KR20150105967A - 선체 속력의 제한을 받지 않는 배수형 선체 형태 - Google Patents

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Abstract

측방향으로 대칭적이고 전후로 대칭적인 형상을 가지는 배수형 선체가 개시된다. 선체는 선체 주위의 물의 유동을 관리하는데 도움을 주는 채널의 쌍을 포함한다. 선체는 또한, 좌현 측부 및 우현 측부 상에서 배중간부에 위치되는 돌출판 및 프로펠러를 포함한다.

Description

선체 속력의 제한을 받지 않는 배수형 선체 형태{DISPLACEMENT HULL FORM NOT SUBJECT TO THE LIMITATION OF HULL SPEED}
본 개시 내용은, 선체 속력의 제한을 받지 않는 선체 형태를 생성하기 위한 선체 형태 및 시스템에 관한 것이다.
통상적인 배수형 선체는, 물을 통해서 선체를 밀기 위해서, 하나 이상의 프로펠러를 통해서 물 내로 전달되는, 보트의 엔진의 무작위적인 힘(brute force)에 의존한다. 선체가 물을 통해서 이동함에 따라, 물이 밀려 난다. 선체로부터 멀어지는 물의 유동이 선수파(bow wave)를 생성한다. 선수파의 파장이 선체의 흘수선(waterline) 길이와 상호작용하여, 선체 속력이 증가할 때 선체를 물에서 더 높게 구동한다(driving). 특정 속력 초과에서, 이론적으로 선체가 완전히 물 밖으로 구동될 수 있을 것이다. 물론, 사실상, 선체가 물 내에 반드시 유지되어야 하고, 그에 따라 엔진이 얼마나 강력한지와 관계 없이, 선체가 달성 가능한 최고 속력을 가지게 된다. 실제 최고 속력은, 선체의 크기 및 형상을 포함하는 많은 수의 인자를 기초로 달라진다. 전체적으로, 이러한 영향은 선체 속력 제한으로서 공지되어 있다.
선체 속력 제한을 해결하기 위한 다양한 해결책이 제시되어 있으나, 그러한 현재의 해결책 모두는 불완전하고 제한적이다. 예를 들어, Holden에게 허여된 미국 특허 제297,279호(이하에서, "Holden")는 시스템을 통해서 선수 유동을 당기는 것(pull)을 주장한다. 선수는 거의 영향을 받지 않으며(largely intact), 그에 따라 Holden은 시스템 유동의 전체를 포함할 수 없고 관리할 수 없다. Holden은 반향을 일으키지 못하였고, 그에 따라 디자인이 운하용 보트(canal boat) 등으로 제한된다. McDonald에게 허여된 미국 특허 제4,505,684호(이하에서, "McDonald")는 파도 이동을 적절하게 수용 또는 취급하는데 실패하였다. 그에 따라, McDonald는 비교적 잔잔한 물에서만 기능할 것이다.
본 개시 내용은, 선체 속력 제한을 받지 않는 배수형 선체를 제공하고, 이는 효율 및 조작성(maneuverability)을 상당히 증가시키는 결과뿐만 아니라, 본원의 설명으로부터 명확한 다른 장점을 초래한다.
본 개시 내용의 하나의 양태에 따라서, 선박(water craft)을 위한 배수형 선체는, 측방향으로 대칭적이고 전후로 대칭적인 형상을 포함한다. 선체는 우현(starboard) 채널 및 좌현(port) 채널, 돌출판(sponson), 및 프로펠러를 포함한다. 채널은, 선체 주위의 물의 유동을 적어도 부분적으로 관리하도록 구성된다. 돌출판이 배중앙부(amidship)에 배치된다. 각각의 돌출판이 터널, 상응하는 채널을 가지는, 하나의 우현 및 하나의 좌현을 형성하도록 구성된다. 각각의 돌출판이, 선체와 함께, 수로(flume), 하나의 우현 및 하나의 좌현을 형성하도록 추가적으로 구성된다. 우현 프로펠러가 우현 터널 내에 배치되고, 좌현 프로펠러가 좌현 터널 내에 배치된다.
본 개시 내용의 부가적인 특징, 장점, 및 양태가 이하의 구체적인 설명, 도면, 및 청구항에 기술되어 있을 것이고 또는 그 내용으로부터 자명할 것이다. 또한, 본 개시 내용의 전술한 요지 및 이하의 구체적인 설명 모두가 예시적인 것이고, 청구된 바와 같은 본 개시 내용의 범위를 제한하지 않고 추가적인 설명을 제공하기 위한 것임을 이해할 수 있을 것이다.
본 개시 내용에 관한 추가적인 이해를 제공하기 위해서 포함된 첨부 도면이 본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하며, 본 개시 내용의 양태를 설명하고, 상세한 설명과 함께, 본 개시 내용의 원리를 설명하는 역할을 한다. 본 개시 내용 및 본 개시 내용이 실행될 수 있는 다양한 방식의 기본적인 이해에 필요한 정도로, 본 개시 내용에 관한 구조적 상세 내용을 설명하였다.
도 1은 본 개시 내용의 양태에 따른 선체의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 선체의 정면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 선체의 단면도를 도시한다.
도 4는 도 1의 선체의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 양태에 따른, 단순화된 선체의 정면도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 도 5의 선체의 사시도를 도시한다.
도 8은 도 1의 선체의 단면도를 도시한다.
본 개시 내용의 양태 그리고 여러 가지 특징 및 유리한 상세 내용이, 첨부 도면 및 이하의 상세한 설명에서 설명 및/또는 도시된, 비제한적인 양태 및 예를 참조하여 보다 완전하게 설명된다. 도면에 도시된 특징이 반드시 실척(scale)으로 도시된 것이 아니고, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 본원에서 명시적으로 기술되지 않은 경우에도, 하나의 양태의 특징들이 다른 양태와 함께 채용될 수 있다는 것을 주목하여야 할 것이다. 본 개시 내용의 양태를 불필요하게 불명료하게 하는 것을 방지하기 위해서, 주지의 구성요소 및 프로세싱 기술에 관한 설명이 생략되어 있을 수 있을 것이다. 본원에서 사용된 예는 단순히, 본 개시 내용이 실행될 수 있는 방식의 이해를 돕기 위한 것이고, 추가적으로 당업자가 본 개시 내용의 양태를 실행할 수 있게 하기 위한 것이다. 따라서, 본원에서의 예 및 양태가, 첨부된 청구항 및 적용 가능한 법률에 의해서만 규정되는, 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 또한, 유사한 참조 번호가 도면 전반을 통해서 유사한 부분을 나타낸다는 것을 주목하여야 한다.
본 개시 내용의 양태에 따라서, 중간 아래로 그려진 중심선과 함께 벤투리 관을 먼저 가시화하는 것에 의해서 선체가 형성될 수 있을 것이다. 관이 중심선에서 분할될 수 있을 것이고, 볼록체가 이제 중심에 위치되도록 각각의 절반체가 뒤집힌다. 2개의 절반체가 결합될 수 있을 것이고, 중심선(이제, 관의 외부에 놓인다)이 실선(solid)이 될 수 있을 것이고, 그에 의해서 2개의 채널을 형성할 수 있을 것이다.
도 1은 이러한 설계 원리를 이용하여 형성된 예시적인 선체(10)를 도시한다. 선체(10)의 상단 또는 수평 프로파일이 전술한 재배열된 벤투리 관 내의 중심 볼록부에 상응할 수 있을 것이다. 예를 들어, 위에서부터 볼 때, 선체가 측방향(즉, 좌우로) 및 수직(선수-대-선미) 모두로 대칭적일 수 있을 것이다. 청구항을 포함하는, 본 개시 내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 특별한 설계의 요건에 따라서 선수-대-선미 대칭으로부터의 변경이 선택적이 될 수 있다. 선체가 각각의 측부(side)를 따라 채널(12)을 포함할 수 있을 것이고, 그러한 채널은 재배열된 벤투리 관 내의 채널에 상응할 수 있을 것이다. 선체(10)가 또한 각각의 측부 상에서 돌출판(26)을 포함할 수 있을 것이고, 각각의 돌출판(26)이 재배열된 벤투리 관 내의 실선 중심선에 상응할 수 있을 것이다. 돌출판(26)이 특정 설계로부터 제거될 수 있을 것이나, 선체의 전체적인 성능이 손상될 수 있을 것이다.
하나 이상의 가변 피치 프로펠러(18)가 돌출판(26)에서 채널(12) 내에 위치될 수 있을 것이다. 프로펠러(18)가, 코트(Kort) 노즐(20)이 장착된 도관형(ducted) 프로펠러일 수 있을 것이다. 예를 들어, 각각의 채널(12)이 한 쌍의 반대-회전하는, 가변 피치 프로펠러(18)를 포함할 수 있을 것이다. 프로펠러(18)가 하나 이상의 파일론(pylon)(22)에 연결되거나 파일론 상에 장착될 수 있을 것이다. 선체(10)의 후방 섹션이 전방 섹션의 시간-반전형 버전(time-reversed version)으로서, 그에 따라 반대-회전 프로펠러들(18)의 이용으로서 보여질 수 있을 것이다. 보다 실용적인 레벨에서, 반대-회전하는 프로펠러(18)의 쌍이, 시스템 다중화(system redundancy)를 제공하면서 자이로 힘(gyroscopic force)과 관련하여 자체-상쇄한다(self-canceling).
선체(10)의 형상, 돌출판(26), 및 추진부(18)의 위치로 인해서, 선체(10)가 완전한 또는 대략적으로 완전한 동역학적인 외장(dynamic closure)을 유지할 수 있을 것이다. 결과적으로, 설계가 통상적인 배수형 선체보다 더 효율적일 수 있을 것이다. 예를 들어, 선체(10)가 40%까지 더 적은 연료를 소비할 수 있을 것이다. 선체(10)가, 예를 들어, 감소된 피치, 감소된 롤링(roll), 및 감소된 요잉(yaw)과 같은 개선된 동역학적 특징(dynamics)을 가질 수 있을 것이다. 선체(10)가 또한, 예를 들어 제동에 관한 해상 설정값(nautical equivalent) 및 개선된 충돌 회피성을 포함하는, 개선된 조작성을 가질 수 있을 것이다. 또한, 선체(10)가 선수 연장부(14) 및 선미 연장부(16)를 포함할 수 있을 것이고, 각각의 연장부(14, 16)가 하나 이상의 측부 추진기(30)를 포함할 수 있을 것이다. 이러한 구성은 선체가 키(rudder)로 조작될 수 있게 한다. 그럼에도 불구하고, 선체가 선택적인 비상용 키(32)를 포함할 수 있을 것이다.
도 2는 예시적인 선체(10)의 정면도를 도시한다. 채널(12)이 선체(10)와 동일한 높이로 선수에서 시작할 수 있을 것이다. 채널(12)이 돌출판(26)에 접근함에 따라 좁아질 수 있을 것이다. 돌출판(26)에서, 채널이 관 또는 터널이 되기 시작할 수 있을 것이고, 그러한 관 또는 터널은, 터널이 개방형 상단을 가질 수 있다는 것을 제외하고, 프로펠러(18)를 통해서 모든 유동을 지향시키도록 그 크기가 결정되며, 그에 따라 돌출판(26)과 함께 수로(28)를 형성할 수 있을 것이다. 이러한 구성은, 채널(12)이, 파도 이동을 여전히 수용하면서, 프로펠러(18)를 통해서 유동의 대부분을 지향시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 개방형 상부 경계 및 수로(28)가 다양한 바다의 상태 및 파도 높이에 걸친 보다 양호한 유동 관리를 도울 수 있을 것이다. 또한, 속도를 배가하는 것은 통상적인 벤투리 관 내에서 마찰을 4배로 증가시킨다. 그러나, 수로(28)와 같은 개방형 상부 경계를 가지는 것는, 시스템 유동이 재분포되도록 허용할 수 있을 것이고, 이는 평균 속도 및 전체적인 마찰을 감소시킬 수 있을 것이다.
도 3은 도 1의 선 3-3을 따라서 취한 선체(10)의 횡단면을 도시한다. 흘수선(34)은, 선체(10)가 물 내에 어떻게 안착될(sit) 수 있는지에 관한 예를 제공한다. 선체(10)가 선박 주위의 물의 유동을 관리 또는 제어할 수 있을 것이고 동역학적으로 폐쇄된 시스템을 생성할 수 있을 것이기 때문에, 선체(10)가 어떠한 속도에서도 동일한 흘수선(34)을 유지할 수 있을 것이다. 선체(10)의 최고 속력이 연관된 모터의 동력 출력에 의해서 제한될 수 있을 것이다. 그에 따라, 선체(10)는 통상적인 배수형 선체의 선체 속력 제한의 영향을 받지 않을 수 있을 것이다.
도 4는 예시적인 선체(10)의 측면도를 도시한다. 측부 추진기(18)가 조향을 위해서 이용될 수 있을 것이고, 이는 키의 필요성을 제거할 수 있을 것이다. 그럼에도 불구하고, 비상용 키(32)가 제공될 수 있을 것이다. 돌출판(26)의 전후 프로파일이 채널(12)의 선수 및 선미 프로파일과 유사할 수 있을 것이다.
도 5는 본 개시 내용의 양태에 따른, 단순화된 선체(36)의 정면도를 도시한다. 도 6 및 도 7은 도 5의 선체의 사시도를 도시한다. 이러한 단순화된 도면을 통해, 본원에서 설명되는 구성요소들 사이의 관계를 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 8은 도 2의 선 8-8을 따라서 취한 예시적인 선체(10)의 횡단면을 도시한다. 예를 들어, 돌출판의 외측 벽의 수평 프로파일을 볼 수 있을 것이다. 선체(10)에서와 같이, 돌출판 벽이 측방향 및 전후방향 모두로 대칭적일 수 있을 것이다.
본 개시 내용을 예시적인 양태와 관련하여 설명하였지만, 당업자는, 첨부된 청구항의 사상 및 범위 내에서 본 개시 내용을 수정하여 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 이러한 예는 단지 예시적인 것이고 본 개시 내용의 모든 가능한 설계, 양태, 적용예 또는 수정예의 포괄적인 목록을 의미하지 않는다.

Claims (7)

  1. 측방향으로 대칭적이고 전후로 대칭적인 형상을 포함하는, 선박을 위한 배수형 선체에 있어서,
    선체 주위의 물의 유동을 적어도 부분적으로 관리하도록 구성되는, 우현 채널 및 좌현 채널;
    배중앙부에 배치되고, 우현 채널과 함께 우현 터널을 형성하도록 구성되며, 선체와 함께 우현 수로를 형성하도록 추가적으로 구성되는, 우현 돌출판;
    배중앙부에 배치되고, 좌현 채널과 함께 좌현 터널을 형성하도록 구성되며, 선체와 함께 좌현 수로를 형성하도록 추가적으로 구성되는, 좌현 돌출판;
    상기 우현 터널 내에 배치되는 우현 프로펠러; 및
    상기 좌현 터널 내에 배치되는 좌현 프로펠러를 더 포함하는, 선체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 우현 터널이 상기 우현 터널을 상기 우현 수로에 연결하는 개방형 상단을 포함하고,
    상기 좌현 터널이 상기 좌현 터널을 상기 좌현 수로에 연결하는 개방형 상단을 포함하는, 선체.
  3. 제1항에 있어서,
    선수 연장부 및 선미 연장부 중 적어도 하나를 더 포함하는, 선체.
  4. 제3항에 있어서,
    선수 연장부 및 선미 연장부 중 적어도 하나 내에 배치된 적어도 하나의 추진부를 더 포함하는, 선체.
  5. 제1항에 있어서,
    비상용 키를 더 포함하는, 선체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 우현 프로펠러가 가변 피치 프로펠러를 포함하고,
    상기 좌현 프로펠러가 가변 피치 프로펠러를 포함하는, 선체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 우현 프로펠러가, 반대-회전하는 가변 피치 프로펠러의 쌍을 포함하고,
    상기 좌현 프로펠러가, 반대-회전하는 가변 피치 프로펠러의 쌍을 포함하는, 선체.
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