KR101823550B1 - 쇄빙선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇄빙선에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 수상에 존재하는 얼음을 쇄빙하여 항로를 개설할 수 있는 선박으로서, 운항을 위한 선교(bridge)가 마련되어 있는 브릿지헐(bridge-hull)부 ; 상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 얼음을 절삭하는 절삭부; 및 상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 상기 절삭부를 통해 절삭된 상기 얼음을 타격하여 파쇄하는 파쇄부;를 포함하며, 상기 절삭부 및 상기 파쇄부에 의해 상기 얼음이 절삭 또는 파쇄됨으로써 쇄빙항로를 형성시킬 수 있으므로 빙항로가 재결빙되어 메꾸어짐으로 인한 쇄빙항로의 존속기간이 단축되는 것을 억제시켜 준다. 따라서, 보다 많은 선박이 개설된 쇄빙항로를 이용할 수 있는 기회를 제공하여 주는 기술이 개시된다.

Description

쇄빙선{Ice Breaker Ship}

본 발명은 쇄빙선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운항에 따른 연료소비를 감축시킬 수 있으며, 북극해와 같이 결빙된 해역의 얼음을 쇄빙하여 형성시킨 쇄빙항로의 존속기간이 단축되는 것을 억제시킬 수 있는 쇄빙선에 관한 것이다.

북극항로를 이용한 수송은 단거리 운항으로 연료비 절감과 운송시간 단축과 같은 여러 경제적효과가 있으므로 북극항로를 개척하고자 하는 노력이 많다. 이처럼 북극항로를 이용하기 위해서는 북극해상에 존재하는 얼음을 깨뜨려서 항로를 개척하는 쇄빙선이 필수적이다.

쇄빙선은 결빙 해역에서 활동하므로 얼음에 봉쇄되어도 이탈이 가능하며, 선체가 손상되지 않을 것이 요구된다. 또한 기존의 쇄빙선은 쇄빙 시 선체에 걸리는 큰 외력에 견디도록 수면선 부근의 외판을 두껍게 하고, 프레임도 튼튼하게 제작하여 간격을 협소하게 하는 등 특수한 설계로 제작되고 있다. 이와 같이 쇄빙선의 특수한 목적과 성능에 맞게 여러 기술이 제안되고 개발되고 있는 실정이다.

이러한 쇄빙선에 관한 기술 중에는 대한민국 공개특허공보 제 10-2010-0082454호 (발명의 명칭 : 쇄빙선. 이하 선행기술 이라 함) 등이 있다.

이러한 선행기술에 따르면, 밸러스트탱크를 이용하여 선체가 트림(trim) 또는 롤링(rolling) 또는 이들 모두의 동작을 실시하도록 하여 선체 중량에 의해 선체 주변의 얼음을 제거하도록 함으로써 쇄빙시키는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 선행기술 등에 따르면 다음과 같은 문제점이 있었다. 선체로 얼음을 파쇄하여야 하므로 선체장갑이 매우 두꺼워져야 하며, 이로 인해 쇄빙선의 중량이 증가되어 연료소비가 증대된다는 문제점이 있었다.

또한, 선행기술에 따른 쇄빙선으로 얼음을 파쇄한 후 잔여 얼음들이 쇄빙항로(얼음을 쇄빙하여 형성된, 배가 다닐 수 있는 물길을 말한다.)의 수상에 남아있게 되는데, 이 얼음들과 쇄빙항로 주변의 얼음이 다시 얼면서 서로 엉겨붙게 되어 쇄빙항로가 다시 얼음으로 메꿔지게 된다.따라서, 쇄빙항로를 통해 배가 다닐 수 있는 시간적 여유가 얼마 없기 때문에 쇄빙항로가 개설된 후 다른 선박이 쇄빙항로를 이용할 수 있는 시간이 극히 제한적이라는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쇄빙항로의 존속기간의 단축을 억제시킬 수 있으며, 선체의 중량이 경량화된 쇄빙선을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선은 수상에 존재하는 얼음을 쇄빙하여 항로를 개설할 수 있는 선박으로서, 운항을 위한 선교(bridge)가 마련되어 있는 브릿지헐(bridge-hull)부; 상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 얼음을 절삭하는 절삭부; 및 상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 상기 절삭부를 통해 절삭된 상기 얼음을 타격하여 파쇄하는 파쇄부;를 포함하며, 상기 절삭부 및 상기 파쇄부에 의해 상기 얼음이 절삭 또는 파쇄됨으로써 쇄빙항로를 형성시키는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 상기 파쇄부에 의해 파쇄된 상기 얼음이 상기 쇄빙항로 상에서 이탈되어 제거되도록 배출시키는 배출부;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 배출부는, 선두(船頭)측 일 부분이 수중에 위치하고, 선미(船尾)측의 일 부분이 수상 위로 위치하여 상기 절삭부 또는 상기 파쇄부에 의해 절삭 또는 파쇄된 상기 얼음을 수상에서 인양하는 인양컨베이어벨트 및 상기 인양컨베이어벨트의 후측에 마련되며,상기 인양컨베이어벨트를 통해 인양된 상기 얼음을 상기 쇄빙항로 외측으로 이동시키어 배출시키는 배출컨베이어벨트를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

또한, 상기 절삭부는, 상기 얼음을 깎아내는 커터 및 상측단이 상기 브릿지헐부의 하측에 결합되고, 상기 커터가 상기 얼음을 깎아서 절삭할 수 있도록 하측에 장착된 상기 커터를 지지하는 커터지지암을 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 커터는, 체인에 톱날이 마련되어 체인의 회전에 의해 톱날이 얼음을 절삭할 수 있는 톱날체인 또는 원판형태로 되어 테두리에 톱날이 형성되어 회전에 의해 얼음을 절삭할 수 있는 원판톱인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도있다.

더 나아가, 상기 톱날체인 또는 상기 원판톱에는 톱날의 중심축이 지향하는 방향이 각기 다른 제1톱날, 제2톱날 및 제3톱날이 각기 다수 마련되어 있되, 상기 제1톱날의 중심축이 지향하는 방향은, 상기 톱날체인 또는 상기 원판톱의 회전면에 대하여 평행하고, 상기 제2톱날의 중심축은 상기 제1톱날의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성되어 있으며, 상기 제3톱날의 중심축은 상기 제1톱날의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성되되, 상기 제2톱날의 중심축이 지향하는 방향에 대하여 대조되는 방향으로 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

또한, 상기 커터지지암은, 상기 커터에 의한 상기 얼음의 절삭을 보조하기 위하여 상기 커터를 전진이동 또는 후진이동시킬 수 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 커터 및 상기 커터지지암은 각각 다수 마련되며, 상기 커터에 의하여 절삭되는 얼음의 폭을 설정할 수 있도록 상기 커터지지암과 이에 이웃하는 상기 커터지지암 사이의 간격을 조절할 수 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 파쇄부는, 상기 절삭부에 의해 절삭된 상기 얼음에 물리적 타격을 가하는 파쇄뭉치 및 상측단이 상기 브릿지헐부에 결합되고, 타측단이 상기 파쇄뭉치와 결합되어 상기 파쇄뭉치를 지지하며, 상기 파쇄뭉치를 통해 상기 얼음을 타격할 수 있도록 길이가 수축된 상태에서 소정의 힘으로 확장되는 펀치암을 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 파쇄부에는, 상기 파쇄뭉치 및 상기 펀치암이 다수 마련되어 있으며, 상기 얼음을 잘게 파쇄할 수 있도록 다수의 상기 파쇄뭉치 및 상기 펀치암이 상기 브릿지헐부의 하측에서 배열되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 브릿지헐부의 좌우 양 옆측에 결합되며, 상기 절삭부가 수면 아래로 잠기지 않도록 부력을 받아서 상기 브릿지헐부를 수상 위로 떠 받쳐줄 수 있는 밸러스트(ballast)부;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

더 나아가, 상기 밸러스트부는, 절삭하고자 하는 상기 얼음의 두께에 대응하여 상기 절삭부가 상기 얼음의 하측에 위치할 수 있도록 부력을 조정할 수 있는 밸러스트탱크(ballast-tank); 및 상측단이 상기 브릿지헐부에 결합되고, 하측단이 상기 밸러스트탱크에 결합되어 상기 밸러스트탱크가 받는 부력을 상기 브릿지헐부 측으로 전달하며, 상기 밸러스트탱크 또는 상기 브릿지헐부를 지지하는 파일론(pylon); 을 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

더 나아가, 상기 밸러스트탱크의 외측에 결합되며, 상기 브릿지헐부가 이동되는 상기 운항이 이루어질 수 있도록 추진력을 제공하는 추진체를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

더 나아가, 상기 추진체는, 수중에서 회전하여 추진력을 얻는 스크류를 포함하며, 상기 밸러스트탱크에 다수 결합된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

또한, 상기 브릿지헐부가 수면에 접하는 경우 부력을 받을 수 있도록 상기 브릿지헐부의 하측에 보조부력탱크가 마련된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

또한, 상기 브릿지헐부의 좌우 양측에 결합되며, 상기 밸러스트탱크가 수중으로 잠수하는 경우 상기 브릿지헐부를 받쳐주기 위한 스키부;를 더 포함하고, 상기 스키부는, 하측면이 얼음 표면 또는 눈표면에 접하여 미끄러짐에 의한 위치이동이 이루어질 수 있는 스키플레이트 및 하측단이 상기 스키플레이트에 결합되고, 상측단이 상기 브릿지헐부의 옆측면에 결합되어 상기 스키플레이트와 상기 브릿지헐부 사이의 결합을 매개하며, 상기 브릿지헐부를 지지하는 서포터(supporter) 를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 쇄빙선은 얼음을 절삭한 후 절삭된 얼음을 파쇄하고, 파쇄된 얼음을 쇄빙항로 밖으로 배출시키므로 쇄빙항로가 재결빙되어 메꾸어짐으로 인한 쇄빙항로의 존속기간이 단축되는 것을 억제시켜 준다. 따라서, 보다 많은 선박이 개설된 쇄빙항로를 이용할 수 있는 기회를 제공하여 주는 효과가 있다.

또한, 쇄빙선의 선체로 얼음에 충격을 주어 파쇄하는 것이 아니므로 선체의 중량을 경량화시킬 수 있다. 따라서, 선체 중량의 경량화에 따라 운항에 사용되는 연료가 절감되므로, 경제적으로 비용절감의 효과가 있으며, 환경적으로 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 효과 또한 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 일부분을 생략하고 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 일부분의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 절삭부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 절삭부의 다른 실시형태를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 회전톱날의 개략적으로 나타낸 측면도 및 부분 단면 확대도 이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 파쇄부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 배출부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 일부분을 생략하고 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 일부분의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 절삭부를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 절삭부의 다른 실시형태를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 회전톱날의 개략적으로 나타낸 측면도 및 부분 단면 확대도이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 파쇄부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선의 배출부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 쇄빙선은 브릿지헐부(bridge-hull)부, 절삭부 및 파쇄부를 포함하며, 좀 더 바람직하게는 배출부를 더 포함하고, 더욱 바람직하게는 밸러스트부를 더 포함한다. 또한 더욱 바람직하게는 스키부를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

브릿지헐(bridge-hull)부(100)는 상측에 함교(艦橋)(110)가 마련되어 있으며, 쇄빙선(10)의 중심(main)이 되는 선체에 해당한다. 그리고, 쇄빙선(10)의 운항에 대한 통제는 브릿지헐부(100)에 마련된 함교(110)에서 이루어진다. 또한, 후술할 절삭부(200), 파쇄부(300), 배출부(400) 또는 밸러스트부의 동작을 통제하여 쇄빙항로가 형성되도록 한다. 여기서 쇄빙항로는 거대한 얼음판의 일부분의 얼음을 제거하여 얼음판 사이로 배가 운항할 수 있도록 개설된 뱃길을 말한다.

그리고, 브릿지헐부(100)의 하측에는 보조부력탱크(120)가 마련된 형태 또한 바람직하다. 보조부력탱크(120)는 후술할 밸러스트부의 밸러스트탱크(520)가 수중(W)으로 잠수하면 브릿지헐부(100)가 수면에 접하게 될 수 있는데 이 때 브릿지헐부(100)가 부력을 받을 수 있도록 보조하기 위하여 마련된다.

또한 브릿지헐부(100)의 좌우 양 옆측에는 스키부가 마련된 것 또한 바람직하다. 스키부는 브릿지헐부(100)의 좌우 양측에 결합되며, 밸러스트부(500)의 밸러스트탱크(520)가 수중(W)으로 잠수하는 경우 브릿지헐부(100)를 받쳐준다.

이러한 스키부는 스키플레이트(160) 및 서포터(150)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

스키플레이트(160)는 하측면이 얼음층(IL)의 표면 또는 눈표면에 접하여 미끄러짐에 의한 위치이동이 이루어질 수 있도록 한다.

그리고, 서포터(150)는, 서포터(150)의 하측단이 스키플레이트(160)에 결합되고, 서포터(150)의 상측단이 브릿지헐부(100)의 옆측면에 결합되어 스키플레이트(160)와 브릿지헐부(100) 사이의 결합을 매개하며, 브릿지헐부(100)을 지지한다.

통상 해상을 운항하는 경우 밸러스트부(500)의 밸러스트탱크(520)이 잠수하지 않기 때문에 스키플레이트(160)의 하측면은 접촉없이 공중에 떠 있는 상태가 된다. 그러나 쇄빙을 하면서 밸러스트탱크(520)이 잠수를 하면 브릿지헐부(100)를 포함한 쇄빙선(10) 전체의 높이(수면으로부터의 높이)가 낮아지게 되며 이 때 스키플레이트(160)은 브릿지헐부(100)의 좌우 양 측에 있는 얼음층(IL)의 표면에 접하면서 서포터(150)을 통해 브릿지헐부(100)을 지지하여 줄 수 있으며, 이러한 실시 형태 또한 바람직하다는 것이다.

절삭부(200)는 브릿지헐부(100)의 하측에 마련된다. 그리고 절삭부(200)는 쇄빙항로를 형성할 수 있도록 수상에 존재하는 얼음을 절삭한다.

이러한 절삭부(200)는 커터 및 커터지지암을 포함하여 이루어진다.

커터(Cutter)는 얼음을 깎아내는 것이다. 이러한 커터의 예를 들면, 도 5에서 참조되는 바와 같이 체인에 톱날이 마련되어 체인의 회전에 의해 톱날이 얼음을 절삭할 수 있는 톱날체인(222)을 들을 수 있다. 또 다른 커터의 형태로는 도 4에서 참조되는 바와 같이 디스크와 같은 원판형태로 된 원판톱(220) 테두리에 톱날이 형성되어 있으며, 회전에 의해 얼음을 절삭할 수 있는 원판톱(220)을 들을 수 있다.

여기서 하나의 커터지지암에 대하여 직경이 작은 원판톱이 다수 마련된 형태도 바람직하며, 직경이 큰 원판톱 한 개가 마련된 형태 또한 바람직하다.

또한 이러한 톱날체인(222) 또는 원판톱(220)에는 톱날의 중심축이 지향하는 방향이 각기 다른 제1톱날, 제2톱날 및 제3톱날이 각기 다수 마련되어 있는 것 또한 바람직하다.

이에 대하여 도 6을 참조하여 설명하자면, 원판톱(230)에는 제1톱날(232), 제2톱날(231) 및 제3톱날(233)로 구별될 수 있는 3종류의 톱날(231,232,233)이 마련되어 있다.

여기서 톱날의 중심축이라 함은 톱으로부터 톱날이 하측단이 결합되어 지지되는 중심축(다시 말하자면, 톱날의 하측단부분(골부분)에서 톱날의 상측 끝단부분 까지의 높이가 포함되는 축을 말한다.)을 말한다.

제1톱날(232)의 중심축이 지향하는 방향은, 톱날체인 또는 원판톱(230)의 회전면에 대하여 평행하다. 그리고, 제2톱날(231)의 중심축은 제1톱날(232)의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성되어 있으며(도 6의 부분단면확대도 참조), 제3톱날(233)의 중심축은 제1톱날(232)의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성되되, 제2톱날(231)의 중심축이 지향하는 방향에 대하여 대조되는 방향으로 형성된 것이 바람직하다.

이와 같이 구별될 수 있는 제1톱날(232), 제2톱날(231) 및 제3톱날(233)을 포함하면 절삭되는 부분의 폭이 증대되면서 절삭된 얼음의 옆측면도 절삭할 수 있으므로, 절삭효율이 증대될 수 있으므로 바람직하다.

또한 제1톱날(232), 제2톱날(231) 및 제3톱날(233)이 서로 순차적으로 번갈아가며 배치되도록 형성되는 것 또한 바람직하다.

이와 같이 제1톱날(232) 내지 제3톱날(233)을 포함하여 구성하면 톱날이 앞측을 절삭하면서 동시에 양 옆측도 절삭하게되므로 절삭효율이 더 증대될 수 있다는 점에서 바람직하다.

보통 북극에서의 얼음의 두께는 약 1m 정도이며, 원판톱(220, 230)의 직경이 약 5m 정도로 되게 구성할 수 있다. 참고로 도 2에서는 이해를 돕기 위해 얼음의 두께가 다소 과장되게 두껍게 도시되었으며, 도면에 도시된 각 부분이 실제 스케일(scale)과는 다소 차이가 있을 수 있음을 밝혀둔다.

톱날체인(222)이나 원판톱(220, 230)은 얼음을 절삭하면서 마모를 억제할 수 있도록 화강암 절삭용 톱날만큼 내마모성이 있는 것이 바람직하다.

커터지지암(240)은 상측단이 브릿지헐부(100)의 하측에 결합된다. 그리고 커터(220)가 얼음을 깎아서 절삭할 수 있도록 하측에 커터(220)를 장착하여 커터(220)를 지지한다.

이러한 커터지지암(240)은, 커터(220)에 의한 얼음의 절삭이 원활하게 이루어질 수 있도록 보조하기 위하여 커터(220)를 전진이동 또는 후진이동시킬 수 있는 것이 바람직하다.

커터지지암(240)이 커터(220)의 위치를 조절하면서 지지하여 줄 수 있도록 하기 위하여 다양한 형태가 있을 수 있다. 예를 들어 도 4에서 참조되는 바와 같이 제1커터지지암(241), 제2커터지지암(243)과 제3커터지지암(245)이 하나의 커팅지지암을 구성하는 형태 또한 바람직하다.

하나의 커터지지암(240)에는 하나 또는 그 이상의 관절(231, 233)이 마련되고, 각 관절(231,233)을 통해 제1커터지지암(241),제2커터지지암(243) 그리고 제3커터지지암(245)이 관절(231,233)을 중심으로 소정의 각도만큼 회전할 수 있게 구성된 형태 또한 바람직하다. 이와 같이 구성되면, 커터(220)가 얼음에 접하게 될 위치(수면으로부터의 높이 또는 수중으로의 깊이)를 조절할 수 있으므로 커터(220)에 의한 얼음 절삭효과가 증대될 수 있다.

그리고, 도 4에서 참조되는 바와 같이 다수의 커터(220) 및 다수의 커터지지암(240)이 브릿지홀부(100)의 하측에 마련된 것 또한 바람직하다.

커터(220)에 의하여 절삭되는 얼음의 폭을 설정할 수 있도록 커터지지암(240)과 이에 이웃하는 커터지지암(240) 사이의 간격을 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위하여 유압식 간격조절장치가 마련될 수도 있다.

이와 같이 커터지지암(240) 사이의 간격을 조절함으로써 절삭된 얼음의 폭(너비)를 설정할 수 있으며, 파쇄부(300)에 의한 얼음의 파쇄능률이 향상되도록 얼음의 절삭폭을 조절하는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이 커터가 톱날체인(222)인 경우에도 도 4를 참조하여 설명한 바와 크게 다르지 아니하다. 다만 도 5에선 하나의 톱날체인(222)이 3개 원판톱(220. 도 4참조) 대신에 장착된 예를 도시한 것이다.

파쇄부(300)는 브릿지헐부(100)의 하측에 마련된다. 그리고 절삭부(300)를 통해 절삭된 얼음(i, 도 7 참조)을 타격하여 파쇄한다. 도 2에서 참조되는 바와 같이 파쇄부(300)는 절삭부(200)의 후측에 위치하여 절삭된 얼음(i)을 바로 공급받아서 파쇄시킬 수 있는 것 또한 바람직하다.

이러한 파쇄부(300)는 파쇄뭉치 및 펀치암을 포함하여 이루어진다.

파쇄뭉치(320)는 절삭부(200)에 의해 절삭된 얼음(i)에 물리적 타격을 가한다. 따라서, 파쇄뭉치(320)에 부딪혀서 충격을 받은 얼음(i)이 파쇄된다. 이러한 파쇄뭉치(320)는 단단한 얼음(i)과 수시로 충돌하기 때문에 충격에 강한 소재로 이루어진 것이 바람직히다.

그리고 보다 얼음(i)을 원활하게 파쇄할 수 있도록 하기 위하여, 파쇄뭉치(320)가 얼음(i)에 접촉하게 되는 부분의 면적을 감소시키는 것이 바람직하다. 따라서, 파쇄뭉치(320)의 하측이 하측으로 갈수록 좁아지는 형태가 되도록 테이퍼지게 형성된 것이 바람직하다.

이와 같이 파쇄뭉치(320)의 하측이 테이퍼지게 형성되면 파쇄뭉치(320)가 얼음에 타격을 가할 때 좁은 부위에 힘을 집중하여 타격을 줄 수 있기 때문에 얼음(i)이 좀 더 작은 힘에도 보다 용이하게 파쇄될 수 있으므로 바람직하다.

펀치암(340)은 상측단이 브릿지헐부(100)에 결합된다. 그리고, 타측단이 파쇄뭉치(320)와 결합되어 파쇄뭉치(320)를 지지한다. 파쇄뭉치(320)를 통해 얼음(i)에 타격을 가할 수 있도록 펀치암(340)의 길이가 수축된 상태에서 소정의 힘으로 확장되는 것이 바람직하다.

이러한 펀치암(340)은 파쇄뭉치(320)가 얼음(i)을 파쇄하기에 충분한 크기의 힘으로 부딪힐 수 있도록 펀치암(340)의 길이가 수축된 상태에서 급격히 확장된다.

즉, 도 7에서 참조되는 바와 같이 펀치암(340)의 길이의 수축과 확장이 상하방향으로 이루어지게 된다는 것이다. 이를 위해 펀치암(340)에는 펀치암(340)의 길이를 강한 힘으로 확장 또는 수축시킬 수 있는 유압실린더 같은 장치가 마련되어 있는 것 또한 바람직하다.

그리고, 펀치암(340)의 길이의 확장 또는 수축을 보조하기 위하여 강한 탄성력을 갖춘 스프링 같은 부재가 펀치암(340)에 구비되어 있는 것 또한 바람직하다.

그리고, 절삭된 얼음(i)을 누락됨 없이 파쇄하는 파쇄효율을 향상시키기 위하여 도 7에서 참조되는 바와 같이 파쇄부(300)에서 파쇄뭉치(320) 및 펀치암(340)이 다수 마련되어 있으며, 다수개의 파쇄뭉치(320) 및 펀치암(340)이 브릿지헐부(100)의 하측에서 배열되도록 브릿지헐부(100)에 펀치암(340)들이 결합된 형태 또한 바람직하다.

한 편, 이와 같은 형태 이외에도,파쇄부의 예로서 화강암과 같이 단단하면서도 큰 부피의 물체를 파쇄할 수 있는 크라샤(crusher) 또는 죠크라샤(jaw crusher)를 포함하는 형태 또한 바람직하다.

배출부(400)는, 브릿지헐부(100)의 하측에 마련된다. 그리고, 파쇄부(300)에 의해 파쇄된 얼음이 쇄빙항로 상에서 이탈되어 제거되도록 얼음(i)을 배출시킨다.

이러한 배출부(400)는 도 8에서 참조되는 바와 같이, 인양컨베이어벨트(411,413) 및 배출컨베이어벨트(417, 415)를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.

또는 인양컨베이어벨트(411, 413) 및 송풍기(미도시)를 포함하여 이루어진 실시 형태 또한 바람직하다.

인양컨베이어벨트(411,413)는 선두(船頭)측 일 부분(411)이 수중에 위치하고, 선미(船尾)측의 일 부분(413)이 수상 위로 위치하여 절삭부(200) 또는 파쇄부(300)에 의해 절삭 또는 파쇄된 얼음을 수상에서 인양한다.

여기서 선두(船頭)는 브릿지헐부(100)의 앞측에 해당되고, 선미측은 브릿지헐부(100)의 후측에 해당된다고 볼 수 있다.

인양컨베이어벨트(411,413)의 상측면 부분이 선두측에서 선미측을 향하여 이동하도록 인양컨베이어벨트(411,413)이 회전한다. 선미측의 인양컨베이어벨트(411)까지 이동되어 올라온 얼음(i)은 배출컨베이어벨트(415,417)를 통해 쇄빙항로 밖으로 배출된다.

배출컨베이어벨트(415,417)는 인양컨베이어벨트(411, 413)의 후측에 마련된다. 그리고 배출컨베이어벨트(415, 417)의 상측면은 브릿지헐부(100)의 전측방향에 대하여 수직인 양 옆방향 측으로 회전한다. 따라서, 인양컨베이어벨트(411, 413)를 통해 인양된 얼음(i)을 쇄빙항로 외측으로 이동시키어서 얼음(i)이 쇄빙항로 밖으로 배출되도록 한다.

이와 같이 배출부(400)에 의해 쇄빙된 얼음들이 쇄빙항로 밖으로 배출되므로 쇄빙항로의 수상에는 쇄빙된 얼음이 거의 없게 된다. 따라서 쇄빙항로상의 물이 재결빙되어 쇄빙항로가 사라지게 될 때까지의 시간이 오래 걸리게 되므로 보다 많은 선박들에게 쇄빙항로를 이용할 수 있는 기회를 좀 더 오래 제공할 수 있게 된다.

송풍기는 배출플레이트와 마찬가지로 인양컨베이어벨트(411, 413)에 의해 인양된 얼음에 대하여 바람을 불어주어 쇄빙항로 외측으로 날려보냄으로써 얼음을 배출시켜준다. 이러한 송풍기는 배출컨베이어벨트(415, 417) 대신 마련될 수도 있으나, 배출컨베이어벨트(415, 417)과 함께 마련되어 있는 형태 또한 바람직하다.

밸러스트(ballast)부(500)는 브릿지헐부(100)의 좌우 양 옆측에 결합되며, 절삭부(200)가 수면 아래로 잠기지 않도록 부력을 받아서 브릿지헐부(100)를 수상 위로 떠 받쳐준다.

이러한 밸러스트부(500)는 밸러스트탱크(ballast-tank)(520) 및 파일론(pylon)(510)을 포함하여 이루어진다.

밸러스트탱크(520)는, 도 2에서 참조되는 바와 같이, 절삭하고자 하는 얼음의 두께에 대응하여 절삭부(200)가 얼음의 하측에 위치할 수 있도록 부력을 조정할 수 있다. 이를 위해 밸러스트탱크(520)의 내측에는 빈 공간이 마련되고 이 빈 공간내에 물을 채워넣거나 물을 배출시킴으로써 브릿지헐부(100) 또는 절삭부(200)의 수면으로부터의 높이를 조절할 수 있게 된다.

그리고, 원활한 쇄빙을 위하여 절삭부(200)의 높낮이(다시 말하자면, 수준(level))을 조절하기 위하여 밸러스트탱크(520)가 수중으로 잠수할 수도 있다. 이러한 경우 앞서 설명한 바와 같이, 브릿지헐부(100)의 하측에는 보조부력탱크(120)이 마련된 형태 또한 바람직하다.

보조부력탱크(120)는 밸러스트부(500)의 밸러스트탱크(520)가 수중으로 잠수하면 브릿지헐부(100)가 수면에 접하게 될 수 있는데 이 때 브릿지헐부(100)가 부력을 받을 수 있도록 보조할 수 있으므로 바람직하다.

파일론(510)은 상측단이 브릿지헐부(100)에 결합되고, 하측단이 밸러스트탱크(520)에 결합되어 밸러스트탱크(520)가 받는 부력을 브릿지헐부(100) 측으로 전달하며, 밸러스트탱크(520) 또는 브릿지헐부(100)를 지지한다.

이러한 파일론(510)은 운항 중에 절삭부(200) 및 파쇄부(300)가 수면위의 얼음에 대하여 효과적으로 절삭 및 파쇄를 할 수 있도록 파일론(510)의 길이가 확장 또는 수축된다. 예를 들어 밸러스트탱크(520)의 내측으로 물을 유입시키고, 파일론(510)의 길이를 팽창시킴으로써 도 2에 도시된 바와 같이 절삭부(200)의 일부분이 얼음의 하측부분에 접할 수 있도록 한다.

얼음을 쇄빙하지 않을 때에는 밸러스트탱크(520) 내의 물을 배수시키어서 부력을 많이 받게 하여 절삭부(200) 또는 파쇄부(300)가 물에 잠기지 않고 수면으로부터 일정간격 위에 위치하도록 한다.

이와 같은 쇄빙선의 운항을 위하여 다음과 같은 형태의 추진체가 더 포함될 수도 있다.

즉, 도 1 또는 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이 추진체(600)는 밸러스트탱크(520)의 외측에 결합된다. 그리고, 브릿지헐부(100)가 이동되는 운항이 이루어질 수 있도록 추진력을 제공하는 추진체(600)를 더 포함하는 것 또한 바람직하다는 것이다.

여기서, 추진체(600)는 수중에서 회전하여 추진력을 얻는 스크류를 포함하며, 밸러스트탱크(520)에 다수 결합된 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 쇄빙선은 얼음을 절삭한 후 절삭된 얼음을 파쇄하고, 파쇄된 얼음을 쇄빙항로 밖으로 배출시키므로, 쇄빙항로가 재결빙되어 메꾸어짐으로 인한 쇄빙항로의 존속기간이 단축되는 것을 억제시켜 준다. 따라서, 보다 많은 선박이 개설된 쇄빙항로를 이용할 수 있는 기회를 제공하여 주는 장점이 있다.

또한, 쇄빙선의 선체로 얼음에 충격을 주어 파쇄하는 것이 아니므로 선체의 중량을 경량화시킬 수 있다. 따라서, 선체 중량의 경량화에 따라 운항에 사용되는 연료가 절감되므로, 경제적으로 비용절감의 효과가 있으며, 환경적으로 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 장점 또한 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 쇄빙선
100 : 브릿지헐부 110 : 함교
150 : 스키플레이트 160 : 서포터
200 : 절삭부 220 : 회전톱날
222 : 톱날체인 240 : 커터지지암
300 : 파쇄부 320 : 파쇄뭉치
340 : 펀치암 400 : 배출부
500 : 밸러스트부

Claims (17)

1. 수상에 존재하는 얼음을 쇄빙하여 항로를 개설할 수 있는 선박으로서,
   운항을 위한 선교(bridge)가 마련되어 있는 브릿지헐(bridge-hull)부 ;
   상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 얼음을 절삭하는 절삭부; 및
   상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 상기 절삭부를 통해 절삭된 상기 얼음을 타격하여 파쇄하는 파쇄부;를 포함하며,
   상기 절삭부는,
   상기 얼음을 깎아내는 커터 및
   상측단이 상기 브릿지헐부의 하측에 결합되고, 상기 커터가 상기 얼음을 깎아서 절삭할 수 있도록 하측에 장착된 상기 커터를 지지하는 커터지지암을 포함하며,
   상기 커터는,
   체인에 톱날이 마련되어 체인의 회전에 의해 톱날이 얼음을 절삭할 수 있는 톱날체인 또는
   원판형태로 되어 테두리에 톱날이 형성되어 회전에 의해 얼음을 절삭할 수 있는 원판톱이고,
   상기 톱날체인 또는 상기 원판톱에는 톱날의 중심축이 지향하는 방향이 각기 다른 제1톱날, 제2톱날 및 제3톱날이 각기 다수 마련되어 있되,
   상기 제1톱날의 중심축이 지향하는 방향은, 상기 톱날체인 또는 상기 원판톱의 회전면에 대하여 평행하고,
   상기 제2톱날의 중심축은 상기 제1톱날의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성되어 있으며,
   상기 제3톱날의 중심축은 상기 제1톱날의 중심축에 대하여 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성되되, 상기 제2톱날의 중심축이 지향하는 방향에 대하여 대조되는 방향으로 형성된 것이고,
   상기 절삭부 및 상기 파쇄부에 의해 상기 얼음이 절삭 또는 파쇄됨으로써 쇄빙항로를 형성시키는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 브릿지헐부의 하측에 마련되며, 상기 파쇄부에 의해 파쇄된 상기 얼음이 상기 쇄빙항로 상에서 이탈되어 제거되도록 배출시키는 배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 배출부는,
   선두(船頭)측 일 부분이 수중에 위치하고, 선미(船尾)측의 일 부분이 수상 위로 위치하여 상기 절삭부 또는 상기 파쇄부에 의해 절삭 또는 파쇄된 상기 얼음을 수상에서 인양하는 인양컨베이어벨트 및
   상기 인양컨베이어벨트의 후측에 마련되며,상기 인양컨베이어벨트를 통해 인양된 상기 얼음을 상기 쇄빙항로 외측으로 이동시키어 배출시키는 배출컨베이어벨트 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 배출부는,
   선두(船頭)측 일 부분이 수중에 위치하고, 선미(船尾)측의 일 부분이 수상 위로 위치하여 상기 절삭부 또는 상기 파쇄부에 의해 절삭 또는 파쇄된 상기 얼음을 수상에서 인양하는 인양컨베이어벨트 및
   상기 인양컨베이어벨트의 후측에 마련되며,상기 인양컨베이어벨트를 통해 인양된 상기 얼음을 상기 쇄빙항로 외측으로 배출시키는 송풍기 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 커터지지암은,
   상기 커터에 의한 상기 얼음의 절삭을 보조하기 위하여 상기 커터를 전진이동 또는 후진이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 커터 및 상기 커터지지암은 각각 다수 마련되며,
   상기 커터에 의하여 절삭되는 얼음의 폭을 설정할 수 있도록 상기 커터지지암과 이에 이웃하는 상기 커터지지암 사이의 간격을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 파쇄부는,
    상기 절삭부에 의해 절삭된 상기 얼음에 물리적 타격을 가하는 파쇄뭉치 및
    상측단이 상기 브릿지헐부에 결합되고, 타측단이 상기 파쇄뭉치와 결합되어 상기 파쇄뭉치를 지지하며, 상기 파쇄뭉치를 통해 상기 얼음을 타격할 수 있도록 길이가 수축된 상태에서 소정의 힘으로 확장되는 펀치암 을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 파쇄부에는,
    상기 파쇄뭉치 및 상기 펀치암이 다수 마련되어 있으며,
    상기 얼음을 잘게 파쇄할 수 있도록 다수의 상기 파쇄뭉치 및 상기 펀치암이 상기 브릿지헐부의 하측에서 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 브릿지헐부의 좌우 양 옆측에 결합되며,
    상기 절삭부가 수면 아래로 잠기지 않도록 부력을 받아서 상기 브릿지헐부를 수상 위로 떠 받쳐줄 수 있는 밸러스트(ballast)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 밸러스트부는,
    절삭하고자 하는 상기 얼음의 두께에 대응하여 상기 절삭부가 상기 얼음의 하측에 위치할 수 있도록 부력을 조정할 수 있는 밸러스트탱크(ballast-tank); 및
    상측단이 상기 브릿지헐부에 결합되고, 하측단이 상기 밸러스트탱크에 결합되어 상기 밸러스트탱크가 받는 부력을 상기 브릿지헐부 측으로 전달하며, 상기 밸러스트탱크 또는 상기 브릿지헐부를 지지하는 파일론(pylon); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 밸러스트탱크의 외측에 결합되며,
    상기 브릿지헐부가 이동되는 상기 운항이 이루어질 수 있도록 추진력을 제공하는 추진체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 추진체는,
    수중에서 회전하여 추진력을 얻는 스크류를 포함하며, 상기 밸러스트탱크에 다수 결합된 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
16. 제 13항에 있어서,
    상기 브릿지헐부가 수면에 접하는 경우 부력을 받을 수 있도록 상기 브릿지헐부의 하측에 보조부력탱크가 마련된 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
17. 제 13항에 있어서,
    상기 브릿지헐부의 좌우 양측에 결합되며, 상기 밸러스트탱크가 수중으로 잠수하는 경우 상기 브릿지헐부를 받쳐주기 위한 스키부;를 더 포함하고,
    상기 스키부는,
    하측면이 얼음 표면 또는 눈표면에 접하여 미끄러짐에 의한 위치이동이 이루어질 수 있는 스키플레이트 및
    하측단이 상기 스키플레이트에 결합되고, 상측단이 상기 브릿지헐부의 옆측면에 결합되어 상기 스키플레이트와 상기 브릿지헐부 사이의 결합을 매개하며, 상기 브릿지헐부를 지지하는 서포터(supporter) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
    
    

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