(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船底のセンターラインより左舷及び右舷の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口と、
前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路を介して空気を供給する空気供給装置と、
前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブと、
前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブと、
前記船舶に対する水流の流入角を検出する流入角検出装置と、
制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記検出された流入角に応じて第１制御と第２制御との一方を実行し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持する
船舶の抵抗低減装置。
【請求項２】
船舶の船底のセンターラインより左舷及び右舷の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口と、
前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路を介して空気を供給する空気供給装置と、
前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブと、
前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブと、
制御装置と
を具備し、
前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側第２空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側第２空気吹出口と、
前記一方側第２空気吹出口に接続された一方側第２流路と、
前記一方側第２流路に設けられた一方側第２バルブと、
前記他方側第２空気吹出口に接続された他方側第２流路と、
前記他方側第２流路に設けられた他方側第２バルブと
を更に具備し、
前記空気供給装置は、前記一方側第２空気吹出口に前記一方側第２流路を介して空気を供給し、前記他方側第２空気吹出口に前記他方側第２流路を介して空気を供給し、
前記一方側第２空気吹出口は、前記一方側第１空気吹出口より前記センターラインに近く、
前記他方側第２空気吹出口は、前記他方側第１空気吹出口より前記センターラインに近く、
前記制御装置は、第１制御と第２制御とを実行し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持し、
前記制御装置は、水流が前記船舶の前記一方側から前記他方側へ流れるときに前記第２制御及び第３制御を実行し、
前記制御装置は、
前記船舶に対する水流の流入角が第１角度のときに前記第１制御を実行し、
前記水流の流入角が前記第１角度より大きい第２角度のときに前記第２制御を実行し、
前記水流の流入角が前記第２角度より大きい第３角度のときに前記第３制御を実行し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第２バルブ及び前記他方側第２バルブを開状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第２バルブ及び前記他方側第２バルブを開状態に保持し、
前記第３制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記一方側第２バルブを開状態に前記他方側第１バルブ及び前記他方側第２バルブを閉状態に保持する
船舶の抵抗低減装置。
【請求項３】
船舶の船底のセンターラインより左舷及び右舷の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口と、
前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路を介して空気を供給する空気供給装置と、
前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブと、
前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブと、
制御装置と
を具備し、
前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側第３空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側第３空気吹出口と、
前記一方側第３空気吹出口に接続された一方側第３流路と、
前記一方側第３流路に設けられた一方側第３バルブと、
前記他方側第３空気吹出口に接続された他方側第３流路と、
前記他方側第３流路に設けられた他方側第３バルブと
を更に具備し、
前記空気供給装置は、前記一方側第３空気吹出口に前記一方側第３流路を介して空気を供給し、前記他方側第３空気吹出口に前記他方側第３流路を介して空気を供給し、
前記一方側第１空気吹出口及び前記他方側第１空気吹出口は前記船底の第１領域に配置され、
前記一方側第３空気吹出口及び前記他方側第３空気吹出口は前記船底の第２領域に配置され、
前記第２領域は前記第１領域より船尾側に位置し、
前記制御装置は、第１制御と第２制御とを実行し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第３バルブ及び前記他方側第３バルブを閉状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第３バルブを開状態に前記他方側第３バルブを閉状態に保持する
船舶の抵抗低減装置。
【請求項４】
船舶の船底のセンターラインより左舷及び右舷の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口と、
前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路を介して空気を供給する空気供給装置と、
前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブと、
前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブと、
制御装置と
を具備し、
前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側空気吹出回収口と、
前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側空気吹出回収口と
を更に具備し、
前記一方側第１空気吹出口及び前記他方側第１空気吹出口は前記船底の第１領域に配置され、
前記一方側空気吹出回収口及び前記他方側空気吹出回収口は前記船底の第２領域に配置され、
前記第２領域は前記第１領域より船尾側に位置し、
前記制御装置は、第１制御と第２制御とを実行し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持し、
前記制御装置が前記第２制御を実行するとき、前記他方側空気吹出回収口は水中から空気を回収し、前記一方側空気吹出回収口は前記他方側空気吹出回収口が回収した空気を水中に吹き出す
船舶の抵抗低減装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の船舶の抵抗低減装置であって、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を第１空気供給量に制御し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を前記第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御する
船舶の抵抗低減装置。
【請求項６】
請求項２に記載の船舶の抵抗低減装置であって、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を第１空気供給量に制御し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を前記第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御し、
前記第３制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を前記第２空気供給量より少ない第３空気供給量に制御する
船舶の抵抗低減装置。
【請求項７】
請求項２に記載の船舶の抵抗低減装置であって、
前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側第３空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側第３空気吹出口と、
前記一方側第３空気吹出口に接続された一方側第３流路と、
前記一方側第３流路に設けられた一方側第３バルブと、
前記他方側第３空気吹出口に接続された他方側第３流路と、
前記他方側第３流路に設けられた他方側第３バルブと
を更に具備し、
前記空気供給装置は、前記一方側第３空気吹出口に前記一方側第３流路を介して空気を供給し、前記他方側第３空気吹出口に前記他方側第３流路を介して空気を供給し、
前記一方側第１空気吹出口及び前記他方側第１空気吹出口は前記船底の第１領域に配置され、
前記一方側第３空気吹出口及び前記他方側第３空気吹出口は前記船底の第２領域に配置され、
前記第２領域は前記第１領域より船尾側に位置し、
前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第３バルブ及び前記他方側第３バルブを閉状態に保持し、
前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第３バルブを開状態に前記他方側第３バルブを閉状態に保持する
船舶の抵抗低減装置。
【請求項８】
請求項２に記載の船舶の抵抗低減装置であって、
前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側空気吹出回収口と、
前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側空気吹出回収口と
を更に具備し、
前記一方側第１空気吹出口及び前記他方側第１空気吹出口は前記船底の第１領域に配置され、
前記一方側空気吹出回収口及び前記他方側空気吹出回収口は前記船底の第２領域に配置され、
前記第２領域は前記第１領域より船尾側に位置し、
前記制御装置が前記第２制御を実行するとき、前記他方側空気吹出回収口は水中から空気を回収し、前記一方側空気吹出回収口は前記他方側空気吹出回収口が回収した空気を水中に吹き出す
船舶の抵抗低減装置。
【請求項９】
請求項４又は８に記載の船舶の抵抗低減装置であって、
前記一方側空気吹出回収口は前記一方側の舷側に沿って設けられ、
前記他方側空気吹出回収口は前記他方側の舷側に沿って設けられる
船舶の抵抗低減装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の抵抗低減装置と、
推進力を発生するプロペラと
を具備する
船舶。
【請求項１１】
船舶に対する水流の流入角を検出するステップと、
検出された流入角が第１角度のときに抵抗低減装置の第１制御を実行するステップと、
前記検出された流入角が前記第１角度より大きい第２角度のときに前記抵抗低減装置の第２制御を実行するステップと
を具備し、
前記抵抗低減装置は、
前記船舶の船底のセンターラインより左舷及び右舷の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口と、
前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口と、
前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路を介して空気を供給する空気供給装置と、
前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブと、
前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブと
を備え、
前記第１制御を実行するステップにおいて、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持し、
前記第２制御を実行するステップにおいて、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持する
船舶の抵抗低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気吹き出しにより船体の摩擦抵抗を低減する船舶の空気潤滑に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギー技術の一つとして、船体から水中に空気を吹き出して船体の摩擦抵抗を低減する船舶の空気潤滑が知られている。
【０００３】
特許文献１は、船舶の航行状況に応じて気体の噴出状態を制御できる船舶の摩擦抵抗低減方法を開示している。例えば、波高が所定値以上になったら気泡の噴出を停止し、所定値以下になったら気泡の噴出を開始する。或いは、あて舵量や斜航角に応じて気体の噴出方向を調整する。
【０００４】
空気吹き出しにより船体の摩擦抵抗が低減されると、目標速力を維持するために必要なプロペラの駆動馬力が低減される。一方、空気を水中に吹き出すために動力が必要である。したがって、馬力低減量から空気吹き出し動力を差し引いたものとして定義される空気潤滑による正味の省エネ効果を高めることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２８６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、船底近傍の水流がセンターラインに対して斜めの場合において空気潤滑による正味の省エネ効果が向上する船舶の抵抗低減装置、船舶、及び船舶の抵抗低減方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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）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。ただし、それらの番号を、（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。
【０００８】
本発明の一の観点による船舶の抵抗低減装置（１０）は、船舶の船底（７）のセンターライン（ＣＬ）より左舷（５）及び右舷（６）の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口（３１）と、前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口（３２）と、前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路（４１）を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路（４２）を介して空気を供給する空気供給装置（２０）と、前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブ（５１）と、前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブ（５２）と、制御装置（１１）とを具備する。前記制御装置は、第１制御と第２制御とを実行する。前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持する。前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持する。
【０００９】
上記抵抗低減装置は、前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側第２空気吹出口（３３）と、前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側第２空気吹出口（３４）と、前記一方側第２空気吹出口に接続された一方側第２流路（４３）と、前記一方側第２流路に設けられた一方側第２バルブ（５３）と、前記他方側第２空気吹出口に接続された他方側第２流路（４４）と、前記他方側第２流路に設けられた他方側第２バルブ（５４）とを更に具備する。前記空気供給装置は、前記一方側第２空気吹出口に前記一方側第２流路を介して空気を供給し、前記他方側第２空気吹出口に前記他方側第２流路を介して空気を供給する。前記一方側第２空気吹出口は、前記一方側第１空気吹出口より前記センターラインに近い。前記他方側第２空気吹出口は、前記他方側第１空気吹出口より前記センターラインに近い。前記制御装置は、水流（１００）が前記船舶の前記一方側から前記他方側へ流れるときに前記第２制御及び第３制御を実行する。前記制御装置は、前記船舶に対する水流の流入角（β）が第１角度のときに前記第１制御を実行する。前記水流の流入角が前記第１角度より大きい第２角度のときに前記第２制御を実行する。前記水流の流入角が前記第２角度より大きい第３角度のときに前記第３制御を実行する。前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第２バルブ及び前記他方側第２バルブを開状態に保持する。前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第２バルブ及び前記他方側第２バルブを開状態に保持する。前記第３制御において、前記制御装置は、前記一方側第１バルブ及び前記一方側第２バルブを開状態に前記他方側第１バルブ及び前記他方側第２バルブを閉状態に保持する。
【００１０】
前記第１制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を第１空気供給量に制御する。前記第２制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を前記第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御する。
【００１１】
前記第１制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を第１空気供給量に制御する。前記第２制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を前記第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御する。前記第３制御において、前記制御装置は、前記空気供給装置の総空気供給量を前記第２空気供給量より少ない第３空気供給量に制御する。
【００１２】
上記抵抗低減装置は、前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側第３空気吹出口（３５、３７）と、前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側第３空気吹出口（３６、３８）と、前記一方側第３空気吹出口に接続された一方側第３流路（４５、４７）と、前記一方側第３流路に設けられた一方側第３バルブ（５５、５７）と、前記他方側第３空気吹出口に接続された他方側第３流路（４６、４８）と、前記他方側第３流路に設けられた他方側第３バルブ（５６、５８）とを更に具備する。前記空気供給装置は、前記一方側第３空気吹出口に前記一方側第３流路を介して空気を供給し、前記他方側第３空気吹出口に前記他方側第３流路を介して空気を供給する。前記一方側第１空気吹出口及び前記他方側第１空気吹出口は前記船底の第１領域（７ａ）に配置される。前記一方側第３空気吹出口及び前記他方側第３空気吹出口は前記船底の第２領域（７ｂ、７ｃ）に配置される。前記第２領域は前記第１領域より船尾（３）側に位置する。前記第１制御において、前記制御装置は、前記一方側第３バルブ及び前記他方側第３バルブを閉状態に保持する。前記第２制御において、前記制御装置は、前記一方側第３バルブを開状態に前記他方側第３バルブを閉状態に保持する。
【００１３】
上記抵抗低減装置は、前記船底の前記センターラインより前記一方側に設けられた一方側空気吹出回収口（６１、６３）と、前記船底の前記センターラインより前記他方側に設けられた他方側空気吹出回収口（６２、６４）とを更に具備する。前記一方側第１空気吹出口及び前記他方側第１空気吹出口は前記船底の第１領域（７ａ）に配置される。前記一方側空気吹出回収口及び前記他方側空気吹出回収口は前記船底の第２領域（７ｂ）に配置される。前記第２領域は前記第１領域より船尾（３）側に位置する。前記制御装置が前記第２制御を実行するとき、前記他方側空気吹出回収口は水中から空気を回収し、前記一方側空気吹出回収口は前記他方側空気吹出回収口が回収した空気を水中に吹き出す。
【００１４】
前記一方側空気吹出回収口は前記一方側の舷側に沿って設けられる。前記他方側空気吹出回収口は前記他方側の舷側に沿って設けられる。
【００１５】
本発明の他の観点による船舶は、上記抵抗低減装置（１０）と、推進力を発生するプロペラ（８）とを具備する。
【００１６】
本発明の他の観点による船舶の抵抗低減方法は、船舶に対する水流の流入角（β）が第１角度のときに抵抗低減装置（１０）の第１制御を実行するステップと、前記水流の流入角が前記第１角度より大きい第２角度のときに前記抵抗低減装置の第２制御を実行するステップとを具備する。前記抵抗低減装置は、前記船舶の船底（７）のセンターライン（ＣＬ）より左舷（５）及び右舷（６）の一方側に設けられた一方側第１空気吹出口（３１）と、前記船底の前記センターラインより前記左舷及び前記右舷の他方側に設けられた他方側第１空気吹出口（３２）と、前記一方側第１空気吹出口に一方側第１流路（４１）を介して空気を供給し、前記他方側第１空気吹出口に他方側第１流路（４２）を介して空気を供給する空気供給装置（２０）と、前記一方側第１流路に設けられた一方側第１バルブ（５１）と、前記他方側第１流路に設けられた他方側第１バルブ（５２）とを備える。前記第１制御を実行するステップにおいて、前記一方側第１バルブ及び前記他方側第１バルブを開状態に保持する。前記第２制御を実行するステップにおいて、前記一方側第１バルブを開状態に前記他方側第１バルブを閉状態に保持する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、船底近傍の水流がセンターラインに対して斜めの場合において空気潤滑による正味の省エネ効果が向上する船舶の抵抗低減装置、船舶、及び船舶の抵抗低減方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る船舶の底面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る抵抗低減装置の概略図である。
【図３】図３は、船舶に対する水流の流入角の定義を示す。
【図４】図４は、船底近傍の水流がセンターラインに平行のときに第１の実施形態に係る抵抗低減装置の空気吹出口の全部から空気を吹き出した場合において、吹き出された空気によって形成される空気層の概念図である。
【図５】図５は、船底近傍の水流がセンターラインに対して斜めのときに第１の実施形態に係る抵抗低減装置の空気吹出口の全部から空気を吹き出した場合において、吹き出された空気によって形成される空気層の概念図である。
【図６】図６は、船底近傍の水流がセンターラインに対して斜めのときに第１の実施形態に係る抵抗低減装置の空気吹出口の一部から空気を吹き出した場合において、吹き出された空気によって形成される空気層の概念図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の変形例に係る船舶の船首部分の底面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態の変形例に係る抵抗低減装置の概念図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態に係る船舶の底面図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る抵抗低減装置の概念図である。
【図１１】図１１は、船底近傍の水流がセンターラインに対して斜めのときに第２の実施形態に係る抵抗低減装置の空気吹出口から吹き出された空気によって形成される空気層の概念図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施形態に係る船舶の底面図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態に係る抵抗低減装置の概略図である。
【図１４】図１４は、船底近傍の水流がセンターラインに対して斜めのときに第３の実施形態に係る抵抗低減装置の空気吹出口から吹き出された空気によって形成される空気層の概念図である。
【図１５】図１５は、第３の実施形態の変形例に係る抵抗低減装置の概略図である。
【図１６】図１６は、第４の実施形態に係る船舶の底面図である。
【図１７】図１７は、第４の実施形態に係る抵抗低減装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付図面を参照して、本発明による船舶の抵抗低減装置、船舶、及び、船舶の抵抗低減方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る船舶は、船体１と、プロペラ８と、舵９と、抵抗低減装置１０とを備える。船体１は、船首２と、船尾３と、左舷５と、右舷６と、船底７とを備える。船体１に対して縦方向（船首船尾方向）Ｘ及び横方向（船幅方向）Ｙが定義されている。プロペラ８及び舵９は、船尾３に設けられる。プロペラ８は、推進力を発生する。抵抗低減装置１０は、船底７に設けられた空気吹出口３０〜３２を備える。空気吹出口３０〜３２は船首２近傍に設けられている。空気吹出口３０は、センターラインＣＬ上に設けられている。空気吹出口３１は、センターラインＣＬより左舷５側に設けられている。空気吹出口３２は、センターラインＣＬより右舷６側に設けられている。空気吹出口３０〜３２の各々は、Ｙ方向に配列された複数の空気吹出孔又はＹ方向に延びるスリット孔から水中に空気を吹き出す。
【００２１】
抵抗低減装置１０が船舶の航行中に空気を水中に吹き出す。抵抗低減装置１０が吹き出した空気によって形成される空気層（気泡層）によって船底７の表面が覆われるため、船体１の摩擦抵抗が低減される。そのため、目標速力を維持するために必要なプロペラ８の駆動馬力が低減される。
【００２２】
図２を参照して、抵抗低減装置１０は、上述の空気吹出口３０〜３２に加えて、空気供給装置２０と、流路４０〜４２と、バルブ５０〜５２と、制御装置１１と、水流の流入角検出装置１５とを備える。
【００２３】
空気供給装置２０は、コンプレッサ又はブロワのような空気を加圧して供給する装置である。空気供給装置２０は、大気圧の空気を加圧して供給する。流路４０は、空気供給装置２０と空気吹出口３０とを接続する。流路４１は、空気供給装置２０と空気吹出口３１とを接続する。流路４２は、空気供給装置２０と空気吹出口３２とを接続する。バルブ５０〜５２は、それぞれ、流路４０〜４２に設けられている。空気供給装置２０は、空気吹出口３０に流路４０を介して空気を供給し、空気吹出口３１に流路４１を介して空気を供給し、空気吹出口３２に流路４２を介して空気を供給する。空気吹出口３０〜３２は空気を水中に吹き出す。
【００２４】
水流の流入角検出装置１５は、船舶に対する水流の流入角βを検出する。水流の流入角βの定義は後述する。水流の流入角検出装置１５は、ジャイロ１６と、ドップラーソナー１７と、ＧＰＳ装置１８と、水流の流入角計算装置１９とを備える。ジャイロ１６は、船舶の船首方位αを検出する。ドップラーソナー１７は、船舶の対水船速ベクトルＶＷを検出する。ＧＰＳ装置１８は、船舶の対地船速ベクトルＶＧを検出する。水流の流入角計算装置１９は、船首方位α、対水船速ベクトルＶＷ、及び対地船速ベクトルＶＧの少なくとも一つに基づいて水流の流入角βを計算する。
【００２５】
制御装置１１は、水流の流入角βに基づいて、空気供給装置２０、及び、バルブ５０〜５２を制御する。
【００２６】
図３を参照して、水流の流入角βは、センターラインＣＬに対する船底７近傍の水流１００の角度として定義されている。水流１００とセンターラインＣＬが平行に近いほど、水流の流入角βは小さい。水流の流入角βは、風、潮流、船舶の旋回運動などの影響を受ける。
【００２７】
以下、本実施形態に係る船舶の抵抗低減方法を説明する。
【００２８】
図４を参照して、水流１００がセンターラインＣＬと平行のとき、水流の流入角βは第１角度である。このとき、制御装置１１は第１制御を実行する。第１制御において、制御装置１１は、バルブ５０〜５２を開状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量に制御する。空気吹出口３０〜３２の全部から空気が吹き出される。空気吹出口３０〜３２から吹き出された空気によって空気層（気泡層）１３０〜１３２が形成される。空気層１３０〜１３２によって船底７の大部分が覆われる。
【００２９】
図５を参照して、水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき、水流の流入角βは第１角度より大きい第２角度である。このとき、制御装置１１が第１制御を実行すると、水流１００の下流側に位置する空気吹出口３２から吹き出された空気によって形成される空気層１３２によって覆われる船底７の面積は非常に小さい。
【００３０】
図６を参照して、水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき（水流の流入角βは第２角度）のとき、制御装置１１は第２制御を実行する。第２制御において、制御装置１１は、バルブ５０及び５１を開状態にバルブ５２を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御する。空気吹出口３０及び３１から空気が吹き出されるが、水流１００の下流側に位置する空気吹出口３２から空気が吹き出されない。
【００３１】
ここで、図６の場合における馬力低減量は図５の場合における馬力低減量に比べて小さいが、空気吹出口３２から吹き出された空気によって形成される空気層１３２によって覆われる船底７の面積が非常に小さいため、馬力低減量の差は無視できる。一方、空気供給装置２０の総空気供給量が第１空気供給量から第２空気供給量に減少しているため、図６の場合における空気吹き出し動力は図５の場合における空気吹き出し動力に比べて小さい。したがって、図６の場合の方が図５の場合に比べて空気潤滑による正味の省エネ効果が優れている。
【００３２】
尚、水流１００が右舷６から左舷５に流れる場合、制御装置１１は、バルブ５０及び５１を開状態にバルブ５２を閉状態に保持するかわりに、バルブ５０及び５２を開状態にバルブ５１を閉状態に保持する。
【００３３】
（第１の実施形態の変形例）
図７を参照して、本発明の第１の実施形態の変形例に係る抵抗低減装置１０を説明する。本変形例に係る抵抗低減装置１０は、下記の点を除いて第１の実施形態に係る抵抗低減装置１０と同じである。本変形例に係る抵抗低減装置１０は、空気吹出口３３及び３４を備える。空気吹出口３３は、センターラインＣＬより左舷５側に設けられている。空気吹出口３３は、空気吹出口３１よりセンターラインＣＬに近い。空気吹出口３４は、センターラインＣＬより右舷６側に設けられている。空気吹出口３４は、空気吹出口３２よりセンターラインＣＬに近い。空気吹出口３３及び３４の各々は、Ｙ方向に配列された複数の空気吹出孔又はＹ方向に延びるスリット孔から水中に空気を吹き出す。
【００３４】
図８を参照して、抵抗低減装置１０は、流路４３及び４４と、バルブ５３及び５４とを備える。流路４３は、空気供給装置２０と空気吹出口３３とを接続する。流路４４は、空気供給装置２０と空気吹出口３４とを接続する。バルブ５３及び５４は、それぞれ、流路４３及び４４に設けられている。空気供給装置２０は、空気吹出口３３に流路４３を介して空気を供給し、空気吹出口３４に流路４４を介して空気を供給する。空気吹出口３３及び３４は空気を水中に吹き出す。
【００３５】
制御装置１１は、水流の流入角βに基づいて、空気供給装置２０、及び、バルブ５０〜５４を制御する。
【００３６】
以下、本変形例に係る船舶の抵抗低減方法を説明する。
【００３７】
水流の流入角βが第１角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬと平行のとき）、制御装置１１は第１制御を実行する。第１制御において、制御装置１１は、バルブ５０〜５４を開状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量に制御する。空気吹出口３０〜３４の全部から空気が吹き出される。
【００３８】
水流の流入角βが第１角度より大きい第２角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき）、制御装置１１は、第２制御を実行する。第２制御において、制御装置１１は、バルブ５０、５１、５３、及び５４を開状態にバルブ５２を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御する。空気吹出口３０、３１、３３、及び３４から空気が吹き出されるが、水流１００の最も下流側に位置する空気吹出口３２から空気が吹き出されない。
【００３９】
水流の流入角βが第２角度より大きい第３角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき）、制御装置１１は、第３制御を実行する。第３制御において、制御装置１１は、バルブ５０、５１、及び５３を開状態にバルブ５２及び５４を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第２空気供給量より少ない第３空気供給量に制御する。空気吹出口３０、３１、及び３３から空気が吹き出されるが、水流１００の最も下流側に位置する空気吹出口３２とその隣の空気吹出口３４から空気が吹き出されない。
【００４０】
尚、水流１００が右舷６から左舷５に流れる場合、制御装置１１は、第２制御においてバルブ５０、５２、５３、及び５４を開状態にバルブ５１を閉状態に保持し、第３制御においてバルブ５０、５２、及び５４を開状態にバルブ５１及び５３を閉状態に保持する。
【００４１】
本変形例によれば、バルブ５１〜５４の開閉と空気供給装置２０の総空気供給量を水流の流入角βの大きさに応じて細かく制御することにより、空気潤滑による正味の省エネ効果を更に高めることができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係る抵抗低減装置１０を説明する。本実施形態に係る抵抗低減装置１０は、下記の点を除いて第１の実施形態に係る抵抗低減装置１０と同じである。本実施形態に係る抵抗低減装置１０は、空気吹出口３５〜３８を備える。空気吹出口３０〜３２は、船底７の領域７ａに配置される。空気吹出口３５及び３６は、船底７の領域７ｂに配置される。空気吹出口３７及び３８は、船底７の領域７ｃに配置される。領域７ｂは、領域７ａより船尾３側に位置する。領域７ｃは、領域７ｂより船尾３側に位置する。空気吹出口３５及び３７は、センターラインＣＬより左舷５側に設けられている。空気吹出口３６及び３８は、センターラインＣＬより右舷６側に設けられている。空気吹出口３５〜３８の各々は、Ｙ方向に配列された複数の空気吹出孔又はＹ方向に延びるスリット孔から水中に空気を吹き出す。
【００４３】
図１０を参照して、抵抗低減装置１０は、流路４５〜４８と、バルブ５５〜５８とを備える。流路４５は、空気供給装置２０と空気吹出口３５とを接続する。流路４６は、空気供給装置２０と空気吹出口３６とを接続する。流路４７は、空気供給装置２０と空気吹出口３７とを接続する。流路４８は、空気供給装置２０と空気吹出口３８とを接続する。バルブ５５〜５８は、それぞれ、流路４５〜４８に設けられている。空気供給装置２０は、空気吹出口３５に流路４５を介して空気を供給し、空気吹出口３６に流路４６を介して空気を供給し、空気吹出口３７に流路４７を介して空気を供給し、空気吹出口３８に流路４８を介して空気を供給する。空気吹出口３５〜３８は空気を水中に吹き出す。
【００４４】
制御装置１１は、水流の流入角βに基づいて、空気供給装置２０、及び、バルブ５０〜５２、５５〜５８を制御する。
【００４５】
以下、本実施形態に係る船舶の抵抗低減方法を説明する。
【００４６】
水流の流入角βが第１角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬと平行のとき）、制御装置１１は第１制御を実行する。第１制御において、制御装置１１は、バルブ５０〜５２を開状態にバルブ５５〜５８を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量に制御する。空気吹出口３０〜３２から空気が吹き出され、空気吹出口３５〜３８から空気が吹き出されない。
【００４７】
図１１を参照して、水流の流入角βが第１角度より大きい第２角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき）、制御装置１１は、第２制御を実行する。第２制御において、制御装置１１は、バルブ５０、５１、５５、及び５７を開状態にバルブ５２、５６、及び５８を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量に制御する。空気吹出口３０、３１、３５、及び３７から空気が吹き出されるが、水流１００の下流側に位置する空気吹出口３２、３６、及び３８から空気が吹き出されない。空気吹出口３０、３１、３５、及び３７から吹き出された空気によって空気層（気泡層）１３０、１３１、１３５及び１３７が形成される。空気層１３０、１３１、１３５及び１３７によって船底７の大部分が覆われる。
【００４８】
ここで、図１１の場合における馬力低減量は図５の場合における馬力低減量に比べて大きい。船底７の空気層１３０、１３１、１３５及び１３７によって覆われる部分の面積が船底７の空気層１３０〜１３２によって覆われる部分の面積よりも大きいからである。一方、空気供給装置の総空気供給量が第１空気供給量でかわらないため、図１１の場合における空気吹き出し動力は図５の場合における空気吹き出し動力と同じである。したがって、図１１の場合の方が図５の場合に比べて空気潤滑による正味の省エネ効果が優れている。
【００４９】
尚、水流が右舷６から左舷５に流れる場合、制御装置１１は、バルブ５０、５１、５５、及び５７を開状態にバルブ５２、５６、及び５８を閉状態に保持するかわりに、バルブ５０、５２、５６、及び５８を開状態にバルブ５１、５５、及び５７を閉状態に保持する。
【００５０】
更に、第２制御において、制御装置１１は、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量より大きい値に制御してもよい。また、空気吹出口３５及び３６が設けられて空気吹出口３７及び３８が設けられない場合と、空気吹出口３７及び３８が設けられて空気吹出口３５及び３６が設けられない場合とが可能である。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１２を参照して、本発明の第３の実施形態に係る抵抗低減装置１０を説明する。本実施形態に係る抵抗低減装置１０は、下記の点を除いて第２の実施形態に係る抵抗低減装置１０と同じである。本実施形態に係る抵抗低減装置１０は、空気吹出口３５〜３８のかわりに、空気吹出回収口６１〜６４を備える。空気吹出口３０〜３２は、船底７の領域７ａに配置される。空気吹出回収口６１及び６２は、船底７の領域７ｂに配置される。空気吹出回収口６３及び６４は、船底７の領域７ｃに配置される。領域７ｂは、領域７ａより船尾３側に位置する。領域７ｃは、領域７ｂより船尾３側に位置する。空気吹出回収口６１及び６３は、センターラインＣＬより左舷５側に設けられている。空気吹出回収口６２及び６４は、センターラインＣＬより右舷６側に設けられている。空気吹出回収口６１〜６４の各々は、Ｙ方向に配列された複数の空気吹出回収孔又はＹ方向に延びるスリット孔から水中に空気を吹き出し、及び、水中から空気を回収する。
【００５２】
図１３を参照して、抵抗低減装置１０は、流路４５〜４８及びバルブ５５〜５８のかわりに、空気吹出回収配管システム７０を備える。空気吹出回収配管システム７０は、バルブ７１〜７４と、空気供給装置７５とを備える。空気吹出回収配管システム７０は、空気吹出回収口６１及び６３が水中から回収した空気を空気吹出回収口６２及び６４が水中に吹き出すことが可能なように、空気吹出回収口６２及び６４が水中から回収した空気を空気吹出回収口６１及び６３が水中に吹き出すことが可能なように、空気吹出回収口６１〜６４を互いに接続する。空気供給装置７５は、コンプレッサ又はブロワのような空気を加圧して供給する装置である。ここで、水中から回収した空気を空気供給装置７５で加圧しないで水中に吹き出してもよく、水中から回収した空気を空気供給装置７５で加圧してから水中に吹き出してもよい。水中から回収した空気を空気供給装置７５で加圧しないで水中に吹き出す場合、回収した空気を水中に吹き出すための空気吹き出し動力はゼロである。水中から回収した空気を空気供給装置７５で加圧してから水中に吹き出す場合であっても、水中から回収された空気の圧力は大気圧より高い。そのため、回収した空気を水中に吹き出すための空気吹き出し動力は、大気圧の空気を空気供給装置７５で加圧して水中に吹き出すための空気吹き出し動力より小さい。
【００５３】
制御装置１１は、水流の流入角βに基づいて、空気供給装置２０と、バルブ５０〜５２と、空気吹出回収配管システム７０を制御する。
【００５４】
以下、本実施形態に係る船舶の抵抗低減方法を説明する。
【００５５】
水流の流入角βが第１角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬと平行のとき）、制御装置１１は第１制御を実行する。第１制御において、制御装置１１は、バルブ５０〜５２を開状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量に制御し、空気吹出回収口６１〜６４が空気を回収も吹き出しもしないように空気吹出回収配管システム７０を制御する。空気吹出口３０〜３２から空気が吹き出され、空気吹出回収口６１〜６４から空気が回収も吹き出しもされない。
【００５６】
図１４を参照して、水流の流入角βが第１角度より大きい第２角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき）、制御装置１１は、第２制御を実行する。第２制御において、制御装置１１は、バルブ５０及び５１を開状態にバルブ５２を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御し、空気吹出回収口６２及び６４が水中から回収した空気を空気吹出回収口６１及び６３が水中に吹き出すように空気吹出回収配管システム７０を制御する。空気吹出口３０及び３１から空気が吹き出されるが、水流１００の下流側に位置する空気吹出口３２から空気が吹き出されない。更に、水流１００の下流側に位置する空気吹出回収口６２及び６４が船底７から漏れ出ようとする空気を回収し、水流１００の上流側に位置する空気吹出回収口６１及び６３が回収された空気を水中に吹き出す。空気吹出口３０及び３１、並びに、空気吹出回収口６１及び６３から吹き出された空気によって空気層（気泡層）１３０、１３１、１６１及び１６３が形成される。空気層１３０、１３１、１６１及び１６３によって船底７の大部分が覆われる。
【００５７】
本実施形態によれば、水流１００の下流側で回収した空気を水流１００の上流側で水中に吹き出しているため、空気潤滑による正味の省エネ効果が更に向上する。
【００５８】
尚、水流１００が右舷６から左舷５に流れる場合、制御装置１１は、バルブ５０及び５２を開状態にバルブ５１を閉状態に保持し、空気吹出回収口６１及び６３が水中から回収した空気を空気吹出回収口６２及び６４が水中に吹き出すように空気吹出回収配管システム７０を制御する
【００５９】
（第３の実施形態の変形例）
図１５を参照して、第３の実施形態の変形例に係る抵抗低減装置１０を説明する。本変形例に係る抵抗低減装置１０は、下記の点を除いて第３の実施形態に係る抵抗低減装置１０と同じである。本変形例に係る抵抗低減装置１０は、流路８１及び８２と、バルブ９１及び９２とを備える。流路８１及び８２は、空気吹出回収配管システム７０と空気吹出口３０〜３２とを接続する。バルブ９１及び９２は、それぞれ、流路８１及び８２に設けられている。制御装置１１は、バルブ９１及び９２を制御する。本実施形態によれば、空気吹出回収口６１〜６４が水中から回収した空気を空気吹出口３０〜３２から吹き出すことができる。
【００６０】
（第４の実施形態）
図１６を参照して、本発明の第４の実施形態に係る抵抗低減装置１０を説明する。本実施形態に係る抵抗低減装置１０は、下記の点を除いて第３の実施形態に係る抵抗低減装置１０と同じである。本実施形態に係る抵抗低減装置１０は、空気吹出回収口６１及び６２を備えるが、空気吹出回収口６３及び６４を備えない。空気吹出回収口６１は、左舷５の舷側に沿って設けられる。空気吹出回収口６２は、右舷６の舷側に沿って設けられる。空気吹出回収口６１及び６２の各々は、Ｘ方向に配列された複数の空気吹出回収孔又はＸ方向に延びるスリット孔から水中に空気を吹き出し、及び、水中から空気を回収する。
【００６１】
図１７を参照して、空気吹出回収配管システム７０は、空気吹出回収口６１が水中から回収した空気を空気吹出回収口６２が水中に吹き出すことが可能なように、空気吹出回収口６２が水中から回収した空気を空気吹出回収口６１が水中に吹き出すことが可能なように、空気吹出回収口６１及び６２を互いに接続する。
【００６２】
以下、本実施形態に係る船舶の抵抗低減方法を説明する。
【００６３】
水流の流入角βが第１角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬと平行のとき）、制御装置１１は第１制御を実行する。第１制御において、制御装置１１は、バルブ５０〜５２を開状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量に制御し、空気吹出回収口６１及び６２が空気を回収も吹き出しもしないように空気吹出回収配管システム７０を制御する。空気吹出口３０〜３２から空気が吹き出され、空気吹出回収口６１及び６２から空気が回収も吹き出しもされない。
【００６４】
水流の流入角βが第１角度より大きい第２角度のとき（水流１００がセンターラインＣＬに対して斜めであって水流１００が左舷５から右舷６に流れるとき）、制御装置１１は、第２制御を実行する。第２制御において、制御装置１１は、バルブ５０及び５１を開状態にバルブ５２を閉状態に保持し、空気供給装置２０の総空気供給量を第１空気供給量より少ない第２空気供給量に制御し、空気吹出回収口６２が水中から回収した空気を空気吹出回収口６１が水中に吹き出すように空気吹出回収配管システム７０を制御する。空気吹出口３０及び３１から空気が吹き出されるが、水流１００の下流側に位置する空気吹出口３２から空気が吹き出されない。更に、水流１００の下流側に位置する空気吹出回収口６２が船底７から漏れ出ようとする空気を回収し、水流１００の上流側に位置する空気吹出回収口６１が回収された空気を水中に吹き出す。空気吹出口３０及び３１、並びに、空気吹出回収口６１から吹き出された空気によって形成される空気層（気泡層）によって船底７の大部分が覆われる。
【００６５】
本実施形態によれば、水流の流入角βの第２角度が大きいときに、船底７の空気層で覆われる部分の面積が大きくなる。
【００６６】
以上、実施の形態を参照して本発明による船舶の抵抗低減装置、船舶、及び船舶の抵抗低減方法を説明したが、本発明による船舶の抵抗低減装置、船舶、及び船舶の抵抗低減方法は上記実施形態に限定されない。上記実施形態に変更を加えたり上記実施形態どうしを組み合わせたりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１…船体
２…船首
３…船尾
５…左舷
６…右舷
７…船底
７ａ〜７ｃ…領域
８…プロペラ
９…舵
１０…抵抗低減装置
１１…制御装置
１５…水流の流入角検出装置
１６…ジャイロ
１７…ドップラーソナー
１８…ＧＰＳ装置
１９…水流の流入角計算装置
２０…空気供給装置
３０〜３８…空気吹出口
４０〜４８、８１、８２…流路
５０〜５８、９１、９２…バルブ
６１〜６４…空気吹出回収口
７０…空気吹出回収配管システム
７１〜７４…バルブ
７５…空気供給装置
１００…水流
１３０〜１３２、１３５、１３７、１６１、１６３…空気層
ＣＬ…センターライン
Ｘ…縦方向（船首船尾方向）
Ｙ…横方向（船幅方向）
α…船首方位
β…水流の流入角
ＶＧ…対地船速ベクトル
ＶＷ…対水船速ベクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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