KR101117038B1 - 공기 캐비티 선박 - Google Patents

Abstract

이물(11), 고물(12) 및 이 고물 근처의 프로펠러(13)가 있는 선체(3)와, 상기 선체의 바닥(2)에 형성된 적어도 하나의 공기 캐비티(4, 5, 6)와, 이 캐비티로 공기를 공급하는 공기 주입 수단(7, 10)을 구비하고, 상기 캐비티는 선박의 길이 방향으로 연장되는 2개의 측벽(41, 42)과, 후방벽(43) 및 전방벽(44)에 의해 둘러싸이고, 상기 후방벽은 후방을 향해 하방으로 경사진 벽부를 구비하는 공기 캐비티 선박에 있어서, 상기 전방벽과 후방벽(44, 43) 중 하나 이상은 선박의 바닥(2)에 결합된 상부 횡방향 측부(46) 및 각 측벽(41, 42)에 결합된 길이 방향 측부(47, 48)가 마련된 제1 벽부(45)와, 선체 바닥(2)으로부터 소정 거리를 두고 배치되고 제2 벽부(50)에 결합되는 하부 횡방향 에지(49)를 구비하고, 상기 제2 벽부(50)는 측벽(41, 42) 및 선체의 바닥(2)에 결합되거나 인접한 캐비티의 벽부에 결합되며, 상기 제1 및 제2 벽부(45, 50)는 웨지형의 폐쇄 공간을 둘러싸 것을 특징으로 한다.

Description

공기 캐비티 선박 및 그 건조 방법{AIR CAVITY VESSEL WITH WEDGE-SHAPED CAVITIES, LONGITUDINALLY OFFSET CAVITIES, AND ROLL CONTROL MEANS AND METHOD FOR CONSTRUCTING THE SAME}

본 발명은 이물, 고물 및 이 고물 근처의 프로펠러가 있는 선체와, 상기 선체의 바닥에 형성된 적어도 2개의 공기 캐비티와, 이 캐비티로 공기를 공급하는 공기 주입 수단을 구비하고, 상기 캐비티들은 길이 방향으로 인접해 있으며, 각 캐비티는 선박의 길이 방향으로 연장되는 2개의 측벽과, 후방벽 및 전방벽에 의해 둘러싸이고, 상기 후방벽은 후방을 향해 하방으로 경사진 벽부를 구비하는 공기 캐비티 선박에 관한 것이다.

본 발명은 또한 공기 캐비티 선박의 건조 방법에 관한 것이다.

그러한 공기 캐비티 선박은 미국 특허 제US-A-3,595,191호로부터 공지되어 있고, 이 특허에서 유조선과 같은 대양 항해 선박의 선체 바닥에는 압축 공기가 도입되는 다수의 하향 개방형 공기 캐비티가 마련되어 있다. 이에 의해, 선박의 접수면이 감소되어, 예컨대 물 저항의 감소와 같은 그 수력학 특성이 개선된다. 공기 캐비티에서 파동 패턴이 발생되고, 이는 선박의 수력 성능에 영향을 미친다.

미국 특허 제US-A-3,742,888호로부터, 다중 챔버의 공기 쿠션 보트 선체가 개시되어 있고, 이 선체에서 최전방 공기 캐비티는 후방의 공기 캐비티에 길이 방향으로 인접하게 형성되어 있다. 최전방 공기 캐비티의 후방벽은 경사 분할벽과 거의 수직의 후방 분할벽 부분에 의해 형성된다. 분할 벽 부분과 측면 스케그(skeg) 또는 부교는 중실형 선체 재료의 일체형 선체 부분으로서 형성된다. 이것은 선박의 바닥이 선적 화물선 또는 유조선과 같은 선박의 건조에 부적절한 경량 재료, 예컨대 섬유 강화 플라스틱으로 건조되어야 한다는 것을 수반한다. 캐비티 내로 압축 공기를 주입하는 공기 입구는 캐비티의 측벽에 배치된다. 이것은 비교적 저속으로 항해하는 대형 선박에는 덜 적합한 공기 유동 패턴을 제공한다.

따라서, 본 발명의 목적은 공기 캐비티가 안정적인 항해와 물 저항의 감소를 달성하는 파동 패턴을 발생시키도록 형성된 공기 캐비티 선박을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 압력 항력을 감소시키고 30 노트 미만의 속도에서 캐비티에 공기를 채우는 데에 비교적 낮은 공기압 및/또는 낮은 용적을 필요로 하는 공기 캐비티 선박, 예컨대 선적 화물선, 콘테이너 선박 또는 유조선 또는 대형 여객선, 즉 50,000 톤 이상, 바람직하게는 100,000 톤 이상의 대양 항해 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비교적 쉬운 방식으로 형성될 수 있는 캐비티를 구비하는 공기 캐비티 선박을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 캐비티가 기존의 선박의 선체에 마련될 수 있는 공기 캐비티 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 롤 운동을 안정화시킨 공기 캐비티 선박을 제공하는 것이다.

이것에 관하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 캐비티 선박은, 전방벽과 후방벽 중 하나 이상이 선박의 바닥에 결합된 상부 횡방향 측부 및 각 측벽에 결합된 길이 방향 측부가 마련된 제1 판형 벽부와, 선체 바닥으로부터 소정 거리를 두고 배치되고 제2 판형 벽부에 결합되는 하부 횡방향 측부를 구비하고, 상기 제2 판형 벽부는 측벽 및 선체의 바닥에 결합되거나 인접한 캐비티의 벽부에 결합되며, 상기 제1 및 제2 판형 벽부는 웨지형의 폐쇄 공간을 둘러싸고, 공기 주입 수단은 거의 후방벽 방향으로 캐비티 내에 공기를 주입하기 위한 개구를 전방벽의 제2 판형 벽부에 구비하는 것을 특징으로 한다.

캐비티의 길이 방향으로 전방벽으로부터의 공기 주입은 안정적인 낮은 난류의 기류와 감소된 마찰 항력을 제공한다. 특정한 실시예에 있어서, 전방벽의 제2 판형 벽부는 선체의 바닥에 대해 90°미만의 각도로 연장된다.

경사진 전방 및 후방벽의 기하학적 형태는 선박의 설계 속도 범위에서 파동을 캐비티에 적합하게 하고, 파고점이 제2 판형 벽부의 상부 횡방향 에지에 또는 그 근처에 배치되며, 파동 형태가 하방으로 편향되어 경사진 후방 벽부를 따라간다. 이것은 9-30 노트에서 1000 톤 이상 용적의 대양 항해용 화물선 또는 대형 여객선에 특히 적용된다. 캐비티 내에서의 파동 형태를 적절히 조정함으로써, 충격 없는 캐비티 폐쇄구가 달성되고 큰 항력 감소가 생기는 동시에, 공기 주입이 감소되어 동력이 절감된다는 것을 알았다. 또한, 본 발명의 캐비티는 조선소에서 판형 부분으로 비교적 쉽게 건조될 수 있고, 새로이 건조한 선박에 적합하지만, 기존 선박의 바닥에 측벽 및 횡벽을 부착함으로써 기존 선박을 개장하는 데에도 사용될 수 있다.

웨지형 후방벽의 길이는 캐비티의 길이의 1 내지 0.1 배, 바람직하게는 0.5 내지 0.1 배일 수 있다.

일실시예에 있어서, 전후로 2개의 캐비티가 배치된다. 최후방 캐비티의 전방벽은 평활한 천이부를 따라 최전방 캐비티의 제1 판형 벽부에 부착되는 최전방 캐비티의 제2 판형 벽부에 의해 형성된다. 이에 의해, 웨지형 캐비티 폐쇄구의 최하부 방향의 유동 분리가 방지된다.

본 발명의 공기 캐비티 선박의 다른 실시예에 있어서, 적어도 제1 및 제2 캐비티가 횡방향으로 나란히 배치되고, 제1 캐비티의 전방벽 및 후방벽은 제2 캐비티의 전방벽 및 후방벽으로부터 길이 방향으로 상이한 지점에 배치된다.

이 캐비티에서는, 선박의 선체 외측의 파동 패턴과 유사한 파동 패턴이 발생된다는 것을 알았다. 캐비티 내에서의 파동 패턴은 순수하게 횡방향이 아니고 경사진다는 것을 알았다. 횡방향으로 나란히 놓이는 공기 캐비티의 이격 위치를 이용함으로써, 파동 시스템들 사이에 계면이 달성되어 선박의 저항이 감소된다. 공기 캐비티를 길이 방향으로 이격시킴으로써, 선박의 선체 외측의 파동 패턴이 선박의 저항을 더욱 감소시키도록 개선된다.

본 발명에 따른 공기 캐비티 선박의 다른 실시예에 있어서, 롤 각도 검출기와, 길이 방향 중심선의 각 측부에 있는 캐비티에 공기를 공급하는 개별 제어 가능 한 공기 공급원을 구비하는 롤 제어 수단이 마련되어, 길이 방향 중심선 둘레의 경사 방향으로 선박의 경사시에, 한 캐비티가 상승되고 한 캐비티가 하강되며, 상기 롤 각도 검출기는 상승된 캐비티에 대해 공기 공급을 증가시키는 제어 신호를 발생한다.

이 방식으로, 항해 중에 선박의 운동(롤링, 피칭 및 요잉)을 감소시키는 활성 완충 시스템이 제공된다. 특히, 풍력으로 인한 정적 경사 각도를 보정하는 롤 복귀 모멘트가 생성될 수 있어, 공기 캐비티 시스템의 최적의 기능을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 공기 캐비티 선박(1)의 건조 방법이 마련된다. 이 방법은 선체(3)와 바닥(2)이 있는 선박(1)을 마련하는 단계와, 상기 바닥(2)에 측벽(41, 42), 후방벽(43) 및 전방벽(44)을 결합하는 단계를 포한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 공기 캐비티 선박(100)의 건조 방법이 마련된다. 상기 선박은 외측 선체 부분(103)과 내측 선체 부분(102)을 갖는 이중 선체와, 이물과, 고물과, 이 고물 근처의 프로펠러와, 선체의 바닥에 형성된 하나 이상의 공기 캐비티(104, 105)를 구비한다. 상기 외측 선체 부분(103)은 적어도 부분적으로 제거되고, 선박의 길이 방향으로 인접한 2개 이상의 캐비티가 형성되며, 각 캐비티는 판형 재료로 된 2개의 측벽, 전방벽 및 후방벽에 의해 둘러싸여, 내측 선체 부분(102)이 각 캐비티의 바닥을 형성하며, 상기 캐비티에 공기를 공급하도록 캐비티에 결합된 공기 주입 수단이 마련된다. 이 실시예에 있어서, 상기 외측 선체 부분(103) 중 적어도 부분(106, 109)은 캐비티의 하나 이상의 측벽, 전방벽 및 후방벽을 구성하도록 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 공기 캐비티 선박의 비제한적인 실시예를 일례로서 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 공기 캐비티와, 본 발명에 따른 공기 디플렉터를 구비하는 유조선 또는 산적 화물선의 측면도.

도 2는 도 1의 선박의 저면도.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 공기 디플렉터의 횡단면도.

도 4는 웨지형 전방벽과 후방벽을 구비한 2개의 인접한 공기 캐비티의 사시도.

도 5 내지 도 8은 공기 캐비티의 여러 실시예들의 개략적인 측면도.

도 9는 길이 방향으로 이격된 공기 캐비티를 구비하는 선박의 평면도와 저면도의 조합 도면.

도 10은 롤 제어 장치를 갖춘 공기 캐비티 선박의 개략적인 횡방향 단면도.

도 11은 캐비티가 이중 선체 건조로 형성된 공기 캐비티 선박의 도면.

도 1에는, 예컨대 50,000 내지 500,000 톤의 톤수를 가질 수 있는 유조선 또는 선적 화물선(1)이 도시되어 있다. 선박은 표면을 향하는 아래쪽이 개방되어 있는 다수의 공기 캐비티(4, 5, 6)를 선체(3)의 바닥(2)에 구비한다. 상기 캐비티(4-6)에는 압축기(7)를 경유하여 압축된 공기가 일련의 덕트(10)를 통해 주입된다. 공기는 선박(1)의 길이 방향으로 캐비티의 전방벽(8, 9)의 개구를 통해 낮은 난류 기류를 위한 캐비테이션 영역에 주입된다. 각 캐비티는 그 길이가 약 0.5-30 m, 폭이 약 0.5-20 m, 깊이가 약 0.3-5 m이다. 캐비티의 높이는 최대 트림에서도 캐비티에 공기가 완전히 채워지도록 되어 있고, 일반적으로 캐비티 내측의 계산된 파고점의 높이에 대응한다. 캐비티의 폭은 적어도 3열의 캐비티가 선박의 길이 방향으로 나란히 연장하도록 되어 있다. 수평타가 없는 저속 항해용의 단일 선체 선박의 캐비티의 길이(Lc)는 v²에 비례하며, 여기서 v는 선박의 설계 속도이다.

공기는 1.5-4 bar의 압력으로 공급되어, 선박의 대응하는 흘수에서 캐비티의 정수압보다 약간 크다. 공기 공급 속도는 소정 조건(속도, 바다 상태 등) 하에서 각 캐비티를 가능한 한 건조 상태로 유지하도록 되어 있고, 각 공기 캐비티의 안정적인 상태에서 각 캐비티의 후방부로부터 새나가는 초과 공기를 포획하게 된다.

선박(1)은 물 저항을 감소시키는 구상선수 부분을 이물(11)에 구비한다. 고물(12)에서 물속에 잠겨있는 공기 비공급식 프로펠러(13)는 선박을 8 내지 30 노트, 바람직하게는 13 내지 17 노트의 속도로 구동시킨다. 최후방 공기 캐비티(4)와 프로펠러(13) 사이의 고물(13) 근처에는 3개의 평행한 공기 디플렉터(15, 16, 17)가 선체의 외측면을 따라 후방으로 수평면과 각도(γ)로 경사지게 연장되어, 캐비티(4-6)로부터 새나가는 공기를 디플렉터에 평행하게 바닥(2)으로부터 수면(18)을 향해 안내한다. 이것은 공기가 프로펠러 평면으로 진입하는 것을 방지하여, 프로펠러(13)에서의 공기 수준을, 예컨대 10 체적%보다 낮게 유지한다. 이 방식으로, 공기 캐비티(4-6)가 기존의 선박에 개장될 때 유리한 특정 설계 변경이 프로펠러에 이루어질 필요가 없다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 다수의 공기 캐비티(21, 22)가 선박의 바닥에서 나란히 연장되며, 외측 및 내측 캐비티의 횡방향 격벽(23, 24)은 캐비티 내에서 최적의 파동 형성을 위해 길이 방향 중심선(25) 방향으로 이격되어 있다. 횡방향 격벽(23, 24)은 웨지형 단면이고, 각 캐비티의 깊이는 각 캐비티의 전방과 후방에서 점차 변동한다.

최후방 캐비티(21)와 프로펠러(13) 사이에서 3개의 웨지형 공기 디플렉터(15, 16, 17)는 길이 방향 중심선(25)과 예컨대 80°-110°의 예각으로 선체(1)의 거의 수평 바닥부의 경계선에 의해 형성되는 접선(26)을 향해 연장된다. 도 2에는 선박의 일측면에만 공기 디플렉터의 하부(25)와 중간부(25')가 도시되어 있지만, 실제로 공기 디플렉터의 외형은 길이 방향 중심선(25)을 중심으로 대칭형이다. 접선(26)으로부터, 공기 디플렉터(15-17)의 중간부(25')는 선체의 측면을 따라 길이 방향과 각도(β)로, 예컨대 물 레벨(18; 수면)까지 연장된다. 상기 각도(β)는 선박의 설계 속도와 수중에서 기포의 상향 속도에 종속된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 공기 디플렉터(15-17)의 상부(25")는 수직에 대해 각도(γ)로 연장된다. 상기 각도(α, β, γ)는 선박 설계, 예컨대 설계 속도와 이 설계 속도에서 공기의 탈출 각도에 종속되고, 기포를 횡방향 가속없이 표면까지 안내하도록 마련된다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 공기 디플렉터(15-17)는 경사 스트립(27)과 횡방향 스트립(28)에 의해 형성되는 웨지형 단면을 갖는데, 이들 스트립은 선체(3)의 벽(29)에 용접되어 있다. 각 스트립의 폭(W)은 0.3-3 m이고 선체 벽(29) 상부에 최후방 부분의 높이(h)는 마지막 캐비티로부터 새나가는 평균 공기량에 의해 결정되며 0.1-2 m일 수 있는 데 반해, 디플렉터들 사이의 거리(D)는 0.1-10 m로 선체 벽(29)과의 각도(δ)는 10°-90°이다.

공기 디플렉터(15-17)의 후방 단부(30)에는 저압 영역이 형성되고, 이 저압 영역에서 기포가 포획된다. 저압 영역에서 포획된 공기는 디플렉터를 따라 바닥(2)으로부터 수면(18)으로 안내되어 프로펠러(13) 영역으로의 공기 유입이 방지된다.

도 4는 캐비티(40)의 개략도를 도시하고, 선박은 바닥(2)이 상방으로 향해 있는 위치에 도시되어 있으며, 선박의 이물은 도 4의 우측편에 배치되고, 항해 방향은 화살표(T)로 지시되어 있다. 캐비티(40)는 판형 측벽(41, 42)과, 웨지형 전방벽(44) 및 웨지형 후방벽(43)에 의해 제한되어 있다. 전방벽과 후방벽(44, 43)은 선체(3)의 바닥(2)에 대한 하부 횡방향 측부(46)에 결합되는 판형의 제1 벽부(45)를 각각 구비한다. 상기 제1 벽부(45)는 경사져 있으며 바닥(2)으로부터 멀리 연장된다. 제1 벽부(45)의 길이 방향 측부(47, 48)는, 예컨대 용접에 의해 측벽(41, 42)에 결합된다. 적어도 2개의 캐비티(40, 40')가 길이 방향으로 인접한 경우에, 최전방 캐비티의 제2 벽부는 평활한 에지(49)를 따라 제1 벽부(45)에 부착되는 경사 평면을 구비할 수 있다. 상부 횡방향 에지(49)를 따라서, 제1 벽부(45)는 제2 벽부(50)에 결합되고, 이 제2 벽부는 경사 평면을 구비하며 그 하부 에지(53)가 바닥(2)에 결합되어 있다. 제1 벽부(45)의 제2 벽부(50)로의 에지(49) 방향 천이와 제2 벽부(50)의 바닥(2)으로의 에지(53) 방향 천이는 에지(49, 53) 방향의 유동 분리를 방지하도록 완만하여야 한다. 웨지형의 밀폐된 박스 구조체형 전방벽(44)은 제1 벽부(45)와 제2 벽부(50)에 의해 형성된다. 공기 공급관(10)은 제2 벽부(50)에 있는 개구(55)를 통해 캐비티(40) 내로 진입하여 전방벽(44)에 의해 폐쇄된 박스형 구조체 내에 수용된다.

도 5는 공기 캐비티(40)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 캐비티(40) 내에서의 파동 패턴은, 도 5에 점선으로 도시한 바와 같이 파동 피크가 웨지형 전방벽(44)의 하부 횡방향 에지(53) 근처에 배치된 다음 제1 벽부(45)에 의해 편향되도록 되어 있다. 공기 캐비티(40, 40')의 박스형 전방벽 및 후방벽(44, 43)은 최적의 유동이 달성되어 캐비티 폐쇄구에 충격이 없고, 즉 압력 항력 현상이 매우 감소되도록 되어 있다. 본 발명에 따른 캐비티 형태와 공기 입구 개구(55)는 캐비티가 낮은 공기 주입 수준에서 고도의 항력 감소를 달성함에 따라 공기가 채워진 캐비티를 유지하는 데에 비교적 적은 기류를 필요로 한다.

웨지형 전방벽(44)의 길이(L_W1)는, 예컨대 1 m의 깊이[H; 측벽(41, 42)의 높이]의 캐비티(40)에서 약 10 m일 수 있다. 제2 벽부(50)의 길이(L_W2)는 약 7 m인 반면에, 캐비티(40)의 길이(L_C)는 약 10 m이다. 캐비티(40)의 폭(W; 도 4 참조)은 약 4 m일 수 있다. 제2 벽부(50)의 길이방향 길이(L_W2)는 캐비티의 길이(L_C)의 1 내지 0.1 배일 수 있다.

도 6은 최전방 웨지형 전방벽(44)의 만곡된 제2 벽부(50)가 후방 웨지형 벽(43)의 경사진 제1 벽부(45)에 부착되어 있는 실시예를 도시하고 있다. 그러한 캐비티의 구성은 제2 벽부(50)가 그 하부 에지(53)를 따라 바닥(2)에 부착되어 있는 도 5에 도시된 캐비티가 바다에서처럼 거친 수면에서의 작동에 보다 적합하게 되는 것에 반해, 고요한 수면에서의 작동에 최상으로 적합하다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 벽부(50)는 수직 방향으로 배치되고, 제1 벽부(45)는 바닥(2) 및 에지(49) 근처에서 거의 수평 배향을 갖는다. 공기 공급관(10)의 공기 입구 개구(55)는 도식적인 화살표 방향으로 공기를 주입하고, 캐비티의 캐비테이션 영역에 배치된다.

도 8의 실시예에 있어서, 제1 벽부(45)는 도 7의 오목형 제1 벽부(45)와 대조적으로 볼록형을 갖는다. 소기의 작동 속도와 바다 상태(파도가 있는 지 또는 없는 지, 강풍 또는 해류 등의 존재 여부)에 따라서 다른 구성이 가능하다.

도 9는 선박(1)을 평면도와 저면도로 모두 도시하고 있으며, 이 도면으로부터 2 열의 공기 캐비티(60, 60', 61, 61')가 선박의 길이 방향으로 나란히 연장한다는 것을 알 수 있다. 캐비티(61, 61')의 웨지형 벽(62, 63, 64)은 길이 방향 중 심선(25)을 따라 캐비티(60, 60')의 웨지형 벽(65, 66, 67)과 다른 지점에 배치된다. 이 방식으로, 캐비티 내에서 경사 파동 패턴이 최적화되어 선박의 물 저항을 저감시킨다.

도 10은 롤 제어 수단(83)을 구비한 본 발명의 선박(1)을 도시하고 있다. 캐비티(70, 71)는 길이 방향 중심선(25)의 각 측부 상에 배치되어 공기 덕트(76, 77)를 통해 압축기(78, 79)에 연결된다. 압축기는 입력값으로서 각도 검출기(81)에 의해 발생된 검출 신호를 수신하는 컴퓨터(80)에 의해 제어된다. 각 캐비티(70, 71) 내로 도입된 공기량을 제어함으로써, 매 작동 조건에서 최적의 성능이 달성될 수 있을 뿐만 아니라, 항로에서 선박의 이동을 위한 완충 시스템이 제공되고 롤 복구 모멘트가 발생될 수 있다.

기울기가 0인 직립 위치에서, 공기는 동일한 방식으로 캐비티(70, 71)의 측벽 또는 스케그(72, 73 및 74, 75) 사이에서 포획된다. 공기 덕트(76, 77)를 통한 공기 공급은 속도, 로딩 및 환경 조건을 기초로 하여 컴퓨터(80)에 의해 조절된다. 공기의 탈출에 의한 캐비티 내에서의 갑작스런 압력 강하를 방지하기 위하여, 그러한 압력 강하를 검출하기 위한 기류 모니터(85, 86)가 공기 덕트(76, 77)에 합체될 수도 있다. 압력 강하에 응답하여, 각 압축기(78, 79)는 각 캐비티에 신속한 압력 생성을 제공하도록 촉진될 수 있다.

선박이, 예컨대 경사 각도(

)를 통해 경사지면, 캐비티(71)의 위치가 상승된다. 작은 각도, 예컨대 5 도의 경사인 경우에, 캐비티 벽(74, 75)의 경사 각도는 유사한 양만큼 경사질 것으로 예상된다. 각도 검출기(81)는 그 기울기에 응답하여 검출 신호를 발생시킴으로써, 컴퓨터(80)가 압축기(79)를 작동시켜 캐비티(71) 내의 압력이 증가되게 한다. 측벽(74)의 높이가 측벽(75)의 높이보다 높으면, 선박의 경사시에 내측 캐비티 영역에 더 많은 양의 공기가 공급되게 된다. 캐비티(71)의 용적 증가는 선박의 부력 중심을 선박이 경사진 측면(도면에서 좌측편)을 향해 이동시키게 하고, 이는 선박을 그 직립 위치로 복귀시키는 복귀 모멘트를 야기한다. 컴퓨터(80)는 직립화 동안에 필요에 따라 덕트(77)를 통해 캐비티(71)로의 공기 공급을 제어하여 캐비티(71) 내에 여분의 공기를 제거하고, 그 후에 선박은 그 제로 경사 위치에 도달하여 반대 방향에서 "과잉 보상각(over-compensated angle)"을 방지한다.

롤 각도 검출기(81) 대신에, 롤 가속을 측정하는 제2 오더 검출기를 사용할 수도 있다. 본 발명의 롤 제어 시스템은, 예컨대 수평타가 사용되는 경우와 같이, 선박의 저항을 비교적 증가시키지 않으면서 롤 안정화를 제공한다.

공기 캐비티 시스템과 롤 제어 시스템은 새로운 선박에 설치되거나 배수량 선체를 갖는 기존의 선박에 개장될 수 있다.

도 11은 내측 선체(102)와 외측 선체(103)를 갖는 이중 선체식 유조선(100)을 도시하고 있다. 외측 선체는 공기 캐비티(104, 105)를 형성하도록 절단되어 있다. 격벽(112, 113)은 판형 부분으로서 내측 선체(102)에 용접되어 공기 캐비티(104, 105)의 바닥을 형성한다. 외측 선체(103)의 부분(106)은 격벽(113)의 벽부(107)를 형성하도록 사용될 수 있다. 외측 선체의 부분(109)은 최전방 공기 캐비티의 격벽(108)을 위해 절단된 다음 내측 선체(102)에 용접될 수 있다. 공기 캐비 티의 완성시에, 공기 공급을 위해 각 공기 캐비티에 공기 덕트(115)를 통해 연결되는 압축기(110)가 이중 선체식 유조선(100)에 추가될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해 기존의 이중 선체식 선박들은 마찰 및 항력 현상을 감소시켜 쉽고 비용 효과적인 방식으로 추진을 위한 에너지 소모를 절감하도록 공기 캐비티 선박으로 전환될 수 있다.

Claims (11)

1. 이물(11), 고물(12) 및 이 고물 근처의 프로펠러(13)를 구비하는 선체(3)와, 상기 선체의 바닥(2)에 형성되어 횡방향으로 나란히 배치된 적어도 제1 및 제2 공기 캐비티(60, 61)와, 이 캐비티로 공기를 공급하는 공기 주입 수단(7, 10)을 구비하고, 상기 제1 및 제2 공기 캐비티는 선박의 길이 방향으로 연장되는 2개의 측벽과, 후방벽 및 전방벽에 의해 둘러싸이는 공기 캐비티 선박에 있어서,

   상기 제1 캐비티(60)의 전방벽(66)과 후방벽(65) 사이의 중간 지점에 배치되는 제1 캐비티(60)의 중간점 위치는 선박의 길이 방향을 따라 제2 캐비티(61)의 전방벽(63)과 후방벽(64) 사이의 중간 지점에 배치되는 제2 캐비티(61)의 중간점 위치와 상이한 지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기 캐비티 선박.
2. 제1항에 있어서, 상기 후방벽은 후방을 향해 하방으로 경사진 벽부를 구비하고, 상기 전방벽과 후방벽(44, 43) 중 하나 이상은 선박의 바닥(2)에 결합된 상부 횡방향 측부(46) 및 각 측벽(41, 42)에 결합된 길이 방향 측부(47, 48)가 마련된 판형의 제1 벽부(45)와, 선체 바닥(2)으로부터 소정 거리를 두고 배치되고 판형의 제2 벽부(50)에 결합되는 하부 횡방향 에지(49)를 구비하고, 상기 제2 벽부(50)는 선체의 바닥(2) 및 측벽(41, 42)에 결합되거나 인접한 캐비티의 벽부에 결합되며, 상기 제1 및 제2 벽부(45, 50)는 웨지형의 폐쇄 공간을 둘러싸고, 상기 공기 주입 수단(7, 10)은 후방벽(43) 방향으로 캐비티 내에 공기를 주입하기 위한 개구(55)를 전방벽(44)의 제2 벽부(50)에 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 캐비티 선박.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 벽부는 선체 바닥(2)에 대해 90°미만의 각도로 연장되는 것인 공기 캐비티 선박.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 벽부(50)의 길이방향 길이(L_W2)는 캐비티의 길이(L_C)의 1 내지 0.1 배인 것인 공기 캐비티 선박.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 캐비티(40, 40')가 길이 방향으로 인접한 경우에, 최전방 캐비티의 제2 벽부는 평활한 에지(49)를 따라 판형의 제1 벽부(45)에 부착되는 경사 평면을 구비하는 것인 공기 캐비티 선박.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 길이 방향 중심선의 각 측부에 마련된 캐비티는 롤 제어 수단을 구비하고, 이 롤 제어 수단은 롤 검출기와, 각 캐비티에 공기를 공급하는 개별 제어 가능한 공기 공급원을 구비하며, 한 캐비티가 상승되고 한 캐비티가 하강되는 경사 방향으로 선박의 경사시에, 상기 롤 검출기는 상승된 캐비티에 대해 공기 공급을 증가시키는 제어 신호를 발생하는 것인 공기 캐비티 선박.
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