KR102473805B1

KR102473805B1 - 쇄빙선

Info

Publication number: KR102473805B1
Application number: KR1020180151765A
Authority: KR
Inventors: 양희준; 박형길; 이태구
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2022-12-02
Also published as: KR20200065375A

Abstract

쇄빙선이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 쇄빙선은 유빙해역을 운항하는 쇄빙선으로서, 얼음을 깨뜨리는 쇄빙동작하는 선체; 및 상기 선체가 상기 쇄빙동작을 수행하기 전 상기 얼음의 적어도 일부를 녹이는 보조쇄빙장치를 포함한다.

Description

쇄빙선{Icebreaker}

본 발명은 쇄빙선에 관한 것이다.

일반적으로 쇄빙선은 북극해와 같은 유빙해역에서 운항할 수 있다. 쇄빙선은 유빙해역에 부유하는 얼음을 깨뜨리는 쇄빙동작을 하며 유빙해역을 운항할 수 있다.

이때, 쇄빙선은 선체가 직접 얼음과 접촉하도록 이동한 후, 선체가 얼음 위로 올라타 자체 중량을 이용하여 얼음을 깨뜨리거나 선체에 설치된 별도의 쇄빙수단을 이용하여 얼음을 깨뜨리는 쇄빙동작을 할 수 있다. 이 경우, 쇄빙선은 쇄빙동작 과정에 많은 에너지를 소비하는 문제점이 있다. 나아가, 얼음이 두꺼운 경우 쇄빙효과가 급격히 감소하는 문제가 있다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0117580호

본 발명의 실시예는, 얼음을 쇄빙하기 위해 소비하는 에너지를 절약할 수 있는 쇄빙선을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유빙해역을 운항하는 쇄빙선으로서, 얼음을 깨뜨리는 쇄빙동작하는 선체; 및 상기 선체가 상기 쇄빙동작을 수행하기 전 상기 얼음의 적어도 일부를 녹이는 보조쇄빙장치를 포함하는, 쇄빙선이 제공될 수 있다.

상기 보조쇄빙장치는, 상기 얼음에 열을 전달하는 열전달부재; 상기 열전달부재를 가열하는 가열부; 및 상기 선체에 설치되고, 상기 열전달부재를 상기 선체에서 상기 얼음을 향해 투척하는 투척부를 포함할 수 있다.

상기 열전달부재는 석구(石球)를 포함할 수 있다.

상기 가열부는 상기 선체에서 발생하는 폐열을 이용하여 상기 열전달부재를 가열할 수 있다.

상기 투척부는, 중공 형태로 제공되고, 화약의 폭발압력을 이용하여 상기 열전달부재를 상기 얼음을 향해 투척하는 투척본체; 상기 투척본체의 수평방향의 각도를 조절하는 수평각도조절부재; 및 상기 투척본체의 상하방향의 각도를 조절하는 상하각도조절부재를 포함할 수 있다.

상기 열전달부재가 투척되는 시점에서 상기 선체와 상기 얼음 사이 이격된 이격거리는, 상기 얼음의 표면에 안착된 상기 열전달부재가 상기 얼음을 소정의 깊이로 녹이는 열전달시간 및 상기 선체의 선속에 비례할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 선체가 쇄빙동작을 수행하기 전 보조쇄빙장치가 미리 얼음을 녹여 얼음의 강도를 감소시킴으로써, 선체가 쇄빙동작을 수행하는 과정에 소비되는 에너지를 절약할 수 있다. 나아가, 선체는 미리 강도가 감소된 얼음에 대해 신속하며 효과적으로 쇄빙동작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 보조쇄빙장치가 얼음을 녹이는 동안 선체가 이동한 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 A를 확대한 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 B를 확대한 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 보조쇄빙장치의 투척부 중 투척본체를 투시한 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 보조쇄빙장치의 투척부 중 수평각도조절부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 보조쇄빙장치의 투척부 중 상하각도조절부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선의 쇄빙동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 보조쇄빙장치가 얼음을 녹이는 동안 선체가 이동한 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 A를 확대한 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2의 B를 확대한 모습을 나타내는 도면이다.

참고로, 도 1 및 도 2에서 +X축방향은 선체(10)의 선수방향을 나타내고, 도 1은 선체(10)가 얼음(I)을 향해 이동하는 중이고, 열전달부재(110)가 선체(10)에서 얼음(I)으로 투척되는 모습을 도시하고 있고, 도 2는 열전달부재(110)가 열전달시간 동안 얼음(I)을 소정의 깊이로 녹인 모습을 도시하고 있고, 도 3에서는 적재공간부(120)를 투시한 모습이 도시되어 있고, 도 4는 열전달부재(110)가 얼음(I)을 열전달부재(110)의 반경에 대응하는 깊이로 녹인 모습을 도시하고 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선(1)은 선체(10) 및 보조쇄빙장치(100)를 포함한다.

본 실시예에 따른 쇄빙선(1)은 유빙해역을 운항한다. 예컨대, 쇄빙선(1)은 북극해와 같은 유빙해역을 운항할 수 있다. 이 경우, 유빙해역에는 두께가 두꺼운 얼음(I)이 부유할 수 있다.

선체(10)에는 도 1과 같이 프로펠러(31)를 포함하는 추진장치(30)가 설치될 수 있다. 이 경우, 선체(10)는 추진장치(30)가 발생시키는 추력에 의해 유빙해역을 운항할 수 있다.

선체(10)는 유빙해역을 운항하는 과정에, 유빙해역에서 부유하는 얼음(I)을 깨뜨리는 쇄빙동작한다. 이 경우, 선체(10)는 쇄빙동작을 통해 유빙해역을 용이하게 운항할 수 있다.

본 실시예에서, 선체(10)는 선체(10)의 자중을 이용하여 쇄빙동작할 수 있다.

보다 상세히, 선체(10)는 쇄빙동작의 대상이 되는 얼음(I)을 향해 이동하여 얼음(I)과 접촉할 수 있다. 얼음(I)과 접촉한 선체(10)는 선체(10)의 추력을 이용하여 얼음(I) 위로 올라탈 수 있다. 선체(10)가 올라탄 얼음(I)은 선체(10)의 자중이 얼음(I)에 가하는 압력에 의해 깨질 수 있다.

일례로, 선체(10)는 도 1 및 도 2와 같이 선체(10)의 선수부가 얼음(I)을 향하도록 전진운항하며 쇄빙동작할 수 있다. 이 경우, 선체(10)는 선체(10)의 선수부가 먼저 얼음(I) 위로 올라탈 수 있다.

대안적으로, 선체는 도시되지 않았지만, 선체의 선미부가 먼저 얼음 위로 올라타도록 후진운항하며 쇄빙동작할 수 있다.

다른 실시예에서, 도시되지 않았지만, 선체에는 드릴로 얼음을 분쇄하거나 레이저를 조사하여 얼음을 분쇄하는 별도의 쇄빙수단이 설치되고, 선체는 얼음과 접촉한 상태에서 쇄빙수단을 이용하여 접촉한 얼음을 깨뜨리는 쇄빙동작할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 보조쇄빙장치(100)는 선체(10)가 쇄빙동작을 수행하기 전 얼음(I)의 적어도 일부를 녹인다. 다시 말해, 보조쇄빙장치(100)는 선체(10)가 쇄빙동작의 대상이 되는 얼음(I)을 향해 이동하는 동안, 즉 선체(10)와 얼음(I)이 이격된 상태에서 얼음(I)의 적어도 일부를 녹일 수 있다.

이때, 적어도 일부가 녹은 얼음(I)은 도 4와 같이 선체(10)가 쇄빙동작을 수행하기 전 미리 균열이 발생하는 것과 같이 강도가 감소할 수 있다.

이 경우, 선체(10)는 보조쇄빙장치(100)에 의해 미리 강도가 감소된 얼음(I)에 대해 쇄빙동작을 수행할 수 있고, 적어도 일부가 녹지 않은 얼음에 대해 쇄빙동작을 수행하는 경우와 비교하여 쇄빙동작을 수행하는 과정에 소비되는 에너지를 절약할 수 있다. 나아가, 선체(10)는 미리 강도가 감소된 얼음(I)에 대해 신속하며 효과적으로 쇄빙동작할 수 있다.

본 실시예에서, 보조쇄빙장치(100)는 도 1 내지 도 4와 같이 열전달부재(110), 가열부(130) 및 투척부(140)를 포함할 수 있다.

열전달부재(110)는 얼음(I)에 열을 전달할 수 있다. 다시 말해, 열전달부재(110)는 얼음(I)을 녹일 수 있다. 이 경우, 열전달부재(110)는 후술하는 가열부(130)에 의해 얼음(I)보다 높은 온도로 가열되고, 후술하는 투척부(140)에 의해 얼음(I)을 향해 투척되어 얼음(I)을 녹일 수 있다.

열전달부재(110)는 중량물 형태로 제공될 수 있다.

예컨대, 열전달부재(110)는 석구(石球)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 열전달부재(110)는 돌로 제작될 수 있다. 이 경우, 얼음(I)을 향해 투척된 열전달부재(110)는 선체(10)의 쇄빙동작 후 회수되지 않는 경우에도 해양이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

이외에도, 열전달부재는 철 등 선체에서 얼음을 향해 투척 가능한 다양한 재질로 제작될 수 있다.

열전달부재(110)는 도 1 및 도 3과 같이 선체(10)에 마련되는 별도의 적재공간부(120)에 적재될 수 있다. 열전달부재(110)는 평상시 적재공간부(120)에 적재되어 보관되고, 선체(10)가 쇄빙동작을 수행하기 전 얼음(I)을 향해 투척될 수 있다.

열전달부재(110)는 복수로 제공되어 적재공간부(120)에 적재될 수 있다. 이 경우, 열전달부재(110)는 하나의 얼음(I)에 대해 하나만 투척되거나, 하나의 얼음(I)에 대해 복수가 연속적으로 투척될 수 있다. 또는, 열전달부재(110)는 선체(10)가 운항하는 동안 다수의 얼음(I) 각각에 대해 쇄빙동작할 때마다 투척될 수 있다.

가열부(130)는 열전달부재(110)를 가열할 수 있다. 이 경우, 가열된 열전달부재(110)는 얼음(I)을 보다 효과적으로 녹일 수 있다.

가열부(130)는 선체(10)에 형성될 수 있다.

일례로, 가열부(130)는 선체(10)에서 발생하는 폐열을 이용하여 열전달부재(110)를 가열할 수 있다. 이 경우, 가열부(130)는 열전달부재(110)를 가열하기 위한 에너지를 절약할 수 있다.

예컨대, 가열부(130)는 도 3과 같이 열매체가 이동하는 열매체이동라인(131)을 포함할 수 있다.

이 경우, 열매체는 프로펠러(31)에 구동력을 제공하는 엔진(미도시)의 냉각에 사용된 냉각수일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

열매체이동라인(131)은 일단부가 폐열발생원(예컨대, 엔진이 설치된 엔진룸)(미도시)과 연결되고, 적재공간부(120) 내부를 통과하도록 연장될 수 있다. 이 경우, 폐열발생원에서 발생한 고온의 열매체는 열매체이동라인(131)을 따라 적재공간부(120)로 이동하고, 적재공간부(120)에 적재된 열전달부재(110)는 열매체이동라인(131)을 이동하는 열매체에 의해 가열될 수 있다.

적재공간부(120)를 통과한 열매체이동라인(131)은 선체(10) 외부로 연장될 수 있다. 이 경우, 열매체이동라인(131)을 따라 이동하는 열매체는 열전달부재(110)의 가열에 사용된 후 선체(10) 외부로 배출될 수 있다.

다른 예로, 가열부는 도시되지 않았지만, 전기히터 또는 가스토치 등 열전달부재를 가열할 수 있는 다양한 수단을 포함할 수 있다.

투척부(140)는 도 1과 같이 선체(10)에 설치되고, 열전달부재(110)를 선체(10)에서 얼음(I)을 향해 투척할 수 있다.

본 실시예에서, 투척부(140)는 투척본체(141), 수평각도조절부재 및 상하각도조절부재를 포함할 수 있다.

투척본체(141)는 도 5와 같이 화약(P)의 폭발압력을 이용하여 열전달부재(110)를 얼음(I)을 향해 투척할 수 있다.

참고로, 도 5는 도 1의 보조쇄빙장치의 투척부 중 투척본체를 투시한 모습을 나타내는 도면이고, 투척본체(141) 내부에 열전달부재(110)가 삽입된 모습을 도시하고 있다.

투척본체(141)는 중공 형태로 제공될 수 있다.

예컨대, 투척본체(141)는 원기둥 형태로 제공될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

투척본체(141)는 도 1과 같이 전단부가 선체(10)의 진행방향을 향하도록 배치될 수 있다.

투척본체(141)의 후단부에는 도 5와 같이 투척본체(141) 내부로 화약(P) 및 열전달부재(110)가 삽입되도록 개방된 장전구(141a)가 형성될 수 있다. 장전구(141a)는 별도의 개폐부재(미도시)를 통해 개폐될 수 있다. 이 경우, 개폐부재는 화약(P) 및 열전달부재(110)가 삽입되는 과정에 장전구(141a)를 개방시키고, 화약(P) 및 열전달부재(110)가 삽입된 후 장전구(141a)를 폐쇄시킬 수 있다.

투척본체(141) 내부의 화약(P)은 심지(미도시) 또는 신관(미도시) 등에 의해 폭발될 수 있다. 화약(P)의 폭발압력은 열전달부재(110)를 투척본체(141) 외부로 밀어낼 수 있다.

투척본체(141)의 전단부에는 도 5와 같이 열전달부재(110)가 투척본체(141) 외부로 배출되도록 개방된 배출구(141b)가 형성될 수 있다. 화약(P)의 폭발압력에 의해 밀려난 열전달부재(110)는 배출구(141b)를 통해 배출되어 얼음(I)을 향해 이동할 수 있다.

수평각도조절부재(142)는 도 6과 같이 투척본체(141)의 수평방향의 각도를 조절할 수 있다. 달리 표현하면, 수평각도조절부재(142)는 투척본체(141)가 열전달부재(110)를 투척하는 투척방향을 변경시킬 수 있다.

참고로, 도 6은 도 1의 보조쇄빙장치의 투척부 중 수평각도조절부재를 설명하기 위한 도면이고, 도 6에서 +X축방향은 선체(10)의 선수방향 또는 투척본체(141)의 전방을 나타내고, 투척본체(141) 및 수평각도조절부재(142)를 위에서 본 모습이 도시되어 있다.

수평각도조절부재(142)는 플레이트 형태로 제공될 수 있다.

예컨대, 수평각도조절부재(142)는 도 6과 같이 위에서 볼 때 원 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

수평각도조절부재(142)는 수평면(예컨대, 도 6에서 볼 때 XY평면)에 나란하도록 선체(10)에 배치될 수 있다.

수평각도조절부재(142)는 도 6과 같이 회전중심축(142a)을 중심으로 회전 가능하도록 선체(10)에 설치되고, 모터와 같은 구동수단(미도시)으로부터 구동력을 제공받아 회전할 수 있다. 이 경우, 수평각도조절부재(142)는 회전중심축(142a)을 중심으로 선체(10)의 좌현측 또는 우현측으로 회전할 수 있다.

수평각도조절부재(142)에는 투척본체(141)가 지지될 수 있다. 이 경우, 투척본체(141)는 후술하는 상하각도조절부재를 매개로 수평각도조절부재(142)의 상측면에 지지되고, 회전하는 수평각도조절부재(142)와 함께 회전할 수 있다.

이때, 수평각도조절부재(142)는 투척본체(141)의 투척방향이 선체(10)의 진행방향에 대응하도록 회전시킬 수 있다.

보다 상세히, 수평각도조절부재(142)는 선체(10)가 선수방향으로 직진하는 경우, 투척본체(141)의 전단부가 선체(10)의 선수방향을 향하도록 투척본체(141)를 회전시킬 수 있다.

또는, 수평각도조절부재(142)는 선체(10)가 좌현측으로 선회하는 경우, 투척본체(141)의 전단부가 선체(10)의 좌현측을 향하도록 투척본체(141)를 회전시킬 수 있다.

또는, 수평각도조절부재(142)는 선체(10)가 우현측으로 선회하는 경우, 투척본체(141)의 전단부가 선체(10)의 우현측을 향하도록 투척본체(141)를 회전할 수 있다.

이 경우, 수평각도조절부재(142)는 투척본체(141)의 투척방향을 선체(10)의 진행방향을 향하도록 조절하고, 투척본체(141)는 투척방향이 선체(10)의 진행방향으로 위치하는 얼음(I)을 향하도록 배치될 수 있다.

상하각도조절부재(143)는 도 7 및 도 8과 같이 투척본체(141)의 상하방향의 각도를 조절할 수 있다. 달리 표현하면, 상하각도조절부재(143)는 투척본체(141)가 열전달부재(110)를 투척하는 투척각도를 변경시킬 수 있다.

참고로, 도 7 및 도 8은 도 1의 보조쇄빙장치의 투척부 중 상하각도조절부재를 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8에서 +X축방향은 선체(10)의 선수방향 또는 투척본체(141)의 전방을 나타내고, 도 7은 상하각도조절부재(143)가 투척본체(141)의 상하방향의 각도를 증가시키는 동작을 도시하고 있고, 도 8은 상하각도조절부재(143)가 투척본체(141)의 상하방향의 각도를 감소시키는 동작을 도시하고 있다.

예컨대, 상하각도조절부재(143)는 도 7 및 도 8과 같이 투척본체(141)의 전단부를 상하방향으로 이동시키는 상하방향이동유닛(143a) 및 투척본체(141)의 후단부를 지지하는 지지유닛(143b)을 포함할 수 있다.

상하방향이동유닛(143a)은 상하방향으로 신축동작하는 신축부재일 수 있다. 이 경우, 상하방향이동유닛(143a)은 공압 또는 유압에 의해 신축동작할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

상하방향이동유닛(143a)은 상단부가 투척본체(141)의 전단부 저면을 지지하고, 하단부가 수평각도조절부재(142)에 고정 지지될 수 있다.

상하방향이동유닛(143a)은 투척본체(141)의 전단부를 상하방향으로 이동시켜 투척본체(141)의 상하방향의 각도, 즉 투척본체(141)의 투척각도를 변경할 수 있다.

보다 상세히, 상하방향이동유닛(143a)은 도 7과 같이 상단부가 상측으로, 즉 선체(10)에서 멀어지는 방향으로 이동하며 신장동작할 수 있다. 이때, 투척본체(141)의 전단부는 신장동작하는 상하방향이동유닛(143a)에 지지되어 상측으로 이동하고, 투척본체(141)의 상하방향의 각도, 즉 투척각도는 증가할 수 있다.

또는, 상하방향이동유닛(143a)은 도 8과 같이 상단부가 하측으로, 즉 선체(10)에 가까워지는 방향으로 이동하며 수축동작할 수 있다. 이때, 투척본체(141)의 전단부는 수축동작하는 상하방향이동유닛(143a)에 지지되어 하측으로 이동하고, 투척본체(141)의 상하방향의 각도, 즉 투척각도는 감소할 수 있다.

지지유닛(143b)은 상하방향으로 연장되는 바 형태로 제공될 수 있다.

지지유닛(143b)은 상단부가 투척본체(141)의 후단부 저면에 힌지결합하고, 하단부가 수평각도조절부재(142)에 고정 지지될 수 있다. 이 경우, 지지유닛(143b)은 투척본체(141)의 전단부가 상하방향으로 원활하게 이동할 때 투척본체(141)의 후단부를 효과적으로 지지할 수 있다.

한편, 상하방향이동유닛(143a)의 상단부는 도 7 및 도 8과 같이 투척본체(141)의 저면에 슬라이딩 이동 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 상하방향이동유닛(143a)은 투척본체(141)의 저면을 지지하며 원활하게 상하방향으로 신축동작할 수 있다.

이를 위해, 투척본체(141)의 저면에는 투척본체(141)의 연장방향을 따라 슬라이딩홈(미도시)이 연장 형성되는 슬라이딩레일(143c) 및 슬라이딩홈에 결합되어 슬라이딩레일(143c)을 따라 슬라이딩 이동하는 슬라이딩몸체(143d)가 형성되고, 상하방향이동유닛(143a)의 상단부는 슬라이딩몸체(143d)에 힌지결합할 수 있다.

이 경우, 슬라이딩몸체(143d)는 상하방향이동유닛(143a)이 상하방향으로 신축동작할 때 상하방향이동유닛(143a)의 상단부에 지지되어 슬라이딩레일(143c)을 따라 이동할 수 있다.

다른 실시예에서, 도시되지 않았지만, 투척부는 탄성에너지를 이용하는 것과 같이 열전달부재를 얼음을 향해 투척할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.

한편, 도시되지 않았지만, 열전달부재는 크레인과 같은 이동수단을 통해 적재공간부에서 가열부의 가열라인으로 이동하거나 투척부로 이동할 수 있다.

본 실시예에서, 투척부(140)는 도 1과 같이 얼음(I)을 향해 이동하는 선체(10)가 얼음(I)에 대해 이격거리(S)에 도달하였을 때 열전달부재(110)를 투척할 수 있다. 여기서, 이격거리(S)는 열전달부재(110)가 투척되는 시점에서 선체(10)와 얼음(I) 사이 이격된 거리를 말한다.

이때, 이격거리(S)는 아래 [관계식 1]과 같이, 열전달시간(T) 및 선체(10)의 선속(V)에 비례할 수 있다.

[관계식 1]

이격거리(S) = K{선속(V) ⅹ 열전달시간(T)}

참고로, 관계식 1에서 K는 얼음(I)이 위치하는 유빙해역의 온도 등 외부조건 또는 열전달부재가(110)가 투척될 때 선체(10)의 운항조건 또는 열전달부재(110)가 얼음(I)에 안착되는 위치 등에 따른 이격거리(S)의 차이를 보정하기 위한 보정계수이다.

여기서, 열전달시간(T)은 선체(10)에서 얼음(I)을 향해 투척되어 얼음(I)의 표면에 안착된 열전달부재(110)가 얼음(I)을 소정의 깊이로 녹이는 시간일 수 있다.

이 경우, 열전달시간(T)은 얼음(I)이 위치하는 유빙해역의 온도 또는 바람과 같은 외부환경 등 얼음(I)의 상태에 영향을 주는 외부조건이 동일한 것으로 가정한 상태에서 열전달부재(110)가 얼음(I)을 소정의 깊이로 녹이는 시간일 수 있다.

예컨대, 열전달시간(T)은 도 2 및 도 4와 같이 열전달부재(110)가 얼음(I)의 표면에서 열전달부재(110)의 반경에 대응하는 깊이로 얼음(I)을 녹이는 시간일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

이러한 열전달시간(T)은 열전달부재(110)가 유빙해역의 얼음(I)에 대응하는 모형얼음을 녹이는 모의실험으로부터 획득되거나 수치해석의 방법으로 획득될 수 있다.

일례로, 열전달시간(T)은 일정할 수 있다. 이 경우, 이격거리(S)는 선체(10)의 선속(V)에 비례할 수 있다.

보다 상세히, 이격거리(S)는 선체(10)의 선속(V)이 상대적으로 빠른 경우, 상대적으로 길어질 수 있다. 다시 말해, 열전달부재(110)는 선체(10)의 선속(V)이 상대적으로 빠른 경우, 선체(10)가 얼음(I)에 대해 상대적으로 멀게 이격된 상태에서 투척될 수 있다.

또는, 이격거리(S)는 선체(10)의 선속(V)이 상대적으로 느린 경우, 상대적으로 짧아질 수 있다. 다시 말해, 열전달부재(110)는 선체(10)의 선속(V)이 상대적으로 느린 경우, 선체(10)가 얼음(I)에 대해 상대적으로 가깝게 이격된 상태에서 투척될 수 있다.

다른 예로, 선체(10)의 선속(V)은 일정할 수 있다. 이 경우, 이격거리(S)는 열전달시간(T)에 비례할 수 있다.

보다 상세히, 이격거리(S)는 열전달시간(T)이 상대적으로 긴 경우, 상대적으로 길어질 수 있다. 다시 말해, 열전달부재(110)는 열전달시간(T)이 상대적으로 긴 경우, 선체(10)가 얼음(I)에 대해 상대적으로 멀게 이격된 상태에서 투척될 수 있다. 이 경우, 열전달시간(T)은 가열부(130)가 열전달부재(110)를 상대적으로 낮은 온도로 가열함으로써 길어질 수 있다.

또는, 이격거리(S)는 열전달시간(T)이 상대적으로 짧은 경우, 상대적으로 짧아질 수 있다. 다시 말해, 열전달부재(110)는 열전달시간(T)이 상대적으로 짧은 경우, 선체(10)가 얼음(I)에 대해 상대적으로 가깝게 이격된 상태에서 투척될 수 있다. 이 경우, 열전달시간(T)은 가열부(130)가 열전달부재(110)를 상대적으로 높은 온도로 가열함으로써 짧아질 수 있다.

앞서 살핀 바와 같이, 본 실시예에 따른 쇄빙선(1)은 선체(10)가 쇄빙동작을 수행하기 전 보조쇄빙장치(100)가 미리 얼음(I)을 녹여 얼음(I)의 강도를 감소시킴으로써, 선체(10)가 쇄빙동작을 수행하는 과정에 소비되는 에너지를 절약할 수 있다. 나아가, 선체(10)는 미리 강도가 감소된 얼음(I)에 대해 신속하며 효과적으로 쇄빙동작할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선의 쇄빙동작을 설명하기 위한 도면이다.

참고로, 도 9 및 도 10에서 +X축방향은 선체(10)의 선수방향을 나타낸다.

이하, 도 1, 도 2, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙선(1)의 쇄빙동작을 설명한다.

본 실시예에 따른 쇄빙선(1)의 보조쇄빙장치(100)는 열전달부재(110), 가열부(130) 및 투척부(140)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 선체(10)의 선수부가 먼저 얼음(I) 위로 올라타 쇄빙동작하는 경우를 예를 들어 설명하나, 이에 국한되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 쇄빙선(1)은 유빙해역을 운항하는 과정에 얼음(I)을 향해 이동할 수 있다.

이때, 투척부(140)는 선체(10)가 얼음(I)에 대해 이격거리(S)에 도달할 때 가열부(130)에 의해 가열된 열전달부재(110)를 얼음(I)을 향해 투척할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 쇄빙선(1)은 얼음의 적어도 일부가 녹는 동안 이동하여 얼음과 접촉할 수 있다.

이때, 선체는 열전달부재(110)을 투척한 후 이격거리(도 1의 S)를 이동하여 선수부가 얼음(I)과 접촉할 수 있다. 이 과정에서, 열전달부재(110)는 열전달시간 동안 얼음(I)을 소정의 깊이로 녹일 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 쇄빙선(1)은 얼음(I)을 깨뜨리는 쇄빙동작할 수 있다.

보다 상세히, 선체(10)는 도 9와 같이 추진장치(30)의 추력에 의해 선수부가 얼음(I) 위로 올라탈 수 있다. 이 경우, 선체(10)는 열전달부재(110)가 적어도 일부를 녹인 얼음(I) 위로 올라탈 수 있다.

이후, 선체(10)는 도 10과 같이 얼음(I)을 깨뜨릴 수 있다. 이때, 얼음(I)은 선체(10)의 자중에 의해 가압되어 깨질 수 있다.

이 경우, 열전달부재(110)는 얼음(I)이 깨질 때 해저를 향해 이동할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

I: 얼음 1: 쇄빙선
10: 선체 100: 보조쇄빙장치
110: 열전달부재 130: 가열부
140: 투척부

Claims

유빙해역을 운항하는 쇄빙선으로서,
얼음을 깨뜨리는 쇄빙동작하는 선체; 및
상기 선체가 상기 쇄빙동작을 수행하기 전 상기 얼음의 적어도 일부를 녹이는 보조쇄빙장치를 포함하며,
상기 보조쇄빙장치는,
상기 얼음에 열을 전달하되 적재공간부에 적재되는 열전달부재;
프로펠러에 구동력을 제공하는 엔진의 냉각에 사용된 냉각수인 열매체가 이동하는 열매체이동라인을 포함하되 상기 적재공간부에 배치되어 상기 적재공간부에 적재된 열전달부재를 가열하는 가열부; 및
상기 선체에 설치되고, 상기 열전달부재를 상기 선체에서 상기 얼음을 향해 투척하는 투척부를 포함하며,
상기 투척부는,
중공 형태로 제공되고, 화약의 폭발압력을 이용하여 상기 열전달부재를 상기 얼음을 향해 투척하되 전단부가 상기 선체의 진행방향을 향하도록 배치되는 투척본체;
상기 투척본체가 상기 열전달부재를 투척하는 투척방향을 변경할 수 있도록 상기 투척본체의 수평방향의 각도를 조절하는 수평각도조절부재; 및
상기 투척본체의 전단부를 상하방향으로 이동시키는 상하방향이동유닛과, 상기 투척본체의 후단부를 지지하는 지지유닛을 구비하되 상기 투척본체가 상기 열전달부재를 투척하는 투척각도를 변경할 수 있도록 상기 투척본체의 상하방향의 각도를 조절하는 상하각도조절부재를 포함하며,
상기 수평각도조절부재는 회전중심축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 선체에 설치되고 구동력을 제공받아 회전하되 상기 선체가 선수방향으로 직진하는 경우, 상기 투척본체의 전단부가 상기 선체의 선수방향을 향하도록 상기 투척본체를 회전시키는, 쇄빙선.
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제1항에 있어서,
상기 열전달부재가 투척되는 시점에서 상기 선체와 상기 얼음 사이 이격된 이격거리는,
상기 얼음의 표면에 안착된 상기 열전달부재가 상기 얼음을 소정의 깊이로 녹이는 열전달시간 및 상기 선체의 선속에 비례하는, 쇄빙선.