KR20110119239A - 에어 캐비티 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 저부에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 에어 캐비티 선박에 관한 것이다. 상기 에어 캐비티 선박은, 선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선박의 폭방향으로 이격되어 설치되는 다수의 종방향 구획 부재; 에어 캐비티를 형성하도록 상기 다수의 종방향 구획 부재에 의해 형성되는 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기공급부; 를 포함하고, 상기 종방향 구획 부재의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 선박의 횡동요시에 상대적으로 요동거리가 큰 선박의 외측의 공간구역 내의 공기가 외부로 빠져나가는 현상을 효과적으로 방지할 수 있어, 에어 캐비티가 잘 형성될 수 있도록 한다.

Description

에어 캐비티 선박 {Air cavity vessel}

본 발명은 선박의 저부에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 에어 캐비티 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 항해시에는 선체의 표면과 물 사이에 마찰저항이 작용하게 된다. 이러한 마찰저항은 선체에 작용하는 저항의 거의 대부분을 차지하기 때문에 선박의 항해시의 마찰저항의 감소는 매우 중요한 과제가 되고 있다.

선박의 마찰저항을 감소시키기 위한 기술의 하나로 선저부를 내측으로 오목하게 형성하고, 그 오목한 부분에 공기를 분사하여 에어 캐비티를 형성시켜, 선박의 접수 표면적을 감소시키는 에어 캐비티 선박(Air Cavity Vessel)이 알려져 있다.

도 1은 종래의 에어 캐비티 선박을 도시하는 도면으로, (a)는 저면도이고, (b)는 정단면도이다.

이러한 선박(1)에서는, 선저부(2)를 오목하게 형성하고, 오목한 공간에는 일정한 간격으로 이격되는 종방향 구획 부재(3)를 설치하여, 선저부(2)와 종방향 구획 부재(3)에 의해 구획되는 구획공간부(4)를 형성한다. 구획공간부(4)의 전단에는 구획공간부(4)를 향해 공기를 공급하는 공기공급부(5)가 설치된다.

공기는 공기공급부(5)로부터 구획공간부(4) 내에 주입되고, 구획공간부(4) 내에서 에어 캐비티를 형성하여 선박의 항해시에 물과의 마찰저항을 줄이는 역할을 하게 된다.

그러나, 종래의 에어 캐비티 선박(1)에서는 종방향 구획 부재(3)의 높이와 배치간격을 일정하게 하였기 때문에, 횡동요에 의해 선박이 기울어질 때 특히, 요동되는 거리가 상대적으로 큰 선박의 양측 단부에 형성된 구획공간부(4)에서 공기의 일부가 선체 외부로 빠져나가는 현상이 발생하게 된다. 또한, 종방향 구획 부재(3)의 횡방향 배치간격을 촘촘하게 하지 않으면 횡동요시 선저의 일부가 직접 유체에 접촉되기 때문에 구조적으로 불리한 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 선박의 횡동요시에 에어 캐비티 내의 공기의 일부가 외부로 빠져나가는 문제점을 개선한 에어 캐비티 선박을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 선박의 저부에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 에어 캐비티 선박은, 선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선박의 폭방향으로 이격되어 설치되는 다수의 종방향 구획 부재; 에어 캐비티를 형성하도록 상기 다수의 종방향 구획 부재에 의해 형성되는 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기공급부; 를 포함하고, 상기 종방향 구획 부재의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 종방향 구획 부재의 배치간격은 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 종방향 구획 부재의 배치간격은 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종방향 구획 부재에는 인접하는 상기 종방향 구획 부재 사이의 공기 유동이 가능하도록 에어홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어홀의 지름은 상기 종방향 구획 부재 높이의 1/4 이하가 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어홀은 인접하는 상기 종방향 구획 부재 사이의 간격의 1/2 이상으로 길이방향으로 이격되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종방향 구획 부재는 선저부로부터 돌출되도록 선저부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 선박의 저부에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 에어 캐비티 선박은, 선저부를 종방향으로 구획하여 에어 캐비티를 형성하기 위한 공간구역을 형성할 수 있도록 선박의 폭방향으로 이격되는 다수의 종방향 구획 부재를 설치하고, 상기 종방향 구획 부재의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종방향 구획 부재는 선저부로부터 돌출되도록 선저부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선박의 폭방향으로 이격되는 다수의 종방향 구획 부재를 설치하고, 상기 종방향 구획 부재의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아지므로, 선박의 횡동요시에 상대적으로 요동거리가 큰 선박의 외측의 공간구역 내의 공기가 외부로 빠져나가는 현상을 효과적으로 방지할 수 있어, 에어 캐비티가 잘 형성될 수 있도록 한다.

또한, 인접하는 2개의 종방향 구획 부재에서 외측의 종방향 구획 부재의 높이가 더 높기 때문에, 종방향 구획 부재의 배치간격을 촘촘하게 하지 않아도 공간구역 내의 공기가 외부로 잘 빠져나가지 않는다. 따라서, 종방향 구획 부재의 배치간격이 넓어질 수 있어, 선박의 항해시에 종방향 구획 부재로 인한 마찰저항이 감소하고, 선박의 중량이 줄어들고, 선박의 제작비용 및 제작기간이 감소한다.

또한, 종방향 구획 부재가 선저부 면 위에 돌출되도록 부착되는 별도의 부재로 형성됨으로써, 기존의 선박에 설계 변경이 필요없이 에어 캐비티를 형성하기 위한 공간구역을 형성할 수 있다.

도 1은 종래의 에어 캐비티 선박을 도시하는 도면으로, (a)는 저면도이고, (b)는 정단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 캐비티 선박의 저부를 도시하는 정단면도이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 캐비티 선박의 저부를 도시하는 정단면도이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 캐비티 선박의 저부를 도시하는 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 에어 캐비티 선박의 종방향 구획 부재의 다른 실시예를 도시하는 저부 사시도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 에어 캐비티 선박의 저부를 도시하는 정단면도이다.

본 발명의 에어 캐비티 선박(Air Cavity Vessel; 100)(이하, 선박)은 선박의 저부(선저부)에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 구성을 갖는다.

선박(100)은 항해중에 물이 선저부(101)와 직접 접촉하지 않고 공기층과 접촉되게 함으로써, 마찰저항을 감소시켜 연료 소모를 줄이기 위한 것이다. 일반적으로, 에어 캐비티 선박에서 에어 캐비티의 형성에 따른 연료 절감은 약 8% 정도인 것으로 알려져 있다.

상기 선박(100)은 종방향 구획 부재(110)와, 공기공급부(120)를 갖는다.

종방향 구획 부재(110)는 선저부(101)를 종방향으로 구획하기 위해 선박의 폭방향으로 이격되어 다수개 설치된다. 인접하는 종방향 구획 부재(110) 사이에는 에어 캐비티를 형성하기 위한 공간구역(S)이 형성된다.

종방향 구획 부재(110)는 선저부(101) 면 위에 돌출되도록 부착되는 별도의 부재로 형성됨으로써, 기존의 선박에 설계 변경이 필요 없도록 하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 종래와 같이 선저부를 오목하게 형성하고, 오목한 공간에 일정한 간격으로 종방향 구획 부재(110)를 이격되게 설치할 수도 있다.

공기공급부(120)는 에어 캐비티를 형성하도록 다수의 종방향 구획 부재(110)에 의해 형성되는 공간구역(S)으로 공기를 공급한다.

상기에서, 에어 캐비티를 형성하기 위한 공간구역(S)이 종방향 구획 부재(110)에 의해 형성되고 있지만, 선저부(101)를 횡방향으로 구획하는 하나 이상의 횡방향 구획 부재가 설치되어 격자형의 복수의 공간구역이 형성될 수도 있다.

통상 파도 등에 의해 선박에 횡동요가 발생할 때, 선박의 중앙에서 외측으로 갈수록 요동거리는 더욱 커지게 되지만, 종래의 선박에서는 중앙과 외측의 종방향 구획 부재의 높이가 동일하였다. 이러한 경우, 횡동요에 의해 선박이 기울어질 때 상대적으로 요동거리가 큰 선박의 외측에 형성된 공간구역 내의 공기가 외부로 빠져나가 에어 캐비티가 잘 형성되지 않는 문제점이 있다.

도 2의 (a)를 참조하면, 본 발명의 종방향 구획 부재(110)의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아진다. 즉, 2개의 인접하는 종방향 구획 부재(110)에서, 외측에 설치된 종방향 구획 부재(110)의 높이가 더 높게 된다. 따라서, 횡동요시에 선박의 요동거리가 더 큰 쪽의 종방향 구획 부재(110)가 더 높으므로, 공간구역(S) 내의 공기가 외부로 빠져나가는 것을 최대한 방지하고, 공간구역(S)의 일부에서 공기가 빠져나감으로 인해 선저부와 유체가 직접 접촉하는 현상을 차단하여 에어 캐비티가 잘 형성될 수 있도록 한다.

예를 들어, 종래의 선박에서는 종방향 구획 부재의 높이가 1m 정도로 동일하였다면, 본 발명의 종방향 구획 부재(110)의 높이는 중앙에서 0.5m 정도이고, 외측에서 1.5m 정도가 된다. 따라서, 종방향 구획 부재(110)의 평균 높이는 종래와 비슷하지만, 상대적으로 선박의 중앙보다 외측의 종방향 구획 부재(110)가 더 높게 된다.

도 2의 (b)는 선박이 우측으로 기울어질 때, 공기의 이동과 에어 캐비티의 형성 모습을 나타낸다. 선박의 요동거리가 큰 외측에서는 와류가 많이 생겨 에어 캐비티가 손상될 가능성이 많지만, 본 발명에서는 2개의 인접하는 종방향 구획 부재(110) 중 외측의 종방향 구획 부재(110)가 더 높으므로 이러한 영향을 최소화할 수 있다.

도 2의 (c)는 선박이 좌측으로 기울어질 때, 공기의 이동과 에어 캐비티의 형성 모습을 나타낸다.

종방향 구획 부재(110) 중 높이가 가장 높은 외측의 종방향 구획 부재(110)는 선박의 횡동요시에 요동을 저감시키는 빌지킬(Bilge-keel)을 기능을 겸할 수 있어, 요동 저감 효과를 극대화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 종방향 구획 부재(110)에 따르면, 종래의 종방향 구획 부재와 평균 높이가 동일하다고 하더라도, 선박의 중앙은 더 낮게, 선박의 외측은 더 높게 종방향 구획 부재(110)를 구성한다. 따라서, 선박의 횡동요시에 상대적으로 요동거리가 큰 외측의 공간구역(S) 내의 공기가 외부로 빠져나가는 현상을 효과적으로 방지할 수 있어, 에어 캐비티가 잘 형성될 수 있도록 한다.

도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 캐비티 선박의 저부를 도시하는 정단면도이다.

본 실시예에서, 다수의 종방향 구획 부재(210)의 배치간격은 선박(200)의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 넓어진다.

본 발명에서는, 인접하는 2개의 종방향 구획 부재(110)에서 외측의 종방향 구획 부재(110)의 높이가 더 높기 때문에, 종방향 구획 부재(110)의 배치간격을 촘촘하게 하지 않아도 공간구역(S) 내의 공기가 외부로 잘 빠져나가지 않는다. 따라서, 종방향 구획 부재(110)의 배치간격이 넓어질 수 있어, 선박의 항해시에 종방향 구획 부재(110)로 인한 마찰저항이 감소하고, 선박의 중량이 줄어들고, 선박의 제작비용 및 제작기간이 감소한다. 또한, 도크장에서 블록탑재시 선저 반목의 배치가 용이한 이점이 있다.

도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 캐비티 선박의 저부를 도시하는 정단면도이다.

본 실시예에서, 다수의 종방향 구획 부재(310)의 배치간격은 선박(300)의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 좁아진다. 이는 선박(300)의 중앙은 횡동요시에 요동거리가 비교적 적어, 공간구역(S) 내의 공기가 외부로 잘 빠져나가지 않으므로, 종방향 구획 부재(110)의 배치간격을 넓게 할 수 있기 때문이다. 따라서, 선박의 항해시에 마찰저항이 감소하고, 선박의 중량이 줄어들고, 선박의 제작비용 및 제작기간이 감소한다. 또한, 도크장에서 블록탑재시 선저 반목의 배치가 용이한 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 에어 캐비티 선박의 종방향 구획 부재의 다른 실시예를 도시하는 저부 사시도이다.

본 실시예에서는, 인접하는 종방향 구획 부재(410) 사이의 공기 유동이 가능하도록 종방향 구획 부재(410)에는 에어홀(430)이 이격되어 다수개 형성된다. 이러한 에어홀(430)의 지름은 종방향 구획 부재(410)의 높이의 1/4 이하가 되는 것이 바람직하다. 또한, 동일한 종방향 구획 부재(410)에서 에어홀의 배치간격은 인접하는 종방향 구획 부재(410) 사이의 간격의 1/2 이상인 것이 바람직하다.

이러한 에어홀(430)에 따르면, 선박이 요동할 때 공기공급부(420)를 통해 공간구역(S) 내로 공급된 공기가 에어홀(430)을 통해 인접하는 종방향 구획 부재(110) 사이로 유동이 가능하여 에어 캐비티가 손상되지 않고 잘 형성될 수 있도록 한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100, 200, 300, 400 : 에어 캐비티 선박
101, 401 : 선저부
110, 210, 310, 410 : 종방향 구획 부재
120, 420 : 공기공급부
430 : 에어홀
S : 공간구역

Claims (9)

1. 선박의 저부에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 에어 캐비티 선박에 있어서,
   선저부를 종방향으로 구획하기 위해 선박의 폭방향으로 이격되어 설치되는 다수의 종방향 구획 부재;
   에어 캐비티를 형성하도록 상기 다수의 종방향 구획 부재에 의해 형성되는 공간구역으로 공기를 공급하기 위한 공기공급부;
   를 포함하고,
   상기 종방향 구획 부재의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 종방향 구획 부재의 배치간격은 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 종방향 구획 부재의 배치간격은 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 종방향 구획 부재에는 인접하는 상기 종방향 구획 부재 사이의 공기 유동이 가능하도록 에어홀이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 에어홀의 지름은 상기 종방향 구획 부재 높이의 1/4 이하가 되는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 에어홀은 인접하는 상기 종방향 구획 부재 사이의 간격의 1/2 이상으로 길이방향으로 이격되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 종방향 구획 부재는 선저부로부터 돌출되도록 선저부에 부착되는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
8. 선박의 저부에 에어 캐비티를 형성하여 물과의 마찰저항을 감소시키기 위한 에어 캐비티 선박에 있어서,
   선저부를 종방향으로 구획하여 에어 캐비티를 형성하기 위한 공간구역을 형성할 수 있도록 선박의 폭방향으로 이격되는 다수의 종방향 구획 부재를 설치하고,
   상기 종방향 구획 부재의 높이는 선박의 중앙에서 양측 단부로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 종방향 구획 부재는 선저부로부터 돌출되도록 선저부에 부착되는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박.

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