KR101322553B1 - 캐리어 구조체를 갖는 컨테이너선 - Google Patents
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Abstract
컨테이너선은 컨테이너 수용공간(22)을 정의하고, 상부영역(21)을 갖는 선체(2) 및 한 쌍의 캐리어 구조체들(31)을 포함한다. 상기 캐리어 구조체들(31)은 상기 선체(2)의 두 개의 측면들(24)에 각각 배치된다. 상기 캐리어 구조체들(31)은 각각이 상기 선체(2)의 흘수선을 통과하며, 상부면(315)을 갖는다. 상기 상부면(315)은 상기 선체(2)의 상기 상부영역(21)과 함께 보충적인 컨테이너 저장구역(4)을 형성한다.
Description
본 발명은 화물선에 관한 것으로, 보다 상세히 컨테이너선에 관한 것이다.
운하의 수문(lock)의 폭 및 길이는 그 운하를 통과하는 배의 크기를 제한한다. 파나마운하를 통과할 수 있는 컨테이너선은 파나맥스(Panamax) 컨테이너선으로 불리며, 파나맥스 컨테이너선보다 큰 컨테이너선은 포스트 파나맥스(Post-Panamax) 컨테이너선 또는 오버 파나맥스(Over-Panamax) 컨테이너선으로 불린다.
도 1을 참조하면, 파나맥스 조건하에서 화물 적재량을 최대화하기 위해, 파나맥스 컨테이너선(1)은 폭 분의 길이의 비율이 상대적으로 높도록 제조되어야 한다. 그러나, 파나맥스 컨테이너선(1)의 그러한 형상은 상대적으로 낮은 횡복원력(transverse stability)을 갖는다.
화석연료의 가격이 높아짐에 따라서, 선박운송의 비용 또한 증가한다. 단위 비용을 줄이고 연료 효율을 향상시키기 위해서, 컨테이너선의 톤수(tonnage) 및 화물 적재량은 점차적으로 증가되는 경향을 보인다.
더욱이, 이산화탄소 배출량 제한을 위해서 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에 의해 설정된 선박운향연비지수(EEOI: Energy Efficiency Operational Indicator)가 강화된 후, EEOI 요구조건의 베이스라인을 맞추거나 또는 더욱 낮추기 위해서, 현재 파나맥스 컨테이너선의 선박의 속도를 줄이고 화물 적재량을 증가시킬 필요가 있다.
컨테이너선의 화물 적재량 증가의 요구 관점에서 보면, 현존하는 많은 포스트 파나맥스 컨테이너선들을 통과시킬 수 있도록 파나마운하의 확장은 2014년까지 완료되어야 한다. 따라서, 현존하는 파나맥스 크기의 선박들은 포스트 파나맥스 크기의 선박들에 비해서 경쟁력이 약화될 것이다. 그러나, 파나맥스 컨테이너선의 소유주들에게 보다 큰 사이즈의 새로운 선박제조의 비용은 상대적으로 높다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 파나맥스 컨테이너선을 기초로 제조되고, 종래의 파나맥스 컨테이너선보다 많은 컨테이너를 운반할 수 있으며 횡복원력이 향상된 컨테이너선을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 컨테이너선은 컨테이너 수용공간을 정의하고, 상부영역을 갖는 선체 및 한 쌍의 캐리어 구조체들을 포함한다. 상기 캐리어 구조체들은 상기 선체의 두 개의 측면들에 각각 배치된다. 상기 캐리어 구조체들은 각각이 상기 선체의 흘수선을 통과하며, 상부면을 갖는다. 상기 상부면은 상기 선체의 상기 상부영역과 함께 보충적인 컨테이너 저장구역을 형성한다.
본 발명에 의한 컨테이너선의 캐리어 구조체는 컨테이너선의 단부 폭을 증가시키고, 캐리어 구조체는 컨테이너선의 부력을 증가시켜 횡복원력을 증가시킨다.
또한, 캐리어 구조체로 인하여 컨테이너선의 단부 폭이 증가되기 때문에 컨테이너들은, 종래의 파나맥스 컨테이너선의 상부영역에 쌓아 올려질 수 있는 것보다 더 많은 컨테이너들이 쌓아 올려질 수 있다.
더욱이, 적재량의 증가와 선박 속도의 감소로 인해서, 종래의 파나맥스 컨테이너선에 비해서 단위 컨테이너당 연료효율이 향상된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은, 다음의 도면을 참조하여 설명되는, 다음의 바람직한 실시예들의 상세한 설명에서 보다 명백해질 것이다.
도 1은 종래 컨테이너선의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 컨테이너선의 제1 실시예의 사시도이다.
도 3은 제1 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 컨테이너선의 제2 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 컨테이너선의 제3 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 컨테이너선의 제4 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 1은 종래 컨테이너선의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 컨테이너선의 제1 실시예의 사시도이다.
도 3은 제1 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 컨테이너선의 제2 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 컨테이너선의 제3 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 컨테이너선의 제4 실시예의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조부호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨테이너선은 파나맥스 사이즈의 선체(hull, 2) 및 한 쌍의 캐리어 구조체들(31)을 포함한다.
선체(2)는, 그 안에 컨테이너 수용 공간(22)을 정의하고, 상부영역(21)과 두 개의 측면들(24)을 갖는다. 컨테이너 수용 공간(22)은 다수의 컨테이너들(5)을 저장한다. 캐리어 구조체들(31)은 선체(2)의 측면들(24)에 각각 위치한다. 각각의 캐리어 구조체들(31)은 선체(2)의 흘수선(waterline, 도시안됨)을 통과하고, 상부면(315)을 갖는다. 캐리어 구조체들(31)의 상부면(315)과 선체(2)의 상부 영역(21)은 서로 협력하여, 더 많은 컨테이너(5)를 저장하기 위한 보충적인 컨테이터 저장구역(4)을 형성한다.
본 실시예에서, 각각의 캐리어 구조체들(31)은, 바닥벽(314) 및 측벽(316)을 포함하는 캐리어 선체(311)를 포함하고, 캐리어 선체(311)는 선체(2)와 협력하여, 캐리어 선체(311)와 선체(2) 사이에 구획실(312)을 정의한다. 캐리어 구조체들(31)은 컨테이너선의 부력을 증가시키고 횡복원력을 향상시키며, 또한 추가적인 컨테이너 저장공간을 제공한다. 본 실시예에서, 각각의 캐리어 구조체들(31)은, 대응하는 구획실(312)을 다수개로 분할하고, 각각의 캐리어 선체(311)의 구조적 강도를 향상시키는 다수의 지지체들(313)을 더 포함한다.
본 실시예에서, 각각의 캐리어 구조체들(31)의 바닥벽(314)은, 선체(2)의 측면들(24)의 각각의 하나로부터 수평으로 연장된다. 각각의 캐리어 구조체들(31)의 측벽(316)은 하부 벽부분과 상부 벽부분을 갖으며, 상기 하부 벽부분은 대응하는 캐리어구조체(31)의 바닥벽(314)의 단부로부터 경사지도록 상부로 연장되고, 상기 하부 벽부분은 대응하는 캐리어구조체(31)의 바닥벽(314)와 둔각을 형성하며(도 3참조), 상기 상부 벽부분은 상기 하부 벽부분으로부터 연장되고 대응하는 캐리어 구조체들(31)중의 하나의 상부면(315)과 같이 형성된다.
선박의 횡복원력에 영향을 미치는 파라메터들(parameters)은 다음과 같이 기술된다. 상기 파라메터들은 본 기술의 당업자들에게 잘 알려져 있으므로, 도면을 참조함이 없이 다음과 같이 기술된다. 선박의 중력의 중심(G)은 선박의 무게중심에 위치하고, 선박의 부력의 중심(B)은 선박이 대신들어선 부분의 물의 부피의 중심에 위치한다. 선박이 기울어지면, 부력의 중심(B)은 다른 위치(B')로 이동된다. 기울어진 선박의 부력의 중심(B')을 통과하는 연직선과 중력의 중심(G)과 원래의 부력의 중심(B)을 연결하는 직선의 교점은 경심(M)으로 정의된다. 선박은, 경심(M)을 통과하는 세로방향으로 연장되는 축을 따라서 흔들린다(swing). 선박의 안정성과, 선박의 용골(K)과 경심(M) 사이의 거리(KM) 사이에는 양의 상관관계(Positive correlation)가 발견된다. 용골(K)과 부력의 중심(B) 사이의 거리(KB)와, 부력의 중심(B)과 경심(M) 사이의 거리(BM)의 합으로 표현되는 상기 거리(KM)가, 용골(K)과 중력의 중심(G) 사이의 거리(KG)보다 작으면, 선박이 전복될 수 있다. 상기 거리(BM)는 다음의 공식으로 정의될 수 있다.
이 식에서, ▽는 선박이 대신들어선 부분의 물의 부피를 나타내고, I는 관성모멘트(moment of inertia)를 나타낸다. 예를 들어, 직사각형의 평행육면체(rectangular parallelepipe)의 공동(hollow)을 갖는 선박에서, 상기 선박의 관성모멘트는 다음의 수학식으로 정의된다.
이 식에서, a는 선박의 전체 길이를 나타내고, b는 선박의 최대 단부폭을 나타낸다.
앞서 언급된 수학식들에 의하면, 관성모멘트 I는, 상기 거리(KM)와 선박의 횡복원력과 직접적인 상관관계(direct correlation)에 있다. 즉, 관성모멘트 I가 증가하면 선박의 횡복원력이 향상된다. 더욱이, 선박의 길이 a와 폭 b의 증가는 관성모멘트 I의 향상을 가져온다.
각각의 컨테이너들(5)은 선체(2) 단부 폭의 7.5%의 폭을 갖는다. 실제 사용에 있어서, 캐리어 구조체들(31) 각각의 단부 폭이, 3개의 컨테이너의 전체 폭보다 크면(즉, 대략적으로 선체(2)의 25%), 선체구조를 향상시키는 것이 필요하다. 즉, 컨테이너선의 구조적 강도를 보장하기 위해서 측부 늑재(lateral timber)를 증가시키는 것이 필요하다. 따라서, 캐리어 구조체들(31) 각각의 단부 폭은, 컨테이너들(5)을 지지하기 위하여 선체(2)의 7.5% 내지 25% 범위에서 설계되는 것이 바람직하다.
각각의 컨테이너들(5)은, 선체(2)의 수선간장(LBP: Length Between Perpendiculars)의 2%의 길이를 갖는다.
따라서, 각각의 캐리어 구조체들(31)은, 선체(2)의 수선간장(LBP)의 2% 내지 100% 범위의 세로 길이를 갖는다. 바람직하게, 각각의 캐리어 구조체들(31)은, 선체(2)의 수선간장(LBP)의 40% 내지 85% 범위의 세로 길이를 갖는다. 선박의 수선간장(LBP)은, 그것의 흘수선과 수직하고 또한 그것의 선수의 전방면과 그것의 선미의 후방면을 통과하여 연장되는 선들 사이의 길이이다. 본 발명의 특징은 상기 선수 및 선미에 있지 않기 때문에, 간결함을 위하여, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
컨테이너들(5)을 로딩할 때, 상기 컨테이너들(5)의 일부는, 선체(2)가 적절한 흘수에 로딩될 때까지 컨테이너 수용 공간(22)에 먼저 저장되고, 나머지 컨테이너들(5)은 보충적인 컨테이터 저장구역(4)에 쌓아 올려진다.
종래의 파나맥스 크기의 선체(2)에 캐리어 구조체들(31)이 부착되기 전과 후의 디멘젼들(dimensions)의 비교는 다음의 표 1과 같다.
선박 형태 | 최대 단부폭(미터) | 적재량(TEU) | 속도(knot) |
파나맥스 크기 선체 | 32.2 | 3024 | 24.25 |
본 발명에 의한 캐리어 구조체가 부착된 파나맥스 크기 선체 | 42.4 | 4581 | 20.00 |
표 1에서, 적재량의 단위는 TEU이고, TEU는 "Twenty-foot equivalent unit"의 약어이다.
표 1에서, 선체(2)에 캐리어 구조체들(31)이 부착되면, 화물 적재량이 3024 TEU에서 4581 TEU로 증가되어 약 50% 증가된다.
요약하면, 본 발명에 의한 컨테이너선의 장점들은 다음과 같다.
(1) 횡복원력
캐리어 구조체(31)의 존재는 컨테이너선의 단부 폭을 증가시키고, 캐리어 구조체(341)는 컨테이너선의 부력을 증가시켜 횡복원력을 증가시킨다.
(2) 적재량의 증가
보충적인 컨테이터 저장구역(4)은 추가적인 화물 적재량을 제공한다. 더욱이, 컨테이너선의 단부 폭이 증가되기 때문에 컨테이너들(5)은, 종래의 파나맥스 컨테이너선의 상부영역(21)에 쌓아 올려질 수 있는 것보다 더 많은 컨테이너들(5)이 쌓아 올려질 수 있다.
(3) 환경친화적
적재량의 증가와 선박 속도의 감소로 인해서, 종래의 파나맥스 컨테이너선에 비해서 단위 컨테이너당 연료효율이 향상된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 컨테이너선의 제2 실시예는 상기 제1 실시예와 유사한 구조를 갖는다. 본 실시예와 제1 실시예의 주된 차이점은, 항해중에 마찰을 더욱 감소시키기 위해서 각각의 캐리어 구조체들(31)의 측벽(316)의 하부 벽부분이 굴곡진데에 있다. 본 제2 실시예는 제1 실시예와 동일한 장점을 갖는다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 컨테이너선의 제3 실시예는 상기 제1 실시예와 유사한 구조를 갖는다. 본 실시예와 제1 실시예의 주된 차이점은 다음과 같다. 본 실시예에서, 각각의 캐리어 구조체들(31)의 바닥벽(314)은, 선체(2)의 각각의 일 측면들(24)로부터 경사지게 하부로 연장되고, 상기 선체(2)의 바닥 단부(23)와 수평으로 배치되는 단부 가장자리(317)를 갖는다. 각각의 캐리어 구조체들(31)의 측벽(316)은 하부 벽부분과 상부 벽부분을 갖고, 하부 벽부분은 캐리어 구조체들(31) 중 대응하는 하나의 바닥벽(314)의 단부 가장자리(317)와 연결되고, 상부 벽부분은 상기 하부 벽부분으로부터 연장되고, 캐리어 구조체들(31) 중에서 대응하는 하나의 상부면(315)과 같이 형성된다. 본 제3 실시예는 제1 실시예와 동일한 장점을 갖는다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 컨테이너선의 제4 실시예는 상기 제1 실시예와 유사한 구조를 갖는다. 본 실시예와 제1 실시예의 주된 차이점은 다음과 같다. 본 실시예에서, 각각의 캐리어 구조체들(31) 바닥벽(314)은, 선체(2)의 바닥 단부(23)로부터 경사지게 하부로 연장되고, 단부 가장자리(317)를 갖는다. 각각의 캐리어 구조체들(31)의 측벽(316)은 하부 벽부분과 상부 벽부분을 갖고, 하부 벽부분은 캐리어 구조체들(31) 중 대응하는 하나의 바닥벽(314)의 단부 가장자리(317)와 연결되고, 상부 벽부분은 상기 하부 벽부분으로부터 연장되고, 캐리어 구조체들(31) 중에서 대응하는 하나의 상부면(315)과 같이 형성된다. 캐리어 구조체들(31)의 바닥벽들(314)은 선체(2)의 바닥 단부(23)와 함께 컨덕트(6)를 정의하여, 운행중 컨테이너선의 횡복원력을 향상시키기 위해서 물이 그 사이로 통과하도록 유도한다. 본 제4 실시예는 제1 실시예와 동일한 장점을 갖는다.
본 발명은 가장 실제적이고 바람직하다고 생각되는 실시예들과 연관하여 설명되었으나, 본 발명은 상기 개시된 실시예들에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 최광의 해석의 이상과 범위에 다양한 배열을 커버하여 모든 변형예와 동가물을 포함하도록 의도된다.
2: 선체 22: 컨테이너 수용공간
21: 상부 영역 23: 바닥 단부
24: 측면들 31: 캐리어 구조체
312: 구획실 314: 바닥벽
315: 상부면 316: 측벽
317: 단부 가장자리 311: 캐리어 선체
4: 보충적인 컨테이너 저장구역 6: 컨덕트
21: 상부 영역 23: 바닥 단부
24: 측면들 31: 캐리어 구조체
312: 구획실 314: 바닥벽
315: 상부면 316: 측벽
317: 단부 가장자리 311: 캐리어 선체
4: 보충적인 컨테이너 저장구역 6: 컨덕트
Claims (8)
- 컨테이너 수용공간(22)을 정의하고, 상부영역(21)을 갖는 선체(2);
상기 선체(2)의 두 개의 측면들(24)에 각각 배치되고, 각각이 상기 선체(2)의 흘수선을 통과하며, 상기 선체(2)의 상기 상부영역(21)과 함께 보충적인 컨테이너 저장구역(4)을 형성하는 상부면(315) 및 상기 선체(2)의 바닥면(23)의 양측단 일부와 중첩되며 상기 선체(2)의 바닥면(23)보다 아래로 연장된 하부를 갖는 한 쌍의 캐리어 구조체들(31); 및
상기 캐리어 구조체의 하부와, 상기 양측단을 제외한 상기 선체(2)의 바닥면(23)에 의해 정의되는 컨덕트(6)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너선. - 제1항에 있어서,
각각의 상기 캐리어 구조체들(31) 각각은, 상기 선체(2)의 7.5% 내지 25% 범위의 최대 단부폭을 갖는 것을 특징으로 하는 컨테이너선. - 제1항에 있어서,
각각의 상기 캐리어 구조체들(31)은, 상기 선체(2)의 수선간장(LBP)의 2% 내지 100% 범위의 세로 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 컨테이너선. - 제3항에 있어서,
각각의 상기 캐리어 구조체들(31)의 세로 길이는, 상기 선체(2)의 수선간장(LBP)의 40% 내지 85% 범위인 것을 특징으로 하는 컨테이너선. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 각각의 캐리어 구조체들(31)은,
상기 선체(2)의 바닥 단부(23)로부터 경사지게 하부로 연장되고, 단부 가장자리(317)를 갖는 바닥벽(314); 및
상기 바닥벽(314)의 상기 단부 가장자리(317)와 연결되는 하부 벽부분 및 상기 하부 벽부분으로부터 연장되고 상기 캐리어 구조체들(31) 중 대응하는 어느 하나의 상기 상부면(315)과 함께 형성되는 상부 벽부분을 갖는 측벽(316);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너선. - 제1항에 있어서,
상기 캐리어 구조체들(31) 각각은, 상기 선체(2)와 함께 그 사이에 구획실(312)를 정의하는 캐리어 선체(311)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너선.
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