JP2016064812A - Hull fluid resistance reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船首部の水面下において大量のマイクロバブル（船関連では、微細気泡を、いわゆるマイクロバブルと呼ぶ）を発生させ、水面下の船体外板表面をマイクロバブルで覆うことによって、航行時の船体の摩擦抵抗を低減するとともに船首部近傍に発生する水面波による造波抵抗も低減し、高い省エネ効果を得る装置に関する。 The present invention generates a large amount of microbubbles under the water surface of the bow (referred to as microbubbles in the case of ships, so-called microbubbles), and covers the surface of the hull outer plate under the water surface with microbubbles during navigation. The present invention relates to a device that reduces the frictional resistance of the hull and reduces the wave-making resistance due to water surface waves generated in the vicinity of the bow, thereby obtaining a high energy-saving effect.
航行時の船が受ける流体抵抗を低減する主な方法としては、船体表面に生じる摩擦による抵抗と船首部近傍に生じる造波抵抗を低減させる方法がある。従来は、摩擦抵抗を低減させるための手段としては、船首側の船の外板に設けた細いスリットや多数の噴出口から、ブロワによる加圧空気を吹き出させる方法などがある。例えば、噴出口がスリット形状では特許文献１、細長形状の多数の吹き出し口形状では特許文献２、複数の気体噴出口形状では特許文献３が開示されている。特許文献４では、気水混相流体をノズルにより吹き出す方法が開示されている。また、特許文献５にはマイクロバブル発生貫流ポンプを船の外板に直接設置して、マイクロバブルを船体表面に沿って放出する方法もある。
造波抵抗を低減させるための手段としては、船首部の船体底部の形状をバルバスバウ（球状船首）にすることによって、造波抵抗を低減する方法がある。例えば、満載時や軽荷時での造波抵抗を低減する手段が特許文献６に、また喫水の変化や海流条件に対応した船首バルブにフインを装備した形状が特許文献７に開示されている。
As a main method of reducing the fluid resistance received by the ship at the time of navigation, there is a method of reducing the resistance due to friction generated on the surface of the hull and the wave-making resistance generated near the bow. Conventionally, as means for reducing the frictional resistance, there are a method of blowing pressurized air by a blower from narrow slits provided in the outer plate of the ship on the bow side or a number of jets. For example, Patent Document 1 is disclosed in the case of a slit having a slit shape, Patent Document 2 in the case of a number of elongated outlet shapes, and
As a means for reducing the wave-making resistance, there is a method of reducing the wave-making resistance by making the shape of the bottom of the hull of the bow part into a Barbasse bow (spherical bow). For example,
しかし、船体外板に設けた多数の噴出口やノズルなどからブロワにより気泡を船体表面に向けて吹き出す方法は、噴出流による流れの乱れが大きく、拡散しやすく、気泡も船体表面から離れやすくなるため、船体表面を効率よくマイクロバブルで覆うことはできない。特許文献５のマイクロバブル発生貫流ポンプを使用する方法は、水面下の船体外板への前記貫流ポンプの取り付け方法やメンテナンス等に問題がある。
いずれにしても、従来の船体の流体抵抗低減装置は、摩擦抵抗と造波抵抗の両方に有効な流体抵抗低減装置ではないことから、抵抗低減効果も限界があり、顕著な流体抵抗の低減効果は期待できない。
However, the method of blowing bubbles toward the hull surface with a blower from a large number of nozzles and nozzles provided on the hull outer plate has a large turbulence in the flow due to the jet flow, and it is easy to diffuse, and the bubbles are also easily separated from the hull surface. Therefore, the hull surface cannot be efficiently covered with microbubbles. The method of using the microbubble generating once-through pump of
In any case, since the conventional hull fluid resistance reduction device is not a fluid resistance reduction device effective for both frictional resistance and wave-making resistance, there is a limit to the resistance reduction effect, and a remarkable fluid resistance reduction effect. Cannot be expected.
航行中に受ける流体抵抗は、主に摩擦抵抗と造波抵抗があるが、従来の流体抵抗低減手段は、摩擦抵抗の低減と造波抵抗の低減を、それぞれに別物として捉える手法が取られているため、流体抵抗の低減効果には限界がある。顕著な流体抵抗の低減効果を得るためには、摩擦抵抗と造波抵抗の両方を同時に低減する手法が求められる。
従来技術の船体外板に設けた多数の噴出口やノズルなどにより気泡を船体表面に向けて吹き出す方法は、噴出流による流れの乱れが大きく、船体表面を効率よくマイクロバブルで覆うことはできない。このため、本発明では、流れが一様で幅広な吐出し流れを有するマイクロバブル発生貫流ポンプを利用した流体抵抗低減装置を主体に提供する。また、別の方法として船体表面近くの流れの中にノズルを設置する簡易的な流体抵抗低減装置についても提供する。
The fluid resistance received during navigation is mainly frictional resistance and wave-making resistance, but the conventional fluid resistance reduction means have taken a method of considering the reduction of frictional resistance and the reduction of wave-making resistance as separate objects. Therefore, the effect of reducing fluid resistance is limited. In order to obtain a remarkable effect of reducing fluid resistance, a technique for simultaneously reducing both frictional resistance and wave resistance is required.
The method of blowing bubbles toward the hull surface with a large number of jets and nozzles provided on the hull outer plate of the prior art has a large flow disturbance due to the jet flow, and the hull surface cannot be efficiently covered with microbubbles. For this reason, the present invention mainly provides a fluid resistance reduction device using a microbubble generating once-through pump having a uniform flow and a wide discharge flow. In addition, as another method, a simple fluid resistance reducing device in which a nozzle is installed in a flow near the hull surface is also provided.
本発明は、従来技術の問題点を解決するために、マイクロバブル発生貫流ポンプを利用した請求項１及至請求項３に記載の船体流体抵抗低減装置の提供、並びに平口ノズルを船体表面近くの流れの中に設置した構成の請求項４及至請求項６に記載の船体流体抵抗低減装置を提供するものである。
請求項１に記載の発明は、船体側面における摩擦抵抗の低減と船首部に発生する造波抵抗低減のための流体抵抗低減装置で、羽根車中心部に微細気泡発生機構を有するマイクロバブル発生貫流ポンプを、船首部の水面下の船体側面外板に設置し、その貫流ポンプの上方すぐ上に、前記貫流ポンプ全体を覆う平板翼を船体側面に略平行に設置した構成からなる。これにより航行時に船首部に向かう水流が直接船首部に当たらず、平板翼を備えた前記貫流ポンプの吸込み口に吸込まれ、船首部近傍の流れが制御されるため、造波抵抗が低減される。同時に、前記貫流ポンプからのマイクロバブルの船体側面に沿う吐出し流れが側面を覆うことにより、船体側面の摩擦抵抗も低減される。
請求項２に記載の発明は、前記平板翼を前記貫流ポンプの吸込みケーシングの上面に直接取り付けて一体化した流体抵抗低減装置である。
In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a hull fluid resistance reducing device according to claims 1 to 3 that uses a microbubble generating once-through pump, and a flat mouth nozzle with a flow near the hull surface. The hull fluid resistance reducing device according to
The invention according to claim 1 is a fluid resistance reducing device for reducing frictional resistance on the side of the hull and for reducing wave-making resistance generated at the bow, and a microbubble generating throughflow having a microbubble generating mechanism at the impeller central portion. The pump is installed on the hull side skin below the water surface of the bow, and the flat blades covering the entire once-through pump are installed substantially parallel to the side of the hull just above the through-flow pump. As a result, the water flow toward the bow at the time of navigation does not directly hit the bow, but is sucked into the suction port of the once-through pump provided with flat wings, and the flow in the vicinity of the bow is controlled. . At the same time, the discharge flow along the hull side surface of the microbubbles from the once-through pump covers the side surface, thereby reducing the frictional resistance on the hull side surface.
The invention according to claim 2 is a fluid resistance reducing device in which the flat plate blade is directly attached to and integrated with the upper surface of the suction casing of the once-through pump.
請求項３に記載の発明は、船体底面の摩擦抵抗を低減する流体抵抗低減装置で、船首部先端の尖った形状におけるポンプ据付け上の構造的問題を解決するために、船首部の左舷と右舷の間の部分を上甲板の方向から水面に向かって中空にした立抗にし、その中空立抗後部の略垂直壁面上の船底近傍にマイクロバブル発生貫流ポンプを平坦な船底面に合わせて横置きにして設置した構成である。これにより、船体底面に沿うマイクロバブルの吐出し流れが船体底面を覆うことにより、船体底面の摩擦抵抗が低減される。
The invention according to
請求項４及び請求項５に記載の発明の平口ノズルによる流体抵抗低減装置は、船体の底面と側面の表面近傍の流れの中に、くし型タイプの平口ノズルを設置し、流れと同方向に微細気泡流を吹き出すことにより、シート状のマイクロバブルの噴流が船体表面に沿って流れるようにして、船体表面の摩擦抵抗を低減するものである。
請求項６に記載の発明は、上記くし型タイプの平口ノズルの上方すぐ上に、当該ノズル装置全体を覆う平板翼を船体表面に略平行に設置した構成からなり、これにより船体表面に沿うノズルの噴出流を安定させるものである。
上記数種の流体抵抗低減装置のそれぞれを使用条件に合わせて船体に装備すれば、船体の側面と底面の摩擦抵抗、および船首部に発生する造波抵抗を同時に低減できるという高度の省エネ技術を提供できることになる。
In the fluid resistance reducing device using the flat-mouth nozzle according to the fourth and fifth aspects of the present invention, a comb-type flat-mouth nozzle is installed in the flow in the vicinity of the bottom and side surfaces of the hull, and in the same direction as the flow. By blowing out a fine bubble flow, a jet of sheet-like microbubbles flows along the surface of the hull to reduce the frictional resistance on the surface of the hull.
The invention according to
By installing the above-mentioned several types of fluid resistance reduction devices on the hull according to the conditions of use, advanced energy-saving technology that can simultaneously reduce the frictional resistance of the side and bottom of the hull and the wave-making resistance generated at the bow. It can be provided.
従来は、ブロワによる加圧空気を噴出口から吹き出させて、マイクロバブルを発生させている例が多いが、気体のみの噴出では、気泡同士が結合しやすいことから、気泡を十分に微細化し難い。気泡の微細化には微小気泡含有気液混合液を加圧してノズルに供給する必要がある。また、微細気泡で船体表面を効率よく覆うためには、気泡径をできるだけ小さくして浮力の影響を小さくする必要がある。特に船体側面における流れに対しては、気泡の浮力の影響が大きい。 Conventionally, there are many examples in which microbubbles are generated by blowing pressurized air from a blower from a jet outlet. However, in the case of jetting only gas, it is difficult to sufficiently miniaturize the bubbles because bubbles are easy to combine with each other. . In order to refine the bubbles, it is necessary to pressurize the gas-liquid mixture containing fine bubbles and supply it to the nozzle. In order to efficiently cover the hull surface with fine bubbles, it is necessary to reduce the bubble diameter as much as possible to reduce the influence of buoyancy. In particular, the influence of bubble buoyancy is great on the flow on the side of the hull.
請求項７に記載の発明は、ポンプのメンテナンスや据付け位置の調整に関するもので、マイクロバブル発生貫流ポンプを船首部の船体側面や中空立抗部の略垂直壁面上に設置したリニアレール走行するスライドプレート又はパイプやポールをガイドにしてスライドして走行するスライドプレートに取り付けた構成にし、前記貫流ポンプを上下に走行可能とし、またポンプを水面上に引き上げることによって容易となることを特徴とする。
The invention according to
本発明の流体抵抗低減装置は、従来とは異なり、船体の側面と底面の摩擦抵抗および船首部の造波抵抗を同時に低減することが出来るため、航行時における高い省エネ効果が得られる。また、船首部の水流が制御され、造波抵抗が低減されるため、水を切る船首部形状を鋭くする必要もない。また、造波抵抗低減のためには、船首部の水面下の船体構造をバルバスバウ（球状船首）にする必要もない。 Unlike the prior art, the fluid resistance reduction device of the present invention can simultaneously reduce the frictional resistance between the side and bottom of the hull and the wave-forming resistance at the bow, so that a high energy-saving effect can be obtained during navigation. Further, since the water flow at the bow is controlled and the wave resistance is reduced, it is not necessary to sharpen the bow shape for cutting water. Further, in order to reduce the wave resistance, it is not necessary to make the hull structure under the water surface of the bow part a barbasse bow (spherical bow).
以下に本発明の実施の形態を図１及至図１５を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１は、請求項１に記載の発明に関する第１実施例で、流体抵抗低減装置８０を船首部水面下の船体側面に設置した場合の全体構成を示す斜視図である。図２は図１の平板翼５５の一部を破断し、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０の形状を明確にした主要部の斜視図である。
本実施例の装置構成は、まず、羽根車中心部に微細気泡発生機構を有するマイクロバブル発生貫流ポンプ５０を船首部の船の側面外板に設置したリニアレール３０の上を走行するスライドプレート３１に取り付けた構成にする。本例は水面下の適正な位置に調整しながらポンプ２台をセットできるようにしたもので、貫流ポンプの吸込み口と吐出し口の方向は水流と同方向で、吐出し流れが船体表面に沿うように、ケーシング形状をアレンジしている。次に前記マイクロバブル発生貫流ポンプ５０の上方すぐ上に貫流ポンプ全体を覆う平板翼５５を船体側面に略平行に設置した構成にする。これにより、船首部へ向かう水流は図３の断面図に示すように、平板翼５５の内側と外側に分かれて流れるようになる。ポンプ入口部には、ゴミ除けのためにスクリーン６０を取り付けている。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration when a fluid
The apparatus configuration of the present embodiment is as follows. First, a
円筒状で多翼の羽根車７を有する貫流ポンプ（図１６参照）の構造は単純に二次元的で、流れが羽根車に接線方向に吐出されることから、吐出し流れは、幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができる。また、単純に羽根車の長さを変えたり羽根車を連結することによって、船体表面をマイクロバブルで覆う範囲を調整できる。なお、ポンプからのマイクロバブルを含む吐出し流れは、船の推進にも寄与するので無駄がない。
また、水中モータ１２を含めて全体が矩形にコンパクトにまとまるので、図２に示すようにリニアレール３０の上を走行するスライドプレート３１に都合よく容易に取り付けられる。スライドプレート３１を自走型にすれば、作業効率は良くなる。
図５は、本発明に係るマイクロバブル発生貫流ポンプ５０と気液混合加圧液供給装置４５の関係を示す概念図である。マイクロバブルの発生機構は、気液混合チャンバー４０で気体と液体を合流させて生成された気泡を含む気液混合液を加圧ポンプ４２に取り込んで、加圧した微細気泡含有気液混合液を貫流ポンプの羽根車７内に挿入したノズルに供給する構成である（詳細は後述）。
The structure of the cross-flow pump (see FIG. 16) having a cylindrical and
Moreover, since the whole including the
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the relationship between the microbubble generating once-through
この実施の形態によれば、航行中に船首部に向かう水流は、従来は船首部に当たり、淀みを生じて水面波を生じるが、本発明では、図３に示すように前記水流は船首部に当たらず、船首部側面近傍を通って貫流ポンプの吸込み口へ支障なくスムーズに向かうため、衝突による水面波は生じない。従って造波抵抗を顕著に低減できる。
一方、貫流ポンプの吐出し流れの特性は、前述のように幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができること、またコアンダ効果（流れが物体表面に沿って流れる効果）により、図３の断面図および図４の拡大図に示すように貫流ポンプ５０から吐出されたマイクロバブルの流れが曲率のある船の側面外板７０ｂに沿って流れるので、船体表面を薄い層のマイクロバブルで効率よく覆うことができる。従って摩擦抵抗を効率よく低減させることができる。
このように、本発明では、従来と異なり、造波抵抗と摩擦抵抗の両方を同時に低減することができるという優れた特徴を持っている。
According to this embodiment, the water flow toward the bow during navigation conventionally hits the bow and causes stagnation and water surface waves, but in the present invention, as shown in FIG. Since it does not hit and passes smoothly through the vicinity of the side of the bow to the suction port of the once-through pump without hindrance, water waves due to collision do not occur. Accordingly, the wave resistance can be significantly reduced.
On the other hand, the characteristic of the discharge flow of the once-through pump is that, as mentioned above, it is a wide sheet with little turbulence and can reach far without spreading, and the Coanda effect (the effect of the flow flowing along the object surface) As shown in FIG. 3 and the enlarged view of FIG. 4, the flow of microbubbles discharged from the once-through
As described above, the present invention has an excellent feature that, unlike the prior art, both the wave-making resistance and the frictional resistance can be reduced at the same time.
なお、コアンダ効果を有効にするためには、ポンプのマイクロバブル吐出し流れの流速Dを外流F（船体近傍を通り過ぎる流れ）の流速よりも速くする必要がある。吐出し流速はポンプの回転数を変えることによって調整する。
羽根車を高速回転すると、羽根にキャビテーションが発生しやすくなる。キャビテーションはポンプの性能低下の原因になるが、適度のキャビテーションの発生は、微細気泡の発生源となり、その吐出し気泡流は船体表面の摩擦抵抗を低減するため、本実施例ではプラス効果となる。
In order to make the Coanda effect effective, it is necessary to make the flow velocity D of the microbubble discharge flow of the pump faster than the flow velocity of the external flow F (flow passing through the vicinity of the hull). The discharge flow rate is adjusted by changing the rotation speed of the pump.
When the impeller rotates at high speed, cavitation tends to occur in the blade. Although cavitation causes a reduction in pump performance, the occurrence of moderate cavitation becomes a source of fine bubbles, and the discharged bubble flow reduces the frictional resistance of the hull surface, so this embodiment has a positive effect. .
また、平板翼５５を備えた装置構成は、上述の船首部の流れの制御による造波抵抗を低減するだけでなく、図２０に示すようなポンプ背後に発生する後流渦Ｋの発生も防止できる。後流渦Ｋは同図に示すようにマイクロバブルの吐出し流れＤを乱すため、平板翼５５を備えることは、ポンプからの吐出し流れＤを安定させることにも寄与している。
ポンプのメンテナンスは、ポンプがリニアレール３０上を上下に走行できるので容易である。リニアレール３０の替わりにH型鋼タイプを使用してもよい。又は、後述の実施例３に示すようにパイプやポールをガイドにしてスライドして走行するスライドプレート３４に、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０取り付けた構成にしてもよい。（請求項７に関連）
ゴミ除けスクリーン６０にゴミが附着した場合は、羽根車を逆回転してポンプの吐出し口から吸込み口へ逆流させれば、取り除くことができる。
In addition, the apparatus configuration including the
Maintenance of the pump is easy because the pump can run up and down on the
If dust adheres to the
図６は、請求項２に記載の発明に関する第２実施例で、流体抵抗低減装置８１を船首部水面下の船体側面に設置した場合の全体構成とマイクロバブルの流れを示す斜視図である。
本実施例では、図１に示す流体抵抗低減装置８０とは異なり、平板翼５６をマイクロバブル発生貫流ポンプ５０の吸込みケーシング２１（図４参照）の上面に直接取り付けて、前記平板翼５６で貫流ポンプ全体を覆い、前記貫流ポンプと平板翼を一体化した構成である。
図７に流体抵抗低減装置８１を船首部の船体側面に取り付けた場合の断面図およびマイクロバブル流れの状態を示す。第２実施例におけるマイクロバブル発生に関する基本的な装置構成や船体まわりの流れの状況は第１実施例と同様である。
FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration and the flow of microbubbles when a fluid
In the present embodiment, unlike the fluid
FIG. 7 shows a sectional view and a state of microbubble flow when the fluid
図８は、請求項３に記載の発明に関する第３実施例で、船首部先端の尖った形状におけるポンプ据付け上の構造的問題を解決するために、船首部の左舷と右舷の間の部分を上甲板の方向から水面に向かって中空にした立抗構造にし、中空立抗７５の後部の略垂直壁面７６の船底近傍にマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを設置した場合の全体構成を示す断面図である。図９はマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂの据付部の拡大断面図、図１０は図８を上方から見た平面図である。
本実施例では、図８に示すようにマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを船首部の中空立抗７５の垂直壁面７６に設置したリニアパイプ３２をガイドにして走行するスライドプレート３４に取付けた構成にし、ポンプの吐出し流れが船の平坦な底面に沿って、船首部から船尾に向かって流れるように該貫流ポンプを横置きにして水面下の船底近くに設置したものである。マイクロバブル発生に関する基本的な装置構成は、実施例１と同様である。
中空立抗７５は、立抗上面が水面より上にあればよく、上甲板を突き抜けなくてもよい。中空立抗７５の中を満たす海水は、水流が船首部に当たる衝突圧を緩和するダンパーの役割をし、船の縦揺れや横揺れの揺動を安定化させる働きもある。
FIG. 8 is a third embodiment relating to the invention described in
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the microbubble generating once-through
The
この実施の形態によれば、航行中に船底部に向かう水流は、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂの吸込み口へスムーズに向かい、マイクロバブルの吐出し流れは、図８の断面図および図９の拡大図に示すように船底面の外板表面に沿って流れる。前述のように貫流ポンプの吐出し流れは、幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができること、またコアンダ効果により、図８、図９に示すように吐出し流れが曲率のある船体底面に沿ってスムーズに後方船尾に向かって流れるため、従来と異なり、船体底面全体を薄い層のマイクロバブルで効率よく覆うことができる。摩擦抵抗低減のためには、船体表面が水と接する薄い境界層を気泡で覆えばよく、厚い層で覆う必要はないことから、貫流ポンプの吐出し流れの特性は、船体の摩擦抵抗低減には都合がよい。
According to this embodiment, the water flow toward the ship bottom during navigation is smoothly directed to the suction port of the microbubble generating once-through
実施例１〜３においては、気液混合加圧液供給装置４５で生成された微細気泡含有気液混合加圧液を羽根車内のノズルに供給したが、気体のみを貫流ポンプの羽根車内のノズルに供給する手段もある。図１７（ｃ）に示すように、ブロワ４３により加圧した気体をノズル３ｂに供給し、ノズル回転専用のサブモータ２０により、ノズル３ｂを高速回転させて噴出孔５より、高速回転を伴いながら噴出させれば十分に微細化した気泡（マイクロバブル）が得られ、摩擦抵抗低減に有効な手段となる。この手法によれば、浮力の影響が大きい実施例１および実施例２の船体側面に対しても使用可能である。
In Examples 1 to 3, the fine bubble-containing gas-liquid mixed pressurized liquid generated by the gas-liquid mixed pressurized
図１１は、請求項４に記載の発明に関する第４実施例で、中空立抗７５の略垂直壁面７６の船底近傍の流れの中に、くし型ノズル１８の平口ノズル４を取り付けて、船体底面の摩擦抵抗を低減させる場合の全体構成を示す概略の断面図である。図１２は船体の底面側から見た平口ノズル４の据付け状態で、対称図面の片側半分を示す。この場合は平口ノズルを３個設置し、幅広ノズルの噴出流が船体底面に沿うようにしている。ノズルの先端口は円形でもよいが、平口にした方が、噴流を船体表面に沿って流すことができ、噴流が表面を覆う面積も広くなるため、ノズルの個数も少なくてすむ。ノズルの個数は船体の大きさによって調整する。平口ノズル４には、実施例１と同様に、気液混合加圧液供給装置４５により生成された微細気泡含有気液混合加圧液が供給される構成である。
FIG. 11 shows a fourth embodiment relating to the invention as set forth in
この実施の形態によれば、図１２に示すように平口ノズル４の先端からの噴出流が減圧と流体との摩擦によりマイクロバブル化した流れとなって、船体底面を覆うため、摩擦抵抗が低減される。
本発明のように、平口ノズル４を船底面近傍の流れの中に据付けて、ノズルの噴流が流れと同方向になるように設定することにより、平口ノズルからの噴出流が船体に沿う外流と同方向の流れの中に安定した流れとなって、またコアンダ効果によるマイクロバブルの流れが曲率のある船体表面を覆うことにより、摩擦抵抗が顕著に低減される。
According to this embodiment, as shown in FIG. 12, the jet flow from the tip of the flat-
As in the present invention, the
実施例３と実施例４では、マイクロバブルの流れを得るために、実施例１と同様に気液混合加圧液供給装置４５で生成された微細気泡含有気液混合加圧液を使用したが、船体底面では、船体側面に比べると気泡の浮力の影響は小さいので、従来のようにブロワによる加圧空気を羽根車内のノズルや平口ノズルに供給することにより、マイクロバブルの発生を得てもよい。しかし、気泡の微細化は十分でなく、摩擦抵抗の低減効果は劣る。
In Example 3 and Example 4, in order to obtain the flow of microbubbles, the gas-liquid mixed pressurized liquid containing fine bubbles generated by the gas-liquid mixed pressurized
図１３は、請求項５に記載の発明に関する第５実施例で、船首部水面下の船体側面近傍の水流の中に、くし型ノズル１８ｂを設置した場合の全体構成を示す斜視図である。図１４にくし型ノズル１８ｂを船首部の船体側面近傍の水流の中に取り付けた場合の断面図およびマイクロバブル流れの状態を示す。
この実施例では、分岐管１１ｂは、剥離渦が生じないように外形を翼型にし、平口ノズル４ｂからの噴流が船体側面に沿うように調整している。また、本図では、ノズルからの噴出流を安定させるために、くし型ノズル１８ｂの上方すぐ上に、当該くし型ノズル全体を覆う平板翼５７を船体側面に略平行に設置した構成を示す。同様に前記実施例４におけるくし型ノズル１８においても、平板翼を備えた方がノズルからの噴出流は安定する。（請求項６に関連）
船体側面の摩擦抵抗低減のためには、特に気泡径を十分に小さくして浮力の影響を小さくする必要があることから、平口ノズル４ｂには、気体のみの供給でなく、実施例１と同様に、気液混合加圧液供給装置４５により生成された微細気泡含有気液混合加圧液を供給した方がよい。
FIG. 13 is a perspective view showing an overall configuration in the case where the
In this embodiment, the
In order to reduce the frictional resistance on the side of the hull, it is necessary to reduce the influence of buoyancy particularly by making the bubble diameter sufficiently small. Therefore, not only the gas is supplied to the flat-
この実施の形態によれば、図１３、図１４に示すように平口ノズル４ｂの先端からの噴出流が減圧と流体との摩擦によりマイクロバブル化した流れとなって、船体側面を覆うため、摩擦抵抗が低減される。
従来技術では、前述のように船体外板に設けた多数の噴出口やノズルからマイクロバブルを船体表面に向けて吹き出すため、噴出流の乱れが大きく拡散しやすく、気泡も船体表面から離れやすくなるため、船体表面を効率よくマイクロバブルで覆うことができない。本発明のように、平口ノズル４ｂを実施例４と同様に船体表面近傍の流れの中に据付けて、ノズルの噴出流が流れと同方向になるように設定して噴流を安定させることにより、また、コアンダ効果により、平口ノズルからの噴出流が曲率のある船体表面をマイクロバブルで覆うことができる。従って、摩擦抵抗が顕著に低減される。
According to this embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the jet flow from the tip of the
In the prior art, since the microbubbles are blown out toward the hull surface from the numerous jets and nozzles provided on the hull outer plate as described above, the turbulence of the jet flow is easily diffused and the bubbles are also easily separated from the hull surface. Therefore, the hull surface cannot be efficiently covered with microbubbles. Like the present invention, the
実施例４、実施例５のくし型ノズル１８，１８ｂを、実施例１や実施例３のようにリニアレール３０、やリニアパイプ３２を走行するスライドプレート３２、３４のような類の移動可能な装置に取り付ければ、メンテナンスは容易となる。
The comb nozzles 18 and 18b of the fourth and fifth embodiments can be moved in the same manner as the
図１５は第６実施例で、船体の流体抵抗を総合的に低減する装置の全体構成とマイクロバブルが船体表面に沿って流れる状態を船の前方下方向から見た斜視図である。本実施例は、第１実施例と第３実施例で使用した流体抵抗低減装置を船体に設置した構成である。
船体側面の摩擦抵抗の低減と船首部の造波抵抗の低減には、実施例１と同様の縦置きのマイクロバブル発生貫流ポンプ５０と平板翼５５を組み合わせた流体抵抗低減装置８０を船首部の船体側面に設置した構成にし、船体底面における摩擦抵抗の低減には、実施例３と同様の横置きのマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを中空立抗７５の船底部に設置した構成である。
FIG. 15 is a perspective view of a sixth embodiment of the overall configuration of the apparatus for comprehensively reducing the fluid resistance of the hull and the state in which microbubbles flow along the hull surface as viewed from the front lower side of the ship. In this embodiment, the fluid resistance reducing device used in the first and third embodiments is installed on the hull.
In order to reduce the frictional resistance on the side of the hull and the wave-making resistance at the bow, a fluid
この実施の形態によれば、中空立抗船底部に設置したマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂと船体側面に設置したマイクロバブル発生貫流ポンプ５０の吐出し流れが、貫流ポンプ特有の幅広で乱れのない流れにより、また、コアンダ効果により、曲率のある船体表面に沿ってスムーズに後方船尾に向かって流れるため、水面下の船体の底面と側面の両方の船体表面をマイクロバブルで効率よく覆うことができる。このため、船体表面全体の摩擦抵抗を効率よく低減できる。
また、船首部側面外板に設置した平板翼５５を備えた流体抵抗低減装置８０により、前述のように船首部近傍の水流が制御され、水面波を抑制するため、造波抵抗は顕著に低減される。従って、実施例６では、航行時における船体の底面と側面の摩擦抵抗、および船首部における造波抵抗も低減されるため、従来と異なり、航行時の船全体における流体抵抗を総合的に低減することが出来るという優れた省エネ効果を有する。
According to this embodiment, the discharge flow of the microbubble generating once-through
In addition, as described above, the water flow near the bow is controlled by the fluid
第６実施例では、船体底面における摩擦抵抗の低減には実施例３と同様にマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを船底部に設置した構成にしたが、前記貫流ポンプ５０ｂの替わりに実施例４の平口ノズル４を船底部に設置した構成にしても同様な効果が得られる。また、船体側面に流体抵抗低減装置８０の替わりに第５実施例のくし型ノズル１８ｂを設置した構成も考えられる。ただし、この場合の流体抵抗低減装置は、船体側面の摩擦抵抗低減のためで、造波抵抗の低減効果はほとんどない。
In the sixth embodiment, in order to reduce the frictional resistance at the bottom of the hull, the microbubble generating once-through
上記実施例１〜実施例６で描いたマイクロバブル発生貫流ポンプ５０、５０ｂや船体流体抵抗低減装置８０およびくし型ノズル１８、１８ｂの大きさは、分かりやすく説明するために実際とは異なり船体に対して大きな比率で描いている。実際の貫流ポンプの羽根車径は、２００〜５００ｍｍ程度と考えられる。ポンプの大きさやポンプの台数および平口ノズルの本数などは船の大きさによって異なる。
また、上記実施例では、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０、５０ｂは、メンテナンスの利便性を考慮して、リニアレール３０やリニアパイプ３２の上を走行するスライドプレート３２、３４に設置したが、船首部の船体底面と船体側面外板に直接設置してもよい。
The sizes of the microbubble generating through-flow pumps 50 and 50b, the hull fluid
In the above embodiment, the microbubble generating once-through
図１６と図１７は、本発明に係る船体摩擦抵抗低減に関するマイクロバブルの羽根車部での発生機構を示す断面図と気液混合加圧液供給装置４５の関係を示す。図１６は、散気孔タイプのノズル３、筒型タイプのノズル１０が羽根車と一体になって回転するタイプ、図１７は、図１６とは異なり散気孔タイプのノズル３ｂが、専用のサブモ−タ２０駆動により、羽根車の回転に関係なく自在に回転可能にしたタイプである。
図１６（a）と図１７（a）は、散気孔タイプのノズル３、３ｂのノズル先端が羽根車内に突き出した状態、図１６（ｂ）と図１７（ｂ）は、ノズルの先端を駆動側の羽根車ボス部に差し込んで、ノズルの振れ止め防止と散気孔部が羽根車全体に渡っている状態を示す。図１７の専用モータ駆動によるノズル３ｂのタイプでは、ノズル３ｂを羽根車の回転に関係なく、自在に高速回転できることから、図１７のノズル３ｂの方が図１６のノズル３のタイプより細かな気泡が得られる。これら数種のノズルタイプは、使用状況に応じて、使い分けられる。
FIG. 16 and FIG. 17 show the relationship between the cross-sectional view showing the generation mechanism of the microbubble impeller part for reducing the hull frictional resistance according to the present invention and the gas-liquid mixed pressurized
FIGS. 16 (a) and 17 (a) show a state in which the nozzle tip of the air
マイクロバブルの発生機構は、気液混合加圧液供給装置４５において、気液混合チャンバー４０で気体と液体を合流させて生成された微小気泡含有気液混合液を加圧ポンプ４２に取り込んで、加圧ポンプの羽根により回転撹拌しながら気泡を微細化するとともに加圧した微細気泡含有気液混合液を供給ホース１３により、羽根車内に挿入したノズルに供給する。供給された微細気泡含有気液混合加圧液は散気孔タイプのノズル３、３ｂ、又は筒型タイプのノズル１０の噴出口よりジェット状の噴流J、又はJ2となって回転する羽根車７内に噴出、減圧され、羽根車内の流れとも混合することにより、マイクロバブル化した気泡となって、流れとともにポンプ吐出口から船体表面に沿って流出する。
加圧ポンプとしては比速度の小さい遠心ポンプや渦流ポンプ（ウエスコポンプ）などの高揚程のポンプが適している。あるいは容積式の偏芯ロ−タを持つベーン形のポンプでも良い。気液混合液を加圧するのは、気液混合液中の微小気泡に圧力をかけて微細化してノズルに供給し、散気孔やノズルからの噴出後の減圧が気泡のマイクロバブル化に非常に有効であることによる。
従来は、主にブロワにより気体を噴出口より吹き出す手法がとられているが、気体のみの噴出では気泡同士が結合しやすいことから、気泡の微細化は十分ではない。気体のみをノズルより噴出させて十分な微細気泡を得るためには、図１７（ｃ）に示すように、散気孔タイプのノズル３ｂをサブモータ２０により高速回転させて気体を噴出する必要がある。
The microbubble generation mechanism takes in the microbubble-containing gas-liquid mixture generated by the gas-
A high-lift pump such as a centrifugal pump or a vortex pump (Wesco pump) with a low specific speed is suitable as the pressurizing pump. Alternatively, a vane pump having a positive displacement eccentric rotor may be used. The gas-liquid mixture is pressurized by applying pressure to the microbubbles in the gas-liquid mixture and supplying them to the nozzle. By being effective.
Conventionally, a method has been used in which a gas is mainly blown out from a jet outlet by a blower. However, when only a gas is blown out, bubbles are easily combined with each other, so that the bubbles are not sufficiently refined. In order to obtain sufficient fine bubbles by ejecting only gas from the nozzle, it is necessary to cause the gas to be ejected by rotating the air
図１６中に示す気液混合チャンバー４０の構造は種々考えられるが、図１８は本実施例で考案した二重管構造タイプの気液混合チャンバーである。本装置は、外管３８の内部に供給された気体が内管３７の多数の小孔３９を通して内管３７内の高速の流体中に吹き出され、微小気泡含有気液混合液となって、加圧ポンプ４２に取り込まれ、羽根車内のノズルに供給される構成である。
Although various structures of the gas-
本発明の船体流体抵抗低減装置は、航行時の船体表面の摩擦抵抗と船首部に発生する造波抵抗の両方を同時に低減できることから、高い省エネ効果が得られる。また、船首部において水流が制御されることから、水を切る船首部形状を鋭くする必要がないこと、および造波抵抗の低減に対しては、船首部の水面下の船体構造をバルバスバウ（球状船首）にする必要がないことなど高度の技術を有することから、本装置が利用される可能性は大きい。 The hull fluid resistance reducing device of the present invention can reduce both the frictional resistance of the hull surface during navigation and the wave-making resistance generated at the bow at the same time, so that a high energy saving effect can be obtained. In addition, since the water flow is controlled at the bow, it is not necessary to sharpen the bow shape that cuts off the water, and the hull structure under the water surface of the bow is reduced to the Barbus bow (spherical shape) to reduce wave resistance. It is highly probable that this device will be used because it has advanced technology such as no need for bow.
３、３ｂ 散気孔タイプのノズル
４、４ｂ 平口ノズル
５ 噴出口（散気孔タイプのノズルの小孔）
６ 羽根（貫流ポンプ）
７ 貫流ポンプ羽根車
８ ケ−シング舌部
１０ 筒型タイプのノズル
１１、１１ｂ 分岐管（くし型ノズル）
１２ 水中モ−タ
１３ 供給ホース
１４ 水面
１６、１６ｂ 羽根車中空回転軸
１８、１８ｂ くし型ノズル
２０ サブモ−タ（中空回転軸）
２１ ポンプ吸込みケーシング
２２ ポンプ吐出しケーシング
２５、２５ｂ 羽根車中空回転軸用軸受
２９ 散気孔パイプ軸受
３０ リニアレール
３１、３４ スライドプレート
３２ リニアパイプ
３３ スライドリング
３６ 二重管ユニット
３７ 二重管ユニット内管
３８ 二重管ユニット外管
３９ 小孔（気体吹込み孔）
４０ 気液混合チャンバー
４２ 加圧ポンプ
４３ ブロワ
４５ 気液混合加圧液供給装置
４９ 段差修正ブロック
５０、５０ｂ マイクロバブル発生貫流ポンプ
５５、５６、５７ 平板翼
６０ スクリーン
７０ 船
７０ｂ 船の側面外板
７５ 船首部中空立抗
７６ 中空立抗垂直壁面
８０、８１ 流体抵抗低減装置
Ｂ 微細気泡（マイクロバブル）
Ｄ ポンプの吐出し流れ（船体表面に沿うマイクロバブルの流れ）
Ｆ 外流（船の速度や海流に関係する船体近傍を通り過ぎる流れ）
Ｊ、Ｊ２ ノズルより羽根車内に噴出する微細気泡流
Ｋ 後流渦
Ｓ 剥離渦
Ｒ 水面波
3, 3b Aeration
6 blades (through-flow pump)
7
12
21
40 Gas-
55, 56, 57
76 Hollow
D Discharge flow of pump (flow of microbubbles along the hull surface)
F Outer current (flow past the hull near the ship's speed and current)
J, J2 Fine bubble flow ejected from nozzle into impeller K Wake vortex S Separation vortex R Water wave
本発明は、船首部の水面下において大量のマイクロバブル（船関連では、微細気泡を、いわゆるマイクロバブルと呼ぶ）を発生させ、水面下の船体外板表面をマイクロバブルで覆うことによって、航行時の船体の摩擦抵抗を低減するとともに船首部近傍に発生する水面波による造波抵抗も低減し、高い省エネ効果を得る装置に関する。 The present invention generates a large amount of microbubbles under the water surface of the bow (referred to as microbubbles in the case of ships, so-called microbubbles), and covers the surface of the hull outer plate under the water surface with microbubbles during navigation. The present invention relates to a device that reduces the frictional resistance of the hull and reduces the wave-making resistance due to water surface waves generated in the vicinity of the bow, thereby obtaining a high energy-saving effect.
航行時の船が受ける流体抵抗を低減する主な方法としては、船体表面に生じる摩擦による抵抗と船首部近傍に生じる造波抵抗を低減させる方法がある。従来は、摩擦抵抗を低減させるための手段としては、船首側の船の外板に設けた細いスリットや多数の噴出口から、ブロワによる加圧空気を吹き出させる方法などがある。例えば、噴出口がスリット形状では特許文献１、細長形状の多数の吹き出し口形状では特許文献２、複数の気体噴出口形状では特許文献３が開示されている。特許文献４では、気水混相流体をノズルにより吹き出す方法が開示されている。また、特許文献５にはマイクロバブル発生貫流ポンプを船の外板に直接設置して、マイクロバブルを船体表面に沿って放出する方法もある。
造波抵抗を低減させるための手段としては、船首部の船体底部の形状をバルバスバウ（球状船首）にすることによって、造波抵抗を低減する方法がある。例えば、満載時や軽荷時での造波抵抗を低減する手段が特許文献６に、また喫水の変化や海流条件に対応した船首バルブにフインを装備した形状が特許文献７に開示されている。
As a main method of reducing the fluid resistance received by the ship at the time of navigation, there is a method of reducing the resistance due to friction generated on the surface of the hull and the wave-making resistance generated near the bow. Conventionally, as means for reducing the frictional resistance, there are a method of blowing pressurized air by a blower from narrow slits provided in the outer plate of the ship on the bow side or a number of jets. For example, Patent Document 1 is disclosed in the case of a slit having a slit shape, Patent Document 2 in the case of a number of elongated outlet shapes, and
As a means for reducing the wave-making resistance, there is a method of reducing the wave-making resistance by making the shape of the bottom of the hull of the bow part into a Barbasse bow (spherical bow). For example,
しかし、船体外板に設けた多数の噴出口やノズルなどからブロワにより気泡を船体表面に向けて吹き出す方法は、噴出流による流れの乱れが大きく、拡散しやすく、気泡も船体表面から離れやすくなるため、船体表面を効率よくマイクロバブルで覆うことはできない。特許文献５のマイクロバブル発生貫流ポンプを使用する方法は、水面下の船体外板への前記貫流ポンプの取り付け方法やメンテナンス等に問題がある。
いずれにしても、従来の船体の流体抵抗低減装置は、摩擦抵抗と造波抵抗の両方に有効な流体抵抗低減装置ではないことから、抵抗低減効果も限界があり、顕著な流体抵抗の低減効果は期待できない。
However, the method of blowing bubbles toward the hull surface with a blower from a large number of nozzles and nozzles provided on the hull outer plate has a large turbulence in the flow due to the jet flow, and is easy to diffuse, and the bubbles are also easily separated from the hull surface. Therefore, the hull surface cannot be efficiently covered with microbubbles. The method of using the microbubble generating once-through pump of
In any case, since the conventional hull fluid resistance reduction device is not a fluid resistance reduction device effective for both frictional resistance and wave-making resistance, there is a limit to the resistance reduction effect, and a remarkable fluid resistance reduction effect. Cannot be expected.
航行中に受ける流体抵抗は、主に摩擦抵抗と造波抵抗があるが、従来の流体抵抗低減手段は、摩擦抵抗の低減と造波抵抗の低減を、それぞれに別物として捉える手法が取られているため、流体抵抗の低減効果には限界がある。顕著な流体抵抗の低減効果を得るためには、摩擦抵抗と造波抵抗の両方を同時に低減する手法が求められる。
従来技術の船体外板に設けた多数の噴出口やノズルなどにより気泡を船体表面に向けて吹き出す方法は、噴出流による流れの乱れが大きく、船体表面を効率よくマイクロバブルで覆うことはできない。このため、本発明では、流れが一様で幅広な吐出し流れを有するマイクロバブル発生貫流ポンプを利用した流体抵抗低減装置を主体に提供する。また、別の方法として船体表面近くの流れの中にノズルを設置する簡易的な流体抵抗低減装置についても提供する。
The fluid resistance received during navigation is mainly frictional resistance and wave-making resistance, but the conventional fluid resistance reduction means have taken a method of considering the reduction of frictional resistance and the reduction of wave-making resistance as separate objects. Therefore, the effect of reducing fluid resistance is limited. In order to obtain a remarkable effect of reducing fluid resistance, a technique for simultaneously reducing both frictional resistance and wave resistance is required.
The method of blowing bubbles toward the hull surface with a large number of jets and nozzles provided on the hull outer plate of the prior art has a large flow disturbance due to the jet flow, and the hull surface cannot be efficiently covered with microbubbles. For this reason, the present invention mainly provides a fluid resistance reduction device using a microbubble generating once-through pump having a uniform flow and a wide discharge flow. In addition, as another method, a simple fluid resistance reducing device in which a nozzle is installed in a flow near the hull surface is also provided.
本発明は、従来技術の問題点を解決するために、マイクロバブル発生貫流ポンプを利用した請求項１及至請求項３に記載の船体流体抵抗低減装置の提供、並びに平口ノズルを船体表面近くの流れの中に設置した構成の請求項４及至請求項６に記載の船体流体抵抗低減装置を提供するものである。
請求項１に記載の発明は、船体側面における摩擦抵抗の低減と船首部に発生する造波抵抗低減のための流体抵抗低減装置で、羽根車中心部に微細気泡発生機構を有するマイクロバブル発生貫流ポンプを、船首部の水面下の船体側面外板に設置し、その貫流ポンプ本体の上方すぐ上に、前記貫流ポンプ全体を覆う平板翼を船体側面外板に略平行に設置した構成からなる。これにより航行時に船首部に向かう水流が直接船首部に当たらず、平板翼を備えた前記貫流ポンプの吸込み口に吸込まれ、船首部近傍の流れが制御されるため、造波抵抗が低減される。同時に、前記貫流ポンプからのマイクロバブルの船体側面に沿う吐出し流れが側面を覆うことにより、船体側面の摩擦抵抗も低減される。
請求項２に記載の発明は、前記平板翼を前記貫流ポンプの吸込みケーシングの上面に直接取り付けて一体化した流体抵抗低減装置である。
In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a hull fluid resistance reducing device according to claims 1 to 3 that uses a microbubble generating once-through pump, and a flat mouth nozzle with a flow near the hull surface. The hull fluid resistance reducing device according to
The invention according to claim 1 is a fluid resistance reducing device for reducing frictional resistance on the side of the hull and for reducing wave-making resistance generated at the bow, and a microbubble generating throughflow having a microbubble generating mechanism at the impeller central portion. The pump is installed on a hull side skin below the water surface of the bow, and a flat blade that covers the entire once-through pump is installed substantially parallel to the hull side skin just above the cross-flow pump body . As a result, the water flow toward the bow at the time of navigation does not directly hit the bow, but is sucked into the suction port of the once-through pump provided with flat wings, and the flow in the vicinity of the bow is controlled. . At the same time, the discharge flow along the hull side surface of the microbubbles from the once-through pump covers the side surface, thereby reducing the frictional resistance on the hull side surface.
The invention according to claim 2 is a fluid resistance reducing device in which the flat plate blade is directly attached to and integrated with the upper surface of the suction casing of the once-through pump.
請求項３に記載の発明は、船体底面の摩擦抵抗を低減する流体抵抗低減装置で、船首部先端の尖った形状におけるポンプ据付け上の構造的問題を解決するために、船首部の左舷と右舷の間の部分を上甲板の方向から水面に向かって中空にした立抗にし、その中空立抗後部の略垂直壁面上の船底近傍にマイクロバブル発生貫流ポンプを平坦な船底面に合わせて横置きにして設置した構成である。これにより、船体底面に沿うマイクロバブルの吐出し流れが船体底面を覆うことにより、船体底面の摩擦抵抗が低減される。
The invention according to
請求項４及び請求項５に記載の発明の平口ノズルによる流体抵抗低減装置は、船体の底面と側面の表面近傍の流れの中に、くし型タイプの平口ノズルを設置し、流れと同方向に微細気泡流を吹き出すことにより、シート状のマイクロバブルの噴流が船体表面に沿って流れるようにして、船体表面の摩擦抵抗を低減するものである。
請求項６に記載の発明は、上記くし型タイプの平口ノズルの上方すぐ上に、当該ノズル装置全体を覆う平板翼を船体表面に略平行に設置した構成からなり、これにより船体表面に沿うノズルの噴出流を安定させるものである。
上記数種の流体抵抗低減装置のそれぞれを使用条件に合わせて船体に装備すれば、船体の側面と底面の摩擦抵抗、および船首部に発生する造波抵抗を同時に低減できるという高度の省エネ技術を提供できることになる。
In the fluid resistance reducing device using the flat-mouth nozzle according to the fourth and fifth aspects of the present invention, a comb-type flat-mouth nozzle is installed in the flow in the vicinity of the bottom and side surfaces of the hull, and in the same direction as the flow. By blowing out a fine bubble flow, a jet of sheet-like microbubbles flows along the surface of the hull to reduce the frictional resistance on the surface of the hull.
The invention according to
By installing the above-mentioned several types of fluid resistance reduction devices on the hull according to the conditions of use, advanced energy-saving technology that can simultaneously reduce the frictional resistance of the side and bottom of the hull and the wave-making resistance generated at the bow. It can be provided.
従来は、ブロワによる加圧空気を噴出口から吹き出させて、マイクロバブルを発生させている例が多いが、気体のみの噴出では、気泡同士が結合しやすいことから、気泡を十分に微細化し難い。気泡の微細化には微小気泡含有気液混合液を加圧してノズルに供給する必要がある。また、微細気泡で船体表面を効率よく覆うためには、気泡径をできるだけ小さくして浮力の影響を小さくする必要がある。特に船体側面における流れに対しては、気泡の浮力の影響が大きい。 Conventionally, there are many examples in which microbubbles are generated by blowing pressurized air from a blower from a jet outlet. However, in the case of jetting only gas, it is difficult to sufficiently miniaturize the bubbles because bubbles are easy to combine with each other. . In order to refine the bubbles, it is necessary to pressurize the gas-liquid mixture containing fine bubbles and supply it to the nozzle. In order to efficiently cover the hull surface with fine bubbles, it is necessary to reduce the bubble diameter as much as possible to reduce the influence of buoyancy. In particular, the influence of bubble buoyancy is great on the flow on the side of the hull.
請求項７に記載の発明は、ポンプのメンテナンスや据付け位置の調整に関するもので、マイクロバブル発生貫流ポンプを船首部の船体側面や中空立抗部の略垂直壁面上に設置したリニアレールを走行するスライドプレート又はパイプやポールをガイドにしてスライドして走行するスライドプレートに取り付けた構成にし、前記貫流ポンプを上下に走行可能とし、またポンプを水面上に引き上げることも出来ることを特徴とする。
The invention according to
本発明の流体抵抗低減装置は、従来とは異なり、船体の側面と底面の摩擦抵抗および船首部の造波抵抗を同時に低減することが出来るため、航行時における高い省エネ効果が得られる。また、船首部の水流が制御され、造波抵抗が低減されるため、水を切る船首部形状を鋭くする必要もない。また、造波抵抗低減のためには、船首部の水面下の船体構造をバルバスバウ（球状船首）にする必要もない。 Unlike the prior art, the fluid resistance reduction device of the present invention can simultaneously reduce the frictional resistance between the side and bottom of the hull and the wave-forming resistance at the bow, so that a high energy-saving effect can be obtained during navigation. Further, since the water flow at the bow is controlled and the wave resistance is reduced, it is not necessary to sharpen the bow shape for cutting water. Further, in order to reduce the wave resistance, it is not necessary to make the hull structure under the water surface of the bow part a barbasse bow (spherical bow).
以下に本発明の実施の形態を図１及至図１５を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１は、請求項１に記載の発明に関する第１実施例で、流体抵抗低減装置８０を船首部水面下の船体側面に設置した場合の全体構成を示す斜視図である。図２は図１の平板翼５５の一部を破断し、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０の形状を明確にした主要部の斜視図である。
本実施例の装置構成は、まず、羽根車中心部に微細気泡発生機構を有するマイクロバブル発生貫流ポンプ５０を船首部の船の側面外板に設置したリニアレール３０の上を走行するスライドプレート３１に取り付けた構成にする。本例は水面下の適正な位置に調整しながらポンプ２台をセットできるようにしたもので、貫流ポンプの吸込み口と吐出し口の方向は水流と同方向で、吐出し流れが船体表面に沿うように、ケーシング形状をアレンジしている。次に前記マイクロバブル発生貫流ポンプ５０本体の上方すぐ上に貫流ポンプ全体を覆う平板翼５５を船体側面外板に略平行に設置した構成にする。これにより、船首部へ向かう水流は図３の断面図に示すように、平板翼５５の内側と外側に分かれて流れるようになる。ポンプ入口部には、ゴミ除けのためにスクリーン６０を取り付けている。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration when a fluid
The apparatus configuration of the present embodiment is as follows. First, a
円筒状で多翼の羽根車７を有する貫流ポンプ（図１６参照）の構造は単純に二次元的で、流れが羽根車に接線方向に吐出されることから、吐出し流れは、幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができる。また、単純に羽根車の長さを変えたり羽根車を連結することによって、船体表面をマイクロバブルで覆う範囲を調整できる。なお、ポンプからのマイクロバブルを含む吐出し流れは、船の推進にも寄与するので無駄がない。
また、水中モータ１２を含めて全体が矩形にコンパクトにまとまるので、図２に示すようにリニアレール３０の上を走行するスライドプレート３１に都合よく容易に取り付けられる。スライドプレート３１を自走型にすれば、作業効率は良くなる。
図５は、本発明に係るマイクロバブル発生貫流ポンプ５０と気液混合加圧液供給装置４５の関係を示す概念図である。マイクロバブルの発生機構は、気液混合チャンバー４０で気体と液体を合流させて生成された気泡を含む気液混合液を加圧ポンプ４２に取り込んで、加圧した微細気泡含有気液混合加圧液を貫流ポンプの羽根車７内に挿入したノズルに供給する構成である（詳細は後述）。
The structure of the cross-flow pump (see FIG. 16) having a cylindrical and
Moreover, since the whole including the
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the relationship between the microbubble generating once-through
この実施の形態によれば、航行中に船首部に向かう水流は、従来は船首部に当たり、淀みを生じて水面波を生じるが、本発明では、図３に示すように前記水流は船首部に当たらず、船首部側面近傍を通って貫流ポンプの吸込み口へ支障なくスムーズに向かうため、衝突による水面波は生じない。従って造波抵抗を顕著に低減できる。
一方、貫流ポンプの吐出し流れの特性は、前述のように幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができること、またコアンダ効果（流れが物体表面に沿って流れる効果）により、図３の断面図および図４の拡大図に示すように貫流ポンプ５０から吐出されたマイクロバブルの流れが曲率のある船の側面外板７０ｂに沿って流れるので、船体表面を薄い層のマイクロバブルで効率よく覆うことができる。従って摩擦抵抗を効率よく低減させることができる。
このように、本発明では、従来と異なり、造波抵抗と摩擦抵抗の両方を同時に低減することができるという優れた特徴を持っている。
According to this embodiment, the water flow toward the bow during navigation conventionally hits the bow and causes stagnation and water surface waves, but in the present invention, as shown in FIG. Since it does not hit and passes smoothly through the vicinity of the side of the bow to the suction port of the once-through pump without hindrance, water waves due to collision do not occur. Accordingly, the wave resistance can be significantly reduced.
On the other hand, the characteristic of the discharge flow of the once-through pump is that, as mentioned above, it is a wide sheet with little turbulence and can reach far without spreading, and the Coanda effect (the effect of the flow flowing along the object surface) As shown in FIG. 3 and the enlarged view of FIG. 4, the flow of microbubbles discharged from the once-through
As described above, the present invention has an excellent feature that, unlike the prior art, both the wave-making resistance and the frictional resistance can be reduced at the same time.
なお、コアンダ効果を有効にするためには、ポンプのマイクロバブル吐出し流れの流速Ｄを外流Ｆ（船体近傍を通り過ぎる流れ）の流速よりも速くする必要がある。吐出し流速はポンプの回転数を変えることによって調整する。
羽根車を高速回転すると、羽根にキャビテーションが発生しやすくなる。キャビテーションはポンプの性能低下の原因になるが、適度のキャビテーションの発生は、微細気泡の発生源となり、その吐出し気泡流は船体表面の摩擦抵抗を低減するため、本実施例ではプラス効果となる。
In order to make the Coanda effect effective, it is necessary to make the flow velocity D of the microbubble discharge flow of the pump faster than the flow velocity of the external flow F (flow passing through the vicinity of the hull). The discharge flow rate is adjusted by changing the rotation speed of the pump.
When the impeller rotates at high speed, cavitation tends to occur in the blade. Although cavitation causes a reduction in pump performance, the occurrence of moderate cavitation becomes a source of fine bubbles, and the discharged bubble flow reduces the frictional resistance of the hull surface, so this embodiment has a positive effect. .
また、平板翼５５を備えた装置構成は、上述の船首部の流れの制御による造波抵抗を低減するだけでなく、図２０に示すようなポンプ背後に発生する後流渦Ｋの発生も防止できる。後流渦Ｋは同図に示すようにマイクロバブルの吐出し流れＤを乱すため、平板翼５５を備えることは、ポンプからの吐出し流れＤを安定させることにも寄与している。
ポンプのメンテナンスは、ポンプがリニアレール３０上を上下に走行できるので容易である。リニアレール３０の替わりにＨ型鋼タイプを使用してもよい。又は、後述の実施例３に示すようにパイプやポールをガイドにしてスライドして走行するスライドプレート３４に、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０取り付けた構成にしてもよい（請求項７に関連）。
ゴミ除けスクリーン６０にゴミが附着した場合は、羽根車を逆回転してポンプの吐出し口から吸込み口へ逆流させれば、取り除くことができる。
In addition, the apparatus configuration including the
Maintenance of the pump is easy because the pump can run up and down on the
If dust adheres to the
図６は、請求項２に記載の発明に関する第２実施例で、流体抵抗低減装置８１を船首部水面下の船体側面に設置した場合の全体構成とマイクロバブルの流れを示す斜視図である。
本実施例では、図１に示す流体抵抗低減装置８０とは異なり、平板翼５６をマイクロバブル発生貫流ポンプ５０の吸込みケーシング２１（図４参照）の上面に直接取り付けて、前記平板翼５６で貫流ポンプ全体を覆い、前記貫流ポンプと平板翼を一体化した構成である。
図７に流体抵抗低減装置８１を船首部の船体側面に取り付けた場合の断面図およびマイクロバブル流れの状態を示す。第２実施例におけるマイクロバブル発生に関する基本的な装置構成や船体まわりの流れの状況は第１実施例と同様である。
FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration and the flow of microbubbles when a fluid
In the present embodiment, unlike the fluid
FIG. 7 shows a sectional view and a state of microbubble flow when the fluid
図８は、請求項３に記載の発明に関する第３実施例で、船首部先端の尖った形状におけるポンプ据付け上の構造的問題を解決するために、船首部の左舷と右舷の間の部分を上甲板の方向から水面に向かって中空にした立抗構造にし、中空立抗７５の後部の略垂直壁面７６の船底近傍にマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを設置した場合の全体構成を示す断面図である。図９はマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂの据付部の拡大断面図、図１０は図８を上方から見た平面図である。
本実施例では、図８に示すようにマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを船首部の中空立抗７５の垂直壁面７６に設置したリニアパイプ３２をガイドにしてスライドリング３３により走行するスライドプレート３４に取付けた構成にし、ポンプの吐出し流れが船の平坦な底面に沿って、船首部から船尾に向かって流れるように該貫流ポンプを横置きにして水面下の船底近くに設置した構成である。マイクロバブル発生に関する基本的な装置構成は、実施例１と同様である。
中空立抗７５は、立抗上面が水面より上にあればよく、上甲板を突き抜けなくてもよい。中空立抗７５の中を満たす海水は、水流が船首部に当たる衝突圧を緩和するダンパーの役割をし、船の縦揺れや横揺れの揺動を安定化させる働きもある。
FIG. 8 is a third embodiment relating to the invention described in
In this embodiment, as shown in FIG. 8, a microbubble generating once-through
The
この実施の形態によれば、航行中に船底部に向かう水流は、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂの吸込み口へスムーズに向かい、マイクロバブルの吐出し流れは、図８の断面図および図９の拡大図に示すように船底面の外板表面に沿って流れる。前述のように貫流ポンプの吐出し流れは、幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができること、またコアンダ効果により、図８、図９に示すように吐出し流れが曲率のある船体底面に沿ってスムーズに後方船尾に向かって流れるため、従来と異なり、船体底面全体を薄い層のマイクロバブルで効率よく覆うことができる。摩擦抵抗低減のためには、船体表面が水と接する薄い境界層を気泡で覆えばよく、厚い層で覆う必要はないことから、貫流ポンプの吐出し流れの特性は、船体の摩擦抵抗低減には都合がよい。
According to this embodiment, the water flow toward the ship bottom during navigation is smoothly directed to the suction port of the microbubble generating once-through
実施例１〜３においては、気液混合加圧液供給装置４５で生成された微細気泡含有気液混合加圧液を羽根車内のノズルに供給したが、気体のみを貫流ポンプの羽根車内のノズルに供給する手段もある。図１７（ｃ）に示すように、ブロワ４３により加圧した気体をノズル３ｂに供給し、ノズル回転専用のサブモータ２０により、ノズル３ｂを高速回転させて噴出孔５より、高速回転を伴いながら噴出させれば十分に微細化した気泡（マイクロバブル）が得られ、摩擦抵抗低減に有効な手段となる。この手法によれば、浮力の影響が大きい実施例１および実施例２の船体側面に対しても使用可能である。
In Examples 1 to 3, the fine bubble-containing gas-liquid mixed pressurized liquid generated by the gas-liquid mixed pressurized
図１１は、請求項４に記載の発明に関する第４実施例で、中空立抗７５の略垂直壁面７６の船底近傍の流れの中に、くし型ノズル１８の平口ノズル４を取り付けて、船体底面の摩擦抵抗を低減させる場合の全体構成を示す概略の断面図である。図１２は船体の底面側から見た平口ノズル４の据付け状態で、対称図面の片側半分を示す。この場合は平口ノズルを３個設置し、幅広ノズルの噴出流が船体底面に沿うようにしている。ノズルの先端口は円形でもよいが、平口にした方が、噴流を船体表面に沿って流すことができ、噴流が表面を覆う面積も広くなるため、ノズルの個数も少なくてすむ。ノズルの個数は船体の大きさによって調整する。平口ノズル４には、実施例１と同様に、気液混合加圧液供給装置４５により生成された微細気泡含有気液混合加圧液が供給される構成である。
FIG. 11 shows a fourth embodiment relating to the invention as set forth in
この実施の形態によれば、図１２に示すように平口ノズル４の先端からの噴出流が減圧と流体との摩擦によりマイクロバブル化した流れとなって、船体底面を覆うため、摩擦抵抗が低減される。
本発明のように、平口ノズル４を船底面近傍の流れの中に据付けて、ノズルの噴流が流れと同方向になるように設定することにより、平口ノズルからの噴出流が船体に沿う外流と同方向の流れの中に安定した流れとなって、またコアンダ効果によるマイクロバブルの流れが曲率のある船体表面を覆うことにより、摩擦抵抗が顕著に低減される。
According to this embodiment, as shown in FIG. 12, the jet flow from the tip of the flat-
As in the present invention, the
実施例３と実施例４では、マイクロバブルの流れを得るために、実施例１と同様に気液混合加圧液供給装置４５で生成された微細気泡含有気液混合加圧液を使用したが、船体底面では、船体側面に比べると気泡の浮力の影響は小さいので、従来のようにブロワによる加圧空気を羽根車内のノズルや平口ノズルに供給することにより、マイクロバブルの発生を得てもよい。しかし、気泡の微細化は十分でなく、摩擦抵抗の低減効果は劣る。
In Example 3 and Example 4, in order to obtain the flow of microbubbles, the gas-liquid mixed pressurized liquid containing fine bubbles generated by the gas-liquid mixed pressurized
図１３は、請求項５に記載の発明に関する第５実施例で、船首部水面下の船体側面近傍の水流の中に、くし型ノズル１８ｂを設置した場合の全体構成を示す斜視図である。図１４にくし型ノズル１８ｂを船首部の船体側面近傍の水流の中に取り付けた場合の断面図およびマイクロバブル流れの状態を示す。
この実施例では、分岐管１１ｂは、剥離渦が生じないように外形を翼型にし、平口ノズル４ｂからの噴流が船体側面に沿うように調整している。また、図１４では、ノズルからの噴出流を安定させるために、くし型ノズル１８ｂの上方すぐ上に、当該くし型ノズル全体を覆う平板翼５７を船体側面に略平行に設置した構成を示す。同様に前記実施例４におけるくし型ノズル１８においても、平板翼を備えた方がノズルからの噴出流は安定する（請求項６に関連）。
船体側面の摩擦抵抗低減のためには、特に気泡径を十分に小さくして浮力の影響を小さくする必要があることから、平口ノズル４ｂには、気体のみの供給でなく、実施例１と同様に、気液混合加圧液供給装置４５により生成された微細気泡含有気液混合加圧液を供給した方がよい。
FIG. 13 is a perspective view showing an overall configuration in the case where the
In this embodiment, the
In order to reduce the frictional resistance on the side of the hull, it is necessary to reduce the influence of buoyancy particularly by making the bubble diameter sufficiently small. Therefore, not only the gas is supplied to the flat-
この実施の形態によれば、図１３、図１４に示すように平口ノズル４ｂの先端からの噴出流が減圧と流体との摩擦によりマイクロバブル化した流れとなって、船体側面を覆うため、摩擦抵抗が低減される。
従来技術では、前述のように船体外板に設けた多数の噴出口やノズルからマイクロバブルを船体表面に向けて吹き出すため、噴出流の乱れが大きく拡散しやすく、気泡も船体表面から離れやすくなるため、船体表面を効率よくマイクロバブルで覆うことができない。本発明のように、平口ノズル４ｂを実施例４と同様に船体表面近傍の流れの中に据付けて、ノズルの噴出流が流れと同方向になるように設定して噴流を安定させることにより、また、コアンダ効果により、平口ノズルからの噴出流が曲率のある船体表面をマイクロバブルで覆うことができる。従って、摩擦抵抗が顕著に低減される。
According to this embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the jet flow from the tip of the
In the prior art, since the microbubbles are blown out toward the hull surface from the numerous jets and nozzles provided on the hull outer plate as described above, the turbulence of the jet flow is easily diffused and the bubbles are also easily separated from the hull surface. Therefore, the hull surface cannot be efficiently covered with microbubbles. Like the present invention, the
実施例４、実施例５のくし型ノズル１８，１８ｂを、実施例１や実施例３のようにリニアレール３０や、リニアパイプ３２を走行するスライドプレート３２、３４のような類の移動可能な装置に取り付ければ、メンテナンスは容易となる。
The comb nozzles 18 and 18b of the fourth and fifth embodiments are movable like the slide rails 32 and 34 that run on the
図１５は第６実施例で、船体の流体抵抗を総合的に低減する装置の全体構成とマイクロバブルが船体表面に沿って流れる状態を船の前方下方向から見た斜視図である。本実施例は、第１実施例と第３実施例で使用した流体抵抗低減装置を船体に設置した構成である。
船体側面の摩擦抵抗の低減と船首部の造波抵抗の低減には、実施例１と同様の縦置きのマイクロバブル発生貫流ポンプ５０と平板翼５５を組み合わせた流体抵抗低減装置８０を船首部の船体側面に設置した構成にし、船体底面における摩擦抵抗の低減には、実施例３と同様の横置きのマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを中空立抗７５の船底部に設置した構成である。
FIG. 15 is a perspective view of a sixth embodiment of the overall configuration of the apparatus for comprehensively reducing the fluid resistance of the hull and the state in which microbubbles flow along the hull surface as viewed from the front lower side of the ship. In this embodiment, the fluid resistance reducing device used in the first and third embodiments is installed on the hull.
In order to reduce the frictional resistance on the side of the hull and the wave-making resistance at the bow, a fluid
この実施の形態によれば、中空立抗船底部に設置したマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂと船体側面に設置したマイクロバブル発生貫流ポンプ５０の吐出し流れが、貫流ポンプ特有の幅広で乱れのない流れにより、また、コアンダ効果により、曲率のある船体表面に沿ってスムーズに後方船尾に向かって流れるため、水面下の船体の底面と側面の両方の船体表面をマイクロバブルで効率よく覆うことができる。このため、船体表面全体の摩擦抵抗を効率よく低減できる。
また、船首部側面外板に設置した平板翼５５を備えた流体抵抗低減装置８０により、前述のように船首部近傍の水流が制御され、水面波を抑制するため、造波抵抗は顕著に低減される。従って、実施例６では、航行時における船体の底面と側面の摩擦抵抗、および船首部における造波抵抗も低減されるため、従来と異なり、航行時の船全体における流体抵抗を総合的に低減することが出来るという優れた省エネ効果を有する。
According to this embodiment, the discharge flow of the microbubble generating once-through
In addition, as described above, the water flow near the bow is controlled by the fluid
第６実施例では、船体底面における摩擦抵抗の低減には実施例３と同様にマイクロバブル発生貫流ポンプ５０ｂを船底部に設置した構成にしたが、前記貫流ポンプ５０ｂの替わりに実施例４の平口ノズル４を船底部に設置した構成にしても同様な効果が得られる。また、船体側面に流体抵抗低減装置８０の替わりに第５実施例のくし型ノズル１８ｂを設置した構成も考えられる。ただし、この場合の流体抵抗低減装置は、船体側面の摩擦抵抗低減のためで、造波抵抗の低減効果はほとんどない。
In the sixth embodiment, in order to reduce the frictional resistance at the bottom of the hull, the microbubble generating once-through
上記実施例１〜実施例６で描いたマイクロバブル発生貫流ポンプ５０、５０ｂや船体流体抵抗低減装置８０およびくし型ノズル１８、１８ｂの大きさは、分かりやすく説明するために実際とは異なり船体に対して大きな比率で描いている。実際の貫流ポンプの羽根車径は、２００〜５００ｍｍ程度と考えられる。ポンプの大きさやポンプの台数および平口ノズルの本数などは船の大きさによって異なる。
また、上記実施例では、マイクロバブル発生貫流ポンプ５０、５０ｂは、メンテナンスの利便性を考慮して、リニアレール３０やリニアパイプ３２の上を走行するスライドプレート３２、３４に設置したが、船首部の船体底面と船体側面外板に直接設置してもよい。
The sizes of the microbubble generating through-flow pumps 50 and 50b, the hull fluid
In the above embodiment, the microbubble generating once-through
図１６と図１７は、本発明に係る船体摩擦抵抗低減に関するマイクロバブルの羽根車部での発生機構を示す断面図と気液混合加圧液供給装置４５の関係を示す。図１６は、散気孔タイプのノズル３、筒型タイプのノズル１０が羽根車と一体になって回転するタイプ、図１７は、図１６とは異なり散気孔タイプのノズル３ｂが、専用のサブモ−タ２０駆動により、羽根車の回転に関係なく自在に回転可能にしたタイプである。
図１６（a）と図１７（a）は、散気孔タイプのノズル３、３ｂのノズル先端が羽根車内に突き出した状態、図１６（ｂ）と図１７（ｂ）は、ノズルの先端を駆動側の羽根車ボス部に差し込んで、ノズルの振れ止め防止と散気孔部が羽根車全体に渡っている状態を示す。図１７の専用モータ駆動によるノズル３ｂのタイプでは、ノズル３ｂを羽根車の回転に関係なく、自在に高速回転できることから、図１７のノズル３ｂの方が図１６のノズル３のタイプより細かな気泡が得られる。これら数種のノズルタイプは、使用状況に応じて、使い分けられる。
FIG. 16 and FIG. 17 show the relationship between the cross-sectional view showing the generation mechanism of the microbubble impeller part for reducing the hull frictional resistance according to the present invention and the gas-liquid mixed pressurized
FIGS. 16 (a) and 17 (a) show a state in which the nozzle tip of the air
マイクロバブルの発生機構は、気液混合加圧液供給装置４５において、気液混合チャンバー４０で気体と液体を合流させて生成された微小気泡含有気液混合液を加圧ポンプ４２に取り込んで、加圧ポンプの羽根により回転撹拌しながら気泡を微細化するとともに加圧した微細気泡含有気液混合加圧液を供給ホース１３により、羽根車内に挿入したノズルに供給する。供給された微細気泡含有気液混合加圧液は散気孔タイプのノズル３、３ｂ、又は筒型タイプのノズル１０の噴出口よりジェット状の噴流Ｊ、又はＪ２となって回転する羽根車７内に噴出、減圧され、羽根車内の流れとも混合することにより、マイクロバブル化した気泡となって、流れとともにポンプ吐出口から船体表面に沿って流出する。
加圧ポンプとしては比速度の小さい遠心ポンプや渦流ポンプ（ウエスコポンプ）などの高揚程のポンプが適している。あるいは容積式の偏芯ロ−タを持つベーン形のポンプでも良い。気液混合液を加圧するのは、気液混合液中の微小気泡に圧力をかけて微細化してノズルに供給し、散気孔やノズルからの噴出後の減圧が気泡のマイクロバブル化に非常に有効であることによる。
従来は、主にブロワにより気体を噴出口より吹き出す手法がとられているが、気体のみの噴出では気泡同士が結合しやすいことから、気泡の微細化は十分ではない。気体のみをノズルより噴出させて十分な微細気泡を得るためには、図１７（ｃ）に示すように、散気孔タイプのノズル３ｂをサブモータ２０により高速回転させて気体を噴出する必要がある。
The microbubble generation mechanism takes in the microbubble-containing gas-liquid mixture generated by the gas-
A high-lift pump such as a centrifugal pump or a vortex pump (Wesco pump) with a low specific speed is suitable as the pressurizing pump. Alternatively, a vane pump having a positive displacement eccentric rotor may be used. The gas-liquid mixture is pressurized by applying pressure to the microbubbles in the gas-liquid mixture and supplying them to the nozzle. By being effective.
Conventionally, a method has been used in which a gas is mainly blown out from a jet outlet by a blower. However, when only a gas is blown out, bubbles are easily combined with each other, so that the bubbles are not sufficiently refined. In order to obtain sufficient fine bubbles by ejecting only gas from the nozzle, it is necessary to cause the gas to be ejected by rotating the air
図１６中に示す気液混合チャンバー４０の構造は種々考えられるが、図１８は本実施例で考案した二重管構造タイプの気液混合チャンバーである。本装置は、外管３８の内部に供給された気体が内管３７の多数の小孔３９を通して内管３７内の高速の流体中に吹き出され、微小気泡含有気液混合液となって、加圧ポンプ４２に取り込まれ、羽根車内のノズルに供給される構成である。
Although various structures of the gas-
図１９は、船体の船首部の側壁面に船体流体抵抗低減装置８０を取り付けた場合（ｂ）と取り付けない場合（ａ）の航行時における船体近傍の流れの状況を示す。前記低減装置８０がない場合は、図（ａ）に示すように、航行時に水流が直接船首部に当たり、淀みが生じ、水面波Ｒが発生するため、造波抵抗が生じる。また、船首部後半の曲がり部において、剥離渦Ｓによる造渦抵抗も発生するなど、船体の流体抵抗に大きな影響を及ぼす。一方、前記低減装置８０を取り付けた場合は、航行時に水流が船首部に直接当たることなく、低減装置８０のポンプ吸込み口に向かうため、船首部の流れは、図（ａ）とは異なり、図（ｂ）に示すように船首部近傍を支障なくスムーズに流れ、水面波は生じないため、造波抵抗は抑制される。FIG. 19 shows the state of the flow in the vicinity of the hull during navigation when the hull fluid
本発明の船体流体抵抗低減装置は、航行時の船体表面の摩擦抵抗と船首部に発生する造波抵抗の両方を同時に低減できることから、高い省エネ効果が得られる。また、船首部において水流が制御されることから、水を切る船首部形状を鋭くする必要がないこと、および造波抵抗の低減に対しては、船首部の水面下の船体構造をバルバスバウ（球状船首）にする必要がないことなど高度の技術を有することから、本装置が利用される可能性は大きい。 The hull fluid resistance reducing device of the present invention can reduce both the frictional resistance of the hull surface during navigation and the wave-making resistance generated at the bow at the same time, so that a high energy saving effect can be obtained. In addition, since the water flow is controlled at the bow, it is not necessary to sharpen the bow shape that cuts off the water, and the hull structure under the water surface of the bow is reduced to the Barbus bow (spherical shape) to reduce wave resistance. It is highly probable that this device will be used because it has advanced technology such as no need for bow.
３，３ｂ 散気孔タイプのノズル
４，４ｂ 平口ノズル
５ 噴出口（散気孔タイプのノズルの小孔）
６ 羽根（貫流ポンプ）
７ 貫流ポンプ羽根車
８ ケ−シング舌部
１０ 筒型タイプのノズル
１１，１１ｂ 分岐管（くし型ノズル）
１２ 水中モ−タ
１３ 供給ホース
１４ 水面
１６，１６ｂ 羽根車中空回転軸
１８，１８ｂ くし型ノズル
２０ サブモ−タ（中空回転軸）
２１ ポンプ吸込みケーシング
２２ ポンプ吐出しケーシング
２５，２５ｂ 羽根車中空回転軸用軸受
２９ 散気孔パイプ軸受
３０ リニアレール
３１，３４ スライドプレート
３２ リニアパイプ
３３ スライドリング
３６ 二重管ユニット
３７ 二重管ユニット内管
３８ 二重管ユニット外管
３９ 小孔（気体吹込み孔）
４０ 気液混合チャンバー
４２ 加圧ポンプ
４３ ブロワ
４５ 気液混合加圧液供給装置
４９ 段差修正ブロック
５０，５０ｂ マイクロバブル発生貫流ポンプ
５５，５６，５７ 平板翼
６０ スクリーン
７０ 船
７０ｂ 船の側面外板
７５ 船首部中空立抗
７６ 中空立抗垂直壁面
８０，８１ 流体抵抗低減装置
Ｂ 微細気泡（マイクロバブル）
Ｄ ポンプの吐出し流れ（船体表面に沿うマイクロバブルの流れ）
Ｆ 外流（船の速度や海流に関係する船体近傍を通り過ぎる流れ）
Ｊ，Ｊ２ ノズルより羽根車内に噴出する微細気泡流
Ｋ 後流渦
Ｓ 剥離渦
Ｒ 水面波
3 , 3b Aeration
6 blades (through-flow pump)
7
12
21
40 Gas-
55 , 56 , 57
76 Hollow
D Discharge flow of pump (flow of microbubbles along the hull surface)
F Outer current (flow past the hull near the ship's speed and current)
J , J2 Fine bubble flow ejected from the nozzle into the impeller K Back vortex S Separation vortex R Water surface wave
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