KR100806227B1 - 저 항력 수중 비대칭 배수 양력체, 이를 포함한 선박 및 선박의 선체 - Google Patents

저 항력 수중 비대칭 배수 양력체, 이를 포함한 선박 및 선박의 선체 Download PDF

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Abstract

주요 선체가 해수면에 있는 선체의 수중 배수부들로 이용될 수 있는 저 항력수중 잠수 양력몸체들은 비대칭이고 향상된 양항력비를 가진다. 양력몸체들은 양력몸체들의 반대편 측면들 상에 다른 일반적인 포물곡선들에 의해 평면 및 입면으로 한정되는 형상인 외측표면들을 가진다.
항력, 양력체, 포물곡선, 양항력비, 배수

Description

저 항력 수중 비대칭 배수 양력체, 이를 포함한 선박 및 선박의 선체{LOW DRAG SUBMERGED ASYMMETRIC DISPLACEMENT LIFTING BODY, WATERCRAFT INCLUDING THE SAME AND WATERCRAFT HULL HAVING THE SAME}
본 발명은 해수면에서 작동하는 배에 부착되고, 배의 부분을 이루는 수중 잠수 배수형선체(들)로부터 향상된 효율 및 해상안정성(seakeeping)을 구비한 배들 및 선박들에 관한 것이다.
최근에, 최소수면면적선(small waterplane area ships; SWAS vessels)에 대한 관심이 실질적으로 증가하고 있는데 이는 그러한 선박들이 향상된 유체역학적 안정성을 가지고 물에 대한 저항성(water resistance)이 적으며 선박의 요동(ship motion)을 최소화하기 때문이다. 일반적으로 이러한 선박들은, 그것의 계획만재흘수선(design draft)에서의 수선면 보다 현저하게 큰 수선면을 가지고 계획만재흘수선 아래에 위치한 적어도 하나의 흘수선을 가진다. 이러한 선박의 일형태는, 최초에 일정한 단면으로 형성되고, 잠수 선체들의 수선면 단면보다 실질적으로 적은 소정의 수선면을 따르는 단면을 가진 연장된 스트러트들에 의해 작업 플랫폼(work platform) 또는 상부 선체에 연결된, 일반적으로 두 개의 잠수 선체들로 구성된 최소수면면적 쌍동선(a SWATH vessel)으로 알려져 있다. 따라서, 선체의 계획만재흘수선에서 최소수면면적을 가진다.
이러한 선박들에 대한 관심은 퍼시픽 마린 서플라이사(Pacific Marine Supply Co., Ltd)에 의해 수행된 발전 성과로 인해 증가하였다. 각종 이러한 선박들은 예를 들어, 미국특허 제5,433,161호에 개시된 바와 같이, 잠수 쌍동선(twin submerged hulls) 또는 다수의 잠수 선체들(submerged hulls)을 이용하여 생산되었다. 이런 선박들의 발전 과정 동안에, 보다 나은 향상이 창출되었고, 미국특허 제5,794,558호에 개시된 바와 같이 소위, 미드-포일 최소수면면적선(Mid-Foil SWAS vessel)이 개발되었다. 이러한 선박들은 양력을 발생시키는 선박의 어떤 다른 부분들에 관련하여 선박에 양력을 제공하는 수중 배수선체 또는 양력체를 이용한다. 수중익(hydrofoil)의 양력이 오직 유체역학적 양력에 의해서만 조절되는 반면, 양력체의 밀폐체적(enclosed volume)은 유체역학적 양력뿐만 아니라 상당한 배수량 또는 부력을 제공한다는 점에서 수중익(hydrofoil)과 양력체는 다르다. 계속되는 발전 과정 동안에, 이러한 양력체의 성능을 향상시키고 해상선박의 폭넓은 사용범위까지 그들의 용도를 개조 및 통합시키도록 하는 양력체의 형상에 대한 연구가 상세하게 이루어졌다.
좀더 상세하게는, 미국특허 제6,263,819호에 개시된 바와 같이, 해상선박들의 잠수체들은, 얕은 잠수깊이에서 작동될 경우, 최소수면 선박들 및 미드-포일 선박들의 경우와 마찬가지로, 잠수체의 체적 및 동적흐름 작용들에 의해 야기된 자유 수면의 배수에 의해 반대로 영향을 받을 수 있음이 밝혀졌다. 잠수체의 형상에 관한 자유표면배수의 상호작용은 선행기술의 구조들에서는 적절하게 설명될 수 없었다. 해상 선박들에 대한 선행기술의 잠수체들의 현존하는 부적절함은, 잠수함들 및 수중익선에 있어서의 잠수형 및 반잠수형 해양선박들이 역사적으로 그들의 수중 몸체두께에 관련하여 깊은 수심에서 작동하도록 설계되었다는 사실의 결과라 믿어지고 있다.
전형적인 잠수함은 본질적으로, 그것에 관한 3차원 수류를 가지지만, 자유수면 아래에서 통상적으로 수 선체직경들 또는 그 이상을 작동하도록 설계된 회전형 선체의 몸체를 가진다. 따라서, 그런 깊이에서 선체의 작동에 의해 물의 자유수면의 배수는 최소이고 몸체의 작동에 영향을 주지 않는다. 반면에, 수중익들은 현저한 이차원 흐름(two-dimensional flow)을 가진 단순한 잠수 날개들이고 전형적으로 부력 또는 유체정력학적 양력에 대향하는 동적 양력을 생산하도록 설계된다.
잠수 몸체에 의한 자유수면에서의 물의 배수는 몸체의 형상, 잠수 깊이, 속도 및 균형의 기능에 따라 변하는 충격으로 해양선박의 유체역학적 성능에 손실을 준다. 예를 들면, 자유수면효과들은 몸체의 양력을 현저하게 감소시키거나 심지어는 음의 양력(함몰(sinkage)이라고도 함)을 일으킬 수 있다. 자유수면효과들에 의해 물을 통과하는 움직임에 대한 저항은 일반적으로 잠수 선체가 깊은 수심에서 작동하는 경우에서 보다 크고, 자유수면의 배수에 의해 야기된 피치 이동은 속도에 의해 변하고 선박의 불안정성을 야기한다. 최근 얕게 잠수하는 몸체를 이용하는 해상운송수단들(가령, SWAS, SWATH 및 미드-포일 선박들)의 도래로 잠수 선체들 상의 자유수면배수의 손실효과들이 인식되어졌다.
미국특허 제4,263,819호에 개시된 바와 같은 발명의 이전에, 잠수 배수선박선체 몸체형상들은 일반적으로 회전체의 형상으로 된 원통형 또는 물방울형(tear-drop)이었다. 가장 단순한 변화들은 예를 들면, 미국특허 제4,919,063호 및 제5,433,161호에 개시된 바와 같은 일반적으로 타원 단면을 가진 몸체들이다. 다른 것들은 예를 들면, 미국특허 제3,347,197호에 개시된 바와 같은 단순하게 비행기 날개와 유사한 형상으로 되었다. 반면에, 동적 양력 수중익의 형상들은 일반적으로 작거나 없는 부력을 가진 얇은-포일들이고 직선형 앞날(leading edge)과 뒷날(trailing edge)을 가진 대칭형 포일부분이다. 평면으로, 이러한 포일들은 일반적으로 직선형이거나 전방으로 또는 후방으로 굽었거나 및/또는 형상이 사다리꼴이다. 또한, 그것들은 수평에서 기울여진 이면각 또는 하반각을 가질 수 있다. 이러한 형상들을 이용하는 선박들의 성능은 선박의 작동 동안에 몸체들 위의 물의 자유수면배수에 의해 반대로 영향을 받을 수 있다.
미국특허 제6,263,819호(이하에서 "819 특허")의 가르침에 따라, 저 항력 수중 잠수 배수선체는 두 개의 포물 형상들로 정의된다. 평면으로 봤을 때, 선체의 주연부(periphery)는 대칭이며 선체의 앞날을 형성하는 제1포물선형상(또는 포물선방정식)에 의해 정의된다. 선체의 종단면은, 저 항력 포일 형상을 가지고 일반적으로 선체를 위한 포물선 코(parabolic nose)를 제공하는 가운데가 불룩한(cambered) 포물선 포일로 정의되는, 포일 형상으로 된 단면들로 형성된다. 일반적으로, 선체의 세로축 또는 앞뒤축에 평행한 선체의 각 종단면은, 선체의 세로축에 따른 단면이 가장 두껍고 선체의 중앙선으로부터 가장 먼 단면이 최소두께를 가진, 가운데가 불룩한 대칭인 포물선 포일형상을 가진다. 평면으로 선체는, 직선, 포물선 또는 그것의 말단에 근접하여 평면 포물선 형상의 측면 에지들까지 가는 직선 중 어느 하나로 정의되는 선미 또는 뒷날을 가진다.
또 다른 실시형태에 있어서, 선체 형상은 포물회전체(parabolic body of revolution)이다. 제3실시예에 있어서, 선체는 또한 본질적으로 반으로 잘린 포물회전체로 형성되고 일정한 선체중앙부에 의해 분리되는 종단면으로 포일 형상을 가지며, 이것의 종단면들은 본래 상태로 일정하고 회전 몸체의 포물 형상에 대응한다.
이러한 몸체 형상들은 그것들이 자유수면 변동(disturbance)에 의해 덜 영향을 받도록 몸체들이 흐름에 관한 공격의 몸체각도에 대한 변화들에 민감하지 않도록 하기 위하여 몸체 상에 양호한 압력구배 및 작은 정체점(small stagnation point)을 가진다. 포물 포일 실시예들은, 표면적에 비해, 감소된 침수표면적으로 인한 마찰항력이 적고, 적은 구조물 및 저비용으로 체적을 최대화하는 높은 방형계수(Block coefficient)를 가진다. 가령, "819 특허"의 양력체로 실현된 60-70% 계수들과 같은 높은 방형계수로, 그것의 표면적에 대한 포일의 체적이 최대화되고, 결과적으로 포일들은 선행기술들과 비교하여 동일한 표면적에 대한 보다 높은 부력을 제공한다.
그것들의 높은 방형계수로 인해, 상대적으로 짧은 몸체들을 가진 선체들에서 우수한 배수가 실현될 수 있다. 이것은 이러한 몸체들이 높은 프루드수들(Froude numbers)에서, 바람직하게는 1을 초과하여 작동할 수 있도록 한다. 차례로, 이것은 더 얇은 경계층으로부터 작은 조파 항력(wave making drag) 및 작은 마찰 항력을 가져온다. 이러한 몸체들에 의해 형성된 반류들(wakes)은 매우 일정하고 뒷날을 넘어 어펜디지(appendages) 몸체들까지, 또는 뒷날 또는 선미에 위치된 프로펄서들(propulsers)까지 최소의 변동을 가져온다. 대칭적 포물선 포일들은 임계 설계 잠수깊이(critical desigh submergence depth)에서, 몸체들 상의 압력계수를 감소시키는 방식으로 물의 자유수면을 배수하고 더 높은 초기 캐비테이션 속도(incipient cavitation speeds)를 가능하게 한다. 그런 다음, 그것들의 동력학적 양력은 캠버(즉, 설계 포물선으로부터 표면 위치의 변화), 잠수, 속도 및 공격 각도의 기능에 따라 변할 수 있다. 결과적으로, 주어진 선박 설계 속도 및 흘수에 대한 양력 특성들의 최적화가 실현될 수 있다. 또한, 이러한 몸체들의 동적 양력은 통합된 뒷날 플랩들(flaps)의 이용에 의해 변할 수 있고, 이는 비통합 포일 안정판들(non-integral foil stabilizers)의 어펜디지 항력(appendage drag)을 완화시킬 수 있다.
"819 특허"의 대칭 양력 몸체들은 대부분의 적용들에 매우 만족스럽게 작동되고, 심지어 2000 톤 이상의 초대형 선박들에 대해서도 마찬가지임이 밝혀졌다. 그러나, 배의 길이에 비해 더 작고 선박 선체의 외측에 위치될 수 있는 양력체들을 가지는 것이 더 유익하다. 따라서, "819 특허"의 양력몸체들의 보다 나은 발전이, 특히 단동선에 이용을 위하여, 이루어졌다.
"819 특허"에 개시된 바와 같은 대칭 양력몸체들은 주로 선체 바로 아래에 일반적으로 이용되었다. 그러나, 양력체가 배의 무게중심으로부터 멀게 위치될 경우, 동적 모멘트를 최대화하는 것에 의해 양력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 동적 제어를 제공할 수도 있다. 또한, 이것은 선체 또는 다른 수중 구조물들에 의해 야기된 선체 아래의 흐름들을 조절하는 것뿐만 아니라 선체에 따르는 양력체의 모양을 맞추에 만드는 것에 유용하다는 것이 밝혀졌다. 또한, 대형 단동선들이 우수한 해상안정성을 가지는 동시에, 이러한 선체를 가진 본 발명의 맞춤형 비대칭 양력체들의 이용이 그것들의 해상안정성을 현저하게 증가시킨다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 목적은, 운전속도에서 동적제어를 향상시키면서도 높은 양항비(L/D) (즉 동적 제어를 증가시키는 동안 작동속도에서 낮은 항력)를 만들어냄으로써 선박의 성능을 최대화하도록, 다양한 선박에 사용될 수 있는 수중 양력체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 선박을 동적으로 안정하게 하면서도 운전속도에서 선박의 성능을 향상시키는, 다양한 해양 선박들 상에 이용가능한 수중 양력체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 유체역학적 항력을 감소시키는 것에 의해 이러한 선박들의 효율을 증가시킬 수 있는, 다양한 해양 선박들 상에 이용가능한 수중 양력체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 향상된 잠수 양력체들을 각종 선박 <단동선, 쌍동선, 3동선, 최소수면면적 쌍동선(swath), 세미-최소수면면적 쌍동선(semi-swath), 플래이닝 앤드 디스플레이스먼트 선박들(planing and displacement vessels)>에 그것들의 형상, 사이즈, 수 및 위치에 따라 적용시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각종 해양 선박들 상에 이용을 위한, 부두에 들어가거나(docking) 또는 다른 구조물 옆에 댈 때 손상될 가능성을 줄이도록 형상화된 수중 양력체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 각종 거대 선박들 상에 이용을 위한, 선박의 조파 및 선수하부의 파랑충격(slamming)을 줄이는 수중 양력체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 각종 해양 선박들 상에 이용을 위한, 항해중 뿐만 아니라 정박중에도 선체의 움직임을 줄이는 것에 의해 해상안정성을 향상시키는 수중 양력체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 각종 해양 선박들 상에 이용을 위한, 고추진효율(propulsive efficiency)을 가져오는 통합된 프로펄서에 향상된 흐름을 가져오는 형상으로 된 수중 양력체를 제공하는 것이다.
본 발명의 관점에 따르면, 이러한 목적들을 달성할 수 있는 수중 양력체가 제공된다. 요컨대, 형상이, 그것의 위치에서의 흐름이 양력체의 성능을 최적화하도록 만들어진, 선박 밖에 중앙선이 있는 양력체가 개시된다. 단면상으로 양력체는 포물 포일 형상이고 평면으로는 대칭의 종면적이 없다.
일반적으로, 잠수 상태에서의 작동을 위한 3차원 저 항력 수중 양력체가 제공되는데, 상기 양력체는 앞뒤축과, 상기 앞뒤축의 한쪽편은 평면상으로 정점이 앞뒤축 상에 있는 제1포물선을 따르고 상기 축의 다른 편은 정점이 역시 앞뒤축 상에 있는 다른 제2포물선을 따르는, 외부표면을 가진다. 평면으로 보았을 때, 양력체의 리딩에지(leading edge)는 포물선으로 정의된다. 앞뒤축에 평행한 종단면들에 있어서도, 양력체의 외부표면은 상기 제1 및 제2포물선들에 의해 생기는 리딩에지 상에 놓인 정점을 가지며 뒷축상으로 소정의 거리만큼 연장된 포물포일곡선(parabolic foil curve)을 따르는데, 포물포일형상의 종단면의 두께가 앞뒤축에서 양력체의 리딩에지에 이르기까지 감소한다.
본 발명의 또 다른 관점에서는, 잠수 상태에서의 작동을 위한 3차원 저 항력 수중 양력체가 제공되는데, 상기 양력체는 앞뒤축과 외측 표면을 가지며, 양력체의 형상은 상기 축의 한쪽 측면 상에 평면으로, 정점이 앞뒤축 상에 위치된 제1포물선을 따르고, 상기 축의 다른 측면 상에는 정점이 또한 앞뒤축 상에 위치된 다른 제2포물선을 따른다. 상기 포물선들은 모두 평면으로 봤을 때, 선체를 위한 리딩에지을 형성한다. 또한, 양력체는 앞뒤축에 평행한 종단면들에서, 상기 제1 및 제2포물선들에 의해 정의된 리딩에지 상에 놓인 정점을 가진 일반적으로 끝이 점점 가늘어지는 포물 포일 곡선들을 따르며 이는 양력체의 앞뒤축으로부터 양력체의 리딩에지까지 감소하는 포물 포일 형상으로 된 종단면들의 두께로서 소정의 거리만큼 후미로 연장되어 있다. 상기 양력체는 선수 및 선미를 가지고 선수로부터 선미까지 연장된 소정의 거리를 가지며, 제1포물선의 가장 넓은 부분으로부터 상기 축까지 연장하는, 양력체의 길이에 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 정의되는 상기 선미를 가지고 상기 제1포물선은 상기 선수에서 선미까지 폭이 증가한다.
본 발명의 또 다른 관점에서는, 표면 수선을 가진 제1선체, 제1선체로 매달린 적어도 하나의 스트러트 및 선박의 작동 동안 수선 아래로 상기 스트러트에 고정된 3차원 수중 잠수 양력체를 구비한 선박을 제공한다. 상기 양력체는, 앞뒤축과, 상기 앞뒤축의 한쪽편은 평면상으로 정점이 앞뒤축 상에 있는 제1포물선을 따르고 상기 축의 다른 편은 정점이 역시 앞뒤축 상에 있는 다른 제2포물선을 따르는, 외부표면을 가진다. 평면으로 보았을 때, 양력체의 리딩에지는 포물선으로 정의된다. 앞뒤축에 평행한 종단면들에 있어서도, 양력체의 외부표면은 상기 제1 및 제2포물선들에 의해 형성되는 리딩에지 상에 놓인 정점을 가지며 뒷축상으로 소정의 거리만큼 연장된 포물포일곡선(parabolic foil curve)을 따르는데, 포물포일형상의 종단면의 두께가 앞뒤축에서 양력체의 리딩에지에 이르기까지 감소한다.
본 발명의 또 다른 관점에서는, 표면 수선을 가진 제1선체, 제1선체에 매달린 적어도 하나의 스트러트 및 선박의 작동 동안 수선 아래로 상기 스트러트에 고정된 3차원 수중 잠수 양력체를 구비한 선박을 제공한다. 상기 양력체는 앞뒤축 및 외측 표면을 가지고, 양력체의 형상은 상기 앞뒤축의 한쪽 측면 상에 평면으로, 정점이 앞뒤축 상에 위치된 제1포물선을 따르고, 상기 축의 다른 측면 상에는 정점이 또한 앞뒤축 상에 위치된 다른 제2포물선을 따른다. 상기 포물선들은 모두 평면으로 봤을 때, 양력체의 리딩에지을 형성한다. 또한, 양력체는 앞뒤축에 평행한 종단면들에서, 상기 제1 및 제2포물선들에 의해 정의된 리딩에지 상에 놓인 정점을 가진 일반적으로 끝이 점점 가늘어지는 포물 포일 곡선들을 따르며 이는 양력체의 앞뒤축으로부터 양력체의 리딩에지까지 감소하는 포물 포일 형상으로 된 종단면들의 두께로서 소정의 거리만큼 후미로 연장된다. 상기 양력체는 또한, 선수 및 선미를 가지고 선수로부터 선미까지 연장된 소정의 거리를 가진다. 양력체의 길이에 가로지르는 제3포물선의 일부분(segment)에 의해 정의되고 제1포물곡선의 가장 넓은 부분에 위치되는 상기 선미를 가지고 제1포물선은 상기 선수에서 선미까지 폭이 증가한다.
본 발명의 또 다른 관점에서는, 표면 수선을 가진 제1선체, 제1선체에 매달린 적어도 하나의 스트러트 및 선박의 작동 동안 수선 아래로 상기 스트러트에 고정된 3차원 수중 잠수 양력체를 구비한 선박을 제공한다. 상기 양력체는, 앞뒤축과, 양력체의 형상은 평면으로 봤을 때 양력체의 리딩에지를 형성하고, 종단면으로 양력체의 리딩에지 상에 놓인 정점들을 가지고 앞뒤축에 평행한 면들 내에 놓인 대칭의 일반적 포물 포일 곡선들에 의해 정의된다. 상기 양력체는 상기 앞뒤축의 반대편 측면들 상에 제1 및 제2선체부들과 상기 제1 및 제2선체부들 사이에 선체중앙부를 가지고 상기 앞뒤축의 한쪽 측면에 위치된다. 상기 제1 및 제2선체부들은 평면으로, 정점들이 각각 리딩에지 상에 위치되고 리딩에지를 형성하는 제1 및 제2의 다른 포물 곡선들을 따르고; 선체중앙부는 종단면으로, 그것의 폭을 가로지르는 제1 및 제2선체부들 사이에 앞뒤축에 평행한 면들 내에 일정한 포물 포일 모형을 가진다. 상기 제1 및 제2선체부들의 포일 곡선들은 양력체의 앞뒤축으로부터 그것의 에지까지 두께가 감소한다.
상기에 기술한 바와 같은 본 발명의 양력체들은 그것들의 주요 앞뒤축에 대칭이다. 이것은 양력몸체들이 선체를 따르도록 배의 선체에 비례하여 위치되고, 선체의 형상에 의해 야기된 선체 아래의 수류 특성들을 조절하고 양력몸체의 공격 각도를 변경하는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 두 개의 양력몸체들은 배의 선체 형상에 매달린 선택적인 앞전 구성들을 나타내기 위해 그것들의 비대칭 측면들 중 어느 하나가 배의 선체에 근접하도록 선체의 반대편 측면들에 확보될 수 있다.
선체의 외측으로 양력몸체들을 배치하는 것에 의해, 더 큰 동적 모멘트가 동적 제어를 증가시키면서 발생될 수 있다. 다선체선박들 상의 양력몸체들은 내측으로 그리고 외측으로 모두 배치될 수 있다.
본 발명의 상기한 것 그리고 다른 목적들, 특성들 및 이점들은 덧붙여진 도면들을 참조하여 이하의 본 발명의 실시예를 통해 당해 기술분야의 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1, 2, 3 및 4는 미국특허 제6,263,819호에 개시된 바와 같은 대칭 양력몸체들의 4가지 형태들의 사시도;
도 1A는 도 1의 실시예의 개략적 평면도;
도 1B는 도 1A의 선 1B-1B를 따라 절단된 단면도;
도 5는 도 2의 실시예의 평면도;
도 6은 도 2의 실시예의 측면도;
도 7은 도 2의 실시예의 정면도;
도 8은 도 4의 실시예의 평면도;
도 9는 도 4의 실시예의 측면도;
도 10은 도 4의 실시예의 정면도;
도 11 내지 13은 각각 본 발명의 비대칭 몸체들의 발전의 이해를 돕기 위한 도 3, 5 및 4의 실시예들의 분할된 정면도들;
도 14, 15 및 16은 도 11 내지 13에 도시한 분할된 양력몸체들의 상면도(top view)들;
도 17은 도 11 내지 14에 도시한 바와 같은 양력몸체의 왼쪽 절반 및 도 12 및 15에 도시한 양력몸체의 오른쪽 절반을 이용하여 본 발명에 따라 구성된 비대칭 양력몸체의 평면도;
도 18은 도 17의 비대칭 양력몸체의 정면도;
도 19는 도 12 및 15에 도시한 양력몸체의 왼쪽 절반 및 도 13 및 16에 도시한 양력몸체의 오른쪽 절반을 이용하여 구성된 비대칭 양력몸체의 평면도;
도 19a는 도 19의 실시예의 정면도;
도 20은 다른 포물곡선들로부터 형성된 도 15에 도시한 바와 같은 두 개의 양력몸체들의 오른쪽 및 왼쪽 절반들을 이용하여 본 발명에 따라 구성된 비대칭 양력몸체의 평면도;
도 20a는 도 20의 실시예의 정면도;
도 21 및 22는 도 17의 실시예에 따라 구성되고 배의 선체에 근첩한 그들의 비대칭 앞전부들의 한곳 또는 다른 한곳에 각각 위치되는 잠수 양력몸체를 포함하는 단선체선박의 저면 평면도들;
도 23 및 24는 도 19의 실시예에 따라 구성되고 양력몸체들이 일반적으로 배의 선체로부터 앞쪽 방향으로 또는 배의 선체를 향하여 발산 또는 수렴하도록 위치되는 잠수 양력몸체를 포함하는, 도 21 및 22와 유사한, 단선체선박의 저면 평면도 들;
도 25a는 비대칭 선체들이 지지 포일에 대한 양력몸체의 혼합 날개몸체 접합부에 의해 배 선체에 연결되는, 도 23과 유사한, 저면 평면도;
도 25b는 도 25의 선 25b-25b를 따라 절단된 단면도;
도 25c는 포일이 양력몸체 형상으로 혼합되는 것을 예시하기 위해 선 25c-25c를 따라 절단된 도 25a에 도시한 오른쪽 양력몸체의 정면도;
도 26a는 도 25a와 유사하지만 굽은(swept) 포일 동체-날개 혼합형 구조를 예시하는 도면;
도 26b는 도 26a의 선 26-26을 따라 절단된 단면도;
도 27은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 거대한 배의 측면도;
도 28은 도 27의 배의 저면도;
도 28a는 혼합 날개 및 그것을 배의 선체에 연결하는 스트러트들에 있어서 도 28의 실시예의 선수 양력몸체로서의 이용을 위한 양력몸체의 또 다른 형태를 예시하는 도면;
도 28b는 도 28a의 선 28b-28b를 따라 절단된 단면도;
도 29는 도 21과 유사하지만 단선체선의 반대편 측면들에 직접 확보된 도 15의 분리된 몸체의 절반들에 의해 형성되는, 이용된 비대칭 양력몸체들을 도시하는 도면;
도 30은 쌍동선의 선체들의 내측들에 직접 확보된 도 16의 분리된 몸체의 절반들에 의해 형성된 비대칭 양력몸체들을 가진, 도 29와 유사한, 쌍동선의 도면;
도 31은 특정 단선체선 및 선체의 선수에 위치된 양력몸체에 의해 야기된 표면파 형상들의 개략적 예시도;
도 32는 선체에 관한 양력몸체를 위한 가능한 특정 위치들을 도시한 개략적 예시도; 및
도 33은 단선체선의 선수에 양력몸체의 직접 수정을 설명하는 사시도이다.
이하에서 상세하게 도면을 참조하며, 도 1은 이하에서 참조로 통합된 미국특허 제6,263,819호에 개시된 발명의 일실시예의 기본 선체 형태(10)를 예시하고 있다. 양력체 선체(10)는 평면으로 포물 구성을 가지고 일반적으로 종단면으로 포물 포일 형상을 가진다. 이것은 도 1A 및 1B에서 보다 명백하게 예시된다. 도 1A에 도시한 바와 같이, 선체(10)는 이하에서 선체의 리딩에지로 언급되는, 평면으로 봤을 때 양력체의 가장 넓은 부위를 형성하는 외면의 에지(peripheral edge; 12)를 가진다. 이러한 에지는 실질적으로 종래의 포물선 방정식을 따르는 포물선으로 정의된다.
단면으로, 양력몸체(10)의 형상은 도 1B에 도시한 바와 같이, 포물선(15)의 형상이다. 두 개의 포물선들(12 및 15)의 특정 형상은 일반적으로 선박의 사이즈 요구들에 따라 길이에서 두께까지 및 가로세로비의 특정 범위 내에서 소망된 바와 같이 바뀔 수 있다. 그리고, 포물 종단면은 선체 표면 상의 압력 분포를 향상시키도록 가운데가 불룩할 수 있다. 가운데가 불룩한 것(cambering)은 단면으로 완전한 포물 곡선으로부터의 선체 표면의 편차를 가져온다. 가운데가 불룩한 것은 설계 작 동 조건들 및 속도에 기초하여 MIT에 의해 개발된 소위 XFOIL이라 불리는 공지된 2차원 포일 설계프로그램을 이용하여 조절될 수 있고 변경될 수 있다.
양력체(10)는 대칭이고, 그것의 앞뒤축(14)에 평행하게 절단된 종단면들은 일반적으로 도 1B에 도시한 중앙 단면을 형성하는 포물 포일 형상에 대칭이지만, 각 단면들의 스케일은 일반적으로 양력체가 포물선의 리딩에지(12)를 향하여 끝이 점점 가늘어지도록 앞뒤축으로부터 떨어져서 일정하지 않게 감소한다. 종단면의 포물 포일 형상들의 정점들은 양력체의 평면 포물 형상에 의해 정의된 외면의 에지(12) 상에 놓인다. 종단면의 형상들은 소망된 공격 각도에 요구되는 바와 같이 약간 기울어진 앞뒤축일 수 있다.
또한 양력체(10)는 예시한 실시예에 있어서 얇고 곧은 선미 또는 리어 에지(rear edge; 16)를 포함한다. 양력체의 종단면의 형상을 형성하는 포물 포일 곡선(15)은 도 1B에 도시한 바와 같이, 선미를 향하여 에지(12)로부터 연장한다. 그러나, 양력체의 각 종단면부를 따라, 에지(12) 상의 단면들의 정점으로부터 몸체 길이의 약 2/3에서 양력체는 후미부(18)에 선미를 향하여 끝이 점점 가늘어지기 시작한다. 양력체를 위한 이러한 형상은 압력 항력을 최소화하고 이런 양력몸체들이 바람직하게 이용된 선박들의 작동 속도 범위에서 캐비테이션을 일어나지 않게 한다. 도 2, 5, 6 및 7은 도 1 내지 3의 실시예에 대하여 이전에 기술된 바와 동일한 원리들에 따라 구성된 "819 특허"에 따른 양력몸체의 또 다른 실시예를 예시한다. 여기서 선미(40)는 또한 양력체의 리딩에지인 포물선(12)으로 그것의 말단들이 지나가는 제3포물 곡선으로(평면으로) 형성된다. 이러한 구성은 선미와 리딩에지 사이의 접합점에서 캐비테이션의 형성 가능성을 더욱 감소시킨다.
도 3은 또한 포물 곡선들에 의해 형성된 "819 특허"의 양력체의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 양력체는 단일 포물선의 회전체로 형성된다. 그러나, 당해 기술 분야의 당업자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 평면으로 봤을 때, 양력체의 적도선(equator)근방에서 형성되는 도 1의 에지(12)와 유사한, 중앙 리딩에지(midpoint leading edge)를 가지며 동일한 포물선에 의한 형상을 가진다. 또한, 그것의 세로축에 평행한 양력체의 단면도들은 중심선 포물 곡선(12) 상에 있는 각 포물선의 리딩에지로 포물 형태를 가질 것이다. 도 1 내지 3의 실시예에 관하여, 선체의 후미부(18)는 선미를 향하여 끝이 점점 가늘어진다.
도 4와 8 내지 10은 원칙적으로 도 3에 도시한 바와 같은 포물 포드(parabolic pod)형으로 설계되고 난 다음 세로축을 따라 절반으로 포드를 분할하는 것에 의해 형성된 "819 특허"에 개시된 양력몸체의 또 다른 실시형태를 예시한다. 그런 다음, 포드의 절반들은 소망된 폭으로 떨어져 유지되고 양력몸체의 중심 또는 세로의 선체중앙부는 본래의 포드 형상의 포물 종단면을 보완하는 일정한 포물 단면으로 형성된다. 따라서, 양력몸체는 그것의 폭을 가로지르는 포물 종단면들로 형성되지만, 또한 평면으로 선체부를 포함하는 곧은 중앙 선수부를 제외하고는 평면으로 포물 외면의 리딩에지를 가진다. 선체의 후미부는 상기에 기술된 바와 같이, 선체 길이의 약 2/3로부터 선미부까지 끝이 점점 가늘어진다.
도 11 내지 20은 본 발명의 비대칭 양력몸체들이 전개된 방식을 예시한다. 특히, 도 11 및 14는 상기 도 3의 실시예에 따라 구성된 회전 포물 몸체, 즉, 포드 같은(pod-like) 양력몸체를 예시한다. 도 11은 포드(20)의 정면도를 도시하며 개략적으로 그것의 앞뒤축을 따라 두 개의 포드부들(20a 및 20b)로 분할된 포드를 도시한다. 도 14는 평면으로 동일한 두 개의 절반들을 예시한다.
도 12 및 15는 도 2, 5, 6 및 7의 실시예의 양력몸체를 예시한다. 도 12는 중앙선 또는 앞뒤축을 따라 두 개의 절반들(22a 및 22b)로 분할된 양력몸체(22)를 도시한 정면도이고, 도 15는 동일한 구조의 상면도이다.
도 13 및 16은 도 4와 8 내지 10의 양력몸체를 도시한다. 도 13은 두 개의 부분들(24a 및 24b)을 형성하도록, 그것의 세로중앙선을 따라 두 개의 절반들로 분할된 양력몸체(24)를 도시한 정면도이다. 도 16은 이것의 동일한 구조의 상면도이다. 당해 기술분야의 당업자에 의해 그리고 도 7의 실시예의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 13 및 16의 양력몸체(24)는 두 개의 회전 몸체 절반들, 즉, 두 개의 절반들(20a 및 20b)(도 11 및 14에 도시) 및 종단면으로 포물이지만 동일한 폭에 의한 모든 단면들을 가진 선체중앙부(20c)로 형성된다.
도 11 내지 16에 예시된 구성요소들은 본 발명의 비대칭 양력몸체를 형성하도록, 도 17 내지 20에 예시한 바에 따라 조립된다. 특히, 도 17에서 언급하는 비대칭 양력몸체(30)는 양력몸체부(22a) 및 양력몸체부(20b)로 형성된다. 이것들은 그것들의 본래의 양력몸체 형상들의 중앙 앞뒤축을 따라 형성된 그들의 면들을 따라 결합된다. 물론, 두 개의 부분들은 그것들이 결합하는 면에서 그것들의 포물 형상들이 동일하도록 하는 치수로 만들어진다. 이러한 면은 도 17 및 18에서 점선(33)으로 도시한다.
도 19 및 19a에 도시한 양력몸체(40)는 도 16의 양력몸체의 부분(24a) 및 도 15의 양력몸체의 부분(22b)로 형성된다. 여기서 다시 두 개의 부분들 또는 분절들이 본래의 몸체들의 각 중앙 앞뒤축들에 의해 한정된 선(33)에 따라 결합된다. 그런 면에서, 두 개의 몸체들의 종단면 형상들은 서로 짝지어지도록 하기 위해 동일하도록 선택될 수 있다.
도 20 및 20a에 도시한 양력몸체(45)는 도 15에 도시한 양력몸체의 부분(22a) 및 도 15의 실시예에 도시한 바와 같지만 폭이 도 15에 도시한 몸체의 것보다 좁도록 포물선방정식의 다른 직경들을 이용한 포물선 리딩에지로 형성된 양력몸체로 구성된 부분(22b)으로 형성된다. 여기서 다시 두 개의 부분들 또는 분절들은 본래의 몸체들의 각 중앙 앞뒤축에 의해 한정된 선(33)을 따라 결합된다.
이런 방식으로 비대칭 양력몸체들을 제작하는 것에 의해, 양력체들(30, 40 및 45)은 "819 특허"에 개시된 양력체들의 모든 이점들을 실질적으로 유지하지만 또한 용도에 있어서, 특히 일반적으로 종래의 구성의 단동선 및 쌍동선 구조들과 연결에 있어서 우수한 유연성을 가진다. 이러한 양력체들의 비대칭성으로 인해, 그것들은 수표면 아래의 특정 선체에 의해 야기된 흐름들을 따르도록 선체에 근접한 그것들의 비대칭 측면들 중 어느 하나에 의해 변화하는 공격 각도들에 위치될 수 있다. 또한, 그것들은 그것들이 형성되는 본래의 양력체들보다 다소 좁기 때문에, 양력체들이 선체상에 만드는 증가된 동적 모멘트의 결과로서 동적 제어를 만들어내기 위해 선체들 근처지만 그로부터 외측으로 편리하게 위치될 수 있다. 이것은 예를 들면, 도 17에 따라 구성된 양력체들(30)이 가령, V 선체 또는 원형 바닥 선체와 같은 단동선 선박의 선체 아래로 지지되도록 도시된 도 21 및 22의 도면상에 나타난다. 양력체들은 예를 들면, "819 특허"의 도 33에 개시된 바와 같은 종래의 스트러트들 등으로, 상기 도면들 상에 점선으로 도시한 선체의 수선 위의 데크 구조(deck structure; 52)로부터 직접 지지된다. 그러나, 이런 경우에 있어서는 롤안정성(roll stability) 및 해상안정성의 증가라는 결과가 되어 스트러트들 및 양력몸체들은 단동선 선박의 중심 선체(50)의 외측에 있다.
도 21에 도시한 본 발명의 실시예에 있어서, 양력체(30)는 양력체들의 앞뒤축들<즉, 두 개의 다른 선체 형상들의 절반들이 결합되는 축(33)>이 선체(50)에 근접한 앞뒤축에 평행하게 유지되도록 선박 상에 탑재된다. 그러나, 양력체들의 비대칭성 및 부분들(22a 및 22b)이 선체(50)의 측면들에 근접하거나 접하게 위치되는 사실로 인해, 양력체들의 실질적인 리딩에지는 서로 분기한다.
도 22에 도시한 선박(50)의 실시예에 있어서, 양력체들(30)은 회전체들(20a 및 20b)에 의해 형성된 이것의 측면들이 선체(50)에 근접해 있도록, 다소 좁은 구성을 만들면서 도 21의 것들과 거꾸로 된다. 선체에 관한 양력체들 및 선체에 접하도록 위치되는 그것의 에지의 정확한 위치는 양력체들 상의 수두를 최소화하도록 선체의 선수에 의해 만들어진 반류 형태들뿐만 아니라 선박의 선체 아래의 물의 흐름 특성들을 조절하도록 변화될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예들에 있어서 양력체들의 축들(33)이 선체(50)의 앞뒤축에 평행하게 위치되지만, 이러한 양력체들은 그들의 축들이 서로 수렴하거나 분기되도록 위치될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 21 내지 도 24에서 볼 수 있는 바와 같이, 위 실시예의 양력체는 선미의 앞쪽의 배의 뒤쪽부분에 장착된다.
도 21 및 23에 예시한 실시예들에 있어서, 수표면 상의 데크 구조로부터 스트러트들에 의해 지지되는 것에 부가하여, 비대칭 양력몸체들(30)은 바람직하게는 중앙 십자형 포일(62)에 의해 서로 결합되거나 포일들(66)에 의해 선박의 측면들(64)에 분리되어 결합될 수 있다. 그러나, 이러한 포일들이 보잉(Boeing)사 및 윙코(Wingco)사에 의해 개발된, 그들의 인터넷 사이트(boeing.com/phantom 및 wingco.com/atlantica_bwb.htm)에 개시된 특정 비행물체에 이용된 바와 같이 혼합 날개들로 형상화된다면 더 나은 동적 제어 및 적은 난류가 만들어질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 여기에 개시된 바와 같은 혼합 날개 몸체에 있어서, 날개의 포일은 그들의 접합점에 양력체의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 가진 날개로 연장된 완만한 곡선을 따라 몸체에 결합한다. 이것은 양력체(30)와의 접합점(61)에 포일이 양력체(30)의 표면으로부터 완만한 변화로 양력체를 결합하도록 양력체(30)의 외면과 동일한 외측치수(outer dimension) 및 프로필(profile)<그것의 리딩에지(63)는 제외>을 가지는 것을 나타내는, 포일(62)을 통과하는 단면도인 도 25b에 나타난다. 그런 다음, 포일은 단면선 25b-25b에 도시한 바와 같이 보통의 거의 2차원 형상으로 끝이 점점 가늘어진다. 도 25c는 포일이 접합부(61)에 양력체 형상으로 혼합하는 것을 예시한다.
도 26a 및 26b는 도 25a 및 25b와 유사한 도면이지만, 동체-날개 혼합형구조의 굽은 포일 형상을 도시한다.
도 23 및 24에 예시된 본 발명의 실시예들은 이들 실시예들에서 양력체들(40)이 이용된 것을 제외하고는 도 21 및 22에 도시한 것과 유사하다. 이러한 실시예들에 있어서, 회전체부들(20a 및 20b)의 표면들은 선체(50)의 측면들에 향하도록 위치된다. 또한, 몸체들(40)은 상기 수선 데크로부터 매달린 스트러트들에 의해 선박에 고정되지만, 양력체들은 바람직하게는 상기 기술된 바와 같은 동체-날개 혼합형 구조로 연결된 포일(62)에 의해 함께 결합된다. 완만한 변화들로 인해, 동체-날개 혼합형 구조는 수중에서의 몸체의 존재에 의해 발생하는 항력을 방해하는데 도움이 되는 양력체의 전방 말단에 흡입작용을 만드는 전방 벡터(forward vector)를 만든다. 도 22 및 24에 도시한 비대칭 몸체들을 위치시키는 것에 의해서, 몸체들의 보다 긴 코드들(chords)은 선체(50)에 더 근접하고 단동선으로부터 떨어져서 움직이는 몸체의 각 종단면들은 더욱 작아질 것이다. 이것은 선체로부터 떨어진 부분들을 따라 수중의 양력체에 의해 만들어진 조파를 감소시킨다. 이는 차례로, 양력체의 양력을 방해하는 것이 아니면 몸체 상의 총수두(total head)를 감소시킨다. 마지막으로, 이런 경우에 있어서 양력체부들(22b, 24a 및 22a, 24b)이 결합하는축들(33)은 양력체들에 의해 야기된 작용들을 넘는 정도의 또 다른 제어를 제공하도록 서로에 관해 분기하거나 수렴하도록 위치된다.
본 발명에 따라 구성된 비대칭 양력몸체들이 특히 초대형 선박들, 전형적으로 2000톤 이상의 배수량급을 가진 선박들에 적합하다는 것이 밝혀졌다. 더 작은 선박들은 특히 길이가 길지 않기때문에 "819 특허"에 따라 구성된 양력몸체들이 그러한 더 작은 선박들에 적합하고 그것들의 성능비에 대해 우수한 효과를 가진다. 선박들이 2000 톤급 이상이 되면, 양력몸체들의 길이에 대한 선박의 길이는 더 커지고 양력몸체의 실용적 사이즈의 효과가 줄어든다. 그러나, 양력몸체들은 그것들이 추진포드들(propulsion pods) 및 안정판과 같은 선박 상의 다른 에펜디지로 대체될 수 있는 동시에 선박에 더 큰 적재를 가능하게 하므로 여전히 유익하다.
대형 선박들 상에 본 발명에 따라 구성된 비대칭 양력체들을 이용하는 것은 선박의 사이즈에 대한 양력들의 사이즈면에 있어서의 성능을 현저하게 향상시킨다. 그것들은 부가적인 양력을 제공할 뿐만 아니라 그것들은 최고의 침로유지 특성들을 유지한 채 수중을 통한 선박의 항해에 대한 최소의 저항으로 조파작용들(wave effects)을 감소시키도록 맞추어 만들어지고 조절될 수 있다. 이러한 작용의 일례는 본 발명에 따라 구성된 양력체가 설비된 롤을 감소시키도록 설계된 예리한 차인들(chines)을 구비한 단동선들 상에서 일어난다. 이런 경우에 있어서, 양력체들은 선박이 항해 중일 경우 차인들이 수면 위로 나올 수 있을 정도로 선박이 상승되기에 충분한 양력을 만들도록 형성될 수 있다. 결과적으로, 차인들은 심지어 선박이 정박 중일 경우도 롤을 저지하도록 더 크게 만들어질 수 있지만 그것들이 수면 밖으로 올려질 경우 조파를 넘어 움질일 수 있도록 선박의 선수하부의 더 적은 파랑충격이 생긴다.
본 발명에 따라 구성된 양력몸체들이 설비된 대형선박(100)은 도 27 및 28에 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 선박(100)은 도 5에 예시한 양력몸체에 따라 구성된 양력몸체(104)를 지지하는, 그것의 선수에 매달린 스트러트(102)를 포함한다. 도 6에 예시한 실시예들에 따라 구성된 한 쌍의 제2양력몸체들은 롤 안정판 핀들(roll stabilizer fins)을 대체하도록 선체중앙부에 탑재된다. 이러한 양력몸체들은 주요 선체로부터 스트러트들(108)에 의해 지지되고, 또한 십자형 포일들(110)에 의해 용골(109)에 근접하여 선체에 확보된다. 상기 기술된 바와 같이, 이러한 십자형 포일들은 각종 혼합 날개일 수 있다. 위 실시예에서, 양력체(104)는 선박(100)의 선수 뒤쪽에 장착되며, 양력체의 세로 앞쪽 절반(longitudinal forward half)상에 장착된다.
마지막으로, 선박의 후미에, 상기 기술된 바와 같이 도 17의 실시예에 따라 구성된 한 쌍의 양력몸체들(30)이 또한 마련된다. 이것들은 선체(100)로부터 스트러트들(110)에 의해 지지되고 십자형 포일(114)에 의해 그것들의 후방 말단에 연결된다. 이런 십자형 포일은 또한 각종 혼합 날개일 수 있다. 이런 선박의 후방에 이용된 본 발명의 비대칭 양력몸체들은 실질적으로 선박의 양력 및 증가된 용량(capacity)을 향상시키는 반면 항력을 최소화하도록 대형선박의 선체의 후방을 향하여 형성된 조파들에 맞추어 만들어질 수 있다.
단일 스트러트로 선수 양력몸체를 선박(100)에 연결하는 것 대신에, 양력몸체들은 선박의 선체에 연결된 소형 날개 팁 스트러트들(small wing tip struts; 104c)을 한정하는 한 쌍의 혼합 날개들(104a)이 마련되어진, 도 28a 및 28b에 도시한 동체-날개 혼합형 구조로 연결될 수 있다.
또한, 도 29는 선박의 측면에 그것들의 측면들(22c)을 따라 확보된 비대칭 양력체부들(22a 및 22b)을 구비한 단동선(120)이 마련되어지는 본 발명의 또 다른 실시예를 예시한다. 이러한 비대칭 몸체들은 스트러트들 또는 포일들에 의해 지지되지 않으나 선박에 자재 동적 감쇄(material dynamic damping)을 제공한다.
도 30은 도 11 및 14에 따른 비대칭 양력몸체들을 이용한 쌍동선의 평면을 예시한다. 이런 경우에 있어서, 회전체들의 절반이 쌍동선의 선체들(130)의 대향하게 마주보는 측면들에 고정된다.
본 발명의 양력몸체들의 형상들은 에펜디지들, 몸체들 또는 프로펄서들이 그것들의 뒤에 위치되는 것을 통해 그것들의 뒷날 상에서의 변동을 최소화한다. 이러한 몸체들은 초기 캐비테이션 속도를 가능하게 하는, 몸체 상의 압력계수를 줄이는 방식으로 자유수면을 배수한다. 그것들의 동적 양력은 주어진 선박 설계속도에 대한 양력특성들을 최적화하도록 캠버, 잠수, 속도 및 공격각도의 기능에 따라 변할 수 있다. 움직임 제어 및 안정을 위해, 몸체들의 동적 양력은 통합된 뒷날 플랩들의 이용에 따라 변할 수 있다.
도 27 및 28에 도시한 선체에 대해 다시 언급해보면, 특정 선체 형상은 그런 양력몸체가 제공하는 향상된 효율을 증명하기 위해 선수에 양력몸체를 이용하여 연구되었다. 좀더 구체적으로는, 소위 2000 LT 배수량급 써터 단선체선(Serter monohull)이 연구되었다. 다수의 포일형상들, 가로세로비 및 평면기하학(planform geometries)이 고려되는 동안에 제조된 최종 형상은 3도에서 219 lton의 총양력을 만들어내는, 도 1에 도시한 형상의 48ft 길이, 22ft 폭, 6ft 두께의 양력체였다. 선박의 선수에 적용된 양력몸체가 두 개의 긍정적인 특성들을 이끌어내는 것이 밝혀졌다. 첫 번째로는, D.W.Taylor에 의해 먼저 밝혀진, 구상선수(bulbous bow)의 이용과 유사한 양력몸체는 조파상쇄(wave cancellation)를 제공하고 전체 항력을 감소시킨다는 것이다.
도 31은 양력몸체의 적용에 있어서 조파상쇄의 개념을 도시한다. 도면에 예시한 상하부 수선들은 자유수면상승을 나타낸다. 위선은 40 노트에서 서터 선박만에 의해 야기된 조파 패턴을 말하고 아랫선은 40 노트에서 양력몸체에 의해 야기된 조파 패턴을 말한다. 선박의 선수 조파의 피크는 양력몸체에 의해 야기된 최대 골(trough)과 일치한다. 두 개의 조파 패턴들이 결합될 경우, 두 개의 조파들의 포갬은 서로 상쇄하고 이로인해 야기된 결과적인 조파는 전체 시스템에 연관된 감소된 진폭 및 감소된 조파 항력을 가질 것이다.
두 번째 긍정적인 특성은 양력몸체가 전형적으로 선체 혼자 단독일 때보다 고효율이라는 것이다. 고효율(양항비, L/D)을 가진 구성요소를 부가하는 것에 의해, 전체 시스템의 L/D가 증가한다. 발명자의 연구들은 계산 유체 역학(CFD)의 방법을 이용하여 대형 선박의 선수에 양력몸체를 부가하는 이러한 긍정적인 효과들의 양을 정했다. 선수에 관한 양력몸체의 배치를 위한 선체 상의 최적의 위치를 찾기 위해서, 0 내지 3으로 번호가 매겨진 4개의 다른 위치들은 도 31에 도시한 바와 같이 30-50 노트의 속도 범위를 통해 고려되었다. 각 경우에 있어서, 선체는 2000 lton의 소망된 배수까지 자유로이 상하동요(heave)하고 균형은 0도로 고정되었다. 수행된 연구들은 도 31에 도시한 위치(0)가 가장 효율적이라는 것을 입증하였다. 그 위치는 양력몸체의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 전체 선박 자체의 효율도 증가시킨다. 그 위치는 효율 및 최대 양력을 위해 최적합한 것으로 밝혀졌다. 연구를 수행함에 있어서, 공격각도가 또한 변화되었고 2도의 공격 각도가 전체 구성을 위한 최대 효율을 실현하는 것이 밝혀졌다. 양력몸체는 몸체의 뒷날을 따라 선체의 용골을 정렬시키는 것에 의해 어떤 편리한 방식으로 선체에 직접 부착되었다. 도 32에 도시한 바와 같이 세로 위치는 위치(0) 와 동일한 곳에 유지되었고 공격각도는 2도로 고정된다. 도 32의 위치(3)는, 선체와 결합된, 선수의 뒤쪽에 장착된 양력체를 나타낸다. 선박의 선체 선수는, 선수머리(forefoot)에서 대칭인 저항력 양력체의 선미부분에 고정된다.
앙력몸체는 조파상쇄에 의해 선수조파를 감소시키고 선수를 상승시키며 전체 효율을 증가시키기 때문에, 양력몸체의 상부 표면 상의 저압력 지대가 대형 스트러트들 또는 다른 에펜디지들에 의해 방해되지 않는 것이 바람직하다. 도 33에 도시한 양력체를 부착하는 것에 의해, 양력체의 저압력 지대는 변동되지 않고 전체 양력 및 효율이 손상되지 않는다. 이러한 구성에 의해 만들어진 감소된 조파패턴은 조파 항력에 있어서의 감소를 야기하므로 선박의 전체 항력을 감소시킨다.
서터 선박이 속도 범위를 넘어서 선수를 균형잡는 본래의 경향을 가진다는 것은 이전 연구들을 통해 알려졌다. 본 발명에 따른 양력몸체를 부가하는 것에 의해 양의 트리밍 모멘트(positive trimming moment)가 증가될 것이고 결과적인 동적 트림(dynamic trim) 또한 증가할 것이다. 50 노트, 2 도에서 선박에 부착된 양력몸체에 의해 실현된 최대 양력은 193 lton으로 측정되었다. 양력몸체가 50 노트에서 약 30,000 ft-lton 트리밍 모멘트를 만들어내므로, 선박의 결과적인 동적 트림은 1도 이상이 될 것이다.
이러한 양의 모멘트를 방해하고 최고의 효율을 위한 레벨트림을 실현하기 위해, 양력 하이드로포일 또는 몸체는 또한 예를 들면, 도 27에 도시한 바와 같이 선박의 무게중심의 후미 어딘가에 부가되어야 한다. 이것의 목적은 이중이다:
1) 선체 및 양력몸체의 트리밍 모멘트의 균형
2) 선체를 위한 최적의 배수를 실현하기에 충분한 양력 제공
이런 특정 선체를 위한 최대 효율점은 1600 lton의 배수량에서 일어난다는 것이 입증될 수 있다. 테스트된 양력몸체가 50 노트에서 193 lton을 제공하므로, 총 2000 lton 선박을 위해 선체 상에 최적의 1600 lton을 만들기위해, 107 lton 양력을 제공하도록 제2양력몸체 또는 무게중심의 하이드로포일 후미를 배치하는 것이 바람직하다.
선수 및 후미 포일에 양력몸체를 통합하거나 선박의 설계 내에 양력몸체를 통합하는 것은 양력몸체 및 후미 포일 상의 제어 뒷날 플랩들과 같은 움직임 제어 시스템의 도입을 가능하게 한다. 제어 시스템의 실행으로 움직임 감쇄는 항로 및 크루우(crew) 효율에 대한 부가된 저항에 유익하게 영향을 받을 수 있다. 감소된 움직임들로 속도는 유지되고 범위는 더 높은 해상상태에 의해 덜 영향 받는다. 선수 및 후미 포일의 양력몸체 각각은 전체 선박에 상쇄를 부가하지만, 활성 제어 시스템의 부가는 실질적으로 선박의 작동에 그것들의 이점들을 증가시킨다.
선수 및 후미 포일 상의 양력몸체를 가지는 새로운 구성은 각 배열이 자유롭게 균형잡는 경우 뿐만 아니라 0도에 고정되는 경우의 선체보다 더 효율적임을 유념하여야 한다. 이는 항력 감소가 선체의 균형 때문이 아니라 트랜섬(transom) 포일과 함께 이용된 양력몸체 선수의 부가 때문이라는 것을 증명한다.
본 발명의 예시된 실시예들은 여기서 도시한 도면들을 참조하여 기술되었지만, 기술분야의 당업자들에 의해, 본 발명의 범위 또는 정신으로부터 벗어남이 없이 다양한 변화들과 변경들이 가능함이 이해될 수 있다.

Claims (105)

  1. 잠수 상태에서 작동하는 3차원 저 항력 수중 양력체로서, 상기 양력체는 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면상으로, 상기 앞뒤축의 일측은 꼭지점(vertex)이 앞뒤축 상에 위치된 제1포물선을 따르고, 상기 축의 타측 또한 정점이 상기 앞뒤축 상에 위치된 다른 제2포물선을 따르며; 평면으로 봤을 때, 상기 포물선들이 양력체의 리딩에지(leading edge)를 형성하고 b) 상기 앞뒤축에 평행한 종단면으로, 상기 제1 및 제2포물선들로 형성되는 리딩에지 상에 꼭지점을 가진 대칭적이고 점진적(graduated)인 포물 포일 곡선들을 따르며, 후미로 소정거리만큼 연장되고, 상기 포물 포일 형상의 종단면들의 두께가 상기 양력체의 앞뒤축으로부터 양력체의 리딩에지까지 감소하는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양력체의 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔(beam)은, 빔 및 앞뒤축과 수직을 이룬 그것의 두께에 비해 같거나 큰 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양력체는 상기 앞뒤축에 따른 소정의 길이와, 상기 축의 일측 상에 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물선의 일부분(segment)으로 형성된 선미부를 가지는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 양력체를 앞뒤축에 평행하게 자르는 각각의 상기 면에서의 포물 포일 형상은, 앞뒤축에 평행한 면들에서의 양력체의 형상과 대칭이지만 양력체의 앞뒤축으로부터 떨어진 위치일수록 그들 각각의 단면은 더 작은 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 선미는, 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 형성(defined)되고 상기 앞뒤축의 일측상에 위치하는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양력체는 상기 앞뒤축의 반대측 상에 포트(port) 및 우현 선체부(starboard hull section)을 가지고, 상기 제2포물선에 의해 정해진 상기 선체부의 형상은 절반의 포물회전체로 형성된 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 잠수 상태에서 작동하는 3차원 저 항력 수중 양력체로서, 상기 양력체는 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면상으로, 상기 앞뒤축의 일측은 꼭지점(vertex)이 앞뒤축 상에 위치된 제1포물선을 따르고, 상기 축의 타측 또한 정점이 상기 앞뒤축 상에 위치된 다른 제2포물선을 따르며; 평면으로 봤을 때, 상기 포물선들이 양력체의 리딩에지(leading edge)를 형성하고 b) 상기 앞뒤축에 평행한 종단면으로, 상기 제1 및 제2포물선들에 의해 정해진 리딩에지 상에 꼭지점을 가진 대칭적이고 점진적(graduated)인 포물 포일 곡선들을 따르며, 후미로 소정거리만큼 연장되고, 포물 포일 형상의 종단면들의 두께가 상기 양력체의 앞뒤축으로부터 양력체의 리딩에지까지 감소하며; 상기 양력체는 선수(bow)와 선미(stern) 및 상기 선수로부터 상기 선미까지 연장된 소정의 거리를 가지되, 상기 제1포물선의 폭은, 상기 선수로부터, 상기 제1포물선의 가장 넓은 부분으로부터 상기 축까지 연장된 양력체의 길이에 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 형성된 상기 선미까지, 증가하는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  11. 제10항에 있어서,
    양력체의 앞뒤축을 가로지르는 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이룬 그것의 두께와 같거나 그보다 큰 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 양력체를 앞뒤축에 평행하게 자르는 각각의 상기 면에서의 포물 포일 형상은, 앞뒤축에 평행한 면들에서의 양력체의 형상과 대칭이지만 상기 양력체의 앞뒤축의 중앙선으로부터 떨어진 위치일수록 그들 각각의 단면이 더 작은 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  13. 제11항에 있어서,
    양력체는 상기 앞뒤축의 반대 측 상에 포트 및 우현 선체부들을 가지고, 상기 제2포물선으로 형성된 선체부의 형상은 절반의 포물회전체로 형성된 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 잠수 상태에서의 작동을 위한 3차원 저 항력 수중 양력체로서, 상기 양력체는 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 양력체의 형상은 a) 평면으로 봤을 때, 양력체의 리딩에지와 b) 종단면으로 봤을때, 꼭지점이 상기 양력체의 리딩에지 상에 그리고상기 앞뒤축에 평행한 평면들 내에 놓인 대칭의 일반적 포물 포일 곡선들에 의해 형성되며, 상기 양력체는, 상기 앞뒤축의 반대 측 상에 있는 제1 및 제2선체부들과, 상기 제1 및 제2선체부들 사이에 있고 상기 앞뒤축의 일측에 위치된 선체중앙부(midship section)를 가지고, 상기 제1 및 제2선체부는, 평면으로, 꼭지점이 상기 선체중앙부의 반대 측 상의 상기 리딩에지 상에 위치하는 제1 및 이와 다른 제2포물선을 따르며; 상기 선체중앙부는, 종단면으로, 그것의 폭을 가로지르는 제1 및 제2선체부 사이의 앞뒤축에 평행한 면들 내에 일정한 포물 포일 모형을 가지되; 상기 제1 및 제2선체부의 상기 포일 곡선들은, 양력체의 앞뒤축으로부터 그것의 에지까지 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이루는 상기 양력체의 두께보다 같거나 큰 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 양력체는, 선수 및 선미, 상기 앞뒤축을 따르는 소정의 길이 및 상기 선체중앙부의 반대 측 상기 축 상에 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 형성되는 선미부를 가지는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 앞뒤축에 평행한 각 평면들에서의 상기 제1 및 제2선체부 내의 양력체의 포물 포일 형상은, 상기 양력체의 형상에 대칭이지만 상기 양력체의 중앙선 앞뒤축으로부터 떨어진 위치일수록 더욱 작은 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 선체중앙부들을 포함하는 상기 양력체의 측면 상의 상기 선체부의 형상이, 상기 선체중앙부의 포물선 방정식과 동일한 포물회전체의 절반과 같이 형성된 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 잘린 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점에서부터, 상기 양력체의 상기 앞뒤축에 평행한 단면에서의 높이가 점점 감소하는 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 선미는, 상기 선체중앙부의 반대 측의 상기 앞뒤축 상에 있는 상기 선체길이를 가로지르는 제3포물선으로 형성된 것을 특징으로 하는 저 항력 수중 양력체.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 표면 수선(surface waterline)을 가진 제1선체와, 상기 제1선체에 매달린 적어도 하나의 스트러트 및 선박의 동작 중에 상기 수선 아래로 상기 스트러트에 고정된 3차원 수중 잠수 양력체를 포함하는 선박에 있어서, 상기 양력체는 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면상으로, 상기 앞뒤축의 일측은 꼭지점(vertex)이 앞뒤축 상에 위치된 제1포물선을 따르고, 상기 축의 타측 또한 정점이 상기 앞뒤축 상에 위치된 다른 제2포물선을 따르며; 평면으로 봤을 때, 상기 포물선들이 양력체의 리딩에지(leading edge)를 형성하고 b) 상기 앞뒤축에 평행한 종단면으로, 상기 제1 및 제2포물선들로 형성되는 리딩에지 상에 꼭지점을 가진 대칭적이고 점진적(graduated)인 포물 포일 곡선들을 따르며, 후미로 소정거리만큼 연장되고, 상기 포물 포일 형상의 종단면들의 두께가 상기 양력체의 앞뒤축으로부터 양력체의 리딩에지까지 감소하는 것을 특징으로 하는, 선박.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 양력체의 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔(beam)은, 빔 및 앞뒤축과 수직을 이룬 그것의 두께에 비해 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 양력체는 상기 앞뒤축에 따른 소정의 길이와, 상기 축의 일측 상에 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 형성된 선미부를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 양력체를 앞뒤축에 평행하게 자르는 각각의 상기 면에서의 포물 포일 형상은, 상기 앞뒤축에 평행한 면들에서의 상기 양력체의 형상과 대칭이지만, 상기 양력체의 상기 앞뒤축으로부터 떨어진 위치일수록 그들 각각의 단면은 더 작은 것을 특징으로 하는 선박.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 선미는, 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물곡선의 일부분으로 형성된 것을 특징으로 하는 선박.
  33. 제27항에 있어서,
    상기 양력체는 상기 앞뒤축의 반대 측 상에 포트 및 우현선체부들을 가지고, 상기 제2포물선으로 형성된 상기 선체부의 형상은, 절반의 포물회전체로 된 것을 특징으로 하는 선박.
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 제27항에 있어서,
    상기 제1선체에 매달린 적어도 두 개의 스트러트들과, 상기 스트러트들에 각각 고정된 한 쌍의 상기 3차원 수중 잠수 양력체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 양력체들의 앞뒤축들이, 선박의 선수 쪽으로 서로 분기(diverge)하는 것을 특징으로 하는 선박.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 양력체들의 앞뒤축들이, 선박의 선수 쪽으로 서로 수렴(converge)하는 것을 특징으로 하는 선박.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 양력체들을 연결하는 포일 형상으로 된 핀(fin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 포일 형상으로 된 핀은, 동체-날개 혼합형구조(blended wing body)로서 상기 양력체에 결합되고, 상기 양력체들과의 접합부들에서의 포일의 두께가 상기 접합부들에서의 상기 양력체들의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 선박.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 선박은 선수 및 선미를 가지고, 상기 양력체는 상기 선미 앞쪽의 상기 선박의 후방부에 장착된 것을 특징으로 하는 선박.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 선수 후방의 상기 선박의 앞쪽 부분 상에 탑재된 3차원 대칭 저 항력 수중 양력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 선박의 선체중앙부에 장착된 한 쌍의 제2양력체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 선박은 앞뒤 용골을 가진 단동선(monohull vessel)이고, 상기 한 쌍의 제2양력체 각각은, 십자형 포일 지지부재들에 의해 상기 용골에 근접한 선박의 선체에 연결된 것을 특징으로 하는 선박.
  45. 표면 수선(surface waterline)을 가진 제1선체와, 상기 제1선체에 매달린 적어도 하나의 스트러트 및 선박의 동작 중에 상기 수선 아래로 상기 스트러트에 고정된 3차원 수중 잠수 양력체를 포함하는 선박에 있어서, 상기 양력체는 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면상으로, 상기 앞뒤축의 일측은 꼭지점(vertex)이 앞뒤축 상에 위치된 제1포물선을 따르고, 상기 축의 타측 또한 정점이 상기 앞뒤축 상에 위치된 다른 제2포물선을 따르며; 평면으로 봤을 때, 상기 포물선들이 양력체의 리딩에지(leading edge)를 형성하고 b) 상기 앞뒤축에 평행한 종단면으로, 상기 제1 및 제2포물선들로 형성되는 리딩에지 상에 꼭지점을 가진 대칭적이고 점진적(graduated)인 포물 포일 곡선들을 따르며, 후미로 소정거리만큼 연장되고, 상기 포물 포일 형상의 종단면들의 두께가 상기 양력체의 앞뒤축으로부터 양력체의 리딩에지까지 감소하며; 상기 양력체는, 선수와, 선미 및 상기 선수로부터 상기 선미까지 연장된 소정의 길이를 갖고, 상기 제1포물선의 폭은 상기 선수로부터, 상기 제1포물선의 폭이 가장 넓은 부분에 위치하고 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 형성된 상기 선미까지, 증가하는 것을 특징으로 하는 선박.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 양력체의 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔(beam)은, 빔 및 앞뒤축과 수직을 이룬 그것의 두께에 비해 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 양력체를 앞뒤축에 평행하게 자르는 각각의 상기 면에서의 포물 포일 형상은, 상기 앞뒤축에 평행한 면들에서의 상기 양력체의 형상과 대칭이지만, 상기 양력체의 상기 앞뒤축으로부터 떨어진 위치일수록 그들 각각의 단면은 더 작은 것을 특징으로 하는 선박.
  48. 제46항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 선미는 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물곡선의 일부분으로 형성된 것을 특징으로 하는 선박.
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 제48항에 있어서,
    상기 제1선체에 매달린 적어도 두 개의 스트러트들 및 상기 스트러트들에 각각 고정된 한 쌍의 상기 3차원 수중 잠수 양력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  53. 제42항에 있어서,
    상기 양력체들의 상기 앞뒤축들은 상기 선박의 상기 선수쪽으로 서로 분기하는 것을 특징으로 하는 선박.
  54. 제48항에 있어서,
    상기 양력체들의 상기 앞뒤축들은 상기 선박의 상기 선수쪽으로 서로 수렴하는 것을 특징으로 하는 선박.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 양력체들을 연결하는 포일 형상으로 된 핀(fin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  56. 제49항에 있어서,
    상기 포일 형상으로 된 핀은 동체-날개혼합형구조로 상기 양력체들에 결합되고, 상기 양력체들과의 접합부들에서의 상기 포일의 두께는 상기 접합부들에서의 상기 양력체들의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 선박.
  57. 제53항에 있어서,
    상기 선박은 선수 및 선미를 가지고, 상기 양력체가 선미의 앞쪽으로 배의 후방부 내에 장착된 것을 특징으로 하는 선박.
  58. 제57항에 있어서,
    선수의 후방으로 선박의 앞쪽 부분 상에 장착된 상기 3차원 대칭 저 항력 수중 양력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  59. 제57항에 있어서,
    상기 선박의 상기 선체중앙부에 장착된 한 쌍의 제2양력체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 선박은 앞뒤 용골을 가진 단동선이고, 상기 한 쌍의 제2양력몸체들 각각은 십자형 포일 지지부재들에 의해 상기 용골에 근접한 상기 선박의 선체에 연결된 것을 특징으로 하는 선박.
  61. 제28항에 있어서,
    상기 선수에 선박의 앞쪽 부분 상에 장착된 상기 3차원 대칭 저 항력 수중 양력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  62. 제49항에 있어서,
    상기 대칭 저 항력 수중 양력체는 선수 및 선미부를 가지고, 상기 대칭의 저 항력 양력체의 선미부가 상기 제1선체의 선수에 고정된 것을 특징으로 하는 선박.
  63. 삭제
  64. 표면 수선을 가진 제1선체와, 제1선체에 매달린 적어도 하나의 스트러트 및 선박의 작동 동안 수선 아래로 상기 스트러트에 결합된 3차원 수중 잠수 양력체를 구비한 선박에 있어서, 상기 양력체는 앞뒤축 및 외부 표면을 가지고, 상기 양력체의 형상은 a) 평면으로 봤을 때 상기 양력체의 리딩에지와 b) 종단면으로 상기 양력체의 리딩에지 상에 놓인 정점들을 가지고 상기 앞뒤축에 평행한 면들 내에 놓인 대칭의 포물 포일 곡선들로, 형성되며, 상기 양력체는, 상기 앞뒤축의 반대 측 상의 제1 및 제2선체부들과, 상기 앞뒤축의 일 측에 위치되며 상기 제1 및 제2선체부들 사이에 있는 선체중앙부를 가지되, 상기 제1 및 제2선체부들은 평면으로, 꼭지점이 상기 선체중앙부의 반대 측 상의 상기 리딩에지 상에 위치하는 제1 및 이와는 다른 제2포물선들을 따르고; 상기 선체중앙부는 종단면으로, 상기 제1 및 제2선체부들 사이에서 그것의 폭을 가로지르며 상기 앞뒤축에 평행한 면들 내에서 일정한 포물 포일 형상을 가지며; 상기 제1 및 제2선체부들의 포일 곡선들은 상기 양력체의 두께가 상기 양력체의 상기 앞뒤축으로부터 그것의 에지까지 감소하는 것을 특징으로 하는 선박.
  65. 제64항에 있어서,
    상기 양력체의 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔은, 빔 및 상기 앞뒤축에 수직을 이룬 그것의 두께와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  66. 제65항에 있어서,
    상기 앞뒤축에 평행한 각 평면들에서의 상기 제1 및 제2선체부 내의 양력체의 포물 포일 형상은, 상기 양력체의 형상에 대칭이지만 상기 양력체의 중앙선 앞뒤축으로부터 떨어진 위치일수록 더욱 작은 것을 특징으로 하는 선박.
  67. 제65항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  68. 제48항에 있어서,
    상기 선미는 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제3포물선의 일부분으로 형성된 것을 특징으로 하는 선박.
  69. 삭제
  70. 삭제
  71. 제67항에 있어서,
    상기 제1선체에 매달린 적어도 두 개의 스트러트들 및 상기 스트러트들에 각각 결합된 한 쌍의 상기 3차원 수중 잠수 양력체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  72. 제71항에 있어서,
    상기 양력체들의 상기 앞뒤축들은 상기 선박의 선수방향으로 서로 분기하는 것을 특징으로 하는 선박.
  73. 제67항에 있어서,
    상기 양력체들의 상기 앞뒤축들은 상기 선박의 선수방향으로 서로 수렴하는 것을 특징으로 하는 선박.
  74. 제72항에 있어서,
    상기 양력체들을 연결하는 포일 형상으로 된 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  75. 제68항에 있어서,
    상기 포일 형상으로 된 핀은 동체-날개혼합형구조로서 상기 양력체들에 결합되고, 상기 양력체들과의 접합부들에서의 포일의 두께는 상기 접합부들에서의 상기 양력체들의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 선박.
  76. 제72항에 있어서,
    상기 선박은 선수 및 선미를 가지고, 상기 양력체가 선미의 앞쪽으로 배의 후방부 내에 장착된 것을 특징으로 하는 선박.
  77. 제76항에 있어서,
    상기 선수의 후방으로 선박의 앞쪽 부분 상에 장착된 상기 3차원 대칭 저 항력 수중 양력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  78. 제76항에 있어서,
    상기 선박의 선체중앙부에 장착된 한 쌍의 제2양력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  79. 제78항에 있어서,
    상기 선박은 앞뒤 용골을 가진 단동선이고, 상기 한 쌍의 제2양력체들이 각각 십자형 포일 지지부재들에 의해 상기 용골에 근접한 선박의 선체부에 연결된 것을 특징으로 하는 선박.
  80. 표면 수선 및 앞뒤축을 가진 적어도 하나의 선체와, 잠수상태에서 작동 동안 수선 아래로 상기 선체에 결합된 3차원 저 항력 수중 양력체를 구비한 선박에 있어서, 상기 양력체는, 평면으로 봤을 때 상기 선체에 대하여 상기 앞뒤축 방향으로 연장되어 상기 선체에 결합된 제1측을 가지고 있되, 상기 양력체는 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면상으로, 꼭지점(vertex)이 상기 제1측의 최전방부가 상기 선체와 결합되는 지점에 위치하는 제1포물선의 일부를 따르고, b) 상기 선체의 상기 앞뒤축에 평행한 종단면으로, 상기 양력체의 리딩에지 상에 꼭지점을 가지고 후미로 소정거리만큼 연장된 대칭적이고 점진적(graduated)인 포물 포일 곡선들을 따르며, 상기 포물 포일 형상의 종단면들의 두께가 상기 양력체의 상기 제1측으로부터 상기 양력체의 상기 리딩에지까지 감소하는 것을 특징으로 하는 선박.
  81. 제80항에 있어서,
    선체의 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이루는 그것의 두께와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  82. 제81항에 있어서,
    상기 양력체는 상기 앞뒤축의 방향으로 소정의 길이를 가지고, 상기 양력체의 길이를 가로지르는 제2포물선의 일부분으로 형성되고 상기 선체로부터 연장된 선미부를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  83. 제3항에 있어서,
    상기 앞뒤축에 평행한 각 평면들에서의 상기 양력체의 포물 포일 형상은, 상기 양력체의 형상에 대칭이지만 상기 양력체의 상기 앞뒤축으로부터 떨어진 위치일수록 더욱 작은 것을 특징으로 하는 선박.
  84. 제81항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  85. 제84항에 있어서,
    상기 선미는 양력체의 길이를 가로지르는 제2포물선의 일부분으로 형성되고 상기 선체로부터 연장된 것을 특징으로 하는 선박.
  86. 삭제
  87. 삭제
  88. 제80항에 있어서,
    상기 선체의 반대편 측면들 상에 그들의 각 제1측을 따라 고정된 한 쌍의 상기 양력체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  89. 제80항에 있어서,
    표면 수선들 및 앞뒤축들을 가진 양 쪽으로 분리된 한 쌍의 평행 선체와, 상기 제1측을 따라 상기 선체들에 각각 고정되고 서로를 향해 연장된 적어도 한 쌍의 상기 양력체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  90. 제89항에 있어서,
    상기 양력체들은 각각 절반의 포물회전체로 형성된 것을 특징으로 하는 선박.
  91. 표면 수선 및 앞뒤축을 가진 적어도 하나의 선체와, 잠수상태에서 작동 동안 수선 아래로 상기 선체에 결합된 3차원 저 항력 수중 양력체를 구비한 선박에 있어서, 상기 양력체는, 평면으로 봤을 때 상기 선체에 대하여 상기 앞뒤축 방향으로 연장된 제1측을 가지고 상기 선체에 결합되며, 상기 양력체는, 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면으로 봤을 때, 리딩에지와, b) 종단면으로, 상기 양력체의 상기 리딩에지와 상기 앞뒤축에 평행한 평면 내에 꼭지점들이 놓인 대칭의 포물 포일 곡선으로 형성되고, 상기 양력체는, 제1부 및 제2부를 가지되, 상기 제1부는, 평면적으로 꼭지점이 상기 리딩에지의 앞쪽에 위치된 제1포물선의 일부를 따르고; 상기 제2부는, 상기 제1부에 결합되고, 그것의 폭을 가로지르는 상기 앞뒤축에 평행한 종단면에서 일정한 포물 포일 형상을 가지며; 상기 제2부는, 상기 양력체의 상기 제1측을 포함하되; 상기 제1부의 포일곡선은 그것의 폭을 따라 가장자리까지 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 선박.
  92. 제91항에 있어서,
    선체의 앞뒤축을 가로지르는 상기 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이룬 그것의 두께와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  93. 제92항에 있어서,
    상기 앞뒤축에 가로질러 연장하는 상기 양력체의 상기 제2부 상에 선미부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  94. 제93항에 있어서,
    상기 양력체의 상기 제1부는, 포물선의 방정식이 상기 제2부의 것과 동일한 포물회전체의 절반으로 형성된 것을 특징으로 하는 선박.
  95. 제92항에 있어서,
    상기 양력체는 선수(bow) 및 선미(stern), 평면으로 봤을 때의 측면외주, 소정의 길이와 선미부(stern section)를 가지고, 상기 선미부는, 상기 앞뒤축에 평행하게 상기 양력체를 자르는 각 면에서, 상기 측면외주를 가진 상기 면으로부터 상기 선미까지의 길이의 3분의 2 근방의 지점으로부터 점점 감소하는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 선박.
  96. 제36항에 있어서,
    상기 스트러트는, 포일형상이며, 각 상기 스트러트들은, 동체-날개혼합형구조로서 상기 양력체들에 결합되고, 상기 양력체들과의 접합부들에서의 상기 포일의 두께는 상기 접합부들에서의 상기 양력체들의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 선박.
  97. 제44항에 있어서,
    상기 십자형 포일 부재들(cross foil members)은, 동체-날개 혼합구조로서 이들과 조합(associated)된 상기 양력체들에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 선박.
  98. 제55항에 있어서,
    표면 수선 및 앞뒤축을 가진 적어도 하나의 선체와, 잠수상태에서 작동 동안 수선 아래로 상기 선체에 결합된 3차원 저 항력 수중 양력체를 구비한 선박에 있어서, 상기 양력체는, 평면으로 봤을 때 상기 선체에 대하여 상기 앞뒤축 방향으로 연장된 제1측을 가지고 상기 선체에 결합되며, 상기 양력체는, 앞뒤축과 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면의 형상은, a) 평면으로 봤을 때, 리딩에지와, b) 종단면으로, 상기 양력체의 상기 리딩에지와 상기 앞뒤축에 평행한 평면 내에 꼭지점들이 놓인 대칭의 포물 포일 곡선으로 형성되고, 상기 양력체는, 제1부 및 제2부를 가지되, 상기 제1부는, 평면적으로 꼭지점이 상기 리딩에지의 앞쪽에 위치된 제1포물선의 일부를 따르고; 상기 제2부는, 상기 제1부에 결합되고, 그것의 폭을 가로지르는 상기 앞뒤축에 평행한 종단면에서 일정한 포물 포일 형상을 가지며; 상기 제2부는, 상기 양력체의 상기 제1측을 포함하되; 상기 제1부의 포일곡선은 그것의 폭을 따라 가장자리까지 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 선박.
  99. 제60항에 있어서,
    선체의 앞뒤축을 가로지르는 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이룬 그것의 두께와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  100. 제74항에 있어서,
    선체의 앞뒤축을 가로지르는 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이룬 그것의 두께와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  101. 제79항에 있어서,
    선체의 앞뒤축을 가로지르는 양력체의 빔은, 빔 및 앞뒤축에 수직을 이룬 그것의 두께와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 선박.
  102. 선수 머리(bow forefoot)에 부착되고, 상기 선수 머리로부터 수중 앞쪽으로 연장된 양력체를 가지는 선박 선체.
  103. 제102항에 있어서,
    상기 양력체에 부착되는 상기 선수 머리의 부착점이, 상기 양력체의 세로 앞쪽 절반 상에 있는 것을 특징으로 하는 선박 선체.
  104. 삭제
  105. 앞뒤 종축을 가진 선체와, 상기 축상의 선수 및 상기 선수에 고정된 3차원 저 항력 수중 양력체를 포함하는 선박에 있어서, 상기 양력체는, 앞뒤축과 외부표면을 가지되, 그 외부표면의 형상은, a) 평면으로, 상기 양력체의 리딩에지를 형성하기 위하여 선체의 상기 앞뒤축 상에 중심을 둔 제1포물선을 따르고 b) 상기 앞뒤축에 평행한 종단면들은, 상기 제1포물선 상에 꼭지점을 가진 대칭적이고 일반적인 포물 포일 곡선을 따르며, 상기 포물 포일 형상의 종단면의 두께가 상기 양력체의 앞뒤축으로부터 가장자리로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 선박.
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