KR101089651B1 - Floating structure balanced conditions holding apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유 구조물 평형상태 유지장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 부유 구조물 평형상태 유지장치는, 부유 구조물에 연결된 상태로 유체 안에서 외력에 의한 이동시 내부에 수용된 유체의 무게와 표면적에 의해 발생하는 항력에 의해 부유 구조물의 평형상태를 유지한다.The present invention relates to a floating structure equilibrium maintaining apparatus, the floating structure equilibrium maintaining apparatus according to the present invention is connected to the floating structure, the drag generated by the weight and surface area of the fluid contained therein when moved by the external force in the fluid To maintain the equilibrium of the floating structure.
본 발명에 따르면, 앵커와 별도로 장착하면서 수중에 떠 있는 상태로 부유 구조물에 다수 연결하여 급격한 상하이동이나 파도 및 바람 등 외력으로 인하여 부유 구조물의 이동현상이 발생하면, 몸체 내부에 수용된 유체의 무게와 외력에 의한 이동시 발생하는 항력을 이용하여 부유 구조물의 이동을 억제함에 따라 부유 구조물의 평형상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when a floating phenomenon occurs due to external forces such as a sudden shandong or wave and wind by connecting a large number of floating structures floating in the water while being mounted separately from the anchor, the weight of the fluid contained in the body and It is possible to maintain the equilibrium state of the floating structure by suppressing the movement of the floating structure by using the drag generated during the movement by the external force.
부유 구조물, 외력, 평형, 유지, 수중, 항력 Floating structure, external force, equilibrium, maintenance, underwater, drag
Description
본 발명은 부유 구조물 평형상태 유지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 앵커와 별도로 장착하면서 수상 부유물이 파도나 외력으로 인하여 급격한 이동을 하거나 움직임이 발생하는 경우, 이를 억제하여 부유 구조물의 위치에 대해 평형상태를 유지시키기 위한 부유 구조물 평형상태 유지장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for maintaining an equilibrium state of a floating structure, and more particularly, when the floating water is suddenly moved or moved due to waves or external forces while being mounted separately from an anchor, it is suppressed to equilibrate with respect to the position of the floating structure. A floating structure equilibrium maintaining apparatus for maintaining a state.
일반적으로 선박 등과 같은 수상 부유물은 파도나 바람 등의 외력으로 인하여 급격한 상하좌우 움직임이 발생하면서 이로 인해 시설물이 파손되거나, 인명의 피해가 종종 발생한다.In general, aquatic floats such as ships are suddenly moved up, down, left and right due to external forces such as waves or wind, and thus, facilities are damaged or damage to life is often caused.
기존의 닻과 같은 앵커(Anchor)는 수상 부유물의 정박 위치를 고정하기 위한 도구로 무겁고, 설치나 해체가 복잡하며, 조수간만의 차나 파도 및 바람으로 인한 부유물의 흔들림을 방지하는데 한계가 있고, 파도 및 바람 등의 외력이 강할 경우 앵커를 연결한 연결 로프나 체인이 끊어지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다. Anchors like conventional anchors are tools for fixing the anchoring position of aquatic floats. They are heavy, complicated to install and dismantle, and are limited in preventing the shaking of floats caused by tides, waves and winds. And when there is a strong external force, such as wind, there was a problem that the connection rope or chain connecting the anchor occurs.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 앵커와 별도로 장착하면서 수중에 떠 있는 상태로 부유 구조물에 다수 연결하여 급격한 상하이동이나 파도 및 바람 등 외력으로 인하여 부유 구조물의 이동현상이 발생하면, 몸체 내부에 수용된 유체의 무게와 외력에 의한 이동시 발생하는 항력을 이용하여 부유 구조물의 이동을 억제함에 따라 부유 구조물의 평형상태를 유지할 수 있게 한 부유 구조물 평형상태 유지장치를 제공함에 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the purpose of the floating structure is connected to a large number of floating structures floating in the state while floating in the water while being mounted separately from the anchor movement of the floating structure due to external forces such as Shanghaidong or waves and wind When the phenomenon occurs, by providing a floating structure equilibrium maintaining device that can maintain the equilibrium state of the floating structure by suppressing the movement of the floating structure by using the weight of the fluid contained in the body and the drag generated during the movement by the external force. have.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부유 구조물에 연결된 상태로 유체 안에서 외력에 의한 이동시 내부에 수용된 유체의 무게와 표면적에 의해 발생하는 항력에 의해 부유 구조물의 평형상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is characterized by maintaining the equilibrium state of the floating structure by the drag generated by the weight and surface area of the fluid contained therein when moving by the external force in the fluid in a state connected to the floating structure. .
또한, 본 발명에서는 상기 부유 구조물에 적어도 하나가 연결되되, 내부에 유체가 수용되도록 상단이 개구되는 몸체; 상기 몸체 내 바닥 중심부에 구비되는 추; 및 상기 추의 중심부에 직립 고정되어 상기 부유 구조물에 연결되는 부유 구조물 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, at least one is connected to the floating structure, the upper body is opened so that the fluid is received therein; A weight provided at the bottom center of the body; And a floating structure connecting member which is fixed upright in the center of the weight and connected to the floating structure.
또한, 본 발명에서의 상기 몸체는 역원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the body in the present invention is characterized in that it is formed in an inverted cone shape.
또한, 본 발명에서의 상기 몸체는 가장자리에 연장벽이 돌출 형성되고 상기 연장벽에 유체 이동시 압력항력과 표면항력을 발생시키는 다수의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the body of the present invention is characterized in that the extension wall is formed at the edge protruding and a plurality of holes are formed in the extension wall to generate pressure drag and surface drag during fluid movement.
또한, 본 발명에서의 상기 연장벽에는 내벽을 지지하는 방사 형태의 고정부 재가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the extension wall in the present invention is characterized in that the radial fixing portion for supporting the inner wall is provided.
또한, 본 발명에서의 상기 몸체 및 연장벽의 외벽에는 인양을 위해 인양용 연결부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the outer wall of the body and the extension wall in the present invention is characterized in that the lifting member is further provided for lifting.
또한, 본 발명에서의 상기 연장벽은 구배 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the extension wall in the present invention is characterized in that the gradient is formed.
이와 같은 본 발명의 부유 구조물 평형상태 유지장치는, 앵커와 별도로 장착하면서 수중에 떠 있는 상태로 부유 구조물에 다수 연결하여 급격한 상하이동이나 파도 및 바람 등 외력으로 인하여 부유 구조물의 이동현상이 발생하면, 몸체 내부에 수용된 유체의 무게와 외력에 의한 이동시 발생하는 항력을 이용하여 부유 구조물의 이동을 억제함에 따라 부유 구조물의 평형상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.When the floating structure equilibrium maintaining apparatus of the present invention is mounted separately from the anchor and connected to the floating structure in a floating state while floating, the movement of the floating structure occurs due to a sudden shandong or wave and wind external force, It is possible to maintain the equilibrium state of the floating structure by suppressing the movement of the floating structure by using the drag generated during the movement of the weight and the external force of the fluid contained in the body.
즉, 이론적으로 물체에 작용하는 전체항력은 마찰항력과 압력항력의 합이다. 본 발명품의 연장벽은 마찰항력을 증가하는 효과가 있다. That is, theoretically, the total drag acting on an object is the sum of friction and pressure drag. The extension wall of the present invention has the effect of increasing the frictional drag.
박리점으로부터 하류에서 흐름은 불규칙한 난류와동으로 특징지워지는데 역류에서 휘말리는 경계층으로 이루어진다. 일반적으로 이 조건은 와동이 점성마찰에 의하여 소모될 때까지 하류방향으로 확장된다. 완전히 요란된 영역은 물체의 후류와 (turbulent wake)로 불리워진다. (참고도 1)Downstream from the delamination point, the flow is characterized by irregular turbulent vortices consisting of a boundary layer that is entrained in countercurrent. Generally this condition extends downstream until the vortex is consumed by viscous friction. The fully disturbed area is called the turbulent wake of the object. (Reference figure 1)
(참고도 1)흐름에 연직방향으로 서있는 평판뒤의 후류와(Reference figure 1) With the wake behind the plate standing perpendicular to the flow
와동은 그들의 회전운동에너지를 압력증가로 환원시킬 수 없기 때문에 이상유체이론이 설명하는 것처럼 wake내의 압력은 박리점에서의 압력과 가깝게 유지된다. 이것은 항상 전방 정체점에서 압력보다 작기 때문에 물체를 흐름방향으로 이동시키려고 하는 순압력차가 나타나며, 이 힘이 압력항력이다. Since vortices cannot reduce their rotational kinetic energy to increase in pressure, the pressure in the wake remains close to the pressure at the point of separation, as the ideal fluid theory explains. Since this is always less than the pressure at the forward stagnation point, there is a net pressure difference that tries to move the object in the flow direction, which is the pressure drag.
결국, 본 발명은 단면 뒤로 생기는 후류와, 연장벽 다수의 구멍을 통과하면서 생기는 와류(후류와)의 발생을 극대화하여 압력항력을 증가시켜서 본 발명의 부유 구조물 평형상태 유지장치와 연결된 부유 구조물의 이동을 억제함에 따라 부유 구조물의 평형상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.As a result, the present invention maximizes the generation of wakes occurring behind the cross section and vortices (wakes) generated through a plurality of holes in the extension wall, thereby increasing the pressure drag to move the floating structure connected to the floating structure equilibrium maintaining device of the present invention. By suppressing the effect of maintaining the equilibrium state of the floating structure.
이하, 본 발명의 부유 구조물 평형상태 유지장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the floating structure balance maintaining device of the present invention will be described with reference to an embodiment as follows.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 부유 구조물(10)에 적어도 하나가 밧줄이나 체인 등에 의해 연결된 상태로 유체(물) 안에서 외력에 의한 이동시 몸체(110) 내부에 수용된 유체의 무게와 몸체(110)의 표면적에 의해 발생하는 항력에 의해 부유 구조물의 평형상태를 유지한다.Floating structure
이때, 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)는 몸체(110), 추(120), 부유 구조물 연결부재(122), 인양용 연결부재(124) 및 고정부재(130)를 포함하며, 본 실시 예에서는 부유 구조물의 4지점에 연결하는 것으로 예시하되 설치 개수의 증감이 가능하다.At this time, the floating structure
몸체(110)는 물에 가라앉도록 금속재 또는 비금속재 또는 합성수지재 등으로 형성되되 상단이 개구되어 내부에 수용 공간이 형성되도록 역원뿔형으로 형성되며, 상단 가장자리에 구배(상단으로 갈수록 면적이 확장)진 연장벽(112)이 돌출 형성된다. 특히, 몸체(110)는 횡단면적을 작게 하여 상하 이동시 이동을 원활하게 한다.
여기서, 몸체(110)의 하단을 역원뿔형으로 형성시키는 이유는 몸체(110)의 수직 하강시 쉽게 이동할 수 있도록 항력을 최소화하기 위함이다. 반면, 몸체(110)의 상단은 편평하므로 상승시 물의 저항을 발생한다.Here, the reason for forming the lower end of the
그리고 연장벽(112)은 몸체(110) 내부에 일정량의 물을 가두면서 몸체(110)의 수직 이동시 유체저항(와류저항)을 증가시키기 위한 벽체로 유체저항을 발생하기 위해 물이 통과하는 다수의 구멍(114)이 관통 형성된다. 특히, 구멍(114)은 그 배열이 규칙적 또는 불규칙적으로 형성되면서 다수열이 형성될 수 있으며, 본 실시 예에서는 규칙적이면서 2열로 배치되는 것으로 예시한다.And the
이때, 연장벽(112)은 다수의 구멍(114)이 형성되어 연장벽(112)의 단면적으로 인해 항력(조파항력, 형태항력, 압력항력)의 발생이 증가하도록 한다. 즉, 파도 및 바람 등과 같은 외력이 연장벽(112)에 작용하면 외력이 작용하는 몸체(110) 표면에 고압과 고압력의 충격파가 형성되고, 그와 대향되는 표면에는 저압과 저압력인 팽창파가 형성되므로 조파항력, 형태항력 및 압력항력으로 작용하게 된다.At this time, the
추(120)는 몸체(110)의 중앙 바닥 원뿔 부위에 무게 균형(Weight balance)을 맞추기 위해 구비하되 몸체(110)의 수직 하강 및 상승시 움직임을 원활하게 하면서 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)가 수중에 위치하는 것을 감안할 때 앵커 기능을 하도록 한다.
부유 구조물 연결부재(122)는 추(120)의 상단 중심부에 직립 고정되어 부유 구조물(10)에 연결하도록 끝단에 링이 구비되어 링에 밧줄이나 체인 등으로 상호 연결할 수 있다.The floating
인양용 연결부재(124)는 몸체(110) 및 연장벽(112)의 외벽 일단에 부유 구조물 연결부재(122)의 설치 방향과 직교 방향으로 구비되면서 끝단에 링이 구비되어 링에 밧줄이나 체인 등으로 인양할 부유 구조물(10)에 연결할 수 있다. 더욱이, 인양용 연결부재(124)의 설치 위치는 이에 한정하지 않고 변경이 가능하다.The
한편, 부유 구조물 연결부재(122) 및 인양용 연결부재(124)는 부유 구조물(10)의 정박 또는 인양시 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)에 물의 저항을 최 소화하기 위하여 표면적이 작은 밧줄이나 체인 등으로 연결한다.On the other hand, the floating
고정부재(130)는 연장벽(112)에는 내벽을 방사 형태이면서 적어도 2지점 이상 지지하여 부유 구조물 연결부재(122)의 흔들림을 방지하고 와류현상을 발생하기 위하여 연장벽(112) 내벽과 부유 구조물 연결부재(122)를 연결하고 고정시킨다.The
이때, 고정부재(130)는 "1" 또는 "┼" 또는 "×" 또는 "" 또는 "*" 등으로 형성되며 형상의 변경이 가능하다.At this time, the
결국, 유체 내의 항력은 속도와 면적에 비례한다. 면적을 넓게 하여 평면구조를 채택할 경우, 상하이동 시 장치가 사방으로 불규칙하게 움직이는 현상이 발생하고, 너무 넓은 면적을 차지하므로 장치 간에 중첩되거나 충돌이 일어나는 경우가 발생한다. 따라서, 이런 문제를 물의 무게와 항력을 이용하도록 보다 가벼운 소재로 제작하되 횡단면적을 작게 하면서, 몸체(110)의 연장벽(112)에 작용하는 마찰항력과 연장벽(112)에 형성된 다수의 구멍(114)에 작용하는 압력항력 및 몸체(110)에 담기는 물의 무게를 이용하여 부유 구조물(10)의 이동에 대해 평형상태를 유지하게 한다.Eventually, drag in the fluid is proportional to velocity and area. In the case of adopting a planar structure with a large area, the device may move irregularly in all directions during Shanghai movement, and occupy too large an area, causing overlapping or collision between the devices. Therefore, this problem is made of a lighter material to take advantage of the weight and drag of the water, while reducing the cross-sectional area, the frictional drag acting on the
유체 동역학에서 항력은 물체가 유체 내를 움직일 때 이 움직임에 저항하는 힘이다. 항력은 마찰력과 압력으로 구분된다. 마찰력은 물체의 표면에 평행한 방향으로 작용하며, 압력은 물체의 표면에 수직한 방향으로 작용한다.In hydrodynamics, drag is the force that resists this movement as the object moves through the fluid. Drag is divided into friction and pressure. Friction forces act in a direction parallel to the surface of the object, and pressure acts in a direction perpendicular to the surface of the object.
항력 방정식은 물체가 유체 내에서 움직일 때 작용되는 항력을 계산하는 식으로서, 다음과 같다.The drag equation is a formula for calculating the drag applied when an object moves in a fluid.
여기서,here,
는 항력 Drag
ρ는 유체의 밀도 ρ is the density of the fluid
v는 유체에 대한 물체의 상대 속도 v is the relative velocity of the object to the fluid
A는 기준 면적 A is the reference area
Cd는 항력 계수 Cd is the drag coefficient
는 속도의 방향을 나타내는 단위 벡터이다 (앞에 붙은 음수 기호는 항력이 이 속도 벡터의 반대 방향으로 작용함을 나타낸다). Is a unit vector representing the direction of velocity (the negative sign in front indicates that the drag acts in the opposite direction of the velocity vector).
기준 면적 A는 물체를 물체의 운동 방향에 수직한 평면에 투영한 면적과 관계된다. The reference area A is related to the area in which the object is projected on a plane perpendicular to the direction of motion of the object.
그러므로 본 발명에 의한 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)는 부유 구조물(10)의 이동시 인양용 연결부재(124)를 부유 구조물(10)에 밧줄이나 체인 등으로 연결하여 인양하게 된다.Therefore, the floating structure
그 후, 부유 구조물(10)의 정박이 필요할 경우 앵커를 내린 다음 부유 구조물(10)의 네 지점에 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)의 부유 구조물 연결부재(122)를 밧줄이나 체인 등으로 상호 연결하게 된다.Subsequently, when anchoring of the floating
이때, 유체는 파도가 칠 때 바닥 부근에서 좌우 형태의 진동이 발생하고 수 면 근처에서는 상하 형태의 진동이 발생하므로 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)를 수중에 위치시켜 좌우 형태의 진동에 적용시킨다.At this time, the fluid is generated in the left and right forms of vibration near the bottom and the top and bottom forms of vibration near the surface of the water, the floating structure
한편, 몸체(110)의 내부에 물이 저장되면서 내부 중심부에 구비된 추(120) 및 몸체(110)의 재질 특성상 물에 가라앉도록 수중에 위치되며 몸체(110) 바닥이 역원뿔형으로 구비되어 몸체(110)의 수직 하강시 움직임을 원활하게 한다.On the other hand, the water is stored in the interior of the
즉, 파도 또는 바람 등의 외력에 의해 부유 구조물(10)이 상하좌우로 흔들리면 몸체(110)의 상하 이동은 역원뿔형인 몸체(110)의 바닥에 의해 수직 하강은 원활하게 이루어지지만 몸체(110)의 상단은 편평하게 구비되어 몸체(110)의 수직 상승시 저항을 받게 되므로 이 저항에 의해 상승 이동을 지연시킨다.That is, when the floating
그리고 부유 구조물(10)이 좌우로 흔들리면 몸체(110)의 상단 가장자리에 형성된 연장벽(112)에 의해 몸체(110) 내부에 가둔 일정량의 물의 무게와 몸체(110)의 수직 이동시 유체저항(와류저항)을 증가시킬 수 있도록 형성된 다수의 구멍(114)에 의해 발생되는 부가적 항력(압력항력)으로 부유 구조물 평형상태 유지장치(100)의 좌우 이동을 지연시킨다.When the floating
이때, 연장벽(112)은 다수의 구멍(114)이 형성되어 연장벽(112)의 표면적으로 인해 항력(조파항력, 형태항력, 압력항력)의 발생이 증가하도록 하며, 고정부재(130)에 의해 부유 구조물 연결부재(122)의 흔들림을 방지하고 와류현상을 발생하기 위하여 연장벽(112) 내벽과 부유 구조물 연결부재(122)를 연결한다.At this time, the
즉, 고정부재(130)에 의해 와류 항력을 1차로 증가시키고 구멍(114)을 통해 몸체(110) 및 연장벽(112) 내부에 수용된 물이 빠져나갈 때 2차로 표면항력 및 압 력항력을 증가시킨다. 결국, 고정부재(130)와 연장벽(112)에 형성된 구멍(114)을 통해 와류가 발생하고 이 와류에 의해 항력이 발생하므로 바람 및 파도 등에 의한 외력과 몸체(110)에 발생되는 항력을 거의 같게 하여 흔들림을 최소화한 부유 구조물(10)을 평형 상태로 위치되게 한다.That is, the vortex drag is primarily increased by the fixing
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, the scope of protection of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art of the present invention It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
도 1은 본 발명에 의한 부유 구조물 평형상태 유지장치가 부유 구조물에 연결된 상태를 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a state in which the floating structure equilibrium maintaining apparatus according to the present invention is connected to the floating structure.
도 2는 상기 부유 구조물 평형상태 유지장치의 사시도이다.2 is a perspective view of the floating structure equilibrium maintaining apparatus.
도 3은 상기 부유 구조물 평형상태 유지장치의 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view of the floating structure equilibrium maintaining apparatus.
도 4는 상기 부유 구조물 평형상태 유지장치의 평면도이다.4 is a plan view of the floating structure equilibrium maintaining apparatus.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10: 부유 구조물 100: 부유 구조물 평형상태 유지장치10: floating structure 100: floating structure equilibrium device
110: 몸체 112: 연장벽110: body 112: extension wall
114: 구멍 120: 추114: hole 120: weight
122: 부유 구조물 연결부재 124: 인양용 연결부재122: floating structure connecting member 124: lifting member
130: 고정부재130: fixing member
Claims (7)
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