KR20120035441A - Ship having energy recovery device - Google Patents

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KR20120035441A KR1020100096949A KR20100096949A KR20120035441A KR 20120035441 A KR20120035441 A KR 20120035441A KR 1020100096949 A KR1020100096949 A KR 1020100096949A KR 20100096949 A KR20100096949 A KR 20100096949A KR 20120035441 A KR20120035441 A KR 20120035441A
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A ship having an energy recovery device is provided to minimize costing reduction of a rudder depending on reducing rudder blade area by installing a power generator for recovering energy in a fixed wing. CONSTITUTION: A ship having an energy recovery device includes a hull(10), a propeller(12), an energy recovery part(20), and a pair of rudders(30). The propeller generates driving force by rotating the propeller installed in a stern of the hull. The energy recover part is installed in the rear side of the propeller and generates power by using wake generated while rotating the propeller. The rudder is installed in both sides of the energy recovery part to control moving direction of the ship.

Description

에너지 회수 장치를 구비한 선박 {SHIP HAVING ENERGY RECOVERY DEVICE}Ship with energy recovery device {SHIP HAVING ENERGY RECOVERY DEVICE}

본 발명은 추진기에서 발생하는 후류를 에너지로 회수할 수 있도록 한 에너지 회수 장치를 구비한 선박에 관한 것이다.
The present invention relates to a vessel provided with an energy recovery device capable of recovering the wake generated by the propeller as energy.

일반적으로 선박은 추진력을 발생시키는 추진기와, 이 추진기로부터 발생된 추진력을 이용하여 선박의 진행방향을 조정하는 러더를 포함한다.In general, a ship includes a propeller for generating a propulsion force and a rudder for adjusting the propagation direction of the ship by using the propulsion force generated from the propeller.

추진기는 선체에 설치된 엔진(engine)과, 이 엔진의 회전축과 연결되며 선체의 외측으로 돌출된 프로펠러(propeller)를 포함하며, 이 프로펠러를 회전시킴에 따라 추진력을 발생시킨다.The propeller includes an engine installed on the hull, and a propeller connected to the rotation axis of the engine and protruding outward of the hull, and generates propulsion force by rotating the propeller.

이러한 프로펠러는 선체의 선미부 하부에 위치된다. 또한, 선체에는 프로펠러의 후방에서 선박의 진행방향을 조정하기 위한 러더가 설치된다.This propeller is located below the stern of the hull. In addition, the hull is provided with a rudder for adjusting the traveling direction of the ship from the rear of the propeller.

러더는 선체에 대해 회전 가능하게 설치되며, 프로펠러로부터 발생된 추진력의 작용방향을 변경하여 선박의 진행방향을 조정한다.The rudder is installed rotatably with respect to the hull and adjusts the direction of the ship by changing the direction of action of the propulsion force generated from the propeller.

이러한 추진기는 프로펠러의 회전 시 프로펠러 후방에 회전 후류를 형성시킨다. 이러한 회전하는 후류는 추진기의 효율을 떨어뜨리는 요인이 되고 있으며, 이에 따라 후류의 회전을 감소시키고, 이를 이용하여 에너지를 회수하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.This propeller forms a rotating wake behind the propellers when the propellers rotate. This rotating wake has become a factor to reduce the efficiency of the propeller, and thus, there is a demand for the development of technology for reducing the rotation of the wake and recovering energy using the wake.

도 1은 종래 기술에 따른 에너지 회수부가 구비된 선박의 부분도이다. 도 1를 참조하면, 선체(1)의 프로펠러(3) 뒤 쪽에 러더 혼(4)과 러더 블레이드(2)로 구성된 러더가 배치된다. 프로펠러(3)의 뒤 쪽의 러더 혼(4)에 프로펠러(3)의 후류를 받고 회전하는 에너지 회수용 프로펠러(5)를 설치하고 회전 전달 수단(10)을 통하여 선체(1) 내의 발전장치(11)에 회전력을 전달하여 에너지를 회수한다.1 is a partial view of a vessel provided with an energy recovery unit according to the prior art. Referring to FIG. 1, a rudder consisting of a rudder horn 4 and a rudder blade 2 is arranged behind the propeller 3 of the hull 1. In the rudder horn 4 at the rear of the propeller 3, an energy recovery propeller 5, which is rotated in the wake of the propeller 3, is installed, and the power generation device in the hull 1 is rotated through the rotation transmission means 10. Recover energy by transmitting rotational force to 11).

그러나, 선체(1)의 프로펠러(3)의 후단에 에너지 회수용 프로펠러(5)가 대향하여 설치되기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 러더 혼(4)의 길이가 연장되어야 하고 이에 따라 러더 블레이드(2)의 조타면적이 감소되어 양력이 감소되는 요인이 되고, 이에 따라 선박의 운항 안전성과 관련된 조정 성능에 문제가 발생하게 된다.
However, in order to install the energy recovery propeller 5 at the rear end of the propeller 3 of the hull 1, the length of the rudder horn 4 must be extended as shown in FIG. The steering area of 2) is reduced, which causes the lifting force to be reduced, thereby causing problems in the adjustment performance related to the operational safety of the ship.

본 발명의 실시예는 프로펠러의 회전시 발생하는 후류를 이용하여 에너지를 회수할 수 있으며, 선박의 운항 안전성 및 조종운동 특성을 증가시키는 에너지 회수 장치를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
Embodiment of the present invention is to provide a vessel having an energy recovery device that can recover the energy by using the wake generated during the rotation of the propeller, to increase the operational safety and steering motion characteristics of the vessel.

본 발명의 일 측면에 따른 에너지 회수 장치를 구비한 선박은, 선체와, 선체의 선미측에 설치된 프로펠러를 회전시켜 추진력을 발생시키는 추진기와, 프로펠러의 후방에 설치되어 프로펠러의 회전시 발생된 후류를 이용하여 발전하는 에너지 회수부와, 에너지 회수부의 양측에 설치되어 선박의 진행방향을 조종하는 한 쌍의 러더를 포함한다.The ship provided with an energy recovery device according to an aspect of the present invention, the hull, a propeller to generate a propulsion force by rotating the propeller installed on the stern side of the hull, and the rear side of the propeller installed at the rear of the propeller is generated And a pair of rudders installed on both sides of the energy recovery unit for generating power and controlling the traveling direction of the ship.

에너지 회수부는 선체의 선미부에 프로펠러의 후방에 위치하도록 설치된 고정익과, 고정익에 설치된 회수용 프로펠러와, 회수용 프로펠러와 연결되어 전기를 생산하는 발전기를 포함할 수 있다.The energy recovery unit may include a fixed blade installed to be located behind the propeller at the stern portion of the hull, a recovery propeller installed on the fixed blade, and a generator connected to the recovery propeller to generate electricity.

에너지 회수부는 프로펠러의 후방에 위치하도록 고정익에 설치된 벌브를 포함하고, 회수용 프로펠러는 벌브에 설치될 수 있다.
The energy recovery unit includes a bulb installed in the fixed blade to be located behind the propeller, the recovery propeller may be installed in the bulb.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 회수를 위한 발전장치가 별도의 고정익에 설치되므로 기존의 러더 혼에 설치된 에너지 발전장치에 의한 러더 블레이드 면적 감소에 따른 러더의 타력 감소를 최소화할 수 있으며, 복수의 러더의 설치로 인해 개개의 조타 면적을 감소시켜 선박의 선형 설계시 여유공간의 확보가 용이할 뿐만 아니라, 선박의 운항 안전성 및 조종운동 특성을 향상시킬 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, since the generator for energy recovery is installed on a separate fixed blade, it is possible to minimize the reduction of the rudder force due to the reduction of the rudder blade area by the energy generator installed in the existing rudder horn. Due to the installation of the rudders, the individual steering area is reduced, making it easy to secure the free space in the linear design of the ship, and also improve the operational safety and maneuvering characteristics of the ship.

도 1은 종래 기술에 따른 에너지 회수부가 구비된 선박의 부분도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저면도.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 러더 회전각도에 따른 토크(torque) 특성 곡선을 도시한 그래프.1 is a partial view of a vessel provided with an energy recovery unit according to the prior art.
2 is a side view of a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a bottom view of a ship according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 3.
5 is a graph showing a torque characteristic curve according to the rudder rotation angle of the ship according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

이하, 본 발명에 따른 선박을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a ship according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. do.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저면도이다. 또한, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선의 단면도이다.2 is a side view of a ship according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a bottom view of a ship according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 선박(1)은 선체(10), 프로펠러(12), 에너지 회수부(20), 고정익(22), 회수용 프로펠러(24), 발전기(26), 벌브(28), 러더(30), 러더 혼(32), 러더 블레이드(34)를 포함할 수 있다.2 to 4, the ship 1 according to the present embodiment includes a hull 10, a propeller 12, an energy recovery unit 20, a fixed blade 22, a recovery propeller 24, and a generator ( 26), bulb 28, rudder 30, rudder horn 32, rudder blade 34.

본 실시예의 선박(1)은 선체(10)의 내부에 화물창, 엔진 룸 등이 배치되며, 이 엔진 룸에 설치된 엔진의 구동력을 이용하여 선박(1)을 추진시키는 추진기를 포함한다.The ship 1 of the present embodiment includes a cargo hold, an engine room, etc. disposed inside the hull 10, and includes a propeller for propelling the ship 1 by using a driving force of an engine installed in the engine room.

추진기는 선체(10)에 설치된 엔진(engine)과, 이 엔진의 회전축과 연결되며 선체(10)의 외측으로 돌출된 프로펠러(propeller)(12)를 포함하며, 이 프로펠러(12)를 회전시킴에 따라 추진력을 발생시킨다.The propeller includes an engine installed in the hull 10 and a propeller 12 connected to the rotational shaft of the engine and protruding outward of the hull 10 to rotate the propeller 12. To generate propulsion.

한편, 선체(10)의 선미부에는 이 프로펠러(12)의 회전시 발생하는 후류를 이용하여 전기를 발생시키기 위한 에너지 회수부(20)가 마련될 수 있다.On the other hand, the stern portion of the hull 10 may be provided with an energy recovery unit 20 for generating electricity by using the wake generated when the propeller 12 rotates.

본 실시예에서, 에너지 회수부(20)는 프로펠러(12)의 후방에 설치되어 프로펠러(12)의 회전시 발생된 후류를 이용하여 에너지를 생성할 수 있다.In the present embodiment, the energy recovery unit 20 may be installed at the rear of the propeller 12 to generate energy using the wake generated during the rotation of the propeller 12.

이를 위해 에너지 회수부(20)는 선체(10)의 선미부 상부에서 하향 설치되어 프로펠러(12)의 후방에 위치되는 고정익(22)을 포함할 수 있다.To this end, the energy recovery unit 20 may include a fixed blade 22 which is installed downward from the stern portion of the hull 10 and located behind the propeller 12.

그리고 고정익(22)에는 프로펠러(12)에서 발생된 후류에 의해 회전하는 회수용 프로펠러(24)가 설치될 수 있다. 그리고, 회수용 프로펠러(24)에는 전기를 생산하기 위한 발전기(26)가 연결될 수 있다.In addition, the fixed blade 22 may be provided with a recovery propeller 24 which rotates due to the wake generated by the propeller 12. In addition, a generator 26 for producing electricity may be connected to the recovery propeller 24.

본 실시예에서 발전기(26)는 선체(10)의 내부에 설치되어 회전축 및 기어를 통해 회수용 프로펠러(24)에 연결될 수 있다.In this embodiment, the generator 26 may be installed inside the hull 10 and may be connected to the recovery propeller 24 through a rotating shaft and a gear.

본 실시예에서 발전기(26)는 선체(10)의 내부에 설치된 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일례로, 발전기(26)는 고정익(22)의 내부에 설치되어 회수용 프로펠러(24)의 회전축에 직접 연결되는 것도 가능하다.In this embodiment, the generator 26 is described as being installed inside the hull 10, but is not limited thereto. As an example, the generator 26 may be installed inside the fixed blade 22 to be directly connected to the rotary shaft of the recovery propeller 24.

또한, 에너지 회수부(20)는 프로펠러(12)에 위치하도록 고정익(22)에 설치되는 벌브(bulb)(28)를 포함하며, 회수용 프로펠러(24)는 프로펠러(12)에 대향하도록 벌브(28)에 결합될 수 있다. 회수용 프로펠러(24)를 프로펠러(12)에 대향하도록 함으로써 프로펠러(12)에서 발생된 후류가 직접 회수용 프로펠러(24)로 유입되도록 하여 발전효율을 높일 수 있다. In addition, the energy recovery unit 20 includes a bulb 28 installed in the fixed blade 22 to be located in the propeller 12, the recovery propeller 24 is a bulb (2) to face the propeller 12 28). By allowing the recovery propeller 24 to face the propeller 12, the wake generated by the propeller 12 may directly flow into the recovery propeller 24, thereby increasing power generation efficiency.

벌브(28)는 내부에 중공부가 형성될 수 있고, 중공부의 내부로 회수용 프로펠러(24)의 회전축이 삽입되어, 회수용 프로펠러(24)의 회전력을 기어를 통해 선체(10) 내부에 위치하는 발전기(26)로 전달할 수 있다. 한편, 발전기(26)는 회수용 프로펠러(24)의 회전축에 직접 연결되어 고정익(22)의 내부에 위치할 수 있음은 물론이다.Bulb 28 may be a hollow portion formed therein, the rotary shaft of the recovery propeller 24 is inserted into the hollow portion, the rotational force of the recovery propeller 24 located in the hull 10 through the gear May be delivered to the generator 26. On the other hand, the generator 26 may be directly connected to the rotary shaft of the recovery propeller 24 may be located inside the fixed blade (22).

그리고, 벌브(28)의 외형은, 프로펠러(12)의 회전시 발생된 후류를 분산시켜 캐비테이션의 발생을 억제하고, 이에 따른 추진력의 저하를 방지할 수 있도록 둥근 형태로 형성될 수 있다. In addition, the outer shape of the bulb 28 may be formed in a round shape so as to disperse the wake generated during the rotation of the propeller 12 to suppress the occurrence of cavitation, thereby preventing a decrease in propulsion force.

그리고, 이 에너지 회수부(20)의 양측에는 선박(1)의 진행방향을 조정하기 위한 한 쌍의 러더(30)가 설치될 수 있다. 러더(30)는 선체(10)에 대해 회전 가능하게 설치되며, 프로펠러(12)로부터 발생된 추진력의 작용방향을 변경하여 선박(1)의 진행방향을 조정할 수 있다.In addition, a pair of rudders 30 may be installed at both sides of the energy recovery unit 20 to adjust the traveling direction of the vessel 1. The rudder 30 is rotatably installed with respect to the hull 10, and can change the direction of action of the propulsion force generated from the propeller 12 to adjust the traveling direction of the ship 1.

종래와 같이 러더 혼에 에너지 회수용 프로펠러를 프로펠러에 대향하도록 설치하기 위해서는 러더 혼의 길이가 연장되어야 하는데, 이 경우 러더 혼의 길이 연장에 따른 러더 블레이드의 조타면적이 감소하게 되고 이에 따라 선박의 조정을 위한 러더 블레이드의 양력이 감소되어 선박의 조종 성능에 문제가 발생한다. 또한, 러더 블레이드의 회전에 따라 러더 혼에 역 토크와 최대 토크가 증가하는 문제가 발생한다.In order to install the energy recovery propeller in the rudder horn so as to face the propeller as in the prior art, the length of the rudder horn must be extended, in which case the steering area of the rudder blade is reduced according to the extension of the rudder horn and accordingly The lifting force of the rudder blade is reduced, which causes problems in the ship's steering performance. In addition, as the rudder blade rotates, the reverse torque and the maximum torque increase in the rudder horn.

따라서, 본 실시예에서는 고정익(22)의 양측에 한 쌍의 러더(30)를 배치하여 종래에 비해 러더(30)의 양력을 향상시키고 각각의 러더(30)의 면적을 감소시킴으로써 선박의 선형설계 시 여유공간의 확보가 용이하도록 할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, a pair of rudders 30 are arranged on both sides of the fixed blade 22 to improve the lift force of the rudder 30 and to reduce the area of each rudder 30 as compared with the conventional art. The free space can be easily secured.

한 쌍의 러더(30)는, 고정익(22)의 양측에서 선체(10)의 선미부 하단에 각각 결합되는 한 쌍의 러더 혼(32)과, 한 쌍의 러더혼(32)에 회전 가능하게 각각 결합되는 한 쌍의 러더 블레이드(34)를 포함할 수 있다.도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 러더 회전각도에 따른 토크(torque) 특성 곡선을 도시한 그래프이다.The pair of rudders 30 are rotatable to a pair of rudder horns 32 and a pair of rudder horns 32 respectively coupled to the lower end of the stern portion of the hull 10 on both sides of the fixed blade 22. A pair of rudder blades 34 may be coupled to each other. FIG. 5 is a graph illustrating a torque characteristic curve according to a rudder rotation angle of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 종래에는 X1선도에 도시된 바와 같이 에너지 회수부(20)의 설치로 인해 러더(30)에 작용하는 역방향 토크(torque)가 증가되거나, X2선도와 같이 최대 토크가 증가되어 선박(1)의 운항 안전성 및 조종운동 특성을 떨어뜨리는 요인이 되었다.Referring to FIG. 5, in the related art, a reverse torque acting on the rudder 30 is increased due to the installation of the energy recovery unit 20 as shown in the X1 diagram, or the maximum torque is increased as in the X2 diagram. It has been a factor of deteriorating the operational safety and steering motion characteristics of the ship (1).

그런데, 본 실시예와 같이 에너지 회수부(20)가 독립된 고정익(22)을 갖도록 함에 따라 X3선도와 같이 역방향 토크를 감소시킬 수 있으며, 에너지 회수부(20)의 양측에 한 쌍의 러더(30)가 설치됨에 따라 최대 토크를 감소시킬 수 있다.However, as shown in the present embodiment, as the energy recovery unit 20 has the independent fixed blades 22, the reverse torque may be reduced as shown in the X3 diagram, and a pair of rudders 30 may be provided on both sides of the energy recovery unit 20. ), The maximum torque can be reduced.

또한, 본 실시예에서 선박(1)은 한 쌍의 러더(30)에 의해 방향이 제어되므로, 하나의 러더(30)를 갖는 선박(1)에 비해 양력을 증가시킬 수 있다. 한편, 선박(1)은 러더(30)에 의해 형성되는 양력을 동일하게 유지할 경우, 하나의 러더(30)를 갖는 선박(1)에 비해 러더(30) 각각의 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 선박(1)의 선형 설계시 자유도가 증가되어 러더(30)의 설치 위치 등에 대한 여유공간을 용이하게 확보할 수 있다.
In addition, since the direction of the ship 1 is controlled by the pair of rudders 30 in the present embodiment, the lifting force can be increased as compared to the ship 1 having one rudder 30. On the other hand, when the ship 1 maintains the same lift force formed by the rudder 30, it is possible to reduce the area of each rudder 30 compared to the ship 1 having one rudder 30, thereby Accordingly, the degree of freedom in the linear design of the ship 1 is increased, it is possible to easily secure a free space for the installation position of the rudder (30).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

1 : 선박 10 : 선체
12 : 프로펠러 20 : 에너지 회수부
22 : 고정익 24 : 회수용 프로펠러
26 : 발전기 28 : 벌브
30 : 러더 32 : 러더 혼
34 : 러더 블레이드1: ship 10: hull
12: propeller 20: energy recovery unit
22: fixed wing 24: recovery propeller
26: generator 28: bulb
30: Rudder 32: Rudder Horn
34: rudder blade

Claims (4)

선체와,
상기 선체의 선미측에 설치된 프로펠러를 회전시켜 추진력을 발생시키는 추진기와,
상기 프로펠러의 후방에 설치되어 상기 프로펠러의 회전시 발생된 후류를 이용하여 발전하는 에너지 회수부와,
상기 에너지 회수부의 양측에 설치되어 상기 선박의 진행방향을 조종하는 한 쌍의 러더를 포함하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
Hull,
A propeller for generating propulsion by rotating a propeller installed at the stern side of the hull;
An energy recovery unit installed at the rear of the propeller and generating power using the wake generated during the rotation of the propeller;
And a pair of rudders installed on both sides of the energy recovery unit to control a traveling direction of the ship.
청구항 1에 있어서,
상기 에너지 회수부는,
상기 선체의 선미부에 상기 프로펠러의 후방에 위치하도록 설치된 고정익과,
상기 고정익에 설치된 회수용 프로펠러와,
상기 회수용 프로펠러와 연결되어 전기를 생산하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method according to claim 1,
The energy recovery unit,
A fixed blade installed so as to be located behind the propeller at the stern portion of the hull,
A recovery propeller installed on the fixed blade;
And a generator for producing electricity connected to the recovery propeller.
청구항 2에 있어서,
상기 에너지 회수부는 상기 프로펠러의 후방에 위치하도록 상기 고정익에 설치된 벌브를 포함하고,
상기 회수용 프로펠러는 상기 프로펠러에 대향하도록 상기 벌브에 설치된 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.
The method according to claim 2,
The energy recovery unit includes a bulb installed on the fixed blade to be located behind the propeller,
And the recovery propeller is installed on the bulb so as to face the propeller.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 발전기는,
상기 선체의 내부 또는 상기 고정익의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는, 에너지 회수 장치를 구비한 선박.The method according to claim 2 or 3,
The generator,
A ship provided with an energy recovery device, characterized in that located within the hull or inside the fixed blade.
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