KR20220114878A - 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 조파저항을 저감하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화함으로 인해 최적의 조파저항 감소효과를 얻지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 저감장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 파고를 측정하기 위해 선체의 어깨부 근처에 설치되는 복수의 초음파 파고계와, 구상선수의 위치를 변경하기 위해 구상선수를 상하 이동시키도록 이루어지는 승강수단 및 각각의 초음파 파고계들에 의해 측정된 파형과 미리 저장된 최적 파형을 비교하고, 비교결과에 따라 승강수단을 제어하여 구상선수의 위치를 최적의 높이로 이동시키는 처리가 수행되는 제어부를 포함하여, 각각의 초음파 파고계를 통해 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 감소성능이 얻어질 때의 파형을 비교하고, 차이가 있는 경우에는 최고 조파저항 감소성능을 얻을 수 있는 높이로 구상선수의 위치를 변경하도록 구성됨으로써, 수면과 구상선수의 상대높이가 변경되더라도 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법이 제공된다.
Description
본 발명은 선박의 조파저항(wave making resistance)을 감소시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 구상선수(bulbows bow)가 일정 형상 및 위치에 형성되어 있음으로 인해 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하게 되고, 그에 따라 조파저항 감소 성능도 달라지게 되어 최적의 조파저항 감소효과를 얻지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 현재의 수면과 구상선수의 상대적인 높이 차이를 측정하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 높이로 구상선수의 위치를 변경하는 것에 의해 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하여 조파저항 감소 성능이 달라지게 되는 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 파고를 측정하기 위해 선체의 어깨부 근처에 설치되는 복수의 초음파 파고계와, 구상선수의 위치를 변경하기 위해 구상선수를 상하 이동시키도록 이루어지는 승강수단 및 각각의 초음파 파고계들에 의해 측정된 파형과 미리 저장된 최적 파형을 비교하고, 비교결과에 따라 승강수단을 제어하여 구상선수의 위치를 최적의 높이로 이동시키는 처리가 수행되는 제어부를 포함하여, 각각의 초음파 파고계를 통하여 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 감소성능이 얻어질 때의 파형을 비교하고, 차이가 있는 경우에는 최고 조파저항 감소성능을 얻을 수 있는 높이로 구상선수의 위치를 변경하도록 구성됨으로써, 수면과 구상선수의 상대높이가 변경되더라도 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법에 관한 것이다.
일반적으로, 선박의 운항시 수면에 의한 조파저항(wave making resistance)이 발생하며, 이러한 조파저항은 에너지 손실을 야기하여 연비 악화의 원인이 되므로, 선박의 건조시 조파저항을 감소할 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
또한, 이와 같이 선박의 운항시 조파저항을 감소시키기 위한 대표적인 방법으로, 최근에는 대부분 선박에서 선수에 구상선수(bulbous bow)를 형성하여 선수 부분이 일으키는 파고를 상쇄시키는 것에 의해 조파저항을 저감시키도록 하고 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 구상선수를 이용하여 선박의 조파저항을 감소시키는 장치 및 방법에 관한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-2122091호에 제시된 바와 같은 "아령형 구상선수 구조 및 그 구조를 포함하는 선박"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-2122091호는, 선박의 선수에 형성된 구상선수로서, 선박의 정면에서 좌우 대칭으로 선박의 선수로부터 소정 길이만큼 돌출되어 형성된 제 1 구상선수 및 제 2 구상선수를 포함하고, 제 1 구상선수 및 제 2 구상선수의 최전방 돌출 정점은 선박 선수의 FP(forward perpendicular) 라인(선수 수선)으로부터 동일한 이격 거리(L)를 가지며, 제 1 구상선수 및 제 2 구상선수는 선박의 정면에서 아령 형상(dumbbell shape)으로 좌우 대칭을 이루고, 선박의 정면에서 렘니스케이트(lemniscates) 곡선 형상으로 좌우 대칭을 이루도록 구성됨으로써, 선박 선수의 낮은 위치에서도 충분한 벌브 체적을 확보하도록 하여 설계 흘수 및 발라스트 흘수 모두 우수한 성능을 유지할 수 있도록 구성되는 아령형 구상선수 구조 및 그 구조를 포함하는 선박을 제시하고 있다.
또한, 상기한 바와 같이 구상선수를 이용하여 선박의 조파저항을 감소시키는 장치 및 방법에 관한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1422465호에 제시된 바와 같은 "선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박"이 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1422465호는, 선체로부터 전방으로 돌출하는 구상선수 및 선체의 선수쪽 양측면의 흘수선 아래 위치에 돌출하도록 마련되고 선수가 일으키는 파(波)의 파골 전방 위치에서 파골 쪽으로 유체를 안내하여 선수가 일으키는 파를 저감시키도록 상호 평행하게 이격되며 선체의 운항방향으로 길게 연장된 복수의 유체안내부재를 포함하며, 각 유체안내부재는 그 선단으로부터 후단으로 갈수록 단면의 폭이 점차 증가하도록 구성됨으로써, 만재상태뿐 아니라 경하상태에서도 조파저항을 저감시킬 수 있도록 구성되는 선박의 저항 저감장치 및 이를 갖춘 선박을 제시하고 있다.
상기한 바와 같이, 종래, 구상선수를 이용하여 선박의 조파저항을 감소시키는 장치 및 방법에 대한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 일반적으로, 구상선수는, 선박의 운항 중 선수가 일으키는 파고를 상쇄시킬 수 있는 파고를 발생하도록 수면 아래의 선수로부터 전방을 향하여 구형으로 돌출하는 형태로 형성되며, 통상적으로 선박이 만재상태를 유지하고 설계속도로 운항하는 조건에서 최적의 효과를 낼 수 있도록 설계된다.
또한, 상기한 바와 같이 구상선수는 일반적으로 최초 설계된 일정 형상으로 특정 위치에 고정되어 형성되나, 최적의 구상선수의 크기나 모양 및 위치는 선체의 형상과 속력 및 흘수 등의 여러 가지 요인에 따라 달라지게 되므로, 모든 경우에 대하여 일률적으로 동일한 구상선수를 적용하기는 어려운 문제가 있다.
더욱이, 대부분 선박은 실제 운항할 때 만재상태를 유지하지 않거나 설계속도를 유지하지 않는 경우가 많으므로, 이와 같이 선박의 운항조건이 구상선수의 설계조건과 다를 경우 최적의 성능을 얻지 못하게 되고, 심지어는 오히려 조파저항의 증가를 초래할 수도 있다.
따라서 상기한 바와 같이 선체의 형상과 속력 및 흘수 등의 여러 가지 요인에 따라 최적의 구상선수의 크기나 모양 및 위치가 달라지게 되나, 구상선수가 최초 설계된 일정 형상으로 특정 위치에 고정되어 형성됨으로 인해 선박의 운항조건이 설계조건과 다를 경우 이에 대응할 수 없어 최적의 조파저항 저감성능을 얻지 못하고, 경우에 따라서는 오히려 조파저항이 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수 및 이를 이용한 선박의 조파저항 감소방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하더라도 이에 대응하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 높이로 구상선수의 위치를 변경하는 것에 의해 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 선박 조파저항 저감장치 및 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 구상선수가 일정 형상 및 위치에 형성되어 있음으로 인해 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하게 되고, 그에 따라 조파저항 감소 성능도 달라지게 되어 최적의 조파저항 감소효과를 얻지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 현재의 수면과 구상선수의 상대적인 높이 차이를 측정하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 높이로 구상선수의 위치를 변경하는 것에 의해 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하여 조파저항 감소 성능이 달라지게 되는 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 파고를 측정하기 위해 선체의 어깨부 근처에 설치되는 복수의 초음파 파고계와, 구상선수의 위치를 변경하기 위해 구상선수를 상하 이동시키도록 이루어지는 승강수단 및 각각의 초음파 파고계들에 의해 측정된 파형과 미리 저장된 최적 파형을 비교하고, 비교결과에 따라 승강수단을 제어하여 구상선수의 위치를 최적의 높이로 이동시키는 처리가 수행되는 제어부를 포함하여, 각각의 초음파 파고계를 통하여 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 감소성능이 얻어질 때의 파형을 비교하고, 차이가 있는 경우에는 최고 조파저항 감소성능을 얻을 수 있는 높이로 구상선수의 위치를 변경하도록 구성됨으로써, 수면과 구상선수의 상대높이가 변경되더라도 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 선박의 운항중에 선체에 의해 발생하는 조파저항(wave making resistance)을 감소하기 위한 조파저항 저감장치에 있어서, 선체의 선수 부분에 상하로 이동 가능하도록 설치되는 구상선수(bulbows bow); 선박의 운항중에 파고를 측정하기 위해 선체에 설치되는 복수의 초음파 파고계를 포함하여 이루어지는 측정부; 상기 구상선수와 해수면 사이의 상대높이를 조절하기 위해 상기 구상선수를 상하로 이동시키도록 이루어지는 승강부; 및 상기 조파저항 저감장치의 전체적인 동작을 제어하고, 상기 측정부에 의해 계측된 파고의 파형을 미리 저장된 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형과 비교하며, 비교결과에 따라 상기 승강부를 제어하여 상기 구상선수의 조파저항 저감성능이 최대가 되는 위치로 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치가 제공된다.
여기서, 상기 조파저항 저감장치는, 각각의 상기 구상선수의 위치에 대하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터가 미리 저장되고, 상기 측정부의 측정값을 포함하는 각종 데이터가 저장되는 데이터베이스(DB)부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정부는, 복수의 상기 초음파 파고계가 선체의 어깨부에 미리 정해진 일정 간격 및 개수로 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어부는, 각각의 상기 초음파 파고계로부터 계측된 파고의 파형이 수신되면, 상기 데이터베이스(DB)부에 미리 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형과 수신된 계측 파형을 비교하고, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 미만이면 현재 위치를 유지하며, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 상기 미리 정해진 기준 이상이면 상기 데이터베이스(DB)부에 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형들 중 수신된 계측 파형과 일치하거나 가장 유사한 파형을 검색하고, 검색된 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대응하는 높이에 맞추어 상기 승강부를 제어하는 것에 의해 상기 구상선수의 높이를 변경하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 조파저항 저감장치는, 미리 정해진 일정 간격으로 파고를 계측하고 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조파저항 저감장치는, 운항중에 상기 측정부에 의해 계측되는 파고의 변화량이 미리 정해진 기준값을 초과하는 것이 감지되면 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조파저항 저감장치는, 상기 측정부의 각각의 초음파 파고계를 통해 계측된 파고값과 상기 제어부를 통해 설정된 상기 구상선수의 위치를 포함하는 각종 정보를 유선 또는 무선 통신을 통해 컴퓨터를 포함하는 외부 기기나 해당 선박의 조타실이나 브릿지로 전송하는 통신부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 조파저항 저감장치는, 상기 선박의 조파저항 저감장치의 전체적인 동작 및 상태를 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 출력부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 조파저항 저감장치는, 상기 구상선수의 외형을 따라 상기 구상선수를 덮도록 형성되는 커버를 더 포함하여 구성되고, 상기 구상선수는 선수에 고정 설치되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 승강부에 의해 상기 커버가 상하로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 선박의 운항중에 선체에 의해 발생하는 조파저항(wave making resistance)을 감소하기 위한 선박의 조파저항 저감방법에 있어서, 상기에 기재된 조파저항 저감장치를 선박에 설치하는 처리가 수행되는 설치단계; 및 설치된 상기 조파저항 저감장치를 이용하여 상기 선박의 운항시 파고에 따라 구상선수의 위치를 이동시키는 것에 의해 조파저항을 저감하는 처리가 수행되는 운항단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 조파저항 저감방법이 제공된다.
여기서, 상기 운항단계는, 상기 조파저항 저감장치의 각각의 초음파 파고계로부터 계측된 파고의 파형을 상기 조파저항 저감장치의 데이터베이스(DB)부에 미리 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형과 비교하여, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 미만이면 현재 위치를 유지하고, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 상기 미리 정해진 기준 이상이면 상기 데이터베이스(DB)부에 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형들 중 계측 파형과 일치하거나 가장 유사한 파형을 검색하여 검색된 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대응하는 높이에 맞추어 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 운항단계는, 미리 정해진 일정 간격으로 파고를 계측하고 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 운항단계는, 운항중에 계측되는 파고의 변화량이 미리 정해진 기준값을 초과하는 것이 감지되면 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 파고를 측정하기 위해 선체의 어깨부 근처에 설치되는 복수의 초음파 파고계와, 구상선수의 위치를 변경하기 위해 구상선수를 상하 이동시키도록 이루어지는 승강수단 및 각각의 초음파 파고계들에 의해 측정된 파형과 미리 저장된 최적 파형을 비교하고, 비교결과에 따라 승강수단을 제어하여 구상선수의 위치를 최적의 높이로 이동시키는 처리가 수행되는 제어부를 포함하여, 각각의 초음파 파고계를 통하여 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 감소성능이 얻어질 때의 파형을 비교하고, 차이가 있는 경우에는 최고 조파저항 감소성능을 얻을 수 있는 높이로 구상선수의 위치를 변경하도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법이 제공됨으로써, 수면과 구상선수의 상대높이가 변경되더라도 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 현재의 수면과 구상선수의 상대적인 높이 차이를 측정하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 높이로 구상선수의 위치를 변경하는 것에 의해 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법이 제공됨으로써, 구상선수가 일정 형상 및 위치에 형성되어 있음으로 인해 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하게 되고, 그에 따라 조파저항 감소 성능도 달라지게 되어 최적의 조파저항 감소효과를 얻지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치를 이용한 조파저항 저감방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감방법의 운항단계의 구체적인 처리 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치를 이용한 조파저항 저감방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감방법의 운항단계의 구체적인 처리 흐름을 나타내는 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 구상선수가 일정 형상 및 위치에 형성되어 있음으로 인해 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하게 되고, 그에 따라 조파저항 감소 성능도 달라지게 되어 최적의 조파저항 감소효과를 얻지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 현재의 수면과 구상선수의 상대적인 높이 차이를 측정하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 높이로 구상선수의 위치를 변경하는 것에 의해 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하여 조파저항 감소 성능이 달라지게 되는 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 파고를 측정하기 위해 선체의 어깨부 근처에 설치되는 복수의 초음파 파고계와, 구상선수의 위치를 변경하기 위해 구상선수를 상하 이동시키도록 이루어지는 승강수단 및 각각의 초음파 파고계들에 의해 측정된 파형과 미리 저장된 최적 파형을 비교하고, 비교결과에 따라 승강수단을 제어하여 구상선수의 위치를 최적의 높이로 이동시키는 처리가 수행되는 제어부를 포함하여, 각각의 초음파 파고계를 통하여 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 감소성능이 얻어질 때의 파형을 비교하고, 차이가 있는 경우에는 최고 조파저항 감소성능을 얻을 수 있는 높이로 구상선수의 위치를 변경하도록 구성됨으로써, 수면과 구상선수의 상대높이가 변경되더라도 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치(10)는, 크게 나누어, 선체의 선수 부분에 상하로 수직 이동이 가능하도록 설치되는 구상선수(11)와, 파고를 측정하기 위해 선체에 설치되는 복수의 초음파 파고계를 포함하여 이루어지는 측정부(12)와, 구상선수(11)와 해수면 사이의 상대높이를 조절하기 위해 구상선수(11)에 연결되어 구상선수(11)를 상하로 이동시키는 승강수단이 구비된 승강부(13) 및 선박의 조파저항 저감장치(10)의 전체적인 동작을 제어하고, 측정부(12)의 각각의 초음파 파고계로 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 저감성능 파형을 비교하여 비교결과에 따라 승강부(13)를 제어하여 구상선수(11)의 위치를 최고 조파저항 저감성능을 나타내는 위치로 이동시키는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 조파저항 저감장치(10)는, 상기한 바와 같이 측정부(12)의 각각의 초음파 파고계로 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 저감성능 파형을 비교하여 구상선수(11)의 위치를 제어하기 위해, 각각의 구상선수(11)의 위치(높이 또는 구상선수(11)와 해수면 사이의 상대높이)에 대하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터가 미리 저장되고, 이에 더하여 초음파 파고계의 측정값 등과 같이 선박의 운항중 생성되는 각종 데이터가 저장되는 데이터베이스(DB)부(15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기한 조파저항 저감장치(10)는, 측정부(12)를 통해 계측된 파고값과 제어부(14)를 통해 설정된 구상선수의 위치 등을 포함하는 각종 정보를 유선 또는 무선 통신을 통해 컴퓨터와 같은 외부 기기나 해당 선박의 조타실이나 브릿지 등으로 전송하는 통신부(16) 및 구상선수(11)의 현재위치와 파고값 및 위치변경이 필요한 경우 해당 위치 등과 같이 선박의 조파저항 저감장치(10)의 전체적인 동작 및 상태를 표시하기 위한 디스플레이 등을 포함하여 이루어지는 출력부(17)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 구상선수(11)는 선박의 최초 설계시에 해당 선박의 운항조건에 적합하도록 그 크기와 형태 및 위치가 적절하게 결정되어 설치될 수 있으며, 상기한 승강부(13)는, 예를 들면, 구동모터와 구상선수(11)에 연결된 구동축 등을 포함하여, 제어부(14)의 제어신호에 따라 구동모터를 구동하여 구상선수(11)를 상하로 이동시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같은 구상선수(11) 및 구상선수(11)를 상하로 이동시키는 승강부(13)의 구체적인 구성은 당업자에게 있어 종래기술의 승강장치 등을 참조하여 자명한 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
더욱이, 상기한 측정부(12)는, 선체에 설치되어 파고를 측정하기 위한 복수의 초음파 파고계를 포함하여 이루어지며, 이때, 각각의 초음파 파고계는, 바람직하게는, 선체의 어깨부에 미리 정해진 일정 간격 및 개수로 설치되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이, 구상선수와 수면 사이의 상대적인 높이 차이에 따라서 구상선수에 의한 조파저항 감소 성능이 달라지게 되고, 수면과 구상선수의 상대높이는 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 달라지게 되며, 이러한 수면과 구상선수의 상대높이의 변화는 선체 어깨부의 파도 높이 변화로 나타나게 된다.
이에, 본 발명에서는, 구상선수(11)의 각각의 위치(수면과 구상선수의 상대높이)별로 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형을 데이터베이스(DB)(15)에 미리 저장하여 두고, 상기한 바와 같이 선체의 어깨부 근처에 복수의 초음파 파고계를 설치하여 실시간으로 계측된 파고의 파형과 미리 저장된 최고 성능시의 파형을 비교하여, 두 파형 사이에 차이가 있는 경우에는 최고 성능시 파형의 높이에 맞추어 구상선수(11)를 상하로 이동시켜 구상선수(11)의 높이를 최적 위치로 변경하는 것에 의해 항상 최대의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 제어부(14)는, 상기한 바와 같이, 선체의 어깨부에 설치된 복수의 초음파 파고계로부터 계측된 파고의 파형이 수신되면, 데이터베이스(DB)부(15)에 미리 저장되어 있는 최고 성능시의 파형과 수신된 계측 파형을 비교하며, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 미만이면 현재 위치를 유지한다.
또한, 제어부(14)는, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 이상이면 데이터베이스(DB)부(15)에 저장되어 있는 최고 성능시의 파형들 중 현재 수신된 계측 파형과 일치하거나 가장 유사한 파형을 검색하고, 검색된 최고 성능시의 파형에 대응하는 높이에 맞추어 승강부(13)를 제어하는 것에 의해 구상선수(11)의 높이를 최적 위치로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 바와 같은 구상선수(11)의 높이 제어는 필요시에만 장치를 동작시키는 수동방식으로 수행될 수 있으나, 바람직하게는, 상기한 조파저항 저감장치(10)는, 미리 정해진 일정 간격으로 파고를 계측하고 계측된 파고의 파형에 따라 구상선수(11)를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기한 조파저항 저감장치(10)는, 운항중에 해상 상태가 변화하거나 다른 해역으로 진입하는 등으로 인해 일정 수준 이상의 파고 변화가 감지되면, 즉, 운항중에 측정부(12)에 의해 계측되는 파고의 변화량이 미리 정해진 기준값을 초과하는 것이 감지되면 계측된 파고의 파형에 따라 구상선수(11)를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성될 수 있으며, 그것에 의해, 항상 최상의 조파저항 저감 성능을 유지할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 항상 최상의 조파저항 저감 성능을 유지할 수 있도록 구성됨으로써, 선박의 연비를 개선하고 에너지 효율을 높일 수 있으며, 그것에 의해, 전체적인 선박의 운항 비용을 절감할 수 있다.
여기서, 상기한 본 발명의 실시예에서는 상기한 구상선수(11)가 선수에 상하로 이동 가능하도록 설치되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 예를 들면, 도시되지는 않았으나, 구상선수(11)의 외형을 따라 구상선수(11)를 덮도록 형성되는 커버를 더 포함하여, 구상선수(11)는 선수에 고정 설치되고 커버가 승강부(13)에 의해 상하로 이동하여 조파저항을 저감하도록 구성될 수도 있는 등, 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양한 형태로 수정 및 변경하여 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치(10)를 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감방법을 용이하게 구현할 수 있다.
즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치를 이용한 조파저항 저감방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
더 상세하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감방법은, 크게 나누어, 먼저, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감장치(10)를 선박에 설치하는 처리가 수행되는 설치단계(S10)와, 설치된 조파저항 저감장치(10)를 이용하여 선박의 운항시 파고에 따라 구상선수(11)의 위치를 적절히 이동시키는 것에 의해 운항시 발생하는 조파저항을 저감하는 처리가 수행되는 운항단계(S20)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 조파저항 저감방법의 운항단계(S20)의 구체적인 처리 흐름을 나타내는 플로차트이다.
즉, 상기한 운항단계(S20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 선체의 어깨부에 설치된 복수의 초음파 파고계로부터 계측된 파고의 파형을 데이터베이스(DB)에 미리 저장되어 있는 최고 성능시의 파형과 비교하는 단계(S21)와, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 미만이면 현재 위치를 유지하는 단계(S22) 및 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 이상이면 데이터베이스(DB)에 저장되어 있는 최고 성능시의 파형들 중 계측 파형과 일치하거나 가장 유사한 파형을 검색하여 최고 성능시의 파형에 대응하는 높이로 구상선수를 이동시키는 단계(S23)를 포함하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 운항단계(S20)는, 바람직하게는, 계측된 파고의 파형에 따라 구상선수를 최적의 위치로 이동시키는 처리가 미리 정해진 일정 간격으로 자동으로 수행되거나, 또는, 운항중에 일정 수준 이상의 파고 변화가 감지되면 자동으로 구상선수를 최적의 위치로 이동시키는 처리가 수행되도록 구성됨으로써 항상 최상의 조파저항 저감 성능을 유지할 수 있으며, 그것에 의해, 선박의 연비 및 에너지 효율을 개선하여 전체적인 선박의 운항 비용을 절감할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 파고를 측정하기 위해 선체의 어깨부 근처에 설치되는 복수의 초음파 파고계와, 구상선수의 위치를 변경하기 위해 구상선수를 상하 이동시키도록 이루어지는 승강수단 및 각각의 초음파 파고계들에 의해 측정된 파형과 미리 저장된 최적 파형을 비교하고, 비교결과에 따라 승강수단을 제어하여 구상선수의 위치를 최적의 높이로 이동시키는 처리가 수행되는 제어부를 포함하여, 각각의 초음파 파고계를 통하여 계측된 파형과 미리 저장된 최고 조파저항 감소성능이 얻어질 때의 파형을 비교하고, 차이가 있는 경우에는 최고 조파저항 감소성능을 얻을 수 있는 높이로 구상선수의 위치를 변경하도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법이 제공됨으로써, 수면과 구상선수의 상대높이가 변경되더라도 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 현재의 수면과 구상선수의 상대적인 높이 차이를 측정하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 높이로 구상선수의 위치를 변경하는 것에 의해 항상 최적의 조파저항 저감효과를 얻을 수 있도록 구성되는 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법이 제공됨으로써, 구상선수가 일정 형상 및 위치에 형성되어 있음으로 인해 선박의 적재상태 및 흘수에 따라 수면과 구상선수의 상대높이가 변화하게 되고, 그에 따라 조파저항 감소 성능도 달라지게 되어 최적의 조파저항 감소효과를 얻지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 구상선수를 이용한 선박 조파저항 감소장치 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 선박의 조파저항 저감장치 및 이를 이용한 선박의 조파저항 저감방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 선박의 조파저항 저감장치
11. 구상선수
12. 측정부 13. 승강부
14. 제어부 15. 데이터베이스(DB)부
16. 통신부 17. 출력부
12. 측정부 13. 승강부
14. 제어부 15. 데이터베이스(DB)부
16. 통신부 17. 출력부
Claims (13)
- 선박의 운항중에 선체에 의해 발생하는 조파저항(wave making resistance)을 감소하기 위한 조파저항 저감장치에 있어서,
선체의 선수 부분에 상하로 이동 가능하도록 설치되는 구상선수(bulbows bow);
선박의 운항중에 파고를 측정하기 위해 선체에 설치되는 복수의 초음파 파고계를 포함하여 이루어지는 측정부;
상기 구상선수와 해수면 사이의 상대높이를 조절하기 위해 상기 구상선수를 상하로 이동시키도록 이루어지는 승강부; 및
상기 조파저항 저감장치의 전체적인 동작을 제어하고, 상기 측정부에 의해 계측된 파고의 파형을 미리 저장된 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형과 비교하며, 비교결과에 따라 상기 승강부를 제어하여 상기 구상선수의 조파저항 저감성능이 최대가 되는 위치로 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 조파저항 저감장치는,
각각의 상기 구상선수의 위치에 대하여 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대한 정보를 포함하는 각종 데이터가 미리 저장되고, 상기 측정부의 측정값을 포함하는 각종 데이터가 저장되는 데이터베이스(DB)부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 측정부는,
복수의 상기 초음파 파고계가 선체의 어깨부에 미리 정해진 일정 간격 및 개수로 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
각각의 상기 초음파 파고계로부터 계측된 파고의 파형이 수신되면, 상기 데이터베이스(DB)부에 미리 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형과 수신된 계측 파형을 비교하고, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 미만이면 현재 위치를 유지하며,
비교결과 두 파형 사이의 차이가 상기 미리 정해진 기준 이상이면 상기 데이터베이스(DB)부에 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형들 중 수신된 계측 파형과 일치하거나 가장 유사한 파형을 검색하고, 검색된 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대응하는 높이에 맞추어 상기 승강부를 제어하는 것에 의해 상기 구상선수의 높이를 변경하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 조파저항 저감장치는,
미리 정해진 일정 간격으로 파고를 계측하고 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 조파저항 저감장치는,
운항중에 상기 측정부에 의해 계측되는 파고의 변화량이 미리 정해진 기준값을 초과하는 것이 감지되면 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 조파저항 저감장치는,
상기 측정부의 각각의 초음파 파고계를 통해 계측된 파고값과 상기 제어부를 통해 설정된 상기 구상선수의 위치를 포함하는 각종 정보를 유선 또는 무선 통신을 통해 컴퓨터를 포함하는 외부 기기나 해당 선박의 조타실이나 브릿지로 전송하는 통신부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 조파저항 저감장치는,
상기 선박의 조파저항 저감장치의 전체적인 동작 및 상태를 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 출력부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 조파저항 저감장치는,
상기 구상선수의 외형을 따라 상기 구상선수를 덮도록 형성되는 커버를 더 포함하여 구성되고,
상기 구상선수는 선수에 고정 설치되고, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 승강부에 의해 상기 커버가 상하로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조파저항 저감장치.
- 선박의 운항중에 선체에 의해 발생하는 조파저항(wave making resistance)을 감소하기 위한 선박의 조파저항 저감방법에 있어서,
청구항 1항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 기재된 조파저항 저감장치를 선박에 설치하는 처리가 수행되는 설치단계; 및
설치된 상기 조파저항 저감장치를 이용하여 상기 선박의 운항시 파고에 따라 구상선수의 위치를 이동시키는 것에 의해 조파저항을 저감하는 처리가 수행되는 운항단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 조파저항 저감방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 운항단계는,
상기 조파저항 저감장치의 각각의 초음파 파고계로부터 계측된 파고의 파형을 상기 조파저항 저감장치의 데이터베이스(DB)부에 미리 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형과 비교하여, 비교결과 두 파형 사이의 차이가 미리 정해진 기준 미만이면 현재 위치를 유지하고,
비교결과 두 파형 사이의 차이가 상기 미리 정해진 기준 이상이면 상기 데이터베이스(DB)부에 저장되어 있는 상기 구상선수의 높이별 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형들 중 계측 파형과 일치하거나 가장 유사한 파형을 검색하여 검색된 최고 조파저항 저감성능을 나타낼 때의 파형에 대응하는 높이에 맞추어 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 조파저항 저감방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 운항단계는,
미리 정해진 일정 간격으로 파고를 계측하고 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 조파저항 저감방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 운항단계는,
운항중에 계측되는 파고의 변화량이 미리 정해진 기준값을 초과하는 것이 감지되면 계측된 파고의 파형에 따라 상기 구상선수를 이동시키는 처리가 자동으로 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 조파저항 저감방법.
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| KR102485763B1 (ko) | 2023-01-06 |
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