KR20110124994A - 선박의 흘수 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 흘수 조절 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흘수조절을 위한 발라스트(ballast) 및 디발라스트(deballast)과정에서 발생할 수 있는 환경 영향을 최소화하기 위하여 발라스트.디발라스트를 인근에서 행할 수 있도록 마련되는 선박의 흘수 조절 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 전체가 물속에 잠길 수 있도록 선체(hull) 하단부 쪽에 상기 선체에 대하여 회전가능하도록 결합하는 여러 개의 날개부재; 상기 날개부재와 상기 선체의 상대각변위를 측정하는 날개각 센서; 상기 선체의 흘수를 측정하는 드래프트 센서; 상기 날개부재와 상기 선체의 상대각변위를 변화하기 위하여 상기 날개를 회전하기 위한 구동수단; 상기 선체의 발라스트/디발라스트를 조절하는 부력조절부; 및 상기 드래프트 센서와 상기 날개각 센서에서 측정된 데이터 및 선박의 속도 데이터를 이용하여 상기 구동수단을 구동하는 신호와 상기 부력조절부의 발라스트/디발라스트 제어신호를 발생하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 조절 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면 날개부재를 이용하여 부력을 조절함으로써 발라스트/디발라스트가 인근에서 이루어짐으로써 생태계교란에 의한 환경피해를 최소화할 수 있다. 또한, 운항시에 선박의 안정성을 유지하기 위한 발라스트만 확보하면 되므로 추진 효율을 향상시킬 수 있어 연료비를 절감할 수 있다. 또한, 발라스트 탱크의 크기를 최소화할 수 있어서 그 만큼의 선박 무게가 줄어들고 선박의 건조에도 적은 비용이 소요된다. 한편, 카고 탱크의 크기에 대비하여 발라스트 탱크의 크기를 줄일 수 있으므로 그 만큼의 선박 무게가 줄어들고 선박의 건조에도 적은 비용이 소요된다.

Description

선박의 흘수 조절 시스템{System for control draft of a ship}

본 발명은 선박의 흘수 조절 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흘수조절을 위한 발라스트(ballast) 및 디발라스트(deballast)과정에서 발생할 수 있는 환경 영향을 최소화하기 위하여 발라스트.디발라스트를 인근에서 행할 수 있도록 마련되는 선박의 흘수 조절 시스템에 관한 것이다.

화물선에는 화물이 적재되지 않거나 부분적으로 화물이 적재된 경우 그러한 선박의 안정성을 유지하고 보다 안전하게 운행하기 위하여 선박의 균형을 유지하고 흘수 조절을 위한 발라스트 탱크가 마련된다. 발라스트 탱크는 부력조절을 위한 것으로서 해수를 유입하여 흘수를 늘이거나 발라스트 탱크 내의 해수를 배출하여(디발라스트) 흘수를 줄이게 되는데 일정한 흘수를 유지해야 프로펠러가 수면으로부터 일정깊이에 위치함으로써 제대로된 추진이 가능하고 선박의 안정성을 유지할 수 있기 때문이다.

이러한 발라스트/디발라스트과정에서 환경적인 문제가 발생하고 있다. 화물선이 출발지에서 발라스트 탱크에 해수를 담고 수천 킬로미터 혹은 그 이상을 운항한 후 도착지에서 발라스트 탱크에서 해수를 배출한다. 발라스트 탱크로 유입되는 해수에는 해수 뿐만 아니라 해양식물, 어류, 갑각류, 박테리아 등 다양한 형태의 해양생물들이 포함되어 있는데 출발지에서 유입된 해양생물이 도착지에서 배출되면서 생태계교란을 일으키게 되는 것이다.

전술한 환경적인 영향을 최소화하기 위하여 발라스트 탱크내의 해수를 바다에 바로 덤핑하는 것이 아니라 항만에 마련된 별도의 저장탱크에 덤핑하려는 시도가 있었으나 이러한 시도의 경우 항만에 별도의 설비가 필요하고 선박의 항 내 접안시간이 길어지게 되어 정박료가 상승하는 등의 문제가 있어 현실화되기 어려운 방법이었다.

한편, 발라스트 탱크의 해수 유입부나 해수 배출부 쪽에 필터를 마련하여 발라스트 탱크 내로 해양생물의 유입을 최소화 하고 일단 유입된 해양생물의 배출 역시 최소화 하려는 시도도 있었으나, 선박에 필터 등의 시설이 마련되어야 하므로 선박 건조비용이 증가하고 계속적인 유지관리를 위한 노력이 필요한 등의 단점이 있었다.

또한, 발라스트 탱크 내에 계속해서 해수를 유입/배출하는 방식을 취하여 어느 지점에서 유입된 해수가 그 근처의 유역에서 배출됨으로써 생태계의 교란을 줄이기 위한 노력이 있었는데 이러한 방법 역시 계속해서 발라스트/디발라스트를 반복해야 하므로 에너지 소비가 큰 단점이 있다.

본 발명은 배경기술에서 기재된 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발라스트/디발라스트 과정에서 발생할 수 있는 해양생물의 이동에 의한 생태계 교란을 최소화하면서 흘수 조절이 가능한 선박의 흘수 조절 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,

전체가 물속에 잠길 수 있도록 선체(hull) 하단부 쪽에 상기 선체에 대하여 회전가능하도록 결합하는 여러 개의 날개부재;

상기 날개부재와 상기 선체의 상대각변위를 측정하는 날개각 센서;

상기 선체의 흘수를 측정하는 드래프트 센서;

상기 날개부재와 상기 선체의 상대각변위를 변화하기 위하여 상기 날개를 회전하기 위한 구동수단;

상기 선체의 발라스트/디발라스트를 조절하는 부력조절부; 및

상기 드래프트 센서와 상기 날개각 센서에서 측정된 데이터 및 선박의 속도 데이터를 이용하여 상기 구동수단을 구동하는 신호와 상기 부력조절부의 발라스트/디발라스트 제어신호를 발생하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 조절 시스템을 제공한다.

상기 날개부재는 상기 선체의 양 측면부에 결합할 수 있다.

상기 날개부재는 상기 선체의 하부에도 결합할 수 있다.

본 발명에 의하면 날개부재를 이용하여 부력을 조절함으로써 발라스트/디발라스트가 인근에서 이루어짐으로써 생태계교란에 의한 환경피해를 최소화할 수 있다. 또한, 운항시에 선박의 안정성을 유지하기 위한 발라스트만 확보하면 되므로 추진 효율을 향상시킬 수 있어 연료비를 절감할 수 있다. 또한, 발라스트 탱크의 크기를 최소화할 수 있어서 그 만큼의 선박 무게가 줄어들고 선박의 건조에도 적은 비용이 소요된다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 날개부재가 선박에 결합한 상태를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 선박의 배면도.
도 3은 도1에 도시된 날개부재의 사시도.
도 4는 날개부재의 날개각을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 블록 다이아그램.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따라 날개부재가 선박에 결합한 상태를 도시한 도면.
도 7은 도 6에 도시된 선박의 배면도.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 선박의 흘수 조절 시스템에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 날개부재가 선박에 결합한 상태를 도시한 도면, 도 2는 도 1에 도시된 선박의 배면도, 도 3은 도1에 도시된 날개부재의 사시도, 도 4는 날개부재의 날개각을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명을 설명하기 위한 블록 다이아그램이다.

우선 본 실시예에 따른 선박의 흘수 조절 시스템의 각 구성을 설명하기로 한다.

본 실시예의 선박의 흘수 조절 시스템은 날개부재(10), 날개각 센서(20), 드래프트 센서(30), 구동수단(40), 부력조절부(50) 및 제어부(60)로 구성된다.

상기 날개부재(10)는 선박이 운행하는 상태에서 전체가 물속에 잠길 수 있도록 선체(1; hull)의 하단부쪽에 결합하는데 상기 선체(1)에 대하여 상대회전이 가능하도록 결합한다.

본 실시예에서 상기 날개부재(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 선체(1)의 양 측면부에 여러 개가 결합하고 있다.

상기 날개부재(10)는 표면에 부식을 방지하기 위한 도장이 칠해진 철제로 만들어질 수 있으며, 합금이나 강화플라스틱 소재 등으로 제작할 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 날개부재(10)는 가운데가 볼록하도록 하여 상기 선체(1)와의 상대각 변위를 조절하여 저항이 최소화되도록 수면과 평행하게 배치된 경우 그 저항을 최소화하고, 상기 선체(1)와의 상대각 변위를 조절하는 경우 선박에 해수면 방향의 힘이 가해질 수 있도록 구성한다.

상기 날개각 센서(20)는 상기 날개부재(10)와 상기 선체(1)의 상대각변위를 측정하는 센서이다. 상대적인 각이므로 특별한 기준만 정해진다면 그 기준이 어떤 것이라도 상관없다.

도 4에는 상기 날개부재(10)와 선체(1)의 상대각 변위를 측정하는 하나의 예로서 임의의 직선과 날개부재(10)의 양단부를 지나는 직선의 사잇각(θ)을 측정하는 것이 도시되어 있다.

상기 드래프트 센서(30)는 상기 선체(1)의 흘수(드래프트와 동일한 말로서 도 1에 d로 표시되어 있다)를 측정하는 센서이다.

상기 구동수단(40)는 상기 날개부재(10)와 상기 선체(1)의 상대각변위를 변화하기 위하여 상기 날개를 회전하는 구성으로서 유압장치가 사용될 수 있다.

상기 부력조절부(50)는 발라스트 탱크(미도시)에 해수를 유입(발라스트)하거나 발라스트 탱크로부터 해수를 배출(디발라스트)하여 선체(1)의 부력을 조절하는 시스템으로서 일반적으로 사용되는 구성을 채용하면 된다.

상기 제어부(60)는 상기 날개각 센서(20)에서 측정된 날개부재(10)와 선체(1)의 상대각 신호와 드래프트 센서(30)에서 측정된 선체(1)의 흘수 데이터, 운행중인 선체(1)의 속도 데이터를 이용하여 상기 날개부재(10)와 상기 선체(1)의 상대각변위를 조절하기 위한 제어신호를 발생하는 구성으로서 그 제어신호는 구동수단(40)에 전달되어 구동수단(40)에 의해 날개부재(10)가 적절히 회전한다.

또한, 상기 제어부(60)는 상기 부력조절부(50)를 통한 발라스트/디발라스트를 하기 위한 제어신호 또한 생성한다.

이하에서는 전술한 구성을 이용하여 선박의 흘수를 제어하는 메커니즘에 대하여 설명함으로써 각 구성의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하기로 한다.

날개부재(10)에 의해 흘수를 조절하는 것은, 날개부재(10)와 선체(1) 사이의 상대각에 의해 선박이 항해를 하는 과정에서 해수에 의해 날개부재(10)에 작용하는 힘에 의해 이루어진다. 따라서 날개부재(10)에 의한 흘수의 조절은 날개부재(10)와 선체(1) 사이의 상대각과 선체(1)의 항해속도의 함수이다.

이때 선체(1)의 항해속도가 일정 이하인 경우에는 부력조절부(50)를 이용하여 발라스트/디발라스트 함으로써 흘수 조절이 이루어진다. 이때에는 구동수단(40)에 의해 날개부재(10)에 의한 저항이 최소화 될 수 있는 상대각이 되도록 날개부재(10)를 회전한다.

속도가 낮은 상태에서 프로펠러가 적절한 추진을 할 수 있을 정도로 수면 아래로 내려가기 위해서는 부력조절부(50)에 의해 발라스트 탱크에 해수를 채운 상태에서 선박이 출항을 하게 된다.

이때 선박의 속도가 일정이상이 되면 구동수단(40)에 의해 날개부재(10)를 적절히 회전함으로써 날개부재(10)의 저항에 의해 선체(1)에 해수면 방향의 힘이 가해지게 되어 적절한 흘수 확보가 가능해지는데 이때에는 부력조절부(50)에 의해 디발라스트를 함으로써 발라스트 탱크 내의 해수를 배출하게 된다. 이러한 메커니즘에 의해 발라스트 탱크 내에는 선체(1)의 안정성(stability)유지를 위한 정도의 해수만 유지하게 되며 선박의 속도에 따라 날개부재(10)와 선체(1) 사이의 상대각변위를 변화함으로써 흘수를 유지하게 된다.

한편, 입항을 위해 속도가 줄어들어 날개부재(10)에 의한 흘수 조절이 어려운 경우에는 발라스트 탱크에 해수를 유입하여 흘수를 유지하게 되며, 이 경우에는 출항할 때와 마찬가지로 날개부재(10)와 해수 사이의 저항이 최소가 되도록 날개부재(10)를 회전하게 된다.

입항 후에 화물을 로딩(loading)함에 따라 선체의 무게가 무거워지는 경우 디발라스트를 통해 발라스트 탱크 내의 해수를 배출하게 되는데 이때 배출되는 해수는 입항전에 인근해역에서 유입된 해수이므로 이러한 작용에 의한 생태계 교란이 최소화될 수 있다. 이러한 메커니즘을 취할 경우 발라스트와 디발라스트가 인근 해역에서 이루어짐에 의해 해양생물의 이동에 따른 생태계 교란에 의한 환경영향을 최소화할 수 있는 것이다.

도 6 및 도 7에는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 선박의 흘수 조절 시스템의 날개부재가 선체에 결합한 상태가 도시되어 있다.

본 실시예의 날개부재(110)는 전술한 실시예와 달리 선체(1)의 저면 쪽에 결합하고 있으며, 날개부재(110)의 결합 위치 외에는 전술한 실시예와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 않는 범위 안에서 다양한 형태의 선박의 흘수 조절 시스템으로 구체화될 수 있다.

10 : 날개부재 20 : 날개각 센서
30 : 드래프트 센서 40 : 구동수단
50 : 부력조절부 60 : 제어부

Claims (3)

1. 전체가 물속에 잠길 수 있도록 선체(hull)에 대하여 회전가능하도록 결합하는 여러 개의 날개부재;
   상기 날개부재와 상기 선체의 상대각변위를 측정하는 날개각 센서;
   상기 선체의 흘수를 측정하는 드래프트 센서;
   상기 날개부재와 상기 선체의 상대각변위를 변화하기 위하여 상기 날개를 회전하기 위한 구동수단;
   상기 선체의 발라스트/디발라스트를 조절하는 부력조절부; 및
   상기 드래프트 센서와 상기 날개각 센서에서 측정된 데이터 및 선박의 속도 데이터를 이용하여 상기 구동수단을 구동하는 신호와 상기 부력조절부의 발라스트/디발라스트 제어신호를 발생하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 조절 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 날개부재는 상기 선체의 양 측면부에 결합하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 조절 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 날개부재는 상기 선체의 저면부에 결합하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 조절 시스템.

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