JP2000296797A - 摩擦抵抗低減船 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 船首近傍の船体外板上に多くの微小気泡を介
在させて、船体の摩擦抵抗を効果的に低減する。 【解決手段】 航行中に船首１ａ近傍から水中へ気体を
噴出することにより、船体外板１上に微小気泡を介在さ
せて船体と水との摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船
であって、船体外板１には、船首１ａ近傍から船尾１ｄ
方向へ延在する３つ以上の突起３が並列に並べて設けら
れるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航行状態にある船
体の船体外板上に微小気泡を介在させて、水と船体との
摩擦抵抗の低減を図る摩擦抵抗低減船に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５０−８３９９２号、特開昭５３
−１３６２８９号、特開昭６０−１３９５８６号、特開
昭６１−７１２９０号、実開昭６１−３９６９１号、及
び実開昭６１−１２８１８５号等に、摩擦抵抗低減船に
係わる技術が開示されている。この摩擦抵抗低減船は、
航行状態において船体表面（船体外板）から空気等の気
を水中に噴出して船体外板上に多数の微小気泡（マイク
ロバブル）を介在させ、このマイクロバブルの介在によ
って水と船体との間に作用する摩擦抵抗を低減させるも
のである。

【０００３】本出願人は、このような摩擦抵抗低減船に
係わる技術として、船首近傍から水中に気体（例えば空
気）を噴出して船体外板上にマイクロバブルを介在させ
る技術を提案している。この技術は、船首近傍から気体
を噴出することによって生成したマイクロバブルを船体
外板上の水の流線に沿って拡散させ、船体全体をマイク
ロバブルで覆うことを意図したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、船体全
体をマイクロバブルで覆うことを目的として、船体外板
上のマイクロバブルを制約なく拡散させると、船幅方向
および船体外板から水面へ向かう水の流れに乗って船体
外板から離れてしまうマイクロバブルが多くなり、これ
によりマイクロバブルによる摩擦抵抗の低減効果の一部
が減少してしまうことが分かってきた。また、これまで
の研究により、船体外板上の水の流れによって形成され
る境界層（乱流境界層）内の、船首近傍でしかも船体表
面にごく近い境界層の底部付近に介在するマイクロバブ
ルが、摩擦抵抗の低減に最も効果的に作用することが分
かっており、現在、マイクロバブルをこうした領域に集
中的に介在させるための手段について、研究が進められ
ている。

【０００５】本発明は、このような課題について鑑みて
なされたものであり、船体外板上に多くの微小気泡を介
在させ、特に船首近傍の船体外板上に多くの微小気泡を
介在させて、船体の摩擦抵抗を効果的に低減することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
航行中に船首近傍から水中へ気体を噴出することによ
り、船体外板上に微小気泡を介在させて船体と水との摩
擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減船であって、船体外板
には、船首近傍から船尾方向へ延在する３つ以上の突起
が並列に並べて設けられている手段が採用される。この
摩擦抵抗低減船は、船首近傍から船尾方向へ延在する３
つ以上の突起が並列に並べて設けられているので、この
突起で挟まれた領域では、船幅方向および水面へ向かう
水の流れが抑制され、マイクロバブルが船体外板から離
れにくくなる。しかも、３つ以上の突起が並列に並べら
れていることから、突起に挟まれる領域が多段に分かれ
て複数形成されることになり、突起に挟まれる領域全体
の大きさを変えることなく、ひとつの領域での突起間の
距離を狭くすることが可能となる。これにより、この狭
い領域内で、船幅方向もしくは水面方向への水の流れが
さらに抑制されて、マイクロバブルがさらに船体外板か
ら離れにくくなり、この突起に挟まれた領域にマイクロ
バブルが集中的に介在するようになる。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１の摩擦抵
抗低減船において、突起が、船首近傍から船尾に向かっ
て徐々に高さが低くなるように形成されている手段が採
用される。この摩擦抵抗低減船では、突起の高さが船尾
に向かって徐々に低くなるように形成されているので、
摩擦抵抗の低減に効果的な、船首近傍の微小気泡が船体
外板から離れにくくなる。また、比較的摩擦抵抗の低減
効果が小さい船尾付近では、突起の高さが低く形成され
ているので、突起による造波抵抗の増加が抑制される。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１または２
の摩擦抵抗低減船において、突起が、気体の噴出場所か
ら所定の距離を離して配されている手段が採用される。
この摩擦抵抗低減船では、突起が気体の噴出場所から所
定の距離を離して配されているので、突起間に挟まれた
複数の領域すべてに気体吹出部からの微小気泡を流し込
むことが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる摩擦抵抗低
減船の一実施形態について図１〜図３を参照して説明す
る。本実施形態は、本発明を肥大船Ｓに適用したもので
ある。肥大船Ｓは、船側に対して船幅が比較的大きい船
舶であって、比較的平らな船底が広く形成されている。
図１は、この肥大船Ｓの要部構成を示す図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。図１におい
て、１は船体外板、Ｌは水面を示している。また、符号
２は気体を噴出するための気体吹出部、符号３は拡散抑
制板である。

【００１０】気体吹出部２は、湾曲した凸面を有するユ
ニット構造に形成されていて、船首１ａ近傍の船底１ｃ
で周縁部を溶接されることにより船体外板１に接合され
ている。さらに内部には、チャンバを有しており、船体
１内部に設置されている図示しない気体供給装置からこ
のチャンバに気体（例えば空気）が供給されるように構
成されている。また、気体吹出部２は、正面形状が船幅
方向に長軸を持つ略楕円形状となっていて、凸面の頂部
付近に気体を噴出するための吹出口４が設けられてい
る。この吹出口４は、正面形状が船体１の長手方向を長
軸とする略楕円形状であり、船幅方向へ３つ並べて配さ
れている。また、吹出口４では、図示しない板に多数の
孔が設けられていて、チャンバ内に供給された気体をこ
れらの孔から水中へ噴出するようになっている。

【００１１】拡散抑制板３は、板状の部材から形成さ
れ、船体外板１から突出しかつ船首１ａ近傍から船尾１
ｄへ向かって延びた状態で、船体外板１に溶接接合され
ている。図１、および図２のＡ−Ａ断面図に示すよう
に、船底１ｃおよび船側１ｂには、６つの拡散抑制板３
が、互いに所定の間隔を有した状態で並列に並べて配さ
れている。またさらに、拡散抑制板３は、船首１ａ側の
一端が気体吹出部２から船尾１ｄ方向へ所定距離離れた
位置となるように配されている。

【００１２】図３は、拡散抑制板３の断面形状を示して
いて、図面に向かって右が船首１ａ側、左が船尾１ｄ側
である。この図３に示すように、拡散抑制板３は、その
高さｈが船首１ａ近傍で最も高く、船尾１ｄに向かって
徐々に低くなるように形成されている。さらにこの拡散
抑制板３の高さｈは、後述する境界層の底部付近の水の
流れのみを抑制するような高さである。

【００１３】次に、上述したように構成された摩擦抵抗
低減船（肥大船Ｓ）の作用について説明する。まず、こ
の肥大船Ｓが航行状態になると、気体供給装置（不図
示）から供給された気体が気体吹出部２の吹出口４から
噴出される。このとき、気体吹出部２付近を流れる水
は、気体吹出部２の凸面によって流路が狭められ、凸面
の頂部付近での流速が大きくなる。このため、頂部付近
に配された吹出口４の水圧が低くなり、吹出口４からの
気体の噴出に要する動力が小さくて済む。

【００１４】続いて、気体吹出部２から噴出された気体
からマイクロバブルが生成される。マイクロバブルは、
船底１ｃの水の流れに乗って船尾１ｄ方向へ移動しなが
ら船幅方向へも拡散されて広がっていく。このとき、吹
出口４は、船幅方向へ複数（３つ）並べて設けられてい
るので、マイクロバブルは比較的早く船幅方向へと広が
っていく。また、拡散抑制板３は、気体吹出部２から船
尾１ｄ方向へ所定の距離を離して配されているので、生
成されたマイクロバブルが、この気体吹出部２と拡散抑
制板３との間を流れる間にほぼ船底１ｃの幅方向全体に
広がるようになる。

【００１５】船底１ｃの幅方向に広がったマイクロバブ
ルは、水の流れに乗って船尾１ｄ方向へ向かって進んで
いく。本実施形態では、船体外板１から突出しかつ船尾
１ｄへ向かって延びた状態で、拡散抑制板３が設けられ
ているので、この拡散抑制板３で挟まれた領域内では、
船幅方向および水面Ｌへ向かう水の流れが抑制される。
このため、水の流れに乗って移動しているマイクロバブ
ルは、船幅方向および水面Ｌへ向かって流れにくくな
り、この方向への拡散がある程度抑制された状態とな
る。したがって、船底１ｃから離れてしまうマイクロバ
ブルが少なくなり、多くのマイクロバブルが船底１ｃに
集中的に介在するようになる。

【００１６】しかも、本実施形態では、６つの拡散抑制
板３が並列に並べられていて、拡散抑制板３に挟まれた
ひとつの領域内での船幅方向の距離が狭くなっている。
これにより、船幅方向への水の流れがさらに抑制され
る。すなわち、肥大船Ｓでは、比較的広い船底１ｃを有
しているものの、本実施形態のように、３つ以上の拡散
抑制板３を設けて、船底１ｃにおける水の流れを多段に
分けて狭い領域で抑制することで、船幅方向へ拡散され
るマイクロバブルを少なくすることができ、多くのマイ
クロバブルを船底１ｃに集中的に介在させることができ
るようになる。

【００１７】また、これまでの研究により、船体外板１
上の水の流れによって形成される境界層（乱流境界層）
内の、船首１ａ近傍でしかも船体表面にごく近い境界層
の底部付近に介在するマイクロバブルが、摩擦抵抗の低
減に最も効果的に作用することが分かっている。本実施
形態では、拡散抑制板３が、境界層の底部付近の水の流
れを抑制する高さ、しかも船首１ａ近傍で高く船尾１ｄ
に向かって徐々に低くなるように形成されているので、
摩擦抵抗の低減に効果的な、船首１ａ近傍の境界層の底
部付近のマイクロバブルが船体外板１から離れにくくな
り、船体外板１上に多く介在するようになる。また、摩
擦低減の降下が船首１ａ近傍に比べて小さい船尾１ｄ付
近では、拡散抑制板３の高さを低く形成しているため
に、本実施形態のように拡散抑制板３を複数設ける場合
であっても、拡散抑制板３による造波抵抗の増加を抑制
することができる。

【００１８】すなわち、本実施形態では、船体外板１に
３つ以上の拡散抑制板３を設けることで船幅方向および
水面Ｌへ向かう水の流れを抑制して、摩擦抵抗に効果的
な領域でマイクロバブルを集中的に介在させるととも
に、拡散抑制板３の形状を効率よく形成することで造波
抵抗の増加を抑制するので、肥大船Ｓの摩擦抵抗を効果
的に低減することができる。

【００１９】なお、本実施形態における、拡散抑制板３
の高さｈや配置位置、さらに船体外板１にいくつの拡散
抑制板３をどの程度の間隔で設けるか等については、Ｃ
ＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体解析）
による流場解析によって、肥大船Ｓの標準航行速度にお
ける造波抵抗が小さくかつ水の流れが効果的に抑制され
るように設計されている。

【００２０】続いて、図４は、本発明の他の実施形態の
要部断面図を示したものであって、本実施形態は、本発
明を高速船Ｔに適用したものである。この図に示すよう
に、船体外板１０には、船底１０ｃを挟んで船側１０ｂ
に２つずつ拡散抑制板１１が並べて配されている。

【００２１】高速船Ｔでは一般に、船底１０ｃが船側１
ｂに比べて比較的狭く形成されているために、水が船側
１０ｂに沿って水面Ｌへ向かって流れやすい傾向にあ
る。このため、船首近傍で生成されたマイクロバブル
が、船側１０ｂから水面Ｌへ向かって流れて船体外板１
０から離れてしまうことが多く、マイクロバブルによる
摩擦抵抗の低減効果が得られにくい。本実施形態では、
船底１０ｃを挟んで船側１０ｂに拡散抑制板１１が２つ
ずつ並べて配されているので、水面Ｌへ向かう水の流れ
が拡散抑制板１１によって多段に抑制され、船体外板１
０からマイクロバブルが離れにくくなり、マイクロバブ
ルによって摩擦抵抗を効果的に低減することができる。

【００２２】このように、本発明は、拡散抑制板を船体
形状に応じて適切に設けることで、容易に摩擦抵抗の低
減効果を得られるものである。また、種々の形状の船体
にも柔軟に対応することが可能であり、例えば、双胴船
といった船体にも容易に適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
以下の効果を得ることができる。請求項１に係る摩擦抵
抗低減船は、船首近傍から船尾方向へ延在する３つ以上
の突起が並列に並べて設けられているので、突起に挟ま
れる領域が多段に分かれて複数形成されることになり、
各領域を狭くすることによって船幅方向および水面方向
への水の流れを効果的に抑制することが可能となる。こ
れにより、水の流れに乗って船体外板から離れるマイク
ロバブルが少なくなるので、多くのマイクロバブルが突
起で挟まれた領域に集中的に介在するようになり、船体
の摩擦抵抗を効果的に低減することができる。

【００２４】請求項２に係る摩擦抵抗低減船では、突起
の高さが船尾に向かって徐々に低くなるように形成され
ているので、船首近傍に微小気泡が集中的に介在するよ
うになるとともに、突起による造波抵抗の増加が抑制さ
れ、これにより、船体の摩擦抵抗をさらに効果的に低減
することができる。

【００２５】請求項３に係る摩擦抵抗低減船では、突起
が気体の噴出場所から所定の距離を離して配されている
ので、突起間に挟まれた複数の領域すべてに微小気泡を
流し込むことができ、無駄なく船体の摩擦抵抗を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の側面図および底面図で
ある。

【図２】 図１に示すＡ−Ａ断面図である。

【図３】 図１に示すＢ−Ｂ断面図である。

【図４】 本発明の他の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｓ 肥大船 Ｔ 高速船 Ｌ 水面 １，１０ 船体外板 ２ 気体吹出部 ３，１１ 拡散抑制板（突起） ４ 吹出口 １ａ 船首 １ｂ，１０ｂ 船側 １ｃ，１０ｃ 船底 １ｄ 船尾

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航行中に船首（１ａ）近傍から水中へ気
   体を噴出することにより、船体外板（１）上に微小気泡
   を介在させて船体と水との摩擦抵抗を低減させる摩擦抵
   抗低減船であって、 前記船体外板（１）には、船首（１ａ）近傍から船尾
   （１ｄ）方向へ延在する３つ以上の突起（３）が並列に
   並べて設けられていることを特徴とする摩擦抵抗低減
   船。
2. 【請求項２】 前記突起（３）は、船首（１ａ）近傍か
   ら船尾（１ｄ）に向かって徐々に高さが低くなるように
   形成されていることを特徴とする請求項１記載の摩擦抵
   抗低減船。
3. 【請求項３】 前記突起（３）は、気体の噴出場所から
   所定の距離を離して配されていることを特徴とする請求
   項１または２記載の摩擦抵抗低減船。