(57)【要約】  本発明は、船、特に内航船の船体に加わる水の摩擦を低減する方法に関する。本方法に基づけば、ガスが、船体と周囲の水との間で喫水線（１０，１０’，１０’’）の下に導入される。本発明の方法は、ガスが、喫水線近くの船体上方領域にある水に導入され、船が動いているとき、前記導入されたガスが、船尾の方向に船の動きで生じた水の流れの中を船体に沿って前記船体の下方位置の領域、特に船底の下へと誘導されることを特徴とする。本発明は、また、船の船体に加わる水の摩擦を低減する装置にも関する。
2007537917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船、特に河川ボートの船体に加わる水の摩擦を低減する方法であって、
船体に設けられた少なくとも一箇所の供給域（２１，２２，２３）によって、ガスが喫水線（１０）の下で前記船体とその周囲の水との間に供給される方法において、
前記ガスが、船体上方領域にある喫水線（１０）近くの水に導入されるステップと、
船が動いているとき、船体に沿って結果として生じた水流と共に、前記導入されたガスが、船尾方向に船体の下に位置する領域、特に船の底部（４９）の下へと誘導されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記導入されたガスが、傾斜した舳先（４６）に沿って船体の下に位置する領域へと誘導されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導入されたガスが、船体の外部に取り付けられた二本の誘導エレメント、または双胴型船体部分（４１，４２）の間を船体の下方に位置する領域へと誘導されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
船体の幾何学的位置、特にその喫水（ｔ）が決定されるステップと、
幾何学的位置の関数として、船体の上方領域にある少なくとも一箇所の供給域（２１，２２，２３）からはガスが自由に吹き出すようにし、さらに他の船体高さの位置にあるガス供給域（２１，２２，２３）からはガス吹き出しが阻止されるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記ガスが、ガス泡、特に霧のような微細な泡の形で水に導入されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
船体の下側部分の前記ガス泡が、誘導層、特に繊維材料および／または糸材料を備えた誘導層に沿って誘導および／または安定化されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
船の船体に加わる水の摩擦を低減するための、特に請求項１から６のいずれか一つに記載の方法を実施する装置であって、
船体の下側部分にガスの流れを生成させる手段（３６）と、
船体に設けられ、前記手段（３６）と流れが導通し、船体と周囲の水との間にガスを供給するように作られる少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）と、
を備える装置が、
前記少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）が、傾斜した舳先（４６）に沿って前記船体の喫水線近くの船体上方領域に配置され、
傾斜した舳先（４６）が、前記供給されたガスを、船が動いているとき、水流と共に、船尾方向に船体の下に位置する領域へと誘導するように作られること、
を特徴とする装置。
【請求項８】
前記傾斜した舳先（４６）が、船体の外部に配置された二本の誘導エレメントまたは双胴型船体部分（４１と４２）の間に配置されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
相異なる船体高さの位置に幾つかのガス供給域（２１，２２，２３）があり、
ガス流生成手段（３６）とガス供給領域（２１，２２，２３）との間に各ケースにおいてガス流量調節のためのバルブ機構（３１，３２，３３）があることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
制御装置が備えられ、
前記制御装置が船体の幾何学的位置、特にその喫水（ｔ）の関数としてガス流を制御するためのバルブ機構（３１，３２，３３）と接続して操作されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）が、ガス泡の形でガスを供給するように作られ、特に多孔質材料で作られることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
前記船体の下側部分、特に傾斜した舳先（４６）にガス泡を誘導および／または安定化する誘導層、特に繊維層が存在することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記ガス流生成手段（３６）が、少なくとも一基のファンを備えることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に基づき、船、特に河川ボートの船体に加わる水の摩擦を低減する方法に関する。本方法では、ガスが、船体に設けられた少なくとも一箇所のガス供給域から喫水線の下で、前記船体とその周りの水の間に供給される。
【０００２】
本発明は、また、請求項７の前文に基づき、船の船体に加わる水の摩擦を低減する装置に関する。本装置は、前記船体の下側部分にガスの流れを生起させる手段と、前記船体に設けられた少なくとも一箇所のガス供給域とを備え、前記供給域は、前記手段と導通し、船体とその周りの水の間にガスを供給するように構成される。
【背景技術】
【０００３】
ガス、特に空気の導入を船体の下側部分に行い、その結果として船の航行の際に抵抗が減少することは、例えば、米国特許第６，１４５，４５９号の記載から既知である。この原理は、また、空気潤滑としても知られる。
【０００４】
米国特許第第６，１４５，４５９号は、船の底部から、そして任意選択として船体の側部から、ガスを周囲の水に導入することを教示する。ガスを導入するに当たって、周囲の水から相対して加わる静水圧に打ち克たなければならず、これに加えてガス吹き込み手段に必要な抵抗があるので、特にガスを船の底部側に導入するには、比較的高いガス圧が必要である。従って、比較的複雑な手段がガス流れを生成するのに必要であり、エネルギー費用が増大する結果ともなり得る。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，１４５，４５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、船体に加わる水の摩擦を、特に経済的なやり方で効果的に低減可能な方法と装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づけば、前記目的は、請求項１の機能を有する方法と請求項7の機能を有する装置とによって達成される。本発明の好ましい実施の形態は、従属クレームに記載される。
【０００８】
船の船体に加わる水の摩擦を低減する本発明の方法は、ガスが、船体の上方領域で喫水線の近くに導入されるステップと、船の航行の際に導入されたガスが、結果として生じた水の流れと共に、船尾方向に船体に沿って前記船体の下方に位置する領域、特に船底の下へと誘導されるステップと、を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の基本概念は、ガスを船の底部のみにではなく、少なくとも部分的に船の浮上ライン、つまり喫水線の直下領域に、特に舳先側にガスを導入することから成る。舳先に流れる水の勢いを使用すれば、ガスを船底部の下の深部に移送できる。見出されたことであるが、ガス導入に際して打ち克たなければならない静水背圧は、本方法の効率に関して、特に、任意選択として必要なガス流生成手段に対して特に重要な因子である。従って、例証として検討した船のタイプでは、見出されたことであるが、船の底部にガスを直接導入する際に、喫水（ドラフト）が、例えば、３６０ｃｍの場合、電動ファンの性能は１５０ｋＷ以上が必要となり得る。一方、ガスを直接的に浮上ライン、すなわち、喫水線の下に導入すれば、前記電動ファン性能は４０ｋＷ以下にも低減し得る。
【００１０】
本発明の方法は、また、基本的には海洋航行船の船体にも使用し得る。しかし、本方法は、河川航行のボート、特に喫水が浅いボート、すなわち、比較的限定された喫水を有する船に関して、特に好適である。そのような船のタイプでは、船体は、水流が導入されたガスを下向きに移送するのに、特に有利となるように建造し得る。
【００１１】
本発明に従って供給されるガスは、基本的には任意に選択し得る。しかし、特に経済的な方法は、ガスが空気である場合に得られる。本発明の意味でのガス供給域は、特に、船体の内部から船体の壁を通過して外部の周囲の水にガスを導き得るようにした船体上の領域とし得る。この目的ため、船体には供給域にガス導入開口部を設けるのが適切である。これらのガス導入開口部は、例えば、複数列に配置された多数の孔として構成できる。別法として、または追加的に、これらの孔は、また、多孔質材料で形成可能である。ガスは、船体と周囲の水の間に泡状に、特に微粒の泡状に供給されるのが好ましい。
【００１２】
船体の上方領域とは、本発明の場合、浮上ライン、つまり喫水線の直下領域を意味すると、特に解釈される。適切に言えば、この上方領域は、喫水線から始まって、最大１．５ｍ、好ましくは１ｍだけ深い方に延びる領域である。この上方領域は、船の舳先の領域であることが好ましい。一方、ガスが水の流れと共に誘導される下方に位置する領域とは、適切には、船の底部の近くにある領域である。
【００１３】
本発明の特に好ましい実施の形態に従えば、導入された空気は、傾斜した舳先に沿って、船体の下方位置領域に誘導される。前記傾斜した舳先は、水平の楔形状に形成するのが特に有利である。このような傾斜した舳先の形状とすることにより、導入されたガスが水の流れに対して横向きに水面方向に流出してしまうことを大幅に防止することが可能である。船尾と、好ましくは略平坦な船底を有する接続領域とを、この傾斜した舳先に接続して一体の船とし得る。
【００１４】
本発明の方法のさらなる有利な実施の形態では、導入されたガスが、船体の外部に設けられた二本の誘導エレメント、または双胴型船体部の間を前記船体の下方位置の領域に誘導される。前記二本の誘導エレメントは、楔状の傾斜した舳先に並列して設けるのが好ましい。例えば、双胴型船体のような構造の誘導エレメントを使用すると、導入されたガスが水の流れに対して直角の方向に横向き外側の流れとなるのを防止するのに、特に役立つ。
【００１５】
本発明によると、ガスを水中に導入するに際して、船の位置に依存して変わる方法を用いて、特に、喫水に依存して変わる方法を用いて行うのが適切である。このことが特に意味するのは、喫水が深い船、すなわち、高積載量の船の場合は、ガスは船体の高い位置に導入され、一方、喫水は限定されて低い場合は、ガスは船体の低い位置に、船の底部近くに導入されるということである。従って、船体の上方領域の高さは、船の位置に依存して、特に喫水に依存して変わる。このようにすると、喫水や位置に無関係に常に喫水線近くの水にガスを確実に導入可能となる。この目的のため、ガス供給域を、特にガス供給開口部を船体の高さで位置を変えて設けることが可能である。しかし、特に有利なことは、船体の幾何学的位置、特にその喫水を決定し、次いで、その幾何学的位置の関数として、船体の上方領域にある少なくとも一箇所のガス供給域からはガスが自由に吹き出すようにし、さらに船体の下方位置にあるガス供給域からはガス吹き出しが阻止されるようにすることである。従って、本発明のこの実施の形態では、船体の相異なる高さの位置に幾つかのガス供給域が設けられる。前記ガス供給域に関して、船体の幾何学的位置の関数として、少なくとも現在の喫水線の下で、かつ最高の位置にあるガス供給域、すなわち、喫水線に最も近いガス供給域からはガスが自由に吹き出すようにする。任意選択として、特に効果的な空気泡潤滑を行うには、さらに下方に位置するガス供給域からもガスが自由に吹き出すようにすることも、付加的に可能である。望ましくないガス損失を低減するためには、特に有利なのは、喫水線より上にあるガス供給域を塞ぐようにし得ることである。
【００１６】
幾何学的位置の関数としてガス供給域を開けるか塞ぐかという幾何学的位置は、特に、船体の喫水を意味するものと理解し得る。別法として、あるいは追加的に、船体の幾何学的位置は、船体のローリングおよび／またはピッチングに対応する偏角で特性化することも可能である。こうすれば、本発明では、船体に揺動が起こっても、ガスを常に喫水線の下に直接供給することが可能となる。揺動を考慮するには、別法として、あるいは追加的に、ガス吹き出し可能供給域と船停止時の喫水線との間の間隔をある最小距離としておくことで可能である。
【００１７】
本発明に従えば、特に効果的な空気潤滑は、ガスをガス泡、特に霧のような微細な泡の形で水に導入することによって得られる。
【００１８】
船体に沿って、開いた供給域から所定の距離離れて流れるときにガス泡が望ましくない大きさに広がってしまう現象を少なくするため、ガス泡の少なくとも一部を水中から捕集し、次いで、さらにファン機構を用いてこのガスを液中に戻し、このようにして泡の大きさを始めの大きさに戻すことは可能である。なお、前記の距離は、例えば、４ｍ〜６ｍである。しかし、この方法は、比較的多くのエネルギーを消費するおそれがある。従って、本発明で特に好ましいのは、特に糸様材料および／または繊維材料を備えた誘導層に沿ってガス泡を案内および／または安定化することである。この誘導層の構成としては、特に、ガス泡のサイズを略保持しながら、前記ガス泡が誘導層に沿ってまたは誘導層表面上に微細な泡の形で流れるようにすることである。この目的のため、誘導層は、特に繊維材料および／または糸状材料を備え、その長さは所望の泡サイズまたはそれ以上の長さの範囲とし得る。繊維材料および／または糸材料を着色するのも、好ましい。本発明の意義での安定化は、ガス泡のサイズが略保持および／または復元されるということを特に意味する。ガス泡を誘導および／または安定化するための誘導層を使用することによって、本発明の方法のエネルギー費用はさらに低減し得る。
【００１９】
本発明に基づく装置は、少なくとも一箇所のガス供給域が、船体の上方領域に、傾斜した舳先の箇所に位置する船体の喫水線の近くに配置され、船の航行の際に、吹き込まれたガスが、水の流れと共に船尾の方向に船体に沿って前記船体の下方位置の領域へと誘導されることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の装置は本発明の方法を実施するのに特に好適であり、この点に関して前に記述された利点が得られる。
【００２１】
本発明の装置の基本概念は、ガス供給域の内の少なくとも一箇所は、船体の下方位置の領域、すなわち、船の底部には直接的には設置されないということである。その代わりに、少なくとも一箇所の供給域が船体の喫水線近くに配置され、その場合、ガス流生成手段の動力が比較的少なく、低い性能でも水にガスを導入可能である。前記少なくとも一箇所の供給域が傾斜した舳先にこのような位置で配置されているので、船が動いているとき、供給されたガスは、傾斜した舳先に沿って水の流れと共に船体の下方位置の領域に誘導され、従ってそこで空気潤滑が確実に行われる。
【００２２】
本発明の特に好ましい実施の形態は、船体の外部に設けられた二本の誘導エレメント、または双胴型の二個の胴部分の間に傾斜した舳先が位置するように行われることを含む。前記傾斜した舳先を有利な構造とするには、水平な楔状ウェブに後から有利な形状の平坦な船の底部を接続するという形で行うことができる。適切に行うには、船の下側部分は、独国特許出願第１０３  ４３  ０７８号に記載の方法で建造することである。
【００２３】
本発明のさらに好ましい実施の形態は、船体の相異なる高さの箇所に幾つかのガス供給域を設置すると共に、ガス流生成手段とガス供給域との間に個々のケースでガス流調整のためのバルブ機構を設けることを特徴とするものである。本発明のさらなる実施の形態では、特に、少なくとも喫水線の直下の上方領域に配置されたガス供給領域にガスを供給するに際して、喫水および／または船の位置に依存する方法で行うのが可能である。しかし、より下方の位置の供給域および／または喫水線の上の供給域は、バルブ機構によってガス通路を個々に塞ぐようにする。このことにより、特に効率的な空気潤滑が確実に行われる。バルブ機構によって相異なるガス供給領域を個々に制御可能とする結果として、単一のガス流生成手段を設置さえすれば、ガス供給領域すべてにガスを供給することが可能である。しかし、原理的には、幾つかのそのような手段を設けることも可能であり、これらを個々に制御可能とすることも可能である。
【００２４】
本発明に従えば、バルブ機構を船の喫水の関数としてマニュアルで制御することも可能である。しかし、特に有利なのは、バルブ機構に操作可能に接続した制御装置を設置し、船体の幾何学的位置、特にその喫水の関数としてガスの流れを制御することである。特に、上記制御装置は、船の位置を自動的に決定可能であるので、この目的のために、積載重量の決定も可能とし得る。本発明の制御装置を設けることの結果として、特に信頼性ある本発明の装置が得られる。
【００２５】
本発明の別の一つの実施の形態は、少なくとも一箇所の供給域が、ガス泡の形で、特に多孔質材料作られることを特徴とするものである。ガス供給域は、特に平坦とし、噴霧生成体を備え得る。前記噴霧生成体は、例えば、多孔質プラスチック材料および／または多孔質セラミック材料を備えて作られる。
【００２６】
本発明の、特に適切な実施の形態は、船体、特に傾斜した舳先の下側部分に誘導層、特に繊維層を設け、ガス泡を誘導または／安定化することである。誘導層は、例えば、船体に始めから一体化したり、後からそこに接続したりすることができる。適切には、誘導層は、船の進行方向に直角になるように船体に配列された個々の小さな層部分を備えることである。適切には、上記個々の小さな層部分の間隔距離は、約２ｍ〜約８ｍ、特に約４ｍ〜約６ｍである。
【００２７】
また、特に有利なことは、ガス流生成手段が少なくとも一基のファンまたはブロワを備えることである。後者の機器は、船体の内部に配置された配管システムでガス供給域に有利に接続され、次いでバルブ機構を配管システムに取り付け得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を、好ましい実施の形態と添付の図面に関して、より詳細に説明する。
【００２９】
本発明に基づく方法を実施する船体が、図１と２に舳先モジュールに関して示される。船体は、双胴型の形状で建造され、傾斜した舳先４６と、右舷と左舷の両側に設置された双胴型船体部分４１と４２を備える。舳先領域では、双胴型船体部分４１と４２は垂直の楔形状で建造されている。しかし、傾斜した舳先４６は水平の楔形状で建造される。双胴型船体部分４１と４２には、駆動手段を受容するための空間領域４３と４４とが含まれる。空間領域４３と４４とは、傾斜した舳先４６から始まり、後方に双胴型船体部分４１と４２を貫通して、船体外部まで傾斜している。
【００３０】
傾斜した舳先４６を有する舳先モジュールの後方には、略平坦の船底４９を有するボックス状艫部領域４８があり、これに一個または複数個の、例えば、ポンツーン（浮き箱）状船体モジュールを接続し得る。艫部領域４８の左舷と右舷両側と双胴型船体部分４１，４２の延長部とには、誘導エレメント５０，５０’が備えられる。誘導エレメント５０，５０’は、船の底部４９から下側に突き出ていると共に並行に取り付けられる。
【００３１】
本発明の方法を実行する本発明の装置は、図２に示される。図２は、船体の相異なる積載量の結果として生じる相異なる喫水ｔ，ｔ’，ｔ’’に対して図１のラインＡ−Ａに沿って長手方向に切断した断面図である。喫水線は、各ケースで参照数字１０，１０’，１０’’で示され、相異なる潜水深さの結果として船体の水線とも一致する。
【００３２】
本発明の装置は、ファンまたはブロワという形でガス流生成手段３６を備える。手段３６は配管システム３７によって３個の空間的に分離されたガス供給域２１，２２，２３に接続され、各ガス供給域は、傾斜した舳先４６の壁の相異なる船体高さの位置に設けられる。前記のガス供給域２１，２２，２３を通して、ガス、特に空気を船体の周りの水に吹き込むことができる。ガス流れが個々の供給域２１，２２，２３を通過するのを個々に調節するため、後者のガス供給域の上流には、配管システム３７にバルブ機構３１，３２，３３が個々のケースに設置される。
【００３３】
本発明の装置の操作に際し、バルブ機構３１，３２，３３は、ガスが常に所与の喫水線１０，１０’，１０’’の直ぐ下に位置するガス供給域からのみ吹き出されるように設定される。対照的に、バルブ機構３２と３３は、残りのガス供給域、例えば、２２，２３を閉塞する。従って、喫水ｔの場合は、ガス供給域２１のみが、ガスの流れに対して開放され、喫水ｔ’の場合は、ガス供給域２２のみ、そして喫水ｔ’’の場合は、ガス供給域２３のみが、ガス流れに対して開放される。
【００３４】
船が方向４に進行するとき、傾斜した船首部分４６の下には喫水ｔに対して図２の矢印５で示される水の流れが存在する。前記水流は、供給域２１から吹き出されたガスを泡の形で双胴型船体部分４１と４２の間に傾斜した船首部分４６に沿って下向きに、そして、その後船底４９の下へと船尾部分領域４８まで誘導する。船底４９の箇所のガスが側部から外向きに流出する流れは、誘導エレメント５０，５０’によって略防止される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の方法を実施するための船体の下側部分の斜視図である。
【図２】図１の船体のラインＡ−Ａに沿って長手方向に切断した断面図で、相異なる喫水に対して本発明の方法を実施する本発明の装置を示す図である。
【図１】
2007537917.tif 000003
【図２】
2007537917.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月12日(2005.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船、特に河川ボートの船体に加わる水の摩擦を低減する方法において、
船体に設けられた少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）によって、ガスが喫水線（１０）の下で前記船体とその周りの水との間に供給される方法が、
前記ガスが、喫水線（１０）近くの船体上方領域で水に導入されるステップと、
そこから、船が動いているとき、結果として生じた水流と共に、それが、船体の外部に配置された二本の誘導エレメントまたは双胴型船体部分（４１，４２）の間に後者の部分に沿って船尾の方向に船体の下方に位置する領域、特に船の底部（４９）の下へと誘導されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記導入されたガスが、傾斜した舳先（４６）に沿って船体の下方に位置する領域に誘導されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
船体の幾何学的位置、特にその喫水（ｔ）が決定されるステップと、
前記幾何学的位置の関数として、船体の上方領域にある少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）からはガスが自由に吹き出すようにし、さらに他の船体高さの位置にあるガス供給域（２１，２２，２３）からはガス吹き出しが阻止されるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスをガス泡、特に霧のような微細な泡の形で水に導入することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
船体の下側部分のガス泡が、誘導層、特に繊維材料および／または糸状材料を備えた誘導層に沿って誘導および／または安定化されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
船の船体に加わる水の摩擦を低減するための、特に請求項１から５のいずれか一つに記載の方法を実施する装置であって、
船体の下側部分にガスの流れを生成させる手段（３６）と、
船体の喫水線の下に設けられ、前記手段（３６）と流れが導通し、船体と水との間にガスを供給するように作られる少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）と、
を備える装置が、
前記少なくとも一個のガス供給域（２１，２２，２３）が、傾斜した舳先（４６）に沿って船体の上方領域でその喫水線に近くに配置され、かつ船体の外部に配置された二本の誘導エレメントまたは双胴型船体部分（４１，４２）の間に配置され、導入されたガスを、船が動いているとき、水流と共に、船尾方向に船体の下方に位置する領域へと誘導するように作られていることを特徴とする装置。
【請求項７】
相異なる船体高さの位置に幾つかのガス供給域（２１，２２，２３）があり、
ガス流生成手段（３６）とガス供給領域（２１，２２，２３）との間に各ケースにおいてガス流量調節のためのバルブ機構（３１，３２，３３）があることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
制御装置が備えられ、船体の幾何学的位置、特にその喫水（ｔ）の関数としてガス流を制御するためのバルブ機構（３１，３２，３３）と接続して前記制御装置が操作されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも一箇所のガス供給域（２１，２２，２３）が、ガス泡の形でガスを供給するように作られ、特に多孔質材料で作られることを特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
前記船体の下側部分、特に傾斜した舳先（４６）に、ガス泡を誘導および／または安定化する誘導層、特に繊維層があることを特徴とする請求項６から９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
前記ガス流生成手段（３６）が、少なくとも一基のファンを備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一つに記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に基づき、船、特に河川ボートの船体に加わる水の摩擦を低減する方法に関する。本方法では、ガスが、船体に設けられた少なくとも一箇所のガス供給域から喫水線の下で、前記船体とその周りの水の間に供給される。
【０００２】
本発明は、また、請求項６の前文に基づき、船の船体に加わる水の摩擦を低減する装置に関する。本装置は、前記船体の下側部分にガスの流れを生起させる手段と、前記船体に設けられた少なくとも一箇所のガス供給域とを備え、前記供給域は、前記手段と導通し、船体とその周りの水の間にガスを供給するように構成される。
【背景技術】
【０００３】
ガス、特に空気の導入を船体の下側部分に行い、その結果として船の航行の際に抵抗が減少することは、例えば、米国特許第６，１４５，４５９号の記載から既知である。この原理は、また、空気潤滑としても知られる。
【０００４】
米国特許第第６，１４５，４５９号は、船の底部から、そして任意選択として船体の側部から、ガスを周囲の水に導入することを教示する。ガスを導入するに当たって、周囲の水から相対して加わる静水圧に打ち克たなければならず、これに加えてガス吹き込み手段に必要な抵抗があるので、特にガスを船の底部側に導入するには、比較的高いガス圧が必要である。従って、比較的複雑な手段がガス流れを生成するのに必要であり、エネルギー費用が増大する結果ともなり得る。
【０００５】
英国特許第７１０，５９６号には、船体に加わる水の摩擦を低減するさらなる装置が記載されている。この既知の装置は、船体のいずれかの側に実質的に垂直に配置された複数の管を備える。管は喫水線の下に空気供給開口部を備えている。
【０００６】
米国特許第５，０９０，３５２号には、舳先が尖った船体で、舳先の尖った先に、略垂直に配置された翼が、効率を高めるために設けられている船体が開示されている。同翼にはガス泡を生成する装置も設け得る。
【０００７】
米国特許第３、０２７、８６０号と国際公開第８５／００３３２号には、少なくとも部分的には空気クッションで運ばれる船体が開示されている。米国特許第１，５０９，２８４号には、大気が、船底の下の空気貯蔵チャンバに供給される船体を開示されている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，１４５，４５９号
【特許文献２】英国特許第７１０，５９６号
【特許文献３】米国特許第５，０９０，３５２号
【特許文献４】米国特許第３，０２７，８６０号
【特許文献５】国際公開第８５／００３３２号
【特許文献６】米国特許第１，５０９，２８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、船体に加わる水の摩擦を、特に経済的なやり方で効果的に低減可能な方法と装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に基づけば、前記目的は、請求項１の機能を有する方法と請求項６の機能を有する装置とによって達成される。本発明の好ましい実施の形態は、従属クレームに記載される。
【００１１】
船の船体に加わる水の摩擦を低減する本発明の方法は、ガスが、船体の上方領域で、喫水線の近くに導入されるステップと、船の動きの際に導入されたガスが、結果として生じる水の流れと共に、船尾の方向に船体に沿って前記船体の下方に位置する領域、特に船底の下へと誘導されるステップとを含むことを、特に特徴とするものである。
【００１２】
本発明の基本概念は、ガスを船の底部のみにではなく、少なくとも部分的に船の浮上ライン、つまり喫水線の直下領域に、特に舳先側にガスを導入することから成る。舳先に流れる水の勢いを使用すれば、ガスを船底部の下の深部に移送できる。見出されたことであるが、ガス導入に際して打ち克たなければならない静水背圧は、本方法の効率に関して、特に、任意選択として必要なガス流生成手段に対して特に重要な因子である。従って、例証として検討した船のタイプでは、見出されたことであるが、船の底部にガスを直接導入する際に、喫水（ドラフト）が、例えば、３６０ｃｍの場合、電動ファンの性能は１５０ｋＷ以上が必要となり得る。一方、ガスを直接的に浮上ライン、すなわち、喫水線の下に導入すれば、前記電動ファン性能は４０ｋＷ以下にも低減し得る。
【００１３】
本発明の方法は、また、基本的には海洋航行船の船体にも使用し得る。しかし、本方法は、河川航行のボート、特に喫水が浅いボート、すなわち、比較的限定された喫水を有する船に関して、特に好適である。そのような船のタイプでは、船体は、水流が導入されたガスを下向きに移送するのに、特に有利となるように建造し得る。
【００１４】
本発明に従って供給されるガスは、基本的には任意に選択し得る。しかし、特に経済的な方法は、ガスが空気である場合に得られる。本発明の意味でのガス供給域は、特に、船体の内部から船体の壁を通過して外部の周囲の水にガスを導き得るようにした船体上の領域とし得る。この目的ため、船体には供給域にガス導入開口部を設けるのが適切である。これらのガス導入開口部は、例えば、複数列に配置された多数の孔として構成できる。別法として、または追加的に、これらの孔は、また、多孔質材料で形成可能である。ガスは、船体と周囲の水の間に泡状に、特に微粒の泡状に供給されるのが好ましい。
【００１５】
船体の上方領域とは、本発明の場合、浮上ライン、つまり喫水線の直下領域を意味すると、特に解釈される。適切に言えば、この上方領域は、喫水線から始まって、最大１．５ｍ、好ましくは１ｍだけ深い方に延びる領域である。この上方領域は、船の舳先の領域であることが好ましい。一方、ガスが水の流れと共に誘導される下方に位置する領域とは、適切には、船の底部の近くにある領域である。
【００１６】
本発明の特に好ましい実施の形態に従えば、導入された空気は、傾斜した舳先に沿って、船体の下方位置領域に誘導される。前記傾斜した舳先は、水平の楔形状に形成するのが特に有利である。このような傾斜した舳先の形状とすることにより、導入されたガスが水の流れに対して横向きに水面方向に流出してしまうことを大幅に防止することが可能である。船尾と、好ましくは略平坦な船底を有する接続領域とを、この傾斜した舳先に接続して一体の船とし得る。
【００１７】
本発明の方法は、また、導入されたガスが、船体の外部に設けられた二本の誘導エレメント、または双胴型船体部の間を前記船体の下方位置の領域に誘導されることを特徴とするものである。前記二本の誘導エレメントは、楔状の傾斜した舳先に並列して設けるのが好ましい。例えば、双胴型船体のような構造の誘導エレメントを使用すると、導入されたガスが水の流れに対して直角の方向に横向き外側の流れとなるのを防止するのに特に役立つ。
【００１８】
本発明によると、ガスを水中に導入するに際して、船の位置に依存して変わる方法を用いて、特に、喫水に依存して変わる方法を用いて行うのが適切である。このことが特に意味するのは、喫水が深い船、すなわち、高積載量の船の場合は、ガスは船体の高い位置に導入され、一方、喫水は限定されて低い場合は、ガスは船体の低い位置に、船の底部近くに導入されるということである。従って、船体の上方領域の高さは、船の位置に依存して、特に喫水に依存して変わるのである。このようにすると、喫水や位置に無関係に常に喫水線近くの水にガスを確実に導入可能となる。この目的のため、ガス供給域を、特にガス供給開口部を船体の高さで位置を変えて設けることが可能である。しかし、特に有利なことは、船体の幾何学的位置、特にその喫水を決定し、次いで、その幾何学的位置の関数として、船体の上方領域にある少なくとも一箇所のガス供給域からはガスが自由に吹き出すようにし、さらに船体の下方位置にあるガス供給域からはガス吹き出しが阻止されるようにすることである。従って、本発明のこの実施の形態では、船体の相異なる高さの位置に幾つかのガス供給域が設けられる。
【００１９】
幾何学的位置の関数としてガス供給域を開けるか塞ぐかという幾何学的位置は、特に、船体の喫水を意味するものと理解し得る。別法として、あるいは追加的に、船体の幾何学的位置は、船体のローリングおよび／またはピッチングに対応する偏角で特性化することも可能である。こうすれば、本発明では、船体に揺動が起こっても、ガスを常に喫水線の下に直接供給することが可能となる。揺動を考慮するには、別法として、あるいは追加的に、ガス吹き出し可能供給域と船停止時の喫水線との間の間隔をある最小距離としておくことで可能である。
【００２０】
本発明に従えば、特に効果的な空気潤滑は、ガスをガス泡、特に霧のような微細な泡の形で水に導入することによって得られる。
【００２１】
船体に沿って、開いた供給域から所定の距離離れて流れるときにガス泡が望ましくない大きさに広がってしまう現象を少なくするため、ガス泡の少なくとも一部を水中から捕集し、次いで、さらにファン機構を用いてこのガスを液中に戻し、このようにして泡の大きさを始めの大きさに戻すことは可能である。なお、前記の距離は、例えば、４ｍ〜６ｍである。しかし、この方法は、比較的多くのエネルギーを消費するおそれがある。従って、本発明で特に好ましいのは、特に糸様材料および／または繊維材料を備えた誘導層に沿ってガス泡を案内および／または安定化することである。この誘導層の構成としては、特に、ガス泡のサイズを略保持しながら、前記ガス泡が誘導層に沿ってまたは誘導層表面上に微細な泡の形で流れるようにすることである。この目的のため、誘導層は、特に繊維材料および／または糸状材料を備え、その長さは所望の泡サイズまたはそれ以上の長さの範囲とし得る。繊維材料および／または糸材料を着色するのも、好ましい。本発明の意義での安定化は、ガス泡のサイズが略保持および／または復元されるということを特に意味する。ガス泡を誘導および／または安定化するための誘導層を使用することによって、本発明の方法のエネルギー費用はさらに低減し得る。
【００２２】
本発明に基づく装置は、少なくとも一箇所のガス供給域が、船体の上方領域に、傾斜した舳先の箇所に位置する船体の喫水線の近くに配置され、船の航行の際に、吹き込まれたガスが、水の流れと共に船尾の方向に船体に沿って前記船体の下方位置の領域へと誘導されることを、特に特徴とするものである。
【００２３】
本発明の装置は本発明の方法を実施するのに特に好適であり、この点に関して前に記述された利点が得られる。
【００２４】
本発明の装置の基本概念は、ガス供給域の内の少なくとも一箇所は、船体の下方位置の領域、すなわち、船の底部には直接的には設置されないということである。その代わりに、少なくとも一箇所の供給域が船体の喫水線近くに配置され、その場合、ガス流生成手段の動力が比較的少なく、低い性能でも水にガスを導入可能である。前記少なくとも一箇所の供給域が傾斜した舳先にこのような位置で配置されているので、船が動いているとき、供給されたガスは、傾斜した舳先に沿って水の流れと共に船体の下方位置の領域に誘導され、従ってそこで空気潤滑が確実に行われる。
【００２５】
本発明の装置は、また、船体の外部に設けられた二本の誘導エレメント、または双胴型の二個の胴部分の間に傾斜した舳先が位置するように行われることを特徴とするものである。前記傾斜した舳先を有利な構造とするには、水平な楔状ウェブに後から有利な形状の平坦な船の底部を接続するという形で行うことができる。適切に行うには、船の下側部分は、独国特許出願第１０３  ４３  ０７８号に記載の方法で建造することである。
【００２６】
本発明のさらに好ましい実施の形態は、船体の相異なる高さの箇所に幾つかのガス供給域を設置すると共に、ガス流生起手段とガス供給域との間に個々のケースでガス流調整のためのバルブ機構を設けることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明のさらに好ましい実施の形態は、船体の相異なる高さの箇所に幾つかのガス供給域を設置すると共に、ガス流生成手段とガス供給域との間に個々のケースでガス流調整のためのバルブ機構を設けることを特徴とするものである。本発明のさらなる実施の形態では、特に、少なくとも喫水線の直下の上方領域に配置されたガス供給領域にガスを供給するに際して、喫水および／または船の位置に依存する方法で行うのが可能である。しかし、より下方の位置の供給域および／または喫水線の上の供給域は、バルブ機構によってガス通路を個々に塞ぐようにする。このことにより、特に効率的な空気潤滑が確実に行われる。バルブ機構によって相異なるガス供給領域を個々に制御可能とする結果として、単一のガス流生成手段を設置さえすれば、ガス供給領域すべてにガスを供給することが可能である。しかし、原理的には、幾つかのそのような手段を設けることも可能であり、これらを個々に制御可能とすることも可能である。
【００２８】
本発明に従えば、バルブ機構を船の喫水の関数としてマニュアルで制御することも可能である。しかし、特に有利なのは、バルブ機構に操作可能に接続した制御装置を設置し、船体の幾何学的位置、特にその喫水の関数としてガスの流れを制御することである。特に、上記制御装置は、船の位置を自動的に決定可能であるので、この目的のために、積載重量の決定も可能とし得る。本発明の制御装置を設けることの結果として、特に信頼性ある本発明の装置が得られる。
【００２９】
本発明の別の一つの実施の形態は、少なくとも一箇所の供給域が、ガス泡の形で、特に多孔質材料作られることを特徴とするものである。ガス供給域は、特に平坦とし、噴霧生成体を備え得る。前記噴霧生成体は、例えば、多孔質プラスチック材料および／または多孔質セラミック材料を備えて作られる。
【００３０】
本発明の、特に適切な実施の形態は、船体、特に傾斜した舳先の下側部分に誘導層、特に繊維層を設け、ガス泡を誘導または／安定化することである。誘導層は、例えば、船体に始めから一体化したり、後からそこに接続したりすることができる。適切には、誘導層は、船の進行方向に直角になるように船体に配列された個々の小さな層部分を備えることである。適切には、上記個々の小さな層部分の間隔距離は、約２ｍ〜約８ｍ、特に約４ｍ〜約６ｍである。
【００３１】
また、特に有利なことは、ガス流生成手段が少なくとも一基のファンまたはブロワを備えることである。後者の機器は、船体の内部に配置された配管システムでガス供給域に有利に接続され、次いでバルブ機構を配管システムに取り付け得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を、好ましい実施の形態と添付の図面に関して、より詳細に説明する。
【００３３】
本発明に基づく方法を実施する船体が、図１と２に舳先モジュールに関して示される。船体は、双胴型の形状で建造され、傾斜した舳先４６と、右舷と左舷の両側に設置された双胴型船体部分４１と４２を備える。舳先領域では、双胴型船体部分４１と４２は垂直の楔形状で建造されている。しかし、傾斜した舳先４６は水平の楔形状で建造される。双胴型船体部分４１と４２には、駆動手段を受容するための空間領域４３と４４とが含まれる。空間領域４３と４４とは、傾斜した舳先４６から始まり、後方に双胴型船体部分４１と４２を貫通して、船体外部まで傾斜している。
【００３４】
傾斜した舳先４６を有する舳先モジュールの後方には、略平坦の船底４９を有するボックス状艫部領域４８があり、これに一個または複数個の、例えば、ポンツーン（浮き箱）状船体モジュールを接続し得る。艫部領域４８の左舷と右舷両側と双胴型船体部分４１，４２の延長部とには、誘導エレメント５０，５０’が備えられる。誘導エレメント５０，５０’は、船の底部４９から下側に突き出ていると共に並行に取り付けられる。
【００３５】
本発明の方法を実行する本発明の装置は、図２に示される。図２は、船体の相異なる積載量の結果として生じる相異なる喫水ｔ，ｔ’，ｔ’’に対して図１のラインＡ−Ａに沿って長手方向に切断した断面図である。喫水線は、各ケースで参照数字１０，１０’，１０’’で示され、相異なる潜水深さの結果として船体の水線とも一致する。
【００３６】
本発明の装置は、ファンまたはブロワという形でガス流生成手段３６を備える。手段３６は配管システム３７によって３個の空間的に分離されたガス供給域２１，２２，２３に接続され、各ガス供給域は、傾斜した舳先４６の壁の相異なる船体高さの位置に設けられる。前記のガス供給域２１，２２，２３を通して、ガス、特に空気を船体の周りの水に吹き込むことができる。ガス流れが個々の供給域２１，２２，２３を通過するのを個々に調節するため、後者のガス供給域の上流には、配管システム３７にバルブ機構３１，３２，３３が個々のケースに設置される。
【００３７】
本発明の装置の操作に際し、バルブ機構３１，３２，３３は、ガスが常に所与の喫水線１０，１０’，１０’’の直ぐ下に位置するガス供給域からのみ吹き出されるように設定される。対照的に、バルブ機構３２と３３は、残りのガス供給域、例えば、２２，２３を閉塞する。従って、喫水ｔの場合は、ガス供給域２１のみが、ガスの流れに対して開放され、喫水ｔ’の場合は、ガス供給域２２のみ、そして喫水ｔ’’の場合は、ガス供給域２３のみが、ガス流れに対して開放される。
【００３８】
船が方向４に進行するとき、傾斜した船首部分４６の下には喫水ｔに対して図２の矢印５で示される水の流れが存在する。前記水流は、供給域２１から吹き出されたガスを泡の形で双胴型船体部分４１と４２の間に傾斜した船首部分４６に沿って下向きに、そして、その後船底４９の下へと船尾部分領域４８まで誘導する。船底４９の箇所のガスが側部から外向きに流出する流れは、誘導エレメント５０、５０’によって略防止される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の方法を実施するための船体の下側部分の斜視図である。
【図２】図１の船体のラインＡ−Ａに沿って長手方向に切断した断面図で、相異なる喫水に対して本発明の方法を実施する本発明の装置を示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月18日(2007.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船の船体に加わる水の摩擦を低減する方法であって、
船体に設けられた少なくとも一箇所のガス供給域によって、ガスが前記船体とその周りの水との間に泡の形で喫水線の下に供給される方法において、
前記ガスが、喫水線近くの船体上方領域で水に導入されるステップと、
そこから、船が動いているとき、結果として生じた水流と共に、前記ガスが、船体の外部に配置された二本の誘導エレメントまたは双胴型船体部分の間を後者の部分に沿って船尾方向に船体の下方に位置する領域へと誘導されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記導入されたガスが、傾斜した舳先に沿って船体の下方に位置する領域へと誘導されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
船体の幾何学的位置が決定されるステップと、
幾何学的位置の関数として、船体の上方領域の少なくとも一箇所のガス供給域からはガスが自由に吹き出すようにし、さらに他の船体高さの位置にあるガス供給域からはガス吹き出しが阻止されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記船体の幾何学的位置が、その喫水であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記ガスが、霧のような微細な泡の形で水に導入されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記ガスの泡が、船体の下側部分を誘導層に沿って誘導および／または安定化されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記誘導層が、繊維材料および／または糸状材料を備えていることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
船が動いているとき、結果として生じた水流と共に、前記ガスが、船体の外部に配置された二本の誘導エレメントまたは双胴型船体部分の間を後者の部分に沿って船尾方向に船底の下へと誘導されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記船が、河川ボートであることを特徴とする方法。
【請求項１０】
船の船体に加わる水の摩擦を低減する装置であって、
船体の下側部分にガスの流れを生成させる手段と、
船体に設けられ、前記手段と流れが導通し、ガスを泡の形で船体と水との間に供給するように作られている少なくとも一箇所のガス供給域と、
を備える装置において、
前記少なくとも一個のガス供給域が、傾斜した舳先に沿って船体の上方領域でその喫水線に近くに配置され、かつ船体の外部に配置された二本の誘導エレメントまたは双胴型船体部分の間に配置され、前記傾斜した舳先が、導入されたガスを、船が動いているとき、船尾の方向に水流とともに、船体の下方に位置する領域へと誘導するように形成されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
相異なる船体高さの位置に幾つかのガス供給域を有し、
前記ガス流生起手段とガス供給領域の間に各ケースにおいてガス流量調節のためのバルブ機構を有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、
制御装置が備えられ、前記制御装置が船体の幾何学的位置の関数としてガス流を制御するためのバルブ機構と接続して操作されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記船体の幾何学的位置が、その喫水であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置において、
前記少なくとも一箇所のガス供給域が、多孔質材料で形成されることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置において、
前記船体の下側部分に、ガス泡を誘導および／または安定化する誘導層を有することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記誘導層が、傾斜した舳先に備えられることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置において、
前記誘導層が、繊維層であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の装置において、
前記ガス流生成手段が、少なくとも一基のファンを備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の装置において、
請求項１に記載の方法を実施するために設計されていることを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2007537917.tif 000005
2007537917.tif 000006
2007537917.tif 000007
2007537917.tif 000008