KR20190083664A - 선수 형상 - Google Patents

Abstract

선박의 선수 형상(1)으로서, 선수단을 제외한 좌우 양측의 영역임과 아울러 적어도 만재흘수선보다 하방에서, 벌지 형상으로 돌출되는 돌출부(1a)를 가진다.

Description

선수 형상

본 발명은, 선수(船首) 형상에 관한 것이다.

하기 특허문헌 1에는, 오리지널 형상의 선체 형상을 도려내어 스템 형상을 파랑의 입사파에 대해 경사시킨 선수 형상이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 선수 형상은, 선체 형상을 파랑의 입사파에 대해 경사시키는, 즉 선박의 진행 방향으로 뾰족한 형상을 채용함으로써, 반사파를 저감시킴으로써 파랑 중에서의 저항 증가량의 저감을 도모할 수 있다. 이러한 선수 형상의 설계 사상은, 방형 계수가 비교적 큰 이른바 「비대선」에서 채용되어 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 2006-224811호 공보

그런데, 선박에는, 상술한 반사파뿐만 아니라 입사파에 의해서도 저항이 발생한다. 그러나, 특허문헌 1에 관한 선수 형상은, 선박의 진행 방향에 대해 대향하는 방향으로 진행되는 파(향파)가 선체에 의해 반사하는 반사파를 저감시키는 것으로, 입사파를 고려하는 것은 아니다. 선박의 저항을 보다 저감시키기 위해서는, 입사파를 고려한 선수 형상으로 할 필요가 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여, 입사파 및 반사파를 저감시킴으로써 파랑에 의한 선박의 저항을 저감시키는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 태양에 관한 선수 형상은, 선박의 선수 형상으로서, 선수단(船首端)을 제외한 좌우 양측의 영역임과 아울러 적어도 만재흘수선보다 하방에서, 벌지(bulge) 형상으로 돌출되는 돌출부를 가진다.

상기 실시형태에 관한 선수 형상에 있어서, 상기 돌출부는, 선수단으로부터의 길이 L_B/L≥0.05의 범위에서 형성되고, 최대 돌출 위치로부터 선수단까지의 길이(L_{B, max})가 L_{B, max}/L≥0.025의 범위에서 정해지며, 최대 돌출량(B_{B, max})이 선체 최대폭(B)에 대해 B_{B, max}/B≥0.03의 범위에서 정해지고, 만재흘수선으로부터 상기 최대 돌출 위치까지의 깊이(d_{B, max})가 d_{B, max}/d≤0.30의 범위에서 정해져도 된다.

상기 실시형태에 관한 선수 형상에 있어서, 상기 선박은, 방형 계수(C_B)가 0.75 이상으로 해도 된다.

상기 실시형태에 관한 선수 형상에 있어서, 상기 선박은, 전체길이(L)와 선체 최대폭(B)이 L/B≤8.0의 범위로 해도 된다.

상기 실시형태에 관한 선수 형상에 있어서, 상기 선박은, 180m 이상으로 해도 된다.

본 발명의 상기 태양에 의하면, 선수단을 제외한 좌우 영역에 형성된 돌출부가, 입사파를 형성하는 물 입자의 회전 운동을 저해함으로써, 입사파를 감쇠시킨다. 돌출부에서 입사파의 일부가 반사됨으로써, 돌출부 이외의 부위에서의 반사파와, 돌출부에서의 반사파가 간섭하여, 돌출부 이외의 부위에서의 반사파를 감쇠시킨다. 따라서, 입사파 및 반사파를 저감시켜, 파랑에 의한 선박의 저항을 저감시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 Y-Z 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 X-Y 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상에서의 선수단으로부터 돌출부의 단부까지의 길이 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에서의 선수단으로부터 최대 돌출 위치까지의 길이 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상에서의 돌출부의 최대 돌출량의 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다.
도 6은, 본 발명에 관한 선수 형상에서의 최대 흘수선으로부터 최대 돌출 위치까지의 깊이 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다.
도 7은, 본 발명에 관한 선수 형상에서의 선체 길이의 변화에 따른 저항 증가 계수의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다.
도 8a는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 저항 증가 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8b는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 저항 증가 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8c는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 저항 증가 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 선수 형상의 추진 마력에 대해 종래 선수 형상의 추진 마력과 비교하는 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. 이하의 도면에서, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 Y-Z 단면도이다. 도 2는, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 X-Y 단면도이다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)이 적용되는 선박(S)은, 전체길이 L≥180m, 방형 계수(선체 비대도) C_B≥0.75에 의해 정의되는, 폭이 넓은 저속 항행의 선박이다. 선박(S)에서 종래 적용되어 있는 종래 선수 형상(O)은, 도 1 및 도 2에 점선으로 나타내는 바와 같이, 선수단으로부터 선측에 걸쳐 한결같고 완만한 곡면을 가지고 있다. 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, 도 1에 도시된 바와 같이, 선수단에 있어서, 종래 선수 형상(O)과 마찬가지로 선저에 대해 대략 수직이며, 또한 한결같은 벽면이다. 선수 형상(1)에는, 도 1 및 도 2에 아울러 도시된 바와 같이, 만재흘수선에 가까운 위치로부터 선저에 걸쳐 돌출부(1a)가 형성되어 있다.

돌출부(1a)는, 선수단을 제외한 선수의 좌우 양측에 있어서, 선수단 방향과 선측 방향 사이의 방향을 향하여 벌지 형상으로 돌출되어 있고, 선수단과 선측 사이의 위치(P)에 있어서, 종래 선수 형상(O)으로부터의 돌출량이 최대가 된다. 돌출부(1a)는, 도 1의 최대 돌출 위치(P)를 통과하는 Y-Z 단면도에 도시된 바와 같이, 만재흘수선에 가까운 위치에서는 선수 벽면으로부터 가파르게 돌출되어 있고, 선저를 향하여 접속되어 있다. 최대 돌출 위치(P)는, 선수단으로부터의 길이(L_{B, max}), 만재흘수선으로부터의 깊이(d_{B, max})에 의해 정의된다. 돌출부(1a)는, 선수단의 주위로부터 선체 폭이 최대가 되는 위치까지 형성되어 있고, 선수단 및 선측의 외벽면에 대해 매끄럽게 접속되어 있다.

돌출부(1a)의 형성에서의 적합한 조건을, 도 3~7에 기초하여 설명한다.

도 3은, 선수단으로부터 돌출부(1a)의 단부까지의 길이 변화에 따른 저항 증가 계수(K_AW)의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다. 도 3은, 가로축을 L_B/L, 세로축을 K_AW로 하는 그래프이다. 저항 증가 계수(K_AW)는, 평수(平水) 중에서의 항행과 비교하였을 때에, 규칙파에서의 파랑 중에서의 저항의 증가 정도를 나타내는 무차원수이다. 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에서는, L_B/L≥0.05에 있어서, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 저항 증가 계수(K_AW)가 크게 감소되어 있는 것을 알 수 있다.

도 4는, 선수단으로부터 최대 돌출 위치(P)까지의 길이 변화에 따른 저항 증가 계수(K_AW)의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다. 도 4는, 가로축을 L_{B, max}/L, 세로축을 저항 증가 계수(K_AW)로 하는 그래프이다. 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에서는, L_{B, max}/L≥0.025에 있어서, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 저항 증가 계수(K_AW)가 크게 감소되어 있는 것을 알 수 있다.

도 5는, 선수 형상(1)에서의 돌출부(1a)의 최대 돌출량(B_{B, max})의 변화에 따른 저항 증가 계수(K_AW)의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다. 도 5는, 가로축을 최대 돌출량(B_{B, max}/B), 세로축을 저항 증가 계수(K_AW)로 하는 그래프이다. B는, 선체 최대폭을 나타내고 있다. 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에서는, B_{B, max}/B≥0.03에 있어서, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 저항 증가 계수(K_AW)가 크게 저하되는 것을 알 수 있다.

도 6은, 선수 형상(1)에서의 최대 흘수선으로부터 최대 돌출 위치(P)까지의 깊이 변화에 따른 저항 증가 계수(K_AW)의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다. 도 6은, 가로축을 d_{B, max}/d, 세로축을 저항 증가 계수(K_AW)로 하는 그래프이다. 도 6의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에서는, d_{B, max}/d≤0.30에 있어서, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 저항 증가 계수(K_AW)가 크게 감소되어 있는 것을 알 수 있다.

도 7은, 전체길이(L)의 변화에 따른 저항 증가 계수(K_AW)의 변화에 관한 시뮬레이션 결과이다. 도 7은, 가로축을 전체길이(L), 세로축을 저항 증가 계수(K_AW)로 하는 그래프이다. 도 7의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에서는, 전체길이 L≥180m에 있어서, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 저항 증가 계수(K_AW)가 크게 감소되어 있는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 선수 형상(1)의 돌출부(1a)는, L_B/L≥0.05, L_{B, max}/L≥0.025, B_{B, max}/B≥0.03, d_{B, max}/d≤0.30의 범위에서 형상 설정됨으로써, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 선수에서의 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다고 생각된다. 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)을 전체길이 L≥180m의 선박(S)에 대해 적용함으로써, 보다 효과적으로 선수에서의 저항을 감소시킬 수 있다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 효과에 대해, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.

도 8a의 그래프는, 가로축에 보퍼트 풍력 계급, 세로축에 불규칙파 중 저항 증가 계수를 취하고, 선박(S)의 진행 방향에 대해 조우하는 다방향 불규칙파의 주파(主波) 방향이 향파(向波) 방향인 경우의 그래프이다. 도 8b의 그래프는, 선박(S)의 진행 방향에 대해 조우하는 다방향 불규칙파의 주파 방향이 횡파 방향인 경우의 그래프이다. 도 8c의 그래프는, 선박(S)의 진행 방향에 대해 조우하는 다방향 불규칙파의 주파 방향이 사향파(斜向波) 방향인 경우의 그래프이다.

상기 다방향 불규칙파는, 다수의 파장 및 방향 특성을 갖는 성분파를 중합한 파이다. 사향파란, 조우하는 다방향 불규칙파의 주요 진행 방향이 선박(S)의 진행 방향에 대해 경사진 방향인 것을 나타낸다. 도 8에서, 실선이 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)을 나타내고, 점선이 종래 선수 형상(O)을 나타낸다. 보퍼트 풍력 계급은, 바람에 의해 발생하는 파의 강도를 나타낸다.

도 8a 내지 도 8c의 그래프에 도시된 바와 같이, 모든 풍력 계급에 대해, 종래 선수 형상(O)의 파랑 중 저항 증가 계수보다 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 파랑 중 저항 증가 계수가 밑돌고 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)은, 향파, 횡파 및 사향파에 대해, 파랑 중 저항 증가 계수를 저감시킬 수 있다.

도 9는, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)의 추진 마력(BHP)에 대해, 실해역에서의 대표적인 파랑 조건에서의 종래 선수 형상(O)의 추진 마력(BHP)과 비교하는 시뮬레이션 결과이다. 도 9는, 가로축에 추진 속도, 세로축에 추진 마력을 취한 그래프로서, 실선이 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)을 나타내고, 점선이 종래 선수 형상(O)을 나타낸다. 도 9의 그래프에 도시된 바와 같이, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에 의하면, 추진 마력을 5% 정도 저감시키는 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에 의하면, 돌출부(1a)는, 선수를 향하여 입사하는 입사파에서의 일부의 물 입자의 회전 운동을 저해하고 분리시킴으로써, 입사파의 에너지를 감소시켜, 입사파를 감쇠할 수 있다. 선수의 돌출부(1a) 이외의 부위에서의 반사파는, 돌출부(1a)에서의 반사파와 간섭함으로써 감쇠된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)은, 선수에 입사하는 파에 의한 저항을 저감시킬 수 있다. 본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에서는, 만재흘수선보다 하방에 돌출부(1a)가 형성되어 있다. 이 때문에, 선박(S)이 만재흘수 미만의 적재량으로 항행하고 있는 경우에도, 입사파는 돌출부(1a)에 입사하여, 입사파 및 반사파를 저감시키는 파랑 중 저항 저감 효과를 가지고 있다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)에 의하면, 돌출부(1a)는, L_B/L≥0.05, L_{B, max}/L≥0.025, B_{B, max}/B≥0.03, d_{B, max}/d≤0.30의 범위에서 형상 설정됨으로써, 종래 선수 형상(O)과 비교하여, 보다 효과적으로 저항을 저감시킬 수 있다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)은, 전체길이 L≥180m의 선박(S)에 대해 적용함으로써, 종래 선수 형상(O)과 비교하여 효과적으로 저항을 저감시킬 수 있다.

본 실시형태에 관한 선수 형상(1)은, 방형 계수 C_B≥0.75와 L/B≤8.0 중 적어도 어느 하나를 만족시키는 선박(S)에 적용함으로써, 보다 효과적으로 저항을 저감시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 이하와 같은 변형예를 생각할 수 있다.

상기 실시형태의 도 1에서는, 최대 돌출 위치(P)가 만재흘수선보다 하방에 위치하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 최대 돌출 위치(P)는, d_{B, max}/d=0에서도 저항 저감 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 최대 돌출 위치(P)는, 만재흘수선 상이 되도록 형상 설정되는 것으로 해도 된다.

본 발명은, 선박의 선수 형상에 이용할 수 있다.

S……선박
1……선수 형상
1a……돌출부

Claims (5)

1. 선박의 선수 형상으로서,
   선수단(船首端)을 제외한 좌우 양측의 영역임과 아울러 적어도 만재흘수선보다 하방에서, 벌지(bulge) 형상으로 돌출되는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 선수 형상.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출부는,
   선수단으로부터의 길이 L_B/L≥0.05의 범위에서 형성되고,
   최대 돌출 위치로부터 선수단까지의 길이(L_{B, max})가 L_{B, max}/L≥0.025의 범위에서 정해지며,
   최대 돌출량(B_{B, max})이 선체 최대폭(B)에 대해 B_{B, max}/B≥0.03의 범위에서 정해지고,
   만재흘수선으로부터 상기 최대 돌출 위치까지의 깊이(d_{B, max})가 d_{B, max}/d≤0.30의 범위에서 정해지는 것을 특징으로 하는 선수 형상.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 선박은, 방형 계수(C_B)가 0.75 이상인 것을 특징으로 하는 선수 형상.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 선박은, 전체길이(L)와 선체 최대폭(B)이 L/B≤8.0의 범위인 것을 특징으로 하는 선수 형상.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 선박은, 180m 이상인 것을 특징으로 하는 선수 형상.

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