KR20150111429A

KR20150111429A - 선박의 저항감소장치

Info

Publication number: KR20150111429A
Application number: KR1020140033701A
Authority: KR
Inventors: 이규현; 최경식; 임재명; 정우형; 박재현; 배재환; 이봉희; 허성규; 전영훈; 최다혜; 전보현; 서가현; 손준식; 이경환; 전주연; 이돈출; 버광다오
Original assignee: 선보하이텍주식회사; 재단법인 중소조선연구원
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-10-06

Abstract

선박의 저항감소장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 선박의 저항감소장치는: 선체; 선체에 설치되고, 해수를 펌핑하는 해수 펌프; 선체에 설치되고, 공기를 펌핑하는 공기 압축기; 및 선체에 설치되고, 해수 펌프와 공기 압축기에 연결되고, 해수와 공기가 혼합된 포말을 상기 선체의 외측면으로 분사하는 포말분사장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 저항감소장치{RESISTANCE REDUCTION APPARATUS OF VESSEL}

본 발명은 선박의 저항감소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박의 마찰저항을 감소시킬 수 있는 선박의 저항감소장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 해양에서 운행된다. 선박에는 승객을 운송하는 여객선, 화물을 운송하는 화물선, 천연가스나 원유 등을 운송하는 특수 화물선 등 다양한 종류가 있다. 선박은 프로펠러와 같은 동력장치를 구동함에 의해 운행된다. 선박이 운행될 때에 해수와 마찰된다. 선박과 해수의 마찰력을 감소시키기 위해 선박을 유선형으로 제조한다. 선박의 운행 속도와 추진력을 향상시키기 위해 선박의 마찰력을 감소시키는 것이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0000974호(2014. 01. 06 공개, 발명의 명칭: 듀얼 유압 파워팩을 구비한 선박)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 외측면에서 마찰력이 감소될 수 있는 선박의 저항감소장치을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 선박의 저항감소장치는: 선체에 설치되고, 해수를 펌핑하는 해수 펌프; 상기 선체에 설치되고, 공기를 펌핑하는 공기 압축기; 및 상기 선체에 설치되고, 상기 해수 펌프와 상기 공기 압축기에 연결되고, 해수와 공기가 혼합된 포말을 상기 선체의 외측면으로 분사하는 포말분사장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 포말분사장치는, 해수가 유입되는 제1 유로부; 상기 제1 유로부에 연결되고, 상기 제1 유로부보다 내경이 감소되고, 상기 공기 압축기에서 펌핑된 공기가 유입되도록 공기 유입홀이 형성되는 제2 유로부; 및 상기 제2 유로부와 연결되고, 상기 제2 유로부에서 멀어질수록 내경이 점차적으로 확대되는 제3 유로부를 포함할 수 있다.

상기 공기 유입홀은 상기 제2 유로부의 반경방향과 나란하게 형성될 수 있다.

상기 공기 유입홀은 상기 제2 유로부의 반경방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

상기 포말분사장치는, 상기 제2 유로부를 둘러싸도록 설치되고, 내부에 공기가 수용되는 공기 챔버를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 선체의 외측면으로 포말을 분사하므로, 포말에 의해 선박의 마찰력이 감소되어 선박의 운행 속도와 추진력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 선체의 외측면으로 미세한 포말을 분사하므로, 포말이 해수 중에 오래 머물도록 하여 선박의 마찰력을 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 배면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 포말분사장치의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 포말분사장치의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 선박의 저항감소장치의 일 실시예를 설명한다. 선박의 저항감소장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 배면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저항감소장치는 해수 펌프(110), 공기 압축기(120), 포말분사장치(130)를 포함한다.

선체(100)는 해양에 부유하는 구조체이다. 선체(100)는 해수나 파도 등의 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 유선형으로 형성된다. 선체(100)의 선미(103)에는 프로펠러(105)가 설치되고, 프로펠러(105)는 엔진에 의해 구동된다. 프로펠러(105)가 구동됨에 따라 선체(100)가 운행된다.

해수 펌프(110)는 선체(100)에 배치되어 해양에 있는 해수를 흡입 및 펌핑한다. 해수 펌프(110)와 포말분사장치(130) 사이에는 해수가 유동될 수 있도록 해수 라인(113)이 연결되고, 해수 라인(113)에는 유량 게이지(115), 압력 게이지(116), 밸브(117) 등이 설치된다.

공기 압축기(120)는 선체(100)에 배치되어 공기를 펌핑한다. 공기 압축기(120)와 포말분사장치(130) 사이에는 해수가 유동될 수 있도록 공기 라인(123)이 연결되고, 공기 라인(123)에는 유량 게이지(125), 압력 게이지(126) 및 밸브(127) 등이 설치된다.

포말분사장치(130)는 선체(100)에서 흘수선의 아래에 위치되도록 설치된다. 포말분사장치(130)가 선체(100)의 선수(101)에서 흘수선의 아래에 위치되므로, 포말분사장치(130)의 단부는 항상 해수에 침수된 위치에 배치된다. 포말분사장치(130)는 해수 펌프(110)와 공기 압축기(120)에 연결되고, 해수와 공기가 혼합된 포말을 선체(100)의 외측면으로 분사한다. 선체(100)의 외측면으로 분사된 포말은 선체(100)의 외측면에 근접하거나 부착된 상태로 선체(100)의 외측면을 따라 유동되므로, 선체(100)와 해수간의 마찰력(해수의 유동 저항력)을 감소시킬 수 있다. 또한, 선체(100)의 외측면으로 분사되는 포말은 기포가 현저히 작게 형성되므로, 포말에 작용하는 부력이 상대적으로 작게 작용하여 포말이 수면 위로 올라오는 시간을 연장할 수 있다. 따라서, 포말이 선체(100)와 해수 간의 마찰력을 감소시키는 시간을 연장할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 포말분사장치의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 포말분사장치(130)는 제1 유로부(141), 제2 유로부(142) 및 제3 유로부(143)를 포함한다. 포말분사장치(130)는 제1 유로부(141), 제2 유로부(142) 및 제3 유로부(143)를 포함하는 벤츄리관(140)이다.

제1 유로부(141)에는 해수 라인(113)이 연결되어 해수가 유입된다. 제1 유로부(141)에 유입된 해수는 해수 펌프(110)의 압력에 의해 결정된다.

제2 유로부(142)는 제1 유로부(141)에 연결되고, 제1 유로부(141)보다 내경이 감소된다. 제2 유로부(142)에는 공기 압축기(120)에서 펌핑된 공기가 유입되도록 공기 유입홀(145)이 형성된다. 제2 유로부(142)가 제1 유로부(141)보다 내경이 작게 형성되므로, 제2 유로부(142)에서 해수의 유속이 증가됨에 따라 압력이 낮아진다. 제2 유로부(142)에서 압력이 낮아지고 제2 유로부(142)에 공기 유입홀(145)이 형성되므로, 제2 유로부(142)에서는 공기와 해수가 혼합된다. 이때, 공기는 제2 유로부(142)의 내부 압력이 낮아짐에 따라 제2 유로부(142)의 내부로 빨려들어 가도록 할 수 있다. 또한, 공기 압축기(120)에서 토출되는 공기의 압력을 높게 형성함으로써 제2 유로부(142)에 공기를 밀어 넣을 수 있다.

공기 유입홀(145)은 제2 유로부(142)의 반경방향과 나란하게 형성된다. 공기 유입홀(145)이 제2 유로부(142)의 반경방향과 나란하게 형성되므로, 제2 유로부(142)에서 공기가 해수 유동방향과 수직하거나 거의 수직하게 충돌된다. 제2 유로부(142)에서 공기가 해수와 수직하게 충돌됨에 따라 제2 유로부(142)에서는 공기와 해수가 상대적으로 많이 압축된다. 따라서, 제2 유로부(142)에서 공기와 해수의 압력이 상대적으로 증가될 수 있다.

제3 유로부(143)는 제2 유로부(142)와 연결된다. 제3 유로부(143)는 제2 유로부(142)에서 멀어질수록 내경이 점차적으로 확대된다. 제3 유로부(143)의 내경이 제2 유로부(142)보다 점차적으로 크게 형성되므로, 제3 유로부(143)에서는 해수와 공기가 팽창됨에 따라 미세한 크기의 포말이 형성된다.

또한, 제2 유로부(142)에서 공기가 해수와 수직하게 유입됨에 따라 제2 유로부(142)에서는 공기와 해수가 상대적으로 많이 압축되므로, 제3 유로부(143)에서 공기와 해수가 상대적으로 많이 팽창됨에 따라 포말이 보다 미세하게 형성될 수 있다.

제3 유로부(143)에서 형성된 포말은 선체(100)의 외측면으로 분사된다. 미세한 포말이 선체(100)의 외측면으로 분사되므로, 선체(100)가 운항할 때에 해수의 유동 저항이 감소될 수 있다.

제2 유로부(142)를 둘러싸도록 설치되고, 내부에 공기가 수용되는 공기 챔버(150)를 더 포함한다. 공기 챔버(150)는 제2 유로부(142)의 외측에 공기 압력을 균일하게 형성하므로, 공기 유입홀(145)을 통해 제2 유로부(142)에 균일한 압력의 공기가 유입되게 할 수 있다. 또한, 공기 챔버(150)는 공기 압축기(120)에서 공급되는 공기의 압력을 완충시켜주는 버퍼로서도 기능한다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 포말분사장치의 제2 실시예에 관해 설명하기로 한다. 제2 실시예는 제1 실시예에 비해 공기 유입홀의 형태를 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 포말분사장치의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 포말분사장치(130)는 제1 유로부(141), 제2 유로부(142) 및 제3 유로부(143)를 포함한다. 포말분사장치(130)는 제1 유로부(141), 제2 유로부(142) 및 제3 유로부(143)를 포함하는 벤츄리관(140)이다. 제1 유로부(141), 제2 유로부(142) 및 제3 유로부(143)는 제1 실시예에서 상술한 바와 같다.

포말분사장치(130)의 공기 유입홀(145)은 제2 유로부(142)의 반경방향에 대하여 경사지게 형성된다. 즉, 공기 유입홀(145)은 공기 토출단부가 제3 유로부(143) 방향으로 수렴되도록 경사지게 형성된다.

공기 유입홀(145)이 제2 유로부(142)에서 제3 유로부(143) 측을 향하여 경사지게 형성되므로, 공기가 제2 유로부(142)에서 해수가 유동되는 방향에 순응하면서 해수에 유입되게 할 수 있다. 따라서, 공기가 공기 유입홀(145)을 통해 제2 유로부(142)로 원활하게 유입되게 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저항감소장치에 관한 작용에 관해 설명하기로 한다.

엔진이 구동됨에 따라 프로펠러(105)가 구동된다. 프로펠러(105)가 구동됨에 따라 선박이 해양을 운행한다.

해수 펌프(110)와 공기 압축기(120)가 구동된다. 이때, 제1 유로부(141)에는 해수가 유입되고, 공기 챔버(150)에는 공기가 유입된다. 제1 유로부(141)의 해수가 제2 유로부(142)로 유입된다. 이때, 제2 유로부(142)의 단면적이 제1 유로부(141)의 단면적보다 작게 형성되므로, 제2 유로부(142)에서 해수와 공기의 유속이 빨라진다. 제2 유로부(142)에서 수압이 낮아진다.

제2 유로부(142)의 해수와 공기는 압력이 낮아진 상태로 제3 유로부(143)로 유동된다. 제3 유로부(143)의 단면적은 제2 유로부(142)의 단면적보다 크게 형성되므로, 제2 유로부(142)에서 제3 유로부(143)로 해수와 공기가 유동되면서 팽창하게 된다. 해수와 공기가 제3 유로부(143)에서 팽창됨에 따라 포말이 형성된다.

제3 유로부(143)에서 형성된 포말은 선체(100)의 외측면으로 분사된다. 선박이 운행됨에 따라 포말이 선체(100)의 선수(101) 부근에서 외측면을 따라 선미(103) 측으로 유동한다. 포말이 선체(100)의 배면을 감싸면서 선미(103) 측으로 유동됨에 따라 해수의 유동 저항이 감소된다.

또한, 포말의 크기가 미세하게 형성되므로, 포말에 작용하는 부력이 상대적으로 작아지게 된다. 따라서, 포말이 선체(100)의 외측면을 따라 유동되는 동안에 부력에 의해 해수면으로 올라오는 시간을 연장할 수 있으므로, 포말이 보다 오랫동안 해수의 유동 저항을 감소시키는 기능을 수행하게 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 선체 101: 선수
103: 선미 105: 프로펠러
110: 해수 펌프 113: 해수 라인
115: 유량 게이지 116: 압력 게이지
117: 밸브 120: 공기 압축기
123: 공기 라인 125: 유량 게이지
126: 압력 게이지 127: 밸브
130: 포말분사장치 140: 벤츄리관
141: 제1 유로부 142: 제2 유로부
143: 제3 유로부 145: 공기 유입홀
150: 공기 챔버

Claims

선체에 설치되고, 해수를 펌핑하는 해수 펌프;
상기 선체에 설치되고, 공기를 펌핑하는 공기 압축기; 및
상기 선체에 설치되고, 상기 해수 펌프와 상기 공기 압축기에 연결되고, 해수와 공기가 혼합된 포말을 상기 선체의 외측면으로 분사하는 포말분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 저항감소장치.
제 1 항에 있어서,
상기 포말분사장치는,
해수가 유입되는 제1 유로부;
상기 제1 유로부에 연결되고, 상기 제1 유로부보다 내경이 감소되고, 상기 공기 압축기에서 펌핑된 공기가 유입되도록 공기 유입홀이 형성되는 제2 유로부; 및
상기 제2 유로부와 연결되고, 상기 제2 유로부에서 멀어질수록 내경이 점차적으로 확대되는 제3 유로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 저항감소장치.
제 2 항에 있어서,
상기 공기 유입홀은 상기 제2 유로부의 반경방향과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 저항감소장치.
제 2 항에 있어서,
상기 공기 유입홀은 상기 제2 유로부의 반경방향에 대하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 저항감소장치.
제 2 항에 있어서,
상기 포말분사장치는,
상기 제2 유로부를 둘러싸도록 설치되고, 내부에 공기가 수용되는 공기 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 저항감소장치.