KR101900324B1 - 고속선 예인시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속선 예인시험장치에 관한 것으로서, 모형선의 선수부 및 선미부까지의 거리를 측정하는 예인전차의 하단부에 설치된 두개의 거리측정센서, 두개의 상기 거리측정센서 사이에 위치하고 예인전차의 하단부에 고정된 상하 가동부, 상기 상하가동부의 타단과 힌지결합되는 예인봉, 상기 예인봉의 일단은 보정추가 고정되고, 타단은 모형선에 힌지결합가능한 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속선 예인시험 장치{Towing device for high-speed vessels}

본 발명은 고속선 예인시험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고속선의 예인시험을 위한 예인전차 하부에 부착되는 장치에 관한 것이다.

선박의 설계단계에서, 속도성능의 평가는 일반적으로 실제 선박과 상사한 형태의 모형선으로 예인수조에서 모형시험을 통해 수행되며, 모형시험은 크게 저항시험과 자항시험으로 구분된다.

저항시험은 추진장치가 설치되지 않은 상태에서 모형선을 일정한 속도로 ‘예인(Towing)’하였을 때, 선체에 작용하는 저항을 측정하는 시험이며, 자항시험은 모형선에 모형 추진기가 설치 및 작동하는 상태에서 추진기에 작용하는 추력, 토크, 회전수 등을 계측하는 시험이다.

동일한 속도에서 수행된 저항시험과 자항시험결과를 사용하여 선박의 속도성능을 평가하기 때문에, 저항시험과 자항시험의 선체의 자세는 최대한 같아야 한다. 저항시험에서는 추진기에서 발생하는 추력대신 모형선에 ‘예인력(Towing force)'이 작용하므로, 저항시험과 자항시험 시의 선체의 자세가 동일하려면, 저항시험에서 모형선에 작용하는 ‘예인력(Towing force)'은 자항시험 시 추진기의 추력방향과 가능한 일치하여야 한다.

일반 배수량형 선박의 경우에는 항주 중 자세변화가 크지 않음으로, 자항시험 시 작용하는 추력의 방향이 수평방향과 큰 차이가 없다. 따라서 저항시험 시 ‘예인력(Towing force)'은 선체자세변화에 의한 추력방향의 변화를 고려하지 않고 수평방향으로 작용시키더라도 선박의 속도성능을 추정하는데 큰 오차를 발생시키지 않는다.

그러나 고속선 경우, 항주 중 자세변화 매우 크기 때문에, 추력의 작용방향이 수평방향과 차이가 크게 발생하게 된다. 따라서 선체 자세 변화를 고려하여 ‘예인력'을 추력방향으로 작용시켜 예인하는 것이 필요하다.

일반적으로 고속선은 프루드 수가 0.45 이상 또는 속력이 3.7▽^1/6 (m/s) 이상인 선박으로 정의된다.

(여기서, ▽: 배수용적(m³))

(문헌 0001) 한국공개특허 제10-2017-0115371호 (공개일: 2017년10월17일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 고속선의 예인시험 시에, 항주 중 자세변화를 고려하여 ‘예인력(Towing force)'을 추력방향으로 작용시킬 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고속선 예인시험장치는 모형선의 선수부 및 선미부까지의 거리를 측정하는 예인전차의 하단부에 설치된 두개의 거리측정센서, 두개의 거리측정센서 사이에 위치하고 예인전차의 하단부에 고정된 상하 가동부, 상하가동부의 타단과 힌지결합되는 예인봉, 예인봉의 일단은 보정추가 고정되고, 타단은 모형선에 힌지결합가능한 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상하가동부 또는 예인봉에 로드셀이 설치되어 모형선에 작용하는 예인력을 측정가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상하가동부의 타단에 예인봉과 힌지결합되는 위치에 위치하여 예인봉의 회전각도를 측정가능한 각도측정센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 예인봉의 일단에 위치한 보정추는 예인봉을 따라 각도측정센서 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 거리측정센서는 레이저센서, 초음파센서, 적외선 센서, 라이다센서 중 어느 하나 이상인것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 각도측정센서는 엔코더인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 예인봉의 일단에 나사선이 형성되고, 보정추의 내주면에도 나사선이 형성되어 보정추의 스크류 회전에 의해 상기 예인봉을 따라 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 모형선의 선수부 및 선미부까지의 거리를 측정하는 예인전차의 하단부에 설치된 두개의 와이어, 두개의 와이어 사이에 위치하고 예인전차의 하단부에 고정된 상하 가동부, 상하가동부의 타단과 힌지결합되는 예인봉, 예인봉의 일단은 보정추가 고정되고, 타단은 모형선에 힌지결합가능한 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어는 윈치부에 감겨 있고, 상기 윈치부의 회전수에 따라 거리가 측정가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고속선 예인시험장치는 항주 중 자세변화를 고려하여 ‘예인력(Towing force)'을 추력방향으로 작용시켜, 고속선 예인시험시, 모형선에 작용하는 예인력을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고속선 예인시험장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고속선 예인시험장치의 또 다른 실시예에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고속선 예인시험장치의 예인봉과 보정추의 확대도이다.
도 4는 종래 기술을 나타낸다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고속선 예인시험장치의 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 모형선을 예인하는 예인전차(2)의 하단부에 모형선(1)이 고정되어 예인력을 측정하게 된다.

이 때, 도 4에 도시된 종래기술에서는 초기 예인시 로드셀에 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위해 브레이크 설비를 설치하는 개념을 도시하고 있을 뿐 고속선에서 선수부가 부양하면서 추력 방향이 기존의 상선과는 달리 형성되어 이를 고려한 예인력 측정 장비에 대해서는 개시하지 않고 있다.

본 발명에서는 도 1에 도시된 고속선 예인시험장치(100)를 이용하여 고속항주시의 선체의 자세제어를 통해 실제 추력방향에서 예인력을 측정하기 위한 장비를 제안한다.

도 1에 도시된 것을 본 발명에 따른 일실시예를 나타내고, 본 발명에 따르면, 예인전차(2)의 하단부에 예인전차의 하단부로부터 수직선상에 위치한 모형선의 선수부까지의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서(10)가 부착되고, 마찬가지로, 예인전차의 하단부로부터 수직선상에 위치한 모형선의 선미부까지의 거리를 측정하는 거리측정센서(10)가 부착되게 된다.

따라서, 거리측정센서(10)는 선수부측과 선미부측에서의 변위를 측정하기 위해 최소 2개의 거리측정센서가 필요하다.

또한, 거리측정센서(10)는 레이저센서, 초음파센서, 적외선 센서, 라이다센서 중 어느 하나이거나 복수개를 설치하여 상호 오류를 보완하도록 할 수 있다.

두 개의 거리측정센서(10) 사이에 위치하고 예인전차의 하단부에 고정된 상하 가동부(20)는 상하 높이 조절이 가능하도록 하여 상하 가동부(20)의 타단에 결합된 예인봉(30)의 각도를 제어하게 된다.

상하 가동부(20)와 예인봉(30)은 힌지결합되어 상하가동부를 상부로 인양하거나 하강시키게 되면, 예인봉(30)의 각도가 제어가능하다.

상하가동부(20)와 예인봉(30)의 힌지결합부에는 각도측정센서(70)가 설치되어 예인봉(30)의 각도를 실시간으로 측정가능하다.

각도측정센서(70)는 엔코더일수 있다.

또한, 상하가동부(20)의 중간에는 로드셀(60)이 위치하여 로드셀에 작용하는 힘을 측정함으로써 모형선의 예인력을 측정가능하다.

로드셀(60)의 위치는 상하가동부(20)의 중간부분에 위치할 수도 있고 예인봉(30) 상에 위치하여 추력선 상에서 예인력을 직접 측정할 수도 있다.

도 3은 예인봉의 일단에 설치된 보정추의 확대도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 보정추(50)의 내주면에는 나사선이 형성되어 있고, 예인봉(30)의 외주면에도 나사선이 형성되어 보정추(50)가 예인봉(30)을 따라 스크류 회전하면서 이동가능하여 모형선이 설치되지 않은 상태에서 예인봉(30)의 힌지축을 중심으로 한 모멘트의 합을 0으로 만들어 주는역할을 수행하게 된다.

즉, 보정추(50)는 내주면에 나사선이 형성된 원통형의 형상을 갖게 되어, 예인봉(30)의 일단인 각도측정센서(70)로부터 선수부쪽 사이를 이동가능하게 된다.

예인봉(30)의 타단은 모형선(1)과 힌지 결합되는 결합부(40)를 포함하고 있어서, 모형선(1)과 고속선 예인시험장치(100)간의 결합 상태를 회전가능하게 연결해주는 역할을 수행한다.

도 2는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서의 고속선 예인시험장치(100)에 관한 것이다.

또 다른 실시예로서, 도 1의 실시예와는 달리 거리측정센서(10)를 대신하여 와이어(12)를 예인전차(2)의 하단부에 설치하고 이를 감을 수 있는 윈치(11)를 설치함으로써 윈치(11)의 회전수에 따라 와이어의 길이를 측정하여 선수부와 선미부의 변위를 측정하게 된다.

1 : 모형선 2 : 예인전차
10 : 거리측정센서 11 : 윈치
12 : 와이어 20: 상하가동부
30 : 예인봉 40 : 결합부
50 : 보정추 60 : 로드셀
70 : 각도측정센서 100 : 고속선 예인시험장치

Claims (9)

1. 고속선 예인시험장치 모형선의 선수부 및 선미부까지의 거리를 측정하는 예인전차의 하단부에 설치된 적어도 두개의 거리측정센서;
   적어도 두개의 상기 거리측정센서 사이에 위치하고 예인전차의 하단부에 고정된 상하 가동부;
   상기 상하가동부의 타단과 힌지결합되는 예인봉;
   상기 예인봉의 일단은 보정추가 고정되고, 타단은 모형선에 힌지결합가능한 결합부;
   상기 상하가동부 또는 상기 예인봉에는 로드셀이 설치되어 상기 모형선에 작용하는 예인력을 측정가능하며,
   상기 거리측정센서는 레이저센서, 초음파센서, 적외선 센서, 라이다센서 중 어느 하나 이상인것을 특징으로 하는 고속선 예인시험장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 상하가동부의 타단에 예인봉과 힌지결합되는 위치에 위치하여 상기 예인봉의 회전각도를 측정가능한 각도측정센서를 포함하며,
   상기 예인봉의 일단에 위치한 보정추는 예인봉을 따라 상기 각도측정센서 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 고속선 예인시험장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,
   상기 각도측정센서는 엔코더인;
   상기 예인봉의 일단에 나사선이 형성되고, 상기 보정추의 내주면에도 나사선이 형성되어 상기 보정추의 스크류 회전에 의해 상기 예인봉을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 고속선 예인시험장치.
7. 삭제
8. 모형선의 선수부 및 선미부까지의 거리를 측정하는 예인전차의 하단부에 설치된 두개의 와이어;
   두개의 상기 와이어 사이에 위치하고 예인전차의 하단부에 고정된 상하 가동부;
   상기 상하가동부의 타단과 힌지결합되는 예인봉;
   상기 예인봉의 일단은 보정추가 고정되고, 타단은 모형선에 힌지결합가능한 결합;
   상기 와이어는 윈치부에 감겨 있고, 상기 윈치부의 회전수에 따라 거리가 측정가능한 것을 특징으로 하는 고속선 예인시험장치.
   
   
9. 삭제

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