KR102251185B1 - 바닥이 평평한 선박 및 적어도 하나의 에어 캐비티의 길이를 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사람 또는 물건을 수송하는 바닥이 평평한 선박에 관한 것으로, 상기 선박은 상기 선박의 바닥에 부착된 마찰저항 저감 시스템을 포함하고, 상기 마찰저항 저감 시스템은, 선박의 이동 중 상기 선박의 바닥에 있는 난류 부재의 하류에 난류 흐름을 갖는 영역을 생성하도록 상기 선박의 길이 방향과 수직으로 연장하는 둘 이상의 난류 부재들, 및 각각의 난류 부재에 대하여 상기 난류 부재들에 또는 그 근처에 공기 흐름을 주입하도록 구성된 공기 주입기를 포함한다. 마찰저항 저감 시스템은 상기 난류 부재들의 양 측면에 인접한 용골을 더 포함한다. 상기 선박의 바닥은 캐비티들이 없이 평평하고, 상기 난류 부재들은 용골들 사이에서 상기 선박의 바닥에 기밀 부착된 융기들이고, 그리고 상기 난류 부재들은 상기 선박의 바닥으로부터 2.5 내지 25mm 연장한다.

Description

바닥이 평평한 선박 및 적어도 하나의 에어 캐비티의 길이를 제어하는 방법{A FLAT-BOTTOMED VESSEL AND A METHOD FOR CONTROLLING THE LENGTH OF AT LEAST ONE AIR CAVITY}

본 발명은 바닥이 평평한 선박에 관한 것으로, 특히 바닥이 평평한 선박에 대한 마찰저항(drag) 저감에 관한 것이다.

본 발명은 또한 바닥이 평형한 선박의 바닥에 있는 적어도 하나의 에어 캐비티(air cavity)의 길이를 제어하는 방법에 관한 것이다.

바닥이 평평한 선박은, 예를 들면 무거운 물건 또는 사람의 강 및 운하 수송을 위해 건조된 바닥이 평평한 배이다. 일부 선박들은 자체 추진식이 아니고, 예인선에 예인되거나 밀어서 움직여져야 한다. 이러한 선박들의 긴 길이로 인해, 이러한 선박의 바닥과 상기 선박이 놓여지는 물 사이에 큰 접촉면이 있고, 이 큰 접촉면은 물 속에서 선박의 이동 중 많은 마찰저항을 발생시킨다.

마찰저항이 저감될 수 있도록, 예를 들면 기포들을 이용하는 마찰저항 저감 시스템(drag reduction system)을 구비한 이러한 바닥이 평형한 선박을 제공하는 것은 공지되어 있다.

이러한 바닥이 평평한 선박의 효율성을 개선하는 것은 계속 진행할 필요가 있는 것으로 이 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되고 있다.

본 발명은 사람 또는 물건을 수송하는 개선된 형태의 바닥이 평평한 선박을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 사람 또는 물건을 수송하는 바닥이 평평한 선박이 제안되고, 상기 선박은 선박의 바닥에 부착된 마찰저항 저감 시스템을 포함한다. 마찰저항 저감 시스템은 선박의 이동 중 상기 선박의 바닥에 있는 난류 부재(turbulence members)의 하류에 난류 흐름을 갖는 영역을 생성하도록 선박의 길이 방향과 수직으로 연장하는 둘 이상의 난류 부재들, 및 각각의 난류 부재에 대하여 난류 부재들에 또는 그 근처에 공기 흐름을 주입하도록 구성된 공기 주입기를 포함한다. 마찰저항 저감 시스템은 난류 부재들의 양 측면에 인접한 용골(keel)을 더 포함한다. 선박의 바닥은 캐비티들이 없이 평평하다. 난류 부재들은 용골들 사이에서 선박의 바닥에 기밀 부착된 융기들(ridges)이고, 상기 난류 부재들은 선박의 바닥으로부터 2.5 내지 25mm 연장한다.

본 발명에 따른 선박을 제공함으로써, 선박의 효율성은 선박에 대한 제한된 변경들만으로 개선된다. 바닥이 평평한 선박에 오직 용골들 및 융기들이 기밀 부착되고, 또한 융기들 주위에 공기 공급이 제공되어야 한다. 기밀 부착된다는 것은 선박의 융기들과 바닥 사이에 어떠한 간극도 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 공급된 공기는 평평한 바닥 아래에서 기포를 발생시키며, 여기서 상기 기포는 경계들로서 융기 및 2개의 용골들을 가진다. 이러한 경계들은 평평한 바닥에 그리고 제한된 비용으로 쉽게 생성할 수 있다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이 실시형태들은 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 해석될 수 없다고 인식해야 한다.

일 실시형태에서, 3개 이상의 길이 방향의 용골들은 선박의 바닥을 제1 부분과 제2 부분 및 가능하게는 더 이상의 부분들로 분할하고 있다. 선박의 안정성은 선박의 바닥을 제1 및 제2 부분으로 나눔으로써 개선될 수 있다. 서로 다른 부분들로 인해, 에어 캐비티 또는 에어 캐비티들은 바닥의 폭의 좁은 부분에 걸쳐 연장하고, 그에 의해 바닥의 일측으로부터 바닥의 타측으로 갑자기 이동하는 공기의 위험을 저감시킨다.

일 실시형태에서, 각각의 난류 부재들은 바닥이 평평한 선박의 폭에 걸쳐 연장하고, 난류 부재의 양 단부들은 용골에 맞닿아서 끝난다. 이 실시형태의 장점은 선박의 안정성을 증가시키는 에어 캐비티들이 선박의 폭에 걸쳐 동일하게 생성된다는 점이다.

일 실시형태에서, 제1 부분, 제2 부분 및 가능하게는 더 이상의 부분들에 배치된 난류 부재들이 실질적으로 서로 동일선상에 있다. 난류 부재들을 서로에 대해 그러한 관계로 배치하는 것이 유리하며, 그리함으로써 제1 부분의 에어 캐비티들은 제2 부분의 에어 캐비티들과 실질적으로 동일하게 된다.

복수의 에어 캐비티들이 제1 부분에 생성될 경우, 제1 부분의 에어 캐비티들과 실질적으로 동일한 길이 및/또는 위치를 갖는 복수의 에어 캐비티들은 제2 부분에 생성된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 선박의 안정성은 생성된 에어 캐비티들에 의해 영향을 받지 않거나 적어도 최소 한도로 영향을 받는다.

일 실시형태에서, 난류 부재들은 선박의 길이 방향으로 0.5∼5mm 범위의 폭을 갖는다. 난류 부재들은 선박에 대해 정말 작은 요소들에 의해 실현될 수 있는 것이 유리하다.

일 실시형태에서, 선박은 바지선의 바닥에 있는 제1 부분, 제2 부분 또는 더 이상의 부분들의 각각에 제공되는 둘 보다 많은 난류 부재들을 가지며, 상기 난류 부재들은 선박의 길이 방향으로 서로에 대해 동일한 거리로 이격되어 있다.

또 하나의 실시형태에서, 상기 거리들은 선박의 길이 방향으로 가변될 수 있다.

일 실시형태에서, 공기 주입기들은 선박의 바닥 및/또는 적어도 하나의 용골들에 있는 구멍들에 의해 형성되며, 상기 공기 주입기들은 상기 공기 주입기들에 공기를 펌핑하는 공기 펌핑 장치에 연결되거나 연결될 수 있다. 선박의 외각에 추가의 구멍들이 만들어질 필요가 없도록 적어도 하나의 용골들에 공기 주입기들을 제공하는 것이 유리하며, 이렇게 함으로써 마찰저항 저감 시스템을 선박에 대해 보다 쉽게 탈부착할 수 있게 한다.

구멍들과 공기 펌핑 장치 사이의 도관들(conduits)은 용골들에 또한 삽입될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실질적으로 상기 난류 부재의 전체 길이에 걸쳐 에어 캐비티를 생성하기 위해 상기 난류 부재에 충분한 공기를 제공하는데 난류 부재당 오직 하나의 구멍만으로 충분하다는 것을 알 수 있다.

일 실시형태에서, 공기 배출구는 난류 부재에 가까운 상류에 제공되고, 바람직하게는 여기서 공기 배출구는 상기 난류 부재들의 각각에 가까운 상류에 제공된다. 각각의 난류 부재 후방에 형성된 에어 캐비티들의 길이는 공기 배출구에 의해 공기를 외부로 배출함으로써 제어될 수 있다는 것이 이 실시형태의 장점이다. 따라서, 각각의 난류 부재에서의 에어 캐비티가 성장(develop)할 수 있으며, 상기 에어 캐비티는 이전의 난류 부재에 발생된 에어 캐비티에 의해 방해받지 않는다. 마찰저항 저감 시스템의 효율은 보다 많은 에어 캐비티들이 선박의 바닥에 발생될 경우, 또는 선박의 바닥의 더 큰 표면이 에어 캐비티들에 의해 커버될 경우에 증가한다.

일 실시형태에서, 공기 배출구(들)은 선택적으로 공기를 배출시키도록 작동할 수 있다. 선박이 특정 속도를 가질 경우, 제1 난류 부재에 생성된 에어 캐비티가 후속 난류 부재의 넘어 일부 거리를 연장하는 것이 발생할 수 있다. 에어 캐비티가 후속 난류 부재를 넘어 바로 연장할 경우, 후속 난류 부재는 에어 캐비티를 생성하지 않아서 후속 난류 부재의 후방에서 난류 부재들 사이의 거리가 전부 다 에어 캐비티에 의해 커버되지는 않는다. 이 상황에서 공기 배출구들이 개방될 경우, 에어 캐비티의 길이는 상기 에어 캐비티들이 더 이상 후속 난류 부재들을 넘어 연장하지 않도록 제어된다.

선박이 상술한 것보다 상당히 높은 속도로 이동할 경우, 후속 난류 부재를 넘어 연장하는 난류 부재에 생성된 에어 캐비티는 다음 난류 부재까지 연장할 수 있을 것이며, 하나의 에어 캐비티가 두 난류 부재들 사이의 거리에 걸쳐 형성된다. 마찰저항 저감 시스템의 효율은 에어 캐비티들의 길이의 이러한 제어에 의해 증가할 수 있다.

일 실시형태에서, 센서는 적어도 하나의 난류 부재들의 상류에 제공되며, 상기 센서는 적어도 에어 캐비티의 존재를 측정하도록 구성된다. 그로 인해, 센서에 의해 수행된 측정에 기초하여 공기 주입기들 및/또는 공기 배출구(들)을 제어하기 위한 제어장치가 제공될 경우 유리하다. 이 실시형태에서, 에어 캐비티가 난류 부재의 상류에 존재하는 것으로 판정되는지 여부에 기초하여 공기 주입기 및/또는 배출구들을 개방 또는 폐쇄하는 것이 가능하다.

예를 들면, 각각의 난류 부재의 상류에 에어 캐비티의 존재를 측정하기 위한 센서가 제공된다. 에어 캐비티는 제1 난류 부재에 생성될 수 있으며, 그에 따라 제2 난류 부재의 상류에 에어 캐비티의 존재가 측정될 수 있다.

그러나, 제3 난류 부재의 상류에 에어 캐비티가 존재하지 않는 것으로 측정되는 경우(이것은 제1 난류 부재에 의해 생성된 에어 캐비티가 제2 난류 부재에 의한 에어 캐비티의 생성을 방해함으로써 발생할 수 있음), 제2 난류 부재 근처 상류의 공기 배출구는 공기를 배출시키기 위해 개방될 수 있다. 그 후, 제3 난류 부재 앞의 센서는 제2 난류 부재에 의해 생성된 에어 캐비티의 존재를 측정할 수 있다. 마찰저항 저감 시스템의 효율은 에어 캐비티들의 길이를 제어함으로써 증가할 수 있으며 약 10%의 마찰저항의 저감으로 이어질 수 있다.

일 실시형태에서, 용골들은 선박의 바닥으로부터 실질적으로 동일한 높이까지 연장하고, 상기 높이는 0.05 내지 0.30m의 범위에 있을 수 있다.

또 하나의 양태에서, 본 발명은 이전의 청구항들 중 어느 하나에 따른 바닥이 평평한 선박의 바닥에 있는 적어도 하나의 에어 캐비티의 길이를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은

특정 속도로 선박을 이동시키는 단계;

적어도 하나의 난류 부재들 또는 그 부근에 공기를 주입하는 단계;

상기 선박의 속도 및 상기 선박의 바닥 아래의 깊이를 결정하는 단계를 포함하고,

상기 선박이 제1 범위 내의 속도를 가질 경우, 공기가 각각의 난류 부재들 또는 그 근처에 주입되고 공기가 최전방 난류 부재를 제외한 각각의 난류 부재들에 가까운 상류로 배출되며, 여기서 상기 선박은 제1 범위보다 높은 제2 범위 내의 속도를 가지고, 공기는 비 인접 난류 부재들의 상류로 또는 그와 가까운 상류로 배출된다.

공기 주입시마다 공기가 주입되지는 않기 때문에, 에어 캐비티들을 생성시키는데 더 적은 공기가 필요하다. 이것은 경제적인 이익으로 이어지기 때문에 더 적은 공기가 필요하다는 것은 유리하다.

본 발명의 양태들은 도면에 도시된 본 발명의 예시적인 실시형태들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 사용되는 선박의 일 실시형태의 저면도를 보여준다.
도 2는 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 도 1의 선박의 단면도를 보여준다.
도 3은 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 도 1의 선박의 단면도를 보여준다.
도 4a-b는 서로 다른 속도들에서의 도 3의 Ⅳ의 상세도를 더 큰 비례로 보여준다.
도 5a-b는 반대 방향으로 이동하는 도 3의 Ⅳ의 상세도를 더 큰 비례로 보여준다.
도 6a-d는 선박의 바닥에서의 에어 캐비티의 성장을 보여준다.
도 7a-d는 서로 다른 속도에서의 도 1의 선박을 보여준다.
도 8은 도 3의 Ⅳ의 상세도의 대안적인 실시형태를 보여준다.
도 9는 도 8의 대안적인 실시형태를 보여준다.
도 10a-c는 난류 부재의 실시형태들을 보여준다.
도 11a-d는 용골의 실시형태들을 보여준다.
도 12는 본 발명에 따라 사용되는 2개의 인접한 선박을 보여준다.

바지선들과 같은 선박들은 주로 물 위로 물건들, 특히 무거운 물건들을 수송하는데 사용된다. 바지선들은 강들 및/또는 운하들을 통한 수송에 사용된다. 물을 통한 이러한 선박의 이동 동안, 힘들은 상대 유속의 방향으로 선박의 외각(outer skin)에 작용한다. 이것은 마찰저항(drag)으로 지칭된다. 마찰저항을 저감시키기 위해 선박의 바닥의 외각과 물 사이에 에어 캐비티가 제공될 수 있다. 마찰저항을 저감시킴으로써, 예를 들면 연료 절감 또는 선박의 가능한 더 높은 속도가 달성된다.

따라서, 도 1, 2 및 3은 본 발명에 따른 선박(1)의 바닥(2)을 보여준다. 복수의 난류 부재(3)들은 선박(1)의 바닥(2)에 장착된다. 난류 부재(3)들은 선박(1)의 길이방향으로 서로에 대하여 이격된다. 따라서, 에어 캐비티(5)의 성장을 위한 난류 부재들의 각각 뒤에 이용가능한 충분한 공간이 있다. 화살표 F가 물의 흐름 방향을 지시하는 도 1 및 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 다수의 에어 캐비티가 생성되고, 상기 에어 캐비티들의 수는 난류 부재들(3)의 개수에 대응하지 않는다(도 4 참조). 난류 부재들(3)의 개수는 나중에 설명되는 바와 같이 에어 캐비티의 수보다 많을 수 있다. 또한, 난류 부재들(3)은 도 1에 보여진 바와 같이 실질적으로 선박의 폭의 절반에 걸쳐 연장하고 용골(4)에 맞닿은 각 측에서 끝난다.

에어 캐비티가 전혀 생성되지 않은 일부 바닥은 물과 접촉할 수 있다. 이러한 부분은 '습윤부(wet area)'로 지칭되고 도 1 및 3에서 참조부호 9로 표시된다. 선박(1)의 바닥(2)의 '습윤부'의 양이 적을수록 마찰저항은 더 많이 저감된다.

또한, 용골(4)은 선박(1)의 바닥(2)에 제공된다. 바닥(2)의 측면들에 2개의 용골(4)이 제공되고, 이 2개의 용골(4) 사이에 제3 용골(4)이 제공된다. 용골(4)들은 선박(1)의 바닥(2)을 2개의 부분으로 나누며, 그에 의해 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 선박(1)의 안정성을 증가시킨다.

2개의 부분들의 각각에 난류 부재들(3)이 제공되고, 제1 부분에 배치된 난류 부재들(3)은 제2 부분에 배치된 난류 부재들(3)과 실질적으로 평행하다. 이것은 선박(1)의 안정성에 유리하다.

공기 주입기들(미도시)은 난류 부재(3)들 바로 뒤에 흐름 방향 F로 공기를 주입하기 위해 난류 부재(3)들의 하류에 제공되며, 그에 따라 에어 캐비티(5)가 후술하는 바와 같이 성장할 수 있다(도 6 참조).

도 4a는 제1 속도에서의 및/또는 물의 제1 깊이를 가진 도 3의 Ⅳ의 상세도를 더 큰 비례로 보여준다. 공기 주입 장치(6)는 난류 부재(3) 뒤의 흐름 방향 F으로 공기를 주입한다. 에어 캐비티(5)는 난류 부재(3)로부터 및 속도 V3의 영향하에 성장하고, 물의 깊이는 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이 후속 난류 부재(3)를 넘어 연장한다. 에어 캐비티(5)는 후속 난류 부재(3)를 넘어 연장하기 때문에, 상기 난류 부재(3)에 공기를 주입할 필요가 없다. 그러나, 생성된 에어 캐비티에 충분한 공기가 존재하도록 및/또는 에어 캐비티(5)가 훨씬 더 연장할 수 있도록 보장하기 위해 후속 난류 부재(3)에 공기가 주입될 수 있다.

난류 부재(3)에 생성된 에어 캐비티(5)가 하나의 후속 난류 부재(3)를 넘어 연장하는 것이 설명되고 보여진다. 그러나, 에어 캐비티(5)는 하나 이상의 후속 난류 부재(3)를 넘어 더 연장할 수 있으며, 에어 캐비티의 연장들은 속도 V3에 좌우되고 주입된 공기의 양에 덜 좌우된다.

도 4b는 속도 V1 및 물의 깊이에서의 도 3의 Ⅳ의 상세도를 더 큰 비례로 보여준다. 속도 V1은 속도 V3보다 낮다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 에어 캐비티(5)는 모든 난류 부재(3)의 하류에 생성된다. 속도 V1로 인해, 에어 캐비티들은 도 4a에 비해 더 짧은 거리에 걸쳐 연장하고, 따라서 후속 난류 부재(3) 앞에서 끝난다. 따라서, 속도 V3에서 생성된 에어 캐비티들의 수에 비해 속도 V1에서 더 많은 에어 캐비티들이 생성된다. 두 속도들에서, 선박(1)의 바닥(2)의 표면의 큰 부분은 에어 캐비티(5)로 덮여지고, 그로 인해 마찰저항이 저감된다.

도 5a 및 5b는 마찰저항 저감 시스템이 제1 흐름방향 F에 이용될 수 있지만, 제2 반대 흐름 방향에도 이용될 수 있음을 보여준다. 난류 부재(3)의 형상으로 인해, 이후에 설명되는 바와 같이, 마찰저항 저감 시스템은 두 이동 방향으로 마찰저항을 저감시킬 수 있다.

2개의 서로 다른 이동 방향들에 마찰저항 저감 시스템을 사용할 수 있도록 하기 위해, 각각의 난류 부재의 어느 일 측에 공기를 주입하기 위한 가능성을 제공할 필요가 있을 수 있다.

도 6a-d는 선박(1)의 바닥(2)에서의 에어 캐비티(5)의 성장을 보여준다. 도 6a는 예를 들어 선박(1)이 이동하기 시작할 경우 또는 공기가 아직 주입되지 않을 경우에 발생할 수 있다. 난류 부재(3)와 맞부딪히는 물의 흐름으로 인해, 난류를 갖는 영역(10)이 상기 난류 부재(3)의 양측에 있는 용골들(4)에서 끝나는 상기 난류 부재의 전체 길이에 걸쳐 상기 난류 부재(3)의 하류측으로 생성된다. 이것은 도 10과 관련하여 설명되는 바와 같이 상기 난류 부재(3)의 형상 및 치수들에 의해 발생된다.

난류를 가지는 영역(10)에 공기를 주입하는 단계를 포함하는 도 6b에 도시된 바와 같은 후속 단계는 난류 부재(3) 바로 뒤에 있다. 난류로 인해, 상기 주입된 공기는 난류를 구비한 실질적으로 전체인 영역(10; whole area)에 두루 분포된다.

선박(1)의 이동 및 물에 의해 공기에 가해진 힘들로 인해, 상기 공기는 도 6c에 표시된 바와 같이 하류쪽으로 이동한다. 즉, 특정 시간량 이후에, 물의 흐름 속도를 의미하는 선박의 속도, 공기 주입 속도 및 선박의 바닥 아래의 깊이에 따라, 에어 캐비티(5)는 완전하게 성장되고 도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이 중력파 길이의 절반과 동일하다.

도 7a-d는 선박(1)의 바닥(2)에서의 에어 캐비티의 성장 및 선박(1)의 서로 다른 속도들의 효과를 보여준다. 도 7a는 도 4b에 관하여 설명된 바와 같은 상황에 관한 것이고, 도 7d는 도 4a에 관하여 설명된 바와 같은 상황에 관한 것이다.

V3와 V1 사이에 있는 속도(V2)에서, 도 7b에 표시된 바와 같은 상황이 발생할 수 있다. 상기 속도로 인해, 난류 부재(3)에 생성된 에어 캐비티(5)는, 상기 에어 캐비티(5)의 일부(11)에 의해 표시된 바와 같이 후속 난류 부재(3)를 넘어 바로 연장한다. 그 결과, 후속 난류 부재(3)에서의 에어 캐비티 생성은 상기 에어 캐비티(5)에 의해 방해되고, 따라서 어떠한 에어 캐비티도 후속 난류 부재(3)에 생성되지 않고 적어도 하나의 대형 습윤 표면(9)이 발생한다. 이러한 상황이 발생하면, 마찰저항 저감 시스템의 효율성이 감소된다.

이 상황은 도 7c에 나타낸 바와 같이 공기를 배출함으로써 극복될 수 있다. 공기 배출구(미도시)는 상기 난류 부재(3)에 의해 생성된 에어 캐비티(5)의 공기를 배출하기 위해 각각의 난류 부재들(3)에 가까운 상류에 제공된다. 에어 캐비티(5)는, 에어 캐비티(5)가 바로 후속 난류 부재(3)를 넘어 연장하는 것이 방지되어서, 에어 캐비티(5)가 모든 난류 부재의 하류에 생성되는 결과를 가져온다. 따라서, 마찰저항 저감 시스템의 효율이 증가하고 습윤 표면들(9)은 최소화된다.

선박(1)의 운영자는 각각의 난류 부재(3)의 상류에 공기 배출구를 제어할 수 있다. 예를 들면, 선박이 제1 속도 범위 내의 속력으로 이동할 때 공기가 배출되는 것이 가능하다. 제1 속도 범위는 도 7a-c에 표시된 상황들로 이어지는 속도들을 포함할 수 있다. 선박(1)이 제2 속도 범위 내의 속력으로 이동하는 경우, 공기는 더 이상 배출되지 않고 도 7d에 나타낸 바와 같은 상황이 발생할 수 있다.

따라서, 마찰저항 저감 시스템의 효율은 에어 캐비티(5)의 길이를 제어함으로써 개선될 수 있다. 가능한 한 선박(1)의 바닥(2)의 많은 표면은 에어 캐비티들의 길이를 제어하는 것으로 인해 에어 캐비티(5)들로 덮여 있다.

도 8은 도 3의 상세도 IV의 대안적인 실시형태를 보여준다. 이 실시형태에서, 공기 배출구(12)는 도 7에 관하여 설명한 바와 같이 공기를 배출하기 위해 제공된다. 공기 배출구(12)는 주변으로 직접 공기를 배출하거나, 또는 공기가 재사용될 수 있도록 공기 주입기(6)로 공기를 배출하도록 구성될 수 있다.

공기 배출구(12)는 용골(4)들 중 하나 또는 선박(1)의 바닥에 있는 구멍에 의해 형성될 수 있음을 유의한다. 공기 배출구(12)는 폐쇄될 수 있으며, 또는 상기 공기 배출구는 공기 주입기(6)에 의해 제어될 수 있다. 공기 주입구는 또한 용골(4)들 중 하나 또는 선박(1)의 바닥(2)에 있는 구멍에 의해 형성될 수 있다.

도 9는 도 8의 대안적인 실시형태를 보여준다. 이 실시형태에서, 센서(7)는 난류 부재(3)의 근처 상류 및/또는 공기 배출구(12)의 상류에 제공된다. 센서(7)는 제1 센서(7') 또는 제2 센서(7")의 위치에서 에어 캐비티의 존재를 측정한다. 제1 센서(7')가 에어 캐비티(5)를 측정하고 제2 센서(7")가 에어 캐비티(5)의 부존재를 측정하는 경우에, 이는 가능한 한 바닥(2)의 많은 표면이 에어 캐비티(5)들에 의해 덮여있다는 표시일 수 있다.

제1 센서(7') 및 제2 센서(7")가 에어 캐비티(5)의 부존재를 측정할 경우, 도 7b에 관하여 설명된 바와 같은 상황이 적용될 수 있다. 측정(들)은 공기를 배출하거나 공기 배출구(들)(12)를 폐쇄하기 위해 공기 배출구(12)를 제어하는데 사용될 수 있다. 측정(들)은 도 7a, 7c 및 7d 중 하나와 관련하여 설명된 바와 같은 상황을 달성하기 위하여, 주입된 공기의 양을 조절하기 위해, 제어장치(미도시)에 의해 공기 주입기(6)를 제어하는데 또한 사용될 수 있다.

센서들(7' 및 7")는, 예를 들면 광 센서, 초음파 센서, 전기용량 센서 등 일 수 있음을 알 수 있다.

도 10a-c는 난류 부재(3)의 다른 가능한 실시형태들을 보여준다. 도 10a를 보면, 난류 부재(3)는 단면이 삼각형인 부분을 포함하고, 이 삼각형 부분은 이등변 삼각형의 형상으로 되어 있다. 도 10b를 보면, 난류 부재(3)는 단면이 삼각형인 부분을 포함하고, 이 삼각형 부분은 직각 삼각형의 형상으로 되어 있다. 도 10c를 보면, 선박의 바닥의 반대쪽과 대향하는(facing away) 난류 부재의 측면은 실질적으로 평평하다. 일부 실시형태들에 있어서, B는 5mm보다 작고, H는 2.5-25mm의 범위이며, 그리고 a1 및 a2는 90도 미만의 각도를 가진 박리 날을 제공하는 것이 적용된다.

이는 일부 실시형태들에서 난류 부재의 폭은 난류 부재의 높이보다 작을 수 있음을 알 수 있다. 다른 실시형태들에서, 난류 부재의 폭과 난류 부재의 높이 간의 비는 1 : 1일 수 있다. 또 다른 실시형태들에서, 난류 부재의 폭은 30mm로, 또는 가능하게는 20mm로 연장할 수 있다.

설명된 실시형태들에는 난류 부재(3)들이 용골(4)들에 맞닿아 끝나는 것이 표시되어 있다. 다른 실시형태들에는 난류 부재(3)의 단부와 용골(4) 사이에 간극이 있을 수 있으며, 이 간극은 0.2m보다 작거나 가능하게는 0.1m보다 작을 수 있다.

도 11a-d는 용골(4)들의 가능한 실시형태들을 보여준다. 도 11a는 용골로 사용되는 간단한 플레이트를 보여준다. 도 11a에 화살표로 나타낸 바와 같이, 공기 배출구 및 주입구는 선박(1)의 바닥(2)에 제공될 수 있다. 도 11b-d는 서로 다른 종류의 중공 구조들이 용골(4)로서 사용될 수 있음을 보여준다. 하나 이상의 공기 배출구들은 전술한 바와 같이 에어 캐비티(5)의 길이를 제어하기 위해 용골들에 제공될 수 있다. 공기 주입기들에 대해서도 동일하게 적용된다.

도시된 실시형태들에서, 용골(4)은 바닥(2)으로부터의 거리를 연장한다. 이 거리는 0.05 내지 0.30 또는 0.40m의 범위에 있을 수 있다.

도 12는 푸시 보트(push boat;8)에 의해 밀려 움직이는 2개의 바지선(1)을 보여준다. 각각의 바지선의 바닥에 다수의 난류부재(3)가 제공되고, 여기서 공기 주입기는 각각의 난류 부재(3)의 하류에 제공된다. 또한, 용골(4)은 난류 부재(3)의 측면들에 연결되어, 생성된 에어 캐비티가 난류 부재(3)와 2개의 용골(4)들에 의해 둘러싸이도록 한다.

도면들은 반드시 일정한 비례로 그려진 것이 아니고 개략적인 것이며 본 발명의 이해에 필요하지 않은 세부 사항이 생략되었을 수 있음을 알 수 있다. "상류(upward)", "하류(downward)", "아래(below)", "위(above)" 등의 용어들은 달리 명시하지 않는 한, 도면에 배향된 바와 같은 실시형태들에 관한 것이다. 또한, 적어도 실질적으로 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 요소들은 동일한 번호로 표시된다.

본 발명은 전술한 실시형태들에 한정되지 않으며, 상기 실시형태들은 특허청구범위의 범주 내에서 많은 방식들로 변화될 수 있다. 예를 들어, 공기 주입기들은 서로 다른 압력에서 각 캐비티에 공기를 주입하는 것이 가능하다. 예를 들면, 선박이 피치 각으로 이동할 때, 제1 캐비티의 압력은 마지막 캐비티(말단(heel)과 동일)에서와 다르다. 동작 중에 활성 공기 주입기의 서로 다른 조합들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 모든 캐비티들이 성장될 경우, 시스템은 제1 난류 부재들의 상류에만 공기를 주입할 수 있다.

상기 선박은 자주식 바지선 또는 푸시 보트에 의해 밀리서 움직여야 하는 바지선일 수 있음을 또한 알 수 있다. 선박이 크루즈 선박인 것도 또한 가능하다.

또한, 난류 부재들 및/또는 용골들은 가요성 시트에 부착될 수 있음을 알 수 있다. 시트는 선박의 외각(outer skin)에 부착되거나 부착될 수 있음을 알 수 있다. 기수(bow) 가까이에 위치하는 난류 부재들은 기수 근처 흐름의 지역적인 변경으로 인해, 서로 다른 거리들, 예를 들면 후속 난류 부재들에 비해 먼 거리들로 이격될 수 있다는 것이 또한 가능하다.

난류 부재에 대하여, 상기 난류 부재는 흐름의 분리를 발생시키는 임의의 물체일 수 있다. 실제로, 그것은 바닥에 용접된 각진 형상일 수 있다. 난류 부재는 선박의 바닥에 부착된 용접에 의해 형성되거나 선박의 서로 다른 구성요소들과 함께 용접하는 것으로부터 비롯될 수 있다. 난류 부재가 용접에 의해 형성되는 경우, 용접의 하류 측은 연마될 수 있으며, 이로써 용접의 하류측에 계단이 형성된다. 계단이 형성되도록 홈은 용접으로 연마되는 것도 또한 가능하다.

Claims (14)

1. 사람 또는 물건을 수송하는 바닥이 평평한 선박으로서,
   상기 선박은, 상기 선박의 바닥에 부착된 마찰저항 저감 시스템을 포함하고,
   상기 마찰저항 저감 시스템은,
   선박의 이동 중 상기 선박의 바닥에 있는 난류 부재의 하류에 난류 흐름을 갖는 영역을 생성하도록 상기 선박의 길이 방향과 수직으로 연장하는 둘 이상의 난류 부재들,
   각각의 난류 부재에 대하여 난류 부재들에 또는 그 근처에 공기 흐름을 주입하도록 구성된 공기 주입기, 및
   상기 난류 부재들의 양 측면에 인접한 용골을 포함하고,
   상기 선박의 바닥은 캐비티들이 없이 평평하고, 상기 난류 부재들은 용골들 사이에서 상기 선박의 바닥에 기밀 부착된 융기들이고, 그리고
   상기 난류 부재들은 상기 선박의 바닥으로부터 2.5 내지 25mm 연장하고,
   상기 용골들은 상기 선박의 바닥으로부터 0.05 내지 0.3m 범위내에서 동일한 높이로 연장하는 바닥이 평평한 선박.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선박의 바닥은, 상기 선박의 바닥을 제 1 부분 및 제 2 부분 그리고 가능하게는 더 이상의 부분들로 분할하는 3개 이상의 길이방향 용골들을 포함하는 선박.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   둘 이상의 난류 부재는 바닥이 평평한 선박의 너비에 걸쳐 연장하고, 상기 난류 부재의 양단은 용골과 맞닿아 끝나는 선박.
4. 제 3항에 있어서,
   제1 부분, 제2 부분 및 가능하게는 더 이상의 부분들에 배치된 상기 난류 부재들은 서로 일직선을 이루는 선박.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 난류 부재들은 상기 선박의 길이 방향으로 0.5∼5mm 범위의 폭을 갖는 선박.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   둘 이상의 난류 부재들이 바지선의 바닥에 있는 제1 부분, 제2 부분 또는 더 이상의 부분들의 각각에 제공되고, 상기 난류 부재들은 상기 선박의 길이 방향으로 서로에 대하여 동일한 거리로 이격되는 선박.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 공기 주입기들은 각각의 난류 부재들의 하류에 제공되는 선박.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 공기 주입기들은 상기 선박의 바닥 및 적어도 하나의 용골들에 있는 구멍들에 의해 형성되고, 상기 공기 주입기들은 상기 공기 주입기들에 공기를 펌핑하기 위한 공기 펌핑 장치에 연결되거나 연결할 수 있으며, 또는
   상기 공기 주입기들은 상기 선박의 바닥에 있는 구멍들에 의해 형성되고, 상기 공기 주입기들은 상기 공기 주입기들에 공기를 펌핑하기 위한 공기 펌핑 장치에 연결되거나 연결할 수 있으며, 또는
   상기 공기 주입기들은 적어도 하나의 용골들에 있는 구멍들에 의해 형성되고, 상기 공기 주입기들은 상기 공기 주입기들에 공기를 펌핑하기 위한 공기 펌핑 장치에 연결되거나 연결할 수 있는 선박.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   난류 부재에 가까운 상류에 공기 배출구가 제공되고, 공기 배출구는 최전방 난류 부재를 제외한 각각의 난류 부재들의 상류에 제공되는 선박.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 공기 배출구(들)은 선택적으로 공기를 배출하도록 작동가능한 선박.
11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 난류 부재들 중 적어도 하나의 상류에 센서가 제공되고, 상기 센서는 적어도 에어 캐비티의 존재를 측정하도록 구성되는 선박.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 센서에 의해 수행된 측정에 기초하여 상기 공기 주입기들 및 상기 공기 배출구(들)을 제어하도록 제어장치가 제공되고, 또는 상기 센서에 의해 수행된 측정에 기초하여 상기 공기 주입기들을 제어하도록 제어장치가 제공되고, 또는 상기 센서에 의해 수행된 측정에 기초하여 상기 공기 배출구(들)을 제어하도록 제어장치가 제공되는 선박.
13. 삭제
14. 제 1항 또는 제 2항에 따른 바닥이 평평한 선박의 바닥에 있는 적어도 하나의 에어 캐비티의 길이를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    특정 속도로 선박을 이동시키는 단계;
    적어도 하나의 난류 부재들 또는 그 부근에 공기를 주입하는 단계;
    상기 선박의 속도 및 상기 선박의 바닥 아래의 깊이를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 선박이 제1 범위 내의 속도를 가질 경우, 공기가 각각의 난류 부재들 또는 그 근처에 주입되고, 그리고 공기가 최전방 난류 부재를 제외한 각각의 난류 부재들에 가까운 상류로 배출되며,
    상기 선박이 제1 범위보다 높은 제2 범위 내의 속도를 가질 경우, 공기는 비 인접 난류 부재들의 상류로 또는 상기 비 인접 난류 부재들과 가까운 상류로 배출되는 방법.

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