KR20190092398A

KR20190092398A - 핀 장치 및 선박

Info

Publication number: KR20190092398A
Application number: KR1020197014928A
Authority: KR
Inventors: 유키 사이토; 사토시 마스다; 겐지 다카기시; 도모후미 이노우에
Original assignee: 재팬 마린 유나이티드 코포레이션
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-08-07
Also published as: WO2018123756A1; CN110062734A; JP6351700B2; TW201823104A; PH12019501442A1; KR20210132226A; CN110062734B; JP2018103917A; TWI749106B

Abstract

지속대의 영역을 프로펠러면으로 집약함으로써 추진 효율을 개선하고, 에너지 절약화를 도모할 수 있는, 핀 장치 및 선박을 제공한다. 본 발명의 일 실시 형태에 관한 선박(1)은, 선측의 선장 방향으로 형성된 평면형 사이드 플랫(11)을 구비한 선체에 배치되는 핀 장치(2)를 구비하고, 사이드 플랫(11)의 선미측 최하점 P₁과, 계획 만재 흘수선 DWL과 프로펠러(12)의 위치를 나타내는 프로펠러선 PL의 교점 Q를 잇는 직선 L₁과, 빌지 높이를 나타내는 빌지 높이선 BHL과, 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 영역 α 내에 2매의 핀(제1 핀(21) 및 제2 핀(22))을 갖고 있다.

Description

핀 장치 및 선박

본 발명은, 핀 장치 및 선박에 관한 것으로, 특히, 선박의 에너지 절약화에 적합한 핀 장치 및 해당 핀 장치를 구비한 선박에 관한 것이다.

근년, 원유 가격 앙등이나 이산화탄소 방출량 삭감 등 환경 문제의 관점에서, 선박에 대한 연비 개선의 요구가 높아지고 있어, 보다 더한 에너지 절약화가 요구되고 있다. 그런데, 선미부에서는, 일반적으로 빌지 소용돌이(박리 소용돌이)가 발생하고 있고, 이 빌지 소용돌이를 프로펠러로 회수함으로써, 추진 효율을 향상시킬 수 있다. 이 빌지 소용돌이를 회수하기 위한 장치로서, 예를 들어 프로펠러의 직전에 대략 원통 형상의 덕트를 배치한 것(특허문헌 1 참조)이나 선체의 측면부에 핀을 배치한 것(특허문헌 2, 3 참조)이 이미 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 덕트 장치에서는, 빌지 소용돌이를 포함하는 수류(반류)를 덕트 내에 도입함으로써, 수류의 흐름을 축방향으로 정류할 수 있어, 빌지 소용돌이를 효율적으로 회수할 수 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 핀 장치에서는, 전방부 핀에 의해 빌지 소용돌이의 발생을 억제하고, 후부 핀에 의해 빌지 소용돌이의 확산을 억제하고 있다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 빌지 구조에서는, 생성된 빌지 소용돌이의 흐름 방향을 선저측으로 변화시킴으로써 빌지 소용돌이를 프로펠러로 유도하고 있다.

그러나, 선미부에 있어서의 반류는 복잡한 흐름을 갖고 있으며, 빌지 소용돌이 이외에도 속도가 느린 대역(이하, 「지속대」라 칭한다)을 갖고 있다. 따라서, 상술한 특허문헌 1 내지 3에 기재된 바와 같은, 빌지 소용돌이의 발생을 억제하거나, 빌지 소용돌이의 방향을 정류하거나 하는 방법으로는, 빌지 소용돌이 이외의 지속대에 의한 추진 효율의 저하를 억제할 수 없다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 본원 출원인은, 선체의 소정의 범위 내에 핀을 배치함으로써 지속대의 영역을 프로펠러면으로 집약하여, 추진 효율을 개선하는 발명에 대해서 이미 특허를 취득하였다(특허문헌 4 참조).

일본 특허 제5132140호 공보 일본 특허 제3808726호 공보 실용 신안 등록 제3097653호 공보 일본 특허 제6041440호 공보

특허문헌 4에 기재된 발명에 있어서도, 추진 효율의 개선을 도모할 수 있기는 하지만, 예를 들어 방형 계수(CB)가 큰 비대선에서는 지속대의 영역이 넓어지는 경향이 있어, 가일층의 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창안된 것이며, 지속대의 영역을 프로펠러면에 집약시킴으로써 추진 효율을 개선하고, 에너지 절약화를 도모할 수 있는, 핀 장치 및 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 선측의 선장 방향으로 형성된 평면형 사이드 플랫을 구비한 선체에 배치되는 핀 장치에 있어서, 상기 사이드 플랫의 선미측 최하점 P₁과 계획 만재 흘수선 DWL과 프로펠러의 위치를 나타내는 프로펠러선 PL의 교점 Q를 잇는 직선 L₁과, 빌지 높이를 나타내는 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 영역 내에 적어도 일부가 배치된 복수매의 핀을 갖는 것을 특징으로 하는 핀 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 선측의 선장 방향으로 형성된 평면형 사이드 플랫을 구비한 선체에 배치되는 핀 장치를 구비한 선박에 있어서, 상기 사이드 플랫의 선미측 최하점 P₁과 계획 만재 흘수선 DWL과 프로펠러의 위치를 나타내는 프로펠러선 PL의 교점 Q를 잇는 직선 L₁과, 빌지 높이를 나타내는 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 영역 내에 적어도 일부가 배치된 복수의 핀을 갖는 것을 특징으로 하는 선박이 제공된다.

상술한 핀 장치 및 선박에 있어서, 상기 영역은, 상기 사이드 플랫의 후단부선 SEL과 상기 빌지 높이선 BHL의 교점 P₂를 지나 상기 직선 L₁에 평행인 직선 L₂와, 상기 직선 L₁과, 상기 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 제1 영역을 포함하고, 상기 핀의 적어도 일부가 상기 제1 영역 내에 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 영역은, 가장 선수부측에 배치된 1번째 핀의 선단을 지나는 연직선 FTL과 상기 빌지 높이선 BHL의 교점 P₃을 지나 상기 직선 L₁에 평행인 직선 L₃과, 상기 직선 L₁과, 상기 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 제2 영역을 포함하고, 상기 핀의 적어도 일부가 상기 제2 영역 내에 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 복수의 핀은, 수평 방향의 위치가 상이한 적어도 2매의 핀을 포함하고, 선미부측에 위치하는 핀은 선수부측에 위치하는 핀보다도 상방에 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 핀은, 선폭을 초과하지 않도록 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 핀은, 대략 수평으로 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 복수의 핀은, 각 핀에 의해 생성된 소용돌이가 서로 간섭하는 위치에 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 선박은, 선미부에 배치된 프로펠러의 전방에 배치되어, 상기 프로펠러로 유입되는 수류를 정류하는 정류 장치를 갖고 있어도 된다.

상술한 본 발명에 관한 핀 장치 및 선박에 따르면, 선미부의 소정의 범위 내에 복수의 핀을 배치함으로써, 핀에 의해 발생한 소용돌이에 의해 지속대를 교란시킴과 함께, 지속대를 형성하고 있던 수류를 집약하여 프로펠러로 유도할 수 있다. 또한, 복수의 핀에 의해 발생한 소용돌이의 상승 효과에 의해, 보다 효과적으로 지속대를 교란 및 집약시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 지속대의 영역을 프로펠러면에 집약시킴으로써 추진 효율을 개선하고, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 핀 장치를 구비한 선박의 선미부를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 선박의 프로파일 선도이다.
도 3은, 핀의 위치 결정 방법을 나타내는 도면이고, (A)는 제1 예, (B)는 제2 예를 나타내고 있다.
도 4는, 핀의 위치 결정 방법을 나타내는 도면이고, (A)는 제3 예, (B)는 제4 예, (C)는 제5 예, (D)는 제6 예, (E)는 제7 예를 나타내고 있다.
도 5는, 핀의 위치 결정 방법을 나타내는 도면이고, (A)는 제8 예, (B)는 제9 예를 나타내고 있다.
도 6은, 핀의 위치 관계와 반류 계수 개선 효과의 관계를 나타내는 분포도이다.
도 7은, 핀 장치와 정류 장치를 구비한 선박의 선미부를 나타내는 측면도이고, (A)는 핀이 2매인 경우, (B)는 핀이 3매인 경우를 나타내고 있다.
도 8은, 에너지 절약 효과를 나타내는 비교도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 8을 사용하여 설명한다. 여기서, 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 핀 장치를 구비한 선박의 선미부를 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 선박의 프로파일 선도이다. 또한, 도 1에 있어서, 설명의 편의상, 선체 이외의 구조물(프로펠러, 키 등)에 대해서는, 도면을 생략하였다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 선박(1)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 선측의 선장 방향으로 형성된 평면형 사이드 플랫(11)을 구비한 선체에 배치되는 핀 장치(2)를 구비하고, 사이드 플랫(11)의 선미측 최하점 P₁과 계획 만재 흘수선 DWL과 프로펠러(12)의 위치를 나타내는 프로펠러선 PL의 교점 Q를 잇는 직선 L₁과, 빌지 높이를 나타내는 빌지 높이선 BHL과, 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 영역 α 내에 2매의 핀(제1 핀(21) 및 제2 핀(22))을 갖고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 제1 핀(21) 및 제2 핀(22)을 총칭하는 경우에는 핀(21, 22)이라 칭하기로 한다.

도 2에 나타낸 프로파일 선도는, 선박(1)의 복수의 프로파일 선도를 하나의 도면에 통합하여 기재한 것이다. 여기에서는, 선체 중심선을 포함하는 연직면에 있어서의 외형을 나타낸 선체 중심 프로파일 선도 F1(실선), 사이드 플랫(11)의 외측 테두리를 나타낸 사이드 플랫 프로파일 선도 F2(실선), 제1 핀(21)을 포함하는 수평면에 있어서의 외형을 나타낸 수선면 프로파일 선도 F3(실선), 제2 핀(22)을 포함하는 수평면에 있어서의 외형을 나타낸 수선면 프로파일 선도 F4(실선), 계획 만재 흘수선 DWL을 포함하는 수평면에 있어서의 외형을 나타낸 흘수면 프로파일 선도 F5(파선) 및 갑판을 포함하는 수평면에 있어서의 외형을 나타낸 갑판면 프로파일 선도 F6(이점쇄선)의 여섯 프로파일 선도를 통합하여 도시하고 있다.

또한, 수선면 프로파일 선도 F3, 수선면 프로파일 선도 F4, 흘수면 프로파일 선도 F5 및 갑판면 프로파일 선도 F6에 대해서는, 선체 중심선에 대한 우측 절반의 영역(우현측)만을 도시하고 있다. 따라서, 도면 중에 나타낸 B/2는 선폭 B의 반폭을 나타내고 있다.

선체 중심 프로파일 선도 F1에 있어서의 하단의 직선부는 선박(1)의 선저(13)를 나타내고, 상단의 직선부는 선박(1)의 갑판(14)을 나타내고 있다. 선저(13)의 위치는, 일반적으로 베이스 라인 BL이라 칭한다. 또한, 도 2에 있어서, 부호 1a는 선수부를 나타내고, 부호 1b는 선미부를 나타내고 있다.

사이드 플랫(11)은, 선체의 측면으로 보아 대략 중앙부에 형성되어 있고, 선저(13)와 대략 평행인 직선부(11a)를 갖고 있다. 이 직선부(11a)의 최후단부는, 사이드 플랫(11)의 선미측 최하점 P₁에 상당한다. 또한, 선저(13)와 직선부(11a)의 차분(연직 거리)은, 빌지 높이(선저(13)의 양측부에 있어서의 만곡 부분의 높이)를 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 직선부(11a)는 빌지 높이선 BHL과 일치하고 있다.

또한, 사이드 플랫(11)은, 선미부(1b)측에 대략 연직으로 형성된 후단부(11b)를 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 이 후단부(11b)를 포함하는 직선을 후단부선 SEL이라 정의한다. 또한, 사이드 플랫(11)은, 후단부(11b)의 하단과 직선부(11a)의 최후단부(선미측 최하점 P₁)를 연결하는 프로파일은, 선미부(1b)를 향해서 선저(13)측으로부터 갑판(14)측으로 상승하는 경사부(11c)를 갖고 있다. 또한, 후단부(11b)를 갖지 않는 선박(1)의 경우에는, 후단부선 SEL은, 경사부(11c)와 갑판(14)의 교점을 지나는 연직선에 의해 구성된다.

또한, 수선면 프로파일 선도 F3 및 수선면 프로파일 선도 F4에 나타낸 바와 같이, 제1 핀(21) 및 제2 핀(22)은, 선폭 B를 초과하지 않도록 배치되어 있다. 제1 핀(21) 및 제2 핀(22)은, 선폭 B를 초과하지 않도록 배치 위치를 어긋나게 해도 되고, 선폭 B로부터 비어져 나온 부분을 커트하게 해도 된다.

제1 핀(21) 및 제2 핀(22)은, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이, 대략 직사각형 형상의 평판에 의해 구성되어 있고, 모퉁이부에는 필요에 따라 R을 형성해도 된다. 핀(21, 22)의 선체에 대한 설치 각도는, 예를 들어 대략 수평으로 설정되고, 핀(21, 22)의 수류에 대한 영각은, 예를 들어 0°로 설정된다. 또한, 도시하지 않지만, 핀(21, 22)은, 수류의 저항을 저감하기 위해서, 유선 형상이나 날개 형상을 갖고 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 「대략 수평」이란, 수평에 대해서 수도 정도 경사진 상태를 포함하는 의미이다.

다음으로, 핀의 위치 결정 방법에 대해서, 도 3의 (A) 내지 도 5의 (B)를 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 3은, 핀의 위치 결정 방법을 나타내는 도면이고, (A)는 제1 예, (B)는 제2 예를 나타내고 있다. 도 4는, 핀의 위치 결정 방법을 나타내는 도면이고, (A)는 제3 예, (B)는 제4 예, (C)는 제5 예, (D)는 제6 예, (E)는 제7 예를 나타내고 있다. 도 5는, 핀의 위치 결정 방법을 나타내는 도면이고, (A)는 제8 예, (B)는 제9 예를 나타내고 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 프로펠러(12)의 형상을 모식화하여 도시하고, 키나 덕트 등의 부속품의 도면을 생략하였다.

도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 프로펠러(12)의 위치를 나타내는 프로펠러선 PL과 계획 만재 흘수선 DWL의 교점을 Q라 한다. 프로펠러선 PL은, 프로펠러(12)의 축선에 수직인 프로펠러 날개 기선이다. 선미부(1b)를 측면으로 본 상태에 있어서, 사이드 플랫(11)의 선미측 최하점 P₁과 교점 Q를 잇는 직선을 L₁이라 한다. 이 직선 L₁과 계획 만재 흘수선 DWL과 빌지 높이선 BHL에 의해 둘러싸인 영역(도면의 사선 부분)을 α라 하면, 핀(21, 22)은 영역 α 내에 배치된다. 또한, 「영역 α 내에 배치」란, 핀(21, 22)의 적어도 일부가 영역 α 내에 배치되어 있으면 된다는 취지이다.

예를 들어, 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 핀 장치(2)가 수평 방향의 위치가 상이한 2매의 핀(제1 핀(21) 및 제2 핀(22))을 포함하는 경우, 선미부(1b)측에 위치하는 제2 핀(22)은 선수부(1a)측에 위치하는 제1 핀(21)보다도 상방에 배치된다. 여기서, 핀(21, 22)의 수평 방향의 위치는, 예를 들어 선수부(1a)측의 단부(선단)를 기준으로 판단된다. 또한, 「상방」이란, 제2 핀(22)의 적어도 일부가 제1 핀(21)보다도 상방(수면측)에 위치하는 것을 의미하고 있다.

예를 들어, 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 핀 장치(2)가 수평 방향의 위치가 상이한 3매의 핀(제1 핀(21) 내지 제3 핀(23))을 포함하는 경우, 제1 핀(21)과 제2 핀(22)의 위치 관계에 대해서는, 선미부(1b)측에 위치하는 제2 핀(22)이 선수부(1a)측에 위치하는 제1 핀(21)보다도 상방에 배치되고, 제2 핀(22)과 제3 핀(23)의 위치 관계에 대해서는, 선미부(1b)측에 위치하는 제3 핀(23)이 선수부(1a)측에 위치하는 제2 핀(22)보다도 상방에 배치된다.

또한, 도시하지 않지만, 핀 장치(2)가 수평 방향의 위치가 상이한 4매 이상의 핀을 포함하는 경우여도, 전후의 2매의 핀을 선택하면, 선미부(1b)측에 위치하는 핀은 선수부(1a)측에 위치하는 핀보다도 상방에 배치된다.

또한, 본 실시 형태는, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 나타낸 핀의 배치에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 4의 (A) 내지 도 4의 (C)에 나타낸 제3 예 내지 제5 예는, 핀이 2매인 경우의 위치 결정 방법을 나타내고, 도 4의 (D) 및 도 4의 (E)에 나타낸 제6 예 및 제7 예는, 핀이 3매인 경우의 위치 결정 방법을 나타내고 있다.

도 4의 (A)에 나타낸 제3 예는, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)보다도 상방이고도 수평 방향의 동일 위치에 배치한 것이다. 도시한 바와 같이, 제2 핀(22)의 일부가 영역 α 내에 포함되어 있으면 되고, 제2 핀(22)의 일부가 영역 α로부터 비어져 나와 있어도 된다. 또한, 도시하지 않지만, 제1 핀(21)의 일부가 영역 α로부터 비어져 나와 있어도 된다.

도 4의 (B)에 나타낸 제4 예는, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)보다도 상방이고도 전방에 배치한 것이다. 여기서, 「전방」이란, 적어도 제2 핀(22)의 선단이 제1 핀(21)의 선단보다도 전방(선수부(1a)측)에 위치하는 것을 의미하고 있다.

도 4의 (C)에 나타낸 제5 예는, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)보다도 후방이고도 동일한 높이에 배치한 것이다. 여기서, 「후방」이란, 적어도 제2 핀(22)의 선단이 제1 핀(21)의 후단부보다도 후방(선미부(1b)측)에 위치하는 것을 의미하고 있다.

도 4의 (D)에 나타낸 제6 예는, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)보다도 상방이고도 후방에 배치함과 함께, 제3 핀(23)을 제2 핀(22)보다도 후방이고도 동일한 높이에 배치한 것이다. 또한, 도시하지 않지만, 제1 핀(21) 및 제2 핀(22)은, 도 4의 (A) 내지 도 4의 (C)에 나타낸 제3 예 내지 제5 예의 위치 관계를 갖고 있어도 된다.

도 4의 (E)에 나타낸 제7 예는, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)보다도 상방이고도 후방에 배치함과 함께, 제3 핀(23)을 제2 핀(22)보다도 하방이고도 후방에 배치한 것이다. 또한, 도시하지 않지만, 제1 핀(21) 및 제2 핀(22)은, 도 4의 (A) 내지 도 4의 (C)에 나타낸 제3 예 내지 제5 예의 위치 관계를 갖고 있어도 된다.

또한, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 사이드 플랫(11)의 후단부선 SEL과 빌지 높이선 BHL의 교점을 P₂라 하고, 이 교점 P₂를 지나, 직선 L₁에 평행인 직선을 L₂라 정의한다. 이때, 핀(21, 22)은, 직선 L₂와 직선 L₁과 빌지 높이선 BHL과 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 제1 영역 β 내에 배치되어 있어도 된다. 도시한 바와 같이, 제1 영역 β는 영역 α에 포함되는 영역이다.

또한, 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 가장 선수측에 배치된 1번째 핀(제1 핀(21))의 선단을 지나는 연직선을 FTL이라 하고, 이 연직선 FTL과 빌지 높이선 BHL의 교점을 P₃이라 하고, 이 교점 P₃을 지나, 직선 L₁에 평행인 직선을 L₃이라 정의한다. 이때, 핀(21, 22)은, 직선 L₃과 직선 L₁과 빌지 높이선 BHL과 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 제2 영역 γ 내에 배치되어 있어도 된다.

상술한 제8 예 및 제9 예에서는, 핀(21, 22)이 2매인 경우에 대해서 도시하고 있지만, 핀은 3매 이상이어도 된다. 또한, 핀(21, 22)의 배치는, 상술한 제3 예 내지 제5 예에 나타낸 구성이어도 된다. 또한, 도시하지 않지만, 핀(21, 22)은, 적어도 일부가 제1 영역 β 또는 제2 영역 γ 내에 포함되어 있으면 되고, 반드시 핀(21, 22) 전체가 제1 영역 β 또는 제2 영역 γ 내에 포함되어 있지는 않아도 된다.

다음으로, 핀이 2매인 경우에 있어서의 핀(21, 22)의 위치 관계와 반류 계수 개선 효과의 관계에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 6은, 핀의 위치 관계와 반류 계수 개선 효과의 관계를 나타내는 분포도이다.

일반적으로, 선박(1)의 선체에 가까운 주위의 물은, 선박(1)의 주행에 수반하여 선박(1)에 이끌려서 선박(1)과 동일한 방향으로 달리게 된다. 이 선박(1)을 쫓아서 진행되는 물의 흐름을 반류라 한다. 이 반류의 속도를 선박(1)의 속도로 나눈 값을 반류율 w라 한다. 선박(1)의 속도를 V라 하고, 프로펠러(12)의 전진 속도를 Vp라 하면, Vp＝V(1-w)로 표시할 수 있다. 「1-w」는 일반적으로 반류 계수라 한다. 따라서, 반류 계수 w의 값이 클수록 프로펠러(12)의 전진 속도 Vp는 선박(1)의 속도 V에 비해서 느려져, 추진 효율이 향상된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 핀(21)의 선단과 제2 핀(22)의 선단의 수평 방향의 거리를 ΔX라 하고 제1 핀(21)과 제2 핀(22)의 연직 방향의 거리를 ΔZ라 한다. 도 6은, ΔX를 0 내지 50m, ΔZ를 2 내지 8m의 범위 내에서 변화시킨 경우에 있어서의 반류 계수의 개선 효과를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다. 또한, ΔX 및 ΔZ의 수치는 단순한 예시이고, 이러한 수치에 한정되는 것은 아니다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)에 대해서 후방(선미부(1b)측)이고도 상방(수면측)에 배치함으로써, 반류 계수를 효과적으로 개선할 수 있다. 또한, 제2 핀(22)을 제1 핀(21)에 비교적 접근시킨 위치에 배치함으로써, 높은 반류 계수의 개선 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 6에 나타낸 3개의 일점쇄선은, 상술한 핀(21, 22)의 위치 결정 방법에서 사용한 직선 L₁, L₂, L₃을 나타내고 있다. 이 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 직선 L₁의 상방을 초과하지 않는 범위에 핀(21, 22)을 배치함으로써 일정한 반류 계수의 개선 효과를 얻을 수 있다. 또한, 직선 L₁과 직선 L₂의 사이에 핀(21, 22)을 배치함으로써도 일정한 반류 계수의 개선 효과를 얻을 수 있고, 직선 L₁과 직선 L₃의 사이에 핀(21, 22)의 선단을 배치함으로써도 일정한 반류 계수의 개선 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 도 6에 나타낸 반류 계수 개선 효과의 원리에 대해서, 도 7의 (A) 및 도 7의 (B)를 참조하면서 고찰한다. 도 7은, 핀 장치와 정류 장치를 구비한 선박의 선미부를 나타내는 측면도이고, (A)는 핀이 2매인 경우, (B)는 핀이 3매인 경우를 나타내고 있다. 도시한 선박(1)은, 선미부(1b)에 배치된 프로펠러(12)의 전방에 배치되어 프로펠러(12)로 유입되는 수류를 정류하는 정류 장치(15)와, 프로펠러(12)의 후방에 배치되어 선박(1)의 진행 방향을 제어하는 키(16)를 구비하고 있다.

정류 장치(15)는, 예를 들어 프로펠러(12)의 직전에 배치된 대략 원통 형상 또는 대략 반원 통형상의 덕트이다. 이러한 정류 장치(15)는, 예를 들어 일본 특허 공고 평03-066197이나 일본 특허 제5132140호 등에 기재된 기지의 것을 임의로 적용할 수 있다.

선미부(1b)의 저부에 있어서의 수류는, 선저(13)로부터 후방(선미부(1b)측)이고도 상방(수면측)을 향하는 방향으로 흐르고 있다는 점에서, 대략 수평으로 배치된 제1 핀(21)에 충돌한 수류는, 제1 핀(21)의 하면으로부터 상면으로 돌아 들어가는 흐름(소용돌이(21v))을 생성한다. 마찬가지로, 제2 핀(22)에 충돌한 수류는, 제2 핀(22)의 하면으로부터 상면으로 돌아 들어가는 흐름(소용돌이(22v))을 생성한다.

이들 소용돌이(21v, 22v)는 성장하면서 하류를 향하여, 어떤 지점에서 서로 간섭하여, 보다 큰 소용돌이(2v)와 같은 거동을 발생시키는 것이라고 생각된다. 이 큰 소용돌이(2v)가 생성되면, 선미부(1b)의 지속대를 효과적으로 교란시킬 수 있고, 지속대를 형성하고 있던 수류를 집약시켜 프로펠러(12)로 유도할 수 있을 것으로 생각된다.

또한, 제1 핀(21)과 제2 핀(22)이 지나치게 가깝거나, 지나치게 떨어져 있는 경우에는, 큰 소용돌이(2v)를 생성하는 것이 어려워 선미부(1b)가 지속대에 끼치는 영향이 저감되게 된다. 이러한 고찰은, 도 6에 나타낸 반류 계수 개선 효과의 경향과 일치한다.

또한, 상술한 고찰은, 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 핀이 3매인 경우에도 들어맞는다. 제3 핀(23)에 충돌한 수류는, 제3 핀(23)의 하면으로부터 상면으로 돌아 들어가는 흐름(소용돌이(23v))을 생성한다. 소용돌이(21v, 22v, 23v)는 성장하면서 하류를 향하고, 어떤 지점에서 서로 간섭하여, 보다 큰 소용돌이(2v)와 같은 거동을 발생시키게 된다.

따라서, 이상의 고찰에 기초하면, 복수의 핀은, 각 핀에 의해 생성된 소용돌이가 서로 간섭하는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 각 핀에 의해 생성된 소용돌이가 서로 간섭하지 않는 경우라도, 적지 않게, 각 소용돌이에 의해 선미부(1b)의 지속대를 교란시켜 집약하는 효과를 갖고 있다. 즉, 상술한 핀의 위치 결정 방법에 있어서 설명한 범위 내에 복수의 핀이 배치되어 있으면, 반드시 각 핀에 의해 생성된 소용돌이가 서로 간섭하고 있지는 않아도 된다.

마지막으로, 본 실시 형태에 관한 핀 장치(2)의 에너지 절약 효과에 대해서 설명한다. 여기서, 도 8은, 에너지 절약 효과를 나타내는 비교도이다. 샘플 A는 1매의 핀(예를 들어, 제1 핀(21)만)을 갖는 선박, 샘플 B는 2매의 핀(예를 들어, 제1 핀(21) 및 제2 핀(22))을 갖는 선박, 샘플 C는 정류 장치(15)만을 갖는 선박, 샘플 D는 1매의 핀과 정류 장치(15)를 갖는 선박, 샘플 E는 2매의 핀과 정류 장치(15)를 갖는 선박을 나타내고 있다.

도 8에 나타낸 에너지 절약 효과는, 선체 모형을 이용한 수조 시험의 결과로부터 산출한 것이다. 구체적으로는, 샘플 A 내지 샘플 E의 선체 모형을 제작하고, 각각의 샘플에 대해서 동일 조건에서 추진 성능 시험을 행하여, 그 시험 결과로부터 연료 소비량을 계산함으로써, 삭감된 연료 소비량으로부터 에너지 절약 효과를 산출하였다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 샘플 A와 샘플 B를 비교하면, 핀을 2매로 하는, 즉, 제2 핀(22)을 추가함으로써 핀이 1매인 경우보다도 큰 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다. 또한, 샘플 D와 샘플 E를 비교하면, 샘플 E에서는 핀의 매수를 증가시킨만큼 샘플 D보다도 에너지 절약 효과가 개선되어 있다.

또한, 샘플 D에서는, 1매의 핀(제1 핀(21))과 정류 장치(15)의 상승 효과에 의해 ΔE₁의 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다. 이 상승 효과는, 제1 핀(21)을 배치함으로써, 종래의 선박에서는 정류 장치(15)로 회수할 수 없었던 지속대의 반류를 회수할 수 있게 되었음에 기인하고 있다.

또한, 샘플 E에서는, 2매의 핀(제1 핀(21) 및 제2 핀(22))과 정류 장치(15)의 상승 효과에 의해 ΔE₂의 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다. 도시한 바와 같이, ΔE₂는 ΔE₁보다도 큰 수치를 나타내고, 샘플 E 쪽이 샘플 D보다도 상승 효과가 높다는 것을 알 수 있다. 이것은, 2매의 핀을 배치함으로써, 샘플 D의 선박에서는 정류 장치(15)로 회수할 수 없었던 지속대의 반류를 회수할 수 있게 됨을 의미하고 있다.

상술한 본 실시 형태에 관한 선박(1)은, 탱커, 벌크 캐리어, LNG선, LPG선, 페리 등의 비대선에 한정되는 것이 아니며, PCC(자동차 운반선), 일반 화물선, 콘테이너선 등의 척형선에도 적용할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능함은 물론이다.

1: 선박
1a: 선수부
1b: 선미부
2: 핀 장치
11: 사이드 플랫
11a: 직선부
11b: 후단부
11c: 경사부
12: 프로펠러
13: 선저
14: 갑판
15: 정류 장치
16: 키
21: 제1 핀
22: 제2 핀
23: 제3 핀
2v, 21v, 22v, 23v: 소용돌이
F1: 선체 중심 프로파일 선도
F2: 사이드 플랫 프로파일 선도
F3: 제1 핀을 포함하는 수선면 프로파일 선도
F4: 제2 핀을 포함하는 수선면 프로파일 선도
F5: 흘수면 프로파일 선도
F6: 갑판면 프로파일 선도
BL: 베이스 라인
BHL: 빌지 높이 선
DWL: 계획 만재 흘수선
FTL: 연직선
L₁, L₂, L₃: 직선
P₁: 선미측 최하점
P₂, P₃, Q: 교점
PL: 프로펠러선
SEL: 후단부선

Claims

선측의 선장 방향으로 형성된 평면형 사이드 플랫을 구비한 선체에 배치되는 핀 장치에 있어서,
상기 사이드 플랫의 선미측 최하점 P₁과 계획 만재 흘수선 DWL과 프로펠러의 위치를 나타내는 프로펠러선 PL의 교점 Q를 잇는 직선 L₁과, 빌지 높이를 나타내는 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 영역 내에 적어도 일부가 배치된 복수의 핀을 갖는
것을 특징으로 하는 핀 장치.
제1항에 있어서,
상기 영역은, 상기 사이드 플랫의 후단부선 SEL과 상기 빌지 높이선 BHL의 교점 P₂를 지나 상기 직선 L₁에 평행인 직선 L₂와, 상기 직선 L₁과, 상기 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 제1 영역을 포함하고, 상기 핀의 적어도 일부가 상기 제1 영역 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀 장치.
제1항에 있어서,
상기 영역은, 가장 선수부측에 배치된 1번째 핀의 선단을 지나는 연직선 FTL과 상기 빌지 높이선 BHL의 교점 P₃을 지나 상기 직선 L₁에 평행인 직선 L₃과, 상기 직선 L₁과, 상기 빌지 높이선 BHL과, 상기 프로펠러선 PL에 의해 둘러싸인 제2 영역을 포함하고, 상기 핀의 적어도 일부가 상기 제2 영역 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 핀은, 수평 방향의 위치가 상이한 적어도 2매의 핀을 포함하고, 선미부측에 위치하는 핀은 선수부측에 위치하는 핀보다도 상방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀 장치.
제1항에 있어서,
상기 핀은, 선폭을 초과하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀 장치.
제1항에 있어서,
상기 핀은, 대략 수평으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 핀은, 각 핀에 의해 생성된 소용돌이가 서로 간섭하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀 장치.
선측의 선장 방향으로 형성된 평면형 사이드 플랫을 구비한 선체에 배치되는 핀 장치를 구비한 선박에 있어서,
상기 핀 장치는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 핀 장치인 것을 특징으로 하는 선박.
제8항에 있어서,
선미부에 배치된 프로펠러의 전방에 배치되어, 상기 프로펠러로 유입되는 수류를 정류하는 정류 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.