KR20210067807A - 압축공기 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 선박에 마련되어 압축공기를 발생시키는 압축공기 발생부 및 내부에 상기 압축공기가 흐르는 압축공기 유로가 형성되고, 상기 압축공기 유로에서 흐르는 압축공기를 소정의 압력으로 상기 압축공기 유로의 외부로 배출하는 공기 유도관을 포함하여,유체 마찰 저항에서 기체 마찰저항으로 전환되어 선박속도가 증대되는 되며, 선박 외부에서 유입될 수 있는 물을 차단할 수 있는 압축공기 분사장치를 제공한다.

Description

압축공기 분사장치{Compressed Air Jetting Device}

본 발명은 압축공기 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선저에 압축공기를 공급하면서 발생하는 마찰저항으로 유체저항을 감소시키는 압축공기 분사장치에 관한 것이다.

선박의 저항을 감소시키기 위한 기술의 하나로 선저 평탄부에 공기를 분사하여 공기층을 형성시켜, 선박의 접수표면적을 감소시키는 에어 캐비티 선박은 널리 알려져 있다.

공기를 활용한 선박의 마찰저항을 저감시키는 방법으로는 1) 마이크로 버블(Micro Bubble)을 이용하는 방법, 2)Air Lubrication(또는 Air Film)을 이용하는 방법, 3) 공기층(또는 에어 캐비티)을 이용하는 방법이 있다.

상기 마이크로 버블(Micro Bubble)을 이용하는 방법은 아주 작은 버블(수 ㎜ 이내 크기)을 선저나 선측에 공급하여 마찰저항을 저감시키는 방법이나, 실선에서 효과가 없어 적용되지 않고 있다.

또한, 상기 Air Lubrication을 이용하는 방법은 공기를 선저에 버블형태로 공급하여 분포시키는 방법이나, 저항 감소 효과가 그다지 크지 않으며, 에어 필름은 발수성 도막을 함께 사용해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 공기층(또는 에어 캐비티)을 이용하는 방법은 실선에 적용 가능한 방법으로, 선저 바닥면에 공기층을 형성시켜, 물과 선박 표면과의 마찰을 물과 공기와의 마찰로 변화시킴으로써, 마찰저항을 줄이도록 되어 있다. 즉, 대형선박의 선체 바닥에 압축공기가 도입되는 다수의 하향 개방형 에어캐비티가 형성되고, 상기 에어캐비티내에 압축공기가 공급되어 선저바닥면에 공기층을 형성함으로써, 선박의 접수표면적을 감소시킴으로써, 마찰저항을 줄이도록 되어 있다.

상기와 같은 공기층의 형성을 위해 선저면을 파내어 공기층이 형성될 공간(공기방)을 확보하거나, 선저면 외측에 격벽과 같은 구조(공기벽)를 두어 외부로 공기층을 형성시키는 방안이 제시되고 있으나 이에 따르는 여러 문제점들이 수반된다. 전자의 방법은 공기층이 형성되지 않은 경우에 선박 흘수의 증가를 초래하여 제가 야기되고, 후자의 방안은 선저면 외측에 구비된 부가물들에 의한 저항의 급격한 증가를 초래한다. 또한 두 방법 모두 구조물 제작과 취부에 상당한 비용이 추가 소요 되어야 하는 문제가 있었다.

특히, 선저 바닥면에 넓은 홈을 파거나, 외측에 공기층이 형성될 공간을 형성할 경우, 선박의 운항 중 빈 공간에 공기를 채우기 위한 공기공급량이 매우 과다해지는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선박 외부로 압축공기를 배출하여 유체저항을 감소시킬 수 있는 압축공기 분사장치를 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 압축공기 분사장치는, 선박에 마련되어 압축공기를 발생시키는 압축공기 발생부 및 내부에 상기 압축공기가 흐르는 압축공기 유로가 형성되고, 상기 압축공기를 상기 압축공기 유로의 외부로 배출하는 공기 유도관을 포함한다.

또한, 상기 공기 유도관에는, 상기 공기 유도관의 길이방향으로 복수개가 형성되어 상기 압축공기를 배출하는 압축공기 배출부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배출부에는, 압축공기를 분사시키는 분사기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 압축공기 배출부에는, 상기 압축공기 발생부에서 소정의 압력이상으로 개방되는 밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 압축공기 배출부는, 상기 공기 유도관의 내부에 흐르는 압축공기를 배출하는 배출홀을 포함하고, 상기 압축공기 배출홀에서 배출하는 압축공기의 배출량 및 배출속도가 상호 동일하도록 상기 압축공기 배출홀의 직경이 서로 다를 수 있다.

본 발명의 압축공기 분사장치에 따르면, 유체 마찰 저항에서 기체 마찰저항으로 전환되어 선박속도가 증대되게 되며, 선박 외부에서 유입될 수 있는 물을 차단할 수 있게 되는 효과가 있다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 압축공기 분사장치가 장착된 상태를 나타내는 도,
도 2는 도 1의 다른 실시예를 나타내는 도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 압축공기 분사장치가 장착된 상태를 나타내는 저면도이다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 압축공기 분사장치가 장착된 상태를 나타내는 도, 도 2는 도 1의 다른 실시예를 나타내는 도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 압축공기 분사장치가 장착된 상태를 나타내는 저면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 압축공기 분사장치에 대하여 도 1 내 3을 참조하여 설명하면, 선박(1)에 압축공기 발생부(10)가 설치되고, 압축공기 발생부(10)와 연결되어, 압축공기 발생부(10)에서 발생하는 압축공기를 선박(1) 외부로 배출시키는 공기 유도관(20)을 포함한다. 여기서 선박(1)의 저면에는 후술하는 압축공기 배출부(30)가 통과하는 배출부 삽입홀(1a)이 형성된다. 배출부 삽입홀(1a)은 압축공기 배출부(30)에 대응하여 마련된다.

압축공기 발생부(10)는 고압의 압축공기를 발생시켜 공기 유도관(20)으로 공급한다. 압축공기 발생부(10) 및 공기 유도관(20)은 편의상 하나로 도시되어 있으나 선박의 선저 크기에 따라 그 개수는 변경될 수 있는 것으로 본 발명에서는 개수를 한정하지는 않는다.

상기와 같이 압축공기 발생부(10)에서 압축공기가 공급되어 공기 유도관(20)을 통하여 선박(1)의 외부의 바닥표면으로 분사된다. 이때, 사용자는 분사압 및 분사량을 조절할 수 있다. 사용자가 분사압 및 분사량을 조절하면, 압축공기 발생부(10)에서 공급하는 압축공기량을 조절하여 압축공기 배출부(30)로 공급한다. 또는, 후술하는 분사기(40)에서 압축공기 발생부(10)로부터 압축공기를 공급받아 압축공기 배출부(30)를 통해 분사압 및 분사량을 조절하여 배출할 수도 있다. 한편, 압축공기 발생부(10)와 공기 유도관(20)은 선박의 제조시에 함께 형성될 수도 있으나, 선박이 제조된 이 후에, 선박의 내외부에 마련될 수도 있다.

공기 유도관(20)에는 압축공기 배출부(30)와, 분사기(40), 체크밸브(50)를 포함한다. 공기 유도관(20)은 압축공기 발생부(10)와 연결되어 선박 내부에 마련될 수 있다. 공기 유도관(20)은 내부에 압축공기가 흐르는 압축공기 유로(25)가 형성된다. 공기 유도관(20)은 압축공기 유로(25)에서 흐르는 압축공기를 소정의 압력으로 배출시키는 압축공기 배출부(30)가 공기 유도관(20)의 길이방향을 따라 복수개 형성된다.

압축공기 배출부(30)는 공기 유도관(20)으로부터 연장되어 선박의 저면에 설치된다. 압축공기 배출부(30)는 선박 외부를 향하여 압축공기를 분사하도록 설치된다. 여기서, 압축공기 배출부(30)는 공기 유도관(20)에서 돌출되게 형성되나, 선박에 결합시킬 때에는 선박의 외부 표면에 맞춰 설치된다. 예컨대, 압축공기 배출부(30)가 선박의 외부로 돌출될 경우 항력이 발생하게 되어 추진 성능에 영향을 미치게된다. 따라서, 압축공기 배출부(30)는 선박 표면에서 돌출되는 것보다는 표면에 맞춰 형성되어 압축공기를 분사하는 것이 바람직할 것이다. 다만, 도면은 설명하기 편리하고 구분하기 쉽게 하기 위하여 일부 돌출된 것으로 설명한다.

압축공기 배출부(30)는 압축공기 유로(25)와 공기 유도관(20)의 외부를 연통하여 압축공기가 배출되는 배출홀(32)이 형성된다. 배출홀(32)에는 분사기(40)와 밸브(50)가 마련될 수 있다.

배출홀(32)은 압축공기 발생부(10)에서 멀어질수록 직경이 커지게 형성되어 배출되는 압축공기가 일정하게 제공된다. 예컨대, 배출홀(32)에서 배출하는 압축공기의 배출량 및 배출속도가 상호 동일하도록 배출홀(32)의 직경이 서로 다르게 형성된다. 이에 따라, 압축공기 발생부(10)로부터 가까운 곳에 형성된 배출홀과 멀리 있는 배출홀 사이에 압력차가 없으므로 균형 있게 압축공기가 분사되어 유체마찰 저항을 줄여져 속도가 증가되는 효과가 있다.

분사기(40)는 공기 유도관(20)을 따라 유입된 압축공기를 배출부(30)로 분사시킨다. 여기서 분사기(40)는 펌프 종류로 구비될 수 있다. 분사기(40)는 압축공기 유로(25) 또는 압축공기 배출부(30)에 마련될 수 있다. 여기서, 분사기(40)는 복수개로 형성된 압축공기 배출부(30)에 대응하게 마련될 수도 있다. 이에 따라, 분사기(40)의 작동으로 압축공기 발생부(10)에서 가까운 배출구와 멀리 있는 배출구는 같은 압력으로 압축공기를 배출시킬 수 있다. 한편, 분사기(40)는 항시 가동되는 것은 아니고, 압축공기 배출부(30)에 공급하는 압축공기가 소정 압력 이하의 경우에 가동된다. 여기서 압축공기의 압력을 측정하기 위해 분사기(40)에 압력센서가 더 마련될 수 있다.

밸브(50)는 일방향으로 유체가 흐르는 체크밸브로 마련될 수 있다. 밸브(50)는 압축공기 발생부(10) 또는 분사기(40)의 작동으로 압축공기가 선박 외부로 배출될 때 개방된다. 한편, 압축공기 발생부(10) 또는 분사기(40)의 작동이 중지되면, 선박 외부에서 유입될 수 있는 물을 차단할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 압축공기 분사장치에 따르면, 유체 마찰 저항에서 기체 마찰저항으로 전환되어 선박속도가 증대되며, 선박 외부에서 유입될 수 있는 물을 차단할 수 있는 되는 효과가 있다.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 압축공기 발생부
20: 공기 유도관
30: 압축공기 배출부
40: 분사기
50: 체크밸브

Claims (4)

1. 선박에 마련되어 압축공기를 발생시키는 압축공기 발생부; 및
   상기 압축공기가 흐르는 압축공기 유로가 내부에 형성되고, 상기 압축공기를 상기 압축공기 유로의 외부로 배출하는 공기 유도관을 포함하고,
   상기 공기 유도관에는,
   상기 공기 유도관의 길이방향으로 복수개가 형성되어 상기 압축공기를 배출하는 압축공기 배출부를 포함하는 압축공기 분사장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 압축공기 배출부에는,
   압축공기를 분사시키는 분사기를 더 포함하는 압축공기 분사장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 압축공기 배출부에는,
   상기 압축공기 발생부에서 발생하는 압력이 소정 압력 이상에서 개방되는 밸브를 더 포함하는 압축공기 분사장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 압축공기 배출부는,
   상기 공기 유도관의 내부에 흐르는 압축공기를 배출하는 배출홀을 포함하고,
   상기 압축공기 배출홀에서 배출하는 압축공기의 배출량 및 배출속도가 상호 동일하도록 상기 압축공기 배출홀의 직경이 서로 다른 압축공기 분사장치.
   

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