KR101763038B1 - 마찰저항저감장치 - Google Patents

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Abstract

마찰저항저감장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 마찰저항저감장치는 선체의 일측부에 형성된 유체 유입구와 선체의 선저부에 형성된 유체 배출구를 상호 연결하는 유체 이동 라인; 및 상기 유체 이동 라인을 통과하는 유체를 가열하는 가열 수단을 포함한다.

Description

마찰저항저감장치{Apparatus for reducing frictional-resistance}
본 발명은 마찰저항저감장치에 관한 것이다.
통상적으로 선박은 선미측에 설치된 프로펠러와 같은 추진장치가 발생시킨 추진력에 의해 진행한다. 선박은 진행하는 동안 물에 의한 저항을 받게 된다.
물에 의한 저항은 예를 들어, 선박의 표면에 대하여 선박의 진행 방향의 반대방향으로 작용한다. 이러한 물의 저항은 선박에 대하여 추진력의 손실을 초래하고, 연료의 소모를 증가시키는 문제를 발생시킨다. 나아가, 연료 소모의 증가로 인한 환경 오염의 문제를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는, 선체에 걸리는 마찰저항을 효과적으로 저감시키는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 일측부에 형성된 유체 유입구와 선체의 선저부에 형성된 유체 배출구를 상호 연결하는 유체 이동 라인; 및 상기 유체 이동 라인을 통과하는 유체를 가열하는 가열 수단을 포함하는, 마찰저항저감장치가 제공될 수 있다.
상기 유체 유입구는 상기 선체의 선수 벌브의 전단부에 형성될 수 있다.
상기 가열 수단은 상기 유체 이동 라인을 감싸는 히팅 코일을 포함할 수 있다.
상기 유체 이동 라인은 후방으로 갈수록 상향 경사진 상향 경사부를 포함할 수 있다.
상기 선체의 선속이 소정값을 넘지 않으면, 상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 상향 경사부를 넘지 못해 정체되고, 상기 선체의 선속이 상기 소정값을 넘으면, 상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 상향 경사부를 넘어 상기 유체 배출구로 배출될 수 있다.
상기 마찰저항저감장치는 상기 유체 이동 라인 내에 정체되어 상기 가열 수단에 의해 가열된 유체를 임시 저장하는 저장 탱크를 더 포함하고, 상기 저장 탱크에 저장된 가열된 유체는 상기 유체 이동 라인 내의 유체의 정체가 해소되면 상기 유체 이동 라인으로 공급될 수 있다.
상기 마찰저항저감장치는 상기 유체 이동 라인 내의 유체의 정체 여부를 감지하는 정체 감지 센서; 및 상기 정체 감지 센서로부터 정체 정보를 수신하고, 정체 시 상기 유체 이동 라인 내의 가열된 유체를 상기 저장 탱크에 저장시키고, 정체 해제 시 상기 저장 탱크에 저장된 가열된 유체를 상기 유체 이동 라인으로 공급하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 마찰저항저감장치는 상기 유체 이동 라인 내에 정체된 유체의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 정체 시 상기 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하고, 수신 온도가 설정 온도를 넘으면 상기 유체 이동 라인 내의 가열된 유체를 상기 저장 탱크에 저장시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가열 수단에 의해 가열된 고온의 유체가 유체 이동 라인을 통해 선체의 선저부로 배출됨으로써, 선체에 걸리는 마찰저항이 효과적으로 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 포함하는 선박을 나타내는 도면이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 제어부를 중심으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 포함하는 선박을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 선박(1)은 선체(10)와 마찰저항저감장치(100)를 포함한다.
선체(10)에는 마찰저항저감장치(100)가 설치될 수 있다. 마찰저항저감장치(100)는 선체(10)에 걸리는 마찰저항을 저감시킨다.
마찰저항저감장치(100)는 유체 이동 라인(110)과, 가열 수단(120)을 포함할 수 있다.
유체 이동 라인(110)은 선체(10)의 일측부에 형성된 유체 유입구(110a)와 선체(10)의 선저부에 형성된 유체 배출구(110b)를 상호 연결한다.
선체(10)가 전진하면 유체는 유체 유입구(110a)를 통해 유체 이동 라인(110)으로 유입될 수 있다. 그리고 유입된 유체는 유체 이동 라인(110)을 따라 이동하고 유체 배출구(110b)를 통해 선체(10)의 선저부로 배출될 수 있다. 여기서 유체 유입구(110a)로 유입되어 유체 이동 라인(110)을 통해 이동하고 유체 배출구(110b)를 통해 배출되는 유체는 해수일 수 있다.
유체 유입구(110a)는 도 1과 같이 선체(10)의 선수 벌브의 전단부에 형성될 수 있다. 또는 유체 유입구(110a)는 도시되지 않았으나 선체(10)가 전진할 때 유입이 용이한 선체(10)의 일측부에 형성될 수 있다.
가열 수단(120)은 유체 이동 라인(110)을 통과하는 유체를 가열할 수 있다. 유체는 온도가 높을수록 점성력(viscous force)이 낮아질 수 있다. 가열 수단(120)에 의해 가열된 고온의 유체는 선체(10)의 선저부로 배출되고 선저부의 표면을 따라 후방으로 이동할 수 있다. 이때, 선체(10)의 선저부는 점성력이 낮은 유체와 접하게 되어 선체(10)에 걸리는 마찰저항이 효과적으로 저감될 수 있다.
가열 수단(120)은 도 1과 같이 유체 이동 라인(110)을 감싸는 히팅 코일을 포함할 수 있다. 또는 가열 수단(120)은 도시되지 않았으나 유체 이동 라인(110)의 측벽에 부착되는 면상발열체를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 나타내는 도면이다. 참고로 도 2는 유체 이동 라인(210) 내에 유체 정체가 발생된 상태를 나타내고, 도 3은 유체 이동 라인(210) 내에 유체 정체가 해제된 상태를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 마찰저항저감장치(200)는 유체 이동 라인(210)과, 가열 수단(220)을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 유체 이동 라인(210)은 후방으로 갈수록 상향 경사진 상향 경사부(211)를 포함할 수 있다. 그리고 유체 이동 라인(210)은 상향 경사부(211)의 선단과 연결되고 수평하게 연장된 수평부(213)와, 상향 경사부(211)의 후단과 연결되고 하향경사진 하향 경사부(215)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 선체(10)의 선속이 소정값을 넘지 않으면, 도 2와 같이 유체 유입구(210a)를 통해 유입된 유체는 상향 경사부(211)를 넘지 못하고 정체될 수 있다.
예컨대, 선체(10)는 정지된 상태에서 엔진이 작동하면 선속이 서서히 증가하는데 선속이 소정값에 도달할 때까지 유체 유입구(210a)로 유입된 유체는 상향 경사부(211)를 넘지 못하고 정체될 수 있다.
즉, 선체(10)의 선속이 낮으면 유체 유입구(210a)로 유입되는 유체에 작용하는 압력이 충분치 않아 유체 이동 라인(210)으로 유입된 유체는 상향 경사부(211)를 넘지 못하고 정체될 수 있다.
이 경우, 유체 이동 라인(210) 내에서 정체된 유체는 가열 수단(220)에 의해 소정의 시간동안 지속적이고 충분하게 가열될 수 있다.
이후, 선체(10)의 선속이 소정값을 넘으면, 유체 이동 라인(210)에 정체되어 충분히 가열된 유체는 도 3과 같이 상향 경사부(211)를 넘어 유체 배출구(210b)를 통해 배출될 수 있다. 이 경우, 고온의 유체가 선체(10)의 선저부를 따라 이동하게 되어 마찰저항을 효과적으로 저감할 수 있다.
한편, 유체 이동 라인(210) 내에서 유체가 상향 경사부(211)를 넘기 위한 선속의 소정값은 선체(10)의 선저부에 대한 상향 경사부(211)의 높이에 따라 결정될 수 있다. 즉, 상향 경사부(211)가 높으면 이를 넘기 위한 선속이 높아지고, 상향 경사부(211)가 낮으면 이를 넘기 위한 선속이 낮아질 수 있다.
가열 수단(220)은 도 2 및 도 3과 같이 유체 이동 라인(210)을 감싸는 히팅 코일을 포함할 수 있다. 또는 가열 수단(220)은 도시되지 않았으나 유체 이동 라인(210)의 측벽에 부착되는 면상발열체를 포함할 수 있다.
가열 수단(220)은 유체 이동 라인(210)을 부분적 또는 전체적으로 가열할 수 있다.
예컨대, 가열 수단(220)은 도 2와 같이 유체 이동 라인(210) 내에 유체의 정체가 발생한 경우, 유체 이동 라인(210) 중 정체 구간만 가열할 수 있다. 그리고 가열 수단(220)은 도3과 같이 유체 이동 라인(210) 내에 유체의 정체가 해제된 경우, 유체 이동 라인(210) 전체 구간을 가열할 수 있다. 이 경우, 에너지 효율이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰저항저감장치를 제어부를 중심으로 나타낸 도면이다. 참고로 도 4에서 도 5의 제어부(350)가 생략되고, 도 5에서 도 4의 유체 이동 라인(310)이 생략된다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 마찰저항저감장치(300)는 유체 이동 라인(310)과, 가열 수단(320)과, 저장 탱크(330)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 유체 이동 라인(310) 및 가열 수단(320)은 앞선 실시예에 따른 유체 이동 라인(210)과 가열 수단(220)과 동일하여 설명을 생략한다.
저장 탱크(330)는 유체 이동 라인(310)의 상향 경사부(311)를 넘지 못하고 유체 이동 라인(310) 내에 정체되어 가열 수단(320)에 의해 가열된 유체를 임시 저장할 수 있다. 저장 탱크(330)는 선체(10)에 배치될 수 있다.
저장 탱크(330)와 유체 이동 라인(310)은 제1연결라인(331)과 제2연결라인(336)에 의해 연결될 수 있다. 유체 이동 라인(310) 내에 정체되어 가열된 유체는 제1연결라인(331)을 통해 저장 탱크(330)로 유입될 수 있다.
제1연결라인(331) 상에는 제1밸브(332)와 제1펌프(333)가 설치될 수 있다. 제1밸브(332)가 개방된 상태에서 제1펌프(333)가 작동하면 유체 이동 라인(310) 내에 정체되어 가열된 유체가 제1연결라인(331)을 통해 저장 탱크(330)로 유입될 수 있다.
제2연결라인(336) 상에는 제2밸브(337)와 제2펌프(338)가 설치될 수 있다. 제2밸브(337)가 개방된 상태에서 제2펌프(338)가 작동하면 저장 탱크(330) 내에 저장된 고온의 유체가 제2연결라인(336)을 통해 유체 이동 라인(310)으로 유입될 수 있다.
본 실시예에서, 유체 이동 라인(310) 내에 정체되어 가열된 유체가 저장 탱크(330)에 저장되면, 새로운 유체가 유체 이동 라인(310)으로 유입되고, 정체되어 가열될 수 있다. 이와 같은 과정을 반복하면 저장 탱크(330) 내에 고온의 유체를 미리 저장할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 저장 탱크(330)에 저장된 가열된 유체는 유체 이동 라인(310) 내의 유체의 정체가 해소되면 유체 이동 라인(310)으로 공급될 수 있다. 이 경우, 저장 탱크(330)에 미리 저장된 고온의 유체가 선체(10)의 선저부로 배출될 수 있어 효과적으로 마찰저항을 저감할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 마찰저항저감장치(300)는 정체 감지 센서(340)와 제어부(350)를 더 포함할 수 있다.
정체 감지 센서(340)는 유체 이동 라인(310) 내의 유체의 정체 여부를 감지한다. 일례로, 정체 감지 센서(340)는 상향 경사부(311)의 상단부에 배치된 수위 센서를 포함할 수 있다. 이외에도 유체 이동 라인(310) 내의 유체의 정체 여부를 감지하기 위한 다양한 형태의 센서가 제공될 수 있음은 물론이다.
제어부(350)는 정체 감지 센서(340)로부터 정체 정보를 수신할 수 있다. 제어부(350)는 수신 결과 유체가 정체된 것으로 판단되면 유체 이동 라인(310) 내의 가열된 유체를 저장 탱크(330)에 저장시킬 수 있다. 예컨대, 제어부(350)는 제1밸브(332)를 개방시키고 제1펌프(333)를 작동시키고, 제2밸브(337)를 폐쇄시키고 제2펌프(338)의 작동을 정지시킬 수 있다.
제어부(350)는 수신 결과 정체가 해제된 것으로 판단되면 저장 탱크(330)에 저장된 가열된 유체를 유체 이동 라인(310)으로 공급할 수 있다. 예컨대, 제어부(350)는 제1밸브(332)를 폐쇄시키고 제1펌프(333)의 작동을 정지시키고, 제2밸브(337)를 개방시키고 제2펌프(338)를 작동시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 마찰저항저감장치(300)는 온도 센서(360)를 더 포함할 수 있다. 온도 센서(360)는 유체 이동 라인(310) 내에 정체된 유체의 온도를 측정할 수 있다. 일례로, 온도 센서(360)는 유체 이동 라인(310) 중 정체 구간에 설치될 수 있다.
제어부(350)는 온도 센서(360)로부터 온도 정보를 수신할 수 있다. 제어부(350)는 수신 결과 수신 온도가 설정 온도를 넘으면 유체 이동 라인(310) 내의 가열된 유체를 저장 탱크(330)에 저장시킬 수 있다. 여기서 설정 온도는 실험 또는 수치 해석을 통해 마찰저항을 효과적으로 저감하는 것으로 결정된 온도를 의미한다.
유체 이동 라인(310) 내에 정체된 유체의 온도가 설정 온도를 넘으면 더 이상 가열하지 않고 저장 탱크(330)에 저장시키고, 새로운 유체를 유입시켜 가열시킴으로써 에너지를 효과적으로 사용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 선박
10 : 선체
100, 200, 300 : 마찰저항저감장치
110, 210, 310 : 유체 이동 라인
120, 220, 320 : 가열 수단
330 : 저장 탱크
340 : 정체 감지 센서
350 : 제어부
360 : 온도 센서

Claims (8)

  1. 선체의 일측부에 형성된 유체 유입구와 선체의 선저부에 형성된 유체 배출구를 상호 연결하는 유체 이동 라인;
    상기 유체 이동 라인을 통과하는 유체를 가열하는 가열 수단; 및
    상기 유체 이동 라인 내에 정체되어 상기 가열 수단에 의해 가열된 유체를 임시 저장하는 저장 탱크를 포함하고,
    상기 유체 이동 라인은 후방으로 갈수록 상향 경사진 상향 경사부를 포함하고,
    상기 선체의 선속이 소정값을 넘지 않으면, 상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 상향 경사부를 넘지 못해 정체되고,
    상기 선체의 선속이 상기 소정값을 넘으면, 상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 상향 경사부를 넘어 상기 유체 배출구로 배출되며,
    상기 저장 탱크에 저장된 가열된 유체는 상기 유체 이동 라인 내의 유체의 정체가 해소되면 상기 유체 이동 라인으로 공급되는, 마찰저항저감장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유입구는 상기 선체의 선수 벌브의 전단부에 형성되는, 마찰저항저감장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 유체 이동 라인을 감싸는 히팅 코일을 포함하는, 마찰저항저감장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유체 이동 라인 내의 유체의 정체 여부를 감지하는 정체 감지 센서; 및
    상기 정체 감지 센서로부터 정체 정보를 수신하고, 정체 시 상기 유체 이동 라인 내의 가열된 유체를 상기 저장 탱크에 저장시키고, 정체 해제 시 상기 저장 탱크에 저장된 가열된 유체를 상기 유체 이동 라인으로 공급하는 제어부를 더 포함하는, 마찰저항저감장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체 이동 라인 내에 정체된 유체의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    정체 시 상기 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하고, 수신 온도가 설정 온도를 넘으면 상기 유체 이동 라인 내의 가열된 유체를 상기 저장 탱크에 저장시키는, 마찰저항저감장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010023631A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 National Maritime Research Institute 船舶の噴出気体供給方法及び噴出気体制御装置
KR101400595B1 (ko) * 2013-02-26 2014-05-30 현대중공업 주식회사 소수력 발전장치를 구비하는 선박

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