KR100558907B1 - 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함 - Google Patents

수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잠수함에 관한 것으로서, 상세하게는 잠수함이 수중항해시 발생되는 배기가스를 완전용해하기 위하여 소정의 길이를 갖는 배출관을 잠수함외부에 길게 배열하고 잠수함하부까지 연장하여 배기가스가 해수에 완전히 용해될 수 있는 시간과 압력을 유지할 수 있는 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 케이싱구조물(20)에 의해 내측에 잠수함의 추진력을 발생시키는 비외기 추진장치(110) 및 해수냉각계통장비(160)가 설치되는 압력선체(10)를 덮은 잠수함에 있어서, 상기 비외기추진장치(110)에서 발생된 배기가스가 유입되도록 연결되어 상기 압력선체(10)의 외측 또는 상기 케이싱구조물(20)의 하부측에서 상기 배기가스가 상기 비외기추진장치(110)와 해수냉각계통장비(160)중 적어도 어느하나로부터 유입된 냉각해수 또는 저온해수에 완전히 용해되도록 시간과 압력이 유지되는 길이로써 잠수함의 하부까지 연장설치되는 가스용해배기관(150)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
잠수함, 비외기 추진장치, 배기가스

Description

수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함{Submarine with exhaust discharge structure in sailing under water}
도 1은 본 발명에 따른 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함을 나타낸 배관계통도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 압력선체 20 : 케이싱구조물
110 : 비외기추진장치 120 : 배기가스배출수단
130 : 압력감지수단 140 : 압력선체밸브
150 : 가스용해배기관 160 : 해수냉각계통장비
171 : 제 1 배기관 172 : 제 2 배기관
173 : 제 3 배기관 175 : 해수유입배기관
181 : 제 1 밸브 182 : 제 2 밸브
183 : 제 3 밸브 184 : 제 4 밸브
본 발명은 잠수함에 관한 것으로서, 상세하게는 잠수함이 수중항해시 발생되는 배기가스를 완전용해하기 위하여 소정의 길이를 갖는 배출관을 잠수함외부에 길게 배열하고 잠수함하부까지 연장하여 배기가스가 해수에 완전히 용해될 수 있는 시간과 압력을 유지할 수 있는 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함에 관한 것이다.
일반적으로 잠수함에는 수중에서 외부공기의 흡입없이 작동 할 수 있는 비외기 추진장치(Air Independent Propulsion)가 운용되며, 이러한 비외기 추진장치를 수중에서 운용함에 따라 개질기(Reformer)와 같은 주변장치에서 발생하는 배기가스는 적에게 탐지되지 않도록 해수에 완전히 용해하여 배출하여야 한다.
여기서 상기 배기가스는 잠수함이 운용되는 수심의 해수압력을 이기고 배출되어야 하며, 해수에 완전용해 배출되도록 일정이상의 해수압력과 용해시간이 유지되어야 한다.
따라서 종래에는 함외로부터 유입 및 배출되는 해수의 압력을 가변시키는 해수처리장치와, 비외기추진장치에서 배출된 배기가스에서 이산화탄소를 흡수하여 유입되는 해수에 용해시키는 이산화탄소흡수기를 포함하게 된다. 즉, 상기 해수처리장치는 이산화탄소흡수기의 처리압력에 맞춰서 외부에서 유입되는 해수의 압력을 변환시켜 상기 이산화탄소흡수기에 배출하고, 상기 이산화탄소흡수기에서는 상기 배기가스에 포함된 이산화탄소를 흡수하여 유입된 해수에 이산화탄소를 접촉시킴으로써 배기가스를 해수에 용해시킨다.
그리고 상기 이산화탄소흡수기에서 이산화탄소가 용해된 해수는 다시 해수처리장치에 배출되고, 상기 해수처리장치는 상기 이산화탄소흡수기로부터 유입된 해수를 외부압력에 일치하도록 압력을 변환시켜 함외로 배출하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 잠수함에서 배기가스배출장치는 비외기 추진장치의 배기가스를 용해/배출하기 위해 외부 해수압력을 견딜 수 있는 중구조의 해수처리장치와 이산화탄소흡수기를 설치하므로써 실내공간이 협소한 잠수함에서의 공간활용도가 떨어지고, 또는 해수처리장비(Mixing Chamber)를 잠수함외부에 설치하지만 장비크기나 처리시간의 제약으로 배기가스가 해수에 완전히 용해되지 않는 문제점이 있다.
또한 종래의 잠수함에서의 배기가스배출장치는 외부해수의 압력과 배기가스가 용해된 내부해수의 압력을 가변시켜 배출 및 유입시킴에 따라 수심에 따라서 해수처리장치의 압력가변에 대한 한계가 있으므로 비외기 추진장치의 운용심도에는 한계가 있으며, 이산화탄소흡수기에서 배기가스와 해수와의 접촉면적 및 접촉시간에 한계가 있어 완벽하게 배기가스가 용해되지 않은채로 배출됨에 따라 상대방에게 피탐될 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은 배기가스를 용해하기 위한 특수장비를 설치하는 대신에 배기관을 잠수함외부에 길게 배열하고 잠수 함하부까지 연장하여 배기가스가 해수에 완전히 용해될 수 있는 시간과 압력을 유지시킬 수 있는 수중항해중의 배기가스배출구조를 갖는 잠수함을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 케이싱구조물에 의해 내측에 잠수함의 추진력을 발생시키는 비외기 추진장치 및 해수냉각계통장비가 설치되는 압력선체를 덮은 잠수함에 있어서, 상기 비외기추진장치에서 발생된 배기가스가 유입되도록 연결되어 상기 압력선체의 외측 또는 상기 케이싱구조물의 하부측에서 상기 배기가스가 상기 비외기추진장치와 해수냉각계통장비중 적어도 어느하나로부터 유입된 냉각해수 또는 저온해수에 완전히 용해되도록 시간과 압력이 유지되는 길이로써 잠수함의 하부까지 연장설치되는 가스용해배기관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일측으로는 상기 비외기 추진장치와 타측으로는 상기 해수냉각계통장비에 연결되고, 저온해수를 공급할 수 있도록 제 1 밸브를 포함하는 제 1 배기관과; 일측으로는 상기 제 1 배기관의 소정의 위치에 연결되고, 타측으로는 상기 가스용해배기관에 연결되는 제 2 배기관과; 일측으로는 상기 비외기 추진장치와, 타측으로는 상기 제 2 배기관과 연결되는 제 3 배기관과; 상기 제 3 배기관에 병렬연결되는 제 4 배기관과; 상기 제 4 배기관에 연결되어 상기 비외기 추진장치의 배기가스를 배출시키는 배기가스배출수단과; 외부해수의 압력을 감지하여 상기 배기가스배출수단의 온/오프신호를 발생시키는 압력감지수단을 더 포함한다.
그리고, 상기 압력감지수단은 배기가스압력이 해수압력보다 높을 때는 상기 배기가스배출수단의 오프신호를 인가하고, 배기가스압력이 해수압력보다 낮을 때는 상기 배기가스배출수단의 온신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함을 나타낸 배관계통도이다.
도 1을 참조하면, 비외기추진장치(110)는 수중에서 공기흡입없이 작동하여 잠수함의 동력을 발생시키는 추진장치이고, 배기가스배출수단(120)은 수심에 따른 외부해수압력보다 높은 압력으로 배기가스를 배출하고, 압력감지수단(130)은 외부해수압력을 감지하여 상기 배기가스배출수단(120)을 온오프하고, 압력선체밸브(140)는 압력선체(10)의 수밀을 위해 압력선체(10)에 설치하는 밸브이다. 또한 가스용해배기관(150)은 배기가스를 냉각해수 및 저온해수에 용해시켜 외부로 배출하는 배관이고, 케이싱구조물(20)은 잠수함의 압력선체(10)를 덮고 있는 외부카바이며, 압력선체(10)는 상기 비외기추진장치(110) 및 해수냉각계통장비(160)가 설치되는 잠수함의 내부공간이고, 해수냉각계통장비(160)는 해수로 냉각시키는 장비와 해수를 공급하는 장비를 포함한다.
잠수함은 외측으로 케이싱구조물(20)이 형성되고, 상기 케이싱구조물(20)의 내측에 잠수함의 내부공간을 형성하는 압력선체(10)가 구성된다. 그리고 상기 압력선체(10)는 각각의 배관으로 연결되는 비외기추진장치(110) 및 해수냉각계통장비 (160)를 포함한다. 그리고 해수유입배기관(175)은 함외의 유입구로부터 상기 비외기추진장치(110) 및 해수냉각계통장비(160)에 각각 연결되어 외부해수를 상기 비외기추진장치(110) 및 해수냉각계통장비(160)에 공급하고, 제 1 배기관(171)은 상기 비외기추진장치(110)와 상기 해수냉각계통장비(160)로부터 배출되는 냉각 및 저온해수를 공급한다. 그리고 제 2 배기관(172)은 일측은 상기 제 1 배기관(171)의 소정의 위치에 연결되고, 타측은 상기 압력선체밸브(140)에 연결된다. 아울러 제 3 배기관(173)은 일측으로 상기 비외기추진장치(110)에 연결되고, 타측으로 상기 제 2 배기관(172)에 연결되어 상기 비외기추진장치(110)로부터 배출되는 배기가스를 상기 제 2 배기관(172)에 배출시킨다. 그리고 제 4 배기관(174)은 상기 제 3 배기관(173)에 병렬연결되며, 소정의 위치에 상기 배기가스배출수단(120)이 연결된다. 그리고 상기 가스용해배기관(150)은 일측으로는 상기 압력선체밸브(140)에 연결되어 상기 케이싱구조물(20)의 하부 또는 상기 압력선체(10)의 외측에서 잠수함 하부까지 수십미터에 이르는 길이를 갖고 연장된다.
그리고 제 1 밸브(181)는 상기 해수냉각계통장비(160)로부터 배출되는 저온해수를 개폐하고, 제 2 밸브(182)는 상기 제 3 배기관(173)을 개폐하며, 제 3 및 제 4 밸브(183, 184)는 상기 제 4 배기관(174)을 개폐시킨다.
이하에서, 상기와 같은 구성을 통한 본 발명에 따른 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함의 작용에 대하여 상세한 설명을 한다.
잠수함이 수중에서 외부공기의 흡입없이 비외기추진장치(110)에 의한 동력으로 구동중, 해수유입배기관(175)을 통해 상기 비외기추진장치(110)와 해수냉각계통 장비(160)에는 외부의 해수가 공급된다. 그리고 상기 비외기추진장치(110)에서는 잠수함의 구동력을 발생시키며, 이에 따라 배기가스를 배출하게 된다. 상기 비외기추진장치(110)에서 배출된 배기가스는 제 3 배기관(173)을 통해 제 2 배기관(172)으로 배출된다.
그리고 상기 압력감지수단(130)은 수심에 따른 외부해수의 압력을 감지하여 상기 배기가스배출수단(120)의 온오프신호를 출력하게 된다. 즉, 상기 압력감지수단(130)은 일정상태로 유지되는 배기가스압력과 감지되는 외부해수의 압력을 비교하여 배기가스압력보다 외부해수압력이 높으면 상기 배기가스배출수단(120)의 온신호를 출력한다. 그러므로 상기 배기가스배출수단(120)은 구동되어 상기 비외기추진장치(110)에서 상기 제 3 배기관(173)으로 배출되는 배기가스를 제 4 배기관(174)으로 펌핑하여 배기가스의 압력을 외부해수의 압력보다 높은 상태로 가변시켜 상기 제 3 배기관(173)을 통하여 제 2 배기관(172)에 배출시킨다.
또는 상기 압력감지수단(130)은 감지된 외부해수의 압력이 배기가스의 압력보다 낮을 경우는 상기 배기가스배출수단(120)에 오프신호를 인가한다. 따라서 상기 배기가스배출수단(120)은 오프됨에 따라 상기 비외기추진장치(110)에서 배출되는 배기가스는 제 3 배기관(173)을 통해 제 2 배기관(172)에 배출된다. 즉, 본 발명은 내부의 냉각해수 및 저온해수에 용해되는 배기가스의 압력을 외부해수보다 높은 상태로 유지시켜 배출하므로 상기 가스용해배기관(150)을 통해 내부해수에 용해된 배기가스가 외부해수의 압력을 이기고 배출되도록 한다.
아울러 상기 비외기추진장치(110)에서 배출되는 냉각해수가 상기 제 1 배기 관(171)을 통해 배출되고, 마찬가지로 상기 해수냉각계통장비(160)에서 배출되는 저온해수가 상기 제 1 배기관(171)을 통해 배출된다.
그러므로 상기 제 1 배기관(171)에 유입된 냉각해수 및 저온해수는 제 1 배기관(171)에 연결되는 제 2 배기관(172)에 유입된다. 따라서 제 2 배기관(172)에는 상기 제 3 배기관(173)을 통해 전달되는 배기가스와 상기 제 1 배기관(171)을 통해 전달되는 냉각해수 및 저온해수가 유입되며, 압력선체밸브(140)를 통하여 가스용해배기관(150)으로 배출된다. 여기서 상기 압력선체밸브(140)는 상기 비외기추진장치(110)의 구동 또는 상기 배기가스배출수단(120)의 구동시 개방되고, 또는 구동이 멈춘상태에서는 자동으로 폐쇄되어 압력선체(10)를 수밀하게 된다.
그러므로 상기 가스용해배기관(150)에 유입되는 배기가스는 냉각해수 및 저온해수에 접촉되어 용해된다. 여기서 상기 가스용해배기관(150)은 상술한 바와 같이 압력선체(10)의 외측 또는 케이싱구조물(20)의 하부측에서 잠수함의 하부까지 수십미터에 달하는 길이를 갖고 형성되며, 이는 냉각해수 및 저온해수에 배기가스가 완전용해되도록 접촉되는 면적과 접촉되는 시간을 고려함에 따라 접촉면적과 접촉시간을 유지하기 위하여 그 길이를 수십미터에 달하도록 연장하였으며, 배기관내의 최소해수압력을 유지하기 위하여 잠수함의 하부까지 연장한다.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함은 압력선체의 외측 및 케이싱구조물하부에서 잠수함하부까지 수십미터에 달하는 거리로 연장설치된 가스용해배기관을 통해 배기가스를 완전용해시켜 배출함에 따라 종래의 해수처리장치 및 이산화탄소흡수기를 대체하므로 압력선체내의 장비설치공간과 실내공간이 협소한 압력선체내의 빈공간을 타용도로 사용할 수 있고, 공간활용도가 적은 케이싱구조물의 하부를 활용하여 상기 가스용해배기관을 설치함으로써 공간활용도가 효율적인 장점이 있다.
또한, 본 발명은 수십미터에 달하는 가스용해배기관을 통해 배기가스를 용해시킴에 따라 배기가스와 해수와의 접촉면적 및 접촉시간, 해수압력이 유지됨에 따라 외부로 배기가스는 완벽히 용해되어 배출됨에 따라 상대방에게 피탐될 수 있는 가능성을 줄일 수 있고, 수심에 따른 외부해수 압력에 따라서 배기가스의 압력을 조절함에 따라 비외기추진장치의 운용심도에 제한을 없앨 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 잠수함의 외측을 형성하는 케이싱구조물(20)의 내측에 잠수함의 추진력을 발생시키는 비외기 추진장치 및 해수냉각계통장비(160)의 설치공간이 형성되는 압력선체(10)가 구성되는 잠수함에 있어서,
    상기 비외기추진장치(110)에서 발생된 배기가스가 유입되도록 연결되어 상기 압력선체(10)의 외측 또는 상기 케이싱구조물(20)의 하부측에서 상기 배기가스가 상기 비외기추진장치(110)와 해수냉각계통장비(160)중 적어도 어느하나로부터 유입된 냉각해수 또는 저온해수에 완전히 용해되기위한 접촉면적과 접촉시간이 유지되는 길이로써 잠수함의 하부까지 연장설치되는 가스용해배기관(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함.
  2. 제 1 항에 있어서,
    일측으로는 상기 비외기추진장치(110)와 타측으로는 상기 해수냉각계통장비(160)에 연결되고, 저온해수를 공급할 수 있도록 제 1 밸브(181)를 포함하는 제 1 배기관(171)과;
    일측으로는 상기 제 1 배기관(171)의 소정의 위치에 연결되고, 타측으로는 상기 가스용해배기관(150)에 연결되는 제 2 배기관(172)과;
    일측으로는 상기 비외기추진장치(110)와, 타측으로는 상기 제 2 배기관(172)과 연결되는 제 3 배기관(173)과;
    상기 제 3 배기관(173)에 병렬연결되는 제 4 배기관(174)과;
    상기 제 4 배기관(174)에 연결되어 상기 비외기추진장치(110)의 배기가스를 배출시키는 배기가스배출수단(120)과;
    외부해수의 압력을 감지하여 상기 배기가스배출수단(120)의 온/오프신호를 발생시키는 압력감지수단(130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 압력감지수단(130)은
    배기가스압력이 해수압력보다 높을 때는 상기 배기가스배출수단(120)의 오프신호를 인가하고, 배기가스압력이 해수압력보다 낮을 때는 상기 배기가스배출수단(120)의 온신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 수중항해중의 배기배출구조를 갖는 잠수함.
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