KR20180023428A - 조파 저항 저감장치 - Google Patents

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Abstract

조파 저항 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치는 선박의 선수 하부에 전방을 향하도록 부착되고, 팽창 가능한 제 1 팽창 공간이 형성되는 제 1 탄성 부재; 상기 제 1 탄성 부재의 전방에 배치되고, 상기 제 1 팽창 공간과 연결되어 팽창 가능한 제 2 팽창 공간이 형성되는 제 2 탄성 부재; 상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재 사이에 배치되고, 상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간을 연결하고 팽창 가능한 제 3 팽창 공간이 형성되는 연결 부재; 및 상기 제 1 팽창 공간으로 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 제 3 팽창 공간이 팽창되면 상기 제 2 탄성 부재와 결합된 전단부가 상방을 향하도록 변형된다.

Description

조파 저항 저감장치{APPARATUS FOR REDUCING WAVE RESISTANCE}
본 발명은 조파 저항 저감장치에 관한 것이다.
선박의 벌브(bulb)는 선박의 운항 시 선박의 선체에서 나오는 파(wave)에 의한 조파 저항을 감소시키려는 목적으로 고안되어 일반 상선에 널리 사용되고 있다. 통상적으로 벌브는 선박이 만재흘수와 계획속도로 운항할 때 조파 저항이 최소가 되도록 제작된다.
그러데 최근 선박은 만재흘수-계획속도를 갖는 운항 조건과 다른 조건에서 운항하는 경우가 대부분이다. 특히 운송하고자 하는 화물이 선박에 실을 수 있는 최대 용량(capacity) 보다 작은 경우가 대부분이고, 심지어는 선종에 따라서 화물을 전혀 싣지 않은 경하상태에서도 운항하는 경우가 많이 있다.
따라서 만재흘수-계획속도를 갖는 운항 조건에서 제작된 벌브는 이와 다른 조건에서 오히려 선박의 조파 저항을 증가시키는 요인으로 작용한다.
본 발명의 실시예는, 운항 조건에 따라 조파 저항을 효과적으로 저감할 수 있는 조파 저항 저감장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선수 하부에 전방을 향하도록 부착되고, 팽창 가능한 제 1 팽창 공간이 형성되는 제 1 탄성 부재; 상기 제 1 탄성 부재의 전방에 배치되고, 상기 제 1 팽창 공간과 연결되어 팽창 가능한 제 2 팽창 공간이 형성되는 제 2 탄성 부재; 상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재 사이에 배치되고, 상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간을 연결하고 팽창 가능한 제 3 팽창 공간이 형성되는 연결 부재; 및 상기 제 1 팽창 공간으로 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하고,
상기 연결 부재는 상기 제 3 팽창 공간이 팽창되면 상기 제 2 탄성 부재와 결합된 전단부가 상방을 향하도록 변형될 수 있다.
상기 연결 부재는, 상기 제 1 탄성 부재의 전단부와 결합되는 제 1 결합부; 상기 제 2 탄성 부재의 후단부와 결합되는 제 2 결합부; 및 상기 제 1 결합부와 상기 제 2 결합부 사이에 개재되고, 상기 제 3 팽창공간이 형성되며, 상기 제 3 팽창 공간이 팽창할 때 상기 제 2 결합부가 상방을 향하도록 변형되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 제 1 결합부의 상단부와 상기 제 2 결합부의 상단부는 상하 방향으로 회전 가능하도록 힌지축을 중심으로 결합될 수 있다.
상기 탄성 부재는, 상부에서 하부로 갈수록 신장량이 증가하도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 결합부와 상기 제 2 결합부는 자력에 의해 상호 부착되고, 상기 제 1 팽창 공간 및 상기 제 2 팽창 공간의 내부 압력이 설정값을 넘으면 상기 자력에 의해 상호 부착된 상기 제 1 결합부와 상기 제 2 결합부는 분리될 수 있다.
상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간이 팽창 상태이고, 상기 제 3 팽창 공간이 수축 상태일 때, 상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재와 상기 연결 부재가 결합된 결합체는 상기 선박의 저속 운항 조건에서 조파 저항을 저감시키는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간과 상기 제 3 팽창 공간이 팽창 상태일 때, 상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재와 상기 연결 부재가 결합된 결합체는 상기 선박의 고속 운항 조건에서 조파 저항을 저감시키는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 운항 조건에 따라 선박의 선수 하부에 부착된 제 1 탄성 부재와 제 2 탄성 부재와 연결 부재가 결합된 결합체가 팽창되어 변형함으로써, 선박의 조파 저항을 효과적으로 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 AA 선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이고,
도 3은 도 1에 도시된 연결 부재의 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 연결 부재가 변형된 상태를 나타내는 도면이고,
도 5은 도 1에 도시된 연장 부재가 변형된 상태를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치를 나타내는 도면이고,
도 7은 도 6에서 연결 부재가 변형된 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 AA 선에서 화살표 방향으로 바라본 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 연결 부재의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 연결 부재가 변형된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100)는 제 1 탄성 부재(110)와, 제 2 탄성 부재(120)와, 연결 부재(130)와, 유체 공급부(140)를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 탄성 부재(110)는 선박(10)의 선수 하부에 전방을 향하도록 부착될 수 있다. 제 1 탄성 부재(110)에는 팽창 가능한 제 1 팽창 공간(110a)이 형성될 수 있다. 제 1 탄성 부재(110)는 제 1 팽창 공간(110a)이 팽창하거나 수축할 때 신축 가능한 재질을 가질 수 있다.
제 1 탄성 부재(110)는 도 1 및 도 2와 같이 신축 가능한 파이프 형상을 가질 수 있다. 제 1 팽창 공간(110a)은 제 1 탄성 부재(110)의 내부에 형성될 수 있다. 제 1 팽창 공간(110a)이 팽창하면 제 1 탄성 부재(110)는 선박(10)의 선수 하부에서 전방으로 신장된 파이프 형상을 가질 수 있다.
제 1 탄성 부재(110)는 도 2와 같이 폐루프 형태의 단면을 가질 수 있다.
제 2 탄성 부재(120)는 제 1 탄성 부재(110)의 전방에 배치된다. 제 2 탄성 부재(120)에는 제 1 팽창 공간(110a)과 연결된 제 2 팽창 공간(120a)이 형성될 수 있다. 제 2 탄성 부재(120)는 제 2 팽창 공간(120a)이 팽창하거나 수축할 때 신축 가능한 재질을 가질 수 있다.
제 2 탄성 부재(120)는 전방이 폐쇄된 주머니 형상을 가질 수 있다. 제 2 팽창 공간(120a)은 제 2 탄성 부재(120)의 내부에 형성될 수 있다. 제 2 팽창 공간(120a)이 팽창하면 제 2 탄성 부재(120)는 전방으로 볼록한 형상을 가질 수 있다.
제 2 탄성 부재(120)는 제 1 탄성 부재(110)와 같이 폐루프 형태의 단면을 가질 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 연결 부재(130)는 상기 제 1 탄성 부재(110)와 제 2 탄성 부재(120) 사이에 배치된다. 연결 부재(130)는 제 1 탄성 부재(110)와 제 2 탄성 부재(120)를 상호 연결한다.
이때, 연결 부재(130)의 후단부는 제 1 탄성 부재(110)의 전단부와 결합되고, 연결 부재(130)의 전단부는 제 2 탄성 부재(120)의 후단부에 결합될 수 있다.
연결 부재(130)에는 팽창 가능한 제 3 팽창 공간(130a)이 형성된다. 이때, 제 3 팽창 공간(130a)은 제 1 팽창 공간(110a)과 제 2 팽창 공간(120a)을 상호 연결한다.
연결 부재(130)는 적어도 일부가 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창하거나 수축할 때 신축 가능한 재질을 가질 수 있다.
연결 부재(130)는 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창되는 과정에서 제 2 탄성 부재(120)와 결합된 전단부가 상방을 향하도록 변형될 수 있다.
일례로, 연결 부재(130)는 제 1 결합부(131)와 제 2 결합부(133)와 탄성 부재(135)를 포함할 수 있다.
제 1 결합부(131)는 제 1 탄성 부재(110)의 전단부와 결합된다. 제 1 결합부(131)는 링 형상을 가질 수 있다. 제 1 결합부(131)는 소정의 강성을 가지는 금속 또는 플라스틱 재질을 가질 수 있다.
제 2 결합부(133)는 제 2 탄성 부재(120)의 후단부와 결합된다. 제 2 결합부(133)는 링 형상을 가질 수 있다. 제 2 결합부(133)는 소정의 강성을 가지는 금속 또는 플라스틱 재질을 가질 수 있다.
제 1 결합부(131)의 상단부와 제 2 결합부(133)의 상단부는 상하 방향으로 회전 가능하도록 힌지축(134)를 중심으로 결합될 수 있다. 이 경우, 제 3 팽창 공간(130a)이 도 3에서 도 4와 같이 팽창할 때 제 2 결합부(133)는 제 1 결합부(131)에 대해 위쪽으로 회전할 수 있다.
제 1 결합부(131)와 제 2 결합부(133)는 자력에 의해 상호 부착될 수 있다. 제 1 결합부(131)와 제 2 결합부(133) 사이에 자력을 제공하기 위해 영구 자석(미도시) 또는 전자석(미도시)이 제공될 수 있다.
이 경우, 제 1 결합부(131)와 제 2 결합부(133)는 도 3와 같이 부착 상태를 유지하다가 제 1 팽창 공간(110a) 및 제 2 팽창 공간(120a)의 내부 압력이 설정값을 넘으면 도 4와 같이 분리될 수 있다.
도 4를 참조하면, 탄성 부재(135)는 제 1 결합부(131)와 제 2 결합부(133) 사이에 개재될 수 있다. 탄성 부재(135)의 후단부는 제 1 결합부(131)와 결합되고 탄성 부재(135)의 전단부는 제 2 결합부(133)와 결합된다. 탄성 부재(135)에는 제 3 팽창 공간(130a)이 형성될 수 있다.
탄성 부재(135)는 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창 하거나 수축할 때 신축 가능한 재질을 가질 수 있다.
탄성 부재(135)는 도 4와 같이 신축 가능하고 위로 굽은 파이프 형상을 가질 수 있다. 제 3 팽창 공간(130a)은 탄성 부재(135)의 내부에 형성될 수 있다. 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창하면 탄성 부재(135)는 제 1 탄성 부재(110)의 전방에서 위로 굽은 파이프 형상을 가질 수 있다.
탄성 부재(135)는 상부에서 하부로 갈수록 신장량이 증가하도록 형성될 수 있다. 이러한 형상을 가지는 탄성 부재(135)는 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창할 때 하부보다 상부의 신장량이 크기 때문에 위로 굽은 형상을 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 유체 공급부(140)는 제 1 팽창 공간(110a)으로 유체를 공급한다. 유체 공급부(140)가 공급하는 유체는 공기와 같은 기체 또는 물과 같은 액체일 수 있다.
일례로, 제 1 팽창 공간(110a)으로 공급되는 유체가 공기인 경우, 유체 공급부(140)는 에어 펌프를 포함할 수 있다. 에어 펌프는 선박(10)에 탑재된 에어 저장 탱크에서 에어를 펌핑하여 제 1 팽창 공간(110a)으로 공급한다.
다른 예로, 제 1 팽창 공간(110a)으로 공급되는 유체가 물인 경우, 유체 공급부(140)는 워터 펌프를 포함할 수 있다. 워터 펌프는 선박(10)에 탑재된 워터 저장 탱크에서 물을 펌핑하여 제 1 팽창 공간(110a)으로 공급한다.
본 실시예에서, 제 1 팽창 공간(110a)과 제 2 팽창 공간(120a)이 팽창 상태이고, 제 3 팽창 공간(130a)이 수축 상태일 때, 제 1 탄성 부재(110)와 제 2 탄성 부재(120)와 연결 부재(130)가 결합된 결합체는 선박(10)의 특정 운항 조건(ex. 저속 운항 조건)에서 조파 저항을 저감시키는 최적화된 형상을 가질 수 있다.
제 1 팽창 공간(110a)과 제 2 팽창 공간(120a)과 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창 상태일 때, 제 1 탄성 부재(110)와 제 2 탄성 부재(120)와 연결 부재(130)가 결합된 결합체는 선박(10)의 다른 특정 운항 조건(ex. 고속 운항 조건)에서 조파 저항을 저감시키는 최적화된 형상을 가질 수 있다.
도 5은 도 1에 도시된 연장 부재가 변형된 상태를 나타내는 도면이다. 이하, 도 1 및 도 5을 참조하여, 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100)의 동작을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 선박(10)이 특정 운항 조건(ex. 저속 운항 조건)에서 운항될 때, 유체 공급부(140)는 제 1 팽창 공간(110a)으로 유체를 공급하여 제 1 팽창 공간(110a)과 제 2 팽창 공간(120a)을 팽창 시킨다. 이때, 유체 공급부(140)는 제 1 팽창 공간(110a)과 제 2 팽창 공간(120a)을 팽창시키고 제 3 팽창 공간(130a)은 수축 상태를 유지하기에 충분한 압력으로 유체를 공급한다.
이 경우, 제 1 탄성 부재(110)와 제 2 탄성 부재(120)와 연결 부재(130)가 결합된 결합체의 형상은 선박(10)이 상기 특정 운항 조건(ex. 저속 운항 조건)에서 운항될 때 조파 저항을 저감시키는 최적화된 형상을 가지게 되어 조파 저항이 효과적으로 저감될 수 있다.
도 5을 참조하면, 선박(10)이 다른 운항 조건(ex. 고속 운항 조건)에서 운항될 때, 유체 공급부(140)는 도 1에 비해 더 큰 압력으로 제 1 팽창 공간(110a)으로 유체를 공급한다. 이때, 도 1에 비해 더 많은 유체가 제 1 팽창 공간(110a)으로 공급된다. 이때 제 1 팽창 공간(110a)과 제 2 팽창 공간(120a)뿐만 아니라 제 3 팽창 공간(130a)도 함께 팽창한다.
이때, 제 1 탄성 부재(110)와 제 2 탄성 부재(120)와 연결 부재(130)가 결합된 결합체의 형상은 선박(10)이 상기 운항 조건(ex. 고속 운항 조건)에서 운항될 때 조파 저항을 저감시키는 최적화된 형상을 가지게 되어 조파 저항이 효과적으로 저감될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에서 연결 부재가 변형된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조파 저항 저감 장치(100')는 연결 부재(130')가 앞선 조파 저항 저감 장치(100)의 연결 부재(130)와 상이하다.
본 실시예에서, 연결 부재(130')는 전체적으로 신축 가능한 재질을 가질 수 있다. 연결 부재(130')는 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창하거나 수축할 때 신축한다.
연결 부재(130')는 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창할 때 도 7과 같이 신장하여 위로 굽은 파이프 형상을 가질 수 있다.
연결 부재(130')는 상부에서 하부로 갈수록 신장량이 증가하도록 형성될 수 있다. 이러한 형상을 가지는 연결 부재(130')는 제 3 팽창 공간(130a)이 팽창할 때 하부보다 상부의 신장량이 크기 때문에 위로 굽은 형상을 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 선박
100, 100' : 조파 저항 저감 장치
110 : 제 1 탄성 부재
110a : 제 1 팽창 공간
120 : 제 2 탄성 부재
120a : 제 2 팽창 공간
130 : 연결 부재
130a : 제 3 팽창 공간
131 : 제 1 결합부
133 : 제 2 결합부
135 : 탄성 부재
140 : 유체 공급부

Claims (7)

  1. 선박의 선수 하부에 전방을 향하도록 부착되고, 팽창 가능한 제 1 팽창 공간이 형성되는 제 1 탄성 부재;
    상기 제 1 탄성 부재의 전방에 배치되고, 상기 제 1 팽창 공간과 연결되어 팽창 가능한 제 2 팽창 공간이 형성되는 제 2 탄성 부재;
    상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재 사이에 배치되고, 상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간을 연결하고 팽창 가능한 제 3 팽창 공간이 형성되는 연결 부재; 및
    상기 제 1 팽창 공간으로 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하고,
    상기 연결 부재는 상기 제 3 팽창 공간이 팽창되면 상기 제 2 탄성 부재와 결합된 전단부가 상방을 향하도록 변형되는, 조파 저항 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    상기 제 1 탄성 부재의 전단부와 결합되는 제 1 결합부;
    상기 제 2 탄성 부재의 후단부와 결합되는 제 2 결합부; 및
    상기 제 1 결합부와 상기 제 2 결합부 사이에 개재되고, 상기 제 3 팽창공간이 형성되며, 상기 제 3 팽창 공간이 팽창할 때 상기 제 2 결합부가 상방을 향하도록 변형되는 탄성 부재를 포함하는, 조파 저항 저감 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 결합부의 상단부와 상기 제 2 결합부의 상단부는 상하 방향으로 회전 가능하도록 힌지 결합되는, 조파 저항 저감 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성 부재는,
    상부에서 하부로 갈수록 신장량이 증가하도록 형성되는, 조파 저항 저감 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 결합부와 상기 제 2 결합부는 자력에 의해 상호 부착되고,
    상기 제 1 팽창 공간 및 상기 제 2 팽창 공간의 내부 압력이 설정값을 넘으면 상기 자력에 의해 상호 부착된 상기 제 1 결합부와 상기 제 2 결합부는 분리되는, 조파 저항 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간이 팽창 상태이고, 상기 제 3 팽창 공간이 수축 상태일 때, 상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재와 상기 연결 부재가 결합된 결합체는 상기 선박의 저속 운항 조건에서 조파 저항을 저감시키는 형상을 가지는, 조파 저항 저감 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 팽창 공간과 상기 제 2 팽창 공간과 상기 제 3 팽창 공간이 팽창 상태일 때, 상기 제 1 탄성 부재와 상기 제 2 탄성 부재와 상기 연결 부재가 결합된 결합체는 상기 선박의 고속 운항 조건에서 조파 저항을 저감시키는 형상을 가지는, 조파 저항 저감 장치.

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