WO2010058613A1 - 船体摩擦抵抗低減装置 - Google Patents

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WO2010058613A1
WO2010058613A1 PCT/JP2009/052815 JP2009052815W WO2010058613A1 WO 2010058613 A1 WO2010058613 A1 WO 2010058613A1 JP 2009052815 W JP2009052815 W JP 2009052815W WO 2010058613 A1 WO2010058613 A1 WO 2010058613A1
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WO
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air
diffusion plate
air chamber
frictional resistance
plate
Prior art date
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PCT/JP2009/052815
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English (en)
French (fr)
Inventor
真一 ▲高▼野
宗二 溝上
靖司郎 日笠
千春 川北
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三菱重工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Definitions

  • the present invention relates to a hull frictional resistance reduction device that reduces the frictional resistance of a navigating hull by generating bubbles from a plurality of air ejection holes formed on the bottom of the ship to form a bubble film on the bottom of the ship.
  • a hull frictional resistance reduction device having a gas chamber formed in the ship width direction in a ship at the bottom of the bow.
  • a connection opening to which a high-pressure gas supply pipe is connected is formed at the top wall, and the bottom plate portion corresponding to the gas chamber is notched so that there is no bottom plate. It is an opening.
  • a baffle plate for receiving a high-pressure gas flow from the connection opening is disposed inside the gas chamber, and by providing the baffle plate, the high-pressure gas filled in the gas chamber is discharged from the bottom opening to the water. It is press-fitted in a substantially uniform state.
  • the bottom of the gas chamber of the hull frictional resistance reducing device has a bottom plate
  • the bottom of the gas chamber of the hull frictional resistance reducing device usually has a bottom plate.
  • a large number of air ejection holes are formed in a line.
  • FIGS. 18 to 20 a conventional baffle plate (so-called diffusion plate) is arranged inside a gas chamber (so-called air chamber) formed by arranging a large number of air ejection holes in the bottom plate.
  • a gas chamber sin-called air chamber
  • FIGS. 18 to 20 The uniformity of the flow rate of air ejected from a number of air ejection holes will be examined.
  • 18 is a perspective view schematically showing an air chamber according to Patent Document 1.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the air chamber of Patent Document 1 shown in FIG.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of Patent Document 1.
  • the vertical axis represents the air ejection amount
  • the horizontal axis represents the position of each air ejection hole.
  • the air chamber 200 is formed in a rectangular box shape, and is arranged in the longitudinal direction of the air chamber 200 at the bottom (that is, the ship bottom) of the air chamber 200.
  • a large number of air ejection holes 201 are formed, and an air supply port 202 is formed near the center of the top wall of the air chamber 200.
  • the air chamber 200 is provided with a diffusion plate 205 that receives air sent from the air supply port 202, and the diffusion plate 205 is provided at a position substantially the same as that of a conventional baffle plate.
  • the flow rate of air ejected from the air ejection holes 202 located directly below the diffusion plate 205 is reduced, and the air flow rate increases as the distance from the diffusion plate 205 increases.
  • an object of the present invention is to provide a hull frictional resistance reduction device capable of uniformly ejecting air from a plurality of air ejection holes formed on the bottom of a ship provided with an air chamber.
  • the hull frictional resistance reduction device of the present invention is a hull frictional resistance reduction device that reduces the frictional resistance of a navigating hull by generating bubbles and forming a bubble film on the bottom of the ship.
  • a diffusion plate interposed between and at least a supply port facing region facing the air supply port, and air ejection holes located at both ends in the arrangement direction of the plurality of air ejection holes. And a pair of jet hole facing areas facing each other.
  • the diffusion plate is formed in a rectangular plate shape including the supply port facing region and all the ejection hole facing regions facing all the air ejection holes arranged, and the diffusion plate is disposed.
  • a diffusion opening continuously extending in the arrangement direction is formed between the diffusion plate and the inner wall surface of the air chamber.
  • the diffusion plate it is preferable that four diffusion openings are formed between the diffusion plate and the inner wall surface of the air chamber inside the air chamber in which the diffusion plate is disposed.
  • the diffusion plate is composed of a central rectangular plate formed so as to include the supply port facing region and a pair of side rectangular plates formed so as to include the pair of ejection hole facing regions, A pair of diffusion openings formed between the central square plate and the pair of side square plates may be formed inside the air chamber in which the central square plate and the pair of side square plates are disposed.
  • the diffusion plate can be formed so as to include at least the supply port facing region and the pair of ejection hole facing regions. For this reason, it can be made easy to flow air into the air ejection hole located just under the air supply port, because the supplied air is less likely to flow into the air ejection holes on both sides in the arrangement direction. Thereby, the flow volume of the air ejected from the plurality of air ejection holes can be made substantially uniform.
  • the configuration of the diffusion plate can be simplified, and the diffusion plate can be easily installed inside the air chamber. Can be done.
  • the center of the cross plate can be widened by configuring the diffusion plate with the cross plate. For this reason, even if the diameter of the air supply port is increased and the supply port facing region is expanded, the diameter of the expanded air supply port can be allowed by making the center of the cross plate correspond to the supply port facing region. it can.
  • the diffuser plate by forming the diffuser plate with the central square plate and the pair of side square plates, it is possible to suitably reduce the amount of air ejected from the plurality of air ejection holes. It can be uniform.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a hull equipped with a hull frictional resistance reduction device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram relating to the configuration of the hull frictional resistance reduction device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a conventional air chamber not provided with a diffusion plate.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in a conventional air chamber.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the first embodiment. 6 is a cross-sectional view of the air chamber of Example 1 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the air chamber of Example 2 shown in FIG.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically illustrating an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the third embodiment.
  • 12 is a cross-sectional view of the air chamber of Example 3 shown in FIG.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of Example 3.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically illustrating an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the air chamber of Example 4 shown in FIG.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of Example 4.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of Example 4 when the aperture ratio of the perforated plate is changed. It is.
  • FIG. 18 is a perspective view schematically showing an air chamber according to Patent Document 1.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the air chamber of Patent Document 1 shown in FIG.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of Patent Document 1.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing a hull equipped with the hull frictional resistance reducing device according to the first embodiment
  • FIG. 2 is an explanation regarding the configuration of the hull frictional resistance reducing device according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a conventional air chamber in which no diffusion plate is provided.
  • FIG. 4 shows the positions of the air ejection holes and the air ejection holes in the conventional air chamber. It is a graph showing the relationship with the flow volume of the air ejected from.
  • 5 is a perspective view schematically showing an air chamber of the hull frictional resistance reducing device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a sectional view of the air chamber of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of the first embodiment.
  • the hull frictional resistance reduction device 10 generates bubbles from a plurality of air ejection holes 15 formed on the bottom 5 to form a bubble film on the bottom 5, thereby reducing the frictional resistance of the navigating hull 1. It is to reduce.
  • the hull 1 on which the hull frictional resistance reducing device 10 is mounted is, for example, a flat bottom ship with a flat bottom 5, and the hull frictional resistance reducing device 10 is on the bow side of the hull 1. It is arranged.
  • the hull frictional resistance reduction device 10 is applicable not only to a flat bottom ship but also to other ships.
  • the hull frictional resistance reduction device 10 includes a large number of air ejection holes 15 formed in the bottom 5, a blower 16 that can supply air toward the large number of air ejection holes 15, a blower 16, and a large number of air ejection holes 15. And an air supply passage 17 for connecting the two.
  • a large number of air ejection holes are arranged side by side in the width direction of the hull 1 to form air ejection hole groups 30a, 30b, 30b.
  • a plurality of air ejection hole groups 30a, 30b, 30b are formed in the ship bottom 5 (Example). 1 is formed, for example, three).
  • One of the three air ejection hole groups 30a, 30b, and 30b is a central air ejection hole group 30a formed at the center in the width direction on the bow side, and the other two are the stern of the central air ejection hole group 30a.
  • the central air ejection hole group 30 a is disposed on the bow side of the hull 1, and the pair of side air ejection hole groups 30 b and 30 b are formed near the center of the hull 1.
  • the blower 16 is disposed on the bow side of the hull 1 and functions as an air supply source capable of supplying air toward the numerous air ejection holes 15.
  • the blower 16 uses an electric motor 19 as a drive source, and the supply amount of air sent from the blower 16 can be controlled by controlling the rotation speed of the electric motor 19.
  • the blower 16 has a shorter installation distance from the central air ejection hole group 30a than the side air ejection hole groups 30b and 30b, and both the blower 16 and the central air ejection hole group 30a Arranged on the bow side of the hull 1.
  • the air supply source is not limited to the blower 16, and for example, an air compressor or the like may be used.
  • the single blower 16 is used.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of blowers 16 may be used.
  • the air supply passage 17 includes a main supply pipe 20 having one end connected to the blower 16, a plurality of branch supply pipes 21 connected to the main supply pipe 20, and a plurality of air chambers 22 connected to the plurality of branch supply pipes 21.
  • a primary air tank 23 is interposed in the main supply pipe 20. That is, the main supply pipe 20 includes an upstream main supply pipe 20a that connects the blower 16 and the primary air tank 23, and a downstream main supply pipe 20b that connects the primary air tank 23 and the plurality of branch supply pipes 21.
  • the downstream main supply pipe 20b is provided with an air flow meter 24 for measuring the flow rate of the air flowing in the downstream main supply pipe 20b, and each branch supply pipe 21 is opened and closed.
  • Each on-off valve 25 is interposed.
  • the primary air tank 23 is configured to be able to store air supplied from the blower 16 via the upstream main supply pipe 20a. Then, by providing the primary air tank 23 in the main supply pipe 20, it is possible to alleviate the air pressure fluctuation (so-called air pulsation) generated in the blower 16 and the upstream main supply pipe 20a.
  • the plurality of air chambers 22 are formed in a rectangular box shape, and are arranged corresponding to a number of air ejection holes 15 formed in the ship bottom 5. That is, a plurality of air ejection holes 15 are formed on the bottom surface (that is, the ship bottom) of each air chamber 22.
  • Each air chamber 22 has an air supply port 28 to which each branch supply pipe 21 is connected (see FIG. 5) at substantially the center of the top wall surface.
  • the plurality of air chambers 22 includes a plurality of central air chambers 22a corresponding to the central air ejection hole group 30a, and a plurality of side air chambers 22b corresponding to the pair of side air ejection hole groups 30b and 30b. , Is composed of.
  • the plurality of center-side air chambers 22a are formed in a rectangular box shape, the longitudinal direction of which coincides with the ship width direction, and is arranged side by side in the ship width direction. And by supplying air to the some central side air chamber 22a from the blower 16, air is ejected from the central air ejection hole group 30a, and a bubble is generated.
  • the plurality of side air chambers 22b are formed in a rectangular box shape like the plurality of center side air chambers 22a, and the longitudinal direction thereof is aligned with the ship width direction and arranged side by side in the ship width direction. It is installed. At this time, the plurality of side air chambers 22 b are divided into two corresponding to the pair of side air ejection holes 15. Then, by supplying air to each of the plurality of side air chambers 22b divided from the blower 16, air is ejected from the pair of side air ejection hole groups 30b and 30b to generate bubbles.
  • the air flow meter 24 measures the flow rate of the air flowing in the downstream main supply pipe 20b, and the supply amount of air supplied from the blower 16 based on the measurement result of the air flow meter 24. Is controlling.
  • the plurality of on-off valves 25 interposed in the plurality of branch supply pipes 21 function as so-called check valves, and prevent seawater from entering the air supply passage 17 on the upstream side from the on-off valves 25. It is arranged. Specifically, when the operation of the hull frictional resistance reduction device 10 is stopped, that is, when the drive of the blower 16 is stopped, the injection of air from each air ejection hole 15 is stopped. For this reason, seawater flows into each air chamber 22 through each air ejection hole 15. At this time, since each air chamber 22 communicates with each branch supply pipe 21, by closing the on-off valve 25, seawater can be prevented from entering each branch supply pipe 21 upstream from the on-off valve 25. ing.
  • the air blown from the blower 16 flows into the primary air tank 23 via the upstream main supply pipe 20a, and then the downstream main supply pipe 20b and the plurality of branch supply pipes 21.
  • the air flows into each air chamber 22 via.
  • the air supply amount of the blower 16 is adjusted by controlling the electric motor 19 based on the measurement result of the air flow meter 24.
  • the air is jetted into the water through each air ejection hole 15 to generate bubbles from the ship bottom 5.
  • a plurality of air chambers 22 that are characteristic features of the present invention will be described.
  • a plurality of air ejection holes 15 are formed in the ship bottom 5 corresponding to the air chambers 22 arranged at the bottom of the hull 1 so as to penetrate in the ship width direction.
  • the flow rate of the air ejected from the plurality of air ejection holes 201 is adjusted. What is difficult to make uniform is as shown in the graph of FIG.
  • a rectangular diffusion plate 35 is disposed inside each air chamber 22.
  • the diffusion plate 35 formed in a rectangular shape has a longitudinal direction in the ship width direction, and is in the same direction as the longitudinal direction of each air chamber 22.
  • the diffusion plate 35 is disposed so as to be parallel to the ship bottom 5.
  • the diffusion plate 35 is disposed so as to face the air supply port 28 formed in the air chamber 22 and is disposed so as to face all the air ejection holes 15 arranged in a row. That is, the diffusion plate 35 is formed so as to include a supply port facing region S1 that faces the air supply port 28 and an entire ejection hole facing region S3 that faces all the air ejection holes 15. At this time, the entire ejection hole facing area S3 includes a pair of ejection hole facing areas S2 and S2 facing the air ejection holes 15 located at both ends of the plurality of air ejection holes 15 in the ship width direction (arrangement direction). Yes.
  • Both ends of the diffusion plate 35 in the ship width direction are attached to the inner wall of the air chamber 22, and both ends of the diffusion plate 35 in the ship length direction are free ends. For this reason, a pair of slit openings 38, 38 (diffusion openings) extending in the ship width direction are formed between both inner walls of the air chamber 22 and the diffusion plate 35 in the ship length direction.
  • this diffuser plate 35 since this diffuser plate 35 only attaches the both ends of a ship width direction to the inner wall of the air chamber 22, attachment work of the diffuser plate 35 can be performed easily, and the diffuser plate 35 is a rectangle. Therefore, the configuration of the diffusion plate 35 itself can be simplified.
  • the air supplied through the air supply port 28 blows against the diffusion plate 35 and flows along the diffusion plate 35, and then passes through each of the air ejection holes via the pair of slit openings 38 and 38. It flows toward 15.
  • the flow rate of air ejected from the plurality of air ejection holes 15 is as shown in the graph of FIG.
  • the air chamber 22 is a conventional air chamber 22 in which no diffusion plate 35 is provided, and the configuration thereof is the same as that of the air chamber described in the first embodiment. .
  • description of the air chamber 22 shown in FIG. 3 is abbreviate
  • the vertical axis represents the air flow rate
  • the horizontal axis represents the position of each air ejection hole 15. That is, the horizontal axis numbers the plurality of air ejection holes 15 arranged in sequence from the air ejection holes 15 on one end side in the ship width direction to the air ejection holes 15 on the other end side. It is a thing.
  • the tenth air ejection hole 15 on the horizontal axis is the air ejection hole 15 located immediately below the air supply port 28.
  • the flow rate of air ejected from the tenth air ejection hole 15 is the largest, and the air is ejected from the air ejection hole 15 toward the air ejection holes 15 at both ends.
  • the air flow rate decreases. Therefore, in the air chamber 22 shown in FIG. 3, the air ejected from the plurality of air ejection holes 15 cannot be made uniform.
  • the graph of FIG. 7 is ejected from the air ejection hole 15 located immediately below the air supply port 28 as compared with the graph of FIG. 4.
  • the flow rate of air to be discharged decreased, and the flow rate of air to be ejected from the air ejection holes 15 located at both ends in the ship width direction increased. That is, the graph shown in FIG. 7 was made uniform compared to the graph shown in FIG.
  • the graph of FIG. 7 is ejected from the air ejection hole 15 located immediately below the air supply port 28 as compared to the graph of FIG. 20.
  • the flow rate of air increased and the flow rate of air ejected from the air ejection holes 15 located at both ends in the ship width direction decreased. That is, the graph shown in FIG. 7 was made uniform compared to the graph shown in FIG.
  • the longitudinal direction of the rectangular diffusion plate 35 is the same as the arrangement direction of the plurality of air ejection holes 15, the diffusion plate 35 and the plurality of air ejection holes 15 face each other, and the diffusion plate 35
  • a pair of slit openings 38, 38 can be formed between both inner walls of the air chamber 22 and the diffusion plate 35.
  • the air flow rate can be made substantially uniform. Therefore, since it becomes easy to make the film thickness of the bubble film formed on the ship bottom 5 uniform, the effect of reducing the frictional resistance of the hull 1 can be sufficiently exhibited.
  • the diffusion plate 35 is formed in a rectangular plate shape, the configuration of the diffusion plate 35 can be simplified, and the diffusion plate 35 can be easily attached to the inside of the air chamber 22.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the second embodiment
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the air chamber of the second embodiment shown in FIG.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of the second embodiment.
  • the diffusion plate 55 provided in the air chamber 22 is configured in a cross-shaped plate shape.
  • the diffusing plate 55 formed in a cross shape has a configuration in which a rectangular plate that is long in the ship width direction and a rectangular plate that is short in the ship length direction are crossed. It is arrange
  • the diffusion plate 55 is disposed so that the center of the intersecting portion faces the air supply port 28 and also faces all the air ejection holes 15 arranged in a line. That is, the diffusion plate 55 is formed so as to include the supply port facing region S1 facing the air supply port 28 and the entire ejection hole facing region S3 facing all the air ejection holes 15, and further, the diffusion plate. 55 is formed so as to include a central region S4 in the center in the ship width direction of the pair of slit openings 38 of the first embodiment.
  • Both ends of the diffusion plate 55 in the ship width direction are attached to the inner wall of the air chamber 22, and both ends of the diffusion plate 55 in the ship length direction are also attached to the inner wall of the air chamber 22.
  • four slit openings 58, 58, 58, 58 are formed between the inner wall corner 56 of the air chamber 22 and the diffusion plate 55, and each slit opening extends in the ship width direction. It is formed as follows.
  • the air supplied through the air supply port 28 blows against the diffusion plate 55 and flows along the diffusion plate 55, and then passes through the four slit openings 58, 58, 58 and 58. It flows toward each air ejection hole 15.
  • the flow rate of air ejected from the plurality of air ejection holes 15 is as shown in the graph of FIG. That is, the graph shown in FIG. 10 is more uniform than the graph shown in FIG. 4, and more uniform than the graph shown in FIG.
  • the cross-shaped diffusion plate 55 and all the air ejection holes 15 face each other, and the diffusion plate 55 and the air supply port 28 face each other, thereby diffusing with the inner wall corner portion 56 of the air chamber 22.
  • Four slit openings 58, 58, 58, 58 can be formed between the plate 55.
  • the air supplied through the air supply port 28 is supplied toward the plurality of air injection holes 15 through the four slit openings 58, 58, 58, 58, 58, 58, thereby providing a plurality of air injection holes.
  • the flow rate of the air ejected from 15 can be made substantially uniform.
  • the diffusion plate 55 is formed in a cross shape and each slit opening 58 is formed in a square shape.
  • the slit opening 58 may be formed in a triangle shape
  • the diffusion plate 55 may be formed in a diamond shape or an octagon shape. .
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the air chamber of the third embodiment shown in FIG.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of the third embodiment.
  • the hull frictional resistance reduction device 80 includes a central rectangular plate 87 in which a diffusion plate 85 provided in the air chamber 22 includes a supply port facing region S1 and a pair of ejection hole facing regions S2. , S2 and a pair of side rectangular plates 88, 88 formed to include S2.
  • the central rectangular plate 87 is formed in a rectangular plate shape that is long in the ship width direction, and is disposed so as to face the air supply port 28, and is disposed so as to be parallel to the ship bottom 5.
  • the both ends of the central square plate 87 in the ship width direction are free ends, and the both ends of the central square plate 87 in the ship length direction are attached to the inner wall of the air chamber 22.
  • the pair of side square plates 88 and 88 are formed in a rectangular plate shape that is long in the ship length direction, and a plurality of air jet holes arranged in a row are a pair of air jet holes at both ends in the ship width direction. Are arranged so as to face each other and to be parallel to the ship bottom 5.
  • One end of each side square plate 88 in the ship width direction is attached to the inner wall of the air chamber, and the other end is a free end. Both end portions of each side square plate 88 in the ship length direction Is attached to the inner wall of the air chamber 22.
  • the central square plate 87 and the pair of side square plates 88 and 88 are disposed in the same plane. For this reason, a pair of diffusion openings 89 and 89 are formed between the central square plate 87 and the pair of side square plates 88 and 88.
  • the diffusion plate 85 has a configuration in which a pair of side square plates 88 and 88 are disposed at both ends in the ship width direction of the central rectangular plate 87 via a pair of diffusion openings 89 and 89. .
  • the air supplied through the air supply port 28 blows against the central rectangular plate 87 and flows along the central rectangular plate 87. Thereafter, each air passes through the pair of diffusion openings 89 and 89. It flows toward the ejection hole 15.
  • the flow rate of air ejected from the plurality of air ejection holes 15 is as shown in the graph of FIG. That is, the graph shown in FIG. 13 is more uniform than the graph shown in FIG. 4, and is more uniform than the graph shown in FIG.
  • the central square plate 87 and the air supply port 28 face each other, and the pair of side square plates 88 and 88 and the air ejection holes 15 at both ends in the arrangement direction face each other.
  • a pair of diffusion openings 89 and 89 can be formed between the pair of side square plates 88 and 88.
  • the central square plate 87 and the pair of side square plates 88, 88 are disposed in the same plane.
  • the central square plate 87 and the pair of lateral sides are perpendicular to each other in the same plane.
  • the square plates 88 and 88 may be arranged so as to be shifted.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically showing an air chamber of the hull frictional resistance reduction device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the air chamber of the fourth embodiment shown in FIG.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the position of each air ejection hole and the flow rate of air ejected from each air ejection hole in the air chamber of the fourth embodiment.
  • the diffusion plate 105 provided in the air chamber 22 is a perforated plate.
  • the diffusion plate 105 is formed in a rectangular plate shape, and a large number of through holes 106 are formed on the surface thereof, and are arranged so as to be parallel to the ship bottom 5. Further, the diffusion plate 105 is disposed so as to face the air supply port 28, and is disposed so as to face all the air ejection holes 15 arranged in a line.
  • the diffusion plate 105 has both ends in the ship width direction attached to the inner wall of the air chamber 22, and both ends in the ship length direction are also attached to the inner wall of the air chamber 22. That is, the diffusion plate 105 is disposed so as to divide the air chamber 22 into two layers in the vertical direction.
  • the air supplied through the air supply port 28 blows against the diffusion plate 105, so that a part of the air flows along the diffusion plate 105 and a part of the air passes through each through hole 106. It flows toward the air ejection hole 15.
  • the flow rate of air ejected from the plurality of air ejection holes 15 was as shown in the graph of FIG. That is, the graph shown in FIG. 16 is more uniform than the graph shown in FIG. 4, and is more uniform than the graph shown in FIG. Further, as can be seen from the graph shown in FIG. 17, it was found that it is preferable to use a porous plate having an opening ratio of 3% to 50% when the opening ratio of the diffusion plate 105 to be a porous plate is changed. .
  • the diffusion plate 105 serving as a perforated plate, the air supply port 28, and all the air ejection holes 15 face each other, whereby air is supplied to the plurality of air ejection holes 15 through the plurality of through holes 106. Can be supplied towards. As a result, air supplied through the air supply ports 28 is supplied to the plurality of air injection holes 15 through the plurality of through holes 106, so that the air is ejected from the plurality of air injection holes 15. Can be made substantially uniform.
  • the diffusion plate is formed in a hollow hemispherical shape and a plurality of through holes are formed on the surface thereof, and the circular opening of the diffusion plate is opposed to the air supply port 28. You may arrange
  • only one diffusion plate 105 serving as a perforated plate is provided.
  • a plurality of diffusion plates 105 may be provided in the vertical direction.
  • a spatial air distribution route can be established by tomographically dividing the air chamber 22 with the diffusion plate 105, and the flow rate of air ejected from the plurality of air ejection holes 15 is made substantially uniform. be able to.
  • the air supply port 28 is formed on the top wall surface of the air chamber 22.
  • the present invention is not limited to this, and may be formed on the side wall surface. In this case, it is necessary to appropriately adjust the disposition position of the diffusion plate so as to be interposed between the air supply port 28 and the plurality of air ejection holes 15.
  • the hull frictional resistance reduction device is useful in the case where a plurality of air ejection holes are formed in the bottom of the hull, particularly when air is uniformly ejected from the plurality of air ejection holes. Is suitable.

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Abstract

　気泡を発生させて船底５に気泡膜を形成することにより、航行する船体１の摩擦抵抗を低減する船体摩擦抵抗低減装置において、船体１内部の船底５に配設され、空気供給口２８が形成されたエアーチャンバ２２と、エアーチャンバ２２の底部となる船底５に列設して形成された複数の空気噴出孔１５と、エアーチャンバ２２の内部に設けられ、空気供給口２８と複数の空気噴出孔１５との間に介在させた拡散板３５と、を備え、拡散板３５は、少なくとも、空気供給口２８に対面する供給口対面領域と、複数の空気噴出孔１５の配列方向の両端部に位置する空気噴出孔１５に対面する一対の噴出孔対面領域と、を含むように形成されている。

Description

船体摩擦抵抗低減装置
　本発明は、船底に形成された複数の空気噴出孔から気泡を発生させて船底に気泡膜を形成することにより、航行する船体の摩擦抵抗を低減する船体摩擦抵抗低減装置に関するものである。
　従来、船首部の底部の船内で船幅方向に形成された気体室を備えた船体摩擦抵抗低減装置が記載されている。この船体摩擦抵抗低減装置の気体室には、その頂壁に高圧気体供給管が接続される接続開口が形成され、また、気体室に対応する船底外板部分は切り欠かれて底板の無い底部開口となっている。このとき、気体室の内部には、接続開口からの高圧気体流を受けるためのバッフルプレートが配設されており、バッフルプレートを設けることにより、気体室に充満した高圧気体が、底部開口から水中へほぼ一様な状態で圧入される。
特開２００８－１４３３４５号公報
　ところで、従来の船体摩擦抵抗低減装置において、気体室は、その底部が底板の無い底部開口となっているが、通常、船体摩擦抵抗低減装置の気体室の底部には底板があり、その底板に多数の空気噴出孔が列設して形成されている。このような気体室に、従来のようなバッフルプレートを配設した場合、バッフルプレートの配設の仕方によっては、多数の空気噴出孔から噴出される空気の流量が一様とならない場合がある。
　ここで、図１８ないし図２０を参照して、底板に多数の空気噴出孔を列設して形成された気体室（いわゆるエアーチャンバ）の内部に、従来のバッフルプレート（いわゆる拡散板）を配設した場合の、多数の空気噴出孔から噴出される空気の流量の均一性について検討する。なお、図１８は、特許文献１に係るエアーチャンバを模式的に表した斜視図であり、図１９は、図１８に示す特許文献１のエアーチャンバを切断面Ｅで切ったときの断面図であり、図２０は、特許文献１のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。そして、図２０に示すグラフは、その縦軸が空気噴出量、その横軸が各空気噴出孔の位置となっている。
　図１８および図１９に示すように、このエアーチャンバ２００は、長方体の箱状に形成されており、エアーチャンバ２００の底部（つまり船底）には、エアーチャンバ２００の長手方向に列設された多数の空気噴出孔２０１が形成され、エアーチャンバ２００の天壁中央付近には、空気供給口２０２が形成されている。そして、エアーチャンバ２００には、空気供給口２０２から送られてくる空気を受ける拡散板２０５が配設され、この拡散板２０５は、従来のバッフルプレートと略同様の位置に配設されている。そして、空気供給口２０２から空気を供給した結果、図１９のグラフに示すようになった。つまり、拡散板２０５の直下に位置する空気噴出孔２０２から噴出される空気の流量は少なくなっており、拡散板２０５から遠ざかるにつれて、空気の流量が増加してゆく。
　以上の検討結果から、エアーチャンバ２００に従来のバッフルプレートと略同様の位置に拡散板２０５を設けたとしても、多数の空気噴出孔２０１から噴出される空気の流量を均一にすることは困難であることが分かった。これにより、空気の流量が均一でないと、船底に形成される気泡膜の膜厚を均一にすることが難しく、船体の摩擦抵抗の低減効果を十分に発揮させることが困難となる。
　そこで、本発明は、エアーチャンバが配設された船底に形成された複数の空気噴出孔から均一に空気を噴出することが可能な船体摩擦抵抗低減装置を提供することを課題とする。
　本発明の船体摩擦抵抗低減装置は、気泡を発生させて船底に気泡膜を形成することにより、航行する船体の摩擦抵抗を低減する船体摩擦抵抗低減装置において、船体内部の船底に配設され、空気供給口が形成されたエアーチャンバと、エアーチャンバの底部となる船底に列設して形成された複数の空気噴出孔と、エアーチャンバの内部に設けられ、空気供給口と複数の空気噴出孔との間に介在させた拡散板と、を備え、拡散板は、少なくとも、空気供給口に対面する供給口対面領域と、複数の空気噴出孔の配列方向の両端部に位置する空気噴出孔に対面する一対の噴出孔対面領域と、を含むように形成されていることを特徴とする。
　この場合、拡散板は、供給口対面領域と、列設した全ての空気噴出孔に対面する全噴出孔対面領域と、を含むような方形の板状に形成され、拡散板が配設されたエアーチャンバの内部には、拡散板とエアーチャンバの内壁面との間に、配列方向に連続して延びる拡散開口が形成されていることが、好ましい。
　また、この場合、拡散板が配設されたエアーチャンバの内部には、拡散板とエアーチャンバの内壁面との間に、４つの拡散開口が形成されていることが、好ましい。
　また、この場合、拡散板は、供給口対面領域を含むように形成された中央方形板と、一対の噴出孔対面領域を含むように形成された一対の側方方形板と、で構成され、中央方形板および一対の側方方形板が配設されたエアーチャンバの内部には、中央方形板と一対の側方方形板との間に形成された一対の拡散開口が形成されていてもよい。
　請求項１の船体摩擦抵抗低減装置によれば、少なくとも、供給口対面領域と、一対の噴出孔対面領域と、を含むように拡散板を形成することができる。このため、配列方向両側の空気噴出孔には、供給された空気が流れ込みにくくなる分、空気供給口の直下に位置する空気噴出孔に空気を流れ込み易くすることができる。これにより、複数の空気噴出孔から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。
　請求項２の船体摩擦抵抗低減装置によれば、拡散板を方形板で構成することで、拡散板の構成を簡易なものとすることができると共に、エアーチャンバ内部への拡散板の取り付けを簡単に行うことができる。
　請求項３の船体摩擦抵抗低減装置によれば、拡散板を十字板で構成することで、十字板の中心を広く取ることができる。このため、空気供給口の口径が大きくなって供給口対面領域が拡大したとしても、十字板の中心を供給口対面領域に対応させることで、拡径した空気供給口の口径を許容することができる。
　請求項４の船体摩擦抵抗低減装置によれば、拡散板を、中央方形板と一対の側方方形板とで構成することで、複数の空気噴出孔から噴出される空気の噴出量を好適に均一とすることができる。
図１は、実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置を搭載した船体を模式的に表した側面図である。 図２は、実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置の構成に関する説明図である。 図３は、拡散板が設けられていない従来のエアーチャンバを模式的に表した斜視図である。 図４は、従来のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。 図５は、実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図である。 図６は、図５に示す実施例１のエアーチャンバを切断面Ａで切ったときの断面図である。 図７は、実施例１のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。 図８は、実施例２に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図である。 図９は、図８に示す実施例２のエアーチャンバを切断面Ｂで切ったときの断面図である。 図１０は、実施例２のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。 図１１は、実施例３に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図である。 図１２は、図１１に示す実施例３のエアーチャンバを切断面Ｃで切ったときの断面図である。 図１３は、実施例３のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。 図１４は、実施例４に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図である。 図１５は、図１４に示す実施例４のエアーチャンバを切断面Ｄで切ったときの断面図である。 図１６は、実施例４のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。 図１７は、多孔板の開口率を変化させた場合の実施例４のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。 図１８は、特許文献１に係るエアーチャンバを模式的に表した斜視図である。 図１９は、図１７に示す特許文献１のエアーチャンバを切断面Ｅで切ったときの断面図である。 図２０は、特許文献１のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。
符号の説明
　１　　　船体
　５　　　船底
　１０　　船体摩擦抵抗低減装置
　１５　　空気噴出孔
　１６　　ブロア
　１７　　空気供給通路
　２０　　主供給管
　２１　　分岐供給管
　２２　　エアーチャンバ
　２２ａ　中央側エアーチャンバ
　２２ｂ　側方側エアーチャンバ
　２３　　一次エアタンク
　２４　　空気流量計
　２５　　開閉弁
　２８　　空気供給口
　３０ａ　中央空気噴出孔群
　３０ｂ　側方空気噴出孔群
　３５　　拡散板
　３８　　スリット開口
　５０　　船体摩擦抵抗低減装置（実施例２）
　５５　　拡散板（実施例２）
　５６　　内壁角部
　５８　　スリット開口（実施例２）
　８０　　船体摩擦抵抗低減装置（実施例３）
　８５　　拡散板（実施例３）
　８７　　中央方形板
　８８　　側方方形板
　８９　　拡散開口
　１００　船体摩擦抵抗低減装置（実施例４）
　１０５　拡散板（実施例４）
　１０６　貫通孔
　Ｓ１　　供給口対面領域
　Ｓ２　　噴出孔対面領域
　Ｓ３　　全噴出孔対面領域
　Ｓ４　　中央領域
　以下、添付した図面を参照して、本発明に係る船体摩擦抵抗低減装置について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
　ここで、図１は、実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置を搭載した船体を模式的に表した側面図であり、図２は、実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置の構成に関する説明図である。また、図３は、拡散板が設けられていない従来のエアーチャンバを模式的に表した斜視図であり、図４は、従来のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。さらに、図５は、実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図であり、図６は、図５に示す実施例１のエアーチャンバを切断面Ａで切ったときの断面図である。そして、図７は、実施例１のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。
　実施例１に係る船体摩擦抵抗低減装置１０は、船底５に形成された複数の空気噴出孔１５から気泡を発生させて船底５に気泡膜を形成することにより、航行する船体１の摩擦抵抗を低減するものである。ここで、図１に示すように、船体摩擦抵抗低減装置１０が搭載された船体１は、例えば、船底５が平坦となる平底船であり、船体摩擦抵抗低減装置１０は、船体１の船首側に配設されている。なお、船体摩擦抵抗低減装置１０は、平底船に限らず、他の船舶にも適用可能である。
　ここで、図１および図２を参照して、船体摩擦抵抗低減装置１０について説明する。船体摩擦抵抗低減装置１０は、船底５に形成された多数の空気噴出孔１５と、多数の空気噴出孔１５へ向けて空気を供給可能なブロア１６と、ブロア１６と多数の空気噴出孔１５とを接続する空気供給通路１７と、を有している。
　多数の空気噴出孔は、船体１の船幅方向に並んで空気噴出孔群３０ａ，３０ｂ，３０ｂを構成しており、この空気噴出孔群３０ａ，３０ｂ，３０ｂは、船底５に複数（実施例１では、例えば３つ）形成されている。そして、３つの空気噴出孔群３０ａ，３０ｂ，３０ｂは、その１つが船首側の船幅方向中央に形成された中央空気噴出孔群３０ａであり、その他の２つが中央空気噴出孔群３０ａの船尾側に形成されると共に船幅方向の両側方に形成された一対の側方空気噴出孔群３０ｂ，３０ｂである。具体的に、中央空気噴出孔群３０ａは、船体１の船首側に配設され、一対の側方空気噴出孔群３０ｂ，３０ｂは、船体１の中央付近に形成されている。
　ブロア１６は、船体１の船首側に配設されており、多数の空気噴出孔１５へ向けて空気を供給可能な空気供給源として機能している。そして、ブロア１６は、駆動源として電動モータ１９が用いられており、電動モータ１９の回転数を制御することで、ブロア１６から送出される空気の供給量を制御可能となっている。このとき、ブロア１６は、各側方空気噴出孔群３０ｂ，３０ｂに比して、中央空気噴出孔群３０ａとの設置距離が短くなっており、ブロア１６および中央空気噴出孔群３０ａは、共に船体１の船首側に配設されている。なお、空気供給源は、ブロア１６に限らず、例えば、エアーコンプレッサ等を用いてもよい。また、実施例１では、単体のブロア１６で構成したが、これに限らず、複数のブロア１６で構成してもよい。
　空気供給通路１７は、一端をブロア１６に接続した主供給管２０と、主供給管２０に接続された複数の分岐供給管２１と、複数の分岐供給管２１に接続された複数のエアーチャンバ２２と、を有しており、主供給管２０には、一次エアタンク２３が介設されている。すなわち、主供給管２０は、ブロア１６と一次エアタンク２３とを接続する上流側主供給管２０ａと、一次エアタンク２３と複数の分岐供給管２１とを接続する下流側主供給管２０ｂと、で構成されている。そして、下流側主供給管２０ｂには、下流側主供給管２０ｂ内を流れる空気の流量を計測する空気流量計２４が介設され、また、各分岐供給管２１には、管路を開閉する開閉弁２５がそれぞれ介設されている。
　一次エアタンク２３は、上流側主供給管２０ａを介してブロア１６から供給される空気を貯留可能に構成されている。そして、主供給管２０に一次エアタンク２３を介設することで、ブロア１６および上流側主供給管２０ａで発生する空気の圧力変動（いわゆる空気の脈動）を緩和することが可能となっている。
　複数のエアーチャンバ２２は、長方体の箱状に形成されると共に、船底５に形成された多数の空気噴出孔１５に対応して配設されている。つまり、各エアーチャンバ２２の底面（すなわち、船底）には、複数の空気噴出孔１５が形成されている。また、各エアーチャンバ２２は、その天壁面の略中央部に、各分岐供給管２１が接続される空気供給口２８が形成される（図５参照）。そして、複数のエアーチャンバ２２は、中央空気噴出孔群３０ａに対応する複数の中央側エアーチャンバ２２ａと、一対の側方空気噴出孔群３０ｂ，３０ｂに対応する複数の側方側エアーチャンバ２２ｂと、で構成されている。
　複数の中央側エアーチャンバ２２ａは、長方体となる箱状に形成され、その長手方向を船幅方向と一致させると共に、船幅方向に並べて配設されている。そして、ブロア１６から複数の中央側エアーチャンバ２２ａに空気を供給することで、中央空気噴出孔群３０ａから空気を噴出させ、気泡を発生させる。
　複数の側方側エアーチャンバ２２ｂは、複数の中央側エアーチャンバ２２ａと同様に、長方体となる箱状に形成され、その長手方向を船幅方向と一致させると共に、船幅方向に並べて配設されている。このとき、複数の側方側エアーチャンバ２２ｂは、一対の側方空気噴出孔１５に対応して二分されている。そして、ブロア１６から二分された複数の側方側エアーチャンバ２２ｂのそれぞれに空気を供給することで、一対の側方空気噴出孔群３０ｂ，３０ｂから空気を噴出させ、気泡を発生させる。
　空気流量計２４は、上記したように、下流側主供給管２０ｂ内を流れる空気の流量を計測しており、この空気流量計２４の計測結果に基づいて、ブロア１６から供給する空気の供給量を制御している。
　複数の分岐供給管２１に介設された複数の開閉弁２５は、いわゆる逆止弁として機能しており、開閉弁２５から上流側の空気供給通路１７内への海水の浸入を防止するために配設されている。具体的に、船体摩擦抵抗低減装置１０の作動を停止させる、すなわちブロア１６の駆動を停止させると、各空気噴出孔１５からの空気の噴射は停止する。このため、各空気噴出孔１５を介して各エアーチャンバ２２内に海水が流入する。このとき、各エアーチャンバ２２は各分岐供給管２１と連通しているため、開閉弁２５を閉塞することにより、開閉弁２５より上流側の各分岐供給管２１に海水が浸入することを防止している。
　従って、ブロア１６を駆動させると、ブロア１６から吹き出された空気は、上流側主供給管２０ａを介して一次エアタンク２３に流入し、この後、下流側主供給管２０ｂおよび複数の分岐供給管２１を介して各エアーチャンバ２２に流入する。このとき、ブロア１６は、空気流量計２４の計測結果に基づいて電動モータ１９が制御されることにより、その空気供給量が調整される。そして、各エアーチャンバ２２に空気が流入すると、空気は各空気噴出孔１５を介して水中に噴射され、船底５から気泡を生じさせる。
　次に、本発明の特徴部分である複数のエアーチャンバ２２について説明する。上記したように、船体１の底部に配設した各エアーチャンバ２２に対応する船底５には、複数の空気噴出孔１５が船幅方向に並んで貫通形成されている。このとき、図１８および図１９に示すように、特許文献１に記載のバッフルプレートと略同じ位置に拡散板２０５を配設しても、複数の空気噴出孔２０１から噴出される空気の流量を均一にすることが難しいことは、図２０のグラフに示す通りである。
　そこで、実施例１の船体摩擦抵抗低減装置１０では、図５および図６に示すように、各エアーチャンバ２２の内部に、長方形の拡散板３５を配設している。以下、この拡散板３５について説明する。長方形に形成された拡散板３５は、その長手方向が船幅方向となっており、各エアーチャンバ２２の長手方向と同方向となっている。そして、拡散板３５は、船底５と平行となるように配設されている。
　また、拡散板３５は、エアーチャンバ２２に形成された空気供給口２８に対面するように配設されると共に、列設された全ての空気噴出孔１５に対面するように配設されている。つまり、この拡散板３５は、空気供給口２８に対面する供給口対面領域Ｓ１と、全ての空気噴出孔１５に対面する全噴出孔対面領域Ｓ３と、を含むように形成されている。このとき、全噴出孔対面域Ｓ３は、複数の空気噴出孔１５の船幅方向（配列方向）の両端部に位置する空気噴出孔１５に対面する一対の噴出孔対面領域Ｓ２，Ｓ２を含んでいる。
　拡散板３５の船幅方向における両端部は、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられており、拡散板３５の船長方向における両端部は、自由端となっている。このため、船長方向において、エアーチャンバ２２の両内壁と拡散板３５との間には、船幅方向に延びる一対のスリット開口３８，３８（拡散開口）が形成されている。なお、この拡散板３５は、船幅方向の両端部をエアーチャンバ２２の内壁に取り付けるだけであるため、拡散板３５の取付作業を容易に行うことができ、また、拡散板３５は長方形であるため、拡散板３５自体の構成を簡易なものとすることができる。
　従って、空気供給口２８を介して供給された空気は、拡散板３５に吹き当たることで、拡散板３５に沿って流れ、この後、一対のスリット開口３８，３８を介して、各空気噴出孔１５に向けて流れる。この結果、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量は、図７に示すグラフのようになった。
　ここで、図３および図４を参照して、拡散板３５を設けていないエアーチャンバ２２を介して複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量の均一性について検討する。また、図４に示すグラフと、図７に示すグラフとを比較すると共に、図２０に示すグラフと、図７に示すグラフとを比較する。
　図３に示すように、このエアーチャンバ２２は、拡散板３５を配設していない従来のエアーチャンバ２２であり、その構成は、実施例１に記載のエアーチャンバと同様の構成となっている。このため、図３に示すエアーチャンバ２２の説明を省略する。このようなエアーチャンバに２２に空気供給口２８を介して空気が供給された場合、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量は、図４に示す通り均一となっていない。
　図４を参照して、具体的に説明すると、このグラフは、その縦軸が空気の流量となっており、その横軸が各空気噴出孔１５の位置となっている。つまり、横軸は、列設された複数の空気噴出孔１５に対し、船幅方向の一方の端部側の空気噴出孔１５から他方の端部側の空気噴出孔１５までを、順番にナンバリングしたものである。そして、横軸の第１０の空気噴出孔１５は、空気供給口２８の直下に位置する空気噴出孔１５となっている。
　そして、図４に示すグラフでは、その第１０の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量が最も多くなっており、この空気噴出孔１５から両端部の空気噴出孔１５へ向かうにつれて噴出される空気の流量が減少してゆく。よって、図３に示すエアーチャンバ２２では、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気を均一にすることができない。
　ここで、図４に示すグラフと図７に示すグラフとを比較するに、図４のグラフに比して、図７のグラフは、空気供給口２８の直下に位置する空気噴出孔１５から噴出される空気の流量が減少し、船幅方向の両端側に位置する空気噴出孔１５から噴出される空気の流量が増加した。すなわち、図７に示すグラフは図４に示すグラフに比して均一化した。
　一方、図７に示すグラフと図２０に示すグラフとを比較するに、図２０のグラフに比して、図７のグラフは、空気供給口２８の直下に位置する空気噴出孔１５から噴出される空気の流量が増加し、船幅方向の両端側に位置する空気噴出孔１５から噴出される空気の流量が減少した。すなわち、図７に示すグラフは図２０に示すグラフに比して均一化した。
　以上の構成によれば、長方形の拡散板３５の長手方向を複数の空気噴出孔１５の配列方向と同方向とし、拡散板３５と複数の空気噴出孔１５とを対面させ、且つ拡散板３５と空気供給口２８とを対面させることにより、エアーチャンバ２２の両内壁と拡散板３５との間に一対のスリット開口３８，３８を形成することができる。これにより、空気供給口２８を介して供給された空気を、一対のスリット開口３８，３８を介して、複数の空気噴出孔１５へ向けて供給することにより、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。よって、船底５に形成される気泡膜の膜厚を均一にすることが容易となるため、船体１の摩擦抵抗の低減効果を十分に発揮させることができる。
　また、拡散板３５を長方形の板状に構成したため、拡散板３５の構成を簡易なものとすることができると共に、エアーチャンバ２２内部への拡散板３５の取り付けを簡単に行うことができる。
　次に、図８ないし図１０を参照して、実施例２に係る船体摩擦抵抗低減装置５０について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図８は、実施例２に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図であり、図９は、図８に示す実施例２のエアーチャンバを切断面Ｂで切ったときの断面図であり、図１０は、実施例２のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。実施例２の船体摩擦抵抗低減装置５０は、そのエアーチャンバ２２に設けられた拡散板５５が、十字形の板状に構成されている。
　具体的に、十字形に形成された拡散板５５は、船幅方向に長手となる方形板と、船長方向に短手となる方形板とを交差させたような構成となっており、船底５と平行となるように配設されている。つまり、この拡散板５５は、図１９に示す拡散板２０５と、図６に示す拡散板３５と、を組み合わせたような構成となっている。
　また、拡散板５５は、その交差部分の中央が空気供給口２８に対面するように配設され、また、列設された全ての空気噴出孔１５に対面するように配設されている。つまり、この拡散板５５は、空気供給口２８に対面する供給口対面領域Ｓ１と、全ての空気噴出孔１５に対面する全噴出孔対面領域Ｓ３と、を含むように形成され、さらに、拡散板５５は、実施例１の一対のスリット開口３８，３８の船幅方向中央の中央領域Ｓ４を含むように形成されている。
　拡散板５５の船幅方向における両端部は、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられており、拡散板５５の船長方向における両端部も、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられている。このため、エアーチャンバ２２の内壁角部５６と拡散板５５との間には、４つのスリット開口５８，５８，５８，５８（拡散開口）が形成され、各スリット開口は、船幅方向に延びるように形成されている。
　従って、空気供給口２８を介して供給された空気は、拡散板５５に吹き当たることで、拡散板５５に沿って流れ、この後、４つのスリット開口５８，５８，５８，５８を介して、各空気噴出孔１５に向けて流れる。この結果、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量は、図１０に示すグラフのようになった。すなわち、図１０に示すグラフは、図４に示すグラフに比して均一化しており、また、図２０に示すグラフに比して均一化している。
　以上の構成においても、十字形の拡散板５５と全ての空気噴出孔１５とを対面させ、且つ拡散板５５と空気供給口２８とを対面させることにより、エアーチャンバ２２の内壁角部５６と拡散板５５との間に４つのスリット開口５８，５８，５８，５８を形成することができる。これにより、空気供給口２８を介して供給された空気を、４つのスリット開口５８，５８，５８，５８を介して、複数の空気噴出孔１５へ向けて供給することにより、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。なお、実施例２では、拡散板５５を十字形に形成し、各スリット開口５８を方形としたが、例えば、スリット開口５８を三角形とし、拡散板５５を菱形あるいは八角形に形成してもよい。
　次に、図１１ないし図１３を参照して、実施例３に係る船体摩擦抵抗低減装置８０について説明する。なお、この場合も、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図１１は、実施例３に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図であり、図１２は、図１１に示す実施例３のエアーチャンバを切断面Ｃで切ったときの断面図であり、図１２は、実施例３のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。実施例３の船体摩擦抵抗低減装置８０は、そのエアーチャンバ２２に設けられた拡散板８５が、供給口対面領域Ｓ１を含むように形成された中央方形板８７と、一対の噴出孔対面領域Ｓ２，Ｓ２を含むように形成された一対の側方方形板８８，８８と、で構成されている。
　具体的に、中央方形板８７は、船幅方向に長手となる長方形の板状に形成されており、空気供給口２８に対面するように配設され、船底５と平行となるように配設されている。そして、中央方形板８７の船幅方向における両端部は、自由端となっており、中央方形板８７の船長方向における両端部は、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられている。
　一方、一対の側方方形板８８，８８は、船長方向に長手となる長方形の板状に形成されており、列設した複数の空気噴出孔において、船幅方向両端部の一対の空気噴出孔にそれぞれ対面するように配設され、船底５と平行となるように配設されている。そして、各側方方形板８８の船幅方向における両端部は、その一方がエアーチャンバの内壁に取り付けられ、その他方が自由端となっており、各側方方形板８８の船長方向における両端部は、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられている。
　そして、中央方形板８７および一対の側方方形板８８，８８は、同平面内に配設されている。このため、中央方形板８７と一対の側方方形板８８，８８との間には、一対の拡散開口８９，８９が形成されている。つまり、この拡散板８５は、中央方形板８７の船幅方向両端部に、一対の拡散開口８９，８９を介して、一対の側方方形板８８，８８が配設された構成となっている。
　従って、空気供給口２８を介して供給された空気は、中央方形板８７に吹き当たることで、中央方形板８７に沿って流れ、この後、一対の拡散開口８９，８９を介して、各空気噴出孔１５に向けて流れる。この結果、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量は、図１３に示すグラフのようになった。すなわち、図１３に示すグラフは、図４に示すグラフに比して均一化しており、また、図２０に示すグラフに比して均一化している。
　以上の構成においても、中央方形板８７と空気供給口２８とを対面させ、一対の側方方形板８８，８８と配列方向両端の空気噴出孔１５とを対面させることにより、中央方形板８７と一対の側方方形板８８，８８との間に一対の拡散開口８９，８９を形成することができる。これにより、空気供給口２８を介して供給された空気を、一対の拡散開口８９，８９を介して、複数の空気噴出孔１５へ向けて供給することにより、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。
　なお、実施例３では、中央方形板８７と一対の側方方形板８８，８８とを同一面内において配設したが、同一面内に直交する鉛直方向に中央方形板８７と一対の側方方形板８８，８８とをずらして配設してもよい。
　次に、図１４ないし図１７を参照して、実施例４に係る船体摩擦抵抗低減装置１００について説明する。なお、この場合も、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図１４は、実施例４に係る船体摩擦抵抗低減装置のエアーチャンバを模式的に表した斜視図であり、図１５は、図１４に示す実施例４のエアーチャンバを切断面Ｄで切ったときの断面図であり、図１６は、実施例４のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。また、図１７は、多孔板の開口率を変化させた場合の実施例４のエアーチャンバにおける、各空気噴出孔の位置と、各空気噴出孔から噴出される空気の流量と、の関係を表したグラフである。実施例４の船体摩擦抵抗低減装置１００は、そのエアーチャンバ２２に設けられた拡散板１０５が、多孔板で構成されている。
　具体的に、拡散板１０５は、長方形の板状に形成され、その表面には多数の貫通孔１０６が形成されており、船底５と平行となるように配設されている。また、拡散板１０５は、空気供給口２８に対面するように配設され、また、列設された全ての空気噴出孔１５に対面するように配設されている。そして、拡散板１０５は、その船幅方向における両端部を、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられ、その船長方向における両端部も、エアーチャンバ２２の内壁に取り付けられている。つまり、拡散板１０５は、エアーチャンバ２２内を鉛直方向において二層に分けるように配設されている。
　従って、空気供給口２８を介して供給された空気は、拡散板１０５に吹き当たることで、その一部が拡散板１０５に沿って流れると共に、その一部が各貫通孔１０６を介して、各空気噴出孔１５に向けて流れる。この結果、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量は、図１６に示すグラフのようになった。すなわち、図１６に示すグラフは、図４に示すグラフに比して均一化しており、また、図２０に示すグラフに比して均一化している。また、図１７に示すグラフから分かるように、多孔板となる拡散板１０５の開口率を変化させた場合、開口率３％～５０％の間となる多孔板を用いることが好ましいことが分かった。
　以上の構成においても、多孔板となる拡散板１０５と、空気供給口２８および全ての空気噴出孔１５とを対面させることにより、複数の貫通孔１０６を介して、空気を複数の空気噴出孔１５へ向けて供給することができる。これにより、空気供給口２８を介して供給された空気を、複数の貫通孔１０６を介して、複数の空気噴出孔１５へ向けて供給することにより、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。
　なお、図示は省略するが、変形例として、拡散板を、中空半球状に形成すると共にその表面に複数の貫通孔を形成し、この拡散板の円形の開口部を、空気供給口２８に対向するように配設してもよい。つまり、この拡散板は、お椀形状に形成された放射型の多孔板として構成されている。この構成によれば、空気供給口２８を介して供給された空気は、拡散板の複数の貫通孔を通過することにより、エアーチャンバ２２内において放射状に供給される。これにより、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。また、実施例４では、多孔板となる拡散板１０５を１つのみ配設したが、鉛直方向に重ねて複数配設してもよい。これにより、エアーチャンバ２２内を拡散板１０５で断層的に区切ることで、空間的な空気分散ルートを確立することができ、複数の空気噴出孔１５から噴出される空気の流量を略均一とすることができる。
　また、実施例１ないし４では、空気供給口２８をエアーチャンバ２２の天壁面に形成したが、これに限らず、側壁面に形成してもよい。なお、この場合、拡散板は、空気供給口２８と複数の空気噴出孔１５との間に介在するように配設位置を適宜調整する必要がある。
　以上のように、本発明に係る船体摩擦抵抗低減装置は、船体の船底に複数の空気噴出孔を形成するものにおいて有用であり、特に、複数の空気噴出孔から均一に空気を噴出する場合に適している。

Claims (4)

  1. 　気泡を発生させて船底に気泡膜を形成することにより、航行する船体の摩擦抵抗を低減する船体摩擦抵抗低減装置において、
    　前記船体内部の船底に配設され、空気供給口が形成されたエアーチャンバと、
    　前記エアーチャンバの底部となる前記船底に列設して形成された複数の空気噴出孔と、
    　前記エアーチャンバの内部に設けられ、前記空気供給口と前記複数の空気噴出孔との間に介在させた拡散板と、を備え、
    　前記拡散板は、少なくとも、前記空気供給口に対面する供給口対面領域と、前記複数の空気噴出孔の配列方向の両端部に位置する空気噴出孔に対面する一対の噴出孔対面領域と、を含むように形成されていることを特徴とする船体摩擦抵抗低減装置。
  2. 　前記拡散板は、前記供給口対面領域と、列設した全ての前記空気噴出孔に対面する全噴出孔対面領域と、を含むような方形の板状に形成され、
    　前記拡散板が配設された前記エアーチャンバの内部には、前記拡散板と前記エアーチャンバの内壁面との間に、配列方向に連続して延びる拡散開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
  3. 　前記拡散板が配設された前記エアーチャンバの内部には、前記拡散板と前記エアーチャンバの内壁面との間に、４つの拡散開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
  4. 　前記拡散板は、前記供給口対面領域を含むように形成された中央方形板と、前記一対の噴出孔対面領域を含むように形成された一対の側方方形板と、で構成され、
    　前記中央方形板および前記一対の側方方形板が配設された前記エアーチャンバの内部には、前記中央方形板と前記一対の側方方形板との間に形成された一対の拡散開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船体摩擦抵抗低減装置。
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