(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、かつプロペラへの気泡の巻き込みによる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空気を底部に設けられた空気回収口７ａから回収する空気回収部７を備えている。該空気回収口７ａはプロペラ４よりも船首側の位置に、船体の幅方向における少なくともプロペラ４と略対応する範囲にわたって形成されている。空気回収部７により回収された空気を、再び水中に吹き出すための空気再吹き出し口９ａを有する空気再吹き出し部９を備えている。該空気再吹き出し口９ａは、船尾側底面１ｄであって、船体の幅方向における前記プロペラ４と略対応する範囲を前記空気の気泡８が覆うように配置されている。【選択図】図１
2014125125.tif 000002
【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前記底部に設けられた空気回収口から前記船体の内部に回収する空気回収部と、
前記空気回収部により水中から船体に回収された空気を、再び水中に吹き出すための空気再吹き出し口を有する空気再吹き出し部とを備え、
前記空気回収口は前記船体に設けられたプロペラよりも船首側の位置に、船体の幅方向における少なくとも前記プロペラと略対応する範囲にわたって形成され、
前記空気再吹き出し口は、船体の底面よりも高い位置を占めるプロペラ軸よりも上方の船尾側底面であって、船体の幅方向における前記プロペラと略対応する範囲を前記空気の気泡が覆うように配置されている
プロペラの起振力抑制装置。
【請求項２】
前記空気再吹き出し口は、前記空気再吹き出し口から吹き出した空気の気泡が船体の底面と前記船尾側底面とを接続する接続面に沿って前記船尾側底面まで上昇する高さ位置に配置されている
請求項１に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項３】
前記空気再吹き出し口は、船体の幅方向に沿って複数形成されている
請求項１または２に記載のプロペラの起振力抑制装置。
【請求項４】
前記空気回収部は、前記空気を水から分離する気液分離チャンバを備えている
請求項１〜３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５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る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】
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）を備えている。船首（１ａ）から船尾（１ｂ）へ向かって移動する前記空気を前記底部に設けられた空気回収口（７ａ）から前記船体（１）の内部に回収する空気回収部（７）を備えている。前記空気回収口（７ａ）は前記船体（１）に設けられたプロペラ（４）よりも船首（１ａ）側の位置に、船体１の幅方向における少なくとも前記プロペラ４と略対応する範囲にわたって形成されている。前記空気回収部（７）により水中から船体（１）に回収された空気を、再び水中に吹き出すための空気再吹き出し口（９ａ）を有する空気再吹き出し部（９）を備えている。前記空気再吹き出し口（９ａ）は、船体の底面（１ｃ）よりも高い位置を占めるプロペラ軸（３）よりも上方の船尾側底面（１ｄ）であって、船体（１）の幅方向における前記プロペラ（４）と略対応する範囲を前記空気の気泡（８）が覆うように配置されている
【００１２】
前記空気再吹き出し口（９ａ）は、前記空気再吹き出し口（９ａ）から吹き出した空気の気泡（８）が前記接続面（１ｅ）に沿って前記船尾側底面（１ｄ）まで上昇する高さ位置に配置されている。
【００１３】
前記空気再吹き出し口（９ａ）は、船体（１）の幅方向に沿って複数形成されている。
【００１４】
前記空気回収部（７）は、前記空気を水から分離する気液分離チャンバ（７ｂ）を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
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空気吹き出し口から水中へ空気を吹き出すので、船体と水との摩擦抵抗が低減される。
【００１６】
また、この空気をプロペラの船首側に配置された空気回収口で回収して空気再吹き出し口から吹き出すので、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る。
【００１７】
更に、空気再吹き出し口から吹き出された空気によって生じる気泡がプロペラの上方の船尾側底面を覆うので、船尾側底面と水との間に気泡層が形成され、プロペラの振動が船尾側底面へ伝達されるのが緩和される。つまり、プロペラの起振力の増大の抑制と船尾側底面への振動の伝達の緩和との２方向から船尾側底面の振動が抑制され、船尾側の船室の振動が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、船体の船尾の構成図である（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、船体の船尾の構成図である（実施の形態２）。
【図５】図５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】
【００１９】
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）
【００２０】
まず、実施の形態１を、図１〜３に基づいて説明する。この実施の形態は、プロペラの船首側で気泡を一旦回収して気泡がプロペラに巻き込まれるのを抑制し、回収した気泡を船尾側底面へ再度吹き出し、船尾側底面と水との間に気泡層を形成して、プロペラから船尾側底面へ振動が伝達されるのを緩和するものである。
【００２１】
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はプロペラ４を配置するためのスペースを船尾１ｂに設けたことにより形成された船尾側底面である。
【００２２】
プロペラの起振力抑制装置には、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が設けられている。
【００２３】
そして、船首１ａから船尾１ｂへ向かって移動する前記空気を、前記底部に設けられた空気回収口７ａから前記船体１の内部に回収する空気回収部７が設けられている。空気回収口７ａは、船体１に設けられたプロペラ４よりも船首１ａ側に設けられている。
【００２４】
気泡８が船体１の幅方向におけるプロペラ４と離れた位置にある場合は、気泡８がプロペラ４に巻き込まれにくいことから、空気回収口７ａは船体１の幅方向における少なくとも前記プロペラ４と略対応する範囲にわたって形成されていればよい。本実施の形態では空気回収口７ａは３つ設けられ、船体１の幅方向におけるプロペラ４と略対応する範囲だけでなく、幅方向の略全体にわたって形成されている。
【００２５】
夫々の前記３つの空気回収口７ａは、前記空気を水から分離する気液分離チャンバ７ｂを備えている。これにより、空気回収口７ａから取り込んだ空気に水が含まれている場合に生じる後述のポンプ１１の破壊が回避される。
【００２６】
図１に示すように、前記空気回収部７を介して水中から船体１に回収された空気を、再び水中に吹き出すための空気再吹き出し口９ａを有する空気再吹き出し部９が設けられている。該空気再吹き出し口９ａは、船体１の底面１ｃよりも高い位置を占めるプロペラ軸３よりも上方の船尾側底面１ｄであって、船体１の幅方向における前記プロペラ４と略対応する範囲を前記空気の気泡８が覆うように配置されている。これは、吹き出された空気によって生じる気泡８が、プロペラ４の上方の船尾側底面１ｄを覆い、該船尾側底面１ｄと水中との間に気泡層を形成するためである。この空気再吹き出し口９ａは、船尾側底面１ｄの近傍であって、船尾側底面１ｄよりもＨ１だけ低い位置に配置されている。
【００２７】
前記空気再吹き出し口９ａの位置は、船体１の底面１ｃと船尾側底面１ｄとを接続する接続面１ｅであってプロペラ４を支持するプロペラ軸３よりも上方である。プロペラ軸３よりも上方から空気を再吹き出しすれば、再吹き出しした空気がプロペラ４に巻き込まれることを回避できるからである。
【００２８】
前記空気再吹き出し口９ａは、図２に示すように船体１の幅方向に沿って複数形成されている。これは、プロペラ４の径方向と船体１の幅方向とが対応しており、プロペラ４が船体１の幅方向に大きくなっているからである。空気再吹き出し口９ａの構成を図１に基づいて説明する。船体１が航行していないときは水の浸入を防止し、航行中は空気圧が水圧よりも高くなって水中へ空気を吹き出すことができるように、接続面１ｅの近傍には空気再吹き出し口９ａを介して鉛直方向の軸心を有する円柱形のシリンダ室９ｂが形成され、該シリンダ室９ｂには上下方向へ移動自在にピストン９ｃが収容されている。なお、９ｄはピストン９ｃを下方へ向かって加圧するための加圧室である。
【００２９】
前記空気回収部７が回収した空気を空気再吹き出し部９へ送り込むため、気液分離チャンバ７ｂとシリンダ室９ｂとが流路１０を介して連結されている。流路１０の下端は、図３Ｂに示す複数の分枝流路１０ａを介して気液分離チャンバ７ｂに接続されている。流路１０には空気を圧縮して加圧室９ｄへ送るためのポンプ１１が設けられている。
【００３０】
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。
【００３１】
船体１の底面１ｃに沿って船体１の船首１ａから船尾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に示すように空気回収部７により、気泡８はプロペラ４の船首１ａ側で回収されてしまう。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。
【００３２】
船尾１ｂで空気回収口７ａに回収された気泡８は、気液分離チャンバ７ｂへ取り込まれる。該気液分離チャンバ７ｂでは、取り込まれた空気が水から分離され、空気のみがポンプ１１により流路１０を介して空気再吹き出し部９へ送り込まれる。
【００３３】
空気再吹き出し部９では、船体１が航行していないときは、水圧がピストン９ｃを押し上げるので、流路１０内への水の浸入が阻止される。航行中は流路１０内の空気圧が水圧よりも高くなってピストン９ｃを下方へ押圧し、流路１０内の空気はシリンダ室９ｂおよび空気再吹き出し口９ａを介して水中へ吹き出す。
【００３４】
空気再吹き出し口９ａから吹き出された空気によって気泡８が生じ、該気泡８がプロペラ４の上方の船尾側底面１ｄを覆う。このため、船尾側底面１ｄと水との間に気泡層が形成され、プロペラ４の振動が水を介して船尾側底面１ｄへ伝達されるのが緩和され、船尾側底面１ｄの振動が低減される。
【００３５】
このプロペラ４の起振力抑制装置によれば、空気吹き出し部６により空気吹き出し口６ａから水中へ空気を吹き出すので、船体１と水との摩擦抵抗が低減される。
【００３６】
また、この空気をプロペラ４の船首１ａ側に配置された空気回収口７ａで回収して空気再吹き出し口９ａから吹き出すので、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る。
【００３７】
更に、空気再吹き出し口９ａから吹き出された空気によって生じる気泡８がプロペラ４の上方の船尾側底面１ｄを覆うので、船尾側底面１ｄと水との間に気泡層が形成され、プロペラ４の振動が船尾側底面１ｄへ伝達されるのが緩和される。つまり、プロペラ４の起振力の増大の抑制と船尾側底面１ｄへの振動の伝達の緩和との２方向から船尾側底面１ｄの振動が抑制され、船尾１ｂ側の船室の振動が少なくなる。
（実施の形態２）
【００３８】
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態は、船尾側底面だけでなく底面と船尾側底面とを接続する接続面の一部まで気泡で覆われるようにし、プロペラの振動が船尾側底面だけでなく接続面へ伝達されるのも緩和させたものである。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。
【００３９】
図４に示すように、前記空気再吹き出し口９ａは、前記空気再吹き出し口９ａから吹き出した空気の気泡８が前記接続面１ｅに沿って前記船尾側底面１ｄまで上昇する高さ位置に配置されている。即ち、船尾側底面１ｄに対してＨ２だけ低い位置（Ｈ１＜Ｈ２）であって、実施の形態１の図１の場合よりも下方のプロペラ軸３に近い位置に、空気再吹き出し口９ａが配置されている。
【００４０】
空気再吹き出し口９ａから吹き出された空気によって生じた気泡８は、接続面１ｅに沿って船尾側底面１ｄまで上昇し、その後はプロペラ４の上方の船尾側底面１ｄに沿って水平方向へ移動する。船尾側底面１ｄと水との間だけでなく、接続面１ｅと水との間にも気泡層が形成されることから、プロペラ４で生じた振動が船尾側底面１ｄだけでなく接続面１ｅへ伝達されるのも緩和され、船尾側底面１ｄおよび接続面１ｅの双方の振動が低減される。
【００４１】
なお、実施の形態１，２では船体の底部に空気回収部を別個に設けているが、エンジンを冷却するための冷却水を取り込むために予め設けられている取水口を、空気回収部として兼用させることもできる。
【００４２】
実施の形態１〜２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つ以上設ける構成の場合は、夫々のプロペラの船首側の位置に、船体の幅方向における少なくとも夫々のプロペラと略対応する範囲にわたって空気回収部を形成し、夫々のプロペラにおけるプロペラ軸の上方に図１，図２あるいは図４に示す空気再吹き出し部が設けられる。
【００４３】
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】
【００４４】
１・・・船体
１ａ・・・船首
１ｂ・・・船尾
１ｃ・・・底面
１ｄ・・・船尾側底面
１ｅ・・・接続面
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・・・空気回収部
７ａ・・・空気回収口
７ｂ・・・気液分離チャンバ
８・・・気泡
９・・・空気再吹き出し部
９ａ・・・空気再吹き出し口
【図１】
2014125125.tif 000003
【図２】
2014125125.tif 000004
【図３Ａ】
2014125125.tif 000005
【図３Ｂ】
2014125125.tif 000006
【図４】
2014125125.tif 000007
【図５】
2014125125.tif 000008