KR20220131005A - 선박 - Google Patents

Abstract

씨체스트를 통한 해수의 유출입 유량을 조절하여 선체 내부에 발생할 수 있는 진동이나 소음을 저감시킬 수 있는 선박이 제공된다. 본 발명에 의한 선박은, 선체와, 선체 내부에 형성되며 선체의 흘수선 아래에 형성된 해수유입구를 통해 유입되는 해수를 저장하는 해수탱크와, 해수탱크의 상부와 외부를 연통하여 해수탱크(20) 내부의 공기를 유출입시키는 공기배출관과, 해수유입구를 개방하거나 폐쇄하여 해수유입구를 통해 유입되는 해수를 조절하는 덮개부와, 공기배출관에 설치되어 공기배출관을 통과하는 공기의 유량을 측정하는 제1 측정부와, 제1 측정부의 측정값에 따라 덮개부의 개폐정도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

선박{Vessel}

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 씨체스트를 통한 해수의 유출입 유량을 조절하여 선체 내부에 발생할 수 있는 진동이나 소음을 저감시킬 수 있는 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 엔진을 냉각하거나, 선박의 균형을 유지하는 등의 목적으로 해수를 사용한다. 해수는 바다에서 쉽게 얻을 수 있어 대부분의 선박에서 사용된다. 선박의 하단에는 이러한 해수를 유입하는 씨체스트(sea chest)와 해수탱크가 구비된다.

씨체스트는 선박 하단부에 해수가 유입될 수 있도록 다수 개의 구멍 형태로 형성되어 있다. 해수는 이러한 구멍을 통해 해수탱크로 유입되어 저장된다. 즉, 해수탱크는 배의 흘수선에 해당하는 만큼 항시 해수가 채워진 상태로 유지된다.

다만, 해수탱크는 배의 흘수선 만큼 자동으로 채워지는 구조이므로, 파도 등에 의해 선박이 롤링, 요잉, 피칭 등의 운동을 하며 흔들리게 되면 해수탱크 내부의 해수의 양도 함께 변동된다. 즉, 선박의 움직임에 따라 해수의 유동량이 증가하게 되며, 해수의 유동량의 변화는 해수탱크 내부와 내부를 연통하는 공기배출관을 통한 공기유량도 증가시키게 된다. 공기배출관을 통항 공기유량의 증가는 진동과 소음을 유발하는 문제를 발생할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1954818호(2019. 02. 27)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 씨체스트를 통한 해수의 유출입 유량을 조절하여 선체 내부에 발생할 수 있는 진동이나 소음을 저감시킬 수 있는 선박를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 선박은, 선체, 상기 선체 내부에 형성되며 상기 선체의 흘수선 아래에 형성된 해수유입구를 통해 유입되는 해수를 저장하는 해수탱크, 상기 해수탱크의 상부와 외부를 연통하여 상기 해수탱크 내부의 공기를 유출입시키는 공기배출관, 상기 해수유입구를 개방하거나 폐쇄하여 상기 해수유입구를 통해 유입되는 해수를 조절하는 덮개부, 상기 공기배출관에 설치되어 상기 공기배출관을 통과하는 공기의 유량을 측정하는 제1 측정부, 상기 제1 측정부의 측정값에 따라 상기 덮개부의 개폐정도를 조절하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 측정값이 기준치 이상이거나 상기 측정값의 변동폭이 기준치 이상이면 상기 덮개부의 개폐 정도를 조절하여 상기 해수유입구로 유입되거나 유출되는 해수의 양을 기준치 이하로 조절할 수 있다.

상기 덮개부는, 상기 선체의 외면을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 해수유입구와의 중첩량을 조절할 수 있다.

상기 덮개부는, 상기 선체에 힌지 결합되어 상기 해수유입구의 개폐량을 조절할 수 있다.

상기 해수탱크 내부의 수위를 측정하거나 상기 해수유입구를 통해 상기 해수탱크로 유출입되는 해수의 이동량을 측정하는 제2 측정부를 더 포함하며,

상기 제어부는 상기 해수탱크 내부의 수위 변동량 또는 상기 해수유입구를 통해 유출입되는 해수의 이동량에 따라 상기 덮개부의 개폐 정도를 조절할 수 있다.

본 발명에 의한 선박은, 씨체스트를 통하여 유동하는 해수의 변동량에 따라 해수탱크로 유츨입되는 공기에 의해 발생하는 진동과 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

특히, 선박에 롤링이 발생하여 씨체스트를 통하여 유동하는 해수의 변동량이 많아질 때, 해수탱크로 유입되는 입구를 개폐하여 해수유입량을 조절하여 롤링 감소 효과도 발생할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 선박의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A^'단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 선박의 작동도이다.
도 4는 다른 실시예에 의한 덮개부의 사시도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 덮개부의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 의한 선박에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 선박의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A^'단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 선박(1)은 선체(10) 내부로 유입되는 해수의 유량을 제어할 수 있는 기능을 갖는 것으로, 선체(10)의 하단에 해수를 저장하는 해수탱크(20)가 설치된다. 해수탱크(20)의 일측면에는 선체(10)의 일부가 개방된 해수유입구(21)가 위치하고, 해수유입구(21)를 통해 해수가 해수탱크(20)로 유입될 수 있다. 특히, 해수유입구(21)는 덮개부(40)에 의해 개폐되어 해수 유입 유량을 조절할 수 있다.

본 명세서에서 선체(10)는 컨테이너선의 형상으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며 벌크선, 유조선, 여객선, LNG선 등 다양한 종류의 선박의 형상일 수 있다.

본 발명에 의한 선박(1)은, 선체(10)와, 선체(10) 내부에 형성되며 선체(10)의 흘수선(A) 아래에 형성된 해수유입구(21)를 통해 유입되는 해수를 저장하는 해수탱크(20)와, 해수탱크(20)의 상부와 외부를 연통하여 해수탱크(20) 내부의 공기를 유출입시키는 공기배출관(30)과, 해수유입구(21)를 개방하거나 폐쇄하여 해수유입구(21)를 통해 유입되는 해수를 조절하는 덮개부(40)와, 공기배출관(30)에 설치되어 공기배출관(30)을 통과하는 공기의 유량을 측정하는 제1 측정부(51)와, 제1 측정부(51)의 측정값에 따라 덮개부(40)의 개폐정도를 조절하는 제어부(50)를 포함한다.

선체(10)는 물에 뜰 수 있는 선박(1)의 몸통 부분으로, 선박(1)의 외부 지지구조를 형성하는 기능을 한다. 선체(10)는 물과 직접 맞닿는 외부지지구조로, 물에 잠길 수 있는 한계선을 갖는다. 흘수선(A)은 선체(10)가 물에 잠기는 한계선을 의미하는 것으로, 선체(10)는 흘수선(A)보다 깊게 잠길 수 없도록 설계된다.

해수유입구(21)는 선체(10)의 하단부에 관통 형성되어 해수를 선체(10) 내부로 유입한다. 특히, 해수유입구(21)는 흘수선의 아래에 위치하여 항상 물에 잠겨있는 상태이며, 언제든지 해수를 선체(10) 내부로 유입할 수 있다. 해수유입구(21)를 통해 유입된 해수는 해수탱크(20)에 저장된다. 해수유입구(21)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 얇은 슬릿 형상으로 형성되어, 해수 외의 이물질은 통과할 수 없도록 형성될 수 있다. 해수유입구(21)의 형상은 이에 한정될 것은 아니며, 해수가 통과할 수 있는 면적을 갖는 관통구멍이라면 얼마든지 변형이 가능하다.

해수탱크(20)는 내부에 수용공간(22)을 형성하여 해수를 저장하는 기능을 한다. 해수탱크(20)는 선체(10) 내부에서 하단 측부에 접하도록 배치되어, 수용공간(22)이 해수유입구(21)와 연통되는 구조이다. 즉, 해수탱크(20)는 해수유입구(21)를 통해 수용공간(22)으로 해수를 유입할 수 있다. 해수탱크(20)의 일부는 해수유입구(21)와 같이 흘수선(A) 아래에 형성되며 다른 일부는 흘수선(A)의 윗부분에 형성될 수 있다. 이에 따라, 흘수선(A)의 아래에 해당하는 수용공간(22)은 해수를 저장하고, 흘수선(A)의 위에 해당하는 수용공간(22)은 내부 공기가 수용된다. 내부 공기는 해수탱크(20)의 상부에서 연장되는 공기배출관(30)을 따라 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 해수탱크(20)는 공기배출관(30)을 통하여 대기압으로 조절되어 항상 흘수선(A)과 같은 높이의 수위를 유지할 수 있다.

공기배출관(30)은 해수탱크(20)의 상단부와 외부를 연통하여 공기를 배출하거나 유입하는 기능을 한다. 해수탱크(20)의 상부에서부터 선체(10)의 외부까지 연장되어 형성된다. 공기배출관(30)은 공기를 이송시키기 위한 단순 파이프 형상일 수 있다. 또한, 공기배출관(30)은 단열 구조를 갖는 파이프 형상으로 형성되어 온도가 매우 낮거나 높은 공기의 이동에도 변형이 생기지 않도록 형성될 수 있다. 공기배출관(30)은 선체(10) 내부의 구조에 따라 일 구간이 꺾인 커브 형상도 가능하다. 즉, 공기배출관(30)의 형상 및 구조는 공기가 유동할 수만 있다면 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다. 공기배출관(30)의 일 구간에는 제1 측정부(51)가 설치되어 공기배출관(30)을 이동하는 공기나 유체의 유량 측정할 수 있다.

제1 측정부(51)는 공기배출관(30)을 통과하는 공기의 유량을 측정하기 위한 것으로, 공기배출관(30)의 일구간에 위치한다. 제1 측정부(51)는 공기배출관(30)의 외측에 결합되는 방식으로 설치되거나, 내측에 삽입된 방식으로 설치도 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 선박(1)은 공기의 유량을 측정하는 제1 측정부(51)뿐만 아니라 해수의 유량을 측정할 수 있는 제2 측정부(52)도 포함한다.

제2 측정부(52)는 해수탱크(20)의 일 구간에 설치되어 해수의 유량을 측정한다. 제2 측정부(52)는 수용공간(22)에 수용된 해수의 수위를 측정하거나 해수유입구(21)를 통해 수용공간(22)으로 유입되는 해수의 이동량을 측정한다. 제어부(50)는 제1 측정부(51)와 제2 측정부(52)로부터 각각 측정값을 받아 해수유입구(21)의 개폐 정도를 조절한다.

제어부(50)는 제1 측정부(51)와 제2 측정부(52)로부터 받은 측정값을 기반으로 해수탱크(20) 내부 상태를 파악하여 덮개부(40)의 개폐 정도를 조절하는 기능을 한다. 즉, 제어부(50)는 제1 측정부(51), 제2 측정부(52), 덮개부(40)와 연결되어 제1 측정부(51)와 제2 측정부(52)로부터 받은 측정값을 기반으로 덮개부(40)를 제어한다. 제어부(50)의 제어방법은 후술하여 보다 상세히 설명한다.

덮개부(40)는 해수유입구(21)를 개폐하여 해수유입구(21)를 통해 유입 및 유출되는 해수의 유량을 조절하는 기능을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선체(10)의 외측면에는 해수유입구(21)의 양단에 길이방향을 따라 설치되어 이동 경로를 가이드하는 한 쌍의 가이드레일(41)이 위치한다. 덮개부(40)는 양단부가 가이드레일(41)에 삽입되어 가이드레일(41)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다. 즉, 덮개부(40)는 가이드레일(41)을 따라 이동하며 해수유입구(21)와 중첩되는 정도를 조절하여 해수유입구(21)의 개폐 정도를 조절한다. 덮개부(40)는 구동모터(도시되지 않음)에 의해 구동될 수 있으며 서로 기어로 맞물려 작동될 수 있다. 예를 들어, 덮개부(40)와 가이드레일(41)은 각각에 랙과 피니언이 결합되어 맞물려 구동할 수 있다. 가이드레일(41)의 일단부에 구동모터가 연결된 피니언이 결합되어, 피니언의 회전에 따라 덮개부(40)에 부착된 랙(rack)이 일방향으로 움직일 수 있다. 이와 반대로 덮개부(40)에 피니언이 결합되고 가이드레일(41)에 랙이 연결되어 구동할 수도 있다. 덮개부(40)와 가이드레일(41)의 구동 방식은 이에 한정될 것은 아니며, 가이드레일(41)을 따라 덮개부(40)가 이동가능하다면 다양한 방식으로 결합되어 구동 가능하다.

한편, 해수이송관(60)은 수용공간(22)에 저장된 해수를 수용공간(22)으로부터 다른 공간으로 이송시키는 기능을 한다. 예를 들어, 해수는 과열된 엔진을 식히기 위한 냉각수로 사용될 수 있으며, 해수이송관(60)은 해수를 냉각하기 위한 공간으로 이송시킬 수 있다. 또한, 해수이송관(60)의 일 구간에는 밸브(61)가 설치되어, 해수의 유입을 차단하거나 허용하여 해수 유입량을 조절할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 선박의 작동 과정에 관하여 상세히 설명한다.

도 3은 도 1의 선박의 작동도이다. 도 3의 (a)는 덮개부의 개폐 정도를 조절하지 않았을 경우의 작동도이고, 도 3의 (b)는 덮개부의 개폐 정도를 조절했을 경우의 작동도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 덮개부(40)의 개폐 정도를 조절하지 않는 경우, 해수면의 급격한 상승 혹은 파도로 인한 선체(10)의 흔들림에 의해 해수탱크(20) 내부에 저장된 해수의 수위가 급격히 증가할 수 있다. 이때, 공기배출관(30)을 통해 배출되는 공기의 유량도 함께 급격히 증가하여 공기배출관(30)에 소음과 진동이 발생하는 문제가 발생한다. 해수탱크(20) 내부에 저장된 해수의 수위가 급격하게 감소하는 경우에도 공기배출관(30)을 통해 유입되는 공기의 유량이 급격히 증가하여 소음과 진동이 발생할 수 있다. 공기배출관(30)의 진동은 공기배출관(30)과 연결된 해수탱크(20) 혹은 선체(10) 내부의 다른 구성요소에 전달되어 더 큰 진동으로 이어질 수 있다. 또한, 공기배출관(30)의 고유 진동수와 동일한 진동이 발생되면 더 큰 문제로 이어질 가능성이 높다.

도 3의 (b)를 참조하면, 덮개부(40)의 개폐 정도를 조절하는 경우, 해수면의 급격한 상승 혹은 파도로 인한 선체(10)의 흔들림이 심하더라도 해수탱크(20) 내부에 저장된 해수의 수위는 안정적으로 유지할 수 있다. 본 발명에 의한 선박(1)은 제1 측정부(51)와 제2 측정부(52)을 통해 실시간으로 측정값을 모니터링하고 제어부(50)를 통해 덮개부(40)의 개폐 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 측정부(51)를 통해 측정되는 공기배출관(30)을 통과하는 공기의 유량값이 기준치 이상으로 상승하는 경우, 제어부(50)를 통해 덮개부(40)를 폐쇄하여 해수탱크(20) 내부의 수위가 더 증가하거나 감소하지 않도록 유지할 수 있다. 제어부(50)는 제1 측정부(51)의 측정값이 기준치 이상인 경우, 공기의 유동량이 높다고 판단하여 덮개부(40)를 일부 폐쇄하거나 그 정도에 따라 완전히 폐쇄할 수도 있다. 이에 따라, 선체(10) 내부에 발생할 수 있는 소음과 진동을 방지하여 선체(10)의 내구성을 향상시키고 잔 고장을 방지할 수 있다.

또한, 제어부(50)는 제2 측정부(52)로부터 전달받는 해수탱크(20) 내부에 수용된 해수의 수위 및 해수유입구(21)을 통해 유출입되는 해수의 유량값에 따라 덮개부(40)의 개폐 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 해수탱크(20)에 수용된 해수의 수위가 기준치 이상 증가하거나 그 변동폭이 기준치 이상일 경우, 제어부(50)는 덮개부(40)를 조절하여 해수유입구(21)를 차단할 수 있다. 해수유입구(21)를 차단하는 정도는 상황에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 또한, 해수유입구(21)를 통해 유입되는 해수의 유량을 측정하여 기준치 이상으로 많은 양이 유입되면 덮개부(40)를 일정 량 폐쇄하는 것도 가능하다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 덮개부의 다른 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 4는 다른 실시예에 의한 덮개부의 사시도이고, 도 5는 또 다른 실시예에 의한 덮개부의 단면도이다. 도 5의 (a)는 덮개부가 닫힌 상태의 모습이고, 도 5의 (b)는 덮개부가 일부 열린 모습의 도면이다.

도 4를 참조하면, 덮개부(40-1)는 해수탱크(20)의 일측에 힌지결합되어 회동하며 해수유입구(21-1)를 개폐할 수 있다. 덮개부(40-1)는 회전각에 따라 해수유입구(21-1)의 개폐 정도 조절이 가능하여 해수 유입량을 조절할 수 있다. 덮개부(40-1)는 일측 끝단에 힌지축(42)이 결합되어 힌지축(42)을 기준으로 회전 가능하다. 이때, 힌지축(42)에는 구동모터가 연결되어 힌지축(42)을 구동시킬 수 있다. 덮개부(40-1), 힌지축(42), 구동모터는 모두 제어부(도 2의 50 참조)와 연동되어 구동될 수 있다. 덮개부(40-1)는 하나의 판상으로 형성되며 해수유입구(21-1)를 완전히 개방하여 한번에 많은 양의 해수를 유입할 수 있다. 또한, 덮개부(40-1)는 해수유입구(21-1)의 전방 혹은 후방으로 모두 회전 가능하여 물살의 방향에 따라 회전 방향을 조절하여 효율적으로 해수를 유입할 수 있다.

도 5를 참조하면, 덮개부(40-2)는 복수 개의 플레이트(45)로 구성되며, 복수 개의 플레이트(45)가 서로 동일한 각으로 회전하며 해수유입구(21-2)를 개폐할 수 있다. 복수 개의 플레이트(45)는 각각 플레이트(45)의 일 구간에 위치하는 힌지축(42)에 결합되어 힌지축(42)을 기준으로 회전 가능하다. 더 나아가, 각각의 힌지축(42)은 서로 다른 구동모터에 의해 구동되어 서로 다른 각도로 회전할 수도 있다. 힌지축(42)의 결합 위치는 중심부로 도시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 플레이트(45)의 상단부 혹은 하단부 등 다양하게 변형 가능하다. 힌지축(42)은 플레이트(45)와 일체형으로 형성되어 구동모터에 의해 힌지축(42)을 회전시켜 플레이트를 같이 회전시킬 수도 있으며, 힌지축(42)과 플레이트(45)의 회전이 동기화 되도록 결합되어 힌지축(42)의 회전력이 플레이트(45)로 전달되도록 형성될 수도 있다. 또한, 각의 플레이트(45)가 접하는 지점의 단면은 서로 완전히 맞물리도록 형성되어, 도 5의 (a)와 같이 플레이트(45)를 완전히 닫은 경우 해수탱크(20)를 밀폐시킬 수 있다. 플레이트(45)의 형상은 이에 한정될 것은 아니며, 해수유입구(21-2)의 크기 및 형상 등에 따라 다양하게 변형 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 선박 10: 선체
20: 해수탱크 21,21-1, 21-2: 해수유입구
22: 수용공간 30: 공기배출관
40, 40-1, 40-2: 덮개부 41: 가이드레일
42: 힌지축 45: 플레이트
50: 제어부 51: 제1 측정부
52: 제2 측정부 60: 해수 이송관
61: 밸브 A: 흘수선

Claims (5)

1. 선체;
   상기 선체 내부에 형성되며 상기 선체의 흘수선 아래에 형성된 해수유입구를 통해 유입되는 해수를 저장하는 해수탱크;
   상기 해수탱크의 상부와 외부를 연통하여 상기 해수탱크 내부의 공기를 유출입시키는 공기배출관;
   상기 해수유입구를 개방하거나 폐쇄하여 상기 해수유입구를 통해 유입되는 해수를 조절하는 덮개부;
   상기 공기배출관에 설치되어 상기 공기배출관을 통과하는 공기의 유량을 측정하는 제1 측정부; 및
   상기 제1 측정부의 측정값에 따라 상기 덮개부의 개폐정도를 조절하는 제어부를 포함하는 선박.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 측정값이 기준치 이상이거나 상기 측정값의 변동폭이 기준치 이상이면 상기 덮개부의 개폐 정도를 조절하여 상기 해수유입구로 유입되거나 유출되는 해수의 양을 기준치 이하로 조절하는 선박.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 덮개부는, 상기 선체의 외면을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 해수유입구와의 중첩량을 조절하는 선박.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 덮개부는, 상기 선체에 힌지 결합되어 상기 해수유입구의 개폐량을 조절하는 선박.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 해수탱크 내부의 수위를 측정하거나 상기 해수유입구를 통해 상기 해수탱크로 유출입되는 해수의 이동량을 측정하는 제2 측정부를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 해수탱크 내부의 수위 변동량 또는 상기 해수유입구를 통해 유출입되는 해수의 이동량에 따라 상기 덮개부의 개폐 정도를 조절하는 선박.

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