KR20140078272A - 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 전단으로 갈수록 높이 및 폭이 감소하며 상단 테두리에 챔퍼 형상을 갖는 선수 상부; 및 상기 선수 상부의 하단에 구비되는 구상선수부를 포함하되, 상기 선수 상부는, 수선면과 경사지게 배치되며 후단에서 전단으로 갈수록 폭이 감소하는 상갑판부; 상기 상갑판부의 하부에 배치되고 후단에서 전단으로 갈수록 높이와 폭이 감소하는 연결부; 상기 상갑판부의 테두리에 배치되어 상기 상갑판부와 상기 연결부를 연결하며, 챔퍼 형상을 갖는 챔퍼부; 및 상기 연결부의 하부에 배치되며 전단이 하단으로 갈수록 선미 측으로 경사지는 형태를 갖고, 하단이 상기 구상선수부에 연결되는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박은, 선수가 공기저항을 최소화하는 형태를 갖도록 하여, 저항감소를 통해 추진 효율을 향상시켜 에너지를 절감하는 동시에, 보다 효과적으로 위치제어시스템을 운영할 수 있도록 하여 비용 등을 혁신적으로 절감할 수 있다.

Description

선박{A ship}

본 발명은 선박에 관한 것이다.

일반적으로 광석이나 컨테이너와 같은 대형화물 또는 가스 등을 운반하기 위해서 선박을 이용한다. 이러한 선박은 수선면에 부유하여 항해하기 때문에, 전진할 시 파도에 의해 조파저항을 받게 된다. 또한 선박은 전진하면서 수선면의 하방에 잠겨 있는 부분에 의해 마찰저항을 받게 되고, 수선면의 상방으로 노출된 부분에 의해 공기저항을 받게 된다.

선박에 작용하는 이러한 저항들은, 선박의 추진 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 선박이 해상에서 일정한 위치에 고정되는 것을 방해하는 요소로 작용한다. 특히 해저에 원유 시추를 위한 구멍을 뚫는 선박인 드릴십의 경우, 구멍을 뚫는 과정에서 일정한 위치를 유지하는 것이 매우 중요한데, 상기 저항으로 인해 굴착 작업에 문제가 발생할 수 있다.

따라서 드릴십은 일반적으로 선체의 하부 또는 측면에 다수 개의 스러스터(Thruster)를 설치하고, 스러스터 각각이 상이한 방향 또는 동일한 방향으로 추진력을 발생시켜서, 드릴십의 위치가 일정하게 유지되도록 하는 위치제어시스템(DPS: Dynamic Positioning System)을 구비하고 있다.

그러나 스러스터를 구동하여 드릴십의 위치를 고정하는 것은 상당한 연료가 소모되며, 스러스터에 의한 저항 또는 추력 계산이 매우 복잡하여 위치 제어가 불안정할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 최근에는 드릴십의 선형 자체를 개량함에 따라, 드릴십에 작용하는 공기저항 등을 감소시켜서 보다 효율적으로 위치를 고정시킬 수 있도록 하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선수의 형태를 개량함으로써 선박에 작용하는 공기저항을 최소화하여 효율적으로 선박의 위치를 제어할 수 있도록 하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 전단으로 갈수록 높이 및 폭이 감소하며 상단 테두리에 챔퍼 형상을 갖는 선수 상부; 및 상기 선수 상부의 하단에 구비되는 구상선수부를 포함하되, 상기 선수 상부는, 수선면과 경사지게 배치되며 후단에서 전단으로 갈수록 폭이 감소하는 상갑판부; 상기 상갑판부의 하부에 배치되고 후단에서 전단으로 갈수록 높이와 폭이 감소하는 연결부; 상기 상갑판부의 테두리에 배치되어 상기 상갑판부와 상기 연결부를 연결하며, 챔퍼 형상을 갖는 챔퍼부; 및 상기 연결부의 하부에 배치되며 전단이 하단으로 갈수록 선미 측으로 경사지는 형태를 갖고, 하단이 상기 구상선수부에 연결되는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박은, 선수가 공기저항을 최소화하는 형태를 갖도록 하여, 저항감소를 통해 추진 효율을 향상시켜 에너지를 절감하는 동시에, 보다 효과적으로 위치제어시스템을 운영할 수 있도록 하여 비용 등을 혁신적으로 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 평단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 부분 측면도이다. 또한 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 부분 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 평단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은, 선수 상부(10), 구상선수부(20)를 포함한다.

선수 상부(10)는, 전단으로 갈수록 높이 및 폭이 감소하며 상단 테두리에 챔퍼 형상을 갖는다. 종래의 선박은 선수의 상면이 수선면과 평행한 형태를 가지기 때문에, 선수에 일정 높이로 설치되어 있는 선실과 선수의 상면이 수직하게 배치되어, 공기 저항이 크게 발생된다는 문제점이 있다.

그러나 본 실시예는, 선수 상부(10)의 상면이 수선면과 경사지게 배치되도록 하고, 상단의 테두리를 챔퍼 형상으로 제작함으로써, 바람이 불어올 시 저항을 크게 발생시키지 않고 자연스럽게 흘러갈 수 있도록 하여, 공기저항을 대폭 감소시킬 수 있다.

이와 같은 선수 상부(10)는, 상갑판부(11), 연결부(12), 챔퍼부(13), 경사부(14)를 포함할 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

상갑판부(11)는, 수선면과 경사지게 배치되며 후단에서 전단으로 갈수록 폭이 감소하는 평면 형태이다. 상갑판부(11)는 후단이 선실(30)의 하단과 연결될 수 있으며, 전단으로 갈수록 하방으로 경사질 수 있다. 이를 통해 본 실시예는 선실(30)의 외벽과 상갑판부(11)가 둔각을 이루도록 하여, 공기저항을 감소시킬 수 있다.

상갑판부(11)는 상방에서 내려다볼 경우 테두리가 전단 방향으로 볼록한 2차원 곡선 형태를 가질 수 있고, 상갑판부(11)의 경사각(A)은 수선면을 기준으로 10 내지 15도(일례로 12도)일 수 있다.

연결부(12)는, 상갑판부(11)의 하부에 배치되고 후단에서 전단으로 갈수록 높이와 폭이 감소하는 형태이다. 연결부(12)의 측면은 눕혀진 사다리꼴 형태인 동시에 일단이 절단된 직각삼각형 형태를 가질 수 있다. 즉 연결부(12)를 측면에서 바라볼 경우 연결부(12)의 후단 높이는 연결부(12)의 전단 높이보다 상대적으로 높을 수 있고, 연결부(12)의 전단과 후단은 수선면과 수직하게 놓일 수 있으며, 연결부(12)의 하단은 수선면과 평행할 수 있다.

연결부(12)의 정면은 상단이 'V'자 형태로 형성될 수 있다. 이는 연결부(12)의 상부에 연결되는 상갑판부(11)가 수선면과 일정 각도 경사지게 배치되기 때문이다.

연결부(12)의 단면은 상갑판부(11)의 단면과 유사하게, 전단 방향으로 볼록한 2차원 곡선 형태의 테두리를 가질 수 있다. 또한 연결부(12)의 상단은, 수선면과 경사지게 배치된 평면상에 놓일 수 있다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 연결부(12)의 상단에 상갑판부(11)가 배치되기 때문이며, 다만 연결부(12) 상단의 경사각(B)은 상갑판부(11)의 경사각보다 상대적으로 작을 수 있다.

연결부(12) 상단의 경사각과 상갑판부(11)의 경사각이 상이할 경우, 연결부(12)의 상단과 상갑판부(11)가 직접 연결된다면 연결부(12)와 상갑판부(11)는 후단에 일정한 틈이 형성될 수밖에 없다. 따라서 본 실시예는 상갑판부(11)와 연결부(12) 사이에 챔퍼부(13)를 배치하여 상갑판부(11)와 연결부(12)를 연결할 수 있다.

챔퍼부(13)는, 상갑판부(11)의 테두리에 배치되어 상갑판부(11)와 연결부(12)를 연결하며, 챔퍼 형상을 갖는다. 챔퍼부(13)는, 서로 다른 경사각을 갖는 상갑판부(11)와 연결부(12) 상단을 연결하되, 상갑판부(11)에서 연결부(12)로 이어지는 부분을 깎아냄으로써, 공기저항을 감소시켜 추진 성능을 높이는 동시에 위치제어시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

챔퍼부(13)는 상갑판부(11)의 테두리에 배치되므로, 상갑판부(11)의 형상과 대응되도록 전단으로 볼록한 2차원 곡선 형태일 수 있다. 다만 챔퍼부(13)는 상갑판부(11)를 둘러싸는 형상이므로 고리 형태를 가질 수 있다. 이 경우 챔퍼부(13)의 외측 테두리의 일 지점에서 상갑판부(11)의 테두리까지의 최단 거리는 일정할 수 있다.

챔퍼부(13) 전단의 경사각(C)은, 수선면을 기준으로 30 내지 40도(일례로 32도)일 수 있다. 또한 챔퍼부(13)의 하단은 수선면과 경사지게 배치된 평면상에 놓일 수 있는데, 챔퍼부(13) 하단의 경사각은 수선면을 기준으로 10 내지 15도(일례로 11도)일 수 있다.

챔퍼부(13)의 하단은, 연결부(12)의 상단에 연결되므로, 챔퍼부(13)의 하단과 연결부(12)의 상단은 동일한 평면상에 놓일 수 있다. 이때 챔퍼부(13) 하단의 경사각(또는 연결부(12) 상단의 경사각)은, 상갑판부(11)의 경사각보다 상대적으로 작을 수 있다. 일례로 상갑판부(11)의 경사각이 12도일 경우, 챔퍼부(13)의 하단 경사각은 11도일 수 있다.

경사부(14)는, 연결부(12)의 하부에 배치되며 전단이 하단으로 갈수록 선미 측으로 경사지는 형태를 갖고, 하단이 구상선수부(20)에 연결된다. 경사부(14)는 상갑판부(11) 및 연결부(12)와 마찬가지로 전단으로 갈수록 폭이 감소하는 형태일 수 있으며, 하단이 선박(1)의 내측으로 치우쳐 있을 수 있다.

이때 경사부(14) 하단의 단면은, 상갑판부(11) 또는 연결부(12)의 단면과는 상이하게, 전단이 뾰족한 형태를 가질 수 있다. 이는 선박(1)의 전진 시 선박(1)에 작용하는 공기의 흐름을 좌우로 분산시켜 공기저항을 줄이기 위함이다.

구상선수부(20)는, 선수 상부(10)의 하단에 구비된다. 구상선수부(20)는, 선박(1)의 전방으로 돌출되는 형상을 가짐에 따라, 전단에서 발생하는 파도를 감쇄시켜서 조파저항을 줄이는 역학을 한다. 이러한 구상선수부(20)는 구상선수 상부(21), 구상선수 중앙부(22), 구상선수 하부(23)를 포함할 수 있으며, 각 구성에 대해서는 이하 자세히 설명하도록 한다.

구상선수 상부(21)는, 정단면이 상단으로 갈수록 폭이 감소하는 형태를 갖는다. 즉 구상선수 상부(21)는 상단으로 갈수록 좌우 측면이 중앙으로 모이는 형태일 수 있다. 다만 구상선수 상부(21)의 폭이 좁아지는 비율은, 선수에서 후방으로 갈수록 작아질 수 있다. 즉 구상선수 상부(21)에서 선수에 근접한 부분의 폭 감소량은, 구상선수 상부(21)에서 선수로부터 일정 거리 떨어진 부분의 폭 감소량보다 상대적으로 클 수 있다.

이와 같은 구상선수 상부(21)는 흘수선의 상방에 위치할 수 있으며, 이때 흘수선은 만재 흘수선일 수 있다. 이 경우 구상선수 상부(21)는 흘수 대비 50 내지 60%의 높이를 가질 수 있다.

또한 구상선수 상부(21)는 전단이 상단으로 갈수록 선미 측으로 기울어진 형태를 가질 수 있다. 구체적으로 구상선수 상부(21)의 전단은 수선면에 비해 60 내지 65도 기울어질 수 있으며, 흘수 대비 40 내지 50%의 길이만큼 선미 측으로 기울어질 수 있다. 즉 구상선수 상부(21)는 측면에서 볼 때, 상단이 하단보다 후방에 위치할 수 있다.

구상선수 상부(21)의 상단은 경사부(14)의 하단에 연결되며, 구상선수 상부(21)는 상단으로 갈수록 전단이 선미 측으로 기울어지는 반면, 경사부(14)는 하단으로 갈수록 전단이 선미 측으로 기울어진다. 따라서 구상선수 상부(21)와 경사부(14)에 의해, 선박(1)의 전단에는 함몰된 부분이 형성될 수 있다.

구상선수 중앙부(22)는, 정단면이 일정한 폭 또는 소정 범위 내에서 가변되는 폭을 가진다. 일례로 구상선수 중앙부(22)에서 정단면의 좌우 측변은, 수선면에 수직할 수 있고, 또는 수선면에 수직한 선과 이루는 각이 5도 이내일 수 있다.

즉 구상선수 중앙부(22)는 상단에서 하단으로 갈수록 일정한 폭을 가질 수 있으며, 이를 통해 본 실시예는 종래 선형과는 달리 충분한 배수량을 확보하는 동시에, 선수파의 형태를 일정하게 유지하여 저항을 감소시킬 수 있다.

이때 구상선수 중앙부(22)는 만재 흘수선의 하방에 위치할 수 있고, 특히 만재 흘수선이 구상선수 중앙부(22)의 상단과 맞닿을 수 있다. 이 경우 경하 흘수선이나 또는 추진력 향상을 위해 발라스트 워터를 실은 선박(1)의 주행 흘수선은 구상선수 중앙부(22) 상에 위치할 수 있다. 따라서 본 실시예는 선박(1)이 어떠한 상태에 있더라도 수선면은 구상선수 중앙부(22)에 위치하게 되므로, 선수파 형태가 불규칙하게 가변되는 것을 방지하여 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

구상선수 하부(23)는, 정단면이 하단으로 갈수록 폭이 좁아지며 선저에 연결되는 형태를 갖는다. 구상선수 하부(23)의 폭이 좁아지는 비율은 선수에서 멀어질수록 상대적으로 감소할 수 있다.

구상선수 하부(23)는 흘수 대비 25 내지 30%의 높이를 가질 수 있다. 즉 구상선수 하부(23)는 구상선수 상부(21)에 비하여 상대적으로 낮은 높이를 가질 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 모든 종류의 흘수선이 구상선수 중앙부(22) 상에 놓이게 되므로, 구상선수 하부(23)는 경하 흘수선보다 하방에 위치하게 된다. 따라서 구상선수 하부(23)는 항상 수면 아래에 위치할 수 있다.

구상선수 하부(23)는 전방이 하단으로 갈수록 선미 측으로 기울어져 선저에 연결되는 형태를 가질 수 있다. 구체적으로 구상선수 하부(23)의 전방은 수선면에 비해 25 내지 30도 기울어지며, 구상선수 하부(23)의 전방은 흘수 대비 80 내지 100%의 길이만큼 선미 측으로 기울어질 수 있다. 이때 흘수는 만재 흘수를 의미한다.

따라서 구상선수 상부(21)의 상단보다 구상선수 하부(23)의 하단이 후방에 위치하게 된다. 이때 구상선수 하부(23)의 하단과 선저가 만나는 지점은 바텀 탄젠트(bottom tangent)일 수 있다. 바텀 탄젠트는 중앙 단면에서 선수 방향으로 평평하게 연장된 선저에서, 선형이 상방으로 이동하기 시작하는 지점을 의미한다.

이와 같이 본 실시예는, 선박(1)의 선수 부분을 개량하여 공기에 의한 저항을 최소화함으로써, 추진 효율을 높여 에너지 사용을 절감할 수 있으며, 동시에 드릴십 등에 적용될 경우 위치제어시스템이 효과적으로 선박(1)의 위치를 일정하게 유지하도록 할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박 10: 선수 상부
11: 상갑판부 12: 연결부
13: 챔퍼부 14: 경사부
20: 구상선수부 21: 구상선수 상부
22: 구상선수 중앙부 23: 구상선수 하부
30: 선실

Claims (9)

1. 전단으로 갈수록 높이 및 폭이 감소하며 상단 테두리에 챔퍼 형상을 갖는 선수 상부; 및
   상기 선수 상부의 하단에 구비되는 구상선수부를 포함하되,
   상기 선수 상부는,
   수선면과 경사지게 배치되며 후단에서 전단으로 갈수록 폭이 감소하는 상갑판부;
   상기 상갑판부의 하부에 배치되고 후단에서 전단으로 갈수록 높이와 폭이 감소하는 연결부;
   상기 상갑판부의 테두리에 배치되어 상기 상갑판부와 상기 연결부를 연결하며, 챔퍼 형상을 갖는 챔퍼부; 및
   상기 연결부의 하부에 배치되며 전단이 하단으로 갈수록 선미 측으로 경사지는 형태를 갖고, 하단이 상기 구상선수부에 연결되는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상갑판부는,
   전단으로 갈수록 하방으로 경사진 것을 특징으로 하는 선박.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 상갑판부의 경사각은,
   수선면을 기준으로 10 내지 15도인 것을 특징으로 하는 선박.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 챔퍼부 전단의 경사각은,
   수선면을 기준으로 30 내지 40도인 것을 특징으로 하는 선박.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부의 상단 또는 상기 챔퍼부의 하단은,
   수선면과 경사지게 배치된 평면상에 놓이는 것을 특징으로 하는 선박.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 연결부 상단의 경사각 또는 상기 챔퍼부 하단의 경사각은,
   수선면을 기준으로 10 내지 15도인 것을 특징으로 하는 선박.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 연결부 상단의 경사각 또는 상기 챔퍼부 하단의 경사각은,
   상기 상갑판부의 경사각보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 선박.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 경사부 하단의 단면은,
   전단이 뾰족한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 구상선수부는,
   정단면이 상단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 갖는 구상선수 상부;
   정단면이 일정한 폭 또는 소정 범위 내에서 가변되는 폭을 갖는 구상선수 중앙부; 및
   정단면이 하단으로 갈수록 폭이 좁아지며 선저에 연결되는 형태를 갖는 구상선수 하부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.

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