船舶的摩擦阻力减小装置制造方法及图纸

本发明专利技术之目的在于实现一种喷出气体控制装置，其进行例如使船速变化得到经时反映等控制，并且不会对主发动机造成不良影响。即，可防止因取出过量气体而导致供气量不足、主发动机的效率下降、排气恶化、以及因供气量过多而造成的同样问题。本发明专利技术之特征在于，获得船舶1推进动力的主发动机4010，通过该主发动机4010的排气而驱动并向上述主发动机4010输送加压气体的增压机4011，从该增压机4011和上述主发动机4010之间取出加压气体以及/或者排气的一部分(5023、5024、5025)，将上述所取出的加压气体以及/或者排气向吃水线以下的船体附近9喷出(5040)，同时根据上述主发送机10的热负荷相关的物理量和上述增压机特性，对上述加压气体以及/或者排气的取出量进行控制(4200)。

【技术实现步骤摘要】
本案是申请日为2009年3月31日、申请号为200980112221.5、专利技术名称为“船舶的摩擦阻力减小装置”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种船舶的摩擦阻力减小装置，特别是一种在水中喷出气泡并通过控制气体喷出状态而减小船体之摩擦阻力的船舶的摩擦阻力减小装置。
技术介绍
在减小船舶阻力的研究方面，虽然在激波阻力方面已经取得了为数众多的成果，但是在大型船中占据所有阻力之约八成的摩擦阻力方面，由于涉及复杂的乱流现象，故而至今仍未取得显著成果。在船舶航行时，由于沿吃水线以下的船体表面乱流边界层较为活跃，导致摩擦阻力作用于船体表面，从而使船舶的推进性能降低。作为减小上述船体表面的摩擦阻力之方法，一种通过在沿表面的边界层中注入微小的气泡而使摩擦阻力减小的微泡沫式法，近年来作为颇具前景的减小摩擦阻力的对策，开始受到人们的关注和研究。微泡沫式法，由于其摩擦阻力的减小效果显著、比较耐污损、并且对海洋和水界不会产生环境污染问题，因此被认为是今后追求节能的时代的颇有发展前景的摩擦阻力减小装置。但是，该微泡沫式法需要动力用以从水面下的船侧和船底克服水压产生数百μm以下粒系的气泡，并且需要关注增加考虑到摩擦阻力减小效果和气泡产生动力两方面的实质减小效果。此外，在海洋和河川等航行的船舶，会受到波浪和水流等各种干扰，并且还会受到载货状态和航行状态等影响，如何在上述情况下有效地减小摩擦阻力成为人们研究的课题。特别是数百μm以下粒系的微泡沫对气泡产生的浮力作用较少，如果喷出船底，容易受干扰的影响而扩散。另外，截止目前的研究，主要是实验室水准的研究或使用模型船的研究，并未将r>
上述干扰和航行状态考虑在内。进而，作为前提条件，需要避免在所涉及的送气装置的构筑、铺设中花费巨大的初期费用。本申请之专利技术者，对上述研究之现状使用实船，在该船体中装备可喷出微泡沫以上粒径的气泡的气体喷出装置，并在船舶状况、航行状态、海象状况等接近实际的状况中，调查气泡喷出和摩擦阻力减小效果的关系，摸索如何增加实质减小效果，获得了很多知识和见识。进而研究了将气泡的粒径优化，以使从该气体喷出装置喷出的气体既不扩散至海中也不从船底脱离，并且还开展了构件、装置及船底形状的相关研究。另外，进而在上述使用实船的调查中已经明确证实，所喷出的气泡会被卷入推进器机构，导致推进器效率下降，并使实质的摩擦阻力减小效果产生恶化。另一方面，作为大型船舶主发动机的船用柴油机装置，设有将燃料燃烧用的空气加以压缩后实行供给的增压机，虽然近年来在大输出化的同时也在谋求高效率化，但是这主要依赖于增压机效率的提高。但是，最近，增压器的效率进一步提高，已有发动机可以实现比所需效率更高的效率。这种现象意味着，发动机所需要的空气或者燃料燃烧后的排气气体比正常更多。利用这种剩余的排气气体驱动排气动力涡轮，并使发电机运作的节能技术已经开始向一般普及(例如：涡轮复合系统)。利用这种剩余的排气气体作为上述气泡之发生源的想法也开始崭露头角。例如，如下述专利文件1至4中之记述所示，公开有一种利用来自增压机的排气而使气泡产生的思想。专利文件1中公开有一种技术思想，其内容为，调节燃料调节机构和抽气量调节机构并减少燃料，同时从增压机中取出排出气体并喷至水中从而使摩擦阻力减小，并且作为控制，对排出气体流量进行调节以使燃料供给量最少化。但是，按照专利文件1中所公开之思想，由于仅仅对于特定的船速以对主机燃料的供给量减少的方式控制取出量，因此无法保证实现最合适的控制。并且，由于仅仅利用排出气体，故而在会对环境产生影响时则无法利用上述技术。专利文件2中公开有一种技术思想，其内容为，在对通往主机的
气体进行压缩的增压机之低压处设置抽出口，将所抽出的气体排至水中。但是，按照专利文件2中所公开的思想，虽然提到了流量调整用阀门，但却未公开具体的控制方法。专利文件3中公开有一种技术思想，其内容为，在设置于主机的增压机的加压空气管线设置分支管线，从该中冷器下层取出扫气，使气泡吐出。但是仍然未公开具体的控制方法，并有可能会对主机的运转造成不良影响。专利文件4中公开有一种技术思想，其内容为，从主机将排气气体分岔，并在分支管线设置涡轮，通过该涡轮驱动气泵使气泡从船体吐出的涡轮复合式(排气气体经由气泵涡轮通过气泵送气并使气泡吐出)。但是未公开具体的控制方法，有可能会对主机的运转造成不良影响。专利文件5中公开有一种专利技术，其在船体设置一种通过空气注射控制单元从喷嘴喷出空气的空气注射单元，并在船体的底部设置一种检测其所排出之气泡和气团的传感器，将该传感器的信号输入船体运动测量单元，并在该船体运动测量单元，进行波信息、相对波信息、位移、运动速度、加速度、方位、泡沫状态的检测，以及输入风速及风向后通过船底压力信息、泡沫分布信息、摩擦力信息、船体阻力信息检测泡沫状态，从而排出空气膜、泡沫状态控制为最佳。由于其采用了上述结构，因此各种检测信息也都是受到局限的信息，并非通过对船舶与水的相对速度、吃水状态等航行状况，以及船舶的运行状态和机械状态等船舶状况加以判断而进行控制，无法恰当地控制气泡或气团。并且，并未根据各种检测信息对多个空气注射单元的数量进行控制。专利文件6及7中公开有一种思想，其内容为，根据压力和吃水对加压气体和排气的供给进行控制，压力上升，如果升至高于由突出(喷出)处的水深所决定的压力则喷出，如果低于压力则停止。但是在这些文献中，并未公开或暗示在略高处喷出，或在高处时停止，或在发生倒流之后堵塞等思想。专利文件8中公开有一种技术思想，其内容涉及一种微泡沫的喷出装置，其在设置于船壳的流体喷出口前缘部，形成流体诱导板将气
泡水混合流体一并诱导至后方，并将该气泡混合水流体喷出时的运动能量转换为船舶的推进力。但是，按照专利文件8中所公开的思想，由于无法预先确定喷出的流体方向，因此该流体诱导板自身有可能成为妨碍船舶航行的阻力体。专利文件9中公开有一种技术思想，其内容为，从空气导管喷出气泡，并且在该空气导管的上流侧及下流侧装备一种对海流进行整流的整流装置，通过沿海流流出气泡而确保摩擦减小范围。但是，按照专利文件9中所公开的思想，由于整流装置只能单一实现使海流相对于空气导管顺畅地从上流侧流至下流侧的整流作用，因此在流速较快的潮流时，气泡可能在喷出瞬间就扩散，不仅如此，由于空气导管突出在外，有可能成为阻碍船舶航行的阻力体。此外，在船舶的搬入中，该空气导管放置于龙骨墩等支持台上时，会对安全性及作业效率产生妨碍。专利文件10中公开有一种技术思想，其内容为，在船底设置一种限制构件，其目的在于限制通过喷流发生机构所吹出至船底侧的海水以及避免通过空气喷射机构所喷射的空气向船体侧方逃逸。但是，按照专利文件10所公开之思想，该限制构件设置于船侧，以部分从船底突出的方式而固定。所以，当因船舶的维护保养等原因而进入船坞时，该限制构件如果撞上龙骨墩等的支持台，则不仅无法稳定地固定船舶，该限制构件还会成为障碍，导致作业效率降低。此外，由于限制构件自身设置于船体侧方，因此相对于海水的接触面积非常巨大，会成为阻碍船舶之推进力的阻力体，使受空气影响的实质的摩擦阻力减小效果减弱。进而，由于其结构是从船体的较长方向的中央部喷射空气，因此摩擦阻力减小效果有所局本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶的摩擦阻力减小装置，其特征在于，包括：船舶；设置在所述船舶的船底的前方经由路径喷出粒径为数mm以上的气泡的多个气体喷出口；向所述气体喷出口输送加压气体的送气机构；驱动所述送气机构的驱动装置；设置在所述船舶的船尾、推进所述船舶的推进装置；和至少设置在比所述气体喷出口更靠所述船底的后方的位置、对于所喷出的所述气泡向所述推进装置的卷入进行控制的气泡状态控制机构。

【技术特征摘要】
2008.04.01 JP 2008-095466;2008.04.08 JP 2008-100891.一种船舶的摩擦阻力减小装置，其特征在于，包括：船舶；设置在所述船舶的船底的前方经由路径喷出粒径为数mm以上的气泡的多个气体喷出口；向所述气体喷出口输送加压气体的送气机构；驱动所述送气机构的驱动装置；设置在所述船舶的船尾、推进所述船舶的推进装置；和至少设置在比所述气体喷出口更靠所述船底的后方的位置、对于所喷出的所述气泡向所述推进装置的卷入进行控制的气泡状态控制机构。2.如权利要求1所述的船舶的摩擦阻力减小装置，其特征在于：作为所述气泡状态控制机构，在所述船底的后方、至少在所述船底设置有防止所述气泡向所述推...

【专利技术属性】
技术研发人员：川岛英干，福田哲吾，儿玉良明，日夏宗彦，掘利文，牧野雅彦，春海一佳，大绳将史，竹子春弥，泷本忠教，
申请(专利权)人：国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP