以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態に関する構成及び作用を詳細に説明する。ここで、各図面の構成要素に対して参照符号を付することにおいて、同じ構成要素に限っては、たとえ、他の図面上に表示されてもできるだけ、同じ符号で表記されたことに留意すべきである。
図2は、本発明に係る空気空洞船舶の底部を示した底面図である。図3は、本発明に係る空気空洞船舶の側面図である。
本発明の空気空洞船舶(air cavity vessel;100)は、船舶の底部(船底部)に空気空洞を形成し、水との摩擦抵抗を減少させるための構成を有する。空気空洞船舶100は、航海中に水が船底部101と直接接触せずに、空気層と接触されるようにすることにより、摩擦抵抗を減少させて燃料消費を減らすためのものである。一般的に、空気空洞船舶において、空気空洞の形成による燃料低減は、約5%〜15%程度であると知られている。
本発明の空気空洞船舶100は、船底部101面はそのまま置いて、その上に空気空洞を形成できるように構成されることにより、従来、船舶の底部面に溝を掘り、溝の内側に空気空洞を形成するために、船舶に多くの設計変更を必要としていた短所を解決しようとする。
前記空気空洞船舶100は、縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120と、空気供給部130とを有する。ここで、縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120とは、空気空洞を形成できるように船底部を区画するための区画形成部材となる。
縦方向区画部材110は、船底部101の両側、すなわち、左舷と右舵とに各々取り付けられて、船底部101を縦方向(船舶の長さ方向)に区画する。このとき、縦方向区画部材110は、船底部101面の上に突出されるように取り付けられる別途の部材で形成されることにより、従来の船舶に設計変更が必要ないようにする。
横方向区画部材120は、船底部101から幅方向へ延びる。横方向区画部材120は、縦方向区画部材110と協同して船底部101に空気空洞を形成する空間区域Sを形成する。横方向区画部材120は、縦方向に離隔して複数個設置され、空間区域Sを複数の空間区域に分割することができる。
縦方向区画部材110の内側には、船底部101から突出されるように縦方向仕切り111が取り付けられ、空間区域Sをさらに分割することができる。縦方向仕切り111は、船舶の横揺れ(rolling)時にも空気空洞が安定的に維持されるように助ける。
上記において、空気空洞を形成するための空間区域Sが縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120とによって形成されているが、空間区域Sを形成できるならば、他の部材が追加されることも本発明の範囲に含まれる。
また、上記において、縦方向区画部材110と縦方向仕切り111とが区分されて説明されているが、このような区分は説明のためのものである。縦方向仕切り111は、船底部を縦方向に区画するための部材という点で縦方向区画部材110と機能がほとんど同一なので、本発明で縦方向仕切り111は、縦方向区画部材110に代替され得る。すなわち、空間区域Sが、船底部に幅方向に離隔して置かれる複数の縦方向区画部材110と横方向区画部材120とによって形成されることも本発明の範囲に含まれる。
空気供給部130は、縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120とによって形成される空間区域Sに空気を供給し、航海中に船底部101面と水との間に空気空洞を形成できるようにする。このために、空気供給部130は、空間区域Sに空気を供給する空気噴射ノズル131と、このような空気噴射ノズル131で空気を供給できるように空気を圧縮する空気圧縮機132と、空気噴射ノズル131と空気圧縮機132とを接続する空気供給管133とを備える。空気圧縮機132と空気供給管133との間には、圧縮空気を貯蔵する空気貯蔵容器がさらに備わることができる。望ましくは、空気噴射ノズル131は、複数の空間区域Sに各々配置されて、空気を個別的に各々の空間区域Sに供給できるようにする。
図4は、本発明に係る空気空洞船舶の横方向区画部材の構成を示した側面図である。
一般に、船舶が波の荒い地域を航海するときは、船舶の揺れのため、空気空洞から空気が抜け出て空気空洞を正しく形成し難いことがある。このような場合には、船舶の航海時に空気空洞によって摩擦抵抗を減らすことができず、船底部101に形成される縦方向区画部材110と横方向区画部材120とによって摩擦抵抗が却って増加される可能性がある。
この場合、縦方向区画部材110は、船舶の長さ方向に形成されており、摩擦抵抗に及ぼす影響が少ないが、横方向区画部材120は、船舶が運航するとき、水と正面に接触されるため、摩擦抵抗を増加させる原因となる。
このような点を考慮して、本発明の横方向区画部材120は、船底部101面と同じ高さで延びる後退位置と、船底部101面から突出される突出位置との間で移動可能なように構成される。したがって、横方向区画部材120は、波の荒い地域を通過するときのように、空気空洞を形成し難い状況では、後退位置に移動して横方向区画部材が船底部から突出されて発生する抵抗増加を減らすことができるようにする。
図4の(A)は、横方向区画部材120が後退位置にある状態を示す。横方向区画部材120が形成される部分の船底部101は、幅方向に沿って内側に屈曲されて凹んだ部分を形成し、後退位置で横方向区画部材120は凹み部内に収容されることができる。
空気空洞を形成できる状況になると、横方向区画部材120は図4の(B)に示すように、船底部101面から突出されて突出位置にあるようになる。このとき、横方向区画部材は、ヒンジ軸121を中心として後退位置から突出位置に回転する。ここで、ヒンジ軸121は、船底部101から幅方向へ延びる軸となる。ヒンジ軸121は、横方向区画部材120の前方(船首側)端部に位置しており、突出位置で横方向区画部材120の後方端部は突出されるが、前方端部は船底部101面と同等な高さを維持するようになる。これは、横方向区画部材120の突出位置から横方向区画部材120に沿って自然な流線が形成されるようにして、水との摩擦抵抗を減らすことができるようにする。横方向区画部材120の突出高さは、0.3mないし2.0mの間で調整されることが好ましい。
横方向区画部材120は、油圧式または電動式で後退位置と突出位置との間で移動可能なように構成されることができる。例えば、横方向区画部材120は、油圧式ジャツク122によってヒンジ軸121を中心として移動され得る。
空気空洞の形成は、船舶の運航速度と横方向区画部材120の突出高さとによって影響を受けるようになる。本発明の横方向区画部材120は、船底部101面から突出される突出高さを調整できるように構成されて、船舶の運航速度に適した複数段の高さを提供することができる。
このように、本発明の空気空洞船舶100は、従来の船舶とは異なり、船底部に溝を掘って空気空洞を形成せず、船底部101面の上に取り付けられる縦方向区画部材110と横方向区画部材120とによって船底部101はそのまま置いて、その上に空気空洞を形成する。したがって、従来の船舶に対する設計変更無しで、空気空洞船舶を製作することができる。したがって、空気空洞船舶を製作するための時間、努力、及び費用がかなり低減される。
また、本発明の横方向区画部材120は、船舶の航海時の状況に応じて後退位置と突出位置との間を移動することができるので、空気空洞を形成し難い状況で却って空気空洞船舶の抵抗が増加することを防止することができる。
また、横方向区画部材120が突出位置にあるとき、その突出される高さを調整できるので、船舶の運航速度に応じて適宜空気空洞を形成できるようになる。
上記において、本発明の横方向区画部材120が折り畳み式で構成されるものと説明したが、横方向区画部材120が折り畳み式で構成されず、縦方向区画部材110と同様に、船底部101上に突出されるように取り付けられるものも本発明の範囲に含まれる。
図5は、本発明に係る空気空洞船舶の空気回収装置の構成を示した概略図である。以下では、図3及び図5を参照して空気回収装置の構成を説明する。
船舶の航海にともなう速力によって空気空洞が形成される空間区域を抜け出る空気が船尾部に位置したプロペラ105に達するとプロペラに悪影響を及ぼし、プロペラ105の推力とトルクを不安定にするため、空間区域を抜け出る空気は、プロペラ105に達する前に吸収されることが好ましい。
このために、本発明の空気空洞船舶100は、船尾部に空間区域の空気空洞から抜け出る空気を回収し、再度空気噴射ノズル131に供給する空気回収装置140を備える。
空気回収装置140は、空気吸入口141と、気液分離器142と、空気圧縮機143と、接続管144とを備える。
空気吸入口141は、船尾部に設置され、空間区域から抜け出る空気を吸入する。空気吸入口141は、船底部101面から気液分離器142まで接続される。空気吸入口141を介しては、空気だけでなく、水も共に吸入されるので、気液分離器142では、空気と水とを分離するようになる。気液分離器142は、船底部101面より例えば5m程度高い所に位置するので、別途の動力の供給がなくとも空気は圧力差によって空気吸入口141を介して気液分離器142まで吸入される。
気液分離器142から分離された水は外部に排出され、空気は、空気圧縮機143によって加圧されて、接続管144を介して再度空気噴射ノズル131に供給される。ここで、空気圧縮機143は、気液分離器142から分離された空気を加圧して接続管144を介して空気噴射ノズル131に供給するための装置であって、コンプレッサまたはポンプになり得る。接続管144は、気液分離器142及び空気供給管133と接続される管であって、気液分離器142から分離された空気が移動する通路となる。
例えば、船底部101面での圧力が2バー(ゲージ圧)程度であるとすれば、気液分離器142は船底部101面より高い所に位置するので、水頭は数m程度低い。したがって、気液分離器142から分離された空気の圧力はほぼ1.5バー程度となる。空気圧縮機132で空気噴射ノズル131を介して空気を供給するためには、2バー以上に空気を圧縮しなければならないが、気液分離器142から分離された空気は1.5バー程度の圧力を既に有するので、このような空気に空気圧縮機143で0.5バー程度の圧力のみ加えると、空気は、接続管144及び空気供給管133を介して空気噴射ノズル131に供給されることができる。
空気圧縮機132で2バー以上の圧力で持続的に空気を圧縮するためには、多くの動力がかかる。従来では、空気空洞を介して抜け出る空気を吸収して水面上に排出するが、本発明では、気液分離器142から分離された空気を外部に排出せずに、0.5バー程度の低い圧力のみ加えて、空気供給管133を介して空気噴射ノズル131に再循環させる。したがって、空気圧縮機132では、さらに少ない量の空気のみ圧縮すればよいので、空気を圧縮するためにかかる動力をかなり低減することができる。
このように、本発明の空気回収装置140は、空間区域から抜け出る空気を吸入し、このような空気がプロペラ105に達してプロペラの作動に悪影響を及ぼすことを防止する。また、気液分離器142から分離された空気は低い圧力で再循環されて空気噴射ノズル131に供給されるので、空気圧縮機132で空気を圧縮するためにかかる動力をかなり低減することができる。
図6は、本発明の空気空洞船舶において、空気供給を制御する方法を示した図である。
一般に、空気空洞船舶では、空気空洞を形成し、水との摩擦抵抗を減少させることが目的であるため、船舶の航海中に空気空洞が適宜形成されているかをモニタリングすることが重要である。
従来の空気空洞船舶では、船底部に溝を掘り、溝の内側に空気空洞を形成するので、溝の内側の水の水位を測定して空気空洞が形成されるのか否か及び空気空洞の厚さを簡単な方法で測定することができる。しかし、本発明では、船底部101面はそのまま置いて、その上に空気空洞を形成するので、船底部上に突出物を取り付けて水位を測定する方法を使用することは容易でない。
したがって、本発明では、空気空洞が形成される複数の空間区域Sの水または空気を吸入し、気液分離器242で空気と水とを分離し、分離された水の水位を測定して、空気空洞が形成されるのか否か及び空気空洞の厚さを測定する。
このために、まず、各々の空間区域Sの後端(船尾側)に位置した空気吸入口241を介して空気または水を吸入する。吸入された空気または水は気液分離器242で空気と水とに分離される。気液分離器242は、船底部101面より高い所に位置するので、別途の動力供給がなくとも空気または水は圧力差によって空気吸入口241を介して気液分離器242まで吸入される。
気液分離器242では、センサによって吸入された空気と水との比率を判断するようになる。空気と水との比率は、例えば、水位センサ244によって気液分離器242内の水位を測定して判断することができる。空間区域S内に空気空洞がよく形成されているときは、気液分離器242で空気の比率が高くなる。逆に、空間区域S内に空気空洞がよく形成されない場合には、気液分離器242で水の比率が高くなる。
制御部246は、水位センサ244で測定された水位によって空気噴射ノズル231を介して空間区域Sに供給される空気の量を調整するようになる。例えば、測定結果、空間区域S内の空気の比率が低いと判断されれば、制御部246は、空気噴射ノズル231の前端に設置される空気バルブ245の開度を調整してさらに空気を供給する。空気バルブ245は、水位センサ244から信号を伝達されて制御部246によって開度が自動で制御され得る。
気液分離器242から分離された空気は、再循環空気圧縮機243によって加圧され、空気貯蔵容器250に貯蔵される。このとき、上述したように、空気貯蔵容器250に貯蔵される空気の圧力は、空気噴射ノズル231を介して空間区域Sに空気を供給することができるように、2バー以上であり、気液分離器242から分離された空気は、1.5バー程度の圧力を既に有するので、再循環空気圧縮機243は、このような空気に0.5バー程度の圧力のみ加えると、空気は空気貯蔵容器250に貯蔵され得る。ここで、再循環空気圧縮機243は、コンプレッサまたはポンプになり得る。
空気貯蔵容器250には空気圧縮機260が接続され、空気噴射ノズル231を介して空間区域Sに供給するための空気を圧縮して空気貯蔵容器250に供給する。
上述したように、本発明の空気供給制御方法は、空間区域Sの後端に位置した空気吸入口241を介して空気または水を吸入して気液分離器242から分離した後、空気と水との比率を気液分離器242に設置される水位センサ244で判断するようになる。水位センサ244の判断値に応じて空気噴射ノズル231と接続された空気バルブ245の開度を調整することにより、空気空洞を形成するのに適切な量の空気を空間区域Sに供給することができる。
また、気液分離器242から分離された空気は大気圧より高い状態であるため、再循環空気圧縮機243によって適正量の圧力、例えば、0.5バー程度の圧力のみさらに供給すると、空気貯蔵容器250に貯蔵される圧縮空気を作ることができ、空気圧縮機260でかかる動力をかなり低減することができる。
本発明の空気空洞船舶の空気供給制御方法は、船底部はそのまま置いて、その上に突出されるように取り付けられる区画形成部材によって空気空洞のための空間区域が形成される空気空洞船舶で利用することができるが、従来、船底部の溝内に形成される空気空洞を有する船舶でも利用することができる。
図7は、本発明に係る空気空洞船舶のさらに他の実施形態である稼動区画部材を簡略に示した概略図であり、図8は、稼動区画部材の具体的な実施形態を示した構成図である。図4は、油圧式ジャツクを採用した空気空洞船舶の横方向区画部材を示したものであるが、図7と図8は他の稼動手段を採択して駆動される場合を示す。
一般に、横方向区画部材の駆動のためには、油圧を用いることが普通であるが、この場合、油圧の漏水現象による油圧制御の効率低下及び船舶内部の汚染問題が発生し、油圧装置の肥大化のため、船舶の荷重増加が発生し、これによる船舶の動力増加など、エネルギー消費増加による非効率的な面がある。
これを解決するために、本発明のさらに他の実施形態の空気空洞船舶100は図7のように、横方向区画部材120と、稼動手段123と、ヒンジ手段121とを備える。
前記稼動手段123は図8のように、横方向区画部材120の駆動及び固定のための駆動装置124と、固定装置125とで構成されることができる。
前記駆動装置124は、駆動用作動装置1241と、駆動用ロード1242と、シリンダ1243とで構成され、前記固定装置125は、固定用作動装置1251と、固定用ロード1252と、上段ストッパ1253と、下段ストッパ1254とで構成される。
前記ストッパ1253、1254と固定用ロード1252とは、磁力を用いる場合は磁力に引かれ得る材質で構成されなければならず、圧縮空気を用いる場合には特別な制限がない。
前記駆動用ロード1242は、横方向区画部材120の任意の位置に接続されることができ、接続方法として溶接などが利用され得る。
前記ヒンジ手段は軸で構成されることができる。このとき、横方向区画部材120は、船底部101から幅方向へ延びるヒンジ軸121を中心として後退位置から突出位置に回転する。ヒンジ軸121は、横方向区画部材120の前方(船首側)端部に位置し、突出位置で横方向区画部材120の後方端部は突出されるが、前方端部は船底部101面と同等な高さを維持するようになる。
以下、各運航状況別に作動方式を説明する。ただし、下記では、駆動用作動装置及び固定用作動装置の作動源として電磁石を用いた場合を説明した。
しかし、圧縮空気または電磁石と永久磁石を用いても駆動用ロード1242を上下往復させたり、固定用ロード1252を前進・後退させることができることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、誰でも分かるであろう。
ただし、前記駆動用作動装置1241の作動源として圧縮空気を用いるならば、シリンダ内に存在する圧縮空気のため、横方向区画部材120が自体荷重でも下方に下降しないため、圧縮空気を排出したり、回収して始めて横方向区画部材120が下方に下降するようになるであろう。
また、駆動用作動装置1241の作動源として電磁石と永久磁石を用いるならば、永久磁石は上段ストッパ1253に設置され得る。その結果、電磁石と永久磁石の互いに向かい合う磁極が各々N/S(またはS/N)極であれば、横方向区画部材120は、上昇するであろうし、電磁石と永久磁石の向かい合う磁極が各々N/N(またはS/S)極であれば、横方向区画部材120は下降するようになるであろう。
上記の作動は、電磁石を用いた駆動用作動装置1241の引き込み電流方向を変えることにより、電磁石の磁極をN極からS極に(またはS極からN極に)変えるようになり、上記の横方向区画部材120の作動が可能となる。
そして、固定用作動装置1251の作動源として電磁石と永久磁石を用いる場合にも、上記の駆動用作動装置1241の作動方式と同じ原理からなる。
また、駆動用作動装置1241の作動源として圧縮空気を用いると、前記駆動用ロード1242が横方向区画部材120に接続される位置はヒンジ軸121に近づくほど横方向区画部材を上昇させる力が大きくなるため、注意しなければならない。
しかし、駆動用作動装置1241の作動源として電磁石を用いると、前記駆動用ロード1242が横方向区画部材120に接続される位置はヒンジ軸121から遠ざかるほど横方向区画部材120を上昇させる力が大きくなる。これは、駆動用ロード1242の動く距離が増えることになり、電磁石の磁力が及ぼす距離も遠くなって、より多くの電流の供給が必要となるためである。
したがって、前記駆動用作動装置1241の作動源を決定するとき、前記駆動用ロード1242の横方向区画部材120への接続位置を一緒に考慮して始めて、接続部位の耐久性増加、動力低減などの要求に一層応えられるであろう。
まず、船舶の運航停止または横方向区画部材120の使用が不要な場合の作動方式を説明する。
上記のような場合には、下段ストッパ1254が図8の(A)のように、固定用ロード1252によってかかっているので、横方向区画部材120が後退位置に固定されているようになり、このとき、電磁石を用いた駆動用作動装置1241には電流が流れない。
しかし、船舶の運航中に横方向区画部材120の使用が必要な場合が発生すれば、電磁石を用いた固定用作動装置1251に電流を流すようになり、その結果、固定用ロード1252が後退し、電磁石を用いた駆動用作動装置1241には電流が流れないので、横方向区画部材120は、自体荷重によって下方に下降するようになる。
横方向区画部材120が突出位置に至ると、電磁石を用いた固定用作動装置1251に流れる電流を遮断させ、その結果、固定用ロード1252は前進して上段ストッパ1253を固定させ、図8の(B)のように、横方向区画部材120を突出位置に固定させるようになる。
さらに、船舶の運航停止または横方向区画部材120の使用が不要な場合が発生すれば、電磁石を用いた固定用作動装置1251及び駆動用作動装置1241に電流を流し、その結果、固定用ロード1252が後退すれば、横方向区画部材120は、電磁石を用いた駆動用作動装置1241によって上方に上昇するようになる。
横方向区画部材120が後退位置に至ると、電磁石を用いた固定用作動装置1251に流れる電流を遮断させ、その結果、固定用ロード1252は前進して図8の(A)のように、下段ストッパ1254が固定用ロード1252によって固定され、横方向区画部材120は、後退位置に固定されるようになる。
前記横方向区画部材120の後退位置及び突出位置の到着可否は運転手が判断して、電磁石を用いた固定用作動装置1251及び駆動用作動装置1241を駆動させる。しかし、駆動の自動化のために、シリンダ1243内部の上下段ストッパ1253、1254が動く軌跡の限界位置にリミットスイッチを設置し、その信号を受けて自動で固定用ロード1252を作動させて横方向区画部材120の動きを駆動及び固定させることもできる。
また、上段ストッパ1253と下段ストッパ1254との間にスプリングロープ126を設置することもできる。その結果、船舶の航海途中、横方向区画部材120が突出位置にあるようになる場合に発生する水との摩擦抵抗をスプリングロープ126が減衰させて、船舶の燃料効率及び横方向区画部材120、ロード1242、1252の耐久性を増大させることができる。
また、前記ロードには、複数段のストッパが設置され得るし、複数段のストッパによって運転手が横方向区画部材120の動きを微細に調整することもできる。
また、シリンダ1243内部の複数段のストッパが動く各軌跡の位置にリミットスイッチを設置し、その信号を受けて運転状況に応じて自動で固定用ロード1252を作動させて、横方向区画部材120の動きを駆動及び固定させることもできる。
前記電磁石を用いた作動装置等の駆動電源は、船舶内部の電源(図示せず)を用いる。この場合、船舶内部の電源(例えば、440V、220V)を、コンバータによって電極を変えて用いることもできる。コンバーターは、SCRコンバーターを用いることができる。
図9は、本発明に係る空気空洞船舶において、複数の空間区域に差をつけて空気を供給する方法を示した概略図である。
一般に、空気空洞船舶において、空気空洞形成のための空気供給にかかる動力は、船舶の航海のための燃料消費の他に、さらなる燃料消費を発生させて船舶の動力低減効果を半減させることができる。
このような点を考慮して、空気空洞船舶の空気空洞形成のために最適の空気量を各空間区域に供給する方法を利用して船舶の動力使用をかなり低減させることができる。
空気空洞船舶において、平坦な船底部で広い面積の空気空洞層を形成するために、船底部に縦方向に離隔するように複数個の横方向区画部材を設置して複数の空間区域を形成することができるが、図9では、3つの部分(船首部、船尾部、船首部と船尾部との間)の空間区域151、152、153を形成した場合を実施形態として表わした。
縦方向区画部材110の内側に縦方向仕切り111が取り付けられる場合には、さらに複数の空間区域を形成することができ、図9では、2個の縦方向仕切り111を設置した場合を実施形態として表わした。その結果、合計9個の格子形態の空間区域が形成される。
図9の空気空洞船舶は、渦流を誘起しつつ、空気空洞を形成できる横方向区画部材120と、空気空洞内部の空気漏れを抑制する縦方向区画部材110と、船体横揺れ時、空気漏れを抑制するための縦方向仕切り111とで構成され、各々の空間区域には、空気空洞形成のために、横方向区画部材120の後方船底部に設置された空気噴射ノズルを介して圧縮された空気が供給される。
このとき、船首部の各々の空間区域に空気空洞形成に必要な空気量が供給されて形成される空気空洞パターンを分析すれば、空気空洞パターンは、空洞中央部分より両側面で長さがさらに長い∩字形状がなされることが確認できる。
これは、船首部の横方向空間区域151の両側面にある縦方向区画部材110の船尾方向の縁から縦方向区画部材110に沿って船体後方に空気が流出されるために発生する現象である。
船首部の横方向空間区域151における両側面の空間区域内部の空気のうち、船体後方に流出される空気は、船首部と船尾部との間にある横方向区画部材120の後方両側面に形成される渦流流動により、船首部と船尾部との間にある横方向空間区域152の両側面に再度流入される。
その結果、船首部の横方向空間区域151の両側面の空間区域から船首部と船尾部との間にある横方向空間区域152の両側面に流入される空気が船首部と船尾部との間の空間区域152の両側面の空間区域の空気空洞形成に寄与するので、船首部の横方向空間区域151の両側面の空間区域内部に供給される空気量よりは少ない量の空気供給でも、船首部と船尾部との間にある空間区域152の両側面の空間区域の空気空洞が形成され得る。
また、船首部と船尾部との間にある空間区域152の両側面の空間区域内部に供給される空気は、上記のような理由で、船尾部の空間区域153の両側面の空間区域に縦方向区画部材110に沿って流入されるので、船首部と船尾部との間の空間区域152の両側面の空間区域に供給される空気量より少ない量の空気供給でも、船尾部の空間区域153の両側面の空間区域の空気空洞が形成され得る。
したがって、船首部に位置する前記空間区域151の両側面の空間区域から船尾部に位置する前記空間区域153の両側面の空間区域へ行くほど空気供給量を小さくしても適切な空気空洞の形成が可能となり、その結果、空気供給のための動力の使用を減らすことができ、船舶の使用燃料も低減することができる。
前記空気空洞船舶における空間区域151、152、153の両側面の空間区域から船尾部に位置する前記空間区域153へ行くほど空気量は船舶の運転状況などを考慮して40%〜80%程度に減少させて空気を供給することができる。
また、前述したように、横方向に列を作って並べている各空間区域151、152、153の両側面の空間区域に対して、船首部の前記空間区域から船尾部の空間区域へ行くほど空気供給量を減少させるだけでなく、横方向に列を作って並べている各空間区域151、152、153に対して、船首部の前記空間区域151から船尾部の空間区域153へ行くほど空気供給量を減少させることもできる。
また、船舶の底部に縦方向に位置している各空間区域に対して、船首部の前記空間区域から船尾部の前記空間区域へ行くほど空気供給量を減少させることもできる。
これは、船舶の運航中、横揺れなどの突発変数や船舶運転上の必要性に応じて、船首部の各々の空間区域から流出される空気が船体後方の各々の空間区域に流入される状況が発生する可能性もあるため、横方向に列を作って並べている各空間区域151、152、153の両側面の空間区域だけでなく、船舶の底部で縦方向に位置している各空間区域に対しても、上記のような船首部の前記空間区域から船尾部の前記空間区域へ行くほど空気供給量を減少させる必要もあるためである。
上記の空気供給方法は、空気空洞が船舶の船底部面に縦方向・横方向区画部材が突出されるように取り付けられて形成される場合だけでなく、船底部の面に溝を掘って空気空洞を形成する船舶にも適用することができる。
図10及び図11は、本発明に係る空気空洞船舶のさらに他の実施形態である横方向・縦方向区画部材と水密手段の全体的な構成を示した概略図であって、(A)は船底部の平面図であり、(B)は船底部を上から眺めた斜視図であり、(C)は船底部の正面図である。
図10の(B)、図10の(C)は、横方向・縦方向区画部材が船底部101面の上に取り付けられて横方向区画部材120が所定角度で突出して空気空洞のための空間区域を形成する場合を図示したが、船底部101面に溝を掘り、溝の内側に空気空洞を形成して、上記のように横方向区画部材120を所定角度で駆動するように構成されている空気空洞船舶にも適用されることができる。
一般に、駆動可能な横方向区画部材120を空気空洞船舶に用いると、横方向区画部材120と縦方向区画部材110との間隙によって空気空洞を形成している空間区域に水が流入されることがある。したがって、空気空洞形成の効率を高めるためには、上記の間隙を水密できる水密手段が必要となる。
図10は、本発明に係る一実施形態として、縦方向仕切り111を船底部101に1つのみ設置して空気空洞のための空間区域を形成したものであるが、縦方向仕切り111を複数個で設置することもできる。
図10に示された本発明の構成は、横方向区画部材120と、縦方向区画部材110と、水密手段160とからなる。
以下、各構成を具体的に説明する。
前記横方向区画部材120が平坦な船底部101から突出されている場合、水の流れは、船底部101と横方向区画部材120との表面に沿って通過しつつ、横方向区画部材120の長さ方向終端部から離脱する渦流流動が誘起される。
これにより、横方向区画部材120の後方部に局部的な循環流動が形成され、循環流動部内に空気が供給されるようになると、空気空洞が形成される。このとき、横方向区画部材120と縦方向区画部材110との間に船体長さ方向への大きな間隙が存在すると、空気空洞層を形成する空間区域内に水が流入され、流入された水によって空間区域内に供給される空気による空気空洞形成が効果的になされることができなくなる。
これに、間隙を介しての船体長さ方向への水の流入を防止するために、横方向区画部材120と縦方向区画部材110との間に水密手段を設置し、横方向区画部材120が後退位置から突出位置に至ったとき、横方向区画部材120の前方部の水が後方部に流入されることを遮断する。その結果、船底部101の空間区域に形成された空気空洞層をより確実に維持することができる。
また、防汚特性と弾性特性が高い材質からなる水密手段160を利用したり、上記のような特性を有した材質で塗布された水密手段160を利用すると、水密性能の向上とともに、汚染物質付着防止の効果も達成することができる。
具体的に、前記水密手段160としては、プラスチック材質、ゴム材質、及び金属材質を利用することができる。
前記水密手段160は、横方向区画部材120に設置されることができ、このような場合、横方向区画部材120と一体型で製作され得るし、横方向区画部材120に着脱式で製作されて設置されることもできる。着脱式で設置されるならば、水密手段160の摩耗や損傷などが発生したとき、容易く交替が可能であろう。
このとき、前記水密手段160の横方向幅は、横方向区画部材120の横方向長さの5%〜15%で製作されることが好ましく、前記水密手段160の縦方向長さは、横方向区画部材120の縦方向長さ(横方向区画部材の横方向終端部の長さ)と同様に製作されて設置される。
上記のように水密手段160が製作されると、横方向区画部材120が後退位置にあるようになる場合、水密手段160も後退位置にあるようになり、次に説明する水密手段160が縦方向区画部材110の面に設置されて常に船体の外部に露出した場合に発生され得る露出した水密手段160による付加抵抗などを防止することができ、常に外部に露出した水密手段160に汚染物質が付着されることを防止することもできる。
しかし、この場合、横方向区画部材120の駆動時、水密手段160も常に一緒に動くようになるため、水密手段160の摩耗が大きくなり得るし、水密手段160と縦方向区画部材110の面とに摩擦が発生し、水密手段160が縦方向区画部材110に設置された場合より横方向区画部材120の駆動にさらに多くの動力を必要とする。
また、前記水密手段160は、縦方向区画部材110の面に設置されることができ、このような場合、縦方向区画部材110の面に一体型で製作されることができ、縦方向区画部材110の面に着脱式で製作されて設置されることもできる。着脱式で設置されるならば、水密手段160の摩耗や損傷などが発生したとき、容易く交替が可能であろう。
このとき、前記水密手段160は、横方向区画部材120が突出位置になったときと同じ傾斜角で製作され、前記水密手段160の横方向幅は、横方向区画部材120の横方向長さの5%〜15%で製作されることが好ましく、前記水密手段160の縦方向長さは、横方向区画部材120の縦方向長さ(横方向区画部材の横方向終端部の長さ)と同様に製作されて設置される。
また、水密手段160が横方向区画部材120の回転半径内で横方向区画部材120の任意の回転角に対応するように縦方向区画部材110の面に設置されると、船舶の運転状況に応じて、前記横方向区画部材120を前記任意の回転角に合わせて運転しても水密が円滑になされるので、船底部101の空間区域に形成された空気空洞層が維持され続けることができる。
また、図10には、水密手段160が縦方向区画部材110と横方向区画部材120との間の間隙を水密するために設置されたが、図11のように、縦方向仕切り111によって横方向区画部材120が分離された形態で船底部の空間区域が区画された場合であれば、横方向区画部材120が縦方向区画部材110だけでなく、縦方向仕切り111との間でも間隙が生じることができるため、横方向区画部材120と縦方向仕切り111との間にも水密手段160を設置しなければならないであろう。
図12は、本発明に係る空気空洞船舶のさらに他の実施形態である屈曲型空気空洞船舶の概略図であって、(A)は船底部の平面図、(B)は屈曲型船底部の拡大図である。
本発明に係る空気空洞船舶の空気空洞を形成するための船底部の空間区域は図2のように、船底部に縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120とを設置して形成されることができる。
上記の空間区域は図2及び図3のように、船底部101の面はそのまま置いて、その上に縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120とを設置して形成されることができ、船底部101の面に溝を掘り、溝の内側に縦方向区画部材110と、縦方向仕切り111と、横方向区画部材120とを設置して形成されることもできる。
この場合、横方向区画部材120は、船底部101に固定されて設置されるか、または駆動可能に設置されることができるが、横方向区画部材120が船底部101に固定されて設置される場合には、空気空洞形成が不要な状況が発生したり、海上の波浪状態によって船体の過度な運動、すなわち、大角度の横揺れや縦揺れが発生して空気空洞が形成され得ない状況が発生するとき、突出された横方向区画部材120によって付加抵抗が誘発される可能性があり、このため、速度性能低下が引き起こされ得る。
しかし、横方向区画部材120を駆動可能に設置すると、上記のような空気空洞形成が不要な状況や空気空洞が形成され得ない状況が発生しても横方向区画部材120を後退位置に移動させることができ、付加抵抗の発生を防止することができるようになる。
したがって、上記のように、横方向区画部材120を後退位置に移動させる必要がある場合、図12の(A)、(B)のように、横方向区画部材120を収容できるように船底部の面に内側に屈曲されて凹むようになる部分を形成させて、後退位置で横方向区画部材120を凹んだ部分に収容させると、横方向区画部材120によって発生することができる付加抵抗を完璧に遮断できるようになる。
上記の屈曲されて凹んだ部位の横方向長さ及び縦方向長さは、図12の(A)、(B)のように、横方向区画部材120全体を収容できるように、横方向区画部材120の横方向長さ及び縦方向長さと同様に製作されることができる。
仮りに、水密手段160が横方向区画部材120に設置されると、上記の屈曲されて凹んだ部位の横方向長さは、水密手段160の横方向長さまでも考慮して横方向区画部材120及び水密手段160の全体横方向長さと同様に製作されることができる。
上記の屈曲されて凹んだ部位の船体の内側への深さは、横方向区画部材120の厚さと船体の内側に設置されるヒンジ手段などを考慮して決定すべきであり、また、横方向区画部材120の回転角度も考慮して横方向区画部材120が突出位置であるとき、船体と横方向区画部材120との間の干渉が発生しないように製作されなければならない。
また、図11のように、縦方向仕切り111によって横方向区画部材120が分離された形態で船底部の空間区域が区画されると、上記の屈曲されて凹んだ部位も分離された形態で船底部101に形成されるべきであろう。
図13は、本発明に係る空気空洞船舶の空気空洞測定のための計測器が設置された場合を示した概略図である。
航海時に、船舶の底部に形成された空間区域内の空気層は常に一定に維持されるものではなく、船舶の運転状態や周囲波浪による横・縦揺れ、その他の事由で空気層は所定部分減少し続けるようになる。
したがって、このように空気層が減少された状態を維持し続けるか、または空間区域内に適切な空気層の再形成のために、空気の再注入作動を適切な瞬間にしないと、船底部に形成された区画部材によって水による摩擦抵抗が却って増加して船舶の運転効率は低下されるしかない。
このような場合の発生を防止するために、図13の(A)と図13の(B)とに空気空洞測定のための計測器が設置された船舶の概略図を示した。
上記の計測器としては、超音波計測器301やレーダー計測器302が好ましい。
超音波計測器301は、船底部に形成された空気層に音波を発射した後、音波が空気層を通って水の表面から反射されて戻ってくるとき、その時間を測定して距離信号を伝達し、レーダーー計測器302は、船底部に形成された空気層に電磁気波を発射した後、電磁気波が空気層を通って水の表面から反射されて戻ってくるとき、その時間を測定して距離信号を伝達する。
上記の計測器301、302によって伝達された距離信号は、運転手が指定した単位に換算されて運転手に伝達され、これにより、空気層の厚さを分かるようになり、運転手は、船底部の空間区域内に適切な空気層が維持されるように、空気噴射ノズル231と接続された空気バルブ245の開度を調整するようになる。
上記の動作は自動化されることができ、この場合には、上記の距離信号をPLCのような制御装置に送り、制御装置で計算された適切な信号の値で空気噴射ノズル231と接続された空気バルブ245の開度を調整させて適切な空気層の厚さを自動で調整する。
図13の(a)、(b)のように、上述の計測器301、302を船底部に設置する場合には、計測器の設置位置に別途の維持・補修用空間を追加して運転手の便宜を考慮することができる。
しかし、図13の(c)のように、レーダー計測器302を船舶に設置する場合、船舶の甲板上部に設置することができ、計測器が船舶の甲板上部に設置されるので、計測器の維持・補修用空間が必要なくなる。
ただし、計測器が設置された甲板上部から船底部まで接続された計測用配管3022が設置されなければならず、この配管は、図13の(d)のように、バラストタンク(ballast tank)を通過して設置し、設置空間確保の努力を減らすことができる。
本発明の空気空洞測定のための装置は、船底部はそのまま置いて、その上に突出されるように取り付けられる区画形成部材によって空気空洞のための空間区域が形成される空気空洞船舶で使用することができるが、従来、船底部の溝内に形成される空気空洞を有する船舶でも使用されることができる。
図14は、本発明に係る空気空洞船舶の油圧作動式稼動区画部材を示した概略図である。
図14の(A)は、船舶の運航停止または稼動区画部材である横方向区画部材120の使用が不要であり、横方向区画部材120を後退位置に置かれるようにした図であり、図14の(B)は、船舶の運航中、横方向区画部材120の使用が必要な場合に、横方向区画部材120を突出位置に置かれるようにした図である。
本実施形態は図14のように、横方向区画部材120と、油圧伝達用ロード1273と、油圧シリンダ1271と、油圧ライン1274とで構成される。
前記横方向区画部材120は、船底部から幅方向へ延びるように設置される。
前記油圧伝達用ロード1273は、一端部が前記横方向区画部材120の船首部側に固定されて接続され、残りの一端部は、油圧シリンダロード1272に回転可能に接続されて、前記油圧シリンダ1271からの油圧の力を前記横方向区画部材120に伝達する。
前記油圧伝達用ロード1273の一端部は、前記横方向区画部材120と固定されており、残りの一端部は、油圧シリンダロード1272と回転可能に接続されているので、前記油圧シリンダ1271に提供される油圧によって前記油圧シリンダロード1272が動き、前記横方向区画部材120を後退位置と突出位置との間で回転させるとき、前記油圧伝達用ロード1273も前記横方向区画部材120の回転角の分だけ回転が可能となる。
前記油圧伝達用ロード1273の長さを長くするほど回転力が大きくなるので、前記横方向区画部材120を回転させるために、前記油圧シリンダ1271に提供されるべき油圧の力は小さくなる。したがって、前記油圧伝達用ロード1273の長さを長くする場合、それだけ油圧装置の容量を小さく設計することができる。しかし、前記横方向区画部材120を回転させるための回転力が増加するので、前記油圧伝達用ロード1273の強度は前記回転力の増加によって増加されなければならず、したがって、前記油圧伝達用ロード1273を、高強度の材質を使用したり、厚さを増加させて製作しなければならない。
前記油圧シリンダ1271は、前記横方向区画部材120を駆動するために、前記油圧シリンダロード1272を動き、前記油圧伝達用ロード1273に前記横方向区画部材120を駆動するための駆動力を提供する。
前記油圧シリンダ1271は、船底部の内側面に固定され、その結果、前記横方向区画部材120を回転させるための力が前記油圧シリンダ1271から前記油圧伝達用ロード1273に加えられるようになる。このとき、前記油圧シリンダ1271が船底部の内側面に固定されるとき、回転可能な形態で固定されてこそ、前記横方向区画部材1273が回転するときに発生する前記油圧伝達用ロード1273の回転が前記油圧シリンダ1271を回転させることを吸収することができ、その結果、固定される場合、前記油圧シリンダ1271の回転によって固定された部位が破損されることを防止することができる。
前記油圧ライン1274は、前記油圧シリンダに油圧を供給する。
以下、本実施形態の作動方式を説明する。
まず、船舶の運航停止または横方向区画部材120の使用が不要な場合の作動方式を説明する。
上記のような場合には、図14の(A)のように、前記油圧シリンダ1271に接続されている油圧ライン1274を介して油圧を供給する。
前記油圧シリンダ1271に供給された油圧は、図14の(A)のように、前記油圧シリンダロード1272を押し出すようになり、前記油圧シリンダロード1272と回転可能に接続された前記油圧伝達用ロード1273は、前記横方向区画部材120と固定されて接続されており、時計方向に回転するようになる。その結果、前記油圧伝達用ロード1273に接続された前記横方向区画部材120も時計方向に回転するようになり、前記横方向区画部材120は後退位置にあるようになる。
しかし、船舶の運航中に、横方向区画部材120の使用が必要な場合が発生すると、図14の(B)のように、前記油圧シリンダ1271に接続されている油圧ライン1274の油圧を除去する。
前記油圧シリンダ1271で除去された油圧は図14の(B)のように、前記油圧シリンダロード1272を引張るようになり、前記油圧シリンダロード1272と回転可能に接続された前記油圧伝達用ロード1273は、前記横方向区画部材120と固定されて接続されており、反時計方向に回転するようになる。その結果、前記油圧伝達用ロード1273に接続された前記横方向区画部材120も反時計方向に回転するようになり、前記横方向区画部材120は突出位置にあるようになる。
上記のような動作をする間、油圧シリンダ1271で供給される油圧調整弁を運転手が調整したり、PLCのような制御装置を使用して調整すると、前記横方向区画部材120を運転手が所望する所定の位置に固定させることができ、前記横方向区画部材120の微細な駆動が可能となり、前記横方向区画部材120の駆動において、船舶の運航状況に応じる適切な対処が可能となる。
また、上記の実施形態は、船底部に複数の区画部材を設置し、複数の空気層のための空間区域が形成される船舶でも横方向区画部材を収容するために使用されることができ、船底部はそのまま置いて、その上に突出されるように取り付けられる区画形成部材によって空気空洞のための空間区域が形成される場合のみならず、従来の船底部の溝内に形成される空気空洞を有する船舶でも使用され得る。
図15は、本発明に係る空気空洞船舶の船底部に形成される空気空洞に安定的な空気を供給するためのシステムを示した概略図である。
一般に、船底部に形成された空間区域内の空気空洞は、船舶の運航中に横揺れや縦揺れなどの状況が発生すると、一定した空気層の維持のために、状況に応じる適切な圧縮空気が供給されなければならない。
この場合、適切な圧縮空気の供給のために、空気圧縮器の運転(load)、停止(unload)を繰り返さなければならず、このような空気圧縮器の運転は、高価の装備である空気圧縮器の寿命を短縮させ、配管及び空気圧縮器周辺の設備などの耐久性も短縮させるようになる。
また、船底部の空気空洞に適切な空気層を形成するために、空気圧縮器で直接空洞に空気を供給する場合、安定的な空気の供給が困難な場合が発生でき、船底部の空気空洞において、圧縮空気が瞬間的に必要な場合が発生するとき、このような状況に応じる空気圧縮器の反応速度が遅いか、必要な空気供給量を瞬間的に提供できない状況が発生すると、船舶の運転効率を低める原因となる。
したがって、本発明は、空気圧縮器に過度な負荷がかかるか、一定しない運転を防ぎ、船舶の急激な運転状況変化による空気量の継続的かつ安定的供給をなすために案出された。
本発明の一実施形態は、図15のように、空気圧縮器260と、空気バルブ245と、レギュレーティングバルブ2501と、空気貯蔵容器250とで構成される。
以下、各構成装置の役割を説明する。
前記空気圧縮器260は、船底部に形成されている区画された空間区域2502内に空気層を形成するために供給される空気を圧縮する。
前記空気バルブ245は、前記圧縮された空気を前記空間区域に空気噴射ノズル131を介して供給する。前記空気バルブ245の開度を調整することにより、船底部に形成されている区画された空間区域2502に供給される空気量を調整することができる。
前記レギュレーティングバルブ2501は、前記空気圧縮器260と前記空気バルブ245との間に設置し、前記圧縮された空気を所定の圧力で維持する。
前記レギュレーティングバルブ2501によって所定の圧力が維持されると、船舶の運転状況に合うように設定された空気圧によって適切な空気が船底部に形成されている区画された空間区域2502に供給されて、船底部の空気空洞に適切な空気層を形成できるようになり、これにより、船舶の運転効率を高められるようになる。
また、所定圧力の維持により圧縮空気の浪費を防ぎ、前記システムの空気圧関連機器の耐久性と信頼性を確保することもできる。
船底部に形成されている区画された空間区域2502に供給する空気の圧力は、船舶の喫水によって決定し、前記レギュレーティングバルブ2501の出口側圧力は、船舶の喫水によって様々な値でセットして、船舶の運転状況に応じて適切な空気供給で空気空洞の空気層を最適の状態に維持することができる。
すなわち、船舶の運航中に発生する横揺れや縦揺れ、または船舶が貨物を船積みした場合や下積みした場合、または船舶の運転状況上、必要な場合など、各々の場合に合うように船底部に形成されている区画された空間区域2502に適切な空気空洞形成のための空気層を維持することができる。
前記空気貯蔵容器250は、前記空気圧縮器260と前記空気バルブ245との間に設置したり、前記レギュレーティングバルブ2501と共に設置することができる。前記レギュレーティングバルブ2501と共に設置するならば、前記レギュレーティングバルブ2501の前端に設置することが好ましい。
前記空気貯蔵容器250は、前記空気圧縮器260によって圧縮された空気を貯蔵し、船底部の空気空洞に供給しなければならない適正な空気圧より2倍〜3倍程度高い圧力で設計して、十分かつ安定的な空気供給がなされ得るようにする。
また、前記船底部の空間区域2502に一定した空気の継続的供給を可能なようにして、前記空気圧縮器260の継続的運転による疲労を防止することができる。
そして、前記船底部の空間区域2502に必要な空気層維持のために、適切な空気の継続的供給が必要であり、これは、空気圧縮器260の運転と停止の繰り返しを引き起こす。その結果、空気圧縮器260の寿命が短縮されるところ、前記空気貯蔵容器250に圧縮空気を多量貯蔵して使用することにより、上記の結果を防止することができる。
また、前記空気貯蔵容器250を設置するならば、船底部の空気空洞形成のために、瞬間的な多量の空気を必要とする場合が発生するなど、空気圧縮器の容量を超過する大量の空気が必要な状況に処しても、前記空気貯蔵容器250に貯蔵している空気を使用すればよいので、空気使用量の変化が大きい場合にも適切な対処が可能となる。
さらに、上記のような場合、空気使用量の変化が大きい場合の発生に備えて空気圧縮器の容量を必要以上に大きく設計しなくとも、前記空気貯蔵容器250を設置して対処が可能なので、船舶の装置費も低減することができる。
また、船底部に形成されている区画された空間区域は、複数の縦方向区画部材及び横方向区画部材を使用して格子形態で形成されることもできる。
また、前記空気圧縮器260後端部にモイスチャートラップ(moisture trap)、ドライヤー(dryer)などを設置して凝縮水及び圧縮空気中の水分を除去し、冬季に溜まった凝縮水が凍って空気の流れを妨害することを防ぎ、空気圧縮器の効率を増加させることができる。
さらに、前記圧縮器の後端に安全バルブ(relief valve)を設置し、前記空気圧関連装備の安全を確保したり、チェックバルブを設置して空気の逆流を防止し、空気空洞の空気層維持の効率を高めることもできる。
図16は、本発明に係る空気空洞船舶の船底部に形成される空気空洞に安定的な空気を供給するための装置を示した概略図である。
一般に、船底部に形成された空間区域内の空気空洞は、船舶の運航中に横揺れや縦揺れなどの状況が発生すると、一定した空気層の維持のために、状況に応じる適切な圧縮空気が注入されなければならない。
このとき、前記空間区域が複数の格子形態からなり、同じ空気供給配管から分枝される空気バルブを用いる場合、1つの区画された空間区域に供給する空気量によって隣の他の1つの区画された空間区域に供給されなければならない空気量に影響を及ぼすようになる。
特に、船舶の横揺れや縦揺れが発生する場合に、船底部に形成されている区画された空間区域のうち、一部の空間区域から空気が抜け出す場合、当該空間区域に空気を補充するために空気バルブが急激に開かれると、同じ空気供給配管から分枝された隣の区画された空間区域に供給されなければならない空気量は瞬間的に減少することができる。
したがって、本発明は、船底部に形成されている区画された複数の空間区域のうち、一部の空間区域に空気を供給するとき、隣の空間区域で急激な空気の消費が発生しても、変動なしで一定した空気の継続的供給がなされるようにするシステムとして案出された。
本発明の一実施形態は、図16のように、空気圧縮器260と、空気貯蔵容器250と、空気バルブ245と、ヘッダ2504とで構成される。
以下、各構成装置の役割を説明する。
前記空気圧縮器260は、船底部に形成された複数の区画された空間区域2502、2503内に空気層を形成するために供給される空気を圧縮する。
前記空気貯蔵容器250は、前記空気圧縮器260と前記ヘッダ2504との間に設置される。貯蔵された空気の円滑な供給のために、前記空気貯蔵容器250の後端に図15のように、レギュレーティングバルブを設置することもできる。
前記空気貯蔵容器250は、図15において説明したことと同じ機能を有する。
前記空気バルブ245は、前記圧縮された空気を前記空間区域に空気噴射ノズル131を介して供給する。前記空気バルブ245の開度を調整することにより、船底部に形成されている区画された空間区域2502に供給される空気量を調整することができる。
前記ヘッダ2504は、前記空気貯蔵容器250と前記空気バルブ245との間に設置されて、前記圧縮された空気を含有する。
前記ヘッダ2504は、圧縮された空気を所定程度含有しているので、船舶の横揺れや縦揺れによって船底部に形成されている区画された空間区域のうち、一部の空間区域から空気が抜け出す場合が発生すると、当該空間区域に空気を補充するために、空気バルブが急激に開かれても、含有していた空気が供給されるので、同じ空気供給配管から分枝された隣の区画された空間区域に供給されなければならない空気量が瞬間的に減少されることが防止される。
また、船底部に形成されている区画された空間区域は、複数の縦方向区画部材及び横方向区画部材を使用して格子形態で形成されることもできる。
そして、前記空気圧縮器260の後端部にモイスチャートラップ、ドライヤーなどを設置し、凝縮水及び圧縮空気中の水分を除去し、冬季に溜まった凝縮水が凍って空気の流れを妨害することを防ぎ、空気圧縮器の効率を増加させることができる。
また、前記圧縮器の後端に安全バルブを設置し、前記空気圧関連装備の安全を確保するか、チェックバルブを設置して空気の逆流を防止し、空気空洞の空気層維持の効率を高めることもできる。
図17は、本発明に係る空気空洞船舶の船底部に形成される空気空洞に不活性ガスを供給する方法を示した概略図である。
一般に、空気空洞船舶の船底部が水中に入っている状態で停泊して所定時間が経過すると、水中で生息する各種海洋生物(微生物、海藻類、貝類など)が船底部に多量付着される。
上記のように、船底部に各種海洋生物が付着された場合、船舶の摩擦抵抗と重さが増加されて、船舶の運航時、運行速力が落ち、過度な燃料消費による運航費の増加などで、船舶の運転効率を落とすという問題がある。
また、海洋生物が付着された船底部の外面は早く腐食される問題もある。
したがって、本発明は、空気空洞船舶の船底部に形成されている区画された空間区域に不活性ガスを供給し、上記のような問題を解決しようとして案出された。
本発明は、空気空洞船舶の不活性ガスシステム(inert gas system、IGS)で生産された不活性ガスを船底部に形成されている区画された空間区域に供給し、海洋生物の付着を防止する方法からなっている。
以下、本発明を具体的に説明する。
前記不活性ガスシステム2505は、船舶の排気ガスから不活性ガスを生産するシステムである。その原理は、公知されているので、説明を省略する。
前記不活性ガスは、炭化水素の燃焼を助ける酸素を5%〜8%以下に含有しているガスまたはガス混合体である。
一般に、船舶において、不活性ガス(inert gas)は、船舶内貨物艙(cargo tank)の爆発を防ぐために貨物艙内に注入される。
不活性ガスが貨物艙内に注入されると、酸素を5%〜8%以下程度のみを含有している不活性ガスのため、貨物艙内の酸素濃度が減るようになり、その結果、船舶内貨物艙の爆発原因となる熱(heat)、燃料(fuel)、酸素(oxygen)の3つの原因のうち、酸素が除去される効果を得るようになり、貨物艙の爆発を中止または防止することができる。
しかし、上記の不活性ガスを空気空洞船舶の運航時に船底部に形成されている区画された空間区域2502、2503内の空気空洞形成のために使用すると、船底部に形成されている区画された空間区域2502、2503内の酸素濃度が顕著に落ちるようになり、酸素を呼吸器材として使用する海洋生物の生息環境を破壊して船底部や船底部に形成されている区画された空間区域内の稼動区画部材に海洋生物が付着されることを防止することができる。
船舶の運航中には、海洋生物が船底部や船底部に形成されている区画された空間区域内の稼動区画部材に付着される場合があまりないが、上記の不活性ガスを用いて運航した船舶は、船底部の空間区域に不活性ガスを含有しているので、船舶の停泊や海上にしばらく留まる間に海洋生物が上記の船底部や船底部の稼動区画部材に付着されることを防ぐことができる。
また、船舶が港に停泊中である場合であれば、停泊する間に船底部に空気空洞のための空間区域を形成した後、不活性ガスを所定量供給して停泊中でも海洋生物が船底部に付着されることを防止することができる。
そして、上記の不活性ガスを船底部に形成されている区画された空間区域に供給することにより、船舶の船底部に海洋生物が付着されることを防止するとともに、船舶の運航中、船底部に空気空洞のための空気層(以下、本実施形態では、不活性ガスが含有されたガスまたはガス混合体を意味する)を形成して、船舶の摩擦抵抗を減らして船舶の動力使用を低減することができる。
上記の不活性ガスシステム2505は、主に、貨物の船積みや下積み時に使用するため、船舶の運航中には、その使用先が不備であるため、不活性ガスを船舶の運航中に使用するとして、わざと船舶内の不活性ガスシステム2505の容量をさらに大きくする必要はない。ただし、船底部の空間区域内の適切な空気層を形成するための程度の容量は備えなければならないであろう。
図17は、不活性ガスシステム2505の後端に空気圧縮機260を設置し、前記空気圧縮機260の後端に不活性ガス貯蔵容器2500を設置し、前記不活性ガス貯蔵容器2500の後端にレギュレーティングバルブ2501を設置し、前記不活性ガスシステム2505で生産された不活性ガスを前記空気圧縮機260によって圧縮して、不活性ガスバルブ2545と不活性ガス噴射ノズル2531とを経て船底部に形成されている区画された空間区域に供給する実施形態を図示したものである。
しかし、レギュレーティングバルブ2501を除き、不活性ガス貯蔵容器2500のみを設置し、前記不活性ガスバルブ2545と前記不活性ガス噴射ノズル2531とを経て不活性ガスを船底部に形成されている区画された空間区域に供給することもできる。
上記のように、不活性ガス貯蔵容器2500または上記のレギュレーティングバルブ2501を用いて不活性ガスを前記空間区域に供給すると、図15の実施形態で説明したように、図17の実施形態でも同様に空気空洞船舶の船底部の空気層のための空気空洞に安定的に不活性ガスを空気の代わりに供給することができる。
また、図16のように、ヘッダを設置するならば、図16において説明したことと同様な効果を得ることができるであろう。
さらに、上記のような方法は、船底部面の上に複数の区画形成部材が形成されて複数の空間区域が形成されている空気空洞船舶(複数の格子形態の空間区域を含む概念である)だけでなく、複数の横方向区画部材及び縦方向区画部材によって格子形態で形成されている空気空洞船舶(上記の複数の区画形成部材によって形成されている複数の空間区域に含まれる概念である)にも使用されることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で様々に修正または変形されて実施され得ることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者にとって自明なことである。