KR20140036460A - Resistance reducing apparatus of ship, and ship having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 조파저항을 줄일 수 있는 선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for reducing resistance of a ship capable of reducing the wave resistance and a ship equipped with the apparatus.
운항하는 선박은 수면에 파(波)를 만들기 때문에 조파저항(造波抵抗)을 받는다. 조파저항은 선체가 물로부터 받는 저항의 큰 부분을 차지하여 운항 중 큰 에너지 손실을 야기한다. 따라서 선박의 선체분야 연구는 조파저항을 줄일 수 있는 선형을 개발하는데 역점을 두어 왔다.Operated ships are subjected to wave resistance because they make waves on the surface of the water. The wave resistance takes up a large part of the resistance that the hull receives from the water, causing a large energy loss during operation. Therefore, ship hull research has been focused on the development of a linear model that can reduce the wave resistance.
구상선수(球狀船首, bulbous bow)는 조파저항을 저감시키는 선형 중 대표적인 것으로 최근 대부분 선박에서 채용하고 있다. 수면 아래의 선수로부터 전방을 향하여 구형으로 돌출하는 형태여서 이를 벌브(bulb)라고도 한다. 구상선수는 선박의 운항 중 선수가 일으키는 파를 상쇄시킬 수 있는 파를 일으켜 선수 쪽에서 생기는 파고를 저감시키는 방식으로 조파저항을 저감시킨다.The bulbous bow is a typical linear type that reduces the resistance to wave, and it is adopted by most ships in recent years. It is a bulb that protrudes forward from the athlete below the water surface. The ball athlete reduces the wave resistance by reducing the wave generated at the athlete by causing a wave that can cancel the wave caused by the athlete during the operation of the ship.
통상적으로 구상선수는 선박이 만재상태를 유지하고 설계속도로 운항하는 조건에서 최적의 효과를 낼 수 있도록 설계된다. 여기서 설계속도란 선박의 건조계약 조건에 따라 조선소가 만족시켜야 하는 속도로, 엔진 최대출력의 85 ~ 90%에서 낼 수 있는 속도를 의미한다.Conventional athletes are designed to achieve optimum effects under the condition that the vessel maintains its full condition and operates at design speed. Here, the design speed means the speed at which the shipbuilder must satisfy the ship's construction contract conditions, which can be achieved at 85 to 90% of the maximum output of the engine.
하지만 대부분 선박은 실제 운항할 때 만재흘수를 유지하지 않거나 설계속도를 유지하지 않는 경우가 많다. 즉 화물을 싣지 않거나 소량 적재한 상태로 운항하는 경우, 운송일정이나 연료소모 등을 고려해 저속으로 운항하는 경우가 많다. 이하, 이런 상태를 경하상태(輕荷狀態)로 통칭한다. 이처럼 선박의 운항조건이 구상선수의 설계조건과 다를 경우, 구상선수는 조파저항을 줄이는데 기여하기보다 오히려 저항의 증가를 초래할 수 있다. However, most ships do not maintain full load drafts or maintain design speeds during actual operations. In other words, when the cargo is not loaded or loaded in small quantities, it is often operated at a low speed in consideration of the transportation schedule and fuel consumption. Hereinafter, such a state is referred to as a light state state. If the operating conditions of the ship are different from the design conditions of the athlete, the athlete may increase the resistance rather than contribute to reducing the wave resistance.
이러한 이유로 최근에는 만재상태뿐만 아니라 경하상태에서도 조파저항을 줄일 수 있도록 하는 기술들이 제안되고 있다. 일본 공개특허공보 2006-188125호(2006. 7. 20. 공개)와 일본 공개특허공보 2005-238909호(2005. 9. 8. 공개)는 만재상태에서 조파저항 저감효과를 유지하면서도 경하상태에서 추진성능을 개선할 수 있는 구상선수를 각각 제시하고 있다.For this reason, recently, techniques have been proposed that can reduce the wave resistance not only in the full load condition but also in the light load condition. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-188125 (published on July 20, 2006) and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-238909 (published on September 8, 2005) And suggests a concept player capable of improving performance.
본 발명의 실시 예는 만재상태뿐 아니라 경하상태에서도 조파저항을 저감시킬 수 있는 선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention is intended to provide a resistance reducing device for a ship capable of reducing the wave-breaking resistance not only in a full state but also in a light state, and a ship equipped with the same.
또는 본 발명의 실시 예는 설계속도에서뿐만 아니라 저속속도에서도 조파저항을 저감시킬 수 있는 선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.Or embodiments of the present invention are intended to provide a device for reducing resistance of a ship capable of reducing the wave resistance not only at a design speed but also at a low speed, and a ship equipped with the device.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 형성된 유체 유입구; 상기 유체 유입구로부터 유입된 유체를 저장하는 저장탱크; 및 상기 저장탱크에 저장된 유체를 배출하기 위한 유체 배출 수단;을 포함하고, 상기 유체 배출 수단은 상기 선체 측부에 발생하는 조파저항을 감소시키기 위해 유체를 배출하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, there is provided a hull comprising: a fluid inlet formed in a hull; A storage tank for storing the fluid introduced from the fluid inlet; And a fluid discharging means for discharging the fluid stored in the storage tank, wherein the fluid discharging means may be provided with a resistance reducing device for a ship discharging fluid to reduce the wave resistance generated at the side of the hull .
상기 유체 유입구는 상기 선체에 형성되는 구상선수 선단에 위치하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.And the fluid inlet may be provided at an end of a spherical bow formed in the hull.
상기 유체 유입구를 개폐할 수 있는 제1 개방 수단; 및 선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 제1 개방 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.First opening means for opening and closing said fluid inlet; And a controller for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the first open means.
상기 유체 배출 수단은 펌프; 및 상기 구상선수 상면에 위치하는 유체 배출구를 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.The fluid discharge means comprises a pump; And a fluid outlet located on the upper surface of the spherical aft vessel.
상기 유체 배출구는 상기 선체 측부에 발생하는 수면파 파골의 최저위치 전방에 위치하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.The fluid discharge port may be located in front of the lowest position of the water surface osteoclasts occurring on the side of the hull.
상기 유체 배출구는 상기 선체 길이의 1/10 위치의 전방에 위치하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.And the fluid discharge port may be located in front of the 1/10 position of the hull length.
선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 펌프의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.And a controller for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the driving of the pump.
상기 유체 유입구로 유입된 유체를 상기 저장탱크를 지나지 않고 상기 유체 배출구로 배출할 수 있는 바이패스 통로를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.And a bypass passage capable of discharging the fluid introduced into the fluid inlet to the fluid outlet without passing through the storage tank.
상기 바이패스 통로를 개폐할 수 있는 제3 개방 수단; 및 상기 선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 제3 개방 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.Third opening means for opening / closing the bypass passage; And a controller for receiving the information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the third open means.
상기 유체 배출구를 개폐할 수 있는 제2 개방 수단; 및 상기 선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 제2 개방 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.Second opening means for opening and closing said fluid outlet; And a controller for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the second open means.
상기 유체 배출구는 그 위치를 달리하여 복수개로 이루어지고, 상기 유체 배출 수단은 상기 복수개의 유체 배출구 중 하나 이상의 유로를 개폐할 수 있는 유로 선택 수단을 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.The fluid discharging means may comprise a plurality of different positions, and the fluid discharging means may further include a flow path selecting means for opening and closing at least one flow path of the plurality of fluid outlets. .
선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 유로 선택 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치가 제공될 수 있다.And a controller for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the flow channel selecting means.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 저항 저감장치를 갖춘 선박이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, a vessel equipped with the above-described resistance reducing device can be provided.
본 발명의 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치는 선박이 경하상태에서 운항할 경우 유체 배출 수단에 의하여 배출되는 수류가 구상선수에 의해 생기는 파에 에너지를 더하여 보다 큰 새로운 파를 만들고, 이러한 파가 선수가 일으키는 파를 간섭하여 선수 쪽에서 생기는 파고를 저감시킬 수 있다. 따라서 선박이 만재상태뿐 아니라 경하상태에서 운항하는 경우에도 조파저항 저감시킬 수 있다.The apparatus for reducing the resistance of a ship according to an embodiment of the present invention is characterized in that when a ship is operated in a light condition, the stream discharged by the fluid discharging means adds energy to waves generated by the spherical athlete to produce a larger new wave, The wave generated by the athlete can be interfered with, and the digging occurring on the athlete side can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the wave resistance even when the ship is operated not only in a full state but also in a light state.
또한, 저장탱크를 이용하여 선박의 흘수 또는 속도에 따라 유체를 저장하였다가 배출할 수 있다.In addition, the storage tank can be used to store and discharge the fluid according to the draft or speed of the ship.
또한, 바이패스 통로를 이용하여 저장탱크를 거치지 않고 바로 유체를 배출할 수 있다.Further, the bypass can be used to directly discharge the fluid without passing through the storage tank.
또한, 제어부를 이용하여 선박의 흘수 또는 속도에 따라 유입 및 배출을 조절할 수 있다.In addition, the control unit can control the inflow and outflow according to the draft or speed of the ship.
도 1은 만재상태에서 파의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 만재상태 또는 고속에서 파의 흐름을 나타낸 사진이다.
도 3은 경하상태에서 파의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 경하상태에서 파의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치를 나타낸 구조도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치를 나타낸 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치를 나타낸 구조도이다.FIG. 1 is a view showing the flow of waves in a full state.
Fig. 2 is a photograph showing the flow of waves at full speed or at high speed.
3 is a view showing the flow of waves in a light state.
4 is a view showing the flow of waves in a light state.
5 is a perspective view showing a ship's resistance reducing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
6 is a structural diagram showing a ship's resistance reducing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a ship's resistance reducing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
8 is a structural diagram showing a ship's resistance reducing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
9 is a perspective view showing a ship's resistance reducing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
10 is a structural view showing a ship's resistance reducing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것일 뿐, 본 발명이 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as disclosed to the person having ordinary skill in the art to which the invention pertains. have. For the sake of clarity, the drawings are not drawn to scale, and the size of the elements may be slightly exaggerated to facilitate understanding.
도 1과 도 2는 만재상태에서 파의 흐름을 나타낸 도면과 사진이다. 실험에 따르면 만재상태와 고속에서의 파의 흐름은 유사하게 나타나므로, 도 1과 도 2는 고속에서 파의 흐름으로 보아도 무방하다. 여기에서 고속이란 설계속도를 의미하며, 엔진 최대출력의 85 ~90%에서 낼 수 있는 속도이다.1 and 2 are drawings and photographs showing the flow of waves in a full state. According to the experiment, since the full state of the wave and the wave current at the high speed are similar to each other, FIGS. 1 and 2 can be regarded as wave currents at high speed. Here, high-speed means the design speed, which can be achieved at 85 to 90% of the engine's maximum output.
구상선수(12)는 선수(11)의 아래 쪽으로부터 전방을 향해 구형으로 돌출하는 형태이다. 구상선수(12)는 도 1에 도시한 바와 같이, 선박이 만재상태로 운항할 때 수면 아래에 잠긴 상태를 유지하면서 파(B)를 일으킨다. 그리고 구상선수(12)가 일으키는 파(B)는 선수(11)가 일으키는 파(A)에 영향을 줌으로써, 선수(11)가 일으키는 파(A)를 상대적으로 에너지가 약한 새로운 파(P)로 변화시켜, 조파저항을 저감시킨다.The
구상선수(12)의 크기나 형상은 도 1의 예처럼 선박이 만재상태에서 설계속도로 운항하는 경우를 고려해 설계하는 것이 일반적이다. 따라서 구상선수(12)는 선박이 그 설계조건에 부합하여 운항하는 경우에 선수(11)가 일으키는 파(A)을 상쇄시키는 파(B)를 발생시켜 변형된 파(P)를 생성함으로써 조파저항 저감효과를 최대로 발휘할 수 있다.The size and shape of the
물론 선박은 종류에 따라 운항조건(적재상태나 운항속도)이 다를 수 있으므로, 구상선수(12)는 해당 선박의 운항조건을 고려해 최적의 효과를 발휘하도록 설계될 수 있다. 즉 만재상태만 최적의 효과를 발휘하도록 설계되는 것은 아니다.As a matter of course, the operating condition (loading state or speed of operation) may be different depending on the type of ship, so that the
도 3과 도 4는 경하상태에서 파의 흐름을 나타낸 도면과 사진이다.3 and 4 are drawings and photographs showing the flow of waves in a light state.
선박의 운항조건이 구상선수(12)의 설계조건과 다른 경우에는 구상선수(12)에 의한 조파저항 저감효과가 작아지거나 오히려 구상선수(12)로 인해 조파저항이 커질 수 있다.If the operating conditions of the ship are different from the design conditions of the
예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 화물을 싣지 않거나 화물을 소량 적재한 경하상태(輕荷狀態)에서 운항하는 선박은 구상선수(12)의 상면이 수면에 근접하거나 심지어 수면 위로 부상할 수 있다. 이 경우 구상선수(12)가 일으키는 파(C)는 상대적으로 작아지기 때문에 선수(11)가 일으키는 파(A)에 크게 영향을 주지 못한다. 즉 경하상태에서 구상선수(12)는 그 상면을 따라 흐르는 수류가 약하기 때문에 도 1의 경우(만재상태)처럼 에너지가 큰 파(B)를 만들지 못하고, 도 3의 예처럼 상대적으로 에너지가 약한 파(C)를 일으킨다. 따라서 경하상태에서 구상선수(12)가 일으키는 파(C)는 조파저항을 줄이는데 크게 도움을 주지 못한다.For example, as shown in Fig. 3, a ship operating in a light load state in which no cargo is loaded or a small amount of cargo is loaded can be lifted up to the upper surface of the
따라서 도 3은 선수(11)가 일으키는 파(A)와 구상선수가 일으키는 파(C)에 의해 영향을 받아 생성된 파(P)를 같게 표시하였다. 다만, 이는 편의상 이렇게 표시하였을 뿐 실제로는 차이가 있다는 점에 유의해야 한다.3 shows the wave P generated by the
뿐만 아니라 운항 조건에 따라 구상선수(11)가 일으키는 파(B)와 선수(11)가 일으키는 파(A)가 중첩되는 경우에는 오히려 조파저항이 커지는 현상이 발생할 수도 있다.In addition, when the wave (B) generated by the spherical athlete (11) and the wave (A) generated by the bow (11) overlap with each other according to the operating conditions, the phenomenon of increasing the wave resistance may occur.
제1 실시 예에 따른 저항 저감장치(31)는 선박이 경하상태 또는 저속에서 운항하는 경우에도 유체 배출 수단(300)의 기능에 의해 구상선수(12)에 의해 발생하는 파(C)를 새로운 파(E)로 변화시킴으로써 조파저항 저감효과를 높일 수 있다. 아래에서는 이에 대해 구체적으로 설명한다.The
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(31)를 나타낸 사시도이고, 도 6은 구조도이다.FIG. 5 is a perspective view showing a ship's
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(31)는 선체(10)에 형성되는 유체 유입구(100), 유입된 유체를 저장하는 저장탱크(200), 및 유체를 배출하기 위한 유체 배출 수단(300)을 포함한다. 또한 유체가 이동하는 통로로 사용되는 연결터널(400)을 포함할 수 있다.The apparatus for reducing resistance of a ship according to the first embodiment of the present invention includes a
유체 유입구(100)는 흘수선 아래에 위치하는 구상선수(12)의 선단에 마련될 수 있다. 구상선수(12)의 선단은 선박이 운항할 때 큰 압력(수압)이 작용하는 부분이다. 따라서 유체 유입구(100)가 구상선수(12) 선단에 마련되면, 선박이 운항할 때 유체가 터널 내부로 원활히 유입될 수 있고, 유체의 유입에 따른 저항을 최소화할 수 있다. 또 수압이 가장 크게 작용하는 지점에 유체 유입구(100)가 형성되면, 선체(10)의 입장에선 그 만큼 저항을 줄일 수 있게 되므로 선박의 추진성능을 높일 수 있는 장점을 갖게 된다.The
여기서는 유체 유입구(100)가 구상선수(12) 선단에 마련되는 경우를 예시하지만, 유체 유입구(100)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 유체 유입구(100)는 구상선수(12)의 선단으로부터 약간 벗어난 위치, 즉 구상선수(12) 전방 쪽의 하부위치 또는 상부위치 등으로 변경될 수 있다. 여기서 '전방'이라는 표현은 선박이 진행하는 방향을 의미한다.Here, the case where the
뿐만 아니라, 유체 유입구(100)가 구상선수(12)의 후방에 위치하거나 구상선수(12)가 아닌 선체(10)의 타 측에 위치한다고 하여도 흘수선 아래에 위치하여 유체를 유입할 수 있는 곳이라면 그 위치로서 가능할 수 있다.Even if the
이처럼 유체 유입구(100)의 위치는 유체의 유입 압력과 유체 유입구(100)에 의한 저항 등을 고려하여 정하여 질 수 있다.The position of the
또 유체 유입구(100)는 그 형태가 원형뿐 아니라 타원형이나 다각형 등일 수 있고, 선박의 설계조건에 따라 복수개가 상호 이격된 위치에 마련될 수도 있다.In addition, the
저장탱크(200)는 유체 유입구(100)로부터 유입된 유체를 저장하기 위한 공간이다. 저장탱크(200)를 이용하는 이유는 유체를 유입하는 양과 배출하는 양이 다른 경우, 또는 유체를 유입하는 시간과 유체를 배출하는 시간이 다른 경우 등에 이를 조절하기 위함이다.The
저장탱크(200)는 선체(10) 내에 존재하는 것이면 그 위치를 가리지 않는다. 또한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 저항 저감장치(31) 전용으로 존재하는 것뿐만 아니라 기존에 선체(10)에 구비되는 저장탱크(200)를 이용할 수도 있다. 일 예로 밸러스트 탱크(Ballast tank)를 이용하는 것 등이다.The
유체 배출 수단(300)은 선체(10) 측부에 발생하는 조파저항을 감소시키기 위하여 선체(10) 외부로 유체를 배출하기 위한 수단이다.The fluid discharge means 300 is means for discharging the fluid out of the
유체 배출 수단(300)은 저장탱크(200)로부터 유체를 배출하기 위하여 펌프(310)와 유체 배출구(320)를 포함할 수 있다. 또한 유체 배출구(320)와 연결되어 유체 흐름 통로로서 기능하는 배출구 연결터널(420)이 구비될 수 있다.The fluid discharge means 300 may include a
본 발명의 제1 실시 예에 따른 저항 저감장치(31)의 유체 배출구(320)는 유체 유입구(100)와 이격된 후방의 구상선수 상면(X, 도4 참조) 중앙에 마련될 수 있다. 따라서 유체 유입구(100)로부터 배출되는 수류(D)는 도 5에 도시한 바와 같이, 선수(11)에 이르러 양측으로 갈라진 후 선체(10)의 좌현방향과 우현방향으로 흐를 수 있다. 여기서 '후방'이라는 표현은 선박이 진행하는 방향의 반대방향을 의미한다.The
펌프(310)는 저장탱크(200)에 저장된 유체를 유체 배출구(320)로 배출시키기 위하여 사용된다. 펌프(310)에 의한 압력 변화로 유체는 유체 배출구(320)를 통해 선체(10) 외부로 배출된다. 펌프(310)의 동작 속도 등에 의하여 유체 배출량 및 속도를 달리할 수 있다.The
유체 배출구(320)는 서로 다른 위치에 둘 이상 구비될 수 있다. 복수개의 유체 배출구(320)는 다양한 운항 조건에 따라 달라지는 조파저항에 대응할 수 있는 장점이 있게 된다.At least two
이 때 유체 배출 수단(300)은 복수개의 유체 배출구(320)를 선택할 수 있는 유로 선택 수단(330)을 포함할 수 있다. 유로 선택 수단(330)은 복수개의 유체 배출구(320) 중 하나 이상의 유로를 개폐함으로써 최적의 조파저항 저감효과를 나타낼 수 있는 유체 배출구(320)에 유체를 배출하도록 유도한다.In this case, the fluid discharging means 300 may include a flow path selecting means 330 for selecting a plurality of
연결터널(400)은 저장탱크(200)와 연결되는 것을 포함한다. 즉, 유체 유입구(100)와 저장탱크(200)를 연결하는 유입구 연결터널(410)뿐 만 아니라, 저장탱크(200)와 유체 배출구(320)를 연결하는 배출구 연결터널(420)을 포함한다. 배출구 연결터널(420)의 중간에는 펌프(310)가 위치할 수 있다.The connection tunnel (400) includes connecting to the storage tank (200). The
연결터널(400)은 유체 유입구(100) 또는 유체 배출구(320)가 복수인 경우에는 이에 상응하도록 구비될 수 있다. 또 유체의 원활한 유동을 위해 유체 유입구(100)로부터 유체 배출구(320)를 향하여 곡선형으로 연장되고, 유체 배출구(320)에 이르러 후방 상측을 향하는 경사를 가지도록 마련될 수 있다.The
유입구 연결터널(410) 및 배출구 연결터널(420)의 단면적은 연결터널(400) 내부를 흐르는 유체의 저항을 줄이기 위해 유체 유입구(100)로부터 유체 배출구(320)에 이르기까지 동일하게 마련될 수 있다. 물론 유체 배출구(320)로 배출되는 수류(D)의 속도를 증가시키고자 한다면, 유체 배출구(320) 쪽으로 갈수록 단면적이 점진적으로 작아지는 형태일 수도 있다.Sectional area of the
배출구 연결터널(420)의 경사는 유체 배출구(320)를 통하여 배출되는 수류(D)의 방향을 결정하게 되고, 이러한 수류(D)가 경하상태에서 구상선수(12)가 일으키는 파(C)에 영향을 주어 새로운 파(E)를 만들게 된다. 따라서 유체 배출구(320)를 향하는 터널의 경사는 선박의 운항조건과 구상선수(12)의 크기, 형상 등을 고려해 적절한 각으로 선택될 수 있다.The inclination of the
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 저항 저감장치(30)의 유체 배출 수단(300)에 의한 조파저항 저감효과에 대하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the effect of reducing the ripple resistance by the fluid discharging means 300 of the resistance reducing apparatus 30 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail.
선박이 경하상태에서 운항할 때는 도 5에 도시한 바와 같이, 구상선수(12)에 위치하는 유체 유입구(100)로 유입되는 유체가 연결터널(400)을 통해 구상선수 상면(X)의 유체 배출구(320)로 배출될 수 있다. 그리고 유체 배출구(320)로부터 배출되는 수류(D)는 도 3에 도시된 바와 같이, 구상선수(12)가 일으키는 파(C)에 비하여 상대적으로 큰 유속을 가지므로 구상선수(12)가 일으키는 파(C)에 힘을 더함과 동시에 구상선수 상면(X)을 타고 흐르는 유체의 유량도 증대시킨다. The fluid flowing into the
결과적으로 경하상태에서 유체 배출구(320)로부터 배출되는 수류(D)는 구상선수(12)가 일으키는 파(C)에 에너지를 더하여 보다 큰 새로운 파(E)를 만들고, 이러한 파(E)는 선수(11)가 일으키는 파(A)를 간섭하여 선박이 운항할 때 선수(11) 쪽에서 생기는 파고를 저감시킨다. 이때 새로운 파(E)는 선박이 만재상태로 운항할 때 구상선수(12)가 일으키는 파(B, 도 1참조)의 크기에 거의 근접하게 되므로, 선박이 경하상태로 운항하는 상황에서도 조파저항을 저감시킬 수 있게 된다.As a result, the water stream D discharged from the
즉 새로운 파(E)는 만재상태로 운항하는 상황에서 구상선수(12)가 일으키는 파(B)와 동일하지는 않더라도, 만재상태에서 구상선수(12)가 일으키는 파(B)에 버금갈 정도의 에너지를 가지고 선수(11)가 일으키는 파(A)를 간섭하게 되므로 조파저항을 저감시킬 수 있다.That is, even if the new wave E is not the same as the wave B generated by the
또 유체 배출구(320)로부터 배출되는 수류(D)는 도 5에 도시한 바와 같이, 분출하는 힘에 의해 구상선수(12)로부터 상승하였다가 낙하하고, 구상선수(12) 상부의 유량을 증대시키게 되는데, 이러한 유체흐름은 수면에 이르러 유체교란을 유발하면서 조파저항을 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 즉 수류(D)가 선수(11) 근처에서 유체교란을 유발하고, 이러한 유체교란이 선수(11)가 일으키는 파(A)를 간섭하여 파(A)의 에너지를 저감시킴으로써 조파저항을 줄일 수 있다.5, the water D discharged from the
그러나 선박은 적재상태에 따라 흘수가 달라지고, 운항 조건에 따라 속도가 달라지게 된다. 이 경우 유체 배출 수단(300)이 동일한 정도의 유체를 배출한다면 다양한 조건하에서 최적의 조파저항 감소 효과를 가져오기 어렵게 된다.However, the draft varies according to the loading condition, and the speed varies depending on the operating conditions. In this case, if the fluid discharge means 300 discharges the same amount of fluid, it is difficult to obtain an optimum wave-resistance reduction effect under various conditions.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(31)는 다양한 조건하에서 최적의 조파저항 감소 효과를 내기 위해 저장탱크(200)를 이용한다. 저장탱크(200)는 유체 유입구(100)를 통해 유입된 유체를 저장하였다가 필요한 때에, 필요한 만큼의 유체를 유체 배출 수단(300)을 통해 선체(10) 외부로 배출하게 된다.The ship's
선박이 경하상태에 가까울수록 구상선수(12)에 의한 조파저항 저감 효과는 줄어들고, 오히려 이에 의해 저항이 증가하기도 하므로 유체 배출 수단(300)을 통해 배출되는 유체량 또는 유체의 속도가 증가하여야 한다. 반대로, 선박이 구상선수(12)의 설계조건에 가까울수록 유체 배출 수단(300)을 통해 배출되는 유체량 또는 유체의 속도가 감소하여야 한다.The closer the vessel is to the light state, the less the effect of reducing the wave resistance by the
이와 같이 유체 배출 수단(300)을 통해 배출되는 유체량 또는 유체의 속도를 조절하기 위해 유체 유입구(100)는 제1 개방 수단(710)을, 유체 배출구(320)는 제2 개방 수단(720)을 포함할 수 있다.The
제1 개방 수단(710)은 유체 유입구(100)를 개폐할 수 있는 수단으로 완전 개폐뿐 만 아니라 그 개폐의 정도를 달리하여 유체 유입구(100)의 단면적을 변화시키는 것도 가능하다.The first opening means 710 is a means for opening and closing the
또한 유체 배출 수단(300)을 동작하지 않는 경우 유체 유입구(100)를 완전히 닫음으로써 유체 유입구(100)에 의해 발생될 수 있는 저항을 차단하고 저항 저감장치(31)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.It is also possible to shut off the resistance that may be generated by the
제2 개방 수단(720)은 유체 배출구(320)를 개폐할 수 있는 수단으로 제1 개방 수단(710)과 마찬가지로 개방 정도를 달리할 수 있다. 제2 개방 수단(720)의 개방 정도에 따라 유체 배출구(320)를 통해 배출되는 유체량 또는 유체의 속도가 달라질 수 있다. 이에 의해 다양한 조건 하에서 최적의 조파저항 저감 효과를 나타낼 수 있게 된다.The second opening means 720 is a means for opening and closing the
본 발명의 실시 예에 따른 저항 저감장치(30)는 저장탱크(200)를 거칠 필요가 없는 경우 유체 유입구(100)와 유체 배출구(320)를 바로 연결하여 유체의 흐름을 안내하는 바이패스 통로(500)를 포함할 수 있다. 유체가 저장탱크(200)를 거치지 않고 바이패스 통로(500)를 통해 유체 배출구(320)로 배출되는 경우 유입되는 유량과 유출되는 유량은 동일하게 된다. 또한 별도의 펌프(310) 작동을 필요치 않으므로 에너지가 절약된다. 그러나 제1 개방 수단(710) 또는 제2 개방 수단(720)을 조절하여 유입 속도 또는 배출 속도는 달리할 수 있다.The resistance reducing apparatus 30 according to the embodiment of the present invention may include a bypass passage for guiding the flow of the fluid by directly connecting the
바이패스 통로(500)는 제3 개방 수단(730)에 의해 개폐가 가능하다. 즉, 제3 개방 수단(730)은 유입되는 유체를 저장탱크(200)에 저장할 것인지, 아니면 바이패스 통로(500)를 통해 바로 배출시킬 것인지를 결정할 수 있다. 또한 제3 개방 수단(730)은 바이패스 통로(500)를 통하는 유체의 흐름과 저장탱크(200)에 흐르는 유체의 흐름을 동시에 개방할 수 있으며 각 유로의 개방 정도를 달리하여 유체량을 달리하여 분기하는 것도 가능할 수 있다.The
본 발명의 제1 실시 예에 따른 저항 저감장치(31)는 제어부(600)를 포함할 수 있다. 제어부(600)는 선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 다양한 조건 하에서 최적의 조파저항 저감 효과를 가져올 수 있도록 펌프(310), 제1 개방 수단(710) 내지 제3 개방 수단(730), 또는 유로 선택 수단(330)을 제어할 수 있다.The
제어부(600)는 펌프(310)를 제어할 수 있다. 펌프(310)의 구동을 제어함으로써 배출되는 유체의 압력을 달리할 수 있다. 배출되는 유체의 압력을 달리함으로 인해 유체량 또는 배출되는 유체의 속도를 조절하여 다양한 운항환경 속에서 최적의 조파저항 저감 효과를 나타낼 수 있게 된다.The
제어부(600)는 제1 개방 수단(710) 내지 제3 개방 수단(730)을 제어할 수 있다. 유체 유입구(100)의 개폐여부 또는 개방 정도를 결정하는 제1 개방 수단(710)의 제어, 유체 배출구(320)의 개폐여부 또는 개방 정도를 결정하는 제2 개방 수단(720)의 제어, 또는 바이패스 통로(500)의 개폐여부 또는 개방 정도를 결정하는 제3 개방 수단(730)의 제어를 통해 다양한 운항환경 속에서 최적의 조파저항 저감 효과를 나타낼 수 있게 된다.The
예를 들면, 저항 저감장치(30)의 구동이 필요 없는 경우 제1 개방 수단(710)에 의해 유체 유입구(100)를, 제2 개방 수단(720)에 의해 유체 배출구(320)를 폐쇠할 수 있다. 또, 저장탱크(200)에 저장된 유체만으로 충분한 경우에는 제1 개방 수단(710)에 의해 유체 유입구(100)를 폐쇄하고, 제2 개방 수단(720)에 의해 유체 배출구(320)를 개방할 수 있다. 또, 제1 개방 수단(710)과 제2 개방 수단(720)의 개폐 정도를 조절함으로써 운항환경에 따라 달라지는 조파저항 저감을 위해 배출되는 유체의 유체량 또는 배출 속도를 조절할 수 있다. 또, 제3 개방 수단(730)을 제어하여 바이패스 통로(500)를 사용할지, 저장탱크(200)와 혼용하는 경우 개방 정도를 어느 정도로 할지를 결정할 수 있게 된다.For example, if it is not necessary to drive the resistance reducing apparatus 30, the
본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(32)는 유체 배출구(321)의 위치를 달리함으로써, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(31)와 조파저항을 저감하기 위한 방법을 달리한다.The ship's
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(32)를 나타낸 사시도이고, 도 8은 구조도이다.FIG. 7 is a perspective view showing a ship's
선박이 구성선수(11)의 설계 조건 하에서 운항되지 않는 경우, 즉 만재 흘수보다 낮은 흘수에서 운항되거나, 설계 속도보다 낮은 속도에서 운항되는 경우에 구상선수(12)를 지나 선수(11)의 측면을 따라 유동하는 파형은 설계 조건과 비교할 때 파골(또는 파곡, Wave trough)(Y)과 파마루(또는 파봉, Wave crest)(Z) 사이의 높이인 파고(Wave height)가 커지게 된다. 이는 도 1과 도 3, 또는 도 2와 도 4를 비교하면 쉽게 알 수 있다.If the ship is not operated under the design conditions of the
이 때 파형의 파골(Y)의 상부 또는 전방측에 유체 배출구(321)를 위치하는 경우 그 이후의 수면파에 영향을 주어 파고를 낮출 수 있게 된다. 즉, 파골(Y)의 최저위치 전방에 유체 배출구(321)가 위치하는 경우 파고를 낮추고 이에 의해 조파저항이 저감되는 효과가 나타난다.At this time, when the
실험에 따르면 파골(Y)은 선박의 선미로부터 선수(11) 방향으로 선박 전체 길이의 18/20(본 명세서에서는 “18 station”으로 규정함)(l, 도3 참조) 전방 이내에 나타나게 된다. 즉, 선미로부터 볼 때 선박 전체 길이를 20 등분 하였을 때 선박의 18등분(l)부터 20등분까지의 사이에 파골(Y)이 형성되는 것이 일반적이다.Experiments have shown that the osteolysis (Y) appears within 18/20 of the ship's entire length in the direction of the bow (11) from the stern of the ship, within a distance (l, see Fig. That is, when viewed from the stern, when the entire length of the ship is divided into 20 equal parts, the osteochal (Y) is generally formed between 18 and 20 parts of the ship.
따라서 선체(10)길이의 1/10 위치(l) 전방에 유체 배출구(321)가 위치한다면, 선체(10) 측부에 발생하는 수면파의 파골(Y)의 최저위치 또는 그 전방측에 유체를 공급하게 되어 파골(Y)의 깊이가 줄어든다. 또한 그 이후의 파형에 영향을 주어 파고를 낮추게 되고 결과적으로 조파저항이 감소하게 된다.Therefore, if the
그러나 18 station(l) 후방에서 수면파의 파골(Y)이 발생되지 않는 다는 것이 일반적일 뿐, 만일 소정의 운항 조건에서 선박의 18 station(l) 후방에 파골(Y)이 발생하는 경우라면 18 station(l)보다 후방에 유체 배출구(321)가 위치하는 것도 가능하다.However, it is common that no osteoclast (Y) occurs at the back of 18 station (l). If osteoclastic (Y) occurs at the back of 18 station (l) It is also possible for the
유체 배출구(321)는 선수(11)의 측면에 위치하기 때문에 한 쌍으로 구비된다. 선박이 운항하면서 양 측부의 수면파에 의해 조파저항을 받는 경우, 유체 유입구(100)에 의해 유입된 유체를 선체(10)의 양 측부로 배출되도록 함으로써 선체(10)의 측부에 형성되는 조파저항을 저감할 수 있게 된다.The
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(33)를 나타낸 사시도이고, 도 10은 구조도이다.FIG. 9 is a perspective view showing a ship's
본 발명의 제3 실시 예에 따른 선박의 저항 저감장치(33)는 서로 위치를 달리하는 유체 배출구(322,323)를 두 개 이상 포함한다. 제1 유체 배출구(322)는 구상선수 상면(X)에 위치하고, 제2 유체 배출구(323)는 선체(10) 측부에 발생하는 수면파 파골(Y)의 최저위치 전방에 위치할 수 있다. 이 때 제2 유체 배출구(323)는 보통 선체(10) 길이의 1/10 위치의 전방에 위치하게 됨은 앞에서 본 바와 같다.The vessel
이처럼 각기 다른 위치에 2개 이상의 유체 배출구(322,323)를 구비하게 되면 하나의 유체 배출구를 포함할 때와 비교하여 더욱 효과적으로 조파저항을 저감할 수 있다. 또한 다양한 조건 하에서도 조파저항의 저감하는 것이 가능하게 된다.By providing two or more
10: 선체, 11: 선수,
12: 구상선수, 30: 저항 저감장치,
100: 유체 유입구, 200: 저장탱크,
300: 유체 배출 수단, 310: 펌프,
320: 유체 배출구, 322: 제1 유체 배출구,
323: 제2 유체 배출구, 330: 유로 선택 수단,
400: 연결터널, 410: 유입구 연결터널,
420: 배출구 연결터널, 500: 바이패스 통로,
600: 제어부, 710: 제1 개방 수단,
720: 제2 개방 수단, 730: 제3 개방 수단,10: Hull, 11: Player,
12: ball player, 30: resistance reducing device,
100: fluid inlet, 200: storage tank,
300: fluid discharge means, 310: pump,
320: fluid outlet, 322: first fluid outlet,
323: second fluid outlet, 330: flow path selecting means,
400: connection tunnel, 410: inlet connection tunnel,
420: outlet connection tunnel, 500: bypass passage,
600: control unit, 710: first opening means,
720: second opening means, 730: third opening means,
Claims (13)
상기 유체 유입구로부터 유입된 유체를 저장하는 저장탱크; 및
상기 저장탱크에 저장된 유체를 배출하기 위한 유체 배출 수단;을 포함하고,
상기 유체 배출 수단은 상기 선체 측부에 발생하는 조파저항을 감소시키기 위해 유체를 배출하는 선박의 저항 저감장치.A fluid inlet formed in the hull;
A storage tank for storing the fluid introduced from the fluid inlet; And
And fluid discharge means for discharging the fluid stored in the storage tank.
Wherein the fluid discharge means discharges the fluid to reduce the wave resistance generated at the side of the hull.
상기 유체 유입구는 상기 선체에 형성되는 구상선수 선단에 위치하는 선박의 저항 저감장치.The method of claim 1,
Wherein the fluid inlet is located at the tip of a spherical bow formed on the hull.
상기 유체 유입구를 개폐할 수 있는 제1 개방 수단; 및
선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 제1 개방 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.The method of claim 1,
First opening means for opening and closing said fluid inlet; And
And a control unit for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the opening range of the first opening means.
상기 유체 배출 수단은
펌프; 및
상기 구상선수 상면에 위치하는 유체 배출구를 포함하는 선박의 저항 저감장치.The method of claim 1,
The fluid discharge means
Pump; And
Reducing resistance of the ship comprising a fluid outlet located on the upper surface of the bulbous bow.
상기 유체 배출구는 상기 선체 측부에 발생하는 수면파 파골의 최저위치 전방에 위치하는 선박의 저항 저감장치.5. The method of claim 4,
Wherein the fluid discharge port is located in front of a lowest position of the water wave osteolysis occurring on the side of the hull.
상기 유체 배출구는 상기 선체 길이의 1/10 위치의 전방에 위치하는 선박의 저항 저감장치.5. The method of claim 4,
And the fluid discharge port is located in front of the 1/10 position of the hull length.
선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 펌프의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.5. The method of claim 4,
And a control unit for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the driving of the pump.
상기 유체 유입구로 유입된 유체를 상기 저장탱크를 지나지 않고 상기 유체 배출구로 배출할 수 있는 바이패스 통로를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.5. The method of claim 4,
And a bypass passage for discharging the fluid introduced into the fluid inlet to the fluid outlet without passing through the storage tank.
상기 바이패스 통로를 개폐할 수 있는 제3 개방 수단; 및
상기 선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 제3 개방 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.9. The method of claim 8,
Third opening means for opening / closing the bypass passage; And
And a control unit for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the third open means.
상기 유체 배출구를 개폐할 수 있는 제2 개방 수단; 및
상기 선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 제2 개방 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.5. The method of claim 4,
Second opening means for opening and closing said fluid outlet; And
And a control unit for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the second open means.
상기 유체 배출구는 그 위치를 달리하여 복수개로 이루어지고,
상기 유체 배출 수단은 상기 복수개의 유체 배출구 중 하나 이상의 유로를 개폐할 수 있는 유로 선택 수단을 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of fluid discharge ports are formed in different positions,
Wherein the fluid discharging means further comprises flow path selecting means for opening and closing at least one flow path of the plurality of fluid outlets.
선박의 속도 또는 선박의 흘수에 관한 정보를 입력 받아 상기 유로 선택 수단의 개방 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 저항 저감장치.12. The method of claim 11,
And a controller for receiving information on the speed of the ship or the draft of the ship and controlling the open range of the flow channel selecting means.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190329 Year of fee payment: 6 |