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流体モニタリング装置およびそれを用いた船体摩擦抵抗低減システム

国内特許コード P110005703
整理番号 S2010-0336-N0
掲載日 2011年8月29日
出願番号 特願2010-023385
公開番号 特開2011-163774
登録番号 特許第5532220号
出願日 平成22年2月4日(2010.2.4)
公開日 平成23年8月25日(2011.8.25)
登録日 平成26年5月9日(2014.5.9)
発明者
  • 田坂 裕司
  • 村井 祐一
  • 武田 靖
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 流体モニタリング装置およびそれを用いた船体摩擦抵抗低減システム
発明の概要 【課題】気泡生成の動力の低減と摩擦抵抗低減効果の向上とを両立させることが可能な流体モニタリング装置およびそれを用いた船体摩擦抵抗低減システムを提供する。
【解決手段】この流体モニタリング装置1は、船舶の底部7に取り付けられて底部7周辺の流体をモニタリングする流体モニタリング装置であって、超音波の送受信面3aが底部7に沿った面7aに対して斜めになるように固定された複数の圧電式の超音波プローブ3を含むセンサ部10と、超音波プローブ3によって検出される信号を処理する信号処理部4と、を備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来から、船舶に働く摩擦抵抗を低減することを目的として、船底に気泡を生成するような仕組みが実現されている。特に、タンカーなどの大型船舶では、気泡生成により10%程度の摩擦抵抗低減効果が見込まれている。この場合、船体に特殊な塗装を施す技術に比較して、海洋汚染のおそれがなく環境に悪影響を及ぼすことがない。





このような気泡生成にはそのための動力が必要である。例えば、2008年に海上技術安全研究所が行った実船による実験では、気泡生成により最大12%の摩擦抵抗低減効果が得られたものの、これから気泡注入のための動力を差し引いた正味の効果が5%となっている。このことから、この摩擦抵抗低減方法を実用化し普及させるためには、気泡生成に要する動力を低減して効率向上を図ることが必要とされている。





気泡による摩擦抵抗低減方法の効率を向上させる技術としては、大きく分けて、気泡生成のための消費電力を低減する技術(第一の技術)と、生成した気泡が効果的に働くようにする技術(第二の技術)の二つがある。これらの技術によれば、気泡生成それ自体による摩擦抵抗低減の効率は上昇するものの、補助装置により船体自体の抵抗が増すため実用的ではない。





例えば、上記第一の技術としては、船底に固定翼を取り付け、それを通過する水の流れにより負圧領域を形成し、気泡導入のための動力を低減する技術がある(下記特許文献1参照)。また、船舶推進用のエンジンから排出されるガスをそのまま船底に向けて噴出させることにより、気泡導入のための動力を軽減する技術も知られている(下記特許文献2参照)。また、スクリューを船体前方に取り付け、そこで巻き込まれる気泡を抵抗低減のために用いることも考えられている(下記特許文献3参照)。





一方で、上記第二の技術としては、気泡が船体に沿って流れるように船体の形状を最適化することが知られている(下記特許文献4参照)。また、船底に設置したセンサによって気泡を検出して、気泡が最適状態となるように気泡の放出制御を行う技術がある(下記特許文献5参照)。さらには、気泡を船底に沿って流すためのガイドを船底に取り付けるような技術も開示されている(下記特許文献6参照)。

産業上の利用分野



本発明は、流体の速度を検出する流体モニタリング装置およびそれを用いた船体摩擦抵抗低減システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
船舶の底部に取り付けられて前記底部周辺の流体をモニタリングする流体モニタリング装置であって、
超音波の送受信面が前記底部に沿った面に対して斜めになるように固定された複数の圧電式の超音波プローブを含むセンサ部と、
前記超音波プローブによって検出される信号を処理する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記超音波プローブによって送受信された信号に基づいて、超音波エコー信号を解析し、超音波の伝搬路上における気泡の確率分布と、前記底部近傍の流速分布を計測する、
ことを特徴とする流体モニタリング装置。

【請求項2】
前記センサ部は、超音波を吸収する超音波吸収材料が充填された筐体を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の流体モニタリング装置。

【請求項3】
請求項1又は2に記載の流体モニタリング装置と、
前記底部に向けて気泡を噴出する気泡噴出機構とを備え、
前記信号処理部は、前記確率分布と前記流速分布とに基づいて前記気泡噴出機構における気泡の噴出タイミングを制御する、
ことを特徴とする船体摩擦抵抗低減システム。

【請求項4】
前記信号処理部は、前記気泡噴出機構の気泡の噴出タイミングを所定の周期で所定の継続時間となるように制御する、
ことを特徴とする請求項記載の船体摩擦抵抗低減システム。

【請求項5】
前記流体モニタリング装置が複数個所に設けられている、
ことを特徴とする請求項又は記載の船体摩擦抵抗低減システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010023385thum.jpg
出願権利状態 登録
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