KR20120072597A - 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박에 관한 것으로, 그 목적은 캐비티로 공기를 분사하는 노즐부를 에어 베어링으로 구성하여 노즐부에 의한 저항의 증가를 방지할 수 있는 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 선저에 공기층의 형성을 위한 캐비티가 마련되고, 상기 캐비티로 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐부를 구비하는 에어 캐비티 선박에 있어서, 상기 노즐부는 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며, 상기 캐비티의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면이 캐비티의 벽면과 동일 평면상에 위치하도록 형성된 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

Description

무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박{Air-cavity vessel with unresisted air supplement structure}

본 발명은 선저에 공기층을 형성하여 선박의 접수표면적을 감소시킴으로써 물과의 마찰저항을 감소시킨 에어 캐비티 선박에 관한 것으로, 특히 선저에 마련된 캐비티로 공기를 분사하여 공기층을 형성하는 노즐부의 구조를 개선하여 노즐부에 의한 저항의 증가를 방지하도록 한 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박에 관한 것이다.

선박의 저항을 감소시키기 위한 기술의 하나로 선저 평탄부에 공기를 분사하여 공기층을 형성시킴으로써, 선박의 접수표면적을 감소시키는 에어 캐비티 선박은 널리 알려져 있다.

이와 같은 에어 캐비티 선박은 미국 특허 제 USA 3,595,191호로부터 공지되어 있고, 이 특허에서 유조선과 같은 대양 항해 선박의 선체 바닥에는 압축 공기가 도입되는 다수의 하향 개방형 에어 캐비티가 마련되어 있다. 이에 의해, 선박의 접수표면적이 감소되어, 예컨대 물 저항의 감소와 같은 그 유체역학적 특성이 개선된다.

또한, 네덜란드 특허 제 NL 9301476호의 경우, 공기가 주입되는 에어 캐비티가 선체의 저부에 형성되어 있는 선박이 개시되어 있다. 캐비티 내의 공기층과 선체를 통과하는 물 사이의 감소된 마찰 때문에, 물의 저항이 감소되어 연료가 절감되고 보다 경제적으로 추진할 수 있게 된다.

도 1은 에어 캐비티 선박의 측면도를 도시하고 있다.

에어 캐비티 선박(100)에 구비되는 캐비티(10)는 선저면으로부터 소정의 깊이를 갖는 홈과 같은 구조로써, 선박의 종방향으로 연장된 구조로 이루어지며, 선수 측에 위치한 캐비티의 선단부에는 공기를 분사하여 캐비티의 내부에 공기를 충전시킴으로써 공기층을 형성시키기 위한 노즐부(20)가 형성되어 있다.

도 2는 캐비티의 선단부에 설치된 노즐부로부터 분사되는 공기가 수류에 미치는 영향을 예시하여 나타낸 상태도를 도시하고 있다.

도 2에서와 같이 캐비티(10)의 선단부에 설치된 노즐부(20)에서 공기가 고압으로 분사될 경우, 캐비티의 선단부 영역(10a)에는 부압이 형성되고, 이러한 부압으로 캐비티의 하부에 있는 해수가 캐비티(10)의 내부로 유입되면서 공기층을 파손시키게 되며, 이로 인하여 공기층이 제 기능을 상실되어 저항의 증가를 초래하는 문제점이 있다.

도 3은 추가적인 공기의 분사를 위한 보조 노즐부가 캐비티의 중앙부에 설치된 상태를 나타낸 에어 캐비티 선박의 저면도를, 도 4는 보조 노즐부의 설치구조를 나타낸 상세도를 도시하고 있다.

선박은 운항시 외력을 받게 되며, 이러한 외력에 의해 좌현이나 우현으로 기울어지는 횡경사가 발생된다.

한편 에어 캐비티 선박이 횡경사지게 되면, 캐비티(10) 내에 충전된 공기가 캐비티의 측면을 통해 일부 유실되므로, 공기층에 의한 마찰저감 효과가 줄어들게 된다.

이에 에어 캐비티 선박에는 공기를 추가적으로 공급하기 위한 보조 노즐부(30)가 캐비티(10)의 중앙부에 설치된다.

상기 보조 노즐부(30)는 공기의 분사를 위하여 하향 개방된 구조를 가짐으로써, 보조 노즐부(30)와 캐비티의 상벽면(10c) 사이에는 일정 깊이의 홈과 같은 구조가 형성된다. 이러한 보조 노즐부(30)의 구조로 인하여 선박의 운항시 보조 노즐부(30)의 주위에는 와류가 형성되며, 이러한 와류로 인한 저항의 증가로 추력이 손실되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 캐비티로 공기를 분사하는 노즐부를 에어 베어링으로 구성하여 노즐부에 의한 저항의 증가를 방지할 수 있는 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 노즐부에 의한 저항의 증가를 방지하여 마찰저항 감소 효과를 극대화시킴으로써 선박의 운항을 위하여 소모되는 에너지의 절감이 가능한 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박은 선저에 공기층의 형성을 위한 캐비티가 마련되고, 상기 캐비티로 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐부를 구비하는 에어 캐비티 선박에 있어서, 상기 노즐부는 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며, 상기 캐비티의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면이 캐비티의 벽면과 동일 평면상에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

한편 에어 베어링으로 구성되는 다수의 노즐부 중, 캐비티의 선단부에 설치되는 노즐부는, 캐비티의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면이 선저면으로부터 캐비티의 상벽면을 향하여 선미측으로 상향 경사진 구조로 설치된다.

또한 상기 캐비티의 상벽면에는 공기의 추가적인 분사를 위한 다수의 보조 노즐부가 더 구비되되, 상기 보조 노즐부는 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며, 상기 캐비티의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면이 상벽면과 동일 평면상에 위치하도록 형성된다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 캐비티로 공기를 분사하는 노즐부를 에어 베어링으로 구성하여 노즐부에 의한 저항의 증가를 방지할 수 있게 되었다.

더욱이 노즐부에 의한 저항을 증가를 방지함으로써, 캐비티가 갖는 고유의 마찰저항 감소 효과를 극대화시킬 수 있게 되었고, 이로 인하여 선박의 운항을 위해 소모되는 에너지를 더욱 절감할 수 있게 되었다.

도 1 은 에어 캐비티 선박의 측면도,
도 2 는 캐비티의 선단부에 설치된 노즐부로부터 분사되는 공기가 수류에 미치는 영향을 예시하여 나타낸 상태도,
도 3 은 추가적인 공기의 분사를 위한 보조 노즐부가 캐비티의 중앙부에 설치된 상태를 나타낸 에어 캐비티 선박의 저면도,
도 4 는 보조 노즐부의 설치구조를 나타낸 상세도,
도 5 는 본 발명에 따른 에어 캐비티 선박의 측면도,
도 6 은 캐비티의 선단부에 설치된 노즐부의 구성을 나타낸 상세도,
도 7 은 캐비티의 상벽면에 설치된 보조 노즐부의 구성을 나타낸 상세도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명에 따른 에어 캐비티 선박의 측면도를 도시하고 있다.

본 발명의 에어 캐비티 선박은 선저에 형성된 캐비티(10)로 공기를 분사하는 노즐부(110)를 에어 베어링으로 구성하여 노즐부(110)의 구조로 말미암아 저항이 발생하는 것을 방지하여 공기층의 고유 기능인 마찰저항 감소 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 에어 캐비티 선박은 선저면으로부터 소정의 깊이를 갖도록 형성된 캐비티(10)가 선저에 구비되고, 상기 캐비티(10)로 공기를 분사하여 캐비티(10) 내에 공기를 충전시킴으로써 공기층을 형성하는 다수의 노즐부(110)가 구비된 점에 있어서는 공지의 에어 캐비티 선박과 동일하다.

다만 본 발명의 에어 캐비티 선박은 각각의 노즐부(110)가 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며, 캐비티(10)의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면이 캐비티(10)의 벽면과 동일 평면상에 위치하도록 형성된 점에 있어서 특징적인 차이를 갖는다.

도 6은 캐비티의 선단부에 설치된 노즐부의 구성을 나타낸 상세도를 도시하고 있다.

캐비티(10)의 선단부에 설치되는 노즐부(110)를 에어 베어링으로 구성할 경우, 캐비티(10)의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면(110a)이 선저면으로부터 캐비티(10)의 상벽면(10c)을 향상하여 선미측으로 상향 경사진 구조로 설치되는 것이 바람직하다. 물론 에어 베어링의 표면(110a)은 캐비티(10)의 전방 측벽면(10b)과 동일 평면상에 위치하도록 캐비티(10)의 전방 측벽면(10b)도 선미측으로 상향 경사진 구조로 형성된다.

이는 전방 측벽면(10b)이 수직한 구조로 형성될 경우, 공기의 분사시 캐비티(10)의 내부와 외부에 급격한 압력차를 발생시킴으로써, 해수가 캐비티(10)의 내부로 유입될 수 있다. 이에 반하여 전방 측벽면(10b)과 에어 베어링의 표면(110a)을 선미측을 향하여 상향 경사진 구조를 갖도록 하고, 더불어 에어 베어링에 구비되는 수많은 미세공을 통해 공기를 넓은 면적에 걸쳐 고르게 분사하게 되면, 캐비티(10)의 내부와 외부에 급격한 압력차가 발생되지 않게 되므로 해수가 캐비티(10)의 내부로 유입되어 공기층이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편 캐비티(10)의 전방 측벽면(10b)에는 에어 베어링이 삽입되는 챔버(11)가 형성되며, 상기 챔버(11)는 공기공급관(12)을 통해 블로워(130)와 연결되어 블로워(130)로부터 공급되는 공기가 에어 베어링을 통해 캐비티(10)의 내부로 분사되도록 구성된다. 이때 공기공급관(12) 상에는 해수의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(V1)와 공기공급관(12)의 유로를 단속하는 개폐밸브(V2)가 설치된다.

도 7은 캐비티의 상벽면에 설치된 보조 노즐부의 구성을 나타낸 상세도를 도시하고 있다.

캐비티(10)의 상벽면(10c)에 설치되는 다수의 보조 노즐부(120) 또한 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며, 이때 캐비티(10)의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면(120a)은 캐비티(10)의 상벽면(10c)과 동일 평면상에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는 보조 노즐부(120)를 구성하는 에어 베어링이 상벽면(10c)으로부터 돌출되거나 함몰된 경우, 에어 베어링의 부근에서 와류가 발생하여 저항을 증가시키게 되나, 본 발명에서와 같이 에어 베어링의 표면(120a)을 상벽면(10c)과 동일 평면상에 위치시키게 되면, 에어 베어링은 해수의 흐름에 아무런 영향을 주지 않게 되므로, 보조 노즐부(120)에 의해 저항이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 노즐부(110)와 보조 노즐부(120)를 구성하는 에어 베어링은 다공성 세라믹 블록으로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 선저에서 노출되어 해수와 접촉하는 에어 베어링을 세라믹으로 구성함으로써 노즐부(110)가 부식에 의해 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

한편 캐비티(10)의 상벽면(10c)에는 에어 베어링이 삽입되는 챔버(11)가 형성되며, 상기 챔버(11)는 공기공급관(12)을 통해 블로워(130)와 연결되어 블로워(130)로부터 공급되는 공기가 에어 베어링을 통해 캐비티(10)의 내부로 분사되도록 구성된다. 이때 공기공급관(12) 상에는 해수의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(V1)와 공기공급관(12)의 유로를 단속하는 개폐밸브(V2)가 설치된다.

한편 캐비티(10)의 좌우 측벽에도 에어 베어링으로 구성되는 다수개의 노즐부가 추가적으로 설치될 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 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 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 캐비티
(110) : 노즐부
(120) : 보조 노즐부

Claims (3)

1. 선저에 공기층의 형성을 위한 캐비티(10)가 마련되고, 상기 캐비티(10)로 공기를 분사하기 위한 다수의 노즐부(110)를 구비하는 에어 캐비티 선박에 있어서,
   상기 노즐부(110)는 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며,
   상기 캐비티(10)의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면(110a)이 캐비티(10)의 벽면과 동일 평면상에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박.
2. 제 1 항에 있어서,
   에어 베어링으로 구성되는 다수의 노즐부(110) 중, 캐비티(10)의 선단부에 설치되는 노즐부(110)는,
   캐비티(10)의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면(110a)이 선저면으로부터 캐비티(10)의 상벽면(10c)을 향하여 선미측으로 상향 경사진 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐비티(10)의 상벽면(10c)에는 공기의 추가적인 분사를 위한 다수의 보조 노즐부(120)가 더 구비되되,
   상기 보조 노즐부(120)는 다공성 블록으로 이루어지는 에어 베어링으로 구성되며,
   상기 캐비티(10)의 내측으로 노출되는 에어 베어링의 표면(120a)이 상벽면(10c)과 동일 평면상에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 무저항 공기 분사 구조를 갖는 에어 캐비티 선박.

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