KR20110019842A - 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저에 관한 것으로서, 상세하게는 선박에 설치되고 표면에 관통홀이 형성된 익형의 핀; 상기 관통홀 내부에 설치되어 상기 핀의 표면에 대하여 수직으로 추진력을 발생시키는 추진체; 상기 핀을 회전 구동하는 구동부; 및 선박의 횡동요를 감지하여 상기 추진체 또는 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어져, 상기 추진체의 작동 또는 상기 핀의 회전에 의해 선박의 횡동요를 감쇠시키는 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 선박이 고속으로 항해 중일 때는 추진체의 작동을 중지하고 도어를 닫은 상태에서 종래 핀 스태빌라이저와 같이 작동하지만 저속이거나 정지 또는 매우 파랑이 심한 경우에는 도어를 개방하고 추진체를 작동하여 상측 또는 하측으로 추진력을 발생시킴으로써 선박이 어떠한 조건에 있더라도 횡동요를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
추진체, 스러스터, 핀, 익형, 스태빌라이저, 스크류, 모터, 도어

Description

추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저{Fin stabilizer of ship with thruster}
본 발명은 선박의 핀 스태빌라이저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박의 하부 선체에 장착되고 양력을 발생시켜 선박의 횡동요를 감쇠시키는 핀 스태빌라이저에 관한 것이다.
바다의 파도는 선박의 종동요(Pitching), 상하동요(Heaving), 횡동요(Rolling) 등을 일으킨다. 이 중에서도 선박의 횡동요는 그 감쇠계수가 다른 운동 방향에 비하여 매우 작아 파랑에 대한 응답각이 상당히 크며, 운동주파수 또한 사람의 뱃멀미에 큰 영향을 미치는 범위에 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 횡동요 안정화 장치(Anti-rolling device)가 널리 사용되고 있는데, 제어방식에 따라 외부 에너지를 사용하는 능동형과 선박의 횡동요 운동에너지를 거꾸로 사용하는 수동형으로 구분된다.
현재까지 선박에 장착되어 사용되는 안정화 장치로는 빌지 킬(Bilge keel), 질량 이동형 장치(Moving weight stabilizer), 감요 탱크(Anti-rolling tank), 핀 스태빌라이저(Fin stabilizer) 등이 있다.
이 중에서 빌지 킬과 핀 스태빌라이저가 각각 대표적인 수동형, 능동형 안정화 장치에 해당된다.
빌지 킬은 평판 형태의 돌출된 부재를 선박의 하부에 장착하여 롤링을 억제하는 것이다. 그리고 핀 스태빌라이저는 핀에 작용하는 양력을 이용하여 횡동요에 대한 안정 모멘트를 얻는 장치로서, 선박의 전진속도가 빠를 때 큰 효과가 있다.
도 1은 종래 핀 스태빌라이저의 일반적인 구조를 나타내는 구성도이다.
익형(air-foil) 형상의 핀(1)과, 상기 핀(1)을 구동하는 구동부(2)와, 상기 구동부(2)의 구동을 제어하는 제어부(3)로 구성될 수 있다.
상기 제어부(3)에서 선박의 횡동요 정도를 감지하여 상기 구동부(2)를 제어하면 상기 핀(1)이 적절하게 회전하고 이것은 상기 핀(1)의 받음각을 변화시켜 양력을 변하게 한다. 즉, 선박 운항시 선박이 받는 양력의 반대방향으로 양력을 가해주도록 상기 핀(1)을 제어하여 선박의 횡동요를 안정화 시킬 수 있다.
그러나 종래의 핀 스태빌라이저는 선박의 운항 속도가 느리거나 매우 심한 파랑의 경우 그 효과가 급격히 감소된다. 이것은 단순한 빌지 킬과 같은 정도의 감쇠 효과만 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 핀 스태빌라이저에 추진체를 장착하여 선박이 고속으로 운항할 때 뿐 아니라 선박의 저속운항, 정지 상태 또는 심한 파랑이 발생하는 환경에서도 횡동요 감쇠효과를 극대화할 수 있는 추진체가 장착된 핀 스태빌라이저를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선박에 설치되고 표면에 관통홀이 형성된 익형의 핀; 상기 관통홀 내부에 설치되어 상기 핀의 표면에 대하여 수직으로 추진력을 발생시키는 추진체; 상기 핀을 회전 구동하는 구동부; 및 선박의 횡동요를 감지하여 상기 추진체 또는 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어져, 상기 추진체의 작동 또는 상기 핀의 회전에 의해 선박의 횡동요를 감쇠시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 추진체는 상기 관통홀 내부에 설치되는 스크류와, 상기 스크류 일측에 설치되어 상기 스크류를 회전시키는 모터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또 바람직하게는, 상기 관통홀의 상하부에는 상기 관통홀을 개폐하는 도어가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 선박이 고속으로 항해 중일 때는 추진체의 작동을 중지하고 도어를 닫은 상태에서 종래 핀 스태빌라이저와 같이 작동하지만 저속이거나 정지 또는 매우 파랑이 심한 경우에는 도어를 개방하고 추진체를 작동하여 상측 또는 하측으로 추진력을 발생시킴으로써 선박의 횡동요를 감쇠시킬 수 있다. 이것은 선박이 어떠한 조건에 있더라도 횡동요를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저를 나타내는 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명을 A에서 바라본 단면도이다.
본 발명은 크게 핀(10), 추진체(20), 구동부(30), 제어부(40)를 포함하여 구성될 수 있으며 전체적으로 상기 핀(10) 내부에 추진체(20)가 설치되어 상기 핀(10)의 상측 또는 하측으로 추진력을 발생시킬 수 있는 구조이다.
먼저 상기 핀(10)의 구조에 대해 설명하자면, 상기 핀(10)은 항공기 날개와 같이 익형(foil)이며 선박의 하부 선체 양측에 각각 장착되며 보통 내부가 비어있는 구조이다.
상기 핀(10)은 전방에 구동축(32)이 구비되고 상기 구동축(32)은 선체 내부로 연장되어 후술하는 구동부(30)에 의해 회전 구동될 수 있게 구성된다.
또한 상기 핀(10)의 표면에는 도시된 바와 같이 상하를 관통하는 관통홀(12)이 형성되어 후술하는 추진체(20)가 수용되어 설치된다.
다음으로 상기 추진체(20)는 상기 관통홀(12) 내부에 설치되며 상기 핀(10)의 표면에 수직 방향으로 상측 또는 하측으로 추진력(thrust)을 발생시킨다.
상기 추진체(20)는 스크류(22)와 모터(24)로 구성될 수 있으며, 상기 스크류(22)는 상기 관통홀(12) 내부에 삽입, 수용되도록 설치되며 상기 스크류(22) 일측에 모터(24)가 설치되어 상기 스크류(22)에 동력을 전달한다. 이때 상기 모터(24)는 상기 핀(10) 내부에 설치될 수 있지만 선체 내부에 설치되는 것도 무방하다.
물론, 상기 모터(24)로부터 동력을 전달하기 위해 기어(미도시)와 같은 동력전달수단이 구비되어야 함은 당연하며 이러한 구조는 당업자라면 용이하게 설계 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
상기 모터(24)는 또한 후술하는 제어부(40)에 연결되어 회전방향 및 속도가 제어될 수 있다.
다음으로 상기 핀(10)을 회전시키는 구동부(30)에 대해 설명한다.
상기 구동부(30)는 상기 핀(10)을 회전 구동시켜 양력을 조절할 수 있도록 상기 핀(10)의 받음각(Angle of attack)을 변화시킬 수 있는 것으로서 선체 내부에 설치된다.
상기 구동부(30)는 일반적으로 유압장치가 적절하며 후술하는 제어부(40)에 연결되어 제어된다.
이러한 상기 구동부(30)의 구동력은 상기 핀(10)의 전방에 고정된 구동축(32)을 통해 상기 핀(10)으로 전달될 수 있다.
다음으로 상기 제어부(40)에 대해 설명하자면, 상기 제어부(40)는 선박의 제어실(Control unit)에 배치될 수 있으며 상기 추진체(20)와 구동부(30)를 제어하는 구성이다.
앞에서 설명한 바를 보충하자면, 상기 제어부(40)는 상기 추진체(20) 및 구동부(30)에 각각 연결되고 선박의 횡동요 정도를 감지하는 센서를 통해 입력 받은 데이터로부터 판단하여 상기 추진체(20)의 모터(24)를 제어하거나 상기 구동부(30)의 유압장치를 제어할 수 있다.
즉, 상기 모터(24)의 정회전 또는 역회전을 지시하거나 회전속도를 제어하여 상기 추진체(20)에서 발생하는 추진력의 방향을 제어할 수 있으며 회전속도를 조절하여 추진력을 크기도 제어할 수 있다.
또한, 상기 구동부(30)를 제어하여 상기 핀(10)의 받음각의 크기를 변경하여 선박이 받는 양력의 방향 및 크기를 제어할 수 있다.
이러한 제어방식은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 상기 핀의 관통홀 상하부에 상기 관통홀(12)을 개폐하는 도어가 더 구비될 수 있다.
상기 도어(50)는 상기 관통홀(12)의 일측, 상기 핀(10)의 상하부 표면에 슬 라이딩 되도록 설치될 수 있으며 상기 관통홀(12) 상부와 하부를 동시에 개폐한다.
상기 도어(50)의 슬라이딩 방식은 공지기술인 유압이나 공압을 이용하여 개폐시킬 수 있는데 당업자라면 어떠한 방식도 가능하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 작동 상태를 간략히 설명한다.
선박이 고속으로 항해 중 일 때 상기 도어(50)는 상기 관통홀(12)을 닫은 상태이므로 상기 핀(10)은 일반적인 핀 스태빌라이저와 같이 작동한다. 즉, 상기 제어부(40)에서 상기 구동부(30)를 제어하고 상기 구동부(30)의 구동으로 상기 핀(10)을 회전시켜 받음각을 변화시키면 상기 핀(10)에 걸리는 양력의 변화를 통해 선박의 횡동요를 줄인다.
그러나 선박이 저속으로 항해하거나 정지한 경우 또는 매우 심한 파랑이 이는 환경하에서는 상기 핀(10)의 기능이 급격하게 떨어지므로 상기 도어(50)를 개방하고 상기 제어부(40)에서 상기 모터(24)를 제어하여 상기 추진체(20)를 작동시킨다.
즉, 선박의 횡동요 방향과 크기를 상기 제어부(40)에서 감지하여 상기 모터(24)를 정회전 또는 역회전 시키면 상기 스크류(22)가 회전하게 되고 이것은 상측 또는 하측으로 추진력을 발생시킨다.
예를 들어, 선체가 기울어져 횡동요 방향이 아래쪽일 때 상기 스크류(22)가 정회전하여 추진력을 횡동요 방향과 반대인 상측으로 발생시키면 기울어진 선체는 원상태로 복원된다. 반대로, 선체가 들려 횡동요 방향이 위쪽일 때 상기 스크류(22)는 역회전하여 추진력을 하측으로 발생시키면 들린 선체는 원상태로 복원된다.
또한, 횡동요 정도가 클 때 상기 스크류(22)의 회전속도를 증가시키면 추진력도 증가하고 선체의 복원이 빨리 이루어질 수 있을 것이다.
이러한 방식으로 상기 제어부(40)에서 선체의 횡동요 상태를 감지한 후 상기 모터(24)의 회전을 제어하여 횡동요를 감쇠시키면 선박의 안정화를 극대화 할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 핀 스태빌라이저에 추진체를 설치하여 선박이 어떠한 환경에 놓이더라도 횡동요를 최소화 할 수 있는 것을 기술적 특징으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 일반적인 선박의 핀 스태빌라이저의 구조를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명을 A에서 바라본 단면도.
<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >>
10 : 핀 12 : 관통홀
20 : 추진체 22 : 스크류
24 : 모터
30 : 구동부 32 : 구동축
40 : 제어부 50 : 도어

Claims (3)

  1. 선박에 설치되고 표면에 관통홀이 형성된 익형의 핀;
    상기 관통홀 내부에 설치되어 상기 핀의 표면에 대하여 수직으로 추진력을 발생시키는 추진체;
    상기 핀을 회전 구동하는 구동부; 및
    선박의 횡동요를 감지하여 상기 추진체 또는 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어져,
    상기 추진체의 작동 또는 상기 핀의 회전에 의해 선박의 횡동요를 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추진체는,
    상기 관통홀 내부에 설치되는 스크류와, 상기 스크류 일측에 설치되어 상기 스크류를 회전시키는 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 관통홀의 상하부에는 상기 관통홀을 개폐하는 도어가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 추진체가 장착된 선박의 핀 스태빌라이저.
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