KR20160047257A - 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템 - Google Patents

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KR20160047257A
KR20160047257A KR1020140143447A KR20140143447A KR20160047257A KR 20160047257 A KR20160047257 A KR 20160047257A KR 1020140143447 A KR1020140143447 A KR 1020140143447A KR 20140143447 A KR20140143447 A KR 20140143447A KR 20160047257 A KR20160047257 A KR 20160047257A
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홍석원
김진하
성홍근
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한국해양과학기술원
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels

Abstract

본 발명에 따른 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)는, 수조내에서 깊이별로 다층으로 구성되는 조류채널(110); 상기 각각의 조류채널(110)에 마주하며 설치되는 한쌍의 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib); 상기 한쌍의 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 입구측이 향하도록 배치되며, 각각의 상기 조류채널(110)의 테두리부에 배치되는 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b); 및 한쌍의 상기 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)에 각각 분기되어 구비되는 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, 상기 제1 조류채널 가이드덕트와 제2 조류채널 가이드덕트를 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지도록 함으로써, 임펠러(Ia,Ib)의 추력으로 발달된 관유동(pipe flow)이 유도관덕트(120a,120b)를 통한 확산의 방법으로 조류채널(150a,150b)에서 균일한 개방유동(open flow)이 되도록 하는 효과가 있다.

Description

심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템{DEEP OFFSHORE ENGINEERING BASIN MAKING UNIFORM CURRENT OPEN FLOW BY DOUBLE IMPELLER SYSTEM}
본 발명은 심해해양공학수조에 관한 것으로서, 특히 임펠러의 추력으로 발달된 관유동이 유도관 덕트를 통한 확산의 방법으로 조류채널에서 균일한 개방유동이 되도록 구현되는 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조에 관한 것이다.
즉, 본 발명은, 수조내에서 깊이별로 다층으로 구성되는 각각의 조류채널에 한쌍의 제1 임펠러/제2 임펠러를 통하여 추력을 발생시키되, 한쌍의 제1 유도관 덕트/제2 유도관 덕트를 통하여 한쌍의 제1 조류채널과 제2 조류채널이 균일한 개방유동이 구현되도록 하는 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 한쌍의 제1 유도관 덕트/제2 유도관 덕트를 통하여 균일한 개방유동이 구현되도록 하는 것에 더하여, 상기 한쌍의 제1 유도관 덕트/제2 유도관 덕트의 모서리부분에 다수개의 제1 가이드베인과 다수개의 제2 가이드베인을 구비하고, 상기 다수개의 제1 가이드베인과 다수개의 제2 가이드베인을 통과한 후, 각각 분기되도록 상기 한쌍의 제1 유도관 덕트/제2 유도관 덕트에 구비되는 제1 조류채널 가이드덕트와 제2 조류채널 가이드덕트를 상측으로 향하도록 경사지게 구비시켜 이루어지는 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조에 관한 것이다.
더불어서, 본 발명은, 상기한 바와 같이 각각 분기되도록 상기 한쌍의 제1 유도관 덕트/제2 유도관 덕트에 구비되는 제1 조류채널 가이드덕트와 제2 조류채널 가이드덕트를 상측으로 향하도록 구비시키는 것에 더하여, 상기 제1 조류채널 가이드덕트와 제2 조류채널 가이드덕트를 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지도록 함으로써, 균일한 개방유동(open flow)이 구현되도록 하는 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조에 관한 것이다.
일반적으로, 심해해양공학수조는 선박해양플랜트가 파도, 바람, 조류 등 복합환경외력에 대해 어떠한 영향을 받는지를 실험하기 위하여 설치되는 수조이다.
즉, 심해해양공학수조는 국내 연안의 해양 환경, 즉 파도, 조류, 바람 등의 영향을 철저하게 분석하고, 이러한 영향에 따르는 선박해양플랜트의 해양환경을 공학수조를 통하여 다양한 실험실적 조건을 부여함으로써, 이를 구체적으로 시뮬레이션(simulation) 할 수 있도록 하는 장치이다.
그리고, 국내 특허등록공보 제 10-1313823호에서는 해양공학수조 실험방법과 관련하여, "중력고정식 해상구조물 수면하 다중 지지대의 수직방향 하중반력공진주기 및 운동성능에 대한 해양공학수조 실험방법에 관한 것으로, 중력고정식 해상구조물과 대응되는 형상을 갖고 실물 크기 및 중량, 중량 분포대비 일정 비율로 축소되게 해상모형구조물을 제작하는 해상모형구조물 제작단계; 상기 중력고정식 해상구조물이 설치될 실제 해역에서 발생되는 파도, 조류, 바람에 의한 외력을 산정하는 외력 산정단계; 상기 해상모형구조물의 지지대 하부에 미치는 수직하중과, 수면 및 수면 위에서 지지대에 미치는 파의 압력을 측정할 수 있도록 지지대의 하단 및 수면을 중심으로 상하 위치의 지지대에 센서를 설치하는 센서 설치단계; 센서가 설치된 해상모형구조물을 해상공학수조에 안착시키고, 상기 외력 산정단계에서 산정된 외력을 발생시킬 수 있도록 바람발생장치, 조류발생장치를 설치한 후 외력을 발생시켜 각 센서들로부터 계측된 데이터를 획득한 후 Froude 상사법칙을 이용하여 실제 해상일 때로 확장하여 실제 해상에서 해상구조물이 받게 될 하중공진반력주기, 주파수에 따른 하중값, 파의 압력값을 산출하는 해상모형구조물 설치 및 계측단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중력고정식 해상구조물 수면하 다중 지지대의 수직방향 하중반력공진주기 및 운동성능에 대한 해양공학수조 실험방법"이 제안되었다.
그러나, 종래기술에도 불구하고 임펠러의 추력으로 발달된 관유동이 유도관 덕트를 통한 확산의 방법으로 각 조류채널에서 균일한 개방유동이 되어 실제 해상의 수심별 조류 유속분포를 구현하도록 양방향조류채널을 구비하는 심해해양공학수조의 조류발생장치의 개발이 지속적으로 요구되어 왔다.
[선행기술문헌]
한국 등록특허공보 제10-1313823호 (2013년09월25일 등록)
본 발명은, 심해해양공학수조의 조류발생장치에서 양방향 조류채널을 이용하여, 임펠러의 추력으로 발달된 관유동이 유도관 덕트를 통한 확산의 방법으로 조류채널에서 균일한 개방유동이 되도록 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 다층으로 구성되는 각각의 조류채널에 한쌍의 임펠러를 통하여 추력을 발생시키되, 한쌍의 유도관 덕트를 통하여 조류채널이 균일한 개방유동이 구현되도록 양방향 조류채널을 구비하여, 실제 해상의 수심별 조류 유속분포를 구현하도록 조류발생장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은, 상기한 바와 같이 한쌍의 유도관 덕트를 통하여 균일한 개방유동이 구현되도록 하는 것에 더하여, 상기 유도관 덕트의 모서리부분에 각각 다수개의 가이드베인을 구비하고, 상기 다수개의 가이드베인을 통과한 후, 상기 한쌍의 유도관 덕트에 각각 분기되어 구비되는 조류채널 가이드덕트를 상측방향으로 향하도록 형성시켜 이루어지는 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 수조내에서 깊이별로 다층으로 구성되는 조류채널(110); 상기 각각의 조류채널(110)에 마주하며 설치되는 한쌍의 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib); 상기 한쌍의 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 입구측이 향하도록 배치되며, 각각의 상기 조류채널(110)의 좌ㆍ우측에 배치되는 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b); 및 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)로부터 각각 분기되어 구비되는 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(1 40b);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)가 제공된다.
여기서, 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)의 내측 모서리부분에, 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2);이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)은, 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 의하여 생성된 조류를 일정한 방향으로 안내하여, 균일한 개방유동이 구현되도록 실험실적 방법으로 그 형상이 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)는, 상측방향으로 향하도록 경사지게 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)에는, 각각 하나 이상의 스크린부재(140ca,140cb)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2), 그리고 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)과 함께 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널가이드덕트(140b)쪽으로 조류의 유동을 유도하기 위하여, 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)가 중심부로 가면서 수축되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하나 이상의 스크린부재(140ca,140cb)는, 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 한쌍의 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)의 회전 방향은 서로 반대여서, 수조내에서 유동하는 조류방향은 동일한 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조에 따르면, 상기 제1 조류채널 가이드덕트와 제2 조류채널 가이드덕트를 허니컴 구조로 이루어지도록 함으로써, 임펠러의 추력으로 발달된 관유동이 유도관덕트를 통한 확산의 방법으로 조류채널에서 균일한 개방유동이 되도록 하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조에 따르면, x축 방향의 조류속도의 분포가 균일할 뿐만 아니라, 원심력의 영향이 감소되며, 동시에 조류의 흐름에 있어서 직진성이 확보되도록 하는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 임펠러가 설치되는 조류채널이 다층으로 구성되는 본 발명의 심해해양공학수조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 심해해양공학수조에 있어서, 임펠러가 설치되어 있는 각 조류채널을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 심해해양공학수조에 있어서, 가이드베인이 설치되어 있는 유도관 덕트를 가지는 2개층의 조류채널을 도시한 부분 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가이드베인의 다양한 형상변화를 나타낸 실시예이다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 심해해양공학수조에 있어서, 허니컴구조로이루어지는 조류채널 가이드덕트를 가지는 2개층의 조류채널을 도시한 부분 확대도이다.
도 6은 유도관 덕트의 모서리부분에 구비되는 가이드베인과 허니컴구조로 이루어지는 조류채널가이드덕트에 따른, 양방향 조류채널의 모델링을 나타내는 실험예의 사진이다.
도 7은 조류의 유동을 유도하기 위하여, 조류채널가이드덕트의 수축비가 선택되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 8은 각각의 면적비에 따른, y방향 평면에서의 x방향의 조류의 속도를 나타낸 실험예의 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 임펠러가 설치되는 조류채널이 다층으로 구성되는 본 발명의 심해해양공학수조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)는, 콘크리트 등으로 형성되며, 내측에는 높낮이가 가변되도록 작동되는 승강수단(E)이 설치되고, 다층으로 구성되는 각각의 조류채널(110)에 한쌍의 제1 임펠러(Ia)/제2 임펠러(Ib)를 통하여 추력이 발생된다.
이때, 발명의 일실시예에 따른 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)는, 한쌍의 제1 유도관 덕트(140a)/제2 유도관 덕트(140b)를 통함에 따라, 한쌍의 제1 조류채널(150a)과 제2 조류채널(150b)이 균일한 개방유동(open flow)이 구현되도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
그리고, 허니컴 구조로 이루어지는 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)는, 도 1의 단면도에 도시된 바와 같이, 상측방향으로 향하도록 경사지게 구성되는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.
여기서, 상기 승강수단(E)은, 상측에 배치되는 실험용 선박모형(도시하지 않음) 등에 대하여, 심해(深海) 또는 천해(淺海)조건이 되도록 상기 심해해양공학수조(100) 내측에서 그 높낮이가 가변되도록 설치되는 구조물이다.
그리고, 다층으로 구성되는 각각의 조류채널(110)은, 그 형상이 대략 정사각형 또는 직사각형으로 이루어지는 것으로서, 마주보도록 설치되는 한쌍의 제1 임펠러(Ia)/제2 임펠러(Ib)를 통하여 추력이 발생되도록, 수조내에서 깊이별로 다수개의 층(110A ~ 110N)으로 배치되어 구성된다.
이때, 상기 한쌍의 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)의 회전 방향은 서로 반대여서, 수조내에서 유동하는 조류방향은 동일하게 이루어진다.
여기서, 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)에는, 각각 하나 이상의 스크린부재(140ca,140cb)를 포함한다.
특히, 상기 하나 이상의 스크린부재(140ca,140cb)는, 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2), 그리고 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)과 함께 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)쪽으로 조류의 유동을 유도하기 위하여, 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)가 중심부로 가면서 수축되게 구성된다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 심해해양공학수조에 있어서, 임펠러가 설치되어 있는 각 조류채널을 나타낸 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, 콘크리트 등으로 형성되는 심해해양공학수조(100)의 중앙부에는 높낮이가 가변되도록 작동되는 승강수단(E)이 설치되고, 상기 심해해양공학수조(100)의 내측벽을 따라 나란하게 설치되는 다층으로 구성되는 각각의 조류채널(110A)에는 마주보도록 한쌍의 제1 임펠러(Ia)/제2 임펠러(Ib)가 설치된다.
그리고, 상기 조류채널(110A)에는 상기 한쌍의 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 입구측이 향하도록 배치되며, 각각의 상기 조류채널(110A)의 테두리부에 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)가 배치된다.
또한, 상기 조류채널(110A)에는 한쌍의 상기 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)로부터 각각 분기되는 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)가 구비된다.
더욱이, 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)의 내측 모서리부분에는, 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 의하여 생성된 조류를 일정한 방향으로 안내할 수 있도록 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)이 설치되어 있다.
또한, 상기 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)는, 상기 심해해양공학수조(100)의 중심부를 향하여 일정한 간격을 이루며 나란하게 배치되는 다수개의 격벽부재(160a,160b)가 설치된다.
여기서, 도 2에서는 편의상 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)만을 도시하였다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 심해해양공학수조에 있어서, 가이드베인이 설치되어 있는 유도관 덕트를 가지는 2개층의 조류채널을 도시한 부분 확대도이고, 도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 심해해양공학수조에 있어서, 허니컴구조로 이루어지는 조류채널 가이드덕트를 가지는 2개층의 조류채널을 도시한 부분 확대도이다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양방향조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, 상기 심해해양공학수조(100)의 내측벽을 따라 나란하게 설치되되, 수조내에서 깊이별로 다층으로 구성되는 각각의 조류채널(110A)에는, 마주보도록 한쌍의 제1 임펠러(Ia)/제2 임펠러(Ib)가 설치되고, 한쌍의 상기 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)로부터 각각 분기되어 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)가 구비된다.
이때, 상기 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)를 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지도록 하되, 도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(Ia,Ib)의 추력으로 발달된 관유동(pipe flow)이 유도관덕트(120a,120b)를 통한 확산의 방법으로 조류채널(150a,150b)에서 균일한 개방유동(open flow)이 되도록 구성된다.
이를 좀더 살펴보면, 상기 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 심해해양공학수조(100)의 중심부를 향하여 일정한 간격을 이루며 배치되는 다수개의 격벽부재(160a,160b)가 설치되어서 형성된다.
특히, 상기의 다수개의 격벽부재(160a,160b)는, 상호간 설정된 간격을 이룰 뿐만 아니라, 이웃하는 단위 격벽부재(160a1~160an,160b1~160bn)가 서로 나란하게 배치됨과 동시에, 연직방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
도 3에서는, 편의상 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 상기 제1 조류채널 가이드덕트(140a)를 따라 생성되는 일측의 조류채널(150a)만을 표시하여, 이를 확대 도시하였다.
그리고, 도 5에서는 수조내에서 깊이별로 다층으로 구성되는 것으로서, 제1 조류채널(110A)와 상기 제1 조류채널(110A)의 하측방향에 배치되는 제2 조류채널(110B)에 있어서, 각각 상하로 배치되는 제2 유도관덕트(120bA/120bB)와 상기 제2 유도관덕트(120bA/120bB)로부터 분기되어 배치되는 제2 조류채널 가이드덕트(140 bA/140bB)만을 표시하여, 이를 확대 도시하였다.
도 4는 도 3에 도시된 가이드베인의 다양한 형상변화를 나타낸 실시예이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 의하여 생성된 조류를 일정한 방향으로 안내할 수 있도록 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)의 내측 모서리부분에는, 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)이 여러가지 다른 형상(도 4a 내지 도 4c 참고)으로 설치될 수 있다.
이때, 여러가지 다른 형상(도 4a 내지 도 4c 참고) 중에서 상기 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)은, 선택된 특정의 형상을 가진 낱개의 개별 가이드베인(130a11~130a1n,130a21~130a2n)이 일정한 간격을 이루면서 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)의 내측 모서리부분에 이격되어 설치된다.
이때, 특정의 형상을 가진 낱개의 상기 개별 가이드베인(130a11~130a1n,130a 21~130a2n)은, 균일한 개방유동(open flow)이 구현되도록 실험실적 방법으로 선택되는 것이 바람직하다.
도 6은 유도관 덕트의 모서리부분에 구비되는 가이드베인과 허니컴구조로 이루어지는 조류채널 가이드덕트에 따른, 양방향조류채널의 모델링을 나타내는 실험예의 사진이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양방향조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, 그 형상이 대략 정사각형 또는 직사각형으로 이루어지는 각각의 조류채널(110)에 마주보도록 설치되는 한쌍의 제1 임펠러(Ia)/제2 임펠러(Ib)를 통하여 추력이 발생됨에 따라, 임펠러(Ia,Ib)의 추력으로 발달된 관유동이 유도관덕트(120a,120b)를 통한 확산의 방법으로, 조류채널(150a,150b)에서 균일한 개방유동이 형성됨을 알 수 있다.
이는, 도 3에 도시된 다양한 형상의 가이드베인(130a,130b)에서 선택된 특정의 가이드베인(130a,130b)을 구비하고, 유도관덕트(120a,120b)로부터 분기되는 조류채널 가이드덕트(140a,140b)를 도 5에 도시된 형상의 허니컴(honey comb) 구조로 구성시킴으로써 달성된다.
도 7은 조류의 유동을 유도하기 위하여, 조류채널 가이드덕트의 수축비가 선택되는 것을 나타낸 개략도이고, 도 8은 각각의 면적비에 따른, y방향 평면에서의 x방향의 조류의 속도를 나타낸 실험예의 사진이다.
여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)는 중심부로 가면서 수축되게 구성되고, 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)의 수축비가 D1 = 5m 또는 D2 = 2.5m와 같이 선택됨으로써, 상기 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2), 그리고 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)과 함께, 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)쪽으로 조류의 유동을 유도할 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 면적비 즉, solidity = 0.0, solidity = 0.049, solidity = 0.64, 또는 solidity = 0.75 인 경우 , y방향 평면에서의 x방향의 해당 조류는 각각 다르게 그 속도를 나타냄을 알 수 있다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, 상기 제1 조류채널 가이드덕트와 제2 조류채널 가이드덕트를 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지도록 함으로써, 양방향으로 구비되는 임펠러(Ia,Ib)의 추력으로 발달된 관유동(pipe flow)이, 유도관덕트(120a,120b)를 통한 확산의 방법으로 조류채널(150a,150b)에서 균일한 개방유동(open flow)이 되도록 하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 양방향 조류채널을 구비하는 심해해양공학수조(100)에 따르면, x축 방향의 조류속도의 분포가 균일할 뿐만 아니라, 원심력의 영향이 감소되며, 동시에 조류의 흐름에 있어서 직진성이 확보되도록 하는 또 다른 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 심해해양공학수조
110A : 제1 조류채널
110B : 제2 조류채널
120a : 제1 유도관덕트
120b : 제2 유도관덕트
130a1,130a2 : 다수개의 제1 가이드베인
130b1,130b2 : 다수개의 제2 가이드베인
140a : 제1 조류채널 가이드덕트
140b : 제2 조류채널 가이드덕트
140ca : 제1 스크린부재
140cb : 제2 스크린부재
150a : 제1 조류채널
150b : 제2 조류채널
160a : 다수개의 제1 격벽부재
160b : 다수개의 제2 격벽부재
Ia : 제1 임펠러
Ib : 제2 임펠러
E : 승강수단

Claims (8)

  1. 수조내에서 깊이별로 다층으로 구성되는 조류채널(110);
    상기 각각의 조류채널(110)에 마주하며 설치되는 한쌍의 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib);
    상기 한쌍의 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 입구측이 향하도록 배치되며, 각각의 상기 조류채널(110)의 좌ㆍ우측에 배치되는 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b); 및
    상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)로부터 각각 분기되어 구비되는 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)의 내측 모서리부분에, 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2);이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2)과 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)은, 상기 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)에 의하여 생성된 조류를 일정한 방향으로 안내하여, 균일한 개방유동이 구현되도록 실험실적 방법으로 그 형상이 선택되는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)는, 상측방향으로 향하도록 경사지게 구성되는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)에는, 각각 하나 이상의 스크린부재(140ca,140cb)를 포함하는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 각각 다수개의 제1 가이드베인(130a1,130a2), 그리고 다수개의 제2 가이드베인(130b1,130b2)과 함께 상기 한쌍의 제1 조류채널 가이드덕트(140a)와 제2 조류채널 가이드덕트(140b)쪽으로 조류의 유동을 유도하기 위하여, 상기 한쌍의 제1 유도관덕트(120a)와 제2 유도관덕트(120b)가 중심부로 가면서 수축되는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스크린부재(140ca,140cb)는, 허니컴(honey comb) 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 한쌍의 제1 임펠러(Ia)와 제2 임펠러(Ib)의 회전 방향은 서로 반대여서, 수조내에서 유동하는 조류방향은 동일한 것을 특징으로 하는 심해해양공학수조의 양방향 조류채널시스템.
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