KR20130095672A

KR20130095672A - 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법 및 취입장치

Info

Publication number: KR20130095672A
Application number: KR1020130013348A
Authority: KR
Inventors: 리차드 뷔흐너; 얀 스프렉켈마이어
Original assignee: 티센크루프 마린 시스템즈 게엠베하
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-08-28
Also published as: EP2628675A1; DE102012202544A1; KR101607561B1; EP2628675B1

Abstract

본 발명은 잠수함에 저장된 압축가스가 밸러스트 탱크로 취입되고 가열되는 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법에 관련하고 있다.

Description

잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법 및 취입장치{Method for Blowing a Ballast Tank of a Submarine and Blowing Device Therefor}

본 발명은, 잠수함에 저장된 압축가스가 밸러스트 탱크로 주입되는, 잠수함의 밸러스트 탱크에 기류를 불어넣기 위한 방법(이하, "취입하기 위한 방법"이라 한다)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 밸러스트 탱크를 압축가스로 충전하기 위한 적어도 하나의 압축가스 저장수단을 구비한 잠수함을 위한 기류를 불어넣는 장치(이하, 취입장치"라 한다)에 관한 것이다.

잠수함들은 잠수함이 잠수항해하는 동안에는 물로 충전되는 밸러스트 탱크들을 포함하고 있다. 잠수함들은, 비상 부상을 위하여, 취입장치들이 제공되는데, 이것에 의해 잠수함의 바우-사이드(bow-side)에 배치된 밸러스트 탱크에 위치된 물이 밸러스트 탱크 속으로 유입되는 가스에 의해 잠수함의 주변으로 추방된다. 잠수함의 부력은 이것에 의해 증가 되고, 추가 대책을 수행함이 없이, 수면으로 부상한다.

알려져 있는 취입장치에 있어서, 밸러스트 탱크의 취입을 위해 요구되는 가스는, 예를 들면 DE 10 2004 048 311 B4에 개시된 바와 같이, 압축공기 형태로 잠수함에 선적된 상태에서 수행되거나, 또는 예를 들면 DE 33 20 159 A1, DE 197 04 587 A1, DE 43 38 340 A1 및 EP 1 415 906 A1으로부터 알려진 바와 같은 가스발생기에 의해 잠수함의 선상에서 화학적 방법으로 생산되어 질 수 있다.

밸러스트 탱크에 기류를 불어넣기 위하여 압축되고 잠수함에 저장된 가스를 포함하는 취입장치들은 그들 및 그들의 작동이 비교적 저렴하다는 이점을 가지고 있다. 이것은 특히 압축가스로서 공기가 사용되는 경우로서, 왜냐하면 잠수함의 비상 부상 후 이러한 취입장치들의 작동준비가 잠수함의 선상에 위치한 압축기에 의해 잠수함이 부상했을 때 다시 충전되어 지는 압축가스 저장수단에 의해 단순히 창출될 수가 있기 때문이다. 이것에 의해 발생하는 비용은 무시할 만하고, 이러한 취입장치를 구비한 잠수함의 승무원은 수면으로의 비상 부상을 자주 훈련하는 입장에 있다.

그러나, 이들 취입장치들을 사용할 때 그리고 압축가스를 저장하기 위한 압축가스 저장수단의 유용한 규모를 설계하는 가운데, 이 밸러스트 탱크들이, 약 150m까지의 잠수깊이 이하에서, 완전히 파괴될 수 있다는 것이 발견되었다. 이것은 밸러스트 탱크내에 지배적인 역-압력과 잠수깊이가 증가할수록 더 많이 증가되는 압축가스에 의해 발휘되는 용량변경작업의 사실에 기인하고, 또한 밸러스트 탱크 내의 압축가스의 물 대체용량이 감소하는 것에 의해 수행된 용량변경작업에 기인하여 압축가스로부터 열이 취하여지는 단점이 부가적으로 발견되었다.

밸러스트 탱크를 취입하기 위한 압축가스가 가스발생기에 의해 제공되는 취입장치는, 비록 150m 보다 더 깊은 잠수깊이로부터조차, 잠수함의 비상 부상의 때에 밸러스트 탱크들의 완전한 취입을 허락하여야만 한다. 그러나, 이들 취입장치들에 있어서, 가스발생기들이 매우 비싸고 사용된 후에는 재사용될 수 없거나 또는 단지 철저한 분해점검 후에 사용되어야하는 단점이 발견되었고, 이것은 고려할만한 비용발생의 원인이 되는데, 그 이유는 철저한 분해 점검은 독킹(docking)과 잠수함의 더 긴 불필요한 시간을 수반하기 때문이다. 뒤이은 철저한 분해점검과 함께 가스발생기의 사용은 이러한 취입장치가 제공된 잠수함의 승무원을 훈련목적을 위한 비상 부상을 수행할 수 없게 만든다. 또한, 가스발생기에 의한 비상취입에 있어서 높은 조작온도는 밸러스트 탱크 내의 페인트-감응부분 및 열-감응부분들을 위험하게 한다. 이것이 관련된 점을 고려하면, 밸러스트 탱크를 취입하기 위하여 저장된 압축가스를 사용하는 취입장치들이, 가스발생기들을 사용하는 취입장치들을 구비한 경우와 마찬가지의 비교할만한 잠수깊이에서 적용되는 것이라면 정말로 더 바람직하다.

위와 같은 단점들에 대하여, 본 발명의 목적은, 저장된 압축가스의 사용과 함께 지금까지 가능했던 것보다 더 깊은 깊이로부터 잠수함의 비상 부상을 허용하는, 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법 및 이것을 위한 취입장치를 제공하는데 있다.

방법에 관련한 본 발명의 일부 목적은, 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 초기 언급된 형태의 방법에 있어서, 본 발명에 따르면, 바람직하게는 압축공기의 경우인 압축가스가 가열되는, 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법에 의해 달성된다.

이 대책은, 수행된 용량변경작업에 기인하여 취하여 진 열을 유입함에 의해, 밸러스트 탱크 내에서 압축가스의 물 치환용량의 적어도 상기한 감소를 보상하는 아이디어에 기초된다. 특히 이점 있게는, 밸러스트 탱크 내에 압축가스의 물 치환용량을 아직 더 증가시키기 위하여, 압축가스에 더 많은 열을 공급할 수가 있다. 이와 같은 식으로, 본 발명에 따른 방법은, 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 저장된 압축가스의 사용중에, 지금까지 알려졌던 형태의 이 방법으로 가능했던 잠수깊이보다 더 깊은 깊이로부터 잠수함들의 비상 부상을 허용한다.

기본적으로, 잠수함의 비상 부상이 발생 될 때 밸러스트 탱크 속으로 취입되는 압축가스는 잠수깊이와는 독립적으로 가열될 수 있고, 그것으로부터 비상 부상이 수행되는 것이다. 바람직하게는, 그러나 본 발명에 따른 방법은, 잠수함의 비상 부상과 함께, 압축가스가 이들 잠수깊이들에서 단지 가열되는 식으로 제어되고, 여기서 밸러스트 탱크로 유입된 압축가스는 밸러스트 탱크 내에 위치한 물을 밖으로 완전히 방출하는 입장에 있지 않다. 한편, 경우가 있을 수 있는 것으로서 압축가스의 가열 없이 또한 할 수도 있다.

압축가스는, 열이 그것으로부터 사전에 취해졌든지, 또는 거기에 가는 중에 취해졌든, 밸러스트 탱크 안에서 통상적으로 가열된다. 여기서, 절차공정은 압축가스가 그것이 밸러스트 탱크 내로 유입되는 동안 이미 가열된다는 것으로 이해될 수 있다. 이것에 대조적으로, 압축가스의 가열은 밸러스트 탱크 내로 압축가스의 완전한 취입 후에 수행되는 절차공정도 또한 이해할 수 있다.

바람직하게는, 압축가스는 에너지원의 화학적 반응 및/또는 분해에 의해 가열된다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법의 틀 내에서, 에너지원은 연소 되거나 또는 촉매반응으로 분해될 수가 있고, 여기서 연소 또는 촉매반응 분해에 기인하여 올라오는 열이 압축가스로 유입된다. 에너지원으로 예를 들면 디젤연료가 사용될 수 있고, 이것은 통상적으로 종래 잠수함에 그 자체로 존재하는, 즉 원자력이 아니다. 이것과는 달리, 물론 또한 바람직하게는 고체 또는 액체로 존재하는 그리고 열 생성을 위해 적합한 다른 모든 에너지원들도 적용될 수가 있다.

이점 있게, 압축가스의 가열을 통해 예상되는 화학적 과정 또는 분해과정과 관련하여, 에너지원이 기대되는 온도영역에서 불활성 식으로 처신되는 가스성분으로 파괴되는, 이들 과정들의 경우가 바람직한 경우이다. 바람직하게는, 에너지원의 화학적 반응 및/또는 분해로 방출되는 가스는 밸러스트 탱크로 유입되고, 이것은 부가적으로 물 치환용 압축가스 속으로 유입된 압축가스로 기여한다.

취입장치에 관련한 본 발명의 일부 목적은, 적어도 하나의 밸러스트 탱크를 압축가스로 충전하기 위한 적어도 하나의 압축가스 저장수단을 갖는 취입장치에 의해 달성되고, 여기서 이 취입장치는 압축가스를 가열하기 위한 열원을 포함한다. 잠수함의 내압 선각의 바깥 또는 내에 설치될 수 있는 압축가스 저장수단은 내압 선각의 밖에 배치된 밸러스트 탱크에 전도적으로 연결되어 있다. 여기서, 바람직하게는 내압 선각 내에 배치되고 잠수함의 잠수 항해와 함께 밸러스트 탱크 안에 위치한 물의 침투와 압축가스의 밸러스트 탱크로의 바람직하지 않은 유입을 방지하는 제어가능한 셧-오프 밸브(shut-off valve)가 압축가스 저장수단과 밸러스트 탱크 사이의 도관 연결 내에 제공된다.

열원은 특히 열원으로부터 압축가스에 열 전달이 보장되도록 통상적으로 압축가스 용기의 하류에 배치된다. 밸러스트 탱크 내에 열원의 배치가 바람직하다. 밸러스트 탱크가 잠수함의 정상적인 잠수항해 동안 물이 차 있고 잠수압력이 있기 때문에, 열원은 통상 압력-저항 및 해수-저항식으로 설계된다.

원칙적으로, 모든 적합한 열 발신기들 또는 열 발생기들은, 그들이 압축가스를 가열하는데 필요한 열 에너지를 제공할 수 있는 한, 본 발명에 따른 취입장치를 위한 열원으로서 적용될 수가 있다. 그러나 바람직하게는, 고체 및/또는 액체 에너지원들이 가스화되는 장치와 같은, 열원을 형성하는 가스발생기를 생각할 수 있다. 열원으로서 가스발생기의 사용은 가스발생기가 그 안에서 일어나는 발열전환과정에서 압축가스를 가열하는데 필요한 열 에너지를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 또한 밸러스트 탱크를 취입하기 위하여 사용될 수 있는 제품가스를 생성할 수 있기 때문에 이점이 있다.

그러나 가스발생기의 주목적은, 가스생산에 관한 그것의 효과와 관련하여 지금까지 알려져 있는 취입장치들의 가스발생기들보다 의미 있게 더 작고 덜 비싸게 설계될 수 있고 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 압축가스를 가능하게 만들도록하는, 열 생성이다. 이 더 작은 용량에도 불구하고, 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 압축가스가 압축가스 저장수단에 의해 제공될 수 없는 경우에 있어서, 본 발명에 따른 가스발생기는 그러나 밸러스트 탱크를 취입하는데 필요한 가스를 혼자 생성하는 위치에 있고, 여기서 그러나 이 경우에 있어서 취입시간의 연장은 수용되어야만 한다.

특히 가스발생기 내에서 연소과정들이 일어날 때, 에너지원 자체가 산소를 포함하고 있지 않은 점을 고려하면, 가스발생기 내에 가스화되어지는 에너지원에 산소가 공급되어야만 한다. 공기는 산소로 사용될 수 있고 이 공기는 바람직하게는 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 본 발명에 따른 방법의 압축가스로서 사용된다. 통상적으로, 압축가스용기에 저장된 이 공기는 가스발생기에 산소로 공급될 수가 있다. 이 목적을 위하여, 본 발명에 따른 취입장치의 압축가스 저장수단은 이점 있게 가스발생기에 전도적으로 연결될 수 있다. 이것에 의해, 밸러스트 탱크 내에 가스발생기의 배치와 함께, 밸러스트 탱크의 내부는 또한 압축가스 저장수단 및 가스발생기의 도관 연결의 일부를 형성할 수가 있다.

바람직하게는, 압축가스 저장수단 및 가스발생기는 제어부에 신호-연결되어 있다. 압축가스 저장수단의 제어부에의 신호연결은 이것에 의해 또한 제어부와 압축가스 저장수단의 하류에 설치된 제어가능한 밸브 사이의 신호연결로서 이해된다. 압축가스 저장수단의 압축가스 출구 또는 가장 간단한 경우에 있어서 압축가스 출구를 형성하는 밸브는 제어부에 의해 폐쇄 및 개방식으로 작동될 수 있다. 경우가 있을 수 있는 것으로서, 압축가스 저장수단의 밖으로 흐르는 가스의 용량 흐름은 제어부에 의해 설정 또는 변경될 수가 있다. 또한, 가스발생기는 온(on) 및 오프(off)로 절환될 수 있거나 또는 그것의 작동행위는 제어부와 함께 변경될 수 있다.

더 이점 있는 설계에 따르면, 제어부는 압축가스 저장수단 및 가스발생기의 개별적 또는 공통적 작동을 위하여 설계된다. 압축가스 저장수단 및 가스발생기의 공통적 작동은 압축가스 저장수단 및 가스발생기가 함께 동시에 작동되는 경우들이고, 한편 제어부는 오직 압축가스 저장수단 또는 오직 가스발생기가 작동되는 것일 때, 또는 만약 이들 요소들이 순차적으로 작동되는 것일 때 단지 압축가스 저장수단만을 또는 단지 가스발생기만을 경우별로 제어한다.

본 발명에 따른 취입장치의 더 이점 있는 개발에 있어서, 이 장치는 취입과정을 간섭하기 위한 수단을 포함한다. 이 수단은 압축가스 저장수단 및 가스발생기가 신호-연결되어 있는 제어부의 일부일 수 있고 및/또는 취입과정이 수동으로 간섭되고 종료될 수 있는 별도의 수단이 제공될 수도 있다.

본 발명은, 저장된 압축가스의 사용과 함께 지금까지 가능했던 것보다 더 깊은 깊이로부터 잠수함의 비상 부상을 허용하는, 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법 및 이것을 위한 취입장치를 제공하는 효과가 있다.

도면은 잠수함의 바우-사이드 영역에 대한 매우 단순화한 기본도 이다.

이하에서 도면에 도시된 실시 예에 의해 본 발명을 더욱 자세히 설명한다. 도면에 있어서, 밸러스트 탱크(10)는 잠수함(2)의 내압 선각(6)의 바우-사이드 벽(4) 및 이 벽(4)으로부터 일정거리 떨어져 있는 바깥 선각(8) 사이의 잠수함(2)의 바깥 선박 내에 배치되어 있다.

밸러스트 탱크(10)는 잠수함(2)의 잠수항해와 함께 통상적 방식으로 물로 완전히 범람 된다. 잠수함(2)의 비상 부상과 함께, 밸러스트 탱크(10) 내에 위치한 물은, 잠수함(2)의 부양을 증가하기 위하여, 이것의 밖으로 추방되어 져야만 한다. 이것을 위하여, 잠수함(2)은 주요 구성요소들이 압축가스 저장수단(12) 및 가스발생기(14)인 취입장치를 포함하고 있다.

도면에 있어서, 압축가스 저장수단(12)은 잠수함(2)의 밖에 나타나 있지만, 그것은 잠수함(2)의 내압 선각(6)의 밖은 물론 내부에 배치될 수도 있다. 압축가스로서의 공기는 압축가스 저장수단(12) 내에 약 250 바(bar)의 압력으로 저장되어 있다. 잠수항해 중의 잠수함(2)의 비상 부상의 경우에 있어서, 압축가스 저장수단(12) 내에 위치된 압축가스는 거기에 위치된 물을 추방하기 위하여 밸러스트 탱크(10) 속으로 취입되고, 이것은 도면의 화살표 A에 의해 도시되어 있다.

내압 선각(6)의 벽(4)을 관통하여 안내되고 밸러스트 탱크(10) 안으로 확장하는 도관(16)은, 압축가스 저장수단(12)에 저장된 압축가스를 밸러스트 탱크(10) 속으로 도입하기 위하여, 압축가스 저장수단(12)의 출구 측에 연결된다. 도관(16)이 요구되는 바대로 폐쇄 또는 개방될 수 있도록, 조절가능한 셧-오프 밸브(shut-off valve)(18)가 벽(4)에 인접한 영역의 도관(16)에 배치된다.

가스발생기(14)는 밸러스트 탱크(10) 내에 배치된다. 가스발생기(14)의 주 과업은 압축가스 저장수단(12)으로부터 밸러스트 탱크(10)로 도입된 압축가스를 가열하는데 있고, 이것은 도면에서 화살과 같은 식의 열 흐름(20)으로 도시되어 있다. 따라서, 가스발생기(14)는 열 원을 형성한다. 더욱이, 가스발생기(14)는 그 안에서 생성된 가스를 밸러스트 탱크(10) 속으로 방출하고 이 가스는 따라서 또한 밸러스트 탱크(10) 내에 위치된 물을 밖으로 방출하는데 기여한다.

도시된 취입장치의 기능은 다음과 같다:

만약 잠수함(2)이 잠수 된 상태에 위치되어 있다면 잠수함(2)의 비상 부상의 필요를 제공하는 비상상태에 있어서, 앞서 도관(16)을 폐쇄하고 있던 셧-오프 밸브(18)가 리드(24)를 통해 셧-오프 밸브(18)에 연결된 제어부(22)에 의해 개방된다. 이 제어부(22)는, 잠수함(2)의 잠수 깊이에 의존하여, 가스발생기(14)의 작동여부에 관해 결정한다.

바람직하게는 150m의 최대 잠수 깊이에서는 제어부(22)에 의해 가스발생기(14)가 작동되지 않는데, 그 이유는 이 잠수 깊이까지 내려가면 압축가스 저장수단(12)으로부터 밸러스트 탱크(10)로 흐르는 압축가스가 밸러스트 탱크(10) 내에 위치한 물을 부가적 대책 없이 충분히 짧은 시간 내에 밖으로 방출하는 위치에 있기 때문이다.

만약 잠수함(2)이 150m 이하의 잠수깊이에 위치하고 있다면, 이것은 더 이상 그 경우가 아니고, 즉 밸러스트 탱크(10) 내로 유입된 공기를 제외하고 밸러스트 탱크(10) 안에는 또한 아직 물이 있다. 리드(26)를 통해 가스발생기(14)에 신호-연결된 제어부(22)는 그때 가스발생기(14)를 작동시킨다. 이 가스발생기는 에너지 원으로부터 열 에너지의 방출 중에 가스발생기(14)로부터 밸러스트 탱크(10)로 흐르는 가스 또는 가스 혼합물을 생성한다. 가스발생기(14)에 의해 방출된 열 에너지는 밸러스트 탱크(10) 안에 위치한 압축공기를 가열하고 이 공기는 가열로 인해 팽창한다. 이 압축공기는 물론 가스발생기(14)에 의해 부가적으로 생성된 가스의 이 팽창은, 의미 있게 150m 이하의 잠수 깊이에서조차, 아직 밸러스트 탱크(10) 내에 위치하고 있는 물을 소망의 빠른시간 내에 밸러스트 탱크(10) 밖으로 방출한다. 잠수함(2)의 부양은 이것에 의해 증가 되고, 이 잠수함은 따라서 수면으로 부상한다.

개시한 바와 같이, 제어부(22)는 자동적으로 밸러스트 탱크(10)를 취입하는데 필요한 모든 대책들을 개시할 수가 있다. 또한, 취입장치는 가스발생기(14)의 작동은 물론 밸러스트 탱크(10) 내로의 압축공기 유입이 개별적으로 그리고 수동적으로 수행될 수 있는 수단들을 포함하고 있다. 그러나, 좀더 좋은 관찰을 위하여, 이 수단들은 도면의 도시를 생략했다.

2: 잠수함 4: 벽
6: 내압 선각 8: 바깥 선각
10: 밸러스트 탱크 12: 압축가스 저장수단
14: 가스발생기 16: 도관
18: 셧-오프 밸브 20: 열 흐름
22: 제어부 24, 26: 도관
A: 화살표

Claims

잠수함(2)에 저장된 압축가스가 밸러스트 탱크(10)로 취입되는 잠수함(2)의 밸러스트 탱크(10)를 취입하기 위한 방법에 있어서, 압축가스가 가열되는 것을 특징으로 하는 잠수함의 밸러스트 탱크를 취입하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 압축가스는 밸러스트 탱크(10) 내에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 압축가스는 에너지원의 화학적 반응 및/또는 분해로 발생하는 열에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 에너지원의 화학적 반응 및/또는 분해로 방출되는 가스는 밸러스트 탱크(10) 내로 취입되는 것을 특징으로 하는 방법.
압축가스로 적어도 하나의 밸러스트 탱크(10)를 충전하기 위한 적어도 하나의 압축가스 저장수단(12)을 구비한 잠수함(2) 용 취입장치에 있어서, 이 취입장치는 압축가스를 가열하기 위한 열원을 포함하는 잠수함 용 취입장치.
제 5항에 있어서, 열원은 밸러스트 탱크(10) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 취입장치.
제 5항 또는 제 6항에 있어서, 가스발생기(14)가 열원을 형성하는 것을 특징으로 하는 취입장치.
제 7항에 있어서, 압축가스 저장수단(12)은 가스발생기(14)에 전도적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 취입장치.
제 7항 또는 제 8항에 있어서, 압축가스 저장수단(12) 및 가스발생기(14)는 제어부(22)에 신호-연결되어 있는 것을 특징으로 하는 취입장치.
제 9항에 있어서, 제어부(22)는 압축가스 저장수단(12) 및 가스발생기(14)를 개별적으로 또는 공통으로 작동시키기 위하여 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 취입장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 취입공정을 간섭하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취입장치.