KR20050045785A - 파도제조장치 및 파도제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도를 발생시키는 것이 가능한 파도제조장치 및 파도제조방법에 관한 것으로, 물을 압압함으로써 파도를 발생시키는 파도제조기구(1)와, 파도제조기구(1)를 수면 근방에 띄우기 위한 부력을 발생하는 부력체(2)와, 파도제조기구(1)를 상하운동가능하게 지지하는 가이드레일(3)을 구비하며, 가이드레일(3)에 의해 파도제조기구(1)를 상하운동가능하게 지지한 상태에서 수위의 변동에 따라 부력체(2)에 의해 파도제조기구(1)를 수면 근방으로 띄움으로써 파도제조판(11)에 가해지는 수압이 수위의 변동에 상관없이 일정해지며, 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도를 발생시키는 것이 가능해진다.

Description

파도제조장치 및 파도제조방법 {Wave Generator and Wave Generating Method}

본 발명은 인공적으로 파도를 발생시키기 위한 파도제조장치 및 파도제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 선박이나 해양구조물의 연구 등을 목적으로 인공적으로 파도를 발생시키는 장치 및 방법으로서 유용하다.

선박이나 해양구조물의 연구 등에 파도제조장치가 이용되고 있다. 이러한 종류의 파도제조장치로서는 도7에 도시한 바와 같이 파도제조판(51)의 전면부가 연직을 유지하면서 구동장치(도시하지 않음)에 의해 전후로 이동하는 피스톤식의 것(예를들어 특허문헌 1의 도7을 참조)이나, 도8에 도시한 바와 같이 하부에 구비한 힌지(62)를 지점으로 하여 파도제조판(61)의 상부가 전후로 이동하는 플랩(flap)식의 것(예를들어 특허문헌 1의 도8을 참조)이 알려져 있다.

도 7에 도시한 피스톤식의 파도제조장치에서는 파도제조판(61)의 전면부가 연직이므로, 도7에 점선으로 나타낸 바와 같이 수심이 작은 경우라도 파도제조판(51)의 전후 운동이 수조(T)내의 물에 효과적으로 작용하여, 커다란 파도(W)를 발생시킬 수 있다. 그러나 도7에 실선으로 나타낸 바와 같이 수심이 큰 경우에는 파도제조판(51)을 전후로 운동시키기 위해 큰 에너지가 필요해진다.

한편, 도8에 도시한 플랩식의 파도제조장치에서는 파도제조판(61)의 하부의 힌지(62)를 지점으로 하여 전후로 이동하므로, 수면 가까이의 운동량이 가장 크고, 수조( T)의 바닥에 가까워짐에 따라 운동량이 작아진다. 즉 플랩식의 파도제조장치에서는 수압인 큰 수조(T)의 바닥 부분의 운동량이 작으므로, 도8에 실선으로 나타낸 바와 같이 수심이 큰 경우라도 큰 파도(W)를 발생시키는데 큰 에너지는 필요없다.

[특허문헌 1] 특개2003-232700 (제2페이지, 도7, 도8)

그런데, 플랙식의 파도제조장치에서는 도8에 점선으로 나타낸 바와 같이 수심이 작은 경우, 파도제조판(61)의 하부 운동량이 작으므로 파도제조판(61)의 전후 운동이 물에 대해서 효과적으로 작용하지 않게 된다. 그 결과 플랩식의 파도제조장치에서는 수심이 작은 경우에는 파도제조판(61)을 대단히 크게 전후로 운동시키지 않으면 큰 파도(W)를 일으킬 수 없다.

즉, 피스톤식의 파도제조장치에서는 수심이 작은 경우에는 괜찮지만, 큰 경우에는 큰 파도를 발생시킬 수 없고, 플랩식의 파도제조장치에서는 수심이 큰 경우에는 괜찮지만 작은 경우에는 큰 파도를 발생시킨 수 없다. 즉 종래의 피스톤식이나 플랩식 등의 하나의 파도제조장치에서는 수위가 크게 변동하는 수조에 있어서 항상 큰 파도를 발생시키는 것은 곤란하다.

본 발명에 있어서는 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도를 발생시키는 것이 가능한 파도제조장치 및 파도제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 파도제조장치는 물을 압압함으로써 파도를 발생시키는 파도제조기구와, 파도제조기구를 수면 근방에 띄우기 위한 부력을 발생하는 부력체와, 파도제조기구를 상하운동가능하게 지지하는 지지체를 구비한 것이다. 그리고 파도제조기구란 물을 압압함으로써 파도를 발생시킬 수 있는 것이라면 종류에 상관없다. 예를들어 피스톤식이나 플랩식 등의 것을 이용할 수 있다.

본 발명의 파도제조장치에 의하면 지지체에 의해 파도제조기구를 상하운동 가능하게 지지한 상태에서 수위의 변동에 따라 부력체에 의해 파도제조기구를 수면 근방으로 띄움으로써 파도제조판에 가해지는 수압이 수위의 변동에 상관없이 일정해진다. 이 상태에서 파도제조기구에 의해 물을 압압하여 파도를 발생시킴으로써 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도를 발생시킬 수 있다.

그리고, 파도제조기구의 동작에 의한 파도의 발생에 따른 반작용은 지지체에 의해 받아낸다. 본 발명의 파도제조장치는 파도제조기구의 위치를 고정하기 위한 고정기구를 구비한 것으로 하는 것이 바람직하다. 수위의 변동에 따라 파도제조기구를 수면 근방에 배치한 후 그 위치를 고정기구에 의해 고정하면 파도제조기구에 의한 파도의 발생에 따른 상하 힘을 이 고정기구에 의해 받아낼 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 피스톤식의 파도제조장치의 사시도이다.

도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 파도제조장치는 물을 수평방향으로 압압함으로써 파도를 발생시키는 피스톤식의 파도제조기구(1)와, 파도제조기구(1)에 부력을 주는 부력체(2)와, 실험용의 수조(T)의 벽(F)에 파도제조기구(1)를 상하운동가능하게 지지하는 지지체로서의 가이드레일(3)을 구비한다.

파도제조기구(1)는 전면부를 연직으로 한 파도제조판(11)과, 파도제조판(11)을 수평방향으로 이동 가능하게 지지하는 수평지지프레임(12)과, 수평지지프레임(12)에 고정되어 가이드레일(3)과 조합됨으로써 상하방향으로 이동 가능한 상하지지프레임(13)과, 파도제조판(11)을 수평방향으로 구동하는 구동장치로서의 서보모터(14)를 구비한다.

부력체(2)는 파도제조기구(1)를 수면 근방으로 띄우기 위한 부력을 발생하는 것이다. 본 실시형태에 있어서는 부력체(2)는 파도제조기구(1)와 별개로 구성되며 상하 지지프레임(13)에 고정되어 있는데, 파도제조기구(1)와 일체로 구성하거나, 파도제조기구(1)가 부력체(2)를 겸비하는 구성으로 할 수도 있다.

가이드레일(3)은 상하지지프레임(13)을 상하로 매끄럽게 슬라이드시키기 위한 슬라이더(도시하지 않음)를 구비한다. 이 슬러이더의 작용에 의해 상하지지프레임(13)은 적은 저항으로 상하로 슬라이드하게 된다. 이로써 상하지지프레임(13)을 포함하는 파도제조기구(1)는 수면의 변동에 매끄럽게 추종하여 상하로 이동한다.

또한 본 실시형태에 있어서의 파도제조장치는 파도제조기구(1)의 상하방향의 위치를 고정하기 위한 고정기구로서, 스토퍼핀(4) 및 핀홀(5)을 구비한다. 핀홀(5)은 가이드레일(3), 또는 가이드레일(3)이 고정되는 수조(T)의 벽(F)의 상하방향으로 소정간격으로 복수개 마련되어 있다. 스토퍼핀(4)은 파도제조기구(1)측의 프레임, 예를들어 상하지지프레임(13)에 마련되어 있다.

도 2는 도 1의 파도제조장치에 의한 파도제조 모습을 나타낸 종단면도이다.

상기 구성의 파도제조장치에서는 도2에 실선으로 나타낸 바와 같이 파도제조기구(1)가 부력체(2)의 부력에 의해 수면(S) 근방으로 뜬 상태가 된다. 그리고 스토퍼핀(4)을 핀홀(5)에 삽입하고, 파도제조기구(1)를 수면(S₀)의 근방에 고정한다.

이 상태에서 서보모터(14)를 구동하고, 파도제조판(11)을 수평방향(수조(T)의 벽(F)에 대해서 전후방향)으로 이동시켜 물을 압압하여 파도(W)를 발생시킨다.

또한 수위가 변화한 경우, 스토퍼핀(4)을 핀홀(5)로부터 빼어 고정상태를 해제해 두면 도2에 점선으로 나타낸 바와 같이 수위의 변화에 따라 파도제조기구(1)는 부력체(2)의 부력에 의해 변화후의 수면(S₁)의 근방으로 이동한다. 그리고 재차 스토퍼핀(4)을 핀홀(5)에 삽입하고 파도제조기구(1)를 수면(S₁)의 근방에 고정하여 파도제조기구(1)에 의해 파도(W)를 발생시킨다.

이상과 같이 본 실시형태에 있어서의 파도제조장치에서는 가이드레일(3)에 의해 파도제조기구(1)를 상하운동가능하게 지지한 상태에서 수위의 변동에 따라 부력체(2)에 의해 파도제조기구(1)를 수면(S₀,S₁)근방으로 띄움으로써 파도제조판(11)에 가해지는 수압이 수위의 변동에 상관없이 일정해진다. 그 때문에 피스톤식의 파도제조장치임에도 불구하고 수심이 큰 경우라 할지라도 큰 파도(W)를 발생시키는데 큰 에너지는 불필요하며, 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도(W)를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 파도제조기구(1)를 스토퍼핀(4) 및 핀홀(5)에 의해 수면(S₀,S₁) 근방에 고정한 상태에서 파도(W)를 발생시키므로 파도(W)의 발생에 따라 발생하는 상하 힘을 이 스토퍼핀(4)에 작용하는 전단력에 의해 받아들인다. 이로써 파도제조기구(1)에 의한 파도제조의 에너지를 낭비없이 물에 전달할 수 있게 된다.

그리고, 부력체(2)에 의한 파도제조기구(1)의 수면(S₀,S₁)으로의 추종만으로는 스토퍼핀(4)과 핀홀(5)의 위치맞춤이 되지 않는 경우에는 수동력 또는 기계력에 의해 파도제조기구(1)를 들어올리거나 혹은 파도제조기구(1)를 눌러내리거나 하여 스토퍼핀(4)과 핀홀(5)의 위치를 맞출 수 있다.

[실시형태 2]

도 3은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 플랩식의 파도제조장치의 사시도, 도 4는 도 3의 파도제조장치에 의한 파도 제조의 모습을 나타낸 종단면도이다.

본 발명의 제2실시형태에 있어서의 파도제조장치는 제1실시형태에 있어서의 파도제조기구(1)의 파도제조판(11) 대신에, 그 하부단이 힌지(도시하지 않음)에 의해 상하지지프레임(13)에 지지되며, 상부단이 서보모터(14)에 의해 수평방향으로 구동되는 것이다. 다른 구성에 대해서는 제1실시형태와 마찬가지이므로 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

본 실시형태에 있어서의 파도제조장치에서도 제1실시형태에 있어서의 파도제조장치와 마찬가지로, 도4에 실선으로 나타낸 바와 같이 파도제조기구(6)가 부력체(2)의 부력에 의해 수면 근방으로 뜬 상태가 된다. 그리고 스토퍼핀(4)을 핀홀(5)에 삽입하고, 파도제조기구(5)를 수면(S₀)의 근방에 고정한다.

이 상태에서 서보모터(14)를 구동하고 파도제조판(21)을 하단부의 힌지를 지점으로 하여 수평방향(수조(T)의 벽(F)에 대해서 전후방향)으로 이동시키고, 물을 압압하여 파도(W)를 발생시킨다.

또한, 수위가 변화한 경우, 스토퍼핀(4)을 핀홀(5)로부터 빼어 고정상태를 해제해 두면, 도4에 점선으로 나타낸 바와 같이 수위의 변화에 따라 파도제조기구(6)는 부력체(2)의 부력에 의해 변화후의 수면(S₁) 근방으로 이동한다.

그리고, 재차 스토퍼핀(4)을 핀홀(5)에 삽입하고 파도제조기구(6)를 수면(S₁) 근방에 고정하여, 파도제조기구(6)에 의해 파도(W)를 발생시킬 수 있다.

이상과 같이 본 실시형태에 있어서의 파도제조장치에서는 가이드레일(3)에 의해 파도제조기구(6)를 상하운동가능하게 지지한 상태에서 수위의 변동에 따라 부력체(2)에 의해 파도제조기구(6)를 수면(S₀,S₁) 근방으로 띄움으로써 파도제조판(21)에 가해지는 수압이 수위의 변동에 상관없이 일정해진다.

이 때문에 플랩식의 파도제조장치임에도 불구하고 수심이 작은 경우라도 큰 파도(W)를 발생시킬 수 있으며, 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도(W)를 발생시킬 수 있다.

이상 제1 및 제2실시형태에 있어서 설명한 바와 같이, 본 발명의 파도제조장치에 따르면 가이드레일(3)에 의해 파도제조기구(1,6)을 상하운동가능하게 지지한 상태에서 수위의 변동에 따라 부력체(2)에 의해 파도제조기구(1)를 수면(S₀,S₁) 근방으로 띄움으로써 파도제조판(11),(21)에 가해지는 수압이 수위의 변동에 관계없이 일정해지며, 피스톤식이나 플랩식 등의 하나의 파도제조장치에 의해 수위가 크게 변동하는 수조(T)에 있어서 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도(W)를 발생시킬 수 있다.

상기 제1실시형태에 있어서의 피스톤식의 파도제조장치와 종래의 피스톤식 파도제조장치의 비교 실험을 행하였다.

도 5의 (a)는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 피스톤식 파도제조장치에 의한 파도 제조예를 나타낸 개략 단면도, (b)는 종래의 피스톤식 파도제조장치에 의한 파도 제조예를 나타낸 개략 단면도이다. 그리고 도시예에서는 간단화를 위해 파도제조판(11),(51)만 나타내고 있다.

수심 5m의 시험 수조(T)에서 파고 0.3m의 파도(W)를 만들고자 한 경우, 도 5(b)에 나타낸 종래의 피스톤식 파도제조장치에서는 수조 폭 1m당 약 9kW의 모터동력이 필요했다.

한편, 도 5(a)에 나타낸 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 파도제조장치에서는 수조폭 1m당 약0.6kW의 모터동력으로 충분하였다.

그리고, 도시하지 않았으나 종래의 플랩식 파도제조장치에서는 동일 조건하에서 약 1.5kW의 모터 동력이 필요하였다. 즉 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 파도제조장치는 수심이 큰 경우라도 플랩식의 파도제조장치보다 작은 에너지로 큰 파도(W)를 발생시키는 것이 가능함을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

상기 제2실시형태에 있어서의 플랩식 파도제조장치와 종래의 플랩식 파도제조장치와의 비교실험을 행하였다.

도 6의(a)는 본 발명은 제2실시형태에 있어서의 플랩식의 파도제조장치에 의한 파도 제조예를 나타낸 개략 단면도, (b)는 종래의 플랩식 파도제조장치에 의한 파도 제조예를 나타낸 개략 단면도이다. 그리고 도시예에서는 간단화를 위해 파도제조판(21),(61)만을 나타냈다.

동 수조(T)에서 수심 1m인 경우에 파고 0.3m의 파도(W)를 만들고자 하는 경우 도6(b)로 나타낸 종래의 플랩식의 파도제조장치에서는 파도제조판(62)의 상단위치에서 약 1.8m, 파도제조판(62)을 전후로 이동시켜야 했다.

한편, 도 6(a)에 나타낸 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 파도제조장치에서는 파도제조판(21)의 상단위치에서 약0.5m, 파도제조판(21)을 전후로 이동시키는 것만으로 충분했다.

즉, 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 파도제조장치에서는 수심이 작은 경우라도 파도제조판(21)의 작은 동작으로 큰 파도(W)를 발생시키는 것이 가능하며, 파도제조장치를 대폭 소형화하는 것이 가능함을 확인할 수 있었다.

(1) 파도제조기구를 상하운동 가능하게 지지하여 수면 근방으로 띄운 상태에서 파도를 발생시킹으로써 수위의 변동에 상관없이 항상 큰 파도를 발생시키는 것이 가능해진다. 또한 수심이 큰 경우라도 큰 파도를 발생시키는데 큰 에너지를 필요로 하지 않는다.

(2) 파도제조기구를 수면 근방에 고정한 상태에서 파도를 발생시킴으로써 파도의 발생에 따라 발생하는 상하 힘을 받아내어, 파도제조기구에 의한 파도제조의 에너지를 낭비없이 물에 전달하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 피스톤식의 파도제조장치의 사시도,

도 2는 도1의 파도제조장치에 의한 파도 제조 모습을 나타낸 종단면도,

도 3은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 플랩식의 파도제조장치의 사시도,

도 4는 도3의 파도제조장치에 의한 파도 제조 모습을 나타낸 종단면도,

도 5는 (a)는 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 피스톤식 파도제조장치에 의한 파도제조예를 나타낸 개략 단면도,

(b)는 종래의 피스톤식 파도제조장치에 의한 파도제조예를 나타낸 개략 단면도,

도 6은 (a)는 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 플랩식 파도제조장치에 의한 파도제조예를 나타낸 개략 단면도,

(b)는 종래의 플랩식 파도제조장치에 의한 파도제조예를 나타낸 개략 단면도,

도 7은 종래의 피스톤식 파도제조장치를 나타낸 종단면도,

도 8은 종래의 플랩식 파도제조장치를 나타낸 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1,6 : 파도제조기구 2 : 부력체

3 : 가이드레일 4 : 스토퍼핀

5 : 핀홀 11,21 : 파도제조판

12 : 수평지지프레임 13 : 상하지지프레임

14 : 서보모터

Claims (4)

1. 물을 압압함으로써 파도를 발생시키는 파도제조기구와, 상기 파도제조기구를 수면 근방에 띄우기 위한 부력을 발생하는 부력체와, 상기 파도제조기구를 상하운동가능하게 지지하는 지지체를 구비한 파도제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 파도제조기구의 위치를 고정하기 위한 고정기구를 구비한 파도제조장치.
3. 물을 압압함으로써 파도를 발생시키는 파도제조기구에 의한 파도제조방법에 있어서,

   상기 파도제조기구를 상하운동가능하게 지지하여 수면 근방에 띄운 상태에서 상기 파도를 발생시키는 것을 특징으로 하는 파도제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 파도제조기구를 상기 수면 근방에 고정한 상태에서 상기 파도를 발생시키는 것을 특징으로 하는 파도제조방법.