KR20090048135A - 유빙 충돌 방지 내빙선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇄빙선의 인도에 따라 극지역을 운항하는 내빙선에 관한 것으로서, 상세하게는 선박의 추진 장치로 사용되는 워터제트 추진기를 내빙선의 선수부에 설치하여 내빙선 하부의 해수를 펌프를 사용하여 끌어올린 후, 쇄빙선에 의해 파쇄된 유빙이 내빙선의 선수부와 숄더부에 충돌하지 않도록 워터제트 분사구를 통해 해수를 선수부 아래로 강하게 분사하여 선수부에 접근하는 유빙을 좌우로 밀어냄으로써 유빙과의 충돌을 방지한다. 이에 따라, 선원들이 극지역 운항 중에 선박 내에서 보다 편안한 활동을 할 수 있으며, 선박 내의 물자와 장비가 정위치에서 이탈하거나 충격을 받는 것을 방지하고, 극지역 운항이 끝난 후에 선박의 정비 과정에서 발생하던 수리비용을 절감할 수 있다.

쇄빙선, 내빙선, 워터제트

Description

유빙 충돌 방지 내빙선 {Ice strengthened ship for preventing ice collision}

본 발명은 유빙과의 충돌을 방지하기 위한 유빙 충돌 방지 내빙선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박이 빙하지역을 항해하는 경우에 먼저 쇄빙선이 정착빙을 쇄빙하고 지나 간 후 쇄빙선의 인도에 따라 내빙선이 항해하는데, 극지역에서의 유빙과의 충돌을 방지하기 위한 유빙 충돌 방지 내빙선에 관한 것이다.

극지역(남극, 북극)은 지구의 마지막 남은 미개척 원시 대륙으로서 막대한 양의 생물 자원과 광물자원을 보유하고 있는 것으로 평가됨에 따라, 세계 각국은 극지역 개발을 위해 경쟁적으로 힘을 쏟고 있다.

극지역은 과학연구를 통해 국가의 이익이 보장되는 지구상 유일한 지역이며, 주변국들과의 공동연구를 통해 공동개발을 추구하여야 하는 특이한 지역이며, 21세기는 지구환경 변화와 관련해 연구가 크게 주목받는 시기가 될 것으로 기대되어 지구환경 변화 연구에 있어 극지역는 가장 중요한 역할을 하게 될 것이다. 또한, 지구상의 유일한 미개발, 비오염 지역으로서 극지활동을 지속적으로 증대시키는 것만이 국제적으로 국가적 이익을 보장받는 길이 될 것으로 세계 각국은 판단하 고 있다.

극지역 활동을 증대시키기 위해서는 우선 이를 지원하기 위한 충분한 인프라를 확보하는 것이 무엇보다 필요하고, 극지역의 연구 인프라 구축을 위해 연구 기지 건설과 극지역의 생태와 자원을 확보하기 위한 설비가 필요한 실정이다. 이에 따라, 극지역의 빙하를 뚫고 각종 물자와 장비를 수송할 수 있는 선박이 필요하게 되었으며 빙하를 뚫고 극지역을 운항할 수 있는 쇄빙선과 빙산 및 유빙의 충격으로부터 배를 보호할 수 있는 내빙선의 수요가 증가하게 되었다.

쇄빙선(Ice breaker)은 쇄빙 능력을 보유하고 있어 남극대륙 주변이나 북극해처럼 얼어있는 바다에서도 독자적인 항해가 가능한 선박을 말한다. 따라서 극지를 포함한 어느 곳에서라도 자력으로 항해할 수 있을 뿐 아니라 일반 선박이 항해할 수 없는 결빙된 해역에서 항로를 개척해 줌으로써 화물선 선단을 이끌어 화물수송이 가능하도록 돕거나 운항하던 선박이 얼음에 갖힐 경우 이를 구조하는 역할을 수행하기도 한다.

또한 쇄빙선과는 달리 독자적인 쇄빙 능력은 보유하지 않더라도 선체의 외벽 철판을 강화시켜 빙산과 유빙이 산재한 지역을 운항할 수 있는 내빙선(Ice strengthed ship)도 있는데 이러한 내빙선은 제한된 기간과 해역에서 쇄빙선 대용으로 이용되거나 쇄빙선의 인도에 따라 극지역을 운항하기도 한다.

이러한 특수성을 가진 쇄빙선과 내빙선은 전 세계적으로 현재와 앞으로의 조선해양산업에서 새로운 고부가가치 선박으로 떠오르게 되었으며, 현재 전세계 각국의 선박 건조 업체에서는 고품질의 쇄빙선과 내빙선의 연구 개발에 투자를 함으 로써 21세기 조선해양산업의 발전에 이바지하고 있다.

특히 내빙선은 물자와 장비를 수송하기 위한 중요한 수단으로 극지역의 열악한 항해 환경에 보다 더 적절히 대처하고 빙산이나 유빙의 충돌을 미리 차단할 수 있는 내빙선의 필요성이 증대되었고, 상기에서 요구하는 사항을 충족시킬 수 있는 내빙선의 개발이 필요한 실정이다.

도 1은 종래의 방식에 따른, 빙하를 뚫고 운항하는 쇄빙선의 인도에 따라 운항하는 종래의 내빙선을 나타내는 개략도이고, 도 1을 참조하여 쇄빙선의 인도에 따라 운항하는 종래의 내빙선을 설명하도록 한다.

극지역의 자원 개발과 연구시설 설비 또는 연구와 자원 개발에 필요한 각종 물자와 장비를 극지역의 개발지역과 연구시설 지역에 수송하기 위해서 극지역의 빙하를 피해 안전하게 운항할 수 있는 선박이 필요하기 때문에 나타나게 된 것이 바로 쇄빙선과 내빙선(100)이다.

극지역을 운항하기 위해서 먼저 쇄빙선이 결빙된 정착빙을 파쇄함과 동시에 길을 뚫음으로써 뒤따라오는 내빙선(100)의 길을 만들어 주면서 내빙선이 빙하의 간섭을 받지 않고 극지역을 운항할 수 있도록 해준다. 이때, 쇄빙선에 의해 파쇄되어 해상을 떠다니는 빙하를 유빙(C)이라고 하는데, 이렇게 발생된 유빙(C)의 약 49%가 내빙선(100)의 선수부(A)에 충돌하고, 약 39%가 내빙선(100)의 숄더(Shoulder)부(B)에 충돌하게 된다.

내빙선(100)은 선체의 외벽 철판을 강화시켜 빙산과 유빙(C)이 산재한 지역을 운항할 수 있도록 건조되지만, 극지역 운항시에 크고 작은 유빙(C)의 충돌시 발 생하는 충격은 흡수할 수 없기 때문에 선박 내부에 충격이 전달되어 내부 구조가 흔들려 선박 내의 선원들이 활동하는 데에 애로사항이 많았고, 선실 내의 물자와 장비가 정위치에서 이탈되어 충격이 심한 경우에는 물자나 장비가 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 반복되는 유빙(C)과의 충돌로 인해서 선체의 외벽이 손상되어 극지역 운항이 끝난 후 선박의 정비과정에서 외벽 철판의 수리 비용이 매번 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은 종래의 고속 선박의 추진 장치로 주로 이용되는 워터제트 추진 장치를 내빙선의 선수부에 워터제트 분사기의 형태로 설치하여, 쇄빙선에 의해 파쇄된 유빙이 쇄빙선 뒤를 따라 운항하는 내빙선의 선수부와 숄더부에 충돌하지 않도록 워터제트 분사구를 통해 해수를 강하게 분사하여 내빙선의 선수부에 접근하는 유빙을 좌우로 밀어낼 수 있는 유빙 충돌 방지 내빙선을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 유빙 충돌 방지 내빙선은 쇄빙선의 인도에 따라 극지역을 운항하며 해상의 유빙을 좌우로 밀어내어 유빙과의 충돌을 방지하기 위한 유빙 충돌 방지 내빙선에 있어서,

상기 유빙 충돌 방지 내빙선의 하부에서 상부로 해수가 이동하는 통로인 수로관과, 상기 수로관의 상부에 설치되어 모터의 구동에 의해 해수를 끌어올려 분사하는 워터제트 펌프와, 상기 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 설치되어 상기 워터제트 펌프의 작동에 의해 해수를 외부로 분사하는 워터제트 분사구, 및 상기 워터제트 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 수로관 하부에는 해수가 유입되는 수로관의 유입부를 개폐시키는 수로관 개폐 커버가 구비된다.

바람직하게는, 상기 워터제트 분사구가 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부 내 외로 출입 가능할 수 있도록, 워터제트 분사구가 전후진 이동하는 통로인 분사구 이동 통로가 형성된다.

바람직하게는, 상기 분사구 이동 통로 외측에는 상기 워터제트 분사구의 동작 여부에 따라 상기 분사구 이동 통로를 개폐시키는 분사구 개폐 커버가 구비된다.

바람직하게는, 상기 워터제트 분사구는 해수가 분사되는 분사방향이 조정된다.

바람직하게는, 상기 워터제트 분사구는 1개 이상이 설치된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 유빙 충돌 방지 내빙선은 워터제트 펌프로 해수를 흡입하여 워터제트 분사구로 강하게 분사함으로써, 쇄빙선에 의해 파쇄되어 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 접근하는 유빙이 선수부와 숄더부에 충돌하기 전에, 강하게 분사되는 해수로 유빙을 좌우로 밀어내어 내빙선과 유빙과의 충돌을 방지할 수 있다.

이에 따라, 유빙과의 충돌로 인해 선박 내부가 흔들리는 것을 방지하여 선원들이 극지역 운항 중에 선박 내에서 편안한 활동을 할 수 있고, 선박 내의 물자와 장비가 정위치에서 이탈하거나 충격을 받는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 극지역 운항시마다 유빙과의 충돌로 인해 선체의 외벽이 손상되어 극지역 운항이 끝난 후에 선박의 정비 과정에서 발생하던 수리비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 구비된 워터제트 펌프가 해수를 흡입하여 워터제트 분사구로 해수를 분사하는 모습을 나타내는 유빙 충돌 방지 내빙선의 일부 개략도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 구비된 워터제트 펌프와 워터제트 분사구가 작동하지 않을 때의 모습을 나타내는 유빙 충돌 방지 내빙선의 일부 개략도이다.

워터제트 펌프(14)와 워터제트 분사구(16)는 고속 선박에 주로 사용되는 워터제트 추진 장치에서 착안하여 내빙선에 적용 시킨 것이다. 워터제트 추진 장치는 엔진과 연결된 펌프를 가동해 배 밑바닥에 있는 흡입구로부터 해수를 빨아드린 후에 배 내부에 설치된 유도관을 거쳐 노즐을 통해 가속된 해수를 배 뒤쪽으로 분사하면서 배를 앞으로 밀어주는 힘(추력)을 발생시키는 추진 장치이다. 워터제트 추진 장치의 구성은 임펠러, 주축, 해수 흡입관로부, 노즐, 디플렉터, 리버서으로 구성되는데 임펠러는 해수에 에너지를 주기 위한 날개를 가진 회전체, 주축은 임펠러에 동력을 전달하는 축, 해수 흡입관로부는 흡입구에서 흡입한 해수을 임펠러 입구까지 유도하는 부분, 노즐은 임펠러에 의하여 추력이 생긴 해수를 분출시키는 부분이다. 나머지 디플렉터는 노즐에서 분출된 해수 방향을 좌우로 전향시켜 조향 기능을 하는 장치이고, 리버서라는 노즐에서 분출된 해수의 방향을 전진과 반대 방향으로 전향시켜 배를 후진시키는 장치를 말한다. 이러한 워터제트 추진 장치는 초고속선이나 초대형 선박과 같은 고부가가치 선박개발과 연관돼 산업·경제측면에서 중요한 역할을 함과 동시에 고속함정, 고속여객선, 고속화물선의 선형개발 및 쇄빙선과 내빙선 등의 초대형 특수 선박의 기술 개발과 연계되어 보다 미래 지향적이고 창의적인 해양산업 발전에 크게 이바지할 것으로 기대된다.

도 2 또는 도 3을 참조하면, 본 발명의 유빙 충돌 방지 내빙선은 고속 선박의 추진 장치로 주로 사용되는 워터제트 추진 장치가 선수부에 장착이 되는데, 내빙선의 선수 하부에서 상부로 해수가 이동하는 통로로 형성되는 수로관(12)과, 상기 수로관(12)으로 해수를 끌어올리고 분사할 수 있도록 수로관 상부에 설치되어 모터(13)의 구동에 의해 작동되는 워터제트 펌프(14)와, 상기 워터제트 펌프(14)의 작동에 의해 해수를 외부로 분사할 수 있도록 상기 내빙선의 선수부 상단 정면에 설치되는 워터제트 분사구(16), 및 상기 펌프(14)의 작동과 상기 분사구(16)의 동작을 제어하는 제어부(도시되지 않음)로 구성된다.

수로관(12)은 해수가 흡입되는 내빙선 하부에서부터 내빙선의 선수 상부에 설치된 워터제트 분사구(16) 전까지 연장되는 통로를 말하는 것이며, 해수가 흡입되는 수로관(12)의 시작 지점에는 수로관 개폐 커버(11)가 구비된다. 따라서, 워터제트 펌프(14)가 작동하지 않을 시에는 수로관 개폐 커버(11)가 수로관(12)이 시작되는 통로 구멍을 폐쇄하여 장시간 해수에 노출되지 않도록 하여 수로관(12)을 포함한 워터제트 펌프(14)의 고장을 줄이고 장치의 수명을 연장할 수 있다. 상기 수로관 개폐 커버(11)의 형태는 기본적으로 여닫이 형태로 제작되지만, 당업자의 선택에 따라 여러가지 형태의 개폐 커버가 구비될 수 있음은 물론이다. 또한 수로관(12)의 내부에는 해수를 잘 흡입할 수 있도록 프로펠러를 추가로 구비할 수 있고, 선박의 형태에 따라 수로관(12)의 설치 형태는 당업자의 선택에 따라 여러 형태로 설치될 수 있음은 물론이다.

모터(13)의 구동에 의해 작동되는 워터제트 펌프(14)는 유빙 충돌 방지 내빙선의 유빙 충돌 방지 장치 구조의 심장 역할을 하는 장치로서 수로관(12)을 통해 해수를 끌어올려 워터제트 분사구(16)로 해수를 강하게 분사할 수 있는 원동력이 된다. 일반적으로 펌프는 압력작용에 의하여 액체나 기체의 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 기계이다. 유빙 충돌 방지 내빙선에 장착되는 워터제트 펌프(14)는 주로 선박의 워터제트 추진 장치에 사용되는 임펠러와 모터를 구비한 축류펌프가 사용되는 것이 바람직하나, 내빙선의 형태와 목적에 따라 여러 종류의 개량된 펌프를 당업자의 선택에 의해 사용할 수 있음은 물론이다.

워터제트 분사구(16)는 상기 워터제트 펌프(14)의 작동에 의해 해수를 외부로 분사할 수 있도록 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부 상단 정면에 설치되는 장치로서, 선수부 내외로 출입 가능할 수 있도록 구비되며 선수부 상단에 분사구 이동 통로(15)가 형성되어 있다. 따라서 워터제트 펌프(14) 작동시 워터제트 분사구(16)가 제어부의 제어에 따라 해수를 분사하고, 상황에 맞게 이동 및 방향 조절을 가능하게 하여 유빙 충돌 방지 내빙선이 처하는 환경에 적합하게 동작시킬 수 있다. 상기 분사구 이동 통로(15) 외측에는 워터제트 분사구(16)의 동작 여부에 따라 상기 분사구 이동 통로(15)를 개폐시키는 분사구 개폐 커버(17)가 구비되어 워터제트 분사구(16)를 사용하지 않을 시에는 분사구 개폐 커버(17)가 폐쇄되어 극지역에 날리는 눈이나 얼음조각이 워터제트 분사구(16)와 분사구 이동 통로(15)에 쌓여 장치를 훼손시키는 것을 방지할 수 있다. 분사구 이동 통로(15) 내부에는 히터 장치를 추가적으로 구비함으로써, 분사구 개폐 커버(17) 폐쇄시 분사구 이동 통로(15) 내부를 따뜻하게 하여 극지역 항해 도중 워터제트 분사구(16)가 동파되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 워터제트 분사구(16)는 유빙 충돌 방지 내빙선의 형태와 크기에 따라 다수개(1개 이상)의 워터제트 분사구(16)가 선수부 상단에 설치되는 것이 바람직하다.

제어부는 워터제트 펌프(14)의 작동과 워터제트 분사구(16)의 동작을 제어하고, 유빙 충돌 방지 내빙선의 전체적인 제어 시스템을 운용함에 있어서 보다 효율적으로 운용될 수 있도록 중심 제어부에 부속되어 설치되거나 따로 분리되어 설치되는 것은 당업자의 선택에 따를 수 있음은 물론이다. 또한, 제어부는 워터제트 펌프(14)와 워터제트 분사구(16)를 제어할 뿐만 아니라 수로관 개폐 커버(11)와 분사구 개폐 커버(17), 워터제트 분사구(16)의 분사방향 등을 제어한다.

상기에서 기술된 실시예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 종래의 방식에 따른, 빙하를 뚫고 운항하는 쇄빙선의 인도에 따라 운항하는 종래의 내빙선을 나타내는 일부 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 구비된 워터제트 펌프가 해수를 흡입하여 워터제트 분사구를 통해 해수를 분사하는 모습을 나타내는 유빙 충돌 방지 내빙선의 일부 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 구비된 워터제트 펌프와 워터제트 분사구가 작동하지 않을 때의 모습을 나타내는 유빙 충돌 방지 내빙선의 일부 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

A: 선수부 B: 솔더부

1: 유빙 충돌 방지 내빙선 11: 수로관 개폐 커버

13: 모터 14: 워터제트 펌프

15: 분사구 이동 통로 16: 워터제트 분사구

17: 분사구 개폐 커버 100: 내빙선

Claims (6)

1. 쇄빙선의 인도에 따라 극지역을 운항하며, 해상의 유빙을 좌우로 밀어내어 유빙과의 충돌을 방지하기 위한 유빙 충돌 방지 내빙선에 있어서,

   상기 유빙 충돌 방지 내빙선의 하부에서 상부로 해수가 이동하는 통로인 수로관(12);

   상기 수로관(12)의 상부에 설치되어, 모터(13)의 구동에 의해 해수를 끌어올려 분사하는 워터제트 펌프(14);

   상기 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부에 설치되어, 상기 워터제트 펌프(14)의 작동에 의해 해수를 외부로 분사하는 워터제트 분사구(16); 및

   상기 워터제트 펌프(14)의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유빙 충돌 방지 내빙선.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수로관(12) 하부에는 해수가 유입되는 수로관의 유입부를 개폐시키는 수로관 개폐 커버(11)가 구비되는 것을 특징으로 하는 유빙 충돌 방지 내빙선.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 워터제트 분사구(16)가 유빙 충돌 방지 내빙선의 선수부 내외로 출입 가능할 수 있도록, 워터제트 분사구(16)가 전후진 이동하는 통로인 분사구 이동 통 로(15)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유빙 충돌 방지 내빙선.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 분사구 이동 통로(15) 외측에는 상기 워터제트 분사구(16)의 동작 여부에 따라 상기 분사구 이동 통로(15)를 개폐시키는 분사구 개폐 커버(17)가 구비되는 것을 특징으로 하는 유빙 충돌 방지 내빙선.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 워터제트 분사구(16)는 해수가 분사되는 분사방향이 조정되는 것을 특징으로 하는 유빙 충돌 방지 내빙선.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 워터제트 분사구(16)는 1개 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 유빙 충돌 방지 내빙선.

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