KR20130038003A - 선박용 사이드 스러스터 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

Abstract

선박용 사이드 스러스터가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터는, 선박의 선체를 횡방향으로 관통하는 터널 내에 회전가능하게 설치되는 블레이드를 포함하고, 상기 터널의 중앙부의 단면적이 상기 터널의 양 단부에 각각 형성된 개구부의 단면적보다 넓게 형성된다.

Description

선박용 사이드 스러스터 및 이를 구비한 선박{SIDE THRUSTER AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 선박용 사이드 스러스터 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 안벽에 접안하거나, 수리를 위하여 도크(Dock)에 진입하는 경우 안벽 또는 도크와 평행을 이루도록 선체를 미세하게 조절할 필요가 있다. 이와 같은 경우 선체의 자세 조절을 위하여 사용되는 것이 사이드 스러스터(side thruster)이다.

선박용 사이드 스러스터는 선미 또는 선수 측에 선체의 길이 방향에 대하여 횡방향으로 관통하는 터널의 내부에 정회전 또는 역회전이 가능한 블레이드를 설치하여 선체가 이동하고자 하는 방향의 반대 방향으로 해수를 배출시켜 선박의 위치를 조절한다.

그런데, 이와 같은 사이드 스러스터는 선박의 일반적인 운항 과정에서 터널의 유입구 또는 배출구가 난류를 발생시키는 저항으로 작용하여 동력 손실의 원인이 된다.

이와 같은 사이드 스러스터의 영향을 감소시키기 위하여 종래 개발된 기술로서, 한국 공개 특허 제 2010-0003165호에는 사이드 스러스터의 저항을 감소시키기 위하여 터널의 개구부에 커버를 설치하도록 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같이 선박의 사이드 스러스터 터널의 개구부에 커버를 설치할 경우 커버를 형성하기 위한 별도의 구성이 필요하기 때문에 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 선박용 사이드 스러스터를 구비한 선박의 측면도이다.

일반적인 선박의 선체(2)는, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 선박의 흘수(t)가 사이드 스러스터(100)의 직경보다 4배 이상 크고, 또한, 사이드 스러스터의 직경이 횡방향으로 동일하게 형성된다.

이와 같이 선박의 흘수(t)가 사이드 스러스터(100)의 직경보다 4배 이상 큰 경우에는, 상대적으로 선박의 운항시 원형으로 형성된 사이드 스러스터(100)의 개구부 형상이 저항으로 작용하더라도, 그에 따른 영향이 크지 않을 수 있다.

그러나, 해상 풍력 발전기 설치 선박과 같이 선박의 흘수가 사이드 스러스터 직경의 2.5 ~ 3배 이하가 되는 특수 선박의 경우, 선박의 흘수에 비하여 사이드 스러스터의 직경이 크기 때문에 선박의 운항 중 사이드 스러스터의 개구부에 의하여 야기되는 저항의 영향이 작지 않다.

따라서, 이와 같이 선박의 흘수가 짧고 사이드 스러스터의 직경이 길어서 사이드 스러스터의 개구부에 의하여 야기되는 저항의 영향이 작지 않은 경우 저항을 감소시킬 수 있는 사이드 스러스터 구조를 개발할 필요성이 있다.

선행 문헌 1: 한국 공개 특허 제 2010-0003165호

본 발명의 실시예들은 선박의 운항시 저항을 줄일 수 있는 구조를 갖는 사이드 스러스터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선체를 횡방향으로 관통하는 터널 내에 회전가능하게 설치되는 블레이드를 포함하는 선박용 사이드 스러스터로서, 상기 터널의 중앙부의 단면적이 상기 터널의 양 단부에 각각 형성된 개구부의 단면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 선박용 사이드 스러스터가 제공된다.

이 때, 상기 터널은 횡방향 단면은 원형으로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 터널은 횡방향 중심축을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.

이 때, 상기 터널은 상기 중앙부로부터 상기 터널의 양 단부로 갈수록 단면적이 점점 작아지도록 형성되는 경사 구간을 구비할 수 있다.

한편, 상기 터널의 중앙부에는 상기 터널의 단면적이 변하지 않는 평 구간이 형성되고, 상기 평 구간의 양 단부로부터 상기 터널의 양 단부로 갈수록 상기 터널의 단면적이 점점 작아지도록 형성되는 경사 구간이 위치될 수 있다.

이 때, 상기 터널은 상기 선박의 선수 선미 방향 중심을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 구성으로 이루어지는 사이드 스러스터를 구비한 선박이 제공된다.

본 발명의 실시예들에 따른 선박용 사이드 스러스터는 선박의 운항시 저항을 감소시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 선박용 사이드 스러스터를 구비한 선박의 측면도이다.
도 2은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터를 구비한 선박의 측면도이다.
도 3는 도 2의 B-B'의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터를 구비한 선박의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터를 구비한 선박의 측면도이다. 도 3는 도 2의 B-B'의 단면도이다. 이 때, 도 3은 도면의 간략화를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터의 구성 중 터널 및 블레이드만을 개략적으로 도시하였다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터는 터널 및 터널 내부에 회전가능하게 설치되는 블레이드를 포함한다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터(10)가 설치되는 선박(1)은 선박(1)의 흘수를 t1, 터널 중앙부의 직경을 D1이라 할 때 D1/t1가 0.4이상인 선박으로서 선박의 흘수에 비하여 터널 중앙부의 직경이 긴 길이를 갖는 선박일 수 있다. 이와 같이 선박의 흘수에 비하여 터널 중앙부의 직경이 긴 길이를 갖는 선박은, 예를 들어, 풍력 발전기 설치 선박 등이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터(10)는 선박(1)의 흘수(t1)에 비하여 터널 중앙부의 직경이 길어 선박(1)의 운항시 사이드 스러스터(10)의 개구부가 선박의 운항시 선박에 미치는 저항을 감소시키기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10)의 터널(14)은 선박(1)의 선체를 횡방향으로 관통하도록 형성되며, 터널(14) 중앙부(14b)의 단면적이 터널(14) 양 단부(14a)의 단면적보다 넓도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 터널 중앙부(14b)의 단면적보다 터널 양 단부(14a)의 단면적이 좁게 형성됨으로써 선박(1)의 선체 외부에 형성되는 개구부의 크기가 줄어들어 선박(1)의 운항시 저항을 줄일 수 있게 된다.

보다 상세히, 도 3을 참조하면 터널(14)은 선박(1)의 횡방향으로 원형 단면을 가지며, 횡방향 중심축을 기준으로 대칭으로 형성된다. 그리고, 상기 터널(14)은 선박(1)의 선수 선미 방향 중심(C)을 기준으로 대칭으로 형성된다.

여기서, 대칭이란 중심축을 기준으로 양측이 완전히 동일한 크기를 가지는 것을 의미하는 것이 아니라 중심축을 기준으로 양측의 형상이 유사하게 형성되는 것을 의미할 수 있다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터널(14)의 중앙부(14b)의 직경을 D1이라 하고, 터널의 양 단부(14a)의 직경을 D2라 할 때 D1이 D2 보다 크게 형성된다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, D2는 D1의 0.8 ~ 1.0 배의 길이일 수 있다. D2가 D1의 0.8배보다 작을 경우 선박(1) 선체의 표면에 형성되는 개구부의 크기가 작아지므로 선박(1)의 운항시 저항의 증가는 감소시킬 수 있으나, 선박의 운항 정지시 사이드 스러스터(10)를 작동시킬 때 사이드 스러스터(10)의 효율이 떨어질 수 있다. 본 실시예에서는 D2의 길이가 D1과 비교할 때, 0.8 ~ 1 배인 경우를 예시하였으나, D2의 길이는 사이드 스러스터(10)를 작동시킬 때 사이드 스러스터(10)의 효율을 떨어뜨리지 않을 수 있는 정도의 크기를 갖도록 실험에 의하여 규정될 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)의 사이드 스러스터(10)는 선박(1)의 선체 중앙부(14b)를 기준으로 양측 단부(14a) 방향으로 단면적이 선형적으로 좁아지도록 형성되는 경사 구간(16)을 선체 중앙부(14b)의 양측에 구비한다.

이 때, 경사 구간(16)은 도 3에 도시된 바와 같이 단면이 직선형인 경사면을 갖도록 형성되거나 또는 단면이 곡면인 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 제 1 실시예에 따른 선박(1)의 사이드 스러스터(10)는 터널(14)의 중앙부(14b)에 블레이드(12)가 위치된다.

이와 같이 선체 중앙부(14b)의 양측에 경사 구간(16)이 형성되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터(10)는, 터널(14)의 길이를 L이라 하고, 터널(14)의 중앙부의 직경을 D1라 할 때, 터널의 중앙부(14b)의 직경에 대한 상기 터널(14)의 길이의 비(L/ D1)가 예를 들어, 2보다 작게 형성될 수 있다.

이와 같이 터널(14)의 중앙부(14b)의 직경에 대하여 터널(14)의 길이의 비가 2보다 작은 경우에는 터널(14)의 길이가 터널(14)의 최대 직경에 비하여 상대적으로 짧은 경우이다. 이와 같이 형성된 제 1 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터(10)에서는, 선박의 사이드 스러스터(10)가 작동할 때 선체(2)의 횡방향으로 터널 내부로 유입된 유체가 선박(1)의 일 측부로부터 터널(14) 내부로 유입된 후 단면적이 넓어지는 터널(14)의 경사 구간(16)을 지나 선체(2)의 중앙부에서 회전하는 블레이드(12)를 지나고, 블레이드(12)에 의하여 터널(14)의 반대편 쪽에 위치되는 단면적이 좁아지는 경사 구간(16)을 지나 선박(1)의 타 측부로 배출되도록 형성된다.

이 때, 본 실시예에서 D1과 비교할 때 L의 길이가 2배 이하로 규정되는 경우에 선박(1)의 중앙부(14b)를 기준으로 선박(1)의 중앙부(14b) 양측에 경사 구간(16)을 형성하도록 예시한 것은 해수가 터널(14)의 일측 단부로부터 터널(14)의 내부로 유입된 후 블레이드(12)에 의하여 타측 단부로 배출되는 동안 해수의 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로, 선박(1)의 중앙부(14b)를 기준으로 양측에 경사 구간(16)이 형성되는 것이, D1과 비교할 때 L의 길이가 반드시 2배 이하인 경우만으로 한정되는 것은 아니다.

한편, 제 1 실시예에서 양 측부가 경사 구간(16)으로 이루어지는 터널(14)의 내부에서 블레이드(12)가 설치되는 영역은 경사 구간(16) 내인 것보다 양 측의 경사 구간 사이, 즉 중앙부(14b)인 것이 바람직하다.

이와 같이 블레이드(12)가 양 측의 경사 구간(16) 사이, 즉 중앙부(14b)에 위치됨으로써 블레이드(12) 측으로 유입되는 유체의 양과 블레이드(12)를 통과한 후 배출되는 유체의 양이 블레이드(12)를 기준으로 균형을 이룰 수 있어 블레이드(12)를 통과하는 유체의 유동이 원활하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박(1)의 사이드 스러스터(10)는 선박(1)의 사이드 스러스터(10)를 구성하는 터널(14)의 양측 단부의 직경이 터널(14)의 중앙부의 직경보다 작게 형성됨으로써 터널(14)의 양측 단부의 직경이 터널(14)의 중앙부의 직경과 동일한 경우와 비교할 때 선박(1)의 운항시 터널(14)의 양측 단부가 개방되어 있으므로 인하여 받게 되는 저항의 크기를 줄일 수 있다.

이 때, 본 실시예에서, 터널(14)의 중앙부의 직경에 대한 터널(14)의 양측 단부의 직경의 길이의 비, 터널의 경사 구간에서의 경사 구간의 기울기 등의 인자는 선박이 이동할 때 발생하는 저항의 크기 및 선박의 사이드 스러스터의 추진 능력 등을 고려하여 실험적으로 구해질 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터(10')를 구비한 선박의 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10')는, 제 1 실시예에 따른 선박용 사이드 스러스터와 유사하게 구성되되, 터널(14)의 중앙부(14b)에 터널(14)의 단면적이 변하지 않는 평 구간(18)을 구비하는 점에서 차이가 있다.

제 2 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10')는 평 구간(18)의 양 측부에 평 구간의 양 단부로부터 양 측방향 단부로 갈수록 단면적이 점점 작아지도록 형성되는 경사 구간(16)이 형성된다. 이 때, 블레이드(12)는 터널의 평 구간 내에 설치될 수 있다.

이와 같은 제 2 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10')는 터널(14)의 길이를 L, 터널(14)의 중앙부(14b)의 직경을 D1라 할 때, 터널(14)의 중앙부(14b)의 직경에 대한 터널(14)의 길이의 비(L/D1)가 2보다 큰 경우일 수 있다.

이 때, 터널(14)의 평 구간(18)의 길이 및 경사 구간(16)의 길이, 그리고 경사 구간(16)의 기울기는 터널(14)을 통과하는 유체의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있는 길이 및 기울기로 실험에 의하여 선택될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에서는 터널(14)의 중앙부(14b)에 평 구간(18)이 형성되어야 하는 터널(14)의 길이와 터널(14)의 중앙부(14b)의 직경의 비를 2 이상으로 규정하였으나, 터널(14)의 내부에서 평 구간(18)이 설치되는 터널(14)의 길이와 터널(14)의 중앙부(14b)의 직경의 비가 반드시 2 이상으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 터널(14)의 길이가 어느 정도 긴 경우에 터널(14)의 양 단부에 형성되는 경사 구간(16)의 기울기가 터널(14)을 지나는 해수의 유동을 원활하게 하지 못하는 정도로 너무 급격하게 형성되지 않은 상태에서 선박 양 측부의 경사 구간(16) 사이에 평 구간(18)이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10')는 양 측부의 경사 구간(16) 사이의 평 구간(18)에 블레이드(12)가 회전가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10)는 선박의 사이드 스러스터의 터널의 길이가 터널의 중앙부의 직경과 비교할 때 상대적으로 긴 경우 블레이드(12)가 설치되는 중앙부(14b) 측에 평 구간(18)을 설치하여 터널(14)을 지나는 유체, 즉 해수의 흐름이 원활하도록 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터(10')는, 제 1 실시예와 유사하게 선박의 터널(14)의 양 단부 직경이 터널의 중앙부 직경 보다 작게 형성되며, 이에 따라, 터널(14)의 양 단부의 직경이 터널의 중앙부와 동일하게 형성된 경우와 비교할 때 선박이 이동할 때 터널(14)의 단부가 개방됨으로 인하여 발생하는 저항을 줄일 수 있다.

본 발명의 여러 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터는 선박에 형성되는 터널의 형태를 변경하여 간단한 구조로 선박의 운항시 터널의 개구에 의하여 발생하는 저항을 줄일 수 있으며, 이와 같이 선박의 이동시 저항의 크기가 줄어듦에 따라 선박의 운항 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 여러 실시예에 따른 선박의 사이드 스러스터 구조는, 선박의 흘수에 비하여 선박의 터널의 직경이 큰 선박에 적용될 경우 보다 효과적일 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1 선박 2 선체
10 10' 100 사이드 스러스터 12 블레이드
14 터널 14a 단부
14b 중앙부 16 경사 구간
18 평 구간

Claims (7)

1. 선박의 선체를 횡방향으로 관통하는 터널 내에 회전가능하게 설치되는 블레이드를 포함하는 선박용 사이드 스러스터로서,
   상기 터널의 중앙부의 단면적이 상기 터널의 양 단부에 각각 형성된 개구부의 단면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 선박용 사이드 스러스터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 터널의 횡방향 단면은 원형으로 이루어지는, 선박용 사이드 스러스터.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 터널은 횡방향 중심축을 기준으로 대칭으로 형성되는, 선박용 사이드 스러스터.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터널은 상기 중앙부로부터 상기 터널의 양 단부로 갈수록 단면적이 점점 작아지도록 형성되는 경사 구간을 구비하는, 선박용 사이드 스러스터.
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터널의 중앙부에는 상기 터널의 단면적이 변하지 않는 평 구간이 형성되고,
   상기 평 구간의 양 단부로부터 상기 터널의 양 단부로 갈수록 상기 터널의 단면적이 점점 작아지도록 형성되는 경사 구간이 위치되는, 선박용 사이드 스러스터.
   
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터널은 상기 선박의 선수 선미 방향 중심을 기준으로 대칭으로 형성되는, 선박용 사이드 스러스터.
   
7. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 사이드 스러스터를 구비한 선박.

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