Development of Air lubrication system and verification by the full scale ship test

Abstract

In late years, a demand for the carbon dioxide discharge reduction from a ship and the reduction of the operation cost has been risen more and more. According to these backgrounds, the authors are grappling with establishment of the frictional resistance reduction technology of the ship by means of the air lubrication methods. In the present paper, we carried out confirmation of the air blow condition with a mock-up examination, examination at the wharf, and the numerical computation for investigation of the valve opening rate when air lubrication method is applied to large shallow water ship. After that, we confirmed the energy saving though sea trial test. When the ship was in a horizontal state we confirmed that air was blown uniformly from each small hole, by means of mock-up examination and full-scale examination by use of actual ship at wharf. In addition, through the wharf examination, we confirmed that air was almost uniformly distributed to each branch piping in heeling condition under adequate valve opening. The analytical result of the distribution of flow rate by use of MelTHERFY almost coincides with the estimated flow rate in the heeling condition. Therefore, this method is effective as an analytical technique. Thereafter, when we used air lubrication system at the speed trial test, we confirm an energy saving effect of 12% at the maximum, and the fuel consumption is reduced at the same time. 1. バンカー価格は今後さらに高騰し続けると予想され船の 省エネ化の推進が急務である。さらに国際海運からの CO 2 排出削減など運航コストや環境対策を背景として、 船舶の省 エネルギー技術開発への期待は大きい。 本研究は、 空気潤滑システムの本格的な実船搭載を視野に 置き、Photo.1 に示す、平成 22 年 4 月に就航した日之出郵船 株式会社殿所有のモジュール運搬船にシステムを実装備し、 海上運転時に省エネ効果を確認した。モジュール運搬船は、 喫水が浅く幅広で船底に大きなフラット部を有する浅喫水 船であり、 空気潤滑法の効果を確認するのに最も相応しい船 型である。 空気潤滑法は船底に空気を送り込み船体と海水の間に気 泡の層を作ることで船体の摩擦抵抗を減少させる技術であ る。特に、大型の低速肥大船は、全抵抗に対する摩擦抵抗の Photo. 1 Modular carrier ship "YAMATAI" 割合が大きくなり、 この摩擦抵抗低減の有効な対策として空 気潤滑法は以前より注目されていた。Fig.1 に空気潤滑法の イメージを示す。 船底に設けられた空気吹き出し部から送り 込まれた空気は、周囲の流れによって引きちぎられ、気泡流 となって船底部を覆いながら船尾方向に流れている。 空気潤滑法の実用化に向けた取組みとしては、近年、児玉 ら 1) によって全長 50m の平板模型船を用いて模型船に働く、 全抵抗や船底の局所摩擦力が低下することが確認された。 さ らにこれまで空気潤滑法の実船試験は数例実施されている が、特に児玉 2) らが実施したセメント運搬船を用いた実船実 験において約 5%の省エネ効果が報告され空気潤滑法の実船 ＊ 三菱重工業株式会社 船舶・海洋事業本部 ＊＊ 三菱重工業株式会社 技術本部 長崎研究所 原稿受理 平成 22 年 月 日 原稿受理 平成 22 年 7 月 8 日 空気潤滑システムの開発と実船試験による検証