KR101358304B1 - 흘수 조절 장치 - Google Patents

Abstract

흘수 조절 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 흘수 조절 장치는 익형 단면으로 형성되어 선박의 하부에 장착되는 날개부, 날개부 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제됨에 따라 날개부가 양단 중 어느 하나를 중심으로 회전 가능하도록 날개부의 양단에 설치되는 탈착부 및 날개부에 결합되어 날개부를 선박에 대하여 밀거나 당기는 구동부를 포함한다.

Description

흘수 조절 장치{Draft Adjusting Device}

본 발명은 흘수 조절 장치에 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 흘수(draft, 배가 물 위에 떠 있을 때, 물에 잠겨 있는 부분의 깊이를 말한다)가 얕아진 경우에는, 항해 중에서의 호깅(hogging, 선박의 양끝부분에 화물을 집중하여 실으면 선박의 양끝부분이 부력보다 더 무거워 밑으로 처지면서 선박의 중앙부가 위로 솟아올라 선박이 위로 볼록하게 휘는 현상을 말한다)의 정도가 커지고, 선체에 부가되는 전단력 및 세로 굽힘 모멘트가 커진다.

또한, 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 트림(trim, 배의 앞뒤 경사를 말한다)을 안정적으로 조정하는 역할을 한다. 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 경우, 선박 내에 마련되는 밸러스트 탱크 및 이에 저장되는 밸러스트수(ballast water)의 중량에 의하여 선체 중량이 늘어나고 이에 따라 선박의 화물 적재용량이 감소된다는 문제점이 있다. 이는 선박의 운송비용을 증가시켜 화물의 운송 수단으로서 선박의 경쟁력이 약화되는 결과를 초래한다.

또한, 밸러스트 탱크 내로 밸러스트수(ballast water)를 유입 및 유출시키는 과정에서 미생물이나 해양 생물에 의한 해양오염이 발생할 수 있다는 문제점이 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.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0051010호(2009.05.20.)

본 발명은 선박의 운항 안정성을 유지시킬 수 있도록 선박의 흘수를 효율적으로 조절할 수 있는 흘수 조절 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 익형 단면으로 형성되어 선박의 하부에 장착되는 날개부, 날개부 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제됨에 따라 날개부가 양단 중 어느 하나를 중심으로 회전 가능하도록 날개부의 양단에 설치되는 탈착부 및 날개부에 결합되어 날개부를 선박에 대하여 밀거나 당기는 구동부를 포함하는 흘수 조절 장치가 제공된다.

여기서, 선박에 대한 흘수선의 위치에 따라 날개부 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제되도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

날개부는 일면이 볼록한 익형 단면으로 형성되고, 제어부는 선박에 대한 흘수선의 위치가 기준치보다 높은 경우에 날개부의 볼록한 면이 상측에 위치하도록 날개부를 제어하고, 선박에 대한 흘수선의 위치가 기준치보다 낮은 경우에 날개부의 볼록한 면이 하측에 위치하도록 날개부를 제어할 수 있다.

날개부는 선박의 길이 방향을 따라 복수로 형성되어 각각 조절 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 익형 단면의 날개부가 양방향으로 회전하며 상하 방향의 양력을 모두 발생시킬 수 있으므로, 선박의 운항 안정성을 유지시키기 위한 선박의 흘수 조절이 효율적으로 이루어 질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치 및 이를 포함하는 선박을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치와 흘수선을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제1 작동 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제2 작동 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제1 작동 상태에서 복수의 날개부가 각각 조절되는 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제2 작동 상태에서 복수의 날개부가 각각 조절되는 상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제1 작동 상태를 나타내 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제2 작동 상태를 나타낸 도면.

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

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치 및 이를 포함하는 선박을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치와 흘수선을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제1 작동 상태를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제2 작동 상태를 나타낸 도면이다.

이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 날개부(100)가 양단 중 상대적으로 더 하부에 위치한 일단을 중심으로 펼쳐지는 상태를 제1 작동 상태로 정의하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 날개부(100)가 양단 중 상대적으로 더 상부에 위치한 타단을 중심으로 펼쳐지는 상태를 제2 작동 상태로 정의하여 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치(10)는 날개부(100), 탈착부(200) 및 구동부(300)를 포함하고, 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

날개부(100)는 익형 단면으로 형성되어 선박(1)의 하부에 장착되는 부분으로, 익형 단면을 갖는 날개부(100)의 표면을 따라 흐르는 유체의 속도 차에 의해 양력이 발생할 수 있다. 이 경우, 날개부(100)는 선박(1)의 자중에 의한 흘수선(DL) 하부에 장착되는 것이 바람직하다.

여기서, 익형 단면이란 단면의 형상이 비행기 날개의 단면과 같이 비대칭의 유선형 곡면을 갖는 형상의 단면을 일컫는다. 이러한 익형 단면을 갖는 물체 표면을 따라 유체가 흐를 때, 유체의 흐름 방향에 수직으로 양력이 발생한다.

즉, 비대칭의 유선형 곡면을 따라 흐르는 유체의 속도 차에 따라, 유체의 속도가 빠른 부분의 압력이 유체의 속도가 느린 부분의 압력보다 커지게 된다. 이로 인해 압력이 큰 부분으로부터 압력이 작은 부분 방향으로 양력이 발생하는 것이다.

따라서, 익형 단면을 갖는 날개부(100)를 수평에 가깝게 펼친 상태로 선박(1)이 진행하면 날개부(100)에 상하 방향의 양력이 발생하게 되고, 이를 이용하여 선박(1)의 흘수를 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제1 작동 상태에서 복수의 날개부가 각각 조절되는 상태를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제2 작동 상태에서 복수의 날개부가 각각 조절되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치(10)에서 날개부(100)는 선박(1)의 길이 방향을 따라 복수로 형성되어 각각 조절 가능할 수 있다. 이로 인해, 선박(1)의 길이 방향을 따라 선수부, 선미부 등에 대한 흘수선(DL) 위치를 각각 조절할 수 있는 등 세부적이고 복합적인 흘수 조절이 가능하다.

또한, 날개부(100)는 일면이 볼록한 익형 단면으로 형성될 수 있고, 날개부(100)가 작동되지 않고 접힌 상태일 때 볼록한 일면이 선박(1)의 내부로 향하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 날개부(100)가 작동되지 않고 접힌 상태일 때 선박(1)의 표면에 대한 유체 저항이 최소화될 수 있다.

그리고, 선체(30)에는 날개부(100)가 작동되지 않고 접힌 상태일 때 날개부(100)의 볼록한 일면을 수용할 수 있도록, 날개부(100)의 일면 형상에 대응하는 함입부(미도시)가 형성될 수 있다.

탈착부(200)는 날개부(100) 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제됨에 따라 날개부(100)가 양단 중 어느 하나를 중심으로 회전 가능하도록 날개부(100)의 양단에 설치되는 부분으로, 날개부(100)가 어느 한 방향으로 펼쳐지도록 조절하기 위한 것이다.

구체적으로, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 유지하고 타단의 힌지 결합을 해제하게 되면, 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 펼쳐질 수 있다. 반면에, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 해제하고 타단의 힌지 결합을 유지하게 되면, 날개부(100)는 타단을 중심으로 회전하며 펼쳐질 수 있다.

이와 같이, 탈착부(200)의 선택적인 날개부(100) 양단 탈착에 따라, 날개부(100)는 익형 단면이 정립된 형태로 펼쳐질 수도 있고, 익형 단면이 도립된 형태로 펼쳐질 수도 있다. 그리고, 이러한 날개부(100) 및 탈착부(200)를 통해 하나의 날개부(100)만으로도 상하 방향의 양력을 모두 발생시킬 수 있다.

구동부(300)는 날개부(100)에 결합되어 날개부(100)을 선박(1)에 대하여 밀거나 당기는 부분으로, 날개부(100)가 회전하며 펼쳐지기 위한 구동력을 제공하는 부분이다.

구체적으로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 유지하고 타단의 힌지 결합을 해제한 상태(제1 작동 상태)에서, 구동부(300)가 날개부(100)를 선박(1)에 대하여 밀게 되면 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 펼쳐질 수 있다. 이 상태에서 다시 구동부(300)가 날개부(100)를 선박(1)에 대하여 당기게 되면 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 닫힐 수 있다.

또한, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 해제하고 타단의 힌지 결합을 유지한 상태(제2 작동 상태)에서, 구동부(300)가 날개부(100)를 선박(1)에 대하여 밀거나 당기게 되는 경우도 마찬가지로 날개부(100)는 타단을 중심으로 회전하며 펼쳐지거나 닫힐 수 있다.

이 경우, 구동부(300)와 날개부(100)의 결합 부분은 힌지 구조와 같이 날개부(100)의 회전에 따른 응력이 발생하지 않도록 하는 구조로 형성될 수 있다.

여기서, 구동부(300)는 날개부(100)의 양단에 결합되는 접철 부재(310)를 포함할 수 있다. 이 경우, 접철 부재(310)는 힌지 결합된 복수의 부재가 적층되도록 접히는 것을 통해 전체 부재의 신축이 조절되는 것을 일컫는다.

이러한 접철 부재(310)는 모든 복수의 부재가 적층되어 접힌 상태로 날개부(100)의 양단에 각각 결합될 수 있다. 이 경우, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 유지하고 타단의 힌지 결합을 해제한 상태(제1 작동 상태)에서, 날개부(100)의 타단에 결합된 접철 부재(310)가 펼쳐지면서 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 펼쳐질 수 있다. 이 상태에서 다시 접철 부재(310)가 접히게 되면 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 닫힐 수 있다.

또한, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 해제하고 타단의 힌지 결합을 유지한 상태(제2 작동 상태)에서, 날개부(100)의 일단에 결합된 접철 부재(310)가 펼쳐지거나 접히는 경우도 마찬가지로 날개부(100)는 타단을 중심으로 회전하며 펼쳐지거나 닫힐 수 있다.

제어부(미도시)는 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치에 따라 날개부(100) 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제되도록 제어하는 부분으로, 선박(1)의 운항자가 별도의 날개부(100) 조작을 하지 않고서도 자동적으로 미리 설정된 기준치에 적합한 흘수선(DL)의 위치가 확보되도록 하기 위한 것이다.

즉, 센서 등을 통하여 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치를 파악한 후, 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치가 미리 설정된 기준치에 부합하지 않는 경우라면 제어부(미도시)를 통해 날개부(100)의 회전 방향을 자동 조절하여 흘수선(DL)의 위치를 조절할 수 있다.

이 경우, 제어부(미도시)는 날개부(100) 양단의 힌지 결합 유지 또는 해제 여부를 제어하는 것 뿐만 아니라, 구동부(300)를 제어하여 날개부(100)의 펼쳐지는 각도를 조절할 수도 있다.

본 실시예에 따른 흘수 조절 장치(10)에서, 날개부(100)는 일면이 볼록한 익형 단면으로 형성되고, 제어부(미도시)는 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치가 기준치보다 높은 경우에 날개부(100)의 볼록한 면이 상측에 위치하도록 날개부(100)를 제어하고, 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치가 기준치보다 낮은 경우에 날개부(100)의 볼록한 면이 하측에 위치하도록 날개부(100)를 제어할 수 있다.

즉, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치가 기준치보다 높은 경우에는, 날개부(100)의 볼록한 면이 상측에 위치한 상태(제1 작동 상태)로 선박(1)이 진행하도록 하여 날개부(100)에 상측 방향으로의 양력을 발생시키는 것을 통해 선박(1)이 상대적으로 떠오르도록 할 수 있다.

반면, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 선박(1)에 대한 흘수선(DL)의 위치가 기준치보다 낮은 경우에는, 날개부(100)의 볼록한 면이 하측에 위치한 상태(제2 작동 상태)로 선박(1)이 진행하도록 하여 날개부(100)에 하측 방향으로의 양력을 발생시키는 것을 통해 선박(1)이 상대적으로 가라앉도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제1 작동 상태를 나타내 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치의 제2 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치(20)는 구동부(300)가 날개부(100)에 결합되는 텔레스코픽 부재(320)를 포함할 수 있다. 이 경우, 텔레스코픽 부재(320)는 망원경의 통과 같이 다단으로 형성된 복수의 부재가 겹쳐지며 접히는 것을 통해 전체 부재의 신축이 조절되는 것을 일컫는다.

이러한 텔레스코픽 부재(320)는 모든 복수의 부재가 겹쳐져 접힌 상태로 날개부(100)에 결합될 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 유지하고 타단의 힌지 결합을 해제한 상태(제1 작동 상태)에서, 텔레스코픽 부재(320)가 펼쳐지면서 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 펼쳐질 수 있다. 이 상태에서 다시 텔레스코픽 부재(320)가 접히게 되면 날개부(100)는 일단을 중심으로 회전하며 닫힐 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 날개부(100) 일단의 힌지 결합을 해제하고 타단의 힌지 결합을 유지한 상태(제2 작동 상태)에서, 텔레스코픽 부재(320)가 펼쳐기거나 접히는 경우도 마찬가지로 날개부(100)는 타단을 중심으로 회전하며 펼쳐지거나 닫힐 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치(20)는 구동부(300)가 텔레스코픽 부재(320)를 포함하는 구성을 제외하고는, 본 발명의 일 실시예에 따른 흘수 조절 장치(10)의 구성과 동일 또는 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은 선체(30) 및 흘수 조절 장치(10)를 포함한다.

선체(30)는 선박(1)에서 흘수 조절 장치(10)를 제외한 나머지 부분으로, 선박(1)의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

흘수 조절 장치(10)는 유체의 흐름에 따른 양력을 이용하여 선박(1)의 흘수를 조절하는 장치로, 흘수 조절 장치(10)에 대한 상세한 설명은 이미 상술하였으므로 중복되는 내용에 한하여 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 흘수 조절 장치(10)는 선체(30)의 길이 방향축을 중심으로 좌우 대칭되게 한 쌍으로 설치될 수 있다. 이로 인해, 흘수 조절 장치(10)에서 양력이 발생하더라도 선박(1)의 좌우 균형을 유지하는 것이 용이해질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흘수 조절 장치(20)를 포함할 수 있음은 물론이다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1: 선박 10, 20: 흘수 조절 장치
30: 선체 100: 날개부
200: 탈착부 300: 구동부
310: 접철 부재 320: 텔레스코픽 부재

Claims (4)

1. 익형 단면으로 형성되어 선박의 하부에 장착되는 날개부;
   상기 날개부 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제됨에 따라 상기 날개부가 양단 중 어느 하나를 중심으로 회전 가능하도록 상기 날개부의 양단에 설치되는 탈착부;
   상기 날개부에 결합되어 상기 날개부를 상기 선박에 대하여 밀거나 당기는 구동부; 및
   상기 선박에 대한 흘수선의 위치에 따라 상기 날개부 양단의 힌지 결합이 각각 유지되고 해제되도록 제어하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 날개부는 일면이 볼록한 익형 단면으로 형성되고,
   상기 제어부는 상기 선박에 대한 상기 흘수선의 위치가 기준치보다 높은 경우에 상기 날개부의 볼록한 면이 상측에 위치하도록 상기 날개부를 제어하고, 상기 선박에 대한 상기 흘수선의 위치가 기준치보다 낮은 경우에 상기 날개부의 볼록한 면이 하측에 위치하도록 상기 날개부를 제어하는 것을 특징으로 하는 흘수 조절 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 날개부는 상기 선박의 길이 방향을 따라 복수로 형성되어 각각 조절 가능한 것을 특징으로 하는 흘수 조절 장치.

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