KR101280536B1 - 압전소자가 설치된 선박용 해치장치 - Google Patents

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Abstract

압전소자가 설치된 선박용 해치장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 압전소자가 설치된 선박용 해치장치는 선박의 해치 입구 주변부에 설치된 해치코밍; 해치코밍의 상부에 마련되어 해치 입구를 개폐하는 해치커버; 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 지지부; 및 해치코밍과 해치커버 사이에 마련된 압전소자;를 포함한다.

Description

압전소자가 설치된 선박용 해치장치{HATCH DEVICE INSTALLED PIEZOELECTRIC ELEMENT FOR SHIP}
본 발명은 압전소자가 설치된 선박용 해치장치에 관한 것이다.
선박은 화물 적재 및 하역을 위해 갑판 상에 해치(hatch)를 마련하고 있다. 그리고, 해수가 해치에 유입되는 것을 막기 위해 해치 입구 주변부에 통상적으로 약 610㎜ 이상의 높이를 가진 해치코밍(hatch coaming)이 마련된다. 또한, 해치코밍의 상부에는 해치 입구를 개폐하는 해치커버(hatch cover)가 마련된다.
여기서, 선박의 해치커버 상부에는 중량의 컨테이너 등의 화물이 적재된다. 이때, 화물 적재로 인해 해치커버에 큰 압력이 작용한다.
또한, 선박에는 항해 또는 정박 중에 각종 힘이 작용한다. 예컨대, 선박을 세로방향으로 굽히려는 힘(종굽힘모멘트), 횡단면을 변형시키려는 힘(횡하중), 선박을 비틀려는 힘(비틀림모멘트), 국부적으로 작용하는 힘(국부하중) 등의 힘이 선박에 작용한다. 그리고, 선박에 작용하는 힘은 상술한 해치코밍, 해치커버 등의 해치장치에도 작용한다.
그러나, 종래에는 선박의 해치장치에 작용하는 힘을 활용하는 방법이 미미한 실정이다. 따라서, 해치장치에 작용하는 힘을 에너지 자원으로 적극 활용할 필요성이 제기된다.
본 발명의 실시 예는 선박의 해치장치에 압전소자를 설치하여 해치장치에 작용하는 힘을 전기에너지로 변환시켜 에너지 자원으로 활용할 수 있는 압전소자가 설치된 선박용 해치장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 해치 입구 주변부에 설치된 해치코밍; 상기 해치코밍의 상부에 마련되어 상기 해치 입구를 개폐하는 해치커버; 상기 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 지지부; 및 상기 해치코밍과 상기 해치커버 사이에 마련된 압전소자;를 포함하는 압전소자가 설치된 선박용 해치장치가 제공될 수 있다.
상기 압전소자는 상기 지지부에 설치되며, 상기 지지부에 작용하는 힘을 전기에너지를 변환시킬 수 있다.
상기 지지부는 상기 해치코밍의 상부에 설치되며 상기 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 베어링패드를 포함할 수 있다.
상기 압전소자는 상기 베어링패드의 내측에 둘 이상이 적층된 형태로 설치될 수 있다.
상기 압전소자는 상기 베어링패드의 내측 주변부에 설치될 수 있다.
상기 베어링패드는 탄성재질로 마련될 수 있다.
상기 압전소자에 의해 변환된 상기 전기에너지를 충전하는 축전지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 압전소자가 설치된 선박용 해치장치는 선박의 해치장치에 압전소자를 설치하여 해치장치에 작용하는 힘을 전기에너지로 변환시켜 에너지 자원으로 활용할 수 있다.
또한, 압전소자에 의해 변환된 전기에너지를 충전하여 선박의 각종 설비의 에너지원으로 활용할 수 있다.
또한, 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 해치장치의 베어링패드 내측에 둘 이상이 적층된 형태로 압전소자를 설치하거나, 베어링패드의 내측 주변부에 압전소자를 설치하여 압전소자의 압전효과를 높일 수 있다.
또한, 베어링패드를 탄성재질로 마련하여, 압전소자의 보호 및 내구성을 향상시키고, 압전소자의 압전효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압전소자가 설치된 해치장치를 구비한 선박을 도시한다.
도 2는 상기 도 1의 압전소자가 설치된 해치장치를 도시한다.
도 3은 상기 도 2의 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 지지부의 분해 사시도이다.
도 4는 상기 도 2의 압전소자가 설치된 해치장치의 다른 예를 도시한다.
도 5는 상기 도 2 및 도 4의 베어링패드에 설치된 압전소자의 형태 및 축전 방법을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압전소자가 설치된 해치장치를 구비한 선박을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박(10)은 후술할 압전소자(130)가 설치된 해치장치(100)를 구비한다. 여기서, 선박(10)은 해치를 구비한 컨테이너선 등의 각종 선박을 포함할 수 있다. 선창(12)의 입구인 해치는 화물을 싣고 내리거나, 사람이 출입하기 위한 용도 등으로 사용되기 위해 갑판에 마련된 개구부이다.
해치에는 후술할 해치코밍(112), 해치커버(114) 등을 포함하는 해치장치(100)가 마련되어 있다. 예컨대, 선박(10)의 해치커버(114) 상부에는 무게가 수백톤에 이르는 각종 컨테이너 등의 화물(20)이 적재된다. 이때, 화물(20) 적재로 인해 해치커버(114)에 큰 압력이 작용한다.
또한, 선박(10)에는 항해 또는 정박 중에 각종 힘이 작용한다. 예컨대, 선박(10)을 세로방향으로 굽히려는 힘(종굽힘모멘트), 횡단면을 변형시키려는 힘(횡하중), 선박(10)을 비틀려는 힘(비틀림모멘트), 국부적으로 작용하는 힘(국부하중) 등의 힘이 선박(10)에 작용한다. 그리고, 선박(10)에 작용하는 힘은 해치장치(100)에 작용한다.
도 2는 도 1의 압전소자가 설치된 해치장치를 도시한다. 그리고, 도 3은 도 2의 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 지지부의 분해 사시도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해치장치(100)는 해치코밍(112), 해치커버(114) 및 지지부(120)를 포함한다.
해치코밍(112)은 선박(10)의 해치 입구 주변부에 설치되어, 해치 입구에 해수 등이 유입되는 것을 방지한다.
해치커버(114)는 해치코밍(112)의 상부에 마련되어 해치 입구를 개폐한다. 이때, 해치커버(114)의 하부 외주면을 따라 스커트(115)가 돌출 형성될 수 있으며, 스커트(115)의 내측에는 탄성재질의 패킹(117)이 삽입될 수 있다. 패킹(117)은 해치커버(114)가 해치코밍(112) 상에 설치될 때 압축되며, 이를 통해 해치커버(114)와 해치코밍(112) 사이에 틈이 생기지 않도록 한다.
지지부(120)는 해치커버(114)에 작용하는 하중을 지지한다. 이때, 지지부(120)는 해치커버(114)가 수평응력을 받아 파손되는 것을 방지할 수 있다.
지지부(120)는 해치커버(114)의 측면에 부착되는 브라켓(122), 브라켓(122) 하부에 마련된 플랜지(124), 해치코밍(112)과의 간격을 조정하기 위한 라이너(126) 및 해치코밍(112)의 상부에 위치하여 해치커버(114)에 작용하는 압력(하중)을 전달하는 베어링패드(128)를 포함할 수 있다. 플랜지(124), 라이너(126), 베어링패드(128)는 볼트(32) 및 너트(34)와 같은 체결수단에 의해 결합될 수 있다. 이러한 지지부(120)의 내측에는 지지부(120)에 작용하는 힘을 전기에너지를 변환시키는 압전소자(130)가 마련될 수 있다.
압전소자(130)는 압전 세라믹 재료로 구현될 수 있으며, 외부에서 기계적 에너지를 가하면 전기에너지를 발생시키고, 전기에너지를 가하면 기계적 에너지를 발생시키는 소자이다. 압전소자(130)는 해치커버(114)와 해치코밍(112) 사이에 마련되어, 해치장치(100)(또는 지지부(120))에 작용하는 힘을 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 즉, 압전소자(130)는 상술한 지지부(120)에 포함된 요소 중 하나 이상에 설치되어 해치장치(100)에 작용하는 힘을 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
예컨대, 압전소자(130)는 지지부(120)의 베어링패드(128)의 내측에 둘 이상이 적층된 형태로 설치될 수 있다. 이를 통해, 단위 면적당 발생하는 압전효과의 효율이 높아질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 다양한 개수 및 형태로 배열될 수 있다.
이때, 베어링패드(128)가 탄성재질로 마련되어, 베어링패드(128)의 완충작용에 의해 압전소자(130)가 보호되고, 압전소자(130)의 내구성 향상 및 압전효과가 높아질 수 있다. 이러한 압전소자(130)는 서로 전기적으로 직렬연결 또는 병렬연결될 수 있다.
한편, 압전소자(130)가 설치된 해치장치(100)는 도 2의 형태뿐 아니라 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 4는 도 2의 압전소자가 설치된 해치장치의 다른 형태를 도시한다. 이때, 도 2와 도 3에서 설명된 중복된 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 해치커버(114)를 지지하는 지지부(121)는 베어링홀더(123), 높이조정판(125), 베어링패드(127) 및 결합판(129)을 포함할 수 있다. 베어링홀더(123)는 해치코밍(112)의 상부에 설치되고, 베어링패드(127)는 베어링홀더(123)의 상부에 설치된다. 여기서, 베어링홀더(123)는 베어링패드(127)가 안착될 수 있도록 일정 깊이의 안착홈을 마련할 수 있다.
높이조정판(125)은 베어링패드(127)와 베어링홀더(123) 사이에 개재된다. 이때, 베어링패드(127)와 해치커버(114) 사이에 설치된 결합판(129)과 베어링패드(127)가 서로 접촉되도록 높이조정판(125)의 두께가 조절될 수 있다. 이를 통해 해치커버200)가 지지되도록 할 수 있다.
베어링패드(127)는 해치커버(114)에 작용하는 하중을 지지한다. 이때, 베어링패드(127)의 내측에 둘 이상이 적층된 형태로 상술한 압전소자(130)가 설치될 수 있다. 이때, 베어링패드(127)는 탄성재질로 마련되어, 도 3에서 설명한 바와 같이 베어링패드(127)의 완충작용에 의해 압전소자(130)가 보호되고, 압전소자(130)의 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 압전소자(130)의 압전효과가 높아질 수 있다. 이와 같이 베어링패드(127)에 설치된 압전소자(130)는 베어링패드(127)(지지부(101) 또는 해치장치(100))에 작용하는 힘을 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
상술한 내용에서는 압전소자(130)가 지지부(120,121)의 베어링패드(127,128)에 설치된 것을 예로 들어 설명하였으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니다. 예컨대, 압전소자(130)는 도 2의 패킹(117)에 설치될 수도 있으며, 이외에도 지지부(120,121)에 포함된 각 요소 중 하나 이상에 설치될 수도 있다.
도 5는 도 2 및 도 4의 베어링패드에 설치된 압전소자의 형태 및 축전 방법을 도시한다.
도 5의 (a)를 참조하면, 상술한 압전소자(130)는 베어링패드(127,128)의 내측에 적층된 형태로 설치될 수 있다.
또한, 도 5의 (b)를 참조하면, 압전소자(130)는 베어링패드(127,128)의 내측 및 주변부에 설치될 수 있다. 이를 통해, 베어링패드(127,128)에 작용하는 힘에 의한 압전효과를 높일 수 있다.
한편, 압전소자(130)에 의해 변환된 전기에너지는 축전지(220)에 충전된다. 이를 위해, 압전소자(130)에 의해 변환된 전기에너지는 에너지변환부(210)로 전달된다. 에너지변환부(210)는 압전소자(130)에 전기적으로 연결되어 압전소자(130)에 의해 전달된 전류를 축전지(220)가 충전할 수 있는 전류로 변환시킨다. 즉, 에너지변환부(210)는 압전소자(130)에 의해 전달된 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 축전지(220)로 전달한다.
축전지(220)는 에너지변환부(210)를 통해 변환된 직류전원을 충전한다. 축전지(220)는 니켈 카드뮴전지, 연축전지, 니켈-수소 전지 등을 포함할 수 있다. 이와 같이, 축전지(220)에 충전된 전기에너지는 선박(10)의 각종 설비의 에너지원으로 활용될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 선박 100: 해치장치
112: 해치코밍 114: 해치커버
120: 지지부 127,128: 베어링패드
130: 압전소자 210: 에너지변환부
220: 축전지

Claims (7)

  1. 선박의 해치 입구 주변부에 설치된 해치코밍;
    상기 해치코밍의 상부에 마련되어 상기 해치 입구를 개폐하는 해치커버;
    상기 해치코밍의 상부에 설치되며 상기 해치커버에 작용하는 하중을 지지하는 베어링패드를 갖춘 지지부; 및
    상기 베어링패드의 내측 및 주변부에 설치되며, 상기 지지부에 작용하는 힘을 전기에너지로 변환시키는 압전소자;를 포함하는 압전소자가 설치된 선박용 해치장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 상기 베어링패드의 내측에 둘 이상이 적층된 형태로 설치된 것을 특징으로 하는 압전소자가 설치된 선박용 해치장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베어링패드는 탄성재질로 마련된 것을 특징으로 하는 압전소자가 설치된 선박용 해치장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자에 의해 변환된 상기 전기에너지를 충전하는 축전지를 더 포함하는 압전소자가 설치된 선박용 해치장치.
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