KR102018030B1 - 선박의 공기윤활장치 - Google Patents

Abstract

선박의 공기윤활장치가 제공된다. 구체적으로, 선박의 공기윤활장치는 흘수선 위의 선수 및 선미에 일측이 개구된 가변개구부가 각각 구비되어 선체 내부로 공기를 흡입시키는, 선수공기흡입부와 선미공기흡입부, 선저에 배치되며 상기 선수공기흡입부에서 흡입된 공기를 수용하여 부력 조절을 통해 선박의 흘수선 유지 및 횡동요 제어로 안전한 운항을 제공하고 선저부력제어부 및 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 선미 침수부에서 분산토출시켜 마찰저항을 저감시키는 선미공기윤활부를 포함하는 것일 수 있다.

Description

선박의 공기윤활장치{APPARATUS FOR AIR LUBRICATION OF SHIP}

본 발명은 선박의 공기윤활장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선저부력제어부 및 선미공기윤활부를 통해 마찰저항을 저감시키고, 가변개구부와 횡동요보정수단을 통해 경제성과 운항안정성을 향상시키는 선박의 공기윤활장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박(ship)이 해수면 위를 항해할 때, 선체(hull)에는 조파저항, 점성저항 및 공기저항이 가해진다. 이러한 저항을 저감시키기 위하여 선박의 대부분은 유선형으로 설계되고 있다. 구체적으로, 조파저항은 선박이 전진할 때 선수부에서 규칙적인 파도가 일어나면서 선체의 모든 부분에 수직하게 발생하는 것이며, 선박의 에너지 손실로 작용된다. 이에, 이러한 조파저항을 저감시키고 선박의 추진력을 높일 수 있는 선체구조 또는 추진장치에 대한 개발이 이뤄지고 있다.

또한, 점성저항은 물의 점성으로 인해 생성되는 것으로, 크게 표면마찰저항과 형상저항으로 구분된다. 특히, 표면마찰저항은 침수된 선체에 닿는 해수의 부착력, 즉 물의 점성으로 인해 선체의 진행을 방해하는 힘을 의미하며, 이를 감소시키기 위하여 해수와 선체가 접촉하는 면적을 최소화하는 수중날개선 설계, 침수된 선체의 선저 및 침수면의 상태(매끄러움, 또는 거칠기 등)를 개선하는 공기윤활선 설계, 초공동수중운동체 설계 등의 방법이 제시되고 있고, 형상저항의 유선형 설계, 웨이브피어싱 설계 또는 다동선 설계의 여러가지 방법들이 제시되고 있다.

이러한 저항을 저감시키기 위한 방법 중의 하나로, 선체 표면을 공기층으로 단절시켜 물의 점성에 의한 에너지 손실을 줄이는 방식의 선박의 공기윤활장치가 지속적으로 개발되고 있다. 구체적으로 이는, 일반적인 선박의 공기윤활장치는 선체의 표면에 공기 공동(air cavity)을 배치시켜 선박의 침수표면적을 줄임으로써 마찰 저항을 감소시키므로, 가장 친환경적이며 실제 선박에 적용하기 용이한 특징이 있기 때문이다.

구체적으로, 이와 관련한 선행기술1(대한민국 등록특허 제10-1433525호)에는 공기 생산 장치를 선체 내부에 배치하고 공기 분사 장치를 선저면의 선수에서 선미에 이르는 종 방향으로 길게 배치시켜, 분사되는 공기가 선저면을 충분히 덮을 수 있는 공기윤활선박에 대해 개시되어 있다.

하지만, 이러한 구조를 갖는 대부분의 선박의 공기윤활장치는 공기 분사 장치에 대량의 공기를 제공하기 위해서는 공기 생산 장치의 구동에 따른 전력소모비용이 증가되는 문제점이 있다. 또한, 항해시에 선박이 전후좌우 방향으로 흔들리면서 공기층의 형성이 원활하게 이뤄지지 않는 경우가 많다.

아울러, 종래의 공기윤활선박의 추진장치인 프로펠러가 선미부에 배치됨에 따라, 선저면에서 유출되는 공기가 프로펠러에 유입되어 추진효율 저하 및 토크(torque)를 불안정하게 하는 문제가 있어, 선행기술2(대한민국 공개특허 제10-2014-0117681호)와 같이, 선저의 공기가 추진기에 도달하기 전에 선저에 회수장치를 구비하여 공기를 선체로 들이는 동종의 다수 방식이 제안되고 있으나, 선체 내부 부력의 훼손, 공기만 회수하기 어려운 효율성 문제 및 저항의 추가 발생 문제가 있다. 이에, 선행기술3(대한민국 등록특허 제10-1348081호)와 같이, 선체 외부의 추진기 주변에 계단형식을 갖춘 선미 형상을 통해 프로펠러에 유입되는 에어 캐비티를 줄이는 방법 등이 제시되고 있으나, 종래 선체의 유선형 설계에 따른 가공비용에 대한 부담은 더욱 증가되는 방향이므로, 이에 대한 개선이 필요한 실정이다.

한편, 공기저항은 선박이 운항될 때, 해수면 위로 노출된 선체의 부위, 예를 들어, 선각과 갑판 위의 구조물들이 공기와 접촉되면서 받는 저항을 의미하는 것으로, 선박의 운항속도와 노출된 선체 부위의 면적 및 구조에 따라 저항의 크기가 달라질 수 있어. 선행기술4(대한민국 공개특허 제10-2005-0041858호)를 비롯하여 다수의 연구가 진행되고 있다.

또한, 횡동요에 의해 공기부력층의 쏠림에 대한 보정이 필요해지면서, 선행기술5(대한민국 공개실용신안 제20-2018-0000008호) 또는 선행기술6(대한민국 공개실용신안 제20-2017-0068822호)와 같이 선체가 기울어진 방향으로 더 많은 공기(공기의 흐름)를 보낼 수 있는 연구들이 진행되고 있으나, 이는 수심에 따른 공기 도포의 불균형에 대한 보정으로, 선박의 복원력 향상 효과까지를 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1433525호 대한민국 공개특허 제10-2014-0117681호 대한민국 등록특허 제10-1348081호 대한민국 공개특허 제10-2005-004185호 대한민국 공개실용신안 제20-2018-0000008호 대한민국 공개실용신안 제20-2017-0068822호

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 공기공동이 적절하게 이뤄지면서도 흡입된 공기를 원활하게 배출하여 선박의 마찰저항 저감 효과를 향상시킬 수 있는 선박의 공기윤활장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명은 공기윤활을 위해 필요한 대량의 공기공급을 위해 소요되는 전력소모를 최소화할 수 있는 선박의 공기윤활장치를 제공하는 데에 있다.

아울러, 본 발명은 선박에 적재되는 물품의 무게에 따라 선저에 배치된 공기부력층의 부력 정도를 조절하여 최적의 흘수선을 일정하게 유지할 수 있고, 국제해사기구의 선박평형수관리협약(BWMS) 준수를 위한 선박평형수(ballast-water)를 대체할 수 있는 선박의 공기윤활장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명은 선저에 배치된 공기부력층을 구획하여 개별적으로 조절함으로써, 선박 운항시 선체의 흔들림을 제어하며 공기공동 효율을 높일 수 있는 선박의 공기윤활장치를 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 흘수선 위의 선수 및 선미에 일측이 개구된 가변개구부가 각각 구비되어 선체 내부로 공기를 흡입시키는, 선수공기흡입부와 선미공기흡입부, 선저에 배치되며 상기 선수공기흡입부에서 흡입된 공기를 수용하여 선박의 물에 대한 부력 조절과 횡동요를 보정하는 선저부력제어부 및 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 흘수선 아래 위치한 선미에서 분산토출시켜 마찰저항을 저감시키는 선미공기윤활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치를 제공하는 데에 있다.

상기 선박의 공기윤활장치에서, 상기 선수공기흡입부와 상기 선저부력제어부는 제1 공기공급관으로 연결되고, 상기 선미공기흡입부와 상기 선미공기윤활부는 제2 공기공급관으로 연결되며, 상기 제1 공기공급관 및 상기 제2 공기공급관의 내측에는 흡입된 공기를 압축시켜 토출하는 수평형프로펠러가 각각 구비되는 것일 수 있다.

상기 선미공기윤활부는 선미로부터 직립되게 돌출되어 서로 이격하도록 배열된 다수의 공기공동유도판, 상기 다수의 공기공동유도판 사이의 이격공간을 차폐하도록 배치되어, 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기의 상방향 움직임을 제한하는 막음판; 및 상기 제2 공기공급관의 내측에서 상기 다수의 공기공동유도판 사이로 이어지도록 구비되어, 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 상기 다수의 공기공동유도판의 침수깊이에 따라 분할하여 공급하는 복수개의 격벽구조체로 구성되는 것일 수 있다.

상기 공기공동유도판은 상부 면적이 하부 면적보다 넓은 크기를 갖는 것일 수 있다.

상기 가변개구부는 공기의 흡입면적이 선택적으로 가변되는 구조에 따라 상승형 개구부 또는 확장형 개구부로 구성되는 것일 수 있다.

상기 확장형 개구부는 일단에 구비된 회전축을 중심으로 다수개의 절첩면이 부채꼴 형상으로 전개 및 절첩되도록 연결되되, 서로 이격하여 배치되는 한 쌍의 절첩부재, 상기 한 쌍의 절첩부재의 상부에 양단부가 각각 부착되어, 상기 한 쌍의 절첩부재 사이의 이격공간으로만 공기가 유입되도록 안내하는 공기유출방지판 및 상기 공기유출방지판의 상단부에 부착되어, 상기 가변개구부에 흡입되지 않은 공기를 상방향으로 안내하는 공기스포일러로 구성되는 것일 수 있다.

상기 상승형 개구부는 선체 내측방향으로 공기의 흐름을 유도하는 상부천장면 및 상기 상부천장면의 하부 영역을 둘러싸며 배치되면서 선택적으로 개구율을 조절하여, 형성된 개구영역으로 공기를 유입시키는 하부지지대로 구성되는 것일 수 있다.

상기 선저부력제어부는 각각 종격벽에 의해 구획되어 선저 중앙에 배치되는 중심부력층 및 상기 중심부력층의 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 보조부력층으로 구성되며, 상기 중심부력층은 상기 선수공기흡입부의 흡입구조에 의해 수용되는 공기흡입량이 조절되어 선저 부력층 증감방식으로 흘수선을 유지하는 것일 수 있다.

상기 제1 공기공급관의 상부에는 선박의 횡동요시 상기 한 쌍의 보조부력층의 공기공급량을 조절하는 횡동요보정수단이 구비되는 것일 수 있다.

상기 횡동요보정수단은 상기 공기공급관의 일측에 회전가능하게 구비되어, 선박의 횡동요시 중력에 의해 일정 방향을 유지하는 무게추 및 상기 무게추와 일정 각도를 유지하며 상기 공기공급관의 개구영역을 선택적으로 개폐하는 개폐마개로 구성되는 것일 수 있다.

본 발명의 선박의 공기윤활장치는 선미공기윤활부 및 선저부력제어부를 통해 공기 공동이 적절하게 이뤄지면서도 공급된 공기를 원활하게 배출시켜 선미 및 선저에서의 저항을 저감시킬 수 있다.

특히, 상기 선미공기윤활부는 공급된 공기가 다수의 공기공동유도판을 통과하면서 공기공동유도판에 고르게 공기 공동을 형성할 수 있어 마찰저항을 감소시키는 면적을 확장시킬 수 있으므로, 마찰저항 저감 효과는 더욱 높아질 수 있다.

또한, 본 발명의 선박의 공기윤활장치는 가변개구부를 구비한 공기흡입부를 통해 대량의 공기를 용이하게 공급할 수 있어, 종래의 공기공급방식보다 공기공급을 위해 소요되는 전력소모를 최소화할 수 있다.

아울러, 본 발명의 선박의 공기윤활장치는 선미공기흡입부 및 선미공기윤활부의 구조적 특징에 의해 선미 침수부의 평면화를 구현할 수 있고, 이를 통해 선미의 유선형 설계에 따른 강판의 입체적 곡선화에 따른 고가의 제작비용을 평면의 저렴한 방식으로 전환할 수 있다.

다만, 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들을 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치의 구성을 나타내기 위해 일방향에서 절단하여 도시한 (적재가 없는) 선박의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변개구부의 구동모습을 나타낸 (중간적재된) 선박의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변개구부의 구동모습을 나타낸 (만재된) 선박의 단면도이다.
도 5는 도 4의 가변개구부의 구동상태를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치의 선저를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치에 횡동요보정수단이 구비된 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 9는 도 7의 선박의 횡동요에 따라 변화되는 횡동요보정수단의 횡동요 보정과정을 나타낸 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참고번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서에 있어서, 선박의 몸체는 선체로 의미할 수 있으며, 선박의 진행방향을 기준으로 전방영역은 선수, 선박의 진행방향을 기준으로 후방영역은 선미를 의미할 수 있으며, 또한, 선체의 바닥부분은 선저를 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치의 구성을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치의 구성을 나타내기 위해 일방향에서 절단하여 도시한 (적재가 없는) 선박의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변개구부의 구동모습을 나타낸 (중간적재된) 선박의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변개구부의 구동모습을 나타낸 (만재된) 선박의 단면도이며, 도 5는 도 4의 가변개구부의 구동상태를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치의 선저를 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기윤활장치에 횡동요보정수단이 구비된 구조를 나타낸 단면도이고, 도 8 내지 도 9는 도 7의 선박의 횡동요에 따라 변화되는 횡동요보정수단의 횡동요 보정과정을 나타낸 개념도이다.

본 발명은 선박의 공기윤활장치에 관한 것으로, 선미공기윤활부를 구비하여 선체의 표면에 공기공동(또는 공기층)을 형성하여 물의 점성(또는 부착력, 인장력 등)에 의한 영향인 마찰저항을 저감시켜 추진효율을 향상시킬 수 있는 선박의 공기윤활장치에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명의 선박의 공기윤활장치는 공기윤활수단으로 선미에 배치되는 선미공기윤활부 및 선저에 배치되는 선저부력제어부를 구비할 수 있으며, 실시예에 따라, 공기윤활장치는 다양한 위치에 추가적으로 배치될 수도 있다.

본 발명은 흘수선 위의 선수 및 선미에 일측이 개구된 가변개구부가 각각 구비되어 선체 내부로 공기를 흡입시키는, 선수공기흡입부와 선미공기흡입부, 선저에 배치되며 상기 선수공기흡입부에서 흡입된 공기를 수용하여 선박의 물에 대한 부력 조절과 횡동요를 보정하는 선저부력제어부 및 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 흘수선 아래 위치한 선미에서 분산토출시켜 마찰저항을 저감시키는 선미공기윤활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치를 제공할 수 있다.

도 1과 같이, 본 발명의 일 실 시예에서 선박의 공기윤활장치는 흘수선 위의 선수에 선수공기흡입부(100)가 구비되어 선저부력제어부(300)를 통해 상기 선수공기흡입부(100)에서 흡입된 공기를 토출하면서 물에 대한 부력의 크기를 조절할 수 있고, 이를 이용하여 횡동요를 보정할 수 있다. 또한, 선저면에 공기공동을 형성하여 선저가 갖는 마찰저항 크기 또한 조절할 수 있다. 구체적으로, 흘수선 위의 선미에 선미공기흡입부(200)가 구비되어 선미공기윤활부(400)를 통해 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기를 흘수선 아래 위치한 선미, 즉 선미침수부에서 분산 토출시켜 선미 일측에 공기공동을 형성함으로써 선미에서의 마찰저항을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 선박의 공기윤활장치는 공기흡입부로부터 흡입된 공기를 수용하고 선체 외부로 토출가능하도록 일측에 제공하기 위한 공기공급관이 더 구비될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 선박의 공기윤활장치에서, 상기 선수공기흡입부와 상기 선저부력제어부는 제1 공기공급관으로 연결되고, 상기 선미공기흡입부와 상기 선미공기윤활부는 제2 공기공급관으로 연결되는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 공기공급관 및 상기 제2 공기공급관의 내측에는 흡입된 공기를 압축시켜 토출하는 수평형프로펠러가 각각 구비되는 것일 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1 공기공급관(510)의 일측은 상기 선수공기흡입부(100)와 연결되어 상기 선수공기흡입부(100)를 통해 흡입된 공기를 수용하고, 타측은 상기 선저부력제어부(300)에 연결되어 수용한 공기를 상기 선저부력제어부(400)에 공급하는 것일 수 있다. 또한, 상기 제2 공기공급관(530)의 일측은 상기 선미공기흡입부(200)와 연결되어 상기 선미공기흡입부(200)를 통해 흡입된 공기를 수용하고, 타측은 상기 선미공기윤활부(400)에 연결되어 수용한 공기를 상기 선미공기윤활부(400)에 공급하는 것일 수 있다. 상기 제1 공기공급관(510) 및 상기 제2 공기공급관(530)은 선체 내에 구비되는 것으로 형상은 선체의 구조에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 다수개의 유로로 분할되어 구비될 수 있다.

상기 제1 공기공급관(510)의 내측에는 상기 선수공기흡입부(100)에서 흡입된 공기를 압축시켜 상기 선저부력제어부(300)로 토출하는 제1 수평형프로펠러(511)가 구비될 수 있다. 상기 제1 공기공급관(510)의 내측에 구비된 제1 수평형프로펠러(511)은 상기 선수공기흡입부(100)에서 흡입된 공기를, 공기가 흡입되는 방향과 교차하는 회전축을 중심으로 회전하면서 공기를 압축시켜 토출하여 상기 선저부력제어부(300)에 제공하는 것일 수 있다. 상기 제1 수평형프로펠러(511)에 의해 상기 제1 공기공급관(510) 내 공기는 일정 수준으로 압축되어 빠른 공기 흐름을 가지며 상기 선저부력제어부(300)에 원활하게 공급되는 것일 수 있다. 상기 제1 수평형프로펠러(153)는 흘수선과 수평한 방향으로 배치된 구조일 수 있으며, 통상의 프로펠러를 모두 적용할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 제1 공기공급관(510)이 다수개의 유로를 갖도록 구성되는 경우, 상기 제1 수평형프로펠러(511)는 다수개로 준비되어, 각각의 유로 내에 배치되는 것일 수 있다.

또한, 상기 제2 공기공급관(530)의 내측에는 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기를 압축시켜 상기 선미공기흡입부(200)로 토출하는 제2 수평형프로펠러(531)가 구비될 수 있다. 상기 제2 수평형 프로펠러(531)는 상술한 제1 수평형프로펠러(511)와 배치된 위치에서 동일한 기능을 수행하는 것일 수 있으며, 동일 기능에 대해서는 상기 제1 수평형프로펠러(511)의 설명을 참조할 수 있다. 상기와 같이, 각각의 공기공급관 내측에 수평형프로펠러가 배치됨에 따라 공기는 압축되어 토출방향으로 강하고 빠른 흐름으로 공급될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 먼저, 상기 선미공기윤활부(400)는 선미에 배치되어 선미의 일측에 공기공동을 형성함으로써, 선박의 운항에 따른 진행 반대 방향으로 선미에 작용하는 물의 인장력을 단절시켜 저항을 줄이는 것일 수 있다. 도 1의 S-S'선을 기준으로 절단하여 나타낸 단면도인, 도 2를 참조하면, 상기 선미에는 공기윤활을 위하여 선미공기흡입부(200) 및 선미공기윤활부(400)가 구비될 수 있다. 상기 선미공기흡입부(200)는 선미의 흘수선 위의 영역, 선미의 갑판 상에 구비되어, 상기 선미공기윤활부(400)에서 공기공동을 형성할 공기를 흡입시키는 역할을 수행하는 것일 수 있다. 이를 위하여, 상기 선미공기흡입부(200)는 선체 내로 공기를 흡입시키기 위해 일측이 개구된 제2 가변개구부(210)가 구비될 수 있다. 상기 제2 가변개구부(210)는 선박 운항시 진행방향에서 불어오는 바람 및 선체 상으로 흘러가는 공기를 용이하게 채집할 수 있는 구조를 갖는 것일 수 있다. 상기 제2 가변개구부(210)는 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 상세하게는 후술한다.

도 2 내지 도 4와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선미공기윤활부(400)는 선미로부터 직립되게 돌출되어 서로 이격하도록 배열된 다수의 공기공동유도판(410) 및 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이의 이격공간을 차폐하도록 배치되어, 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기의 상방향 움직임을 제한하는 막음판(430) 및 상기 제2 공기공급관(530)의 내측에서 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이로 이어지도록 구비되어, 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기를 상기 다수의 공기공동유도판(410)의 침수깊이에 따라 분할하여 공급하는 복수개의 격벽구조체(450)로 구성되는 것일 수 있다.

즉, 상기 선미공기윤활부(410)는 상기 선미공기흡입부(200)로부터 흡입된 공기를 이용하여 선체의 표면, 즉 선미의 일측에 공기공동을 형성하는 것으로, 다수의 공기공동유도판(410)을 구비하는 것일 수 있다. 상기 다수의 공기공동유도판(410)은 공기공동 형성을 위해 구비하는 판 형상의 구조물 다수개를 의미하는 것으로, 상기 공기공동유도판(410)은 일측이 선미의 일측에 부착되어 지지되는 것일 수 있다. 상기 공기공동유도판(410)은 선미로부터 해수면과 교차하는 방향으로 직립되게 돌출되도록 구비되며, 서로 일정간격으로 이격하여 배열되어, 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이에는 선체 외부로 개구되는 이격공간이 형성될 수 있다.

이에, 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기는 상기 다수의 공기공동유도판(410)의 이격공간을 통해 선체 외부로 빠져나가면서 상기 공기공동유도판(410)의 표면에 용이하게 공기공동(기포)을 형성할 수 있다. 이에, 선박 운항시 진행반대 방향으로 선체와 물 사이에 분자간의 이격거리가 커 공간적으로 쉽게 늘어나는 공기를 배치함으로써 후미의 해수 인장력으로부터 쉽게 이탈하여 마찰저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 전술된 바와 같은 형상으로 상기 공기공동유도판(410)을 선미에 다수개로 구비함에 따라, 물의 표면장력이 공기공동유도판과 공기공동유도판 사이의 공기공동을 형성할 수 있는 저항저감면적을 확장시킬 수 있어, 저항저감 효과는 더욱 증가될 수 있다.

아울러, 상기 다수의 공기공동유도판(410)은 침수되도록 배치되어 해수면과 교차하는 방향으로 직립하여 돌출되므로, 공기공동이 형성된 상기 다수의 공기공동유도판(410) 표면에 작용하는 물의 흐름과 수직하게 배치되는 것일 수 있다. 이에, 물의 흐름과 수직하게 배치된 상기 다수의 공기공동유도판(410)은, 종래의 해수면과 평행한 방향으로 배치되는 선미가 받는 물의 인장력보다 적은 영향을 받게 되므로, 선박 전체의 추진효율은 더욱 높아질 수 있다. 또한, 본 발명의 선박의 공기윤활장치는 선미에 배치되는 상기 선미공기흡입부(200) 및 상기 선미공기윤활부(400)의 구조적 특징에 의해 선미침수부의 평면화를 구현할 수 있고, 이를 통해 선미의 유선형 설계에 따른 제작비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이의 이격공간을 차폐하도록 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이에 상기 막음판(430)이 구비됨에 따라, 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이로 빠져나가는 공기가 상방향으로 빠져나가는 움직임을 제한할 수 있다. 즉, 상기 막음판(430)은 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기가 상기 다수의 공기공동유도판(410)의 후방, 하부 영역을 거쳐 토출될 수 있도록 하는 것일 수 있다. 이에, 상기 막음판(430)은 상기 다수의 공기공동유도판(410) 이외의 영역으로 공기가 유출되지 않게 방지되는 역할을 수행할 수 있으며, 상기 다수의 공기공동유도판(410)에 형성되는 공기공동생성율을 전영역에 고르게 높일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 막음판(430)는 편평한(flat) 형태일 수 있다. 또는, 다른 구현예에서, 상기 막음판(430)는 선택적으로 일측이 상기 다수의 공기공동유도판(410) 방향으로 일정 각도 굽혀지도록 동작가능하도록 구비되어, 상기 공기공동유도판(410)을 빠져나가는 공기가 상기 공기공동유도판(410)에 접촉하며 공기공동을 형성할 수 있는 기회가 증가되면서 공기공동 형성효율을 더욱 향상시키는 것일 수 있다.

아울러, 상기 제2 공기공급관(530)의 내측에서 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이로 이어지도록 ㄴ자 형태로 구비된 복수개의 격벽구조체(450)는, 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기를 상기 다수의 공기공동유도판(410)의 침수깊이에 따라 분할하여 상기 다수의 공기공동유도판(410)으로 공급함으로써, 선미침수부의 모든 면적에서의 공기공동을 유도하는 수심별 막음판으로 기능하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 복수개의 격벽구조체(450)의 일측은 상기 제2 공기공급관(530)의 내측에 구비되어 상기 제2 공기공급관(530)이 다수개의 유로를 갖도록 구비되는 것일 수 있다.

또한, 상기 복수개의 격벽구조체의 타측은 상기 다수의 공기공동유도판(410) 사이의 이격공간에 구비되어, 상기 다수의 공기공동유도판의 침수깊이에 따른 영역별로 공급되는 공기량이 조절될 수 있다. 이는, 상기 제2 공기공급관(530)에서 공급되는 공기가 상부 침수부 영역의 공기공동유도판(430)에서만 집중적으로 토출될 경우, 하부 침수부에서 공기공급부족으로 선체와 해수가 분리되지 못하는 것을 막고, 선미침수부 전체 영역에서 고르게 공기윤활 작용을 형성하기 위해 구비되는 것일 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 다수의 공기공동유도판(410)은 상부 면적이 하부 면적보다 넓은 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 다수의 공기공동유도판(410)이 일정 두께를 가지도록 구비되며, 두께를 기준단면적으로 보았을 때, 상기 다수의 공기공동유도판(410)의 하부(해저방향) 면적 보다 상부(해상방향)면적이 더 넓게 형성되도록 구비되는 것일 수 있다. 이는, 상기 선미공기흡입부(200)에서 흡입된 공기가 상기 선미공기윤활부(400)로 토출되면서 공기공동을 형성하는 공기가 구조적 특징으로 인해 상기 다수의 공기공동유도판(410)의 상부영역으로 많이 몰리게 될 수 있다. 이에, 본 발명은 상기 공기공동유도판(410)의 상부영역의 면적을 더 넓게 구비함으로써, 공기공동이 효과적으로 이뤄질 수 있도록 한다. 도 2 내지 도 4와 같이, 상기 공기공동유도판(410)의 측벽(선체 외측방향의 단면)의 형상을 저항저감을 위하여 유선형으로 설계할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선수공기흡입부 및 상기 선미공기흡입부는 상기 가변개구부가 각각 구비될 수 있다. 상기 가변개구부는 가변개구부 자체의 형상 및 크기, 또는, 개구공간의 형상, 또는, 개구공간의 면적크기가 변화되는 가변구조를 갖는 것일 수 있다. 이를 통해 상기 가변개구부는 각각의 상기 선수공기흡입부 및 상기 선미공기흡입부에 흡입되는 공기 흡입량(공기채집량)을 필요에 따라 선택적으로 조절하여 이용할 수 있다. 이에, 본 발명은 상기 가변개구부를 통해 공기공동 형성을 위한 공기를 더욱 원활하게 다량으로 공급할 수 있어 공기 윤활 효과를 높일 수 있으며, 흘수선 위 선체에 작용하는 공기저항 또한 저감시킬 수 있다. 실시예에 따라, 상기 가변개구부는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 가변개구부는 공기의 흡입면적이 선택적으로 가변되는 구조에 따라 상승형 개구부 또는 확장형 개구부로 구성되는 것일 수 있다. 즉, 실시예에 따라, 상기 선수공기흡입부에 상승형 개구부 또는 확장형 개구부가 구비될 수 있다. 또한, 상기 선미공기흡입부에 상승형 개구부 또는 확장형 개구부가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 확장형 개구부는 일단에 구비된 회전축을 중심으로 다수개의 절첩면이 부채꼴 형상으로 전개 및 절첩되도록 연결되되, 서로 이격하여 배치되는 한 쌍의 절첩부재, 상기 한 쌍의 절첩부재의 상부에 양단부가 각각 부착되어, 상기 한 쌍의 절첩부재 사이의 이격공간으로만 공기가 유입되도록 안내하는 공기유출방지판 및 상기 공기유출방지판의 상단부에 부착되어, 상기 가변개구부에 흡입되지 않은 공기를 상방향으로 안내하는 공기스포일러로 구성되는 것일 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 확장형 개구부(231)는 다수개의 절첩면이 하나의 회전축을 중심으로 연결되어 부채꼴 형상으로 전개 및 절첩되는 절첩부재(111) 한 쌍이 동일한 회전축을 중심으로 서로 이격하여 배치되는 것일 수 있다. 상기 한 쌍의 절첩부재(111)는 상기 한 쌍의 절첩부재(111) 사이의 이격공간이 선박의 진행방향을 향하도록 배치되는 것일 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 절첩부재(111)의 일측은 선체의 갑판 상에 연결되어 지지되며, 상기 한 쌍의 절첩부재(111)의 타측에는, 즉, 상기 한 쌍의 절첩부재(111)의 상부에는 공기유출방지판(113)의 양단부가 각각 부착되어 상기 한 쌍의 절첩부재(111) 사이의 이격공간으로 공기가 유입되도록 안내하는 것일 수 있다. 도 3 내지 도 4와 같이, 상기 확장형 개구부(110)는 선택적으로 다수개의 절첩면이 전개 및 절첩되면서 상기 한 쌍의 절첩부재(111) 사이의 이격공간의 크기를 조절할 수 있으며, 이를 통해 상기 이격공간으로 흡입되는 공기 흡입량을 제어할 수 있다.

도 5는 상기 확장형 개구부(110)의 상기 한 쌍의 절첩부재(111)가 부채꼴 형상의 전개된 모습을 나타낸 것으로, 상기 확장형 개구부(110) 내로 흡입된 공기가 선체 내로 유입될 수 있는 공기홀이 상기 이격공간 내측영역에 구비되는 것일 수 있다. 상기 한 쌍의 절첩부재(111)는 다수개의 절첩면이 내측에서 외측 방향으로 서로 절첩되도록 구성되어, 상기 한 쌍의 절첩부재(111)가 모두 절첩된 상태에서도 하나의 절첩면의 폭 만큼의 이격공간을 유지하는 것일 수 있다.

다른 구현예로, 상기 한 쌍의 절첩부재(111)의 일단부가 선택적으로 선체의 좌측방향 및 우측방향으로 선체를 중심으로 일정각도 벌어지는 형태로 직선왕복가능한 것일 수 있다(미도시). 이에, 상기 확장형 개구부(110)의 전방에 큰 높이로 적재된 물품이 배치되는 경우에도, 선체의 좌측방향 또는 우측방향에서 흐르는 공기를 용이하게 흡입할 수 있다.

상기 공기스포일러(115)는 상기 공기유출방지판의 상단부에 부착되어, 상기 가변개구부에 흡입되지 않은 공기를 상방향으로 안내하는 것으로, 선체에 가해지는 공기저항, 즉 선체 위의 갑판 또는 선체 상에 적재된 물품 등에 가해지는 공기 저항을 줄이고, 공기의 흐름을 원활하게 하기 위하여 구비되는 것일 수 있다. 상기 공기스포일러(115)는 상기 공기유출방지판의 일측, 즉, 해상방향으로 펼쳐지는 상단부의 일측에 부착되는 것일 수 있다. 상기 공기스포일러(115)는 회전축을 중심으로 상기 공기유출방지판(113)과의 이격거리가 조절되는 것일 수 있으며, 이를 위해 상기 공기스포일러(115)의 회전축이 상기 공기유출방지판(113)의 상단부에 부착되는 것일 수 있다.

상기 공기스포일러(115)와 상기 공기유출방지판(113)의 이격거리는 선택적으로 달라지도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 절첩부재(111)가 펼쳐지거나, 선박에 물품이 중간 적재 또는 만재시 물품의 높이에 따라 공기흐름이 막혀 저항이 크게 증가할 수 있으므로, 공기의 흐름을 원활하게 하여 상기 공기스포일러(115)는 상부 방향으로 올라가도록 위치시킴으로써, 상기 공기스포일러(115)와 상기 공기유출방지판(113)의 이격거리는 크게 벌어질 수 있다. 또는, 예를 들어, 상기 절첩부재(111)가 절첩된 상태이거나, 선박에 물품이 적재되지 않은 경우에는 상기 공기스포일러(115)는 상기 공기유출방지판(113)과의 이격거리가 좁아지면서 상기 공기유출방지판(113)의 측면과 겹쳐지도록 배치될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상승형 개구부는 선체 내측방향으로 공기의 흐름을 유도하는 상부천장면 및 상기 상부천장면의 하부 영역을 둘러싸며 배치되면서 형성된 개구영역으로 공기를 유입시키는 하부지지대로 구성되는 것일 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 상승형 개구부(210)는 선미영역의 선체의 갑판 상에 놓이는 것일 수 있다. 상기 상승형 개구부(210)는 선체의 갑판과 직교하는 방향으로 구비되는 하부지지대(213)가 구비될 수 있으며, 상기 하부지지대(213)의 상단부 일측에 선체 진행방향을 향하도록 부착되는 상부천장면(211)으로 구분될 수 있다. 상기 하부지지대(213)는 상기 상부천장면(211)의 하부영역을 둘러싸도록 배치되되, 전체 하부영역이 아닌 일측의 개구영역을 제외한 나머지의 하부영역에 배치되어 하부공기유로관으로 유도되도록 개구영역을 형성할 수 있다.

즉, 상기 상승형 개구부(210)는 일측에 개구영역이 구비되고, 상기 개구영역을 제외한 나머지 측면은 상기 하부지지대(213)가 배치되며, 상부에는 상기 상부천장면(211)이 배치되어 상기 개구영역을 통해 공기가 효과적으로 흡입될 수 있는 구조를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 상부천장면(211)은 사각판 형상으로 구비되며, 상기 하부지지대(213)는 상기 상부천장면(211)의 사각판의 4개의 측면 중에서 선수부를 향해 배치된 측면을 제외한 다른 측면, 즉, 상기 상부천장면(211)의 3개의 측면에 3개의 판이 각각 부착되어 상기 상부천장면(211) 하부영역을 둘러싸도록 배치되는 것일 수 있다. 상기 상부천장면(211)의 형상은 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

구체적으로, 상기 상승형 개구부(210)가 전술된 구조로 선미영역의 선체 위에 구비됨에 따라 선체의 진행방향 반대로 흐르게 되는 공기는 상기 상부천장면(211)을 따라 상기 상부천장면(211) 하부 영역으로 흐르도록 유도될 수 있으며, 상기 하부지지대(213)에 의해 선박 진행 반대방향으로 흐르는 공기흐름의 경로가 변경되면서 상기 선미공기흡입부(130) 하부에 배치된 제1 공기공급부(150) 방향으로 흡입되면서, 선체 내에 공기를 유입시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부지지대(213)는 선택적으로 개구율을 조절하는 것일 수 있다. 상기 하부지지대(213)가 개구율을 조절하는 방법은 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

일 구현예에서, 상기 하부지지대(213)는 선택적으로 상하방향으로 직선왕복운동하는 것일 수 있다. 즉, 상기 하부지지대(213)는 상기 상부천장면(211)이 부착된 상태로 상하방향, 즉 상기 선체의 갑판과 직교하는 방향으로 직선왕복운동하는 것일 수 있다. 이를 위해, 상기 하부지지대(213)는 길이방향으로 선택적으로 신장될 수 있고, 복귀될 수 있는 구조를 갖는 것일 수 있다. 도 3과 같이, 상기 하부지지대(213)가 직선왕복운동하여 높이방향으로 신장되면, 상기 하부지지대(213)의 신장된 길이만큼 상기 상부천장면(211)과 상기 상승형 개구부(210)가 구비된 선체 갑판과의 이격거리가 커지게 되고, 상기 선미공기흡입부(200)의 개구공간은 더욱 넓어지게 된다. 이를 통해, 상기 선미공기흡입부(200)에서 더욱 많은 양의 공기를 채집하여 선체 내로 흡입할 수 있다.

또한, 상기 하부지지대(213)는 높이방향으로 신장시, 상기 하부지지대(213)의 일측이 높이방향으로 표면적이 넓어지도록 함께 신장되는 것일 수 있다. 이에, 상기 하부지지대(213)가 직선왕복운동하여 높이방향으로 신장되는 경우에도 상기 상부천장면(211)과 선체 사이의 이격공간, 즉, 상기 상부천장면(131)의 하부영역은 일측의 개구영역을 제외하고는, 상기 하부지지대(213)에 의해 완전히 밀폐되어 둘러싸도록 구성되는 것일 수 있다. 이러한 구조를 통해 본 발명은 상기 하부지지대(213)의 직선왕복운동으로 공기흡입량을 조절할 수 있으면서도, 공기가 공기흡입부 외의 영역으로 유출되지 않고 효과적으로 흡입되도록 할 수 있다.

다른 구현예로, 상기 하부지지대(213)는 상기 상부천장면(211)의 하부영역에 상기 상부천장면(211)을 둘러싸도록 배치되되, 상기 하부지지대(213)의 일단부가 선택적으로 선체의 좌측방향 및 우측방향으로 선체를 중심으로 일정각도 벌어지는 형태로 직선왕복가능한 것일 수 있다(미도시). 이에, 상기 상승형 개구부(210)의 전방에 큰 높이로 적재된 물품이 배치되는 경우에도, 선체의 좌측방향 또는 우측방향에서 흐르는 공기를 용이하게 흡입할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 선저부력제어부(300)는 선저에 배치되는 것으로, 상기 선수공기흡입부(100)로부터 흡입된 공기를 이용하여 선저에 부력을 부여하여 선박이 갖는 물에 대한 부력의 크기를 조절할 수 있으며, 또한, 선저면에 공기공동을 형성하면서 마찰저항의 크기도 조절할 수 있다. 이에, 본 발명은 선박의 운항에 따라 운항반대방향으로 흐르는 공기를 상기 선수공기흡입부(100)를 통해 흡입된 공기를 선저로 보내 부력 및 마찰저항 크기 조절을 위해 사용함으로써, 선수에 가해지는 공기저항을 저감시킬 수 있다.

도 6 내지 도 9와 같이, 상기 선저부력제어부(300)는 상기 선수공기흡입부(100)에서 흡입된 공기를 공급받아 구조적 특징에 의해 공급된 공기를 선저에 분할하여 수용함으로써, 부력의 크기를 조절할 수 있으며, 상기 공급된 공기의 일부는 상기 선저면에 공기공동을 형성함으로써 상기 선저면에 가해지는 마찰저항의 크기 또한 줄일 수 있다. 본 명세서에서 구체적으로 설명하지는 않았지만, 선박은 통상의 부력체를 별도로 구비할 수 있으며, 상기 선저부력제어부(300)는 통상의 부력체와 더불어 선저에 부력을 더 부여하여 부력의 크기를 조절하기 위한 것일 수 있으며, 아울러 공기윤활 효과 및 후술하는 횡동요 보정을 위하여 구비되는 것일 수 있다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선저부력제어부(300)는 각각 종격벽에 의해 구획되어 선저 중앙에 배치되는 중심부력층(310) 및 상기 중심부력층(310)의 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 보조부력층(330, 350)으로 구성되며, 상기 중심부력층(310)은 상기 선수공기흡입부(100)에 구비된 가변개구부에 의해 공기흡입량이 조절되어 선저 부력층 증감방식으로 흘수선을 유지하는 것일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 선저공기부력부(254)는 선체의 폭과 길이 등 선박의 구조에 따라 전술된 부력층 외에 추가적으로 다른 부력층을 더 구비할 수도 있다.

도 6 내지 도 9와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공기공급관(510)의 상부에는 선박의 횡동요시 상기 한 쌍의 보조부력층의 공기흡입량을 조절하는 횡동요보정수단(600)이 구비되는 것일 수 있다. 즉, 상기 횡동요보정수단은(600)은 상기 선수공기흡입부(100)에서 흡입된 공기가 상기 제1 공기공급관(510)을 통해 상기 선저부력제어부(300)에 공급될 때, 선박의 횡동요에 따라 상기 상기 선저부력제어부(300)에 공급되는 공기공급량을 조절하여 상기 선저부력제어부(300)의 다수개의 부력층에 수용되는 공기부력 정도를 조절하기 위한 것일 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 횡동요보정수단(600)은 상기 공기공급관의 일측에 회전가능하게 구비되어, 선박의 횡동요시 중력에 의해 일정 방향을 유지하는 무게추 및 상기 무게추와 일정 각도를 유지하며 상기 공기공급관의 개구영역을 선택적으로 개폐하는 개폐마개로 구성되는 것일 수 있다.

도 8 내지 도 9에 따르면, 상기 제1 공기공급관(510)은 3개의 유로로 구분되어 있으며, 각각의 유로는 상기 중심부력층(310), 좌측보조부력층(330), 우측보조부력층(350)과 각각 연결되어 있을 수 있다. 이 때, 일측방향, 예를 들어, 도 8과 같이 우측방향으로 선박의 횡동요가 발생한 경우, 상기 횡동요보정수단을 구성하는 상기 무게추(610) 및 상기 개폐마개(630)에 의해 상기 횡동요보정수단(600)에 의해 자동적으로 기울어진 방향에 배치된 보조부력층, 즉 상기 우측보조부력층(350)과 연결된 유로의 개구영역이 넓어지게 된다. 이에, 기울어진 방향에 배치된 우측보조부력층(350)으로 더 많은 공기가 공급되며, 상기 우측부력층(350)에는 더 높은 부력이 작용하게 되면서 선체는 수평으로 복원될 수 있다. 이는, 상기 한 쌍의 보조부력층(330, 350)으로 공급되는 공기유로의 개구영역을 개폐하는 개폐마개에 의한 개구영역의 크기가 동일할 때까지 작용하게 되며, 이러한 좌우의 부력조절을 통해 횡동요가 보정될 수 있다.

실시예에 따라, 효과적인 횡동요의 보정을 위해, 다수의 개폐기를 포함하는 횡동요보정수단을 전기적인 조절장치를 구비할 경우, 지속적인 에너지의 공급과 이에 따른 연료의 소모가 강제되게 된다. 하지만, 본 발명은 상기 무게추 및 상기 무게추와 일정각도를 유지하는 개폐마개를 통해 유로의 개구영역의 크기 및 개폐 여부를 자동적으로 조절할 수 있어, 선체가 운항하는 동안 지속적으로 횡동요 보정을 받을 수 있으며, 이를 통해 선박운항의 안전성 또한 증대될 수 있다.

더욱 상세하게는, 도 7 내지 도 9와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 횡동요보정수단(600)는'ㄱ'자로 꺾인 형태가 되며, 만약, 그 개폐마개의 각도가 수직에서 120°의 기울기를 가진다고 가정하고, 수평에 대해서 30°의 기본 흡입구를 형성하고, 만약, 30°의 횡동요가 일어날 경우 상기 개폐마개(630)는 상기 무게추에 의해 수직을 유지하여 일측은 60°가 열린 흡입구를 형성하고, 일측은 폐쇄되는 형태로 가동되게 된다. 즉, 선체는 30° 정도 기울어지게 되어 상기 선저공기부력부(300)와 이어지는 제1 공기공급관(510)의 분할된 공기유로의 개구영역은 일측 폐쇄 및 일측 확장되는 것일 수 있다.

또한, 구현예에 따라, 상기 선저부력제어부(300)에 공급되는 공기량의 조절은 상기 개폐마개(630)와 같이 단일한 덮개를 가진 개폐기일 수도 있으나, 다수의 개구와 이에 대응하는 다수의 개폐기로 구성되는 것일 수도 있다. 구체적으로 예를 들어, 100°에서 125°로 순차적으로 구성된 6개의 개폐기가 존재할 경우 10°의 횡동요에서 1차적으로 100°의 개폐기가 닫히게 되며, 이후 연쇄적으로 개폐가 이어지게 될 경우 공급되는 공기량이 조절되는 것은 단일 개폐기의 경우와 동일하지만, 파랑의 크기와 방향 및 황천여부 등에 따라 상기 횡동요보정수단(600)이 운용되는 각도의 범위를 조절할 필요가 있으며, 개폐마개가이드(650)를 통해 폐쇄하는 선택에 있어 선박의 크기에 따라 개폐마개(630)의 규모도 차이가 나게 되며 상기 횡동요보정수단(600)의 크기를 적정하게 제조하여 편의성과 정비효율을 기할 수 있다. 단일 개폐기 덮개 위 혹은 축, 무게추 등에서 각도제한기를 설치하여 범위조절 방식도 가능하고, 복수개의 개폐기의 경우 일부 개폐기를 고정함으로써 범위조절이 가능한 것일 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100: 선수공기흡입부 110: 확장형 개구부
111: 절첩부재 113: 공기유출방지판
115: 공기스포일러 200: 선미공기흡입부
210: 상승형 개구부 211: 상부천장면
213: 하부지지대 300: 선저부력제어부
310: 중앙부력층 330, 350: 한 쌍의 보조부력층
400: 선미공기윤활부 410: 다수의 공기공동유도판
430: 막음판 450: 복수개의 격벽구조체
510: 제1 공기공급관 511: 제1 수평형프로펠러
530: 제2 공기공급관 531: 제2 수평형프로펠러
600: 횡동요보정수단 610: 무게추
630: 개폐마개 650: 개폐마개가이드

Claims (10)

1. 흘수선 위의 선수 및 선미에 일측이 개구된 가변개구부가 각각 구비되어 선체 내부로 공기를 흡입시키는, 선수공기흡입부와 선미공기흡입부;
   선저에 배치되며 상기 선수공기흡입부에서 흡입된 공기를 수용하여 선박의 물에 대한 부력 조절과 횡동요를 보정하는 선저부력제어부; 및
   상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 흘수선 아래 위치한 선미에서 분산토출시켜 마찰저항을 저감시키는 선미공기윤활부를 포함하는 것이며,
   상기 가변개구부는 공기의 흡입면적이 선택적으로 가변되는 구조에 따라 상승형 개구부 또는 확장형 개구부로 구성되고,
   상기 확장형 개구부는,
   일단에 구비된 회전축을 중심으로 다수개의 절첩면이 부채꼴 형상으로 전개 및 절첩되도록 연결되되, 서로 이격하여 배치되는 한 쌍의 절첩부재;
   상기 한 쌍의 절첩부재의 상부에 양단부가 각각 부착되어, 상기 한 쌍의 절첩부재 사이의 이격공간으로만 공기가 유입되도록 안내하는 공기유출방지판; 및
   상기 공기유출방지판의 상단부에 부착되어, 상기 가변개구부에 흡입되지 않은 공기를 상방향으로 안내하는 공기스포일러로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
2. 흘수선 위의 선수 및 선미에 일측이 개구된 가변개구부가 각각 구비되어 선체 내부로 공기를 흡입시키는, 선수공기흡입부와 선미공기흡입부;
   선저에 배치되며 상기 선수공기흡입부에서 흡입된 공기를 수용하여 선박의 물에 대한 부력 조절과 횡동요를 보정하는 선저부력제어부; 및
   상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 흘수선 아래 위치한 선미에서 분산토출시켜 마찰저항을 저감시키는 선미공기윤활부를 포함하는 것이며,
   상기 가변개구부는 공기의 흡입면적이 선택적으로 가변되는 구조에 따라 상승형 개구부 또는 확장형 개구부로 구성되고,
   상기 상승형 개구부는,
   선체 내측방향으로 공기의 흐름을 유도하는 상부천장면; 및
   상기 상부천장면의 하부 영역을 둘러싸며 배치되면서 선택적으로 개구율을 조절하여, 형성된 개구영역으로 공기를 유입시키는 하부지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 선수공기흡입부와 선저부력제어부는 제1 공기공급관으로 연결되고,
   상기 선미공기흡입부와 선미공기윤활부는 제2 공기공급관으로 연결되며,
   상기 제1 공기공급관 및 상기 제2 공기공급관의 내측에는 흡입된 공기를 압축시켜 토출하는 수평형프로펠러가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 선미공기윤활부는,
   선미로부터 직립되게 돌출되어 서로 이격하도록 배열된 다수의 공기공동유도판;
   상기 다수의 공기공동유도판 사이의 이격공간을 차폐하도록 배치되어, 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기의 상방향 움직임을 제한하는 막음판; 및
   상기 제2 공기공급관의 내측에서 상기 다수의 공기공동유도판 사이로 이어지도록 구비되어, 상기 선미공기흡입부에서 흡입된 공기를 상기 다수의 공기공동유도판의 침수깊이에 따라 분할하여 공급하는 복수개의 격벽구조체로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 공기공동유도판은 상부 면적이 하부 면적보다 넓은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 선저부력제어부는,
   각각 종격벽에 의해 구획되어 선저 중앙에 배치되는 중심부력층 및 상기 중심부력층의 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 보조부력층으로 구성되며,
   상기 중심부력층은 상기 선수공기흡입부의 흡입구조에 의해 수용되는 공기흡입량이 조절되어 선저 부력층 증감방식으로 흘수선을 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 공기공급관의 상부에는 선박의 횡동요시 상기 한 쌍의 보조부력층의 공기공급량을 조절하는 횡동요보정수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 횡동요보정수단은,
   상기 공기공급관의 일측에 회전가능하게 구비되어, 선박의 횡동요시 중력에 의해 일정 방향을 유지하는 무게추; 및
   상기 무게추와 일정 각도를 유지하며 상기 공기공급관의 개구영역을 선택적으로 개폐하는 개폐마개로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 공기윤활장치.
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