KR20050115229A - 선박의 조타 및 추진구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 선박의 앞부분 및 뒷부분에 다수개의 추진장치를 포함하여 구성되는, 대양횡단 항해에 적합한 대형선박의 조타 및 추진구조에 있어서, 선박의 이물부에 하나 이상의 조타가능한 방향타 프로펠러 장치가 마련되고, 이 장치들은 선박의 조타 및 제어를 위하여 배치되는 것이며, 선박을 적어도 모든 속도범위내에서 전방으로 추진하는 추진력의 상당부분을 형성하고, 부가적으로, 선박의 베이스라인의 아래쪽으로, 적어도 현저하지 않게, 연장되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조에 관한 것이다.

Description

선박의 조타 및 추진구조 {STEERING AND PROPULSION ARRANGEMENT FOR SHIP}

본 발명은 대양과 대양사이를 항해하기에 적합한 대형선박에 있어서의 조타 및 추진구조에 관한 것으로서, 이 구성은 특허청구의 범위 제 1 항의 서문에 나타낸 바와 같이 부분적으로는 선박의 이물부에, 부분적으로는 선박의 고물부에 위치하는 다수개의 추진장치를 포함하여 구성된다.

종래의 기술로부터는 조타가능한 방향타 프로펠러장치가 알려져 있으며, 이는 그 장치내에 배치된 기계적인 동력트랜스미션수단 또는 전기모우터에 의하여 구동된다. 이 장치는 프로펠러장치를 그의 수직축의 주위로 선회할 수 있도록 하며, 프로펠러의 추진력을 임의의 방향으로 돌릴 수 있다. 부가적으로, 프로펠러의 회전속도 및 회전의 방향이 조정될 수 있거나 또는 프로펠러 날개의 각도가 변경될 수 있다.

방향타 프로펠러장치는 예를 들면 2개의 방향으로 움직이는 유람선에서 이물에 배치되었다. 이들 선박에서는 선체의 이물부 및 고물부가 거의 동일하다. 이러한 종류의 선체의 구성은 다른 방식의 선박에 있어서는 적절하지 않다. 또한, 방향타 프로펠러장치는 다향한 종류의 상륙정에서 사용되어 왔으며, 그의 후반부는 일반적으로 상륙이 가능하도록 설계가 되었다. 이 경우에 방향타 프로펠러는, 그의 적어도 일부가 선박의 바닥보다 더 깊이 아래쪽으로 연장되며, 선박내로 끌어올릴 수 있게 만들어져서, 그 선박을 가능한한 오랫동안 해변으로 조타하는 것이 목적일 때에는 보호가 가능하도록 되어 있다.

수세기동안, 대양을 항해하는데 적절한 대형선박의 선체는, 전형적으로는 뱃머리가 쐐기처럼 좁게 되어 있는 것이 특징처럼 되도록 개발되어 왔으며, 수면아래쪽의 선체의 가장 넓은 부분은 선박의 중앙에 위치하고, 프로펠러는 전통적으로 선박의 고물쪽에 위치하게 되었다. 여기에서 대형선박이라 함은 그의 길이가 100미터 이상인 선박을 말하며, 특히 그러한 선박의 형식은 대형의 유람선을 포함하지만, 쇄빙선등도 포함한다. 그러한 선박을 항만으로 기동함에 있어서는, 선박의 전방에서 상당한 추진효율을 필요로 한다. 기동을 위한 현재의 장치들에서는 뱃머리가 추진력을 생성하지만, 측방향으로만 가능하며, 선박이 이동중이 아니거나 매우 낮은 속도에서 이동중일 때에만 사용될 수 있다. 그러나, 어떤 특별한 구성에 있어서는, 방향타 프로펠러 등이 선박의 전방의 바닥에 만들어진 특별한 홈내에 탑재되는 경우가 있다. 이러한 방식은 항만기동에 관련하여서는 선박의 기동성을 확실히 개선할 수 있지만, 실제적으로는 높은 속도로 조타하는 데에는 적용될 수 없다.

방향타 프로펠러장치는 대형선박의 고물쪽에 배치되어 부분적으로 또는 완전히 실제의 방향타를 대체하였다. 그러한 방향타 프로펠러가 마련된 대형선박이 예를 들어 매우 좁은 통로상에서 조타할 때는, 횡방향으로 표류할 때, 그의 횡방향면이 상당함에 기인하여 선박의 기동성을 저해할 수 있는 문제점이 있게 된다.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예시의 방식으로 기술된다.

도 1은, 종래의 프로펠러 장치가 이물쪽에 위치되는, 측면으로부터 본 선박을 나타낸다;

도 2 내지 4는, 측면으로부터 본, 본 발명에 따른 방향타 프로펠러장치가, 선박의 이물쪽에 배치되는 상태를 나타내는 도면이며, 그에 따라 뱃머리가 상이한 형상으로 형성됨을 나타낸다;

도 5 내지 8은, 하부로부터 본, 하나 또는 다수개의 방향타 프로펠러가 선박의 이물쪽에 배치되는 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적은 일반적으로 한 방향으로 이동하고 대양 항해에 적절한 대형선박을 위한 신규의 조타 및 추진구성을 제공함에 있으며, 여기에서 상술한 바와 같은 문제점들이 가능한한 제거된다. 목표는 선박의 운전 및 조타의 다양한 모드에서 장점을 가지는 해결방법이 사용될 수 있다.

본 발명의 목적들은 청구항 1 및 기타의 청구항에서 기술된 방식에 의하여 달성될 수 있다. 본 발명에 따르면 선박의 이물부분에는 하나 이상의 조타가능한 방향타 프로펠러 장치가 마련되고, 이들은 선박의 조타 및 제어를 위하여 배치되는 것이며, 선박을 적어도 모든 속도범위내에서 앞으로 밀어내는 추진력의 상당부분을 생성하고, 부가적으로, 선박의 베이스라인의 아래쪽으로 연장되지 않도록 배치된다. 여기에서 선박의 베이스라인이라 함은 선박의 흘수를 결정짓는 가장 낮은 선체의 부분을 의미한다.

본 발명에 따른 해결방법은 선박의 이물부에 조타가능한 추진력을 제공한다. 선박의 뱃머리는 선박이 항만에 정지상태로 있을 때 기동될 수 있다. 전방을 향하여 조타될 때, 이물 프로펠러장치의 추진은 전방에서 도출되고, 그에 의하여 상당한 보조동력이 전방에서 마련된다. 만약 선박의 고물쪽에서의 프로펠러 장치에 오동작이 발생하면, 이물쪽의 방향타 프로펠러장치가 작동가능하므로 선박을 안전하게 전방으로 조타할 수 있다.

부가적으로, 본 발명에 의하여 건조비용에 있어서의 절약도 가능해지는데, 이물부에 있는 방향타 프로펠러장치는 종래의 뱃머리 스러스터(thruster)를 대체하고, 뒤쪽에서의 프로펠러 장치의 동력요구를 감소하기 때문이다.

본 발명은 선박이 이동중이 아니거나 또는 전방으로 이동할 때, 뱃머리의 기동을 용이하게 한다. 방향타 프로펠러장치에 의하여 생성되는 추진력은 완전히 앞으로 향해질 수 있는데, 반면에 고정적인 뱃머리 스러스터는 단지 횡방향의 힘만을 생성할 뿐이다.

대형선박에 있어서 뱃머리의 기동은 힘의 요구가 매우 커서, 현재의 4 내지 6개의 뱃머리 스러스터가 전방에 필요하다. 이들 장치는 항만에서의 기동만을 위해서 사용되는 것이다. 이물부에 배치된 방향타 프로펠러장치는 더 많은 힘을 가질 수 있어서, 2 내지 3 개의 장치가 6개의 뱃머리 스러스터에 필적한다.

부가적으로, 대형선박에 있어서는, 만약 선박을 전방으로 밀어내는 추진적의 일부를 이물쪽에서 생성하게 되면 유리하다. 대형선박의 흘수를 증가하는 것을 원하지 않는다면, 프로펠러의 지름이 제한된다. 이는 선박이 다수개의 프로펠러의 장착을 필요로 하게되는 상황으로 된다. 고물쪽에 다수개의 프로펠러를 배치하는 것은 복잡하며, 이물쪽에 배치된 방향타 프로펠러장치는 추진력의 일부를 생성하기도 하므로, 상황을 보다 용이하게 만들 수 있다.

본 발명에 따르면, 추진장치 또는 기관실에서의 손상에 대처하는 선박의 능력이 개선된다. 선박을 전방으로 이동하고 문제가 많은 상황에서 기동하기 위하여는, 고물쪽에 있는 추진장치에 부가하여 이물쪽에도 마찬가지로 추진장치가 있어야 한다. 또한, 선박의 고물쪽에만 배치된 방향타 프로펠러에 비교해서, 이물쪽에 위치된 방향타 프로펠러의 수단에 의한 선박의 조향은 매우 동적이어서, 선박이 경로상에서 조타될 때 측방향으로의 떠내려감이 전혀 발생하지 않게 된다.

선박의 이물, 즉 선박의 베이스라인으로부터 거리를 둔 선체의 수면아래부분에 있어서의 실제적인 실시예에서는, 상기 하나이상의 방향타 프로펠러장치의 장착 및 자유로운 회동을 가능하게 하는 충분히 편평하게 설계된 영역이 있게 된다. 부가적으로, 상기 영역으로부터 선미로 향하는 선체의 바닥부는 원만하게 형상이 부여되므로, 선박이 전방으로 이동하는 동안의 방향타 프로펠러장치가 선체의 형상에 따라 유도될 수 있으며, 그에 의하여 선체면을 향하는 방향타 프로펠러장치 뒤쪽의 흐름이 최소화될 수 있다. 선박에 벌브(bulb)가 마련된 경우에는, 상기 영역은 벌브의 뒤쪽에 위치하게 된다.

선박의 이물쪽에 있는 방향타 프로펠러 장치들은 소위 항만기동시에 있어서 선박의 전체 추진력의 적어도 약 20%를 담당하도록 규격이 부여되고 구동되도록 배치된다. 또한, 해양항해시에 전방을 향하여 조타가 실시되고 있을 때, 이물쪽에 있는 방향타 프로펠러 장치는 선박의 전체 추진력의 최대 약 10%를 담당하게 된다. 따라서, 이물 프로펠러가 마련된 항만기동시에는 항만기동을 위한 구성에 있어서 가능한한 가용할 수 있는 많은 힘을 확보할 수 있다. 한편, 통상의 전방을 향한 조타시에는 훨씬 낮은 힘의 레벨이 있게 되어, 선체를 타격하는 흐름이 더 이상 없게 되고, 이는 유체역학적 관점에서 유리하다. 더 높은 동력레벨이 소위 "테이크홈(take home)" 상황에서는 필요할 수 있으며, 이 상황에서는 어떠한 이유로 다른 동력원이 사용되지 않게 된다.

충분한 이물 프로펠러 동력을 보장하기 위하여, 선박의 이물부에 적어도 2개의 방향타 프로펠러장치가 있는 것이 바람직하다. 방향타 프로펠러장치는 전방몸체에 나란히, 또는 한 개의 뒤에 또 한 개, 혹은 상호간에 중첩되게 설치될 수도 있다.

실제적으로, 선박의 모든 추진장치들은 영구히 선박선체의 외부에 위치한다. 그러한 구성 때문에, 선박의 추진장치들은 선박의 변위를 현저하게 감소시키지 않아야 한다.

도 1에서 나타낸 경우에 따른 종래의 해결방법에 있어서는, 선박의 앞쪽의 양측면에 3개의 프로펠러 장치가 있으며, 이들 장치는 선박의 측방향으로만 영향을 주게 되고, 부두로의 선박의 기동에 기여하고, 항만영역으로의 기동을 수행하게 된다. 대형선박에 관한 한, 뱃머리-스러스터는 많은 힘을 요구하며, 이는 선박이 통상적인 전방 조타상황일 때에는 필요가 없다.

도 2 내지 4는 방향타 프로펠러 장치들이 선박의 이물쪽에서 어떻게 배치되는 가를 보여준다. 방향타의 자유로운 회동은 공간을 필요로 하며, 따라서 수면하의 선체는 종래의 해결방법과 비교할 때 변형을 필요로 한다. 도 2는 벌브가 없는 선박에서의 방향타 프로펠러의 사용을 나타낸다. 도 3은 소형의 낮은 벌브가 있는 경우를, 도 4는 대형의 깊은 벌브가 있는 경우를 나타낸다.

도 5 내지 8은 하나 또는 다수개의 방향타 프로펠러 장치들이 선박의 이물쪽에서 하나의 뒤에 또 한 개가, 또는 나란히, 또는 상호간에 중첩되어 배치될 수 있는 상황을 나타낸다. 장치의 회동각을 조정함으로써, 프로펠러의 추진이 임의의 상황으로 도출될 수 있다. 따라서 선박은 전방, 후방 또는 부두쪽으로 조타될 수 있으며, 측면풍 또는 굴곡항로에 따른 뱃머리의 표류가 보정될 수 있다.

따라서, 본 발명은 이미 일반적으로 사용되고 있는 공지의 방향타 프로펠러장치를 이용하며, 이 장치는 그의 수직축의 둘레에서 프로펠러 추진의 방향성을 가능하게 한다. 프로펠러는 그 장치의 내부에 배치된 기계적 동력트랜스미션 수단이나 전기적 모우터에 의하여 회동되며, 이는 공지된 것이므로, 본 명세서에 있어서는 상세히 기재하지 않는다.

선박의 이물쪽에 배치된, 본 발명에 따른 한 개 또는 다수개의 방향타 프로펠러장치에 의하여, 뱃머리는 프로펠러 장치를 회동시킴으로써 기동이 가능하다. 선박의 뱃머리는 선박이 전혀 이동하지 않을 때 또는 전방으로 이동할 때 기동될 수 있다. 전방을 향할 때에는 방향타 프로펠러 장치의 추진은 전방에 대한 현저한 추진적인 효율이 생성되도록 도출된다. 전방을 향한 조타상태 일 때, 방향타 프로펠러의 흐름은 선체면과 정렬되므로, 선체면에 대한 흐름이 직접적으로 발생하지 않는다.

방향타 프로펠러 장치가 대형의 대양항해 선박의 이물쪽에 본 발명에서와 같이 배치되면, 종래의 뱃머리-스러스터들은 필요하지 않게 된다. 이물쪽에 위치한 방향타 프로펠러 장치와 관련된 힘은 후방에서의 추진효율의 필요성을 감소하게 된다.

본 발명에 따르면, 추진장치 또는 기관실의 손상에 대처하는 선박의 능력이 개선된다. 선박을 앞쪽으로 이동시키고, 문제가 많은 상황에서 기동하기 위하여, 후방의 추진장치에 부가하여 전방에서도 추진장치가 있게 된다.

본 발명은 선박이 이동하지 않거나 또한 전방으로 이동할 때의 양자의 경우의 뱃머리의 기동을 용이하게 한다. 방향타 프로펠러장치에 의하여 제공되는 추진은 완전히 전방으로 이용가능하게 되는 반면, 종래의 뱃머리-스러스터는 측방향으로의 힘만을 제공하게 된다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다수의 변형이 첨부된 특허청구의 범위내에서 가능하다.

Claims (7)

1. 선박의 앞부분 및 뒷부분에 다수개의 추진장치를 포함하여 구성되는, 대양횡단 항해에 적합한 대형선박의 조타 및 추진구조에 있어서, 선박의 이물부에 하나 이상의 조타가능한 방향타 프로펠러 장치가 마련되고, 이 장치들은 선박의 조타 및 제어를 위하여 배치되는 것이며, 선박을 적어도 모든 속도범위내에서 전방으로 추진하는 추진력의 상당부분을 형성하고, 부가적으로, 선박의 베이스라인의 아래쪽으로, 적어도 현저하지 않게, 연장되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.
2. 제 1 항에 있어서, 선박의 베이스라인으로부터 거리를 둔 선체의 수면아래부분내의 선박의 이물쪽에, 상기 하나 이상의 방향타 프로펠러장치의 장착 및 자유로운 회동을 가능하게 하는 충분히 편평하게 설계된 영역이 있으며, 상기 영역으로부터 선미로 향하는 선체의 바닥부는 원만하게 형상이 부여되므로, 선박이 전방으로 이동할 때 방향타 프로펠러장치가 선체의 형상에 따라 유도될 수 있으며, 그에 의하여 선체면을 향하는 방향타 프로펠러장치 뒤쪽의 흐름이 최소화될 수 있는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.
3. 제 2 항에 있어서, 선박에 벌브(bulb)가 마련된 경우에는, 상기 영역은 벌브의 뒤쪽에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.
4. 상기 항중의 어느 한 항에 있어서, 선박의 이물쪽에 있는 방향타 프로펠러 장치들은, 소위 항만기동시에 있어서 선박의 전체 추진력의 적어도 약 20%를 담당하도록 규격이 부여되고 구동되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.
5. 상기 항중의 어느 한 항에 있어서, 해양항해시에 전방을 향하여 조타가 실시되고 있을 때, 이물에 있는 방향타 프로펠러 장치는 선박의 전체 추진력의 최대 약 10%를 담당하는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.
6. 상기 항중의 어느 한 항에 있어서, 선박의 이물부에 적어도 2개의 방향타 프로펠러장치가 있는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.
7. 상기 항중의 어느 한 항에 있어서, 선박의 모든 추진장치들은 영구히 선박선체의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 조타 및 추진구조.