KR101750822B1 - Air lubrication ship - Google Patents
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Abstract
선저면에 공기를 분출해 마찰 저항을 감소시키는 공기 윤활 선박이 제공된다. 공기 윤활 선박은, 선저면에 설치되고 공기를 분출하는 복수의 분출구를 포함하는 분출 플레이트, 복수의 분출 플레이트의 복수의 분출구로 각각 공기를 공급하는 공급 파이프 라인, 및 분출구에 부착되는 분출 밸브를 포함하되, 분출 밸브는, 분출 밸브의 일단에 인접한 공급 파이프 라인의 압력과 분출 밸브의 타단에 인접한 해수의 수압의 차이가 일정 압력 이상일 때 개방되고, 일정 압력 이하일 때 폐쇄된다.There is provided an air lubrication vessel which reduces the frictional resistance by ejecting air to the line bottom surface. The air lubrication vessel includes an ejection plate provided on the bottom surface of the line and including a plurality of ejection outlets for ejecting air, a supply pipe line for supplying air to each of the plurality of ejection outlets of the plurality of ejection plates, and an ejection valve attached to the ejection outlets The squirting valve is opened when the difference between the pressure of the supply pipeline adjacent to one end of the squirting valve and the water pressure of the seawater adjacent to the other end of the squirting valve is equal to or higher than a predetermined pressure and is closed when the pressure is lower than a predetermined pressure.
Description
본 발명은 공기 윤활 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체의 저면에 기포를 분출하여 마찰 저항을 감소시킨 공기 윤활 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
운항 중인 선박은 다양한 성분의 저항(resistance)을 받게 되고 이를 극복하기 위하여 많은 동력을 소모하며, 이는 보다 많은 연료의 소모로 이어질 수 있다.A ship in operation is subject to various component resistances and consumes a lot of power to overcome it, which can lead to more fuel consumption.
이러한 저항 성분은 크게 파도로 인한 조파 저항(wave making resistance), 배의 형상과 관련된 형상 저항(form drag), 및 해수와 선체 표면의 마찰에 기인하는 마찰 저항(frictional resistance) 등으로 구분될 수 있다.These resistance components can be broadly divided into wave making resistance due to waves, form drag associated with ship shape, and frictional resistance due to friction between seawater and hull surface .
그리고 이들 성분들 중에서 마찰 저항 성분이 일반적으로 가장 큰 부분을 차지하며 전체 저항의 약 70~80%를 차지할 수 있다.Among these components, the frictional resistance component is generally the largest component and can account for about 70 to 80% of the total resistance.
선박의 운항 시에 소요되는 연료비를 절감하기 위하여 저항을 감소시키기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 상기 저항 성분 중에서 가장 큰 저항 성분인 마찰 저항을 감소시키기 위한 방법으로 공기를 선체 주위에 분사시키는 방법이 연구되고 있다.Various efforts have been made to reduce the resistance in order to reduce the fuel cost for operating the ship. A method for spraying air around the hull is being studied as a method for reducing the frictional resistance which is the largest resistance component among the resistance components.
공기를 선체 주위에 분사하여 마찰을 저감시키는 방법은 크게 선체 표면과 해수 사이에 공기층을 형성시키는 방법과 선체 표면 주위에 기포층를 분포시키는 방법으로 구분될 수 있다.The method of reducing the friction by spraying air around the hull can be largely classified into a method of forming an air layer between the surface of the hull and the sea water, and a method of distributing the bubble layer around the surface of the hull.
공기층을 형성하거나 기포층을 분포시키는 방법은 공통으로, 그러한 공기층 또는 기포층이 선저면에 균일하게 분포될 때, 가능한 마찰 저항 감소 효과가 최대한 발현될 것이다.The method of forming the air layer or distributing the bubble layer in common will maximally exhibit the effect of reducing the frictional resistance as possible when such an air layer or the bubble layer is uniformly distributed on the bottom surface.
다만, 선박은 파도와 같은 외부적 요인 또는 운항 중의 선회와 같은 내부적 요인에 따라 그 자세(특히, 롤링)가 변화될 수 있고, 이는 선저면에서의 공기층 또는 기포층의 균일성을 저해할 수 있다.However, the ship may change its position (in particular, rolling) depending on external factors such as waves or internal factors such as turning during operation, which may hinder the uniformity of the air layer or bubble layer at the bottom of the line .
또한, 균일한 공기층 또는 기포층의 분사를 위하여, 하나의 챔버에 다수의 통공 또는 분출구들이 형성되어 동일한 압력으로 해저로 공기가 분사될 수 있다. 다만, 이러한 경우, 해수가 챔버 내부로 관입될 수 있고, 이는 챔버 내부의 부식 및 오염을 가속화할 뿐 만아니라, 조류, 따개비 등의 해양 생물이 부착 및 운반하여 해수 환경에 영향을 미칠 우려도 존재한다.Further, in order to inject a uniform air layer or a bubble layer, a plurality of through holes or air outlets may be formed in one chamber so that air can be injected into the sea bed at the same pressure. However, in this case, seawater can be introduced into the chamber, which not only accelerates corrosion and contamination in the chamber but also affects the seawater environment due to attachment and transportation of marine life such as algae and barnacle do.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선박의 자세 변화에도 균일하게 선저면의 마찰 저항을 감소시키는 공기 윤활 선박을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an air lubrication vessel capable of uniformly reducing frictional resistance of a line bottom even when the posture of a ship changes.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 해수에 의한 부식 및 해양 환경에 대한 영향이 적은 공기 윤활 선박을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an air lubrication vessel which is less affected by corrosion by sea water and marine environment.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따른 공기 윤활 선박은, 상기 선저면에 설치되고 공기를 분출하는 복수의 분출구를 포함하는 분출 플레이트; 상기 복수의 분출 플레이트의 복수의 분출구로 각각 공기를 공급하는 공급 파이프 라인; 및 상기 분출구에 부착되는 분출 밸브를 포함하되, 상기 분출 밸브는, 상기 분출 밸브의 일단에 인접한 상기 공급 파이프 라인의 압력과 상기 분출 밸브의 타단에 인접한 상기 해수의 수압의 차이가 일정 압력 이상일 때 개방되고, 상기 일정 압력 이하일 때 폐쇄된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air lubrication vessel comprising: an ejection plate installed on a bottom surface of a line and including a plurality of air outlets for ejecting air; A supply pipeline for supplying air to a plurality of air outlets of the plurality of ejection plates; And an ejection valve attached to the ejection port, wherein the ejection valve is opened when a difference between a pressure of the supply pipeline adjacent to one end of the ejection valve and a water pressure of the seawater adjacent to the other end of the ejection valve is equal to or greater than a predetermined pressure, And is closed when the pressure is lower than the predetermined pressure.
한편, 상기 분출 밸브는 역류 방지 밸브이다.On the other hand, the ejection valve is a check valve.
한편, 상기 공급 파이프 라인 및 상기 분출 플레이트를 수용하는 분출 챔버를 더 포함하고, 상기 분출 챔버는 그 내부에 배치되는 누수 감지 센서를 포함한다.On the other hand, the apparatus further includes a jetting chamber for receiving the supply pipeline and the jetting plate, and the jetting chamber includes a water leakage sensor disposed therein.
한편, 상기 분출 밸브는일부가 상기 분출구로 삽입되는 밸브 본체, 기 밸브 본체의 상단면의 노즐 개구를 통해 상기 밸브 본체 내부로 삽입되는 노즐 조립체, 및 기 밸브 본체와 상기 노즐 조립체 사이의 탄성력을 제공하는 스프링을 포함한다.The ejection valve may include a valve body to be partially inserted into the ejection port, a nozzle assembly to be inserted into the valve body through a nozzle opening on the upper surface of the base body, and an elastic force between the base valve body and the nozzle assembly .
한편, 상기 밸브 본체는 그 내부에 연결 통로를 통해 유체 연통하는 압력실 및 분출 실린더를 포함하고, 기 노즐 조립체는 분출 실린더와 연결 통로 사이에 배치되는 노즐 몸체, 상기 노즐 본체의 상단면으로부터 상기 노즐 개구를 통해 상기 밸브 본체의 상부로 연장하는 노즐 기둥 및 상기 노즐 기둥의 상단붕에 형성된 스프링 걸림부를 포함하고, 기 스프링은 상기 스프링 걸림부와 상기 밸브 본체의 상단면 사이에 배치된다.The nozzle body includes a nozzle body disposed between the ejection cylinder and the connecting passage. The nozzle body includes a nozzle body, a nozzle body, A nozzle pillar extending through the opening to the upper portion of the valve body, and a spring latch formed on the upper roof of the nozzle pillar, wherein the spring is disposed between the spring latch and the upper surface of the valve body.
한편, 상기 압력실은 상기 밸브 본체의 상부 일측에 형성된 도입 개구를 통해 상기 분출 챔버와 유체 연통한다.On the other hand, the pressure chamber is in fluid communication with the ejection chamber through an introduction opening formed on one side of the upper portion of the valve body.
한편, 분출 밸브는, 상기 분출 실린더에 설치되는 볼 밸브를 더 포함한다.On the other hand, the ejection valve further includes a ball valve installed in the ejection cylinder.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 개괄적인 구성을 표현하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 개괄적인 구성을 표현하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 공기 공급 계통을 도시하는 계통 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 일 분출 챔버를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분출 밸브의 단면도이다.
도 6은 도 5의 본 발명의 일 실시예에 따른 분출 밸브가 개방된 상태를 예시하는 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 공기 윤활 선박의 분출 챔버들을 예시하는 블록도이다.
도 8은 선박의 롤링 시, 비교예의 하나의 분출 챔버의 상태를 예시하는 블록도이다.
도 9는 선박의 롤링 시, 비교예의 복수의 분출 챔버들을 포함하는 분출부를 예시하는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 롤링 시, 분출 챔버의 상태를 예시하는 블록도이다.1 is a perspective view showing an outline configuration of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a general configuration of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
3 is a system block diagram showing an air supply system of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a single jet chamber of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of an ejection valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which the discharge valve according to the embodiment of FIG. 5 is opened.
7 is a block diagram illustrating ejection chambers of an air lubricated vessel according to a comparative example.
8 is a block diagram illustrating the state of one ejection chamber of the comparative example when the vessel is rolled.
9 is a block diagram illustrating an ejector including a plurality of ejection chambers of a comparative example when the vessel is rolled.
10 is a block diagram illustrating the state of the ejection chamber when the air lubricating vessel is rolled according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Also, terms used herein are for the purpose of illustrating embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It should be understood that the terms comprising and / or comprising the terms used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps and / or operations in addition to the stated elements, steps and / use. And "and / or" include each and any combination of one or more of the mentioned items.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 개괄적인 구성을 표현하는 사시도이다.1 is a perspective view showing an outline configuration of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 개괄적인 구성을 표현하는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a general configuration of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박은 공기 분출부(10), 매니 폴드 배관(20), 공기 공급원(30)을 포함할 수 있다.1 and 2, an air lubrication vessel according to an embodiment of the present invention may include an air blowing
공기 분출부(10)는 일반적으로 공기 윤활 선박(1)의 선수(2)의 인근의 선저면(4) 상에 배치되며, 공기 또는 기포를 분출하여 공기층 또는 기포층을 형성할 수 있다. 형성된 공기층 또는 기포층은 선저면을 따라 선미(3) 인근의 프로펠러(5)를 향해 유동할 수 있고, 선박(1)이 정방향(x)으로 운항 중일 때, 가능한 선저면(4)을 균일하게 덮어 해수와 선저면(4) 사이의 마찰 저항을 감소시킬 수 있다.The
공기 분출부(10)는 복수의 분출부로 형성될 수 있고, 도시된 실시예에서, 공기 분출부(10)는 제1 분출부(10a), 제2 분출부(10b), 및 제3 분출부(10c)를 포함하는 것으로 예시되었다. 제1 분출부(10a), 제2 분출부(10b), 및 제3 분출부(10c)는 선수(2)의 인근 선저면에 선박(1)의 폭 방향으로 배치되어, 선박(1)의 선저면(4)의 전체 폭에 걸쳐, 균일하게 종방향으로 유동하는 공기층 또는 기포층(B)을 형성할 수 있다.The
매니 폴드 배관(20)은 공기 공급원(30)과 공기 분출부(10) 사이에 배치될 수 있고, 공기 공급원(30)으로부터 제공되는 공기를 공기 분출부(10)로 제공할 수 있다.The
공기 분출부(10), 매니 폴드 배관(20) 및 공기 공급원(30)으로 이어지는 공기 공급 계통은 이어질 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.The air supply system leading to the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 공기 공급 계통을 도시하는 계통 블록도이다.3 is a system block diagram showing an air supply system of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 공기 공급원(30)은 매니 폴드 배관(20)으로 압축 공기를 공급하는 에어 컴프레셔(32) 및 에어 리시버(34)를 포함할 수 있다. 공기 공급원(30)은 외부의 발전기(G)로부터 공급되는 에너지, 예를 들어, 전력을 공급 받아 공기를 압축할 수 있고, 압축된 공기를 에어 리시버로 공급할 수 있다. 에어 리시버 내에 공급된 압축 공기는 높은 압력을 가질 수 있고, 이러한 압축 공기의 높은 압력은 압축 공기가 매니 폴드 배관(20)을 지나 공기 분출부(10)로 유동하는 구동력으로 작용될 수 있다.Referring to FIG. 3, in one embodiment of the present invention, the
매니 폴드 배관(20)은 에어 리시버(34)에 저장된 공기를 분출부(10)로 공급할 수 있고, 예를 들어, 압력 게이지(P), 열 게이지(H) 및 유량기(Q)를 포함하여 유동하는 공기의 상태를 모니터링할 수 있다.The
공기 분출부(10)는 복수의 분출부를 포함할 수 있고, 각각의 분출부들은 복수의 분출 챔버를 포함할 수 있다.The
도 3에 도시된 실시예에서, 공기 분출부(10)는 제1 분출부(10a) 및 제2 분출부(10b)를 포함하는 것으로 예시되었으며, 제1 분출부(10a) 및 제2 분출부(10b)는 각각 3 개의 분출 챔버를 포함하는 것으로 예시되었다.3, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 일 분출 챔버를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram showing a single jet chamber of an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박은 분출 챔버(300), 공급 파이프 라인(22) 및 분출 밸브(400)를 포함한다.Referring to FIG. 4, an air lubricating vessel according to an embodiment of the present invention includes a jetting
도 4에서, 하나의 분출 챔버(300)가 예시적으로 도시되었다. 다만, 본 발명에 따른 공기 윤활 선박에서, 분출 챔버(300)는 복수 일 수 있고, 예를 들어, 선박의 폭 방향(y 방향)으로 복수개의 분출 챔버(300)가 직렬로 나란하게 배치될 수 있다. 분출 챔버(300)는 선저면에 설치될 수 있고 공기를 분출하는 복수의 분출구를 포함할 수 있다. 복수의 분출 챔버(300)는 하나의 분출부, 예를 들어, 제1 분출부(10a)를 형성할 수 있고, 본 발명에 따른 공기 분출부(10)는 적어도 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 분출부들을 포함할 수 있다.In Fig. 4, one
분출 챔버(300)는, 공급 파이프 라인(22) 및 분출 플레이트(320)를 수용하는 공간 또는 용적(310)을 포함하며 부분적으로 폐쇄된 구조일 수 있고, 적어도 그 일면에는 분출 플레이트(320)가 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예들에서, 매니폴드 배관(20)이 분지되 공급 파이프 라인(22)이 선저면의 분출 플레이트(320)의 분출 밸브(400)으로 직접 연결될 수 있고, 별도의 수용 공간인 분출 챔버(300)은 생략될 수도 있다.The
분출 플레이트(320)는 복수의 분출구(322)를 포함할 수 있고, 선박의 선저면에 평행하게 또는 선저면으로부터 돌출될 수 있다. 공급 파이프 라인(22)은 매니 폴드 배관(20)으로 공급되는 공기(AIR)를 분배하여 각각의 분출 밸브(400)으로 공급할 수 있다.The
분출 밸브(400)는 각각의 분출구에 부착 또는 삽입될 수 있다. 이에, 공급 파이프 라인(22)들로 공급된 공기는 분출 밸브(400)를 통해 선저면에 접한 해저로 분출될 수 있다. 분출 밸브(400)를 통해 분출된 공기는 공기층 또는 기포층(B)을 형성할 수 있다. 이하에서는, 분출 밸브(400)를 통해 분출된 공기가 기포층(B)을 형성하는 것으로 예시하여 설명하도록 한다.The
공급 파이프 라인(22)은 매니 폴드 배관(20)이 분지되어 각각의 분출 챔버(300)에 연결되는 라인일 수 있다. 따라서, 공급 파이프 라인(22)은 매니 폴드 배관(20)에 유체 연통 가능하게 연결되는 별도의 배관일 수 있거나 또는 매니 폴드 배관 그 자체가 연장된 배관일 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서, 분출 밸브(400)는, 분출 밸브(400)의 일단에 연결되는 공급 파이프 라인(22) 내의 압력과 분출 밸브(400)의 타단에 인접한 해수의 수압의 차이가 일정 압력 이상일 때 개방되고, 일정 압력 이하일 때 폐쇄될 수 있다. 여기서, "일정 압력"이란, 분출 밸브(400)의 개폐를 결정하기 위한 일종의 임계 값으로서, 공기 윤활 선박 및 분출 밸브(400)의 설계 인자에 따라 변경될 수 있는 임계 압력 값이다.In one embodiment of the present invention, the
분출 밸브(400)는 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력 또는 분출 밸브(400)에 인접한 공급 파이프 라인(22) 내부 압력이 해당 분출 밸브(400)에 인접한 해수의 수압에 비해 일정 압력 값, 즉, 설계된 임계값 보다 클 때, 밸브를 개폐할 수 있고, 그렇지 않을 경우, 밸브를 폐쇄할 수 있다.The squirting
또한, 분출 밸브(400)는, 일종의 역류 방지 밸브, 또는 체크 밸브로서 기능할 수 있고, 만일, 분출 밸브(400)에 작용하는 수압이 분출 밸브(400)에 인접한 공급 파이프 라인(22) 내부 압력 보다 클 때, 분출 밸브(400)는 자동으로 닫힐 수 있고 해수가 공급 파이프 라인(22) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.The
나아가, 공기 윤활 선박의 정박 또는 계류와 같은 상황에서, 즉, 공급 파이프 라인(22)으로 압축 공기가 유입되지 않아 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력이 해수의 압력보다 작아지는 상황에서, 분출 밸브(400)는 자동으로 폐쇄될 수 있다. 이로써, 분출 밸브(400)의 하부는 공기로 채워질 수 있고, 공급 파이프 라인(22) 내부는 물론이고 분출 밸브(400) 하부로도 해수가 유입되지 않아, 해수에 의한 부식 등 오염이 방지될 수 있다.Furthermore, in a situation such as an anchorage or mooring of an air lubricating vessel, that is, in a situation where the pressure inside the
나아가, 분출 밸브(400)는, 공급 파이프 라인(22)으로부터 해저로 이어지는 공기의 유동 경로에 유동 저항을 증가시키는 역할을 수행할 수 있고, 이로써, 정상적인 공기 윤활 작동시, 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력 레벨을 증가시킬 수 있다. 이는, 예를 들어, 롤링과 같은 선박의 자세 변화가 이루어질 때, 분출 챔버(300) 내의 분출 밸브(400) 또는 분출구(322)에 작용하는 수압의 편차가 발생될 것이나, 분출 밸브(400)에 의해, 각각의 분출 밸브(400)로 유동하는 공기의 유동 저항이 증가하였기 때문에, 또는 분출 챔버(300)의 내부 압력이 증가하였기 때문에, 이러한 수압의 편차의 영향은 상대적으로 감소될 수 있다.Further, the
즉, 본 발명에서, 롤링에 의해, 선박의 폭 방향(y)으로 수심의 차이가 발생하여, 선박의 폭 방향으로 각각의 분출 밸브(400)에 작용하는 수압의 편차가 발생할 때, 그러한 편차는 각각의 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력에 비해 상대적으로 충분히 작기 때문에, 분출 밸브(400)를 통해 분출되는 공기의 양을 결정하는, 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력과 각각의 분출 밸브(400)에 작용하는 전체적인 수압의 차이에는 유의미한 편차로 작용되지 않을 수 있다.That is, in the present invention, when the difference in depth in the width direction y of the ship occurs due to rolling, and the deviation of the water pressure acting on each of the
따라서, 적어도 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박에서, 각각의 분출 밸브(400)들은, 각각의 분출 밸브(400)에 작용하는 수압이 편차를 가짐에도, 가능한 균일한 양의 공기를 분출할 수 있다.Accordingly, at least in the air lubricating vessel according to the embodiment of the present invention, each of the
또한, 분출 챔버(300)는 그 내부에 배치되는 누수 감지 센서(500)를 더 포함할 수 있다. 누수 감지 센서(500)는 분출 챔버(300) 내부로 유입되는 해수의 존재 여부를 감지할 수 있다. 만일, 누수 감지 센서(500)에 의해 분출 챔버(300) 내부로 해수가 누수되는 것이 감지된다면, 이는 예를 들어, 분출 밸브(400)의 고장이 의심될 수 여길 있고, 작동자는 분출 밸브(400)의 이상 유무를 확인하여 고장난 분출 밸브(400)를 교체할 수 있다.In addition, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분출 밸브(400)의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of an
도 6은 도 5의 본 발명의 일 실시예에 따른 분출 밸브(400)가 개방된 상태를 예시하는 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which the
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분출 밸브(400)는, 밸브 본체(410), 노즐 조립체, 스프링(430), 및 볼 밸브(450)를 포함할 수 있다.5 and 6, an
밸브 본체(410)는 분출 챔버(300) 내부에서 분출 플레이트(320)에 부착될 수 있다. 밸브 본체(410)는 적어도 일부가 분출 플레이트(320)의 분출구(322)에 삽입되어 분출 플레이트(320)에 고정될 수 있다. 앞서 분출 플레이트(320)는 선체와 구분되는 별개의 구성으로 설명되었으나, 분출 플레이트(320)는 그 자체가 선체의 선저면의 일부일 수 있고, 분출구는 선체의 선저면에 형성된 통공일 수 있다.The
밸브 본체(410)는 그 내부에 형성된 압력실(416) 및 분출 실린더(417)를 포함할 수 있고, 압력실(416) 및 분출 실린더(417)는 밸브 본체(410)의 내부에서 밸브 본체(410)의 내부를 향하여 관입되는 격벽에 의해 그 영역이 분리될 수 있다. 밸브 본체(410)의 내부를 향하여 관입되는 격벽은 압력실(416)과 분출 실린더(417)를 유체 연통하게 연결하는 연결 통로(412)를 형성할 수 있고, 연결 통로(412)는 노즐 조립체에 의해 개방 또는 폐쇄될 수 있다.The
밸브 본체(410)의 상부 일측에는 외부, 즉, 공급 파이프 라인(22)으로부터 압력실(416) 내부로 공기를 도입시키는 도입 개구(418)를 포함할 수 있고, 공기 도입 노즐(440)의 적어도 일부가 도입 개구(418) 내부로 삽입될 수 있다. 공기 도입 노즐(440)을 통해 공급 파이프 라인(22) 내부의 공기는 압력실(416) 내부로 도입될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 몇몇 다른 실시예들에서, 공급 파이프 라인(22)은 분출 챔버(300)으로 공기를 도입시킬 수 있고, 분출 챔버를 거쳐 분출 챔버 내부의 공기가 공기 도입 노즐을 통해 분출 밸브로 도입될 수도 있다.One side of the
압력실(416) 내부의 공기의 압력이 해수의 수압 및 스프링(430)의 탄성력을 극복할 만큼 충분히 클 때, 즉, 압력실(416) 내부의 압력이 일정 압력 이상일 때, 노즐 조립체는 하부로 하강할 수 있고, 공급 파이프 라인(22)으로부터 압력실(416)로 유입되는 공기는 다시 분출 실린더(417)를 통해 선저의 해수로 분출될 수 있다.When the pressure of the air inside the
노즐 조립체는 분출 실린더(417)와 연결 통로 사이에 배치되는 노즐 몸체(422), 노즐 몸체(422)의 상단면으로부터 밸브 본체(410) 상단의 노즐 개구(414)를 지나 밸브 본체(410)의 상부로 연장하는 노즐 기둥(420) 및 노즐 기둥(420)의 상단부에 형성된 스프링 걸림부(424)를 포함할 수 있다. 스프링(430)은 스프링 걸림부(424)와 밸브 본체(410)의 상단면 사이에 배치될 수 있고, 노즐 조립체의 하방향 이동, 즉, 해수를 향한 이동에 반발하는 탄성력을 제공할 수 있다. 스프링(430)은 일정 부분 압축된 상태로 설치될 수 있고, 스프링(430)의 하방 이동을 위해서는 초기 압축된 스프링(430)을 탄성 변형시키기 충분한 힘이 노즐 몸체(422)의 상부에 가해져야 할 것이다. 따라서, 압력실(416) 또는 공급 파이프 라인(22)의 압력이 일정 압력 이하일 때, 즉, 예를 들어, 해수의 수압이 노즐 몸체(422)를 밸브 본체(410)의 상부를 향하여 가압하는 힘 및 스프링(430)의 초기 압축된 탄성력의 합보다 압력실(416) 내부의 공기의 압력이 노즐 몸체(422)의 상부를 하방으로 누르는 힘보다 작을 때, 노즐 몸체(422)는 연결 통로를 폐쇄하는 상태를 유지할 수 있다. 또한, 노즐 몸체(422)가 하방으로 이동하여 연결 통로를 개방하기 위해서는 압력실(416) 내부의 공기의 압력이 수압 및 초기 압축된 스프링(430)의 탄성력을 극복할 수 있도록 일정 압력 이상이어야 할 것이다.The nozzle assembly includes a
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 분출 밸브(400)는 분출 실린더(417)에 설치되는 볼 밸브(450)을 더 포함할 수 있다. 볼 밸브(450)는 작동자의 편의에 따라 분출 실린더(417)의 공기 유동을 폐쇄 또는 개방할 수 있고, 예를 들어, 유지 보수 등의 이유로 공기 윤활 작동을 수행하지 않는 경우, 분출 밸브(400) 및 분출 챔버(300) 내부로 해수가 유입되는 것을 완전히 차단할 수 있다.In addition, the blowing
이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 일 실시예에 따른 분출 밸브(400)를 포함하는 공기 윤활 선박과 이를 포함하지 않는 비교예에 대한 공기 윤활 과정의 차이를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 7 to 10, differences between air lubrication vessels including the
도 7은 비교예에 따른 공기 윤활 선박의 분출 챔버들을 예시하는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating ejection chambers of an air lubricated vessel according to a comparative example.
도 8은 선박의 롤링 시, 비교예의 하나의 분출 챔버의 상태를 예시하는 블록도이다.8 is a block diagram illustrating the state of one ejection chamber of the comparative example when the vessel is rolled.
도 9는 선박의 롤링 시, 비교예의 복수의 분출 챔버들을 포함하는 분출부를 예시하는 블록도이다.9 is a block diagram illustrating an ejector including a plurality of ejection chambers of a comparative example when the vessel is rolled.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박의 롤링 시, 분출 챔버의 상태를 예시하는 블록도이다.10 is a block diagram illustrating the state of the ejection chamber when the air lubricating vessel is rolled according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 비교예의 공기 윤활 선박은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박에 비하여, 분출 밸브가 분출 챔버(100, 110, 120) 내에 설치되어 있지 않은 점에서 차이가 있다.Referring to FIG. 7, the air lubricating vessel of the comparative example differs from the air lubricating vessel according to the embodiment of the present invention in that the jetting valve is not provided in the jetting
공기 윤활 선박이 도 1에 도시된 바와 같이, 3 개의 분출부를 가질 때, 비교예는 각각의 분출부들(10a, 10b, 10c)에 각각 대응하는 제1 비교 분출 챔버 (100), 제2 비교 분출 챔버)(110) 및 제3 비교 분출 챔버(120)를 포함하며, 각각의 비교 분출 챔버들은 매니 폴드 배관(20)에 직접 연결된다.When the air lubrication vessel has three ejection sections as shown in Fig. 1, the comparative example has a first
제1 비교 분출 챔버(100), 제2 비교 분출 챔버(110) 및 제3 비교 분출 챔버(120)는 그 구조가 동일하고 배관 연결에 따른 배관 저항이 동일할 때, 매니 폴드 배관(20)으로부터 동일한 양의 공기를 공급받을 수 있고, 분출구를 통해 동일한 양의 기포를 분출할 수 있다.When the first
다만, 도 8 및 도 9를 참조하면, 선박의 자세 변동, 예를 들어, 롤링이 이루어질 때, 하나의 챔버의 복수의 챔버에는 서로 다른 수압이 작용될 수 있다. 보통 분출구가 분출 챔버로부터 해수 내로의 유동에 큰 유동 저항을 가하는 것이 아니므로, 분출 챔버 내부의 압력과 일반 운행시(롤링 되지 않을 시)의 수압은 큰 차이가 없게 된다. 따라서, 선박의 롤링이 이루어질 때, 선박의 폭 방향(y)으로 수압의 편차가 발생하면, 상대적으로 더 깊게 잠기는 부분(도 8의 좌측 부분)의 분출구를 통해 해수가 유입될 수 있고, 이는 상대적으로 기울임 높이(h)만큼 더 얕게 잠기는 부분(도 8의 우측 부분)의 분출구를 통해서만 공기 또는 기포가 배출되는 상황을 야기할 수 있다.However, referring to FIGS. 8 and 9, when the posture variation of the ship, for example, rolling, is performed, different water pressure may be applied to a plurality of chambers of one chamber. Since the jet usually does not apply a large flow resistance to the flow into the seawater from the jet chamber, there is no significant difference between the pressure inside the jet chamber and the hydraulic pressure during normal operation (when not rolled). Therefore, when the water pressure fluctuates in the width direction y of the ship when the ship is rolling, seawater can be introduced through the air outlet at a relatively deeper portion (the left portion in Fig. 8) Air or air bubbles may be discharged only through the air blow-out port of the portion (the right-hand portion in Fig. 8) that is so shallowly locked by the tilting height h.
따라서, 도 8 및 도 9에 예시한 바와 같이, 제1 비교 분출 챔버(100), 제2 비교 분출 챔버(110) 및 제3 비교 분출 챔버(120)를 통해 분출되는 기포는 비대칭적일 수 있고, 이는 롤링된 선박의 선저면에 불균일한 공기층 및 기포층을 형성할 수 있고, 요구하는 마찰 저항 감소가 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.8 and 9, the bubbles ejected through the first
반면에, 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박은, 각각의 분출구에 결합되는 분출 챔버(300)들을 포함함으로써, 선박의 롤링과 같은 자세 변화에도 가능한 균일한 공기층 또는 기포층(B)을 형성할 수 있다.10, air lubrication vessels according to an embodiment of the present invention include jetting
더욱 구체적으로, 본 발명의 일 실시예서, 분출 밸브(400)는 분출 밸브(400)의 일단에 인접하는 공급 파이프 라인(22) 내의 압력과 분출 밸브(400)의 타단에 인접한 해수의 수압의 차이가 일정 압력 이상일 때 개방되고, 일정 압력 이하일 때 폐쇄될 수 있다. 분출 밸브(400)는 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력 또는 분출 밸브(400)에 인접한 공급 파이프 라인(22) 내부 압력 또는 압력실(416)의 압력이 분출 밸브(400)에 인접한 해수의 수압 및 스프링(430)의 초기 압축 탄성력에 비해 클 때, 밸브를 개폐할 수 있고, 그렇지 않을 경우, 밸브를 폐쇄할 수 있다.More specifically, in one embodiment of the present invention, the
이에 따라, 분출 밸브(400)는, 공급 파이프 라인(22)으로부터 해저로 이어지는 공기의 유동 경로에 유동 저항을 증가시키는 역할을 수행할 수 있고, 이로써, 정상적인 공기 윤활 작동시, 분출 챔버(300) 내부의 압력 레벨을 증가시킬 수 있다. 이에, 예를 들어, 롤링과 같은 선박의 자세 변화가 이루어지더라도, 선박의 폭 방향으로 각각의 분출구에 작용하는 수압의 편차가 발생하더라도, 이는, 각각의 분출구로 이어지는 유동 경로의 유동 저항에 비하여 충분히 작은 값이기 때문에, 수압의 편차에 따른 영향은 상대적으로 감소될 수 있다.Accordingly, the
즉, 본 발명에서, 롤링에 의해, 선박의 폭 방향(y)으로 수심의 차이가 발생하여, 선박의 폭 방향으로 각각의 분출 밸브(400)에 작용하는 수압의 편차가 발생할 때, 그러한 편차는 스프링(430)의 초기 압축 및 탄성 작용에 따른 일정 압력에 비하여 상대적으로 충분히 작은 값이기 때문에, 분출 밸브(400)를 통해 분출되는 공기의 양을 결정하는, 공급 파이프 라인(22) 내부의 압력과 각각의 분출 밸브(400)에 작용하는 전체적인 수압의 차이에는 유의미한 편차로 작용되지 않을 수 있다.That is, in the present invention, when the difference in depth in the width direction y of the ship occurs due to rolling, and the deviation of the water pressure acting on each of the
따라서, 적어도 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 윤활 선박에서, 각각의 분출 밸브(400)들은, 각각의 분출 밸브(400)에 작용하는 수압이 편차를 가짐에도, 가능한 균일한 양의 공기를 분출할 수 있다.Accordingly, at least in the air lubricating vessel according to the embodiment of the present invention, each of the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10: 공기 분출부 20: 매니폴드 배관
30: 공기 공급원 400: 분출 밸브
410: 밸브 본체 422: 노즐 몸체
430: 스프링10: air spouting part 20: manifold piping
30: air source 400: spout valve
410: valve body 422: nozzle body
430: spring
Claims (7)
상기 선저면에 설치되고 공기를 분출하는 복수의 분출구를 포함하는 분출 플레이트;
상기 복수의 분출 플레이트의 복수의 분출구로 각각 공기를 공급하는 공급 파이프 라인; 및
상기 분출구에 부착되는 분출 밸브를 포함하되,
상기 분출 밸브는, 상기 분출 밸브의 일단에 인접한 상기 공급 파이프 라인의 압력과 상기 분출 밸브의 타단에 인접한 해수의 수압의 차이가 일정 압력 이상일 때 개방되고, 상기 일정 압력 이하일 때 폐쇄되고,
상기 분출 밸브는,
적어도 일부가 상기 분출구로 삽입되고, 내부에 연결 통로를 통해 유체 연통하는 압력실 및 분출 실린더를 포함하는 밸브 본체와,
상기 밸브 본체의 상단면의 노즐 개구를 통해 상기 밸브 본체 내부로 삽입되는 노즐 조립체를 포함하되,
상기 노즐 조립체는, 상기 분출 실린더와 상기 연결 통로 사이에 배치되는 노즐 몸체, 상기 노즐 몸체의 상단면으로부터 상기 노즐 개구를 통해 상기 밸브 본체의 상부로 연장하는 노즐 기둥 및 상기 노즐 기둥의 상단부에 형성된 스프링 걸림부와, 상기 스프링 걸림부와 상기 밸브 본체의 상단면 사이에 배치되는 스프링을 포함하는,
공기 윤활 선박.1. An air lubrication vessel for ejecting air to a bottom surface of a line to reduce frictional resistance,
An ejection plate provided on the line bottom surface and including a plurality of ejection outlets for ejecting air;
A supply pipeline for supplying air to a plurality of air outlets of the plurality of ejection plates; And
And an ejection valve attached to the ejection port,
Wherein the discharge valve is opened when the difference between the pressure of the supply pipeline adjacent to one end of the discharge valve and the water pressure of the seawater adjacent to the other end of the discharge valve is equal to or higher than a predetermined pressure,
Wherein the ejection valve comprises:
A valve body including at least a portion of which is inserted into the jet port and which includes a pressure chamber and a jetting cylinder in fluid communication with each other through a connection passage;
And a nozzle assembly inserted into the valve body through a nozzle opening on an upper end surface of the valve body,
Wherein the nozzle assembly includes a nozzle body disposed between the ejection cylinder and the connection passage, a nozzle column extending from an upper surface of the nozzle body to the upper portion of the valve body through the nozzle opening, and a spring formed on an upper end of the nozzle column, And a spring disposed between the spring engagement portion and the upper end surface of the valve body.
Air lubrication vessel.
The air lubrication vessel of claim 1, wherein the ejection valve further comprises a ball valve installed in the ejection cylinder.
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