(57)【要約】      （修正有）【課題】水中への空気の吹き出しにより、船体と水との摩擦抵抗を低減し、かつプロペラへ気泡が巻き込まれてプロペラの起振力が増大するのを抑制する。【解決手段】船体の船首側の底部に設けられた空気吹き出し口から水中に空気を吹き出す空気吹き出し部を備えている。船首から船尾へ向かって移動する気泡８をプロペラ４から離れる方向へ誘導するように、プロペラ４の船首側の噴出口７ａから水中へ水を噴出する水噴出部を備えている。噴出口７ａは、プロペラ４を支持するためのプロペラ軸３の下方の位置に配置され、該噴出口７ａから噴出される水の噴出方向は船体の後方へ向かって斜めに下がる方向である。噴出口７ａは、船体の幅方向に前記プロペラと略対応する範囲にわたって複数形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の船首側の底部に設けられた空気吹き出し口から水中に空気を吹き出す空気吹き出し部と、
船首から船尾へ向かって移動する前記空気をプロペラから離れる方向へ誘導するように、プロペラの船首側の噴出口から水中へ水を噴出する水噴出部とを備えた
プロペラの起振力抑制装置。
【請求項２】
前記噴出口は、前記プロペラを支持するためのプロペラ軸の下方の位置に配置され、
該噴出口から噴出される水の噴出方向は、船体の後方へ向かって斜めに下がる方向または鉛直下方向である
請求項１に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項３】
前記噴出口は、船体の幅方向に沿って、前記プロペラと略対応する範囲にわたって複数形成されている
請求項２に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項４】
前記噴出口は、船体の幅方向に沿って、前記プロペラと略対応する範囲にわたって帯状に形成されている
請求項２に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項５】
前記水噴出部は、噴出口が前記プロペラを支持するためのプロペラ軸の下方の両側に配置され、該噴出口から噴出される水の噴出方向は、船体の左右方向へ向かって斜めに下がる方向である
請求項１に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項６】
前記噴出口は、船体の前後方向に沿って複数形成されている
請求項５に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項７】
前記噴出口は、船体の前後方向に沿って帯状に形成されている
請求項５に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項８】
前記噴出口は、前記プロペラ軸を囲繞するように前記プロペラの外径寸法よりも径寸法の大きい円に沿って複数形成され、
該噴出口から噴出される水の噴出方向は、前記プロペラ軸と略平行である
請求項１に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項９】
前記噴出口から噴出する水として、前記プロペラ軸を駆動するエンジンを冷却するための冷却水を用いた
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項１０】
前記噴出口から噴出する水を水中から取り込む取水口を船体の底部に設け、該取水口は水を空気と分離する気液分離チャンバを備えている
請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に設けるプロペラの起振力抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶が航行する時に船体の底面を気泡流で覆うことにより、走行する船体の底面と水との間に生じる摩擦抵抗を低減する技術が知られている。
【０００３】
ところが、図８に示すようにこの気泡８が船体１の底面１ｃに沿って船尾へ移動してプロペラ４に巻き込まれると、プロペラ４の回転による推進効率が低下したり、プロペラ４を振動させる起振力が増大し該プロペラ４の振動が水を介して船尾へ伝わり船尾が振動するという問題が発生する。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、プロペラの振動に起因する船尾の振動を抑制するための防振ダンパーを開示したものである。該防振ダンパーは、船尾部の底面であってプロペラの真上の位置にタンクを設け、該タンクの底面に該タンクの内部と該タンクの下方の海水中とを連通させる開孔を設け、該タンクの内部に空気を供給する空気供給装置を設けたものである。
【０００５】
空気供給装置から前記タンクへ供給された空気が前記開孔から海水中に出て、船尾部の底面と海水中との間に空気層を形成することにより、プロペラと船尾部の底面との間に振動吸収層を形成して船尾の振動を抑制し、かつ船尾部の底面と海水との間に生じる摩擦抵抗を低減させたものである。
【０００６】
特許文献２に記載の発明は、プロペラの取り付け位置の上方に複数の水槽を設けた船体構造を開示したものである。夫々の水槽は船底の位置に開口部を有し、かつ夫々の水槽は相互に水の流通が可能であり、夫々の水槽の上方には空気圧差を有する空気層を有する。
【０００７】
プロペラが回転して周期的な圧力変動を生じ、該圧力変動が船尾の底面に作用する際に、該圧力変動は前記開口と水槽部とを通じて水槽部の水面に波動を誘起し、空気層がダンパーとなって圧力変動を吸収する。複数の空気層が空気圧差を保持して相互に流通可能であるため、水槽間で海水移動が生じ、該海水移動によって圧力変動が吸収される。空気層だけでなく水槽間の海水移動も考慮した振動系を用いるので、振動系の固有振動数を下げることができ、プロペラ周波数が小さい場合でも船尾の振動を効果的に抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平８−１０５５３号公報
【特許文献２】特開２００９−２４８８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、水中への空気の吹き出しにより船体と水との摩擦抵抗を低減し、かつプロペラへの気泡の巻き込みによりプロペラの起振力が増大して船尾の振動が増大するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、「発明を実施するための形態」で使用される番号を用いて、「課題を解決するための手段」を説明する。これらの番号は、「特許請求の範囲」の記載と「発明を実施するための形態」の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものである。但し、それらの番号は、「特許請求の範囲」に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明によるプロペラの起振力抑制装置は、船体（１）の船首（１ａ）側の底部に設けられた空気吹き出し口（６ａ）から水中に空気を吹き出す空気吹き出し部（６）と、  船首（１ａ）から船尾（１ｂ）へ向かって移動する前記空気をプロペラ（４）から離れる方向へ誘導するように、プロペラ（４）の船首（１ａ）側の噴出口（７ａ）から水中へ水を噴出する水噴出部（７）とを備えている。
【００１２】
前記水噴出口（７ａ）は、前記プロペラ（４）を支持するためのプロペラ軸（３）の下方の位置に配置され、該噴出口（７ａ）から噴出される水の噴出方向は、船体（１）の後方へ向かって斜めに下がる方向または鉛直下方向である。
【００１３】
前記噴出口（７ａ）は、船体（１）の幅方向に沿って、前記プロペラ（４）と略対応する範囲にわたって複数形成されている。
【００１４】
前記噴出口（７ａ）は、船体（１）の幅方向に沿って、前記プロペラ（４）と略対応する範囲にわたって帯状に形成されている。
【００１５】
前記水噴出部（７）は、噴出口（７ａ）が前記プロペラ（４）を支持するためのプロペラ軸（３）の下方の両側に配置され、該噴出口（７ａ）から噴出される水の噴出方向は、船体（１）の左右方向へ向かって斜めに下がる方向である。
【００１６】
前記噴出口（７ａ）は、船体（１）の前後方向に沿って複数形成されている。
【００１７】
前記噴出口（７ａ）は、船体（１）の前後方向に沿って帯状に形成されている。
【００１８】
前記噴出口（７ａ）は、前記プロペラ軸（３）を囲繞するように前記プロペラ（４）の外径寸法（ｄ）よりも大きい径寸法（Ｄ）の円に沿って複数形成され、該噴出口（７ａ）から噴出される水の噴出方向は、前記プロペラ軸（３）と略平行である。
【００１９】
前記噴出口（７ａ）から噴出する水として、前記プロペラ軸（３）を駆動するエンジン（２）を冷却するための冷却水が用いられている。
【００２０】
前記噴出口（７ａ）から噴出する水を水中から取り込む取水口（７ｂ）を船体（１）の底部に設け、該取水口（７ｂ）は水を空気と分離する気液分離チャンバ７（ｆ）を備えている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によるプロペラの起振力抑制装置によれば、空気吹き出し部により水中へ空気を吹き出すので、船体と水との間に空気の気泡が介在し、船体と水との間に生じる摩擦抵抗が低減される。
【００２２】
また、水噴出部によりプロペラの船首側の噴出口から水中へ水を噴出するので、気泡がプロペラから離れる方向へ誘導され、気泡がプロペラに巻き込まれるのが防止される。このため、気泡がプロペラに巻き込まれることによるプロペラの起振力の増大が抑制され、更にはプロペラの起振力の増大による船尾側の船室の振動が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、水噴出部の構成図である（実施の形態１）。
【図２】図２は、図１の右側面図である（実施の形態１）。
【図３Ａ】図３Ａは、船体の正面図である（実施の形態１）。
【図３Ｂ】図３Ｂは、船体の底面図である（実施の形態１）。
【図４】図４は、水噴出部の構成図である（実施の形態２）。
【図５】図５は、水噴出部の構成図である（実施の形態３）。
【図６】図６は、水噴出部の近傍の構成図である（実施の形態４）。
【図７】図７は、船尾側の底部の構成図である（実施の形態５）。
【図８】図８は、従来の船舶の課題を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明によるプロペラの起振力抑制装置を実施するための実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
【００２５】
まず、実施の形態１を、図１〜２に基づいて説明する。この実施の形態は、プロペラより船首側の位置で船体から後方へ斜めに下がる方向へ水を噴出させ、気泡がプロペラに巻き込まれるのを抑制するものである。
【００２６】
まず、本発明によるプロペラの起振力抑制装置を備えた摩擦抵抗低減船を、図３Ａ，図３Ｂに示す。摩擦抵抗低減船は、船体１に駆動部としてのエンジン２と、該エンジン２にプロペラ軸３を介して連結された推力発生部としてのプロペラ４と、操舵部としての方向舵５とを設けて構成されている。船体１の各部について、１ａは船首、１ｂは船尾、１ｃは底面、１ｄは船尾１ｂにプロペラ４を配置するためのスペースを設けたことにより形成された船尾側底面である。
【００２７】
プロペラの起振力抑制装置は、船体１の船首１ａ側の底部に設けられた空気吹き出し口６ａから水中に空気を吹き出す空気吹き出し部６と、  船首１ａから船尾１ｂへ向かって移動する前記空気をプロペラ４から離れる方向へ誘導するように、プロペラ４の船首１ａ側の噴出口７ａから水中へ水を噴出する水噴出部７とを備えている。
【００２８】
前記空気吹き出し部６は、左右方向に配置した３つの空気吹き出し口６ａと、夫々の空気吹き出し口６ａから空気を吹き出すために空気を圧縮するコンプレッサ６ｂとにより構成されている。
【００２９】
図１のように、プロペラ４から噴出口７ａまでの距離Ｓ１と、プロペラ軸３から噴出口７ａまでの高さＨ１と、水平線に対する水の噴出角度θ１とが設定されている。これらの距離Ｓ１と、高さＨ１と、角度θ１は、船体１の航行速度等に応じて決定されている。
【００３０】
前記水噴出部７は図３のように構成されている。前記噴出口７ａを有するノズル７ｇが船体１の底部に設けられており、該噴出口７ａから噴出する水として、本実施の形態では前記プロペラ軸３を駆動するエンジン２を冷却するための冷却水が用いられている。これにより、別個に水を取り込むための構成を採用した場合に比べ、部品点数が少なくなる。
【００３１】
冷却水を船体１の内部へ取り込むため、水中から水を取り込む取水口７ｂを船体１の底部に設け、該取水口７ｂとエンジン２のシリンダの周りに形成された図示しない冷却室とを流路７ｃを介して連結し、該流路７ｃにはポンプ７ｄが設けられている。
【００３２】
前記取水口７ｂには、水中から取り込んだ水を空気と分離する気液分離チャンバ７ｆを備えている。これにより、取り込んだ水に空気が含まれている場合に生じるポンプ７ｄの破壊が回避される。
【００３３】
エンジン２の冷却に用いられた使用後の冷却水を噴出口７ａから水中へ放出するため、エンジン２のシリンダの周りに形成された冷却室とノズル７ｇとが流路７ｅを介して連結されている。
【００３４】
図１に示すように、船体１から水中へ向かって水を噴出する前記噴出口７ａは、船体１の底面１ｃと該底面１ｃよりも高い位置を占める船尾側底面１ｄとを接続する上下方向の接続面１ｅに設けられている。図２に示すように、噴出口７ａは前記プロペラ４を支持するためのプロペラ軸３の下方の位置に、形成されている。
【００３５】
前記噴出口７ａは、船体１の幅方向に沿ってプロペラ４と略対応する範囲にわたって複数形成されている。噴出口７ａが設けられる船体１の幅方向の長さＷ１は、プロペラ４の外径寸法ｄよりも大きく設定されている。
【００３６】
該噴出口７ａから噴出される水の噴出方向は、前記噴出角度θ１として示したように、船体１の後方へ向かって斜めに下がる方向に設定されている。これは、水中で船首１ａから船尾１ｂへ流れる気泡８が、船尾１ｂの位置で上昇してプロペラ４へ巻き込まれるのを防止するため、水を噴出させて気泡８をプロペラ４よりも下方へ一旦押し下げるためである。
【００３７】
なお、前記噴出口７ａは、船体１の幅方向に沿って前記プロペラ４と略対応する範囲にわたって細い一本の帯状に形成してもよい。
【００３８】
前記空気吹き出し部６は、船体１の航行時に、コンプレッサ６ｂにより圧縮された空気を空気吹き出し口６ａから船首１ａ側の水中に吹き出す。船首１ａ側の水中に吹き出された空気は、船体１の航行によって相対的に船尾１ｂへ移動し、船体１の底面１ｃが気泡８によって覆われる。これらの気泡８により、船体１と水との摩擦抵抗が低減される。
【００３９】
一方、水噴出部７では、船体１の底面１ｃに設けられた取水口７ｂから船体１の内部へ水を取り込む。より具体的には、気泡８を含む水が取水口７ｂから気液分離チャンバ７ｆに取り込まれ、該気液分離チャンバ７ｆでは、この水から空気が分離され、水のみがポンプ７ｄにより流路７ｃを介してエンジン２のシリンダの周りに形成された冷却室に流入し、エンジン２を冷却する。
【００４０】
エンジン２を冷却した後の冷却水は、流路７ｅを介してノズル７ｇへ移動し、噴出口７ａから水中へ噴出される。図１に示すように、船体１の底面１ｃに沿って船体１の船尾１ｂへ移動した気泡８は、本来なら底面１ｃの後端で浮上してプロペラ４に巻き込まれる。しかし、図１に示すように複数の噴出口７ａから船体１の後方へ向かって斜めに下がる方向へ水が噴出されるので、気泡８は直ぐに浮上することなく、一旦は噴出する水に押されて斜め下方へ移動し、プロペラ４を通過してから浮上し始める。このため、気泡８がプロペラ４に巻き込まれることはない。
【００４１】
このプロペラの起振力抑制装置によれば、空気吹き出し部６により水中へ空気を吹き出すので、船体１と水との間に気泡８が介在し、船体１と水との間に生じる摩擦抵抗が低減される。
【００４２】
また、水噴出部７によりプロペラ４の船首側の噴出口７ａから水中へ水を噴出するので、気泡８がプロペラ４から離れる方向へ誘導され、気泡８がプロペラ４に巻き込まれるのが防止される。このため、気泡８がプロペラ４に巻き込まれることによるプロペラ４の起振力の増大が抑制され、更にはプロペラ４の起振力の増大による船尾側の船室の振動が抑制される。
【００４３】
なお、水の噴出方向を船体１の後方へ向かって斜めに下がる方向としたが、水の噴出方向を鉛直下方向としてもよい。この場合は、気泡８は船体１の下方へ移動し、プロペラ４を通過してから浮上し始める。このため、気泡８がプロペラ４に巻き込まれることはない。
（実施の形態２）
【００４４】
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態は、プロペラより船首側の位置で船体から左右方向へ斜めに下がる方向へ水を噴出させ、気泡がプロペラに巻き込まれるのを抑制するものである。なお、実施の形態２は実施の形態１の一部を変更したものなので、同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００４５】
図４に示すように、水噴出部７は、噴出口７ａが前記プロペラ４を支持するためのプロペラ軸３の下方の両側に配置され、該噴出口７ａから噴出される水の噴出方向が船体１の左右方向へ向かって斜めに下がる方向に設定されている。この場合も、船体１の前後方向での噴出口７ａとプロペラ４との距離Ｓ２（図示せず）、プロペラ軸３からの高さＨ２、水平線に対する水の噴出角度θ２が設定され、更に船体１の中心線から左右の噴出口７ａまでの距離Ｗ２が設定されている。これらの距離Ｓ２と、高さＨ２と、角度θ２と、距離Ｗ２も、船体１の航行速度等に応じて決定されている。
【００４６】
前記噴出口７ａは、船体１の前後方向に沿って複数形成されている。
【００４７】
プロペラ軸３の下方の両側に配置された噴出口７ａから、船体１の左右方向へ向かって斜めに下がる方向へ水が噴出される。このため、船体１の底面１ｃに沿って船首１ａ側から船尾１ｂ側へ移動した気泡８は、噴射された水によりプロペラ４の両側の下方へ向かって押し出され、プロペラ４から離れる。従って、気泡８がプロペラ４に巻き込まれることはない。
【００４８】
なお、前記噴出口は、船体１の前後方向に沿って細い一本の帯状に形成してもよい。
（実施の形態３）
【００４９】
最後に、実施の形態３について説明する。この実施の形態は、プロペラの外周に水流による枠を略円筒形に形成し、略円筒形に形成した部分の内側に気泡が入りこまないようにして、気泡がプロペラに巻き込まれるのを抑制するものである。なお、実施の形態３は実施の形態１の一部を変更したものなので、同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５０】
図５に示すように、水噴出部７は、噴出口７ａが船体１の底面１ｃと該底面１ｃよりも高い位置を占める船尾側底面１ｄとを接続する上下方向の接続面１ｅに、前記プロペラ軸３を囲繞するように前記プロペラ４の外径寸法ｄよりも大きい径寸法Ｄの円に沿って複数形成され、該噴出口７ａから噴出される水の噴出方向が前記プロペラ軸３と略平行に設定されている。
【００５１】
プロペラ軸３を囲繞する噴出口７ａからプロペラ軸３と略平行に水が噴出される。このため、プロペラ４の周りには水流による枠が略円筒形に形成される。従って、枠が略円筒形に形成された部分の内側に気泡８は入り込むことができず、気泡８がプロペラ４に接近することはない。ゆえに、気泡８がプロペラ４に巻き込まれるのが抑制される。
【００５２】
なお、前記噴出口を前記円に沿って帯状に形成すると、プロペラ４の前方への水の流入が阻害されてしまうので、採用されない。即ち、プロペラ４の回転によってプロペラ４の前方の水はプロペラ４の後方へ押し出されて推力を発生し、プロペラ４の前方へは水が順次に入り込む必要があるが、単一の帯状の円形に形成するとプロペラ４の前方へ水が流入できなくなってしまうからである。
【００５３】
また、プロペラ軸３を囲繞する円に沿って水噴出部７を形成したが、必ずしも接続面１ｅに設けなくてもよい。プロペラ軸３を囲繞するリング状に配管し、該リング状の配管の船尾側に略等間隔に噴出口を７ａ設けてもよい。
（実施の形態４）
【００５４】
次に、実施の形態４を図６に示す。この実施の形態は、水噴出部に加え、気泡をプロペラから逃がすためのスカート部を追加したものである。
【００５５】
図６は、一例として、実施の形態１の図１を一部変更したものである。図のように、船体１の底面１ｃの船尾側にスカート部９が設けられている。このスカート部９は、噴出口７ａから噴出される水の噴出方向と同じ方向であって、船体１の後方へ向かって斜めに下がるように、水平面に対して角度θ１に設定されている。このスカート部９は、船体１の幅方向に沿ってプロペラ８と略対応する部分に設けられている。
【００５６】
気泡８はスカート部９に沿って後方へ向かって斜め下方へ案内され、噴出口７ａから噴出される水の噴出と相まって、気泡８はプロペラ８から離れる。
（実施の形態５）
【００５７】
最後に、実施の形態５を図７に示す。実施の形態１〜４はエンジンの冷却水を流用し、冷却後の冷却水を水噴出部の噴出孔から放出する構成を採用しているが、この実施の形態は船体の底部に別個に取水口を設けたものである。
【００５８】
図７は、一例として、実施の形態１の図１を一部変更したものである。船体１の底面１ｃに取水口７ｊを設け、該取水口７ｊにノズル７ｇを直接に連結している。ここで、７ｄはポンプ、７ｅ，７ｈは流路、７ｉは気液分離チャンバである。
【００５９】
実施の形態１〜５はプロペラが単一の構成の場合の実施の形態であるが、プロペラを２つあるいは３つ以上設ける構成を採用する場合は、ひとつのプロペラごとに実施の形態１の複数の噴出口７ａ、あるいは実施の形態２の複数の噴出口７ａ、あるいは実施の形態３の複数の噴出口７ａ、あるいは実施の形態４のスカート部９、あるいは実施の形態５の取水口７ｊが設けられ、あるいは実施の形態１，２の帯状の噴出口が設けられることになる。
【００６０】
以上、実施の形態を参照して本発明によるプロペラの起振力抑制装置を説明したが、本発明によるプロペラの起振力抑制装置は、前記の実施の形態に限定されるものではない。前記の実施の形態に様々な変更を行うことが可能であり、前記の実施の形態に記載された構成と前記の他の実施の形態に記載された構成とを組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・船体
１ａ・・・船首
１ｂ・・・船尾
１ｃ・・・底面
１ｄ・・・船尾側底面
１ｅ・・・接続面
２・・・エンジン
３・・・プロペラ軸
４・・・プロペラ
６・・・空気吹き出し部
６ａ・・・空気吹き出し口
７・・・水噴出部
７ａ・・・噴出口
７ｂ，７ｊ・・・取水口
７ｆ，７ｉ・・・気液分離チャンバ
８・・・気泡
ｄ・・・プロペラの外径寸法
Ｄ・・・径寸法
【図１】
2014125126.tif 000003
【図２】
2014125126.tif 000004
【図３Ａ】
2014125126.tif 000005
【図３Ｂ】
2014125126.tif 000006
【図４】
2014125126.tif 000007
【図５】
2014125126.tif 000008
【図６】
2014125126.tif 000009
【図７】
2014125126.tif 000010
【図８】
2014125126.tif 000011