KR101195755B1 - 선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치 - Google Patents

선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치 Download PDF

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    • B63B39/06—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water
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Abstract

본 발명은 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물에 관한 것으로, 중앙이 개방된 프레임과, 상기 프레임에 결합되어 상기 프레임의 개방된 중앙을 막도록 마련되며, 선박 및 해양 구조물의 동적 움직임에 따라 발생하는 저항에 의해 형태가 변형 가능함과 동시에 복원 가능한 유연성 재료와, 상기 프레임 및 상기 유연성 재료를 서로 결합시키는 체결 수단을 포함할 수 있다.

Description

선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치{SHIP AND OFFSHORE STRUCTURE HAVING DAMPING DEVICE}
본 발명은 선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치에 관한 것으로, 특히 선박 및 해양 구조물의 동적 움직임을 감소시키는데 적합한 선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치에 관한 것이다.
선박에서 빌지킬(bilge keel)은, 선박의 동적 움직임, 예를 들어 롤 모션(roll motion)을 줄이기 위해 선저 만곡부(bilge) 외판에 부착된다. 빌지킬은 선저 만곡부에 선박의 길이 방향으로 길게 붙는 지느러미 형태를 가지고 있으며 부착면에 거의 수직으로 부착된다. 빌지킬은 선박 길이의 대략 1/3 길이를 가진다.
도 1은 종래의 빌지킬(2)이 부착된 선박(1)의 측면도이고, 도 2는 빌지킬(2)이 부착된 선박(1)의 후면도이다.
이러한 빌지킬(2)은 도 3에 도시된 바와 같이, 강체의 구조물로 이루어지며, 선박의 이동 내지 운항 중에 선박의 롤 모션을 줄여 선박이 균형을 유지할 수 있게 한다.
이와 같이, 선박 또는 해양 구조물에서 롤 모션 및/또는 히브 모션 등을 줄이기 위한 기술들이 모색되고는 있으나, 감쇄 장치, 종래의 빌지킬과 같은 구조체는 재료 및 설계제한요소 등의 요인으로 과도한 동적 움직임에 대해서 효과적으로 동적 움직임을 감쇄하는 데에는 한계가 있다.
이에 본 발명에서는, 선박의 롤 모션 또는 해양 구조물의 해상에서의 동적 움직임을 보다 효율적으로 줄일 수 있는 선박 및 해양 구조물을 구현하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 감쇄장치를 갖는 선박 및 해양 구조물에 따르면, 선박 또는 해양 구조물의 수선면 아래에 결합되고 중앙이 개방된 프레임과, 상기 프레임에 결합되어 상기 프레임의 개방된 중앙을 막도록 마련되며, 선박 및 해양 구조물의 동적 움직임에 따라 발생하는 저항에 의해 형태가 변형 가능함과 동시에 복원 가능한 유연성 재료와, 상기 프레임 및 상기 유연성 재료를 서로 결합시키는 체결 수단을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유연성 재료는, 상기 프레임의 일 측면에서 상기 체결 수단에 의하여 결합될 수 있다.
또한, 상기 유연성 재료는, 상기 프레임의 중앙측 내면 둘레에 형성된 홈에 삽입 되어 상기 체결 수단에 의하여 결합될 수 있다.
또한, 상기 유연성 재료는, 상기 프레임의 상부면 및 하부면의 사이에 위치될 수 있다.
또한, 상기 동적 움직임은, 롤 모션(roll motion), 히브 모션(heave motion) 및/또는 피치 모션(pitch motion)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유연성 재료는, 러버(rubber), 우레탄(urethane), 실리콘(silicon) 중 어느 하나의 재료, 또는 둘 이상의 재료가 포함된 합성수지 재료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임은, 사각형 또는 다각형의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 프레임 및 상기 유연성 재료는 접착재료에 의해 더 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 선박의 롤 모션 또는 해양 구조물의 히브 모션 등과 같은 해상의 동적 움직임을 줄이기 위한 감쇄장치를 프레임 형태로 구현하고, 프레임 내의 감쇄 재료를 유연성 재료로 대체함으로써, 선박 또는 해양 구조물의 동적 움직임 감쇄 효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 유연성 재료의 교체가 가능하여 감쇄장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 빌지킬(bilge keel)을 설명하기 위한 선박의 예시도,
도 3은 종래의 빌지킬의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물의 일 형태를 예시한 사시도,
도 5는 도 4의 감쇄 장치의 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물의 다른 형태를 예시한 사시도,
도 7은 도 6의 감쇄 장치의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물의 또 다른 형태를 예시한 사시도,
도 9는 도 8의 감쇄 장치의 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치의 선박 적용 예시도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치의 해양 구조물 적용 예시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물에 마련되는 감쇄 장치의 일 실시 형태를 예시한 사시도 및 단면도로서, 선박의 선저 만곡부에 부착되는 프레임(200)과, 프레임(200)에 결합되는 유연성 재료(202)와, 프레임(200) 및 유연성 재료(202)를 서로 결합시키는 체결수단(204) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 프레임(200)은, 유연성 재료(202)의 변형 동작을 수용할 수 있도록 중앙이 개방된 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 선박의 빌지킬(bilge keel)에 적용되는 경우를 예시적으로 설명하기 위해 사각형 형태의 프레임(200)을 도시하였으나, 이는 단지 예시일 뿐, 선박, 해양 구조물 등의 구조적인 특성에 따라 다양한 형태, 예를 들어 다각형 등의 형태로 구현 가능하다는 사실을 주지할 필요가 있다.
본 실시예에 따른 유연성 재료(202)는, 예컨대 러버(rubber), 우레탄(urethane), 실리콘(silicon) 중 어느 하나의 재료, 또는 적어도 둘 이상의 재료가 포함된 합성수지 재료가 사용될 수 있으며, 선박 또는 해양 구조물의 적용 범위 및 설계 요구치를 고려하여 당업자의 입장에서 취사 선택될 수 있을 것이다. 또한, 유연성 재료(202)는 프레임(200)의 형태와 대응되는 형태, 예를 들어 사각형 형태, 다각형 형태 등으로 구현 가능하며, 프레임(200)의 개방된 중앙을 막도록 제작될 수 있다.
이러한 유연성 재료(202)는, 선박 또는 해양 구조물의 동적 움직임[예를 들어, 롤 모션(roll motion)]에 따라 발생하는 유체 저항에 의해 형태가 변형될 수 있으며, 변형된 유연성 재료(202)는 지연 시간 후에 탄성 복원력으로 인하여 복원될 수 있다. 이때, 유연성 재료(202)는 유체 저항에 의하여 형태가 변형되면서 선박 또는 해양 구조물의 동적 움직임에 대하여 지연 시간을 갖는 저항력을 부여할 수 있으며, 또한 변형된 부분에 존재하는 해수를 밀어내면서 선박 또는 해상 구조물의 동적 움직임을 보상할 수 있다. 유연성 재료(202)가 선박의 빌지킬에 적용될 경우, 이러한 유연성 재료(202)의 복원력에 의해 선박의 동적 움직임(예를 들어, 롤 모션)을 감쇄시킬 수 있다. 이에 대해서는 하기 도 10 및 관련된 상세한 설명에서 보다 상세히 다루기로 한다.
체결수단(204)은, 예컨대 볼트, 너트 등을 포함할 수 있으며, 프레임(200)의 외부 테두리 지점에서 유연성 재료(202)가 용이하게 부착될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물의 다른 실시 형태를 예시한 사시도 및 단면도로서, 프레임(300)과, 이러한 프레임(300)의 개방된 내면 둘레에 형성된 홈에 삽입되는 유연성 재료(302) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 프레임(300)은, 유연성 재료(302)의 변형 동작을 수용할 수 있도록 중앙이 개방된 구조를 가질 수 있으며, 이렇게 중앙이 개방된 구조 내에서 유연성 재료(302)가 삽입될 수 있도록 프레임(300)의 개방된 내면 둘레에는 일정 깊이의 홈이 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 유연성 재료(302)는, 도 4 및 도 5의 실시예에서와 마찬가지로, 러버, 우레탄, 실리콘 중 어느 하나의 재료, 또는 적어도 둘 이상의 재료가 포함된 합성수지 재료가 사용될 수 있으며, 선박 또는 해양 구조물의 적용 범위 또는 설계 요구치를 고려하여 당업자의 입장에서 취사 선택될 수 있다. 또한, 유연성 재료(302)는 프레임(300)의 형태와 대응되는 형태, 예를 들어 사각형 형태, 다각형 형태 등으로 구현 가능함을 주지하여야 할 것이다.
이러한 유연성 재료(302)는, 선박 또는 해양 구조물의 동적 움직임[예를 들어, 히브 모션(heave motion) 또는 롤 모션(roll motion)]에 따라 발생하는 저항에 의해 형태가 변형될 수 있으며, 일단 변형된 유연성 재료(302)는 지연 시간 후에 탄성 복원력으로 인하여 복원될 수 있으며, 이때, 변형된 부분에 존재하는 해수를 밀어내면서 선박 또는 해상 구조물의 동적 움직임을 보상할 수 있다. 유연성 재료(302)가 해양 구조물에 적용될 경우, 이러한 유연성 재료(302)의 복원력에 의해 해상의 파고에 의한 해양 구조물의 동적 움직임(히브 모션)을 감쇄시킬 수 있다. 이에 대해서는 하기 도 11 및 관련된 상세한 설명에서 보다 상세히 다루기로 한다.
체결수단(304)은, 예컨대 볼트, 너트 등을 포함할 수 있으며, 프레임(300)의 외부 테두리 지점에서 유연성 재료(302)가 고정될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다. 이때, 프레임(300)과 유연성 재료(302)의 결합 부위에 접착제를 도포하여 프레임(300)과 유연성 재료(302) 간의 결합력을 높일 수도 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치를 갖는 선박 및 해양 구조물의 또 다른 실시 형태를 예시한 사시도 및 단면도로서, 중앙이 개방된 상부 프레임(400a) 및 하부 프레임(400b)을 갖는 프레임(400)과, 이러한 프레임(400)의 상부면 및 하부면의 사이에 형성되는 유연성 재료(402) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 프레임(400)은, 유연성 재료(402)의 변형 동작을 수용할 수 있도록 중앙이 개방된 구조를 가질 수 있으며, 이렇게 중앙이 개방된 구조 내에서 유연성 재료(402)가 마련될 수 있다.
본 실시예에 따른 유연성 재료(402)는, 도 4 및 도 5의 실시예에서와 마찬가지로, 러버, 우레탄, 실리콘 중 어느 하나의 재료, 또는 적어도 둘 이상의 재료가 포함된 합성수지 재료가 사용될 수 있으며, 당업자의 입장에서 취사 선택될 수 있다. 또한, 유연성 재료(402)는 프레임(400)의 형태와 대응되는 형태, 예를 들어 사각형 형태, 다각형 형태 등으로 구현 가능함을 주지하여야 할 것이다.
이러한 유연성 재료(402)는, 선박 또는 해양 구조물의 동적 움직임[예를 들어, 히브 모션(heave motion) 또는 롤 모션(roll motion)]에 따라 발생하는 저항에 의해 형태가 변형될 수 있으며, 변형된 유연성 재료(402)는 지연 시간 후에 탄성 복원력으로 인하여 복원되며 선박 또는 해상 구조물의 동적 움직임을 보상할 수 있다. 체결수단(404)은, 예컨대 볼트, 너트 등을 포함할 수 있으며, 프레임(400)의 상부면과 하부면 사이에 유연성 재료(402)가 용이하게 부착될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치의 선박의 적용 예시도로서, 선박의 후면을 예시한 것이다. 도 10에서 감쇄 장치는 프레임(500)과 유연성 재료(502)로 구성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 선박(100)이 해상의 동적 움직임, 예를 들어 롤 모션이 시계 방향으로 발생한다고 가정했을 때, 프레임(500)은 선박(100)에 고정된 상태에서 프레임(500)에 결합된 유연성 재료(502)는 선박(100)의 롤 모션 저항이 발생함과 아울러, 시계 반대 방향으로 부풀어 오를 수 있다. 반대로, 선박(100)이 반시계 방향으로 롤링되고, 그에 따른 저항에 의해 유연성 재료(502)가 시계 방향으로 변형될 수 있음은 물론이다.
변형된 유연성 재료(502)는 지연 시간 후에 탄성 복원력으로 인하여 복원될 수 있으며, 이때, 변형된 부분에 존재하는 해수를 밀어내면서 선박 또는 해상 구조물의 동적 움직임을 보상할 수 있다. 도 10의 유연성 재료(502)는 선박에 적용된 경우를 예시한 바, 이러한 유연성 재료(502)의 복원력에 의해 해상의 파고에 의한 선박의 동적 움직임(롤 모션)을 감쇄시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 감쇄 장치의 해양 구조물의 적용 예시도이다.
도 11에서 해양 구조물은, 예를 들어 시추선, 고정식 플랫폼, 부유식 플랫폼, FPSO(Floating Production Storage Offloading), TLP(Tension Leg Platform), SPAR 등이 포함될 수 있으며, 동적 움직임 중에서 특히 히브 모션(heave motion)을 충분히 고려하여 설계할 필요가 있다.
도 11에서 감쇄 장치는, 해양 구조물 본체(102)와, 해양 구조물 본체(102)의 형상을 따라 하부에 수직으로 장착되는 다수의 지지대(604)와, 다수의 지지대(604)에 의해 해양 구조물 본체(102)와 결합되는 프레임(600)과, 프레임(600)의 형상을 따라 내부에 결합되는 유연성 재료(602)를 포함할 수 있다.
도 11에 예시한 바와 같이, 해양 구조물 본체(102)가 해상의 파고에 의한 동적 움직임, 예를 들어 히브 모션이 상측으로 발생한다고 가정했을 때, 프레임(600) 내부에 결합된 유연성 재료(602)는 해상의 히브 모션 저항이 발생함과 아울러, 하측으로 부풀어 오를 수 있다.
일단 변형된 유연성 재료(602)는 지연 시간 후에 탄성 복원력으로 인하여 복원될 수 있으며, 이때, 변형된 부분에 존재하는 해수를 밀어내면서 선박 또는 해상 구조물의 동적 움직임을 보상할 수 있다. 도 11의 유연성 재료(602)는 해상 구조물에 적용된 경우를 예시한 바, 이러한 유연성 재료(602)의 복원력에 의해 해상의 파고에 의한 해상 구조물의 동적 움직임(히브 모션)을 감쇄시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 선박의 롤 모션 또는 해양 구조물의 히브 모션 등과 같은 해상의 동적 움직임을 줄이기 위한 감쇄 장치를 프레임 형태로 구현하고, 프레임 내의 감쇄 재료를 유연성 재료로 대체함으로써, 선박 또는 해양 구조물의 감쇄 효과를 증대시킬 수 있으며, 유연성 재료의 교체가 가능하여 감쇄장치의 신뢰성을 향상시키도록 구현한 것이다.
200, 300, 400, 500, 600: 프레임
202, 302, 402, 502, 602: 유연성 재료

Claims (8)

  1. 선박 또는 해양 구조물의 수선면 아래에 결합되고 중앙이 개방된 프레임과,
    상기 프레임에 결합되어 상기 프레임의 개방된 중앙을 막도록 마련되며, 상기 선박 또는 해양 구조물의 동적 움직임에 따라 발생하는 저항에 의해 형태가 변형 가능함과 동시에 복원 가능한 유연성 재료와,
    상기 프레임 및 상기 유연성 재료를 서로 결합시키는 체결 수단을 포함하되,
    상기 유연성 재료는, 상기 프레임의 일 측면에서 상기 체결 수단에 의하여 결합되는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 재료는, 상기 프레임의 개방된 내면 둘레에 형성된 홈에 삽입 되어 상기 체결 수단에 의하여 결합되는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 재료는, 상기 프레임의 상부면 및 하부면의 사이에 위치되는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 움직임은, 롤 모션(roll motion), 히브 모션(heave motion) 및 피치 모션(pitch motion) 중 하나 이상을 포함하는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
  6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유연성 재료는, 러버(rubber), 우레탄(urethane), 실리콘(silicon) 중 어느 하나의 재료, 또는 둘 이상의 재료가 포함된 합성수지 재료로 형성되는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
  7. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    사각형 또는 다각형의 형태를 갖는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
  8. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임 및 상기 유연성 재료는 접착재료에 의해 더 결합되는
    선박 또는 해양 구조물에 장착되는 감쇄 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997037888A1 (de) 1996-04-04 1997-10-16 Norbert Zellner Profilkörper zur stabilisierung von wind getriebenen wasserfahrzeugen, insbesondere finne oder kiel
JP2000219188A (ja) 1999-01-29 2000-08-08 Yamaha Motor Co Ltd 分割式ビルジキールとこれを備える小型船舶
WO2006135256A1 (en) 2005-06-13 2006-12-21 Cameron Grant Jones Fin or keel with flexible portion for surfboards, sailboards or the like

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