KR101258947B1 - 수중익을 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

수중익을 구비한 선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수중익을 구비한 선박은, 선체; 선박에 화물을 만재하지 않거나 화물을 적재하지 않은 경우에 선체가 해수면에 잠기는 경량흘수 아래에 배치되되 선체의 양측면에 각각 설치되어 선체의 외측으로 길이가 신장 및 수축되는 날개부를 구비한 수중익; 및 선체의 내부에 설치되어 날개부의 길이를 조절하는 구동장치를 포함한다.

Description

수중익을 구비한 선박{VESSEL WITH HYDROFOILS}
본 발명은, 수중익을 구비한 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박의 조파저항을 감소시켜 연비를 향상시킬 수 있는 수중익을 구비한 선박에 관한 것이다.
선박의 초기 설계단계에서 가장 중요한 것은 계획하고 있는 선박의 저항 및 추진 성능을 신속히 파악하는 것이고, 이와 더불어 선박의 저항이 최소가 되며 추진 효율이 우수한 선형을 찾아내는 일이라 할 수 있다.
선박의 저항을 최소화하기 위해서는 선수부의 형상이 최소 조파저항(造波抵抗)을 일으키는 형상이 되도록 하는 것이 중요하다. 여기서 조파저항이란 선박의 운항 시 선수부에서 일어나는 규칙적인 파도에 의해 선박이 받는 저항을 의미하며, 이러한 조파저항은 선박의 운항 에너지 손실을 초래한다.
일반적으로 조파저항을 줄이기 위하여 대부분의 선박의 선수부 하부에는 구상선수(球狀船首, Bulbous), 즉 벌브를 설치한다. 구상선수는 선박의 선수부와 연결된 구조로 되어 있고, 그 중심을 선수에 두는 것이 가장 유리하므로 선수부 하부에서 전방을 향하여 타원형으로 돌출되게 형성한다.
그러나, 구상선수의 형상 및 크기는 선박의 형상 및 속도에 따라 달라지므로 일률적인 크기 또는 모양을 정하기는 어렵다. 또한 구상선수의 형상 및 크기는 선박의 흘수에 따라 차이가 있다. 특히, 구상선수의 기능은 흘수 변화가 적은 선박에 더욱 효과적이므로, 여객선, 탱커선, 컨테이너선 등과 같은 전용선에 많이 적용된다. 따라서, 구상선수는 선박의 선형(船形) 및 선속(船速) 등에 따라 적당한 크기 및 모양의 구로 형성된다.
도 1은 선수파와 구상선수에 의한 파의 간섭을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1을 참고하면, 선박(1)의 운항 시에 선체(10)가 발생시키는 선수파(15)는 선수부(20) 상에서 파형이 시작되고, 구상선수(30)에 의해 발생된 파(35)는 구상선수(30)의 바로 뒤에서 파형이 시작된다.
구상선수(30)를 선수부(20)에 설치하는 경우에 선체(10)에 의해 발생되는 선수파(15)와 구상선수(30)에 의해 발생된 파(35)가 상호 간섭하여 중첩파(40)를 이루며, 선체(10)에 의해 발생되는 선수파(15)가 구상선수(30)에 의해 발생되는 파(35)에 의해 파상쇄(Wavecanceling)된다. 이와 같이 선박(1)에 구상선수(30)를 설치한 경우 선박(1)의 선수부(20) 조파저항을 감소시킬 수 있다.
선박(1)에 구상선수(30)를 채용함에 있어서 구상선수(30)는 선수부(20)에 가능한 낮게 설치하여야 하고, 길이방향으로는 짧고 폭방향으로는 넓어야 하며, 선체(10)와 조화를 이루도록 원할한 곡면으로 형성하여야 하고, 상부면이 해수면에 너무 가까이 가지 않도록 하여야 한다.
한편, 일반적인 선박의 경우에 화물을 만재한 만재흘수에 맞춰 최적화되도록 구상선수의 최적설계가 이루어진다. 그러나, 실제 선박은 만재흘수의 70~80% 흘수를 유지하면서 많이 운항된다.
도 2는 선박의 흘수에 따른 조파저항의 증감을 나타내는 개념도이다.
도 2를 참고하면, 화물을 만재한 만재흘수(A)보다 화물을 만재하지 않거나 화물을 적재하지 않은 경량흘수(B,C,D)에서 선박을 운항하는 경우에 조파저항이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 선박(1)이 만재흘수(A)에서 운항하는 경우에는 구상선수(30)가 수면 아래에 위치되므로 저항 감소의 효과를 얻을 수가 있으나, 선박(1)이 경량흘수(B,C,D)에서 운항하는 경우에는 구상선수(30)가 해수면에 근접하거나 해수면 위에 위치되므로 저항 감소의 효과가 반감되거나 오히려 저항을 증가시키는 역효과가 발생될 수 있다. 즉, 만재흘수(A)보다 낮은 경량흘수(B,C,D)에서 선박(1)을 운항하는 경우에 특히, 구상선수(30)가 해수면 위로 드러나는 경우(D)에는 구상선수(30)가 저항으로 작용하여 운항 에너지가 현저히 증가하게 된다. 또한, 경량흘수(B,C,D)를 고려하여 구상선수(30)를 낮게 설계하면 만재흘수(A)에서 조파저항을 충분히 감소시키지 못하게 된다.
이처럼 선박(1)에 구상선수(30)를 채용하는 경우 만재흘수(A) 또는 경량흘수(B,C,D) 상태인지 여부에 따라 선박의 조파저항이 현격하게 달라지는 문제점이 있었다.
따라서, 선박(1)에 구상선수(30)를 채용한 경우 만재흘수(A)와 경량흘수(B,C,D)에 관계없이 선박의 조파저항을 감소시킬 수 있는 필요성이 대두되고 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화물의 적재상태에 관계없이 만재흘수 상태로 선박을 운항할 수 있는 수중익을 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 선박에 화물을 만재하지 않거나 화물을 적재하지 않은 경우에 상기 선체가 해수면에 잠기는 경량흘수 아래에 배치되되 상기 선체의 양측면에 각각 설치되어 상기 선체의 외측으로 길이가 신장 및 수축되는 날개부를 구비한 수중익; 및 상기 선체의 내부에 설치되어 상기 날개부의 길이를 조절하는 구동장치를 포함하는 수중익을 구비한 선박이 제공될 수 있다.
상기 날개부의 단면은 하면이 아래방향으로 볼록하게 유선형으로 형성되어 선체의 아래방향으로 양력을 발생시킬 수 있다.
상기 날개부는, 상기 선체의 측면에서 출몰하는 주날개부; 및 상기 주날개부에 결합되며 전후방향 너비가 점층적으로 감소하는 적어도 하나 이상의 보조날개부를 포함하며, 길이가 신장되는 경우에 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부가 선체의 외측으로 차례로 돌출된 후 상기 주날개부가 상기 선체의 외측으로 돌출되고, 길이가 수축되는 경우에 상기 선체의 외측에 위치한 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부가 차례로 상기 주날개부로 삽입된 후 상기 주날개부가 상기 선체의 측면에 삽입될 수 있다.
상기 주날개부와 상기 주날개부가 돌출되는 상기 선체의 개구부 사이, 상기 주날개부와 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부 사이 및 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부 사이 각각에는 선체의 내부로 해수의 유입을 방지하도록 실링부재가 더 설치될 수 있다.
상기 구동장치는, 상기 날개부의 내부 끝단부에 일단이 결합되어 상기 선체의 폭방향으로 신장 및 수축하는 신축부; 및 상기 신축부의 타단에 결합되어 상기 신축부를 신장 및 수축시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 신축부는, 상기 날개부의 내부 끝단부에 일단이 결합되고 타단이 상기 구동부에 결합된 다절 링크부재; 선체 내부에 상기 선체의 길이방향을 따라 설치되되 상기 다절 링크부재를 상기 선체의 길이방향으로 이동하도록 안내하는 가이드레일; 상기 날개부의 내부 끝단부에 일단이 결합되고 타단은 선체에 결합되되 상기 날개부와 함께 신장 및 수축되어 상기 다절 링크부재를 상기 선체의 폭방향으로 이동하도록 안내하는 가이드부재; 및 상기 선체의 내부에 설치되되 상기 다절 링크부재의 상기 가이드부재와 상기 가이드레일 사이에서의 이동을 안내하는 돌출편을 포함할 수 있다.
상기 날개부의 내부 끝단부에 결합되는 상기 가이드부재 및 상기 다절 링크부재의 일단을 상호 밀착되게 설치할 수 있다.
상기 돌출편의 일측에는 상기 다절 링크부재를 접촉지지하는 경사부가 형성될 수 있다.
상기 구동부는, 상기 다절 링크부재의 양측에 배치한 한 쌍의 풀리; 및 상기 다절 링크부재에 일단이 결합되고, 타단이 상기 풀리에 권취된 와이어 로프를 포함할 수 있다.
상기 구동장치는 상기 날개부의 내부 끝단부에 결합된 유압실린더를 포함할 수 있다.
상기 날개부는 선수부에 설치되되 설치되는 위치의 선폭과 같거나 더 길게 신장될 수 있다.
상기 날개부의 끝단부는 수축시 선체의 외측면과 동일평면을 이루도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 선수부에 다단으로 신장 및 수축되는 날개부를 갖는 수중익을 구비하여 선박을 해수면에 잠기도록 함으로써 화물의 적재상태에 관계없이 선박을 만재흘수 상태로 운항이 가능하게 하고, 이에 따라 선박의 조파저항을 감소시키고 선박 운항 시에 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 선수파와 구상선수에 의한 파의 간섭을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 선박의 흘수에 따른 조파저항의 증감을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중익을 구비한 선박을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부 형상을 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부 형상을 나타내는 평면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 전개과정을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동장치를 나타내는 사시도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명에 따른 선박은 자항능력을 가지며 사람이나 화물을 이송시키는 선박 뿐만 아니라, 액화천연가스-부유식 생산저장설비(LNG-FPSO : Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU : Floating Storage Unit) 등 화물을 저장 및 하역하는 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.
본 발명에서 만재흘수는 선박에 화물을 만재한 경우에 선체가 해수면에 잠기는 흘수를 말하며, 만재흘수는 설계시에 고려되는 흘수이므로 설계흘수 또는 계획흘수라고도 한다. 그리고, 경량흘수는 선박에 화물을 만재하지 않거나 화물을 적재하지 않은 경우에 선체가 해수면에 잠기는 흘수를 말한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중익을 구비한 선박을 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부 형상을 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부 형상을 나타내는 평면도이고, 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 전개과정을 나타내는 평면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동장치를 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 10을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중익을 구비한 선박(1)은, 선미부(110)와, 선수부(120)와, 선미부(110)와 선수부(120)의 사이에 위치하는 중앙평행부(130)를 구비한 선체(100)와, 경량흘수 아래에 배치되되 선체(100)의 양측면에 각각 설치되어 선체(100)의 외측으로 길이가 신장 및 수축되는 날개부(300)를 구비한 수중익과, 선체(100)의 내부에 설치되어 날개부(100)의 길이를 조절하는 구동장치(400,400')를 포함한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 선체(100)는 선수(121)가 위치하며 길이방향의 앞부분에 해당하는 선수부(120)와, 선미(111)가 위치하며 길이방향의 뒷부분에 해당하는 선미부(110)와, 선수부(120)와 선미부(110)의 사이에 위치하는 중앙평행부(130)를 포함한다.
선수부(120)는 저면이 선체(100)의 길이 방향을 따라 선수(121)로 갈수록 중앙평행부(130)의 저면보다 더 아래로 기울어진 선수 측면을 갖는다. 즉, 선수부(120)는 저면이 선체(100)의 길이 방향을 따라 선수로 갈수록 수면에 대해 멀어지도록 하방으로 경사진 구상선수(123),즉 벌브를 갖는다.
구상선수(123)는 그 중심을 선수에 두는 것이 가장 유리하므로 선수부(120) 하부에서 전방을 향하여 타원형으로 돌출 형성한다. 선수부(120)가 하방으로 경사진 구상 선수(123)를 갖는 것은, 만약 선박(1)의 흘수가 낮아지게 되면 운항 시에 바닥이 드러나게 되어 파도에 부딪혀 충격을 받는 선수 슬래밍(Slamming) 현상이 발생될 수 있으므로 이를 방지하고, 운항시에 선체(100)에 의해 발생되는 선수파를 구상선수(123)에 의해 발생된 파로 상쇄시켜 조파저항을 감소시키기 위함이다. 다만 중앙평행부(130)의 저면을 기준으로 선수부(120)의 저면이 선수로 갈수록 하방으로 경사지도록 하는 각도는 저항 성능을 감소시키지 않는 범위 내에서 정한다.
그리고, 선미부(110)는 저면이 선체(100)의 길이 방향을 따라 선미로 갈수록 중앙평행부(130)의 저면보다 더 아래로 기울어지는 경사 킬 구간을 갖는다. 이와 같이 선미부(110)의 측면 형상을 종래 선박에서의 평평한 킬(flat keel) 개념이 아닌 중앙평행부(130)의 저면보다 아래로 기울인 경사 킬(keel)을 적용함으로써 공선 상태의 운항 시에도 선미부(110)에서의 추진장치(200)의 프로펠러(210)의 침수(immersion)를 충분히 확보할 수 있다.
그리고, 중앙평행부(130)는 선박(1)에서 평평한 뱃바닥 즉 평평한 저면을 가지는 범위의 부분을 의미하는데, 이러한 중앙평행부(130)는 선박(1)의 단면적 중에서 제일 큰 면적을 갖는 단면을 갖는 부분인 미드쉽(midship)을 포함한다.
수중익은 선박(1)에 양력을 공급하는 양력공급장치로서 역할을 한다. 즉, 수중익은 선체의 아래방향으로 양력을 발생시켜 선체를 해수면 아래로 하강시키고, 만재흘수 보다 낮은 경량흘수 상태에서도 선박을 만재흘수와 같은 상태로 운항할 수 있도록 한다. 따라서, 선박의 조파저항을 감소시키고 선박 운항 시에 연비를 향상시킬 수 있다.
수중익은, 익형의 단면 형상을 갖으며 선체(100)의 양측면에 쌍으로 대칭되게 설치되고 선체의 외측으로 길이가 신장 및 수축되는 날개부(300)와, 선체(100)의 내부로 해수의 유입을 방지하는 실링부재(500)를 포함한다.
날개부(300)는 선박(1)의 경량흘수선 아래에 배치한다. 이는 선박(1)이 바다에서 항해 시에 날개부(300)가 해수면 아래에 잠긴 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고, 선박(1)의 운항 시에 해수의 흐름에 의하여 선체(100)의 아래방향으로 양력을 발생시키기 위하여, 날개부(300)의 단면은 도 4에서 도시한 바와 같이 하면이 아래방향으로 볼록하게 형성된 유선형으로 형성되고, 상면은 직선형이거나 하면보다 큰 곡률반경을 갖는 볼록한 형태의 유선형으로 이루어질 수 있다. 이는, 경량흘수에서 선박(1)의 운항 시에 구상선수(123)가 해수면에 드러나는 경우에 구상선수(123)가 선체(100)에 저항으로 작용하므로 구상선수(123)를 해수면에 잠기도록 하기 위함이다.
또한, 날개부(300)는 도 5에서 도시한 바와 같이 선체(100)의 양측면에 쌍으로 대칭되게 설치된다. 이는 선체(100)의 양측면에 발생하는 양력이 동일한 크기를 갖도록 동일한 형상의 두 날개를 선체(100)의 양측면의 동일한 높이에, 선수로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 설치하고, 또한 동일한 길이로 돌출되도록 형성한다.
또한, 날개부(300)를 선수부(120)에 설치하여, 경량흘수에서 구상선수(123)를 해수면에 잠기도록 하는 한편, 선박(1)의 운항 시 바닥이 드러나 파도에 부딪혀 충격을 받는 선수 슬래밍 현상이 발생하는 것을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다.
그리고, 구상선수(123)를 잠기게 하기 위하여 양력이 많이 필요하므로 이를 만족시키기 위하여 날개부(300)는 설치되는 선수부(120)의 폭보다 길게 선체(100)의 외부로 신장될 수 있다. 즉, 선수부(120)의 폭을 W1라 하고 날개부(300)의 신장길이를 W2라 하는 경우에 날개부(300) 전체 길이가 2W2≥W1가 되도록 한다. 한편 날개부(300)의 신장길이는 만재흘수 상태에서 선박(1)을 운항할 수 있도록 선박(1)에 적재되는 화물량, 즉 선박(1)의 흘수에 따라 조절될 수 있음은 물론이다.
한편, 날개부(300)가 설치되는 선수부(120)의 폭은 선체(100) 전체 폭, 즉 중앙평행부(130)의 미드쉽 단면의 폭의 약 10~30%에 해당하므로 날개부(300)의 길이를 신장 및 수축하는 과정에서 선체(100) 내부에 날개부(300)를 수용하기 위하여 날개부(300)는 다단 시스템이 적용되어야 한다.
따라서, 날개부(300)를 다단으로 신장 및 수축시키기 위하여 날개부(300)는 선체(100)의 측면에서 출몰하는 주날개부(310)와, 주날개부(310)에 결합되며 전후방향 너비가 점층적으로 감소하는 복수의 보조날개부(330,350)를 포함한다.
주날개부(310)는 익형의 단면 형상을 가지며 선체(100)의 내부에서 외부로 신장 및 수축되고, 익형의 단면 형상을 갖는 복수의 보조날개부(330,350)는 주날개부(310)에 차례로 삽입되어 신장 및 수축한다. 이때, 복수의 보조날개부(330,350)는 전후방향의 너비를 점층적으로 감소되게 형성하여 차례로 각각의 보조날개부(330,350)의 내부에 삽입되게 설치한다.
그리고, 주날개부(310) 및 보조날개부(330,350)가 수축하여 선체(100)의 선수부(120) 측면으로 삽입되는 경우에, 도 6에서 도시한 바와 같이, 선체의 외측으로 신장되는 날개부(300)의 끝단부는 선체(100)의 선수부(120)의 외측면과 동일한 평면을 이루도록 형성된다. 즉, 날개부(300)가 선체(100)의 내부에 보관되는 경우에 날개부(300)의 끝단부는 날개부(300)가 출몰하는, 도 10에서 도시한 바와 같이, 선체(100)의 측면(127)의 개구부(125)를 차폐하되 차폐 시에 선체(100)의 외측면과 평평하게 유지될 수 있도록 형성된다. 이는 선박(1)의 운항 시에 날개부(300)가 저항체로 작용하지 않도록 하기 위함이다.
한편, 도 9를 참고하면 실링부재(500)는 주날개부(310) 및 보조날개부(330,350)의 신장 및 수축에 따라 선체(100)의 내부로 해수가 유입되는 것을 방지하기 위하여 주날개부(310)와 주날개부(310)가 돌출되는 선체(100)의 개구부(125) 사이, 주날개부(310)와 복수의 보조날개부(330,350) 사이 및 복수의 보조날개부(330,350) 사이 각각에 설치된다.
상기한 바와 같이 선박(1)의 선수부(120)에 쌍으로 설치된 날개부(300)는 선박(1)이 항해하는 동안 선박(1)에 양력을 부여한다. 즉, 선박(1)의 측면으로 지나가는 해수가 날개부(300)를 지나는 과정에서 날개부(300)에는 선체(100)의 아래방향으로 양력이 발생하고, 이와 같이 발생된 양력이 구상선수(123)가 형성된 선수부(120)를 아래방향으로 하강시킨다. 따라서, 날개부(300)의 길이를 조절함으로써 경량흘수 상태에서도 만재흘수상태와 같이 선체(100)를 해수면 아래로 하강시킬 수 있어 조파저항을 감소시킴과 아울러 운항 연비를 향상시킬 수 있다.
구동장치(400,400')는 선박(1)에 적재되는 화물량에 따른 경량흘수에 대하여 날개부(300)의 길이를 조절하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(400)는, 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 날개부(300)의 내부 끝단부에 결합되어 선체(100)의 폭방향으로 신장 및 수축하는 신축부(410)와, 신축부(410)에 결합되어 신축부(410)를 신장 및 수축시키는 구동부(430)를 포함한다.
신축부(410)는 날개부(300)를 선체(100)의 측면(127)에서 외측으로 신장시키거나 선체(100)의 외측에 신장된 날개부(300)를 선체(100)의 내부로 수축시키는 역할을 한다. 신축부(410)는 다절 링크부재(411)와, 다절 링크부재(411)를 선체(100)의 폭방향으로 안내하는 가이드부재(413)와, 다절 링크부재(411)를 선체(100)의 길이방향으로 안내하는 가이드레일(415)과, 가이드부재(413)와 가이드레일(415) 사이에 설치된 돌출편(418)을 포함한다.
다절 링크부재(411)는 일단이 날개부(300)의 내부 끝단부, 즉 제2보조날개부(350)의 내부 끝단부에 결합되어, 날개부(300)에 신장 및 수축하게 하는 힘을 전달하는 역할을 한다. 그리고, 다절 링크부재(411)는 조인트, 베이링 등의 연결부재(417)에 의해 상호결합된 봉형상의 다수의 링크로 형성될 수 있다.
날개부(300)를 신장하고자 하는 경우에, 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 후술할 구동부(430)의 풀리(431)를 반시계방향으로 회전시켜 다절 링크부재(411)가 선체(100)의 내부에서 후술할 가이드레일(415), 돌출편(418), 가이드부재(413)를 따라 선체(100)의 폭방향으로 미끄러져 이동되도록 한다. 따라서, 날개부(300)의 내부 끝단부, 즉 제2보조날개부(350)에 일단이 결합된 다절 링크부재(411)는 제2보조날개부(350)를 선체(100)의 외측으로 미는 힘을 가하게 된다. 이와 같은 동작에 의해 도 7에서 도시한 바와 같이, 제2보조날개부(350)가 먼저 선체(100)의 외측으로 돌출되고, 다음으로 도 8에서 도시한 바와 같이 제1보조날개부(330)가 돌출되고, 다음으로 도 9에서 도시한 바와 같이 주날개부(310)가 돌출된다.
그리고, 날개부(300)를 수축하고자 하는 경우에, 구동부(430)의 풀리(431)를 시계방향으로 회전시켜 다절 링크부재(411)가 가이드부재(413), 돌출부(418), 가이드레일(415)를 따라 선체(100)의 내부로 미끄러져 들어오게 한다. 따라서, 날개부(300)의 길이를 신장하는 동작과 반대로 선체(100)의 외측에 위치한 제2보조날개부(350)는 제1보조날개부(330)로 삽입되고, 순차로 제1보조날개부(330)는 주날개부(310)에 삽입되고, 주날개부(310)는 선체(100)의 측면 내부에 삽입된다.
가이드부재(413)는 다절 링크부재에 인접하게 설치되어 다절 링크부재(411)가 선체(100)의 폭방향 이동을 안내하는 역할을 한다.
여기서, 가이드부재(413)의 일단은 날개부(300)의 내부 끝단부에 삽입되어 결합되는데, 이때 날개부(300)의 내부 끝단부에 결합된 다절 링크부재(411)의 일단과 상호 밀착되게 결합된다. 그리고, 가이드부재(413)의 타단은 선체(100)의 내부에 결합된다. 이와 같은 가이드부재(413)는 도 6 내지 9에서 플레이트 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 날개부(300)의 신장 및 수축에 따라 선체(100)의 폭방향으로 직선운동할 수 있는 것이면 어떠한 형태도 가능하다.
따라서, 다절 링크부재(411)가 선체(100)의 폭방향을 따라 이동하는 경우에 가이드부재(413)도 역시 선체(100)의 폭방향으로 신장 및 수축하여 다절 링크부재(411)의 운동을 안내하게 된다.
가이드레일(415)은 선체(100)의 내부에 선체(100)의 길이방향을 따라 설치되어, 다절 링크부재(411)가 선체(100)의 길이방향을 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 가이드레일(415)은 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이 선체(100)의 내부에 선체(100)의 폭방향으로 이격되게 배치된 두 개의 플레이트로 구성될 수 있다. 따라서, 다절 링크부재(411)는 가이드레일(415)을 구성하는 두 개의 플레이트 사이에 배치되어, 구동부(430)의 작동에 의해 선체(100)의 길이방향으로 이동된다.
그리고, 돌출편(418)은 선체(100)의 내부에 가이드레일(415)과 가이드부재(413) 사이에 설치되고, 가이드레일(415)과 가이드부재(413)를 따라 이동하는 다절 링크부재(411)의 운동방향 전환을 안내하는 역할을 한다. 또한, 다절 링크부재(411)의 운동방향 전환을 원할하게 하기 위하여 돌출편(418)의 일측에는 다절 링크부재(411)를 접촉지지하는 경사부(419)가 형성된다. 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 날개부(300)를 신장하고자 하는 경우에, 다절 링크부재(411)는 선체(100)의 내부에서 가이드레일(415)을 따라 선체(100)의 길이방향으로 이동되고, 돌출부(418)의 경사부(419)에 의해 선체(100)의 폭방향으로 이동방향이 전환되어 가이드부재(413)를 따라 선체(100)의 폭방향으로 이동한다. 돌출편(418)은 도 6 내지 도 9에서 일측이 경사지게 형성된 플레이트 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 다절 링크부재(411)를 가이드부재(413)로 안내할 수 있도록 하는 것이면 어떠한 형태도 가능하다.
상기한 다절 링크부재(411)의 운동은 구동부(430)에 의해 행해진다. 구동부(430)는 다절 링크부재(411)의 양측에 배치한 한 쌍의 풀리(431,437)와, 다절 링크부재(411)에 일단이 결합되고 타단이 한쌍의 풀리(431,437)에 권취된 와이어로프(435,439)를 포함한다. 여기서 와이어로프(435,439)는 체인 등을 포함한다.
구동부(430)의 동작을 살펴보면, 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이 다절 링크부재(411)의 왼편에 위치한 풀리(431)를 반시계 방향으로 회전시키는 경우에 와이어로프(435)는 다절 링크부재(411)를 왼편으로 당기고, 당겨진 다절 링크부재(411)는 가이드레일(415), 돌출편(418) 및 가이드부재(413)의 측면을 따라 선체(100)의 폭방향으로 이동하면서 날개부(300)를 선체(100)의 외부로 신장시킨다. 이와 반대로 다절 링크부재(411)의 오른편에 위치한 풀리(437)를 시계방향으로 회전시키는 경우에 와이어로프(439)는 다절 링크부재(411)를 오른편으로 당기고, 당겨진 다절 링크부재(411)는 가이드부재(413)의 측면, 돌출편(418) 및 가이드레일(415)을 따라 선체(100) 내부로 이동하게 되고 날개부(300)를 선체(100)의 내부로 수축시킨다.
상기한 바와 같은 다절 링크부재(411), 가이드부재(413) 및 가이드레일(415)을 구비한 신축부(410)와, 한쌍의 풀리(431,437), 와이어로프(435,439)를 구비한 구동부(430) 및 돌출편(418)으로 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(400)는 선박(1)에 적용함에 있어서 그 시스템이 간단하므로 구축 운영비가 저렴하게 되는 장점이 있다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동장치(400')는 선체(100)의 내부에 설치한 유압실린더(450)와, 유압실린더(450)의 실린더로드(451)를 날개부(300)의 내부 끝단부를 연결하는 연결부재(453)를 포함한다. 따라서, 실린더로드(451)가 신장 및 수축함에 따라 날개부(300)도 함께 신장 및 수축하게 된다.
상기한 바와 같은 유압시스템을 채용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동장치(400')는 구동제어가 용이한 장점이 있다.
본 발명에서는 선체(100)의 측면에서 날개부(300)를 신장 및 수축시키기 위하여 신축부(410)와 구동부(430) 및 돌출편(418)을 구비한 구동장치(400)와 유압실린더를 적용한 구동장치(400')를 제시하였으나 이에 한정하지 않고 선체(100)의 측면에서 날개부(300)를 신장 및 수축시킬 수 있도록 구성할 수 있는 다양한 형태의 구동장치가 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 선체 110: 선미부
120: 선수부 123: 구상선수
300: 날개부 310: 주날개부
330, 350: 보조날개부 400, 400': 구동장치
410: 신축부 411: 다절 링크부재
413: 가이드부재 415: 가이드레일
418: 돌출편 419: 경사부
430: 구동부 431, 437: 풀리
435: 와이어로프 450: 유압실린더
451: 실린더로드 500: 실링부재

Claims (12)

  1. 선체;
    선박에 화물을 만재하지 않거나 화물을 적재하지 않은 경우에 상기 선체가 해수면에 잠기는 경량흘수 아래에 배치되되 상기 선체의 양측면에 각각 설치되어 상기 선체의 외측으로 길이가 신장 및 수축되는 날개부를 구비한 수중익; 및
    상기 선체의 내부에 설치되어 상기 날개부의 길이를 조절하는 구동장치를 포함하며,
    상기 구동장치는,
    상기 날개부의 내부 끝단부에 일단이 결합되어 상기 선체의 폭방향으로 신장 및 수축하는 신축부; 및
    상기 신축부의 타단에 결합되어 상기 신축부를 신장 및 수축시키는 구동부를 포함하고,
    상기 신축부는,
    상기 날개부의 내부 끝단부에 일단이 결합되고 타단이 상기 구동부에 결합된 다절 링크부재;
    선체 내부에 상기 선체의 길이방향을 따라 설치되되 상기 다절 링크부재를 상기 선체의 길이방향으로 이동하도록 안내하는 가이드레일;
    상기 날개부의 내부 끝단부에 일단이 결합되고 타단은 선체에 결합되되 상기 날개부와 함께 신장 및 수축되어 상기 다절 링크부재를 상기 선체의 폭방향으로 이동하도록 안내하는 가이드부재; 및
    상기 선체의 내부에 설치되되 상기 다절 링크부재의 상기 가이드부재와 상기 가이드레일 사이에서의 이동을 안내하는 돌출편을 포함하는 수중익을 구비한 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 날개부의 단면은 하면이 아래방향으로 볼록하게 유선형으로 형성되어 선체의 아래방향으로 양력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 수중익을 구비한 선박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 날개부는,
    상기 선체의 측면에서 출몰하는 주날개부; 및
    상기 주날개부에 결합되며 전후방향 너비가 점층적으로 감소하는 적어도 하나 이상의 보조날개부를 포함하며,
    길이가 신장되는 경우에 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부가 선체의 외측으로 차례로 돌출된 후 상기 주날개부가 상기 선체의 외측으로 돌출되고,
    길이가 수축되는 경우에 상기 선체의 외측에 위치한 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부가 차례로 상기 주날개부로 삽입된 후 상기 주날개부가 상기 선체의 측면에 삽입되는 것을 특징으로 하는 수중익을 구비한 선박.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주날개부와 상기 주날개부가 돌출되는 상기 선체의 개구부 사이, 상기 주날개부와 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부 사이 및 상기 적어도 하나 이상의 보조날개부 사이 각각에는 선체의 내부로 해수의 유입을 방지하도록 실링부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 수중익을 구비한 선박.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 날개부의 내부 끝단부에 결합되는 상기 가이드부재 및 상기 다절 링크부재의 일단을 상호 밀착되게 설치한 수중익을 구비한 선박.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 돌출편의 일측에는 상기 다절 링크부재를 접촉지지하는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 수중익을 구비한 선박.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 다절 링크부재의 양측에 배치한 한 쌍의 풀리; 및
    상기 다절 링크부재에 일단이 결합되고, 타단이 상기 풀리에 권취된 와이어 로프를 포함하는 수중익을 구비한 선박.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동장치는 상기 날개부의 내부 끝단부에 결합된 유압실린더를 포함하는 수중익을 구비한 선박.
  11. 제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개부는 선수부에 설치되되 설치되는 위치의 선폭과 같거나 더 길게 신장되는 것을 특징으로 하는 수중익을 구비한 선박.
  12. 제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개부의 끝단부는 수축시 선체의 외측면과 동일평면을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 수중익을 구비한 선박.
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