KR20160049154A - 안티 힐링 시스템 - Google Patents

Abstract

안티 힐링 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 힐링 시?쳄은, 천장 중심점을 고정점으로 진동 운동하는 진자(pendulum)와; 일단이 상기 천장 중심점에 연결되고 타단이 상기 진자에 연결되는 지지부와; 선체 기울어짐이 발생하면 상기 진자와 반대로 이동하는 평형추(counterweight)와; 상기 진자와 상기 평형추를 폐곡선으로 연결하는 체인과; 상기 체인의 운동 방향을 변경시키는 도르래를 포함하되, 상기 체인은 상기 도르래에 의해 무한궤도 운동할 수 있다.

Description

안티 힐링 시스템{Anti-heeling system}

본 발명은 안티 힐링 시스템에 관한 것이다.

선박(vessel) 혹은 해양 부유식 구조물(offshore floating structure) 등의 해상 부유체는 파도, 중량 변화 등에 의한 외력을 받을 수 있다. 이들 외력으로부터 해상 부유체의 안정화를 도모하기 위해 빌지 킬(bilge keel), 핀 안정기(fin stabilizer), 안티 롤링 탱크(anti-rolling tank), 안티 힐링 시스템(anti-heeling system) 등과 같은 수단을 사용할 수 있다.

특히 힐링(heeling)은 해상 부유체의 안정성(stability) 혹은 상부설비(topside) 설계에 미치는 영향이 매우 큰 인자이다.

종래 안티 힐링 시스템은 선박의 좌현과 우현에 쌍을 이루는 복수의 탱크를 구비하고 이들을 연결하는 배관라인 및 펌프를 포함하고 있어, 선박의 하역 또는 선적 도중에 펌프와 배관라인에 의해 물이 어느 한쪽의 탱크에서 반대쪽의 탱크로 이동되도록 함으로써 선체의 기울어짐을 보상하도록 설계되어 있다.

하지만, 종래 안티 힐링 시스템은 제한된 선박 설계 범위 내에서 기존의 펌프만으로 탱크간 물의 이동을 급격하게 수행할 수 없어서, 선체의 기울어짐을 신속하게 보상하지 못하는 단점이 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

안티 힐링 시스템과 관련하여, 한국공개특허 10-2012-0006600호(선박의 안티 힐링 제어장치)에는 항 내에서 하역 또는 선적작업중 선박이 선수 및 선미 중 어느 한쪽으로 기울어질 경우 그 정도를 자동으로 감지하고, 선수 및 선미 발라스트 탱크 내로 물을 보충시켜 주거나 선수 및 선미 발라스트 탱크로부터 물을 빼내기 위한 목적으로 기 설치되어 있는 선수 및 선미 발라스트 펌프만을 이용하여 기울어진 쪽의 발라스트 탱크 내 물을 기울어진 정도에 대응하는 량만큼 타측의 발라스트 탱크 내로 자동 송급시켜 선박의 선미와 선수에 대한 좌/우 균형을 자동으로 맞출 수 있도록 함으로써 선박의 안티 힐링 제어장치를 구성함에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 고정율도 낮출 수 있어 안티 힐링 제어장치의 유지보수에 따른 비용과 시간도 대폭 저감 및 줄일 수 있는 선박의 안티 힐링 제어장치가 개시되어 있기도 하다.

한국공개특허 10-2012-0006600호

본 발명은 충분한 무게를 가지는 진자(pendulum)를 이용함으로써 선체 기울어짐에 대하여 중력에 의한 신속한 보상이 가능하도록 하는 안티 힐링 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 선체 기울어짐이 발생하면 진자와 평형추(counterweight)가 반대로 이동함으로써 등홀수(even keel) 방향으로 힘이 작용하게 되어 힐링 현상을 완화시키는 안티 힐링 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 천장 중심점을 고정점으로 진동 운동하는 진자(pendulum)와; 일단이 상기 천장 중심점에 연결되고 타단이 상기 진자에 연결되는 지지부와; 선체 기울어짐이 발생하면 상기 진자와 반대로 이동하는 평형추(counterweight)와; 상기 진자와 상기 평형추를 폐곡선으로 연결하는 체인과; 상기 체인의 운동 방향을 변경시키는 도르래를 포함하되, 상기 체인은 상기 도르래에 의해 무한궤도 운동하는 안티 힐링 시스템이 제공된다.

상기 도르래는, 상기 체인 중 상측 일부가 상기 천장 중심점을 중심으로 하고 상기 지지부의 길이를 반경으로 하는 가상의 원호 상에 놓여지도록 하는 지점에 설치되는 상측 도르래와, 상기 체인 중 하측 일부가 선저를 따라 직선 운동하도록 하는 지점에 설치되는 하측 도르래를 포함할 수 있다.

상기 진자가 상기 평형추에 비해 무거울 수 있다.

상기 지지부는 와이어 타입이거나 상기 천장 중심점에 힌지 연결되는 바(bar) 타입일 수 있다.

상기 안티 힐링 시스템은 선박의 코퍼댐(cofferdam) 및 보이드 스페이스(void space) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 충분한 무게를 가지는 진자를 이용함으로써 선체 기울어짐에 대하여 중력에 의한 신속한 보상이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 선체 기울어짐이 발생하면 진자와 평형추가 반대로 이동함으로써 등홀수 방향으로 힘이 작용하게 되어 힐링 현상을 완화시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 힐링 시스템을 갖춘 해상 부유체를 위에서 바라본 평면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 힐링 시스템의 횡단면도,
도 3은 9도 힐링 상태 및 18도 힐링 상태에서의 안티 힐링 시스템의 모습을 나타낸 도면,
도 4는 27도 힐링 상태 및 36도 힐링 상태에서의 안티 힐링 시스템의 모습을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 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.

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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 힐링 시스템을 갖춘 해상 부유체를 위에서 바라본 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티 힐링 시스템의 횡단면도이다.

도 1 및 도 2에는 선체(1), 코퍼댐(2), 안티 힐링 시스템(10), 지지부(13), 진자(12), 평형추(14), 체인(20), 도르래(30)가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안티 힐링 시스템(10)은 힐링 발생 시 관성에 의해 기준 위치와 대비할 때 진자와 평형추가 반대로 이동하여 등홀수(even keel) 방향으로 힘이 작용하게 함으로써 신속한 힐링 완화가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 안티 힐링 시스템(10)은 도 1에 도시된 것과 같이 해상 부유체의 선체(1) 중에서 코퍼댐(cofferdam)(2) 혹은 보이드 스페이스(void space)와 같이 선체(1)에서 의도적으로 혹은 비의도적으로 구비된 빈 공간에 마련될 수 있다.

도 2는 도 1의 AA선을 따른 단면도로서, 선미에서 선수를 바라보는 경우의 모습이 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 안티 힐링 시스템(10)은 진자(12), 평형추(14), 체인(20), 도르래(30)를 포함한다.

진자(pendulum)(12)는 일단이 빈 공간의 천장 중심점(C)에 연결된 소정 길이(도면에서는 'L')를 가지는 지지부(13)의 타단에 결합되어 있다.

진자(12)는 빈 공간의 천장 중심점(C)을 고정점으로 하고 진자(12)에 미치는 중력 및 지지부(13)에 미치는 장력의 합력에 의해 진자 평형점(E1)을 중심으로 진동 운동한다.

여기서, 진자 평형점(E1)은 선체(1)에 힐링이 발생하지 않은 경우, 즉 선체(1)가 수평 상태에 놓여 있을 경우 진자(12)가 위치하는 지점이다.

평형추(14)는 진자(12)와 체인(20)에 의해 연결되어 있고, 진자(12)에 비해 상대적으로 무게가 가벼워 진자(12)의 진동 운동에 의해 그 위치가 변경된다. 평형추(14)는 변경된 위치에서 미치는 중력에 의해 선체(1)에 부하로 작용하여 힐링 완화 기능을 수행한다.

진자(12)와 평형추(14)는 폐곡선인 체인(20)에 의해 연결되어 있으며, 체인(20) 상에서의 간격은 항상 일정하게 유지된다.

선체(1)에 힐링이 발생하지 않은 경우 평형추(14)는 진자 평형점(E1)과 수직선 상에 있는 평형추 평형점(E2)에 위치한다.

힐링이 발생하여 진자(12)가 일방향으로 이동하는 경우 그 반대방향으로 이동하게 된다. 예를 들어, 진자(12)가 좌현(port)으로 이동하는 경우 평형추(14)는 우현(stbd)으로 이동하게 된다.

체인(20)은 일정한 길이를 가지는 폐곡선으로 구성되어 있고, 진자(12)와 평형추(14)는 폐곡선 상에서 반대 지점, 즉 어느 방향으로든지 같은 간격을 가지도록 위치하게 된다.

체인(20)은 도르래(30)에 의해 힘의 방향이 바뀌게 되어 무한궤도 운동을 하게 된다.

도르래(30)는 진자(12)의 진동 운동을 방해하지 않도록 하기 위한 상측 도르래(32)와, 평형추(14)의 직선 운동을 유도하는 하측 도르래(34)를 포함한다.

상측 도르래(32)는 상측에 놓여 진자(12)의 운동에 관여하는 체인 일부(22)가 진자(12)에 연결된 지지부(13)의 길이를 반경으로 하고 천장 중심점(C)을 중심으로 하는 가상의 원호 상에 놓이도록 하는 지점에 설치된다.

즉, 상측 도르래(32)에 의해 체인의 상측 일부(22)는 천장 중심점(C)을 중심으로 하는 원호 상에 놓이게 되어 진자(12)가 선박의 힐링에 의해 진동 운동을 하는 경우 중력 및 장력을 제외한 기타 외력이 최소로 작용하도록 한다.

하측 도르래(34)는 하측에 놓여 평형추(14)의 운동에 관여하는 체인 일부(24)가 선저(3)를 따라 직선 운동을 하도록 하는 지점에 설치된다.

본 실시예에서 지지부(13)는 와이어 타입일 수 있다. 또는 지지부(13)는 고정점인 천장 중심점(C)에 힌지 연결되는 바(bar) 타입일 수도 있다.

이하에서는 다양한 힐링 상태에서의 안티 힐링 시스템의 모습을 통해 선박의 힐링을 완화하는 원리를 설명하기로 한다.

도 3은 9도 힐링 상태 및 18도 힐링 상태에서의 안티 힐링 시스템의 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 27도 힐링 상태 및 36도 힐링 상태에서의 안티 힐링 시스템의 모습을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 안티 힐링 시스템(10)이 등홀수(even keel) 상태인 경우의 모습을 나타내고 있으며, 이 때 진자(12)와 평형추(14)는 진자 평형점(E1)과 평형추 평형점(E2)에 위치하고 있어 수직 방향으로 일직선 상에 위치하게 된다.

도 3의 (a) 및 (b), 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 선체가 9도(˚), 18도, 27도, 36도 힐링 상태에 놓여진 경우가 각각 도시되어 있다. 이 때 진자(12)는 관성에 의해 절대적 위치는 변경되지 않지만, 선체(1)에 대한 상대적 위치는 좌현으로 각각 9도, 18도, 27도, 36도만큼 진동 운동하게 된다.

진자(12)와 평형추(14)는 체인(20)에 의해 연결되어 있으므로, 평형추(14)는 진자(12)의 운동 방향과는 반대 방향인 우현으로 이동하게 된다. 도면을 참조하면, 각각 평형추 평형점(E2)에서 3.318m, 6.635m, 9.953m, 13.270m 만큼 우현으로 이동한 것으로 예시되어 있다.

진자(12)에 의한 부하는 고정점인 천장 중심점(C)에 그대로 작용하고 있지만, 평형추(14)에 의한 부하는 각각 3.318m, 6.635m, 9.953m, 13.270m만큼 이동한 우현(stbd) 방향에서 중력 방향으로 작용하고 있어 선박의 힐링과 동시에 신속하게 선박의 힐링이 완화되는 기능을 수행하게 된다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 선체 2: 코퍼댐
3: 선저 10: 안티 힐링 시스템
12: 진자 14: 평형추
20: 체인 22: 상측 체인 일부
24: 하측 체인 일부 30: 도르래
32: 상측 도르래 34: 하측 도르래

Claims (5)

1. 천장 중심점을 고정점으로 진동 운동하는 진자(pendulum)와;
   일단이 상기 천장 중심점에 연결되고 타단이 상기 진자에 연결되는 지지부와;
   선체 기울어짐이 발생하면 상기 진자와 반대로 이동하는 평형추(counterweight)와;
   상기 진자와 상기 평형추를 폐곡선으로 연결하는 체인과;
   상기 체인의 운동 방향을 변경시키는 도르래를 포함하되,
   상기 체인은 상기 도르래에 의해 무한궤도 운동하는 안티 힐링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도르래는,
   상기 체인 중 상측 일부가 상기 천장 중심점을 중심으로 하고 상기 지지부의 길이를 반경으로 하는 가상의 원호 상에 놓여지도록 하는 지점에 설치되는 상측 도르래와,
   상기 체인 중 하측 일부가 선저를 따라 직선 운동하도록 하는 지점에 설치되는 하측 도르래를 포함하는 안티 힐링 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 진자가 상기 평형추에 비해 무거운 안티 힐링 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지지부는 와이어 타입이거나 상기 천장 중심점에 힌지 연결되는 바(bar) 타입인 안티 힐링 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안티 힐링 시스템은 선박의 코퍼댐(cofferdam) 및 보이드 스페이스(void space) 중 적어도 하나에 설치되는 안티 힐링 시스템.

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