되는 하나의 공기 공급 개구 100으로부터 공급된다. 이러한 배열은 압축 공기를 시 체스트 하우징 101 내에 있는 모든 공기 분출부 93으로 가로질러 분배한다.

공기 공급 파이프 98을 통하여 시 체스트 하우징 101의 내부로 전달되는 압축 공기는 일렬로 배치된 각각의 공기 분출부 93으로 전달되도록 시 체스트 하우징 101 내에서 가로질러 분배되고 수중으로 분출되어 마찰 감소 선박의 바닥 표면을 덮게 된다.

시 체스트 하우징 101은 공기 분출부 93의 방향으로 길이로 연장되고 모든 공기 분출부 93에 의하여 공유되므로, 각각의 공기 분출부 93으로 개개의 하우징을 공급할 필요성을 배제시킨다. 시 체스트 하우징 101의 긴 형태로 인하여 거의 공기 저항이 없고, 공기를 모든 공기 분출부 93으로 공급하는데 하나의 공기 공급 파이프 98로 충분하다. 따라서, 장착 단계와 비용이 크게 감소된다.

본 실시 형태의 변형을 도 20a와 20b에 나타낸다. 도 20a에 나타낸 길이 방향 리브 102가 있을 때 변형이 가능하다.

위에 나타낸 실시 형태와 유사하게, 복수의 공기 분출부 93이 선박의 폭 방향을 가로질러 일렬로 배열되어, 모든 공기 분출부 93이 길이 방향 리브 102를 통과하는 시 체스트 하우징 101a 안에서 바닥 선체판 91의 내부로부터 둘러싸이는데, 이것은 분지되는 파이프 형태의 강판으로 만들어지고 바닥 선체판 91의 내부에 내수성으로 부착된다. 압축 공기는 시 체스트 하우징 101a의 가로 방향 중간부에 구비되고 공기 공급 파이프의 유동 조정 밸브 99를 갖는 공기 공급 파이프 98에 부착된 하나의 공기 공급 개구 100으로부터 공급된다. 이러한 배열은 시 체스트 하우징 101a 내부의 모든 공기 분출부 93을 가로질러 압축 공기를 분배한다.

길이 방향 리브 102에 있어서 분지된 파이프 시 체스트 101a에 맞추기 위한 컷아웃의 높이는 길이 방향 리브의 길이 방향으로 필요한 강도 수준을 저하시키지 않도록 신중하게 선택되어야 한다. 그것은 길이 방향 리브 102의 높이에 비하여 충분히 짧아야 한다. 시 체스트 101a의 횡단면 형태는 채널형일 수 있다.

공기 공급 파이프 98을 통하여 시 체스트 하우징 101a의 내부로 전달된 압축 공기는 시 체스트 하우징 101a를 횡단하여 마찰 감소 선박을 가로질러 분배되어 각각의 가로 방향으로 배열된 공기 분출부 93으로 전달되고 수중으로 분출되어 마찰 감소 선박의 바닥 표면을 덮는다. 따라서, 이러한 배열은 기본적인 공기 전달 시스템이 길이 방향 리브 102를 갖는 선박에도 적용될 수 있도록 허용한다.

실시 형태 7의 다른 변형이 도 21a 및 21b를 참고로 설명된다.

복수의 공기 분출부 93은 바닥 선체판 91 위 각각의 길이 방향 리브 102 위에 가로 방향으로 일렬로 배열된다. 마찰 감소 선박의 폭을 가로질러 수직 및 수평으로 연장되는 원통형 공기 헤더 103이 공기 분출부 93 위에 길이 방향 리브 102 보다 높이 구비된다. 공기 헤더 103 및 공기 분출부 93은 공기 분배 파이프 104와 연결되어 시 체스트 하우징 101b를 형성한다. 하나의 공기 공급 개구 100은 헤더 103의 길이 방향 중간부에 구비되고 공기 공급 파이프 98에 연결되어 압축 공기를 헤더 103 내에 전달하여 공기 분출부 93으로부터 분출시킨다.

이러한 변형의 장점은, 시 체스트 하우징 101b가 길이 방향 리브 102에 걸쳐 있기 때문에 길이 방향 리브 102를 잘라낼 필요가 없다는 것이다.

다른 변형은 다음과 같다.

a. 공기 분출부 93의 형태 및 면적, 그리고 다른 디자인은 원하는 미소기포의 크기를 생산하여 덮는 작용을 할 수 있도록 선택된다.

b. 상기 태양에서, 시 체스트 하우징 101, 101a, 101b는 전체로 부착되지만, 길이 방향을 따라 분할되거나 분리된 부분으로 나누어져 각각의 부분에 분리된 공기 공급을 시행하고 적어도 두 개의 분출부로 공급하도록 할 수 있다. 이러한 배열은 다른 공기유량이 다른 부분으로부터 생산되도록 허용한다.

[실시 형태 8]

실시 형태 8은 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 관한 것으로, 도 22a∼25c를 참고로 설명될 것이다.

본 실시 형태에서, 공기 분출부 113은 많은 공기 분출 출구 115를 갖는 천공판 116을 바닥 선체판 111 위에 구비된 개구부 114에 볼트 119로 부착하는 것에 의하여 구성된다. 천공판 116은 개구부 114가 외부로 열리거나, 천공판 116의 하나의 외부 가장자리에 구비된 힌지 120 주위로 회전하여 닫히도록 하는 방식으로 개구부 114에 부착된다. 천공판 116의 나머지 가장자리(도 22b에서는 3개)는 볼트 119에 의하여 부착된다.

천공판 116의 가장자리와 개구부 114에는 단차 표면이 구비되어, 천공판 116이 아래로부터 그 안에 고정되고 단차 표면이 밀봉링 121에 의하여 대향하도록 된다. 다른 구조는 통상의 분출 장치와 동일하다.

공기 분출부 113의 내부에서 유지 보수를 실시하기 위해서는 볼트 119를 먼저 해제하고, 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이 천공판 116을 힌지 120 주위에서 하향 개방하여 개구부 114를 노출시킨다. 따라서, 청소를 위해 시 체스트 하우징 112의 내부와 천공판 116의 내부 표면에 접근할 수 있게 된다. 예를 들어, 수면하 검사를 수행할 때에는, 유동 조정 밸브 117을 분해하기 전에 공기 공급 파이프 118의 개방 팁을 막을 수 있다.

유지 보수 작업을 마친 후, 천공판 116을 힌지 120 주위에서 상향 회전시켜 개구부 114를 닫고 볼트를 재장착한다. 힌지 120을 사용하는 것에 의하여, 제거/폐쇄 작업을 위해 조작해야 하는 볼트 119의 개수는 통상의 디자인에 비하여 크게 감소될 수 있고, 이에 따라 유지 보수 작업에 요구되는 노력이 크게 감소된다.

또한, 도 23에 나타낸 바와 같이, 천공판 116의 상단은 구멍의 윗쪽이 넓어져 경사진 단면 122를 형성할 수 있고, 이에 따라 천공판 116의 상면 면적을 감소시켜 분출 장치의 내부로부터 물의 제거가 용이하게 된다.

여러 가지 변형이 도 24a∼24c를 참고로 설명될 것이다. 바닥 선체판 111의 개구부 114에 구비된 공기 분출부 113은 천공판 116을 포함한다. 하나의 공기 공급 파이프 118을 갖는 시 체스트 하우징 112는 복수의 공기 분출부 113을 둘러싼다. 천공판 116은 천공판 116의 대향 직경 말단에 구비되는 한쌍의 방사 대향의 일체로 형성되는 손잡이 123에 의하여 개구부 114에 연결된다. 개구부 114 하부로부터 천공판 116을 닫기 위하여 대응하는 컷아웃 124가 구비되는 원형의 지지 금속 부재(링) 125는 바닥 선체판 111의 개구부 114 상에 부착된다. 손잡이 123이 채널형 결합홈 126에 결합되도록 손잡이 123은 개구부 114의 외부 가장자리 상에 구비되는 대응하는 컷아웃 124에 결합된다. 결합홈 126은 반경이 결합홈 126의 원주 방향으로 감소하는 방식으로 되어 천공판 116이 결합홈 126에서 회전하여 결합홈 126 내부에서 손잡이 123과 결합될 때 천공판 116은 잡촉 마찰에 의하여 위치에 유지된다.

천공판 116은 연결 지그 127을 사용하는 것에 의하여 개구부 114로부터 연결 또는 해제될 수 있다. 연결 지그 127의 사용은 도 25a 내지 25c를 참고로 설명될 것이다.

연결 지그 127은 천공판 116 위의 공기 분출 출구 115의 위치에 대응하도록 천공판 116과 거의 동일한 크기인 원형의 지지판 128을 갖는다. 원형의 지지판 128의 바닥 표면 위에 한 쌍의 외향 연장된 방사상 핸들 130이 구비되어, 공기 분출 출구 115 내에서 결합되는 핀 129가 천공판 116이 회전하도록 힘을 가하는 것을 돕는다. 핀 129의 단부는 나선형으로 되어 가장자리 129a를 형성하는 것이 주목된다.

분출 장치의 내부에서 유지 보수 작업을 수행하기 위하여, 연결 지그 127의 핀 129는 천공판 116의 공기 분출 출구 115 안으로 삽입되고 원형의 지지판 128이 천공판 116에 완전히 연결된 후 원형의 지지판 128을 회전시키기 위하여 핸들 130이 회전하고, 이에 따라 천공판 116을 회전시켜 결합홈 126에 결합된 천공판 116의 손잡이 123이 컷아웃 124의 위치로 회전된다. 손잡이 123은 컷아웃 124를 지나서 회전하고 천공판 116은 이제 낮아져서 개구부 114로부터 천공판 116을 제거할 수 있다. 개구부 114를 통하여 분출 장치의 내부를 청소한 후, 천공판 116은 상기 과정을 역으로 하여 개구부 114에 재부착된다.

상기 실시 형태에 있어서, 연결 지그 127은 핸들 130에 의해 많은 핀을 통하여 회전을 수행하기 때문에 천공판 116에 큰 회전 토크가 적용될 수 있고, 이에 따라 연결/해제 작업이 용이하게 된다. 또한, 핀 129는 가장자리 129a가 구비되기 때문에, 공기 분출 출구 115의 구멍으로 핀 129를 삽입하는 것에 의하여 모든 공기 분출 출구 115가 동시에 청소될 수 있다.

따라서, 천공판 116의 개구부 114로부터의 연결/해제는 천공판 116의 간단한 회전에 의하여 수행되어, 유지 보수 작업이 더욱 감소될 수 있다.

본 발명은 상기에 예시된 실시 형태로 한정되지 않고 다음과 같은 다른 가능성도 고려될 수 있다.

a. 개구부 114 및 천공판 116의 형태는, 힌지 120 및 볼트 119의 부착부와 함께 직사각형으로 만들어 질 수 있다.

b. 상기 실시 형태에서는 천공판 116에 한 쌍의 대향 손잡이 123이 구비되지만, 이러한 손잡이는 천공판 116의 크기에 따라 3개, 4개 또는 이보다 많은 위치에 구비될 수 있다.

c. 해제시 플레이트 116의 회전 방향이 인용된 실시예와 반대가 되는 방식으로 결합홈 126이 형성될 수 있다.

d. 공기 분출 출구 115에서 경사진 부분 122의 형태는 도 24a∼24c에 나타낸 스트라이커에 적용될 수도 있다.

본 발명에 따른 마찰 감소 선박은 선박의 외부 선체 위에 판상 돌출부가 구비되고 판상 돌출부의 정점 영역에 수중으로 기체를 분출하여 미소기포를 생산하기 위하여 기체 분출 출구가 배치되고, 기체는 바로 근방에 위치한 기체 공급 파이프로부터 기체 분출 출구로 공급되어 경로를 실용적인 수준으로 단축시킨다.

Claims (23)

1. 외부 선체판의 몰수 표면 상에 구비되는 기체 분출 출구로부터 기체를 수중으로 분출하는 것에 의하여 표면 마찰을 감소시키기 위한 마찰 감소 선박에 있어서, 유선형의 판상 돌출이 상기 외부 선체판 위에 구비되고, 상기 기체 분출 출구가 상기 판상 돌출의 정점 영역 위에 공간을 두고 떨어져 있는 마찰 감소 선박.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 판상 돌출 위를 지나는 물의 유선과 직각으로 기체를 분출하도록 상기 기체 분출 출구가 공간을 두고 떨어져서 배향되는 마찰감소 선박.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 판상 돌출이, 상기 정점 영역과 상기 판상 돌출의 하향 단부까지의 거리가 상기 정점 영역과 상기 판상 돌출의 상향 단부까지의 거리 보다 크게 되는 형태를 갖는 마찰 감소 선박.
4. 외부 선체판의 몰수 표면 상에 구비되는 기체 분출 출구로부터 기체를 수중으로 분출하는 것에 의하여 표면 마찰을 감소시키기 위한 마찰 감소 선박에 있어서, 각각의 미소기포 분출 장치가 선체판의 일부를 포함하는 일체화된 성분으로서 제조되고, 상기 미소기포 분출 장치가 복수의 일체화된 성분을 사용하는 것에 의하여 생산되는 마찰 감소 선박.
5. 제 4 항에 있어서, 복수의 상기 일체화된 성분이 중앙 명령부에 의하여 발행된 개시 신호 및 정지 신호에 의하여 조절되고, 상기 미소기포 분출 장치가, 상기 기체 분출 출구의 근방에서 외부 수압을 측정하기 위한 수압 측정 장치; 상기 기체 분출 출구로 전달되는 공기 압력을 측정하기 위한 공기압 측정 장치; 및 상기 수압 측정 장치와 상기 공기압 측정 장치에 의하여 출력된 데이터에 기초하여 기체 분출을 제어하기 위한 분출 제어부를 포함하는데, 여기에서 상기 개시 신호를 받아 분출 제어부가, 상기 공기압 측정 장치에 의하여 측정된 공기압이 상기 수압 측정 장치에 의하여 측정된 외부 수압 보다 높도록 미소기포를 발생시키기 위한 상태를 유지하고, 상기 정지 신호를 받아 분출 제어부가 미소기포 발생을 정지시키는 과정을 개시하는 마찰 감소 선박.
6. 외부 선체판의 몰수 표면 상에 구비되는 기체 분출 출구로부터 기체를 수중으로 분출하는 것에 의하여 표면 마찰을 감소시키기 위한 마찰 감소 선박을 위한 압축 공기 발생 장치에 있어서, 상기 기체를 상기 기체 분출 출구로 전달하기 위한 파이프 수단을 결합하는 것에 의하여 미소기포 분출 장치와 외부 선체판이 일체의 성분으로 만들어지는 압축 공기 발생 장치.
7. 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 있어서, 마찰 감소 선박의 바닥 선체판을 따라 놓인 길이 방향의 리브를 걸치기 위하여 가로지르는 방향으로 조립된 공통의 시 체스트 하우징이, 공통의 기체 공급 파이프를 통하여 모든 상기 복수의 기체 분출부로 분출되도록 압축된 기체를 전달하기 위하여 가로 방향으로 배열된 복수의 기체 분출부를 둘러싸는 기체 분출 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 각각의 구획이 두 개 이상의 기체 분출부 및 상기 두 개 이상의 기체 분출부에 공급하기 위한 공통의 공기 공급 파이프를 갖는 방식으로, 상기 시 체스트 하우징이 가로 방향 구획으로 구분되는 기체 분출 장치.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 기체 분출부가 바닥 선체판 위에 구비되는 개구부 및 상기 개구부에 착탈 가능하게 부착되는 천공판을 포함하는 기체 분출 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 개구부가 강화 이중판을 포함하는 기체 분출 장치.
11. 바닥 선체판으로부터 압축 기체를 분출하기 위하여 길이 방향을 따라 배치되는 복수의 기체 분출부를 포함하는 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 있어서, 모든 분출 장치는 하나의 공기 공급 파이프에 의하여 공급되도록 공통의 긴 시 체스트 하우징에 내부적으로 수용되는 기체 분출 장치.
12. 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 있어서, 바닥 선체판으로부터 압축 기체를 분출하기 위하여 가로 방향으로 배치되고, 가로 방향으로 연장되는 공통의 시 체스트 하우징에 수용되고, 채널형 스틸 시트로 만들어지고, 바닥부를 따라 길이 방향의 리브를 통하여 통과하도록 조립되고, 하나의 기체 공급 파이프에 의하여 공급되는 복수의 기체 분출부를 포함하는 기체 분출 장치.
13. 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 있어서, 바닥 선체판으로부터 압축 기체를 분출하기 위하여 가로 방향으로 배치되고, 상기 가로 방향 위에 있고 바닥부의 길이 방향 리브 보다 높이 있도록 기체 공급 파이프에 연결된 기체 헤더, 및 상기 기체 헤더를 복수의 기체 분출부에 연결시키는 기체 분배 파이프를 포함하는 시 체스트 하우징 내에 수용되는 기체 분출 장치.
14. 마찰 감소 선박의 바닥 선체판 위에 구비되는 바닥 개구를 갖는 기체 분출부, 상기 바닥 개구를 밀봉시키기 위한 천공판, 및 공기 공급 파이프를 통하여 전달된 압축 공기를 상기 기체 분출부로부터 분출시키도록 상기 기체 분출부를 둘러싸는 내부의 시 체스트 하우징을 포함하는 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 있어서, 상기 천공판의 외측 가장자리의 일부가 상기 바닥 개구의 가장자리에 부착되어 힌지 수단 주위를 자유롭게 회전하도록 되고, 상기 천공판의 나머지 외측 가장자리가 탈착 가능한 조임 수단에 부착되는 기체 분출 장치.
15. 바닥 선체판에 부착되는 지지 금속 부재를 갖는 바닥 개구를 포함하는 기체 분출부, 상기 바닥 개구를 밀봉시키기 위한 천공판, 및 기체 공급 파이프를 통하여 전달된 압축 공기를 상기 기체 분출부로부터 분출시키도록 상기 기체 분출부를 둘러싸는 내부의 시 체스트 하우징을 포함하는 마찰 감소 선박을 위한 기체 분출 장치에 있어서, 상기 바닥 개구의 안전한 폐쇄를 위하여, 상기 지지 금속 부재의 내부 가장자리 주위에 구비되는 대응하는 컷아웃으로 삽입되고, 상기 지지 금속 부재의 원주 방향으로 형성된 연결 홈 내에서 회전하도록, 외부 가장자리 위에 일체로 형성되는 손잡이가 상기 천공판에 구비되는 기체 분출 장치.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 천공판 위의 각각의 기체 분출 출구에 내부 경사부가 원추형으로 구비되는 기체 분출 장치.
17. 미소기포를 생산하여 표면 마찰을 감소시키기 위하여 적어도 바닥 선체판을 포함하는 특정 위치에 조립되는 주어진 개구 폭의 노즐 블록을 갖는 마찰 감소 선박에 있어서, 상기 노즐 블록은 마찰 감소 선박의 선미부를 향하여 배향되는 해당 곡면의 선수측 벽 및 선미측 벽을 포함하고, 상기 선미측 벽의 출구 가장자리 곡면에 대한 접선이 상기 바닥 선체판의 외측 표면과 일치하는 마찰 감소 선박.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 선수측 벽의 곡률 반경 R1 및 상기 선미측 벽의 곡률 반경 R2가 R1R2의 식에 의하여 관계되는 마찰 감소 선박.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 선수측 벽의 곡률 반경 R1 및 상기 선미측 벽의 곡률 반경 R2가 R1=R2의 식에 의하여 관계되는 마찰 감소 선박.
20. 바닥부 위에 있는 복수의 길이 방향 위치 및 선수부 근방에 있는 복수의 위치로부터 수중으로 기체를 분출시키는 것에 의하여 표면 마찰을 감소시키기 위한 마찰 감소 선박에 있어서, 측부 선체 부근에서 발생되고 선수부로부터 선미부로 안내되는 측부 미소기포가 바닥부에서 발생되는 바닥 미소기포보다 작게 되는 방식으로 기체 분출 출구가 작동되는 마찰 감소 선박.
21. 제 20 항에 있어서, 선수부로부터 선미부까지 형성되는 여러 가지 경계층의 두께에 최적화된 크기 범위의 미소기포를 발생시키기 위하여 상기 기체 분출 출구가 작동되는 마찰 감소 선박.
22. 완전 하중 홀수선 아래 내부 바닥 부분 위에 구비되고 압축된 기체를 수중으로 분출하기 위하여 기체 유동 조정 밸브와 연통되어 작동하는 복수의 기체 분출 출구를 수용하는 시 체스트 하우징 및 기체 공급 파이프를 포함하는 마찰 감소 장치에 있어서, 상기 기체 공급 파이프의 중간부는 상기 완전 하중 홀수선 위에 있도록 직립으로 위치되는 마찰 감소 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 중간부는 기체 유동 방향에 대하여 상기 기체 유동 조정 밸브의 하향에 있도록 위치되는 마찰 감소 장치.