KR20220036779A - 오손 방지를 위한 선박 청소장치 - Google Patents

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KR20220036779A
KR20220036779A KR1020200119374A KR20200119374A KR20220036779A KR 20220036779 A KR20220036779 A KR 20220036779A KR 1020200119374 A KR1020200119374 A KR 1020200119374A KR 20200119374 A KR20200119374 A KR 20200119374A KR 20220036779 A KR20220036779 A KR 20220036779A
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김현철
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이용철
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

오손 방지를 위한 선박 청소장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치는, 선체의 저면에 회전 가능하게 배치되되 회전 또는 직선운동에 기초하여 선체의 저면을 청소하는 복수 개의 청소용 롤러; 선체가 계류하는 안벽에 위치 고정되게 장착되는 고정 장착대; 및 고정 장착대와 청소용 롤러에 연결되며, 해수면의 조수간만 차이에 따른 선체의 움직임에 기초하여 청소용 롤러를 무동력으로 구동시키는 롤러 무동력 구동부를 포함한다.

Description

오손 방지를 위한 선박 청소장치{Apparatus for cleaning a ship}
본 발명은, 오손 방지를 위한 선박 청소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 잠수부에 의한 인력이나 별도의 추가 동력 없이도 선체의 저면을 효과적으로 청소할 수 있는 오손 방지를 위한 선박 청소장치에 관한 것이다.
선박(ship) 건조 시 도크(dock)로부터의 진수 이후 의장 및 내장 작업을 위해 일정한 안벽 계류기간이 요구된다.
일반적으로 안벽 계류 시 박테리아가 선체 표면에 점착하게 되고 박테리아의 증식으로 인해 끈적끈적한 물질(slime), 서관충(tubeworm), 따개비(barnacle) 등의 해양생물이 선체 표면에서 증식하게 됨으로써 선체 오손(hull fouling)을 유발한다.
해양생물에 의한 오손(bio-fouling) 또는 선체 오손(hull fouling)은 선체 표면의 페인트 손상을 초래할 뿐만 아니라, 표면 거칠기(roughness)를 증가시켜 선박 저항을 증가시킨다.
선박의 저항이 증가하면 선박의 추진을 위한 연료량이 추가로 소모되는 문제점을 야기한다. 이에, 해양생물에 의한 선체 오손에 따른 연료 과다소모를 방지하기 위한 수단으로서, 선체 표면에 방오도료(anti-fouling paint)를 적용하는 방안이 제안되고 있다.
하지만, 안벽 계류기간이 과도하게 길거나 해수 온도가 높은 하절기에는 방오도료만으로 선체의 오손 발생을 저지하기 어렵다. 때문에, 주기적인 선체 청소작업(hull cleaning)이 요구된다.
특히, 조선소에서는 선종 및 일정에 따라 반년 이상 안벽 계류가 필요한 선박이 있을 수 있으며, 이러한 선박의 경우에는 페인트 손상 및 선박 성능감소 방지를 위해 주기적인 선체 청소작업을 수행할 수밖에 없는데, 선체 청소작업을 주기적으로 진행하려면 그만큼 시간적 및 비용적 로스(loss) 발생을 감수해야 한다.
즉 잠수부가 별도의 동력이 필요한 전동 청소장비를 들고 잠수해서 선체 청소작업을 주기적으로 진행해야 한다는 점에서, 특히 청소가 어려운 선체 저면을 힘들게 청소해야 한다는 점에서 큰 로스(loss)가 발생할 수밖에 없다는 점을 두루 고려해볼 때, 이를 해결하기 위한 신개념의 선박 청소장치에 관한 필요성이 대두된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2017-7024019호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 잠수부에 의한 인력이나 별도의 추가 동력 없이도 선체의 저면을 효과적으로 청소할 수 있으며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있는, 오손 방지를 위한 선박 청소장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 저면에 회전 가능하게 배치되되 회전 또는 직선운동에 기초하여 상기 선체의 저면을 청소하는 복수 개의 청소용 롤러; 상기 선체가 계류하는 안벽에 위치 고정되게 장착되는 고정 장착대; 및 상기 고정 장착대와 상기 청소용 롤러에 연결되며, 해수면의 조수간만 차이에 따른 상기 선체의 움직임에 기초하여 상기 청소용 롤러를 무동력으로 구동시키는 롤러 무동력 구동부를 포함하는 오손 방지를 위한 선박 청소장치가 제공될 수 있다.
상기 롤러 무동력 구동부는, 양단부가 상기 고정 장착대와 상기 청소용 롤러의 일측 단부에 자유 회전 가능하게 연결되는 복수 개의 회전 구동링크; 하단부가 상기 청소용 롤러의 타측 단부에 자유 회전 가능하게 연결되는 복수 개의 수평 구동링크; 상기 수평 구동링크들의 상단부에 회전 가능하게 결합하는 회전 휠; 및 상기 회전 휠이 배치되는 상기 선체의 측벽에 임시 고정되며, 상기 회전 휠의 자유 회전에 따른 왕복 이동을 가이드하는 레일을 포함할 수 있다.
상기 청소용 롤러는, 부력에 의해 상기 선체의 저면에 밀착 가능하도록 내부에 공기(air)가 충전되는 부력 롤러; 상기 부력 롤러의 센터 영역에 배치되고 상기 부력 롤러의 회전축심을 이루는 회전 샤프트; 및 상기 회전 샤프트와 상기 부력 롤러를 한 몸체로 연결하는 샤프트 부시를 포함할 수 있다.
상기 롤러 무동력 구동부는, 복수 개의 청소용 롤러와 각각 자유 회전 가능하게 연결되되 일측이 상기 회전 구동링크와 자유 회전 가능하게 연결되는 연결 구동링크를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 잠수부에 의한 인력이나 별도의 추가 동력 없이도 선체의 저면을 효과적으로 청소할 수 있으며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치가 선박에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 것으로서 선체의 저면에서 바라본 도면이다.
도 2는 오손 방지를 위한 선박 청소장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5는 선박 청소장치의 동작을 개념적으로 도시한 도면들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치의 동작을 개념적으로 도시한 도면들이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치가 선박에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 것으로서 선체의 저면에서 바라본 도면이고, 도 2는 오손 방지를 위한 선박 청소장치의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 4 및 도 5는 선박 청소장치의 동작을 개념적으로 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치(105)를 적용할 경우, 잠수부에 의한 인력이나 별도의 추가 동력 없이도 선체(110)의 저면(111)을 효과적으로 청소할 수 있으며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있다. 여기서, 해양생물이란 끈적끈적한 물질(slime), 서관충(tubeworm), 따개비(barnacle) 등을 일컫는다.
선박 청소장치(105)에 앞서 선박(100)의 일반 구조를 살펴본다. 앞서 기술한 것처럼 선박(100) 건조 시 도크(dock)로부터의 진수 이후 의장 및 내장 작업을 위해 일정한 안벽(120) 계류기간이 요구된다. 다시 말해, 선박(100)은 안벽(120)에 계류된 상태로 작업을 진행한다.
참고로, 도 1에서는 선박(100)을 개략적으로 도시했지만, 선박(100)은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 쇄빙선 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있다.
선체(110)의 갑판 일측에는 거주구(미도시)가 마련된다. 그리고, 선체(110)의 하부 일측에는 추진력을 제공하는 프로펠러(116)가 갖춰진다.
프로펠러(116)의 주변에는 선체(110)의 진행 방향을 조정하는 러더(117)가 탑재된다. 러더(117)는 벌브 러더(bulb rudder)를 포함해서 풀 스페이드 러더(full spade rudder) 등일 수 있는데, 어떠한 것이 적용되더라도 관계는 없다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
도 1을 참조해서 선체(110)의 위치를 설명하면, 선체(110)는 하부에 저면(111)이 형성되고 그 저면(111)을 기준으로 그 양측 벽체인 제1 및 제2 측면(113,114)이 형성되는 구조를 이룬다. 편의를 위해, 안벽(120)에 인접한 벽체를 선체(110)의 제1 측면(113)이라 하고 반대편 벽체를 선체(110)의 제2 측면(114)이라 한다.
한편, 앞서 기술한 것처럼 본 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치(105)는 안벽(120)에 계류 중인 선박(100)에 적용되어 선체(110)의 저면(111)을 효과적으로 청소할 수 있도록 함으로써, 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있게끔 한다.
이처럼 본 실시예의 선박 청소장치(105)가 적용되면 선체 오손이 발생하지 않기 때문에, 선체(110) 표면의 페인트 손상문제가 발생하지 않는다.
그뿐만 아니라 표면 거칠기(roughness)가 증가하지 않아 종전처럼 선박(100) 저항이 불필요하게 증가하지 않기 때문에, 선박(100)의 추진을 위한 연료량이 추가로 소모되지 않는 장점이 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치(105)는 청소용 롤러(130), 고정 장착대(122) 및 롤러 무동력 구동부(140)를 포함할 수 있다. 특히, 롤러 무동력 구동부(140)에 의해 무동력으로 청소용 롤러(130)가 동작한다는 점에서 동력 손실(loss)을 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 선체(110)에 2개의 선박 청소장치(105)가 적용되는 것으로 도시하였다. 이는 선체(110)가 비교적 큰 경우인데, 작은 선체(110)라면 1개의 선박 청소장치(105)가 적용될 수 있을 것이고, 만약 좀 더 큰 대형 선박인 경우라면 3개 이상의 선박 청소장치(105)가 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 선박 청소장치(105)의 적용 개수에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
그리고, 본 실시예에 개시되는 모든 선박 청소장치(105)의 구조와 기능, 역할은 동일하다. 따라서, 선박 청소장치(105)들에 같은 도면 참조부호를 부여한다.
청소용 롤러(130)는 선체(110)의 저면(111)에 회전 가능하게 접촉되어 실질적으로 선체(110)의 저면(111)을 청소하는 역할을 한다. 즉 청소용 롤러(130)는 선체(110)의 저면(111)에 회전 가능하게 배치되되 회전 또는 직선운동에 기초하여 선체(110)의 저면(111)을 청소한다.
이러한 청소용 롤러(130)는 부력에 의해 선체(110)의 저면(111)에 밀착 가능하도록 내부에 공기(air)가 충전되는 부력 롤러(131)와, 부력 롤러(131)의 센터 영역에 배치되고 부력 롤러(131)의 회전축심을 이루는 회전 샤프트(132)와, 회전 샤프트(132)와 부력 롤러(131)를 한 몸체로 연결하는 샤프트 부시(133)를 포함할 수 있다.
청소용 롤러(130)의 부력 롤러(131) 내에 공기가 충전되기 때문에 부력에 의해 부력 롤러(131)는 선체(110)의 저면(111)에 접촉한 상태를 계속 유지할 수 있다. 따라서 이러한 상태에서 부력 롤러(131)를 회전운동시키거나 직선운동시키면 부력 롤러(131)의 작용으로 선체(110)의 저면(111)을 효과적으로 청소할 수 있게 되며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있게 되는 것이다.
고정 장착대(122)는 선체(110)가 계류하는 안벽(120)에 위치 고정되게 장착되는 구조물로서, 선박 청소장치(105)의 다른 구성들을 지지한다. 즉 선박 청소장치(105)의 다른 구성들이 고정 장착대(122)에 연결되는 형태라서 망실의 우려가 없다.
한편, 앞서 기술한 것처럼 선체(110)의 저면(111)에 부력 롤러(131)가 접한 상태에서 부력 롤러(131)를 회전운동시키거나 직선운동시키면 부력 롤러(131)의 작용으로 선체(110)의 저면(111)을 청소할 수 있다.
다만, 이의 작용, 즉 부력 롤러(131)를 회전운동시키거나 직선운동시키는 작용을 종전처럼 전동 방식으로 구현하면 불필요한 동력 손실(loss)이 발생할 수밖에 없다.
이에, 본 실시예에서는 동력을 사용하지 않는 대신 무동력으로, 다시 말해 도 4 및 도 5처럼 하루 2번 해수면에서 자연적으로 발생하는 해수면의 조수간만 차이에 따른 동작을 기반으로 부력 롤러(131)가 자동으로, 즉 자연적으로 동력 없이 구동되게 하고 있는 것이다. 이를 위해, 롤러 무동력 구동부(140)가 적용된다.
롤러 무동력 구동부(140)는 고정 장착대(122)와 청소용 롤러(130)에 연결되며, 해수면의 조수간만 차이에 따른 선체(110)의 움직임에 기초하여 청소용 롤러(130)를 무동력으로 구동시키는 역할을 한다.
다시 말해, 도 4 및 도 5에서 해수면을 기준으로 선체(110)는 도 4처럼 해수면 상부로 올라갈 수도 있고, 도 5처럼 해수면 아래로 많이 잠길 수도 있는데, 이러한 작용, 즉 선체(110)의 자연적인 상하운동을 토대로 롤러 무동력 구동부(140)가 구동하여 부력 롤러(131)를 회전운동시키거나 직선운동시키고 있는 것이다. 이럴 경우, 동력이 전혀 사용되지 않기 때문에 로스(loss) 발생이 전혀 없다.
참고로, 도 4 및 도 5의 도면(그림)은 선박 청소장치(105)의 동작을 개념적으로 도시한 것일 뿐 실질적으로 정투상도법에는 맞지 않는다. 정투상도법에 맞게 도시하려면 안벽(110)에 가려지는 선체(110)의 일부와 선박 청소장치(105)의 일부를 삭제하거나 점선으로 도시해야 할 것이고, 또한 청소용 롤러(130)는 원형으로 도시해야 한다. 하지만, 이렇게 도시하면 선박 청소장치(105)의 동작 설명에 이해가 어렵기 때문에 본 실시예에서는 도 4 및 도 5처럼 개념적으로 도시하고 있는 것이다.
롤러 무동력 구동부(140)는 양단부가 고정 장착대(122)와 청소용 롤러(130)의 일측 단부에 자유 회전 가능하게 연결되는 복수 개의 회전 구동링크(150)와, 하단부가 청소용 롤러(130)의 타측 단부에 자유 회전 가능하게 연결되는 복수 개의 수평 구동링크(160)와, 수평 구동링크(160)들의 상단부에 회전 가능하게 결합하는 회전 휠(170)과, 회전 휠(170)이 배치되는 선체(110)의 측벽에 임시 고정되며, 회전 휠(170)의 자유 회전에 따른 왕복 이동을 가이드하는 레일(172)을 포함한다.
레일(172)은 선체(110)의 제2 측면(114)에 임시로 고정하는 것으로서, 선박(100)의 건조가 완료되면 제거된다. 레일(172)은 선체(110)의 제2 측면(114)에 용접(welding)으로 고정될 수 있다.
본 실시예의 경우, 청소용 롤러(130)가 2개 적용되고 있기 때문에 이에 대응되게 회전 구동링크(150)와 수평 구동링크(160)가 각각 2개씩 적용된다. 하지만, 이의 개수에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
이러한 구성을 하는 선박 청소장치(105)의 작용을 설명한다.
해수면의 조수간만 차이에 따른 선체(110)의 움직임에 따라 예컨대, 선체(110)가 도 4처럼 해수면 상부로 올라가면 그의 움직임, 즉 선체(110)가 올라가는 출렁임에 의해 회전 구동링크(150)들이 자연스럽게 벌어질 수 있고, 반대로 선체(110)가 도 5처럼 해수면 아래로 잠기면 그의 움직임, 즉 선체(110)가 내려가는 출렁임에 의해 회전 구동링크(150)들이 다시 오므려질 수 있다.
이처럼 회전 구동링크(150)들이 벌어지거나 오므려지면 이에 맞게 청소용 롤러(130)의 위치를 보상하기 위해 회전 휠(170)이 레일(172) 상에서 회전 또는 왕복 이동하면서 수평 구동링크(160)들의 이동을 끌어내고, 이러한 회전 구동링크(150)들과 수평 구동링크(160)들의 작용으로 청소용 롤러(130)가 선체(110)의 저면(111)에서 회전운동 또는 직선운동할 수 있다. 따라서, 이러한 청소용 롤러(130)의 작용으로 인해 선체(110)의 저면(111) 청소작업이 수행될 수 있으며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 잠수부에 의한 인력이나 별도의 추가 동력 없이도 선체(110)의 저면(111)을 효과적으로 청소할 수 있으며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있게 된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오손 방지를 위한 선박 청소장치의 동작을 개념적으로 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 오손 방지를 위한 선박 청소장치(205) 역시, 안벽(120)에 지지된 상태에서 선체(110)에 설치되어 선체(110)의 저면(111)을 청소하는 것으로서, 청소용 롤러(230), 고정 장착대(222) 및 롤러 무동력 구동부(240)를 포함할 수 있다.
청소용 롤러(230)의 구조와 고정 장착대(222)의 설치 위치 등은 전술한 실시예와 동일하다.
그리고, 롤러 무동력 구동부(240) 역시, 회전 구동링크(250), 수평 구동링크(260), 회전 휠(270) 및 레일(272)을 포함하고 있는데, 이들의 개수만 전술한 실시예와 상이할 뿐 그 구조와 기능, 역할은 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.
다만, 본 실시예에 적용되는 선박 청소장치(205)에는 회전 구동링크(250)가 2개 적용되는 반면, 3개의 회전 구동링크(250)들에 대응하기 위해 추가적인 링크, 즉 연결 구동링크(280)를 더 적용하고 있다.
연결 구동링크(280)는 복수 개의 청소용 롤러(230)와 각각 자유 회전 가능하게 연결되되 일측이 회전 구동링크(250)와 자유 회전 가능하게 연결된다.
이에, 해수면의 조수간만 차이에 따른 선체(110)의 움직임에 따라 예컨대, 선체(110)가 도 6처럼 해수면 상부로 올라가거나 도 7처럼 내려가면 그의 움직임, 즉 선체(110)의 출렁임에 의해 회전 구동링크(250)들이 벌어지거나 오므려질 수 있는데, 이의 동작을 보상하기 위해 연결 구동링크(280)들과 회전 구동링크(250)들이 구동하면서 청소용 롤러(230)가 선체(110)의 저면(111)에서 회전운동 또는 직선운동할 수 있게끔 유도한다.
따라서, 이러한 청소용 롤러(230)의 작용으로 선체(110)의 저면(111)을 자동으로 청소할 수 있게 되고, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 잠수부에 의한 인력이나 별도의 추가 동력 없이도 선체(110)의 저면(111)을 효과적으로 청소할 수 있으며, 이로 인해 해양생물에 의한 선체 오손(hull fouling)의 발생을 저지할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
100 : 선박 105 : 선박 청소장치
110 : 선체 111 : 저면
113,114 : 측면 120 : 안벽
122 : 고정 장착대 130 : 청소용 롤러
131 : 부력 롤러 132 : 회전 샤프트
133 : 샤프트 부시 140 : 롤러 무동력 구동부
150 : 회전 구동링크 160 : 수평 구동링크
170 : 회전 휠 172 : 레일

Claims (4)

  1. 선체의 저면에 회전 가능하게 배치되되 회전 또는 직선운동에 기초하여 상기 선체의 저면을 청소하는 복수 개의 청소용 롤러;
    상기 선체가 계류하는 안벽에 위치 고정되게 장착되는 고정 장착대; 및
    상기 고정 장착대와 상기 청소용 롤러에 연결되며, 해수면의 조수간만 차이에 따른 상기 선체의 움직임에 기초하여 상기 청소용 롤러를 무동력으로 구동시키는 롤러 무동력 구동부를 포함하는 오손 방지를 위한 선박 청소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 무동력 구동부는,
    양단부가 상기 고정 장착대와 상기 청소용 롤러의 일측 단부에 자유 회전 가능하게 연결되는 복수 개의 회전 구동링크;
    하단부가 상기 청소용 롤러의 타측 단부에 자유 회전 가능하게 연결되는 복수 개의 수평 구동링크;
    상기 수평 구동링크들의 상단부에 회전 가능하게 결합하는 회전 휠; 및
    상기 회전 휠이 배치되는 상기 선체의 측벽에 임시 고정되며, 상기 회전 휠의 자유 회전에 따른 왕복 이동을 가이드하는 레일을 포함하는 오손 방지를 위한 선박 청소장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 청소용 롤러는,
    부력에 의해 상기 선체의 저면에 밀착 가능하도록 내부에 공기(air)가 충전되는 부력 롤러;
    상기 부력 롤러의 센터 영역에 배치되고 상기 부력 롤러의 회전축심을 이루는 회전 샤프트; 및
    상기 회전 샤프트와 상기 부력 롤러를 한 몸체로 연결하는 샤프트 부시를 포함하는 오손 방지를 위한 선박 청소장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 롤러 무동력 구동부는,
    복수 개의 청소용 롤러와 각각 자유 회전 가능하게 연결되되 일측이 상기 회전 구동링크와 자유 회전 가능하게 연결되는 연결 구동링크를 더 포함하는 오손 방지를 위한 선박 청소장치.
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