KR20130057834A

KR20130057834A - 극지운항용 선박

Info

Publication number: KR20130057834A
Application number: KR1020110123785A
Authority: KR
Inventors: 송윤영
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-06-03
Also published as: KR101313210B1

Abstract

극지운항용 선박이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 극지운항용 선박은, 결빙해역에서 얼음을 부수어 항로를 만드는 극지운항용 선박으로서, 상기 극지운항용 선박의 선수측에 회전축을 중심으로 회전가능하게 결합되며, 일반해역에서는 구상선수로 운항하고 결빙해역에서는 쇄빙선수로 운항이 가능한 회전형 선수부와; 상기 회전형 선수부를 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.

Description

극지운항용 선박{ARCTIC SAILING SHIP}

본 발명은 극지운항용 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 쇄빙선은 얼음으로 덮인 결빙해역에서 얼음을 부수어 항로를 만들도록 설계된 선박이다. 이러한 선박은 결빙수에서 활동하므로 얼음에 봉쇄되어도 이탈이 가능하고 얼음에 의해 선체가 손상되지 않도록 특수 선형을 가진다.

특히, 쇄빙선의 선수부는 측면에서 볼 때 경사진 형상, 즉 쇄빙선수(ice breaking bow)를 가진다. 쇄빙선수는 선체의 자중으로 쇄빙을 수행하기 위해 선수부가 빙판 위로 올라갈 수 있도록 완만한 경사를 갖는다. 즉, 쇄빙선수는 일정한 두께의 얼음으로 덮인 결빙해역을 지나갈 때 빙판을 선박의 수직 전단력으로 쇄빙할 수 있는 효과적인 형상이다. 따라서, 대부분의 쇄빙선은 그 선수부가 수선면 아래에서 선수바닥까지 일정한 기울기로 경사져 있으며, 일반적으로 그 기울기가 수평에 가까울수록 쇄빙능력은 커진다.

그러나, 이러한 쇄빙선수는 일반해역에서 사용하기에는 부적합한 형상이다. 이는 선박이 진행할 때 선수부 수선면에서 규칙적인 파도가 일어나는데 이러한 조파저항으로 인하여 선박이 진행할 때마다 에너지 손실이 발생한다.

일반 선박은 일반해역에서 조파저항을 개선하여 적은 에너지로도 높은 추진 성능을 내기 위한 목적으로 구상선수(bulbous bow)를 가진다. 이러한 구상선수는 선체가 전진하면서 발생시키는 파도를 상쇄시킴으로써 이러한 파도에 의한 조파저항을 감소시키는 역할을 한다.

이 경우, 종래의 두 선수 형상은 각각의 제한된 조건(즉, 일반해역 또는 결빙해역)에서 최적의 성능을 갖도록 설계되어 있으며, 만약 선박이 일반해역과 결빙해역을 모두 운항할 때에는 각각의 적합 조건에서만 본래의 성능을 나타내고, 반대의 경우에는 선박의 추진성능이 급격하게 저하된다.

즉, 구상선수를 갖는 선박은 일반해역을 운항할 때에는 본래의 성능을 내다가 결빙해역을 운항할 때에는 선박의 성능이 급격히 저하되며, 반대로 쇄빙선수를 갖는 선박은 결빙해역을 운항할 때에는 본래의 성능을 내다가 일반해역을 운항할 때에는 선박의 성능이 급격히 저하된다.

따라서, 결빙해역뿐만 아니라 일반해역에서도 최적의 운항 성능을 나타낼 수 있는 선박이 필요하다.

한국등록실용신안 제20-0408695호

본 발명의 실시 예들은 결빙해역과 일반해역 중 어느 해역을 운항하더라도 그 성능이 떨어지지 않고 최상의 성능을 유지할 수 있는 극지운항용 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 결빙해역에서 얼음을 부수어 항로를 만드는 극지운항용 선박으로서, 상기 선박의 선수측에 회전축을 중심으로 회전가능하게 결합되며, 일반해역에서는 구상선수로 운항하고 결빙해역에서는 쇄빙선수로 운항이 가능한 회전형 선수부와; 상기 회전형 선수부를 회전시키는 구동부를 포함하는 극지운항용 선박이 제공된다.

상기 회전형 선수부는, 상기 회전축을 기준으로 일측에 구상선수 선형을 가지며, 타측에 쇄빙선수 선형을 가질 수 있다.

상기 회전형 선수부의 일측과 타측은, 상기 선박의 선수측과 상호 접하는 경계부에 대해 상기 회전축을 기준으로 상호 대칭으로 형성될 수 있다.

상기 회전형 선수부에 의해 공기 저항이 감소될 수 있다.

상기 회전형 선수부와 상기 선박의 선수측이 상호 접하는 경계부는 각각 해수의 유입이 차단되도록 밀폐구조로 형성될 수 있다.

상기 회전형 선수부와 상기 극지운항용 선박의 선수측 사이에서 이격공간이 형성되며, 상기 이격공간에 접하는 상기 회전형 선수부의 테두리 영역에는 운항시 해수의 유입을 막는 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 선박은 상기 이격공간에 생성된 얼음을 제거하는 얼음제거장치를 더 포함할 수 있다.

상기 얼음제거장치는, 상기 이격공간에 가열된 물을 분사하는 노즐과; 상기 노즐에 가열된 물을 공급하는 파이프 라인을 포함할 수 있다.

상기 얼음제거장치는 상기 선박의 밸러스트 탱크로부터 물을 공급받을 수 있다.

상기 파이프 라인은 상기 선박의 엔진을 경유하여 설치될 수 있다.

상기 선박은, 쇄빙기능을 가진 쇄빙 상선과 쇄빙 유조선과 쇄빙 드릴쉽과 쇄빙 액화가스운반선 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 일반해역에서는 구상선수로 운항하고 결빙해역에서는 쇄빙선수로 운항이 가능하도록 구성함으로써 결빙해역과 일반해역 중 어느 해역을 운항하더라도 선박의 성능이 떨어지지 않고 최상의 성능을 유지할 수 있다.

또한, 회전형 선수부가 에어스포일러(air spoiler) 역할을 함으로써 공기 저항을 감소시켜 선박의 에너지손실을 줄일 수 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극지운항용 선박을 측면과 정면에서 바라본 도면.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 극지운항용 선박의 얼음제거장치를 개략적으로 나타낸 도면.

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 발명에 따른 극지운항용 선박의 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 극지운항용 선박을 측면과 정면에서 바라본 도면이다. 여기서, 도 1은 본 실시예에 따른 극지운항용 선박(100)이 결빙해역을 운항할 때의 상태를 도시한 것이며, 도 2는 본 실시예에 따른 극지운항용 선박(100)이 일반해역을 운항할 때의 상태를 도시한 것이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 극지운항용 선박(100)은 결빙해역에서 얼음을 부수어 항로를 만드는 선박으로서, 이러한 선박 몸체(110)의 선수측에 회전축(132)을 중심으로 회전가능하게 결합된 회전형 선수부(120)와 상기 회전형 선수부(120)를 회전시키는 구동부(130)를 포함한다.

회전형 선수부(120)는 일반해역에서는 구상선수로 운항하고 결빙해역에서는 쇄빙선수로 운항이 가능하도록 선박 몸체(110)의 선수측에 회전축(132)을 매개로 결합된 뱃머리 부분이다.

회전형 선수부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 회전축(132)을 기준으로 일측에 구상선수(122) 형상을 가지며 타측에 쇄빙선수(124) 형상을 가질 수 있다.

구상선수(122)는 앞서 서술된 바와 같이 선수미에서 발생하는 조파저항을 효과적으로 감소시키기 위한 것으로, 선수파를 구상선수(122)에서 발생되는 파와 간섭시켜 선수파를 감쇄시키는 역할을 한다. 즉, 선수미에서 발생되는 파가 구상선수(122)에 의해 발생되는 파와 상호 간섭하여 파 상쇄(wave canceling)가 되는 것이다.

또한, 쇄빙선수(124)는 앞서 서술된 바와 같이 결빙해역에서 빙판을 쇄빙하며 진행시 빙판 위에 용이하게 올라탈 수 있도록 그 선수의 선형이 경사지게 형성된 선수 선형이다.

회전형 선수부(120)는 구상선수(122)와 쇄빙선수(124)를 회전축(132)을 기준으로 양측에 구비한 선수 선형으로서, 극지운항용 선박(100)이 결빙해역을 통과할 때에는 쇄빙선수(124)를 사용하여 극지운항용 선박(100)의 선속이 저하되거나 쇄빙능력이 저하되는 문제를 해결할 수 있으며, 극지운항용 선박(100)이 일반해역을 통과할 때에는 구상선수(122)를 사용하여 극지운항용 선박(100)이 진행할 때 선수미에서 발생하는 조파저항에 의해 극지운항용 선박(100)에 에너지손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 극지운항용 선박(100)이 일반해역을 운항할 때, 구상선수(122)는 해수면 아래에 위치하고 쇄빙선수(124)는 그 일부가 갑판 위로 돌출하게 되는데, 이렇게 돌출된 쇄빙선수(124)는 선박의 정면에서 발생하는 공기 저항을 감소시켜 에너지손실을 줄이는 효과가 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전형 선수부(120)의 쇄빙선수(124)가 선박의 선수측 상부에 위치하여 공기 저항을 감소시키는 에어스포일러(air spoiler) 역할을 함으로써 선박의 에너지손실을 추가로 줄일 수 있다.

이러한 회전형 선수부(120)는 그 선단부에서 선박 몸체(110) 측으로 갈수록 폭이 넓어지는 유선형상으로 이루어질 수 있다.

구동부(130)는 이러한 회전형 선수부(120)가 선박 몸체(110)에 대해 예를 들어 180도 또는 360도 회전할 수 있도록 회전형 선수부(120)를 회전시키는 장치이다.

구체적으로 구동부(130)는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 회전형 선수부(120)를 선박 몸체(110)의 선수측에 회전가능하게 지지시키는 회전축(132)과, 상기 회전축(132)의 일단에 결합되어 상기 회전축(132)을 회전시키는 모터(134)를 포함할 수 있다.

즉, 일단부가 회전형 선수부(120)에 결합된 회전축(132)은 그 타단부가 선박 몸체(110) 내에 회전가능하게 지지된다. 이때, 회전축(132)은 선박 몸체(110) 내의 축받침(133)에 의해 회전가능하게 지지될 수 있다.

이렇게 축받침(133)에 회전가능하게 지지된 회전축(132)은 그 타단부에 결합된 모터(134)에 의해 회전할 수 있다. 이러한 모터(134)는 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 제어부(미도시)로부터 입력되는 제어신호에 따라 구동될 수 있다

또한, 회전형 선수부(120)는 구상선수(122) 선형을 가진 일측과 쇄빙선수(124) 선형을 가진 타측이, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 회전축(132)을 기준으로 상호 대칭되도록 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 수면에 위치한 구상선수(122) 선형을 가진 일측과 갑판 상에 위치한 쇄빙선수(124) 선형을 가진 타측은, 회전축(132)을 기준으로 선박 몸체(110)의 선수측과 상호 접하는 경계부에 대해 상호 대칭되도록 형성될 수 있다.

즉, 회전형 선수부(120)가 선박 몸체(110)에 대해 180도 또는 360도 회전하더라도, 회전형 선수부(120)와 선박 몸체(110)가 서로 접하는 경계부는 매끄러운 곡면을 형성할 수 있다.

이와 같이 회전형 선수부(120)가 180도 또는 360도 회전하더라도, 회전형 선수부(120)와 선박 몸체(110)가 서로 접하는 경계부가 서로 매끄러운 곡면을 형성함으로써, 항해시 해수와의 마찰을 최소화할 수 있다.

도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 회전형 선수부(120)와 선박 몸체(110)의 선수측이 상호 접하는 경계부는 각각 해수의 유입이 차단되도록 밀폐구조로 이루어질 수 있다.

즉, 회전형 선수부(120)와 선박 몸체(110)는 각각 독립된 몸체로 구성될 수 있으며, 이렇게 독립된 두 몸체(120, 110)는 회전축(132)에 의해 서로 연결된 구조로 볼 수 있다.

따라서, 상기 두 몸체(120, 110) 간에 이격되어 형성된 이격공간(102)에 해수가 유입되더라도 상기 두 몸체(120, 110) 내로는 물이 유입될 수 없는 방수구조인 것이다.

한편, 극지운항용 선박(100)이 운항시 이격공간(102)으로 해수가 유입되어 와류나 유동 박리 현상을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 운항시 에너지 손실이 발생할 수 있다.

이를 해결하기 위해, 선박 몸체(110)와 함께 이격공간(102)에 접하는 회전형 선수부(120)의 테두리 영역에는 운항시 해수의 유입을 막는 실링부재(140)가 설치될 수 있다.

실링부재(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 회전형 선수부(120)와 선박 몸체(110) 사이에 형성된 이격공간(102)이 외부와 격리되도록 이격공간(102)을 둘러싸는 부재로서, 그 일단부는 회전형 선수부(120)의 테두리 영역을 따라 부착될 수 있으며, 그 타단부는 회전형 선수부(120)의 테두리 영역에 대향하는 선박 몸체(110)의 테두리 영역에 접촉되게 설치될 수 있다.

이와 같이 이격공간(102)이 커버되도록 실링부재(140)를 설치함으로써, 회전형 선수부(120) 회동시 실링부재(140)로 인한 마찰간섭을 방지할 수 있다.

이러한 실링부재(140)는 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 극저온의 결빙수에 접촉하더라도 탄성을 잃지 않는 소재가 사용될 수 있다.

한편, 이러한 극지운항용 선박(100)이 결빙해역을 운항할 경우, 회전형 선수부(120)와 선박 몸체(110) 간의 이격공간(102)에는 섭씨 영하 45도 내외의 외기 조건에 의해 해수가 유입되어 결빙될 수 있으며, 이렇게 생성된 얼음덩어리들이 이격공간(102)을 메움으로써 선박 몸체(110)와 회전형 선수부(120)를 상호 고정시키게 된다.

이 경우, 이런 얼음덩어리들이 이격공간(102)을 메워 선박이 진행시 그 공간(102) 사이로 해수가 유입되는 것을 차단하여 와류 발생을 억제할 수 있으며 이를 통해 유동 박리(flow separation)로 인한 추진력 감소를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

반면에, 극지운항용 선박(100)이 결빙해역을 통과하여 일반해역에서 운항할 경우, 구상선수를 이용할 수 있도록 회전형 선수부(120)를 다시 회전시키게 되는데, 이때 이격공간(102)에 고착된 얼음덩어리들로 인해 회전형 선수부(120)의 회전이 용이하지 못한 경우가 발생할 수 있다.

이런 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 극지운항용 선박(100)은 이격공간(102)에 생성된 얼음을 제거하는 얼음제거장치(150)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 극지운항용 선박(100)의 얼음제거장치(150)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이러한 얼음제거장치(150)는, 이격공간(102)에 가열된 물을 분사하는 노즐(152)과, 상기 노즐(152)에 가열된 물을 공급하는 파이프 라인(154)을 포함할 수 있다.

얼음제거장치(150)는 극지운항용 선박(100)의 밸러스트 탱크(미도시)로부터 물을 공급받을 수 있으며, 이렇게 공급된 물은 파이프 라인(154)을 따라 극지운항용 선박(100)의 엔진을 경유함으로써 가열된 물로 데워질 수 있다.

이렇게 가열된 물은 파이프 라인(154)을 따라 노즐(152)로 공급되며, 노즐(152)을 통해 이격공간(102)에 고압으로 분사될 수 있다.

이를 위해, 파이프 라인(154)은 밸러스트 탱크(미도시) 내에 그 일단부가 연결되며, 그 일부가 극지운항용 선박(100)의 엔진을 경유하도록 설치되며, 그 타단부가 노즐(152)에 연결될 수 있다. 또한, 파이프 라인(154) 상에는 펌프(미도시)가 설치되어 물의 유동을 제어할 수 있다.

참고로, 일반적인 쇄빙선은 결빙수에서 활동하므로 얼음에 봉쇄되어도 이탈이 가능하도록 선체를 전후좌우로 흔들 수 있는 강력한 펌프와 밸러스트 탱크를 구비하고 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 얼음제거장치(150)는 이러한 기존 장비들로부터 물과 펌프력을 빌려올 수 있다.

비록 도시되지는 않았으나, 밸러스트 탱크(미도시)에서 공급된 물은 극지운항용 선박(100)에 설치된 보일러나 다른 열기관에서 발생하는 폐열(예를 들어, 굴뚝의 배기가스) 에 의해 가열될 수 있음은 물론이다.

이렇게 가열된 물을 노즐(152)을 통해 얼음덩어리에 고압으로 분사함으로써, 얼음덩어리를 이격공간(102)으로부터 신속하고 용이하게 제거할 수 있으며, 회전형 선수부(120) 회전시 이러한 얼음덩어리에 의해 구동부(130)에 과부하가 걸리거나 구동부(130)가 고장나는 것을 미연에 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 극지운항용 선박(100)은, 일반적인 쇄빙선을 비롯하여, 쇄빙 기능을 가지는 쇄빙 상선과 쇄빙 유조선과 쇄빙 드릴쉽과 쇄빙 액화가스운반선 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 극지운항용 선박(100)이 결빙해역을 통과할 때에는 쇄빙선수를 사용함으로써 선박의 선속이 저하되거나 쇄빙능력이 저하되는 문제를 해결할 수 있으며, 극지운항용 선박(100)이 일반해역을 통과할 때에는 구상선수를 사용함으로써 선박이 진행할 때 선수미에서 발생하는 조파저항에 의해 선박에 에너지손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 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.

100: 극지운항용 선박 102: 이격공간
110: 선박 몸체 120: 회전형 선수부
122: 구상선수 124: 쇄빙선수
130: 구동부 132: 회전축
133: 축받침 134: 모터
140: 실링부재 150: 얼음제거장치
152: 노즐 154: 파이프 라인

Claims

결빙해역에서 얼음을 부수어 항로를 만드는 극지운항용 선박으로서,
상기 선박의 선수측에 회전축을 중심으로 회전가능하게 결합되며, 일반해역에서는 구상선수로 운항하고 결빙해역에서는 쇄빙선수로 운항이 가능한 회전형 선수부와;
상기 회전형 선수부를 회전시키는 구동부를 포함하는 극지운항용 선박.
제1항에 있어서,
상기 회전형 선수부는,
상기 회전축을 기준으로 일측에 구상선수 선형을 가지며, 타측에 쇄빙선수 선형을 가지는 극지운항용 선박.
제2항에 있어서,
상기 회전형 선수부의 일측과 타측은, 상기 선박의 선수측과 상호 접하는 경계부에 대해 상기 회전축을 기준으로 상호 대칭으로 형성되는 극지운항용 선박.
제1항에 있어서,
상기 회전형 선수부에 의해 공기 저항이 감소되는 극지운항용 선박.
제1항에 있어서,
상기 회전형 선수부와 상기 선박의 선수측이 상호 접하는 경계부는 각각 해수의 유입이 차단되도록 밀폐구조로 형성되는 극지운항용 선박.
제1항에 있어서,
상기 회전형 선수부와 상기 선박의 선수측 사이에서 이격공간이 형성되며,
상기 이격공간에 접하는 상기 회전형 선수부의 테두리 영역에는 운항시 해수의 유입을 막는 실링부재가 설치되는 극지운항용 선박.
제6항에 있어서,
상기 이격공간에 생성된 얼음을 제거하는 얼음제거장치를 더 포함하는 극지운항용 선박.
제7항에 있어서,
상기 얼음제거장치는,
상기 이격공간에 가열된 물을 분사하는 노즐과;
상기 노즐에 가열된 물을 공급하는 파이프 라인을 포함하는 극지운항용 선박.
제8항에 있어서,
상기 얼음제거장치는 상기 선박의 밸러스트 탱크로부터 물을 공급받는 극지운항용 선박.
제9항에 있어서,
상기 파이프 라인은 상기 선박의 엔진을 경유하여 설치되는 극지운항용 선박.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선박은,
쇄빙기능을 가진 쇄빙 상선과 쇄빙 유조선과 쇄빙 드릴쉽과 쇄빙 액화가스운반선 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 극지운항용 선박.