KR100496149B1 - 회류수조의 쌍동선용 저항동력계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속쌍동선의 저항을 회류수조상에 측정할 수 있게 하는 저항동력계를 개시한다.

고속선의 저항 측정은 예인수조의 한계로 어려운 바, 본 발명에서는 고속쌍동선의 저항을 회류수조장에서 측정할 수 있도록 웨이트로 밸런싱되는 측정포스트 하단에 가이드빔을 연장하여 그 가동블록에 지지되는 검력부에 두 선체를 각각 연결함으로써 고속쌍동선의 저항측정과 동시에 조종특성도 측정가능하게 하였다.

Description

회류수조의 쌍동선용 저항동력계

본 발명은 회류(回流)수조(水槽) 시험에 관한 것으로, 더 상세하게는 쌍동선(catamaran)의 저항동력계에 관한 것이다.

선박의 설계에 있어서, 선체의 강도와 재화(載貨)능력, 그리고 소요 엔진마력을 결정하는 것은 주로 선박의 수선(水線) 하부의 선형(船形)에 따라 결정된다. 그런데 선박이 운행할 해수등의 물은 고차원의 자유도를 가져 방대한 연산량을 요구하므로, 그 설계는 수치적방법에 의존하기 보다는 해당 선형을 축소한 모형선을 수조내에서 시험하여 이를 상사(相似)법칙에 의해 확대함으로써 실선(實船)의 유체력을 예측하는 방법이 주로 사용되고 있다.

이와 같은 모형선에 대한 시험수조는 도 1(A)에 도시된 바와 같은 예인(曳引)수조와 도 1(B)에 도시된 바와 같은 회류수조로 대별된다.

먼저 예인수조는 수조 외측에 레일(rail;R)을 설치하여 이 레일(R)상에 예인전차(D)를 주행시켜 모형선(M)이 물(W)에 대해 전진하게 구성한 것이다.

예인전차(D)에는 모형선(M)에 인가되는 유체력을 측정하는 검력부(檢力部;L)가 설치되는 측정포스트(P1)와, 모형선(M)의 가감속시 이를 고정지지하는 클램프(clamp)가 설치되는 고정포스트(P2)가 구비되며, 모형선(M)의 전후에는 그 종변위(trim)의 제한을 위한 트림 가이드(trim guide;G)가 설치된다.

이러한 예인수조는 모형선(M) 예인시의 저항을 측정하여 실선의 속도에 따른 소요 마력을 추정하도록 함으로써, 주로 선박의 엔진출력과 선형의 유효성등 추진성능을 파악하는데 사용되고 있다.

한편 도 1(B)의 회류수조는 고정된 측정프레임(F)상에 설치된 측정포스트(P)상에 모형선(M)을 설치하고 회류펌프등에 의해 물(W)을 운동시켜 모형선(M)에 대한 유체력을 측정하도록 한 것이다.

이러한 회류수조는 일반적으로 선박에 인가되는 전체적 유체력보다는 조타(操舵)등에 변화되는 유체력을 측정하기에 적합하여, 주로 선박의 조정성능의 파악에 사용되고 있다.

이에 따라 종래에는 회류수조용 시험설비를 별도로 설계 제작하는 대신, 도 2에 도시된 바와 같이 예인수조에 사용되는 시험설비를 거의 그대로 전용(轉用)하여 사용하는 것이 일반적이었다.

도 2에서, 프레임(F)에 설치된 측정포스트(P) 하부에는 지지빔(B)이 연장되고, 그 하부에 로드셀(load cell)등으로 구성되는 검력부(L)가 요크(yoke;Y)로 지지되어 모형선(M)과 볼조인트(ball joint) 또는 유니버셜(universal)조인트등의 조인트(J)로 연결된다.

그런데 최근 컨테이너선등, 선박의 대형화, 고속화에 따라 수조시험에 사용되는 모형선(M)도 대형화, 고속화되고 있다. 이에 따라 예인수조도 수백 m 이상으로 대형화되어 그 건조원가가 비약적으로 상승되고 있을 뿐만 아니라, 예인전차(D)가 주행할 레일(R)의 정밀도도 100m당 1, 2mm 정도의 고정밀도로 제작되어야 하는 바, 이러한 고정밀도는 온도변화만으로도 쉽게 틀어지므로 빈번한 재조정(calibration) 작업이 필요하여 수조의 가동율이 매우 낮은 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 회류수조에서 저항등의 유체력을 함께 측정하고자 하는 제안들이 이루어지고 있으나, 아직 실용화되고 있지는 못한 실정이다.

한편 선체를 쌍동선으로 구성하는 경우에는 횡안전성이 크게 증가하여 더욱 고속화가 가능한 바, 이러한 쌍동선은 두 선체에 작용하는 유체력이 상호작용(interation)을 일으킬 뿐만 아니라, 두 선체를 연결하는 브리지(bridge) 하면에도 유체력이 작용하게 되므로 그 추진 및 조정특성이 더욱 복잡하게 된다.

종래에는 도 2와 같은 시험설비에는 쌍동선을 시험하고자 하는 경우, 도 3에 도시된 바와같이, 두 선체(H)간을 브리지(V)로 연결하고 이 브리지(V) 중간을 측정 포스트(P)의 조인트(J)에 연결하였던 바, 고속주행하는 두 선체(H)의 상호작용과 브리지(V) 하면에 작용하는 유체의 충격력등에 의해 모형선(M)이 쉽게 경사되어 정확한 측정이 불가능한 실정이었다.

이와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 본 발명의 목적은 고속으로 주행하는 쌍동선의 유체력 측정에 적절한 저항동력계를 제공하는 것이다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 저항동력계는

회류수조의 측정프레임에 지지되는 측정포스트와, 이 측정포스트의 하단에 지지되며 좌우로 연장되어 두 가동블록을 좌우로 안내하는 가이드빔(guide beam)과, 가이드빔이 양 가동블록에 각각 지지되어 하방으로 연장됨으로써 모형선의 양 선체의 각각 연결되는 두 검력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의하면 쌍동선의 양 선체는 수평 또는 소정의 설정각으로 유지된 상태에서 계측이 이루어질 수 있으며, 두 선체간의 간격도 임의로 조정할 수 있게 되어 고속쌍동선에 인가되는 유체력의 정확한 측정이 가능하게 된다.

[실시예]

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

회류수조는 운동할 물(W)을 수납하여 소정의 경로를 형성해주는 양 측벽(T)을 가지는 바, 이 측벽(T)상의 한 위치, 즉 측정포지션에는 측정프레임(F)이 설치되어 이에 본 발명 저항동력계가 설치된다.

측정프레임(F)에 설치되는 측정포스트(1)는 바람직하기로 상하이동이 가능하도록 측정프레임(F)과 리니어 가이드(linear guide;2)를 통해 상하 이동가능하게 지지되고, 이 측정포스트(1)의 후단에는 와이어(wire;3) 및 풀리(puller;4)를 통해 웨이트(weight;5)가 설치되어 측정포스트(1)를 밸런싱(balancing)하게 된다.

더욱 바람직하기로 와이어(3)의 경로상에는 포텐쇼미터(potentio meter:6)가 구비되어 와이어(3)의 이동을 통한 측정포스트(1)의 수직변위, 즉 모형선(M)의 수직변위를 측정하게 된다.

모형선(M)은 서로 소정간격 이격된 두 선체(H)와 그 사이를 연결하는 브리지(V)로 구성되는 바, 바람직하기로 브리지(V)는 선체(H)의 전후단에 2개 구비되고, 브리지(V)의 양단에는 각각 슬롯(slot; 7)이 형성되어 선체(H)간의 간격을 조정할 수 있게 한다.

측정포스트(1)의 하단에는 이에 직교하도록 수평으로 좌우연장되는 가이드빔(8)이 구비되는 바, 가이드빔(8)의 양측에는 각각 한 가동블록(9)이 볼스크류(10)에 의해 이동가능하게 지지된다. 이 볼스크류(10)는 중앙에 대해 서로 반대의 나사산을 가져 어느 일측 핸들(11)의 회전으로 두 가동블록(9)을 동시에 이동시키게 된다.

각 가동블록(9)에는 검력부(12)가 하방으로 연장지지되는데, 검력부(12)의 상단은 가동블록(9)과 나사결합되는 나사부(13) 및 핸들(14)를 구비하여 그 상대적 높이의 조절이 가능하며, 하단에는 볼조인트등의 조인트(15)가 구비되어 모형선(M)의 양 선체(H)에 각각 피봇(pivot) 결합되는 것이 바람직하다. 검력부(12)의 중간에는 로드셀(load cell;16)이 구비된다.

한편 양 선체(H)를 연결하는 전후의 브리지(V) 중간에는 필요에 따라 트림 가이드(G)가 설치되어 모형선(M)의 종변위(trim)를 제한하게 된다.

이와 같은 본 발명 저항검력계의 동작은 다음과 같다.

먼저 양 선체(H)와 브리지(V)간의 고정을 해제한 상태에서 가이드빔(8)의 핸들(11)을 돌려 양 가동블록(9)을 이동시킨 뒤 브리지(V)와 선체(H)를 다시 고정함으로써 양 선체(H)간의 간격을 조절한다.

다음 웨이트(5)의 가감으로 측정포스트(1)의 높이를 조절하여 물(W)에 대한 선체(H)의 기준 수직변위, 즉 흘수(吃水)를 조절한다. 그리고 양 검력부(12)의 핸들(14)을 조절하여 양 선체(H)를 수평상태로 설정하거나 필요에 따라 횡경사를 부여함으로써 설비의 설정을 완료한다.

그러면 회류펌프를 가동하여 물(W)을 운동시키고 이에 따라 선체(H)에 인가되는 저항이 검력부(12)의 로드셀(16)에 휨으로 작용하여 전기적으로 측정된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 고속으로 주행하는 쌍동선의 추진저항을 회류 수조상에서 측정할 수 있게 될 뿐만 아니라, 그것도 선체간의 간격이나 경사를 조절하여 임의 상태의 추진성능의 측정이 가능하게 된다.

뿐만 아니라 본 발명 동력계는 양 선체의 유체력을 별도로 측정하므로 타력(舵力)의 인가등에 따른 선체의 운동등도 함께 측정할 수 있어 그 자체로 조정성능의 측정까지 함께 수행할 수 있게 된다.

도 1(A) 및 (B)는 수조의 종류 및 작용을 나타내는 시스템도들,

도 2는 종래의 회류수조용 저항동력계의 구성을 보이는 측면도,

도 3은 도 2를 쌍동선 측정에 적용하는 예를 보이는 정면도,

도 4는 본 발명 저항동력계의 구성을 보이는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

M : (쌍동선의) 모형선 H : 선체

V : 브리지(bridge) 1 : 측정포스트

2 : 리니어 가이드(linear guide) 5 : 웨이트(weight)

6 : 포텐쇼미터 7 : (브리지의) 슬롯(slot)

8 : 가이드빔 9 : 가동블록

12 : 검력부(檢力部) 16 : 로드셀(load cell)

Claims (6)

1. 회류수조의 측정프레임상에 설치되어 두 선체가 브리지로 연결된 쌍동선의 모형선에 대한 저항을 측정하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계에 있어서,

   상기 측정프레임에 지지되는 측정포스트와,

   이 측정포스트의 하단에 지지되며 좌우로 연장되어 두 가동블록을 좌우로 안내하는 가이드빔과,

   이 가이드빔이 양 가동블록에 각각 지지되어 하방으로 연장됨으로써 모형선의 양 선체의 각각 연결되는 두 검력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정포스트가 상기 측정프레임에 설치된 리니어가이드에 의해 상하이동 가능하게 지지되고,

   이 측정포스트의 후단에 와이어 및 풀리를 통해 웨이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 와이어의 경로상에 상기 측정포스트의 수직변위를 측정하는 포텐쇼미터가 구비되는 것을 특징으로 하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 두 가동블록이 상기 가이드빔에 대해 볼스크류를 통해 연결되고 이 볼스크류가 중앙에 대해 서로 반대의 나사부를 가져, 핸들의 회전에 의해 상기 두 가동블록이 동시에 이동하는 것을 특징으로 하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 검력부가 상기 선체에 연결되는 조인트와, 상기 선체의 저항을 측정하는 로드셀과, 상기 가동블록에 나사결합되는 나사부 및 핸들을 구비하는 것을 특징으로 하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 브리지의 양단에 슬롯이 형성되어 상기 두 선체간의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 회류수조의 쌍동선용 저항동력계.

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