KR20170000711A

KR20170000711A - 분리형 공기 분사관과 이를 포함하는 모형선 성능 시험 장치

Info

Publication number: KR20170000711A
Application number: KR1020150090025A
Authority: KR
Inventors: 권종오; 송윤영; 최순호; 이동연
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-01-03
Also published as: KR101802231B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 분리형 공기 분사관과 이를 포함하는 모형선 성능 시험 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기 분사관을 포함하는 모형선 성능 시험 장치는, 공기를 생산하고 공급하는 공기 공급부와, 공기 공급부로부터 배출된 공기가 흐르는 공기 공급관, 및 공기 공급관과 연결되는 중공형의 관으로 일측면에 복수 개의 공기 분사구가 형성되고, 모형선에 탈부착 가능한 분리형 공기 분사관을 포함할 수 있다.

Description

분리형 공기 분사관과 이를 포함하는 모형선 성능 시험 장치{A SEPARABLE AIR TUBE AND MODEL SHIP PERFORMANCE TEST EQUIPMENT COMPRISING THE SAME}

본 발명은 분리형 공기 분사관과 이를 포함하는 모형선 성능 시험 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선체의 마찰 저항을 감소시키기 위해 선저면에 공기를 분사시키는 분리형 공기 분사관과 이를 포함하는 모형선의 성능 시험 장치에 관한 것이다.

실제 선박이 해상을 항해하는 동안 일어날 수 있는 선박의 변화를 예측하기 위해 실제 선박을 동일한 형태로 축소한 모형선을 제작하여 수조 내에서 다양한 테스트를 수행한다. 특히, 실제 선박에 적용하는 선체의 움직임에 변화를 주는 요소들에 대하여 테스트를 수행한다.

이와 관련하여, 실제 선박은 선체의 마찰 저항을 감소시키는 방법으로, 선저면의 평탄부에 일정량의 공기를 분사하여 공기층(Air-layer)을 형성하는 공기층 윤활법을 이용하는 데, 모형선을 이용한 테스트에서도 공기층 윤활법이 적용된 실제 선박의 마찰 저항 저감 테스트도 수행한다. 이와 같은 공기층 윤활법은 선저면에 공기층이 형성시켜, 선체와 해수가 접촉하는 표면적이 감소되게 하고, 이로 인해, 해수로 인한 선체의 마찰 저항이 감소하여 유체역학적 특성이 개선시키는 방법으로, 실제 선박에 적용시 선체의 마찰 저항이 감소되어 선박을 운항하는데 필요한 연료가 절감되어 보다 경제적으로 운항할 수 있게 된다. 특히, 공기층 윤활법은 공기 분사량이나 분사 위치 등에 따라 선체의 마찰 저항 감소값이 크게 달라진다.

따라서, 이와 같은 모형선을 이용한 테스트시, 실제 선박의 선체 마찰 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있는 최적의 공기 분사량과 분사 위치을 찾아내는 테스트를 수행한다.

모형선에서 최적의 공기 분사량 데이터는 공기 분사구로 분사되는 공기의 압력을 변화시켜 얻을 수 있다.

그러나, 모형선 제작시 이미 선저면에 분사구 위치와 형태를 정하기 때문에 모형선을 새로 제작하지 않는 한 테스트를 진행하는 동안에 분사구의 위치나 형상을 변형시키는 것은 불가능하다.

따라서, 선체의 마찰 저항 감소를 위한 테스트가 제한적인 조건 내에서 이루어질 수 밖에 없다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0109263호 2010. 12. 08

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공기층 윤활법을 적용한 실제 선박의 마찰 저항 감소에 대한 테스트를 효과적으로 수행하기 위한 모형선 성능 시험 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모형선 성능 시험 장치는 모형선, 공기를 생산하고 공급하는 공기 공급부와, 상기 공기 공급부로부터 배출된 공기가 흐르는 공기 공급관, 및 상기 공기 공급관과 연결되는 중공형의 관으로, 일측면에 복수 개의 공기 분사구가 형성되고, 모형선에 탈부착 가능한 분리형 공기 분사관을 포함한다.

또한, 상기 분리형 공기 분사관의 양단의 일측면으로부터 각각 연장되고, 각 끝단에 체결 부재가 형성된 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분리형 공기 분사관은 상기 복수 개의 공기 분사구가 일측면에 형성된 공기 챔버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분리형 공기 분사관과 상기 공기 공급관 사이를 연결하는 공기 주입 연결관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기 공급관에 설치되어, 상기 공기 공급부로부터 배출된 공기의 양을 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기 공급관에 설치되어, 상기 공기 공급부로부터 배출된 공기를 일정량 저장하는 공기 저장 탱크를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 분리형 공기 분사관은 공기가 유입되는 공기 유입홀이 형성된 유연한 재질의 중공형 관과, 상기 관의 일측면에 복수 개가 일렬로 형성된 공기 분사구, 및 상기 관을 모형선에 탈부착시키는 체결 부재를 포함한다.

본 발명에 따르면, 모형선의 변형이나 추가 제작없이 공기층 윤활법을 적용한 실제 선박의 마찰 저항 감소에 대한 테스트를 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 모형선 내에 공기 분사구를 형성시키지 않고 모형선을 제작할 수 있다.

또한, 모형선의 공기 분사구의 위치를 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 다양한 크기와 형태를 가진 모형선에 별도의 제작없이 손쉽게 공기 분사구를 설치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기 분사관을 포함하는 모형선 성능 시험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 모형선의 측면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 모형선의 정면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 B를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 작동모습을 모형선의 저면에서 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기 분사관을 포함하는 모형선 성능 시험 장치에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 분리형 공기 분사관을 포함하는 모형선 성능 시험 장치(1)(이하, 모형선 성능 시험 장치로 표현)는 수조(2) 내에서 이루어지는 선박의 저항 저감 테스트를 하는 경우, 모형선(10)의 선저면에서 공기를 분사시키는 분리형 공기 분사관(40)을 벨트구조로 형성하여 모형선의 외면에 탈부착이 용이하도록 한다. 이에, 모형선(10) 성능 테스트시, 실제 선박에서의 최적의 공기 분사위치을 찾아내기 위해 모형선(10)을 새로 제작하거나 테스트 조건을 제한하지 않고도 분리형 공기 분사관(40)을 탈부착하여 공기 분사 위치를 변경하면서 손쉽게 최적의 공기 분사 위치 등을 찾을 수 있다.

이 하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 모형선 성능 시험 장치에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기 분사관을 포함하는 모형선 성능 시험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 모형선의 측면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 모형선의 정면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 A를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 3의 B를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 1의 작동모습을 모형선의 저면에서 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 모형선 성능 시험 장치(1)는 모형선(10), 공기 공급부(20), 공기 공급관(30), 분리형 공기 분사관(40), 연결 부재(50) 및 공기 주입 연결관(60)을 포함한다. 모형선 성능 시험 장치(1)는 수조(2) 내에서 예인 전차(3)에 의해 모형선(10)이 예인되면서 모형선(10)의 선저면(11)에서 공기가 분사되도록 한다.

수조(2)는 예인 전차(3)가 이동할 수 있도록 양측벽에 레일이 설치될 수있다. 이에, 예인 전차(3)가 레일을 따라 이동하면, 수조(2) 내에 채워진 물에 일부가 잠긴 모형선(10)이 예인 전차(3)를 따라 이동한다.

모형선(10)은 실제 선박의 축소 모형으로, 외측 형상이 유선형(流線型)으로 형성되어 해수로 인한 저항을 최소화할 수 있다. 모형선(10)은 이동 방향을 기준으로 최전방에 위치한 선수부(10a)와 최후방에 위치한 선미부(10b)로 구분되며 최하위 밑바닥은 선저면(11)으로 평평한 면을 가진다.

공기 공급부(20)는 분리형 공기 분사관(40)에 형성된 공기 분사구(45)로 배출할 공기를 생산한다. 공기 공급부(20)는 다양한 형태의 송풍기 또는 압축기일 수 있다. 공기 공급부(20)는 일측에서 공기를 흡입하여 타측으로 배출하며, 일시적으로 저장되도록 할 수 있다. 즉, 공기는 공기 공급부(20)를 거쳐 대기압 또는 특정압력에 대응하는 압력을 갖도록 압축된다. 공기 공급부(20)는 압축하는 과정에서 전력을 사용할 수 있으므로, 모형선(10) 또는 예인 전차(3)에 설치된 발전기(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 도 1에 도시한 것처럼, 공기 공급부(20)는 예인전차(3)의 갑판 상에 설치되어 있으나, 이에 국한되지 않는다.

공기 공급관(30)은 공기 공급부(20)와 분리형 공기 분사관(40)을 연결하여 공기 공급부(20)에서 배출된 공기를 분리형 공기 분사관(40)으로 흐르도록 한다. 공기 공급관(30)은 예인전차(3)의 갑판 상에 위치한 공기 공급부(20)와 예인전차(3)의 아래에서 이동하는 모형선(10)에 설치된 분리형 공기 분사관(40)을 연결하므로 이동이 용이하고 외력에 의해 쉽게 끊어지지 않는 고무관과 같은 유연한 재질로 형성될 수 있다.

공기 공급관(30) 상에는 공기 공급관(30)에 흐르는 공기의 양을 조절할 수 있는 밸브(32)가 설치될 수 있다. 밸브(32)는 공기 공급부(20)에서 생산된 공기의 유량에 따라 조절하여 조건에 맞는 공기의 양이 공기 공급관(30)에 흐를 수 있도록 한다. 밸브(32)는 전자식 공기 유량계일 수 있다.

또한, 밸브(32)를 통과한 공기가 일정하게 양으로 공기분사구(13)를 통해 배출될 수 있도록 공기를 저장하는 공기 저장 탱크(34)가 공기 공급관(30) 상에 설치될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 공기 저장 탱크(34)는 모형선(10)의 상판에 설치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 공기 저장 탱크(34) 내로 공기 공급관(30)으로부터 유입된 공기는 일정한 압력을 유지하면서 저장된다. 이에, 분리형 공기 분사관(40)을 거쳐 공기 분사구(45)로 배출되는 공기는 일정한 압력으로 분사될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 분리형 공기 분사관(40)은 중공형의 관으로 복수 개의 공기 분사구(45)가 형성된다. 분리형 공기 분사관(40)은 공기 공급관(30)과 연결되어 공기 공급관(30)으로부터 공기가 유입된다. 분리형 공기 분사관(40)은 모형선(10)의 외면을 둘러싸도록 형성된다. 다만, 분리형 공기 분사관(40)은 모형선(10)의 외면에 고정결합되지 않고, 탈부착이 가능하도록 형성된다. 분리형 공기 분사관(40)은 저항이 최소화되도록 평평하고 얇은 띠형태로 형성되어 모형선(10)의 좌우측면과 선저면(11)을 감싼다. 특히, 분리형 공기 분사관(40)은 고무관과 같은 유연한 재질로 형성되어 모형선(10)의 크기와 형태에 상관없이 어떠한 모형선(10)에도 결합시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 분리형 공기 분사관(40)은 복수 개의 공기 분사구(45)가 모형선(10)의 선저면(11)에 위치하도록 모형선(10)에 결합된다. 특히, 모형선(10)의 좌우측면과 선저면(11)을 감싸는 분리형 공기 분사관(40)은 복수 개의 공기 분사구(45)가 형성된 지점을 중심으로 양측으로 연장된다.

분리형 공기 분사관(40)은 복수 개의 공기 분사구(45)가 일측면에 형성되고, 분리형 공기 분사관(40)을 흐르는 공기가 일시적으로 저장되는 공간을 가진 공기 챔버(42)를 더 포함할 수 있다. 공기 챔버(42)는 분리형 공기 분사관(40) 상에 직경방향으로 돌출 확장되도록 형성되며, 분리형 공기 분사관(40)의 단면보다 넓은 단면적을 가진다. 이에, 공기 챔버(42)는 분리형 공기 분사관(40)과 연통되어 공기 분사구(13)를 통해 공기를 배출시킨다. 공기 챔버(42)는 분리형 공기 분사관(40)에 일체로 형성된다. 그러나 이에 국한되지 않고 분리하여 결합시킬 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 분리형 공기 분사관(40)은 분리형 공기 분사관(40)의 양단의 일측면으로부터 각각 연장된 연결 부재(50)에 의해 모형선(10)에 결합된다. 각 연결 부재(50)의 단에는 체결 부재(52)가 형성되어 분리형 공기 분사관(40)과 연결된 연결 부재(50)를 서로 결합시킨다. 또한, 연결 부재(50)는 띠형상으로 형성되어 연결 부재(50)와 연결된 분리형 공기 분사관(40)이 하나의 벨트 형태를 가진다.

분리형 공기 분사관(40)의 일측에 연결된 연결 부재(50)와 분리형 공기 분사관(40)의 타측에 연결된 연결 부재(50)는 서로 겹쳐서 결합될 수 있다. 각 연결 부재(50)의 끝단에 체결 부재(52)이 형성된다. 체결 부재(52)는 모형선(10)에 분리형 공기 분사관(40)에 고정될 수 있도록 한다. 체결 부재(52)는 손쉽게 탈부착이 가능한 벨크로일 수 있다. 다만, 이에 국한되지 않고, 체결 부재(52)는 각 연결 부재(50)를 결합시키는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 자석의 인력을 이용한 체결 부재(52)를 연결 부재(50)에 결합시키거나, 암수결합을 이용하는 체결 부재(52)를 연결 부재(50)에 결합시킬 수 있다.

도 4에 도시된 것처럼, 연결 부재(50)는 분리형 공기 분사관(40)의 일측면에서 연장되나, 이에 국한되지 않고 분리형 공기 분사관(40)과 분리가 가능하게 형성될 수 있다. 또한, 분리형 공기 분사관(40)은 연결 부재(50)에 결합된 체결 부재(52)에 의해 모형선(10)에 결합되나, 이에 국한되지 않고 연결 부재(50)가 없이 모형선(10)에 직접 체결 부재(52)를 결합시켜 고정할 수 있다.

도 5를 참조하면, 공기 주입 연결관(60)은 분리형 공기 분사관(40)과 공기 공급관(30) 사이를 연결한다. 분리형 공기 분사관(40)과 공기 공급관(30)이 모두 고무관과 같이 유연한 재질로 되어 있는 경우, 분리형 공기 분사관(40)으로부터 공기 공급관(30)이 분리되기 쉬우므로, 공기 주입 연결관(60)을 통해 각각을 연결한다. 공기 주입 연결관(60)은 일측은 공기 공급관(30)의 형상에 맞춰 형성되고, 타측은 분리형 공기 분사관(40)의 형상에 맞춰 형성될 수 있다. 공기 주입 연결관(60)은 외력에 의해 쉽게 분리되지 않도록 공기 공급관(30)과 분리형 공기 분사관(40) 각각과 끼움 결합될 수 있다.

이 하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 모형선 성능 시험 장치(1)의 작동 모습을 설명한다.

도 6은 도 1의 작동모습을 모형선(10)의 저면에서 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 모형선 성능 시험 장치(1)는 공기 공급부(20)에서 생산된 공기를 공기 공급관(30)을 통해 분리형 공기 분사관(40)으로 유입된다. 이 때, 공기 공급부(20)는 압력을 조절하여 배출되는 공기의 양을 조절한다. 또한, 밸브(32)와 공기 저장 탱크(34)도 공기 공급관(30)에서 흐르는 공기의 양과 압력을 조절한다. 이 후, 도 6에 도시된 것처럼, 분리형 공기 분사관(40)으로 유입된 공기는 선저면(11)의 공기 챔버(42)를 거쳐 해수로 배출된다. 공기분사구에서 배출된 공기는 선저면(11)을 따라 후방으로 이동하여 공기층을 형성한다. 이에, 공기분사구의 후방으로 선저면(11)에 공기층이 형성됨으로써, 모형선(10)과 해수가 접촉하는 표면적이 감소되어 모형선(10)의 마찰 저항이 감소될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 모형선 성능 시험 장치(1)는 실제 선체의 마찰 저항 감소값을 측정하고 이의 영향을 테스트하기 위한 것으로, 분리형 공기 분사관(40)의 위치를 변경하면서 모형선(10)의 선저면(11)에 형성되는 공기층에 의한 마찰 저항값을 측정하고 이에 따른 최적의 공기 분사 위치를 찾을 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

1: 모형선 성능 시험 장치
2: 수조 3: 예인 전차
10: 모형선
20: 공기 공급부
30: 공기 공급관
32: 밸브 34: 공기 저장 탱크
40: 분리형 공기 분사관 42: 공기 챔버
45: 공기 분사구
50: 연결 부재 52: 체결 부재
60: 공기 주입 연결관

Claims

공기를 생산하고 공급하는 공기 공급부;
상기 공기 공급부로부터 배출된 공기가 흐르는 공기 공급관; 및
상기 공기 공급관과 연결되는 중공형의 관으로, 일측면에 복수 개의 공기 분사구가 형성되고, 모형선에 탈부착 가능한 분리형 공기 분사관을 포함하는 모형선 성능 시험 장치.
제1 항에 있어서, 상기 분리형 공기 분사관의 양단의 일측면으로부터 각각 연장되고, 각 단에 체결 부재가 형성된 연결 부재를 더 포함하는 모형선 성능 시험 장치.
제1 항에 있어서, 상기 분리형 공기 분사관은 상기 복수 개의 공기 분사구가 일측면에 형성된 공기 챔버를 더 포함하는 모형선 성능 시험 장치.
제1 항에 있어서, 상기 분리형 공기 분사관과 상기 공기 공급관 사이를 연결하는 공기 주입 연결관을 더 포함하는 모형선 성능 시험 장치.
제1 항에 있어서, 상기 공기 공급관에 설치되어, 상기 공기 공급부로부터 배출된 공기의 양을 조절하는 밸브를 더 포함하는 모형선 성능 시험 장치.
제1 항에 있어서, 상기 공기 공급관에 설치되어, 상기 공기 공급부로부터 배출된 공기를 일정량 저장하는 공기 저장 탱크를 더 포함하는 모형선 성능 시험 장치.
공기가 유입되는 공기 유입홀이 형성된 유연한 재질의 중공형 관;
상기 관의 일측면에 복수 개가 일렬로 형성된 공기 분사구; 및
상기 관을 모형선에 탈부착시키는 체결 부재를 포함하는 분리형 공기 분사관.