KR20180105224A - 트윈 스케그선의 선저 구조 및 트윈 스케그선 - Google Patents

Abstract

추진 효율을 향상시킬 수 있도록 한, 트윈 스케그선의 선저 구조 및 트윈 스케그선을 제공한다. 선저(13)의 선미 측에 선체 폭방향으로 간격을 두어 마련된 한 쌍의 스케그(15L, 15R)와, 한 쌍의 스케그(15L, 15R)의 선미 측에 개별적으로 설치되고, 서로 내향 회전으로 회전하는 프로펠러와, 상기 한 쌍의 스케그(15L, 15R)의 상호간에 있어서 선저(13)에 형성되고, 상기 선미 측을 향하여 상방 경사지는 경사면(131)을 구비한, 트윈 스케그선의 선저 구조로서, 경사면(131)의 횡단면은, 제1 위치(B)에서는, 상기 선체 폭방향을 따른 평탄 형상으로 형성되며, 상기 제1 위치(B)보다 상기 선미 측의 제2 위치(A)에서는, 상기 선체 폭방향으로 간격을 두고 마련되어 상방으로 파인 한 쌍의 오목 형상부(131b)와, 한 쌍의 오목 형상부(131b)의 상호간에 마련되어 하방으로 볼록해지는 볼록 형상부(131a)를 갖는 기복 형상으로 형성된다.

Description

트윈 스케그선의 선저 구조 및 트윈 스케그선

본 발명은, 선저의 선미 측에 선체 폭방향으로 간격을 두어 마련된 한 쌍의 스케그와, 스케그의 선미 측에 개별적으로 설치된 프로펠러를 구비한, 트윈 스케그선의 선저 구조 및 트윈 스케그선에 관한 것이다.

선저의 선미 측(후측)에, 하방을 향하여 돌출한 스케그를 선체 폭방향으로 간격을 두어 좌우 한 쌍으로 마련하고, 이들 스케그의 후측에 프로펠러를 배치한 트윈 스케그선이 알려져 있다. 트윈 스케그선에서는, 스케그의 상호간에, 선미 측을 향하여 상방으로 경사지는 경사면(이하 "선미 경사면"이라고 부름)을 선저에 마련하고, 이 선미 경사면과 양 스케그의 상호간에, 터널 형상의 선저 오목부가 형성되어 있다.

선저 오목부를 형성함으로써, 항행 시, 선미 경사면을 따라 후방의 프로펠러를 향하여 상승하는 물의 상승류가 얻어진다. 양 프로펠러는 내향 회전, 즉, 양 프로펠러의 상호간의 상승류에 대향하여 하향으로 회전하므로, 이로써 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 추진 효율을 향상시키는 기술로서, 선수 측으로부터 선미 측으로 향하는 기포류를 발생시켜, 선저를 기포류로 덮음으로써 선체 마찰 저항을 저감하는 공기 윤활 시스템이 알려져 있다. 공기 윤활 시스템을 사용하여 선체 마찰 저항(추진 저항)을 저감시킴으로써, 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

트윈 스케그선에 있어서도, 공기 윤활 시스템을 장비한 것이 다양하게 개발되고 있다(예를 들면 특허문헌 1).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-01115호

트윈 스케그선에서는, 상술한 바와 같이 좌우의 스케그의 상호간에 선미 경사면을 마련하여 프로펠러로 향하는 물의 상승류를 형성함으로써 추진 효율을 향상시키고 있지만, 추가적인 추진 효율의 향상이 요망되고 있다.

또, 트윈 스케그선에 있어서 공기 윤활 시스템을 장비한 경우, 프로펠러 상호간의 선저 오목부에 의하여, 기포가 수류와 함께 프로펠러 상호간으로 안내되고, 또한, 그 형상(터널 형상의 오목부)에 의하여 기포류의 도피로가 없어지기(즉 기포류가 프로펠러 외방으로 휘어져 흐르는 것이 규제되기) 때문에, 기포류가 프로펠러로 유입되기 쉽다. 기포류가 프로펠러에 유입되면, 캐비테이션이 증가하여, 그에 따른 리스크(프로펠러의 이로전(erosion), 변동압 증가에 의한 선체의 진동이나 소음)가 높아질 우려가 있다.

본 발명은, 추진 효율을 향상시킬 수 있도록 한, 트윈 스케그선의 선저 구조 및 트윈 스케그선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 공기 윤활 시스템에 의하여 선저에 분출된 기포가, 프로펠러로 유입하는 것을 억제할 수 있도록 한, 트윈 스케그선의 선저 구조 및 트윈 스케그선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명 트윈 스케그선의 선저 구조는, 선저의 선미 측에 선체 폭방향으로 간격을 두어 마련된 한 쌍의 스케그와, 상기 한 쌍의 스케그의 선미 측에 개별적으로 설치되고, 서로 내향 회전으로 회전하는 프로펠러와, 상기 한 쌍의 스케그의 상호간에 있어서 상기 선저에 형성되고, 상기 선미 측을 향하여 상방 경사지는 경사면을 구비한, 트윈 스케그선의 선저 구조로서, 상기 경사면의 횡단면은, 제1 위치에서는, 상기 선체 폭방향을 따른 평탄 형상으로 형성되며, 상기 제1 위치보다 상기 선미 측의 제2 위치에서는, 상기 선체 폭방향으로 간격을 두고 마련되어 상방으로 파인 한 쌍의 오목 형상부와, 상기 한 쌍의 오목 형상부의 상호간에 마련되어 하방으로 볼록해지는 볼록 형상부를 갖는 기복 형상으로 형성된 것을 특징으로 하고 있다.

(2) 상기 볼록 형상부는, 만곡 형상 볼록 형상부인 것이 바람직하다.

(3) 상기 제2 위치는, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 0.5배만큼 전방의 위치와, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 1.5배만큼 전방의 위치의 사이에 있어서 설정되고, 상기 프로펠러와 상기 제2 위치의 사이의 범위에 있어서, 하기 식 [1]에 의하여 규정되는 파임 깊이의 최댓값이, 계획 흘수의 4% 이상 또한 6% 이하인 것이 바람직하다.

파임 깊이=(상기 오목 형상부의 상단의 높이)-(상기 볼록 형상부의 하단의 높이)…[1]

(4) 상기 볼록 형상부는, 상기 선체 폭방향으로 중앙에 평탄면을 구비한 스텝 형상 볼록 형상부인 것이 바람직하다.

(5) 상기 제2 위치는, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 0.5배만큼 전방의 위치와, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 1.5배만큼 전방의 위치의 사이에 있어서 설정되고, 상기 프로펠러와 상기 제2 위치의 사이의 범위에 있어서, 하기 식 [2]에 의하여 규정되는 파임 깊이의 최댓값이, 계획 흘수의 4% 이상 또한 6% 이하인 것이 바람직하다.

파임 깊이=(상기 오목 형상부의 상단의 높이)-(상기 평탄면의 높이)…[2]

(6) 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 트윈 스케그선의 선저 구조는, 선저의 선미 측에 선체 폭방향으로 간격을 두어 마련된 한 쌍의 스케그와, 상기 한 쌍의 스케그의 선미 측에 개별적으로 설치되고, 서로 내향 회전으로 회전하는 프로펠러와, 상기 한 쌍의 스케그의 상호간에 있어서 상기 선저에 형성되고, 상기 선미 측을 향하여 상방 경사지는 경사면을 구비한, 트윈 스케그선의 선저 구조로서, 상기 경사면은, 제1 위치에서는, 상기 선체 폭방향을 따른 평탄 형상으로 형성되며, 상기 제1 위치보다 상기 선미 측의 제2 위치에서는, 상기 프로펠러보다 상기 선체 폭방향의 센터 라인 측에 상단이 배치됨과 함께 상방으로 파인 단일 오목 형상부를 갖는 오목 형상으로 형성되고, 상기 제2 위치는, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 0.5배만큼 전방의 위치와, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 1.5배만큼 전방의 위치의 사이에 있어서 설정되며, 상기 프로펠러와 상기 제2 위치의 사이의 범위에 있어서, 하기 식 [3]에 의하여 규정되는 파임 깊이의 최댓값이, 계획 흘수의 4% 이상 또한 6% 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

파임 깊이=(상기 오목 형상부의 상단의 높이)-(상기 횡단면에 있어서의, 상기 프로펠러의 회전 중심보다 프로펠러 반경만큼 상기 내측의 위치에 있어서의 높이)…[3]

(7) 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 트윈 스케그선은 (1) 내지 (6) 중 어느 것에 기재된 선저 구조를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

(8) 상기 선저에 기포를 분출하는 공기 윤활 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 스케그의 상호간에 있어서 선미 측을 향하여 상방 경사지는 경사면이 선저에 형성되고, 이 경사면의 횡단면은, 제1 위치에서는, 선체 폭방향을 따른 평탄 형상으로 형성되며, 제1 위치보다 선미 측의 제2 위치에서는, 선체 폭방향으로 간격을 두고 마련되어 상방으로 파인 한 쌍의 오목 형상부와, 이들 한 쌍의 오목 형상부의 상호간에 마련되어 하방으로 볼록해지는 볼록 형상부를 갖는 기복 형상으로 형성되어 있다.

이로써, 경사면의 후방을 향하는 상방 경사가, 스케그의 각각의 내방에 마련된 오목 형상부가 있는 만큼 급경사가 되므로, 경사면을 따라 프로펠러로 흐르는 상승류의 상향 성분이 커지고, 상승류에 대하여 하향으로 회전하는 프로펠러에 의하여 높은 추진력이 얻어져, 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 오목 형상부의 상호간에는, 볼록 형상부가 마련되어 있으므로, 볼록 형상부가 존재하는 만큼, 스케그와 경사면의 사이에 형성되는 상승류의 유로 단면적이 작아지고, 그 만큼, 오목 형상부의 상승류의 속도가 빨라져, 이 점에서도 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 공기 윤활 시스템을 장비한 경우에는, 선저에 분출된 기포가, 오목 형상부에 모여 흐르게 되므로, 기포는, 프로펠러의 밖을 통과하여 선미 측으로 흐르게 되어, 기포가 프로펠러로 유입하는 것을 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태로서의 선박의 전체 구성을 나타내는 모식도로서, 측면도의 하방에 저면도를 함께 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태로서의 선저 구조 및 그 작용 효과를 설명하기 위한 모식도로서, 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태로서의 선저 구조의 작용 효과를 설명하기 위한 모식도로서, 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시형태로서의 선저 구조 및 그 작용 효과를 설명하기 위한 모식도로서, 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시형태로서의 선저 구조의 작용 효과를 설명하기 위한 모식도로서, 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다.
도 6은, 본 발명의 제3 실시형태로서의 선저 구조 및 그 작용 효과를 설명하기 위한 모식도로서, 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다.
도 7은, 본 발명의 제3 실시형태로서의 선저 구조의 작용 효과를 설명하기 위한 모식도로서, 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 각 실시형태는 어디까지나 예시에 지나지 않고, 이하의 각 실시형태에서 명시하지 않는 다양한 변형이나 기술의 적용을 배제할 의도는 없다. 이하의 각 실시형태의 구성은, 그러한 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

또한, 이하의 설명에서는, 선박(1)의 선수(11) 측(진행 방향)을 전방으로 하고, 선미(12) 측을 후방으로 하며, 전방을 기준으로 좌우를 정하고, 중력의 방향을 하방으로 하며, 그 반대를 상방으로 하여 설명한다. 또, 선체 전후 방향(이하 "전후 방향"이라고도 함)(X)와 직교하는 수평 방향을 선체 폭방향(이하 "폭방향" 또는 "선폭 방향"이라고도 함)(Y)라고 하고, 선폭 방향(Y)의 센터 라인(CL)에 가까워지는 측을 내측이라고 하며, 그 반대로 센터 라인(CL)로부터 멀어지는 측을 외측으로 하여 설명한다. 또, 편의상, 도 1에서는 기포(100)을 일부만 나타내고, 도 3, 5, 7에서는 기포(100)을 실제보다 크게 나타낸다.

[1. 제1 실시형태]

[1-1. 선박의 전체 구성]

본 발명의 제1 실시형태로서의 선박의 전체 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태로서의 선박의 전체 구성을 나타내는 모식인 측면도이며, 그 하방에 선체 전후 방향의 위치에 관한 횡단 면적의 분포도를 함께 나타낸다.

선박(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 선박(1)의 본체인 선체(10)과, 선박(1)의 각종 제어가 행해지는 컨트롤 룸(20)과, 공기 윤활 시스템(30)을 구비한다.

선박(1)은, 트윈 스케그선이며, 선저(13)의 후부 측에는, 하방으로 돌출한 스케그(15)가, 폭방향(Y)으로 간격을 두어, 센터 라인(CL)의 좌우 양측에 한 쌍으로 마련됨과 함께, 각 스케그(15)의 후부에, 서로 내향 회전하는 프로펠러(16)이 각각 장착되어 있다. 또, 각 프로펠러(16)의 후방에는, 선체(10)의 진행 방향을 정하는 키(17)이 각각 설치되어 있다. 또한, 프로펠러(16)의 내향 회전이란, 프로펠러(16)의 상부에 있어서 내측(센터 라인(CL) 측)으로 회전하는 것이다.

이하, 좌우의 스케그(15)를 구별하는 경우에는, 좌측의 스케그(15)를 스케그(15L)이라고 표기하고, 우측의 스케그(15)를 스케그(15R)이라고 표기한다. 마찬가지로 좌우의 프로펠러(16)을 구별하는 경우에는, 좌측의 프로펠러(16)을 프로펠러(16L)이라고 표기하고, 우측의 프로펠러(16)을 프로펠러(16R)이라고 표기한다.

또한, 스케그(15L, 15R)의 형상 및 배치와, 프로펠러(16L, 16R)의 배치 등, 선체(10)의 기본적인 구조는 센터 라인(CL)에 대하여 대칭이다.

공기 윤활 시스템(30)은, 선저(13)으로부터 공기를 분출하여 선저(13)과 수면의 경계에 기포(100)의 흐름을 발생시켜, 이 기포류(100)에 의하여 선저(13)을 덮는 기포층을 형성함으로써 항행하는 선체(10)의 마찰 저항을 저감하는 것이다.

구체적으로는, 공기 윤활 시스템(30)은, 예를 들면 블로어나 컴프레서에 의하여 구성되는 공기 공급원(31)과, 선저(13)의 선수(11) 근처에 설치된 복수의 기포 분출부(33)과, 공기 공급원(31)과 각 기포 분출부(33)을 연결하는 공기 공급 통로(32)를 구비하여 구성되며, 공기 공급원(31)을 작동시킴으로써, 각 기포 분출부(33)으로부터 선미(12)를 향하여 기포(100)이 분출된다.

또, 선저(13)의 스케그(15L, 15R)의 상호간에, 전후 방향(X)의 중앙으로부터 후방을 향하여 상방으로 경사지는 경사면(이하 "선미 경사면"이라고도 부름)(131)이 마련되어 있고, 선미 경사면(131)과 스케그간(15L, 15R)의 상호간에, 터널 형상의 오목부(132)가 형성되어 있다.

[1-2. 선저 구조]

선저(13)의 선미 경사면(131)에 관하여, 도 1에 추가하여 도 2를 참조하여 더 설명한다.

도 1에 나타내는 위치(제2 위치)(A) 및 위치(제1 위치)(B)는, 후술 하는 바와 같이 선미 경사면(131)의 형상을 규정하기 위한 위치이다.

위치(A)는, 위치(B)보다 후방의 위치로서, 프로펠러(16)의 전후 방향(X)에 관한 위치(이하 "프로펠러 위치"라고 부름)(P)보다 소정 거리(LA)만큼 전방의 위치로서 정의되고, 위치(B)는 프로펠러 위치(P)보다 소정 거리(LB)만큼 전방의 위치로서 정의된다.

여기에서, 프로펠러 위치(P)란 프로펠러(16)의 전후 방향의 중심(LP)의 위치를 말한다. 또, 소정 거리(LA)는, 프로펠러(16)의 직경(Dp)의 0.5배~1.5배의 범위에서 설정된다(Dp×0.5≤LA≤Dp×1.5). 소정 거리(LB)는, 이에 한정되는 것은 아니지만 예를 들면 선장(L0)의 10%로서 설정된다(LB=L0×0.1). 또한, 도 1에서는 편의적으로 소정 거리(LB)를 기다랗게 나타내고 있다.

도 2는 위치(A, B)에 있어서의 횡단면 형상(전후 방향(X)에 대하여 수직으로 절단한 단면 형상)을 나타내는 모식도이며, 위치(A)에 있어서의 횡단면 형상을 실선으로 나타내고, 위치(B)에 있어서의 횡단면 형상을 파선으로 나타낸다. 또한, 부호 16X는, 프로펠러(16)이 회전 시에 그리는 프로펠러면이다.

선저(13)의 선미 경사면(131)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 위치(B)에서는 평탄한 형상을 하고 있고, 센터 라인(CL)을 포함하는 중앙부가 평탄부(131f)로서 형성되어 있다. 평탄부(131f)는, 예를 들면 센터 라인(CL)을 중심으로 프로펠러 직경(Dp)와 동일한 길이의 폭치수(Wf)를 갖고 있다(Wf=Dp).

이에 대하여, 위치(A)에서는, 위치(B)보다 연직 상방에 있어서, 센터 라인(CL)을 포함하는 중앙부가 하방으로 볼록해지는 볼록 형상부(131a)를 갖고 있고, 볼록 형상부(131a)를 가짐으로써, 볼록 형상부(131a)와 스케그(15L)의 사이, 및, 볼록 형상부(131a)와 스케그(15R)의 사이에 각각 파임부(오목 형상부)(131b)가 형성되어 있다. 환언하면, 위치(A)에서는, 선미 경사면(131)은, 각 스케그(15)의 내측에 각각 파임부(131b)가 형성되고, 파임부(131b, 131b)의 상호간에 볼록 형상부(131a)가 형성된 기복 형상으로 되어 있다.

본 실시형태에서는, 볼록 형상부(131a)는, 센터 라인(CL)에 하단(131a_btm)을 갖는 만곡 형상의 볼록 형상부이며, 각 파임부(131b)는, 스케그(15)의 내벽면(15in)에 이어져 마련되어, 스케그(15)의 내측의 연결부에 마련된 만곡 형상의 오목 형상부이다.

또한, 본 실시형태에서는, 선미 경사면(131)의 횡단면 형상은, 전후 방향(X)를 따라 연속적으로 변화하고, B위치의 횡단면 형상으로부터 후방이 됨에 따라 A위치의 횡단면 형상으로 서서히 변화한다. 또, 본 실시형태에서는, A위치로부터 프로펠러면(P)에 걸친 선미 경사면(131)의 횡단면 형상은, A위치의 횡단면 형상과 동일하게, 파임부의 상호간에 볼록 형상부가 형성된 기복 형상으로 되어 있다.

그리고, 프로펠러 위치(P)와 위치(A)의 사이의 범위(RA)(도 1 참조)에 있어서, 하기 식 (1)에 의하여 구한 횡단면 형상의 파임 깊이(Δh1)의 최댓값이, 계획 흘수(h0)(도 1 참조)의 4% 이상 또한 6% 이하가 되도록 설정된다.

하기 식 (1) 중의 h1a는, 횡단면 형상에 있어서의 볼록 형상부(131a)의 하단(131a_btm)의 높이(환언하면 횡단면 형상에 있어서의 센터 라인(CL) 상의 선저(13)의 높이)이다. 하기 식 (1) 중의 h1b는, 횡단면 형상에 있어서의 파임부(131b)의 상단(131b_tp)의 높이(환언하면, 횡단면 형상에 있어서의 선저(13)의 최대 높이)이다.

Δh1=h1b-h1a…(1)

또한, 계획 흘수(h0)이란, 계획상의 흘수이며, 실항행 시에 상정되는 대표적인 적재 중량 시의 끽수를 말한다.

또, 도 2에서는, 볼록 형상부(131a)의 하단(131a_btm)의 높이(h1a) 및 파임부(131b)의 상단(131b_tp)의 높이(h1b)를, 프로펠러(16)의 회전 중심(Cp)의 높이를 기준으로 하여 나타내고 있다.

[1-3. 작용·효과]

본 발명의 제1 실시형태에 의하면, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 선미 경사면(131)을, 위치(B)에서는 평탄한 형상으로 하고, 위치(B)보다 후방의 위치(A)에서는, 프로펠러(16)이 장착된 스케그(15)의 바로 내측에 파임부(131b)를 각각 형성했다. 이로써, 선미 경사면(131)의 후방을 향하는 상방 경사가, 파임부(131b)의 깊이(파임 깊이)(Δh1)만큼 급경사가 된다. 이로써, 선미 경사면(131)을 따라 위치(B)로부터 위치(A)를 향하여(즉 후방을 향하여) 프로펠러(16)으로 흐르는 상승류(Fup)를, 파임부(131b)를 마련하지 않는 경우보다 강한 상승류로 할 수 있다.

따라서, 화살표(AL, AR)로 나타내는 바와 같이 상승류(Fup)에 대하여 대향 회전하는 프로펠러(16L, 16R)에 의하여, 파임부(131b)를 마련하지 않는 경우보다 높은 추진력이 얻어져, 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 볼록 형상부(131a)가 마련되어 있으므로, 볼록 형상부(131a)가 존재하는 만큼, 스케그(15)의 상호간의 횡단 면적, 즉 상승류(Fup)의 유로 단면적이 적어지고, 그 만큼, 상승류(Fup)를 강하게 할 수 있어, 이 점에서도 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 범위(RA)(도 1 참조)에 있어서의 횡단면의 파임 깊이(Δh1)의 최댓값을 계획 흘수(h0)의 4% 이상 또한 6% 이하로 설정하고 있으므로, 추진 효율을 최적화할 수 있다. 즉, 파임 깊이(Δh1)이 계획 흘수(h0)의 4% 미만에서는, 선미 경사면(131)의 상승 각도를 충분히 증가시킬 수 없어, 추진 효율을 향상시킬 수 있을 만큼 강한 상승류가 얻어지지 않는다. 또, 파임 깊이(Δh1)이 6%를 초과하면, 선저(13)이 하방으로 과도하게 부푼 형상이 되어 선저(13)의 침수 면적이 증가하여, 오히려, 항행 시의 선체(10)의 저항이 증대하게 된다.

또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 공기 윤활 시스템(30)의 기포 분출부(33)(도 1 참조)으로부터 분출된 기포(100)은, 선미 경사면(131)과 스케그간(15L, 15R)의 상호간에 형성된 터널 형상의 오목부(132) 내를 흐르게 되지만, 이 기포(100)은, 프로펠러면(16X)보다 상방에 형성되는 파임부(131b)에 모여 흐르게 되므로, 기포(100)은, 프로펠러(16)의 내측 경사 상방을 통과하여 선미 측(12)로 흐르게 된다.

따라서, 기포(100)이 프로펠러(16)에 유입하는 것을 억제할 수 있다.

[2. 제2 실시형태]

[2-1. 구성]

본 발명의 제2 실시형태의 선박에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다.

본 실시형태는, 제1 실시형태에 대하여, 위치(A)에 있어서의 선미 경사면(131)의 횡단면 형상의 볼록 형상부의 형상이 주로 다르다.

구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 볼록 형상부(231a)는, 센터 라인(CL)에 걸치도록 형성된 평탄면(231f)를 구비하고, 횡단면에서 보아 대략 사다리꼴 형상의 스텝 형상 볼록 형상부로서 구성되어 있다. 또, 볼록 형상부(231a)와 스케그(15)의 내벽면(15in)과의 사이에 형성되는 각 파임부(오목 형상부)(231b)의 형상은, 볼록 형상부(231a)가 평탄면(231f)를 구비하는 만큼, 제1 실시형태의 파임부(131b)에 비교하여 폭치수가 좁아져 예각화되어 있다.

그리고, 프로펠러 위치(P)와 위치(A)의 사이의 범위(RA)(도 1 참조)에 있어서, 하기 식 (2)에 의하여 구한 파임 깊이(Δh2)의 최댓값이, 계획 흘수(h0)(도 1 참조)의 4% 이상 또한 6% 이하가 되도록 설정된다.

Δh2=h2b-h2a…(2)

상기 식 (2) 중의 h2a는, 횡단면 형상에 있어서의 평탄면(231f)의 높이(또한, 평탄면(231f)가 수평이 아니고 경사를 갖고 있는 경우에는, 평탄면(231f)의 평균 높이)이며, 상기 식 (2) 중의 h2b는, 횡단면 형상에 있어서의 파임부(231b)의 상단(231b_tp)의 높이(환언하면, 횡단면 형상에 있어서의 선저(13)의 최대 높이)이다.

파임 깊이(Δh2)의 최댓값을 계획 흘수(h0)의 4% 이상 또한 6% 이하로 설정하고 있는 것은, 파임 깊이(Δh2)가 계획 흘수(h0)의 4% 미만에서는, 선미 경사면(131)의 상승 각도를 충분히 증가시킬 수 없어, 추진 효율을 향상시킬 수 있을 만큼 강한 상승류가 얻어지지 않으며, 또, 파임 깊이(Δh2)가 6%를 초과하면, 파임부(231b)가 과도하게 커져 선저(13)의 침수 면적이 증가하여, 오히려, 항행 시의 선체(10)의 저항이 증대하게 되기 때문이다.

또한, 도 4에서는, 평탄면(231f)의 높이(h2a) 및 파임부(231b)의 상단(231b_tp)의 높이(h2b)를, 프로펠러(16)의 회전 중심(Cp)의 높이를 기준으로 하여 나타내고 있다.

그 밖의 구성은 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

[2-2. 작용·효과]

본 발명의 제2 실시형태에 의하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 선미 경사면(131)에 볼록 형상부(231a) 및 파임부(231b)를 마련함과 함께, 범위(RA)(도 1 참조)에 있어서, 횡단면 형상의 파임 깊이(Δh2)의 최댓값이, 계획 흘수(h0)의 4% 이상 또한 6% 이하가 되도록 설정하고 있으므로, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 볼록 형상부(231a)를, 평탄면(231f)를 구비하여 구성했으므로, 평탄면(231f)만큼, 볼록 형상부(231a)의 내용적을 늘릴 수 있으므로 선박의 적재 가능한 화물량을 증가시킬 수 있다.

또한, 볼록 형상부(231a)를, 평탄면(231f)를 구비하여 구성한 만큼, 평탄면(231f)만큼, 제1 실시형태보다, 스케그(15)의 상호간의 횡단 면적, 즉 상승류(Fup)의 유로 단면적이 적어지고, 그 만큼, 상승류(Fup)를 강하게 할 수 있어, 추진 효율을 한층 향상시킬 수 있다.

또, 제1 실시형태와 마찬가지로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 공기 윤활 시스템(30)의 기포 분출부(33)으로부터 분출되고, 선미 경사면(231)을 따라 흐르는 기포(100)이, 프로펠러면(16X)보다 상방에 형성되는 파임부(231b)에 모여 흐르게 되므로, 기포(100)은, 프로펠러(16)의 내측 경사 상방을 통과하여 선미 측(12)로 흐르게 된다.

따라서, 기포(100)이 프로펠러(16)으로 유입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 파임부(231b)의 폭치수가 좁아진 만큼, 파임부(231b) 위로 향하는 각도가 상대적으로 예각화되어, 파임부(231b)에 들어간 기포(100)은 파임부(231b)로부터 벗어나 흐르기 어려워져, 기포(100)이 프로펠러(16)으로 유입하는 것을 한층 억제할 수 있다.

[3. 제3 실시형태]

[3-1. 구성]

본 발명의 제3 실시형태의 선박에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 각 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다.

본 실시형태는, 제1 실시형태에 대하여, 위치(A)에 있어서의 선미 경사면(131)의 횡단면 형상의 볼록 형상부의 형상이 주로 다르다.

구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 위치(A)에 있어서의 경사면(131)의 횡단면 형상은, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 같이 볼록 형상부(131a, 231a)의 양측에 파임부(131b, 231b)가 없고, 단일 파임부(오목부)(331b)로 이루어지는 형상으로 되어 있다. 파임부(331b)는, 본 실시형태에서는, 프로펠러(16)보다 상방으로 파여 있고, 스케그(15)의 내벽면(15in)에 이어져 마련되며, 센터 라인(CL) 상에 상단(331b_tp)가 위치하는 만곡 형상으로 되어 있다. 즉, 파임부(331b)는, 그 상단이 프로펠러(16)보다 센터 라인(CL) 측(내측)에 설정되어 있다.

그리고, 프로펠러 위치(P)와 위치(A)의 사이의 범위(RA)(도 1 참조)에 있어서, 하기 식 (3)에 의하여 구한 파임 깊이(Δh3)의 최댓값이, 계획 흘수(h0)(도 1 참조)의 4% 이상 또한 6% 이하가 되도록 설정된다.

하기 식 (3)에 있어서, h3a는, 파임부(331b)의 상단(331b_tp)의 높이(즉 센터 라인(CL) 상의 선저(13)의 높이), h3b는, 프로펠러(16)의 회전 중심(Cp)보다 프로펠러 반경(=0.5×프로펠러 직경(Dp))만큼 내측의 위치에 있어서의 선저(13)의 높이이다.

Δh3=h3a-h3b…(3)

또한, 도 6에서는, 상기의 높이(h3a 및 h3b)를, 프로펠러(16)의 회전 중심(Cp)의 높이를 기준으로 하여 나타내고 있다.

이와 같이, 파임 깊이(Δh3)의 최댓값을 계획 흘수(h0)의 4% 이상 또한 6% 이하로 설정하고 있으므로, 추진 효율을 문제 없이 최적화할 수 있다. 즉, 파임 깊이(Δh3)이 계획 흘수(h0)의 4% 미만에서는, 파임 깊이(Δh3)이 너무 작아 선미 경사면(331)의 상승 각도를 충분히 증대시킬 수 없어, 추진 효율을 향상시킬 수 있을 만큼, 강한 상승류가 얻어지지 않는다. 또, 파임 깊이(Δh3)이 계획 흘수(h0)의 6%를 초과하면, 선체의 선미 측에 있어서의 적재 가능한 화물량이 감소함과 함께 발전기 등의 기기 배치의 자유도를 좁히게 된다.

그 밖의 다른 구성은 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

[3-2. 작용·효과]

본 발명의 제3 실시형태에 의하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 선미 경사면(331)에 파임부(331b)를 마련함과 함께, 범위(RA)(도 1 참조)에 있어서, 파임 깊이(Δh3)의 최댓값을, 계획 흘수(h0)의 4% 이상 또한 6% 이하가 되도록 설정하고 있으므로, 선체의 선미 측에 있어서의 적재 가능한 화물량이 감소함과 함께 발전기 등의 기기 배치의 자유도를 좁히게 된다고 하는 문제 없이, 제1 실시형태와 마찬가지로, 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 프로펠러(16)보다 내측에 마련된 파임부(331b)를 마련함과 함께, 파임 깊이(Δh3)을 상기 범위로 설정함으로써, 적재 가능한 화물량의 감소 및 기기 배치의 자유도의 제한을 각각 완화하면서, 기포(100)을 내측에 모아 프로펠러(16)에 기포(100)이 유입하는 것을 방지할 수 있다.

[4. 변형예]

상기 각 실시형태에서는, 본 발명을, 공기 윤활 시스템(30)을 구비한 선박에 적용한 예를 설명했지만, 본 발명은, 공기 윤활 시스템(30)을 구비하지 않는 선박에 적용하는 것도 가능하다. 본 발명을 공기 윤활 시스템(30)을 구비하지 않는 선박에 적용해도, 추진 효율을 향상시키는 효과가 얻어진다.

1 선박
10, 10A 선체
13 선저
131 경사면
131a 볼록 형상부
131a_btm 볼록 형상부(131a)의 하단
131b 파임부(오목 형상부)
131b_tp 파임부(131b)의 상단
131f 평탄면
132 오목부
231a 볼록 형상부
231f 평탄면(볼록 형상부(231a)의 하단)
231b 파임부(오목 형상부)
231b_tp 파임부(131b)의 상단
331b 파임부(오목 형상부)
331b_tp 파임부(331b)의 상단
15, 15L, 15R 스케그
16, 16L, 16R 프로펠러
16X 프로펠러면
30 선체 마찰 공기 윤활 시스템
33 기포 분출부
CL 선폭 방향(Y)의 센터 라인
CP 프로펠러(16)의 회전 중심
A 제2 위치
B 제1 위치
Dp 프로펠러(16)의 직경
h0 계획 흘수
h1a 볼록 형상부(131a)의 하단(131a_btm)의 높이
h1b 파임부(131b)의 상단(131b_tp)의 높이
h2a 평탄면(231f)의 높이
h2b 파임부(231b)의 상단(231b_tp)의 높이
h3a 파임부(331b)의 상단(331b_tp)의 높이
h3b 프로펠러(16)의 회전 중심(Cp)보다 프로펠러 반경만큼 내측의 위치에 있어서의 선저(13)의 높이
Δh1, Δh2, Δh3 파임 깊이
P 프로펠러 위치
LA, LB 소정 거리

Claims (8)

1. 선저의 선미 측에 선체 폭방향으로 간격을 두어 마련된 한 쌍의 스케그와,
   상기 한 쌍의 스케그의 선미 측에 개별적으로 설치되고, 서로 내향 회전으로 회전하는 프로펠러와,
   상기 한 쌍의 스케그의 상호간에 있어서 상기 선저에 형성되고, 상기 선미 측을 향하여 상방 경사지는 경사면을 구비한, 트윈 스케그선의 선저 구조로서,
   상기 경사면의 횡단면은,
   제1 위치에서는, 상기 선체 폭방향을 따른 평탄 형상으로 형성되며,
   상기 제1 위치보다 상기 선미 측의 제2 위치에서는, 상기 선체 폭방향으로 간격을 두고 마련되어 상방으로 파인 한 쌍의 오목 형상부와, 상기 한 쌍의 오목 형상부의 상호간에 마련되어 하방으로 볼록해지는 볼록 형상부를 갖는 기복 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선의 선저 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼록 형상부는, 만곡 형상 볼록 형상부인 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선의 선저 구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2 위치는, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 0.5배만큼 전방의 위치와, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 1.5배만큼 전방의 위치의 사이에 있어서 설정되고,
   상기 프로펠러와 상기 제2 위치의 사이의 범위에 있어서, 하기 식 [1]에 의하여 규정되는 파임 깊이의 최댓값이, 계획 흘수의 4% 이상 또한 6% 이하인 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선의 선저 구조.
   파임 깊이=(상기 오목 형상부의 상단의 높이)-(상기 볼록 형상부의 하단의 높이)…[1]
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼록 형상부는, 상기 선체 폭방향으로 중앙에 평탄면을 구비한 스텝 형상 볼록 형상부인 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선의 선저 구조.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 위치는, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 0.5배만큼 전방의 위치와, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 1.5배만큼 전방의 위치의 사이에 있어서 설정되고,
   상기 프로펠러와 상기 제2 위치의 사이의 범위에 있어서, 하기 식 [2]에 의하여 규정되는 파임 깊이의 최댓값이, 계획 흘수의 4% 이상 또한 6% 이하인 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선의 선저 구조.
   파임 깊이=(상기 오목 형상부의 상단의 높이)-(상기 평탄면의 높이)…[2]
6. 선저의 선미 측에 선체 폭방향으로 간격을 두어 마련된 한 쌍의 스케그와,
   상기 한 쌍의 스케그의 선미 측에 개별적으로 설치되고, 서로 내향 회전으로 회전하는 프로펠러와,
   상기 한 쌍의 스케그의 상호간에 있어서 상기 선저에 형성되고, 상기 선미 측을 향하여 상방 경사지는 경사면을 구비한, 트윈 스케그선의 선저 구조로서,
   상기 경사면은,
   제1 위치에서는, 상기 선체 폭방향을 따른 평탄 형상으로 형성되며,
   상기 제1 위치보다 상기 선미 측의 제2 위치에서는, 상기 프로펠러보다 상기 선체 폭방향의 센터 라인 측에 상단이 배치됨과 함께 상방으로 파인 단일 오목 형상부를 갖는 오목 형상으로 형성되고,
   상기 제2 위치는, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 0.5배만큼 전방의 위치와, 상기 프로펠러로부터 상기 프로펠러의 직경의 1.5배만큼 전방의 위치의 사이에 있어서 설정되며,
   상기 프로펠러와 상기 제2 위치의 사이의 범위에 있어서, 하기 식 [3]에 의하여 규정되는 파임 깊이의 최댓값이, 계획 흘수의 4% 이상 또한 6% 이하인 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선의 선저 구조.
   파임 깊이=(상기 오목 형상부의 상단의 높이)-(상기 횡단면에 있어서의, 상기 프로펠러의 회전 중심보다 프로펠러 반경만큼 상기 내측의 위치에 있어서의 높이)…[3]
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 선저 구조를 구비한 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 선저에 기포를 분출하는 공기 윤활 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는, 트윈 스케그선.

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