KR101088556B1 - 해양 선박용 루프 밸러스트 교체 시스템 - Google Patents

Abstract

선박이 바다에서 항행중일 동안 선박의 밸러스트 탱크 내 기존 밸러스트수를 교체하기 위한 방법 및 장치는 상기 선박의 선체의 측벽에 상기 밸러스트 탱크와 관련된 해수 유입 포트를 포함하며 상기 선박이 교체될 밸러스트수의 압력보다 더 큰 압력을 생성함으로써 상기 선박이 이동하고 있을 때 상기 밸러스트 탱크 내로 물을 유입한다. 상기 유입 포트로부터 유입되는 해수는 상기 밸러스트 탱크로 향하게 되며, 상기 밸러스트 탱크의 하부에 위치된 이젝터는 상기 선박의 선체의 측면에 상기 주입구의 선미에 위치된 상기 이젝터에 결합된 유출 포트를 통해 상기 기존 밸러스트수를 방출한다.

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Description

해양 선박용 루프 밸러스트 교체 시스템{LOOP BALLAST EXCHANGE SYSTEM FOR MARINE VESSELS}

본 발명은 초대형 원유 수송선, 컨테이너선, 유조선 등과 같은 해상 선박으로부터 해수 밸러스트의 흡입, 교체, 및 방출을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

비어 있거나 부분적으로 선적된 해상 선적선의 안정성 및 안전한 동작을 유지하기 위해, 선박의 균형을 유지 및/또는 기설정된 흘수(draft)에 도달하도록 밸러스트 탱크에 해수를 추가하는 것이 필요하다.

많은 경우에, 선적선은 제1 포트에서 밸러스트로서의 해수를 수취하여, 상기 밸러스트로서의 해수를 수천 마일의 제2 포트로 수송하는데, 이때 지역 항구 또는 계선소로 방출된 해수 밸러스트가 선적선에 선적된다. 어느 한 위치에서 선적된 해수 밸러스트에는 미세 박테리아에서부터 기항지에서의 지역수(local water)로 방출될 때 부정적인 생태학적 영향을 끼칠 수 있는 해양 식물, 물고기, 갑각류 및 기타 해양 생물에 이르는 다양한 유기체를 포함할 수 있다는 점이 잘 기록되어 있다. 설치 생물, 물고기, 게 등의 흡입을 막기 위해 적어도 크루드(crude) 여과 시스템을 제공함으로써 이러한 문제점을 줄이기 위한 일종의 노력을 해왔으나, 이러한 노력 은 특별히 효과적이지 않았다.

많은 양의 물은 일반적으로 선박의 밸러스트 탱크로 유입되어야 하며, 상업적 해양 선박의 불충분한 선적 또는 아이들링(idling)과 관련한 체선료(demurrage fee) 때문에 가능한 한 빨리 선적해야 한다. 방출 지점 또는 지점들에서의 해양 에너지에 상충하는 영향을 끼칠 수 있는 생태학적 해양 생물을 포함할 수 있는 상당한 양의 물을 멀리 떨어진 위치들에서 수송 및 방출하는 현 해양 선박법에 관련된 역효과를 제거하거나 사실상 줄이기 위한 개선된 방법 및 장치가 요구된다.

선수 흡입관(bow intake conduit)을 포함하고 상기 선박이 항행중 밸러스트 탱크 내 물을 교체하기 위해 수압의 차이를 이용하는 방법 및 장치가 미국 특허 제6,053,121호에 개시된다. 주요 도관으로부터 압축된 새로운 해수가 밸러스트 탱크 일단의 바닥에서 유입되고, 상기 밸러스트 탱크의 대향 단에 밸브를 구비한 바닥 드레인(bottom drain)은 선체 밑면(under side)을 통해 바다로 방출시킨다. 상기 '121 특허에 개시된 바와 같이, 실험 데이터에 기초하여, 6시간의 소규모 동작 이후, 1차 탱크 내 염수액(salt water solution)은 원래 소금 양의 25%로 희석된다. 상기 '121 특허의 개시물에는 밸러스트 탱크 내 물이 상기 밸러스트 탱크의 상단에 있는 포트 또는 유출 포트를 통해 방출되어야 한다는 것에 대한 제시 또는 교시가 없으며, 밸러스트 탱크로부터의 생태학적 해양 생물의 제거 가능성도 개시하지 않는다.

NEI 처리 시스템 엘엘씨 사에 의한, 벤투리 산소 방출 시스템과 같은, 산소 방출 시스템(oxygen stripping system)은 부식에 대한 선박의 밸러스트 탱크를 보 호하는 동시에 침투성(이를 테면, 유해한)이 있는 유기물의 유입을 없애기 위해 시도한다. 이러한 산소 방출 시스템은 산소가 밸러스트 시스템을 통해 이동하면서 밸러스트수(ballast water)에 미량의 산소 비활성 가스가 섞이고, 이로써 상기 밸러스트 탱크는 산소가 제거된 상태(deoxygenated state)로 바뀐다. 이러한 기술은 유해한 수중 생물을 질식으로 파괴하는데 유용하나, 이러한 기술은 또한 밸러스트 탱크에 트랩핑된 유해하지 않은 생물들의 파괴로 인한 다른 환경 문제들을 야기할 수 있는 것으로, 환경친화적이지 않다.

양도된 미국 특허 번호 제6,766,754호에서,선박의 선수에 밸러스트수 유입 포트가 제공되는데, 이때 스쿠프(scoope)는 밸브를 통해 탱크로 상기 밸러스트수를 인도한다. 선박이 교체될 밸러스트수의 압력보다 큰 수압 하에 이동중일 때 상기 물이 상기 스쿠프로 유입될 수 있다. 상기 유입 포트로부터 유입되는 해수는 밸러스트 탱크의 바닥으로 향하게 되는데, 이때 밸러스트 탱크의 상단부에 위치되고 선체를 통해 선박의 측면 아래로 기존 밸러스트수가 방출되는 유출 포트로부터 기존 밸러스트수를 교체하도록 상기 유입되는 해수가 올라간다. 이러한 기술은 훨씬 더 환경친화적이나, 밸러스트 탱크들을 채우기 위해 대부분 선박 길이를 연장하는 상당량의 배관을 필요로 할 뿐만 아니라, 끌어들이게 할 수 있는 선수에 형성된 단일 스쿠프를 이용한다.

따라서, 본 발명의 목적은 원시 밸러스트와 거기에 포함된 해양 생물로부터 상당한 거리에 걸쳐 원시 밸러스트의 수송을 없애거나 크게 줄이는 해양 선박 내의 해수 밸러스트를 신속히 교체하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 선박이 항행중 해양 선박의 밸러스트 탱크에 새로운 해수 밸러스트를 유입하고 환경친화적인 방식으로 이미 유입된 밸러스트를 방출하기 위한 효율적이고 경제적인 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 선박 내 어느 하나 또는 그 이상의 밸러스트 탱크 위치뿐만 아니라 해수 밸러스트 양의 조절 준비를 허용하는 반면, 상기 선박이 항행중 제공되어야 하는 펌프 및 전력의 사용을 최소화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 최소 가동부(moving part)를 사용하고 유지 조건과 관련 비용을 줄이는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적과 기타 이점들은 물이 선박의 선체 측면에 있는 적어도 하나의 개구부를 통해 계속적으로 각 밸러스트 탱크로 각각 유입되어 상기 탱크 내 기존 밸러스트수를 교체하기 위해 상기 밸러스트 탱크로의 분포를 위한 상기 개구부와 소통하며 상기 밸러스트 탱크와 각각 관련되는 선박의 측면에 위치된 하나 이상의 유출 포트를 통해 상기 밸러스트수를 바다로 방출하는 주요 도관을 통해 수송되는 본 발명의 장치 및 방법을 통해 달성된다.

선박이 바다 사이를 이동함에 따라, 선택된 밸러스트 탱크와 관련된 하나 이상의 유입 포트를 통해 해수가 유입되고 상기 밸러스트 탱크의 상단 지역(upper region)으로 분포된다. 상기 유출 포트를 통해 상기 밸러스트 탱크로부터 기존 물을 제거하기 위해 각 밸러스트 탱크의 바닥에 이젝터(ejector)가 위치된다. 상기 선박의 전진 속도가 크면 클수록, 상기 주요 도관(들)과 이후 상기 밸러스트 탱크 및 각 탱크에 관련된 방출 포트 또는 포트들을 통해서 많은 양의 물의 유동(flow)이 있을 것이다.

일 실시예에서, 선박이 바다 사이를 이동하는 동안 선박의 각 밸러스트 탱크 내 밸러스트수를 동적으로(dynamically) 교체하기 위한 루프(loop) 밸러스트 교체 시스템이 제공된다. 루프 밸러스트 교체 시스템은 상기 밸러스트 탱크와 가깝고 유체 소통하는 선박의 측면에 위치된 잠수의(submerged) 해수 유입 포트를 포함한다. 적어도 하나의 주요 도관은 상기 유입 포트와 유체 소통하며 상기 밸러스트 탱크 내에 배치된다. 적어도 하나의 탱크 충진 라인(filling line)은 상기 주요 도관에 결합되며 위로 연장한다. 유입 포트를 가지는 이젝터(ejector)는 상기 주요 도관에 결합되며 상기 밸러스트 탱크 내에 배치된다. 유출 포트는 선박의 측면에 그리고 상기 밸러스트 탱크에 가까이 위치되고, 상기 이젝터의 출력과 유체 소통한다. 따라서, 상기 유입 포트를 통해 유입된 새로운 해수가 상기 밸러스트 탱크로 흐르고, 상기 밸러스트 탱크 내 기존 물은 선박의 측면에 위치된 각 유출 포트들을 지나 상기 이젝터에 의해 방출된다.

바람직한 실시예에서, 상기 유입 포트는 상기 유출 포트 이상의 높이로 상기 선박의 측면을 따라 위치된다. 상기 유입 포트는 상기 선박의 선미 끝(aft end)을 향해 아래로 기울어진 각도로 상기 밸러스트 탱크로 처음 들어오는 도관의 일부와 소통한다. 상기 충진 라인은 상기 탱크의 상단을 향해 위로 연장한다. 상기 이젝터는 상기 유입 포트와 유출 포트 사이의 상기 밸러스트 탱크의 바닥 근처에 위치되고, 상기 이젝터와 상기 유출 포트 사이에 결합된 파이프 배관(piping)은 상기 선박의 선미 쪽으로 기울어진다. 이러한 방식으로, 상기 루프 밸러스트 교체 시스템을 통한 물의 유동률(flow rate)이 향상되며, 상기 탱크의 바닥에서의 기존 물은 새로운 유입수가 유입되는 대로 제거된다.

선박이 바다에서 항행중일 때 선박의 밸러스트 내 밸러스트수를 교체하기 위한 본 발명의 바람직한 방법에 있어서, 상기 방법은 교체될 상기 밸러스트수의 압력보다 더 큰 압력으로 상기 선박이 바다 사이를 이동하고 있는 동안, 상기 밸러스트 탱크와 연관된 상기 선박의 측면에 위치된 적어도 하나의 유입 포트를 통해 적어도 하나의 밸러스트 탱크에 해수를 공급하는 단계들을 포함한다. 상기 압축된 해수는 상기 적어도 하나의 유입 포트로부터 상기 밸러스트 탱크로 향하게 된다. 상기 기존 물은 상기 밸러스트 탱크로부터 추출되고 상기 밸러스트 탱크의 선미 부분을 향하여 상기 선박의 측면에 위치된 적어도 하나의 유입 포트를 통해 바다로 방출된다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 하기에 보다 상세히 설명될 것이며, 유사한 구성요소들은 동일한 참조번호로 인용된다.

도 1a는 전형적인 구조를 도시하는 종래 기술의 해양 원유 운송선의 측면 입면도.

도 1b는 상기 운송선의 선수(bow)에 형성된 밸러스트수 유입 밸브가 구비된 도 1a와 유사한 종래 해양 선박의 상면도.

도 2는 본 발명의 루프 밸러스트 교체 시스템의 일 실시예의 설치를 나타내는 전형적인 포트(port) 및 우현(starboard) 밸러스트 탱크의 대향 쌍(opposing pair)을 나타내는 개략적인 측면 사시도.

도 3은 상기 밸러스트 탱크 내 물의 교체를 도시하는 도 2의 루프 밸러스트 교체 시스템의 측면 입면도의 개략적인 확대도.

도 4는 도 2의 루프 밸러스트 교체 시스템의 실시예를 나타내는 개략도.

도면들을 참조하면, 도 1a는 종래기술의 전형적인 화물선의 측면 입면도이며, 선체의 선미 부분에서 앞쪽과 중앙 부분들은 엔진, 펌프실 및 기타 기계실을 갖춘 짐칸들(cargo holds)을 제공한다. 도 1b는 종래 해양 선박, 예를 들면, 6A, 6B를 통해, 각각, 다수의 포트 및 우현 밸러스트 탱크들(2A, 2B)을 구비한 전형적인 유조선(crude oil tanker)(1)의 상면도이다. 표준 해양 구조에 따라, 상기 유조선은 선수(10)로부터 선미를 향해 연장하는 중심선 격벽(centerline bulkhead)(8)을 구비한다. 종래의 전형적인 선박의 상기 선수 및 선미 상부구조와 엔진실의 위치(positioning)가 도 1a의 측면 입면도에 도시된다.

도 1b를 참조하면, 상기 선박의 선수에 개방시 적어도 하나의 유입 도관(14)으로 물이 흘러들어오게 하는 하나 이상의 수압으로 동작되는 도어를 단다. 바람직한 실시예에서, 해수 유입관(14)은 Y자형-이음쇠(Y-fitting)(16)에서, 밸러스트 교체를 위해 각각의 포트 및 우현 밸러스트 탱크로 새로운 해수를 공급하기 위한 중심선 격벽(8)의 양쪽에 아래로 연장하는, 상기 포트 및 주요 우현 도관들(18 및 20)로 각각 분리된다.

각각의 상기 포트 및 우현 밸러스트 탱크는 일반적으로 참조번호 22로 인용된, 적어도 하나의 분기선 T자형-이음쇠(T-fitting)에 의해 각 포트 또는 우현 주요 도관들(18, 20)에 끼워진다. 공급라인(feedline)(22)은 물이 일반적으로 용골선(keel line)에 따른 장방향 경로에서 선체를 따라 위치된 개별 밸러스트 탱크에 전달될 횡류(transverse flow)로 방향을 바꿈에 따라 마찰 손실을 최소화하게 될 이음쇠들을 분리함으로써(takeoff) 상기 주요 도관들(18, 20)에 끼워진다. 바람직한 실시예에서, 상기 횡공급라인(transverse feedlines)(22)은 기존 저장된 밸러스트와 혼합하고 현재 유포되고 있는 임의의 해양 생물을 몰아내고 유지하기 위해 전체 바닥 영역 또는 상기 밸러스트 탱크의 부피에 달하는 유입 교체 해수를 향하게 하여 교체가 완료됨에 따라 상기 탱크의 상부로부터 그것이 쏟아지게 되도록 위치된 다수의 유출 포트를 갖는 벨마우스(bell mouth)에서 끝난다. 상기 벨마우스는 분리 이음쇠를 통해 각 밸러스트 탱크들의 바닥으로 유입되는 다수의 분기식 배관의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 상기 매니폴드(manifold)는 상기 밸러스트 탱크의 바닥 내부 벽에 고정되는 다수의 유출 포트가 갖춰진 탱크 벽을 통해 단지 하나의 유입 지점을 갖는 배관의 형태를 취할 수 있다.

선체에 따른 각 밸러스트 탱크에는 외부 벽의 상단 근처에 적어도 하나의 방출 오버플로우(overflow) 유출 포트 또는 포트(36)가 제공된다. 이러한 방출 포트(36)는 선박의 외부 선체 내 개구부를 통해 소통하며, 이에 따라 상기 밸러스트수를 바다로 방출하도록 한다. 상기 선체에는 외부 장식 선체 아래에서 이행될 밸 러스트수의 양을 최소화하기 위해 물을 선박의 측면으로부터 외부로 멀리 향하게 하기 위한 적당한 이음쇠가 구비될 수 있다. 적절하게 밸브 조절된 이음쇠로 압축된 해수를 운송하는 도관은 또한 괴어 있는 밸러스트수의 방출 결과 상기 선체에 축적되었던 임의의 오염물, 해양 생물 등을 제거하기 위해 상기 선체의 외부 표면이 씻기도록 밸러스트 방출 오버플로우 포트 부근에 구비될 수 있다.

상기 밸러스트 교체 과정 동안 유입 해수의 유동을 제어하고 상기 과정의 끝에 상기 탱크 내 밸러스트를 유지하기 위해, 현 해양 안전 표준 및 규정들에 따라 1차 및 2차 백업(backup) 밸브들이 구비된다. 선박의 선수에서의 흡입(intake) 도관(14)에는 한 쌍의 게이트(gate) 또는 글로브(globe) 밸브(30)가 구비되며, 각각의 포트 및 우현 주요 도관들(18, 20)에는 각각의 탱크 공급 라인(22)을 위한 2개의 나비형 분리 밸브(34) 세트가 구비된다. 각각의 상기 밸러스트 탱크를 위한 방출 포트 또는 오버플로우 포트들에는 바람직하게는 한 쌍의 나비형 밸브(36)이 구비된다. 상기 방출 포트들을 위한 백업 밸브들은 가능한 한 상기 선박의 갑판에 가까운 곳으로 위치되어야 한다.

본 발명의 동작 방법에 있어서, 선수 도어(들)(12)가 개방되고 상기 선박이 항해하는 동안 적당한 기계를 사용하여 도관(14)의 업스트림단에서의 수압이 측정 및 기록된다. 상기 유체역학적 압력이 밸러스트 교체를 초기화하기 위해 기설정된 최소값에 이르렀다면, 오버플로우 밸브(36)는 완전히 개방되고 하나 이상의 밸브 세트(34)는 포트 및/또는 우현 주요 도관들(18 및 20)에 물이 유입되도록 개방된다. 하나 이상의 상기 포트 및/또는 우현 밸러스트 탱크 내에서의 밸러스트 교체는 기설정된 순서로 밸브들(22)을 개방함으로써 시작된다. 예를 들면, 선박이 이동하는 것을 통해 바다에 대해 상기 선박이 그것의 최대 상대 속도에 도달하기 전, 상대적인 유체역학 압력 또는 수압 차가 상기 모든 밸러스트 탱크의 오버플로우를 허용하기에 충분하지 않을 수 있다. 상기 주요 도관들(18 및 20)과 각각의 전송 공급라인(22)상의 압력 게이지로부터 얻어진 정보를 사용하여, 밸러스트 교체를 시작하기 위해 하나 이상의 탱크로 새로운 해수가 유입된다. 전송라인(22)을 통한 유량 속도는 새로운 해수의 기설정된 소정의 양이 상기 각 밸러스트 탱크들로 상기 각 밸러스트 탱크들을 통해 통과될 때까지 종래 기계를 사용하여 모니터링 된다.

적절히 프로그램된 일반용 컴퓨터를 이용하여, 밸러스트수의 교체 속도, 완료에 필요한 시간과 완료 신호에 관련된 정보를 갖는 작동자(operator)를 제공하기 위해 각각의 주요 도관들과 개별 밸러스트 탱크 공급 라인들에 상응하는 위치들에서의 차동 압력과 유속에 관련된 데이터가 수집되고 입력된다. 자동 밸브 제어기는 또한 하나 이상의 밸러스트 탱크 교체가 완료되었을 때 공급 밸브(34)가 닫히고, 시스템이 안정화되었을 때 밸러스트 탱크 오버플로우 밸브(36)가 닫히도록 압력 및 유속 데이터 점에 따라 프로그램된다. 도 1a와 도 1b에 도시된 종래 장치와 방법은 환경친화적인 방식으로 밸러스트를 교체하고, 상기 탱크들로부터의 생물 형태를 제거하기 위한 효과적인 기법을 제공하나, 하기에 보다 자세히 기술된 바와 같은 본 발명의 루프 밸러스트 교체 시스템은 선수에서의 도어의 설치와 이러한 도어들을 개폐하기 위한 메커니즘뿐만 아니라, 상기 범선의 사실상 길이에 대한 중심선 격벽(8)에 따른 주요 도관들의 설치에 대한 요구를 없앤다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 루프 밸러스트 교체 시스템(200)이 해양 선박(1)의 각 밸러스트 탱크에 제공된다. 도시를 위해, 해양 선박(1)의 (이를 테면, 포트 및 우현) 이중(double) 선체 밸러스트 탱크들(3A 및 3B)에 대향하여 제공되고 있는 것과 같이 한 쌍의 루프 밸스트 교체 시스템(200)이 대표적으로 도시된다. 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 상기 주요 도관들(18 및 20)과 공급라인(22)의 설치 대신, 개별적이고 독립적으로 제어된 루프 밸러스트 교체 시스템이 도 1b에 나타낸 각각의 밸러스트 탱크들(2A-6B)에 구비된 것을 알 수 있을 것이다. 각 루프 밸러스트 교체 시스템(200)은 해양 선박이 항해중일 동안 관련 밸러스트 탱크에 수용, 보유, 및 방출된 해수의 양을 제어한다. 상기 루프 밸러스트 교체 시스템(200)이 이중 선체 탱커(tanker)에 대해 대표적으로 도시 및 기술되었으나, 본 발명은 또한 단일 선체 탱커를 위한 사용에 적당하며, 국제 해양 기구 규정(International Marine Organization regulations)에 따른다.

각 루프 밸러스트 교체 시스템(200)은 워터(water) 유입 포트(204), 유입 밸브(220), 제1 파이프 부분(206), 적어도 하나의 탱크 충진 라인(208), 적어도 하나의 역류방지(체크) 밸브(224), 제2 파이프 부분(210), 이젝터(230), 제3 파이프 부분(212), 유출 밸브(222), 및 워터 유출 포트(214)를 포함한다. 상기 제1 파이프 부분(206), 제2 파이프 부분(210), 및 제3 파이프 부분(212)은 상기 루프 밸러스트 교체 시스템(200)의 주요 도관(202)을 집합적으로 형성한다. 각각의 상기 밸러스트 교체 시스템(200)은 상기 선박의 선수에 형성된 개구부(도어) 또는 유입 포트에 대향하는 것으로, 선체의 측면(40)으로부터 상기 밸러스트 탱크 내 해수를 교체한다.

워터 유입 포트(204)는 해수의 표면 아래의 상기 선체의 측면(40)에 형성되며, 상기 선체의 예시적 이중 벽을 통하여 상기 예시적 밸러스트 탱크(3B)로 연장한다. 상기 워터 유입 포트(204)는 상기 선체의 외벽에 형성된 오리피스(orifice)를 가지는 파이프에 의해 정의된다. 일 실시예에서, 상기 유입 포트(204)는 아래로 연장하고, 상기 루프 밸러스트 교체 시스템(200)으로 해수의 유입(entry)을 제어하는, 상기 유입 밸브(220)의 제1단으로, 상기 선박의 선미단을 향하는 방향으로 구부러진다. 상기 제1 파이프 부분(206)은 유입 밸브(220)의 다운스트림 측에 결합되고, 일 실시예에서, 상기 제1 파이프 부분(206)이 상기 밸러스트 탱크(3B)의 바닥(42) 근처일 때까지 상기 선박의 선미 부분을 향하는 방향의 각도로 아래로 계속 연장한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 파이프(206)의 다운스트림 단이 상기 밸러스트 탱크(3B)의 바닥(42) 근처라면, 상기 제1 파이프 부분(206)은 바람직하게는 사실상 수평으로 또는 상기 탱크의 바닥(42)에 평행하고 상기 측면(40)과 평행한 선미를 향하는 방향으로 라우팅된다(routed). 상기 제1 파이프 부분(206)은, 일 실시예에서, 상기 선박의 중심선 격벽(44)을 향한 둔각으로 안쪽으로 가로지르는 제2 파이프 부분(210)에 결합된다. 상기 제2 파이프 부분(210)은 상기 중심선(44) 근처의 이젝터(즉, 이덕터(eductor))(230)의 제1단(이를 테면, 입력단)에 결합된다.

상기 이젝터(230)의 제2단(이를 테면, 출력단)은 상기 제3 파이프 부분(212)에 결합된다. 상기 제3 파이프 부분(212)은 선미를 향한 중심선 격벽(44)에 사실상 평행한 제1 길이를 연장하고, 그 후 선체의 측면(40)을 향해 다시 둔각으로 제2 길이에 대해 밖으로 돌린다. 상기 제3 파이프 부분(212)은 상기 선체의 측면(40) 근처의 유출 밸브(222)에 결합된다. 상기 유출 밸브(222)는 상기 선체의 외면(40)에 형성되는, 워터 유출 포트(214)에 결합된다.
따라서, 각 밸러스트 탱크 내의 상기 주요 도관은 상기 대응하는 유입 포트와 유출 포트 사이에서 선미로 연장된다.

바람직한 실시예에서, 각 유입 포트(204)와 제1 파이프 부분(206)은 전방에서 선미로의 방향으로 상기 선박의 측면(40)으로부터 기울어진다. 최적으로는, 상기 유입 포트(204)와 제1 파이프 부분(206)은 대략 15 내지 25도의 범위 내에서 기울어질 수 있으며, 바람직하게는 20도이다. 이러한 방식으로, 상기 선박이 앞으로 나아감에 따라, 물은 상기 선박의 포트 및 우현 측면(40) 상의 유입 포트(204)로 유입되어, 각 주요 도관(202)을 통해 선미로 흐른다. 상기 유입 포트(204)와 제1 파이프 부분(206)을 상기 선박의 중심을 향해 안쪽으로 기울어지게 함으로써, 물의 유동이 증가된다. 마찬가지로, 상기 제3 파이프 부분(212)과 유출 포트(214)를 상기 선박의 선미 위치를 향해 밖으로 기울어지게 함으로써 상기 탱크들로부터 교체된 물의 방출 증가를 돕는다. 최적으로는, 상기 제3 파이프 부분(212)와 유출 포트(214)는 대략 65 내지 75도의 범위 내에서 기울어질 수 있으며, 바람직하게는 70도이다.

상기 주요 도관(202)이 상기 선박의 중심선 격벽(44) 근처의 탱크의 바닥면(42) 근처에 있는 것처럼 도시 및 기술되었으나, 그러한 배치(이를 테면, 라우팅 패턴들)는 제한하는 것으로 간주해서는 안 되며, 당 업계에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 상기 주요 도관(202)을 위한 다른 라우팅 경로가 또한 가능하다는 점을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 주요 도관(202)은 상기 밸러 스트 탱크의 측면(40) 근처로 라우팅 될 수 있으며, 상기 이젝터(230)는 상기 유출 밸브(222) 근처에 위치된다.

도 2와 도 3을 참조하면, 하나 이상의 (예, 한 쌍의) 탱크 충진 라인(208)이 상기 제1 파이프 부분(206)에 결합된다. 일 실시예에서, 상기 탱크 충진 라인(208)은 수직 거리로 연장하여 상기 워터 유입 포트(204)의 높이보다 위에서 방출한다. 각 탱크 충진 라인(208)은 물이 상기 제1 파이프 부분(206)으로 다시 흐르는 것을 방지하는 체크(check) 밸브(224)를 포함한다. 게다가, 상기 체크 밸브(224)는 상기 탱크 내 최대 물 높이와 관련된 압력 하에서 밀접하게 설정된다. 일 실시예에서, 상기 체크 밸브(224)는 상기 탱크 내 최대 물 높이의 대략 90%-95%의 물 높이와 연관된 압력에 가깝게 설정된다. 즉, 상기 밸러스트 탱크가 대략 90-95%의 물로 채워질 때, 상기 체크 밸브(224)는 닫는다. 동시에, 상기 유입 포트(204)를 통해 상기 주요 도관(202)으로 유입되는 임의의 추가 물이 단순히 상기 도관(202)을 통해 흘러 상기 유출 포트(214)로 나간다. 상기 탱크 충진 라인(208)은 상기 제1 파이프 부분(206)으로부터 수직으로 위로 연장하는 것과 같이 도시되나, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 탱크 충진 라인(208)이 위쪽 방향으로 기울어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예를 들면, 상기 하나 이상의 충진 라인(208)은 상기 탱크로 물을 분산하기 위해 상기 선박의 측면을 향하고, 상기 중심선 격벽(44)을 향하며, 전방 또는 선미로, 또는 임의의 그 조합 방향으로 기울어질 수 있으며, 상기 체크 밸브는 상기 탱크 내 물의 특정 높이에 도달될 때 상기 충진 라인을 닫을 뿐만 아니라, 상기 주요 도관(202)으로 물의 역류를 방지하는데 또한 사용된다.

본 발명은 바람직하게는 상기 밸러스트 탱크에서 밸러스트수를 제거하기 위해 이덕터형 이젝터(230)을 사용한다. 상기 이젝터(230)는 바람직하게는 유입되는 새로운 해수가 상기 탱크의 상단 부분을 쪽으로 올라감에 따라 기존 물을 제거하도록 상기 탱크의 바닥(42) 근처에 위치된다.

이덕터(230)는 저압 구역을 생성하기 위해 고압 구동 유체(motive fluid)를 사용하고 보다 낮은 압력의 주변 유체(lower surrounding fluid)(이를 테면, 상기 탱크 내 기존 해수)를 제거하는 이젝터 장치이다. 이덕터는 상기 이덕터에 구동부가 없으므로 종래 펌프와 다르며, 그것이 유지 조건들 및 관련 비용을 줄이는데 도움을 주기 때문에 유리하다. 상기 이덕터(230)는 기타 잘 알려진 부식 방지 물질들 중에서 PVC, 폴리프로필렌, 또는 기타 플라스틱, 모넬(Monel)과 같은 부식 방지 물질로부터 제조된 소정 상업적으로 이용될 수 있는 이덕터일 수 있다.

바람직하게는, 상기 이덕터(230)로의 구동 유체의 유속은 초당 1입방미터(1m³/초)이며, 그러한 유속은 제한하는 것은 아니다. 일 실시예에서, 각 이덕터들(230)의 활성화를 위한 상기 고압 구동 유체 소스(source)는 해당 유입 포트(204), 제1 파이프(206) 및 제2 파이프(210)를 통해 흐르는 물에 의해 공급된다. 하기에 더 자세히 논의된 바와 같이, 일 실시예에서, 이덕터(230)가 활성화될 때, 상기 충진 라인(208) 내 체크 밸브(224)가 닫히고, 이로써 상기 이덕터(230)를 통해 물의 유동이 강제된다. 대안적으로, 고압 구동 용수원(high pressure motive water source)은 워터 펌프(도시하지 않음)에 의해 공급될 수 있다. 본 발명은 이덕터(230)에 의해 실행되는 것으로 논의되었으나, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자들은 어느 한 환경으로부터 다른 환경으로 그것을 라우팅하여 액체(이를 테면, 해수)를 방출할 수 있는 추출기, 제트 펌프, 밸러스트 펌프 또는 다른 상업적 이용가능한 장치와 같은, 다른 유체 제거 장치들이 이용될 수 있다는 것을 알 것이다.

본 발명의 일부로서 본원에 논의된 스톱(stop) 밸브(즉, 220으로 표기된 유입 밸브 및 222로 표기된 유출 밸브)는 바람직하게는 나비형 밸브이다. 하지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 스톱 밸브가 대안적으로 글로브(globe) 밸브, 게이트(gate) 밸브, 볼(ball) 밸브, 또는 스톱-체크 밸브를 포함하여 임의의 기타 스톱 밸브일 수 있다는 것을 알 것이다. 마찬가지로, 본 발명의 일부로서 본원에 논의된 상기 체크 밸브(224)는 바람직하게는 볼(ball)형 체크 밸브이다. 하지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 체크 밸브가 나비형 밸브, 스윙형 밸브, 리프트형 밸브, 또는 스톱-체크 밸브일 수 있다는 것을 알 것이다.

도면에 도시되지는 않았으나, 리던던트(redundant) 밸브는 국제 해양 기구 밸러스트수 관리 규정(International Marine Organization Ballast Water Management regulatons)에 따르는 각 루프 밸러스트 교체 시스템을 따라 원하는 대로 제공될 수 있다. 예를 들면, 각 유입 포트(204)와 유출 포트(214)에는 수압으로-동작되는 작동기들(actuators)에 의해 제어되는 2단계의 연속 스톱 밸브가 구비될 수 있다. 직렬로 된 2단계 밸브의 사용은 상기 밸브들 중 하나의 고장 또는 장애가 있는 경우에 안전성에 대한 추가 마진을 제공한다. 유압 작동기의 작동은 바람직하 게는 화물 제어실, 브릿지 및/또는 상기 선박의 다른 동작 영역 내 위치된 제어 패널로부터 통제된다. 더 안전한 예방조치로서, 수동으로 동작 가능한 밸브 포지셔너(valve positioner)가 또한 각 밸브에 구비될 수 있다.

도 3을 참조하면, 동작 방법에 있어, 상기 흡입 스톱 밸브(220; 유입 밸브)가 닫히면, 해수가 유입 포트(204)를 통해 상기 주요 도관(202)과 밸러스트 탱크 내로 흘러들어오는 것으로부터 차단된다. 상기 스톱 밸브(220)가 열리고 상기 선박이 앞으로 움직이면, 기울어진 유입 포트(204)로 해수(240)가 흐를 것이다. 유입되는 해수는 화살표(242)로 나타낸 통로를 따라 상기 제1 파이프 부분(206)을 통해 흐른다. 상기 충진 라인(208)의 체크 밸브(224)가 열리면, 모두는 아니더라도, 상기 유입되는 물의 적어도 일부가, 화살표(244)로 도식적으로 나타낸 바와 같이, 상기 충진 라인(208)을 통해 위로 밸러스트 탱크(3B)로 흐른다. 선박의 속도에 따라, 경로(242)를 따라 유입되는 물의 전부는 아니더라도 상기 충진 라인(208)을 거쳐 상기 밸러스트 탱크(3B)로 흐를 것이다. 오히려, 상기 유입되는 물의 일부는 화살표(246)로 표시된 경로를 따라, 이덕터(230)를 향해 상기 제2 파이프 부분(210)으로 계속 흐를 수 있다. 상기 충진 라인(208)에 의해 상기 탱크로 흐르지 않는 새로운 물은 결국 상기 제3 파이프 부분(212)을 통해 흘러 상기 유출 포트(214)를 거쳐 상기 선박의 측면으로 배출할 것이다.

도 2와 도3의 바람직한 실시예에 나타낸 바와 같이, 상기 유입 포트(204)는 상기 유출 포트(214) 위의 높이에서 상기 선박(1)의 측면(40)에 위치된다. 상기 유출 포트(214) 위의 상기 유입 포트(204)의 포지셔닝(positioning)은 상기 유입 포 트와 유출 포트 사이의 높이 차로 인한 유속을 증가시킬 뿐만 아니라, 유압이 상기 주요 도관(202)을 통해 새로운 해수를 강제하는 것을 돕도록 하므로 유리하다. 게다가, 상기 이젝터(230)는 상기 탱크(3B)의 바닥(42) 근처에 위치되므로, 일 실시예에서, 상기 밸러스트 탱크로부터 물을 제거하기 위한 이젝터(230)에 의해 필요한 힘을 줄이기 위해, 상기 유출 포트(214)는 대략 상기 이젝터(230)의 높이와 같은 높이이거나 아래에 위치된다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자들은 상기 유입 포트(204)와 유출 포트(214)의 높이가 또한 상기 선박(1)의 측면(40)을 따라 대략 같은 높이일 수 있다는 것을 알 것이다.

도 4를 참조하면, 상기 유입되는 해수(240)는 상기 선박의 앞 부분에서 선미 부분으로 향하는 각도로 흐른다. 상기 주요 도관(202)의 상기 흡입 포트와 제1 파이프 부분(206)을 기울어지게 함으로써, 상기 유입되는 해수(240)는 상기 유입 포트(204)로 유입되는 최소 저항을 가지며 바다에서 상기 선박의 움직임에 의해 생성된 수력은 상기 해수(240)가 상기 주요 도관(202)과 상기 충진 라인(208)을 통해 흐르게 한다. 마찬가지로, 방출된 해수(250)는 또한 상기 선박의 선미 부분 쪽으로 선체를 따르는 물의 유동으로 어느 한 각도로 방출된다. 상기 제3 파이프 부분(212)과 상기 유출 포트(214)를 기울어지게 함으로써, 방출된 물의 유동에 대한 저항이 감소된다.

도 3을 참조하면, 일단 상기 밸러스트 탱크(3B)가 소정의 높이(예, 화물 저장 상태)로 채워지면, 본 발명은 상기 밸러스트 탱크 내 해수의 환경친화적 교체를 제공한다. 상기 선박이 바다를 통해 나아감에 따라, 상기 체크 밸브(224) 뿐만 아 니라 상기 스톱 밸브들(220 및 222)이 열리고 상기 해수(240)가 상기 주요 도관(202)과 충진 라인(208)을 통해 흐르게 된다.

상기 선박이 바다를 가로질러 나아감에 따라 상기 탱크의 바닥으로부터 물을 제거하기 위한 이덕터(230)를 활성화함으로써 상기 탱크에서 해수가 교체된다. 이덕터(230)가 활성화되면, 상기 체크-밸브(224)가 닫히고, 이로써 상기 주요 도관(202)으로, 보다 자세하게는 상기 선박의 측면에 제공된 상기 유출 포트(214)를 거쳐 상기 탱크로부터 방출(expulsion)을 위한 제3 파이프 부분(212)으로 추출될 상기 밸러스트 탱크의 바닥으로부터 물이 흐르게 한다. 기설정된 해수량이 상기 탱크로부터 제거되었다면, 상기에 기술한 바와 같이, 상기 이덕터(230)는 비활성화되고 상기 체크-밸브(224)는 상기 탱크를 채우기 위해 해수를 유입하도록 열린다. 따라서, 상기 선박이 그 목적지까지 항해하면서, 상기 탱크 내에 물을 채우고 그 후 비우기 위한 순환 과정이 수행된다.

주변 바다를 통한 선박의 상대적 속력이 추가 밸러스트 탱크 내 교체를 실시하는데 충분한 높이로 각 밸러스트 탱크에 관련된 주요 도관(202) 내 수압을 증가시켜, 교체될 개별 탱크를 위해 적절한 수의 밸브(220 및 222)가 열린다. 작동자, 또는, 선택적으로, 프로그램된 일반용 컴퓨터(도시하지 않음)는 또한 소정의 밸러스트 교체율에 영향을 주는 다운스트림 압력 조건들이 초과 될 경우 유출 밸브(222)의 위치를 제어한다. 주요 도관(202) 내 압력이 상기 선박의 속도 또는 상기 주변 바다에 상대적인 속력의 변화로 인해 기결정된 값 아래로 감소한다면, 밸브 제어기(도시하지 않음)는 자동적으로 하나 이상의 밸브 세트를 닫도록 응답한다. 예를 들면, 상기 선박이 긴급 정지 모드에 놓이게 되는 경우, 유입 밸브(220)와 유출 밸브(222)는 상기 밸러스트 탱크 내의 물 높이를 유지하기 위해 닫힐 수 있다. 개별 탱크들의 물 높이에 있어 꼭 필요한 어느 정도의 감소는 새로운 물이 유입되는 것을 막고 소정의 해수량을 방출하기 위해 밸러스트 펌프를 활성화하는 유입 밸브(220)를 닫음으로써 달성될 수 있다.

당 업계에서 통상의 지식을 가진 자들에게 분명한 것처럼, 상기 선박의 밸러스트 탱크들에서 물이 변화하는 속도는 흡입 포트(204)의 직경, 주요 도관(202)의 직경, 유출 포트(214)의 직경, 선박 속도, 이젝터(230)의 용량 등을 포함하는 다양한 요소들에 좌우할 것이다. 특정 선박과 특정 동작 조건하에서 본 발명의 방법 및 장치의 이행을 실시하는데 필요한 이러한 다양하고 기본적인 계산들의 결정은 당 업계에 속하는 통상의 지식 내에 잘 알려져 있다.

더 바람직한 실시예에서, 선박이 기결정된 선체 위치 또는 위치들에서 상대적으로 낮은 수력을 생성하는 속도로 움직이고 있을 때 하나 이상의 밸러스트 탱크로 유입되는 해수의 유동은 감소되거나 전부 멈춰 버릴 수 있다. 이러한 동작 모드에서, 유입되는 물은 완전한 물의 플러싱(flushing)과 교체를 달성하기 위해 하나 또는 탱크 그룹에 독립적으로 향하게 될 수 있다. 상기 제1 또는 탱크 그룹이 소정의 교체 정도를 달성한 이후, 또 다른 하나 또는 탱크 그룹을 위해 그러한 탱크들에 대한 유동이 감소거나 및/또는 전부 멈춘다(Shut-off). 상기 선박의 속도와 관련된 수압이 증가함에 따라, 개별 탱크들에 대한 교체율 또한 증가한다.

본 발명의 실시에 대한 한 바람직한 실시예에서, 본 발명의 밸러스트 부하 및 방출 장치가 제공된 선박은 상기 선박을 트림하고 계류되거나 정박된 위치로부터 안전한 움직임을 허용하는데 필요한 해수 밸러스트의 최소량이 선적된다. 상기 선박이 정박 위치로부터 멀리 이동하여 속도를 높인 후, 하나 이상의 유입 포트(204)가 새로운 해수를 루프 밸러스트 교체 시스템에 유입되도록 개방된다. 상기 충진 라인(208)에 관련된 체크 밸브(224)는 해수의 유입을 허용하도록 열리며, 상기 밸러스트 탱크는 기설정된 소정 높이로 채워진다. 소정의 해수 밸러스트 량이 선적되었다면 상기 선박이 계속 항행하는 동안, 밸러스트 방출 밸브가 개방되고 상기 탱크 내 밸러스트는 유입과 방출의 정상상태(steady-state) 또는 평형상태 유동으로 방출된다. 본 방법의 시행에 있어서, 상기 밸러스트수는 상기 탱크를 통한 선박 측면의 흡입 포트로부터 루프를 통해 계속 순환하고 또한 상기 선박의 측면을 통해 바다로 다시 방출된다. 상기 유동은 상기 선박에 영향을 주지 않고 계속될 것이며, 상기 밸브에 제공된 구조는 언제나 열린 채 있을 것이다. 이러한 방법으로, 본 발명은 한 위치로부터 지역적 해양 생물을 포함하는 밸러스트수를 선적 및 수송하고 수천 마일 떨어진 포트에서 그것을 방출하는 것을 막는다.

상기 방법은 교체가 계속되도록 항해 동안 지속될 수 있다. 대안적으로, 원시 밸러스트는 대부분의 항해 동안과 상기 선박이 목적지에 더 가까우나, 아직 바다에 있을 때 시작된 교체 동안 유지될 수 있다. 상기 교체는 상기 밸러스트 탱크 내로 지역적 해양 생물을 가져올 것이며, 포트에서의 상기 해양 생물의 어느 정도 필요한 방출은 역 생태학적 효과를 갖지 않을 것이다.

상기 선박의 기존의(pre-exising) 구성, 및/또는 기타 설계와 동작 상태로 인한 속도 제한, 해류, 수위선의 높이 상태, 배관 제약이 완전한 교체를 실시하는데 충분한 압력을 제공하지 않을 경우, 보조 밸러스트수 펌프가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

상기 기술로부터 이해될 수 있는 것처럼, 본 발명은 선박이 항해중일 때 다양한 동작 모드들을 제공한다. 이러한 모드들은 임의의 정해진 시간에 상대적 속도와, 상기 선박이 움직이고 있을 동안 바다에 관한 속도 변화율에 또한 좌우할 것이다.

본 발명의 방법과 장치에서 사용을 위해 채용된 종래 기구의 사용은 원시 밸러스트수가 상기 선박이 움직이고 있는 동안 해수와 교체되는 각각의 밸러스트 탱크의 상태와 크기를 시각적으로 디스플레이하기 위한 수단을 제공할 것이다.

당 업계에서 통상의 지식을 가진 자들에게 분명한 것처럼, 전체 시스템은 적절히 프로그램된 일반용 컴퓨터에 의해 선택적으로 제어될 수 있다. 실험적으로 및/또는 이론적 계산에 의해 획득된 구경 측정 데이터를 사용하여, 다양한 유속에서의 교체 횟수와 교체율은 흡입 포트에서의 물에 비례하는 선박의 많은 다양한 속도로 결정된다. 실시간으로 정확한 데이터를 제공하기 위해 주요 도관을 따라 다양한 위치에서 유량계가 설치될 수 있으며, 이로써 개별 밸브들, 또는 상태 변화에 따라 밸브 그룹들의 자동적인 프로그램된 조절을 허용한다.

프로그램은 선입, 선출 방식, 또는 그 반대의 교체; 또는 모든 밸러스트 탱크들에서 동시에 동일한 유동 및 교체; 또는 선착장으로부터 선박의 출항시 작동자에 의해 선택된 임의의 애드-혹(ad hoc) 상의 교체를 포함할 수 있다.

유량계는 또한 각각의 밸러스트 탱크 내 물을 상대적인 교체율을 나타내기 위한 제어 패널에 실시간으로 정보를 제공하기 위해 유출 포트에 설치될 수 있다. 유압 작동기는 소정의 밸런스가 획득될 때까지 연속 밸브들을 통해 유속을 조절하는데 이용될 수 있다. 각 밸러스트 탱크들을 통한 유속은 또한 이젝터를 조절함으로써 제어될 수 있다. 적절히 프로그램된 일반용 컴퓨터는 이러한 보정을 자동적으로 수행하는데 사용될 수 있다.

추가 기구는, 유출 포트에서, 그리고 밸러스트 탱크들 내 하나 이상의 위치들에서, 유입되는 해수에 대한 유입 포트에 위치된 온도 센서를 포함할 수 있다. 상기 밸러스트 탱크 내에 홀딩된 물의 온도는 차이가 있을 것이므로, 즉, 유입되는 해수보다 더 따뜻하거나 더 차가울 것이므로, 온도차 정보는 또한 교체의 정도를 나타내는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들면, 오버플로우와 유입 해수의 온도가 동일하거나, 또는 거의 동일할 때, 교체가 완료될 것이다.

상기로부터, 밸러스트의 교체는 선박이 필요한 유압을 수립하기 위한 충분한 속도로 이동하고 있고 유입 포트가 주요 도관들을 통해 새로운 해수를 유입되는 한 본래 계속된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 한 장소에 서식하는 특이한 해양 생물은 선박이 항해중이고 3배 용량 교체 내에서 플러싱 동작에 의해 밸러스트 시스템으로부터 완전히 배치되는 즉시 해수와 혼합될 것이다.

밸러스트 교체수의 유속은 그것이 움직이고 있는 내내 물에 대한 선박의 속도, 주요 도관의 직경과 물이 각각의 밸러스트 탱크로 유입되는 각 배관의 직경을 포함하는 많은 요소들에 좌우된다. 많은 거대한 탱커들에 있어, 상기 밸러스트 탱 크는 상기 탱크들의 외부 선체판과 내부 벽 사이에 약 6 피트 정도 연장한다. 따라서 상기 선체의 각 측면에 하나 이상의 유입 및 유출 밸브들의 설치가 제공된다. 종래 설계에 따르면, 상기 밸러스트 탱크에 또한 에어 벤트(air vent)를 단다.

본 발명의 실시예에 관한 것이 상술되었으나, 하기의 청구항들에 의해 결정될 그 기본 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 다른 그리고 추가 실시예들이 고안될 수 있다.

Claims (20)

1. 바다에서 선박이 항해중일 때 상기 선박의 다수의 밸러스트 탱크 내 밸러스트수를 교체하는 방법에 있어서,

   상기 다수의 밸러스트 탱크의 각각은 각각의 밸러스트 탱크에 인접한 상기 선박의 측면에 위치된 적어도 하나의 유입 포트 및 적어도 하나의 유출 포트를 갖추며, 상기 방법은:

   상기 선박의 측면에 위치된 상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크와 연관된 상기 적어도 하나의 유입 포트를 통해 상기 다수의 밸러스트 탱크의 적어도 하나에 개별적으로 그리고 독립적으로 압축된 해수를 제공하는 단계;

   상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크로부터 기존 해수를 추출하는 단계; 및

   상기 추출된 해수를 상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크와 연관된 적어도 하나의 유출 포트를 통해 바다로 방출하는 단계를 포함하며,

   상기 압축된 해수는, 상기 선박이 바다를 통해 이동할 때 상기 적어도 하나의 유입 포트를 통해 제공되고, 상기 적어도 하나의 유입 포트를 통해 흐르는 동안, 교체될 상기 밸러스트수의 압력보다 큰 압력으로 수압에 의해 압축되고,

   상기 각각의 밸러스트 탱크와 연관된 상기 적어도 하나의 유출 포트는 상기 선박의 측면에 위치되며,

   상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크의 상기 적어도 하나의 유출 포트로부터 방출된 해수의 유속을 측정하는 단계;

   상기 유속에 기초하는 기결정된 시간 동안 상기 적어도 하나의 유출 포트로부터 해수의 방출을 계속하는 단계;

   상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크 내로의 해수의 유동을 차단하기 위해 상기 적어도 하나의 유입 포트를 닫는 단계; 및

   상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크를 밀폐하기 위해 상기 적어도 하나의 유출 포트를 닫는 단계를 더 포함하고,

   교체 해수와 교체될 밸러스트수의 기결정된 최소의 효과적인 교체를 실시하기에 충분한 시간 동안 방출이 자동으로 계속되고, 상기 각각의 밸러스트 탱크에서의 상기 방출은, 실시간으로 정확한 데이터를 제공함과 더불어 개별 밸브들, 또는 상태 변화에 따라 밸브 그룹들의 자동적인 프로그램된 조절을 제공하기 위해 각각의 밸러스트 탱크의 적어도 하나의 유입 및 유출 포트간 설치된 주요 도관을 따라 다양한 위치에 설치된 유량계에 연결된 프로그램된 컴퓨터에 의해 제어되며,

   상기 컴퓨터는,

   상기 선박의 각 밸러스트 탱크 내 물 높이를 모니터링하고;

   상기 밸러스트 탱크들 내의 다양한 물 높이들에 따라 상기 선박의 각 밸러스트 탱크로 끌어들이고 각 밸러스트 탱크로부터 방출하는 해수량을 독립적으로 조정하도록 더 프로그램된 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축된 해수는 적어도 하나의 충진 도관을 거쳐 상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크의 상단쪽으로 분포되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 각 충진 라인에 위치된 체크-밸브를 거쳐 단일 방향으로 물의 유동을 향하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 기설정된 높이에 도달하는 상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크 내 물 높이에 따라 상기 체크-밸브를 닫는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 추출하는 단계는 상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크의 하부로부터 상기 기존 해수를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 선박의 측면에 위치된 적어도 하나의 유입 포트를 통해 해수를 제공하는 상기 단계는 상기 선박의 선미 부분을 향하는 각도로 해수의 유동을 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 추출된 기존 해수를 각 밸러스트 탱크의 적어도 하나의 유출 포트를 통해 바다로 방출하는 상기 단계는 상기 선박의 선미 부분을 향하는 각도로 해수의 유동을 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 선박이 바다를 통해 이동하고 있을 동안 상기 선박 내 밸러스트수를 독립적으로 그리고 동적으로(dynamically) 교체하는 루프 밸러스트 교체 시스템에 있어서,

    상기 루프 밸러스트 교체 시스템은 상기 선박의 선체의 측벽을 따라 위치된 다수의 밸러스트 탱크를 구비하며,

    각각의 밸러스트 탱크는:

    상기 밸러스트 탱크에 인접한 상기 선박의 선체의 측벽에 위치된 잠수의 해수 유입 포트에 결합된 제1단을 갖고 밸러스트 탱크 내에서 연장되는 주요 도관;

    상기 주요 도관에 결합되고 위로 향하는 방향으로 연장되는 적어도 하나의 탱크 충진 라인;

    상기 주요 도관의 제2단에 결합된 유입 포트 및 상기 밸러스트 탱크에 인접한 상기 선박의 선체의 측벽에 위치된 유출 포트에 결합된 유출 포트를 갖추면서 상기 밸러스트 탱크 내에 위치된 이젝터; 및

    각 밸러스트 탱크에 대응하는 유입 포트 및 유출 포트를 통해 해수의 유동을 개별적으로 그리고 독립적으로 제어하도록 프로그램가능한 적어도 하나의 제어기를 포함하되,

    해수가 상기 선박의 측면으로부터 흘러 유입 포트로 그리고 상기 밸러스트 탱크로 유입되고, 상기 밸러스트 탱크 내 기존 해수가 상기 선박의 측면에 위치된 상기 유출 포트를 통해 상기 이젝터에 의해 방출되며,

    각 유입 포트는 상기 주요 도관을 통해 해수의 유입량을 제어하기 위한 스톱 밸브(stop valve)를 포함하고,

    각 유출 포트는 상기 주요 도관으로부터 해수의 유출량을 제어하기 위한 스톱 밸브를 포함하며,

    각 충진 라인은 상기 밸러스트 탱크로부터 해수의 유출량을 제어하기 위한 체크 밸브(check valve)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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15. 제11항에 있어서, 각 이젝터는 상기 선박의 중심선 근처의 상기 밸러스트 탱크에 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
16. 제11항에 있어서, 상기 이젝터는 상기 밸러스트 탱크의 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 이젝터는 이덕터(eductor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
18. 제11항에 있어서, 상기 선박의 측면에 위치된 상기 유입 포트는 유입되는 새로운 해수의 유동이 상기 선박의 선미 부분을 향하도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
19. 제11항에 있어서, 상기 유출 포트는 상기 선박의 선미 부분을 향하는 방향으로 측벽을 통해 해수를 방출하도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
20. 제11항에 있어서, 각 밸러스트 탱크 내의 상기 주요 도관은 상기 대응하는 유입 포트와 유출 포트 사이에서 선미로 연장되는 것을 특징으로 하는 시스템.

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