KR101194751B1 - 선박 - Google Patents

Abstract

선박이 개시된다.　 개시된 선박은 선체와, 상기 선체에 설치되어 회전에 의해 추진력을 발생하는 프로펠러와, 상기 프로펠러에 의해 유동하는 유체의 변동압력을 받는 진동판과 상기 선체의 저부와 상기 진동판을 연결하며 상기 변동압력에 의해 압축 또는 탄성복원하며 상기 진동판을 진동시키는 댐퍼부재가 구비된 보조추진기를 포함하며, 프로펠러에서 발생하는 변동압력에 의해 진동판이 이동하여 추가적인 추진력을 발생시킬 수 있으며, 변동압력이 선체로 전달되는 것을 감소시켜 진동 및 소음을 방지할 수 있다.

Description

선박 {SHIP}

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프로펠러의 회전시 발생하는 변동압력을 추진력으로 바꿀 수 있는 선박에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 선체의 외측으로 돌출되어 설치된 프로펠러(propeller)를 회전시켜 추진력을 얻는다.

이러한 프로펠러는 선체의 선미측에 설치된다.　 이 프로펠러는 유체 중에서 회전함에 따라 유체가 빨려지는 면과 유체가 방출되는 면의 압력차가 발생되며, 이에 따라 각 날개에 양력이 발생한다.　 이와 같이 프로펠러에서 발생된 양력은 선박의 추진력으로 작용한다.

이때, 프로펠러가 회전하는 과정에서 발생하는 수류에 의해 발생하는 캐비테이션(cavitation)에 의한 변동압력이 선체로 전달되며, 이러한 변동압력에 의해 선체측에 진동이 발생한다.

이와 같이 선박에 발생되는 진동은 대부분 프로펠러에 의한 기진력(基振力)이 가장 큰 요인이 되고 있다.　 이에 따라 프로펠러에 의해 발생되는 기진력을 줄이고자 하는 시도가 진행되고 있다.

그러나, 선박의 고속화, 대형화에 따라 적정한 선속을 만족하기 위해서 프로펠러의 크기 및 회전속도가 증가하고 있으며, 이에 따라 선미부에 전달되는 진동을 완화하기에 한계가 있다.

이에 따라 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 진동을 이용하고자 하는 시도가 진행되고 있다.

본 실시예는 프로펠러의 회전시 발생하는 변동압력을 이용하여 추가적인 추진력을 얻을 수 있으며, 선체로 전달되는 변동압력을 경감시킬 수 있는 보조추진기를 구비한 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은 선체와, 상기 선체에 설치되어 회전에 의해 추진력을 발생하는 프로펠러와, 상기 프로펠러에 의해 유동하는 유체의 변동압력을 받는 진동판과 상기 선체의 저부와 상기 진동판을 연결하며 상기 변동압력에 의해 압축 또는 탄성복원하며 상기 진동판을 진동시키는 댐퍼부재가 구비된 보조추진기를 포함한다.

상기 댐퍼부재는 복수개로 이루어지고, 적어도 상기 진동판의 전방부 및 후방부에는 상기 댐퍼부재의 단부가 각각 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 진동판의 전방부에 설치된 댐퍼부재는 상기 진동판의 후방부에 설치된 댐퍼부재 보다 압축 및 인장 계수가 클 수 있다.

상기 진동판은 전방부가 상기 선체의 저부에 회전 가능하게 설치되고, 후방부에는 상기 댐퍼부재의 단부가 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 선체의 저부에 설치되어 상기 진동판의 전방부가 회전 가능하게 설치되는 브래킷을 더 포함할 수 있다.

상기 진동판은 수중익형(hydrofoil)으로 형성될 수 있다.

상기 진동판은 길이가 프로펠러 직경의 0.1 내지 0.7배일 수 있다.

상기 진동판은 폭이 프로펠러 직경의 0.3 내지 1.0배일 수 있다.

상기 댐퍼부재는 스프링을 포함할 수 있다.

따라서, 프로펠러에서 발생하는 변동압력에 의해 진동판이 이동하여 추가적인 추진력을 발생시킬 수 있으며, 변동압력이 선체로 전달되는 것을 감소시켜 진동 및 소음을 방지할 수 있다.　 또한, 프로펠러에서 발생하는 변동압력을 이용하므로, 추가적인 연료의 소모를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도.
도 4는 도 3에 도시된 보조추진기의 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.　

이하, 본 발명에 따른 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 측면도이다.　 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도이다.

도 1과 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 선박(10)은 선체(12)와, 프로펠러(14)와, 방향타(16)와, 진동판(22)과 댐퍼부재(24)를 구비한 보조추진기(20)를 포함할 수 있다.

본 실시예의 선박(10)은 내부에 항해에 필요한 시설물 또는 저장공간 등이 형성된 선체(12)를 포함하며, 이 선체(12)의 선미부에는 단부에 프로펠러(14)를 갖는 추진축이 연장 설치된다.

이 프로펠러(14)는 선체(12)의 내부에 배치된 (도시되지 않은) 주엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전한다.　 프로펠러(14)는 회전하면서 양력을 발생시키고, 이와 같이 발생된 양력은 선박(10)을 추진시키는 추진력으로 작용한다.

한편, 프로펠러(14)의 후방에는 선박의 진행방향을 조정하기 위한 방향타(rudder)(16)가 설치된다.

프로펠러(14)는 회전함에 따라 유체에 변동압력을 발생시킨다.　 이와 같이 프로펠러(14)에서 발생된 변동압력이 선체(12)의 후미부 등으로 전달됨에 따라 소음 및 진동을 발생시킬 수 있다.　

본 실시예에서 프로펠러(14)에 의해 유체의 힘이 가장 크게 전달되는 선저면에는 이 변동압력을 이용하여 추진력을 발생시키는 보조추진기(20)가 설치될 수 있다.

이러한 보조추진기(20)는 프로펠러(14)에 의해 유동하는 유체의 변동압력을 받는 진동판(22)을 포함할 수 있다.

이러한 진동판(22)은 프로펠러(14)에 의한 변동압력이 가장 크게 전달되는 선체(12)의 선저면에 설치될 수 있다.　 일례로 진동판(22)은 프로펠러(14)에 의한 변동압력이 가장 크게 전달되는 프로펠러(14)의 바로 윗 부분의 선저면에 설치될 수 있다.　 본 실시예에서 진동판(22)이 설치된 위치는 한정되지 않으며, 변동압력의 영향을 크게 받을 수 있는 다양한 지점에 설치될 수 있다.

또한, 진동판(22)에는 댐퍼부재(24)가 설치되며, 이 댐퍼부재(24)에 의해 선체(12)측에 설치될 수 있다.

이와 같이, 댐퍼부재(24)는 변동압력에 의한 압축력을 탄성력으로 변환하여 진동판(22)을 상, 하로 지속적으로 거동시킬 수 있다.

본 실시예의 선박(10)에는 하나의 보조추진기(20)가 설치된 실시예에 대해 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 복수의 보조추진기(20)가 설치되는 것도 가능하다.　

또한, 보조추진기(20)는 각각의 진동판(22)이 댐퍼부재(24)들에 의해 개별적으로 진동하며 추진력을 발생시킬 수 있다.

또한, 보조추진기(20)는 적어도 진동판(22)의 전방부 및 후방부에 설치되는 복수의 댐퍼부재(24)들을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 댐퍼부재(24)들은 적어도 진동판(22)의 전방부 및 후방부에 각각 하나씩 설치된 것으로 설명하고 있으나, 댐퍼부재(24)들이 설치된 개수나 위치는 한정되지 않는다. 일례로, 진동판(22)은 전방부 및 후방부에 복수개의 댐퍼부재(24)들이 선박의 진행방향에 대해 수직한 열 방향으로 각각 설치될 수 있다.

또한, 진동판(22)은 프로펠러(14)의 반경에 대응하는 각도의 원호형태로 굴곡되어 형성될 수 있으며, 각각의 열에 설치된 댐퍼부재(24)들이 소정의 각도로 진동판(22)을 지지하도록 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 댐퍼부재(24)는 변동압력에 대해 수축하며 충격을 완충하는 쇽업소버(shock-absorber)를 포함할 수 있다.　 또한, 쇽업소버는 실린더(24a) 및 이 실린더(24a)에 인출가능하게 설치된 피스톤(24b)을 포함하며, 피스톤(24b)이 실린더(24a) 내측으로 압축되는 과정에서 감쇠력을 발생시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서 댐퍼부재(24)는 유압식 쇽업소버 또는 공압식 쇽업소버가 적용될 수 있다.

댐퍼부재(24)가 공압식으로 적용될 경우, 공기의 압축 및 팽창력을 이용하여 진동판(22)을 상, 하로 거동시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서 댐퍼부재(24)는 탄성력을 이용하여 피스톤(24b)을 실린더(24a) 외측으로 인장시키기 위한 스프링(도 3의 124c)을 더 포함할 수 있다.　 더욱이 댐퍼부재(24)에 유압식 쇽업소버가 적용될 경우, 자체적인 복원력이 크지 않으므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링을 이용하여 탄성력을 증가시킬 수 있다.

본 실시예에서 댐퍼부재(24)는 스프링을 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 진동판(22)의 위치를 인장시키기 위해 탄성고무 등과 같이 다른 구성요소를 포함하는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도이다.

도 3을 참고하면, 보조추진기(120)는 진동판(122)의 전방부 및 후방부에 댐퍼부재(124)가 회전 가능하게 설치될 수 있다.

따라서, 보조추진기(120)는 변동압력에 의해 진동판(122)의 전방부 및 후방부의 진동속도에 차이가 발생하며, 이에 따라 진동판(122)은 각각의 댐퍼부재(124)가 압축 또는 인장함에 따라 상, 하방향으로 움직이는 동시에 진동판(122)의 전방부 및 후방부가 각각에 설치된 댐퍼부재(124)의 단부를 축으로 회전할 수 있다.

본 실시예에서, 댐퍼부재(124)는 변동압력에 대해 수축하며 충격을 완충하는 쇽업소버(shock-absorber)를 포함할 수 있다.　 또한, 쇽업소버는 실린더(124a) 및 이 실린더(124a)에 인출가능하게 설치된 피스톤(124b)을 포함하며, 피스톤(124b)이 실린더(124a) 내측으로 압축되는 과정에서 감쇠력을 발생시킬 수 있다.　 또한, 댐퍼부재(124)의 외측에는 피스톤(124b)을 실린더(124a) 외측으로 인장시키기 위한 스프링(124c)이 설치될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 진동판(122)의 전방부에 설치된 댐퍼부재(124)는 진동판(122)의 후방부에 설치된 댐퍼부재(124)보다 압축 또는 인장 계수가 큰 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시예에서 보조추진기(120)는 프로펠러(14)에 의한 변동압력에 의해 진동판(122)의 전방부에 비해 후방부가 더 크게 움직이게 된다.

즉 본 실시예의 보조추진기(120)는 진동판(122)의 후방부에 설치된 댐퍼부재(124)의 이동량이 전방부에 설치된 댐퍼부재(124)의 이동량보다 크게 됨에 따라 진동판(122)의 후방부가 전방부에 비해 상, 하방향으로 더 크게 이동하게 된다. 이와 같이, 진동판(122)의 전방부에 설치된 댐퍼부재(124)와 후방부에 설치된 댐퍼부재(124)의 이동속도에 차이가 발생함에 따라 각각의 댐퍼부재(124)의 단부에 회전 가능하게 설치된 진동판(122)의 후방부가 전방부에 비해 더 크게 회전하며 추진력을 발생시킨다.

도 4는 도 3에 도시된 보조추진기의 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예의 보조추진기는 물고기의 꼬리(Fish Tail)와 같은 형태로 이동하며 추진력을 발생시킬 수 있다.

즉, 물고기는 추진력을 얻기 위해 꼬리를 좌, 우로 이동시키면서 추진력을 얻고 있음을 알 수 있다.　 이와 같이, 본 실시예는 물고기의 꼬리 움직임을 진동판을 통해 구현하여 추진력을 발생시킬 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 본 실시예의 보조추진기는 진동판(122)의 전방부 및 후방부에 설치된 댐퍼부재(124)들의 압축 또는 인장계수 차이에 의해 움직임에 차이가 발생하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 진동판(122)의 전방부 및 후방부의 이동량에 차이를 주기 위한 다양한 형태로 변형될 수 있다.

일례로, 보조추진기(120)는 진동판(122)의 후방부를 지지하는 댐퍼부재(124)가 단부에서 내측으로 이격되도록 설치된 위치를 이동시키면, 프로펠러(14)에서 발생된 변동압력에 대해 진동판(122)의 전방부에 비해 진동판(122)의 후방부에 발생하는 회전 모멘트량이 증가하게 되며, 진동판(122)의 후방부의 움직임이 더 크게 발생할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 진동판(122)은 복수의 댐퍼부재(124)에 의해 선체(12)의 저부에 회전 가능하게 지지되는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.　

일례로, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도로서, 진동판(222)은 전방부가 선체(12)의 저부에 회전가능하게 설치되고, 후방부에만 댐퍼부재(224)가 회전 가능하게 설치될 수 있다.

즉, 진동판(222)은 전방부는 선체(12)의 저면 일측에 회전 운동할 수 있도록 설치되며, 후방부의 상, 하 운동에 의해 추진력을 발생시키는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 보조추진기를 확대하여 도시한 측면도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 보조추진기(320)는 선체(12)의 저면부에 브래킷(326)을 더 설치하고, 이 브래킷(326)의 단부에 진동판(322)의 전방부를 회전 가능하게 설치하는 것도 가능하다.　 그리고 진동판(322)의 후방부는 댐퍼부재(324)에 의해 상, 하방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

여기서, 브래킷(326)은 진동판(322)과 선저면 사이를 이격시켜 소정의 공간을 형성하게 되며, 이 공간을 통해 유입되는 유동과 진동판(322)의 받음각(angle of attack)을 조절하여 진동판(322) 자체에 의한 저항을 최소화할 수 있다.

더불어, 본 실시예에서 진동판(322)은 수중익형(hydrofoil)으로 형성될 수 있으며, 일례로 추진력방향, 즉 후방으로 힘을 발생시키기 위해 전방부의 상부 또는 하부로 볼록한 형상의 챔버(camber)가 형성될 수 있다.

또한, 진동판(322)은 길이가 프로펠러(14) 직경의 0.1 내지 0.7배로 형성될 수 있다.　 또한, 진동판(322)의 폭은 프로펠러(14) 직경의 0.3 내지 1.0배로 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 선박(10)은 프로펠러(14)에서 발생하는 캐비테이션에 의한 변동압력을 이용하여 추진력을 발생시킬 수 있으며, 이와 동시에 변동압력이 선체(12)로 전달되는 것을 감소시켜 진동 및 소음을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 선박　　　　 12 : 선체
14 : 프로펠러　　　　 16 : 방향타
20 : 보조추진기　　　 22 : 진동판
24 : 댐퍼부재　　　　 24a : 실린더
24b : 피스톤

Claims (9)

1. 선체와,
   상기 선체에 설치되어 회전에 의해 추진력을 발생하는 프로펠러와,
   상기 프로펠러에 의해 유동하는 유체의 변동압력을 받는 진동판과 상기 선체의 저부와 상기 진동판을 연결하며 상기 변동압력에 의해 압축 또는 탄성복원하며 상기 진동판을 진동시키는 댐퍼부재가 구비되어 상기 프로펠러에서 발생하는 상기 변동압력에 의해 상기 진동판을 상하로 지속적으로 거동시켜 추가적인 추진력을 발생시키는 보조추진기를 포함하는 선박.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐퍼부재는 복수개로 이루어지고, 적어도 상기 진동판의 전방부 및 후방부에는 상기 댐퍼부재의 단부가 각각 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 선박.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 진동판의 전방부에 설치된 댐퍼부재는 상기 진동판의 후방부에 설치된 댐퍼부재 보다 압축 및 인장 계수가 큰 것을 특징으로 하는 선박.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 진동판은 전방부가 상기 선체의 저부에 회전 가능하게 설치되고, 후방부에는 상기 댐퍼부재의 단부가 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 선박.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 선체의 저부에 설치되어 상기 진동판의 전방부가 회전 가능하게 설치되는 브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 진동판은 수중익형(hydrofoil)으로 형성된 것을 특징으로 하는 선박.
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 진동판은 길이가 프로펠러 직경의 0.1 내지 0.7배인 것을 특징으로 하는 선박.
8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 진동판은 폭이 프로펠러 직경의 0.3 내지 1.0배인 것을 특징으로 하는 선박.
9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 댐퍼부재는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
   

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