KR20130110058A - 선저에 공기공동으로 인한 침수표면적 감소로 인한 마찰저항 저감장치를 구비하는 선박 - Google Patents

Abstract

선박이 운항할때, 침수표면적을 줄여, 마찰저항의 저감으로 에너지를 절감하는 것과, 횡동요를 감쇠하여 안전운항에 관한 것으로,
마찰저항의 원인인 침수표면적을 많이 감소하기 위하여, 공기공동(5)에 압축공기를 공급하는 콤퓨레샤(7)와, 선저에 임의의 높이로 밑면이 개방된 상자(1-L, 1-R 1-H, 1-A)와 상기의 상자(1-L, 1-R, 1-H, 1-A)의 내부 윗면에, 선수(1-H)에서 선미(1-A)까지 종칸막이(2)를 2개 이상을 설치 구비하면, 공기공동(5)이 3개 이상으로 구성된다.
밑면이 개방된 상자(1-L, 1-R, 1-H, 1-A)의 내부는, 밑면(Fig.1에서 A)에서 임의의 높이((Fig.1에서 B)에 수면을 유지하게 하면.
공기공동(5)속의 공기는 선박 외부로 수압 때문에 유출되지 않고, 침수표면적 감소로 마찰면적이 감소하여 에너지가 절감되고.
공기공동(5) 속의 공기가, 다른 공기공동(5) 속으로 이동을 할수 없어, 공기의 부력과, 또 탄력으로 완충 역활을 하고, 횡동요감쇠장치인 빌지킬같은 판이 선수(1-H)에서 선미(1-A)까지 4개이상 있어, 횡동요가 현저히 감쇠하여 안전 운항과 쾌적한 여행을 할수 있고 에너지가 절감되는 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, 횡동요의 감쇠로 안전항해에 관한 것으로.

더욱 상세 하게는 마찰저항의 원인인 침수표면적을 많이 감소하고, 횡동요를 감쇠하기 위하여는, 선저의 밑면에, 밑면이 개방된 상자에 종칸막이를, 2개이상을 부착하여 공기공동이 3개이상 구성하게 하면.

선박 밑면과 물이 닫는 침수표면적을 감소하여서 마찰저항를 적게 하여 에너지를 절감하게 하고, 공기공동속의 공기가 다른 공기공동속으로, 이동 할수가 없고, 또 횡동요감쇠장치인 빌지킬의 판이 4개 이상이 선수에서 선미까지 있어 횡동요가 현저이 감소하여, 쾌적하고 안전하게 하고, 에너지를 절감하게 하여, 운항속도 향상에 관한 것이다.

선박이 운행 할때, 조파저항, 마찰저항, 잉여저항 횡동요등이 있으나, 이중에서 마찰저항의 저감방법과 횡동요감쇠에 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, 또는 공기윤활법 등으로, 선저에 공기방울 또는 공기를 공급하여, 선박이 물과 직접 닫지 않도록, 공기층을 형성하나 그 공기층을 선미까지 효과적으로 유지 할수가 없고, 또 기상 상태가 나쁘거나 파도가 높을 때는 효과를 기대하기 어렵고, 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.

횡동요안정화장치는 빌지 킬, 질량이동형장치, 감요탱크, 핀 스테빌라이저등이 있으나, 횡동요 감쇠 효과가 많지 않아서, 승객이나 선원이 선박으로, 여행을 할 때 기상악화등으로 쾌적하지 못하고 불편하다.

본 발명은, 선박이 운항할때, 발생하는 저항은 여러가지가 있으나, 그 중에서 침수표면적을 감소하게 하여, 마찰저항을 적게 하고, 선박의 횡동요을 감쇠하여 횡동요를 적게 하기 위한 방법으로.

더욱 상세하게는 마찰저항의 원인인 침수표면적을 많이 감소하고, 횡동요를 감쇠하기 위하여서는, 선저의 밑면에, 밑면이 개방된 상자에 종칸막이를, 2개 이상을 부착하여 공기공동이 3개 이상으로 구성하게 하고, 밑면이 개방된 상자의 내부의 수위가 밑면에서 위로, 임의의 높이에 수위가 유지 하게 하면, 침수표면적의 감소로 마찰저항이 감쇠하여 에너지가 절감되고, 횡동요가 현저이 감소한다.

상기와 같은 효과가 발생하게 하려면.

선박의 밑면에, 선박의 크기에 따라, 높이가 10Cm∼600Cm의 높이의 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)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, 선수(1-H)에서 선미(1-A)까지, 선박의 폭으로 똑같은 간 격으로 하여, 제일 윗면(C)에 부착하여, 물속에 진수하고.

밑면이 개방된 상자 내부의 공간에, 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)의 제일 밑면(A)에서 임의(5Cm∼500Cm)의 높이(B)의 위치에 수면을 유지 하면.

선저의 양쪽면(1-L, 1-R)와, 앞,뒷면(1-H, 1-A)만 침수면적이 되고, 선저의 양쪽면(1-L, 1-R)과, 앞 뒷면(1-H, 1-A) 사이의 내부에는, 공기가 들어 있는 공기공동(5)이 있게 되고, 그 결과 공기공동(5)의 윗면(C)과의 하부에 있는 물사이에 있는 공기공동(5)에는 공기가 들어 있는 공기층이 생긴다.

선박의 밑면에, 공기층이 생기면 선박과, 물이 접촉하는 면적이 감소하여 마찰저항의 감소로 에너지를 절감 할수 있고.

횡동요감쇠는, 상기의 상자에 선박의 길이 방향으로, 양옆으로 상자(1-L, 1-R)와 칸막이(2)가 여러개 있고, 이것은 횡동요감쇠장치인 빌지 킬과 같은 판이 선수에서 선미까지 4개 이상이 부착 되여 있어 횡동요감쇠의 효과가 현저히 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, 횡동요 감쇠로 안전운항에 관한 것에 있어서.

선저의 밑면에, 폭은 선박의 너비와 같고, 길이는 선박의 길이보다, 적은 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)를, 높이는 임의(10Cm∼600Cm)의 높이에.

밑면이 개방된 상자 내부에, 선박의 길이 방향으로, 선박의 전면(1-H)에서 후면(1-A)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 하여 똑같은 간격으로 부착하여 구비하고.

선박의 선수 하부는, 선수에서 아래로 내려와, 밑면에 전면의 단(1-H)으로 하여 상자의 내부의 윗면(C)까지를 유선형으로 하고, 선미 부분은 상자의 윗면(C)에서 시작하여 선박의 밑면의 단(1-A)을 거쳐서 선박의 뒷면까지 유선형으로 한다.

콤퓨레샤(7)와 연결된 파이프(4)와, 상기의 파이프(4)와 연결된 노즐(3)과, 노즐(3)의 끝에 개폐장치를 구비하고, 상기의 노즐(3)의 끝은, 밑면이 개방된 상자의 전면의 단(1-H) 후부의 상부에 칸막이(2) 사이에 있는 공기공동(5)에 각각 설치하여 구비한다.

종칸막이(2)의 상부에, 공기통로(6)를, 각각의 종칸막이(2) 전부에 공기통로(6)를 구비하고, 상기의 각각의 공기통로(6)에, 개폐장치을 설치 구비한다.

본 발명은, 공기공동을 형성하여, 침수표면적이 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.

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

선저의 밑면에 폭은 선박의 너비와 같고, 길이는 선박의 길이보다 적은 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)를, 높이는 임의(10Cm∼600Cm)의 높이에.

밑면이 개방된 상자 내부에, 선박의 길이 방향으로, 선박의 전면(1-H)에서 후면(1-A)까지 종칸막이(2)을, 밑면이 개방된 상자의 높이보다 5Cm∼100Cm가 적게 하여 2개이상을, 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R) 내부의 제일 윗면(C)에, 선박의 폭 방향으로 하여 똑같은 간격으로 부착하여 구비하고.

선박의 선수 밑면은, 선수에서 아래로 내려와, 선박 밑면의 단(1-H)으로 하여 상자의 내부의 윗면(C)까지를 유선형으로 하고, 선미 부분은 상자의 윗면(C)에서 시작하여 선박의 밑면의 단(1-A)을 거쳐서 선박의 뒷면까지 유선형으로 한다

콤퓨레샤(7)와 연결된 파이프(4)와, 상기의 파이프(4)와 연결된 노즐(3)과, 노즐(3)의 끝에 개폐장치를 부착 구비하고, 상기의 노즐(3)의 끝은, 밑면이 개방된 상자의 전면의 단(1-H) 후부의 상부에, 칸막이(2) 사이에 있는, 공기공동(5)에 각각 설치 구비한다.

종칸막이(2)의 상부에, 공기통로(6)를, 각각의 종칸막이(2) 전부에 공기통로(6)를 구비하고, 상기의 각각의 공기통로(6)에, 개폐장치을 설치 구비한다.

상기와 같이 구비하여 선박을 물속에 진수하면서.

밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)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(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)가 밑면이 개방 되여, 상자의 4면과 종칸막이(2)가 밑으로 돌출되여 있어, 상자 중앙에는, 공기가 들어 있는 공기층이 형성된다.

이 공기층을 공기공동(5)이라 칭한다.

선박이 앞으로 나아가면, 물이 선수 부분의 선수에서 선저로 향한후, 단(1-H)의 유선형 면을 흘러와서 종칸막이(2) 사이의 공기공동(5)으로 들어와, 도 7에서와 같이 ①번 방향에서 들어와, ②번 위치에서 위로 솟아 오른후, 다시 내려와 ③번 방향으로 편평히 흐르다가, 후면의 단(1-A)까지, 흘러와서 단(1-A)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 밑면이 개방된 상자의 4면의 단(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)으로 인하여 수압 때문에, 밑면(A)으로 하여 상자의 외부로 나갈수 없고, 선저의 4면의 단(1-H,-1-A,-1-L,-1-R)의 밑면(A)의 위치가 공기공동(5)의 수위(B)의 위치보다 하부에 있기 때문이다.

선박의 크기에 따라서 (단의 높이가 다름) 선박이 앞으로 진행 하여도 공기공동의 공기는 수압 때문에 공기공동의 외부로 거의 유출되지 않는다.

선박이 풍량 또는 파도 등으로 균형이 맞지 않으면 공기공동(5)의 공기가 외부로 유출된다. 이때는 콤퓨레샤(7)에서 생산한 압축공기를 파이프(4)로 통하여 노즐(3)로 하여 종칸막이(2) 사이의 공기공동(5)에 유출된 공기 양만 주입한다.

선저에 종칸막이(2)가 없으면, 선박에 외력이 약간만 있어도, 심하게 횡동요를 하기 때문에 횡동요를 감쇠하기 위하여 있으며, 이 종칸막이(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 절감할 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..

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,) 참조

선수의 중앙에서 도 8의 (A)에서 물은 선박이 진행하면 (B)부분으로 흐른 다음 (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 공기층으로, 마찰면적이 감소하여 에너지가 절감되고, 또 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-H, 1-A, 1-L, 1-R)를, 높이는 임의(10Cm∼600Cm)의 높이에.
   밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R) 내부에, 선박의 길이 방향으로 선박의 전면(1-H)에서 후면(1-A)까지 종칸막이(2)을, 밑면이 개방된 상자의 높이보다 5Cm∼100Cm가 적게 하여 2개 이상을 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R) 내부의 제일 윗면(C)에 선박의 폭 방향으로 똑같은 간격으로 부착하여 공기공동(5)가 3개이상으로 구성하는 것과,
   밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)의 내부에 밑면(A)에서 위로 임의(5Cm∼500Cm)의 높이에 수면(B)을 유지하는 것과.
   선박의 선수는, 선수에서 밑으로 내려와, 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)의 전면의 단(1-H)으로 하여, 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)의 내부의 윗면(C)까지를 유선형으로 하고, 선미는 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R) 내부의 윗면(C)에서 시작하여, 선박의 밑면의 단(1-A)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 부착하여 구비하고.
   상기의 노즐(3)의 끝은, 밑면이 개방된 상자(1-H, 1-A, 1-L, 1-R)의 전면의 단(1-H) 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 설치하여 구비하는 것과.
   상기의 공기통로(6)에 각각 개폐하는 장치을 포함하는 선체.

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