KR20080107070A - A shape of ice bulb with ice breaking performance - Google Patents

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Abstract

An ice bulb shape provides the shape of leading portion of the ship capable of maintaining the maximum performance regardless of the sailing area. An ice bulb shape comprises as follows. The ship has the form in which the top of leading bulb is exposed higher than the free design/scantling draft. The size of the angular in which the tangent line and central line of the top maximum load water line form is between the minimum 15 degree and the maximum 20 degree. The size of the angular in which the tangent line and center line of the lower part minimum draft form is between the minimum 25 degree and the maximum 35 degree. The size of the contingent angle on the leading profile meeting with the top maximum load water line is between the minimum 30 degree and the maximum 65 degree.

Description

쇄빙 능력을 갖는 ＩＣＥ ＢＵＬＢ 형상{A Shape of Ice Bulb with Ice Breaking Performance}IC Shape of Ice Bulb with Ice Breaking Performance

도 1은 기존의 일반상선의 선수 형상(Bulbous Bow, Open Water Bulb)을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the bow shape of the existing general merchant ship (Bulbous Bow, Open Water Bulb).

도 2는 기존의 쇄빙선의 선수 형상(Ice Breaking Bow)을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the ice breaking (Ice Breaking Bow) of the conventional icebreaker.

도 3은 본 발명이 적용된 선박이 빙해역(Ice Sea)을 항해하는 상태를 도시하고 있다.3 illustrates a state in which a ship to which the present invention is applied sails an ice sea.

도 4는 본 발명이 적용된 선박이 일반해역(Open Water)을 항해하는 상태를 도시하고 있다.4 shows a state in which a ship to which the present invention is applied sails in open water.

도 5a는 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상의 개념도(측면, 정면)이다.5A is a conceptual view (side, front) of an ICE BULB shape with icebreaking capability according to the present invention.

도 5b는 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상의 개념도(투상)이다.5B is a conceptual diagram (projection) of an ICE BULB shape with icebreaking capability according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상의 다양한 변형예를 도시하고 있다.6 shows various modifications of the ICE BULB shape with the icebreaking capability according to the present invention.

도 7a는 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상을 정의(측면 형상 정의)하는 개념도이다.7A is a conceptual diagram for defining (side shape definition) an ICE BULB shape with icebreaking capability according to the present invention.

도 7b는 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상을 정의(수선면 정의)하는 개념도이다.7B is a conceptual diagram for defining an ICE BULB shape with icebreaking capability according to the present invention.

일반상선은 일반해역에서 조파저항 성능 개선 목적으로 도 1과 같은 구상선수(Bulbous Bow, Open Water Bulb)를 적용하며, 이는 선체가 전진하면서 발생하는 파를 상쇄시킴으로써 조파저항을 감소시키는 역할을 하게 된다. 일반적인 구상선수(Bulbous Bow)는 측면에서 보았을 때 수선면 아래의 돌출부 최고점이 수면 아래로 완전히 잠기고 수선에서는 오목해지는 선형을 가지며, Design Draft Ballast Draft에서 설계속도(12Knots ~ 25Knots) 성능에 최적이 되도록 설계된다.The commercial ship applies the bulbous bow (Bulbous Bow, Open Water Bulb) as shown in Fig. 1 for the purpose of improving the performance of the wave resistance in the general sea area, which serves to reduce the wave resistance by canceling the wave generated as the hull moves forward. . The Bulbous Bow has a linear view of the protrusions below the waterline completely submerged below the water surface and concave on the waterline when viewed from the side, and designed to be optimal for design speed (12 knots to 25 knots) performance in the Design Draft Ballast Draft. do.

도 2의 Ice Breaking Bow는 선체의 자중으로 쇄빙 기능을 수행하기 위해 선수가 얼음 위로 올라갈 수 있도록 완만한 경사를 갖는 특징이 있다. 일반적으로 Ice Breaking Bow는 수선면 아래에서부터 선수바닥까지 일정한 각도로 경사져 있으며, 빙해상에서 전진속도(3Knots ~ 12 Knots) 시의 쇄빙 성능에 초점을 맞춰 설계된다.Ice Breaking Bow of Figure 2 is characterized by having a gentle slope so that the athlete can climb on the ice in order to perform the icebreaking function of the hull weight. In general, the Ice Breaking Bow is inclined at an angle from the bottom of the waterline to the bottom of the bow, and is designed to focus on the icebreaking performance at forward speeds (3 Knots to 12 Knots) on ice.

이때, 기존의 두 선수 형상(Open Water Bulb, Ice Breaking Bow)은 각각의 제한된 조건(일반해상, 빙해상)에서 최적의 성능을 갖도록 설계되어 있으므로, 만약 선박이 일반해상의 조건과 빙해상의 조건을 모두 갖는 항해를 운항할 때에는 각각의 적합 조건에서만 본래의 성능을 나타내고, 반대의 경우에는 선박 성능이 급격 히 저하되는 단점이 있다. 즉, Open Water Bulb를 갖는 선박은 일반해상을 운항할 때에는 본래의 성능을 나타내다가 빙해상을 운항할 때에는 선박 성능이 급격히 저하되며, 반대로 Ice Breaking Bow를 갖는 선박은 빙해상을 운항할 때에는 본래의 성능을 나타내다가 일반해상을 운항할 때에는 선박 성능이 급격히 저하되고 마는 것이다.At this time, the existing two bow shapes (Open Water Bulb, Ice Breaking Bow) are designed to have optimum performance in each limited condition (general sea, ice sea), so if the vessel When sailing all have the original performance only in the respective suitable conditions, in the opposite case there is a disadvantage that the ship performance is sharply degraded. In other words, a vessel with an open water bulb exhibits its original performance when operating in general seas, but its performance drops rapidly when operating in an ice sea. When exhibiting performance and operating in general seas, ship performance deteriorates rapidly.

이러한 이유로 도 1과 같은 구상선수(Bulbous Bow, Open Water Bulb)를 갖는 내빙선의 경우에는 빙해상을 운항하기 위하여 별도로 쇄빙선의 지원을 받을 필요가 있으므로 추가적인 운영비용이 발생하는 부담이 있으며, 도 2의 Ice Breaking Bow는 빙해역을 전용항로로 갖는 선박 선수부 설계에만 적용되는 한계를 갖는다.For this reason, in the case of an icebreaker having a bulbous bow (Bulbous Bow, Open Water Bulb) as shown in FIG. 1, since an icebreaker needs to be separately supported in order to operate an ice sheet, there is a burden of additional operating costs. The Ice Breaking Bow has limitations that apply only to the design of ship bows with dedicated sea lanes.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 일반해역과 빙해역 중 어느 해역을 운항하더라도 그 성능이 떨어지지 아니하고 최고의 성능을 유지할 수 있는 선박의 선수부 형상을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a bow shape of a ship that can maintain the best performance without falling its performance in any sea area of the general sea and ice sea.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Other objects and advantages of the present invention will be described below, which are not limited to the matters set forth in the claims and the disclosure of the embodiments thereof, but also to the broader ranges by means and combinations within the range readily recited therefrom. Add that it will be included.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일반상선의 정지 상태 및 상부 최대 만재 흘수 상태에서 선수 BULB 상부가 자유수선면(Design/Scantling Draft)보 다 위로 노출된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상을 제시한다.In order to achieve the above object, the present invention, the icebreaking capacity, characterized in that the upper portion of the bow BULB is exposed above the free repair surface (Design / Scantling Draft) in the stationary state and the maximum full draft draft The ICE BULB shape having

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.

본 발명은 빙해역(도 3) 및 일반해역(도 4)을 가리지 아니하고 모든 해역의 항해시 선박의 성능을 극대화하기 위하여 고안된 것으로, 별도의 장치를 부가함이 없이 기존의 Bulbous bow의 선형을 개량하는 것만으로도 기존의 Bulbous bow가 적용된 일반상선에 비하여 일반해역(Open Water)에서의 속도 성능이 동등하거나 우월하면서 동시에 빙해역(Ice Sea)에서 고도의 쇄빙 성능을 갖는 선수부 형상을 도출하기 위한 설계 개념이다.The present invention is designed to maximize the performance of the vessel at all seas irrespective of the ice sea (Fig. 3) and the general sea (Fig. 4), to improve the linearity of the existing bulbous bow without adding a separate device It is designed to derive the shape of bow part with high icebreaking performance in ice sea at the same time as the speed performance in open water is equal to or superior to that of conventional ships with bulbous bow. Concept.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은 그 측면이 ‘상부 최대 만재 흘수(Upper Limited Draft : Scantling/Desgin Draft)’ 조건에서 선수 BULB의 일부가 수면 위로 노출된 형태를 갖는 데 그 특징이 있다.As shown in FIG. 5, the ICE BULB shape having the ice-breaking capacity according to the present invention has a side surface of which the part of the athlete BULB is exposed above the water under the condition of 'Upper Limited Draft: Scantling / Desgin Draft'. It is characterized by having.

이는 선박이 빙해상에서 전진(3 Knots ~ 10 Knots 속도)할 때, 상부만재 흘수 조건에서는 빙해상의 판얼음(Level Ice)을 도 3과 같이 작은 힘으로 들어올리면서 부수는 쇄빙 기능을 갖도록 하며, ‘하부 최소 흘수(Lower limited Draft : Ballast Draft)’ 조건에서는 판얼음을 선체의 추진력과 자중의 합력으로 눌러 부수는 쇄빙 기능을 갖도록 한다.This means that when the ship is moving forward (3 Knots ~ 10 Knots) on the ice, it will have an icebreaking function that lifts the level ice of the ice with a small force as shown in FIG. In the 'lower limited draft (ballast draft)' condition, the ice is pressed into the hull's thrust and the weight of the hull to provide an icebreaking function.

또한, 일반해역에서 통상적인 항해 속도는 12 Knots ~ 25 Knots로 다소 높으므로 조파저항이 선박의 속도 성능에 미치는 영향이 증가되고 고속으로 갈수록 선수부에서 발생되는 쇄파 현상(Wave Breaking)으로 인하여 선박의 속도 성능은 급격히 저하되는데, 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은 도 5에 도시된 바와 같은 단면 및 수선면 형상을 가짐으로써, 일반해역에서 기존의 Open Water Bulb가 갖는 파 상쇄 효과를 갖는 것은 물론 추가적으로 고속 구간에서 쇄파 현상을 최대한 억제하여 기존의 Open Water Bulb를 갖는 선박과 비교하여 동일하거나 우수한 속도 성능을 나타내도록 고안되었다.In addition, the normal sailing speed is 12 Knots ~ 25 Knots, so the effect of wave resistance on the ship's speed performance is increased, and the ship's speed is due to wave breaking caused by the bow at higher speeds. The performance is drastically deteriorated, ICE BULB shape having the ice-breaking ability according to the present invention has a cross-sectional and water surface as shown in Figure 5, having a wave canceling effect of the existing Open Water Bulb in the general sea area Of course, it is designed to show the same or better speed performance compared to the ship with the existing Open Water Bulb by suppressing the breaking wave as much as possible in the high speed section.

상기한 바와 같은 효과를 극대화하기 위하여 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은 다음과 같은 수치에 따라 정의되는 것이 바람직하다(도 7 참조).In order to maximize the effects as described above, the ICE BULB shape having the ice-breaking ability according to the present invention is preferably defined according to the following numerical values (see FIG. 7).

즉, 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은 19.5 station에서 선수 BULB 끝까지의 거리(Lbulb), 19.5 station에서 상부 최대 만재 흘수선의 접선과 중심선(center line)이 이루는 각의 크기(αUIWL), 19.5 station에서 하부 최소 흘수 선의 접선과 중심선(center line)이 이루는 각의 크기(αLIWL), 상부 최대 만재 흘수선과 만나는 선수 PROFILE 상의 접선각의 크기(αU), 하부 최소 흘수선과 만나는 선수 PROFILE 상의 접선각의 크기(αL)로써 정의할 수 있다.In other words, ICE with ice breaking ability of the present invention BULB shape is the distance from the 19.5 station player BULB end (L bulb), at 19.5 station tangent and the center line of the upper up to the load line (center line) of each size of the forms (α UIWL ), The size of the angle formed by the tangent line and center line of the lower minimum draft line at 19.5 station (α LIWL ), the size of the tangent angle (α U ) on the athlete profile that meets the upper maximum filled waterline, and the lower minimum waterline It can be defined as the size of the tangent angle (α L ) on the PROFILE.

이때, 본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은 Lbulb가 최소 0.02 LBP에서 최대 0.06 LBP 사이에 존재하고, αUIWL가 최소 15도에서 최대 20도 사이에 존재하고, αLIWL가 최소 25도에서 최대 35도 사이에 존재하고, αU가 최소 30도에서 최대 65도 사이에 존재하고, αL가 최소 55도에서 최대 90도 사이에 존재하는 것이 바람직하다. 여기서, LBP(Lenght Between Perpendiculars, 선수간 길이)는 선체의 유체정력학적 계산의 기준이 되는 길이로서 선수수선(Forward Perpendicular, FP)와 선미수선(After Perpendicular) 사이의 거리를 의미한다.At this time, the ICE BULB shape having the ice-breaking capacity according to the present invention is L bulb is present between at least 0.02 LBP to 0.06 LBP, α UIWL is present between at least 15 to 20 degrees, α LIWL is at least 25 degrees It is preferred to be between at most 35 degrees at, α U is at least 30 degrees and at most 65 degrees, and α L is at least 55 degrees and at most 90 degrees. Here, LBP (Lenght Between Perpendiculars, length between bows) refers to the length of the hydrostatic calculation of the hull means the distance between the forward perpendicular (FP) and the after perpendicular (After Perpendicular).

본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상이 적용된 선박은 빙해상에서 쇄빙선의 지원 없이 독자적으로 쇄빙기능을 수행할 수 있고 일반해역에서도 우수한 속도 성능을 갖게 되므로 쇄빙이 필요한 빙해역 지역과 높은 운항 속도를 유지해야 하는 일반해역 지역을 가리지 않고 그 운항 성능이 감소함이 없이 운항할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하여 기존에 각각의 해상 상태에 부합하여 한정적으로만 설계되던 선수부 형상에 대한 설계상의 제한이 사라지게 되었다.ICE BULB shape having the ice-breaking capacity according to the present invention is able to perform the icebreaking function independently without the support of ice-breakers on the ice, and has excellent speed performance in the general sea area, so that ice ice areas and high operating speeds requiring icebreaking It can operate without affecting the general sea area to be maintained and its operating performance is reduced. In addition, according to the present invention, the design limitations on the bow shape, which was previously designed only in accordance with respective sea conditions, have been removed.

본 발명에 따른 선수 설계 개념을 바탕으로 도 6과 같이 다양한 선수 형상의 설계가 가능하다. 이때, 도 6의 A는 흘수 조건에 따라 벌브 위(Scantling/Design draft)와 아래(Ballast draft)로 쇄빙하는 본 발명의 기본 개념을 나타낸 것이며, 나머지 B 내지 G는 Open Water에서의 목표 속도 및 빙해상의 얼음 운항 조건에 따라 본 발명을 다양하게 변형한 예시들로서 모든 상선에 적용 가능한 것들이다.Based on the design concept of the player according to the invention it is possible to design a variety of player shape as shown in FIG. 6A illustrates the basic concept of the present invention in which the ice is crushed to the bulb top (Scantling / Design draft) and the bottom (Ballast draft) according to the draft conditions, and the remaining B to G are the target speed and ice in the open water. Examples of various modifications of the present invention according to ice operating conditions of the bed are applicable to all merchant ships.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

본 발명에 따른 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상이 적용된 선박은 빙해상에서 쇄빙선의 지원 없이 독자적으로 쇄빙기능을 수행할 수 있고 일반해역에서도 우수한 속도 성능을 갖게 되므로 쇄빙이 필요한 빙해역 지역과 높은 운항 속도를 유지해야 하는 일반해역 지역을 가리지 않고 그 운항 성능이 감소함이 없이 운항할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하여 기존에 각각의 해상 상태에 부합하여 한정적으로만 설계되던 선수부 형상에 대한 설계상의 제한이 사라지게 되었다.ICE BULB shape having the ice-breaking capacity according to the present invention is able to perform the icebreaking function independently without the support of ice-breakers on the ice, and has excellent speed performance in the general sea area, so that ice ice areas and high operating speeds requiring icebreaking It can operate without affecting the general sea area to be maintained and its operating performance is reduced. In addition, according to the present invention, the design limitations on the bow shape, which was previously designed only in accordance with respective sea conditions, have been removed.

본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Other effects of the present invention, as well as those described in the above-described embodiments and claims of the present invention, as well as potential effects that may occur within the range that can be easily estimated therefrom and potential advantages that contribute to industrial development It will be added that it will be covered by a wider scope.

Claims (6)

일반상선의 정지 상태 및 상부 최대 만재 흘수 상태에서 선수 BULB 상부가 자유수선면(Design/Scantling Draft)보다 위로 노출된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상.ICE BULB shape with ice-breaking capacity, characterized in that the upper portion of the bow BULB exposed above the free repair surface (Design / Scantling Draft) in the stationary state and the maximum full draft of the upper commercial vessel. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은,ICE BULB shape having the ice-breaking capacity, 19.5 station에서 선수 BULB 끝까지의 거리가 최소 0.02 LBP에서 최대 0.06 LBP 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상.ICE BULB shape with ice breaking capability, characterized in that the distance from the 19.5 station to the end of the bow BULB is between a minimum of 0.02 LBP and a maximum of 0.06 LBP. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은,ICE BULB shape having the ice-breaking capacity, 19.5 station에서 상부 최대 만재 흘수선의 접선과 중심선(center line)이 이루는 각의 크기가 최소 15도에서 최대 20도 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상.ICE BULB shape with ice-breaking capacity, characterized in that the magnitude of the angle formed by the tangent and center line of the upper maximum full waterline at 19.5 stations is between at least 15 and up to 20 degrees. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은,ICE BULB shape having the ice-breaking capacity, 19.5 station에서 하부 최소 흘수선의 접선과 중심선(center line)이 이루는 각의 크기가 최소 25도에서 최대 35도 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상.ICE BULB shape with ice-breaking capacity, characterized in that the angle between the tangent and center line of the lower minimum draft line at 19.5 stations is between a minimum of 25 degrees and a maximum of 35 degrees. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은,ICE BULB shape having the ice-breaking capacity, 상부 최대 만재 흘수선과 만나는 선수 PROFILE 상의 접선각의 크기가 최소 30도에서 최대 65도 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상.ICE BULB shape with icebreaking capacity, characterized in that the size of the tangential angle on the bow PROFILE meeting the upper maximum full waterline is between at least 30 degrees and up to 65 degrees. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상은,ICE BULB shape having the ice-breaking capacity, 하부 최소 흘수선과 만나는 선수 PROFILE 상의 접선각의 크기가 최소 55도에서 최대 90도 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 쇄빙 능력을 갖는 ICE BULB 형상.ICE BULB shape with icebreaking capacity, characterized in that the size of the tangential angle on the bow PROFILE meeting the lower minimum draft line is between at least 55 degrees and up to 90 degrees.
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