KR20150083714A - 공기저항 감소장치 - Google Patents

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KR20150083714A
KR20150083714A KR1020140003582A KR20140003582A KR20150083714A KR 20150083714 A KR20150083714 A KR 20150083714A KR 1020140003582 A KR1020140003582 A KR 1020140003582A KR 20140003582 A KR20140003582 A KR 20140003582A KR 20150083714 A KR20150083714 A KR 20150083714A
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김방은
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

공기저항 감소장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 선박의 데크에 서로 이격되어 배치되고, 상측방향으로 연장된 한 쌍의 지지부재, 상기 한 쌍의 지지부재 사이에 회전 가능하도록 결합된 회전부재 및 상기 회전부재에 권취되어 감기거나 펼쳐지며, 펼쳐졌을 때 선박의 진행방향에 대해서 경사지게 고정되어 공기저항을 줄이는 가이드부를 포함한다.

Description

공기저항 감소장치{Apparatus for air resistance reduction}
본 발명은 공기저항 감소장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박이 운항하는 중에 선박의 선체 외벽과 갑판 그리고 갑판 상에 돌출된 상부구조물은 공기에 의한 저항을 받게 된다.
이와 같이, 선박이 공기에 대한 저항을 받게 되면 운항하기 위해 더 많은 연료를 연소시켜 에너지를 생성해야 하기 때문에 연료의 소모가 증가하고, 속도가 저하되며 조종성능이 악화될 수 있다.
특히, 컨테이너를 해상을 통해 운송하는 컨테이너 운반선의 경우 흘수선 위로 노출되는 컨테이너의 면적이 넓기 때문에, 운항 중에 공기가 컨테이너의 선단 부위와 충돌하여 공기 저항에 의한 문제가 심각하게 발생할 수 있다.
따라서, 선체의 형상을 공기 저항을 작게 받는 형상으로 변경할 수도 있지만, 이 경우에는 컨테이너 적재량이 감소되므로 경제성이 저하될 문제가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 공기저항 저감장치를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 종래에는 상단이 하단보다도 상부 구조(3) 측에 위치하도록 경사면으로 되어 있는 방풍 펜스(fence: 6)를 상부구조(3)보다 선수(N)와 가까운 선체의 선측부(s) 상부에 설치하는 것으로 선박이 운항하는 중에 받는 공기 저항을 감소시킬 수 있었다.
그러나, 이러한 공기저항 저감장치는 높이가 고정된 형태의 저항부재이기 때문에, 컨테이너의 높이가 저항부재보다 상부까지 위치하도록 적재되는 경우에는, 공기 저항이 고스란히 컨테이너에 전달될 수 있다.
이에 따라, 선박의 운항 안정성이 저하되고 공기 저항과 컨테이너의 상호 간섭에 의해 연비가 감소될 수 있는 문제가 있었다.
한국등록특허 10-0720295 (등록일: 2007.05.15)
따라서, 본 출원은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적재되는 화물의 높이에 대응하여 선박의 공기저항을 감소시킬 수 있는 공기저항 감소장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 데크에 서로 이격되어 배치되고, 상측방향으로 연장된 한 쌍의 지지부재, 상기 한 쌍의 지지부재 사이에 회전 가능하도록 결합된 회전부재 및 상기 회전부재에 권취되어 감기거나 펼쳐지며, 펼쳐졌을 때 선박의 진행방향에 대해서 경사지게 고정되어 공기저항을 줄이는 가이드부를 포함하는 공기저항 감소장치가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 지지부재는 화물이 적재된 높이에 대응하도록 신축 가능할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 지지부재는 상기 선박에 적재된 화물보다 상기 선박의 선수 에 가까운 지점에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 지지부재는 상기 데크의 상부에 위치하는 제 1 고정부재, 상기 제 1고정부재에 삽입되는 제 2고정부재 및 상기 제 2고정부재를 상기 제 1고정부재에 대해서 상승시키거나 하강시키는 승강부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 가이드부는 스크린 및 상기 스크린에 구비되어 상기 스크린을 지지하는 서포터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 회전부재를 회전시켜 상기 가이드부를 감거나 펼치는 모터를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
첫째, 본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 지지부재는 화물이 적층되는 높이에 따라 높낮이가 조절되어, 선박에 적층된 화물이 받는 공기저항을 최소화할 수 있다.
둘째, 본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 가이드부는 회전부재에 권취되어 있고, 선박이 운항하는 경우에 회전부재로부터 인출시켜 사용할 수 있기 때문에 선박의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
셋째, 본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 가이드부 내측면에 서포터를 구비함에 따라 공기 저항에 대응하여 가이드부가 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 선체 구조의 변경 없이도 선박이 받는 공기저항을 감소시킬 수 있다.
다섯째, 본 발명의 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 공기저항과 화물의 상호간섭을 감소시킴에 따라 선박의 운항 안정성 및 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기저항 저감장치의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 실시 예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 공기저항 저감장치를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 가이드부가 회전부재에 권취된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 가이드부가 회전부재로부터 인출된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 지지부재의 높이가 조절되는 모습을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치를 나타낸 정면도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 실시예에 따른 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 실시예에 따른 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 공기저항 감소장치와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 발명의 실시예에서 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. 또한, 본 발명의 실시예에서, "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.
선박이 운항하는 중에 선박은 공기에 의한 저항을 받게 된다.
이에 따라, 선박의 선체 외벽과 갑판 그리고 갑판 상에 돌출된 상부구조물은 바람에 의해 저항을 받게 된다.
그리고, 화물을 운송하는 운반선의 경우 흘수선 위로 노출되는 화물의 면적이 넓기 때문에, 운항 중에 공기가 화물의 선단 부위와 충돌함에 따라 조종성능이 악화되고, 속도가 저하되는 등 공기 저항에 의한 문제가 심각하게 발생할 수 있다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치를 나타낸 도이다.
이하 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치에 대하여 설명한다.
도 2 내지 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 한 쌍의 지지부재(100), 회전부재(200) 및 가이드부(300)를 포함할 수 있다.
지지부재(100)는 제 1지지부재(110) 및 제 2지지부재(120)를 포함한다.
이러한, 한 쌍의 지지부재(100)는 선박(10)의 데크(11) 상부에 일정간격을 두고 서로 이격되어 배치되며, 상측방향으로 연장된다.
한편, 본 발명의 선박(10)은 화물을 이송시키는 화물선뿐만 아니라, 데크 상에 돌출된 상부구조물이 구비된 액화천연가스-부유식 생산 저장 설비(LNG-FPSO: Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU: Floating Storage Offloading), 부유식 해상 구조물, 드릴쉽(drillship)등을 포함할 수 있다.
지지부재(100)의 재질은 후술할 회전부재(200) 및 가이드부(300)의 중량을 견디기 위하여, 압연 등의 방법으로 가공하여 내구성이 뛰어난 강재(steel material), Cu-Ni, 구리(copper) 등으로 이루어질 수 있다.
이때, 염분이 많은 열악한 환경에서도 사용될 수 있고 해수의 부식에도 견딜 수 있도록 지지부재(100)의 표면은 수지계열의 물질로 코팅될 수 있다.
한편, 회전부재(200)는 한 쌍의 지지부재(100) 사이에 회전 가능하도록 설치되어, 공기저항 감소장치의 가이드부(300)를 감아 올리거나 풀어 내릴 수 있다.
이러한, 회전부재(200)의 일 측은 제 1지지부재(110)에 형성된 제 1돌출부(110a)에 끼워지고, 타 측은 제 2지지부재(120)에 형성된 제 2돌출부(120a)에 끼워진다.
회전부재(200)는 내부가 비어있는 원통 형상으로 이루어질 수 있고, 비어 있는 내부 공간에는 모터(210) 및 감속기(230)가 구비될 수 있다.
모터(210)는 회전부재(200)를 회전시켜 가이드부(300)를 감거나 펼칠 수 있다.
이러한 모터(210)는 모터축(211)의 일 측이 감속기(230)와 체결되고, 타 측이 제 2돌출부(120a)와 체결됨에 따라 회전부재(200) 내부에 설치될 수 있다.
또한, 감속기(230)는 모터(210)의 회전력을 다단 유성기어를 통해 소정비율로 감속시킬 수 있다.
이러한 감속기(230)는 감속기축(231)이 제 1돌출부(110a)와 체결됨에 따라 회전부재(200) 내부에 고정될 수 있다.
한편, 도 1에 나타난 바와 같이 선박(10)에 고정된 구조물로서 공기저항 감소장치가 설치되면 데크(10) 상에 별도의 설치공간이 필요하고, 이러한 공간으로는 화물(C)이 적재된 공간을 활용해야 한다.
이와 같이, 화물(C)의 적재공간이 감소하면 화물(C)의 적재량 또한 감소할 수 있다.
뿐만 아니라, 고정된 구조물로서 공기저항 감소장치는 내구성이 뛰어난 강재(steel material)로 이루어져야 하기 때문에 선박(10)의 자중(自重)을 증가시켜 선박의 운항 속도를 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치는 데크(1)상에 지지부재(100)만 설치하기 때문에 별도의 설치공간이 필요하지 않음은 물론이고 선박(10)의 자중을 크게 변화시키지 않을 수 있다.
또한, 선박(10)이 운항할 때에만 가이드부(300)를 회전부재(200)로부터 인출하여 이용할 수 있기 때문에 선박(10)의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
따라서, 가이드부(300)는 회전부재(200)에 상기 회전부재(200)의 길이방향(l)을 따라 권취될 수 있다.
이러한, 가이드부(300)는 회전부재(200) 내부에 설치된 모터(210)에 구동력을 공급함에 따라 감아 올려지거나 풀어 내려질 수 있다.
제어부(400)는 회전부재(200)가 가이드부(300)를 승강시킬 수 있도록 모터(210)에 구동력을 공급할 수 있다. 이 경우, 감속기축(231)은 제 1돌출부(110a)에 고정 체결되어 있으므로 모터(210)만 회전하게 되고, 모터(210)의 회전에 의해 회전부재(200)가 함께 회전할 수 있다.
즉, 도 2에 나타난 바와 같이 선박(10)이 운항하는 경우에 제어부(400)는 회전부재(200)가 모터 축(211)을 중심으로 하여 데크(11)를 향하는 제 1방향으로 회동되도록 모터(210)에 구동력을 공급할 수 있다.
이에 따라, 가이드부(300)를 데크(11)를 향하여 풀어 내릴 수 있다.
이 때, 지지부재(100)는 선박(10)에 적재된 화물(C)보다 선박(10)의 선수에 가까운 지점에 설치되어, 선박(10)의 운항 시 공기흐름에 의하여 화물(C)이 받는 저항을 개선할 수 있다.
데크(11)를 향하여 풀어 내려진 가이드부(300)는 가이드부(300)의 단 부에 설치된 고리(301)를 고정홀(12)에 끼워 넣어 고정시킬 수 있다.
이때, 고정홀(12)은 로프를 이끌기 위하여 갑판 위에 설치된 페어리더(fair leader)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 가이드부(300)를 선박(10)에 고정시킬 수 있는 선박(10)의 다양한 곳에 고정홀(12)이 형성될 수 잇다.
한편, 가이드부(300)는 선박(10)의 진행방향에 대해서 경사를 이루도록 고정되므로 선박(10)의 운항 시 수면상의 선체가 받는 공기의 흐름방향을 적재된 화물(C)의 높이(L1)보다 상측으로 가이드 할 수 있다.
그리고, 가이드부(300)의 내측 공간에 계선로프 등의 계류장치를 보관하거나 통로로 이용하는 등의 공간으로 활용할 수 있다.
따라서, 가이드부(300)는 수면상의 선체 및 화물(C)과 공기와의 접촉면적을 최대한 줄여 공기의 흐름저항을 최소화할 수 있다.
한편, 가이드부(300)는 스크린(310)과 서포터(330)를 포함할 수 있다.
서포터(330)는 회전부재(200)와 마주하는 스크린(310)의 일면에 구비되며, 가이드부(300)가 회전부재(200)에 감겨있다 풀려나감에 따라 선박(10)의 운항 시 공기나 바람 등에 의해 스크린(310)이 밑으로 쳐지지 않도록 스크린(310)을 견고하게 지지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 서포터(330)는 가이드부(300)와 일체로 회전부재(200)에 감겨있다 풀려나갈 수 있도록 경량, 강성 재질의 스테인리스 와이어(stainless wire)가 이용될 수 있다.
스크린(310)은 회전부재(200)에 장착되어, 공기저항 감소장치 후미에 적재되는 화물(C)에 직접적인 공기의 저항이 가해지는 것을 저지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 스크린(310)으로는 가요성을 갖는 테프론(Teflon) 등의 합성섬유가 이용될 수 있다.
이와 같은 스크린(310)의 재질은 일례일 뿐이며 이에 한정되지 않고 선박(10)의 진행방향 전방 측으로부터 가해지는 공기의 흐름을 차단할 수 있는 다양한 재질이 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린(310)에 적용 가능하다.
한편 도 3에 나타난 바와 같이, 선박의 계류하는 경우에 제어부(400)는 회전부재(200)가 모터 축(211)을 중심으로 하여 제 1방향과 반대방향인 제 2방향으로 회동되도록 모터(210)에 구동력을 공급할 수 있다.
이에 따라, 가이드부(300)를 회전부재(200)에 감아 올릴 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 서는 회전부재(200)가 모터(210)에 의하여 가이드부(300)를 승강시키는 것을 예로 들어 설명하였으나 이는 단지 하나의 실시예에 불과한 것이며, 승강 구동줄(미도시)을 일방향 또는 타방향으로 당김에 따라 가이드부(300)를 승강시킬 수 있는 등 회전부재(200)가 가이드부(300)를 감아 올리거나 풀어 내릴 수 있도록 하는 구동방식이라면 어떤 구조로든 다양하게 이루어질 수 있다.
또한, 회전부재(200)와 제 1돌출부(110a) 또는 제 2돌출부(120a) 사이에는 베어링(250)이 삽입되어 모터(210)의 구동에 의해 회전부재(200)가 부드럽게 회전하도록 하고 소음이 발생되지 않도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 지지부재(100)의 높이가 조절된 모습을 나타낸 도이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 지지부재(100)는 화물(C)이 적재된 높이(L1)에 대응하도록 신축 가능하다.
지지부재(100)는 제 1 고정부재(113,123), 제 2고정부재(111,121) 및 승강부(420)을 포함할 수 있다.
제 1 고정부재(113,123)는 데크(11)의 상부에 위치할 수 있다. 그리고 제 1고정부재(113,123)의 내측면에는 제 2고정부재(111,121)가 상, 하로 이동 가능하게 삽입될 수 있다.
이러한, 지지부재(100)는 제 2고정부재(111,121)에 유압 또는 공압이 인가됨에 따라 지지부재(100)의 높이를 조절할 수 있다.
승강부(420)는 어큐뮬레이터(accumulator; 410)와 유압펌프 또는 공압펌프(430)를 포함한다.
제어부(400)는 제 2고정부재(111,121)의 이동을 위한 구동력을 제공하는 유압펌프 또는 공압펌프(430)에 제어신호를 출력하고, 유압펌프 또는 공압펌프(430)는 제어신호에 해당되는 구동력을 어큐뮬레이터(410)에 공급하여 제 2고정부재(111,121)를 상, 하로 이동시킬 수 있다.
이때, 어큐뮬레이터(410)는 유체를 가압하는 유압펌프 또는 공압펌프(430)로부터 유체를 공급받을 수 있다. 이러한, 유체로는 비압축성 유체가 사용될 수 있다.
따라서, 지지부재(100)의 높이(L2)를 화물(C)이 적재된 높이(L1)에 대응되도록 상측으로 연장시키기 위해서는 제 2고정부재(111,121)가 제 1고정부재(113,123) 밖으로 밀려나도록 상기 제 1고정부재(113,123) 내부에 일방향의 유압 또는 공압을 인가할 수 있다.
또한, 지지부재(100)의 높이(L2)를 화물(C)이 적재된 높이(L1)에 대응되도록 하측으로 축소시키기 위해서는 제 2고정부재(111,121)가 제 1고정부재(113,123) 내부로 삽입되도록 상기 제 1고정부재(113,123) 내부에 일방향과 반대방향의 유압 또는 공압을 인가할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 지지부재(100)가 유압에 의하여 신축되는 것을 예로 들어 설명하였으나 이는 단지 하나의 실시예에 불과한 것이며, 볼스크류 방식에 의하여 지지부재(100)를 신축시킬 수 있는 등 다양한 구조가 본 발명의 실시예에 따른 지지부재(100)에 적용 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치를 나타낸 정면도이다.
도 4에서 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기저항 감소장치의 지지부재(100)는 화물(C)이 적재된 높이에 대응하도록 신축될 수 있다.
이때, 지지부재(100)는 마스트(mast)의 하측까지 연장됨에 따라 선박(10)주변에 타 선박이나 제반 장애물 등의 존재와 위치상황을 파악하는데 간섭 및 장애를 일으키지 않을 수 있다.
본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 선박 11: 데크
100: 지지부재 110: 제 1지지부재
120: 제 2지지부재 200: 회전부재
210: 모터 230: 감속기
250: 베어링 300: 가이드부
310: 스크린 330: 서포터
400: 제어부 410: 어큐뮬레이터(accumulator)
420: 승강부 430: 펌프
C: 컨테이너

Claims (6)

  1. 선박의 데크에 서로 이격되어 배치되고, 상측방향으로 연장된 한 쌍의 지지부재;
    상기 한 쌍의 지지부재 사이에 회전 가능하도록 결합된 회전부재; 및
    상기 회전부재에 권취되어 감기거나 펼쳐지며, 펼쳐졌을 때 선박의 진행방향에 대해서 경사지게 고정되어 공기저항을 줄이는 가이드부를 포함하는 공기저항 감소장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부재는 화물이 적재된 높이에 대응하도록 신축 가능한 공기저항 감소장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 선박에 적재된 상기 화물보다 상기 선박의 선수에 가까운 지점에 설치되는 공기저항 감소장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 데크의 상부에 위치하는 제 1 고정부재;
    상기 제 1고정부재에 삽입되는 제 2고정부재; 및
    상기 제 2고정부재를 상기 제 1고정부재에 대해서 상승시키거나 하강시키는 승강부를 포함하는 공기저항 감소장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드부는 스크린 및 상기 스크린에 구비되어 상기 스크린을 지지하는 서포터를 포함하는 공기저항 감소장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부재를 회전시켜 상기 가이드부를 감거나 펼치는 모터를 구비하는 공기저항 감소장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180001166U (ko) * 2016-10-18 2018-04-26 대우조선해양 주식회사 선박의 공기 저항 저감 장치
GB2621461A (en) * 2022-06-24 2024-02-14 Royal College Of Art Drag-reducing structure

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