KR100504406B1

KR100504406B1 - 방향타가 없는 선박

Info

Publication number: KR100504406B1
Application number: KR10-2000-0030413A
Authority: KR
Inventors: 이상학
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2005-07-28
Also published as: KR20010109782A

Abstract

본 발명은 방향타가 없는 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 방향을 제어하는데 사용되는 방향타(rudder)를 없애고 그 대신 기존에 있는 압축공기 시스템(compressed air system)의 압축공기를 사용하여 선박의 방향을 제어하는 것으로 조향장치(steering gear)를 사용하여 방향타를 제어하는 선박에 관한 것이다.

본 발명은 조타실(22)의 조타스텐드(24)에 배선(18)을 연결하여 압축공기 제어용 밸브(14)에 연결되어 있는 솔레노이드 밸브(16)와 연결하고 압축공기 저장탱크(10)를 공기압축기(12)와 배관(19)으로 연결 설치하며 압축공기 저장탱크(10)를 압축공기 제어용 밸브(14)와 배관(19)으로 연결한 것이다.

Description

방향타가 없는 선박{The ship without a rudder}

일반적으로, 종래에는 도 3 에 도시한 바와 같이 조타실(100)의 조타스텐드(120)가 복수개의 파워 유니트(140)와 배선(320)으로 연결 설치되고 이 각각의 파워 유니트(140) 상부에 펌프(240)가 설치되며 파워 유니트(140) 일측부에 틸러(200)를 설치하되 이 틸러(200)에 연결되게 실린더(160)와 램(180)을 고정시킨다.

상기, 틸러(200) 하부에 러더 캐리어(220)와 러더 스톡(280)을 고정하고 러더 스톡(280) 하부에 러더(260)를 형성하며 이 러더(260) 일측 상부에 러더 혼(300)을 고정 설치한 구성으로 되어진 것이다.

상기, 조타스텐드(120)에서 파워 유니트(140)로 조타지령을 보내면 파워 유니트(140)는 펌프(240) 유니트로부터 유압공급을 받아 조타기(도시하지 않음))의 유압밸브(도시없음)를 개폐시키고 이에 따라 별도로 설치된 조타기 구동용 유압은 조타기의 실린더로 들어가서 조타기를 구동시키면 러더(rudder)(260)가 움직이게 된다.

종래의 선박에 사용되고 있는 방향타를 이용하여 방향을 제어하는 기술은 유압 오일 펌프(hydraulic oil pump), 탱크(tank), 스티어링 기어(steering gear), 러더(rudder) 등 중량물로 구성되어 상대적으로 선박의 본래 목적인 화물의 적재톤수를 감소시키고 고가의 장비들로 구성되어 선박의 가격상승 요인이 되며 현장의 설치 작업시 중량물을 다룸으로 인한 안전사고의 위험이 있고 설치공수가 많이 소요된다.

또한, 방향타로 인한 프로펠라의 추진력을 감소시켜 결과적으로 선박의 저항값이 커지는 결과를 불러 일으키고 저항값이 커짐으로 인한 연료의 소비가 늘어나며 방향타가 손상될 경우 선박의 조종성이 현저히 저하되게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 기설치되어 있는 공기압축기, 저장탱크를 그대로 사용함으로써 기존의 방향타를 사용하여 방향을 제어하는 선박에 비해 원가가 절감되고 중량물의 감소로 선박의 무게가 감소되며 선박의 저항과 연료비가 감소됨과 스티어링 기어가 없어짐으로 스티어링 기어 룸의 타목적 사용이 가능하게 한 방향타가 없는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 조타실의 조타스텐드로부터 배선을 연결하여 솔레노이드 밸브와 연결 설치하고 이 솔레노이드 밸브를 압축공기 제어용 밸브에 연결하며 압축공기 저장탱크를 압축공기 제어용 밸브와 배관으로 연결 설치함과 이 압축공기 저장탱크에 배관을 연결한 상태에서 공기압축기와 연결시킨 선박을 제공함에 의해 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

선박의 운항 시 방향타가 받는 총면압의 크기는 다음과 같은 약산공식에 의거 계산가능하다.

공식 : P(ton) = 1/49 A V²SINΘ

:SAMPLE호선 : 1176호선(172K B/C)

-가장 큰 면압은 최대각도 35도에서 속도 15Knot일때임

1. Θ= 최대 35°

= SIN35°= 0.5736

2. V = 15Knot

= 15*0.51444m/S

= 7.7166m/s

V² = 59.546

3. A = 80.487M²

∴ P = 1/49 * 80.487 * 59.546 * 0.5736

= 56.104(ton)

따라서, 타가 받는 면압에 의해 선박의 방향이 전환되는 것처럼, 선체에서 같은 힘으로 바닷물에 압력을 가한다면 방향을 전환시킬 수 있을 것이다.

P = 56.104 = 단위면적당 작용하는 힘

= πr² * 30kg/Cm²

∴ r = 24.813Cm

적용가능한 배관 파이프는 500A임을 계산식에서 확인가능하다.

따라서, 압축공기의 압력이 30kg/Cm² 일 때 500A의 파이프를 사용하여 같은 힘을 바닷물에 전달할 수 있고 선박의 방향을 제어할 수 있다.

상기와 같은 계산식과 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 방향타가 없는 선박의 조종성을 대신할 새로운 방법을 나타내는 개략도를 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명의 타가 없는 선박의 외형도와 일반배치도를 나타낸 예시도를 도시한 것으로서, 조타실(22)의 조타스텐드(24)에 배선(18)을 연결하여 압축공기 제어용 밸브(14)에 연결되어 있는 솔레노이드 밸브(16)와 연결하고 압축공기 저장탱크(10)를 공기압축기(12)와 배관(19)으로 연결 설치하며 압축공기 저장탱크(10)를 압축공기 제어용 밸브(14)와 배관(19)으로 연결한다.

첨부된 도면중 미설명 부호 (20)은 주 엔진이다.

상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하겠다.

타를 사용하여 선박의 진행 방향을 제어하는 대신 기존의 공기압축기(main air compressor)를 사용하여 압축공기를 저장탱크(main air reservoir)(10)에 저장을 하고 저장된 압축공기를 배관(18)을 통해 선박의 PORT, STB'D 방향으로 메인스타팅 밸브(14)를 조정함으로 압축공기가 선박의 방향을 제어하게 된다.

상기, 메인압축기(12)에서 왕복운동에 의해 압축공기가 발생되고 발생된 압축공기는 메인공기저장소(10)에 저장이 되며 저장된 압축공기는 메인스타팅밸브(14)를 통하여 선체 밖으로 분사되고 분사된 압축공기가 선박의 방향을 제어하게 된다.

이때 메인스타팅밸브(14)는 조타스텐드(24)에서 발생된 전기신호로 솔레노이드 밸브(16)를 작동시키고 솔레노이드 밸브(16)가 열리고 닫힘으로 인해 7K 압축공기가 제어되고 이 7K의 압축공기로 메인스타팅밸브(14)가 작동하게 되어 있다.

에어노즐의 설치위치는 14 ∼ 15프레임에서 높이 3000A/B에 위치되고 하향 15도로 설치되는데 상기의 이유는 압축공기의 분출로 인한 바닷물의 흐름을 방해하여 프로펠라의 추진효율을 저하시키는 것을 방지하기 위한 것이다.

그리고, 높이 9700A/B 양쪽에 선정하여 선박의 화물적재에 따른 흘수 변화가 발생하더라도 방향 조종성능을 확보하도록 하기 위함이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 성능면에서 타에 의한 방향의 전환시 타각을 조정함으로써 방향전환 속도가 가능하지만 압축공기를 사용할 때는 7kg/C㎡ 에어를 동력원으로 작동하는 메인스타팅 밸브의 개폐를 조절함으로써 방향전환 속도를 제어할 수 있고 또한 선속이 "0"인 상태에서도 필요하다면 방향제어가 가능함으로 접안시 불의에 의한 충돌로 선체 파손을 방지할 수 있으며 기존의 타가 있는 선박은 타에 손상이 발생되면 치명적으로 방향 조종성이 현저히 저하되지만 압축공기를 사용한 방향전환 시스템에서는 T/T 상부와 3rd 데크 하부의 PORT, STB'D 각각 2군데로 압축공기를 송출함으로 외부의 충격으로 인한 파손의 우려가 거의 없으며, 발생하더라도 여분의 한군데로 선박의 조종성을 유지할 수 있다.

선박의 조종성은 선수를 제어하는 것이 더욱더 효과적임으로 다음의 연구대상으로 삼는다.

가격면에서 스티어링 기어(steering gear):194,400＄, 러더 케리어(rudder carrier):22,400＄, 러더 스톡(rudder stock):112,000＄, 러더(rudder):157,000＄, 러더 혼(rudder horn):30,000＄ 등 538,100＄ 설치비 720M/H가 소요되는 대신 압축공기를 사용할 시 메인스타팅 밸브 4EA(1EA=20,000,000)와 500A PIPE 기준 50M(6,830,000), 설치비 160M/H로 총비용 459,902＄의 절감효과가 있다.(1M/H=16,245원 <조선원가부공수연동비> 기준임)

선체의 무게면에서도 스티어링 기어:1.000t, 러더 케리어:2.003t, 러더 스톡:8.146t, 러더 어셈블리:81.872t, 러더 혼:76.500t 등 171.51t 정도이며 압축공기 시스템이 사용될 시 500A PIPE 50M(5.850t), 메인스티어링 밸브 4EA(2.000t), 앵글 밸브 2EA(0.600t) 등으로 전체 무게 12.05t 정도로 전체 무게(total weight) 159t 정도의 절감효과가 있다.

간단히 도표로 비교하면 아래와 같다.

RUDDER SYSTEM			압축공기 SYSTEM
WEIGHT		VALUE	WEIGHT		VALUE
STEERING GEAR : 1.000t		223,560,000	PIPE : 5.850t		6,830,000
S/G PKG. UNIT : 1.813t		16,000,000	MAIN V/V : 6.000t		80,000,000
RUDDER CARRIER: 2.003t		25,760,000	ANGLE V/V: 1.000t		4,000,000
RUDDER :81.872t		180,550,000	SUPPORT : 2.000t		2,000,000
RUDDER STOCK : 8.146t		128,800,000
RUDDER HORN :76.500t		34,500,000
PINTLE : 0.176t설치공수 : 720M/H		3,450,000 11,696,400	설치공수 : 160M/H		2,599,200
TOTAL	171.51t	624,316,400	TOTAL	12.05t	95,429,200

이외에도 선속의 증가, 저항감소, 선박의 무게감소, 연료비를 감소시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 본 발명의 방향타가 없는 선박의 조종성을 대신할 새로운 방법을 나타내는 개략도

도 2 는 본 발명의 방향타가 없는 선박의 외형도와 일반배치도를 나타낸 예시도

도 3 은 종래의 방향타가 있는 선박의 외형도를 나타낸 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 압축공기 저장탱크 (12) : 공기압축기

(14) : 압축공기 제어용 밸브 (16) : 솔레노이드 밸브

(18) : 배선 (19) : 배관

(20) : 주 엔진 (22) : 조타실

(24) : 조타스텐드

Claims

선박 조타실(22)의 조타스텐드(24)에 배선(18)을 연결하여 압축공기 제어용 밸브(14)에 연결되어 있는 솔레노이드 밸브(16)와 연결하고 압축공기 저장탱크(10)를 공기압축기(12)와 배관(19)으로 연결 설치하며 압축공기 저장탱크(10)를 압축공기 제어용 밸브(14)와 배관(19)으로 연결한 것으로 구성되어,

상기 압축공기를 선박의 좌현, 우현 방향으로 분사하되, 프로펠러의 추진효율을 향상시키기 위해 하부 방향으로 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 방향타가 없는 선박.