(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の外側面に微細気泡発生部材を取り付けた摩擦抵抗低減船であって、前記微細気泡発生部材は負圧発生用の中空ウィングと、この中空ウィングの前後方向の軸線が当該中空ウィングと対向する船体外側面に対いて並行及至一定の俯角を形成するように支持する脚部とからなり、
前記中空ウィングの断面形状は尖った先端部から中央部に向かって徐々に膨れ更に後端部に向かって徐々に細くなる紡錘形状をなし、前記中空ウィングの船体外側面に対向する面の後端部には幅方向に気泡噴出用のスリットが形成され、
前記脚部には船体の内側から中空ウィング内に空気を供給するための通路が形成され、
前記中空ウィングは先端部を中心として揺動自在に支持され、更に航行方向に対し俯角を形成するようにスプリングなどの弾発部材が中空ウィングの後部と船体または脚部との間に配置されていることを特徴とする摩擦抵抗低減船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡（マイクロバブル）を船体の外表面に供給して、船体と水との間の摩擦抵抗を低減した摩擦抵抗低減船およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航行中の船体の表面に気泡を供給することで、水に対する船体の摩擦抵抗が小さくなることが従来から知られている。
【０００３】
特に船の航行に伴って負圧を発生せしめ、この負圧によって空気を引き出して微細気泡とする技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１には、船体に形成した開口部に取り付ける微細気泡発生部材として、前記開口部に嵌め付けられるプレートと、このプレートに取り付けられる負圧発生用のウィングとからなる構造が提案されている。
【０００５】
特許文献１にあっては、ウィングの取り付け角度を船体に対して俯角を持つように斜めにし、具体的にはウィングの前端縁と船体との隙間よりもウィングの後端縁と船体との隙間の方が大きくなるようにすることで、船の航行に伴ってウィングの船体との対向面側に負圧領域を形成し、この負圧領域に向かって船体に形成した開口から空気が引き込まれ、その際の空気と海水との界面において微細気泡を発生させるようにしたものである。
【０００６】
特許文献１に開示される構造では、負圧領域と船体に形成した空気の供給口との距離が大きいため、負圧領域が形成されてもこの負圧領域に廻りの海水が瞬時に入り込んでしまい、空気の供給口から空気を十分に引き出すことができず、微細気泡の発生が不十分となっている。
【０００７】
また、特許文献１にあっては負圧が形成される箇所はウィングの内側（船体側）面であり、気体を供給する箇所は船体に形成されたミックスチャンバーであるので、船体の航行及び上下動に伴って負圧が形成された個所と気体が供給される箇所が離れてしまい、気泡の発生が断続的になる不利がある。
【０００８】
特許文献２は上記特許文献１の不利を解消するために提案されている。この特許文献２にあっては、特許文献１などに提案されている負圧を発生させるウィングを中空状とし、この中空状ウィングの船体と対向する面に多数の穴を形成し、船体の航行に伴ってウィングの船体と対向する面側に負圧を発生させ、この負圧により中空状ウング内の空気を気泡として引き出すようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４２１２６４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−８８５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２によれば、負圧発生個所と気泡供給箇所が同一個所であるため、船体のピッチングやローリングがあっても常に安定して気泡が引き出される。
しかしながら、低速航行時に問題がある。即ち、ウィングが水中に入るとウィングに形成した穴からウィング内に水が浸入する。この後船が航行することで負圧が発生するので、ウィング内の水は抜ける筈であるが、実際は小さな気泡を得るために穴径も小さくしなければならず、航行に伴う負圧ではなかなか内部の水が抜けず、低速では殆ど気泡を発生しない。
また低速時にはウィング表面の圧力分布の変動が大きく、気泡が引き出される穴の他に水を吸引する穴も存在し、安定して気泡を発生させることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明に係る摩擦抵抗低減船は、船体の外側面に取付ける微細気泡発生部材を、負圧発生用の中空ウィングと、この中空ウィングの前後方向の軸線が当該中空ウィングと対向する船体外側面に対して平行乃至一定の俯角を形成するように支持する脚部とで構成し、前記中空ウィングの断面形状は尖った先端部から中央部に向かって徐々に膨れ更に後端部に向かって徐々に細くなる紡錘形状をなし、更に前記中空ウィングの船体外側面に対向する面の後端部には幅方向に気泡噴出用のスリットが形成され、前記脚部の内部には船体の内側から中空ウィング内に空気を供給するための通路が形成された構成とした。
【００１２】
また前記中空ウィングの船体外側面に対向する面に沿った前後方向の長さは中空ウィングの反対側の面に沿った前後方向の長さよりも長く設定することが好ましい。ベルヌーイの定理により同一流線にウィングを配置した場合、経路の長い面に沿って流れる流体の速度が短い面に沿って流れる流体よりも速くなり、速度に比例して負圧が発生する。
したがって、上記構成とした場合にはウィングの前後方向の軸線と船体表面とを平行にしても負圧が発生する。その結果ウィングに起因する摩擦抵抗が最小となる。
【００１３】
また前記中空ウィングは先端部を中心として揺動自在に支持され、更に航行方向に対し俯角を形成するようにスプリングなどの弾発部材が中空ウィングの後部と船体または脚部との間に配置される構成としてもよい。
低速航行の場合には、発生する負圧が小さく空気の引き出し効果が十分ではない。このため低速時にはウィングに俯角をもたせる。即ちウィングの前端部と船体との間隔よりもウィングの後端部と船体との間隔の方が大きくなるようにすることで、ウィングの航行抵抗は増加するが、大きな負圧を発生することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る摩擦抵抗低減船によれば、負圧の発生個所即ちウィングの船体外側面と対向する面と、気泡が噴出する面とが同一のため、船体の航行に伴うピッチング、ローリングなどの影響を受けない。
特に中空ウィングの船体外側面と対向する面の全面に空気噴出用の穴を形成せずに、船体外側面と対向する面の後端部の幅方向、即ち中空ウィング部内に侵入した水が抵抗なく排出することができ、しかも大きな負圧が安定して発生する箇所に気泡噴出用のスリットを形成したので、低速時でも微細な気泡を安定して発生し、摩擦抵抗が低減され燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る摩擦抵抗低減船の側面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】図２のＡ方向矢視拡大図
【図４】微細気泡発生部材の正面図
【図５】船体の底面に取り付けた微細気泡発生部材の縦断面図
【図６】同微細気泡発生部材の縦断面図
【図７】微細気泡の発生状態を説明した図６と同様の図
【図８】ウィング部の拡大縦断面図
【図９】ウィング部の分解図
【図１０】ウィング部の端部の拡大平面図
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は別実施例を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本発明に係る摩擦抵抗低減船は船体１の先端（バルバスバウ）の周囲に複数の微細気泡発生部材１０を取り付けている。複数の微細気泡発生部材１０の配列は図示例では側方から見て直線状をなすように配列しているが、千鳥状や斜めでもよい。
【００１７】
本実施例では図３に示すように、喫水面（Ｌ.Ｗ.Ｌ.）よりも下方となる領域を喫水面に近い上方領域（Ｒ１）と船底に近い下方領域（Ｒ２）に分け、上方領域（Ｒ１）と下方領域（Ｒ２）に配置される微細気泡発生部材１０への空気の供給形態を異ならせている。
【００１８】
即ち、上方領域（Ｒ１）に配置される微細気泡発生部材１０への空気の供給は先端が大気に開放される空気供給配管２を介して行われ、下方領域（Ｒ２）に配置される微細気泡発生部材１０への空気の供給は、アシストコンプレッサ３からバッファタンク４にエアが送り込まれ、バッファタンク４からの分岐管５を介して行われる。
【００１９】
つまり、下方領域（Ｒ２）に配置される微細気泡発生部材１０への空気の供給は大気開放ではなく閉鎖系の配管を介して行われる。尚、説明を簡単にするため、図示例では上方領域（Ｒ１）に配置される微細気泡発生部材１０の数を１つにしているが複数でもよい。
【００２０】
前記各分岐管５には減圧弁Ｖ１〜Ｖ４が設けられ、下方領域（Ｒ２）に配置される微細気泡発生部材１０への空気の供給圧を異ならせている。この実施例では上方に位置する減圧弁ほど絞り量を大きくして、下方の微細気泡発生部材１０ほど高圧の空気が供給されるようにしている。分岐管５内の気液界面から微細気泡発生部材１０までの距離は下方の微細気泡発生部材１０ほど大きくなるので、減圧弁を設けてバッファタンク４から空気が均等に供給されるようにする。
【００２１】
尚、最も下方に位置する微細気泡発生部材１０への分岐管には、減圧弁Ｖ４を設けなくてもよい。更に、航行速度に応じてバッファタンク４から供給される空気圧を全体的に調整するようにしてもよい。
【００２２】
次に、微細気泡発生部材１０の構造を図４〜図１０に基づいて説明する。微細気泡発生部材１０は船体に形成した開口１ａに嵌め付けられるプレート１１と、このプレート１１に脚部１２を介して取り付けられる負圧発生用の中空ウィング部１３とからなる。
【００２３】
開口１ａの内側部はプレート１１を支持するバックアッププレート１４にて塞がれ、前記脚部１２には大気若しくは圧気源に連通する通路１５が形成され、更に前記中空ウィング部１３は船体との対向面が航行時に負圧形成面となるようにウィング部１３の前端縁と船体との隙間よりもウィング部１３の後端縁と船体との隙間の方を大きくすることで、船体の進行方向に対しウィング部１３の前後方向の軸線が俯角θを形成している。
【００２４】
前記中空ウィング部１３は船体との対向面を形成する内側板１６と外側板１７を合わせて結合することで構成され、内側板１６と外側板１７を合わせた状態で、中空ウィング部１３の断面形状は先端部が尖り、この先端部から中央部に向かって徐々に膨れ更に中央部から後端部に向かって徐々に細くなる紡錘形状となっている。
【００２５】
前記内側板１６の後端部には幅方向にスリット１８が形成されている。このスリット１８は船舶の航行に伴う負圧によって微細気泡を噴出するためのものであり、微細な気泡を発生させるためにスリットにメッシュ部材などを設けてもよい。
【００２６】
また、内側板１６表面に沿った前後方向の長さＬ１は外側板１７表面に沿った前後方向の長さＬ２よりも若干長く設定している。このように長さＬ１を長さＬ２よりも若干長く（３％未満）した場合には、中空ウィング１３の前後方向の軸線Ｘを船体外側面と平行、即ち航行によって形成される流線と中空ウィング１３の前後方向の軸線Ｘとを一致させても、ベルヌーイの定理により内側板１６表面に沿った流れの方が速くなるので内側板１６表面に負圧が発生する。
【００２７】
速度が約１５ノット以上の場合には、航行に伴う抵抗を軽減するため中空ウィング部１３の前後方向の軸線Ｘを船体外側面（航行方向）と略平行としても負圧が発生する。
【００２８】
また、内側板１６の幅方向の端部には開口１９が形成され、この開口１９には脚部１２の内部を貫通する空気供給通路２０が一致し、この空気供給通路２０には前記空気供給管２または分岐管５が接続されている。
【００２９】
以上において、船が航行を開始した直後は速度が遅いためウィング部１３によって発生する負圧も小さく、上方領域（Ｒ１）に配置される微細気泡発生部材１０へ空気の供給を行う空気供給配管３内の気液界面の引き下げ効果は十分でないため上方領域（Ｒ１）の微細気泡発生部材１０からの微細気泡の発生はない。
【００３０】
しかしながら、下方領域（Ｒ２）に配置される微細気泡発生部材１０にはバッファタンク４から高圧空気が供給されているので、中空ウィング部１３内に供給された空気は内側板１６に形成したスリット１８から噴出する。
【００３１】
図１１（ａ）及び（ｂ）は微細気泡発生部材の別実施例を示す図であり、この実施例にあっては左右の脚部１２、１２の側面間に軸２１を架設し、この軸２１に中空ウィング部１３の先端部を揺動自在に支持し、また中空ウィング部１３の後端部と船体外側面との間にスプリング２２を配置し、船舶の航行速度が遅い状態では、（ａ）に示すようにスプリング２２の弾発力で中空ウィング部１３が流線に対して俯角を持つように傾斜し、航行速度が速い状態では、（ｂ）に示すように水による力でスプリング２２を圧縮し、中空ウィング部１３の前後方向の軸線が船体外側面と平行に近づくようにしている。
【００３２】
上記した別実施例では、中空ウィング部１３の揺動に伴って中空ウィング部１３内への空気供給口２３の位置も移動するため、脚部１２内の通路１５と空気供給口２３とをベローズ或いは伸縮可能な二重管などで接続する必要がある。
【符号の説明】
【００３３】
１…船体、１ａ…船体に形成した開口、１０…微細気泡発生部材、２…空気供給配管、３…アシストコンプレッサ、４…バッファタンク、５…分岐管、１１…プレート、１２…脚部、１３…中空ウィング部、１４…バックアッププレート、１５…通路、１６…内側板  １７…外側板、１８…スリット、１９…開口、２０…空気供給通路、２１…軸、２２…スプリング、２３…空気供給口
Ｒ１…上方領域
Ｒ２…下方領域
Ｖ１〜Ｖ４…減圧弁
θ…俯角
Ｌ１…内側板の表面に沿った前後方向の長さ
Ｌ２…外側板の表面に沿った前後方向の長さ
【要約】      （修正有）【課題】微細な気泡により航行に伴う摩擦を低減する船舶を提供する。【解決手段】中空ウィング部１３は船体１との対向面を形成する内側板１６と外側板１７を合わせて結合することで構成され、内側板１６と外側板１７を合わせた状態で、中空ウィング部１３の断面形状は先端部が尖り、この先端部から中央部に向かって徐々に膨れ更に中央部から後端部に向かって徐々に細くなる紡錘形状となっている。前記内側板１６の後端部には幅方向にスリット１８が形成されている。このスリット１８は船舶の航行に伴う負圧によって微細気泡を噴出するためのものである。【選択図】図７【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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