KR20120054167A - 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박에 관한 것으로, 에어캐비티 선박의 선수 및 선미에 설치된 트림조절탱크에 의해 동적트림각을 조정하여, 운항 중 공기방의 공기유출을 최소화하고, 저항감소량을 크게 하여 선박 운항성능을 향상시킬 수 있는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박을 제공하는 것이다.
본 발명은 에어캐비티 선박의 선수내에 위치하는 선수 트림조절탱크와, 상기 에어캐비티 선박의 선미내에 위치하는 선미 트림조절탱크와, 상기 선수 트림조절탱크와 선미 트림조절탱크를 연결하는 연결라인과, 상기 연결라인에 설치되는 조절펌프와, 상기 에어캐비티 선박의 동적트림각을 자동측정하고 조절펌프를 작동시키는 제어부를 포함하여, 선박의 동적트림각 변화에 따라 조절펌프에 의해 선수 트림조절탱크 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수의 량을 변화시켜 운항 중 공기방의 공기유출을 최소화하도록 되어 있다.

Description

선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박{Air-cavity vessel with control of draft for navigation by bow and its trim controlling tank}

본 발명은 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박에 관한 것으로, 에어캐비티 선박의 선수 및 선미 내측에 설치된 트림조절탱크에 의해 동적트림각(Dynamic trim angle)을 설정범위내로 조정하여, 운항 중 공기방의 공기유출을 최소화할 수 있는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박에 관한 것이다.

통상적으로 선박의 저항은 크게 마찰저항과 조파저항으로 나눠진다. 일반적으로 방형계수가 큰 선박일수록 크기에 비해 속도가 상대적으로 낮고 마찰저항의 비율이 높다. 마찰저항은 선박의 외관을 감싸는 외판의 면적에 비례하고, 마찰저항을 감소시키기 위한 방법으로 외판면적을 줄이는 것이 좋으나, 현실적으로 외판의 면적을 줄이는 것은 한계가 있다.

또 다른 마찰저항 감소 방법으로서, 선체와 물 사이에 공기를 주입시켜 물과 선체의 직접적인 접촉을 차단하는 방법이 시도되고 있다. 선저면 전체적으로 공기를 균일하게 저장하기 위해서 선저면에 공기를 가둘 수 있는 공기방을 형성한다.

한편 도 1 은 종래 기술에 따른 정박(state) 상태에서의 홀수를 나타낸 개념도이고, 도 2 는 도 1 에 도시된 트림각으로 설계된 선박이 운항 시에 발생하는 동적트림각을 나타낸 개념도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 종래의 선박(7)은 만재상태에서 선수와 선미의 흘수 크기가 같게 되도록 계획흘수선(1)이 설계된다. 공기방(5)을 구비한 선박(7)이 수중에 떠 있을 때에는 선저 평탄부의 깊이가 동일하여 설치된 공기방(5)의 아래 평면이 수면과 수평을 이룰 수 있도록 흘수선(1)이 수평이다.

하지만, 선박이 운항을 하게 되면 도 1b에 도시된 바와 같이, 선수와 선미가 각각 다른 흘수 상태의 운항흘수선(2)을 구비하게 되며, 이에 따라 공기방의 아래 평면은 선박 중심선 상의 수평선과 경사를 이루게 된다.

운항 중의 선수와 선미 사이의 흘수 차이를 운항트림이라고 하며, 운항트림은 동적트림과 같은 의미로 사용된다. 동적트림각(Dynamic trim angle)은 선수 선미 사이의 흘수선과 선박 중심선 상의 수평선(6)이 이루는 각이다.

대형선박의 경우 운항 중에 선미에 비해 선수가 더 가라앉는 현상이 발생한다. 공기방이 설치된 에어캐비티 선박에서도 운항 중에 선미 쪽이 들리게 됨으로써, 공급된 공기가 선미 쪽으로 잘 빠져나가는 결과가 발생되어, 마찰저항이 증가되고, 공기방에서 빠져나가는 공기가 프로펠러에 도달하여, 공동현상이 발생됨으로써, 추진성능을 저하시키는 문제가 발생되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 에어캐비티 선박의 선수 및 선미에 설치된 트림조절탱크에 의해 동적트림각을 조정하여, 운항 중 공기방의 공기유출을 최소화하고, 저항감소량을 크게 하여 선박 운항성능을 향상시킬 수 있는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 에어캐비티 선박의 동적트림각에 따라 선수 트림조절탱크와 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수의 양을 자동조절할 수 있는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 선박의 구조적 변화를 최소화하여 선박설계를 용이하게 하고, 기존 선박에도 쉽게 적용할 수 있는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박을 제공하는 것이다.

본 발명은 에어캐비티 선박의 선수내에 위치하는 선수 트림조절탱크와, 상기 에어캐비티 선박의 선미내에 위치하는 선미 트림조절탱크와, 상기 선수 트림조절탱크와 선미 트림조절탱크를 연결하는 연결라인과, 상기 연결라인에 설치되는 조절펌프와, 에어캐비티 선박의 동적트림각을 자동측정하고 조절펌프를 작동시키는 제어부를 포함하여, 선박의 동적트림각 변화에 따라 조절펌프에 의해 선수 트림조절탱크 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수 량을 변화시켜 운항 중 공기방의 공기유출을 최소화하도록 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 선수 및 선미에 설치되어 있는 트림조절탱크내의 트림각 조절수량의 상호 이동조절에 의해 에어캐비티 선박의 운항에 따른 동적트림각을 조정하도록 되어 있어, 공기방의 공기유출을 최소화하고, 이를 통해 선박의 마찰저항을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 선박의 구조적 변화를 최소화하도록 되어 있어, 선박설계를 용이하게 할 수 있으며, 기존 에어캐비티 선박에도 용이하게 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 선수 및 선미 트림조절탱크를 발라스트 탱크로도 활용할 수 있어, 선체 구조를 간편화할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 정박(state) 상태에서의 흘수를 나타낸 개념도
도 2 는 도 1 에 도시된 트림각으로 설계된 선박이 운항 시에 발생하는 동적트림각을 나타낸 개념도
도 3 은 본 발명에 따른 구성을 보인 개념도
도 4 는 본 발명에 따른 구성을 보인 블록예시도
도 5 는 본 발명에 따른 선박의 운항시 발생되는 운항흘수를 나타낸 개념도
도 6 은 에어캐비티 선박의 운항 트림각에 따른 모형성의 저항값 비교도

도 3 은 본 발명에 따른 구성을 보인 개념도를, 도 4 는 본 발명에 따른 구성을 보인 블록예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 선박의 운항시 발생되는 운항흘수를 나타낸 개념도를 도시한 것으로,

본 발명은 에어캐비티 선박(100)의 선수내에 위치하는 선수 트림조절탱크(10)와, 상기 에어캐비티 선박의 선미내에 위치하는 선미 트림조절탱크(20)와, 상기 선수 트림조절탱크(10)와 선미 트림조절탱크(20)를 연결하는 연결라인(30)과, 상기 연결라인(30)에 설치되는 조절펌프(40)와, 상기 에어캐비티 선박의 동적트림각을 자동측정하고 조절펌프(40)를 작동시키는 제어부(50)를 포함하여, 에어캐비티 선박의 동적트림각 변화에 따라 조절펌프(40)에 의해 선수 트림조절탱크(10) 및 선미 트림조절탱크(20)내 트림각 조절수의 량을 변화시켜 동적트림각이 설정범위내에 위치하도록 운항흘수를 조절함으로써, 에어캐비티 선박(100)의 운항시, 공기방(70)의 공기유출을 최소화하도록 되어 있다.

상기 선수 트림조절탱크(10)는 선박의 선수측내에 위치하도록 설치되는 것으로, 보다 효과적인 트림각 조절을 위하여, 가급적 선체 길이방향의 중심에서 선수쪽으로 멀리 위치하도록 설치되며, 이와 같은 선수 트림조절탱크는 선수 피크탱크 후단 또는 선수측으로부터 가장 가까운 벌크헤드내에 위치하도록 설치된다.

상기 선미 트림조절탱크(20)는 선박의 선미측내에 위치하도록 설치되는 것으로, 선수 트림조절탱크와 동일한 체적을 구비하고, 선체 길이방향의 중심에서 선미쪽으로 멀리 위치하도록 설치된다. 즉, 상기 선미 트림조절탱크는 데크하우스 전후의 사용 가능한 공간내 또는 선미 피크탱크 선단에 위치하도록 설치된다.

상기 연결라인(30)은 선수 트림조절탱크(10)와 선미 트림조절탱크(20)를 상호 연결하는 것으로, 선수 및 선미 트림조절탱크(10,20)내의 트림각 조절수가 연결라인(30)을 따라 상호 이송된다. 이와 같은 연결라인(30)은 단일 또는 복수의 파이프라인으로 이루어진다.

즉, 상기 연결라인(30)은 하나의 연결라인을 통해 선수 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수를 상호 이송시킬 수 있으며, 선수 트림조절탱크에서 선미 트림조절탱크로 트림각 조절수를 이송시키는 연결라인과, 선미 트림조절탱크에서 선수 트림조절탱크로 트림각 조절수를 이송시키는 연결라인을 분리하여 설치하여, 트림각 조절수를 상호 이송시킬 수 있다.

또한, 상기 연결라인에는 다수개의 조절밸브(31)가 더 설치되어 있다.

상기 조절펌프(40)는 연결라인(30)에 설치되어, 선수 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수를 상호 이송시켜, 선수 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수의 량을 조절한다. 이와 같은 조절펌프는 단일로 이루어진 연결라인에 의해 선수 및 선미 트림조절탱크가 연결되어 있을 경우, 상기 연결라인에 양방향 펌프가 설치되고, 복수의 연결라인이 연결되어 있을 경우, 각각의 연결라인이 일방향 펌프가 설치된다.

상기 제어부(50)는 선박의 동적트림각을 자동측정하여, 측정값에 의해 조절펌프를 작동시키는 것으로, 에어캐비티 선박의 운항중 트림각 즉, 선박 운항중 선수와 선미 사이의 흘수 차이인 동적트림각(Dynamic trim angle)(

)이 -0.05°?0.15°범위내에 위치하도록 운항흘수를 조절한다.

즉, 상기 제어부(50)는 선박의 동적트림각이 설정범위를 벗어날 경우, 조절펌프(40)를 작동시켜, 선수 트림조절탱크(10)에서 선미 트림조절탱크(20)내로 트림각 조절수를 이송시키거나, 선미 트림조절탱크(20)에서 선수 트림조절탱크(10)내로 트림각 조절수를 이송시켜, 동적트림각(Dynamic trim angle)이 -0.05ㅀ?0.15ㅀ범위내에 위치하도록 운항흘수를 조절한다. 이와 같은 제어부는 기 설치되어 있는 선박의 메인제어부 또는 별도의 제어부를 선박에 더 설치하여 사용한다.

상기 운항중 트림각의 설정범위는 에어캐비티 선박의 최적운항조건을 고려한 것으로, 운항트림각이 -0.05ㅀ?0.15ㅀ, 바람직하게는 0.0ㅀ?0.15ㅀ를 유지하면, 에어캐비티 선박의 운항시, 마찰저항에 의해 선수가 가라앉게 되면서 선수와 선미가 수평한 상태를 유지하게 된다. 즉, 이와 같이 운항 중에 수평 상태를 유지하게 될 경우, 에어캐비티 선박은 선저 평탄부(101)에 형성된 공기방(70)의 공기가 균일한 공기층을 형성하게 되므로, 공기의 유실이 최소화되고, 공기에 의한 마찰저항이 감소되어, 최적운항조건을 구비하게 된다.

도 6 은 에어캐비티 선박의 운항 트림각에 따른 모형선의 저항값 비교도를 도시한 것으로, 공기방이 없는 기존 모형선의 저항과 공기방을 구비한 선박 모형선의 운항 중 저항을 비교할 경우, 선박 운항중 트림각이 -0.05°?0.28°범위내에서 유지될 경우, 공기방을 구비한 선박이 공기방이 없는 기존 모형선보다 저항이 상대적으로 낮음을 알 수 있다. 그러나, 선박의 운항조건을 고려할 경우, 운항중 트림각은 -0.05°?0.15°범위내에서 유지되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 선저 평탄부(101)에 공기방을 구비하는 에어캐비티 선박의 선수 및 선미에 각각 선수/선미 트림조절탱크가 설치되어 있으며, 이를 연결라인에 의해 서로 연결하여 운항트림각의 변화에 따라 선수 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수를 상호 이동시킴으로써, 도 5 에 도시된 바와 같이, 에어캐비티 선박의 운항중 트림각이 설정범위인 -0.05°?0.15°내에 위치하도록 운항흘수(60)를 조절할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 선수 트림조절탱크 (20) : 선미 트림조절탱크
(30) : 연결라인 (31) : 조절밸브
(40) : 조절펌프 (50) : 제어부
(60) : 운항흘수 (70) : 공기방

Claims (3)

1. 에어캐비티 선박의 선수내에 위치하는 선수 트림조절탱크와,
   상기 에어캐비티 선박의 선미내에 위치하는 선미 트림조절탱크와,
   상기 선수 트림조절탱크와 선미 트림조절탱크를 연결하는 연결라인과,
   상기 연결라인에 설치되는 조절펌프와,
   상기 에어캐비티 선박의 동적트림각을 자동측정하고 조절펌프를 작동시키는 제어부를 포함하여,
   에어캐비티 선박의 동적트림각 변화에 따라 선수 및 선미 트림조절탱크내의 트림각 조절수를 조절펌프에 의해 상호 이송시켜 운항흘수를 조절하는 것을 특징으로 하는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박.
   
2. 청구항 1 에 있어서;
   상기 선수 트림조절탱크는 선수 피크탱크 후단 또는 선수측으로부터 가장 가까운 벌크헤드내에 위치하도록 설치되고,
   상기 선미 트림조절탱크는 선수 트림조절탱크와 동일한 체적을 구비하고, 데크하우스 전후의 사용 가능한 공간내 또는 선미 피크탱크 선단에 설치되는 것을 특징으로 하는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박.
   
3. 청구항 1 에 있어서;
   상기 제어부는 에어캐비티 선박의 운항중 트림각(Dynamic trim angle)(

   

   )이 -0.05°?0.15°범위내에 위치하도록 운항흘수를 조절하는 것을 특징으로 하는 선수 및 선미 트림조절탱크에 의해 운항흘수가 조정되는 에어 캐비티 선박.

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