KR101029447B1 - 선박의 복원력을 강화시키는 탈착식 아웃트리거 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박의 복원력을 강화하는 밸러스트 탱크(2, 3)와 부력공기실(11)과 같은 부력을 가진 물체인 부력 체를 가진 탈착식 아웃트리거에 관한 것으로, 한 단위의 탈착식 아웃트리거에는,

그 자체 내에 부력공기실이 있는 밸러스트 탱크와 밀폐되어 기체가 들어있는 부력공기실(11)이나 비중이 가벼워 부력이 발생하는 부력 체를 매달 수 있는 구조이다.

이때 단순히 피동적으로 부력이 발생하는 부력 체의 기능과 달리, 밸러스트 탱크(2, 3)는 밸브로 여닫을 수 있는 연결관(100)을 통해 밸러스트 탱크와 연결된 펌프(1)가 작동하여 밸러스트수 배출구(4, 5)를 통해 밸러스트수를 유입 또는 유출시키는 방법으로 밸러스트 수의 양을 조절하는 구조이다.

특히, 탈착식이라는 특징에 의해 선체 둘레 복수의 착탈대 중에서 취사선택하여 복원력이 특별히 부족한 방향으로 탈착식 아웃트리거를 부착시키는 것이 가능하게 되었다.

아웃트리거, 롤링(rolling), 플로트, 밸러스트 수, 복원력, 탈착, 공기, 부력, 선박(ship, craft, vessel)

Description

선박의 복원력을 강화시키는 탈착식 아웃트리거{Outtrigger that can be adhered to ship for improving a righting moment of a ship}

전래의 아웃리거 카누가 선체 밖에 플로트(float)를 매단 기술을 개발하였고, 현대의 요트도 복수 선체(shell)로서 이러한 플로트를 가지고 있다. 특히 현대의 요트는 플로트를 필요시에 접거나 선체 옆으로 끌어 붙일 수 있는 기술까지 개발하여 사용하고 있다.
새로이 제시되는 쾌속 화물선도 이와 동일한 개념인 아웃트리거를 가진 구조인데 선체가 대형이므로 대형의 아웃트리거가 선체와 일체화된 구조로 사용되고 있다.

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한편, 해상크레인의 전복사고에서 보듯이 필요한 특정방향으로 선박의 복원력을 강화할 필요성도 대두되고 있다. 통상 탈착식으로 두 개의 구조물을 붙였다 떨어뜨리는 결속방법으로 여러 분야의 기기에서 널리 사용되고 있으므로 이와 같은 특정방향으로 선박의 복원력을 강화할 필요성을 해결하지 못할 이유가 없다. 하지만, 대부분 선박은 여전히 선체 내부의 밸러스트 탱크의 밸러스트 수를 조절하는 기술에 의존하고 있으므로 본 고안은 그러한 특정방향으로 복원력의 강화 필요성 및 해상에서 평저선 등의 선박의 복원력 강화필요성을 충족시키고자 한다.

전래의 카누의 종류의 하나로서 한쪽 또는 양쪽에 통나무로 된 플로트(float)를 매단 아웃리거 카누가 있다. 한쪽에만 매단 것도 있으며 미크로네시아 폴리네시아에서, 양쪽의 것은 인도네시아 멜라네시아에서 많이 볼 수 있다. 현대에도 이와 같이 플로트(float)를 매단 카누와 요트들은 흔히 볼 수 있다.
반면에 현대의 화물선은 선체 내부에 있는 밸러스트 탱크로 배의 무게중심을 해결하고 있다.

물론, 최신기술로 제안되는 쾌속 화물선은 조파저항을 줄이기 위해 늘씬한 선체를 가지게 설계하는 되신 선박의 안정을 유지시키는 아웃트리거를 선체구조와 일체화시키는 방법을 채용하였다. 하지만, 기존의 선박에 적용되어 그 기존의 선박의 성능을 향상시키는 기술은 아직 없는 실정이다.

참고로, 운하와 해상 사이를 매끄럽게 이어주는 물류수송의 필요성에 대한 논의는 여러 나라에서 있었으나 기술적인 문제를 풀지 못했다. 즉, 배와 배(vessel to vessel)가 컨테이너를 해상에서 곧바로 주고받아 비용도 줄고 시간도 단축하는 것이 필요하지만 현재로선 단지 현실적으로 실현될 수 없는 것이다. 또한 밸러스트 탱크가 선체 내부에 있지 않는 운하를 항해하는 평저선은 해상에서 복원력이 없기 때문에 바지선이 컨테이너를 싣고 운하를 통해 내륙도시인 광주에서 영산강을 거쳐 바로 중국도 가고 일본도 가지 못한다.
이에 짐을 실은 상태에서 중심(重心)이 높아져 복원력(復原力)이 약한 밸러스트 수로 균형을 충분히 잡지 못하는 선박이 해상의 거친 파도나 배와 배(vessel to vessel)로 화물을 이동시키기 위해서 복원력을 보완하는 기술이 요청된다고 하겠다.

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종래기술의 문헌정보

[문헌1] US 06311635(Gilles Vaton) 2001.11.06, 대표도

[문헌2] FR200101082(KINARD, Yves)2001.04.09, 대표도

[문헌3] Appl.No. US20040890946 (Mattheus Koop), 2004.07.14, 대표도

[문헌4] Appl.No. US19960002709 (RETHORST, Scott), 1996.02.28, 그림 106

[문헌5] Appl.No. US19840662131 (William Murphy) 1984.10.18 대표도

[문헌6] Appl.No. US04366766 (Gunnar B. Bergman), 1983.01.04

통상 화물선 등 대형 선박은 밸러스트 탱크의 성능에 따라 복원력이 결정된다.
한편, 근래에 소개된 쾌속 화물선은 날렵한 선형을 유지하면서 균형을 잘 잡기 위해서는 선체 옆에 선박의 복원력을 높이는 아웃트리거를 채용하기도 했다.
이와 같은 아웃트리거의 기원을 살펴보며 전통적인 카누와 현대 요트에서 찾아볼 수 있다.

이에, 본 고안은 피동적으로 부력을 발생시키는 부력 체나 모터를 사용하여 밸러스트수를 유입 또는 유출시키는 방법으로 능동적으로 부력을 발생시키는 밸러스트 탱크가 있으면서, 선박의 선수, 고물(선미), 선측의 임의의 위치에 복원력 보완이 가능한 탈착식 아웃트리거를 제공하는데 그 목적이 있다.

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본 고안은 선박의 선수, 고물(선미), 선측에 간격을 두고 아웃트리거와 맞닿아 체결이 가능한 부착대를 설치한다. 물론 이러한 부착대는 선체의 구조의 지지에 의해 아웃트리거의 집중하중을 받을 강도인 선체 부위에 설치되어야 한다.

그 부착대들 중에서 복원력이 취약한 방향에 있는 부착대에 아웃트리거를 볼트와 너트, 연결 홈 삽입, 연결고리, 기계적 연결매체 상호체결형식으로 부착할 수 있게 하고자 한다.

또한 압축공기를 넣는 방식으로 설치된 아웃트리거의 밸러스트 탱크의 든 밸러스트 수의 조절이 가능하게끔 하고자 한다. 물론 아웃트리거는 밀폐된 체적 내부에 공기가 있는 부력공기실(11)이나 비중이 낮아 부력이 발생하는 물질로 된 부력 체, 지느러미(Fin)를 매달 수 있는 구조이다.

본 고안은 탈착식 아웃트리거로서 선체 둘레에 있는 부착대들 중에서 복원력이 취약한 방향을 취사선택하여 탈착식 아웃트리거를 붙여서 선박의 롤링을 방지하는 효과를 달성하는 것에 관한 것이다.

또한, 탈착식 아웃트리거의 내부 밸러스트 탱크(2, 3)이 밸러스트 수를 조절하는 방법으로 아웃트리거의 복원력을 임의 수준으로 변경시킬 수도 있는 효과를 달성하고 있다.

본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1의 좌측그림은 양쪽에 통나무로 된 플로트(float)를 매단 아웃리거 카누 중에서 많이 알려진 하와이언 카누를 현대화한 레저용 카누이다.
참고로, 현재 플로트(float)를 가진 요트가 여러 종류가 있으며 요트의 보관상 편의를 위해 요트와 연결된 플로트를 들어올려 뱃전으로 접어 올리는 방법 또는 플로트를 요트 외부에 끌어당겨 위치시킬 수 있는 기술도 채용되고 있다.

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도1의 우측그림은 곧 시험선 제작이 이루어진다는 언론을 통해 소개된 쾌속 화물선이다. 그림을 보면 조파저항을 줄이기 위해 늘씬한 선체와 선박의 안정을 유지해주는 아웃트리가 선체와 일체화된 것이 보인다. 하지만 이러한 아웃트리거는 아웃트리거만 뗄 수도 없으며 선체설계상 아웃트리거를 떼면 운항이 불가능한 것이었다.

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참고 설명으로, 기존 화물선은 밸러스트 탱크를 이용하여 배의 무게중심문제를 해결하고 있다. 한편 이러한 기존 화물선에도 본 고안의 아웃트리거가 특정방향에 복원력을 증가시켜야할 경우 유용하겠지만, 아직 이러한 기존의 화물선에 아웃트리거가 설치할 부착대의 형식이나 부착할 만한 아웃트리거에 구조에 대한 개념이 제시되지 못한 실정이다.

한편 또 다른 참고로, 수심이 얕고 파도가 없는 하천이나 호수에서 운항하는 평저선(平底船)인 바지선은 짐을 실으면 중심(重心)이 높아져 복원력(復原力)이 약해지며 바다에 나가는 것이 불가능하다. 즉 거친 바다에 나가면 롤링(rolling)에 대항한 복원력이 없으므로 선박이 뒤집히게 되는 것이다. 이는, 이러한 선박이 중심(重心), 부심(浮心), 경심(傾心) 등을 계산하여 조선공학적으로 건조된 선박이 아니기 때문이다. 그렇기에 다수의 화물을 실어 중심이 높아진 상황에서 강풍이 불면 하천, 호수에 있다고 해도 전복될 가능성마저 있었다.

이에 본 고안은, 기존의 선박에 탈착할 수 있는 아웃트리거를 이용하여 선박의 중심(重心), 부심(浮心), 경심(傾心)를 더욱 안정한 수준으로 끌어올려 기존 동급 선박에 비해 증가한 화물 선적할 수 있도록 기술적 진보를 달성하고자 한다.

도 2는 고 고안의 도시한 구조도로서 부착대(108, 109)에 각각 한 단위의 탈착식 아웃트리거가 부착되어 있다. 탈착식 아웃트리거와 선체가 볼트(103)와 너트에 의해 체결될 수도 있지만 그림에서는 간편하게 끼움 홈(104)에 끼운 후 공기압 및 유압 피스톤(101)의 신장하는 방법으로 잡아주는 구조이다.

참고로, 그림은 부력 체로서 부력공기실(11)를 가지게 되는 각각의 아웃트리거가 연결수단(105)에 의해 연결된 모습이다. 또 다른 참고로, 도 2에서 제시된 탈착식 아웃트리거는 기존의 요트처럼 접는 기존기술과 유사하게 접칠 수 있게 잡아당길 수 있는 공기압 및 유압 피스톤(102)을 사용하고 있다.
이러한 아웃트리거 내부에는 밸러스트 탱크가 도시되었으며 외부로 개방된 밸러스트 수 배출구(4) 및 연결관(100)도 도시되었다. 이러한 밸러스트 탱크의 실제 적용은 다양한 변형이 가능하다.

그림은 공기를 뽑아내는 방식으로 밸러스트 수(8)의 수위를 맞출 수 있는 경우를 사례로 들고 있다. 물론 도면에 도시되지 않은 마개로 밀봉할 수 있는 압축공기의 주입구가 있는 구조이다. 이와 같은 방법을 사용하면 필요시에 압축공기의 주입구를 밀봉한 뚜껑을 열고 압축공기를 주입하면 밸러스트 수가 개방된 밸러스트 수 배출구(4)를 통해 배출할 수 있어 임기응변식 상황대처가 가능하다.

아웃트리거 내에 밸러스트 탱크가 있어 복원력을 조절한다는 본 고안의 이념은 도면에서 제시된 방법 이외에도 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대 펌프(1)을 이용하여 연결관(100)으로 밸러스트수를 직접 유출 또는 유입시키는 방법도 있을 수 있다.

참고로, 본 고안의 탈착식 아웃트리거에는 그 외 부력체로서 부력공기실(11) 및 종래에 선체에 설치하는 지느러미(Fin)를 부착할 수도 있을 것이다.

밸러스트 수의 수위를 조절하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도3을 설명하게 앞서 통상적으로 선박의 복원력 확보기술을 보면 선체 내부에 밸러스트 탱크(4, 5)가 있으며 펌프(1)와 선택한 밸러스트 탱크만 선택하여 여닫을 수 있는 밸브(6, 7)를 사용하여 밸러스트 탱크의 밸러스트 수 수위(8, 9)를 조절한다.
이에, 본 고안의 도 3은 (가)에서 화물선이 선적한 화물(예컨대, 컨테이너)이 쏟아진 경우를 가정해 보았다.
(참고로, 본 고안의 탈착식 아웃트리거를 선적한 화물이 쏟아지기 전에 복원력을 보강하기 위하여 설치했다면 그림이 (나)처럼 되었을 것이다.)

일단, 화물이 일부 쏟아진 (가)의 상태에서는 무게중심이 선체의 중간을 지나지 않게 되어 롤링이 더욱 심해질 것이다. 즉 (다)의 그림에 도시된 것과 같이 무게중심(22)이 한쪽으로 쏠리게 되는 것이다. 이때, 선박의 우측 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 더 많이 넣는 방법으로 무게중심(22)을 우측으로 이동할 수 있다. 그 결과 우측 밸러스트 수(9)가 좌측 밸러스트 수(8)보다 많이 있는 것이 도시되었다.

한편 밸러스트 수의 주입방법으로 다양한 기존기술이 있는데 도3에서 제시된 방법은 압축공기의 주입구에 연결관(100)이 연결된 상태에서, 우측 밸러스트 탱크를 선택하여 압축공기를 불어넣으면 밸러스트 수(9)가 밸러스트 수 배출구(5)를 통해 빠져나가는 방법을 이용하는 것으로 제시되었다.
본 고안을 이용하여 선수나 고물(선미)에 아웃트리거를 달수도 있다. 본 고안은 선측이던 선수이던 고물이던 원하는 장소에 착탈식 아웃트리거를 설치할 수 있으며 해상크레인과 같이 편심을 많이 받는 작업을 하는 경우 해상크레인이 쏠리는 방향에 부착시켜 복원력을 강화시켜 전복을 막아줄 수도 있을 것이다.

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도 1은 아웃트리거의 기원과 종래기술.

도 2는 본 고안에 사용되는 탈착식 아웃트리거의 구조도.

도 3은 본 고안의 탈착식 아웃트리거의 밸러스트 탱크 사용도.

도 4는 기존의 평저선과 본 고안을 이용한 평저선 사용상태도.

Claims (1)

1. 탈착식 아웃트리거에 관한 것으로서, 선박 선체의 외주 면에 요철부/요입부와 삽입 홀과 앵크볼트/체결너트로 된 있는 다수개의 부착대들에 대하여;

   바 형태의 구조에 달려 선체외부로 돌출되는 밸러스트 탱크(2, 3)와 그 내부의 밸러스트수가 주입되거나 빠져나오기 위한 통로인 밸러스트수 배출구(4, 5) 와 각 밸러스트 탱크로 연결된 연결관(100)을 여닫을 수 있는 밸브(6, 7)를 가진 부력공기실 및 부력을 발생하는 부력 체를 매달 수 있는 착탈형 아웃트리거를 사용하되,

   공기를 주입하는 펌프(1)와 착탈형 아웃트리거가 연결되어 그 펌프(1)가 작동시에 연결관(100)을 통해 연결된 밸러스트 탱크 내의 밸러스트수를 밸러스트수 배출구(4, 5)로 유입되거나 유출되도록 하여, 착탈형 아웃트리거에 부착된 밸러스트 탱크(2, 3)의 부력을 조정하여 선박의 복원력을 조정하는,

   임의의 선택된 부착대에 착탈형 아웃트리거를 착탈시킬 수 있는 특징이 있는 선박의 복원력을 강화시키는 탈착식 아웃트리거

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