特許 6663144 空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶

(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】6663144

(24)【登録日】2020年2月18日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶

(51)【国際特許分類】

   B63B 1/38 20060101AFI20200227BHJP

   B63H 5/16 20060101ALI20200227BHJP

【ＦＩ】

   B63B1/38

   B63H5/16 C

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-57264(P2015-57264)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-175539(P2016-175539A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2018年3月2日

(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】100098545

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100087745

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 善廣

(74)【代理人】

【識別番号】100106611

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 幸史

(74)【代理人】

【識別番号】100116241

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 一郎

(72)【発明者】

【氏名】川島 英幹

(72)【発明者】

【氏名】上入佐 光

(72)【発明者】

【氏名】枌原 直人

(72)【発明者】

【氏名】白石 耕一郎

(72)【発明者】

【氏名】拾井 隆道

(72)【発明者】

【氏名】濱田 達也

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１１５５６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１４３３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２１２６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１４８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７７９８８７５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｂ １／３２ − １／４０

Ｂ６３Ｈ １／１４ − １／２８

Ｂ６３Ｈ ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体の周囲に気泡を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑に用いる気泡を噴出する空気供給口を備え、
さらに、空気潤滑用気泡対策装置として、前記船体の船尾に設けたプロペラと、前記空気供給口からの前記プロペラに流入する前記気泡を集中させ前記プロペラの翼根部に前記気泡を流す前記プロペラの前方に設けた気泡集中手段とを備え、前記気泡集中手段が負圧によって前記気泡を誘引する構造を有し、前記気泡集中手段は、前記船体と前記プロペラの間に設けたダクトであり、前記ダクトを前記船体の船尾部に支持する捻られた形状を成すダクト支持手段を前記ダクトの内側にさらに備え、前記ダクト支持手段は、前記プロペラの回転方向と同方向に捻られていることを特徴とする空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項2】

前記ダクトは、円筒状を成したダクトであることを特徴とする請求項１に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項3】

前記ダクトの後端部の直径が、前記プロペラの直径の５０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項4】

前記ダクトの断面形状を内側に凸を成す翼型としたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項5】

前記ダクトを、上流側の内直径よりも下流側の内直径が小さい加速型ダクトとしたことを特徴とする請求項２から請求項４のうちの１項に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項6】

前記ダクトの中心を前記プロペラの軸心と一致させたことを特徴とする請求項２から請求項５のうちの１項に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項7】

前記プロペラのピッチを、前記プロペラの前記翼根部で最大値となり翼端部で最小値となる、半径方向に減少する逓減ピッチとしたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【請求項8】

前記プロペラを支持するプロペラボスの表面にさらに前記気泡の集中を促進する凹部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船体の周囲に気泡を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑に用いる気泡対策装置を備えた船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

船体の周囲に空気を噴出して船体表面近傍の海水に気泡を介在させることにより船舶の抵抗を低減させる空気潤滑法が、摩擦抵抗低減技術として用いられている。
しかしながら、船体の船尾に取り付けられたプロペラに気泡が流入すると、プロペラ効率の低下や船体の振動を招いてしまう。そこで、従来から気泡を除去する装置が提案されている。

【0003】

特許文献１には、船体の船尾側部分にトンネルフィン等の船尾付加物を設けることによってプロペラ上部の水流を整流及び加速させ、喫水下部分に設けた空気吹き出し孔から噴出され左右両側の船側に沿って後方に流れる気泡がプロペラに流入することを防止しようとする船舶の抵抗低減装置が開示されている。
特許文献２には、船底に複数の空気回収口を設け、船底に設けた複数の空気吹き出し口から吹き出した空気を空気回収口から船体内に回収することによって空気を除去し、空気がプロペラに流入することを防止しようとする船舶の気泡回収装置が開示されている。
特許文献３には、水噴出部をプロペラの前方に設け、水噴出部から水中へ水を噴出することによって、船首側の底部に設けた空気吹き出し口から水中に吹き出され船首から船尾へ向かって移動する気泡をプロペラから離れる方向へ誘導し、気泡がプロペラに流入することを防止しようとするプロペラの起振力抑制装置が開示されている。
また、気泡を除去する装置ではないが、特許文献４には、気液供給装置において、吐出管内に設けられ、気液流体を旋回させることによって空気を吐出管の中心側に集める旋回部材が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−９３４８６号公報

【特許文献2】特開２０１１−２１３３０３号公報

【特許文献3】特開２０１４−１２５１２６号公報

【特許文献4】特開２００２−５２３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載の装置を用いたとしても、プロペラに流入しようとする気泡を合理的に除去することは困難である。
特許文献１においては、例えば図２Ａに示されるように、船尾側部分においてプロペラ１６の上方に位置する空気層２０１が、プロペラ１６に流入しないように、長さの長い船尾付加物４１を設けている。また、例えば図４Ａに示されるように、プロペラ１６の外端に近い大きな船尾付加物４２を設け、船尾付加物４２によってプロペラ１６上部の水流を整流及び加速し、プロペラ１６近傍において空気層２０１の気泡が滞留することを防止している。このため、船尾付加物４１、４２が大型となり摩擦抵抗の増加、製造コスト、取り付けやメンテナンス等の面から課題がある。また、船尾付加物４１、４２が、船側の空気層２０１に機能するとしても、船底の空気層２００に対して有効に機能することは困難である。
また、特に特許文献２に記載の気泡回収装置や特許文献３に記載の水噴出部を設けようとする場合には、構成が大がかりとなり、製造コストやメンテナンス費用が増大してしまう。
また、特許文献４に記載の発明は、液体に気体を加えて気液流体にして供給する気液供給装置に関するものであり、船体の周囲に噴出された気泡がプロペラに流入することによる悪影響を防止するものではない。

【0006】

そこで本発明は、船体の周囲に空気を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑法の効果を維持しつつ、噴出した気泡がプロペラに流入することによるプロペラ効率への悪影響を合理的に防止する空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載に対応した空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶においては、船体の周囲に気泡を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑に用いる気泡を噴出する空気供給口を備え、さらに、空気潤滑用気泡対策装置として、船体の船尾に設けたプロペラと、前記空気供給口からの前記プロペラに流入する前記気泡を集中させ前記プロペラの翼根部に前記気泡を流すプロペラの前方に設けた気泡集中手段とを備え、前記気泡集中手段が負圧によって前記気泡を誘引する構造を有し、気泡集中手段は、船体とプロペラの間に設けたダクトであり、ダクトを船体の船尾部に支持する捻られた形状を成すダクト支持手段をダクトの内側にさらに備え、ダクト支持手段は、プロペラの回転方向と同方向に捻られていることを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、気泡集中手段によって気泡の集まり易いプロペラの翼根部への気泡の流入が促され、気泡はプロペラの翼根部に集中して後方に流れる。プロペラにおいて翼根部の部分が発生する推力は他の部分が発生する推力に比べて小さいので、プロペラへの気泡流入を防止するのではなく、気泡集中手段を設けてプロペラの翼根部への気泡の流入を促し、気泡を翼根部に集中させてプロペラの後方に流すことによって、プロペラの推力を大きく発生させる部分の気泡を確実かつ簡便に除去することができる。したがって、気泡がプロペラの推力発生に寄与する部分に流入することによるプロペラ効率の悪化を抑制でき、気泡集中手段も小型化が可能となる。これにより、船体の周囲に空気を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑法の効果を維持しつつ、噴出した気泡がプロペラに流入することによるプロペラ効率への悪影響を合理的に防止する空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶を提供できる。また、ダクト支持手段に捻りを与えることで旋回流が作られ、気泡はその旋回流の流速の遅い中心に集められる。したがって、気泡をより一層プロペラの翼根部に集中させることができる。また、ダクト支持手段により発生する旋回流が強まり、気泡をより一層プロペラの翼根部に集中させることができる。

【0008】

請求項２記載の本発明は、ダクトが、円筒状を成したダクトであることを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、ダクトに発生する負圧によって気泡が誘引され、ダクト内に気泡が集まり、気泡はプロペラの翼根部に集中して後方に流れる。また、ダクトを設けることでプロペラへの流入面における流れが遅くなり、伴流係数が良化してプロペラ効率が向上する。

【0009】

請求項３記載の本発明は、ダクトの後端部の直径が、プロペラの直径の５０％以下であることを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、ダクトを出た気泡がプロペラの翼根部以外の部分に流れることが防止され、気泡はより一層プロペラの翼根部に集中して後方に流れる。したがって、気泡がプロペラの推力を発生させる部分に流れることをより確実に防止でき、ダクトも小型のものとできる。

【0010】

請求項４記載の本発明は、ダクトの断面形状を内側に凸を成す翼型としたことを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、ダクトを翼型に形成することで、流速を増し気泡を中心に集め、プロペラの翼根部に集中させて後方に流すことができるとともに、分力として船体を前方に推進する揚力を増加させることができる。

【0011】

請求項５記載の本発明は、ダクトを、上流側の内直径よりも下流側の内直径が小さい加速型ダクトとしたことを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、ダクトを加速型ダクトとすることで、流れを加速し気泡をより一層、中心寄りに集め、プロペラの翼根部に集中させることができる。

【0012】

請求項６記載の本発明は、ダクトの中心をプロペラの軸心と一致させたことを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、ダクトの中心とプロペラの軸心を一致させることで、気泡をプロペラの翼根部に正しく集中させて後方に流すことができるとともに、ダクトの製作や設置が容易となる。

【0013】

請求項７記載の本発明は、プロペラのピッチを、プロペラの翼根部で最大値となり翼端部で最小値となる、半径方向に減少する逓減ピッチとしたことを特徴とする。請求項７記載の本発明によれば、プロペラの翼根部のピッチを増すことで、翼根部付近での旋回流を強くして気泡をより一層、旋回流の中心寄りに集め、プロペラの翼根部に集中させることができる。

【0014】

請求項８記載の本発明は、プロペラを支持するプロペラボスの表面にさらに気泡の集中を促進する凹部を設けたことを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、プロペラと共に回転するプロペラボスに凹部を形成して低圧となる部分を作ることで、気泡をより一層プロペラの翼根部に集中させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、気泡集中手段によって気泡の集まり易いプロペラの翼根部への気泡の流入が促され、気泡はプロペラの翼根部に集中して後方に流れる。プロペラにおいて翼根部の部分が発生する推力は他の部分が発生する推力に比べて小さいので、プロペラへの気泡流入を防止するのではなく、気泡集中手段を設けてプロペラの翼根部への気泡の流入を促し、気泡を翼根部に集中させてプロペラの後方に流すことによって、プロペラの推力を大きく発生させる部分の気泡を確実かつ簡便に除去することができる。したがって、気泡がプロペラの推力発生に寄与する部分に流入することによるプロペラ効率の悪化を抑制でき、気泡集中手段も小型化が可能となる。これにより、船体の周囲に空気を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑法の効果を維持しつつ、噴出した気泡がプロペラに流入することによるプロペラ効率への悪影響を合理的に防止する空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶を提供できる。また、ダクト支持手段に捻りを与えることで旋回流が作られ、気泡はその旋回流の流速の遅い中心に集められる。したがって、気泡をより一層プロペラの翼根部に集中させることができる。また、ダクト支持手段により発生する旋回流が強まり、気泡をより一層プロペラの翼根部に集中させることができる。

【0016】

また、ダクトが、円筒状を成したダクトである場合には、ダクトに発生する負圧によって気泡が誘引され、ダクト内に気泡が集まり、気泡はプロペラの翼根部に集中して後方に流れる。また、ダクトを設けることでプロペラへの流入面における流れが遅くなり、伴流係数が良化してプロペラ効率が向上する。

【0017】

また、ダクトの後端部の直径が、プロペラの直径の５０％以下である場合には、ダクトを出た気泡がプロペラの翼根部以外の部分に流れることが防止され、気泡はより一層プロペラの翼根部に集中して後方に流れる。したがって、気泡がプロペラの推力を発生させる部分に流れることをより確実に防止でき、ダクトも小型のものとできる。

【0018】

また、ダクトの断面形状を内側に凸を成す翼型とした場合には、ダクトを翼型に形成することで、流速を増し気泡を中心に集め、プロペラの翼根部に集中させて後方に流すことができるとともに、分力として船体を前方に推進する揚力を増加させることができる。

【0019】

また、ダクトを、上流側の内直径よりも下流側の内直径が小さい加速型ダクトとした場合には、ダクトを加速型ダクトとすることで、流れを加速し、気泡をより一層、中心寄りに集め、プロペラの翼根部に集中させることができる。

【0020】

また、ダクトの中心をプロペラの軸心と一致させた場合には、ダクトの中心とプロペラの軸心を一致させることで、気泡をプロペラの翼根部に正しく集中させて後方に流すことができるとともに、ダクトの製作や設置が容易となる。

【0021】

また、プロペラのピッチを、プロペラの翼根部で最大値となり翼端部で最小値となる、半径方向に減少する逓減ピッチとした場合には、プロペラの翼根部のピッチを増すことで、翼根部付近での旋回流を強くして気泡をより一層、旋回流の中心寄りに集め、プロペラの翼根部に集中させることができる。

【0022】

また、プロペラを支持するプロペラボスの表面にさらに気泡の集中を促進する凹部を設けた場合には、プロペラの回転と共に回転するプロペラボスに凹部を形成して低圧となる部分を作ることで、気泡をより一層プロペラの翼根部に集中させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態による空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶の概略構成図

【図2】同船舶に用いる空気潤滑用気泡対策装置を示す概略構成図

【図3】同船舶に用いる気泡集中手段（ダクト）の要部を示す一部断面構成図

【図4】同船舶に用いる気泡集中手段（ダクト）のダクト内圧力分布図

【図5】同船舶に用いる逓減ピッチプロペラと通常プロペラのピッチ分布を示すグラフ

【図6】同船舶に用いる気泡集中手段のプロペラボスを示す概略構成図

【図7】模型船におけるダクト有りの場合とダクト無しの場合の船尾部周辺のプロペラ位置横断面における流速分布を示す図

【図8】本発明の他の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置の気泡集中手段を後方から前方視した状態を示す要部正面図

【図9】本発明の更に他の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置のダクトを後方から前方視した状態を示す要部正面図

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、本発明の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶について説明する。

【0025】

図１は本発明の一実施形態による空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶の概略構成図、 図２は同船舶に用いる空気潤滑用気泡対策装置を示す一部断面側面図、図３は同船舶に用いる気泡集中手段（ダクト）の要部を示す一部断面構成図、図４は同船舶に用いる気泡集中手段（ダクト）のダクト内圧力分布図、図５は同船舶に用いる逓減ピッチプロペラと通常プロペラのピッチ分布を示すグラフ、図６は同船舶に用いる気泡集中手段のプロペラボスを示す概略構成図、図７は模型船におけるダクト有りの場合とダクト無しの場合の船尾部周辺のプロペラ位置横断面における流速分布を示す図である。

【0026】

図１に示すように、船舶は、船体１の船尾に設けたプロペラ１０と、プロペラ１０の前方に設けた気泡集中手段２０を有している。
また、船舶は、船体１の船首側の上甲板に設けた通風筒３０と、船体１の船底に設けた空気供給口４０と、通風筒３０と空気供給口４０とを連通する空気経路３２を有している。通風筒３０の上端には開口３１を備え、船体１内部の船首倉庫３３には送気手段３４を備えている。送気手段３４は、例えばブロワ（送風機）などにより構成することができ、空気経路３２に設けられ、空気を吸い込み、必要な圧力に加圧して空気潤滑用空気を船底の空気供給口４０から吹き出す。
このように、開口３１から吸入された空気は空気経路３２を通って空気供給口４０から気泡として噴出される。空気供給口４０から気泡として気体を供給することで、海面Ｓ．Ｌ．よりも下側の船体１の周囲に気泡を供給して高い摩擦抵抗低減効果を得ることができる。
また、船首倉庫３３の下部には床面に溜まった水を船外に排出する排水手段３５を有している。これにより、万が一、通風筒３０内に水が侵入しても、排水手段３５により船外に排出することができる。
空気供給口４０から噴出された気泡は、直径が数ミリメートルの気泡であるため、浮力効果により船底に張り付くようにして船底に沿って船尾側に流れて行く。

【0027】

図２に示すように、プロペラ１０は中心部にプロペラボス１３を有し、本実施形態において気泡集中手段２０は、船体１とプロペラ１０の間に設けた円筒状を成したダクトとしている。
また、ダクト（気泡集中手段）２０の後端部２１の直径は、プロペラ１０の直径Ｄｐの５０％以下としている。
図４に示すように、ダクト２０は、ダクト２０内の翼面の凸部（点線αで囲んだ部分）の圧力が低くなる。したがって、プロペラ１０の前方にダクト（気泡集中手段）２０を備えることによって、空気供給口４０から噴出され船尾側に到達した気泡は、ダクト２０に発生する負圧によって誘引されてダクト２０内に集まり、プロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流される。
翼根部１１の部分が発生する推力は、プロペラ１０の他の部分が発生する推力に比べて小さいので、プロペラ１０への気泡流入を防止するのではなく、ダクト２０によって気泡の集まり易いプロペラ１０の翼根部１１への気泡の流入を促し、気泡を翼根部１１に集中させてプロペラ１０の後方に流すことによって、プロペラ１０の推力を大きく発生させる部分の気泡を確実かつ簡便に除去することができる。したがって、気泡がプロペラ１０の推力発生に寄与する部分に流入することによるプロペラ効率の悪化を抑制でき、ダクト２０も小型化が可能となる。
また、ダクト２０の後端部２１の直径をプロペラ１０の直径Ｄｐの５０％以下、好ましくは４０％〜５０％とすることで、ダクト２０を出た気泡がプロペラ１０の翼根部１１以外の部分に流れることが防止され、気泡はより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流れる。したがって、プロペラ１０の推力が大きく発生する部分である０．７Ｒ付近（プロペラ直径Ｄｐの７０％部分）に気泡が流れることをより確実に防止でき、ダクト２０も小型のものとできる。

【0028】

図２及び図３に示すように、ダクト２０の断面形状は内側に凸を成す翼型としている。ダクト２０を翼型に形成することで、流速を増し気泡を中心に集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中させて後方に流すことができるとともに、分力として船体１を前方に推進する揚力を増加させることができる。

【0029】

図２及び図３に示すように、ダクト２０を船体１の船尾部２に支持する捻られた形状を成すダクト支持手段２２をダクト２０の内側にさらに備えている。本実施形態においてダクト支持手段２２は支柱としている。ダクト２０は、支柱２２を介して船体１の船尾部２に取り付けられる。
ダクト支持手段２２に捻りを与えることで旋回流が作られ、気泡がその旋回流の流速の遅い中心に集められるので、気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。
さらに、ダクト支持手段２２は、プロペラ１0の回転方向と同方向に捻られている。ダクト支持手段２２の捻りをプロペラ１０の回転方向と同方向とすることで、旋回流を強めて気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0030】

図２及び図３に示すように、ダクト２０は、上流側となる前端部２３の内直径よりも下流側となる後端部２１の内直径が小さい加速型ダクトである。ダクト２０を加速型ダクトとすることで、流れを加速し気泡をより一層、中心寄りに集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0031】

図３に示すように、ダクト２０の中心をプロペラ１０の軸心と一致させている。ダクト２０を軸対称形に形成し、プロペラ１０の駆動軸とダクト２０の中心軸を一致させて取り付けることで、気泡をプロペラ１０の翼根部１１に正しく集中させて後方に流すことができるとともに、ダクト２０の製作や設置が容易となる。

【0032】

図５に逓減ピッチプロペラと通常プロペラのピッチ分布を示す。
プロペラ１０は、プロペラボス１３の半径をｒ１、翼根部１１を半径ｒ１から半径ｒ２とする。プロペラ１０の半径Ｒは１／２Ｄｐであり、Ｈはピッチである。翼根部１１（ｒ１からｒ２）は、プロペラ１０の直径Ｄｐの２０％以上４０％以下である。
本実施形態によるプロペラ１０のピッチＨは、プロペラ１０の翼根部１１で最大値Ｈｍａｘとなり翼端部１２で最小値Ｈｍｉｎとなる、半径Ｒ方向に減少する逓減ピッチとしている。なお、図５に示す比較例は一定ピッチを示している。
プロペラ１０の翼根部１１のピッチを増すことで、翼根部１１付近での旋回流を強くして気泡をより一層、旋回流の中心寄りに集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0033】

図６は同船舶に用いる気泡集中手段のプロペラボスを示す概略構成図であり、図６（ａ）はプロペラボスを後方から前方視した状態を示す要部正面図、図６（ｂ）はプロペラボスを側方視した状態を示す要部側面図である。
図６に示すように、プロペラ１０を支持するプロペラボス１３の表面にさらに気泡の集中を促進する凹部１４を設けている。凹部１４は、プロペラ１０の複数の羽根と羽根の間に切り込み状に形成され、プロペラ１０の回転方向にそれぞれ壁面１４ａを有する。また、凹部１４の船長方向はプロペラボス１３の前方からプロペラ１０の後方に亘って形成され、前方側には壁面１４ｂを有する。
プロペラ１０の回転と共に回転するプロペラボス１３の凹部１４は低圧となり気泡が集まるので、気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0034】

図７に模型船におけるダクト有りの場合とダクト無しの場合の船尾部周辺のプロペラ位置横断面における流速分布を示す。図７（ａ）はダクト無しの場合を示し、図７（ｂ）はダクト有りの場合をしており、色が濃い部分ほど流速が速いことを表している。
図７（ｂ）に示すように、ダクト２０を設置することによって、ダクト２０を設置しない場合と比べてプロペラ１０への流入面における流れを遅く出来ることが分かる。空気潤滑を実施すると摩擦抵抗が低減し、船体表面の流体を引きずる効果が小さくなるため、船体表面に発達する境界層内の速度分布が変化し、プロペラ面での流速が速くなり、自航要素の内、伴流係数が悪化する。ダクト２０は、それ自体が発生する伴流により伴流係数を良化できる。また、例えばポリマー投入など、その他の摩擦抵抗低減方法を実施した場合においても伴流係数の悪化が考えられるが、ダクト２０を設置することによって伴流係数を良化できる。
したがって、ダクト２０を設置することで、気泡をプロペラ１０の翼根部１１に集中させてプロペラ効率の悪化を抑制できるとともに、伴流係数を良化してプロペラ効率を向上できる。

【0035】

図８を用いて、本発明の他の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置を説明する。図８は本発明の他の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置の気泡集中手段を後方から前方視した状態を示す要部正面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態による気泡集中手段２０は、円筒状を成したダクトではなく、半円状を成したダクト２００（図８（ａ））、中心角を１２０度の角度の略円弧状に形成したダクト２１０（図８（ｂ））、中心角を２１０度の角度の略円弧状に形成したダクト２２０（図８（ｃ））、又はダクト部分を除去したフィン２３０（支柱）とした点において上記した実施形態と異なる。

【0036】

図８（ａ）のダクト２００は、中心角が１８０度であり、ダクト中心線Ｙｄが、船体１を後方から前方視した状態でプロペラ１０の上下方向のプロペラ中心線Ｙｐに対してプロペラ１０の回転方向に傾き角θを有するように、ダクト支持手段（支柱）２０１を介して船体１の船尾部２に取り付けられる。
図８（ｂ）のダクト２１０は、中心角が１２０度である。ダクト中心線Ｙｄがプロペラ中心線Ｙｐと一致するように、ダクト支持手段（支柱）２１１を介して船体１の船尾部２に取り付けられる。
図８（ｃ）のダクト２２０は、中心角が２１０度であり、ダクト中心線Ｙｄが、船体１を後方から前方視した状態でプロペラ１０の上下方向のプロペラ中心線Ｙｐに対してプロペラ１０の回転方向に傾き角θを有するように、ダクト支持手段（支柱）２２１を介して船体１の船尾部２に取り付けられる。
プロペラ１０の前方に気泡集中手段であるダクト２００（２１０、２２０）を備えることによって、空気供給口４０から噴出され船尾側に到達した気泡は、ダクト２００（２１０、２２０）に発生する負圧によって誘引されてダクト２００（２１０、２２０）内に集まり、プロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流すことができる。
なお、本実施形態によるダクト２００、２１０、２２０は、内部を通過する流れを速くして気泡を周辺から誘引し、プロペラ１０の作り出す旋回流の作用も利用してダクト２００、２１０、２２０の中心部に気泡を集め、プロペラ１０の翼根部１１に気泡を集中させ後方に流す思想に基づいているため、全周ダクトでなくても実質的にプロペラ１０の推進力を損なわない気泡除去効果が期待できる。

【0037】

図８（ｄ）の複数のフィン（支柱）２３０は、船体１の船尾部２に取り付けられ、フィン２３０はプロペラ１0の回転方向と同方向に捻られている。フィン２３０の捻りをプロペラ１０の回転方向と同方向とすることで、旋回流を強めて気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0038】

図９を用いて、本発明の更に他の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置を説明する。図９は本発明の更に他の実施形態による空気潤滑用気泡対策装置のダクトを後方から前方視した状態を示す要部正面図である。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態によるダクト支持手段（支柱）３００は、４つの支柱からなり、ダクト２０の中心軸に対して放射状に配置される。ダクト２０は、４つの支柱を介して船体１の船尾部２に取り付けられる。
また、ダクト支持手段３００は、プロペラ１０の回転方向と逆方向に捻られている。ダクト２０に流入した流れは、プロペラ１０の回転方向と逆方向に捻りを有した支持手段３００によりプロペラ１０の回転方向と逆向きに回転流化され、プロペラ１０に対向流として流入する。したがって、気泡集中手段（ダクト）２０に発生する負圧によって気泡を集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流すことでプロペラ効率を向上させると共に、流れがプロペラ１０に対向流として流入することで、プロペラ効率の一層の向上が図れる。

【0039】

以上のように、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト等の気泡集中手段２０によって気泡の集まり易いプロペラ１０の翼根部１１への気泡の流入が促され、気泡はプロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流れる。プロペラ１０において翼根部１１の部分が発生する推力は他の部分が発生する推力に比べて小さいので、プロペラ１０への気泡流入を防止するのではなく、気泡集中手段２０を設けてプロペラ１０の翼根部１１への気泡の流入を促し、気泡を翼根部１１に集中させてプロペラ１０の後方に流すことによって、プロペラ１０の推力を大きく発生させる部分の気泡を確実かつ簡便に除去することができる。したがって、気泡がプロペラ１０の推力発生に寄与する部分に流入することによるプロペラ効率の悪化を抑制でき、気泡集中手段２０も小型化が可能となる。

【0040】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、気泡集中手段を船体１とプロペラ１０の間に設けた円筒状を成したダクト２０としたことで、ダクト２０に発生する負圧によって気泡が誘引され、ダクト２０内に気泡が集まり、気泡はプロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流れる。また、ダクト２０を設けることでプロペラ１０への流入面における流れが遅くなり、伴流係数が良化してプロペラ効率が向上する。

【0041】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト２０の後端部２１の直径をプロペラ１０の直径Ｄｐの５０％以下としたことで、ダクト２０を出た気泡がプロペラ１０の翼根部１１以外の部分に流れることが防止され、気泡はより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中して後方に流れる。したがって、気泡がプロペラ１０の推力を発生させる部分に流れることをより確実に防止でき、ダクト２０も小型のものとできる。

【0042】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト２０を船体１の船尾部２に支持する捻られた形状を成すダクト支持手段（支柱）２２をダクト２０の内側にさらに備えたことで、旋回流が作られ、気泡はその旋回流の流速の遅い中心に集められる。したがって、気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0043】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト支持手段２２をプロペラ１０の回転方向と同方向に捻ることで、ダクト支持手段２２により発生する旋回流が強まり、気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0044】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト２０の断面形状を内側に凸を成す翼型としたことで、流速を増し気泡を中心に集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中させて後方に流すことができるとともに、分力として船体１を前方に推進する揚力を増加させることができる。

【0045】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト２０を、上流側の内直径よりも下流側の内直径が小さい加速型ダクトとしたことで、流れを加速し、気泡をより一層、中心寄りに集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0046】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト２０の中心をプロペラ１０の軸心と一致させたことで、気泡をプロペラ１０の翼根部１１に正しく集中させて後方に流すことができるとともに、ダクト２０の製作や設置が容易となる。

【0047】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、プロペラ２０のピッチＨを、プロペラ１０の翼根部１１で最大値となり翼端部１２で最小値となる、半径方向に減少する逓減ピッチとしたことで、プロペラ１０の翼根部１１のピッチが増し、翼根部１１付近での旋回流を強くして気泡をより一層、旋回流の中心寄りに集め、プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0048】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、プロペラ１０を支持するプロペラボス１３の表面にさらに気泡の集中を促進する凹部１４を設けたことで、プロペラ１０の回転と共に回転するプロペラボス１３に低圧となる部分が形成され、気泡をより一層プロペラ１０の翼根部１１に集中させることができる。

【0049】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置によれば、ダクト支持手段２２をプロペラ１０の回転方向と逆方向に捻った場合には、流れを対向流化してプロペラ効率を向上させることができる。

【0050】

また、本実施の形態による空気潤滑用気泡対策装置を船舶に備えたことで、船体１の周囲に空気を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑法の効果を維持しつつ、噴出した気泡がプロペラ１０に流入することによるプロペラ効率への悪影響を合理的に防止する空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶を提供できる。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明の空気潤滑用気泡対策装置を備えた船舶は、気泡を翼根部に集中させてプロペラの後方に流すことによって、プロペラの推力を大きく発生させる部分の気泡を確実かつ簡便に除去することができるので、気泡がプロペラに流入することによるプロペラ効率の悪化を抑制できる。したがって、船体の周囲に空気を噴出して摩擦抵抗を低減する空気潤滑法を用いる船舶のみならず空気膜式の船底から溢流してプロペラに流入する気泡の対策にも適用できる。

【符号の説明】

【0052】

１ 船体
２ 船尾部
１０ プロペラ
１１ 翼根部
１４ 凹部
２０ 気泡集中手段（ダクト）
２１ 後端部
２２ ダクト支持手段（支柱）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】