KR101334332B1

KR101334332B1 - 선박

Info

Publication number: KR101334332B1
Application number: KR1020120002743A
Authority: KR
Inventors: 김진학; 김윤식; 박지환; 박형길; 전명호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-11-28
Also published as: KR20130081760A

Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 선체에 결합되는 프로펠러; 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 선체의 외표면으로 기포를 발생시키는 변동압력 저감모듈; 및 압축공기 유동라인에 마련되어 압축공기 유동라인의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈을 포함한다.

Description

선박{A ship}

본 발명은, 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프로펠러의 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있을 뿐만 아니라 이물질이 선체 내로 유입되는 것을 저지할 수 있는 선박에 관한 것이다.

도 1은 종래의 선박 추진 기관의 일예가 도시된 도면이다.

이 도면을 참조하면, 통상의 선박은, 선체(1)와, 선체(1)의 후미에 회전 가능하게 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러(2)와, 선체(1)의 방향 전환을 위한 러더(3, rudder)를 구비한다.

프로펠러(2)가 수중에서 회전되면 물이 프로펠러(2)의 날개 표면으로 흐르면서 프로펠러(2)의 날개 표면의 앞면과 뒷면에 수압 차이를 발생시키고, 그 수압 차이에 의해 추진력이 발생된다.

그런데, 도 1처럼 프로펠러(2)가 동작되면, 즉 프로펠러(2)가 수중에서 회전되면 회전체로서의 프로펠러(2)로 인해 수중에 압력 변동이 발생되며, 이렇게 발생된 변동압력은 선체(1)로 전달되어 선체(1)에 소음과 진동을 발생시키는 요인으로 작용한다.

특히, 프로펠러(2)에 의하여 프로펠러(2) 표면에 공동현상(cavitation)이 발생되는 경우에는 선체(1)에 소음과 진동이 심하게 발생되는데, 이는 수중에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이게 됨으로서 수중에 기포가 발생되고, 이렇게 발생된 기포가 압력이 높은 부분에 이르면 급격히 부서짐으로써 수중에 강한 변동압력을 발생시키기 때문이다.

이러한 변동압력에 의한 선체의 소음과 진동을 방지하기 위하여, 프로펠러(2) 날개 자체의 모양이나 크기를 다르게 설계하거나, 선박 후미의 모양을 개선하거나, 소음과 진동을 차단시키기 위한 별도의 보강재를 덧대거나, 선수에서 흘러들어오는 물의 유동(flow)을 가이드하기 위한 가이드장치를 부착하거나, 프로펠러(2)의 사이즈를 줄이거나 하는 등의 여러 방법을 적용하거나 적용을 시도해 보았지만 실질적으로 큰 효과를 얻기 어려우며, 다른 부분에서 손실이 발생될 수 있다.

한편, 프로펠러(2)에 의한 변동압력으로 인해 선체(1)로 전달되는 소음과 진동 문제는 예컨대, 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에 있어 시급하게 해결해야 하는 사항이므로 이에 대한 적절한 개선책, 예컨대 기포 분사 방법 등을 적용하여 프로펠러(2) 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체(1)로 전달되는 것을 저지하기 위한 개선책이 요구되는데, 이 경우 부유물이나 따개비 등의 이물질이 선체(1)로 유입되는 현상을 저지시키기 위한 방안이 함께 연구되어야 할 것이다.

일본 공개특허공보 특개2009-274705

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프로펠러의 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있을 뿐만 아니라 이물질이 선체 내로 유입되는 것을 저지할 수 있는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 결합되는 프로펠러; 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 선체의 외표면으로 기포를 발생시키는 변동압력 저감모듈; 및 상기 압축공기 유동라인에 마련되어 상기 압축공기 유동라인의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈을 포함하는 선박이 제공될 수 있다.

상기 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인을 통해 상기 압축공기가 공급될 때 상기 압축공기 유동라인을 개방하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 상기 압축공기 유동라인을 차폐할 수 있다.

상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인 내에 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 개폐하는 볼 부재; 및 상기 볼 부재와 연결되며, 상기 압축공기가 공급될 때 압축되어 상기 볼 부재를 통해 상기 압축공기 유동라인이 개방되고, 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 상기 볼 부재로 하여금 상기 압축공기 유동라인이 차폐되도록 하는 제1 탄성체를 포함할 수 있다.

상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인 상에 마련되며, 상기 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 상기 볼 부재가 배치되는 장소를 형성하는 볼 챔버; 및 상기 볼 챔버에 마련되어 상기 제1 탄성체를 지지하는 탄성체 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인 내에 회전 가능하게 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판; 및 상기 라인 개폐판과 연결되고 상기 라인 개폐판이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체를 포함할 수 있다.

상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인의 벽체에 마련되어 상기 라인 개폐판의 회동을 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 선체의 벽면에 결합되는 바텀 플러그(bottom plug)를 더 포함할 수 있으며, 상기 변동압력 저감모듈은 상기 바텀 플러그에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

상기 변동압력 저감모듈은, 상기 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 바텀 플러그의 관통부에 삽입되게 결합되는 모듈 바디; 상기 모듈 바디의 일측으로부터 돌출되게 마련되고 상기 선체의 외표면으로부터 돌출되게 배치되며, 단부에 상기 기포가 분사되는 기포분사공이 형성되는 돌출부; 및 상기 모듈 바디의 타측에 형성되고 상기 바텀 플러그의 자리턱에 배치되는 바디 플랜지를 포함할 수 있다.

상기 돌출부는, 상기 모듈 바디의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부; 및 상기 경사벽부의 단부에서 상기 모듈 바디의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부를 포함할 수 있다.

상기 압축공기 유동라인은, 상기 모듈 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및 상기 돌출부의 내부에 배치되되 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함할 수 있다.

상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성될 수 있다.

상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 선수 방향에 배치되어 선미 방향으로 기포를 발생시킬 수 있으며, 상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 상기 프로펠러의 직경을 벗어나지 않는 범위 내에 배치될 수 있다.

상기 변동압력 저감모듈의 압축공기 유동라인으로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 압축공기 공급부는, 상기 선체의 일측에 마련되는 컴프레서; 및 상기 컴프레서와 상기 변동압력 저감모듈을 직결시키는 압축공기 공급라인을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 프로펠러의 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있을 뿐만 아니라 이물질이 선체 내로 유입되는 것을 저지할 수 있다.

도 1은 종래의 선박 추진 기관의 일예가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 요부 구조도이다.
도 3은 도 2의 A 영역에 도시된 변동압력 저감모듈의 사용 상태에 따른 이미지이다.
도 4는 도 2의 A 영역에 대한 확대 구조도로서 라인 개폐모듈이 닫힌 상태의 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 라인 개폐모듈이 열린 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 분해도이다.
도 7은 도 6의 사시도이다.
도 8은 변동압력 저감모듈의 배면 사시도이다.
도 9는 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.

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

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 요부 구조도이고, 도 3은 도 2의 A 영역에 도시된 변동압력 저감모듈의 사용 상태에 따른 이미지이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 선박은, 선체(110)에 결합되는 프로펠러(120)와, 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인(도 4의 143)이 내부에 형성되며, 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 벽면에 결합되고 선체(110)의 외표면으로 기포를 발생시켜 프로펠러(120)의 동작 시 발생되는 변동압력이 선체(110)로 전달되는 것을 저지하는 변동압력 저감모듈(140)과, 압축공기 유동라인(143)에 마련되어 압축공기 유동라인(143)의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈(도 4의 180)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 선박은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 크루즈선 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있으며, 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.

프로펠러(120)의 주변에는 선박의 진행 방향을 조정하는 방향 타(130)가 마련될 수 있다. 이러한 방향 타(130)는 러더(131)와, 프로펠러(120)와 러더(131) 사이에서 러더(131)에 결합되는 벌브(135)를 포함할 수 있다. 물론, 벌브(135)가 반드시 마련되어야 하는 것은 아니므로 벌브(135) 없는 방향 타에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있다.

한편, 앞서도 기술한 것처럼 프로펠러(120)가 동작되면, 즉 프로펠러(120)가 수중에서 회전되면 회전체로서의 프로펠러(120)로 인해 수중에 변동압력이 발생되며, 이렇게 발생된 변동압력은 선체(110)로 전달되어 선체(110)에 소음과 진동을 발생시킬 수 있다.

특히, 선체(110)에 전달되는 소음과 진동은 예컨대, 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에는 큰 문제가 될 수 있기 때문에 이러한 현상을 예방하기 위해, 즉 프로펠러(120)의 동작 시 프로펠러(120)로 인해 수중에 발생된 변동압력이 선체(110)로 전달되어 선체(110)에 소음과 진동이 발생되는 것을 저지하기 위해 본 실시예의 경우, 변동압력 저감모듈(140)을 제안하고 있다.

본 실시예에 적용되고 있는 변동압력 저감모듈(140)은 프로펠러(120)에 인접된 선체(110)의 벽면에 2개 마련될 수 있으며, 도 3의 이미지처럼 기포를 발생시켜 일정 두께의 기포층을 선체(110)의 외표면에 형성시킴으로써 기포층이 변동압력을 차단하거나 아니면 흡수하도록 함으로써, 변동압력으로 인해 선체(110)에 소음과 진동이 발생되는 것을 저지하고 있는 것이다.

변동압력 저감모듈(140) 및 변동압력 저감모듈(140)에 마련되는 라인 개폐모듈(180)에 대해 도 2 내지 도 9를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보도록 한다. 참고로, 도면에는 변동압력 저감모듈(140)이 2개 마련되고 있지만 변동압력 저감모듈(140)은 1개 마련될 수도 있고, 혹은 3개 이상 마련될 수도 있다.

도 4는 도 2의 A 영역에 대한 확대 구조도로서 라인 개폐모듈이 닫힌 상태의 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 라인 개폐모듈이 열린 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 도 4의 분해도이고, 도 7은 도 6의 사시도이며, 도 8은 변동압력 저감모듈의 배면 사시도이고, 도 9는 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예의 변동압력 저감모듈(140)은, 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 벽면에 결합되되 선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 돌출부(141)를 구비하며, 돌출부(141)에 형성되는 기포분사공(141a)을 통해 선체(110)의 외표면으로 기포를 발생시켜 프로펠러(120)의 동작 시 발생되는 변동압력이 선체(110)로 전달되는 것을 저지하는 역할을 한다.

이러한 변동압력 저감모듈(140)이 결합되기 위해, 선체(110)의 벽면에는 바텀 플러그(160, bottom plug)가 결합된다. 그리고 변동압력 저감모듈(140)은 선체(110)에 마련되는 압축공기 공급부(170)에 의해 압축공기를 제공받아 선체(110)의 외표면으로 기포를 발생시키게 된다.

변동압력 저감모듈(140)의 설명에 앞서 바텀 플러그(160)와 압축공기 공급부(170)에 대해 먼저 설명한다. 우선, 바텀 플러그(160)는 선체(110)의 벽면 곳곳에 장착되는 부품으로서, 선체(110) 내로 유입된 물을 배수시키는 마개의 역할을 수행한다.

바텀 플러그(160)는 필요할 때만 개방되기 때문에, 평상 시 바텀 플러그(160)를 선체(110)로부터 분리시킬 필요는 없다.

도 6에 도시된 바와 같이, 바텀 플러그(160)가 해당 위치에 결합되기 위해 선체(110)에는 바텀 플러그(160)의 결합을 위한 플러그 결합공(111)이 형성된다.

플러그 결합공(111)의 외벽에는 제1 경사면(112)과 제1 수평면(113)이 형성되며, 이에 대응되게 바텀 플러그(160)에도 제2 경사면(161)과 제2 수평면(162)이 형성된다.

이러한 구조에 의해 바텀 플러그(160)는 플러그 결합공(111)에 결합될 수 있다. 이때, 바텀 플러그(160)가 플러그 결합공(111)에 나사 방식으로 조립되거나 아니면 압입되는 것이 쉽게 분리되지 않도록 하는 면에서 유리할 수 있다.

다음으로, 압축공기 공급부는(170), 도 2에 도시된 바와 같이, 선체(110)의 일측에 마련되는 스티어링 기어 룸(171, steering gear room)에 배치되는 컴프레서(172)와, 컴프레서(172)와 변동압력 저감모듈(140)을 직결시키는 압축공기 공급라인(173)을 포함한다. 본 실시예의 경우, 컴프레서(172)가 스티어링 기어 룸(171)에 마련되고 있지만 선체(110)의 다른 장소에 컴프레서(172)를 배치할 수도 있다. 따라서 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한될 수 없다.

변동압력 저감모듈(140)이 한 개 적용되는 경우라면 압축공기 공급라인(173) 역시 한 개 마련되면 그것으로 충분한데, 만약 변동압력 저감모듈(140)이 본 실시예처럼 두 개, 혹은 그 이상의 개수로 적용된다면 압축공기 공급라인(173)을 변동압력 저감모듈(140)의 개수만큼 뽑아 사용하면 된다.

압축공기 공급라인(173)에는 다수의 밸브(174a,174b)가 마련될 수 있다. 밸브(174a,174b)는 전자제어가 가능한 솔레노이드 밸브일 수 있다.

한편, 변동압력 저감모듈(140)은, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 바텀 플러그(160)에 착탈 가능하게 결합된다.

이처럼 변동압력 저감모듈(140)을 바텀 플러그(160)에 결합시키게 되면 변동압력 저감모듈(140)의 설치 및 유지보수가 매우 용이해지는 이점이 있다.

하지만, 본 실시예의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 변동압력 저감모듈(140)이 반드시 바텀 플러그(160)에 결합될 필요는 없다. 예컨대, 변동압력 저감모듈(140)을 선체(110)의 벽면에 일체로 매입시키는 것 등이 가능한데 이러한 구조 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

본 실시예에서 변동압력 저감모듈(140)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 프로펠러(120)의 회전 방향을 따라 프로펠러(120)를 기준으로 일측으로 치우친 위치에 2개 마련되고 있다. 하지만, 도 9에 도시된 위치와 반대 위치에 변동압력 저감모듈(140)이 마련되어도 무방하다. 뿐만 아니라 선박의 용적에 따라 변동압력 저감모듈(140)의 개수는 적절하게 선택될 수 있다.

변동압력 저감모듈(140)의 위치적인 특징에 대해 살펴보면, 우선 도 2를 참조할 때, 변동압력 저감모듈(140)은 프로펠러(120)의 중심축선(C)을 기준으로 선체(110)의 선수 방향에 배치되어 선미 방향으로 기포를 발생시킬 수 있다.

뿐만 아니라 변동압력 저감모듈(140)은 도 9에 도시된 바와 같이, 프로펠러(120)의 중심축선(C)을 기준으로 프로펠러(120)의 직경(D1)을 그렸을 때, 프로펠러(120)의 직경(D1)을 벗어나지 않는 범위 내에 배치될 수 있다.

변동압력 저감모듈(140)이 이와 같은 위치적인 특징을 가질 경우, 좀 더 효과적으로 기포를 발생시키면서 변동압력을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 프로펠러(120)의 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체(110)로 전달되는 것을 효과적으로 저지시킬 수 있으며, 이러한 사항은 실험을 통해 확인한 바 있다.

도 6을 참조하면 변동압력 저감모듈(140)은, 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인(143)이 내부에 형성되며, 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입되게 결합되는 모듈 바디(142)와, 모듈 바디(142)의 타측에 형성되고 바텀 플러그(160)의 자리턱(164)에 배치되는 바디 플랜지(144)를 포함할 수 있다.

모듈 바디(142)는 원통형 구조물로 마련될 수 있으며, 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입되게 결합된다. 모듈 바디(142)는 플라스틱 사출물로 제작될 수 있다.

이러한 모듈 바디(142)의 삽입 단부에는 돌출부(141)가 형성되는데, 모듈 바디(142)가 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입된 이후에는 돌출부(141)가 선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취한다. 따라서 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)을 통해 기포가 선체(110)의 외표면을 따라 일정한 두께층을 형성하면서 분포될 수 있다.

선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취하는 돌출부(141)는, 모듈 바디(142)의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부(141b)와, 경사벽부(141b)의 단부에서 모듈 바디(142)의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부(141c)를 포함할 수 있다. 돌출부(141)가 경사벽부(141b)를 가짐에 따라, 즉 경사벽부(141b)의 구조적인 유선형 형상에 의해 물과의 마찰 저항을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이러한 돌출부(141)의 구조에서 기포분사공(141a)은 수직벽부(141c)에 형성될 수 있는데, 기포분사공(141a)은 원형의 홀 또는 타원형의 홀일 수 있으며, 그 개수 역시 적절하게 선택될 수 있다.

바디 플랜지(144)와 바텀 플러그(160)에는 볼트(B)가 체결되도록 상호간 연통되는 다수의 제1 및 제2 통공(144a,160a)이 형성된다. 제1 및 제2 통공(144a,160a)의 개수는 도 7에 도시된 바와 같이, 4쌍인 것이 안정적이지만 이의 개수는 적절하게 변경될 수 있다.

압축공기 유동라인(143)은, 도 2, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일단부가 압축공기 공급부(170)의 압축공기 공급라인(173)에 연결되고 모듈 바디(142)의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부(143a)와, 돌출부(141)의 내부에 배치되되 직선구간부(143a)와 교차되고 단부에 기포분사공(141a)을 형성되는 교차구간부(143b)를 포함한다.

직선구간부(143a)와 교차구간부(143b)로 분리하여 제작한 후 이들을 연통시키는 까닭은 한번의 드릴 가공이 어렵기 때문인데, 만약 드릴 가공이 쉽다면 이들은 일체로 제작될 수도 있다.

한편, 라인 개폐모듈(180)은 전술한 바와 같이, 변동압력 저감모듈(140)의 압축공기 유동라인(143)에 마련되어 압축공기 유동라인(143)의 개구를 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.

부연 설명하면, 변동압력 저감모듈(140)의 압축공기 유동라인(143)을 통해 압축공기가 공급되어 기포가 발생되는 경우라면 관계가 없으나 압축공기의 공급이 정지된 경우에는 부유물이나 따개비 등의 이물질이 압축공기 유동라인(143)을 통해 선체(110) 내로 유입될 우려가 높다. 이와 같은 현상을 예방하려면 변동압력 저감모듈(140)의 압축공기 유동라인(143)의 개구를 적절하게 개폐해야 하는데, 이를 위해 라인 개폐모듈(180)이 마련된다.

본 실시예에서 라인 개폐모듈(180)은, 압축공기 유동라인(143)을 통해 압축공기가 공급될 때 압축공기 유동라인(143)을 개방하고 압축공기의 공급이 정지될 때 압축공기 유동라인(143)을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈(180)로 적용되고 있다.

물론, 이와는 달리, 전자제어가 가능한 모듈을 추가하여 원격 조정을 통해 변동압력 저감모듈(140)의 압축공기 유동라인(143)을 개폐하는 것을 고려해볼 수도 있다.

하지만, 이러한 경우, 장치의 구조가 복잡해짐은 물론 비용 증가 문제가 예상되므로 본 실시예처럼 무동력 라인 개폐모듈(180)을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다. 도 4 및 도 5를 주로 참조하면, 무동력 라인 개폐모듈(180)은 볼 챔버(181), 볼 부재(182), 제1 탄성체(183) 및 탄성체 지지부(184)를 포함할 수 있다.

볼 챔버(181)는 압축공기 유동라인(143) 상에 마련되는 별도의 독립된 공간이다. 이러한 볼 챔버(181)는 압축공기 유동라인(143) 상에 마련되며, 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 볼 부재(182)가 배치되는 장소를 형성한다.

볼 챔버(181)를 자세히 살펴보면 압축공기 유동라인(143)으로부터 폭이 좁아진 다음에 다시 점진적으로 넓어진 후, 압축공기 유동라인(143)의 폭과 동일한 폭을 갖는 구조를 가질 수 있다. 하지만, 이의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

볼 부재(182)는 볼 챔버(181) 내에 배치되어 압축공기 유동라인(143)과 볼 챔버(181)가 연통되는 연통구(H)를 개폐한다.

제1 탄성체(183)는 볼 부재(182)와 탄성체 지지부(184) 사이에 배치된다. 비틀림 코일 압축스프링으로 적용될 수 있는 제1 탄성체(183)는, 압축공기가 공급될 때 압축되어 볼 부재(182)를 통해 압축공기 유동라인(143)이 개방되도록 하고 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 볼 부재(182)로 하여금 압축공기 유동라인(143)을 차폐되도록 하는 역할을 한다.

탄성체 지지부(184)는 압축공기 유동라인(143)의 벽체에 반경 방향 내측으로 돌출되게 형성되어 제1 탄성체(183)의 위치 이탈을 저지시킨다.

이러한 구성을 갖는 변동압력 저감모듈(140)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

컴프레서(172)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면, 압축공기는 압축공기 공급라인(173)을 따라 유동하여 기포분사공(141a)을 통해 수중에서 분사된다.

이처럼 압축공기가 공급될 때에는 무동력 라인 개폐모듈(180)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 컴프레서(172)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 볼 부재(182)가 밀리면서 제1 탄성체(183)를 압축시킨다. 그러면 볼 부재(182)가 밀린 만큼 압축공기 유동라인(143)과 볼 챔버(181)가 연통되는 연통구(H)가 개방되기 때문에 이 공간을 통해 압축공기가 공급되어 기포분사공(141a)을 통해 수중에서 분사된다.

이처럼 수중에서 강한 압축공기가 분사되면 분사된 압축공기는 기포를 형성하게 되며, 이와 같이 생성되는 기포는 도 3처럼 혹은 도 5의 그림처럼 선체(110)의 외표면에 일정 두께의 기포층을 형성하게 된다.

특히, 이러한 기포층은 프로펠러(120)에 의해 발생되는 변동압력을 차단 혹은 흡수할 수 있도록 프로펠러(120)에 인접된 위치의 선체(110)의 외표면에 넓게 혹은 일정한 두께로 형성될 수 있다.

이러한 기포층은 앞서 기술한 것처럼 변동압력을 차단하는 혹은 흡수하는 쿠션층의 역할을 수행할 수 있다. 실제, 변동압력 저감모듈(140)을 적용하여 테스트를 해보면, 변동압력의 크기가 20% 이상 감소하는 것을 확인한 바 있다.

종합해보면, 본 실시예의 변동압력 저감모듈(140)이 선체(110)에 적용되면 프로펠러(120)의 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체(110)로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있다.

따라서 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에 있어, 선박에 야기되는 소음과 진동 문제를 적절하게 해결할 수 있다.

특히, 본 실시예와 같은 구조는, 종래처럼 프로펠러(120) 날개 자체의 모양이나 크기를 다르게 설계하거나, 선박 후미의 모양을 개선하거나, 소음과 진동을 차단시키기 위한 별도의 보강재를 덧대거나, 선수에서 흘러들어오는 물의 유동(flow)을 가이드하기 위한 가이드장치를 부착하거나, 프로펠러(120)의 사이즈를 줄이거나 하는 등의 변동압력 저감 방법으로부터 발생될 수 있는 제반적인 로스(loss)를 줄여 소음과 진동 문제를 효과적으로 개선한 것으로서, 오히려 프로펠러(120)의 사이즈를 크게 증가시킬 수 있기 때문에 추진력 향상에 도움이 될 수 있다.

한편, 컴프레서(172)의 동작이 정지(off)되어 압축공기의 공급이 사라지면, 볼 부재(182)를 가압했던 힘이 사라지기 때문에 제1 탄성체(183)가 다시 팽창되고, 이로 인해 볼 부재(182)가 원위치로 이동되면서 압축공기 유동라인(143)과 볼 챔버(181)가 연통되는 연통구(H)를 차폐하게 된다. 따라서 부유물이나 따개비 등의 이물질이 압축공기 유동라인(143)을 통해 선체(110) 내로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 프로펠러(120)의 동작 시 야기되는 소음과 진동이 선체(110)로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있을 뿐만 아니라 이물질이 선체(110) 내로 유입되는 것을 저지할 수 있게 된다.

도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 무동력 라인 개폐모듈(280)은, 압축공기 유동라인(143) 내에 회전 가능하게 배치되어 압축공기 유동라인(143)을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판(281)과, 라인 개폐판(281)과 연결되고 라인 개폐판(281)이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체(282)를 포함한다.

도면에는 라인 개폐판(281)이 마치 막대형 구조물처럼 도시되어 있지만 라인 개폐판(281)은 압축공기 유동라인(143)의 단면 형상과 유사한 원반형 구조체일 수 있다.

이러한 라인 개폐판(281)의 일단부에는 힌지(283)가 연결되어 라인 개폐판(281)의 회전축심을 형성한다. 그리고 힌지(283) 영역에는 제2 탄성체(282), 예컨대 판스프링이나 비틀림 코일 스프링으로 적용될 수 있는 제2 탄성체(282)가 연결되어 도 10에서 도 11처럼 회전된 라인 개폐판(281)을 원위치로 복귀시키는 역할을 한다.

제2 탄성체(282)의 탄성력에 의해 라인 개폐판(281)이 원위치로 복귀될 수 있도록 압축공기 유동라인(143)의 벽체에는 라인 개폐판(281)의 회동을 제한하는 스토퍼(284)가 마련된다.

이러한 구조를 갖는 무동력 라인 개폐모듈(280)의 동작에 대해 살펴본다.

압축공기가 공급될 때에는 도 11처럼 무동력 라인 개폐모듈(280)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 힌지(283)를 축심으로 하여 라인 개폐판(281)이 하방으로 회전되어 압축공기 공급라인(173)이 개방되기 때문에 이 공간을 통해 압축공기가 공급되어 기포분사공(141a)을 통해 수중에서 기포가 분사될 수 있다.

하지만, 압축공기의 공급이 사라지면 라인 개폐판(281)을 밀어 회전시켰던 힘이 사라지기 때문에 압축되었던 제2 탄성체(282)가 다시 팽창되고, 이로 인해 라인 개폐판(281)이 원위치로 이동되면서 도 10처럼 압축공기 유동라인(143)을 차폐하게 된다. 따라서 부유물이나 따개비 등의 이물질이 압축공기 유동라인(143)을 통해 선체(110) 내로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 무동력 라인 개폐모듈(380)은 전술한 제2 실시예와 거의 유사하다. 다만, 본 실시예의 무동력 라인 개폐모듈(380)은 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)의 외부에서 압축공기의 공급 여부에 따라 기포분사공(141a)을 개폐하고 있다는 점에서 제2 실시예와 상이하다.

즉 본 실시예의 무동력 라인 개폐모듈(380) 역시, 기포분사공(141a)을 개폐하는 라인 개폐판(381)과, 라인 개폐판(381)의 회전축심을 형성하는 힌지(382)와, 라인 개폐판(381)에 연결되어 라인 개폐판(381)을 원위치로 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성체(383)를 구비하고 있다. 제2 실시예와 달리, 라인 개폐판(381)의 직경을 기포분사공(141a)의 직경보다 크게 형성할 경우, 제2 실시예에서 설명된 스토퍼(284)는 필요치 않다.

이러한 구조를 갖는 무동력 라인 개폐모듈(380)의 동작에 대해 살펴본다.

압축공기가 공급될 때에는 도 13처럼 무동력 라인 개폐모듈(380)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 힌지(382)를 축심으로 하여 라인 개폐판(381)이 회전되어 기포분사공(141a)이 개방되기 때문에 수중에서 기포가 분사될 수 있다.

하지만, 압축공기의 공급이 사라지면 라인 개폐판(381)을 밀어 회전시켰던 힘이 사라지기 때문에 압축되었던 탄성체(383)가 다시 팽창되고, 이로 인해 라인 개폐판(381)이 원위치로 이동되면서 도 12처럼 기포분사공(141a)을 외부에서 차폐하게 된다. 따라서 부유물이나 따개비 등의 이물질이 기포분사공(141a)을 통해 선체(110) 내로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.

본 실시예의 경우, 선체(210)에 한 쌍의 프로펠러(220)가 장착되는 선박을 개시하고 있는데, 이러한 선박의 경우에도 변동압력 저감모듈(140)이 한 쌍의 프로펠러(220) 각각의 위치에서 인접된 선체(210)의 벽면에 결합되어 선체(210)로 전달되는 소음과 진동을 저감시킬 수 있다.

특히, 도 14에 도시된 선박의 경우, 프로펠러(220)들이 회전되는 방향을 따라 일측으로 치우친 위치의 선체(210) 벽면에 변동압력 저감모듈(140)이 결합되어 변동압력을 저감시킬 수 있다.

도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 변동압력 저감모듈(340)에 마련되는 압축공기 유동라인(343)의 구조가 제1 실시예와 상이하다.

즉 본 실시예에서 압축공기 유동라인(343)의 경우, 직선구간부(343a)와 교차구간부(343b) 사이에 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부(343c)가 더 형성되며, 아크형 안내부(343c)로 인해 압축공기가 와류 없이 용이하게 기포분사공(341a)을 통해 분사되면서 기포층을 형성할 수 있을 것이다.

본 실시예에서 아크형 안내부(343c)는 직선구간부(343a)와 교차구간부(343b) 사이를 아크형(arc)으로 가공하는 것으로 적용하고 있지만, 이 영역에 별도의 구조물을 배치하여 압축공기를 안내할 수도 있으며, 이러한 사항 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 선체 120 : 프로펠러
130 : 벌브 러더 140 : 변동압력 저감모듈
141 : 돌출부 142 : 모듈 바디
143 : 압축공기 유동라인 144 : 바디 플랜지
160 : 바텀 플러그 163 : 관통부
164 : 자리턱 170 : 압축공기 공급부
171 : 스티어링 기어 룸 172 : 컴프레서
173 : 압축공기 공급라인 174a,174b : 밸브
180 : 라인 개폐모듈 181 : 볼 챔버
182 : 볼 부재 183 : 제1 탄성체
184 : 탄성체 지지부

Claims

선체에 결합되는 프로펠러;
상기 선체의 벽면에 결합되는 바텀 플러그(bottom plug);
상기 바텀 플러그에 착탈 가능하게 결합되며, 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되고 상기 선체의 외표면으로 기포를 발생시키는 변동압력 저감모듈; 및
상기 압축공기 유동라인에 마련되며, 상기 압축공기 유동라인을 통해 상기 압축공기가 공급될 때 상기 압축공기 유동라인을 개방하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 상기 압축공기 유동라인을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈을 포함하며,
상기 무동력 라인 개폐모듈은,
상기 압축공기 유동라인 내에 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 개폐하는 볼 부재;
상기 볼 부재와 연결되며, 상기 압축공기가 공급될 때 압축되어 상기 볼 부재를 통해 상기 압축공기 유동라인이 개방되고, 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 상기 볼 부재로 하여금 상기 압축공기 유동라인이 차폐되도록 하는 제1 탄성체;
상기 압축공기 유동라인 상에 마련되며, 상기 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 상기 볼 부재가 배치되는 장소를 형성하는 볼 챔버; 및
상기 볼 챔버에 마련되어 상기 제1 탄성체를 지지하는 탄성체 지지부를 포함하는 선박.
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제1항에 있어서,
상기 변동압력 저감모듈은,
상기 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 바텀 플러그의 관통부에 삽입되게 결합되는 모듈 바디;
상기 모듈 바디의 일측으로부터 돌출되게 마련되고 상기 선체의 외표면으로부터 돌출되게 배치되며, 단부에 상기 기포가 분사되는 기포분사공이 형성되는 돌출부; 및
상기 모듈 바디의 타측에 형성되고 상기 바텀 플러그의 자리턱에 배치되는 바디 플랜지를 포함하는 선박.
제8항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 모듈 바디의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부; 및
상기 경사벽부의 단부에서 상기 모듈 바디의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부를 포함하는 선박.
제8항에 있어서,
상기 압축공기 유동라인은,
상기 모듈 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및
상기 돌출부의 내부에 배치되되 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함하는 선박.
제10항에 있어서,
상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성되는 선박.
제1항에 있어서,
상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 선수 방향에 배치되어 선미 방향으로 기포를 발생시키며,
상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 상기 프로펠러의 직경을 벗어나지 않는 범위 내에 배치되는 선박.
제1항에 있어서,
상기 변동압력 저감모듈의 압축공기 유동라인으로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함하는 선박.
제13항에 있어서,
상기 압축공기 공급부는,
상기 선체의 일측에 마련되는 컴프레서; 및
상기 컴프레서와 상기 변동압력 저감모듈을 직결시키는 압축공기 공급라인을 포함하는 선박.