KR100454709B1 - 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 주변의 물을 흡입,압축하여 고압,고속의 물을 분사시킴으로써 수면상의 부유물을 회수장치 내측으로 밀어 보내어 선박의 단위시간당 부유물의 회수량을 증대시키는 물분사를 이용한 장치를 제공하는 것인데 좀더 구체적으로 설명하면, 선박의 갑판상에 설치되는 수상부유물 회수장치에 있어서, 상기 갑판의 전방 중앙에 설치되어 수중에 투입된 흡입파이프를 통해 수중의 물을 흡입하여 양측 전방의 토출파이프에 설치된 물분사노즐로 고압.토출시키는 가압펌프와, 상기 가압펌프를 제어하는 조작반과, 각 장치에 구동력을 제공하는 발전기와, 상기 토출파이프를 회전되게하는 회전용 힌지와, 상기 토출파이프를 보강하는 지지체와, 상기 회전용 힌지의 전방에 설치되어 토출파이프 및 보강용 지지체의 하중을 지지하며 위치를 고정시키는 구멍이 형성된 안내레일과, 상기 갑판상의 전방에 설치되어 토출파이프를 안치시키는 거치대와, 상기 갑판상의 후방에 설치되어 수면상의 부유물을 수집하는 포집장치로부터 인양파이프를 통해 부유물을 인양하여 저장고로 송출시키는 인양용 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치를 제공하는데 있다.

Description

물분사를 이용한 수면부유물 회수장치{Water-jet recovery system of floating matters on the water surface}

본 발명은 물분사를 이용한 수면부유물의 회수장치에 관한 것으로, 특히 호수, 강 및 바다 등의 수면에 떠있는 기름이나 쓰레기 등의 부유물질들을 선박이나 바지 등의 수상부유체를 이용하여 제거코자할 때, 본 발명의 물분사(Water Jet)장치를 이용하여 수면위의 부유물을 회수하게되면 수행선박의 폭보다 멀리 있는 부유물을 선박의 폭 안쪽으로 모아줌으로써 회수량을 증가시키면서도 별도의 추가 저항 발생이나 선박 속도의 감소 없이 회수작업을 원활하게 수행할 수 있는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치에 관한 것이다. 또한, 본 회수장치는 기존의 선박을 크게 개조하지 않고서도 쉽게 적재하여 부유물을 회수할 수 있다.

일반적으로 강이나 호수 및 바다에는 자연적으로 또는 인공적으로 발생된 많은 부유물을 회수하기 위하여 다양한 부유물 회수장치가 개발되었으나, 선박이나 바지 등의 선박은 물의 저항을 이기고 전진이나 선회운동을 하여야 하므로 선박의 폭을 가급적 작게 설계하고 있다. 따라서, 단동선이나 쌍동선의 경우에 부유물을 회수하기 위하여 부가물을 추가로 덧대어 부유물을 회수하면 작업하는 폭은 증가하나, 이로 인하여 배의 저항이 증가하게되어 추진속도가 저하되므로 오히려 수면에 떠있는 부유물을 회수하는 량이 감소하게된다.

그리고, 기존의 부유물 회수장치들은 대부분 선박의 선수나 중앙부에 물위의 부유물을 인도용 안내판등 부가물을 수면에 닿게하여 깔대기식으로 회수하여 회수의 폭을 넓히는 것과 같은 효과를 갖도록 하고 있으나, 수면에 닿는 부가물이 설치되면 물의 저항이 증가되어 선박의 전진속도가 늦어지게 되는 결과가 초래되므로 단위시간당 부유물 회수량이 전혀 증가하지 않는다. 또한, 이러한 부가물의 장착은 입사하는 파랑의 량과 물의 량이 모두 증가하게되어 파도를 줄이는 소파장치가 요구될 뿐만 아니라, 증가된 물을 부유물과 분리시키는 작업도 요구되며 이러한 현상은 선박이 전진속도가 클수록 더욱 심하게 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 도 1에 나타난 바와 같이 종래의 공기분사를 이용한 수면부유물 회수장치에 관한 평면도로서, 1997. 04. 28일자 국내 공개특허공보 제97-15401호(출원번호 제 95-29649호: 1995.09.06)로 공개된 방제선박에 관한 것이나, 이는 선박의 내측방향으로 다수의 공기분사노즐(26)을 구비하여 에어콤프레서로 압축공기를 공급.분사시키는 장치이나, 공기분사노즐(26)에서 토출되는 공기는 대기중에서 급속하게 확산되므로 수면에 닿는 순간속도가 매우 느려지면서 약화되므로 부유물을 이동시키는 효과가 극히 적을 뿐만 아니라, 분사장치와 수면간의 간격이 파고 이상의 충분한 간격이 있어야 하므로 압축공기에 의한 부유물 이동효과는 더욱 적으며, 특히 바람이 불고 있는 상태에서의 작업효과는 거의 없다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 선박 주변의 물을 흡입,압축하여 고압,고속의 물을 분사시킴으로써 수면상의 부유물을 회수장치 내측으로 밀어 보내어 선박의 단위시간당 부유물의 회수량을 증대시키는 물분사를 이용한 장치를 제공하는 것인데 좀더 구체적으로 설명하면, 선박의 갑판상에 설치되는 수상부유물 회수장치에 있어서, 상기 갑판의 전방 중앙에 설치되어 수중에 투입된 흡입파이프를 통해 수중의 물을 흡입하여 양측 전방의 토출파이프에 설치된 물분사노즐로 고압.토출시키는 가압펌프와, 상기 가압펌프를 제어하는 조작반과, 각 장치에 구동력을 제공하는 발전기와, 상기 토출파이프를 회전되게하는 회전용 힌지와, 상기 토출파이프를 보강하는 지지체와, 상기 회전용 힌지의 전방에 설치되어 토출파이프 및 보강용 지지체의 하중을 지지하며 위치를 고정시키는 구멍이 형성된 안내레일과, 상기 갑판상의 전방에 설치되어 토출파이프를 안치시키는 거치대와, 상기 갑판상의 후방에 설치되어 수면상의 부유물을 수집하는 포집장치로부터 인양파이프를 통해 부유물을 인양하여 저장고로 송출시키는 인양용 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 공기분사를 이용한 수면부유물 회수장치의 평면도이며,

도 2는 본 발명의 장치를 이용한 작업 상태도이고,

도 3은 도 2의 안내레일에 관한 사시도 및 단면도이며,

도 4는 본 발명의 장치를 거치한 상태도이고,

도 5는 도 4의 거치대에 관한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 흡입파이프 2 : 가압펌프

3 : 토출파이프 4 : (물분사용)노즐

5 : 조작반 7 : 발전기

8 : (회전용)힌지 9 : (보강용)지지체

10 : 포집장치 11 : 인양파이프

12 : (인양용)펌프 13 : 저장고

14 : 안내레일 15 : (고정용)구멍

16 : (고정용)판 17 : 고정핀

17-1: 커터핀(Cutter Pin) 18 : 거치대

18-1: 고정핀 18-2 : 커터핀(Cutter Pin)

100 : 선박 200 : 갑판

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 장치를 이용한 작업 상태도이고, 도 3은 도 2의 안내레일에 관한 사시도 및 단면도이며, 도 4는 본 발명의 장치를 거치한 상태도이고, 도 5는 도 4의 거치대에 관한 사시도이다.

먼저, 상기 도 2로부터 기본적인 구성을 설명하면, 본 발명의 시스템은 수상의 부유물을 효과적으로 제거하기 위하여 크게 분사작업부와 회수작업부로 나눌 수있는데, 분사.유도 작업부는 선박(100)의 전방에 설치된 흡입파이프(1), 가압펌프(2), 토출파이프(3), 물분사용 노즐(4), 조작반(5) 및 발전기(7) 등으로 구성된다.

상기 가압펌프(2)는 갑판 전방 중앙에 설치되어 조작반(5)과 발전기(7)에 의해 작동되는데 하부에 연결되어 수중에 투입된 흡입파이프(1)로 부터의 물을 흡입하여 양측의 토출파이프(3)로 물을 가압,송출하면 선박에서 방사형으로 돌출된 양측의 상기 토출파이프(3)는 일측으로 다수의 물분사용 노즐(4)이 구비되어 부채꼴 형상으로 수면의 부유물을 향하여 고압.고속으로 물을 분사하여 양 선박의 내측으로 부유물을 유도한다. 그리고, 선체 후방의 회수작업부는 스크린 등으로 만들어진 깔대기 형상의 포집장치(10)와 포집된 부유물을 흡입 인양하는 인양용 펌프(12)가 포집장치(10)의 상부 선체 중앙에 설치되고, 상기 인양용 펌프(12)는 인양된 부유물을 인양파이프(11)를 통해 갑판(200) 상에 설치된 저장고(13)에 투입한다.

좀더 구체적으로 설명하면, 상기 흡입파이프(1)의 끝은 선박의 어떠한 운동상태에서도 수면아래에 있도록 충분히 깊게 설치되어 수중에서 가압펌프(2)까지의 이송관로 역할을 한다. 가압펌프(2)가 가동되면 흡입파이프(1)를 통하여 선체 하부의 물이 선상으로 올려지고, 가압펌프(2)에 의해 압축된 물은 좌현과 우현에 설치된 토출파이프(3)를 통하여 물분사용 노즐(4)까지 이송되고, 노즐에서 가속.확산되면서 수면 위로 살포된다. 살포된 물은 수면에 닿게되면 속도가 감소되면서 부유물이 양 선체의 안쪽으로 조금씩 몰려오게 된다. 방사형으로 설치된 토출파이프(3)에 상기 노즐(4)이 다수가 설치되어 있어 연달아 이어지는 물분사의 효과로 수면의 부유물을 선박(100)의 폭보다 넓은 범위로 수집할 수 있다. 상기의 물분사용 노즐(4)은 가압된 물의 에너지를 작은 구멍을 통하여 속도에너지로 변환시켜서 고속으로 분사하고, 분사된 물입자가 호수나 바다의 수면과 접촉되면 속도가 급격히 저하되면서 수면위의 부유물들을 유도하며 이동시켜야 하므로 노즐의 방향은 연직방향에서 선박의 선체 중심선 방향으로 약간 기울어지게 한다.

상기 가압펌프(2)는 작동유체의 종류에 따라서 해수용 또는 민물(육상)용을 선정하고, 가압펌프의 용량은 부유체의 작업시 이동속도, 파이프의 수두손실 및 물분사속도를 고려하여 선정한다. 또한, 가압펌프(2)는 선박 내부의 전기를 사용하거나 별도의 발전기(7)를 적재하여 구동되게 한다.

외측의 토출파이프(3)는 전방 끝단으로 갈수록 점차 직경이 작아지게 하여 중량의 감소와 함께 작업의 편의성을 도모할 수 있다. 또한, 노즐(4) 단면의 형태는 타원형으로하여 여러 개의 노즐에서 분사된 물의 형태가 부채꼴 형상이 되어 부유물의 유출을 빈틈없이 방지할 수 있다. 조작반(5)은 각종 펌프에 공급되는 전력을 공급/차단하여 펌프를 가동/중지시키는 제어장치이다.

그리고, 선박의 폭 안측으로 밀려들어온 부유물들은 물분사장치보다 후부에 위치하며 수면부근에 설치된 부유물 포집장치(10)에 의하여 모여지고, 인양파이프(11)를 통하여 부유물 인양용 펌프(12)를 거쳐서 부유물 저장고(13)로 들어간다. 상기 부유물 저장고(13)는 별도의 탱크를 이용하기도 하고 선박 내부의 선창을 그대로 이용할 수도 있다.

도 3a 와 도 3b의 안내레일에 관한 사시도 및 단면도에 나타난 바와 같이 토출파이프(3)는 가압펌프(2)에서 압축된 물을 선체로부터 멀리 떨어져 있는 노즐부까지 이송하는 역할을 수행하여야하는 외팔보이므로 처짐을 방지하기 위하여 처짐방지용 지지체(9)가 보강.설치되며, 내측의 토출파이프(3)의 단면적은 압력손실을 적게하기 위하여 가급적 크게 한다. 전방으로 돌출되며 처짐방지용 지지체(9)가 부착된 토출파이프(3)의 회전용 힌지(8) 부근에는 보강된 토출파이프(3)의 회전을 용이하게 하고 하중을 지지하기 위하여 일정 반지름의 곡선으로 안내레일(14)을 설치한다. 또한, 상기 안내레일(14)에는 내부에 다수의 고정용 구멍(15)들을 만들어 놓아서 토출파이프(3)의 하부에 일측으로 돌출되게 부착된 고정용 판(16)의 구멍과 대응되게하여 고정핀(17)에 의해 고정될 수 있도록 하였다. 그리고, 선박의 운동 등에 의한 고정핀(17)의 이탈을 확고하게 방지하기 위하여 일측 끝단에 구멍이 형성되게 하여 이탈 방지를 위한 커터핀(17-1: Cutter Pin)이 삽입되게 한다.

또한, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 부유물 수거 작업을 하지 아니할 때에는 노즐(4)이 부착된 토출파이프(3)는 수납공간을 최소화하고 수상운동에 의한 안전을 도모하기 위하여 선수 부근에 거치대(18)를 설치하여 토출파이프(3)의 끝이 안치될 수 있도록 한다. 선박의 수상운동에 의한 손상을 방지하기 위하여 좌현측 구조물은 우현에, 우현측 구조물은 좌현에 고정시킨다. 이때에 구조물은 선박의 갑판보다 높은 위치에 있으므로 확실하게 고정시키 위하여 거치대(18: Rest)를 좌우현에 각각 설치한다. 상기 거치대(18)는 말발굽 형상이며, 양측 상부는 관통 구멍이 구비되어 고정핀(18-1)이 삽입되게 하고 상기 고정핀(18-1)에도 일측 끝단에 구멍이 형성되어 있어 이탈 방지를 위한 커터핀(18-2)이 삽입되게 설치하여 선박의 운동에 의하여 구조물이 거치대(18)에서 저절로 풀려나가지 못하게 한다. 또한, 수납할 때에 좌현측과 우현측의 지지체(9) 등의 구조물이 서로 간섭이 되지 않도록 하기 위하여 좌현측과 우현측의 회전용 힌지(8)의 높이 및 거치대(18)의 높이를 서로 다르게 한다. 이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

본 발명에 의한 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치는 선박이나 바지와 같은 부유구조물이 강이나 호수 또는 바다위에서 기름, 오염물, 쓰레기 등 다양한 부유물의 회수작업 하는 경우에, 기존의 선박(부유구조물) 위에 쉽게 적재하여 가동시킴으로서 추가 저항 발생이나 선박 속도의 감소 없이 단위시간당 부유물 수거량을 증대시켜 수질환경을 획기적으로 개선하는 효과가 있다.

또한, 부유물이 안벽부근에 있는 경우 등 선박이 접근하기 어려운 경우에는 기존 대부분의 장비로는 부유물 회수가 불가능하지만 본 장치를 이용하면 부유물 회수가 쉽게 되는 효과도 있다.

Claims (7)

1. 선박(100)의 갑판(200)상에 설치되는 수상부유물 회수장치에 있어서,

   상기 갑판(200)의 전방 중앙에 설치되어 수중에 투입된 흡입파이프(1)를 통해 수중의 물을 흡입하여 양측 전방의 토출파이프(3)에 설치된 물분사노즐(4)로 고압.토출시키는 가압펌프(2)와,

   상기 가압펌프(2)를 제어하는 조작반(5)과,

   각 장치에 구동력을 제공하는 발전기(7)와,

   상기 토출파이프(3)를 회전되게하는 회전용 힌지(8)와,

   상기 토출파이프(3)를 보강하는 지지체(9)와,

   상기 회전용 힌지(8)의 전방에 설치되어 토출파이프(3) 및 보강용 지지체(9)의 하중을 지지하며 위치를 고정시키는 구멍(15)이 형성된 안내레일(14)과,

   상기 갑판(200)상의 전방에 설치되어 토출파이프(3)를 안치시키는 거치대(18)와,

   상기 갑판(200)상의 후방에 설치되어 수면상의 부유물을 수집하는 포집장치(10)로부터 인양파이프(11)를 통해 부유물을 인양하여 저장고(13)로 송출시키는 인양용 펌프(12)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토출파이프(3)는 전방 끝단으로 갈수록 점차 직경이작아지는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치
3. 제 1 항에 있어서, 상기 토출파이프(3)의 하부에는 상기 안내레일(14)과 접촉되는 부분에 일측으로 돌출되고 상기 구멍(15)에 대응하는 구멍이 형성된 고정용 판(16)이 부착되어, 고정핀(17)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치
4. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐(4)의 단면 형태는 타원형인 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치
5. 제 1 항에 있어서, 상기 거치대(18)는 말발굽 형상이며, 양측 상부는 관통 구멍이 구비되어 고정핀(18-1)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치
6. 제 3 항에 있어서, 상기 고정핀(17)은 일측 끝단에 구멍이 형성되어 이탈 방지를 위한 커터핀(17-1)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치
7. 제 5 항에 있어서, 상기 고정핀(18-1))은 일측 끝단에 구멍이 형성되어 이탈 방지를 위한 커터핀(18-2)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 물분사를 이용한 수면부유물 회수장치