KR20130080513A - 보트 선체와 수면간 마찰계수 저하를 유도하는 보트 선체구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 보트 선체 구조에 있어서,
상기 보트 선체의 좌우측면에 각각 다수의 공기유입공을 갖는 공기유입부를 돌출 구성하고, 상기 보트 선체의 선저부측으로 다수의 공기유출공이 천공되는 공기유출판이 횡방향 가로지르는 공기유출부를 복수조 구성하고, 상기 공기유입부와 연통 되는 플로우관이 상기 공기유출부와 연결되도록 하는 것을 구성상 특징으로 하여,
보트 선체의 내부에 선저부측으로 공기방울이 발생되도록 하는 기체실이나 컴프레샤 등과 같은 기계적 장치의 구성을 요하지 않는 상태에서, 보트 선체의 항행에 따라 자연적으로 발생 되는 공기의 흐름을 보트 선체 내부로 유입되도록 한 후, 그 유입된 공기가 보트 선체의 선저부측으로 유도되도록 하여 보트 선체의 선저부와 수면간 마찰 저항이 유효하게 절감되도록 할 수 있어, 경제적 측면 및 마찰 저항의 효율적 저감 효과를 기대할 수 있는, 보트 선체와 수면간 마찰계수 저하를 유도하는 보트 선체구조에 관한 것이다.

Description

보트 선체와 수면간 마찰계수 저하를 유도하는 보트 선체구조{THE COEFFICIENT DROP TYPE BOAT HULL CONSTRUCTION}

본 발명은 보트선체가 수면위로 운행되는 항행(航行) 중에 받게 되는 자연스러운 바람을 이용하여 보트선체의 침수(沈水) 표면인 선저부에 기포가 방출되도록 가이드하여, 보트선체와 수면간 마찰저항을 저감시키도록 하여, 보트 선체 운전시 안전성, 쾌속성 등의 성능이 개선되도록 하기 위한 보트선체 구조에 관한 것이다.

비압축성 유체질량에서 몸체의 움직임, 더욱 상세하게는 물의 신장에서 선박의 움직임, 수력학 분야에서 연구되거나 개발된 매우 복잡한 법칙에서의 응답, 마찰과 같은 많은 다양한 요인에 의한 변화 요인 중에서도 마찰은 상당히 심각하다 할 것이다.

특히, 물에서 몸체가 전진하면 대기 중에서 발견된 어떤 것 보다도 더욱 큰 반대 저항이 나타난다. 따라서, 보트나 선박의 속력은 대기 또는 육지의 차량 속력보다 훨씬 적게 된다.

그러므로, 보트 또는 선박의 속력 증가는 선박에 가해지는 물에 의해 발생 된 마찰력 감소에 의해 성취될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 가능한 만큼 더욱 선 단을 뽀족하게 하는 선단 설계를 하고, 보트 또는 선박의 침수 부분(catamaran)을 최소로 감소하게 하거나, 수중익선(hydrofoil) 내지 호버크래프트(hovercraft) 등과 같이 항해하는 동안 보트 또는 선박를 물로부터 띄움으로 인하여 투과율(penetration coefficient)을 높이는데 촛점이 맞추어져 있다. 마찰력 감소를 위해서, 지금까지는 최대로 가능한 만큼 연마하여 최상의 매끄러운 표면을 갖는 선단의 고안을 통해서만 이루어져 왔을 뿐만 아니라 선체에 손상을 더하는 물의 미끄럼을 늦추는 외피를 차단하려는 고안을 해 왔다.

이와 같이 하는 것은 전술 한 바와 같이 보트 또는 선박(이하 보트로 통칭한다)이 수면위로 항행(航行)하는데 필요한 에너지 대부분은 보트 선체의 선저부면과 보트 선체가 통과하는 수면 사이의 마찰을 극복하는데 소모된다.

이와 같이 항행 중인 보트 선체에서는 일반적으로 선저부의 몰수 외면에 물에 의한 마찰계수의 증가에 따른 마찰 저항이 작용하여 보트 선체 저항의 대부분이 선저부에서의 물의 상대 흐름에 따라 발생 되는 마찰 저항을 극복하기 위해 보트 선체 선저부 외면을 공기 흐름으로 피복함으로써 보트 선체와 수면의 물간 접촉 영역을 감소시켜 보트 선체의 마찰 저항이 저감되도록 하는 기술 들이 또한 제안되고 있다.

이러한 공지된 기술들 중에서, 공기 또는 기체를 기포(bubble) 또는 흐름(stream) 형태로 공급하여 선체와 물 사이의 마찰을 감소시키려는 여러 가지 시도들이 행하여졌으나, 이러한 시도는 이득이 별로 없었을 뿐만 아니라 일부의 경우에는 보트 선체로부터 떨어져서 흐르는 가압 공기 형태의 에너지 손실로 인하여 효율이 저하되는 문제까지 발생 되었다.

즉, 공기를 보다 깊이 공급하기 위해서는 더 많은 에너지 및 압력이 필요하게 되는데 공기가 공급되는 물의 깊이가 깊을수록 에너지 손실이 배가되어 이러한 시도에 의한 효율성은 급격히 떨어질 수 밖에 없다.

따라서, 상기와 같은 종래의 시도는 효과적으로 사용될 수 있는 깊이에 있어서는 크게 제한적일 수 밖에 없었다.

이와 같이 보다 깊은 위치에서의 효율 손실 때문에 상기한 시도들은 주로 흘수가 얕거나 또는 플래닝형(Planning type) 선체에 제한적으로 사용되어 왔을 뿐인데, 공기의 양을 보다 효과적으로 줄여 초소형 기포로서 사용하거나 또는 공기를 텍스터면(Textured surface)과 결합시켜 사용하는 것은 상기한 마찰을 감소시키는데에는 효과적이지 않았다.

또한, 이들 방법 양자 모두의 효율은 전술한 바와 같이 깊이에 따라 제한된다.

상기한 방법 이외에, 일본의 공개공보인 특개소50-83992호, 특개소53-136289호, 특개소60-139586호, 특개소61-71290호, 실개소61-39691호 및 실개소61-128185호 등에는 상기 마찰 저항을 위한 저감선에 관한 기술이 개시되어 있다.

마찰저항 저감선은 항해중인 선박 또는 본 발명에서 주로 채택될 수 있는 보트 선체의 선체 외판에서 공기 등의 기체를 수중에 내뿜어 선체 외판의 표면에 다수의 미세한 기포(마이크로버블)를 개재시켜 이 마이크로버블의 개재에 의해 물과 선체 사이에 작용하는 마찰저항을 저감시키는 것이다.

이러한 마찰저항의 저감에 의해 선박의 항해 동력의 연료절약이 실현되어 궁극적으로 선박의 운행에 관한 비용저감을 실현할 수 있는데, 특히 선수(選手; 뱃머리) 근방에 있어서 배바닥인 선저부에 비해 수압(정압)이 작은 배쪽에서 공기를 내뿜어 이 기체 분출에 의해 수중에 생성되는 마이크로버블을 유선(流線)을 따라 이동시킴으로써 배바닥인 선저부의 넓은 범위를 마이크로버블로 덮는 기술도 공지되어 있는데, 이 기술은 선수(選手) 근방의 유선이 배쪽에서 배바닥인 선저부측으로 돌아서 들어가도록 형성되는 점에 착안하여 선저부보다도 정압이 낮은 배쪽에서 기체를 내뿜도록 하여, 기체 분출에 필요한 동력의 삭감을 꾀하여 마찰저항의 저감에 따른 연료절약의 감소를 억제하는 것이다.

그러나, 상기한 종래 기술에서는 선저부의 넓은 범위를 마이크로버블로 덮을 수 있지만 충분하지는 않았으며, 뱃머리인 선수 근방에서의 좌현선측 및 우현선측의 각 유선은 각각에 좌현측 및 우현측에서 배바닥인 선저부측으로 돌아 들어가 선저부에 마이크로버블을 확산시키는데 있어서, 선저부의 좌현측 영역과 우현측 영역을 마이크로버블로 덮을 뿐이어서 선저부 중앙까지 마이크로버블로 덮을 수 없는 문제점이 발견된다.

또한 상기한 기술 중에서, 기포를 발생시키는 방법으로서 펌프나 블로어 등의 장치를 이용하여 가압한 기체를 보트 선체에 설치한 복수개의 구멍이나 다공판에서 수중에 분출하는 방법을 들 수 있는데, 그러나 가압한 기체를 수중에 분출하는 경우 기체를 가압하기 위한 장치를 가동시키기 위한 에너지가 필요하므로 마찰저항 저감효에 의해 감소 된 에너지의 절약분이 자연감소되는 문제점이 있음은 물론, 특히 대형 선박의 선저부 등 비교적 수심이 깊은 개소에 있어서 수중에 기체를 분출할 때에는 수압에 대응하여 고압력으로 기체를 가압할 필요가 있어 큰 에너지를 소비하게 되는 문제가 있다.

또한 상기한 다양한 선행 기술 이외에도 선체 마찰 저항 저감장치를 장착하는 경우가 있는데, 이는 선저부에 개구부를 형성하고, 이 개구부에 기체실을 배치하고, 이 기체실에 다수의 공기 분사구를 형성하고, 컴프레서로부터의 공기 송급 배관을 기체실에 연결시켜 구성하고 있다.

따라서, 컴프레서에 의해 공기를 공기 송급 배관을 통해 기체실에 공급하면, 다수의 공기 분사구로부터 공기가 분사되고, 선체의 외면을 기포층으로 피복함으로써, 선체 외면에 작용하는 물의 마찰 저항을 저감시킬 수 있다.

그런데, 이를 위해서는 선체 내부에 별도로 공기를 발생하기 위한 컴프레샤 및 기체실 등을 설비하여야 하므로, 선박과는 달리 비교적 크기가 작은 보트 선체에 적용하는 것에는 한계가 따름은 물론이다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출 된 것으로서, 보트 선체가 수면위로 항행할 때 보트 선체의 선저부와 수면간 마찰을 최소화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, 종전과 같이 공기를 발생시키기 위한 기계실이나, 컴프레샤와 같은 기계적 구성을 갖는 보트 선체의 구조에서 탈피하여 보트 선체가 수면위를 항행할 때 자연적으로 공기가 유입된 후 보트 선체의 선저부측으로 유동되도록 하여 선저부에 공기방울이 발생 되도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

통상의 보트 선체(10) 구조에 있어서,

상기 보트 선체의 좌우측면에 각각 다수의 공기유입공(111)을 갖는 공기유입부(110)를 돌출 구성하고,

상기 보트 선체(10)의 선저부(11)측으로 다수의 공기유출공(121)이 천공되며 횡방향 가로지르는 공기유출부(120)를 복수조 구성하고,

상기 공기유입부(110)와 연통 되는 플로우관(130)이 상기 공기유출부(120)와 연결되도록 하는 것을 구성상 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 보트 선체의 내부에 선저부측으로 공기방울이 발생되도록 하는 기체실이나 컴프레샤 등과 같은 기계적 장치의 구성을 요하지 않는 상태에서, 보트 선체의 항행에 따라 자연적으로 발생 되는 공기의 흐름을 보트 선체 내부로 유입되도록 한 후, 그 유입된 공기가 보트 선체의 선저부측으로 유도되도록 하여 보트 선체의 선저부와 수면간 마찰 저항이 유효하게 절감되도록 할 수 있어, 경제적 측면 및 마찰 저항의 효율적 저감 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 일예의 보트 선체를 도시한 사시도
도 2는 본 발명이 적용되는 보트 선체의 선저부가 표현되도록 도시한 보트 선체 저면 사시도
도 3은 본 발명에 의한 보트 선체의 선저부를 도시한 저면도
도 4는 본 발명이 적용된 일예를 도시한 보트 선체의 정면도
도 5는 본 발명이 적용된 일예를 도시한 보트 선체의 측면도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 보트 선체(10)의 선저부(11)와 수면간 마찰저항을 현저하게 줄일 수 있도록 하는 구조를 제공하되, 보트 선체(10)의 내부에 별도의 기계실이나, 컴프레샤 등과 같이 공기를 인위적으로 발생시켜 보트 선체(10)의 선저부측으로 유도하는 일련의 기계적 구성 없이, 보트 선체(10)가 해수면을 따라 항행할 때 바람의 저항에 의해 발생되는 공기의 흐름을 보트 선체(10) 내부로 유입되도록 한 다음, 그 유입된 공기가 보트 선체(10)의 선저부(11)측으로 유도되도록 하여, 보트 선체(10)의 항행 과정에서 수면과의 마찰 저항이 급감 되도록 하였다.

이를 위해, 보트 선체(10)의 양측면으로 각각 공기유입부(110)를 구성하고 상기 공기유입부(110) 전면측으로는 다수의 공기유입공(111)이 천공되도록 하였다.

상기한 공기유입공(111)은 보트 선체(10)가 수면위로 항행하는 과정에서 전면으로 저항하게 되는 공기가 유입되도록 하여, 그 유입된 공기가 보트 선체(10)의 선저부(11)측으로 유도될 수 있도록 한다.

이를 위해 도 2에의 보트 선체(10) 저면 사시도면에서 보듯이 선저부(11)의 저면을 가로지르는 복수개의 공기유출부(120)를 구성하고, 상기 공기유출부(120)에 다수 천공되는 공기유출공(121)을 천공한다.

이러한 공기유출부(120)의 내측으로는 댐퍼 형태를 갖도록 하고, 전술한 공기유입부(110)와 연결되는 플로우관(130)을 구비하여 상기 공기유입부(110)의 공기유입공(111)으로부터 유입되는 외부 공기가 플로우관(130)을 거쳐 각각의 공기유입부(110)측으로 유도된 후 공기유출부(120)의 공기유출공(121)을 통해 외부로 배출되도록 하였다.

이 과정에서, 상기한 공기유출공(121)을 통해 배출되는 공기는 보트 선체(10)의 선저부(11) 표면을 커버하게 되면서 해수와 보트 선체(10) 선저부(11)간 접촉 면적을 현저하게 줄어들게 하므로써, 결국 선저부(11)와 해수면과의 마찰 저항이 감소되도록 하여 보트 선체(10)가 해수면과 접촉하며 항행되어질 때 발생하였던 마찰이 현저하게 줄어들도록 하여 보트 선체(10)의 항행 효율성이 증대될 수 있게 된다.

한편, 전술한 공기유출부(120)는 도 2에서 보는 바와 같이 선저부(11)에서 내부측으로 움푹하게 파여 지는 형태를 취하되 내부의 선저면(123)이 테이퍼지는 형태를 갖도록 하여 그 테이퍼지는 선저면(123)의 일단은 보트 선체(10)의 선저부(11) 면과 이어지도록 하고 타단은 공기유출공(121)이 천공되는 공기유출판(122)과 이어지도록 하였다.

본 발명에서 명명되는 선저면(123)은 공기유출부(120)에서 움푹하게 들어가며 테이퍼지는 선저부를 의미하는 것으로 본 발명에서는 사용되는 용어로 정의한다.

즉 본 발명에서 사용되는 용어 중, 선저부(11)는 보트 선체(10)의 하부 전체를 일컫는 용어이고, 선저면(123)은 전술한 바와 같이 공기유출부(120) 내부측으로 테이퍼지는 보트 선체(10)의 특정 하부면을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.

상기 공기유출판(122)은 공기유출부(120)의 선저면과 둔각을 이루며 테이퍼지도록 하거나 또는 수직 형태로 이루어지도록 한다.

특히 선저면(123)의 좌우 양측 단부측으로는 수직형태로 형성되는 차단부(124)를 선저부(11)와 연하도록 일체로 형성하여 상기한 공기유출부(120)에서의 공기유출공(121)에서 공기가 유출되며 공기방울을 형성할 때 그 공기방울이 보트 선체(10)의 선저부(11) 외부로 이탈되지 않고 보트 선체(10)가 항행하는 방향과 반대방향측으로 유동 되도록 하여 보트 선체(10)의 선저부(11) 표면에 공기방울막이 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖게 될 경우, 보트 선체(10)는 해수면을 따라 항행하게 되는 운행 중에는 자연적인 바람에 대항하며 맞바람이 형성되는 과정에서 외부의 자연 공기가 보트 선체(10)의 양측면으로 각각 구비되는 공기유입공(111)을 통해 유입된 다음, 그 유입된 공기가 보트 선체(10) 선저부(11)의 표면상에서 내측으로 움푹하게 테이퍼지는 형태로 형성되는 공기유출부(120)의 공기유출관(122)에 천공되어 있는 다수의 공기유출공(121)으로 배출되면서, 보트 선체(10)의 선저부 표면을 따라 공기방울에 의한 차단 현상이 발생 되도록 하여 해수면과 보트 선체(10)의 마찰 계수가 현저하게 줄어들도록 하여 마찰저항의 현격한 저감효에 의해, 보트 선체(10)가 해수면상에서의 직진 운전성 및 효율성이 배가 될 수 있도록 하였다.

이러한 본 발명에 의하면, 기존과 같이 보트 선체(10) 등의 내부에 공기 방울을 형성하기 위한 컴프레샤 등과 같은 기계장치나, 이를 구비하기 위한 기계실 등과 같은 물리적 수단을 구비하지 않더라도, 보트 선체(10)의 운항시 자연스러운 바람을 이용하여, 소망하는 목적을 달성할 수 있게 되는 것이다.

10; 보트 선체 11; 선저부
110; 공기유입부 111; 공기유입공
120; 공기유출부 121; 공기유출공
122; 공기유출판 123; 선저면
124; 차단부 130; 플로우관

Claims (3)

1. 통상의 보트 선체(10) 구조에 있어서,
   상기 보트 선체의 좌우측면에 각각 다수의 공기유입공(111)을 갖는 공기유입부(110)를 돌출 구성하고,
   상기 보트 선체(10)의 선저부(11)측으로 다수의 공기유출공(121)이 천공되는 공기유출판(122)이 횡방향 가로지르는 공기유출부(120)를 복수조 구성하고,
   상기 공기유입부(110)와 연통 되는 플로우관(130)이 상기 공기유출부(120)와 연결되도록 하는 것을 구성상 특징으로 하는, 보트 선체와 수면간 마찰계수 저하를 유도하는 보트 선체구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기유출부(120)는 선저부(11)에서 내부측으로 내향 경사지며 테이퍼지는 형태를 갖도록 하되, 상기 테이퍼지는 선저면(123)의 일단은 보트 선체(10)의 선저부(11) 면과 이어지도록 하고 타단은 공기유출판(122)과 이어지도록 하는 것을 포함하는, 보트 선체와 수면간 마찰계수 저하를 유도하는 보트 선체구조.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 공기유출판(122)은 공기유출부(120)의 선저면과 둔각을 이루며 테이퍼지도록 하거나 또는 수직 형태로 이루어지도록 하고, 상기 선저면(123)의 좌우 양측 단부측으로 수직형태로 형성되는 차단부(124)를 선저부(11)와 연하도록 일체로 형성하는 것을 포함하는, 보트 선체와 수면간 마찰계수 저하를 유도하는 보트 선체구조.
   

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