KR101334324B1 - 선박 - Google Patents

Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 선미부와, 선수부와, 선미부와 선수부의 사이에 위치하는 중앙평행부를 갖는 선체; 선미부에 설치되되 자중에 의해 선체가 해수면에 잠기는 자중 흘수의 하부에 설치되는 제1 추진장치; 선미부에 설치되되 화물의 만재시에 선체가 해수면에 잠기는 만재 흘수와 자중 흘수 사이에 설치되는 제2 추진장치; 및 화물의 적재상태에 따라 제1 추진장치 및 제2 추진장치를 선택적으로 작동시키는 제어장치를 포함한다.

Description

선박{A SHIP}

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 밸러스트수(ballast water)를 필요로 하지 않거나 밸러스트수의 사용을 감소시킬 수 있는 선박에 관한 것이다.

LNG 운반선, LPG 운반선, 컨테이너선, 화물선, 탱커선 등의 선박은 화물을 적재하여 이동하는 것이 일반적이므로 화물이 적재된 상태를 감안하여 선박의 설계가 이루어진다. 따라서 선박에서 화물을 하역한 이후에는 선박의 무게중심이 상승되어 선박의 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

즉, 선박에서 화물을 하역함으로써 흘수가 얕아진 경우에는, 항해 중에서의 호깅(hogging)의 정도가 커지고, 선체에 부가되는 전단력 및 세로 굽힘 모멘트가 커지며, 항해 중에 뱃바닥이 파도에 부딪혀 충격을 받는 슬래밍(Slamming) 현상이 생기고, 프로펠러가 모두 잠기지 않고 수면 상으로 노출되어 추진성능이 저하되거나 프로펠러 및 주요 기관의 부하변동이 증대되는 프로펠러 레이싱이 발생하며, 키가 충분히 수몰될 수 없어 조종성능이 악화되는 문제가 발생한다.

따라서, 이러한 문제점을 고려하여 LNG 운반선, LPG 운반선, 컨테이너선, 화물선, 탱커선 등의 선박의 경우, 선박의 안정성 및 복원성을 향상시키기 위하여 선박의 내부에 해수(海水)를 유입하여 저장하는 복수의 밸러스트 탱크(ballast tank)를 설치한다. 여기서, 밸러스트 탱크 내에 적재되는 물을 밸러스트수(ballast water)라 한다.

밸러스트수(ballast water)는 선적되는 화물의 양에 따라 선박의 흘수와 트림을 안정적으로 조정하기 위한 것으로, 전술한 바와 같이 화물이 모두 하역된 상태에서 밸러스트수를 적재하지 않는다면 선박 자체의 중량만으로는 충분한 흘수를 유지할 수 없기 때문에 선수가 수면위로 심하게 들리거나 선박의 추진장치가 물속에 충분히 잠기지 않아 선수슬래밍, 추진성능저하, 조정성능저하 등의 문제를 초래하게 되므로 선박의 경우 밸러스트수의 사용이 필수적으로 요구된다.

그러나, 선박에 밸러스트 탱크 및 이에 저장되는 밸러스트수를 구비하는 경우에도 몇 가지 문제점이 있다.

첫째는, 선박 내에 마련되는 밸러스트 탱크 및 이에 저장되는 밸러스트수(ballast water)의 중량에 의하여 선체 중량이 늘어나고 이에 따라 선박의 화물 적재용량이 감소된다. 이는 선박의 운송비용을 증가시켜 화물의 운송 수단으로서 선박의 경쟁력이 약화되는 결과를 초래한다.

둘째는, 밸러스트 탱크 내로 밸러스트수(ballast water)를 유입 및 유출시키는 과정에서 미생물이나 해양 생물에 의한 해양오염이 발생할 수 있다. 즉 제1 국에서 유입된 밸러스트수가 전혀 다른 환경의 제2 국 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질, 미생물, 세균 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계를 교란시킬 위험이 발생하게 된다.

이러한 위험을 고려하여, 밸러스트수에 포함된 유해균의 전파를 막기 위하여 2009년부터는 99%이상 살균하여 배수하도록 밸러스트수 처리 침전물 국제규정이 강화되었다. 이와 같이 밸러스트수 처리 침전물 국제규정이 강화됨에 따라 밸러스트수 처리에 어려움이 가중되고 있는 것이다.

따라서 선박의 운항 안정성을 유지시키면서도 밸러스트수를 필요로 하지 않거나 밸러스트수의 사용을 감소시킬 수 있는 새로운 구조의 선박의 개발이 필요한 실정이다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선박의 운항 안정성을 유지시키면서도 밸러스트수(ballast water)를 필요로 하지 않거나 밸러스트수의 사용을 감소시킬 수 있는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선미부와, 선수부와, 상기 선미부와 상기 선수부의 사이에 위치하는 중앙평행부를 갖는 선체; 상기 선미부에 설치되되 자중에 의해 상기 선체가 해수면에 잠기는 자중 흘수의 하부에 설치되는 제1 추진장치; 상기 선미부에 설치되되 화물의 만재시에 상기 선체가 해수면에 잠기는 만재 흘수와 상기 자중 흘수 사이에 설치되는 제2 추진장치; 및 화물의 적재상태에 따라 상기 제1 추진장치 및 상기 제2 추진장치를 선택적으로 작동시키는 제어장치를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.

상기 제2 추진장치는 상기 제1 추진장치를 기준으로 좌우로 대칭되게 한 쌍으로 마련될 수 있다.

상기 제2 추진장치는 상기 선체에서 출몰가능한 리트랙터블 트러스터를 포함할 수 있다.

상기 리트랙터블 트러스터는, 선체의 내부에 설치되는 적어도 하나의 가이드부재를 따라 승하강하는 본체축; 상기 본체축을 승하강시키는 승하강부; 상기 본체축의 하단부에 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및 상기 프로펠러를 구동시키는 동력을 공급하는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 추진체의 하면에는 승강 시 상기 선체의 외측면과 동일평면을 이루는 커버가 설치되어 있을 수 있다.

상기 제어장치는, 상기 선체에 화물을 적재함에 따라 상기 제2 추진장치가 해수면 아래에 있는 경우 상기 제1 추진장치 및 상기 제2 추진장치를 작동시키고, 상기 제1 추진장치만이 해수면 아래에 있는 경우 상기 제1 추진장치를 작동시킬 수 있다.

상기 선수부는, 저면이 상기 선체의 길이 방향을 따라 선수로 갈수록 상기 중앙 평행부의 저면보다 더 아래로 기울어지는 선수 측면을 가질 수 있다.

상기 선미부는, 저면이 상기 선체의 길이 방향을 따라 선미로 갈수록 상기 중앙평행부의 저면보다 더 아래로 기울어지는 경사 킬(keel) 구간을 가질 수 있다.

상기 선체에 설치되어 상기 선체에 양력을 부가하는 양력부가장치를 더 포함할 수 있다.

상기 양력부가장치는, 상기 선체로부터 이격되게 설치되는 수중익; 상기 수중익과 상기 선체를 연결하며, 상기 수중익을 전후방향에서 지지하는 지지체; 및 상기 수중익의 전후 높낮이를 조절하는 수중익제어부를 포함할 수 있다.

상기 양력부가장치는 상기 선수부 및 선미부 측에 복수개 설치되며, 상기 수중익의 너비는 상기 선체의 선폭보다 작을 수 있다.

상기 중앙평행부는, 상기 선체의 길이 방향에 교차하는 단면 형상에서, 상부에 위치하는 단면상부의 하부에 위치하는 단면하부가 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되되 적어도 일구간에 상기 선체의 하부에서 보았을 때 오목한 형상을 갖는 오목부를 포함할 수 있다.

상기 오목부의 곡률반경은, 선저로부터 화물을 적재하지 않은 때의 자중에 의한 흘수까지의 높이의 1배 내지 10배의 범위를 가질 수 있다.

상기 오목부는 상기 단면하부의 최하단으로부터 화물을 적재하지 않은 때 자중에 의한 자중 흘수까지 형성될 수 있다.

상기 단면하부에는 상기 오목부와 연결되되 수평 방향으로 일정한 폭을 갖는 수평부가 마련되어 있을 수 있다.

상기 단면하부에는 상기 자중 흘수로부터 상부로 연장되며 상기 선체의 하부에서 보았을 때 볼록한 형상을 갖는 볼록부를 가질 수 있다.

상기 오목부와 상기 볼록부를 직선으로 연결하는 직선연결부를 더 포함하며, 상기 직선연결부의 하단과 상단은 상호 다른 높이에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 선박의 운항 안정성을 유지시키면서도 밸러스트수(ballast water)를 필요로 하지 않거나 밸러스트수의 사용을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 선박의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 중앙평행부의 미드쉽 단면도이다.
도 3은 도 2의 중앙평행부의 미드쉽의 단면의 다양한 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 선박의 선미부의 개략적 배면도이다.
도 5는 도 1의 선박의 제2 추진장치의 개략적 정면도이다.
도 6은 도 1의 선박에서 선체와 양력부가장치의 결합부위를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 양력부가장치의 수중익의 작동상태를 나타내는 측면도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에 따른 선박은 밸러스트수(ballast water)를 필요로 하지 않거나 밸러스트수의 사용을 감소시킬 수 있는 선박에 관한 것이나, 이하 설명의 편의를 위하여 밸러스트 탱크와 밸러스트수가 구비되지 않은 선박에 대하여 설명한다.

또한, 본 발명에 따른 선박은 자항능력을 가지며 사람이나 화물을 이송시키는 선박 뿐만 아니라, 액화천연가스-부유식 생산저장설비(LNG-FPSO : Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU : Floating Storage Unit) 등 화물을 저장 및 하역하는 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 나타내는 측면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은, 선미부(110)와 선수부(120)와 중앙평행부(130)를 갖는 선체(100)와, 선미부(110)에 설치되되 자중 흘수(140)의 하부에 설치되는 제1 추진장치(200)와, 선미부(110)에 설치되되 만재 흘수(150)와 자중 흘수(140) 사이에 설치되는 제2 추진장치(300)와, 화물의 적재상태에 따라 제1 추진장치(200) 및 제2 추진장치(300)를 선택적으로 작동시키는 제어장치(400)와, 선체(100)에 양력을 부가하는 양력부가장치(500)를 포함한다.

여기서, 자중 흘수(140, Lightweight draft)는 자중에 의해 선체(100)가 해수면에 잠기는 흘수를 말하며, 만재 흘수(150)는 화물의 만재시에 선체(100)가 해수면에 잠기는 흘수를 말한다. 만재 흘수(150)는 설계 시에 고려되는 흘수이므로 설계 흘수(design draft)라고도 한다.

선체(100)는, 선수(121)가 위치하며 길이방향의 앞부분에 해당하는 선수부(120)와, 선미(111)가 위치하며 길이방향의 뒷부분에 해당하는 선미부(110)와, 선수부(120)와 선미부(110)의 사이에 위치하는 중앙평행부(130)를 포함한다.

본 실시 예에서 선수부(120)는, 저면이 선체(100)의 길이 방향을 따라 선수(121)로 갈수록 중앙평행부(130)의 저면보다 더 아래로 기울어진 선수 측면을 갖는다. 즉 선수부(120)는, 저면이 선체(100)의 길이 방향을 따라 선수로 갈수록 수면에 대해 멀어지도록 하방으로 경사진 구상 선수(123)를 갖는다.

선수부(120)가 이와 같이 하방으로 경사진 구상 선수(123)를 갖는 것은, 본 실시 예에 따른 선박(1)이 밸러스트 탱크를 구비하고 있지 않기 때문에 선박의 자중에 의한 자중 흘수(140)가 종래 보다 상대적으로 얕을 수도 있는데, 만약 자중 흘수(140)가 얕아지게 되면 항해 중에 바닥이 드러나게 되어 파도에 부딪혀 충격을 받는 선수 슬래밍(Slamming) 현상이 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것이다. 다만 중앙평행부(130)의 저면을 기준으로 선수부(120)의 저면이 선수로 갈수록 하방으로 경사지도록 하는 각도는 저항 성능을 감소시키지 않는 범위 내에서 정한다.

한편 선미부(110)는, 저면이 선체(100)의 길이 방향을 따라 선미로 갈수록 중앙평행부(130)의 저면보다 더 아래로 기울어지는 경사 킬 구간을 갖는다. 이와 같이 선미부(110)의 측면 형상을 종래 선박에서의 평평한 킬(flat keel) 개념이 아닌 중앙평행부(130)의 저면보다 아래로 기울인 경사 킬(keel)을 적용함으로써 공선 상태의 운항 시에도 선미부(110)에서의 제1 추진장치(200)의 프로펠러(210)의 침수(immersion)를 충분히 확보할 수 있도록 하였다.

이에 의하여, 제1 추진장치(200)에서 종래 선박에 적용되는 것보다 작은 직경의 프로펠러를 사용하지 않고서도 공선 상태, 즉 화물이 적재되지 않은 때에 제1 추진장치(200)의 프로펠러(210)가 보다 확실히 물위로 드러나지 않도록 하고 있다. 중앙평행부(130)는 종래 선박에서 평평한 뱃바닥 즉 평평한 저면을 가지는 범위의 부분을 의미하는데, 본 실시 예에서와 같이 중앙평행부(130)가 선저로 갈수록 폭이 좁아지는 선박(1)의 경우에는 선체(100)의 길이방향의 중앙부 즉 선수부(120)와 선미부(110)의 사이에 위치하는 선체(100) 부분을 의미한다. 이러한 중앙평행부(130)는 선박의 단면적 중에서 제일 큰 면적을 갖는 단면을 갖는 부분인 미드쉽(midship)을 포함한다.

도 2는 도 1의 선박의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 중앙평행부의 미드쉽 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 중앙평행부(130)의 미드쉽 단면은, 상부에 위치하는 단면상부(131)와, 하부에 위치하는 단면하부(132)를 포함한다.

여기서 단면상부(131)는 단면 형상에서 상단부 영역을 의미하며, 단면하부(132)는 단면 형상에서 하단부 영역을 의미한다.

우선 단면상부(131)는 직선구간을 갖는 측벽(131a, side wall)을 포함한다.

그리고 단면상부(131)의 하부에 위치하는 단면하부(132)는, 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 갖는데, 선체(100)의 하부에서 보았을 때 오목한 형상을 갖는 오목부(133)와, 오목부(133)와 연결되되 수평 방향으로 일정한 폭을 갖는 수평부(135)와, 오목부(133)의 상부에서 오목부(133)와 연결되며 선체(100)의 하부에서 보았을 때 볼록한 형상을 갖는 볼록부(134)를 포함한다.

오목부(133)는 단면하부(132)의 선저로부터 화물을 적재하지 않은 때 자중에 의해 해수면에 잠기는 자중 흘수(140)까지 형성된다. 여기서 선저는 선박(1)의 배 밑바닥을 의미한다.

이러한 오목부(133)는 선박의 자중(Lightweight)에 의한 흘수를 가능한 깊게 하기 위해 마련된다. 즉 중앙평행부(130)의 형상에 오목부(133)를 마련함으로써 선박의 자중에 의한 흘수를 가능한 한 깊게 할 수 있어 자중에 의한 자중 흘수 조건에서 제1 추진장치(200)의 설계를 보다 용이하게 하는 장점을 갖는다.

보다 상세하게 설명하면, 선체(100)의 뱃바닥 형상을 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 함과 동시에 오목부(133)를 형성함으로써 종래 선박의 평평한 뱃바닥 형상의 선체(100)에 비해 평평한 뱃바닥을 깎아내어 부피를 줄인 만큼 보다 더 깊게 선체(100)를 가라앉게 할 수 있다. 또한 침수 표면적을 상대적으로 크게 줄여줌으로써 저항성능을 향상시키는 효과를 갖는다. 한편 이러한 형상에 의해 종래보다 부족해지는 배수량은 선체(100) 폭을 종래 보다 크게 하는 등의 다양한 방법으로 보완함으로써 전체적인 배수량은 만족하는 구조를 갖도록 한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 선박(1)은, 전술한 바와 같이, 종래 선박과 같이 동일한 배수량을 확보하면서도 화물이 실리지 않은 상태에서의 자중 흘수(140)를 종래보다 깊게 할 수 있으므로, 종래 선박에서 밸러스트수를 생략함으로써 흘수가 얕아지고 이에 의하여 발생되는 각종 문제 예를 들어 호깅에 의한 선체(100)에의 전단력 및 세로굽힘 모멘트의 증대나 슬래밍의 문제, 프로펠러 레이싱의 문제나 조종성능 악화의 문제 등을 회피할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 선박(1)은 밸러스트수를 탑재하지 않고 화물이 실리지 않은 상태에서의 항해가 가능하므로, 밸러스트수의 폐기에 기인하는 생태계에의 영향의 우려도 감소시킬 수 있고, 연료를 효율적으로 사용할 수 있게 되어 같은 에너지로 보다 많은 화물을 운송할 수 있다.

한편 중앙평행부(130)의 미드쉽(midship)의 단면하부(132)는 오목부(133)의 하부에서 연결되되 수평 방향으로 일정한 폭을 갖는 수평부(135)를 더 포함한다.

단면하부(132)의 단면 형상이 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되는 형상을 갖더라도 중앙평행부(130)의 저면 즉 바닥이 뾰족하게 형성되게 되면 도크 내에서 선박의 건조 시 반목배치에 어려움이 따르게 되며, 이 경우에는 선박의 건조비용을 상승시키는 문제를 일으킨다.

수평부(135)는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 마련되는데, 본 실시예에서 선체(100)의 폭방향 중앙에 수평부(135)의 중심이 위치하도록 단면하부(132)의 저면에 마련된다. 이에 의하여 수평부(135)의 양측으로부터 연장되는 오목부(133)는 본 실시예에서 수평부(135)를 중심으로 대칭구조를 갖는다.

이러한 수평부(135)로 인하여 수평부(135)에만 반목을 배치하여 폭방향 중앙 부분의 하중을 지탱할 수 있게되므로, 도크 내에서 선박 건조시 발생할 수 있는 반목배치 등의 어려움을 해결함으로서 건조비용을 절감할 수 있는 잇점이 있다.

또한 단면하부(132)에는 자중 흘수(140)부터 측벽(132a)까지 연장되며 선체(100)의 하부에서 보았을 때 볼록한 형상을 갖는 볼록부(134)를 갖는다. 이러한 볼록부(134)에 의하여 만재 흘수(150)에서 배수량을 직선의 경우보다 더 증가시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 실시 예에 따른 선박의 중앙평행부의 미드쉽 단면도이나, 이는 하나의 실시 예 일뿐 이와 달리 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 3은 도 2의 중앙평행부(130)의 미드쉽의 단면의 다양한 변형 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3을 참조하여 중앙평행부(130)의 미드쉽의 단면의 다양한 변형 예를 설명하기로 한다.

이에 의하면, 중앙평행부(130)의 오목부(133)의 곡률 반경(R1)은, 선저로부터 화물을 적재하지 않은 때의 자중 흘수(140)까지의 높이의 1배 내지 10배의 범위를 가질 수 있다.

오목부(133)의 곡률 반경(R1)이 선저로부터 자중 흘수(140)까지의 높이의 1배보다 작은 경우에는 국부적 압력증가로 인한 저항 증가와 구조적인 취약점을 가질 수 있다. 특히 오목부(133)에서 최소 곡률반경을 가지고 자중 흘수(140)에서 단면이 수면과 평행한 형상이 되면 횡방향의 운동(Roll)에서 슬래밍(Slamming)을 야기시키는 주요 원인이 된다. 따라서 오목부(133)의 곡률 반경(R1)은 자중 흘수(140)의 1배 이상이 되도록 한다.

그리고 오목부(133)의 곡률 반경(R1)이 선저로부터 자중 흘수(140)까지의 높이의 10배를 초과하는 경우에는 선박의 자중(Lightweight)에 의한 자중 흘수(140)를 가능한 깊게 하기 위한 효과가 달성되기 어려울 수 있다. 따라서 오목부(133)의 곡률 반경(R1)은 자중 흘수(140)의 10배를 초과하지 않도록 한다.

볼록부(134)는 자중 흘수(140)로부터 상부로부터 연장되어 마련되는데, 가능한 한 만재 흘수(150)에서 큰 배수량을 가질 수 있도록 그 곡률 반경(R2)을 적절히 선택할 수 있다.

오목부(133)와 볼록부(134)는 변곡점을 기준으로 바로 연결될 수도 있으나, 오목부(133)와 볼록부(134)를 직선으로 연결하는 직선연결부(136)가 더 형성될 수도 있다. 다만 직선연결부(136)가 형성되는 경우에는 직선연결부(136)의 하단과 상단은 상호 다른 높이에 배치되도록 한다. 직선연결부(136)의 하단과 상단이 동일 높이에 배치된다는 것은 직선연결부(136)가 수면과 수평하게 됨을 의미하는 것으로서 이 경우 선체(100)의 롤링(rolling) 시에 슬래밍을 야기하기 때문이다.

도 4는 도 1의 선박의 선미부의 개략적 배면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 제1 추진장치(200)는 선미부(110)의 하부에 배치한다. 제1 추진장치(200)는 프로펠러(210)를 구비하는 덕트형 추진기, 애지무스 트러스터(azimuth thruster) 등을 사용할 수 있다.

본 실시 예에서는 제1 추진장치(200)는 선박(1)의 자중에 의해 선체(100)가 해수면에 잠기는 자중 흘수(140)의 하부에 설치되어 있다. 이에 의하여 밸러스트수를 사용하지 않고서도 공선 상태에서 제1 추진장치(200)가 해수면에 모두 잠길 수 있어 화물을 싣지 않은 상태에서도 운항이 가능하게 된다. 또한 전술한 바와 같이 본 실시 예에서는 선미 측면 형상이 종래 선박과 같이 평평한 킬(flat keel) 형상이 아니라 중앙평행부(130)의 저면보다 아래로 기울인 경사 킬(keel) 형상을 가지고 있기 때문에 제1 추진장치(200)의 프로펠러(210) 침수(immersion)를 보다 충분히 확보할 수 있다.

제2 추진장치(300)는 선미부(110)의 하부 및 제1 추진장치(200)의 상부에 위치되게 설치한다. 보다 상세하게는 제2 추진장치(300)는 선체(100)에 화물이 만재시에 선체(100)가 해수면에 잠기는 만재 흘수(150)와 자중 흘수(140) 사이에 설치된다.

이때, 제2 추진장치(300)는 선체(100)의 길이방향에 교차하는 단면 형상에서 수직방향으로 제1 추진장치(200)와 동일선상에 배치할 수도 있을 것이나, 본 실시예에서는 제1 추진장치(200)를 기준으로 좌우 대칭되게 선체(100)에 한 쌍 설치된다.

이러한 제2 추진장치(300)는 만재 흘수(150)와 자중 흘수(140) 사이에 설치됨으로써 선박(1)에 화물이 적재되거나 화물의 만재 시에 해수면에 잠기게 되며, 해수면에 잠긴 경우 제어장치(400)에 의하여 작동되어 제1 추진장치(200)의 추진력을 보완할 수 있게 된다.

이러한 제2 추진장치(300)는 본 실시예에서 선체(100)의 내부 및 외부로 출몰하는 리트랙터블 트러스터(retractable thruster)로 적용될 수 있다. 이와 같이 제2 추진장치(300)가 리트랙트블 트러스터로 적용되면, 제2 추진장치(300)를 작동시키지 않는 경우에는 선체(100)의 내부에 보관할 수 있게 된다.

도 5를 참조하면, 본 실시 예에서 리트랙터블 트러스터로 적용되는 제2 추진장치(300)는, 선체(100)의 내부에 설치되는 가이드부재(330)를 따라 승하강하는 본체축(320)과, 본체축(320)을 승하강시키는 승하강부(340)와, 본체축(320)의 하단부에 설치되어 추진력을 발생시키는 프로펠러(310)와, 프로펠러(310)의 구동을 위하여 동력을 제공하는 구동부(350)와, 프로펠러(310)의 하면에 설치되는 커버(370)를 포함한다.

본체축(320)은 선체(100)의 내부에 상하방향으로 이동하게 설치되는데, 이때 본체축(320)은 선체(100)의 내부에 설치되는 한 쌍의 가이드부재(330)를 따라 선체(100)의 내부에서 외부로 승하강한다. 본체축(320) 및 가이드부재(330)의 길이를 조절하여 프로펠러(310)의 위치를 조절할 수 있다.

한편 프로펠러(310)는 본체축(320)의 하단부에 설치되는데, 프로펠러(310)는 회전에 의해 추진력을 발생시킨다. 본 실시 예에서 프로펠러(310)는 본체축(320)과 함께 선체(100)의 내부에서 외부로 승하강한다.

구동부(350)는 본체축(320)의 상측에 설치되어 프로펠러(310)를 회전시키며, 승하강부(340)는 본체축(320)을 승하강시킨다.

그리고, 커버(370)는 승강 시 선체(100)의 외측면과 동일평면을 이루도록 마련되어 프로펠러(310)의 하면에 결합된다. 즉, 커버(370)는 제2 추진장치(300)를 선체(100) 내부에 보관하는 경우에 선체(100)의 개구부를 차폐하되 차폐 시에 선체(100)의 외측면과 평평하게 유지될 수 있도록 형성된다.

커버(370)를 선체(100)의 외측면과 평평하게 유지함으로써 제2 추진장치(300)를 사용하지 않는 경우에 커버(370)가 선체(100) 내부로의 해수의 유입을 방지함은 물론 선체(100)의 운항속도에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한 커버(370)의 테두리부에는 해수의 유입을 방지할 수 있도록 별도의 차폐부재가 설치될 수 있다.

한편 제어장치(400, 도 1 참조)는 선체(100)에 적재되는 화물량에 따라 제1 추진장치(200) 및 제2 추진장치(300)를 선택적으로 작동시킨다. 본 실시예에서, 선체(100)에 화물을 적재하지 않은 경우에는 자중 흘수(140)의 하부에 설치된 제1 추진장치(200)를 작동시키고, 선체(100)에 화물을 만재된 경우에는 제1 추진장치(200)와, 자중 흘수(140)와 만재 흘수(150) 사이에 설치된 제2 추진장치(300)를 동시에 작동시킨다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않으며 상황에 따라 제어장치(400)는 화물을 적재하지 않은 경우 또는 화물을 적재한 경우 모두 제1 추진장치(200)만을 작동시킬 수도 있을 것이다.

한편, 본 실시예에 따른 선박은 양력부가장치(500)를 더 포함한다. 도 6은 도 1의 선박에서 선체와 양력부가장치의 결합부위를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 양력부가장치의 수중익의 작동상태를 나타내는 측면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 양력부가장치(500)는 선체(100)를 해수면에 대하여 상승 또는 하강시키는 양력을 선체(100)에 부가한다.

양력부가장치(500)는 선체(100)의 저면에서 길이방향을 따라 소정 간격 이격되게 설치된다. 즉 양력부가장치(500)는 선체(100)의 선수부(120) 및 선미부(110) 측에 복수 개 설치될 수 있으나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않고 선체(100)의 중앙평행부(130)에도 하나 이상 설치될 수 있다. 그리고 설치된 양력부가장치(500)는 필요에 따라 동시 또는 독립하여 작동될 수 있다.

이러한 양력부가장치(500)는 필요에 따라 선체(100)를 해수면에 대하여 상승 또는 하강시켜 선체(100)의 흘수 변화를 조절한다. 예를 들어 양력부가장치(500)는, 선체(100)에 양력이 위로 발생되도록 하여 선체(100)의 배수량을 감소시킴으로써 저항 감소를 도모하거나, 화물이 적재되지 않은 상태에서 선체(100)에 양력이 아래로 발생되도록 하여 선미 흘수를 확보하여 제1 추진장치(200)의 프로펠러(210) 침수(immersion)에 도움을 줄 수 있다.

이러한 양력부가장치(500)는, 수중익(510)과, 수중익(510)을 지지하는 지지체(530)와, 수중익(510)의 작동을 조절하는 수중익제어부(550)를 포함한다.

수중익(510)은 선체(100)의 저면으로부터 소정간격 이격되게 설치한다. 이때, 수중익(510)은 선수부(120) 측이 전방에 해당되고, 선미부(110) 측이 후방에 해당한다.

또한, 수중익(510)의 너비는 선체(100)의 선폭의 내측에 위치되게 형성한다. 즉 수중익(510)의 너비는, 선폭의 외측으로 더 확장되는 경우에는 선박(1)이 항구에 정박하기 위하여 측면으로 접근하는 동안 항구에 설치된 시설물에 부딪혀 수중익(510)이 파손될 우려가 있으므로, 선체(100)의 선폭까지만 확장되도록 한다.

그리고, 수중익(510)은 양력을 발생시킬 수 있는 형태라면 어떠한 단면형태로 이루어지는 것도 가능하다.

이러한 수중익(510)은 전방 및 후방의 높이를 조절하여 선체(100)에 더해지는 양력에 변화를 줄 수 있다. 따라서, 선체(100)에 화물을 적재한 상태에서는 수중익(510)의 전방을 후방에 대하여 상대적으로 위쪽에 위치되게 경사지게 조절하여 선체(100)를 상승시키는 양력을 발생시켜 운항 중 해수의 저항을 감소시킬 수 있고, 선체(100)에 화물을 적재하지 않은 상태에서는 수중익(510)의 전방을 후방에 대하여 상대적으로 아래쪽에 위치되게 경사지게 조절하여 선체(100)를 하강시키는 양력을 발생시켜 선체(100)의 흘수를 확보할 수 있다. 이때, 수중익(510)의 전방 및 후방높낮이는 후술할 수중익제어부(550)에 의해 조절된다.

이처럼 수중익(510)의 전방 및 후방의 높낮이를 조절하여 선체(100)에 양력을 전달함으로써 해수의 저항을 감소시킬 수 있거나 선체(100)의 흘수를 조절할 수 있다.

지지체(530)는 수중익(510)을 선체(100)에 결합시키는 역할을 한다. 지지체(530)는 수중익(510)의 전방 및 후방에 각각 설치할 수 있다. 이때, 지지체(530)의 일단부는 선체(100)에 결합되고, 타단부은 수중익(510)의 전방 또는 후방에 각각 결합된다. 지지체(530)는 수중익(510)의 높낮이 조절을 위하여 선체(100)에 대하여 승하강할 수 있도록 설치한다.

수중익제어부(550)는 선체(100)에 적재된 화물량에 따라 수중익(510)의 높낮이를 조절하는 역할을 한다. 수중익제어부(550)는 지지체(530)를 승하강시키는 모터부(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서 이러한 수중익제어부(550)는 제어장치(400)와 별도로 구현되나, 제1 추진장치(200) 및 제2 추진장치(300)를 제어하는 제어장치(400)에 함께 구현될 수도 있을 것이다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 선체(100)에 화물을 적재하지 않은 경우 또는 선체(100)에 화물을 적재하였으나 선체(100)의 흘수가 제2 추진장치(300)가 설치된 위치까지 미치지 않은 경우에 제어장치(400)는 제1 추진장치(200)를 작동시켜 선박(1)을 운행시킨다. 본 실시예의 선박(1)은 화물을 적재하지 않은 경우에 밸러스트수를 사용하지 않더라도 중앙평행부(130)의 단면 형상에 의하여 자중 흘수(140)를 깊게 할 수 있어 제1 추진장치(200)를 작동시킬 수 있다. 그리고 이때, 제2 추진장치(300)는 선체(100)의 내부에 보관될 수도 있다.

그러나, 선체(100)의 흘수가 제2 추진장치(300)가 설치된 위치에 미치지 않은 경우에 해당하더라도 선박(1)의 운항속도를 증가시킬 필요가 있는 경우에, 양력부가장치(500)를 구동시켜 선체(100)의 흘수를 증가시킬 수 있다. 즉 수중익(510)의 전방 높이를 후방 높이보다 낮게 시킴으로써 선체(100)에 양력이 위로 작용하도록 하여 선체(100)를 하강시킴으로써 선체(100)의 흘수가 제2 추진장치(300)가 설치된 위치에 도달하게 한다. 그리고, 자중 흘수(140)와 만재 흘수(150) 사이에 설치한 제2 추진장치(300)를 작동시켜 선박(1)의 운항속도를 향상시킬 수도 있다.

또한, 선체(100)에 화물이 만재하여 선체(100)의 흘수가 만재 흘수(150)에 해당하는 경우에 제1 추진장치(200) 및 제2 추진장치(300)를 작동시켜 선박(1)을 운행시키게 된다. 이때, 선체(100)에 작용하는 해수의 저항을 감소시킬 필요가 있는 경우에는 양력부가장치(500)를 이용하여 선체(100)의 흘수를 낮출 수도 있다. 즉 수중익(510)의 전방 높이를 후방 높이보다 높게 하여 선체(100)에 양력이 아래로 작용하도록 하여 선체(100)를 부상시킴으로써 선체(100)의 흘수를 낮출 수 있다. 이때, 물론 선체(100)의 흘수는 제2 추진장치(300)가 설치된 위치보다는 높도록 한다.

이와 같이, 양력부가장치(500)를 이용하여 선체(100)의 흘수를 조절하는 한편 제1 추진장치(200) 및 제2 추진장치(300)를 이용하여 선박(1)의 운항속도를 향상시킬 수 있다.

전술한 실시 예에서는 밸러스트 탱크 및 이에 저장되는 밸러스트수를 생략한 선박에 대하여 상술하였으나, 밸러스트 탱크의 수를 감소시키기 위해서도 본 발명의 실시 예에 따른 선박이 적용될 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 선박 100 : 선체
110 : 선미부 120 : 선수부
130 : 중앙평행부 131 : 단면상부
132 : 단면하부 133 : 오목부
134 : 볼록부 135 : 수평부
136 : 직선연결부 140 : 자중 흘수
150 : 만재 흘수 200 : 제1 추진장치
300 : 제2 추진장치 310 : 프로펠러
320 : 본체축 330 : 가이드부재
340 : 승하강부 350 : 구동부
370 : 커버 400 : 제어장치
500 : 양력부가장치 510 : 수중익
530 : 지지체 550 : 수중익제어부

Claims (17)

1. 선미부와, 선수부와, 상기 선미부와 상기 선수부의 사이에 위치하는 중앙평행부를 갖는 선체;
   상기 선미부에 설치되되 자중에 의해 상기 선체가 해수면에 잠기는 자중 흘수의 하부에 설치되는 제1 추진장치;
   상기 선미부에 설치되되 화물의 만재시에 상기 선체가 해수면에 잠기는 만재 흘수와 상기 자중 흘수 사이에 설치되는 제2 추진장치; 및
   화물의 적재상태에 따라 상기 제1 추진장치 및 상기 제2 추진장치를 선택적으로 작동시키는 제어장치를 포함하며,
   상기 제어장치는,
   상기 선체에 화물을 적재함에 따라 상기 제2 추진장치가 해수면 아래에 있는 경우 상기 제1 추진장치 및 상기 제2 추진장치를 작동시키고, 상기 제1 추진장치만이 해수면 아래에 있는 경우 상기 제1 추진장치를 작동시키며,
   상기 중앙평행부는,
   상기 선체의 길이 방향에 교차하는 단면 형상에서, 상부에 위치하는 단면상부의 하부에 위치하는 단면하부가 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되되 적어도 일구간에 상기 선체의 하부에서 보았을 때 오목한 형상을 갖는 오목부; 및
   상기 단면하부에 마련되되 상기 자중 흘수로부터 상부로 연장되며 상기 선체의 하부에서 보았을 때 볼록한 형상을 갖는 볼록부를 포함하며.
   상기 오목부는 상기 자중 흘수로부터 하부로 연장 형성되어 상기 자중 흘수 상태에서 상기 선체의 배수량을 감소시키고,
   상기 볼록부는 상기 만재 흘수 상태에서 상기 선체의 배수량을 증가시키는 선박.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 추진장치는 상기 제1 추진장치를 기준으로 좌우로 대칭되게 한 쌍으로 마련되는 것을 특징으로 하는 선박.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 추진장치는 상기 선체에서 출몰가능한 리트랙터블 트러스터인 것을 특징으로 하는 선박.
4. 제3항에 있어서,
   상기 리트랙터블 트러스터는,
   선체의 내부에 설치되는 적어도 하나의 가이드부재를 따라 승하강하는 본체축;
   상기 본체축을 승하강시키는 승하강부;
   상기 본체축의 하단부에 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및
   상기 프로펠러를 구동시키는 동력을 공급하는 구동부를 포함하는 선박.
5. 제4항에 있어서,
   상기 프로펠러의 하면에는 승강 시 상기 선체의 외측면과 동일평면을 이루는 커버가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 선수부는, 저면이 상기 선체의 길이 방향을 따라 선수로 갈수록 상기 중앙 평행부의 저면보다 더 아래로 기울어지는 선수 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
8. 제1항에 있어서,
   상기 선미부는, 저면이 상기 선체의 길이 방향을 따라 선미로 갈수록 상기 중앙평행부의 저면보다 더 아래로 기울어지는 경사 킬(keel) 구간을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
9. 제1항에 있어서,
   상기 선체에 설치되어 상기 선체에 양력을 부가하는 양력부가장치를 더 포함하는 선박.
10. 제9항에 있어서,
    상기 양력부가장치는,
    상기 선체로부터 이격되게 설치되는 수중익;
    상기 수중익과 상기 선체를 연결하며, 상기 수중익을 전후방향에서 지지하는 지지체; 및
    상기 수중익의 전후 높낮이를 조절하는 수중익제어부를 포함하는 선박.
11. 제10항에 있어서,
    상기 양력부가장치는 상기 선수부 및 선미부 측에 복수개 설치되며,
    상기 수중익의 너비는 상기 선체의 선폭보다 작은 것을 특징으로 하는 선박.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 곡률반경은, 선저로부터 화물을 적재하지 않은 때의 자중에 의한 흘수까지의 높이의 1배 내지 10배의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
14. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 단면하부의 최하단으로부터 화물을 적재하지 않은 때 자중에 의한 자중 흘수까지 형성되는 것을 특징으로 하는 선박.
15. 제1항에 있어서,
    상기 단면하부에는 상기 오목부와 연결되되 수평 방향으로 일정한 폭을 갖는 수평부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 선박.
16. 삭제
17. 제1항에 있어서,
    상기 오목부와 상기 볼록부를 직선으로 연결하는 직선연결부를 더 포함하며, 상기 직선연결부의 하단과 상단은 상호 다른 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.

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