KR100956733B1 - Highly Efficient Compressed Air Breakwater Using Multiple Array Branch Pipes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중배열 분기관을 이용한 고효율 압축공기방파제에 관한 것으로, 그 목적은 선박의 입출항을 용이하게 하면서 항내로 침입되는 파랑을 효율적으로 방지하고, 설치 및 분해가 간편하며, 이로 인해 우수한 이동성을 구비함과 동시에 해수를 순환시켜 항내 환경오염을 방지할 수 있는 다중배열 분기관을 이용한 고효율 압축공기방파제를 제공하는 것이다. The present invention relates to a high-efficiency compressed air breakwater using a multi-arrangement branch pipe, the purpose of which is to effectively prevent the waves entering into the port while facilitating entry and exit of the vessel, easy installation and disassembly, thereby excellent mobility It is to provide a high-efficiency compressed air breakwater using a multi-arrangement branch pipe that can be equipped with a circulating seawater at the same time to prevent environmental pollution in the port.
본 발명은 다수개의 공기구가 등 간격으로 일렬 형성된 분기관을 해저면에 평행하게 병렬로 다중배열 설치하고, 상기 다중배열설치된 각각의 분기관으로 압축공기를 공급하여 공기구로 방출되는 공기기포를 하나로 모음으로써, 연직흐름과 수평흐름을 구비하는 해수순환패턴으로 이루어진 하나의 기포막을 형성하도록 되어 있다. 또한, 본 발명은 다중배열 분기관의 간격을 조절하여 압축공기의 효율적인 상승작용을 통해서, 공기방파제 적용영역의 해수면 진동으로 인한 유속 감속 현상을 제거하고 두꺼운 층의 수면흐름을 유발함으로써, 보다 장주기의 파랑 에너지도 감소시킬 수 있도록 구성할 수 있다.
According to the present invention, a plurality of air holes are arranged in parallel in parallel to the sea bottom in a plurality of branch pipes arranged in parallel at equal intervals, and the compressed air is supplied to each of the branch pipes installed in the multiple arrays to collect the air bubbles discharged to the air holes into one. As a result, one bubble film made of a seawater circulation pattern having a vertical flow and a horizontal flow is formed. In addition, the present invention by controlling the spacing of the multi-arrangement branch pipe through the efficient synergistic action of the compressed air, by removing the flow rate deceleration phenomenon caused by the sea surface vibration of the air breakwater application area and causing the surface flow of a thick layer, It can also be configured to reduce the wave energy.
방파제, 압축공기방파제, 공기방파제, 기포막, 해저Breakwater, compressed air breakwater, air breakwater, bubble membrane, seabed
Description
도 1 은 종래 공기방파제의 기포막 형성을 보인 예시도1 is an exemplary view showing the bubble film formation of a conventional air breakwater
도 2 은 본 발명에 따른 기포막 형성을 보인 예시도2 is an exemplary view showing the bubble film formation according to the present invention
도 3 은 파고별 수심/파장 비에 따른 소파효과를 보인 예시도Figure 3 is an exemplary view showing the sofa effect according to the depth / wavelength ratio by height
도 4 는 분기관 간격별 수심/파장 비에 따른 소파효과를 보인 예시도4 is an exemplary view showing a sofa effect according to the depth / wavelength ratio of each branch interval
도 5 는 설치수심별 수심/파장 비에 따른 소파효과를 보인 예시도5 is an exemplary view showing a sofa effect according to the depth / wavelength ratio of each installation depth
도 6 은 공기공급량의 변화에 따른 소파효과를 보인 예시도6 is an exemplary view showing a sofa effect according to the change in the air supply amount
도 7 은 설치수심의 변화에 따른 소파효과를 보인 예시도7 is an exemplary view showing a sofa effect according to the change in the installation depth
도 8a,8b,8c 는 설치수심 및 분기관 갯수에 따른 공기분출현상을 보인 예시도8a, 8b, 8c is an exemplary view showing the air blowing phenomenon according to the installation depth and the number of branch pipes
도 9a,9b,9c 는 분기관 간격별 분기관 개수에 따른 소파효과를 보인 예시도9A, 9B, and 9C are exemplary views showing the sofa effect according to the number of branch pipes by branch pipe spacing.
도 10a,10b,10c 은 분기관 갯수별 분기관 간격에 따른 소파효과를 보인 예시도10a, 10b, 10c is an exemplary view showing the sofa effect according to the branch pipe spacing by the number of branch pipes
도 11a,11b,11c 은 유의파 주기별 공기공급량에 따른 소파효과를 보인 예시도 11A, 11B, and 11C are exemplary views showing the sofa effect according to the amount of air supply for each significant wave period.
도 12 는 공기방파제의 원리를 보인 예시도12 is an exemplary view showing the principle of the air breakwater
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
(10) : 공기구 (20) : 분기관10: air port 20: branch pipe
(30) : 공기기포 (40) : 기포막
30: air bubble 40: bubble film
본 발명은 다중배열 분기관을 이용한 고효율 압축공기방파제에 관한 것으로, 구멍이 뚫린 관을 해저에 설치하고, 구멍을 통해 압축공기를 분출함으로써, 상승하는 기포에 의해 생기는 수면에서의 흐름에 의해 파고를 감쇠시키는 다중배열 분기관을 이용한 고효율 압축공기방파제에 관한 것이다. 또한 본 발명은 다중배열 분기관의 간격을 조절하여 압축공기의 효율적인 상승작용을 통해서, 공기방파제 적용영역의 해수면 진동으로 인한 유속 감속 현상을 제거하고 두꺼운 층의 수면흐름을 유발함으로써, 보다 장주기의 파랑 에너지도 감소시킬 수 있도록 구성할 수 있다. The present invention relates to a high-efficiency compressed air breakwater using a multi-arrangement branch pipe, and installs a perforated pipe on the seabed and blows compressed air through the hole, thereby digging out by the flow in the water surface caused by rising bubbles. The present invention relates to a highly efficient compressed air breakwater using a multi-array branch pipe for damping. In addition, the present invention by adjusting the spacing of the multi-arrangement branch pipe through the efficient synergistic action of the compressed air, to remove the flow rate deceleration phenomenon caused by the sea surface vibration of the air breakwater application area and to induce a thick layer of water flow, the longer wave It can also be configured to reduce energy.
새로운 항만을 건설하거나 기존 항만의 확장 또는 개량에 있어서 가장 문제가 되는 것 중의 하나는 항내에 충분히 정온한 수역을 확보해야 한다는 것이다. 최근 국가간 해상 물동량이 급신장하면서 선박건조의 증가 및 대형화 추세에 따라 선박계류를 위한 항만을 보유하고 있는 중공업, 조선소 등에서의 항내 선박 접안은 거의 포화상태에 이르고 있으며 향후 선박의 이중접안도 불가피할 것으로 예상된 다. 이에 따라 항내 정온도를 향상시키기 위해서 새로운 방파제를 추가 건설하는 방안도 추진되고 있지만 선박 입출항의 용이성, 경제성, 항내 환경오염 문제 등을 고려해 볼 때 그 한계가 있는 실정이다. One of the biggest problems in constructing new ports or expanding or renovating existing ones is the need to ensure sufficient calm water within the ports. In recent years, due to the rapid growth of maritime traffic between countries, ship berthing in heavy industry, shipyard, etc., which has harbors for ship mooring, is almost saturated due to the increase in shipbuilding and the increase in size of ships. It is expected. As a result, new construction of a new breakwater is being promoted to improve the static temperature in the port, but there are limitations in consideration of ease of entry and departure, economic feasibility, and environmental pollution in the port.
일반적인 방파제는 그 자체의 무게와 강도에 의해 강한 파도의 힘을 이겨내고, 파랑이 항내로 침입하는 것을 방지하는 것으로, 파랑이 진행해 오는 방향에 직각 또는 조금더 경사지게 설치되며, 선박의 항구통행을 위하여 또한, 선박이 지그재그로 통행하지 않고 빠른속도로 지나갈 수 있도록 충분한 선박통행공간을 확보하도록 해안에서 약 800∼1,000ｍ 거리를 두고 설치된다. A general breakwater is to overcome the force of strong waves by its own weight and strength, to prevent blue from invading into the harbor, and to be installed at right angles or a little more inclined to the direction of blue travel, In addition, it is installed at a distance of about 800 ~ 1,000m from the shore to ensure sufficient space for ship passage so that ships can pass at high speed without zigzag.
그러나, 상기와 같은 방파제는 고정식으로 설치되므로 일방향에서 진행되는 파랑의 침입을 방지할 수 있으나, 또다른 방향 즉, 선박의 출입을 위한 공간으로 유입되는 파랑은 방지할 수 없으며, 특히 항내 정온(靜穩)이 중요시되는 중공업, 조선소 등에서는 이와 같은 돌출되는 파랑으로 인하여 선박에 손상이 발생되는 문제점이 발생되었다. However, since the breakwater is fixedly installed, it is possible to prevent the invasion of blue waves in one direction, but in other directions, the waves flowing into the space for the entry and exit of the vessel cannot be prevented. In heavy industries and shipyards, where the importance of 穩) is important, damage caused to the ship is caused by the protruding blue waves.
또한, 종래의 방파제는 고정식으로 설치되어 있어, 상황에 따른 대응이 곤란하고, 축조에 따른 경제적 부담이 있으며, 장기간으로 축조기간을 필요로 하는 등 여러가지 문제점이 있었다. In addition, since the conventional breakwater is fixedly installed, it is difficult to cope with the situation, there is an economic burden due to the construction, and there are various problems such as requiring a construction period for a long time.
물론, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 바다밑에서 공기기포를 끌어올려 파도를 제거하는 공기방파제가 있으나, 종래의 공기방파제는 도 12 에 도시된 바와 같이 개념만 구비하고 있으며, 이러한 기술수단으로는 현실적으로 적용하기 곤란하고, 바다밑에 설치된다 하더라도, 도 1 에 도시된바와 같이 협소한 기포막만 을 생성하게 되므로, 이러한 기포막만으로는 파도를 제거할 수 없는 문제점이 있었다.
Of course, there is an air breaker for removing the waves by pulling the air bubbles under the sea in order to solve the above problems, the conventional air breakers are provided with only the concept as shown in Figure 12, such technical means It is difficult to apply, and even if installed under the sea, since only a narrow bubble film is generated as shown in Figure 1, there was a problem that can not remove the wave only by such a bubble film.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 선박의 입출항을 용이하게 하면서 항내로 침입되는 파랑을 효율적으로 방지하고, 설치 및 분해가 간편하며, 이로 인해 우수한 이동성을 구비함과 동시에 해수를 순환시켜 항내 환경오염을 방지할 수 있는 다중배열 분기관을 이용한 고효율 압축공기방파제를 제공하는 것이다.
The present invention is to solve the above problems, the purpose is to facilitate the entry and exit of the vessel while effectively preventing the intrusion into the port, easy installation and disassembly, thereby providing excellent mobility and It is to provide a highly efficient compressed air breakwater using a multi-arrangement branch pipe that can circulate seawater to prevent environmental pollution in the port.
도 2 는 본 발명에 따른 기포막 형성을 보인 예시도를, 도 12 는 공기방파제의 원리를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 다수개의 공기구(10)가 등간격으로 일렬 형성된 분기관(20)을 해저면에 평행하게 다수개 설치하고, 상기 분기관(20)으로 공기압축기(도시없음)에 의해 압축공기를 공급하여 방출되는 공기기포(30)에 의해 해수순환패턴을 구비하는 하나의 거대한 기포막(40)을 형성하도록 되어 있다. Figure 2 shows an exemplary view showing the bubble film formation according to the present invention, Figure 12 shows an exemplary view showing the principle of the air breaker, the present invention is a plurality of
즉, 본 발명은 수중에 다수개의 분기관을 병렬로 다중 배열설치하고, 각각의 분기관 공기구를 통해 압축공기를 방출시켜 상승하는 공기기포에 의한 하나의 거대한 기포막(bubble screen)을 형성하도록 되어 있다. 이와 같이 본 발명은 하나의 거대한 두께를 구비하고 또한 해수순환패턴을 구비하는 거대 기포막이 형성되도록 분기관을 다중 배열설치하도록 되어 있다. That is, the present invention is to arrange a plurality of branch pipes in parallel in water, and to release a compressed air through each branch pipe air hole to form one giant bubble screen by rising air bubbles (bubble screen) have. As described above, the present invention is to provide a multi-arrangement of branch pipes so that a giant bubble film having one huge thickness and a seawater circulation pattern is formed.
상기 기포막은 공기구를 통해 방출되는 공기기포에 의해 연직흐름을 유발하게 되고, 이 연직흐름은 수면부근에서 기포막 영역으로 부터 양방향으로 수평흐름을 발생하게 된다. 또한, 해저면에서는 이와 상응하는 흐름이 기포막쪽으로 발생하게 되므로, 전체적으로 해수순환패턴을 구비하게 된다. The bubble film causes a vertical flow by the air bubbles emitted through the air sphere, the vertical flow generates a horizontal flow in both directions from the bubble membrane region near the water surface. In addition, since a corresponding flow is generated toward the bubble membrane at the sea bottom, the seawater circulation pattern is provided as a whole.
상기와 같이 기포막에 의해 하나의 해수순환패턴을 구비하는 본 발명은 수면부위에서 발생되는 입사파 반대방향으로의 수평흐름에 의해 파를 감소시키고, 입사파 방향으로의 수평흐름에 의해 항내 해수를 순환시키게 된다. 이를 도면에 의해 살펴보면, 도 12 의 Hi 는 입사파고, Ht는 투과파고, d 는 수심을 의미하고 있으며, 이를 고려하여 본 발명을 설명하면, 상승하는 기포들은 연직흐름을 유발하게 되고, 이 연직흐름은 수면부근에서 기포막 영역으로부터 양방향으로 수평흐름을 발생하게 되며, 해저면에는 이와 상응하는 흐름이 기포막 쪽으로 발생하게 되어 결국, 하나의 해수순환 패턴을 갖추게 된다. 즉, 입사파의 반대방향으로의 수면흐름은 파를 감소시키고, 입사파 방향으로는 미소한 진동을 가진 흐름으로서 항내의 해수순환 역할을 하게 된다.
The present invention having one seawater circulation pattern by the bubble membrane as described above reduces the wave by the horizontal flow in the direction opposite to the incident wave generated in the water surface area, and the seawater by the horizontal flow in the incident wave direction Will be cycled. Referring to the drawings, H i of FIG. 12 means an incident wave, H t means a transmission wave, and d means a depth. When considering the present invention in consideration of this, rising bubbles cause vertical flow. The vertical flow generates horizontal flow in both directions from the bubble membrane region near the surface of the water, and a corresponding flow is generated toward the bubble membrane at the bottom of the sea surface, thereby forming a seawater circulation pattern. That is, the water flow in the opposite direction of the incident wave reduces the wave, and acts as a seawater circulation in the harbor as a flow having a slight vibration in the incident wave direction.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
길이 25ｍ, 폭 80ｍ, 깊이 1ｍ의 조파수조에 병렬로 다수개의 분기관을 설치 하고, 상기 분기관으로 공기분배기를 통해 압축공기를 공급하여 압축공기 방파제를 설치하였다. A plurality of branch pipes were installed in parallel in a wave tank having a length of 25 m, a width of 80 m, and a depth of 1 m, and compressed air breakwater was installed by supplying compressed air through an air distributor.
압축공기 주 분기관으로부터 1개의 호스를 조파수조 중앙부 하단의 유량계 및 주 밸브가 부착된 2ｍ길이의 관에 연결하고 이 관의 끝단에 15개의 노즐이 부착된 공기분배기를 연결하였으며, 15개 노즐중 1개는 압력계를 부착하여 공기분배기의 내부압력을 측정하였다. One hose from the compressed air main branch pipe was connected to a 2-meter long pipe with a flow meter and a main valve at the bottom of the center of the sowing tank, and an air distributor with 15 nozzles was connected to the end of the pipe. One attached a pressure gauge to measure the internal pressure of the air distributor.
공기분배기의 보조밸브는 압축공기의 분출량을 조절하는데 사용되며, 파고계는 공기방파제 모형의 설치지점에서 전후로 각각 5ｍ지점에 설치하였다. 또한, 상승하는 기포에 의해 수면에서 발생하는 유속을 측정하기 위해서 프로펠러 유속계를 분기관의 중심으로부터 50∼100㎝ 지점의 수심 25㎝에 설치하였다. 또한, 수조끝단에서의 반사파의 영향을 최소화하기 위해서 소파기를 보완하였다. 이때, 상기 규칙파는 파고 Ｈi = 2∼7㎝, 주기 Ｔ = 0.6∼1.5sec 범위를 대상으로 하고, 수조내의 수심은 70㎝로 하였다. 한편, 불규칙파는 Bretshneider-Mitsuyasu 스펙트럼의 유의파고 Ｈ1/3 = 5.0㎝, 유의파 주기 Ｔ1/3 = 0.9∼1.3 sec를 실험대상파로 선정하였으며. 계측시간은 250sec 이며 1초당 20개의 데이터(계측 시간간격 = 0.05 sec)를 계측하였다.
Auxiliary valves of the air distributor are used to control the amount of compressed air blown out, and the crest meter is installed 5m from the installation point of the air breakwater model. In addition, in order to measure the flow velocity which arises in water surface by rising bubble, a propeller flowmeter was installed in the water depth of 25 cm 50-50 cm from the center of a branch pipe. In addition, the sofa is complemented to minimize the influence of the reflected wave at the end of the tank. At this time, the regular wave was subjected to wave height H i = 2 to 7 cm and period T = 0.6 to 1.5 sec, and the water depth in the tank was 70 cm. On the other hand, the irregular wave was selected as the significant wave height of the Bretshneider-Mitsuyasu spectrum, H 1/3 = 5.0㎝, and the significant wave period T 1/3 = 0.9 to 1.3 sec. The measurement time was 250 sec and 20 data per second (measurement time interval = 0.05 sec) were measured.
실시예 1Example 1
도 3 은 파고별 수심/파장 비에 따른 소파효과를 보인 예시도를 도시한 것으 로, 수조 저면(설치수심 ｈ = 70㎝)에 5열의 분기관을 10㎝간격으로 배치하였으며, 공기공급량(Ａ)가 300ℓ/min 이 되도록 유지하고 Ｈi = 2∼7㎝, Ｔi = 0.6∼1.5sec의 입사파를 대상으로 다중 병렬 공기방파제의 소파효과를 실험하였다. Figure 3 shows an exemplary view showing the sofa effect according to the depth / wavelength ratio by wave height, five rows of branch pipes are arranged at 10cm intervals on the bottom of the tank (installation depth ｈ = 70㎝), the air supply amount (A ) Was maintained at 300 L / min, and the sofa effect of the multiple parallel air breakwater was tested for the incident waves of H i = 2-7cm and T i = 0.6-1.5 sec.
도 3 에서 가로축은 수심(ｄ)과 파장(Ｌ)의 비를 나타내며, 세로축은 입사파(Ｈi)에 대한 투과파(Ｈt)의 비를 나타낸다. Ｈi/Ｈt 가 작을수록 소파효과가 커짐을 의미한다. 공기공급량(Ａ)이 일정할 경우, 입사파고에 따른 영향은 뚜렷하게 나타나지 않지만 입사파장이 수심에 비해 짧을수록 소파효과가 커짐을 알 수 있다. 특히, ｄ/Ｌ ＞ 0.45 인 조건에서는 입사파의 50%이하로 감소하기 시작하면서 소파효과가 현저하게 증가하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있다.
In Figure 3 the horizontal axis represents the ratio of the depth (d) and the wavelength (L), the vertical axis represents the ratio of the transmitted wave (H t) of the incident wave (H i). The smaller H i / H t , the greater the sofa effect. If the air supply amount (A) is constant, the effect due to the incident wave does not appear clearly, but it can be seen that the sofa effect increases as the incident wavelength is shorter than the depth. In particular, it can be seen that under the condition of d / L> 0.45, the sofa effect tends to increase significantly, starting to decrease below 50% of the incident wave.
실시예 2Example 2
도 4 는 분기관 간격별 수심/파장 비에 따른 소파효과를 보인 예시도를 도시한 것으로, 공기공급량 Ａ = 120Ｌ/min, ｈ = 70㎝, 5열의 분기관을 각각 5, 10, 20㎝ 간격으로 설치하여 실험하였따. 그 결과는 도 4 와 같으며, 분기관의 간격에 따라 소파효과가 달라짐을 알 수 있다. 또한, 수심/파장 비가 클수록 실시예 1 에서와 마찬가지로 소파효과가 커짐을 알 수 있다. 결국, 분기관의 개수가 동일하더라도 배치방법을 적절히 선택하여 소파효과를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
Figure 4 shows an exemplary view showing the sofa effect according to the depth / wavelength ratio of the branch pipe spacing, the air supply amount A = 120L / min, ｈ = 70cm, 5 rows of branch pipes spaced 5, 10, 20cm, respectively Tested by installing. The result is shown in Figure 4, it can be seen that the sofa effect varies depending on the interval of the branch pipe. In addition, it can be seen that the sofa effect is larger as in Example 1 as the depth / wave ratio is larger. As a result, even if the number of branch pipes is the same, it can be seen that the sofa effect can be increased by appropriately selecting the arrangement method.
실시예 3 Example 3
도 5 는 설치수심별 수심/파장 비에 따른 소파효과를 보인 예시도를 도시한 것으로, 공기공급량 Ａ = 300Ｌ/min 일때, 15열의 분기관을 10㎝간격으로 구성하고 설치수심(ｈ)을 각각 55, 60, 70㎝ 로 변화시키면서 실험하였으며, 도 5 에 도시된 바와 같이, 수심/파장 비가 클수록 소파효과가 커지는 경향을 보이고 있음을 알 수 있고, 모형의 설치수심(ｈ)이 깊을수록 소파효과가 커짐을 알 수 있다. 따라서 공기방파제는 해저면 가까이에 설치하는 것이 효율적인 것으로 판단된다.
Figure 5 shows an exemplary view showing the sofa effect according to the depth / wavelength ratio of each installation depth, when the air supply amount A = 300L / min, constitutes 15 rows of branch pipes at intervals of 10 cm and each installation depth (ｈ) Experiment with changing to 55, 60, 70cm, as shown in Figure 5, it can be seen that the sofa effect tends to increase the greater the depth / wavelength ratio, the deeper the installation depth (ｈ) of the model sofa effect It can be seen that increases. Therefore, it is judged that it is effective to install air breakwater near the sea bottom.
실시예 4Example 4
도 6 은 공기공급량(Ａ)의 변화에 따른 소파효과의 한 예로서 공기방파제의 설치수심 ｈ= 70㎝ 인 경우 공기공급량(Ａ = 120∼300 Ｌ/min)의 변화에 따른 소파효과를 나타내었다. 이때, 분기관의 개수는 5개, 분기관 간격은 20㎝이다. 도 6 에서 가로축은 주파수를 나타내며, 세로축은 파에너지 스펙트럼의 밀도함수값을 나타낸다. 실험에 사용된 입사파의 제원은 Ｈ1/3 = 5.0㎝, Ｔ1/3 = 0.9sec이며, 상단에는 입사파가 공기방파제를 통과한 후의 투과파에 대한 유의파고(Ｈ1/3)를 나타내었다. 분기관 개수 및 간격이 동일함에도 불구하고 공기공급량을 증가시킴에 따라 입사파의 에너지가 크게 감소하는 경향을 보인다. 특히, Ａ = 300Ｌ/min 인 경우 입사파고에 비해 14% 이하로 감소하였고, 저주파수 영역에서도 파에너지를 저감시킬 수 있었다. 그러므로 다량의 공기 분출이 소파효과에 크게 기여함을 알 수 있다.
FIG. 6 shows the sofa effect according to the change of the air supply amount (A = 120 to 300 L / min) when the installation depth of the air breaker is 70 cm as an example of the sofa effect according to the change of the air supply amount (A). . At this time, the number of branch pipes is five, and the branch pipe spacing is 20 cm. In FIG. 6, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the density function value of the wave energy spectrum. The specifications of the incident wave used in the experiment were H 1/3 = 5.0㎝, T 1/3 = 0.9sec, and at the top the significant wave height (H 1/3 ) of the transmitted wave after the incident wave passed through the air breaker Indicated. Although the number and spacing of the branch pipes are the same, the energy of the incident wave tends to decrease significantly with increasing air supply. In particular, in the case of A = 300 L / min, it was reduced to less than 14% compared to the incident wave, it was possible to reduce the wave energy in the low frequency region. Therefore, it can be seen that a large amount of air blowing contributes greatly to the sofa effect.
실시예 5Example 5
도 7 은 설치수심의 변화에 따른 소파효과를 보인 예시도를 도시한 것으로, 설치수심(ｈ)의 변화에 따른 소파효과의 한 예로서 공기공급량 Ａ = 120 Ｌ/min, 5열의 분기관을 20㎝ 간격으로 구성하고 설치수심(ｈ)을 각각 30, 50, 70㎝ 로 변화시키면서 실험하였다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 전반적으로 고주파수 영역에서는 소파효과가 현저하게 나타나는 경향을 보이고 있다. 이것은 규칙파 실험에서의 수심/파장 비에 따른 소파효과의 결과와 유사하다. 공기공급량이 동일함에도 불구하고 공기방파제 분기관의 설치수심(ｈ)이 깊을수록 입사파의 에너지를 많이 감소시킴을 알 수 있다. 특히 설치수심 ｈ = 70㎝인 경우는 입사파의 파고에 비해 34%까지 저감되는 것을 보였다. 이것은 공급된 공기가 수면 하에서 분출된 후 상승하면서 수면 부근에서 보다 두꺼운 층의 흐름을 유발하기 때문이라 생각된다. 7 shows an exemplary view showing the sofa effect according to the change in the installation depth, and as an example of the sofa effect according to the change in the installation depth, It was constructed with the intervals of cm and the installation depth (ｈ) was changed to 30, 50 and 70 cm, respectively. As shown in FIG. 7, the sofa effect is prominent in the high frequency region. This is similar to the results of the sofa effect according to the depth / wave ratio in regular wave experiments. Although the air supply is the same, it can be seen that the deeper the installation depth of the breakwater branch, the energy of the incident wave is reduced. In particular, the installation depth ｈ = 70㎝ was shown to be reduced by 34% compared to the incident wave height. This is thought to be because the supplied air is blown off under the surface of the water and then rises causing a thicker layer flow near the surface of the water.
이러한 현상은 도 8a, 8b, 8c 를 통하여 알 수 있다. 도 8a, 8b, 8c 는 설치수심 및 분기관 갯수에 따른 공기분출현상을 보인 예시도를 도시한 것으로, 동일한 공기공급량(Ａ=120 Ｌ/min)에 대해서 설치수심 및 분기관 개수에 따른 압축공기의 상승 패턴을 보여준다. 설치수심 ｈ=70㎝ 인 경우를 보면, 상승하는 기포영역이 가운데로 집중한 후 수면 부근에서 양방향으로 두꺼운 층의 수면흐름을 형성함을 알 수 있고 유속 증가의 효과도 가져왔다. 이로 인해서 공기방파제 전면으로부터의 파를 흐름상에서 쇄파시키면서 소파효과가 증대됨을 실험 중에 관찰할 수 있었다.
This phenomenon can be seen through FIGS. 8A, 8B and 8C. 8A, 8B, and 8C show an example of the air blowing phenomenon according to the installation depth and the number of branch pipes. Compressed air according to the installation depth and the number of branch pipes for the same air supply amount (A = 120 L / min). Shows an upward pattern. In the case of the installation depth ｈ = 70㎝, it can be seen that the rising bubble area is concentrated in the center and then forms a thick layer of water flow in both directions near the water surface. As a result, it was observed during the experiment that the sofa effect was increased while breaking the wave from the front of the air breaker in the flow.
실시예 6 Example 6
도 9a, 9b, 9c 는 공기방파제의 분기관 간격(10, 15, 20㎝)별 분기관 개수(1, 3, 5, 7개)의 변화에 따른 소파효과를 도시한 것으로, 여기서, 공기방파제의 설치수심(ｈ=70㎝)과 공기공급량(Ａ=120 Ｌ/min)은 동일한 조건으로 하였다. 입사파의 제원은 Ｈ1/3 = 5.0㎝, Ｔ1/3 = 0.9sec이다. 9A, 9B, and 9C show sofa effects according to the change of the number of branch pipes (1, 3, 5, 7) for each of the
도 9a, 9b, 9c 에서와 같이 분기관 간격이 10~15㎝ 인 경우에는 분기관의 개수가 증가할수록 입사파의 에너지가 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. 그러나 분기관의 간격이 20㎝ 인 경우에는 설치수심, 공기공급량, 분기관 간격이 동일함에도 불구하고 분기관 개수가 3개, 5개로 증가할수록 입사파의 에너지가 전반적으로 감소하는 경향을 보이다가 7개의 경우에는 5개의 경우보다 효율적이지 못하다. 이러한 현상은 일정한 공기공급량에 비해서 분기관의 개수가 일정 개수 이상이 되면, 분출되는 공기의 분산으로 인해 수면부근의 수평흐름 유속을 충분히 생성하지 못하기 때문이다.
As shown in FIGS. 9A, 9B and 9C, when the branch spacing is 10 to 15 cm, the energy of the incident wave generally decreases as the number of branch pipes increases. However, when the spacing of the branch pipes is 20cm, the energy of the incident wave tends to decrease as the number of branch pipes increases to three and five, despite the same installation depth, air supply, and branch pipe spacing. Dogs are less efficient than five. This phenomenon is because when the number of branch pipes exceeds a certain number of air supplies, the horizontal flow velocity near the water surface is not sufficiently generated due to the dispersion of the ejected air.
실시예 7Example 7
도 10a, 10b, 10c 는 공기방파제의 분기관 개수(3, 5, 7개)별 분기관 간격(10, 15, 20㎝)의 변화에 따른 소파효과를 도시한 것으로, 공기방파제의 설치수심(ｈ=70㎝), 공기공급량(Ａ=120 Ｌ/min)은 동일한 조건으로 하였다. 입사파의 제원은 Ｈ1/3 = 5.0㎝, Ｔ1/3 = 0.9sec이다. 10A, 10B, and 10C show sofa effects according to changes in branch pipe spacing (10, 15, 20 cm) for each branch pipe number (3, 5, 7) of the air breakwater, and the installation depth of the air breakwater ( ｈ = 70 cm) and the air supply amount (A = 120 L / min) were made into the same conditions. The specifications of the incident wave were H 1/3 = 5.0 cm and T 1/3 = 0.9 sec.
도 10a, 10b, 10c 에서 동일한 설치수심, 공기공급량에 대해서 분기관이 3개 인 경우에는 분기관의 간격이 넓을수록 입사파의 에너지가 상당히 감소하는 경향을 보였다. 그러나 분기관이 5개인 경우에는 큰 차이가 없었고 7개인 경우에는 분기관의 간격이 넓을수록 역효과를 보였다. 이러한 현상은 실시예 6 에서와 언급한 바와 같이 일정한 공기공급량에 대해서 분기관의 개수 및 분기관의 간격이 일정 간격 이상이 될 경우 상승하는 기포영역이 분산하기 때문이다.
10A, 10B, and 10C, when three branch pipes exist for the same installation depth and air supply, the energy of incident waves tends to decrease considerably as the branch pipes are wider. However, there were no significant differences in the case of five branching tubes, and in the case of seven branching tubes, the wider the branching interval, the more adverse effects were. This phenomenon is because, as mentioned in Example 6, the rising bubble region is dispersed when the number of branch pipes and the distance between the branch pipes are equal to or greater than a predetermined interval for a constant air supply amount.
실시예 8Example 8
도 11a, 11b, 11c 는 유의파고 Ｈ1/3 = 5.0㎝ 에 대한 주기(Ｔ1/3 = 0.9∼1.3 sec)별 공기공급량(Ａ)의 변화에 따른 소파효과를 나타내었다. 이때, 공기공급량Ａ = 120∼600 Ｌ/min, 분기관 간격은 10㎝로 15개의 분기관을 수심 70㎝ 에 설치하였다. 전반적으로 유의파 주기가 짧을수록, 공기공급량이 증가할수록 소파효과가 커지는 경향을 보인다. 또한, 고주파수 영역에서는 파 에너지의 감소효과가 크게 나타나지만 저주파수 영역에서는 그 효과가 작다. 특히 Ｔ1/3 = 1.3 sec인 경우 저주파수 영역에서의 파 에너지 감소효과는 거의 없을 정도이다. 이러한 경우에는 훨씬 많은 양의 공기공급과 함께 분기관의 개수 및 간격을 보다 적절히 배치할 필요가 있다.
11a, 11b, and 11c show the sofa effect according to the change in the air supply amount (A) by period (T 1/3 = 0.9 to 1.3 sec) for significant wave height H 1/3 = 5.0 cm. At this time, the air supply amount A = 120-600 L / min, the branch pipe spacing was 10 cm, and 15 branch pipes were installed in the depth of 70 cm. In general, the shorter the period, the larger the air supply, the larger the sofa effect. In addition, the effect of reducing wave energy is large in the high frequency region, but the effect is small in the low frequency region. Especially in the case of T 1/3 = 1.3 sec, there is little effect of reducing the wave energy in the low frequency region. In this case, it is necessary to arrange the number and spacing of the branch pipes with a much larger amount of air supply.
상기에서와 같이, 본 발명은 수심(ｄ)/파장(Ｌ)비가 클수록, 공기공급량(Ａ)이 많을 수록, 설치수심(ｈ)이 깊을수록 소포효과가 현저히 증가되고 있음을 알 수 있으며, 동일한 공기공급량을 이용할 경우, 분기관의 배치방법(분기관의 갯수, 배치간격, 설치수심 등)에 따라 소파효과가 크게 변화됨을 알 수 있다 즉, 입사파 특성 및 수심등을 고려하여 공기공급량과 분기관의 배치를 최적화할 경우, 본 발명에 따른 소파성능을 크게 향상 시킬 수 있다.
As described above, the present invention can be seen that the larger the depth (d) / wavelength (L) ratio, the larger the air supply amount (A), the deeper the installation depth (ｈ), the greater the defoaming effect, the same When the air supply is used, the sofa effect is greatly changed according to the arrangement method of the branch pipes (number of branch pipes, spacing, installation depth, etc.). When optimizing the arrangement of the engine, it is possible to greatly improve the sofa performance according to the present invention.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기록의 범위내에 있게 된다.
The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims record.
이와 같이 본 발명은 압축공기에 의해 하나의 해수순화패턴을 구비하는 기포막을 형성하도록 되어 있어, 일반적인 방파제에 비해 현장에 설치하거나 철거하는 작업도 간단하고 저렴한 건설비로 시공이 가능하다. Thus, the present invention is to form a bubble membrane having a seawater purification pattern by compressed air, it is possible to install at the site or to dismantle compared to the general breakwater, and can be constructed at a low construction cost.
또한, 본 발명은 분기관을 다중 병렬 배열 설치하도록 되어 있어 압축공기의 효율적인 상승작용을 통한 수면흐름 속도 및 두께를 증대시켜 소포효과를 현저히 증가시킬 수 있다. In addition, the present invention is to install a multi-parallel arrangement of the branch pipe can increase the surface flow rate and thickness through the effective synergy of the compressed air can significantly increase the defoaming effect.
또한, 본 발명은 동일한 공기공급량이 공급될 경우, 단일 배열 분기관의 경우보다 장주기의 입사파 에너지를 크게 감소시킬 수 있다. In addition, when the same air supply amount is supplied, the incident wave energy of the long period can be greatly reduced than that of the single array branch pipe.
또한, 본 발명은 다중배열 분기관의 간격을 조절하여 압축공기의 효율적인 상승작용을 꾀할 수 있으며, 공기방파제 적용영역의 해수면 진동으로 인한 유속감소현상을 제거할 수 있다.In addition, the present invention can achieve an effective synergistic effect of the compressed air by adjusting the spacing of the multi-arrangement branch pipe, it is possible to eliminate the flow rate reduction phenomenon due to sea level vibration in the air breakwater application area.
또한, 해저면에 설치되므로, 선박의 입출항에 지장을 주지 않으며, 항시 가동되는 것이 아니라 필요에 따라 가동할 수 있으므로, 설치 및 유지보수를 포함한 시설운영면에서 매우 경제적이다.In addition, since it is installed on the bottom of the sea, it does not interfere with the ship's entry and exit port, and it is not always operated, but can be operated as needed, so it is very economical in terms of facility operation including installation and maintenance.
또한, 중공업 및 조선소 등의 각 작업장에서는 다양한 목적으로 압축공기를 많이 사용하고 있으므로, 이러한 압축공기를 활용할 경우, 별도의 압축공기 공급수단없이 현장적용이 가능하며, 이를 통해 기존의 방파제로 구성된 항 입구의 해저면에서 분기관(manifold)을 통해 압축공기를 분출시킴으로써 항 바깥쪽으로의 흐름을 이용하여 항내로 들어오는 파고를 감소시키고 항 안쪽으로의 흐름을 이용하여 해수순환을 통한 항내 해역환경을 개선할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
In addition, each workshop, such as heavy industries and shipyards, uses a lot of compressed air for various purposes, so when using such compressed air, it is possible to apply the site without a separate means of supplying compressed air. By blowing compressed air through the manifold at the bottom of the sea, it is possible to reduce the crest coming into the port by using the flow to the outside of the port and improve the sea area environment through the sea water circulation by using the flow into the port. There are so many effects.
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