KR20120084391A - 에어 캐비티 선박의 공기방 수위측정을 통한 공기 공급 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 공기방 내측으로 별도의 공간을 형성한 후 그 공간에 레벨 스위치를 설치하여 공기방 내부의 수위를 측정하여 공기방 내 공기의 유출정도를 빠르게 측정함으로써 필요 시 컴프레셔를 작동하여 공기를 공급하여 공기방 내부의 공기량을 일정하게 유지할 수 있도록 하여 레벨 스위치를 이용하여 공기방 내부의 수위를 직접적으로 측정함으로써 수위 자체를 정밀하게 측정하고, 공기방 내부에 신속하게 공기 보충이 이루어질 수 있도록 하여 공기방 내 공기가 자동으로 완충상태를 유지하게 함으로써 과도한 컴프레셔의 작동에 따른 에너지의 낭비를 예방할 수 있으며, 수위가 높아지면 물이 레벨 스위치를 들어올려 그 신호를 전달하기 때문에 임의의 높이에서 정확한 측정이 가능하며, 바닷물의 비중 변화 및 국부적인 압력변화에 대한 영향이 없는 에어 캐비티 선박의 공기 공급 제어방법을 제공하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

에어 캐비티 선박의 공기방 수위측정을 통한 공기 공급 제어방법{Control methid using level switch for air-cavity of air-cavity vessel}

본 발명은 에어 캐비티 선박의 공기방 수위측정을 통한 공기 공급 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어 캐비티 선박의 선저에 형성된 공기방 내부의 수위를 레벨 스위치를 사용하여 측정하여 공기방 내부의 수위에 따라 공기 공급정도를 제어하여 적정 공기량이 유지될 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

선박의 저항을 감소시키기 위한 기술의 하나로 선저 평탄부에 공기를 분사하여 공기층을 형성시킴으로서, 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 1 은 종래 에어 캐비티 선박의 구조를 나타낸 측면도를 도시하고 있다.

종래 에어 캐비티 선박은 공기층의 형성을 위한 캐비티(10)가 선저면으로부터 소정의 깊이를 갖는 홈과 같은 구조로 형성되며, 이로 인해 선체의 구조 변경이 수반된다.

또한, 미도시 되었지만 공기층을 가두는 공기방이 선박의 선저 하부방향으로 돌출 형성된 구조를 가질 수 있다.

그러나 종래의 에어 캐비티 선박은 공기방에 공급된 공기층이 운항중 배출되어 공기량이 감소 시 그 배출량 정도를 알 수 없어 지속적 또는 간헐적인 공기 공급에 의한 공기방내 공기량을 보충함으로써 과도한 공기가 배출되거나 필요한 공기량보다 적은 공기가 공기방에 충전될 수 밖에 없다.

만약 과도한 공기가 공기방에 공급되면 공기를 공급하는 에어컴프레셔의 불필요한 가동에 의한 에너지 낭비가 초래될 수 있고, 필요한 만큼의 공기가 공기방에 공급되지 못한다면 공기방의 설치 목적을 달성할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 선박의 공기방 내측으로 별도의 공간을 형성한 후 그 공간에 레벨 스위치를 설치하여 공기방 내부의 수위를 측정하여 공기방 내 공기의 유출정도를 빠르게 측정함으로써 필요 시 컴프레셔를 작동하여 공기를 공급하여 공기방 내부의 공기량을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 에어 캐비티 선박의 공기 공급 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에어 캐비티 선박의 공기방 내측면에 형성된 별도의 공간에 레벨 스위치를 설치하여 수위를 측정하고 측정된 수위를 제어컨트롤러로 전달하는 단계(S10); 수위를 전달받은 제어컨트롤러가 적정 수위를 감지하여 기준 수위 이상의 수위 변동이 있는지 판단하는 단계(S20); 상기 기준 수위 이상의 수위 변동이 있을 경우 제어컨트롤러가 컴프레셔를 작동시켜 공기방 내로 공기를 공급하여 충전하는 단계(S30); 상기 제어컨트롤러가 레벨 스위치를 통하여 수위변동 사항을 전달받아 수위 변동 시점이 있는지 판단하는 단계(S40); 상기 제어컨트롤러가 레벨 스위치로부터 수위변동이 없는 시간이 일정시간 유지되면 컴프레셔의 작동을 중지시키는 단계(S50); 상기 제어컨트롤러가 S20 단계로 되돌아가는 단계(S60)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 S10 단계에서 레벨 스위치는 필요에 따라 높이를 다르게 하여 높이별로 설치하여 수위를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 레벨 스위치를 이용하여 공기방 내부의 수위를 직접적으로 측정함으로써 수위 자체를 정밀하게 측정하고, 공기방 내부에 신속하게 공기 보충이 이루어질 수 있도록 하여 공기방 내 공기가 자동으로 완충상태를 유지하게 함으로써 과도한 컴프레셔의 작동에 따른 에너지의 낭비를 예방할 수 있다.

또한, 수위가 높아지면 물이 레벨 스위치를 들어올려 그 신호를 전달하기 때문에 임의의 높이에서 정확한 측정이 가능하며, 바닷물의 비중 변화 및 국부적인 압력변화에 대한 영향이 없는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 종래 일 실시예에 따른 에어 캐비티 선박의 구조를 나타낸 측면도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 변동에 따른 공기 공급구조를 나타낸 개념도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴프레셔의 작동시간 제어흐름을 그래프로 나타낸 예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 공기방내 공기 공급 제어 흐름도.
도 5 는 본 발명에 따른 수위 측정을 위한 레벨 스위치의 구조를 나타낸 구성도,
도 6 은 수위 변화에 따른 레벨 스위치의 동작상태를 나타낸 개념도,
도 7 은 공기방 내측면에 다수개의 레벨 스위치를 설치한 상태를 나타내는 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 한 실시예에 따른 수위 변동에 따른 공기 공급구조를 보인 개념도이다. 도시된 바와 같이 본 발명은 에어 캐비티 선박의 선저에 형성된 공기방(10)의 내측면에 별도의 공간을 형성하고, 그 공간 내부에 레벨 스위치(20)가 설치되며, 공기방(10)의 어느 일지점에는 고압공기를 생산하는 컴프레셔(30)의 압축공기를 토출하는 노즐(31)이 형성되어 있다. 또한 레벨 스위치의 신호에 따라 컴프레셔의 작동을 제어하는 제어컨트롤러(40)가 구비된다.

상기 레벨 스위치(20)의 신호는 수위가 레벨 스위치(20)가 설치되어 있는 지점을 지나면 레벨 스위치가 부력에 의해 들어올려지고, 이때 신호를 보내어 기준 높이 이상 수위가 높아졌다는 신호를 제어컨트롤러(40)로 전송한다.

상기 레벨 스위치(20)는 선박의 속도에 의한 레벨 스위치의 손상을 방지하기 위하여 공기방(10)의 내측면에 별도의 공간을 설치하여 그 공간 내부에 설치되며, 스위치에서 수평방향으로 돌출테가 길게 형성되어 있고, 상기 돌출테의 끝단에는 내부에 공기가 들어가 부력을 가지는 플로트를 설치하여 물이 차오르면 플로트의 부력에 의해 위로 올라가고 플로트와 연결된 돌출테에 의해 스위치가 올라가 제어컨트롤러(40)로 신호를 보낼 수 있도록 하는 것이다.

한편, 도 7 에서 보는 바와 같이 상기 레벨 스위치(20)는 필요에 따라 일정 간격으로 높이를 다르게 하여 설치하고, 각 높이의 레벨 스위치의 신호를 각각 다르게 전송함으로써 기준 높이가 아닌 높이별 수위를 측정하도록 할 수 있다.

상기 도면에서 컴프레셔 및 노즐은 편의상 하나로 도시되어 있으나 에어 캐비티 선박의 선저에 형성된 공기방의 크기에 따라 그 개수는 변경될 수 있는 것으로 본 발명에서는 개수를 한정하지는 않는다.

구체적으로 본 발명에 의한 에어 캐비티 선박이 운항될 경우를 예로 들어 설명하면, 에어 캐비티 선박이 운항하면서 해수와의 접촉 또는 선박 속도에 따라 공기방(10)에 충전된 공기가 공기방(10) 하부를 통해 선박의 외부로 배출되면, 그 배출된 공기층의 체적만큼의 해수가 공기방(10)으로 유입된다.

이와 같이 해수가 공기방(10)으로 유입되면, 공기방(10)의 내부의 수위는 상승하게 되고, 이때 플로트를 들어올려 레벨 스위치를 온(ON) 시켜 신호를 보냄으로써 상승된 수위에 대한 정보를 제어컨트롤러(40)로 전달하게 되고, 제어 컨트롤러는 컴프레셔(30)를 작동시켜 압축공기를 노즐(31)을 통해 공기방(10)에 공급하여 공기방(10) 내부의 공기를 보충하게 된다.

즉, 상기 공기방(10) 내측에 기준높이에 설치된 레벨 스위치가 온(ON) 됨으로써 수위 상승신호를 전송할 수 있도록 하게 되어 공기방(10) 내부에 신속하게 공기보충이 가능하도록 한다.

한편, 상기 레벨 스위치(20)는 필요에 따라 높이를 다르게 하여 다수개 설치함으로써 좀더 정밀한 수위측정이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 컴프레셔(30) 작동을 통해 공기방(10) 내부에 공기가 공급되어 수위가 낮아지게 되는 시점 이후부터는 컴프레셔(30)를 통해 공급되는 공기가 공기방(10) 외부로 빠져 나가고 있는 상태이므로 컴프레셔(30)의 작동을 중지시키면 공기방(10) 내 불필요한 공기 공급을 예방하게 되어 에너지의 손실을 줄여줄 수 있게 된다.

도 3 은 본 발명의 한 실시예에 따른 컴프레셔의 작동시간 제어흐름을 그래프로 나타낸 예시도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 공기방(10)내 충전된 공기의 배출에 따라 수위레벨의 변동이 오게 됨을 알 수 있고, 이 수위레벨을 측정하여 컴프레셔(30)를 작동함으로써 수위 레벨이 다시 변동되는 것을 알 수 있다.

즉, 공기방(10)내 공기가 빠져 나가면서 시간이 지날수록 수위가 선형적으로 상승하게 되고, 상승된 수위에 의해 플로트가 물의 표면을 따라 함께 상승하면서 돌출테를 들어올려 레벨 스위치를 온(ON) 시키게 되어 제어 컨트롤러로 신호를 보내게 되고, 컴프레셔(30)의 작동이 개시되면 시간이 지남에 따라 그 수위가 다시 내려가게 되고, 플로트가 하강하여 레벨 스위치를 오프(OFF)되면서 일정시간이 지나면 수위 변동이 없는 상태(Steady status)의 시간이 지속되게 된다.

이러한 수위 변동이 없는 시간이 바로 공기방(10)내 공기가 컴프레셔(30)에 의해 완충된 시간으로 기준압력에 해당하는 시기이다.

따라서 공기방(10)내 공기가 완충된 이 시기 이후부터 컴프레셔(30)를 통해 공급되는 공기는 공기방(10) 체적을 벗어난 공급량이므로 이러한 초과 공급량은 계속 공기방(10) 외부로 배출되게 된다.

이러한 수위레벨의 변화가 일정 시간동안 일어나지 않으면 제어컨트롤러(40)는 공기방(10)내 압력의 변동이 없음을 인지하여 컴프레셔(30)의 작동을 중지시키게 된다. 이 컴프레셔(30)의 작동이 중지된 시점이 바로 그래프에서 기울기가 없는 직선의 끝 지점이다.

이후 컴프레셔(30)의 작동이 중지되면 선박의 운항에 따른 공기 유실로 인하여 다시 공기방(10) 내의 공기층이 이루는 체적이 작아지면서 공기방(10)내 압력이 줄어들어 수위는 상승하게 되고, 수위가 일정 수준 이상 상승하면 플로트가 같이 상승하여 레벨 스위치를 온(ON) 시킴으로써 측정 신호를 제어컨트롤러(40)로 전달하여 제어컨트롤러가 다시 컴프레셔(30)를 작동시켜 공기 공급량을 늘임으로써 수위가 내려가게 되고, 이후 공기방(10)이 충전되어 수위 변동이 없게 되면 컴프레셔(30)의 작동을 중지시키는 싸이클을 반복하게 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 공기방내 공기 공급 제어 흐름도인데, 이를 통해 본 발명의 제어 흐름을 설명한다.

본 발명에 따른 제어 흐름은 에어 캐비티 선박의 공기방 내측면에 형성된 별도의 공간에 레벨 스위치를 설치하여 수위를 측정하고 측정된 수위를 제어컨트롤러로 전달하는 단계와(S10), 수위를 전달받은 제어컨트롤러가 적정 수위를 감지하여 기준 수위 이상의 수위 변동이 있는지 판단하는 단계와(S20), 상기 기준 수위 이상의 수위 변동이 있을 경우 제어컨트롤러가 컴프레셔를 작동시켜 공기방 내로 공기를 공급하여 충전하는 단계(S30)와, 상기 제어컨트롤러가 레벨 스위치를 통하여 수위변동 사항을 전달받아 수위 변동 시점이 있는지 판단하는 단계와(S40), 상기 제어컨트롤러가 레벨 스위치로부터 수위변동이 없는 시간이 일정시간 유지되면 컴프레셔의 작동을 중지시키는 단계(S50)와, 상기 제어컨트롤러가 S20 단계로 되돌아가는 단계(S60)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 단계를 가짐으로써 본 발명은 항시 공기방(10)내 공기가 자동으로 완충상태를 유지하게 되어 과도한 컴프레셔(30)의 작동에 따라 에너지 낭비를 예방하게 된다.

또한, 공기방(10) 내부의 수위에 따라 플로트가 함께 이동하면서 레벨 스위치를 온/오프(ON/OFF) 시킴으로써 임의의 높이에서의 정확한 측정이 가능하고, 공기방(10) 내부의 신속한 공기 보충이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기 레벨 스위치(20)는 온/오프를 감지하는 스위치(21)와, 상기 스위치(21)와 연결되며 수평방향으로 연장되는 돌출테(22)와, 상기 돌출테(22)의 끝단에 형성되어 있는 플로트(23)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 플로트(23)는 부력을 가지고 있어 수면이 플로트(23)보다 높아지면 플로트가 위로 들어올려지면서 스위치를 온(ON)의 위치가 될 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 레벨 스위치를 이용하여 공기방 내부의 수위를 직접적으로 측정함으로써 수위 자체를 정밀하게 측정하고, 공기방 내부에 신속하게 공기 보충이 이루어질 수 있도록 하여 공기방 내 공기가 자동으로 완충상태를 유지하게 함으로써 과도한 컴프레셔의 작동에 따른 에너지의 낭비를 예방할 수 있다.

또한, 수위가 높아지면 물이 레벨 스위치를 들어올려 그 신호를 전달하기 때문에 임의의 높이에서 정확한 측정이 가능하며, 바닷물의 비중 변화 및 국부적인 압력변화에 대한 영향이 없다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10: 공기방 20: 레벨 스위치
21: 스위치 22: 돌출테
23: 플로트 30: 컴프레셔
31: 노즐 40: 제어컨트롤러

Claims (2)

1. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에어 캐비티 선박의 공기방 내측면에 형성된 별도의 공간에 레벨 스위치를 설치하여 수위를 측정하고 측정된 수위를 제어컨트롤러로 전달하는 단계(S10); 수위를 전달받은 제어컨트롤러가 적정 수위를 감지하여 기준 수위 이상의 수위 변동이 있는지 판단하는 단계(S20); 상기 기준 수위 이상의 수위 변동이 있을 경우 제어컨트롤러가 컴프레셔를 작동시켜 공기방 내로 공기를 공급하여 충전하는 단계(S30); 상기 제어컨트롤러가 레벨 스위치를 통하여 수위변동 사항을 전달받아 수위 변동 시점이 있는지 판단하는 단계(S40); 상기 제어컨트롤러가 레벨 스위치로부터 수위변동이 없는 시간이 일정시간 유지되면 컴프레셔의 작동을 중지시키는 단계(S50); 상기 제어컨트롤러가 S20 단계로 되돌아가는 단계(S60)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박의 공기방 수위측정을 통한 공기 공급 제어방법.
   
2. 청구항 1 에 있어서,
   상기 S10 단계에서 레벨 스위치는 필요에 따라 높이를 다르게 하여 높이별로 설치하여 수위를 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 에어 캐비티 선박의 공기방 수위측정을 통한 공기 공급 제어방법.

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