KR101549376B1 - 반류계측장치 - Google Patents

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KR101549376B1
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권종오
이주현
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

모형선박을 이용하여 반류를 계측하는 선박의 반류계측장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 반류계측장치는 모형선박과 연결되고 예인수조 상에서 이동 가능하도록 마련되는 예인전차에 설치되고, 미세입자와 용매가 교반된 미세입자 혼합액을 예인수조에 분사하는 노즐을 포함하고, 노즐은 예인전차의 이동방향에 대하여 폭보다 길이가 더 길도록 마련되는 몸체부와, 모형선박을 향하여 미세입자 혼합액을 분사하도록 몸체부의 후미에 마련되는 분사구를 포함한다.

Description

반류계측장치{WAKE MEASURING APPARATUS}
본 발명은 반류계측장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모형선박을 이용하여 반류를 계측하는 선박의 반류계측장치에 관한 것이다.
선박을 건조함에 있어 선박의 형상, 프로펠러 및 각종 부가물 설계를 효율적으로 하기 위해 모형선박을 제작하여 다양한 시험을 선행한다. 즉, 모형선박을 실제 설계하고자 하는 선박과 동일한 비율로 축소하여 제작하고 예인수조 또는 공동수조 내에서 모형선박의 형상에 따른 물의 저항, 프로펠러의 곡면 형상에 따른 추진력 측정 등 다양한 시험을 선행한다.
모형선박을 이용한 시험 중에는 반류계측이라는 항목이 있는데, 반류계측은 모형선박의 추진에 따라 선미에 발생되는 반류(wake)를 계측하여 프로펠러에 유입되는 유체의 유동분포를 측정하기 위한 것이다. 이와 같은 반류계측은 공동수조나 예인수조, 특히 예인수조에서 진행되는 것이 일반적이다. 이는 예인수조에는 수면이 존재하고, 수조벽이 멀어 실제 유동과 더욱 유사하게 구현 가능하기 때문이다.
예인수조에서 모형선박에 대한 반류계측을 진행하고자 할 때는, 우선 수조의 내부에 중성 부력의 무수히 많은 미세입자(Tracer particles)를 분사한다. 미세입자가 수조 내의 유체 속에 고르게 퍼져 있어야 유체의 흐름 혹은 유동을 정확하게 촬영할 수 있기 때문이다. 예인수조 내에 미세입자를 분사한 후에는 예인수조를 따라 이동되는 예인전차에 모형선박을 연결시킨 다음, 반류계측을 위한 반류계측모듈, 예컨대 입자영상유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 시스템을 모형선박에 인접되게 예인전차에 탑재하고, 예인전차를 예인수조를 따라 이동시키면서 진행한다.
전술한 입자영상유속계(PIV)는 측정하고자 하는 유동 단면에 레이저 평면광(Laser Light Sheet)을 비추어 그 단면에 존재하는 미소입자만 노출시킨 후, 미리 결정된 시간 동안 유체의 흐름에 의해 산란되는 미세입자들의 유동 혹은 움직임을 영상으로 촬영하여 수학적 방법으로 유체의 유동을 계산하는 장치이다. 이때, 무수히 많은 미세입자를 예인수조(공동수조 포함)의 유체 내에 균일하게 분사하여 분포시키는 것이 수조 내의 유체에 대한 유동계측의 정확성을 좌우하는 매우 중요한 사항이다.
미세입자를 균일하게 분사하기 위해서는 미세입자와 물을 균일하게 교반한 뒤에 미세입자를 예인수조 내에 분사하는 미세입자 분사장치를 사용한다. 미세입자 분사장치는 모형선박과 함께 예인전차에 탑재되고 노즐이 수면에 잠긴 상태에서 미세입자와 물이 교반된 용액을 분사하게 된다. 이 때 노즐은 수면에 잠긴 상태이기 때문에 예인전차가 진행하면서 노즐에 의한 유동교란이 발생하게 된다. 따라서, 종래에는 미세입자를 노즐을 통해 분사하는 과정과 동시에 입자영상유속계를 통해 미세입자의 유동을 계측할 수 없고, 노즐이 수면에 잠긴 상태로 예인수조에 미세입자를 고르게 분사하고 노즐을 수면위로 철거한 상태에서 예인전차가 이동하면서 입자영상유속계를 통해 미세입자의 유동을 계측하였다.
한국 공개특허공보 10-2013-0044408호에는 미세입자 분사장치가 개시되어 있으나 이러한 문제점을 해결하지 못한다.
한국 공개특허공보 10-2013-0044408호(2013.05.03. 공개)
본 발명의 실시예는 유체의 유동교란을 최소화할 수 있는 노즐을 포함하는 반류계측장치를 제공하고자 한다.
또한, 미세입자의 사용량을 절약할 수 있는 반류계측장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모형선박과 연결되고 예인수조 상에서 이동 가능하도록 마련되는 예인전차에 설치되고, 미세입자와 용매가 교반된 미세입자 혼합액을 상기 예인수조에 분사하는 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 예인전차의 이동방향에 대하여 폭보다 길이가 더 길도록 마련되는 몸체부와, 상기 모형선박을 향하여 미세입자 혼합액을 분사하도록 상기 몸체부의 후미에 마련되는 분사구를 포함하는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐의 몸체부의 측면은 볼록한 형상을 포함하여, 상기 노즐이 상기 예인수조 내에서 이동함에 따라 상기 몸체부의 선단부에서 양 측으로 나뉘어 갈라진 유체의 흐름이 상기 몸체부의 후미를 지나 서로 근접하는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐의 몸체부의 측면은 유선형인 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐의 몸체부의 상면 및 하면 중 어느 하나 이상은 볼록한 형상을 포함하는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐은 상기 분사구를 통해 분출되는 미세입자 혼합액의 속력을 조절할 수 있는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐은 상기 분사구를 통해 분출되는 미세입자 혼합액의 속력을 상기 모형선박의 속력과 동일하게 하는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐은 상기 모형선박의 선수 전방에 위치하고, 상기 모형선박의 선미에 마련되는 프로펠러가 위치하는 깊이영역에 대응하는 깊이영역을 커버하도록 마련되는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 분사구는 상기 예인전차의 이동방향에 대하여 폭방향으로 경사지게 마련되어 미세입자 혼합액이 상기 몸체부의 폭보다 넓은 폭영역으로 배출되는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐은 상기 모형선박의 선수 전방에 위치하고, 상기 모형선박의 선미에 마련되는 프로펠러를 통과하는 유체의 흐름선을 커버하도록 위치하는 반류계측장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반류계측장치는 노즐의 형상을 유체저항이 작도록 함으로써 노즐을 통해 미세입자를 분사하는 과정과 반류를 계측하는 과정을 동시에 할 수 있다. 따라서, 실험 시간을 줄일 수 있으며, 미세입자가 확산되는 것을 방지하여 더 적은 미세입자를 사용하면서도 양질의 결과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반류계측장치는 프로펠러로 유입되는 유체의 흐름에만 미세입자 혼합액을 분사함으로써 적은 미세입자를 사용하면서도 양질의 실험결과를 얻을 수 있어서 경제적이면서도 오염을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치가 예인수조에 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 계측모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 미세입자 분사장치를 설명하기 위한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치의 교반유닛을 나타내는 측면도다.
도 5는 도 4의 내부를 보여주기 위한 부분단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치의 분사유닛을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사유닛을 나타내는 사시도이다.
도 8은 수직 이동부재의 랙과 피니언의 결합 모습을 나타내는 개략도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사유닛의 노즐을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사유닛의 노즐을 나타내는 사시도이다.
도 11은 미세입자의 개략적인 이동모습을 나타내는 측면도이다.
도 12는 미세입자의 개략적인 이동모습을 나타내는 저면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 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 일 실시예에 따른 반류계측장치(10)가 예인수조(20)에 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치(10)는 예인수조(20)의 레일(21)을 따라 이동하는 예인전차(40), 예인전차(40)에 고정되는 모형선박(30), 예인수조(20)에 미세입자를 분사하는 미세입자 분사장치(60), 미세입자의 유동을 통해 반류를 계측하는 계측모듈(50)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치(10)는 도 1에 도시된 것처럼 예인수조(20)에서 사용될 수 있지만, 이에 한정하지 않고 공동수조에서 사용되는 반류계측장치를 포함한다.
모형선박(30)은 반류계측의 대상으로 예인수조(20) 내에 설치된다. 실제 선박을 건조함에 있어 실제 선박의 형상, 프로펠러, 및 각종 부가물 설계를 효율적으로 하기 위해 시험용으로 미리 제작되는 선박이다. 이와 같이 모형선박(30)은 실제 선박에 준하게 만들어지기 때문에 모형선박(30) 역시 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 부유식 해상 구조물 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있다.
예인수조(20)는 저수지와 같은 수조로서 본 발명의 일 실시예와 같은 반류계측을 비롯하여 모형선박(30)을 이용하는 다양한 실험이 진행되는 장소이다. 예인수조(20) 내에서 모형선박(30)은 직접 동력을 이용하여 움직이지 않고 예인수조(20)의 상부에 마련되는 레일(21)을 따라 이동하는 예인전차(40)에 고정되어 예인수조(20)의 수면을 따라 피동적으로 이동할 수 있다. 도 1에는 예인전차(40)의 개구(42)를 통해 모형선박(30)이 설치되는 것을 도시하였다.
예인전차(40)는 예인수조(20) 내에서 모형선박(30)을 정해진 속도와 힘으로 이동시키기 위한 이동수단으로써, 리니어모터와 서보모터를 포함하는 다양한 부품들과, 그리고 이들을 컨트롤하기 위한 컨트롤러 등을 포함할 수 있다. 또한, 예인전차(40)는 모형선박(30)을 결착할 수 있는 다수의 결착부(41)가 마련될 수 있다. 결착부(41)는 일 예로 개구(42)를 가로지르도록 마련되는 지지부(41a)로부터 모형선박(30)을 향해 연장되어 모형선박(30)의 결착부(34)와 체결될 수 있다. 모형선박(30)은 실험의 대상이 되는 선박의 종류와 크기에 따라 다양하게 마련될 수 있으므로 예인전차(40)에 모형선박(30)을 결착하는 것이 자유로워야 한다.
미세입자 분사장치(60)는 예인수조(20)의 모형선박(30)이 지나는 이동로를 따라 미세입자를 균일하게 분사하기 위한 장치이다. 미세입자 분사장치(60)는 예인전차(40)에 마련될 수 있으며 모형선박(30)의 선수부(31) 전방에 위치하여 미세입자를 분사할 수 있다.
도 2는 계측모듈(50)을 설명하기 위한 사시도이다. 이하에서는 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 계측모듈(50)에 관하여 설명하도록 한다.
계측모듈(50)은 모형선박(30)의 선미부(32) 또는 후방에 위치하여 모형선박(30)을 따라 운행되면서 모형선박(30)의 반류를 계측한다. 계측모듈(50)은 모형선박(30)이 이동함에 따라 프로펠러(33)를 지나는 미세입자들의 유동을 측정하여 모형선박(30)의 반류를 계측하기 위한 것으로, 입자영상유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 시스템을 사용할 수 있다.
계측모듈(50)은, 모형선박(30)의 프로펠러(33) 영역에 배치되어 프로펠러(33)의 회전시에 발생되는 반류(wake)를 계측하는 다수의 수중용 반류계측기(51)와, 다수의 수중용 반류계측기(51)를 지지하는 스트럿(52)과, 프로펠러(33)에 대한 수중용 반류계측기(51)들의 상대 위치 조절을 위해 스트럿(52)에 연결되어 스트럿(52)을 적어도 일 방향으로 위치 이동시키는 스트럿 이동유닛(53)과, 스트럿(52) 또는 스트럿 이동유닛(53)을 예인전차(40)와 연결하는 스트럿 연결부(54)를 포함할 수 있다.
수중용 반류계측기(51)는 프로펠러(33)의 후방에 위치하여 프로펠러(33)가 회전하면서 발생되는 반류를 계측(예를 들어, 촬영)한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측기(51)는 3개로 마련되며, 프로펠러(33)를 사이에 두고 상호 이격되게 삼각형 구도로 배치될 수 있다. 이러한 배치는 프로펠러(33)의 전후방을 비롯하여 양측방에서 형성되는 반류를 계측하기에 유리하다. 수중용 반류계측기(51)는 어뢰 형상을 가지며 방수 처리되는 계측기 몸체(51a)와, 3개의 계측기 몸체(51a)를 각각 스트럿(52)과 연결시키는 연결 프레임(51b)을 포함한다.
반류계측기(51)는 계측기 몸체(51a)의 내부에 마련되어 프로펠러(33) 영역을 향해 레이저를 조사하는 레이저조사기(미도시)와, 계측기 몸체(51a)의 내부에 마련되어 조사된 레이저에 기초하여 프로펠러(33) 영역을 촬영하는 카메라(미도시)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도면을 참고하여 미세입자 분사장치(60)에 대하여 자세히 설명하도록 한다. 도 3은 미세입자 분사장치(60)를 설명하기 위한 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치(10)의 교반유닛(100)을 나타내는 측면도이고, 도 5는 도 4의 내부를 보여주기 위한 부분단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 교반유닛(100)은 예인수조(20)에 분사되는 미세입자를 용매와 혼합하는 혼합공간이 내부에 형성되는 탱크(110)와, 혼합공간 내부에서 미세입자와 용매를 교반하는 회전축(121) 및 교반날개(122)와, 회전축(121)을 회전시키는 모터(120)와, 혼합공간에 용매를 주입하는 흡입펌프(130)와, 혼합공간에서 미세입자와 용매가 혼합된 미세입자 혼합액을 예인수조(20)에 배출하는 배출펌프(140)와, 용매 또는 미세입자 혼합액을 외부로 배출하는 배수밸브(150)를 포함할 수 있다.
탱크(110)는 예인수조(20)에 분사될 미세입자 혼합액을 만들어 저장하는 역할을 한다. 미세입자 분사장치(60)는 분말 상태의 미세입자를 예인수조(20)에 직접 뿌리는 것이 아니라 미세입자를 용매에 혼합한 미세입자 혼합액을 예인수조(20) 내의 물로 분사한다. 미세입자 혼합액을 이용함으로써 미세입자가 예인수조(20) 내에서 뭉치거나 고르게 분포되지 않는 문제를 해결하고, 미세입자 분말을 이용하는 경우 미세입자가 대기 중으로 퍼져 수조의 주변 환경을 오염시키는 문제를 해소할 수 있다.
탱크(110)는 미세입자 혼합공간이 내부에 형성되는 몸체(111)와, 몸체(111)의 상부에 배치되고 몸체(111)에 개폐 가능하게 결합되는 도어(112)와, 도어(112)에 마련되는 손잡이(113)를 포함할 수 있다. 도어(112)는 힌지를 이용하여 개폐 가능할 수 있다. 또한, 탱크(110)의 저면에는 이동바퀴(114)가 설치될 수 있다. 이동바퀴(114)는 탱크(110)의 국부적인 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한, 탱크(110)의 외면에는 크레인 고리(115)가 마련될 수 있다. 크레인 고리(115)는 고중량인 교반유닛(100)을 예인전차(40)에 설치할 때 크레인(미도시)을 이용하여 용이하게 설치할 수 있게 한다.
또한, 탱크(110)의 외면에는 수위계(116)가 마련될 수 있다. 수위계(116)의 상부와 하부는 모두 혼합공간과 연통되므로 수위계(116)의 수압과 혼합공간의 수압이 동일하다. 따라서 수위계(116)의 수위는 혼합공간의 미세입자 혼합액 수위와 동일하다. 수위계(116)는 투명하게 마련되어 탱크(110) 내부를 확인하지 않고도 작업자가 외부에서 미세입자 혼합액의 수위를 확인할 수 있도록 한다. 도면에 도시되지는 않았지만 수위계(116)에는 미세입자 혼합액의 최저 수위를 표시하여 작업자가 미세입자 혼합액의 수위가 최저 수위보다 낮아지지 않도록 조절할 수 있게 할 수 있다.
모터(120)는 회전축(121)과 연결되어 회전축(121)을 회전시키고, 탱크(110)의 상부에 배치될 수 있다. 회전축(121)은 교반날개(122)를 포함하여 회전축(121)의 회전함에 따라 미세입자와 용매가 혼합될 수 있도록 할 수 있다. 교반날개(122)는 회전축(121)과 연결되는 메인로드(122a)와 메인로드(122a)로부터 분기되는 더미로드(122b)를 포함할 수 있다. 더미로드(122b)는 미세입자 혼합액과의 접촉면적을 증가시켜 교반효율을 향상시킬 수 있다. 도면에는 막대 형상의 교반날개(122)를 도시하였지만 임펠러 형상의 교반날개를 포함하는 등 다양한 형상의 교반날개가 사용될 수 있다.
흡입펌프(130)는 미세입자와 혼합되는 용매를 탱크(110)에 주입하기 위한 것으로 흡입구(131)를 통해 혼합공간과 연통된다. 미세입자와 혼합되는 용매로 물을 사용할 수 있으며, 별도의 급수시설을 갖추지 않고도 용매로 사용되는 물을 얻기 위하여 예인수조(20) 내의 물을 이용할 수 있다. 이 때 예인수조(20) 내의 물에는 미세입자들이 포함되어 있기 때문에 추가되는 미세입자의 양을 줄일 수 있으며, 예인수조(20)의 청소 주기를 길게 할 수 있는 이점이 있다. 예인수조(20)의 물을 이용하기 위해, 흡입펌프(130)는 예인수조(20)에 늘어뜨린 유입파이프(132)와 연결되고 흡입구(131)를 통해 탱크(110)와 연결되어 동력에 의해 예인수조(20)의 물을 탱크(110) 내부로 유입할 수 있다.
흡입구(131)는 탱크(110)의 상단에 마련될 수 있다. 흡입구(131)가 탱크(110)의 하단에 마련되는 경우 흡입구(131)의 설치높이가 미세입자 혼합액의 수위보다 낮은 경우 보다 큰 동력이 흡입펌프(130)에 인가되어야 하고 미세입자 혼합액이 역류할 수 있기 때문이다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만 혼합공간에 유입되는 용매에는 계면활성제 등의 첨가제가 투입될 수 있다. 계면활성제는 미세입자와 용매의 혼합이 보다 잘 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 계면활성제는 혼합공간 내부로 직접 투입될 수도 있다.
배출펌프(140)는 균일하게 교반된 미세입자 혼합액을 예인수조(20)에 배출하기 위한 것으로 배출구(141)를 통해 혼합공간과 연통되고, 분사유닛(200)의 노즐(230)과 배출파이프(201)를 통해 연결된다. 분사유닛(200)의 노즐(230)은 예인수조(20)에 잠기도록 배치되어 미세입자 혼합액이 예인수조(20)에 분사될 수 있다. 배출펌프(140)에는 인버터(미도시)가 설치될 수 있다. 인버터는 작업자가 원하는 압력으로 미세입자 혼합액을 분사할 수 있도록 하며, 미세입자 혼합액의 수위가 달라지는 경우에도 일정한 압력으로 미세입자 혼합액을 분사할 수 있도록 한다. 또한, 실험 종류에 따라 배출압력을 달리하여 분사할 수 있도록 배출압력을 조절할 수 있도록 한다.
배수밸브(150)는 탱크(110)의 하단에 위치하고 혼합공간과 연통된다. 배수밸브(150)는 혼합공간과 탱크(110) 외부로 연통되는 유로를 개폐 가능하도록 마련되어, 실험시에는 유로를 폐쇄하고 실험이 끝난 이후에 미세입자 혼합액을 배수할 수 있도록 유로를 개방할 수 있다. 배출펌프(140)는 실험시에 미세입자 혼합액을 예인수조(20)에 분사하기 위하여 탱크(110)와 연결되고, 배수밸브(150)는 실험이 이루어지지 않는 경우에 탱크(110) 내부의 미세입자 혼합액을 비우는 경우에 사용된다는 점에서 차이가 있다.
교반유닛(100)은 미세입자를 주입할 수 있는 미세입자 주입용기(160)를 포함할 수 있다. 미세입자 주입용기(160)는 탱크(110)의 상부에 위치하고, 혼합공간에 미세입자를 주입할 수 있도록 마련된다. 미세입자 주입용기(160)는 탱크(110)와 분리 가능하도록 마련될 수 있다.
이러한 미세입자 주입용기(160)는 내부에 미세입자가 수용되며, 혼합공간과 연통되어 미세입자를 토출할 수 있는 토출부(미도시)와, 토출부를 개폐할 수 있는 스위치(161)와, 미세입자를 주입할 수 있는 주입구(162)와, 미세입자의 양을 확인할 수 있는 확인창(163)을 포함할 수 있다. 미세입자의 스위치(161)는 원하는 양만큼의 미세입자를 토출할 수 있도록 토출부를 개방 정도를 선택할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반류계측장치(10)의 분사유닛(200)을 나타내는 사시도이다.
분사유닛(200)은 교반유닛(100)에서 교반된 미세입자 혼합액을 예인수조(20)에 투입하기 위한 장치로, 배출펌프(140, 도 4 내지 도 5 참고)와 연결되는 배출파이프(201), 배출파이프(201)의 단부에 마련되어 미세입자 혼합액을 분사하는 노즐(230), 및 배출파이프(201)와 노즐(230)을 지지하는 노즐지지부를 포함할 수 있다.
노즐지지부는 예인전차(40)의 전방(즉, 모형선박(30)의 선수부(31) 방향)에 연결되어 예인수조(20)를 향하여 돌출될 수 있다. 노즐지지부는 배출펌프(140)와 연결되는 배출파이프(201) 및 배출파이프(201)와 연결되어 예인수조(20)에 미세입자 혼합액을 배출하는 노즐(230)을 지지하여 모형선박(30)과 노즐(230)과의 상대적인 위치를 일정하게 유지할 수 있다. 노즐(230)이 필요한 위치에서 일정하게 미세입자 혼합액을 분사하는 경우 실험의 정확도가 향상될 수 있기 때문이다.
노즐(230)의 수평방향 위치는 보통 모형선박(30)의 선수부(31)로부터 모형선박(30) 길이의 절반만큼 떨어진 위치에 위치할 수 있고, 노즐(230)의 수직방향 위치는 모형선박(30)의 선저와 흘수선 사이의 절반 높이에 해당하는 깊이에 위치할 수 있다. 다만, 노즐(230)의 구체적인 위치는 선박의 종류와 실험의 종류에 따라 달라질 수 있다.
노즐지지부는 노즐(230)의 위치를 조절할 수 있는 수평방향 이동부(210)와 수직방향 이동부(220)를 포함할 수 있다. 노즐지지부가 노즐(230)의 수평방향 및/또는 수직방향 위치를 조절함으로써 선박의 종류 또는 크기가 달라지는 경우에 대응할 수 있다. 종래에는 노즐(230)의 위치를 변경하여야 할 필요가 있는 경우에 새로이 노즐지지부를 제작하여야 했다. 따라서 실험 준비시간과 비용이 증가되는 문제가 있었다. 본 발명의 실시예에 따른 노즐지지부는 별도의 노즐지지부를 제작할 필요없이 노즐(230)의 위치를 조절하는 것을 가능하게 함으로써 실험의 편의성을 증대시킬 수 있다.
또한, 노즐(230)은 경우에 따라 수면 위로 제거될 필요가 있다. 예인수조(20)에 미세입자 혼합액을 분사하는 경우에 노즐(230)은 일정 깊이까지 예인수조(20)의 물에 잠기어야 한다. 그러나 예인전차(40)를 이동하면서 계측모듈(50)에 의해 미세입자의 거동을 계측하는 경우에는 노즐(230)이 수면 위로 제거될 필요가 있을 수 있다. 노즐(230)이 잠겨있는 경우 예인전차(40)가 전방으로 이동하면서 노즐(230)에 의해 유체의 교란이 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 교란은 미세입자의 거동에 영향을 주기 때문에 반류를 계측하는 실험 정확성이 떨어질 수 있다.
따라서, 미세입자 혼합액을 분사하는 경우에는 노즐(230)을 수면에 잠기도록 하고, 미세입자의 거동을 계측하는 경우에는 노즐(230)을 수면위로 제거(이동)하는 실험 방법이 사용될 수 있다. 종래에는 노즐(230)을 수면위로 제거하거나 노즐(230)을 수면에 잠기게 하기 위하여 작업자가 직접 별도의 보트 등을 타고 이동하여 노즐(230)의 수직방향 위치를 조절하였다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 노즐지지부는 작업자가 노즐(230)이 위치하는 곳까지 이동하지 않고서도 예인전차(40) 상에서 간편하게 노즐(230)의 수직방향 위치를 조절하는 것이 가능하다.
이하에서는 도 6을 참고하여 수평방향 이동부(210)와 수직방향 이동부(220)의 구체적인 구성에 대하여 살펴보도록 한다.
수평방향 이동부(210)는 배출파이프(201)가 관통되고 배출파이프(201)를 지지하는 노즐 고정부재(211)와, 노즐 고정부재(211)의 수평방향 위치를 안내하는 가이드레일(212)을 포함할 수 있다. 가이드레일(212)은 서로 떨어진 두 개의 가이드레일이 평행하게 마련될 수 있다. 노즐 고정부재(211)는 두 개의 가이드레일(212)을 모두 감싸도록 마련되어 두 개의 가이드레일(212) 사이의 공간으로 배출파이프(201)가 지나갈 수 있다. 가이드레일(212)의 외측에는 노즐 고정부재(211)를 지지하는 결합돌기(212a)가 마련될 수 있고, 노즐 고정부재(211)의 측부 내측에는 결합돌기(212a)에 대응하는 결합홈(211a)이 마련될 수 있다. 결합홈(211a)이 결합돌기(212a)에 삽입됨으로써 노즐 고정부재(211)가 가이드레일(212)에 안정적으로 지지된 상태에서 이동할 수 있다.
가이드레일(212)에는 랙(213)(Rack)이 마련되고, 노즐 고정부재(211)는 랙(213)의 나사산에 치합하여 랙(213)을 따라 이동할 수 있는 피니언(Pinion) 기어(214)를 포함할 수 있다. 또한, 노즐 고정부재(211)는 피니언 기어(214)를 구동할 수 있는 모터(215)를 포함할 수 있다. 도면에는 두 개의 가이드레일(212) 중 어느 하나의 가이드레일(212) 내측에 랙(213)이 마련되고, 피니언 기어(214)와 모터(215)가 노즐 고정부재(211)의 상부에 고정되는 것을 도시하였다. 모터(215)는 유선 또는 무선에 의해 동작되어 작업자가 예인전차(40)에서 피니언 기어(214)를 동작할 수 있다. 따라서, 노즐(230)의 수평방향 이동을 위하여 작업자가 보트를 타고 작업하여야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
이상에서 설명한 수평방향 이동부(210)의 이동방법은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것으로, 랙과 피니언(Rack and Pinion) 방식을 포함하여 너트와 스크류(Nut and Screw) 방식, 길이가변부(예를 들어 실린더 등)를 이용하는 방식 등을 이용할 수 있다. 또한, 도면에서 가이드레일(212)의 개수, 랙(213)과 피니언 기어(214)의 결합위치 등은 설계에 따라 달라질 수 있다.
수직방향 이동부(220)는 가이드레일(212)의 단부에 연결되어 가이드레일(212)을 지지하며 수직방향으로 위치 이동이 가능한 이동부재(221)와, 이동부재(221)를 높이 방향으로 이동시키는 높이조절바(222)를 포함할 수 있다.
이동부재(221)와 높이조절바(222)는 너트와 스크류 방식에 의하여 이동할 수 있다. 이동부재(221)에는 높이조절바(222)가 관통되는 홀(또는 너트)이 형성되고 홀의 내주면에는 나사골이 형성된다. 높이조절바(222)의 외주면에는 이동부재(221)의 나사골에 치합하는 나사산이 형성되어 스크류를 형성한다. 높이조절바(222)의 상부에는 높이조절바(222)를 회전시킬 수 있는 회전부재(223a)와 손잡이(223b)가 마련될 수 있다. 손잡이(223b)는 높이조절바(222)와 편심되도록 위치하여 보다 적은 힘으로 높이조절바(222)를 회전시킬 수 있다. 도면에는 손잡이(223b)를 이용하여 수작업으로 높이조절바(222)를 회전시키는 것을 도시하였지만, 수평방향 이동부(210)에서와 같이 모터(미도시)에 의해 높이조절바(222)를 회전시키는 것이 가능하다. 이 경우 모터는 유선 또는 무선에 의해 예인전차(40)와 연결되어 작업자가 용이하게 높이조절바(222)를 회전시킬 수 있다.
수직방향 이동부(220)는 높이조절바(222)가 회전하는 방향으로 이동부재(221)가 같이 회전하는 것을 방지하고 이동부재(221)가 높이조절바(222)를 따라 상하 이동 가능하도록 하는 안내바(224)를 하나 이상 포함할 수 있다. 도면에는 높이조절바(222)의 양 측에 안내바(224)가 두 개 마련되는 것을 도시하였다. 높이조절바(222)의 양 측에 안내바(224)가 마련됨으로써 어느 일 측에만 안내바(224)가 마련되는 경우에 안내바(224)와 이동부재(221)에 작용하는 돌림힘을 분산할 수 있다.
높이조절바(222)와 안내바(224)의 하단은 하부 지지부재(225)에 의해 지지되고, 상단은 상부 지지부재(226)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 하부 지지부재(225)와 상부 지지부재(226)는 예인전차(40)와 연결될 수 있다. 하부 지지부재(225)와 상부 지지부재(226)는 높이조절바(222)와 결합하는 부분에 베어링(Bearing)(미도시) 및/또는 부쉬(Bush)(미도시)를 포함하여 높이조절바(222)의 회전을 허용할 수 있다. 또한, 회전부재(223a)와 손잡이(223b)는 상부 지지부재(226)의 상부에 마련되어 작업자가 예인전차(40)에서 손잡이(223b)를 용이하게 회전시킬 수 있다.
이상에서 설명한 수직방향 이동부(220)의 이동방법은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것으로, 너트와 스크류(Nut and Screw) 방식을 포함하여, 랙과 피니언(Rack and Pinion) 방식, 길이가변부(예를 들어 실린더 등)를 이용하는 방식 등을 이용할 수 있다. 또한, 도면에서 높이조절바(222) 및 안내바(224)의 개수와 결합위치 등은 설계에 따라 달라질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사유닛(200-1)을 나타내는 사시도이고, 도 8은 수직방향 이동부재(241)의 랙(242)과 피니언 기어(243)의 결합 모습을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 분사유닛(200-1)은 가이드레일(212)을 따라 수평방향으로 이동하는 노즐 고정부재(240)와, 배출파이프(201)의 외주면에 결합되어 노즐 고정부재(240)를 관통하는 수직방향 이동부재(241)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 분사유닛(200-1)의 가이드레일(212)과, 가이드레일(212)에 형성된 랙(213)에 치합하는 피니언 기어(214)와, 피니언 기어(214)를 구동하는 모터(215)와, 가이드레일(212)과 노즐 고정부재(240)의 결합관계는 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 분사유닛(200)과 동일하므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.
노즐 고정부재(240)를 관통하는 배출파이프(201)의 외주면에는 수직방향 이동부재(241)가 고정된다. 수직방향 이동부재(241)는 노즐 고정부재(240)를 관통하고 일 측에 랙(242)(Rack)이 형성될 수 있다. 노즐 고정부재(240)는 랙(242)에 치합하는 피니언 기어(243)와 피니언 기어(243)를 구동하는 모터(244)를 포함할 수 있다. 모터(244)의 구동에 의해 피니언 기어(243)가 회전하면, 피니언 기어(243)의 회전 방향에 따라 수직방향 이동부재(241)가 상승하거나 하강한다.
이 때, 수직방향 이동부재(241)가 노즐 고정부재(240) 상에서 회전하는 것을 방지하기 위하여 수직방향 이동부재(241)의 일 면에는 회전방지턱(241a)이 형성되고 노즐 고정부재(240)에 형성되고 수직방향 이동부재(241)가 관통하는 홈(240a)에는 회전방지턱(241a)에 대응하는 형상이 구비된다. 따라서 수직방향 이동부재(241)는 회전이 제한되고 상하방향으로의 이동만 가능해진다. 이상으로 수직방향 이동부재(241)가 배출파이프(201)와 별도의 부재로 마련되는 것을 설명하였지만, 이와 달리 수직방향 이동부재(241)가 배출파이프(201)와 일체로 형성되는 것을 포함한다.
수직방향 이동부재(241)의 상부 및/또는 하부에는 이탈방지턱(241b)이 마련될 수 있다. 이탈방지턱(241b)은 수직방향 이동부재(241)의 외주면에 돌출된 형상으로, 수직방향 이동부재(241)의 이동범위를 제한한다. 즉, 상부에 마련되는 이탈방지턱(241b)은 노즐 고정부재(240)의 상부면에 걸리고, 하부에 마련되는 이탈방지턱(241b)은 노즐 고정부재(240)의 하부면에 걸려서 수직방향 이동부재(241)가 노즐 고정부재(240)로부터 이탈하여 예인수조(20)에 빠지는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 수직방향 이동부재(241)의 이동방법은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것으로, 랙과 피니언(Rack and Pinion) 방식을 포함하여 너트와 스크류(Nut and Screw) 방식, 길이가변부(예를 들어 실린더 등)를 이용하는 방식 등을 이용할 수 있다. 또한, 도면에서 랙(242)과 피니언 기어(243)의 결합위치 등은 설계에 따라 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사유닛(200)의 노즐(230)을 나타내는 사시도이다.
종래의 노즐의 형상은 폭방향으로 연장되는 막대 형상 또는 판 형상이었기 때문에 노즐이 예인수조 내에서 진행하면서 유체교란을 발생하였다. 따라서, 미세입자의 거동을 통해 반류를 계측하는 실험을 행할 때에는 노즐을 수면위로 제거하여야 했다. 노즐(230)이 수면 아래에 잠긴 상태로 미세입자 계측실험을 하는 경우 선수부(31) 앞에 위치하는 노즐(230)에 의해 유체교란이 발생하여 실험의 정확성을 떨어뜨리기 때문이다.
이러한 계측방법은 예인수조(20)에 모형선박(30)이 지나가는 영역을 따라 미세입자 혼합액을 분사하는 과정과 미세입자가 균일하게 분포된 예인수조(20)에서 모형선박(30)이 진행하면서 발생하는 미세입자의 거동을 계측하는 과정이 시간적으로 분리되는 문제가 있었다. 이러한 시간적인 분리는 실험 시간을 증가시키는 문제뿐만 아니라 분리된 시간 동안에 미세입자가 확산되면서 실험의 정확성을 떨어뜨릴 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 필요한 양보다 많은 양의 미세입자를 분사하는 경우에는 비용과 수조의 오염도가 증가하는 문제가 발생한다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 분사장치(60)의 노즐(230)은 유체저항을 최소로 할 수 있는 형상을 하고 있기 때문에 반류 계측시에 노즐(230)을 수면위로 제거하여야 하는 불편을 제거하였다. 따라서, 노즐(230)의 분사구(231)로 미세입자를 분사함과 동시에 선미부(32)의 프로펠러(33)에서의 반류를 계측모듈(50)이 검사할 수 있게 되었다.
본 발명의 실시예에 따른 노즐(230)은 모형선박(30)의 선수부 전방에 위치하고, 분사유닛(200)의 배출파이프(201)와 연결되는 몸체부와 배출파이프(201)와 연통되어 미세입자 혼합액을 분출하는 분사구(231)를 포함한다.
몸체부는 예인전차(40)의 이동방향(또는 모형선박(30)의 이동방향)에 대하여 폭보다 길이가 더 길다. 즉, 노즐(230)의 이동방향에 대하여 길고 가는 형상을 함으로써 노즐(230)에 의한 유체교란을 최소화할 수 있다. 몸체부의 선단부(233)는 유체와 최초로 부딪히는 부분이기 때문에 뾰족하거나 둥그스름한 형상일 수 있다.
몸체부의 양 측면(232)은 볼록한 유선형일 수 있다. 유선형 형상을 함으로써 선단부(233)에서 양 측으로 나뉘어 갈라진 유체가 측면(232)을 따라 흐르면서 받는 저항을 최소로 할 수 있다. 또한, 측면(232)이 볼록한 형상을 함으로써 몸체부의 선단부(233)에서 양 측으로 나뉘어 갈라진 유체가 후미(234)를 지나면서 다시 서로 근접하는 방향으로 흐름이 형성된다. 양 측으로 갈라진 유체가 후미(234)를 지나 근접하지 않는 경우 분사구(231)를 통해 분사되는 미세입자 혼합액이 유체에 혼합되는 것을 방해할 수 있다. 또한, 양 측으로 갈라진 유체로 인하여 밀도차이가 발생하고, 그 사이 공간의 압력차이를 이유로 발생하는 와류에 의해 유체교란이 일어날 수 있다.
노즐(230)의 분사구(231)는 몸체부의 후미(234)에 위치할 수 있다. 교반유닛(100)에서 교반된 미세입자 혼합액은 배출파이프(201)를 통해 분사구(231)로 안내되어 분사된다. 도 9에는 평면 형상의 후미(234)에 다수의 분사구(231)가 마련되는 것을 도시하였다. 이와 달리, 몸체부의 후미(234)는 볼록한 곡면일 수 있으며, 분사구(231)는 곡면 상에 위치할 수 있다. 몸체부의 후미(234)가 볼록한 곡면으로 마련되는 경우 몸체부의 측면(232)과 만나는 부분에 급격한 경사가 생기는 것을 방지하여 유체의 교란을 최소화할 수 있다. 또한, 볼록한 곡면 상에 분사구(231)가 위치하는 경우 분사구(231)를 통해 분사되는 미세입자 혼합액이 노즐(230)의 폭방향으로 널리 퍼지도록 할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만 분사구(231)의 형상은 점점 내경이 넓어지는 꼬깔 모양으로 형성될 수 있다. 따라서 분사구(231)의 내경이 작은 경우에도 미세입자 혼합액이 넓게 확산되어 넓은 영역의 용매(예인수조(20)에 담긴 물)에 용해될 수 있다.
도 9에 도시된 노즐(230)의 형상에서, 노즐(230) 후미(234)의 폭이 매우 좁은 것을 알 수 있다. 종래에는 노즐(230)의 분사구(231)를 폭방향으로 넓게 위치하였다. 따라서 넓은 폭방향에서 미세입자를 분사하는 것이 가능하였지만 그만큼 유체교란이 커지는 문제가 있었다. 그러나 실험과 관찰에 의하여 선미의 프로펠러(33)에 유입되는 유체의 흐름을 추적한 결과 선수부(31)에서 좁은 폭의 유체만이 프로펠러(33)에 유입되는 것을 알아내었다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 노즐(230)과 같이 분사구(231)가 위치하는 폭이 좁더라도 분사된 미세입자가 프로펠러(33)를 지나게 하는 데 충분하다. 이에 대한 자세한 설명은 뒤에서 다시 하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노즐(230)은 분사구(231)에서 분사되는 미세입자 혼합액의 속도(v2)를 조절할 수 있다. 노즐(230)의 이동속도(v1)는 모형선박(30)의 이동속도와 동일하다. 노즐(230)과 모형선박(30) 모두 예인전차(40)에 연결되어 있기 때문이다. 예인수조(20) 안의 유체는 저수지와 같이 주된 흐름 방향이 없는 상태이므로 노즐(230)을 지나 흐르는 유체의 속도(v3)는 노즐(230)의 이동속도(v1)와 크기는 같고 방향은 반대가 된다.
분사구(231)에서 분사되는 미세입자 혼합액의 속도(v2)를 노즐(230)의 이동속도(v1)와 동일하게 하는 경우, 두 속도(v1, v2)의 상대속도는 0이 되어 노즐(230)에서 분사되는 미세입자 혼합액은 노즐(230)을 지나 흐르는 유체와 같은 속도로 분출된다. 따라서 미세입자 혼합액과 노즐(230)을 지나 흐르는 유체와의 교란을 최소화하면서 두 유체가 혼합될 수 있다. 만일, 분사구(231)에서 분사되는 미세입자 혼합액의 속도(v2)가 노즐(230)의 이동속도(v1) 보다 큰 경우, 미세입자 혼합액은 노즐(230)을 지나 흐르는 유체보다 더 빠른 속도로 분출되어 교란이 발생한다. 또한, 분사구(231)에서 분사되는 미세입자 혼합액의 속도(v2)가 노즐(230)의 이동속도(v1) 보다 작은 경우, 미세입자 혼합액은 모형선박(30)의 이동방향으로 분사되어 교란이 발생한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐(230-1)을 나타내는 사시도이다. 도 9에 도시된 일 실시예에 따른 노즐(230)과 비교할 때 노즐(230-1)의 측면(232)뿐만 아니라 상부면(235)과 하부면에도 유선형 형상이 구비되는 점에 차이가 있다. 유체의 교란은 노즐(230-1)의 측면(232)에서 발생하는 것이 대부분이지만, 도 9에 도시된 노즐(230)과 같이 상부면과 하부면에 급격한 경사각이 형성되는 경우 노즐(230)의 상부와 하부에서 어느 정도 유체의 교란이 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 다른 노즐(230-1)은 노즐(230-1)의 상부면(235)과 하부면에도 볼록한 유선형 형상을 채용하여 노즐(230-1)의 사방에서 유체의 교란을 최소화할 수 있다. 도 10에는 노즐(230-1)의 하부면이 도시되지 않았지만 상부면(235)의 형상이 그대로 채용될 수 있다.
이하에서는 모형선박(30)을 지나는 미세입자의 흐름을 추적하는 실험결과를 통해 프로펠러(33)로 유입되는 유체의 위치를 살펴보도록 한다. 도 11은 미세입자의 개략적인 이동모습을 나타내는 측면(232)도이고, 도 12는 저면도이다.
양질의 반류계측 결과를 얻기 위해서는 계측영역에서 보다 많은 수의 입자가 확보되어야 하고 계측영역에 고르게 입자가 분포하여야 한다. 이를 위하여 종래에는 보다 넓은 영역에 미세입자를 분사하였으며, 보다 많은 미세입자를 분사하였다. 그러나 유동계측용으로 사용되는 입자는 매우 고가의 입자이기 대문에 입자를 많이 사용할수록 비용이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 필요 이상으로 많이 분사되는 입자들은 수질을 악화시키게 되고, 정확한 실험 결과를 위해서는 주기적으로 수질을 관리해야 하기 때문에 시간적 또는 비용적 문제가 발생하였다.
만일, 반류 계측영역에 유입되는 유체의 흐름을 역으로 추적한다면 선수부의 어느 위치영역에서 미세입자를 분사하였을 때 가장 효율적으로 계측실험을 진행할 수 있는지를 알 수 있게 된다.
도 11과 도 12는 프로펠러(33)에 유입되어 반류를 형성하는 유체의 흐름을 역으로 추적하여, 선수부(31)의 어느 위치에서 유입되는 유체가 선미부(32)의 프로펠러(33)에 유입되는지를 나타내는 도면이다. 다만, 도 11과 도 12는 모형선박(30)의 크기에 대하여 노즐(230)의 크기를 확대하여 나타낸 것으로, 유체의 흐름의 경향성을 나타내는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 11을 참고하면, 선수부(31)에서 프로펠러(33)가 위치하는 깊이영역의 유체는 선수부(31)를 따라 선저부(35)로 유입되고, 선저부(35)를 따라 선미부(32)로 상승하면서 프로펠러(33)를 지나게 된다. 따라서 노즐(230)이 프로펠러(33)가 위치하는 깊이영역에 대응하는 깊이영역을 커버하도록 마련되는 경우, 반류 계측영역으로 흘러 들어가는 유체의 흐름에만 미세입자를 배출할 수 있게 되어 최소의 미세입자만을 사용하여 효율적으로 계측 실험을 할 수 있다. 즉, 미세입자의 사용량을 줄임으로써 비용을 줄일 수 있으며, 환경오염을 저감할 수 있다.
노즐(230)이 프로펠러(33)가 위치하는 깊이영역에 대응하는 깊이영역을 커버하도록 마련된다는 의미는 프로펠러(33)가 위치하는 깊이영역에 모두 분사구(231)가 마련되는 경우뿐만 아니라, 분사구(231)를 통해 배출되는 미세입자 혼합액이 프로펠러(33)가 위치하는 깊이영역으로 확산되는 경우를 포함한다.
도 12를 참고하면, 선수부(31)에서 유입되는 유체 중 선체의 중심선에 가까운 좁은 영역의 유체만이 프로펠러(33)에 유입되는 것을 알 수 있다. 따라서, 미세입자를 분사하는 노즐(230)의 폭이 필요 이상으로 넓을 필요는 없음을 알 수 있다. 또한, 노즐(230)의 분사구(231, 도 9 참고)의 형상을 미세입자 혼합액이 분사될 때 확산 가능하도록 마련하는 경우 상대적으로 더 좁은 영역에 분사구(231)가 위치하더라도 프로펠러(33)에 유입되는 유체의 흐름으로 미세입자를 분사시킬 수 있다.
이상으로, 반류를 계측하는 데 필요한 미세입자가 분사되어야 하는 위치에 대하여 살펴보았다. 다만, 구체적인 위치는 모형선박(30)의 크기와 형상, 프로펠러(33)의 위치와 크기 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 따라서, 실험의 종류에 따라 노즐(230)의 깊이를 조절하거나 분사구(231)에서 미세입자 혼합액이 확산되는 정도를 조절할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 반류계측장치, 20: 예인수조,
21: 레일, 30: 모형선박,
31: 선수부, 32: 선미부,
33: 프로펠러, 34: 결착부,
40: 예인전차, 41: 결착부,
42: 개구, 50: 계측모듈,
51: 반류계측기, 52: 스트럿,
53: 스트럿 이동유닛, 54: 스트럿 연결부,
60: 미세입자 분사장치, 100: 교반유닛,
110: 탱크, 120: 모터,
121: 회전축, 122: 교반날개,
130: 흡입펌프, 140: 배출펌프,
150: 배수밸브, 160: 미세입자 주입용기,
200: 분사유닛, 201: 배출파이프,
210: 수평방향 이동부, 211: 노즐 고정부재,
212: 가이드레일, 213: 랙,
214: 피니언 기어, 215: 모터,
220: 수직방향 이동부, 221: 이동부재,
222: 높이조절바, 223a: 회전부재,
223b: 손잡이, 224: 안내바,
225: 하부 지지부재, 226: 상부 지지부재,
230: 노즐, 231: 분사구,
232: 측면, 233: 선단부,
234: 후미, 235: 상면,
240: 노즐 고정부재, 241: 수직방향 이동부재,
241a: 회전방지턱, 241b: 이탈방지턱,
242: 랙, 243: 피니언 기어,
244: 모터.

Claims (9)

  1. 모형선박과 연결되고 예인수조 상에서 이동 가능하도록 마련되는 예인전차에 설치되는 반류계측장치에 있어서,
    미세입자와 용매가 교반된 미세입자 혼합액을 상기 예인수조에 분사하는 노즐을 포함하고,
    상기 노즐은 상기 예인전차의 이동방향에 대하여 폭방향 보다 길이방향으로 더 길도록 마련되는 몸체부와, 상기 모형선박을 향하여 미세입자 혼합액을 분사하도록 상기 몸체부의 후미에 마련되는 분사구를 포함하며,
    상기 분사구는 상기 예인전차의 이동방향에 대하여 폭방향으로 경사지게 마련되어 미세입자 혼합액이 상기 몸체부의 폭보다 넓은 영역으로 배출되는 반류계측장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 몸체부의 측면은 볼록한 형상을 포함하여, 상기 노즐이 상기 예인수조 내에서 이동함에 따라 상기 몸체부의 선단부에서 양 측으로 나뉘어 갈라진 유체의 흐름이 상기 몸체부의 후미를 지나 서로 근접하는 반류계측장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노즐의 몸체부의 측면은 유선형인 반류계측장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 노즐의 몸체부의 상면 및 하면 중 어느 하나 이상은 볼록한 형상을 포함하는 반류계측장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 분사구를 통해 분출되는 미세입자 혼합액의 속력을 조절할 수 있는 반류계측장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 분사구를 통해 분출되는 미세입자 혼합액의 속력을 상기 모형선박의 속력과 동일하게 하는 반류계측장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 모형선박의 선수 전방에 위치하고, 상기 모형선박의 선미에 마련되는 프로펠러가 위치하는 깊이영역에 대응하는 깊이영역을 커버하도록 마련되는 반류계측장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 모형선박의 선수 전방에 위치하고, 상기 모형선박의 선미에 마련되는 프로펠러를 통과하는 유체의 흐름선을 커버하도록 위치하는 반류계측장치.
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