KR20090051010A

KR20090051010A - 흘수선 아래로 포일이 장착된 선박

Info

Publication number: KR20090051010A
Application number: KR1020087032226A
Authority: KR
Inventors: 피터 반 오싸넨
Original assignee: 반 오싸넨 앤드 어소시에이츠 비.브이.
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2009-05-20
Also published as: WO2007148966A2; EP2029420A2; WO2007148966A3; TWI339633B; EP2029420B1; KR101644506B1; TW200925051A; DK2029420T3; JP2009541117A

Abstract

본 발명은 수표면 아래에 있고 선체와 이격되게 부착된 포일이 제공되는 비행하지 않는 선체를 갖는 선박에 관한 것이다. 상기 포일은 선박의 후미단에 가까운 곳에 부착되고, 전방향으로 동력 구성요소에 상승력을 제공하기 위해 수평면에 대하여 0도보다 크고 22°보다 같거나 작은 하향 경사각으로 향한다. 상기 포일은 선박 뒤에 완전하게 또는 선체가 물을 떠나는 위치의 앞에 있는 기껏해야 포일의 반으로 선박의 후미선체부 아래에 부분적으로 위치할 수 있다. 후자의 경우에 상기 선체에 리세스가 바람직하게 제공된다.

선체, 선박, 포일, 리세스

Description

흘수선 아래로 포일이 장착된 선박{Vessel provided with a foil below the waterline}

본 발명은 흘수선 아래로 포일이 장착된 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 선체와, 중간 또는 중심부보다 물의 이동이 더 작고 물안에 놓여 있는 폭이 더 작은 선미부와, 흘수선(waterline) 아래로 뻗은 포일이 장착된 선박에 관한 것이다.

종래 기술 분야에서 선체의 후미부 아래에 위치한 포일 또는 베인 같은 부재를 갖는 선박이 알려져 있다. 특히, 비행하는 선박들은 비행(planing) 중 선체가 수면에서 형성하는 절각(trim angle)이 제한된다는 것을 보증하기 위해 그 끝단에 가끔씩 선체 아래로 뻗은 포일 또는 플랩(flap)이 제공된다. 일반적으로 상기 비행하는 선박은 중간부에서 후미 방향으로 실질적으로 변하지 않는 선체 변위를 갖는다.

상기한 구성의 예는 미국특허 2,832,304, 미국특허 4,915,048, 미국특허 6,578,506 및 일본특허출원 62008893의 초록에서 발견된다. 이러한 경우들에서 포 일은 선박의 후미부에 위치하여, 수직 상승력이 발생된다. 상기 선박은 선박의 침수부의 압축이 없고, 다른 말로 하면 침수부의 횡단면(선박의 이동방향의 수직한)이 후미방향으로 감소하지 않는다. 미국특허 6,578,506은 예를 들어, 키 블레이드에 포일을 갖는 작은 항해선이 개시되어 있다. 상기 포일은 흘수선(水線)에 대하여 상향 경사져 있다.

몇몇 선박은 후류를 감소시키기 위해 선박 뒤에 하나 또는 그 이상의 포일들을 갖는 것으로 알려져 있다. DE-A1-39 26 280에서 상기 선박은 선미(船尾) 뒤에 포일을 갖는 것으로 개시되어 있다. 나머지에서 포일은 흘수선 위에 위치해 있다. JP-A-11 180379에서 고속 선박은 선미 뒤에 두개의 포일을 갖는 것으로 개시되어 있다. 앞쪽 포일은 선미에 대해 안내단에 부착되어, 양쪽 포일 사이의 흐름이 후류를 감소시키는데 이용되고 있다. 나머지에서 포일들은 흘수선 위에 위치해 있다.

더우기, 어떤 쌍동선(catamaran)은 파도에서 선박의 움직임을 줄이기 위해 수평타(fin)들이 제공되어 있다. 상기 수평타는 항상 포일의 형상을 갖는 것은 아니다. 보트에서 이러한 수평타들의 사용예는 US-A-3,208,422에서 발견된다.

또한, 국제 공개 번호 WO 2004/020276 A1에는 성능 향상을 위해 포일이 선박의 선미부 아래에 완전히 위치한 본 발명자의 이전 연구가 개시되어 있다.

본 발명은 항해선 또는 모터구동 선박과 같이 비행하지 않는 선체를 갖는 선박에 관한 것이다. 그것은 레저용 선박과 같은 상대적으로 작은 선박 또는 유조선, 컨테이너선 등과 같은 큰 선박이 될 수 있다. 상기 선박들은 압축을 받는다. 환언하면, 흘수선 아래의 선체 단면적이 후미에서 볼 때 선박의 길이방향으로 감소한다. 상기한 선체 단면적의 감소는 중간 속도 선박을 위한 선박의 잠수부의 가장 큰 단면적을 갖는 로케이션에 대해 적어도 1/3~1/2이고, 전형적인 상선인 경우에 100%가 된다. 상기 몇몇 선박의 경우에 트랜섬은 물 속에 잠수되지 않고 흘수선위에 놓여 있다. 압축위치에서, 선박의 앞으로 이동 중 물의 흐름은 상향 및/또는 내측으로 향한다.

길이, 너비, 흘수선 기타 등의 용어는 이러한 설명에서 사용된다. 이 용어들은 물속에 선박의 위치에 관련된다. 그것이 통상의 방향으로 돌출되고 있을 때 추진력의 방향은 이 경우에 길이방향이다.

본 발명에서, WO 2004/020276 A1에서 개시된 본 발명자의 이전 설계에서와 같이, 포일은 가장 큰 흐름 압축이 발생하는 곳 근처에 제공된다. 이러한 포일은 상방향 상승력 뿐만 아니라, 앞으로 추진력이 제공될 수 있는 방법으로 설치되게 된다. 이러한 추진력은 같은 조건으로 더 빠른 이동에 의해 또는 감소된 연료 소비에 의해 또는 이것들 둘 다에 의해 명확해진다.

특히, 본 발명의 측면에 따라, 본 발명은 선박에 비행하지 않는 선체가 제공되고, 선체의 선미 또는 후미부가 선체의 중심부보다 더 작은 배수량을 갖고, 상기 선체에는 먼 곳에 부착된 포일이 제공되고, 포일은 이동 중 수면 아래에 있고, 상기 포일은 포일의 앞쪽 둘레부가 기껏해야 후미단이 실질적으로 물을 떠난 위치에 있는 포일의 익현길이의 반(1/2)이 되는 방법으로 선체의 후미단에 근접하게 부착되고, 포일의 익현에 의해 정의된 것 처럼, 상기 포일이 수평선에 대하여 앞쪽 둘레부에 의해 하향 경사진다.

달성된 수력학 저항에서의 감소는 선박의 후미 바디 아래에 있는 흐름에서 포일이 포일에 추진력을 발전시키고, 따라서 선박에서의 추진력이 포일 자체의 저항보다 훨씬 더 크다는 사실에 근거한다. 이러한 이론은 본 발명의 보호범위에 조금도 영향을 미치지 않는다는 것이 이해되어져야 한다. 선박의 후반부 아래에서 물의 상향 경사진 흐름 방향에 비례하여 일정한 각도로 포일을 맞추는 것이 포일에 추진력을 실현하는데 있어서 중요하다. 이러한 맞춤이 일반적으로 포일의 앞쪽 둘레부가 수평선에 대하여 하향 경사각(예를 들어 0도보다 크게)을 갖도록 특별하게 함으로써 달성될 수 있다.

입사 흐름방향에 대략 수직하게 상승력을 달성하는 포일을 매우 선호하는 것이 주목되어야 한다. 당업자는 독일의 에플러(Eppler) 형상(참고문헌, "날개 섹션 이론", by Ira H. Abbott and Albert E. von Doenhoff, Dover Publications, Inc. New York, and "Airfoil Design and Data", by Richard Eppler, Springer-Verlag Berlin, ISBN 3-540-52505-X)뿐만 아니라 잘 알려진 NACA 공기역학적인 프로파일을 포함하여 다양한 프로파일들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 곡선의 평판 또는 다른 요소가 순 앞쪽 스러스트력(thrust force)을 달성하기 위해 포일 대신에 대체 가능하지만, 상기 평판과 정상 작동 중 선박의 속도 변화 때문에 발생가능한 1-2°의 입사 흐름 사이에 피치각에 대한 흐름 분리와 결과적인 높은 저항을 발생시키는 상기한 요소의 경향에 기인한 비능률성 때문에 상기한 것들이 선호되지 않는다. 따라서, 여기서 사용되는 "포일"은 상기한 상승력을 야기시키는 상기한 곡선판 또는 요소들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

선체에 대한 포일의 위치와 관련하여, 몇몇 선박은 평평한 트랜섬 선미를 갖는다. 상기한 선미를 갖는 대부분의 선박들의 경우에, "선체의 후방측이 실질적으로 물을 떠나는 위치"는 일반적으로 잠긴다면 트랜섬의 바닥부의 길이방향 위치가 되고, 트랜섬이 잠기지 않으면 인접한 후미 선체부의 바닥에 있는 점이 될 것이다. 상기 후미단에서 리세스를 갖거나 상기 후방측에서 돌출판 또는 플로우트가 제공되는 선박의 경우에, 돌출판(sponsons)들 사이에서 선체가 물을 떠난 곳, 선체가 실질적으로 물을 떠난 위치가 보통 리세스 또는 돌출판 사이에 있는 선체가 물을 떠난 길이방향 위치가 될 것이다.

요약하면, 본 발명의 일측면에 따라, 포일의 익현의 반은 선체가 물을 떠난 위치를 통과하는 수직선 뒤에 있다.

이러한 적용에서 어떤 각도와 치수는 다음과 같은 방법으로 정의된다:

선박 후측에 있는 후미라인의 평균각도 α는 물과 수평선 아래의 선체의 후미몸체에 길이방향 접선 사이각이다. 각도 α는 또한 선박의 후미몸체의 수직길이 단면과 수평면 사이의 각도로 나타내진다. 상선을 포함하여 종래 또는 근래의 선박의 경우에, 이러한 각도 α는 정상적으로 8°내지 16°사이에 있을 것이다.

포일의 앞쪽 둘레부의 길이방향 위치에서 선박 후측의 후미라인에 접선각(또는 수직 길이 단면에 접선각) β는 포일의 앞쪽 둘레부 위치와 수평에서 수표면 아래의 선체의 접선과 수평면 사이의 각도이다. 본 발명의 몇몇 구현예에서 β는 약 11°내지 25°이다. 수평에 대한 포일의 익현의 각도는 γ로 나타낸다. 상기 포일의 익현은 포일의 앞쪽 및 뒤쪽 둘레부를 관통하는 가상선이다. 여기서 사용된 포일의 "경사"는 각도 γ에 의해 결정된다.

이러한 익현의 길이는 바람직하게 선박의 길이에 따라 결정된다. 본 발명의 특별한 구현예에 따라, 포일의 길이는 선박이 이동하면서 떠다니는 흘수선 길이의 대략 2% 내지 10% 사이에 있다.

바람직한 구현예로서, 포일은 선체의 후단 또는 후미부가 물을 떠난 위치를 관통하는 수직선이 포일을 앞쪽둘레부로부터 측정된 포일의 익현 길이의 0.5보다 작거나 같게 가로질러 가거나 앞쪽 둘레부에 위치하는 방법으로 선박의 후측에 설치된다.

다른 구현예로서, 상기 앞쪽 둘레부는 후미선체부가 수표면을 떠나는 길이방향 위치 뒤에 있는 익현 길이의 약 0.75배보다 작거나 같게 위치한다.

또한 본 발명의 다른 구현예로서, 포일의 앞쪽 둘레부는 수평면에 대하여 0°보다 크고 22°사이의 각도 γ로 그 익현과 함께 하향 경사진다. 정확한 각도는 각도 β에 의존한다. 일반적으로, β각이 클 때, 더 큰 하향경사각이 선택된다.

새롭게 제작된 선박에 특별히 어울리는 본 발명의 구현예에 따라, 포일은 선박의 제한 범위(수직 돌출부) 안에서 실질적으로 완전하게 위치한다. 특히 포일을 현존하는 선박에 부착한 것에 어울리는 다른 구현예에서, 포일의 앞쪽 둘레부는 선박의 후미단 뒤에 위치한다.

새롭게 제작된 선박에 특히 어울리는 구현예에서, 선체의 선미는 포일의 앞쪽둘레부의 길이방향 위치에 또는 앞에 더 큰 경사 또는 기울기로 구성되고, 포일의 위쪽에 선체의 후방 대부분이 실질적으로 수면 위에 위치한다. 이러한 구현예에서, 후미라인의 더 큰 가파름은 바람직하게는 포일의 앞쪽 둘레부의 길이방향 위치 앞으로 포일의 익현 길이의 약 0.5 내지 약 1.5배 사이에서 시작한다.

상기 다양한 구현예에서 포일은 선박의 후미단에서 실질적으로 완전하게 위치되고, 본 발명의 특별한 변화에 따라 선체에 후미단의 리세스를 제공하는 것이 제안된다. 이러한 형태의 리세스 길이는 포일의 익현 길이의 바람직하게 약 0.75에서 약 1.50배이다.

더욱 특별한 명세서에 따라, 포일의 앞쪽 둘레부에서 선체까지의 거리는 포일의 익현 길이의 약 0.10배, 및 바람직하게는 약 0.2에서 0.5배 보다 크다.

상기 포일은 상상컨대 어느 방법으로도 후미단에 고정될 수 있다. 상기 포일이 전체적으로 또는 부분적으로 선체 아래에 연장된다면, 그것은 방향타 헤드박스(rudder headbox), 예를 들어 선체 아래로 연장된 방향타 구조의 고정부에 고정된다. 또한, 그것은 상기한 포일을 지지하기 위해 (유선형의) 스트럿을 부착하는 것이 유익하다.

본 발명의 효과적인 다른 구현예에 따라, 가장 큰 부분의 포일은 선박의 후미단을 초과하여 연장된다. 현존하는 선박이 이 연료 절감 구조로 갱신되어야 한다면, 이러한 후자의 구조는 특히 중요하다. 상기 포일이 선박의 후미부 뒤에 완전히 위치하면, 포일의 지지를 상방향 및 입항할 때 앞쪽으로 회전시킬 수 있는 것이 어느경우에 바람직하다. 그 경우에 상기 포일과 포일을 부착하기 위한 프레임은 선박의 갑판 위로 회전 또는 접힘가능하다.

그러나, 많은 갱신의 경우에 포일의 일부가 선박 아래로 연장되는 구조를 제공하는 것이 필요할 것이다. 새로운 구조에서 어느 지점으로부터 후방,(예를 들어 선체작 실질적으로 물을 떠난 지점으로부터 후방)의 선체가 물 위로 연장되는 포일의 위치에서 리세스가 선체에 형성되는 상기 이전의 변경이 선호된다.

또 다른 구현예에서, 선박의 후미단에 가까운 선체는 선체의 양측에 부유물(float) 또는 돌출판(sponson)을 포함하고, 상기 포일은 양측 돌출판 사이 및 수표면 아래로 연장된다. 상기 돌출판 사이에서 선체가 적어도 부분적으로 수표면 위로 연장된다. 일 구현예에서, 상기 선체는 돌출판의 범위 안에서 돌출판 사이에 그리고 실질적으로 수표면 위에 있는 리세스 앞쪽 후미에 위치한 리세스를 포함한다. 특별히 서비스 동안에, 그 위치에서 선체는 수표면 위에 있다. 상기 포일은 그러나 수표면 아래에 위치한다.

현 발명과 함께, 포일 위로 선체의 후미부가 완전히 또는 부분적으로 수표면 위에 있고, 추진력은 포일을 경유하여 성공적으로 실현되며, 그 위치에서 선박에 작용하는 저압의 불리한 효과가 중화된다.

상기 포일의 형상은 포일의 위치에서(수직 돌출부에서) 선박의 침수부의 형상에 바람직하게 적응된다. 커다란 선박을 위해, 포일의 길이(span)가 일반적으로 흘수선 아래의 선박 부분의 폭보다 더 작고, 예를 들어 이것은 이론적으로 가능하지만 상기 포일은 바람직하게 선박의 침수부를 지나 연장되지 않는다.

포일의 익현 각이 적절한 효과를 실현하기 위해 서비스 동안에 수표면에 대하여 조절되는것이 바람직하다.

본 발명은 특별히 비행하지 않는 선체를 갖는 선박, 예를 들어 바람직하게 적어도 약 50m의 길이를 갖는 선박에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 상대적으로 낮은 속도, 예를 들어 약 0.5보다 낮은 푸루드 수(Froude number)에 해당하는 속도를 갖는 선박에 관한 것이다.

본 발명은 이하의 도면에 도시된 예시적인 구현예를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명될 것이고,

도 1은 본 발명에 따라 수단들이 제공되지 안는 선박을 개략적으로 설명하고;

도 2a는 포일을 이용한 본 발명자의 이전 설계에 따른 선박의 측면도를 나타내고;

도 2b는 도 2a의 평면도;

도 2c는 도 2a의 후면도;

도 3a는 새로이 제작된 선박에 적절한 본 발명의 제1구현예에 따른 선박의 일부를 나타내고;

도 3b는 도 3a의 후면도;

도 4a는 현존하는 새로이 제작된 선박의 구성에 특히 적절하며, 도 2a 및 도 2b에 도시된 개선된 변경 구조를 구성하는 본 발명의 제2구현예를 나타내고;

도 4b는 도 2a의 개선된 또 다른 변경 구조를 구성하는 제3구현예를 나타내고;

도 5a는 돌출판이 사용된 또 다른 구현예를 나타내는 후면 사시도이고;

도 5b는 도 5a의 측면도;

도 5c는 도 5a의 후면도;

도 6은 선체 바닥이 상대적으로 가파르게 상승하는 것이 특히 가득찬 선박에서 발생하는 구현예를 나타내는 도면이다.

도 1에서 참고 번호 1은 온전히 그대로 종래의 선박을 나타내는 것으로서, 중심 또는 중간부를 갖는 선체(2)가 제공된다. 참고 번호 4는 6에 의해 지시된 구근 곡선 확장부(bulbous bow extension)를 갖는 앞쪽 선체부를 나타낸다. 9에 의해 지시된 선박의 후미 선체부에 가까운 곳에서 선미부(5)까지 마찰저항력 뿐만 아니라 수력학 저항을 더 발생시키는 저압 지역(7)이 위치해 있다.

도 1에 도시하지 않았지만, 항해선 및 상선(merchant ships)에서와 같이 선박의 선미부 또는 후미단(5)의 트랜섬(transom)은 때때로 흘수선(10) 위로 돌출된다. 또한, 선박이 고요한 조건에서 속도가 0(zero)인 경우 본질적으로 수표면(8과 같이 표시된)에 있는 수평선에 대하여 후미 선체부(9) 바닥의 평균각 α은 도 1에 도시되어 있다.

도 2a 내지 도 2c은 포일을 사용하여 선박의 성능을 향상시키기 위해 본 발 명자의 이전 노력을 나타낸다. 도 2a 내지 도 2c에서 선박(1)은 중심부(3), 뱃머리부(4), 후미단(5)을 갖는 후미부(9)를 갖는 선체(2)를 포함한다.

선박(1)은 도 1에 도시한 화물선 형태와 비교하여 항해선 형태이고, 전방으로 속도가 0인 조건의 선박에서 수역 표면(8)에 도시된다. 이후 설명에서 사용되는 바와 같이, 선체(2)와 접하는 수표면(8)을 나타내는 선의 일부는 또한 선박(1)의 흘수선을 나타낸다.

포일(17)은 선박(1) 하부의 수표면(8) 아래에 설치된다. 포일(17)은 확고한 방법으로 하나 또는 그 이상의 지지수단(26)에 의해 선박에 고정된다. 도 2a의 구현예에서 선체(2)와 포일(17) 사이의 거리는 일정하고 d로 설계된다. CL(도 2b)로 표시된 축선상에서 포일의 길이는 대략 상기 거리 d와 비슷하다. 도 2b에 보여지는 것처럼, 포일의 길이는 길이방향의 중심축(CL)선에서 선박의 양측으로 갈수록 짧아진다. 가장 긴 길이는 도 2a에서 L에 의해 지시되고, 가장 짧은 길이는 도 2b에서 L₁ 에 의해 지시된다. 이러한 길이의 감소는 포일의 후방측이 테이퍼져 있다는 사실에 기인한다. 포일(도 2c)의 너비 b는 상기 포일의 길이 L의 적어도 4배이다.

도 2a에 보여지는 바와 같이, 포일(17)의 형상은 어떤 포인트(화살표 F에 의해 개략적으로 표시된), 즉 국부적인 흐름이 상향(및 하향) 경사지게 기울어진 점들에서 국부적인 유동율에 의해 상승력이 발생되게 하는 그러한 형상이다. 이후에서 결정되는 바와 같이, 어떤 포일의 방위 및 위치에 대해 이 상승력은 순전히 수직이 아니라 비스듬한 방향으로 기울어질 수 있다. 이것에 기인한 결과는 전방향으 로 하나의 요소를 갖는다.

본 발명의 따라서, 본 발명은 상술한 구조에서 개선된 구성을 갖고, 수역에서 작동하기 위한 선박은: 흘수선 및 길이방향의 뱃머리부, 후미부, 및 중간부를 갖고, 중간부에서 물의 배출량보다 더 적은 배출량을 갖는 후미부를 갖도록 구성된 비행하지 않는 선체; 및 후미 선체부의 단부에 가깝게, 그리고 수표면 아래에 위치하고, 선체와 일정한 간격을 두고 앞쪽 방향에 대해 익현(翼弦;chord), 앞쪽 둘레부(leading edge), 뒤쪽 둘레부(trailing edge)을 갖는 포일;을 포함하고; 상기 포일의 앞쪽 둘레부가 수평선에 대해 하향각으로 경사지고, 상기 후미부가 수표면에 남겨둔 길이방향 위치의 앞으로 상기 앞쪽 둘레부가 익현 길이의 0.5배 보다 덜 또는 동등하게 위치되고, 상기 포일은 상승력을 제공하기 위한 구성으로 길이 횡방향에서 익현 및 프로파일(profile)과, 익현에 대해 측정된 포일의 경사각을 갖는다. 본 구현예에서 포일과 선체 사이의 거리는 일정해야할 필요가 없다. 상기 포일은 직선이 될 수 있다.

본 발명의 제1구현예는 도 3a 내지 도 3c이고, 선박은 11에 의해 표시되고, 선체는 12에 의해 표시되고, 포일(17)은 선체(12) 아래에 부착된다. 포일(17)은 흘수선에서 선박(11)의 전체길이에 대해 약 2%~10%, 바람직하게는 2%~4%의 익현 길이를 갖는다. 포일(17)의 후단부(17b)는 대략적으로 후미부 또는 트랜섬(15)에 수직하게 접하기까지도 한다. 도면에서 보여지는 바와 같이, 선체(12)는 포일(17)의 자리에서 리세스(16)를 제공받는다. 리세스(16)는 리세스에서 먼 후미 선체부 바닥(예를 들어, 도 3a에서 위치 20)에 대해 더 가파른 부분(18)과, 수표면(8) 위로 바 람이 뒤에서 부는 부분(free portion;19)을 포함한다. 포일의 앞쪽 둘레부(17a)의 앞쪽 부분(18)은 일례로 상선에서 통상 약 8°~16°보다 더 가파르다. 약 11°~25°의 경사 또는 "상승"각 β는 유리한 효과를 갖는다.

더 가파른 부분(18)의 전체길이는 포일의 앞쪽 둘레부 앞에 있는 포일(17)의 전체 익현 길이에 1.0 ~ 1.5배이다. 포일(17)은 선체가 수표면에서 벗어나는 지점(도 3a에서 위치 21)에 있는 포일(17) 익현의 약 0.5배가 앞쪽에, 포일(17) 익현의 약 0.75배가 뒤쪽에 위치한다. 바람이 뒤에서 부는 부분의 단(step;19)은 대체로 수표면 위로 포일(17)의 익현 길이 대비 0.25~0.75배의 높이를 갖는다. 포일(17)의 앞쪽 둘레부(17a)는 가장 좋은 결과를 위해 수평면(도 3의 수표면)에 대해 하향 경사지게 기울어진다.

도 3a 내지 도 3c에 도시한 구현예에서, 포일(17)은 방향타(14)의 헤드박스(headbox;13)에 고정된다. 상기 포일(17)은 수평면(~수표면(8))에 대해 각도 γ를 이루고, 이 각도 γ는 0°~ 약 20°보다 크다. 리세스(16)에서 멀리 떨어진 위치(20)에서 선체(12)의 접선은 20a에 의해 표시된다. 상기 선 20a은 수평선에 대해 8°~16°의 각도 α에 있다.

도 3a 내지 도 3c에 도시한 구성은 특히 최신식 선박의 경우에 적용가능하다. 상기 리세스(16)는 약간의 추가비용에서 제조될 수 있다. 포일의 위치는 교묘히 이동시키는 동안(예를 들어, 부두에 대는 동안) 손상이 거의 또는 전혀 없는 곳이다. 더우기, 이러한 형태의 구조는 쉽게 재편성될 수 있는 기술적인 설치가 통상적으로 선박의 후미부에 존재하기 때문에, 선박의 총 톤수에 부정적인 영향을 미치 지 않는다. 이러한 케이스에 보여진 구조는 연료 소비가 최대 약 20%만큼 감소될 수 있다. 이것은 상대적으로 큰 선박의 경우에, 특히 예를 들어 50m 이상의 길이를 갖는 선박의 경우에 비용 회복 기간이 1년이 채 걸리지 않는다.

도 3b에서, 선박(11)의 후측면도는 포일(17)이 방향타(rudder;14)의 고정부(헤드박스)에 설치되어 있는 것을 나타내고, 강도를 위해 유선형의 스트럿(23)이 추가적으로 제공되고 있는 것을 나타낸다.

도 4a는 도 2a와 유사한 구현예를 나타내지만, 그것에 비해 개선된 성능 특성을 갖는다. 도 4a에서 12에 의해 표시된 선박의 선체는 수표면으로 연장된 선미 또는 트랜섬(15)을 포함한다. 상기 포일은 17에 의해 표시되고, 선체 아래로, 선미(15)에 가깝게 부분적으로만 연장되고, 나머지는 선박의 (후방)바깥쪽에, 예를 들어 선미(15)를 벗어나게 위치한다. 참고번호 23은 포일(17)을 선박에 고정하기 위한 유선형 스트럿이 표시된다. 이 구현예에서 포일(17)의 익현과 수평선(유동이 없는 고요한 조건에서 수표면(8)에 의해 다시 나타내어진) 사이각이 0°보다 더 크고 12°이하이다. 앞선 예에서 처럼, 상기 포일의 익현 길이가 흘수선에서 선체 길이의 약 2%에서 10%가 된다. 바람직하게는 포일(17)의 앞쪽 둘레부(17a)가 선체(12)가 물을 떠난 로케이션, 이러한 경우에 트랜섬(15)을 따라 그 뒤에 위치하고, 포일의 익현 길이의 0.5배보다 작거나 같은 깊이에 위치한다. 바람직하게는 포일의 뒷쪽(17b)은 수표면(8) 아래로 포일(17)의 익현 길이의 0~0.75배 깊이만큼 위치해 있다.

도 4a에서 표시된 변경은 새로운 구조에 적용될 뿐 아니라, 현존하는 선박에 수반될 수 있다. 이러한 경우에, 또한, 많은 추진력을 얻을 수 있고 후미 선체부의 관련부분에서 저압 영역(7)이 대부분 제거될 수 있다.

도 4b는 특히 현존하는 선박의 이후 적용예로 적당한 또 하나의 변경예를 보여준다. 이러한 목적을 위해 포일(17)이 고정되는 지지부재(36)가 선미(35)에 부착되어 있다. 이 포일(17)은 선박(11)의 수직 돌출부 바깥으로 완전히 연장된다. 포일의 길이는 바람직하게는 상술한 수치, 예를 들어 선박의 크기에 따라 선박의 흘수선에서 선체의 길이의 약 2%~10%에 해당한다. 포일의 앞쪽 둘레부(17a)와 선박의 선미부(35) 사이의 거리는 근사 포일(17)의 익현의 길이에 해당한다. 포일의 뒤쪽 둘레부(17b)에서 수표면(8)에 대한 깊이는 근사 포일의 익현 길이의 0~0.5배에 해당한다. 이전 예와 대조적으로, 포일은 바람직하게 수평선에 대해 하향 경사를 거의 갖지 않는다. 포일(17)의 익현은 하향 경사각 γ에서 0°보다 크고 약 6°사이에 있다.

도 4b의 구현예에서 이로운 효과를 얻기 위해서, 일반적으로 포일의 익현은 선체 아래로 수면의 국부적인 흐름에 대하여 약간 상향각에 있을 것이고, 그러한 경우에 작동(예, 선체(12)의 앞쪽 이동)중 선미 영역 끝단에서 정상적으로 만들어지는 파도의 피크가 낮아지게 될 것이다. 그 경우에, 포일(17)이 전방향의 힘 요소를 갖는 상승을 초래함에 따라 상기 저항이 낮아지게 될 것이다. 수평면(예를 들어, 제로 선체 속도에서 수표면)에 대하여 포일(17)의 정확한 경사각은 다른 것 사이에서 선체 뒤의 흐름에 의존한다. 이러한 구현예에서, 익현의 경사각은 심지어 서비스 중 가장 적절한 효과를 얻을 수 있도록 조절될 수 있다.

또한, 도 4a 및 도 4b의 구현예에서, 지지부재들(23) 또는 프레임(36)을 더한 지지부재들(23)은 예를 들어 항구에서 선박의 전체 길이를 줄이기 위해 선체 위로 올릴 수 있다. 그러한 경우에, 포일(17) 어셈블리, 지지부재(23) 및 프레임(36)을 위로 그리고 데크(deck) 위에 올리기 위해 도 4b에 도시한 바와 같이 지지부재(23) 또는 프레임(36)에 힌지(39)가 제공될 수 있다. 필요하면, 잠금(lock)이 예를 들어 선미(15 또는 35)에 제공될 수 있다.

도 5a 내지 도 5c에서 본 발명의 구현예는 새롭게 제작된 선박에 대한 관심으로 선박의 선미에 선박의 후방에 위치한 돌출판(sponson41,41')이 제공된다. 돌출판 사이에서 선체는 가파르게 상승할 수 있고, 및/또는 도 3a에 도시한 바와 같이 리세스가 제공될 수 있다. 바람직하게는 돌출판 사이의 선체가 도 3a와 관련하여 나타내어지고 설명된 것처럼 횡단면을 갖는다.

도 5a에서 뒤에서 본 사시도는 상기한 선박을 개략적인 방법으로 나타낸다. 포일(17)은 도시한 바와 같이 돌출판(41,41') 사이 및 상에 설치되어 있다. 도 5b는 상기 선박의 길이방향 단면도로서, 포일(17)의 위치는 선체 속도가 제로(0)인 물을 떠난 로케이션, 선박의 하중에 의존하여 일반적으로 선체 바닥 표면(48)을 따라 어딘가에 또는 리세스 벽(21) 뒤로 앞쪽 둘레부(17a)를 갖는 것으로 표시되어 있다. 또한, 작동(앞으로 이동) 중 선박의 "동역학적인" 흘수선이 포일(17) 부근에서 상방향과 후방향의 국부적인 흐름을 보여주는 도 5b에서 50에 의해 표시된다. 도 5c는 횡단면도이고, 하나 또는 두개의 스트럿(23), 방향타 헤드 박스(13)를 포함하여 가능한 설치 특성을 나타낸다.

도 6은 느린 속도의 준설선(dredger) 또는 완전히 적재된 오일 탱커와 같은 현존하는 선박 또는 새로운 선박을 위한 본 발명의 다른 구현예를 나타내고, 상기 선박의 후미단은 가파르게 상승하는 바닥을 갖는다. 포일(17)이 없으면 흐름의 분리가 발생할 수 있다. 포일(17)의 적절한 배치에 의해 흐름이 갈라지지 않고 선체 바닥을 계속해서 따라가게 된다. 포일의 뒤쪽 둘레부는 여기서 선체 아래로 익현 길이의 50%까지 위치하고, 앞쪽 둘레부는 상대적으로 더욱 가까운 곳에 위치한다(이전에 도시된 구현예와 관련하여).

본 발명의 개념의 범위 안에서 다양한 변경이 가능하다는 것이 앞선 예에서 명확해 질 것이다. 일례로, 본 발명의 이전 설계의 특징은 도 2a 내지 도 2c에 도시한 바와 같이 본 발명과 불일치하지 않는 범위 내에서 채택가능하다. 게다가, 당업자는 다른 변경이 상기 개시된 것처럼 발명의 개념의 범위 안에서 가능하다는 것을 이해할 것이다. 보호범위는 첨부한 청구항의 범위안에서 이러한 변화, 변경 및 다른 구현예들에 의해 명백하게 추구된다.

Claims

흘수선과 길이방향으로 전방부, 후미부, 및 중심부를 갖고, 상기 중심부에서의 배수량에 비례하여 더 적은 배수량을 갖는 후미부를 갖도록 구성된 비행하지 않는 선체; 및

후미선체부 끝단 부근 및 수표면 아래에 위치하고, 선체에서 이격되며, 전방향에 관하여 익현, 앞쪽 둘레부 및 뒤쪽 둘레부를 갖는 포일을 포함하고,

상기 포일의 앞쪽 둘레부는 수평선에 대하여 하향각으로 기울어지고,

상기 앞쪽 둘레부는 후미선체부가 물을 떠나는 길이방향 로케이션의 앞쪽에 익현 길이의 약 0.5배 보다 적거나 같은 곳에 위치해 있고, 및

상기 포일은 상승력을 제공하기 위한 형상으로 길이방향 단면에서 익현 및 프로파일과, 상기 익현에 관하여 측정된 포일의 경사각을 갖는 수역에서 움직이는 선박.
청구항 1에 있어서, 상기 포일은 흘수선 아래 있는 것을 특징으로 하는 선박.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 앞쪽 둘레부는 후미 선체부가 수표 면을 떠나는 길이방향 로케이션 뒤에 익현 길이의 0.75배 보다 작거나 같은 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포일은 선박의 항해 중 후미 선체부 아래에서 물의 상향 흐름에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사각은 0보다 더 크고 약 22°보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포일의 앞선 둘레부와 선체 사이의 간격은 익현 길이의 약 0.2~약 0.5배인 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 익현 길이는 흘수선에 있는 선체의 길이방향 길이의 약 2%~약 10%인 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후미단에서 앞쪽으로 연장되는 후미 선체부에 형성된 리세스를 더 포함하고, 상기 후미 선체부가 물을 떠나는 로케이션이 상기 리세스의 수직방향 돌출부 안에 위치하고, 상기 포일은 적어도 부분적으로 리세스의 수직 돌출부 안에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박.
청구항 8에 있어서, 상기 선체는 후미부에서 선체의 각 측에 위치하고, 적어도 리세스의 측면부를 정의하는 돌출판을 갖고, 상기 포일은 수표면 아래의 돌출판에, 및 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박.
청구항 8에 있어서, 상기 포일은 길이방향으로 후미선체부가 물을 떠나는 로케이션의 앞쪽에 익현 길이의 약 0.5배보다 작거나 같은 곳에서, 후미선체부가 물을 떠나는 로케이션의 뒤쪽에 익현 길이의 약 0.75배까지 있는 앞쪽 둘레부를 가지며 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후미단에 가까운 영역에서 후미선체부의 바닥표면는 후미단에서 먼 후미 선체부의 바닥 표면에 비례하여 기울어지고, 상기 포일의 앞쪽 둘레부의 길이방향 위치에서 수직한 평면으로 취해진 기울어 진 영역에서 수평선과 선체의 접선 사이의 각도는 약 11°~25°인 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 앞쪽 둘레부를 포함하는 포일의 일부는 후미선체부가 수표면을 떠나는 길이방향 로케이션의 앞쪽에 후미 선체부 아래로 연장되고, 상기 후미선체부가 물을 떠난 수직평면으로 취해진 로케이션에서 선체의 접선과 수평선 사이의 각도는 약 8°~16°이고, 포일의 경사각은 약 12°보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 선박.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포일의 앞쪽 둘레부는 수평선에 대하여 하향각으로 기울어지되, 0도 보다 크고 22°보다 작거나 같으며, 상기 익현의 길이는 흘수선에서 선체의 길이방향 길이의 약 2%~약 10%인 것을 특징으로 하는 선박.