KR20140029546A - 배 선수에서의 유동 관리를 위한 유체역학적 덕트 - Google Patents

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Abstract

배의 선수에 장착된 유체역학적 덕트는 하나의 수평벽부(1)와 두 개의 측벽부(2, 3)를 포함하여, 상기 덕트를 통과하는 유동이 덕트의 외측에서의 유동과 실질적으로 다른 특성을 가지고 이로 인해 조파 및 마찰저항이 감소되고 결과적으로 배의 추진을 위해 통상적으로 요구되는 연료가 감소된다. 상기 덕트는, 상기 수평벽부(1)에 대한 영각에 대응하는 저압중심(1c)이 첫번째 선수 파도의 발생 영역에 배치되고 측벽부(2, 3)와 수평벽부(1)의 연결 영역에서 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)이 상기 저압중심(1c)와 수평벽부(1)의 전연(1a)의 사이에 또는 전연(1a)의 약간 앞쪽에 선택된 위치에 배치된 상태로 배열되어 있다.

Description

배 선수에서의 유동 관리를 위한 유체역학적 덕트{HYDRODYNAMIC DUCT OF FLOW MANAGEMENT AT THE BOW OF A VESSEL}
본 발명은 유체역학의 기술분야에 관한 것으로, 특히 배의 선수에 장착되는 유체역학적 덕트에 관한 것이며, 이것은 하나의 수평벽부와 두개의 측벽부를 포함하는 것으로 하여 덕트의 외측에서의 유동과 다른 특성을 갖는 배 선수에서의 유동 공간을 덕트 내에 한정하여 조파 및 마찰저항의 감소를 가져오며 결과적으로 배의 추진을 위한 기존 연료 소비량을 감소시킨다.
모든 형태의 배 건조 기술분야에서, 배의 추진을 위한 에너지 소비 감소는 세계 경제 위기와 악화되는 환경 문제로 인하여 그 중요성이 계속 증대되고 있다.
조파 및 마찰 저항은 배의 순항 과정에서 연료 소비를 결정하는 중요한 파라미터를 구성한다. 따라서 배가 조우하게 되는 마찰 저항과 조파 저항을 감소시키며 마주치는 유동성 물살을 가로지르는 배의 항해를 개선하기 위한 노력이 끊임없이 진행되어 왔다. 예를 들어, 벌브의 형상 또는 볼의 형상을 갖는 배 선체의 스템 단면의 구조는 지난 시기 조파 저항의 감소와 특히 배의 선수에서 발생되는 파도 높이 감소를 위해 광범위하게 이용되었다.
그러나, 배의 추진 과정에 수면을 가로지르며 추진길을 열어나가는 공정에 관여하는 배의 전면, 즉 선수의 넓은 표면은 벌브가 차지하는 표면적보다 훨씬 넓은 표면적을 가진 넓은 표면이고 또한 추진 저항이 배 속력의 제곱에 비례한다는 것을 고려할 때, 이 저항을 극복하고 배의 순항을 공칭 설계 속도로 보장하기 위해서 필요되는 마력은 상응하게 증가된다.
이 문제를 해결하고 추진 저항을 줄이고 따라서 배 선수의 전면이 마주치게 되는 조파 저항을 극복하는데 소비되는 에너지를 감소시키기 위해 E.E. Petromanolakis의 WO92/22456에서는 과거에 배의 선수에 덕트를 설치할 것을 제안하였으며, 이러한 덕트는 배의 흘수선 위 아래로 일정한 높이로 연장되었으며 배의 추진 과정에서 파도 발생을 감소시키도록 되어 있어 배가 배의 전체 전면이 아니라 선수에 설치된 상기 덕트를 통해 수역의 물살과 부딪도록 한다. 그러나, 이러한 조파 에너지 흡수 덕트는 배 전면 주위의 해수 유동에 대한 덕트를 통한 유동의 차별화가 보다 불충분했기 때문에 최적의 결과를 가져올 수는 없었다. 프랑스 특허FR-A-1 017 897 과 같은 선행기술의 다른 시도들은 바람직하지 않은 결과들을 가져왔는데, 이는 이 시도들이 배의 추진 과정에 조파 저항의 뚜렷한 감소를 가져오지 못했을 뿐만 아니라, 배의 엔진으로부터의 추가적인 에너지 공급을 필요로 하는 가동 부분들을 포함하였기 때문이며 따라서 원가-이윤의 관계에서 볼 때 바람직하지 않았기 때문이다. WO-A-82 03055(SEE)에는 배의 선수에서 물의 유동을 관리하기 위한 또 다른 시도가 개시되어 있는데 여기서는 배의 스템으로부터 선미(stern)로 물이 흐르도록 되어 있는 덕트를 제공하였으며, 이것은 회전 요소들에 움직임을 제공하기 위해 이용될 것을 목적으로 하고 있으며, 이러한 착상은 완전히 독특한 이론으로 되지만, 마찰, 난류 등에 의하여 그것을 실제로 실시할 수 있는지는 매우 의문스럽다.
따라서 본 발명의 기본목적은 선행기술의 상기 결점들과 결함들을 효율적으로 극복하고 성능을 최적화 할 수 있는 스템 유체역학적 덕트의 구조 설계 파라미터를 제공하는 것이다. 특히 덕트의 수평 벽부와 측벽부의 제조 파라미터들의 선택적인 결합들이 제공되었으며, 여기서 양력 계수CL와 저항 계수CD를 결정하는 덕트 벽부 형태의 파라미터들은, 덕트의 수평벽부와 측벽부의 양 벽부의 CL/CD의 최적비를 얻어내기 위해 고려되며, 마찬가지로 특정한 공칭 배 추진 속력과 선수의 형태에 상응되는 측벽부의 양력 계수CL에 대한 수평 벽부의 양력 계수CL의 최적비를 얻기 위해 고려된다.
상기의 바람직한 효과적인 특성을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공된 유체역학적 덕트에는 첫번째 선수 파도의 발생 영역에 수평벽부에 대한 영도의 영각에 대응되게 저압 중심이 배열되었고 또한 측벽부의 저압 중심들이 수평벽부와의 연결 영역에 저압 중심과 수평벽부의 전연의 위 또는 약간 앞쪽 사이의 선택된 위치에 배열되었다.
본 발명의 상기의 모든 내용들과 다른 목적, 특성 및 이점은 하기 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
연구된 파라미터들에 기초하여, 서로 다른 형태의 모든 배들에 덕트 외측의 주위 유동에 대하여 덕트 내의 유동을 유리하게 분화하는데서 가장 좋은 결과를 얻을 수 있도록 덕트 설계의 최적화를 제공할 수 있게 되며 따라서 배의 추진과정에서 저항이 감소되고 결과적으로 연료 소비가 감소되게 된다.
본 발명은 본 발명의 실시례를 예시적으로 도시하지만 한정하지 않는 첨부 도면을 참고로 하여 당업자들에게 충분히 공개될 것이다.
도 1은 본 발명의 덕트의 첫번째 실시례를 예시적으로 나타내는 사시도이며, 여기서는 수평 벽부와 측벽부가 모두 익형 단면(airfoil section)을 가지고 있으며, 여기서 덕트는 조파 및 마찰저항을 감소시키기 위해 배의 선수에 설치되며, 따라서 결과적으로 배의 추진을 위해 필요되는 연료 소비량를 감소시킨다.
도 1a와 도 1b는 각각 도 1에서 예시된 덕트의 수평벽부에 설치된 익형 단면과 측벽부에 설치된 익형 단면의 단면도를 보여주고 있다.
도 2는 CFD 연구로부터 유도된 순항 배의 선수에서의 조파 및 마찰 벡터의 예시 도표를 보여준다.
도 2a는 익형 단면을 갖는 수평 및 측벽부를 모두 갖고 있는 본 발명의 덕트가 설치된 배의 선수에 제공되는 벌브 주위의 조파 및 마찰 저항의 예시 도표를 보여준다.
도 3은 본 발명의 덕트의 실시례를 보여주며, 여기서 덕트의 측벽부는, 흘수선 위 또는 아래로 수직 방향에서 측정한 특정한 높이까지 대체적인 수직방향으로 연장되는 한편, 상기의 특정 높이 이상의 선수 라인의 기울기 또는 임의의 다른 경사를 따르도록 되어 있다.
도 4는 수평벽부와 측벽부는 모두 만곡판으로 구성되는 본 발명의 실시례를 보여준다.
도 4a는 도 4에서 예시한 본 발명의 덕트의 실시례에서 이용된 만곡판의 다양한 구성을 보여준다.
도 5와 도 5a는 본 발명의 덕트의 실시례를 각각 사시도와 단면도로 보여주며 여기서 수평벽부와 측벽부는 모두 예각 구성을 갖는 판으로 되어있다.
도 5b는 도 5, 도 5a에서 예시한 덕트의 수평벽부에 대응하는 판들과 측벽부에 대응하는 판들의 예각 구성을 보여준다.
도 6a는 본 발명에서 제공된 덕트의 실시례를 보여주며 여기서는 익형 단면을 갖는 수평벽부와 예각 단면을 갖는 측벽부의 결합이 선택되었다.
도 6b는 본 발명에서 제공되는 덕트의 실시례를 보여주며 여기서는 익형 단면을 갖는 수평벽부와 만곡판 단면을 갖는 측벽부의 결합이 선택되었다.
도 7은 예각 단면을 갖는 벽부를 가진 덕트의 예시적 구성을 보여주며, 여기서는 덕트의 외측을 폐쇄하기 위해 추가적인 판 요소가 설치된다.
도 7a는 도 7에서와 같이 예각 단면을 갖는 벽부를 갖는 덕트 또는 도4에서와 같이 만곡 판 구성을 갖는 벽부를 갖는 덕트의 외측을 폐쇄하기 위해 이용되는 판요소들의 다양한 구성을 보여주며, 여기서 이와 같은 폐쇄용 판 요소들은 선형, 만곡형 또는 예각의 형태를 가질 수 있다.
도 8은 동일한 길이의 수평벽부와 측벽부를 가진 덕트를 보여준다.
도 8a는 도 8에서 표시된 A-A'의 횡단면도의 여러가지 구성을 보여준다.
도 8b는 도 8에서 표시된 B-B'의 횡단면도를 보여준다.
도 8c와 도 8d는 각각 측벽부가 수평벽부보다 긴 덕트와 측벽부가 수평벽부보다 짧은 덕트를 대응적으로 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시례를 예시적으로 나타내며 여기서 수평벽부와 측벽부는 모두 전연(leading edge)과 후연(trailing edge) 안내판 연장이 제공된다.
도 9a는 수평벽부의 앞쪽으로 돌출된 안내판 연장 및/또는 수평벽부의 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장이 합체된 도9의 수평벽부의 예시적인 단면도를 보여준다.
도 9b는 여러가지 예시적인 익형 단면에서 익현(chord)을 표시하는 선형 부를 보여준다.
도 10과 도 10a는 각각 수평벽부와 측벽부에 모두 층류의 최적화 효과를 가져오도록 되어 있는 설치된 돌출 리브(rib)배열이 제공된 본 발명의 예시적 실시례의 사시도 및 측면도를 각각 보여준다.
도 11은 수평 벽부와 측벽부에 모두 공기를 공급하는 얇은 덕트 또는 구멍이 제공된 본 발명의 실시례를 보여준다.
도 11a는 공기를 공급하는 가는 덕트 또는 구멍이 제공된 도 11의 덕트의 측벽부 부분의 상세자료를 보여준다.
이제 첨부된 도들을 참조로 하여, 본 발명의 예시적인, 한정하지 않는 실시례들을 설명하게 된다.
제안된 유체역학적 덕트는 배의 추진과정에서 부딪치게 되는 조파 및 마찰 저항을 감소시키는 결과를 초래하며 이를 위해 덕트의 수평벽부가 물속에, 바다 표면밑에 정확히 침수될 수 있는 배 선수의 어느 한 위치에 설치된다. 덕트는 수평벽부(1)와 양쪽 측벽부(2,3)를 포함하며, 측벽부(2,3)는 수평벽부(1)에 연결되며 선수의 양 측면으로부터 단부까지의 고정된 같은 간격을 유지하면서 선수 양쪽 측면에서 위로 연장되며, 선수의 양쪽 측면과 같은 만곡 구성을 따르며, 수평벽부(1)와 지지 기둥에 의해 연결된 선수 표면과 함께, 외측의 물 유동과는 완전히 차별화 된 덕트 내의 물 유동 구역을 형성한다.
덕트 내의 물 유동이 차별화된 최적의 덕트 성능을 얻어내기 위한 수평벽부(1)의 설치는, 첨부된 도 2에서 보여주는 바와 같이, 추진과정에 선수를 향해 압력이 가해지는 영역 아래에서 덕트의 배향에 영향을 주기 위한 것이며, 이 위치에서 배의 선수를 향해 조파 및 마찰 압력을 가하는 벡터의 대부분은 덕트 내에 포함되게 된다. 덕트의 흘수범위는 흘수선으로부터 수평벽부의 상부 표면의 정점까지의 거리로 정의되었으며 그리고, 상기 서술한 바와 같이, 수평벽부는 선수를 향해 최대 압력이 가해지는 영역 아래에 위치하며, 이 영역은 도 2에서 높이 H로 표시되었다. 마찬가지로 도 2a에서 보여주는 바와 같이 벌브가 제공된 배의 선수에서, 본 발명의 덕트의 수평벽부는 역시 배의 선수를 향해 조파 및 일부의 마찰 압력을 가하는 벡터의 대부분이 덕트 내에 포함되게 되는 위치에 설치되며, 이 위치는 벌브를 향해 충격을 가하는 유동의 정체 점의 조금 아래에 위치하며, 이러한 정체 점은 유동이 선수를 향해 최대 압력을 가하게 되는 선수의 위치이며 그 속도는 영이다. 벌브를 향해 작용하는 조파 및 마찰 압력을 가하는 벡터 도표옆에 있는, 유체역학적 단면 도표는, 벌브의 구역에서 만곡부를 갖는 덕트의 측벽부의 구성을 예시적으로 보여주며 그후 선수의 측면의 각과 대응되는 각도로 경사를 이루며 윗쪽으로 올라가는 선형부를 보여준다.
상기 서술된 덕트 외측의 유동의 특성으로부터 덕트 내의 유동 특성을 분화하는 것은 배의 순항 특성을 향상시키는 결과를 초래하며, 그것은, 상기에서 정의한 바와 같이, 조파와 마찰 저항의 감소와 결과적으로 배의 추진과정에서 소비되는 연료의 절감을 포함하며, 이렇게 감소된 연료 소비는 명백한 경제적 및 환경적 이점을 가져다 준다.
선수를 향한 압력이 가해지는 영역은, 도 2에서 높이 H로 표시되었으며, 그 아래에 덕트의 수평벽부가 설치되며, 이 영역은 조파 저항(Cw) 과 마찰저항 (Cf) 이 일어나는 물 유동의 영역이며 또한 배를 향한 단지 마찰 유동(Cf)으로 작용하는 유동의 일부도 포함한다. 따라서 본 발명의 덕트는 조파 계수(Cw)뿐만 아니라, 마찰 계수(Cf)도 향상시킨다. 상기 서술된 향상은 배 모델들의 시험을 위해 적응된 탱크안에서 진행된 시험(예인 탱크 시험) 들에서 증명되었으며, 여기서는 기존의 선수와 14-15노트, 18-20노트와 30노트의 공칭속도를 갖는 배 모델들뿐만 아니라, 벌브와 14.5-15.5의 공칭속도를 갖는 배 모델들도 시험하였다. 벌브를 갖는 배 모델인 경우, 수평 벽부의 상부 표면은 국부 속도가 영인, 즉 벌브를 향한 유체 유동의 속도가 영인 지점인 벌브의 정체 점아래에 약 1 미터의 거리를 두고 설치 되었다. 잔잔한 바다조건에서의 흘수선을 참조로 할 때에는, 이 정체 점은 선체를 향한 조파 및 마찰을 발생시키는 상향의 유동 속도 벡터와 선체를 향해 단지 마찰만을 발생시키는 하향의 유동 속도 벡터에 대한 유동 속도 식별이 진행되는 배의 선수의 지점이다. 공칭 고속 30노트의 배 모델의 경우, 덕트의 최적화된 성능을 얻기 위해, 덕트의 수평 벽부의 상부 표면은 시험과정에서 상향 조파 생성 벡터의 아래에 놓일뿐만 아니라(항상 용골을 기준점으로 하였다), 용골과 평행되는 방향의 벡터 아래에 그리고 일부의 단지 마찰만을 발생시키는 하향 벡터의 아래에 놓이는 위치에 설치되었다. 따라서 덕트 내에는 조파 및 마찰을 동시에 가져오는 유동과 선체를 향해 단지 마찰만을 가져오는 유동의 일부가 포함되게 되었다. 일반적으로, 여기서 제안된 모든 스템 덕트는 최적의 결과를 얻기 위해 배의 속도에 따라 앞쪽으로 또는 뒤쪽으로 이동될 수 있다.
기존의 선수에서는 긍정적인 결과를 얻기 위해, 덕트의 길이는 압력이 가해지는 선수의 표면적을, 전체적으로 또는 부분적으로 차지하도록 되어있다. 표2-4에서는 기존의 선수를 갖는 배의 지표 결과를 보여준다. 마찬가지로 흘수선위까지 또는 흘수선의 인접까지 연장되는 벌브를 갖는 배 형태들에서도, 덕트는 정면 압력과 측면 배압의 영역을 차지하며, 표 1에서 제공된 실험결과에서 명백히 예시하고 있는 바와 같이 에너지 절약에도 또한 기여하게 된다. 상기 서술한 정면 압력의 영역과 측면 배압의 영역에 대한 결정은 CFD(전산 유체 역학)연구를 통하여 얻어질 수 있으며, 이러한 연구를 통하여 얻어진 자료는 그 후 물 탱크에서의 모델 배들의 시험을 통해 확증된다.
도 1에서 예시적으로 보여주는 바와 같이, 덕트의 수평벽부(1)은 도 1a에서 보여주는 특정한 외형의 단면(a)을 가지며, 이 단면(a)은 유동 방향으로의 길이(al)와 두께(at)를 가지며, 한편 측벽부(2,3)는 도 1b에서 보여주는 특정한 형태의 단면(b)를 가지며, 이 단면(b)는 유동 방향으로의 길이(bl) 와 두께(bt)를 갖는다. 길이와 두께의 치수는 벽부의 다양한 구성에 따라 서로 다르다. 구체적으로, 단면(a) 와 단면(b)은 익형 단면이며, 단면(a)과 단면(b)의 두 단면은 동일한 익형 단면으로 되거나, 벽부의 양력 계수 필요값에 따라 단면(a)과 단면(b)은 서로 다른 익형 단면을 갖게 되며, 배의 속도와 선수의 외형은 익형 단면의 선택을 위한 주요 파라미터로 된다.
상부 덕트-내부면(10)과 하부 덕트-외부면(11)을 가진 수평벽부(1)는 선수 라인의 양쪽 측면으로 연장되며, 한편 수평벽부(1)에 연결된 측벽부들(2,3)에는 각각 덕트-내부면(20, 30)과 덕트의 바깥쪽에 덕트-외부면(21, 31)이 제공된다. 수평 벽부(1)의 단면(a)와 측벽부(2,3)의 단면(b)에는 전연(1a)와 (2a, 3a)가 덕트에 들어오는 유동의 정면 단부에 대응되게 배치되어 있으며 후연(1b)와 (2b, 3b)가 덕트를 빠져나가는 유동의 후단에 각각 배치되어 있다.
배 선수의 측면들로부터 측벽부(2, 3)까지의 간격은, 여기에서는 선수의 측면들로부터 후연(2b, 3b)까지의 간격으로 정해지며, 덕트에 들어오는 유동의 영각과의 관련속에서 측벽부들의 위치를 결정한다. 선수의 측면으로부터 측벽부(2, 3)까지의 간격은 배의 속도, 선수의 외형과 측벽부의 형태에 따라 달라질 수 있으며 0.30 내지 10.00 m사이의 값을 가질 수 있다.
수평벽부(1)은 잔잔한 바다에서 흘수선과 평행이거나 또는 흘수선과 일정한 경사를 이룰수 있으며, 여기서 수평 벽부(1)의 영각은 배의 속력과 이용된 익형 단면 형태의 함수이며, 한편 측벽부(2,3)의 영각는 배의 속도, 선수의 외형과 이 측벽부의 제조에서 이용된 익형 단면 형태의 함수이다.
상기 서술한 바와 같이, 측벽부는 용골에서 갑판으로의 방향으로의 선수 외형을 따르며, 항상 배의 측면과 평행을 유지하면서 이 측면들로부터 항시적인 간격을 두고 있으며, 여기서 측벽부는 흘수선에 대하여 임의의 적합한 각도로 연장되며 바람직하게는 배 주위의 유동도 역시 흘수선과 평행이듯이 흘수선과 평행을 이루는데, 이것은 세로 요동을 동반하는 순항과정에서, 선수 라인의 경사를 따르는 벽부의 전연(2a, 3a)을 갖는, 최적화된 효율로 설계된 벽부가, 가능한 최소한의 기하학적 차이를 갖도록 함으로써 안정된 상태를 대부분 유지하도록 하기 위한 것이며, 여기서 이러한 선수 라인은 흘수선과 수직이거나 또는 흘수선과 임의의 각도로 경사를 이룰 수 있다.
도 3에서 보여주는 본 발명의 바람직한 실시례에 따르면, 덕트의 측벽부(2,3)는 흘수선과 수직으로 되는 방향에서 측정한 일정한 높이까지 대체적인 수직 방향으로 그리고 흘수선의 위 또는 아래로 연장되는 한편, 이것들은 선수 라인의 경사를 따르도록 또는 상기의 일정한 높이 위에 있는 임의의 다른 경사를 따르도록 설치된다.
측벽부(2, 3)의 단면뿐만아니라, 수평벽부(1)의 단면도 벽부의 전 길이에서 또는 그의 임의의 부분에서 같은 외형을 그대로 유지하거나, 또는 길이를 따라 변경될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시례에 따르면, 수평벽부(1)의 단면(a)의 특정한 기하학적 구성과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 특정한 기하학적 구성은 덕트에로의 유동 유입구의 정면 단부에 그것의 전연(1a)와 (2a, 3a)가 각각 배치되며, 덕트의 유동 배출구의 후단에 그것의 후연(1b)와 (2b, 3b)가 배치되는 익형 단면이다.
본 발명의 덕트의 특징은 특정한 기하학적 형태의 단면(a)를 갖는 수평 벽부(1)의 저압 중심(1c)이, 수평벽부의 상부 덕트-내부면(10)을 향해 부딪치는 유동의 적합하게 선택된 매개의 영각에 상응하게, 첫번째 선수 파도가 생기는 영역안에, 즉 선수 라인에 또는 약간 그 앞쪽에 배치된다는 것이다. 한편, 수평 벽부(1)과 측벽부(2, 3)의 연결 영역에 있는, 특정한 기하학적 형태의 단면(b)를 가진 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)은, 덕트-내부면(20, 30)을 향해 부딪치는 적합하게 선택된 매개의 유동 영각에 상응하게, 수평 벽부(1)의 저압 중심(1c)와 수평벽부(1)의 전연(1a)사이에 또는 이 전연(1a)의 앞쪽으로 돌출되도록 선택된 위치에 배치되며, 여기서 측벽부(2,3)는 모든 경우에 측벽부(2, 3)의 후연(2b, 3b)과 수평벽부(1)의 후연(1b)이 일치되도록 적당한 길이로 제조된다.
수평벽부(1)과 측벽부(2, 3)이 모두 익형 단면을 가진 도 1에서 예시적으로 보여주는 본 발명의 실시례에서, 수평벽부(1)의 익형 단면(a)와/또는 측벽부(2, 3)의 익형 단면(b)는 각각 볼록한 구성을 갖고 있는 덕트-내부면(10)과/또는 덕트-내부면(20, 30)과, 평면이거나 오목하거나 또는 부분적으로는 평면이고 부분적으로는 오목한 혼합 구성을 갖는 수평벽부(1)의 덕트-외부면(11)과/또는 측벽부의 덕트-외부면(21, 31)을 포함한다. 여기서 유의해야 할 것은 본 발명의 효과적이며, 바람직한 실시례에 따라, 수평벽부(1)의 후연(1b)는 아래쪽으로 경사져있으며, 이러한 구성은 조파 감소에 기여하며, 한편 측벽부(2, 3)의 후연(2b, 3b)는 덕트를 빠져나가는 유동이 선수 마스크에 주는 영향을 감소시킬 목적으로 바깥쪽으로 경사져 있다.
본 발명의 선택적인 실시례에 따르면, 수평 벽부(1)의 단면(a)의 특정한 기하학적 구성과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 특정한 기하학적 구성은 각각 만곡 판(1')과 (2', 3')이며, 여기서 수평 벽부(1)의 덕트-내부면(10) 또는 측벽부(2, 3)의 덕트-내부면(20, 30)은 각각 만곡판(1')과 (2', 3')의 볼록면에 대응되도록 그리고 수평 벽부(1)의 덕트-외부면(11) 또는 측벽부(2, 3)의 덕트-외부면(21, 31)은 각각 만곡판 (1')과 (2', 3')의 오목면에 대응되도록 배열이 되어 있다.
도 4는 본 발명의 덕트의 실시례를 예시적으로 보여주며 여기서 수평 벽부와 측벽부는 모두 만곡판이며, 이것들은 도 4a에서 보여주는 바와 같이 여러가지 선택적 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 매개의 적합하게 선택된 상부 덕트-내부면(10)과 부딪치게 되는 유동의 영각에 대응되는 특정한 기하학적 형태의 단면(a)를 갖는 수평 벽부(1)의 저압 중심(1c)와/또는 측벽부(2, 3)과 수평벽부(1)의 연결 영역에 있는, 매개의 적합하게 선택된 덕트-내부면(20, 30)과 부딪치게 되는 유동의 영각에 대응되는 특정한 기하학적 형태의 단면(b)를 갖는, 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)은, 각각 만곡판(1 ')과 만곡판(2', 3')의 최대 볼록 영역의 인접에 배치된다.
본 발명의 또 다른 실시례에 따르면, 수평벽부(1)의 단면(a)의 특정한 기하학적 구성과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 특정한 기하학적 구성은 각각 예각 단면 (1")과 (2", 3") 를 갖는 판으로 되어 있으며, 이러한 판은 수평벽부(1")의 윗면(10") 과 측벽부(2", 3'')의 윗면(20"), (30")의 양쪽 면으로 각각 연장되는 한쌍의 다리(10a, 10b) 과 (20a, 20b), (30a, 30b)를 포함하며, 여기서 윗면은 각각 예각 구성을 갖는 윗면이다. 도5는 수평 및 측벽부가 모두 예각 단면의 구성을 갖는 본 발명의 덕트의 배열을 보여주며, 여기서 예각은 180°에 거의 가까운 값을 가질 수 있으며, 여기서 예각을 갖는 판은 대신 단순한 평면 판과 같이 작용하는 것으로 끝난다.
도 5에서 보여주는 판의 각진 단면의 실시례에서는, 상기 수평 벽부(1")의 다리(10a)와 그와 대응되는 측벽부(2", 3")의 다리(20a, 30a)가 유동이 덕트에 흘러들어오는 입구 단부에 배치되게 되며 수평 벽부(1")의 다리(10b)와 그와 대응되는 측벽부(2", 3")의 다리(20b, 30b)는 유동이 덕트를 빠져나가는 출구 단부에 배치되게 되며, 여기서 다리(10a, 10b), (20a, 20b), (30a, 30b)는 다리의 접합점에서 각각 정점(10", 20", 30")을 형성하며, 이때 덕트 내에 180°이상의 각과 덕트 외측에 180°이하의 각이 형성되며, 여기서 적합하게 선택된 덕트-내부면(10")을 향해 부딪치는 유동의 영각에 상응하게 특정한 기하학적 형태의 단면(a)를 갖는 수평 벽부(1")의 저압 중심(1c)과/또는 적합하게 선택된 덕트-내부면(20", 30")을 향해 부딪치는 유동의 영각에 상응하게 특정한 기하학적 형태의 단면(b)를 갖는 측벽부(2", 3")의 저압 중심(2c, 3c)은, 각기 예각판(1")과 (2", 3")의 예각 구성을 갖는 정점(10", 20", 30")부근의 선택된 위치들에 각각 배치된다.
본 발명의 실시례에 따르면 유동이 덕트에 들어가는 입구 단부에 배치된 덕트 다리(10a)와 예각판(1")을 가진 덕트를 빠져나가는 유동 출구 단부에 배치된 덕트 다리(10b)는 모두 평면판이거나 약간 볼록한 면을 갖는 판이다.
본 발명의 또 다른 실시례에 따르면, 유동이 덕트에 들어가는 입구 단부에 배치된 덕트 다리(10a)는 평면판이거나 약간 볼록한 면을 갖는 판이며 예각 판(1")을 가진 덕트에서 빠져나가는 유동 출구 단부에 배치된 덕트 다리(10b)는 익형 단면으로 될 수 있으며 혹은 덕트로 들어가는 유동 입구 단부에 배치된 덕트 다리(10a)는 익형 단면으로 그리고 예각판(1")을 가진 덕트에서 빠져나가는 유동 출구 단부에 배치된 덕트 다리(10b)는 평면판이거나 작은 볼록면을 갖는 판으로 될 수 있다.
상기의 예각을 갖는 판 구성을 갖는 벽부의 임의의 경우에, 예각판(1")과 (2", 3")의 윗면(10")과 (20", 30")은 각각 짧은 선형부와/또는 정해진 볼록 구성을 갖는 둥근 상부의 형태를 가질 수 있다. 이러한 선택적인 형태의 윗면은 도 7a에서 찾아볼 수 있다.
만곡 판 단면을 이용하는 경우나 또는 예각 판 단면을 이용하는 경우에, 판의 덕트 외측은 만곡판(1')의 또는 예각판(1")의 특정한 기하학적 구성을 갖는 수평벽부(1)의 덕트 외측과/또는 만곡판(2', 3') 또는 예각판(2", 3")의 특정한 기하학적 구성을 갖는 측벽부(2, 3)의 덕트 외면은 개방되게 하여 만곡판의 경우에는 오목면이 얻어지고 또는 예각판의 경우 대응되는 공동(cavity) 외측이 얻어지도록 할 수 있다. 또한 판의 덕트 외측은 도 7에서 예시적으로 보여주는 바와 같이, 전연으로부터 후연으로 연장되는 판(40)에 의해 폐쇄될 수도 있다.
폐쇄된 벽부의 경우, 특정한 기하학적 형상을 갖는 수평벽부(1)의 만곡판(1') 또는 예각판(1")의 덕트 바깥쪽의 덕트-외측과/또는 측벽부(2, 3)의 만곡판(2', 3') 또는 예각판(2", 3")의 기하학적 구성을 갖는 덕트 바깥쪽의 덕트-외측을 폐쇄하기 위해 이용되는, 판(40)은, 도 7에서 보여주는 바와 같이, 평면 판(40a) 또는 만곡판(40b) 또는 예각판(40c) 또는 상기 판들의 혼합형들 가운데서 잠재적으로 선택가능하며 도 7에서는 또한 평면 또는 둥근 형태의 표준화된 정점들도 예시적으로 보여주고 있다.
본 발명의 바람직한 실시례에 따르면, 본 발명의 덕트는 익형 단면을 갖는 수평벽부(1)과 예각 단면(도 6a)을 갖는 측벽부(2", 3") 또는 만곡판(도 6b) 단면을 갖는 측벽부(2', 3')의 결합으로 실시되도록 제시되었다. 특히 덕트의 수평 벽부와 측벽부의 제조에서는, 수평벽부(1)과 측벽부(2, 3)에 대한 양력 대 저항 계수의 비율(CL/CD)을 최적화하기 위해 그리고 또한 측벽부(2, 3)의 양력 계수CL2 ,3의 비율(CL1/CL2,3)에 대한 수평 벽부(1)의 양력 계수CL1비율을 최적화하기 위해, 여러가지 결합들이 선택될 수 있으며, 항상 배의 특정한 공칭 순항 속력과 선수의 기하학적 형태를 고려한다.
수평벽부와 측벽부의 외형 구성에서 이와 같은 선택적인 결합을 갖는 모든 경우, 상기의 수평벽부(1)과 측벽부(2, 3)의 각기 선택된 적합한 영각은 서로 다른 영각의 배향을 갖는 배 모델들의 최적 성능을 얻기 위한 예인 실험에 의해 매개의 특정 선체와 속력 설계를 위해 실험적으로 결정되게 된다.
제공된 유체역학적 덕트의 실시례에 따르면, 유동 방향으로의 수평벽부(1)의 단면(a)의 길이(al)는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 길이(bl) 와 동일하며(도 8) 덕트는 수평벽부(1)의 저압 중심(1c)가 측벽부(2,3)의 저압 중심(2c, 3c) 영역의 인접에 위치하도록 배열되어 있다. 유의해야 할 점은 저압 중심(2c, 3c)는 항상 저압 중심(1c)의 앞쪽으로 설치된다는 것이다. 수평벽부와 측벽부의 길이가 동일하지 않고 수평벽부가 측벽부보다 짧거나(도 8c) 또는 측벽부가 수평벽부보다 짧은(도 8d) 경우에, 동일한 길이의 벽부를 갖는 덕트를 결과적으로 얻기 위해 상대적으로 짧은 벽부의 후연의 뒤쪽으로 또는 전연의 앞쪽으로 더 연장시킬 수 있지만, 항상 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)이 저압 중심(1c)의 앞쪽으로 그리고 수평벽부(1)의 전연(1a)에 이르는 곳까지에 또는 약간 넘는 곳에 위치해야 한다는 요구에 부합되어야 한다.
유의해야 할 점은 수평벽부(1)이 스템으로부터 후미의 방향으로 벽부(1)의 저압 중심(Clp)이 첫번째 스템 파도가 생기는 영역에 위치할 수 있도록 설치된다는 것이다. 유의해야 할 것은 저압 중심의 바로 이 위치에서, 저압으로 인해, 유동 속도는 최대로 올라가고 배의 속력을 초과한다는 것이다. 첫번째 스템 파도는 따라서 보다 높은 유동 속도를 갖게 되며 이것은 첫번째 스템 파도의 높이의 강하를 초래하며 배 주위의 유동의 향상을 가져온다.
유의해야 할 것은 상기 서술된 덕트의 성능의 최적화를 위한 필요조건, 즉 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)을 그것이 수평벽부(1)과 연결되는 영역에서 수평부(1)의 저압중심(1c)와 전연(1a)사이에서 선택적으로 선택된 위치에 배치하거나 또는 수평벽부의 전연(1a)에서 약간 앞쪽으로 돌출되도록 배치하는 것이 필요조건으로 되는 이유는 측벽부의 저압 중심으로 되는 바로 이 위치가 측벽부가 덕트로 들어오는 유동의 속도를 증가시키는데 기여하게 하여 따라서 조파 감소에 영향을 주기 위한 수평 벽부의 기능을 보충해주도록 하기 때문인데, 여기서 수평벽부의 저압 중심은 첫번째 선수 파도의 발생 영역에 위치하고 있다. 이와는 달리, 측벽부의 저압중심(2c, 3c)이 수평벽부(1)의 저압중심(1c)의 뒤쪽으로 배치된 경우에는, 측벽부가 첫번째 스템 파도 발생의 인접에 위치한 저압중심(1c)의 영역에서 속도 증가를 가져오도록 기여할 수 없게 되며; 이렇게 되면, 측벽부는 스템 파도의 속도 증가에 긍정적인 기여를 제공하는 것이 아니라, 오히려 감소를 가져오는 영향을 주게 될 것이다.
공칭 속도가 30노트이고, 기존의 수직 선수와 Froyde 수값 (Fn) = 0.44 (이와 같은 비교적 높은 Froyde 수(Fn)값에서 벌브는 효율적으로 작동하지 못하지만, 본 발명의 덕트는 개선을 가져온다)를 갖는 배의 실험적인 배치에서, 수평벽부의 익형 단면에는 그 앞쪽으로 위치한 그리고 선수 라인으로부터 현 길이(표 4)의 10% 정도의 간격을 두고 위치한 저압중심(Clp)이 배치되었다; 이렇게 한 것은, 이 실시례에서 증가된 속도때문에, 보다 낮은 속도에서 같은 익형 단면으로 진행된 시험들과 상대적으로 첫번째 스템 파도의 발생 위치가 이동되었기 때문이다. 그러나 낮은 속도와 다른 형태의 선수를 갖는 경우에, 선수와 날개가 잇닿는 지점은 날개의 저압중심, Clp부근에 위치하게 일반적으로 인정되고 권고되지만, 익형 단면 NACA 4412에서는, 상기의 속도를 갖는 배의 날개의 전연이 벽부의 길이(익현의 길이)의 50%가 선수 앞쪽으로 연장되는 유리한 위치에 배치된다. 이렇게 배치되는 것은 속력 증가로 인하여 첫 스템 파도가 발생위치가 앞쪽으로 이동되기 때문이며 따라서 날개의 저압 중심은 그에 따라 이동되어야 하기 때문이다.
14.5노트와 15.5노트(표 1)의 속도와 거의 흘수선까지 연장되는 벌브를 갖는 배의 경우, 역시 수평 벽부의 익형 단면의 Clp는 벌브의 스템 구역과 잇닿으며 이때 전연은 Clp가 벌브와 잇닿는 지점으로부터 앞쪽으로 현의 길이의 30%정도의 거리로 연장되며, 첫 스템 파도 발생 영역 위치 역시 같은 거리에서 예상된다. 또한 표3에서 제시된 기존의 선수 실험 자료를 갖는 짐배의 경우, 역시 수평벽부의 저압 중심은 선수의 인접에 위치하며 익형 단면의 전연은 선수에 덕트가 잇닿는 지점으로부터 앞쪽으로 현의 길이의 40%정도의 거리에 위치한다. 속도가 20노트로 증가된 것으로 하여, 첫번째 스템 파도는 선수 라인의 앞쪽으로 일정한 거리에서 발생될 것으로 보지만, 또한 수평벽부의 저압 중심도 영각이 5°로 증가된 것으로 하여 앞쪽으로 이동되며 따라서 저압 중심은 기존에 제안된 선택된 익형 단면 (Wortman FX72-MS-150B)의 저압 중심의 위치의 앞쪽에 위치하게 되며 여기서 영각이 영인 경우에, 저압중심은 현 길이의 약 40%의 영역에 위치하게 된다. 이렇게 하여 앞쪽으로 이동된 첫번째 스템 파도는 앞쪽으로 이동된 수평벽부(1)의 저압 중심과 마주치게 된다. 여기서 유의해야 할 점은 Wortman FX72-MS-150B 형의 선택된 익형 단면을 갖는 수평벽부의 양력 계수가, 이 특정한 연속실험에서, NACA 4412 형의 선택된 익형 단면을 가지고 실시된 측벽부의 양력계수보다 적어도 50% 높다는 것이다. CLl/CL2의 비율은 1.50보다 크거나 같다. 따라서, 첫번째 선수 파도의 발생위치는 배의 속력과 선수의 형태의 함수라는 것을 고려할 때, 덕트의 설치에서 수평벽부의 위치에 대한 결정은 상향 벡터의 위치와 하향 벡터의 위치를 결정하기 위한 CFD연구를 통하여 대략적으로 결정될 수 있다. 상기 서술된 바와 같이, 덕트의 수평벽부는 흘수선과 평행한 배향을 가진 벡터 아래쪽에 배치되어야 하며, 또한 하향 경사진 벡터의 부분을 포함하여 한다. 상기에서 개요된 위치 파라미터의 결과 조파 저항을 개선하고 부분적으로는 마찰저항도 효과적으로 개선한 덕트를 제공하며, 즉 덕트는 Cw과 Cf 비율에 대한 개선을 제공하게 된다.
또한, 물 유동의 방향으로 배향된 수평벽부(1)의 단면(a)의 길이(al) 는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 길이보다 짧으며 덕트는 수평벽부(1)과 측벽부(2, 3)의 연결 영역에서, 수평벽부(1)의 전연(1a)이 측벽부(2, 3)의 저압중심(2c, 3c)에 위치하거나 또는 측벽부의 저압중심의 뒤쪽으로 위치하도록(도8c) 배치되어 있다. 수평벽부와 측벽부의 길이가 동일하기 않는 경우, 덕트 내의 유동이 덕트 외측의 유동에 대하여 차별화된 바람직한 상태를 유지하기 위해 수평벽부와 측벽부의 후연을 일치시키도록 하는 것이 좋으며, 여기서 이러한 일치는 스템과/또는 스템 판 연장을 첨부하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시례에 따라, 도 9에서 예시적으로 보여주는 바와 같이, 제안된 유체역학적 덕트는 수평벽부(1)의 단면(a)가 그의 앞쪽으로 돌출된 안내판 연장(1d)과/또는 그의 뒤쪽으로 연장된 안내판 연장(1e)을 포함하며/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)가 그의 앞쪽으로 돌출된 안내판 연장(2d, 3d)과/또는 그의 뒤쪽으로 돌출되는 안내판 연장(2e, 3e)을 포함하도록 제조되었다. 도 9a에서는 수평벽부의 앞쪽으로 돌출된 안내판 연장(1d)과/또는 그의 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(1e)이 합체된 다양한 수평벽부의 단면도가 예시되었다.
상기의 수평벽부(1)의 단면(a)의 앞쪽과/또는 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(1d, 1e)과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 앞쪽과/또는 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(2d-3d, 2e-3e)은 평면 또는 만곡판이며, 이것들은 현의 방향으로, 즉 수평벽부(1)의 전연과 후연을 연결하며 대응적으로 측벽부(2, 3)의 전연과 후연을 연결하는 선형부(50)의 방향으로 배치되거나 선형부(50)의 방향과의 일정한 경사를 이루도록 배치된다. 현을 나타내는 선형부(50)은 도 9b의 예시적인 익형 단면에서 보여주고 있다. 바람직하게 뒤쪽으로 돌출된 수평벽부(1)의 단면(a)의 안내판 연장(1e)는 하향 볼록면을 이루며/또는 측벽부(2, 3)의 뒤쪽으로 돌출된 단면(b)의 안내판 연장(2e-3e)는 대응되는 외향 볼록면을 이루는데 이것은 수평벽부(1)에서는 한편으로 조파 감소에 효과적으로 영향을 주며 다른 한편 측벽부(2, 3)에서는 덕트를 빠져나가 선수 마스크(선수 측면)로 향하는 유동의 충격 감소에 효과적으로 영향을 주기 위해서이며, 볼록면들이 벽부의 저항 계수의 증가를 막는데 적합한 구성을 갖는 조건에서만 가능하다. 상기의 앞쪽으로 그리고 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장들은 벽부의 현과 일직선으로 또는 현에 대하여 임의의 각도로 고정적으로 배치될 수 있다. 이 연장은 선택적으로 이동식 방법으로, 바람직하게는 벽부내에 들어가 벽부에 합체되게 그리고 전체적으로 또는 부분적으로 벽부의 앞쪽으로 또는 뒤쪽으로 돌출되게 진행될 수 있다. 또한 이러한 앞쪽으로 그리고 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장의 경사 각도는 당업계의 공지된 메커니즘을 통해 변경될 수 있다.
본 발명의 덕트를 구성하는 벽부 설계에서의 또 하나의 중요한 특징은 설계된 수평벽부(1)의 단면(a)의 양력 계수(CL1)가 모든 정황속에서 덕트의 설계된 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 양력 계수(CL2 ,3)와 같거나 큰 조건을 만족시키는 것이며, 여기서 이러한 측벽부(2, 3)은 수평벽부(1)와 같거나 다른 형태일 수 있다. 배의 공칭 속도가 서로 다르고 그에 따라 배에 영향을 주는 파도의 강도가 서로 다른 것으로 하여, 덕트는 특정한 공칭속도에 대하여 설계된 특정한 선체의 CL1/CL2 , 3비율이 배의 순항 속도가 증가됨에 따라 증가되도록 따라서 조파가 결과적으로 증가되도록 설계된다.
흘수선과 수직으로 되는 평면을 따라 설치된 횡단 덕트 단면이 제공한 덕트 형태는 수평벽부(1)과 측벽부(2, 3)의 연결 영역에서 직4각형으로 될 수 있으며, 수평벽부(1)과 수직의 배향을 가지거나 또는《U》자형 형태, 즉 수평벽부(1)이 측벽부(2, 3)과 만곡부에 의해 연결되는 형태를 가질 수 있다. 이러한 만곡부는 수평벽부(1)의 익형 단면과 측벽부(2, 3)의 익형 단면의 형태를 가질 수 있거나 또는 수평벽부(1)의 익형 단면은 점차 측벽부의 익형단면의 형태로 점차적으로 수렴하거나 또는 만곡부는 수평 벽부와 측벽부의 양쪽 익형 단면과 다른 형태를 가질 수 있으며 또는 만곡부는 만곡 판의 형태를 가질 수 있으며, 그것은 인접한 벽부와의 연결을 위해 적합하게 구성되게 된다.
선수 측면으로부터의 후연의 고정 간격을 유지하면서, 측벽부는 선수 플레어(flare)에 따라 자기의 경사(트위스트) 각도를 일정한 수평 단면으로부터 수직방향으로 다른 수평 단면으로 변경시킬 수 있다. 상기 공정은 또한 후연을 고정된 위치에서 유지하면서 전연을 적당하게 움직이는 방법으로 실시할 수 있다.
또한, 수평벽부와 측벽부는 모두 자기의 기하학적 형태를 변경시킬 수 있으며 즉 수평벽부의 익형 단면이 점차 배의 대칭선, 다시 말하여 중심선의 양쪽 측면을 따라 대칭적으로 점차 변경될 수 있다. 측벽부(2, 3)의 익형 단면은 세로 방향으로 자기의 길이를 따라 점차 변경될 수 있다.
본 발명의 한 실시례에 따라 본 발명의 유체역학적 스템 덕트는 수평 벽부(1) 또는 측벽부(2, 3) 또는 양 벽부의 영각의 조종 및 조절수단을 포함할 수 있으며, 이와 같은 영각의 조종 및 조절수단은 선수 프로필의 형상과 배의 속력에 따라 영각을 조정한다. 영각의 이와 같은 조종 및 조절수단은 기존의 공지된 기계적 또는 유압식 기구 등으로 실현할 수 있다.
수평벽부(1)의 영각은 전연(1a)이 고정된 위치에 유지된 상태에서 후연(1b)의 이동을 통하여 조절되며, 이때 전연을 상향으로 이동하는 것은 네거티브 경사로 후연을 하향으로 움직이는 것은 포지티브 경사로 정의된다. 본 발명의 바람직한 실시례에 따르면, 수평벽부(1)의 후연(1b)의 경사값은 -10°내지 +20°범위내에 놓이도록 정의되며 이때 전연을 후연과 연결시키는 선형부(50), 즉 현이 배의 용골의 방향 또는 선적 조건에서 흘수선의 방향과 평행의 방향으로 연장되는 위치에 대응되는 경사값은 0°이다.
측벽부(2, 3)의 영각은 후연(2b, 3b)이 고정된 위치에 남아있는 상태에서 전연(2a, 3a)의 경사를 통하여 조절하며, 후연은 선수 측면으로부터 측벽부의 간격을 한정한다. 전연(2a, 3a)의 외측으로의 움직임, 즉 선수 측면으로부터 멀어지는 움직임은 네거티브 경사로 정의되며 전연(2a, 3a)의 내측으로의, 즉 선수로 접근하는 방향으로의 움직임은 포지티브 경사로 정의된다. 본 발명의 바람직한 실시례에 따르면, 측벽부(2, 3)에서 측벽부(2, 3)의 전연(2a, 3a)의 경사값은 -40°내지 +40°범위에 놓이도록 대응적으로 정의되며 이때 전연을 후연과 연결시키는 선형부(50), 즉 현이 배 선수의 측면과 평행인 방향으로 연장되는 위치에 대응되는 경사값은 0°이다.
본 발명의 덕트의 특성은 측벽부(2, 3)가 선수 측면으로부터의 일정한 간격을 유지하면서, 용골-갑판 방향으로 선수의 형태를 따른다는 것이다. 특히, 벽부(2, 3)의 익형 단면은 완전히 선적된 상태의 배의 흘수선과 평행의 방향으로 배향되고, 이때 전연(2a, 3a)의 연속적인 위치를 통과하는 가상 선들은 선수 라인에 평행되는 방향으로 연장되며, 이와 같은 배향은 선수 측면에서의 유동의 균일한 관리를 위한 최적의 유체역학적 조건을 제공한다.
바로 맞은편의 선수 측면으로부터 벽부의 후연의 간격으로 정의되는, 측벽부(2, 3)의 배의 선수 측면으로부터의 간격은 고정된 값으로 유지되며 이것은 측벽부(2, 3)이 선수 측면의 트위스트에 적합하게 대응되는 트위스트를 가지도록 선택되었기 때문이다. 상기 서술된 배의 선수 측면으로부터의 측벽부(2, 3)의 간격은 선수의 형상, 벽부의 특성과 길이 그리고 배의 공칭 순항 속도에 따라 결정된다. 일반적으로, 배의 선수 측면으로부터의 측벽부(2,3)의 간격은 0.30m 내지 10.00 m의 범위에서 변동된다.
유체역학적 덕트는 배 선수에 설치되어 수평벽부(1)의 단면(a)의 저압 중심이 첫번째 선수 파도의 발생 영역에 위치하게 된다. 따라서, 수평벽부(1)의 단면(a)의 저압 중심은, 첫번째 선수 파도의 발생 영역에 위치하기 위해, 선수 라인 위에 또는 그로부터 일정한 거리에 배치되며, 이 거리는 배의 형태와 배의 공칭 순항 속도에 의해 결정되며, 이때 이 거리는 선수의 뒤쪽의 단면(a)의 전연을 후연과 연결하는 선형부(50)의 길이, 즉 현의 길이의 10%에 맞먹는 길이로부터 선수 앞쪽의 선형부(50)의 길이의 50%에 맞먹는 길이 사이에서 변동된다.
본 발명의 실시례에 따라, 도 10에서 예시한 바와 같이, 수평벽부(1)의 덕트 내의 덕트-내부면(10)과/또는 측벽부(2, 3)의 덕트-내부면(20, 30)에는 돌출리브(5)의 배열이 제공되었고/혹은 같은 벽부(1)과/또는(2, 3)의 덕트 외측의 덕트 외부면(11)과 덕트-외부면 (21, 31)에는 돌출리브(6)의 배열이 제공되었으며, 이러한 돌출리브(5)와/또는 돌출리브(6)은 각각 덕트의 내부면과 외부면에 접촉하게 되는 유동의 층류 특성을 최적화하기 위해 제공되었다.
층류 특성을 최적화하는데 기여하는 또 하나의 향상으로 되는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시례에 따라, 도 11에서 예시한 바와 같이, 수평벽부(1)에는 적합하게 배열된 구멍의 열(7)이 제공되었으며/또는 측벽부(2, 3)에는 적합하게 배열된 구멍의 열(8)이 제공되었으며, 이때 이와 같은 구멍을 통하여 공기가 공급되며, 따라서 수평벽부(1)과/또는 측벽부(2, 3)의 덕트 내 그리고/또는 외면에 공기 경계 층이 생기게 된다. 본 발명의 바람직한 실시례에 따라, 수평벽부와 측벽부에 대한 공기 공급은 벽부의 전연에서 제공되며 따라서 이렇게 형성된 공기 경계층은 바람직하게는 내면만 또는 외면만을 커버하거나 또는 벽부의 양쪽 면을 커버한다. 여기에서 유의해야 할 점은 상기 서술된 공기 공급 구멍(7)과/또는(8) 대신에, 얇은 공기 분포 관이 벽부(1)과/또는 (2, 3)의 적당한 위치에 첨부될 수 있으며, 이 경우 벽부의 유체역학적 특성에 영향을 주지 않도록 주의를 돌려야 한다.
또한, 아래에 본 발명의 유체역학적 덕트를 배의 선수에 적절하게 설치한 서로 다른 형의 배 모델들에서(요트, 컨테이너, 벌크선 및 호위함) 진행된 예시적인 시험 실례들을 보여주는 4개의 연속적인 도표가 제공된다. 본 발명의 덕트의 이용은 명백하게 그리고 확실하게 이 모든 형의 배의 마력과 연료 수요를 개선하며, 이와 같은 개선은 본 발명의 덕트를 설치하지 않은 같은 속력을 갖는 같은 배 모델의 예항에서의 저항과 비교하여 덕트를 설치한 같은 배 모델의 예항에서 보여준 본질적으로 감소된 저항을 통해 알수 있다. 따라서 본 발명의 덕트의 설치를 통하여 달성된 상기의 측정된 예인 저항의 감소 또는 추진 마력 수요의 감소는 결국 적은 설치 마력과 적은 연료소비의 유리한 결과를 가져온다.
여기서 유의해야 할 점은, 표 2에 결과가 제시된, 요트 모델 배에서 시험은 자체-추진 모델에서 진행되었다는 것이다.
Figure pct00001
Figure pct00002

Figure pct00003

Figure pct00004

조파 안정성 시험
스템 유체역학적 덕트(2306B11형, 시험 일련 번호 28180)를 설치하거나 설치하지 않고 진행된 배의 조파 안정성 유지 시험(SEA KEEPING TESTS )에서 상기 덕트가 설치된 배 모델에서는 파도에서 적은 움직임을 보여주었으며, 큰 물결과/또는 흔들림에서 25%까지의 감소를 그리고 선수(수직면)의 가속도에서 5-6 Beaufort의 50%의 조파 감소를 그리고 7 Beaufort의 20%의 조파 감소를 보여주었다. 상기 결과들은 2008년 4월 24일 K. Richard Ansbock가 수표한 빈에서 시험을 진행한 요트 모델2306(조파/모델 8)의 보고서 2306/01에 기술되어 있다.
여행 안정성 시험
선수에 설치된 본 발명의 덕트를 이용하여 매우 짧은 코스에서의 모델의 여행은 코스를 그대로 유지하면서 안정성을 보여주었고 이것은 조타륜의 위치가 오른쪽으로 10°왼쪽으로 -10°로 정해진 속에서 긍정적 결과로 모델이 원래의 코스로 무사히 돌아온 것을 통하여 증명되었으며, 한편 본 발명의 덕트를 설치하지 않은 모델은 원래의 코스로부터의 탈선을 보여주었다.
상기의 결과들은 실제 규모 크기(치수 효과)에서 결과의 최적화의 일반적인 원리도 고려할 때 본 발명의 덕트가 상업적으로 적용되는 과정에서 개선될 수 있다는 것은 명백하다.
여기서 유의해야 할 점은 본 발명에 대한 설명은 예시적이며 한정하지 않는 실시례의 실례들을 참고로 서술되었다는 것이다. 따라서 형태, 크기, 형태, 치수, 재료와 제조 및 조립에서 이용되는 장치들과, 또한 서로 다른 선수의 기하학적 형태와 서로 다른 공칭 속도를 갖는 서로 다른 형태의 배들을 위한 제안된 유체학적 덕트의 적용 설계 파라미터들에 대한 임의의 변경 및 수정은 본 발명의 범위의 부분으로 간주될 것이며 아래의 청구범위에서 요약되게 된다.

Claims (24)

  1. 배의 선수에서 어떤 정황속에서도 바다 표면밑에 물에 잠길 수 있는 위치에 설치된 유체역학적 덕트로서, 상기 덕트는 배의 추진과정에서 조우하는 조파 및 마찰 저항의 감소 효과를 가져오며, 두께(at)와 유동의 방향으로 길이(al)를 갖는 특정한 기하학적 형태의 단면(a)를 가진 수평벽부(1) 및 두께(bt)와 유동의 방향으로 길이(bl)를 갖는 특정한 기하학적 형상의 단면(b)를 가진 측벽부(2,3)을 포함하며, 상기 수평벽부(1)는 덕트 외측의 외부면(11)과 덕트 내의 내부면(10)을 갖는 선수 라인의 양 측면으로 연장되고, 상기 측벽부(2,3)는 상기 수평 벽부(1)에 연결되고 선수의 양 측면의 윗쪽으로 연장되어 상기 수평벽부(1)과 지지 기둥(4)에 의해 그것과 연결된 선수 측면의 표면과 함께 덕트 내의 영역을 이루며, 이때, 유동은 덕트 외측의 물유동과 실질적으로 분화되며, 이와 같은 분화는 배의 순항 특성의 개선을 가져오며, 상기 측벽부(2, 3)는 상기 덕트 내의 내부면(20, 30)과 상기 덕트 외측의 외부면(21, 31)을 가지는데, 여기서 상기 수평벽부(1)의 단면(a)와 상기 측벽부(2, 3)의 단면(b)은 전연(1a)과 전연(2a, 3a)이 각각 유동이 덕트로 들어오는 정면 단부에 배열되고 후연(1b)과 후연(2b, 3b)은 각각 유동이 덕트를 빠져나가는 뒷면 단부에 배열되며, 여기서 수평벽부(1)의 단면(a)의 내부면(10)을 따라 정한 저압중심(1c)의 위치는 상기 수평벽부(1)에 대한 영각에 대응되게 첫번째 선수 파도의 발생 영역안의 선수 라인을 따라 또는 조금 앞쪽으로 놓이도록 적합하게 선택되었으며 여기서 측벽부(2, 3)와 수평벽부(1)의 연결 영역에서 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 내부면(20, 30)을 따라 정한 저압 중심(2c, 3c)의 위치는 상기 측벽부(2, 3)에 대한 영각에 대응되게 저압중심(1c)와 수평벽부(1)의 전연(1a)사이에 또는 전연(1a)을 넘어 앞쪽으로 돌출된 선택된 위치에 놓이도록 적합하게 선택되었으며, 여기서 측벽부(2, 3)은 그것의 후연(2b, 3b)이 수평벽부(1)의 후연(1b)와 일치하도록 적당한 길이로 제조된 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  2. 제1항에 있어서.
    상기 수평벽부(1)의 단면(a)의 특정한 기하학적 형태와/또는 상기 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 기하학적 형태는 전연(1a)과 전연(2a, 3a)이 덕트로 흘러드는 유동의 정면 단부에 그리고 후연(1b)과 후연(2b, 3b)이 덕트를 빠져나가는 유동의 후단에 배치된 익형 단면인 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수평벽부(1)의 익형 단면(a)과 상기 측벽부(2, 3)의 익형 단면(b)은, 평면이거나 안쪽으로 오목하거나 또는 부분적으로는 평면이고 부분적으로는 안쪽으로 오목한 혼합 구성을 갖는 각각의, 볼록한 각각의 덕트-내부면(10)과 (20, 30) 그리고 수평벽부(1)의 덕트-외부면(11)과 측벽부(2, 3)의 (21, 31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  4. 제1항에 있어서,
    수평벽부(1)의 단면(a)의 특정한 기하학적 형태와/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 특정한 기하학적 형태는 각각 만곡판(1')과 만곡판(2', 3')으로 되어 있으며, 상기 만곡판(1')과 만곡판(2', 3')은 수평벽부(1)의 덕트-내부면(10) 또는 측벽부(2, 3)의 덕트-내부면(20, 30)은 각각 만곡판(1')과 만곡판(2', 3')의 볼록면에 대응되도록 그리고 수평벽부(1)의 덕트-외부면(11) 또는 측벽부(2, 3)의 덕트-외부면(21, 31)은 만곡판(1')과 만곡판(2', 3')의 오목면에 대응되도록 배열이 되어 있으며, 여기서 수평벽부(1)의 단면(a)의 덕트-내부면(10)을 따라 위치한 수평벽부(1)에 대한 영각에 상응하게 적절히 선택된 저압 중심(1c) 및/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 덕트-내부면(20, 30)을 따라 위치한 측벽부(1)에 대한 영각에 상응하게 적절히 선택된 저압 중심(2c, 3c)은 만곡판(1')과/또는 만곡판(2', 3')의 최대 볼록 영역의 인접에 배치되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  5. 제1항에 있어서,
    수평 벽부(1)의 단면(a)의 특정한 기하학적 형태와/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 특정한 기하학적 형태는 각각 수평벽부(1)의 정점(10")의 양쪽 측면으로 연장되고 측벽부(2, 3)의 정점(20"), (30")의 양쪽 측면으로 연장되는 각각 두개의 다리(10a, 10b) 와 (20a, 20b), (30a, 30b)를 가지는 예각을 갖는 판(1")과 (2", 3") 되어 있으며, 상기 다리(10a)와 대응되는 다리(20a, 30a)는 유동이 덕트로 흘러드는 단부에 배치되고 상기 다리(10b)와 대응되는 다리(20b, 30b)는 유동이 덕트를 빠져나가는 단부에 배치되며, 상기 다리(10a, 10b) 과 (20a, 20b), (30a, 30b)는 대응되는 정점(10", 20", 30")에서 덕트 내에 180°이상의 각과 덕트 바깥에 180°이하의 각을 형성하며, 여기서 수평벽부(1)의 단면(a)의 내면(10)에 대한 영각에 상응하게 적절히 선택된 저압 중심(1c)과/또는 측벽부(2,3)의 단면(b)의 내면(20, 30)에 대한 영각에 상응하게 적절히 선택된 저압 중심(2c, 3c)은 상기 예각판(1")과 (2", 3")의 정점(10")과 정점(20", 30")의 인접에 각기 배열되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  6. 제5항에 있어서,
    유동이 덕트로 흘러드는 측면에 배치된 상기 예각판(1")의 상기 다리(10a)와 유동이 덕트를 빠져나가는 측면에 설치된 상기 예각판(1")의 상기 다리(10b)는 모두 평면 판이거나 볼록도가 작은 면을 갖는 판인 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  7. 제5항에 있어서,
    유동이 덕트로 흘러드는 측면에 배치된 상기 예각판(1")의 상기 다리(10a)는 평면 판이거나 볼록도가 작은 면을 갖는 판이며, 한편 유동이 덕트를 빠져나가는 측면에 설치된 상기 예각판(1")의 상기 다리(10b)는 익형 단면을 갖는 판이거나 또는 유동이 덕트로 흘러드는 측면에 배치된 상기 예각판(1")의 상기 다리(10a)는 익형 단면을 갖는 판이며, 한편 유동이 덕트를 빠져나가는 측면에 배치된 상기 예각판(1")의 상기 다리(10b)는 평면 판이거나 작은 볼록면을 갖는 판인 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예각판(1'') 과 (2", 3'')의 정점(10")과 (20", 30")은 각각 짧은 길이의 선형부와/또는 특정한 만곡 외형을 갖는 둥근 각의 형태를 가진 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    판(40)은 수평벽부(1)의 상기 단면(a)의 만곡 판(1') 또는 예각판(1")의 덕트-외측과/또는 측벽부(2, 3)의 상기 단면(b)의 만곡판(2', 3') 또는 예각판(2", 3")의 덕트-외측을 폐쇄하기 위해 이용되었으며, 상기 판 (40)은 수평벽부(1)의 상기 단면(a)의 만곡판(1') 또는 예각판(1")의 덕트-외부면과/또는 측벽부(2, 3)의 상기 단면(b)의 만곡판(2', 3') 또는 예각판(2", 3")의 덕트-외측의 전연으로부터 후연까지로 연장되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  10. 제9항에 있어서,
    수평벽부(1)의 상기 단면(a)의 만곡판(1') 또는 예각판(1")의 덕트-외측과/또는 측벽부(2, 3)의 상기 단면(b)의 만곡판(2', 3') 또는 예각판(2", 3")의 덕트-외측을 폐쇄하기 위해 이용되는 상기 판(40)은 평면판(40a) 또는 만곡판(40b) 또는 예각판(40c) 또는 상기 판들의 결합들 가운데서 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    익형단면을 갖는 판 또는 만곡판(1') 또는 예각판(1")으로 만든 수평벽부(1)와 익형단면을 갖는 판 또는 만곡판(2', 3') 또는 예각판(2", 3")으로 만든 측벽부(2, 3)의 선택된 결합으로 구성되며, 여기서 선택된 결합은 양력계수CL 대 저항계수CD의 최적화된 CL/CD비율의 요구를 만족시키며, 상기 CL/CD비율은 수평벽부(1)에 관하여 그리고 측벽부(2, 3)에 관하여 모두 될수록 높은 값을 가지며, 매 특정한 경우에, 측벽부(2, 3)의 양력 계수CL2 ,3에 대한 수평벽부(1)의 양력계수CL1의 최적화의 요구 조건은 모든 경우에 상기 비율 CL1/CL2 ,3이 >1.00으로 되며 선수의 기하학적 형태에 따라 배의 공칭 순항 속도가 증가하는데 따라 매 특정한 선수에서 더욱더 증가 되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 방향으로의 수평벽부(1)의 단면(a)의 길이(al)와 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 길이(bl)가 일치하며 덕트는 측벽부(2, 3)와 수평벽부(1)의 연결 영역에서, 수평벽부(1)에 대한 영각에 상응하게 적절히 선택된 저압 중심(1c)가 측벽부(2, 3)에 대한 영각에 상응하게 적절히 선택된 저압중심(2c, 3c)의 인접에 위치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동의 방향에서 수평벽부(1)의 단면(a)의 길이(al)는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 길이(bl)보다 짧으며 덕트는, 측벽부(2, 3)를 수평벽부(1)와 연결하는 영역에서, 수평벽부(1)의 전연(1a)이 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)의 인접에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    수평벽부(1)의 길이가 측벽부(2, 3)의 길이와 서로 다른 경우, 덕트는 수평벽부(1)의 길이를 측벽부의 길이(2, 3)와 같게 하기 위해 앞쪽으로 또는 뒤쪽으로 돌출되는 안내판 연장을 추가적으로 포함하며, 여기서 수평벽부(1)의 단면(a)은 그의 앞쪽으로 돌출된 안내판 연장(1d)과/또는 그의 뒤쪽으로 돌츨된 안내판 연장(1e)을 포함하며/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)은 그의 앞쪽으로 돌출된 안내판 연장(2d, 3d)과/또는 그의 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(2e, 3e)을 포함하며, 한편 항상 측벽부(2, 3)의 저압 중심(2c, 3c)이 수평벽부(1)의 저압 중심(1c)의 위치의 앞쪽으로 그리고 그것의 전연(1a)의 위치까지 또는 약간 넘는 위치에 배치되어야 한다는 요구에 부합되며, 여기서 앞쪽으로 그리고/또는 뒤쪽으로 돌출된 수평벽부(1)의 안내판 연장(1d, 1e)과/또는 앞쪽으로 그리고/또는 뒤쪽으로 돌출된 측벽부(2, 3)의 안내판 연장(2d-3d, 2e-3e)은 수평벽부(1)과 측벽부(2, 3)의 전연과 후연을 각각 연결하는 선형부(50)의 방향으로 또는 선형부(50)의 방향에 대한 상대적인 경사로 배열되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  15. 제14항에 있어서,
    수평벽부(1)의 단면(a)의 앞쪽으로/또는 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(1d, 1e)과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 앞쪽으로/또는 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(2d-3d, 2e-3e)은 평면판이거나 만곡판이며, 전연을 수평벽부(1)의 후연과 그리고 전연을 측벽부(2, 3)의 후연과 연결하는 선형부(50)의 방향으로 또는 선형부(50)의 방향으로 상대적으로 일정한 경사로 배치되며, 여기서 수평벽부(1)의 단면(a)의 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(1e)은 하향 볼록면을 제공하며 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(2e, 3e)은 외향 볼록면을 제공하는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  16. 제15항에 있어서,
    수평벽부(1)의 단면(a)의 앞쪽으로/또는 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(1d, 1e)과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 앞쪽으로/또는 뒤쪽으로 돌출된 안내판 연장(2d-3d, 2e-3e)은 상기 수평 벽부(1) 와/또는 측벽부(2, 3) 내에 바람직하게 들어가 그에 합체되도록 그리고 수평벽(1) 와/또는 측벽부(2, 3)에 대한 다양한 경사 각도로 그로부터 앞쪽으로 또는 뒤쪽으로 전체적으로 또는 부분적으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    수평벽부(1)의 단면(a)의 양력 계수CL1는 모든 경우에 측벽부(2, 3)의 단면(b)의 양력계수CL2 , 3와 같거나 크며, 덕트는 특정한 공칭 속도의 배를 위해 설계된 특정한 선체의 비율CL1/CL2 ,3이 배의 공칭 속도가 증가됨에 따라 더욱더 커지며, 이렇게 증가된 공칭속도는 결과적으로 조파 증가를 가져오는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  18. 제1항에 있어서,
    수평벽부(1)과/또는 측벽부(2, 3)는 그것의 영각의 조정 및 조절 수단을 포함하며, 그에 의하여 배의 속도의 증가와 감소에 대응하여 영각을 조절하는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  19. 제18항에 있어서,
    수평벽부(1)의 영각은 전연(1a)을 고정된 위치에 남겨둔 상태에서, 후연(1b) 을 윗쪽으로 네거티브 경사로 또는 아래쪽으로 포지티브 경사로 이동시키는 것을 통하여 조절되며, 상기 수평벽부(1)의 후연(1b)의 이동은 -10°내지 +20°의 범위 내에 놓이며 이때 0°의 위치는 전연(1a)과 후연(b)을 연결시키는 선형부(50)가 배의 용골 방향과 평행되는 방향으로 배향된 위치와 대응되는 것을 특징으로 하며 또한 측벽부(2, 3)의 영각은 후연(2b, 3b)을, 고정된 위치에 남겨둔 상태에서, 전연(2a, 3a)은 선수 측면으로부터 멀어지는 방향으로 바깥쪽으로 네거티브 경사로 또는 선수 측면으로 접근하는 방향으로 안쪽으로 포지티브 경사에 이동시키는 것을 통하여 조절되며, 상기 측벽부(2, 3)의 전연(2b, 3b)의 이동은 측벽부(2, 3)에서 -40°내지 +40°의 범위 내에 놓이며 이때 0°의 위치는 전연(2a, 3a)과 후연(2b, 3b)을 연결시키는 선형부(50)가 배의 선수 라인과 평행되는 방향으로 배향된 위치와 대응되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  20. 제1항에 있어서,
    측벽부(2, 3)는 선수의 측면으로부터 일정한 간격을 유지하면서, 용골-갑판 방향에서 선수의 기하학적 형태를 따르며, 또한 벽부(2, 3)는 배가 완전히 선적된 조건의 흘수선에 대하여 평행으로 또는 일정한 경사로 배향되어 있으며, 한편 측벽부(2, 3)의 전연(2a, 3a)의 연속적인 위치를 통과하는 가상 선은 선수 라인과 평행되는 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  21. 제20항에 있어서,
    배의 선수의 측면으로부터의 측벽부(2,3)의 거리는, 여기서 상기 거리는 바로 맞은편 선수 측면으로부터 단면(b)의 후연의 거리로 정의되며, 측벽부(2, 3)가 선수의 측면의 트위스트에 적절히 대응되는 트위스트를 갖는 것으로 인하여 측벽부(2, 3)의 전체 높이에서 항상 고정되며, 배 선수의 측면으로부터 측벽부(2, 3)의 거리는 선수의 기하학적 형태의, 단면(b)의 특성과 길이와 배의 공칭 순항 속도의 함수로 되는 것을 특징으로 하며 0.30 내지 10.00 m의 범위에서 변경되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    덕트는 수평벽부(1)의 단면(a)의 저압중심(1c)이 첫번째 선수 파도의 발생 영역에 위치하도록 배열되어 있으며, 상기의 첫번째 선수 파도는 선수의 기하학적 형태와 배의 공칭 순항 속도에 의해 결정되는 선수로부터 일정한 거리를 두고 발생하며, 상기 거리는 선수 라인의 뒤쪽으로 수평벽부(1)의 단면(a)의 후연과 전연을 연결하는 선형부(50)의 길이의 10%로부터 선수 라인의 앞쪽으로 수평벽부(1)의 단면(a)의 후연과 전연을 연결하는 선형부(50)의 길이의 50%까지의 범위내에서 변경되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    수평 벽부(1)의 덕트-내부면(10)과/또는 측벽부(2, 3)의 덕트-내부면(20, 30)은 돌출된 리브(5)른 포함하고/또는 수평벽부(1)의 덕트-외부면(11)과/또는 측벽부(2, 3)의 덕트-외부면(21, 31)은 돌출된 리브(6) 배열(6)을 각각 포함하며, 상기 돌출된 리브(5)와 (6)은 각각 수평벽부(1)의 덕트-내부면(10) 또는 덕트-외부면(11)과 접촉하게 되는 유동과 측벽부(2, 3)의 덕트-내부면(20, 30)과 덕트-외부면(21, 31)과 접촉하게 되는 유동의 층류 특성을 최적화하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
  24. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    수평벽부(1)의 단면(a)과/또는 측벽부(2, 3)의 단면(b)은 각각 벽부의 적절한 위치에 첨부된 가는 공기 분포 관을 포함하거나 수평벽부(1)에 적절히 배열된 구멍(7)과 측벽부(2, 3)에 적절히 배열된 구멍(8)을 각각 포함하며, 상기 적절히 배열된 구멍(7)과 구멍(8)은 수평벽부(1)의 덕트-내부와/또는 덕트-외부면(10, 11)과 측벽부(2, 3)의 덕트-내부와/또는 덕트-외부면(20, 30), (21, 31)에 공기를 공급하게 되었으며 따라서 수평벽부(1)와/또는 측벽부(2,3)의 덕트-내부와/또는 덕트-외부면에 공기 경계 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 배의 선수에 설치된 유체역학적 덕트.
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