KR101088308B1 - 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀에 관한 것으로, 고속활주선의 운항시 선체의 종요인 트림을 억제하여 항주자세를 일정하게 유지하고 운항 안정성을 높일 수 있도록, 수선을 기점으로 수선 상부에 위치되게 고속활주선의 선체 좌현 및 우현에 부착되는 길이(a)와 폭(b)을 갖는 지느러미 형상의 판형 부재를 구비하되, 상기 판형 부재는 a≥b가 되게 설계된 것을 특징으로 하는 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고속활주선이 고속 운항에 따라 발생되는 과도한 트림을 돌핀이 억제함으로써 안정적인 항주자세를 유지시켜 운항 안정성을 극대화시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀{DOLFIN WITH IMPROVEMENT SAILING STABILITY OF HIGH SPEED SLIDING SHIP}

본 발명은 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속활주선의 선미부 양측면에 지느러미 형상의 핀을 수면 상부로 위치되게 설치하여 과도한 트림 발생시 이를 감소시켜 항주자세의 안정성을 확보할 수 있도록 한 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀에 관한 것이다.

일반적으로, 고속활주선의 선형은 선저를 평판 모양으로 하여 수평면에 대해 어떤 앙각을 가지게 하여 고속이 될 때 발생하는 물의 동압을 이용하여 선체를 상방으로 들어 올려 배의 중량을 거의 물의 동압으로 지지하는 활주상태의 형상을 갖는다.

이러한 활주상태의 선형 형상은 일반적인 둥근바닥형의 고속활주선 이외에도 V형 고속활주선 등 다양한 형태가 있다.

그런데, 이러한 형상의 선형은 파랑중에서 항주할 경우 선체가 좌우로 요동되는 횡동요(Roll)가 커져 선박의 안정성과 승선감을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 파도가 선수 선저부에 부딪히는 선저부 충격현상 등에 의한 선체 구조강도상 안전성이 현저히 떨어지는 문제가 있다.

이를 해결하기 위한 노력의 일환으로, 빌지킬(Bilge-Keel), 감요수조(Anti-rolling Tank), 자이로 안정기(Gyro-Stabilizer), 핀 안정기(Fin-Stabilizer) 등이 제안된 바 있다.

다른 예로, 등록특허 제0544899호에서는, 선체 좌우현에 차인라인이 형성된 20노트 이상의 고속활주선박에 상기 차인라인을 기점으로 폭이 높이 보다 크거나 같으면서 경사각이 3~10°인 직삼각형 형상의 에어포일형 핀을 설치하는 형태로 차인 선형을 구성하여 횡요 방지 효과를 높인 바 있다.

한편, 선체에 핀(Fin)을 형성한 관련 기술로 횡요와 달리 선박의 추진 효율을 향상시킬 목적으로 공개특허 제2008-92850호, 공개특허 제2010-2086호가 있는데, 공개특허 제2008-92850호의 경우에는 선체평행부의 후단보다 후방의 빌지부의 외판 양쪽 현에 빌지 핀이 설치되고, 선미 끝의 프로펠러 근방의 외판 양쪽 현에 선미 끝 핀이 설치되는 선박에서, 빌지 핀은 선미 방향을 향해 상향 경사지게 배치되고 선미 끝 핀은 프로펠러의 전진시 회전방향과 반대방향으로 경사지게 배치시킨 예이고, 제2010-2086호는 선체의 좌,우현에 제1,2핀을 구비하되 선미 수선과 이 선미 수선으로부터 수선간장의 10% 전방 위치 사이에서 수평방향으로 뻗어 설치되고, 제1핀이 제2핀의 하방에 위치되며, 제1핀의 전단은 제2핀의 전단보다 전방에 위치시킨 예이다.

하지만, 개시된 상기 특허 기술을 포함한 당해 분야의 대부분의 기술들은 선박의 추진 효율을 향상시키거나 횡요를 억제하기 위한 기술과 관련된 것이고, 특히 고속활주선과 같이 고속 항주시 선체의 길이방향으로 발생하는 과도한 트림을 감소시킬 수 있는 획기적인 기술들의 개시는 미비한 실정이며, 그로 인해 고속활주선이 갖는 주행 안정성이 매우 떨어지는 단점이 있어 왔다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 고속활주선의 선미부 양측면에 지느러미 형상의 돌핀을 수면 상부로 위치되게 설치 제공하여 과도한 트림 발생시 이를 감소시켜 항주자세의 안정성을 확보함으로써 고속 항주시 고속활주선의 운항 안정성을 높이고자 함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 고속활주선의 운항시 선체의 종요인 트림을 억제하여 항주자세를 일정하게 유지하고 운항 안정성을 높일 수 있도록, 수선을 기점으로 수선 상부에 위치되게 고속활주선의 선체 좌현 및 우현에 부착되는 길이(a)와 폭(b)을 갖는 지느러미 형상의 판형 부재를 구비하되, 상기 판형 부재는 a≥b가 되게 설계된 것을 특징으로 하는 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀을 제공한다.

이때, 상기 판형 부재의 길이(a)는 선체 길이의 10~20%인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 판형 부재는 선수를 향해 배치된 선단보다 선미를 향해 배치된 후단이 하부로 더 내려가게 기울어져 설치된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 판형 부재에서 기울어짐이 시작되는 지점은 판형 부재의 선단으로부터 후단을 향한 길이의 50~80% 지점부터인 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 판형 부재는 고속활주선의 선미부에 부착되는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 고속활주선이 고속 운항에 따라 발생되는 과도한 트림을 돌핀이 억제함으로써 안정적인 항주자세를 유지시켜 운항 안정성을 극대화시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀의 설치예를 고속활주선의 정면에서 본 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀이 설치된 상태에서 고속활주선의 운항예를 표현한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀의 설치예를 고속활주선의 배면에서 본 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀의 형상을 보인 예시적인 평면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀의 설치예를 고속활주선의 정면에서 본 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀이 설치된 상태에서 고속활주선의 운항예를 표현한 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀의 설치예를 고속활주선의 배면에서 본 예시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀(DOLFIN)(200)은 "Dynamic pOsition controL Fin"의 약어로서 선박의 길이방향 동적 안정성을 향상시키기 위해 구비되는 핀(fin)을 말한다.

이때, 상기 돌핀(DOLFIN)(200)은 강도가 확도되는 한도 내에서 특별한 단면형상 없는 얇은 판상으로 제작될 수 있다.

그리고, 상기 돌핀(200)은 도 4의 도시와 같이, 선체(100)에 부착되는 부착부(210)와, 상기 부착부(210)와 대향되는 부분인 형상부(220)로 이루어진다.

이 경우, 상기 부착부(210)는 선체(100)에 직선형상으로 형성된 장변으로서 선체(100)에 견고히 고정되고, 형상부(220)는 상기 부착부(210)와 일정 폭(b)을 유지한 채 평행하게 유지되다가 상기 부착부(210)를 향해 하향 경사지게 형성된 일종의 사다리꼴 형태를 갖춘 지느러미(fin) 형상을 갖게 된다.

특히, 폭이 좁은 쪽이 선체(100)의 선수를 향하도록 하고, 폭이 넓은 쪽인 선미를 향하도록 배치되어야 대략 유선형을 유지하게 되어 유동저항을 줄일 수 있다.

또한, 상기 돌핀(200)의 전체 길이, 즉 부착부(210)의 길이(a)는 부착부(210)에서 형상부(220)에 이르는 가장 큰 폭(b)과 a≥b의 관계를 가져야 한다.

이때, 상기 길이(a)와 폭(b)의 관계가 a≥b을 유지해야 하는 이유는 길이 보다 폭을 더 크게 하면 저항이 커지고 양력을 견디기 어렵기 때문이다.

뿐만 아니라, 상기 돌핀(200)은 도 1의 도시와 같이, 수선(110)을 기점으로 수선(110) 상부에 위치될 수 있도록 설치되어야 한다.

이는 상기 돌핀(200)이 양력을 받아 자세 제어를 하기 때문에 양력을 제대로 받아 효율을 높이기 위해서는 예시된 형상과 위치로 설계되어야 한다.

나아가, 상기 돌핀(200)은 저속 및 고속역 전체에 걸쳐 트림각(Trim Angle) 조정을 통한 항주자세의 안정성을 극대화시키기 위해 선체(100) 길이의 10~20%의 길이(a)를 갖도록 설계됨이 특히 바람직하다.

덧붙여, 상기 돌핀(200)은 폭(b)이 좁은 선단으로부터 폭(b)이 넓은 후단을 향해 갈 때 후단이 선단보다 아래에 위치되도록 하향 경사지게 배치되면 더욱 좋다.

이는 앞서 설명한 바와 마찬가지로 돌핀(200)이 받을 양력을 극대화시키기 위함이다. 따라서, 돌핀(200)의 두께와도 밀접한 관련성을 갖지만 본 발명에서는 두께에 대해서는 특별히 한정하지 않기로 한다.

이에 더하여, 상기 돌핀(200)의 후단이 선단보다 하향 경사지게 배치될 때 경사형성되는 포인트, 즉 지점은 돌핀(200)의 길이(a) 대비 50~80% 범위부터 형성되는 것이 바람직하다.

더 구체적으로, 돌핀(200)의 선단으로부터 후단에 이르는 길이(a)의 50~80% 에 해당되는 지점부터 하향 경사지는 것이 바람직하다는 의미이며, 이또한 양력을 극대화시키기 위한 것이다.

한편, 상기 돌핀(200)은 도 3에서와 같이, 고속활주선의 선체(100) 중 선미부에 설치된다.

이와 같이, 상기 돌핀(200)을 선미부에 설치하는 이유는 길이방향으로 발생하는 트림을 최소화시키기 위한 것으로, 동력발생부에 최근접시키되 선미부의 선미단이 아니라 선미단으로부터 이격되되 일정거리 내, 이를 테면 선체(100) 길이의 20% 이내, 보다 정확하게는 선미단으로부터 선체(200) 길이의 20% 되는 지점에 설치됨이 가장 바람직하다.

여기에서, 트림(Trim)이란 선박이 길이 방향으로 일정 각도로 기울어진 것을 말하는 것으로, 선수 선미간의 흘수(Draft) 차이로 표시한다.

이때, 흘수란 선박이 물에 잠기는 부분의 깊이를 말하며, 선미흘수가 큰 경우를 선미트림(trim by stern), 선수흘수가 큰 경우를 선수트림(trim by head), 선수미 흘수가 같은 경우를 등흘수(even keel)라 한다.

이에 따라, 선미트림일 경우에는 선수부가 수면으로부터 높아지므로 선수에 부딪히는 파랑의 피해(deckwetness)를 완화시킬 수 있으며, 타(Rudder)가 수중 깊이 침하하기 때문에 타의 효과가 좋고, 배의 중심이 후방으로 이동하므로 선체 후부의 안전성이 증가된다.

또한, 선수에 대한 공기의 저항은 증가하나 물의 저항을 감소시킬 수 있으므로 전진에 대한 저항은 감소한다.

반면, 선미트림일 경우에는 선수부가 수면으로부터 낮아지므로, 선수부에 파도를 덮어 쓸 위험이 많고 속력이 감소되며, 또 선미의 안정성이 낮아지고 타의 효과가 떨어져서 침로 유지가 어렵다.

그리고, 등흘수는 하천 등 수심이 얕은 수로를 항해할 때나, 독(dock)에 들어갈 때, 또는 항해 중에 청수나 연료 등의 소비로 선미 트림이 예상될 때의 출항시에 등흘수로 하는 경우가 많다.

이와 같이, 본 발명은 선박의 선체(100)에 발생하는 횡요보다는 단순한 선박이 아닌 고속활주선에서 발생하는 선박의 길이방향 항주자세를 안정화시켜 운항 안정성을 확보하기 위한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 돌핀(200)을 부착하여 사용하게 되면 선미트림 발생시 돌핀(200)이 수선(110)과 접촉되면서 혹은 수선(110)에 순간적으로 충돌되면서 가압력을 발생시켜 국부적인 트림 현상을 상쇄시키게 된다.

이를 위해, 상기 돌핀(200)은 앞서 설명한 바와 같이, 선체(100)의 길이에 따라 정해진 비율의 범위를 갖는 길이로 형성되어야 하며, 바람직한 범위는 선체(100) 길이의 10~20%이다.

뿐만 아니라, 상기 돌핀(200)은 선체(100)의 양측면, 즉 좌현 및 우현 모두의 선미부에 설치되어야 한다.

본 발명자는 이와 같이, 돌핀(200)의 유무에 따른 트림 억제 효과를 확인하기 위해 실제 고속활주선을 운용하면서 트림각을 실측한 후 이를 그래프화 한 결과, 하기한 그래프에서와 같이 돌핀(200)을 갖추지 않는 종래 고속활주선에 비해 트림발생을 현저히 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

(돌핀의 유무에 따른 고속활주선의 속도별 트림각을 비교한 그래프)

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 돌핀(200)은 수선(110)을 기저므로 수선(110) 상부에 위치하면서 선체(100)의 선미부에 부착됨으로써 과도한 트림(Trim) 발생시 이를 감소시켜 항주자세를 일정하게 유지하고, 이를 통해 선박의 운항 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

100 : 선체 110 : 수선
200 : 돌핀 210 : 부착부
220 : 형상부

Claims (5)

1. 고속활주선의 운항시 선체(100)의 종요인 트림(Trim)을 억제하여 항주자세를 일정하게 유지하고 운항 안정성을 높일 수 있도록,
   수선(110)을 기점으로 수선(110) 상부에 위치되게 고속활주선의 선체(100) 좌현 및 우현에 부착되는 길이(a)와 폭(b)을 갖는 지느러미 형상의 판형 부재를 구비하되, 상기 판형 부재는 a≥b가 되게 설계되고,
   상기 판형 부재의 길이(a)는 선체(100) 길이의 10~20%인 것을 특징으로 하는 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 판형 부재는 선수를 향해 배치된 선단보다 선미를 향해 배치된 후단이 하부로 더 내려가게 기울어져 설치된 것을 특징으로 하는 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀.
   
4. 청구항 3에 있어서;
   상기 판형 부재에서 기울어짐이 시작되는 지점은 판형 부재의 선단으로부터 후단을 향한 길이의 50~80% 지점부터인 것을 특징으로 하는 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   상기 판형 부재는 고속활주선의 선미부에 부착되는 것을 특징으로 하는 고속활주선의 운항 안정성을 향상시킨 돌핀.

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