KR101422182B1 - 쇄빙선 - Google Patents

Abstract

쇄빙선이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선은, 선체의 내부에 마련된 기포 발생유닛; 및 선체의 선저에 마련되되, 선체에 의해 깨진 얼음파편이 선저에 부착되는 것을 방지하는 기포층을 선저에 형성하도록 기포 발생유닛에서 발생된 기포를 선저에 분사하는 기포 분사유닛을 포함한다.

Description

쇄빙선{ICE BREAKER}

본 발명은, 쇄빙선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선체를 이용한 쇄빙 작업 시 선체의 선저에 얼음이 부착되는 것을 방지할 수 있는 쇄빙선에 관한 것이다.

알래스카, 캐나다 북부, 및 러시아 극지방을 포함하는 북극해 지역은 석유, 천연가스 등의 각종 천연자원이 풍부하게 매장되어 있으며, 1970년대 이후 북극 자원 개발이 활발해지면서 채굴한 자원의 수송과 저장을 위한 배후 거점 도시들이 북극해 연안을 따라 발달하고 있다.

또한, 이들 북극해 연안 지방과 동아시아, 북미, 유럽 등의 중위도 소비지역을 연결하는 항로로서 북극해 항로가 개설되어 있고, 최근에는 북극해 항로가 동아시아와 대서양의 서유럽 국가를 연결하는 최단 항로로 활용되고 있다.

특히, 1991년 러시아가 북극해 항로를 공식적으로 대외 개방하면서, 북극해 항로는 북유럽과 동아시아 주요 경제지역을 연결할 최단 항로로 거리와 시간 단축을 통한 운항비 절감을 기대할 수 있다는 점에서 부각되고 있다.

북극해 항로를 운항하기 위해서는 영하 45℃ 이하의 외기 조건에서 두께가 대략 1.5m 이상인 얼음을 깨고 독자항해가 가능한 쇄빙선이 필요하다.

종래에는 극지방에서의 자원 수송은, 쇄빙선과 내빙 화물선 또는 유조선 등이 선단을 이루어, 쇄빙선이 앞에서 얼음을 깨며 나아가면 내빙 화물선 또는 유조선 등이 쇄빙선을 따라 깨진 얼음을 헤쳐가며 전진하는 방식으로 이루어졌다.

이러한 방식은 각각 다른 기능의 선박 2척이 동시에 투입되어야 한다는 점에서 경제성이 떨어지므로, 최근에는 쇄빙 기능을 갖춘 쇄빙 유조선이 개발되어 쇄빙 유조선 단독으로 극지방을 운항할 수 있게 되었다.

한편, 쇄빙선은 얼음을 선체의 선수부로 밀고 누르면서 운항하기 때문에 쇄빙 작업 시 선수부에서 깨진 얼음파편이 선저에 부착될 수 있으며, 이로써 선체의 마찰저항을 증가시키고, 선체의 운항에 필요한 추진력 및 연료소모량을 증가시키는 문제점이 있다.

[문헌1] 대한민국 공개실용신안 제20-2010-0008568호(대우조선해양 주식회사, 2010.08.30. 공개)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 선체를 이용한 쇄빙 작업시 선체의 선저에 얼음이 부착되는 것을 방지함으로써, 선체의 마찰저항을 감소시킬 수 있는 쇄빙선을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 내부에 마련된 기포 발생유닛; 및 상기 선체의 선저에 마련되되, 상기 선체에 의해 깨진 얼음파편이 상기 선저에 부착되는 것을 방지하는 기포층을 상기 선저에 형성하도록 상기 기포 발생유닛에서 발생된 기포를 상기 선저에 분사하는 기포 분사유닛을 포함하는 쇄빙선이 제공될 수 있다

상기 선저에서 출몰가능하게 마련되되, 상기 선저에서 돌출되어 상기 선저를 따라 흐르는 유입류를 교란시켜 상기 얼음파편에 가해지는 상기 유입류의 세기를 증가시키는 유입류 교란유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 유입류 교란유닛은, 상기 선저에 출몰가능하게 마련된 플레이트부; 및 상기 플레이트부에 연결되며, 상하방향 왕복운동에 의해 상기 플레이트부를 상기 선저에서 출몰가능하게 회동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 유입류 교란유닛은, 상기 선저에 출몰가능하게 마련된 플레이트부; 및 상기 플레이트부에 연결되며, 상하방향 왕복운동에 의해 상기 플레이트부를 상기 선저에서 출몰가능하게 회동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 플레이트부의 일측은 상기 선저에 힌지결합되며, 상기 플레이트부의 타측은 상기 구동부에 의해 회동되어 상기 선저에서 경사지게 돌출되고, 상기 구동부는 상기 플레이트부의 타측에 결합되어 상하방향으로 왕복하는 엑츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 유입류 교란유닛은, 상기 선저에 마련되되 상기 기포 분사부가 수납되며, 상기 플레이트부의 회동에 의해 개폐되는 수납부를 더 포함할 수 있다.

상기 기포 분사부에서 상기 선저에 상기 기포를 분사하는 경우에, 상기 수납부는 개방되며, 상기 구동부의 상하방향 왕복운동에 의해 상기 플레이트부가 시계 및 반시계방향으로 왕복하여 회동될 수 있다.

상기 기포 분사유닛은, 상기 선저에 마련된 기포 분사부; 상기 선체의 내부에 마련되되, 상기 기포 발생유닛에서 발생된 상기 기포를 상기 기포 분사부에 공급하는 기포 공급원; 및 상기 기포 분사부와 상기 기포 공급원에 연결된 파이프라인을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는, 선저에 기포층을 형성하는 기포 분사유닛을 구비함으로써, 쇄빙 작업시 선체의 선저에 얼음이 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 선체의 마찰저항을 감소시켜 추진력을 증가시키고 연료소모량을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분사유닛 및 유입류 교란유닛을 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 1의 A부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분사유닛 및 유입류 교란유닛을 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선의 기포 분사유닛 및 유입류 교란유닛의 동작을 나타내는 동작 상태도이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분사유닛 및 유입류 교란유닛을 나타내는 측면도이고, 도 3은 도 1의 A부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 분사유닛 및 유입류 교란유닛을 나타내는 정면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선은, 선체(100)의 내부에 마련된 기포 발생유닛(200)과, 선체(100)의 선저(150)에 마련되되 선체(100)에 의해 깨진 얼음파편(170)이 선저(150)에 부착되는 것을 방지하는 기포층(370)을 선저(150)에 형성하도록 기포 발생유닛(200)에서 발생된 기포를 선저(150)에 분사하는 기포 분사유닛(300)과, 선저(150)에서 출몰가능하게 마련되되 선저(150)에서 돌출되어 선저(150)를 따라 흐르는 유입류를 교란시켜 얼음파편(170)에 가해지는 유입류의 세기를 증가시키는 유입류 교란유닛(400)을 포함한다.

쇄빙선의 선저(150)는 평탄면으로 형성되므로, 쇄빙 작업 시 선수부(110)에서 깨진 얼음파편(170)이 선저(150) 평탄면에 부착되는 경우에, 선체(100)의 마찰저항이 증가되고, 선체(100)의 운항에 필요한 추진력 및 연료소모량이 증가된다.

따라서, 본 실시예에서는 쇄빙 작업 시 얼음파편(170)이 선저(150) 평탄면에 부착되는 것을 방지하기 위하여 선저(150)에 기포층(370)을 형성함으로써, 얼음파편(170)이 선체(100)를 따라 선미부(130)쪽으로 흘러갈 수 있도록 한다.

또한, 본 실시예에서는 선체(100), 특히 선저(150)를 따라 흐르는 유입류가 얼음파편(170)에 가하는 힘을 증가시키기 위해 선수부(110) 측에 유입류를 교란시켜 얼음파편(170)에 가해지는 유입류의 세기를 증가시키는 유입류 교란유닛(400)이 마련된다.

기포 발생유닛(200)은, 기포를 발생시키며 후술할 기포 분사유닛(300)에 기포를 공급하는 역할을 한다.

기포 발생유닛(200)은 선체(100)의 내부에 마련된다.

그리고, 기포 발생유닛(200)은 해수를 전기분해하여 산소, 수소 기포를 발생시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않고 기포를 발생시킬 수 있는 수단이면 어느 것이든 사용가능하다.

전술한 기포 발생유닛(200)으로부터 발생된 기포는 선체(100)의 선저(150)에 마련된 기포 분사유닛(300)으로 공급된다.

기포 분사유닛(300)은, 쇄빙 작업에 따른 얼음파편(170)이 선저(150)에 부착되는 것을 방지하는 기포층(370)을 선저(150)에 형성하는 역할을 한다.

또한, 기포 분사유닛(300)은 얼음파편(170)이 선저(150)에 부착되는 것을 방지하므로 선체(100)의 마찰저항을 감소시키는 역할을 한다.

본 실시예에서 기포 분사유닛(300)은, 선저(150)에 마련된 기포 분사부(310)와, 선체(100)의 내부에 마련되되 기포 발생유닛(200)에서 발생된 기포를 기포 분사부(310)에 공급하는 기포 공급원(350)과, 기포 분사부(310)와 기포 공급원(350)에 연결된 파이프라인(330)을 포함한다.

기포 분사부(310)는 선저(150)에 마련되어 선저(150)에 기포를 분사하는 역할을 한다.

선체(100)의 항해에 따른 유입류 방향과 동일한 방향으로 기포를 분사하도록, 기포 분사부(310)는 선수부(110)에서 선미부(130) 방향으로 고압의 기포를 분사하는 복수의 노즐(310)을 포함한다.

여기서, 복수의 노즐(310)은 선체(100)의 선폭방향으로 배열되되 선저(150)에 경사지게 배치된다.

따라서, 선폭방향으로 경사지게 배치된 복수의 노즐(310)에서 분사되는 기포는 선저(150)에 기포층(370)을 형성하며 아울러 쇄빙 시 상승되는 얼음파편(170)을 유입류 방향으로 밀어내는 이점이 있다.

그리고, 기포 공급원(350)은 선체(100)의 선수부(110)측에 마련될 수 있으며, 복수의 노즐(310)을 향하여 기포를 공급하는 역할을 한다.

기포 공급원(350)은 블로어(blower), 에어 컴프레서(air compressor) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 복수의 노즐(310)에 기포를 공급할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하다.

한편, 기포 공급원(350)은 구동원으로 전동모터(미도시)가 사용될 수 있으며, 전동모터의 회전수를 제어함으로써 복수의 노즐(310)에 공급되는 기포의 공급량 및 압력을 조절할 수 있다.

그리고, 파이프라인(330)은 기포 공급원(350)과 복수의 노즐(310)을 연통시켜 기포 공급원(350)으로부터 복수의 노즐(310)에 기포를 공급하는 유로를 형성한다.

상기한 바와 같이, 기포 분사유닛(300)은 쇄빙 작업에 따라 부상되는 얼음파편(170)을 선저(150), 특히 선저(150) 평탄면에 부착되는 것을 방지하는 기포층(370)을 형성하여 궁극적으로 선체(100)의 마찰저항을 감소시켜 선체(100)의 운항에 필요한 추진력을 증가시키고 연료소모량을 감소시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서 유입류 교란유닛(400)은 선체(100)의 운항에 따라 선저(150)를 따라 흐르는 유입류를 교란시켜 쇄빙 작업 시 부상되는 얼음파편(170)에 가해지는 유입류의 세기를 증가시키는 역할을 한다.

즉, 유입류 교란유닛(400)은 유입류의 난류성분을 증가시켜, 얼음파편(170)에 가해지는 유입류의 동압(動壓)의 크기를 증가시킨다. 따라서, 선저(150)로 부상되는 얼음파편(170)이 유입류에 의해 선체(100)표면을 따라 선체(100)의 선미부(130)로 흘러갈 수 있도록 한다.

유입류 교란유닛(400)은, 선저(150)에 출몰가능하게 마련된 플레이트부(410)와, 플레이트부(410)에 연결되며 상하방향 왕복운동에 의해 플레이트부(410)를 선저(150)에서 출몰가능하게 회동시키는 구동부(430)를 포함한다.

플레이트부(410)는 주기적으로 선저(150)에서 출몰되어 유입류의 난류성분을 증가시키는 역할을 한다.

즉, 플레이트부(410)가 선저(150)에서 돌출되어 선체(100)를 따라 매끄럽게 흐르는 유입류를 교란하여 유입류의 난류성분을 증가시켜 쇄빙 작업 시 부상되는 얼음파편(170)을 선미부(130)로 밀어내는 동압을 증가시킨다.

플레이트부(410)가 선저에 밀착되는 경우에 플레이트부(410)의 형상은 유입류가 선저(150)를 따라 매끄럽게 흐를 수 있도록 선저(150)의 외측면과 동일평면을 이루도록 형성된다.

그리고, 플레이트부(410)는 구동부(430)에 의해 선저(150)에서 출몰가능하게 회동된다. 즉, 플레이트부(410)의 일측은 선저(150)에 회동가능하게 힌지결합(411)되며, 타측은 구동부(430)에 연결되어 구동부(430)의 상하방향 왕복운동에 의해 선저(150)에서 출몰하도록 구성된다.

여기서, 구동부(430)는 플레이트부(410)의 타측에 결합되어 상하방향으로 왕복운동하는 엑츄에이터(430)를 포함한다.

본 실시예에서 엑츄에이터(430)는 유압 실린더, 공압 실린더 등을 포함하나, 플레이트부(410)를 선저(150)에서 출몰가능하게 할 수 있는 수단이면 어느 것이든 사용가능하다.

한편, 본 실시예에서 유입류 교란유닛(400)은 선저(150)에 마련되되 기포 분사부(310)가 수납되며 플레이트부(410)의 회동에 의해 개폐되는 수납부(450)를 더 포함한다. 여기서, 수납부(450)는 기포 분사부(310)가 수납되는 공간을 형성한다.

즉, 기포 분사유닛(300)을 작동하지 않는 경우에 기포 분사부(310), 즉 복수의 노즐(310)이 수납부(450)에 수납된 상태에서 플레이트부(410)가 수납부(450)에 밀착되어 수납부(450)를 폐쇄하고, 기포 분사유닛(300)을 작동하는 경우에 플레이트부(410)를 회동시켜 수납부(450)를 개방한 후 기포 분사부(310), 즉 복수의 노즐(310)을 통하여 기포를 선저(150)에 분사할 수 있도록 한다.

그리고, 기포 분사부(310)에서 분사되는 기포가 선저(150)방향으로 가이드되도록 플레이트부(410)는 선저(150)에서 경사지게 개방된다.

전술한 바와 같이, 플레이트부(410)는 구동부(430)의 상하방향 왕복운동에 의해 선저(150)에서 시계 및 반시계방향으로 왕복하여 회동되는데, 수납부(450)가 개방된 상태에서 플레이트부(410)를 시계 및 반시계방향으로 왕복 회동시켜 유입류를 교란하고 동시에 기포 분사부(310)를 통하여 기포를 선저(150)에 분사함으로써 쇄빙 작업 시 부상되는 얼음파편(170)이 선저(150)에 부착되는 것을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 쇄빙선의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선의 기포 분사유닛 및 유입류 교란유닛의 동작을 나타내는 동작 상태도이다.

도 4를 참조하면, 쇄빙 작업에 따라 부상되는 얼음파편(170)이 선저(150)에 부착되어 선체(100)의 마찰저항을 증가시키는 것을 방지하도록, 본 실시예에 따른 쇄빙선은 기포 발생유닛(200), 기포 분사유닛(300) 및 유입류 교란유닛(400)을 포함한다.

기포 발생유닛(200)에 의해 발생된 기포는 기포 공급원(350), 파이프라인(330) 및 기포 분사부(310)에 의해 선저(150)에 분사된다.

기포 분사부(310)에 의해 분사된 기포는 선저(150)에 기포층(370)을 형성하여 부상하는 얼음파편(170)과 선저(150) 사이를 이격시켜 유입류에 의해 선미부(130) 측으로 흘러가도록 한다.

이때, 기포 분사부(310)는 기포를 고압으로 선저(150)에 분사할 수 있는 복수의 노즐(310)로 구성된다.

그리고, 기포 분사부(310)에 의해 선저(150)에 기포층(370)이 형성되어 얼음파편(170)과 선저(150) 사이가 이격된 경우에, 유입류 교란유닛(400)은 유입류의 동압을 증가시켜 얼음파편(170)을 선미부(130) 측으로 더욱 효과적으로 흘려보낸다.

본 실시예에서 유입류 교란유닛(400)은 플레이트부(410)를 선저(150)에서 시계 및 반시계방향으로 왕복 회동시켜 유입류의 난류성분을 증가시킴으로써 유입류가 얼음파편(170)에 가하는 동압을 증가시킨다.

그리고, 기포 분사부(310)는 선저(150)에 마련된 수납부(450)에 수납되며, 플레이트부(410)의 회동에 따라 수납부(450)에 밀폐되어 수납되거나 개방되어 기포를 분사하도록 구성된다.

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.

100: 선체 150: 선저
200: 기포 발생유닛 300: 기포 분사유닛
310: 기포 분사부 330: 파이프라인
350: 기포 공급원 370: 기포층
400: 유입류 교란유닛 410: 플레이트부
430: 구동부 450: 수납부

Claims (8)

1. 선체의 내부에 마련된 기포 발생유닛; 및
   상기 선체의 선저에 마련되되, 상기 기포 발생유닛에서 발생된 기포를 상기 선저에 분사하여 상기 선저와 상기 선체에 의해 깨진 얼음파편 사이에 기포층을 형성하는 기포 분사유닛; 및
   상기 얼음파편에 가하는 상기 선저를 따라 흐르는 유입류의 동압이 증가되도록, 상기 선저에서 주기적으로 출몰가능하게 마련되어 상기 유입류를 교란시키는 유입류 교란유닛을 포함하며,
   상기 기포 분사유닛은,
   상기 선저에 마련되되, 상기 선체의 선폭방향으로 상호 이격되게 배열되고 상기 선저에 경사지게 배치된 복수의 노즐을 구비하여 상기 기포를 상기 선체의 선수부에서 선미부 방향으로 분사하는 기포 분사부를 포함하며,
   상기 유입류 교란유닛은,
   상기 선저에 마련되되, 상기 복수의 노즐이 수납되는 수납부;
   상기 선저에서 주기적으로 출몰가능하게 마련되되, 회동됨에 따라 상기 수납부를 개폐하는 플레이트부; 및
   상기 플레이트부에 연결되며, 상기 플레이트부를 상기 선저에서 주기적으로 출몰가능하게 회동시키는 구동부를 포함하며,
   상기 플레이트부는,
   상기 수납부를 폐쇄하는 경우에 상기 수납부에 밀착되어 상기 선저의 외측면과 동일평면을 이루고, 상기 수납부를 개방하는 경우에 상기 선저에서 경사지게 돌출되어 상기 수납부를 개방하고 상기 기포를 상기 선저방향으로 가이드하며 상기 유입류를 교란시키는 쇄빙선.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기포 분사유닛은,
   상기 선체의 내부에 마련되되, 상기 기포 발생유닛에서 발생된 상기 기포를 상기 복수의 노즐에 공급하는 기포 공급원; 및
   상기 복수의 노즐과 상기 기포 공급원을 연통되게 하는 파이프라인을 더 포함하는 쇄빙선.
3. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트부의 일측은 상기 선저에 힌지결합되며,
   상기 플레이트부의 타측은 상기 구동부에 결합되어 상기 선저에서 주기적으로 출몰되며,
   상기 구동부는 상기 플레이트부의 타측에 결합되어 주기적으로 상하방향으로 왕복운동하여 상기 플레이트부의 타측을 상기 선저에서 주기적으로 출몰가능하게 하는 엑츄에이터를 포함하는 쇄빙선.
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