KR20180135930A - 대형 배수형 선체 선박 - Google Patents

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Abstract

선체(10), 및 선박(400)의 중심선의 각각의 측면에 배열되고 적어도 하나의 프로펠러(152)를 포함하는 추력 및 통제 수단(100)을 포함하는 대형 배수형 선체 선박이 개시된다. 상기 수단(100)은 선체(10)의 좌현측(11) 및 우현측(12) 상에 배열되고, 물의 평면 상으로의 직교 돌출부는 선박(400)의 부양 표면 밖에 있고, 상기 수단(100)은 선박(400)의 메인 빔, 길이, 및 흘수 내에서 유지되고, 선체(10)의 형상은 선체(10)의 저부의 하한 경계가 프로펠러(152) 위치에서 상기 프로펠러(152)의 상한 경계 아래이도록 구성된다.

Description

대형 배수형 선체 선박
본 발명은 대형 배수형 선체 선박, 및 대형 배수형 선체 선박의 모듈식 건조(modular building)에 관한 방법에 관한 것이다.
배수형 선체 선박(displacement hull ship)은 물을 옆으로 미는 것에 의해 물을 통해 이동하며, 제한된 추진(propulsion)으로 물 사이로 길을 내도록 설계되었다. 배수형 선체 선박은 대체로 적당한 속도로 제한된다. 대형 배수형 선체 선박은 둥근 바닥 선체 형상을 포함한다. 유조선, 벌크 화물선, 가스 운반선, 컨테이너 선박 및 크루저와 같은 대형 선박은 배수형 선체 선박이다.
대형 배수형 선체 선박의 선체의 설계는 물에서 항해할 때 선박의 거동에서의 그 영향 때문에 상기 선박의 속도에서의 증가를 고려하여 상기 선박의 유체 역학적 거동과 관련하여 중요하다. 동시에, 선박이 먼 거리에서 상품 및/또는 사람들을 운송하는 장거리 항해 선박인 점을 고려하여, 선박은 최상의 배수량/유체 역학의 양호성비(displacement/hydrodynamic goodness ratio)를 얻도록 가능한 큰 배수량을 가져야만 한다.
대형 배수형 선체 선박에서, 추력 및 통제 수단(thrusting and governing means)은 선체의 하부 잠수 영역에 배열된다. 추력 및 통제 수단의 위치에 의해 조절되는 선미(stern)의 형상은 배수량 및 유체 역학 제한을 거의 발생시키지 않으며, 길이의 긴 부분은 기계류, 숙소, 액체 등의 중량을 지지하도록 선미에서 필요하고, 선박의 화물 운반 용량은 제한된다. 본 출원인은 이러한 이러한 추력 및 통제 시스템을 복부 추력(ventral thrusting) 및 통제 시스템으로서 지칭한다.
US3565029A는 제1 형태의 대형 배수형 선체 선박를 기술한다. 도 1a 및 도 1b는 이러한 선박의 특성을 개략적인 방식으로 도시한다. 이러한 형태의 선박은, 선박의 선미에서 선체에 일체로 위치되며 선박의 중심선에 평행하고 대칭으로 연장 되는 2개의 벌브(bulb)를 구비하는 복부형(ventral-type) 추력 및 통제 시스템을 포함한다. 각각의 선박 바닥(bulge)의 단부 부분에서, 프로펠러가 배열되고, 각각의 프로펠러 후미에서 방향타(rudder)가 저부에 부착된다. 각각의 프로펠러는 선박 바닥의 단부로부터 오는 샤프트에 연결되고, 샤프트를 통해 프로펠러에 부착된 엔진은 선체 내부에 배열된다.
US2014182501A1은 제2 형태의 대형 배수형 선체 선박를 기술한다. 도 2a 및 도 2b는 이러한 선박의 특성을 개략적인 방식으로 도시한다. 이러한 선박은 복부형 추력 및 통제 시스템을 포함하며, 이러한 추력 및 통제 시스템은 잠수 영역에서 선체 아래에서, 선박의 중심선의 각각의 측면에 배열된 추력 및 통제 세트를 포함하지만, 선체는 벌브를 포함하지 않는다.
본 발명의 목적은 청구항들에서 한정된 바와 같은 선박, 및 선박의 모듈식 건조를 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태는 선체, 및 선박의 중심선의 각각의 측면에 배열된 추력 및 통제 세트를 포함하는 대형 배수형 선체 선박에 관한 것으로, 추력 및 통제 세트는 선박의 선미에 배열되고, 각각의 추력 및 통제 세트는 적어도 하나의 프로펠러를 포함하는 추력 및 통제 수단을 포함하며, 중심선에 평행한 추진력은 선박의 추진을 위한 추력 및 통제 수단 모두에 의해 제공된다.
본 발명의 선박의 추력 및 통제 수단은 선체의 좌현측 및 우현측에 배열되어서, 종래 기술의 대형 배수형 선체 선박의 경우에서와 같이 선박의 부양 표면(surface of flotation) 내에 있는 대신에, 물의 평면 상으로 상기 추력 및 통제 수단의 직교 돌출부(orthogonal projection)가 부양 표면 밖에 있다. 그러나, 상기 추력 및 통제 수단은 종래 기술에서와 같이 선박의 메인 빔, 길이 및 선박의 흘수(draught) 내에 남아있다. 이러한 추력 및 통제 수단의 이러한 대안적인 배열 때문에, 공간이 부양 표면 아래에서 방출되고, 본 발명의 선박에서, 선체의 형상은, 프로펠러 위치에서 중심선에 수직 또는 직각인 평면에서 선체의 저부의 하한 경계(lower bound)가 상기 프로펠러의 상한 경계(upper bound) 아래에 있도록 구성된다.
그러므로, 본 발명의 대형 배수형 선체 선박에서, 선체는 완전한 선미 형상으로 설계되고, 선박의 선체의 하한 경계가 프로펠러들의 상한 경계 아래에 있음에 따라서, 유용한 배수량의 현저한 이득이 얻어진다. 그러므로, 선박의 선체는 부양 표면 아래에 배열된 벌브, 프로펠러 및 방향타가 없는 둥근 형상으로 제한없이 설계되며, 유체 스트림이 복부형 시스템에서와 같이 프로펠러 내로 정확하게 진행하도록 선체의 저부가 선미의 단부를 향해 점진적으로 상승할 필요가 없다. 저부의 하한 경계는 선미의 단부 가까이의 영역까지 변하지 않는다. 복부형 시스템을 구비한 선박과 비교하여, 선박의 배수량이 증가하고, 유체 역학적 양호성은 추력 및 통제 수단에 의해 조절되지 않는다. 보다 양호한 배수량/유체 역학적 양호성은 길이, 빔 및 흘수의 동일한 값에 대해 얻어진다.
이러한 방식으로 설계된 선박의 선체는 즉, 선박의 주된 매개 변수와 동일한 길이, 빔 및 흘수와 함께 선박의 화물 용량을 증가시킬 수 있으며, 이러한 것은 물에서 선박에서의 배수량을 증가시키며, 그러므로, 이용 가능한 화물 공간을 증가시켜, 운반된 용적 톤수/주 매개 변수 비율(tonnage/master parameters ratio)을 개선하고, 이러한 것은 유조선, 가스 운반선, 벌크 화물선, 컨테이너 선박 및 크루저과 같은 대형 배수형 선체 선박에서 특히 중요하다.
본 발명의 대형 배수형 선체 선박의 각각의 추력 및 통제 세트는 대응하는 추력 및 통제 수단을 지지하는, 선체의 좌현측 및 우현측에 부착된 지지 구조물을 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 함께 결합된 복수의 모듈로부터 본 발명의 제1 양태에 따른 대형 배수형 선체 선박의 모듈식 건조를 위한 방법에 관한 것이며, 상기 모듈 중 하나는 선박의 선미이다. 배를 건조할 때, 통상적으로 모든 요소는 조선소에 준비되고, 배는 그런 다음 동일한 조선소에서 건조되어 조립되며, 이러한 것은 예를 들어 완료 기한에서 원치않는 지연을 유발할 수 있다. 선박의 모듈식 건조를 위한 본 발명의 방법으로, 선박은 상이한 위치(통상적으로 조선소)에 개별적으로 건조된 복수의 선박 모듈로 건조된다. 모듈들 중 하나는 복부 형태의 추력 및 통제 시스템을 가지는 선박의 선미의 특성과 대비되는 것으로서 견고성, 안정성, 및 가항성(navigability)의 조건을 충족하는 본 발명의 제1 양태에 따른 선박의 선미와 일치한다. 건조되면, 선박의 선미는 스스로 선박을 형성하도록 선박의 적어도 하나의 다른 모듈에 부착되는 특정 목적지로 항해한다.
도 1a는 종래 기술의 제1 대형 배수형 선체 선박의 선미의 부분 개략 측면도.
도 1b는 도 1a의 선미의 Ib-Ib 선을 따라서 취한 개략 단면도.
도 2a는 종래 기술의 제2 대형 배수형 선체 선박의 선미의 부분 개략 측면도.
도 2b는 도 2a의 선미의 선 IIb-IIb를 따라서 취한 개략 단면도.
도 3은 본 발명의 선박의 실시예의 사시도.
도 4는 도 3의 선박의 측면도.
도 5는 도 3의 선박의 평면도.
도 6a는 도 3의 선박의 선미의 부분 개략 측면도.
도 6b는 도 6a의 선미의 선 VIb-VIb을 따라서 취한 개략 단면도.
도 7a는 도 3의 선박의 추력 및 통제 세트의 상세 사시도.
도 7b는 도 7a의 추력 및 통제 세트의 측면도.
도 8은 도 3의 선박의 선미의 저면도.
도 9a는 충돌 회피 수단(collision avoidance means)이 후퇴된 도 3의 선박의 선미의 상세 사시도.
도 9b는 충돌 회피 수단이 전개된 도 3의 선박의 선미의 상세 사시도.
도 10a는 충돌 회피 수단이 전개되어 추력 및 통제 수단의 프로펠러를 대체하는, 도 3의 선박의 선미의 사시도.
도 10b는 충돌 회피 수단이 전개되어 추력 및 통제 수단의 프로펠러를 대체하는, 도 3의 선박의 선미의 정면도.
도 11은 도 4의 선 IX-IX을 따라서 취한 선박의 단면도.
도 12a는 모듈에 의해 건조된 본 발명의 선박의 선미의 제1 사시도.
도 12b는 도 12a의 선미의 제2 사시도.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 방법의 실시예의 단계들을 도시한 도면.
본 발명의 제1 양태는 대형 배수형 선체 선박(400)에 관한 것이다. 본 발명의 맥락에서, 배수형 선체 선박은 단일 선체 또는 단일 항해 가능한 바디를 구비하는 선박이다. 대형 배수형 선체 선박은 예를 들어 유조선, 벌크 화물선, 가스 운반선, 컨테이너 운반선 및 크루저이다. 대형 배수형 선체 선박은 300 미터에 가까운 길이(L) 및 50 미터에 가까운 메인 빔(MB)을 구비하는 대형 선박일 수 있다.
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 대형 배수형 선체 선박(400)의 실시예의 사시도, 정면도, 및 평면도를 도시하고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 선박(400)의 선미(40)의 부분 개략 측면도, 및 선박(400)의 선미(40)의 도 6a의 선 VIb-VIb를 따라서 취한 단면도를 도시하며, 선박(400)은 예를 들어 액화 천연 가스 캐리어와 같은 운반선이다.
대형 배수형 선체 선박(400)은, 선박(400)의 통제 및 가항성을 가능하게 하고 선박(400)의 중심선(CL)의 각각의 측면 상에서 선미(40)에 배열된 추력 및 통제 세트(200)를 포함하는 추력 및 통제 시스템(300)을 포함한다. 선체(10)는 도 5에 도시된 바와 같이, 선박의 프레임을 형성하는, 선박(400)의 외피 또는 커버이다. 중심선(CL)은 도 5에 도시된 바와 같이 선박(400)의 선수(bow)(80)로부터 선미(40)로 가서 선박을 2개의 동일한 절반부로 분할하는 가상선이다. 각각의 추력 및 통제 세트(200)는 적어도 하나의 프로펠러(152)를 포함하는 추력 및 통제 수단(100)을 포함하며, 중심선(CL)에 평행한 추진력은 선박(400)의 추진을 위한 추력 및 통제 수단(100) 모두에 의해 제공된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 추력 및 통제 수단(100)은 선체(10)의 좌현측(11) 및 우현측(12)에 배열되어서, 대형 배수형 선체 선박들이 부재 치수 흘수(scantling draught)일 때 종래 기수의 대형 배수형 선체 선박의 경우에서와 같이 선박(400)의 부양 표면 내에 있는 대신에, 물의 평면 상으로의 상기 추력 및 통제 수단(100)의 직교 돌출부는 부양 표면 밖에 있다. 부양 표면은 선박이 떠있는 물의 평면과 선박 자체의 선체의 교차에 의해 정의된 표면이다. 부재 치수 흘수는 선박을 구성하는 최대 흘수이다.
어떠한 경우에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 추력 및 통제 수단(100)은 메인 빔(MB) 및 길이(L) 내에 유지된다. 빔은 좌현(11)으로부터 우현(12)까지의 선박(400)의 가로 치수이고, 메인 빔(MB)은 선박(400)의 가장 큰 빔이다. 길이(L)는 선수(80)로부터 선미(40)까지 그 길이를 따라서 취한 선박(400)의 치수이다. 또한, 도 6a에 도시된 바와 같이, 추력 및 통제 수단(100)은 선박(400)의 흘수(D) 내에서 또한 유지된다. 흘수(D)는 흘수선(17)의 지점과 선박(400)의 용골(keel) 사이의 수직 거리이다.
다른 한편으로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 선체(10)의 형상은, 프로펠러(152)의 위치에서 중심선(CL)에 대해 수직 및 직각인 평면에서의 선체(10)의 저부(13)의 하한 경계(bb)가 상기 프로펠러(152)의 상한 경계(bp) 아래에 있도록 구성된다. 본 발명의 맥락에서 프로펠러(152)의 위치를 참조할 때, 상기 프로펠러(152)가 예를 들어 그 청소, 수리 또는 유지 보수를 위해 비작동 위치로 수직으로 이동될 수 있는 것이 가능하기 때문에, 상기 프로펠러(152)의 작동 위치가 논리적으로 참조된다.
종래 기술의 대형 배수형 선체 선박의 선미를 도시하는 도 1a 내지 도 2b와 도 6a 및 도 6b를 비교하면, 본 발명의 선박(400)의 선체(10)가 어떻게 선미(40)에서 종래 기술의 선박의 선체보다 상당히 큰 용적을 가지는지가 입증된다. 도 1a 내지 도 2b에 개략적으로 도시된 선박에서, 선체의 저부가 선미의 단부를 향하여 점진적으로 상승하고, 선체의 저부가 프로펠러의 길이 위치에서 상기 프로펠러들 위에 있는 것을 알 것이다. 그러므로, 프로펠러의 위치에서 중심선에 수직 및 직각인 평면에서 상기 선박의 선체 저부의 하한 경계(bb)는 상기 프로펠러의 상한 경계(bp) 위에 있다.
선체(10)의 이러한 구성은, 추력 및 통제 세트에 의해, 즉, 벌브 및/또는 프로펠러 및/또는 엔진 및/또는 방향타에 의해 점유되는, 본 발명의 선박(400)과 동일한 길이, 빔 및 흘수를 구비하는 종래 기술의 모든 기존의 대형 배수형 선체 선박의 공간의 이점을 취하는 것에 의해 선박(400)의 유용한 배수량의 현저한 이득을 가능하게 한다.
종래 기술의 선박에 대한 본 발명의 선박(400)의 선체(10) 용적의 증가에 추가하여, 본 발명의 선박(400)의 또 다른 이점은 유체 스트림, 즉 선박의 선체를 통한 물의 유동이 프로펠러(152)들 내로 수평으로 진행한다는 점이다. 이와 대조적으로, 종래 기술의 선박에서, 도 1a 및 도 2a로부터 명백한 바와 같이, 유체 스트림은 선체의 저부로부터 선미의 단부를 향해 위를 향한 방향으로 프로펠러들 내로 진행한다. 이러한 것은 본 발명의 선박(400)에서 추진을 더욱 효율적으로 만든다.
다른 한편으로, 물의 평면 상으로 상기 추력 및 통제 수단(100)의 직교 돌출부가 상기 부양 표면 밖에 있도록 추력 및 통제 수단이 배열될지라도, 추력 및 통제 수단(100)이 메인 빔(MB) 내에 남아있기 때문에, 상기 추진 및 조타 수단(100)은 측 방향으로 보호된다.
선박(400)의 각각의 추력 및 통제 세트(200)는 도면에 도시된 실시예에서, 대응하는 추력 및 치우침 수단(100)을 지지하는 지지 구조물(110)을 포함하며, 각각의 지지 구조물(110)은 좌현측(11) 및 우현측(12)에서 선박(400)의 측면들 중 각각에 고정된다. 선체(10)는 정상적으로 원활하지만, 지지 구조물(110)들이 고정된 영역에서 상기 선체(10)는 돌기들 또는 돌출부(126)들을 형성할 수 있다. 상기 선박(400)의 이러한 실시예에서 지지 구조물(110)은 선박(400)의 흘수선(17) 위에 배열된다. 흘수선(17)은 물의 표면의 평면과 선체(10)의 교차를 형성하는 가상선이고; 흘수선(17)은 선박(400)의 화물 상태에 따라 변하기 때문에 가변적이다.
도 7a는 도 3 내지 도 5의 선박(400)의 추력 및 통제 세트(200)의 상세 사시도를 도시하고, 도 7b는 도 7a의 추력 및 통제 세트(200)의 측면도를 도시한다.
추력 및 통제 수단(100)은 선박(400)의 이러한 실시예에서 추진 유닛(150) 및 방향타(160)를 구비한 추력 및 통제 유닛(100), 및 추진 유닛(150)을 포함하는 추력 유닛(140)을 포함한다. 아울러, 각각의 지지 구조물(110)은 추력 및 통제 유닛(100)을 지지하는 제1 구조물(120a), 및 추력 유닛(140)을 지지하는 제2 구조물(120b)을 포함한다. 각각의 추력 및 통제 세트(200)의 제1 구조물(120a)과 제2 구조물(120b) 모두는 선체(10)의 돌기들 또는 돌출부(126)들 상에 금속판에 의해, 및 나사, 볼트, 리벳 등과 같은 고정 수단에 의해, 또는 당업계에서 공지된 다른 수단에 의해 좌현측(11) 및 우현측(12)의 각각에 고정된다.
각각의 지지 구조물(110)의 상기 제1 구조물(120a) 및 제2 구조물(120b)은 선박(400)의 흘수선(17) 위에 배열되지만, 도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 지지 구조물들은 부분적으로 흘수선(17) 아래에 있을 수 있지만, 결코 완전히 상기 흘수선(17) 아래에 있지 않다. 각각의 방향타(160)는 선박(400)의 이러한 실시예에서, 상기 선박(400)의 이동, 따라서 통제를 가능하게 하는 전기 모터(125)를 포함한다.
각각의 지지 구조물(110)의 제1 구조물(120a) 및 제2 구조물(120b)은 선박(400)의 이러한 실시예에서 선미(40)에, 보다 구용적으로 각각의 1/4, 즉 좌현(14)의 1/4 및 우현(15)의 1/4에 배열된다.
바람직한 실시예에서, 선박(400)의 선체(10)의 설계는 빔이 선박(400)의 길이(L)보다 약 35% 이하의 선미(40)의 단부(19)까지의 거리로부터 유체 역학적 기준과 함께 감소하기 시작하도록 행해진다. 그러므로, 선체(10)의 양호한 유체 역학적 거동이 얻어진다.
바람직한 실시예에서, 선박(400)의 선체(10)의 설계는, 선박(400)의 저부(13)가 길이(L)의 중심에서 선체(400)의 전체 길이(L)의 10% 이하인 선미(40)의 단부(19)로부터의 거리까지 유지되도록 행해지며, 이러한 것은 종래 기술의 선박에 비해 선체(10)의 용적에서 상당한 증가를 얻는 것을 가능하게 한다. 즉, 길이 280m인 선박에서, 예를 들어 이러한 바람직한 실시예의 선박(400)에서, 저부(13)는 복부형 추력 및 통치 시스템을 구비한 유사한 선박의 경우에 일어날 수 있는 바와 같이 100 미터보다 긴 대신에 선미(40)의 단부로부터 30m 미만의 거리에서 감소하기 시작한다.
그러므로, 선박(400)의 가로대(transom)에 가까운 위치로부터 시작하여 선미(40)를 향하여 빔에서 진행중인 감소, 및 선미(40)에 가까이 낙하하는 저부(13)에서의 감소로 설계된 선박(400)의 선체(10), 및 선박(400)의 좌현측(11) 및 우현측(12)에 배열된 각각의 추력 및 통제 시스템(300)은 그 용적을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 이러한 것은 상기 선박(400)의 선체(10)의 용적을 증가시키며, 이에 의해, 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비한 다른 선박에 비해 5% -15%의 범위에서 화물 용량을 증가시킨다. 이에 의해, 선박(400)의 운반된 용적 톤수/주 매개 변수 비율이 개선되고, 이러한 것은 예를 들어 유조선, 가스 운반선, 벌크 화물선 및 컨테이너 선박과 같은 대형 배수형 선체 선박에서 특히 중요하다.
도 8은 충돌 회피 수단(60)이 전개되고 추력 및 통제 수단(100)의 프로펠러(152)를 교체하는, 도 3의 선박(400)의 선미(40)의 저면도를 도시하고, 도 9a 및 도 9b는 도 3의 선박(400)의 선미(40)의 사시도 및 정면도를 도시한다.
추력 및 통제 수단(100)에 포함된 각각의 추력 및 통제 유닛(130) 및 각각의 추력 유닛(140)의 각각의 추진 유닛(150)은 선박(400)의 본 실시예에서, 잠수 가능한 전기 모터(151) 및 프로펠러(152)를 포함하며, 상기 프로펠러(152)들은 각각의 모터(151)의 출력 샤프트(153)에 부착된다. 추력 및 통제 유닛(130)의 추진 유닛(150)의 프로펠러(152)와 추력 유닛(14)의 추진 유닛(150)의 프로펠러(152)는 각각의 모터(151)의 출력 샤프트(153)의 연장부와 동일한 하나의 가상축을 따라서 배열되며, 양쪽 프로펠러(152)들은 반대 방향으로 회전하여 엇회전식 프로펠러(counter-rotating propeller)를 형성한다. 보다 작은 프로펠러를 가능하게 하고 유입 속도와 평행한 유체의 유출 속도를 달성하고, 이에 의해 동일한 추력을 얻기 위하여 단일 프로펠러에 의해 흡수되는 에너지에 대하여 필요한 흡수 에너지를 감소시키는 엇회전식 프로펠러는 종래 기술에서 널리 공지된 프로펠러이다. 모터(151)의 동일한 출력 샤프트(153) 상에 2개의 프로펠러(152)를 배열하여, 엇회전식 프로펠러들(도시되지 않음)을 형성하는 것이 또한 가능하다.
각가의 추진 유닛(150)의 모터(151)의 출력 샤프트(153)는 선박(400)이 고요한 물에서 균형을 유지하거나 또는 뱃짐을 선적할 때(trimmed), 즉 상기 선박(400)의 흘수선(17)을 통과하는 수평면에 평행할 때 수평면에 배열되며, 이는 유체 스트림이 또한 상기 평면에 대하여 수평 경로를 따르기 때문이다. 그러나, 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비하는 선박에서, 유체 스트림은 프로펠러들 내로 적절하게 진행하도록 상향 경로를 따르고, 유체 스트림에 평향하게 프로펠러들을 놓도록 수직 평면에서의 프로펠러의 기울기는 또한 최적화를 위해 선박의 추진 효율에 적합하다.
바람직한 실시예에서, 각가의 추진 유닛(150)의 모터(151)의 출력 샤프트(153)는 중심선(CL)을 통과하는 수직 평면에 대해 8°이하의 고정된 각도(α)를 형성하는 수직 평면에 배열된다. 각도(α)는 상기 선박의 치수, 기본적으로 그 길이 및 그 빔에 의존하여 위에서 한정된 특성과 함께 선박마다 다를 수 있다. 선박(400)의 바람직한 실시예에서, 빔은 전술한 치수만큼 점진적으로 감소하고, 선박(400)의 좌현측(11) 및 우현측(12)은 기울어져서, 상기 좌현측(11) 및 우현측(12)에 의해 배수된 물의 유체 스트림은 추력 및 통제 수단(100)을 향해 배향되어, 프로펠러(152)들을 직접적으로 타격하고, 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비한 선박에 대한 유체 역학적 거동을 개선한다.
추진 유닛(150)들의 모터(151)의 출력 샤프트(153)의 이러한 배열로, 그 수평 위치 및 선박(400)의 중심선(CL)에 대한 그 각진 위치 선정 모두에 대해, 중심선(CL)에 평행한 추력 또는 추진력은 선박(400)의 추력을 위해 얻어진다.
선박(400)의 이러한 실시예에서, 추력 및 통제 수단(100)은 각각의 추력 및 통제 세트(200)에 대응하는 지지 구조물(110)을 따르서 높이 방향으로 이동할 수 있다. 그러므로, 추력 및 통제 수단(100)이 흘수선(17) 위에서 선박(400)의 각각의 측면으로부터 적어도 부분적으로 접근 가능하기 때문에, 추력 및 통제 수단(100)이 물 밖에 있을 때까지 이동되면, 이러한 것은 물에 잠수되어야만 함이 없이 또는 선박을 건선거(drydock)로 가지 않고, 특정 청소 작업, 및 심지어 추력 및 통제 수단(100)을 교체하거나 또는 변경하는 작업을 수행하는 것을 가능하게 한다. 제1 구조물(120a) 및 제2 구조물(120b)은 각각 선박(400)의 이 실시예에서 수직으로 배열된 컬럼인 가이드 요소(123)를 포함한다. 추력 및 통제 수단(100)의 2개의 추진 유닛(150) 및 방향타(160)는, 대응하는 가이드 요소(123)를 따라서 이동할 수 있으며 핀들 또는 임의의 다른 고정 수단에 의해 구조물(110)에 고정될 수 있는 금속 구조물들인 대응하는 지지물(122)들에 고정된다. 도면에 도시되지 않은 선박(400)의 다른 실시예에서, 지지물(122)들은, 가이드 요소(123)들을 따라 이동할 수 있고 나사와 같은 종래의 고정 수단에 의해 고정되는 천공된 플레이트들이다.
추진 유닛(150)들 및 방향타(160)들은 가이드 요소(123)들에 의해 높이 방향으로 조정될 수 있고, 선박(400)의 흘수선(17) 위에 배열될 수 있다. 선박(400)의 이러한 실시예에서, 제1 구조물(120a) 및 제2 구조물(17)은 완전히 흘수선(17) 위에 배열되고, 케이블, 체인 또는 랙과 같은 부착 수단으로 지지물(122)들에 부착되는 모터 작동 수단(124)을 그 상부 부분에서 포함한다. 그러므로, 필요할 때, 모터 작동 수단(124)은 가이드 요소(123)를 따라서 각각의 추진 유닛(150) 및 각각의 방향타(160)를 이동시키는 것을 가능하게 하여, 이러한 것들을 상이한 높이로 배열할 수 있다.
추력 및 통제 세트(200)들의 이러한 구성은 각각의 지지 구조물(110)를 따라서 하나보다 많은 작동 위치에 추진 유닛(150)들 및 대응하는 방향타(160)들을 배열하는 것을 가능하게 하며, 작동 위치들은 추진 유닛 및 방향타들이 선박(400)을 추진하는 각각의 위치이다. 그래서, 예를 들어, 선박(400)이 그 화물을 운반할 때, 선체(10)는 더욱 잠수되고, 추진 유닛(150)들 및 방향타(160)들은 모두 유체 스트림을 사용하여 가장 높은 효율로 상기 선박(400)을 추진하기 위하여 적절한 높이에 배열된다. 그러나, 선박(400)이 그 화물을 변경할 때, 선박(400)의 흘수(D)는 변경되고, 추진 유닛(150)들 및 방향타(160)들 모두는 유체 스트림을 사용하여 가장 효율로 상기 선박(400)을 추진하는데 적절한 높이에 배열될 수 있다. 추력 및 통제 수단(100)의 배열 및 접근 가능성은 선박(400)의 화물 상태에 최적인 설계를 가지는 프로펠러(152)들의 설치를 가능하게 한다.
극단적인 경우는 선박(400)이 화물없이 항해 중일 때이다. 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비한 선박의 경우에, 선미는 배수량이 적기 때문에 보다 적은 부력을 가지며, 화물이 없는 선박은 선미쪽으로 기울어지는 경향이 있다. 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비한 화물이 없는 선박이 뱃짐을 선적하나 또는 균형을 유지하도록, 선박은 선박 평형수(ballast water)가 완전히 또는 부분적으로 채워지는 선체 내부의 공간을 가지며, 그러므로 선박은 상기 뱃짐 선적 또는 균형 유지를 달성하고 항해할 수 있기 위하여 선수 영역(bow area)에서 선체를 잠수시킨다. 본 발명의 선박(400)에서, 선박이 선미(40)에서의 상당한 배수량로 인해 매우 적은 평형수로 뱃짐 선적되기 때문에, 이러한 것은 필요하지 않다. 추력 및 통제 시스템(300)은 추진 유닛(150)들 및 방향타(160)들이 높이 방향으로 조정될 수 있음에 따라서 적절한 높이에 고정될 수 있으며, 선박(400)의 화물 수준에 적합한 설계를 가지는 프로펠러(152)와 함께 작동할 수 있다.
보다 적은 양의 선박 평형수를 필요로 하는 것은 액화 가스가 선박(400)에 적재되는 장소에서 상기 평형수의 배출을 감소시키는 것을 가능하게 하며, 이러한 것은 선박 평형수 배출에 관한 국제 보건 규칙(international health regulations)을 준수하는데 도움을 준다.
또한, 선박(400)의 선미(40)에서의 흘수(D)는 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비하는 선박의 선미에서의 흘수보다 작고, 이러한 것은 물에서의 선체(10)의 침투가 개선되고 전진 이도에 대해 보다 적은 저항을 제공하기 때문에 선박(400)의 속도를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 개선은 복부형 추력 및 통제 시스템을 구비한 선박에 비해 속도에서의 적어도 2% 증가에 달할 수 있다. 선박(400)이 통상적인 속도로 항해할 때, 화물이 없는 항해에서의 연료 소비에서의 감소는 적어도 5%에 달할 수 있다.
전술한 특성을 구비하는 선박(400)은 방향타(160)들을 사용함이 없이 항해할 수 있다. 이러한 것은 선박(400)의 좌현측(11) 및 우현측(12)에서의 추력 및 통제 수단(100)의 편측성(laterality) 및 배열의 주어진 특성 때문이며, 추진 유닛(150)들의 모터(151)는 방향타(160)들 대신에 선박(400)의 통제에서 작용하는 것을 가능하게 하도록 독립적인 속도 설정을 수신할 수 있다. 선박(400)이 순항 속도로 항해할 때, 중심선(CL)에 대한 추력 및 통제 수단(100)의 배열로 인하여, 필요할 때 좌현측(11) 및 우현측(12) 모두에 배열된 추진 유닛(150)들의 모터(151)에 상이한 속도를 독립적으로 할당하는 상기 선박(400)의 큰 토크 아암이 주어지면, 선박(400)은 방향타(160)들을 요구함이 없이 제어될 수 있다. 그러므로, 다른 실시예들에서, 선박(400)은 방향타(160)들을 이용하여 분배될 수 있고, 설명된 바와 같이 추진 유닛(150)들 자체에 의해 제어될 수 있다. 비록 선박(400)을 제어하는 상기 방식이 좌현에서 기동 동안 저속에서도 충분할 수 있을지라도, 상기 선박(400)의 상당한 길이가 주어지면, 가로 방향 추진 시스템(210a, 210b)들은 선미(40) 및 선수(80) 모두에 배열되어, 중심선(CL)에 대하여 선박(400)에 가로 방향 추력을 제공하고, 상기 선박(400)의 기동성을 돕는다.
도 9a는 충돌 회피 수단(60)이 후퇴된 도 3의 선박(400)의 선미(40)의 상세 사시도를 도시하고, 도 9b는 충돌 회피 수단(60)이 전개된, 도 3의 선박(400)의 선미(40)의 상세 사시도를 도시한다. 이러한 후퇴 가능한 충돌 회피 수단(60)은 선미(40)의 영역에서 좌현측(11) 및 우현측(12)에 배열되고, 충돌에 대해 추력 및 통제 세트(200)들을 보호한다. 좌현으로의 선박을 가져가는 기동 및 선박(400)의 항해 동안, 추력 및 통제 세트(200)들이 선박(400)의 좌현(14) 및 우현(15)의 1/4에 배열되고 선박의 메인 빔(MB)을 초과하지 않는다는 사실에도 불구하고, 적어도 프로펠러(152)가 좌현의 벽에 타격할 수 있는 일정 수준의 위험성이 있다. 이를 위해, 좌현의 벽에 대한 충돌이 있으면, 이러한 충돌이 충돌 회피 수단(60)에 의해 흡수되도록, 선박(400)이 항해중일 때 후퇴되는 충돌 회피 수단(60)은 선박(400)이 기동을 행할 때 전개될 수 있다.
선박(400)은 바람직한 실시예에서 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 선박(400)의 추력 및 통제 수단(100)에 근접한 선미(40)의 영역에서 메인 데크(20) 상에 배열된 리프팅 수단(70)을 포함한다. 이러한 리프팅 수단(70)은 갠트리 크레인(gantry crane)이지만, 상기 메인 데크(20) 상에 배열된 지브 크레인(jib crane)들 또는 크레인들일 수 있다. 추력 효율을 최적화하도록, 프로펠러(152)들은 선박(400)의 상이한 작동 모드에 프로펠러들을 적응시키기 위해 교체될 수 있다. 또한, 유지 보수 작업 또는 청소 작업으로 인해, 문제가 있을 때 프로펠러(152)들 중 임의의 것 또는 모터(151) 중 임의의 것을 교체하거나, 심지어 방향타(160)들 중 임의의 것을 개재 또는 교체하는 것이 주기적으로 필요하거나 또는 특별히 필요하다. 리프팅 수단(70)은 또한 추력 및 통제 시스템(300) 상에서 유지 보수 및/또는 청소 작업을 수행하기 위해 좌현측(11) 및 우현측(12) 상에서 사람 및/또는 구성 요소를 하강시키고 들어올리는 것을 허용한다.
도 11은 도 4의 선 IX-IX을 따라서 취한 선박(400)의 단면도를 도시한다. 선박(400)은 가스 캐리어, 즉 약 -162℃에서 액화된 가스를 운반하는 가스 운반선이다. 가스 탱크들은 단열되지만, 그럼에도 탱크 내부의 가스는 가열되어 증발한다. 오늘날 가스 운반 선박에서, 증발된 가스는 연소되거나, 또는 선박 자체의 기계류를 구동하도록 연료로서 사용된다. 그럼에도 불구하고, 임의의 동작을 수행하도록 항구에서 도킹과 같은 상황에서 또는 오작동으로 인하여, 가스가 계속 증발하지만 기계류에서 사용되지 않는다. 상기 상황에서, 상기 가스를 저장하고 그런 다음 이를 연료로서 사용하는 것이 바람직할 것이다. 선박(400)의 선체(10)는 물과 접촉하는 외부 제1 선체(9), 및 제1 선체(9) 내부에 있는 내부 제2 선체(8)를 포함하는 이중 선체이다. 폐쇄 공간(7)이 제1 선체(9)와 제2 선체 선체(8) 사이에 형성되고, 상기 공간(7)이 사용될 수 있다. 다른 선박에서, 이러한 폐쇄 공간(7)은 화물이 없는 복귀 항해를 위하여 선박 평형수를 저장하도록 사용된다. 본 발명의 선박(400)에서, 선박 평형수는 급격히 감소되고, 이러한 폐쇄 공간(7)의 일부는 예를 들어 10 기압의 저압으로 증발 가스를 저장하고, 나중에 이를 선박(400) 자체의 연료로서 사용하거나, 또는 그러나 이러한 것은 필요하다.
본 발명의 제2 양태는 선박(400')의 모듈식 건조를 위한 방법에 관한 것이다.
도 12a는 모듈에 의해 건조된 본 발명의 선박(400')의 선미(40')의 제1 사시도를 도시하고, 도 12b는 도 12a의 선미(40')의 제2 사시도를 도시한다. 상기 선미(40')는 그 임의의 실시예에서 선박(400)에 대해 기술된 것과 같은 추력 및 통제 시스템(300)을 포함할 수 있고, 모듈들에 의해 건조된 선박(400')의 일부일 수 있으며, 상기 선미(40')는 모듈들 중 하나, 특히 상기 선박(400')의 선미이다. 상기 선미(40')는 추력 및 통제 수단(100)에 의해 특정 목적지로 스스로 항해할 수 있다. 사실, 선미(40')는 복부 형태의 추력 및 통제 시스템을 구비한 선박의 선미와는 다르게, 안정하고 스스로 항해할 수 있도록 중량 및 추력의 배열을 가진다.
도 13 내지 도 17은 선박(400')을 건조하기 위한 본 발명의 방법의 실시예의 단계들을 도시한다. 상기 선박(400')은 이 실시예에서 선미(40')인 모듈, 선수(500')인 모듈, 및 운반될 화물의 대부분을 수용하기 위한 중앙 영역(600')인 모듈, 및 전술한 선박(400)에 대해 기술된 모든 특징으로 건조된다.
선박(400')의 모듈식 건조를 위한 본 발명의 방법은 이 실시예에서,
- 선박(400')의 선미(40')를 건조하기 위한 건조 단계,
- 선박(400')의 선미(40')가 추력 및 통제 수단(100)에 의해 스스로 제2 조선소로 항해하는 항해 단계, 및
- 상기 제2 조선소에서, 상기 선박(400')의 상기 선미(40')가 선수(500'), 중앙 영역(600')에 부착되고 선박(400')에 장소를 부여하는 부착 단계를 포함한다.
이 방법은 항해 단계 이전의 준비 단계를 추가로 포함하며, 준비 단계에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 건조 단계에서 항해 및 동력 발생 시스템을 포함하는, 건조된 선미(40')의 단부(42')는 누설 밀봉으로 만들어지며, 앵커 요소, 연료 탱크 및 항해등이 상기 선미(40')에 또한 추가된다. 이러한 것은 항해 단계에서 견인되거나 다른 수단에 의해 이송됨이 없이 스스로 제2 조선소로 항해할 수 있는 선미(40')를 가지는 것을 허용한다.
선미(40')의 추력 및 통제 세트(200)들은 건조 단계에서 고정되어서, 추력 및 통제 수단(100)은 좌현측(11) 및 우현측(12)에 장착되어 항해 단계에서 선미(40')를 추진하고, 그 배열 및 이것들이 제공하는 추진 방향으로 행해지며, 선미(40')의 단부(42')는 상기 항해 동안 상기 선미(40')의 선미로서 작용한다.
항해 단계 후, 선미(40')에 배열된 추력 및 통제 수단(100)의 배열은 건조 단계에서 변경되고, 선박(400')이 건조되면, 상기 추력 및 통제 수단(100)이 상기 선체(400')를 추진하여, 선미(40')가 선박(400')의 선미로서 작용하는 방식으로 이러한 것들을 배열한다. 그래서, 모듈러 선박(400')의 추력 및 통제 수단(100)은 완성되면, 상기 추력 및 통제 수단(100)이 상기 방법의 항해 단계 동안 선미(40')를 추진하는 추력 방향으로의 진행하는 방향과 반대로 진행되는 방향으로 모듈러 선박(400')의 추력을 발생시킨다.
선박(400')의 모듈식 건조 방법의 이러한 실시예에서, 부착 단계에서, 선수(500') 및 중앙 영역(600')에 의해 형성된 새로운 모듈은 도 15에 도시된 바와 같이 제2 목적지의 도크(2)에서 건조된다. 방법의 다른 실시예에서, 중앙 영역(600')은 수개의 모듈을 포함하며, 상기 모듈들은 하나 또는 몇몇 조선소에 건조되고, 하나 또는 수개의 새로운 모듈이 형성된다.
부착 단계는 상기 선미(40') 및 선수(500') 및 상기 선미(40')가 부착되는 중앙 영역(600')에 의해 형성된 새로운 선박 모듈은 도 16에 도시된 바와 같이 그 정확한 후속 부착을 위해 부양부에 정렬되는 단계를 추가로 포함하며, 선박(400')은 도 17에 도시된 바와 같이 최종적으로 형성된다.
선박 모듈(500', 600')이 선미가 제거된 이미 사용중인 선박에 대응하는 특별한 경우에, 선미(40')를 부착하는 동일한 작업이 수행되어, 선박(400')이 형성된다.
선박(400')의 모듈식 건조를 위한 방법은 보다 양호한 자원 관리의 가능성과, 다양한 조선소에서 선박(400')의 모듈신 건조로 병행하여 작업하는 가능성을 제공한다. 이러한 것은 상이한 조선소들의 기술 능력의 관리, 및 소형 조선소에서 선박(400')의 선미(40')를 건조하는 가능성을 가능하게 한다. 사용중인 선박의 선미를 교체하는 경우에, 퇴역한 선박을 이용하여 최소 정지 시간이 얻어진다.

Claims (14)

  1. 선체(10), 및 선박(400, 400')의 중심선(CL)의 각각의 측면에 배열된 추력 및 통제 세트(200)를 포함하는 대형 배수형 선체 선박으로서, 각각의 추력 및 통제 세트(200)는 적어도 하나의 프로펠러(152)를 포함하는 추력 및 통제 수단(100)을 포함하며, 상기 중심선(CL)에 평행한 추진력은 상기 선박(400, 400')의 추진을 위한 추력 및 통제 수단(100) 모두에 의해 제공되는, 상기 대형 배수형 선체 선박에 있어서,
    상기 추력 및 통제 수단(100)은 상기 선체(10)의 좌현측(11) 및 우현측(12)에 배열되어서, 물의 평면 상으로의 상기 추력 및 통제 수단(100)의 직교 돌출부가 상기 선박(400, 400')의 부양 표면 밖에 있으며, 상기 추력 및 통제 수단(100)은 상기 선박(400, 400')의 메인 빔(MB), 길이(L) 및 흘수(D) 내에 남아있고, 상기 선체(10)의 형상은, 상기 프로펠러(152) 위치에서 상기 중심선(CL)에 수직 또는 직각인 평면에서 상기 선체(10)의 저부(13)의 하한 경계(bb)가 상기 프로펠러(152)의 상한 경계(bp) 아래에 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추력 및 통제 세트(200)들은 상기 선박(400, 400')의 선미(40, 40')에 배열되는, 선박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 선박(400)의 길이(L)의 중심에 있는 상기 저부(13)는 가로대(19)로부터 측정된 상기 길이(L)의 10% 이하인 상기 선미(40)의 상기 가로대(19)의 거리까지 유지되는, 선박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 항에 있어서, 상기 선박(400)의 빔은 상기 가로대(19)로부터 측정된 상기 선박(400)의 길이(L)의 35% 이하의 거리로부터 상기 선미(40)의 가로대(19)까지 감소하기 시작하는, 선박.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 항에 있어서, 상기 추력 및 통제 수단(100)은 적어도 하나의 추진 유닛(150)을 포함하며, 상기 추진 유닛(150)은 전기 모터인 적어도 하나의 모터(150), 및 적어도 프로펠러(152)를 포함하며, 상기 모터(150)는, 상기 부양 표면에 평행하고 상기 프로펠러(152)에 부착되는 출력 샤프트(153)를 포함하는, 선박.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 추진 유닛(150)의 모터(150)의 출력 샤프트(153)는 상기 중심선(CL)을 통과하는 수직 평면에 대해 8°이하인 고정 각도(α)를 형성하는 수직 평면에 배열되는, 선박.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 항에 있어서, 상기 추력 및 통제 수단(100)은, 높이 방향으로 움직이기 위하여, 그리고 상기 선박(400, 400')의 하중에 의존하는 하나보다 많은 작동 위치에 배열되기 위해 구성되는, 선박.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추력 및 통제 수단(100)은 비작동 위치에서 상기 선박(400, 400')의 흘수선 위에 배열되기 위해 구성되는, 선박.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 항에 있어서, 각각의 추력 및 통제 세트(200)는, 상기 선체(10)의 좌현측 및 우현측(11, 12)에 부착되어 대응하는 추력 및 통제 수단(100)을 지지하는 지지 구조물(110)을 포함하는, 선박
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 항에 있어서, 상기 좌현측 및 우현측(11, 12)에 배열되고, 상기 선박(400, 400')의 기동 동안 전개될 때 충돌에 대해 상기 추력 및 통제 세트(200)들을 보호하는 후퇴 가능한 충돌 회피 수단(60)을 포함하는, 선박.
  11. 제1항 내지 제0항 중 어느 항에 있어서, 서로 결합되는 복수의 모듈로 건조되며, 상기 모듈들 중 하나는 상기 선박(400')의 선미(40')인, 선박.
  12. 제11항에 따른 선박(400')을 건조하기 위한 방법으로서,
    - 상기 선박(400')의 선미(40')를 건조하기 위한 건조 단계,
    - 상기 선박(400')의 선미(40')가 추력 및 통제 수단(100)에 의해 스스로 특정 목적지로 항해하는 항해 단계, 및
    - 상기 특정 목적지에서, 상기 선박(400')의 상기 선미(40')가 상기 선박(400')의 적어도 하나의 모듈(500', 600')에 부착되는 부착 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 선박(400')의 추력 및 통제 수단(100)은 상기 건조 단계에서 상기 선박(400')의 선미(40')에 고정되어서, 상기 선박(400')의 선미(40')의 진행 방향은 건조될 상기 선박(400')의 진행 방향에 반대이며, 상기 추력 및 통제 수단(100)은 상기 항해 단계 후에 그 최종 위치에 배열되는, 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 선박(400')의 모듈(500', 600')은 사용 중인 선박에 대응하는, 방법.
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