KR101556916B1 - 선박 에어 스포일러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 선박의 운항에 따른 상기 선박의 공기저항을 줄이는 것으로, 상기 선박의 선수쪽 상갑판 상에 설치되며, 홀이 형성된 프레임부; 상기 홀을 덮도록 상기 프레임부에 설치되는 패널; 및 상기 패널의 표면을 따라 상기 프레임부의 끝단을 향하는 그린워터의 이동을 제한하도록 상기 프레임부에서 돌출된 그린워터 제한부를 포함한다.

Description

선박 에어 스포일러{AIR SPOILER OF SHIP}

본 발명은 선박 에어 스포일러에 관한 것이다.

최근 선박은 대형화되고 있으며, 에너지 가격 상승으로 인해 연료비를 절감시키기 위한 친환경 기술에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이때, 선박 운행 시 발생하는 선체공기저항은 아주 작은 감소 효과로도 연료비 절감에 크게 기여할 수 있다.

이러한 선체공기저항을 줄이기 위한 방법으로 선수 부분에 에어 스포일러(air spoiler)가 설치되고 있다. 일 예로서, 미국 등록특허공보 US4843997호(1989. 07. 04. 공개)는 선체공기저항을 줄이기 위해 선수 부분에 설치된 선박용 에어 스포일러에 대한 기술을 공개한 바 있다.

선박에 사용되는 에어 스포일러는 그 크기가 크기 때문에 금형을 이용한 일체 성형이나 단일 구조물로서 일체 성형으로 제작할 경우 에어 스포일러의 하중이 증가하기 때문에 강도가 크면서도 하중이 낮은 에어 스포일러에 대한 연구가 진행되고 있다.

또한 에어 스포일러를 따라 그린워터가 선박의 상갑판으로 유입될 수 있으므로 이를 방지할 수 있는 선박 에어 스포일러에 대한 연구가 진행되고 있다.

미국 등록특허공보 US4843997호(1989. 07. 04. 공개)

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 선박에 가해지는 하중 부담을 줄일 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 선박에 대한 하중 부담 경감에 따른 강도 보강 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 강도 보강 구조를 통하여 그린워터를 제한하기 위한 것이다.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 선박 에어 스포일러는 선박의 운항에 따른 상기 선박의 공기저항을 줄이는 선박 에어 스포일러에 관한 것으로, 상기 선박의 선수쪽 상갑판 상에 설치되는 프레임부; 상기 프레임부에 설치되는 패널; 및 상기 패널의 표면을 따라 상기 프레임부의 끝단을 향하는 그린워터의 이동을 제한하도록 상기 프레임부상에 돌출된 그린워터 제한부를 포함하는 선박 에어 스포일러가 제공된다.

상기 그린워터 제한부는 상기 프레임부의 끝단에 설치될 수 있다.

상기 그린워터 제한부는 상기 선박의 선수를 향하여 벤딩된 형상으로 형성될 수 있다.

상기 프레임부의 가상 중심면은, 상기 선박의 길이 방향과 평행한 상기 프레임부의 중심선을 포함하고 상기 상갑판에 수직하며, 상기 가상 중심면과 만나는 상기 그린워터 제한부의 폭은 상기 가상 중심면과 만나지 않는 상기 그린워터 제한부의 폭보다 클 수 있다.

상기 그린워터 제한부의 폭은 상기 가상 중심면으로 갈수록 점진적으로 커질 수 있다.

본 발명의 일측면에 따른 선박 에어 스포일러는 상기 상갑판과 평행한 방향으로 상기 프레임부에 연결되어 상기 프레임부를 지지하는 내부 보강 프레임을 더 포함하며, 상기 내부 보강 프레임과 상기 상갑판을 연결하는 필러없이 상기 내부 보강 프레임 및 상기 프레임부를 연결하는 하나 이상의 프레임용 필러를 더 포함할 수 있다.

상기 패널의 단위 부피 당 무게는 상기 프레임부에 포함된 프레임의 상기 단위 부피 당 무게보다 작을 수 있다.

상기 그린워터 제한부는, 상기 상갑판에 인접한 상기 그리원터 제한부의 끝단으로부터 돌출된 측면 제한부를 더 포함하며, 상기 측면 제한부는 상기 선박의 선미를 향하여 기울어져 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 프레임부에 비하여 가벼운 패널을 포함함으로써 선박에 가해지는 하중 부담을 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 선박에 대한 하중 부담 경감에 따른 강도를 보강하기 위하여 프레임부에서 돌출된 그린워터 제한부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러는 그린워터 제한부를 통하여 패널의 표면을 따라 이동하는 그린워터를 제한할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 스포일러가 설치된 선박의 일례를 나타낸다.
도 2 및 도 3은 도 1의 선박 에어 스포일러에 포함된 패널 및 이를 지지하는 프레임부의 사시도이다.
도 4는 풍압이나 수압이 가해질 때 선박 에어 스포일러의 변형을 나타낸다.
도 5는 도 2의 가상 중심면에 따른 선박 에어 스포일러의 단면도를 나타낸다.
도 6은 그린워터 제한부의 다양한 변형예를 나타낸다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 스포일러(air spoiler) (10)가 설치된 선박(20)의 일례를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선박(20)에 설치된 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 선박(20)의 선수(21) 쪽에 설치되며 선체공기저항을 줄여 연료비를 절감시킬 수 있다.

이 때, 컨테이너(30)는 에어 스포일러(10)의 설치위치로부터 일정거리 이격되게 후방 쪽에 적재된다. 에어 스포일러(10)는 컨테이너(30)를 적재할 수 없는 선수(21) 쪽 공간에 적절하게 배치되어 컨테이너(30)의 적재효율을 떨어뜨리지 않으면서 선체공기저항을 효과적으로 줄일 수 있다.

이상의 설명에서 선박(20)은 컨테이너 선이나 이는 일례일 뿐 이에 한정되지 않는다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 스포일러의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 에어 스포일러(10)의 형상에 대응되는 프레임부(100)가 골격구조물로서 이용되고, 공기나 파도 등의 유체 유입을 차단하도록 프레임부(100) 상에 패널(200)이 설치될 수 있다.

이 때 프레임부(100)는 복수의 프레임 연결에 의하여 형성될 수 있다. 프레임의 연결은 통상의 기술자에게 일반적인 다양한 기술을 통하여 이루어질 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.

프레임부(100)와 패널(200)은 체결부(300)에 의하여 체결될 수 있다. 예를 들어, 체결부(300)는 볼트와 너트를 포함하며 프레임부(100)와 패널(200)은 볼트와 너트에 의하여 나사체결될 수 있으나, 이는 일례일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 패널(200)이 프레임부(100)에 설치될 수 있다.

프레임부(100)는 선박(20)의 항해에 따른 풍압이나 파도에 의한 압력을 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)의 프레임부(100)는 스틸(steel)로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)와 다르게 선박 에어 스포일러 전체가 스틸과 같은 고강도 재질로 이루어질 경우 에어 스포일러의 하중이 크게 증가하므로 에어 스포일러의 하중이 고려된 선박(20) 설계가 새로이 이루어져야 할 뿐 아니라 선박(20)의 연비가 낮아질 수 있다.

이에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 전체가 스틸과 같은 고강도 재질로 이루어진 것이 아니라 도 2와 같이 홀(210)이 형성된 고강도의 프레임부(100)를 포함하므로 선박 에어 스포일러(10)의 무게를 줄일 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)의 경우 프레임부(100)에 비하여 무게가 가벼운 재질로 이루어진 패널(200)이 홀(210)을 덮도록 프레임부(100)에 설치됨으로써 선박 에어 스포일러(10)의 무게가 줄어들 수 있다.

이 때 패널(200)은 FRP(fiber reinforced plastics)와 같은 고강도의 합성수지로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발사우드(Balsawood)가 합성수지 내부에 충진됨으로써 패널(200)의 강도를 보강할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)가 홀(210)이 형성된 프레임부(100)를 포함하므로 선박 에어 스포일러(10)의 강도를 보강하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 그린워터 제한부(400)를 포함할 수 있다. 이 때 그린워터 제한부(400)는, 해상에서 선박(20)의 상갑판(25)에 다량 유입되는 해수인 그린워터가 상갑판(25) 상으로 흘러가는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)를 도 2 및 도 3은 참조하여 설명한다. 도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)를 정면 및 후면에서 바라본 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 선박(20)의 운항에 따른 선박(20)의 공기저항을 줄이는 것으로, 프레임부(100), 패널(200) 및 그린워터 제한부(400)를 포함한다.

프레임부(100)는 선박(20)의 선수(21)쪽 상갑판(25) 상에 설치된다. 이 때 프레임부(100)에는 홀(210)이 형성될 수 있다. 프레임부(100)의 홀(210)은 프레임부(100)를 구성하는 복수의 프레임들이 교차되도록 설치됨으로써 형성될 수 있다.

패널(200)은 프레임부(100)에 설치된다. 이 때 패널(200)은 홀(210)을 덮도록 프레임부(100)에 설치될 수 있다.

패널(200)에 대해서는 이후에 상세히 설명하도록 한다.

그린워터 제한부(400)는 패널(200)의 표면을 따라 프레임부(100)의 끝단(110)을 향하는 그린워터의 이동을 제한하도록 프레임부(100)에서 돌출된다. 그린워터 제한부(400)는 프레임부(100)와 동일한 재질(예를 들어, 스틸)로 이루어질 수 있으며, 프레임부(100)에 용접되거나 체결됨으로써 설치될 수 있다.

이와 같이 그린워터 제한부(400)가 프레임부(100)에 설치되어 프레임부(100)에서 돌출되므로 그린워터 제한부(400)는 그린워터가 선박(20)의 상갑판(25)으로 유입되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라 선박 에어 스포일러(10)의 강도를 보강할 수 있다.

즉, 선박(20)이 운항함에 따라 파도 등에 의한 그린워터가 선박 에어 스포일러의 패널(200) 표면을 타고 상갑판(25)으로 유입될 수 있으나 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)에 설치된 그린워터 제한부(400)가 그린워터의 상갑판(25)으로의 이동을 제한함으로써 그린워터가 상갑판(25)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라 돌출된 그린워터 제한부(400)는 프레임부(100)의 보강부재 역할을 하므로 선박 에어 스포일러(10)의 강도를 보강할 수 있다. 이에 따라 그린워터 제한부(400)는 압력이 가해진 선박 에어 스포일러(10)의 변형을 줄일 수 있다.

도 4는 풍압이나 수압이 가해질 때 선박 에어 스포일러의 변형을 나타내는 것으로 도 2의 A1-A2에 따른 선박 에어 스포일러의 단면을 나타낸다.

도 4에서 변형 전 형상은 바람이나 파도에 의한 압력이 가해지지 않을 때 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)의 단면을 나타낸다. 도 4의 변형 후 형상 1은 바람이나 파도에 의한 압력이 가해질 때 그린워터 제한부(400)가 미설치된 선박 에어 스포일러의 변형을 나타낸다. 또한 도 4의 변형 후 형상 2는 동일한 압력이 가해질 때 그린워터 제한부(400)가 설치된 선박 에어 스포일러(10)의 변형을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 그린워터 제한부(400)가 선박 에어 스포일러(10)의 강도를 보강하므로 동일한 압력에 대한 선박 에어 스포일러(10)의 변형 정도를 감소시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 그린워터 제한부(400)는 프레임부(100)의 끝단(110)에 설치될 수 있다. 도 5는 도 2의 가상 중심면(500)에 따른 단면으로, 프레임부(100)의 가상 중심면(500)은, 선박(20)의 길이 방향과 평행한 프레임부(100)의 중심선을 포함하고 상갑판(25)에 수직할 수 있다.

압력이 선박 에어 스포일러에 가해질 때 선박 에어 스포일러의 변형은 프레임부(100)의 끝단(110)으로 갈수록 커질 수 있다. 따라서 그린워터 제한부(400)가 프레임부(100)의 끝단(110)에 설치될 경우 선박 에어 스포일러의 변형을 효과적으로 줄일 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 그린워터 제한부(400)는 선박(20)의 선수(21)를 향하여 벤딩된 형상으로 형성될 수 있다. 그린워터 제한부(400)가 선수(21)를 향하여 벤딩된 형상을 지니므로 그린워터가 그린워터 제한부(400)에 부딪친 후 상갑판(25)으로 유입되지 않고 다시 해상으로 흘러내리도록 유도할 수 있다.

이 때 벤딩의 형상은 도 6(a) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 직각으로 구부러진 형상일 수도 있고, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 곡면을 지닌 굴곡진 형상을 지닐 수도 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 압력이 가해질 때 가상 중심면(500) 부근에서 선박 에어 스포일러(10)의 변형이 가장 크게 일어남을 알 수 있다. 따라서 가상 중심면(500) 부근에서의 강도 보강이 상대적으로 크게 이루어져야 한다.

이를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 가상 중심면(500)과 만나는 그린워터 제한부(400)의 폭(w1)은 가상 중심면(500)과 만나지 않는 그린워터 제한부(400)의 폭(w2)보다 클 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 가상 중심면(500)에 가까울수록 변형 정도가 커지므로 도 3에 도시된 바와 같이, 그린워터 제한부(400)의 폭은 가상 중심면(500)으로 갈수록 점진적으로 커질 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 상갑판(25)과 평행한 방향으로 프레임부(100)에 연결되어 프레임부(100)를 지지하는 내부 보강 프레임(120)를 더 포함할 수 있다. 이 때 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 내부 보강 프레임과 상갑판(25)을 연결하는 필러없이 내부 보강 프레임(120)및 프레임부(100)를 연결하는 하나 이상의 프레임용 필러(130)를 더 포함할 수 있다.

이와 다르게 내부 보강 프레임(120)과 상갑판(25)을 연결하는 필러가 설치될 경우 선박(20)에 필요한 장치나 부품들이 선박 에어 스포일러(10)와 상갑판(25) 사이의 공간에 설치될 경우 필러가 장치나 부품들의 이동이나 유지/보수 장비 및 인력의 이동을 방해할 수 있다.

이에 반하여 본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)는 상기 필러가 설치되어 있지 않으므로 상기 공간에 부품이나 장치의 설치, 유지 및 보수가 용이하게 이루어질 수 있다.

이와 같이 상갑판(25) 상에 상기 필러가 설치되지 않더라도 선박 에어 스포일러(10)의 강성이 유지될 수 있는 이유는 선박 에어 스포일러(10)의 하중을 줄이고 강성을 보강할 수 있기 때문이다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 에어 스포일러(10)의 경우 선박 에어 스포일러(10)의 하중을 줄이기 위하여 프레임부(100)에 포함된 프레임의 단위 부피당 무게보다 단위 부피 당 무게가 작은 패널(200)이 홀(210)을 덮도록 설치된다.

예를 들어, 앞서 언급된 바와 같이, 프레임부(100)가 스틸일 경우 패널(200)은 스틸보다 단위 부피당 무게가 작은 합성수지로 이루어질 수 있다.

또한 그린워터 제한부(400)가 선박 에어 스포일러(10)의 강성을 보강하므로 스포일러는 내부 보강 프레임과 상갑판(25)을 연결하는 필러가 없더라도 내부 보강 프레임 (120)및 프레임용 필러(130)를 통하여 선박 에어 스포일러(10)의 적절한 강성을 유지할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 그린워터 제한부(400)는, 상갑판(25)에 인접한 그린워터 제한부(400)의 끝단로부터 돌출된 측면 제한부(410)를 더 포함할 수 있으며, 측면 제한부(410)는 선박(20)의 선미를 향하여 기울어질 수 있다. 이와 같이 측면 제한부(410)가 선박(20)의 선미를 향하여 기울어질 경우 선박 에어 스포일러(10)가 설치된 선체의 끝단과 측면 제한부(410)가 형성하는 각도(θ)는 둔각일 수 있다.

이와 같은 측면 제한부(410)는 그린워터가 선체의 측면에서 상갑판(25)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한 측면 제한부(410)가 선박(20) 선미를 향하여 기울어져 있으므로 측면 제한부(410)는 선수(21) 방향에서 측면 제한부(410)로 오는 그린워터의 압력을 덜 받을 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

선박 에어 스포일러(10)
선박(20)
선수(21)
상갑판(25)
프레임부(100)
끝단(110)
내부 보강 프레임(120)
프레임용 필러(130)
패널(200)
홀(210)
체결부(300)
그린워터 제한부(400)
측면 제한부(410)

Claims (8)

1. 선박의 운항에 따른 상기 선박의 공기저항을 줄이는 선박 에어 스포일러에 있어서,
   상기 선박의 선수쪽 상갑판 상에 설치되는 프레임부;
   상기 프레임부에 설치되는 패널; 및
   상기 패널의 표면을 따라 상기 프레임부의 끝단을 향하는 그린워터의 이동을 제한하도록 상기 프레임부상에 돌출된 그린워터 제한부를 포함하며
   상기 그린워터 제한부는 상기 프레임부의 끝단에 설치되고, 상기 선박의 선수를 향하여 벤딩된 형상으로 형성되는 선박 에어 스포일러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   가상적으로 설정된 상기 프레임부의 가상 중심면은, 상기 선박의 길이 방향과 평행한 상기 프레임부의 중심선을 포함하고 상기 상갑판에 수직하며,
   상기 그린워터 제한부의 전체 영역 중 상기 가상 중심면과 만나는 상기 그린워터 제한부의 폭은 상기 그린워터 제한부의 전체 영역 중 상기 가상 중심면과 만나지 않는 상기 그린워터 제한부의 폭보다 큰 선박 에어 스포일러.
5. 제4항에 있어서,
   상기 그린워터 제한부의 폭은 상기 가상 중심면으로 갈수록 점진적으로 커지는 선박 에어 스포일러.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 상갑판과 평행한 방향으로 상기 프레임부에 연결되어 상기 프레임부를 지지하는 내부 보강 프레임을 더 포함하며,
   상기 내부 보강 프레임과 상기 상갑판을 연결하는 필러없이 상기 내부 보강 프레임 및 상기 프레임부를 연결하는 하나 이상의 프레임용 필러를 더 포함하는 선박 에어 스포일러.
7. 제6항에 있어서,
   상기 패널의 단위 부피 당 무게는 상기 프레임부에 포함된 프레임의 상기 단위 부피 당 무게보다 작은 선박 에어 스포일러.
8. 제1항에 있어서,
   상기 그린워터 제한부는, 상기 상갑판에 인접한 상기 그린워터 제한부의 끝단으로부터 돌출된 측면 제한부를 더 포함하며,
   상기 측면 제한부는 상기 선박의 선미를 향하여 기울어져 있는 선박 에어 스포일러.

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