KR101012646B1

KR101012646B1 - 공기 공동 선박

Info

Publication number: KR101012646B1
Application number: KR1020100029753A
Authority: KR
Inventors: 장영훈; 박제준; 최영복; 손상용; 이동권; 이영만
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-02-09
Also published as: EP2371700A1; DK2371700T3; JP2011213339A; EP2371700B1; JP5361854B2; ES2481390T3

Abstract

본 발명은 선박의 저부에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 공기 공동 선박에 관한 것이다. 상기 공기 공동 선박은, 선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 선저부의 양측에 각각 별도의 부재로 부착되는 종방향 구획 부재; 상기 종방향 구획 부재와 협동하여 선저부에 공기 공동을 위한 공간구역을 형성하기 위해 선저부에서 폭방향으로 연장되는 횡방향 구획 부재; 상기 공간구역을 복수의 공간구역으로 분할하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 상기 종방향 구획부재의 내측에 부착되는 종방향 칸막이; 및 공기 공동을 형성하도록 상기 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기공급부; 를 포함하고, 상기 횡방향 구획 부재는 상기 종방향 칸막이에 의하여 횡방향으로 분할되어 복수 개 설치되며; 상기 횡방향 구획 부재는 선저부 면과 동일 높이로 연장되는 후퇴 위치와, 선저부 면으로부터 유선이 형성되는 돌출되는 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 기존의 선박에 대한 설계변경 없이 선저부 위에 공기 공동을 위한 공간구역을 형성함으로써, 공기 공동 선박을 제작하기 위한 시간, 노력, 비용을 절감할 수 있다.

Description

공기 공동 선박 {Air cavity vessel}

본 발명은 선박의 저부에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 공기 공동 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 항해시에는 선체의 표면과 물 사이에 마찰저항이 작용하게 된다. 이러한 마찰저항은 선체에 작용하는 저항의 거의 대부분을 차지하기 때문에 선박의 항해시의 마찰저항의 감소는 매우 중요한 과제가 되고 있다.

선박의 마찰저항을 감소시키기 위한 기술의 하나로 선저부를 내측으로 오목하게 형성하고, 그 오목한 부분에 공기를 분사하여 공기 공동을 형성시켜, 선박의 접수 표면적을 감소시키는 공기 공동 선박(Air Cavity Vessel)이 알려져 있다.

도 1은 종래의 공기 공동 선박을 도시하는 도면으로, (a)는 측면도이고, (b)는 저면도이다.

이러한 선박(1)에서는, 선저부(2)의 전면에 걸쳐 오목한 형태의 구획공간부(3)를 형성하고, 선박의 선수부에서 구획공간부(3)를 향해 공기를 공급하는 공기공급부(4)가 설치된다.

공기는 공기공급부(4)로부터 구획공간부(3) 내에 주입되고, 구획공간부(3) 내에서 공기층을 형성하여 선박의 항해시에 물과의 마찰저항을 줄이는 역할을 하게 된다. 이러한 공기 공동에 의해 항해시의 마찰저항이 약 10% 정도 줄어들 수 있으나, 오목한 형태의 구획공간부(3)로 인해 약 2% 정도 마찰저항이 증가되어, 일반 선박과 비교할 때 공기 공동 선박에서의 마찰저항은 약 8% 정도 감소하는 것으로 알려져 있다.

항해시에 선박(1)이 전후좌우로 흔들려 공기 공동에서 공기가 새나오게 되면 공기층이 형성되지 않으므로, 이러한 경우에는 선저부(2)에 형성된 구획공간부(3)에 의해 마찰저항이 오히려 증가할 수 있다. 공기 공동이 잘 유지될 수 있도록 하기 위해, 종래의 선박에서는 구획공간부(3)에 종방향 칸막이 및 횡방향 칸막이를 설치하여 구획공간부(3)를 다수의 구획으로 나누어 구획하기도 한다.

그러나, 선저부(2)를 오목하게 하여 공기 공동을 형성하는 종래의 공기 공동 선박(1)에서는 선박의 배수량이 줄어 부력이 감소되고, 기존의 선박에 대한 많은 설계 변경이 필요하여, 제작상의 어려움이 있었다. 따라서, 기존 선박의 설계를 크게 변경하지 않고 공기 공동 선박을 제작할 수 있는 방법이 요구된다.

한편, 종래에 선박의 항해에 따른 속력에 의해 구획공간부(3)를 새나가는 공기가 선미부에 위치된 프로펠러(6)에 도달하면 프로펠러에 악영향을 미치고, 프로펠러의 추력과 토크를 불안정하게 하는 문제점이 있었다. 이를 위해, 구획공간부(3)의 후방에는 공기배출구(5)가 설치되어, 구획공간부(3)를 새나가는 공기는 프로펠러(6)에 도달하기 전에 공기배출구(5)를 통해 수면 위로 배출된다.

그러나, 구획공간부(3)를 새나가는 공기를 공기배출구(5)를 통해 수면 위로 배출하지 않고, 공기공급부(4)로 유도하면 공기공급부(4)에 공기를 공급하기 위해 공기압축기에서 소요되는 전력을 상당부분 줄일 수 있으므로 바람직하다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 기존의 선박에 대한 설계변경 없이 간단한 방법으로 선박의 항해시의 마찰저항을 감소시킬 수 있는 공기 공동 선박을 제공하고자 함에 목적이 있다.

또한, 공기 공동을 형성하기 위해 필요한 공기를 압축하는 공기압축기에서 소요되는 동력을 절감할 수 있는 공기 공동 선박을 제공하고자 함에 목적이 있다.

또한, 선박의 항해시에 공기 공동이 적절히 형성되는지의 여부를 모니터링하여, 적절한 공기량을 공급하도록 제어할 수 있는 공기 공동 선박을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 선박의 저부에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 공기 공동 선박은, 선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 선저부의 양측에 각각 부착되는 종방향 구획 부재; 상기 종방향 구획 부재와 협동하여 선저부에 공기 공동을 위한 공간구역을 형성하기 위해 선저부에서 폭방향으로 연장되는 횡방향 구획 부재; 공기 공동을 형성하도록 상기 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기공급부; 를 포함하고, 상기 횡방향 구획 부재는 선저부 면과 동일 높이로 연장되는 후퇴 위치와, 선저부 면으로부터 돌출되는 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 횡방향 구획 부재는 선저부에서 폭방향으로 형성된 힌지축을 중심으로 회전하여 상기 후퇴 위치와 상기 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 횡방향 구획 부재가 형성되는 부분의 선저부는 내측으로 굴곡되어 오목부를 형성하고, 상기 횡방향 구획 부재는 상기 후퇴 위치에서 상기 오목부 내에 수용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 횡방향 구획 부재는 유압식 또는 전동식에 의해 상기 후퇴 위치와 상기 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 횡방향 구획 부재가 선저부 면으로부터 돌출되는 돌출 높이는 조절 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간구역을 복수의 공간구역으로 분할하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 상기 종방향 구획 부재의 내측에 부착되는 종방향 칸막이; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 횡방향 구획 부재는 종방향으로 이격되어 복수 개 설치되어, 상기 공간구역을 복수의 공간구역으로 분할하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기공급부는 상기 복수의 공간구역의 각각으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기공급부는, 상기 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기분사노즐; 상기 공기분사노즐로 공급하기 위한 공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기와 공기분사노즐을 연결하는 공기공급관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간구역으로부터 빠져나오는 공기를 회수하여 상기 공기분사노즐로 공급하기 위한 공기회수장치; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기회수장치는, 선저부에 설치되어, 상기 공간구역으로부터 빠져나오는 공기를 흡입하기 위한 공기흡입구; 상기 공기흡입구와 연결되어, 공기와 물을 분리하기 위한 기액분리기; 상기 기액분리기에서 분리된 공기를 가압하여 연결관을 통해 상기 공기분사노즐로 공급하기 위한 제2 공기압축기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 선박의 저부에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 공기 공동 선박은, 선저부를 종방향으로 구획하도록 선저부에 돌출되게 부착되는 종방향 구획 부재와, 선저부를 횡방향으로 구획하는 횡방향 구획 부재에 의해 형성되는 공간구역으로 공기를 공급하여 공기 공동을 형성하고, 상기 횡방향 구획 부재는 선저부 면과 동일 높이로 연장되는 후퇴 위치와, 선저부 면으로부터 돌출되는 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 횡방향 구획 부재가 형성되는 부분의 선저부는 내측으로 굴곡되어 오목부를 형성하고, 상기 횡방향 구획 부재의 일부는 상기 오목부 내에 수용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 공기는 상기 복수의 공간구역의 각각으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기존의 선박에 대한 설계변경 없이 선저부 위에 공기 공동을 위한 공간구역을 형성함으로써, 공기 공동 선박을 제작하기 위한 시간, 노력, 비용을 절감할 수 있다.

또한, 공기회수장치에 의해 공기 공동을 빠져나오는 공기를 회수하여 다시 공간 구역으로 공급함으로써, 공기가 프로펠러에 도달하는 것을 방지하면서, 공기 공동을 형성하기 위한 공기를 압축하는 공기압축기에서 소요되는 동력을 절감할 수 있다.

또한, 선박의 항해시에 공기 공동이 적절히 형성되는지의 여부를 공기공급 제어장치에 의해 모니터링하여, 공간 구역으로 공급되는 공기량을 제어하여 공기 공동이 적절히 형성되게 할 수 있다.

도 1은 종래의 공기 공동 선박을 도시하는 도면으로, (a)는 측면도이고, (b)는 저면도.
도 2는 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 저부를 도시하는 저면도.
도 3은 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 횡방향 구획 부재의 구성을 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 공기회수장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 공기 공동 선박에서 공기 공급을 제어하는 방법을 나타내는 도면.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 저부를 도시하는 저면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 측면도이다.

본 발명의 공기 공동 선박(Air Cavity Vessel; 100)은 선박의 저부(선저부)에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 구성을 갖는다. 공기 공동 선박(100)은 항해중에 물이 선저부(101)와 직접 접촉하지 않고 공기층과 접촉되게 함으로써, 마찰저항을 감소시켜 연료 소모를 줄이기 위한 것이다. 일반적으로, 공기 공동 선박에서 공기 공동의 형성에 따른 연료 절감은 약 8% 정도인 것으로 알려져 있다.

본 발명의 공기 공동 선박(100)은 선저부(101) 면은 그대로 두고, 그 위에 공기 공동을 형성할 수 있도록 구성됨으로써, 종래에 선박의 저부면에 홈을 파고, 홈의 내측으로 공기 공동을 형성하기 위해 선박에 많은 설계 변경이 필요하던 단점을 해결하고자 한다.

상기 공기 공동 선박(100)은 종방향 구획 부재(110), 종방향 칸막이(111), 횡방향 구획 부재(120), 공기공급부(130)를 갖는다. 여기서, 종방향 구획 부재(110), 종방향 칸막이(111), 횡방향 구획 부재(120)는 공기 공동을 형성할 수 있도록 선저부를 구획하기 위한 구획 형성 부재가 된다.

종방향 구획 부재(110)는 선저부(101)의 양측, 즉 좌현과 우현 측에 각각 부착되어, 선저부(101)를 종방향(선박의 길이방향)으로 구획한다. 이때, 종방향 구획 부재(110)는 선저부(101) 면 위에 돌출되도록 부착되는 별도의 부재로 형성됨으로써, 기존의 선박에 설계 변경이 필요없도록 한다.

횡방향 구획 부재(120)는 선저부(101)에서 폭방향으로 연장된다. 횡방향 구획 부재(120)는 종방향 구획 부재(110)와 협동하여 선저부(101)에 공기 공동을 형성하기 위한 공간구역(S)을 형성한다. 횡방향 구획 부재(120)는 종방향으로 이격되어 복수 개 설치되어, 공간구역(S)을 복수의 공간구역으로 분할할 수 있다.

종방향 구획 부재(110)의 내측에는 선저부(101)로부터 돌출되도록 종방향 칸막이(111)가 부착되어, 공간구역(S)을 추가로 분할할 수 있다. 종방향 칸막이(111)는 선박의 횡동요(Rolling) 시에도 공기 공동이 안정적으로 유지되도록 돕는다.

상기에서, 공기 공동을 형성하기 위한 공간구역(S)이 종방향 구획 부재(110), 종방향 칸막이(111), 횡방향 구획 부재(120)에 의해 형성되고 있지만, 공간구역(S)을 형성할 수 있다면 다른 부재들이 추가되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

또한, 상기에서 종방향 구획 부재(110)와 종방향 칸막이(111)가 구분되어 설명되고 있지만, 이러한 구분은 설명을 위한 것이다. 종방향 칸막이(111)는 선저부를 종방향으로 구획하기 위한 부재라는 점에서 종방향 구획 부재(110)와 기능이 거의 동일하므로, 본 발명에서 종방향 칸막이(111)는 종방향 구획 부재(110)로 대체될 수 있다. 즉, 공간구역(S)이 선저부에 폭방향으로 이격되어 놓이는 복수의 종방향 구획 부재(110)와 횡방향 구획 부재(120)에 의해 형성되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

공기공급부(131, 132, 133; 130)는 종방향 구획 부재(110), 종방향 칸막이(111), 횡방향 구획 부재(120)에 의해 형성되는 공간구역(S)으로 공기를 공급하여, 항해중에 선저부(101) 면과 물과의 사이에 공기 공동을 형성할 수 있도록 한다. 이를 위해, 공기공급부(130)는 공간구역(S)으로 공기를 공급하기 위한 공기분사노즐(131)과, 이러한 공기분사노즐(131)로 공기를 공급할 수 있도록 공기를 압축하는 공기압축기(132)와, 공기분사노즐(131)과 공기압축기(132)를 연결하는 공기공급관(133)을 포함한다. 공기압축기(132)와 공기공급관(133) 사이에는 압축공기를 저장하는 공기저장용기가 추가로 구비될 수 있다. 바람직하게는, 공기분사노즐(131)은 복수의 공간구역(S)에 각각 배치되어, 공기를 개별적으로 각각의 공간구역(S)으로 공급할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 횡방향 구획 부재의 구성을 나타내는 측면도이다.

일반적으로, 선박이 파도가 심한 지역을 항해할 때는 선박의 요동에 의해 공기 공동에서 공기가 새나와서 공기 공동을 제대로 형성하기 어려울 수 있다. 이러한 경우에는, 선박의 항해시에 공기 공동에 의해 마찰저항을 줄일 수 없고, 선저부(101)에 형성되는 종방향 구획 부재(110)와 횡방향 구획 부재(120)에 의해 마찰저항이 오히려 증가될 수 있다.

이 경우, 종방향 구획 부재(110)는 선박의 길이방향으로 형성되어 있어 마찰저항에 미치는 영향이 적으나, 횡방향 구획 부재(120)는 선박이 운항할 때 물과 정면으로 접촉되므로 마찰저항을 증가시키는 원인이 된다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명의 횡방향 구획 부재(120)는 선저부(101) 면과 동일 높이로 연장되는 후퇴 위치와, 선저부(101) 면으로부터 돌출되는 돌출 위치 사이에서 이동 가능하게 구성된다. 따라서, 횡방향 구획 부재(120)는 파도가 심한 지역을 통과할 때와 같이 공기 공동을 형성하기 어려운 상황에서는 후퇴 위치로 이동하여 물과의 마찰저항을 줄일 수 있도록 한다.

도 4의 (a)는 횡방향 구획 부재(120)가 후퇴 위치에 있는 상태를 도시한다. 횡방향 구획 부재(120)가 형성되는 부분의 선저부(101)는 폭방향을 따라 내측으로 굴곡되어 오목한 부분을 형성하고, 후퇴 위치에서 횡방향 구획 부재(120)는 오목부 내에 수용될 수 있다.

공기 공동을 형성할 수 있는 상황이 되면, 횡방향 구획 부재(120)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 선저부(101) 면으로부터 돌출되어 돌출 위치에 있게 된다. 이때, 횡방향 구획 부재는 힌지축(121)을 중심으로 후퇴 위치에서 돌출 위치로 회전한다. 여기서, 힌지축(121)은 선저부(101)에서 폭방향으로 연장되는 축이 된다. 힌지축(121)은 횡방향 구획 부재(120)의 전방(선수측) 단부에 위치하고 있어, 돌출 위치에서 횡방향 구획 부재(120)의 후방 단부는 돌출되지만, 전방 단부는 선저부(101) 면과 비슷한 높이를 유지하게 된다. 이는 횡방향 구획 부재(120)의 돌출 위치에서 횡방향 구획 부재(120)를 따라 자연스러운 유선이 형성되게 하여 물과의 마찰저항을 줄일 수 있게 한다. 횡방향 구획 부재(120)의 돌출 높이는 0.3 내지 2.0m 사이에서 조절되는 것이 바람직하다.

횡방향 구획 부재(120)는 유압식 또는 전동식으로 후퇴 위치와 돌출 위치 사이에서 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 횡방향 구획 부재(120)는 유압식 잭(122)에 의해 힌지축(121)을 중심으로 이동될 수 있다.

공기 공동의 형성은 선박의 운항 속도와 횡방향 구획 부재(120)의 돌출 높이에 의해 영향을 받게 된다. 본 발명의 횡방향 구획 부재(120)는 선저부(101) 면으로부터 돌출되는 돌출 높이를 조절할 수 있도록 구성되어, 선박의 운항 속도에 적합한 다양한 단의 높이를 제공할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 공기 공동 선박(100)은 종래의 선박과 달리 선저부에 홈을 파서 공기 공동을 형성하지 않고, 선저부(101) 면 위에 부착되는 종방향 구획 부재(110)와 횡방향 구획 부재(120)에 의해 선저부(101)는 그대로 두고, 그 위에 공기 공동을 형성한다. 따라서, 기존의 선박에 대한 설계변경 없이 공기 공동 선박을 제작할 수 있다. 따라서, 공기 공동 선박을 제작하기 위한 시간, 노력, 비용이 상당히 절감된다.

또한, 본 발명의 횡방향 구획 부재(120)는 선박의 항해시의 상황에 따라 후퇴 위치와 돌출 위치 사이를 이동할 수 있으므로, 공기 공동을 형성하기 어려운 상황에서 오히려 공기 공동 선박의 마찰저항 증가되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 횡방향 구획 부재(120)가 돌출 위치에 있을 때, 그 돌출되는 높이를 조절할 수 있으므로, 선박의 운항 속도에 따라 적절히 공기 공동을 형성할 수 있게 된다.

상기에서, 본 발명의 횡방향 구획 부재(120)가 접이식으로 구성되는 것으로 설명하였지만, 횡방향 구획 부재(120)가 접이식으로 구성되지 않고, 종방향 구획 부재(110)와 마찬가지로 선저부(101) 위에 돌출되도록 부착되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

도 5는 본 발명에 따른 공기 공동 선박의 공기회수장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 이하에서는, 도 3 및 도 5를 참조하여 공기회수장치의 구성을 설명하기로 한다.

선박의 항해에 따른 속력에 의해 공기 공동이 형성되는 공간구역을 새나가는 공기가 선미부에 위치된 프로펠러(105)에 도달하면 프로펠러에 악영향을 미치고, 프로펠러(105)의 추력과 토크를 불안정하게 하므로, 공간구역을 새나가는 공기는 프로펠러(105)에 도달하기 전에 흡수되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 본 발명의 공기 공동 선박(100)은 선미부에 공간구역의 공기 공동으로부터 빠져나오는 공기를 회수하여 다시 공기분사노즐(131)로 공급하기 위한 공기회수장치(141, 142, 143, 144; 140)를 구비한다.

공기회수장치(140)는 공기흡입구(141), 기액분리기(142), 제2 공기압축기(143), 연결관(144)을 포함한다.

공기흡입구(141)는 선미부에 설치되어 공간구역으로부터 빠져나오는 공기를 흡입한다. 공기흡입구(141)는 선저부(101) 면에서부터 기액분리기(142)까지 연결된다. 공기흡입구(141)를 통해서는 공기뿐만 아니라 물도 함께 흡입되므로, 기액분리기(142)에서는 공기와 물을 분리하게 된다. 기액분리기(142)는 선저부(101) 면보다 예를 들어, 5m 정도 높은 곳에 위치되므로, 별도의 동력공급 없이도 공기는 압력차에 의해 공기흡입구(141)를 통해 기액분리기(142)까지 흡입된다.

기액분리기(142)에서 분리된 물은 외부로 배출되고, 공기는 제2 공기압축기(143)에 의해 가압되어, 연결관(144)을 통해 다시 공기분사노즐(131)로 공급된다. 여기서, 제2 공기압축기(143)는 기액분리기(142)에서 분리된 공기를 가압하여 연결관(144)을 통해 공기분사노즐(131)로 공급하기 위한 장치로서, 컴프레서 또는 펌프가 될 수 있다. 연결관(144)은 기액분리기(142) 및 공기공급관(133)과 연결되는 관으로, 기액분리기(142)에서 분리된 공기가 이동하는 통로가 된다.

예를 들어, 선저부(101) 면에서의 압력이 2 바(게이지압) 정도라고 한다면, 기액분리기(142)의 높이는 선저부(101) 면보다 수 m 정도 수두가 낮으므로, 기액분리기(142)에서 분리된 공기의 압력은 대략 1.5 바 정도가 된다. 공기압축기(132)에서 공기분사노즐(131)을 통해 공기를 공급하기 위해서는 2 바 이상으로 공기를 압축해야 하지만, 기액분리기(142)에서 분리된 공기는 1.5 바 정도의 압력을 이미 가지므로, 이러한 공기에 제2 공기압축기(143)로 0.5 바 정도의 압력만 가해주면, 공기는 연결관(144) 및 공기공급관(133)을 통해 공기분사노즐(131)로 공급될 수 있다.

공기압축기(132)에서 2 바 이상의 압력으로 지속적으로 공기를 압축하기 위해서는 많은 동력이 소요된다. 종래에는 공기 공동을 통해 빠져나오는 공기를 흡수하여 수면 위로 배출하지만, 본 발명에서는 기액분리기(142)에서 분리된 공기를 외부로 배출하지 않고, 0.5 바 정도의 낮은 압력만 가해서 공기공급관(133)을 통해 공기분사노즐(131)로 재순환시킨다. 따라서, 공기압축기(132)에서는 더 적은 양의 공기만 압축하면 되므로, 공기를 압축하기 위해 소요되는 동력을 상당히 절감할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 공기회수장치(140)는 공간구역으로부터 빠져나오는 공기를 흡입하여, 이러한 공기가 프로펠러(105)에 도달하여 프로펠러의 작동에 악영향을 미치는 것을 방지한다. 또한, 기액분리기(142)에서 분리된 공기는 낮은 압력으로 재순환되어 공기분사노즐(131)로 공급되므로, 공기압축기(132)에서 공기를 압축하기 위해 소요되는 동력을 상당부분 절감할 수 있다.

도 6은 본 발명의 공기 공동 선박에서 공기 공급을 제어하는 방법을 나타내는 도면이다.

일반적으로, 공기 공동 선박에서는 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키는 것이 목적이므로, 선박의 항해중에 공기 공동이 적절하게 형성되고 있는지를 모니터링하는 것이 중요하다.

종래의 공기 공동 선박에서는 선저부에 홈을 파고, 홈의 내측으로 공기 공동을 형성하므로, 홈의 내측의 물의 수위를 측정하여 공기 공동이 형성되는지의 여부 및 공기 공동의 두께를 간단한 방법으로 측정할 수가 있다. 그러나, 본 발명에서는 선저부(101) 면은 그대로 두고, 그 위에 공기 공동을 형성하므로, 선저부 위로 돌출물을 부착하여 수위를 측정하는 방법을 사용하기가 용이하지 않다.

따라서, 본 발명에서는 공기 공동이 형성되는 복수의 공간구역(S)의 물 또는 공기를 흡입하여 기액분리기(242)에서 공기와 물을 분리하고, 분리된 물의 수위를 측정하여, 공기 공동이 형성되는지의 여부 및 공기 공동의 두께를 측정한다.

이를 위해, 먼저 각각의 공간구역(S)의 후단(선미측)에 위치된 공기흡입구(241)를 통해 공기 또는 물을 흡입한다. 흡입된 공기 또는 물은 기액분리기(242)에서 공기와 물로 분리된다. 기액분리기(242)는 선저부(101) 면보다 높은 곳에 위치되므로, 별도의 동력공급 없이도 공기 또는 물은 압력차에 의해 공기흡입구(241)를 통해 기액분리기(242)까지 흡입된다.

기액분리기(242)에서는 센서에 의해 흡입된 공기와 물의 비율을 판단하게 된다. 공기와 물의 비율은 예를 들어, 수위센서(244)에 의해 기액분리기(242) 내의 수위를 측정하여 판단할 수 있다. 공간구역(S) 내에 공기 공동이 잘 형성되고 있을 때는 기액분리기(242)에서 공기의 비율이 높게 된다. 반대로, 공간구역(S) 내에 공기 공동이 잘 형성되지 않는 경우에는, 기액분리기(242)에서 물의 비율이 높게 된다.

제어부(246)는 수위센서(244)에서 측정된 수위에 따라 공기분사노즐(231)을 통해 공간구역(S)으로 공급되는 공기의 양을 조절하게 된다. 예를 들어, 측정 결과, 공간구역(S) 내의 공기의 비율이 낮다고 판단되면, 제어부(246)는 공기분사노즐(231)의 전단에 설치되는 공기밸브(245)의 개도를 조절하여 추가로 공기를 공급한다. 공기밸브(245)는 수위센서(244)로부터 신호를 전달받아 제어부(246)에 의해 개도가 자동으로 제어될 수 있다.

기액분리기(242)에서 분리된 공기는 재순환 공기압축기(243)에 의해 가압되어 공기저장용기(250)에 저장된다. 이때, 상술한 바와 같이, 공기저장용기(250)에 저장되는 공기의 압력은 공기분사노즐(231)을 통해 공간구역(S)으로 공기를 공급할 수 있도록 2 바 이상이고, 기액분리기(242)에서 분리된 공기는 1.5 바 정도의 압력을 이미 가지므로, 재순환 공기압축기(243)는 이러한 공기에 0.5 바 정도의 압력만 가해주면, 공기는 공기저장용기(250)에 저장될 수 있다. 여기서, 재순환 공기압축기(243)는 컴프레서 또는 펌프가 될 수 있다.

공기저장용기(250)에는 공기압축기(260)가 연결되어, 공기분사노즐(231)을 통해 공간구역(S)으로 공급하기 위한 공기를 압축하여 공기저장용기(250)로 공급한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 공기공급 제어방법은 공간구역(S)의 후단에 위치된 공기흡입구(241)를 통해 공기 또는 물을 흡입하여 기액분리기(242)에서 분리한 후, 공기와 물의 비율을 기액분리기(242)에 설치되는 수위센서(244)로 판단하게 된다. 수위센서(244)의 판단값에 따라 공기분사노즐(231)과 연결된 공기밸브(245)의 개도를 조절함으로써, 공기 공동을 형성하기에 적절한 양의 공기를 공간구역(S)으로 공급할 수 있다.

또한, 기액분리기(242)에서 분리된 공기는 대기압보다 높은 상태이므로, 재순환 공기압축기(243)에 의해 적정량의 압력, 예를 들어 0.5 바 정도의 압력만 추가로 공급해 주면, 공기저장용기(250)에 저장되는 압축공기를 만들 수 있어, 공기압축기(260)에서 소요되는 동력을 상당히 절감할 수 있다.

본 발명의 공기 공동 선박의 공기공급 제어방법은 선저부는 그대로 두고, 그 위에 돌출되게 부착되는 구획 형성 부재에 의해 공기 공동을 위한 공간구역이 형성되는 공기 공동 선박에서 사용할 수 있지만, 종래의 선저부의 홈 내에 형성되는 공기 공동을 갖는 선박에서도 사용될 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 공기 공동 선박
101 : 선저부
110 : 종방향 구획 부재
111 : 종방향 칸막이
120 : 횡방향 구획 부재
121 : 힌지축
122 : 유압식 잭
131 : 공기분사노즐
132 : 공기압축기
133 : 공기공급관
141 : 공기흡입구
142 : 기액분리기
143 : 제2 공기압축기
144 : 연결관
241 : 공기흡입구
242 : 기액분리기
244 : 수위센서
243 : 재순환 공기압축기
250 : 공기저장용기
260 : 공기압축기

Claims

선박의 저부에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 공기 공동 선박에 있어서,
선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 선저부의 양측에 각각 별도의 부재로 부착되는 종방향 구획 부재;
상기 종방향 구획 부재와 협동하여 선저부에 공기 공동을 위한 공간구역을 형성하기 위해 선저부의 폭방향으로 연장되는 횡방향 구획 부재;
상기 공간구역을 복수의 공간구역으로 분할하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 상기 종방향 구획부재의 내측에 부착되는 종방향 칸막이; 및
공기 공동을 형성하도록 상기 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기공급부;
를 포함하고,
상기 횡방향 구획 부재는 상기 종방향 칸막이에 의하여 횡방향으로 분할되어 복수 개 설치되며;
상기 종방향 칸막이에 의하여 횡방향으로 분할되어 복수 개 설치되고;
상기 횡방향 구획 부재는 선저부 면과 동일 높이로 연장되는 후퇴 위치와, 선저부 면으로부터 돌출 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 돌출 위치는 상기 횡방향 구획 부재의 후방 단부가 돌출되어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재는 선저부에서 폭방향으로 형성된 힌지축을 중심으로 회전하여 상기 후퇴 위치와 상기 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재가 형성되는 부분의 선저부는 내측으로 굴곡되어 오목부를 형성하고, 상기 횡방향 구획 부재는 상기 후퇴 위치에서 상기 오목부 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 2에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재는 유압식 또는 전동식에 의해 상기 후퇴 위치와 상기 돌출 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 2에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재가 선저부 면으로부터 돌출되는 돌출 높이는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재는 종방향으로 이격되어 복수 개 설치되어, 상기 공간구역을 복수의 공간구역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 7에 있어서,
상기 공기공급부는 상기 복수의 공간구역의 각각으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 1 내지 청구항 5 및 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기공급부는,
상기 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기분사노즐;
상기 공기분사노즐로 공급하기 위한 공기를 압축하는 공기압축기;
상기 공기압축기와 공기분사노즐을 연결하는 공기공급관; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 9에 있어서,
상기 공간구역으로부터 빠져나오는 공기를 회수하여 상기 공기분사노즐로 공급하기 위한 공기회수장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 10에 있어서,
상기 공기회수장치는,
선저부에 설치되어, 상기 공간구역으로부터 빠져나오는 공기를 흡입하기 위한 공기흡입구;
상기 공기흡입구와 연결되어, 공기와 물을 분리하기 위한 기액분리기;
상기 기액분리기에서 분리된 공기를 가압하여 연결관을 통해 상기 공기분사노즐로 공급하기 위한 제2 공기압축기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
선박의 저부에 공기 공동을 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 공기 공동 선박에 있어서,
선저부를 종방향으로 구획하도록 선저부에 돌출되게 별도의 부재로 부착되는 종방향 구획 부재와, 선저부를 횡방향으로 구획하는 횡방향 구획 부재에 의해 형성되는 공간구역으로 공기를 공급하여 공기 공동을 형성하고,
상기 공간구역은 복수의 공간구역으로 분할하기 위해 선저부로부터 돌출되도록 상기 종방향 구획 부재의 내측에 종방향 칸막이를 설치하며, 상기 횡방향 구획 부재는 상기 종방향 칸막이에 의하여 횡방향으로 분할되어 복수 개 설치되고;
상기 종방향 칸막이에 의하여 횡방향으로 분할되어 복수 개 설치되고;
상기 횡방향 구획 부재는 선저부 면과 동일 높이로 연장되는 후퇴 위치와, 선저부 면으로부터 돌출 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 돌출 위치는 상기 횡방향 구획 부재의 후방 단부가 돌출되어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 12에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재가 형성되는 부분의 선저부는 내측으로 굴곡되어 오목부를 형성하고, 상기 횡방향 구획 부재의 일부는 상기 오목부 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
삭제
청구항 12에 있어서,
상기 횡방향 구획 부재는 종방향으로 이격되어 복수 개 설치되어, 상기 공간구역을 복수의 공간구역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.
청구항 15에 있어서,
공기는 상기 복수의 공간구역의 각각으로 공급되는 것을 특징으로 하는 공기 공동 선박.