KR20090030038A - 선박 - Google Patents

Abstract

물 위를 항행하는 배수량형 선박에 있어서, 경하(輕荷)운항 상태에서의 밸러스트 워터(ballast water)의 양을 저감할 수 있는 선박을 제공하는 것에 있다

[해결수단]

물 위를 항행하는 배수량형 선박(1)에 있어서, 날개 수(NP)가 7개 이상 10개 이하의 다(多)날개 프로펠러(10)로 추진기를 구성하고, 경하운항 상태에서의 선미(船尾)의 흘수선(ds)을 경하운항 상태에서의 계획속도로 운항할 때에 상기 다(多)날개 프로펠러(10)가 전부 물에 잠기는 위치로서 구성하며, 또한 선미에서 선미의 터널(20)을 형성함과 동시에, 이 선미 터널(20)내에 상기 다날개 프로펠러(10)를 배치하도록 구성한다.

배수량 형 선박

Description

선박{SHIP}

본 발명은, 물 위를 항행하는 배수량형 선박에 있어서, 경하운항 상태에서의 밸러스트 워터(ballast water)의 양을 저감한 선박에 관한 것이다.

탱커(tanker)나 벌크캐리어(bulk carrier) 등의 대형선박에 있어서는, 경하상태에서의 운항상태를 양호하게 유지하기 위해 밸러스트 워터를 적재, 항행 시에 적절한 흘수깊이를 유지하여 추진저항, 복원성능, 선체강도면 등이 악화되지 않게 하고 있다. 특히, 선미에서의 프로펠러와 배의 키가 수면 상에 노출되어 프로펠러가 공기를 흡수하거나, 캐비테이션(cabitation)이 발생하거나 또는 조정성이 악화되거나 하는 일이 없도록 하는 것이 중요하다.

이 밸러스트 워터는 경하상태가 되는 제 1 해역에서 선박의 밸러스트 탱크와 선창의 일부에 탑재되어, 경하(輕荷)상태에서의 항해 후에 만재(滿栽)상태가 되는 제 2 해역에서 배출된다. 이로 인해, 밸러스트 워터로서의 해수가 제 1 해역에서 제 2 해역으로 운반되게 되어, 밸러스트 워터 중에 포함된 제 1 해역의 해중(海中)생물 등도 제 2 해역으로 운반된다. 그 결과, 밸러스트 워터에 포함된 해중생물 등에 의해 제 2 해역이 오염되어 버린다는 환경파괴의 문제가 발생한다.

이 대책으로서, 선수(船首)에서 선미(船尾)에 걸쳐서의 선저(船底) 형상이 선저의 긴쪽 방향에 수직한 단면(횡단면)에서 볼 경우에, 선저 폭의 중앙 쪽을 향해 점점 가늘어지는 형상과, 선저의 횡단면이 선저폭 방향의 중앙에서 그 양단에 걸쳐 직선으로 형성된 V자 형상 등으로 되어 있는 대형수송선이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그러나, 이와 같은 특수한 선박 형태에서는 구조계산, 복원성 계산, 선체동요계산, 조종성계산 등의 계산이나, 선체주위의 유동장의 수치해석이나 수조(水槽)실험 등을 대폭적으로 다시 해야 할 필요가 있고, 게다가 대형 수송선이기 때문에 현재상태의 독(dock) 등의 건조시설로는 건조하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

한편 프로펠러 날개의 수를 증가시키면, 도 3에 나타나듯이, 같은 추진력을 얻기 위해 필요한 프로펠러 직경이 작아진다고 알려져 있다. 한편, 도 3은 길이가 182m의 벌크 캐리어에 대하여 워게닝겐 B 스크류 차트(Report No. W13011-1-RD Wageningen B-Screw-Series: Open Water, Bp1-1/J and Bp2-1/J diagrams(small scale): 1월 1978 NSP(NEDERLANDS SCHEEPSBOUWKUNDIG PROEFSTATION))에서 각 날개 수에서의 직경을 구한 것이다.

이 다(多)날개 프로펠러는, 잠수선이나 고속정 등의 특수한 선박에 있어서는 프로펠러가 발생하는 캐비테이션(cabitation)이나 유체 소음(flow noise)을 줄여준다라는 이유로 종래 기술에서도 사용되어 왔었지만, 공작성(工作性)이 나쁘고, 비용이 높다 등의 이유 때문에, 물 위를 항행하는 배수량형의 선박에 있어서는 사용된 적이 없었다.

또한, 선미(船尾) 터널을 설치함에 의해 프로펠러 위치에 있어서의 수위를 상승시키는 것이 가능하다고 알려져 있다. 예를 들어, 밸러스트 워터의 저감(低減)과는 관계없지만, 저(低)회전식의 큰 지름을 갖는 프로펠러에 대하여, 항행 시에 선저(船底)면을 따라 수류(水流)를 선미의 프로펠러 상부로 이끌기 위해 상(上)방향으로 만곡된 횡단면 형상을 갖고 전후방향에 연재(延在)하는 터널형 안내면을 준비, 상기 프로펠러의 위치에서의 상기 터널형 안내면(案內面)의 양쪽 하단 위치가 프로펠러 축(軸) 중심선 상에서의 프로펠러 원반경의 0.6~0.7배 높이의 레벨로 설정해서 프로펠러 상부를 덮어쓰도록 하여, 선미의 큰 지름을 갖는 프로펠러가 물에 잠기는 상태를 확실히 유지하도록 하는 선미 터널(tunnel stern)이 부착된 선박이 제안 되었다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

[특허문헌 1] 특개 2003-104279호 공보

[특허문헌 2] 특개평 09-240569호 공보

본 발명은, 다(多)날개 프로펠러의 날개 수 증가와 직경 감소의 관계 및, 선미 터널의 효과에 주목하여, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 그 목적은 물 위를 항행하는 배수량형의 선박에 있어서, 경하(經荷)운항 상태에 있어서의 밸러스트 워터의 양을 저감할 수 있는 선박을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박은, 물 위를 항행하는 배수량형의 선박에 있어서, 날개의 수가 7개 이상 10개 이하의 다(多)날개 프로펠러로 추진기를 구성하고, 경하운항 상태에 있어서의 선미흘수선을, 경하운항상태에 있어서의 계획속도로 항행시에 상기 다날개 프로펠러가 전부 잠기는 위치로서 구성한다.

이 항행시에 다날개 프로펠러가 전부 잠기는 위치라는 것은, 선체가 정지시(선박의 항해속도가 제로)의 경우에 다날개 프로펠러가 전부 잠길 필요는 없고, 경하운항 상태에서의 계획 속도로 항행하고 있을 때의 상태에 있어서, 다날개 프로펠러의 선단(先端)이 물에 잠겨있으면 된다.

프로펠러의 날개 수를 증가시키면 같은 추진력을 얻기 위해 필요한 프로펠라 직경이 작아지게 되기 때문에, 프로펠러가 물에 잠기는 깊이를 얕게 할 수 있어, 선미의 흘수선(water line)을 얕게 하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 경하운항 상태에서의 밸러스트 워터의 양이 감소한다.

상기의 선박에 있어서, 선미에 선미 터널을 형성함과 동시에 이 선미 터널 내에 상기 다날개 프로펠러를 배치하여 구성한다.

이 구성에 의해, 선미 터널 내에 유입된 수류(水流)를 프로펠러 상부로 유도하는 것이 가능하여, 실질적으로 선미 터널 내의 수면을 선미 터널 안쪽이 없는 경우의 수면보다도 상승시키는 것이 가능하다. 그 결과, 경하상태에서의 선미흘수를 보다 얕게하여도 충분한 프로펠러 수몰상태를 실현할 수 있기 때문에, 밸러스트 워터를 보다 저감할 수 있다.

또한, 상기 선박에 있어서 배의 길이(수선간장(垂線間長)) Lpp가 150m 이상 350m 이하인 경우에는, 이들 선박형태 및 항주속도로는 외항선이 많다. 또한, 밸러스트 워터의 탑재나 배수가 문제가 되는 경우가 많기 때문에 보다 효과가 높다.

본 발명의 선박에 의하면, 물 위를 항행하고, 탑재한 선하물 상태에 따라 밸러스트 워터를 적재한 선박에 있어서, 날개가 7개 이상 10개 이하 바람직하게는, 8개 이상 10개 이하의 다날개 프로펠러로 추진기를 구성하고, 경하 운항 상태에서의 선미 흘수선을 항행 시에 상기 다날개 프로펠러가 전부 수몰하는 위치로서 구성하기 때문에, 프로펠러 직경을 작게 해서 선미 흘수선을 얕게하는 것이 가능하여, 밸러스트 워터의 양을 감소할 수 있다.

또한, 선미 터널 내에 다날개 프로펠러를 배치해서 구성하면, 선미 터널 내에 유입되는 수류(水流)를 프로펠러 상부로 유도하는 것이 가능하기 때문에, 경하상태에서의 선미 흘수를 보다 얕게 하여 밸러스트 워터를 보다 저감할 수 있다.

이하 도면을 참조해서 본 발명에 관련된 선박의 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 발명의 대상이 되는 선박(1)은, 물 위를 항행하는 선박이다.

최초로 제 1 실시 형태의 선박(1)에 대해서 설명한다. 이 선박(1)에서는, 도 1 및 도 2에 나타나듯이, 선미에 날개 7개 이상 10개 이하, 바람직하게는, 날개 8개 이상 10개 이하(도 1에서는 8개의 날개)의 다(多)날개 프로펠러(10)를 채택한다. 날개 수(Np)를 많게 하는 것으로, 도 3에 나타나듯이 같은 추진력을 얻기 위해서 프로펠러의 직경(Dp)을 작게하는 것이 가능하다. 날개 수(Np)를 많게 할수록 프로펠러 직경(Dp)을 작게 하는 것이 가능하기 때문에, 얕은 선미의 경하흘수(輕荷吃水)(ds)를 얻기 위해서, 날개 수(Np)를 많게 하는 것이 좋지만, 한편으로 공작성이 나빠지기 때문에 10개 정도의 날개가 실용상의 한계가 된다.

이 선박(1)에 의하면 프로펠러(10)의 날개 수(Np)를 7개~10개, 바람직하게는 8개~10개로 많게 하는 것으로, 같은 추진력의 발생에 있어서, 3개~5개 날개 등의 날개 수(Np)가 적은 프로펠러보다 프로펠러 직경(Dp)을 작게하는 것이 가능하다. 이 때문에 선미 경하흘수(ds)를, 날개 수(Np)가 적은 프로펠러(10X)를 채택한 선박(1X)(도 7 및 도 8)보다도 다날개 프로펠러(10)를 채택한 선박(1) 쪽이 보다 얕게하는 것이 가능하여, 경하운항상태에 필요한 밸러스트 워터의 양을 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 밸러스트 워터의 양이 감소할 수 있다면 항해에 필요한 추진력도 감소하기 때문에 연비를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 제 2의 실시 형태 선박 (1A) 및 선박 (1B)에 대해서 설명한다. 이 선박 (1A), (1B)에서는 도 4, 도 5 및 도 6에 나타나듯이, 또한 선미 터널(20)을 설치해서 이 선미 터널(20) 안쪽에 다(多)날개 프로펠러(10)를 배치해서 구성한다.

이 선미 터널(20)은, 다날개 프로펠러(10)가 배치되는 부분, 바꿔말하면, 선체 중심선(C. L.) 부분은 선미의 (S. S.)(Steer Station) 3 정도에서 후방에 터널모양으로 형성되어, 선미쪽으로 향함에 따라 그 터널형상이 커지고, 선체 긴쪽 방향에서의 다날개 프로펠러(10)의 프로펠러 선단위치(Xp)에서는, 그 터널의 정상(Pt)이 선미 경하흘수(ds)보다도 상측에 선미 경하흘수(ds)의 0.1배~0.5배의 높이(ht)가 되도록 형성된다. 또한, 이 터널형상을 형성하는 양측에는, 선체(1Ab), (1Bb)의 하측에 바깥쪽으로 돌출된 장출부(張出部)(21)를 설치, 이 장출부(21)에 밸러스트 워터를 적재할 수 있도록 형성한다. 이 장출부(21)를 설치하는 것에 의해 터널핀(Tunnel Fin)에 의한 선미 터널효과에 더하여, 이 장출부(21)에 밸러스트 워터를 적재하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 장출부(21)를 도 5의 선박(1A)에서는 부드러운 곡선으로 형성하고 있지만, 도 6의 선박(1B)에서는 직선으로 삼각형상으로 형성하고 있다.

그리고, 선체 긴쪽 방향에서의 다 날개 프로펠러(10)의 프로펠러 선단위치(Xp)에서는, 선미 터널(20)의 최하단(Pb)은, 선미 경하흘수(ds)보다도 하측에 선미 경하흘수(ds)의 0.1배~0.5배의 높이(hb)가 되도록 형성된다. 또한, 선미 터널(20)의 최하단(Pb)간의 거리(Lb)는, 다날개프로펠러(10)의 직경(Dp)의 0.7배~3.5배가 되도록 형성한다. 이러한 형상에 의해, 선미 터널(20)의 물의 흐름을 효율적으로 다날개 프로펠러(10)의 상부로 유도하여, 다날개 프로펠러(10)가 전부 잠기는 상태를 확보한다.

이 선박 1A 및 선박 1B에 의하면, 선미 터널(20) 내에 유입되는 수류(水流)를 프로펠러(10)의 상부로 유도하는 것이 가능하여, 실질적으로 선미 터널(20) 내의 수면을 선미 터널(20)이 없는 경우의 수면보다도 상승시키는 것이 가능하다. 그 결과, 경하상태에서의 선미 흘수(ds)를 더 얕게 하여도 충분하게 프로펠러가 물에 잠기는 상태를 실현할 수 있기 때문에, 밸러스트 워터를 보다 저감할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태의 선박의 선체후부를 나타내는 정면형상도이다.

도 2는 도 1 선박의 선체후부를 나타내는 측면형상도이다.

도 3은 프로펠러 날개 수와 프로펠러 직경과의 관계를 나타낸 도이다.

도 4는 제 2 실시형태의 선박의 선체후부를 나타내는 정면형상도이다.

도 5는 도 4 선박의 선체후부를 나타내는 측면형상도이다.

도 6은 제 2 실시형태의 다른 선박의 선체후부를 나타내는 정면형상도이다.

도 7은 종래 기술에 있어서 선박의 선체후부를 나타내는 정면형상도이다.

도 8은 도 7 선박의 선체후부를 나타내는 측면형상도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1A, 1B, 1X 선박

10 다(多)날개 프로펠러

10X 프로펠러

20 선미(船尾)터널

21 장출부(張出部)

A. P. 선미수선(船尾垂線)

B. L. 베이스 라인(Baseline)

ds 선미 경하흘수(輕荷吃水)

Np 프로펠러 날개 수

Dp 프로펠러 직경

Xe 선미 후단(後端)

Xp 선체 긴쪽 방향에서의 다(多)날개 프로펠러의 프로펠러 선단(先端)위치

Claims (3)

1. 물 위를 항행하는 배수량형 선박에 있어서, 날개 수가 7개 이상 10개 이하의 다(多)날개 프로펠러로 추진기를 구성하고, 경하(輕荷)운항 상태에서의 계획속도로 항행시에 상기 다날개 프로펠러가 전부 잠기는 위치로 한 것을 특징으로 하는 선박.
2. 제 1항에 있어서,

   선미(船尾)에 선미 터널을 형성함과 동시에, 이 선미 터널 내에 상기 다날개 프로펠러를 배치한 것을 특징으로 하는 선박.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 선박은, 수선간장(垂線間長)이 150m 이상 350m이하인 것을 특징으로 하는 선박.

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