JP2002274478A - 船舶の摩擦抵抗低減装置 - Google Patents

船舶の摩擦抵抗低減装置

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JP2002274478A JP2001076299A JP2001076299A JP2002274478A JP 2002274478 A JP2002274478 A JP 2002274478A JP 2001076299 A JP2001076299 A JP 2001076299A JP 2001076299 A JP2001076299 A JP 2001076299A JP 2002274478 A JP2002274478 A JP 2002274478A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 船舶の摩擦抵抗をより安価な構成で実現する
船舶の摩擦抵抗低減装置を提供する。 【解決手段】 水L1を駆動流体、空気Aを被駆動流体
とするエゼクターXを備えた空気注入管1を、水取入口
7を水中にて船体20の航走方向前方へ指向させ且つ噴
出口6を船底面22の近傍に開口させた状態で配置す
る。かかる構成とすることで、船体20の航走に伴って
水取入口7に働く水L1の動圧が、船底面22側の噴出
口6部分に作用する水圧を越えると、その差圧により水
取入口7から水L1が流入し、エゼクターXを通って噴
出口6側へ流れるとき、水L1の吸引作用によって空気
Aが吸入され、無数の気泡10を含んだ気泡混入水L2
となり、噴出口6から船底面22側へ噴出されること
で、浮力上昇する無数の気泡10によって船底面22及
び船腹面21の表面が覆われ、水L1に対する摩擦抵抗
が低減され、船体20の推進性能が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、気泡を用いた船
舶の摩擦抵抗低減装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、船舶においてその航走時にお
ける水の粘性に起因する摩擦抵抗を低減させて推進性能
を高める思想があり、これを具現化する一つの手段とし
て、船舶の没水部の表面に空気を送り込んで気泡を発生
させ、この気泡によって没水部表面を覆うことで摩擦抵
抗を低減させる技術が提案されている(例えば、特開2
000−142555公報、特開平9−118288号
公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来提案さ
れている摩擦抵抗の低減装置は、加圧空気を船舶の没水
部に強制的に吹き込んで気泡を発生させる構成であるこ
とから、圧縮機等の加圧空気供給源をそれ専用に備える
ことが必要であり、それだけ該装置の製造コストが高く
つき、また、その運転に際しても圧縮機の駆動動力を必
要とすることから運転経費が高くつく、等の問題があっ
た。
【0004】そこで本願発明では、船舶の摩擦抵抗をよ
り安価な構成によって実現し得る船舶の摩擦抵抗低減装
置を提供することを目的としてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として、本願発明に係る船舶の摩擦抵抗低
減装置は、水取入口7から取り入れられる水L1を駆動
流体とし空気取入口9から取り入れられる空気Aを被駆
動流体とするエゼクターXを備えるとともに該エゼクタ
ーXの下流側に噴出口6を設けてなる空気注入管1を、
上記水取入口7を水中にて該船体20の航走方向前方へ
指向させるとともに上記噴出口6を船底面22の近傍に
開口させた状態で配置したことを特徴としている。
【0006】
【発明の作用及び効果】本願発明に係る船舶の摩擦抵抗
低減装置によれば、次のような作用効果が得られる。
【0007】即ち、上記船体20が航走する場合、その
航走に伴って上記水取入口7にはこれに衝突する水L1
による動圧が作用する。この動圧は、上記船体20の航
走速度の上昇につれて増大することから、航走速度が所
定速度以上に達すると、上記水取入口7に作用する動力
が船底面22側に位置する上記噴出口6部分に作用して
いる水圧を越え、これら両者の差圧によって、上記水取
入口7から水L1が流入し、上記空気注入管1内に取り
入れられることになる。
【0008】上記水取入口7から空気注入管1内に取り
入れられた水L1は、上記エゼクターXを通って上記噴
出口6側へ流れ、ここから船底面22側へ向けて水中に
噴出されるが、この場合、上記エゼクターXにおいて
は、ここを流れる水L1が駆動流体となり、被駆動流体
としての空気Aが上記空気取入口9から吸入され、この
空気Aが水L1に混入し且つ撹拌されることで無数の気
泡10を含んだ気泡混入水L2が生成され、この気泡混
入水L2が上記噴出口6側へ向けて流れ、最終的には該
噴出口6から上記船底面22の近傍へ噴出される。する
と、この気泡混入水L2に混入していた無数の気泡10
は、順次水L1から分離し、水中を浮力上昇する。この
浮力上昇する無数の気泡10によって上記船体20の船
底面22及び船腹面21の表面が覆われ、水L1の粘性
に起因する該船底面22及び船腹面21における摩擦抵
抗が低減され、この摩擦抵抗の低減分だけ、上記船体2
0の推進性能が高められることになる。
【0009】このように、この発明の船舶の摩擦抵抗低
減装置によれば、船体20の航走に伴って必然的に発生
する水の動圧を利用して、該船体20の船底面22側へ
空気を気泡10として注入できるものであって、従来の
ような圧縮機等の加圧空気発生源を必要としないことか
ら、より安価に摩擦抵抗低減装置を提供できるととも
に、その運転経費を低く抑えることができる等、有用な
効果が得られるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本願発明を好適な実施形態
に基づいて具体的に説明する。
【0011】図1には、本願発明に係る摩擦抵抗低減装
置を船体20の船首部分に取り付けた状態を示してい
る。この摩擦抵抗低減装置は、上記船体20の航走に伴
う水の動圧を利用して空気を気泡として船底面22側に
注入し、浮力上昇する無数の気泡によって該船底面22
及び船腹面21の表面を覆って水との摩擦抵抗を低減さ
せるためのものであって、次述の空気注入管1を備えて
構成される。
【0012】上記空気注入管1は、図2に拡大図示する
ように、所定径をもつ管体で構成されるものであって、
その一端部1a側には、その側面に開口する水取入口7
が設けられるとともに、該水取入口7には上記空気注入
管1内においてこれと同軸上に延びるノズル2が接続さ
れている。さらに、上記ノズル2の外側には、空気取入
口9を備えた気室8が、該ノズル2を内包するようにし
て設けられている。また、上記ノズル2の先端側には、
該ノズル2の先端部の周囲を囲繞しつつ次第に縮径変化
したのち一定径で延びるスロート3と、該スロート3の
先端に連続して次第に拡径変化するディフューザ4が設
けられ、これらノズル2とスロート3とディフューザ4
とによってエゼクターXが構成されている。
【0013】一方、上記空気注入管1の他端部1bは、
船体20の船腹面21と船底面22のコーナ部分の曲率
に対応するように適度に湾曲形成されるとともに、その
端部は噴出口6とされている。
【0014】以上のように構成された上記空気注入管1
は、その一端部1aを上方に、その他端部1bを下方
に、それぞれ向けた状態で上記船体20の船首側の船腹
面21に沿って配置され、摩擦抵抗低減装置を構成す
る。この場合、上記空気注入管1の上記船体20側への
配置状態においては、上記噴出口6が上記船体20の船
底面22の近傍に開口し、上記水取入口7が所定深さの
水中で上記船体20の航走方向前方に指向し、さらに上
記空気取入口9が水面上の所定高さ位置において開口す
るように、該空気注入管1の長さ寸法とか上記船体20
に対する取付高さとか取付け方向等が設定されている。
【0015】尚、本願発明にかかる摩擦抵抗低減装置
は、上記空気注入管1の配置数に制限はなく、必要に応
じて該空気注入管1を複数本並設しこれら複数本の空気
注入管1によって摩擦抵抗低減装置を構成することもで
きるものである。そして、この場合には、例えば図3に
示すように、上記船体20の船首側の湾曲した船腹面2
1とか、船首尾方向に直線状に延びる舷側の船腹面21
に、複数本の空気注入管1,1,・・を、それぞれその
水取入口7を船体20の航走方向前方へ指向させた状態
で配置する。
【0016】続いて、上記空気注入管1を備えて構成さ
れる摩擦抵抗低減装置の作用効果等について説明する。
【0017】先ず、上記船体20が停止している時、あ
るいは所定速度以下の低速で航走してい状態において
は、上記水取入口7に船体20の航走に起因する水L1
の動圧が作用していないか、作用していたとしても上記
噴出口6に働く水圧よりも小さいことから、該空気注入
管1の内部は水L1で満たされた状態となっている。
【0018】上記船体20の航走速度が上昇し、上記水
取入口7にかかる水L1の動圧が航走速度に対応して上
昇し、これが上記噴出口6に作用する水圧を上回ると、
これら両者の差圧によって、航走方向前方にある水L1
が、上記空気注入管1内に既に存在している水L1を下
方へ押し出しながら、順次上記水取入口7から流入し上
記空気注入管1内に取り込まれ、上記エゼクターX側に
向かって流れる。
【0019】上記エゼクターX部分においては、上記水
取入口7から取り込まれた水L1が順次上記ノズル2か
ら上記スロート3側へ噴出されることで、その噴出水流
の圧力が低下し、吸引力を発生する。従って、上記気室
8に水L1が満たされている間は、この水L1に対して上
記噴出水流の吸引力が作用し、該水L1は上記ノズル2
からの水流に混合され、一体となって上記噴出口6側に
向かって流れる。
【0020】そして、上記気室8から水L1が排出され
るにつれて、該気室8内の水L1は次第に上記空気取入
口9から導入される空気Aによって置換され、該気室8
内は空気Aによって満たされることになる。上記気室8
内が空気Aによって満たされると、上記ノズル2からの
噴出水流の吸引力は上記気室8内の空気Aに作用し、該
空気Aは順次エゼクターX側に吸引され上記ノズル2か
らの噴出水流に混合され且つ撹拌されることで、無数の
気泡10を含んだ気泡混入水L2が生成される。この気
泡混入水L2は、上記ディフューザ4内で昇圧されたの
ち、順次上記噴出口6側へ流れ、該噴出口6から船底面
22の近傍へ向けて吹き出されることになる。
【0021】上記噴出口6から気泡混入水L2として水
中に吹き出された無数の気泡10は、ここで水L1と分
離し、順次、水面W側に向けて浮力上昇する。この浮力
上昇する無数の気泡10によって上記船体20の船底面
22あるいは船腹面21の表面が覆われることで、該船
底面22あるいは船腹面21の摩擦抵抗が低減され、そ
れだけ上記船体20の推進性能が向上することになるも
のである。
【0022】このように、この実施形態の摩擦抵抗低減
装置によれば、上記船体20の航走に伴って必然的に発
生する水の動圧を利用して該船体20の船底面22側へ
空気を気泡10として注入できるものであり、従来のよ
うな圧縮機等の加圧空気発生源を必要としないことか
ら、該摩擦抵抗低減装置そのものをより安価に提供でき
るとともに、その運転経費を低く抑えることができるも
のである。
【0023】尚、上記エゼクターXの上記スロート3部
分において上記ノズル2からの水L 1の噴出水流に空気
Aが混入され、気泡混入水L2としてこれが上記ディフ
ューザ4から上記噴出口6側に流れる場合、上記気泡1
0には当然に自己の浮力が働くが、この気泡10の浮力
上昇の速度よりも上記気泡混入水L2の流速が高い状態
下においては、該気泡10は浮力上昇をせず、気泡混入
水L2に混入したまま上記噴出口6側に流れるので、支
障は生じない。
【0024】また、この場合、上記気室8を上記空気取
入口9を介して外気に導通させたことで、該空気取入口
9から上記気室8内に導入される空気Aが該空気取入口
9において適度に絞られ、該気室8内が負圧化されるの
で、上記エゼクターXでの噴出水流による空気Aに対す
る吸引作用が適正に維持され、船底面22近傍への気泡
10の注入作用が良好状態で継続的に行われることにな
る。
【0025】さらに、この実施形態においては、上記空
気注入管1の一端部1a寄り(即ち、比較的水面Wに近
い位置)に上記水取入口7及び上記エゼクターXを設け
ているが、これらの設定位置は、例えば船体20の航走
速度とか船底面22の深さ位置等の種々の条件に応じて
適宜変更し得ることは勿論である。また、上記水取入口
7とか上記エゼクターXの口径の設定についても同様で
ある。
【0026】また、この実施形態のように、上記空気注
入管1の噴出口6を上記船体20の航走方向の後方側に
向けて開口させると、該船体20の航走に伴って上記噴
出口6の噴出方向前方寄り部分が死水域となり負圧化に
よって水圧が低下することから、気泡混入水L2の噴出
がより一層容易となり、より多量の気泡10を船底面2
2の近傍に確実に注入することができることになる。
【0027】さらに、例えば、上記船体20の船底面2
2に船首尾方向へ延びるガイド溝を設ければ、上記空気
注入管1の噴出口6から上記船底面22の近傍に吹き出
された気泡10を該ガイド溝を通して船尾側まで到達さ
せることも可能であり、かかる場合には船底面22のよ
り広い領域において摩擦抵抗の低減効果を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明にかかる摩擦抵抗低減装置の全体図で
ある。
【図2】上記摩擦抵抗低減装置の拡大断面図である。
【図3】図1のIII−III矢視図である。
【符号の説明】
1は空気注入管、2はノズル、3はスロート、4はディ
フューザ、6は噴出口、7は水取入口、8は気室、9は
空気取入口、10は気泡、20は船体、21は船腹面、
22は船底面である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水取入口(7)から取り入れられる水
    (L1)を駆動流体とし空気取入口(9)から取り入れ
    られる空気(A)を被駆動流体とするエゼクター(X)
    を備えるとともに該エゼクター(X)の下流側に噴出口
    (6)を設けてなる空気注入管(1)を、上記水取入口
    (7)を水中にて該船体(20)の航走方向前方へ指向
    させるとともに上記噴出口(6)を船底面(22)の近
    傍に開口させた状態で配置したことを特徴とする船舶の
    摩擦抵抗低減装置。
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