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1. WO2011065644 - ANTI-ROLLING SHIP

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명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

8   9  

과제 해결 수단

10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26  

발명의 효과

27   28  

도면의 간단한 설명

29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56  

발명의 실시를 위한 형태

57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21  

명세서

발명의 명칭 : 횡동요 저감형 선박

기술분야

[1]
본 발명은 횡동요 저감형 선박에 관한 것이다.

배경기술

[2]
일반적으로 해상에서 선박은 파도에 의해서 상하동요 및 횡동요 등 다양한 운동을 하게 되며, 이러한 동요현상은 작업성능과 안전을 저해하는 요인으로 작용한다. 특히, 상부갑판 위로 컨테이너를 적재하는 컨테이너선과 같이 무게중심이 높게 형성되는 선박의 경우 횡동요에 의해 전복될 우려가 있으므로 주의해야 한다.
[3]
이와 같은 선박의 횡동요를 억제하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 가장 널리 알려진 것이 바로 빌지킬(Bilge Keel)이다. 빌지킬은 판과 같은 부재로서 선저와 선체의 측벽이 만나는 빌지 부분에 부착되는 장치이다. 이와 같은 빌지킬은 선박이 횡동요를 할 때 와류를 발생시키는데, 설치시 부가적인 비용이 크지 않음에 따라 대부분의 선박에 채택되어 사용되고 있다.
[4]
또한, 위와 같은 빌지킬 만으로 횡동요 감쇠효과를 충분히 얻지 못할 경우에는 횡동요 감쇠탱크(anti rolling tank)나 핀안정기와 같은 장비를 부가 설치하게 된다. 감쇠탱크는 선박의 중앙부 U자형 물탱크를 설치하여 물탱크 내부 유동의 공진현상을 이용하는 것으로 수동식과 능동식이 모두 사용되고 있다.
[5]
그리고 핀안정기는 빌지에 핀을 부착시켜 횡동요에 따라 핀의 각도를 조절함으로써 핀에 양력을 발생시켜 부가적인 복원력과 감쇠력을 발생시키는 횡동요 감쇠장치이다.
[6]
그런데, 종래의 횡동요 감쇠방식에서 빌지킬은 저렴한 비용으로 거의 모든 선박에 보편적으로 적용되고 있으나, 횡동요의 감쇠 성능이 우수하지 못하다는 문제가 있었다.
[7]
또한, 핀안정기와 감쇠탱크는 설치에 많은 비용과 공간이 소요되어 작동하는데 지속적으로 동력을 소모하는 문제점이 있었다. 더욱이 핀안정기는 일정속도 이상으로 항해할 때만 유효하며 정지중에는 효과가 없다는 문제점이 있었다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[8]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 선박의 횡동요를 효과적으로 저감시킬 수 있도록 구성된 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[9]
또한, 선박에 형성된 잉여 공간을 활용하여 선박의 횡동요를 저감시킬 수 있도록 구성된 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제 해결 수단

[10]
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진룸을 구비한 선체; 및 상기 엔진룸의 상측에 배치되고 내부에 유체를 부분적으로 수용하는 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박이 제공된다.
[11]
상기 선체의 상부에 수용부가 형성되고, 상기 탱크는 상기 수용부 내에 배치될 수 있다.
[12]
상기 선체의 상부에 수용부가 형성되고, 상기 탱크는 상기 수용부에 의해 이루어질 수 있다.
[13]
상기 탱크는 유체 유입구 및 유체 배출구를 구비할 수 있다.
[14]
상기 유체 유입구 및 상기 유체 배출구는 각각 복수일 수 있다.
[15]
상기 탱크의 횡단면은 직사각 형상으로 이루어질 수 있다.
[16]
상기 탱크의 횡단면의 모서리는 챔퍼(chamfer) 처리되거나 라운드 처리될 수있다.
[17]
상기 탱크의 횡단면의 좌우 양측면은 곡면 처리될 수 있다.
[18]
상기 탱크의 내측면에 설치되고, 상기 탱크의 내부에 수용된 유체에 의한 슬로싱 하중을 감소시키는 방해판을 더 포함할 수 있다.
[19]
상기 탱크는 직육면체 형상으로 이루어지고, 상기 방해판은 상기 탱크의 전방측면, 후방측면, 상측면, 하측면, 좌측면 및 우측면 중 적어도 어느 한 측면에 형성될 수 있다.
[20]
상기 탱크 내부의 좌우측부의 일정영역에 각각 배치되고, 상기 탱크의 좌우측면에 전달되는 유체의 슬로싱 하중을 감쇠시키는 한 쌍의 슬로싱 감쇠부재; 및 상기 각 슬로싱 감쇠부재가 상기 일정영역을 벗어나는 것을 방지하도록 상기 탱크 내부에 마련된 한 쌍의 이탈방지부재를 더 포함할 수 있다.
[21]
상기 각 슬로싱 감쇠부재는, 상기 탱크의 내부에 수용된 유체에 부유 가능한 복수의 부유부와, 상기 복수의 부유부를 상호 연결하는 연결부를 구비한 적어도 하나의 단위 부재를 포함할 수 있다.
[22]
상기 각 이탈방지부재는 복수의 관통홀이 형성된 플레이트를 포함할 수 있다.
[23]
상기 관통홀의 형상은 원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다.
[24]
상기 각 이탈 방지부재는, 상기 단위 부재와 상기 탱크의 내측을 상호 연결하는 연결라인을 포함할 수 있다.
[25]
상기 탱크 내부의 좌우측부의 일정영역에 각각 배치되고, 상기 탱크의 좌우측면에 전달되는 유체의 슬로싱 하중을 감쇠시키는 한 쌍의 슬로싱 감쇠부재를 더 포함할 수 있다.
[26]
상기 각 슬로싱 감쇠부재는, 복수의 관통홀이 형성된 적어도 하나의 플레이트를 포함할 수 있다.

발명의 효과

[27]
본 발명에 따르면 선박이 횡동요시 횡동요 저감탱크 내부에 수용된 유체가 왕복 이동하면서 반횡동요 모멘트(Antirolling moment)를 발생시킴으로써 선박의 횡동요를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
[28]
또한, 선박의 엔진룸 상측에 위치하는 수용부를 활용함으로써 공간활용의 측면에서 효과적이다.

도면의 간단한 설명

[29]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도이고,
[30]
도 2는 도 1의 A-A 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
[31]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크의 사시도이고,
[32]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크의 횡단면도이고,
[33]
도 5 내지 도 7은 도 4에 도시된 탱크의 변형례를 나타내는 도면이고,
[34]
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크의 내부에 방해판이 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
[35]
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 선체에 형성되는 공간부를 개략적으로 나타낸 측면도이고,
[36]
도 12는 도 11의 B-B 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고,
[37]
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박이 횡동요를 저감하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이고,
[38]
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(탱크가 설치된 선박)과 비교 선박(탱크가 설치되지 않은 선박)의 시계열 횡동요 응답에 대한 비교실험 결과를 나타내는 도면이고,
[39]
도 16은 도 15의 2000초~2300초 사이의 값을 확대하여 나타낸 도면이고,
[40]
도 17은 도 15에 도시한 PM 파도 스펙트럼을 이용한 실험결과로부터 도출해낸 횡동요 선형 응답특성 (Roll RAO(Response Amplitude Operator))에 대한 비교도이고,
[41]
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 횡단면을 개략적으로 나타내는 도면이고,
[42]
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크와 슬로싱 감쇠부재와 이탈방지부재를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
[43]
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 횡단면을 개략적으로 나타내는 도면이고,
[44]
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크와 슬로싱 감쇠부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
[45]
[46]
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
[47]
[48]
110, 210 : 선체
[49]
112 : 공간부
[50]
130, 230 : 탱크
[51]
131, 231 : 유입구
[52]
132, 232 : 배출구
[53]
136, 137, 138 : 방해판
[54]
270, 370 : 슬로싱 감쇠부재
[55]
280 : 이탈방지부재
[56]

발명의 실시를 위한 형태

[57]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응하는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
[58]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도이고, 도 2는 도 1의 A-A단면도이다. 여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 좌표계는 직교좌표계로서, x축은 상기 선박을 구성하는 선체의 길이방향, y축은 선체의 폭방향 및 z축은 선체의 높이방향으로 정의한다.
[59]
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박(100)은, 선체(110) 및 내부에 유체를 부분적으로 수용하는 탱크(130)를 포함한다. 본 실시예에 따른 선박(100)은 컨테이너선을 포함할 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
[60]
선체(110)는 주기(main engine)(미도시)가 탑재되는 엔진룸(121) 및 컨테이너를 적재하기 위한 복수개의 화물창(122)을 구비할 수 있다. 선체(110)는 엔진룸(121)에 탑재되는 주기로부터 발생되는 배기가스를 외부로 배출시키도록 구성된 엔진 케이싱(engine casing)(123) 및 선원들이 거주하는 선상 거주구(accommodation)(124)를 구비할 수 있다.
[61]
선체(110)는 해상에서 파도 등의 영향으로 횡동요(rolling) 운동을 한다. 본 실시예에 따르면, 이러한 횡동요를 저감시키기 위해 엔진룸(121)의 상측에 유체를 부분적으로 수용하는 탱크(130)가 배치될 수 있다.
[62]
보다 상세히, 도 2를 참조하면, 탱크(130)는 선체(110)의 폭방향 즉, 횡방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 탱크(130)의 내부에는 미리 정해진 양의 유체(150)가 부분적으로 채워질 수 있다.
[63]
탱크(130)의 내부에 채워진 유체(150)는 선체(110)가 횡동요하는 경우 선체(100)의 횡단면의 중심선(C L)을 기준으로 좌우측을 왕복이동하며 반횡동요 모멘트(Antirolling moment)를 발생시킴으로써 선체(110)의 횡동요를 저감시킨다. 탱크(130)가 선체(110)의 횡동요를 저감시키는 과정은 나중에 설명하기로 한다.
[64]
본 실시예에 따르면, 선체(110)의 횡동요를 균형적으로 저감하기 위해 저감탱크(130)는 도 2에서 볼 때 선체(110)의 횡단면의 중심선(C L)에 대해 좌우대칭으로 이루어지는 것이 바람직하다.
[65]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크의 횡단면도이다. 도 3을 참조하면, 탱크(130)는 길이가 L x이고, 폭이 L y이고, 높이가 L z인 직육면체 형상으로 이루어진다.
[66]
이 경우, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 탱크(130)의 횡단면 즉, 선체(110)(도 1 참조)의 길이방향에 수직한 평면(yz평면)에 대한 탱크(130)의 단면은 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.
[67]
이 경우, 탱크(130)의 단면은 직사각형 형상을 기본으로 하여 다양한 변형이가능하다. 예를 들어, 탱크의 횡단면은 직사각형의 모서리가 도 5와 같이 챔퍼(chamfer) 처리된 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 탱크 내부에 수용된 유체의 슬로싱 운동은 챔퍼 처리된 부분에 의해 완화될 수 있다.
[68]
또는, 탱크의 횡단면은 직사각형의 모서리가 도 6과 같이 라운드 처리한 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 탱크 내부에 수용된 유체의 슬로싱 운동은 라운드 처리된 부분에 의해 완화될 수 있다.
[69]
또는, 탱크의 횡단면은 도 7과 같이 직사각형의 좌우 양측면이 곡면 처리된 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 탱크 내부에 수용된 유체의 슬로싱 운동은 곡면 처리된 부분에 의해 완화될 수 있다.
[70]
본 실시예에 따른 선박(1)은 탱크(130)의 내측면에 마련된 방해판(baffle)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 방해판은 탱크(130)의 내부에서 유동하는 유체에 의해 발생하는 슬로싱(sloshing)을 저감시키도록 탱크(130)의 내측면에 설치된다.
[71]
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크의 내부에 방해판이 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
[72]
보다 상세히, 탱크(130)는 도 8에서 볼 때 상측면(130a) 및 하측면(130b)에 각각 방해판(136)이 설치될 수 있다. 이 경우, 방해판(136)은 탱크(130)의 길이방향(x축 방향)으로 연장되도록 형성된다. 다만, 방해판(136)은 탱크(130)의 상측면(130a) 및 하측면(130b) 중 어느 하나에만 설치될 수 있다.
[73]
또는, 상기 탱크(130)는 도 9에서 볼 때 좌측판(130c) 및 우측판(130d)에 각각 방해판(137)이 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 방해판(137)은 상기 탱크(130)의 길이방향(x축 방향)으로 연장되도록 형성된다. 다만, 상기 방해판(137)은 상기 탱크(130)의 좌측판(130c) 및 우측판(130d) 중 어느 하나에만 설치될 수 있다.
[74]
또는, 탱크(130)는 도 10에서 볼 때 전방측면(130e) 및 후방측면(130f)에 각각 방해판(138)이 설치될 수 있다. 이 경우, 방해판(138)은 탱크(130)의 폭방향(y축 방향)으로 연장되도록 형성된다. 다만, 방해판(138)은 탱크(130)의 전방측면(130e) 및 후방측면(130f) 중 어느 하나에만 설치될 수 있다.
[75]
이와 같이 탱크(130)의 내측면에 설치된 방해판은 탱크(130)의 내부에 수용된 유체의 유동을 방해함으로써 슬로싱을 저감시킨다.
[76]
도 2를 참조하면, 탱크(130)에는 선체(110)의 횡동요 주기에 따라 미리 정해진 양의 유체(150)가 채워진다. 이와 관련하여, 본 실시예에 따른 선박에서는 탱크(130)의 내부에서 왕복 이동하는 유체의 고유주기를 선체(110)의 횡동요 주기와 동일하게 하거나 유사하게 함으로써 선체(110)의 횡동요를 저감시킨다.
[77]
이 경우, 선체(110)의 횡동요 주기는 선체(110)의 무게중심의 위치 등과 같은 하중조건에 의해 결정된다. 여기서, 선체(110)의 무게중심이란 선체(110) 자체의 무게뿐만 아니라 선체(110)에 적재되는 컨테이너와 같은 화물 및 선체(110)에 탑재되는 각종 장비를 포함한 경우의 무게중심을 의미한다.
[78]
선체(110)의 횡동요 주기와 동일하거나 유사하게 조절되는, 탱크 내부에 수용되는 유체의 왕복이동 고유주기(T tank)는 다음과 같다.
[79]
[80]
[81]
여기서 Ly는 탱크의 폭, h는 탱크에 채워진 유체의 깊이, g는 중력 가속도를 나타낸다. 또한, T tank는 Ly와 h의 관계에 따라 수식(1) 또는 수식(2)를 사용하여 구한다.
[82]
수식(1) 및 수식(2)에서 알 수 있는 바와 같이 탱크에 채워지는 유체의 왕복이동 고유주기(T tank)는 Ly와 h의 크기에 따라 변경된다. 이 경우, 본 실시예에 따르면, Ly가 탱크의 제작시 이미 결정되는 값이므로 h를 변경함으로써 탱크의 고유주기(T tank)가 조절된다.
[83]
예를 들어, 하중조건에 의해 선체(110)의 횡동요 주기가 20초로 결정되면, 탱크(130)의 내부에 수용된 유체의 왕복이동 고유주기를 20초 근처로 조절해야 한다. 이 경우, 수식(1) 또는 수식(2)를 사용하여 T tank가 20초 근처가 되기 위해 필요한 양의 유체를 탱크(130)에 채워 넣는다.
[84]
도 3을 참조하면, 탱크(130)는 탱크(130)로 유체를 유입시키기 위한 유입구(131) 및 탱크(130)로부터 유체를 배출시키기 위한 배출구(132)를 구비할 수 있다.
[85]
이와 같은 유입구(131) 및 배출구(132)는 탱크(130) 내부에 수용된 유체의 왕복이동 고유주기를 조절하기 위해 탱크(130) 내부로 유체를 공급하거나 또는 그 내부로부터 유체를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
[86]
이와 같은 유입구(131)에는 탱크(130)로 유입되는 유체의 통로로 사용되는 유입 파이프(미도시)가 설치되고, 유입 파이프는 탱크(130)로 유입되는 유체를 저장하는 유체 저장부(미도시)와 연결될 수 있다. 이 경우, 유입 파이프 상에는 유입구(131)를 통해 탱크(130)의 내부로 유체를 이동시키기 위한 유입 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.
[87]
또한, 배출구(132)에는 배출 파이프(미도시)가 설치된다. 배출 파이프의 일 단은 탱크(130)로부터 배출되는 유체를 수용하기 위한 유체 수용부(미도시)와 연결된다. 이 때, 배출파이프 상에는 배출구(132)를 통해 탱크(130)의 내부로부터 유체를 이동시키기 위한 배출펌프(미도시)가 설치된다.
[88]
이와 같은 유입구(131) 및 배출구(132)는 복수개로 이루어질 수 있으며, 이에 상응하여 유입구(131) 및 배출구(132)에 각각 설치되는 파이프 및 파이프 상에 설치되는 펌프는 복수개로 이루어질 수 있다.
[89]
다만, 본 실시예에 따른 선박에 형성되는 탱크는 유입구 및 배출구가 각각 개별적으로 형성되어 있으나 이는 예시에 불과하고, 유입구 및 배출구로 기능하는 하나의 개구가 형성될 수 있다.
[90]
본 실시예에 따른 탱크는 선체(110)의 엔진룸(121) 상측에 배치될 수 있다. 이와 관련하여 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 선체에 형성되는 수용부를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 12는 도 11의 B-B단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
[91]
도 11을 참조하면, 선체(110)는 엔진 케이싱(123)과 선상 거주구(124)가 상호 분리된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 엔진룸(121)과 화물창(122)을 선체(110)에 배치 형성하는 과정에서 엔진룸(121)의 상측에 일정한 수용공간을 갖는 수용부(112)가 형성될 수 있다.
[92]
보다 상세히, 수용부(112)는 엔진룸(121)의 상부면(121a)과 엔진룸(121)의 상측에 위치하는 측벽들에 의해 구획될 수 있다. 도 11에서 볼 때, 수용부(112)의 전방측벽은 엔진룸(121)과 화물창(122)을 분할하는 횡격벽(125)의 일부로 이루어지고, 수용부(112)의 후방측벽은 엔진 케이싱(123)의 외벽 일부로 이루어질 수 있다.
[93]
또한, 도 12를 참조하면, 수용부(112)의 좌우측벽은 각각 선체의 좌우측부에 형성된 종격벽(126)의 일부로 이루어진다. 이와 같은 측벽들과 엔진룸의 상부면(121a)에 의해 구획되는 수용부(112)는 일정한 수용공간을 갖는다.
[94]
수용부(112)는 도 12에서 볼 때 선체(110)의 폭방향으로 연장되어 형성되고, 상부면이 개방되도록 형성된다.
[95]
본 실시예에 따르면, 탱크(130)(도 1 참조)는 이와 같이 형성된 수용부(112) 내에 배치될 수 있다.
[96]
다른 실시예에 따르면, 탱크(130)(도 1 참조)는 수용부(112)에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, 상측이 개방된 수용부(112)의 상측면을 수밀처리함으로써 수용부(112)의 공간을 탱크(130)(도 1 참조)의 내부 공간으로 사용할 수 있다.
[97]
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박이 횡동요를 저감하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 이하, 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)이 횡동요를 저감하는 과정을 설명한다.
[98]
먼저 도 13을 참조하면, 선체(110)가 횡동요하여 R 1방향으로 회전한다. 이 경우, 탱크(130) 내부공간에 수용된 유체(150)의 대부분은 탱크(130)의 우측부에 위치한다.
[99]
이 경우, 탱크(130)의 우측부에 위치하는 유체(150)의 자중(F 1)은 선체(110)가 R 1방향으로 회전하는 것을 방해하는, 일명 반횡동요 모멘트(Antirolling moment)인 모멘트(M 1)를 발생시킨다. 이 모멘트(M 1)는 선체(110)의 횡동요를 저감시킨다.
[100]
이 후, 선체(110)는 R 1방향으로의 회전을 멈추고 도 14와 같이 R 2방향으로 회전한다. 그리고, 도 11에서 탱크(130)의 우측부에 위치했던 유체(150)는 도 12에서 알 수 있는 바와 같이 탱크(130)의 좌측부로 이동하게 된다.
[101]
이 경우, 탱크(130)의 좌측부에 위치하는 유체(150)의 자중(F 2)은 선체(110)가 R 2방향으로 회전하는 것을 방해하는, 반횡동요 모멘트(Antirolling moment)인 모멘트(M 2)를 발생시킨다. 이 모멘트(M 2)는 선체(110)의 횡동요를 저감시킨다.
[102]
이 후, 선체(110)가 R 2방향으로의 회전을 멈추고 도 13과 같이 R 1방향으로 회전한다. 그리고, 도 14에서 탱크(130)의 좌측부에 위치했던 유체(150)는 다시 우측부로 이동한다. 이 후, 도 13 및 도 14에서 도시된 과정을 반복하면서 선체(110)의 횡동요는 저감된다.
[103]
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(탱크가 설치된 선박)(도 15에서는 “본 발명”으로 표시)과 비교 선박(탱크가 설치되지 않은 선박)(도 15에서는 “종래기술”로 표시)의 시계열 횡동요 응답에 대한 비교실험 결과를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15의 2000초~2300초 사이의 값을 확대하여 나타낸 도면이다.
[104]
여기서, 비교 실험 조건은 PM (Pierson Moskowiz) 파도 스펙트럼을 대상으로 유의파고(Hs)는 5M, 파도스펙트럼피크주기(Tp)는 16초, 선박의 속도(Vs)는 0kts가 되도록 하였고, 모형선박은 컨테이너선을 대상으로 제작하였다.
[105]
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박은 비교 선박에 비해 모든 시구간(X축)에 걸쳐 횡동요 응답(Y축)이 감소하고 있다. 특히, 도 16을 참조하면, 2000~2300초 사이에서 횡동요 응답이 효과적으로 감소하고 있는 것을 보다 명확히 알 수 있다.
[106]
도 17은 도 15에 도시한 PM 파도 스펙트럼을 이용한 실험결과로부터 도출해낸 횡동요 선형 응답특성 (Roll RAO(Response Amplitude Operator))에 대한 비교도이다. 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박은 비교 선박과 비교할 때, 횡동요 응답이 횡동요 공진주기 근처(대략 15~16초)에서 약 40% 정도 감소되는 것을 알 수 있다.
[107]
한편, 본 실시예에 따른 선박을 컨테이너선으로 가정하였으나 이는 예시에 불과하며, 선체의 엔진룸 상측에 탱크를 배치할 수 있는 일정한 수용부가 마련된 경우라면 다양한 종류의 선박에 적용 가능할 것이다.
[108]
[109]
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 횡단면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박(200)은 엔진룸(221)을 구비한 선체(210)와 엔진룸(221)의 상측에 배치된 탱크(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
[110]
이하, 본 실시예를 도 18을 참조하여 설명한다. 이 경우, 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성에 대하여는 설명하지 아니하고, 각각의 구성에 대하여 특별한 설명이 없는 경우에는 앞선 실시예와 동일한 구성으로 간주하여 앞선 실시예의 설명으로 갈음하도록 하며, 이하에서는 본 실시예에 따른 특징적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다.
[111]
본 실시예에 따른 선박(200)은 슬로싱 감쇠부재(270)와 이탈방지부재(280)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 슬로싱 감쇠부재(270)는 한 쌍으로 이루어지고, 각 슬로싱 감쇠부재(270)는 탱크(230) 내부의 좌우측부의 일정 영역에 배치된다.
[112]
각 슬로싱 감쇠부재(270)는 탱크(230)의 내부에 수용된 유체(250)에 부유 가능한 복수의 부유부(272)와, 복수의 부유부(272)를 상호 연결하는 연결부(274)를 구비한 적어도 하나의 단위 부재(271)를 포함할 수 있다.
[113]
단위 부재(271)의 개수와 관련하여 도 18에서는 각 슬로싱 감쇠부재(270)가 하나의 단위 부재(271)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 도 18에서 볼 때 좌측에 위치하는 슬로싱 감쇠부재는 하나의 단위 부재를 포함하고, 우측에 위치하는 슬로싱 감쇠부재는 두 개의 단위 부재를 포함할 수 있다. 이와 같이 각 슬로싱 감쇠부재(270)가 포함하는 단위 부재(271)의 개수는 다양한 변형이 가능하다.
[114]
부유부(272)는 구와 같은 입체형상으로 이루어질 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 부유부(272)는 스티로폼, 고무 등 비중이 낮아 부유 가능하고 충격 흡수가 가능한 재질을 포함하여 이루어질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
[115]
복수의 부유부(272)는 연결부(274)에 의해 상호 연결될 수 있다. 연결부(274)는 체인 또는 나일론 재질의 스트링(string)을 포함할 수 있다.
[116]
이와 같이 구성된 슬로싱 감쇠부재(270)는 탱크(230)에 수용된 유체(250)에 부유하면서, 탱크(230)의 좌우측면에 전달되는 유체(250)의 슬로싱 하중을 감쇠시킨다.
[117]
본 실시예에 따르면, 탱크(230)의 내부에 한 쌍의 이탈방지부재(280)가 마련된다. 이탈방지부재(280)는 한 쌍으로 이루어지고, 각 이탈방지부재(280)는 각 슬로싱 감쇠부재(270)가 탱크(230) 내부의 좌우측부의 일정영역을 벗어나는 것을 방지한다.
[118]
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크와 슬로싱 감쇠부재와 이탈방지부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 19를 참조하면, 이탈방지부재(280)는 복수의 관통홀(284)이 형성된 플레이트(282)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 관통홀(284)의 형상은 도 19에서 알 수 있는 바와 같이 사각형으로 이루어져 있으나 이에 국한되지 않고 원형 또는 다각형으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 구성된 이탈방지부재(280)는 탱크(230) 내부에 수용된 유체(250)가 탱크(230)의 좌우측으로 왕복 이동할 때 유체(250)의 흐름을 방해하지 않으면서 슬로싱 감쇠부재(270)가 탱크(230) 내부의 좌우측부의 일정영역을 벗어나는 것을 방지한다.
[119]
본 실시예에서 이탈 방지부재(280)는 복수의 관통홀(284)이 형성된 플레이트(282)를 포함하고 있으나, 이는 예시에 불과하다. 대신, 이탈 방지부재는 단위부재와 탱크의 내측을 연결하는 체인 또는 로프와 같은 연결라인(미도시)을 포함할 수 있고, 이외에도 다양한 변형이 가능하다.
[120]
[121]
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크와 슬로싱 감쇠 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 탱크와 슬로싱 감쇠부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 20 및 도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박(300)은 엔진룸(321)을 구비한 선체(310)와 엔진룸(321)의 상측에 배치된 탱크(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
[122]
이하, 본 실시예를 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한다. 이 경우, 앞서 설명한 실시예들과 동일한 구성에 대하여는 설명하지 아니하고, 각각의 구성에 대하여 특별한 설명이 없는 경우에는 앞선 실시예들과 동일한 구성으로 간주하여 앞선 실시예들의 설명으로 갈음하도록 하며, 이하에서는 본 실시예에 따른 특징적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다.
[123]
본 실시예에 따른 선박(300)은 도 20에서 알 수 있는 바와 같이 슬로싱 감쇠부재(370)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 슬로싱 감쇠부재(370)는 한 쌍으로 이루어지고, 각 슬로싱 감쇠부재(370)는 탱크(330) 내부의 좌우측부의 일정 영역에 배치된다.
[124]
본 실시예에 따른 슬로싱 감쇠 부재(370)는 도 21에서 알 수 있는 바와 같이 복수의 관통홀(375)이 형성된 적어도 하나의 플레이트(372)를 포함할 수 있다.
[125]
본 실시예에 따르면, 이와 같은 플레이트(372)가 탱크(330)의 좌우측부의 일정 영역에 배치됨에 따라, 선체(310)(도 20참조)의 횡동요시 탱크(330)의 좌측부 및 우측부를 왕복 이동하는 탱크(330) 내부의 유체는 관통홀(375)을 통과하면서 운동에너지를 잃게 된다. 이로 인해, 탱크(330)의 좌우측면에 전달되는 유체(350)의 슬로싱 하중이 감소될 수 있다.
[126]
[127]
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 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.

청구범위

[청구항 1]
엔진룸을 구비한 선체; 및 상기 엔진룸의 상측에 배치되고 내부에 유체를 부분적으로 수용하는 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 선체의 상부에 수용부가 형성되고, 상기 탱크는 상기 수용부 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 선체의 상부에 수용부가 형성되고, 상기 탱크는 상기 수용부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 4]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크는 유체 유입구 및 유체 배출구를 구비한 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 유체 유입구 및 상기 유체 배출구는 각각 복수인 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 6]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크의 횡단면은 직사각 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 탱크의 횡단면의 모서리는 챔퍼(chamfer) 처리되거나 라운드 처리되는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 8]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크의 횡단면의 좌우 양측면은 곡면 처리되는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 9]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크의 내측면에 설치되고, 상기 탱크의 내부에 수용된 유체에 의한 슬로싱 하중을 감소시키는 방해판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 10]
제9항에 있어 상기 탱크는 직육면체 형상으로 이루어지고, 상기 방해판은 상기 탱크의 전방측면, 후방측면, 상측면, 하측면, 좌측면 및 우측면 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 11]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크 내부의 좌우측부의 일정영역에 각각 배치되고, 상기 탱크의 좌우측면에 전달되는 유체의 슬로싱 하중을 감쇠시키는 한 쌍의 슬로싱 감쇠부재; 및 상기 각 슬로싱 감쇠부재가 상기 일정영역을 벗어나는 것을 방지하도록 상기 탱크 내부에 마련된 한 쌍의 이탈방지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 12]
제11항에 있어서, 상기 각 슬로싱 감쇠부재는, 상기 탱크의 내부에 수용된 유체에 부유 가능한 복수의 부유부와, 상기 복수의 부유부를 상호 연결하는 연결부를 구비한 적어도 하나의 단위 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 13]
제12항에 있어서, 상기 각 이탈방지부재는 복수의 관통홀이 형성된 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 14]
제13항에 있어서, 상기 관통홀의 형상은 원형 또는 다각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 15]
제12항에 있어서, 상기 각 이탈 방지부재는, 상기 단위 부재와 상기 탱크의 내측을 상호 연결하는 연결라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 16]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크 내부의 좌우측부의 일정영역에 각각 배치되고, 상기 탱크의 좌우측면에 전달되는 유체의 슬로싱 하중을 감쇠시키는 한 쌍의 슬로싱 감쇠부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.
[청구항 17]
제16항에 있어서, 상기 각 슬로싱 감쇠부재는, 복수의 관통홀이 형성된 적어도 하나의 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡동요 저감형 선박.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12]

[도13]

[도14]

[도15]

[도16]

[도17]

[도18]

[도19]

[도20]

[도21]