KR102291080B1

KR102291080B1 - 선박

Info

Publication number: KR102291080B1
Application number: KR1020200015404A
Authority: KR
Inventors: 한상호; 김준희; 이동진; 한범우; 김현석
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: KR20200137954A

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 마찰저감장치를 구비한다. 상기 마찰저감장치는 상기 선체와 해수 간의 마찰저항을 경감시키기 위한 기체를 분사하는 기체분사구를 포함한다. 상기 기체분사구는 경사면을 갖는 몸체부; 및 상기 몸체부와 결합하고 기체를 분사하기 위한 배출구가 형성되는 바닥부;를 포함하고, 상기 경사면은 상기 경사면의 길이방향을 따라 서로 다른 구배를 갖도록 구성된다.

Description

선박{Ship}

본 발명은 마찰저감장치를 구비한 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마찰저감장치로부터 배출되는 고온고압의 기체로 인한 배관의 손상을 경감시킬 수 있도록 구성된 선박에 관한 것이다.

해상을 항해하는 선박은 선체의 상당 부분이 해수에 잠기므로, 운항 중 해수에 의한 (마찰)저항을 많이 받는다. 해수에 의한 이러한 마찰저항은 저속 선박의 경우에는 전체저항의 약 80%를 차지하고, 고속 선박의 경우에서는 전체저항의 약 50%를 차지한다.

선체에 발생하는 마찰저항은 선체와 접촉하는 물입자의 점성에 기인한다. 따라서, 물의 점성을 차단할 수 있도록 선체와 물 사이에 물의 비중보다 작은 물질층을 형성한다면, 위와 같은 마찰저항을 현저히 경감시킬 수 있다.

특허문헌 1 내지 3은 위와 같은 문제를 해소시키기 위한 기술사상을 개시하고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 내지 3은 선체의 표면으로 공기를 분사하여, 선체의 표면과 해수 간의 마찰 저항을 최소화시키는 장치를 소개하고 있다.

이러한 장치의 성능은 선체로부터 분사되는 공기가 선체의 길이를 따라 멀리 유동되어야 선체와 해수 간의 마찰저항을 현저하게 경감시킬 수 있다. 그러나 분사되는 공기의 유동을 길게 유지시키기 위해서는 상당한 전력이 소모되므로, 전력소모를 줄이면서도 공기 유동에 따른 마찰저감효과를 극대화시킬 수 있는 장치의 개발이 요청된다.

KR

2011-0050534

A

KR

2014-0117681

A

KR

2015-0104540

A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마찰저감장치로부터 분사되는 공기에 의한 마찰저감효과를 향상시킬 수 있는 선박을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 마찰저감장치를 구비한다. 상기 마찰저감장치는 상기 선체와 해수 간의 마찰저항을 경감시키기 위한 기체를 분사하는 기체분사구를 포함한다. 상기 기체분사구는 경사면을 갖는 몸체부; 및 상기 몸체부와 결합하고 기체를 분사하기 위한 배출구가 형성되는 바닥부;를 포함하고, 상기 경사면은 상기 경사면의 길이방향을 따라 서로 다른 구배를 갖도록 구성된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 경사면은, 제1구배를 갖는 제1경사부; 및 제2구배를 갖는 제2경사부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 제1경사부의 높이(L1)는 상기 제2경사부의 높이(L2)보다 크다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 바닥부에 형성되는 제1돌출부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 제1돌출부의 높이는 상기 제2경사부의 높이(L2)보다 작다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 제1돌출부의 일면은 경사를 갖도록 형성된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 제1돌출부의 상부에 형성되는 제2돌출부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박은 선체와 해수 간의 마찰저항을 경감시키기 위한 기체를 분사하는 기체분사구를 포함하고, 상기 기체분사구는, 곡선부를 포함하는 몸체부; 및 상기 몸체부와 결합하고 기체를 분사하기 위한 배출구가 형성되는 바닥부;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박에서 상기 곡선부는, 제1곡률 반지름을 갖는 제1곡선부; 및 제2곡률 반지름을 갖는 제2곡선부;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박에서 상기 몸체부는 곡선부와 연결되고 제1경사각을 갖는 경사부를 더 포함한다.

본 발명은 마찰저감장치로 분사되는 공기의 직진성을 향상시켜, 선체와 해수 간의 마찰저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 측면도
도 2는 도 1에 도시된 선박의 평면도
도 3은 도 2에 도시된 기체분사구의 요부 사시도
도 4는 도 3에 도시된 기체분사구의 A-A 단면도
도 5는 기체분사구의 다른 형태에 따른 A-A 단면도
도 6은 기체분사구의 또 다른 형태에 따른 A-A 단면도
도 7은 기체분사구의 또 다른 형태에 따른 A-A 단면도
도 8은 기체분사구의 또 다른 형태에 따른 A-A 단면도
도 9는 기체분사구의 또 다른 형태에 따른 A-A 단면도

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시 예에 따른 선박을 설명한다.

본 실시 예에 따른 선박(100)은 운항에 필요한 추진장치를 포함한다. 예를 들어, 선박(100)은 내연기관에 의해 작동하는 프로펠러(120)를 포함한다. 프로펠러(120)는 선체(110)의 선미 측에 배치된다. 프로펠러(120)는 복수로 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로펠러(120)는 선박(100)의 운항속도 또는 선박(100)의 운항능력을 향상시키기 위해 선체(110)의 선미 좌우 양측에 각각 배치될 수 있다.

선박(100)은 선체(110)와 해수 또는 담수 간의 마찰저항을 최소화할 수 있는 장치를 포함한다. 예를 들어, 선박(100)은 선체(110)의 선저, 바람직하게는 선저의 평탄면으로 기체(또는 공기)를 분사하도록 구성된 마찰저감장치(200)를 포함한다.

마찰저감장치(200)는 선체(110)의 선수 측에 배치된다. 그러나 마찰저감장치(200)의 배치위치가 선체(110)의 선수 측으로 한정되는 것은 아니다. 마찰저감장치(200)는 압축기(210), 주배관(220), 보조배관(230), 기체분사구(240)를 포함한다. 그러나 마찰저감장치(200)의 구성이 전술된 요소들로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 마찰저감장치(200)는 주배관(220) 및 보조배관(230)에 각각 배치되는 밸브 등을 더 포함할 수 있다.

압축기(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 선체(110)의 선수 측에 배치된다. 아울러, 압축기(210)는 원활한 압축공기(또는 압축기체) 생성 및 작동효율을 위해 선체(110)의 만재홀수선보다 높게 배치되는 것이 바람직하다.

주배관(220)은 압축기(210)와 연결되며, 압축기(210)에 의해 생성된 압축공기가 선미방향으로 유동하도록 유도한다.

보조배관(230)은 주배관(220)으로부터 분기 형성된다. 보조배관(230)은 도 2에 도시된 바와 같이 주배관(220)의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 선폭 방향으로 분기된 후, 선저 및 선미 방향으로 연장될 수 있다. 주배관(220)으로부터 분기되는 보조배관(230)의 선폭 방향 길이는 도 2에 도시된 바와 같이 선미 측으로 갈수록 길어질 수 있다. 예를 들어, 주배관(220)으로부터 첫 번째로 분기되는 보조배관(230)의 선폭 방향 길이는 주배관(220)으로부터 두 번째로 분기되는 보조배관(230)의 선폭 방향 길이보다 작고, 주배관(220)으로부터 두 번째로 분기되는 보조배관(230)의 선폭 방향 길이는 주배관(220)으로부터 세 번째로 분기되는 보조배관(230)의 선폭 방향 길이보다 작을 수 있다. 보조배관(230)의 내경은 기체분사압력이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 주배관(220)의 내경보다 작은 것이 바람직하다. 아울러, 보조배관(230)의 내경은 주배관(220)으로부터 분기되는 위치에 따라 다르게 형성할 수 있다. 예를 들어, 주배관(220)으로부터 첫 번째로 분기되는 보조배관(230)의 내경은 주배관(220)으로부터 두 번째로 분기되는 보조배관(230)의 내경보다 크고, 주배관(220)으로부터 두 번째로 분기되는 보조배관(230)의 내경은 주배관(220)으로부터 세 번째로 분기되는 보조배관(230)의 내경보다 클 수 있다. 그러나 필요에 따라 보조배관(230)의 내경을 모두 동일한 크기로 형성할 수도 있다.

기체분사구(240)는 보조배관(230)과 연결된다. 기체분사구(240)는 보조배관(230)을 통해 공급된 압축공기를 해수 중으로 분사시키도록 구성된다. 바람직하게는, 기체분사구(240)는 압축공기가 선체(110)의 표면(구체적으로는 선저면의 평탄부)을 따라 유동하도록 압축공기를 분사시킬 수 있다. 이를 위해 기체분사구(240)의 최종 토출방향은 선체(110)의 선저면과 대체로 평행한 것이 좋다.

도 3 및 도 4를 참조하여 기체분사구를 상세히 설명한다.

기체분사구(240)는 몸체부(242)와 바닥부(244)를 포함한다.

몸체부(242)는 보조배관(230)과 연결된다. 몸체부(242)의 일 측에는 경사면이 형성된다. 경사면은 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 구간으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 경사면은 제1경사각(θ1)을 갖는 제1경사부(2422)와 제2경사각(θ2)을 갖는 제2경사부(2424)로 구성될 수 있다. 제1경사각(θ1)은 제2경사각(θ2)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1경사각(θ1)은 10도 이상이고, 제2경사각(θ2)은 10도 미만일 수 있다. 몸체부(242)의 경사면에서 제1경사부(2422)를 형성하는 구간의 길이 는 제2경사부(2424)를 형성하는 구간의 길이보다 클 수 있다. 아울러, 몸체부(242)의 경사면에서 제1경사부(2422)의 높이(L1)는 제2경사부(2424)의 높이(L2)보다 클 수 있다. 이러한 조건은 몸체부(242)의 경사면을 따라 이동하는 고압공기의 유속을 증가시키면서 고압공기의 흐름을 선체 표면과 평행하게 유도할 수 있다.

바닥부(244)는 몸체부(242)의 하부에 형성된다. 바닥부(244)는 몸체부(242)의 개방구를 대체로 폐쇄하도록 구성된다. 바닥부(244)에는 고압공기의 분사 또는 배출을 위한 배출구(2442)가 형성된다. 부연 설명하면, 배출구(2442)는 제2경사부(2424)와 바닥부(244)가 만나는 부분에 형성된다.

위와 같이 구성된 기체분사구(240)는 보조배관(230)을 통해 유입되는 고압공기를 경사부(2422, 2424)와 배출구(2442)를 통해 선체의 표면(선저의 평탄부)과 대체로 평행하게 배출시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면 마찰저감장치(200)를 통한 선체(110)의 표면과 해수 간의 마찰저항을 효과적으로 경감시킬 수 있다.

다음에서는 기체분사구의 다른 형태를 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서 전술된 기체분사구와 동일 또는 유사한 구성은 전술된 기체분사구와 동일한 도면부호를 사용하며, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 먼저, 도 5를 참조하여 기체분사구의 다른 형태를 설명한다.

본 형태에 따른 기체분사구(2402)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1돌출부(246)를 더 포함한다는 점에서 전술된 형태와 구별된다. 제1돌출부(246)는 바닥부(244)에 형성된다. 부연 설명하면, 제1돌출부(246)는 바닥부(244)로부터 제1높이(h1)로 형성될 수 있다. 제1돌출부(246)의 제1높이(h1)는 제2경사부(2424)의 높이(L2)와 대체로 동일할 수 있다. 그러나 제1돌출부(246)의 높이(h1)가 제2경사부(2424)의 높이(L2)와 반드시 동일한 것은 아니다. 예를 들어, 제1돌출부(246)의 높이(h1)는 제2경사부(2424)의 높이(L2)보다 작을 수도 있다. 제1돌출부(246)에는 경사면이 형성된다. 부연 설명하면, 제2경사부(2424)와 마주하는 제1돌출부(246)의 일면은 제3경사각(θ3)을 갖는 경사면으로 형성될 수 있다. 여기서, 제3경사각(θ3)은 제2경사부(2424)의 제2경사각(θ2)과 대체로 동일 또는 유사한 크기일 수 있다.

위와 같이 형성된 기체분사구(2402)는 제2경사부(2424)와 제2돌출부(246)에 의해 고압공기의 흐름을 한정하므로, 고압공기의 유속을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 배출구(2442)로부터 배출되는 고압공기의 유효흐름을 길게 연장시킬 수 있다.

도 6을 참조하여 기체분사구의 또 다른 형태를 설명한다.

본 형태에 따른 기체분사구(2404)는 도 6에 도시된 바와 같이 제2돌출부(248)를 더 포함한다는 점에서 전술된 형태와 구별된다. 제2돌출부(248)는 제1돌출부(246)에 형성된다. 부연 설명하면, 제2돌출부(248)는 제1돌출부(246)의 상부로부터 제2높이(h2)로 형성될 수 있다. 제2돌출부(248)의 제2높이(h2)는 제1경사부(2422)의 높이(L1)와 대체로 동일할 수 있다. 그러나 제2돌출부(248)의 높이(h2)가 제1경사부(2422)의 높이(L1)와 반드시 동일한 것은 아니다. 예를 들어, 제2돌출부(248)의 높이(h2)는 제1경사부(2422)의 높이(L1)보다 작을 수도 있다. 제2돌출부(248)에는 경사면이 형성된다. 부연 설명하면, 제1경사부(2422)와 마주하는 제2돌출부(248)의 일면은 제4경사각(θ4)을 갖는 경사면으로 형성될 수 있다. 여기서, 제4경사각(θ4)은 제1경사부(2422)의 제1경사각(θ1)과 대체로 동일 또는 유사한 크기일 수 있다.

위와 같이 형성된 기체분사구(2404)는 복수의 경사부(2422, 2424)와 복수의 돌출부(246, 248)에 의해 고압공기의 흐름을 한정 및 유도하므로, 고압공기의 유속을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 고압공기의 흐름을 길게 지속시킬 수 있다.

도 7을 참조하여 기체분사구의 또 다른 형태를 설명한다.

본 형태에 따른 기체분사구(2408)는 도 7에 도시된 바와 같이 몸체부(242)의 경사면이 하나의 곡선부로 구성된다는 점에서 전술된 형태와 구별된다. 부연 설명하면, 경사면은 제1곡률 반지름(R1)을 갖는 제1곡선부(2422)로 구성될 수 있다.

도 8을 참조하여 기체분사구의 또 다른 형태를 설명한다.

본 형태에 따른 기체분사구(2406)는 도 8에 도시된 바와 같이 몸체부(242)의 경사면이 복수의 곡선부(2422, 2424)로 구성된다는 점에서 전술된 형태와 구별된다. 부연 설명하면, 경사면은 제1곡률 반지름(R1)을 갖는 제1곡선부(2422)와 제2곡률 반지름(R2)를 갖는 제2곡선부(2424)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1곡률 반지름(R1)은 제2곡률 반지름(R2)보다 작을 수 있다.

도 9를 참조하여 기체분사구의 또 다른 형태를 설명한다.

본 형태에 따른 기체분사구(2406)는 도 9에 도시된 바와 같이 몸체부(242)의 경사면이 곡선부(2422)와 직선부(2424)로 구성된다는 점에서 전술된 형태와 구별된다. 부연 설명하면, 경사면은 제1곡률 반지름(R1)을 갖는 제1곡선부(2422)와 제1경사각(θ1)을 갖는 제1경사부(2424)로 구성될 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.

100 선박
110 선체
120 프로펠러
200 마찰저감장치
210 압축기
220 주배관
230 보조배관
240, 2402, 2404 기체분사구
242 몸체부
2422 제1경사부
2424 제2경사부
244 바닥부
2442 배출구
246 제1돌출부
2462 (제1돌출부의) 경사면
248 제2돌출부
2482 (제2돌출부의) 경사면

Claims

선체에 마찰저감장치를 구비한 선박에 있어서,
상기 마찰저감장치는 상기 선체와 해수 간의 마찰저항을 경감시키기 위한 기체를 분사하는 기체분사구를 포함하고,
상기 기체분사구는,
경사면을 갖는 몸체부;
상기 몸체부와 결합하고 기체를 분사하기 위한 배출구가 형성되는 바닥부; 및
상기 바닥부에 형성되는 제1돌출부;
를 포함하고,
상기 경사면은,
제1구배를 갖는 제1경사부; 및
제2구배를 갖는 제2경사부;
를 포함하고,
상기 제1경사부의 높이(L1)는 상기 제2경사부의 높이(L2)보다 큰 선박.
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제1항에 있어서,
상기 제1돌출부의 높이는 상기 제2경사부의 높이(L2)보다 작은 선박.
제1항에 있어서,
상기 제1돌출부의 일면은 경사를 갖도록 형성되는 선박.
제1항에 있어서,
상기 제1돌출부의 상부에 형성되는 제2돌출부를 더 포함하는 선박.
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