KR20190050630A - 횡동요 저감장치를 갖는 선박 - Google Patents

Abstract

횡동요 저감장치를 갖는 선박이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박은 주진동체인 선체의 횡동요에 따른 운동에너지를 저감하는 횡동요 저감장치를 갖는 선박에 있어서, 선체의 고정된 축을 기준으로 진자운동이 가능하며, 내부공간이 유체로 채워지는 유체탱크와, 유체탱크가 허공에 위치하도록 유체탱크를 선체의 상부에 지지시키는 상부 지지체와, 유체탱크가 허공에 위치하도록 유체탱크를 선체의 하부에 지지시키는 하부 지지체를 포함한다.

Description

횡동요 저감장치를 갖는 선박{Ship with Anti-rolling Device}

본 발명은 횡동요 저감장치를 갖는 선박에 관한 것이다.

선박은 해상에서 부유된 상태로 운행하므로 필연적으로 해수의 유동에 의해 횡동요, 상하동요와 같은 다양한 운동을 수반한다. 이러한 동요현상은 선박의 안전한 운행을 저해하는 요인으로 작용한다. 특히, 무게중심이 높은 선박의 경우 횡동요에 의해 전복될 우려가 있으므로 주의해야 한다.

선박의 횡동요를 억제하기 위한 기술로 가장 널리 알려진 것이 빌지킬(Bilge Keel)이다. 빌지킬은 판과 같은 부재로서 선저와 선체의 측벽이 만나는 빌지 부분에 장착되는 부가물이다. 이와 같은 빌지킬은 선박이 횡동요를 할 때 와류를 발생시켜 점성감쇠력을 증대시킴으로써 공진시 운동응답을 감소시키며 선체에 설치하는 비용이 크지 않아 대부분의 선박에 채택되어 사용되고 있다. 그리고 핀안정기(Fin-stabilizer)는 빌지에 핀을 부착하여 횡동요에 따라 핀의 각도를 조절함으로써 핀에 양력을 발생시켜 부가적인 복원력과 감쇠력을 발생시키는 횡동요 저감장치이다.

다만, 빌지킬은 저렴한 비용으로 거의 모든 선박에 보편적으로 적용되고 있으나, 횡동요의 저감 성능이 우수하지 못하다는 문제가 있다. 또한, 핀안정기는 성능을 발휘하기 위해 지속적으로 동력을 소모하는 문제가 있다. 더욱이 핀안정기는 선속이 일정속도 이상으로 항해할 때만 제 성능을 발휘할 수 있고 선박이 정지 중에는 효과가 없는 단점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2011-0074444호(2011. 06. 30. 공개, 횡요방지 탱크를 이용한 선박의 안정화 장치)

본 발명의 실시예는, 능동적이고 효과적으로 선체의 횡동요를 저감하도록 구성된 횡동요 저감장치를 갖는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 주진동체인 선체의 횡동요에 따른 운동에너지를 저감하는 횡동요 저감장치를 갖는 선박에 있어서, 선체의 고정된 축을 기준으로 진자운동이 가능하며, 내부공간이 유체로 채워지는 유체탱크와, 유체탱크가 허공에 위치하도록 유체탱크를 선체의 상부에 지지시키는 상부 지지체와, 유체탱크가 허공에 위치하도록 유체탱크를 선체의 하부에 지지시키는 하부 지지체를 포함하는 횡동요 저감장치를 갖는 선박이 제공된다.

또한, 횡동요 저감장치를 갖는 선박은 유체탱크에 연결되어 유체의 주입 또는 배출을 가능하게 하는 유체공급관과, 유체공급관에 연결되어 유체의 주입 또는 배출을 위한 압력을 제공하는 펌프와, 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상부 지지체는 케이블과 댐퍼 중 선택된 어느 하나로 구성되고, 하부 지지체는 케이블과 댐퍼 중 선택된 다른 하나로 구성될 수 있다.

그리고, 유체탱크는 원구형으로 이루어지며, 원구형의 유체탱크의 외주연에는 케이블이 지나가도록 레일 또는 가이드 홈이 형성될 수 있다.

또한, 횡동요 저감장치를 갖는 선박은 케이블의 길이가 가변되도록 선체에 설치되는 권취기를 더 포함하며, 케이블은 권취기의 드럼에 권취되어 드럼의 회전에 따라 길이가 가변될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 선체의 횡동요에 대해 그 반대방향으로 작용하는 진자형 유체탱크를 주진동체인 선체에 설치함으로써 능동적이고 효과적으로 선체의 횡동요를 저감하도록 구성된 횡동요 저감장치를 갖는 선박을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박을 설명하는 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박의 작동을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박의 변형례를 설명하는 도면.

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, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박의 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 횡동요 저감장치를 갖는 선박을 설명하는 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박의 작동을 설명하는 도면이다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 실시예의 횡동요 저감장치를 갖는 선박(100)은 수면 위에 위치하는 선체(101)를 포함하는 선박이다. 도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박(100)은 선체(101)의 고정된 축을 기준으로 진자운동이 가능한 유체탱크(110)와 이러한 유체탱크(110)를 허공에 위치시키기 위한 상부 지지체(120)와 하부 지지체(130)를 포함하며, 상기 유체탱크(110) 내에 유체를 추가로 공급하거나 그 내부의 유체를 외부로 배출하기 위한 유체공급관(130) 및 펌프(131) 그리고 그 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

유체탱크(110)는 선체(101)의 고정된 축을 기준으로 진자운동이 가능한 구성으로, 예를 들어 원구형일 수 있다. 본 실시예의 경우 선체(101)의 중심부에 유체탱크(110)를 지지할 수 있는 공간(102)을 만들고 이러한 공간(102) 내에 유체탱크(110)가 설치된다.

또한, 유체탱크(110)는 그 내부에 해수와 같은 유체로 채워질 수 있다. 이를 위해, 유체탱크(110)와 연결되어 외부의 유체를 유체탱크(110) 내로 공급하거나 반대로 배출하는 유체공급관(130)이 유체탱크(110)와 선체(101)의 사이에 설치되고, 유체의 이동을 위한 압력을 제공하는 펌프(131)가 유체공급관(130) 상에 설치될 수 있다. 그리고 제어부는 펌프(131)의 작동 등을 제어하여 유체탱크(110) 내의 유체의 질량을 조절할 수 있다.

본 실시예의 경우, 보조진동체인 유체탱크(110)의 질량을 조절하기 위해서 유체탱크(110) 내의 유체의 양을 조절할 수 있다. 즉, 유체탱크(110)는 주진동체인 선체(101)의 횡동요를 감쇠하는 방향으로 진동하는 보조진동체로서, 선체(101)의 고유진동수의 변화(예를 들어, 선체(101) 하중의 변화)에 맞추어 유체탱크(110)의 총질량(유체탱크(110)의 질량+유체의 질량)을 조절함으로써 유체탱크(110), 즉 보조진동체의 설계주파수 대역(주진동체인 선체(101)의 특정주파수 주변의 진동을 억제하기 위한 주파수 대역)의 조절이 가능하다.

이러한 유체탱크(110)는 선체(101)의 횡동요에 따라 그 반대방향으로 복원력 또는 감쇠력이 작용하도록 진자처럼 운동한다. 따라서 유체탱크(110)는 진자운동이 가능하도록 허공 상에 지지될 필요가 있다.

상부 지지체(120)와 하부 지지체(130)는 이러한 유체탱크(110)가 허공에 위치하도록 지지하는 구성이다. 상부 지지체(120)는 케이블과 댐퍼 중 선택된 어느 하나로 구성되고, 하부 지지체(130)는 케이블과 댐퍼 중 선택된 다른 하나로 구성될 수 있다.

예를 들면, 본 실시예의 상부 지지체(120)는 도 1에 도시된 것처럼 케이블일 수 있다. 이 경우, 케이블의 적어도 일단은 선체(101)의 고정면에 고정되고 그 타단이 유체탱크(110)에 결합될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 설명하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예의 케이블은 원구형의 유체탱크(110)의 외주연을 둘러싸는 형태로 유체탱크(110)를 지지할 수도 있다. 이 경우, 케이블의 양단은 도 1에 도시된 것처럼 선체(101) 내의 고정면에 고정되도록 결합될 수 있다. 그리고, 유체탱크(110)가 도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼 주진동체인 선체(101)의 횡동요에 대해 그 반대 방향으로 좌우로 진자 운동할 때, 유체탱크(110)는 케이블의 표면을 타고 슬라이딩하면서 진자 운동할 수 있다. 즉, 케이블은 그 양단이 선체(101)의 고정면에 고정된 상태에서, 원구형의 유체탱크(110)가 횡동요의 방향에 따라 케이블의 표면을 타면서 슬라이딩하는 구조일 수 있다.

이때, 유체탱크(110)가 케이블의 표면을 따라 보다 원활하게 슬라이딩하도록 유체탱크(110)의 외주연에는 도 4에 도시된 것처럼 케이블이 지나가도록 레일 또는 가이드 홈(111)이 길게 형성될 수 있다. 따라서, 케이블의 양단이 선체(101)의 고정면에 고정된 상태에서, 원구형의 유체탱크(110)는 그 레일 또는 가이드 홈(111)을 이용하여 케이블의 길이방향으로 슬라이딩 할 수 있고, 결과적으로 도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼 선체(101)의 횡동요에 대해 그 반대방향으로 진자 운동함으로써 선체(101)의 복원력 또는 횡동요를 억제하는 감쇠력을 생성할 수 있다. 비록 도면에는 하나의 케이블에 의해 원구형의 유체탱크(110)가 진자 운동 가능하게 지지되는 것으로 도시되어 있으나, 진자 운동 시 유체탱크(110)가 케이블에서 이탈하는 것을 방지하기 위해 한 쌍의 케이블을 이용하여 유체탱크(110)를 지지할 수 있다.

본 실시예의 하부 지지체(130)는 도 1에 도시된 것처럼 댐퍼일 수 있다. 여기서 본 실시예의 댐퍼는 실린더 로드와 이러한 실린더 로드가 삽입되는 실린더 케이스로 구성될 수 있고, 실린더 로드가 삽입되는 실런더 케이스의 내부에 예를 들어 압축유체가 충진되어 실린더 로드를 통해 전달되는 외부충격을 흡수하는 방식일 수 있다. 이에 따라 댐퍼의 길이가 가변될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예의 댐퍼는 충격흡수기(shock absorber)일 수 있다.

상술한 실시예의 경우 상부 지지체(120)로는 케이블이 활용되고 하부 지지체(130)로는 댐퍼가 활용된 예를 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 그 반대로 구성될 수 있으며, 이외에도 상부/하부 지지체(120, 130) 모두를 케이블 또는 댐퍼로 구성할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박(100)의 변형례를 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 갖는 선박(100')은 케이블의 길이가 가변되도록 선체(101)에 설치되는 권취기(140)를 더 포함할 수 있다.

권취기(140)는 예를 들어 윈치로 구성될 수 있고, 케이블은 이러한 권취기(140)의 드럼에 권취되어 상기 드럼의 회전에 따라 길이가 가변될 수 있다. 이에 따라, 케이블의 길이가 조절될 수 있다.

본 실시예의 경우는 보조진동체인 유체탱크(110)의 질량을 조절하기 위해서 권취기(140)를 이용하여 케이블의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 유체탱크(110)는 주진동체인 선체(101)의 횡동요를 감쇠하는 방향으로 진동하는 보조진동체로서, 선체(101)의 고유진동수의 변화(예를 들어, 선체(101) 하중의 변화)에 맞추어 유체탱크(110)를 상부에서 지지하는 케이블의 길이를 조절하여 유체탱크(110)의 총질량(유체탱크(110)의 질량+유체의 질량)을 조절함으로써 유체탱크(110), 즉 보조진동체의 설계주파수 대역(주진동체인 선체(101)의 특정주파수 주변의 진동을 억제하기 위한 주파수 대역)의 조절이 가능하다.

이러한 권취기(140)를 이용한 보조질량체의 질량 조절 방법은, 앞서 설명한 유체탱크(110) 내에 유체를 충진하여 그 질량을 가변시킴으로써 보조질량체의 질량을 조절하는 방법과 병행하는 식으로 사용될 수 있다. 물론, 상술한 두 가지 방법 중 어느 하나만을 선택하여 보조질량체의 질량을 조절할 수도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 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.

100, 100': 횡동요 저감장치를 갖는 선박
101: 선체
102: 공간
110: 유체탱크
111: 레일 또는 가이드 홈
120: 상부 지지체
130: 하부 지지체
130: 유체공급관
131: 펌프
140: 권취기

Claims (5)

1. 주진동체인 선체의 횡동요에 따른 운동에너지를 저감하는 횡동요 저감장치를 갖는 선박에 있어서,
   상기 선체의 고정된 축을 기준으로 진자운동이 가능하며, 내부공간이 유체로 채워지는 유체탱크;
   상기 유체탱크가 허공에 위치하도록 상기 유체탱크를 상기 선체의 상부에 지지시키는 상부 지지체;
   상기 유체탱크가 허공에 위치하도록 상기 유체탱크를 상기 선체의 하부에 지지시키는 하부 지지체를 포함하는 횡동요 저감장치를 갖는 선박.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유체탱크에 연결되어 유체의 주입 또는 배출을 가능하게 하는 유체공급관;
   상기 유체공급관에 연결되어 유체의 주입 또는 배출을 위한 압력을 제공하는 펌프;
   상기 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 횡동요 저감장치를 갖는 선박.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 상부 지지체는 케이블과 댐퍼 중 선택된 어느 하나로 구성되고,
   상기 하부 지지체는 케이블과 댐퍼 중 선택된 다른 하나로 구성되는 횡동요 저감장치를 갖는 선박.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유체탱크는 원구형으로 이루어지며,
   상기 원구형의 유체탱크의 외주연에는 상기 케이블이 지나가도록 레일 또는 가이드 홈이 형성되는 횡동요 저감장치를 갖는 선박.
5. 제3항에 있어서,
   상기 케이블의 길이가 가변되도록 상기 선체에 설치되는 권취기를 더 포함하며,
   상기 케이블은 상기 권취기의 드럼에 권취되어 상기 드럼의 회전에 따라 길이가 가변되는 횡동요 저감장치를 갖는 선박.

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