KR101399842B1 - 선박의 밸러스트수 결빙방지장치 - Google Patents

선박의 밸러스트수 결빙방지장치 Download PDF

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Abstract

선박의 밸러스트수 결빙방지장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 밸러스트수 결빙방지장치는 밸러스트수를 저장하는 밸러스트 탱크와, 밸러스트 탱크 내부에 배치되며 밸러스트수를 휘저음에 의해 밸러스트수의 유동을 발생시키는 수류발생부재와, 수류발생부재를 구동하는 구동장치와, 밸러스트수의 온도를 감지하기 위한 온도센서 및 온도센서에 의해 감지된 온도가 설정온도에 도달된 경우 구동장치를 작동시키는 제어부를 포함한다.

Description

선박의 밸러스트수 결빙방지장치{ANTI-ICING APPARATUS OF BALLAST WATER FOR SHIP}
본 발명은 선박의 밸러스트수 결빙방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 화물선 등과 같은 선박은 선적 화물이 충분하지 않은 경우 해수면 아래로 추진기 및 방향타의 작동 효율 또는 선박의 안정성을 높이기 위하여 밸러스트 탱크에 물을 담은 상태로 운항되는데, 밸러스트 탱크 내에 적재되는 물은 통상 밸러스트수로 불리운다.
이러한 밸러스트수는 선박의 흘수와 트림을 조정하기 위해 적재하는 중량물로써 선박의 균형유지와 안정성을 높이는 기능을 하며, 화물이 충분히 적재되지 않은 경우에는 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다.
그러나 선박이 외부의 온도가 낮은 해역에서 운항되는 경우 밸러스트수는 결빙될 수 있는 문제가 있어 밸러스트수의 결빙을 방지하기 위해 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트수를 가열하는 방법이 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0136211호 및 등록특허공보 제10-1125108호에 개시되고 있다.
특허문헌 1 : 한국공개특허 제10-2011-0136211호(2011.12.21 공개) 특허문헌 2 : 한국등록특허 제10-1125108호 (2012.03.21 공고)
본 발명의 실시 예들은 간단한 설비에 의하여 선박의 밸러스트수가 결빙되는 것을 방지할 수 있는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 밸러스트수를 저장하는 밸러스트 탱크와, 상기 밸러스트 탱크 내부에 배치되며 상기 밸러스트수를 휘저음에 의해 상기 밸러스트수의 유동을 발생시키는 수류발생부재와, 상기 수류발생부재를 구동하는 구동장치와, 상기 밸러스트수의 온도를 감지하기 위한 온도센서 및 상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 설정온도에 도달된 경우 상기 구동장치를 작동시키는 제어부를 포함하는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치가 제공될 수 있다.
또 상기 수류발생부재는 다수의 블레이드를 구비한 프로펠러를 포함하고, 상기 구동장치는 상기 밸러스트 탱크 외부에 배치되는 구동원과, 상기 구동원의 동력을 전달받도록 일단이 상기 구동원의 출력축과 연결되고 타단이 상기 밸러스트 탱크 내부로 연장되는 수직축과, 상기 수직축의 회전력을 상기 프로펠러로 전달하는 베벨기어부를 포함한다.
또 상기 수류발생부재는 상기 밸러스트 탱크 내에서 승강 이동가능하게 설치되는 승강플레이트를 포함하고, 상기 구동장치는 상기 밸러스트 탱크 외부에 배치되는 구동원과, 상기 구동원의 동력을 전달받아 회전하도록 일단이 상기 구동원의 출력축과 연결되고 타단이 상기 밸러스트 탱크 내부로 연장되는 볼스크류축과, 상기 볼스크류축의 회전에 따라 상기 승강플레이트를 상하 이동시키도록 상기 볼스크류축에 결합되는 너트를 포함한다.
또 상기 승강플레이트에는 승강 이동시 상기 밸러스트수의 통과를 위한 다수의 홀이 구비될 수 있다.
또 상기 승강플레이트의 양측을 지지하여 상기 승강플레이트의 안정적 승강이동을 안내하는 한 쌍의 가이드봉을 포함한다.
또 상기 수류발생부재는 상기 밸러스트수에 불균일한 유동을 발생시키기 위한 체인을 포함하고, 상기 구동장치는 상기 밸러스트 탱크 외부에 배치되는 양방향 회전 가능한 구동원과, 상기 구동원의 동력을 전달받아 회전되는 구동기어와, 일단이 상기 구동기어와 치합되는 원호랙부를 구비하며 타단이 상기 체인과 결합되어 축을 중심으로 좌우 회전 운동함에 의해 상기 체인의 진자운동을 구현하는 요동부재를 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 밸러스트수를 가열하기 위하여 설치되는 다수의 히팅 파이프 등이 필요치 않음으로써 설비 추가에 따른 설치비용 증가를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 결빙방지장치가 선체의 밸러스트 탱크에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 결빙방지장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수류발생부재를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수류발생부재를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 결빙방지장치가 선체의 밸러스트 탱크에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 결빙방지장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 선체(10) 양측에는 선박의 균형 유지를 위한 밸러스트 탱크(20)가 구비되고, 밸러스트 탱크(20) 내부는 해수 또는 물과 같은 밸러스트수(ballast water)가 채워지게 되어 흘수(draft)를 확보하고 선체(10)를 안정시킨다. 이러한 밸러스트수는 선체(10)에 설치된 해수유입장치(미도시)와 연결되는 배관(미도시)을 통해 밸러스트 탱크(20) 내외로 유입되거나 유출될 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예의 밸러스트 탱크(20)는 밸러스트수의 결빙을 방지하기 위한 결빙방지장치(30)가 구비될 수 있다. 결빙방지장치(30)는 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수가 결빙되는 온도에 도달된 경우 밸러스트수를 휘저음에 따라 밸러스트 탱크(20)내에 채워진 밸러스트수의 유동을 발생시킴에 의해 밸러스트수가 결빙되는 것을 방지하는 장치이다.
이러한 결빙방지장치(30)는 밸러스트 탱크(20) 내부에 배치되어 밸러스트수를 휘저음에 따라 밸러스트수의 유동을 발생시키는 수류발생부재(40)와, 수류발생부재(40)를 구동하기 위한 구동장치(50)와, 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수의 온도를 측정하기 위한 온도센서(60) 및 온도센서(60)에 의해 측정된 온도를 기초로 구동장치(50)의 작동을 제어하는 제어부(70)를 포함한다.
수류발생부재(40)는 밸러스트 탱크(20) 내부에서 밸러스트수를 휘저음에 따라 밸러스트수의 유동을 발생시키는 장치로서, 일 예로 밸러스트수에 회전수류를 발생시키는 다수의 블레이드(41)를 구비한 프로펠러(42)로 이루어질 수 있다.
구동장치(50)는 밸러스트 탱크(20) 외부에 배치되어 동력을 제공하기 위한 전기, 유압 또는 공압모터와 같은 구동원(51)과, 구동원(51)의 동력을 프로펠러(42)에 전달하는 동력전달부(52)를 포함한다.
동력전달부(52)는 일단이 구동원(51)의 출력축에 커플링(53)을 통해 연결되며 타단이 밸러스트 탱크(20) 내부로 연장되는 수직축(54)과, 수직축(54)의 회전력을 프로펠러(42)로 전달하는 베벨기어부(55,56)를 포함한다.
이를 통해 구동원(51)의 회전력은 커플링(53)을 통해 직결되는 수직축(54)에 전달되고, 수직축(54)의 회전력은 베벨기어부(55,56)를 통해 프로펠러(42)의 회전축(42a)에 전달되어 다수의 블레이드(41)를 회전시킴에 의해 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수는 회전수류를 형성하며 유동하게 된다.
동력전달부(52)는 수밀구조를 형성하는 케이싱(57) 내부에 수용된 상태에 있게 되고, 케이싱(57)은 수직축(54)을 감싸는 수직부(57a)와, 수직부(57a)의 단부에서 수평방향으로 연장되어 프로펠러(42)의 회전축(42a)이 회전 가능하게 축 결합되는 수평부(57b)를 포함한다. 수평부(57b)와 프로펠러(42)의 회전축(42a) 사이에는 베어링(58) 및 패킹(59)이 구비될 수 있다.
온도센서(60)는 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수의 온도를 측정하도록 밸러스트 탱크(20) 내벽 일측에 설치되며 온도센서(60)에 의해 측정된 밸러스트수의 온도값을 제어부(70)로 전송한다.
제어부(70)는 온도센서(60)에 의해 전송된 밸러스트수의 온도가 설정온도(예를 들면, 밸러스트수의 어는점)에 도달된 것으로 판단되면 구동원(51)을 통해 수류발생부재(40)를 작동시켜 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수에 유동을 일으킨다. 이러한 제어부(70)는 다수의 컴퓨터 명령을 수행하는 CPU(Central Processing Unit)를 구비한 마이크로프로세서 (microprocessor), 마이크로컨트롤러(microcontroller) 등으로 이루어질 수 있으며 RAM(Random Access Memory), ROM(Read-Only-Memory), 플래쉬 메모리(Flash Memory) 등과 같은 메모리 장치를 포함할 수 있다. 또 제어부(70)는 선박이 운항되는 동안 자동으로 활성화되어 수행되거나 사용자의 선택에 의해 구동원(51)을 작동시킬 수 있도록 온도센서(60)에 의해 측정된 온도가 표시되는 디스플레이나 구동원(51)의 작동 선택을 위한 버튼, 스위치 등을 구비한 컨트롤패널을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 통해 선박이 추운 해역을 운항하는 도중 제어부(70)는 온도센서(60)에 의해 측정된 온도를 기초로 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수가 얼게 되는 설정온도에 도달된 것으로 판단되면 구동원(51)을 통해 프로펠러(42)를 회전시킨다. 이에 따라 밸러스트수는 밸러스트 탱크(20) 내부에서 유동함에 따라 밸러스트수가 얼게 되는 것을 방지하게 된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수류발생부재에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수류발생부재를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 본 실시 예의 수류발생부재(40)는 밸러스트 탱크(20) 내에 채워진 밸러스트수에 승강수류를 발생시키기 위한 것으로 밸러스트 탱크(20) 내에서 상하로 이동 가능하게 설치된 승강플레이트(43)를 포함한다.
승강플레이트(43)는 소정의 너비를 가지는 사각플레이트 형상으로 이루어지고, 상하 이동시 밸러스트수가 통과하는 다수의 홀(43a)이 구비될 수 있다. 승강플레이트(43)를 승강 이동시키기 위한 구동장치(80)는 밸러스트 탱크(20) 외부에 배치되어 동력을 제공하기 위한 전기, 유압 또는 공압모터와 같은 양방향 회전 가능한 구동원(81)과, 일단이 구동원(81)의 출력축과 커플링(82)을 통해 연결되며 타단이 밸러스트 탱크(20) 내부로 연장되는 볼스크류축(83)과, 볼스크류축(83)에 나사 체결되도록 승강플레이트(43)에 마련된 너트(84)를 포함한다. 너트(84)는 구동원(81)에 의해 회전하는 볼스크류축(83)의 회전 방향에 따라 상하방향으로 이동함에 의해 승강플레이트(43)를 이동시킨다. 또 승강플레이트(43)의 양측에는 너트(84)에 의해 승강 이동시 승강플레이트(43)의 회전을 구속하여 안정적 승강 이동을 위한 한 쌍의 가이드봉(85)이 구비될 수 있다.
이러한 구성을 통하여 승강플레이트(43)는 밸러스트 탱크(20) 내부에서 상하방향으로 이동함에 따라 밸러스트 탱크(20) 내에 채워진 밸러스트수에 승강 수류를 발생시켜 밸러스트수가 얼지 않도록 한다. 한편 본 실시 예에서는 도시하지 않았으나 이러한 구동장치(80)는 밸러스트 탱크(20) 내부에서 수밀구조를 형성하는 케이싱의 내부에 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수류발생부재에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수류발생부재를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 본 실시 예의 수류발생부재(40)는 밸러스트 탱크(20) 내에 채워진 밸러스트수를 휘저음에 의해 불규칙한 난류유동(turbulent flow)을 발생시키기 위한 것으로서 구동장치(90)에 의해 밸러스트 탱크(20) 내에서 진자운동을 하는 체인(45)을 포함한다.
구동장치(90)는 밸러스트 탱크(20) 외부에 배치되어 동력을 제공하기 위한 전기, 유압 또는 공압모터와 같은 양방향 회전 가능한 구동원(91)과, 구동원(91)의 동력을 전달받아 회전하는 구동기어(92)와, 일단이 구동기어(92)와 치합되는 원호랙부(93)를 구비하고 타단이 체인(45)과 결합되어 축(95)을 중심으로 좌우 회전 운동 가능하게 설치되는 요동부재(94)를 포함한다.
구동기어(92)는 구동원(91)의 출력축과 직결되거나 밸트나 기어 등과 같은 동력전달요소(96)를 중간매체로 하여 구동원(91)의 동력을 요동부재(94)에 전달할 수 있다.
요동부재(94)는 구동기어(92)의 회전방향에 따라 축(95)을 중심으로 좌우방향으로 회전함으로써 그 하단에 결합되어 연장된 체인(45)을 좌우로 흔들게 되고, 밸러스트 탱크(20) 내부에 채워진 밸러스트수는 체인(45)의 움직임에 의해 불규칙한 유동이 일어남에 따라 밸러스트수가 얼게 되는 것을 방지하게 된다.
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: 선체, 20: 밸러스트 탱크,
30: 결빙방지장치, 40: 수류발생부재,
42: 프로펠러, 43: 승강플레이트,
45: 체인, 50: 구동장치,
51,81,91: 구동원, 54: 수직축,
55,56: 베벨기어부, 60: 온도센서,
70: 제어부, 83: 볼스크류축,
84: 너트, 85: 가이드봉,
92: 구동기어, 93: 원호랙부,
94: 요동부재, 95: 축.

Claims (6)

  1. 밸러스트수를 저장하는 밸러스트 탱크;
    상기 밸러스트 탱크 내부에 배치되며 상기 밸러스트수를 휘저음에 의해 상기 밸러스트수의 유동을 발생시키는 수류발생부재;
    상기 수류발생부재를 구동하는 구동장치;
    상기 밸러스트수의 온도를 감지하기 위한 온도센서; 및
    상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 밸러스트수가 결빙되는 온도에 도달된 경우 상기 구동장치를 작동시키는 제어부;를 포함하는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수류발생부재는 다수의 블레이드를 구비한 프로펠러를 포함하고,
    상기 구동장치는 상기 밸러스트 탱크 외부에 배치되는 구동원과, 상기 구동원의 동력을 전달받도록 일단이 상기 구동원의 출력축과 연결되고 타단이 상기 밸러스트 탱크 내부로 연장되는 수직축과, 상기 수직축의 회전력을 상기 프로펠러로 전달하는 베벨기어부를 포함하는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수류발생부재는 상기 밸러스트 탱크 내에서 승강 이동 가능하게 설치되는 승강플레이트를 포함하고,
    상기 구동장치는 상기 밸러스트 탱크 외부에 배치되는 구동원과, 상기 구동원의 동력을 전달받아 회전하도록 일단이 상기 구동원의 출력축과 연결되고 타단이 상기 밸러스트 탱크 내부로 연장되는 볼스크류축과, 상기 볼스크류축의 회전에 따라 상기 승강플레이트를 상하 이동시키도록 상기 볼스크류축에 결합되는 너트를 포함하는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 승강플레이트에는 승강 이동시 상기 밸러스트수의 통과를 위한 다수의 홀이 구비되는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 승강플레이트의 양측을 지지하여 상기 승강플레이트의 안정적 승강이동을 안내하는 한 쌍의 가이드봉을 포함하는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수류발생부재는 상기 밸러스트수에 불균일한 유동을 발생시키기 위한 체인을 포함하고,
    상기 구동장치는 상기 밸러스트 탱크 외부에 배치되는 양방향 회전 가능한 구동원과, 상기 구동원의 동력을 전달받아 회전되는 구동기어와, 일단이 상기 구동기어와 치합되는 원호랙부를 구비하며 타단이 상기 체인과 결합되어 축을 중심으로 좌우 회전 운동함에 의해 상기 체인의 진자운동을 구현하는 요동부재를 포함하는 선박의 밸러스트수 결빙방지장치.
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