KR101550286B1 - Arrangement method of sampling port apparatus for ballast water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박평형수 관리장치(BWMS)에 설치되어 평형수 처리 후에 배출되는 해수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 효율적으로 파악하기 위해 샘플링 포트 장치를 설치하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법은 평형수 배관으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치를 평형수 배관에 설치하는 방법에 있어서, 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관 및 상기 샘플링 배관에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트가 각각 일체로 이루어지는 n 개(n은 2이상의 자연수)의 샘플링 포트 장치를 평형수 배관의 중심축을 기준으로 방사상으로 대칭이 되도록 배치되되, n 개의 샘플링 포트 장치는 평형수 배관의 횡단면을 2π/n으로 균등 분할하도록 배치하는 것이다.The present invention relates to a method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium, and more particularly, to a method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium, And a method of installing a sampling port device for efficiently grasping the number of individuals.
The method of installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium according to the present invention is characterized in that a sampling port apparatus installed in the equilibrium water pipeline for monitoring the population of plants, plants, harmful aquatic organisms, (N is a natural number of 2 or more) sampling ports each having at least one port connected to the sampling pipe, each of which has a hollow having a predetermined length and through which a ballast water pipe is inserted; The device is arranged to be radially symmetrical with respect to the central axis of the ballast water pipe, wherein the n sampling port devices are arranged so that the cross section of the ballast water pipe is evenly divided by 2? / N.
Description
본 발명은 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박평형수 관리장치(BWMS)에 설치되어 평형수 처리 후에 배출되는 해수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 효율적으로 파악하기 위해 샘플링 포트 장치를 설치하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium, and more particularly, to a method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium, And a method of installing a sampling port device for efficiently grasping the number of individuals.
평형수(Ballast water)란 선박의 종경사, 횡경사, 흘수, 복원성 또는 선체응력을 통제하기 위하여 선박에 싣고 있는 생물을 포함한 각종 유기물과 부유성 물질이 포함된 물을 말한다.Ballast water refers to water containing various organic matter and suspended matter, including organisms placed on board the ship to control the longitudinal, tilt, draft, stability or hull stress of the ship.
좀 더 구체적으로 평형수란 도 1에 도시된 바와 같이 선박으로부터 화물을 하역시킨 상태 또는 선박에 적재된 화물의 량이 매우 적은 상태에서 선박을 운행할 경우, 선박이 균형을 잃는 것을 방지할 수 있도록 선박에 설치된 밸러스트탱크(Ballast tank)의 내부에 채우는 부력조정용 담수 또는 해수를 말한다.More specifically, as shown in FIG. 1, a ballast is a ballast capable of preventing a ship from being out of balance when a cargo is unloaded from the ship or when the car is operated in a state where the amount of cargo loaded on the ship is very small. Means freshwater or seawater for buoyancy adjustment to be filled in a ballast tank installed in the ballast tank.
상기와 같은 평형수(Ballast water)에는 평형수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종 미생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리 없이 타지역의 수역으로 배출시킬 경우 평형수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높아진다.Ballast water as mentioned above is inhabited by various microorganisms such as pathogenic bacteria and plankton contained in fresh water or seawater filled with equilibrium water. Therefore, when it is discharged into a water area of another area without any treatment, Which could lead to serious marine pollution and destruction of ecosystems.
이러한 상황을 반영하여, 1996년 미국에서는 국가 침입종 법률을 제정함으로서, 외래종을 침입자로 규정하여 평형수에 대한 관리와 통제를 의무화하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 평형수를 검역대상이 되는 수입화물로 규정함은 물론, 이에 대한 검역을 직접 실시하고 있다.In 1996, in the United States, the law on national invasive species was enacted, requiring the management and control of equilibrium water by mandating exotic species as an intruder. In Australia, the quarantine law was revised, As well as quarantine directly.
한편, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 선박평형수와 침전물 관리 국제협약을 채택하여 평형수관리장치(BWMS: Ballast Water Management System)의 장착을 의무화하여 수중생물의 이동을 방지하고자 한다.Meanwhile, the International Maritime Organization (IMO) has adopted the International Convention on Ballast Water and Sediment Management to prevent the movement of aquatic organisms by imposing a ballast water management system (BWMS).
여기서 평형수관리(Ballast water management)란 평형수와 침전물 내에 포함된 유해한 수생 생물과 병원균을 제거하거나, 해롭지 않도록 하거나 또는 그 유입이나 배출을 방지하기 위하여 기계적, 물리적, 화학적 및 생물학적 방법의 어느 하나 또는 이들의 복합적인 공정을 말하며, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 평형수의 살균 및 정화처리에 필요한 장치를 선박에 탑재토록 하였으며, 이를 위반할 시에는 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다.Ballast water management refers to any one of mechanical, physical, chemical, or biological methods to remove, harm, or prevent the ingestion or release of harmful aquatic organisms and pathogens contained in ballast water and sediment. The International Maritime Organization (IMO) concluded an international agreement in February 2004, and from 2009 onwards, it will install the necessary equipments for sterilization and purification treatment of ballast water in ships. In case of violation, the ship is prohibited from entering the port.
따라서, 최근 들어 선박용 평형수를 처리하기 위한 다양한 기술개발이 이루어지고 있는 바, 대표적인 것으로는 오존(Ozone: 03)을 이용한 평형수의 살균 및 정화처리를 들 수 있으며, 이외에도 여러 가지 종류의 평형수 정화장치가 개발되었거나 개발중에 있다.Accordingly, various technologies for treating ship ballast water have been developed recently. For example, sterilization and purification treatment of ballast water using ozone (Ozone: 03) can be exemplified. In addition, various kinds of ballast water Purifiers have been developed or under development.
상기와 같이 선박에 탑재된 평형수 정화장치는, 국제해사기구(IMO)의 기준에 맞추어 육상시험 및 선상시험을 거쳐 인증서를 받은 다음, 상기 인증서를 선박에 비치하고 운항하게 되므로, 평형수 정화장치에 의하여 처리된 평형수가 국제해사기구에서 규정한 배출기준에 적합한 것인지를 측정할 수 있도록, 평형수로부터 미생물이 농축된 샘플용 추출수를 채수(採水)하는 샘플링장치가 사용되고 있다.As described above, the equilibrium water purification apparatus mounted on the ship receives the certificate through the land test and the shipboard test in accordance with the standard of IMO, and then the certificate is provided on the vessel and operated. Therefore, A sampler is used to collect the extracted water for the sample in which the microorganisms are concentrated from the ballast water so that the ballast water treated by the ballast water measurement apparatus meets the emission standard stipulated by the International Maritime Organization.
상기와 같은 선박용 평형수 샘플링장치의 예로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0103487호(공개일자: 2010년 09월 27일), 발명의 명칭 "선박 밸러스트수의 샘플링 시스템"에 기재된 바와 있다.An example of such a ballast water sampling apparatus is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0103487 (published on Sep. 27, 2010) entitled " Sampling System of Ship Ballast Water " .
그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 샘플링 포트 장치는 단순한 곡관의 형태를 가지며 배관 중심부에서만 샘플링이 가능하도록 설치되어져 있다.However, as shown in FIG. 2, the conventional sampling port device has a simple curved shape and is installed so that sampling can be performed only at the center of the pipe.
이러한 단순한 샘플링 설치 구조는 배관 내에 발생하는 복잡한 유동으로 인하여 개체들이 벽면으로만 흘러가거나 중심부에 집중되어 흘러갈 경우에는 수집되는 개체들의 대표성과 일관성을 신뢰하기 어려운 문제점을 안고 있었다.Such a simple sampling installation structure has a problem that it is difficult to trust the representative and coherence of the collected objects when the objects flow to the wall only or are concentrated in the center due to the complicated flow generated in the piping.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 샘플링 포트 장치 설치보다 효율적으로 샘플링 대표성 및 일관성을 확보하기 위하여 평형수 배관 중심부뿐만 아니라 평형수 배관 벽면 주변부까지 개체 포집이 가능한 구조의 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a structure capable of collecting not only the center of the ballast water pipe but also the periphery of the ballast water pipe, The present invention provides a method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법은 평형수 배관으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치를 평형수 배관에 설치하는 방법에 있어서, 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관 및 상기 샘플링 배관에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트가 각각 일체로 이루어지는 n 개(n은 2이상의 자연수)의 샘플링 포트 장치를 평형수 배관의 중심축을 기준으로 방사상으로 대칭이 되도록 배치되되, n 개의 샘플링 포트 장치는 평형수 배관의 횡단면을 2π/n으로 균등 분할하도록 배치하는 것이다.In order to achieve the above object, a method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium according to the present invention is installed in order to ascertain the population of plants, plants, harmful aquatic organisms or pathogens present in ballast water flowing into a ballast water pipe A method for installing a sampling port apparatus in a ballast water pipe, comprising the steps of: sampling piping having a predetermined length formed with a hollow and penetrating a ballast water pipe; and n (n Is a natural number of 2 or more) sampling ports are arranged to be radially symmetrical with respect to the center axis of the ballast water pipe, and the n sampling port devices are arranged so that the cross section of the ballast water pipe is evenly divided by 2? / N.
본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법은 평형수 배관으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치를 평형수 배관에 설치하는 방법에 있어서, 샘플링 포트 장치는 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관 및 상기 샘플링 배관에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트가 각각 일체로 이루어지며, 포트 중 적어도 하나 이상은 샘플링 배관 일측에서 전방으로 직경이 점차 커지는 나팔관 형상인 것이다.The method of installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium according to the present invention is characterized in that a sampling port apparatus installed in the equilibrium water pipeline for monitoring the population of plants, plants, harmful aquatic organisms, Wherein the sampling port device has a hollow having a predetermined length and has at least one port connected to the sampling pipe and a sampling pipe through which the ballast water pipe is inserted, It is a trumpet-shaped pipe whose diameter gradually increases forward from one side of the sampling pipe.
본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법은 평형수 배관으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치를 평형수 배관에 설치하는 방법에 있어서, 샘플링 포트 장치는 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관 및 상기 샘플링 배관에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트가 각각 일체로 이루어지며, 포트 중 적어도 하나 이상은 중공이 형성되어 있으며 상기 샘플링 배관과 외관 일측이 연결되는 원통형의 본체부와, 본체부의 일측 종단부로부터 전방으로 연장되어 형성되고 평형수가 유입되는 복수 개의 관통홀이 형성되어 있는 원추형의 다공유입부 및 본체부의 타측 종단부에 평형수를 유도하는 안내부를 구비하며, 포트의 다공유입부를 통하여 유입된 평형수는 원통형의 본체부를 거쳐 샘플링 배관으로 이동하는 것이다.The method of installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium according to the present invention is characterized in that a sampling port apparatus installed in the equilibrium water pipeline for monitoring the population of plants, plants, harmful aquatic organisms, Wherein the sampling port device has a hollow having a predetermined length and has at least one port connected to the sampling pipe and a sampling pipe through which the ballast water pipe is inserted, A hollow main body having a hollow main body and a tubular main body part connected to one side of the outer tube; a conical porous inflow part formed forwardly from a longitudinal end of the main body part and having a plurality of through holes through which ballast water flows, A guide portion for guiding the ballast water to the other end portion of the main body portion Ratio, and the number of equilibrium flows through the porous portion of the inlet port is to go to the sample tubing through parts of the cylindrical main body.
본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법은 평형수 배관 중심부뿐만 아니라 평형수 배관 벽면 주변부까지 개체 포집이 가능한 이점이 있다.The method for installing a ballast water sampling port apparatus according to the present invention has an advantage that it can collect not only the center of the ballast water pipe but also the peripheral portion of the wall of the ballast water pipe.
또한, 종래의 샘플링 포트 장치 설치방법보다 개체수의 대표성 및 선형성이 우수한 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that the representative number and the linearity of the population are superior to the conventional sampling port apparatus installation method.
도 1은 선박용 평형수의 유입 및 유출 경로를 설명하는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 선박 평형수용 샘플용 포트 장치에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 1, 2, 3 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 의해 설치되는 일 실시예의 혼 타입 샘플링 포트 장치에 대한 개략 사시도이다.
도 8은 도 7의 혼 타입 샘플링 포트 장치에 대한 단면도이다.
도 9는 도 7의 다른 실시예에 따른 혼 타입 샘플링 포트 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9의 A방향에서 바라본 부분 정면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 의해 설치되는 일 실시예의 방사형 다공 샘플링 포트 장치에 대한 단면도이다.
도 12는 도 11의 방사형 다공 샘플링 포트 장치에 대한 정면도이다.
도 13은 도 11의 다른 실시예에 따른 방사형 다공 샘플링 포트 장치에 대한 단면도이다.
도 14는 본 발명과 관련한 실험에서 전산유체역학 분석 흐름도(CFD Analysis flow chart)이다.
도 15는 본 발명과 관련한 실험에서 유동 영역 개략도이다.
도 16은 본 발명과 관련한 실험에서 격자 구성 개략도이다.
도 17은 본 발명과 관련한 실험에서 유체 흐름 개략도이다.
도 18은 본 발명과 관련한 실험에서 해석 영역 개략도이다.
도 19는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경(6A, 10A, 15A)의 개략도이다.
도 20은 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 6A일 때 포집되는 개체수 그래프이다.
도 21은 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 10A일 때 포집되는 개체수 그래프이다.
도 22는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 15A일 때 포집되는 개체수 그래프이다.
도 23은 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 6A일 때 유동 특성을 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 10A일 때 유동 특성을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 15A일 때 유동 특성을 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치하여 포집되는 개체수 그래프이다.
도 27은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치하여 포집되는 개체수 그래프이다.
도 28은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치하여 포집되는 개체수 그래프이다.
도 29는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치에 의해 유동 특성을 나타내는 도면이다.
도 30은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치에 의해 유동 특성을 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치에 의해 유동 특성을 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치 설치별 및 샘플링 개체수 비교 그래프이다.1 is a view for explaining the inflow and outflow paths of marine ballast water.
2 is a schematic view of a port apparatus for a ship equilibrium acceptance sample according to the prior art.
FIG. 3 is a schematic view of a method for installing a ballast accommodating sampling port device according to the first, second, and third embodiments of the present invention.
4 is a perspective view of a method for installing a bal- ance accommodating sampling port device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a method for installing a balancing accommodating sampling port apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a method of installing the equipotential sampling port apparatus according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic perspective view of a horn type sampling port apparatus according to an embodiment of the present invention, which is installed by a method for installing a marine equipments sampling port apparatus. FIG.
8 is a cross-sectional view of the horn type sampling port device of FIG.
9 is a cross-sectional view of a horn type sampling port device according to another embodiment of FIG.
10 is a partial front view of the part viewed from direction A in Fig.
11 is a cross-sectional view of a radial porous sampling port apparatus according to an embodiment of the present invention, which is installed by a method of installing the equipolar sampling port apparatus according to the present invention.
Figure 12 is a front view of the radial porous sampling port apparatus of Figure 11;
13 is a cross-sectional view of a radial porous sampling port apparatus according to another embodiment of FIG.
Figure 14 is a CFD Analysis flow chart in an experiment involving the present invention.
Figure 15 is a flow area schematic in an experiment involving the present invention.
16 is a schematic diagram of the lattice configuration in the experiment related to the present invention.
17 is a fluid flow schematic in an experiment involving the present invention.
Figure 18 is a schematic diagram of an analysis area in an experiment involving the present invention.
FIG. 19 is a schematic diagram of
Figure 20 is a graph of the number of populations collected when the sampling port diameter is 6A in an experiment involving the present invention.
Figure 21 is a graph of the number of populations collected when the sampling port diameter is 10 A in the experiments of the present invention.
Figure 22 is a graph of the population collected when the sampling port diameter is 15A in an experiment involving the present invention.
23 is a graph showing the flow characteristics when the sampling port diameter is 6 A in the experiment related to the present invention.
24 is a graph showing flow characteristics when the sampling port diameter is 10 A in the experiment related to the present invention.
25 is a graph showing the flow characteristics when the sampling port diameter is 15 A in the experiment related to the present invention.
FIG. 26 is a graph of the number of individuals collected by installing a sampling port device in an experiment according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 27 is a graph of the number of individuals collected by installing a sampling port device in an experiment according to the second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 28 is a graph of the number of individuals collected by installing a sampling port device in an experiment according to the third embodiment of the present invention. FIG.
29 is a view showing flow characteristics by installing a sampling port device in an experiment according to the first embodiment of the present invention.
30 is a view showing flow characteristics by installing a sampling port device in an experiment according to a second embodiment of the present invention.
31 is a view showing flow characteristics by installing a sampling port device in an experiment according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a graph showing a comparison of sampling port device installation and sampling number in an experiment according to the present invention.
이하, 첨부된 도면에 도시된 여러 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to several embodiments shown in the accompanying drawings.
우선 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고자 한다.First, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, it is to be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even if they are shown in different drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
참고로, 본 발명에 사용되는 다양한 용어들은 여러 실시예를 설명하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 제한하고자 하는 것은 아니며, 본 발명은 여기서 설명되는 여러 실시예에 의해 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있음을 언급하고자 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not to be construed as limiting the invention in its practicality. I would like to mention.
도 3은 본 발명의 제 1, 2, 3 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 사시도이다.FIG. 3 is a schematic view of a method for installing the equipolar sampling port apparatus according to the first, second, and third embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view showing a method for installing the equipolar sampling port apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of a method of installing a balancing type sampling port apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a perspective view of a method of installing a balancing accommodating sampling port apparatus according to a third embodiment of the present invention, It is a perspective view.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 여러 가지 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법은 다음과 같다.As shown in FIG. 3, a method of installing a balancing accommodation sampling port device according to various embodiments of the present invention is as follows.
본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 따르면, 평형수 배관(200)으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치(100)를 상기 평형수 배관(200)에 설치하는 방법에 있어서, 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 상기 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관(110) 및 상기 샘플링 배관(110)에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트(120)가 각각 일체로 이루어지는 n 개(n은 2이상의 자연수)의 샘플링 포트 장치(100)를 상기 평형수 배관(200)의 중심축을 기준으로 방사상으로 대칭이 되도록 배치되되, 상기 n 개의 샘플링 포트 장치(100)는 상기 평형수 배관의 횡단면을 2π/n으로 균등 분할하도록 배치할 수 있다.According to the method for installing a sampling port apparatus for a ship equilibrium according to the present invention, a sampling port apparatus installed in order to ascertain the number of animals, plants, harmful aquatic organisms, or pathogens present in the ballast water flowing into the ballast water pipe 200 (100) is installed in the ballast water pipe (200), characterized in that it comprises a sampling pipe (110) having a predetermined length formed with a hollow and penetrating the ballast water pipe and at least one (Where n is a natural number of 2 or more) sampling
도 3은 예시적으로 n이 3일 때 본 발명의 제 1, 2, 3 실시예에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 대한 개략도를 나타내고 있으며, 필요에 따라서는 n을 2 또는 4, 5 등 여러 가지로 적용하여 본 발명을 구현할 수 있는 것은 자명하다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for installing a balanced port sampling sampling port apparatus according to the first, second, and third embodiments of the present invention when n is 3, and when n is 2 or 4 and 5 It is apparent that the present invention can be implemented by various other methods.
이와 같이 평형수 배관 중심부뿐만 아니라 평형수 배관 벽면 주변부까지 개체 포집이 가능한 구조의 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법을 제공하므로 선박평형수 관리장치(BWMS)에 설치되어 평형수 처리 후에 배출되는 해수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 효율적으로 파악할 수 있게 되어 종래 기술보다 더 효율적으로 샘플링 대표성 및 일관성을 확보할 수 있게 된다.Since the method of installing the equipotential sampling port device having the structure capable of collecting not only the center of the equilibrium water pipe but also the periphery of the equilibrium water pipe wall is provided, it is installed in the marine equilibrium water management device (BWMS) It is possible to efficiently grasp the populations of existing plants, plants, harmful aquatic organisms, or pathogens, and thus, sampling representative and consistency can be secured more efficiently than in the prior art.
참고로 샘플링 포트 장치(100)의 포트(120) 수량을 달리하였을 때 예시적으로 도 4 내지 도 6과 같이 나타낼 수 있다.For example, when the number of the
도 4를 참고하면, 샘플링 배관(110)은 제 1, 제 2, 제 3 샘플링 배관(110a, 110b, 110c)으로 구성되며 포트(120)는 제 1, 제 2 , 제 3 , 제 4 포트(120a-1, 120a-2, 120b, 120c)로 구성된다.4, the
도 5를 참고하면, 샘플링 배관(110)은 제 1, 제 2, 제 3 샘플링 배관(110a, 110b, 110c)으로 구성되며 포트(120)는 제 1, 제 2 , 제 3 , 제 4 , 제 5 , 제 6 포트(120a-1, 120a-2, 120b-1, 120b-2, 120c-1, 120c-2)로 구성된다.5, the
도 6을 참고하면, 샘플링 배관(110)은 제 1, 제 2, 제 3 샘플링 배관(110a, 110b, 110c)으로 구성되며 포트(120)는 제 1, 제 2 , 제 3 , 제 4 , 제 5 포트(120a-1, 120a-2, 120a-3, 120b, 120c)로 구성된다.Referring to FIG. 6, the
도 7은 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 의해 설치되는 일 실시예의 혼 타입 샘플링 포트 장치에 대한 개략 사시도이고, 도 8은 도 7의 혼 타입 샘플링 포트 장치에 대한 단면도이며, 도 9는 도 7의 다른 실시예에 따른 혼 타입 샘플링 포트 장치의 단면도이고, 도 10은 도 9의 A방향에서 바라본 부분 정면도이다.FIG. 7 is a schematic perspective view of a horn type sampling port apparatus according to an embodiment of the present invention, which is installed by a method for installing a marine equilibrium sampling port apparatus, FIG. 8 is a sectional view of the horn type sampling port apparatus of FIG. 7, 9 is a cross-sectional view of the horn type sampling port device according to another embodiment of FIG. 7, and FIG. 10 is a partial front view of the sampling port device of FIG.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법의 일 실시예의 혼 타입(Horn Type) 샘플링 포트 장치(100)는 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 평형수 배관(200)을 삽입 관통하는 샘플링 배관(110) 및 샘플링 배관(110)에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트(120)가 각각 일체로 이루어지며, 포트(120) 중 적어도 하나 이상은 샘플링 배관(110) 일측에서 전방으로 직경이 점차 커지는 나팔관 형상인 것일 수 있다.7 and 8, a horn type sampling
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법의 다른 실시예의 혼 타입 샘플링 포트 장치(100)는 포트(120)의 종단부에서 소정 거리 이격되어 배치되는 원추 형상의 평형수 유도부재(130)를 더 포함되되, 포트(120) 종단부에 일체로 연장되는 막대 형상의 제 1, 2, 3 연결부재(130a, 130b, 130c)가 형성되어 유도부재(130)를 고정할 수 있다.9 and 10, a horn type sampling
또한, 유도부재(130)의 최대 직경은 포트(120)의 최대 직경보다 작은 것일 수 있다.In addition, the maximum diameter of the
혼 타입(Horn Type) 샘플링 포트 장치(100)를 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.The horn type sampling
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법의 샘플링 포트 장치(100)는 샘플링 배관(110) 및 포트(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, the
더 구체적으로 혼 타입 샘플링 포트 장치(100)는 평형수 배관(200)으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치로서, 평형수 배관(200) 일측을 통하여 삽입되는 중공이 형성된 소정 길이의 샘플링 배관(110), 샘플링 배관(110)의 종단부에서 30 ~ 120도 사이 방향으로 절곡되어 연장되는 포트 목부(115) 및 상기 포트 목부(115)에서 연장되면서 포트 목부(115)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 나팔관 형상의 포트(120)를 포함하여 이루어진다.More specifically, the horn type sampling
도 9를 참조하면, 다른 형상의 혼 타입 샘플링 포트 장치(100)는 샘플링 배관(110), 포트(120) 및 유도부재(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.9, horn-type
더 자세히는 혼 타입 샘플링 포트 장치(100)는 평형수 배관(200)으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치로서, 평형수 배관(200) 일측을 통하여 삽입되는 중공이 형성된 소정 길이의 샘플링 배관(110), 샘플링 배관(110)의 종단부에서 30 ~ 120도 사이 방향으로 절곡되어 연장되는 포트 목부(115), 상기 포트 목부(115)에서 연장되면서 포트 목부(115)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 나팔관 형상의 포트(120) 및 포트(120)의 종단부에서 소정 거리 이격되어 배치되는 원추 형상의 평형수 유도부재(130)를 더 포함하며, 도 10에 도시된 바와 같이 포트(120) 종단부에 일체로 전방으로 연장되는 막대 형상의 제 1, 2, 3 연결부재(130a, 130b, 130c)가 형성되어 유도부재(130)을 고정할 수 있다.More specifically, the horn type sampling
또한, 혼 타입 샘플링 포트 장치(100)는 유도부재(130)의 최대 직경은 포트(120)의 최대 직경보다 작을 수 있다.In addition, the horn-type
다만, 유도부재(130)를 고정하는 연결부재는 제 1, 2, 3 연결부재(130a, 130b, 130c)와 같이 그 수량을 3개로 한정하지 않으며 필요에 따라 수량을 줄이거나 늘릴 수 있는 것은 자명하다. 즉, 유도부재(130)를 고정하는 연결부재는 제 1 연결부재(130a) 또는 제 2 연결부재(130b)로 구성할 수 있고, 필요에 따라서는 제 4, 제 5 연결부재 등을 추가할 수 있다.However, the number of the connecting members for fixing the
한편, 샘플링 배관(110)과 평형수 배관(200)과는 용접으로 결합 가능하나 평형수 배관(200) 일측을 통하여 삽입되는 구멍에 패킹부재를 이용하여 결합시킬 수도 있고, 평형수 배관(200)은 평형수가 지나는 배관에 플랜지 형태로 체결할 수 있다.The
도 11은 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 의해 설치되는 일 실시예의 방사형 다공 샘플링 포트 장치에 대한 단면도이고, 도 12는 도 11의 방사형 다공 샘플링 포트 장치에 대한 정면도이며, 도 13은 도 11의 다른 실시예에 따른 방사형 다공 샘플링 포트 장치에 대한 단면도이다.11 is a cross-sectional view of a radial porous sampling port apparatus according to an embodiment of the present invention, which is installed by the method of installing a balancing accommodating sampling port apparatus according to the present invention, FIG. 12 is a front view of the radial porous sampling port apparatus of FIG. 11 is a cross-sectional view of a radial porous sampling port apparatus according to another embodiment of FIG.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법의 일 실시예의 방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)는 중공이 형성된 소정 길이를 가지며 평형수 배관(200)을 삽입 관통하는 샘플링 배관(110) 및 상기 샘플링 배관(110)에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트(120)가 각각 일체로 이루어지며, 포트(120) 중 적어도 하나 이상은 중공이 형성되어 있으며 샘플링 배관(110)과 외관 일측이 연결되는 원통형의 본체부(122)와 상기 본체부(122)의 일측 종단부로부터 전방으로 연장되어 형성되고 평형수가 유입되는 복수 개의 관통홀(124h)이 형성되어 있는 원추형의 다공유입부(124) 및 본체부(122)의 타측 종단부에 평형수를 유도하는 안내부(126)를 구비하며, 포트(120)의 다공유입부(124)를 통하여 유입된 평형수는 원통형의 본체부(122)를 거쳐 샘플링 배관(110)으로 이동할 수 있다.11 and 12, the radial porous
방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.The radial porous
도 11 또는 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치 방법에 의해 설치되는 일 실시예의 방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)는 샘플링 배관(110) 및 포트(120)를 포함하여 구성될 수 있다.11 or 12, the radial porous
더 구체적으로 방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)는 평형수 배관(200)으로 유입되는 선박용 평형수 속에 존재하는 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수를 파악하기 위해 설치되는 샘플링 포트 장치로서, 평형수 배관(200) 일측을 통하여 삽입되는 중공이 형성된 소정 길이를 가지는 적어도 하나 이상의 샘플링 배관(100) 및 샘플링 배관(100)의 연결되는 포트(120)를 포함하여 이루어지되, 포트(120)는 중공이 형성되어 있으며 샘플링 배관(110)과 외관 일측이 연결되는 원통형의 본체부(122)와; 본체부(122)의 일측 종단부로부터 전방으로 연장되어 형성되고 평형수가 유입되는 복수 개의 관통홀(124h)이 형성되어 있는 원추형의 다공유입부(124); 및 본체부(122)의 타측 종단부에 상기 평형수를 유도하는 안내부(126)를 구비하며, 포트(120)의 상기 원추형의 다공유입부(124)를 통하여 유입된 평형수는 원통형의 본체부(122)를 거쳐 샘플링 배관(110)으로 이동하도록 할 수 있다.More specifically, the radial porous
한편, 포트(120)를 고정하는 샘플링 배관(110)은 제 1, 2, 3 배관(110a, 110b, 110c)과 같이 적어도 하나 이상으로 구성된다. 도 12에서는 샘플링 배관(110)이 3개로 구성되었으나, 그 수량을 3개로 한정되지 않으며 수량을 줄이거나 늘릴 수 있는 것은 자명하다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 포트(120)를 고정하는 샘플링 배관(110)은 제 1 배관(110a) 또는 제 2 배관(110b)로 하나로 구성할 수도 있고, 필요에 따라서는 제 4, 제 5 배관 등을 추가할 수 있다.The
방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)에서 다공유입부(124)의 관통홀(124h)은 원추형의 다공유입부(124)의 첨두부(124a)를 중심축으로 하여 환형으로 배열되되 적어도 1열 이상 배열되도록 형성될 수 있다.The through
한편, 다공유입부(124)의 관통홀(124h)은 평형수가 저항을 적게 받으면서 유입될 수 있도록 유선형을 이룰 수 있고, 유입되는 평형수 유량을 감안하여 적절히 수량을 결정될 수 있으며, 환형을 따라 규칙적인 배열뿐만 아니라 경우에 따라서는 불규칙한 배열도 가능할 수 있다.The through
방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)에서 다공유입부(124)의 관통홀(124h) 직경은 샘플링 배관의 내경보다 작게 형성될 수 있다.The diameter of the through
방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)에서 샘플링 배관(110)은 본체부(122)의 중심축을 기준으로 외관 일측과 경사지게 연결할 수 있다. 상기 경사진 연결은 본체부(122)로 유입되는 평형수가 샘플링 배관(110)으로 흘러 가는 경로를 완만하게 하므로 원활한 평형수 흐름을 유도할 수 있다.In the radial porous
방사형 다공 샘플링 포트 장치(100)에서 안내부(126)는 중심에서 방사상으로 점차 외경이 커지는 원추 형상을 가질 수 있다. 원추 형상을 가지는 안내부(126)는 본체부(122)로 유입되는 평형수가 샘플링 배관(110)으로 흘러 가는 것을 완만하게 하여 원활한 흐름을 유도할 수 있다.In the radial porous
한편, 샘플링 배관(110)과 평형수 배관(200)과는 용접으로 결합 가능하나 평형수 배관(200) 일측을 통하여 삽입되는 구멍에 패킹부재를 이용하여 결합시킬 수도 있고, 평형수 배관(200)은 평형수가 지나는 배관에 플랜지 형태로 체결할 수 있다.The
이와 같이, 종래의 샘플링 포트 장치 설치방법보다 효율적으로 샘플링 대표성 및 일관성을 확보하기 위하여 평형수 배관 중심부뿐만 아니라 평형수 배관 벽면 주변부까지 개체 포집이 가능하게 설치하여 개체 포집 효율을 높일 수 있는 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법을 제공할 수 있다.In this way, in order to ensure sampling representative and consistency more efficiently than the conventional sampling port installation method, it is necessary to install the balance equipments A sampling port device installation method can be provided.
또한, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법의 상기와 같은 샘플링 포트 장치를 실시하므로 종래의 샘플링 포트보다 더 넓은 범위에서 더 많은 개체의 샘플링이 가능하여 개체수의 대표성 및 선형성이 종래보다 우수한 이점을 가지게 된다.In addition, since the sampling port device of the present invention is installed in the method of installing the equipolar sampling port device according to the present invention, more individuals can be sampled over a wider range than the conventional sampling port, .
특히, 후술하는 실험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법의 방사형 다공 샘플링 포트 장치는 동일한 샘플링 배관의 직경(10mm)으로 더 많고 넓은 포집 영역을 확보할 수 있어 더 넓은 범위에서 더 많은 개체의 샘플링이 가능하며 수집되는 개체 수가 크게 증가하고 선형적인 패턴도 확실하게 관찰할 수 있다.Particularly, according to the experimental results to be described later, the radial porous sampling port apparatus of the method for installing the equipolar sampling port apparatus according to the present invention can secure a larger and wider collection area with the same sampling pipe diameter (10 mm) , It is possible to sample more objects and to greatly increase the number of collected objects and to observe linear patterns.
이에 동일한 샘플링 배관의 직경(10mm)에서 개체수 포집 능력이 우수하고 개체수의 대표성 및 선형성이 종래보다 우수한 실험 결과를 얻은 것을 알 수 있다.It can be seen that the sampling capacity of the same sampling pipe (10 mm) is excellent and the representative result and the linearity of the population are better than the conventional ones.
본 발명에 따른 이론적 근거가 되는 실험 결과는 다음과 같다.The experimental results that are the rationale based on the present invention are as follows.
도 14는 본 발명과 관련한 실험에서 전산유체역학 분석 흐름도(CFD Analysis flow chart)이고, 도 15는 본 발명과 관련한 실험에서 유동 영역 개략도이며, 도 16은 본 발명과 관련한 실험에서 격자 구성 개략도이고, 도 17은 본 발명과 관련한 실험에서 유체 흐름 개략도이며, 도 18은 본 발명과 관련한 실험에서 해석 영역 개략도이다.Fig. 14 is a CFD Analysis flow chart in an experiment related to the present invention, Fig. 15 is a flow area schematic diagram in an experiment relating to the present invention, Fig. 16 is a schematic diagram of a lattice configuration in an experiment relating to the present invention, Figure 17 is a fluid flow schematic in an experiment involving the present invention, and Figure 18 is an analytical area schematic in an experiment involving the present invention.
본 실험은 선박 평형수 샘플링 및 분석방법 국제표준안 개발에서, 샘플링 포트 기초 설계와 대표 배관 형상에 대한 수치해석 수행한 것으로, 기초 설계한 샘플링 포트의 형상별 유동해석을 통해 샘플링 개체 수를 관찰하고, 대표 배관 형상을 선정하여 유속별 유동해석을 통해 완전발달 유동이 관찰되는 위치를 예측하였다.In this study, the numerical analysis of the sampling port basic design and the representative piping shape in the development of the international standardization method of the ballast water sampling and analysis method is performed. The sampling number is observed through the flow analysis by the shape of the sampling port which is basically designed, The representative piping shape was selected and the position where the fully developed flow was observed was predicted by the flow analysis by flow velocity.
최근 대부분의 실험은 컴퓨터를 이용한 전산해석이 이루어진 후 이 결과를 설계에 반영하여 최종 모델을 제작하는 방법을 취하고 있다. 이러한 방법을 이용하면 많은 시행착오를 줄일 수 있기 때문에 형상의 변경으로 발생하는 제작비를 줄일 수 있다. 또한 제작시간이 절약되기 때문에 완제품의 상용화까지 시간을 대폭 줄일 수 있다. 상용화가 빨리 이루어진 만큼 시장의 선점효과를 누를 수 있기 때문에 전산해석의 결과를 이용한 설계의 변경은 아주 유용하다고 할 수 있다.Most of the recent experiments have been performed by using a computer and then applying the results to the design to produce the final model. By using this method, it is possible to reduce the number of trial and error, thereby reducing the production cost caused by the change of shape. In addition, since the production time is saved, time for commercialization of finished products can be greatly shortened. As the commercialization is quick, the preemption effect of the market can be pressed, so it is very useful to change the design using the results of computer analysis.
종래에는 실제 구조물을 제작하여 똑같은 조건하에 실험을 통해 결과를 얻을 수 있었지만 현재는 3D 모델링 작업을 통해 구조물의 형상을 실제와 동일하게 만들고 똑같은 외부 경계조건을 입력하여 해석을 수행하면 실제와 거의 흡사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 다양한 형상의 모델과 다양한 해석조건이 주어질 경우 쉽게 적용할 수 있기 때문에 실제 실험하기 어려운 부분도 컴퓨터를 이용하면 쉽게 해석을 수행할 수 있다. 또한 전산해석을 수행할 경우 실험 시 발생할 수 있는 안전사고에 대한 걱정이 없기 때문에 인명피해가 전혀 발생하지 않는다. 이러한 이유로 컴퓨터를 이용한 전산해석은 제품개발은 선택이 아니라 필수적인 요소가 되었다.In the past, the actual structure was manufactured and the results were obtained under the same conditions. Now, by making the shape of the structure identical to the actual shape through the 3D modeling operation and performing the analysis by inputting the same outer boundary condition, Results can be obtained. Also, since it can be easily applied when various models and various analysis conditions are given, it is possible to easily perform the analysis using a computer even in areas that are difficult to be actually tested. Also, when computer analysis is performed, there is no worry about safety accidents that may occur in the experiment, so there is no damage to human life. For this reason, computer-based computerized interpretation has become an essential element of product development, not choice.
일반적으로 밸브, 펌프, 해상 구조물 등과 같이 유체 유동해석을 진행하는 공정(Process)은 도 14와 같이 진행된다. 유체가 차지하는 영역인 유동장의 형상을 분석하여 설계에 있어서 검토를 위해 필요한 결과를 예측하고 실제 유동장과 조건을 검토, 실제의 시스템을 형성하는 경계조건 및 해석조건을 파악한다. 이러한 사전의 검토를 거친 후, 제시된 도면을 기초로 하여 3D Modeling 작업과 Grid Generation을 수행하여 실제 해석하고자 하는 모델을 생성하고 수치연산을 수행하여 결과를 얻으며, 이렇게 얻은 결과는 이론적 검토를 거쳐 추후 필요시 추가적인 모델의 변경이나 경계조건의 변경을 통해 재해석하는 과정을 거친다.Generally, a process (flow) for analyzing a fluid flow such as a valve, a pump, and a marine structure proceeds as shown in FIG. Analyze the shape of the flow field, which is the area occupied by the fluid, to predict the required results for the design, review the actual flow field and conditions, and identify boundary conditions and analysis conditions that form the actual system. After reviewing these dictionaries, 3D modeling and grid generation are performed on the basis of the proposed drawings to generate the models to be analyzed and numerical calculations are performed to obtain the results. The results obtained are theoretical And then reinterpreting it through additional model changes or boundary condition changes.
따라서 본 실험에는 Modeling 전문 툴인 CATIA를 이용하여 대상 모델에 대해 3D-Modeling을 수행하고, 상용 유한요소해석 프로그램인 Ansys 12.1을 이용한 전산해석을 통해 기초 설계한 샘플링 포트 및 대표 배관 형상별 유동특성에 예측하였다.Therefore, in this experiment, 3D modeling is performed on the target model using CATIA, which is a modeling specialist tool, and the flow characteristics of the sampling port and the representative pipe shape based on the basic design through computational analysis using the commercial finite element analysis program Ansys 12.1 Respectively.
1. 유동 영역 및 격자 구성(1. Flow domain and grid configuration ( FluidFluid DomainDomain andand GridGrid generationgeneration ))
유동 해석 시에는 구조물 자체가 아닌 내부의 유체가 유동하는 역역에서의 영향을 분석함이 목적이므로 이 현상을 모사하기 위하여 유동 영역(Flow Region)을 따로 생성하여야 한다. 도 15는 3D 모델링을 기초로 하여 만들어진 유동 영역 모습이며 경계 조건에서 각 유량이나 유체 압력의 차이만 있을 뿐 유동영역의 형상이나 격자의 구성은 변하지 않는다. 내부 유체의 유동을 확인하기 위하여 유체가 차지하는 영역에 대한 정보가 필요하므로 내부의 격자에 대한 정보도 필요하다. 도 16은 격자의 생성에 대해 추가적으로 언급하였다.In order to simulate the phenomenon, it is necessary to create a flow region separately in order to analyze the influence of the fluid inside the structure, not the structure itself, in the flow analysis. Fig. 15 is a view of a flow region made on the basis of 3D modeling. In the boundary condition, there is only difference in flow rate or fluid pressure, and the shape of the flow region and the structure of the lattice are not changed. Since information about the area occupied by the fluid is required to confirm the flow of the internal fluid, information on the internal lattice is also needed. Figure 16 further mentions the generation of a lattice.
유동 해석 시 결과에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나는 격자의 생성이다. 유로를 완성한 모델에서 입구에서 주어진 경계조건(Boundary Condition)은 그 경계조건을 전달하기 위해 다음 Node나 Element를 거치게 되는데 특별한 형태가 없는 직관의 경우와는 다르게 복잡한 구조물을 가진 모델의 경우에는 그 형상에 따라 속도와 압력의 변화가 매우 커지게 된다. 급격한 변화가 이루어지는 유동 영역에서 격자의 품질이 떨어지거나 크기와 형태가 적절하지 않을시 정확한 결과 데이터를 얻지 못한다. 그리하여 본 실험에서는 도 16과 같이 압력과 속도의 변화가 큰 한 모델 및 형상에 대해 격자의 크기, 개수, 밀집도 등의 변화를 주어 해석을 진행한 뒤 격자수에 따른 결과 데이터의 변화가 적으면서 계산 시에 너무 많은 시간이 소요되지 않는 적정량과 품질의 격자를 생성하였다.One of the factors that greatly affect the results in the flow analysis is the generation of the lattice. In the model that completes the flow path, the boundary condition given at the entrance is passed through the next node or element to convey the boundary condition. Unlike the case of an intuition which has no special shape, in the case of a model having a complicated structure, The change in speed and pressure becomes very large. If the quality of the lattice is degraded or the size and shape are not appropriate in the flow region where abrupt changes occur, accurate data can not be obtained. In this experiment, as shown in FIG. 16, the analysis is performed by changing the size, number, and density of a grid with respect to one model and shape having a large change in pressure and velocity. We created a grid of adequate quantity and quality that did not take too much time.
격자의 생성을 위해서 Ansys Workbench의 격자 생성 전문 프로그램을 사용하였으며 격자의 조밀도를 적절하게 생성하기 위해 CFX-Mesh를 이용하여 격자를 생성하였다. 격자계의 Assembly는 CFX V12.1에서 수행하였다.Ansys Workbench lattice creation program was used to generate the lattice and the lattice was created using CFX-Mesh to generate the lattice density appropriately. The assembly of the grid was performed in CFX V12.1.
2. 유체유동 지배방정식(2. Fluid flow governing equation ( GoverningGoverning equationequation ))
본 실험에서 사용된 전산수치해석에서, 유동장 내부의 유체 유동은 아래에서 언급되는 연속방정식, 시간평균 운동량 방정식(Reynolds-averaged Navier-Stokes quations), 그리고 난류 모델방정식을 지배방정식으로 적용한다.In the computational numerical analysis used in this experiment, the fluid flow inside the flow field is applied to the governing equations as follows: continuous equations, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, and turbulence model equations.
연속방정식 : Continuous equation:
(1) (One)
시간평균 운동량 방정식 : Time-averaged momentum equation:
(2) (2)
난류 유동의 수치 해석시 통계학적인 처리를 위해 유속성분과 압력성분을 시간평균성분과 변동성분으로 구성하고 다음과 같이 식(1), 식(2)를 변화시킨다.In the numerical analysis of the turbulent flow, the flow velocity component and the pressure component are composed of the time-averaged component and the fluctuation component for the statistical processing, and the equations (1) and (2) are changed as follows.
(3) (3)
(4) (4)
여기서 와 는 시간평균속도와 시간평균압력을 나타낸다. 이것을 이용하여 식(3)과 식(4)을 나타내면 다음과 같다.here Wow Represents time-averaged velocity and time-averaged pressure. Equation (3) and Equation (4) are expressed as follows using this.
시간평균 연속방정식 : Time-averaged continuous equation:
(5) (5)
시간평균 운동량방정식(Navier-Stokes equation) : The time-averaged momentum equation (Navier-Stokes equation):
(6) (6)
레이놀즈 응력은 난류유동의 특성을 이해하고 수치해석 하는데 있어 매우 중요한 항으로 해석학적으로 식(5)와 식(6)을 이용하여 압력과 평균속도는 구할 수 있으나 레이놀즈 응력은 구할 수 없는 종결문제(closure problem)가 발생하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 난류모델링을 사용하는데, 일반적으로 표준 k-ε 난류모델, k-ω 난류모델 등이 사용된다.The Reynolds stress is a very important term for understanding and numerical analysis of the turbulent flow. The pressure and average velocity can be obtained by using Eqs. (5) and (6) closure problem). To solve this problem, turbulence modeling is used. In general, a standard k-ε turbulence model and a k-ω turbulence model are used.
본 실험에서는 표준 k-ε 난류모델을 주유동장에, k-ω 난류모델을 벽면 근처의 경계층영역의 해석에 사용하는 SST(Shear Stress Transport)모델을 사용하였다. k-ω SST 모델은 경계층 내부에서는 k-ω모델이 정확하고 자유류에서는 k-ε 모델이 정확하다는 점에 착안하여, blending function F1을 이용하여 k-ω모델과 k-ε 모델을 조합한 형태이다. k-ω 모델에 F1을 곱하고, k-ε 난류 모델에는 (1-F1)을 곱하여 k-ω 난류 형태로 다시 쓰면 아래의 식과 같아진다. 따라서 벽면 근처에서의 blending funtion 값이 0이 되어 k-ω 난류모델이 되고, 자유류에서는 blending funtion이 1이 되어 k-ε 난류모델이 된다.In this experiment, we used the Shear Stress Transport (SST) model, which uses the standard k-ε turbulence model as the main flow field and the k-ω turbulence model as the boundary layer near the wall. In the k-ω SST model, the k-ω model is correct and the k-ε model is accurate in the free flow, and the blending function F1 is used to combine the k-ω model and the k-ε model to be. When the k-ω model is multiplied by F1, and the k-ε turbulence model is multiplied by (1-F1) and rewritten as k-ω turbulence, Therefore, the blending funtion value near the wall becomes 0 and becomes the k-ω turbulence model, and in the free flow, the blending funtion becomes 1 and becomes the k-ε turbulence model.
(7) (7)
(8) (8)
(9) (9)
각 난류 상수들은 blending function F1 에 의해 다음과 같이 표현된다.Each turbulence constant is expressed by the blending function F1 as:
(10) (10)
: k-ε 난류모델 상수 : k-ε turbulence model constant
= 0.09, = 0.5, = 0.5, = 0.075, = (11) = 0.09, = 0.5, = 0.5, = 0.075, = (11)
: k-ω 난류모델 상수 : k-ω turbulence model constant
= 0.09, = 1, = 0.856, = 0.0828, = (12) = 0.09, = 1, = 0.856, = 0.0828, = (12)
따라서 정밀한 수치해를 얻기 위해서는 경계층 영역의 속도 구배를 충분히 모사할 수 있도록 벽면 근처에 격자를 조밀하게 집중시킬 필요가 있다.Therefore, in order to obtain a precise numerical solution, it is necessary to densely concentrate the lattice near the wall surface so as to sufficiently simulate the velocity gradient of the boundary layer region.
3. 입구영역과 완전발달3. Entrance area and full development
파이프를 흐르는 유체는 반드시 적절한 곳에서 파이프로 들어간 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이 유체가 파이프로 들어가는 입구 근방의 영역을 입구영역(Entrance region)이라 한다. 그것은 탱크에 연결되어 있는 파이프 처음의 짧은 길이일 수도 있고, 화덕에서 나오는 뜨거운 공기를 수송하는 긴 덕트의 처음 부분일 수도 있다.The fluid flowing through the pipe must have entered the pipe from the proper place. As shown in Fig. 9, an area near the inlet where the fluid enters the pipe is called an entrance region. It may be the shortest length of the first pipe connected to the tank, or it may be the beginning of a long duct that carries hot air from the furnace.
도 17과 같이, 파이프로 들어가는 유체의 속도는 단면 (1)에서 거의 균일하다. 유체가 파이프를 흘게 되면 점성의 영향으로 유체가 파이프 벽에 달라붙는다(점착 경계조건). 이 현상은 유체가 상대적으로 비점성인 공기에서나 점성이 큰 기름에서도 동일하다. 따라서 점성의 영향이 큰 경계층(Boundary layer)이 파이프의 벽면을 따라 형성되고, 초기의 속도 분포가 파이프의 거리 를 따라 입구영역의 끝인 단면 (2)까지 변하고, 그 이후에는 속도 분포에 변화가 없다. 경계층의 두께는 성장하여 파이프를 완전히 세운다. 점성의 영향은 경계층 내에서 매우 크다. 경계층 밖[단면 (1)과 (2)사이에서 중심선 부근의 비점성 코어(Inviscid length)]의 유체에서는 점성효과가 무시된다.As shown in Fig. 17, the velocity of the fluid entering the pipe is substantially uniform in
파이프 내 속도 분포의 모양은 입구영역의 길이 와 같이 층류인가 난류인가에 따라 다르다. 파이프의 다른 많은 성질들과 같이, 무차원 입구길이(Entrance length) 는 Reynolds수와 상관관계를 가진다.The shape of the velocity distribution in the pipe depends on the length of the inlet area As shown in Fig. As with many other properties of pipes, the dimensionless entry length (Entrance length) Have a correlation with the Reynolds number.
층류인 경우 입구길이는,In the case of laminar flow,
(13) (13)
과 난류인 경우 입구길이는,In case of turbulent flow,
난류인 경우 (14) In the case of turbulent flow (14)
로 주어진다..
Reynolds수가 매우 작을 때는 입구길이가 매우 짧지만(일 때는 ), Reynolds수가 큰 유동인 경우는 입구영역의 끝에 도달하기까지의 거리가 길다(에 대해서는 ). 실질적인 공학문제에서는 이다.When the Reynolds number is very small, the entrance length is very short ( When ), And if the Reynolds number is large, the distance to reach the end of the inlet area is long For ). In practical engineering issues to be.
입구영역에서는 속도 분포와 압력 분포를 계산하는 것은 매우 복잡한 일이다. 그러나 유체가 일단 그림의 단면 (2)인 입구영역의 끝에 도달하며, 속도는 파이프 중심선으로부터의 거리 만의 함수이고 의 함수는 아니기 때문에 유체의 유동을 표현하기가 쉬워진다. 이 점은 직경이 변화되거나 단면 (3)에서처럼 유체가 벤드, 밸브, 또는 기타 부품들을 지날 때와 같이, 파이프의 특성이 변하기까지는 유지된다. 단면 (2)와 (3)사이의 유동을 완전히 발달하였다(Fully developed)고 한다.In the inlet region, it is very complicated to calculate the velocity distribution and the pressure distribution. However, the fluid once reaches the end of the inlet area, which is the cross-section (2) of the figure, and the velocity is the distance from the pipe centerline Is a function of It is easier to express the flow of the fluid. This point is maintained until the pipe characteristics change, such as when the diameter changes or when the fluid passes bends, valves, or other components, as in section (3). The flow between sections (2) and (3) is fully developed.
완전발달 유동에서 벗어난 구역을 지나고 나면[단면(4)], 유동은 다시 완전발달 유동으로 점차 되돌아와서[단면(5)] 다음의 부품에 도착[단면(6)]될 때까지 그 속도 분포가 지속된다. 대부분의 경우에는 파이프의 길이가 충분히 길어서 발달되는 유동의 길이보다 완전히 발달된 유동의 길이가 상당히 길다[ 및 ]. 그러나 파이프의 부품(벤드, 티, 밸브 등)사이의 거리가 짧아서 완전발달 유동이 이루어지지 않는 경우도 있다.After crossing the area deviating from the fully developed flow [section (4)], the flow gradually returns to the fully developed flow until its velocity distribution reaches [the cross section (6) It continues. In most cases the length of the pipe is long enough so that the length of the fully developed flow is considerably longer than the length of the developed flow [ And ]. However, the distance between the pipe components (bend, tee, valve, etc.) is short, so that a fully developed flow is not achieved.
본 실험에서 사용된 모델은 직경 200 [mm]의 배관에 대한 수치해석이므로, 위 산출식을 이용하여 유속별 완전발달 유동 이론적 거리를 산출하고, 이를 수치해석 결과와 비교하였다.Since the model used in this experiment is a numerical analysis of a pipe with a diameter of 200 [mm], the theoretical distance of the fully developed flow by flow velocity is calculated using the above calculation equation and compared with the numerical analysis results.
4. 경계조건(4. Boundary Condition ( BoundaryBoundary ConditionCondition ))
본 실험에서 해석 영역에 대한 입출구 조건은 도 18에 도시된 바와 같으며, 표 1과 같은 경계조건을 설정하였다.(D:200mm)The inlet and outlet conditions for the analysis area in this experiment are as shown in FIG. 18, and the boundary conditions as shown in Table 1 were set (D: 200 mm)
기초 설계한 샘플링 포트 형상별 유동해석을 위해 입구측에 일반적인 배관 유속인 2 [m/s]의 유속 조건을 부여하고, 균일한 간격으로 100개~10,000개의 파티클을 주입하여 샘플 포트로 수집되는 개체 수를 관찰하였다.(참고 : 파티클이란 동·식물, 유해한 수생 생물 또는 병원균의 개체수에 대응하는 실험용 입자를 말한다.)In order to analyze the flow for each sampling port design, a flow rate condition of 2 [m / s], which is a general pipe flow velocity, is given to the inlet side, 100 ~ 10,000 particles are injected at uniform intervals, (Note: Particles are experimental particles corresponding to the population of plants, plants, harmful aquatic organisms or pathogens.)
관찰 결과 데이터는 표 2 및 표 3과 같다.Observation data are shown in Table 2 and Table 3.
<파티클 100개 ~ 1,000개 투입시 수집되는 개체 수><Number of particles collected from 100 particles to 1,000 particles>
<파티클 1,000개 ~ 10,000개 투입시 수집되는 개체 수><Number of particles collected when 1,000 particles are injected to 10,000 particles>
5. 샘플링 포트 5. Sampling port 형상별By shape 유동해석 결과 Flow analysis result
도 19는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경(6A, 10A, 15A)의 개략도이고, 도 20은 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 6A일 때 포집되는 개체수 그래프이며, 도 21은 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 10A일 때 포집되는 개체수 그래프이고, 도 22는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 15A일 때 포집되는 개체수 그래프이며, 도 23은 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 6A일 때 유동 특성을 나타내는 도면이고, 도 24는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 10A일 때 유동 특성을 나타내는 도면이며, 도 25는 본 발명과 관련한 실험에서 샘플링 포트 직경이 15A일 때 유동 특성을 나타내는 도면이다.FIG. 19 is a schematic diagram of sampling
1) 1차 설계 샘플링 포트 유동해석 결과1) First-order design sampling port flow analysis results
도 19는 1차 설계 형상을 나타내고 있고, 도 20 내지 도 22는 형상별 샘플링 개체수 비교 그래프를 나타내고 있으며, 도 23 내지 도 25는 형상별 유동 특성을 나타내고 있다.Fig. 19 shows a primary design shape, Figs. 20 to 22 show a comparison chart of sampling number per shape, and Figs. 23 to 25 show flow characteristics by shape.
도 26은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치하여 포집되는 개체수 그래프이고, 도 27은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치하여 포집되는 개체수 그래프이며, 도 28은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치하여 포집되는 개체수 그래프이고, 도 29는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치에 의해 유동 특성을 나타내는 도면이며, 도 30은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치에 의해 유동 특성을 나타내는 도면이고, 도 31은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치를 설치에 의해 유동 특성을 나타내는 도면이며, 도 32는 본 발명에 따른 실험에서 샘플링 포트 장치 설치별 및 샘플링 개체수 비교 그래프이다.FIG. 26 is a graph showing the number of collected samples by installing the sampling port device in the experiment according to the first embodiment of the present invention. FIG. 27 is a graph showing the number of collected samples collected by installing the sampling port device in the experiment according to the second embodiment of the present invention And FIG. 28 is a graph showing the number of the collected samples by installing the sampling port device in the experiment according to the third embodiment of the present invention. FIG. 29 is a graph showing the flow of the sampling port device installed in the experiment according to the first embodiment of the present invention. FIG. 30 is a view showing a flow characteristic by installing a sampling port device in an experiment according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 31 is a graph showing the flow characteristics of the sampling port in the experiment according to the third embodiment of the present invention. FIG. 32 is a graph showing the flow characteristics by the installation of the apparatus, and FIG. 32 is a graph showing the relationship between the sampling port device installation and the number of sampling population in the experiment according to the present invention to be.
2) 2차 설계 샘플링 포트 유동해석 결과2) Secondary design sampling port flow analysis result
도 26 내지 도 28은 형상별 샘플링 개체수 비교 그래프를 나타내고 있으며, 도 29 내지 도 30은 형상별 유동 특성을 나타내고 있다.FIGS. 26 to 28 show comparison graphs of the number of samples per shape, and FIGS. 29 to 30 show flow characteristics by shape.
한편, 샘플링 포트의 형상이 차압을 많이 발생하게 되면, 샘플링 포트 전/후단부에 설치된 펌프나 기타 장치류의 성능저항 및 고장의 원인이 될 수 있기에 차압이 크게 발생하지 않도록 형상을 설계해야 한다.On the other hand, if the shape of the sampling port generates a large differential pressure, it is necessary to design the shape so that differential pressure does not occur largely because it may cause performance resistance and failure of a pump or other devices installed at the end of the sampling port.
배관 내에서 유속은 압력과 연관성이 크고 평균 유속만 고려하므로 유속이 일정하게만 유지된다면 샘플링에는 큰 영향은 없다.Since the flow rate in the piping is highly related to the pressure and only the average flow rate is considered, there is no significant influence on the sampling if the flow rate is kept constant.
따라서, 샘플링 포트 주면 유동특성에서 압력은 발생되는 차압과 형상에 따른 국부적인 유동특성만 고려 대상이며, 본 실험에서는 이러한 유동특성을 관찰하여 방사형 다공 타입의 경우처럼 국부적인 압력정체를 해소한다거나 문제를 해결하기 위한 관찰/분석 변수로만 보고 있다.Therefore, in the flow characteristics of the sampling port, only the localized flow characteristics depending on the differential pressure and shape are considered. In this experiment, the flow characteristics are observed to solve the local pressure congestion as in the case of the radial porous type, It is viewed only as observational / analytical variables to be solved.
3) 1, 2차 설계 샘플링 포트 유동해석 결과3) 1st and 2nd design sampling port flow analysis results
도 32를 참고하면, 본 발명의 Referring to Figure 32,
실시예에In the embodiment
따른 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법인 To install the equipotential sampling port device according to
case
다만, but,
case
<포트 형상별 차압 데이터><Differential pressure data by port shape>
Total pressure는 전압력을, Pressure는 정압력을 말한다.Total pressure refers to voltage and pressure refers to static pressure.
2D 및 6D는 압력값 측정 위치를 나타내는 것으로 관직경의 길이를 1D라고 정하면 샘플링 포트 기준 입구쪽으로 관직경의 2배 길이 지점, 즉 2D(D:관직경) 길이 만큼의 전단부 위치에서 압력 측정한 값과. 포트 후단부쪽으로 6D 길이 지점에서의 압력 측정값을 비교하여 차압을 산출하였다.2D and 6D indicate the pressure value measurement position. If the length of the tubular thread is set to 1D, the pressure measured at a point twice the length of the capillary, that is, the position of the front end of 2D (D: tube diameter) . The differential pressure was calculated by comparing the measured pressure values at the 6D long point toward the rear end of the port.
본 차압산출 방법은 배관 내 설치되는 모든 장치류의 수치해석에서 차압 산출에 공통적으로 사용되는 계산 방법이다.This differential pressure calculation method is a calculation method commonly used in differential pressure calculation in the numerical analysis of all the devices installed in the piping.
상기 표 4를 참조하여, 차압이 클 경우 전/후단부에 설치된 장치류에 고장이나 오작동 등의 좋지 않은 영향을 줄 가능성이 높으며, 따라서 배관에 설치되는 장치들은 차압이 되도록 작게 되도록 설계를 한다.With reference to Table 4, when the differential pressure is large, there is a high possibility that the apparatuses installed at the front and rear ends will have a bad influence such as failure or malfunction. Therefore, the apparatuses installed in the piping are designed so as to be small in differential pressure.
KS규격인 밸브의 용량계수 시험법을 예를 들면, 1[psi](=6894.7[Pa])의 차압이 발생하게 하여 밸브의 용량계수를 산출하는데, 이 차압은 전/후단부 장치류에 영향을 주지 않을 정도의 차압을 기준으로 하는 것이다.For example, the capacity coefficient test of the valve, which is a KS standard, produces a differential pressure of 1 [psi] (= 6894.7 [Pa]) to calculate the capacity coefficient of the valve. This differential pressure affects the front / The pressure difference between the pressure and the pressure.
6. 본 유동해석을 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.6. The following conclusions were obtained through this flow analysis.
가. 본 실험에서는 기초 설계한 샘플링 포트 형상을 바탕으로, 포트 형상별 수집되는 개체 수를 비교하기 위한 유동해석을 수행하였고, 샘플링 포트의 최적 설치 지점을 산출하기 위하여, 선박평형수 처리장치에 연결되는 대표 배관 형상을 선정하였으며 유동해석을 통해 유속별 완전발달 유동 지점을 예측하였다.end. In this experiment, the flow analysis was performed to compare the number of collected objects by the port shape based on the sampling port shape that was basically designed. In order to calculate the optimal installation point of the sampling port, Pipe shape was selected and the fully developed flow point by flow velocity was predicted by flow analysis.
나. 샘플링 포트의 직경을 변화시킨 1차 설계 샘플링 포트 형상별 유동해석 결과 파티클 100개부터 1,000개까지 변화시켜 주입한 결과에서는, 3개의 case 모두 적은 수의 파티클이 수집되고 포트 직경 변화와 주입 개체 수 증가에 따른 선형적인 결과를 관찰할 수 없었다.I. First-order design with varying sampling port diameter Flow analysis by sampling port As a result of injecting 100 to 1,000 particles, few particles were collected in all three cases, and the port diameter change and the number of injected particles The results were not linear.
다. 1차 설계 샘플링 포트에서 파티클 개수를 증가시켜 유동해석한 결과, case 1보다 case 2가 조금 더 많은 파티클을 수집하였고 case 3의 결과에서는 어느 정도 선형적인 패턴을 관찰할 수 있었다.All. As a result of increasing the number of particles in the first design sampling port, we found that the particles of
다만, case 3은 직경 15mm로 확대 적용한 결과이므로 case 4, 5, 6 경우 직경 15mm 확대 적용한다면 더욱 선형적인 패턴을 얻을 수 있을 것이다.However,
라. 배관 중심 축을 기준으로, 샘플 포트의 위치와 포트 개수를 변화시킨 2차 설계 샘플링 포트의 유동해석 결과에서도 선형적인 수집 패턴을 관찰할 수 있었고, 샘플링 포트의 수가 증가하므로 이에 따른 수집 개체 수가 증가하는 것을 관찰할 수 있었다.la. In the result of the flow analysis of the secondary design sampling port which changes the position of the sample port and the number of ports based on the central axis of the piping, it is possible to observe a linear collection pattern and increase the number of sampling ports due to an increase in the number of sampling ports I could observe.
마. 본 실험에서 수집되는 샘플링되는 개체 수를 바탕으로, 배관을 지나는 개체의 수를 예측하기 위한 샘플링 포트 형상을 기초로 설계하였고, 이 샘플링 포트의 최적 설치 지점을 선정하기 위하여 대표 배관을 선정하여 유속별 완전발달 유동 거리를 산출하였다.
hemp. Based on the number of sampled objects collected in this experiment, a sampling port shape was designed based on the sampling port shape for predicting the number of individuals passing through the piping. To select the optimal installation point of the sampling port, Fully developed flow distance was calculated.
100 : 샘플링 포트 장치
110 : 샘플링 배관
110a, 110b, 110c : 제 1, 2, 3 샘플링 배관
120 : 포트
200 : 평형수 배관100: Sampling port device
110: Sampling piping
110a, 110b and 110c: first, second and third sampling pipes
120: Port
200: Ballast water piping
Claims (6)
중공이 형성된 소정 길이를 가지며 상기 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관 및 상기 샘플링 배관에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트가 각각 일체로 이루어지는 n 개(n은 2이상의 자연수)의 샘플링 포트 장치를 상기 평형수 배관의 중심축을 기준으로 방사상으로 대칭이 되도록 배치되되,
상기 n 개의 샘플링 포트 장치는 상기 평형수 배관의 횡단면을 2π/n으로 균등 분할하도록 배치되며,
상기 포트 중 적어도 하나 이상은 상기 샘플링 배관 일측에서 전방으로 직경이 점차 커지는 나팔관 형상이며,
상기 샘플링 포트 장치에는 상기 포트의 종단부에서 소정 거리 이격되어 배치되는 원추 형상의 평형수 유도부재를 포함하되,
상기 포트 종단부에 일체로 연장되는 막대 형상의 제 1, 2, 3 연결부재가 형성되어 상기 유도부재을 고정하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법.A method for installing a sampling port device installed in a ballast water pipeline to detect a population of plants, a harmful aquatic organisms or pathogens present in the ballast water flowing into the ballast water pipe,
(N is a natural number of 2 or more) sampling ports each having a hollow having a predetermined length and at least one port connected to the sampling pipe through which the ballast water pipe is inserted and the sampling pipe are integrally formed, And is arranged to be radially symmetrical with respect to the central axis of the pipe,
Wherein the n sampling port devices are arranged to evenly divide the cross-section of the ballast water pipe by 2? / N,
At least one of the ports is formed in a tubular shape having a diameter gradually increasing forward from one side of the sampling pipe,
Wherein the sampling port device includes a conical balloon guiding member disposed at a predetermined distance from a terminal end of the port,
Wherein the rod-like first, second and third connecting members integrally extending to the port terminal are formed to fix the guide member.
상기 유도부재의 최대 직경은 상기 포트의 최대 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법.The method according to claim 1,
Wherein the maximum diameter of the guide member is smaller than the maximum diameter of the port.
중공이 형성된 소정 길이를 가지며 상기 평형수 배관을 삽입 관통하는 샘플링 배관 및 상기 샘플링 배관에 연결되는 적어도 하나 이상의 포트가 각각 일체로 이루어지는 n 개(n은 2이상의 자연수)의 샘플링 포트 장치를 상기 평형수 배관의 중심축을 기준으로 방사상으로 대칭이 되도록 배치되되,
상기 n 개의 샘플링 포트 장치는 상기 평형수 배관의 횡단면을 2π/n으로 균등 분할하도록 배치되며,
상기 포트 중 적어도 하나 이상은
중공이 형성되어 있으며 상기 샘플링 배관과 외관 일측이 연결되는 원통형의 본체부;
상기 본체부의 일측 종단부로부터 전방으로 연장되어 형성되고 평형수가 유입되는 복수 개의 관통홀이 형성되어 있는 원추형의 다공유입부; 및
상기 본체부의 타측 종단부에 상기 평형수를 유도하는 안내부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법.A method for installing a sampling port device installed in a ballast water pipeline to detect a population of plants, a harmful aquatic organisms or pathogens present in the ballast water flowing into the ballast water pipe,
(N is a natural number of 2 or more) sampling ports each having a hollow having a predetermined length and at least one port connected to the sampling pipe through which the ballast water pipe is inserted and the sampling pipe are integrally formed, And is arranged to be radially symmetrical with respect to the central axis of the pipe,
Wherein the n sampling port devices are arranged to evenly divide the cross-section of the ballast water pipe by 2? / N,
At least one of the ports
A cylindrical body portion having a hollow formed therein and connected to one side of the outer tube with the sampling pipe;
A conical porous inlet formed to extend forward from one longitudinal end of the main body and having a plurality of through holes into which the ballast water flows; And
And a guide part for guiding the ballast water to the other end of the main body part.
상기 포트의 다공유입부를 통하여 유입된 상기 평형수는 상기 원통형의 본체부를 거쳐 상기 샘플링 배관으로 이동하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수용 샘플링 포트 장치 설치방법.6. The method of claim 5,
Wherein the ballast flowing through the porous inlet of the port moves to the sampling pipe via the cylindrical main body.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111307528A (en) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 上海交通大学 | Ballast water sample collection device and depth regulation and control sampling method |
CN112644659A (en) * | 2020-12-17 | 2021-04-13 | 上海海洋大学 | Water quality blending method for ship ballast water shore-based test |
CN113274786A (en) * | 2021-05-24 | 2021-08-20 | 广船国际有限公司 | Ship ballast water sampling device |
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WO2007002190A2 (en) | 2005-06-22 | 2007-01-04 | Los Robles Advertising, Inc. | Mass velocity and area weighted averaging fluid composition sampler and mass flow meter |
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- 2014-06-17 KR KR1020140073290A patent/KR101550286B1/en active Active
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