KR101429611B1 - 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박 및 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법 - Google Patents

공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박 및 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박에 관한 것으로서, 선체의 외측에 구비되어 선체의 부력 및 흘수를 조절하는 공기탱크를 포함하되, 상기 공기탱크는 화물 적재시 선저 외측이 함몰되어 형성된 공기탱크 적재부에 배치되어 선박의 부력을 증가시키되, 공선시 수면 위로 배치되어 선박의 부력을 감소시키고 흘수를 유지시키는 것을 특징으로 한다.

Description

공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박 및 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법{a ship controlling buoyancy and draft using air-tanks and a method thereof}
본 발명은 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박 및 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화물 적재량에 따라 선체의 부력을 조절하여 적정 흘수를 유지시키는 발라스트 탱크를 구비하지 않고, 공기탱크를 이용하여 부력을 조절함으로써 적정 흘수를 유지시키는 선박 및 그 방법에 관한 것이다.
선박은 전세계 물자수송의 절반 이상을 차지하는 운송수단으로서, 일반적으로 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 전체 무게 및 무게 중심이 변동되는 것을 최소화하기 위하여 발라스트(ballast) 탱크를 설치하고 있다. 화물이 충분하지 않을 경우 해수 속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 보장하기 어렵기 때문이다.
발라스트 탱크 내에 적재되는 물을 통상 발라스트수라 부르는데, 이러한 발라스트수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(Trim: 배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 적재하는 중량물로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 수행한다. 또한, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 해수 속에서 효과적으로 작동될 수 있도록 하는 보조기능을 수행한다.
이러한 발라스트수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되고 있다. 선박에 따라 발라스트수를 적재하지 않고, 광석이나 모래 등을 발라스트로 사용하는 경우도 있으나, 해수나 담수를 발라스트로 사용하는 것이 보편화 되어 있다.
도1 및 도2는 종래기술에 따른 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)의 화물(14) 하역시 정면 및 측면에서 바라본 단면도이고, 도3 및 도4는 도1에 도시한 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)의 화물(14) 선적시 정면 및 측면에서 바라본 단면도이다.
이하, 이를 참조하여 종래기술에 따른 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)을 설명하면 다음과 같다.
도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 선박(10)은 화물창(13)의 화물(14)을 하역한 경우, 발라스트 탱크(11)에 발라스트수(12)를 채우게 된다. 이때, 선박(10)의 중량이 발라스트수(12)에 의해 만족되어, 공선시에도 흘수선을 확보하게 된다.
그리고, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 화물창(13)에 화물(14)을 선적한 경우, 발라스트 탱크(11)에 채워진 발라스트수(12)를 외부로 유출하게 된다. 이때, 선박(10)의 중량은 화물(14)에 의해 만족되어, 선박(10) 운행에 바람직한 흘수선을 확보하게 된다.
선박(10)에 화물(14)이 만재되면 발라스트 탱크(11)에 발라스트수(12)를 채우지 않아도 선박(10)의 무게중심이 해수면 아래에 위치하여 파도 등의 외력이 작용하여도 안전하게 항해할 수 있고, 선적된 화물(14)이 없거나 적은 경우에는 화물(14)이 선적된 것과 동일하게 선박(10)의 일정부분이 해수면 아래 위치하게 할 수 있도록 발라스트 탱크(11)에 발라스트수(12)를 적재시켜 운항하도록 하고 있다.
그러나, 종래기술에 따른 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)은 일반 해수 또는 담수를 발라스트수(12)로 사용하기 때문에, 특정 지역의 생물 또는 병원균 등을 다른 지역으로 전파하는 매체로 이용되는 문제점이 있다.
발라스트수(12)의 유입과 유출은 서로 다른 지역에서 이루어지게 되어, 발라스트수(12)의 유입시 함께 유입된 특정 지역의 생물 또는 병원균이 발라스트수(12)의 유출시 다른 해역으로 함께 유출되기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발라스트수의 유출입 시 발라스트수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 설비 도입 의무화가 국제해사기구(IMO)를 통해 추진되고 있다. 이에 따라 정화 설비를 구비한 선박에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 선박은 정화 설비를 갖추는데 비용이 너무 높고 정화 설비를 갖추더라도 병원균 등이 완벽하게 정화되지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 종래기술로는 한국공개특허 10-2010-0058814(이하, 종래 기술1이라 한다.)가 있다.
종래기술1은 선체의 양측에 날개를 마련하여 발라스트 탱크를 대체함을 그 기술적 내용으로 한다. 선박의 운항시 상기 날개에 작용하는 양력을 이용하여 선박을 부유시키고 선박의 중심을 유지하는 효과를 기재하고 있으나, 발생되는 양력의 크기에 한계가 있어 발라스트 탱크를 완전히 대체하기 어려우며, 운항속도가 느린 대형선박의 경우 적용되기 어려운 문제점이 있다.
상술한 발라스트 탱크의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 다른 종래기술로는 한국등록특허 10-0834289호(이하, 종래기술2라 한다.)가 있다. 종래기술2의 경우, 제1선체로부터 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 제2선체를 마련하여 전체 선체의 깊이를 조절함으로써 부력을 조절하는 기술적 내용에 관한 것이다. 종래기술2에 따른 선박의 경우 수중에 잠기는 부피를 증감시킴으로써 해당 부피 상응하는 물의 중량만큼의 선체의 부력을 증감시킬 수 있다.
종래기술2에 따른 선박의 경우 화물 적재시 요구되는 부력을 증가시킬 수는 있으나, 공선시 선박의 안정성을 위한 흘수의 유지는 기대하기 어렵다. 선체의 깊이를 조절할 수 있다고 하더라도 공선시 선박의 중량은 일정하므로 선박이 물에 잠기는 깊이는 일정하기 때문이다. 따라서 공선시 적정 흘수가 유지될 수 없으므로 선박의 안정성에 여전히 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 발라스트 탱크를 구비하지 않고도 화물의 적재량에 맞추어 선박에 요구되는 부력을 용이하게 조절할 수 있으며, 공선시 선박의 적정 흘수 및 안정성을 담보할 수 있는 선박을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박은, 선체의 외측에 구비되어 선체의 부력 및 흘수를 조절하는 공기탱크를 포함한다. 그리고 상기 공기탱크는 화물 적재시 선저 외측이 함몰되어 형성된 공기탱크 적재부에 배치되어 선박의 부력을 증가시키되, 공선시 수면 위로 배치되어 선박의 부력을 감소시키고 흘수를 유지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기탱크는 선체에 힌지 고정되는 적어도 하나 이상의 암에 연결되어 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공기탱크는 공기탱크 적재부로부터 수면을 거쳐 선체의 수직 상방까지 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 공선시 선체의 부력 및 흘수를 추가로 조절하며, 화물 적재시에는 선체에 적재된 화물의 중량 균형을 유지시키는 웨이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공기탱크 적재부는 함몰된 부위를 개폐할 수 있는 공기탱크 적재부 커버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 공기탱크 적재부 커버는 공선시 상기 공기탱크가 이탈된 상기 공기탱크 적재부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 암은 상기 공기탱크가 상기 공기탱크 적재부에 배치되는 경우 상기 암의 형상으로 함몰된 선체 외벽의 암 인입부에 인입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 암 인입부는 함몰된 부위를 개폐할 수 있는 암 인입부 커버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 암 인입부 커버는 공선시 상기 암이 이탈된 상기 암 인입부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 선체에 상기 암이 힌지 고정되는 부위는 상기 선체에 있어서 수선(water line)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 공기탱크 적재부의 내측에 마련되는 하부 와이어 권취부를 더 포함하며, 상기 공기탱크는 와이어에 의해 상기 하부 와이어 권취부에 연결되어 수면과 상기 공기탱크 적재부 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선체의 수선(water line) 상방에 위치되는 상부 와이어 권취부 및 고정 풀리가 마련되는 견인 타워를 더 포함하며, 상기 공기탱크는 와이어에 의해 상기 고정 풀리 및 상기 상부 와이어 권취부에 차례로 연결되어 수면과 상기 선체 수직 상방 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 웨이트는 선박의 전후 방향으로 이동 가능하도록 설치된 캐리어에 적재되어 선박 전후 방향의 트림을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어는 선박 전후 방향으로 설치된 레일에 이동 및 고정 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법은 선박의 외측에 공기탱크를 마련하여 화물 적재시에는 상기 공기탱크를 선처 양측이 함몰되어 형성된 공기탱크 적재부에 배치시키며, 공선시에는 수면으로 배치시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기탱크를 선체에 힌지 고정되는 적어도 하나 이상의 암에 연결시켜 회동 및 고정 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공기탱크를 공기탱크 적재부로부터 수면을 거쳐 선체의 수직 상방까지 회동 및 고정 가능하도록 설치하는 것을 특징으로 한다.
한편, 선박에 적재되는 웨이트를 추가로 마련함으로써 공선시 선체의 부력 및 흘수를 추가로 조절하고 화물 적재시에는 선체에 적재된 화물의 중량 균형을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공기탱크 적재부에 공기탱크 적재부 커버를 마련함으로써 함몰된 부위를 개폐할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기탱크 적재부 커버는 공선시 상기 공기탱크가 이탈된 상기 공기탱크 적재부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 암은 상기 공기탱크가 상기 공기탱크 적재부에 배치되는 경우 상기 암의 형상으로 함몰된 선체 외벽의 암 인입부에 인입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 암 인입부는 암 인입부 커버를 마련함으로써 상기 암 인입부의 함몰된 부위를 개폐할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 암 인입부 커버는 공선시 상기 암이 이탈된 상기 암 인입부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 선체 양측면에 상기 암이 힌지 고정되는 부위는 상기 선체에 있어서 수선(water line)의 상부에 위치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 공기탱크 적재부의 내측에 하부 와이어 권취부를 마련함으로써 상기 공기탱크가 와이어에 의해 상기 하부 와이어 권취부에 연결되어 수면과 상기 공기탱크 적재부 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선체의 수선(water line) 상방에 위치되는 상부 와이어 권취부 및 고정 풀리가 마련되는 견인 타워를 마련함으로써 상기 공기탱크가 와이어에 의해 상기 고정 풀리 및 상기 상부 와이어 권취부에 차례로 연결되어 수면과 상기 선체 수직 상방 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 웨이트를 선박의 전후 방향으로 이동 가능하도록 설치된 캐리어에 적재하여 선박 전후 방향의 트림을 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 캐리어를 선박 전후 방향으로 설치된 레일에 이동 및 고정 가능하도록 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박은 발라스트 탱크를 구비하지 않음으로써 발라스트수의 배출에 따른 연안 생태계 파괴 및 환경 오염을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있으며, 각종 환경 규제 및 입항 규제로부터 자유로운 동시에 발라스트수의 처리 및 정화에 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
보다 상세하게는 선체의 외측에 마련되는 공기탱크를 이용하여 부력을 조절함으로써 발라스트 탱크를 구비하지 않고도 선체의 부력을 효율적으로 조절할 수 있으며, 나아가 공선시 요구되는 적정 수준의 흘수를 유지할 수 있어 결과적으로 선박의 운항 안정성을 크게 높일 수 있다. 또한, 공선시 삼동선 형태로 공기탱크를 수면 위로 펼쳐서 배치함에 따라 공선 운항시의 선박의 구조적 안정성을 보다 높일 수 있다.
그리고, 웨이트를 추가로 적재함으로써 공선시 공기 탱크에 의해 조절되는 흘수를 한층 더 보완할 수 있으며, 나아가 레일 및 캐리어 등을 이용하여 상기 웨이트를 선체 전후 방향으로 이동 및 고정시킴에 따라 선체 전후 방향의 트림을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도1은 종래기술에 따른 선박에 있어서 공선시 발라스트 탱크에 발라스트수가 채워진 상태를 나타내는 단면도에 해당한다
도2는 종래기술에 따른 선박에 있어서 공선시 발라스트수에 의해 흘수가 유지되는 선박을 나타내는 측면도이다.
도3은 종래기술에 따른 선박에 있어서 만선시 발라스트 탱크가 비워지고 화물에 가득 채워진 상태를 나타내는 단면도에 해당한다.
도4는 종래기술에 따른 선박에 있어서 만선시 화물에 의해 흘수가 유지되는 선박을 나타내는 측면도에 해당한다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기탱크는 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박을 나타내는 요부 사시도에 배당한다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 있어서 화물 적재 여부 및 공기탱크의 위치 변화에 따른 흘수 변화를 나타내는 비교도에 해당한다.
도7 내지 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 있어서 선체와 공기탱크 및 암의 연결 및 회동 관계를 나타내는 요부 단면도에 해당한다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기탱크 적재부와 암 인입부 및 암 인입부 커버를 나타내는 측면도에 해당한다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기탱크 적재부 및 공기탱크 적재부 커버를 나타내는 단면도에 해당한다.
도12는 본 발명의 일 실시예에 있어서 공기탱크를 나타내는 측면도 및 평면도에 해당한다.
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이트의 적재를 나타내는 개념도에 해당한다.
도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이트 적재부를 나타내는 단면도에 해당한다.
도15는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이트, 캐리어, 레일 등을 나타내는 단면도에 해당한다.
도16 및 도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 있어서 트림의 방향에 따른 웨이트의 이동방향을 나타내는 비교도에 해당한다.
도18 및 도19는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 있어서 선수부 및 선미부에 추가로 설치된 공기탱크를 나타내는 측면도 및 사시도에 해당한다.
도20 및 도21은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 있어서 힌지부와 암이 선체 내부로 인입되는 인입터널 및 인입레일을 나타낸 단면도에 해당한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박 및 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박을 나타내는 요부 사시도에 해당한다.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박은 발라스트 탱크를 대체하여 선체(10)의 외측면에 부력을 조절하는 한 쌍의 공기탱크(20)를 구비한다. 각각의 상기 공기탱크(20)는 적어도 하나 이상의 암(30)에 의해 선체(10) 측면에 회전 가능하도록 힌지 결합된다. 상기 공기탱크는 선체의 양측면에 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다.
선체(10) 측면에 점선으로 나타낸 부분은 공기탱크 적재부(40) 및 암 인입부(50)를 나타내며, 이는 상기 공기탱크(20)가 선체(10) 하부 양측으로 접혀질 때 상기 공기탱크(20) 및 암(30)이 적재되는 공간에 해당한다. 상기 공기탱크 적재부(40) 및 암 인입부(50)는 공간의 효율성을 위하여 상기 공기탱크(20) 및 암(30)의 형상에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도6은 화물의 적재 여부 및 공기탱크(20)의 위치에 따른 흘수의 변화를 나타내는 개념도에 해당한다.
도6(a)는 화물이 적재된 경우를 나타내며, 이 경우 공기탱크(20)는 선체(10) 하부에 배치됨이 바람직하며, 적재된 화물의 중량과 공기탱크(20)의 부력이 적절히 상쇄되어 적정 흘수를 유지할 수 있다. 도6(b)는 화물이 적재되지 않은 경우에 있어서, 즉 공선시 공기탱크(20)가 선체(10) 하부에 배치된 것을 나타낸다. 이 경우 화물의 중량이 사라짐에 따라 공기탱크(20)의 부력이 상쇄되지 않아 흘수가 현저히 낮아짐을 알 수 있다. 도6(c)는 이러한 흘수의 감소를 방지하기 위하여 공기탱크(20)를 선체(10) 양측 수면으로 배치한 것을 나타낸다. 공기탱크(20)를 수면으로 위치시킴으로써 공기탱크(20)에 의한 부력을 현저히 감소시켜 결과적으로 선체(10)의 흘수를 증가시킬 수 있으며, 나아가 공선시 선박의 조향성 및 안정성을 담보할 수 있게 된다. 또한, 충분한 흘수를 확보함으로써 추진기의 효율적인 작동을 도모할 수 있다.
도7 및 도8은 공기탱크(20)를 선체(10) 하부와 수면 사이에서 이동시키는 매커니즘을 나타내는 요부 발췌도에 해당한다. 도7에 도시된 바와 같이 선체(10)와 공기탱크(20)는 와이어 및 암(30)에 의해 연결된다. 상기 공기탱크(20)는 선체(10)에 힌지 결합된 암(30)에 의해 힌지부(31)를 기준으로 회전가능하도록 고정되며, 공기탱크(20) 적재함 내부에 마련된 하부 와이어 권취부(32)에 연결된 와이어에 의해 고정되어 수면에서 선체(10) 하부로, 다시 선체(10) 하부에서 수면으로 이동가능하다. 상기 하부 와이어 권취부(32) 및 와이어는 공기탱크(20)의 부력(공기의 무게를 무시할 경우 공기탱크(20)의 부피에 해당하는 물의 무게)을 견딜 수 있도록 설계되어야 하며, 필요에 따라서는 복수로 마련될 수 있다. 도8은 도7에 있어서 공기탱크(20)의 하부(수면에 배치된 경우를 기준)에 고정된 와이어를 암(30)의 일측에 고정하고 하부 와이어 권취부(32)를 암 인입부(50) 하부 내측에 위치시킨 것을 나타내며, 나머지 구성은 도7의 경우와 동일하다.
한편, 도9는 상기 공기탱크(20)가 선체(10)의 상방으로 배치된 것을 나타낸다. 공기탱크(20)가 수면 위로 펼쳐진 경우 선박의 전체 폭이 크게 넓어지게 된다. 운하 등을 통과할 때와 같이 좁은 선체의 폭이 요구될 경우 공기탱크(20)로 인한 선체의 확장된 폭이 문제된다. 이에, 상기 공기탱크(20)를 상방으로 들어올림으로써 흘수를 그대로 유지한 채 선체의 폭을 줄이고 공선 운항을 지속할 수 있다. 상기 공기탱크(20)를 상방으로 들어올리기 위한 구성으로는 상부 와이어 권취부(33), 견인 타워(35) 등이 요구된다. 공기탱크(20)는 선체(10) 하부로 이동될 때와 마찬가지로 와이어에 의해 당겨져 선체(10) 상부로 회전된다. 상기 와이어의 일단은 상기 암(30)의 일측에 고정되며, 타단은 상기 견인 타워(35)의 상부에 위치된 고정 풀리(36)를 거쳐 상부 와이어 권취부(33)에 감겨지게 된다. 여기서 상기 견인 타워(35)는 효율적인 힘의 전달을 위하여 상기 암(30)의 길이에 대응하는 높이를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 힌지부(31)로부터 상기 암(30)에 와이어가 고정되는 부위까지의 길이에 대응되는 높이를 가지는 것이 바람직하다고 할 것이다.
상기 공기탱크(20)를 선체(10) 하부로부터 수면까지, 나아가 수면으로부터 선체(10) 상부까지 회동시킴에 있어서, 상술한 바와 같은 와이어에 의한 구동 방식뿐만 아니라 다양한 구동 방식을 고려할 수 있다. 다른 일 실시예로서 상기 힌지부(31)에 연결되는 다단 감속 기어를 구비하여 상기 힌지부(31)를 직접 구동시키는 것을 고려할 수 있다. 또 다른 실시예로는 유압 실린더를 이용하여 상기 암(30)과 선체(10) 측면 및 상기 암(30)과 견인 타워(35)를 고정하는 방법도 고려할 수 있다. 그리고 이러한 실시예들은 안정적인 회동 및 고정을 위하여 필요에 따라서는 복합적으로 적용될 수도 있을 것이다.
한편, 상기 공기탱크(20)는 필요시에는 선체(10) 상방으로 이동된 후 선체(10) 상면까지 더 회동되어, 선체(10)의 상면에 적재되어 운항하는 것을 고려할 수도 있다. 다른 한편으로는 수면 또는 선체(10)의 상방으로 회동된 후 공기탱크(20)가 암(30)으로부터 분리되어 선체(10)의 상면에 적재되는 것을 고려할 수 있으며, 암(30)이 힌지부(31)로부터 분리되어 공기탱크(20)와 함께 선체(10)의 상면에 적재하는 것을 고려할 수도 있다. 이와 같은 적재를 위하여는 필요한 경우 선박에 마련되는 크레인을 이용할 수도 있다.
다른 한편으로는, 도20에 도시된 바와 같이, 상기 공기탱크(20)가 수면으로 이동되어 상기 암(20)이 수평으로 배치되었을 때 상기 힌지부(31)와 함께 선체(10)의 내부로 인입될 수 있도록 하여 상기 공기탱크(20)를 선체(10) 측면에 밀착시키는 것을 고려할 수도 있다. 상기 힌지부(31)가 설치되는 부분에 선체(10)의 내부로 상기 힌지부(31)와 암(30)이 인출될 수 있는 인입터널(70)을 마련하고, 그 내부에 인입레일(71)을 구비하여 상기 힌지부(31)와 암(30)이 선체(10) 내부로 인입될 수 있도록 하는 것을 고려할 수도 있다.
한편, 도10은 선체(10)의 측면에 형성된 암 인입부(50) 및 공기탱크 적재부(40)을 나타내는 측면도에 해당한다. 도10에 도시된 바와 같이, 상기 암 인입부(50)는 암 인입부 커버(51)에 의해 개폐될 수 있다. 암 인입부(50)가 외부로 노출될 경우 발생되는 형상 저항을 감소시키기 위함이다. 상기 암 인입부 커버(51)는 암 인입부(50) 측면의 내부에 위치되며, 암 인입부(50) 둘레에 형성된 가이드 홈을 따라 별도의 구동 수단에 의해 암 인입부(50)를 개폐하게 된다.
그리고 도11은 공기탱크 적재부(40) 및 공기탱크 적재부 커버(41)를 나타내는 단면도에 해당한다. 상기 공기탱크 적재부 커버(41)는 상기 공기탱크 적재부(40)의 측면 내지 하부에 위치되며, 별도의 구동수단에 의해 인출되어 상기 공기탱크 적재부(40)를 개폐하게 된다. 이는 공기탱크(20)가 이탈되어 공기탱크 적재부(40)가 수중으로 노출될 경우 발생되는 형상 저항을 감소시키기 위함이다. 상기 공기탱크 적재부 커버(41)는 공기탱크 적재부(40)의 둘레에 형성된 가이드 홈을 따라 별도의 구동수단에 의해 공기탱크 적재부(40)를 개폐하게 된다.
상기 암 인입부 커버(51) 및 공기탱크 적재부 커버(41)는 하나의 강판 내지 복수의 절편이 상호 이어진 형태로 구성될 수 있다. 특히 공기탱크 적재부 커버(41)는 곡면을 형성해야 하므로 하나의 강판으로 구성될 경우 곡률 탄성을 가지는 부재로 구성됨이 바람직하다.
상기 공기탱크 적재부(40)는 부력 감소를 위한 기능상 상기 공기탱크 적재부 커버(41)로 닫히게 되더라도 그 내부에 물이 채워져야 한다. 물이 통과되지 않도록 닫힌 상태에서 장거리 운항을 하게 될 경우 생태계 파괴 및 환경오염을 유발하는 발라스트수와 동일한 문제점을 내포하게 될 것이다. 따라서, 상기 공기탱크 적재부(40)는 상기 공기탱크 적재부 커버(41)에 의해 닫히게 되더라도 선체(10) 주변의 물이 지속적으로 드나들 수 있어야 한다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여 상기 공기탱크 적재부 커버(41)의 표면에 필터를 구비한 다수의 통수구를 마련하는 것을 고려할 수 있다. 여기서의 필터는 따개비 등의 이물질이 상기 공기탱크 적재부(40) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 다른 한편으로는, 상기 공기탱크 적재부(40)에 있어서 비교적 저항의 발생이 많은 선체(10) 전방 방향의 일부분만을 닫는 것을 고려할 수도 있을 것이다.
상기 암 인입부(50) 또한 이와 같은 방법으로 선체(10) 주변의 물이 상시 드나들 수 있도록 구성되어야 할 것이다.
한편, 도13은 선박 내부에 추가적으로 웨이트(62)를 마련한 것을 나타낸다. 상기 웨이트(62)는 상기 공기탱크(20)에 의한 흘수의 유지를 보완하고, 선체(10)의 좌우 밸런스 및 트림을 유지하는 역할을 수행한다.
상기 웨이트(62)는 부피 대비 비교적 큰 중량을 가지는 어떠한 중량물이라도 가능하다. 상기 웨이트(62)는 선적화물일 경우 가장 바람직하나, 빈 컨테이너 등도 고려될 수 있다.
도14 내지 도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 웨이트(62)의 적재를 나타내는 개념도에 해당한다.
도14는 선체(10) 하부에 마련된 웨이트 적재부(61)를 나타낸다. 도14에서는 총 3개의 웨이트 적재부(61)가 도시되었으나, 필요에 따라서 다양한 개수로 구비될 수 있다. 도15는 상기 웨이트(62)가 놓여지는 캐리어(63) 및 상기 캐리어(63)가 설치되는 레일(64)을 나타내는 단면도에 해당한다. 상기 레일(64)은 선체(10)의 전부 방향에 따라서 설치되며, 상기 캐리어(63)는 상기 레일(64) 위에 선체(10) 전후 방향으로 이동 및 고정 가능하도록 설치된다. 트림을 적절히 조절할 수 있는 위치에 캐리어(63)가 도달하였을 때, 고정부(65)가 위로 당겨져 상기 캐리어(63)를 상기 레일(64)에 고정하게 된다.
도16 및 도17은 각각 선체(10) 선방 및 후방으로 트림이 발생한 것을 나타내며, 각각의 경우에 상기 웨이트(62)의 이동을 나타낸다. 선체(10)에 트림이 발생되는 경우 트림 센서(65)에 의해 그 정도 및 방향이 감지된다. 도16에서 도시된 바와 같이 선체(10) 후방으로의 트림이 발생된 경우 상기 웨이트(62)는 선체(10) 전방으로 이동되며, 반대로 도17과 같이 선체(10) 전방으로 트림이 발생된 경우 상기 웨이트(62)는 선체(10) 후방으로 이동되어 선체(10)의 트림을 조절하게 된다.
한편, 도18 및 도19에 도시된 바와 같이 선수부 및/또는 선미부에 공기탱크(20')를 배치하는 것을 고려할 수 있다. 이는 부력 및 흘수 조절 능력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 선수부 및 선미부의 부력을 각각 따로 조절할 수 있으므로, 상기 웨이트를 대체 또는 보완하여 선체의 트림을 제어할 수 있다. 선수부 및 선미부의 공기탱크(20')는 미세한 부력 조절 및 트림 조절을 위한 것이므로, 선체 중앙부의 공기탱크(20)에 비하여 비교적 작게 형성됨이 바람직하다. 또한, 선수부 및 선미부의 공기탱크(20')는 선체 중앙부의 공기탱크(20)와 마찬가지로 선체(10)에 힌지결합되는 것이 바람직하며, 와이어 권취, 유압실린더, 다단 기어에 의한 직접구동 등 다양한 방법으로 회동 및 고정될 수 있다. 한편, 필요시에는 선체(10) 상방으로 배치될 수 있으며, 선체(10)의 상방으로 회동된 후 선체 상면까지 더 회동되어 선체9(10)의 상면에 적재되어 운항하는 것을 고려할 수도 있다. 다른 한편으로는, 상기 공기탱크(20')가 수면 또는 선체(10)의 상방으로 회동된 후 암(30)으로부터 분리되어 선체(10)의 상면에 적재되는 것을 고려할 수 있으며, 암(30)이 힌지부(31)로부터 분리되어 공기탱크(20')와 함께 선체(10)의 상면에 적재되는 것을 고려할 수도 있다. 또한 암(30)과 힌지부(21)는 상술한 바와 같은 인입터널(70) 및 인입레일(71)을 마련하여 선체(10) 내부로 인입될 수도 있다.
다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 발명에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다고 할 것이다. 아울러 본 발명에서 사용된 용어들은 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 할 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예는 물론 본 발명에 기존의 공지기술을 단순 주합하거나 본 발명을 단순 변형한 실시 또한 당연히 본 발명의 권리 범위에 해당한다고 보아야 할 것이다.
10: 선체
20,20': 공기탱크
30,30': 암
31,31': 힌지부
32: 하부 와이어 권취부
33: 상부 와이어 권취부
35: 견인 타워
36: 고정 풀리
40,40': 공기탱크 적재부
41: 공기탱크 적재부 커버
50,50': 암 인입부
51: 암 인입부 커버
61: 웨이트 적재부
62: 웨이트
63: 캐리어
64: 레일
65: 고정부
66: 트림 센서
70: 인입터널
71: 인입레일
W: 수선(water line)
h1, h2, h3 : 흘수

Claims (28)

  1. 선체의 외측에 구비되어 선체의 부력 및 흘수를 조절하는 공기탱크를 포함하되,
    상기 공기탱크는,
    화물 적재시 선저 외측이 함몰되어 형성된 공기탱크 적재부에 배치되어 선박의 부력을 증가시키되, 공선시 수면 위로 배치되어 선박의 부력을 감소시키고 흘수를 유지시키며, 선체에 힌지 고정되는 적어도 하나 이상의 암에 연결되어 회동 및 고정 가능하도록 설치되고,
    상기 공기탱크 적재부의 내측에 마련되는 하부 와이어 권취부를 더 포함하되, 상기 공기탱크는 와이어에 의해 상기 하부 와이어 권취부에 연결되어 수면과 상기 공기탱크 적재부 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기탱크는,
    상기 공기탱크 적재부로부터 수면을 거쳐 선체의 수직 상방까지 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  4. 제1항에 있어서,
    공선시 선체의 부력 및 흘수를 추가로 조절하며, 화물 적재시에는 선체에 적재된 화물의 중량 균형을 유지시키는 웨이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기탱크 적재부는 함몰된 부위를 개폐할 수 있는 공기탱크 적재부 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공기탱크 적재부 커버는 공선시 상기 공기탱크가 이탈된 상기 공기탱크 적재부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 암은,
    상기 공기탱크가 상기 공기탱크 적재부에 배치되는 경우, 상기 암의 형상으로 함몰된 선체 외벽의 암 인입부에 인입되는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 암 인입부는 함몰된 부위를 개폐할 수 있는 암 인입부 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 암 인입부 커버는 공선시 상기 암이 이탈된 상기 암 인입부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  10. 제1항에 있어서,
    선체에 상기 암이 힌지 고정되는 부위는 상기 선체에 있어서 수선(water line)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 선체의 수선(water line) 상방에 위치되는 상부 와이어 권취부 및 고정 풀리가 마련되는 견인 타워를 더 포함하되,
    상기 공기탱크는 와이어에 의해 상기 고정 풀리 및 상기 상부 와이어 권취부에 차례로 연결되어 수면과 상기 선체 수직 상방 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 웨이트는 선체의 전후 방향으로 이동 가능하도록 설치된 캐리어에 적재되어 선체 전후 방향의 트림을 조절하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 캐리어는 선체 전후 방향으로 설치된 레일에 이동 및 고정 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 선박.

  15. 선체의 외측에 공기탱크를 마련하되,
    화물 적재시에는 상기 공기탱크를 선저 외측이 함몰되어 형성된 공기탱크 적재부에 배치시키며, 공선시에는 상기 공기탱크를 수면 위로 배치시키고,
    상기 공기탱크를 선체에 힌지 고정되는 적어도 하나 이상의 암에 연결시켜 회동 및 고정 가능하도록 하며,
    상기 공기탱크 적재부의 내측에 하부 와이어 권취부를 마련함으로써,
    상기 공기탱크가 와이어에 의해 상기 하부 와이어 권취부에 연결되어 수면과 상기 공기탱크 적재부 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 공기탱크를 상기 공기탱크 적재부로부터 수면을 거쳐 선체의 수직 상방까지 회동 및 고정 가능하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 공기선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    선체에 적재되는 웨이트를 추가로 마련함으로써 공선시 선체의 부력 및 흘수를 추가로 조절하고 화물 적재시에는 선체에 적재된 화물의 중량 균형을 유지시키는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 공기탱크 적재부에 공기탱크 적재부 커버를 마련함으로써 함몰된 부위를 개폐할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 공기탱크 적재부 커버는 공선시 상기 공기탱크가 이탈된 상기 공기탱크 적재부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 암은, 상기 공기탱크가 상기 공기탱크 적재부에 배치되는 경우, 상기 암의 형상으로 함몰된 선체 외벽의 암 인입부에 인입되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 암 인입부는 암 인입부 커버를 마련함으로써 상기 암 인입부의 함몰된 부위를 개폐할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 암 인입부 커버는 공선시 상기 암이 이탈된 상기 암 인입부의 함몰된 부위를 닫음으로써 공선 운항시의 형상 저항을 줄이도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 선체에 상기 암이 힌지 고정되는 부위는 상기 선체에 있어서 수선(water line)의 상부에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.

  25. 삭제
  26. 제15항에 있어서,
    상기 선체의 수선(water line) 상방에 위치되는 상부 와이어 권취부 및 고정 풀리가 마련되는 견인 타워를 마련함으로써,
    상기 공기탱크가 와이어에 의해 상기 고정 풀리 및 상기 상부 와이어 권취부에 차례로 연결되어 수면과 상기 선체 수직 상방 사이에서 회동 및 고정 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 웨이트를 선체의 전후 방향으로 이동 가능하도록 설치된 캐리어에 적재하여 선체 전후 방향의 트림을 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 캐리어를 선박 전후 방향으로 설치된 레일에 이동 및 고정 가능하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 공기탱크를 이용하여 선박의 부력 및 흘수를 조절하는 방법.
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