專(zhuān)利名稱：摩擦力減少船及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向船體的外表面供給微小氣泡(micro bubble)來(lái)減少船體和水之間的摩擦力的摩擦力減少船及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
背景技術(shù)：
以往已知通過(guò)向航行中的船體的表面供給氣泡來(lái)減少船體對(duì)置于水的摩擦力的技術(shù)。作為將空氣送入至在船底(外側(cè)面)設(shè)置的氣泡產(chǎn)生部的機(jī)構(gòu)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了從鼓風(fēng)機(jī)向儲(chǔ)氣罐送入空氣，以壓縮狀態(tài)貯存空氣，將所貯存的空氣經(jīng)由沿著船體的外側(cè)面設(shè)置的管道供給至氣泡產(chǎn)生部的內(nèi)容。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了從設(shè)置于甲板的氣體供給機(jī)構(gòu)經(jīng)由沿著船體的外側(cè)面安裝的管道向氣泡產(chǎn)生部供給空氣的內(nèi)容。為了有效地減少摩擦力，優(yōu)選氣泡長(zhǎng)時(shí)間停留在船體表面，為此要求氣泡的直徑盡量小。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了這樣的微小氣泡(micro bubble)通過(guò)開(kāi)爾芬-亥姆霍茲不穩(wěn)定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)而產(chǎn)生。S卩，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，在船底的外板(沒(méi)水表面)設(shè)置凹部，將向該凹部供給空氣的氣體導(dǎo)入管與該凹部連接，并且在凹部的上游側(cè)安裝楔形的負(fù)壓形成部，使凹部?jī)?nèi)發(fā)生開(kāi)爾芬-亥姆霍茲不穩(wěn)定性來(lái)產(chǎn)生微小氣泡(micro bubble)。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了作為產(chǎn)生微小氣泡(micro bubble)的機(jī)構(gòu)，使用翼片來(lái)代替專(zhuān)利文獻(xiàn)3的楔形負(fù)壓形成部的技術(shù)。特別是在專(zhuān)利文獻(xiàn)4的圖17A、圖17B中公開(kāi)了鼓風(fēng)機(jī)35，并且在23、M欄記載了從該鼓風(fēng)機(jī)35向流體通路內(nèi)供給空氣。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平11-180380號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2000-296796號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2002-2582號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 美國(guó)專(zhuān)利第6，789，491號(hào)公報(bào)在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，由于將來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣送入儲(chǔ)氣罐并以壓縮狀態(tài)加以貯存， 所以裝置變得大型化。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2的任一個(gè)中，氣泡產(chǎn)生部自身沒(méi)有成為適用于產(chǎn)生微小的空氣的構(gòu)造。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3、4所公開(kāi)的技術(shù)，能夠作出在減少摩擦力方面優(yōu)選的微小氣泡 (micro bubble)。但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3和專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，利用由負(fù)壓形成部形成的負(fù)壓吸入空氣，如果負(fù)壓沒(méi)有變得比預(yù)定值大，則無(wú)法產(chǎn)生氣泡。特別是在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向流體通路內(nèi)送入空氣，但由于流體通路成為開(kāi)放管道，所以即使通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向流體通路內(nèi)送入空氣，被送入的空氣也會(huì)向上方逃逸，無(wú)法壓低氣液界面。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種摩擦力減少船，其在形成于船體的開(kāi)口部安裝有微小氣泡產(chǎn)生部件，上述微小氣泡產(chǎn)生部件由嵌入安裝于上述開(kāi)口部的板和安裝于該板的負(fù)壓產(chǎn)生用的翼片構(gòu)成，在上述板的與翼片對(duì)置的部位形成有將上述開(kāi)口部?jī)?nèi)和船體外部連通的窗部，并且在上述開(kāi)口部的船內(nèi)側(cè)連接有向開(kāi)口部供給空氣的配管，在該配管上連接有將配管內(nèi)的氣液界面壓下至微小氣泡產(chǎn)生部的壓縮機(jī)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(kāi)爾芬-亥姆霍茲不穩(wěn)定性 (Kelvin-Helmholtz-Instability)的微小氣泡產(chǎn)生空間發(fā)揮功能。為了向該窗部穩(wěn)定地供給空氣，優(yōu)選在窗部的上游部設(shè)置腔室。此外，本發(fā)明涉及的摩擦力減少船的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，以使用上述摩擦力減少船為前提， 首先，利用壓縮機(jī)等壓氣源將上述配管內(nèi)的氣液界面壓下至微小氣泡產(chǎn)生部，并且利用伴隨著船的航行而由上述翼片產(chǎn)生的負(fù)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(tài)一邊進(jìn)行航行。在此，所謂微小氣泡是指粒徑為幾mm以下、優(yōu)選為 Imm以下的氣泡。根據(jù)本發(fā)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(cè)面，所以能夠進(jìn)一步減少摩擦力，提高燃燒效率。根據(jù)本發(fā)明，由于微小氣泡產(chǎn)生部件本身伴隨著船的航行而產(chǎn)生負(fù)壓，而且還利用壓縮機(jī)等壓氣源輔助該負(fù)壓，所以即使在航行速度慢的情況下也能夠?qū)a(chǎn)生微小氣泡所需要的空氣送入至微小氣泡產(chǎn)生部。此外，當(dāng)船開(kāi)始航行時(shí)，配管內(nèi)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(chǎn)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(jī)，例如如果是主發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出為IOOOOkw的船，壓縮機(jī)的容量為10 20kw就足夠了。


圖1 (a)和(b)是本發(fā)明涉及的摩擦力減少船的側(cè)視圖。圖2是推進(jìn)器室內(nèi)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(chǎn)生部件的整體圖。圖6是以在船體安裝有微小氣泡產(chǎn)生部件的狀態(tài)的剖視圖表示氣泡產(chǎn)生前的狀態(tài)的圖。圖7是以在船體安裝有微小氣泡產(chǎn)生部件的狀態(tài)的剖視圖表示氣泡產(chǎn)生狀態(tài)的圖。圖8是表示其他實(shí)施例的與圖6同樣的圖。圖9是表示其他實(shí)施例的與圖6同樣的圖。符號(hào)說(shuō)明1...船體的外側(cè)面；2...船底；3...微小氣泡產(chǎn)生部件；4...輔助壓縮機(jī)； 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(kāi)口部；19...凹部；20...腔室；21...托架；31...板；32...連結(jié)部；33...翼片；33a...翼片的與窗部對(duì)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(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖1(a)和(b)是本發(fā)明涉及的摩擦力減少船的側(cè)視圖，圖2是推進(jìn)器室內(nèi)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(chǎn)生部件的整體圖，圖6是以在船體安裝有微小氣泡產(chǎn)生部件的狀態(tài)的剖視圖表示氣泡產(chǎn)生前的狀態(tài)的圖，圖7是以在船體安裝有微小氣泡產(chǎn)生部件的狀態(tài)的剖視圖表示氣泡產(chǎn)生狀態(tài)的圖。本發(fā)明涉及的摩擦力減少船從成為比船體的外側(cè)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(chǎn)生部件3。向該微小氣泡產(chǎn)生部件3的空氣的供給， 在圖1(a)所示的實(shí)施例中從配置在船體的推進(jìn)器室內(nèi)的輔助壓縮機(jī)4進(jìn)行，在圖1(b)所示的實(shí)施例中從配置在甲板上的輔助壓縮機(jī)4經(jīng)由管道5進(jìn)行。從配置在推進(jìn)器室內(nèi)的輔助壓縮機(jī)4向微小氣泡產(chǎn)生部件3供給氣體的詳細(xì)情況如圖2 4所示。S卩，從輔助壓縮機(jī)4經(jīng)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(gè)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(shè)置有副集氣箱16，從該副集氣箱16進(jìn)一步分支出配管17，該分支出的配管17與上述微小氣泡產(chǎn)生部件3相連。在圖示例子中，多個(gè)微小氣泡產(chǎn)生部件3配置成以船的行進(jìn)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)俯視呈發(fā)散狀，但也可以配置成以船的行進(jìn)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)重疊。此外，從副集氣箱16分支的配管17的根數(shù)并不限定于2根、3根，而是任意的。微小氣泡產(chǎn)生部件3由長(zhǎng)圓形狀(橢圓形)的板31和經(jīng)由連結(jié)部32安裝在該板 31上的側(cè)視呈系船柱狀的翼片33構(gòu)成。而且，在上述板31的與翼片33對(duì)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(duì)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(cè)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(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，在船航行時(shí)在翼片33和窗部34之間差生負(fù)壓。另一方面，在船體上貫通形成有開(kāi)口部18。在該開(kāi)口部18的成為船外側(cè)的部分， 作為開(kāi)口部18的一部分而形成有較淺的凹部19，上述微小氣泡產(chǎn)生部件3的板31通過(guò)螺栓35固定在該凹部19。此外，開(kāi)口部18的船內(nèi)側(cè)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(jīng)由配管15、配管 13、主集氣箱12、配管11與輔助壓縮機(jī)4連接。即，由輔助壓縮機(jī)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(gòu)成的空氣供給系統(tǒng)，除了配管17的面對(duì)開(kāi)口部18的前端部之外都成為密閉系統(tǒng) (封閉系統(tǒng))。結(jié)果，在不驅(qū)動(dòng)輔助壓縮機(jī)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(tǒng)，所以配管17內(nèi)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(shuō)明該狀態(tài)。
以上，當(dāng)船開(kāi)始航行時(shí)，由于翼片33形成的負(fù)壓，開(kāi)口部18內(nèi)的海水下降進(jìn)而氣液界面也下降。然后，為了使氣液界面進(jìn)一步下降至窗部34的附近，利用輔助壓縮機(jī)3壓下氣液界面。然后，當(dāng)航行速度進(jìn)一步加快時(shí)，由翼片33形成的負(fù)壓變大。結(jié)果，氣液界面被壓下至窗部34的附近，在該狀態(tài)下空氣和水(海水)在氣液界面以不同的速度運(yùn)動(dòng)。由于空氣和水的密度不同，所以如圖7所示，在微小氣泡產(chǎn)生部件3的窗部34的內(nèi)側(cè)空間，通過(guò)開(kāi)爾芬-亥姆霍茲不穩(wěn)定性而產(chǎn)生微小氣泡(micro biAble)，然后所產(chǎn)生的微小氣泡由于上述負(fù)壓以貼附在船體上的方式沿著船體表面向下游側(cè)流動(dòng)。在上述實(shí)施例中，船體鋼板的厚度厚，能夠在鋼板的厚度內(nèi)形成開(kāi)口部18，該開(kāi)口部18承擔(dān)向窗部34穩(wěn)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(yōu)選另外設(shè)置腔室。在圖8所示的實(shí)施例中，在形成于船體的開(kāi)口部18焊接上面閉塞且下面開(kāi)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(chǎn)生部件3的殼體31通過(guò)螺栓固定于在筒狀腔室20的下面附近設(shè)置的托架21，通過(guò)腔室21向微小氣泡產(chǎn)生部件3的窗部34穩(wěn)定地供給空氣。圖9所示的實(shí)施例的功能與圖8所示的實(shí)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(quán)利要求
1.一種摩擦力減少船，其在形成于船體的開(kāi)口部安裝有微小氣泡產(chǎn)生部件，其特征在于，所述微小氣泡產(chǎn)生部件由嵌入安裝于所述開(kāi)口部的板和安裝于該板的負(fù)壓產(chǎn)生用的翼片構(gòu)成，在所述板的與翼片對(duì)置的部位形成有將所述開(kāi)口部?jī)?nèi)和船體外部連通的窗部， 并且在所述開(kāi)口部的船內(nèi)側(cè)連接有向開(kāi)口部供給空氣的配管，在該配管上連接有將配管內(nèi)的氣液界面壓下至微小氣泡產(chǎn)生部的壓縮機(jī)等壓氣源。
2.根據(jù)權(quán)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(kāi)爾芬-亥姆霍茲不穩(wěn)定性(Kelvin-Helmholtz-Instability)的微小氣泡產(chǎn)生空間發(fā)揮功能。
3.一種摩擦力減少船的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其是權(quán)利要求1或2所述的摩擦力減少船的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，利用壓縮機(jī)等壓氣源將所述配管內(nèi)的氣液界面壓下至微小氣泡產(chǎn)生部，并且利用伴隨著船的航行而通過(guò)所述翼片產(chǎn)生的負(fù)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(tài)一邊進(jìn)行航行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種摩擦力減少船及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法，減少摩擦力并且提高燃燒效率。當(dāng)航速速度進(jìn)一步加快時(shí)，由翼片(33)形成的負(fù)壓變大，結(jié)果，在氣液界面被壓下至窗部(34)附近的狀態(tài)下，空氣和水(海水)在該部分以不同的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。由于空氣和水的密度不同，所以在微小氣泡產(chǎn)生部件(3)的窗部(34)的內(nèi)側(cè)空間，通過(guò)開(kāi)爾芬-亥姆霍茲不穩(wěn)定性而產(chǎn)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(cè)流動(dòng)。
文檔編號(hào)B63B1/38GK102341300SQ20098011116
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者高橋義明 申請(qǐng)人:K&I株式會(huì)社