(57)【要約】  本発明は、船舶の水抵抗を低減する方法および装置に関する。特に本発明は、船舶の胴体（２）によって航行中に生起される船首波を低減するための方法に関する。この方法は、胴体の船首（４）の手前で気体／水混合が生成されることを特徴としており、気体は空気であるのが好ましい。本発明は、航行中に船舶の船首波を低減する装置も対象としており、この装置は、圧力下にある空気を放出する装置である。この圧縮された空気が、船舶の船首（４）の手前および周辺に適当な角度のもとで、適当な領域に放出される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性の低い気体と、船舶の進行方向に対して相対的に可変の角度で、かつ船舶の喫水線に対する可変の角度で注入される船首手前の水とからなる混合の生成によって船舶で船首波を低減する方法。
【請求項２】
気体取込部の方向は船舶の進行方向に対して鋭角を有するとともに、船舶の喫水線に対して鋭角を有していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
気体送出の角度は可変であり、航行中に変更することができることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
混合は船首手前に適切な間隔をおきながら、かつ水面に関して適切な深さで生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
水／気体の混合形成の間隔と深さは運転条件に依存して変わり、たとえば船舶の浮力および／または速度に依存して変わることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
船首手前の混合形成部と船首自体との間隔は０．１から３０メートルである、請求項１から５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
混合は適当な圧力で気泡の流れによって生成されて船舶の船首手前で水中に送られる、請求項１から６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
気泡流はそれぞれ異なる大きさの泡を含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記気体は空気である、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
船首波を低減する器具において、圧力下にある気体、好ましくは空気が装置により船舶の進行方向に対して相対的に可変の角度で、かつ船舶の喫水線に対する可変の角度で、船舶の船首周辺の適切な範囲内に注入され、それにより実質的に気体と水からなる混合を生成することを特徴とする器具。
【請求項１１】
気体放出は調整可能であるとともに気体送出の角度は可変であり、航行中に変更することができることを特徴とする、請求項１０に記載の器具。
【請求項１２】
気体を放出するための放出装置は、混合が船首手前に適切な間隔をおきながら、かつ適切な深さで生成されるように調整可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の器具。
【請求項１３】
運転条件に依存して、たとえば船舶の浮力および／または速度に依存して、前記放出装置を調整する制御部を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の器具。
【請求項１４】
船首手前の混合形成部と船首自体との間隔は０．１から３０メートルであることを特徴とする、請求項１０から１３のうちのいずれか１項に記載の器具。
【請求項１５】
混合は適切な圧力のコンプレッサからの気泡流によって生成されることを特徴とする、請求項１０から１４のうちのいずれか１項に記載の器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の水抵抗を低減する方法および装置に関する。特に本発明は、船舶の胴体によって航行中に生起される船首波を低減するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、航行中に船首波と船尾波を生起することが知られている。これらの波は、速度の平方の上昇につれて２乗で増えていく全体的抵抗に主要な寄与を果たす。船舶の最高速度は、基本的に、胴体の長さと、船首波から船尾波までの間隔とに依存して決まる。船首波と船尾波が重なり合うと、船舶はその中に「捉えられ」、エンジン出力に関わりなく、それ以上高速になることはできない。
【０００３】
こうした流体力学的な抵抗を克服するということは、２つの主要な結果を生じる：第１に、強力かつそれに応じた高価なエンジンであり、第２に、これに伴って増えていく燃料消費量である。船舶の運転経費のほぼ半分を燃料が占めている。したがって、こうした流体力学的な抵抗を低減することが特に重要である。
【０００４】
特殊な船体と船首形状によって、このことを実現しようと試みられている。その一例が周知の球状船首構造である。球状船首が所与のレベルについて、たとえば特定の積載状態において、最適化されることが知られている。
【０００５】
しかし、この解決法は全面的に満足のいくものではない。球状船首は、特定の速度と特定の積載状態（たとえば満載時）のときにしか有効ではないからである。抵抗の低減化は、理想的な条件のもとでさえ、通常、往路と復路で計算して１０％を超えることはない。球状船首が部分的に喫水線から突き出しているだけで、球状船首が抵抗を高めることさえある。
【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、上に述べたような従来技術の制約を克服し、船舶の流体力学的な抵抗を低減するための効果的なシステムを提供することにある。特に本発明は、船首波と船尾波を低減し、それによって船舶の全体的抵抗を航行中に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の根底にある思想は、船首の手前の水に気体を添加することによって、好ましくは空気を混入することによって、航行中に発生する船首波と船尾波を低減することにある。
【０００８】
船首の手前で適当な間隔をおいて、かつ水表面に対して適当な深さで、混合が形成される。混合の位置は、浮力と速度とに依存して決まる。実際の大半の用途については、船首手前での混合形成と船首自体との間に０．１から３０メートルの間隔があれば十分である。このことは、調節可能な可動の複数ノズルによって実現することができる。これらのノズルは、進行方向および水表面に対して規定された角度の範囲内で、船首の前方に空気噴射を出すために制御可能としてある。たとえばそれぞれのノズルは、進行方向における一定の角度の範囲内で、船舶の下面から水表面に対する規定された角度のもとで空気噴射を分散させる。
【０００９】
本発明の１つの実施態様は、既存の球状船首の周りに後付で固定することができるスリーブを介して空気を注入することにある。調節可能な空気ノズルを備えるこのスリーブは、一方では進行方向へ、あるいはそれと同時に進行方向と反対方向へ、下側の胴体に沿って水中へと空気噴射を導入する。これにより、著しい更なる摩擦低減を生ずる。
【００１０】
装置によって気体が水中へ圧力により押し出されるのが好ましい。使用する気体は水よりも低い粘性を有しているのがよく、特に、実用的な理由により空気が使用される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、船首に対する静圧が大幅に低減され、船壁での摩擦が低減されて、船首波と船尾波が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に基づいて船首に取り付けられた旋回可能な装置を備える船舶を示す側面図である。
【図２】図１の装置を備える船舶を示す別の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
符号１は、胴体２と、水上領域１０を有する喫水線３と、船首４とを備える船舶１を模式的に表現している。船尾５（この略図には図示せず）。付言しておくと、本発明はどのような大型船舶にも適用することができる。したがって、以下の記述における「船舶」という用語の使用は、あらゆる種類の船を代表させたものである。
【００１４】
１つの好ましい実施形態では、空気噴射は進行方向と反対向きにも水中に注入され、すなわち、形成された気泡が船舶の船尾のすぐ手前にくるまで水中にとどまるようになっている。それにより、摩擦緩和効果が胴体の長さ全体で作用する。
【００１５】
リンク式に固定されており、それは、旋回アーム９が船舶の航行速度および／または積載量に依存して適切な潜水深さを得るためである。旋回アーム９の潜水深さの変更は、電子式に制御される。
【００１６】
図３ａには、調整可能なノズルによって、進行方向Ｘにおける船首前方に選択可能な角度αのもとで、およびそれと同時に、進行方向と反対方向−Ｘにおける選択可能な角度δのもとで、空気が注入される様子が示されている。
【００１７】
図３ｂには同一の様子が側面図で示されている。空気は調整可能なノズルにより、進行方向における船首前方に選択可能な角度βのもとで角度γ，γ’により定義される範囲内に、およびそれと同時に、進行方向と反対方向における選択可能な角度εのもとで注入される。
【００１８】
実施形態が示されており、ここでは調節可能な空気供給装置が、１つまたは複数のスリーブもしくはベルトＣによって船首に取り付けられている。磁気式の取付も同じく可能である。空気の注入部と船首との間の距離は、０．１から３０メートルの間で変化する。図３ｂに見られるとおり、空気供給装置は球状船首に直接取り付けられていてよい。
【図１】
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【図２−２ａ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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