KR101844410B1 - 조파 저항 저감 장치 - Google Patents

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Abstract

조파 저항 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치는 선박의 선수부에 마련된 벌브; 상기 벌브의 상부에 부착되고, 팽창 가능한 팽창 공간을 형성하는 탄성 부재; 및 상기 팽창 공간으로 유체를 공급하여 팽창 시키는 유체 공급부를 포함하고, 상기 탄성 부재의 가장자리부는 상기 벌브의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합된다.

Description

조파 저항 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING WAVE RESISTANCE}
본 발명은 조파 저항 저감 장치에 관한 것이다.
선박의 벌브(bulb)는 선박의 운항 시 선박의 선체에서 나오는 파(wave)에 의한 조파 저항을 감소시키려는 목적으로 고안되어 일반 상선에 널리 사용되고 있다. 통상적으로 벌브는 선박이 만재흘수와 계획속도로 운항할 때 조파 저항이 최소가 되도록 제작된다.
그러데 최근 선박은 만재흘수-계획속도를 갖는 운항 조건과 다른 조건에서 운항하는 경우가 대부분이다. 특히 운송하고자 하는 화물이 선박에 실을 수 있는 최대 용량(capacity) 보다 작은 경우가 대부분이고, 심지어는 선종에 따라서 화물을 전혀 싣지 않은 경하상태에서도 운항하는 경우가 많이 있다.
또한 최근 선박은 에너지 소모율 혹은 운항 일정에 따라서 대부분의 경우 계획 속도 보다 낮은 속도로 운항하게 된다.　그 이유는 연료 소모율, 궁극적으로는 연료비를 낮추고자 하기 위함이다.
따라서 만재흘수-계획속도를 갖는 운항 조건에서 제작된 벌브는 이와 다른 조건에서 오히려 선박의 조파 저항을 증가시키는 요인으로 작용한다.
본 발명의 실시예는, 운항 조건에 따라 조파 저항을 효과적으로 저감할 수 있는 조파 저항 저감장치를 제공을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선수부에 마련된 벌브; 상기 벌브의 상부에 부착되고, 팽창 가능한 팽창 공간을 형성하는 탄성 부재; 및 상기 팽창 공간으로 유체를 공급하여 팽창 시키는 유체 공급부를 포함하고, 상기 탄성 부재의 가장자리부는 상기 벌브의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합되는, 조파 저항 저감 장치가 제공될 수 있다.
상기 탄성 부재의 가장자리부는 상기 탄성 부재의 두께 방향으로 이웃하도록 절개된 제 1 절개부와 제 2 절개부를 포함하고, 상기 제 1 절개부는 상기 벌브의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합되고, 상기 제 2 절개부는 상기 제 1 절개부의 상면으로 노출된 볼트 머리를 커버하도록 상기 제 1 절개부와 접착 결합될 수 있다.
상기 제 2 절개부에는 상기 제 1 절개부와 접착 결합된 상태에서 상기 볼트 머리가 수용되는 수용홈이 형성될 수 있다.
삭제
상기 탄성 부재는 풍선 형상을 가지며, 상기 팽창 공간은 상기 탄성 부재의 내부에 위치할 수 있다.
상기 조파 저항 저감 장치는, 상기 선박의 운항 조건을 감지하는 제 1 감지부; 및 상기 제 1 감지부로부터 감지된 운항 조건을 수신하고, 상기 수신된 운항 조건에서 상기 선박의 조파 저항이 저감되도록 미리 결정된 유체 공급량을 산출하고, 상기 팽창 공간으로 상기 산출된 유체 공급량만큼 유체를 공급하도록 상기 유체 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 운항 조건에 따라 팽창 공간을 팽창시켜 탄성 부재의 형상을 변형함으로써, 조파 저항을 효과적으로 저감할 수 있다.
나아가 탄성 부재가 벌브의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합됨으로써, 탄성 부재는 견고하게 벌브의 상면에 부착될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치의 일부에 대한 사시도이고,
도 3은 도 2의 AA 선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이고,
도 4는 도 3의 탄성 부재의 일 변형례를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치의 일부에 대한 사시도이고,
도 7은 도 6의 BB 선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이고,
도 8은 도 7에 도시된 탄성 부재를 설치하는 과정을 설명하는 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 조파 저항 저감 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치의 일부에 대한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100)는 벌브(110), 탄성 부재(120), 유체 공급부(130)를 포함한다.
벌브(110)는 선박(10)의 선수부에 마련된다. 벌브(110)는 특정 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항 저감 효과가 극대화 되도록 제작될 수 있다. 일례로, 벌브(110)의 제작 기준이 되는 특정 운항 조건은 경하흘수와 계획선속을 포함할 수 있다.
탄성 부재(120)는 벌브(110)에 부착될 수 있다. 예컨대, 탄성 부재(120)는 벌브(110)의 상면 또는 벌브(110)의 상부 외판에 부착될 수 있다.
도 3은 도 2의 AA 선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 탄성 부재(120)의 가장자리부(123)는 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합될 수 있다.
예컨대, 탄성 부재(120)의 가장자리부(123)는 1차로 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합될 수 있다. 이때, 탄성 부재(120)와 벌브(110)의 상부 외판 사이에는 도 2와 같이 접착층(60)이 형성될 수 있다. 그리고 탄성 부재(120)의 가장자리부(123)는 2차로 벌브(110)의 상부 외판에 볼트 결합될 수 있다. 이때, 도 2와 같이 다수의 볼트(50)가 탄성 부재(120)의 가장자리부(123)를 따라 이격되어 설치될 수 있다.
이와 같이 탄성 부재(120)가 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합되면 탄성 부재(120)는 견고하게 벌브(110)의 상면에 부착될 수 있다.
탄성 부재(120)는 팽창 가능한 팽창 공간(121)을 형성한다. 탄성 부재(120)는 팽창 공간(121)이 팽창하거나 수축할 때 신축 가능한 재질을 가질 수 있다.
탄성 부재(120)는 도 3과 같이 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 탄성 부재(120)와 벌브(110)의 상부 외판 사이에 팽창 공간(121)이 형성될 수 있다.
또는 탄성 부재(120)는 도 4와 같이 풍선 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 팽창 가능한 팽창 공간(121)은 탄성 부재(120)의 내부에 위치할 수 있다. 참고로 도 4는 도 3의 탄성 부재의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 팽창 공간(121)으로 유체가 공급되면 탄성 부재(120)는 팽창할 수 있다. 예컨대, 팽창 공간(121)으로 유체가 공급되면 탄성 부재(120)는 벌브(110)의 상면에서 수면쪽으로 팽창할 수 있다. 팽창 공간(121)으로 공급되는 유체의 양에 따라 탄성 부재(120)의 팽창 형상이 달라질 수 있다.
탄성 부재(120)는 벌브(110)의 설계 기준이 되는 특정 운항 조건에서 벌브(110)의 상면과 겹친 상태를 유지할 수 있다. 그리고 탄성 부재(120)는 운항 조건에 따라 조파 저항이 저감되도록 최적화된 팽창 형상을 갖도록 팽창할 수 있다. 이에 대한 설명은 후술한다.
유체 공급부(130)는 탄성 부재(120)의 팽창 공간(121)으로 유체를 공급한다. 유체 공급부(130)가 공급하는 유체는 공기와 같은 기체 또는 물과 같은 액체일 수 있다.
일례로, 팽창 공간(121)으로 공급되는 유체가 공기인 경우, 유체 공급부(130)는 에어 펌프를 포함할 수 있다. 에어 펌프는 선박(10)에 탑재된 에어 저장 탱크에서 에어를 펌핑하여 팽창 공간(121) 공급한다.
다른 예로, 팽창 공간(121)으로 공급되는 유체가 물인 경우, 유체 공급부(130)는 워터 펌프를 포함할 수 있다. 워터 펌프는 선박(10)에 탑재된 워터 저장 탱크에서 물을 펌핑하여 팽창 공간(121) 공급한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 조파 저항 저감 장치(100)는 감지부(140) 및 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
감지부(140)는 선박(10)의 운항 조건을 감지한다. 감지부(140)는 선박(10)의 속도를 감지하는 속도 센서와 선박(10)의 흘수를 감지하는 흘수 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 속도 센서는 지피에스(GPS)를 포함할 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
예컨대, 흘수 센서는 예컨대 선저에 구멍을 내고 압력 센서를 설치하여 수압으로 흘수를 감지하거나, 선저 혹은 선측면에 구멍을 내고 파이프라인을 연결시키고 파이프 내부에 플로터(floater)를 적용하여 흘수를 감지하거나, 선저 혹은 선측면에 구멍을 내고 파이프라인을 연결시키고 초음파를 이용하는 흘수를 감지할 수 있다.
제어부(150)는 감지부(140)로부터 감지된 운항 조건을 수신한다. 제어부(150)는 수신된 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항이 저감되도록 미리 결정된 유체 공급량을 산출한다.
보다 상세히, 본 실시예에 따른 선박(10)을 운항하기 전, 모의 실험(ex. 모형선 실험 또는 수치해석)을 통해 실험 선박의 운항 조건 별 조파 저항을 미리 획득할 수 있다. 다시 말해, 흘수 및 선속의 크기를 달리하여 모의 실험을 수행한 결과 다양한 운항 조건에서 실험 선박에 걸리는 조파 저항을 미리 획득할 수 있다.
그리고 모의 실험에 의해 실험 선박의 운항 조건 별로 조파 저항을 저감시키기 위한 실험 탄성 부재의 최적의 팽창 형상이 결정될 수 있다. 실험 선박의 운항 조건 별로 실험 탄성 부재의 팽창 형상이 결정되면, 실험 탄성 부재가 그러한 팽창 형상을 갖기 위해 실험 탄성 부재에 공급되어야 하는 유체 공급량이 결정될 수 있다.
위와 같은 모의 실험에 의한 실험 선박의 운항 조건 별 유체 공급량은 본 실시예에 따른 선박(10) 및 탄성 부재(120)에 실적용 가능하게 가공되어 별도의 저장부(미도시)에 미리 저장될 수 있다.
제어부(150)는 위와 같이 미리 획득한 실험 데이터를 기초로 수신된 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항이 저감되도록 미리 결정된 유체 공급량을 산출할 수 있다.
예컨대, 수신된 운항 조건이 선속 20노트, 흘수 8미터이고, 미리 획득한 실험 데이터에서 선속 20노트, 흘수 8미터 조건에 대응하는 유체 공급량이 100리터라고 가정하자. 이때, 제어부(150)는 수신된 운항 조건(선속 20노트, 흘수 8미터)을 미리 획득한 실험 데이터에 대입하고, 해당 운항 조건에 대응하는 유체 공급량(100리터)을 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1 및 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100)의 작동을 설명한다. 도 1을 참조하면, 선박(10)은 벌브(110)의 설계 기준이 되는 특정 운항 조건에서 운항된다. 예컨대, 선박(10)은 경하 흘수와 계획 선속으로 운항될 수 있다.
제어부(150)는 감지부(140)에서 감지된 운항 조건을 수신하고 수신된 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항이 저감되도록 미리 결정된 유체 공급량을 산출한다.
예컨대, 벌브(110)의 설계 기준이 되는 특정 운항 조건에서 미리 결정된 유체 공급량을 제로(zero)일 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 탄성 부재(120)가 수축된 상태를 유지하도록 유체 공급부(130)를 작동시키지 않는다. 이에 따라, 탄성 부재(120)는 벌브(110)의 상면에 밀착되고, 특정 운항 조건에서 벌브(110)에 의해 조파 저항이 효과적으로 저감될 수 있다.
도 5를 참조하면, 선박(10)은 도 1과 다른 운항 조건에서 운항된다. 예컨대, 선박(10)은 만재 흘수와 계획 선속으로 운항될 수 있다.
제어부(150)는 감지부(140)에서 감지된 운항 조건을 수신하고 수신된 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항이 저감되도록 미리 결정된 유체 공급량을 산출한다. 그리고 제어부(150)는 산출된 유체 공급량만큼 팽창 공간(121)으로 유체를 공급하도록 유체 공급부(130)를 제어할 수 있다.
이 경우, 탄성 부재(120)는 수신된 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항이 저감되는 형상을 유지할 수 있고, 이에 따라 해당 운항 조건에서 선박(10)의 조파 저항을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
위와 같은 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치는 운항 조건에 따라 벌브(110)에 부착된 탄성 부재의 팽창 형상을 변형시킴으로써, 선박의 조파 저항을 효과적으로 저감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치의 일부에 대한 사시도이고, 도 7은 도 6의 BB 선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100')는 탄성 부재(120')의 형상에서 앞선 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100)의 탄성 부재와 상이하다.
도 7을 참조하면 탄성 부재(120')의 가장자리부(123)는 탄성 부재(120')의 두께 방향으로 이웃하도록 절개된 제 1 절개부(1231)와 제 2 절개부(1232)를 포함한다. 탄성 부재(120')가 벌브(110)의 상부 외판에 부착될 때, 제 1 절개부(1231)는 벌브(110)의 상부 외판과 마주보도록 배치된다.
제 1 절개부(1231)는 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합될 수 있다.
예컨대, 제 1 절개부(1231)는 1차로 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합될 수 있다. 이때, 제 1 절개부(1231)와 벌브(110)의 상부 외판 사이에는 도 7과 같이 접착층(61)이 형성될 수 있다. 그리고 제 1 절개부(1231)는 2차로 벌브(110)의 상부 외판에 볼트 결합될 수 있다. 이때, 다수의 볼트(50)가 제 1 절개부(1231)를 따라 이격되어 설치될 수 있다.
제 2 절개부(1232)는 제 1 절개부(1231)의 상면으로 노출된 볼트 머리(51)를 커버하도록 제 1 절개부(1231)와 접착 결합될 수 있다. 이때, 제 2 절개부(1232)와 제 1 절개부(1231) 사이에 도 7과 같이 접착층(62)이 형성될 수 있다.
위와 같이 이와 같이 제 1 절개부(1231)가 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합되면 탄성 부재(120')는 견고하게 벌브(110)의 상면에 부착될 수 있다. 나아가 제 2 절개부(1232)가 제 1 절개부(1231)의 상면으로 노출된 볼트 머리(51)를 커버한 상태로 제 2 절개부(1232)와 접착 결합되면 볼트 머리(51)가 외부로 노출되어 발생되는 저항 증가를 방지할 수 있다.
한편, 제 2 절개부(1232)에는 제 1 절개부(1231)의 상면으로 노출된 볼트 머리(51)가 수용되는 수용홈(124)이 형성될 수 있다. 수용홈(124)은 제 2 절개부(1232)가 제 1 절개부(1231)와 접착 결합된 상태에서 볼트 머리(51)를 수용할 수 있다. 이 경우, 상기 수용홈(124)이 없는 경우 제 2 절개부(1232)가 볼트 머리(51)를 커버한 상태에서 볼트 머리(51)와 접촉한 부분이 위로 볼록하게 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 탄성 부재를 설치하는 과정을 설명하는 도면이다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 탄성 부재(120')의 설치 과정을 설명한다.
먼저, 도 8을 참조하면, 탄성 부재(120')의 가장자리부(123)를 구성하는 제 1 절개부(1231)는 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합될 수 있다.
이때, 벌브(110)의 상부 외판의 상면 또는 제 1 절개부(1231)의 하면에 접착제가 도포되고 접착제는 접착층(61)을 형성한다. 그리고 제 1 절개부(1231)의 볼트 결합 시 사용되는 볼트(50)가 제 2 절개부(1232)에 의해 간섭되지 않도록 제 2 절개부(1232)가 들어올려져야 한다.
제 1 절개부(1231)가 벌브(110)의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합된 후, 제 1 절개부(1231)의 상면 또는 제 2 절개부(1232)의 하면에 접착제가 도포되어 도 7과 같이 제 1 절개부(1231)와 제 2 절개부(1232)는 접착 결합된다.
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.
10 : 선박
110 : 벌브
120 : 탄성 부재
121 : 팽창 공간
123 : 가장자리부
1231 : 제 1 절개부
1232 : 제 2 절개부

Claims (6)

  1. 선박의 선수부에 마련된 벌브;
    상기 벌브의 상부에 부착되고, 팽창 가능한 팽창 공간을 형성하는 탄성 부재; 및
    상기 팽창 공간으로 유체를 공급하여 팽창 시키는 유체 공급부를 포함하고,
    상기 탄성 부재의 가장자리부는 상기 벌브의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합되고,
    상기 탄성 부재의 가장자리부는 상기 탄성 부재의 두께 방향으로 이웃하도록 절개된 제 1 절개부와 제 2 절개부를 포함하고,
    상기 제 1 절개부는 상기 벌브의 상부 외판에 접착 결합 및 볼트 결합되고,
    상기 제 2 절개부는 상기 제 1 절개부의 상면으로 노출된 볼트 머리를 커버하도록 상기 제 1 절개부와 접착 결합되는, 조파 저항 저감 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 절개부에는 상기 제 1 절개부와 접착 결합된 상태에서 상기 볼트 머리가 수용되는 수용홈이 형성되는, 조파 저항 저감 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 풍선 형상을 가지며,
    상기 팽창 공간은 상기 탄성 부재의 내부에 위치하는, 조파 저항 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서
    상기 선박의 운항 조건을 감지하는 제 1 감지부; 및
    상기 제 1 감지부로부터 감지된 운항 조건을 수신하고, 상기 수신된 운항 조건에서 상기 선박의 조파 저항이 저감되도록 미리 결정된 유체 공급량을 산출하고, 상기 팽창 공간으로 상기 산출된 유체 공급량만큼 유체를 공급하도록 상기 유체 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 조파 저항 저감 장치.
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