KR20200047475A

KR20200047475A - 선박

Info

Publication number: KR20200047475A
Application number: KR1020200049730A
Authority: KR
Inventors: 한상호; 김창현
Original assignee: 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2020-05-07

Abstract

본 발명의 선박은 선체의 선수 측에 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하는 제1공기저장부; 및 상기 제1공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제1간격을 두고 배치되는 복수의 제2공기저장부;를 포함하고, 상기 제1간격은 상기 제1공기저장부의 선폭 방향의 길이보다 작다.

Description

선박{Ship}

본 발명은 운항효율을 향상시킬 수 있도록 구성된 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마찰저감장치를 이용하여 선박과 해수 간의 마찰저항을 최소화시킬 수 있도록 구성된 선박에 관한 것이다.

해상을 항해하는 선박은 운항 시 여러 가지 저항을 받는다. 일 예로, 선박의 운항 시에는 수중에 잠기는 선체에 마찰 저항이 발생한다. 이러한 마찰 저항은 저속 선박에서는 전체저항의 약 80%를 차지하고, 고속 선박에서는 전체저항의 약 50%를 차지한다.

선체에 발생하는 마찰 저항은 선체와 접촉하는 물입자의 점성에 기인한다. 따라서, 물의 점성을 차단할 수 있도록 선체와 물 사이에 물의 비중보다 작은 물질층을 형성한다면, 위와 같은 마찰저항은 현저히 줄어들 수 있다. 아울러, 마찰저항의 감소는 선박의 운항 속도를 향상시키고 선박의 연료비를 절감시킬 수 있다.

위와 같은 과제를 해소하기 위해 선체에서 공기를 분사하여 선체의 표면에 기포층을 형성하는 공기윤활방식에 대한 연구가 진행되고 있다.

공기 윤활방식은 선저 내부의 공기 챔버 내로 공기가 공급되고, 공기 챔버 내의 공기가 선저 외판을 관통하는 다수의 구멍을 통해 수중으로 분출되어 선저 표면을 따라 공기가 흐르게 하는 방법이 주로 이용되고 있다.

참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1이 있다.

KR

2015-0104539

A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운항 시 발생하는 유체 저항을 최소화시킬 수 있는 선박을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 선체의 선수 측에 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하는 제1공기저장부; 및 상기 제1공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제1간격을 두고 배치되는 복수의 제2공기저장부;를 포함하고, 상기 제1간격은 상기 제1공기저장부의 선폭 방향의 길이보다 작다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 제2공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제2간격을 두고 배치되는 복수의 제3공기저장부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 제2간격은 상기 제1간격보다 크다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 제2간격은 상기 제2공기저장부의 선폭 방향 최대 거리보다 작다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 제3공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제3간격을 두고 배치되는 복수의 제4공기저장부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 제3간격은 상기 제2간격보다 크다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 복수의 제4공기저장부 사이에 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성되는 분사구를 포함하는 보조 공기저장부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 선체의 길이방향을 따라 형성되는 주 배관을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 주 배관과 연결되고, 상기 제1공기저장부 및 상기 제2공기저장부와 각각 연결되는 부 배관을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박에서 상기 부 배관의 단면 지름은 상기 주 배관의 단면 지름보다 작다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 제1공기저장부 및 상기 제2공기저장부의 공기압을 측정하도록 구성된 감지센서; 상기 제1공기저장부로 공급되는 공기량을 조절하도록 구성된 제1밸브; 및 상기 제2공기저장부로 공급되는 공기량을 조절하도록 구성된 제2밸브;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 감지센서로부터 상기 제1공기저장부의 공기압 및 상기 제2공기저장부의 공기압 정보를 수신하고, 상기 제1공기저장부의 공기압 및 상기 제2공기저장부의 공기압 간의 편차가 감소하도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 선체의 롤링을 측정하여 상기 제어부에 송출하도록 구성되는 제2감지센서;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2감지센서로부터 수신된 롤링 정보에 근거하여 기 설정된 크기로 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개폐량을 제어하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상기 선체의 롤링을 측정하여 상기 제어부에 송출하도록 구성되는 제2감지센서;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2감지센서로부터 수신된 롤링 정보에 근거하여 상기 선체의 일 측에 위치한 상기 제2공기저장부의 공기분사량과 상기 선체의 타 측에 위한 상기 제2공기저장부의 공기분사량이 조절되도록 상기 제2밸브를 제어한다.

본 발명은 선박의 운항 시 발생하는 유체 저항을 최소화시켜 선박의 운항효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 측면도
도 2는 도 1에 도시된 선박의 저면도
도 3은 도 1에 도시된 마찰저감장치의 구성도
도 4는 도 3에 도시된 공기저장부의 사시도
도 5는 도 4에 도시된 제1공기저장실의 저면 사시도
도 6은 도 5에 도시된 제1공기저장실의 저면도
도 7은 도 6에 도시된 분사구의 저면 확대도 및 단면도
도 8은 다른 형태에 따른 공기저장실의 저면 사시도
도 9는 도 8에 도시된 공기저장실의 저면도
도 10은 도 9에 도시된 분사구의 저면 확대도 및 단면도
도 11은 공기층 두께에 따른 선박의 저전항 값을 나타낸 그래프
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박의 저면도
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선박의 저면도

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 1을 참조하여 일 실시 예에 따른 선박을 설명한다.

본 실시 예에 따른 선박(10)은 선체(12)와 해수 간의 마찰저항을 감소시키기 위한 수단을 포함한다. 예를 들어, 선박(10)은 마찰저감장치(20)를 포함한다.

마찰저감장치(20)는 선체(12)에 배치된다. 부연 설명하면, 마찰저감장치(20)는 대체로 선수(14) 측에 배치된다. 이와 같이 배치된 마찰저감장치(20)는 유체를 분사하여 분사된 유체가 선체(12)의 선수(14)로부터 선미(16)까지 덮도록 할 수 있다.

마찰저감장치(20)는 기체를 분사하도록 구성된다. 그러나 마찰저감장치(20)에 의해 분사되는 대상인 기체로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 마찰저감장치(20)는 물 또는 해수보다 작은 비중의 액체를 분사할 수도 있다.

마찰저감장치(20)는 기체를 작은 크기로 분사하도록 구성된다. 예를 들어, 마찰거감장치(20)는 기체를 마이크로 단위의 크기로 분사할 수 있다. 그러나 마찰저감장치(20)로부터 분사되는 기체의 크기가 마이크로 단위로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 마찰저감장치(20)는 선박(10)의 크기에 따라 마이크로 단위보다 더 크거나 또는 마이크로 단위보다 더 작은 크기의 기포를 분사할 수 있다.

마찰저감장치(20)는 수중으로 공기를 분사시키도록 구성된 다수의 공기저장부(100, 200, 300, 400)를 포함한다. 다수의 공기저장부(100, 200, 300, 400)는 선체(12)의 선수(14)로부터 선미(16) 방향으로 설정된 간격으로 배치된다. 여기서, 공기저장부(100, 200, 300, 400) 간의 간격은 선박(10)의 크기에 따라 변경될 수 있다.

마찰저감장치(20)는 펌프(22), 제어부(24)를 더 포함한다. 펌프(22)는 설정량의 유체가 공기저장부(100, 200, 300, 400)로 공급되도록 작동할 수 있다. 또는 펌프(22)는 설정압력의 유압이 공기저장부(100, 200, 300, 400)에 형성되도록 작동할 수 있다. 제어부(24)는 공기저장부(100, 200, 300, 400)에 공급되는 유량을 조절하도록 구성된다. 예를 들어, 제어부(24)는 필요에 따라 제1공기저장부(100), 제2공기저장부(200), 제3공기저장부(300), 및 제4공기저장부(400) 중 적어도 하나로 공급되는 기체의 양을 감소시키거나 또는 증가시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 선박(10)은 마찰저감장치(20)를 통해 선체(12)의 표면과 해수 간의 접촉면적 및 마찰저항을 감소시킬 수 있으므로, 운항속도를 향상시키고 연료소모량을 절감시킬 수 있다.

선박(10)은 선체(12)의 롤링 상태를 감지하기 위한 수단을 포함한다. 예를 들어, 선체(12)의 좌우 측면에는 선체(12)의 기울기를 감지할 수 있는 제2감지센서(50)가 배치된다.

다음에서는 도 2를 참조하여 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 배치형태를 설명한다.

공기저장부(100, 200, 300, 400)는 선체(12)에 배치된다. 부연 설명하면, 공기저장부(100, 200, 300, 400)는 다량의 기포가 선체(12)의 저면에 고루 퍼질 수 있도록 배치된다. 예를 들어, 선체(12)의 최선단에는 1개의 제1공기저장부(100)가 배치되고, 제1공기저장부(100)의 후단에는 2개의 제2공기저장부(200)가 제1간격을 두고 배치되고, 제2공기저장부(200)의 후단에는 2개의 제3공기저장부(300)가 제1간격보다 큰 제2간격으로 배치되며, 제3공기저장부(300)의 후단에는 2개 이상의 제4공기저장부(400)가 제2간격보다 큰 제3간격으로 배치될 수 있다. 참고로, 도 2에서는 제4공기저장부(400)의 배치 간격이 선체(12)의 최대 선폭(WS)보다 작은 것으로 도시되어 있으나, 제4공기저장부(400)의 배치 간격이 선체(12)의 최대 선폭(WS)보다 반드시 작아야 하는 것은 아니다.

다음에서는 도 3을 참조하여 마찰저감장치(20)의 구성을 상세히 설명한다.

마찰저감장치(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 공기저장부(100, 200, 300, 400)를 포함한다.

공기저장부(100, 200, 300, 400)는 선체(12)의 선수(14)로부터 선미(16) 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 제2공기저장부(200)는 제1공기저장부(100)로부터 제1거리(S1)를 두고 배치되고, 제3공기저장부(300)는 제2공기저장부(200)로부터 제2거리(S2)를 두고 배치되고, 제4공기저장부(400)는 제3공기저장부(300)로부터 제3거리(S3)를 두고 배치된다.

서로 다른 공기저장부들(100, 200, 300, 400) 간의 거리(S1, S2, S3)는 대체로 동일할 수 있다. 즉,, 제1거리(S1), 제2거리(S2), 제3거리(S3)는 모두 동일한 크기일 수 있다. 그러나 제1거리(S1), 제2거리(S2), 및 제3거리(S3)의 크기가 반드시 동일해야 하는 것은 아니다. 일 예로, 제1거리(S1)는 제2거리(S2)보다 작고, 제2거리(S2)는 제3거리(S3)보다 작도록 변경될 수 있다. 다른 예로, 제1거리(S1)는 제2거리(S2)보다 크고, 제2거리(S2)는 제3거리(S3)보다 크도록 변경될 수 있다.

공기저장부(100, 200, 300, 400)는 대체로 V 자 형태로 배치될 수 있다. 즉, 선체(12)의 선수(14) 측에는 1개의 제1공기저장부(100)가 배치되고, 2개의 제2공기저장부(200)는 제1간격(G1)을 두고 배치되며, 2개의 제3공기저장부(300)는 제1간격(G1)보다 큰 제2간격(G2)을 두고 배치되고, 2개의 제4공기저장부(400)는 제2간격(G2)보다 큰 제3간격(G3)을 두고 배치된다.

아울러, 공기저장부(300, 400)는 선행하는 공기저장부(200, 300)와 대체로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 2개의 제3공기저장부(300)는 일 측 제2공기저장부(200)의 일 단에서 타 측 제2공기저장부(200)의 타 단까지의 거리(L2+G1+L2)보다 넓은 제2간격(G2)을 두고 배치되고, 2개의 제4공기저장부(400)는 일 측 제3공기저장부(300)의 일 단에서 타 측 제3공기저장부(300)의 타 단까지의 거리(L3+G2+L3)보다 넓은 제3간격(G3)을 두고 배치된다.

이와 같은 제3공기저장부(300) 및 제4공기저장부(400)의 배치형태는 선체(12)의 표면에 다수의 기포를 고르게 형성하는데 유리하다.

다만, 선체(12)의 길이방향 중심 축 부근에서 마찰저항이 집중되는 점을 고려하여, 제2공기저장부(200)는 제3공기저장부(300) 및 제4공기저장부(400)와 다르게 배치할 수 있다. 일 예로, 제2공기저장부(200)는 제1공기저장부(100)와 부분적으로 중첩되게 배치될 수 있다. 즉, 2개의 제2공기저장부(200) 간의 제1간격(G1)은 제1공기저장부(100)의 길이(L1)보다 작다.

마찰저감장치(20)는 다수의 공기저장부(100, 200, 300, 400)를 연결하도록 구성된 배관(30, 32, 34, 36, 38)을 포함한다.

주 배관(30)은 선체(12)의 길이방향을 따라 연장되며 펌프(22)와 연결될 수 있다. 이와 같이 구성된 주 배관(30)은 펌프(22)에 의해 형성된 기체 또는 압력을 선체(12)의 길이방향으로 전달할 수 있다. 참고로, 본 실시 예에서 주 배관(30)은 수백 ㎜ (대략 400 ㎜)의 크기이다.

부 배관(32, 34, 36, 38)은 주 배관(30)과 공기저장부(100, 200, 300, 400)를 연결하도록 구성된다. 예를 들어, 제1부 배관(32)은 주 배관(30)과 제1공기장부(100)를 연결하고, 제2부 배관(34)은 주 배관(30)과 제2공기장부(200)를 연결하고, 제3부 배관(36)은 주 배관(30)과 제3공기장부(300)를 연결하고, 제4부 배관(38)은 주 배관(30)과 제4공기장부(400)를 연결한다.

부 배관(32, 34, 36, 38)은 서로 다른 단면 크기를 갖도록 구성된다. 예를 들어, 부 배관(32, 34, 36, 38)의 지름은 선체(12)의 선수로부터 선미 측으로 갈수록 작아질 수 있다. 참고로, 본 실시 예에서 제1부 배관(32) 및 제2부 배관(34)의 지름은 150 ㎜이고, 제3부 배관(36)의 지름은 120 ㎜이고, 제4부 배관(38)의 지름은 80 ㎜이다.

마찰저감장치(20)는 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 제어를 위한 구성을 포함한다. 예를 들어, 마찰저감장치(20)는 제1감지센서(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46) 및 밸브(60, 61, 62, 63, 64, 65, 66)를 포함한다.

제1감지센서(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46)는 공기저장부(100, 200, 300, 400)로 공급되는 유량 또는 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 압력을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 제1감지센서(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46)는 부 배관(30)으로부터 부 배관(32, 34, 36, 38)으로 이동하는 유량을 감지하는 유량감지센서의 한 형태일 수 있다. 또는, 제1감지센서(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46)는 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 내부 압력을 감지하는 압력센서의 한 형태일 수 있다.

이와 같이 구성된 제1감지센서(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46)는 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 상태를 수시로 감지하고, 감지된 정보를 제어부(24)에 전달한다.

밸브(60, 61, 62, 63, 64, 65, 66)는 공기저장부(100, 200, 300, 400)로 공급되는 유량을 조절하도록 구성된다. 예를 들어, 제1밸브(60)는 제1공기저장부(100)로 공급되는 기체의 양을 조절하고, 제2밸브(61, 62)는 제2공기저장부(200)로 공급되는 기체의 양을 조절하고, 제3밸브(63, 64)는 제3공기저장부(300)로 공급되는 기체의 양을 조절하고, 제4밸브(65, 66)는 제4공기저장부(400)로 공급되는 기체의 양을 조절한다.

위와 같이 구성된 마찰저감장치(20)는 선박(10)의 운항속도에 따라 공기저장부(100, 200, 300, 400)로부터 분사되는 기포의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 마찰저감장치(20)는 선박(10)의 고속운항 시에는 공기저장부(100, 200, 300, 400)로부터 다량의 기포가 분사되도록 밸브(60, 61, 62, 63, 64, 65, 66)를 조절할 수 있다. 이와 반대로, 마찰저감장치(20)는 선박(10)의 저속운항 시에는 공기저장부(100, 200, 300, 400)로부터 소량의 기포가 분사되도록 밸브(60, 61, 62, 63, 64, 65, 66)를 조절할 수 있다.

마찰저감장치(20)는 상기 구성들을 통해 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 이상 여부를 판단할 수 있다. 즉, 마찰저감장치(20)는 제1감지센서(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46)로부터 취득한 값들을 상호 비교하거나 또는 설정된 값과 비교하여 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 이상 여부를 판단하고, 이를 해결하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 제1감지센서(43)의 측정값이 제1감지센서(44)의 측정값 또는 다른 제1감지센서(40, 41, 42, 44, 45, 46)의 측정값보다 현저히 작으면, 마찰저감장치(20)는 해당 제3공기저장부(300)의 분사구가 이물질에 의해 막혔다고 판단한다. 그리고 마찰저감장치(20)는 해당 제3공기저장부(300)에 이물질 제거에 필요한 압력이 생성되도록 다른 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 밸브(60, 61, 62, 64, 65, 66)를 모두 폐쇄할 수 있다. 비견한 예로, 제1감지센서(40)의 측정값이 다른 제1감지센서(41, 42, 43, 44, 45, 46)의 측정값보다 현저히 작으면, 마찰저감장치(20)는 해당 제1공기저장부(100)의 분사구가 이물질에 의해 막혔다고 판단하고, 공기저장부(200, 300, 400)의 밸브(61, 62, 63, 64, 65, 66)를 모두 폐쇄할 수 있다.

따라서, 본 실시 예에 따른 선박(10)은 일부 공기저장부(100, 200, 300, 400)가 수중생물 또는 기타 이물질로 인해 본연의 기능을 발휘하지 못하더라도, 이를 신속하게 감지하고 이를 해결할 수 있는 장점이 있다.

마찰저감장치(20)는 선체(12)의 롤링 상태에 따라 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마찰저감장치(20)는 제2감지센서(50)로부터 수신되는 선체(12)의 롤링 정보를 기반으로 분출된 공기가 선박의 운동에 의해 선측면으로 유출될 가능성이 높은 공기저장부(100, 200, 300, 400)의 유무를 판단할 수 있다. 아울러, 마찰저잠장치(20)는 판단된 정보에 기인하여 선택된 공기저장부의 작동을 중지시킬 수 있다. 예를 들어, 마찰저감장치(20)는 선체(12)의 롤링에 의해 제4공기저장부(400)에서 분출된 공기가 선체의 롤 운동에 의해 형성된 경사면을 따라 부력에 의해 선측면으로 유출되어 마찰저항 저감효과가 현저히 떨어진다고 판단되면, 제4공기저장부(400)로 기체가 공급되지 않도록 밸브(45, 46)를 폐쇄할 수 있다.

다음에서는 도 4를 참조하여 공기저장부를 설명한다. 참고로, 도 4에서는 제1공기저장부(100)만이 도시하고 있으나, 도시되지 않은 공기저장부(200, 300, 400)들도 제1공기저장부(100)와 동일 또는 유사한 구조를 가짐을 밝혀둔다.

제1공기저장부(100)는 복수의 공기저장실(110)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1공기저장부(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 5개의 공기저장실(110)을 포함한다. 그러나 제1공기저장부(100)를 구성하는 공기저장실(110)의 수가 5개로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 공기저장실(110)의 수는 선폭(WS)에 따라 증감될 수 있다.

공기저장실(110)은 대체로 직육면체 형태일 수 있다. 부연 설명하면, 공기저장실(110)은 선체(12)의 폭 방향으로 연장된 직육면체 형태이다. 그러나 공기저장실(110)의 형태가 직육면체로 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 공기저장실(110)은 정육면체나 기타 다른 면체 또는 원통 형태로 변경될 수 있다.

공기저장실(110)은 부 배관(32)과 연결된다. 부 배관(32)과 연결된 공기저장실(110)의 내부는 소정 압력의 공기로 항상 채워질 수 있다. 이와 같이 구성된 공기저장실(110)은 부 배관(32)을 통해 가해지는 압력에 의해 수중으로 다량의 기포를 지속적으로 분사시킬 수 있다.

공기저장실(110)은 선체(12)의 표면과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 공기저장실(110)의 저면은 선체(12)의 표면과 밀착되거나 또는 선체(12)의 표면의 일부를 형성할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여 제1공기저장실의 저면 형태를 설명한다.

제1공기저장실(110)에는 복수의 분사구(120)가 형성된다. 분사구(120)는 소정의 간격(St)을 두고 형성된다. 분사구(120)는 제1공기저장실(110)의 길이방향을 따라 형성된다. 예를 들어, 다수의 분사구(120)는 제1공기저장실(110)의 길이방향을 따라 1열 또는 복수열로 형성된다.

이와 같이 형성된 분사구(120)는 제1공기저장실(110)의 기체가 수중으로 배출될 수 있는 통로로 이용된다. 한편, 도 5 및 도 6에서는 제1공기저장실(110)에 7개의 분사구(120)가 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 분사구(120)의 수가 7개로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 분사구(120)의 수는 제1공기저장실(110)의 크기 및 분사구(120)를 통해 형성될 기포의 크기에 따라 달라질 수 있다.

다음에서는 도 7을 참조하여 분사구의 형태를 설명한다.

분사구(120)는 제1공기저장실(110)의 기체를 선체(12) 외부로 분사시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 분사구(120)는 제1공기저장실(110)의 저면을 관통하는 관통 구멍(122)을 포함한다. 관통 구멍(122)은 소정의 반지름(r)을 갖는 반원 형태로 형성된다. 그러나 관통 구멍(122)의 형태가 반원으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 관통 구멍(122)은 선체(12)의 선미 방향으로 갈수록 넓어지는 사다리꼴, 삼각 등의 다른 단면 형상으로 변경될 수 있다.

분사구(120)는 제1공기저장실(110)의 기체를 선체(120)의 선미 방향으로 배출시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 분사구(120)는 경사를 갖는 확장부(124)를 포함한다. 확장부(124)는 관통구멍(122)의 선미 측에 배치되며, 관통구멍(122)의 일정 부위로부터 선체 표면을 연결하는 형태로 형성된다. 확장부(124)는 대체로 폭 방향으로 길게 연장된 사각형상이다. 예를 들어, 확장부(124)의 폭(Wn)은 관통 구멍(122)의 지름(2×r)과 동일한 크기이고, 확장부(124)의 길이(Ln)는 관통 구멍(122)의 반지름(r)과 동일한 크기일 수 있다. 확장부(124)는 도 7에 도시된 바와 같이 관통 구멍(122)의 소정 높이(h) 지점으로부터 선미 방향으로 경사지도록 형성된다. 여기서, 확장부(124)의 단면형태는 완만한 곡면일 수 있다. 그러나 확장부(124)의 단면형태가 곡면으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 확장부(124)의 단면형태는 다수의 굴곡을 갖는 곡면이나 또는 계단 형태로 변경될 수도 있다.

이와 같이 형성된 확장부(124)는 관통 구멍(122)을 통해 분사되는 기포가 선체(12)의 표면을 따라 이동되도록 유도할 수 있다. 즉, 분사구(120)를 통해 분사되는 기포들은 선체(12)의 표면으로 수 ㎜ 높이 내에서 하나의 기포층을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면 얇은 기포층을 통해 선체(12)와 해수 간의 마찰저항을 경감시킬 수 있으므로, 마찰저항장치(20)를 작동시키는데 필요한 동력을 최소화시킬 수 있다.

한편, 분사구들(120) 간의 간격(St), 관통 구멍(122)의 반지름(r), 확장부(124)의 폭(Wn)은 모두 동일 크기(본 실시 예에서는 모두 30 ㎜임)이고, 확장부(124)의 높이는 이들 크기의 약 1/4 정도(본 실시 예에서는 8㎜임)일 수 있다. 그러나 상기 구성들의 크기가 전술된 수치로 한정되는 것은 아니다.

다음에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 공기저장실의 다른 형태를 설명한다.

공기저장실(111)은 도 8 및 도 9에 도시된 형태로 변형될 수 있다. 부연 설명하면, 본 형태에 따른 공기저장실(111)은 분사구(120)의 형태에 있어서 전술된 형태의 제1공기저장실(110)과 구별될 수 있다. 예를 들어, 분사구(120)는 돌기(126)를 포함할 수 있다.

분사구(120)는 공기저장실(111)의 저면에 소정의 간격(St)을 두고 배치된다. 일 예로, 다수의 분사구(120)는 분사구(120)의 폭과 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 참고로, 본 실시 예에서 상기 간격(St)은 30 ㎜이다.

도 10을 참조하여 분사구의 형태를 상세히 설명한다.

분사구(120)는 공기저장실(111)의 기체를 선체(12) 외부로 분사시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 분사구(120)는 공기저장실(111)의 저면을 관통하는 관통 구멍(122)을 포함한다. 관통 구멍(122)은 대체로 폭 방향으로 길게 연장된 사각 형상이다. 그러나 관통 구멍(122)의 형태가 직사각으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 관통 구멍(122)은 선체(12)의 선미 방향으로 갈수록 넓어지는 사다리꼴, 삼각 등의 다른 단면 형상으로 변경될 수 있다.

분사구(120)는 공기저장실(111)의 기체를 선체(120)의 선미 방향으로 배출시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 분사구(120)는 경사를 갖는 확장부(124)를 포함한다. 확장부(124)는 관통구멍(122)의 선미 측에 배치되며, 관통구멍(122)의 일정 부위로부터 선체 표면을 연결하는 형태로 형성된다. 확장부(124)는 관통구멍(122)과 대체로 동일한 크기의 직사각 형상이다. 예를 들어, 확장부(124)의 폭(Wn)은 관통 구멍(122)의 폭과 동일하고, 확장부(124)의 길이(Ln2)는 관통 구멍(122)의 길이(Ln1)와 동일한 크기일 수 있다(참고로, 본 실시 예에서 상기 길이들은 모두 30 ㎜이다). 확장부(124)는 도 9에 도시된 바와 같이 관통 구멍(122)의 소정 높이(h: 본 실시 예에서는 8 ㎜임) 지점으로부터 선미 방향으로 경사지도록 형성된다. 여기서, 확장부(124)의 단면형태는 완만한 곡면일 수 있다. 그러나 확장부(124)의 단면형태가 곡면으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 확장부(124)의 단면형태는 다수의 굴곡을 갖는 곡면이나 또는 계단 형태로 변경될 수도 있다.

분사구(120)는 기포층의 두께를 조절할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 분사구(120)는 돌기(126)를 포함한다. 돌기(126)는 관통 구멍(122)의 선수 측에 배치된다. 부연 설명하면, 돌기(126)는 관통 구멍(122)의 선단에 배치되며 선체(12)의 표면으로부터 하방으로 돌출 형성된다.

돌기(126)는 대체로 관통 구멍(122)의 폭 방향을 따라 길게 형성된다. 예를 들어, 돌기(126)의 폭은 관통 구멍(122)의 폭(Wn)과 대체로 동일하다. 그러나 돌기(126)의 폭이 관통 구멍(122)의 폭(Wn)과 반드시 동일해야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 돌기(126)의 폭을 관통 구멍(122)의 폭(Wn)보다 작게 또는 크게 하는 것도 가능하다.

돌기(126)는 선수로부터 선미 방향으로 갈수록 두꺼워지는 단면 형상을 가질 수 있다. 아울러, 돌기(126)의 표면은 하나 이상의 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 그러나 돌기(126)의 표면이 곡면으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 돌기(126)의 표면은 소정의 경사각을 갖는 평면 또는 계단면 형상일 수도 있다.

돌기(126)는 소정의 높이(hp)를 가질 수 있다. 예를 들어, 돌기(126)는 확장부(124)의 높이(h)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 그러나 돌기(126)의 높이가 전술된 범위로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 돌기(126)의 높이는 선박(10)의 크기 및 평균 운항 속도에 따라 증감될 수 있다. 참고로, 본 실시 예에서 돌기(126)의 높이는 3 ㎜이다.

이와 같이 형성된 돌기(126)는 선체(12) 부근의 해수 흐름을 변화시켜 분사구(120)를 통해 배출되는 기포가 불규칙적으로 퍼지거나 또는 확산되는 것을 방지시켜줄 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 분사구(120)는 얇은 기포층의 형성을 가능케 하고, 이를 통해 선체(12)와 해수 간의 마찰 저항을 효과적으로 경감시킬 수 있다.

다음에서는 도 10을 참조하여 전술된 실시 예들에 따른 선박의 전저항(total resistance) 값을 비교 설명한다.

종래기술은 도 10에 개시된 바와 같이 6 ㎜ 두께의 공기층(또는 기포층)을 형성할 때 상대적으로 낮은 전저항 값(89.4%)을 나타내었다. 그러나 선박의 운항속도증가(또는 기체분사량의 증가)에 따라 공기층의 두께가 증가하면 전저항 값도 함께 증가하는 양상을 나타냈다. 일 예로, 종래의 선박은 8 ㎜ 두께의 공기층이 형성될 때 91.7%의 전저항 값을 나타냈다.

이에 반해 도 6에 도시된 공기저장실을 갖는 선박은 도 10에 개시된 바와 같이 6 ㎜ 두께의 공기층을 형성할 때 종래기술과 비슷한 크기의 전저항 값(89.7%)을 나타내었으나, 선박의 운항속도증가(또는 기체분사량의 증가)에 따라 공기층의 두께가 증가하더라도 안정적인 전저항 값을 나타냈다. 일 예로, 본 실시 예에 따른 선박은 7.5 ㎜ 이상의 공기층이 형성되더라도 91.1%의 전저항 값을 일정하게 나타냈다.

또한, 도 8에 도시된 공기저장실을 갖는 선박은 도 10에 개시된 바와 같이 6 ㎜ 두께의 공기층을 형성할 때 상대적으로 높은 전저항 값(90.7%)을 나타내었으나, 선박의 운항속도증가(또는 기체분사량의 증가)에 따라 공기층의 두께가 증가하면 오히려 낮은 전저항 값을 나타냈다. 일 예로, 본 실시 예에 따른 선박은 7.0 ㎜ 이상의 공기층이 형성될 때 89.4%의 낮은 전저항 값을 나타냈다.

다음에서는 도 12 및 도 13을 참조하여 다른 실시 예에 따른 선박을 설명한다.

본 실시 예에 따른 선박들(10a, 10b)은 보조 공기저장실(500)을 더 포함한다는 점에서 전술된 실시 예와 구별된다. 일 예로, 선박(10a)은 제4공기저장실(400)과 제4공기저장실(400) 사이에 배치되는 보조 공기저장실(500)을 더 포함할 수 있다. 다른 예로, 선박(10b)은 제3공기저장실(300)과 제3공기저장실(300) 사이에 배치되는 보조 공기저장실(500)을 더 포함할 수 있다. 보조 공기저장실(500)은 제1공기저장실(100)와 대체로 마주하도록 배치될 수 있다.

아울러, 본 실시 예에 따른 선박들(10a, 10b)은 제2공기저장실(200)의 배치형태에 있어서 전술된 실시 예와 구별된다. 예를 들어, 제2공기저장실(200) 간의 간격(G1)은 제1공기저장실(100)의 길이(L1)와 같거나 또는 이보다 클 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.

10 선박
12 선체
14 선수
16 선미
20 마찰저감장치
22 펌프
24 제어부
30, 32, 34, 36, 38 배관
40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 제1감지센서
50 제2감지센서
60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 밸브
100, 200, 300, 400, 500 공기저장부
110 공기저장실
120, 220, 320, 420 분사구
WS 선체의 폭
L1, L2, L3, L4, L5 공기저장부의 길이
G1, G2, G3, G4 (선체 폭 방향) 공기저장부들 간의 간격
S1, S2, S3 (선체 길이 방향) 공기저장부들 간의 거리

Claims

선체의 선수 측에 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하는 제1공기저장부; 및
상기 제1공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제1간격을 두고 배치되는 복수의 제2공기저장부;
를 포함하고,
상기 제1간격은 상기 제1공기저장부의 선폭 방향의 길이보다 작은 선박.
제1항에 있어서,
상기 제2공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제2간격을 두고 배치되는 복수의 제3공기저장부;
를 포함하는 선박.
제2항에 있어서,
상기 제2간격은 상기 제1간격보다 큰 선박.
제2항에 있어서,
상기 제2간격은 상기 제2공기저장부의 선폭 방향 최대 거리보다 작은 선박.
제2항에 있어서,
상기 제3공기저장부보다 선미 측에 가깝게 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성된 분사구를 포함하며, 상기 선체의 폭 방향으로 제3간격을 두고 배치되는 복수의 제4공기저장부;
를 포함하는 선박.
제5항에 있어서,
상기 제3간격은 상기 제2간격보다 큰 선박.
제5항에 있어서,
상기 복수의 제4공기저장부 사이에 배치되고, 수중으로 공기를 분사하도록 구성되는 분사구를 포함하는 보조 공기저장부;
를 포함하는 선박.
제1항에 있어서,
상기 선체의 길이방향을 따라 형성되는 주 배관을 포함하는 선박.
제8항에 있어서,
상기 주 배관과 연결되고, 상기 제1공기저장부 및 상기 제2공기저장부와 각각 연결되는 부 배관을 포함하는 선박.
제9항에 있어서,
상기 부 배관의 단면 지름은 상기 주 배관의 단면 지름보다 작은 선박.
제1항에 있어서,
상기 제1공기저장부 및 상기 제2공기저장부의 공기압을 측정하도록 구성된 제1감지센서;
상기 제1공기저장부로 공급되는 공기량을 조절하도록 구성된 제1밸브; 및
상기 제2공기저장부로 공급되는 공기량을 조절하도록 구성된 제2밸브;
를 포함하는 선박.
제11항에 있어서,
상기 제1감지센서로부터 상기 제1공기저장부의 공기압 및 상기 제2공기저장부의 공기압 정보를 수신하고, 상기 제1공기저장부의 공기압 및 상기 제2공기저장부의 공기압 간의 편차가 감소하도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개폐를 제어하는 제어부;
를 포함하는 선박.
제12항에 있어서,
상기 선체의 롤링을 측정하여 상기 제어부에 송출하도록 구성되는 제2감지센서;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제2감지센서로부터 수신된 롤링 정보에 근거하여 기 설정된 크기로 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개폐량을 제어하도록 구성되는 선박.
제12항에 있어서,
상기 선체의 롤링을 측정하여 상기 제어부에 송출하도록 구성되는 제2감지센서;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제2감지센서로부터 수신된 롤링 정보에 근거하여 상기 선체의 일 측에 위치한 상기 제2공기저장부의 공기분사량과 상기 선체의 타 측에 위한 상기 제2공기저장부의 공기분사량이 조절되도록 상기 제2밸브를 제어하는 선박.