JP6873459B2 - Ship - Google Patents

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達 也 波津久
原 智 則 井
原 智 則 井
雅 寛 而 賞
雅 寛 而 賞
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Description

本発明は、船舶、より詳しくは、船底にバブルを発生させて船体と水との摩擦抵抗を低減するとともに推力を増加させることが可能な船舶に関する。 The present invention relates to a ship, more specifically, a ship capable of generating bubbles at the bottom of the ship to reduce the frictional resistance between the hull and water and increase the thrust.

従来、船底にバブル（マイクロバブル、微細気泡などとも呼ばれる。）を発生させて、船体と水との摩擦抵抗を低減した船舶が知られている。 Conventionally, a ship has been known in which bubbles (also called microbubbles, fine bubbles, etc.) are generated on the bottom of the ship to reduce the frictional resistance between the hull and water.

従来の船舶１００は、図５に示すように、船体１１０と、船体１１０の後尾部に設けられた推進装置１１１と、船体１１０の船底に空気を供給するための空気供給ダクト部１１２と、電力により作動するブロワー１２０とを備えている。ブロワー１２０は、空気供給ダクト部１１２内に空気を送り込み、船底に送り出す。ブロワー１２０により船底に送り出された空気は、船体１１０の後方にバブルＢとして放出される。このバブルＢにより、船体１１０と水との摩擦抵抗が低減される。その結果、省エネ効果（節電効果）を得ることが可能となる。 As shown in FIG. 5, the conventional ship 100 includes a hull 110, a propulsion device 111 provided at the tail of the hull 110, an air supply duct portion 112 for supplying air to the bottom of the hull 110, and electric power. It is equipped with a blower 120 that is operated by. The blower 120 sends air into the air supply duct portion 112 and sends it out to the bottom of the ship. The air sent to the bottom of the ship by the blower 120 is released as bubble B behind the hull 110. The bubble B reduces the frictional resistance between the hull 110 and water. As a result, it is possible to obtain an energy saving effect (power saving effect).

特許文献１には、隔壁により複数のチャンバーに区画された空気供給用のダクトと、各チャンバーに空気を供給するための配管と、配管内に空気を供給するアシストコンプレッサとを備える摩擦抵抗低減船が記載されている。チャンバーの外側面には開口部が形成されており、この開口部に微細気泡発生部材が取り付けられている。この微細気泡発生部材は、窓部とウイングを有しており、ウイングの窓部に対向する面は窓部に向かって膨出している。船が航行する際、ウイングと窓部との間に負圧が発生し、この負圧によってチャンバー内の気液境界面が下がる。特許文献１では、アシストコンプレッサによって気液境界面を窓部の近傍までさらに押し下げ、航行速度を上げることでバブルを発生させる。 Patent Document 1 describes a friction resistance reducing ship including a duct for supplying air divided into a plurality of chambers by a partition wall, a pipe for supplying air to each chamber, and an assist compressor for supplying air in the pipe. Is described. An opening is formed on the outer surface of the chamber, and a fine bubble generating member is attached to the opening. This fine bubble generating member has a window portion and a wing, and the surface of the wing facing the window portion bulges toward the window portion. When the ship sails, a negative pressure is generated between the wing and the window, and this negative pressure lowers the gas-liquid interface in the chamber. In Patent Document 1, an assist compressor further pushes down the gas-liquid boundary surface to the vicinity of the window portion to increase the navigation speed to generate bubbles.

特開２００９−２７４４６３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-274463

上記従来の船舶１００において、ブロワー１２０の消費電力は喫水の深さに依存する。すなわち、喫水が深くなるにつれて、船底の水圧が上昇するため、船底に空気を送り出すブロワー１２０の消費電力が大きくなる。大型船舶等、喫水が深い船舶の場合、ブロワー１２０の消費電力が、船底のバブルによる省エネ効果を上回ってしまうという問題があった。 In the conventional ship 100, the power consumption of the blower 120 depends on the draft depth. That is, as the draft becomes deeper, the water pressure at the bottom of the ship rises, so that the power consumption of the blower 120 that sends air to the bottom of the ship increases. In the case of a ship with a deep draft such as a large ship, there is a problem that the power consumption of the blower 120 exceeds the energy saving effect due to the bubble on the bottom of the ship.

また、特許文献１のようにウイングを設けた船舶であっても、アシストコンプレッサ等の空気送出手段が必要であり、喫水が増加するにつれてバブルによる省エネ効果が相殺されてしまう。 Further, even in a ship provided with wings as in Patent Document 1, an air delivery means such as an assist compressor is required, and the energy saving effect due to bubbles is offset as the draft increases.

本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、空気送出手段を用いずに船底部にバブルを発生させて摩擦抵抗を低減することができるとともに、船舶の推力を増加させることができる船舶を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above technical recognition, and it is possible to generate a bubble at the bottom of a ship without using an air delivery means to reduce frictional resistance and increase the thrust of the ship. The purpose is to provide a vessel that can.

本発明に係る船舶は、
主推進装置が設けられた船体と、
前記船体の船底部に空気を供給するための空気供給口を有する空気供給ダクト部と、
前記空気供給口の下方に配置された翼部と、
インペラにより加圧された水を前記翼部に向けて噴射するウォータジェット推進部と、
を備えることを特徴とする。 The ship according to the present invention
The hull with the main propulsion device and
An air supply duct portion having an air supply port for supplying air to the bottom of the hull, and an air supply duct portion.
A wing located below the air supply port and
A water jet propulsion unit that injects water pressurized by an impeller toward the wing unit,
It is characterized by having.

また、前記船舶において、
前記ウォータジェット推進部は、前記船体内に設けられた流路を有し、前記インペラは前記流路内に設けられ、
前記空気供給口は、前記ウォータジェット推進部の前記流路に開口し、
前記翼部は、前記空気供給口との間に前記流路よりも狭い流路を形成するように前記流路内に設けられているようにしてもよい。 In addition, in the ship
The water jet propulsion unit has a flow path provided in the ship body, and the impeller is provided in the flow path.
The air supply port is opened in the flow path of the water jet propulsion unit, and the air supply port is opened.
The wing portion may be provided in the flow path so as to form a flow path narrower than the flow path with the air supply port.

また、前記船舶において、
前記ウォータジェット推進部は、前記翼部の前方に位置するように前記船底部に外付けされていてもよい。 In addition, in the ship
The water jet propulsion portion may be externally attached to the bottom portion of the ship so as to be located in front of the wing portion.

また、前記船舶において、
前記ウォータジェット推進部および前記翼部は、前記船体の船首側に設けられていてもよい。 In addition, in the ship
The water jet propulsion portion and the wing portion may be provided on the bow side of the hull.

また、前記船舶において、
前記船舶の喫水は、５メートル以上であってもよい。 In addition, in the ship
The draft of the vessel may be 5 meters or more.

また、前記船舶において、
前記空気供給ダクト部内に空気を強制的に送出する空気送出手段を有しなくてもよい。 In addition, in the ship
It is not necessary to have an air delivery means for forcibly delivering air into the air supply duct portion.

また、前記船舶において、
前記翼部は、前記船舶の航行速度に応じて、前記ウォータジェット推進部から噴射された水流に対する角度を変えるようにしてもよい。 In addition, in the ship
The wing portion may change the angle with respect to the water flow injected from the water jet propulsion portion according to the navigation speed of the ship.

本発明では、ウォータジェット推進部から翼部に向けて水を噴射することにより翼部の上側の圧力を低下させ、それにより、空気供給口から空気を吸引して船底部にバブルを発生させる。よって、本発明によれば、空気送出手段を用いずに船底部にバブルを発生させて摩擦抵抗を低減することができるとともに、船舶の推力を増加させることができる。 In the present invention, water is injected from the water jet propulsion portion toward the wing portion to reduce the pressure on the upper side of the wing portion, whereby air is sucked from the air supply port and a bubble is generated at the bottom of the ship. Therefore, according to the present invention, it is possible to generate bubbles at the bottom of the ship without using the air delivery means to reduce the frictional resistance and increase the thrust of the ship.

本発明の第１の実施形態に係る船舶１の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the ship 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１の翼部１５を中心に拡大した一部拡大図である。It is a partially enlarged view centering on the wing portion 15 of FIG. 航行速度に対する消費電力を比較するためのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result for comparing the power consumption with respect to the navigation speed. 本発明の第２の実施形態に係る船舶１Ａの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the ship 1A which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の船舶１００の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the conventional ship 100.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る船舶１について、図１および図２を参照して説明する。 (First Embodiment)
The ship 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

船舶１は、船底にバブルを発生させて、船体と水との摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減船である。なお、本願において「水」の用語は、淡水に限らず、海水も含む。 Vessel 1 is a friction resistance reducing ship that reduces the frictional resistance between the hull and water by generating bubbles on the bottom of the ship. In the present application, the term "water" includes not only fresh water but also seawater.

船舶１の種類は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、喫水が比較的深い大型船である。例えば、全長３００〜４００メートル、幅４０〜５０メートル、喫水（満載時）約２０メートルのタンカー等である。ただし、本発明は、大型船に限られず、小型船・中型船にも適用可能である。 The type of ship 1 is not particularly limited, but in the present embodiment, it is a large ship having a relatively deep draft. For example, a tanker having a total length of 300 to 400 meters, a width of 40 to 50 meters, and a draft (when fully loaded) of about 20 meters. However, the present invention is not limited to large ships, but is also applicable to small ships and medium-sized ships.

本実施形態に係る船舶１は、図１に示すように、船体１０と、空気供給ダクト部１２と、翼部１５と、ウォータジェット推進部（ウォータポンプ）１６とを備えている。なお、船舶１は、空気供給ダクト部１２内に空気を強制的に送出（圧送）する空気送出手段（ブロワー、コンプレッサ等）を有しない。 As shown in FIG. 1, the ship 1 according to the present embodiment includes a hull 10, an air supply duct portion 12, a wing portion 15, and a water jet propulsion portion (water pump) 16. The ship 1 does not have an air delivery means (blower, compressor, etc.) for forcibly sending (pumping) air into the air supply duct portion 12.

以下、各構成要素について詳しく説明する。 Hereinafter, each component will be described in detail.

船体１０の後尾部には、主推進装置１１が設けられている。なお、主推進装置１１は、船体１０の後尾部に複数設けられてもよい。また、主推進装置１１の種類は特に限定されるものではない。例えば、主推進装置１１は、固定ピッチプロペラ、二重反転プロペラ、可変ピッチプロペラ、ポッド推進装置（アジマススラスターも含まれる。）、またはウォータジェット推進装置である。また、主推進装置１１は、船体１０の後尾部以外に設けられていてもよい。例えば、主推進装置１１は、船底１０の中央部分または前半部分（船首付近等）に設けられていてもよい。 A main propulsion device 11 is provided at the tail of the hull 10. A plurality of main propulsion devices 11 may be provided at the tail of the hull 10. Further, the type of the main propulsion device 11 is not particularly limited. For example, the main propulsion device 11 is a fixed pitch propeller, a counter-rotating propeller, a variable pitch propeller, a pod propulsion device (including an azimuth thruster), or a water jet propulsion device. Further, the main propulsion device 11 may be provided in a portion other than the tail portion of the hull 10. For example, the main propulsion device 11 may be provided in the central portion or the front half portion (near the bow, etc.) of the bottom 10 of the ship.

空気供給ダクト部１２は、船体１０の内部に設けられている。本実施形態では、空気供給ダクト部１２は、図１に示すように、船体１０の船上部に一端が開口し、船底部に他端が開口する管路を構成している。より詳しくは、空気供給ダクト部１２は、船体１０の船底部に空気供給口１３を有し、船体１０の船上部に空気取込口１４を有する。なお、本願において、「船底部」という用語は、船体１０の底面に限らず、船底に設けられたウォータジェット推進部１６の流路や、船底近傍の船側部分も含む。 The air supply duct portion 12 is provided inside the hull 10. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the air supply duct portion 12 constitutes a conduit in which one end opens at the upper part of the hull 10 and the other end opens at the bottom of the hull 10. More specifically, the air supply duct portion 12 has an air supply port 13 at the bottom of the hull 10 and an air intake port 14 at the upper part of the hull 10. In the present application, the term "ship bottom" includes not only the bottom surface of the hull 10, but also the flow path of the water jet propulsion unit 16 provided on the bottom of the ship and the ship side portion near the bottom of the ship.

空気供給口１３は、船体１０の船底部に空気を供給するための開口部である。本実施形態では、空気供給口１３は、ウォータジェット推進部１６の流路Ｃに開口している。空気取込口１４は、水上の空気を空気供給ダクト部１２内に取り込むための開口部である。 The air supply port 13 is an opening for supplying air to the bottom of the hull 10. In the present embodiment, the air supply port 13 is open to the flow path C of the water jet propulsion unit 16. The air intake port 14 is an opening for taking in the air on the water into the air supply duct portion 12.

翼部１５は、図１および図２に示すように、空気供給口１３の下方に配置されている。本実施形態では、翼部１５は、ウォータジェット推進部１６の流路Ｃ内に設けられている。 The wing portion 15 is arranged below the air supply port 13 as shown in FIGS. 1 and 2. In the present embodiment, the wing portion 15 is provided in the flow path C of the water jet propulsion portion 16.

翼部１５は、図２に示すように、空気供給口１３との間にウォータジェット推進部１６の流路Ｃよりも狭い流路を形成するように設けられている。これにより、翼部１５の上側を通過する水流の速度が翼部１５の下側を通過する水流の速度よりも大きくなり、翼部１５の上側の圧力が低下する。その結果、水流が十分大きい場合、空気供給ダクト部１２から船底部に空気が吸引される。 As shown in FIG. 2, the wing portion 15 is provided so as to form a flow path narrower than the flow path C of the water jet propulsion unit 16 with the air supply port 13. As a result, the velocity of the water flow passing above the wing portion 15 becomes higher than the velocity of the water flow passing below the wing portion 15, and the pressure on the upper side of the wing portion 15 decreases. As a result, when the water flow is sufficiently large, air is sucked from the air supply duct portion 12 to the bottom portion of the ship.

翼部１５の形状は、ウォータジェット推進部１６から噴射された水流が受ける抵抗が小さい形状が好ましい。本実施形態では、翼部１５は側面視してドルフィン状である。なお、翼部１５の形状はこれに限定されるものではなく、他の形態を取りうる。また、翼部１５は、側面視して上側の線が下側の線よりも長い形状でもよい。これにより、翼部１５と空気供給口１３との間隔の大きさによらず、翼部１５の上側の圧力を低くすることができる。 The shape of the wing portion 15 is preferably a shape in which the resistance received by the water flow injected from the water jet propulsion portion 16 is small. In the present embodiment, the wing portion 15 has a dolphin shape when viewed from the side. The shape of the wing portion 15 is not limited to this, and other forms can be taken. Further, the wing portion 15 may have a shape in which the upper line is longer than the lower line when viewed from the side surface. As a result, the pressure on the upper side of the wing portion 15 can be reduced regardless of the size of the distance between the wing portion 15 and the air supply port 13.

また、翼部１５は、回転軸Ａを中心に回転可能であるように構成されている。これにより、ウォータジェット推進部１６から噴射された水流に対する翼部１５の角度を変え、船底部への空気供給量を調節することができる。なお、翼部１５は、回転しないように船体１０に固定されてもよい。 Further, the wing portion 15 is configured to be rotatable about the rotation axis A. As a result, the angle of the wing portion 15 with respect to the water flow injected from the water jet propulsion portion 16 can be changed, and the amount of air supplied to the bottom of the ship can be adjusted. The wing portion 15 may be fixed to the hull 10 so as not to rotate.

ウォータジェット推進部１６は、インペラ１７により加圧された水を翼部１５に向けて噴射するように構成されている。このウォータジェット推進部１６は、図１に示すように、船体１０内に設けられた流路Ｃを有する。流路Ｃの一端には取水口１８が設けられ、流路Ｃの他端には吐出口（ノズル）１９が設けられている。取水口１８は、図１に示すように、船体１０の船首側に設けられている。 The water jet propulsion unit 16 is configured to inject water pressurized by the impeller 17 toward the wing unit 15. As shown in FIG. 1, the water jet propulsion unit 16 has a flow path C provided in the hull 10. A water intake port 18 is provided at one end of the flow path C, and a discharge port (nozzle) 19 is provided at the other end of the flow path C. As shown in FIG. 1, the water intake port 18 is provided on the bow side of the hull 10.

インペラ１７は、流路Ｃ内に回転自在に設けられており、取水口１８から取水された水を加圧する。このインペラ１７は、流路Ｃ内に配置された翼部１５の前方に設けられている。 The impeller 17 is rotatably provided in the flow path C and pressurizes the water taken from the water intake port 18. The impeller 17 is provided in front of the wing portion 15 arranged in the flow path C.

ウォータジェット推進部１６の推力は、インペラ１７の回転数および翼部１５の角度により調整することが可能である。 The thrust of the water jet propulsion unit 16 can be adjusted by the rotation speed of the impeller 17 and the angle of the wing unit 15.

なお、ウォータジェット推進部１６および翼部１５は、図１に示すように、船体１０の船首側に設けられていることが好ましい。これにより、バブルが船底部を覆う面積が大きくなるため、船体１０と水との間の摩擦抵抗の低減効果を高めることができる。 As shown in FIG. 1, the water jet propulsion section 16 and the wing section 15 are preferably provided on the bow side of the hull 10. As a result, the area where the bubbles cover the bottom of the ship becomes large, so that the effect of reducing the frictional resistance between the hull 10 and water can be enhanced.

また、ウォータジェット推進部１６は複数設けられてもよい。例えば、船体１０の幅方向あるいは推進方向に沿って複数のウォータジェット推進部１６を設けてもよい。翼部１５ついても複数設けてよい。 Further, a plurality of water jet propulsion units 16 may be provided. For example, a plurality of water jet propulsion units 16 may be provided along the width direction or the propulsion direction of the hull 10. A plurality of wing portions 15 may be provided.

次に、上記構成を有する船舶１の動作について説明する。 Next, the operation of the ship 1 having the above configuration will be described.

取水口１８から取水された水は、インペラ１７により加圧されて翼部１５に向けて噴射される。噴射された加圧水流（増速水流）Ｗは、図２に示すように、翼部１５により２つの加圧水流Ｗ１およびＷ２に分岐する。翼部１５の上側を流れる加圧水流Ｗ１は、翼部１５の下側を流れる水流よりも速度が速いため、翼部１５の上側の圧力が低下する。その結果、図２に示すように、空気供給口１３を介して空気供給ダクト部１２から空気が流路Ｃ内に吸引され、翼部１５の後方にバブルＢが発生する。すなわち、ウォータジェット推進部１６で加圧された水流により翼部１５の上側の圧力が十分に低下し、空気供給口１３を介して空気が吸引される。したがって、ブロワーやコンプレッサ等の空気送出手段を用いることなく、船底部にバブルを発生させることができる。なお、バブルの発生量（空気供給量）は、インペラ１７の回転数および翼部１５の角度により制御することが可能である。 The water taken from the water intake port 18 is pressurized by the impeller 17 and injected toward the wing portion 15. As shown in FIG. 2, the injected pressurized water flow (accelerated water flow) W is branched into two pressurized water streams W1 and W2 by the blade portion 15. Since the pressurized water flow W1 flowing above the wing portion 15 has a higher speed than the water flow flowing below the wing portion 15, the pressure on the upper side of the wing portion 15 decreases. As a result, as shown in FIG. 2, air is sucked into the flow path C from the air supply duct portion 12 through the air supply port 13, and a bubble B is generated behind the wing portion 15. That is, the pressure on the upper side of the wing portion 15 is sufficiently reduced by the water flow pressurized by the water jet propulsion portion 16, and air is sucked through the air supply port 13. Therefore, bubbles can be generated at the bottom of the ship without using an air delivery means such as a blower or a compressor. The amount of bubbles generated (air supply amount) can be controlled by the rotation speed of the impeller 17 and the angle of the wing portion 15.

上記のように本実施形態では、ウォータジェット推進部１６から翼部１５に向けて水を噴射することにより翼部１５の上側の圧力を低下させ、それにより、空気供給口１３から空気を吸引して船底部にバブルを発生させる。よって、本実施形態によれば、空気送出手段を用いずに船底部にバブルを発生させて摩擦抵抗を低減することができる。 As described above, in the present embodiment, the pressure on the upper side of the wing portion 15 is reduced by injecting water from the water jet propulsion portion 16 toward the wing portion 15, thereby sucking air from the air supply port 13. Generates a bubble at the bottom of the ship. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the frictional resistance by generating bubbles at the bottom of the ship without using the air delivery means.

本実施形態では、ウォータジェット推進部１６により増速された水流を翼部１５に向けて噴射することで、翼部１５の上側の圧力を低下させ、空気供給口１３から空気を吸引してバブルを発生させる。したがって、船舶１が主推進装置１１の出力を落として低速で航行する場合においても、船底部にバブルを発生させることができる。 In the present embodiment, the water flow accelerated by the water jet propulsion unit 16 is injected toward the wing portion 15 to reduce the pressure on the upper side of the wing portion 15 and suck air from the air supply port 13 to generate bubbles. To generate. Therefore, even when the ship 1 reduces the output of the main propulsion device 11 and sails at a low speed, a bubble can be generated at the bottom of the ship.

さらに、本実施形態によれば、ウォータジェット推進部１６が噴射する水流により、船舶１の推力を増加させることができる。図２に示すように、インペラ１７により増速された水流は、翼部１５の後方で、多数のバブルを含む二相流となる。換言すれば、本実施形態では、増速された水流の中にバブルを混入させる。これにより、推力に寄与する流体の体積が増大し、船舶１の推力をより一層、増加させることができる。 Further, according to the present embodiment, the thrust of the ship 1 can be increased by the water flow injected by the water jet propulsion unit 16. As shown in FIG. 2, the water flow accelerated by the impeller 17 becomes a two-phase flow including a large number of bubbles behind the wing portion 15. In other words, in this embodiment, bubbles are mixed in the accelerated water flow. As a result, the volume of the fluid that contributes to the thrust is increased, and the thrust of the ship 1 can be further increased.

一般に、扱う流体の密度に起因して、ウォータジェット推進機の方がブロワーやコンプレッサ等の空気送出手段よりも動作効率が高い。したがって、本実施形態によれば、大型船舶のように喫水が深い場合であっても、正味の省エネ効果を得ることができる。従来、喫水が５メートル以上の船舶では、バブルの摩擦抵抗低減効果により節減される電力が、ブロワー等の空気送出手段を動作させる動力より小さくなる。このため、空気送出手段により船底部にバブルを発生させても、正味の省エネ効果が得られない。特に喫水が１０〜２０メートル以上の大型船舶では、空気送出手段により船底部にバブルを発生させることは実際的でない。 In general, water jet propulsion machines are more efficient than air delivery means such as blowers and compressors due to the density of the fluids they handle. Therefore, according to the present embodiment, a net energy saving effect can be obtained even when the draft is deep as in a large ship. Conventionally, in a ship having a draft of 5 meters or more, the electric power saved by the effect of reducing the frictional resistance of bubbles is smaller than the electric power for operating an air delivery means such as a blower. Therefore, even if bubbles are generated at the bottom of the ship by the air delivery means, the net energy saving effect cannot be obtained. Especially in a large ship with a draft of 10 to 20 meters or more, it is not practical to generate bubbles at the bottom of the ship by air delivery means.

これに対し、本実施形態では、空気送出手段よりも効率の高いウォータジェット推進部を用いて船底部にバブルを発生させるため、喫水が深い場合であっても、正味の省エネ効果を得ることができる。ここで、図３に示すシミュレーション結果について説明する。図３は、航行速度に対する船舶の消費電力を示すシミュレーション結果を示している。このシミュレーションでは、３つのケース、すなわち、ウォータジェット推進部と翼部が設けられ船舶の場合（本実施形態、ケースＩ）、ブロワーと翼部が設けられた船舶の場合（ケースＩＩ）、ウォータジェット推進部や翼部は設けられず、ブロワーのみ設けられた船舶の場合（ケースＩＩＩ）についてそれぞれ、航行速度に対する船舶の消費電力を計算機シミュレーションした。シミュレーション条件は、水温２０℃、喫水２０メートル、ボイド率（Ｖｏｉｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ）０．２である。図３のグラフの縦軸は、消費電力比、すなわち、ブロワー単独の場合（ケースＩＩＩ）の消費電力を基準としたときの消費電力の比を示している。 On the other hand, in the present embodiment, since the water jet propulsion unit, which is more efficient than the air delivery means, is used to generate bubbles at the bottom of the ship, it is possible to obtain a net energy saving effect even when the draft is deep. it can. Here, the simulation result shown in FIG. 3 will be described. FIG. 3 shows a simulation result showing the power consumption of the ship with respect to the navigation speed. In this simulation, there are three cases, that is, in the case of a ship provided with a water jet propulsion unit and a wing portion (the present embodiment, Case I), and in the case of a ship provided with a blower and a wing portion (Case II), the water jet. In the case of a ship provided only with a blower without providing a propulsion part or a wing part (Case III), the power consumption of the ship with respect to the navigation speed was simulated by a computer. The simulation conditions are a water temperature of 20 ° C., a draft of 20 meters, and a void rate of 0.2. The vertical axis of the graph of FIG. 3 shows the power consumption ratio, that is, the ratio of the power consumption based on the power consumption in the case of the blower alone (Case III).

図３のシミュレーション結果によれば、航行速度が約５〜６ｍ／ｓ以上になると、ケースＩの船舶の消費電力は、ケースＩＩおよびＩＩＩの船舶の消費電力よりも低くなる。航行速度が上がるにつれて、ケースＩの船舶の消費電力はさらに大幅に低減される。このように本実施形態によれば、喫水が深い場合であっても、特に巡航速度以上において省エネ効果を得ることができる。 According to the simulation results of FIG. 3, when the navigation speed is about 5 to 6 m / s or more, the power consumption of the ship of Case I becomes lower than the power consumption of the ship of Cases II and III. As the sailing speed increases, the power consumption of the case I vessel is further significantly reduced. As described above, according to the present embodiment, even when the draft is deep, the energy saving effect can be obtained particularly at the cruising speed or higher.

なお、翼部１５は、船舶１の航行速度に応じて、ウォータジェット推進部１６から噴射された水流に対する角度を変えるようにしてもよい。例えば、低速域において翼部１５の角度を大きくする（すなわち翼部１５を下に向ける）。これにより、空気供給口１３と翼部１５との間の流路が狭まるため、翼部１５の上側の圧力がさらに低下し、空気供給口１３からの空気取込量が増加する。その結果、バブルの発生量が増加し摩擦抵抗がさらに低減されるため、消費電力比が比較的高い低速域における効率を改善することができる。 The wing portion 15 may change the angle with respect to the water flow injected from the water jet propulsion portion 16 according to the navigation speed of the ship 1. For example, the angle of the wing portion 15 is increased in the low speed region (that is, the wing portion 15 is directed downward). As a result, the flow path between the air supply port 13 and the wing portion 15 is narrowed, so that the pressure on the upper side of the wing portion 15 is further reduced, and the amount of air taken in from the air supply port 13 is increased. As a result, the amount of bubbles generated is increased and the frictional resistance is further reduced, so that the efficiency in the low speed region where the power consumption ratio is relatively high can be improved.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。図４において同等の機能を有する構成要素には図１と同一の符号を付している。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The components having the same functions in FIG. 4 are designated by the same reference numerals as those in FIG.

第２の実施形態の第１の実施形態との相違点の一つは、ウォータジェット推進部の構成である。第１の実施形態ではウォータジェット推進部は船体内部に設けられていたが、第２の実施形態ではウォータジェット推進部は船底部に外付けされている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態について説明する。 One of the differences between the second embodiment and the first embodiment is the configuration of the water jet propulsion unit. In the first embodiment, the water jet propulsion unit is provided inside the hull, but in the second embodiment, the water jet propulsion unit is externally attached to the bottom of the ship. Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment.

第２の実施形態に係る船舶１Ａは、図４に示すように、船体１０Ａと、空気供給ダクト部１２と、翼部１５と、ウォータジェット推進部（ウォータポンプ）１６Ａとを備えている。 As shown in FIG. 4, the ship 1A according to the second embodiment includes a hull 10A, an air supply duct portion 12, a wing portion 15, and a water jet propulsion portion (water pump) 16A.

ウォータジェット推進部１６Ａは、図４に示すように、翼部１５の前方に位置するように船体１０Ａの船底部に外付けされている。このウォータジェット推進部１６Ａは、船体１０Ａの船首側に設けられることが好ましい。 As shown in FIG. 4, the water jet propulsion unit 16A is externally attached to the bottom of the hull 10A so as to be located in front of the wing portion 15. The water jet propulsion unit 16A is preferably provided on the bow side of the hull 10A.

ウォータジェット推進部１６Ａは、第１の実施形態と同様に、インペラ１７により加圧された水を翼部１５に向けて噴射するように構成されている。このウォータジェット推進部１６Ａは、自身の内部に設けられた流路Ｄを有する。流路Ｄの一端には取水口２０が設けられ、流路Ｄの他端には吐出口（ノズル）２１が設けられている。 The water jet propulsion unit 16A is configured to inject water pressurized by the impeller 17 toward the wing portion 15 as in the first embodiment. The water jet propulsion unit 16A has a flow path D provided inside the water jet propulsion unit 16A. A water intake port 20 is provided at one end of the flow path D, and a discharge port (nozzle) 21 is provided at the other end of the flow path D.

インペラ１７は、流路Ｄ内に回転自在に設けられており、取水口２０から取水された水を加圧する。このインペラ１７は、翼部１５の前方に設けられている。図４に示すように、本実施形態では、翼部１５は、流路Ｄの外部に設けられている。翼部１５は、空気供給口１３との間に流路Ｄよりも狭い流路を形成している。 The impeller 17 is rotatably provided in the flow path D and pressurizes the water taken from the water intake port 20. The impeller 17 is provided in front of the wing portion 15. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the wing portion 15 is provided outside the flow path D. The wing portion 15 forms a flow path narrower than the flow path D with the air supply port 13.

第２の実施形態に係る船舶１Ａにおいて、取水口２０から取水された水がインペラ１７により加圧され、加圧された水は吐出口２１から翼部１５に向けて噴出する。ウォータジェット推進部１６Ａから噴出した水流は、翼部１５により２つの水流に分岐する。翼部１５の上側の圧力が低下することで、空気供給口１３を介して空気供給ダクト部１２から空気が船底部に吸引され、翼部１５の後方にバブルＢが発生する。 In the ship 1A according to the second embodiment, the water taken from the water intake port 20 is pressurized by the impeller 17, and the pressurized water is ejected from the discharge port 21 toward the wing portion 15. The water stream ejected from the water jet propulsion section 16A is branched into two water streams by the wing section 15. As the pressure on the upper side of the wing portion 15 decreases, air is sucked from the air supply duct portion 12 to the bottom of the ship through the air supply port 13, and a bubble B is generated behind the wing portion 15.

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ブロワー等の空気送出手段を用いずに船底部にバブルを発生させて摩擦抵抗を低減することができる。さらに、ウォータジェット推進部１６Ａが噴射する水流により、船舶１Ａの推力を増加させることができる。 Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to generate bubbles at the bottom of the ship and reduce the frictional resistance without using an air delivery means such as a blower. Further, the thrust of the ship 1A can be increased by the water flow injected by the water jet propulsion unit 16A.

さらに、第２の実施形態によれば、ウォータジェット推進部が船体の船底部に外付けしたものであるため、既存の船体を改造することで第２の実施形態に係る船舶１Ａを容易に製造することができる。 Further, according to the second embodiment, since the water jet propulsion unit is externally attached to the bottom of the hull, the ship 1A according to the second embodiment can be easily manufactured by modifying the existing hull. can do.

なお、第２の実施形態において、ウォータジェット推進部を旋回可能に船体に取り付けてもよい。これにより、必要に応じてウォータジェット推進部を旋回させて、船舶の旋回力や横方向の推力を向上させることができる。 In the second embodiment, the water jet propulsion unit may be attached to the hull so as to be able to turn. As a result, the water jet propulsion unit can be turned as needed to improve the turning force and the lateral thrust of the ship.

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive of additional effects and various modifications of the present invention, but the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments. Various additions, changes and partial deletions are possible without departing from the conceptual idea and purpose of the present invention derived from the contents defined in the claims and their equivalents.

１，１Ａ，１００ 船舶
１０，１０Ａ，１１０ 船体
１１ 主推進装置
１２，１１２ 空気供給ダクト部
１３ 空気供給口
１４ 空気取込口
１５ 翼部
１６，１６Ａ ウォータジェット推進部
１７ インペラ
１８，２０ 取水口
１９，２１ 吐出口
１１１ 推進装置
１２０ ブロワー
Ａ 回転軸
Ｂ バブル
Ｃ，Ｄ 流路
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ 加圧水流 1,1A,100 Ship 10,10A,110 Hull 11 Main propulsion device 12,112 Air supply duct part 13 Air supply port 14 Air intake port 15 Wing part 16,16A Water jet propulsion part 17 Impeller 18,20 Intake port 19 , 21 Discharge port 111 Propulsion device 120 Blower A Rotating shaft B Bubble C, D Flow path W, W1, W2 Pressurized water flow

Claims (7)

主推進装置が設けられた船体と、
前記船体の船底部に空気を供給するための空気供給口を有する空気供給ダクト部と、
前記空気供給口の下方に配置された翼部と、
インペラにより加圧された水を前記翼部に向けて噴射するウォータジェット推進部と、 を備え、
前記ウォータジェット推進部から前記翼部に向けて、前記インペラにより加圧された水を噴射することにより前記翼部の上側の圧力を低下させ、それにより、前記空気供給口から空気を吸引して前記船底部にバブルを発生させることを特徴とする船舶。 The hull with the main propulsion device and
An air supply duct portion having an air supply port for supplying air to the bottom of the hull, and an air supply duct portion.
A wing located below the air supply port and
It is equipped with a water jet propulsion unit that injects water pressurized by an impeller toward the wing portion .
By injecting water pressurized by the impeller from the water jet propulsion unit toward the wing portion, the pressure on the upper side of the wing portion is reduced, whereby air is sucked from the air supply port. A ship characterized in that a bubble is generated at the bottom of the ship. 前記ウォータジェット推進部は、前記船体内に設けられた流路を有し、前記インペラは前記流路内に設けられ、
前記空気供給口は、前記ウォータジェット推進部の前記流路に開口し、
前記翼部は、前記空気供給口との間に前記流路よりも狭い流路を形成するように前記流路内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の船舶。 The water jet propulsion unit has a flow path provided in the ship body, and the impeller is provided in the flow path.
The air supply port is opened in the flow path of the water jet propulsion unit, and the air supply port is opened.
The ship according to claim 1, wherein the wing portion is provided in the flow path so as to form a flow path narrower than the flow path between the wing portion and the air supply port. 前記ウォータジェット推進部は、前記翼部の前方に位置するように前記船底部に外付けされていることを特徴とする請求項１に記載の船舶。 The ship according to claim 1, wherein the water jet propulsion unit is externally attached to the bottom portion of the ship so as to be located in front of the wing portion. 前記ウォータジェット推進部および前記翼部は、前記船体の船首側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の船舶。 The ship according to any one of claims 1 to 3, wherein the water jet propulsion unit and the wing portion are provided on the bow side of the hull. 前記船舶の喫水は、５メートル以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の船舶。 The ship according to any one of claims 1 to 4, wherein the draft of the ship is 5 meters or more. 前記空気供給ダクト部内に空気を強制的に送出する空気送出手段を有しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の船舶。 The ship according to any one of claims 1 to 5, wherein the ship does not have an air delivery means for forcibly sending air into the air supply duct portion. 前記翼部は、前記船舶の航行速度に応じて、前記ウォータジェット推進部から噴射された水流に対する角度を変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の船舶。 The ship according to any one of claims 1 to 6, wherein the wing portion changes the angle with respect to the water flow injected from the water jet propulsion unit according to the navigation speed of the ship.
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