KR20180034998A - 밸러스트수 조절 장치 - Google Patents

Abstract

밸러스트수 조절 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치는 선체 내부에 구비되어 밸러스트수가 저장되는 저장공간이 형성되며 밸러스트수의 유입 및 유출이 자유롭게 이루어지는 해수 출입부가 형성되는 밸러스트 탱크 및 상기 밸러스트 탱크 내부에 구비되어 부피가 조절되는 에어백을 포함하여 상기 에어백의 부피가 변화함에 따라 상기 저장공간의 체적이 조절되며, 상기 저장공간의 체적 변화에 따라 상기 해수 출입부를 통하여 밸러스트수가 자동으로 이동한다.

Description

밸러스트수 조절 장치{Adjusting Apparatus for Ballast Water}

본 발명은 밸러스트수 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기의 압력을 이용하여 밸러스트수의 양을 조절하는 밸러스트수 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 화물의 선적 및 하역에 의해 무게 중심이 변동되는 것을 최소화하기 위하여 밸러스트 탱크(ballast tank)를 가지고 있다. 따라서, 선박에 화물이 만재되면 밸러스트 탱크로부터 밸러스트수를 비움으로써 선박의 무게 중심이 해수면 아래에 위치하여 파도 등의 외력이 작용하더라도 안전하게 항해할 수 있도록 하고, 선적된 화물이 없거나 적은 경우에는 선박의 무게 중심이 해수면 아래로 이동하도록 밸러스트 탱크에 해수를 유입시켜서 안정적인 항해를 가능하도록 한다.

이러한 선박의 밸러스트 탱크는 선체 내부에 설치되는 선체 탱크(hull tank)로서 선체의 하단부 좌측과 우측에 대칭 구조를 갖도록 다수개가 설치될 수 있으며, 선체의 데크상에 설치되는 부력 케이싱(buoyancy casing)으로서 선체의 자세를 조절하기 위해 설치된다.

종래의 선박에 마련되는 밸라스트 탱크를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 선박의 밸러스트 탱크(3)를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 선박의 밸러스트 탱크(3)는 선체(1)의 데크(2) 하측에 선체(1)의 선수와 선비를 따라 복수개가 분할되어 설치된다.

그러나, 이러한 밸러스트 탱크(3)는 해수를 저장하고 저장된 해수의 무게를 이용하여 균형을 유지하는 것으로서, 이를 위해서는 각 분할된 밸러스트 탱크(3)에 해수를 유입시키거나 배출시키기 위한 복잡한 배관 및 펌프가 필요하며, 대형 상선과 같이 대양 사이를 운행하는 선박은 밸러스트를 목적으로 유입한 해수가 유입한 곳과는 다른 지역에서 배출하여 해양 생태계의 교란을 일으키기도 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 밸러스트 탱크가 필요하지 않은 밸러스트수 조절 장치를 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 제 1국의 해수가 다른 해양 환경의 제 2국의 해양에 배출됨으로 인해 발생하는 생물 오염을 방지할 수 있는 밸러스트수 조절 장치를 제공하고자 한다.

셋째, 본 발명은 자유 표면 효과를 방지할 수 있는 밸러스트수 조절 장치를 제공하고자 한다.

넷째, 본 발명은 선체 내의 공간 활용도를 향상시킬 수 있는 밸러스트수 조절 장치를 제공하고자 한다.

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

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치는 밸러스트 탱크 및 에어백을 포함한다.

상기 밸러스트 탱크는 선체 내부에 구비되어 밸러스트수가 저장되는 저장공간이 형성되며, 밸러스트수의 유입 및 유출이 자유롭게 이루어지는 해수 출입부가 형성된다.

상기 에어백은 상기 밸러스트 탱크 내부에 구비되어 부피가 조절된다.

그리고, 상기 에어백의 부피가 변화함에 따라 상기 저장공간의 체적이 조절되며, 상기 저장공간의 체적 변화에 따라 상기 해수 출입부를 통하여 밸러스트수가 자동으로 이동한다.

상기 선체에는 상기 에어백으로 공기를 공급하는 펌프, 상기 펌프 및 상기 에어백 사이에 구비되어 공기가 이동하는 유로가 되는 공기 이동 파이프, 상기 공기 이동 파이프에 설치되어 상기 에어백으로 공급되는 공기의 양을 조절하거나 상기 에어백으로부터 대기로 배출되는 공기의 양을 조절하는 조절밸브 및 상기 펌프 및 상기 조절밸브를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다,

상기 에어백은 상기 밸러스트 탱크 내부의 상단에 고정될 수 있다.

상기 에어백은 상기 밸러스트수의 움직임에도 형상이 변하지 않을 정도의 내부 압력을 견디도록 형성되어 상기 밸러스트수의 자유 표면 효과를 방지할 수 있다.

상기 밸러스트 탱크에는 격벽에 의해 구획된 복수의 상기 저장공간이 형성되며, 각각의 상기 저장공간에는 복수 개의 에어백이 설치될 수 있다.

상기 밸러스트 탱크에는 하나의 상기 저장공간이 형성되며, 상기 저장공간에는 복수 개의 에어백이 설치될 수 있다.

또한, 상기 밸러스트 탱크는 상기 선체의 길이 방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예의 밸러스트수 조절 장치는 계류되어 있는 부유식 발전 설비 또는 바지에도 적용 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 의하면 에어백의 부피 변화에 의해 밸러스트수가 자동으로 조절됨으써 별도의 밸러스트 탱크가 필요하지 않은 장점이 있다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 의하면 밸러스트 탱크를 수밀 상태로 형성하지 않고, 밸러스트 탱크에 해수의 유입 및 유출이 자유로운 해수 출입부를 형성하여 밸러스트수가 자유롭게 드나들 수 있기 때문에 제 1국의 해수가 다른 해양 환경의 제 2국의 해양에 배출됨으로 인해 발생하는 생물 오염을 방지할 수 있다.

셋째, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 의하면 에어백에 의해 저장공간의 부피가 조절되며, 조절된 저장공간 내에는 밸러스트수가 가득 차 밸러스트수의 표면이 에어백과 접하기 때문에 자유표면 효과가 줄어들어 안정성이 증가할 수 있다.

넷째, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 의하면 공기 이동 파이프는 기존의 밸러스트수를 이동시키기 위한 파이프보다 부피를 적게 차지하기 때문에 선체 내의 공간 활용도가 향상될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 밸러스트 탱크를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 밸러스트 탱크의 배치를 나타나는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 에어백이 팽창된 모습을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 에어백이 수축된 모습을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 저장공간에 복수 개의 에어백이 설치되는 모습을 나타내는 도면; 및
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 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 출원에서, "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.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 밸러스트 탱크의 배치를 나타나는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 에어백이 팽창된 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 에어백이 수축된 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치의 저장공간에 복수 개의 에어백이 설치되는 모습을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치는 밸러스트 탱크(110) 및 에어백(200)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 밸러스트 탱크(110)는 선체(10) 내부에 구비되며, 내부에는 밸러스트수가 저장되는 저장공간(102)이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 밸러스트 탱크(110)에는 격벽(110)에 의해 구획된 복수 개의 저장공간(102)이 형성될 수 있다. 여기서, 저장공간(102)은 선체(10)의 추진 방향을 기준으로 좌, 우 대칭의 부피 및 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

그리고, 밸러스트 탱크(110)에는 밸러스트수의 유입 및 유출이 자유롭게 이루어지는 해수 출입부(120)가 형성된다. 해수 출입부(120)는 저장공간(102)과 외부를 연통하는 홀로서, 해수 출입부(120)는 각각의 저장공간(102)에 하나가 형성될 수도 있고, 복수 개가 형성될 수도 있다.

이와 같이, 밸러스트 탱크(110)를 수밀 상태로 형성하지 않고, 밸러스트 탱크(110)에 밸러스트수의 유입 및 유출이 자유로운 해수 출입부(120)를 형성하여 밸러스트수가 자유롭게 드나들 수 있기 때문에 제 1국의 해수가 다른 해양 환경의 제 2국의 해양에 배출됨으로 인해 발생하는 생물 오염을 방지할 수 있다.

그리고, 해수 출입부(120)는 밸러스트 탱크(110)의 하부에 형성될 수 있다. 또한, 해수에 포함된 해양 생물이나 이물질 등이 밸러스트 탱크(110)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 거름망 형태의 필터가 구비될 수도 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밸러스트 탱크(110)의 내부에는 에어백(200)이 구비될 수 있다. 본 실시예에서 에어백(200)은 부피가 조절되는 것으로서, 밸러스트 탱크(110) 내부 상단에 고정되어 부피가 변화됨으로써, 저장공간(102)의 부피를 조절할 수 있다.

에어백(200)이 밸러스트 탱크(110) 내부의 상단에 고정되는 것은, 일반적으로 해수 출입부(120)가 밸러스트 탱크(110)의 하부에 형성될 수 있기 때문이다. 그러나, 해수 출입부(120)의 위치는 밸러스트 탱크(110)의 하부에 한정되는 것이 아니며, 밸러스트 탱크(110)의 측면에 형성될 수도 있다.

에어백(200)의 부피 변화에 의해 밸러스트수가 저장될 수 있는 저장공간(102)의 부피가 조절되고, 이에 따라 밸러스트수가 해수 출입부(120)를 통해 자동으로 유입 및 유출될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 에어백(200)이 팽창되면 저장공간(102)의 부피가 줄어드는 동시에 에어백(200)이 저장공간(102)에 저장된 밸러스트수를 밀어내고, 도 4에 도시된 바와 같이 에어백(200)이 수축되면 저장공간(102)의 부피가 늘어나 저장공간(102) 내의 압력이 낮아지므로 해수 출입부(120)를 통하여 해수가 저절로 유입될 수 있다. 즉, 에어백(200)의 부피를 변화시킴으로써 밸러스트수의 양을 조절할 수 있다.

여기서, 에어백(200)은 밸러스트수의 움직임에도 형상이 변하지 않을 정도의 내부 압력을 견디도록 형성되어 밸러스트수의 자유 표면 효과를 방지할 수 있다.

자유 표면이란 유동성 물체가 중심이 중력 방향을 유지 하려는 현상(만유인력의 법칙)이 용기 내부에서 일어날 때, 기체와 접해있는 액체의 표면을 말하며, 자유 표면은 중력 방향과는 수직을 이룬다.

그리고, 자유 표면 효과란, 용기가 기울어 짐으로 인해 용기의 중심과 유체의 중심이 엇갈려서 용기와 유체의 합산 중심이 이동하는 것을 말한다.

즉, 저장공간(102)이 밸러스트수가 가득 채워지지 아 빈 공간이 존재하는 경우, 선체(10)의 롤링이 일어나면 선체(10)가 기울어지는 방향으로 무게중심이 더 편향되어 선체(10)의 롤링이 더욱 심해질 수 있다.

그러나, 본 실시예에 의하면 에어백(200)에 의해 저장공간(102)의 부피가 조절되며, 조절된 저장공간(102) 내에는 밸러스트수가 가득 차 밸러스트수의 표면이 에어백(200)과 접하기 때문에 선박의 롤링이 저감되며, 선박의 동요가 일어나더라도 빠르게 복원될 수 있는 장점이 있다.

만약, 에어백(200)의 팽창률이 크지 않다면, 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 저장공간(102)에 복수 개의 에어백(200)을 설치할 수도 있다.

에어백(200)의 부피를 조절하기 위하여, 선체(10)에는 에어백(200)의 부피를 조절하는 에어 조절부(300)가 마련될 수 있다.

에어 조절부(300)는 에어백(200)으로 공기를 공급하는 펌프(310), 펌프(310)와 에어백(200) 사이에 구비되어 공기가 이동하는 유로가 되는 공기 이동 파이프(320), 공기 이동 파이프(320)에 설치되어 에어백(200)으로 공급되는 공기의 양을 조절하거나 에어백(200)으로부터 대기로 배출되는 공기의 양을 조절하는 조절밸브(330), 펌프(310) 및 조절밸브(330)를 제어하는 컨트롤러(340)를 포함할 수 있다.

여기서, 공기 이동 파이프(320)는, 기존의 밸러스트수를 이동시키기 위한 파이프보다 부피를 적게 차지하기 때문에 선체(10) 내의 공간 활용도가 증대될 수 있다.

보다 상세하게 에어 조절부(300)의 작동을 설명하면, 밸러스트수의 양을 줄여야 하는 경우에는, 펌프(310)가 작동하고 조절밸브(330)가 열려 공기 이동 파이프(320)를 통해 에어백(200)으로 공기가 공급될 수 있다. 이에 따라, 에어백(200)이 팽창하면서 밸러스트수에 압력을 가하여 밸러스트수가 해수 출입부(120)를 통하여 배출됨으로써 밸러스트수의 양이 감소할 수 있다.

또는, 밸러스트수의 양을 늘려야하는 경우에는, 조절밸브(330)가 열려 공기 이동 파이프(320)를 통해 에어백(200) 내의 공기가 대기로 배출될 수 있다. 이에 따라, 에어백(200)이 수축하면서 저장공간(102)의 부피가 늘어나면서 저장공간(102) 내의 압력이 낮아져 해수 출입부(120)를 통해 밸러스트수가 유입되어 밸러스트수의 양이 증가할 수 있다.

또는, 밸러스트수의 양을 유지해야하는 경우에는, 조절밸브(330)가 완전히 닫혀 에어백(200) 내의 공기를 유지할 수 있다.

그러나, 상술하는 에어 조절부(300)의 구성은 하나의 예에 불과하며, 에어백(200)의 부피를 조절할 수 있는 것이라면 어떤 식으로든 구성될 수 있다.

이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 대하여 설명하였다. 상기에는 본 실시예의 밸러스트수 조절 장치가 이동하는 선체에 적용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이와 같이 구성되는 본 실시예의 밸러스트수 조절 장치는 계류되어 있는 부유식 발전 설비 또는 바지에도 물론 적용 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치를 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트수 조절 장치는 본 발명의 일 실시예와 같이 밸러스트 탱크(110), 에어백(200) 및 에어 조절부(300)를 포함한다.

여기서, 에어백(200) 및 에어 조절부(300)는 본 발명의 일 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.

다만, 본 실시예의 밸러스트 탱크(110)는 내부에 격벽(110)이 설치되지 않고, 밸러스트 탱크(110) 내부에 하나의 저장공간(102)만이 형성될 수 있다.

그리고, 하나의 저장공간(102)에는 복수 개의 에어백(200)이 설치될 수 있다.

여기서, 각각의 에어백(200)이 모두 개별적으로 부피가 조절될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 에어백(200)에 공기 유동 파이프가 연결되고, 각각의 공기 유동 파이프에는 모두 조절밸브(330)가 구비될 수 있다.

이로써, 선체(10)의 일측에만 큰 하중이 가해지는 경우, 이와 반대측에 밸러스트수를 증가시키기 위하여 하중이 가해지는 부분의 반대측에 위치하는 에어백(200)을 수축시키고, 하중이 가해지는 측의 에어백(200)은 팽창시켜 선체(10)의 균형을 유지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 선체 100: 밸러스트 탱크
102: 저장공간 110: 격벽
120: 해수 출입부 200: 에어백
300: 에어 조절부 310: 펌프
320: 공기 이동 파이프 330: 조절밸브
340: 컨트롤러

Claims (8)

1. 선체 내부에 구비되어 밸러스트수가 저장되는 저장공간이 형성되며, 밸러스트수의 유입 및 유출이 자유롭게 이루어지는 해수 출입부가 형성되는 밸러스트 탱크; 및
   상기 밸러스트 탱크 내부에 구비되어 부피가 조절되는 에어백;
   을 포함하여 상기 에어백의 부피가 변화함에 따라 상기 저장공간의 체적이 조절되며, 상기 저장공간의 체적 변화에 따라 상기 해수 출입부를 통하여 밸러스트수가 자동으로 이동하는 밸러스트수 조절 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선체에는,
   상기 에어백으로 공기를 공급하는 펌프;
   상기 펌프 및 상기 에어백 사이에 구비되어 공기가 이동하는 유로가 되는 공기 이동 파이프;
   상기 공기 이동 파이프에 설치되어 상기 에어백으로 공급되는 공기의 양을 조절하거나, 상기 에어백으로부터 대기로 배출되는 공기의 양을 조절하는 조절밸브; 및
   상기 펌프 및 상기 조절밸브를 제어하는 컨트롤러;
   를 포함하는 에어 조절부를 더 포함하는 밸러스트수 조절 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 에어백은,
   상기 밸러스트 탱크 내부의 상단에 고정되는 밸러스트수 조절 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 에어백은,
   상기 밸러스트수의 움직임에도 형상이 변하지 않을 정도의 내부 압력을 견디도록 형성되어 상기 밸러스트수의 자유 표면 효과를 방지하는 밸러스트수 조절 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 밸러스트 탱크에는,
   격벽에 의해 구획된 복수의 상기 저장공간이 형성되며, 각각의 상기 저장공간에는 복수 개의 에어백이 설치되는 밸러스트수 조절 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 밸러스트 탱크에는 하나의 상기 저장공간이 형성되며, 상기 저장공간에는 복수 개의 에어백이 설치되는 밸러스트수 조절 장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 밸러스트 탱크는,
   상기 선체의 길이 방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 형성되는 밸러스트수 조절 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   계류되어 있는 부유식 발전 설비 또는 바지에도 적용 가능한 밸러스트수 조절 장치.

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