WO2012140946A1

WO2012140946A1 - 摩擦抵抗低減型船舶

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Publication number: WO2012140946A1
Application number: PCT/JP2012/053307
Authority: WO
Inventors: 信川淵; 真一 ▲高▼野; 千春川北
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2012224111A; JP5791342B2

Abstract

　摩擦抵抗低減船舶は複数の気体吹き出し部と複数の気体供給装置とを具備している。複数の気体吹き出し部は、船舶における静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置に設けられ、気体を吹き出し可能である。複数の気体供給装置は、複数の気体吹き出し部に対応して設けられ、複数の気体吹き出し部に気体を供給する。

Description

摩擦抵抗低減型船舶

　本発明は、船舶に関し、特に摩擦抵抗低減型船舶に関する。

　船舶の船体に作用する抵抗を低減する一手法として、船底や船側から空気（気泡）を吹き出し、船底全体を気泡で覆う方法が知られている。このような手法を用いた船舶は、摩擦抵抗低減船舶とも言われている。その摩擦抵抗低減船舶において、空気を吹き出すための空気吹き出し部は、船底又は船側に設けられている。空気吹き出し部から空気を吹き出すためには、ブロアやコンプレッサなどにより圧縮された空気を用いる必要がある。これは、空気が、船底や船側の位置での水圧に対応した圧力を有する必要があるからである。

　関連する技術として、特開２０１０－１２０６１２号公報（特許文献１）に船体摩擦抵抗低減装置が開示されている。この船体摩擦抵抗低減装置は、複数の空気吹き出し口と、空気供給手段と、空気供給量調整手段と、水圧検出推定手段と、制御手段とを備えている。複数の空気吹き出し口は、船体の底面に幅方向に沿って設けられる。空気供給手段は、該複数の空気吹き出し口に空気を供給する。空気供給量調整手段は、該空気供給手段による前記複数の空気吹き出し口への空気供給量を調整する。水圧検出推定手段は、複数の空気吹き出し口での水圧を検出または推定する。制御手段は、該水圧検出推定手段の検出推定結果に基づいて前記複数の空気吹き出し口での空気吹き出し流量が一定となるように前記空気供給量調整手段を制御する。

　この特許文献１の技術では、船底の幅方向における複数の空気吹き出し口での水圧が、船体の傾きにより互いに異なることに鑑み、複数の空気吹き出し口での空気吹き出し流量が一定となるように流量調整弁（空気供給量調整手段）を用いて空気供給量を調整する。それにより、船舶の航行状態に拘わらず、船底部の外面に沿って流れる空気の分布を幅方向で均一化にしている。

特開２０１０－１２０６１２号公報

　しかし、発明者の最近の研究により以下の事実が今回初めて明らかとなった。
　上述の特許文献１の技術では、複数の空気吹き出し口はいずれも船底に設けられている。すなわち、静水面に浮いている場合での喫水線からの水深は、複数の空気吹き出し口において同じである。そのため、船体が傾くことによる空気吹き出し口同士での水圧の相違はそれほど大きくないと考えられる。従って、各流量調整弁（空気供給量調整手段）による流量（圧力）の調整で発生するエネルギの損失はそれほど多くないと考えられる。結果として、一つのブロア（空気供給手段）から複数の空気吹き出し口へ空気を分配しても、複数の流量調整弁（複数の空気供給量調整手段）での流量調整（又は圧力調整）によるエネルギの損失はそれほど大きくならないと考えられる。

　ここで、複数の空気吹き出し口のうち、一部を船側に設け、他を船底に設ける場合について考えてみる。この場合、船側の空気吹き出し口と船底の空気吹き出し口との間で、静水面に浮いている場合の喫水線からの水深は大きく異なる。そのため、船体の傾きに拘わらず、船側の空気吹き出し口と船底の空気吹き出し口との間で水圧が大きく異なる。その結果、一つのブロア（空気供給手段）から船側の空気吹き出し口と船底の空気吹き出し口へ空気を分配する場合、何ら調整をしなければ、船側の空気吹き出し口から空気が吹き出し易くなり、船底の空気吹き出し口から空気が吹き出し難くなると考えられる。この状態を回避すべく、船側の空気吹き出し口用の流量調整弁で、船側の空気吹き出し口から空気が吹き出し難くなるように調整すると、流量調整によるエネルギ損失が大きくなると考えられる。供給される空気の圧力が、船底の深い水深（高水圧）に合わせて設定されるため、低水深（低水圧）の船側の流量調整弁で管路抵抗を増大させて、空気圧力を低下させるためである。

　本発明の目的は、静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置にそれぞれ気体吹き出し部が設けられている船舶において、各気体吹き出し部へ空気を供給するとき、消費エネルギを抑え効率的に実施可能な摩擦抵抗低減船を提供することにある。また、静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置にそれぞれ気体吹き出し部が設けられている船舶において、各気体吹き出し部から気体をバランスよく送出することが可能な摩擦抵抗低減船を提供することにある。静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置にそれぞれ気体吹き出し部が設けられている船舶において、船体が傾いて海面からの水深が異なるようになっても、消費エネルギを抑えて各気体吹き出し部から気体をバランスよく送出することが可能な摩擦抵抗低減船を提供することにある。

　この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

　本発明の摩擦抵抗低減船舶は、複数の気体吹き出し部と複数の気体供給装置とを具備している。複数の気体吹き出し部は、船舶における静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置に設けられ、気体を吹き出し可能である。複数の気体供給装置は、複数の気体吹き出し部に対応して設けられ、複数の気体吹き出し部に気体を供給する。

　上記の摩擦抵抗低減船舶において、複数の気体吹き出し部は、船底気体吹き出し部と、右舷気体吹き出し部及び左舷気体吹き出し部とを備えていることが好ましい。船底気体吹き出し部は、船舶の船底に設けられ、気体を吹き出し可能であることが好ましい。右舷気体吹き出し部及び左舷気体吹き出し部は、船底気体吹き出し部とは水深が異なる位置である、船舶の両舷の船側に設けられ、気体を吹き出し可能であることが好ましい。複数の気体供給装置は、船底気体供給装置と、船側気体供給装置とを備えていることが好ましい。船底気体供給装置は、船底気体吹き出し部に、船底用気体流路を介して気体を供給することが好ましい。船側気体供給装置は、右舷気体吹き出し部及び左舷気体吹き出し部に船底用気体流路と異なる船側用気体流路を介して気体を供給し、船底気体供給装置と異なることが好ましい。

　上記の摩擦抵抗低減船舶において、船側気体供給装置は、船側気体送出部と、右舷気体流量調整部と、右舷供給部と、左舷気体流量調整部と、左舷供給部とを備えていることが好ましい。船側気体送出部は、気体を送出することが好ましい。右舷気体流量調整部は、船側気体送出部から送出された気体のうち右舷側への気体の流量を調整することが好ましい。右舷供給部は、右舷気体流量調整部から調整された気体を右舷気体吹き出し部に供給することが好ましい。左舷気体流量調整部は、船側気体送出部から送出された気体のうち左舷側への気体の流量を調整することが好ましい。左舷供給部は、左舷気体流量調整部で調整された気体を左舷気体吹き出し部に供給することが好ましい。

　上記の摩擦抵抗低減船舶において、船底気体供給装置は、船底気体送出部と、船底気体流量調整部と、船底供給部とを備えていることが好ましい。船底気体送出部は、気体を送出し、船側気体送出部と異なることが好ましい。船底気体流量調整部は、船底気体送出部から送出された気体の流量を調整することが好ましい。船底供給部は、船底気体流量調整部で調整された気体を船底気体吹き出し部に供給することが好ましい。

　上記の摩擦抵抗低減船舶において、船側気体供給装置は、右舷気体送出部と、右舷気体流量調整部と、右舷供給部と、左舷気体送出部と、左舷気体流量調整部と、左舷供給部とを備えていることが好ましい。右舷気体送出部は、気体を送出することが好ましい。右舷気体流量調整部は、右舷気体送出部から送出された気体の流量を調整することが好ましい。右舷供給部は、右舷気体流量調整部で調整された気体を右舷気体吹き出し部に供給することが好ましい。左舷気体送出部は、気体を送出することが好ましい。左舷気体流量調整部は、左舷気体送出部から送出された気体の流量を調整することが好ましい。左舷供給部は、左舷気体流量調整部で調整された気体を左舷気体吹き出し部に供給することが好ましい。

　上記の摩擦抵抗低減船舶において、船底気体供給装置は、船底気体送出部と、船底気体流量調整部と、船底供給部とを備えていることが好ましい。船底気体送出部は、気体を送出することが好ましい。船底気体流量調整部は、船底気体送出部から送出された気体の流量を調整することが好ましい。船底供給部は、船底気体流量調整部で調整された気体を船底気体吹き出し部に供給することが好ましい。船側気体供給装置は、圧力調整部と、右舷気体流量調整部と、右舷供給部と、左舷気体流量調整部と、左舷供給部とを備えていることが好ましい。圧力調整部は、船底気体送出部から送出された気体を調圧して送出することが好ましい。右舷気体流量調整部は、圧力調整部から送出された気体のうち右舷側への気体の流量を調整することが好ましい。右舷供給部は、右舷気体流量調整部で調整された気体を右舷気体吹き出し部に供給することが好ましい。左舷気体流量調整部は、圧力調整部から送出された気体のうち左舷側への気体の流量を調整することが好ましい。左供給部は、左舷気体流量調整部で調整された気体を左舷気体吹き出し部に供給することが好ましい。

　上記の摩擦抵抗低減船舶において、船底気体供給装置は、船底気体送出部から送出された気体を貯蔵する第１タンクを更に備えていることが好ましい。第１タンクに貯蔵された気体が船底気体流量調整部及び圧力調整部に供給されることが好ましい。船側気体供給装置は、圧力調整部から送出された気体を貯蔵する第２タンクを更に備えていることが好ましい。第２タンクに貯蔵された気体が右舷気体流量調整部と左舷気体流量調整部に供給されることが好ましい。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成の一例を示す概略側面図である。図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成の一例を示す概略底面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る気体吹き出し装置の構成の詳細を示す概略図である。図３は、ローリングの傾斜角θを示す概略図である。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る気体吹き出し装置の構成の詳細を示す概略図である。図５は、本発明の第３の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成の一例を示す概略側面図である。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る気体吹き出し装置の構成の詳細を示す概略図である。

　以下、本発明の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶に関して、添付図面を参照して説明する。

　（第１の実施の形態）
　本発明の第１の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成について説明する。
　図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成の一例を示す概略側面図及び概略底面図である。本図において、摩擦抵抗低減型船舶１の船体２０の船長方向（前後方向）、船幅方向（左右方向）及びそれらいずれにも垂直な方向が、それぞれｘ方向、ｙ方向及びｚ方向として示されている。静水面に浮いている船体２０の水面と接する線を喫水線ＤＬとする。船体２０の船長方向（ｘ方向）の中心線を船体中心線Ｃとする。

　この摩擦抵抗低減型船舶１は、船体２０と、気体吹き出し装置３０とを備えている。船体２０は、先端部６を含む船首部２と、中間部８と、船尾部３と、プロペラ２１と、舵２２とを備えている。ここでは、船体２０を船体中心線Ｃの方向に略３等分し、船首側の部分を船首部２とし、船尾側の部分を船尾部３とし、その間の部分を中間部８としている。プロペラ２１と舵２２は船体中心線Ｃ上の船尾部３に設けられている。気体吹き出し装置３０は、その船体２０の内部に設けられている。

　気体吹き出し装置３０は、航行時に、船体２０の船底５や船側４を気泡で覆うように、船首部２の船側４や船底５に設けられた気体吹き出し部から水中へ気体（例示：空気、主機等からの排出ガス）を吹き出す。気体吹き出し装置３０は、複数の気体供給装置を備えている。複数の気体供給装置は、船体外板１０における静水面の喫水線ＤＬからの水深が異なる複数の位置に設けられた複数の気体吹き出し部に対応して設けられ、当該複数の気体吹き出し部へ気体を供給する。本実施の形態では、気体吹き出し装置３０は、船側気体供給装置７０と船底気体供給装置６０とを備えている。船側気体供給装置７０は、船側４に設けられた船側気体吹き出し部５１に対応して設けられている。船底気体供給装置６０は、船底５に設けられた船底気体吹き出し部４１に対応して設けられている。船側気体吹き出し部５１と船底気体吹き出し部４１とは、互いに、喫水線ＤＬからの水深が異なる位置に設けられ、その水深の差がＨ０である。気体吹き出し装置３０は、船側気体供給装置７０と船底気体供給装置６０を制御する制御装置５９を更に備えている。制御装置５９は、例えば、摩擦抵抗低減型船舶１のコントロールルーム（又は操舵室）に設けられる。

　船側気体吹き出し部５１は、船首部２における両舷の船側４の船体外板１０に設けられ、水中へ気体を吹き出し可能である。右舷船側４ａに設けられた右舷気体吹き出し部５１ａは、右舷船側４ａの水中へ気体を吹き出し可能である。左舷船側４ｂに設けられた左舷気体吹き出し部５１ｂは、左舷船側４ｂの水中へ気体を吹き出し可能である。船側気体吹き出し部５１は、船側４に設けられていれば、特に制限はない。例えば、気体が吹き出し可能な一つ又は複数のスリット状、円状、楕円状、長円状などの孔を有していても良い。船側気体供給装置７０は、船側気体送出部５５と、船側用気体流路５３と、船側気体供給部５２とを備えている。船側気体送出部５５は、気体を圧縮し送出する。船側用気体流路５３は、船側気体送出部５５からの気体を船側気体供給部５２へ供給する配管である。船側気体供給部５２は、船側気体吹き出し部５１上に設けられた気体供給チャンバである。気体供給チャンバは、一つ又は複数の孔ごとに設けられている。船側用気体流路５３を介して供給された気体を船側気体吹き出し部５１から水中へ吹き出す。

　上述のように、右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂは、船側４に設けられていれば特に制限はないが、より具体的には、その数や形状や大きさや配置には特に制限はない。例えば、気体が吹き出し可能な孔（開口部）については、その数は一つ又は複数であっても良い。その形状はスリット状、円状、楕円状、長円状などであっても良い。その大きさについては、微細な開口であっても良いし、大きめの開口であってもよい。その配置については、喫水線ＤＬと平行（に並んで）も良いし、船舶１の深さ方向（に並んで）も良いし、流線に沿って（並んで）も良いし、並列していても良い。いくつかの孔（開口部）毎にグループを形成して互いに異なる位置に配置されていても良い。

　船底気体吹き出し部４１は、船首部２における船底５の船体外板１０に設けられ、水中へ気体を吹き出し可能である。船底気体吹き出し部４１は、船底５に設けられていれば、特に制限はない。例えば、気体が吹き出し可能な一つ又は複数のスリット状、円状、楕円状、長円状などの孔を有していても良い。船底気体供給装置６０は、船底気体送出部４５と、船底用気体流路４３と、船底気体供給部４２とを備えている。船底気体送出部４５は、気体を圧縮し送出する。船底用気体流路４３は、船底気体送出部４５からの気体を船底気体供給部４２へ供給する配管である。船底気体供給部４２は、船底気体吹き出し部４１上に設けられた気体供給チャンバである。気体供給チャンバは、一つ又は複数の孔ごとに設けられている。船底用気体流路４３を介して供給された気体を船底気体吹き出し部４１から水中へ吹き出す。

　上述のように、船底気体吹き出し部４１は、船底５に設けられていれば特に制限はないが、より具体的には、その数や形状や大きさや配置には特に制限はない。例えば、気体が吹き出し可能な孔（開口部）については、その数は一つ又は複数であっても良い。その形状はスリット状、円状、楕円状、長円状などであっても良い。その大きさについては、微細な開口であっても良いし、大きめの開口であってもよい。その配置については、船長方向と平行（に並んで）も良いし、船幅方向と平行（に並んで）も良いし、流線に沿って（並んで）も良いし、並列していても良い。いくつかの孔（開口部）毎にグループを形成して互いに異なる位置に配置されていても良い。

　図２は、気体吹き出し装置３０の構成の詳細を示す概略図である。
　船側気体供給装置７０は、船側気体送出部５５と、流量計５６と、右舷気体流量調整部５４ａと、左舷気体流量調整部５４ｂと、船側気体供給部５２としての右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂと、船側用気体流路５３を備えている。気体吹き出し装置３０は、更に傾斜センサ８０を備えていても良い。

　船側気体送出部５５は、コンプレッサ、ブロア又はファンに例示され、気体を圧縮し送出する。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。船側用気体流路５３は、船側気体送出部５５と右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂとに接続された配管である。船側気体送出部５５からの気体を右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂへ供給する。船側用気体流路５３は、途中のノードＮ１で右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂへ分岐している。流量計５６は、船側用気体流路５３の途中に設けられている。船側用気体流路５３を流れる気体の流量を計測し、船側用制御部５９Ｓへ出力する。右舷気体流量調整部５４ａは、右舷側に分岐した船側用気体流路５３の途中に設けられている。船側気体送出部５５から送出された気体のうち右舷側への気体の流量を調整する。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。右舷気体供給部５２ａは、右舷気体吹き出し部５１ａ上に設けられた気体供給チャンバである。右舷気体流量調整部５４ａで調整された気体を右舷気体吹き出し部５１ａに供給し、そこから水中へ吹き出す。左舷気体流量調整部５４ｂは、左舷側に分岐した船側用気体流路５３の途中に設けられている。船側気体送出部５５から送出された気体のうち左舷側への気体の流量を調整する。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。左舷気体供給部５２ｂは、左舷気体吹き出し部５１ｂ上に設けられた気体供給チャンバである。左舷気体流量調整部５４ｂで調整された気体を左舷気体吹き出し部５１ｂに供給し、そこから水中へ吹き出す。

　船底気体供給装置６０は、船底気体送出部４５と、流量計４６と、船底気体流量調整部４４と、船底気体供給部４２と、船底用気体流路４３とを備えている。

　船底気体送出部４５は、コンプレッサ、ブロア又はファンに例示され、気体を送出する。船側気体送出部５５とは異なり、別途設けられている。制御装置５９の船底用制御部５９Ｂにより制御される。船底用気体流路４３は、船底気体送出部４５と船底気体供給部４２とに接続された配管である。船底気体送出部４５からの気体を船底気体供給部４２へ供給する。流量計４６は、船底用気体流路４３の途中に設けられている。船底用気体流路４３を流れる気体の流量を計測し、船底用制御部５９Ｂへ出力する。船底気体流量調整部４４は、船底用気体流路４３の途中に設けられている。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船底用制御部５９Ｂにより制御される。船底気体送出部４５から送出された気体の流量を調整する。船底気体供給部４２は、船底気体吹き出し部４１上に設けられた気体供給チャンバである。船底気体流量調整部４４で調整された気体を船底気体吹き出し部４１に供給し、そこから水中へ吹き出す。

　船底気体供給装置６０は、相対的に水深の深い位置の船底気体吹き出し部４１に気体を供給するため、相対的に高い圧力で気体を供給する。一方、船側気体供給装置７０は、相対的に水深の浅い位置の船側気体吹き出し部５１（右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂ）に気体を供給するため、相対的に低い圧力で気体を供給する。このとき、船底気体吹き出し部４１と船側気体吹き出し部５１との水深の差がＨ０であるので、例えば、その水深の差Ｈ０に対応する圧力差となるように、船底気体供給装置６０及び船側気体供給装置７０の気体の圧力を制御することが好ましい。

　傾斜センサ８０は、船体２０のローリング傾斜角θを検出する。例えば、鉛直方向に対する船体２０のローリング傾斜角θを検出する。図３に示すように、左舷船側４ｂが下がるように船体２０がローリングしたときローリング傾斜角θが正となるように定義する。検出されたローリング傾斜角θは、制御装置５９へ出力される。

　制御装置５９は、上述のように船側用制御部５９Ｓ及び船底用制御部５９Ｂを備えている。船側用制御部５９Ｓは、航行条件や海象条件に基づいて、所望の気体流量を右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ供給するように船側気体送出部５５と、右舷気体流量調整部５４ａと、左舷気体流量調整部５４ｂとを制御する。同様に、船底用制御部５９Ｂは、航行条件や海象条件に基づいて、所望の気体流量を船底気体吹き出し部４１へ供給するように船底気体送出部４５と、船底気体流量調整部４４とを制御する。船側用制御部５９Ｓ及び船底用制御部５９Ｂは、互いに協働して制御をおこなっても良いし、それぞれ独立して制御をおこなっても良い。

　例えば、船側用制御部５９Ｓは、航行速度ｖ（船舶１の速度計）やローリング傾斜角θ（傾斜センサ８０）や波高ｈ（船舶１の観測機器や乗員の入力）に基づいて、予め設定されたテーブル又は関数における（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した気体流量を右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ供給するように、船側気体送出部５５のモータ回転数や、右舷気体流量調整部５４ａの弁の開度や、左舷気体流量調整部５４ｂの弁の開度を制御する。流量計５６の気体流量値を用いて、船側用制御部５９Ｓは、フィードバック制御を行う。同様に、船底用制御部５９Ｂは、航行速度ｖやローリング傾斜角θや波高ｈに基づいて、所定テーブル又は関数における（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した気体流量を船底気体吹き出し部４１へ供給するように、船底気体送出部４５のモータ回転数や、船底気体流量調整部４４の弁の開度を制御する。流量計４６の気体流量値を用いて、船底用制御部５９Ｂは、フィードバック制御を行う。

　制御としては、摩擦抵抗低減船舶１の航行速度ｖが上昇するほど、気体の供給量（気体流量）を増加させて、右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂと船底気体吹き出し部４１から吹き出される気泡を増加させるようにすることが好ましい。また、摩擦抵抗低減船舶１がローリングにより傾斜した場合、傾斜の下側における船側の気体吹き出し部での水圧が相対的に高くなり、傾斜の上側における船側の気体吹き出し部での水圧が相対的に低くなる。その結果、右舷気体吹き出し部５１ａから送出される気体の量と左舷気体吹き出し部５１ｂから送出される気泡の量とがアンバランスとなる。したがって、それを防ぐために、傾斜の下側における船側の気体吹き出し部につながる気体流量調整部を相対的に開いて気体の供給量を増加させるか、傾斜の上側における船側の気体吹き出し部につながる気体流量調整部を相対的に閉じて気体の供給量を減少させるか、その両方を行うことが好ましい。

　摩擦抵抗低減船舶１は、例えば以下のように動作する。
　摩擦抵抗低減船舶１の運航時において、船側用制御部５９Ｓは、航行速度ｖやローリング傾斜角θや波高ｈに基づいて、予め設定されたテーブルから（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂ用の気体流量を抽出する。そして、船側気体供給装置７０が右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ抽出された気体流量の気体を供給するように、船側気体送出部５５のモータ回転数や、右舷気体流量調整部５４ａの弁の開度や、左舷気体流量調整部５４ｂの弁の開度を制御する。そのとき、船側用制御部５９Ｓは、流量計５６から気体流量の計測値をフィードバック信号として取得して、フィードバック制御を行う。例えば、流量計５６の流量を所定の流量となるように制御し、上記テーブルはその所定の流量に対応したテーブルを用いる。同様に、船底用制御部５９Ｂは、航行速度ｖやローリング傾斜角θや波高ｈに基づいて、所定テーブルから（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した船底気体吹き出し部４１用の気体流量を抽出する。そして、船底気体供給装置６０が船底気体吹き出し部４１へ抽出された気体流量の気体を供給するように、船底気体送出部４５のモータ回転数や、船底気体流量調整部４４の弁の開度を制御する。そのとき、船底用制御部５９Ｂは、流量計４６から気体流量の計測値をフィードバック信号として取得して、フィードバック制御を行う。例えば、流量計４６の流量を所定の流量となるように制御し、上記テーブルはその所定の流量に対応したテーブルを用いる。それにより、右舷気体吹き出し部５１ａから送出される気体の量と左舷気体吹き出し部５１ｂから送出される気泡の量とがバランスするとともに、船底気体吹き出し部４１から送出される気泡の量も右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂからの気泡の量との関係で適正な値に制御される。

　船側気体吹き出し部５１及び船底気体吹き出し部４１から水中へ吹き出される気体によって形成される気泡は、船側４及び船底５を覆うように流れ、摩擦抵抗が低減される。このとき、本実施の形態では、喫水線からの水深（すなわち水圧）が異なる位置に設けられた船側気体吹き出し部５１及び船底気体吹き出し部４１に対して、異なる船側気体供給装置７０と船底気体供給装置６０を用いて気体を供給する。このように、水深（水圧）が異なる気体吹き出し部には異なる気体供給装置を設けることにより、一つの気体送出部（コンプレッサやブロアなど）は水圧の相違のそれほど大きくない気体吹き出し部へ気体を供給することができる。それにより、気体流量調整部での圧力損失により圧力調整をする必要が無くなり、気体送出部のエネルギ消費を抑えて効率的な気体吹き出しが可能となる。

　また、船側気体吹き出し部５１（右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂ）としては、一つの気体送出部で対応でき、製造コストを低く抑えることができる。

　なお、異なる気体供給装置を設けるときの水深（水圧）が異なると判断する幅ｄは、気体送出部のエネルギ消費を抑えるという観点からは、小さいことが好ましい。しかし、気体供給装置の設置コストや設置に伴う船体２０への影響などの観点からは、大きいことが好ましい。その両者を考慮すると、少なくとも、船側の気体吹き出し部と、船底の気体吹き出し部とは、両者の水深（水圧）の差から、異なる気体供給装置を設けることが好ましいと考えられる。また、例えば、予想される最大ローリング傾斜角をθｍａｘとし、摩擦抵抗低減船舶１の最大幅をＷｍａｘとすると、ｄ＝Ｗｍａｘ・ｓｉｎθｍａｘが好ましい範囲と考えられる。また、各流路には、その動作の確実性や安全性を確保すべく他の弁（例示：遮断弁、逃がし弁）を備えていても良い。

　なお、本実施の形態では、主に、船底気体吹き出し部が１箇所及び船側気体吹き出し部が２箇所の例を示して説明している。しかし、本実施の形態はこの例に限定されるものではない。すなわち、水深が互いに異なる複数の位置に設けられた更に多くの船底気体吹き出し部や船側気体吹き出し部についても、水深ごとに気体吹き出し部に対応させて気体供給装置を設けて気体の吹き出し（圧力・流量）を制御することで、図１Ａ、図１Ｂ及び図２の場合と同様に対応可能である。

　（第２の実施の形態）
　本発明の第２の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成について説明する。
　本実施の形態では、船側気体供給装置７０において、船側気体送出部５５と流量計５６と船側用気体流路５３とが、右舷側と左舷側とで別々に設けられている点で、第１の実施の形態の場合と異なっている。以下では、第１の実施の形態と相違する点について主に説明する。

　図４は、気体吹き出し装置３０の構成の詳細を示す概略図である。
　船側気体供給装置７０は、右舷用の右舷気体供給装置７０ａと左舷用の左舷気体供給装置７０ｂとを備えている。右舷気体供給装置７０ａは、右舷側の右舷気体送出部５５ａ、流量計５６ａ、右舷気体流量調整部５４ａ、右舷用気体流路５３ａ及び右舷気体供給部５２ａを有している。左舷気体供給装置７０ｂは、左舷側の左舷気体送出部５５ｂ、流量計５６ｂ、左舷気体流量調整部５４ｂ、左舷用気体流路５３ｂ及び左舷気体供給部５２ｂを有している。

　右舷気体供給装置７０ａについて説明する。右舷気体送出部５５ａは、コンプレッサ、ブロア又はファンに例示され、気体を圧縮し送出する。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。右舷用気体流路５３ａは、右舷気体送出部５５ａと右舷気体供給部５２ａとに接続された配管である。右舷気体送出部５５ａからの気体を右舷気体供給部５２ａへ供給する。流量計５６ａは、右舷用気体流路５３ａの途中に設けられている。右舷用気体流路５３ａを流れる気体の流量を計測し、船側用制御部５９Ｓへ出力する。右舷気体流量調整部５４ａは、右舷用気体流路５３ａの途中に設けられている。右舷気体送出部５５ａから送出された気体の流量を調整する。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。右舷気体供給部５２ａは、右舷気体吹き出し部５１ａ上に設けられた気体供給チャンバである。右舷気体流量調整部５４ａで調整された気体を右舷気体吹き出し部５１ａに供給し、そこから水中へ吹き出す。

　左舷気体供給装置７０ｂについて説明する。左舷気体送出部５５ｂは、コンプレッサ、ブロア又はファンに例示され、気体を圧縮し送出する。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。左舷用気体流路５３ｂは、左舷気体送出部５５ｂと左舷気体供給部５２ｂとに接続された配管である。左舷気体送出部５５ｂからの気体を左舷気体供給部５２ｂへ供給する。流量計５６ｂは、左舷用気体流路５３ｂの途中に設けられている。左舷用気体流路５３ｂを流れる気体の流量を計測し、船側用制御部５９Ｓへ出力する。左舷気体流量調整部５４ｂは、左舷用気体流路５３ｂの途中に設けられている。左舷気体送出部５５ｂから送出された気体の流量を調整する。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。左舷気体供給部５２ｂは、左舷気体吹き出し部５１ｂ上に設けられた気体供給チャンバである。左舷気体流量調整部５４ｂで調整された気体を左舷気体吹き出し部５１ｂに供給し、そこから水中へ吹き出す。

　制御装置５９は、上述のように船側用制御部５９Ｓ及び船底用制御部５９Ｂを備えている。船側用制御部５９Ｓは、航行条件や海象条件に基づいて、所望の気体流量を右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ供給するように右舷気体送出部５５ａと、左舷気体送出部５５ｂと、右舷気体流量調整部５４ａと、左舷気体流量調整部５４ｂとを制御する。

　例えば、船側用制御部５９Ｓは、航行速度ｖ（船舶１の速度計）やローリング傾斜角θ（傾斜センサ８０）や波高ｈ（船舶１の観測機器や乗員の入力）に基づいて、予め設定されたテーブル又は関数における（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した気体流量を右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ供給するように、右舷気体送出部５５ａのモータ回転数や、左舷気体送出部５５ｂのモータ回転数や、右舷気体流量調整部５４ａの弁の開度や、左舷気体流量調整部５４ｂの弁の開度を制御する。流量計５６ａ及び流量計５６ｂの気体流量値を用いて、船側用制御部５９Ｓは、フィードバック制御を行う。例えば、流量計５６ａ、５６ｂの流量をそれぞれ所定の流量となるように制御し、上記テーブル又は関数はその所定の流量に対応したテーブル又は関数を用いる。

　この場合にも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　加えて、船側気体吹き出し部５１における右舷気体吹き出し部５１ａと左舷気体吹き出し部５１ｂとで別々の右舷気体供給装置７０ａと左舷気体供給装置７０ｂとを有している。それにより、ローリングなどにより、船体２０が傾いて、右舷気体吹き出し部５１ａと左舷気体吹き出し部５１ｂとの間で水深（水圧）が異なる場合に、右舷気体送出部５５ａは右舷気体吹き出し部５１ａの水深に対応した圧力の気体を供給でき、左舷気体送出部５５ｂは左舷気体吹き出し部５１ｂの水深に対応した圧力の気体を供給することができる。すなわち、それにより、気体流量調整部での圧力損失により圧力調整をする必要が更に無くなり、気体送出部のエネルギ消費を更に抑えてより効率的な気体吹き出しが可能となる。

　（第３の実施の形態）
　本発明の第３の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成について説明する。
　本実施の形態では、船側気体供給装置７０において、船側気体送出部が、コンプレッサやブロアなどではなく、船底気体供給装置６０の気体の圧力を減圧する圧力調整部５８である点で、第１の実施の形態の場合と異なっている。以下では、第１の実施の形態と相違する点について主に説明する。

　図５は、本発明の第３の実施の形態に係る摩擦抵抗低減型船舶の構成の一例を示す概略側面図である。本図において、摩擦抵抗低減型船舶１の構成は、基本的に第１の実施の形態（図１Ａ）の場合と同様である。ただし、気体吹き出し装置３０における船側気体供給装置７０及び船底気体供給装置６０の上流部分の構成が異なっている。

　船底気体供給装置６０は、船底気体送出部４５と、第１タンク４７と、船底用気体流路４３と、船底気体供給部４２とを備えている。船底気体送出部４５は、気体を圧縮し送出する。第１タンク４７は、船底気体送出部４５から送出された気体を貯蔵する。船底用気体流路４３は、第１タンク４７の気体（船底気体送出部４５からの気体）を船底気体供給部４２へ供給する配管である。船底気体供給部４２は、船底気体吹き出し部４１上に設けられた気体供給チャンバである。気体供給チャンバは、船底気体吹き出し部４１に設けられた一つ又は複数の孔ごとに設けられている。船底用気体流路４３を介して供給された気体を船底気体吹き出し部４１から水中へ吹き出す。

　船側気体供給装置７０は、圧力調整部５８と、第２タンク５７と、船側用気体流路５３と、船側気体供給部５２とを備えている。圧力調整部５８は、第１タンク４７の気体を減圧し、第２タンク５７へ送出する。第２タンク５７は、第１タンク４７の気体よりも減圧された低圧の気体を貯蔵する。船側用気体流路５３は、第２タンク５７の気体（圧力調整部５８からの気体）を船側気体供給部５２へ供給する配管である。船側気体供給部５２は、船側気体吹き出し部５１上に設けられた気体供給チャンバである。気体供給チャンバは、船側気体吹き出し部５１に設けられた一つ又は複数の孔ごとに設けられている。船側用気体流路５３を介して供給された気体を船側気体吹き出し部５１から水中へ吹き出す。

　図６は、気体吹き出し装置３０の構成の詳細を示す概略図である。
　船底気体供給装置６０は、船底気体送出部４５と、第１タンク４７と、流量計４６と、船底気体流量調整部４４と、船底気体供給部４２と、船底用気体流路４３とを備えている。

　船底気体送出部４５は、コンプレッサ、ブロア又はファンに例示され、気体を送出する。制御装置５９の船底用制御部５９Ｂにより制御される。第１タンク４７は、船底気体送出部４５から送出された気体（相対的に高圧）を貯蔵する。船底用気体流路４３は、船底気体送出部４５と船底気体供給部４２とに接続された配管である。途中に第１タンク４７が接続されている。船底気体送出部４５から第１タンク４７に貯蔵された気体を船底気体供給部４２へ供給する。流量計４６は、船底用気体流路４３の途中に設けられている。船底用気体流路４３を流れる気体の流量を計測し、船底用制御部５９Ｂへ出力する。船底気体流量調整部４４は、船底用気体流路４３の途中に設けられている。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船底用制御部５９Ｂにより制御される。第１タンク４７に貯蔵され船底気体供給部４２へ供給される気体の流量を調整する。船底気体供給部４２は、船底気体吹き出し部４１上に設けられた気体供給チャンバである。船底気体流量調整部４４で調整された気体を船底気体吹き出し部４１に供給し、そこから水中へ吹き出す。

　船側気体供給装置７０は、圧力調整部５８と、第２タンク５７と、流量計５６と、右舷気体流量調整部５４ａと、左舷気体流量調整部５４ｂと、右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂと、船側用気体流路５３を備えている。

　圧力調整部５８は、圧力調整弁（レギュレーター）に例示され、第１タンク４７の気体（相対的に高圧）を減圧し、その気体（相対的に低圧）を第２タンク５７へ送出する。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。第２タンク５７は、第１タンク４７の気体を減圧した相対的に低圧の気体を貯蔵する。船側用気体流路５３は、圧力調整部５８と右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂとに接続された配管である。圧力調整部５８から第２タンク５７を介して供給される気体を右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂへ供給する。船側用気体流路５３は、途中のノードＮ１で右舷気体供給部５２ａ及び左舷気体供給部５２ｂへ分岐している。流量計５６は、船側用気体流路５３の途中に設けられている。船側用気体流路５３を流れる気体の流量を計測し、船側用制御部５９Ｓへ出力する。右舷気体流量調整部５４ａは、右舷側に分岐した船側用気体流路５３の途中に設けられている。第２タンク５７から送出された気体のうち右舷側への気体の流量を調整する。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。右舷気体供給部５２ａは、右舷気体吹き出し部５１ａ上に設けられた気体供給チャンバである。右舷気体流量調整部５４ａで調整された気体を右舷気体吹き出し部５１ａに供給し、そこから水中へ吹き出す。左舷気体流量調整部５４ｂは、左舷側に分岐した船側用気体流路５３の途中に設けられている。第２タンク５７から送出された気体のうち左舷側への気体の流量を調整する。バタフライ弁、ニードル弁又はゲート弁に例示される。制御装置５９の船側用制御部５９Ｓにより制御される。左舷気体供給部５２ｂは、左舷気体吹き出し部５１ｂ上に設けられた気体供給チャンバである。左舷気体流量調整部５４ｂで調整された気体を左舷気体吹き出し部５１ｂに供給し、そこから水中へ吹き出す。

　制御装置５９は、上述のように船側用制御部５９Ｓ及び船底用制御部５９Ｂを備えている。船底用制御部５９Ｂは、航行条件や海象条件に基づいて、所望の気体流量を船底気体吹き出し部４１へ供給するように船底気体送出部４５と、船底気体流量調整部４４とを制御する。同様に、船側用制御部５９Ｓは、航行条件や海象条件に基づいて、所望の気体流量を右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ供給するように圧力調整部５８と、右舷気体流量調整部５４ａと、左舷気体流量調整部５４ｂとを制御する。

　例えば、船側用制御部５９Ｓは、航行速度ｖ（船舶１の速度計より）やローリング傾斜角θ（傾斜センサ８０）や波高ｈ（船舶１の観測機器や乗員の入力）に基づいて、予め設定されたテーブル又は関数における（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した気体流量を右舷気体吹き出し部５１ａ及び左舷気体吹き出し部５１ｂへ供給するように、圧力調整部５８の２次圧（第２タンク５７の圧力）や、右舷気体流量調整部５４ａの弁の開度や、左舷気体流量調整部５４ｂの弁の開度を制御する。流量計５６の気体流量値を用いて、船側用制御部５９Ｓは、フィードバック制御を行う。例えば、流量計５６の流量を所定の流量となるように制御し、上記テーブル又は関数はその所定の流量に対応したテーブル又は関数を用いる。同様に、船底用制御部５９Ｂは、航行速度ｖやローリング傾斜角θや波高ｈに基づいて、所定テーブル又は関数における（ｖ、θ、ｈ）の値に対応した気体流量を船底気体吹き出し部４１へ供給するように、船底気体送出部４５のモータ回転数や、船底気体流量調整部４４の弁の開度を制御する。流量計４６の気体流量値を用いて、船底用制御部５９Ｂは、フィードバック制御を行う。例えば、流量計４６の流量を所定の流量となるように制御し、上記テーブル又は関数はその所定の流量に対応したテーブル又は関数を用いる。

　この場合にも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　加えて、気体吹き出し装置３０の構成を簡素化することができる。また、気体送出部（コンプレッサやブロアなど）の台数を１台にでき、低コスト化を図ることができる。

　なお、第１タンク４７に他の圧力調整部５８’を接続し、左舷気体吹き出し部５１ｂ用に他の圧力調整部５８’、他の第２タンク５７’、他の流量計５６’、左舷気体流量調整部５４ｂ及び左舷気体供給部５２ｂを接続された他の船側用気体流路５３’を設け、元の圧力調整部５８、第２タンク５７、流量計５６、右舷気体流量調整部５４ａ及び右舷気体供給部５２ａを接続された船側用気体流路５３を右舷気体吹き出し部５１ａ用とすることも可能である。その場合、本実施の形態の効果と第２の実施の形態の効果とを併せた効果を得ることができる。

　本発明により、静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置にそれぞれ気体吹き出し部が設けられている船舶において、各気体吹き出し部へ空気を供給するとき、消費エネルギを抑え効率的に実施可能となる。また、静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置にそれぞれ気体吹き出し部が設けられている船舶において、各気体吹き出し部から気体をバランスよく送出することが可能となる。静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置にそれぞれ気体吹き出し部が設けられている船舶において、船体が傾いて海面からの水深が異なるようになっても、消費エネルギを抑えて各気体吹き出し部から気体をバランスよく送出することが可能となる。

　本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。

　この出願は、２０１１年４月１５日に出願された特許出願番号２０１１－０９０８０３号の日本特許出願に基づいており、その出願による優先権の利益を主張し、その出願の開示は、引用することにより、そっくりそのままここに組み込まれている。

Claims

　船舶における静水面の喫水線からの水深が異なる複数の位置に設けられ、気体を吹き出
し可能な複数の気体吹き出し部と、
　前記複数の気体吹き出し部に対応して設けられ、前記複数の気体吹き出し部に気体を供
給する複数の気体供給装置と
　を具備する
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項１に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記複数の気体吹き出し部は、
　　前記船舶の船底に設けられ、気体を吹き出し可能な船底気体吹き出し部と、
　　前記船底気体吹き出し部とは前記水深が異なる位置である、前記船舶の両舷の船側に
設けられ、気体を吹き出し可能な右舷気体吹き出し部及び左舷気体吹き出し部と
　　を備え、
　前記複数の気体供給装置は、
　前記船底気体吹き出し部に、船底用気体流路を介して気体を供給する船底気体供給装置
と、
　　前記右舷気体吹き出し部及び前記左舷気体吹き出し部に前記船底用気体流路と異なる
船側用気体流路を介して気体を供給し、前記船底気体供給装置と異なる船側気体供給装置
と
　を備えている
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項２に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記船側気体供給装置は、
　　気体を送出する船側気体送出部と、
　　前記船側気体送出部から送出された気体のうち右舷側への気体の流量を調整する右舷
気体流量調整部と、
　　前記右舷気体流量調整部から調整された気体を前記右舷気体吹き出し部に供給する右
舷供給部と、
　　前記船側気体送出部から送出された気体のうち左舷側への気体の流量を調整する左舷
気体流量調整部と、
　　前記左舷気体流量調整部で調整された気体を前記左舷気体吹き出し部に供給する左舷
供給部と
　　を備える
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項３に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記船底気体供給装置は、
　　気体を送出し、前記船側気体送出部と異なる船底気体送出部と、
　　前記船底気体送出部から送出された気体の流量を調整する船底気体流量調整部と、
　　前記船底気体流量調整部で調整された気体を前記船底気体吹き出し部に供給する船底
供給部と
　　を備える
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項２に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記船側気体供給装置は、
　　気体を送出する右舷気体送出部と、
　　前記右舷気体送出部から送出された気体の流量を調整する右舷気体流量調整部と、
　　前記右舷気体流量調整部で調整された気体を前記右舷気体吹き出し部に供給する右舷
供給部と、
　　気体を送出する左舷気体送出部と、
　　前記左舷気体送出部から送出された気体の流量を調整する左舷気体流量調整部と、
　　前記左舷気体流量調整部で調整された気体を前記左舷気体吹き出し部に供給する左舷
供給部と
　　を備える
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項５に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記船底気体供給装置は、
　　気体を送出し、前記船側気体送出部と異なる船底気体送出部と、
　　前記船底気体送出部から送出された気体の流量を調整する船底気体流量調整部と、
　　前記船底気体流量調整部で調整された気体を前記船底気体吹き出し部に供給する船底
供給部と
　　を備える
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項２に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記船底気体供給装置は、
　　気体を送出する船底気体送出部と、
　　前記船底気体送出部から送出された気体の流量を調整する船底気体流量調整部と、
　　前記船底気体流量調整部で調整された気体を前記船底気体吹き出し部に供給する船底
供給部と
　　を備え、
　前記船側気体供給装置は、
　　前記船底気体送出部から送出された気体を調圧して送出する圧力調整部と、
　　前記圧力調整部から送出された気体のうち右舷側への気体の流量を調整する右舷気体
流量調整部と、
　　前記右舷気体流量調整部で調整された気体を前記右舷気体吹き出し部に供給する右舷
供給部と、
　　前記圧力調整部から送出された気体のうち左舷側への気体の流量を調整する左舷気体
流量調整部と、
　　前記左舷気体流量調整部で調整された気体を前記左舷気体吹き出し部に供給する左舷
供給部と
　　を備える
　摩擦抵抗低減船舶。
　請求項７に記載の摩擦抵抗低減船舶において、
　前記船底気体供給装置は、
　　前記船底気体送出部から送出された気体を貯蔵する第１タンクを更に備え、
　　前記第１タンクに貯蔵された気体が前記船底気体流量調整部及び前記圧力調整部に供
給され、
　前記船側気体供給装置は、
　　前記圧力調整部から送出された気体を貯蔵する第２タンクを更に備え、
　　前記第２タンクに貯蔵された気体が右舷気体流量調整部と前記左舷気体流量調整部に
供給される
　摩擦抵抗低減船舶。