KR20190083663A - 선수 형상 - Google Patents

Abstract

좌우 방향에서 전방으로 열린 한 쌍의 경사면을 갖는 오목부(1a)를 적어도 만재흘수선 상에 구비한다.

Description

선수 형상

본 발명은, 선수(船首) 형상에 관한 것이다.

해양을 항행하는 선박에서는, 평수(平水) 중의 조파 저항을 저감시켜 추진 성능을 향상시키도록, 선수 벌브가 마련되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 나타내는 선수 벌브는, 선수의 흘수선 하에서의 돌출 형상에 의해, 선체가 만드는 파를 소거할 수 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 2012-96756호 공보

최근에는, 선박이 배출하는 지구 온난화 가스의 감소를 목적으로 하여, 설계 선속을 낮게 설정하는 경향을 볼 수 있다. 설계 선속이 낮은 선박에서는, 선수단이 가까운 위치에서의 흘수선 상의 형상이 비대화되어 있고, 선수부의 가로폭이 넓고, 선수 단부의 표면 형상이 선체 전체길이 방향에 수직인 대략 평면이 되기 때문에, 선수단에 입사한 입사파의 선박의 진행 방향을 향한 반사가 강해지는 경향이 있다. 이에 의해, 선박은, 파랑 중을 항행할 때의 입사파의 반사에 의해, 진행 방향과 반대 방향으로 향하는 힘, 즉 저항을 받는다. 이에 의해, 선박에서는, 추진 성능의 저하가 발생한다.

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여, 파랑 중에서 선수에 의해 발생하는 반사파를 저감시킴으로써 추진 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 태양에 관한 선수 형상은, 선폭 방향 및 전방으로 열린 한 쌍의 경사면을 갖는 오목부를 만재흘수선 상에 구비한다.

상기 실시형태에 관한 선수 형상에 있어서, 상기 오목부는, 선체 중심선 상에 깊이가 가장 깊어지는 최심점을 가지며, 상기 최심점의 선저로부터의 높이(H_dnt)가 상기 만재흘수선의 높이(d_max)에 대해 0.8d_max≤H_dnt≤1.5d_max의 범위이고, 상기 경사면의 선측 측의 단부로부터 상기 선체 중심선까지의 폭(B_dnt)이 최대폭(B)에 대해 0.1B≤B_dnt의 범위이다.

상기 실시형태에 관한 선수 형상에 있어서, 상기 오목부의 선체 길이 방향에서의 상기 최심점의 깊이(L_dnt)는, 전체길이(L)에 대해 0.005L≤L_dnt의 범위에서 형성되어 있다.

본 발명에 의하면, 선체 중심선 상에 오목부를 형성하는 경사면을 가지고 있다. 경사면에 의해, 본 발명에 관한 선수 형상을 갖는 선박의 진행 방향으로부터 입사한 파를, 선박의 진행 방향으로부터 선측 방향으로, 경사진 방향으로 반사할 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 관한 선수 형상을 갖는 선박은, 반사파로부터 받는 반력 중, 진행 방향과 반대 방향으로 향하는 힘의 성분을 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 선수 형상은, 파랑 중에서 추진 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 X-Z 단면도이다.
도 2a는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 선체 중심선에서의 X-Z 단면도이다.
도 2b는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 X-Y 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 선수 형상에서의 오목부의 높이 변화에 따른 전체 저항 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 본 발명에 관한 선수 형상에서의 오목부의 깊이 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 본 발명에 관한 선수 형상에서의 오목부의 폭 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상과, 종래 선수 형상에서의 단면 파랑 중 저항 증가 계수의 비교를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상에 대해 입사하는 파의 파장 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 선체 형상의 일 실시형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는, 선체의 전체길이 방향을 X방향으로 하고, 선체의 폭 방향을 Y방향으로 하며, 선체의 높이 방향을 Z방향으로 하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 X-Z 단면도이다. 도 2a는, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 선체 중심선에서의 X-Z 단면도이다. 도 2b는, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 X-Y 단면도이다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)이 적용되는 선박(S)은, 전체길이 L≥180m, 선체 비대도 C_B≥0.75, 선수 수선 면적 계수 C_WF≥0.85에 의해 정의되는 저속 항행의 선박이다. 이러한 선박(S)에서 종래 적용되고 있는 종래 선수 형상(O)은, 도 1 및 도 2b에 점선으로 나타내는 바와 같이, 선수단으로부터 선측에 걸쳐 한결같고 완만한 곡면을 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 선수 형상(O)의 선수의 외벽면은, 선저에 대해 대략 수직으로 되어 있다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)은 선체 중심선에 대해 좌우 대칭이며, 만재흘수선에서의 X-Y 단면에 있어서, 선체 중심선에 대해 대칭인 2개소의 돌출부가 완만하게 진행 방향으로 돌출된 쌍두 형상으로 되어 있다. 즉, 선수 형상(1)은, 선체 중심선을 사이에 두고 선대칭으로 형성된 경사면(1b)을 가지고 있다. 경사면(1b)은, 도 2b에 도시된 바와 같이, Z방향의 높이(H_dnt)(도 2a 참조)에서의 X-Y 단면에 있어서, 선체 중심선 상에 X방향의 깊이가 가장 깊어지는 위치(P)(최심점)를 갖는 깔때기 형상의 오목부(1a)를 형성하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선수 형상(1)은, 선체 중심선 상의 X-Z 단면에 있어서, 갑판선으로부터 위치(P)에 이르기까지는 대략 수직이며, 위치(P)로부터 하방이 경사져서 진행 방향으로 돌출된 형상이다.

경사면(1b)은, 갑판선으로부터 위치(P)까지 형성되어 있다. 경사면(1b)은, 선체 중심선으로부터의 폭이 B_dnt이며, 오목부(1a)의 깊이(L_dnt)와 폭(B_dnt)에 의해, 진행 방향으로부터의 경사 각도가 결정된다. 경사면(1b)은, 배 길이 방향을 따르는 방향으로부터 입사하는 파를, 선박(S)의 진행 방향으로부터 선측 방향으로, 경사진 방향으로 반사한다.

상술한 오목부(1a)의 형성 조건을 도 3~5에 기초하여 설명한다.

우선, 위치(P)의 선저로부터의 높이(H_dnt)를 변화시켜, 파랑 중 전체 저항 계수(C_{T, WV})의 시뮬레이션을 행하였다. 도 3은, 가로축을 H_dnt/d_max, 세로축을 파랑 중 전체 저항 계수(C_{T, WV})로 하는 그래프이다. d_max란, 선저로부터 만재흘수선까지의 Z방향의 높이를 나타내고 있다. 파랑 중 전체 저항 계수(C_{T, WV})는, 파랑 중을 항행할 때에 선체에 작용하는 저항의 합계를 나타내고, 종래 선수 형상의 전체 저항값으로 정규화한 값을 나타내고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 선수 형상(O)의 선수 부재에 대해, 본 실시형태의 선수 형상(1)은, H_dnt/d_max가 0.8 이상 1.5 이하의 범위에서, 종래 선수 형상(O)의 선수 부재보다 파랑 중 전체 저항 계수(C_{T, WV})가 밑돌고 있다. 즉, 0.8d_max≤H_dnt≤1.5d_max의 범위에서 오목부(1a)를 형성함으로써, 종래 선수 형상보다 파랑 중에서의 전체 저항을 저감시킬 수 있다.

오목부(1a)의 깊이(L_dnt)를 변화시켜, 저항 증가 계수(K_AW)의 시뮬레이션을 행하였다. 도 4는, 가로축을 L_dnt/L, 세로축을 저항 증가 계수(K_AW)로 하는 그래프이다. L이란, 본 실시형태의 선수 형상이 적용된 선체의 전체길이를 나타낸다. 저항 증가 계수(K_AW)는, 평수 중에서의 항행과 비교하였을 때에, 규칙파 중에서의 저항의 증가 정도를 나타내고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 선수 형상(O)의 선수 부재에 있어서, 저항 증가 계수(K_AW)는 1.227이다. 이에 대해, 본 실시형태의 선수 형상(1)은, L_dnt/L이 0.005 이상인 경우에 대해, 저항 증가 계수(K_AW)가 감소하고 있다.

경사면(1b)의 선측 측의 단부로부터 선체 중심선까지의, 경사면(1b)이 형성되어 있는 폭(B_dnt)을 변화시켜, 저항 증가 계수(K_AW)의 시뮬레이션을 행하였다. 도 5는, 가로축을 폭(B_dnt/B), 세로축을 저항 증가 계수(K_AW)로 하는 그래프이다. B란, 본 실시형태의 선수 형상이 적용된 선체의 최대폭을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종래 선수 형상(O)의 선수 부재에 있어서, 저항 증가 계수(K_AW)는 1.227이다. 이에 대해, 본 실시형태의 선수 형상(1)은, B_dnt/B가 0.10 이상이 되는 경우에 있어서, 저항 증가 계수(K_AW)가 감소하고 있다.

이상으로부터, 파랑 중 전체 저항 계수(C_{T, WV}) 및 저항 증가 계수(K_AW)를 저감시키기 위해서는, 오목부(1a)를 0.8d_max≤H_dnt≤1.5d_max, 또한 B_dnt/B=0.10의 범위에서 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)을 갖는 선박(S)에서는, 선체 진행 방향으로부터 선수단에 입사하는 입사파를, 경사면(1b)이 선측 방향으로 반사한다. 경사면(1b)보다 측방의 선수 표면은, 종래와 마찬가지로 입사파를 선측 방향으로 반사한다. 이 때문에, 선수에 있어서, 선박(S)의 진행 방향으로 향하는 반사파가 감소하고, 반사파로부터 받는 선체 후방으로 향하는 힘이 저감된다. 즉, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)을 갖는 선박(S)은, 파랑 중에서 저항을 저감시킬 수 있다.

도 6은, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)과 종래 선수 형상(O)에서의 단면 파랑 중 저항 증가 계수의 비교를 나타내는 그래프이다. 도 6의 그래프는, 배 길이에 대한 Y방향과 Z방향에 평행한 단면의 X방향에서의 위치를 가로축으로 하고, 3차원적인 선수 압력 분포를, Y방향과 Z방향에 평행한 단면에서 적분한 단면 파랑 중 저항 증가 계수를 세로축으로 하고 있다. 도 6은, 본 실시형태의 선박(S)이, 파장/배 길이=0.6이 되는 향파가 발생하고 있는 수중에서의 시뮬레이션 결과이다. 도 6의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 선수 형상(1)은, 선수단에 가까워짐에 따라, 파랑 중 저항 증가 계수의 종래 선수 형상(O)의 선수 부재와 차가 크게 되어 있다. 즉, 본 실시형태에 관한 선수 형상은, 파랑 중의 선수단에서의 저항을 저감시킬 수 있다.

도 7은, 가로축을 파장/배 길이, 세로축을 파랑 중 저항 증가 계수로 한 그래프이다. 도 7의 그래프는, 종래 선수 형상(O)의 선박(S)과 비교하여, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 선박(S)은, 파랑 중 저항 증가 계수가 최대 20% 정도 저감되는 것을 나타내고 있다. 이에 의해, 종래 선수 형상(O)의 선박(S)과 비교하여, 실해역에서의 평균적인 파랑 조건으로 전체 추진 출력을 2% 정도 저감 가능하다.

이러한 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에 의하면, 선수단에서 입사파를 선측 방향으로 반사하는 경사면(1b)이 형성되어 있다. 이에 의해, 본 실시형태에 관한 선수 형상을 갖는 선박(S)은, 종래 선수 형상(O)을 갖는 경우와 비교하여, 파랑 중에서 발생하는 반사파에 의한 반력 중, 진행 방향과 반대 방향으로 향하는 힘의 성분을 저감시키는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)은, 파랑 중에서, 선수에 의해 발생하는 반사파를 저감시킴으로써 추진 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은, 선박의 선수 형상에 이용할 수 있다.

S……선박
1……선수 형상
1a……오목부
1b……경사면

Claims (3)

1. 선폭 방향 및 전방으로 열린 한 쌍의 경사면을 갖는 오목부를 만재흘수선 상에 구비하는 것을 특징으로 하는 선수 형상.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 오목부는,
   선체 중심선 상에 깊이가 가장 깊어지는 최심점을 가지며,
   상기 최심점의 선저로부터의 높이(H_dnt)가 상기 만재흘수선의 높이(d_max)에 대해 0.8d_max≤H_dnt≤1.5d_max의 범위이고,
   상기 경사면의 선측 측의 단부로부터 상기 선체 중심선까지의 폭(B_dnt)이 최대폭(B)에 대해 0.1B≤B_dnt의 범위인 것을 특징으로 하는 선수 형상.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 오목부의 선체 길이 방향에서의 상기 최심점의 깊이(L_dnt)는, 전체길이(L)에 대해 0.005L≤L_dnt의 범위에서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선수 형상.

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