KR101722092B1 - 횡동요 저감장치 - Google Patents

Abstract

횡동요 저감장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 횡동요 저감장치는 선체의 폭 방향으로 연장되고, 유체가 부분적으로 채워지는 탱크; 상기 탱크의 내부에 배치되어 상기 선체의 횡동요 시 상기 탱크 내에서 상기 선체의 폭 방향으로 왕복 운동하는 상기 유체의 유량을 제어하는 갑문; 및 상기 갑문을 회전시키는 회전 구동부를 포함한다.

Description

횡동요 저감장치{Anti-rolling apparatus}

본 발명은 횡동요 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 해상에서 선박은 파도에 의해서 상하동요 및 횡동요 등 다양한 운동을 하게 되며, 이러한 동요현상은 작업성능과 안전을 저해하는 요인으로 작용한다. 특히, 상부갑판 위로 컨테이너를 적재하는 컨테이너선과 같이 무게중심이 높게 형성되는 선박의 경우 횡동요에 의해 전복될 우려가 있으므로 주의해야 한다.

이와 같은 선박의 횡동요를 억제하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 가장 널리 알려진 것이 바로 빌지킬(Bilge Keel)이다. 빌지킬은 판과 같은 부재로서 선저와 선체의 측벽이 만나는 빌지 부분에 부착되는 장치이다. 이와 같은 빌지킬은 선박이 횡동요를 할 때 와류를 발생시키는데, 설치시 부가적인 비용이 크지 않음에 따라 대부분의 선박에 채택되어 사용되고 있다.

그리고 핀안정기는 빌지에 핀을 부착시켜 횡동요에 따라 핀의 각도를 조절함으로써 핀에 양력을 발생시켜 부가적인 복원력과 감쇠력을 발생시키는 횡동요 감쇠장치이다.

그런데, 종래의 횡동요 감쇠방식에서 빌지킬은 저렴한 비용으로 거의 모든 선박에 보편적으로 적용되고 있으나, 횡동요의 감쇠 성능이 우수하지 못하다는 문제가 있었다.

또한, 핀안정기는 설치에 많은 비용과 공간이 소요되어 작동하는데 지속적으로 동력을 소모하는 문제점이 있었다. 더욱이 핀안정기는 일정속도 이상으로 항해할 때만 유효하며 정지중에는 효과가 없다는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예는, 선박의 횡동요를 효과적으로 저감시키는 횡동요 저감장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 폭 방향으로 연장되고, 유체가 부분적으로 채워지는 탱크; 상기 탱크의 내부에 배치되어 상기 선체의 횡동요 시 상기 탱크 내에서 상기 선체의 폭 방향으로 왕복 운동하는 상기 유체의 유량을 제어하는 갑문; 및 상기 갑문을 회전시키는 회전 구동부를 포함하는, 횡동요 저감장치가 제공될 수 있다.

상기 탱크는 상기 선체의 길이방향 중심선에 대해 좌우대칭일 수 있다.

상기 회전 구동부는, 구동모터; 상기 구동모터의 모터축에 결합된 구동기어; 및 상기 구동기어와 맞물리고 상기 갑문의 회전축에 결합된 종동기어를 포함할 수 있다.

상기 탱크의 일면에는, 상기 탱크의 외부에서 볼 때 오목하고, 상기 구동모터와 상기 구동기어와 상기 종동기어의 구조체를 수용하는 수용부가 형성될 수 있다.

상기 갑문의 횡단면은 에어포일 형상을 가지며, 상기 갑문이 상기 유체의 유량을 제어하는 과정에서 상기 갑문에는 상기 선체의 횡동요를 저감시키는 방향의 양력이 발생할 수 있다.

상기 갑문의 횡단면은 전후단을 연결하는 직선에 대해 좌우 대칭으로 형성될 수 있다.

상기 갑문의 회전축은 상기 갑문의 횡단면의 중심을 지날 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 선체의 횡동요 주기에 따라 유체가 부분적으로 채워진 탱크 내부에 배치된 갑문의 열리는 정도를 제어하여 선체의 횡동요 주기에 적합한 반횡동요 모멘트를 생성함으로써, 선체의 횡동요를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치가 설치된 선박의 횡단면을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 나타내는 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 정면에서 바라본 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 갑문의 횡단면을 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탱크의 일 변형례를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치가 설치된 선박의 횡단면을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 나타내는 사시도이고, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡동요 저감장치를 정면에서 바라본 도면이다. 참고로 X축의 플러스 방향은 선박 또는 횡동요 저감장치의 전방을 나타내고, Y축의 플러스 방향은 선박 또는 횡동요 저감장치의 좌측 방향을 나타낸다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 횡동요 저감장치(100)는 탱크(110)와, 갑문(130)과, 회전 구동부(150)를 포함한다.

탱크(110)는 선체(10)에 배치된다. 일례로, 탱크(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 선체(10)의 하부에 위치할 수 있다. 대안적으로, 탱크(110)는 도시되지 않았으나 선체(10)의 상부 등 선체(10)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.

탱크(110)는 선체(10)의 폭 방향으로 연장된다. 이 경우, 탱크(110)의 연장 방향은 선체(10)의 폭 방향과 일치한다.

탱크(110)에는 유체가 부분적으로 채워진다. 부분적으로 채워진 유체는 선체(10)가 횡동요할 때 탱크(110)의 좌우측부를 왕복운동하며, 선체(10)의 횡동요를 저감하기 위한 반횡동요 모멘트를 생성한다.

탱크(110)는 선체(10)의 길이방향 중심선(L1)에 대해 좌우대칭일 수 있다. 이 경우, 탱크(110)의 좌측부 및 우측부에서 각각 발생하는 반횡동요 모멘트가 균형을 이룰 수 있다.

탱크(110)의 내부에는 갑문(130)이 배치된다. 갑문(130)은 선체(10)의 횡동요 시 탱크(110) 내에서 선체(10)의 폭 방향으로 왕복 운동하는 유체의 유량을 제어한다. 예컨대, 갑문(130)이 탱크(110) 내에서 크게 열리면 왕복 운동하는 유체의 유량이 커지고, 작게 열리면 왕복 운동하는 유체의 유량이 작아진다.

선체(10)의 횡동요 주기에 따라 갑문(130)이 열리는 정도를 제어하면 선체(10)의 횡동요를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

일례로 갑문(130)은 상하방향으로 연장된 회전축(135)을 가질 수 있다. 대안적으로 갑문은 수평방향으로 연장된 회전축을 가질 수 있음은 물론이다.

갑문(130)은 회전 구동부(150)에 의해 회전한다.

일례로, 회전 구동부(150)는 구동모터(151)와 구동기어(153)와 종동기어(155)를 포함한다.

구동모터(151)는 도 3에 도시된 바와 같이 탱크(110)의 외측에 배치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 구동모터(151)의 모터축에 결합된다. 탱크(110)의 상면을 관통하여 외부로 노출된 갑문(130)의 회전축(135)에는 구동기어(153)와 맞물리는 종동기어(155)가 결합된다.

이러한 회전 구동부(150)는 구동모터(151)의 회전력이 구동기어(153)와 종동기어(155)를 통해 갑문(130)의 회전축(135)으로 전달되어 갑문(130)이 회전한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 갑문의 횡단면을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 갑문(130)의 횡단면은 에어포일 형상을 가질 수 있다.

이 경우, 갑문(130)이 열린 상태에서 탱크(도 2의 110) 내부의 유체(W1)가 일 방향으로 이동하면 갑문(130)은 유체(W1)의 유동에 대해 소정의 받음각을 가지게 되어 양력(F1)이 발생한다. 발생된 양력(F1)은 선체(도 1의 10)의 횡동요를 저감시키는 방향을 가진다.

또한 갑문(130)이 열린 상태에서 탱크(도 2의 110) 내부의 유체(W2)가 다른 방향으로 이동하면 갑문(130)은 유체(W1)의 유동에 대해 소정의 받음각을 가지게 되어 양력(F2)이 발생한다. 발생된 양력(F2)은 선체(도 1의 10)의 횡동요를 저감시키는 방향을 가진다.

이와 같이 갑문(130)의 횡단면이 에어포일 형상을 가지는 경우, 갑문(130)은 왕복 운동하는 유체(W1, W2)의 유량을 조절할 뿐만 아니라 선체(도 1의 10)의 횡동요를 저감시키는 방향의 양력(F1, F2)을 발생시킴으로써, 선체(도 1의 10)의 횡동요를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

갑문(130)의 횡단면은 전후단을 연결하는 직선(L2)에 대해 좌우 대칭으로 형성된다. 이 경우, 탱크(도 2의 110) 내에서 좌우로 왕복운동하는 유체(W1, W2)의 흐름에 대해 횡단면의 전후단에서 동일한 받음각을 받을 수 있다.

갑문(130)의 회전축(135)은 갑문(130)의 횡단면의 중심(C)을 지날 수 있다. 이 경우, 탱크(도 2의 110) 내에서 유체(W1, W2)가 좌우로 왕복운동하는 과정에서 갑문(130)에 걸리는 하중을 균형있게 지지할 수 있다.

한편, 도 5를 참조하면, 탱크(110')의 상면에는 오목한 수용부(115)가 형성될 수 있다. 참고로 도 5는 도 3에 도시된 탱크(100)의 일 변형례를 나타내는 도면이다. 수용부(115)는 구동모터(151)와 구동기어(153)와 종동기어(155)의 구조체를 수용한다. 수용부(115)에 수용된 구동모터(151)와 구동기어(153)와 종동기어(155)의 구조체는 탱크(110')의 상면 위로는 노출되지 않는다.

이 경우, 탱크(110')의 상면 위의 공간을 전체적으로 사용할 수 있어, 화물을 적재하거나 다른 장비를 탑재할 때 공간활용성이 향상될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10 : 선체
100 : 횡동요 저감장치
110 : 탱크
130 : 갑문
135 : 회전축
150 : 회전 구동부
151 : 구동모터
153 : 구동기어
155 : 종동기어

Claims (7)

1. 선체의 폭 방향으로 연장되고, 유체가 부분적으로 채워지는 탱크;
   상기 탱크의 내부에 배치되어 상기 선체의 횡동요 시 상기 탱크 내에서 상기 선체의 폭 방향으로 왕복 운동하는 상기 유체의 유량을 제어하는 갑문; 및
   상기 갑문을 회전시키는 회전 구동부를 포함하고,
   상기 갑문의 횡단면은 에어포일 형상을 가지며,
   상기 갑문이 상기 유체의 유량을 제어하는 과정에서 상기 갑문에는 상기 선체의 횡동요를 저감시키는 방향의 양력이 발생하고,
   상기 회전 구동부는,
   구동모터;
   상기 구동모터의 모터축에 결합된 구동기어; 및
   상기 구동기어와 맞물리고 상기 갑문의 회전축에 결합된 종동기어를 포함하며,
   상기 탱크의 일면에는,
   상기 탱크의 외부에서 볼 때 오목하고, 상기 구동모터와 상기 구동기어와 상기 종동기어의 구조체를 수용하는 수용부가 형성되는, 횡동요 저감장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탱크는 상기 선체의 길이방향 중심선에 대해 좌우대칭인, 횡동요 저감장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 갑문의 횡단면은
   상기 횡단면의 전후단을 연결하는 직선에 대해 좌우 대칭으로 형성되는, 횡동요 저감장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 갑문의 회전축은
   상기 갑문의 횡단면의 중심을 지나는, 횡동요 저감장치.

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