KR20120004607U - 선체 내부 구동형 가변 구상선수 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박의 구상선수에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선체 외부에 추가적인 장치를 설치함이 없이 선체 내부에 설치된 장치를 통해 구상선수를 구동할 수 있는 선체 내부 구동형 가변 구상선수에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 선체 내부에 가변 구상선수의 구동 장치를 설치하여 운용하므로 황천 항해와 같은 악조건 속에서도 장치를 유지하거나 운용하기에 어려움이 없으며, 심각한 황천 항해 시에도 장치의 파손과 장치에 의한 선체의 손상이 발생할 가능성이 없다.

Description

선체 내부 구동형 가변 구상선수{Portable Bulbous Bow Driven from Inside of Ship}

본 고안은 선박의 구상선수에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선체 외부에 추가적인 장치를 설치함이 없이 선체 내부에 설치된 장치를 통해 구상선수를 구동할 수 있는 선체 내부 구동형 가변 구상선수에 관한 것이다.

구성선수(球狀船首, Bulbous Bow)는 도 2에 도시된 바와 같이 선박의 흘수선(吃水線) 아래에 혹 모양의 돌기를 만든 것으로, 조파저항(造波抵抗)을 줄이는 역할을 하는 선체의 일부이다.

D. W. Taylor는 돌출된 선수모양에 의해 이차적으로 발생된 선수파가 일차적으로 발생된 파도를 상쇄시킬 수 있을 것이라는 생각으로 돌출형 선수를 수면 아래로 보다 더 잠기게 만들고 보다 부풀린 형태로 만들어 줌으로써 최초의 구상선수 선형을 설계하였다. 이와 같은 구상선수가 1907년에 전함 USS Delaware에 붙여져서 뛰어난 성능을 나타나게 하였다.

1928년에 Havelock은 일정한 유속을 가지는 흐름 속에 잠겨 있는 구 주위에서 나타나는 자유수면파를 계산하였다. 이 파형의 가장 중요한 특성은 구의 바로 뒤쪽에서 골이 나타나게 된다는 것으로서 그러한 사실은 구를 선수 근처 수면 아래쪽에 달아주게 되면 선체에 의하여 나타나는 선수파를 줄여줄 수 있는 가능성이 있음을 보여주었다.

Wigley는 1935~1936년에 걸쳐 Havelock의 방법에 따라 선측파형과 조파저항에 관련된 계산을 하게 되었으며 구상선수에 관련된 구체적 이론을 발표하게 되었다. 낮은 속도에서는 마찰저항과 형상저항의 증가로 인하여 전(全)저항을 증가시키게 된다는 것을 Wigley는 발견하게 되었다. 하지만 고속에 이르게 되면 선체와 구의 파계가 상호간섭을 일으켜서 조파저항을 줄여줄 수 있게 되고 적당하게 배치되어 있다면 구로 인하여 나타나게 되는 마찰저항이나 형상저항의 증가를 극복할 수 있게 되어 궁극적으로는 전저항의 감소를 가져오게 됨을 확인하였다.

최근 대형 유조선이나 산적화물선과 같이 낮은 Froude수에서 운항하게 되어 조파저항이 상대적으로 적은 선박에 구상선수가 적용되고 있다. 저항감소는 근사적으로 만재상태일 때 5% 정도이고 밸러스트상태일 때 15% 정도에 이르는 것이 실험에서 확인되고 있다. 이와 같은 결과는 실선 시운전에서도 확인되어지며, 일반적으로 약 1노트의 속도증가가 밸러스트에서 확인되고 있다.

이러한 구상선수의 크기 및 모양은 선체의 형상 및 배의 속력에 따라 달라지므로 모든 속도범위에 대하여 일률적으로 그 값을 구하기는 어렵다. 또한, 구상선수의 크기 및 모양은 배의 흘수에 따라서도 달라지는데, 특히 흘수 변화가 적은 것에 효과적이어서, 여객선, 탱커, 컨테이너선 등과 같은 전용선에 사용된다.

한편, 최근 들어 선박의 운항 상태에 맞추어 구성선수에 변화를 주는 기술적 시도가 많아지고 있는바, 이와 관련하여서는 실용신안등록출원 제2005-0028376호의 “착탈식 구상선수를 장착한 선박”(도 3)을 그 예로 들 수 있다.

실용신안등록출원 제2005-0028376호의 “착탈식 구상선수를 장착한 선박”은 유선(Streamline)형 모양의 구(110)를 회전구동부(122)에 연결된 복수 개의 착탈바(120)를 이용하여 장착 및 탈착시키고, 장착 시에 고정바(130)를 이용하여 구(110)의 비틀림을 방지하도록 하는 착탈식 구상선수를 장착한다. 이는 선박이 결빙 해역 및 유빙 해역을 운항하는 경우 구(110)를 탈착시켜 쇄빙에 용이한 선형을 유지하게 함으로써 쇄빙능력을 유지할 수 있으며, 일반 해역을 운항하는 경우 구(110)를 장착하여 조파저항을 감소시켜 추진 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그런데, 상술한 종래의 기술은 다음과 같은 문제점을 갖는다.

첫째, 선체 외부에 추가적인 장치를 설치하여 운용하므로 황천 항해와 같은 악조건 속에서는 장치를 유지하거나 운용하기에 어려움이 있다.

둘째, 조파저항을 견디기 위한 장치의 충분한 고정이 어려울 수 있으며, 특히 심각한 황천 항해 시 장치의 파손과 장치에 의한 선체의 손상이 발생할 가능성이 높다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 선체 외부에 추가적인 장치를 설치함이 없이 선체 내부에 설치된 장치를 통해 구상선수를 구동할 수 있는 선체 내부 구동형 가변 구상선수를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

선체의 선수부에서 피봇 운동이 가능하도록 장착되는 구상선수 몸체;

선체 내부에 설치되며 회전력을 발생시키는 회전축 및;

일 끝단은 상기 구상선수 몸체의 내면에 연결되고 타 끝단은 상기 회전축에 연결되며, 상기 회전축에서 발생하는 회전력을 상기 구상선수 몸체에 전달하여 상기 구상선수 몸체의 피봇 운동을 유도하는 회전전달축;

을 포함하는 선체 내부 구동형 가변 구상선수를 제시한다.

본 고안에 따르면, 선체 내부에 가변 구상선수의 구동 장치를 설치하여 운용하므로 황천 항해와 같은 악조건 속에서도 장치를 유지하거나 운용하기에 어려움이 없으며, 심각한 황천 항해 시에도 장치의 파손과 장치에 의한 선체의 손상이 발생할 가능성이 없다.

도 1은 본 고안에 따른 선체 내부 구동형 가변 구상선수의 작동 원리.
도 2는 일반적인 구상선수의 모습.
도 3은 실용신안등록출원 제2005-0028376호의 착탈식 구상선수를 장착한 선박.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안에 따른 선체 내부 구동형 가변 구상선수의 작동 원리를 보여준다.

본 고안의 핵심적 특징은 가변 구상선수의 구동 장치를 선체 외부가 아닌 선체 내부에 설치한다는 데에 있다. 따라서 본 고안에 따르면, 선체 내부에 가변 구상선수의 구동 장치를 설치하여 운용하므로 황천 항해와 같은 악조건 속에서도 장치를 유지하거나 운용하기에 어려움이 없으며, 심각한 황천 항해 시에도 장치의 파손과 장치에 의한 선체의 손상이 발생할 가능성이 없다.

본 고안은 구상선수 몸체(1), 회전축(2) 및 회전전달축(3)을 포함하여 이루어진다.

구상선수 몸체(1)는 그 형태가 통상의 구상선수와 동일하지만, 통상의 구상선수와는 달리 선체의 선수부에 고정 부착되는 것이 아니라 피봇(Pivot) 운동이 가능한 상태로 장착된다.

이 경우 본 고안의 바람직한 실시 예에 따르면 구상선수 몸체(1)가 피봇 운동을 할 수 있도록 하기 위하여 구상선수 몸체(1)와 선체의 선수부를 힌지로 결합하는 경우를 고려해 볼 수 있다.

회전축(2)은 선체 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 역할을 한다. 이 경우 회전축(2)은 동력원으로서 유압모터나 전기모터를 이용할 수 있다.

회전전달축(3)은 회전축(2)과 함께 선체 내부에 설치되는데, 회전전달축(3)의 일 끝단은 구상선수 몸체(1)의 내면에 연결되고 타 끝단은 회전축(2)에 연결된다. 회전전달축(3)은 회전축(2)에서 발생하는 회전력을 구상선수 몸체(1)에 전달하여 구상선수 몸체(1)의 피봇 운동을 유도하는 역할을 한다. 이에 따라 회전축(2)이 시계 또는 반시계 방향으로 회전하면 구상선수 몸체(1)도 시계(a→b→c) 또는 반시계(c→b→a) 방향으로 피봇 운동을 하게 된다.

한편, 본 고안에서 회전축(2)과 회전전달축(3)은 구상선수 몸체(1)의 하중과 운동량을 충분히 지탱할 수 있을 정도의 강도를 갖춘 것이라야 한다. 이 경우 회전축(2)과 회전전달축(3)을 보강하기 위한 별도의 보강재를 설치하는 방법도 고려해 볼 수 있을 것이다.

본 고안에 따르면 선박의 운항 상태에 따라 구상선수 몸체(1)의 위치(각도)를 바꿈으로써 효율적이고 안전한 항해를 할 수 있다.

예를 들면, 저속 항해 시에는 구상선수가 마찰저항과 형상저항의 증가 요인이 되어 전(全)저항이 증가하게 되므로 구상선수 몸체(1)를 a 위치에 오도록 하여 구상선수의 영향을 최소화함으로써 이러한 문제를 피할 수 있다. 그리고 선박의 속도와 해상 상태에 따라 최적화된 조파저항 감소를 위해 구상선수 몸체(1)의 위치를 b, c 상호간으로 점진적으로 변경시키면서 조파저항을 적절하게 조절할 수 있다.

이상으로 본 고안의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 고안의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 구상선수 몸체
2 : 회전축
3 : 회전전달축

Claims (3)

1. 선체의 선수부에서 피봇 운동이 가능하도록 장착되는 구상선수 몸체;
   선체 내부에 설치되며 회전력을 발생시키는 회전축 및;
   일 끝단은 상기 구상선수 몸체의 내면에 연결되고 타 끝단은 상기 회전축에 연결되며, 상기 회전축에서 발생하는 회전력을 상기 구상선수 몸체에 전달하여 상기 구상선수 몸체의 피봇 운동을 유도하는 회전전달축;
   을 포함하는 선체 내부 구동형 가변 구상선수.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구상선수 몸체는 선체의 선수부에 힌지로 결합하는 것을 특징으로 하는 선체 내부 구동형 가변 구상선수.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전축은 동력원으로서 유압모터나 전기모터를 이용하는 것을 특징으로 하는 선체 내부 구동형 가변 구상선수.

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