KR20150009272A - 선박의 밸러스트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 밸러스트 시스템에 관한 것으로서, 사각 박스 형상의 선측 탱크(50)와; 상기 선측 탱크(50)의 내부에 설치되어 그 하부에 연결된 유압실린더(61)에 의해 상하 유동하는 밸러스트 탱크(60)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템은, 종래 공기펌프를 사용함에 따라 공기튜브를 구비하여야 하고 이 공기튜브와 해수튜브를 구획하는 구조로 인해 복잡하게 구성되었지만, 유압실린더의 작동만으로 밸러스트 탱크를 상하 이동시켜 선박의 밸런스를 맞추게 됨으로써 선박의 밸러스트 시스템의 구조를 간단하게 구성할 수 있는 효과를 가지고 있다.

Description

선박의 밸러스트 시스템{BALLAST SYSTEM OF SHIP}

본 발명은 선박의 밸러스트 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래 공기펌프를 사용함에 따라 공기튜브를 구비하여야 하고 이 공기튜브와 해수튜브를 구획하는 구조로 인해 복잡하게 구성되었지만, 본 발명은 유압실린더의 작동만으로 밸러스트 탱크를 상하 이동시켜 선박의 밸런스를 맞출 수 있게 한 선박의 밸러스트 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 밸러스트라 함은 선체의 안정을 위해 탑재하는 중량물을 가리킨다. 선박은 트림 및 힐링 현상을 최소화하고자 하는 필요성과 바람 및 파도에 뒤집히지 않도록 하는 안정성을 확보할 필요성에 의해서 밸러스트 시스템을 구비한다. 예를 들어 화물선 등의 선박은 밸러스트 탱크를 구비하여 이 탱크에 해수를 적재한 상태로 화물을 선적할 항구에 도착하고, 해수 밸러스트를 배출한 후에 화물을 선적하고 하역할 항구를 향한다.

밸러스트 물질로는 고형분 또는 비중이 높은 고체물질 등을 사용하는 경우도 있지만, 선박이 존재하는 곳에서는 쉽게 얻을 수 있는 물을 사용하는 것이 일반적이다. 따라서 대부분의 선박은 밸러스트 시스템으로서, 밸러스트 물질인 해수를 수용하는 용기인 밸러스트 탱크를 구비한다. 이에 따라, 외부 물질인 해수를 용기에 담기 위한 수단으로 펌프도 구비하게 되었고, 이 해수를 전달하는 배관라인과 이를 조절하는 밸브 등의 유체용 장치를 갖추게 되었다.

한편, 최근에는 선박의 충돌이나 좌초에 의해 생기는 해상오염의 심각성 때문에 이중선체를 의무화하는 규정이 도입되고 있다. 이에 따라 선체 외판과 화물칸을 형성하는 내판 사이의 공간에 밸러스트 탱크를 구비하고 있다.

위와 같은 통상의 선박에 이용되는 해수 밸러스트 시스템은 더욱 개선될 필요가 있다.

선박은 선체 전체에 미치는 부력을 상쇄시키기 위한 정도의 밸러스트 해수를 선박 내에 수용하기 위해서 펌프와 배관라인을 가동하게 된다. 그런데, 이런 시스템은 많은 동력 손실과 펌프의 손상, 배관 교체 등의 운영비를 지불해야 하는 문제점이 있다.

또한, 선박 내의 밸러스트 탱크에 수용된 해수 미생물 등을 포함하는데, 이 해수가 그대로 다음 하역항까지 이동하게 된다.

화물을 싣기 위해 하역항에서 해수를 배출하는데, 이 해수에 포함된 이러한 미생물은 하역항 지역의 미생물에 중대한 변화를 일으킬 수 있는 문제점이 있다. 이런 현상을 개선하기 위한 갖가지 제안들이 나오고 있다고 하지만 실효성은 적은 상황이다. 또한 각국에서는 이 문제를 해결하기 위해 갖가지 규제 규정을 신설하고 있는 실정이다.

밸러스트 탱크는 해수와 맞닿은 면이 쉽게 부식이 발생하여, 선체를 약하게 만들 수 있다. 이 부식 때문에 선박 내부의 도장 및 철판 교체가 수시로 행해지게 되어 많은 수리 및 유지비용이 발생할 수 있다. 부식 때문에 발생한 오염된 해수는 해양 환경에 막대한 악영향을 끼칠 수 있다.

특히 중요한 문제점은 선박이 손상 시에 기존의 방법으로는 복원성과 생존성을 유지하기 매우 어렵다. 이로 인해 이중 선각구조를 의무화하는 규정을 두고 있으나, 이의 경우에도 복원성과 생존성은 매우 적으며, 그 피해는 상상하기 힘들만큼 크다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 공선상태에서 항해 중에는 해수 유통구를 개방하여 해수가 유입됨으로써 자동으로 밸러스트 기능을 갖게 되며, 해수의 자유로운 유통에 의해 밸러스트 수의 오염이 발생되지 않아서, 화물 선적항 지역의 해수에 미치는 영향이 극히 적은 선박을 제공하는 것이다.

또한, 튜브에 유입되는 해수를 배출하기 위한 수단으로 또 다른 튜브를 구비한 선박을 제공하는 것이다. 상세하게는 이 튜브에 압축공기를 투입하여 해수를 배출할 수 있는 것으로써, 이 기능은 화물의 선적 시 생기는 화물의 중력 또는 압축력을 이용하여서 달성될 수 있다. 즉, 해수용 튜브와 압축공기용 튜브를 구비하여 상호 작용하도록 한 선박을 제공하는 것이다.

더구나, 화물의 선적 시에 공기튜브를 압축공기로 채워서, 만약에 발생할 수도 있는 선박의 측면 또는 밑면 충격 시에, 선체의 손상에 의해서 유입되는 해수의 양을 최소화함으로써, 복원성과 생존성이 높은 선박을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 이루기 위하여 대한민국 특허 출원 제2004-39954호를 발명하였다.

즉, 선박의 선체구조는 선박의 외곽이나 골격을 형성하는 구조로서, 통상 기본적으로 판부재에 긴 보강재를 설치하여 형성된다. 도 1에는 선박의 선체구조의 예로서 도시되어 있다. 본 명세서에서 참조하는 도면에서 보강재는 생략되어 도시되어 있지만, 용골 및 스티프너 등 각종 보강재를 적절한 위치에 설치할 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 이중선각의 선박(10)은 갑판(12)와, 선측 외판(14), 선저 외판(16)을 구비한다. 또한 선박(10)은 상기 외판(14, 16)의 안쪽에 각각 선측 내판(18)과 선저 내판(20)을 구비한다. 선박(10)은 또한 횡방향으로 가로지르는 횡격벽(28)을 구비한다. 이 횡격벽(28)에 의해 내판(18,20)의 안쪽 공간과 내판(18, 20)과 외판(14, 16) 사이의 공간이 구획된다. 내판(18, 20) 안쪽의 구획된 공간 각각은 화물창(30)(cargo tank)이 된다.

또한, 외판(14, 16)과 내판(18, 20) 사이의 구획된 각각의 공간은 탱크 격벽(22)에 의해 두 개의 공간으로 나누어진다. 측면에 있는 구획된 공간은 선측 탱크(24)(윙 탱크[wing tank]라고도 함)이고, 선저에 있는 구획된 공간은 선저 탱크(26)(버텀 탱크[bottom tank]라고도 함)이 된다. 한편, 다른 변형 예에서, 선박은 앞뒤 방향으로 중심선(CL)을 따라 연장되는 벽을 더 구비할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 선저에는 다수의 해수유통구(32)가 구비되는데, 이 해수유통구(32)는 인접하는 선측탱크(24)와 선저탱크(26)에 각각 마련되는 선측 해수튜브 및 선저 해수튜브가 공유하도록 연결된다.

각각의 튜브(24, 26)마다 별도로 마련된 해수유통구(32)와 연결될 수도 있다. 해수유통구(32)마다 개폐장치(35)가 마련된다(도 3 및 도 4 참조).

도 3 및 도 4를 참조하면, 선측 탱크(24)에는 선측 공기 튜브(34)와 선측 해수 튜브(36)이 구비된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 선측 해수 튜브(36)은 해수가 최대로 들어왔을 때 설계 시 바람직한 높이로 정해 놓은 밸러스트 흘수선(BL) 아래의 선측 탱크(24)의 공간을 모두 채울 수 있도록 크기가 정해지며, 도 4에 도시한 바와 같이, 선측 공기 튜브(34)는 최대로 압축 공기가 들어왔을 때, 선측 탱크(24)를 모두 채울 수 있도록 크기가 정해지는 것이 바람직하다.

한편, 선저 탱크(26)에는 선저 공기 튜브(38)과 선저 해수 튜브(40)이 마련된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 선저 해수 튜브(40)은 해수가 최대로 들어왔을 때 선저 탱크(26)을 모두 채울 수 있도록 그 크기가 정해지며, 도 4에 도시한 바와 같이, 선저 공기 튜브(38)은 최대로 압축공기가 들어왔을 때, 선저 탱크(26)을 모두 채울 수 있도록 크기가 정해진다.

한편, 화물창(30)에는 화물창 공기 튜브(42)가 구비된다. 이 화물창 공기 튜브(42)의 크기는 도3에 도시한 바와 같이 압축공기가 가득 채워졌을 때 화물창 바닥에서 밸러스트 흘수선(BL)의 높이까지 화물창(30)을 채우는 크기이다.

도 3 및 도 4에서 상세히 도시되지는 않았지만, 화물창 공기 튜브(42)는 선측 공기 튜브(34) 및 선저 공기 튜브(38)과 연결되어 있다. 이로써, 화물창 공기 튜브(42)를 화물로 눌렀을 때 그 압축공기는 모두 선측 공기 튜브(34) 및 선저 공기 튜브(38)로 이동할 수 있다. 이 때, 이들 공기 튜브는 도시되지 않은 압축공기 공급 장치와 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성과는 달리 화물창 공기튜브(42)는 선저 공기 튜브(38)과만 연결되어 있고, 선측 공기튜브(34)는 압축공기 공급장치와만 연결될 수도 있다.

또한 상세히 도시하지 않았지만, 선박(10)은 배수 장치를 구비하여 선측 해수 튜브(36) 및 선저 해수 튜브(40)이 배수 장치와 연결된다. 배수 장치는 배출관로와 별도의 배수구(도시하지 않음)를 구비한다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여, 선박(10)의 밸러스트 시스템의 작용에 대하여 설명한다. 공선 상태에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 해수유통구(32)의 개폐장치(35)를 조작하여 해수유통구(32)를 개방한다. 그러면, 해수가 각 선저 해수 튜브(40) 및 선측 해수 튜브(36)에 들어온다. 해수는 선저 해수 튜브(40)에 들어와 선저 탱크(26)을 거의 채운다. 선측 해수 튜브(36)에 들어와 선측 탱크(24)의 밸러스트 흘수선(BL) 이하를 거의 채운다. 그러면, 실질적으로 선박의 내판에 부력이 작용하는 것이 되어 밸러스트 흘수선이 확보된다. 이때, 공기는 선저 공기 튜브(38)과 선측 공기 튜브(34)에서 화물창 공기 튜브(42)로 이동하게 된다. 선저 공기 튜브(38)에서는 완전히 공기가 빠지고, 선측 공기 튜브(34)은 밸러스트 흘수선(BL) 위쪽의 탱크 공간을 채우는 정도가 된다.

공선 상태로 항해 중에는 해수 유통구가 열려 있어, 해수가 튜브 내로 들어오고 나갈 수 있다. 따라서 튜브 내의 해수는 선박이 항해하는 해역의 해수가 채워져 있게 된다.

그 다음 만선 상태가 되는 과정을 설명한다. 먼저 해수 유통구를 닫는다. 그리고 화물창(30)에 화물을 채우면, 화물창 공기 튜브(42)가 눌리면서 거기에 있는 공기가 선저 공기 튜브(38)과 선측 공기 튜브(34)로 들어가 채우게 된다. 이 때, 선저 공기 튜브(38)와 선측 공기 튜브(34)는 선저 탱크(26)과 선측 탱크(24)를 거의 채우게 된다. 이 때 공기의 양이 부족한 경우에는 압축공기 공급 장치(예를 들면 압축 공기 펌프)를 가동하여 공기를 공급한다. 한편, 해수 튜브(36, 40)에 들어 있던 해수는 배수관로를 거쳐 배수구를 통하여 선박(10) 밖으로 배출된다. 이러한 상태가 도 4에 도시되어 있다.

그러나 이와 같이 구성된 종래의 선박의 밸러스트 시스템은, 압축공기 공급 장치 즉, 압축 공기펌프를 가동하여 공기를 공급하는 구조로 되어 있고, 선측 및 선저 공기튜브(34, 38)가 삽입되는 공간과 해수 튜브(36, 40)가 삽입되는 공간을 구획해야 하는 구조로 되어 있어, 제작하는 데 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기펌프를 구비하지 않고, 유압실린더의 작동에 의해 선박의 밸런스를 맞출 수 있도록 한 선박의 밸러스트 시스템을 제공하는데에 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 선박의 밸러스트 시스템은, 사각 박스 형상의 선측 탱크와, 상기 선측 탱크의 내부에 설치되어 그 하부에 연결된 유압실린더에 의해 상하 유동하는 밸러스트 탱크로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 선측 탱크의 하부면에는, 상기 유압실린더의 작동과 연동하여 해수가 유입 및 배출되도록 해수유입구를 개방 및 폐쇄하는 개폐밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 선측 탱크의 상부 내면에 설치되어 상기 밸러스트 탱크의 상하 이동을 가이드하는 한 쌍의 승강가이드를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선박의 밸러스트 시스템에 의하면, 종래 공기펌프를 사용함에 따라 공기튜브를 구비하여야 하고 이 공기튜브와 해수튜브를 구획하는 구조로 인해 복잡하게 구성되었지만, 본 발명은 유압실린더의 작동만으로 밸러스트 탱크를 상하 이동시켜 선박의 밸런스를 맞추게 됨으로써 선박의 밸러스트 시스템의 구조를 간단하게 구성할 수 있는 효과를 가지고 있다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 선박의 사시도.
도 2는 도 1의 선박의 저면도.
도 3은 종래 선박의 공선 상태를 도시한 종단면도.
도 4는 종래 선박의 만선 상태를 도시한 종단면도.
도 5는 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템의 공선 상태를 도시한 종단면도.
도 6은 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템의 만선 상태를 도시한 종단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

[ 실시예 ]

도 5는 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템의 공선 상태를 도시한 종단면도이고, 도 6은 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템의 만선 상태를 도시한 종단면도이다.

상기한 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템은 사각 박스 형상의 선측 탱크(50)와, 상기 선측 탱크(50)의 내부에 설치되어 그 하부에 연결된 유압실린더(61)에 의해 상하 유동하는 밸러스트 탱크(60)로 이루어진다.

상기 선측 탱크(50)의 하부면에는, 상기 유압실린더(61)의 작동과 연동하여 해수가 유입 및 배출되도록 해수유입구(51)를 개방 및 폐쇄하는 개폐밸브(52)가 설치되어 있다.

상기 선측 탱크(50)의 상부 내면에 설치되어 상기 밸러스트 탱크(60)의 상하 이동을 가이드하는 한 쌍의 승강가이드(53)를 구비한다.

물론 상기 선측 탱크(50)와 밸러스트 탱크(60)는 서로 실링되어 있다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 선박의 밸러스트 시스템의 작용에 대하여 설명한다.

먼저 밸러스트 탱크(60) 내에 오일과 같은 화물이 없는 공선 상태에서, 유압실린더(61)에 유압을 가하면 유압실린더(61)가 작동하여 밸러스트 탱크(60)를 상승시키며, 상기 유압실린더(61)의 작동과 동시에 개폐밸브(52)가 개방되고, 이를 통해 해수가 선측 탱크(50) 내로 유입되고, 유압실린더(61)의 피스톤이 최고점에 이르면 개폐밸브(52)가 폐쇄된다.

그리고, 상기 밸러스트 탱크(60) 내에 화물을 채우면 그 자중에 의해 밸러스트 탱크(60)가 하강함과 동시에 개폐밸브(52)가 개방되고, 해수가 배출된다.

유압실린더(61)의 피스톤이 최저점에 이르면 개폐밸브(52)는 다시 닫히게 된다. 이와 같이 하여 밸러스트 탱크(60)가 만선 상태가 된다.

종래 공기펌프를 사용함에 따라 공기튜브를 구비하여야 하고 이 공기튜브와 해수튜브를 구획하는 구조로 인해 복잡하게 구성되었지만, 본 발명은 유압실린더의 작동만으로 밸러스트 탱크(60)를 상하 이동시켜 선박의 밸런스를 맞추게 됨으로써 선박의 밸러스트 시스템의 구조를 간단하게 구성할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.

50 : 선측 탱크 51 : 해수유입구
52 : 개폐밸브 53 : 승강가이드
60 : 밸러스트 탱크 61 : 유압실린더

Claims (3)

1. 사각 박스 형상의 선측 탱크(50)와;
   상기 선측 탱크(50)의 내부에 설치되어 그 하부에 연결된 유압실린더(61)에 의해 상하 유동하는 밸러스트 탱크(60)로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선측 탱크(50)의 하부면에는, 상기 유압실린더(61)의 작동과 연동하여 해수가 유입 및 배출되도록 해수유입구(51)를 개방 및 폐쇄하는 개폐밸브(52)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 선측 탱크(50)의 상부 내면에 설치되어 상기 밸러스트 탱크(60)의 상하 이동을 가이드하는 한 쌍의 승강가이드(52)를 구비한 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 시스템.

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