KR20120067425A - 부력 조절 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부력 조절 선박에 관한 것으로, 화물창을 구비하는 제1 선체, 상기 제1 선체에 대하여 하부로 슬라이딩 가능한 제2 선체, 및 상기 화물창에 화물이 선적됨에 따라 상기 제1 선체에 대하여 상기 제2 선체를 하부로 슬라이딩시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 별도의 발라스트 탱크가 필요치 않아 발라스트수에 의한 환경 오염을 방지하고, 발라스트수 정화 설비 설치에 의한 비용의 증가를 방지하는 부력 조절 선박을 제공한다.

Description

부력 조절 선박{Buoyancy controlling ship}

본 발명은 부력 조절 선박에 관한 것이다.

선박은 전세계 물자수송의 절반 이상을 차지하는 운송수단으로서, 일반적으로 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게중심이 변동되는 것을 최소화하기 위하여 발라스트(ballast) 탱크를 설치하고 있다. 화물이 충분하지 않을 경우 해수 속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 보장하기 어렵기 때문이다.

발라스트 탱크 내에 적재되는 물을 통상 발라스트수라 부르는데, 이러한 발라스트수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(Trim: 배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 적재하는 중량물로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 해수 속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다.

이러한 발라스트수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되고 있으며, 선박에 따라 발라스트수를 적재하지 않고, 광석이나 모래 등을 발라스트로 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수나 담수를 발라스트로 사용하는 것이 보편화되어 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)의 화물(14) 하역시 정면 및 측면에서 바라본 단면도이고, 도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)의 화물(14) 선적시 정면 및 측면에서 바라본 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 종래기술에 따른 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 선박(10)은 화물창(13)의 화물(14)을 하역한 경우, 발라스트 탱크(11)에 발라스트수(12)를 채우게 된다. 이때, 선박(10)의 중량이 발라스트수(12)에 의해 만족되어, 공선시에도 흘수선을 확보하게 된다.

다음, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 화물창(13)에 화물(14)을 선적한 경우, 발라스트 탱크(11)에 채워진 발라스트수(12)를 외부로 유출하게 된다. 이때, 선박(10)의 중량은 화물(14)에 의해 만족되어, 선박(10) 운행에 바람직한 흘수선을 확보하게 된다.

즉, 선박(10)에 화물(14)이 만재되면 발라스트 탱크(11)에 발라스트수(12)를 채우지 않아도 선박(10)의 무게중심이 해수면 아래에 위치하여 파도 등의 외력이 작용하여도 안전하게 항해할 수 있고, 선적된 화물(14)이 없거나 적은 경우에는 화물(14)이 선적된 것과 동일하게 선박(10)의 일정부분이 해수면 아래 위치하게 할 수 있도록 발라스트 탱크(11)에 발라스트수(12)를 적재시켜 운항하도록 하고 있다.

그러나, 종래기술에 따른 발라스트 탱크(11)를 구비한 선박(10)은 일반 해수를 발라스트수(12)로 사용하기 때문에, 특정 해역의 생물 또는 병원균 등을 다른 해역으로 전파하는 매체로 이용되는 문제점이 있었다. 즉, 발라스트 탱크(11)에 채워지는 발라스트수(12)에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 발라스트수(12)의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 되므로, 발라스트수(12)의 유입시 함께 유입된 특정 해역의 해양 생물 또는 병원균이 다른 해역으로 유출됨에 따라 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발라스트수의 유출입 시 발라스트수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 설비 도입 의무화가 국제해사기구(IMO)를 통해 추진되고 있다. 이에 따라, 정화 설비를 구비한 선박에 대한 연구가 이루어지고 있다.

그러나, 이러한 선박은 정화 설비를 갖추는데 비용이 너무 높고, 정화 설비를 갖추더라도 병원균 등이 완벽하게 정화되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부력 조절 방식을 사용하여 발라스트수에 의한 환경 오염을 방지하는 부력 조절 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 발라스트수의 정화 설비를 필요로 하지 않아 비용이 절감되는 부력 조절 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부력 조절 선박은, 화물창을 구비하는 제1 선체, 상기 제1 선체에 대하여 하부로 슬라이딩 가능한 제2 선체, 및 상기 화물창에 화물이 선적됨에 따라 상기 제1 선체에 대하여 상기 제2 선체를 하부로 슬라이딩시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2 선체는 상기 부력 조절 선박의 최하부의 외형을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 선체는 상기 제1 선체의 내측으로 슬라이딩 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는 상기 화물창의 상기 화물에 하역됨에 따라 상기 제1 선체에 대하여 상기 제2 선체를 상부로 슬라이딩시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는 상기 제1 선체와 상기 제2 선체 간의 거리를 조절하는 유압장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 선체와 상기 제2 선체 간에 형성되어, 상기 제1 선체와 상기 제2 선체 간의 해수 유입을 차단하는 수밀부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수밀부는, 하우징, 상기 하우징의 내부에서 슬라이딩 가능한 슬라이딩 핀, 및 상기 하우징과 상기 슬라이딩 핀 간에 형성되는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 부력 조절 선박은 제1 선체에 대하여 제2 선체를 하부로 슬라이딩시켜 선박의 균형을 유지하므로, 발라스트 탱크가 별도로 필요치 않으며 발라스트수의 타지역 이동이 전혀 없어 친환경적인 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 발라스트수를 이용하지 않으므로 이를 위한 고가의 정화 설비가 필요치 않은 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 발라스트수의 유입과 배출시간이 줄어들어 항구의 접안시간이 단축되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 공선시에 발라스트수를 채우지 않아도 되므로, 선박의 중량이 감소되어 선박의 추진에 필요한 에너지가 절감되는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 발라스트 탱크를 구비한 선박의 화물 하역시 정면에서 바라본 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 발라스트 탱크를 구비한 선박의 측면에서 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 발라스트 탱크를 구비한 선박의 화물 선적시 정면에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 발라스트 탱크를 구비한 선박의 측면에서 바라본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부력 조절 선박의 화물 하역시 정면에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 부력 조절 선박의 측면에서 바라본 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시한 부력 조절 선박의 화물 선적시 정면에서 바라본 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 부력 조절 선박의 측면에서 바라본 단면도이다.
도 9는 도 5에 도시한 부력 조절 선박에 형성된 수밀부의 확대 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 새로운 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부력 조절 선박(100)의 화물(112) 하역시 정면 및 측면에서 바라본 단면도이고, 도 7 및 도 8은 도 5에 도시한 부력 조절 선박(100)의 화물(112) 선적시 정면 및 측면에서 바라본 단면도이며, 도 9는 도 5에 도시한 부력 조절 선박(100)에 형성된 수밀부(140)의 확대 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시 예에 따른 부력 조절 선박(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 부력 조절 선박(100)은 제1 선체(110), 제2 선체(120), 구동부(130), 및 수밀부(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 선체(110)는 선박(100)의 최하부를 제외한 선박(100)의 외형 및 내부를 구성하는 부재이다.

여기서, 제1 선체(110)는 내부에 화물창(111)을 구비할 수 있고, 화물창(111)에는 예를 들어, 컨테이너(container)와 같은 화물이 실릴 수 있다. 또한, 제1 선체(110)의 내측에서 제2 선체(120)가 슬라이딩될 수 있도록, 제1 선체(110) 하부 둘레에는 슬라이딩 공간(113)이 형성될 수 있다.

제2 선체(120)는 선박(100)의 최하부의 외형을 구성하는 부재로서, 제1 선체(110)에 대하여 상, 하로 슬라이딩이 가능하다.

구체적으로, 제2 선체(120)는 제1 선체(110)의 내측에 삽입된 상태로 상, 하 운동을 할 수 있다. 따라서, 제2 선체(120)가 제1 선체(110)에 대하여 하부로 슬라이딩된 경우, 전체 선박(100)의 중량은 동일하지만 부피는 상대적으로 커질 수 있다. 반대로, 제2 선체(120)가 상부로 슬라이딩된 경우, 전체 선박(100)의 부피는 상대적으로 작아질 수 있다. 여기서, "하부로 슬라이딩되다"의 의미는 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간의 거리가 상대적으로 멀어지는 것을 의미하고, "상부로 슬라이딩되다"의 의미는 제2 선체(120)가 제1 선체(110)보다 상부로 올라가는 것이 아니고 "하부로 슬라이딩된 경우"에 비하여 상대적으로 상부에 있다는 의미로서, 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간의 거리가 상대적으로 가까워지는 것을 의미한다.

이때, 선박(100)의 중량은 동일한데 부피만 커지는 경우, 선박(100)은 상대적으로 더 떠오를 수 있다. 구체적으로, 선박(100)을 하부로 당기는 힘인 중력 G=m?g이므로 선박(100)의 중량이 일정한 이상, 제2 선체(120)가 슬라이딩 운동을 하더라도 선박(100)을 하부로 당기는 힘에는 변화가 없다. 반면, 선박(100)을 상부로 당기는 힘인 부력은 해수 속에 잠긴 물체의 부피와 같은 부피를 가진 해수의 중량과 같으므로, 제2 선체(120)가 하부로 슬라이딩 운동을 하면 선박(100)의 해수 내에 잠기는 부피가 늘어나 부력이 증가하게 된다. 따라서, 선박(100)을 하부로 당기는 힘은 일정한데 상부로 당기는 힘이 커지므로, 제2 선체(120)가 제1 선체(110)에 대하여 하부로 슬라이딩하면, 선박(100)은 상대적으로 상부로 떠오를 수 있다. 따라서, 선박(100)에 화물(112)이 선적되면, 중력과 부력은 균형을 이루어, 해수면 상에 노출되는 선박(100)의 높이는 유지될 수 있다.

한편, 제2 선체(120)가 하부로 슬라이딩되면, 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간에는 일정한 공간이 형성될 수 있다. 이러한 공간에는 공기나 다른 기체가 채워질 수 있고, 진공으로 유지될 수도 있다.

구동부(130)는 제1 선체(110)에 대하여 제2 선체(120)를 상, 하부로 슬라이딩시키는 부재로서, 예를 들어, 유압장치(131), 이를 구동하는 모터(미도시) 또는 엔진(미도시), 및 이를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

여기서, 구동부(130)가 제2 선체(120)를 하부로 슬라이딩시키는 경우, 해수에 의한 반력 때문에 상대적으로 큰 힘이 필요하므로, 구동부(130)는 유압장치(131)를 포함하는 것이 바람직하다. 유압장치(131)는 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간에 다수로 구비될 수 있으며, 모터 또는 엔진은 유압장치(131)에 동력을 제공할 수 있다. 이때, 모터 또는 엔진은 유압장치(131)를 구동하기 위하여 별도로 설치될 수도 있고 선박(100)을 구동시키기 위하여 기존에 설치된 것일 수도 있다.

한편, 제어부는 모터 또는 엔진 등을 제어하는 부재로서, 화물(112)이 선적될 때, 화물창(111)에 구비된 센서(미도시)로 이를 감지하여 제2 선체(120)를 하부로 슬라이딩시키도록 모터 등을 제어하고, 화물(112)이 하역될 때 센서로 감지하여 제2 선체(120)를 상부로 슬라이딩시키도록 모터 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 상기에서 설명한 바와 같이, 화물창(111) 내의 센서를 이용한 자동식으로 구현될 수도 있고, 또는 작업자가 화물창(111) 내의 상황을 체크하여 예를 들어, 작동 스위치를 눌러 모터, 엔진, 또는 유압장치(131)를 구동시키는 수동식으로 구현될 수도 있다.

수밀부(140)는 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간에 설치되어 해수의 유입을 방지하는 부재이다.

여기서, 수밀부(140)는 제1 선체(110)의 슬라이딩 공간(113)에서 밀착되어 제1 선체(110)와 제2 선체(120)에 밀착되도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간의 공간은 수밀부(140)에 의해 밀착되고, 제1 선체(110)의 슬라이딩 공간(113)으로 해수가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 수밀부(140)는 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 하우징(141), 슬라이딩 핀(142), 슬라이딩 롤러(143), 및 실링부재(144)를 포함할 수 있다. 이중 실링부재(144), 특히, 외측 하부에 형성된 실링부재(144)는 해수와 직접 접촉되는 부분으로, 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간의 공간에 해수가 유입되는 것을 직접적으로 방지하는 부재이다. 따라서, 실링부재(144)는 방수가 가능한 부재로서, 예를 들어, 우레탄 등으로 구성될 수 있다. 또한, 슬라이딩 핀(142)은 제2 선체(120)의 슬라이딩 시에, 하우징(141)의 내부에서 상, 하 운동을 하는 부재로서, 하우징(141)과 슬라이딩 핀(142) 간의 공간에는 다수의 슬라이딩 롤러(143)가 포함될 수 있다. 이때, 슬라이딩 핀(142)의 상, 하부 슬라이딩시 슬라이딩 롤러(143)가 회전됨에 따라, 슬라이딩 핀(142)의 운동에 따른 충격을 완화할 수 있다.

한편, 수밀부(140)가 제1 선체(110)와 제2 선체(120) 간의 해수 유입을 방지하는바, 제2 선체(120)가 하부로 슬라이딩하는 경우 선박(100) 전체의 부피는 커지지만 중량은 일정하게 유지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부력 조절 선박(100)의 작동 방식을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 화물창(111)의 화물(112)이 하역된 경우에도 선박(100)은 그 운행에 바람직한 상태일 수 있다. 즉, 발라스트 수를 채우지 않더라도 예를 들어, 프로펠러(150)와 같은 추진기와 방향타는 해수에 잠겨 있고 선박(100)의 무게 중심이 해수면 아래에 있어, 선박(100)의 균형이 유지되고 추진 효율은 높은 상태일 수 있다.

다음, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 화물창(111)에 화물(112)이 선적된 경우, 선박(100)의 중량은 증가하게 된다. 이때, 구동부(130)가 제2 선체(120)를 제1 선체(110)에 대하여 하부로 슬라이딩시킴으로써, 선박(100)의 부력을 증가시켜 선박(100)은 화물(112)에 의한 중량 증가에 따른 중력과, 제2 선체(120)의 하부 슬라이딩에 따른 부력 증가가 균형을 이루게 되고, 이에 따라, 선박(100)의 해수면 외부로 노출된 부분은 화물(112)이 하역된 경우와 비슷할 수 있다. 또한, 제2 선체(120)는 하부로 슬라이딩되어 있기 때문에, 선박(100)의 해수에 잠겨있는 부분은 화물(112)이 하역된 경우에 비하여 클 수 있다. 즉, 화물창(111)에 화물이 선적된 경우의 선박(100) 흘수는 상대적으로 커질 수 있다. 한편, 중량 증가에 따른 중력과 부력이 균형을 이룸으로써 선박(100)의 프로펠러(150) 등의 추진기 및 방향타의 위치는 거의 변화가 없고, 이에 따라 선박(100)은 화물이 선적될 때에도 바람직한 추진 효율을 가질 수 있다.

다음, 선박(100)의 화물창(111)에서 화물(112)을 하역한 이후에는, 구동부(130)가 제2 선체(120)를 제1 선체(110)에 대하여 다시 상부로 슬라이딩시켜, 부력과 중력의 변화에 균형을 맞춤으로써, 프로펠러(150)등의 위치 변화를 발생시키지 않을 수 있다.

여기서, 화물창(111)의 화물(112) 선적 여부와 관계없이 선박(100)의 부력을 조절하여 프로펠러(150)와 같은 추진기 및 방향타의 위치를 유지함으로써, 본 실시 예에 따른 부력 조절 선박(100)은 발라스트수 저장 및 처리 장치를 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 항구 접안시간이 단축될 수 있고, 발라스트수에 의한 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 화물창(111)의 화물(112)이 하역된 경우에도 발라스트수를 채우지 않아 상대적으로 선박(100)에 대한 불필요한 중량을 줄임으로써, 선박(100) 추진에 필요한 에너지를 감소시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 부력 조절 선박은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 제1 선체 111 : 화물창
112 : 화물 113 : 슬라이딩 공간
120 : 제2 선체 130 : 구동부
131 : 유압장치 140 : 수밀부
141 : 하우징 142 : 슬라이딩 핀
143 : 슬라이딩 롤러 144 : 실링부재
150 : 프로펠러

Claims (7)

1. 화물창을 구비하는 제1 선체;
   상기 제1 선체에 대하여 하부로 슬라이딩 가능한 제2 선체; 및
   상기 화물창에 화물이 선적됨에 따라 상기 제1 선체에 대하여 상기 제2 선체를 하부로 슬라이딩시키는 구동부;
   를 포함하는 부력 조절 선박.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 선체는 상기 부력 조절 선박의 최하부의 외형을 이루는 것을 특징으로 하는 부력 조절 선박.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 선체는 상기 제1 선체의 내측으로 슬라이딩 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 부력 조절 선박.
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 화물창의 상기 화물이 하역됨에 따라 상기 제1 선체에 대하여 상기 제2 선체를 상부로 슬라이딩시키는 것을 특징으로 하는 부력 조절 선박.
5. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 제1 선체와 상기 제2 선체 간의 거리를 조절하는 유압장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력 조절 선박.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 선체와 상기 제2 선체 간에 형성되어, 상기 제1 선체와 상기 제2 선체 간의 해수 유입을 차단하는 수밀부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부력 조절 선박.
7. 제6항에 있어서,
   상기 수밀부는,
   하우징;
   상기 하우징의 내부에서 슬라이딩 가능한 슬라이딩 핀; 및
   상기 하우징과 상기 슬라이딩 핀 간에 형성되는 실링부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력 조절 선박.

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