KR102533774B1 - 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물은 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물로서, 상기 비행갑판을 형성하는 데크플레이트, 및 상기 데크플레이트 중에서 상기 수직이착륙기의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트에 형성되는 홈 형상부를 포함하며, 상기 홈 형상부는, 상기 배기열의 영향으로 인한 상기 비행갑판의 열 팽창을 저감 시키는 것을 특징으로 한다.

Description

수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물{FLIGHT DECK STRUCTURE OF SHIP OPERATING STOVL}

본 발명은 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직이착륙기의 분사열로 인한 갑판의 열팽창 영향 저감 기능을 확보할 수 있는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물에 관한 것이다.

항공모함은 항공기를 탐재하고 발착시키는 함선을 말한다. 다시 말해, 일반적인 주력 전투용 군함과는 달리 항공기 운용을 전문적으로 하는 군함을 말한다. 항공모함을 보유할 경우 지구의 대다수 지역을 재래식 전력으로 타격할 수 있다. 이는 지구의 70%가 바다이고, 거의 모든 바다가 연결되어 있어 서로 왕래가 가능한데다, 문명에는 대량의 물이 필요하며, 그 결과 대다수의 인구와 산업시설이 해안에서 300km 안에 위치하기 때문이다. 이와 같이, 현대 해전 전술이 항공기를 기반으로 하는 만큼 항공모함은 현대 해전의 중심이자 21세기 강대국 해군들이 현대전에 사용하는 기함이기도 하다.

한편, 수직이착륙기(STOVL)를 운용하는 항공모함(및 상륙 강습함) 등의 함에는 비행갑판에 항공기의 배기열과 압력으로 인한 구조적인 영구변형과 손상이 발생되는 심각한 문제점이 있었다.

종래의 경우, 이러한 항공기의 배기열에 대응하기 위해 비행갑판을 형성하는 데크플레이트 상부에 내열 코팅재를 도포하는 방식을 적용하거나, 또는 콘크리트 소재를 이용하여 부분 데크(partial deck)를 구성하는 방식을 적용하는 것이 일반적인 대응 방안이었다. 예를 들어, 수직으로 상호 연결된 히트 파이프 채널을 레이어 형태로 구성하는 기술(TMS: Thermal Management System) 또는 증기 챔버 형태로 모듈화 한 방열판 설계 기술(FDHS: Flight Deck Heat Spreader)가 소개되어 있다.

하지만, 이러한 종래의 기술은 설계 자체가 복잡하고 제작이 어려운 단점이 있어서, 실제 적용하기에는 많은 어려움이 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1871628호에는 비행갑판의 손상을 방지하는 이동식방열판의 기술이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1871628호

본 발명의 목적은 수직이착륙기의 분사열로 인한 비행갑판의 열팽창 영향 저감 기능을 확보할 수 있는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수직이착륙기의 열영향부에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트 상부로 일정 너비와 깊이를 갖는 슬릿 홈을 형성하여, 단순하고 직관적인 구조를 이용하여 비행갑판의 열팽창 영향을 저감 시킬 수 있는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면 단순하고 직관적인 데크플레이트 구조변경을 통해 비행갑판의 열팽창 영향을 저감 시킬 수 있는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물로서, 상기 비행갑판을 형성하는 데크플레이트; 및 상기 데크플레이트 중에서 상기 수직이착륙기의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트에 형성되는 홈 형상부;를 포함하며, 상기 홈 형상부는, 상기 배기열의 영향으로 인한 상기 비행갑판의 열 팽창을 저감 시키는 것을 특징으로 하는 를 포함하는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 제공한다.

상기 홈 형상부는, 상기 수직이착륙기의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트의 상부에 형성되되, 일정한 너비와 깊이를 갖도록 형성되는 복수 개의 슬릿 홈;을 포함한다.

상기 홈 형상부는, 상기 복수 개의 슬릿 홈 각각이 일자형 슬릿 홈 형상을 가지며, 상기 복수 개의 일자형 슬릿 홈이 전후 또는 좌우 방향으로 일정한 너비 간격을 두고 사각형으로 배치될 수 있다.

상기 홈 형상부는, 상기 복수 개의 슬릿 홈 각각이 원형 슬릿 홈 형상을 가지며, 상기 복수 개의 원형 슬릿 홈이 동일 중심으로부터 원주 방향으로 일정한 너비 간격을 두고 방사형으로 배치될 수 있다.

상기 복수 개의 슬릿 홈의 너비는, 함재기의 바퀴 사이즈에 대응하여 상기 비행갑판의 상부 이동에 방해가 되지 않는 범위 내에서 정해질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물은, 상기 홈 형상부가 적용되는 상기 데크플레이트의 주변에 형성되어 부분적으로 상기 비행갑판의 두께를 증가시키는 심 라인(seam line)을 더 포함한다.

그리고 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물로서, 상기 복수의 슬릿 홈 각각의 내부에 물을 채워 고온 노출에 의한 상기 데크플레이트의 열영향을 저감 시키는 물 공급부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 수직이착륙기의 분사열로 인한 비행갑판의 열팽창 영향 저감 기능을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 수직이착륙기의 열영향부에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트 상부로 일정 너비와 깊이를 갖는 슬릿 홈을 형성하여, 단순하고 직관적인 구조를 이용하여 비행갑판의 열팽창 영향을 저감 시킬 수 있는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 간략히 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 간략히 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물의 효과 입증을 위한 결과 그래프이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 간략히 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 간략히 도시한 개념도이다.

본 발명의 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물은 단순하고 직관적인 데크플레이트 구조변경을 통해 비행갑판의 열팽창 영향을 저감 시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물(100)은, 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물(100)을 말하는데, 비행갑판(110)을 형성하는 데크플레이트(111)와 상기 데크플레이트(111)의 상부에 형성되는 홈 형상부(120)를 포함한다.

홈 형상부(120)는 상기 데크플레이트(111) 중에서 상기 수직이착륙기(10)의 배기열 영향 부위(20)에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트(111)에 형성될 수 있다.

홈 형상부(120)는 상기 수직이착륙기(10)의 배기열의 영향으로 인한 상기 비행갑판(110)의 열 팽창을 저감 시킬 수 있다.

구체적으로 설명하면, 상기 홈 형상부(120)는 상기 수직이착륙기(10)의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트(111)의 상부에 형성되며, 상기 홈 형상부(120)는 일정한 너비(123)와 깊이를 갖는 복수 개의 슬릿 홈(121)을 포함할 수 있다.

일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물(100)에서, 홈 형상부(120)는 상기 복수 개의 슬릿 홈(121) 각각이 일자형 슬릿 홈 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 복수 개의 일자형 슬릿 홈(121)은 전후 또는 좌우 방향으로 일정한 너비 간격을 두고 사각형으로 배치되는 구조를 가질 수 있다.

여기서, 복수 개의 슬릿 홈(121)의 너비(123)는 함재기의 바퀴 사이즈에 대응하여 상기 비행갑판(110)의 상부 이동에 방해가 되지 않는 범위 내에서 정해지는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물(100)에서, 상기 홈 형상부(120)가 적용되는 상기 데크플레이트(111)의 주변에는 심 라인(seam line)(140)이 더 구비될 수 있다.

심 라인(seam line)(140)은 부분적으로 상기 비행갑판(110)의 두께를 증가시켜주는 기능을 제공하며, 홈 형상부(120)로 인한 구조적인 취약성을 고려하여 부분적으로 비행갑판(110)의 두께를 늘려 보강하는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물(100)은 물 공급부(150)를 더 포함한다. 물 공급부(150)에서 공급된 물(W)은 상기 복수의 슬릿 홈(121) 각각의 내부에 채워져 고온 노출에 의한 상기 데크플레이트(111)의 열영향을 더욱 효과적으로 저감 시켜 줄 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물을 간략히 도시한 개념도로서, 도 1의 홈 형상부(120)와 다른 형태의 홈 형상부(130)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 홈 형상부(130)는 상기 수직이착륙기(10)의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트(111)의 상부에 형성되며, 일정한 너비와 깊이를 갖는 복수 개의 슬릿 홈(131)을 포함할 수 있다.

여기서, 복수 개의 슬릿 홈(131) 각각이 원형 슬릿 홈 형상을 가질 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 홈 형상부(130)는 상기 복수 개의 원형 슬릿 홈(131)이 동일 중심으로부터 원주 방향으로 일정한 너비 간격을 두고 방사형으로 배치되는 구조를 가질 수 있다.

그리고 한편, 본 발명의 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물의 경우, 복수 개의 슬릿 홈이 일자형 또는 방사형인 것에서 벗어나 격자형 또는 마름모형 등 다양한 변형 예를 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물의 효과 입증을 위한 결과 그래프이다.

본 발명의 일실시예에 따르는 수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물의 구조해석을 위해 30mm 두께의 Mild steel plate[1.5m X 1.5m]를 비행갑판으로 가정하여 1000W/m2 Heat flux 가열 조건으로 설정하고, 300mm 간격으로 깊이 10mm, 폭 10mm의 열팽창 영향 완화를 위한 복수 개의 일자형 슬릿 홈을 배치하였다. 그리고 수직이착륙기 한 대의 착륙 시간을 10초로 가정하여 가열 후, 5분 동안의 응력 변화를 확인하였다.

도 3을 통해 확인할 수 있듯이 복수 개의 일자형 슬릿 홈이 적용되지 않은 비교 예(origin)의 경우, 10초 가열 이후 Origin plate는 응력 최대값 기준 235N/mm² 에서 수렴됨을 확인할 수 있었다.

이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따라 복수 개의 일자형 슬릿 홈이 적용된 구현 예(일자형 slit)의 경우 10초 가열 이후 Slit plate는 응력 최대값 기준 220N/mm² 에서 수렴됨을 확인할 수 있었다. 비교해보면, 본 발명의 일 실시예에 따를 경우 슬릿 홈이 적용되지 않은 비교예에 비해 약 7%의 응력 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 만일, 슬릿 홈의 깊이와 너비, 배치 형태를 최적화 할 경우 더 큰 효과를 기대할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 단순하고 직관적인 데크플레이트 형상 변경을 통해 수직이착륙기의 분사열로 인한 비행갑판의 열팽창 영향 저감 기능을 확보할 수 있다.

다시 말해, 수직이착륙기의 열영향부에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트 상부로 일정 너비와 깊이를 갖는 슬릿 홈을 형성하여, 단순하고 직관적인 구조를 이용하여 비행갑판의 열팽창 영향을 저감 시킬 수 있는 유리한 기술적 효과를 갖는다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 수직이착륙기
20: 배기열 영향 부위
100: 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물
110: 비행갑판
111: 데크플레이트
120: 홈 형상부의 제1 실시예
121: 일자형 슬릿 홈
123: 너비
130: 홈 형상부의 제2 실시예
131: 원형 슬릿 홈
140: 심 라인
150: 물 공급부

Claims (7)

1. 수직이착륙기를 운용하는 함의 비행갑판 구조물로서,
   상기 비행갑판을 형성하는 데크플레이트; 및
   상기 데크플레이트 중에서 상기 수직이착륙기의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트에 형성되며, 상기 배기열의 영향으로 인한 상기 비행갑판의 열 팽창을 저감시키는 홈 형상부;를 포함하며,
   상기 홈 형상부는,
   상기 수직이착륙기의 배기열 영향 부위에 대응하는 영역에 위치하는 데크플레이트의 상부에 형성되되, 일정한 너비와 깊이를 갖도록 형성되는 복수 개의 슬릿 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는
   수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 홈 형상부는,
   상기 복수 개의 슬릿 홈 각각이 일자형 슬릿 홈 형상을 가지며,
   상기 복수 개의 일자형 슬릿 홈이 전후 또는 좌우 방향으로 일정한 너비 간격을 두고 사각형으로 배치되는 것을 특징으로 하는
   수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 홈 형상부는,
   상기 복수 개의 슬릿 홈 각각이 원형 슬릿 홈 형상을 가지며,
   상기 복수 개의 원형 슬릿 홈이 동일 중심으로부터 원주 방향으로 일정한 너비 간격을 두고 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는
   수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 슬릿 홈의 너비는,
   함재기의 바퀴 사이즈에 대응하여 상기 비행갑판의 상부 이동에 방해가 되지 않는 범위 내에서 정해지는 것을 특징으로 하는
   수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 홈 형상부가 적용되는 상기 데크플레이트의 주변에 형성되어 부분적으로 상기 비행갑판의 두께를 증가시키는 심 라인(seam line)을 더 포함하는
   수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 슬릿 홈 각각의 내부에 물을 채워 고온 노출에 의한 상기 데크플레이트의 열영향을 저감 시키는 물 공급부를 더 포함하는
   수직이착륙기 운용 함의 비행갑판 구조물.

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