WO2013051915A1 - 기진력 저감형 선박 - Google Patents

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WO2013051915A1
WO2013051915A1 PCT/KR2012/008136 KR2012008136W WO2013051915A1 WO 2013051915 A1 WO2013051915 A1 WO 2013051915A1 KR 2012008136 W KR2012008136 W KR 2012008136W WO 2013051915 A1 WO2013051915 A1 WO 2013051915A1
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WO
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compressed air
vibration reduction
hull
module
line
Prior art date
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PCT/KR2012/008136
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English (en)
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김진학
서종수
황보승면
박형길
이정훈
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삼성중공업 주식회사
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Priority to US14/350,356 priority patent/US20140230715A1/en
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Definitions

  • the present invention relates to a vibration reduction vessel, and more particularly, to an vibration reduction vessel having an improved structure for vibration reduction.
  • the propeller wing itself is designed differently in shape or size, the shape of the ship's rear end is improved, or a separate reinforcement is added to block the noise and vibration,
  • We have tried to apply or apply various methods such as attaching a guide device to guide the flow of water from the water, reducing the size of the propeller, etc., but it is effective to reduce the vibration force. It is difficult.
  • vibration problems including noise transmitted to the hull due to increased vibration force due to the fluctuation pressure caused by the propeller, are urgent in the case of ships intended to be cruised like cruise ships or ships requiring quiet operation such as warships. As it is a matter to be solved, it is urgent to research and develop it.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an anti-vibration type vessel that can prevent the vibration is generated in the hull due to the increased vibration force due to the fluctuation pressure generated during the propeller operation.
  • the vibration force due to the fluctuation pressure generated during the propeller operation, the vibration force can be prevented from occurring by increasing the vibration force.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a propeller region of a vibration reduction type ship according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic rear structure diagram of FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged structural diagram of region A of FIG. 1.
  • FIG. 6 is an exploded view of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a perspective view of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a rear perspective view of the vibration reduction module.
  • FIG. 9 is a control block diagram of a vibration reduction type ship according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 10 (a) is a schematic rear structure diagram of a vibration reduction vessel according to a second embodiment of the present invention, (b) is a modification.
  • FIG. 11 is a cross-sectional structural view of the vibration reduction module area in the vibration reduction vessel according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional structural view of the vibration reduction module area in the vibration reduction vessel according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional structural view of the vibration reduction module area in the vibration reduction vessel according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG 14 and 15 are views showing the operation of the line opening and closing module applied to the vibration reduction module of the vibration reduction type vessel according to the sixth embodiment of the present invention, respectively.
  • 16 and 17 are views showing the operation of the line opening and closing module applied to the vibration reduction module of the vibration reduction type vessel according to the seventh embodiment of the present invention, respectively.
  • FIG 18 and 19 are views showing the operation of the line opening and closing module applied to the vibration reduction module of the vibration reduction type vessel according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the hull is provided with a propeller in the rear; And a vibration reduction module that forms an air layer on the surface of the hull adjacent to the propeller to generate a reflected wave during operation of the propeller, thereby reducing vibration force toward the hull.
  • the module may be provided with an anti-vibration type ship is disposed biased to one side with respect to the center line passing through the axis of rotation of the propeller in the vertical direction of the hull.
  • the air layer formed by the vibration reduction module may be locally formed on a portion of the surface of the hull adjacent to the propeller.
  • the vibration reduction module may be disposed to be biased toward the direction in which the propeller is rotated based on the center line.
  • the vibration reduction module may inject air along the stern direction from the bow of the hull to form an air layer on the surface of the hull.
  • the vibration reduction module has a protrusion coupled to the wall surface of the hull and protruding from the outer surface of the hull, and generates bubbles to the outer surface of the hull through bubble spray holes formed in the protrusion.
  • An air layer can be formed on the surface.
  • It may further include a porous cap coupled to the bubble injection hole region.
  • a bottom plug coupled to the wall of the hull and to which the vibration reduction module is detachably coupled; And a compressed air supply unit for supplying compressed air to the vibration reduction module.
  • the compressed air supply unit a compressor provided on one side of the hull; A compressed air supply line directly connecting the compressor with the vibration reduction module; And at least one valve provided in the compressed air supply line to regulate a flow of compressed air flowing along the compressed air supply line.
  • the vibration reduction module may include: a module body having a compressed air flow line through which compressed air flows from the compressed air supply part, and coupled to be inserted into a through part of the bottom plug, wherein the protrusion is formed at one side thereof; And a body flange formed on the other side of the module body and disposed on the seat jaw of the bottom plug.
  • the protruding portion, the inclined wall portion connected inclined at one side of the module body; And a vertical wall disposed vertically from the end of the inclined wall to the surface of the module body.
  • the compressed air flow line the straight section extending in the longitudinal direction of the module body; And an intersecting section disposed inside the protruding portion and intersecting with the straight section and having the bubble injection hole formed at an end thereof.
  • An arc guide portion for guiding the compressed air may be further formed between the straight section portion and the cross section portion.
  • the plurality of straight sections and the cross sections may be independently provided.
  • a fluctuation pressure sensing unit provided on the hull to sense a fluctuation pressure generated when the propeller operates; And a controller configured to control bubble generation through the vibration reduction module based on the information from the variable pressure sensing unit.
  • the apparatus may further include a line opening / closing module provided in the compressed air flow line of the vibration reduction module to selectively open and close the opening of the compressed air flow line.
  • the line opening / closing module is a non-powered line opening / closing module that opens the compressed air flow line when the compressed air is supplied through the compressed air flow line and shields the compressed air flow line when the supply of the compressed air is stopped. Can be.
  • the non-powered line opening and closing module may include a ball member disposed in the compressed air flow line to open and close the compressed air flow line; And the ball member, which is compressed when the compressed air is supplied to open the compressed air flow line through the ball member and expands when the supply of the compressed air is stopped to cause the ball member to press the compressed air. It may include a first elastic body to shield the flow line.
  • the non-powered line opening / closing module may include: a ball chamber provided on the compressed air flow line, the ball chamber being formed to be partially narrower in width than the region before the compressed air flows to form a place where the ball member is disposed; And an elastic support provided in the ball chamber to support the first elastic body.
  • the non-powered line opening and closing module may include: a line opening and closing plate rotatably disposed in the compressed air flow line to selectively open and close the compressed air flow line; A second elastic body connected to the line opening and closing plate and elastically biased in a direction in which the line opening and closing plate is returned to its original position; And it may include a stopper provided on the wall of the compressed air flow line to limit the rotation of the line opening and closing plate.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a propeller region of a vibration reduction type ship according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic rear structural diagram of FIG.
  • the ship of the present embodiment is a vibration reduction type ship
  • the hull 110 is provided with a propeller 120 at the rear
  • An air layer (refer to FIGS. 1 and 5) for generating a reflected wave on the surface thereof may include an vibration suppression module 140 for reducing vibration force toward the hull 110.
  • Ships of this embodiment may include floating offshore structures, including merchant ships, warships, fishing vessels, carriers, drillships, cruise ships and special work vessels.
  • a rudder 130 for adjusting a traveling direction of the ship is provided around the propeller 120.
  • the rudder 130 may be a general rudder or a bulb rudder.
  • the vibration transmitted to the hull 110 may be a big problem in the case of a cruise ship or a ship to which a quiet operation such as a warship is supposed to be assumed, for example, a propeller.
  • the vibration reduction module 140 is proposed in order to prevent vibration from occurring in the hull 110 due to the increase in vibration force caused by the fluctuation pressure generated in the water during operation of the 120.
  • the vibration reduction module 140 is disposed at a position biased to one side based on the center line C / L passing through the rotation axis of the propeller 120 along the up and down direction of the hull 110. Can be.
  • the vibration reduction module 140 may be disposed to be biased toward the direction in which the propeller 120 is rotated based on the center line C / L of the hull 110, and the hull ( An air layer (see FIGS. 1 and 5) generating a reflected wave on the surface of the hull 110 may be formed by spraying air along the stern direction from the bow of 110.
  • the vibration reduction module 140 is biased toward the opposite side of the direction in which the propeller 120 is rotated based on the centerline C / L of the hull 110. It may be deployed.
  • the air layer formed by the vibration reduction module 140 is sufficient if it is locally formed in a part of the surface of the hull 110 adjacent to the propeller 120. Do. In other words, the air layer by the vibration reduction module 140 may not be formed to cover the entire surface of the hull 110 adjacent to the propeller 120 but may be formed only in a partial region. The action may be more advantageous in reducing vibratory forces towards the hull 110.
  • vibration suppression modules 140 are shown as an embodiment, but the number of vibration suppression modules 140 may be three or more, including one.
  • the vibration reduction module 140 provided in the hull 110 forms an air layer (see FIGS. 1 and 5) having a predetermined width on the surface of the hull 110 in the stern direction, thereby providing a propeller 120. Due to the fluctuation pressure generated during operation, the vibration force may be prevented from occurring due to the increase in vibration force.
  • Spherical pressure waves generated by cavitation during propeller 120 operation may be propagated in all directions.
  • a part of the spherical pressure wave incident on the air layer It is reflected out of the air layer with a phase close to 180 degrees relative to the incident wave.
  • the reflected reflection wave meets the incident wave, which is a spherical pressure wave incident toward the air layer, and cancels / reduces the incident wave.
  • This action reduces the fluctuation pressure transmitted to the hull 110 from the outside of the air layer. do.
  • the fluctuation pressure transmitted from the outside of the air layer to the hull 110 is reduced, since the vibration force is reduced, the noise or vibration generated from the hull 110 is naturally reduced.
  • FIG. 3 is a test example of the vibration reduction module
  • Figure 4 is a result graph according to the test example of FIG.
  • the air is injected in the stern direction from the bow through the vibration reduction module 140 to form an air layer having a predetermined width on the surface of the hull 110, and the positions of P1 to P4
  • the fluctuation pressure sensor (1-4) was arrange
  • the fluctuation pressure is reduced by an average of 50% or more as shown in FIG. 4A, and the vibration level in the stern area is also reduced by more than 80% as in FIG. 4B. It can be seen that. In particular, it can be seen that the fluctuation pressure is reduced by an average of 50% or more at points P2, P3 and P4 that are outside the air layer.
  • FIG. 5 is an enlarged structural view of region A of FIG. 1
  • FIG. 6 is an exploded view of FIG. 5
  • FIG. 7 is a perspective view of FIG. 6
  • FIG. 8 is a rear perspective view of the vibration reduction module.
  • the vibration reduction module 140 applied to the vibration reduction type ship of the present embodiment is coupled to the wall surface of the hull 110 adjacent to the propeller 120 from the outer surface of the hull 110 It has a protruding protrusion 141, and generates bubbles to the outer surface of the hull 110 through the bubble injection hole (141a) formed in the protrusion 141 to the surface of the hull 110 as shown in Figs. It serves to form a constant air layer.
  • a bottom plug 160 is coupled to the wall surface of the hull 110.
  • the vibration reduction module 140 receives compressed air by the compressed air supply unit 170 provided in the hull 110 and sprays compressed air in water to form an air layer formed by air bubbles on the surface of the hull 110. Be sure to
  • the bottom plug 160 is a component that is mounted on the wall surface of the hull 110.
  • the bottom plug 160 serves as a stopper for draining the water introduced into the hull 110. Since the bottom plug 160 opens only when necessary, the bottom plug 160 does not normally need to be separated from the hull 110.
  • a plug coupling hole 111 for coupling the bottom plug 160 is formed in the hull 110.
  • the first inclined surface 112 and the first horizontal surface 113 are formed on the outer wall of the plug coupling hole 111, and the second inclined surface 161 and the second horizontal surface 162 are also formed in the bottom plug 160. do.
  • the bottom plug 160 may be coupled to the plug coupling hole 111.
  • the bottom plug 160 may be advantageous in that it is easily assembled or screwed into the plug coupling hole 111 so that it is not easily separated.
  • the compressed air supply unit 170 As shown in FIG. 1, a compressor 172 disposed in a steering gear room 171 provided on one side of the hull 110, and a compressor 172. ) And a compressed air supply line 173 for directly connecting the vibration reduction module 140.
  • one vibration suppression module 140 is applied, it is sufficient if one compressed air supply line 173 is also provided. If the vibration suppression module 140 is applied in two or more, the compressed air supply line 173 may be used by pulling out the number of vibration suppression modules 140.
  • Compressed air supply line 173 may be provided with a plurality of valves (174a, 174b).
  • the valves 174a and 174b may be solenoid valves that are electronically controllable.
  • the vibration reduction module 140 is detachably coupled to the bottom plug 160.
  • the vibration reduction module 140 is coupled to the bottom plug 160 as described above, the installation and maintenance of the vibration reduction module 140 is very easy.
  • the vibration reduction module 140 does not necessarily need to be coupled to the bottom plug 160.
  • the vibration reduction module 140 includes a module body 142 having a compressed air flow line 143 through which compressed air flows, and coupled to be inserted into the through part 163 of the bottom plug 160; It may include a body flange 144 formed on the other side of the module body 142 and disposed on the seat 164 of the bottom plug 160.
  • the module body 142 may be provided as a cylindrical structure and is coupled to be inserted into the through part 163 of the bottom plug 160.
  • the module body 142 may be made of plastic injection molding.
  • a protrusion 141 is formed at an insertion end of the module body 142. After the module body 142 is inserted into the through part 163 of the bottom plug 160, the protrusion 141 is formed on the hull 110. It takes the form protruding from the outer surface. Therefore, the air bubbles may be formed by spraying the bubble along the outer surface of the hull 110 through a bubble spray hole 141a formed at the end of the protrusion 141.
  • the protruding portion 141 having a shape protruding from the outer surface of the hull 110 has an inclined wall portion 141b connected obliquely at one side of the module body 142 and a module body 142 at the end of the inclined wall portion 141b. It may include a vertical wall portion (141c) disposed perpendicular to the surface of the). As the protrusion 141 has the inclined wall portion 141b, that is, the frictional resistance with water can be reduced by the structural streamlined shape of the inclined wall portion 141b.
  • the bubble injection hole (141a) may be formed in the vertical wall portion (141c), the bubble injection hole (141a) may be a circular hole or an oval hole, the number is also appropriately selected Can be.
  • the body flange 144 and the bottom plug 160 are provided with a plurality of first and second through holes 144a and 160a which communicate with each other such that the bolt B is fastened.
  • first and second through holes 144a and 160a are four as shown in the figure, the number thereof may be appropriately changed.
  • the compressed air flow line 143 has a straight portion 143a and a protrusion 141 having one end connected to the compressed air supply line 173 of the compressed air supply unit 170 and extending along the longitudinal direction of the module body 142. It is disposed inside the) and includes a cross section (143b) that intersects the straight section (143a) and the bubble injection hole (141a) is formed at the end.
  • Figure 9 is a control block diagram of a vibration reduction type ship according to a first embodiment of the present invention.
  • the vibration reduction vessel of the present embodiment may further include a variable pressure detecting unit 180 and a controller 190.
  • the method of simply turning on / off the vibration suppression module 140 may be considered, if the vibration suppression module 140 is controlled by the controller 190, the electromotive force may be more efficiently. It may be advantageous to reduce.
  • the fluctuation pressure detecting unit 180 is provided on the hull 110 to detect the fluctuation pressure generated when the propeller 120 is operated. As illustrated in FIG. 3, four P1 to P4 positions may be provided, or one may be provided at a specific portion, or a plurality may be provided at appropriate positions as necessary.
  • the controller 190 may control the generation of bubbles through the vibration reduction module 140 based on the information from the variable pressure sensing unit 180.
  • the controller 190 controls the operation of the compressor 172 or the valves 174a and 174b connected to the vibration reduction module 140 based on the information of the variable pressure sensing unit 180 to control the vibration reduction module 140. It is possible to control whether bubbles are generated or the amount of bubbles generated.
  • the controller 190 may turn on the operation of the compressor 172 and the valves 174a and 174b since it may be determined that the propeller 120 is operating at this time. ) To control the air bubbles to be generated through the vibration reduction module 140.
  • the controller 190 may turn off the operation of the compressor 172 and the valves 174a and 174b, or if the speed of the compressor 172 is lowered. Control such as keeping the openings of the valves 174a and 174b small.
  • the controller 190 turns on the operations of the compressor 172 and the valves 174a and 174b so that bubbles are generated through the vibration reduction module 140.
  • the speed control of the compressor 172 or the opening degree control of the valves 174a and 174b may be performed based on the information of the fluctuation pressure detecting unit 180, that is, the fluctuation pressure degree.
  • the controller 190 performing this role may include a central processing unit 191 (CPU), a memory 192 (MEMORY), and a support circuit 193 (SUPPORT CIRCUIT).
  • CPU central processing unit
  • MEMORY memory 192
  • SUPPORT CIRCUIT SUPPORT CIRCUIT
  • the central processing unit 191 may be one of various computer processors that can be industrially applied to control the operation of the compressor 172 or the valves 174a and 174b in the vessel of this embodiment.
  • the memory 192 is connected to the CPU 191 in operation.
  • the memory 192 may be installed locally or remotely as a computer readable recording medium, and may be readily available, such as, for example, random access memory (RAM), ROM, floppy disk, hard disk, or any digital storage form. At least one or more memories.
  • the support circuit 193 (SUPPORT CIRCUIT) is operatively coupled to the central processing unit 191 to support typical operation of the processor.
  • Such support circuit 193 may include a cache, a power supply, a clock circuit, an input / output circuit, a subsystem, and the like.
  • the compressor 172 When the compressor 172 is operated and compressed air is supplied through the compressed air supply line 173, the compressed air flows along the straight section 143a and the cross section 143b to flow through the bubble spray hole 141a. It is sprayed in the stern direction in water.
  • the vibration force may be prevented from occurring due to the increase in vibration force due to the fluctuation pressure generated during the operation of the propeller 120.
  • the propeller 120 the shape or size of the wing itself differently as in the prior art, to improve the shape of the ship's tail, or to add a separate reinforcement for blocking noise and vibration, or bow
  • a guide device for guiding the flow of water flowing in from or reducing the various losses such as reducing the size of the propeller 120, such as to effectively improve the noise and vibration problems, Rather, it is expected that it will help to improve the propulsion because it can significantly increase the size of the propeller (120).
  • Figure 10 (a) is a schematic rear structure diagram of a vibration reduction vessel according to a second embodiment of the present invention, (b) is a modification.
  • a ship in which a pair of propellers 220 are mounted on the hull 210 is disclosed.
  • the vibration reduction module 140 may be disposed at a position biased toward one side of the center line (C / L), and the hull 210 is formed by forming an air layer on the surface of the hull 210 at the position. The vibration can be prevented from occurring.
  • FIG. 11 is a cross-sectional structural view of the vibration reduction module area in the vibration reduction vessel according to the third embodiment of the present invention.
  • the structure of the compressed air flow line 343 provided in the vibration reduction module 340 is different from the first embodiment.
  • an arc guide portion 343c for guiding the compressed air is further formed between the straight section 343a and the cross section 343b.
  • the compressed air may be easily injected through the bubble spray holes 341a without vortex to form a bubble layer.
  • the arc guide 343c is applied by processing the arc between the straight section 343a and the cross section 343b into an arc, but by arranging a separate structure in this region and compressing it. It may be to guide the air, which should also fall within the scope of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional structural view of the vibration reduction module area in the vibration reduction vessel according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a plurality of compressed air flow lines 443 provided in the vibration reduction module 440 are independently provided.
  • the bubble injection hole 441a may be provided by the number of compressed air flow lines 443, and through this structure, the efficiency or amount of bubble generation may be increased.
  • FIG. 13 is a cross-sectional structural view of the vibration reduction module area in the vibration reduction vessel according to the fifth embodiment of the present invention.
  • porous cap 580 is further coupled to the bubble spray hole 541a of the vibration reduction module 540.
  • the porous cap 580 may be a disk-shaped structure in which a plurality of through holes 581 are formed, as enlarged in FIG. 13.
  • the porous cap 580 having the plurality of through holes 581 when applied, the compressed air passes through the plurality of through holes 581, and the air is faster and at the same time, the air is finely broken. Because of this, there is an advantage that can make a lot of finer bubbles. In addition, it may be advantageous to prevent the marine floats from entering the vibration reduction module 540.
  • the outer surface of the porous cap 580 may be provided with a detachable coupling portion 582 as a means that is detachably coupled to the vibration reduction module 140, in this embodiment, the removable coupling portion 582 is in the form of a groove. It can have
  • a protrusion (not shown) fitted to the detachable coupler 582 may be formed on the opposite side.
  • the opposite is also possible. That is, the protrusions may be formed on the outer surface of the porous cap 580, and the porous cap 580 may be easily fitted by making a groove in the vibration suppression module 140 on the opposite side.
  • porous cap 580 it is also possible to ignore these matters and to allow the porous cap 580 to be coupled to the vibration reduction module 140 by a screw method.
  • FIG 14 and 15 are views showing the operation of the line opening and closing module applied to the vibration reduction module of the vibration reduction type vessel according to the sixth embodiment of the present invention, respectively.
  • the vibration reduction module 640 provided in the vibration reduction vessel of the present embodiment may further include a line opening and closing module 680.
  • the line opening / closing module 680 is provided in the compressed air flow line 643 of the vibration reduction module 640 to selectively open and close the opening of the compressed air flow line 643.
  • the opening of the compressed air flow line 643 of the vibration reduction module 640 should be appropriately opened and closed.
  • the line opening / closing module 680 may be provided.
  • the line opening / closing module 680 opens the compressed air flow line 643 when the compressed air is supplied through the compressed air flow line 643, and shields the compressed air flow line 643 when the supply of the compressed air is stopped.
  • the non-powered line opening and closing module 680 is applied.
  • the vibration reduction module 640 may be considered to open and close the compressed air flow line (643) of the vibration reduction module 640 through the remote control by adding a module capable of electronic control.
  • a module capable of electronic control since the structure of the device is complicated and cost increase is expected, it may be desirable to apply the non-powered line opening / closing module 680 as in the present embodiment.
  • the scope of the present invention does not need to be limited to these matters.
  • the non-powered line opening and closing module 680 may include a ball chamber 681, a ball member 682, a first elastic body 683, and an elastic support 684.
  • the ball chamber 681 is a separate independent space provided on the compressed air flow line 643.
  • the ball chamber 681 is provided on the compressed air flow line 643, and the width of the ball chamber 681 is formed to be partially narrower than the previous region with respect to the direction in which the compressed air flows, thereby forming a place where the ball member 682 is disposed.
  • the ball chamber 681 may have a structure having the same width as that of the compressed air flow line 643 after the width is narrowed from the compressed air flow line 663 and then gradually widened again.
  • the scope of the present invention is not limited to the shape thereof.
  • the ball member 682 is disposed in the ball chamber 681 to open and close the communication port H through which the compressed air flow line 643 and the ball chamber 681 communicate.
  • the first elastic body 683 is disposed between the ball member 682 and the elastic support 684.
  • the first elastic body 683 which can be applied to the torsion coil compression spring, is compressed when compressed air is supplied to open the compressed air flow line 643 through the ball member 682 and when the supply of compressed air is stopped. It expands to serve to cause the ball member 682 to shield the compressed air flow line 643.
  • the elastic support 684 is formed to protrude radially inward on the wall of the compressed air flow line 643 to prevent the positional deviation of the first elastic body 683.
  • the compressor 672 When the compressor 672 is operated to supply compressed air through the compressed air supply line 673, the compressed air flows along the compressed air supply line 673 and is injected in the water through the bubble injection hole 641a.
  • the opening of the compressed air supply line 673 is opened through the non-powered line opening / closing module 680. That is, when the compressor 672 is operated to supply compressed air through the compressed air supply line 673, the ball member 682 is pushed by the force of the compressed air supplied to compress the first elastic body 683. Then, as the ball member 682 is pushed, since the communication hole H through which the compressed air flow line 643 communicates with the ball chamber 681 is opened, compressed air is supplied through this space to supply the bubble spray holes 641a. Sprayed in water through.
  • the compressed air when the compressed air is injected in the water, the compressed air is injected to form an air layer on the hull 110 while forming air bubbles, thereby increasing the vibration force due to the fluctuation pressure generated when the propeller 120 operates.
  • the vibration can be prevented from occurring.
  • 16 and 17 are views showing the operation of the line opening and closing module applied to the vibration reduction module of the vibration reduction type vessel according to the seventh embodiment of the present invention, respectively.
  • the non-power line opening / closing module 780 of the vibration reduction module 740 provided in the vibration reduction type ship of the present embodiment is rotatably disposed in the compressed air flow line 743 to provide compressed air flow.
  • the line opening and closing plate 781 is shown as a bar-shaped structure, the line opening and closing plate 781 may be a disk structure similar to the cross-sectional shape of the compressed air flow line 143.
  • a hinge 783 is connected to one end of the line opening and closing plate 781 to form a rotation axis of the line opening and closing plate 781.
  • a second elastic member 782 for example, a second elastic member 782, which may be applied as a leaf spring or a torsion coil spring, is connected to the line opening and closing plate 781 rotated as shown in FIG. It serves to return to.
  • a stopper 784 is provided on the wall of the compressed air flow line 143 to restrict the rotation of the line opening and closing plate 781 so that the line opening and closing plate 781 can be returned to its original position by the elastic force of the second elastic body 782. do.
  • an opening of the compressed air supply line 173 is opened through the non-powered line opening / closing module 780 as shown in FIG. 17. That is, when compressed air is supplied through the compressed air supply line 173, the line opening and closing plate 781 is rotated downward with the hinge 783 as the axis by the force of the compressed air supplied, thereby compressing the air supply line 173. Since it is open, compressed air is supplied through this space, and bubbles may be injected in the water through the bubble injection holes 141a.
  • the compressed air flow line 143 is shielded. Therefore, it is possible to effectively prevent foreign matters such as floats and barnacles from entering the hull 110 through the compressed air flow line 143.
  • FIG 18 and 19 are views showing the operation of the line opening and closing module applied to the vibration reduction module of the vibration reduction type vessel according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the non-powered line opening / closing module 880 of the vibration reduction module 840 provided in the vibration reduction vessel of this embodiment is almost similar to the seventh embodiment described above.
  • the non-powered line opening and closing module 880 of the present embodiment is opening and closing the bubble injection hole (141a) according to whether or not compressed air is supplied from the outside of the bubble injection hole (141a) formed at the end of the protrusion 141. It is different from the seventh embodiment.
  • the non-powered line opening / closing module 880 of this embodiment also includes a line opening and closing plate 881 for opening and closing the bubble injection hole 141a, a hinge 882 for forming a rotation axis of the line opening and closing plate 881, and a line opening and closing plate. And an elastic body 883 connected to the 881 to provide an elastic force for returning the line opening and closing plate 881 to its original position.
  • the stopper 284 described in the second embodiment is not necessary.
  • an opening of the compressed air supply line 173 is opened through the non-powered line opening / closing module 880 as shown in FIG. 19. That is, when compressed air is supplied through the compressed air supply line 173, the line opening and closing plate 881 is rotated with the hinge 882 as the center by the force of the compressed air supplied to open the bubble spray hole 141a. Bubbles can be sprayed in the water.
  • the present invention can be applied to a ship.

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Abstract

기진력 저감형 선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기진력 저감형 선박은, 후미에 프로펠러가 마련되는 선체; 및 프로펠러의 동작 시 프로펠러에 이웃된 선체의 표면에 반사파를 발생시키는 에어 레이어(air layer)를 형성시켜 선체 쪽으로의 기진력을 저감시키는 기진력 저감모듈을 포함하며, 기진력 저감모듈은 선체의 상하 방향을 따라 프로펠러의 회전축심을 통과하는 센터라인을 기준으로 하여 일측으로 치우쳐 배치될 수 있다.

Description

기진력 저감형 선박
본 발명은, 기진력 저감형 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기진력 저감을 위한 구조가 개선된 기진력 저감형 선박에 관한 것이다.
선박의 후미에 마련되는 프로펠러가 수중에서 회전되면 물이 프로펠러의 날개 표면으로 흐르면서 프로펠러의 날개 표면의 앞면과 뒷면에 수압 차이를 발생시키고, 그 수압 차이에 의해 추진력이 발생된다. 이와 같이 발생되는 추진력에 의해 선박이 해상에서 운항될 수 있다.
한편, 선박의 운항을 위해 프로펠러가 동작되면, 즉 프로펠러가 수중에서 회전되면 회전체로서의 프로펠러로 인해 수중에 변동압력이 발생되며, 이렇게 발생된 변동압력은 선체로의 기진력을 증가시켜 선체에 진동(소음 포함)을 발생시키는 요인으로 작용한다.
특히, 프로펠러에 의하여 수중에 공동현상(cavitation)이 발생되는 경우에는 기진력이 더더욱 증가되기 때문에 선체의 진동이 심하게 발생된다.
이는 수중에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이게 됨으로써 수중에 기포가 발생되고, 이렇게 발생된 기포가 압력이 높은 부분에 이르면 급격히 부서짐으로써 수중에 강한 변동압력을 발생시키기 때문이다.
이와 같은 변동압력에 의한 기진력 증가 문제를 해결하기 위하여, 프로펠러 날개 자체의 모양이나 크기를 다르게 설계하거나, 선박 후미의 모양을 개선하거나, 소음과 진동을 차단시키기 위한 별도의 보강재를 덧대거나, 선수에서 흘러들어오는 물의 유동(flow)을 가이드하기 위한 가이드장치를 부착하거나, 프로펠러의 사이즈를 줄이거나 하는 등의 여러 방법을 적용하거나 적용을 시도해 보고 있으나 기진력을 저감시키는 데에 실질적으로 큰 효과를 얻기 어렵다.
한편, 프로펠러에 의한 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체로 전달되는 소음을 포함한 진동 문제는 예컨대, 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에 있어 시급하게 해결해야 하는 사항이므로 이에 대한 연구 개발이 시급하다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프로펠러 동작 시 발생되는 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있는 기진력 저감형 선박을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 프로펠러 동작 시 발생되는 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 프로펠러 영역의 구조도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 배면 구조도이다.
도 3은 기진력 저감모듈의 시험예이다.
도 4는 도 3의 시험예에 따른 결과 그래프이다.
도 5는 도 1의 A 영역에 대한 확대 구조도이다.
도 6은 도 5의 분해도이다.
도 7은 도 6의 사시도이다.
도 8은 기진력 저감모듈의 배면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 제어 블록도이다.
도 10의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 개략적인 배면 구조도이고, (b)는 변형예이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기진력 저감형 선박에서 기진력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 기진력 저감형 선박에서 기진력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기진력 저감형 선박에서 기진력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 제6 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 기진력 저감모듈에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 제7 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 기진력 저감모듈에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
도 18 및 도 19는 각각 본 발명의 제8 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 기진력 저감모듈에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 후미에 프로펠러가 마련되는 선체; 및 상기 프로펠러의 동작 시 상기 프로펠러에 이웃된 상기 선체의 표면에 반사파를 발생시키는 에어 레이어(air layer)를 형성시켜 상기 선체 쪽으로의 기진력을 저감시키는 기진력 저감모듈을 포함하며, 상기 기진력 저감모듈은 상기 선체의 상하 방향을 따라 상기 프로펠러의 회전축심을 통과하는 센터라인을 기준으로 하여 일측으로 치우쳐 배치되는 기진력 저감형 선박이 제공될 수 있다.
상기 기진력 저감모듈에 의해 형성되는 상기 에어 레이어는 상기 프로펠러에 이웃된 상기 선체의 표면 일부 영역에 국부적으로 형성될 수 있다.
상기 기진력 저감모듈은 상기 센터라인을 기준으로 하여 상기 프로펠러가 회전되는 방향 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다.
상기 기진력 저감모듈은 상기 선체의 선수에서 선미 방향을 따라 에어를 분사하여 상기 선체의 표면에 에어 레이어를 형성시킬 수 있다.
상기 기진력 저감모듈은, 상기 선체의 벽면에 결합되되 상기 선체의 외표면으로부터 돌출되는 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부에 형성되는 기포분사공을 통해 상기 선체의 외표면으로 기포를 발생시켜 상기 선체의 표면에 에어 레이어를 형성시킬 수 있다.
상기 기포분사공 영역에 결합되는 다공성 캡(cap)을 더 포함할 수 있다.
상기 선체의 벽면에 결합되며, 상기 기진력 저감모듈이 착탈 가능하게 결합되는 바텀 플러그(bottom plug); 및 상기 기진력 저감모듈로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 압축공기 공급부는, 상기 선체의 일측에 마련되는 컴프레서; 상기 컴프레서와 상기 기진력 저감모듈을 직결시키는 압축공기 공급라인; 및 상기 압축공기 공급라인에 마련되어 상기 압축공기 공급라인을 따라 유동되는 압축공기의 유동을 단속하는 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다.
상기 기진력 저감모듈은, 상기 압축공기 공급부로부터의 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 바텀 플러그의 관통부에 삽입되게 결합되되 일측에 상기 돌출부가 형성되는 모듈 바디; 및 상기 모듈 바디의 타측에 형성되고 상기 바텀 플러그의 자리턱에 배치되는 바디 플랜지를 포함할 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 모듈 바디의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부; 및 상기 경사벽부의 단부에서 상기 모듈 바디의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부를 포함할 수 있다.
상기 압축공기 유동라인은, 상기 모듈 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및 상기 돌출부의 내부에 배치되되 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함할 수 있다.
상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성될 수 있다.
상기 직선구간부와 상기 교차구간부는 독립적으로 다수 개 배치될 수 있다.
상기 선체에 마련되어 상기 프로펠러 동작 시 발생되는 변동압력을 감지하는 변동압력 감지부; 및 상기 변동압력 감지부로부터의 정보에 기초하여 상기 기진력 저감모듈을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 더 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 기진력 저감모듈의 압축공기 유동라인에 마련되어 상기 압축공기 유동라인의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인을 통해 상기 압축공기가 공급될 때 상기 압축공기 유동라인을 개방하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 상기 압축공기 유동라인을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈일 수 있다.
상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인 내에 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 개폐하는 볼 부재; 및 상기 볼 부재와 연결되며, 상기 압축공기가 공급될 때 압축되어 상기 볼 부재를 통해 상기 압축공기 유동라인이 개방되도록 하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 상기 볼 부재로 하여금 상기 압축공기 유동라인이 차폐되도록 하는 제1 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인 상에 마련되며, 상기 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 상기 볼 부재가 배치되는 장소를 형성하는 볼 챔버; 및 상기 볼 챔버에 마련되어 상기 제1 탄성체를 지지하는 탄성체 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 무동력 라인 개폐모듈은, 상기 압축공기 유동라인 내에 회전 가능하게 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판; 상기 라인 개폐판과 연결되고 상기 라인 개폐판이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체; 및 상기 압축공기 유동라인의 벽체에 마련되어 상기 라인 개폐판의 회동을 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 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 제1 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 프로펠러 영역의 구조도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 배면 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 선박은 기진력 저감형 선박으로서, 후미에 프로펠러(120)가 마련되는 선체(110)와, 프로펠러(120)의 동작 시 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 표면에 반사파를 발생시키는 에어 레이어(air layer, 도 1 및 도 5 참조)를 형성시켜 선체(110) 쪽으로의 기진력을 저감시키는 기진력 저감모듈(140)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 선박은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽, 크루즈선 및 특수 작업선 등을 비롯하여 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.
프로펠러(120)의 주변에는 선박의 진행 방향을 조정하는 러더(130, rudder)가 마련된다. 러더(130)는 일반 러더일 수도 있고, 아니면 벌브 러더(bulb rudder)일 수도 있다.
한편, 앞서도 기술한 것처럼 프로펠러(120)가 동작되면, 즉 프로펠러(120)가 수중에서 회전되면 회전체로서의 프로펠러(120)로 인해 수중에 변동압력이 발생되며, 이렇게 발생된 변동압력은 선체(110)로의 기진력을 증가시켜 선체에 진동(소음 포함)을 발생시키는 요인으로 작용한다.
이처럼 선체(110)에 전달되는 진동은 예컨대, 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에는 큰 문제가 될 수 있기 때문에 이러한 현상을 예방시키기 위해, 즉 프로펠러(120)의 동작 시 수중에 발생된 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체(110)에 진동이 발생되는 것을 저지하기 위해 본 실시예의 경우, 기진력 저감모듈(140)을 제안하고 있다.
도 2를 참조하면, 기진력 저감모듈(140)은 선체(110)의 상하 방향을 따라 상기 프로펠러(120)의 회전축심을 통과하는 센터라인(C/L)을 기준으로 하여 일측으로 편향된 위치에 배치될 수 있다.
예컨대, 본 실시예에서 기진력 저감모듈(140)은 선체(110)의 센터라인(C/L)을 기준으로 하여 프로펠러(120)가 회전되는 방향 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있으며, 그 위치에서 선체(110)의 선수에서 선미 방향을 따라 에어를 분사하여 선체(110)의 표면에 반사파를 발생시키는 에어 레이어(도 1 및 도 5 참조)를 형성시킬 수 있다. 물론, 이러한 사항에 본 실시예의 권리범위가 제한되지 않으므로 기진력 저감모듈(140)은 선체(110)의 센터라인(C/L)을 기준으로 하여 프로펠러(120)가 회전되는 방향의 반대 쪽으로 치우쳐 배치될 수도 있을 것이다.
기진력 저감모듈(140)이 어떠한 위치에 배치되더라도 기진력 저감모듈(140)에 의해 형성되는 에어 레이어는 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 표면 일부 영역에 국부적으로 형성되면 그것으로 충분하다. 다시 말해, 기진력 저감모듈(140)에 의한 에어 레이어가 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 표면 전체 영역을 덮도록 형성되는 것이 아니라 일부 영역에만 형성되도록 할 수 있는데, 이처럼 구현함으로써 반사파 작용으로 인해 선체(110) 쪽으로의 기진력을 저감시키는 데에 보다 유리할 수 있다.
도 2에는 실시예로서 기진력 저감모듈(140)이 2개 도시되어 있으나 기진력 저감모듈(140)의 개수는 1개를 비롯하여 3개 이상일 수 있다.
도 2처럼 선체(110)에 마련되는 기진력 저감모듈(140)이 선미 방향으로 선체(110)의 표면에 일정 폭의 에어 레이어(도 1 및 도 5 참조)를 형성시키게 됨으로써, 프로펠러(120) 동작 시 발생되는 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체(110)에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
이에 대해 부연 설명한다. 프로펠러(120) 동작 시 캐비테이션에 의해 발생되는 구면 압력파는 전방위로 전파될 수 있다. 이때, 본 실시예처럼 선박의 좌현과 우현에 상관없이 프로펠러(120) 주변의 선체(110) 표면에 도 1 및 도 5처럼 에어 레이어를 형성시킬 경우, 에어 레이어에 입사하는 구면 압력파의 일부는 입사파 대비 거의 180도에 가까운 위상을 가지고 에어 레이어의 바깥쪽으로 반사된다. 이렇게 반사되는 반사파는 다시 에어 레이어 쪽으로 입사되는 구면 압력파인 입사파와 만나서 입사파를 상쇄/감소시키는 역할을 하게 되는데, 이러한 작용으로 인해 에어 레이어의 외부에서 선체(110)로 전달되는 변동압력이 감소하게 된다. 에어 레이어의 외부에서 선체(110)로 전달되는 변동압력이 감소하게 되면 기진력이 저감되는 형태가 되기 때문에 자연스럽게 선체(110)에서 발생하는 소음 또는 진동이 줄어든다.
이러한 내용의 검증을 위해 실선적용 및 시험을 수행하였으며, 그 결과를 그래프로 나타내었다.
도 3은 기진력 저감모듈의 시험예이고, 도 4는 도 3의 시험예에 따른 결과 그래프이다.
도 3의 I1, I2의 STBD 영역에서 기진력 저감모듈(140)을 통해 선수에서 선미 방향으로 에어를 분사하여 선체(110)의 표면에 일정 폭의 에어 레이어를 형성하였으며, P1 내지 P4의 위치에 변동압력 센서(1-4)를 배치하여 변동압력을 측정하였다. 도 4를 참조하면 에어 레이어를 형성하게 되면 도 4의 (a)처럼 변동압력이 평균 50% 이상 감소되고, 선미(Transom) 영역에서의 진동 수준 역시 도 4의 (b)처럼 80% 이상 감소되는 것을 알 수 있다. 특히, 변동압력은 에어 레이어의 외부인 P2, P3, P4 지점에서 평균 50% 이상 감소되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 결과를 토대로 볼 때, 본 실시예처럼 기진력 저감모듈(140)을 통해 프로펠러(120)의 주변의 선체(110) 표면에 도 1 및 도 5처럼 에어 레이어를 형성시킬 경우, 에어 레이어의 외부에서 선체(110)로 전달되는 변동압력을 감소시키는 결과를 가져와 기진력이 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
이러한 역할을 담당하는 기진력 저감모듈(140)의 구체적인 구조에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 5는 도 1의 A 영역에 대한 확대 구조도이고, 도 6은 도 5의 분해도이며, 도 7은 도 6의 사시도이고, 도 8은 기진력 저감모듈의 배면 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 기진력 저감형 선박에 적용되는 기진력 저감모듈(140)은, 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 벽면에 결합되되 선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 돌출부(141)를 구비하며, 돌출부(141)에 형성되는 기포분사공(141a)을 통해 선체(110)의 외표면으로 기포를 발생시켜 도 1 및 도 5처럼 선체(110)의 표면에 일정 폭의 에어 레이어를 형성시키는 역할을 한다.
이러한 기진력 저감모듈(140)이 결합되기 위해, 선체(110)의 벽면에는 바텀 플러그(160, bottom plug)가 결합된다. 그리고 기진력 저감모듈(140)은 선체(110)에 마련되는 압축공기 공급부(170)에 의해 압축공기를 제공받아 수중에서 압축공기를 분사함으로써 선체(110)의 표면으로 기포에 의한 에어 레이어가 형성되도록 한다.
기진력 저감모듈(140)의 설명에 앞서 바텀 플러그(160)와 압축공기 공급부(170)에 대해 먼저 설명한다.
바텀 플러그(160)는 선체(110)의 벽면 곳곳에 장착되는 부품이다. 바텀 플러그(160)는 선체(110) 내로 유입된 물을 배수시키는 마개의 역할을 수행한다. 바텀 플러그(160)는 필요할 때만 개방되기 때문에 평상 시 바텀 플러그(160)를 선체(110)로부터 분리시킬 필요는 없다.
도 6처럼 바텀 플러그(160)가 결합되기 위해 선체(110)에는 바텀 플러그(160)의 결합을 위한 플러그 결합공(111)이 형성된다. 플러그 결합공(111)의 외벽에는 제1 경사면(112)과 제1 수평면(113)이 형성되며, 이에 대응되게 바텀 플러그(160)에도 제2 경사면(161)과 제2 수평면(162)이 형성된다.
이러한 구조에 의해 바텀 플러그(160)는 플러그 결합공(111)에 결합될 수 있다. 이때, 바텀 플러그(160)가 플러그 결합공(111)에 나사 방식으로 조립되거나 아니면 압입되는 것이 쉽게 분리되지 않도록 하는 면에서 유리할 수 있다.
다음으로, 압축공기 공급부는(170), 도 1에 도시된 바와 같이, 선체(110)의 일측에 마련되는 스티어링 기어 룸(171, steering gear room)에 배치되는 컴프레서(172)와, 컴프레서(172)와 기진력 저감모듈(140)을 직결시키는 압축공기 공급라인(173)을 포함한다.
기진력 저감모듈(140)이 한 개 적용되는 경우라면 압축공기 공급라인(173) 역시 한 개 마련되면 그것으로 충분하다. 만약 기진력 저감모듈(140)이 두 개, 혹은 그 이상의 개수로 적용된다면 압축공기 공급라인(173)을 기진력 저감모듈(140)의 개수만큼 뽑아 사용하면 된다.
압축공기 공급라인(173)에는 다수의 밸브(174a,174b)가 마련될 수 있다. 밸브(174a,174b)는 전자제어가 가능한 솔레노이드 밸브일 수 있다.
한편, 기진력 저감모듈(140)은, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 바텀 플러그(160)에 착탈 가능하게 결합된다. 이처럼 기진력 저감모듈(140)을 바텀 플러그(160)에 결합시키게 되면 기진력 저감모듈(140)의 설치 및 유지보수가 매우 용이해지는 이점이 있다.
하지만, 본 실시예의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 기진력 저감모듈(140)이 반드시 바텀 플러그(160)에 결합될 필요는 없다. 예컨대, 기진력 저감모듈(140)을 선체(110)의 벽면에 일체로 매입시키는 것 등이 가능한데 이러한 구조 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
기진력 저감모듈(140)은, 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인(143)이 내부에 형성되며, 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입되게 결합되는 모듈 바디(142)와, 모듈 바디(142)의 타측에 형성되고 바텀 플러그(160)의 자리턱(164)에 배치되는 바디 플랜지(144)를 포함할 수 있다.
모듈 바디(142)는 원통형 구조물로 마련될 수 있으며, 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입되게 결합된다. 모듈 바디(142)는 플라스틱 사출물로 제작될 수 있다.
이러한 모듈 바디(142)의 삽입 단부에는 돌출부(141)가 형성되는데, 모듈 바디(142)가 바텀 플러그(160)의 관통부(163)에 삽입된 이후에는 돌출부(141)가 선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취한다. 따라서 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)을 통해 기포가 선체(110)의 외표면을 따라 일정 폭으로 분사되면서 에어 레이어를 형성할 수 있다.
선체(110)의 외표면으로부터 돌출된 형태를 취하는 돌출부(141)는, 모듈 바디(142)의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부(141b)와, 경사벽부(141b)의 단부에서 모듈 바디(142)의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부(141c)를 포함할 수 있다. 돌출부(141)가 경사벽부(141b)를 가짐에 따라, 즉 경사벽부(141b)의 구조적인 유선형 형상에 의해 물과의 마찰 저항을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이러한 돌출부(141)의 구조에서 기포분사공(141a)은 수직벽부(141c)에 형성될 수 있는데, 기포분사공(141a)은 원형의 홀 또는 타원형의 홀일 수 있으며, 그 개수 역시 적절하게 선택될 수 있다.
바디 플랜지(144)와 바텀 플러그(160)에는 볼트(B)가 체결되도록 상호간 연통되는 다수의 제1 및 제2 통공(144a,160a)이 형성된다. 제1 및 제2 통공(144a,160a)의 개수가 도면처럼 4개인 것이 안정적이지만 이의 개수는 적절하게 변경될 수 있다.
압축공기 유동라인(143)은 일단부가 압축공기 공급부(170)의 압축공기 공급라인(173)에 연결되고 모듈 바디(142)의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부(143a)와, 돌출부(141)의 내부에 배치되되 직선구간부(143a)와 교차되고 단부에 기포분사공(141a)을 형성되는 교차구간부(143b)를 포함한다.
직선구간부(143a)와 교차구간부(143b)로 분리하여 제작한 후 이들을 연통시키는 까닭은 한번의 드릴 가공이 어렵기 때문인데, 만약 드릴 가공이 쉽다면 이들은 일체로 제작될 수도 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 제어 블록도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 기진력 저감형 선박은 변동압력 감지부(180)와 컨트롤러(190)를 더 포함할 수 있다.
기진력 저감모듈(140)을 단순히 온/오프(ON/OFF)시키는 방안도 고려될 수 있지만 만약, 기진력 저감모듈(140)이 컨트롤러(190)에 의해 컨트롤될 경우에는 좀 더 효율적으로 기전력을 저감시키는 데에 유리할 수 있다.
변동압력 감지부(180)는 선체(110)에 마련되어 프로펠러(120) 동작 시 발생되는 변동압력을 감지하는 역할을 한다. 도 3처럼 P1 내지 P4 위치에 4개 마련될 수도 있고 아니면 특정 부분에 한 개, 혹은 필요에 따라 적정한 위치에 다수 개 마련될 수 있다.
컨트롤러(190)는 변동압력 감지부(180)로부터의 정보에 기초하여 기진력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생을 컨트롤할 수 있다.
컨트롤러(190)는 변동압력 감지부(180)의 정보에 기초하여 기진력 저감모듈(140)과 연결되는 컴프레서(172) 또는 밸브(174a,174b)의 동작을 컨트롤하여 기진력 저감모듈(140)을 통한 기포 발생 여부 혹은 기포 발생량 등을 컨트롤할 수 있다.
예컨대, 변동압력이 미리 설정된 기준값보다 높다고 감지된 경우, 이때는 프로펠러(120)가 동작되고 있다고 판단될 수 있기 때문에 컨트롤러(190)는 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 온(on)시켜 기진력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 컨트롤할 수 있다.
만약, 변동압력이 있기는 하지만 기준치보다 약한 경우에는 컨트롤러(190)가 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 모두 오프(off)시킬 수도 있고, 아니면 컴프레서(172)의 속도를 낮추거나 밸브(174a,174b)의 개방도를 작게 유지시키는 등의 컨트롤을 행할 수도 있다.
뿐만 아니라 컨트롤러(190)는 프로펠러(120)가 동작(on)되면 일단 컴프레서(172)와 밸브(174a,174b)의 동작을 온(on)시켜 기진력 저감모듈(140)을 통해 기포가 발생되도록 한 후에, 변동압력 감지부(180)의 정보, 즉 변동압력 정도에 기초하여 컴프레서(172)의 속도 컨트롤 또는 밸브(174a,174b)의 개방도 컨트롤을 행할 수도 있다.
이와 같이 다양한 방법으로 기포 발생과 관련된 제반 사항은 컨트롤할 경우, 변동압력으로 인해 선체(110)에 진동이 발생되는 것을 효율적으로 저지할 수 있음은 물론 불필요하게 컴프레서(172)가 가동되어 에너지 손실이 유발되는 현상을 줄일 수도 있다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(190)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(191)는 본 실시예의 선박에서 컴프레서(172) 또는 밸브(174a,174b) 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 동작으로 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다. 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 기진력 저감모듈(140)의 작용에 대해 설명한다.
컴프레서(172)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면, 압축공기는 직선구간부(143a)와 교차구간부(143b)를 따라 유동하여 기포분사공(141a)을 통해 수중에서 선미 방향으로 분사된다.
이처럼 수중에서 강한 압축공기가 분사되면 압축공기를 기포를 형성하게 되며, 이와 같이 생성되는 기포는 도 1 및 도 5처럼 프로펠러(120)에 이웃된 선체(110)의 표면에서 일정 폭의 에어 레이어를 형성한다.
한편, 앞서 기술한 것처럼 프로펠러(120) 동작 시 캐비테이션에 의해 발생되는 구면 압력파가 전방위로 전파되는 과정에서 일부가 에어 레이어에 부딪혀 에어 레이어의 바깥쪽으로 반사되는데, 이렇게 반사되는 반사파는 다시 에어 레이어 쪽으로 입사되는 입사파와 만나서 입사파를 상쇄/감소시키는 역할을 하게 된다. 이러한 작용으로 인해 에어 레이어의 외부에서 선체(110)로 전달되는 변동압력이 감소하게 되며, 이는 기진력을 저감시키는 형태가 되어 자연스럽게 선체(110)로 전달되는 진동이 줄어들게 한다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 프로펠러(120) 동작 시 발생되는 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체(110)에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.
따라서 크루즈선처럼 유람을 목적으로 하는 선박이나 군함처럼 조용한 운항이 전제되어야 하는 선박인 경우에 있어, 선박에 야기되는 소음 포함 진동 문제를 적절하게 해결할 수 있다.
특히, 본 실시예와 같은 구조는, 종래처럼 프로펠러(120) 날개 자체의 모양이나 크기를 다르게 설계하거나, 선박 후미의 모양을 개선하거나, 소음과 진동을 차단시키기 위한 별도의 보강재를 덧대거나, 선수에서 흘러들어오는 물의 유동(flow)을 가이드하기 위한 가이드장치를 부착하거나, 프로펠러(120)의 사이즈를 줄이거나 하는 등의 여러 가지 제반적인 로스(loss)를 줄여 소음과 진동 문제를 효과적으로 개선한 것으로서, 오히려 프로펠러(120)의 사이즈를 크게 증가시킬 수 있기 때문에 추진력 향상에 도움이 될 것이라 기대된다.
도 10의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 개략적인 배면 구조도이고, (b)는 변형예이다.
본 실시예의 경우, 선체(210)에 한 쌍의 프로펠러(220)가 장착되는 선박을 개시하고 있다.
이와 같은 선박의 경우에도 기진력 저감모듈(140)이 센터라인(C/L)의 일측으로 치우친 위치에 배치될 수 있으며, 그 위치에서 선체(210)의 표면에 에어 레이어를 형성시켜 선체(210)에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기진력 저감형 선박에서 기진력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
본 실시예의 경우, 기진력 저감모듈(340)에 마련되는 압축공기 유동라인(343)의 구조가 제1 실시예와 상이하다.
즉 본 실시예에서 압축공기 유동라인(343)의 경우, 직선구간부(343a)와 교차구간부(343b) 사이에 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부(343c)가 더 형성된다.
아크형 안내부(343c)로 인해 압축공기가 와류 없이 용이하게 기포분사공(341a)을 통해 분사되면서 기포층을 형성할 수 있을 것이다.
본 실시예에서 아크형 안내부(343c)는 직선구간부(343a)와 교차구간부(343b) 사이를 아크형(arc)으로 가공하는 것으로 적용하고 있지만, 이 영역에 별도의 구조물을 배치하여 압축공기를 안내할 수도 있으며, 이러한 사항 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 기진력 저감형 선박에서 기진력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
본 실시예의 경우, 기진력 저감모듈(440)에 마련되는 압축공기 유동라인(443)이 독립적으로 다수 개 마련되고 있다.
이 경우, 기포분사공(441a)은 압축공기 유동라인(443)의 개수만큼 마련될 수 있으며, 이러한 구조를 통해 기포 발생의 효율 또는 발생량을 높일 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기진력 저감형 선박에서 기진력 저감모듈 영역의 단면 구조도이다.
본 실시예의 경우, 기진력 저감모듈(540)의 기포분사공(541a) 영역에 다공성 캡(580, cap)이 더 결합되는 것을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 대부분의 구조가 유사하다.
다공성 캡(580)은 도 13에 확대된 바와 같이, 다수의 관통공(581)이 형성되는 원반형 구조물일 수 있다.
이처럼 다수의 관통공(581)을 구비하는 다공성 캡(580)을 적용하게 되면, 압축공기가 다수의 관통공(581)을 지나면서 속도가 빨라지게 됨과 동시에 공기가 세밀하게 부서지는 효과를 제공할 수 있기 때문에 좀 더 미세한 기포를 다량으로 만들 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라 해상 부유물이 기진력 저감모듈(540) 내로 유입되는 것을 차단하기에 유리할 수 있다.
다공성 캡(580)의 외표면에는 기진력 저감모듈(140)에 착탈 가능하게 결합되는 수단으로서 착탈결합부(582)가 마련될 수 있는데, 본 실시예에서 착탈결합부(582)는 홈의 형태를 가질 수 있다.
이처럼 다공성 캡(580)의 외표면에 홈 형태의 착탈결합부(582)가 마련되면 반대편에는 착탈결합부(582)에 끼워지는 돌기(미도시)가 형성될 수 있을 것이다.
물론, 반대의 경우도 충분히 가능하다. 즉 다공성 캡(580)의 외표면에 돌기 형태를 만들고, 반대편인 기진력 저감모듈(140)에 홈을 만들어 다공성 캡(580)이 쉽게 끼워지도록 할 수도 있다.
뿐만 아니라 이러한 사항을 무시하고 다공성 캡(580)이 나사 방식으로 기진력 저감모듈(140)에 결합되도록 하여도 무방할 것이다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 제6 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 기진력 저감모듈에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 기진력 저감형 선박에 마련되는 기진력 저감모듈(640)은 라인 개폐모듈(680)을 더 포함할 수 있다.
라인 개폐모듈(680)은 기진력 저감모듈(640)의 압축공기 유동라인(643)에 마련되어 압축공기 유동라인(643)의 개구를 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.
한편, 기진력 저감모듈(640)의 압축공기 유동라인(643)을 통해 압축공기가 공급되어 기포가 발생되는 경우라면 관계가 없으나 압축공기의 공급이 정지된 경우에는 부유물이나 따개비 등의 이물질이 압축공기 유동라인(643)을 통해 선체(110) 내로 유입될 우려가 높다.
이와 같은 현상을 예방하려면 기진력 저감모듈(640)의 압축공기 유동라인(643)의 개구를 적절하게 개폐해야 하는데, 이를 위해 라인 개폐모듈(680)이 마련될 수 있다.
라인 개폐모듈(680)은, 압축공기 유동라인(643)을 통해 압축공기가 공급될 때 압축공기 유동라인(643)을 개방하고 압축공기의 공급이 정지될 때 압축공기 유동라인(643)을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈(680)로 적용되고 있다.
물론, 이와는 달리, 전자제어가 가능한 모듈을 추가하여 원격 조정을 통해 기진력 저감모듈(640)의 압축공기 유동라인(643)을 개폐하는 것을 고려해볼 수도 있다. 하지만, 이러한 경우, 장치의 구조가 복잡해짐은 물론 비용 증가 문제가 예상되므로 본 실시예처럼 무동력 라인 개폐모듈(680)을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.
본 실시예에서 무동력 라인 개폐모듈(680)은 볼 챔버(681), 볼 부재(682), 제1 탄성체(683) 및 탄성체 지지부(684)를 포함할 수 있다.
볼 챔버(681)는 압축공기 유동라인(643) 상에 마련되는 별도의 독립된 공간이다. 이러한 볼 챔버(681)는 압축공기 유동라인(643) 상에 마련되며, 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 볼 부재(682)가 배치되는 장소를 형성한다.
볼 챔버(681)를 자세히 살펴보면 압축공기 유동라인(643)으로부터 폭이 좁아진 다음에 다시 점진적으로 넓어진 후, 압축공기 유동라인(643)의 폭과 동일한 폭을 갖는 구조를 가질 수 있다. 하지만, 이의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
볼 부재(682)는 볼 챔버(681) 내에 배치되어 압축공기 유동라인(643)과 볼 챔버(681)가 연통되는 연통구(H)를 개폐한다.
제1 탄성체(683)는 볼 부재(682)와 탄성체 지지부(684) 사이에 배치된다. 비틀림 코일 압축스프링으로 적용될 수 있는 제1 탄성체(683)는, 압축공기가 공급될 때 압축되어 볼 부재(682)를 통해 압축공기 유동라인(643)이 개방되도록 하고 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 볼 부재(682)로 하여금 압축공기 유동라인(643)을 차폐되도록 하는 역할을 한다.
탄성체 지지부(684)는 압축공기 유동라인(643)의 벽체에 반경 방향 내측으로 돌출되게 형성되어 제1 탄성체(683)의 위치 이탈을 저지시킨다.
이러한 구성을 갖는 기진력 저감모듈(640)의 작용에 대해 설명한다.
컴프레서(672)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(673)을 통해 공급되면, 압축공기는 압축공기 공급라인(673)을 따라 유동하여 기포분사공(641a)을 통해 수중에서 분사된다.
이처럼 압축공기가 공급될 때에는 무동력 라인 개폐모듈(680)을 통해 압축공기 공급라인(673)의 개구가 개방된다. 즉 컴프레서(672)가 동작되어 압축공기가 압축공기 공급라인(673)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 볼 부재(682)가 밀리면서 제1 탄성체(683)를 압축시킨다. 그러면 볼 부재(682)가 밀린 만큼 압축공기 유동라인(643)과 볼 챔버(681)가 연통되는 연통구(H)가 개방되기 때문에 이 공간을 통해 압축공기가 공급되어 기포분사공(641a)을 통해 수중에서 분사된다.
이처럼 수중에서 강한 압축공기가 분사되면 분사된 압축공기는 기포를 형성하면서 선체(110)에 에어 레이어를 형성하게 됨으로써 프로펠러(120) 동작 시 발생되는 변동압력으로 인해 기진력이 증가되어 선체(110)에 진동이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.
도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 제7 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 기진력 저감모듈에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 기진력 저감형 선박에 마련되는 기진력 저감모듈(740)의 무동력 라인 개폐모듈(780)은, 압축공기 유동라인(743) 내에 회전 가능하게 배치되어 압축공기 유동라인(743)을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판(781)과, 라인 개폐판(781)과 연결되고 라인 개폐판(781)이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체(782)를 포함한다.
도면에는 라인 개폐판(781)이 마치 막대형 구조물처럼 도시되어 있지만 라인 개폐판(781)은 압축공기 유동라인(143)의 단면 형상과 유사한 원반형 구조체일 수 있다.
이러한 라인 개폐판(781)의 일단부에는 힌지(783)가 연결되어 라인 개폐판(781)의 회전축심을 형성한다. 그리고 힌지(783) 영역에는 제2 탄성체(782), 예컨대 판스프링이나 비틀림 코일 스프링으로 적용될 수 있는 제2 탄성체(782)가 연결되어 도 16에서 도 17처럼 회전된 라인 개폐판(781)을 원위치로 복귀시키는 역할을 한다.
제2 탄성체(782)의 탄성력에 의해 라인 개폐판(781)이 원위치로 복귀될 수 있도록 압축공기 유동라인(143)의 벽체에는 라인 개폐판(781)의 회동을 제한하는 스토퍼(784)가 마련된다.
이러한 구조를 갖는 무동력 라인 개폐모듈(780)의 동작에 대해 살펴본다.
압축공기가 공급될 때에는 도 17처럼 무동력 라인 개폐모듈(780)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 힌지(783)를 축심으로 하여 라인 개폐판(781)이 하방으로 회전되어 압축공기 공급라인(173)이 개방되기 때문에 이 공간을 통해 압축공기가 공급되어 기포분사공(141a)을 통해 수중에서 기포가 분사될 수 있다.
하지만, 압축공기의 공급이 사라지면 라인 개폐판(781)을 밀어 회전시켰던 힘이 사라지기 때문에 압축되었던 제2 탄성체(782)가 다시 팽창되고, 이로 인해 라인 개폐판(781)이 원위치로 이동되면서 도 16처럼 압축공기 유동라인(143)을 차폐하게 된다. 따라서 부유물이나 따개비 등의 이물질이 압축공기 유동라인(143)을 통해 선체(110) 내로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 18 및 도 19는 각각 본 발명의 제8 실시예에 따른 기진력 저감형 선박의 기진력 저감모듈에 적용되는 라인 개폐모듈의 동작을 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 기진력 저감형 선박에 마련되는 기진력 저감모듈(840)의 무동력 라인 개폐모듈(880)은, 전술한 제7 실시예와 거의 유사하다.
다만, 본 실시예의 무동력 라인 개폐모듈(880)은 돌출부(141)의 단부에 형성되는 기포분사공(141a)의 외부에서 압축공기의 공급 여부에 따라 기포분사공(141a)을 개폐하고 있다는 점에서 제7 실시예와 상이하다.
즉 본 실시예의 무동력 라인 개폐모듈(880) 역시, 기포분사공(141a)을 개폐하는 라인 개폐판(881)과, 라인 개폐판(881)의 회전축심을 형성하는 힌지(882)와, 라인 개폐판(881)에 연결되어 라인 개폐판(881)을 원위치로 복귀시키는 탄성력을 제공하는 탄성체(883)를 구비하고 있다. 제7 실시예와 달리, 라인 개폐판(881)의 직경을 기포분사공(141a)의 직경보다 크게 형성할 경우, 제2 실시예에서 설명된 스토퍼(284)는 필요치 않다.
이러한 구조를 갖는 무동력 라인 개폐모듈(880)의 동작에 대해 살펴본다.
압축공기가 공급될 때에는 도 19처럼 무동력 라인 개폐모듈(880)을 통해 압축공기 공급라인(173)의 개구가 개방된다. 즉 압축공기가 압축공기 공급라인(173)을 통해 공급되면 공급되는 압축공기의 힘에 의해 힌지(882)를 축심으로 하여 라인 개폐판(881)이 회전되어 기포분사공(141a)이 개방되기 때문에 수중에서 기포가 분사될 수 있다.
하지만, 압축공기의 공급이 사라지면 라인 개폐판(881)을 밀어 회전시켰던 힘이 사라지기 때문에 압축되었던 탄성체(883)가 다시 팽창되고, 이로 인해 라인 개폐판(881)이 원위치로 이동되면서 도 18처럼 기포분사공(141a)을 외부에서 차폐하게 된다. 따라서 부유물이나 따개비 등의 이물질이 기포분사공(141a)을 통해 선체(110) 내로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 같이 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 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
본 발명은 선박에 적용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 후미에 프로펠러가 마련되는 선체; 및
    상기 프로펠러의 동작 시 상기 프로펠러에 이웃된 상기 선체의 표면에 반사파를 발생시키는 에어 레이어(air layer)를 형성시켜 상기 선체 쪽으로의 기진력을 저감시키는 기진력 저감모듈을 포함하며,
    상기 기진력 저감모듈은 상기 선체의 상하 방향을 따라 상기 프로펠러의 회전축심을 통과하는 센터라인을 기준으로 하여 일측으로 치우쳐 배치되는 기진력 저감형 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기진력 저감모듈에 의해 형성되는 상기 에어 레이어는 상기 프로펠러에 이웃된 상기 선체의 표면 일부 영역에 국부적으로 형성되는 기진력 저감형 선박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기진력 저감모듈은 상기 센터라인을 기준으로 하여 상기 프로펠러가 회전되는 방향 쪽으로 치우쳐 배치되는 기진력 저감형 선박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기진력 저감모듈은 상기 선체의 선수에서 선미 방향을 따라 에어를 분사하여 상기 선체의 표면에 에어 레이어를 형성시키는 기진력 저감형 선박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기진력 저감모듈은,
    상기 선체의 벽면에 결합되되 상기 선체의 외표면으로부터 돌출되는 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부에 형성되는 기포분사공을 통해 상기 선체의 외표면으로 기포를 발생시켜 상기 선체의 표면에 에어 레이어를 형성시키는 기진력 저감형 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기포분사공 영역에 결합되는 다공성 캡(cap)을 더 포함하는 기진력 저감형 선박.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선체의 벽면에 결합되며, 상기 기진력 저감모듈이 착탈 가능하게 결합되는 바텀 플러그(bottom plug); 및
    상기 기진력 저감모듈로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함하는 기진력 저감형 선박.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압축공기 공급부는,
    상기 선체의 일측에 마련되는 컴프레서;
    상기 컴프레서와 상기 기진력 저감모듈을 직결시키는 압축공기 공급라인; 및
    상기 압축공기 공급라인에 마련되어 상기 압축공기 공급라인을 따라 유동되는 압축공기의 유동을 단속하는 적어도 하나의 밸브를 포함하는 기진력 저감형 선박.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기진력 저감모듈은,
    상기 압축공기 공급부로부터의 압축공기가 유동되는 압축공기 유동라인이 내부에 형성되며, 상기 바텀 플러그의 관통부에 삽입되게 결합되되 일측에 상기 돌출부가 형성되는 모듈 바디; 및
    상기 모듈 바디의 타측에 형성되고 상기 바텀 플러그의 자리턱에 배치되는 바디 플랜지를 포함하는 기진력 저감모듈을 포함하는 기진력 저감형 선박.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 모듈 바디의 일측변에서 경사지게 연결되는 경사벽부; 및
    상기 경사벽부의 단부에서 상기 모듈 바디의 표면으로 수직되게 배치되는 수직벽부를 포함하는 기진력 저감형 선박.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 압축공기 유동라인은,
    상기 모듈 바디의 길이 방향을 따라 연장되는 직선구간부; 및
    상기 돌출부의 내부에 배치되되 상기 직선구간부와 교차되고 단부에 상기 기포분사공이 형성되는 교차구간부를 포함하는 기진력 저감형 선박.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 직선구간부와 상기 교차구간부 사이에는 상기 압축공기를 안내하는 아크형(arc) 안내부가 더 형성되는 기진력 저감형 선박.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 직선구간부와 상기 교차구간부는 독립적으로 다수 개 배치되는 기진력 저감형 선박.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 선체에 마련되어 상기 프로펠러 동작 시 발생되는 변동압력을 감지하는 변동압력 감지부; 및
    상기 변동압력 감지부로부터의 정보에 기초하여 상기 기진력 저감모듈을 통한 기포 발생을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 기진력 저감형 선박.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기진력 저감모듈의 압축공기 유동라인에 마련되어 상기 압축공기 유동라인의 개구를 선택적으로 개폐하는 라인 개폐모듈을 더 포함하는 기진력 저감형 선박.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 라인 개폐모듈은,
    상기 압축공기 유동라인을 통해 상기 압축공기가 공급될 때 상기 압축공기 유동라인을 개방하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 상기 압축공기 유동라인을 차폐하는 무동력 라인 개폐모듈인 기진력 저감형 선박.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 무동력 라인 개폐모듈은,
    상기 압축공기 유동라인 내에 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 개폐하는 볼 부재; 및
    상기 볼 부재와 연결되며, 상기 압축공기가 공급될 때 압축되어 상기 볼 부재를 통해 상기 압축공기 유동라인이 개방되도록 하고 상기 압축공기의 공급이 정지될 때 팽창되어 상기 볼 부재로 하여금 상기 압축공기 유동라인이 차폐되도록 하는 제1 탄성체를 포함하는 기진력 저감형 선박.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 무동력 라인 개폐모듈은,
    상기 압축공기 유동라인 상에 마련되며, 상기 압축공기가 유동되는 방향에 대하여 앞선 영역보다 폭이 부분적으로 좁게 형성되어 상기 볼 부재가 배치되는 장소를 형성하는 볼 챔버; 및
    상기 볼 챔버에 마련되어 상기 제1 탄성체를 지지하는 탄성체 지지부를 더 포함하는 기진력 저감형 선박.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 무동력 라인 개폐모듈은,
    상기 압축공기 유동라인 내에 회전 가능하게 배치되어 상기 압축공기 유동라인을 선택적으로 개폐하는 라인 개폐판;
    상기 라인 개폐판과 연결되고 상기 라인 개폐판이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성바이어스되는 제2 탄성체; 및
    상기 압축공기 유동라인의 벽체에 마련되어 상기 라인 개폐판의 회동을 제한하는 스토퍼를 포함하는 기진력 저감형 선박.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106458307A (zh) * 2014-05-02 2017-02-22 三星重工业株式会社 用于减小螺旋桨气穴引起的激振力的船

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6509774B2 (ja) * 2016-04-27 2019-05-08 双葉電子工業株式会社 通信システム、送信機、受信機及び通信方法
KR101884534B1 (ko) * 2016-12-19 2018-08-01 한국해양과학기술원 쌍축선의 프로펠러 회전각 조절을 통한 선체 변동압력 저감 방법
KR101879515B1 (ko) * 2016-12-19 2018-07-18 한국해양과학기술원 쌍축선의 실시간 진동 정보와 프로펠러 회전각 조절을 통한 변동압력 저감 방법
CN109229278B (zh) * 2018-09-27 2021-03-05 广船国际有限公司 一种船舶减振结构及船舶
CN115195979A (zh) * 2022-07-21 2022-10-18 江苏科技大学 一种模块化磁力耦合电力吊舱推进器
US20240166306A1 (en) * 2022-11-22 2024-05-23 John Dixon System and method for delivering air to a submerged ship surface

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3343564A (en) * 1964-12-08 1967-09-26 Gen Motors Corp Ball check valve having particular spring means
US4605041A (en) * 1985-04-05 1986-08-12 Teumer Henry E Check valve
JP2000255485A (ja) * 1999-03-03 2000-09-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 船 舶
KR20100008497A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성중공업 주식회사 추진기의 변동압력에 의한 선박 진동 제어 장치 및 방법
KR20110093570A (ko) * 2010-02-11 2011-08-18 삼성중공업 주식회사 기포발생기를 구비하는 선박

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4135469A (en) * 1973-01-19 1979-01-23 Oy Wartsila Ab Method for reducing propeller noise
JPS6372197U (ko) * 1986-10-30 1988-05-14
JPH0532193A (ja) * 1991-07-30 1993-02-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 船舶の船尾部振動抑制装置
JP3285735B2 (ja) * 1995-05-19 2002-05-27 三菱重工業株式会社 船体摩擦抵抗低減用エアーバブル発生装置
JPH107070A (ja) * 1996-06-19 1998-01-13 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 航走体没水面への空気供給装置
JPH10109684A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd マイクロバブル発生装置
JPH11291974A (ja) * 1998-04-06 1999-10-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 摩擦抵抗低減船の空気吹き出し器
US20010022152A1 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Frictional resistance reducing vessel and a method of reducing frictional resistance of a hull
US6789491B2 (en) * 2000-04-03 2004-09-14 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Friction reducing ship and method for reducing frictional resistance
JP2003127980A (ja) * 2001-10-19 2003-05-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船体振動低減装置およびその装置を備えた船舶
US6802455B1 (en) * 2003-03-26 2004-10-12 Willie V. Evans Atomizer
JP5606128B2 (ja) * 2010-04-01 2014-10-15 三菱重工業株式会社 船舶の気泡回収装置
CN101992846B (zh) * 2010-11-11 2013-06-19 南京恒兴达机电设备制造有限公司 侧推器减阻降噪装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3343564A (en) * 1964-12-08 1967-09-26 Gen Motors Corp Ball check valve having particular spring means
US4605041A (en) * 1985-04-05 1986-08-12 Teumer Henry E Check valve
JP2000255485A (ja) * 1999-03-03 2000-09-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 船 舶
KR20100008497A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성중공업 주식회사 추진기의 변동압력에 의한 선박 진동 제어 장치 및 방법
KR20110093570A (ko) * 2010-02-11 2011-08-18 삼성중공업 주식회사 기포발생기를 구비하는 선박

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106458307A (zh) * 2014-05-02 2017-02-22 三星重工业株式会社 用于减小螺旋桨气穴引起的激振力的船
CN106458307B (zh) * 2014-05-02 2019-01-04 三星重工业株式会社 用于减小螺旋桨气穴引起的激振力的船

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