KR20230159238A - 선박용 통기 난류 억제 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 선박용 통기 난류 억제(drag reduction) 장치는 메인 하우징, 에어유입관, 격판 어셈블리, 좌측 정류(rectification) 어셈블리, 우측 정류 어셈블리를 포함한다. 메인 하우징 내부에는 하나의 에어 챔버가 형성된다. 에어유입관이 메인 하우징에 삽입되면서 에어 챔버와 통신을 유지한다. 격판 어셈블리는 에어 챔버 내부에 내장된 좌측 수직 격판과 우측 수직 격판으로 형성된다. 좌측 수직 격판과 우측 수직 격판의 시너지 작용으로 에어 챔버를 순차적으로 서로 통신하는 좌측 1차 서브 에어 챔버, 하측 통기 슬릿(slit), 제1 유동 통로, 상측 통기 슬릿, 우측 1차 서브 에어 챔버로 분리할 수 있다. 1차 정류 조작을 실행하는데 사용되는 좌측 정류 어셈블리, 2차 정류 조작을 실행하는 데 사용되는 우측 정류 어셈블리는 각각 일일이 대응되게 좌측 1차 서브 에어 챔버, 우측 1차 서브 에어 챔버 내부에 배치된다. 따라서 고압 기체가 에어 챔버에서 유통되는 과정 중에 격판 어셈블리, 좌측 정류 어셈블리, 우측 정류 어셈블리의 시너지 작용에 의해 정류되어, 선체 바닥부에 통과될 때의 난류를 궁극적으로 감소시켜 안정적으로 분리된 에어층을 형성하는 데 도움이 된다.
Description
본 발명은 선박 제조 기술 분야, 특히 선박용 통기 난류 억제(drag reduction) 장치에 관한 것이다.
국제해사기구(IMO)에서 에너지 절약 및 배기가스 감축에 대한 필요성이 지속적으로 증대됨에 따라 선박 에너지효율등급지수(EEDI) 및 선박에너지효율지수(EEXI)가 점점 엄격해지고 있어 선박 에너지 소모를 줄이는 것이 선박 산업의 발전 추세가 되었다. 통기 난류 억제 기술은 선박 및 수중 항행체가 에너지를 효과적으로 절약할 수 있는 최첨단 기술 중 하나로 선박 업계에서 점점 각광받고 있다.
통기 난류 억제 기술은 기체의 점성 계수가 물의 점성 계수보다 훨씬 낮다는 물리 속성을 이용하여, 기체는 선박 표면에 있는 통기 장치를 통해 에어층이 형성될 수 있어 선박의 침수 표면적을 감소시켜 수중 항행 시의 마찰 저항력을 효과적으로 줄일 수 있다. 이를 통해 연비가 향상되는 효과를 얻어 선박의 전체 에너지 소모가 감소되는 것은 물론, 탄화물, 황화물, 질화물 등 유해한 기체가 배출되는 것을 줄일 수 있다.
종래 기술에서 통기 장치는 대다수 에어 챔버와 통기 홀 또는 통기 슬릿으로 형성되어 있다. 에어 챔버는 통기 시 균일한 압력 에어원을 공급하지만, 정류 조치가 부족하여 수중으로 들어가는 기체 난류가 커져 안정적인 에어층을 형성하기에 불리하다. 또한 통기를 위해 선체 외표면에 통기 슬릿을 개설하면 선박의 전체 강도에 지장을 줄 수 있고; 통기 홀 방식을 통해 에어를 통하게 만들면 선박의 전체 강도에 지장을 주지는 않지만, 선박의 상이한 구역에 여러 세트의 기체 발생 장치를 장착하여 전체 선체 표면을 덮어야 하므로, 총 시공 비용이 높고 선박의 제조 주기가 늘어날 수 있다. 따라서 종래의 통기 장치는 대체로 간단한 방법을 사용하여 신속하고 안정적으로 에어층을 형성할 수 없고, 형성된 에어층은 안정성이 부족하여 마찰 저항력을 빠르게 감소시키는 목적을 달성하기에 불리하다. 따라서 본 발명에서는 상술한 문제를 시급히 해결해야 한다.
본 발명의 과제는 상술한 종래의 문제점 및 결함을 고려하여 관련 데이터를 수집하고, 다양한 평가 및 시행착오, 연구팀 인원의 지속적인 실험 및 수정을 거듭한 끝에 선박용 통기 난류 억제(drag reduction) 장치를 제조하였다.
상술한 기술 문제를 해결하기 위한 본 발명의 선박용 통기 난류 억제(drag reduction) 장치는 선체 바닥부에 평행되게 장착되고 상기 선체 바닥부에는 분리된 에어층이 형성된다. 선박용 통기 난류 억제 장치는 메인 하우징, 에어유입관, 격판 어셈블리, 좌측 정류(rectification) 어셈블리, 우측 정류 어셈블리를 포함한다. 상기 메인 하우징은 박스형 구조이면서 이의 내부에는 하나의 에어 챔버가 형성된다. 기체발생기에서 공급되는 고압 기체에 의해 지지되는 상기 에어유입관이 상기 메인 하우징에 삽입되면서, 상기 에어 챔버와 연통을 유지한다. 상기 격판 어셈블리는 상기 에어 챔버 내부에 내장되면서 거리 a를 이격 설정하여 서로 병렬 배치되는 좌측 수직 격판과 우측 수직 격판으로 이루어진다. 상기 좌측 수직 격판과 상기 우측 수직 격판의 시너지 작용으로 상기 에어 챔버를 순차적으로 서로 연통하는 좌측 1차 서브 에어 챔버, 하측 통기 슬릿(slit), 제1 유동 통로, 상측 통기 슬릿, 우측 1차 서브 에어 챔버로 분리될 수 있다. 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버가 상기 좌측 수직 격판의 좌측에 위치되고, 상기 우측 1차 서브 에어 챔버가 상기 우측 수직 격판의 우측에 위치된다. 상기 좌측 수직 격판이 상기 에어 챔버에서 고정된 후, 이의 바닥면과 상기 메인 하우징의 바닥벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되므로 상기 하측 통기 슬릿이 형성된다. 상기 우측 수직 격판이 상기 에어 챔버에서 고정된 후, 이의 꼭대기면과 상기 메인 하우징의 꼭대기 벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되므로 상기 상측 통기 슬릿이 형성된다. 상기 제1 유동 통로가 상기 좌측 수직 격판과 상기 우측 수직 격판 사이에 형성된다. 상기 좌측 정류 어셈블리가 상기 고압 기체에 대한 1차 정류 조작을 실행하고, 이는 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버 내부에 배치된다. 상기 우측 정류 어셈블리는 이미 1차 정류 조작된 상기 고압 기체에 대한 2차 정류 조작을 실행하고, 이는 상기 우측 1차 서브 에어 챔버 내부에 배치된다.
본 발명의 기술방안의 진일보한 개선으로서, 상기 좌측 정류 어셈블리는 상측 균압판과 하측 균압판을 포함한다. 상기 상측 균압판과 상기 하측 균압판이 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버 내부에 횡단되어, 상하 방향을 따라 거리 b를 이격 설정한다. 상기 상측 균압판에는 복수 개의 상측 통기 홀이 고르게 분포된다. 상기 하측 균압판에는 복수 개의 하측 통기 홀이 고르게 분포된다.
본 발명의 기술방안의 진일보한 개선으로서, 상기 상측 통기 홀과 상기 하측 통기 홀의 분포 밀도 값 및 방향이 상이하다.
본 발명의 기술방안의 진일보한 개선으로서, 상기 좌측 정류 어셈블리는 터뷸런스(turbulence)판을 더 포함한다. 상기 터뷸런스판이 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버 내부에 고정되면서 상기 하측 균압판의 바로 아래에 횡단된다.
본 발명의 기술방안의 진일보한 개선으로서, 상기 터뷸런스판은 그릴판이고, 여기에는 고압 기체가 흐르기 위한 복수 개의 그릴 홀이 고르게 분포된다.
본 발명의 기술방안의 진일보한 개선으로서, 상기 우측 정류 어셈블리는 횡측 격판, 분리판 유닛, L형 굽힘판을 포함하여 형성된다. 상기 횡측 격판은 횡단하여 상기 우측 1차 서브 에어 챔버에 고정됨으로써 이를 상위 우측 2차 서브 에어 챔버와 하위 우측 2차 서브 에어 챔버로 분리한다. 상기 횡측 격판이 상기 우측 1차 서브 에어 챔버에서 고정된 후, 이의 우측면과 상기 메인 하우징의 내측벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되어 상기 상위 우측 2차 서브 에어 챔버와 상기 하위 우측 서브 챔버를 연통하는 우측 통기 슬릿이 형성된다. 상기 분리판 유닛과 상기 L형 굽힘판이 상기 하위 우측 2차 서브 에어 챔버 내부에 배치되고, 여기에서, 상기 분리판 유닛이 상기 횡측 격판의 바닥벽에 고정되면서 전후 방향을 따라 고르게 분포되는 복수 개의 종측 분리판으로 이루어지고, 덧붙여서, 인접한 상기 종측 분리판 사이에는 상기 우측 통기 슬릿과 서로 연통되는 균압 캐비티가 형성된다. 상기 L형 굽힘판과 상기 종측 분리판의 바닥벽이 서로 밀착되면서 상기 우측 수직 격판과의 거리에 거리 c가 설정된다. 상기 L형 굽힘판과 상기 우측 수직 격판 사이에는 각 상기 균압 캐비티와 서로 연통되는 하나의 제2 유동 통로가 형성된다. 이의 너비 방향을 따라, 상기 L형 굽힘판에는 상기 제2 유동 통로와 외부를 서로 연통시키는 일련의 에어통과 홀이 형성된다.
본 발명의 기술방안의 진일보한 개선으로서, 상기 우측 정류 어셈블리는 이형(異形) 도류판을 더 포함한다. 상기 이형 도류판은 순차적으로 평면 고정 섹션과 아치형 도류 섹션에 의해 연결되어 형성된다. 상기 평면 고정 섹션이 상기 L형 굽힘판에 대향되어 배치된 후, 상기 아치형 도류 섹션과 상기 에어통과 홀이 정면 대치된다.
종래 설계 구조와 대비되는 선박용 통기 난류 억제 장치는 본 발명에서 개시하는 기술 방안에서, 기체발생기에서 공급되는 고압 기체의 유통 경로는 에어유입관- 좌측 정류 어셈블리- 하측 통기 슬릿- 제1 유동 통로- 상측 통기 슬릿- 우측 정류 어셈블리- 선체 바닥부 순서이다. 선박 전체 강도를 손상하지 않으면서 총 시공 비용을 크게 늘리지 않는다는 전제 하에, 고압 기체가 에어 챔버에서 유통되는 과정 중에 격판 어셈블리, 좌측 정류 어셈블리, 우측 정류 어셈블리의 시너지 작용에 의해 정류되어, 선체 바닥부에 통과될 때의 난류를 궁극적으로 감소시켜 선체 바닥부에 안정적으로 분리된 에어층을 형성하는 데 도움이 되고, 선박이 수중에 항해할 경우 마찰 저항력이 감소하여 연비 효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술 방안을 더 상세하게 설명하기 위해, 아래는 실시예 또는 종래 기술을 서술하는 데 필요한 도면을 간략하게 소개한다. 아래 서술에서 도면은 본 발명의 일부 실시예에만 해당하는 것으로, 통상의 기술자는 창의적인 노동을 거치지 않은 전제 하에 아래 도면들에 근거하여 기타 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제1 시각으로 바라본 입체 개략도이다.
도 2는 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제2 시각으로 바라본 입체 개략도이다.
도 3은 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제1 시각으로 바라본 입체 개략도(메인 하우징의 전면 측벽을 제거한 상태)이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 4에 표시된 A-A 지점의 단면도이다.
도 6은 도 4에 표시된 B-B 지점의 단면도이다.
도 7은 도 3에 있는 I의 국부 확대도이다.
도 8은 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제1 시각으로 바라본 입체 개략도(은선(securitythread)은 가시적인 상태이다)이다.
도 9는 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치의 유동장(Flow Field) 수치를 나타내는 시뮬레이션 개략도이다.
도 1은 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제1 시각으로 바라본 입체 개략도이다.
도 2는 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제2 시각으로 바라본 입체 개략도이다.
도 3은 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제1 시각으로 바라본 입체 개략도(메인 하우징의 전면 측벽을 제거한 상태)이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 4에 표시된 A-A 지점의 단면도이다.
도 6은 도 4에 표시된 B-B 지점의 단면도이다.
도 7은 도 3에 있는 I의 국부 확대도이다.
도 8은 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치를 제1 시각으로 바라본 입체 개략도(은선(securitythread)은 가시적인 상태이다)이다.
도 9는 본 발명에서 선박용 통기 난류 억제 장치의 유동장(Flow Field) 수치를 나타내는 시뮬레이션 개략도이다.
본 발명 내용 중 전문 용어인 '전', '후', '상', '하', '좌', '우' 등 같은 지시 방향 또는 위치 관계는 도면에서 나타난 방향 또는 위치 관계에 기인한 것으로, 본 발명 내용을 용이하고 간략하게 설명하기 위한 것일 뿐, 가리키는 모든 장치 또는 소자가 반드시 특정한 방향 및 특정 방향으로 구성 및 조작되는 것을 지시하거나 암시하지 않는다. 따라서, 본 발명에 한정해서 이해하지 않는다.
선박 조립 부재로 사용되는 선박용 통기 난류 억제(drag reduction) 장치는 선체 바닥부에 평행되게 장착되어 선체 바닥부에는 분리된 에어층이 형성되는데 유리하여 선박이 수중에서 항해할 때 마찰 저항력을 크게 줄일 수 있다.
하기는 구체적인 실시예를 결합하며 본 발명에서 개시한 내용을 상세히 설명한다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 8을 결합하면, 선박용 통기 난류 억제 장치가 주로 메인 하우징(1), 에어유입관(2), 격판 어셈블리(3), 좌측 정류 어셈블리(4), 우측 정류 어셈블리(5) 등의 몇 부분으로 형성되어 있음을 알 수 있다. 여기에서, 메인 하우징(1)은 박스형 구조이면서 이의 내부에는 하나의 에어 챔버(11)가 형성된다. 기체발생기에서 공급되는 고압 기체에 의해 지지되는 에어유입관(2)이 메인 하우징(1)에 삽입되면서, 에어 챔버(11)와 연통을 유지한다. 격판 어셈블리(3)는 에어 챔버(11) 내부에 내장되면서 거리 a를 이격 설정하여 서로 병렬 배치되는 좌측 수직 격판(31)과 우측 수직 격판(32)으로 이루어진다. 좌측 수직 격판(31)과 우측 수직 격판(32)의 시너지 작용으로 에어 챔버(11)를 순차적으로 서로 연통하는 좌측 1차 서브 에어 챔버(111), 하측 통기 슬릿(slit)(112), 제1 유동 통로(113), 상측 통기 슬릿(114), 우측 1차 서브 에어 챔버(115)로 분리할 수 있다. 좌측 1차 서브 에어 챔버(111)가 좌측 수직 격판(31)의 좌측에 위치되고, 우측 1차 서브 에어 챔버(115)가 우측 수직 격판(32)의 우측에 위치된다. 좌측 수직 격판(31)이 에어 챔버(11)에서 고정된 후, 이의 바닥면과 메인 하우징(1)의 바닥벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되므로 상술한 하측 통기 슬릿(112)이 형성된다. 우측 수직 격판(32)이 에어 챔버(11)에서 고정된 후, 이의 꼭대기면과 메인 하우징(1)의 꼭대기 벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되므로 상술한 상측 통기 슬릿(114)이 형성된다. 제1 유동 통로(113)가 좌측 수직 격판(31)과 우측 수직 격판(32) 사이에 형성된다. 좌측 정류 어셈블리(4)가 고압 기체에 대한 1차 정류 조작을 실행하고, 이는 좌측 1차 서브 에어 챔버(111) 내부에 배치된다. 우측 정류 어셈블리(5)는 이미 1차 정류 조작된 고압 기체에 대한 2차 정류 조작을 실행하고, 이는 우측 1차 서브 에어 챔버(115) 내부에 배치된다.
선박이 항해되는 도중에는 기체발생기가 항시 켜져있는 상태이고, 이에 공급되는 고압 기체가 에어 챔버(11)에서 유통되는 도중에 격판 어셈블리(3), 좌측 정류 어셈블리(4), 우측 정류 어셈블리(5)의 시너지 작용에 의해 정류된다. 고압 기체의 유통 경로는 에어유입관(2)- 좌측 정류 어셈블리(4)- 하측 통기 슬릿(112)- 제1 유동 통로(113)- 상측 통기 슬릿(114)- 우측 정류 어셈블리(5)- 선체 바닥부 순서이다. 따라서 고압 기체가 선체 바닥부에 통과될 때의 유속을 궁극적으로 감소시키고 유동 안정성이 향상되면서 기체가 물결형으로 흔들리는 빈도와 폭이 감소되어 난류 현상이 발생되는 것을 효과적으로 방지하고, 이는 선체 바닥부에 안정적으로 분리된 에어층을 형성하는 데 유리하다. 따라서 이의 유동 상태가 층류(laminar flow) 또는 부정류(transient flow)로 유지되고, 선박이 수중에 항해할 때 마찰 저항력을 크게 줄여 연비 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 좌측 정류 어셈블리(4)가 고압 기체에 대한 1차 정류 조작을 실행하여, 단일 고속 기류가 여러 개 저속 기류로 분산됨으로써 고압 기체의 유속이 감소되는 점을 강조해서 설명할 필요가 있다. 우측 정류 어셈블리(5)는 이미 1차 정류 조작된 여러 개 저속 기류에 대한 2차 정류 조작을 실행하여, 이에 형성된 유선(Streamline)이 물결형으로 흔들리는 빈도 및 폭이 대폭 감소되어 분리된 에어층의 후속 형성 과정에서 난류가 발생되는 것을 최대한 방지할 수 있다.
설계 상식에 따르면, 좌측 정류 어셈블리(4)는 다양한 설계 구조를 채택하여 고압 기체에 대한 정류 조작을 수행할 수 있다. 하지만, 여기에서는 설계 구조가 간단하면서 제조 및 실행이 용이하고 정류 효과가 우수한 실시예를 추천하고, 이는 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 좌측 정류 어셈블리(4)가 주로 상측 균압판(41)과 하측 균압판(42)에 의해 형성된다. 여기에서, 상측 균압판(41)과 하측 균압판(42)이 좌측 1차 서브 에어 챔버(111) 내부에 횡단되어, 상하 방향을 따라 거리 b를 이격 설정한다. 상측 균압판(41)에는 복수 개의 상측 통기 홀이 고르게 분포되고, 하측 균압판(42)에는 복수 개의 하측 통기 홀이 고르게 분포된다. 상측 통기 홀과 하측 통기 홀의 분포 밀도 값 및 방향이 상이하므로 고압 기체의 유속을 최대한 감소시키고 이를 가능한 한 분산(형성된 여러 개 저속 기체의 수량이 비교적 많다.)시킬 수 있다.
여기서 설명해야 할 점은 선박의 사전 항행 환경이 상이함(사전에 채워넣은 고압 기체의 압력 및 단위 시간 내 유량에 직접적인 영향을 끼친다)에 따라, 제조, 조립 과정에서 상측 균압판(41)과 하측 균압판(42) 사이의 거리 값을 미세 조정하거나, 상측 통기 홀, 하측 통기 홀의 홀 직경 및 형상을 미세 조정할 수 있다.
도 3과 도 4를 결합하면 좌측 1차 서브 에어 챔버(111) 내부, 하측 균압판(42)의 바로 아래 부분에는 터뷸런스(turbulence)판(43)이 횡단되는 것을 알 수 있다. 바람직한 설계에 있어서, 터뷸런스판(43)은 그릴판이고, 여기에는 고압 기체가 흐르기 위한 복수 개의 그릴 홀이 고르게 분포된다. 이를 통해 고압 기체가 분류(split-flow)되어 형성된 여러 개 저속 기류가 그릴 홀에 통과되는 과정에서 이의 일부 충격 운동에너지가 터뷸런스판(43)의 진동 위치 에너지로 변환되어 여러 개 저속 기류의 물결형으로 흔들리는 빈도와 폭을 더 감소시킬 수 있다. 또한, 그릴 홀을 통해 하측 통기 슬릿(112)로 들어가기 전에, 여러 개 저속 기류는 항시 층류 상태로 유지되므로 난류 현상이 발생(도 9에 도시된 바와 같다)되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 4와 도 8을 결합하면, 바람직하게는, 우측 정류 어셈블리(5)는 횡측 격판(51), 분리판 유닛(52), L형 굽힘판(53)을 포함하여 형성되는 것을 알 수 있다. 횡측 격판(51)은 횡단하여 우측 1차 서브 에어 챔버(1115)에 고정됨으로써 이를 상위 우측 2차 서브 에어 챔버(1151)와 하위 우측 2차 서브 에어 챔버(1152)로 분리한다. 횡측 격판(51)이 우측 1차 서브 에어 챔버(1115)에서 고정된 후, 이의 우측면과 메인 하우징(1)의 내측벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되어 상위 우측 2차 서브 에어 챔버(1151)와 하위 우측 서브 챔버(1152)를 연통시키는 우측 통기 슬릿(1153)이 형성된다. 분리판 유닛(52)과 L형 굽힘판(53)이 하위 우측 2차 서브 에어 챔버(1152) 내부에 배치되고, 여기에서, 분리판 유닛(52)이 횡측 격판(51)의 바닥벽에 고정되면서 전후 방향을 따라 고르게 분포되는 복수 개의 종측 분리판(521)으로 이루어지고, 덧붙여서, 인접한 종측 분리판(521) 사이에는 상술한 우측 통기 슬릿(1153)과 서로 연통되는 균압 캐비티(1154)가 형성된다. L형 굽힘판(53)과 각 종측 분리판(521)의 바닥벽이 서로 밀착되면서 우측 수직 격판(32)과의 거리에 거리 c가 설정된다. L형 굽힘판(53)과 우측 수직 격판(32) 사이에는 각 균압 캐비티(1154)와 서로 연통되는 하나의 제2 유동 통로(1155)가 형성된다. 이의 너비 방향을 따라 L형 굽힘판(53)에는 제2 유동 통로(1155)와 외부를 서로 연통하는 일련의 에어통과 홀(531)(도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같다)이 형성된다.
선박이 항해되는 도중에는 기체발생기가 항시 켜져있는 상태이고, 고압 기체의 유통 경로는 에어유입관(2)- 상측 균압판(41)- 하측 균압판(42)- 터뷸런스판(43)- 하측 통기 슬릿(112)- 제1 유동 통로(113)- 상측 통기 슬릿(114)- 상위 우측 2차 서브 에어 챔버(1151)- 우측 통기 슬릿(1153)- 하위 우측 2차 서브 에어 챔버(1152)- 제2 유동 통로(1155)- 에어통과 홀(531)- 선체 바닥부 순서이다. 고압 기체는 좌측 1차 서브 에어 챔버(111) 내부에서 순차적으로 1차 정류 조작과 2차 정류 조작을 거친 후, 상측 통기 슬릿(114)을 통해 우측 1차 서브 에어 챔버(115)까지 유통되어 횡측 격판(51) 및 복수 개의 종측 분리판(521)의 시너지 작용에 의해 다시 저속 기류빔을 분류하고, 각 균압 캐비티(1154)에는 소용돌이(도 9에 도시된 바와 같다)가 형성되어 기류의 유속이 더 감소되고 유선이 물결형으로 흔들리는 빈도 및 폭을 최적화시킬 수 있다. 후속 유통 과정에서는 분류된 저속 기류빔이 다시 복수 개의 에어통과 홀(531)에 의해 분류되어 평면형으로 흩어지므로 항해 도중 선체 바닥부에 형성되는 기류층은 항시 층류 상태로 유지되어 항해 저항력을 줄이는 데 유리하다.
도 3, 도 4, 도 7, 도 8의 표시된 것을 결합하면, 우측 정류 어셈블리(5)에는 이형 도류판(54)을 더 증설했음을 알 수 있다. 이형 도류판(54)은 순차적으로 평면 고정 섹션(541)과 아치형 도류 섹션(542)에 의해 연결되어 형성된다. 평면 고정 섹션(541)이 L형 굽힘판(53)에 대향되어 배치된 후, 아치형 도류 섹션(542)과 에어통과 홀(531)이 정면 대치된다. 따라서 실제 응용에 있어섯, 아치형 도류 섹션(542)이 에어통과 홀(531)을 통해 분류된 저속 기류빔의 유동 방향을 효과적으로 통제 및 가이드하여 형성된 분리된 에어층이 항시 선박 바닥면에서 평행을 유지하게 보장하므로 선박 항행 시의 저항력을 더 감소시키는 데 유리하다.
마지막으로, 도 9는 본 발명의 선박용 통기 난류 억제 장치의 유동장(Flow Field) 수치를 나타내는 시뮬레이션 개략도이며, 이를 통해 고압 기체의 유선이 뚜렷하여 판별 가능하고, 유동장에서 생성되는 작은 소용돌이의 수는 매우 적으며, 에어통과 홀(531)을 통해 배출되는 저속 기류빔이 층류 상태로 유지되어 인접한 유동층 사이에는 슬라이딩만이 존재한다는 사실을 설명해야 한다.
개시된 실시예에 대한 상술한 내용 설명으로 인해 통상의 기술자가 본 발명을 실현하거나 사용할 수 있다. 통상의 기술자 입장에서 이러한 실시예를 다양하게 보정하는 것은 파악하기 쉬우며, 본 발명에서 정의하는 일반적인 원리는 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않는 전제 하에 기타 실시예에서 실현될 수 있다. 따라서 본 발명은 본 발명에서 제시하는 실시예에 한정되는 것이 아닌, 본 발명에서 개시하는 원리와 새로운 특징이 서로 일치하는 가장 넓은 범위를 충족시킬 수 있다.
1: 메인 하우징
11: 에어 챔버
111: 좌측 1차 서브 에어 챔버
112: 하측 통기 슬릿(slit)
113: 제1 유동 통로
114: 상측 통기 슬릿
115: 우측 1차 서브 에어 챔버
1151: 상위 우측 2차 서브 에어 챔버
1152: 하위 우측 2차 서브 에어 챔버
1153: 우측 통기 슬릿
1154: 균압 캐비티
1155: 제2 유동 통로
2: 에어유입관
3: 격판 어셈블리
31: 좌측 수직 격판
32: 우측 수직 격판
4: 좌측 정류 어셈블리
41: 상측 균압판
42: 하측 균압판
43: 터뷸런스(turbulence)판
5: 우측 정류 어셈블리
51: 횡측 격판
52: 분리판 유닛
521: 종측 분리판
53: L형 굽힘판
531: 에어통로 홀
54: 이형(異形) 도류판
541: 평면 고정 섹션
542: 아치형 도류 섹션
11: 에어 챔버
111: 좌측 1차 서브 에어 챔버
112: 하측 통기 슬릿(slit)
113: 제1 유동 통로
114: 상측 통기 슬릿
115: 우측 1차 서브 에어 챔버
1151: 상위 우측 2차 서브 에어 챔버
1152: 하위 우측 2차 서브 에어 챔버
1153: 우측 통기 슬릿
1154: 균압 캐비티
1155: 제2 유동 통로
2: 에어유입관
3: 격판 어셈블리
31: 좌측 수직 격판
32: 우측 수직 격판
4: 좌측 정류 어셈블리
41: 상측 균압판
42: 하측 균압판
43: 터뷸런스(turbulence)판
5: 우측 정류 어셈블리
51: 횡측 격판
52: 분리판 유닛
521: 종측 분리판
53: L형 굽힘판
531: 에어통로 홀
54: 이형(異形) 도류판
541: 평면 고정 섹션
542: 아치형 도류 섹션
Claims (7)
- 선박용 통기 난류 억제(drag reduction) 장치에 있어서,
선체 바닥부에 평행되게 장착되고 선체 바닥부에는 분리된 에어층이 형성되고,
메인 하우징, 에어유입관, 격판 어셈블리, 좌측 정류(rectification) 어셈블리, 우측 정류 어셈블리를 포함하고; 상기 메인 하우징은 박스형 구조이면서 이의 내부에는 하나의 에어 챔버가 형성되고; 기체발생기에서 공급되는 고압 기체에 의해 지지되는 상기 에어유입관이 상기 메인 하우징에 삽입되면서, 상기 에어 챔버와 연통을 유지하고; 상기 격판 어셈블리는 상기 에어 챔버 내부에 내장되면서 거리a를 이격 설정하여 서로 병렬 배치되는 좌측 수직 격판과 우측 수직 격판으로 이루어지고; 상기 좌측 수직 격판과 상기 우측 수직 격판의 시너지 작용으로 상기 에어 챔버를 순차적으로 서로 연통하는 좌측 1차 서브 에어 챔버, 하측 통기 슬릿(slit), 제1 유동 통로, 상측 통기 슬릿, 우측 1차 서브 에어 챔버로 분리할 수 있고; 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버가 상기 좌측 수직 격판의 좌측에 위치되고; 상기 우측 1차 서브 에어 챔버가 상기 우측 수직 격판의 우측에 위치되고; 상기 좌측 수직 격판이 상기 에어 챔버에서 고정된 후, 이의 바닥면과 상기 메인 하우징의 바닥벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되므로 상기 하측 통기 슬릿이 형성되고; 상기 우측 수직 격판이 상기 에어 챔버에서 고정된 후, 이의 꼭대기면과 상기 메인 하우징의 꼭대기 벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되므로 상기 상측 통기 슬릿이 형성되고; 상기 제1 유동 통로가 상기 좌측 수직 격판과 상기 우측 수직 격판 사이에 형성되고; 상기 좌측 정류 어셈블리가 상기 고압 기체에 대한 1차 정류 조작을 실행하고, 이는 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버 내부에 배치되고; 상기 우측 정류 어셈블리는 이미 1차 정류 조작된 상기 고압 기체에 대한 2차 정류 조작을 실행하고, 이는 상기 우측 1차 서브 에어 챔버 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치. - 제1항에 있어서,
상기 좌측 정류 어셈블리는 상측 균압판과 하측 균압판을 포함하고; 상기 상측 균압판과 상기 하측 균압판이 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버 내부에 횡단되어, 상하 방향으로 거리 b를 이격 설정하고; 상기 상측 균압판에는 복수 개의 상측 통기 홀이 고르게 분포되고; 상기 하측 균압판에는 복수 개의 하측 통기 홀이 고르게 분포되는 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치. - 제2항에 있어서,
상기 상측 통기 홀과 상기 하측 통기 홀의 분포 밀도 값 및 방향이 상이한 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치. - 제2항에 있어서,
상기 좌측 정류 어셈블리는 터뷸런스(turbulence)판을 더 포함하고; 상기 터뷸런스판이 상기 좌측 1차 서브 에어 챔버 내부에 고정되면서 상기 하측 균압판의 바로 아래에 횡단되는 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치. - 제4항에 있어서,
상기 터뷸런스판은 그릴판이고, 여기에는 고압 기체가 흐르기 위한 복수 개의 그릴 홀이 고르게 분포되는 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치. - 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 우측 정류 어셈블리는 횡측 격판, 분리판 유닛, L형 굽힘판을 포함하여 형성되고; 상기 횡측 격판은 횡단하여 상기 우측 1차 서브 에어 챔버에 고정됨으로써 이를 상위 우측 2차 서브 에어 챔버와 하위 우측 2차 서브 에어 챔버로 분리하고; 상기 횡측 격판이 상기 우측 1차 서브 에어 챔버에서 고정된 후, 이의 우측면과 상기 메인 하우징의 내측벽이 밀착되지 않는 상태로 유지되어 상기 상위 우측 2차 서브 에어 챔버와 상기 하위 우측 서브 챔버를 연통하는 우측 통기 슬릿이 형성되고; 상기 분리판 유닛과 상기 L형 굽힘판이 상기 하위 우측 2차 서브 에어 챔버 내부에 배치되고, 여기에서, 상기 분리판 유닛이 상기 횡측 격판의 바닥벽에 고정되면서 전후 방향을 따라 고르게 분포되는 복수 개의 종측 분리판으로 이루어지고, 덧붙여서, 인접한 상기 종측 분리판 사이에는 상기 우측 통기 슬릿과 서로 연통되는 균압 캐비티가 형성되고; 상기 L형 굽힘판과 상기 종측 분리판의 바닥벽이 서로 밀착되면서 상기 우측 수직 격판과의 거리에 거리 c가 설정되고; 상기 L형 굽힘판과 상기 우측 수직 격판 사이에는 각 상기 균압 캐비티와 서로 연통되는 하나의 제2 유동 통로가 형성되고; 이의 너비 방향을 따라, 상기 L형 굽힘판에는 상기 제2 유동 통로와 외부를 서로 연통시키는 일련의 에어통과 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치. - 제6항에 있어서,
상기 우측 정류 어셈블리는 이형(異形) 도류판을 더 포함하고; 상기 이형 도류판은 순차적으로 평면고정 섹션과 아치형 도류 섹션에 의해 연결되어 형성되고; 상기 평면고정 섹션이 상기 L형 굽힘판에 대향되어 배치된 후, 상기 아치형 도류 섹션과 상기 에어통과 홀이 정면 대치되는 것을 특징으로 하는 선박용 통기 난류 억제 장치.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20221013 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20240508 |
|
| PG1601 | Publication of registration |