KR200492529Y1 - 선박의 공기 저항 저감 장치 - Google Patents

선박의 공기 저항 저감 장치 Download PDF

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Abstract

선박의 공기 저항 저감 장치가 개시된다.
본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치는, 상기 선박의 선수부에서 상기 선박의 폭 방향으로 연장되고, 자바라 타입으로 구성되는 골격부; 상기 골격부를 커버하도록 구성되는 커버부; 및 상기 골격부의 상단에 배치되어 상기 선박의 선수부를 향해 불어오는 바람을 받음으로써 상기 자바라 타입의 골격부가 상기 선박에 적재된 컨테이너의 방향으로 펼쳐지게 하는 저항받음부를 포함할 수 있다.

Description

선박의 공기 저항 저감 장치{A DEVICE FOR REDUCING AIR RESISTANCE OF A SHIP}
본원 고안은 선박의 공기 저항 저감 장치에 관한 고안으로서, 보다 구체적으로 본원 고안은 컨테이너선의 갑판 위에 적재된 컨테이너의 높이에 대응하게 선박의 선수부 공기 흐름을 개선함으로써 선박의 공기 저항을 감소시킬 수 있는 선박의 공기 저항 저감 장치에 관한 고안이다.
일반적으로 유조선, 벌크선, 컨테이너선 등과 같은 대형 선박들은 갑판 상에 일정 높이로 돌출된 상부 구조물을 구비하고, 이러한 선박들은 항해 과정에서 물, 파도 등에 의한 저항에 더하여 공기 또는 바람에 의한 저항도 상당히 많이 받게 된다.
이 중에서, 공기 저항은 자연 현상에 의한 바람뿐만 아니라 항해에 의해 발생하는 상대적인 공기의 흐름을 포함할 수 있고, 이러한 공기 저항은 크게 선체에 기인하는 공기 저항과 상부 구조물에 의해 기인하는 공기 저항으로 분류될 수 있는데, 일반적으로 선박에서 지배적인 공기 저항은 상부 구조물에 의한 공기 저항인 경우가 많다.
도 1은 일반적인 컨테이너선(100) 항해 시의 공기 흐름을 도시한다. 컨테이너선의 경우, 컨테이너선 갑판 상에 적재되는 컨테이너(200)에 공기 저항이 직접 작용하게 되고, 이는 선박 연료의 소모를 증가시키고 운행 속도를 저하시키며 선박 조종성을 악화시키는 등 많은 문제점을 야기할 수 있다.
이러한 컨테이너의 공기 저항을 감소시키기 위해서 주 선체의 형상을 공기 저항이 적은 형상으로 변경하는 것도 가능하겠지만, 이는 선체 형상의 변경으로 인해 선박 적재량의 감소를 야기하는 등 경제성 저하의 문제를 초래할 수 있다.
또한, 고정 설치되는 공기 저항 감소 장치가 선박의 선수부에 배치되어 선박의 항해 방향으로부터 불어오는 바람을 차단하는 구조도 가능하겠지만, 컨테이너가 적재되지 않는 경우 이러한 고정된 형태의 공기 저항 감소 장치는 오히려 필요없는 선박 부가물이 되어 공기 흐름에 방해가 될 뿐이다.
그러므로, 실제 선박 컨테이너에 바람이 불어오는 경우에만 선택적으로 그리고 자동으로 그 공기 저항을 저감할 수 있는 개선된 선박의 공기 저항 저감 장치에 대한 필요성이 증가하고 있는 상황이다.
(특허 문헌 1) 대한민국특허출원공개번호 제10-2011-0113891호(발명의 명칭: "화물 차량용 가변 스포일러") (특허 문헌 2) 대한민국특허출원공개번호 제10-2016-0063027호(발명의 명칭: "가변형 스포일러를 구비한 선박") (특허 문헌 3) 대한민국실용신안출원공개번호 제20-2015-0001851호(발명의 명칭: "화물차량용 에어스포일러")
본원 고안은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본원 고안의 목적은 선박 컨테이너에 바람이 불어오는 경우에만 선택적으로 그리고 자동으로 그 공기 저항을 감소시키고, 그에 따라 적재된 컨테이너의 높이에 대응하게 선박 선수부의 공기 흐름을 개선할 수 있는 선박의 공기 저항 저감 장치를 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본원 고안의 일 실시예에 따른 선박의 공기 저항 저감 장치는, 상기 선박의 선수부에서 상기 선박의 폭 방향으로 연장되고, 자바라 타입으로 구성되는 골격부; 상기 골격부를 커버하도록 구성되는 커버부; 및 상기 골격부의 상단에 배치되어 상기 선박의 선수부를 향해 불어오는 바람을 받음으로써 상기 자바라 타입의 골격부가 상기 선박에 적재된 컨테이너의 방향으로 펼쳐지게 하는 저항받음부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항받음부의 양단과 갑판 사이에 연결되어, 상기 저항받음부에 상기 갑판 방향으로의 복원력을 가하도록 구성되는 탄성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항받음부의 양단과 갑판 사이에 연결되어, 상기 저항받음부에 적용되는 공기 저항에 따라 유압식으로 길이가 연장되거나 감소되도록 구성되는 유압식 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버부는 가요성 재료로 제조될 수 있다.
또한, 상기 자바라 타입의 골격부가 상기 컨테이너의 방향으로 펼쳐질 때에 상기 저항받음부의 높이가 상기 컨테이너의 높이에 매칭되도록 상기 골격부의 치수가 결정될 수 있다.
또한, 상기 탄성부는 스프링을 포함하고, 상기 스프링은 상기 저항받음부의 중앙부에 추가로 연결될 수 있다.
또한, 상기 유압식 장치는 도어 클로저를 포함하고, 상기 도어 클로저는 상기 저항받음부의 중앙부에 추가로 연결될 수 있다.
그러므로, 본원 고안의 일 실시예에 따른 선박의 공기 저항 저감 장치를 이용하면, 선박 컨테이너에 바람이 불어오는 경우에만 선택적으로 그리고 자동으로 그 공기 저항을 감소시키고, 따라서 적재된 컨테이너의 높이에 대응하게 선박 선수부의 공기 흐름을 개선하는 것이 가능하다.
도 1은 일반적인 컨테이너선(100) 항해 시의 공기 흐름을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본원 고안의 다양한 실시예들에 따른 공기 저항 저감 장치(1)의 사시도를 각각 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 선미부 방향으로 펼쳐진 상태와 접혀진 상태를 각각 도시한다.
이하 본원 고안의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 이하의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본원 고안의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본원 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본원 고안에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 본원 고안이 속하는 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본원 고안의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2a는 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)의 사시도를 도시한다.
먼저, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 선박의 항해시 선박을 향해 불어오는 공기의 저항을 저감하기 위한 장치에 해당하므로, 바람직하게 선박의 선수부 갑판에 설치될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 골격부(10), 커버부(20), 저항받음부(30) 및 탄성부(40)를 포함할 수 있다.
상기 골격부(10)는 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)의 전체적인 골격(즉, 뼈대)을 구성한다. 또한, 상기 골격부(10)는 선박의 선수부 갑판에서 선박의 폭 방향으로 연장될 수 있고, 골격부(10)의 양단은 선박의 폭 방향으로 선체 갑판 양단과 각각 결합될 수 있으며, 따라서 골격부(10)의 길이는 선박의 폭에 실질상 대응하도록 결정될 수 있다.
또한, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 바람의 유/무에 따라 자동으로 펼쳐지거나/접혀지도록 구성되고, 이러한 구성을 가능하게 하기 위해서 본원 고안의 일 실시예에 따른 골격부(10)는 자바라 타입으로 구현될 수 있다.
또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 본원 고안의 일 실시예에 따른 골격부(10)는 원 또는 타원 형태의 굴곡된 형상을 가질 수 있다. 여기서, 굴곡된 형상의 돌출부가 선박의 선수부 방향을 향하도록 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 배치될 수 있다.
여기서, 본원 고안의 일 실시예에 따른 저항받음부(30)에 공기 저항이 가해질 경우에 그러한 공기 저항 중 적어도 일부가 상기 골격부(10)에도 가해지므로, 공기 저항에 의한 파손을 방지하기 위해서는 강도가 높은 재료로 상기 골격부(10)를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 커버부(20)는 상기 골격부(10)를 커버하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 본원 고안의 일 실시예에 따른 커버부(20)는 골격부(10)의 상면에서 상기 골격부(10)를 커버할 수 있고, 또는 골격부(10)의 하면에서 상기 골격부(10)를 커버할 수 있으며, 또는 골격부(10)의 상면 및 하면 모두에서 상기 골격부(10)를 커버할 수 있다.
또는, 본원 고안의 다른 실시예에 따르면, 도 2a에 도시된 바와 같은 다중층 구조의 골격부(10) 사이에서만 상기 커버부(20)가 배치되도록 구현될 수도 있다.
여기서, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 선박 항해시에는 저항받음부(30)의 공기 저항에 의해 펼쳐지고 정박 시에는 접혀지는 것을 특징으로 하고, 따라서 골격부(10)를 커버하도록 구성되는 커버부(20)는 가요성 (즉, 신축 가능한) 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 가요성 재료는 당업계에 공지된 임의의 가요성 재료를 포함할 수 있으며, 특정 재료에 제한되지 않음은 명백하다.
상기 저항받음부(30)는 상기 골격부(10)의 상단에 배치되어 선박의 선수부를 향해 불어오는 바람을 받도록 구성될 수 있다. 상기 저항받음부(30)에 선박의 선수부를 향해 불어오는 공기 저항이 가해짐으로써, 자바라 타입의 골격부(10)가 선박에 적재된 컨테이너의 방향으로 펼쳐지는 것이 가능하다.
여기서, 본원 고안의 일 실시예에 따르면 상기 골격부(10)의 선박 폭 방향의 길이 전체에 대해 상기 저항받음부(30)가 배치될 수 있고(도 2의 경우), 또는 본원 고안의 다른 실시예에 따르면 상기 골격부(10)의 선박 폭 방향의 길이 중 일부에 대해 상기 저항받음부(30)가 배치될 수 있다.
그러므로, 선박의 항해 시에 상기 저항받음부(30)가 선박의 선수부를 향해 불어는 바람의 공기 저항을 받고, 그러한 공기 저항에 의해 저항받음부(30)와 연결된 골격부(10)가 선미부 방향으로 유도되며 가요성 커버부(20)에 의해 상기 공기 저항 저감 장치(1)가 선미부 방향으로, 보다 정확하게는 갑판에 적재된 컨테이너의 방향으로 펼쳐지는 것이 가능하게 된다.
그러므로, 바람의 유/무, 세기 등을 감지하고 그 감지 결과에 따라 저항 저감 장치를 작동시키도록 구성되는 제어기 등의 부가적인 기계 장치가 없이도, 공기 저항만을 이용하여 선박 선수부를 향해 불어오는 바람의 저항을 자동으로 감소시키는 것이 가능하게 되며, 이는 선박 연료의 소모를 감소시키고 운행 속도의 저하를 방지하며 선박 조종성을 향상시킬 수 있게 한다.
이와 관련하여, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 사용되지 않는다면, 예컨대 정박 시 등에는 공기 저항 저감 장치(1)가 컨테이너 높이에 대응하게 펼쳐진 채로 유지될 경우 선수부 갑판에서 불필요한 부가물로서 취급될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는, 저항받음부(30)의 양단과 갑판 사이에 연결되어 상기 저항받음부(30)에 갑판 방향으로의 복원력을 가하도록 구성되는 탄성부(40)를 더 포함할 수 있고, 예컨대 상기 탄성부(40)는 스프링(spring)을 포함할 수 있다.
즉, 선박 선수부를 향한 공기 저항이 존재하지 않는 경우, 예컨대 정박 시에는 저항받음부(30)에 가해지는 공기 저항이 없고, 따라서 탄성부(40)에 의한 복원력에 의해서 저항받음부(30) 및 이와 연결된 골격부(10)가 선박의 갑판 방향으로 유도된다, 즉 본원 고안에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 접혀지게 된다.
그러므로, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 사용되지 않으면, 예컨대 정박 시 등에는 공기 저항 저감 장치(1)가 접혀짐으로써 공기 흐름을 양호하게 만들 수 있게 된다.
본원 고안의 추가의 실시예에 따르면, 탄성부(40)는 저항받음부(30)의 양단뿐만 아니라 상기 저항받음부(30)의 중앙부에도 추가로 연결될 수 있고, 따라서 저항받음부(30)에 작용하는 복원력을 증가시키는 것이 가능하다.
추가하여, 선박의 운항 환경에 따라, 컨테이너선에 컨테이너를 적재함이 없이 운항을 하는 경우도 있다. 이 경우, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 불필요하게 펼쳐지는 것을 방지하기 위해서, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 자라바 타입의 골격부(10)를 커버하는 커버부(20)가 연장되는 것을 억제하도록 구성되는 잠금 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 잠금 장치는 상기 골격부(10)를 그 주변에서 감싸도록 구성되는 개폐가능한 링 구조물일 수 있으나, 이는 본원 고안의 용이한 이해를 위한 일 예에 불과할 뿐이며 공기 저항 저감 장치(1)의 확장을 차단하도록 구성되는 임의의 잠금 장치가 사용될 수 있음은 명백할 것이다.
도 2b는 본원 고안의 추가의 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)의 사시도이다. 도 2a에 도시된 실시예와 비교하여, 탄성부(40)를 대신하여 유압식 장치(50)가 적용되고 나머지 구성들은 동일하다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본원 고안의 추가의 실시예에 따르면 도어 클로저(door closer)와 같은 유압식 장치(50)가 상기 저항받음부(30)의 양단과 갑판 사이에 연결될 수 있다.
그에 따라, 선박 항해시 저항받음부(30)에 공기 저항이 작용하면 브라켓에 결합된 링크 및 링크와 힌지 결합된 메인암이 길게 연장됨으로써 상기 유압식 장치(50)가 연장되고, 따라서 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 펼쳐질 수 있다.
마찬가지로, 예컨대 정박 시 등에는, 브라켓에 결합된 링크 및 링크와 힌지 결합된 메인암이 서로 근접하게 됨으로써 상기 유압식 장치(50)가 접혀지고, 따라서 공기 저항 저감 장치(1)가 접혀지게 된다.
도 3a 및 도 3b는 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 선미부 방향으로 펼쳐진 상태와 접혀진 상태를 각각 도시한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 선박 선수부 방향에서 저항받음부(30)에 공기 저항이 가해지면 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 선미부를 향해, 보다 특정하게는 적재된 컨테이너(200)의 방향으로 펼쳐지고, 따라서 공기의 흐름을 컨테이너(200) 상단부로 부드럽게 빠져나갈 수 있도록 유도할 수 있으며, 그 결과 선체에 작용하는 공기 저항이 크게 감소될 수 있다.
이 경우, 자바라 타입의 골격부(10)가 컨테이너(200) 방향으로 펼쳐질 때에 저항받음부(30)의 높이가 컨테이너(200)의 높이에 매칭되도록 골격부(10)의 치수(예컨대, 높이, 길이, 폭 등)가 결정될 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 선박 선수부 방향에서 저항받음부(30)에 공기 저항이 가해지지 않으면, 예컨대 정박 시에는 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)가 탄성부(40)에 의해 선수부 갑판 방향으로 접혀지게 된다.
그러므로, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 해상의 바람에 의한 공기 저항만을 이용해 자동으로 펼쳐지거나 접혀지도록 구성되기 때문에 공기 저항 저감 장치(1)의 사용 및 미사용 모두의 경우에 공기 흐름을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 본원 고안의 일 실시예에 따른 공기 저항 저감 장치(1)는 별도의 기계 장치를 이용하지 않으므로 구동부의 고장이 원천적으로 발생하지 않게 된다.
전술한 본원 고안의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원 고안의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예컨대, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 공기 저항 저감 장치 10: 골격부
20: 커버부 30: 저항받음부
40: 탄성부 50: 유압식 장치
100: 컨테이너선 200: 컨테이너

Claims (7)

  1. 공기 저항만을 이용하여, 선박 선수부를 향해 불어오는 바람의 저항을 감소시키기 위한 선박의 공기 저항 저감 장치로서,
    상기 선박의 선수부에서 상기 선박의 폭 방향으로 연장되고, 자바라 타입으로 구성되는 골격부;
    상기 골격부를 커버하도록 구성되는 커버부; 및
    상기 골격부의 상단에 배치되어 상기 선박의 선수부를 향해 불어오는 바람을 받음으로써 상기 자바라 타입의 골격부가 상기 선박에 적재된 컨테이너의 방향으로 펼쳐지게 하는 저항받음부
    를 포함하는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항받음부의 양단과 갑판 사이에 연결되어, 상기 저항받음부에 상기 갑판 방향으로의 복원력을 가하도록 구성되는 탄성부를 더 포함하는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항받음부의 양단과 갑판 사이에 연결되어, 상기 저항받음부에 적용되는 공기 저항에 따라 유압식으로 길이가 연장되거나 감소되도록 구성되는 유압식 장치를 더 포함하는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 커버부는 가요성 재료로 제조되는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 자바라 타입의 골격부가 상기 컨테이너의 방향으로 펼쳐질 때에 상기 저항받음부의 높이가 상기 컨테이너의 높이에 매칭되도록 상기 골격부의 치수가 결정되는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성부는 스프링을 포함하고, 상기 스프링은 상기 저항받음부의 중앙부에 추가로 연결되는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 유압식 장치는 도어 클로저(door closer)를 포함하고, 상기 도어 클로저는 상기 저항받음부의 중앙부에 추가로 연결되는,
    선박의 공기 저항 저감 장치.
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