KR102460632B1 - 정선한 소형 선박의 복원 성능 제어 장치 - Google Patents

정선한 소형 선박의 복원 성능 제어 장치 Download PDF

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Abstract

정선한 소형 선박의 복원 성능 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 선박에 설치되는 복원 성능 제어 장치는, 상기 소형 선박의 포스트(post) 내부에 승강 가능하게 설치되며, 표면에 복수의 톱니가 길이 방향으로 일렬 배치된 톱니열이 형성된 지지바; 상기 지지바의 하단에 설치되는 무게추; 및 상기 톱니에 치합하는 기어치를 가지며, 상기 포스트의 내측면에 설치된 피니언을 포함하되, 모터의 구동에 따른 상기 피니언의 회전에 의해 상기 지지바가 상승 혹은 하강할 수 있다.

Description

정선한 소형 선박의 복원 성능 제어 장치{Stability control device of stopped small ship}
본 발명은 정선한 소형 선박의 복원 성능 제어 장치에 관한 것이다.
선박의 복원성 혹은 복원력은 선박이 물 위에 떠 있는 상태에서 외부로부터 힘을 받아 경사하려고 할 때의 저항 또는 경사한 상태에서 그 외력을 제거하였을 때 원래의 상태로 되돌아오려고 하는 힘을 말한다.
소형 선박의 경우, 이동 시에는 복원 성능에 큰 문제가 없다. 하지만, 엔진을 정지한 경우 낮은 흘수로 인해 작업을 할 때, 옆에서 오는 횡파나 갑작스러운 돌풍에 의해 전복이 되거나 선상에 있는 사람이 물에 빠질 확률이 매우 높다.
한국공개특허 제10-2013-0099553호 (2013.09.06. 공개) - 복원성이 향상된 선박
본 발명은 소형 선박에 구비된 마스트(mast) 혹은 포스트(post) 내의 빈 공간을 활용하여 중량물을 승강시킴으로써, 운항 시에는 선저에 마련된 공간에 탑재되어 선저의 유선형을 확보하고, 정지 시에는 중량물을 하강시켜 무게중심을 낮춤으로써 복원 성능을 향상시킬 수 있는 정선한 소형 선박의 복원 성능 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소형 선박에 설치되는 복원 성능 제어 장치로서, 상기 소형 선박의 포스트(post) 내부에 승강 가능하게 설치되며, 표면에 복수의 톱니가 길이 방향으로 일렬 배치된 톱니열이 형성된 지지바; 상기 지지바의 하단에 설치되는 무게추; 및 상기 톱니에 치합하는 기어치를 가지며, 상기 포스트의 내측면에 설치된 피니언을 포함하되, 모터의 구동에 따른 상기 피니언의 회전에 의해 상기 지지바가 상승 혹은 하강하는 소형 선박의 복원 성능 제어 장치가 제공된다.
상기 소형 선박의 선저에는 무게추 탑재홈이 형성되고, 상기 소형 선박의 운항 상태에서는 상기 무게추가 상기 무게추 탑재홈 내에 탑재되고, 상기 소형 선박의 정선 상태에서는 상기 무게추가 상기 무게추 탑재홈에서 이탈하여 하강할 수 있다.
상기 지지바의 표면 중 상기 톱니의 상방에 설치되는 제1 스터드; 상기 제1 스터드에서 소정 높이만큼 이격된 위치에 설치되는 제2 스터드; 및 상기 포스트의 내측면에 설치되어 상기 제1 스터드 및 상기 제2 스터드를 센싱하는 센서를 더 포함하되, 상기 센서는 운항 상태에서 상기 제1 스터드의 높이와 동일한 위치에 설치되며, 상기 제2 스터드는 정선 상태에서 상기 센서의 높이와 동일한 위치에 배치되도록 상기 제1 스터드로부터 상방으로 이격 설치될 수 있다.
상기 지지바의 하단 둘레에 설치되며, 외경이 상기 포스트의 내경에 상응하고 탄성 재질로 이루어진 제1 물 출입 방지캡; 및 상기 지지바의 표면 중 상기 톱니의 상방에 설치되며, 외경이 상기 포스트의 내경에 상응하고 탄성 재질로 이루어진 제2 물 출입 방지캡을 더 포함하되, 상기 제1 스터드는 상기 제2 물 출입 방지캡보다 상부에 설치될 수 있다.
상기 지지바의 상단에 설치되며, 상기 소형 선박의 운항을 보조하는 운항 보조 모듈; 상기 포스트의 둘레에 설치되며, 상기 포스트에 상응하는 높이를 가지는 보조 지지대; 및 상기 보조 지지대의 상단과 상기 운항 보조 모듈 사이에 연결되며, 신장 가능한 플렉시블 지지부를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 소형 선박에 구비된 마스트 혹은 포스트 내의 빈 공간을 활용하여 중량물을 승강시킴으로써, 운항 시에는 선저에 마련된 공간에 탑재되어 선저의 유선형을 확보하고, 정지 시에는 중량물을 하강시켜 무게중심을 낮춤으로써 복원 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치가 장착된 소형 선박의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치의 선박 운항 상태에서의 동작을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치의 정선 상태에서의 동작을 나타낸 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 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 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치가 장착된 소형 선박의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치의 선박 운항 상태에서의 동작을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치의 정선 상태에서의 동작을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치(10)는 복잡한 전장이 설치되기 어려운 소형 선박에 설치되어, 소형 선박이 정선 상태에 있을 때 복원력을 증가시켜 보다 안정적인 정선 상태에 놓여지게 할 수 있다.
본 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치(10)는 소형 선박(1)에 설치되며, 특히 소형 선박(1)의 기본 구성에 속하는 마스트 혹은 포스트(5)에 장착된 무게추(11)의 높이를 조절함으로써 복원 성능(복원력)을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, (a)와 같이 무게추(11)가 선저에 탑재된 경우에는 소형 선박(1)이 유선형을 유지하고 있어, 원활한 운항이 가능하게 할 수 있다.
그리고 소형 선박(1)이 정지하여 정선 상태에 있어야 할 경우에는 (b)에 도시된 것과 같이 무게추(11)를 선저로부터 소정 높이만큼 낮추어 줌으로써 소형 선박(1)의 전체 무게중심을 낮출 수 있다. 이로 인해 소형 선박(1)은 운항 시에 비해 정선 시에 보다 높은 복원 성능을 가지게 되어 안정적인 정선 상태를 유지할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 무게추(11)를 승하강시킴에 있어서, 소형 선박(1)에 새로운 구조를 구현하는 것이 아니라 이미 구비되어 있는 포스트 혹은 마스트(이하에서는 포스트(5)로 칭하기로 함)의 빈 공간을 활용하여, 신규 제작되는 소형 선박뿐만 아니라 기 제작되어 운항 중인 소형 선박에 대해서도 손쉽게 적용 가능하다.
본 실시예에서 포스트(5)는 갑판(2)을 관통하여 선저(3)까지 연장 설치될 수 있다. 그리고 선저(3)에는 후술할 무게추(11)의 탑재를 위한 공간인 무게추 탑재홈(4)이 그 내부에 설치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치(10)는 무게추(11), 지지바(12), 피니언(13)을 포함한다.
무게추(11)는 소정 중량을 가지는 중량물로서, 그 위치에 따라 소형 선박(1)의 무게중심을 변화시키게 된다.
무게추(11)는 소형 선박(1)의 선저(3)에 형성된 무게추 탑재홈(4) 내에 탑재될 수 있다.
소형 선박(1)의 운항 중에는 무게추(11)가 무게추 탑재홈(4) 내에 탑재되어, 물에 대한 저항을 최소화함으로써 원활한 운항이 이루어지게 한다.
이를 위해 무게추(11)의 하면은 소형 선박(1)의 선저면에 대응되는 표면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 무게추(11)가 무게추 탑재홈(4)에 완전히 탑재된 경우 무게추(11)의 하면이 소형 선박(1)의 선저면과 연속된 표면을 이루어 유선형이 되게 할 수 있다.
또는, 무게추 탑재홈(4)은 커버(미도시)를 포함할 수 있다. 무게추(11)가 무게추 탑재홈(4) 내에 탑재된 경우, 커버를 닫음으로써 내부에 물이 유입하는 것을 방지하고, 소형 선박(1)의 선저면이 커버에 의해 연속된 표면을 이루어 유선형이 되게 할 수 있다.
무게추(11)는 세로 방향으로 길게 연장된 지지바(12)의 하단에 설치된다.
지지바(12)는 포스트(5) 내에 승하강이 가능하게 설치된다. 지지바(12)의 직경은 포스트(5)의 내경보다 작아, 지지바(12)가 원활히 승하강할 수 있다.
지지바(12)의 표면에는 복수의 톱니(121)가 지지바(12)의 길이 방향으로 일렬 배치된 톱니열이 형성된 래크 구조를 가진다. 톱니열은 하나 혹은 둘 이상일 수 있다.
포스트(5) 내에는 지지바(12)의 톱니(121)에 치합하는 기어치를 가지는 피니언(13)이 설치된다. 피니언(13)의 회전운동은 치합된 지지바(12)의 직선운동으로 전환될 수 있다. 즉, 피니언(13)에 연결된 모터(미도시)의 구동에 의해 피니언(13)이 회전하면 지지바(12)가 승하강할 수 있게 된다.
피니언(13)은 복수개(예컨대, 2개) 한 쌍일 수 있으며, 지지바(12)를 중심축으로 대칭되게 배치될 수 있다. 이러한 피니언(13)의 배치에 의해 피니언(13)의 회전에 따라 지지바(12)가 승하강할 때 수직축이 흔들리지 않고 안정적으로 승하강할 수 있다.
한 쌍의 피니언(13) 중 어느 하나에만 모터가 연결될 수 있다. 이 경우 모터가 연결된 피니언이 회전하면 지지바(12)가 승하강하게 되고, 이를 통해 반대편의 피니언이 회전할 수 있다.
지지바(12)의 표면에는 제1 스터드(151) 및 제2 스터드(152)가 돌출 설치될 수 있다. 그리고 이에 대응되어 포스트(5)의 내측면에는 스터드를 센싱하는 센서(14)가 설치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 무게추(11)가 무게추 탑재홈(4)에 탑재된 상태일 때 제1 스터드(151)와 센서(14)가 동일 높이에 위치하여 서로 마주볼 수 있도록 제1 스터드(151)가 설치될 수 있다.
그리고 제2 스터드(152)는 무게추(11)의 최대 하강 높이에 상응하여 제1 스터드(151)로부터 상방으로 이격 설치될 수 있다. 이 경우 도 3에 도시된 것과 같이 무게추(11)가 최대로 하강하면 제2 스터드(152)의 위치가 센서(14)와 마주보도록 위치할 수 있게 된다.
센서(14)가 제1 스터드(151)를 센싱한 경우, 제어부(미도시)는 지지바(12)의 추가적인 상승이 이루어지지 않도록 피니언(13)의 회전을 제어할 수 있다.
또한, 센서(14)가 제2 스터드(152)를 센싱한 경우, 제어부는 지지바(12)의 추가적인 하강이 이루어지지 않도록 피니언(13)의 회전을 제어할 수 있다.
지지바(12)의 하단에는 제1 물 출입 방지캡(191)이 설치될 수 있다. 전술한 것과 같이 지지바(12)는 그 직경이 포스트(5)의 내경에 비해 작다. 따라서, 포스트(5) 내부로 물(특히 해수)이 유입될 가능성이 있다.
이를 방지하기 위해 지지바(12)의 하단 둘레에는 제1 물 출입 방지캡(191)이 설치된다. 제1 물 출입 방지캡(191)은 예를 들어 고무와 같은 탄성재질로 이루어지며, 그 외경이 포스트(5)의 내경에 상응하여 포스트(5)의 내측면에 밀착될 수 있다.
또한, 지지바(12)의 중간 높이에는 제2 물 출입 방지캡(192)이 설치될 수도 있다. 제2 물 출입 방지캡(192) 역시 고무와 같은 탄성재질로 이루어지며, 그 외경이 포스트(5)의 내경에 상응하여 포스트(5)의 내측면에 밀착될 수 있다. 또한, 탄성재질로 이루어져 있어 지지바(12)가 상하로 이동할 경우에도 포스트(5)의 내측면에서 슬립하면서 원할히 이동할 수 있게 한다.
본 실시예에서 제2 물 출입 방지캡(192)은 지지바(12)의 표면에 설치된 톱니(121)의 상측에 설치될 수 있다. 또한, 제1 물 출입 방지캡(191)은 지지바(12)의 하단에 설치된다. 따라서, 톱니(121)는 제1 물 출입 방지캡(191)과 제2 물 출입 방지캡(192) 사이에 위치하게 된다. 이로 인해 제1 물 출입 방지캡(191) 혹은 제2 물 출입 방지캡(192)에 의한 피니언(13)과 지지바(12)의 톱니(121) 사이의 치합에 대한 간섭이 배제될 수 있다.
그리고 전술한 제1 스터드(151)는 제2 물 출입 방지캡(192)보다 상부에 설치될 수 있다. 이 경우 지지바(12)가 최대로 상승하더라도 제2 물 출입 방지캡(192)은 센서(14)보다 아래에 있게 된다. 따라서, 지지바(12)의 승하강으로 인해 제2 물 출입 방지캡(192)이 승하강할 때 센서(14)와 만나지 않게 되어 보다 효과적인 물 출입 방지가 가능하고, 센서(14)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
포스트(5)의 하단에는 포스트(5)의 내경에 상응하는 외경의 원판 형상을 가지며, 지지바(12)의 직경보다 큰 직경의 관통홀이 형성된 걸림턱(미도시)이 설치될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 소형 선박(1)의 운항으로 인해 피니언(13)이 회전하여 지지바(12)가 상승함으로써 무게추(11)가 무게추 탑재홈(4) 내에 완전히 탑재된 경우 제1 물 출입 방지캡(191)은 걸림턱의 하부에 밀착하여 포스트(5) 내부로의 물 유입을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 지지바(12)의 상단에는 운항 보조 모듈(16)이 설치될 수 있다. 운항 보조 모듈(16)은 소형 선박(1)의 운항을 보조하기 위한 장치로서, 예를 들어 조명, 안테나, 레이더 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
소형 선박(1)이 운항할 때에 보다 멀리 빛을 비추고 원활한 통신이 이루어지거나 레이더 확인이 가능하도록 하기 위해서는 운항 보조 모듈(16)의 높이를 높일 필요가 있다.
이 경우 운항 보조 모듈(16)이 지지바(12)의 상단에 설치되어 있음으로 인해, 운항 상태에서는 무게추(11)가 무게추 탑재홈(4)에 탑재되고 지지바(12)가 최대로 상승한 상태에 있는 바, 운항 보조 모듈(16)이 포스트(5)에서 소정 높이만큼 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 정선 상태에서는 무게추(11)가 선저면에서 아래에 위치하게 되는 바, 지지바(12)가 최대로 하강한 상태에 있게 되고, 운항 보조 모듈(16)은 포스트(5)의 상단에 놓여져, 포스트(5)에 의해 지지될 수 있다.
포스트(5)의 둘레에는 포스트(5)에 상응하는 높이를 가지는 보조 지지대(17)가 설치되고, 보조 지지대(17)의 상단과 운항 보조 모듈(16) 사이에 플렉시블 지지부(18)가 연결되어, 운항 보조 모듈(16)을 보다 안정적으로 지지해 줄 수 있다.
플렉시블 지지부(18)는 플렉시블한 소재로 이루어지며, 신장 가능한 특성을 가진다. 따라서, 정선 상태에서는 축소되어 운항 보조 모듈(16)이 포스트(5)의 상단에 놓여져 있게 하지만, 운항 상태에서는 지지바(12)의 상승에 맞춰 운항 보조 모듈(16)이 상승할 수 있게 해준다.
본 실시예에 따른 복원 성능 제어 장치(10)에 의하면, 피니언(13)의 회전을 조정하여 무게추(11)의 높이를 조절함으로써 소형 선박(1)에 대해 그 무게중심을 가변시킬 수 있어, 운항 상태와 정선 상태에서 각각 상이한 무게중심을 적용시킬 수 있다. 즉, 운항 상태에서는 무게중심을 높여 신속한 이동이 가능하게 하고, 정선 상태에서는 무게중심을 낮춰 복원력을 향상시킬 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 소형 선박 2: 갑판
3: 선저 4: 무게추 탑재홈
5: 마스트/포스트 10: 복원 성능 제어 장치
11: 무게추 12: 지지바
121: 톱니 13: 피니언
14: 센서 151: 제1 스터드
152: 제2 스터드 16: 운항 보조 모듈
17: 보조 지지대 18: 플렉시블 지지부
191: 제1 물 출입 방지캡 192: 제2 물 출입 방지캡

Claims (5)

  1. 소형 선박에 설치되는 복원 성능 제어 장치로서,
    상기 소형 선박의 포스트(post) 내부에 승강 가능하게 설치되며, 표면에 복수의 톱니가 길이 방향으로 일렬 배치된 톱니열이 형성된 지지바;
    상기 지지바의 하단에 설치되는 무게추; 및
    상기 톱니에 치합하는 기어치를 가지며, 상기 포스트의 내측면에 설치된 피니언을 포함하되,
    모터의 구동에 따른 상기 피니언의 회전에 의해 상기 지지바가 상승 혹은 하강하며,
    상기 소형 선박의 선저에는 무게추 탑재홈이 형성되고,
    상기 소형 선박의 운항 상태에서는 상기 무게추가 상기 무게추 탑재홈 내에 탑재되고, 상기 소형 선박의 정선 상태에서는 상기 무게추가 상기 무게추 탑재홈에서 이탈하며,
    상기 무게추 탑재홈은 상기 무게추가 상기 무게추 탑재홈 내에 탑재된 경우 닫혀 내부로 물이 유입하는 것을 방지하고, 상기 소형 선박의 선저면이 연속된 표면을 이루어 유선형이 되게 하는 커버를 포함하며,
    상기 지지바의 표면 중 상기 톱니의 상방에 설치되는 제1 스터드;
    상기 제1 스터드에서 소정 높이만큼 이격된 위치에 설치되는 제2 스터드; 및
    상기 포스트의 내측면에 설치되어 상기 제1 스터드 및 상기 제2 스터드를 센싱하는 센서를 더 포함하되,
    상기 센서는 운항 상태에서 상기 제1 스터드의 높이와 동일한 위치에 설치되며,
    상기 제2 스터드는 정선 상태에서 상기 센서의 높이와 동일한 위치에 배치되도록 상기 제1 스터드로부터 상방으로 이격 설치되고,
    상기 지지바의 하단 둘레에 설치되며, 외경이 상기 포스트의 내경에 상응하고 탄성 재질로 이루어진 제1 물 출입 방지캡; 및
    상기 지지바의 표면 중 상기 톱니의 상방에 설치되며, 외경이 상기 포스트의 내경에 상응하고 탄성 재질로 이루어진 제2 물 출입 방지캡을 더 포함하되,
    상기 제1 스터드는 상기 제2 물 출입 방지캡보다 상부에 설치되는 소형 선박의 복원 성능 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지바의 상단에 설치되며, 상기 소형 선박의 운항을 보조하는 운항 보조 모듈;
    상기 포스트의 둘레에 설치되며, 상기 포스트에 상응하는 높이를 가지는 보조 지지대; 및
    상기 보조 지지대의 상단과 상기 운항 보조 모듈 사이에 연결되며, 신장 가능한 플렉시블 지지부를 더 포함하는 소형 선박의 복원 성능 제어 장치.
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