(57)【要約】      （修正有）【課題】喫水面の位置変動、航行速度の変動があっても、必要なだけの圧力で空気をリザーバタンクから微細気泡発生部材まで送り込むことができ、安定して摩擦抵抗を低減できる摩擦抵抗低減船を提供する。【解決手段】航行に伴って負圧を発生するウイング７を備えた複数の微細気泡発生部材を喫水面下の外側面から船底に沿って取り付け、発生する負圧のみでは微細気泡を発生することができない微細気泡発生部材については、リザーバタンクから加圧空気を送り込むことで微細気泡を発生させる摩擦抵抗低減船において、リザーバタンクからの配管に、速度センサと喫水センサからの信号に基づき調整する調整バルブを設けた。また、気液の界面がチャンバー５内まで下がっていると、ウイング７が発生する負圧によって、比重の大きな水が比重の小さな空気よりも下に潜り込む現象（ケルビンヘルムホルツ不安定現象）が発生し、１００μｍ〜１ｍｍ程度の微細気泡が発生する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航行に伴って負圧を発生するウイングを備えた複数の微細気泡発生部材を、船体の喫水面よりも下方となる外側面から船底に沿って取り付け、前記航行に伴って発生する負圧のみでは微細気泡を発生することができない微細気泡発生部材については、リザーバタンクからの加圧空気を送り込むことで微細気泡を発生せしめるようにした摩擦抵抗低減船の運転方法において、
前記加圧空気はリザーバタンクからの配管を介して送り込まれ、この配管には調整バルブを設け、この調整バルブの開度を船体に設けた速度センサと喫水センサからの信号に基づき調整することを特徴とする摩擦抵抗低減船の運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦抵抗低減船において、前記調整バルブの開度は、全開に対する開度をＤ（％）、速度をＶ（ノット）、喫水深さをＨ（ｍ）とした場合、開度を以下の式によって決めることを特徴とする摩擦抵抗低減船の運転方法。
Ｄ＝ｋ×Ｈ／Ｖ  ｋは船の形状で決まる定数
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の摩擦抵抗低減船の運転方法において、前記微細気泡発生部材の近傍にはＣＣＤカメラなどの微細気泡発生の有無を検知する検知部材を設け、微細気泡の発生量が不足の場合は前記速度センサと喫水センサからの信号に基づく開度を更に開く信号を発することを特徴とする摩擦抵抗低減船の運転方法。
【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】
特許文献１には航行に伴って負圧を発生するウイングを備えた複数の微細気泡発生部材を、船体の喫水面よりも下方となる外側面から船底に沿って取り付け、前記航行に伴って発生する負圧のみでは微細気泡を発生することができない微細気泡発生部材については、リザーバタンクからの加圧空気を送り込むことで微細気泡を発生せしめるようにした摩擦抵抗低減船が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１５９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にあっては、リザーバタンクと微細気泡発生部材とを結ぶ配管には調整バルブ（減圧弁）が設けられている。しかしながら、この調整バルブは下方に位置する微細気泡発生部材ほど高圧の空気を供給するためのものでありバルブの取り付け位置に応じて予め設定した開度に固定し、調整する場合には手動操作を必要とする。
【０００６】
穏やかな海を一定の速度で航行する場合には、上記の設定でも問題はないが、外洋などを航行すると船体は大きくローリング及びピッチングするため、微細気泡発生部材と喫水面との距離は大きく変化する。
また、風向きや積荷によって航行速度も変化し、これによって微細気泡発生部材のウイングが発生する負圧も変化する。
【０００７】
このように、喫水面からの距離が大きく変動すると微細気泡発生部材までリザーバタンクから送り込むのに必要な圧力も変動する。この圧力とウイングが発生する負圧との合計が微細気泡発生部材まで空気を送り込む圧力になるが、ウイングが発生する負圧も航行速度に応じて変動する。このように喫水面からの距離及び速度は航行中に変動するため、リザーバタンクと微細気泡発生部材とを結ぶ配管に設けたバルブの開度を一定にしておくと、圧力不足によって微細気泡発生部材が微細気泡を発生しない現象が発生する、これを防止するには、リザーバタンク内の圧力を高めておけばよいが、これでは消費エネルギーが大きくなる。
また、いちいち手動でバルブを操作することは設置する微細気泡発生部材の数を考慮すると、現実的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、航行に伴って負圧を発生するウイングを備えた複数の微細気泡発生部材を、船体の喫水面よりも下方となる外側面から船底に沿って取り付け、前記航行に伴って発生する負圧のみでは微細気泡を発生することができない微細気泡発生部材については、リザーバタンクからの加圧空気を送り込むことで微細気泡を発生せしめるようにした摩擦抵抗低減船の運転方法において、前記加圧空気はリザーバタンクからの配管を介して送り込まれ、この配管には調整バルブを設け、この調整バルブの開度を船体に設けた速度センサと喫水センサからの信号に基づき調整するようにした。
【０００９】
例えば、前記調整バルブの全開に対する開度をＤ（％）、速度をＶ（ノット）、喫水深さをＨ（ｍ）とした場合、開度を以下の式によって決めることも可能である。Ｄ＝ｋ×Ｈ／Ｖ  （ｋは船の形状で決まる定数）
【００１０】
また、微細気泡発生部材の取付角度によっては、速度センサと喫水センサからの信号による調整のみでは微細気泡の発生に不十分な場合がある。そこで、微細気泡発生部材の近傍にＣＣＤカメラなどの微細気泡発生の有無を検知する検知部材を設け、微細気泡の発生量が不足の場合は前記速度センサと喫水センサからの信号に基づく開度を更に開く信号を発するようにすることも可能である。
【００１１】
更に、船舶のピッチング及びローリングは一定の間隔で繰り返される特徴がある。そこで、バルブの開度の制御方法としてある程度の先の喫水面を予測したアクティブ制御を行うことも可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る摩擦抵抗低減船によれば、喫水面の位置変動、航行速度の変動があっても、必要なだけの圧力で空気をリザーバタンクから微細気泡発生部材まで送り込むことができる。
したがって、リザーバタンクの容量も小さくでき、このリザーバタンクに空気を送り込むコンプレッサの駆動力も小さくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る摩擦抵抗低減船の側面図
【図２】リザーバタンクと微細気泡発生部材との間の配管系統図
【図３】微細気泡発生部材の断面図
【図４】微細気泡発生部材の微細気泡（マイクロバブル）発生のメカニズムを説明した図３と同様の図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る摩擦抵抗低減船は喫水面（Ｌ.Ｗ.Ｌ.）よりも下方の船体の外側面１から船底２に沿って複数の微細気泡発生部材３を取り付けている。複数の微細気泡発生部材３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。
【００１５】
微細気泡発生部材３はウイングユニット４とチャンバー５からなる。ウイングユニット４は船体の外側面１に形成した開口６に嵌め込まれ、ウイング７が船体の外側面１よりも外側に突出し、ウイング７とチャンバー５との間には混合部８が形成されている。またウイング７は船舶の航行に伴って混合部８に負圧を発生せしめるべく航行方向にそって前端部のギャップｇ１が後端部のギャップｇ２よりも小さくなるように傾斜している。
【００１６】
チャンバー５はウイングユニット４の背面側（船体内側）に取り付けられている。尚、ウイングユニット４とチャンバー５を一体成形してもよい。チャンバー５は配管を介してリザーバタンク９につながっており、このリザーバタンク９にはコンプレッサ１０から加圧空気が供給される。
【００１７】
前記チャンバー５とリザーバタンク９をつなぐ配管は、主配管１１とこれから分岐して各微細気泡発生部材３のチャンバー５に結合する分岐管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからなる。
【００１８】
各分岐管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄには圧力調整または流量調整を行う調整バルブＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄが設けられ、これら調整バルブＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄのバルブの開度は制御装置１２からの信号によって調整される。
【００１９】
制御装置１２には速度センサ及び喫水センサからの信号が送られ、これらセンサからの信号を処理し最適なバルブ開度を各調整バルブＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄに出力する。
【００２０】
即ち、仮にリザーバタンク９内が大気圧であったとすると、配管内の気液の界面は喫水面と等しくなる。この状態から、気液の界面がチャンバー５内まで下がっていないと、船舶の航行に伴ってウイング７が負圧を発生しても、ケルビンヘルムホルツ不安定現象によって微細気泡を発生することができない。
【００２１】
そこで、制御装置１２からの信号は、速度センサからの信号によってウイング７が発生する負圧を計算し、喫水センサからの信号によって配管内の気液の界面の位置を割り出し、各調整バルブの二次側圧がどれだけになれば気液の界面がチャンバー５内まで下がるかを計算し、それに応じた開度信号を各調整バルブに出力する。
【００２２】
開度計算の一例を示せば、全開に対する開度をＤ（％）、速度をＶ（ノット）、喫水深さをＨ（ｍ）とした場合、開度（Ｄ）＝ｋ×Ｈ／Ｖ（ｋは船の形状で決まる定数）で求めることができる。
【００２３】
このように気液の界面がチャンバー５内まで下がっていると、図４に示すように、ウイング７が発生する負圧によって、比重の大きな水が比重の小さな空気よりも下に潜り込む現象（ケルビンヘルムホルツ不安定現象）が発生し、１００μｍ〜１ｍｍ程度の微細気泡が発生する。
【００２４】
また、チャンバー５にはＣＣＤカメラなどの微細気泡発生の有無を検知する検知部材１３を設けることが好ましい。制御装置１２の計算は速度センサと喫水センサからの信号に基づいているが、配管内の状況や実際の取付角度などは考慮していないため、計算通りにはいかないことも考えられる。
そこで、検知部材１３によって微細気泡が発生を発生していないことを検知した場合には、更に開度を大きくするフィードバック制御を行うことが好ましい。
【００２５】
また、信号の出力と微細気泡の発生との間にはタイムラグが生じる。一方船舶の特徴として、ピッチングやローリングは一定の間隔で上下動を繰り返す。そこで、微細気泡発生部材３が下降行程にあるときは更に喫水面からの距離が大きくなることを見越して開度を計算値よりも大きくし、逆に微細気泡発生部材３が上昇行程にあるときは更に喫水面からの距離が小さくなることを見越して開度を計算値よりも小さく設定するアクティブ制御を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る摩擦抵抗低減船の運転方法は、あらゆる船舶に適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１…船体の外側面、２…船底、３…微細気泡発生部材、４…ウイングユニット、５…チャンバー、６…船体の外側面に形成した開口、７…ウイング、８…混合部、９…リザーバタンク、１０…コンプレッサ、１１…主配管、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…分岐管、１２…制御装置、１３…検知部材、ｇ１…ウイングの前端部分の隙間、ｇ２…ウイングの後端部分の隙間、Ｖａ〜Ｖｄ…調整バルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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