KR20120004414A - 구상 바우의 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양 선박용 선체에 관한 것으로, 우현 선체 측부(2), 좌현 선체 측부(8), 및 데크(4)를 포함하며, 실질적으로 수직하게 연장하는 스템(3)을 구비하며, 반면 보이안스(boyance; 6)는 스템(3)에 인접한 상기 선체 측부(2, 8)와 통합되어, 스템(3) 및 구상체(bulb; 6) 사이의 교차부(30)의 위치가 보이안스(6)의 최 전방 돌출 부분(60)에 인접하게 위치되도록 하며, 상기 보이안스(6)는 구상체의 형태이고 구상체는 0.9설계 흘수 < D < 1.1설계 흘수 내에 있는 구상체의 최대 수직 연장부(D), 0.2설계 흘수 < R < 0.25설계 흘수의 범위 내에 있는 구상체의 전방 부분에서의 곡률(R)을 가지며, 상기 구상체(6) 위의 각각의 선체 측부(2, 8)는 10도 <γ<20도 범위 내의 날카로운 수선 물가름 각도(γ)를 형성한다.

Description

구상 바우의 방법 및 장치 {METHOD AND ARRANGEMENT OF BULBOUS BOW}
해양 선박용 선체는 우현 선체 측부(steer board hull side), 좌현 선체 측부(leeward hull side) 및 데크를 포함하며, 구상체(bulb)가 상기 선체 측부들 및 또한 스템(stem)과 통합된다.
일반적인 타입(non-planing type)의 배/해양 선박에 대한 유동의 저항을 감소시키기 위한 구상 바우(bulbous bow)의 이용은 JP 61166783호에서 볼 수 있는 바와 같이, 오랫동안 널리 알려져 왔다. 구상 바우의 이용과 관련하여 다수의 상이한 기지된(known) 설계/형상이 있지만, 일반적으로 대부분의 개념은 통상적으로 구상체(bulb)가 수선 아래로 돌출하고 스템(stem) 부분은 구상체 부분 위로, 즉 선미(stern)를 향하여 기울어지는 제 1 미드섹션(midsection)으로 만곡되며, 이 제 1 미드섹션은 스템을 향하여 기울어지는 상부 스템 부분을 가교(bridge)하는 오목형으로 만곡된 스템 부분을 포함하는 추가의 미드섹션이 후속된다. 구상 바우를 위한 이러한 설계 개념은 일반적으로 수용되었으며 수십년 동안 이용되어 왔다.
그러나, 일반적인 구상체 설계로부터 벗어나는 다수의 설계 개념이 시도되었지만, 어떠한 실제 성과도 없었다. 또한, 종래의 구상체를 이용하지 않고 유동 저항 특성을 개선하기 위한 다수의 설계가 제안되었다. 예를 들면, WO 0017042호는 평면 바닥형 선박에 대한 유동 상태를 개선하기 위해 상대적으로 새로운 종류의 개념을 제시하였으며, 여기에서 변형된 종류의 "구상 바우"가 이용되는 것이 제안되었다.
더욱이, EP 13141639호는 실질적으로 수직하게 연장하는 스템을 구비한, 해양 선박용 선체를 제시하며, 여기에서 보이안스(boyance)는 스템과 인접한 선체 측부와 통합되어, 스템과 보이안스 사이의 교차부의 위치가 보이안스의 최 전방 돌출 부분에 인접하게 위치된다. 유동 상태를 개선할 수 있는 새로운 설계 개념을 찾기 위해 다양하고 상이한 시도를 나타내는 다수의 다른 다양한 설계가 알려져 있다.
본 발명의 목적은 해양 선박에 대한 유동 상태를 개선하는 새로운 설계 개념을 제공하는 것으로, 이는 청구항 1에 따른 해양 선박용 선체에 의해 달성된다.
새로운 설계 개념에 의해, 선박의 설계 수선(water line) 모두에 대한 길이의 향상된 이용이 달성되며, 이는 감소된 유동 저항을 초래한다. 실질적으로 수직한 스템은 본질적으로 기지된 것이라는 사실에 의해, 일견하여 새로운 개념이 별것 아닌 것으로 보이지만, 달성되는 조합된 장점을 고려하면, 실제로 본 발명의 기술분야의 기술자에게는 놀랍게도 본 발명의 상승 작용적 결과가 보여지는 것이 명백하다.
아래에서 본 발명은 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 선박의 일 부분의 측면도이며,
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따른 수평방향 단면도이며,
도 3은 도 1의 선 Ⅲ을 따른 수직방향 단면도이며,
도 4는 도 1의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따른 수직방향 단면도이며,
도 5는 도 1의 선 Ⅴ-Ⅴ을 따른 수직방향 단면도이며,
도 6은 도 1의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 수평방향 단면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 선박의 변형된 측면도이며,
도 8은 본 발명에 따른 추가 변형도이다.
도 1에는, 전방에서 스템(3)에 의해 연결된, 우현 측부(2) 및 좌현 측부(8)를 가지는, 본 발명에 따른 선박(1)의 전방 부분이 도시된다. 바닥은 평평하거나 선저기울기(deadrise)를 가지며 주어진 빌지(bilge) 반경에서 빌지 내로 통합된다. 선박의 의도된 수선(waterline; 5), 즉 설계 흘수(Draught; D), 아래(또는 수선 레벨에서 시작하여)에서 스템(3)과 통합되고 용적 중심(6C)을 가지는, 구상 바우(6)가 배치된다. 구상체(6)의 용적 중심(6C)은 바닥선과 의도된 수선(5) 사이의 중간에 있는 선과 인접한 레벨 상에 위치되어, 스템(3)과 바닥선 사이의 변화 구역에서 대(large) 반경(rf)(도 1에서 측부로부터 볼 때, 선박의 바닥 주변의)을 제공하며, 여기에서 대 반경(rf)는 적어도 설계 흘수(D)의 1/3 보다 크며, 바람직하게는 rf는 약 D±10%이다. 구상 바우는 우현 측부(2)를 따라 연장하는 제 1 반부(6A) 및 좌현 측부(8)를 따라 연장하는 제 2 반부(6B)에 의해 형성된다. 두 개의 반부(6A, 6B)는 선박(1)의 수직 중앙면(P)에 대해 대칭으로 연장한다.
스템(3)은 실질적으로 수직하게 연장하고 스템(3)이 구상체(6)의 용적 중심(6C)의 전방에 있으며 도 1의 실시예에 도시된 바와 같은 위치(30)에서, 바람직하게는 구상 바우(6)의 최전방 돌출 부분(60)에 실질적으로 대응하는 위치에서 구상 바우(6)에 연결되도록 구상 바우(6)에 대해 위치된다.
선박(1)의 길이(L, 즉 Lpp)(Lpp는 Ap(후방-수직부)로부터 Fp(전방-수직부)까지의 길이이고 Fp는 통상적으로 스템(3)이 구상 바우와 만나는 지점이 되는 것으로 고려된다)에 대해, 구상체의 연장부(C)는 통상적으로 L*0.035 < C < L*0.05의 범위내에 있다. 구상체의 최대 수직 연장부(D)는 통상적으로 설계 흘수*0.9 < R < 설계 흘수*1.1의 범위 내에 있다(선박(1)의 설계 흘수는 기선(base line)과 설계 수선 사이의 거리이다).
도 2에는, 선박(1)의 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따른 수평 방향 단면도가 도시된다. 이 단면도는 구상체(6)의 전방 부분의 곡률(R)이 통상적으로 0.2*설계 흘수 < R <0.25*설계 흘수의 범위 내에 있다. 또한, 도 2는 구상체(6)의 후방에 선체 측부(2, 8)가 수평면에서 벌어지도록 배치되는 것을 보여준다.
도 6은 도 1의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 수평방향 단면도, 즉 도 2에 도시된 단면도 위의 단면도이다. 여기서 스템(3)이 수직면(P)에 대해 날카로운 수선 물가름 각도(entrance angle; γ)로 각각의 선체 측부(2, 8)를 배열함으로써 상대적으로 날카롭게 형성된다. 통상적으로, 스템(3)의 각각의 선체 측부(2, 8)의 수선 물가름 각도(γ)는 10도 < γ < 20도의 범위 내에 있게 된다. 스템(3) 근처의, 선체 측부(2, 8) 아래 구상체 부분(6A, 6B)이 선체 측부(2, 8)에 의해 한정된 영역의 외부로 돌출된다.
도 3에는 선박(1)의 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도를 보여준다. 이 단면도는 수직면(P)에서 구상체의 곡률(r)이 통상적으로 0.13*선박 비임 < r < 0.16*선박 비임의 범위 내에 있다(선박 비임은 가장 넓은 지점에서, 또는 선박의 길이의 중간 지점에서의 폭이다). 또한 단면도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구상체(6) 위의 선체 측부(2, 8)가 수직면(P)에 대해, 상대적으로 날카로운 각도(β), 예를 들면 5 내지 25°로 연장하는 것을 보여준다. 실제로 소정의 실시예에서, 적어도 부분적으로 상기 각도(β)는 0에 근접될 수 있다, 즉 거의 실질적으로 수직한 선체 측부(8)를 나타내며, 이는 거친 바다에서 선박(1)의 파운딩(pounding)을 감소시키는 장점이 될 수 있다. 도 4에 도시된 단면도는 선체 측부(2, 8)가 중간 선박에 더 근접한 날카로운 각도(β)로 연장될 수 있다, 즉 이러한 실시예에서, 각도(β)는 전방 근처에서 덜 날가롭다.
도 5는 상방으로 벌어지도록, 예를 들면, 이에 의해 넓어진 데크 표면(4)을 제공하도록 배열되는 선체 측부(2, 8)를 가지는, 구상체 뒤의 단면 설계를 제시한다.
본 발명에 따른 설계에 의해, 다수의 공동 작용적 장점이 있게 된다. 첫째, 선체 측부(2, 8)와 함께 상대적으로 날카로운 각도(γ)를 형성하는 수직 스템(3)의 실질적인 이용은 낮은 저항이 물, 특히 관련하여 만나는 파도를 깨뜨리는 것을 가능하게 한다. 이러한 장점은 날카롭게 각도를 형성한 수직 선체 측부(2, 8)에 의해 강화되어 만나는 파도에 의해 생성되는 반응력은 선박(1)의 추진력의 방향과 관련된 낮은 영향을 가지게 된다. 더욱이 구상 바우(6)는 선박(1)의 유동 저항을 개선하는 수선(5) 아래 유동 패턴을 생성하는데 도움이 될 것이다. 마지막으로 구상체의 전방 부분(60)과 실질적으로 일렬이 되기 위한 스템(3)의 위치설정은 구상 바우의 종래의 위치설정에 비해 더 긴 수선을 제공하게 되어, 선박(1)의 유동 저항에 관해 긍정적인 영향을 가지게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 설계는 직면하는 용적의 잠수가 시간에 걸쳐 분포되어 지연력이 실질적으로 감소되도록 날씬한(slender) 수선을 가지는 전방 선박을 제공한다. 이러한 해결책은 예를 들면 내부 용적의 개선된 분배에 의해 물의 영향을 감소시키고, 파도의 충돌을 감소시키고 마주하는 물결(head sea)에 의한 속도 손실을 상당히 감소시킨다.
설계는 다양한 장점, 예를 들면 저 가속, 지연, 데크 상의 침입수(green sea)의 양의 감소, 건물에서의 전방 벌크헤드 및 전방 선박으로의 험한 날씨 손상의 최소화된 위험, 개선된 안정성 및 작동성으로 초래되는 보드 상의 개선된 작업 환경, 소음 및 진동에서의 감소 및 매끄러운 전방 선박을 제공할 수 있다.
Figure pct00001
비교 데스트
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 설계에 의해 상당한 장점을 얻는다. 요약하면, 종래의 바우에 대한 파도에서 0.1 knot 이상의 속도를 얻도록(즉, 속도 손실을 보상하도록), 12 knot에서 3.5% 이상의 동력 입력인, 추가의 36 kW의 요구가 있다. 따라서, 새로운 설계는 연료 소모의 상당한 감소를 제공하며, 이는 비용 절감 및 증가된 저장 용적을 초래한다.
도 7에서, 스템(3)은 수직선으로부터 약간 벗어나는 각도(α)로 배열될 수 있으며, 또한 스템(3)이 구상 바우(6)와 만나는 위치(30)는 구상체(6)의 전방 부분(60)에 대해 약간 오프셋(X)될 수 있으며, 여기에서 X는 바람직하게는 0.1R 보다 작다.
도 8에서, 본 발명에 다른 추가의 변형예를 보여주며, 여기에서 스템(3)은 또한 수직선으로부터 약간 벗어나지만, 도 7의 실시예에 비해 반대 방향이 되는 각도를 가진다. 또한 도 8에서는 스템(3) 및 구상 바우(6)의 만나는 지점(30)이 또한 도 7에 비해 반대 방향으로 소정의 거리(X) 만큼 벗어나는 것을 보여준다. 도 7 및 도 8이 도 1에 도시된 바람직한 실시예로부터의 일탈을 보여주지만, 여기에서도 본 발명에 따른 상당한 장점이 얻어지는 것이 명백하다.

Claims (10)

  1. 우현 선체 측부(steer board hull side; 2), 좌현 선체 측부(leeward hull side; 8) 및 데크(4)를 포함하며, 실질적으로 수직하게 연장하는 스템(3)을 구비하며, 보이안스(boyance; 6)는 상기 스템(3)과 인접한 상기 선체 측부(2, 8)와 통합되어, 상기 스템(stem; 3)과 구상체(bulb; 6) 사이의 교차 지점(30)이 상기 보이안스(6)의 최전방 돌출 부분(60)에 인접하게 위치되는, 항해 선박용 선체에 있어서,
    상기 보이안스(6)가 구상체의 형태이고 상기 구상체가 0.9설계 흘수 < D < 1.1설계 흘수 범위 내에 있는 상기 구상체의 최대 수직 연장부(D), 02설계 흘수 < R < 0.25설계 흘수의 범위 내에 있는 상기 구상체(6)의 전방 부분에서의 곡률(R)을 가지며, 상기 구상체(6) 위의 각각의 선체 측부(2, 8)는 10도 < γ < 20도의 범위 내의 날카로운 수선 물가름 각도(entrance angle; γ)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수직면(P)에서 상기 구상체의 곡률(r)은 0.13* 선박 비임 < r < 0.16* 선박 비임의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구상체(6) 위의 각각의 선체 측부(2, 8)는 상기 수직면(P)에 대해 0°< β < 30°, 바람직하게는 5 내지 25°의 범위 내의, 상대적으로 날카로운 각도(β)를 형성하도록 상방으로 연장하는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스템(3)은 -10°< α < +10°의 범위 내에 있는 수직선에 대한 각도(α)를 형성하도록 연장하는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스템(3)과 상기 구상체(6) 사이의 교차 지점(30)은 0 ≤ X ≤ 0.1 R의 범위 내의 거리(X) 내에 위치되며, 상기 거리(X)는 상기 구상체(6)의 최전방 표면(60)의 수직 접선과 상기 구상체(6)와 상기 스템(3) 사이의 교차부의 최전방 지점(30)을 통과하는 수직선 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체.
  6. 우현 선체 측부(2), 좌현 선체 측부(8) 및 데크(4), 실질적으로 수직하게 연장하는 스템(3)을 제공하는 단계로서, 보이안스(6)는 상기 스템(3)과 인접한 상기 선체 측부(2, 8)와 통합되어, 상기 구상체(6)와 상기 스템(3) 사이의 교차 지점(30)이 상기 보이안스(6)의 최전방 돌출 부분(60)에 인접하게 위치되는, 항해 선박용 선체를 생산하는 방법에 있어서,
    상기 보이안스(6)가 구상체의 형태로 제공되고 상기 구상체가 0.9설계 흘수 < D < 1.1설계 흘수 범위 내에 있는 상기 구상체의 최대 수직 연장부(D), 02설계 흘수 < R < 0.25설계 흘수의 범위 내에 있는 상기 구상체의 전방 부분에서의 곡률(R)을 가지며, 상기 구상체(6) 위의 각각의 선체 측부(2, 8)는 10도 < γ < 20도의 범위 내의 날카로운 수선 물가름 각도(γ)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체를 생산하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    수직면(P)에서 상기 구상체의 곡률(r)은 0.13*선박 비임 < r < 0.16*선박 비임의 범위 내에서 제공되는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체를 생산하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 구상체(6) 위의 각각의 선체 측부(2, 8)는 상기 수직면(P)에 대해 0°< β < 30°, 바람직하게는 5 내지 25°의 범위 내의, 상대적으로 날카로운 각도(β)를 형성하도록 상방으로 연장하는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체를 생산하는 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스템(3)은 -10°< α < +10°의 범위 내에 있는 수직선에 대한 각도(α)를 형성하도록 연장하는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체를 생산하는 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스템(3)과 상기 구상체(6) 사이의 교차 지점(30)은 0 ≤ X ≤ 0.1 R의 범위 내의 거리(X)에 위치되며, 상기 거리(X)는 상기 구상체(6)의 최전방 표면(60)의 수직 접선과 상기 구상체(6)와 상기 스템(3) 사이의 교차부의 최전방 지점(30)을 통과하는 수직선 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    항해 선박용 선체를 생산하는 방법.
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