JP2009160963A - 船舶における摩擦抵抗低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推進力を発生するインペラが、船体に設けられるエンジンに連結され、エンジンを冷却した冷却水が冷却水排出管で船外に排出される船舶において、航行時の摩擦抵抗を低減するためのマイクロバブルを、小型船舶に適用しても装置の大型化およびコスト増大を招くことなく発生可能とする。
【解決手段】航行時の摩擦抵抗を軽減させるためのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段４１が、外部から空気を取り込んでマイクロバブルを発生させるようにして冷却水排出管３７に連結される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、推進力を発生するインペラが、船体に設けられるエンジンに連結され、前記エンジンを冷却した冷却水が冷却水排出管で船外に排出される船舶に関し、特に、航行時の摩擦抵抗を軽減させるための摩擦抵抗低減装置の改良に関する。

航行時の摩擦抵抗を低減させるために、航行中に船首付近から水中に気体を噴出させることにより、船体外板の表面付近に気泡を介在させて船体および水間の摩擦抵抗を低減せしめるようにしたものが、特許文献１で知られている。
特開２０００−１８５６８８号公報

上記特許文献１で開示されたものによれば、船舶の航行中の摩擦抵抗低減を期待することができるものの、制御装置およびブロアといった専用のマイクロバブル発生装置が必要となり、たとえばＰＷＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｗａｔｅｒ Ｃｒａｆｔ）のような小型船舶に適用した場合、小型化およびコスト抑制が課題となる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、航行時の摩擦抵抗を低減するためのマイクロバブルを、小型船舶に適用しても装置の大型化およびコスト増大を招くことなく発生し得るようにした船舶における摩擦抵抗低減装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、推進力を発生するインペラが船体に設けられるエンジンに連結され、前記エンジンを冷却した冷却水が冷却水排出管で船外に排出される船舶において、航行時の摩擦抵抗を軽減させるためのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段が、外部から空気を取り込んでマイクロバブルを発生させるようにして前記冷却水排出管に連結されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記インペラが、船底に開口した取水口と、船体の後端に開口した噴流口とを結んで船底に設けられるダクト内に配置され、前記マイクロバブル発生手段に連なるマイクロバブル用導管が、マイクロバブルを前記ダクトの内面に沿わせて流通せしめるべく前記ダクトに接続されることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記マイクロバブル用導管が、前記インペラよりも上流側で前記ダクトに接続されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、エンジンを冷却した冷却水を船外に排出させる冷却水排出管に、外部から空気を取り込んでマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段が連結されるだけの構成で航行時に摩擦抵抗を低減させるためのマイクロバブルを発生することができ、小型船舶にも適用し得るほど装置の小型化およびコスト低減を図ることができる。

また請求項２記載の発明によれば、取水口および噴流口を結んで船底に設けられるとともにインペラが配置されるダクトに、マイクロバブル発生手段に連なるマイクロバブル用導管が、マイクロバブルをダクトの内面に沿わせて流通せしめるべく接続されるので、インペラの回転によって生じる水流およびダクト内面間にマイクロバブルを介在させることにより、インペラおよびダクト内面間の境界層で翼端渦により生じる誘導抵抗を低減し、インペラ効率の向上を図り、燃費の低減を図ることができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、マイクロバブル用導管がインペラよりも上流側でダクトに接続されるので、インペラおよびダクト内面間の境界層で翼端渦により生じる誘導抵抗をより効果的に低減し、インペラ効率の更なる向上を図り、燃費をより一層低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は本発明を適用した船舶の側面図、図２は船底後部付近の縦断側面図、図３はマイクロバブル発生手段の構成を示す縦断面図である。

先ず図１において、この船舶は、鞍乗り型の小型艇であり、船体１１上に設けられたシート１２上に座った乗員が、スロットルレバー付きの操舵ハンドル１３を握って操縦可能である。

前記船体１１は、ハル１４およびデッキ１５が内部に空間１６を形成するようにして接合されて成るものであり、前記空間１６内で前記ハル１４上にはエンジンＥのエンジン本体１５がクランクシャフト１７を前後方向に指向させて搭載され、前記エンジンＥで駆動されるジェット推進ポンプ１８で推進力が得られる。

図２を併せて参照して、前記ジェット推進ポンプ１８は、船底に開口した前方側の取水口１９と、船体１１の後端に開口した後方側の噴流口２０とを結んで船体１１における前記ハル１４の後部（船底後部）に設けられて流路２１を形成するダクト２２内に、インペラ２３が配設されて成るものであり、このジェット推進ポンプ１８の後部は、船体１１の後端で前記ハル１４によって形成されるポンプ室２５内に配置される。またポンプ室２５内で前記ダクト２２の後端にはディフレクタ２４が接続される。

前記ダクト２２は、前記取水口１９を形成するようにして前記ハル１４に一体に形成されたダクト形成部１４ａと、該ダクト形成部１４ａの後部に接続される接続リング２６と、該接続リング２６を介して前記ダクト形成部１４ａに接続される管状体２７と、該管状体２７の後端に大径端が接続されるテーパ管体２８とで構成され、テーパ管体２８の後端すなわち小径端が前記ディフレクタ２４内に突入される。

前記ダクト２０内に配置されるインペラ２３のシャフト２９は、前記ダクト２２を回転自在に貫通し、前記エンジンＥのクランクシャフト１７に連結される。而して、前記ダクト２２のダクト形成部１４ａには、前記シャフト２９との間に環状のシール手段３０，３１を介在せしめるとともに、それらのシール手段３０，３１間に配置される軸受手段３２を前記シャフト２９との間に介在させる軸支持部材３３が固定される。

エンジンＥによってインペラ２３が回転駆動されると、取水口１９から取り入れられた水が噴流口２０からディフレクタ２４を経て後方に噴出され、これによって船体１１が前方に推進される。エンジンＥによるインペラ２３の回転駆動数すなわち船体１１の推進力は操舵ハンドル１３の前記スロットルレバーの回動操作によって調節される。またディフレクタ２４は、図示しない操作ワイヤを介して前記操作ハンドル１３に連結されており、操舵ハンドル１３の回動操作によってディフレクタ２４が回動されることによって船体１１の進路が変更される。

図１に注目して、前記エンジンＥは、前記エンジン本体１５の後方に配置されて該エンジン本体１５に接続される排気装置３５を有しており、該排気装置３５から排出される排ガスは前記ポンプ室２５に排出される。また前記エンジン本体１５および排気装置３５には、ウォータジャケット３６（図２参照）が設けられており、図示しないポンプで吸入された船体１１外の水が前記ウォータジャケット３６のエンジン本体１５側に供給され、ウォータジャケット３６の排気装置３５側に流通した冷却水が冷却水排出管３７を介して船体１１外に排出される。

ところで前記ジェット推進ポンプ１８は、ビルジポンプとしての機能も果たすものであり、船底のビルジ水を排出するためのビルジ管３８が、前記ダクト２２内の流路２１の下流端部に下流端を突入させるようにしてダクト２２に取付けられ、前記ダクト２２における管状体２７の上部に形成されたビルジ流路３９の下流端に前記ビルジ管３８の上流端が接続される。また上流端を船底に開口せしめたビルジパイプ４０の下流端が前記ビルジ流路３９の上流端に接続される。

ところで、この小型艇は航行時の摩擦抵抗を低減させるマイクロバブル発生手段４１を有するものであり、このマイクロバブル発生手段４１は、外部から空気を取り込んでマイクロバブルを発生させるようにして前記冷却水排出管３５に連結される。

図３において、前記マイクロバブル発生手段４１は、前記冷却水排出管３５の途中に一端が接続されるとともに直角方向に突出する分岐管部４２ａを有する水導入管４２と、前記分岐管部４２ａに一端が接続される空気導入管４３と、空気導入管４３との間にフィルタ４４を挟んで前記空気導入管４３の他端に接続される空気吸入管４５と、前記空気導入管４３の一端部内にたとえばねじ込みで固定される空気量調整オリフィス４６と、前記分岐管部４２ａよりも下流側で前記水導入管４２の他端部内にたとえばねじ込みで固定されるバブル生成オリフィス４７とを備えており、空気吸入管４５は、空気導入管４３から離反するにつれて拡径するようにしてラッパ状に形成される。

このようなマイクロバブル発生手段４１によれば、水導入管４２内を水が流通するのに応じて空気吸入管４５からフィルタ４４を経て空気導入管４３に導入された空気が、空気量調整オリフィス４６を介して水導入管４２内の水中に吸い込まれることになり、水中に気泡が混入することになる。而して空気量調整オリフィス４６で空気量が調整されて水中に混入した気泡がある程度大径であるが、さらにバブル生成オリフィス４７を通過することでマイクロバブルとなる。

前記マイクロバブル発生手段４１における水導入管４２の下流端にはマイクロバブル用導管４８の上流端が接続される。

一方、前記ジェット推進ポンプ１８のダクト２２において前記インペラ２３よりも上流側の前記ダクト形成部１４ａの下流端内面には、該ダクト形成部１４ａの内面に沿う環状パイプ４９が設けられており、この環状パイプ４９には、流路２１内の下流側に向けて開口した複数の排出口５０…が開口される。

而して前記マイクロバブル用導管４８の下流端は、ダクト２２を液密に貫通して前記環状パイプ４９に接続されており、マイクロバブルが混入された水が環状パイプ４９の各排出口５０…から流路２１内に導出され、マイクロバブルはダクト２２の内面に沿って流通することになる。

次にこの第１実施例の作用について説明すると、航行時の摩擦抵抗を軽減させるためのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段４１が、エンジンＥを冷却した冷却水を船外に排出させる冷却水排出管３７に、外部から空気を取り込んでマイクロバブルを発生させるようにして連結されるので、冷却水排出管３７にマイクロバブル発生手段４１が連結されるだけの構成で航行時に摩擦抵抗を低減させるためのマイクロバブルを発生することができ、小型船舶にも適用し得るほど装置の小型化およびコスト低減を図ることができる。

しかもマイクロバブル発生手段４１に連なるマイクロバブル用導管４８が、マイクロバブルをダクト２２の内面に沿わせて流通せしめるべくダクト２２に接続されるので、インペラ２３の回転によって生じる水流およびダクト２２の内面間にマイクロバブルを介在させることにより、インペラ２３およびダクト２２の内面間の境界層で翼端渦により生じる誘導抵抗を低減し、インペラ効率の向上を図り、燃費の低減を図ることができる。

さらにマイクロバブル用導管４８が、前記インペラ２３よりも上流側で前記ダクト２２に接続されるので、インペラ２３およびダクト２２の内面間の境界層で翼端渦により生じる誘導抵抗をより効果的に低減し、インペラ効率の更なる向上を図り、燃費をより一層低減することができる。

図４は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

ジェット推進ポンプ１８のダクト２２において前記インペラ２３よりも上流側の前記ダクト形成部１４ａの下流端外面には、ダクト２２を全周にわたって囲繞する環状通路部５１が設けられており、その環状通路部５１で覆われる部分で前記ダクト形成部１４ａには複数の排出孔５２…が設けられ、マイクロバブル用導管４８の下流端は前記環状通路部５１に接続される。

したがってマイクロバブルが混入された水が環状通路部５１から各排出口５２…を経て流路２１内に導出され、マイクロバブルはダクト２２の内面に沿って流通することになる。

この第２実施例によれば、上記第１実施例と同様の効果を奏することができ、しかもマイクロバブルをダクト２２内に導入する部分でダクト２２の内面を平滑化することができるので、ダクト２２内の流路２１の流通抵抗をより小さくすることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、マイクロバブル発生手段４１で発生せしめたマイクロバブルをダクト２２内に導入するようにしたが、船体１１におけるハル１４の外面に沿ってマイクロバブルを流通させることで航行時の摩擦抵抗を低減させるようにした船舶にも適用可能である。

第１実施例を示すものであって本発明を適用した船舶の側面図である。 船底後部付近の縦断側面図である。 マイクロバブル発生手段の構成を示す縦断面図である。 第２実施例の図２に対応した縦断側面図である。

符号の説明

１１・・・船体
１９・・・取水口
２０・・・噴流口
２２・・・ダクト
２３・・・インペラ
３７・・・冷却水排出管
４１・・・マイクロバブル発生手段
４８・・・マイクロバブル用導管
Ｅ・・・エンジン

Claims (3)

1. 推進力を発生するインペラ（２３）が、船体（１１）に設けられるエンジン（Ｅ）に連結され、前記エンジン（Ｅ）を冷却した冷却水が冷却水排出管（３７）で船外に排出される船舶において、航行時の摩擦抵抗を軽減させるためのマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段（４１）が、外部から空気を取り込んでマイクロバブルを発生させるようにして前記冷却水排出管（３７）に連結されることを特徴とする船舶における摩擦抵抗低減装置。
2. 前記インペラ（２３）が、船底に開口した取水口（１９）と、船体（１１）の後端に開口した噴流口（２０）とを結んで船底に設けられるダクト（２２）内に配置され、前記マイクロバブル発生手段（４１）に連なるマイクロバブル用導管（４８）が、マイクロバブルを前記ダクト（２２）の内面に沿わせて流通せしめるべく前記ダクト（２２）に接続されることを特徴とする請求項１記載の船舶における摩擦抵抗低減装置。
3. 前記マイクロバブル用導管（４８）が、前記インペラ（２３）よりも上流側で前記ダクトに接続されることを特徴とする請求項２記載の船舶における摩擦抵抗低減装置。

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