KR100632970B1 - 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬 - Google Patents

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KR100632970B1
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유재훈
안해성
반석호
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한국해양연구원
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Abstract

본 발명은 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존의 고정식 날개가 달린 킬과는 달리 날개 자체가 평면상에서 회전할 수 있도록 하는 회전축을 설치하고 이 회전축을 운항 중에 자유로이 작동시킬 수 있게 함으로써 킬에서의 양력이 필요한 경우에만 날개를 펼치고, 그 반대의 경우에는 날개를 킬의 벌브 내부로 접어 넣어 날개에서 저항이 발생하는 경우를 방지할 수 있도록 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬에 관한 것이다.
즉, 풍상향의 경우에는 날개를 펼치어 부가적인 양력을 얻어내고, 반대로 풍하향의 경우에는 날개를 접어 넣어 부가적인 저항을 감소시킬 수 있는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬에 관한 것이다.
요트, 킬, 요트킬

Description

접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬{A Yacht Keel Having Foldaway Wings}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 측면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 평면 단면도이다.
도 3은 요트가 풍상향 항주를 하는 경우에 킬에 양력이 발생하는 모습을 요트의 뒤에서 바라본 도면이다.
도 4는 요트가 풍상향 항주를 하는 경우에 킬에 양력이 발생하는 모습을 요트의 위에서 바라본 도면이다.
도 5는 킬에 부착된 날개에 추가적인 양력이 발생하는 모습을 요트의 뒤에서 바라본 도면이다.
도 6은 킬에 부착된 날개에 추가적인 양력이 발생하는 모습을 요트의 위에서 바라본 도면이다.
도 7은 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에 킬에 부착된 날개에 추가적인 항력이 발생하는 모습을 요트의 뒤에서 바라본 도면이다.
도 8은 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에 킬에 부착된 날개에 추가적인 항력이 발생하는 모습을 요트의 위에서 바라본 도면이다.
도 9는 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 날개를 접음으로써 날개에 발생하는 항력을 제거한 모습을 요트의 뒤에서 바라본 도면이다.
도 10은 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 날개를 접음으로써 날개에 발생하는 항력을 제거한 모습을 요트의 위에서 바라본 도면이다.
도 11은 기존의 날개달린 킬(Winglet Keel)이 장착된 요트의 수면 하부 모습을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
100: 킬본체부 200: 킬벌브부
210: 벌브 220: 날개홈
230: 날개 고정구 300: 날개 회전 구동부
310: 회전축 320: 구동 손잡이
330: 회전기어부 331: 제 1 회전축 기어
332: 제 1 날개 기어 333: 제 2 회전축 기어
334: 제 2 날개 기어 400: 날개부
410: 제 1 날개 420: 제 2 날개
본 발명은 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기존의 고정식 날개가 달린 킬과는 달리 날개 자체가 평면상에서 회전할 수 있도록 하는 회전축을 설치하고 이 회전축을 운항 중에 자유로이 작동시킬 수 있게 함으로써 킬에서의 양력이 필요한 경우에만 날개를 펼치고, 그 반대의 경우에는 날개를 킬의 벌브 내부로 접어 넣어 날개에서 저항이 발생하는 경우를 방지할 수 있도록 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬에 관한 것이다.
요트는 애초에 네덜란드에서 ‘Jagan’이라는 이름의 선박에서 유래하였다가 나중에 ‘Jagan’이 ‘Yacht’라는 이름으로 바뀌면서 오늘날의 요트가 되었다.
요트는 14세기경 해적들에 의해 해적선으로 사용되고 동시에 네덜란드에서는 출몰하는 해적선을 나포하기 위해 이용되어진 배의 종류였다. 후에 요트는 암스테르담 선주들이 동인도 무역선의 통선(通船)으로 또는 유람선으로 사용하여, 16?17세기에는 운하, 호수, 포구, 그리고 강 하구 등에서 많이 발달하였다.
요트의 어원이 네덜란드인 것은 네덜란드가 조선 기술, 특히 종범양식(縱帆樣式)이 뛰어난 당시 세계 유수의 해운국이었기 때문이라 할 수 있다. 그러나 요트의 어원과 달리, 요트의 역사는 고대 로마, 그리스, 이집트 시대까지 거슬러 올라간다. 당시 왕족들은 그들의 권위를 과시하기 위해 호화로운 놀잇배를 만들어 즐겼다.
영국에서 요트라는 말이 사용된 것은 1660년 네덜란드에 망명하고 있던 영국 왕자 찰스가 왕정이 복고되자 귀국하여 찰스 2세가 되어 즉위했을 때 네덜란드인이 선물한 100톤급 야하트메리호가 들어와 영어로 요트(yacht)라 불리게 되면서부터이다. 그 후 요트는 스포츠로서 크게 발전하였다.
1840년대에는 증기기관이 상선에 이용되기 시작하여 유람선에도 증기기관이 사용되고 그 다음으로 내연기관이 이용됨에 따라, 기관을 장착한 요트들은 기관의 마력이 점점 커지면서 장거리 순항(巡航)도 가능해지게 되었다.
19세기부터 요트는 영국과 미국이 중심이 되어 각각 다른 환경과 조건 하에서 특색이 있는 발전을 거듭하였다. 즉 영국의 요트는 불리한 기상과 해상조건 때문에 내항성(耐航性)을 중시하여 흘수(吃水)가 깊고 육중한 선형(船型)과 두터운 마직(麻織)의 돛을 사용, 파도가 센 해양에서의 순항에 적합한 커터(cutter)양식이 발달하였고, 미국에서는 어디까지나 속력 위주로 수선장(水線長)이 길고 흘수가 얕으며 예리한 선수와 편평하고 넓은 선미의 선형에다 얇고 가벼운 면직(綿織)의 돛을 사용하여 평수에서 경쾌한 성능과 속력을 최대한으로 발휘할 수 있는 슬루프(sloop)와 스쿠너(schooner)양식이 발달하였다.
기존의 요트에는 수면 하부의 선체 중앙부에 킬(keel)이라는 수직 방향의 날개가 부착되어 있는데, 킬은 요트가 사항(요트가 직진하지 못하고 임의의 각도로 어긋나서 측면 방향으로 비스듬하게 항주하는 것)하게 되는 경우 이를 방지하는 역할을 한다. 이를 자세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 요트가 풍상향 항주를 하는 경우에 킬에 양력이 발생하는 모습을 요 트의 뒤에서 바라본 도면이다. 그리고, 도 4는 요트가 풍상향 항주를 하는 경우에 킬에 양력이 발생하는 모습을 요트의 위에서 바라본 도면이다.
요트는 세일에 흐르는 바람의 성질을 이용해서 항주하는데, 요트가 풍상향 항주(바람이 요트의 앞쪽에서 불어오는 상황에서 항주하는 것)를 하는 경우 세일 주변에 바람이 흐르면 세일의 풍상(세일이 불어오는 바람과 직접 부딪히는 면) 쪽은 압력이 높아지고 풍하(풍상의 반대 면) 쪽은 상대적으로 압력이 낮아진다. 이와 같이 세일에 발생하는 풍상과 풍하 사이의 압력 차이에 의하여 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 향하는 힘이 발생한다.
상기한 바와 같은 힘은 다시 요트의 선수 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘전진력’이라 함)과 요트의 측면 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘양력’이라 함)으로 분리될 수 있으며, 전진력에 의해서 요트는 앞쪽으로 전진하게 된다. 그런데, 양력은 요트의 옆쪽으로 흐르는 힘이므로 결국 요트는 세일에 발생하는 전진력과 양력의 조합에 의해 요트의 측면(풍하) 쪽으로 흘러가면서 전진하게 되는 것이다.
이와 같이 요트가 사항하게 되는 경우, 요트의 수면 하부의 선체 중앙부에 장착되어 있는 킬에 물이 흐르면 킬의 수상(킬이 밀려오는 물과 직접 부딪히는 면) 쪽은 압력이 높아지고 수하(수상의 반대 면) 쪽은 상대적으로 압력이 낮아진다. 이와 같이 킬에 발생하는 수상과 수하 사이의 압력 차이에 의하여 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 향하는 힘이 발생한다.
상기한 바와 같은 힘 또한 요트의 선미 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘항력(요트의 전진력을 상쇄시키는 저항력)’이라 함)과 요트의 측면 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘양력’이라 함)으로 분리될 수 있다. 항력은 세일에 가해지는 전진력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 항력은 요트의 전진을 방해하게 된다. 그런데, 킬에 가해지는 양력 또한 세일에 가해지는 양력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 킬에 가해지는 양력의 작용으로 인하여 요트의 사항이 줄어들게 되는 것이다.
한편, 킬에 가해지는 양력은 요트의 사항을 줄여주는 역할을 하지만, 이와 동시에 요트의 사항을 유발하는 힘을 요트를 횡경사 시키는 힘으로 변환시키는 부작용을 낳기도 한다. 그런데, 바람이 세어져 요트의 횡경사가 커지면 킬의 횡방향 투영 면적이 줄어들게 되고 결국 킬에 가해지는 양력도 감소하게 되므로, 바람이 강할수록 요트의 사항은 증가하게 된다.
이러한 부작용을 감소시켜 주기 위한 방편으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 킬의 하부에 부착된 벌브에 좌우 방향으로 부가적인 날개를 달아 놓은 요트가 나오게 되었다. 킬에 부착된 부가적인 날개(이하, ‘날개’라 함)가 요트의 사항을 줄여주는 원리는 다음과 같다.
도 5는 킬에 부착된 날개에 추가적인 양력이 발생하는 모습을 요트의 뒤에서 바라본 도면이다. 그리고, 도 6은 킬에 부착된 날개에 추가적인 양력이 발생하는 모습을 요트의 위에서 바라본 도면이다.
요트가 횡경사한 상태에서 풍상향 항주를 하는 경우에 날개에 물이 흐르면 날개의 수상(날개가 밀려오는 물과 직접 부딪히는 면) 쪽은 압력이 높아지고 수하(수상의 반대 면) 쪽은 상대적으로 압력이 낮아진다. 이와 같이 날개에 발생하는 수상과 수하 사이의 압력 차이에 의하여 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 향하는 힘이 발생한다.
상기한 바와 같은 힘 또한 요트의 선미 방향으로 작용하는 힘인 항력과 요트의 측면 방향으로 작용하는 힘인 양력으로 분리될 수 있다. 항력은 세일에 가해지는 전진력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 항력은 요트의 전진을 방해하게 된다. 그런데, 날개에 가해지는 양력 또한 세일에 가해지는 양력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 날개에 가해지는 양력의 작용으로 인하여 요트의 사항이 줄어들게 되는 것이다.
그러나, 요트가 풍하향 항주(바람이 요트의 뒤쪽에서 불어오는 상황에서 항주하는 것)를 하는 경우에는 바람이 요트의 세일을 뒤에서 미는 작용만으로 요트가 전진할 수 있으므로 요트의 사항이 발생할 여지가 없는데, 이 경우에는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 날개에 가해지는 항력에 의하여 요트의 속도만 떨어지게 되는 문제가 발생한다.
그 결과, 요트가 풍상향 항주를 하는 경우에는 날개에 가해지는 양력의 작용으로 요트의 사항을 방지하는 한편, 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에는 날개에 가해지는 항력을 없앰으로써 요트의 속도를 그대로 유지할 수 있도록 하는 요트용 킬에 관한 기술의 필요성이 부각되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 고정식 날개가 달린 킬과는 달리 날개 자체가 평면상에서 회전할 수 있도록 하는 회전 축을 설치하고 이 회전축을 운항 중에 자유로이 작동시킬 수 있게 함으로써 킬에서의 양력이 필요한 경우에만 날개를 펼치고, 그 반대의 경우에는 날개를 킬의 벌브 내부로 접어 넣어 날개에서 저항이 발생하는 경우를 방지할 수 있도록 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 요트의 선저 중앙부에 장착되는 킬본체부(100); 상기 킬본체부(100)의 하면에 장착되는 벌브(210)와, 상기 벌브(210)의 양 측면에 가로 방향으로 길게 패인 날개홈(220)을 포함하는 킬벌브부(200); 상기 킬본체부(100) 및 상기 킬벌브부(200)의 내부에 세로 방향으로 장착되고 상단은 상기 킬본체부(100)의 상면을 관통하여 위치하며 하단은 상기 킬벌브부(200)의 내부에 위치하는 회전축(310)과, 상기 회전축(310)의 상단에 장착되는 구동 손잡이(320)와, 상기 회전축(310)의 하단과 연접하며 상기 킬벌브부(200)의 내부에 위치하는 회전기어부(330)를 포함하는 날개 회전 구동부(300); 및 상기 회전기어부(330)와 연동하는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 포함하는 날개부(400)를 포함하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬을 제시한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 측면 단면도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 평면 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬은 킬본체부(100), 킬벌브부(200), 날개 회전 구동부(300) 및 날개부(400)로 구성된다.
킬벌브부(200)는 벌브(210) 및 날개홈(220)으로 구성된다. 그리고, 날개 회전 구동부(300)는 회전축(310), 구동 손잡이(320) 및 회전기어부(330)로 구성된다. 또한, 날개부(400)는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)로 구성된다.
킬본체부(100)는 일반적으로 요트의 수면 하부의 선체 중앙부에 장착되는 수직 방향의 날개인 통상의 킬(keel, 용골(龍骨))을 의미한다.
킬본체부(100)는 요트가 사항(요트가 직진하지 못하고 임의의 각도로 어긋나서 측면 방향으로 비스듬하게 항주하는 것)하게 되는 경우 이를 방지하는 역할을 한다. 즉, 요트가 풍상향 항주(바람이 요트의 앞쪽에서 불어오는 상황에서 항주하는 것)를 하는 경우에, 요트는 세일에서 발생하는 횡방향 힘에 의하여 사항을 하게 되는데, 이러한 사항의 크기는 킬본체부(100)에서 발생하는 대응 횡방향 힘에 의하여 크게 줄어들게 된다. 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다.
요트는 세일에 흐르는 바람의 성질을 이용해서 항주하는데, 요트가 풍상향 항주를 하는 경우 세일 주변에 바람이 흐르면 세일의 풍상(세일이 불어오는 바람과 직접 부딪히는 면) 쪽은 압력이 높아지고 풍하(풍상의 반대 면) 쪽은 상대적으로 압력이 낮아진다. 이와 같이 세일에 발생하는 풍상과 풍하 사이의 압력 차이에 의하여 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 향하는 힘이 발생한다.
상기한 바와 같은 힘은 다시 요트의 선수 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘전진력’이라 함)과 요트의 측면 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘양력’이라 함)으로 분리될 수 있으며, 전진력에 의해서 요트는 앞쪽으로 전진하게 된다. 그런데, 양력은 요트의 옆쪽으로 흐르는 힘이므로 결국 요트는 세일에 발생하는 전진력과 양력의 조합에 의해 요트의 측면(풍하) 쪽으로 흘러가면서 전진하게 되는 것이다.
이와 같이 요트가 사항하게 되는 경우, 요트의 수면 하부의 선체 중앙부에 장착되어 있는 킬본체부(100)에 물이 흐르면 킬본체부(100)의 수상(킬본체부(100)가 밀려오는 물과 직접 부딪히는 면) 쪽은 압력이 높아지고 수하(수상의 반대 면) 쪽은 상대적으로 압력이 낮아진다. 이와 같이 킬본체부(100)에 발생하는 수상과 수 하 사이의 압력 차이에 의하여 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 향하는 힘이 발생한다.
상기한 바와 같은 힘 또한 요트의 선미 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘항력’이라 함)과 요트의 측면 방향으로 작용하는 힘(이하, ‘양력’이라 함)으로 분리될 수 있다. 항력은 세일에 가해지는 전진력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 항력은 요트의 전진을 방해하게 된다. 그런데, 킬본체부(100)에 가해지는 양력 또한 세일에 가해지는 양력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 킬본체부(100)에 가해지는 양력의 작용으로 인하여 요트의 사항이 줄어들게 되는 것이다.
한편, 킬본체부(100)는 요트의 횡방향 동요를 억제하는 역할도 한다.
요트가 횡동요를 하면 킬본체부(100)는 상당한 양의 물을 밀쳐내게 되고, 이로 인하여 킬본체부(100) 뒤쪽으로 와류(eddy)가 발생하게 된다. 이러한 작용으로 킬본체부(100)는 요트의 횡동요를 억제하는 역할을 하게 되며, 그 결과 요트의 동요 진폭이 줄어든다.
킬본체부(100)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지는 아니하나, 될 수 있는 한 킬본체부(100)의 재질이 요트 선체의 재질과 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 킬본체부(100)는 요트 선체와 일체로 제작될 수도 있고, 접착제나 용접 등의 방법에 의하여 요트 선체에 부착될 수도 있다.
킬벌브부(200)는 킬본체부(100)의 하면에 장착되며, 벌브(210) 및 벌브(210)의 양 측면에 가로 방향으로 길게 패인 날개홈(220)으로 구성된다.
벌브(210)는 킬벌브부(200)의 몸체를 구성하는 구조물로서, 그 내부에는 후술하는 회전기어부(330), 날개부(400) 및 날개 고정구(230) 등을 포함할 수 있는 빈 공간이 존재한다. 벌브(210)는 물의 저항을 최대한 줄일 수 있는 유선형의 로켓 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
벌브(210)의 재질 또한 본 발명에서 특별히 한정하지는 아니하나, 될 수 있는 한 벌브(210)의 재질이 킬본체부(100)의 재질과 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 벌브(210)는 킬본체부(100)와 일체로 제작될 수도 있고, 접착제나 용접 등의 방법에 의하여 킬본체부(100)에 부착될 수도 있다.
날개홈(220)은 벌브(210)의 양 측면에 요트 선체의 길이 방향으로 길게 패인 홈이다.
후술하는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)는 날개홈(220)을 통하여 벌브(210) 내부로 접혀 들어가기도 하고, 벌브(210) 외부로 펼쳐져 나오기도 한다.
날개홈(220)의 가로 방향(요트 선체의 길이 방향) 길이는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 길이보다 작아서는 안되고, 날개홈(220)의 세로 방향 폭도 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 폭보다 작아서는 안된다. 날개홈(220)의 가로 방향 길이가 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 길이보다 작거나 날개홈(220)의 세로 방향 폭이 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 폭보다 작은 경우에는, 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 날개홈(220)을 통하여 벌브(210) 내부로 접혀 들어가거나 벌브(210) 외부로 펼쳐져 나올 수 없기 때문이다.
즉, 날개홈(220)의 가로 방향 길이는 최소한 제 1 날개(410) 및 제 2 날개 (420)의 길이보다 커야 하고, 날개홈(220)의 세로 방향 폭도 최소한 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 폭보다 커야 한다. 하지만, 날개홈(220)의 가로 방향 길이 또는 세로 방향 폭이 필요 이상으로 큰 경우에는 요트의 항주시에 날개홈(220)을 통하여 유입 또는 유출되는 물의 교란으로 인하여 와류(eddy)가 발생하고, 이 와류가 요트의 속도를 떨어뜨리는 저항으로 작용할 수 있으므로 바람직하지 않다.
킬벌브부(200)는 벌브(210)의 내부 공간 양 측면에 대칭되게 장착되어 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 끝단을 구속하여 고정시키는 날개 고정구(230)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 날개 고정구(230)는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 벌브(210)의 내부로 완전히 접혀져 들어오는 순간 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 끝단을 구속하여 고정시킴으로써 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 더 이상 벌브(210)의 내부로 접혀져 들어오는 것을 방지한다.
날개 고정구(230)가 없는 경우에는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 벌브(210)의 내부로 과도하게 접혀져 들어와 서로 포개어 질 수가 있는데, 이 경우에는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420) 상호간의 접촉 또는 충돌에 의하여 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 마모되거나 또는 구부러질 수 있으며 심한 경우에는 파손될 수도 있다. 또한, 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 서로 포개어지면서 꽉 끼게 되는 경우에는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420) 상호간의 낌 현상에 의 해 발생하는 마찰력으로 인하여 항해 중인 조종사가 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 다시 펴는 것이 불가능해지는 문제가 발생할 수도 있다.
날개 회전 구동부(300)는 후술하는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 벌브(210) 내부로 접어 넣거나 벌브(210) 외부로 펼쳐 내는 역할을 한다.
날개 회전 구동부(300)는 회전축(310), 구동 손잡이(320) 및 회전기어부(330)로 구성된다.
회전축(310)은 통상의 축상 구조물로서, 킬본체부(100) 및 킬벌브부(200)의 내부에 세로 방향으로 장착된다. 한편, 회전축(310)의 상단은 킬본체부(100)의 상면을 관통하여 위치하며 회전축(310)의 하단은 킬벌브부(200)의 내부에 위치한다.
그리고, 회전축(310)의 상단에는 구동 손잡이(320)가 장착되고, 회전축(310)의 하단에는 회전기어부(330)가 연접한다.
회전축(310)은 회전축(310) 상단에 장착된 구동 손잡이(320)의 회전력을 회전축(310) 하단에 연접된 회전기어부(330)로 전달하는데, 이 과정에서 회전축(310)은 양 끝단으로부터 비틀림 하중을 받게 되는 바, 회전축(310)은 이러한 비틀림 하중이 발생하더라도 비틀어지거나 구부러지지 않도록 충분한 강성을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 회전축(310)은 그 상단이 요트 선체 상부의 데크까지 연장되어 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 회전축(310)의 상단에 장착되는 구동 손잡이(320) 또한 요트 선체 상부의 데크에 위치하게 되므로 요트 조종사가 데크 상에서 요트를 조종함과 동시에 구동 손잡이(320)를 이용하여 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 접거나 펼 수 있기 때문이다.
구동 손잡이(320)는 요트 조종사가 회전축(310)을 회전시키고 이로써 회전기어부(330)를 구동시키기 위하여 사용하는 도구이다.
즉, 요트 조종사가 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 벌브(210) 내부로 접어 넣거나 벌브(210) 외부로 펼쳐 내기 위하여 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)와 연동하는 회전기어부(330)를 구동시키고자 할 때, 구동 손잡이(320)를 회전시키면 구동 손잡이(320)의 회전력이 회전축(310)으로 전달되고, 회전축(310)의 회전력은 다시 회전기어부(330)로 전달되며 이렇게 연이은 상호 작용으로 인해 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 움직이게 되는 것이다.
한편, 구동 손잡이(320)는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 회전 각도를 표시하는 날개 회전각 표시부(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
요트 조종사가 구동 손잡이(320)를 회전시켜 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 접거나 펴는 경우에는 날개 회전각 표시부(미도시)를 통하여 현재 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 접히거나 펼쳐진 각도를 정확하게 인지할 수 있으므로, 결국 요트 조종사는 요트가 횡경사하는 경우에도 신속하고 정확하게 대처하여 요트의 사항을 줄일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 날개 회전각 표시부(미도시)가 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 구동 각도를 표시하는 방식에 대해서는 별도의 제한을 두지 않는 바, 날개 회전각 표시부(미도시)는 아날로그 방식 또는 디지털 방식에 의하여 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 구동 각도를 표시할 수 있다.
회전기어부(330)는 회전축(310)으로부터 전달받은 회전력을 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)로 전달하고 이로써 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 접거나 펴는 역할을 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 회전기어부(330)는, 회전축(310)의 하단에 연접하며 회전축(310)의 회전과 함께 회전하는 제 1 회전축 기어(331) 및 제 1 회전축 기어(331)와 연동하며 제 1 회전축 기어(331)의 회전력을 제 1 날개(410)에 전달하는 제 1 날개 기어(332)가 한 쌍을 이루고, 벌브(210)의 센터라인을 기준으로 하여 제 1 회전축 기어(331)와 좌우 대칭으로 분포하며 제 1 회전축 기어(331)와 연동하여 제 1 회전축 기어(331)의 회전력을 전달받는 제 2 회전축 기어(333) 및 제 2 회전축 기어(333)와 연동하며 제 2 회전축 기어(333)의 회전력을 제 2 날개(420)에 전달하는 제 2 날개 기어(334)가 다른 한 쌍을 이루게 된다.
제 1 회전축 기어(331)는 회전축(310)의 하단에 연접하여 회전축(310)의 회전과 함께 회전하는 기어로서, 제 1 회전축 기어(331)의 회전은 회전기어부(330)의 구동 시발점이 된다. 즉, 제 1 회전축 기어(331)가 회전축(310)의 회전과 함께 회전하면 제 1 회전축 기어(331)와 연동하는 제 1 날개 기어(332) 및 제 2 회전축 기어(333)가 회전하게 되고 다시 제 2 회전축 기어(333)와 연동하는 제 2 날개 기어(334)가 회전하게 되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전기어부(330)를 구성하는 기어는 2개 또는 그 이상의 축 사이에서 회전(回轉)이나 동력을 전달하는 기계 부품인 통상적 인 의미의 기어가 이에 해당할 수 있으며, 기어의 재질에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하므로 회전기어부(330)를 구성하는 기어는 주강, 저탄소강 또는 주철 등의 다양한 재질로써 제작될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 회전기어부(330)를 구성하는 기어의 종류도 특별히 제한하지 아니한다. 다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전기어부(330)는 제작의 편의상 각 기어가 서로 평행한 축 상의 회전(回轉)이나 동력을 전달하는 구조로서 이루어지는 것이 바람직하므로, 이 경우 회전기어부(330)는 축이 서로 평행한 경우에 사용되는 스퍼어(Spur) 기어, 헬리컬(Helical) 기어, 더블헬리컬(Herrigbone) 기어, 랙(Rack) 기어 또는 내접(Internal) 기어 등으로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 회전축 기어(331)와 제 2 회전축 기어(333)는 서로 맞물리거나 서로 이격되는 것이 선택적으로 가능도록 구성되는 것이 바람직하며, 회전축(310)은 그 하단이 제 1 회전축 기어(331) 또는 제 2 회전축 기어(333)와 선택적으로 연접될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
제 1 회전축 기어(331)와 제 2 회전축 기어(333)가 서로 맞물려 있는 경우에는, 상기한 바와 같이 제 1 회전축 기어(331)가 회전하면 회전기어부(330)를 구성하는 나머지 세 개의 기어도 함께 회전하게 되며, 이 때에는 제 1 날개 기어(332) 및 제 2 날개 기어(334)와 각각 연동하는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)도 서로 동일한 각도로 접히거나 펼쳐지게 된다.
그러나, 제 1 회전축 기어(331)와 제 2 회전축 기어(333)가 서로 이격되어 있는 경우에는, 제 1 회전축 기어(331)가 회전하더라도 제 1 회전축 기어(331)와 맞물려 있는 제 1 날개 기어(332)만 회전하며, 제 1 회전축 기어(331)와 맞물려 있지 않기 때문에 제 1 회전축 기어(331)의 회전력을 전달받을 수 없는 제 2 회전축 기어(333) 및 이와 연동하는 제 2 날개 기어(334)는 회전하지 않게 된다. 따라서, 이 경우에는 제 1 날개 기어(332)와 연동하는 제 1 날개(410)만이 접히거나 펼쳐지게 되고 제 2 날개 기어(334)와 연동하는 제 2 날개(420)는 움직이지 않게 된다.
한편, 회전축(310)의 하단이 제 1 회전축 기어(331) 또는 제 2 회전축 기어(333)와 선택적으로 연접될 수 있는 경우로서, 만약 회전축(310)의 하단이 제 2 회전축 기어(333)와 연접되어 있는 경우에는 상술한 바와 반대되는 현상이 나타나게 된다.
즉, 제 1 회전축 기어(331)와 제 2 회전축 기어(333)가 서로 맞물려 있는 경우에는, 회전축(310)의 하단과 연접하고 있는 제 2 회전축 기어(333)가 회전하면 회전기어부(330)를 구성하는 나머지 세 개의 기어도 함께 회전하게 되며, 이 때에는 제 1 날개 기어(332) 및 제 2 날개 기어(334)와 각각 연동하는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)도 서로 동일한 각도로 접히거나 펼쳐지게 된다.
그러나, 제 1 회전축 기어(331)와 제 2 회전축 기어(333)가 서로 이격되어 있는 경우에는, 회전축(310)의 하단과 연접하고 있는 제 2 회전축 기어(333)가 회전하더라도 제 2 회전축 기어(333)와 맞물려 있는 제 2 날개 기어(334)만 회전하며, 제 2 회전축 기어(333)와 맞물려 있지 않기 때문에 제 2 회전축 기어(333)의 회전력을 전달받을 수 없는 제 1 회전축 기어(331) 및 이와 연동하는 제 1 날개 기 어(332)는 회전하지 않게 된다. 따라서, 이 경우에는 제 2 날개 기어(334)와 연동하는 제 2 날개(420)만이 접히거나 펼쳐지게 되고 제 1 날개 기어(332)와 연동하는 제 1 날개(410)는 움직이지 않게 된다.
결론적으로 볼 때, 제 1 회전축 기어(331) 및 제 2 회전축 기어(333)가 서로 맞물리거나 서로 이격되는 것이 선택적으로 가능하고 또한 회전축(310)의 하단이 제 1 회전축 기어(331) 또는 제 2 회전축 기어(333)와 선택적으로 연접되는 것이 가능한 경우에는, 요트 조종사가 필요에 의하여 제 1 날개(410) 또는 제 2 날개(420) 중 어느 한 쪽만을 구동시키거나 제 1 날개(410)와 제 2 날개(420)의 구동 각도를 서로 다르게 하여 운항하는 것이 가능해진다.
이 경우, 요트 조종사는 요트가 좌우로 횡경사하는 경우에 필요에 따라 제 1 날개(410) 또는 제 2 날개(420) 중 어느 한 쪽만을 구동시키거나 제 1 날개(410)와 제 2 날개(420)의 구동 각도를 서로 다르게 하여 운항함으로써, 제 1 날개(410) 또는 제 2 날개(420)에 의해 발생하는 항력을 최대한 줄이면서도 요트의 사항을 방지하는 양력을 최대한 이끌어 낼 수 있게 된다.
날개부(400)에는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 좌우에 대칭적으로 위치하고 있는데, 제 1 날개(410)에는 제 1 날개 기어(332)가 장착되어 있고 제 2 날개(420)에는 제 2 날개 기어(334)가 장착되어 있다.
제 1 날개(410)는 제 1 날개 기어(332)의 회전에 따라 접히거나 펼쳐지게 되고 제 2 날개(420)는 제 2 날개 기어(334)의 회전에 따라 접히거나 펼쳐지게 되는 데, 상기한 바와 같이 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)는 어느 한 쪽만이 접히거나 펼쳐질 수도 있고 제 1 날개(410) 또는 제 2 날개(420)가 서로 다른 각도로 접히거나 펼쳐질 수도 있다.
제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하는 바, 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 재질은 킬벌브부(200)의 재질과 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
요트가 풍상향 항주(바람이 요트의 앞쪽에서 불어오는 상황에서 항주하는 것)를 하는 경우에, 바람이 세어져 요트의 횡경사가 커지면 킬본체부(100)의 횡방향 투영 면적이 줄어들게 되고 결국 킬본체부(100)에 가해지는 양력도 감소하게 되므로, 바람이 강할수록 요트의 사항은 증가하게 된다.
날개부(400)는 상기와 같은 상황에서 킬본체부(100)에서 발생하는 양력의 감소를 보충함으로써 요트의 사항을 줄이는 역할을 한다.
즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 요트가 횡경사한 상태에서 풍상향 항주를 하는 경우에 킬벌브부(200)로부터 펼쳐져 나와 있는 날개부(400)에 물이 흐르면 날개부(400)의 수상(제 1 날개(410) 또는 제 2 날개(420)가 밀려오는 물과 직접 부딪히는 면) 쪽은 압력이 높아지고 수하(수상의 반대 면) 쪽은 상대적으로 압력이 낮아진다. 이와 같이 날개부(400)에 발생하는 수상과 수하 사이의 압력 차이에 의하여 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 향하는 힘이 발생한다.
상기한 바와 같은 힘은 요트의 선미 방향으로 작용하는 힘인 항력과 요트의 측면 방향으로 작용하는 힘인 양력으로 분리될 수 있다. 항력은 세일에 가해지는 전진력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 항력은 요트의 전진을 방해하게 된다. 그런데, 날개부(400)에 가해지는 양력 또한 세일에 가해지는 양력과 반대 방향으로 작용하므로 결국 날개부(400)에 가해지는 양력의 작용으로 인하여 요트의 사항이 줄어들게 되는 것이다.
이 때, 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 펼쳐지는 최대 각도는 킬벌브부(200)의 센터라인에 대하여 90도를 이루는 각도, 즉 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)의 중심선이 킬벌브부(200)의 센터라인에 대하여 수직으로 교차하게 되는 각도로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)가 킬벌브부(200)의 센터라인에 대하여 90도를 이루는 각도로 펼쳐진 상태에서 제 1 날개(410) 또는 제 2 날개(420)에 가해지는 양력은 최대가 되므로, 90도를 넘어서는 각도로 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 펴는 것은 요트의 사항을 방지하는 데 있어서 별로 효과가 없기 때문이다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 요트가 풍하향 항주(바람이 요트의 뒤쪽에서 불어오는 상황에서 항주하는 것)를 하는 경우에는 바람이 요트의 세일을 뒤에서 미는 작용만으로 요트가 전진할 수 있으므로 요트의 사항이 발생할 여지가 없는데, 이 경우에는 킬본체부(100)와 날개부(400)가 항력만을 유발하게 되므로 결국 요트의 속도만 떨어지게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에는 요트 조종사가 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 접어서 킬벌브부(200) 속에 은폐시킴으로써 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)와 물과의 접촉을 막을 수 있으며, 그 결과 날개부(400)가 유발 하는 항력은 사라지게 된다.
도 9 및 도 10에는 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬의 날개를 접음으로써 날개에 발생하는 항력을 제거한 모습이 도시되어 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 요트가 풍상향 항주를 하는 경우에는 요트킬의 날개를 펼쳐서 날개에 가해지는 양력을 이용하여 요트의 사항을 방지하는 한편, 요트가 풍하향 항주를 하는 경우에는 요트킬의 날개를 접어서 날개에 가해지는 항력를 없앰으로써 요트의 속도를 그대로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 요트 조종사는 요트가 좌우로 횡경사하는 경우에 필요에 따라 요트킬의 양 날개 중 어느 한 쪽만을 구동시키거나 요트킬의 양 날개 의 펼친 각도를 서로 다르게 하여 운항함으로써 요트킬의 양 날개에 의해 발생하는 항력을 최대한 줄이면서도 요트의 사항을 방지하는 양력을 최대한 이끌어 낼 수 있으므로, 보다 정밀하고 속도감 있는 요트의 운항이 가능해진다. 이러한 장점은 요트가 레저 또는 스포츠로서 상당히 각광받고 있는 현재의 추세에 힘입어 상당한 정도의 상업적 성공을 기대하게 한다.
본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 요트의 선저 중앙부에 장착되는 킬본체부(100); 상기 킬본체부(100)의 하면에 장착되는 벌브(210)와, 상기 벌브(210)의 양 측면에 가로 방향으로 길게 패인 날개홈(220)을 포함하는 킬벌브부(200); 상기 킬본체부(100) 및 상기 킬벌브부(200)의 내부에 세로 방향으로 장착되고 상단은 상기 킬본체부(100)의 상면을 관통하여 위치하며 하단은 상기 킬벌브부(200)의 내부에 위치하는 회전축(310)과, 상기 회전축(310)의 상단에 장착되는 구동 손잡이(320)와, 상기 회전축(310)의 하단과 연접하며 상기 킬벌브부(200)의 내부에 위치하는 회전기어부(330)를 포함하는 날개 회전 구동부(300); 및 상기 회전기어부(330)와 연동하는 제 1 날개(410) 및 제 2 날개(420)를 포함하는 날개부(400)를 포함하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬에 있어서,
    상기 킬벌브부(200)는,
    상기 벌브(210)의 내부 공간 양 측면에 대칭되게 장착되며 상기 제 1 날개(410) 및 상기 제 2 날개(420)의 끝단을 구속하여 고정시키는 날개 고정구(230)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전기어부(330)는,
    상기 회전축(310)의 하단에 연접하며 상기 회전축(310)의 회전과 함께 회전하는 제 1 회전축 기어(331)와 상기 제 1 회전축 기어(331)와 연동하며 상기 제 1 회전축 기어(331)의 회전력을 상기 제 1 날개(410)에 전달하는 제 1 날개 기어(332)가 한 쌍을 이루고,
    상기 벌브(210)의 센터라인을 기준으로 하여 상기 제 1 회전축 기어(331)와 좌우 대칭으로 분포하며 상기 제 1 회전축 기어(331)와 연동하여 상기 제 1 회전축 기어(331)의 회전력을 전달받는 제 2 회전축 기어(333)와 상기 제 2 회전축 기어(333)와 연동하며 상기 제 2 회전축 기어(333)의 회전력을 상기 제 2 날개(420)에 전달하는 제 2 날개 기어(334)가 다른 한 쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전축(310)은,
    그 하단이 상기 제 1 회전축 기어(331) 또는 상기 제 2 회전축 기어(333)와 선택적으로 연접될 수 있는 것을 특징으로 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 회전축 기어(331)와 상기 제 2 회전축 기어(333)는 서로 맞물리거나 서로 이격되는 것이 선택적으로 가능한 것을 특징으로 하는 접을 수 있는 날개를 갖는 요트용 킬.
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