KR100215328B1 - 제한된 횡방향 조정토오크와 감소된 전진저항을 갖는 다중선 체형 선박 - Google Patents

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Abstract

다음과 같은 부등식에 상응하도록 최소한 하나의 측부선체와 주선체(2)를 갖는배
여기 n은 선체의 수, Si는 부유시 측부선체의 표면지역, di는 주선체(2)의 세로축과 선체 nOi의 세로축 사이의 측부거리, Δ는 배의 배수량, 4는 안정화 모듈이고 BG는 배의 중력(G)의 중앙과 배수량(B)의 중앙 사이의 거리이다.

Description

제한된 횡방향 조정토오크와 감소된 전진저항을 갖는 다중선체헝 선박
제 1 도는 본 발명에 따른 선박의 측면도.
제 2 도는 동 정면도.
제 3 도와 제 4 도는 선박의 측부안정화 선체를 갖는 특정형태의 설명도.
제 5 도는 선박의 선체의 수평단면이 특정형태를 갖는 것을 보인 제 3도의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도.
제 6 도는 본 발명에 따라 구성되고 측부선체를 갖는 선박의 개략 구성도.
제 7 도와 제 8도는 선박의 안정화 측부선체를 갖는 특정구성의 설명도.
제 9 도는 본 발명의 다른 실시형태를 보인 제 1도와 유사한 측면도.
제 10 도는 제 9 도에서 보인 선박의 정면도.
제 11 도와 제 12 도는 특정 실시형태를 보인 개략구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 중앙선체 3,4,32,42 : 측부선체
11 : 동체 13 : 스템
14 : 벌브 16 : 실린더
20 : 스템 21 : 경사부
22 : 경사이물 24,25 : 수평타
본 발명은 고속운항용으로서 상선, 군함 또는 유람선용의 고속선박에 관한 것으로, 특히 제한된 횡방향 조정토오크와 감소된 전진저항을 갖는 다중선체형 선박에 관한 것이다.
고속선박을 건조하기 위하여 길이대 폭의 비가 매우 큰 선체를 이용하는 것이 유리하나 높은 성능을 얻기 위해서는 이들 선체가 매우 불안전하여 유용하지 않은 것으로 알려져 있다.
종래에 이러한 결점을 해소하기 위하여 두 개의 측부선체를 갖는 소위 삼동선(三胴船)의 경우와 같이 측부선체를 이용하는 것이 알려져 있다.
삼동선의 결점은 특히 매우 작은 경사각도에 대한 이들의 복원모멘트가 통상적으로 건조된 단일선체형 선박에 비하여 매우 높다는 사실에 있다. 그 결과로 선박은 불안정하게 되고 그 구조에 들이는 노력이 증가하며 작은 파도에도 민감하게 된다.
본 발명은 상기 언급된 문제점을 해결하고 길이대 폭의 비가 매우 큰 중앙선체와 경사각도에 따라서 단일선체형 선박의 복원모멘트와 유사한 점진복원모멘트를 발생하는 측부선체를 이용하여 삼동선형의 선박을 건조할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
본 발명에 따라서, 두 개의 측부선체에 연결된 중앙선체를 포함하는 제한된 횡방향 조정토오크와 감소된 전진저항을 갖는 다중선체형 선박이 제공되는 바, 선박의 홀수선아래에서 측부선체의 중앙평면으로부터 중앙선체의 중앙편면까지의 거리의 6%의 높이상에 연장된 영역의 수평단면에 대하여, 측부선체의 수평단면형태가 측부선체의 중앙평면으로부터 중앙선체의 중앙평면까지 미터로 표시되는 거리의 제곱과 수평단면의 평방미터로 표현되는 이들 모든 선체에 대한 각 선체면적을 곱한 것의 합이 숫자 4와 선박의 배수중심과 무게중심과의 미터로 표시되는 거리의 합에 선박의 톤수로 표현되는 배수량의 80%를 곱한 것을 넘지 않게 되어 있고, 중앙선체의 양측에 배치된 측부선체중의 하나가 속도가 제로일 때 부분적으로 물에 잠기며, 중앙선체는 홀수선에서 폭대 홀수의 비가 1이고 길이대 폭의 비가 8임을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되므로 선박은 롤링(rolling)하에서도 안정되어 특히 승객과 세심한 주의를 요하는 상품의 운송에 적합하게 된다.
더욱이, 안정성 또는 안락성은 측부선체의 내면에 안전판을 부가하므로서 더욱 개선된다. 다른 다중선체형 선박에 비하여 매우 작은 경사각도의 함수로서 복원모멘트를 갖는 선박을 제공하는 본 발명의 특징은 적은 면적의 안전판을 설치할 수 있도록 하므로서 전진저항이 작도록 하는 것이다. 끝으로, 이들 안전판은 측부선체의 내면에 배치될 수 있으므로 이들이 신축형으로 구성될 필요가 없어 이들의 제조비용을 줄일 수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
배수형의 형태인 도시된 선박은 측부선체(3)(4)에 연결된 중앙선체(2)로 구성된다. 중앙선체(2)는 측부선체(3)(4)를 연결하는데 유리하게 사용되는 플래트폼(1)을 지지한다.
제 1도에서, 플래트폼(1)은 측부선체를 연결하는 아치형 구조물(1b)을 형성하는 견고한 구조물(1a)을 지지한다.
중앙선체(2)는 모든 운항조건에 대하여 적어도 홀수선의 높이에서 큰 길이대 폭의 비를 가지며 이 비율은 적어도 8이다. 예를 들어 전장 100m의 선박에 있어서 중앙선박의 최대선폭에서 홀수선의 폭은 8m가 될 것이다.
본 발명의 범위내에서, 그리고 선박이 정선중에 기울어지지 않도록 중앙선체의 양측에서 적어도 하나의 측부선체는 속도가 0일때 부분적으로 물에 잠기는 것이 요구된다.
측부선체는 선박의 안정화장치를 구성하며 이는 선박의 전체 배수량의 거의 20%인 작은 배수량을 갖도록 구성된다. 마찬가지로 측부선체의 부양면은 작아야 하며 선박의 전체 부양면의 거의 15%가 되어야 한다. 또한 정지상태에서 측부선체(3)(4)의 유효길이는 중앙선체(2)의 부양길이의 40%인 것이 유리하다. 중앙선체에 대하여서는 홀수선의 높이와 운항조건등 어떠한 운항조건에서도 중앙선체의 폭과 홀수선의 비율은 1 이상이어야 한다.
본 발명에 따라서, 선박의 홀수선 아래에서 측부선체의 중앙평면 x와 중앙선체의 증앙평면 X 사이의 거리의 적어도 6%의 높이상에 연장된 영역의 수평단면에 대하여, 측부선체의 수평단면형태는 선박의 중앙평면 x으로부터 중앙평면 X까지 미터로 표시되는 거리의 제곱으로 곱하는 수평단면의 평방미터로 표현되는 전체 선체에 대한 각 선체면적의 곱의 합이 숫자 4와 선박의 배수중심 B와 중심(重心) G 사이의 미터로 표시되는 거리의 합이 곱하여 지는 선박의 톤수로 표현되는 배수량의 80%의 곱을 넘지 않는다.
환언컨데, 본 발명은 다음의 부등식을 만족시킨다.
여기에서,
n=측부선체의 수.
Si=부양상태에서 측부선체 i번의 표면적.
di=선체 i번의 종축선과 선박의 종축선까지의 거리.
△=선박의 배수량.
4=복원력 모듈.
BG=선박의 배수중심 B와 중심 G 사이의 거리.
상기 조건내에서, 측부선체의 수평단면은 특정 운항 또는 건조조건에 맞도록 변경될 수 있음을 알 수 있다.
제 3도는 측부선체, 예를 들어 측부선체(3)가 정면에서 볼때에 직사각형의 형태이고 Ⅴ-Ⅴ선의 단면으로 보인 그 수평단면은 적당한 유체역학적인 특성을 갖기 위하여 양단부가 만곡되거나 좁아지는 직사각형 R의 형태로 되어 있다. 유체역학적인 관점에서 볼 때 난형(卵形)의 형태 0 또는 날개와 유사한 형태가 적당하다.
제 1도는 측면에서 보았을 때 측부선체는 복잡한 형상을 갖는다. 예를 들어 측부선체는 홀수선 F의 양측으로 연장된 직사각형 부분 R1과, 전방측에서 경사부(21)로 연장되는 스템(20)을 갖는다.
제 4도는 측부선체가 사다리꼴의 형태로 경사이물(22)측으로 연장된 잠수부분 T를 갖는 간단한 형태로 되어 있음을 보이고 있다.
제 7도는 측부선체가 점진적으로 연장되는 부분이 없이 두 연속부분으로 구성될 수 있음을 보이고 있다.
제 6도와 제 8도는 측부선체가 불연속적인 두 부분으로 구성될 수 있음을 보이고 있다.
측부선체는 이들이 상기 언급된 조건을 변경시키지 않는한 측면의 형태는 다른 형태가 이용될 수 있다. 즉 이들 형태가 작은 경사각도에 대하여 큰 복원모멘트를 발생하지 않는한 측부선체는 다른 형태가 이용될 수 있다. 그러나, 이러한 모멘트는 경사각도가 증가함에 따라 증가한다. 즉 환언컨데, 각 측부선체는 점진적인 부양레벨에서 다음의 레벨을 갖는다.
제 1레벨: 작은 경사각도에서, 제 1부양레벨만이 각 측부선체에 간섭한다.
제 2레벨: 큰 경사각도에서, 측부선체중의 하나는 더 이상 잠수될 수 없으며 다른 하나의 측부선체는 보상적으로 증가된 부양영역에 도달한다.
제 1도와 제 2도에서, 선박은 두 개만의 측부선체(3)(4)를 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 이러한 조건은 절대적인 것은 아니다.
제 6도는 예를 들어 후방에서 두 측부선체(3)(4)에 연결되고 전방에서는 상기 측부선체(3)(4)의 간격과는 상이한 간격을 갖는 다른 두 측부선체(32)(42)에 연결된 중앙선체(2)를 보이고 있다.
예를 들어, 제 1도와 제 2도에서 보인 선박은 전장이 약 100m이고 홀수선의 길이가 약 95m인 중앙선체(2)를 포함한다.
상기 언급된 바와 같이, 이 경우에 있어서 중앙선체의 최대선폭부분에서 홀수선의 폭은 8m정도이며, 측부선체의 중앙평면 x는 중앙선체의 중앙평면 X으로부터 15m의 거리에 있고, 직사각형 부분 R1의 단면은 폭이 1m이고 길이가 10~30m인 직사각형이다.
이 경우에 있어서, 측부선체의 높이는 일정한 단면을 갖는 부분에서 약 5m이다.
도 2에서 보인 바와 같이, 측부선체에는 선체의 내측에 수평타(24)(25)를 갖는 롤링안정화장치가 구비될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 구성은 다른 다중선체형 선박보다 현저히 작은 경사각도에 대한 복원모멘트를 갖는 선박을 제공하므로, 이러한 구성은 수평타가 적은 면적을 갖도록 하므로서 작은 전진저항을 갖도록 한다. 수평타는 측부선체의 내측면에 배치되므로 이들 수평타는 선박이 부두에 정박할때 또는 다른 환경하에서 집어넣을 필요가 없어 이들 수평타의 제조비용을 줄일 수 있도록 한다.
또한 제 1도와 제 2도는 중앙선체의 하측, 좋기로는 그 전방부분에 피칭(pitching)에 대한 안정화장치로서 적어도 하나의 안정판(27)이 배치될 수 있다. 이러한 안정판(27)은 피칭운동으로 조절 및 제어되는 가동 핀을 갖는 능동형이거나 고정 핀을 갖는 수동형일 수 있다. 상기 안정판은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 캐리어면(carrier plane)과 조합될 수 있다.
다른 실시형태가 제 9도와 제 10도에 도시되어 있다. 여기에서 중앙선체(2)는 길이대 폭의 비(LB)가 크고 정점이 한편으로는 평갑판(1) 또는 다른 연결수단의 하측에 연결되고 다른 한편으로 측부선체(3)(4)에 연결되는 형태의 선체로 되어 있다.
중앙선체(2)와 측부선체 사이의 연결은 아치형 천정부분(6)(7)으로 이루어지고 각 선체는 다른 한편으로 아치형 부분(8)(9)을 통하여 평갑판에 연결된다.
이와 같이, 측부선체는 평갑판(1)에 이르기까지 연속적으로 증가하는 부양성을 가짐을 알 수 있다.
각 측부선체는 얇은 벽(10)으로 구성되고 하측단부에는 제 10도에서 보인 바와 같이 원형 또는 타원형 단면의 원통형 형태로 되어 있는 동체(11)가 구비되어 있다.
측부선체의 하측부에 동체(11)가 구비될 때 그 축선(11a)(제 9도에서 보임)은 중앙선체의 용골선(12)과 정렬되는 것이 유리하다.
상기 언급된 수단과 측부선체사이의 간격은 꼭 필요한 뿐만아니라 파고가 아치형 천정부분(6)(7)과 아치형부분(8)의 시작위치에 도달하지 않는 한 정상운항조건하에서 최적한 횡방향 안정성을 갖는 선박을 제공토록 선택된다.
이상과 같은 구성은 중앙선체의 홀수선이 고속운항시에도 곧게 뻗고 예를 들어 전장 100m의 선박에 대하여 5~10m의 최대높이를 갖는 측부선체는 항상 잠수하여 선박이 파도효과에 대하여 크게 영향을 받지 않도록 한다. 더욱이, 전장 약 100m의 선박에 대하여 1m 정도인 측부선체의 작은 폭은 이들 측부선체가 적은 파도만을 일으켜 선박의 전진이 용이하도록 한다.
제 10 도는 측부선체가 이들의 전 높이에 걸쳐 일정한 작은 폭을 갖는 것을 보이고 있다. 선박이 횡방향으로 경사질 때 이들이 일으키는 유체 정역학적인 복원력은 그렇게 크지 않아 롤링시 선박이 안락감을 보이도록 한다.
제 9 도에서 보인 바와 같이, 벽(10)이 스템(13)은 선박의 전방으로 둥글게 구성되는 벌브(bulb)(14)를 형성토록 동체(11)의 선단에 대하여 후측을 향하여 배치되는 것이 유리하다.
측부선체의 폭이 1m 정도일 때, 동체(11)의 폭은 2~3m 정도로 이들 동체가 물에 완전히 잠겼을 때 이들이 선박이 받게 되는 롤링, 피칭 및 타격운동을 완충시키는 완충요소를 구성한다. 다른 한편으로는 긴 길이의 중앙선체(2)와 측부선체(3)(4)는 돛에 의한 선박의 추진을 증가시키는 극히 효율적인 편류방지면을 형성한다.
도면에서, 특히 제 10도에서, 측부선체(3)(4)는 폭이 일정한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이러한 폭은 달라질 수 있다.
각 측부선체의 벽은 단일체인 것으로 도시되어 있다. 그러나 필요한 경우 벽은 부분적으로 개방되거나 연속 암의 형태로 구성될 수도 있다.
선박의 추진은 주로 기계적인 것이다(예를 들어 프로펠러 또는 워터제트). 그러나, 선박의 경사를 보상하기 위하여 측방향 조절형 중량이 안정화되는 밸러스트가 구비될 수 있는 중앙선체와 각 측부선체 사이의 간격을 적당히 선택하므로서 추진력이 횡방향 안정성에 작용토록 하는 것이 가능하므로 돛에 의한 선박의 추진이 이루어 질 수 있다.
상기 언급된 실시형태에 적용할 수 있는 본 발명의 유리한 개선구조는 제 11도에서 보인 바와 같이 측부선체(3)(4)를 종방향 핀(28)(29)을 중심으로 하여 회전가능하게 관절연결하고 이들 측부선체의 위치를 실린더(30)(31)로 제어하는 것이다. 제 12도의 변형실시형태에 따라서, 측부선체는 실린더(32)(33)에 의하여 제어되는 신축부(31)(41)를 포함한다.
이상의 설명에 부가하여, 본 발명의 유리한 개선구조에 따라, 그리고 안정판(27)에 부가하여, 조절형 또는 고정형의 지지면(34)이 측부선체와 중앙선체에 배치되어 선박의 동력학적인 부양력을 발생시키고 선박의 균형을 제어하므로서 롤링 및 피칭 안정화장치와 협동한다. 더욱이, 부양 및 완충쿠션을 위한 공기유입터널을 형성토록 중앙선체와 측부선체의 벽사이에 유연성 스커트 구성부분이 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 있어서, 평갑판(1)은 하물적재선체를 구성한다. 어떤 경우에 있어서, 평갑판은 예를 들어 암(17)(18)과 같은 다른 연결수단으로 대체될 수 있다(제 12도). 이를 앞(17)(18)은 연속 횡방향 빔이나 연속 웨브로 구성될 수 있다.

Claims (17)

  1. 두 개의 측부선체(3,4)에 연결된 중앙선체(2)를 포함하는 제한된 횡방향 조정토오크와 감소된 전진저항을 갖는 다중선체형 선박에 있어서, 선박의 흘수선(F)아래에서 측부선체의 중앙평면(x)으로부터 중앙선체의 중앙편면(X)까지의 거리의 6%의 높이상에 연장된 영역의 수평단면에 대하여, 측부선체(3,4,32,42)의 수평단면형태가 측부선체의 중앙평면(x)으로부터 중앙선체의 중앙평면(X)까지 미터로 표시되는 거리의 제곱과 수평단면의 평방미터로 표현되는 이들 모든 선체에 대한 각 선체면적을 곱한 것의 합이 숫자 4와 선박의 배수중심(B)과 중심(G) 사이의 미터로 표시되는 거리의 합에 선박의 톤수로 표현되는 배수량의 80%를 곱한 것을 넘지 않게 되어 있고, 중앙선체의 양측에 배치된 측부선체중의 하나가 속도가 제로일 때 부분적으로 물에 잠기며, 중앙선체는 홀수선에서 폭대 홀수의 비가 1이고 길이대 폭의 비가 8임을 특징으로 하는 제한된 횡방향 조정토오크와 감소된 전진저항을 갖는 다중선체형 선박.
  2. 제 1항에 있어서, 두 개의 측부선체(3,4,32,42)가 제공되고 그 배수량은 전체선박 배수량의 20%임을 특징으로 하는 선박.
  3. 제 1항에 있어서, 측부선체(3,4,32,42)가 선박의 전체 부양면의 15% 이하인 작은 부양면을 가짐을 특징으로 하는 선박.
  4. 제 1항에 있어서, 측부선체가 중앙선체의 길이의 40%에 해당하는 길이를 가짐을 특징으로 하는 선박.
  5. 제 1항에 있어서, 측부선체가 그 전체 높이에 걸쳐 일정한 수평단면을 가짐을 특징으로 하는 선박.
  6. 제 1항에 있어서, 측부선체(3,4)의 수평단면형태가 유체역학적으로 적합한 직사각형, 난형 또는 날개형임을 특징으로 하는 선박.
  7. 제 1항에 있어서, 측부선체가 선박의 전방으로 연장된 경사부(21)측으로 연장되는 스템(20)으로 연장된 직사각형 부분(R1)을 포함함을 특징으로 하는 선박.
  8. 제 1항에 있어서, 측부선체가 측면에서 보았을 때 직사각형의 형태임을 특징으로 하는 선박.
  9. 제 1항에 있어서, 측부선체가 경사이물(22)에 연결되는 사다리꼴의 부분(T)을 가짐을 특징으로 하는 선박.
  10. 제 1항에 있어서, 측부선체가 하측부에 원형 또는 타원형 단면의 원통형 동체(11)을 가짐을 특징으로 하는 선박.
  11. 제 10항에 있어서, 측부선체의 동체(11)가 벌브(14)를 구성토록 상기 선체의 스템(13)을 넘어 돌출됨을 특징으로 하는 선박.
  12. 제 1항에 있어서, 측부선체가 관절연결되고 이들이 연결되는 핀(28)(29)을 중심으로 한 이들의 운동이 실린더(16)에 의하여 제어됨을 특징으로 하는 선박.
  13. 제 1항에 있어서, 측부선체가 실린더(32,33)에 의하여 제어되는 신축부(31)(41)를 포함함을 특징으로 하는 선박.
  14. 제 1항에 있어서, 선체가 안정화 및 지지면(27,34)을 포함함을 특징으로 하는 선박.
  15. 제 1항에 있어서, 측부선체가 밸러스트를 포함함을 특징으로 하는 선박.
  16. 제 1항에 있어서, 릴링안전화를 위한 수평타(24,25)가 측부선체의 내측면에 구비됨을 특징으로 하는 선박.
  17. 제 1항에 있어서, 전장 100m의 선박에 대하여 중앙선체의 홀수선 길이가 95m이고 이 홀수선에서 최대선폭이 8m이며 중앙선체의 중앙평면(X)는 측부선체의 중앙평면(x)으로부터 15m의 거리를 두고 있고 측부선체가 직사각형의 횡단면을 가질 때 길이가 30m이고 폭은 1m이며 높이는 5m임을 특징으로 하는 선박.
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