KR20180106904A

KR20180106904A - 선박

Info

Publication number: KR20180106904A
Application number: KR1020180029052A
Authority: KR
Inventors: 도모유키 야마다
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2018-10-01
Also published as: JP2018154199A

Abstract

(과제) 선박에 있어서, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시켜 진동의 발생이나 효율의 악화를 억제한다.
(해결 수단) 선저 (13) 의 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 공기를 취출하는 마찰 저감 장치 (31) 가 탑재되는 선박에 있어서, 선저 (13) 는, 적어도 공기 취출부 (36) 로부터 선미 (12) 측으로 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (61) 이 형성되고, 좌현 (14) 및 우현 (15) 은, 선폭 방향 (Y) 의 중심으로부터 외측으로 연장되는 선미 (12) 측의 선체 단면선 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성된다.

Description

선박{SHIP}

본 발명은 선체에 작용하는 마찰 저항을 저감시키는 마찰 저감 장치를 구비하는 선박에 관한 것이다.

선박의 선체에 작용하는 마찰 저항을 저감시키는 기술로서, 공기 (기포) 를 수중으로 취출하여 선체의 표면을 기포로 덮는 것이 알려져 있다. 이 선체 마찰 저항 저감 장치는, 기체실 (에어 챔버) 에 기체 공급관이 접속됨과 함께, 기체실에 있어서의 선저의 외판부에 복수의 공기 분출구가 형성되고, 기체실의 기체 공급관의 접속부와 각 공기 분출구 사이에 배플 플레이트를 배치 형성한 것으로 되어 있다. 그 때문에, 기체 공급관으로부터 기체실에 공급된 공기가 배플 플레이트에 충돌하여 확산되고, 각 공기 분출구로부터 수중으로 거의 균일한 상태로 분출된다. 이와 같은 선체 마찰 저항 저감 장치로는, 예를 들어, 하기 특허문헌 1 에 기재되어 있는 것이 있다.

일본 공개특허공보 2007-246041호

그런데, 일반적으로 배수량형의 상선은, 재하 상태에서 이븐 킬을 전제로 설계, 건조가 이루어지고 있으며, 선저는 이 재하 상태에서 수면에 대해 평행하게 되어 있다. 예를 들어, 컨테니어선은, 재하 상태에서, 컨테이너를 안내하는 컨테이너 가이드 레일이 갑판에 연직 방향을 따라 설치되어 있어, 컨테이너를 원할하게 실을 수 있다. 또, LNG 선이나 LPG 선 등의 탱커는, 탱크에 저류되는 액체가 갑판과 평행하게 되도록 탱크가 설치되어 있다. 그 때문에, 어느 선박이라도, 재하 상태에서, 선저는 수면에 대해 수평하게 설계되어 있다. 그리고, 선박이 소정 속도로 운항하면, 선저 유속에 의한 부압에 의해, 선체는 침하됨과 함께 선수측의 침하량이 커져, 선수 내림 상태로 항주하고 있다.

선체 마찰 저항 저감 장치는, 공기를 선저에 형성된 취출구로부터 수중으로 분출하고, 취출된 기포가 선저의 표면에서 떨어지지 않고, 선미측으로 흐름으로써 넓은 범위에 걸쳐 마찰 저항을 저감시키는 것이 바람직하다. 그런데, 상기 서술한 바와 같이 일반적인 선박은, 재하 상태에서, 선저가 수면에 대해 수평하고, 항주 상태에서는, 선미측에 대해 선수측이 침하된 선수 내림 상태가 된다. 그 때문에, 취출구로부터 수중으로 취출된 기포는, 선미측으로 흐름과 함께 선저의 표면에서 떨어져, 프로펠러에 유입되기 쉬워진다. 그러면, 프로펠러의 날개면에 기포가 도달함으로써, 캐비테이션이 증대하여 진동이 발생함과 함께 이로존이 발생한다. 또, 프로펠러에 기포가 유입되면, 선각 (船殼) 효율이나 프로펠러 효율이 악화된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하는 것으로, 공기 윤활에 의한 마찰 저항 저감 효과를 확보하면서, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시켜 진동의 발생이나 효율의 악화를 억제하는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박은, 선저의 공기 취출부로부터 외부로 공기를 취출하는 마찰 저감 장치가 탑재되는 선박에 있어서, 상기 선저는, 적어도 상기 공기 취출부로부터 선미측으로 상기 선미측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면이 형성되고, 선미 종단면 형상은, 선폭 방향의 중심으로부터 외측으로 연장되는 선미측의 선측 각도가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 선미 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 공기가 공기 취출부로부터 수중으로 취출되면, 이 공기가 다수의 기포가 되어 선저의 표면을 따라 선미측으로 흐른다. 이 때, 선저에 선미측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면이 형성되어 있기 때문에, 다수의 기포는, 선미측으로 흐르기 어려워지고, 기포의 밀도가 높아져, 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다. 또, 선측에 있어서의 선폭 방향의 중심으로부터 외측으로 연장되는 선미측의 선측 각도가 수평면에 대해 30 도 이하인 선미 경사면이 형성되어 있기 때문에, 다수의 기포는 선폭 방향에 있어서의 센타 라인측으로 흐르기 어려워져, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시켜 캐비테이션의 증대에 의한 진동의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 이로존의 발생을 억제할 수 있고, 또, 선각 효율이나 프로펠러 효율의 악화를 억제할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선미 경사면은, 키 축심으로부터 선수측으로 수선간 길이의 15 ％ 이행한 위치에서, 또한, 선폭 방향의 중심으로부터 외측으로 선폭의 25 ％ 이행한 위치에서, 상기 선측 각도가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선미 경사면의 선측 각도가 30 도 이하로 설정되는 위치를 한정함으로써, 공기 취출부로부터 수중으로 취출된 공기의 기포가 이 선미 경사면으로 안내되어 폭 방향에 있어서의 외방측으로 흐르기 쉬워져, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선미 경사면은, 상기 선측 각도가 수평면에 대해 －10 도 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선미 경사면의 선측 각도를 소정 범위 내로 설정함으로써, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시킬 뿐만 아니라, 선각 효율이나 프로펠러 효율의 악화를 억제할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 공기 취출부는, 선장 (船長) 의 중간 위치보다 선수측에 형성되고, 상기 선저 경사면은, 키 축심으로부터 선수측으로 수선간 길이의 10 ％ 이행한 위치로부터, 키 축심으로부터 선수측으로 수선간 길이의 90 ％ 이행한 위치 사이의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선저 경사면을 선장 방향에 있어서의 최적 영역에 형성함으로써, 기포의 확산을 억제하여 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선저 경사면은, 선장 방향을 따라 수선간 길이의 20 ％ 이상의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선장 방향에 있어서의 선저 경사면의 영역의 길이를 설정함으로써, 기포의 확산을 억제하여 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선저 경사면은, 선장 방향을 따른 흘수선에 대해, 0.001 도 내지 2 도의 경사 각도로 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선저 경사면의 최적의 경사 각도의 영역을 설정함으로써, 조파 (造波) 저항, 점성 압력 저항의 증가를 억제하면서, 점성 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선저 경사면은, 폭이 선폭의 30 ％ 이상인 영역에 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선저에 있어서의 상기 선저 경사면으로부터 선수측으로 선장 방향을 따라 흘수가 일정한 선수측 수평면이 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선저 경사면으로부터 선수측으로 선수측 수평면을 형성함으로써, 조파 저항, 점성 압력 저항의 증가를 억제하면서, 점성 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 선저에 있어서의 상기 선저 경사면으로부터 선미측으로 선장 방향을 따라 흘수가 일정한 선미측 수평면이 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선저 경사면으로부터 선미측으로 선미측 수평면을 형성함으로써, 조파 저항, 점성 압력 저항의 증가를 억제하면서, 점성 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 선박에서는, 상기 공기 취출부는, 선장의 중간 위치보다 선수측에 형성되는 제 1 공기 취출부와, 선장의 중간 위치보다 선미측에서 선폭 방향으로 소정 간격을 두고 형성되는 복수의 제 2 공기 취출부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 선수측에 제 1 공기 취출부를 형성할 뿐만 아니라, 제 1 공기 취출부로부터 선미측으로 선폭 방향의 외방측에 복수의 제 2 공기 취출부를 형성함으로써, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시킬 뿐만 아니라, 선저 경사면을 흐르는 기포의 유량을 증가시켜 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 선박에 의하면, 공기 윤활에 의한 마찰 저항 저감 효과를 확보하면서, 프로펠러에 유입되는 기포의 유입량을 감소시켜 진동의 발생이나 효율의 악화를 억제할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태의 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 측면도이다.
도 2 는, 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 저면도이다.
도 3 은, 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 종단면도이다.
도 4 는, 공기 공급 계통을 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 선미측에서 본 프로펠러와 기포 유동 영역의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 6 은, 제 2 실시형태의 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 측면도이다.
도 7 은, 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 저면도이다.
도 8 은, 제 3 실시형태의 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 저면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 선박의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니고, 또, 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.

［제 1 실시형태］

도 1 은, 제 1 실시형태의 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 측면도, 도 2 는, 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 저면도, 도 3 은, 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 종단면도, 도 4 는, 공기 공급 계통을 나타내는 개략도, 도 5 는, 선미측에서 본 프로펠러와 기포 유동 영역의 관계를 나타내는 개략도이다.

제 1 실시형태의 선박은, 선장이 100 m 이상인 대형 선박으로서, 예를 들어, 대형 석유 탱커 (VLCC, ULCC), LNG 선이나 LPG 선, 여객선 (카페리) 등이며, 마찰 저감 장치를 탑재하고 있다.

도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 선체 (10) 는, 선수 (11) 와, 선미 (12) 와, 선저 (13) 와, 좌현 (14) 과, 우현 (15) 을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 선체 (10) 의 선장 방향 (전후 방향) 을 X 방향, 선폭 방향 (폭 방향) 을 Y 방향, 선고 (船高) 방향 (상하 방향) 을 Z 방향으로서 나타내고 있다. 그리고, CL 은 선체 (10) 의 폭 방향에 있어서의 센터 라인을 나타내고, WL 은 선체 (10) 의 만재 흘수선을 나타내고 있다.

선체 (10) 는, 선미 (12) 측에 격벽 (16) 에 의해 기관실 (17) 이 구획되고,이 기관실 (17) 에 주기관 (예를 들어, 디젤 엔진) (18) 이 배치되어 있다. 이 주기관 (18) 은 추진력을 전달하는 프로펠러 (19) 가 구동 연결되어 있다. 또, 선체 (10) 는 선미 (12) 에 선체 (10) 의 방향을 제어하는 키 (20) 가 형성되어 있다.

또, 선체 (10) 는, 공기 공급 기기실 (21) 과, 선창 (船倉) (22) 과, 갑판 (23) 과, 갑판 노출부 (25) 와, 격벽 (26) 과, 선저 외판 (27) 과, 선측 외판 (28, 29) 을 갖고 있다. 공기 공급 기기실 (21) 은, 선창 (22) 보다 선수 (11) 측에 배치되어 있다. 공기 공급 기기실 (21) 과 선창 (22) 은, 격벽 (26) 에 의해 나뉘어져 있다. 갑판 (23) 은, 공기 공급 기기실 (21) 및 선창 (22) 의 플로어면을 형성하고 있다. 갑판 노출부 (25) 는, 예를 들어, 선수 (11) 의 상갑판으로, 공기 공급 기기실 (21) 의 상방에 배치된다.

마찰 저감 장치 (31) 는, 공기 공급 장치 (32) 와, 에어 쿨러 (33) 와, 통풍통 (34) 과, 공기 흡입구 (35) 와, 공기 취출부 (36) 와, 해수 도입부 (37) 와, 펌프 (38) 를 갖고 있다. 공기 취출부 (36) 는, 선수 (11) 측의 선저 (13) 에 배치되어 있다. 공기 공급 장치 (32) 및 에어 쿨러 (33) 는, 공기 공급 기기실 (21) 에 설치되어 있다. 통풍통 (34) 및 공기 흡입구 (35) 는, 갑판 노출부 (25) 에 배치되어 있다. 통풍통 (34) 은, 공기 공급 기기실 (21) 에 연통되어, 공기 공급 기기실 (21) 을 환기하기 위해 사용된다. 공기 흡입구 (35) 는 공기 공급 장치 (32) 에 접속되어 있다. 공기 공급 장치 (32) 는, 에어 쿨러 (33) 를 개재하여 공기 취출부 (36) 에 접속되어 있다. 해수 도입부 (37) 는, 펌프 (38) 를 개재하여 에어 쿨러 (33) 에 접속되어 있다.

선저 (13) 는, 선체 (10) 에 있어서의 선저 외판 (27) 의 평탄한 부분 (평탄면) 에 배치되어 있고, 선체 (10) 의 센터 라인 (CL) (선장 방향 (X)) 을 따라 선수 (11) 측으로 연장됨과 함께, 선미 (12) 측으로 연장되어, 선폭 방향 (Y) 을 따라 양측으로 연장되어 있다. 공기 취출부 (36) 와 해수 도입부 (37) 는, 선저 (13) 에 있어서의 선체 (10) 의 센터 라인 (CL) 상에 배치되고, 해수 도입부 (37) 가 공기 취출부 (36) 보다 선수 (11) 측에 배치되어 있다. 공기 취출부 (36) 는, 선폭 방향 (Y) 을 따라 배치되어 있다.

공기 공급 장치 (32) 는, 공기 흡입구 (35) 로부터 흡입한 공기를 가압하고, 그 가압된 압축 공기를 에어 쿨러 (33) 로부터 공기 취출부 (36) 에 공급한다. 펌프 (38) 는 해수 도입부 (37) 로부터 도입된 해수를 에어 쿨러 (33) 에 공급한다. 에어 쿨러 (33) 는 해수를 사용하여 압축 공기를 냉각시킨다. 에어 쿨러 (33) 는, 예를 들어, 압축 공기와 해수를 열교환하는 열교환기이다. 또, 에어 쿨러 (33) 는, 압축 공기 중으로 해수를 산포하여 압축 공기를 냉각시키도록 구성해도 되고, 해수 중으로 압축 공기를 취출하여 압축 공기를 냉각시키도록 구성해도 된다. 공기 취출부 (36) 는, 공기 공급 장치 (32) 로부터 공급된 압축 공기를 수중으로 취출한다. 즉, 선저 (13) 의 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 공기가 취출되고, 이 취출된 공기에 의해 형성되는 기포가 평탄면이 되는 선저 (13) 의 표면으로 송출되고, 기포에 의해 선저 (13) 가 덮임으로써 선체 (10) 의 마찰 저항이 저감된다.

또, 선수 (11) 측의 선저 (13) 에 배치된 공기 취출부 (36) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 선체 (10) 의 내부에 형성되는 복수의 기체실 (41) 과, 이 각 기체실 (41) 내와 선체 (10) 의 외방을 나누는 칸막이벽으로서의 선저 외판 (27) 과, 선저 외판 (27) 에 형성되는 복수의 공기 취출구 (42) 를 갖고 있다. 기체실 (41) 은, 밀폐된 공간으로서, 에어 쿨러 (33) 를 개재하여 공기 공급 장치 (32) 가 접속되어 있다. 복수의 공기 취출구 (42) 는, 기체실 (41) 로부터 선저 외판 (27) 을 관통하여 선체 (10) 의 외방, 요컨대, 수중으로 유통되는 통로이다. 이 복수의 공기 취출구 (42) 는, 선저 (13) 의 선장 방향 (X 방향) 을 따름과 함께, 선폭 방향 (Y 방향) 으로 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 그 때문에, 복수의 공기 취출구 (42) 로부터 수중으로 취출된 압축 공기는 기포가 되어, 선저 (13) 의 평탄부를 후방으로 흐름과 함께 폭 방향으로 확산된다.

공기 공급 장치 (32) 는, 기체실 (41) 과, 공기 취출구 (42) 와, 압축기 (43) 와, 주공기 공급 배관 (44) 과, 메인 챔버 (45) 와, 복수의 부공기 공급 배관 (공기 공급 통로) (46) 을 갖고 있다. 압축기 (43) 는, 공기 취입 배관 (47) 을 개재하여 공기 흡입구 (35) 가 접속되어 있다. 또, 압축기 (43) 는, 주공기 공급 배관 (44) 을 개재하여 메인 챔버 (45) 가 접속되어 있다. 이 압축기 (43) 는, 예를 들어, 취입된 공기를 500 ㎪ 이상 (바람직하게는 700 ㎪ ∼ 1300 ㎪) 으로 가압할 수 있다. 주공기 공급 배관 (44) 은, 개폐 밸브 (48), 유량계 (49), 압력계 (50) 가 형성되어 있다.

메인 챔버 (45) 는, 압축기 (43) 에 의해 가압 공급된 압축 공기를 소정압의 상태에서, 소정량만큼 저류할 수 있다. 이 메인 챔버 (45) 는, 주공기 공급 배관 (44) 의 하류 단부 (端部) 가 접속됨과 함께, 복수의 부공기 공급 배관 (46) 의 각 상류측 타단부가 각각 접속되어 있다. 이 각 부공기 공급 배관 (46) 은, 하류측 단부가 각각 기체실 (41) 에 접속되어 있다. 부공기 공급 배관 (46) 은, 유량 조정 밸브 (51) 와 차단 밸브 (52) 가 형성되어 있다.

그 때문에, 개폐 밸브 (48) 를 개방하여 압축기 (43) 를 구동시키면, 압축기 (43) 는, 취입한 공기를 소정압까지 가압하고, 주공기 공급 배관 (44) 을 통하여 메인 챔버 (45) 로 보내고, 메인 챔버 (45) 는, 압축 공기를 소정압 상태에서 저류한다. 여기서, 유량 조정 밸브 (51) 와 차단 밸브 (52) 를 개방하면, 메인 챔버 (45) 의 압축 공기가 각 부공기 공급 배관 (46) 을 통하여 각 기체실 (41) 에 각각 공급되고, 각 기체실 (41) 에 공급된 압축 공기가 복수의 공기 취출구 (42) 로부터 수중으로 취출되고, 기포가 되어 평탄면이 되는 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐른다.

본 실시형태의 선박은, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 선저 (13) 에 있어서, 적어도 공기 취출부 (36) 로부터 선미 (12) 측으로, 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (61) 이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 선저 (13) 자체가, 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지도록 소정의 경사 각도 (θ) 만큼 경사진 선저 경사면 (61) 으로 되어 있다. 즉, 선저 경사면 (61) 인 선저 (13) 는, 만재 흘수선 (WL) 과 평행한 수평선 (WL1) 에 대해, 선미 (12) 측을 향하여 선고 방향 (Z) 의 하방측으로 소정의 경사 각도 (θ) 로 경사져 있다.

단, 선저 (13) 의 전역을 경사시켜 선저 경사면 (61) 을 형성할 필요는 없고, 공기 취출부 (36) 는, 선장 방향 (X) 의 중간 위치보다 선수 (11) 측에 형성되어 있고, 선저 경사면 (61) 은, 적어도 이 공기 취출부 (36) 보다 선미 (12) 측에 형성되어 있으면 된다.

예를 들어, 키 축심의 위치 (P1) 로부터, 선수 (11) 측에 있어서의 선체 (10) 의 전단 (前端) 과 만재 흘수선 (WL) 의 교점 (P2) 까지의 선장 방향 (X) 의 길이를 수선간 길이 (L) 로 한다. 이 때, 선저 경사면 (61) 은, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 10 ％ 만큼 이행한 위치 (P3) 로부터, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 90 ％ 만큼 이행한 위치 (P4) 사이의 영역 (A) 에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 선저 경사면 (61) 의 형성 영역은, 위치 (P1) 로부터 위치 (P4) 까지의 영역 (A) 에 한정되지 않고, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 20 ％ 만큼 이행한 위치로부터, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 80 ％ 만큼 이행한 위치 사이의 영역에 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또, 선저 경사면 (61) 은, 선장 방향 (X) 을 따라 수선간 길이 (L) 의 20 ％ 이상의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 이 선저 경사면 (61) 은, 선장 방향 (X) 을 따른 만재 흘수선 (WL) (수평선 (WL1)) 에 대해, 0.001 도 내지 2 도의 경사 각도 (θ) 로 설정되는 것이 바람직하다. 이 경사 각도 (θ) 는, 기포의 확산폭에 대한 공기 취출부 (36) 로부터의 길이에 따라 실험에 기초하여 설정된다. 바람직하게는 0.1 도 내지 0.5 도의 경사 각도 (θ)) 이다.

또, 본 실시형태의 선박은, 도 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 선측으로서의 좌현 (14) 및 우현 (15) 에 있어서, 선폭 방향 (Y) 의 중심 (센터 라인 (CL)) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측으로 각각 연장되는 선미 (12) 측의 선체 단면적 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 좌현 경사면 (선미 경사면) (71) 및 우현 경사면 (선미 경사면) (72) 이 형성되어 있다.

구체적으로, 선수 (11) 측의 좌현 (14) 및 우현 (15) 은, 선저 (13) 에 대해 거의 연직 방향을 따른 선측 외판 (28, 29) 으로 되어 있지만, 선미 (12) 측의 좌현 (14) 및 우현 (15) 은, 선체 (10) 에 대해 선저 (13) 측의 폭이 좁아지도록 경사진 선측 외판 (28, 29) 으로 되어 있다. 즉, 좌현 (14) 및 우현 (15) 은, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 40 ％ 만큼 이행한 위치 (P5) 로부터 선미 (12) 측의 흘수 (WL) 를 향하여, 폭이 좁아짐과 함께 그 위치가 연직 방향의 상방으로 이행됨으로써, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성되어 있다.

좌현 (14) 및 우현 (15) 은, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 40 ％ 만큼 이행한 위치 (P5) 에서 거의 연직 방향을 따라, 이 위치 (P5) 로부터 선미 (12) 측의 흘수 (WL) 를 향하여, 그 형상이 각 경사면 (14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c, 14d, 15d, 14e, 15e, 14f, 15f) 과 연속적으로 곡면을 이루도록 변위되는 좌현 경사면 (14) 및 우현 경사면 (15) 으로 되어 있다. 그리고, 좌현 경사면 (14) 및 우현 경사면 (15) 은, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 15 ％ 만큼 이행한 위치에서, 또한, 선폭 방향 (Y) 의 중심 (센터 라인 (CL)) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측에 선폭 (W) 의 25 ％ 이행한 위치 (P11) 에서, 선체 단면적 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하이고, －10 도 이상으로 설정되어 있다.

여기서, 좌현 경사면 (14) 및 우현 경사면 (15) 인 각 경사면 (14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c, 14d, 15d, 14e, 15e, 14f, 15f) 은, 선폭 방향 (Y) 의 중심(센터 라인 (CL)) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측을 향하여, 그 형상이 연직 방향을 따른 후, 수평 방향으로 굴곡되고, 다시 연직 방향을 따르도록 연속적으로 곡면을 이루며 변위된 것으로 되어 있고, 선폭 방향 (Y) 의 중심 (센터 라인 (CL)) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측으로 선폭 (W) 의 25 ％ 이행한 위치 (P11) 는, 2 개의 연직 형상 사이의 수평 형상의 위치이다. 그리고, 각 경사면 (14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c, 14d, 15d, 14e, 15e, 14f, 15f) 은, 2 개의 연직 형상과 수평 형상을 곡선만으로 형성해도 되고, 일부에 직선을 사용하여 형성해도 된다. 상기 서술한 선체 단면적 각도 (α) 는, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 15 ％ 만큼 이행한 위치의 각 경사면 (14c, 15c) 에 대한 위치 (P11) 에서의 선폭 방향 (Y) 을 따른 곡선의 접선 각도, 또는 직선의 각도이다.

그 때문에, 압축 공기가 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 취출되면, 이 압축 공기가 다수의 기포가 되어 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐른다. 이 때, 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐르는 다수의 기포는, 선고 방향 (Z) 의 하방으로 확산되지만, 선저 (13) 가 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (61) 이기 때문에, 다수의 기포는, 선미 (12) 측으로 흐르기 어려워져, 기포의 밀도 (보이드율) 가 높아진다. 그 결과, 선체 (10) 의 마찰 저항 저감 효과가 향상된다. 또, 좌현 (14) 및 우현 (15) 의 선미 (12) 측에 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성되어 있기 때문에, 다수의 기포는 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 에 의해 선장 방향 (X) 을 따라 선미 (12) 측으로 흘러 센터 라인 (CL) 측으로 흐르기 어려워지고, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 프로펠러 (19) 의 양측의 영역 (B) 으로 흘러, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량이 감소한다. 그 결과, 프로펠러 (19) 는, 캐비테이션의 증대에 의한 진동의 발생이 억제됨과 함께, 이로존의 발생이 억제된다.

이와 같이 제 1 실시형태의 선박에 있어서는, 선저 (13) 의 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 공기를 취출하는 마찰 저감 장치 (31) 가 탑재되는 선박에 있어서, 선저 (13) 는, 적어도 공기 취출부 (36) 로부터 선미 (12) 측으로 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (61) 이 형성되고, 좌현 (14) 및 우현 (15) 은, 선폭 방향 (Y) 의 중심으로부터 외측으로 연장되는 선미 (12) 측의 선체 단면적 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성된다.

따라서, 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 취출된 공기는, 다수의 기포가 되어 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐른다. 이 때, 선저 (13) 에 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (61) 이 형성되어 있기 때문에, 다수의 기포는, 선미 (12) 측으로 흐르기 어려워져 기포의 밀도가 높아져, 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다. 또, 좌현 (14) 및 우현 (15) 에 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성되어 있기 때문에, 다수의 기포는, 선폭 방향 (Y) 에 있어서의 센터 라인 (CL) 측으로 흐르기 어려워져, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량을 감소시켜 캐비테이션의 증대에 의한 진동의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 이로존의 발생을 억제할 수 있고, 또, 선각 효율이나 프로펠러 효율의 악화를 억제할 수 있다.

제 1 실시형태의 선박에서는, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 은, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 15 ％ 만큼 이행한 위치에서, 또한, 선폭 방향 (Y) 의 중심으로부터 외측으로 선폭 (W) 의 25 ％ 만큼 이행한 위치에서, 선체 단면적 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되어 있다. 따라서, 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 취출된 공기의 기포가 이 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 으로 안내되어 선폭 방향 (Y) 에 있어서의 외방측으로 흐르기 쉬워져, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량을 감소시킬 수 있다.

제 1 실시형태의 선박에서는, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 은, 선체 단면적 각도 (α) 가 수평면에 대해 －10 도 이상으로 설정되어 있다. 따라서, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량을 감소시킬 뿐만 아니라, 선각 효율이나 프로펠러 효율의 악화를 억제할 수 있다.

제 1 실시형태의 선박에서는, 공기 취출부 (36) 를 선장 방향 (X) 의 중간 위치보다 선수 (11) 측에 형성하고, 선저 경사면 (61) 을 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 10 ％ 이행한 위치 (P3) 로부터, 키 축심의 위치 (P1) 로부터 선수 (11) 측으로 수선간 길이 (L) 의 90 ％ 이행한 위치 (P4) 사이의 영역 (A) 에 형성하고 있다. 따라서, 선저 경사면 (61) 을 선장 방향 (X) 에 있어서의 최적 영역에 형성함으로써, 기포의 확산을 억제하여 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

제 1 실시형태의 선박에서는, 선저 경사면 (61) 을 선장 방향 (X) 을 따라 수선간 길이 (L) 의 20 ％ 이상의 영역에 형성하고 있다. 따라서, 선장 방향 (X) 에 있어서의 선저 경사면 (61) 의 영역의 길이를 설정함으로써, 기포의 확산을 억제하여 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

제 1 실시형태의 선박에서는, 선저 경사면 (61) 은, 선장 방향 (X) 을 따른 만재 흘수선 (WL) 에 대해, 0.001 도 내지 2 도의 경사 각도 (θ) 로 설정되어 있다. 따라서, 선저 경사면 (61) 의 최적의 경사 각도의 영역을 설정함으로써, 조파 저항, 점성 압력 저항의 증가를 억제하면서, 점성 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

［제 2 실시형태］

도 6 은, 제 2 실시형태의 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 측면도, 도 7 은, 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 저면도이다. 또한, 상기 서술한 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

제 2 실시형태의 선박은, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 선저 (13) 에 있어서, 적어도 공기 취출부 (36) 로부터 선미 (12) 측으로, 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (62) 이 형성되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서, 선저 경사면 (62) 은, 폭이 선폭 (W) 의 30 ％ 이상인 영역 (A) 에 형성되어 있다. 즉, 선저 (13) 는, 선체 (10) 의 센터 라인 (CL) (선장 방향 (X)) 을 따라 선수 (11) 측 및 선미 (12) 측으로 연장되고, 선수 (11) 측 및 선미 (12) 측을 향하여 그 폭이 작아져 있다. 선저 경사면 (62) 은, 폭이 선폭 (Wf) ＝ 0.3W 보다 선미 (12) 측에서, 선폭 (Wr) ＝ 0.3W 보다 선수 (11) 측에 형성된다.

그리고, 선저 (13) 는, 선저 경사면 (62) 으로부터 선수 (11) 측으로 선장 방향 (X) 을 따라 흘수가 일정한 선수측 수평면 (63) 이 형성되어 있다. 또, 선저 (13) 는, 선저 경사면 (62) 으로부터 선미 (12) 측으로 선장 방향 (X) 을 따라 흘수가 일정한 선미측 수평면 (64) 이 형성되어 있다. 즉, 선저 경사면 (62) 과 선수측 수평면 (63) 에 있어서의 선폭 (Wf) 이 0.3W 이고, 선저 경사면 (62) 과 선미측 수평면 (64) 에 있어서의 선폭 (Wr) 이 0.3W 이다. 단, 선저 경사면 (62) 을 공기 취출부 (36) 로부터 선미 방향으로 소정 거리만큼 떨어진 위치로부터 선미 (12) 측에 형성해도 된다.

또, 본 실시형태의 선박은, 좌현 (14) 및 우현 (15) 에 있어서, 선폭 방향 (Y) 의 중심 (센터 라인 (CL)) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측으로 각각 연장되는 선미 (12) 측의 선체 단면선 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성되어 있다.

그 때문에, 공기 취출부 (36) 로부터 수중으로 취출된 압축 공기는, 다수의 기포가 되어 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐른다. 이 때, 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐르는 다수의 기포는, 선저 경사면 (62) 을 흐를때 선미 (12) 측으로 흐르기 어려워져, 기포의 밀도 (보이드율) 가 높아진다. 그 결과, 선체 (10) 의 마찰 저항 저감 효과가 향상된다. 또, 다수의 기포는, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 에 의해 선장 방향 (X) 을 따라 선미 (12) 측으로 흐른 센터 라인 (CL) 측으로 흐르기 어려워져, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량이 감소한다. 그 결과, 프로펠러 (19) 는, 캐비테이션의 증대에 의한 진동의 발생이 억제됨과 함께, 이로존의 발생이 억제된다.

이와 같이 제 2 실시형태의 선박에 있어서는, 선저 경사면 (62) 의 폭을 선폭 (W) 의 30 ％ 이상의 영역 (A) 에 형성하고 있다. 따라서, 선저 경사면 (62) 을 선장 방향 (X) 에 있어서의 최적 영역에 형성함으로써, 기포의 확산을 억제하여 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

제 2 실시형태의 선박에서는, 선저 (13) 에 있어서의 선저 경사면 (62) 으로부터 선수 (11) 측으로 선장 방향 (X) 을 따라 흘수가 일정한 선수측 수평면 (63) 을 형성하고 있다. 따라서, 선수 (11) 측에서의 선체 저항이 저감되어 조파 저항, 점성 압력 저항의 증가를 억제하면서, 점성 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

제 2 실시형태의 선박에서는, 선저 (13) 에 있어서의 선저 경사면 (62) 으로부터 선미 (12) 측으로 선장 방향 (X) 을 따라 흘수가 일정한 선미측 수평면 (64) 을 형성하고 있다. 따라서, 선미 (12) 측에서의 선체 저항이 저감되어 조파 저항, 점성 압력 저항의 증가를 억제하면서, 점성 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

［제 3 실시형태］

도 8 은, 제 3 실시형태의 마찰 저감 장치를 탑재한 선박의 개략 저면도이다. 또한, 상기 서술한 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

제 3 실시형태의 선박은, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 선저 (13) 에 복수(본 실시형태에서는, 3 개) 의 공기 취출부 (36a, 36b) 가 형성되어 있다. 제 1 공기 취출부 (36a) 는, 선장의 중간 위치보다 선수 (11) 측에 형성되어 있다. 제 2 공기 취출부 (36b) 는, 선장의 중간 위치보다 선미 (12) 측에 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 형성되어 있다. 각 제 2 공기 취출부 (36b) 는, 선장 방향 (X) 으로 동 위치에서, 선폭 방향 (Y) 으로 소정 간격 (W1) 을 두고 형성되어 있다. 이 경우, 각 제 2 공기 취출부 (36b) 의 소정 간격 (W1) 은, 선폭 (W) 의 5 ％ 이상 이간시키는 것이 바람직하다. 또, 제 1 공기 취출부 (36a) 와 각 제 2 공기 취출부 (36b) 는, 선장 방향 (X) 으로 소정 간격을 두고 형성되어 있다.

그리고, 선저 (13) 에 있어서, 적어도 선수 (11) 측의 제 1 공기 취출부 (36a) 로부터 선미 (12) 측으로, 선미 (12) 측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면 (61) 이 형성되어 있다. 또, 좌현 (14) 및 우현 (15) 에 있어서, 선폭 방향 (Y) 의 중심 (센터 라인 (CL)) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측으로 각각 연장되는 선미 (12) 측의 선체 단면선 각도 (α) 가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 이 형성되어 있다.

그 때문에, 각 공기 취출부 (36a, 36b) 로부터 수중으로 취출된 압축 공기는, 다수의 기포가 되어 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐른다. 이 때, 선저 (13) 의 표면을 따라 선미 (12) 측으로 흐르는 다수의 기포는, 선저 경사면 (61) 을 흐를 때 선미 (12) 측으로 흐르기 어려워져, 기포의 밀도 (보이드율) 가 높아진다. 그 결과, 선체 (10) 의 마찰 저항 저감 효과가 향상된다. 또, 다수의 기포는, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 에 의해 선장 방향 (X) 을 따라 선미 (12) 측으로 흐른 센터 라인 (CL) 측으로 흐르기 어려워져, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량이 감소한다. 그 결과, 프로펠러 (19) 는, 캐비테이션의 증대에 의한 진동의 발생이 억제됨과 함께, 이로존의 발생이 억제된다.

이와 같이 제 3 실시형태의 선박에 있어서는, 공기 취출부로서, 선장의 중간 위치보다 선수 (11) 측에 형성되는 제 1 공기 취출부 (36a) 와, 선장의 중간 위치보다 선미 (12) 측에서 선폭 방향 (Y) 으로 소정 간격을 두고 형성되는 복수의 제 2 공기 취출부 (36b) 를 형성하고 있다. 따라서, 선수 (11) 측에 제 1 공기 취출부 (36a) 를 형성할 뿐만 아니라, 제 1 공기 취출부 (36a) 로부터 선미 (12) 측으로 선폭 방향 (Y) 의 외방측에 복수의 제 2 공기 취출부 (36b) 를 형성함으로써, 프로펠러 (19) 에 유입되는 기포의 유입량을 감소시킬 뿐만 아니라, 선저 경사면 (61) 을 흐르는 기포의 유량을 증가시켜 마찰 저항 저감 효과의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 서술한 각 실시형태에서, 선저 (13) 에 형성한 선저 경사면 (61, 62) 을 평탄면으로 하였지만, 선장 방향 (X) 을 따라 만곡되는 곡면으로 해도 된다. 또, 선저 경사면 (61, 62) 을 선폭 방향 (Y) 의 전역에 형성하였지만, 센터 라인 (CL) 에 가까운 영역에만 형성해도 된다.

또, 상기 서술한 각 실시형태에서, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 을 센터 라인 (CL) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측 및 상방으로 연장하는 것으로 하였지만, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 은, 선체 단면선 각도 (α) 가 30 도 이상이고 －10 도의 범위에 있으면 되는 것으로, 좌현 경사면 (71) 및 우현 경사면 (72) 을 센터 라인 (CL) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측 및 수평 방향으로 연장되는 것으로 하거나, 센터 라인 (CL) 으로부터 선폭 방향 (Y) 의 외측 및 하방으로 연장되거나 하는 것으로 해도 된다.

10 : 선체
11 : 선수
12 : 선미
13 : 선저
14 : 좌현 (선측)
15 : 우현 (선측)
21 : 공기 공급 기기실
27 : 선저 외판
28, 29 : 선측 외판
31 : 마찰 저감 장치
32 : 공기 공급 장치
33 : 에어 쿨러
34 : 통풍통
35 : 공기 흡입구
36, 36a, 36b : 공기 취출부
37 : 해수 도입부
38 : 펌프
61, 62 : 선저 경사면
63 : 선수측 수평면
64 : 선미측 수평면
71 : 좌현 경사면 (선미 경사면)
72 : 우현 경사면 (선미 경사면)
71a, 72a, 71b, 72b, 71c, 72c, 71d, 72d, 71e, 72e, 71f, 72f : 경사면
X : 선장 방향
Y : 선폭 방향
Z : 선고 방향

Claims

선저의 공기 취출부로부터 외부로 공기를 취출하는 마찰 저감 장치가 탑재되는 선박에 있어서,
상기 선저는, 적어도 상기 공기 취출부로부터 선미측으로 상기 선미측을 향하여 흘수가 깊어지는 선저 경사면이 형성되고,
선미 종단면 형상은, 선폭 방향의 중심으로부터 외측으로 연장되는 선미측의 선측 각도가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 선미 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 선미 경사면은, 키 축심으로부터 선수측으로 수선간 길이의 15 ％ 이행한 위치에서, 또한, 선폭 방향의 중심으로부터 외측으로 선폭의 25 ％ 이행한 위치에서, 상기 선측 각도가 수평면에 대해 30 도 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 선미 경사면은, 상기 선측 각도가 수평면에 대해 －10 도 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 공기 취출부는, 선장의 중간 위치보다 선수측에 형성되고, 상기 선저 경사면은, 키 축심으로부터 선수측으로 수선간 길이의 10 ％ 이행한 위치로부터, 키 축심으로부터 선수측으로 수선간 길이의 90 ％ 이행한 위치 사이의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 선저 경사면은, 선장 방향을 따라 수선간 길이의 20 ％ 이상의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 선저 경사면은, 선장 방향을 따른 흘수선에 대해, 0.001 도 내지 2 도의 경사 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 선저 경사면은, 폭이 선폭의 30 ％ 이상인 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선저에 있어서의 상기 선저 경사면으로부터 선수측으로 선장 방향을 따라 흘수가 일정한 선수측 수평면이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선저에 있어서의 상기 선저 경사면으로부터 선미측으로 선장 방향을 따라 흘수가 일정한 선미측 수평면이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 취출부는, 선장의 중간 위치보다 선수측에 형성되는 제 1 공기 취출부와, 선장의 중간 위치보다 선미측에서 선폭 방향으로 소정 간격을 두고 형성되는 복수의 제 2 공기 취출부를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.