KR100592943B1

KR100592943B1 - 초고속 유체 추진장치

Info

Publication number: KR100592943B1
Application number: KR1020040087804A
Authority: KR
Inventors: 윤선영
Original assignee: 윤선영
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-06-26
Also published as: KR20050093685A

Abstract

본 발명은 블레이드와 전면이 개방되어 흡입유체 통로를 가지는 프로펠러와 허브 그리고 가속흡입부를 가지는 덕트가 일체로 결합되어 함께 회전할 수 있는 로테이터(Rotator)형 초고속 유체 추진장치 제공한다.

특히 본 발명은 추진체의 고속 회전시 덕트 외주면에서 추가로 유입되는 가속유입수를 연속적으로 반복하여 가속 합류시켜, 최종적으로 유체를 제트 분사시킬 수 있으므로 강력한 추진력을 얻을 수 있도록 한 것이다.

또한 본 발명은 상기 프로펠러의 블레이드 사이에 트럼펫형 덕트를 삽입하여 상기 블레이드 내부에 유입된 유체가 다수의 겹쳐진 트럼펫형 덕트 내부에서 가속되어 추진 효율을 높일 수 있도록 구성한 초고속 유체 추진장치를 제공한다.

Description

초고속 유체 추진장치{SUPER HIGH SPEED FLUID PROPULSION APPARATUS}

도 1 내지 도 29는 제1 실시례에 의한 초고속 유체 추진장치를 보인 도면으로서,

도 1은 초고속 유체 추진장치가 설치된 상태를 보인 측면도.

도 2는 초고속 유체 추진장치의 종단면도.

도 3은 초고속 유체 추진장치의 요부 분해사시도.

도 4는 구동축부의 종단면도.

도 5는 전방추진체의 사시도.

도 6은 전방추진체의 측면도.

도 7은 전방추진체의 평면도.

도 8은 도 6의 A-A선 단면도.

도 9는 도 7의 B-B선 단면도.

도 10은 도 7의 C-C선 단면도.

도 11은 도 7의 D-D선 단면도.

도 12는 중간추진체의 사시도.

도 13은 중간추진체의 측면도이고 ,도 14는 중간추진체의 평면도.

도 15는 도 14의 E-E선 단면도이고, 도 16은 도 14의 F-F선 단면도.

도 17 및 도 18은 후방추진체를 서로 다른 방향에서 보인 사시도.

도 19는 후방추진체의 측면도이고, 도 20은 후방추진체의 평면도.

도 21은 도 20의 G-G선 단면도.

도 22는 가이드부의 사시도.

도 23은 도 22의 H-H선 단면도.

도 24 및 도 26은 는 갓형 전도수단의 구성 및 작용을 보인 종단면도.

도 25 및 도 27은 도 24 및 도 26의 부분 확대도.

도 28은 갓형 전도수단의 접철판을 보인 사시도.

도 29는 도 28의 I-I선 단면도.

도 30 내지 도 45는 실시례2에 의한 초고속 유체 추진장치를 보인 도면으로서,

도 30은 실시례2에 따른 초고속 유체 추진장치의 설치 상태도

도 31은 도 30의 종단면도이고,

도 32는 실시례2 발명의 요부분해사시도

도 33은 도 32의 결합사시도

도 34는 도 33의 단면사시도

도 35는 실시례2 발명의 전방추진체의 사시도

도 36은 도 35의 측면도

도 37은 도 36의 A-A선 단면도이다.

도 38은 실시례2 발명의 중간추진체의 사시도

도 39는 도 38의 측면도

도 40은 도 39의 B-B단면사시도

도 41은 도 40의 평면도

도 42는 도 39의 C-C단면사시도

도 43-a 및 도 43-b는 제2 블레이드의 형상도

도 44는 실시례2 발명의 후방추진체의 단면도

도 45는 실시례2 발명에서의 유체 흐름도

도 46 내지 도 47는 실시례3에 의한 초고속 유체 추진장치를 보인 도면으로서,

도 46은 실시례3에 다른 발명의 단면도

도 47은 실시례3에 따른 발명의 사시도

도 48 내지 도 51는 실시례4에 의한 초고속 유체 추진장치를 보인 도면으로서,

도 48은 실시례4에 따른 발명의 후방추진체의 사시도

도 49는 도 48의 단면사시도

도 50은 도 48의 단면도

도 51은 도 50의 변형 실시례의 단면도

도 52 내지 도 53는 실시례5에 의한 초고속 유체 추진장치를 보인 도면으로서,

도 52은 실시례5에 따른 발명의 단면도

도 53은 도 52의 변형 실시례의 단면도

도 54는 본 발명의 추진장치가 선박의 내부에 장치된 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 선박 10 : 추진체

20 : 전방추진부 21 : 중간추진부

22 : 후방추진부 23 : 가이드부

24 : 리버서 25 : 하우징

100 : 전방추진체 101 : 중간추진체

102 : 후방추진체 110 : 제1 허브

111 : 제1 블레이드 112 : 제1 프로펠러

113 : 제1 덕트 113a : 제1 주벽부

113b : 제1 절결부 113c : 제1 리브(Lib)

113d : 제1 보강리브 113e : 제1 방향키

113f : 제1 확산방지부 113g,113h : 제1 예지형 선단부

114 : 제1 가속흡입부 114a,114b : 제1 흡입부

120 : 제2 허브 121 : 제2 블레이드

122 : 제2 프로펠러 123 : 제2 덕트

123a : 원관형 주벽부 123b : 제2 절결부

123c : 제2 보강리브 123d,123e : 제2 예지형 선단부

124 : 제2 가속흡입부 124a,124b,124c : 제2 흡입부

130 : 제3 허브 131 : 제3 블레이드

132 : 제3 프로펠러 133 : 제3 덕트

133b : 경사진 외측단 연부 133c : 제3 절결부

133d : 제3 보강리브 133e,133f : 제3 예지형 선단부

133g : 나선돌조 134 : 제3 가속흡입부

134a,134b,134c : 제3 흡입부 140 : 제4 허브

141 : 원관형 덕트 142 : 가이드 블레이드

143 : 브래킷(Bracket) 150 : 가이드관

151 : 갓형 전도수단 152 : 구동수단

153 : 부채꼴형 접철판 154 : 실린더

155,156 : 이중 플런저 155a,156a : 연결구

157,158 : 연결레버 160 : 커버

200 : 구동축 210 : 제1 축

220 : 제2 축 230 : 제3 축

310: 제1 허브 320: 제2 허브

330: 제3 허브 311: 제1 블레이드

312: 제1 프로펠러 313: 제1 트럼펫형 덕트

314: 제1 가속흡입부 315: 제1 부력형성부

316: 배출부 317: 유선형꼬리

318: 제1 결합부 321: 제2 블레이드

322: 제2 프로펠러 323: 제2 트럼펫형 덕트

323-1: 제2 전방 트럼펫형 덕트 323-2: 제2 후방 트럼펫형 덕트

324: 제2 가속흡입부 324-1: 제2 전방 가속흡입부

324-2: 제2 후방 가속흡입부 325: 제2 부력형성부

328: 제2 결합부 331: 제3 블레이드

332: 제3 프로펠러 333: 제3 트럼펫형 덕트

333-1: 제3 전방 트럼펫형 덕트 333-2: 제3 후방 트럼펫형 덕트

334: 제3 가속흡입부 334-1: 제3 전방 가속흡입부

334-2: 제3 후방 가속흡입부 335: 제3 부력형성부

338: 제3 결합부 333a: 유체반사판

334-1a: 제3 전방날개 324-2b: 보강리브

350: 유선형 블레이드 360: 하우징

361: 그리드 416 : 배출부

430: 제4 결합부 433-1: 제4 트럼펫형 덕트

433a: 제4 유체반사판 434-1: 제4 가속흡입부

434-1a: 제4 날개 434-1b: 제4 보강리브

500: 흡입구

본 발명은 초고속 유체 추진장치에 관한 것으로, 특히 프로펠러가 고회전하여도 출력수의 확산이 거의 없는 워터 제트(Water Jet)형 초고속 유체 추진장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 프로펠러(Propeller)는 헬리컬 피치(Helical Pitch) 블레이드를 사용하며, 나선(Screw) 운동 방식으로 블레이드면을 따라 유체를 밀어냄으로써 그 반작용으로 추진력을 얻는 추진장치이다.

이러한 종래 프로펠러를 사용한 추진기는 회전시 블레이드의 앞면에서는 압력의 증가가 나타나고 뒷면에서는 압력의 저하가 일어나게 되므로 앞뒷면에서의 압력차이에 의하여 추진기를 지나는 유체는 운동량 변화를 일으키며 이것이 추진기의 추력으로 나타나게 된다. 그런데 큰 추력을 얻기 위하여 추진기를 고속으로 작동시키는 경우에는 뒷면의 압력저하가 증기압 이하로 떨어지는 부분이 생기고 그 부분으로부터 물이 끓어올라 캐비테이션이라는 현상을 일으키게 되어 추진기의 성능이 더 이상 개선되기 어려워지는 문제점이 있다.

또한 이러한 종래 장치들은 상대적으로 고중량이고, 또한 고회전시 소음이 많고, 회전속도의 조절이 어려우며, 크기에 제한이 따르게 되는 문제점이 있었다.

그리고 종래 프로펠러는 고회전하면 할수록 그와 비례하여 프로펠러 후방으로 밀려나가는 유체가 직진하지 못하고 넓게 퍼지는 출력 유체 확산 현상이 심해지므로 추진 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한 종래 프로펠러의 블레이드는 그 단면 형상이 양면이 볼록한 형태(Airfoil type or Ogive type)이어서 제조가 불편하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 일정 부분 개선한 것으로서 덕트 프로펠러(Duct Propeller)가 알려져 있다. 이 추진장치는 프로펠러의 주위에 덕트를 고정식으로 설치한 것으로서, 덕트의 형상을 유속을 가속하도록 형성한 경우에는 부하가 큰 프로펠러의 효율을 증가시키는 수단으로 사용할 수 있고, 덕트의 형상을 유속을 감속하도록 형성한 경우에는 프로펠러에서의 정적압력이 증가하여 캐비테이션 발생을 지연시킬 수 있는 효과가 있다. 그러나 이러한 고정식 덕트 프로펠러는 유체의 속도가 일정수준 이상으로 증가하면 효율 개선이나 캐비테이션 발생억지를 위한 충분한 효과를 얻기 어렵다는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로 유체를 후방으로 강력하게 분사시켜 추진력을 얻는 유체 분사 추진 장치가 알려져 있다.

이러한 유체 분사 추진 장치가 선박에 적용된 형태의 것이 워터제트 추진기로 알려져 있는데, 상기 스크루형 프로펠러가 프로펠러 회전력에 의해 선박을 움직이게 하는 것과 달리, 물을 흡입관을 통해 선체 내부에 장착된 임펠러로 흡입해 분사함으로써 선박을 움직일 수 있도록 하는 것이다.

보통 워터제트 추진기를 장착한 선박은 상기 스크루형 프로펠러에 비하여 출력수의 확산 현상이 현저하게 줄어들므로 추진 효율 높다는 장점이 있다. 따라서 워터제트 추진기는 속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 속도가 빨라질수록 추진 효율이 높아진다는 장점을 갖는다. 또한 추진 장치가 선체 안에 설치되기 때문에 소음과 진동수준을 낮출 수 있으며 프로펠러 선박이 갈 수 없는 수심이 낮은 곳이나 그물 로프 등의 이물이 많은 곳도 다닐 수 있다는 장점이 있다.

그러나 이러한 종래 워터제트 추진기는 흡입관이나 임펠러 등이 선박의 내부에 설치되므로 선박 내부에 장치설치를 위한 큰 용적을 할애하여야 하고, 임펠러의 회전만으로 유체를 흡입 분사하므로 효율 향상에 한계를 가지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 추진장치들의 문제점 및 결함을 해소할 수 있는 유체 추진장치에 관한 것이다.

본 발명은 프로펠러가 고회전하여도 종래의 워터 제트 추진기와 마찬가지로 출력수의 확산이 최소화하여 효율을 향상시킨 초고속 유체 추진장치를 제공하고자하는 것이다.

또한 본 발명은 종래의 양면이 볼록한 형태(Airfoil type or Ogive type) 프로펠러 블레이드보다 간단히 제조할 수 있도록, 프로펠러 블레이드(Blade)를 평판상 소재를 휘어 컨벡스(Convex)형으로 제조할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 프로펠러가 고회전하는 것에 비례하여 프로펠러 블레이드 선단부과 유체의 충돌로 발생되는 저항 증가를 억제하는 수단을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 허브와 블레이드 및 전면이 개방되어 흡입유체 통로를 가지는 프로펠러와 가속흡입부를 가지는 덕트가 일체로 접합되어 함께 회전할 수 있는 로테이터(Rotator)형 추진체를 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 추진체의 고속 회전시 회전하는 덕트 외주면에서 추가로 유입되는 가속유입수를 덕트 내에서 이미 직진하고 있는 본류에 연속적으로 반복하여 가속 합류시켜 강력한 추진력을 얻을 수 있도록 한 초고속 유체 추진장치를 안출하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 프로펠러의 블레이드 사이에 트럼펫형 덕트를 삽입하여 상기 블레이드 내부에 유입된 유체가 회전하는 다수의 겹쳐진 트럼펫형 덕트 내부에서 가속되어 추진 효율을 높일 수 있도록 구성한 초고속 유체 추진장치를 제공하기 위한 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 초고속 유체 추진장치는 선박의 후미 또는 선박의 내부에 구동축이 설치되고, 이 구동축에 의해 회전하는 추진체가 설치되며, 상기 추진체는 상기 구동축에 고정되는 허브에 복수개의 블레이드로 이루어진 프로펠러가 일체로 형성되고, 이 프로펠러의 외측으로 복수개의 가속흡입부를 가지는 덕트가 일체로 형성되는 동시 회전체로 구성된다.

이상과 같은 기본구조를 가진 본 발명은 각각의 구성요소를 다양하게 변형가 능하며, 이하 본 발명의 가장 기본적인 실시형태로서 실시례1과 그 변형 실시형태인 실시례2 내지 실시례5의 구성과 작용을 설명한다.

(실시례1)

실시례1의 구성을 개괄적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 구동축은 다중축(제1,2,3 축)으로 이루어지고, 이 다중축(제1,2,3 축)에 전방추진체와 중간추진체와 후방추진체와 가이드부가 결합된다.

상기 전방추진체는 상기 제1 축에 고정되는 제1 허브에 복수개의 제1 블레이드로 이루어진 제1 프로펠러가 일체로 형성되고, 이 제1 프로펠러의 외측으로 복수개의 제1 가속흡입부를 가지는 제1 덕트가 일체로 형성되어 구성된다.

상기 전방추진체의 제1 프로펠러의 제1 블레이드는 유체를 전방에서 후방으로 보내도록 나선형을 이루며 허브에 결합되어 있되, 전체적인 형상은 평판을 불룩한 바가지 형태로 휘어 만든 컨벡스(Convex)형을 이루게 된다.

상기 제1 덕트의 전체적인 형상은 하측부가 원형관 형태로 형성되고, 상측부는 복수개의 제1 절결부가 형성된 형태이다.

상기 중간추진체는 제2 축에 고정되는 제2 허브에 복수개의 제2 블레이드로 이루어진 제2 프로펠러가 일체로 형성되고, 이 제2 프로펠러의 외측으로 복수개의 제2 가속흡입부를 가지는 제2 덕트가 일체로 형성되어 구성된다.

상기 후방추진체는 제3 축에 고정되는 제3 허브에 복수개의 제3 블레이드로 이루어진 제3 프로펠러가 일체로 형성되고, 이 제3 프로펠러의 외측으로 복수개의 제3 가속흡입부를 가지는 제3 덕트가 일체로 형성되어 구성된다.

상기 가이드부는 제3 축에 고정되는 제4 허브에 복수개의 가이드 블레이드가 일체로 형성되며, 이 가이드 블레이드에 의하여 원관형 덕트가 고정 결합된다. 상기 원관형 덕트는 브래킷에 의하여 선체에 고정되고, 이에 따라 가이드부는 추진체가 회전시 흔들림을 방지할 수 있게 된다.

상기 가이드부의 후방에는 필요에 따라 역추진력을 얻기 위한 리버서(Reverser)가 결합되고, 이 리버서는 가이드부의 후방부에 고정된 가이드관에 갓형 전도수단이 구동수단에 의해 접철 가능하게 결합되어 구성된다.

상기 갓형 전도수단은 복수개의 부채꼴형 접철판으로 이루어지고, 상기 구동수단은 가이드관의 외주면에 복수개의 실린더가 고정되고 이 실린더에 결합된 이중 플런저의 선단부에 연결구가 각각 결합되며, 각 연결구에는 연결레버의 일단부가 힌지 결합되고, 이 연결레버의 타단부가 접철판에 연결되어 구성된다.

상기 각 추진체의 가속흡입부는 각 덕트 외측의 유체를 원주방향에서 각 블레이드들의 내측으로 흡입하며, 이렇게 흡입된 유체는 상기 각 블레이드에 의해 후 방으로 강하게 밀려 나가게 된다.

상기한 본 발명은 각각의 추진체들은 단독으로 실시될 수도 있다. 즉 중간추진체와 후방추진체 없이 전방추진체만 설치된 형태로 단독 회전시켜 출력수를 얻는 방법도 실시 가능하며, 중간추진체와, 후방추진체도 약간의 구조만 변경하면 각각 단독 실시가 가능하다.

또한 본 발명의 프로펠러 블레이드의 선단부와 각 가속흡입부의 선단부는 커터(Cutter)와 같이 예리한 형상으로 형성된 특징이 있다.

본 발명의 회전 주축은 3중축, 2중축, 단일축 등으로 변경될 수 있으며, 다중축으로 구성할 경우 각각의 축은 서로 다른 속도로 회전할 수 있다.

따라서 각 축에 각 구간별 추진체가 직렬로 연결될 경우, 전방추진체, 중간추진체, 후방추진체가 제각기 다른 속도로 회전 할 수 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의하여 실시례1의 구성을 상세히 설명한다.

실시례1는 도 1 내지 도 29에 도시되어 있다.

도 1에는 선박에 초고속 유체 추진장치가 설치된 상태를 보인 측면도가 도시되고, 도 2에는 초고속 유체 추진장치의 종단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 초 고속 유체 추진장치의 요부 분해사시도가 도시되고, 도 4에는 구동축부의 종단면도가 도시되어 있다.

도시한 바와 같이, 구동축(200)에 추진체(2)가 결합되어 있다.

상기 추진체(2)는 구동축(200)에 고정되는 허브(10)와 복수 개의 블레이드(11)로 이루어진 프로펠러(12)가 일체로 형성되며, 이 프로펠러(12)는 다시 덕트(13)에 일체로 붙어있는 기본 형태를 갖는다.

추진체(2)는 위와 같은 기본형을 가지지만, 도면에 도시된 전방추진체(101), 중간추진체(102) 및 후방추진체(103)와 같이 여러 가지 형태로 형성될 수 있다.

상기 덕트(13)의 원통 외면상에 복수개의 가속흡입부(14)가 형성되는데, 회전하는 덕트(13) 주위의 유체가 이 가속흡입부(14)를 통하여 흡입되어 추진체(2) 내부의 블레이드(11) 쪽으로 밀려가게 된다.

도1 내지 도3에는 상기 제1 축(210)에 하나의 전방추진체(100)가 결합되어 전방추진부(20)가 되고, 제2 축(220)에는 세 개의 중간추진체(101)가 결합되어 중간추진부(21)가 되며, 제3 축(220)에는 하나의 후방추진체(102)가 결합되어 후방추진부(22)가 된 형태가 도시되어 있다.

즉 실시례1은 구동축(200)에 전방추진부(20), 중간추진부(21), 후방추진부 (22) 및 가이드부(23)가 직렬로 배치되어 결합된 구성으로 되어 있다.

상기 구동축(200)은 도4에 도시된 것처럼, 제1 축(210)의 내측에 제2 축(220)이 일정 길이 돌출되게 삽입되고, 제2 축(220)의 내측에 다시 제3 축(230)이 일정 길이 돌출되게 삽입되며, 제1,2,3 축(210),(220),(230)은 각각 다른 회전속도로 회전할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 구동축(200)의 제1 축(210)과 제2 축(220)은 베어링(240),(241)을 개재하고 결합되어 있으며 제2 축(220)과 제3 축(230)은 베어링(242),(243)을 개재하고 결합되어 있다.

또, 제1 축(210)은 기어(251)가 단부에 고정되고, 이 기어(251)가 전동축(250)에 고정된 기어(252)와 맞물려 회전력이 전달되며, 제2 축(220)은 기어(254)가 단부에 고정되고, 이 기어(254)가 전동축(253)에 고정된 기어(255)와 맞물려 회전력이 전달된다.

제1,2,3 축(210),(220),(230)의 구동원은 통상의 기술수단을 사용하므로 도시 및 설명을 생략한다.

이와 같은 본 발명의 초고속 유체 추진장치를 선박에 적용할 경우에는 필요에 따라 도 1에 도시된 것과 같이 선박(1)의 후미에 고정되는 소음방지 및 이물질 방지용 하우징(Housing)(25)의 내부에 설치하고, 이 하우징(25)은 하부에 유체를 흡입하기 위한 흡입구(25a)가 형성됨과 아울러 흡입구(25a)에는 이물 흡입 방지 그 리드(26)를 설치한다.

그러나 본 발명은 위에서 예를 든 선박이외에도 기타 유체의 배출을 통해 추진력을 얻어야 하는 곳이나 단순히 유체를 강력히 배출시켜야하는 곳, 또는 유체를 강하게 이송시켜야 하는 곳 등에 적용될 수 있다.

도 5에는 전방추진체의 사시도, 도 6에는 전방추진체의 측면도, 도 7에는 전방추진체의 평면도가 각각 도시되어 있고, 도 8에는 도 6의 A-A선 단면도, 도 9에는 도 7의 B-B선 단면도가 각각 도시되어 있으며, 도 10에는 도 7의 C-C선 단면도, 도 11에는 도 7의 D-D선 단면도가 각각 도시되어 있다.

이 도 5 내지 도 11을 함께 참조하면, 상기 전방추진체(100)는 상기 제1 축(210)에 고정되는 제1 허브(110)에 복수개의 제1 블레이드(111)로 이루어진 제1 프로펠러(112)가 일체로 형성되고, 이 제1 프로펠러(112)의 외측으로 복수개의 제1 가속흡입부(114)를 가지는 제1 덕트(113)가 일체로 형성되어 있다.

상기 제1 프로펠러(112)의 제1 블레이드(111)는 유체를 전방에서 후방으로 보내도록 허브에 나선형을 이루면서 결합하되 평판을 불룩하게 바가지 형태로 휘어 만든 컨벡스(Convex)형으로 형성되고, 상기 제1 가속흡입부(114)는 제1 덕트(113) 외측의 유체를 원주방향에서 각 제1 블레이드(111)의 내측으로 흡입하여 각 제1 블레이드(111)에 의해 후방으로 함께 내보내도록 구성되어 있다.

상기 제1 덕트(113)는 고회전시 유체의 확산 방지 및 흐름 유도용 덕트(Duct)로서 프로펠러(112)와 일체로 결합되어있어 함께 회전한다.

도5에 도시된 바와 같이 제1 덕트(113)의 하부는 제1 주벽부(113a)로서 원형관 형태로 형성되고, 상부는 복수개의 제1 절결부(113b)가 형성되어 있다.

따라서 도5와 도7로부터 알 수 있듯이 제1 덕트(113)의 상부는 제1 블레이드의 외측단부가 길게 연장되어 형성된 일단부에서 제1 절결부(113b)가 형성된 타단부로 가면서 허브 중심축선과의 간격이 작아지는 형태로 형성되어 있다.

따라서 제1 블레이드가 길게 연장되어 형성된 일단부와 제1 절결부(113b)사이에는 일정한 간격이 벌어지는데, 이 벌어진 간격에 의하여 제1 가속흡입부(114)가 형성되는 것이다.

제1 가속흡입부(114)에는 제1 리브(113c)가 형성되어 있으며, 필요에 따라 중간에 하나 이상의 제1 보강리브(113d)가 두어 복수개의 제1 흡입부(114a),(114b)가 형성될 수 있도록 구성할 수 있다.

또한 도9와 도10에 도시된 것처럼 각 제1 흡입부(114a),(114b)의 내벽에는 가속 흡입되는 유체의 흐름 방향을 바꿔서 후방으로 유도하기 위한 제1 방향키(113e)가 각각 형성된다.

상기 제1 가속흡입부(114)의 제1 리브(113c) 및 제1 보강리브(113d)의 선단은 칼날처럼 예리한 형태로 형성되며 제1 예지형 선단부(113h)라고 한다..

이렇게 칼날처럼 예리한 형태의 선단부는 유체와 충돌할 때 충돌 단면에서 유체가 확산되는 현상과 충돌 저항을 최소화시키고 캐비테이션 발생을 억지할 수 있게 된다.

상기 칼날처럼 예리한 형태의 선단부는 다음에 설명하는 제1 확산방지부(113f)의 선단에도 형성되는데, 이 역시 제1 예지형 선단부(113g)로 부르기로 하며, 상기 제1 예지형 선단부(113h)와 동일한 작용효과를 갖는다.

도 5 및 도 7에서 도시된 바와 같이 상기 제1 확산방지부(113f)는 블레이드(111)의 선단을 블레이드(111)의 만곡면 안 쪽을 향하여 일정한 폭으로 약간 휘어 놓은 구조이다. 단 도 5에 도시된 것처럼 제1 확산방지부(113f)가 가속흡입부(114)의 상단으로 연장되어 있는 부분(113i)은 안쪽으로 휘지 않고 직선 형태가 되도록 구성한다.

이러한 휘어놓은 구조는 블레이드가 고회전할 때 유체가 블레이드 바깥 쪽으로 확산되는 것을 막아주는 역할을 하게된다.

또 도 5 및 도 9에 도시된 것처럼 제1 리브(113c) 및 제1 보강리브(113d)는 경사지게 설치된다. 이러한 경사구조는 제1 가속흡입부로 유입된 유체의 흐름을 추진체의 후방 쪽으로 큰 저항없이 부드럽게 유도하기 위한 것이다.

상기 경사지게 설치된 제 1리브(113c)가 덕트(113)에 고정되는 부분에는, 도면상에서 삼각형으로 튀어나온 돌출부로 나타나 있는 제2 확산방지부(113j)가 형성된다.

이러한 제2 확산방지부(113j)는 블레이드(111) 내부로 흡입되는 유체가 블레이드(111) 내부 만곡면에 부딪혀 반사되어 나오면서 외부로 확산되는 흐름을 일정부분 막아주게 된다. 따라서 제2 확산방지부(113j)의 돌출높이는 블레이드 만곡의 곡률에 따라 결정된다.

그런데 본 발명의 전방추진체는 상기한 복합형 프로펠러 블레이드를 채용하지 않고, 일반적인 스크루 프로펠러를 채용할 수도 있다. 이 경우에는 종래 스크루 프로펠러를 덕트와 일체로 결합하여 전방추진체를 구성하여 회전시키며, 동시에 덕트에 가속흡입부를 형성하여 덕트 외주면에서 추가로 유체를 흡입하여 스크루 프로펠러의 출력 유체와 합류시킴으로써 강력한 출력수를 얻게 된다.

도 12는 중간추진체의 사시도, 도 13은 중간추진체의 측면도, 도 14는 중간추진체의 평면도이며, 도 15는 도 14의 E-E선 단면도, 도 16은 도 14의 F-F선 단면도이다.

이하 도 12 내지 도 16의 그림을 참조하여 중간추진체의 상세 구성을 설명한다.

도 12에 도시된 것처럼 중간추진체(101)는 제2 축(220)에 고정되는 제2 허브(120)에 복수개의 제2 블레이드(121)로 이루어진 제2 프로펠러(122)가 일체로 형성되고, 이 제2 프로펠러(122)의 외측으로 복수개의 제2 가속흡입부(124)를 가지는 제2 덕트(123)가 일체로 형성되어 있다.

상기 제2 프로펠러(122)의 제2 블레이드(121)는 유체를 전방에서 후방으로 보내도록 제2 허브(120)상에 나선형으로 부착되고, 상기 제2 가속흡입부(124)는 제2 덕트(123) 외측의 유체를 원주방향에서 각 제2 블레이드(121)의 내측으로 흡입하여 각 제2 블레이드(121)에 의해 후방으로 함께 내보내도록 구성되어 있다.

상기 제2 덕트(123)의 원관형 제2 주벽부(123a)에는 제2 블레이드(121) 앞쪽 근접 위치에 복수개의 제2 절결부(123b)가 형성되고, 상기 제2 가속흡입부(124)는 제2 절결부(123b)를 외측으로 감싸는 형태로 형성되어 있다.

상기 제2 가속흡입부(124)에는 필요에 따라 하나 이상의 제2 보강리브(123c)를 두어 복수개의 제2 흡입부(124a),(124b),(124c)가 형성될 수 있도록 구성할 수 있다.

또한 도9와 도10에 도시된 것처럼 각 제1 흡입부(114a),(114b)의 내벽에는 가속 흡입되는 유체의 흐름 방향을 후방으로 유도하기 위한 제1 방향키(113e)이 각각 형성된다.

상기 제2 가속흡입부(124)의 제2주벽 선단부(123d)와 제2 보강리브(123c)의 선단부(123e)는 칼날처럼 예리한 형태로 형성되어 있다.

따라서 이러한 제2 예지형 선단부(123d),(123e)는 고회전시 유체와 충돌할 때 충돌 단면에서 유체가 확산되는 현상과 충돌 저항을 최소화시키고 캐비테이션 발생을 억지할 수 있게 된다.

또한 도 2에는 제2 중간추진체(102)의 서로 인접한 제2 덕트(123)와 제2 덕트(123) 사이에 환상 삽입홈(126)을 형성되어 있고, 이 부분에 링형 실링재(125)가 삽입되어 있는 구성이 도시되어 있다.

상기 실링재는 탄성이 좋고 강인한 성질을 갖는 재료로 제작하며, 보통 우레탄을 사용할 수 있을 것이다.

이 링형 실링재(125)의 단면구성을 도2의 작은 원안에 그려져 있는 그림을 참조하여 설명한다.

실링재(125)는 공기/유체로 채워진 내부에 전방의 작은 원호부에서 후방의 큰 원호부로가면서 점차 폭이 커지는 달걀형 단면의 홀(125a)이 형성되고 달걀형 홀(125a)의 큰 원호부는 환상 삽입홈(126)의 내측 틈새부(126a)쪽으로 향하도록 배치하고, 작은 원호부는 그 반대방향인 외측 틈새부(126b)쪽으로 향하도록 배치되어 있다.

또 실링재(125)의 달걀형 홀(125a)의 후방으로 절결홀(125b)이 형성되어 있다.

이와 같은 실링재(125)는 앞쪽에서 덕트(123)의 후방부에서 내압이 상승할 경우, 달걀형 홀(125a)에 압력이 가하여지는 때 큰 원호부의 작은 변화에 의해 작은 원호부가 크게 변화되어 실링재(125)의 작은 원호부 측이 더 많은 팽창효과를 받게 된다.

또한 실링재(125) 외부가 덕트(123)와 덕트(123) 상호 연결부위 내면의 압을 강하게 받으면 받을수록 실링재(125)의 작은 원호부 측이 더욱 더 강하게 팽창된다.

즉 제2 덕트(123)가 고속회전하면 할수록 그에 비례하여 덕트 내압도 점점 강해지지만, 이러한 내압에 대응하여 실링재(125)의 팽창압도 따라서 커지므로 덕분에 덕트(123) 사이의 연결 부위에서 유체의 누출되는 것을 막는 실링효과는 강화되는 것이다.

이러한 실링재(125)의 구성은 각 추진체들이 서로 결합되는 부위에 공통적으로 적용할 수 있다.

도17 및 도18에는 서로 다른 각도에서 본 후방추진체의 사시도가 도시되어 있고, 도 19에는 후방추진체의 측면도가 도시되고, 도 20에는 후방추진체의 평면도가 도시되어 있으며, 도 21에는 도 20의 G-G선 단면도가 도시되어 있다.

이하 도 17 내지 도 21의 그림을 참조하여 후방추진체의 상세 구성을 설명한다.

상기 후방추진체(102)는 제3 축(230)에 고정되는 제3 허브(130)에 복수개의 제3 블레이드(131)로 이루어진 제3 프로펠러(132)가 일체로 형성되고, 이 제3 프로펠러(132)의 외측으로 복수개의 제3 가속흡입부(134)를 가지는 제3 덕트(133)가 일체로 형성되어 있다.

상기 제3 프로펠러(132)의 제3 블레이드(131)는 유체를 전방에서 후방으로 보내도록 나선형으로 형성되고, 상기 제3 가속흡입부(134)는 제3 덕트(133) 외측의 유체를 원주방향에서 각 제3 블레이드(131)가 설치된 내측으로 흡입하며, 이렇게 흡입된 유체는 제3 블레이드(131)들에 의해 후방으로 내보내도록 구성되어 있다.

상기 제3 덕트(133)는 전방부는 원관형이고 후방부는 전방에서 후방으로 가면서 점차 직경이 좁아지는 테이퍼 관형으로 되어 있으며 일체로 성형된다.

제3 덕트(133)의 제3 주벽부(133a)에 각 제3 블레이드(131) 전방에 근접하게 위치하도록 각 제3 블레이드(131)의 경사진 외측단 연부(133b)(도 21 참조)를 따라 각각 복수개의 제3 절결부(133c)가 형성되고, 상기 제3 가속흡입부(134)는 제3 절결부(133c)를 외측으로 감싸는 형태로 형성되어 있다.

상기 제3 가속흡입부(134)는 중간부에 필요에 따라 하나 이상의 제3보강 리브(133d)가 형성되어 복수개의 제3 흡입부(134a),(134b),(134c)가 형성될 수 있다.

상기 제3 가속흡입부(134)의 제3주벽 선단부(133e)와 제3 보강리브(133d)의 선단부(133f)는 칼날처럼 예리한 형태로 형성되어 있다.

따라서 이 제3 예지형 선단부(133e),(133f)는 고회전시 유체와 충돌할 때 충돌 단면에서 유체가 확산되는 현상과 충돌 저항을 최소화시키고 캐비테이션 발생 을 억지할 수 있게 된다.

도 22는 가이드부의 사시도이고, 도 23은 도 22의 H-H선 단면도이다.

가이드부(23)는 제3 축(230)이 회전 가능하게 지지되는 허브(140)와 원관형 덕트(141) 사이에 복수개의 가이드 블레이드(142)가 일체로 형성되어 있으며, 선박(1)의 하부에 고정하기 위한 한 쌍의 브래킷(143)이 양쪽에 일체로 형성되어 있다. 상기 제3 축(230)의 단부에는 유선형 캡(231)(도 2 참조)이 고정된다.

도 24 및 도 26은 는 갓형 전도수단의 구성 및 작용을 보인 종단면도이고, 도 25 및 도 27은 도 24 및 도 26의 부분 확대도이며, 도 28은 갓형 전도수단의 접철판을 보인 사시도이고, 도 29는 도 28의 I-I선 단면도이다.

상기 각 도면에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부(23)의 후방에는 필요에 따라 역추진력을 얻기 위한 리버서(24)가 결합되어 있으며, 이 리버서(24)는 가이드부(23)의 후방부에 고정된 가이드관(150)에 갓형 전도수단(151)이 구동수단(152)에 의해 접철 가능하게 결합되어 있다.

상기 갓형 전도수단(151)은 복수개의 부채꼴형 접철판(153)으로 이루어져 있다. 상기 구동수단(152)은 가이드관(150)의 외주면에 복수개의 실린더(154)가 고정되고 각 실린더(154)에는 이중 플런저(155),(156)가 구비되고, 외측 플런저(155)의 선단부에는 연결구(155a)가 고정되어 있으며, 내측 플런저(156)가 이 연결구(155a) 를 관통함과 아울러 가이드관(150)을 따라 길이방향으로 이동하도록 결합되는 가이더(156a)를 관통하여 연장되어, 상기 연결구(155a)와 내측 플런저(156)의 선단부에 연결레버(157),(158)의 일단부가 힌지 결합되고, 이 연결레버(157),(158)의 타단부가 접철판(153)에 연결되어 있다.

상기 가이드부(23)의 원관형 덕트(141)와 갓형 전도수단(151)의 실린더(154) 외측으로는 원통형 보호커버(160)가 설치되어 있으며, 이 보호커버(160)는 양단부에 고정홈(161)이 형성되어 도 1과 같이 가이드부(23)의 브래킷(143)의 하단 지지부에 끼워지는 형태로 고정된다.

다만, 본 도1에 도시된 바와 같이 선박에 본 추진체가 결합되는 경우 선체의 외부에만 부착되는 것이 아니라 도52에 나타나 있는 것같이 선체(1) 내부에 설치도 가능하다. 즉 종래 워터제트(water jet) 추진기와 동일한 방식으로 사용이 가능한 것이다.

이때 상기 선체내부에 결합되는 경우 상기 유체의 흡입구(500)는 이물흡입방지 그리드(501)를 설치하여 흡입수 유입시 어망이나 이물질 등이 추진부의 내부로 유입되지 않도록 되어 있다.

이상에서 설명한 실시례1의 구성에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선 상기 구동축(200)을 제1,2,3 축(210),(220),(230)의 순으로 전방 축에 비하여 후방 축이 고속으로 회전시킨다.

즉 제1 축(210)에 고정되는 전방추진부(20)의 전방추진체(100)는 캐비테이션 없이 대량의 양질의 유체를 흡입하여 후방으로 송출하여야 하므로 다른 추진체에 비하여 상대적으로 저속 회전시키게 된다.

또 제2 축(220)은 제1 축(210) 회전보다 일정 비율 가속된 회전(예컨대 약 30%이상)을 하는데, 중간추진부(21)를 이루는 복수개의 중간추진체(102)에 의하여 유체를 연속적으로 가속 송출시키기 위해서다.

제3 축(230)에 고정된 후방추진부(22)의 후방추진체(102)는 최종적으로 유체를 강력 송출시키는데, 제2 축(220) 부분보다 재차 가속(예컨대 30% 이상)된 회전을 하므로 유체를 워터 제트(water jet) 상태로 송출할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구동축(200)의 제1,2,3 축(210),(220),(230)을 회전시키면 전방추진체(100)의 제1 프로펠러(112)가 회전하면서 추진체의 외부 전방에 있는 유체를 대량으로 퍼 담듯이 흡입하면서 후방으로 보내주게 된다.

즉 본 발명의 초고속 유체 추진장치에서 전방추진체(100)는 맨 앞 부분에서 가능한 많은 유체를 흡입가속송출(吸入加速送出)하는 작용을 목적으로 하므로, 가능한 전방추진체(100)는 2차, 3차 가속유체 부분보다 상대적으로 안정적 저속회전을 유지함으로서, 캐비테이션(Cavitaion) 발생이 없이 대량의 유체를 흡입 송출하게 된다.

또한 전방추진체(100)의 제1 블레이드(111)는 최대의 유체량을 확보하기 위해 넓은 면적을 가질 수 있는 컨벡스형으로 형성한다.

이와 같이 제1 프로펠러(112)가 구동되어 컨벡스(Convex)형으로 형성된 블레이드(111)에 의하여 유체가 대량으로 흡입될 때, 제1 프로펠러와 동시에 회전하는 제1 덕트(Duct)(113)의 외주면에 형성되어 있는 제1 가속흡입부(114)를 통해서도 대량의 유체가 장치 내부로 강한 압력으로 흡입되기 시작한다.

이 때 제1 프로펠러에 의하여 유입되는 유체는 컨벡스(Convex)형으로 형성된 제1 블레이드(111) 내측의 우묵한 면에 부딪혀 반사되는 현상이 일어나는데, 상기 제1 불레이드의 내부 만곡면의 경사도에 따라 대부분은 블레이드 안쪽으로 들어가 추진기 후방으로 송출되게 되지만, 블레이드의 선단 근처에서 부딪히는 일부 유체는 블레이드의 외부로 확산되어 나가려하는 현상을 일으킬 수 있다.

이러한 현상을 막기 위하여 도 5 및 도 7에서 도시된 바와 같이 제1 블레이드(111)의 선단을 블레이드의 만곡면 안 쪽을 향하여 일정한 폭으로 약간 휘어 놓은 구조의 제1 확산방지부(113f)를 두게 되는 것이다. 이러한 구조 때문에 유체 흡입시 블레이드 선단 근처 안 쪽면에 부딪힌 유체는 블레이드 밖으로 확산되지 않고 안쪽으로 수렴되는 것이다.

또한 도 5 및 도 9에 도시된 것처럼 제1 블레이드(111)의 안 쪽면에서 반사된 유체가 경사지게 설치되어 있는 제1 리브(113c)의 상부 경사면 부위를 통하여 외부로 역류해 나오려는 현상도 발생한다.

따라서 제2 확산방지부(113j)를 두어 블레이드(111) 내부로 일단 흡입된 유체가 블레이드(111) 외부로 확산되는 흐름을 일정부분 막아주게 되며, 제1 리브 (113c)의 상부 경사면 부위를 통하여 외부로 역류해 나오려는 유체는 제1 덕트(113)가 고속회전할 때 그 외주면에서 제1 가속흡입구(114) 방향으로 밀려들어오는 유체의 힘에 의하여 외부로 확산되지 못하고 블레이드 안쪽으로 수렴되는 것이다.

특히 제1 가속흡입구(114) 로 들어오는 유체는 도 9에 도시된 것처럼 제1 리브(113c)와 제1 보강리브(113d)의 경사면을 따라 추진체의 내부로 큰 저항없이 부드럽게 유도된다.

이렇게 유도된 유체는 도9와 도10에 도시된 것처럼 제1 리브(113c)와 제1 보강리브(113d)의 끝단에 형성된 제1 방향키(113e)에 의하여 흐름 방향이 추진체의 후방쪽으로 향하게 되는 것이다.

상기와 같은 작용을 거쳐서 결국 전방추진체(100) 내부에서는 전방에서 퍼 담듯이 흡입되는 유체와 가속흡입부(114)에서 흡입되는 유체가 합류되어, 중간추진체(101) 쪽으로 강하게 밀려나가게 된다. 물론 이 때 유체는 주위가 덕트에 의하여 막혀 있으므로 확산되지 않고 그대로 후방을 향하여 직선적으로 분사되게 된다.

이와 같이 본 발명은 상기한 전방추진체(100) 부분만으로 충분히 추진체의 기능을 수행할 수 있으므로, 전방추진체(100)는 반드시 중간추진체(101)나 후방추진체(102)와 결합된 상태로 실시되어야 하는 것은 아니다.

따라서 전방추진체(100)만으로 유체 추진장치를 구성하여 실시하더라도 종래 의 스크루형 프로펠러보다 더 강력한 출력을 얻을 수 있다.

또 제2 블레이드(121)와 가속흡입부(124)를 가지는 제2 덕트(123)로 구성된 중간추진체(101)에서는 전방추진체(100)로부터 강한 압력으로 밀려들어온 유체를 제2 블레이드(121)가 회전하여 후방추진체 쪽으로 재분사하게 된다. 이 때 이렇게 재분사되는 유체에 제2 덕트(123) 외면에 형성되어 있는 제2 가속흡입부(124)로부터도 덕트가 고속 회전함에 따라 강한 압력으로 흡입되는 유체가 더하여 지므로 유체는 더욱 강력하게 후방으로 분사되어지므로 강력한 출력을 얻을 수 있다.

즉 중간추진체(101)는 전방추진체(100) 회전속도보다 일정비율로 가속된 속도로 회전하므로 제2 블레이드(121) 역시 제1 블레이드(111)보다 더 빠른 속도로 회전하고 있다.

따라서 상기 전방추진체(100)의 구간에서 얻어진 가속 송출유체를 제2 블레이드(121)로 재가속할 수 있게 되며, 동시에 제2 덕트(123) 외면에 형성되어 있는 제2 가속흡입부(124)로부터 추가로 얻어지는 가속 송출유체가 합류하여 더욱 강한 출력을 얻게 되며, 특히 본 실시례1에서와 같이 중간추진체(101)를 여러 개 직렬로 반복 배치하게 되면, 보다 고출력의 가속송출유체를 발생시킬 수 있게 된다.

또한 제3 블레이드(131)와 제3 가속흡입부(134)를 가지는 제3 덕트(133)로 구성된 후방추진체(102)에서도 중간추진체(101)에서 분사되어 온 유체를 제3 블레이드(131)에 의하여 후방으로 재분사하게 되며, 마찬가지로 재분사되는 유체에 고 속 회전하는 제3 덕트(133)의 외면에 형성되어 있는 제3 가속흡입부(134)로부터도 강한 압력으로 흡입되는 유체가 더하여 지므로 대단히 강력한 분사력을 갖는 출력유체를 얻을 수 있게 된다.

즉 후방추진체(102) 역시 중간추진체(101) 회전속도보다 일정비율로 가속된 속도로 회전하므로 제3 블레이드(131) 역시 중간추진체의 제2 블레이드보다 일정비율만큼 빠른 속도로 회전하고 있다.

따라서 후방추진체(102)에서는 상기 중간추진체(101)에서 가속되어온 송출유체를 제3 블레이드(131)로 재가속하게 되며, 동시에 제3 덕트(133) 외면에 형성되어 있는 제3 가속흡입부(134)로부터 추가로 얻어지는 가속 송출유체가 합류하여 더욱 강한 출력유체을 얻게 되며, 최종적으로 가이드부(23)를 통하여 분사하게 된다.

본 발명의 각 추진체(100),(101),(102)의 블레이드(111),(121),(131)와 각 가속흡입부(114),(124),(134)의 유체와 접촉하는 선단부는 예리한 예각을 갖는 에지(Edge)형으로 되어 있다.

본 발명의 각 추진체는 초고속으로 회전하게 되므로, 이 때 유체와 충돌하게 되는 각 블레이드의 선단부와 덕트 외면에 형성된 각 가속흡입부의 선단부는 운동속도는 대단히 크게 된다.

그러므로 상기 선단부들이 유체와 충돌할 때에는 마치 고체와 충돌하는 것처럼 커다란 충격 저항을 받게 되며, 유체 또한 강한 충돌압을 받으므로 순간적으로 확산되어 버리는 현상을 발생하며, 충돌 부위 주변에는 캐비테이션 현상이 쉽게 일 어나게 되는 것이다.

따라서 상기와 같이 각 선단부를 예리한 에지(Edge)형으로 형성함으로써 유체와 충돌시 충돌면적이 최소가 되도록 하고, 이에 따라 고속회전을 한다하더라도 충돌 저항을 극소화시키며, 충돌에 의한 유체의 확산 및 캐비테이션 발생을 억지하는 작용을 하도록 한다.

본 발명을 실시함에 있어서는 모든 프로펠러의 소재는 금속 또는 FRP등의 합성수지로 제조가 가능하며, 전방추진체, 중간추진체, 후방추진체를 각각 독립적으로 또는 복합적으로 이용할 수 있다.

또 본 실시례1의 중간추진체는 도면에 세 개로 도시되어 있으나, 그 수를 가감하여 실시할 수 있다. 그리고 각 추진체의 블레이드 수 역시 필요에 따라 가감될 수 있다.

또, 허브 형태에 따라 효율에 약간의 차이는 있으나, 그 형태를 여러 가지로 변경할 수 있고, 구동축이 단일 축, 2중 축, 3중 축 등으로 변경하여 실시될 수 있고, 그 속도도 가감하여 적용할 수 있다. 즉 각각의 축의 속도를 달리함으로써 최적의 회전조건을 찾을 수 있는 것이다.

그리고 본 실시례는 본 발명의 초고속 유체 추진장치를 선박의 추진기로서 적용하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 각종 펌프용, 송풍(送風)용으로도 이용할 수 있다.

이상에서 실시례1에 따른 발명의 구성과 작용을 설명하였다. 이하 설명하는 실시례2부터 실시례5까지 각각의 실시례는 상기 실시례1와 차이가 있는 부분만을 설명할 것이며, 별도의 설명이 없는 부분은 실시례1에 동일한 구성과 작용을 하는 것으로 한다.

본 발명의 실시례2 내지 실시례5의 가장 큰 구성상 특징은 추진체의 내부에 회전하는 트럼펫형 덕트가 형성되어 있다는 점이다.

이로 인하여 상기 프로펠러가 회전하여 유체가 내부로 유입되면, 상기 트럼펫형 덕트 내를 통하여 후방으로 송출되는데, 이 때 트럼펫형 덕트는 후방으로 갈수록 직경이 줄어들므로 트럼펫형 덕트를 지나는 유체의 속도는 빨라지게 된다.

이상과 같이 회전하는 트럼펫형 덕트 내를 지나는 유체는 고속으로 가속되는데, 상기 유체는 트럼펫형 덕트의 측면에 형성된 가속 흡입구로부터 강한 압력으로 유입되는 유체와 반복적으로 합류되므로 유체의 추진력은 더욱 강해지게 된다.

더욱이 이상의 작용은 회전하는 다수의 겹쳐진 트럼펫형 덕트를 반복적으로 통과하면서 이루어지므로, 추진체의 전방에서 후방으로 가면서 점점 강력한 추진력이 갖는 출력유체가 생성되어 진다.

(실시례2)

상기 회전하는 트렘펫형 덕트를 가지는 실시례2의 추진체는 다음과 같은 개 괄적 구성을 갖는다.

전방추진체는 상기 제1 축에 고정되는 제1 허브에 복수개의 제1 블레이드가 형성된 제1 프로펠러와, 상기 제1 프로펠러의 제1 블레이드 내부를 분리하면서 제1 블레이드에 삽입되어 있고, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제1 트럼펫형 덕트와, 상기 제1 트럼펫형 덕트의 외부에 원주방향으로 개방된 제1 포켓이 일체화되어 형성되어 있는 복수개의 제1 가속흡입부와, 상기 제1 가속흡입부의 내부에 형성된 제1 흡입부로 구성된다.

또한, 상기 중간추진체는 구동축에 고정되는 제2 허브에 복수개의 제2 블레이드가 일체로 형성되어 있는 제2 프로펠러와, 상기 제2 프로펠러의 외측으로 원주방향으로 개방된 복수개의 제2 전방날개가 형성되어 있는 제2 전방 가속흡입부와, 제2 전방 가속흡입부 내부를 분리하면서 삽입되어 있고 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제2 전방 트럼펫형 덕트로 구성되며,

상기 제2 프로펠러의 제2 블레이드와 상기 제2 프로펠러의 외측으로 원주방향으로 개방된 복수개의 제2 후방 포켓이 형성되어 있는 제2 후방 가속흡입부와,

제2 후방 가속흡입부 내부를 분리하면서 삽입되어 있고 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제2 후방 트럼펫형 덕트와, 상기 제2 후방 트럼펫형 덕트의 내부에 형성된 제2 흡입부로 구성된다.

또한, 상기 후방추진체는 구동축에 고정되는 제3 허브에 복수개의 제3 블레 이드가 일체로 형성되어 있는 제3 프로펠러와, 상기 제3 프로펠러의 외측으로 원주방향으로 개방된 복수개의 제3 전방날개가 형성되어 있는 제3 전방 가속흡입부와, 제3 전방 가속흡입부 내부를 분리하면서 삽입되어 있고 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제3 전방 트럼펫형 덕트로 구성되며,

상기 제3 프로펠러의 제3 블레이드와 상기 제3 프로펠러의 외측으로 원주방향으로 개방된 복수개의 제3 전방날개가 형성되어 있는 제3 후방 가속흡입부와,

제3 후방 가속흡입부 내부를 분리하면서 삽입되어 있고 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제3 후방 트럼펫형 덕트와, 상기 제3 후방 트럼펫형 덕트의 내부에 형성된 제3 흡입부와, 상기 제3 축의 후방끝단에 유선형꼬리가 형성되어 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 전방추진체, 중간추진체, 후방추진체가 결합된 경우 상기 트럼펫형 덕트는 일정간격으로 일렬 배치되되, 배치된 트럼펫형 덕트들은 전방과 후방이 부분적으로 겹쳐진(Nested) 형상이 되어 유체를 다단계로 반복 가속할 수 있는 구성을 가진다.

이하, 첨부한 도면에 따라 실시례2에 따른 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 30은 실시례2에 따른 초고속 유체 추진장치의 설치 상태도이며, 도 31은 도 30의 종단면도를 나타낸 모습이고, 도 32는 실시례2의 요부분해사시도이고, 도 33은 도 32의 결합사시도이며, 도 34는 도 33의 단면사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 유체상에 설치되는 구동축(200)에 추진체(100),(101),(102)가 결합되고, 상기 추진체(100),(101),(102)는 상기 구동축(200)에 고정되는 허브(310)(320)(330)에 복수개의 블레이드(311),(321),(331)로 이루어진 프로펠러(312),(322),(332)가 일체로 형성된다.

또 이 추진체(100),(101),(102) 주위의 유체를 측방에서 흡입하여 상기 블레이드(311),(321),(331) 쪽으로 강한 압력으로 밀어 넣는 복수개의 가속흡입부(314), (324-1),(324-2),(334-1),(334-2)를 가지는 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)가 상기 프로펠러(312),(322),(332)와 일체로 형성된다.

본 실시례2에서는 상기 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)의 형상을 트럼펫형으로 하였는데, 이상과 같은 트럼펫형 덕트는 외부에서 내부로 들어갈수록 점차적으로 직경이 작아지도록 되어 있다.

본 실시례2에 따른 발명은 실시례1과 같이 전방추진체(100)와 중간추진체(101)와 후방추진체(102)가 구동축(200)에 결합되는데, 이상의 각각의 추진체(100),(101),(102)는 개별적으로 전방추진체(100)만 구동축에 결합되거나, 전방추진체(101)와 후방추진체(102)가 결합된 상태로 구동축에 결합되거나, 전방추진체(100)와 중간추진체(101)와 후방추진체(102)가 모두 결합된 상태로 구동축(200)에 결합될 수 있다.

이러한 결합형태는 사용자의 필요에 따라 임의대로 선택할 수 있는 사항으로써 이는 사용 환경, 구동동력의 크기, 필요 출력의 크기 등에 따라 결정될 것이다.

또한, 상기 구동축(200) 1개에 모든 추진체(100),(101),(102)가 결합될 수 있으며, 도 4에 도시된 것과 같이 다수의 구동축(200)에 상기 추진체(100),(101),(102)가 개별적으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 구동축(200)과 추진체(100),(101),(102)를 선박에 설치할 경우, 도30에 도시된 바와 같이 이물 방지용 하우징(360)의 내부에 설치되고, 이 하우징(360)은 그리드(361)로 되어 있어, 추진체(100),(101),(102) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.

도 35에서는 전방추진체의 사시도, 도 36에는 전방추진체의 측면도, 도 37에는 도 36의 A-A선 단면도가 각각 도시되어 있다.

이하 도 35 내지 도 37을 참조하여 전방추진체 구성을 상세히 설명한다.

전방추진체(100)는 상기 구동축(200)에 고정되는 제1 허브(310)에 복수개의 제1 블레이드(311)가 형성된 제1 프로펠러(312)와 , 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제1 트럼펫형 덕트(313)와, 상기 제1 트럼펫형 덕트(313)의 외부가 절개되어 마치 포켓 형태로 형성된 복수개의 제1 가속흡입부(314)와, 상기 제1 가속흡입부(314)의 내부에 형성된 제1 흡입부(314d)로 구 성된다.

상기 제1 블레이드(311)는 나선형을 이루면서 상기 제1 허브(310)에 부착되어 있으며, 원주방향으로 불록한 컨벡스형의 면을 형성하고 있다.

상기 제1 트럼펫형 덕트(313)는 제1 블레이드(311) 내부를 분리하면서 제1 블레이드(311)에 삽입되어 있다.

이 때 상기 제1 트럼펫형 덕트(313)는 후술한 제2 트럼펫형 덕트(323), 제3 트럼펫형 덕트(333)와 함께 일정간격을 가지고 일렬로 배치되되 부분적으로 각 덕트의 앞뒤가 겹쳐지는(Nested) 형상으로 되어 있어 덕트 내부를 지나는 유체와 덕트 외부에서 유입되는 유체가 계속적으로 반복 합류되도록 한다.

상기 제1 가속흡입부(314)와 제1 트럼펫형 덕트(313)와의 사이에는 하나 이상의 제1 보강리브(314b)가 형성되고, 상기 제1 보강리브(314b)는 추진체 안 쪽에 놓여지는 선단이 임의각도로 휘어져 있다.

이때, 상기 제1 블레이드(311)의 상연단부와 상기 제1 트럼펫형 덕트(313)와 제1 보강리브(314b)의 외부로 노출된 선단면은 칼날처럼 예리한 형태로 되어 있으며, 이를 제1 예지형 선단부(311a)(314c)라고 한다. 이상과 같은 제1 예지형 선단부(311a)(314c)는 유체와의 충돌저항을 최소화하여 다량의 양질의 유체, 즉 캐비테이션이 발생하지 않는 유체를 흡입할 수 있도록 한다. 다만, 상기 트럼펫형 덕트의 선단부(313a)는 모서리가 예리하지 않고 둥근 형상을 이루고 있는데 이 부분은 덕트 회전시 유체와 강한 충돌이 발생하지 않기 때문이다.

도31에 도시된 바와 같이 상기 제1 트럼펫형 덕트(313) 외측에는 제1 부력형성부(315)가 더 구비되어 있다. 상기 제1 부력형성부(315)는 제1 결합부(318)에서 제1 트럼펫형 덕트(313)까지 일정한 기울기를 가지고 오목하게 원주면을 따라 형성된 제1 전면 안내판(315a)과, 상기 제1 전면 안내판(315a)과 수직하게 맞붙어 있으면서 제1 결합부(318)와 제1 가속흡입부(314)의 측면을 연결하는 제1 측면 안내판(315b)으로 구성(도 36 참조) 되어 있다.

이에 따라 상기 제1 전면 안내판(315a)과 제1 측면 안내판(315b)은 제1 가속흡입부(314)와 제1 트럼펫형 덕트(313)사이에 외부와 차폐된 일정한 공간을 형성하게 되고, 상기 공간에 의해 부력을 형성할 수 있게 된다.

계속해서 도 2에 도시된 도면을 살펴보면 상기 전방추진체(100)의 하단에는 제1 결합부(318)가 형성되어 있으며, 상기 제1 결합부(318)는 중간추진체(101) 혹은 후방추진체(102)의 전방과 결합될 수 있도록 일정한 요홈을 구비하고 있어 상기 요홈에 중간추진체(101) 혹은 후방추진체(102)를 끼울 수 있도록 구성되어있다.

도 38은 중간추진체(101)의 사시도이며, 도 39는 중간추진체(101)의 측면도이며, 도 40은 도39의 B-B단면사시도이고, 도 41은 도39의 B-B단면평면도이고, 도 42는 도 39의 C-C단면도이고, 도 43-a 및 도 43-b은 제2 블레이드(311)의 형상을 나타낸 사시도이다.

상기 도 38 내지 도 43-a 및 도 43-b을 참조하여 중간추진체(101)에 관하여 설명하면 다음과 같다.

상기 중간추진체(101)는 구동축(200)에 고정되는 제2 허브(320)에 복수개의 제2 블레이드(321)가 일체로 형성되어 있는 제2 프로펠러(322)와, 상기 제2 블레이드(321)의 일측선단은 원주방향으로 개방되어 있는 복수개의 제2 전방날개(324-1a)로 형성된다.

또 이 제2 전방날개(324-1a)에 의하여 형성되는 제2 전방 가속흡입부(324-1)와, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제2 전방 트럼펫형 덕트(323-1)가 구성되어 있다.

또한, 상기 중간추진체(101)에는 전단부에서 형성되어 일체화되어 연결되어 있는 제2 블레이드(321)와, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2)와, 상기 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2)의 외부에 원주방향으로 개방되어 있으며, 제2 보강리브(324-2b)에 의하여 고 복수개의 제2 후방 포켓(324-2a)이 형성된 제2 후방 가속흡입부(324-2)와, 상기 제2 후방 가속흡입부(324-2)의 내부에 형성된 제2 흡입부(324-2d)가 형성되어 있다.

참고로 제2 전방 트럼펫형 덕트(323-1)와 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2)는 도 31에 도시된 도면으로 쉽게 구분할 수 있다.

이때, 상기 중간추진체(101)의 전방과 후방은 상호 결합되어 있는 것으로써, 제2 블레이드(321)는 서로 일체화되어 연결되어 있다.

상기 제2 블레이드(321)는 도 43-a 및 도 43-b에 자세히 나타나 있는 바와 같이 제2 허브(320)에 나선형으로 결합되어 있으며, 상기 제2 블레이드(321)의 선단부에는 제2 전방날개(324-1a)가 일체로 형성되어 있다. 상기 제2 전방날개(324-1a)는 중간추진체(101)의 회전방향과 동일방향으로 열려져 있다.

도 43-b는 제2 블레이드(321)의 구성에 대한 이해를 돕기 위해 제2 허브(320)에 블레이드를 하나만 부착한 상태를 도시한 것이며, 실제 실시할 때에는도 43-a와 같이 이러한 제2 블레이드(321)가 제2 허브(320)의 외주면에 균일간격으로 여러 장 설치될 것이다.

상기 다수의 제2 전방날개(324-1a)사이에는 상기 제2 전방날개(324-1a)와 수직하게 중앙을 가로지르는 제2 전방 보강리브(324-1c)가 끼워져 있다. 상기 제2 전방 보강리브(324-1c)는 상기 제2 전방날개(324-1a)의 외주면을 따라서 일정한 폭을 가진 환형고리모양을 이루고 있고, 내측선단부가 임의의 각도로 꺾여져 있어, 제2 전방날개(324-1a)내부로 유입되는 유체의 흐름을 덕트 내부로 유도하는 역할을 하게 된다.

상기 제2 전방날개(324-1a)사이에는 상기 제2 전방날개(324-1a)와 평행하게 제2 전방 보조날개(324-1b)가 형성되어 있으며, 상기 제2 전방 보조날개(324-1b)는 제2 블레이드(321)에 일체화되어 연결되어 있지 않고 제2 전방 보강리브(324-1c)에만 결합되어 있다.

또한 도 40에 잘 나타나 있듯이 본 실시례2에서는 제2 전방 보조날개(324- 1b)가 제2 전방날개(324-1a)와 제2 전방날개(324-1a) 사이에 2개씩 끼워져 있으나, 이러한 제2 전방 보조날개의 개수는 정해져 있는 것이 아니며 장치의 크기에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 장치의 크기가 큰 경우에는 보다 많은 유체를 유입시키기 위하여 제2 전방 보조날개(324-1b)를 3개 이상도 결합시킬 수 도 있고, 크기가 작은 경우에는 1개만 결합시키거나 혹은 1개도 결합시키지 않을 수도 있다.

상기 중간추진체(101)의 하단에는 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2), 제2 후방 가속흡입부(324-2), 제2 부력형성부(325), 제2 흡입부(324-2d)등이 구비되어 있으며, 상기 결합관계는 전방추진체(100)의 결합과 유사하다.

즉 회전하는 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2) 주위에는 제2 후방 가속흡입부(324-2)가 결합되어 있으며, 상기 제2 후방 가속흡입부(324-2)의 하단과 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2)사이에는 제2 부력형성부(325)가 형성(도 31 참조)되어 있다.

상기 제2 부력형성부는 제2 전면안내판(325a)와 제2 측면안내판(325b)으로 이루어져 있으며, 그 구성 및 배치는 전방추진체(100)의 제1 부력형성부(315)와 같다.

상기 중간추진체(101)의 전방에는 전방추진체(100)의 후방과 결합하기 위한 제2-1결합부(328a)와 상기 중간추진체(101)의 후방에는 후방추진체(102)의 전방과 결합하기 위한 제2-2결합부(328b)가 형성되어 있으며, 상기 제2-1결합부(328a)의 후면에는 일정한 기울기를 가진 제2반사판(324-1e)이 형성(도 31 및 도34 참조)되어 있다.

상기 제2 블레이드(321), 제2 전방 가속흡입부(324-1), 제2 후방 가속흡입부 (324-2)에서 외부로 노출된 선단면은 날카로운 칼날 형상으로 되어있는 제2 예지형 선단부(321a), (324-1d), (324-2c)를 이루고 있다.

도 44는 후방추진체(102)의 단면도이다.

이하 도 44와 도32 내지 도34를 참조하여 후방추진체(102)에 관하여 설명한다.

상기 후방추진체 (102)에는 구동축(200)에 고정되는 제3 허브(330)에 복수개의 제3 블레이드(331)가 일체로 형성되어 있는 제3 프로펠러(332)와, 상기 제3 프로펠러(332)의 일측 선단에 원주방향으로 개방되어 있는 복수개의 제3 전방날개(334-1a)가 형성되어 있는 제3 전방 가속흡입부(334-1)와, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 회전하는 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)가 구성되어 있다.

또한, 상기 후방추진체 (102)에는 전단부에서 형성되어 일체화되어 연결되어 있는 제3 블레이드(331)와 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)와 상기 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 외부에는 원주방향으로 개방되어 있으며, 제3 보강리브(334-2b)에 의하여 복수개의 제3 후방 포켓(334-2a)이 형성된 제3 후방 가속흡입부(334-2)와 상기 제3 후방 가속흡입부(324-2)의 내부에 형성된 제3 흡입부(334-2d)가 구성되어 있다.

상기 후방추진체(102)의 전체적인 구성 및 배치는 중간추진체(101)와 유사하나 다음과 같은 점에서 차이가 있다.

상기 후방추진체(102)는 본 발명의 추진체중에서 가장 후방에 위치한 추진체로써 전방추진체(100)에서 흡입한 유체를 외부로 배출할 수 있도록 후방추진체(100)의 후방에 배출부(316)가 형성되어 있다. 상기 배출부(316)의 끝부분은 완만한 곡선형을 이루면서 배출부(316)의 직경이 점차 감소하도록 되어 있다.

또한 상기 제3 허브(330)의 최후단에는 체결수단에 의하여 결합된 유선형꼬리(317)가 형성되어 있다. 상기 유선형꼬리(317)는 분사 유체 속에 놓았을 때 그 후방에 와류나 케비테이션이 일어나지 않도록 타원형의 형상을 이루고 있다.

상기 유선형꼬리(317)의 후방추진체(100)의 내부로 들어가게 설치하거나 밖으로 나가게 설치할 수 도 있고, 또 그 크기와 형상도 변경가능한데, 이는 장치전체의 크기나 장치의 사용조건에 따라 설계자가 적절히 조절하면 된다.

이상과 같은 구성을 가진 실시례 2의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 구동축(200)이 회전하면 상기 구동축(200)과 결합되어 있는 블레이드(311),(321),(331)가 동시에 회전하게 되며, 또한 상기 블레이드(311),(321),(331)에 끼워져 있는 트럼펫형 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)도 동시에 회전하게 된다. 이에 따라 상기 블레이드(311),(321),(331)주위에 존재하는 유체는 상기 블레이드(311),(321),(331)의 회전에 따라 트럼펫형 덕트(313),(323-1),(323- 2),(333-1),(333-2)내부에 유입된다. 이때 유입되는 유체는 유량은 동일한데, 덕트의 직경이 작아지므로 유체는 상기 트럼펫형 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)를 지나면서 가속된다.

이때, 상기 트럼펫형 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)의 외부에 부착되어 있는 복수의 가속흡입부(314),(324-1),(324-2),(334-1),(334-2)는 상기 트럼펫형 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)의 회전과 함께 동시에 회전하게 되며, 이에 따라 상기 가속흡입부(314),(324-1),(324-2),(334-1),(334-2)로 유체가 강한 압력으로 밀려들게 된다.

이상과 같이 가속흡입부(314),(324-1),(324-2),(334-1),(334-2)를 통하여 추진체 내부로 밀려들어온 유체는 트럼펫형 덕트내부(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)로 유입되게 되며, 이에 따라 상기 블레이드(311),(321),(331)를 통하여 유입된 유체와 합쳐지게 되며, 유량은 더욱 증가하게 된다. 이상과 같이 가속흡입부에 의해 빨려 들어온 유체만큼 유량이 증가함에 따라 후방부에 위치한 트럼펫형 덕트를 통과한 유체의 속도는 더욱 빨라지게 된다.

또한, 상기 트럼펫형 덕트(313),(323-1),(323-2),(333-1),(333-2)의 외부에 형성된 부력형성부(315),(325),(335)는 빈 공간을 이루고 있어서, 유체내부에 장치되어 있는 본 장치가 자체중량에 의하여 하단으로 처지는 것을 방지한다. 즉, 상기 빈 공간에 의하여 본 장치를 상부로 떠오르게 하는 부력이 생기며, 이 부력으로 인 하여 하방향으로 작용하는 중력의 힘과 상방향으로 작용하는 부력의 힘이 상쇄되며, 전체적으로 추진체의 중량이 감소되는 것과 같은 효과를 보인다.

도 45를 이용하여 전체적인 유체의 흐름에 관하여 살펴보면 전방추진체(100)의 제1 블레이드(311)에 유입된 유체는 중간추진체(101)로 회전방향의 역방향으로 빨려들게 된다.

이에 더하여 제1 가속흡입부(314)를 통하여 유체가 동시에 유입되게 되며, 상기 제1 블레이드(311)의 유체와 합쳐지게 된다. 따라서 추가되는 유체로 인하여 트럼펫형 덕트 내부의 유체의 양은 증가하게 되며, 이에 따라 직경이 작은 트럼펫형 덕트의 출구에서는 유체의 속도가 가속되어져 중간추진체(101)로 보내지게 되는 것이다.

이상과 같이 전방추진체(100)에서 배출된 유체는 중간추진체(101)의 제2 블레이드(321)를 통하여 중간추진체(101)내부로 흡입되게 된다. 상기 중간추진체(101)에는 전방추진체(100)와 같은 제2 트럼펫형 덕트(323-1),(323-2)를 가지고 있으며, 이에 따라 상기 유체는 상술한 바와 같이 좁은 덕트를 통과하면서 가속되게 된다.

다만 상기 중간추진체(101)에는 측면에서 추가적으로 유체를 더하는 제2 가속흡입부(324-1),(324-2)가 있다. 이 때 중간추진체(101)의 전방에 위치한 가속흡입부는 전방 가속흡입부(324-1)라고 하며, 중간추진체(101)의 후방에 위치한 흡입 부를 후방 가속흡입부(324-2)라고 한다.

상기 전방 가속흡입부(324-1)의 제2 전방날개(324-1a)와 제2 전방 보조날개(324-1b)를 통하여 흡입된 유체는 제2-1결합부(328a)의 후면에 위치한 제2반사판(324-1e)에 부딪혀서 제2 전방트럼펫 덕트(323-1)의 외부 곡면을 따라 흘러서 제2 전방트럼펫 덕트(323-1)서 제2 트럼펫형 덕트(323-2)사이의 좁아지는 통로로 통과하므로 역시 유체의 가속현상이 일어나게 된다,

이렇게 가속된 유체는 전방추진체(100)에서 유입되어 제2 전방트럼펫 덕트(323-1)를 통과하면서 가속된 유체와 합류하게 된다. 이상의 과정을 거쳐 중간추진체(102)를 통과한 유체는 속도가 더욱 빠르게 되는 것이다.

또한, 중간추진체(102)의 제2 후방 가속흡입부(324-2)를 통하여도 유체가 유입되는데 이상과 같이 제2 가속흡입부(324-2)의 내부에 있는 제2 흡입부(324-2d)를 통하여 유입된 유체는 상기 전방추진체(100)와 제2 전방 가속흡입부(324-1)의 혼합유체와 합쳐져서 유체의 양이 증가되며 이에 따라 트럼펫형 덕트를 통과하는 유체의 속도는 더욱 빨라지게 된다.

이상과 같이 전방추진체(100)에서 유입된 유체는 상기 2개의 제2 가속흡입부(324-1),(324-2)에서 추가적으로 유입된 유체로 인하여 더욱 속도가 증가되어, 후방추진체(102)로 흐르게 된다.

후방추진체(102)로 흘러간 유체는 상기 중간추진체(101)와 동일한 작동에 의하여 가속된다. 다만, 상기 후방추진체(102)의 후단에는 유체를 외부로 배출하는 배출부(316)가 형성되어 있으며, 상기 배출부(316)를 통하여 유체가 외부로 빠져나가면서 추진력이 발생되는 것이다.

상기 배출부(316)의 외부 형상은 단순한 각이진 형상이 아닌 완만한 기울기를 가진 곡면을 이루고 있어 상기 배출부(316)의 후단에 와류가 형성되는 것을 방지한다.

이 같은 와류는 일정한 크기와 방향을 가진 소용돌이를 수반하는 유체의 흐름을 말하며, 정상적으로 물체를 지나가는 유체의 흐름을 방해하는 역할을 하게 된다. 따라서 이러한 와류형성을 방지하여 추진력의 저하를 막는 것은 중요하다.

또한, 상기 와류방지의 또 하나의 수단으로 제3 허브(330)하단에 유선형 꼬리(317)를 설치하였다. 이는 제3 허브(330)의 선단에서 유체의 와류와 캐비테이션이 발생하는 것을 방지하고자 함인데, 와류나 케비테이션이 발생할 허브의 선단에 유선형 꼬리(317)를 부착하면, 와류나 케비테이션 발생이 최소화되어 유체가 고속고압으로 원활하게 흐르게 된다.

또한, 상기 실시례2는 1개의 구동축에 연결되어 있지만, 실시례1에서 설명한 것처럼 다단의 축에도 연결될 수 있다.

이 때 각각의 전방추진체(100), 중간추진체(101), 후방추진체(102)의 회전을 달리할 수 있고, 후방의 추진체로 갈수록 회전체의 속도를 증가시켜 운전하게 되면 높은 출력을 얻기가 용이해진다.

또한, 본 실시례2에서도 실시례1에서와 마찬가지로 블레이드, 트럼펫형 덕트 및 가속흡입부의 선단부에 날카로운 예각칼날을 형성하여 고속회전으로 인한 마찰저항을 최소화하고, 이에 따라 보다 적은 추진력으로 다량의 양질의 유체를 흡입, 배출하여 강한 추진력을 얻을 수 있다.

상기, 실시례2에 따른 발명의 경우 일반적으로 선박의 외부에 되어 추진수단으로 사용할 수 있으며, 선박의 내부에도 설치되어 종래 워터제트(water jet) 추진기와 동일한 방식으로 사용할 수 있다.

또한, 선박이외의 일반 공기 중에 설치되거나 기름등이 차 있는 곳에 설치되어 강력한 수압, 유압, 공압 펌프(Pump)로써 기능할 수 있다.

(실시례3)

이상에서 실시례2에 관하여 살펴보았으며, 이하 상기 실시례2를 변형한 실시례3의 구성을 도 47 및 도 48을 이용하여 상세히 설명하겠다.

실시례3의 발명은 전방추진체(100), 중간추진체(101), 후방추진체(102)로 구성되거나, 전방추진체(100), 후방추진체(102)로 구성된다.

여기서 실시례3의 전방추진체(100)는 실시례2의 그 것과 동일한 구성을 가지고 있으며, 중간추진체(101)와 후방추진체(102)는 실시례2의 그 것과 구성에 차이가 있다.

실시례3의 중간추진체(101)와 후방추진체(102)는 기본 구성은 거의 동일하나. 후방추진체(102)에는 배출부(316)가 형성된 점이 차이가 있다.

본 실시례3에서는 중간추진체(101)는 생략되고 전방추진체(100)에 후방추진체(102)만을 연결한 형태를 설명한다.

도 46은 실시례3에 따른 발명의 단면도를 나타낸 것이고 도 47은 실시례3에 따른 사시도를 나타낸 도면으로써, 전방추진체(100)과 후방추진체(102)로 구성된다.

상기 전방추진체(100)는 실시례2에서의 전방추진체(100)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하며, 후방추진체(102)에 관하여서만 설명한다.

실시례3의 후방추진체(102)의 구성은 기본적으로 실시례2의 중간추진체(101) 및 후방추진체(102)의 후방 가속흡입부(324-2)가 설치되어 있는 후방부를 연속하여 연결시켜 놓은 형태이다.

구체적으로 설명하면 실시례3의 후방추진체(102)는 허브(310)에 일체화되어 연결되어 있는 제3 블레이드(331)와 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)와 상기 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 외부에는 원주방향으로 개방되어 있으며, 제3 보강리브(334-2b)에 의하여 복수개의 제3 후방 포켓(334-2a)이 형성된 다수의 제3 후방 가속흡입부(334-2)와 상기 제3 후방 가속흡입부(334-2)의 내부에 형성된 제3 흡입부(334-2d)로 구성되어 있다.

이상과 같은 구성을 가진 실시례3의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

전방추진체(100)에서 배출된 유체는 후방추진체(102)의 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 내부를 통과하면서 속도가 빨라지게 된다.

또한 이상과 같은 유체가 전방추진체(100)에서 배출되어 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 내부를 통과하는 동안 후방추진체(102)가 회전함에 따라 제3 후방 가속흡입부(334-2)에서 강항 압력으로 유입되는 유체가 합쳐지게 된다.

이러한 작용은 실시례2의 제3 후방 가속흡입부(334-2)에서 유체가 유입되어 합류되는 작용과 동일하다.

따라서 실시례3의 상기 제3 가속흡입부(334-2)에서 흡입된 유체는 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 내부를 통과하는 유체량을 증가시키므로 결국 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 좁은 출구를 빠져나가 분사되는 유체의 속도를 더욱 증가시키게 되고, 이에 따라 더욱 강력한 추진력이 얻어지는 것이다.

(실시례4)

이하 실시례4의 구성을 도 48 내지 도 51을 이용하여 상세히 설명한다.

도 48 내지 도 51에는 본 발명의 실시례4에 적용되는 후방추진체(102) 만을 도시하였다.

실시례4의 발명은 상기 도면에 나타난 후방추진체(102)에 실시례1과 실시례2에 사용되는 전방추진체(101)를 결합하여 실시하거나, 또는 상기 도면에 나타난 후방추진체(102)에 실시례1과 실시례2에 사용되는 전방추진체(100)와 실시례1 내지 실시례3에서 사용되는 중간추진체(101)를 결합한 형태로 실시할 수 있다.

또한 상기 도 48 내지 도 51에는 실시례4의 후방추진체(102)의 구성이 나타나 있지만, 상기 후방추진체(102)의 구성은 후단의 배출부(316)의 구성만 제외하면 중간추진체의 구성으로 그대로 전용하여 실시할 수 있다.

이하 도면에 의하여 실시례4의 후방추진체(102)의 구성을 상세히 설명한다.

도 48은 후방추진체의 사시도이며, 도 49는 도 48의 단면사시도이며, 도 50은 도 48의 단면도이고, 도 51은 도 50의 변형 실시례의 단면도를 나타낸다.

도 49에 잘 나타나 있듯이 실시례4의 후방추진체(102)는 상기 구동축(200)에 고정되는 제3 허브(320)와 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 통과하는 덕트의 직경이 줄어드는 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)와 상기 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)의 외부에 일체화되어 형성되어 있는 복수개의 제3 전방 가속흡입부(334-1)와 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)와 제3 전방 가속흡입부(334)를 제3 허브(320)에 고정시키는 유선형 블레이드(350)로 이루어져 있다.

상기 제3 전방 가속흡입부(334-1)는 제 3허브(330)의 회전방향과 동일방향으로 열린 개구면을 가진 제3 전방날개(334-1a)와, 상기 제3 전방날개(334-1a)사이에 결합되어 있는 제3 전방 보강리브(334-1b)로 구성되어 있다. 상기 제3 전방날개(334-1a)는 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)의 외주면에 길이 방향으로 같은 간격을 가지고 배치되어 있다. 또한, 상기 제3 전방 보강리브(334-1b)는 제3 전방날개(334-1a) 사이에 수직하게 끼워져 있으며, 회전체 안쪽으로 위치하는 단부는 후방을 향하여 일정부분 휘어져 있다.

상기 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)는 제3 전방날개(334-1a)와 결합되어 있는 유체반사판(333a)을 좀 더 나은 효율을 얻기위하여 구비하고 있으며, 상기 유체반사판(333a)은 제3 전방 보강리브(334-1b) 사이에 위치하고 있다.

또한, 상기 유선형 블레이드(350)는 유선형의 단면적을 가지고 일정한 각도로 기울어져 있다.

또한, 상기 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)는 도50에 나타난 바와 같이, 수개가 추진체의 내부에 일정한 간격을 가지고 배치되어 있어, 겹쳐지는(Nested) 형상을 하고 있다.

도 51에는 상기 실시례4의 후방추진체(102)의 구성에서 유체반사판(333a)를 생략한 형태가 도시되어 있다. 이와 같이 유체반사판(333a)를 생략하면 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)의 끝단은 수직하게 세워져 제3 전방날개(334-1a) 사이에 끼워지는 구성으로된다.

이상에서 살펴본 구성에 따른 실시례4의 작용을 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하겠다.

도시되지 않은 전방추진체(100)의 회전에 따라 흡입된 유체는 후방추진체 (102)의 내부로 유입된다. 이상과 같이 유입된 유체는 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)로 통과하게 되며, 이에 따라 유체의 속도는 증가하게 된다.

또한 후방추진체(102)가 고속으로 회전하게 되면, 상기 제3 전방 가속흡입부(334-1)의 제3 전방날개(334-1a) 내부로 유체가 강한 압력으로 유입되며, 유입되는 유체는 제3 전방 보강리브(334-1b)를 기준으로 좌우로 분리된다.

이상과 같이 분리된 유체의 일부는 유체반사판(333a)에 부딪혀 흐름 방향이 후방으로 향하게 된 후 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)내부로 유입되게 되며, 유체의 다른 일부는 제3 전방 보강리브(334-1b)의 면을 따라서 날개내부로 유입되게 된다.

이렇게 제3 전방 가속흡입부(334-1)를 통하여 유입되어진 유체는 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1) 전방추진체(100)에서 유입된 유체와 합쳐져서 유량의 증가되고 유체의 속도는 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)의 좁은 출구를 연속적으로 빠져나오면서 점점 더 빨라지게 한다.

또한 본 실시례4에서는 전방과 후방에 유선형 블레이드(350)를 이용하여 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)가 제3 허브(330)에 고정되게 하였는데, 상기 유선형 블레이드(350)는 상술한 기능 외에도 회전하면서 유선형의 단면을 통하여 유체를 후방으로 보내는 역할을 하게 된다.

이는 일반적인 프로펠러와 같이 상기 유선형 블레이드(350)를 유체의 진행방향과 기울어지게 배치하여, 상기 유선형 블레이드(350)가 회전함에 따라 상기 유선형 블레이드(350)를 흐르는 유체의 압력변화로 인한 추진력이 발생하게 하는 것이 다.

이상에서 살펴본 유선형 블레이드(350)는 후방추진체(102)의 전방과 후방에만 부착되는 것이 아니라, 유체의 성질, 속도, 압력에 따라 추진체의 내부에 추가할 수 있으며, 이럴 경우 유체의 추진력을 증강시키고 추진체의 구조적 강도를 증가시킬 수 있다.

상술한 작용을 가지고 후방추진체(102)를 통하여 흘러나온 유체는 배출부(316)와 유선형꼬리(317)를 통과하게 되며, 이는 상술한 실시례2의 경우와 같다.

앞서 설명한 실시례2 내지 실시례3의 중간추진체(101)와 후방추진체(102)의 블레이드는 추진체의 내부에서 허브에 나선형으로 부착되어 있는 형태지만, 실시례4와 마찬가지로 유선형단면을 가진 유선형블레이드로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

도 51에 도시된 실시례4의 후방추진체(102)의 구성에서 유체반사판(333a)를 생략한 형태의 경우에도 기본적인 작용효과는 상기 실시례4와 동일하다.

다만 이 경우에는 유체반사판(333a)이 생략되어 있기 때문에 유입되는 유체가 유체반사판(333a)에 부딪혀 흐름 방향이 후방으로 향하게 할수는 없지만, 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)의 끝단에서부터 부드럽게 만곡된 바깥면을 따라 내부로 유입되게 되는 것이다.

도시되어 있다. 이와 같이 유체반사판(333a)를 생략하면 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)의 끝단은 수직하게 세워져 제3 전방날개(334-1a) 사이에 끼워지는 구성으로된다.

(실시례5)

실시례5의 따른 구성을 도 52를 이용하여 상세히 설명한다.

구동축(200)에 추진체(2)가 결합되며, 상기 추진체(2)는 복수개의 제4 날개(434-1a)가 형성되어 있는 제4 가속흡입부(434-1)와, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 통과하는 덕트 직경이 줄어드는 제4 트럼펫형 덕트(433-1)가 구성되어 있다.

상기 제4 가속흡입부(434-1)에는 상기 제4 가속흡입부(434-1)를 가로지르는 제4 보강리브(434-1b)가 하나 이상 형성되어 있다.

상기 제4 가속흡입부(434-1)는 구동축(200)의 회전방향과 동일방향으로 열린 개구면을 가진 제4 날개(434-1a)와, 상기 제4 날개(434-1a)사이에 결합되어 있는 제4 보강리브(434-1b)로 구성되어 있다. 상기 제4 날개(434-1a)는 제4 전방 트럼펫형 덕트(433-1)의 외주면에 길이 방향으로 같은 간격을 가지고 배치되어 있다. 또한, 상기 제4 보강리브(434-1b)는 제4 날개(434-1a) 사이에 수직하게 끼워져 있으며, 회전체 안쪽으로 위치하는 단부는 후방을 향하여 일정부분 휘어져 있다.

상기 제4 전방 트럼펫형 덕트(433-1)는 제4 날개(334-1a)와 결합되어 있는 유체반사판(433a)을 좀 더 나은 효율을 얻기위하여 구비하고 있으며, 상기 유체반사판(433a)은 제4 보강리브(434-1b) 사이에 위치하고 있다.

또한, 상기 추진체(2)의 전방에는 구동축(200)과 결합되어 있는 제4 결합부(430)가 형성되어 있으며, 상기 제4 결합부(430)의 후면에는 일정각도로 기울어진 제4반사판(431)이 형성되어 있다. 이 때, 상기 제4 결합부(430)의 외부면은 원추형을 이루고 있으며, 상기 원추형의 중심부가 구동축에 끼워져 있게 된다. 다만, 상기 형상은 정해져 있는 것이 아니라, 상기 추진체(2)와 구동축(200)을 연결할 수 있는 형상은 무엇이나 가능하다고 할 것이다.

또한 상기 트럼펫형 덕트(433-1)의 후단에는 제4 배출부(416)가 형성되어 있으며, 상기 제4 배출부(416)의 내부는 빈 공간을 이루고 있다.

상기 구동축(200)의 선단에는 고정용 볼트(200a)가 형성되고, 상기 추진체(2)내부에는 제4 결합부(430)를 사이에 두고 상기 고정용 볼트(200a)와 조여지는 고정용 너트(430b)가 구비되어 있으며, 상기 고정용 너트(430b)의 하단은 상기 고정용 너트(430b)를 지지하는 너트지지부(430a)가 형성되어 있다.

이 때, 상기 고정용 너트(430b)와 너트지지부(430a)가 결합되는 경우 상기 고정용 너트(430b)와 너트지지부(430a)가 결합되었을 때, 그 결합된 단면이 이루는 형상은 트럼펫형을 이루게 된다.

또한 상기 너트지지부(430a)는 상기 고정용 너트(430b)와 달리 내부공간이 비어 있다. 상기 제4 결합부(430)는 구동축(200)에 부착된 면은 넓고, 추진체(2)에 부착된 부분은 좁은 면을 형성하고 있다.

도 53은 도 52의 변형 실시례의 단면도로서, 상기 실시례4의 후방추진체(102)의 구성에서 유체반사판(433a) 및 제4 결합부(430)의 후면에 형성되는 제4반사판(431)이 생략한 형태가 도시되어 있다. 이와 같이 유체반사판(433a)을 생략하면 제4 전방 트럼펫형 덕트(433-1)의 끝단은 수직하게 세워져 제4 날개(434-1a) 사이에 끼워지는 구성으로된다.

실시례5의 작용을 상세히 설명한다.

실시례5의 작용은 실시례4의 후방추진체(102)의 작용과 기본적으로 유사하다.

즉 추진체(2)가 고속 회전하게 되면, 제4 가속흡입부(434-1)의 제4 날개(334-1a) 내부로 유체가 강한 압력으로 유입되며, 유입되는 유체는 제4 보강리브(434-1b)를 기준으로 좌우로 분리된다.

이상과 같이 분리된 유체의 일부는 제4 유체반사판(433a)에 부딪혀 흐름 방향이 후방으로 향하게 된 후 제4 트럼펫형 덕트(433-1)내부로 유입되게 되며, 유체의 다른 일부는 제4보강리브(434-1b)의 면을 따라서 날개 내부로 유입되게 된다.

이렇게 제4 가속흡입부(434-1)를 통하여 제4 트럼펫형 덕트(433-1)내부로 유입되어진 유체는 후방에 위치한 트럼펫형 덕트에서 유입된 유체와 반복 합류되어 유량이 더욱 증가하며, 이에 따라 속도도 더욱 빨라지게 한다. 이상과 같은 작용은 트럼펫형 덕트가 증가함에 따라 계속적으로 일어나게 되며, 이에 따라 유체의 속도는 더욱 커지고, 따라서 추진력도 더욱 강해지게 된다.

특히, 이상의 트럼펫형 덕트는 추진체 전체의 형상을 유지하는 강성 구조물역할도 겸하게 되는데, 이에 따라 상기 추진체가 길어져도 자중 또는 회전력에 의한 변형도 방지할 수 있게 된다.

상기 추진체(2)의 후단에는 제4 배출부(416)가 형성되어 있는데, 상기 제4 배출부(416)를 통하여 최종적으로 유체가 외부로 배출되게 된다.

또한 상기 배출구는 내부가 빈 공간이 형성되어 있는데, 이는 추진체에 부력을 발생시키는 역할을 하게 되며, 이에 따라 상기 추진체(2)가 길어져도 자중에 의하여 처짐을 어느 정도 상쇄한다.

이상과 같이 작용하는 본 발명은 구동축(200)에 형성된 고정용 볼트(200a)와 추진체(2) 내부에 구비된 고정용 너트(430b)와의 조임에 의하여 결합되게 된다.

또한 상기 고정용 너트(430b)의 하부에는 상기 고정용 너트(430b)가 흔들리지 않고 부착될 수 있도록 너트지지부(430a)가 있으며, 상기 너트지지부(430a)와 상기 고정용 너트(430b)가 결합된 경우 상기 너트지지부(430a)와 고정용 너트(430b)의 외면은 트럼펫형 외부 곡면으로 되어 있어, 제 4 가속흡입부(434-1)를 통하여 흡입된 유체가 상기 매끈하게 형성된 트럼펫형 외부 곡면을 따라 유체의 흐름 에 지장이 없이 추진체(2)의 내부로 유입된다.

상기 구동축이 결합되는 제4 결합부(430)는 구동축(200)에 부착된 면은 넓고, 추진체(2)에 부착된 면은 좁아서, 고속회전에도 떨리거나 움직이지 않고 구동축(200)에 강력하게 부착된다.

이상에서 살펴본 실시례5에 따른 발명의 경우 상기 제4 트럼펫형 덕트(433-1)의 개수는 사용자의 필요에 따라 임의로 변경이 가능하다.

도 53에 도시된 실시례5의 구성에서 유체반사판(433a)및 반사판(431)을 생략한 형태의 경우에도 기본적인 작용효과는 상기 실시례5와 동일하다.

다만 이 경우에는 유체반사판(433a)과 반사판(431)이 생략되어 있기 때문에 유입되는 유체가 유체반사판(433a) 및 반사판(431)에 부딪혀 흐름 방향이 후방으로 향하게 할수는 없지만, 제4 전방 트럼펫형 덕트(433-1)의 끝단에서부터 부드럽게 만곡된 바깥면을 따라 내부로 유입되게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 초고속 유체 추진장치는 허브(110), 블레이드(111), 덕트(113) 3가지가 한 몸의 회전체를 이루어있어 동시에 회전하면서 강력한 가속 분사 유체에 의한 출력을 얻게 된다.

특히 본 발명은 고속회전시 회전하는 덕트(113)의 외주면에 형성된 가속흡입 부를 통하여 강력한 압력으로 유체를 흡입하여, 추진체 내부에 여러번 반복하여 공급할 수 있으므로 추가로 강력한 분사 유체 출력을 얻게 된다.

더욱이 본 발명을 선박에 적용하는 경우, 종래 프로펠러를 사용한 추진기를 고속으로 작동시키는 경우에 프로펠러에서 캐비테이션이 발생하여 추력이 떨어지게 되었던 문제를 구조적으로 해결할 수 있다.

또한 본 발명은 고회전시에도 소음 발생이 적고, 크기와 형태를 다양하게 변경할 수 있으며, 선박에 적용할 경우 설치 위치를 선 내외에 자유롭게 적용할 수 있는 장점을 갖는다.

그리고 추진체를 고회전시켜도 종래 프로펠러 추진기와 달리 출력 유체가 넓게 퍼지는 확산 현상이 일어나지 않는 워터제트형의 출력유체를 얻을 수 있으므로 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 역추진력을 얻기 위한 리버서(Reverser)를 결합할 수 있으므로, 엔진을 역전기동 시키지 않아도 리버서를 통하여 간단하게 역추진력을 얻을 수 있고, 따라서 역추진시 추진장치 전체에 무리를 주지 않으며, 기동력 또한 매우 향상시킬 수 있다.

특히 본 발명은 유체 내에서 회전시 유체와 강렬하게 충돌하게 되는 블레이드 선단부 및 가속흡입부들의 선단부 등을 칼날처럼 예리한 형태로 형성함으로써 추진체의 고회전시 유체와 충돌할 때 충돌 단면에서 유체가 확산되는 현상과 충돌 저항을 최소화시키고 캐비테이션 발생을 억지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명의 프로펠러 블레이드는 종래의 양면볼록형 블레이드를 사용하지 않고 평판을 휘어 제조하므로 제조가 간편하게 된다.

특히 본 발명에 트럼펫형 덕트를 다단으로 적용하는 경우는 유체가 상기 트럼펫형 덕트를 지나면서 여러 번 가속되므로, 이에 따라 강한 추진력을 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 형성된 부력형성부는 추진체의 자체중량으로 인한 처짐을 일정부분 상쇄하는 효과를 얻을 수 있게 한다.

본 발명은 상기 각각의 실시례에 예시된 여러 종류의 전방추진체와 중간추진체 및 후방추진체를 여러 형태로 조합하여 실시하거나 단독으로 실시할 수 있는 등, 그 사용 여건에 알맞도록 실시 형태를 자유롭게 변경하는 것이 가능하다는 장점을 갖는다.

다시 말해 각 추진체를 어떻게 조합하여 실시하느냐에 따라, 추진체 뿐만이 아니라 물이나 기름 또는 기체 등의 다양한 종류의 유체를 수송하는 펌프로도 이용될 수 있는 장점이 있다.

예를 들면 기름과 같이 비교적 점성이 높은 유체에는 실시례4나 실시례5와 같이 내부구조가 단순한 형태의 추진체를 선택하는 것이 좋고, 기체와 같이 점성이 낮은 유체에 사용하는 경우에는 실시례1이나 실시례2와 같은 내부구조가 복잡한 형태의 추진체를 선택하는 것이 효율적 된다.

Claims

구동축(200)에 추진체(2)가 결합되며,

상기 추진체(2)는 상기 구동축(200)에 고정되는 허브(10)에 복수개의 블레이드(11)로 이루어진 프로펠러(12)가 일체로 형성되고, 원주상에 개방된 가속흡입부(14)를 가지는 덕트(13)가 상기 프로펠러(12)와 일체로 형성하여, 상기 추진체의 회전시 상기 덕트(13)가 동시 회전되어 상기 가속흡입부(14)를 통하여 덕트(13) 외측의 유체가 추진체(2) 내측으로 흡입되는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 1 항에 있어서,

상기 추진체(2)는 최선단에 위치한 전방추진체(100)와 최후단에 위치한 후방추진체(102)와, 상기 전방추진체(100)와 후방추진체(102) 사이에 위치한 중간추진체(101)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 1 항에 있어서,

상기 추진체(2)는 최선단에 위치한 전방추진체(100)와 최후단에 위치한 후방추진체(102)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 1 항에 있어서,

상기 추진체(2)는 최선단에 위치한 전방추진체(100) 단독으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전방추진체(100)에 형성되는 제1 블레이드(111)는 제 1허브(110)에 나선형을 이루면서 결합하되 평판을 불룩하게 바가지 형태로 휘어 만든 컨벡스(Convex)형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전방추진체(100)에 형성되는 제1 블레이드(111)는 제 1허브(110)에 나선형을 이루면서 결합하되 평판을 불룩하게 바가지 형태로 휘어 만든 컨벡스(Convex)형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전방추진체(100)에 형성되는 제1 덕트(113)의 하부는 원형관 형태의 제1 주벽부(113a)가 형성되고, 상부는 제1 블레이드(111)의 외측단부가 길게 연장되어 형성된 일단부에서 제1 절결부(113b)가 형성된 타단부로 가면서 허브 중심축선과의 간격이 작아지는 형태로 형성되며, 상기 제1 블레이드(111)가 길게 연장되어 형성된 일단부와 제1 절결부(113b)사이에 벌어진 간격에 의하여 제1 가속흡입부(114)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항에 있어서,

상기 중간추진체(101)에 형성되는 제2 프로펠러(122)의 제2 블레이드(121)는 유체를 전방에서 후방으로 보내도록 제2 허브(120)상에 나선형으로 부착되고,

상기 중간추진체(101)에 형성되는 제2 덕트(123)는 원관형 제2 주벽부(123a)에 각 제2 블레이드(121) 전방에 형성된 복수개의 제2 절결부(123b)에 의하여 제2 가속흡입부(124)가 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 후방추진체(102)에 형성되는 제3 프로펠러(122)의 제3 블레이드(121)는 유체를 전방에서 후방으로 보내도록 제2 허브(120)상에 나선형으로 부착되고,

상기 후방추진체(102)에 형성되는 제3 덕트(123)는 원관형 제3 주벽부(133a)에 각 제3 블레이드(131) 전방에 형성된 복수개의 제3 절결부(133b)에 의하여 제2 가속흡입부(134)가 이루어지되,

상기 제3 덕트(133)의 전방부는 원관형이고 후방부는 전방에서 후방으로 가면서 점차 직경이 좁아지는 테이퍼 관형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 추진체(2)의 최후방에는 추진체의 후방을 지지하기 위한 가이드부(23)가 설치되되, 상기 가이드부(23)는 구동축(200)이 회전 가능하게 지지되는 허브(10)와 원관형 덕트(141) 사이에 복수개의 가이드 블레이드(142)가 일체로 형성되며, 지지체에 고정하기 위한 브래킷(143)이 설치되는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 10항에 있어서,

상기 가이드부(23)에는 역추진력을 얻기 위한 리버서(24)가 결합되고, 상기 리버서(24)는 가이드부(23)의 후방부에 가이드관(150)이 고정되고 이 가이드관(150)에 갓형 전도수단(151)이 구동수단(152)에 의해 접철 가능하게 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 11항에 있어서,

상기 갓형 전도수단(151)은 복수개의 부채꼴형 접철판(153)으로 이루어지며, 상기 구동수단(152)은 가이드관(150)의 외주면에 복수개의 실린더(154)가 고정되고, 각 실린더(154)에는 이중 플런저(155),(156)가 구비되고, 외측 플런저(155)의 선단부에는 연결구(155a)가 고정되며, 내측 플런저(156)가 연결구(155a)를 관통함과 아울러 가이드관(150)을 따라 길이방향으로 이동하도록 결합되는 가이더(156a)를 관통하여 연장되고, 상기 연결구(155a)와 내측 플런저(156)의 선단부에 연결레버(157),(158)의 일단부가 힌지 결합되고, 이 연결레버(157),(158)의 타단부는 접 철판(153)에 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제1 블레이드(111)가 길게 연장되어 형성된 일단부와 제1 절결부(113b)사이에 벌어진 간격에 의하여 형성되는 제1 가속흡입부(114)에는 제1 리브(113c)와 하나 이상의 제1 보강리브(113d)를 형성하여 복수개의 제1 흡입부(114a),(114b)가 형성되도록 하며, 각 제1 흡입부(114a),(114b)의 내벽에는 흡입되는 유체를 후방으로 유도하기 위한 제1 방향키(113e)가 각각 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 1항에 있어서,

상기 추진체(2)의 블레이드(11) 및 가속흡입부(14)의 구성 중 유체와 접촉하는 선단부들은 예리한 예각을 갖는 에지(Edge)형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제3 덕트(123)는 원관형 제3 주벽부(133a)에 각 제3 블레이드(131) 전방에 형성된 복수개의 제3 절결부(133b)에 의하여 형성되는 제2 가속흡입부(134)에는 중간부에 형성된 제3 보강리브(133d)에 의하여 복수개의 제3 흡입부가 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동축(200)은 하나의 축 내부에 다른 축이 내장되는 형식의 다중 축으로 이루어지며, 각 축마다 별도로 추진체(2)를 구동하도록 구성되는 것을 특징으로하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전방추진체(100)는 상기 구동축(200)에 고정되는 제1 허브(310)에 나선형으로 부착된 제1 블레이드(311)가 형성된 제1 프로펠러(312)와, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 통과하는 덕트 직경이 줄어드는 제1 트럼펫형 덕트(313)가 일체화되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 17항에 있어서,

상기 전방추진체(100)는 상기 제1 트럼펫형 덕트(313)에 일체화되어 형성되어 있고 원주방향으로 개방되어 있는 복수개의 제1 가속흡입부(314)와, 상기 제1 가속흡입부(314)의 내부에 형성된 제1 흡입부(314d)가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 18항에 있어서,

상기 제1 가속흡입부(314)와 제1 트럼펫형 덕트(313) 사이에는 하나 이상의 제1 보강리브(314b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치
제 17항에 있어서,

상기 제1 트럼펫형 덕트(313) 외측에는 제1 부력형성부(315)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중간추진체(101)와 후방추진체(102)에는,

제2 허브(320), 제3 허브(330)에 부착되어 있는 복수개의 제2 블레이드(321), 제3 블레이드(331)가 일체로 형성되어 있는 제2 프로펠러(322), 제3 프로펠러(332)와,

상기 제2 프로펠러(322),제3 프로펠러(332)의 일측선단에 복수개의 제2 전방날개(324-1a), 제3 전방날개(324-1a)가 형성되어 있는 제2 전방 가속흡입부(324-1), 제3 전방 가속흡입부(334-1)와,

전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제2 전방 트럼펫형 덕트(323-1), 제3 전방 트럼펫형 덕트(333-1)가 각각 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초강력 추진용 워터제트 프로펠러장치.
제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중간추진체(101)와 후방추진체(102)에는,

제2 허브(320), 제3 허브(330)에 부착되어 있는 복수개의 제2 블레이드(321), 제3 블레이드(331)가 일체로 형성되어 있는 제2 프로펠러(322), 제3 프로펠러(332)와,

전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2), 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)와,

상기 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2), 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2)의 외부에 복수개의 제2 후방포켓(324-2a), 제3 후방포켓(334-2a)이 형성된 제2 후방 가속흡입부(324-2), 제3 후방 가속흡입부(334-2)와,

상기 제2 후방 가속흡입부(324-2), 제3 후방 가속흡입부(334-2)의 내부에 형성된 제2 흡입부(324-2d), 제3 흡입부(334-2d)가 각각 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21항 또는 제 22항에 있어서,

상기 제2 블레이드(321), 제3 블레이드(331)는 각각 제2 허브(320), 제3 허브(330)에 나선형으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21항 또는 제 22항에 있어서,

상기 제2 블레이드(321), 제3 블레이드(331)는 각각 유선형의 단면을 가지고 제2 허브(320), 제3 허브(330)에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21항 또는 제22항에 있어서,

상기 제2 전방 가속흡입부(324-1), 제3 전방 가속흡입부(334-1) 사이에는 상기 제2 전방 가속흡입부(324-1), 제3 전방 가속흡입부(334-1)를 가로지르는 제2 전방 보강리브(324-1c), 제3 전방 보강리브(334-1c)가 각각 하나이상 형성되어 있으며, 상기 제2 전방 보강리브(324-1c), 제3 전방 보강리브의 추진체 안 쪽 선단은 임의각도로 휘어져 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 25항에 있어서,

상기 제2 전방 가속흡입부(324-1), 제3 전방 가속흡입부(334-1)에는 제2 전방 보조날개(324-1b), 제3 전방 보조날개(334-1b)가 형성되어 있으며, 상기 제2 전방 보조날개(324-1b), 제3 전방 보조날개(334-1b)는 제2 전방 보강리브(324-1c), 제3 전방 보강리브(324-1c)에 각각 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21항 또는 제 22항에 있어서,

상기 제2 후방 가속흡입부(324-2), 제3 후방 가속흡입부(334-2) 사이에는 상기 제2 후방 가속흡입부(324-2), 제3 후방 가속흡입부(334-2)를 가로지르는 제2 후방보강리브(324-2b), 제3 후방보강리브(334-2b)가 각각 하나이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21항 또는 제 22항에 있어서,

상기 중간추진체(101), 후방추진체(102)의 전방에는 요홈형상의 제2-1결합부(328a), 제3 결합부(338)가 있으며, 상기 제2-1결합부(328a), 제3 결합부(338)에는 일정한 기울기를 가지고 일체로 부착되어 있는 제2반사판(324-1e), 제3반사판(334-1e)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21항 또는 제 22항에 있어서,

상기 제2 후방 트럼펫형 덕트(323-2), 제3 후방 트럼펫형 덕트(333-2) 외측에는 제2 부력형성부(325), 제3 부력형성부(335)가 각각 더 구비된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 21 또는 제 22항에 있어서,

상기 후방추진체(102)의 후단에는 배출부(316)가 형성되어 있으며, 상기 배출부(316)의 선단은 유선형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 2 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 추진체(2)를 서로 결합하는 부위에 삽입되는 실링재(125)는 전방의 작은 원호부에서 후방의 큰 원호부로 가면서 점차 폭이 커지는 달걀형 단면의 홀 (125a)이 형성되어 있으며, 상기 달걀형 홀(125a)의 큰 원호부는 추진체의 내부를 향하고 작은 원호부는 추진체의 외부를 향하도록 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
유체상에 설치되는 구동축(200)에 추진체(2)가 결합되며, 상기 추진체(2)는 복수개의 제4 날개(434-1a)가 형성되어 있는 제4 가속흡입부(434-1)와, 전방에서 후방으로 갈수록 흡입유체가 유입되는 덕트 직경이 줄어드는 제4 트럼펫형 덕트(433-1)가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 32항에 있어서,

상기 제4가속흡입부(434-1)에는 상기 제4 가속흡입부(434-1)를 가로지르는 제4보강리브(434-1b)가 하나 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 32항에 있어서,

상기 추진체(2)의 전방에는 구동축(200)과 결합되어 있는 제4 결합부(430)가 형성되어 있으며, 상기 제4 결합부(430)의 후면에는 일정각도로 기울어진 제4반사판(431)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 34항에 있어서,

상기 구동축(200)의 선단에는 고정용 볼트(200a)가 형성되고, 상기 추진체(2)내부에는 제4 결합부(430)를 사이에 두고 상기 고정용 볼트(200a)와 조여지는 고정용 너트(430b)가 구비되어 있으며, 상기 고정용 너트(430b)의 하단은 상기 고정용 너트(430b)를 지지하는 너트지지부(430a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.
제 35항에 있어서,

상기 제4 결합부(430)는 구동축(200)에 부착된 면은 넓고, 추진체(2)에 부착된 부분은 좁은 면을 형성하고 있으며, 상기 고정용 너트(430b)와 상기 너트지지부(430a)의 외면은 트럼펫형 외부 곡면을 이루어 있어, 유체가 상기 고정용 너트(430b)와 너트지지부(430a)를 저항 없이 흐르는 것을 특징으로 하는 초고속 유체 추진장치.