KR20130081761A - 선박 - Google Patents

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KR20130081761A
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Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 프로펠러에 이웃된 선체의 벽면에 결합되며, 선체의 외표면으로 기포를 발생시키는 변동압력 저감모듈; 선체에 마련되며, 변동압력에 의해 선체로 전달되는 진동과 소음 중에서 적어도 어느 하나를 감지하는 감지부; 및 감지부로부터의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

선박{A ship}
본 발명은, 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프로펠러의 동작 시 야기되는 진동과 소음이 선체로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있는 선박에 관한 것이다.
도 1은 종래의 선박 추진 기관의 일예가 도시된 도면이다.
이 도면을 참조하면, 통상의 선박은, 선체(1)와, 선체(1)의 후미에 회전 가능하게 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러(2)와, 선체(1)의 방향 전환을 위한 러더(3, rudder)를 구비한다.
프로펠러(2)가 수중에서 회전되면 물이 프로펠러(2)의 날개 표면으로 흐르면서 프로펠러(2)의 날개 표면의 앞면과 뒷면에 수압 차이를 발생시키고, 그 수압 차이에 의해 추진력이 발생된다.
그런데, 도 1처럼 프로펠러(2)가 동작되면, 즉 프로펠러(2)가 수중에서 회전되면 회전체로서의 프로펠러(2)로 인해 수중에 압력 변동이 발생되며, 이렇게 발생된 변동압력은 선체(1)로 전달되어 선체(1)에 진동과 소음을 발생시키는 요인으로 작용한다.
특히, 프로펠러(2)에 의하여 프로펠러(2) 표면에 공동현상(cavitation)이 발생되는 경우에는 선체(1)에 진동과 소음이 심하게 발생되는데, 이는 수중에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이게 됨으로서 수중에 기포가 발생되고, 이렇게 발생된 기포가 압력이 높은 부분에 이르면 급격히 부서짐으로써 수중에 강한 변동압력을 발생시키기 때문이다.
이러한 변동압력에 의한 선체의 진동과 소음을 방지하기 위하여, 프로펠러(2) 날개 자체의 모양이나 크기를 다르게 설계하거나, 선박 후미의 모양을 개선하거나, 진동과 소음을 차단시키기 위한 별도의 보강재를 덧대거나, 선수에서 흘러들어오는 물의 유동(flow)을 가이드하기 위한 가이드장치를 부착하거나, 프로펠러(2)의 사이즈를 줄이거나 하는 등의 여러 방법을 적용하거나 적용을 시도해 보았지만 실질적으로 큰 효과를 얻기 어려우며, 다른 부분에서 손실이 발생될 수 있다.
한편, 프로펠러(2)에 의한 변동압력으로 인해 선체(1)로 전달되는 진동과 소음 문제는 예컨대, 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에 있어 시급하게 해결해야 하는 사항이므로 이에 대한 적절한 개선책이 요구된다.
없음
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프로펠러의 동작 시 야기되는 진동과 소음이 선체로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프로펠러에 이웃된 선체의 벽면에 결합되며, 상기 선체의 외표면으로 기포를 발생시키는 변동압력 저감모듈; 상기 선체에 마련되며, 상기 변동압력에 의해 상기 선체로 전달되는 진동과 소음 중에서 적어도 어느 하나를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부로부터의 정보에 기초하여 상기 변동압력 저감모듈을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
상기 변동압력 저감모듈과 연결되어 상기 변동압력 저감모듈로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 압축공기 공급부는, 상기 선체의 일측에 마련되는 컴프레서; 상기 컴프레서와 상기 변동압력 저감모듈을 직결시키는 압축공기 공급라인; 및 상기 압축공기 공급라인에 마련되어 상기 압축공기 공급라인을 따라 유동되는 압축공기의 유동을 단속하는 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 감지부의 정보에 기초하여 상기 컴프레서 또는 상기 밸브의 동작을 컨트롤함으로써 상기 변동압력 저감모듈을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량을 컨트롤할 수 있다.
상기 선체의 벽면에 결합되는 바텀 플러그(bottom plug)를 더 포함할 수 있으며, 상기 변동압력 저감모듈은 상기 바텀 플러그에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 변동압력 저감모듈은, 상기 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 바텀 플러그의 관통부에 삽입되게 결합되는 모듈 바디; 상기 모듈 바디의 일측으로부터 돌출되게 마련되고 상기 선체의 외표면으로부터 돌출되게 배치되며, 단부에 상기 기포가 분사되는 기포분사공이 형성되는 돌출부; 및 상기 모듈 바디의 타측에 형성되고 상기 바텀 플러그의 자리턱에 배치되는 바디 플랜지를 포함할 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 모듈 바디의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부; 및 상기 경사벽부의 단부에서 상기 모듈 바디의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부를 포함할 수 있다.
상기 압축공기 유동라인은, 상기 모듈 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및 상기 돌출부의 내부에 배치되되 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함할 수 있다.
상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성될 수 있다.
상기 압축공기 유동라인은 독립적으로 다수 개 배치될 수 있다.
상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 선수 방향에 배치되어 선미 방향으로 기포를 발생시킬 수 있다.
상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 상기 프로펠러의 직경을 벗어나지 않는 범위 내에 배치될 수 있다.
상기 변동압력 저감모듈은 상기 기포분사공 영역에 결합되는 다공성 캡(cap)을 더 포함할 수 있다.
상기 다공성 캡의 표면에는 다수의 관통공이 형성될 수 있으며, 상기 다공성 캡의 외표면에는 상기 변동압력 저감모듈에 착탈 가능하게 결합되는 착탈결합부가 더 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 프로펠러의 동작 시 야기되는 진동과 소음이 선체로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있다.
도 1은 종래의 선박 추진 기관의 일예가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 요부 구조도이다.
도 3은 도 2의 A 영역에 도시된 변동압력 저감모듈의 사용 상태에 따른 이미지이다.
도 4는 도 2의 A 영역에 대한 확대 구조도이다.
도 5는 도 4의 분해도이다.
도 6은 도 5의 사시도이다.
도 7은 변동압력 저감모듈의 배면 사시도이다.
도 8은 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 제어블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박의 제어블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 요부 구조도이고, 도 3은 도 2의 A 영역에 도시된 변동압력 저감모듈의 사용 상태에 따른 이미지이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 선박은, 추진력을 발생시키는 프로펠러(120)가 후미에 결합되는 선체(110)와, 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 벽면에 결합되며, 선체(110)의 외표면으로 기포를 발생시켜 프로펠러(120)의 동작 시 발생되는 변동압력이 선체(110)로 전달되어 선체(110)에 진동과 소음이 발생되는 것을 저지하는 변동압력 저감모듈(140)과, 선체(110)에 마련되며, 변동압력에 의해 선체(110)로 전달되는 진동과 소음 중에서 적어도 어느 하나를 감지하는 감지부(180)와, 감지부(180)로부터의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 컨트롤러(190, 도 9 참조)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 선박은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 크루즈선 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있으며, 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.
프로펠러(120)의 주변에는 선박의 진행 방향을 조정하는 방향 타(130)가 마련될 수 있다. 이러한 방향 타(130)는 러더(131)와, 프로펠러(120)와 러더(131) 사이에서 러더(131)에 결합되는 벌브(135)를 포함할 수 있다. 물론, 벌브(135)가 반드시 마련되어야 하는 것은 아니므로 벌브(135) 없는 방향 타에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있다.
한편, 앞서도 기술한 것처럼 프로펠러(120)가 동작되면, 즉 프로펠러(120)가 수중에서 회전되면 회전체로서의 프로펠러(120)로 인해 수중에 변동압력이 발생되며, 이렇게 발생된 변동압력은 선체(110)로 전달되어 선체(110)에 진동과 소음을 발생시킬 수 있다.
특히, 선체(110)에 전달되는 진동과 소음은 예컨대, 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에는 큰 문제가 될 수 있기 때문에 이러한 현상을 예방하기 위해, 즉 프로펠러(120)의 동작 시 프로펠러(120)로 인해 수중에 발생된 변동압력이 선체(110)로 전달되어 선체(110)에 진동과 소음이 발생되는 것을 저지하기 위해 본 실시예의 경우, 변동압력 저감모듈(140)을 제안하고 있다.
본 실시예에 적용되고 있는 변동압력 저감모듈(140)은 프로펠러(120)에 인접된 선체(110)의 벽면에 2개 마련될 수 있으며, 도 3의 이미지처럼 기포를 발생시켜 일정 두께의 기포층을 선체(110)의 외표면에 형성시킴으로써 기포층이 변동압력을 차단하거나 아니면 흡수하도록 함으로써, 변동압력으로 인해 선체(110)에 진동과 소음이 발생되는 것을 저지하고 있는 것이다.
이에 대해 도 2 내지 도 9를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보도록 한다. 참고로, 도면에는 변동압력 저감모듈(140)이 2개 마련되고 있지만 변동압력 저감모듈(140)은 1개 마련될 수도 있고, 혹은 3개 이상 마련될 수도 있다.
도 4는 도 2의 A 영역에 대한 확대 구조도이며, 도 5는 도 4의 분해도이고, 도 6은 도 5의 사시도이며, 도 7은 변동압력 저감모듈의 배면 사시도이고, 도 8은 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이며, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 제어블록도이다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 앞서 기술한 것처럼 본 실시예의 선박은, 변동압력 저감모듈(140)과, 선체(110)에 마련되며, 변동압력에 의해 선체(110)로 전달되는 진동과 소음 중에서 적어도 어느 하나를 감지하는 감지부(180)와, 감지부(180)로부터의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 컨트롤러(190, 도 9 참조)를 포함한다.
변동압력 저감모듈(140)이 선체(110)에 결합되기 위해, 선체(110)의 벽면에는 바텀 플러그(160, bottom plug)가 결합된다. 그리고 변동압력 저감모듈(140)은 선체(110)에 마련되는 압축공기 공급부(170)에 의해 압축공기를 제공받아 선체(110)의 외표면으로 기포를 발생시키게 된다.
변동압력 저감모듈(140)의 구체적인 구조 설명에 앞서 바텀 플러그(160)와 압축공기 공급부(170)에 대해 먼저 설명한다.
우선, 바텀 플러그(160)는 선체(110)의 벽면 곳곳에 장착되는 부품으로서, 선체(110) 내로 유입된 물을 배수시키는 마개의 역할을 수행한다. 바텀 플러그(160)는 필요할 때만 개방되기 때문에, 평상 시 바텀 플러그(160)를 선체(110)로부터 분리시킬 필요는 없다.
도 5에 도시된 바와 같이, 바텀 플러그(160)가 해당 위치에 결합되기 위해 선체(110)에는 바텀 플러그(160)의 결합을 위한 플러그 결합공(111)이 형성된다.
플러그 결합공(111)의 외벽에는 제1 경사면(112)과 제1 수평면(113)이 형성되며, 이에 대응되게 바텀 플러그(160)에도 제2 경사면(161)과 제2 수평면(162)이 형성된다.
이러한 구조에 의해 바텀 플러그(160)는 플러그 결합공(111)에 결합될 수 있다. 이때, 바텀 플러그(160)가 플러그 결합공(111)에 나사 방식으로 조립되거나 아니면 압입되는 것이 쉽게 분리되지 않도록 하는 면에서 유리할 수 있다.
다음으로, 압축공기 공급부(170)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 선체(110)의 일측에 마련되는 스티어링 기어 룸(171, steering gear room)에 배치될 수 있다. 물론, 이러한 사항은 하나의 실시예에 불과하므로 압축공기 공급부(170)가 반드시 스티어링 기어 룸(171)에 마련될 필요는 없다. 따라서 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한될 수 없다.
압축공기 공급부(170)는 컴프레서(172)와, 컴프레서(172)와 변동압력 저감모듈(140)을 직결시키는 압축공기 공급라인(173)을 포함한다.
변동압력 저감모듈(140)이 한 개 적용되는 경우라면 압축공기 공급라인(173) 역시 한 개 마련되면 그것으로 충분한데, 만약 변동압력 저감모듈(140)이 본 실시예처럼 두 개, 혹은 그 이상의 개수로 적용된다면 압축공기 공급라인(173)을 변동압력 저감모듈(140)의 개수만큼 뽑아 사용하거나 도 2에 도시된 압축공기 공급부(170)의 구성을 개별적으로 더 적용하면 된다.
압축공기 공급라인(173)에는 다수의 밸브(174a,174b)가 마련될 수 있다. 밸브(174a,174b)들은 컨트롤러(190, 도 9 참조)에 의해 온/오프(on/off)를 비롯하여 그 개방도가 컨트롤될 수 있다. 따라서 밸브(174a,174b)는 전자제어가 가능한 솔레노이드 밸브인 것이 바람직할 수 있다.
한편, 변동압력 저감모듈(140)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 바텀 플러그(160)에 착탈 가능하게 결합된다.
이처럼 변동압력 저감모듈(140)을 바텀 플러그(160)에 결합시키게 되면 변동압력 저감모듈(140)의 설치 및 유지보수가 매우 용이해지는 이점이 있다.
하지만, 본 실시예의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 변동압력 저감모듈(140)이 반드시 바텀 플러그(160)에 결합될 필요는 없다. 예컨대, 변동압력 저감모듈(140)을 선체(110)의 벽면에 일체로 매입시키는 것 등이 가능한데 이러한 구조 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
본 실시예에서 변동압력 저감모듈(140)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 프로펠러(120)의 회전 방향을 따라 프로펠러(120)를 기준으로 일측으로 치우친 위치에 2개 마련되고 있다. 하지만, 도 8에 도시된 위치와 반대 위치에 변동압력 저감모듈(140)이 마련되어도 무방하다. 뿐만 아니라 선박의 용적에 따라 변동압력 저감모듈(140)의 개수는 적절하게 선택될 수 있다.
변동압력 저감모듈(140)의 위치적인 특징에 대해 살펴보면, 우선 도 2를 참조할 때, 변동압력 저감모듈(140)은 프로펠러(120)의 중심축선(C)을 기준으로 선체(110)의 선수 방향에 배치되어 선미 방향으로 기포를 발생시킬 수 있다.
뿐만 아니라 변동압력 저감모듈(140)은 도 8에 도시된 바와 같이, 프로펠러(120)의 중심축선(C)을 기준으로 프로펠러(120)의 직경(D1)을 그렸을 때, 프로펠러(120)의 직경(D1)을 벗어나지 않는 범위 내에 배치될 수 있다.
변동압력 저감모듈(140)이 이와 같은 위치적인 특징을 가질 경우, 좀 더 효과적으로 기포를 발생시키면서 변동압력을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 프로펠러(120)의 동작 시 야기되는 진동과 소음이 선체(110)로 전달되는 것을 효과적으로 저지시킬 수 있으며, 이러한 사항은 실험을 통해 확인한 바 있다.
도 5를 참조하면 변동압력 저감모듈(140)은, 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인(143)이 내부에 형성되며, 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입되게 결합되는 모듈 바디(142)와, 모듈 바디(142)의 타측에 형성되고 바텀 플러그(160)의 자리턱(164)에 배치되는 바디 플랜지(144)를 포함할 수 있다.
모듈 바디(142)는 원통형 구조물로 마련될 수 있으며, 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입되게 결합된다. 모듈 바디(142)는 플라스틱 사출물로 제작될 수 있다.
이러한 모듈 바디(142)의 삽입 단부에는 돌출부(141)가 형성되는데, 모듈 바디(142)가 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입된 이후에는 돌출부(141)가 선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취한다. 따라서 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)을 통해 기포가 선체(110)의 외표면을 따라 일정한 두께층을 형성하면서 분포될 수 있다.
선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취하는 돌출부(141)는, 모듈 바디(142)의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부(141b)와, 경사벽부(141b)의 단부에서 모듈 바디(142)의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부(141c)를 포함할 수 있다. 돌출부(141)가 경사벽부(141b)를 가짐에 따라, 즉 경사벽부(141b)의 구조적인 유선형 형상에 의해 물과의 마찰 저항을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이러한 돌출부(141)의 구조에서 기포분사공(141a)은 수직벽부(141c)에 형성될 수 있는데, 기포분사공(141a)은 원형의 홀 또는 타원형의 홀일 수 있으며, 그 개수 역시 적절하게 선택될 수 있다.
바디 플랜지(144)와 바텀 플러그(160)에는 볼트(B)가 체결되도록 상호간 연통되는 다수의 제1 및 제2 통공(144a,160a)이 형성된다. 제1 및 제2 통공(144a,160a)의 개수는 도 6에 도시된 바와 같이, 4쌍인 것이 안정적이지만 이의 개수는 적절하게 변경될 수 있다.
압축공기 유동라인(143)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일단부가 압축공기 공급부(170)의 압축공기 공급라인(173)에 연결되고 모듈 바디(142)의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부(143a)와, 돌출부(141)의 내부에 배치되되 직선구간부(143a)와 교차되고 단부에 기포분사공(141a)을 형성되는 교차구간부(143b)를 포함한다.
직선구간부(143a)와 교차구간부(143b)로 분리하여 제작한 후 이들을 연통시키는 까닭은 한번의 드릴 가공이 어렵기 때문인데, 만약 드릴 가공이 쉽다면 이들은 일체로 제작될 수도 있다.
본 실시예의 도면에는 압축공기 유동라인(143)이 빈 공간으로 도시되어 있지만 압축공기 유동라인(143)을 통해 역으로 해수나 이물질, 혹은 따개비 등의 동식물이 유입되어 압축공기 유동라인(143)을 막을 수 있다는 점을 감안할 때, 압축공기 유동라인(143)에는 밸브 혹은 차폐판 등이 더 개재되어 필요 시 개폐되도록 제어되는 편이 바람직할 수 있다.
한편, 감지부(180)는 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(110)에 마련되며, 프로펠러(120)의 동작 시 발생되는 변동압력에 의해 선체(110)로 전달되는 진동과 소음 중에서 적어도 어느 하나를 감지하는 역할을 한다.
따라서 감지부(180)는 진동을 감지하는 진동 감지용 센서(180a)와, 소음을 감지하는 소음 감지용 센서(180b)를 포함할 수 있는데, 본 실시예의 경우, 진동 감지용 센서(180a)와 소음 감지용 센서(180b) 모두가 적용될 수 있다.
론, 이의 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니므로 진동 감지용 센서(180a)와 소음 감지용 센서(180b) 중에서 어느 하나만이 적용될 수도 있을 것이다. 이러한 감지부(180)는 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)에 마련되는 것이 바람직하다.
컨트롤러(190, 도 9 참조)는 감지부(180)로부터의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량 등을 컨트롤한다.
이에 대해 구체적으로 살펴보면, 컨트롤러(190)는 감지부(180)의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(140)과 연결되는 컴프레서(172) 또는 밸브(174a,174b)의 동작을 컨트롤하여 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량 등을 컨트롤한다.
예컨대, 진동과 소음이 미리 설정된 기준값보다 높다고 감지된 경우, 컨트롤러(190)는 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 온(on)시켜 변동압력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 컨트롤할 수 있다.
만약, 진동과 소음이 있기는 하지만 기준치보다 약한 경우에는 컨트롤러(190)가 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 모두 오프(off)시킬 수도 있고, 아니면 컴프레서(172)의 속도를 낮추거나 밸브(174a,174b)의 개방도를 작게 유지시키는 등의 컨트롤을 행할 수도 있다.
뿐만 아니라 컨트롤러(190)는 프로펠러(120)가 동작(on)되면 일단 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 온(on)시켜 변동압력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 한 후에, 감지부(180)의 정보, 즉 진동과 소음 정도에 기초하여 컴프레서(172)의 속도 컨트롤 또는 밸브(174a,174b)의 개방도 컨트롤을 행할 수도 있다.
이와 같이 다양한 방법으로 기포 발생과 관련된 제반 사항은 컨트롤할 경우, 변동압력으로 인해 선체(110)에 진동과 소음이 전달되는 것을 저지할 수 있음은 물론 불필요하게 컴프레서(172)가 가동되어 에너지 손실이 유발되는 현상을 줄일 수도 있다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(190)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(191)는 본 실시예의 선박에서 컴프레서(172) 또는 밸브(174a,174b) 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 동작으로 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다. 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 선박에서 컨트롤러(190)는 감지부(180)로부터의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량 등을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(190)가 감지부(180)로부터의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량 등을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 변동압력 저감모듈(140)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
감지부(180)가 선체(110)에 전달되는 진동과 소음을 감지한 결과 진동과 소음이 미리 설정된 기준값보다 높다고 감지된 경우, 컨트롤러(190)는 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 온(on)시켜 변동압력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 컨트롤할 수 있다.
즉 컨트롤러(190)의 컨트롤에 의해 컴프레서(172)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면, 압축공기는 직선구간부(143a)와 교차구간부(143b)를 따라 유동하여 기포분사공(141a)을 통해 수중에서 분사된다.
이처럼 수중에서 강한 압축공기가 분사되면 분사된 압축공기는 기포를 형성하게 되며, 이와 같이 생성되는 기포는 도 2처럼 혹은 도 4의 그림처럼 선체(110)의 외표면에 일정 두께의 기포층을 형성하게 된다.
특히, 이러한 기포층은 프로펠러(120)에 의해 발생되는 변동압력을 차단 혹은 흡수할 수 있도록 프로펠러(120)에 인접된 위치의 선체(110)의 외표면에 넓게 혹은 일정한 두께로 형성될 수 있다.
이러한 기포층은 앞서 기술한 것처럼 변동압력을 차단하는 혹은 흡수하는 쿠션층의 역할을 수행할 수 있다. 실제, 변동압력 저감모듈(140)을 적용하여 테스트를 해보면, 변동압력의 크기가 20% 이상 감소하는 것을 확인한 바 있다.
종합해보면, 본 실시예의 변동압력 저감모듈(140)이 선체(110)에 적용되면 프로펠러(120)의 동작 시 야기되는 진동과 소음이 선체(110)로 전달되는 현상을 효과적으로 저지할 수 있다.
따라서 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에 있어, 선박에 야기되는 진동과 소음 문제를 적절하게 해결할 수 있다.
특히, 본 실시예와 같은 구조는, 종래처럼 프로펠러(120) 날개 자체의 모양이나 크기를 다르게 설계하거나, 선박 후미의 모양을 개선하거나, 진동과 소음을 차단시키기 위한 별도의 보강재를 덧대거나, 선수에서 흘러들어오는 물의 유동(flow)을 가이드하기 위한 가이드장치를 부착하거나, 프로펠러(120)의 사이즈를 줄이거나 하는 등의 변동압력 저감 방법으로부터 발생될 수 있는 제반적인 로스(loss)를 줄여 진동과 소음 문제를 효과적으로 개선한 것으로서, 오히려 프로펠러(120)의 사이즈를 크게 증가시킬 수 있기 때문에 추진력 향상에 도움이 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈이 배치된 상태의 모식도이다.
본 실시예의 경우, 선체(210)에 한 쌍의 프로펠러(220)가 장착되는 선박을 개시하고 있는데, 이러한 선박의 경우에도 변동압력 저감모듈(140)이 한 쌍의 프로펠러(220) 각각의 위치에서 인접된 선체(210)의 벽면에 결합되어 선체(210)로 전달되는 진동과 소음을 저감시킬 수 있다.
특히, 도 10에 도시된 선박의 경우, 프로펠러(220)들이 회전되는 방향을 따라 일측으로 치우친 위치의 선체(210) 벽면에 변동압력 저감모듈(140)이 결합되어 변동압력을 저감시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
본 실시예의 경우, 변동압력 저감모듈(340)에 마련되는 압축공기 유동라인(343)의 구조가 제1 실시예와 상이하다.
즉 본 실시예에서 압축공기 유동라인(343)의 경우, 직선구간부(343a)와 교차구간부(343b) 사이에 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부(343c)가 더 형성되며, 아크형 안내부(343c)로 인해 압축공기가 와류 없이 용이하게 기포분사공(341a)을 통해 분사되면서 기포층을 형성할 수 있을 것이다.
본 실시예에서 아크형 안내부(343c)는 직선구간부(343a)와 교차구간부(343b) 사이를 아크형(arc)으로 가공하는 것으로 적용하고 있지만, 이 영역에 별도의 구조물을 배치하여 압축공기를 안내할 수도 있으며, 이러한 사항 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
본 실시예의 경우, 변동압력 저감모듈(440)에 마련되는 압축공기 유동라인(443)이 독립적으로 다수 개 마련되고 있다.
이 경우, 기포분사공(441a)은 압축공기 유동라인(443)의 개수만큼 마련될 수 있으며, 이러한 구조를 통해 기포 발생의 효율 또는 발생량을 높일 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박에서 변동압력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
본 실시예의 경우, 기포분사공(141a) 영역에 다공성 캡(580, cap)이 더 결합되는 것을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 대부분의 구조가 유사하다.
다공성 캡(580)은 도 13에 확대된 바와 같이, 다수의 관통공(581)이 형성되는 원반형 구조물일 수 있다.
이처럼 다수의 관통공(581)을 구비하는 다공성 캡(580)을 적용하게 되면, 압축공기가 다수의 관통공(581)을 지나면서 속도가 빨라지게 됨과 동시에 공기가 세밀하게 부서지는 효과를 제공할 수 있기 때문에 좀 더 미세한 기포를 다량으로 만들 수 있는 이점이 있다.
다공성 캡(580)의 외표면에는 변동압력 저감모듈(140)에 착탈 가능하게 결합되는 수단으로서 착탈결합부(582)가 마련될 수 있는데, 본 실시예에서 착탈결합부(582)는 홈의 형태를 가질 수 있다.
이처럼 다공성 캡(580)의 외표면에 홈 형태의 착탈결합부(582)가 마련되고, 변동압력 저감모듈(140)에서 다공성 캡(580)이 설치되는 부분에는 착탈결합부(582)에 끼워지는 돌기(미도시)가 형성될 수 있을 것이다.
물론, 반대의 경우도 충분히 가능하다. 즉 다공성 캡(580)의 외표면에 돌기 형태를 만들고, 반대편인 변동압력 저감모듈(140)에 홈을 만들어 다공성 캡(580)이 쉽게 끼워지도록 할 수도 있다.
뿐만 아니라 다공성 캡(580)이 나사 방식으로 변동압력 저감모듈(140)에 결합되도록 하여도 무방할 것이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박의 제어블록도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우, 감지부(280)는 프로펠러(120)의 동작의 감지하고 있으며, 컨트롤러(290)는 감지부(280)의 정보에 기초하여 변동압력 저감모듈(1440)을 통한 기포 발생을 컨트롤한다.
부연 설명하면, 감지부(280)가 프로펠러(120)의 동작이 온(on)되었음을 감지하여 이 정보를 컨트롤러(290)로 전송하면 컨트롤러(290)는 이 정보에 기초하여 컴프레서(171) 또는 밸브(174a,174b)의 동작을 컨트롤함으로써 변동압력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 컨트롤한다. 다시 말해, 프로펠러(120)의 동작이 오프(off)된 때에는 컨트롤러(290)에 의해 컴프레서(171)의 동작이 정지되거나 밸브(174a,174b)가 닫혀 변동압력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되지 않다가 프로펠러(120)의 동작이 온(on)되었을 때 비로소 변동압력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 컨트롤한다. 이와 같은 컨트롤을 통해 불필요하게 전력이 낭비되는 현상을 저지할 수 있다.
또한 컨트롤러(290)는 프로펠러(120)의 회전속도가 증가할 때, 컴프레서(171) 또는 밸브(174a,174b)의 동작을 컨트롤함으로써 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생량이 증가하도록 컨트롤할 수 있다. 따라서 만약 프로펠러(120)의 회전속도가 감소하는 경우에는 컨트롤러(290)가 컴프레서(171) 또는 밸브(174a,174b)의 동작을 컨트롤함으로써 변동압력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생량이 감소하도록 컨트롤할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 선체 120 : 프로펠러
130 : 벌브 러더 140 : 변동압력 저감모듈
141 : 돌출부 142 : 모듈 바디
143 : 압축공기 유동라인 144 : 바디 플랜지
160 : 바텀 플러그 163 : 관통부
164 : 자리턱 170 : 압축공기 공급부
171 : 스티어링 기어 룸 172 : 컴프레서
173 : 압축공기 공급라인 174a,174b : 밸브
180 : 감지부 180a : 진동 감지용 센서
180b : 소음 감지용 센서 190 : 컨트롤러

Claims (14)

  1. 프로펠러에 이웃된 선체의 벽면에 결합되며, 상기 선체의 외표면으로 기포를 발생시키는 변동압력 저감모듈;
    상기 선체에 마련되며, 상기 변동압력에 의해 상기 선체로 전달되는 진동과 소음 중에서 적어도 어느 하나를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부로부터의 정보에 기초하여 상기 변동압력 저감모듈을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변동압력 저감모듈과 연결되어 상기 변동압력 저감모듈로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함하는 선박.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압축공기 공급부는,
    상기 선체의 일측에 마련되는 컴프레서;
    상기 컴프레서와 상기 변동압력 저감모듈을 직결시키는 압축공기 공급라인; 및
    상기 압축공기 공급라인에 마련되어 상기 압축공기 공급라인을 따라 유동되는 압축공기의 유동을 단속하는 적어도 하나의 밸브를 포함하는 선박.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 감지부의 정보에 기초하여 상기 컴프레서 또는 상기 밸브의 동작을 컨트롤함으로써 상기 변동압력 저감모듈을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량을 컨트롤하는 선박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선체의 벽면에 결합되는 바텀 플러그(bottom plug)를 더 포함하며,
    상기 변동압력 저감모듈은 상기 바텀 플러그에 착탈 가능하게 결합되는 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변동압력 저감모듈은,
    상기 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 바텀 플러그의 관통부에 삽입되게 결합되는 모듈 바디;
    상기 모듈 바디의 일측으로부터 돌출되게 마련되고 상기 선체의 외표면으로부터 돌출되게 배치되며, 단부에 상기 기포가 분사되는 기포분사공이 형성되는 돌출부; 및
    상기 모듈 바디의 타측에 형성되고 상기 바텀 플러그의 자리턱에 배치되는 바디 플랜지를 포함하는 선박.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 모듈 바디의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부; 및
    상기 경사벽부의 단부에서 상기 모듈 바디의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부를 포함하는 선박.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압축공기 유동라인은,
    상기 모듈 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및
    상기 돌출부의 내부에 배치되되 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함하는 선박.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성되는 선박.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 압축공기 유동라인은 독립적으로 다수 개 배치되는 선박.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 선수 방향에 배치되어 선미 방향으로 기포를 발생시키는 선박.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 변동압력 저감모듈은 상기 프로펠러의 중심축선을 기준으로 상기 프로펠러의 직경을 벗어나지 않는 범위 내에 배치되는 선박.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 변동압력 저감모듈은 상기 기포분사공 영역에 결합되는 다공성 캡(cap)을 더 포함하는 선박.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 다공성 캡의 표면에는 다수의 관통공이 형성되며,
    상기 다공성 캡의 외표면에는 상기 변동압력 저감모듈에 착탈 가능하게 결합되는 착탈결합부가 더 마련되는 선박.
KR1020120002744A 2011-10-07 2012-01-10 선박 KR101399961B1 (ko)

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