KR101897355B1

KR101897355B1 - 쇄빙용 선수 각 변환장치

Info

Publication number: KR101897355B1
Application number: KR1020160145089A
Authority: KR
Inventors: 신현경; 김동주; 공효원
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-09-11
Also published as: KR20180049459A

Abstract

본 발명은, 일단이 선수부 선체 외측에 선박의 진행방향 전후로 회전 가능하게 힌지로 연결 결합되는 각변환프레임, 선박에 설치된 상태로 각변환프레임의 타단에 연결되어, 각변환프레임이 선박의 선수부로부터 회전되도록 구동력을 발생시키는 각변환구동수단, 선박에 설치하며, 선박의 진행방향에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 얼음의 두께에 따라 각 변환프레임의 기울기를 조절하도록 각변환구동수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 쇄빙용 선수 각 변환장치를 제공한다.
이와 같은 쇄빙용 선수 각 변환장치는, 제어부에서 선박의 진행방향에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 얼음의 두께에 따라 각변환프레임이 얼음과 충돌시 쇄빙 능력을 극대화하는 각도로 기울어지도록 각변환구동수단의 작동을 제어함으로써, 얼음 두께에 따라 쇄빙능력을 극대화함과 더불어 얼음이 없을 경우에도 선수부의 저항을 감소시킬 수 있어, 선박의 전체적인 추진성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

쇄빙용 선수 각 변환장치{Angle adjustment for icebreaking}

본 발명은 얼음과 충돌하는 선박의 선수부 대빙 구역에 대한 형상을 변화시키는 쇄빙용 선수 각 변환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 우리나라에서 유럽으로 가는 항로는 인도양 항로와 북극해 항로가 있으며, 주로 우리나라는 인도양 항로를 통해 유럽으로 물류를 수출입 한다. 인도양 항로의 문제점은 항로 거리가 북극해 항로보다 40% 정도 길어 시간과 비용이 많이 소요되고 소말리아 해적과 같은 해상위험에 노출된다는 점이다. 반면에, 북극해 항로는 북극해에 있는 많은 빙하로 인해 일반 선박이 아닌 쇄빙선(Ice breaker)을 이용해야 제한적인 항해가 가능하다는 점이다.

하지만, 최근 지구온난화의 영향으로 북극해의 빙하가 과거에 비해 줄어들면서, 기존의 인도양 항로를 대신할 북극해 항로에 대한 기대가 높아지고 있다. 북극해 항로는 인도양 항로에 비해 우리나라에서 유럽으로 가는 항로 거리가 짧기 때문에 시간과 비용을 절약할 수 있고 해적 위험이 없다는 장점이 있기 때문이다. 이를 위해, 북극해 항해는 쇄빙선을 이용하거나 선박 자체에 쇄빙을 위한 장치나 쇄빙선수부(Ice breaking bow)를 구비해서 항해하는 실정이다. 한편, 일반 해역을 항해하는 선박의 선형은 조파저항에 의한 에너지 손실을 줄이기 위해 선수부에 구상선수부(Bulbous bow, Open water bulb)가 적용된다.

그리고, 빙해역을 항해하는 쇄빙선이나 쇄빙장치가 설치된 선박의 선수 선형은 오목선수(Concave bow) 또는 스푼선수(Spoon bow)와 같은 쇄빙선수부가 적용된다.

그러나, 구상선수부를 갖는 선박은 일반해역을 항해할 때는 본래의 항해성능을 발휘하지만, 빙해역을 항해할 때는 해빙으로 인해 항해성능이 급격히 저하되거나 심한 경우 항해불능이 된다. 반대로 쇄빙선수부를 갖는 선박은 빙해 지역을 항해할 때는 본래의 항해성능을 발휘하지만, 일반해역을 항해할 때는 선수부에 발생하는 조파저항에 의해 많은 에너지 손실이 발생하여 연료소모가 크고, 항해성능도 급격히 저하되는 문제점이 있다.

이러한 본 발명과 관련된 기술은, 대한민국공개특허공보 제10-2012-0008613호(2012.02.01)에 제시된다.

본 발명은, 얼음과 직접적으로 충돌하는 선수 대빙 구역의 형상을 빙 두께에 따라 변화되게 하면서, 선수부의 쇄빙능력 극대화 및 선수부의 저항은 감소시킬 수 있게 하는 쇄빙용 선수 각 변환장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 일단이 선수부 선체 외측에 선박의 진행방향 전후로 회전 가능하게 힌지로 연결 결합되는 각변환프레임, 상기 선박에 설치된 상태로 상기 각변환프레임의 타단에 연결되어, 상기 각변환프레임이 상기 선박의 선수부로부터 회전되도록 구동력을 발생시키는 각변환구동수단, 상기 선박에 설치하며, 선박의 진행방향에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 상기 얼음의 두께에 따라 상기 각 변환프레임의 기울기를 조절하도록 상기 각변환구동수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 쇄빙용 선수 각 변환장치를 제공한다.

또한, 상기 각변환프레임은, 일단을 절곡시킨 'ㄴ'자 수직단면 형상을 가지며, 상기 각변환프레임의 상기 선수부 선체 외측에 대향되는 면부는 상기 선수부 선체 외측 형상에 대응되게 밀착홈부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 선박의 선수부 선체에는 관 형상의 로드가이드를 결합 구비하며, 상기 각변환구동수단은, 상기 선박의 선수부 내측에 연결 설치된 상태로 로드 단부는 상기 로드가이드를 통해 상기 각변환프레임의 타단에 회전 가능하게 힌지로 연결 결합되는 실린더 일 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 선박에 설치하며, 상기 선박의 진행방향 전방에 위치하는 얼음의 두께를 측정하는 얼음측정센서, 상기 선박에 설치하며, 상기 얼음측정센서에서 측정된 얼음의 두께에 따라 상기 각변환구동수단의 작동을 제어하면서, 상기 각 변환프레임의 기울기를 조절하는 구동조절부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 쇄빙용 선수 각 변환장치는, 제어부에서 선박의 진행방향에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 얼음의 두께에 따라 각변환프레임이 얼음과 충돌시 쇄빙 능력을 극대화하는 각도로 기울어지도록 각변환구동수단의 작동을 제어함으로써, 얼음 두께에 따라 쇄빙능력을 극대화함과 더불어 얼음이 없을 경우에도 선수부의 저항을 감소시킬 수 있어, 선박의 전체적인 추진성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙용 선수 각 변환장치의 설치상태도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 'A'부분 확대도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙용 선수 각 변환장치의 설치상태도이며, 도 2는 도 1에 나타낸 'A'부분 확대도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 쇄빙용 선수 각 변환장치는, 각변환프레임(100), 각변환구동수단(200), 제어부(300)를 구비하고 있다.

상기 각변환프레임(100)은 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측에 연결 설치되어, 상기 선박(10)의 선수부(20) 형상의 각도를 변환되게 하는 프레임이다. 이러한, 상기 각변환프레임(100)은 상기 선박의 선수부 형상의 각도를 변환되게 할 수 있도록 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측에 상기 선박(10)의 진행방향 전후로 회전 가능하게 연결 설치한다. 즉, 상기 각변환프레임(100)의 하단, 즉 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 일단은 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 하단 외측에 힌지(101)로 회전 가능하게 연결한다. 그리고, 상기 각변환프레임(100)의 상단, 즉 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 타단은 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 상단에 배치된 상태로 이후 설명될 각변환구동수단(200)에 힌지(201)로 회전 가능하게 연결한다.

상기 각변환프레임(100)은 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측에 밀착 배치될 경우, 상기 선박(10)의 진행시 저항을 최소화할 수 있도록 일단을 절곡시킨 'ㄴ'자 수직단면 형상을 가지도록 형성된다. 이때, 상기 각변환프레임(100) 일단의 절곡정도는 상기 선수부(20) 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있도록 절곡된다. 더불어, 상기 각변환프레임(100)의 후면부, 즉 상기 선수부(20) 선체 외측에 대향되는 면부에는 상기 선수부(20) 선체 외측에 대응되게 밀착홈부(110)가 형성됨으로써, 상기 각변환프레임(100)을 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측에 밀착되게 배치할 수 있다. 또한, 상기 각변환프레임(100)의 후면부에는 얼음과의 충돌시, 손상이나 변환이 발생하지 않도록 상기 각변환프레임(100)의 강도를 보강하도록 복수의 보강재(120)를 결합한다. 더불어, 상기 각변환프레임(100)의 후면부 테두리부에는 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측에 밀착시, 상기 각변환프레임(100) 후면부와 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측 사이로 해수가 유입되지 않도록 안정적으로 밀폐시켜 상기 선박(10)의 저항발생을 최소화하도록 밀폐테이프(도면미도시)를 결합할 수도 있다.

상기 각변환구동수단(200)은 상기 각변환프레임(100)을 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체 외측으로부터 회전하도록 구동력을 발생시킨다. 즉, 상기 각변환구동수단(200)은 상기 각변환프레임(100)을 상기 선수부(20) 선체 외측 하단의 힌지(101)를 중심으로 회전되게 하면서, 상기 각변환프레임(100)이 상기 선박(10)의 진행방향 전후로의 기울기를 조절할 수 있게 한다. 이러한, 상기 각변환구동수단(200)은 상기 선박(10)의 선체 내측에 설치된 상태로 상기 각변환프레임(100)을 회전시킬 수 있도록 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 타단에 연결된다.

여기서, 상기 각변환구동수단(200)은 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 타단에 연결된 상태에서 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 타단을 상기 선박(10)의 진행방향으로 밀거나 상기 선박(10)의 선체 방향으로 당길 수 있도록 실린더를 선택적용한다. 따라서, 상기 실린더의 실린더몸체(220)는 상기 선체 내측에 회전 가능하게 힌지(201)로 연결 결합하며, 상기 실린더의 로드(210) 단부는 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 타단에 회전 가능하게 힌지(201)로 연결 결합한다. 이때, 상기 선박(10)의 선수부(20) 선체에는 상기 로드(210)를 상기 각변환프레임(100)의 길이방향 타단에 연결되게 할 수 있도록 가이드하도록 양단이 개방된 관 형상의 로드가이드(30)를 결합 구비할 수 있다. 여기서, 상기 로드가이드(30)의 내측과 상기 로드(210) 외측 사이에는 씰링(31)을 구비하여, 해수가 상기 선체 내측으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이같이, 상기 각변환구동수단(200)은 실린더로 적용됨으로써, 상기 각변환프레임(100)이 상기 얼음과 충돌시 발생되는 충격을 안정적으로 흡수하는 역할도 하여, 상기 선박(10)의 선수부로의 충격력이 전달되는 것을 최소화할 수 있게 한다.

상기 제어부(300)는 상기 선박(10)의 진행방향 전방에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 상기 얼음의 두께에 따라 상기 각변환프레임(100)의 기울기를 조절하도록 상기 각변환구동수단(200)의 작동을 제어하면서, 상기 각변환프레임(100)을 밀거나 당기며 회전되게 한다. 이러한, 상기 제어부(300)는 상기 선박(10)에 설치하며, 얼음측정센서(310), 구동조절부(320)를 포함한다.

상기 얼음측정센서(310)는 상기 선박(10)의 진행방향 전방, 즉 상기 각변환프레임(100)의 선측에서 충돌하게 되는 얼음의 두께를 측정한다. 이러한, 상기 얼음측정센서(310)는 상기 선박(10)의 선수부(20)에 설치하며, 측정된 얼음의 두께값은 구동조절부(320)로 유선 또는 무선을 통해 전달하게 된다.

상기 구동조절부(320)는 상기 얼음측정센서(310)로부터 측정된 얼음의 두께값을 전달받아, 상기 각변환구동수단(200)의 작동을 제어하면서, 상기 각변환프레임(100)의 기울어짐을 조절한다. 이러한, 상기 구동조절부(320)는 상기 선박(10)에 설치된 상태로 상기 얼음측정센서(310) 및 상기 각변환구동수단(200)과 유선 또는 무선으로 연결된다.

여기서, 상기 구동조절부(320)에는 상기 얼음측정센서(310)에서 측정된 얼음의 두께값에 따른 상기 각변환프레임(100)의 기울기 데이터값이 미리 저장되어, 얼음의 두께에 따라 상기 각변환구동수단(200)을 작동시키면서 상기 각변환프레임(100)의 회전정도를 조절하게 된다. 이때, 미리 저장된 상기 각변환프레임(100)의 기울기 데이터값은 상기 얼음의 두께에 따라 상기 각변환프레임(100)의 선측이 상기 얼음과 충돌시, 쇄빙 능력을 극대화하는 기울기값을 가지게 된다.

이와 같이 구성된 일 실시예의 쇄빙용 선수 각 변환장치의 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 선박(10)이 해상에서 진행시, 상기 선박(10)의 선수부(20) 전방으로 빙하가 인접하게 되면, 상기 제어부(300)의 얼음측정센서(310)에서 얼음의 두께를 측정하고, 측정된 얼음의 두께값은 상기 구동조절부(320)로 전달된다.

이렇게, 상기 구동조절부(320)에서 측정된 얼음값을 전달받으면, 미리 저장된 얼음의 두께에 따른 상기 각변환프레임(100)의 기울기 데이터값을 상기 각변환구동수단(200)으로 전달한다.

그러면, 상기 각변환구동수단(200)은 상기 각변환프레임(100)을 밀거나 당기면서 상기 선박(10)의 진행방향 전후로 회전되게 하여, 설정된 기울기로 상기 각변환프레임(100)이 배치되게 한다.

이후, 상기 각변환프레임(100)의 선측이 상기 해상의 얼음과 충돌하면서, 쇄빙되게 하면 상기 선박(10)의 안정적인 진행이 이루어지게 된다.

이와 같이, 일 실시예에 따른 쇄빙용 선수 각 변환장치는, 상기 제어부(300)에서 상기 선박(10)의 진행방향에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 상기 얼음의 두께에 따라 상기 각변환프레임(100)이 상기 얼음과 충돌시 쇄빙 능력을 극대화하는 각도로 기울어지도록 상기 각변환구동수단(200)의 작동을 제어함으로써, 얼음 두께에 따라 쇄빙능력을 극대화함과 더불어 얼음이 없을 경우에도 선수부의 저항을 감소시킬 수 있어, 상기 선박(10)의 전체적인 추진성능을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 각변환프레임 110: 밀착홈부
120: 보강재 200: 각변환구동수단
300: 제어부 310: 얼음측정센서
320: 구동조절부

Claims

일단이 선수부 선체 외측에 선박의 진행방향 전후로 회전 가능하게 힌지로 연결 결합되는 각변환프레임과;
상기 선박에 설치된 상태로 상기 각변환프레임의 타단에 연결되어, 상기 각변환프레임이 상기 선박의 선수부로부터 회전되도록 구동력을 발생시키는 각변환구동수단; 및
상기 선박에 설치하며, 선박의 진행방향에 위치하는 얼음의 두께를 측정한 후, 측정된 상기 얼음의 두께에 따라 상기 각 변환프레임의 기울기를 조절하도록 상기 각변환구동수단의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 각변환프레임은, 일단을 절곡시킨 'ㄴ'자 수직단면 형상을 가지며,
상기 각변환프레임의 상기 선수부 선체 외측에 대향되는 면부는 상기 선수부 선체 외측 형상에 대응되게 밀착홈부가 형성된 쇄빙용 선수 각 변환장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 선박의 선수부 선체에는 관 형상의 로드가이드를 결합 구비하며,
상기 각변환구동수단은, 상기 선박의 선수부 내측에 연결 설치된 상태로 로드 단부는 상기 로드가이드를 통해 상기 각변환프레임의 타단에 회전 가능하게 힌지로 연결 결합되는 실린더 인 쇄빙용 선수 각 변환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 선박에 설치하며, 상기 선박의 진행방향 전방에 위치하는 얼음의 두께를 측정하는 얼음측정센서와,
상기 선박에 설치하며, 상기 얼음측정센서에서 측정된 얼음의 두께에 따라 상기 각변환구동수단의 작동을 제어하면서, 상기 각 변환프레임의 기울기를 조절하는 구동조절부를 포함하는 쇄빙용 선수 각 변환장치.