KR20230097758A - 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 동력 없이 소형선박의 고속 운항 시 선수가 들리는 것을 방지하고 안정적인 자세를 유지할 수 있는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템에 관한 것으로 유입되는 평형수의 흐름 방향이 선수 측에서 선미 측으로 형성되며, 선미 측의 선저 면에 구비되는 평형수 유입구, 선수 측 선내에 설치되는 평형수 저장탱크 및 상기 평형수 유입구로부터 유입된 평형수의 흐름 방향을 선수 측으로 변환하는 흐름 전환부가 상기 평형수 유입구 측에 형성되어 상기 평형수 저장탱크와 연결되는 평형수 유동관로를 포함한다.

Description

평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템{Small Ship Motion Control System Through Ballast Water Flow}

본 발명은 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 별도의 동력 없이 소형선박의 고속 운항 시 선수가 들리는 것을 방지하고 안정적인 자세를 유지할 수 있는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 레저용 모터보트, 소형 낚시배 등의 소형선박은 고속 운항 시 선수 측이 들리는 것을 방지하기 위하여 선미 측에 인터셉터(Interceptor) 또는 플랩(Flap), 왯지(Wedge) 등과 같은 선박자세 제어용 부가물이 설치된다.

그러나, 이러한 선박자세 제어용 부가물은 수심이 얕은 곳에서 운항 시 바닥면의 진흙이나 모래, 자갈 등에 의하여 쉽게 손상이 발생하며, 운항 중인 선박이 어느 일측으로 기울어진 상태에서 수면 밖으로 노출되는 경우 그 기능을 상실하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 선박자세 제어용 부가물은 구동 및 제어를 위하여 추가적인 동력 제공수단과 제어부가 구비되어야 함에 따라 선박의 제조원가 상승을 야기시킨다.

이를 위하여 대한민국 공개특허공보 제 10-2014-0046878호에서는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 선체의 선수부에 위치한 제 1트림 조절탱크(10)와 선체의 선미부에 위치한 제 2트림 조절탱크(20)와 상기 제 1트림 조절탱크(10)와 상기 제 2트림 조절탱크(20)를 유체이동 가능하게 서로 연결하는 파이프라인(30) 및 상기 파이프라인(30) 상에 설치되어 물의 이동을 제어하는 제어장치(40)를 포함하는 선박 자세제어 시스템이 개시되어 있다,

그러나, 이러한 종래의 선박 자세제어 시스템은 상기 제 1트림조절탱크(10)와 상기 제 2트림탱크(20)에 일정량의 평형수가 항상 저장되어 있어 선박의 중량 증가를 야기시키며, 종래의 선박자세 제어용 부가물과 마찬가지로 상기 제어장치(40)를 위한 별도의 동력이 필요한 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0046878호(공개일 2014.04.21.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 종래의 선박 자세제어 부가물과 달리 외부로 노출되지 않아 얕은 수심에서 운항 시 바닥면의 진흙이나 모래, 자갈 등에 의한 손상의 우려를 해소할 수 있으며, 별도의 동력 없이 소형선박의 고속 운항 시 선수가 들리는 것을 방지하고 안정적인 자세를 유지할 수 있는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 평형수 탱크에 저장되는 평형수의 양이 선박의 운항 속도에 따라 결정됨에 따라 저속 운항 또는 미 운항 중에 선박의 중량 증가를 최소화할 수 있는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템을 제공하는 것이다.

발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템은 유입되는 평형수의 흐름 방향이 선수 측에서 선미 측으로 형성되며, 선미 측의 선저 면에 구비되는 평형수 유입구, 선수 측 선내에 설치되는 평형수 저장탱크 및 상기 평형수 유입구로부터 유입된 평형수의 흐름 방향을 선수 측으로 변환하는 흐름 전환부가 상기 평형수 유입구 측에 형성되어 상기 평형수 저장탱크와 연결되는 평형수 유동관로를 포함한다.

이때, 상기 평형수 유입구는 선미 측으로 상향 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평형수 저장탱크는 내부에 저장된 평형수를 외부로 배출하기 위하여 개폐 가능한 평형수 배출구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 평형수 유입구와 상기 평형수 유동관로의 단면은 각각 원형인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템은 외부로 노출되지 않아 얕은 수심에서 운항 시 바닥면의 진흙이나 모래, 자갈 등에 의한 손상의 우려를 해소할 수 있으며, 별도의 동력 없이 소형선박의 고속 운항 시 선수가 들리는 것을 방지하고 안정적인 자세를 유지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템은 평형수 탱크에 저장되는 평형수의 양이 선박의 운항 속도에 따라 결정됨에 따라 저속 운항 또는 비 운항 중에 선박의 중량 증가를 최소화하여 선박의 중량 증가에 따른 연료 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래의 선박 자세제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템의 작동 상태를 도시한 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템을 설명하도록 한다.

도 2와 3은 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템의 구성과 작동 상태를 도시한 도면이다.

도 2와 도3을 참조하면 본 발명에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템은 평형수 유입구(100)와 평형수 저장탱크(200) 및 평형수 유동관로(300)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 평형수 유입구(100)는 본 발명에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템이 적용된 소형선박(이하, 선박(S)라 함.)이 운항하는 바다 또는 강 등의 해수 또는 담수(이하, 평형수(W)라 함.)가 유입 또는 배출되는 출입구로서 유입되는 평형수(W)의 흐름 방향이 선수 측에서 선미 측으로 형성되며, 선미 측의 선저면에 구비된다.

이에 따라, 선박(S)이 전방 측으로 운항하면 상기 평형수 유입구(100)를 통하여 평형수(W)가 유입될 수 있다.

또한, 상기 평형수 유입구(100)는 선박(S)의 구동을 위한 모터, 엔진 등의 선외기(M)의 전방 측에 형성되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게 상기 평형수 유입구(100)는 선미 측으로 상향 경사지도록 형성된다.

이때, 상기 평형수 유입구(100)의 선박(S)이 최고속으로 운항하여 선수 측이 최대로 들린 상태에서 수면과 평행하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평형수 유입구(100)의 형상 및 단면적은 전산 유체역학을 통하여 선박(S)의 속도 별 피치제어를 위하여 요구되는 평형수(W)의 양을 계산하여 선박(S) 자세에 따라 효과적으로 평형수(W)가 유입될 수 있도록 형성될 수 있다.

여기서, 피치라 함은 선박(S)의 선수 측 또는 선미 측이 타측 보다 들어 올려진 정도를 의미한다.

또한, 상기 평형수 유입구(100)의 단면 형상은 원형으로 형성되어 상기 평형수 유입구(100)를 통하여 유입되는 평형수(W)의 압력에 의한 변형을 최소화할 수 있다.

또한 상기 평형수 유입구(100)는 평형수(W)를 제외한 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 메쉬 구조의 이물질 유입 방지수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 평형수 저장탱크(200)는 상기 평형수 유입구(100)로부터 유입되는 평형수(W)가 저장되는 것으로 선수 측 내부에 설치된다.

또한, 상기 평형수 저장탱크(200)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 내부에 저장된 평형수(W)를 외부로 배출하기 위하여 선저면 측으로 개폐 가능하도록 형성되는 평형수 배출구(210)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 선박(S)을 지상으로 인양하여 차량 등에 의하여 운반하는 경우 상기 평형수 저장탱크(200)에 저장된 평형수(W)로 인한 선박(S)의 중량 증가를 방지할 수 있다.

또한, 상기 평형수 저장탱크(200)의 용량은 상기한 바와 같이 전산 유체역학을 통하여 선박(S)의 속도 별 피치제어를 위하여 요구되는 평형수(W)의 양에 따라 결정될 수 있다.

한편, 상기 평형수 유동관로(300)는 상기 평형수 유입구(100)로부터 유입되는 평형수의 흐름 방향을 선미 측에서 선수 측으로 변환하는 흐름 전환부(310)가 상기 평형수 유입구(100) 측에 형성되어 상기 평형수 저장탱크(200)와 연결된다.

이에 따라, 상기 평형수 유입구(100)에 의하여 선수 측에서 선미 측 방향으로 유입되는 평형수(W)는 상기 흐름 전환부(310)에 의하여 선미 측에서 선수 측 방향으로 흘러 상기 평형수 저장탱크(200)로 공급된다.

또한, 상기 평형수 유동관로(300)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 선저면에 인접하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평형수 유동관로(300)의 단면 형상은 상기 평형수 유입구(100)와 마찬가지로 평형수(W)의 압력에 의한 변형을 최소화할 수 있도록 원형으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평형수 유동관로(300)의 단면적 역시 상기한 바와 같이 전산 유체역학을 통하여 선박(S)의 속도 별 피치제어를 위하여 요구되는 평형수(W)의 양을 계산하여 선박(S) 자세에 따라 효과적으로 상기 ??형수 저장탱크(200)에 평형수(W)가 공급될 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템의 작동 방법은 하기와 같다.

우선, 선박(S)은 정박 중이 아니거나 저속 운항 중일 때, 상기 평형수 저장탱크(200)와 상기 평형수 유동관로(300) 측의 압력이 외부의 압력보다 높게 형성됨에 따라 상기 평형수 유입구(100)로 유체가 유입되는 것이 방지된다.

한편, 선박(S)이 고속 운항하여 상기 평형수 저장탱크(200)와 상기 평형수 유동관로(300) 측의 압력보다 상기 평형수 유입구(100) 측의 압력보다 낮게 형성되면, 상기 평형수 유입구(100)를 통하여 평형수(W)가 유입되어 상기 평형수 유동관로(300)를 거쳐 상기 평형수 저장탱크(200)에 저장된다.

이때, 상기 선박(S)은 상기 평형수 저장탱크(200)의 저장된 평형수(W)에 중량으로 인하여 선수 측이 들어 올려지는 것이 방지되며, 선박(S)에 가해지는 공기저항을 감소시킴으로써 선박(S) 속도 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 선박(S)의 속도가 더욱 증가하면 상기 평형수 유입구(100)를 통하여 더 많은 평형수(W)가 유입되어 상기 평형수 유동관로(300)를 거쳐 상기 평형수 저장탱크(200)에 저장되어 선박(S) 속도 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 자세가 지속적으로 유지될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

M. 선외기
S. 선박
W. 평형수
100. 평형수 유입구
200. 평형수 저장탱크
210. 평형수 배출구
300. 평형수 유동관로
310. 흐름 전환부

Claims (4)

1. 유입되는 평형수의 흐름 방향이 선수 측에서 선미 측으로 형성되며, 선미 측의 선저 면에 구비되는 평형수 유입구;
   선수 측 선내에 설치되는 평형수 저장탱크; 및
   상기 평형수 유입구로부터 유입된 평형수의 흐름 방향을 선수 측으로 변환하는 흐름 전환부가 상기 평형수 유입구 측에 형성되어 상기 평형수 저장탱크와 연결되는 평형수 유동관로;를 포함하는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 평형수 유입구는
   선미 측으로 상향 경사지도록 형성되는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 평형수 저장탱크는
   내부에 저장된 평형수를 외부로 배출하기 위하여 개폐 가능한 평형수 배출구를 포함하는 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 평형수 유입구와 상기 평형수 유동관로의 단면은 각각 원형인 평형수 유동관로를 통한 소형선박 자세제어 시스템.
   

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