KR100389624B1 - 주동력에 의한 독립 작동식 적극적 조종기구로서 사용가능한 선박용 장치 - Google Patents

Abstract

경량이며 간단한 구조를 지니며, 비교적 저렴한 비용으로 제조되며, 선박의 주동력에 의한 소극적 키 또는 적극적 조종기구로 사용가능한 장치를 제공한다.

선저에 수평하게 배치된 휠본체(2), 휠본체에 지지된 날개(3), 날개의 위치를 변화시키는 유성 치차 기구를 구비한다. 유성 치차기구는, 휠본체의 중심을 통해 중심축(4')에 장착된 중앙 평치차(4) 및 날개의 회전축(3')에 장착된 외측 평치차(5)를 지닌다. 중앙평치차 및 외측 평치차에는 중간 평치차(6)가 맞물리게 된다. 외측평치차는 휠본체의 내주면에 맞물린다. 장치가 소극적 키로 사용될 때는, 휠본체가 고정되며, 중앙 평치차의 회전에 의해 날개의 각도가 설정된다. 장치가 적극적 조종기구로 사용될 때는, 중앙평치차가 추진 방향에 대응하는 각도 위치에 고정되며, 휠본체가 회전되며 날개가 회전운동하여 추진력을 발생시킨다.

Description

주동력에 의한 독립작동식 적극적 조종기구로서 사용가능한 선박용 장치

발명이 속하는 기술분야

본 발명은, 주동력에 의한 독립작동식 적극적 조종 기구로서 사용가능한 선박용 장치, 특히, 중심 둘레에서 회전가능하게 수평으로 지지된 휠 ( wheel ) 본체를 지니며, 휠본체에는 길고 가느다란 날개가 상기 휠본체의 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 수직축의 둘레에 회전가능하게 지지되며, 휠본체가 회전할 때, 동력전달 기구를 통해 상기 날개가 사용됨으로써 추진력을 발생시키는 운동이 발생되는 장치에 관한 것이다.

종래의 기술

이같은 종류의 장치로는, 예컨대, 독일특허공개 제 1941652호에 기재된 장치가 있다. 이 장치에 따르면, 선박을 임의의 방향으로 조종할 수 있다. 그러나 이경우, 구비된 보이츠·슈나이더·프로펠러 ( Voith - Schneider - Propeller )는 항해중에 에너지 절약형의 소극적인 키로서는 사용되지 않는다. 그 원인은, 보이츠·슈나이더·프로펠러의 운동학 및 날개의 수에 따라 선박의 길이 방향에 있어서, 또한 필요한 키 각의 아래에서 날개를 조절할 때에 큰 저항이 발생하기 때문이다. 보이츠·슈나이더 프로펠러에 의하면, 적극적인 에너지의 공급을 행할 수 없으며, 선박의 필요한 진로변경을 달성할 수 없다. 또한, 보이츠·슈나이더·프로펠러는 중량이 무겁고, 구조가 복잡하여 제조 및 장비가 간단하지 않다.

발명이 해결해야할 과제

따라서, 본 발명의 과제는, 경량으로 간단한 구조를 지니며, 비교적 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 선박의 항해 중 또는 특히 저속항해 중에, 적극적인 날개의 운동에 의해 임의 방향으로 큰 추력을 발생시킬 수 있는 장치를 제공하여 전술된 결점을 해결하는데 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

이같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 주동력에 의한 독립작동식 적극적 조종 기구로서 사용가능한 선박용장치로서 중심둘레에 회전가능하게 수평으로 지지된 휠본체를 지니며, 상기 휠본체에는 가늘고 긴 날개가 상기 휠본체의 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 수직축 둘레에 회전가능하게 지지되며, 상기 휠본체가 회전할 때 동력전달 기구를 통해 상기 날개가 사용될 수 있어 추진력을 발생시키는 운동이 발생되도록 구성된 장치에 있어서, 선박의 소극적 키로서 또는 선박의 적극적 조종 기구로서 사용가능하게 되며, 단일 또는 복수의 날개가 상기 휠본체에서 상기 휠본체의 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 각각의 수직축의 둘레에 회전가능하게 지지되며, 상기 휠본체 및 상기 날개가 상기 휠본체 내부에 중심 배치된 중앙 평치차에 의해 독립적인 구동을 획득하도록 장치를 구성한다.

또한, 선박의 소극적인 키로서 사용되는 경우에는, 상기 휠본체는 고정되며, 상기 단일 또는 복수의 날개는 1 개 또는 복수의 제어유닛에 의해 상기 휠본체의 중심을 통해 배치된 단일 또는 복수의 중심축, 상기 중심축에 장착된 중앙 평치차, 상기 날개의 회전축에 결합된 외측 평치차, 상기 휠본체의 내부에 있는 상기 중앙평치차 및 상기 외측 평치차의 사이에 배치되며, 상기 중앙 평치차 및 상기 외측 평치차의 양방으로 맞물리는 중간 평치차와 이같은 치차기구를 매개로 선박의 종축의 방향으로 방향선정 되더라도 필요한 키의 각도를 전달하도록 되어있다.

이 장치가 선박의 적극적 조종기구로 사용되는 경우에는, 상기 중심축과 상기 중심축에 장착된 상기 중앙차차는 360° 변화하여 바람직한 추진방향으로 대응하는 회전각도를 설정하여, 상기 추진방향으로 고정된 상기 중앙평치차에 대해 상기 휠본체가 회전되어 유성치차기어의 작용에 의해 상기 날개는 주위의 물에 대해 운동하며 상기 중앙평치차의 회전각도에 대응하는 방향으로 추진력이 발생한다.

이같은 구성에 있어서, 장치를 소극적으로 사용하는 경우에는 휠본체가 고정되며, 필요한 키의 각도에 대응하여 중앙 평치차의 회전각이 설정되며, 이 중앙평치차의 회전각이 유성치차 기구를 통해 날개에 전달된다. 또한, 장치를 적극적으로 사용하는 경우에는, 유성치차 기구에 의해 휠본체가 회전할때, 날개는 그것의 회전축 둘레에서 회전함과 동시에 휠본체의 중심 둘레에서 회전하며, 그결과 정확하게 방향이 선정된 추진력이 발생된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 날개의 조절은 중앙평치차, 외측 평치차, 상기 중앙평치차 및 상기 외측 평치차에 맞물리는 다수의 중간평치차, 체인 또는 벨트로 구성된 치차기구에 의해 달성된다.

본 발명의 별도의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 날개는 그것의 회전축에 대해 수직한 방향을 따르는 유선형 단면을 지닌다.

또한, 본 발명에 의한 장치의 1 개 또는 2 개가 선박의 선수 또는 선미에 제공되는 것이 바람직하다.

독일특허 제838865호 및 미국특허 제5082423호에는, 동력전달수단으로 사용된 유성치차 기구가 개시되어 있다. 그 유성 치차기구는, 중앙평치차, 중앙평치차에 맞물리는 중간 평치차, 및 중간 평치차에 맞물리는 구동기구를 지지하는 외측 평치차로 구성된다. 그러나 이경우, 구동 기구는 수직축 둘레에서 회전하지 않으며, 이에 따라 이 구동기구는 날개판 구동 기구로서 전형적인 구조를 구비하며, 날개판은 상호 독립적으로 동작되며, 조절할 수 없다. 특별한 조종성이 이것에는 갖추어져 있지 않다.

발명의 실시형태

이하, 첨부도면을 참조로 하여 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 1 실시예의 평면도이다. 제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 소극적 키로서 또는 선박의 적극적 조종 기구로서 사용가능한 장치(1)는, 선박의 (도시되지 않은) 주동력에 의해 독립적으로 작동하며 (도시되지 않은) 선저의 영역에 수평배치된 휠본체(2), 휠본체(2)로부터 수직하방으로 돌출배치된 단일날개(3), 휠본체(2)의 내부에 배치되며 날개(3)의 위치를 변화시키는 치차기구, 및 휠본체(2)를 구동시키기 위한 (도시되지 않은) 구동장치를 구비한다.

휠본체(2)는 선처에서, 그것의 중심 둘레에 회전가능하게 지지된다. 휠본체(2)에는, 그것의 중심으로부터 이격된 위치에 날개(3)가 지지된다. 날개(3)는 수직회전축(3') 둘레에 회전가능하게 배치되며, 회전축(3')에 수직하방을 따라 유선형 단면을 지닌다.

치차 기구는 유성치차 기구로서 형성되며, 휠본체(2)의 중심을 통해 수직 배치된 단일 중심축(4')에 장착된 중앙평치차(4) 및 날개(3)의 회전축(3')에 장착된 외측평치차(5)를 지닌다. 또한, 휠본체(2)의 내부에서 중앙 평치차(4)와 외측 평치차(5) 사이에는, 중앙 평치차 및 외측 평치차의 양방으로 맞물리는 중간 평치차(6)가 회전가능하게 지지된다.

또한, 외측평치차(5)는 휠본체(2)의 환상내주면에 맞물리며, 휠본체(2)가 그것의 중심둘레에서 회전함과 동시에, 회전축(3') 둘레에서 회전하게 된다.

제1도는 본 발명에 따른 장치의 1 실시예가 선박의 소극적 키로서 사용된 경우 날개의 위치를 보여주는 개략적 평면도이다. 제1도에 있어서, 휠본체(2)는 고정되며, 날개(3)는 그것의 회전축(3')에 대한 회전각도가 0° 의 위치에서, 그것의 유선형 단면의 종축이 선박의 종축(A)에 평행하도록 배치된다. 그리고, 날개(3)의 0° 위치로부터의 각도가 선박의 키의 각도에 대응하게된다.

이때 키의 각도는, (도시되지 않은) 제어 유닛에 의해 중심축(4') 및 중앙평치차(4)를 매개로, 또한 중간평치차(6)를 매개로 외측평치차(5) 및 날개(3)에 전달된다. 즉, 중심축(4') 및 중간 평치차(4)가 제어유닛에 의해 회전됨으로써 날개(3)가 회전되어 필요한 키의 각도가 설정된다.

제2도는 제1도에 도시된 장치가 선박의 적극적 조종기구로 사용된 경우의 날개의 위치를 표시한 평면도로서, (A) 는 전진추력을 발생시키는 위치를, (B) 는 후퇴추력을 발생시키는 위치를, (C) 및 (D) 는 횡방향 추력을 발생시키는 위치를 각각 보여준다. 이들 도면으로부터 명확히 알 수 있듯이, 날개(3)는 휠본체(2)의 회전함과 동시에, 휠본체(2)의 중심둘레에서 회전함과 동시에 그 회전축(3)의 둘레에서도 회전한다. 그리고, 중앙평치차(4)의 위치로부터 날개(3)에 의해 추진력의 방향이 결정된다. 이 추진력의 방향은, 중앙평치차(4)의 예비적으로 설정된 회전각도에 의해 결정되며 이것은 360° 변화할 수 있다.

이 상황을 명확히 하기 위해, 제 2 (A) 내지 (D) 도에 각각 도시된 바와같이, 날개(3)의 원운동의 궤적과 그것의 도중의 3개의 위치를 보여준다. 추진력은, 날개(3)에 작용하는 양력 및 저항력에 의해 발생한다.

제3도는, 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시예로서 복수개의 날개를 구비한 장치를 보여주는 측면도이다. 제3도에 도시된 바와같이, 장치는 (도시되지 않은) 선저에 수평 배치된 휠본체(2)와, 휠본체(2)의 중심으로부터 이격된 위치에서 휠본체(2)로부터 수직하방으로 돌출되어 배치된 복수개의 날개(3a, 3b), 휠본체(2)의 내부에 배치되며 날개(3a, 3b)의 위치를 각각 독립적으로 변화시키는 치차기구 및 휠본체(2)를 구동시키기 위한 (도시되지 않은) 구동장치를 구비한다.

휠본체(2)가, 선저에서 그것의 중심축 둘레에 회전가능하게 지지된다. 날개(3a, 3b)는 각각의 수직회전축(3a', 3b') 둘레에 회전가능하게 배치되며, 회전축(3a', 3b')에 수직방향을 따라 유선형 단면을 지닌다.

치차기구는, 유성치차 기구로서 형성되어 각각의 휠본체(2)의 중심을 통해 수직배치된 복수개의 중심축(4a', 4b') 에 장착된 복수개의 중앙평치차(4a, 4b) 및 날개(3a, 3b)의 회전축(3a', 3b')에 장착된 외측 평치차(5a, 5b)를 지닌다. 또한, 휠본체(2)의 내부에 있는 중앙평치차(4a, 4b)와 외측 평치차(5a, 5b)의 사이에는중앙평치차 및 외측평치차의 양방향으로 맞물리는 중간 평치차(6a, 6b)가 회전가능하게 지지된다.

또한, 외측평치차(5a, 5b)는 휠본체(2)의 환상 내측면에 맞물리며, 휠본체(2)가 그것의 중심둘레에서 회전함과 동시에, 회전축(3a', 3b') 둘레에서 회전하게 된다.

이로써, 2 개의 독립한 중심축(4a', 4b')에 의해 날개(3a, 3b)를 각각 독립적으로 방향을 선정하는 것이 가능하다. 날개(3a, 3b)는 휠본체(2)가 회전함으로써, 휠본체(2)의 중심둘레에서 회전함과 동시에 각각의 회전축(3a' 3b') 둘레에서도 회전하며, 적극적 조종장치로서 작용한다. 그리고, 중심축(4a', 4b') 및 중앙 평치차(4a, 4b) 의 회전각도에 의해 날개(3a, 3b) 에 의한 추진력의 방향이 결정된다. 이 추진력의 방향은 360° 변화될 수 있다.

제4도는 제3도에 도시된 장치가 소극적 키로서 사용된 경우의 날개의 위치를 보여주는 평면도이다. 제4도에 있어서, 휠본체(2)는 일정위치에 고정된다. 또한, 날개(3a, 3b)는 중심축(4a', 4b') 및 중앙 평치차(4a, 4b)를 매개로 각각의 회전축(3a', 3b')에 대한 회전각도가 0° 인 위치에서, 그것의 유선형 단면의 종축이 선박의 종축 (A) 에 평행하도록 위치가 설정된다. 또한, 날개(3a, 3b) 의 각각의 0° 위치로부터의 각도가 선박의 키의 각도에 대응하게 된다.

키의 각도는, 1개 또는 복수개의 (도시되지 않은) 제어 유닛에 의해 상호 연결된 또는 독립된 2개의 중심축(4a', 4b')과 중앙 평치차(4a, 4b) 및 중간 평치차(6a, 6b)를 매개로 외측평치차(5a, 5b)에 의해 날개(3a, 3b)에 전달된다.

발명의 효과

전술된 바에 따르면, 본 발명에 의하면, 유성치차 기구를 사용함으로써, 경량이고 간단한 구조를 지니며, 비교적 저렴한 비용으로 제조되며, 선박의 항해중, 특히 저속도로 항해하는 중에 적극적인 날개의 운동에 의해 임의의 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있는 장치를 제공할 수 있다.

제 1 도는 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예가 선박의 소극적 키 ( key ) 로 사용된 경우의 날개위치를 보여주는 개략적 평면도.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 장치가 선박의 적극적인 조종장치로 사용된 경우의 날개의 위치를 보여주는 평면도로서, (A) 도는 전진 추력을 발생시키는 위치를, (B) 도는 후퇴 추력을 발생시키는 위치를, (C) 도 및 (D) 도는 횡방향 추력을 발생시키는 위치를 각각 보여준다.

제 3 도는 본 발명의 장치의 별개의 실시예로서, 복수의 독립된 제어가능한 날개를 구비한 장치의 측면도.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 장치가 적극적 키로 사용된 경우의 날개의 위치를 보여주는 평면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 본 발명에 따른 장치 2 : 휠본체

3 : 날개 3' : 회전측

4 : 중앙 평치차 4' : 중심축

5 : 외측 평치차 6 : 중간 평치차

Claims (4)

1. 주동력에 의한 독립작동식 적극적 조종장치로서 사용가능한 선박용 장치로서, 중심 둘레에 회전가능하게 수평지지된 휠본체를 지니며, 상기 휠본체에는 가늘고긴 날개가 상기 휠본체의 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 수직축 둘레에 회전가능하게 지지되며, 상기 휠 본체가 회전할때 동력전달 기구를 통해 상기 날개가 사용됨으로써 추진력을 발생시키는 운동이 발생되는 장치에 있어서,

   선박의 소극적 키로서 또는 선박의 적극적 조종기구로서 사용가능하며, 단일 또는 복수개의 날개가 상기 휠 본체에서 휠본체의 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 각각의 수직축 둘레에 회전가능하게 지지되며, 상기 휠본체 및 상기 날개가 상기 휠본체 내부의 중심에 배치된 중앙 평치차에 의해 독립적으로 구동되도록 구성되며,

   선박의 소극적 키로서 사용될 때는, 상기 휠본체(2)는 고정되며, 상기 단일 또는 복수개의 날개(3 ; 3a, 3b)는 1개 또는 복수개의 제어유닛에 의해 상기 휠본체(2)의 중심을 통해 배치된 단일 또는 복수개의 중심축(4' ; 4a', 4b'), 상기 중심축에 장착된 중앙 평치차(4 ; 4a, 4b), 상기 날개(3 ; 3a, 3b) 의 회전축에 결합된 외측평치차(5 ; 5a, 5b), 상기 휠본체(2) 의 내부에 있는 상기 중앙 평치차(4 ; 4a, 4b)와 상기 외측 평치차(5 ; 5a, 5b) 사이에 배치되며 상기 중앙 평치차(4 ; 4a, 4b) 및 상기 외측 평치차(5 ; 5a, 5b)의 양방향으로 맞물리는 중간 평치차(6 ; 6a, 6b)로 이루어진 치차기구를 매개로 하여 선박의 종축(A)방향으로 방향이 선정됨과 동시에 필요한 키의 각도를 전달하도록 구성되며,

   선박의 적극적 조종기구로서 사용될 때는, 상기 중심축(4' ; 4a', 4b')과 상기 중심축(4' ; 4a', 4b') 에 장착된 상기 중앙 평치차(4, 4a, 4b) 는 360° 변화하는 것이 바람직한 추진방향에 대응하는 회전각도를 설정하며, 상기 추진 방향으로 고정된 상기 중앙 평치차(4 ; 4a, 4b)에 대해 상기 휠본체(2)가 회전됨으로써, 유성 치차기구의 작용에 의해 상기 날개(3 ; 3a, 3b)는 주위의 물에 대해 운동하며, 상기 중앙 평치차(4 ; 4a, 4b) 의 회전각도에 대응하는 방향으로 추진력이 발생되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단일 또는 복수개의 날개의 조절은, 중앙평치차, 외측평치차, 상기 중앙평치차 및 상기 외측 평치차에 맞물리는 다수의 중간 평치차, 체인 또는 벨트로 이루어진 치차 기구에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 날개(3 ; 3a, 3b)는, 그것의 회전축에 대해 수직방향을 따라 유선형 단면을 지니는 것을 특징으로 하는 장치
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따르는 1 개 이상의 장치가 선박의 선수 도는 선미에 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.