KR20130110025A - 선저에 공기공동으로 인한 침수표면적 감소로 인한 마찰저항 저감장치를 구비하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 운항에 있어서 에너지 절감과 안전항해에 관한 것으로, 침수표면적을 줄여 마찰저항의 저감으로 운항 할때 에너지를 절감하는 것과, 횡동요를 감솨하여 안전운항에 관한 것으로,
더욱 상세하게는 마찰저항의 원인인 침수표면적을 많이 감소하기 위하여 선저에 공기공동을 구성하게 하고, 선박의 균형을 바르게 하기 위하여 선수에서 선미까지 종칸막이를 2개이상을 설치 구비하여, 종칸막이 사이의 있는 공기공동 속의 공기가 다른 공기공동으로 이동하지 못하게 하여서 선박이 운항할때 침수표면적 감소로 인한 마찰면적의 감소로 에너지가 절감되고.
공기공동 속의 공기가, 다른 공기공동 속으로 이동을 못하고, 공기의 부력과 또 탄력으로 완충 역활을 하고, 횡동요감쇠 장치인 빌지킬같은 판이 선수에서 선미까지 4개이상 있어, 횡동요가 현저히 감쇠하여 안전 운항과 쾌적한 여행을 할수 있는 효과가 있다.

Description

선저에 공기공동으로 인한 침수표면적 감소로 인한 마찰저항 저감장치를 구비하는 선박{A ship with an apparatus for reducing frictional resistance by reduced area of wetted surface by air cavity in the bottom of a ship}

본 발명은 선박의 운항에 있어서 에너지 절감과 안전항해에 관한 것으로 조파저항과 마찰저항(침수면적)의 저감 방법으로,

더욱 상세하게는 마찰저항의 원인인 침수표면적을 많이 감소하기 위하여 선저에 공기공동을 구성하게 하여, 선박 밑면과 물이 닫는 침수표면적을 줄여서 마찰저항를 적게 하여 에너지 소모을 줄이고, 또 횡동요을 감쇠하게 하여 승선감을 쾌적하고 안전하게 하고 .

조파저항을 감소하기 위하여 선수 부분이 수면 아래로 잠수하게 하여 선박이 운항 할때 물이 선박의 선수 위로 올라와서 선박의 중앙을 기준으로 양쪽에서 뒤로 흘러가게 하여 조파저항을 감소하게 하여, 에너지의 소비를 적게 하고, 운항속도 향상에 관한 것이다.

선박이 운행 할때의 저항은 조파저항, 마찰저항, 잉여저항 등이 있으나, 이중에서 비중이 제일 큰 마찰저항의 저감방법과 조파저항에 관한 것으로, 배의 밑면이 물과 접촉하는 면을 침수표면적이라 하는데, 이곳에서 마찰저항이 발생하는 마찰저항을 적게 하려면, 침수표면적을 줄여야 한다,

현재까지 침수표면적을 줄이는 방법은 없다고 하며, 미소기포, 또는공기윤활법 등으로, 선저에 공기방울 또는 공기를 공급하여, 선박이 물과 직접 닫지 않도록, 공기층을 형성하나 그 공기층을 선미까지 효과적으로 유지할수가 없고, 또 기상 상태가 나쁘거나 파도가 높을때는 효과를 기대하기 어려으며, 공기부양선은 선박의 밑면에 압축공기을 넣어 공기층을 효과적으로 유지 할수는 있으나, 압축공기 생산 비용이 너무 많이 들어서, 특수 목적의 선박에 일부 사용하고 있으며, 중 대형선박에는 사용할수 없다는 단점이 있다. 수면 위를 날아가는 위그선도 있으나 속도가 빠르기 때문에 특수한 용도로 사용할 뿐, 과다한 에너지 사용과 대형화가 어려워 실용적이지 못한다.

조파저항은 선박이 운항 할때 선수부분과 수면에서 발생하는 저항으로 감소하기 위하여 선수를 유선형으로 하거나, 쌍동선 등 여러가지 방법이 있고, 수면 아래에서는 조파저항이 발생하지 않으니 선수 부분을 수면 아래에 침수 하게 하여 조파저항을 저감 하게 하였다.

본 발명은, 선박이 운항할때, 발생하는 저항은 여러가지가 있으나, 그 중에서 침수표면적을 감소하게 하여 마찰저항을 적게 하고, 선박의 전면의 형상저항인 조파저항을 적게 하기 위한 방법으로.

선박의 선저에 공기을 넣을수 있는 공간을 만들어, 상기의 공간에 공기를 넣으면 공기공동이 구성하게 되고, 공기공동이 구성하면, 선박의 밑면과 물이 닫지 않은 침수표면적이 줄어 들어서 마찰저항이 감소하게 하는 것과, 공기공동에 폭이 넓어야 침수표면적이 많이 줄어 마찰저항이 많이 감소 하는데 선박의 폭이 넓으면, 형상저항인 조파저항이 많아진다 이에 조파저항을 감소하게 하기 위하여 조파저항은 수면하의 일정한 깊이에서는, 조파저항이 발생하지 않으므로, 조파저항이 없는 위치에, 선수가 있도록 하였다.

상기와 같은 효과가 발생하게 하려면.

선박의 밑면에, ,선박의 크기에 따라, 높이가 10Cm∼600Cm의 크기의 밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)에 선박의 길이 방향으로, 선수 부분에서 선미 부분까지 종칸막이(2)을 2개 이상를, 종칸막이(2)의 높이는 밑면이 개방된 상자의 높이보다 5Cm∼100Cm가 적게 제작하여, 선저의 밑 면의 밑면이 개방된 상자의 내부에, 선수에서 선미까지, 선박의 폭으로 똑같은 간 격으로 하여 제일 윗면(C)에 부착하여, 물속에 넣고 나서, 밑면이 개방된 상자 내부의 공간에는 상자의 제일 밑면(A)에서 임의(5Cm∼500Cm)의 높이(B)의 위치에 수면이 유지 하도록 하며는

선저의 양쪽면(1-좌, 1-우)와, 앞,뒷면(1-전, 1-후)만 침수면적이 되고, 선저의 양쪽면과 앞 뒷면 사이의 공기공동(5)에는 공기가 들어 있는 공기공동(5)이 있게 되고, 그 결과 수면과 선박 밑면과의 사이에 공기공동(5)에는 공기층이 생긴다.

선박의 밑면에 공기층이 생기면 선박과 물이 접촉하는 면적이 감소하여 마찰저항을 저감 할수 있고,

밑면에 공기공동을 인하여 전면이 약간 넓게 되여 형상저항이 증가되고, 또 공기공동의 면적을 넓게 하려면 선박의 폭이 넓어야 한다,

형상저항이 증가하고 선박의 폭이 커지면서, 선박의 선수 부분과 수면과의 접촉면적이 많아져서 조파저항이 많아 진다.

조파저항은 수면하에서 일정한 깊이에서는 발생하지 않으므로 선수 부분을 선박 좌우 방향으로 넓게하고, 중앙은 뒤로 갈수록 높게 하여 물이 선수부분에서 뒤로 갈수록 선박의 좌우현 끝으로 흘러가게 하고, 선수는 조파저항이 발생하지 않은 깊이에 침수 하게 제작한다.

형상저항인 조파저항이 증가 하나, 선박이 운항 할때 저항중 마찰저항의 비중이 대부분으로, 조파저항은 약간 늘어나도 저항의 비중이 큰 마찰저항이 많이 감소하여 전체적인 저항은 많이 감소하여 에너지 절감 효과 가 크다.

횡동요감쇠는 상기의 상자에 선박의 길이 방향으로, 양옆으로 상자(1-좌, 1-우)와 칸막이(2)가 여러개 있어, 선수에서 선미까지 빌지 킬과 같은 판이 4개 이상이 부착 되여 있어 횡동요감쇠의 효과가 뛰어나고, 또 바다물의 이동으로 환경피해는 횡동요가 획기적으로 감소하여, 밸러스트탱커가 필요 없어 밸러스트수의 방류가 없어 환경피해가 없고, 선박이 바람 풍량 충돌사고로 파손이 되여도, 절대 침몰하지 않은 선박으로 제작할수 있어서, 에너지 소모가 적게 하는 것과, 현저한 횡동요감쇠로 쾌적한 항해와 침몰하지 않은 선박으로, 승객과 화물이 안전하며, 바다물의 이동으로 인한 환경피해를 줄이는 것이, 그 목적이 있다.

본 발명은 선저에 공기공동으로 인한 침수표면적 감소로 마찰저항을 저감하여 선박의 에너지 절감하는 것과 안전운항에 관한 것에 있어서.

선저의 밑면에, 폭은 선박의 너비와 같고, 길이는 선박의 길이보다, 약간 적은 밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)를, 높이는 임의(10Cm∼600Cm)의 높이에.

밑면이 개방된 상자 내부에 선박의 길이 방향으로 선박의 전면(1-전)에서 후면(1-후)까지 종칸막이(2)을, 밑면이 개방된 상자의 높이보다 5Cm∼100Cm가 적게 하여 2개 이상을 밑면이 개방된 상자 내부의 제일 윗면(C)에 선박의 폭방향으로 똑같은 간격으로 부착하여 구비하고.

선박의 선수 하부는, 선수에서 아래로 내려와 선박 제일 밑면(1-전)으로 하여 상자의 내부의 윗면(C)까지를 유선형으로 하고, 선미 부분은 상자의 윗면(C)에서 시작하여 선박의 제일 밑면(1-후)을 거쳐서 선박의 뒷면까지 유선형으로 한다.

콤퓨레샤(7)와 연결된 파이프(4)와, 그 파이프(4)와 연결된 노즐(3)과, 노즐(3)의 끝에 개폐장치를 구비하고, 그 노즐(3)의 끝은, 밑면이 개방된 상자의 전면의 단(1-전) 후부의 상부에 칸막이(2) 사이에 각각 설치하여 구비한다.

종칸막이(2) 전부에 공기통로(6)와 그 공기통로(6)에 개폐장치을 설치 구비한다

선수 부분은 좌우 방향으로 넓게하고, 전면의 처음은 가늘게 하고, 뒤로 갈수록 두텁게 한다.

선수의 중앙은 처음은 위쪽으로 높이를 양옆과 같이 하고 뒤로 갈수록 높이가 양옆의 높아 지는 것보다 더 높은 비율로 점차적으로 높게하여, 그 형태가 오리 부리와 같은 형상으로 형성한다

본 발명은 공기공동 형성으로 침수면적이 감소하여 마찰저항이 저감되여 에너지가 절감되고, 선박 밑면의 칸막이 등으로 횡동요을 감쇠 하였으며,

상기와 같은 효과로, 각종 선박, 바지선의 운항시 에너지 절감과, 선박, 바지선 등 각종 해상의 부유구조물의 횡,종동요를 줄여 안전 작업과 작업 능률 향상 및 여객의 쾌적한 여행과 작업 환경을 안락하게 한 것이 특징이라 할수 있다.

도 1은 본 발명의 기본원리 정면도이고.
도 2은 본 발명의 측면도이고.
도 3은 본 발명의 평면도이며.
도 4는 본 발명을 선저의 하부에서 위로 본 개략적인 입체도면이며.
도 5은 본 발명의 선박을 엎어놓고 선저을 위에서 본 개략적인 입체도면이며.
도 6은 본 발명을 바지선에 응용한 것으로 바지선의 하부에서 위로 본 개략적인 입체도면이며.
도 7은 본 발명의 선저의 선수에서 선미로 물이 흘러가는 형태을 개략적으로 설명한 도면이며.
도 8은 본 발명의 선수부분의 조파저항을 적게 하기 위하여 선수의 형상을 표시한 개략적인 입체도면이며.
도 8-1은 본 발명의 선수 부분을 선박의 좌우 옆으로 뽀쪽하게 하여 물의 저항을 최소화 하기 위한 방법의 도면이고.
도 9는 본 발명의 선수의 위치에 따른 단면을 표시한 도면이며

본 발명은 선저에 공기공동으로 인한 침수면적 감소로 마찰저항을 저감하여 선박의 에너지 절감하는 것과 안전운항에 관한 것에 있어서.

선저의 밑면에 폭은 선박의 너비와 같고, 길이는 선박의 길이보다 약간 적은 밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)를, 높이는 임의(10Cm∼600Cm)의 높이에, 밑면이 개방된 상자 내부에 선박의 길이 방향으로 선박의 전면(1-전)에서 후면(1-후)까지 종칸막이(2)을 밑면이 개방된 상자의 높이보다 5Cm∼100Cm가 적게 하여 2개 이상을 밑면이 개방된 상자 내부의 제일 윗면(C)에 선박의 폭방향으로 똑같은 간격으로 부착하여 구비하고.

선박의 선수 밑면은, 선수에서 아래로 내려와, 선박 제일 밑면(1-전)으로 하여 상자의 내부의 윗면(C)까지를 유선형으로 하고, 선미 부분은 상자의 윗면(C)에서 시작하여 선박의 제일 밑면(1-후)을 거쳐서 선박의 뒷면까지 유선형으로 한다.

콤퓨레샤(7)와 연결된 파이프(4)와, 그 파이프(4)와 연결된 노즐(3)과, 노즐(3)의 끝에 개폐장치를 구비하고, 그 노즐(3)의 끝은, 밑면이 개방된 상자의 전면의 단(1-전) 후부의 상부에 칸막이(2) 사이에 각각 설치 구비한다.

종칸막이(2) 전부에 공기통로(6)와 그 공기통로(6)에 개폐장치을 구비한다

상기와 같이 구비하여 선박을 물속에 진수하면서.

밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)의 내부 공간에는 상자의 제일 밑면(A)에서 임의(5Cm∼500Cm)의 높이(B)의 위치에 수면이 유지 하도록 하면

선박의 선저에는 도 4의 도면의

개략적인 입체도에서와 같이 밑면이 개방된 상자(1전,1후,1좌 1우)가 밑면이 개방되여, 아래로 4면이 돌출되여 있어, 상자 중앙에는 공기층이 있는 공간이 형성된다, 이 공기층을 공기공동(5)이라 칭한다.

선박이 앞으로 나아가면 물이 선수 부분의 선수에서 선저로 향한후 단(1-전)의 유선형 면을 흘러와서 칸막이(2) 사이의 공기공동(5)의 들어와, 도 7에서와 같이 ①번 방향에서 들어와 ②번 위치에서 위로 솟아 오른후 다시 내려와 ③번 방향으로 편평히 흐르다가 후면의 단(1-후)까지 흘러와서 단(1-후)의 유선형의 면을 따라 ④의 위치에서 선저로 흘러 ⑤의 위치를 지나 선박의 뒤로 흘러간다.

여기서는 선박이 앞으로 가는대 물이 흘러 간다고 표현 하였다.

공기공동(5)속의 공기는 선저의 4면의 단(1전,1후,1좌,1우)으로 인하여 수압때문에, 하부 로 하여 상자의 외부로 나갈수 없으며 (단의 높이가 높기 때문이며 선박의 크기에 따라서 (단의 높이가 다름) 선박이 앞으로 진행 하여도 공기공동의 공기는 수압 때문에 상자의 외부로 거의 유출되지 않는다.

선박이 풍량 또는 파도 등으로 균형이 맞지 않으면 공기공동의 공기가 외부로 유출된다, 이때는 콤퓨레샤(6)에서 생산한 압축공기를 파이프(4)로 통하여 노즐(3)로 하여 칸막이(2) 사이의 공기공동(5)에 유출된 공기 양만 주입한다.

선저에 칸막이(2)가 없으면 선박에 외력이 약간만 있어도, 심하게 횡동요를 하기 때문에 횡동요를 감쇠하기 위하여 있으며, 이 칸막이(2)이 때문에 횡동요을 현저히 감쇠 할수 있다. (횡동요방지장치인, 핀 안정기의 핀 같은 역활을 하는 칸막이가 4개 이상 여러개가 있다)

이상과 같이 선저에 공기공동을 형성하면 선저와 물의 마찰면적이 감소되여 에너지가 절약할 수 있으며 마찰면적을 적게 하려면 선박의 폭이 넓어져야 한다.

선박의 폭이 넓어지고 공기공동을 형성하기 위한 단의 높이가 증가 하여서 선박의 전면적이 넓어져 형상저항이 증가 되였다.

선박의 저항중 에서 마찰면적의 비중이 제일 중요하니 형상저항이 늘어 났어도 마찰면적이 많이 감소하여 에너지 절감 효과가 크다.

전면적의 증가는 형상저항이 증가하므로 형상저항에서 중요한 조파저항을 감소하기 위하여는.

선수 부분은 좌우 방향으로 넓게하고, 전면의 처음은 가늘게 하고, 뒤로 갈수록 두텁게 한다. (도 8-1, 도 9) 참조

선수의 중앙에서 도 8의 (A)에서 물은 선박이 진행하면 (B)부분으로 흐른다음 (C)의 높은 부분까지 상승하였다가 다시 아래로 (D)부분으로 하여 선박의 옆부분인 (E)부분으로 하여 뒤로 흘러간다.

이것은 선수가 물속의 조파저항이 발생하지 않은 곳에 있고 선수의 중앙에서 흘러온 물은 선수의 뒤로 갈수록 높아져서 물이 선박의 좌우쪽 끝으로 흘러가게 하여 조파저항을 적게 하기 위함이다.

선저에 단과 칸막이 사이의 있는 공기공동의 공기층이 선박의 횡동요시 ,공기는 부력과 탄력성이 있어, 횡동요가 있어도, 공기가 완충 역활을 하여, 어는 정도는 횡동요을 감쇠하고, 또 횡동요감쇠장치인 "빌지 킬" 장치에 있는 판과 같은 판이 선박의 선수에서 선미까지 4개 이상 여러개가 끝까지 부착되여 있어서 횡동요가 현저히 감쇠한다.

Claims (2)

1. 선체에 선저의 밑면에 폭은 선박의 너비와 같고, 길이는 선박의 길이보다 적은 밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)를, 높이는 임의(10Cm∼600Cm)의 높이에.
   밑면이 개방된 상자 내부에 선박의 길이 방향으로 선박의 전면(1-전)에서 후면(1-후)까지 종칸막이(2)을 밑면이 개방된 상자의 높이보다 5Cm∼100Cm가 적게 하여 2개 이상을 밑면이 개방된 상자 내부의 제일 윗면(C)에 선박의 폭 방향으로 똑같은 간격으로 부착하여 공기공동(5)가 3개이상으로 구성하는 것과,
   밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)의 밑면에서 내부의 위로 임의(5Cm∼500Cm)의 높이에 수면(B)을 유지하는 것과.
   선박의 선수 밑면은, 선수에서 아래로 내려와, 밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)의 (1-전)으로 하여, 상자의 내부의 윗면(C)까지를 유선형으로 하고, 선미 부분은 상자의 윗면(C)에서 시작하여 선박의 제일 밑면(1-후)을 거쳐서 선박의 뒷면까지 유선형으로 하는 선체.
2. 청구항 1에 있어서
   콤퓨레샤(7)와 연결된 파이프(4)와, 상기의 파이프(4)와 연결된 노즐(3)과, 노즐(3)의 끝에 개폐장치를 설치하여 구비하고.
   상기의 노즐(3)의 끝은, 밑면이 개방된 상자(1-전, 1-후, 1-좌, 1-우)의 전면의 단(1-전) 후부에 칸막이(2) 사이에 있는 공기공동(5)에 각각 설치하여 구비하는 것과.
   종칸막이(2)의 상부에 공기통로(6)를 각각의 종칸막이(2) 전부에 공기통로(6)을 각각 각각 설치하여 구비하는 것과.
   상기의 공기통로(6)에 각각 개폐하는 장치을 포함하는 선체.

Images