KR20190052975A - 선박용 스케그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항성능이 개선되며 조종성능 또한 향상되고 추력을 발생시킬 수 있는 선박용 스케그에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체의 선미에 하측을 향하여 돌출 형성된 스케그 핀, 상기 스케그 핀의 하측면에 수평방향으로 연장된 윙 플레이트를 포함하는 선박용 스케그가 개시된다.

Description

선박용 스케그{Skeg for Ship}

본 발명은 선박용 스케그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저항성능이 개선되며 조종성능 또한 향상되고 추력을 발생시킬 수 있는 선박용 스케그에 관한 것이다.

일반적으로, 선박(10)은 이동을 위하여, 스크류 등의 추진수단을 갖거나 또는 예인선 등에 의해 예인되어 이동된다.

이러한 선박(10) 중 길이가 짧고 방형계수(Cb)가 큰 선박(10)등은 조종성능이 일반선 대비 좋지 않은 경향이 있다.

이러한 선박(10)의 조종성능을 개선하기 위해 도 1에 도시된 스케그(Skeg: 20)라는 부가물을 설치할 수 있다.

일반적으로, 스케그(20)는 선미측의 선저로부터 하측을 향하여 돌출된 핀(fin)의 형상으로 이루어지는데, 일반적으로 선체 등이 회전될 때 스케그(20)의 양 측면간에 압력차이가 발생되어 이러한 압력차이로서 선체의 조종안전성을 향상시킬 수 있다.

도 2는 종래의 핀(fin)형상의 스케그(20) 주변에 흐르는 수류의 흐름을 시뮬레이션한 그림이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 핀(fin)형상의 스케그(20)는 그 측면에 흐르는 수류에서 와류(vortex)가 발생하여 스케그(20)의 양 측면간의 압력 차이가 줄어드는 문제가 발생될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 핀 형상의 스케그(20)의 하단 끝에서 압력차이에 의해 수류가 측면에서 넘어가는 현상이 발생되어 스케그(20)의 양 측면간의 압력차이가 더 줄어들어 조종성능이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스케그의 조종성능을 향상시킬 수 있는 선박용 스케그를 제공하는 것이 과제이다.

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

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체 선미의 선저면으로터 하측을 향하여 돌출 형성된 스케그 핀, 상기 스케그 핀의 하측면에 수평방향으로 연장되어 형성된 윙 플레이트를 포함하는 선박용 스케그가 개시된다.

상기 스케그 핀은 한 쌍으로 구비되어선체의 횡방향으로 이격되어 설치되며, 각 스케그 핀에 상기 윙 플레이트가 구비될 수 있다.

상기 윙 플레이트는 상기 스케그가 마주보는 측으로는 연장되지 아니하고, 선체 외측방향을 향해서 연장될 수 있다.

상기 윙 플레이트는 선수측이 선미측보다 더 하측을 향하도록 경사지게 형성되며, 경사진 상태의 상기 윙 플레이트의 저면측에 형성되는 압력이 상기 윙 플레이트의 상면측에 형성되는 압력보다 크도록, 상기 윙 플레이트는 주변을 흐르는 수류가 수평선상과 이루는 각도보다 더 작은 각도를 형성하도록 상기 윙플레이트의 선수측 선단부가 더 하측을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

상기 윙 플레이트는, 복수개가 선체의 길이방향으로 배치되어 구비될 수 있다.

상기 윙 플레이트는 상기 스케그 핀에 회전가능하게 구비되고, 상기 윙 플레이트의 회전각도를 조절하도록 상기 스케그 핀과 상기 윙 플레이트의 결합부위에 구비되는 각도조절부, 상기 윙 플레이트의 저면에 작용되는 압력을 측정하는 압력센서, 상기 압력센서에서 측정되는 압력이 최대가 되도록 상기 각도조절부를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 윙 플레이트는, 상기 스케그 핀의 하단에서 상측으로 이격된 지점에서 상기 스케그 핀의 양 측을 향하여 연장되며, 상기 윙 플레이트의 외측 끝단부에 하측을 향하여 돌출되도록 형성되는 돌출부가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 선박용 스케그에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 스케그 주변에 와류의 발생이 감소되며, 압력차이가 유지되어 조종성능이 향상될 수 있다.

둘째, 스케그의 윙 플레이트 후측에 양압이 형성되므로 이러한 양압이 선박의 추진압력으로 작용되어 저항성능이 개선되어 선박추진효율이 향상될 수 있다.

셋째, 선박의 흘수에 따라 윙 플레이트 후측에 형성되는 양압이 최대가 되는 각도로 상기 윙플레이트의 각도가 조절되므로 선박추진효율이 향상될 수 있다.

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

아래에서 설명하는 본 출원의 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 출원을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 스케그가 구비된 선미를 도시한 측면도;
도 2는 종래의 스케그 주변에 흐르는 수류의 흐름을 나타낸 도면;
도 3은 도 2의 스케그의 양 측면에 형성되는 압력 차이 분포를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 스케그를 도시한 사시도;
도 5는 도 4의 선박용 스케그 주변에 흐르는 수류의 흐름을 나타낸 도면;
도 6은 도 4의 선박용 스케그의 양 측면에 형성되는 압력 차이 분포를 도시한 도면;
도 7은 도 4의 변형예를 도시한 단면도;
도 8은 도 4의 선박용 스케그 주변의 수류의 압력을 시뮬레이션한 도면;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 스케그를 도시한 단면도;
도 10은 도 9의 선박용 스케그 주변의 수류의 흐름 및 압력을 시뮬레이션한 도면;
도 11은 윙 플레이트가 경사진 형태의 선박용 스케그를 도시한 측면도;
도 12는 윙 플레이트가 경사지며 분할된 형태의 선박용 스케그를 도시한 측면도;
도 13 및 도 14은 선체의 흘수에 따라 선미 측 주변에 흐르는 수류의 높이방향(수면방향) 유동속도의 크기의 변화를 나타낸 도면;
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박용 스케그를 도시한 도면;
도 16은 도 15의 단면도이다.

이하 본 출원의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 스케그(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 스케그 핀(110) 및 윙 플레이트(120)를 포함할 수 있다.

상기 스케그 핀(110)은 선미의 선저(12)면에 구비되며, 상기 선저면(12)로부터 하측을 향하여 돌출연장되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 윙 플레이트(120)는 상기 스케그 핀(110)으로부터 선체의 수평방향인 횡방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한 상기 윙 플레이트(120)는 상기 스케그 핀(110)의 하단부에 구비될 수 있으며, 선체의 전후방향으로도 연장형성될 수 있다.

한편, 상기 스케그 핀(110)은 복수개가 선체의 횡방향으로 이격되어 설치될 수 있으며, 상기 각 스케그 핀(110)에 상기 윙 플레이트(120)가 각각 구비될 수 있다. 본 발명에서는 한 쌍이 구비되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 반드시 한 쌍일 필요는 없고, 필요에 따라 여러 개가 설치될 수도 있다.

도 5는 본 실시예의 윙 플레이트(120)가 구비된 스케그 주위에 흐르는 수류의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스케그 주위를 흐르는 수류에 발생되는 와류(vortex)가 윙 플레이트(120)가 없는 형태의 도 2에 비하여 현저하게 줄어들음을 볼 수 있으며, 이로 인해 조종성능이 향상됨을 알 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스케그 핀(110)의 하단에 윙 플레이트(120)가 수평방향으로 연장형성됨으로 인해, 스케그 핀(110)의 일측면의 수류가 타측면으로 넘어가는 현상이 방지되어, 스케그 핀(110)의 양 측면간의 압력차이가 보다 잘 유지될 수 있음을 알 수 있다.

한편, 상기한 선박용 스케그는 도 7에 도시된 바와 같이 변형될 수도 있다.

즉, 스케그 핀(110) 측면의 하단부에서 상측으로 이격된 지점에 상기 스케그 핀(110)의 양 측면으로 윙 플레이트(120)가 연장되도록 형성될 수 있다. 그리고 윙 플레이트(120)의 양 끝단에는 하측으로 돌출된 돌출부(122)가 형성될 수 있다.

상기 윙 플레이트(120)를 스케그 핀(110) 하단에서 상측에 이격시킨 위치에서 연장하는 것은, 선박 건조시 스케그 핀(110)의 하단부에 반목등을 고일 수 있어 용접작업에 필요한 공간의 확보가 어려운 문제 때문일 수도 있으며, 용접작업시 끝단부에 용접하는 것보다는 용접부위 주위에 공간이 있는 쪽이 더 안정적일 수도 있기 때문이다.

또한, 상기 윙 플레이트(120)의 끝단에 하측으로 돌출형성된 돌출부(122)가 형성될 수 있으며, 이는 수류로 인해 발생하는 저항을 개선시킬 수 있다. 이 때, 상기 돌출부(122)의 돌출길이는 상기 스케그 핀(110)의 하단부의 높이보다 더 아래로 돌출되지 않도록 형성될 수 있다.

도 8은 선체의 선미부의 저면에 한 쌍의 스케그가 돌출 형성되며, 상기 스케그는 스케그 핀(110)의 양측으로 연장형성된 윙 플레이트(120)를 구비하고 있을 때 상기 스케그 주변의 수류의 압력을 시뮬레이션한 도면으로서, 색상이 짙을수록(보다 파란색일수록) 압력이 낮을 수 있다.

도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 스케그 핀(110)이 형성된 선저(12)면에서의 선체외측면(영역 B) 보다, 스케그 핀(110)의 선체 내측면(영역 A)에 낮은 압력에 형성됨을 알 수 있으며, 이는 선체 내측면 측의 선저(12)면에서의 압력회복이 악화되어 선체에 진동등의 악영향 및 추진효율의 악화를 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 스케그(100)가 복수개 설치되는 경우, 상기 윙 플레이트(120)는 상기 스케그 핀(110)을 기준으로, 상기 스케그가 마주보는 측으로는 연장되지 아니하고, 선체 외측방향을 향해서 연장형성될 수 있다.

이러한 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 스케그(100) 주변을 흐르는 수류의 와류(Vortex)도 현저하게 줄어듦을 볼 수 있으며, 아울러, 스케그 핀(110) 주변의 선저(12)측에 형성되는 압력도 균일해져 압력회복이 원할하게 이루어짐을 알 수 있다.

즉, 조종성능 극대화를 위해서는 상기 윙 플레이트(120)를 상기 스케그 핀(110)의 양 측으로 연장하며, 조종성능과 저항성능을 모두 고려할 때에는 상기 윙 플레이트(120)를 상기 스케그 핀(110)의 선체 외측면을 향하는 측면에만 설치할 수 있다.

한편, 상기 윙 플레이트(120)는 그 선수측 단부가 선미측 단부보다 더 하측을 향하도록 경사지게 형성될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 선미의 선저(12)면은 일반적으로 후측으로 갈수록 상승되도록 경사지게 형성될 수 있으며, 상기 선미의 선저(12)면 인근을 흐르는 수류(WS)의 흐름은 경사지게 형성된 선저(12)면을 따르는 흐름을 형성할 수 있다.

이 때, 상기 윙 플레이트(120)는 상기 선미의 선저(12) 부근에 흐르는 수류의 흐름이 수평선과 이루는 각도와 평행하지 않도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 선미의 선저(12)부근에 흐르는 수류(WS)의 흐름이 수평선과 이루는 각도보다 상기 윙 플레이트(120)가 수평선과 이루는 각도가 더 작도록 구비될 수 있다.

따라서, 윙 플레이트(120)의 상측면 보다 상기 윙 플레이트(120)의 하측면의 압력이 더 크게 형성되어 상기 윙 플레이트(120)의 상측면에는 음압이 형성되며, 하측면에는 양압이 형성될 수 있다.

또한, 상기 윙 플레이트(120)은 상기 윙 플레이트(120)의 선수측 단부가 하측을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

따라서, 상기 윙 플레이트(120) 주변을 흐르는 수류의 흐름과 상기 윙 플레이트(120)는 받음각을 형성할 수 있으며, 이에 따라 상기 윙 플레이트(120)의 상측면 보다 상기 윙 플레이트(120)의 하측면의 압력이 더 크게 형성되어 상기 윙 플레이트(120)의 상측면에는 음압이 형성되며, 하측면에는 양압이 형성될 수 있다.

따라서, 상기 윙 플레이트(120)의 하측면에 형성된 양압이 상기 윙 플레이트(120)를 음압이 형성된 측으로 밀어주게 되는 힘이 발생되는데, 상기 윙 플레이트(120)가 경사지게 형성되므로, 양압에 의해 밀어주게 되는 힘에 의해 선체를 선수측으로 밀어주게 되는 분력이 발생되며, 이는 저항 성능을 개선시킬 수 있다.

한편, 이러한 윙 플레이트(120)는 도 12에 도시된 바와 같이, 선체의 길이방향을 따라 복수개가 분할되어 배치될 수도 있다.

도 13 및 도 14은 선체의 흘수에 따라 선미 측 주변에 흐르는 수류의 높이방향(수면방향) 유동속도의 크기의 변화를 나타낸 도면이다.

즉, 도 13는 흘수가 낮을 때 선미 측 주변에 흐르는 유동의 흐름 및 높이방향 유동속도의 변화를 나타내었으며, 도 14는 흘수가 깊을 때 선미 측 주변에 흐르는 유동의 흐름 및 높이방향 속도의 변화를 나타내었다.

수류의 높이방향 속도는 파란색으로 갈수록 낮으며, 붉은색으로 갈수록 높을 수 있다.

도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 낮은 흘수 대비 깊은 흘수로 갈수록 높이방향에 대해서 큰 값을 가지는 유동 흐름이 발생됨을 알 수 있으며, 이는 상기 윙 플레이트(120)의 선수측 단부로부터 유입되는 수류의 흐름의 각도가 깊은 흘수로 갈수록 커지는 것을 알 수 있다.

또한, 실제로 선박이 운항시 파도 등의 영향으로 인해 선체가 상하"?袖막? 움직이는 핏치(Pitch)운동이 발생되며, 이 때에도 상기 윙 플레이트(120)의 선수측 단부로부터 유입되는 수류의 흐름의 각도가 변경될 수 있다.

따라서, 흘수의 변화 및 핏치 운동에 따른 상기 윙 플레이트(120)의 선수측 단부로부터 유입되는 수류의 흐름 각도의 변화에 대응하여 최적성능을 발휘하기 위하여, 상기 윙 플레이트(120)의 각도가 조절될 수 있다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박용 스케그(200)를 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 선박용 스케그(200)는 전술한 실시예와 유사하게 스케그 핀(210) 및 윙 플레이트(220)를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 윙 플레이트(220)는 상기 스케그 핀(210)에 대해서 회전가능하게 구비될 수 있다. 즉, 상기 윙 플레이트(220)의 회전축은 상기 선체의 횡방향을 향하며, 상기 윙 플레이트(220)는 상기 회전축을 중심으로 일정 각도 범위 내에서 회전될 수 있다.

또한, 상기 윙 플레이트(220)의 회전각도를 조절하는 각도 조절부(240)가 구비될 수 있다.

상기 각도조절부(240)는 상기 일단은 상기 스케그 핀(210)에 결합되고, 타단은 상기 윙 플레이트(220)의 회전축과 이격된 위치에 결합되어 신축되면서 상기 윙 플레이트(220)를 회전시키는 실린더를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 실린더의 양 단은 상기 스케그 핀(210) 및 윙 플레이트(220)에 각각 회전가능하게 힌지결합될 수 있다.

또한, 압력센서(250)가 구비될 수 있다. 상기 압력센서(250)는 상기 윙 플레이트(120)의 저면에 작용되는 수류에 의한 압력을 측정하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 압력센서(250)에서 측정되는 압력에 따라 상기 각도조절부(240)를 제어하여 상기 윙 플레이트(220)의 각도를 제어하는 제어부(260)가 구비될 수 있다.

이 때, 상기 제어부(260)는 상기 압력센서(250)에서 측정되는 압력에 의한 수평방향 분력이 최대가 되는 각도로 상기 윙 플레이트(220)을 제어할 수 있다.

따라서, 흘수 및 피치 운동에 따라 변화하는 상기 윙 플레이트(220)의 선수측 단부로부터 유입되는 수류의 흐름 각도의 변화에 따라 상기 윙 플레이트(220)의 저면에 작용되는 압력이 최대가 되는 각도로 상기 윙 플레이트(220)를 제어함으로써 상기 윙 플레이트(220)에 선수방향으로 작용하는 힘이 선박의 운항 조건에서 최대로 작용될 수 있어 효율이 증대될 수 있다.

이상과 같이 본 출원에 따른 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 출원은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 선체 20: 스케그
12: 선저면 100: 선박용 스케그
110: 스케그 핀 120: 윙 플레이트
200: 선박용 스케그 210: 스케그 핀
220: 윙 플레이트 230: 회전축
240: 각도 조절부 250: 압력센서
260: 제어부

Claims (7)

1. 선체 선미의 선저면으로부터 하측을 향하여 돌출 형성된 스케그 핀;
   상기 스케그 핀의 측면으로부터 수평방향으로 연장되어 형성된 윙 플레이트;
   를 포함하는 선박용 스케그.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스케그 핀은,
   한 쌍으로 구비되어 선체의 횡방향으로 이격 설치되며, 각 스케그 핀에 상기 윙 플레이트가 구비되는 선박용 스케그.
3. 제2항에 있어서,
   상기 윙 플레이트는 상기 스케그 핀으로부터, 상기 스케그가 마주보는 측으로는 연장되지 아니하고, 선체 측면 외측방향을 향해 연장되는 선박용 스케그.
4. 제1항에 있어서,
   상기 윙 플레이트는 선수측이 선미측보다 더 하측을 향하도록 경사지게 형성되며,
   경사진 상태의 상기 윙 플레이트의 저면측에 형성되는 압력이 상기 윙 플레이트의 상면측에 형성되는 압력보다 크도록,
   상기 윙 플레이트는 주변을 흐르는 수류가 수평선상과 이루는 각도보다 더 작은 각도를 형성하도록 상기 윙플레이트의 선수측 단부가 하측을 향하여 경사지게 형성된 선박용 스케그.
5. 제4항에 있어서,
   상기 윙 플레이트는, 복수개가 선체의 길이방향으로 배치되어 구비되는 선박용 스케그.
6. 제1항에 있어서,
   상기 윙 플레이트는 상기 스케그 핀에 회전가능하게 구비되고,
   상기 윙 플레이트의 회전각도를 조절하는 각도조절부;
   상기 윙 플레이트의 저면에 작용되는 압력을 측정하는 압력센서;
   상기 압력센서에서 측정되는 압력이 최대가 되도록 상기 각도조절부를 조절하는 제어부;
   를 포함하는 선박용 스케그.
7. 제1항에 있어서,
   상기 윙 플레이트는,
   상기 스케그 핀의 하단에서 상측으로 이격된 지점에서 상기 스케그 핀의 양 측을 향하여 연장되며,
   상기 윙 플레이트의 외측 끝단부에 하측을 향하여 돌출되도록 형성되는 돌출부가 더 구비되는 선박용 스케그.

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