專利名稱：摩擦力減少船及其運轉方法
技術領域：
本發明涉及向船體的外表面供給微小氣泡(micro bubble)來減少船體和水之間的摩擦力的摩擦力減少船及其運轉方法。
背景技術：
以往已知通過向航行中的船體的表面供給氣泡來減少船體對置于水的摩擦力的技術。作為將空氣送入至在船底(外側面)設置的氣泡產生部的機構，在專利文獻1中公開了從鼓風機向儲氣罐送入空氣，以壓縮狀態貯存空氣，將所貯存的空氣經由沿著船體的外側面設置的管道供給至氣泡產生部的內容。在專利文獻2中公開了從設置于甲板的氣體供給機構經由沿著船體的外側面安裝的管道向氣泡產生部供給空氣的內容。為了有效地減少摩擦力，優選氣泡長時間停留在船體表面，為此要求氣泡的直徑盡量小。在專利文獻3中記載了這樣的微小氣泡(micro bubble)通過開爾芬-亥姆霍茲不穩定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)而產生。S卩，在專利文獻3中，在船底的外板(沒水表面)設置凹部，將向該凹部供給空氣的氣體導入管與該凹部連接，并且在凹部的上游側安裝楔形的負壓形成部，使凹部內發生開爾芬-亥姆霍茲不穩定性來產生微小氣泡(micro bubble)。此外，在專利文獻4中公開了作為產生微小氣泡(micro bubble)的機構，使用翼片來代替專利文獻3的楔形負壓形成部的技術。特別是在專利文獻4的圖17A、圖17B中公開了鼓風機35，并且在23、M欄記載了從該鼓風機35向流體通路內供給空氣。專利文獻1 日本特開平11-180380號公報專利文獻2 日本特開2000-296796號公報專利文獻3 日本特開2002-2582號公報專利文獻4 美國專利第6，789，491號公報在專利文獻1中，由于將來自鼓風機的空氣送入儲氣罐并以壓縮狀態加以貯存， 所以裝置變得大型化。此外，在專利文獻1、2的任一個中，氣泡產生部自身沒有成為適用于產生微小的空氣的構造。根據專利文獻3、4所公開的技術，能夠作出在減少摩擦力方面優選的微小氣泡 (micro bubble)。但是，在專利文獻3和專利文獻4中，利用由負壓形成部形成的負壓吸入空氣，如果負壓沒有變得比預定值大，則無法產生氣泡。特別是在專利文獻4中，通過鼓風機向流體通路內送入空氣，但由于流體通路成為開放管道，所以即使通過鼓風機向流體通路內送入空氣，被送入的空氣也會向上方逃逸，無法壓低氣液界面。
發明內容
為了解決上述課題，本發明提供一種摩擦力減少船，其在形成于船體的開口部安裝有微小氣泡產生部件，上述微小氣泡產生部件由嵌入安裝于上述開口部的板和安裝于該板的負壓產生用的翼片構成，在上述板的與翼片對置的部位形成有將上述開口部內和船體外部連通的窗部，并且在上述開口部的船內側連接有向開口部供給空氣的配管，在該配管上連接有將配管內的氣液界面壓下至微小氣泡產生部的壓縮機等壓氣源。上述窗部具有某種程度的容積，該窗部作為基于開爾芬-亥姆霍茲不穩定性 (Kelvin-Helmholtz-Instability)的微小氣泡產生空間發揮功能。為了向該窗部穩定地供給空氣，優選在窗部的上游部設置腔室。此外，本發明涉及的摩擦力減少船的運轉方法，以使用上述摩擦力減少船為前提， 首先，利用壓縮機等壓氣源將上述配管內的氣液界面壓下至微小氣泡產生部，并且利用伴隨著船的航行而由上述翼片產生的負壓將從上述配管供給的空氣作為微小氣泡沿著船體排出，一邊維持該狀態一邊進行航行。在此，所謂微小氣泡是指粒徑為幾mm以下、優選為 Imm以下的氣泡。根據本發明涉及的摩擦力減少船，由于能夠用微小氣泡(micro bubble)覆蓋船體的底面和側面，所以能夠進一步減少摩擦力，提高燃燒效率。根據本發明，由于微小氣泡產生部件本身伴隨著船的航行而產生負壓，而且還利用壓縮機等壓氣源輔助該負壓，所以即使在航行速度慢的情況下也能夠將產生微小氣泡所需要的空氣送入至微小氣泡產生部。此外，當船開始航行時，配管內的氣液界面隨之下降，由于只要有將從所下降的界面至微小氣泡產生部的上部的水柱壓入的空氣的壓力即可，所以不需要那么大容量的壓縮機，例如如果是主發動機的輸出為IOOOOkw的船，壓縮機的容量為10 20kw就足夠了。
圖1 (a)和(b)是本發明涉及的摩擦力減少船的側視圖。圖2是推進器室內的縱向剖視圖。圖3是圖2的A-A方向視圖。圖4是圖2的B-B方向視圖。圖5是微小氣泡產生部件的整體圖。圖6是以在船體安裝有微小氣泡產生部件的狀態的剖視圖表示氣泡產生前的狀態的圖。圖7是以在船體安裝有微小氣泡產生部件的狀態的剖視圖表示氣泡產生狀態的圖。圖8是表示其他實施例的與圖6同樣的圖。圖9是表示其他實施例的與圖6同樣的圖。符號說明1...船體的外側面；2...船底；3...微小氣泡產生部件；4...輔助壓縮機； 5...管道；11...配管；12...主集氣箱；13...配管；14...閥；15...配管；16...副集氣箱；17...配管；18...開口部；19...凹部；20...腔室；21...托架；31...板；32...連結部；33...翼片；33a...翼片的與窗部對置的面；34...窗部；35...螺栓；36...保持板； gl...翼片的前端緣和板之間的間隔；g2...翼片的后端緣和板之間的間隔。
具體實施例方式以下參照附圖對本發明的實施例進行說明。圖1(a)和(b)是本發明涉及的摩擦力減少船的側視圖，圖2是推進器室內的縱向剖視圖，圖3是圖2的A-A方向視圖，圖4是圖2的B-B方向視圖，圖5是微小氣泡產生部件的整體圖，圖6是以在船體安裝有微小氣泡產生部件的狀態的剖視圖表示氣泡產生前的狀態的圖，圖7是以在船體安裝有微小氣泡產生部件的狀態的剖視圖表示氣泡產生狀態的圖。本發明涉及的摩擦力減少船從成為比船體的外側面1的吃水線(L. W. L)更靠下的部分到船底2，在船體安裝有微小氣泡產生部件3。向該微小氣泡產生部件3的空氣的供給， 在圖1(a)所示的實施例中從配置在船體的推進器室內的輔助壓縮機4進行，在圖1(b)所示的實施例中從配置在甲板上的輔助壓縮機4經由管道5進行。從配置在推進器室內的輔助壓縮機4向微小氣泡產生部件3供給氣體的詳細情況如圖2 4所示。S卩，從輔助壓縮機4經由配管11向主集氣箱12送入空氣。圖中在主集氣箱12上左右各連接有3個配管13，各配管13與左右的閥14連接。從上述閥14引出與上述配管13相連的配管15，在該配管15的中途設置有副集氣箱16，從該副集氣箱16進一步分支出配管17，該分支出的配管17與上述微小氣泡產生部件3相連。在圖示例子中，多個微小氣泡產生部件3配置成以船的行進方向為基準俯視呈發散狀，但也可以配置成以船的行進方向為基準重疊。此外，從副集氣箱16分支的配管17的根數并不限定于2根、3根，而是任意的。微小氣泡產生部件3由長圓形狀(橢圓形)的板31和經由連結部32安裝在該板 31上的側視呈系船柱狀的翼片33構成。而且，在上述板31的與翼片33對置的位置形成有與上述翼片33的外形形狀大致相同的矩形狀的窗部34，上述翼片33的與窗部34對置的面 33a形成為朝向窗部34鼓起的凸形狀。此外，翼片33以與船體的外側面(底面)平行的方式安裝，且將翼片33的后端緣和板31之間的間隔g2形成得比翼片33的前端緣和板31之間的間隔gl大。通過采用這樣的結構，在船航行時在翼片33和窗部34之間差生負壓。另一方面，在船體上貫通形成有開口部18。在該開口部18的成為船外側的部分， 作為開口部18的一部分而形成有較淺的凹部19，上述微小氣泡產生部件3的板31通過螺栓35固定在該凹部19。此外，開口部18的船內側端部安裝有保持板36，上述配管17的前端保持于該保持板36。如上所述，配管17的基端與副集氣箱16連接，該副集氣箱16經由配管15、配管 13、主集氣箱12、配管11與輔助壓縮機4連接。即，由輔助壓縮機4、配管11、主集氣箱12、配管13、閥14、配管15、副集氣箱16和配管17構成的空氣供給系統，除了配管17的面對開口部18的前端部之外都成為密閉系統 (封閉系統)。結果，在不驅動輔助壓縮機4的情況下，雖然氣液界面想要上升至吃水線，但由于是密閉系統，所以配管17內的空氣被壓縮而使氣液界面提高至配管17的中途。在圖 6中說明該狀態。
以上，當船開始航行時，由于翼片33形成的負壓，開口部18內的海水下降進而氣液界面也下降。然后，為了使氣液界面進一步下降至窗部34的附近，利用輔助壓縮機3壓下氣液界面。然后，當航行速度進一步加快時，由翼片33形成的負壓變大。結果，氣液界面被壓下至窗部34的附近，在該狀態下空氣和水(海水)在氣液界面以不同的速度運動。由于空氣和水的密度不同，所以如圖7所示，在微小氣泡產生部件3的窗部34的內側空間，通過開爾芬-亥姆霍茲不穩定性而產生微小氣泡(micro biAble)，然后所產生的微小氣泡由于上述負壓以貼附在船體上的方式沿著船體表面向下游側流動。在上述實施例中，船體鋼板的厚度厚，能夠在鋼板的厚度內形成開口部18，該開口部18承擔向窗部34穩定供給空氣的作用，但在鋼板的厚度和殼體31的厚度大致相等的情況下等，如圖8或圖9所示，優選另外設置腔室。在圖8所示的實施例中，在形成于船體的開口部18焊接上面閉塞且下面開放的筒狀腔室20，上述配管17與該筒狀腔室20的閉塞的上面連接，并且微小氣泡產生部件3的殼體31通過螺栓固定于在筒狀腔室20的下面附近設置的托架21，通過腔室21向微小氣泡產生部件3的窗部34穩定地供給空氣。圖9所示的實施例的功能與圖8所示的實施例相同，但將腔室20的形狀作成圓頂狀。作為腔室20的其他形狀，考慮到槽狀、各種筒狀等。
權利要求
1.一種摩擦力減少船，其在形成于船體的開口部安裝有微小氣泡產生部件，其特征在于，所述微小氣泡產生部件由嵌入安裝于所述開口部的板和安裝于該板的負壓產生用的翼片構成，在所述板的與翼片對置的部位形成有將所述開口部內和船體外部連通的窗部， 并且在所述開口部的船內側連接有向開口部供給空氣的配管，在該配管上連接有將配管內的氣液界面壓下至微小氣泡產生部的壓縮機等壓氣源。
2.根據權利要求1所述的摩擦力減少船，其特征在于，所述窗部作為基于開爾芬-亥姆霍茲不穩定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)的微小氣泡產生空間發揮功能。
3.一種摩擦力減少船的運轉方法，其是權利要求1或2所述的摩擦力減少船的運轉方法，其特征在于，利用壓縮機等壓氣源將所述配管內的氣液界面壓下至微小氣泡產生部，并且利用伴隨著船的航行而通過所述翼片產生的負壓將從所述配管供給的空氣以作為微小氣泡貼附在船體上的方式沿著船體表面排出，一邊維持該狀態一邊進行航行。
全文摘要
本發明提供一種摩擦力減少船及其運轉方法，減少摩擦力并且提高燃燒效率。當航速速度進一步加快時，由翼片(33)形成的負壓變大，結果，在氣液界面被壓下至窗部(34)附近的狀態下，空氣和水(海水)在該部分以不同的速度進行運動。由于空氣和水的密度不同，所以在微小氣泡產生部件(3)的窗部(34)的內側空間，通過開爾芬-亥姆霍茲不穩定性而產生微小氣泡(micro bubble)，該微小氣泡以沿著船體貼附的方式向下游側流動。
文檔編號B63B1/38GK102341300SQ20098011116
公開日2012年2月1日 申請日期2009年4月1日 優先權日2008年4月17日
發明者高橋義明 申請人:K&I株式會社