KR20230135434A - 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 워터 브레이커는, 선수 측 갑판에 설치되어 해수로부터 선박을 보호하는 워터 브레이커로서, 해수 방향으로 설치되는 파쇄부; 및 상기 파쇄부의 해수 방향 반대 방향에 설치되는 다수의 지지부를 포함하고, 상기 파쇄부는, 상기 다수의 지지부 사이에 설치되는 샌드위치 구조의 다수의 패널을 포함하고, 상기 다수의 패널 각각은, 강재 및 적층형 복합소재 중 어느 하나로 형성되는 제1,2표면부재; 및 상기 제1,2표면부재 사이에 설치되며, 폴리우레탄 폼 및 격자 구조물 중 적어도 어느 하나로 형성되는 중간부재로 이루어질 수 있다.

Description

워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박{WATER BREAKER AND SHIP WITH THE SAME}
본 발명은 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇 천개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
선박은 운송을 위해 적재하는 화물의 종류에 따라 선체의 형태, 즉 선형(hull)이 각각 상이하게 설계된다. 일례로 원유 운반선의 경우 뚱뚱한 형태의 저속비대선으로 이루어지며, 컨테이너 운반선의 경우 비교적 날씬한 형태의 고속세장선으로 이루어진다.
컨테이너 운반선의 속도가 빠름에 따라, 선박의 선수 측 갑판으로 파도가 넘어 오는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 컨테이너 운반선은 선수 측으로 넘어오는 파도를 막을 수 있는 워터 브레이커(water breaker)를 구비하는 것이 일반적이다. 즉, 워터 브레이커는 파도에 의한 충격을 막음으로써, 파도에 의한 화물 및 선체의 손상을 방지하고, 컨테이너 운반선의 침수를 방지할 수 있다.
대형 화물 선박에 적용되는 기존의 워터 브레이커는, 강재를 이용한 단순한 수직벽 구조가 널리 사용되고 있다.
이러한 기존의 워터 브레이커는, 파도로부터 전달되는 충격력을 그대로 받게되어, 자체 구조의 파손은 물론 갑판의 파손을 야기하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 선수부에 말발굽 형태의 초대형 중구조물을 설치하거나, 선수 갑판과 워터 브레이커를 뒤덮은 과대한 보강 구조물을 설치하고 있으나, 이러한 구조는 엄청난 보강 구조로 인한 재료/인건비/유지관리비의 상승과 더불어, 기존 선수 갑판 구조의 기능(즉, 가시성, 갑판 장비 활용성)을 크게 저해하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 컨테이너 운반선과 같은 선박 등의 경량화에 기여할 수 있는 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 워터 브레이커는, 선수 측 갑판에 설치되어 해수로부터 선박을 보호하는 워터 브레이커로서, 해수 방향으로 설치되는 파쇄부; 및 상기 파쇄부의 해수 방향 반대 방향에 설치되는 다수의 지지부를 포함하고, 상기 파쇄부는, 상기 다수의 지지부 사이에 설치되는 샌드위치 구조의 다수의 패널을 포함하고, 상기 다수의 패널 각각은, 강재 및 적층형 복합소재 중 어느 하나로 형성되는 제1,2표면부재; 및 상기 제1,2표면부재 사이에 설치되며, 폴리우레탄 폼 및 격자 구조물 중 적어도 어느 하나로 형성되는 중간부재로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제1항에 있어서, 상기 다수의 패널은, 제1패널, 제2패널 및 제3패널을 포함하고, 상기 제1패널은, 상기 중간부재가 상기 폴리우레탄 폼으로 구성되고, 상기 제2패널은, 상기 중간부재가 상기 격자 구조물로 구성되고, 상기 제3패널은 상기 중간부재가 상기 폴리우레탄 폼과 상기 격자 구조물의 조합으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 파쇄부는, 감쇠가 요구되는 제1구역에 상기 제1패널이 설치되고, 높은 강도와 강성이 요구되는 제2구역에 상기 제2패널이 설치되고, 상기 제1구역과 상기 제2구역 사이의 제3구역에 상기 제3패널이 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 격자 구조물은, 상기 제3패널의 가로 방향과 세로 방향을 따라 일정 폭을 갖도록 형성되고, 상기 폴리우레탄 폼은, 상기 제3패널의 나머지 부분에 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 적층형 복합소재는, 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)과 유리섬유강화 플라스틱(GFRP)일 수 있다.
구체적으로, 상기 격자 구조물은, BCC(Body-centered Cubic, 체심입방), FCC(Face-centered Cubic, 면심입방) 및 TPMSs(Triply periodic minimal surfaces) 중 어느 하나를 이용한 다세포 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 격자 구조물은, 상기 다세포 구조의 빈 공간 부분에 폴리우레탄 폼이 충진될 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 패널은, 평판 형태이거나 높이 방향으로 곡면 형태이며, 두께 방향으로 다수의 타공이 추가될 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 타공은, 상기 다수의 패널이 곡면 형태인 경우, 높이 방향으로 엇갈리게 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 워터 브레이커를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박은, 파쇄부의 구조를 경량 고강도를 갖는 재질로 샌드위치 구조로 대채함으로써, 구조의 경량화 및 제작/설치비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박은, 파쇄부의 두께 방향으로 타공(Perforation)을 함으로써, 파도의 충격으로 인해 파쇄부 및 선체에 전달되는 충격력을 현저히 저감할 수 있어, 워터 브레이커의 수명을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 워터 브레이커 및 이를 구비하는 선박은, 일반적인 샌드위치 구조와 달리, 강성이 필요한 구역과 감쇠가 필요한 구역 등을 평가하여, 감쇠가 요구되는 제1구역에 중간부재로 폴리우레탄 폼이 구성된 제1패널을 설치하고, 높은 강도와 강성이 요구되는 제2구역에 중간부재로 격자 구조물이 구성된 제2패널을 설치하고, 제1구역과 제2구역 사이의 제3구역에 폴리우레탄 폼과 격자 구조물의 조합으로 구성된 제3패널을 설치함으로써, 궁극적으로 기존의 워터 브레이커 대비 경량 고강도 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 브레이커가 구비된 선박의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 브래이커를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 파쇄부를 이루는 패널을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 패널의 제1실시예에 따른 제1패널의 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 패널의 제2실시예에 따른 제2패널의 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 패널의 제3실시예에 따른 제3패널의 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 패널의 변형된 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 3에 도시된 패널의 변형된 다른 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 도 4에 도시된 제1패널의 서로 상이한 구조에 따른 성능을 비교하기 위한 그래프이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 브레이커가 구비된 선박의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 브래이커를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2의 파쇄부를 이루는 패널을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 패널의 제1실시예에 따른 제1패널의 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 패널의 제2실시예에 따른 제2패널의 사시도이고, 도 6은 도 3에 도시된 패널의 제3실시예에 따른 제3패널의 사시도이고, 도 7은 도 3에 도시된 패널의 변형된 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 도 3에 도시된 패널의 변형된 다른 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 9는 도 4에 도시된 제1패널의 서로 상이한 구조에 따른 성능을 비교하기 위한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 선박(1)은 선체(10), 선체(10)에 마련되는 선실(20) 및 엔진 케이싱(30)을 포함할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 선박(1)이 컨테이너 운반선인 것을 예시로 하여 설명하도록 한다. 다만, 선박(1)은 컨테이너 운반선으로 한정되는 것은 아니며, 워터 브레이커(100)가 설치될 수 있는 모든 선종을 포괄할 수 있다.
선체(10)는, 길이 방향으로 선수(11), 중앙부(12), 선미(13)로 나뉘며, 단면을 기준으로는 상면인 갑판(14), 좌우면인 선측외판(15), 하면인 선저판(16)으로 이루어질 수 있다.
선수(11)의 갑판(14)에는 워터 브레이커(water break, 100)가 설치될 수 있으며, 중앙부(12)의 갑판(14)에는 선실(20)이 탑재되고, 선미(13)의 갑판(14)에는 엔진 케이싱(30)이 탑재될 수 있다. 또한 선체(10)에서 선수(11)와 중앙부(12) 및 선미(13)의 내부에는 컨테이너(C)가 적재될 수 있다.
상기에서, 선수(11)의 갑판(14)에 설치되는 브레이커(100)는, 갑판(14) 위로 들이치는 해수(=그린 워터, green water)가 컨테이너(C)를 타격하는 것을 차단할 수 있으며, 이하에서 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 워터 브레이커(100)는, 선수(11) 측 갑판(14)으로 넘어오는 해수로부터 화물인 컨테이너(C)와 선체(10)를 보호하고, 침수 피해를 방지하기 위하여, 선수(11)의 갑판(14)에 설치될 수 있으며, 해수 방향으로 설치되는 파쇄부(110)와, 파쇄부(110)의 해수 반대 방향에 설치되는 지지부(120)를 포함할 수 있다.
파쇄부(110)는, 장축 및 단축을 가지는 판재 형상의 다수의 패널(111)로 형성될 수 있으며, 다수의 패널(111)의 대해서는 후술하기로 한다.
지지부(120)는, 파쇄부(110)의 해수 반대 방향에 다수 마련되어 파쇄부(110)를 지지할 수 있다. 지지부(120)는, 파쇄부(110)에 해수가 부딪혀 파쇄부(110)가 변형되거나 밀리는 것을 방지할 수 있다.
지지부(120)는, 파쇄부(110)에 인접할수록 높이가 높으며, 파쇄부(110)에서 멀어질수록 높이가 낮은 형상을 가질 수 있다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 다수의 패널(111)은, 다수의 지지부(120) 사이에 설치될 수 있으며, 샌드위치 구조를 이룬다.
다수의 패널(111) 각각은, 강재(ST) 및 적층형 복합소재(RP) 중 어느 하나로 형성되는 제1,2표면부재(111a, 111b)와, 제1,2표면부재(111a, 111b) 사이에 설치되며, 폴리우레탄 폼(PU) 및 격자 구조물(LT) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 중간부재(111c)로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 강재(ST)는 5mm 내지 8mm의 두께로 형성될 수 있으며, 적층형 복합소재(RP)는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)과 유리섬유강화 플라스틱(GFRP)으로 20mm 내지 30mm의 두께로 형성될 수 있으며, 폴리우레탄 폼(PU) 및 격자 구조물(LT)은 50mm 내지 100mm의 두께로 형성될 수 있으며, 수치에 한정되는 것은 아니다.
또한, 격자 구조물(LT)은, BCC(Body-centered Cubic, 체심입방), FCC(Face-centered Cubic, 면심입방) 및 슈바르츠 프라이머리(Schwarz Primary)와 같은 TPMSs(Triply periodic minimal surfaces) 중 어느 하나를 이용한 다세포 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 격자 구조물(LT)은, 도 5의 좌하부에 도시된 바와 같이, 인장 및 압축 조건에 대한 강성이 최적화될 수 있도록 사선 방향으로 구멍이 형성된 형태의 단위 입방체를 이용한 다세포 구조로 이루어지거나, 도 5의 우하부에 도시된 바와 같이, 전단 조건에 대한 강성이 최적화될 수 있도록 'X'자형 발받침 형태의 단위 입방체를 이용한 다세포 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 격자 구조물(LT)은, 감쇠 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 다세포 구조의 빈 공간 부분에 폴리우레탄 폼(PU)이 충진될 수 있다.
상기한 다수의 패널(111)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1패널(1111), 제2패널(1112) 및 제3패널(1113)을 포함할 수 있다.
또한, 다수의 패널(111)은, 파도의 충격으로 인해 파쇄부(110) 및 선체(10)에 전달되는 충격력을 현저히 저감하여, 구조의 수명을 향상시킬 수 있도록, 도 7에 도시된 바와 같이, 평판 형태를 이루면서 두께 방향으로 다수의 타공(H)이 형성되거나, 도 8에 도시된 바와 같이, 높이 방향으로 곡면 형태를 이루면서 두께 방향으로 다수의 타공(H)이 형성될 수 있다.
공기저항 저감과 갑판(14)을 넘어 온 파도가 충돌 후의 원활한 배수를 고려하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 패널(111)을 곡면 형태로 형성할 수 있으며, 이 경우, 곡면을 따라 올라가는 파도의 충격력을 보다 효과적으로 저감할 수 있도록 타공(H)의 위치는 높이 방향으로 엇갈리게 배치할 수 있다.
이러한 타공(H)의 사이즈와 개수는 단위 면적당 결정될 수 있으며, 특히, 파도의 세기가 큰 구역의 경우 패널(111) 전체 면적에 대한 타공의 면적비를 증가시켜 파도 하중을 보다 저감할 수 있다.
이하에서는 다수의 패널(111)을 이루는 제1패널(1111), 제2패널(1112) 및 제3패널(1113) 각각에 대해 도 4 내지 도 6을 참고하여 설명한다.
도 4를 참고하면, 제1패널(1111)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재(ST) 및 적층형 복합소재(RP) 중 어느 하나로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)으로 구성될 수 있다.
즉, 제1패널(1111)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재(ST)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)으로 구성되는 제1구조를 가질 수 있다.
또한, 제1패널(1111)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)으로 구성되는 제2구조를 가질 수 있다.
또한, 제1패널(1111)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)으로 구성되며, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 타공(H)이 형성되는 제3구조를 가질 수 있다.
또한, 제1패널(1111)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)중 어느 하나의 표면부재가 강재(ST)로 구성되고, 다른 하나의 표면부재가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)으로 구성되는 제4구조를 가질 수 있다.
또한, 제1패널(1111)은, 상기한 제1구조 내지 제4구조를 가지면서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 평판 형태이거나 곡면 형태로 구성되는 제5구조를 가질 수 있다.
또한, 제1패널(1111), 상기한 제1구조 내지 제5구조를 가지면서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 타공(H)이 형성된 구성되는 제6구조를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 제1패널(1111)은, 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 상이한 구조에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 성능(중량, 진동수준, 파도 충격하중 등)이 달라질 수 있다.
도 9는 제1패널(1111)의 서로 상이한 구조에 따른 성능을 비교하기 위한 그래프이다. 도 9의 그래프는, 강재 20mm의 두께로 형성된 종래의 수직형 벽구조를 기준하여, 상기한 제1패널(1111)의 제1구조(강재 5mm + 폴리우레탄 폼 50mm + 강재 5mm), 제1패널(1111)의 제2구조(적층형 복합소재 5mm + 폴리우레탄 폼 50mm + 적층형 복합소재 5mm) 및 제1패널(1111)의 제3구조(적층형 복합소재 5mm + 폴리우레탄 폼 50mm + 적층형 복합소재 5mm + 타공 30% 면적) 각각에 대해 성능을 비교한 것으로, 제1패널(1111)의 제1구조 내지 제3구조가 종래의 수직형 벽구조 대비 중량 저감 효과(종래 설계대비 최대 중량 80% 저감 가능), 진동 저감 효과(종래 설계대비 최대 50% 저감 가능) 및 파도 충격하중 저감 효과(비타공구조 대비 최대 50% 저감 가능)가 우수함을 알 수 있었다.
또한, 도 9의 그래프에 나타나듯이, 중량 저감 효과 및 진동 저감 효과는 제1패널(1111)의 제1구조, 제1패널(1111)의 제2구조, 제1패널(1111)의 제3구조 순으로 우수함을 알 수 있었고, 파도 충격하중 저감 효과는 제1패널(1111)의 제3구조가 가장 우수함을 알 수 있다.
상기한 도 9의 그래프의 결과, 제1패널(1111)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재보다는 적층형 복합소재(RP)일 때, 그리고 타공(H)을 형성할 때, 성능이 우수함을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 후술할 제2패널(1112)과 제3패널(1113)에도 유사하게 얻어질 수 있음은 물론이다.
도 5를 참고하면, 제2패널(1112)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재(ST) 및 적층형 복합소재(RP) 중 어느 하나로 구성되고, 중간부재(111c)가 격자 구조물(LT)로 구성될 수 있다.
즉, 제2패널(1112)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재(ST)로 구성되고, 중간부재(111c)가 격자 구조물(LT)로 구성되는 제1구조를 가질 수 있다.
또한, 제2패널(1112)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 격자 구조물(LT)로 구성되는 제2구조를 가질 수 있다.
또한, 제2패널(1112)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 격자 구조물(LT)로 구성되며, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 타공(H)이 형성되는 제3구조를 가질 수 있다.
또한, 제2패널(1112)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)중 어느 하나의 표면부재가 강재(ST)로 구성되고, 다른 하나의 표면부재가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 격자 구조물(LT)로 구성되는 제4구조를 가질 수 있다.
또한, 제2패널(1112)은, 상기한 제1구조 내지 제4구조를 가지면서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 평판 형태이거나 곡면 형태로 구성되는 제5구조를 가질 수 있다.
또한, 제2패널(1112), 상기한 제1구조 내지 제5구조를 가지면서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 타공(H)이 형성된 구성되는 제6구조를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 제2패널(1112)은, 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 상이한 구조에 따라, 전술한 제1패널(1111)과 같이 성능(중량, 진동수준, 파도 충격하중 등)이 달라질 수 있다.
도 6을 참고하면, 제3패널(1113)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재(ST) 및 적층형 복합소재(RP) 중 어느 하나로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)과 격자 구조물(LT)의 조합으로 구성될 수 있다. 여기서, 격자 구조물(LT)은 제3패널(1113)의 가로 방향과 세로 방향을 따라 일정 폭을 갖도록 형성될 수 있고, 폴리우레탄 폼(PU)은 제3패널(1113)의 나머지 부분에 형성될 수 있다.
즉, 제3패널(1113)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 강재(ST)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)과 격자 구조물(LT)의 조합으로 구성되는 제1구조를 가질 수 있다.
또한, 제3패널(1113)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)과 격자 구조물(LT)의 조합으로 구성되는 제2구조를 가질 수 있다.
또한, 제3패널(1113)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)과 격자 구조물(LT)의 조합으로 구성되며, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 타공(H)이 형성되는 제3구조를 가질 수 있다.
또한, 제3패널(1113)은, 제1,2표면부재(111a, 111b)중 어느 하나의 표면부재가 강재(ST)로 구성되고, 다른 하나의 표면부재가 적층형 복합소재(RP)로 구성되고, 중간부재(111c)가 폴리우레탄 폼(PU)과 격자 구조물(LT)의 조합으로 구성되는 제4구조를 가질 수 있다.
또한, 제3패널(1113)은, 상기한 제1구조 내지 제4구조를 가지면서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 평판 형태이거나 곡면 형태로 구성되는 제5구조를 가질 수 있다.
또한, 제3패널(1113), 상기한 제1구조 내지 제5구조를 가지면서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 타공(H)이 형성된 구성되는 제6구조를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 제3패널(1113)은, 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 상이한 구조에 따라, 전술한 제1패널(1111)과 같이 성능(중량, 진동수준, 파도 충격하중 등)이 달라질 수 있다.
상기한 바와 같이, 제1패널(1111), 제2패널(1112) 및 제3패널(1113) 각각은 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 다양한 구조에 따라 성능(중량, 진동수준, 파도 충격하중 등) 또한 달라지므로, 일정 높이로 선체(10)의 폭 방향으로 설치되는 파쇄부(110)에서 강성이 필요한 구역과 감쇠가 필요한 구역 등을 평가하여, 적재 적소에 제1패널(1111), 제2패널(1112) 및 제3패널(1113) 중 선택하여 설치할 수 있다. 본 실시예에서는, 일례로, 감쇠가 요구되는 제1구역에 중간부재(111c)로 폴리우레탄 폼(PU)이 구성된 제1패널(1111)을 설치하고, 높은 강도와 강성이 요구되는 제2구역에 중간부재(111c)로 격자 구조물(LT)이 구성된 제2패널(1112)을 설치하고, 제1구역과 제2구역 사이의 제3구역에 폴리우레탄 폼(PU)과 격자 구조물(LT)의 조합으로 구성된 제3패널(1113)을 설치하여 파쇄부(110)를 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 워터 브레이커(100)는, 선수(11) 측 갑판(14)에 설치되어 해수로부터 선박(1)을 보호하는데 활용될 수 있을 뿐만 아니라, LNG, LPG 등의 액화가스를 저장하는 저장탱크의 슬로싱 충격 저감을 위한 내부 격벽구조 및 바닥구조 또는 해양구조물 (해양플랫폼, 수상풍력터빈, 해양 부유식 원유생산설비)의 주요 시설을 파도 충격 하중으로부터 보호하기 위한 경량 고강도 보호구조로 활용될 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 선박 10: 선체
11: 선수 12: 중앙부
13: 선미 14: 갑판
15: 선측외판 16: 선저판
20: 선실 30: 엔진 케이싱
100: 워터 브레이커 110: 파쇄부
111: 패널 111a: 제1표면부재
111b: 제2표면재 111c: 중간부재
1111: 제1패널 1112: 제2패널
1113: 제3패널 120: 지지부
ST: 강재 RP: 적층형 복합소재
PU: 폴리우레탄 폼 LT: 격자 구조물
H: 타공 C: 컨테이너

Claims (10)

  1. 선수 측 갑판에 설치되어 해수로부터 선박을 보호하는 워터 브레이커로서,
    해수 방향으로 설치되는 파쇄부; 및
    상기 파쇄부의 해수 방향 반대 방향에 설치되는 다수의 지지부를 포함하고,
    상기 파쇄부는,
    상기 다수의 지지부 사이에 설치되는 샌드위치 구조의 다수의 패널을 포함하고,
    상기 다수의 패널 각각은,
    강재 및 적층형 복합소재 중 어느 하나로 형성되는 제1,2표면부재; 및
    상기 제1,2표면부재 사이에 설치되며, 폴리우레탄 폼 및 격자 구조물 중 적어도 어느 하나로 형성되는 중간부재로 이루어지는 워터 브레이커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 패널은,
    제1패널, 제2패널 및 제3패널을 포함하고,
    상기 제1패널은, 상기 중간부재가 상기 폴리우레탄 폼으로 구성되고,
    상기 제2패널은, 상기 중간부재가 상기 격자 구조물로 구성되고,
    상기 제3패널은 상기 중간부재가 상기 폴리우레탄 폼과 상기 격자 구조물의 조합으로 구성되는 워터 브레이커.
  3. 제2항에 있어서, 상기 파쇄부는,
    감쇠가 요구되는 제1구역에 상기 제1패널이 설치되고,
    높은 강도와 강성이 요구되는 제2구역에 상기 제2패널이 설치되고,
    상기 제1구역과 상기 제2구역 사이의 제3구역에 상기 제3패널이 설치되는 워터 브레이커.
  4. 제2항에 있어서, 상기 격자 구조물은,
    상기 제3패널의 가로 방향과 세로 방향을 따라 일정 폭을 갖도록 형성되고,
    상기 폴리우레탄 폼은,
    상기 제3패널의 나머지 부분에 형성되는 워터 브레이커.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적층형 복합소재는,
    탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)과 유리섬유강화 플라스틱(GFRP)인 워터 브레이커.
  6. 제1항에 있어서, 상기 격자 구조물은,
    BCC(Body-centered Cubic, 체심입방), FCC(Face-centered Cubic, 면심입방) 및 TPMSs(Triply periodic minimal surfaces) 중 어느 하나를 이용한 다세포 구조로 이루어지는 워터 브레이커.
  7. 제6항에 있어서, 상기 격자 구조물은,
    상기 다세포 구조의 빈 공간 부분에 폴리우레탄 폼이 충진되는 워터 브레이커.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다수의 패널은,
    평판 형태이거나 높이 방향으로 곡면 형태이며,
    두께 방향으로 다수의 타공이 추가되는 워터 브레이커.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다수의 타공은,
    상기 다수의 패널이 곡면 형태인 경우, 높이 방향으로 엇갈리게 배치되는 워터 브레이커.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 워터 브레이커가 구비되는 선박.
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