KR20060039270A - 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선수상부가 만재흘수선과 일정한 각도를 이루며 돌출되어 빙을 쪼갤 수 있고, 선수에 벌브가 구비되어 조파저항 또한 감소시킬 수 있는 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상에 관한 것이다.

본 발명은 선박의 선수형상에 있어서, 유체 속을 운동할 때 저항을 덜 받도록 유선형 형상으로 이루어지며 쇄빙작용을 할 수 있도록 만재흘수선과 수직방향으로 10 ~ 50°의 각(α)을 이루는 선수상부와 상기 선수상부의 하측에 구비되어 조파저항을 감소시키는 선수벌브로 구성된다.

이러한 본 발명은 선박이 빙해역을 항해할 때에는 선수상부가 만재흘수선과 일정한 각도를 이루며 돌출된 구조로 되어 쇄빙을 하면서 빙저항을 최대한 줄일 수 있고, 일반해역을 항해할 때는 선수에 벌브가 구비되어 조파저항 또한 감소시키게 됨으로 빙해역이나 일반해역에서 선박의 항해방법 변화나 운항을 위한 특별한 조작을 할 필요가 없게 된다.

선수상부, 선수벌브, 만재흘수선, 쇄빙기능

Description

쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상{BOW SHAPE OF VESSEL WITH ICEBREAKING CAPABILITY}

도 1은 종래 선수에 벌브가 있는 선박의 선수부 형상을 도시한 단면도;

도 2는 종래 선수에 벌브가 없는 선박의 선수부 형상을 도시한 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상을 도시한 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상을 도시한 사시도;

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: 선수상부 200: 만재홀수선

300: 선수벌브 400: 밸러스트 흘수선

본 발명은 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선수상부가 만재흘수선과 일정한 각도를 이루며 돌출되어 빙을 쪼갤 수 있고, 선수에 벌브가 구비되어 조파저항 또한 감소시킬 수 있는 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상에 관한 것이다.

일반적으로, 선박이 얼음이 있는 해역을 지나갈때는 선박과 얼음의 충돌 또는 마찰에 의한 저항이 증가하기 때문에 이를 최소화하기 위해서 저속으로 운행한다. 하지만 이렇게 운행하는 가운데에서도 빙에 의한 마찰저항이나 직접 부딪히는 충격하중은 매우 크기 때문에 통상적으로 쇄빙선의 선수부 형상은 측면에서 볼때 많이 기울어져 있는 형상이다.

이것은 일정한 두께의 얼음이 존재하는 구간을 지나갈때 빙판을 선박의 수직전단력에 의해 쇄빙하도록 하는 선수부가 가장 효과적인 형상인 것이다. 따라서 대부분의 선박은 그 기울기가 일정하게 정해져 있으며 통상적으로 기울기가 작을수록 즉, 다시말해서 기울기가 수평에 가까울수록 쇄빙능력은 커지게 된다. 그렇지만 선수부 기울기 역시 너무 작아버리면 선박의 쇄빙능력보다는 선박 고유의 기능을 잃어 버리기 때문에 적절한 기울기를 가지도록 선급에서 요구하고 있다.

그리고, 빙해역이 아닌 항해구간을 운항하는 선박의 경우에는 선박의 조파저항을 최소화하기 위해서 선수부에 벌브(bulb)를 부착하는 경우가 많은데, 특히 선박이 고속으로 항해할수록 이 벌브의 역활은 더욱 커지게 된다. 그러나 이 선수부의 벌브는 빙해역에서는 상당히 불편한 요소이며, 특히 쇄빙시에는 빙과의 충격을 유발할 수도 있다.

대부분의 쇄빙선은 얼음이 없는 구간에서 주로 항해를 하기 때문에 선수부에 벌브를 부착하지 않은 형태로 설계를 하며, 만약 빙해역 구간과 일반 해역구간에서 운항하는 비율이 같다면 대부분의 설계관점은 빙해역의 운항을 기준으로 선박을 설계하게 된다. 따라서 쇄빙을 주 목적으로 하는 선박이나 쇄빙기능을 가진 선박에서는 대부분 선수부의 벌브가 없는 선박이 대부분이다.

선수부의 벌브가 없는 선박에서 원유를 운반하는 선박의 경우에는 선박의 LCB(선박의 길이방향의 부력중심위치까지의 거리)와 LCG(선체의 길이에 대한 무게중심의 길이방향위치)가 모두 선수부에 위치하기 때문에 선수부의 벌브 역할은 선박횡단면적 곡선의 분포에 상당한 영향을 끼친다. 이것은 곧 선박의 저항성능에도 많은 영향을 주기 때문에 아주 중요한 부분이다.

만약 쇄빙기능을 가진 유조선의 경우 선수부 형상에서 벌브가 없다면 그 부피만큼 선박의 부심위치는 뒤로가게 되며, 이에 따라 LCG도 변화하게 된다. 이러한 설계요소의 변화는 결국은 동일한 기능을 가진 선박보다 배의 크기를 더 크게 하면서도 선박이 실을 수 있는 중량은 같아지는 결과를 가져온다.

그러므로, 선박을 건조하는 조선소에서 볼 때는 선가가 높아지고, 선박의 크기가 증가한 만큼 배를 짓는데 소요되는 시간이 많아지며, 배의 중량이 커짐에 따라 선박의 엔진이 커지게 되고, 이에 따라 소모되는 연료도 많아지는 등 선박의 나쁜 설계요소들이 증가하게 된다.

이를 효과적으로 방지하기 위해서 일반해역에서는 선수로 운항을 하고, 빙해역이 있는 곳에서는 선미로 항해하는 DAT(Double Acting Tanker)가 나오게 되었으나, 이 선박은 선미 부분에 추진기(Azipod)를 부착해야만 운항이 가능하기 때문에 선가가 상승하는 단점이 있다.

도 1에 도시된 종래의 선수부 형상은 벌브를 가지는 일반적인 선수부의 형상을 나타낸 것으로, 이런 선수부 형상을 갖는 선박은 빙해역을 항해할 때 벌브 및 선수부의 형상에 의해 빙저항이 상당히 커지는 문제점이 있다. 여기서, 빙해역이란 빙두께 2m 이하의 빙판이 주로 떠다니는 1년빙의 해역 또는 이런 해역을 쇄빙전용선박이 쪼갠 빙편으로 이루어진 빙수로를 가리킨다.

도 1과 같은 선수부 형상을 갖는 선박은 선수부에 벌브를 포함하고 있기 때문에 빙해역이 아닌 해상에서는 벌브에 의해 조파저항을 감소시키며 순조롭게 항해를 할 수 있으나, 빙해역에서는 빙을 깨기 위한 선수부의 각도가 큰 관계로 선박에 가해지는 빙저항이 커지고, 상기 빙저항을 극복하기 위해 선박의 추진마력이 커지므로 결국 선박의 엔진마력를 증가시켜야 하는 문제점이 있었다.

또한, 도 2와 같은 벌브가 없는 선수부 형상을 갖는 선박은 빙해역을 항해할때는 상대적으로 적은 빙저항을 받으면서 순조롭게 쇄빙작용을 하게 되지만, 빙해역이 아닌 일반해역에서 항해를 할 때에는 선수부에 벌브가 없기 때문에 상당한 조파저항을 받으면서 운항을 해야하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 선박이 빙해역을 항해할 때에는 선수상부가 만재흘수선과 일정한 각도를 이루며 돌출된 구조로 되어 쇄빙을 하면서 빙저항을 최대한 줄일 수 있고, 일반해역을 항해할 때는 선수에 벌브가 구비되어 조파저항 또한 감소시킬 수 있는 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상은 선박의 선수형상에 있어서, 유체 속을 운동할 때 저항을 덜 받도록 유선형 형상으로 이루어지며 쇄빙작용을 할 수 있도록 만재흘수선과 수직방향으로 10 ~ 50°의 각(α)을 이루는 선수상부와, 상기 선수상부의 하측에 구비되어 조파저항을 감소시키는 선수벌브로 구성된다.

상기 선수상부와 선부벌브사이는 선수의 수직선(F.P:Forward Perpendicular)뒤이자 만재흘수선 아래쪽으로 오목하게 패이고, 선수중앙 양측도 오목하게 패여서 얼음이나 이물질이 선미로 배출되기가 용이한 것이 특징이다.

상기 선수벌브는 구 형상의 볼륨으로 이루어지고, 상기 구 형상의 볼륨은 조파저항을 최대한 감소시킬 수 있는 크기 및 형상으로 변형이 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상에 대한 일 실시 예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상을 도시한 사시도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상은 유체 속을 운동할 때 저항을 덜 받도록 유선형 형상으로 이루어지며 쇄빙작용을 할 수 있도록 만재흘수선(200)과 수직방향으로 10 ~ 50°의 각(α)을 이루는 선수상부(100)와, 상기 선수상부(100)의 하측에 구비되어 조파저항을 감소시키는 선수벌브(300)로 구성된다.

상기 선수상부(100)와 선부벌브(300)사이는 선수의 수직선(F.P:Forward Perpendicular)뒤이자 만재흘수선 아래쪽으로 오목하게 패이고, 선수중앙 양측도 오목하게 패여서 얼음이나 이물질이 선미로 배출되기가 용이하다.

상기와 같은 선수부 형상을 갖는 선박은 만재상태의 운항조건에서는 쇄빙을 효과적으로 하기 위해서 선수상부(100)를 만재흘수선(200) 부근에서 10 ~ 50°의 각도(α)로 경사를 주어서 쇄빙시의 저항을 줄여주고, 만재흘수선 아래에서 선미방향으로 선형을 오목하게 형성함으로써 만재흘수선(200) 아래의 오목한 부분의 유속과 만재흘수선(200) 부근의 유속차이에 의해서 쪼개진 빙편이 쉽게 선측으로 흘러가도록 유도해 준다.

여기서, 선수상부(100)와 만재흘수선(200)이 수직방향으로 이루어지는 각도(α)를 10 ~ 50°로 한정하는 이유는 상기 각도가 50°이상이 되면 일반선박의 모양을 갖추면서 항해능력은 좋으나, 쇄빙선의 중요한 기능인 쇄빙능력이 상대적으로 상당히 떨어지기 때문이고, 각도가 10°미만이면 쇄빙능력은 상당히 우수하나, 일반적인 선박의 모양과는 거리가 멀기때문에 향해능력은 떨어지게 된다. 즉, 각도의 크기와 쇄빙능력은 반비례 하는 것이다.

그리고, 상기 선수벌브(300)는 선박의 쇄빙을 시작할 때 만재흘수선(200) 아래에서 물의 흐름을 선수벌브(300)의 상부방향으로 흐르게 하기 때문에 빙의 부력을 도와 쪼개진 빙편이 신속하게 선측방향으로 흐르도록 해주는데, 상기 선수벌브 (300)는 구 형상의 볼륨으로 이루어지고, 상기 구 형상의 볼륨은 조파저항을 최대한 감소시킬 수 있는 크기 및 형상으로 변형이 가능하여 빙해역이 아닌 일반적인 해상에서는 선수부 벌브의 효과를 가지고 선박이 순조롭게 항해할 수 있도록 해준다.

또한, 선박이 만재상태가 아닌 밸럭스트 상태에서는 선수부의 밸러스트 흘수선(400)을 선수벌브(300) 아래에 위치하게 함으로써 선수벌브(300)가 빙판에 올라 지나가면서 쇄빙을 하게되는데, 이것은 큰 의미에서 만재상태의 쇄빙현상과 유사한 것이다.

그리고, 상기 만재흘수선(200)의 상부에 구비된 선수상부(100)에는 선박을 정박하기 위한 장비인 계류장비를 보관할 수 있는 공간이 확보되며, 이 공간의 크기는 빙해역이 아닌 일반해역에서는 선박의 운동성능이나 내항성능을 고려하여 크기를 조절할 수 있다.

또한, 일반적인 유조선의 경우에는 선수상부의 측면이 볼륨이 없고 내측으로 들어가 있기 때문에 앵커를 고정시키는 선박의 벨마우스가 점점 더 커져게 되는데, 본 발명의 모양을 갖는 선박은 선수상부의 측면이 볼륨있게 어느정도 돌출되므로 벨마우스가 커질 필요가 없게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상은 선박이 빙해역을 항해할 때에는 선수상부가 만재흘수선과 일정한 각도를 이루 며 돌출된 구조로 되어 쇄빙을 하면서 빙저항을 최대한 줄일 수 있고, 일반해역을 항해할 때는 선수에 벌브가 구비되어 조파저항 또한 감소시키게 됨으로 빙해역이나 일반해역에서 선박의 항해방법 변화나 운항을 위한 특별한 조작을 할 필요가 없게 된다.

또한, 본 발명의 선수상부에 앵커를 고정하기 위한 공간을 마련할 수 있고, 선박의 정박에 필요한 계류장비를 보관할 수 있는 공간이 확보되며 쇄빙을 위한 특별한 부가물이나 장치가 없어도 쇄빙작용을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 선박의 선수형상에 있어서,

   유체 속을 운동할 때 저항을 덜 받도록 유선형 형상으로 이루어지며 쇄빙작용을 할 수 있도록 만재흘수선(200)과 수직방향으로 10 ~ 50°의 각(α)을 이루는 선수상부(100)와;

   상기 선수상부(100)의 하측에 구비되어 조파저항을 감소시키는 선수벌브(300)를 포함하는 구성을 특징으로 하는 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상.
2. 제1항에 있어서,

   상기 선수상부(100)와 선부벌브(300)사이는 선수의 수직선(F.P:Forward Perpendicular)뒤이자 만재흘수선 아래쪽으로 오목하게 패이고, 선수중앙 양측도 오목하게 패여서 얼음이나 이물질이 선미로 배출되기가 용이한 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상.
3. 제1항에 있어서,

   상기 선수벌브(300)는 구 형상의 볼륨으로 이루어지고, 상기 구 형상의 볼륨은 조파저항을 최대한 감소시킬 수 있는 크기 및 형상으로 변형이 가능한 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 갖는 선박의 선수부 형상.

Images