船舶航行省エネ方法におけるひとつの問題点について

質問

船舶が航行するときに、海水と船との間に摩擦抵抗や造波抵抗が
あり、これが船のスピードを低下させます。
この抵抗を少なくするための方法として、空気の細かい気泡で
船底を覆い、スピードの低下を小さくすることができます。

気泡で船底を覆う方法は、次のように行います。
(1)船首の吃水線下に設けた流入口から船の進行にともない流入する
　 水をパイプで船底に導入します。
(2)そのパイプの途中に別の空気流入パイプを合流させ、そこで発生
　 したミニバブルを水と共に船底へ放出させ、船底で発生する「摩擦」
　 抵抗を減少させます。

この場合、パイプ内の摩擦抵抗およびパイプの曲がり抵抗が生じ、
その抵抗が、船の主機エンジンに負荷がかかるかどうかが議論されます。
私は負荷はかからないと考えます。その理由は次のとおりです。

通常、船の船首吃水線下に穴は開いていません。
従って流入パイプの流入口の断面積に相当する部分にも圧力抵抗が
かかっており、主機エンジンにかかる負荷はその断面積分を含んでいます。
流入口を開けた場合は船速と同じスピードで水が入るため、流入口に
かかっていた圧力抵抗はゼロになります。
即ち、主機エンジンの負荷は流入口の断面積分がなくなることになります。

ただし、前述のようにパイプ内の曲がりや摩擦抵抗があるので、
その分だけ流入速度、及び流量は幾分減少します。
けれどもそれにより流入が止まることはありません。
実験によると、その減少は約３０％です。

この３０％の負荷は、流入口が開いていない場合と比較すれば、
７０％負荷が少なくなった計算になります。
以上私の考え方ですが、先生方のご意見をお教え下さい。

よろしくお願い致します。

回答No.1

Saturn5

たぶん、かなりの抵抗は軽減されると思います。
この水中気泡（キャビテーション）を使った航行システムはロシア海軍が
シクヴァルという魚雷で実用化しています。
水中速度はなんと２００ｋｍを軽く超えるそうです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%82%AF%E3%83%B4%E3%82%A1%E3%83%AB
写真でわかるように、水の流入口はも蹴る必要はなく、流線型をした先端部に
エアバブルの放出口があればいいようです。

さて、これにはいくつかの問題点があると思います。
・摩擦抵抗は減りますが、造波抵抗はほとんど減りません。
　従って、水上艦艇への効果は薄くなります。
・舵の効きが悪くなる。
・抵抗軽減はより高速で発揮され、１０～２０ノットの通常速度では効果が薄い。
・キャビテーションの発生にかなりのエネルギーを必要とする。

ところで、2010年３月に韓国の哨戒艦が爆発・沈没しました。
私は北朝鮮がシクヴァルを入手し、そｎテストをした可能性があると考えています。

http://www.yomiuri.co.jp/world/news/20100520-OYT1T01258.htm

お礼

早々にご回答下さりありがとうございました。
参考にさせていただきます。