KR20170108381A

KR20170108381A - 선박구조

Info

Publication number: KR20170108381A
Application number: KR1020160032175A
Authority: KR
Inventors: 이경언
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-09-27

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선박구조는, 선미에서 흘수 하부 및 프로펠러 축의 상부에 마련되되, 상기 프로펠러 축을 기준으로 우현에서 좌현으로 관통 형성되는 오프닝부; 및 상기 오프닝부의 후측에 마련되며 상기 프로펠러 축을 기준으로 우현의 유체가 상기 오프닝부를 통과하면서 좌현 상부로 가이드 되도록, 전단 대비 후단이 좌측으로 기울어지도록 마련되는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박구조{Ship structure}

본 발명은 선박구조에 관한 것이다.

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 선박 운항 시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.

연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.

그러나 이와 같은 에너지 절감 부가 장치는, 선박의 추진 효율을 높이면서도 한편으로는 저항을 증가시키게 되므로, 저항 증가를 최소화하면서 추진 효율을 극대화할 수 있는 에너지 절감 부가 장치에 대한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 추가적인 동력없이 선박의 구조를 개선하여 추진효율을 향상시킬 수 있는 선박구조를 제공하기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 가이드부는, 평단면이 에어 포일 형상을 이룰 수 있다.

구체적으로, 상기 오프닝부는, 우현에서 좌현으로 하향 경사지게 관통 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 오프닝부는, 전단의 폭 대비 후단의 폭이 상대적으로 좁을 수 있다.

본 발명에 따른 선박구조는, 선박 운항시 유체의 흐름을 프로펠러의 좌현 상방으로 이동시켜 프로펠러의 유동장에서 발생되는 난류를 상쇄시킴으로써 추진효율을 향상시켜 운항효율을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박구조의 후방을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박구조의 측면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조의 측면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조를 다른 방향에서 바라본 측면을 도시한 도면이다.
도 5는 일반적인 선박구조에 따른 선미의 반류 분포도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조에 따른 반류 분포도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박구조의 후방을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박구조의 측면을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박구조를 가지는 선박(1)은 프로펠러(도시하지 않음)의 회전에 의하여 추진하게 되는데, 프로펠러는 선미(2)에 연결되는 허브(도시하지 않음), 허브에 연결되는 날개(도시하지 않음)로 구성되어 선박(1)을 전진시킬 수 있다. 특히, 교란에 따른 추진 효율 저하를 방지하고자 본 실시예에서는 선미(2)에 오프닝부(10)가 형성될 수 있다.

오프닝부(10)는 선미(2)에서 흘수 하부 및 프로펠러 축(도시하지 않음)의 상부에 마련되며 선미(2)의 우현으로부터 좌현까지 관통되어 해수가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 여기서, 흘수는 트랜섬(20)과 스턴보스(30) 사이에서 선수 방향으로 오목하게 함몰되는 위치에 형성될 수 있다.

특히, 선박(1)은 해수의 저항을 감소시키고 운항효율을 향상시키기 위해 선미(2)로 갈수록 폭이 좁게 형성되는데, 이러한 선미(2)에 오프닝부(10)가 마련되어 선박(1)의 내부에 구성되는 전자 장비(도시하지 않음), 엔진룸 등의 간섭을 회피하여 마련될 수 있다.

게다가, 오프닝부(10)는 선박(1)이 운항될 때 선박의 형상을 따라 선수(도시하지 않음)에서 선미(2)로 흐르는 유체의 흐름을 이용하여 프로펠러의 좌현 상방에서 방해되는 교란을 줄일 수 있다. 이때 오프닝부(10)는 선수에서 선미(2) 방향을 따라 자연 발생되는 해류의 유동 중 일부가 선미(2)를 관통하여 프로펠러의 좌현 상방으로 흐르도록 한다.

더욱이 오프닝부(10)는 선박(1)의 운항시 발생되는 유체의 흐름이 역행하지 않도록 우현에서 관통되는 제1 개구부(11)보다 좌현에서 관통되는 제2 개구부(12)가 후방으로 배치되도록 경사를 이룬다. 이에 따라, 선박(1)의 운항과정에서 선박(1)의 형상을 따라 선수에서 선미(2)로 자연히 흐르는 해류의 흐름 중 일부가 선미(2)의 오프닝부(10)를 관통하여 경유하면서 프로펠러 축 기준으로 좌현 상방으로 이동하게 된다.

그리고 오프닝부(10)는 제1 개구부(11)에서 제2 개구부(12)로 하향 경사져 프로펠러의 좌현 상방을 향해 해류를 내리 누르는 효과를 가질 수 있다. 이는 유동장의 좌현 부분에서 상부 방향으로 상승하는 유체의 흐름을 억제할 수 있도록 반대측 힘을 가하기 위함이다.

그뿐만 아니라, 오프닝부(10)를 경유하는 해류의 속도를 가속시켜, 추진에 방해되는 반류에 가하는 힘을 증가시키기 위해, 오프닝부(10)는 제1 개구부(11)에서 제2 개구부(12)로 갈수록 단면적이 감소될 수 있다(다만 도 1,2 에서는 제2 개구부가 제1 개구부보다 후방에 배치되어 원근감에 의해 제2 개구부의 직경이 제1 개구부의 직경보다 큰 것처럼 도시되어 있을 수 있다). 이와 같이, 제1 개구부(11)보다 제2 개구부(12)가 좁은 면적을 이루면, 해류는 오프닝부(10)에서 유입되는 유속보다 배출되는 유속이 상승할 수 있다.

또한, 오프닝부(10)는 하나의 통로로 이루어지거나, 복수의 통로로 이루어지는 등 그 수에 한정되지는 않으며, 오프닝부(10)가 복수의 통로로 이루어지는 경우 각각의 통로는 서로 동일한 면적을 가지거나 상이한 면적을 가지는 등 그 변형예는 다양할 수 있다.

또한, 제1 개구부(11)와 제2 개구부(12)의 형상은 원형, 타원형, 다각형 등 그 형상은 한정되지 않으며, 제1 개구부(11)와 제2 개구부(12)는 서로 동일하거나 다른 형상을 가질 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 선박 운항시 발생되는 유체의 흐름을 자연히 이동시켜 별도의 구동장치를 이용하지 않고 선박의 운항에 방해되는 난류를 상쇄시키는 것을 설명하였으나, 오프닝부(10) 내부에는 별도의 팬, 모터와 같은 구동장치가 마련되어 유속을 증가시킬 수도 있고, 펌프가 마련되어 해수를 강제적으로 이동시킬 수 있는 등 그 변형예는 다양하다. 이때, 오프닝부(10) 내부에 마련되는 장비에 이물질이 걸리는 것을 방지하도록 오프닝부(10)의 제1 개구부(11)와 제2 개구부(12) 각각에는 그레이팅이 설치될 수도 있다.

이와 같이 본 실시예는, 선박(1) 운항시 자연히 발생되는 유체의 흐름을 프로펠러의 좌현 상방으로 이동시켜 프로펠러의 유동장에서 발생되는 난류를 상쇄시킴으로써 추진효율을 향상시켜 운항효율을 증가시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조의 측면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조를 다른 방향에서 바라본 측면을 도시한 도면이다. 그리고 도 5는 일반적인 선박구조에 따른 선미의 반류 분포도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조에 따른 반류 분포도이다. 앞서 설명한 일 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박구조를 가지는 선박(1)은 일 실시예와 동일 또는 유사하게 프로펠러(도시하지 않음)의 회전에 의하여 추진하게 되는데, 프로펠러는 선미(2)에 연결되는 허브(도시하지 않음), 허브에 연결되는 날개(도시하지 않음)로 구성되며, 선박(1)을 전진시킬 수 있다.

본 실시예의 선박(1)은 교란에 따른 추진 효율 저하를 방지하고자 선미(2)에는 오프닝부(110)가 형성되고, 가이드부(120)가 설치될 수 있다.

오프닝부(110)는 일 실시예의 오프닝부(10)와 유사하게 선미(2)에서 흘수 하부 및 프로펠러 축(도시하지 않음)의 상부에 마련되며 선미(2)의 우현으로부터 좌현까지 관통되어 해수가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 그리고 오프닝부(110)는 우현에서 좌현으로 하향경사지게 관통형성될 수 있다.

다만, 일 실시예의 오프닝부(10)가 우측에서 좌측으로 관통되는 홀로 이루어지는 것과 달리, 본 실시예의 오프닝부(110)는 선미(2)가 종래의 선미(2)보다 오목하게 이루어지고, 가이드부(120)가 후방에 설치되어 가이드부(120)와 선미(2) 사이에서 가이드부(120)의 전방으로 공간이 형성되는 홀로 이루어질 수 있다. 또한, 오프닝부(110)는 전단의 폭에 대비하여 후단의 폭이 상대적으로 좁을 수 있다.

이러한, 오프닝부(110)는 가이드부(120)와 함께 유체의 흐름을 가이드할 수 있는데, 오프닝부(110)에서의 흐름이 가이드부(120)에 따른 유체의 흐름에 연동하여 이루어질 수 있다. 즉, 선박(1) 운항 시 유체는 오프닝부(110)에서 흐름이 발생되는데, 오프닝부(110)의 공간으로 유입된 유체의 흐름이 가이드부(120)를 따라 이동되는 유체에 휩쓸려 오프닝부(110)의 우측에서 좌측으로 흐를 수 있다.

가이드부(120)는, 프로펠러 측으로 유입되는 유체의 흐름을 가이드하도록 프로펠러의 전방에 위치되어, 프로펠러 좌현 상방에 발생되는 유체의 교란 발생을 저하시킬 수 있다.

이러한, 가이드부(120)는 선미(2)에서 흘수 하부 및 프로펠러 축의 상부에 마련되는데, 오프닝부(110)의 후방에 마련될 수 있으며, 가이드부(120)의 전방은 오프닝부(110)와 맞닿아 있으므로, 유체는 가이드부(120)의 전방에서 오프닝부(110)를 통해 흐를 수 있다.

이에 따라, 유체는 가이드부(120)의 우측면을 따라 가이드되면서도, 오프닝부(110)를 통해 유입되는 유체가 가이드부(120)의 좌측면을 따라 가이드되어 프로펠러의 좌현 상방에서 유체가 교란되는 것을 방지할 수 있다.

이러한, 가이드부(120)는 유체의 가이드를 용이하게 하도록 평단면이 에어 포일(airfoil) 형상을 이룰 수 있으며, 선미(2)의 우측에서 좌측으로 유체가 가이드되도록 에어 포일이 세로 방향으로 세워진 형태로 이루어질 수 있고, 후방에 비하여 전방의 두께가 크게 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는 가이드부(120)가, 프로펠러 축을 기준으로 우현의 유체가 좌현 상부로 흐르도록 가이드하여, 프로펠러의 회전면에서 나타나는 좌현 상부의 상승 유체 흐름을 내리 누르므로, 좌현의 유체로 인한 유체의 교란 발생을 저하시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 종래의 선박구조의 선미에서 반류는 좌우 대칭으로 나타난다. 이 경우 프로펠러가 일 방향으로 회전하게 되면 좌현 또는 우현 중 일측에서의 반류는 추진에 방해 요소로 작용할 수 있다.

반면, 도 6을 참조하면, 본 실시예의 선박구조는, 우현의 유체가 가이드에 의해 흐름이 가이드되어 중앙에 인접하기까지 상방으로 상승하게 되는데, 이 흐름은 프로펠러의 회전과 맞물려서 추진에 장애요소로 작용되는 좌현의 유체 흐름을 상쇄할 수 있어, 유체의 교란에 의한 추진 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉 본 실시예는 종래의 경우와 달리 선미에서 반류가 좌우 비대칭으로 조정될 수 있으며, 이 경우 일 방향으로 회전하는 프로펠러의 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박 2: 선미
10, 110: 오프닝부 11: 제1 개구부
12: 제2 개구부 20: 트랜섬
30: 스턴보스 120: 가이드부

Claims

선미에서 흘수 하부 및 프로펠러 축의 상부에 마련되되, 상기 프로펠러 축을 기준으로 우현에서 좌현으로 관통 형성되는 오프닝부; 및
상기 오프닝부의 후측에 마련되며 상기 프로펠러 축을 기준으로 우현의 유체가 상기 오프닝부를 통과하면서 좌현 상부로 가이드 되도록, 전단 대비 후단이 좌측으로 기울어지도록 마련되는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박구조.
제1항에 있어서, 상기 가이드부는,
평단면이 에어 포일 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 선박구조.
제1항에 있어서, 상기 오프닝부는,
우현에서 좌현으로 하향 경사지게 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선박구조.
제1항에 있어서, 상기 오프닝부는,
전단의 폭 대비 후단의 폭이 상대적으로 좁은 것을 특징으로 하는 선박구조.