KR20100055628A - 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 끝단에 횡요억제판이 일체화된 빌지 킬을 가변식으로 설치하여, 롤링운동의 제어효율성 및 항해시의 효율성을 동시에 만족시킬 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 선박 또는 해양구조물에 설치되는 빌지 킬에 있어서; 선체 또는 해양구조물의 만곡부에 길이방향으로 형성되어 선체 또는 해양구조물의 외측방향으로 일측이 개방된 형상을 구비하는 삽입홈부와, 삽입홈부와 연결되어 선체내에 설치되는 유압실린더와, 유압실린더와 연결되고 삽입홈부내에 위치하는 빌지 킬과, 빌지 킬의 양끝단에 길이방향으로 길게 연장되도록 설치되는 횡요억제판을 포함하도록 되어 있다.

빌지 킬, 가변형빌지킬, 횡요억제판, 선박, 해양구조물

Description

선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법{Movable bilge keel of ships and floating structures and its activation to reduce roll motion}

본 발명은 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법에 관한 것으로, 끝단에 횡요억제판을 구비하고 유압실린더에 의해 그 길이가 가변되어, 효율적인 횡요운동 억제 및 항해시의 저항을 최소화할 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박이나 FPSO 등의 해양구조물과 같은 부유체는 파랑중 횡요억제 및 감소를 위하여 빌지 킬(Bilge Keel)을 비롯한 횡요억제탱크(Anti-Roll Tank) 또는 횡요억제핀(Anti-Roll Fin) 등이 설치되어 있다.

상기 빌지 킬은 선박이나 해양구조물의 작업성능 측면에서 중요한 설계인자로 대두되고 있는 롤링(rolling)운동을 제어하여 과도한 횡요를 억제하고 전복현상을 방지하는 것으로, 선박 또는 해상물구조물의 양측면 하부에 단면의 폭과 바닥면 내에서만 제한된 길이로 부착되어 있다.

또한, 상기 횡요억제 탱크는 수동식과 능동식이 있으나, 수동식은 빌지 킬과 동일하게 한계가 있을 뿐만 아니라, 실제 해상상태인 불규칙파 중에서 선박이나 부유체의 롤링운동을 더욱 악화시키기도 하며, 능동식은 수동식에 비하여 위의 문제를 많이 해결할 수 있으나 주기 및 위상각 조절을 위한 펌프의 구동에 많은 동력을 소비하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 횡요억제핀은 비행기 날개의 원리를 이용한 것으로, 선박이나 부유체가 이동하면서 횡요운동을 할 때 핀의 받음각(Angle of Attack)을 조정하여 롤링운동과 반대의 힘을 발생시킴으로서 롤링운동을 감소시키는 장치이나 설치비가 고가인 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 선박이나 부유체의 길이방향으로 길게 연장된 횡요억제판을 선박이나 부유체의 횡요운동시 유체와 받음각을 이루도록 빌지 부근에 다수의 연결부재를 이용하여 설치하도록 한 공개특허 2003-0087229 도 있으나, 이는 선박이나 부유체, 해양 구조물 등의 횡동요를 줄이기 위하여 기존의 빌지 킬의 형태를 바꾸어 선체에 부착하여, 횡요 감쇠 효과가 나타나게 한 것으로, 빌지 킬의 효율을 높였다는 장점이 있으나 횡동요가 경미하게 발생하는 해상 상태에서는 불필요한 부가물을 부착하고 항해하는 문제점이 있었다.

즉, 상기와 같은 종래의 기술은 선박의 길이 방향으로 파가 진행하는 경우(선수파, 선미파) 선박의 진행 방향에 저항이 추가된다는 단점이 있다. 즉 횡동요를 억제하기 위해 저항의 측면에서 더 큰 손실을 입을 수도 있는 등 여러가지 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 끝단에 횡요억제판이 일체화된 빌지 킬을 가변식으로 설치하여, 롤링운동의 제어효율성 및 항해시의 효율성을 동시에 만족시킬 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 유압실린더를 사용하여 빌지 킬의 길이를 조정함으로써, 각 상황에 알맞은 폭의 빌지킬을 장착하고 이를 통해 롤링운동의 제어효율 향상 및 전복현상을 방지할 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 횡요억제판을 선체 만곡부 부분의 선형 모양으로 형성하여, 유압실린더에 의한 빌지 킬의 길이 가변시 발생되는 선체 저항을 최소화할 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 해상상태 및 선박과 해양구조물의 상태를 계측하고 이에 따라 빌지 킬의 길이를 자동 가변시켜, 횡요운동을 효율적으로 제어할 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 이동 중이나 정지시에 상관없이 선박이나 부유체가 횡요운동을 할 때 큰 동적 효과를 낼 수 있는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬과 이를 이용한 횡요운동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 선박 또는 해양구조물에 설치되는 빌지 킬에 있어서; 선체 또는 해양구조물의 만곡부에 길이방향으로 형성되어 선체 또는 해양구조물의 외측방향으로 일측이 개방된 형상을 구비하는 삽입홈부와, 삽입홈부와 연결되어 선체 내에 설치되는 유압실린더와, 유압실린더와 연결되고 삽입홈부내에 위치하는 빌지 킬과, 빌지 킬의 양끝단에 길이방향으로 길게 연장되도록 설치되는 횡요억제판을 포함하도록 되어 있다.

또한, 상기 횡요억제판은 선체 또는 해양구조물의 만곡부 형상으로 형성되어있다.

또한, 본 발명은 선박 및 해양구조물의 횡요운동 현상을 운동계측센서에 의해 계측하는 계측단계; 운동계측센서의 감지에 따른 계측값이 제어부에 미리 설정입력된 기준값과 대비하는 기준값 대비단계; 계측값이 기준값 이상일 경우, 제어부에서 입력되는 계측값과 미리 설정입력된 설정값을 대비하여 계측값에 따른 횡요운동 현상을 제어하기 위한 최적 설정값이 입력되는 선택단계; 최적 설정값의 입력에 따라 제어부에서 유압실린더를 작동시키는 작동단계; 유압실린더의 작동에 의해 빌지 킬이 삽입홈부로부터 선박 및 해양구조물의 외부로 돌출되어 가동되는 빌지킬 가동단계; 빌지 킬의 가동에 따른 선박 및 해양구조물의 횡요운동 현상을 운동계측센서에 의해 다시 계측하는 재계측단계; 운동계측센서의 재계측에 따라 계측값이 기준값을 이상하면 대비단계, 작동단계, 빌지킬 가동단계 및 재계측단계를 다수번 반복하고, 계측값이 기준값 미만이면 유압실린더의 작동을 정지시키는 반복작동단계를 통해, 횡요운동을 제어시키도록 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 빌지 킬의 길이가 가변되도록 되어 있어, 빌지 킬이 필요할 때는 효율이 높은 빌지 킬을 사용할 수 있고, 빌지 킬이 필요없는 해상 상태에서는 빌지 킬을 선체 안으로 위치시켜 부가물에 의한 저항을 줄일 수 있는 두 가지 효과를 동시에 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 유압실린더를 사용하여 빌지 킬의 길이를 조정할 수 있으므로 각 상황 즉, 해상 상태에 따라 알맞은 폭의 빌지 킬을 돌출시켜 횡요요동을 효율적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 유압실린더에 의해 작동되는 빌지 킬에 소정간격을 유지하고 선체의 외부면과 동일한 형상의 횡요억제판이 각각 설치되어 있어, 유압실린더에 의한 빌지 킬의 가변시, 횡요억제판과 선체 외부면의 결합에 의해 항해시의 저항을 최소화할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 작동상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 선박 또는 해양구조물에 설치되 는 빌지 킬에 있어서;

선체 또는 해양구조물(100)의 만곡부에 길이방향으로 형성되어 선체 또는 해양구조물의 외측방향으로 일측이 개방된 형상을 구비하는 삽입홈부(10)와, 삽입홈부(10)와 연결되어 선체내에 설치되는 유압실린더(20)와, 유압실린더(20)와 연결되고 삽입홈부(10)내에 위치하는 빌지 킬(30)과, 빌지 킬(30)의 양끝단에 길이방향으로 길게 연장되도록 설치되는 횡요억제판(40)을 포함하도록 되어 있다.

상기 삽입홈부(10)는 빌지 킬(30)이 움직이는 공간으로, 선체 또는 해양구조물(100)의 다른 공간(발라스트 탱크 또는 유압실린더가 설치된 선체 내부공간 또는 선체의 또다른 공간 등등)과 수밀을 유지하도록 되어 있다.

또한, 상기 삽입홈부(10)는 일측이 개방된 형상을 구비하며, 선체 또는 해양구조물의 만복부에 길이방향으로 다수개가 형성되어 있다. 즉, 상기 삽입홈부(10)는 종래 선체 또는 해양구조물의 빌지 킬이 설치되는 위치에 형성되어 있다.

상기 유압실린더(20)는 삽입홈부(10)내에서 빌지 킬(30)을 이동시키기 위한 것으로, 선체 내부에 고정설치되어 있다.

상기 빌지 킬(30)은 삽입홈부(10)내에 위치하도록 설치되어 유압실린더(20)의 작동에 의해 삽입홈부(10)내에서 선체 또는 해양구조물(100)의 외부로 돌출되도록 작동된다.

이때, 상기 빌지 킬(30)은 선체 만곡부에 길이방향으로 형성된 삽입홈부(10)내에 길게 위치하도록 설치되어 있으며, 이와 같은 빌지 킬(30)은 다수개의 유압실린더(20)에 의해 작동된다.

또한, 상기 삽입홈부(10)와 빌지 킬(30)의 길이 및 유압실린더(20)의 갯수는 선박이나 해양구조물의 특성에 따라 결정된다.

상기 횡요억제판(40)은 내측 횡요억제판(41)과 외측 횡요억제판(42)으로 구성되어 있으며, 빌지 킬(30)의 양끝단에 각각 설치되고, 선체 또는 해양구조물의 만곡부 형상을 구비하도록 형성되어 있어, 유압실린더의 최대작동 또는 미작동시, 삽입홈부의 개방된 부위에 내측 횡요억제판 또는 외측 횡요억제판이 위치되어 삽입홈부로 인한 굴곡의 변화없이 선체 또는 해양구조물의 만곡부와 동일한 형상을 구비하게 된다. 즉, 상기 횡요억제판의 형상 및 설치위치는 삽입홈부로 인한 저항을 최소화하기 위한 것이다. 또한, 상기와 같은 횡요억제판에 의한 효과는 본 발명의 출원인이 선출원한 공개특허 2003-0087229 호에 기재되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 본 발명은 횡동요 발생시 횡동요 감쇠에 효과적인 빌지킬을 선체 밖으로 위치시키고, 평상시 횡동요가 일어나지 않을 때에는 선체 안으로 빌지킬을 넣어두어 선체의 저항을 줄여 주기 위한 것으로, 유압실린더를 선체 내에 고정시켜 삽입홈부내의 빌지킬과 연결시킨다. 이 때 삽입홈부는 수밀이 되도록 하고, 선체 외벽과 유압실린더 사이 즉 삽입홈부는 빌지킬이 움직이는 공간이므로 다른 공간과는 수밀시켜 해수가 선체 안의 다른 공간으로 스며들지 않도록 되어 있다.

또한, 횡요억제판이 일체로 설치된 빌지 킬은 종래의 고효율 빌지킬의 형태를 띠는 동시에 필요에 따라 선체 내외부로 위치시킬 수 있고, 길이를 조정하여 일 부분만을 돌출시켜 횡요감쇠를 시킬 수도 있다.

도 3 은 본 발명의 빌지 킬이 선측에 장착된 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명의 빌지 킬이 선저측에 장착된 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 선체 또는 해양구조물의 만곡부 부위 뿐만 아니라, 도 3 과 같이 선측에 설치하거나, 도 4 와 같이 선저에 설치할 수 있으며, 선측 또는 선저에 설치할 경우, 유압실린더의 위치가 수평 또는 수직상태를 유지하게 되므로, 장착 및 작동이 용이한 장점이 있다.

본 발명에 따른 가변형 빌지 킬은 해상상태와 선박이나 해양구조물의 운동 상태에 따라 제어부에 의해 빌지 킬의 폭을 결정된다. 즉, 먼저 해상상태(입사파의 방향, 유의파고, 파의 주기 등등)와 선박 및 해양구조물의 주요 형태 및 요목(배수량, GM) 영향으로 횡요 운동이 일어나고 이 운동을 선체 또는 해양구조물에 설치된 운동계측센서(자이로, 가속도계 등)로 계측한 다음 제어부에서 유압실린더를 작동시키면 가변형 빌지 킬이 횡요 운동을 제어하게 되고, 이 효과로 제어된 운동 값은 다시 운동계측센서로 계측되고 위의 과정을 반복하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 횡요운동 제어방법을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명에 따른 빌지 킬을 이용한 횡요운동 제어방법을 보인 블록예시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 블록구성도를 도시한 것으로, 본 발명은 선박 및 해양구조물의 횡요운동 현상을 운동계측센서(50)에 의해 계측하는 계측단계; 운동계측센서(50)의 감지에 따른 계측값이 제어부(60)에 미리 설정입력된 기준값과 대비하는 기준값 대비단계; 계측값이 기준값 이상일 경우, 제어부(60)에서 입력되는 계측값과 미리 설정입력된 설정값들을 대비하여 계측값에 따른 횡요운동 현상을 제어하기 위한 최적 설정값이 입력되는 대비단계; 최적 설정값의 입력에 따라 제어부(60)에서 유압실린더(20)를 작동시키는 작동단계; 유압실린더(20)의 작동에 의해 빌지 킬(30) 및 횡요억제판(40)이 삽입홈부(10)로부터 선박 및 해양구조물(100)의 외부로 돌출되어 가동되는 빌지킬 가동단계; 빌지 킬(30) 및 횡요억제판(40)의 가동에 따른 선박 및 해양구조물의 횡요운동 현상을 운동계측센서에 의해 다시 계측하는 재계측단계; 운동계측센서(50)의 재계측에 따라 계측값이 기준값을 이상하면 대비단계, 작동단계, 빌지 킬 가동단계 및 재계측단계를 다수번 반복하고, 계측값이 기준값 미만이면 유압실린더(20)의 작동을 정지시키는 반복작동단계를 통해, 횡요운동을 제어시키도록 되어 있다.

상기 기준값은 횡요운동 제어시작을 위해 설정입력된 것으로, 계측값이 기준값 이상일 경우, 제어부에서 유압실린더에 의해 빌지 킬을 돌출시켜 횡요운동을 제어하게 된다.

상기 설정값은 빌지 킬의 폭 조절을 위해 미리 설정입력된 것으로, 횡요운동의 계측값에 따라 최적 제어를 위한 설정값이 선택되고, 이에 따라 빌지 킬의 폭이 조절된다. 즉, 상기 설정값의 선택에 따라 빌지 킬의 폭이 조절되게 된다.

상기와 같은 빌지 킬 및 횡요억제판의 돌출 작동에 의해 선체 또는 해양구조물의 횡동요가 효과적으로 감쇠되게 된다.

이와 같이 본 발명은 빌지킬의 효율을 높이는 한편, 빌지 킬을 선체 내부에 장착하여 필요시 빌지 킬을 선체 외부로 돌출시켜 횡동요억제판이 부착된 빌지 킬과 똑같은 형태가 되어 횡동요를 효율적으로 감쇠하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 작동상태를 보인 예시도

도 3 은 본 발명의 빌지 킬이 선측에 장착된 구성을 보인 예시도

도 4 는 본 발명의 빌지 킬이 선저측에 장착된 구성을 보인 예시도

도 5 는 본 발명에 따른 빌지 킬을 이용한 횡요운동 제어방법을 보인 블록예시도

도 6 은 본 발명에 따른 블록구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 삽입홈부 (20) : 유압실린더

(30) : 빌지 킬 (40) : 횡요억제판

(50) : 운동계측센서 (60) : 제어부

Claims (3)

1. 선박 또는 해양구조물에 설치되는 빌지 킬에 있어서;

   선체 또는 해양구조물의 만곡부에 길이방향으로 형성되어 선체 또는 해양구조물의 외측방향으로 일측이 개방된 형상을 구비하는 삽입홈부와,

   삽입홈부와 연결되어 선체내에 설치되는 유압실린더와,

   유압실린더와 연결되고 삽입홈부내에 위치하는 빌지 킬과,

   빌지 킬의 양끝단에 길이방향으로 길게 연장되도록 설치되는 횡요억제판을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬.
2. 청구항 1 에 있어서;

   상기 횡요억제판은 선체 또는 해양구조물의 만곡부 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬.
3. 선박 또는 해양구조물에 설치되는 빌지 킬에 의한 횡요운동 제어방법에 있어서;

   선박 및 해양구조물의 횡요운동 현상을 운동계측센서에 의해 계측하는 계측단계;

   운동계측센서의 감지에 따른 계측값이 제어부에 미리 설정입력된 기준값과 대비하는 기준값 대비단계;

   계측값이 기준값 이상일 경우, 제어부에서 입력되는 계측값과 미리 설정입력된 설정값을 대비하여 계측값에 따른 횡요운동 현상을 제어하기 위한 최적 설정값이 입력되는 선택단계;

   최적 설정값의 입력에 따라 제어부에서 유압실린더를 작동시키는 작동단계;

   유압실린더의 작동에 의해 빌지 킬이 삽입홈부로부터 선박 및 해양구조물의 외부로 돌출되어 가동되는 빌지킬 가동단계;

   빌지 킬의 가동에 따른 선박 및 해양구조물의 횡요운동 현상을 운동계측센서에 의해 다시 계측하는 재계측단계;

   운동계측센서의 재계측에 따라 계측값이 기준값을 이상하면 대비단계, 작동단계, 빌지킬 가동단계 및 재계측단계를 다수번 반복하고, 계측값이 기준값 미만이면 유압실린더의 작동을 정지시키는 반복작동단계를 통해, 횡요운동을 제어시키는 것을 특징으로 하는 선박 및 해양구조물의 가변형 빌지 킬을 이용한 횡요운동 제어방법.

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