(57)【要約】本発明は、第１分岐管および第２分岐管へと分岐する空気入口管を備えた空気流スプリッタを備える二重キャビティ空気潤滑システムに関し、第１受動バルプは、第１分岐管に配置され、第２受動バルブは、第２分岐管に配置され、前記分岐管は、それらの夫々のバルブから上流に、互いに流体連通しており、前記バルブは、船舶の横揺れ又は傾斜によるキャビティ高さの相対変化によって生じる前記キャビティの空気圧の差を補償する為に、それぞれの空気キャビティに対する空気の流れを調整するように適合されている。【選択図】  図３Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１空気キャビティ（５４−５９）および第２空気キャビティ（５４’−５９’）、空気流スプリッタ（１０１）、空気圧縮機（８０）を備えた二重キャビティ空気潤滑システム（１００）において、
前記第２空気キャビティ（５４’−５９’）は、前記第１空気キャビティから離間され、前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、船舶（１）の船体（４）の実質的に平らな底部（６）と、前記船舶が水を介して移動するとき前記船体の前記平らな底部の下を流れる水との間に潤滑層（９）を与えるように適合され、
前記空気流スプリッタ（１０１）は、第１分岐管（１１０）および第２分岐管（１２０）へと分岐する空気入口管（１０２）を備え、前記第１分岐管（１１０）は、前記第１空気キャビティに接続され、前記第２分岐管（１２０）は、前記第２空気キャビティに接続され、
前記空気圧縮機（８０）は、前記空気入口管（１０２）に接続され、空気を前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティに供給し、
前記空気潤滑システム（１００）は、前記第１分岐管（１１０）内に配置された第１受動バルブ（１１５）と、前記第２分岐管（１２０）内に配置された第２受動バルブ（１２５）と、を更に備え、前記分岐管は、それらのバルブから上流に、互いに流体連通しており、前記バルブは、前記船舶の横揺れ又は傾斜による前記キャビティの高さの相対的変化によって生じる前記キャビティ間の空気圧の差を補償する為に、前記空気キャビティに対する空気の流れを調整するように適合されていることを特徴とする、空気潤滑システム。
【請求項２】
各バルブ（１１５，１２５）は、前記分岐管に前記空気入口管（１０２）からの流れの方向に沿って、一定の距離（ｓ１，ｓ２）に配置され、前記分岐管には、前記分岐管（１１０，１２０）に前記空気入口管（１０２）が分岐する地点（１０４）から、前記バルブが、０．２−２．５ｍ、好ましくは０．３−１ｍ、より好ましくは０．４−０．６ｍの範囲に、配置される、請求項１に記載の空気潤滑システム。
【請求項３】
前記第１バルブおよび第２バルブは、それぞれの空気キャビティから前記空気入口管までの空気の流れを実質的に遮断する為に配置される、逆止め弁または漏れやすい逆止め弁である、請求項１または２に記載の空気潤滑システム。
【請求項４】
前記第１バルブおよび第２バルブは、前記バルブにわたって所定の実質的に一定の圧力低下を生じさせるように適合された差圧調整弁である、請求項１または２または３に記載の空気潤滑システム。
【請求項５】
前記圧縮機が前記空気潤滑層を発生させる為に前記空気入口管に空気を供給するとき、前記バルブの入口側から前記バルブの出口側まで、少なくとも２０ミリバール、好ましくは少なくとも１００ミリバール、より好ましくは１００〜２００ミリバールの圧力低下があるように、前記バルブの各々は、それぞれの分岐管の圧力低下を調整するように適合される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項６】
前記第１バルブおよび第２バルブは、それぞれの分岐管の下流側方向において空気の流れが前記バルブを通るようにバイアスをかけ、その反対方向において空気の流れが前記バルブを通ることに抗してバイアスをかけることを可能にする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項７】
前記第１分岐管および第２分岐管は、各々が、制限された管区域（１１２，１２２）を備え、前記管区域（１１２，１２２）は、前記空気入口管（１０２）より小さい横断面の流れ領域を有し、前記第１受動バルブ（１１５）は、前記第１制限管区域（１１２）内に配置され、前記第２受動バルブ（１２５）は、前記第２制限管区域（１２２）内に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項８】
前記第１分岐管（１１０）および第２分岐管（１２０）は、各々が、出口区域（１１７，１２７）を更に備え、前記出口区域（１１７，１２７）は、その制限区域（１１２，１２２）から下流側にあり、それに接続され、前記制限区域（１１２，１２２）より大きな横断面の流れ領域を有する、請求項７に記載の空気潤滑システム。
【請求項９】
前記第１および／または第２出口区域（１１７，１２７）の前記横断面の流れ領域は、前記空気入口管（１０１）の横断面の流れ領域より、好ましくは２倍以上、より好ましくは２〜３．５倍、最もより好ましくは約２．２５倍小さい、請求項８に記載の空気潤滑システム。
【請求項１０】
前記第１および／または第２制限管区域（１１２，１２２）の前記横断面の流れ領域は、前記空気入口管の横断面の流れ領域より、３倍以上、より好ましくは３〜８倍、最もより好ましくは４倍小さい、請求項７〜９のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１１】
前記第１分岐管（１１０）および第２分岐管（１２０）は、各々が、管区域を更に備え、前記管区域は、前記空気入口管から、それぞれの制限区域まで伸び、前記管区域は、前記制限区域より大きな横断面の流れ領域、好ましくは、前記空気入口管の前記横断面の流れ領域と実質的に等しい横断面の流れ領域を有する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１２】
各々の分岐管の前記制限区域は、前記分岐管の連結部から、その対応した空気キャビティまで、５ｍ未満、好ましくは、３ｍ未満、最も好ましくは１．５ｍ未満の距離に配置される、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１３】
前記分岐管（１１０，１２０）および／またはその前記制限区域（１１２，１２２）の横断面の流れ領域は、円形輪郭を有し、好ましくは、前記空気入口管（１０１）の前記横断面の流れ領域は、円形輪郭を有する、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１４】
前記空気入口管（１０２）内に調節可能なバルブを更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１５】
前記第１分岐管（１１０）および前記第２分岐管（１２０）は、各々が、空気スプリッタ区域に対する近位端部から、それらのそれぞれの空気キャビティに接続される端部まで、１０ｍ未満の長さを有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１６】
前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、各々が、側壁（７１，７１’）と、前記側壁（７１，７１’）を横切る中間平面に位置する開口部（７３）を用いて前記キャビティを画成する最上壁（７２）を備え、
前記開口部（７３）は、前記キャビティの長さ方向から見た後端部（７５）および前端部（７４）と、前記開口部（７３）から離間され、前記キャビティに空気を導入する為に前記分岐管（１１０，１２０）の一つに接続された空気入口ポート（７７）とを有し、前記キャビティの前記開口部（７３）の長さは、２〜１０ｍであり、前記中間平面（７６）から前記最上壁（７２）の距離は、０．２ｍ〜０．５ｍである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１７】
前記空気圧縮機は、唯一の空気圧縮機（８０）であり、唯一の前記空気圧縮機（８０）は、前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティの両方に空気を供給する為に前記空気入口管（１０２）に接続される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の空気潤滑システム。
【請求項１８】
中心線（５０）を有する船体（４）、対向する側部（５１，５２）、実質的に平らな底部（６）を備える船舶において、前記船舶は、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の複数の空気潤滑システムを有し、前記空気潤滑システムの空気キャビティは、前記平らな底部（６）内に現れる、船舶。
【請求項１９】
前記キャビティは、各々が、長さ（Ｌｃ）、前記中間平面（３０）から前記最上壁（１９）の距離（Ｈｃ）、幅（Ｗ）を有し、Ｌｃ／Ｈｃの比は、７：１〜１３：１の範囲内になり、Ｗ／Ｈの比は、１．３：１〜２.５：１の範囲内にあり、Ｌｃ／Ｗの比は、３．５：１〜７：１の範囲内にある、請求項１８に記載の船舶。
【請求項２０】
一つ又は複数の前記二重キャビティ空気潤滑システムの前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、前記平らな底部（６）に対して同一の距離で、前記船体（４）の前記幅に沿って、配置される、請求項１８または１９に記載の船舶。
【請求項２１】
前記船舶は、所定の長さの位置で、前記中心線の両側に、前記空気潤滑システムの各々の前記第１空気キャビティおよび前記第２空気キャビティを収容する、請求項１８，１９または２０に記載の船舶。
【請求項２２】
前記船舶は、所定の長さの位置で、前記中心線の同一側部に、前記空気潤滑システムの各々の前記第１空気キャビティおよび前記第２空気キャビティを収容し、前記空気潤滑システムにおいて、前記第１空気キャビティは前記第２空気キャビティの隣りにある、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、第１空気キャビティおよび第２空気キャビティを備えた二重キャビティ空気潤滑システムに関し、第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、船舶の実質的に平らな底部と、船舶が水を介して移動しているときに底部の下を流れる水との間の空気潤滑層に空気を与える為に配置されている。また、本発明は、そのような多くの空気潤滑システムが設けられた船舶、特に排水型船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気潤滑システムは、JP 2011-011699Aから既知であり、そこには、微小泡発生器が記載され、微小泡発生器は、船体の摩擦抵抗を減少させるために、被浸水面内の異なる高さレベルに配置された多くの放出ポートから船舶の船体の被浸水面に泡を放出する。泡発生器は、送風機ケーシング内に配置された一対の３ローブ変位ロータが駆動モータによって回転可能な空気送風機、その放出ポートの側部に接続され、水ラインに配置された空気ヘッダマニフォールドに接続された出口管を備える。拡散管ユニットは、空気ヘッダマニフォールドを経由して出口管から分岐する分岐管の遠位端部に接続されている。空気ヘッダマニフォールドから離間され、船体に近い位置において、拡散管ユニットおよび／または分岐管には、チェック弁が設けられ、これらのチェック弁は、分岐管への水の浸入を防止するのに特に適合される。
【０００３】
WO 2013/125951は、図１及び図２において船舶の側面図およびその底面図を概略的に示すが、前記船舶は、船体を有し、前記船体の底面に2列のキャビティが設けられ、各列には、船舶の幅を横断して互いに続いて５つのキャビティが配置されている。更に示されているのは、ダクトを通って大気の空気を取り込み、空気をキャビティに供給する圧縮機である。船舶が水を介して航行しているとき、キャビティ内の水と空気の中間部にわたって移動する水は、ケルビンヘルムホルツ混合効果が生じ、キャビティの後端部の泡流出領域を経由して船体の船尾に向かって逃げ、底面の一部分を覆う気泡を形成する。これが、航行中、底面の水の抗力を減少させる。
【０００４】
各キャビティから空気流の適した制御の為に、故障の場合に重複したシステムを提供する考えから、WO 2015/133900 A1は、各キャビティ内の静水圧に実質的に対応した圧力でキャビティに空気を噴射するように、船体の中心線の両側に所定の長さの位置で各キャビティ又は一対のキャビティ用圧縮機を設けることを提案している。圧縮機が各キャビティの為に設けられるとき、各キャビティへの空気流は、圧縮機の出力を設定することによって効率良く制御することができる。
【０００５】
しかしながら、単一の圧縮機が一対の空気キャビティに空気を供給する為に使用されるとき、一つのキャビティ内部の空気圧は、異なる位置に配置された他のキャビティ内部の空気圧と著しく異なる場合がある。たとえば、船の揺動中の一つ又は両方のキャビティを横切る波の移動、および／または、キャビティの一つが一つの深さの水に沈められ、他のキャビティが異なる深さに置かれた時、キャビティ内の圧力は著しく異なる。これにより、一つ又は両方のキャビティで空気潤滑層の崩壊が生じ得る。
【０００６】
本発明は、小型で、費用効果が高く、信頼性の良い二重キャビティ空気潤滑システムを提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、個別の空気キャビティの各々に対して、より安定した、更に／又は均等な空気供給を与えられる二重キャビティ空気潤滑システムを提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、キャビティが配置された船舶の船体の波浪運動中に、各キャビティに対して、より独立した空気流を与える空気潤滑システムを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００９】
このため、第１態様によると、本発明は、二重キャビティ空気潤滑システムを提供するが、このシステムは、第１空気キャビティおよび第１空気キャビティから離間された第２空気キャビティと、空気流スプリッタと、空気圧縮機とを備え、前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、船舶の船体と、前記船舶が水を介して移動しているときに船体の下を流れる水との間に空気潤滑層を与えるように適合され、空気流スプリッタは、前記第１空気キャビティに接続された第１分岐管に分岐する空気入口管と、第２空気キャビティに接続された第２分岐管とを備え、前記空気圧縮機は、前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティの両方に空気を供給する為に前記空気入口管に接続され、前記システムは、前記第１分岐管内に配置された第１受動バルブと、前記第２分岐管内に配置された第２受動バルブとを更に備え、前記分岐管は、それぞれのバルブから上流で互いに流体連通しており、前記バルブは、船舶の横揺れ又は傾斜によるキャビティの高さの相対的変化に起因する前記キャビティ内の空気圧の差を補償する為に、前記空気キャビティへの空気の流れを調整するように適合される。
【００１０】
受動バルブは、空気入口管内の背圧と、それぞれの分岐管内のバルブにわたる圧力低下とを生じさせ、第１空気キャビティが水の沈む高さと第２空気キャビティが水に沈む高さとの間の突然の相対的変化が存在する荒い航行状態の下でさえ、各バルブの上流側（即ち、分岐管までの空気入口管の空気流の方向に沿った空気入口管に最も近い側部）の圧力は、一般的に、バルブの下流側の圧力より実質的に高いであろう。
【００１１】
両方のバルブによって生じる空気圧の低下のため、両方のキャビティへの、空気の、より均等な分配が、各キャビティ内に異なる静水圧が存在する場合であっても達成される。同様に、それぞれのバルブおよび空気キャビティの各々を通る空気入口管からの空気流の安定性は、たとえ、船舶の横揺れおよび傾斜中であっても改善される。
【００１２】
少なくとも一つの空気キャビティ内の空気圧が上昇して、その空気キャビティ内の圧力が空気入口管内の空気圧を超えるとき、対応するバルブは、空気キャビティからバルブを通過する空気の流れを阻止または遮断するであろう。これにより、空気キャビティから押し出され、入口管に戻される空気が防止され、空気流の逆戻りが実質的に防止されるので、空気キャビティへの空気流の安定性を改善する。第１空気キャビティおよび第２空気キャビティの両方の空気圧が空気入口管の空気圧を超える場合も同様である。そのため、空気キャビティからバルブを通り空気入口管に向かうように空気流が導かれるとき、空気キャビティの空気潤滑層の、起こりそうな崩壊が防止される。
【００１３】
バルブが受動型なので（即ち、システムの動作中のバルブの開放／閉鎖の程度がそれぞれの分岐管の圧力／流量だけに依存するので）、当該システムは、両方のキャビティの空気潤滑層の崩壊を実質的に防止する為に、空気キャビティ内の空気圧の突然の変化に十分に素早く応答できる。
【００１４】
分かったことは、受動バルブの代わりに、能動的に制御されるバルブが使用される場合（例えば、バルブの開閉が、センサ測定値に応じてモータによって動力が供給される時、空気キャビティ間の空気圧の測定差に応じて人がバルブを手動で動作させるとき）、船舶が横揺れのとき、キャビティの一方または両方で空気潤滑層の崩壊を防止する為に、十分に素早くバルブの開閉は実行されないということである。
【００１５】
一般的に、各バルブを通る空気流の速度が速いほど、バルブに起因する抵抗が大きくなり、その結果、バルブにわたる圧力低下も大きくなる。分岐管の一つの中にあるバルブがそこを通る空気の流れを阻止または遮断する程度は、空気入口管からの全空気流の、どの部分が、そのバルブを通過するかに、したがって、入口管からの全空気流の、どの部分が他の分岐管内のバルブを通過するかに依存する。そのため、両方の空気キャビティ内の空気圧が空気入口管内の空気圧より低い、或いは、一つの空気キャビティ内の空気圧が空気入口管内の空気圧より高いかに拘わらず、バルブの各々は、そのそれぞれのキャビティに空気の、より均一な流れを与えることを助ける。
【００１６】
そのため、本発明は、同一の空気圧縮機によって両方の空気キャビティに空気が供給されると同時に、一方のキャビティ内の船舶の横揺れ又は傾斜に起因する圧力変動が他方のキャビティ又は複数のキャビティの動作に影響することを防止する、小型かつ比較的に低コストの空気潤滑システムを提供する。本発明は、空気流スプリッタが、存在する空気キャビティと同数の分岐管を備える限り、更に、バルブの上流側の端部で分岐管が互いに流体連通している限り、３以上の多数の空気キャビティ（例えば、４または６の空気キャビティ）を備えるように簡単に拡張可能であるが、各々の分岐管は、対応した受動バルブが中に配置される。
【００１７】
実施形態において、空気入口管から分岐管まで、バルブが配置される流れの方向に沿って、各バルブは、０．２−２．５ｍ、好ましくは０．３−１ｍ、より好ましくは０．４−０．６ｍの範囲で、空気入口管が前記分岐管に分岐する地点から一定の距離に配置される。これにより、バルブ間の直接的流路が比較的に短くなることが確保され、当該システムの応答性を更に改善する。通常、空気入口管の下流端部からのバルブ、特に上流側の距離が大きいほど、２つのバルブ間の流路の長さが大きくなり、その結果、前記空気キャビティ内の空気圧の差を補償する為に空気キャビティに対して空気の流れを調整する遅れが大きくなる。遅れが大きくなり過ぎると、一つ又は両方の空気キャビティによって発生される空気潤滑層の崩壊が生じる場合がある。この距離を比較的小さくすることによって、遅れが大きくなり過ぎることが防止される。各バルブにおいて、この距離は、実質的に同一であることが好ましい。
【００１８】
実施形態において、第１バルブおよび第２バルブは、それぞれの空気キャビティから空気入口管までの空気の流れを実質的に遮断する為に配置された逆止め弁または漏れやすい逆止め弁である。逆止め弁は、所定の開放（即ち、それらの下流側の圧力がそれらの上流側の圧力より小さいときに、少なくとも前記所定の開放圧力で開き、それ以外は閉じる）圧力を有する。開放圧力に対する適した値は、２０ミリバールであり、逆止め弁は、それらのそれぞれの下流側の圧力が、それらの上流側の圧力より少なくとも２０ミリバールだけ低いときに開くことが分かっている。逆止め弁は、バネ懸架式チェック弁、クラッパー型逆止め弁、ダイヤフラムチェック弁などの群から選択することができる。好ましくは、第１逆止め弁および第２逆止め弁は、両方とも同一の開放圧力を持つ同種の弁、好ましくは、２０ミリバールの開放圧力を持つバネ懸架式ウェハチェック弁であるが、第２分岐管内の弁より第２分岐管内の弁に異なる種類を使用することも可能である。
【００１９】
漏れやすい逆止め弁も、それらの下流側の圧力がそれらの上流側の圧力より小さいときに少なくとも所定の開放圧力によって開くが、それ以外において、下流側の圧力が上流側の圧力より低い限り、それは、幾分の空気がバルブを通って流れることを依然として可能にする程度までしか閉じない。そのため、漏れやすい逆止め弁は、通常の逆止め弁と比較して、空気キャビティに対する空気流量の円滑な変更が生じる。
【００２０】
実施形態において、前記第１バルブおよび第２バルブは、バルブにわたる実質的に一定の圧力低下（好ましくは、２０ミリバール以上の圧力低下）を生じさせるように適合された差圧調整弁である。より好ましくは、所定の圧力低下は、１００〜２００ミリバールであり、これは、キャビティのうちの一つが、他のキャビティより水中に１〜２ｍ深く沈められるときの２つの空気キャビティ間の圧力差に対応する。差圧調整弁は、一般に、バルブの出口および入口間の差圧が増加するときに空気を流れることを可能にするアパーチャを増加させ、差圧が減少するときにアパーチャを減少させる。入口および出口の間の差圧が一定であるとき、バルブは、一部の空気が流れることを可能にし、所定の圧力低下を生じる。そのため、差圧弁を使用すると、各バルブにわたって、より一定の圧力低下が生じ、その結果、空気キャビティへの、より一定の流量が生じる。
【００２１】
実施形態において、圧縮機が空気を前記空気入口管に供給して空気潤滑層を発生させるとき、前記バルブの入口側から前記バルブの出口側まで、少なくとも２０ミリバール、好ましくは少なくとも１００ミリバールの圧力低下があるように、第１バルブおよび第２バルブは、各々が、そのそれぞれの分岐管における圧力低下を調整するように適合される。空気キャビティ内の圧力が同量だけ突然増加するときでさえ、バルブの上流側の圧力は、下流側より高いであろう。バルブの開放圧力に応じて、空気は、依然として、バルブの高圧側からバルブの低圧部分に流れることがある。好ましくは、バルブの各々は、前記圧力低下が２００ミリバール以下になるように前記圧力低下を調整するように更に適合される。分かったことは、各バルブに対する２０ミリバール〜２００ミリバールの圧力低下が、分岐管を通る、より均一かつ一定の空気流量になる一方、分岐管に空気の流れを供給する為の空気圧縮機の電力消費は許容限度内にとどまることである。大抵の用途において、バルブは、各々が２００ミリバールを超える圧力低下を調整するとき、空気圧縮機による対応する所要電力消費は大きすぎて経済的に実行可能になり得ない。
【００２２】
実施形態において、前記第１バルブおよび第２バルブは、各々が、それぞれの分岐管の下流方向で、前記バルブを通る空気の流れを可能にし、その反対方向で、前記バルブを通る空気の流れを可能にするのに逆らうようにバイアスがかけられる。そのため、バルブの各々は、上流方向において、下流側の圧力が上流側の圧力より同一量だけ高いときより、上流側の圧力が下流側の圧力より一定量だけ高いとき、下流方向において、より簡単に空気の流れを許容する。そのようなバイアスは、一般的に技術的に知られた方法（例えば、バネの使用、および／または弾性弁膜の使用）によって達成されてもよい。
【００２３】
実施形態において、前記第１分岐管および第２分岐管は、各々が、前記空気入口管より小さい横断面の流れ領域を有する管制限区域を備え、前記受動バルブは、第１管制限区域内に配置され、前記第２受動バルブは、第２管制限区域内に配置される。第１管制限区域および第２管制限区域は、空気入口管から分岐管の下流端部までの空気流に更なる圧力低下を生じる。各制限区域と内部に配置された対応したバルブとによって引き起こされる空気圧の組み合わされた低下は、空気の、より均一な分配を両方のキャビティに与えるのに役立つ。
【００２４】
受動バルブは、通常、安定した位置でバルブを開放した状態で保つ為に必要な最小流量を有する。横断面の流れ領域は、それぞれの制限区域より空気入口管が大きいので、下流方向に流れる空気の割合（即ち、空気入口から分岐管の下流端部まで流れる空気）は、制限区域で増加される。これにより、それぞれの制限区域内の各バルブは、たとえ、空気入口管での空気ストリームの流量が相当に低い場合であっても、空気入口管から、その空気キャビティまで空気を通過することを可能にする。したがって、空気入口管に空気を供給する空気圧縮機のカウント数が低ｒｐｍであっても、バルブの安定した信頼性の良い動作が達成できる。
【００２５】
実施形態において、前記第１分岐管および第２分岐管は、各々が、その制限区域の下流にあり、前記制限区域より広い横断面の流れ領域を有する出口区域を更に備え、それに接続されている。そのため、制限区域は、分岐管の出口区域から、空気入口管および／または他の分岐管までの空気流を絞る。これにより、空気キャビティ内の空気圧の急激な変化が制限区域を越えて伝播することが実質的に減少する。
【００２６】
使用されるバルブが逆止め弁であるとき、一方のキャビティ内で始まる圧力変動は、逆止め弁によって、他方のキャビティから実質的に隔離されるが、逆止め弁は、それらの上流側の、それぞれの圧力が、それらの下流側の圧力より、少なくとも所定の開放圧力より大きいときにのみ開く。出口区域から、その対応した制限区域までの横断面の流れ領域の制限と、出口区域から、その対応した逆止め弁の空気流量の結果的増加は、バルブが少なくともその開放圧力で動作しない場合、バルブの素早い閉鎖を可能にする。
【００２７】
実施形態において、前記第１出口区間および／または第２出口区間の前記横断面の流れ領域は、空気入口管の横断面の流れ領域より小さく、好ましくは、２倍以上、より好ましくは２〜３．５倍、最も好ましくは２．２５倍小さい。たとえば、空気入口管および出口区域が、全て、円形横断面の流れ領域を有し、空気入口区域の内径が約１５．２４ｃｍ（即ち、約６インチ）、両方の出口区域の径が約１０．１６ｃｍ（約４インチ）である場合、各出口区域の横断面の流れ領域は、空気入口管の横断面の流れ領域は、２．２５倍小さい。本書で、直径は、純粋に一例として与えられている。所望の空気流量に応じて、他の横断面の流れ領域または他の直径を有する管を代わりに使用してもよい。
【００２８】
実施形態において、前記第１管制限区域および／または第２管制限区域の横断面の流れ領域は、空気入口管の横断面の流れ領域より、３倍以上、より好ましくは３〜８倍、最も好ましくは４倍小さい。たとえば、空気入口管および制限区域は、全てが円形横断面の流れ領域を有し、空気入口区域の内径が約１５．２４ｃｍ（即ち、約６インチ）、両方の制限区域の内径が約７．６２ｃｍ（即ち、約３インチ）である場合、各制限区域の横断面の流れ領域は、空気入口管の横断面の流れ領域より約４倍小さいであろう。これらの、横断面の流れ領域の割合は、実用的に特に良好に動くことが分かっている。
【００２９】
実施形態において、前記第１分岐管および第２分岐管は、各々が、前記空気入口管から、それぞれの制限区域まで伸びる管区域を更に備え、前記管区域は、前記制限区域より広い横断面の流れ領域を有し、好ましくは、空気入口管の横断面の流れ領域と実質的に等しい。空気入口管は、第１分岐管および第２分岐管へと円滑に移行するのが好ましい。たとえば、空気入口管と第１分岐管および第２分岐管とは、各々が、１５．２４ｃｍの内径を有してもよい。
【００３０】
実施形態において、各分岐管の制限区域は、前記分岐管の接続部から、その対応した空気キャビティまで、５ｍ未満、好ましくは３ｍ未満、最も好ましくは１．５ｍ未満の距離に配置される。そのため、空気キャビティから生じる空気圧の、いかなる変動も、制限区域に達する前、および／または、そこに配置された逆止め弁によって更に伝播するのを妨げられる前に、短い距離だけ伝播する。キャビティ内の圧力変動の隔離は、本発明によって提供されるように、空気キャビティが互いに近くに配置されるとき、特に重要である。従来技術の二重キャビティ空気潤滑システムにおいて、そのような短い距離は、これらの距離において、一方のキャビティ内の突然の圧力が他方のキャビティ内の突然の圧力変化をほとんど直ちに生じさせるので、望ましくなかった。
【００３１】
実施形態において、前記分岐管および／またはその制限区域の横断面の流れ領域は、円形外形を有し、好ましくは、前記空気入口官の横断面の流れ領域は、円形外形である。
【００３２】
実施形態において、二重キャビティ空気潤滑システムは、前記空気入口管内に、調節可能なバルブを更に備える。調節可能なバルブの開閉の程度は、操作者によって手動で設定されるか、モータまたは入口管を通る空気の流れによって動力を供給されない他のアクチュエータを使用して制御される。当該システムが動作中であるとき（即ち、空気圧縮機からの圧縮空気を空気入口管を経由して一つ又は両方の分岐管に与えるとき）調節可能なバルグは、それぞれの分岐管と流体的に接続された空気キャビティの為の空気圧を設定する為に使用可能である。当該システムが動作していないとき（例えば、圧縮機のスイッチが切られる及び／又は圧縮空気を供給しないとき）調整可能なバルブは、通常、水および水蒸気の、空気圧縮機への侵入を防止するように閉鎖される。調節可能なバルブが閉じられるとき、一方または両方の逆止め弁の開閉も、実質的に防止されてもよい。
【００３３】
実施形態において、第１分岐管および第２分岐管は、各々が、空気スプリッタ区域に対する近位端部から、それぞれの空気キャビティに接続された端部まで、１０ｍ未満の長さを有する。比較的に短い、各分岐管の長さは、必要な配管の全長を減少させる。第１分岐管および第２分岐管は、実質的に同一の長さを有する必要はないが、各分岐管の長さは、配管の全長を低く保つために５ｍ未満であることが好ましい。
【００３４】
実施形態において、前記第１分岐管および前記第２分岐管は、実質的に等しい形状および長さである。
【００３５】
実施形態において、空気流スプリッタには、その長さの少なくとも半分に沿って、断熱材が設けられている。これは、人が間違えて空気入口管および／または分岐管と接触するようになる場合に火傷することから保護するが、空気入口管および／または分岐管は、空気圧縮機およびこれによって供給される空気が著しく加熱することから、非常に高温（＞６０℃）になり得る。
【００３６】
空気流スプリッタは、亜鉛メッキ鋼を含むか、それから作られてもよく、それによって腐食を受けにくくなる。これは、当該システムが塩水環境で使用されるとき、特に重要である。
【００３７】
第１空気キャビティは、第１チャンバによって画成されてもよく、第２空気キャビティは、第１チャンバから分離された第２チャンバによって画成されてもよく、各チャンバは、（例えば、気密壁によって）互いに密封されるので、空気キャビティ間の流体連通は、空気流スプリッタを通してのみ可能である。
【００３８】
実施形態において、前記第１キャビティおよび第２キャビティは、各々が、側壁と、側壁を横切る中間平面に位置する開口部を用いて前記キャビティを画成する最上壁を備え開口部は、キャビティの長さ方向から見た後端部および前端部と、開口部から離間され、キャビティに空気を導入する為に前記分岐管の一つに接続された空気入口ポートとを有し、キャビティの開口部の長さは、２〜１０ｍであり、中間平面から最上壁の距離は、０．２ｍ〜０．５ｍである。そのため、コンパクトは空気潤滑システムが提供され、ここで、２つの空気キャビティは空気が単一空気入口管から供給され、二重キャビティ空気潤滑システムは、各空気キャビティ内の空気圧の急激な変化を弱めるように配置されている。各空気キャビティ内の、より安定した空気圧は、空気潤滑層の安定性を改善させ、一方または両方のキャビティにおける空気潤滑層の崩壊する可能性を減少させる。
【００３９】
実施形態において、前記空気圧縮機は、前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティの両方に空気を供給する為に前記空気入口管に接続された空気圧縮機だけである。空気入口管は、好ましくは、空気圧縮機に直接（即ち、空気圧縮機および空気入口管の間に他の分岐または管を有することなく）接続されている。
【００４０】
本発明は、中心線を有する船体、対向する側部、実質的に平らな底部を備える船舶を更に提供し、船舶は、前述したような複数の空気潤滑システムを有し、空気潤滑システムの空気キャビティは、平らな底部内に現れる。船舶が水平配向にあるとき、各々の空気潤滑システムの空気キャビティは、水中で実質的に同一の高さに現れる。そのため、各空気潤滑システムにおいて、空気キャビティ間の差圧があるとすれば、それは、通常、調整バルブによって補償されるのに十分に小さいであろう。著しく異なる高さで空気潤滑システムの空気キャビティを配置すること（例えば、船の船体の側部の水ラインに又は水ラインの近くに一つの空気キャビティ、船体の底部に他方のキャビティがあり、互いに流体連通している）は特に望ましくない。なぜなら、その結果、空気キャビティ間の空気圧の差は、より低い空気キャビティで空気潤滑層を維持する為に、かなり大量の過剰圧力を必要とするからである。さらに、そのような、空気キャビティの配置は、調整バルブ間の流路を増加させ、それらの応答時間は、キャビティにおける潤滑層または両方のキャビティの潤滑層の崩壊前に、船舶の横揺れ又は傾斜に起因する２つのキャビティ間の空気圧の差を補償するには遅過ぎる可能性がある。
【００４１】
二重キャビティ空気潤滑システムのキャビティは、各々が、一定の長さ、中間平面から最上壁の距離（Ｈｃ）、幅（Ｗ）を有し、Ｌｃ／Ｈｃの比は、７：１〜１３：１の範囲内になり、Ｗ／Ｈの比は、１．３：１〜２．５：１の範囲内にあり、Ｌｃ／Ｗの比は、３．５：１〜７：１の範囲内にある。本発明は、空気潤滑システムが動作状態にあるとき、船舶の抗力を減少させ、空気潤滑システムの各々は、それに接続された各空気キャビティ内の空気圧の突然の変化を弱めるように適合され、より安定した空気潤滑層を発生させる。
【００４２】
実施形態において、前記二重キャビティ空気潤滑システムの一以上の前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、船体の幅に沿って互いに隣りに配置される。この実施形態は、第１キャビティおよび第２キャビティ間の距離が比較的に小さく、特にコンパクトな配置を可能にするときに有利に使用されてもよい。好ましくは、船舶の二重キャビティ空気潤滑システムの大半または全ての第１空気キャビティおよび第２空気キャビティは、このように配置される。
【００４３】
実施形態において、船舶は、前記空気潤滑システムの各々の前記第１空気キャビティおよび第２空気キャビティを所定の長さ位置で中心線の両側に収容する。空気キャビティの、この配置において、各キャビティに実質的に同一の空気流を供給することが一般的に有利であり、これは、二重キャビティ空気潤滑システムを使用して容易に行われる。この実質的に同一の空気流は、調節可能なバルブを調整することによって、さらに／または、圧縮機によって空気流出力を調節することによって、同時に両方のキャビティの為に調整されてもよい。
【００４４】
実施形態において、船舶は、所定の長さ位置で中心線の同じ側に前記空気潤滑システムの各々の前記第１空気キャビティおよび前記第２空気キャビティを収容し、前記第１空気キャビティが前記第２空気キャビティの隣りにある。そのため、分岐管を特に短く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
以下、添付された図面を参照して、非限定実施例により、本発明を詳細に説明する。
【図１】図１は、本発明に従う空気潤滑システムを備える船舶の概略的側面図を示す。
【図２】図２は、船の船首近くの空気キャビティ対の配置を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システムの空気流スプリッタの概略的横断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システムの空気流スプリッタの概略的上面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂの空気流スプリッタに接続された図２のキャビティ５４，５４’の横断面図を概略的に示す。
【図４Ａ】図４Ａは、Ａ−Ａ線を通る横断面の流れ領域を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、Ｂ−Ｂ線を通る横断面流れ領域を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、Ｃ−Ｃ線を通る横断面流れ領域を示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、Ｄ−Ｄ線を通る横断面流れ領域を示す。
【図５】図５は、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑供給システム内の逆止め弁にわたる圧力低下を示す。
【図６】図６は、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システムの概略図を示す。
【図７】図７は、船舶の底部から見られる、図６の空気キャビティの開口部の概略図を示す。
【実施形態の説明】
【００４６】
図１は、２０ｍ〜５００ｍの長さＬｖ，５ｍ〜７５ｍの幅を有する船舶１を示す。船舶１は、少なくとも１００００トン、好ましくは、少なくとも５００００トンの排水量を有することができ、外航船である。船舶１は、船首２を備えた船体４と、船尾３と，側部５と，実質的に平らな底部６と、プロペラ１０とを有する。底部６の平面に開口している空気潤滑キャビティ７，８、７’、８’は、底部６に沿って分布しており、実質的に平らな底部６に沿って、船尾３に向かって進む気泡９の層を発生させる。単一の圧縮機１１は、船舶の優勢ドラフトレベルにおいて、各キャビティの内側の静水圧で、空気を供給する為に、空気流スプリッタを経由して一対の空気キャビティ７，８に接続されている。圧縮機１１，空気キャビティ７，８，空気流スプリッタは、全て、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システム１００の一部である。単一の圧縮機１２は、同様の方式で、前記対の第１空気キャビティ７’および第２空気キャビティ８’に空気を供給するために、他の空気流スプリッタを経由して一対のキャビティ７’、８’に接続されている。空気圧縮機１２，空気流スプリッタ、キャビティ７’、８’は、全てが、本発明に従う他の二重キャビティ空気潤滑システム１００’の一部であり、これは、二重キャビティ空気潤滑システム１００と類似の構造を有する。
【００４７】
各圧縮機１１，１２は、周囲の空気を取り込む為に、それぞれの空気入口ダクト１３に更に接続されている。圧縮機１１，１２は、航行速度、海の状態に応じて、開始および停止中に空気供給を調整する為に、コントローラ１５によって制御される。
【００４８】
図２は、後方の方向に進むとき、船体６の中心線５０から側部５１，５２まで続くラインに沿って多くのキャビティ対５４，５４’−５９，５９’が分布していることを示す。各キャビティ対は、第１キャビティ５４−５９および第２キャビティ５４’−５９’を備え、各キャビティ対は、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システムの一部である。示された実施例において、各対のキャビティは、単一の空気圧縮機だけに接続されている（例えば、キャビティ５４，５４’は、たった一つの空気圧縮機を使用して両方のキャビティに空気が供給される二重空気潤滑システムの一部であり、キャビティ５５，５５’は、他の二重キャビティ空気潤滑システムの一部であり、以下、同様である）。これらの対のうちの一つの２つの中央キャビティ５３，５３’は、中心線５０に近接して設けられている。キャビティ５４−５９’の中心線は、中心線５０に対して僅かな角度にある。キャビティ５４，５５，５６，５７，キャビティ５４’、５５’、５６’、５７’について、前部７１は、キャビティ先の後部７２より船体の船首２の近くに配置されている。この「重なり」は、平らな底部６にわたって気泡の均一な分布を与える。各キャビティ対は、本発明に従う二重空気潤滑システムの単一の空気圧縮機だけに接続される。しかしながら、２つの空気キャビティを備えた二重キャビティ空気潤滑システムの代わりに、たった一つの一般的な空気圧縮機に接続される多数の空気キャビティを有する、複数のキャビティ空気潤滑システムが設けられることも考えられる（例えば、そのような場合、キャビティ５４，５４’、５５，５５’が、全て、同一の空気圧縮機に接続され、単一の空気圧縮機だけを使用して空気が供給される）。
【００４９】
図３Ａは、本発明に従う二重キャビティ潤滑システム１００の一部分の横断面図を示し、ここに、空気圧縮機および空気キャビティが示されている。このシステム１００は、空気入口管１０２を有する空気流スプリッタ１０１を備え、この空気流スプリッタ１０１は、分岐点１０４において、第１分岐管１１０および第２分岐管１２０に分岐する。第１分岐管１１０および第２分岐管１２０は、それぞれ、管区域１１１，１２１を備え、これらは、空気入口管１０２のちょうど下流側から、それぞれの制限区域１１２，１２２のすぐ上流まで伸びている。そのため、図３Ａにおいて矢印によって表示される空気の流れは、管制限区域１１２，１２２に入る前に、空気入口管１０２から、管区域１１１，１２１を通って、進むことができる。空気潤滑システム１００には、調節可能なバルブ１０３が更に設けられ、調節可能なバルブ１０３は、当該システムが動作状態にないとき（即ち、空気潤滑システム１００の圧縮機１１によって圧縮空気が提供されないとき）閉鎖可能である。
【００５０】
分岐管１１０，１２０は、各々に受動バルブ１１５，１２５が更に設けられ、これらは、分岐管１１０，１２０から、特に下流側端部における管出口区域１１７，１２７から空気入口管１０２に戻る空気の流れを実質的に遮断するように適合されている。また、受動バルブは、管出口区域の一方１１７，１２７から、他方１２７，１１７に導かれる空気の流れを実質的に遮断する。示された受動バルブ１１５，１２５は、逆止め弁であるが、その代わりに、漏れやすい逆止め弁を使用してもよい。
【００５１】
本書において、空気流スプリッタ１０１内側の矢印によって概略的に表示されている、空気入口管１０２から出口区域１１７，１２７までの空気の規則的な流れの間、空気入口管１０２から到来する空気の流れは、制限区域１１２，１２２によって制限され、ある程度、受動型逆止め弁１１５，１２５によって抵抗される。これが、入口管１０２における背圧と、空気入口管から管出口区域１１７，１２７までの方向におけるバルブ１１５，１２５にわたる圧力低下を生じさせ、それぞれの管出口区域１１７，１２７における空気圧の滑らかさの均一性を実質的に改善する。空気入口管１０２内の圧力が、両方の管出口区域１１７，１２７における圧力より大きい限り、更に、両方のバルブが開放されている限り、両方の出口区域を通る空気の流れが、ある程度は存在する。この流れは、最小抵抗経路を辿る傾向があるので、全空気流の大部分は、２つの出口区域のうち最も低い圧力にある出口区域を通る。しかしながら、その結果として生じる大部分の空気流量は、空気入口管に向かう背圧を高め、しばらくすると、各分岐管内の空気流に対する抵抗が均一になり、キャビティの一つの急激な圧力変化が各出口区域を通る空気流に及ぼす影響が実質的に弱められる。
【００５２】
受動バルブ１１５は、空気入口管１０２が、分岐管１１０に分岐する地点から流れる方向に沿って見たとき、分岐地点１０４から０．５ｍの距離ｓ１に配置される。同様に、受動バルブ１２０は、空気入口管１２０が、分岐管１２０に分岐する地点から流れる方向に沿って見たとき、分岐地点１０４から０．５ｍの距離ｓ２に配置される。第１管区域１１１内の空気および第２管区域１１１内の空気の間の流路の最大長は、距離ｓ１、ｓ２の合計より小さいか等しい。バルブ１１５、１２５の間の流路の、そのような比較的に短い最大長は、本発明の空気潤滑システムの為の特に迅速な応答時間を可能にする。調整バルブ１１５，１２５間の流路が相当に大きい場合、例えば、５ｍより大きい場合、第１区域１１１，第２区域１２１内の空気の慣性による船体の横揺れ又は傾斜に対するバルブの応答遅延は、船舶の横揺れ又は傾斜と、バルブによる空気潤滑チャンバに対する空気流の調節との間の遅れが、一つ又は複数の空気キャビティにおける空気潤滑層の崩壊をもたらし得る程度であっても、著しく増大する。
【００５３】
そのため、本発明は、２つの空気キャビティへの空気供給の安定性を改善する一方、両方のキャビティの為の空気供給は、単一の空気圧縮機だけに接続される単一空気入口管から始まる。たとえば、船舶が横揺れするか、複数のキャビティの一つだけが波に当てられるとき、空気潤滑システムは、両方の空気キャビティ間の一時的圧力差を少なくとも部分的に補償し、これらのキャビティの各々において空気潤滑層の崩壊を防止する。
【００５４】
管制限区域１１２，１２２は、空気キャビティに接続されるように配置された、それぞれの出口区域１１７，１２７に移行する。出口区域１１７，１２７は、各々が、対応する制限区域（図３Ｂ、図４Ａ−図４Ｄを参照）より大きな横断面の流れ領域を有するので、出口区域から空気入口管に戻るように導かれる空気ストリームは、対応する制限区域を通らなければならず、ここで、空気圧の増加は、受動バルブが制限区域を閉鎖することを更に助ける。
【００５５】
管出口区域１１７，１２７内部の空気圧は、実質的に同一であることが好ましいが、これは、空気の十分な流れが両方のキャビティに供給される限り、空気潤滑システムの正しい機能の為に必要ではない。たとえば、管出口区域１１７は、空気圧が第１空気キャビティ内の空気圧より一貫して低い第２空気キャビティに接続された管出口区域１２７を用いて第１空気キャビティに接続されてもよい。
【００５６】
管出口１１７，１２７における空気圧の動作上の差についての他の可能なソースは、受動バルブ１１７及び受動バルブ１２７によって生じる空気流の制限の差によって形成される。たとえば、他の種類の逆止め弁が各分岐管に使用されること、さらに／または、逆止め弁が異なる寸法を有することは考えられる。図３Ａに示された逆止め弁１１５，１２５は、類似または同一構造であるが、バルブの配置および／またはバルブの各々を開閉する為の空気圧閾値に差があるのが通常であり、これは、一方のバルブがその分岐管内の空気流を他方のバルブとは異なる程度に制限し、それに対応して管出口区域における空気圧の差を生じさせる場合がある。
【００５７】
空気圧縮機１１，１２に対する入口管の接続部の丁度前の空気入口管１０２の上流部分において、空気圧縮機が不使用のときに入口１０２を閉鎖する為に、遠隔制御式調節バルブ１０３が設けられる。空気入口が閉鎖されるとき、空気入口からの空気流が防止されるので、第１管区域１１１，第２管区域１２１を通る空気の流れは実質的に存在せず、制限区域１１２，１２２は、逆止め弁１１５，１２５と組み合わされて、前記制限区域から管区域まで空気が戻ることを防止する。
【００５８】
同一バルブ１０３が、空気圧縮機から空気入口管までの空気の流れを調節する為に使用されてもよいが、通常は、代わりに直接空気圧縮機を制御して空気の所望の流れを空気入口管に出力する方がエネルギ効率は高い。
【００５９】
二重キャビティ空気潤滑システム１００の同一の空気流スプリッタ１０１の上面図が図３Ｂに示されている。空気入口管１０２は、断熱型入口管であるのが好ましく、円錐環境で使用するのに適した材料（例えば、亜鉛メッキ鋼）から作られる。本発明は、空気入口および分岐管の内側に結露が形成されることを防止するのに役立つ。
【００６０】
空気入口管の横断面の流れ領域は、その長さに沿って実質的に一定である。分岐管が空気入口管から分岐される地点の直後、分岐管は、空気入口管の横断面の流れ領域と実質的に同一の流れ領域を有する。各分岐管の制限区域において、横断面の流れ領域は、空気入口管の流れ領域より小さく、制限区域より大きな横断面の流れを有する。
【００６１】
図３Ｃは、図２の船舶の空気キャビティ５４，５４’を通る横断面図を概略的に示し、空気キャビティは、図３Ａおよび図３Ｂに示された空気スプリッタの、それぞれの分岐管１２０，１１０に接続されている。図３Ｃは、水平水面１４に関する横揺れの船舶を示し、キャビティ５４は、キャビティ５４’より距離Ｌだけ更に水に沈んでいる。キャビティ間の相対的な高さの差は、それぞれのキャビティ内で圧力差を生じさせる。たとえば、キャビティ５４がキャビティ５４’より１ｍ深く沈む場合、例えば、Ｌ＝１ｍの場合、そのときのキャビティ間の圧力差は、１００ミリバールになる。本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システムは、両方のキャビティ間の高さにそのような相対的変化がある間、両方のキャビティへの空気流の遮断または変化を実質的に減少させる。
【００６２】
ラインＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄに沿った管の横断面領域は、それぞれ、図４Ａ−図４Ｄに示され、これらの全ては、円形外形を持つ横断面領域を有する。図４Ａは、入口区域１０２が内径ｄ１を有し、これは、１１０〜１８０ｍｍの範囲内にあってもよい。
【００６３】
図４Ｂは、分岐管１１０の管区域１１１の横断面領域が、直径ｄ１に等しい直径ｄ２を有すること、管区域１１１の横断面領域が、空気入口管１０２の横断面領域と等しいことを示す。
【００６４】
図４Ｃに示された管制限区域１１２は、例えば５０−９０ｍｍの範囲内のｄ３の横断面領域を有し、これは、管区域１１１の直径ｄ２より小さい。
【００６５】
制限区域１１２は、制限区域の下流側の出口区域１１７に移行し、制限区域より大きな横断面領域を有する。出口区域の横断面領域の直径ｄ４は、制限区域の直径ｄ３（例えば、７０−１２０ｍｍ）より大きいが、いずれの場合でも管区域１１１の直径より小さい。
【００６６】
図４Ａ−図４Ｄにおいて、横断面領域の全ては、円形外形を有するが、制限区域が、出口区域および管区域の両方より小さい横断面領域を有する限り、他の外形形状（例えば、楕円および／または長方形外形形状）も可能であり、出口区域が、管区域より小さな横断面領域を有するのが好ましい。
【００６７】
図５は、第１空気キャビティの為の空気ストリームＶ１，第２空気キャビティに空気を供給する為の空気ストリームＶ２について、流れ方向Ｘに沿った距離に対する空気圧Ｐ（ミリバール）の例示的なグラフを示す。両方の空気ストリームＶ１，Ｖ２は、本発明に従う二重キャビティ空気潤滑システムを通って進み、単一の一般的な空気圧縮機から始まる。
【００６８】
流れの方向の５０２地点までの圧力は、それぞれの分岐管内の空気ストリームＶ１および空気ストリームＶ２の圧力を示すが、分岐管は、同一の空気スプリッタ（例えば、前述したような空気入口管１０１）の一部である。５０２地点から５１２地点までの圧力は、対応する分岐管の制限区域に対して上流に配置された、それぞれの分岐管の管区域内部の空気ストリームＶ１，Ｖ２の圧力を表す。流れ方向に沿った５０２地点から５１２地点までの圧力は、両方の分岐管について、実質的に等しい。５１２地点から５１７地点までの圧力は、分岐管の制限区域内の圧力を表し、空気圧の低下は、制限区域内の部分５１５を横断して配置されたそれぞれの逆止め弁によって実質的に引き起こされる。逆止め弁は、２０ミリバールの開放圧力で開くように適合され、左側部分５１５の空気圧が右側部分５１５の空気圧と２０ミリバールを超えて異なるので開放されており、空気ストリームＶ１、Ｖ２を通過させる。
【００６９】
５１７地点からの圧力は、第１分岐管および第２分岐管の管出口区域内の圧力を表し、それぞれの出口区域に接続された第１空気キャビティおよび第２空気キャビティの空気圧と実質的に等しい。制限区域５１２の開始部から制限区域５１７の終了部までには、空気ストリームＶ１について約６０ミリバールの圧力低下、空気ストリームＶ２について約６３ミリバールの圧力低下がある。５１７地点において、第１分岐管の出口区域内の空気ストリームＶ１の空気圧は、第２分岐管の出口区域内の空気ストリームＶ２の空気圧とは約３ミリバールだけ異なるので、第１および第２において実質的に均等な空気圧が達成される。
【００７０】
示された実施例において、単一の空気圧縮機は、約９０７ミリバールの圧力で空気を空気入口管に供給するが、この圧力は、空気入口管内で分岐部の制限区域まで実質的に一定のままである。空気圧は、空気ストリームが、５１５地点で、それぞれのバルブを通過するときに著しく異なり始める。しかしながら、第１制限区域の開始部において、第１空気ストリームの空気圧は、第２空気区域の開始部における第２空気ストリームの空気圧より低下するが、両方の空気ストリームの空気圧は、５１７地点（即ち、各々の分岐管の出口区域）で実質的に一定にとどまる。留意すべきことは、両方の出口区域におけるそれぞれの空気圧が、例えば、接続される空気キャビティの形状の違い、分岐管の長さの違い等によって、互いに多少異なってもよいことである。本発明によって設けられたような各キャビティによって発生される空気潤滑層の改善された安定性は、空気キャビティに供給される空気ストリームが、各々、実質的に一定の空気圧で与えられることを確保することによって達成される。
【００７１】
図６は、各々が、それぞれの前端部６１，６１’、後端部６２，６２’、最上壁６３，６３’、２つの側壁（図７を参照）、後壁６６，６６’、空気入口ポート７０，７０’、空気入口ポート７０，７０’に接続された空気供給ダクト７１，７１’を有する２つのキャビティ６０，６０’を備えた二重キャビティ空気潤滑システムを示す。キャビティ６０，６０’は、それぞれの開口部６７，６７’を更に備え、それぞれの開口部６７，６７’は、船体の底面６と実質的に同じ高さである。開口部６７，６７’は、長さＬｃ，Ｌｃ’を有し、この長さは、船舶の長さＬｈと比較して比較的に短く、２ｍ〜１０ｍの長さを有する。開口部６７の幅Ｗ（図７を参照）は、０．５ｍ〜１．５ｍであることが好ましい。キャビティ６０，６０’は、それぞれが底面６から最上壁６３，６３’まで測定された高さＨ，Ｈ’を有し、この高さは、０．２ｍから、例えば、０．５ｍの間でもよい。
【００７２】
０．２ｍ〜１．５ｍ、好ましくは０．２ｍ〜１ｍの高さＨ，Ｈ’で、１．５ｍ〜５ｍの間の長さＬｃ，Ｌｃ’を有する他の小さな大きさのキャビティも、効率的な安定した空気潤滑層を与える。
【００７３】
各キャビティ６０，６０’の前端部６１，６１’の近くには、空気入口ポート７０，７０’が設けられ、空気入口ポート７０，７０’は、二重キャビティ空気潤滑システム１００の、それぞれの分岐管１１０，１２０の出口区域１１７，１２７に接続されている。圧縮機８０は、ダクト１３を介して大気の空気を取り込み、圧縮空気を両方のキャビティ６０，６０’に供給し、そこから水を追い出す。コンピュータ装置のようなコントローラ８１は、船舶の速度に応じて圧縮機を動作させる為に圧縮機８０に接続されている。船舶が水を介して航行しているとき、キャビティ６０，６０’内の水−空気の中間部を横切って移動する水は、ケルビンヘルムハイツ混合効果を生じ、気泡９を形成する。各キャビティ６０，６０’において、これらの泡は、その後端部６２，６２’の泡流出領域を経由して逃げる。それらの後端部６２，６２’において、キャビティ６０，６０’は、各々が、下方に傾斜した面６６，６６’を有し、これらは、それぞれのキャビティの後部６２，６２’の近くに楔状空間を形成する。この流出領域から、泡９は、船体４の船尾３に向かって広がり、底面６の大部分を覆う。下方に傾斜した面は直線状の壁として形成できるが、本書では、湾曲した壁６６，６６’として示され、これらは、底面６の位置６２，６２’で、前記底面６に正接する。泡がキャビティの外に円滑に案内されるためには、後壁６６，６６’の下部が湾曲または傾斜していれば十分である。泡のキャビティからの円滑な移行のために重要なことは、後壁６６，６６’が底面６の位置６２，６２’まで完全に延在することである。最上壁６３，６３’の隣りにある後壁６６，６６’の部分が湾曲または傾斜していることは必要ではない。後壁６６，６６’の、この部分は、垂直でも可能である。
【００７４】
図６に示されるように、各キャビティ６０，６０’には、波偏向部材９０，９０’が設けられ、波偏向部材９０，９０’は、内部に横断して延在し、それぞれの開口部６７，６７’から２−１５ｃｍの距離ｈｌ、ｈｌ’に配置された閉鎖（closed）平坦底側部９１，９１’を有する。通常、この距離は、十分なケルビンヘルムホルツ混合を確保して空気潤滑層を形成する為に、少なくとも２ｃｍでなければならない。これらの波偏向部材の各々は、キャビティを通る空気の自由な流れを可能にする為に、その対応した最上壁６３，６３’および／または側壁から離れたままである。側壁６４，６４’は、図７の空気キャビティ６０の為に示されるにすぎないが、空気キャビティ６０’が同様の側壁を備えることは理解されるであろう。波偏向部材９０，９０’は、空気潤滑システムの始動を容易にする。空気潤滑システムが作動される前に、両方のキャビティ６０，６０’は、通常、水で満たされている。波偏向部材９０，９０’は、船舶が前方に水を介して移動しているとき、キャビティ６０，６０’の前端部６１，６１’から出てくる波を偏向するのに役立ち、そこから発生される乱流は、空気潤滑システムの初期始動中、キャビティ６０，６０’から引き出される空気が少なくなるように偏向される。波偏向部材９０，９０’は、各々が、（図７に周縁部９２として空気キャビティ６０の為に示された）周縁部を有し、これは、側壁から、更に、後壁６６，６６’から離間されている。図７に示された実施形態において、波偏向部材９０の周縁部９２は、スペーサアーム９５によって側壁から、更に後壁から離間されているが、スペーサアーム９５は、周縁部９２および側壁の間の隙間９９を橋絡するが、隙間９９を通って、空気は、キャビティ６０内部から開口部６７に向かって通過できる。
【００７５】
本発明は、図面に示されたような多くの例示的実施形態を参照して説明されてきた。一部の部品または要素の変形例および変更例は可能であり、これらは、添付された特許請求の範囲に規定されたような保護範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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