KR101475019B1 - 애지머스 스러스터를 구비하는 선박 - Google Patents

Abstract

애지머스 스러스터를 구비하는 선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박은, 내부가 빈 라운드 바아(round bar)가 단부에 형성되는 덕트(duct)와, 덕트 내에 회전 가능하게 배치되는 프로펠러(propeller)를 구비하며, 선체에 결합되는 애지머스 스러스터(azimuth thruster); 덕트의 라운드 바아에 결합되며, 애지머스 스러스터의 프로펠러 동작 시 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시켜 광대역 소음을 저감시키는 다수의 공용 인젝터; 및 다수의 공용 인젝터에 압축공기가 공용으로 공급될 수 있도록 라운드 바아로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 포함한다.

Description

애지머스 스러스터를 구비하는 선박{A ship having azimuth thruster}

본 발명은, 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시킴으로써 광대역 소음을 저감시킬 수 있는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에 관한 것이다.

일반적인 선박은 선미에 프로펠러를 장착하고 프로펠러 뒤에 방향타를 설치하여 앞으로 나아가기 위한 추력과 방향전환을 위한 회전력(moment)을 얻는다.

이와 같은 일반적인 선박에서 프로펠러는 선미에 고정되어 있기 때문에 선박은 한 방향으로만 추력을 낸다.

프로펠러가 회전하면 프로펠러 뒤쪽의 물은 빨라지는데, 이때 프로펠러 뒤쪽에 설치된 방향타를 꺾으면 빨라진 물과 방향타 사이에 각도가 생기며, 그에 따라 양력이 발생된다. 이렇게 발생되는 양력이 선박 조종을 위한 회전력의 근원인 것이다.

보통의 선박은 회전할 때 방향타에 의한 회전력뿐만 아니라 프로펠러 추력도 같이 발생하기 때문에, 전진하면서 방향을 바꾸게 되므로 큰 원을 그리며 회전한다.

이와 같은 선박의 조종 방법은 일반적인 항해에서는 문제가 없지만, 특수한 경우에는 보다 더 자유롭게 방향과 위치를 제어하는 특별한 조종 방법이 필요하다. 즉 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO)나 시추선(drill ship) 등과 같은 특수선의 경우, 보다 더 자유롭게 방향과 위치를 제어할 필요가 있다.

이는 특수선들의 경우, 미리 결정된 위치에 고정되지 못하고 이리저리 흔들려서는 아니 되기 때문이다.

따라서 특수선들의 경우, 파도나 바람, 조류 등에 영향 받지 않고 위치를 유지할 필요가 있는데, 이럴 때 전방위 추진기라고도 불리는 애지머스 스러스터(azimuth thruster)가 필요하다.

결과적으로, 애지머스 스러스터란 프로펠러의 작용 방향을 바꿀 수 있도록 선저에 설치한 추진기를 가리킨다.

한편, 최근에는 애지머스 스러스터가 적용되는 선박의 경우, 애지머스 스러스터의 프로펠러 동작 시 발생되는 캐비테이션으로 인한 소음 문제가 중요한 문제로 대두되고 있으므로 이러한 소음 문제를 해소하기 위한 대책 마련이 시급하다.

대안으로, 압축공기를 이용한 공기층 분사 방식을 통해 소음 문제를 해소하기 위한 방안이 예상될 수 있는데, 이러한 경우, 압축공기의 공급 구조가 복잡해질 수 있으므로 이를 단순화시키는 방안도 함께 고려되어야 할 것이다.

일본국특허청 공개특허공보 특개2000-255485호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 애지머스 스러스터의 프로펠러 동작 시 발생되는 캐비테이션으로 인해 파생되는 광대역 소음을 저감시킬 수 있음은 물론 압축공기의 공급 구조를 단순화시킬 수 있어 설치 또는 유지보수 작업을 편리하게 수행할 수 있는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부가 빈 라운드 바아(round bar)가 단부에 형성되는 덕트(duct)와, 상기 덕트 내에 회전 가능하게 배치되는 프로펠러(propeller)를 구비하며, 선체에 결합되는 애지머스 스러스터(azimuth thruster); 상기 덕트의 라운드 바아에 결합되며, 상기 애지머스 스러스터의 프로펠러 동작 시 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시켜 광대역 소음을 저감시키는 다수의 공용 인젝터; 및 상기 다수의 공용 인젝터에 압축공기가 공용으로 공급될 수 있도록 상기 라운드 바아로 상기 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박이 제공될 수 있다.

상기 압축공기 공급부는, 상기 선체 내에 마련되는 컴프레서; 및 상기 컴프레서와 상기 라운드 바아에 연결되어 상기 컴프레서의 압축공기를 상기 라운드 바아의 내부 빈 공간으로 공급하는 압축공기 공급라인을 포함할 수 있다.

상기 컴프레서에 연결되어 상기 컴프레서의 동작 또는 세기를 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 다수의 공용 인젝터는 상기 라운드 바아의 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가질 수 있다.

상기 공용 인젝터는, 상기 덕트의 라운드 바아에 결합되는 인젝터 바디; 상기 인젝터 바디의 일측에서 돌출되며, 단부에 기포분사공이 형성되는 돌출부; 및 상기 선체로부터 공급되는 압축공기가 유동되는 라인을 이루며, 상기 인젝터 바디와 상기 돌출부 내에 비직선 형태로 마련되는 압축공기 유동라인을 포함할 수 있다.

상기 압축공기 유동라인은, 상기 인젝터 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및 상기 돌출부의 내부에 형성되며, 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 직선구간부와 상기 교차구간부는 독립적으로 다수 개 배치될 수 있다.

상기 기포분사공 영역에 결합되는 다공성 캡(cap)을 더 포함할 수 있다.

상기 공용 인젝터의 압축공기 유동라인에 마련되어 상기 압축공기 유동라인의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈을 더 포함할 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 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈일 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 개방되도록 하고 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; 상기 라인 개폐판과 연결되고 상기 라인 개폐판이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체; 및 상기 압축공기 유동라인의 벽체에 마련되어 상기 라인 개폐판의 회동을 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 애지머스 스러스터의 프로펠러 동작 시 발생되는 캐비테이션으로 인해 파생되는 광대역 소음을 저감시킬 수 있음은 물론 압축공기의 공급 구조를 단순화시킬 수 있어 설치 또는 유지보수 작업을 편리하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박에서 애지머스 스러스터 영역의 개략적인 구조도이다.
도 2a는 공용 인젝터의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 단면 구조도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 제6 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박의 공용 인젝터에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제7 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박의 공용 인젝터에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 제8 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박의 공용 인젝터에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.

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 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박에서 애지머스 스러스터 영역의 개략적인 구조도이고, 도 2a는 공용 인젝터의 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 단면 구조도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 제어 블록도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 선박은 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시킴으로써 광대역 소음을 저감시킬 수 있도록 한 것으로서, 선체(101)에 결합되는 애지머스 스러스터(110, azimuth thruster)와, 애지머스 스러스터(110) 영역에 마련되는 공용 인젝터(140)와, 압축공기 공급부(130)를 포함할 수 있다.

본 실시예의 선박은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 크루즈선 및 특수 작업선 등을 비롯하여 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.

애지머스 스러스터(110)는 앞서 기술한 것처럼, 선박, 특히 특수선들이 파도나 바람, 조류 등에 영향 받지 않고 위치를 유지할 수 있도록 하는 수단이다.

이러한 애지머스 스러스터(110)는 덕트(121, duct)와, 덕트(121) 내에 회전 가능하게 배치되는 프로펠러(126, propeller)를 구비한다. 프로펠러(126)는 원하는 방향으로 회전이 가능하다.

애지머스 스러스터(110)의 설치를 위하여, 선체(101)에는 턴테이블(102)이 결합되며, 이 턴테이블(102)에 프로펠러(126)가 연결된다. 따라서 프로펠러(126)는 턴테이블(102)의 동작에 따라 회전될 수 있다.

턴테이블(102)은 선체(101)의 내부에 배치되는 모터(104)에 의해 회전된다. 모터(104)는 모터 베드(103)에 지지될 수 있다.

한편, 덕트(121)는 프로펠러(126)의 효율을 높이기 위한 것으로서, 덕트 본체(122)와, 덕트 본체(122)의 단부에 형성되는 라운드 바아(123, round bar)를 포함한다.

덕트 본체(122)는 입구 영역과 출구 영역의 외형이 서로 다른 파이프 형태를 취할 수 있다.

라운드 바아(123)는 덕트 본체(122)의 입구 영역 단부를 형성하는 부분이다. 리딩 에지(Leading Edge)라고도 불리는 라운드 바아(123)의 외형은 둥글게 형성되며, 그 내부는 비어 있다.

한편, 이와 같은 애지머스 스러스터(110)의 구조에서 공용 인젝터(140)는 덕트(121)의 라운드 바아(123)에 다수 결합되며, 해당 위치에서 애지머스 스러스터(110)의 프로펠러(126) 동작 시 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시켜 광대역 소음을 저감시키는 역할을 한다. 즉 공기층이 넓게 퍼지면서 소음을 흡수 혹은 반사시키는 역할을 하기 때문에 광대역 소음이 저감될 수 있다.

참고로, 광대역 소음이란 용어에 대해 부연한다. 프로펠러(126) 동작 시 발생되는 고속의 유체 유동은 강한 음파를 만들어내는데, 이러한 음파는 매우 넓은 음역에 걸쳐져 있는 광대역 소음(broadband noise)이다. 광대역 소음은 상당한 에너지를 가지고 있기 때문에 조절하기도 쉽지 않고 상당히 시끄러운 존재이며, 경우에 따라 기계에 아주 치명적인 파괴를 만들기도 한다. 대표적으로 기계에 파괴를 일으키는 유동 현상에는 앞서 기술한 캐비테이션이라는 것이 있을 수 있으며, 이러한 광대역 소음은 반드시 적절하게 저감시킬 필요가 있기 때문에 본 실시예의 경우, 공용 인젝터(140)의 기능으로서 광대역 소음을 저감시키고 있는 것이다.

공용 인젝터(140)가 덕트 본체(122)에 한 개 결합될 수도 있지만 애지머스 스러스터(110)가 상당히 큰 구조물이고, 또한 애지머스 스러스터(110)의 동작 시 캐비테이션이 발생되는 위치가 다수 곳이라는 점에서 공용 인젝터(140) 역시 다수 개가 사용되는 것이 효율상 좋다.

본 실시예의 경우, 공용 인젝터(140)들은 라운드 바아(123)의 원주 방향을 따라 다수 개 배치되는데, 이때, 공용 인젝터(140)들은 라운드 바아(123)의 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가질 수 있다.

이러한 공용 인젝터(140)는, 덕트 본체(122)에 결합홀(H)이 다수 개 형성되는 인젝터 바디(142)와, 인젝터 바디(142)의 일측에서 돌출되며, 단부에 기포분사공(141a)이 형성되는 돌출부(141)와, 선체로부터 공급되는 압축공기가 유동되는 라인을 이루며, 인젝터 바디(142)와 돌출부(141) 내에 비직선 형태로 마련되는 압축공기 유동라인(143)을 포함한다.

인젝터 바디(142)는 원통형 구조물로 마련될 수 있으며, 결합홀(H)을 통해서 라운드 바아(123)에 결합될 수 있다. 인젝터 바디(142)는 플라스틱 사출물로 제작될 수 있다.

인젝터 바디(142)의 삽입 단부에는 돌출부(141)가 형성되는데, 인젝터 바디(142)가 덕트 본체(122)에 결합된 후에는 돌출부(141)가 덕트 본체(122)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취한다. 따라서 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)을 통해 기포가 분사되어 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층이 형성될 수 있도록 한다.

압축공기 유동라인(143)은 선체(101) 측의 압축공기 공급부(130)로부터 압축공기를 공급받는 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.

압축공기 공급부(130)는 다수의 공용 인젝터(140)에 압축공기가 공용으로 공급될 수 있도록 내부가 빈 구조물인 라운드 바아(123)로 상기 압축공기를 공급하는 역할을 한다.

이러한 압축공기 공급부(130)는 선체(101) 내에 마련되는 컴프레서(131)와, 컴프레서(131)와 라운드 바아(123)에 연결되어 컴프레서(131)의 압축공기를 라운드 바아(123)의 내부 빈 공간으로 공급하는 압축공기 공급라인(132)을 포함한다. 압축공기 공급라인(132)은 유연 파이프로 적용되는 것이 바람직하다.

앞서 기술한 것처럼 라운드 바아(123)는 내부가 빈 구조물이기 때문에 라운드 바아(123)의 내부로 압축공기를 공급하면 라운드 바아(123)에 결합되는 다수의 공용 인젝터(140)들의 압축공기 유동라인(143)들 모두로 압축공기가 공급될 수 있어 유리한 효과를 제공할 수 있다. 따라서 압축공기의 공급 구조를 단순화시킬 수 있어 설치 또는 유지보수 작업을 편리하게 수행할 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우, 공급되는 압축공기의 유량과 속도 등을 컨트롤하기 위하여 컨트롤러(150)가 더 구비된다.

컴프레서(131)를 단순히 온/오프(ON/OFF)시키는 방안도 고려될 수 있지만 만약, 컴프레서(131)의 압축공기 공급량 및 압축공기 공급 속도 등이 컨트롤러(150)에 의해 컨트롤될 경우에는 좀 더 효율적으로 광대역 소음을 저감시키는 데에 유리할 수 있다.

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(151, CPU), 메모리(152, MEMORY), 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(151)는 본 실시예의 선박에서 공급되는 압축공기의 유량과 속도 등을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(152, MEMORY)는 중앙처리장치(151)와 연결된다. 메모리(152)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.

서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(151)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(153)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 공용 인젝터(140)들이 애지머스 스러스터(110)를 이루는 라운드 바아(123)에 다수 결합된 상태에서 프로펠러(126) 동작 시 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시킴으로써 공기층으로 인해 소음을 흡수 혹은 반사시킬 수 있으며, 이에 따라 광대역 소음을 저감시킬 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 애지머스 스러스터(110)의 프로펠러(126) 동작 시 발생되는 캐비테이션으로 인해 파생되는 광대역 소음을 저감시킬 수 있음은 물론 압축공기의 공급 구조를 단순화시킬 수 있어 설치 또는 유지보수 작업을 편리하게 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 공용 인젝터(240)의 인젝터 바디(242)와 라운드 바아(223)에 나사산(A)을 형성시켜 공용 인젝터(240)가 보다 손쉽게 라운드 바아(223)에 결합되도록 한 구조를 개시하고 있는데, 이와 같은 구조가 적용되면 공용 인젝터(240)의 설치 또는 유지보수 작업이 매우 수월해지는 이점이 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 공용 인젝터(340)의 인젝터 바디(342)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 형성된다.

아크형 안내부(343c)로 인해 압축공기가 와류 없이 용이하게 기포분사공(341a)을 통해 분사되면서 공기층을 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.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 공용 인젝터(440)에 마련되는 압축공기 유동라인(443a,443b)이 독립적으로 다수 개 마련되고 있다.

이 경우, 기포분사공(441a)은 압축공기 유동라인(443a,443b)의 개수만큼 마련될 수 있으며, 이러한 구조를 통해 기포 발생의 효율 또는 발생량을 높일 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에서 공용 인젝터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 공용 인젝터(540)의 기포분사공(541a) 영역에 다공성 캡(580, cap)이 더 결합되는 것을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 대부분의 구조가 유사하다.

다공성 캡(580)은 도 7에 확대된 바와 같이, 다수의 관통공(581)이 형성되는 원반형 구조물일 수 있다.

이처럼 다수의 관통공(581)을 구비하는 다공성 캡(580)을 적용하게 되면, 압축공기가 다수의 관통공(581)을 지나면서 속도가 빨라지게 됨과 동시에 공기가 세밀하게 부서지는 효과를 제공할 수 있기 때문에 좀 더 미세한 기포를 다량으로 만들 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라 해상 부유물이 공용 인젝터(540) 내로 유입되는 것을 차단하기에 유리할 수 있다.

다공성 캡(580)의 외표면에는 공용 인젝터(540)에 착탈 가능하게 결합되는 수단으로서 착탈결합부(582)가 마련될 수 있는데, 본 실시예에서 착탈결합부(582)는 홈의 형태를 가질 수 있다.

이처럼 다공성 캡(580)의 외표면에 홈 형태의 착탈결합부(582)가 마련되면 반대편에는 착탈결합부(582)에 끼워지는 돌기(미도시)가 형성될 수 있을 것이다.

물론, 반대의 경우도 충분히 가능하다. 즉 다공성 캡(580)의 외표면에 돌기 형태를 만들고, 반대편인 공용 인젝터(140)에 홈을 만들어 다공성 캡(580)이 쉽게 끼워지도록 할 수도 있다.

뿐만 아니라 이러한 사항을 무시하고 다공성 캡(580)이 나사 방식으로 공용 인젝터(540)에 결합되도록 하여도 무방할 것이다.

도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 제6 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박의 공용 인젝터에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에 마련되는 공용 인젝터(640)는 라인 개폐모듈(680)을 더 포함하고 있다.

라인 개폐모듈(680)은 공용 인젝터(640)의 압축공기 유동라인(643)에 마련되어 압축공기 유동라인(643)의 개구를 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.

한편, 공용 인젝터(640)의 압축공기 유동라인(643)을 통해 압축공기가 공급되어 기포가 발생되는 경우라면 관계가 없으나 압축공기의 공급이 정지된 경우에는 부유물이나 따개비 등의 이물질이 압축공기 유동라인(643)을 통해 선체(110) 내로 유입될 우려가 높다.

이와 같은 현상을 예방하려면 공용 인젝터(640)의 압축공기 유동라인(643)의 개구를 적절하게 개폐해야 하는데, 이를 위해 라인 개폐모듈(680)이 마련될 수 있다.

라인 개폐모듈(680)은, 압축공기 유동라인(643)을 통해 압축공기가 공급될 때 압축공기 유동라인(643)을 개방하고 압축공기의 공급이 정지될 때 압축공기 유동라인(643)을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈(680)로 적용되고 있다.

물론, 이와는 달리, 전자제어가 가능한 모듈을 추가하여 원격 조정을 통해 공용 인젝터(640)의 압축공기 유동라인(643)을 개폐하는 것을 고려해볼 수도 있다. 하지만, 이러한 경우, 장치의 구조가 복잡해짐은 물론 비용 증가 문제가 예상되므로 본 실시예처럼 무동력 라인 개폐모듈(680)을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

본 실시예에서 무동력 라인 개폐모듈(680)은 볼 챔버(681), 볼 부재(682), 제1 탄성체(683) 및 탄성체 지지부(684)를 포함할 수 있다.

볼 챔버(681)는 압축공기 유동라인(643) 상에 마련되는 별도의 독립된 공간이다. 이러한 볼 챔버(681)는 압축공기 유동라인(643) 상에 마련되며, 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 볼 부재(682)가 배치되는 장소를 형성한다.

볼 챔버(681)를 자세히 살펴보면 압축공기 유동라인(643)으로부터 폭이 좁아진 다음에 다시 점진적으로 넓어진 후, 압축공기 유동라인(643)의 폭과 동일한 폭을 갖는 구조를 가질 수 있다. 하지만, 이의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

볼 부재(682)는 볼 챔버(681) 내에 배치되어 압축공기 유동라인(643)과 볼 챔버(681)가 연통되는 연통구(H)를 개폐한다.

제1 탄성체(683)는 볼 부재(682)와 탄성체 지지부(684) 사이에 배치된다. 비틀림 코일 압축스프링으로 적용될 수 있는 제1 탄성체(683)는, 압축공기가 공급될 때 압축되어 볼 부재(682)를 통해 압축공기 유동라인(643)이 개방되도록 하고 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 볼 부재(682)로 하여금 압축공기 유동라인(643)을 차폐되도록 하는 역할을 한다.

탄성체 지지부(684)는 압축공기 유동라인(643)의 벽체에 반경 방향 내측으로 돌출되게 형성되어 제1 탄성체(683)의 위치 이탈을 저지시킨다.

이러한 구성을 갖는 공용 인젝터(640)의 작용에 대해 설명한다.

컴프레서(672)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(673)을 통해 공급되면, 압축공기는 압축공기 공급라인(673)을 따라 유동하여 기포분사공(641a)을 통해 수중에서 분사된다.

이처럼 압축공기가 공급될 때에는 무동력 라인 개폐모듈(680)을 통해 압축공기 공급라인(673)의 개구가 개방된다. 즉 컴프레서(672)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(673)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 볼 부재(682)가 밀리면서 제1 탄성체(683)를 압축시킨다. 그러면 볼 부재(682)가 밀린 만큼 압축공기 유동라인(643)과 볼 챔버(681)가 연통되는 연통구(H)가 개방되기 때문에 이 공간을 통해 압축공기가 공급되어 기포분사공(641a)을 통해 수중에서 분사된다.

이처럼 수중에서 강한 압축공기가 분사되면 분사된 압축공기는 기포를 형성하면서 선체(110)에 에어 레이어를 형성하게 됨으로써 프로펠러(120) 동작 시 발생되는 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체(110)에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.

도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제7 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박의 공용 인젝터에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에 마련되는 공용 인젝터(740)의 무동력 라인 개폐모듈(780)은, 압축공기 유동라인(743) 내에 회전 가능하게 배치되어 압축공기 유동라인(743)을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판(781)과, 라인 개폐판(781)과 연결되고 라인 개폐판(781)이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체(782)를 포함한다.

도면에는 라인 개폐판(781)이 마치 막대형 구조물처럼 도시되어 있지만 라인 개폐판(781)은 압축공기 유동라인(143)의 단면 형상과 유사한 원반형 구조체일 수 있다.

이러한 라인 개폐판(781)의 일단부에는 힌지(783)가 연결되어 라인 개폐판(781)의 회전축심을 형성한다. 그리고 힌지(783) 영역에는 제2 탄성체(782), 예컨대 판스프링이나 비틀림 코일 스프링으로 적용될 수 있는 제2 탄성체(782)가 연결되어 도 10에서 도 11처럼 회전된 라인 개폐판(781)을 원위치로 복귀시키는 역할을 한다.

제2 탄성체(782)의 탄성력에 의해 라인 개폐판(781)이 원위치로 복귀될 수 있도록 압축공기 유동라인(143)의 벽체에는 라인 개폐판(781)의 회동을 제한하는 스토퍼(784)가 마련된다.

이러한 구조를 갖는 무동력 라인 개폐모듈(780)의 동작에 대해 살펴본다.

압축공기가 공급될 때에는 도 11처럼 무동력 라인 개폐모듈(780)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 힌지(783)를 축심으로 하여 라인 개폐판(781)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(781)을 밀어 회전시켰던 힘이 사라지기 때문에 압축되었던 제2 탄성체(782)가 다시 팽창되고, 이로 인해 라인 개폐판(781)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 제8 실시예에 따른 애지머스 스러스터를 구비하는 선박의 공용 인젝터에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 애지머스 스러스터를 구비하는 선박에 마련되는 공용 인젝터(840)의 무동력 라인 개폐모듈(880)은, 전술한 제7 실시예와 거의 유사하다.

다만, 본 실시예의 무동력 라인 개폐모듈(880)은 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)의 외부에서 압축공기의 공급 여부에 따라 기포분사공(141a)을 개폐하고 있다는 점에서 제7 실시예와 상이하다.

즉 본 실시예의 무동력 라인 개폐모듈(880) 역시, 기포분사공(141a)을 개폐하는 라인 개폐판(881)과, 라인 개폐판(881)의 회전축심을 형성하는 힌지(882)와, 라인 개폐판(881)에 연결되어 라인 개폐판(881)을 원위치로 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성체(883)를 구비하고 있다. 제7 실시예와 달리, 라인 개폐판(881)의 직경을 기포분사공(141a)의 직경보다 크게 형성할 경우, 제2 실시예에서 설명된 스토퍼(284)는 필요치 않다.

이러한 구조를 갖는 무동력 라인 개폐모듈(880)의 동작에 대해 살펴본다.

압축공기가 공급될 때에는 도 13처럼 무동력 라인 개폐모듈(880)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 힌지(882)를 축심으로 하여 라인 개폐판(881)이 회전되어 기포분사공(141a)이 개방되기 때문에 수중에서 기포가 분사될 수 있다.

하지만, 압축공기의 공급이 사라지면 라인 개폐판(881)을 밀어 회전시켰던 힘이 사라지기 때문에 압축되었던 탄성체(883)가 다시 팽창되고, 이로 인해 라인 개폐판(881)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.

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.

101 : 선체 102 : 턴테이블
103 : 모터 베드 104 : 모터
110 : 애지머스 스러스터 121 : 덕트
122 : 덕트 본체 123 : 라운드 바아
126 : 프로펠러 130 : 압축공기 공급부
131 : 컴프레서 132 : 압축공기 공급라인
140 : 공용 인젝터 141 : 돌출부
142 : 인젝터 바디 143 : 압축공기 유동라인
150 : 컨트롤러

Claims (14)

1. 내부가 빈 라운드 바아(round bar)가 단부에 형성되는 덕트(duct)와, 상기 덕트 내에 회전 가능하게 배치되는 프로펠러(propeller)를 구비하며, 선체에 결합되는 애지머스 스러스터(azimuth thruster);
   상기 덕트의 라운드 바아에 결합되며, 상기 애지머스 스러스터의 프로펠러 동작 시 캐비테이션이 발생되는 영역에 공기층을 형성시켜 광대역 소음을 저감시키는 다수의 공용 인젝터;
   상기 선체 내에 마련되는 컴프레서와, 상기 컴프레서와 상기 라운드 바아에 연결되어 상기 컴프레서의 압축공기를 상기 라운드 바아의 내부 빈 공간으로 공급하는 압축공기 공급라인을 구비하며, 상기 다수의 공용 인젝터에 압축공기가 공용으로 공급될 수 있도록 상기 라운드 바아로 상기 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부; 및
   상기 컴프레서에 연결되어 상기 컴프레서의 동작 또는 세기를 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하며,
   상기 다수의 공용 인젝터는 상기 라운드 바아의 원주 방향을 따라 등각도 간격을 갖는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 공용 인젝터는,
   상기 덕트의 라운드 바아에 결합되는 인젝터 바디;
   상기 인젝터 바디의 일측에서 돌출되며, 단부에 기포분사공이 형성되는 돌출부; 및
   상기 선체로부터 공급되는 압축공기가 유동되는 라인을 이루며, 상기 인젝터 바디와 상기 돌출부 내에 비직선 형태로 마련되는 압축공기 유동라인을 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
6. 제5항에 있어서,
   상기 압축공기 유동라인은,
   상기 인젝터 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및
   상기 돌출부의 내부에 형성되며, 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
7. 제6항에 있어서,
   상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성되는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
8. 제6항에 있어서,
   상기 직선구간부와 상기 교차구간부는 독립적으로 다수 개 배치되는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
9. 제5항에 있어서,
   상기 기포분사공 영역에 결합되는 다공성 캡(cap)을 더 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
10. 제5항에 있어서,
    상기 공용 인젝터의 압축공기 유동라인에 마련되어 상기 압축공기 유동라인의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈을 더 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
11. 제10항에 있어서,
    상기 라인 개폐모듈은,
    상기 압축공기 유동라인을 통해 상기 압축공기가 공급될 때 상기 압축공기 유동라인을 개방하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 상기 압축공기 유동라인을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈인 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
12. 제11항에 있어서,
    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 개방되도록 하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 상기 볼 부재로 하여금 상기 압축공기 유동라인이 차폐되도록 하는 제1 탄성체를 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
13. 제12항에 있어서,
    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 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.
14. 제11항에 있어서,
    상기 무동력 라인 개폐모듈은,
    상기 압축공기 유동라인 내에 회전 가능하게 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판;
    상기 라인 개폐판과 연결되고 상기 라인 개폐판이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체; 및
    상기 압축공기 유동라인의 벽체에 마련되어 상기 라인 개폐판의 회동을 제한하는 스토퍼를 포함하는 애지머스 스러스터를 구비하는 선박.

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