特許 6103432 船舶の摩擦抵抗低減装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6103432

(24)【登録日】2017年3月10日

(45)【発行日】2017年3月29日

(54)【発明の名称】船舶の摩擦抵抗低減装置

(51)【国際特許分類】

   B63B 1/38 20060101AFI20170316BHJP

【ＦＩ】

   B63B1/38

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-64797(P2013-64797)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-189093(P2014-189093A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年3月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】593005644

【氏名又は名称】ＪＦＥ物流株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】502116922

【氏名又は名称】ジャパンマリンユナイテッド株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501204525

【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(72)【発明者】

【氏名】長井 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 寿夫

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 啓市

(72)【発明者】

【氏名】日夏 宗彦

(72)【発明者】

【氏名】岸本 雅裕

【審査官】 川村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２２７６７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｂ １／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体の供給源である送気部と、
船舶の船底の厚みより厚く、複数の空気吹出孔が穿孔された板形状をなし、前記船底の幅方向に少なくとも１列で列設された複数の開口部に嵌合され、かつ溶接された空気吹出孔ユニットと、
前記船舶の内部の底部に設けられ、前記複数の空気吹出孔ユニットの前記空気吹出孔に連通すると共に、前記送気部から気体が供給されるチャンバとを有し、
前記開口部が、前記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなすと共に、前記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に互い違いの形状で繰り返して形成され、
前記空気吹出孔ユニットの平面形状が、前記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなして前記開口部に嵌合され、かつ溶接されたことを特徴とする船舶の摩擦抵抗低減装置。

【請求項2】

前記空気吹出孔ユニットの船底側の断面形状が、前記船舶の船底面に合わせてテーパ形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の船舶の摩擦抵抗低減装置。

【請求項3】

前記開口部が前記船舶のロンジ間に設けられ、前記チャンバが複数の前記ロンジを跨いで設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶の摩擦抵抗低減装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶の摩擦抵抗低減装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、船舶においては、航行時に船舶の底面を気泡で覆うことにより、船舶の底面における摩擦を低減する船舶の摩擦抵抗低減装置が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２１４０６１号公報

【特許文献2】特開２０１１−１０５１８５号公報

【特許文献3】特開平１０−１０９６８５号公報

【特許文献4】特開平１１−３０１５７０号公報

【特許文献5】特開平１１−２２７６７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１〜５に記載の船舶の摩擦抵抗低減装置等においては、船舶の底面に空気を吹き出す空気吹出孔（以下、吹出孔ということがある。）を設ける場合、直に船底を穿孔し、穿孔された吹出孔の周囲を内側からリング状の板（ダブリングプレート）等の補強材を溶接して補強する構造が考えられる。

【0005】

しかしながら、そのような構造を採用した場合、以下の（１）〜（５）のような点について改良の余地があった。
（１）吹出孔毎に個別の補強材の設置又は吹出孔の形成箇所周辺の増厚が必要。
（２）船舶の底面に吹出孔を形成する場合、ドック内での工事となるため、加工精度の高いドリル等の機械加工器具は船内に持ち込むことが容易ではなく、吹出孔の形状の精度が悪くなる可能性がある。

【0006】

（３）吹出孔の数が多いため、工事期間が長くなる。
（４）補強材同士の干渉を避けるため、穿孔間隔を狭くすることが難しい。
（５）吹出孔の形状や寸法の変更が難しい。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気吹出孔を船舶の底部に効率よく設置することができる船舶の摩擦抵抗低減装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記問題を解決するため、本発明のある船舶の摩擦抵抗低減装置は、気体の供給源である送気部と、
船舶の船底の厚みより厚く、複数の空気吹出孔が穿孔された板形状をなし、上記船底の幅方向に少なくとも１列で列設された複数の開口部に嵌合され、かつ溶接された空気吹出孔ユニットと、
上記船舶の内部の底部に設けられ、上記複数の空気吹出孔ユニットの上記空気吹出孔に連通すると共に、上記送気部から気体が供給されるチャンバとを有し、
上記開口部が、上記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなすと共に、上記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に互い違いの形状で繰り返して形成され、
上記空気吹出孔ユニットの平面形状が、上記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなして上記開口部に嵌合され、かつ溶接されている。

【0009】

また、上記船舶の摩擦抵抗低減装置は、上記空気吹出孔ユニットの船底側の断面形状が、船舶の船底面に合わせてテーパ形状をなしてもよい。
また、上記船舶の摩擦抵抗低減装置は、上記開口部が上記船舶のロンジ間に設けられ、上記チャンバが複数の上記ロンジを跨いで設けられてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の船舶の摩擦抵抗低減装置によれば、空気吹出孔を船舶の底部に効率よく設置することができる船舶の摩擦抵抗低減装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置のある実施形態における構成を示す平面図である。

【図2】本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置のある実施形態における構成を示す側面概略図である。

【図3】本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置のある実施形態における前側のチャンバの構成を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。

【図4】本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置のある実施形態における後側のチャンバの構成を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面図である。

【図5】本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置のある実施形態における空気吹出孔ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図6】本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置のある実施形態における空気吹出孔ユニットの形状の比較を示す概略図であり、（ａ）は空気吹出孔ユニットの形状を三角形及び円形としたときの比較、（ｂ），（ｃ）は空気吹出孔ユニットの形状を三角形及び四角形としたときの比較である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る船舶の摩擦抵抗低減装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、「正面図」は船舶の船首側から当該船舶を見た図を示す。

【0013】

（船舶の摩擦抵抗低減装置の構造）
図１は、本実施形態の摩擦抵抗低減装置における構成を示す平面図であり、船首部における船底の形状に沿って摩擦抵抗低減装置が配置された構成を甲板側からみた模式図である。また、図２は、本実施形態の摩擦抵抗低減装置における構成を示す側面概略図である。また、図３は、本実施形態の摩擦抵抗低減装置における前側のチャンバ（１０Ａ，１０Ｂ）の構成を示す図であり、（ａ）は底面図（船底の船内側から見た図）、（ｂ）は正面図（図３（ａ）の３ｂ矢視図）、（ｃ）は（船体内部における）平面図である。また、図４は、本実施形態の摩擦抵抗低減装置における後側のチャンバ（１０Ｃ，１０Ｄ）の構成を示す図であり、（ａ）は底面図（船底の船内側から見た図）、（ｂ）は正面図（図４（ａ）の４ｂ矢視図）である。なお、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すチャンバ１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの構成は、あくまでも一例であって、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すチャンバ１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの配置に制限されるものではない。

【0014】

また、図５は、本実施形態の摩擦抵抗低減装置における空気吹出孔ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は船底に設けた際の断面図である。また、図６は、本実施形態の摩擦抵抗低減装置における空気吹出孔ユニットの形状の比較を示す概略図であり、（ａ）は空気吹出孔ユニットの形状を三角形及び円形としたときの比較、（ｂ），（ｃ）は空気吹出孔ユニットの形状を三角形及び四角形としたときの比較である。

【0015】

図１に示すように、船舶１００の上甲板の裏面や船側及び船底外板の内面には、例えば、船体の前後方向の補強材としてガーダー５０やロンジ６０（図３（ｂ）参照）が設けられている。また、ガーダー５０やロンジ６０と直交して、船体外板及び上甲板の補強材としてフレーム４０が設けられており、平面的に見ると格子状の骨組み構造になっている。そして、前後方向及び幅方向の補強材は、いずれかが貫き通され、外板内面に、又は補強材同士が溶接によって接合されている。
本実施形態の船舶の摩擦抵抗低減装置１は、船舶１００の船底１１０に複数設けられたチャンバ１０と、チャンバ１０内に空気を供給する送気部２０と、空気吹出孔ユニット３０とを有する（図２，３参照）。

【0016】

＜チャンバ＞
チャンバ１０は、図１及び図２に示すように、船舶１００の内部の底部（船底）に設けられ、船底が当該チャンバ１０の底部を兼ねて仕切られた区画である。チャンバ１０は、船底に複数設けられ、例えば、船首前方から左右１対ずつ２箇所に当該船舶１００の船型に沿ってチャンバ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが設けられる。なお、図１では、チャンバ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄをハッチング表示している。

【0017】

＜送気部＞
送気部２０は、図１及び図２に示すように、空気を取り込むブロア２１と、このブロア２１と各チャンバ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとを連結して、図示しないモータによってブロア２１から取り込まれた空気を各チャンバ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに提供する供給管２２とを有する。例えば、供給管２２は、その一端部２２ａがブロア２１に連結され、他端部２２ｂが各チャンバ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ内に挿通されている。
このように構成された送気部２０は、図示しない制御部によって、上述のモータ等の動力を駆動させてブロア２１による空気の供給先や、噴出量が制御される。

【0018】

＜空気吹出孔ユニット＞
空気吹出孔ユニット３０は、チャンバ１０に供給された空気を船外（海中）に吹き出す空気吹出孔３１を有する部材である。具体的に、空気吹出孔ユニット３０は、図５（ａ）に示すように、複数の空気吹出孔３１（例えば３つ）が穿孔された板形状をなす。この空気吹出孔ユニット３０自体は、平面形状の中心又は重心を含むある軸線において対称な形状をしており、その軸線に直交する線において非対称な形状をしており、平面視で角部が面取りされた三角形状が施工上また溶接接合部の金属疲労防止上から好ましい。この空気吹出孔ユニット３０は、後述する開口部１２０に設置される際、その平面形状が、前記船舶の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなすように設置される。

【0019】

［空気吹出ユニットの形状］
ここで、空気吹出ユニット３０の平面視の形状が三角形である場合の利点を以下に述べる。
空気吹出孔ユニット３０の平面視の形状を三角形状とすると、円形や、四角形とした場合に比べて、周長が短くなり、溶接作業量が少ないため、結果として、溶接熱影響は少なくなり、溶接後に発生する歪・変形が少なくなる。溶接による歪・変形が大きいと船体抵抗の増加につながるため、手直しをする必要が生ずる場合があるが、空気吹出孔ユニット３０の平面視の形状を三角形状とすることで、このような手間を要することが少なくなる。また、船底１１０に開ける開口部１２０も三角形状であれば最小の面積ですみ、船底１１０の強度低下が少ない。

【0020】

また、空気吹出孔ユニット３０に設けられる空気吹出孔３１が船舶１００の幅方向に沿って千鳥状に配設される場合、平面視の形状を三角形状とした空気吹出孔ユニット３０Ａが嵌合する開口部１２０を三角形状に最小面積で切り出すことが可能である。また、空気吹出孔ユニット３０の平面視の形状を円形とした場合よりもチャンバ１０の幅を小さくすることができる。これは、図６（ａ）に示すように、円形の空気吹出孔ユニット３０Ｂの配置範囲がチャンバ１０幅方向に広くなる（Ｂｃ＞Ｂｔ）ため、円形を採用した場合、チャンバ１０の幅寸法が必然的に広くなるからである。ここで、αは円形又は三角形状の空気吹出孔ユニット３０Ａ，３０Ｂからチャンバ１０を幅方向の壁面までの寸法（余裕代）である。

【0021】

一方、同様に、空気吹出孔ユニット３０に設けられる空気吹出孔３１が船舶１００の幅方向に沿って千鳥状に配設され、空気吹出孔ユニット３０の平面視の形状を四角形状とした場合、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、空気吹出孔ユニット３０Ｃがロンジ６０とロンジ６０との長さ方向で連続して隣接しており、溶接施工に制約が生じる。これに対し、平面視の形状を三角形状とした空気吹出孔ユニット３０Ａは、図６（ｂ）に示すように、ロンジ６０に近いのが頂点部分のみのため、溶接加工に制約は殆んど生じない。
また、空気吹出孔ユニット３０に形成された複数の空気吹出孔３１は、平面視での外形形状に沿って三角形の各頂点に位置するように３箇所設けられる。また、この空気吹出孔ユニット３０の厚みは、空気吹出孔３１の穿孔による強度低下を補填するために、船舶１００の船底１１０の厚みより厚くされている。

【0022】

空気吹出孔ユニット３０は、図３（ａ），（ｃ）及び図４（ａ）に示すように、船底の幅方向に少なくとも１列で列設され、空気吹出孔ユニット３０とほぼ同じ平面形状（例えば、面取りされた三角形状）をなして船底１１０を貫通する複数の開口部１２０に嵌合され、かつ端面同士が溶接される。また、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、開口部１２０は、船舶１００のロンジ６０，６０間に設けられ、チャンバ１０（１０Ａ，１０Ｂ,１０Ｃ，１０Ｄ）が複数のロンジ６０を跨いで設けられてもよい。

【0023】

ここで、図３（ｃ）に示すように、開口部１２０は、船舶１００の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなすと共に、船舶１００の幅方向の軸に沿って前後方向に互い違いの形状（ｚｉｇ−ｚａｇ形状）で繰り返して形成されることが好ましい。すなわち、開口部１２０がこのように形成されることにより、開口部１２０に嵌合する空気吹出孔ユニット３０の平面形状も、船舶１００の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状をなすと共に、船舶１００の幅方向の軸に沿って前後方向に互い違いの形状で繰り返して設けられることになる。

【0024】

このように、空気吹出孔３１は前後方向に交互に（幅方向に沿って千鳥状に）設けることによって、吹き出した後の吹き出し空気同士の干渉が少なくなり、またチャンバ１０内においても空気吹出孔３１近傍の圧力の均一化が図れ、空気を船舶１００の幅方向に均質化して出すことができる。
また、図５（ｂ）に示すように、空気吹出孔ユニット３０は、その厚みが船底１１０の厚みより厚いので、船底面１１０側の面３０ａが船底面１１０との接続部で段差ができないようにテーパ部３２が形成されてもよい。このとき、空気吹出孔ユニット３０は、その内面（チャンバ１０の内面を構成する面）３０ｂと、開口部１２０の周辺のチャンバ１０の内面とが面一になるように開口部１２０に嵌合され、溶接されることが好ましい。

【0025】

さらに、開口部１２０の平面（開口）形状は、面取りされた矩形形状や円形状でもよいが、上述したように、船舶１００の幅方向の軸に沿って前後方向に非対称の形状（例えば、頂点が円弧となる三角形状）をなすことが好ましい。これは、開口部１２０の平面形状がこのような非対称の形状となることで、略同形となる空気吹出孔ユニット３０における空気吹出孔３１の平面視での配置も非対称の配置となり、空気吹出孔ユニット３０を幅方向に千鳥状（互い違いの形状）となるように空気吹出孔ユニット３０を位置合わせすることが容易となるからである。

【0026】

以上のような構成とすることにより、本実施形態の船舶の摩擦抵抗低減装置は、空気吹出孔毎に個別の補強材を設置したり、空気吹出孔の周辺の船底板を増厚する必要がない。また、事前に工場で加工した空気吹出孔ユニットをドッグ内で設置すればよいため、加工精度の高いドリル等の機械加工器具を持ち込む必要がなく、精度が高い形状の空気吹出孔を船舶の底面に形成することができる。また、１つの空気吹出孔ユニットにつき、複数の孔を予め形成しているため、工事期間が長くなることがない。また、船底板に補強材を追加しないため、「補強材同士の干渉」がなく、孔の間隔も、空気吹出孔ユニットの中で予め形成できるので、孔の間隔を狭くしたり、孔の形状や寸法の変更も容易である。

【0027】

よって、空気吹出孔を船舶の底部（船底）に効率よく設置することができる船舶の摩擦抵抗低減装置を提供することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、上記実施形態では、各チャンバにおいて開口部（及び空気吹出孔ユニット）を船舶の幅方向に１列で設けたが、船舶の前後方向に複数列設けてもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ 船舶の摩擦抵抗低減装置
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ） チャンバ
２０ 送気部
３０ 空気吹出孔ユニット
３１ 空気吹出孔
６０ ロンジ
１００ 船舶
１１０ 船底

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】