KR200479435Y1 - 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 잠수함의 자유통수구역 내에 설치되어 충수된 해수의 수위변화에 따라 연동하는 부력 부재의 거동을 통해 상부 케이싱에 형성된 해수 배출구의 개폐를 선택적으로 조절함으로써 수중 항해시 방사소음을 줄임과 더불어 수상 항해시 보다 용이한 해수의 배출을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 압력 선체(10)에 결합되어 내부에 자유통수구역(16)을 형성하고 외부와 교통 가능한 미세 다공홀(12a)을 갖춘 상부 케이싱(12); 상기 상부 케이싱(12)에 형성되어 해수의 충/배수를 허용하는 해수 배출구(18); 상기 상부 케이싱(12)에 선회 가능하게 설치되어 상기 해수 배출구(18)의 개폐를 조절하는 스커트(20); 상기 해수 배출구(18)에 대해 상기 스커트(20)를 선회 가능하게 지지하는 힌지 구조물(22); 및 상기 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수의 수위 변화와 연동하여 상기 힌지 구조물(22)에 조작력을 제공함으로써 상기 스커트(20)를 선회시키는 부력 부재(24)를 구비한다.

Description

잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치{System for adjusting filling and draining of seawater in upper casing of submarine}

본 고안은 잠수함의 상부 케이싱 내부에 해수의 충/배수를 조절하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잠수함의 자유통수구역 내에 설치된 부력 부재를 이용하여 충수된 해수의 수위변화에 따라 상부 케이싱에 형성된 해수 배출구의 개폐를 연동하여 조절할 수 있게 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 잠수함의 선체는 압력 선체와 비압력 선체로 구분된다. 도 1을 참조로 하면, 종래 잠수함의 압력 선체(51;Pressure Hull)는 잠항(潛航)을 위해 높은 수압에도 견딜 수 있는 원통 형상의 내압 구조물로 이루어지고, 비압력 선체는 압력 선체의 상부에 위치하고 잠항중 수압을 받지 않는 구조물로서 상부 케이싱(53;Upper Casing)을 비롯한 세일(55;Sail)로 이루어진다.

즉, 상기 비압력 선체에 해당하는 상부 케이싱(53)은 해수의 충수 및 배수가 자유로운 형태의 자유통수구역(57)을 형성하는 구조물로서, 잠항 시에는 해수로 가득 차고 부상 후에는 해수가 자연스럽게 빠지도록 설계되어 있다.

이를 위해, 상기 압력 선체(51)와 상부 케이싱(53)의 선단부 사이에는 일정 크기의 간극(59)이 형성되어 있어, 상기 간극(59)을 통해 상부 케이싱(53) 내/외로 해수의 충/배수가 이루어지게 된다.

그런데, 상기와 같이 압력 선체(51)와 상부 케이싱(53) 사이에 형성된 간극(59)은 수중 항해시 해수의 자유로운 이동을 허용하기 때문에 수중 방사소음의 발생 원인으로 작용하게 되고, 이는 전투용 잠수함에 있어 피탐 성능을 저해시키는 문제로 귀결된다.

또한, 장기간의 운항에 따라 압력 선체(51)와 상부 케이싱(53) 사이에 형성된 간극(59)으로 따개비 등의 이물질이 많이 부착되면, 상기 간극(59)을 통한 해수의 충/배수가 원활하게 이루어지지 않게 되는 데, 특히 잠수함의 부상시 해수면 위에서 상부 케이싱(53)내 자유통수구역(57)에 차있던 해수가 간극(59)을 통해 함외로 신속하게 배출되지 않게 되면, 잠수함의 무게 중심을 상승시키는 결과를 초래하여 수상 상태의 잠수함에 있어 복원성에 악영향을 미쳐 수상 안정성을 크게 저해시키게 된다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 잠수함의 자유통수구역 내에 설치되어 충수된 해수의 수위변화에 따라 연동하는 부력 부재의 거동을 통해 상부 케이싱에 형성된 해수 배출구의 개폐를 선택적으로 조절함으로써 수중 항해시 방사소음을 줄임과 더불어 수상 항해시 보다 용이한 해수의 배출을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 압력 선체(10)에 결합되어 내부에 자유통수구역(16)을 형성하고, 상기 압력 선체(10)와 이격된 영역에는 외부와 교통 가능한 미세 다공홀(12a)이 형성되며, 상기 압력 선체(10)의 인접한 영역에는 해수의 충/배수를 허용하는 해수 배출구(18)가 형성되는 갖춘 상부 케이싱(12);
상기 상부 케이싱(12)에 선회 가능하게 설치되어 상기 해수 배출구(18)의 개폐를 조절하는 스커트(20);
상기 해수 배출구(18)에 대해 상기 스커트(20)를 선회 가능하게 지지하는 힌지 구조물(22);
상기 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수 상에 부유하는 부력 부재(24); 및
상기 부력 부재(24)와 상기 힌지 구조물(22)을 연결하는 지지 로드(26);를 포함하며,
상기 부력 부재(24)는 상기 자유통수구역(16) 내의 충수된 해수의 수위 변화에 따라 높이가 변경되어 상기 지지 로드(26)를 밀거나 잡아당김으로써 상기 스커트(20)를 선회시키는 것을 특징으로 한다.

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본 고안에 있어, 상기 힌지 구조물과 상기 부력 부재는 지지 로드를 매개로 연결되고, 상기 힌지 구조물은 상기 스커트의 배면에 설치된 제1고정부재와, 상기 압력 선체에 설치되어 상기 제1고정부재와 힌지 결합되는 제2고정부재, 및 상기 제2고정부재에 대해 상기 제1고정부재를 선회시키도록 상기 제1고정부재와 상기 지지 로드 사이를 연결하는 연결 로드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 있어, 상기 지지 로드는 무게추를 장착하고, 상기 스커트는 상기 상부 케이싱의 좌/우현에 걸쳐 상호 대향되는 동일한 위치에서 동일한 수량으로 설치되며, 특히 상기 스커트는 상기 상부 케이싱의 하단부에 개폐 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 있어, 상기 상부 케이싱은 내부의 상단에 상기 부력 부재를 안내하기 위한 가이드 레일을 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 잠수함의 상부 케이싱에 형성된 해수 배출구를 개폐 가능하게 하는 스커트를 설치하고, 스커트에 대한 개폐를 자유통수구역 내에 설치되어 충수된 해수의 수위변화에 따라 거동하는 부력 부재와 연동하여 조절함으로써, 수중 항해시 해수 배출구의 닫힘에 따라 수중으로 방사되는 소음을 줄일 수 있고, 수상 항해시 자유통수구역 내에 충수된 해수를 보다 신속하게 함외로 배출할 수 있게 된다.

특히, 본 고안은 부상시 자유통수구역 내에 충수된 해수의 수위 변화와 연동하는 부력 부재의 이동에 의한 스커트의 선회로부터 해수 배출구의 개방이 이루어질 수 있으므로, 상부 케이싱 내부에 충수된 해수를 함외로 보다 신속하게 배출시켜 잠수함의 수상 안정성을 조기에 회복할 수 있게 된다.

도 1은 종래 잠수함의 상부 케이싱에서 이루어지는 해수의 충/배수 과정을 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 2와 도 3은 각각 본 고안에 따른 충/배수 조절장치가 잠수함의 상부 케이싱에 설치된 상태를 도시한 사시도로서, 도 2는 충/배수 조절장치의 폐쇄 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 개방 상태를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 각각 본 고안에 따른 충/배수 조절장치가 잠수함의 상부 케이싱에 설치된 상태를 도시한 횡단면도로서, 도 4는 수중 항해시 동작상태를 나타내고, 도 5는 부상시 동작상태를 나타내며, 도 6은 수상 항해시 동작상태를 나타낸 것이다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조로 하면, 잠수함의 선체는 원통형상의 내압 구조물로 이루어진 압력 선체(10)와, 상기 압력 선체(10)의 상부에 위치하고 잠항중 수압을 받지 않는 비압력 선체로 이루어진 상부 케이싱(12), 및 세일(14)을 포함한다. 이때, 상기 상부 케이싱(12)은 외부와의 교통을 허용하기 위한 미세 다공홀(12a)을 구비하는 바, 상기 미세 다공홀(12a)은 상부 케이싱(12)의 상부면에 형성되어 상부 케이싱(12)의 내부로 대기압이 작용될 수 있게 해 준다.

상기 상부 케이싱(12)에는 선체의 좌/우현에 걸쳐 내부에 형성되는 자유통수구역(16)에 대한 해수의 자유로운 유/출입을 통한 충/배수를 허용하기 위한 해수 배출구(18)가 구비되고, 상기 각각 해수 배출구(18)에는 상기 상부 케이싱(12)에 대해 선회 가능하게 설치되어 해수의 충/배수를 조절하는 스커트(20)가 구비된다.

이 경우, 상기 해수 배출구(18)와 상기 스커트(20)는 선체의 좌/우현에 걸쳐 상호 대향되는 동일한 위치에서 동일한 수량으로 마련되고, 특히 상기 스커트(20)는 해수 배출구(18)의 외부로 선회되어 개방되도록 설치되며, 또한 상기 상부 케이싱(12)에 대한 스커트(20)의 설치 위치는 압력 선체(10)와 상부 케이싱(12)과 사이의 결합부위에 인접한 위치에 해당하는 상부 케이싱(12)의 하단부로 설정된다.

그리고 상기 스커트(20)는 자유통수구역(16) 내에 설치된 힌지 구조물(22)을 매개로 해수 배출구(18)에 대해 선회 가능하게 설치되는 바, 상기 힌지 구조물(22)은 스커트(20)를 해수 배출구(18)의 외부로 선회 가능하게 하는 역할을 수행한다.

이를 위해 상기 힌지 구조물(22)은 상기 스커트(20)의 배면에 설치된 제1고정부재(22a)와, 상기 압력 선체(10)에 설치되어 상기 제1고정부재(22a)를 힌지 결합하여 지지하는 제2고정부재(22b), 및 상기 제2고정부재(22b)를 중심으로 제1고정부재(22a)를 선회시켜 상기 스커트(20)의 개방을 위한 조작력을 제공하는 연결 로드(22c)를 구비한다.

또한, 상기 자유통수구역(16) 내에는 충수된 해수의 수위 변화와 연동하여 상기 힌지 구조물(22)에 조작력을 제공함으로써 상기 스커트(20)를 선회시키는 부력 부재(24)를 구비하는 바, 상기 부력 부재(24)는 상기 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수로부터 부력을 제공받기 때문에 충수된 해수의 수위에 따라 상하방향으로 거동하게 된다. 이 경우, 상기 힌지 구조물(22)과 상기 부력 부재(24)는 지지 로드(26)를 매개로 연결되는 바, 보다 상세하게는 상기 지지 로드(26)는 일단부가 상기 힌지 구조물(22)의 연결 로드(22c)와 결합되고, 타단부가 상기 부력 부재(24)와 결합된다.

그리고 상기 지지 로드(26)는 중량물에 해당하는 무게추(28)를 장착하고 있어, 상기 무게추(28)는 상기 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수의 수위 변화에 따라 상기 부력 부재(24)로 하여금 상하방향으로 연동하여 거동할 수 있게 해 준다. 본 고안의 실시예에서 상기 무게추(28)는 상기 지지 로드(26)와 연결 로드(22c) 사이의 결합부위로 장착되지만, 상기 부력 부재(24)에 대해 중량을 제공할 수 있는 위치라면 어느 부위라도 무방하다.

또한, 상기 상부 케이싱(12)은 내부의 상단부위에 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수의 수위 변화와 연동하여 상기 부력 부재(24)의 이동을 안내하기 위한 가이드 레일(30)을 설치하고 있는 바, 상기 가이드 레일(30)은 슬롯 형태로 절개되어 상기 부력 부재(24)의 이동시 상기 부력 부재(24)에 연결된 지지 로드(26)가 함께 이동할 수 있게 해 준다. 이외에도 상기 가이드 레일(30)은 다양한 형태로서 상기 부력 부재(24)의 이동을 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수의 수위 변화와 연동할 수 있도록 구현할 수 있다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 고안은 잠수함의 상부 케이싱(12)의 상부에 외부와 교통 가능한 미세 다공홀(12a)을 형성함에 따라, 상기 미세 다공홀(12a)을 통해 수중 항해로 변경시 자유통수구역(16)으로 해수의 충수가 이루어지도록 상부 케이싱(12) 내부의 공기가 외부로 배출되고, 수상 항해시에는 상부 케이싱(12) 내부로 외부 공기의 유입이 이루어지게 된다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 수중 항해시 상기 미세 다공홀(12a)을 통해 상부 케이싱(12)의 내부로 해수의 유입이 이루어져 상기 부력 부재(24)는 자유통수구역(16) 내에서 충수된 해수의 수위 변화와 연동하여 최상부로 이동하게 되고, 상기 부력 부재(24)의 이동에 따라 지지 로드(26)를 매개로 힌지 구조물(22)이 연동하여 상기 스커트(20)는 해수 배출구(18)를 닫게 된다.

이 결과, 수중 항해시 상기 자유통수구역(16) 내에서 충수되는 해수에 의한 부력 부재(24)의 부상을 매개로 스커트(20)에 의한 해수 배출구(18)의 폐쇄가 수반되므로 수중으로 방사되는 소음을 크게 줄일 수 있게 된다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 수상 항해를 위해 부상시 상기 압력 선체(10)와 상부 케이싱(12) 사이의 간극을 통해 해수의 배출이 이루어지면서 상기 미세 다공홀(12a)을 통해 상부 케이싱(12)의 내부로 공기의 유입이 이루어지게 된다.

이 결과, 부상시 상기 자유통수구역(16) 내에서 배수로 인한 해수의 수위 변화에 연동하여 부력 부재(24)의 하강이 이루어지고, 이를 매개로 스커트(20)에 의한 해수 배출구(18)의 개방이 개시된다.

이와 같은 잠수함의 부상 과정이 더욱 진전되어 도 6에 도시된 바와 같이 상부 케이싱(12)의 거의 전부분이 해수면 위로 노출되면, 상기 자유통수구역(16) 내에서 부력 부재(24)의 위치는 상기 가이드 레일(30)에 대해 거의 최하부로 위치하게 되고, 이에 따라 상기 힌지 구조물(22)은 부력 부재(24) 및 지지 로드(26)와 연동하여 상기 스커트(20)를 더욱 선회시켜 해수 배출구(18)를 완전하게 개방시키게 되므로, 상기 자유통수구역(16) 내에 잔류된 해수는 보다 신속하게 함외로 배출될 수 있게 된다.

즉, 본 고안은 잠수함의 상부 케이싱(12)에 있어 좌/우현측으로 해수의 충/배수를 위한 스커트(20)를 설치하고, 상기 스커트(20)에 대한 개폐를 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수의 수위 변화와 연동시킴으로써, 수중 항해시 자유통수구역(16) 내에서 충수되는 해수에 의한 부력 부재(24)의 부상을 매개로 스커트(20)에 의한 해수 배출구(18)의 폐쇄가 수반되므로 수중으로 방사되는 소음을 줄일 수 있고, 수상 항해시 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수의 배출에 따른 부력 부재(24)의 하강을 통해 스커트(20)를 함외로 선회시켜 해수 배출구(18)를 개방시킬 수 있으므로 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수를 보다 신속하게 배출하고, 이를 통해 수상 항해시 잠수함의 수상 안정성을 조기에 회복시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 고안은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-압력 선체 12-상부 케이싱
14-세일 16-자유통수구역
18-해수 배출구 20-스커트
22-힌지 구조물 22a-제1고정부재
22b-제2고정부재 22c-연결 로드
24-부력 부재 26-지지 로드
28-무게추 30-가이드 레일

Claims (7)

1. 압력 선체(10)에 결합되어 내부에 자유통수구역(16)을 형성하고, 상기 압력 선체(10)와 이격된 영역에는 외부와 교통 가능한 미세 다공홀(12a)이 형성되며, 상기 압력 선체(10)의 인접한 영역에는 해수의 충/배수를 허용하는 해수 배출구(18)가 형성되는 갖춘 상부 케이싱(12);
   상기 상부 케이싱(12)에 선회 가능하게 설치되어 상기 해수 배출구(18)의 개폐를 조절하는 스커트(20);
   상기 해수 배출구(18)에 대해 상기 스커트(20)를 선회 가능하게 지지하는 힌지 구조물(22);
   상기 자유통수구역(16) 내에 충수된 해수 상에 부유하는 부력 부재(24); 및
   상기 부력 부재(24)와 상기 힌지 구조물(22)을 연결하는 지지 로드(26);를 포함하며,
   상기 부력 부재(24)는 상기 자유통수구역(16) 내의 충수된 해수의 수위 변화에 따라 높이가 변경되어 상기 지지 로드(26)를 밀거나 잡아당김으로써 상기 스커트(20)를 선회시키는 것을 특징으로 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 힌지 구조물(22)은 상기 스커트(20)의 배면에 설치된 제1고정부재(22a)와, 상기 압력 선체(10)에 설치되어 상기 제1고정부재(22a)와 힌지 결합되는 제2고정부재(22b), 및 상기 제2고정부재(22b)에 대해 상기 제1고정부재(22a)를 선회시키도록 상기 제1고정부재(22a)와 상기 지지 로드(26) 사이를 연결하는 연결 로드(22c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지 로드(26)는 무게추(28)를 장착하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 스커트(20)는 상기 상부 케이싱(12)의 좌/우현에 걸쳐 상호 대향되는 동일한 위치에서 동일한 수량으로 설치되는 것을 특징으로 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스커트(20)는 상기 상부 케이싱(12)의 하단부에서 상기 해수 배출구(18)의 외부로 선회되어 개방되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부 케이싱(12)은 내부의 상단에 상기 부력 부재(24)를 안내하기 위한 가이드 레일(30)을 설치하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 상부 케이싱 내부의 충/배수 조절장치.
   

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