KR20120096820A - 선박의 전복 방지 장치 - Google Patents

선박의 전복 방지 장치 Download PDF

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김권희
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 선박의 전복 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 선박의 좌현과 우현에 각각 부착되며 부력을 이용하여 선박의 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지하는 측면 부력체; 상기 선박의 상단에 부착되며 상기 선박이 전복되었을 경우 부력에 의해 이전 위치로 복원될 수 있도록 하는 상단 부력체; 상기 측면 부력체 또는 상기 상단 부력체에 공기 또는 가스를 주입하여 부력을 갖도록 하는 펌프; 및 상기 펌프를 조절하는 스위치를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 선박의 전복 방지 장치에 따르면, 선박의 좌현과 우현에 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지할 수 있는 부력체를 구비함으로써, 안정된 선박 운행을 가능케 하며, 사고로 인해 전복된 경우에는 선박 상단에 설치된 부력체를 이용하여 신속하고 간편하게 원 위치를 회복할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 전복 방지 장치는, 좌우현의 부력체를 해수면 위에 부착함으로써 불필요하게 조파저항이나 마찰저항이 발생하는 것을 방지하며, 또한 모든 부력체에는 필요할 때에만 공기 등이 주입되어 부피가 확장되도록 함으로써 선박의 운행 도중 공기저항이 발생되는 것을 완벽히 방지할 수 있다.

Description

선박의 전복 방지 장치{AN APPARATUS FOR PREVENTING OVERTURN OF SHIP}
본 발명은 선박의 전복 방지 장치에 관한 것으로서, 특히 선박의 좌현과 우현에 부력체를 설치함으로써 선박이 전복되는 것을 방지하고, 만약 전복되었을 경우 선박의 상단에 설치된 부력체를 이용하여 간단하게 제 위치를 복원할 수 있도록 하는 선박의 전복 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 바다를 항해하는 선박은 해류나 파도 또는 바람에 의하여 6자유도 운동(롤링(rolling), 요잉(yawing), 피칭(pitching), 서징(serging), 히빙(heaving), 스웨잉(swaying))을 하게 된다. 그 중 빈번하게 일어나는 운동은 선체를 앞뒤로 관통하는 중심선을 기준으로 좌현 또는 우현이 기울게 되는 롤링이다. 선박은 측면의 면적이 정면 또는 후면의 면적보다 상대적으로 매우 크기 때문에 저항을 많이 받게 되어 롤링이 쉽게 일어난다. 이때 롤링을 제대로 제거하지 못하면, 갑판에 파도가 들이침으로 인해 선체 및 각종 물품들이 파손될 우려가 있으며, 저항이 증가함에 따라 선박의 운행 속도가 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
따라서 최근 생산되는 일부 선박의 경우에는, 롤링을 방지하기 위하여 선박 측면의 하단 부분에 돌출되는 스태빌라이저 핀(stabilizer fin)을 구비한다. 스태빌라이저 핀은, 물고기의 지느러미와 같이 긴 평판 형태로서 선체의 측면에 돌출되어, 롤링 시 저항을 강제로 발생시킴으로써 롤링 운동을 감소시키는 장치이다.
그러나 선체의 측면으로부터 돌출된 스태빌라이저 핀은 마찰저항을 증가시키기 때문에 선박의 전체 저항을 증가시켜 연료 소모를 높이고 속도를 떨어뜨린다는 문제점이 있으며, 또한 사용자의 제어에 의하여 선체 내부로 삽입될 수 있도록 제작하기 때문에 제조 단가가 매우 높다는 문제점이 있다. 또한, 예상치 못하게 전복된 선박의 경우에는 스태빌라이저 핀이 오히려 선박을 다시 제 위치로 복원시키는 것을 방해한다는 문제점이 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 선박의 좌현과 우현에 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지할 수 있는 부력체를 구비함으로써, 안정된 선박 운행을 가능케 하며, 사고로 인해 전복된 경우에는 선박 상단에 설치된 부력체를 이용하여 신속하고 간편하게 원 위치를 회복할 수 있도록 하는 선박의 전복 방지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 좌우현의 부력체를 해수면 위에 부착함으로써 불필요하게 조파저항이나 마찰저항이 발생하는 것을 방지하며, 또한 모든 부력체에는 필요할 때에만 공기 등이 주입되어 부피가 확장되도록 함으로써 선박의 운행 도중 공기저항이 발생되는 것을 완벽히 방지할 수 있는 선박의 전복 방지 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 선박의 전복 방지 장치는,
선박의 좌현과 우현에 각각 부착되며 부력을 이용하여 선박의 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지하는 측면 부력체;
상기 선박의 상단에 부착되며 상기 선박이 전복되었을 경우 부력에 의해 이전 위치로 복원될 수 있도록 하는 상단 부력체;
상기 측면 부력체 또는 상기 상단 부력체에 공기 또는 가스를 주입하여 부력을 갖도록 하는 펌프; 및
상기 펌프를 조절하는 스위치를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측면 부력체는, 상기 좌현 또는 우현에서 해수면보다 상대적으로 높은 위치에 설치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 측면 부력체는, 좌우 폭에 비하여 상대적으로 전후 길이가 길 수 있다.
바람직하게는, 상기 측면 부력체는, 상기 좌현 또는 우현에 복수 개가 설치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 상단 부력체는, 상기 선박의 중앙으로부터 좌 또는 우로 일정 거리 떨어진 위치에 설치될 수 있다.
바람직하게는,
상기 선박의 롤링 각도를 감지하는 롤링 감지기; 및 상기 롤링 감지기에 의해 감지된 롤링 각도가 일정 각도 이상일 경우 상기 펌프를 작동시키는 펌프 작동기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 일정 각도는, 5 내지 50도일 수 있다.
바람직하게는, 상기 펌프 작동기는, 상기 선박이 기울어진 방향에 위치한 상기 측면 부력체에 공기 또는 가스가 주입될 수 있도록 상기 펌프를 작동시킬 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 선박의 전복 방지 장치에 따르면, 선박의 좌현과 우현에 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지할 수 있는 부력체를 구비함으로써, 안정된 선박 운행을 가능케 하며, 사고로 인해 전복된 경우에는 선박 상단에 설치된 부력체를 이용하여 신속하고 간편하게 원 위치를 회복할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 전복 방지 장치는, 좌우현의 부력체를 해수면 위에 부착함으로써 불필요하게 조파저항이나 마찰저항이 발생하는 것을 방지하며, 또한 모든 부력체에는 필요할 때에만 공기 등이 주입되어 부피가 확장되도록 함으로써 선박의 운행 도중 공기저항이 발생되는 것을 완벽히 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 롤링 운동 감소 과정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 상단 부력체의 작용 원리를 나타내는 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 블록도이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치(10)는, 측면 부력체(100), 상단 부력체(200), 펌프(300), 스위치(400), 롤링 감지기(500), 펌프 작동기(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
측면 부력체(100)는, 선박(20)의 좌현과 우현에 각각 부착되며 부력을 이용하여 선박(20)의 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지한다. 선박(20)의 6자유도 운동에 있어서 가장 빈번하게 일어나는 운동인 롤링을 방지하기 위해, 본 발명은 선박(20)의 좌현 및 우현 각각에 측면 부력체(100)를 구비함으로써 선박(20)이 기울 경우 측면 부력체(100)에 의해 다시 원 위치를 회복할 수 있도록 한다.
이때 측면 부력체(100)는, 좌우 폭에 비하여 상대적으로 전후 길이가 길 수 있고, 또는 좌현 또는 우현에 복수 개가 설치될 수 있다. 이는 측면 부력체(100)가 좌현이나 우현의 일정 부분에만 설치된다면, 선박(20)이 기울었을 경우 측면 부력체(100)에 의해 롤링 운동은 방지되나 오히려 피칭 운동이 발생할 수 있기 때문이다. 즉 선박(20)의 좌현이나 우현에서 선미부터 선수까지 전체를 덮도록 측면 부력체(100)를 구비하는 것이 효율적으로 롤링만을 방지하기 위해 가장 바람직하나, 이는 제조 단가를 높일 수 있으므로 적절한 길이를 갖는 측면 부력체(100)를 설치하거나 또는 적절한 개수의 측면 부력체(100)를 일정 간격으로 설치하여 좌현 또는 우현을 커버할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론 이때 좌현에 설치된 측면 부력체(100)와 우현에 설치된 측면 부력체(100)는 크기 및 개수가 동일하여야 한다.
측면 부력체(100)는, 좌현 또는 우현에서 해수면보다 상대적으로 높은 위치에 설치될 수 있다. 해수면의 하단에 설치하거나 또는 해수면과 접촉하는 위치에 설치하는 경우, 측면 부력체(100)로 인해 불필요하게 마찰저항이나 조파저항 등이 발생하여 선박(20)의 운행을 방해할 수 있기 때문에, 해수면보다 높은 위치에 측면 부력체(100)를 설치함으로써 저항이 발생되는 것을 사전에 방지할 수 있다. 본 발명은 미세한 롤링을 방지하는 것보다 전복에 이를 정도로 극단적인 롤링을 주로 방지하기 위한 것이므로, 해수면의 상단에 위치하더라도 크게 문제되지 않으며, 이러한 특성으로 인해 본 발명은 스태빌라이저 핀과 명확히 구분될 수 있다. 측면 부력체(100)의 작용 원리에 대하여 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 롤링 운동 감소 과정을 나타내는 도면이다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치(10)의 측면 부력체(100)는, 어떠한 상황에서도 선박(20)이 전복되지 않도록 방지하는 것을 기본 목적으로 하기 때문에, 롤링 방지를 위해 항상 공기 또는 가스를 주입한 상태를 유지하는 것은 공기저항을 증가시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 즉 선박(20)이 일정 각도 이상 기울어서 전복의 위험이 있을 경우에만 사용자 또는 추후 설명할 펌프 작동기(600)에 의하여 측면 부력체(100)에 공기 또는 가스를 주입하여 부력을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 저항을 감소시킨다는 장점 외에도, 측면 부력체(100)의 부피를 줄여서 보관의 편의성을 높일 수 있다는 장점도 있다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치(10)가 사용된 선박(20)이 심한 롤링 운동을 할 경우, 선체의 복원력 한계를 넘어가게 되면 전복의 위험이 발생하게 된다. 이때 본 발명은 측면 부력체(100)에 공기 또는 가스를 주입하며, 측면 부력체(100)의 부력에 의하여 선박(20)은 다시 원상태로 회전된다. 이를 통해 선박(20)은 도 4의 (c)에 도시된 바와 같은 위치로 복원될 수 있는 것이다. 이후 측면 부력체(100)에 주입되었던 공기 등은 외부로 배출될 수 있다. 물론 본 발명은 측면 부력체(100)에 공기 등을 주입할 때, 기울어진 방향에 설치된 측면 부력체(100)에만 공기 등이 주입되도록 할 수 있다.
상단 부력체(200)는, 선박(20)의 상단에 부착되며 선박(20)이 전복되었을 경우 부력에 의해 이전 위치로 복원될 수 있도록 한다. 상단 부력체(200)는 일반적인 롤링 운동을 하는 선박(20)에 대하여 제 위치를 복원하기 위하여 사용되는 것이 아니라, 이미 전복된 선박(20)을 다시 원위치로 돌려놓기 위하여 사용되는 것이다. 즉 선박(20)이 전복된 경우 본 발명의 상단 부력체(200)는 선박(20)의 하단에 위치하게 되며, 상단 부력체(200)의 부력은 선박(20)을 다시 회전시켜서 제 위치로 복원시키는 것이다. 상단 부력체(200)가 선박(20)의 상태를 복원시키는 원리에 대하여 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치의 상단 부력체의 작용 원리를 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 전복 방지 장치(10)가 설치된 선박(20)이 운행 중일 때, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 선박(20)이 예기치 못한 사고로 인하여 전복된 경우, 본 발명은 상단 부력체(200)에 공기 등을 주입하여 부력을 생성시키게 된다. 이때 상단 부력체(200)는, 선박(20)의 중앙으로부터 좌 또는 우로 일정 거리 떨어진 위치에 설치될 수 있다. 만약 상단 부력체(200)가 선박(20)의 중앙에 위치하게 되면, 선박(20)이 전복됨에 따라 상단 부력체(200)에 공기 등이 주입되더라도 선박(20)을 일정 높이만큼 그대로 들어올리기만 할 뿐, 다시 원 위치로 회복시키지 못할 수 있기 때문이다.
선박(20)의 중앙으로부터 일정 거리 떨어진 곳에 설치된 상단 부력체(200)가 부력에 의해 상승할 경우, 선박(20)은 다시 무게 중심(G)을 기준으로 롤링 운동을 하게 되며 이로 인하여 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 전복되기 전의 상태로 용이하게 복원될 수 있다. 따라서 본 발명은, 전복을 방지할 뿐만 아니라 설사 전복이 되었다고 하더라도 간단히 이전 상태를 회복할 수 있도록 하므로, 안전 운행을 보장하는 동시에 사고 발생 시 신속한 대처가 가능하도록 한다.
펌프(300)는, 측면 부력체(100) 또는 상단 부력체(200)에 공기 또는 가스를 주입하여 부력을 갖도록 한다. 이때 주입되는 공기 또는 가스에는 어떠한 제한도 두지 않는다. 다만 가스의 경우에는 환경오염이 문제될 수 있으므로, 펌프(300)는 헬륨 등의 가스보다는 일반적인 공기를 주입하는 것이 바람직하다.
펌프(300)는 사용자가 스위치(400)를 통해 직접 조작할 수 있으나, 사용자가 몸을 가누지 못할 정도로 심한 롤링이 발생하여 스위치(400)가 조절되지 못함에 따라, 펌프(300)가 작동하지 않아 선박(20)의 롤링 운동을 멈출 수 없는 상황이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 일정 각도만큼 선박(20)이 기울어질 경우 펌프 작동기(600)에 의하여 자동으로 펌프(300)가 작동하도록 한다. 펌프 작동기(600)에 대해서는 추후 설명하도록 한다.
스위치(400)는, 펌프(300)를 조절한다. 펌프(300)의 작동 여부, 부력체(100, 200)에 공급하는 공기 등의 양, 공기 등을 주입하는 부력체(100, 200)의 선택 등의 기능을 수행할 수 있으며, 롤링 각도가 매우 큰 위험한 상황에서도 사용자가 쉽게 조작할 수 있도록 하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
롤링 감지기(500)는, 선박(20)의 롤링 각도를 감지한다. 앞서 설명한 바와 같이 롤링 각도가 매우 클 경우에는 선체가 기울어짐에 따라 사용자는 스위치(400)를 조작할 수 없는 상황에 놓일 수 있다. 따라서 본 발명은 롤링 감지기(500)를 이용하여 선박(20)의 기울기를 자동으로 감지하여, 위험한 상황이라고 판단될 경우에는 부력체(100, 200)에 공기 또는 가스가 주입되도록 할 수 있다.
펌프 작동기(600)는, 롤링 감지기(500)에 의해 감지된 롤링 각도가 일정 각도 이상일 경우 펌프(300)를 작동시킨다. 이때 일정 각도는 5 내지 50도일 수 있으며, 일정 각도 이상으로 선박(20)이 기울어졌음이 확인된 경우에는 즉시 펌프 작동기(600)가 측면 부력체(100)에 공기나 가스가 주입되도록 펌프(300)를 제어함으로써, 선박(20)의 롤링 운동을 감소시킬 수 있다.
즉 펌프 작동기(600)는, 펌프(300)를 제어하되 구체적으로는 측면 부력체(100)에 공기 등이 주입되도록 펌프(300)를 제어하며, 특히 앞서 설명한 바와 같이 선박(20)이 기울어진 방향에 위치한 측면 부력체(100)에 공기가 주입되도록 하여, 선박(20)이 보다 신속하게 안정된 상태를 회복할 수 있도록 한다.
물론 롤링 감지기(500)에 의해 선박(20)이 전복되었음이 확인된 경우, 펌프 작동기(600)는 상단 부력체(200)에 공기를 주입하도록 펌프(300)를 작동시킴으로써, 선박(20)이 원상태로 복원될 수 있도록 한다. 전복된 경우에는 사용자가 스위치(400)를 조작하는 것이 매우 어려우므로, 롤링 감지기(500)를 이용하여 자동으로 상단 부력체(200)가 부력을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 선박의 전복 방지 장치 20: 선박
100: 측면 부력체 200: 상단 부력체
300: 펌프 400: 스위치
500: 롤링 감지기 600: 펌프 작동기

Claims (8)

  1. 선박의 좌현과 우현에 각각 부착되며 부력을 이용하여 선박의 롤링 운동을 감소시키고 전복을 방지하는 측면 부력체;
    상기 선박의 상단에 부착되며 상기 선박이 전복되었을 경우 부력에 의해 이전 위치로 복원될 수 있도록 하는 상단 부력체;
    상기 측면 부력체 또는 상기 상단 부력체에 공기 또는 가스를 주입하여 부력을 갖도록 하는 펌프; 및
    상기 펌프를 조절하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측면 부력체는, 상기 좌현 또는 우현에서 해수면보다 상대적으로 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측면 부력체는, 좌우 폭에 비하여 상대적으로 전후 길이가 긴 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측면 부력체는, 상기 좌현 또는 우현에 복수 개가 설치된 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상단 부력체는,
    상기 선박의 중앙으로부터 좌 또는 우로 일정 거리 떨어진 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선박의 롤링 각도를 감지하는 롤링 감지기; 및
    상기 롤링 감지기에 의해 감지된 롤링 각도가 일정 각도 이상일 경우 상기 펌프를 작동시키는 펌프 작동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 일정 각도는, 5 내지 50도인 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 펌프 작동기는, 상기 선박이 기울어진 방향에 위치한 상기 측면 부력체에 공기 또는 가스가 주입될 수 있도록 상기 펌프를 작동시키는 것을 특징으로 하는 선박의 전복 방지 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160059220A (ko) 2014-11-18 2016-05-26 성백수 선박의 비상탈출 장치
CN108974245A (zh) * 2018-09-18 2018-12-11 邹立新 一种不翻倒的船
KR20190141411A (ko) * 2018-06-14 2019-12-24 오승훈 선수측에 부력체가 결합된 김채취선 및 그 제작방법
KR102138705B1 (ko) * 2019-05-24 2020-07-28 한국해양과학기술원 전복된 선박 평형 유지 플로팅 에어백 장치 및 그 제어 방법

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