KR100833146B1 - 풍력추진식 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력추진 선박에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 종래의 선박보다 선박추진용으로 풍력을 보다 잘 이용하고 몸체 또는 선체에 작용하는 길이방향의 축에 대한 비틀림력을 감소시키는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 평면요소(1)가 적어도 하나의 리깅(2)에 의해 몸체상에 직접 유지되고 하나 이상의 리깅(2)이 적어도 3 개의 이격된 지점에서 상기 평면요소에 고정되어 있다. 몸체상의 하나 이상의 작용점은 바람 방향 및 이동 방향에 따라 수정될 수 있다.

시트요소, 스테이 로프, 압축가스챔버, 압축가스 어큐뮬레이터, 로터리 테이블, 지브 붐, 편향 풀리, 피벗 요소, 밸브

Description

풍력추진식 선박{WIND-PROPELLED WATERCRAFT}

본 발명은 적어도 하나의 시트요소가 선박의 몸체, 즉 선체에 적어도 하나의 스테이 로프에 의해 유지되어 있는 풍력추진식 선박에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 단독으로 또는 부가적인 종래의 구동기와 결합하여 범선 및 다른 선박에 사용될 수 있다.

지금까지, 선박 및 다른 운송수단의 추진용으로 풍력을 이용하기 위해 적어도 하나의 돛대에, 부가적으로 소위 붐(boom) 또는 돛활대에 고정되어 있는 직물로 된 하나 또는 복수의 돛을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 돛은 바람의 방향 또는 원하는 이동 방향에 따라서 정렬되고, 일반적으로 추진력을 발생시키는 전체 풍력의 일부분만을 제공하는 풍력의 적어도 한가지 성분을 이용한다.

그러나, 이러한 형태에 의해, 회전 모멘트가 돛대가 배열되어 있는 길이방향의 축선으로 작용하고 또한 선체의 길이방향의 축선에 대하여 다소 비스듬한 위치를 유발한다. 이러한 효과를 적극적으로 상쇄시키기 위해, 측판(leeboard) 및 용골(keel) 구조가 사용된 돛 면적의 크기에 따라 범선에 사용된다. 그러나 이것에 대한 한계치가 있기 때문에, 이동 방향 및 바람 방향은 어느 정도까지만 서로에 대해 최적의 방식으로 이용될 수 있고, 불리한 바람 방향에 의해 빈번한 크로싱이 요 구되어 특정 목적지를 향한 이동 기간의 연장을 초래하게 되도록 선박이 조종될 수 있다.

강한 바람에는 특히 돛대가 가장 취약하고, 돛대가 부러지는 경우 범선은 거의 조종할 수 없게 되고 추진력을 상실하기 때문에 아무런 저항도 할 수 없이 혹독한 기상조건에 노출되어 선원들이 큰 위험에 빠질 수 있다.

강한 바람으로 인한 상기와 같은 위험을 회피하기 위해서는, 범선의 돛대에 작용하는 힘 및 회전 모멘트를 감소시키기 위해서 돛을 축소시킴으로써 돛 면적의 적어도 일부분을 줄이는 것이 필요할 수 있다. 이로 인해, 물론 범선의 추진 속력이 감소된다.

따라서, 본 발명의 목적은 풍력이 추진용으로 보다 잘 이용될 수 있고, 선박의 몸체 즉 선체의 길이방향의 축선에 대해 작용하는 회전 모멘트를 감소시킬 수 있는 풍력추진 선박을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예 및 개량형태는 종속항들에서 언급된 특징에 의해 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 선박은 풍력의 작용으로 인한 추진력을 증가시키고, 상기한 경사 모멘트를 크게 감소시키기 위해 종래의 돛 또는 주지된 연과 유사한 형태로 된 적어도 하나의 시트요소를 사용한다. 이러한 시트요소는 가능하면 작은 질량을 가져야 하고, 적어도 하나의 스테이 로프에 의해 선박의 몸체에 근접하게 유지되어 있으며, 상기 스테이 로프는 서로 이격된 적어도 3 개의 지점에서 시트요소에 부착되어 있어서 각각의 바람 방향을 고려하면서 원하는 이동 방향에 따라 시트요소의 최적의 정렬이 가능하도록 수직방향 및 수평방향으로 시트요소가 구부러지거나 정렬될 수 있다.

이러한 구성은 스테이 로프의 제어에 의해서 보다 강한 바람을 가지고 있는 바람층내에서 시트요소가 상하 수직방향으로 이동될 수 있도록 시트요소를 조정할 수 있게 한다.

상기와 같은 하나의 시트요소 및 복수의 시트요소가 서로 연결되어 있는 시트요소는 가벼운 시트재로 만들어 질 수 있다. 바람직하게는, 가요성 물질이 상기의 시트요소용으로 사용되어서, 풍력으로 인해 시트요소가 변형될 수 있고, 추진용으로 사용될 수 있는 힘의 성분이 증가되도록 동등하게 드래그 요소(EW)를 증가시킬 수 있다.

안정성을 향상시키고, 경우에 따라서, 시트요소를 들어올리기 위해서, 압축가스챔버가 하나의 시트요소 및 복수의 시트요소에 배치되어 고정될 수 있다. 상기의 압축가스챔버는 시트요소에 근접하여 배치되고, 이 챔버에 포함된 압축가스는 시트요소의 안정성을 증가시킨다. 상기의 압축가스챔버는 시트요소를 위한 작은 질량의 강성 프레임 구조에 유사한 지지 기능을 할 수도 있다. 하나 또는 복수의 압축가스챔버에 의해 시트요소의 형태가 한정될 수 있다.

압축가스챔버에 밸브를 가진 피팅이 설치될 수 있고, 이 피팅을 통해 압축가스챔버에 압축가스를 채우고 배출시킬 수 있다.

시트요소를 들어올리는 힘 성분을 얻을 수 있도록 공기보다 낮은 밀도를 가진 가스를 압축가스챔버에 채우는 것이 특히 유리하다. 적절한 충전(充塡) 가스는 예를 들면 헬륨이지만, 수소도 가능하다. 비교적 낮은 밀도를 가진 상기와 같은 가스를 충분히 많이 충전함으로써, 들어올리는 힘이 시트요소의 무게보다 크거나 적어도 같게 될 수 있다. 한편으로, 들어올리는 힘은, 가능하면, 스테이 로프의 무게보다도 크거나 같게 되어야 한다. 이 경우에 있어서, 시트요소는 대기중에서 자유롭게 떠있으며, 시트요소를 우세한 바람방향으로 보다 용이하게 조종하고 정렬시킬 수 있게 된다. 게다가, 시트요소가 바닥이나 바다 표면에 떨어져서, 시트요소를 다시 바람을 받게 하기 위해서 별도의 조치가 요구되는 것이 방지된다.

한편으로, 종래의 계류기구와 유사하게, 압축공기를 포함하는 챔버는 또한 낮은 밀도의 가스로 충전될 수 있고, 상기의 시트요소는 이 챔버에 매달릴 수 있게 된다. 가요성 물질로 된 2차원 요소가 사용된 경우, 계류기구의 형태인 적어도 2 개의 상기 압축가스챔버를 사용하는 것이 바람직하다.

한편으로, 압축가스챔버는 개구를 구비할 수 있으며, 시트요소가 바람쪽으로 향해 있을 때 동적 압력으로 인해 공기를 상기 개구를 통해 상기 챔버에 충전시킬 수 있다.

먼저 상기한 시트요소의 수직 방향 및 수평 방향으로의 조종을 가능하게 하기 위해, 시트요소와 선박의 몸체 즉 선체 사이에 사용된 각각의 스테이 로프의 길이를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 각각의 스테이 로프는 개별적으로 길게 되거나 짧게 될 수 있다. 한편으로는, 수평면 및 수직면의 시트요소 상에 배치되어 있는 두 개의 스테이 로프 각각은 반대 방향으로 동일한 길이로 길게 되거나 짧게 될 수 있다.

모든 스테이 로프를 동시에 균일하게 길게 하거나 짧게 함으로써, 상기 시트요소는 바람이 불어오는 쪽으로 놓이거나 당겨질 수 있다.

스테이 로프의 길이를 변경시키기 위한 요소로서, 예를 들면, 각각의 스테이 로프가 감기거나 풀릴 수 있는 풀리가 사용될 수 있다. 이러한 풀리는 선원의 용어로 '윈치'라고 표현되는 요소로 만들어 질 수 있다.

추진은 전기 모터 및 백 기어식 모터에 의해 제어된 방식으로 손으로 수행될 수 있고, 시트요소의 제어는 측정된 바람 방향 및/또는 원하는 이동 방향의 고려하에서 스테이 로프를 길게 하거나 짧게함으로써 가능하고, 상기 경우에서 전자 제어장치에 의한 개개의 스테이 로프상에서 측정된 인장력을 고려할 수 있다.

특히, 길이방향의 축선에 대하여 작용하는 회전 모멘트(경사 모멘트)를 회피하고 감소시키기 위해서는, 바람의 방향 및 이동 방향의 고려하에서 선박의 몸체 즉 선체 상의 스테이 로프의 힘 작용점을 변화시키는 것이 바람직하다. 이것은 선박의 몸체에 고정되어 있는 복수의 스테이 로프가 서로 근접하여 있는 지, 또는 공통의 가상 힘 작용점이 이들 스테이 로프의 힘 벡터로부터 기인한 것인 지에 관계없이 적용된다.

이러한 사실에 의해서, 다양한 해결책이 가능하다.

먼저 가이드에 의해 선박의 몸체 상의 스테이 로프의 힘 작용점을 적절하게 조정할 수 있다. 가장 간단한 경우에 있어서, 상기 가이드는 스테이 로프가 주위 로 인도되는 선박의 몸체의 길이방향의 축선과 수직으로 정렬된 후프가 될 수 있어서, 힘 작용점의 길이방향의 축선에 대한 시트요소의 조정에 따라 자동적으로 변위될 것이다. 상기 후프의 볼록한 외형이 선박 몸체의 전방의 방향(후프의 방향)으로 위쪽으로 그리고 비스듬히 앞쪽으로 향하도록 이 횡방향의 후프가 만곡되게 형성되는 것이 특히 바람직하다.

상기와 같은 해결책은 상기의 횡방향 가이드가 선박의 몸체의 길이방향의 축선과 평행하게 정렬된 2 개의 가이드 내에 수용되어, 선박의 몸체의 길이방향의 축선을 따르는 상기의 가이드에 의해서 변위될 수 있을 때에 부가적으로 개선될 수 있다.

스테이 로프의 힘 작용점을 변경시키는 또 하나의 대체 실시예는 힘 작용점을 힘 작용점의 중심과 수직으로 정렬된 회전 축선에 대하여 회전가능한 로터리 테이블 상에 편심적으로 제공하여서, 선박의 몸체의 길이방향의 축선에 대한 힘 작용점이 상기와 같은 편심적인 배치 및 상응하게 작용하는 회전 모멘트로 인해 그 위치가 자동적으로 변경될 수 있다. 한편으로, 상기와 같은 힘 작용점의 위치의 변경은 로터리 테이블용 로터리 구동기에 의해 제어된 방식으로 실행될 수 있다.

스테이 로프에 대한 힘 작용점을 변경시키는 제 3 실시예는 한 측에 링크를 포함하는 레버형태의 지브 붐을 사용하는 것으로서, 이 레버형태의 지브 붐은 예를 들면, 선박의 몸체의 길이방향의 축선에 고정되어 있다. 그리고, 바람직하게는 스테이 로프가 이 지브 붐의 단부에서 먼 거리에 고정되어 있어서, 지브 붐이 상기 링크에 대하여 피벗운동하는 동안 선박의 몸체의 길이방향의 축선에 대하여 스테이 로프의 힘 작용점의 위치의 변경이 이루어질 수 있게 된다. 예를 들면, 볼 및 소켓 조인트와 유니버설 조인트는 길이방향의 축선에 대해 직각으로 정렬되어 있는 가이드 내측에 고정될 수 있는 링크로서 적합하다.

힘 작용점은 소위 압력의 측방향 중심에 대하여 변경될 수도 있고, 아래에서 기술하는 바와 같이 선택적으로 조정될 수 있다. 힘 작용점은 압력의 측방향 중심에 의해 선박의 길이방향의 축선 상의 투영 면적의 관성 중심과 관련된 면적과 관련된다. 힘 작용점은 중간의 횡방향 축선과 일치될 수 있고, 이 횡방향 축선은 압력의 측방향 중심에 근접하게 위치될 수 있어서, 압력의 측방향 중심은 간단한 방식으로 힘 작용점에 대한 기준으로서 사용될 수도 있다.

압력의 측방향 중심에 대한 힘 작용점의 위치에 선택적으로 영향을 미침으로써, 선박의 이동(코스) 방향이 영향을 받게 될 수 있다. 따라서, 압력의 측방향 중심의 전방의 힘 작용점의 위치에 의해 선박은 바람(바람이 불어가는 쪽)으로부터 차폐된 측의 방향으로 회전될 수 있고, 그리고 반대방향으로 힘 작용점이 위치하는 동안 바람(바람이 불어오는 쪽)을 향해 있는 측의 방향으로, 요컨대 (항상 이동의 방향에서 보았을 때)압력의 측방향 중심의 후방으로 회전될 수 있다.

길이방향의 축선 및 이동방향에 대해 수직으로 시트요소의 힘 작용점의 위치에 영향을 미침으로써, 완전히 보정되는 방식으로 선박의 경사가 선택적으로 영향을 받을 수 있다. 따라서, 힘 작용점이 예를 들어 바람으로부터 차폐된 측의 방향으로 아주 멀리 변위되면, 일정한 경우에 있어서는 심지어 음의 선박의 경사가 유지될 수 있다.

스테이 로프의 유효 길이를 변경시키기 위한 상기한 요소에 부가하여, 부가적인 편향 풀리가 힘 작용점과 시트요소 사이에 배치될 수 있다. 한편, 이러한 편향 풀리를 통하여 스테이 로프가 편향될 수 있으며, 상기 편향 풀리는 힘 작용점의 위치가 변경되는 동안 작용하는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 이러한 편향 풀리는 변위될 수도 있고, 이로 인해 복수의 스테이 로프의 길이의 유일하고 부가적인 변경이 비교적 간단한 방식으로 어떠한 작동력을 요하지도 않고서 이루어질 수 있다.

이미 언급한 압축가스챔버를 사용하여 2차원식으로 펼쳐져 있는 돛형태 및 연형태의 시트요소에 대해서, 가능하다면, 다양한 기하학적 형태가 사용될 수 있고, 각각의 적용예에 대한 시트요소의 형태를 최적화하는 것은 사용된 선박 몸체의 설계를 고려하여 수행될 수 있다.

시트요소의 충분한 조종성을 위해서, 선박의 몸체 및 시트요소에 부착되어 있으며 서로 독립적으로 유효 길이를 변경시킬 수 있는 적어도 3 개의 스테이 로프를 사용하는 것이 바람직하다. 스테이 로프의 3 개의 부착지점이 삼각형을 형성하는 식으로 스테이 로프를 시트요소 상에 부착시키고, 그 결과 3 개의 스테이 로프의 유효 길이를 각각 길게 하거나 짧게 함으로써 시트요소는 입사하는 풍력에 의해 수평방향 및 수직방향으로 이동될 수 있고, 게다가 영각이 우세한 바람방향에 대하여 가변적이다.

시트요소와 선박의 몸체 사이의 연결을 제공하는 4 개의 스테이 로프를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우에 있어서, 4 개의 스테이 로프는 부착지점이 가능하면 정사각형을 형성하도록 시트요소에 부착되어 있고, 2 개의 부착지점은 공통 수평면 상에 있고, 나머지 2 개의 부착지점은 수직면 상에 있다. 시트요소를 조종하기 위해서는 적어도 각각의 스테이 로프를 길게 하거나 짧게 하는 것이 요구된다. 한편으로, 부착지점이 시트요소 상의 한 평면에 존재하는 스테이 로프는 가능하면 각각 반대방향으로 동일한 길이로 길게 하거나 짧게 할 수 있다. 이러한 변형 실시예가 선택되면, 요구되는 각각의 작동력은 수동 작동이 용이하게 되도록 상응하게 감소될 수 있다.

본 발명에 의하면 길이방향의 축선에 대해 작용하는 회전 모멘트가 현저하게 감소되기 때문에 먼저 이제까지의 선박에 대해 공통으로 사용되는 용골구조가 보다 작은 크기로 될 수 있고 보다 비용이 저렴한 측판으로 대체할 수도 있다.

예를 들면, 종래의 범선에 있어서 돛대가 부러진 긴급상황에도 적용이 가능한 바, 본 발명에 따른 풍력 추진장치는 선내에 신속하게 장착되어 용이하게 사용될 수 있으며 추진력 및 조종성을 제공한다.

게다가, 선박의 몸체 상에 "수중익(hydrofoil)"이라는 용어로도 표현될 수 있는 적어도 하나의 유체역학적으로 유효한 요소를 제공하는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상기의 유체역학적으로 유효한 요소는 선박 몸체 상의 플로팅 라인(floating line) 아래에 위치되어 있으며 계속하여 이동하는 동안 선박을 안정화시킨다.

선박에 대한 들어올리는 힘 또는 내리누르는 힘이 조정될 수 있도록 상기의 유체역학적으로 유효한 요소가 한 축선에 대해 피벗될 수 있는 것이 보다 바람직하 다.

한편으로, 선박의 길이방향의 축선에 대하여 대칭적인 힘 관계가 발생하도록 상기의 유체역학적으로 유효한 요소가 배치되어야 한다. 따라서, 예를 들면, 2 개의 상기 유체역학적으로 유효한 요소는 선박의 몸체의 2개의 외부 측면 상의 동일한 높이에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 유체역학적으로 유효한 요소의 피벗 각은 선박 속력 및/또는 시트요소의 인장력에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 특히 갑자기 돌풍이 발생하는 동안, 극한 상황하에서도 선박의 몸체는 바다속에서 유지될 수 있다. 이를 위해, 유체역학적으로 유효한 요소의 피벗 각은 스테이 로프 또는 힘 작용점 상에 작용하는 인장력에 의해 기계적인 커플링으로 조정될 수 있다.

이러한 유체역학적으로 유효한 요소는 날개와 유사한 형태로 될 수 있으며 수평으로 또는 수평에 대해 약간 경사진 각도로 정렬될 수 있다.

시트요소의 공기역학적인 특성은 스테이 로프, 그리고 필요하다면 부가적인 스테이 로프에 의해 달성될 수 있는 3차원 형태에 영향을 미침으로써 영향을 받을 수 있다. 게다가, 보충적인 공기역학적으로 유효한 요소가 시트요소에 부착될 수 있다. 이러한 공기역학적으로 유효한 요소는 시트요소 상에 피벗가능하게 고정될 수 있으며, 예를 들면 직립된 플랩형태로 형성될 수 있어서, 이 공기역학적으로 유효한 요소는 조정된 각도 및 상응하는 배치에 따라 입사하는 바람에 대하여 상응하게 증가된 유동 저항에 의해 영향을 받은 시트요소 상에 양력 및 가로힘(side forces)을 발생시키고, 그 결과 시트요소의 위치가 선박의 몸체 및 바람방향에 대 하여 조종될 수 있다. 이러한 공기역학적으로 유효한 요소의 피벗각의 조정은 예를 들면, 선박의 몸체를 향해 가이드된 적절한 로프에 의해 성취될 수 있다.

공기역학적 특성을 개선할 수 있는 공기유동 분리요소(작은 날개)가 시트요소의 외측 에지 상에 설치되면 바람직하다.

위험 상황을 회피하기 위해서 과부하로부터 보호하는 부가적인 요소가 사용될 수 있다. 이러한 과부하로부터 보호하는 요소는 하나 또는 복수의 스테이 로프 상의 소정의 최대 인장력을 초과하는 상태에서 이 힘이 전부 선박의 몸체에 작용할 수 없도록 보장한다. 이러한 과부하 조건에 대항하기 위해서는 스테이 로프에 스프링, 댐퍼 또는 스프링 감쇠 시스템을 제공해야 하고, 이러한 스프링 및 댐퍼 특성은 상당하는 스프링력 또는 감쇠력이 상기한 한계값을 초과할 때까지 유효하게 되도록 조정되어야 하는 바, 예를 들면 상기의 과부하로부터 보호하는 요소의 관련된 인장력이 다시 감소될 수 있도록 감쇠적인 스프링 특성을 가지고 있는 인장 스프링이 선택되어야만 한다.

과부하로부터 보호하는 요소에 대한 다른 대체 실시예는 예를 들면, 경우에 따라서 스테이 로프의 길이에 영향을 미치기 위해 윈치에 제공되어 있는 슬라이딩 클러치를 사용하는 것이다.

본 발명에 따른 선박의 다른 유리한 특성은 조종가능한 측판을 구비할 수 있는 것이다. 상기의 측판은 수직방향으로 왕복운동할 수 있게 되어 있어서, 본 발명에 따른 선박 상에서 발생하는 경사가 완전히, 적어도 대부분 보정될 수 있도록 유효 면적이 조정될 수 있다.

한편으로, 상기의 측판은 또한 선박 몸체의 길이방향의 축선에 대하여 편향될 수 있어서, 종래의 키(rudder)의 기능을 완전히 대신하여 수행하거나 또는 보조할 수 있다. 게다가, 상기의 측판을 사용하면 바람에 의해 보다 빨리 이동할 수 있다.

안전성을 높이기 위해서 적어도 하나의 센서 스트링이 시트요소에 부착될 수 있고 이 센서 스트링은 시트요소로부터 선박의 몸체로 가이드되어 있다. 이러한 센서 스트링에 의해 선박의 추진력은 영향을 받을 수 있고, 이 추진력은 아주 짧은 시간 동안 공기역학적으로 유효한 표면 및 시트요소의 형상의 상응하는 영향에 의해 현저하게 감소될 수 있다. 바람직하게는, 2 개의 센서 스트링이 시트요소의 외측 에지에 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 제어는 상이한 방식으로 실행될 수 있으며 적절한 비용으로 완전히 자동화할 수 있다.

따라서, 다양한 센서로 검출된 측정값은 전자제어장치에 의해 처리될 수 있으며, 적어도 시트요소의 위치는 이러한 전자제어장치에 의해 원하는 이동 방향 및 바람 방향에 대하여 영향을 받을 수 있다.

한편으로, 본 발명에 따른 선박의 제어는 선박의 몸체 상에 제공되어 있는 스테이 로프를 위한 슬링요소에 의해 비교적 간단한 방식으로 완전히 기계적으로 영향을 받을 수 있다.

상응하는 스테이 로프의 각각의 부착 지점과 시트요소 사이에서 선박의 몸체 상에 배치되어 있는 스테이 로프를 위한 슬링요소에 의해, 시트요소의 위치가 영향 을 받을 수 있다. 가장 간단한 경우에 있어서, 스테이 로프를 위한 슬링요소는 선박의 몸체에 부착된 막대에 수직으로 정렬되어서, 시트요소가 이동하는 동안 측방향으로 이동하는 스테이 로프와 맞닿게 되어 원하지 않는 방향으로 시트요소가 계속 이동하는 것을 방지하도록 스테이 로프를 비교적 짧게 할 수 있다.

한편으로, 스테이 로프를 위한 슬링요소는 선박의 몸체에 부착된 후프의 형태로 설계될 수 있다. 각각의 스테이 로프는 상기 후프를 통해 가이드되어서 맞닿는 한계가 수평방향으로 양 측 및 수직방향으로 위쪽에 제공된다.

본 발명에 따른 선박용 시트요소는 적어도 하나의 압축가스챔버를 포함할 수 있다. 이 압축가스챔버는 시트요소의 일부분이 되거나 시트요소에 의해 연결될 수 있다. 상기의 압축가스챔버는 압축가스챔버에 연결되어 있는 제 1 도관을 통해 바람직하게는 헬륨이 포함된 가스 어큐뮬레이터 탱크로부터 충전될 수 있다. 이 경우에 있어서, 한정된 가스량이 압축가스챔버에 충전되고 이 가스량은 전체 시트요소에 대한 들어올리는 힘이 시트요소의 중력성분보다 크거나 같게 하는 데 충분한 양이다.

종래의 가스통이 사용될 수 있는 압축가스 어큐뮬레이터와 시트요소 상의 압축가스챔버 사이의 연결은 밸브에 의해 이루어질 수 있고 다시 이 밸브에 의해 연결이 해제될 수도 있다. 그리고, 이 밸브는 압축가스챔버의 출구 상에 근접하여 배치될 수 있지만 제 1 도관 내에 배치될 수도 있으며, 가장 간단한 방식으로는 손으로 개폐될 수 있다.

한편으로, 압축가스챔버의 내부 압력에 따라서 자동적으로 개폐되는 밸브가 사용될 수도 있다.

압축가스챔버로부터 가스를 재순환시키기 위해서 적어도 제 2 도관이 있어야 하고, 하나의 대체 실시예에 있어서 이 제 2 도관은 상기한 제 1 도관에 평행하게 통과하고, 또한 적어도 하나의 압축가스챔버에 연결될 수 있으며, 이 제 2 도관은 제 2 압축가스 어큐뮬레이터 또는 압축가스챔버에 연결된 한 압축가스 어큐뮬레이터의 제 2 포트로 인도될 수 있다.

한편으로, 제 2 도관은 압축가스챔버와 근접하여 연결될 필요는 없지만, 제 1 도관에 연결될 수 있고 제 1 도관에 대한 포트는 소위 T피스를 통해 만들어질 수 있다.

제 2 도관은 또한 제 1 도관에 대한 상기 밸브 둘레의 바이패스를 나타낼 수 있고, 이 경우에 있어서, 압축가스챔버로부터 재순환된 가스는 하나의 압축가스 어큐뮬레이터로 전달된다.

대체로, 적어도 상기 경우에 있어서 재순환된 가스는 압축가스챔버를 충전시키기 위해 사용된 압축가스 어큐뮬레이터로 전달되고, 제 2 도관 내의 압축기는 그 유입측이 압축가스챔버를 향하고 있는 제 2 도관의 일부분에 연결되고 그 공급측은 압축가스 어큐뮬레이터와 연통된 제 2 도관의 일부분에 연결되도록 배치될 수 있다.

주지된 다양한 형태의 압축기가 사용될 수 있지만, 압축기 공급측의 가스 압력은 압축가스 어큐뮬레이터가 재순환된 가스로 다시 충전될 수 있도록 보장하여야 한다.

가장 간단한 경우에 있어서, 수동 펌프 또는 피스톤 압축기와 같은 손으로 작동되는 압축기가 사용될 수 있다.

2 개의 압축가스 어큐뮬레이터가 사용되는 경우, 압축가스챔버로부터 가스가 다시 순환되는 제 2 압축가스 어큐뮬레이터는 다른 크기로 될 수 있어서, 그 내부에는 재순환된 가스에 의해 비교적 낮은 내부 압력이 발생되어 상기 압축기는 경우에 따라서 소용없게 될 수 있다.

제 2 압축가스 어큐뮬레이터에 임시로 저장되어 있는 재순환된 가스는 제 2 압축가스 어큐뮬레이터로부터 제 1 압축가스 어큐뮬레이터로 재순환될 수 있고 압축기에 의해 언제라도 보다 높은 압력으로 압축될 수 있다.

상기한 제 1 도관은 가스를 충전 및 재순환시키기 위해 압축가스챔버에 임시로 연결될 수 있고, 이 경우에 있어서, 잠금가능한 연결관이 상기 압축가스챔버에 설치될 수 있다.

압축가스챔버내에 필요한 내부 압력이 비교적 낮기 때문에, 작은 질량을 가지고서 비교적 약하게 구성된 제 1 도관이 압축가스챔버에 고정적으로 연결시킬 수 있어서, 충분한 길이를 가진 제 1 도관은 선박이 계속 이동하는 동안에도 시트요소로부터 분리될 필요는 없다.

단지 이 경우 뿐만아니라 다른 경우에 있어서도 제 1 도관은 취급하기에 용이하도록 가요성 물질로 만들어져야 한다.

한편으로, 압축가스챔버와 압축가스 어큐뮬레이터를 연결하는 제 1 도관은 압축기를 둘러싸는 바이패스로서 가이드될 수도 있고, 그래서 가스 흐름은 적어도 하나의 2방향 밸브에 의해 제 1 도관 또는 압축기를 통하여 가이드될 수 있다. 이 경우에 있어서 제 2 도관은 2 개의 포트를 가진 압축기에 의해 형성될 수 있다. 제 1 도관은 압축기 하우징을 통하여 가이드될 수 있다.

하나 또는 복수개의 압축가스챔버를 충전시키기 위해 사용된 압축가스 어큐뮬레이터는 가스를 충전하기 전과 충전하는 동안에 압축가스챔버에 필요한 내부 압력보다 크거나 같은 내부 압력을 가지고 있어야 한다.

가스를 충전 및 재순환시키기 위해 필요한 모든 구성요소는 풍력추진식 선박에 의해 운반될 수 있어서 이동 계속 중에도 압축가스챔버를 재충전시키는 것이 가능하다. 이를 위해 적어도 하나의 압축가스 어큐뮬레이터가 선박에 설치되어 있고, 상기의 설치는 압축가스 어큐뮬레이터가 선박으로부터 분리되어 가스를 재충전시키기 위한 탱크 장치로 운반되도록 형성되어야 한다.

이하에서는, 본 발명이 실시예에 따라 보다 상세하게 기술된다.

도 1은 본 발명에 따른 선박에 사용될 수 있는 시트요소의 한 실시예를 도시하고 있다.

도 2는 연 형태를 가지고 있는 시트요소의 다른 실시예를 도시하고 있다.

도 3은 선박의 몸체에 구비된 본 발명에 따른 풍력 추진장치에 대한 한 실시예의 평면도이다.

도 3a는 도 3의 X부분을 확대하여 도시하고 있다.

도 3b는 도 3에 따른 실시예에 사용될 수 있는 지브 붐을 도시하고 있다.

도 4는 선박의 몸체에 구비된 다른 실시예의 평면도이다.

도 4a는 도 4의 Y부분을 확대하여 도시하고 있다.

도 4b는 스테이 로프의 길이를 변경시키는 데 적절한 요소의 한 실시예를 도시하고 있다.

도 5는 선박의 몸체상에서 가이드 역할을 하는 다른 실시예의 평면도이다.

도 5a는 도 5의 A-A부분을 따른 단면도이다.

도 5b는 도 5a의 Z부분을 확대하여 도시하고 있다.

도 6은 풍력 추진장치의 다른 실시예의 평면도이다.

도 7은 선박의 몸체에 구비된 힘의 작용지점을 변경시키는 지브 붐의 평면도이다.

도 7a는 도 7에 따른 실시예의 정면도이다.

도 7b는 도 7a의 W부분 및 W'부분을 확대하여 도시하고 있다.

도 8은 풍력 추진장치의 또 다른 실시예의 평면도이다.

도 8a는 도 8의 측면도이다.

도 9는 범선상의 풍력 추진장치의 한 실시예의 개략도이다.

도 10은 선박의 몸체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 11은 바람쪽으로 정렬된 시트요소에 대한 3 가지 변형 실시예를 도시하고 있다.

도 12는 풍력의 고려하에서 조정된 시트요소의 형태에 대한 3 가지 실시예를 도시하고 있다.

도 13은 공기역학적으로 효과적인 요소를 가진 시트요소의 개략도이다.

도 14는 3 방향에서 본 선박의 몸체에 배치된 스테이 로프용 슬링요소의 개략도이다.

도 15는 스테이 로프에 의해 시트요소에 연결되어 있는 선박의 몸체의 개략도이다.

도 16은 압축가스챔버 및 연결관을 포함하는 시트요소의 한 실시예를 도시하고 있다.

도 17은 본 발명에 따른 가스 공급 및 재순환 장치의 한 실시예의 구조를 개략적으로 도시하고 있다.

도 18은 본 발명에 따른 가스 공급 및 재순환 장치의 제 2 실시예를 도시하고 있다.

도 19는 본 발명에 따른 가스 공급 및 재순환 장치의 제 3 실시예를 도시하고 있다.

도 20은 2 개의 가스 어큐뮬레이터를 가진 본 발명에 따른 가스 공급 및 재순환 장치의 한 실시예를 도시하고 있다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 풍력 추진장치용으로 돛형태 및 연 형태로 사용될 수 있는 시트요소(1)에 대한 두 가지 가능한 실시예를 도시하고 있다.

도 1에 따른 실시예에 의하면, 시트요소(1)는 4 개의 스테이 로프(2)로 도시되지 않은 선박의 몸체(3)에 부착되어 있고, 가능하면 시트요소(1)를 다양한 방향 으로 이동시켜서 현재의 바람 방향하에서 원하는 이동 방향에 따라 정렬시키기 위해서, 4 개의 스테이 로프(2)의 길이는 각각 개별적으로 변경될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 시트요소(1)는 가요성 물질, 예를 들면, 적어도 가스가 스며들지 않는 필름 및 직물로 되어 있다. 에지에서 밀봉된 적어도 2겹의 시트요소(1)는 내부가 헬륨으로 충전된 압축가스챔버(7)를 형성한다. 들어올리는 힘이 대응하는 중력보다 더 크게 될 수 있도록 챔버의 부피 및 시트요소(1)의 질량 및 스테이 로프(1)의 질량을 고려하면서 압축가스챔버(7)를 충전하여, 시트요소(1)는 스테이 로프(2)의 각각의 길이에 의해 허용된 만큼 공기중에서 용이하게 유지된다.

여기에 도시된 시트요소(1)는 대체로 종래의 비행기 날개의 프로필 및 단면구조에 대응하며, 정적 양력에 부가하여 시트요소(1) 상의 유동 조건에 의해 야기된 동적 양력성분을 유효하게 한다. 4 개의 스테이 로프(2)의 길이를 적절하게 조정함으로써, 바람에 대항할 수 있는 가능한 한 큰 유효 작용면에 의해 가능한 한 큰 공기저항이 발생될 수 있도록 시트요소가 바람이 불어오는 쪽으로 정렬될 수 있다.

그러나, 여기에 도시된 4 개의 스테이 로프(2)보다 더 많은 스테이 로프가 사용될 수 있고 이것은 큰 표면적의 시트요소(1)에 유리할 수 있다.

도 2에 도시된 시트요소(1)의 실시예는 종래의 연의 모양과 유사하고, 단 하나의 스테이 로프(2)에 의해 도시되지 않은 선박의 몸체(3)에 직접 부착된다. 이 스테이 로프(2)는 연모양의 시트요소(1)의 에지 지점에 부착되어 있는 3 개의 라인으로 된 히치(20)로부터 뻗어 있으며, 상기 시트요소(1)는 바람직하게는 가벼운 고 체 물질로 된 프레임 구조(12)를 포함하고 있다. 이 경우, 직물을 적절하게 고정시켜서 형태를 유지시키는 관 또는 막대 형태의 탄소섬유 강화 플라스틱을 고려할 수 있다.

하나 또는 복수의 스테이 로프(2)의 각각의 길이의 변화는 다양한 방식으로 실현될 수 있는 바, 이하에서는 이러한 내용을 다른 도면에 관한 이하의 계속된 설명과 함께 예를 들어가면서 보다 잘 기술한다.

선박의 개략적으로 도시된 몸체(3)에 대한 평면도인 도 3은 모두 4 개의 스테이 로프(2)를 가진 실시예를 도시하고 있으며, 각각의 스테이 로프는 선박의 몸체(3)와 도시되지 않은 시트요소(1) 사이의 유효 길이 내에서 요소(5)에 의해서 개별적으로 변경될 수 있다.

도 3, 도 3a 및 도 3b에 도시된 그림으로부터 상응하는 설명에 의해 여러가지 변형 형태가 도출될 수 있다.

각각의 스테이 로프(2)가 감기고 풀릴 수 있는 풀리로 주로 형성되어 있는 요소(5)는 선박의 몸체(3)에 고정되어 있다. 4 개의 스테이 로프(2)는 이러한 풀리(5)로부터 소위 4-풀리 블록 또는 2 개의 이중 블록으로 변형된 편향 풀리(6')로 가이드되고, 계속하여 선박의 몸체(3)상의 스테이 로프(2)의 실제 힘 작용점(4)을 나타내는 편향 요소를 향한 4 개의 편향 풀리(6)로 가이드되어서, 도시되지 않은 시트요소(1)로 가이드된다.

상기 경우에 있어서, 각각의 스테이 로프(2)가 풀리(5)상에서 감기거나 풀림으로 인해 길어지거나 짧아짐으로써 힘 작용점(4)과 시트요소(1)는 선택적으로 이 동한다. 스테이 로프(2)용 편향 풀리로서 이중 블록(6')은 그 위치가 변하게 된다. 특히 도 3a 및 도 3b의 설명에 의해, 어떻게 이러한 작동이 실현되는 지에 대해 다시 고찰하게 된다.

도 3a에서는 도 3의 X부분이 확대되어 상세하게 도시되어 있다.

힘 작용점(4)의 위치에 영향을 미치는 가능성을 표시하기 위해 4-풀리 블록으로 사용된 편향 풀리 시스템(6')상에 몇개의 화살표가 표시되어 있다. 따라서, 선박의 몸체(3)의 길이방향의 축선에 대해 평행하게 또는 수직으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라 상응하게 형성된 이중 화살표로 표시된 바와 같이 원호 형상으로 이동할 수 있다. 원호 형상으로의 이동은 대칭적으로 배치된 회전 축선에 대해 회전가능한 로터리 테이블(11)상에서의 설치에 의해 이루어 질 수 있다. 그리고, 편향 시스템(6')은 로터리 테이블(11)상에서 편심적으로 배치되어 있으며 로터리 테이블이 회전하는 동안 원형 통로를 따라서 이동한다.

다른 변형예에 있어서는 2 개의 이중 블록으로서 편향 시스템(6')이 부착되어 있는 선박의 몸체(3)상의 조인트(16)에 레버 암 및 지브 붐(10)이 고정되어 있다. 시트요소(1)의 편향으로 인해 상단부에서 지브 붐(10)은 자동적으로 적절하게 피벗운동할 수 있으며, 선택적으로는 수동으로 기계장치를 통해 피벗운동할 수 있어서, 편향 시스템(6')에 의해 예정되어 있는 스테이 로프(2)에 대한 편향지점이 지브 붐(10)의 운동에 따라 이동한다.

특히, 도 3a에 있어서 선박의 몸체(3)의 바닥부에 고정된 아이(eye)에는 스테이 로프(2) 각각이 계속하여 편향되어 있는 4 개의 또 다른 편향 풀리(6)가 부착 되어 있다.

도 4, 도 4a 및 도 4b에 도시된 제어장치의 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 풍력 추진용으로 4 개의 스테이 로프(2)가 다시 사용되어 있고, 이 스테이 로프는 시트요소(1)상에 가이드되어 부착되어 있으며 도 1의 것과 같이 형성될 수 있다. 각각의 스테이 로프(2)는 별개의 편향 풀리(6)를 통하여 요소(5)로 가이드되며 각각의 스테이 로프(2)의 길이는 요소(5)에 의해 변경될 수 있다. 상기한 요소(5)는 예를 들면, 범선에 사용되는 종래의 윈치와 같이 도 4b에 도시된 것과 같이 형성될 수 있고, 프리-휠 및 브레이크를 포함할 수 있다. 부가적으로, 각각의 스테이 로프를 감거나 풀 수 있는 크랭크가 결합될 수 있다.

선박의 몸체(3)상의 4 개의 스테이 로프에 대한 힘 작용점(4)은 예를 들면 선원의 용어로 4-풀리 블록으로 표현되는 풀리 시스템과 같은 편향 시스템에 의해 변경될 수 있고, 원하는 이동 방향 및 현재의 바람 방향의 고려하에서 4 개의 스테이 로프(2)의 길이를 변화시킴으로써 힘 작용점의 위치가 변경될 수 있다.

도 4a에 있어서 부분 Y의 확대된 그림은 아이(13)가 선박의 몸체(3)의 바닥부에 고정되어 있으며, 상기 아이(13)는 편향 풀리(6)를 지지하는 데 기여하고 있음을 보여준다.

도 5, 도 5a 및 도 5b에 따른 실시예에 의하면, 선박의 몸체(3)의 길이 방향의 축선 및 횡방향의 축선에 관하여 힘 작용점(4)의 위치를 변경시키기 위해 가이드부(8, 9)가 사용되어 있다.

선박의 몸체(3)의 길이 방향의 축선에 대해 평행하게 정렬되어 있는 2 개의 길이 방향의 가이드부(9)는 선박의 몸체(3)의 에지에 배치되어 있다. 횡방향의 가이드부(8)가 이러한 길이 방향의 가이드부(9) 내에 유지되어 가이드되기 때문에, 횡방향의 가이드부는 선박의 몸체(3)의 전체 길이에 걸쳐서 요구된 대로 변위될 수 있다.

한편으로, 가이드부(8, 9) 중의 단 하나만 사용될 수도 있다.

A-A부분을 따른 단면도 5a에 도시된 바와 같이, 하나 또는 복수의 스테이 로프(2)가 횡방향의 가이드부(8)상에서 가이드되는 가이드 요소(14)상에 배치된 편향 풀리(6)로 가이드되거나 편향 풀리(6)에 의하지 않고 이 가이드 요소(14)쪽으로 근접하여 부착되어 있다.

도 5b의 확대된 Z 부분에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 가이드 요소(14)는 횡방향 가이드부(8)를 따라서 왕복이동하며 이중 화살표로 표시된 바와 같이 맞물림 방식으로 가이드되고 유지되어 있어서, 힘 작용점(4)은 가이드 요소(14)의 이동에 의해 선박의 몸체(3)의 길이 방향의 축선에 대하여 수직으로 변경될 수 있다. 횡방향 가이드부(8)가 길이 방향의 가이드부(9)를 따라서 변위되면 힘 작용점(4)의 위치의 부차적인 변이가 발생될 수 있다.

도 6에 도시된 실시예에 의하면, 선박의 몸체(3)와 시트요소(1) 사이의 스테이 로프(2)의 유효 길이를 변화시키는 가능성에 관하여 잘 도시되어 있지 않고, 이중 레버(5)가 각각의 스테이 로프(2)의 단부에 부착되어 사용되고 있다. 그리고, 이중 레버(5)는 회전 축선(15)에 대하여 회전될 수 있어서, 이 회전 축선에 대한 이중 레버(5)의 회전각에 따라 우측 및 좌측 스테이 로프(2)가 각각 길어지거나 짧 아질 수 있다. 스테이 로프는 이중 블록으로서 형성될 수 있는 각각의 편향 풀리(6)를 돌아서 시트요소(1)로 가이드되어 있다. 이 경우에 있어서, 편향 풀리시스템(6)은 힘 작용점(4)을 나타낼 수 있다.

도 7, 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에 의하면, 조인트(16)에 의해 선박의 몸체(3)에 부착되어 있는 지브 붐(10)은 스테이 로프(2)에 대한 힘 작용점(4)의 위치를 변경시키기 위해서 사용된다.

바람직하게는 조인트(16)가 볼 및 소켓 조인트나 유니버설 조인트이고, 상기 조인트(16)에 의해 지브 붐(10)이 다양한 방향으로 피벗운동할 수 있다.

스테이 로프(2)는 조인트(16)에 대하여 지브 붐(10)의 대향 단부에 매달려 있고, 상기 지브 붐(10)은 선박의 몸체(3)의 최대 연장부분을 넘어서 돌출하는 길이를 가질 수 있다. 따라서, 회전 모멘트가 보다 적절한 레버 관계에 의해 더욱 감소될 수 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 지브 붐(10)은 주로 선원의 용어로 표현되는 것으로서 시트의 형태로 된 적어도 하나 바람직하게는 두 개의 로프 시스템(도면상으로 대향하여 있음)에 의해 유지되어 정렬될 수 있다.

도 7b에 있어서 도 7a의 W부분 및 W'부분은 선박의 몸체(3)상에 고정되어 있으며 지브 붐(10)상에 스테이 로프(2)를 매단 상태의 조인트(16)의 형태를 나타내도록 도시되어 있다.

원칙적으로 스테이 로프(2)의 길이를 변경시키는 것에 대한 도 8 및 도 8a에 도시된 실시예에 따르면, 함께 실행되고 사용될 수 있지만 개별적으로도 실행되고 사용될 수 있는 각각의 스테이 로프(2)의 유효 길이에 영향을 미치는 2 개의 대체 실시형태가 있다.

2 개의 스테이 로프(2)의 각각은 일종의 윈치인 풀리(5)에 감겨서 적어도 2 개의 편향 풀리(6)를 포함하는 편향 풀리시스템을 통해 가이드된다.

도 8의 평면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 편향 풀리(6)의 적어도 2 개는 전후로 변위될 수 있다.

도 8a의 측면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 편향 풀리(6)는 맞물림 방식으로 가이드되고 각각의 가이드(18)상의 하나의 페달(19)에 의해 함께 유지된다. 이 페달(19)이 선박의 몸체(3)에 부착되어 있는 가이드(18)를 따라서 전후로 병진이동하면 각각의 스테이 로프(2)의 유효 길이는 적절하게 길어지거나 짧아지게 된다.

도 9에는 선박의 몸체(3) 즉 선체가 측판(21) 및 종래의 방향키(22)를 가지고 있는 상태의 범선이 도시되어 있다. 4 개의 스테이 로프(2)의 한 단부는 선박의 몸체(3)부착되어 있으며 다른 단부는 직물 돛의 형태로 된 시트요소(1)에 부착되어 있다. 이러한 돛형태의 시트요소(1)의 에지에 둘러싸는 압축가스챔버(7)가 형성되어 있고, 이 압축가스챔버는 또한 압축가스가 포함된 복수의 개별 챔버를 포함할 수 있다. 상기의 압축가스챔버(7)에 의해 가요성 시트요소(1)에 대한 프레임 기능 및 안정 기능이 성취된다. 안정성은 도시된 바와 같이 부가적인 막대형상의 요소에 의해 그리고 적절한 챔버 설계에 의해 더욱 향상될 수 있다.

4 개의 스테이 로프의 길이는 예를 들면 상기한 시스템 중의 하나에 의해 다 양한 형태로 변경될 수 있다.

도 10에는 본 발명에 따른 선박의 한 실시예에 대한 선박의 몸체(3)의 평면도가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에 있어서, 선박의 몸체(3)의 전체 폭에 걸쳐서, 경우에 따라서는, 선박 몸체의 전체 폭을 넘어서 뻗어 있으며, 선박의 몸체(3)의 도시된 횡방향 축선의 구역에 배치되어 있는 빗금친 구역은 선박의 기울어짐을 최소화하고 최적의 추진 속력을 달성할 수 있도록 하기 위해 도 5a 및 도 5b에 도시된 가이드부(8,9)에 의해 힘의 작용지점이 위치될 수 있는 부분을 나타낸다. 이 구역은 로터리 테이블 또는 지브 붐(10)이 사용되는 경우에는 원형이 될 수 있다.

힘의 작용지점을 적절하게 위치시킴으로써 달성될 수 있는 상기 효과는 본 명세서의 전반부에 기술되어 있다.

도 11에는 시트요소의 변형 형태에 관한 3 개의 실시예가 각각의 단면을 알 수 있도록 도시되어 있다. 이러한 실시예에 따르면, 시트요소(1)의 구조는 비행기 날개와 같은 형태에 기초하고 있으며, 이와 같이 형성된 시트요소(1)는 도 11에 도시된 바와 같이 바람에 대하여 정렬될 수 있어서, 이러한 시트요소(1)를 들어올리는 힘성분이 바람에 의해 발생되며, 이 바람은 도시되지 않은 스테이 로프(2)를 통하여 선박의 추진용으로 사용될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 상이한 변형 형태에 의해 힘의 작용지점에 대한 인장력으로서 작용하는 상이한 추진력은 상응하게 변경된 유동 관계에 의해 충족될 수 있다.

시트요소(1)가 도 11에 도시된 바와 같은 변형 형태로 사용되는 경우, 소위 Ca 계수(프로필의 양력계수)는 Cd 요소에 부가하여 중요하게 되고, 이러한 경우에 있어서 Ca 계수는 크게 되며, 따라서 드래그 요소는 작은 값으로 유지된다.

프로필에 의해 3차원 형태에 영향을 미침으로써, 상기 위치, 공기역학적 특성 및 작용력이 상응하게 발생하는 Ca 계수 및 Cd 요소에 의해 영향을 받을 수 있다.

선박이 이동하는 동안 시트요소(1)의 형태는 압축가스챔버(7)내의 내부압력을 변화시킴으로써 또한 영향을 받을 수 있다.

도 12에는 시트요소(1)의 조정된 형태에 대한 또 다른 3 개의 실시예가 도시되어 있는 바, 상기 시트요소의 형태는 각각의 스테이 로프(2)의 길이를 변경시킴으로써 조정될 수 있으며 그리고 판이하게 다른 풍력에 의해 시트요소의 형태가 고려될 수 있다.

따라서, 상기 도시된 형태는 중간 풍력에 대해서는 작게 유지될 수 있으며, 이러한 형태에 의해 공기역학적 관계를 유지시키기 위해, 최대 추진력을 발생시킬 수 있다.

도 12의 중간 부분에 도시된 것과 같이 시트요소(1)의 형태를 설정하면, 보다 큰 풍력에서 추진력은 감소될 수 있고, 돌풍에 의해 발생하는 것과 같은 아주 강한 바람에 의하면, 도 12의 아래 부분에 도시된 것과 같은 시트요소(1)의 형태의 변화는 추진력을 제로로 감소시키는 결과를 초래하며, 따라서 힘의 작용점에 아주 작은 인장력이 발생한다. 상기와 같은 변형 형태는 본 명세서의 전반부에서 이미 언급한 적어도 하나의 센서 스트링에 의해 다른 위험 상황에서 조정될 수도 있다.

도 13은 4 개의 공기역학적으로 유효한 피벗요소(32)를 가지는 시트요소(1)의 개략적인 형태를 도시하고 있는 바, 상기 피벗요소는 개별적으로 또는 모두 함께 피벗운동할 수 있어서, 결정된 피벗각이 시트요소(1)의 표면에 대하여 조정될 때 수직 방향 및 수평 방향으로의 시트요소(1)의 선택적인 이동을 위해 사용될 수 있도록 하기 위해 상기 피벗요소는 비행기의 플랩 및 수평 안정장치와 유사한 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 이러한 피벗요소(32)에 적절한 로프가 부착될 수 있고 이 로프에 의해 영각(迎角)이 조정될 수 있다. 이 경우에 있어서, 이러한 피벗요소(32)는 2차원 방식으로 시트요소(1)의 나머지 부분과 결합되어 피벗요소로서 유효한 역할을 할 수 없게 된다.

이러한 공기역학적으로 유효한 피벗요소(32)에 의해 Ca/Cd 비율이 각각의 원하는 형태로 추진력을 조종하도록 영향을 받을 수 있다.

도 14를 참고하여 스테이 로프에 대한 슬링요소(35)의 효과 및 기능을 개략적으로 기술한다. 이 경우에 있어서, 선박의 몸체(3)상에 막대형태로 존재하는 단 하나의 상기 슬링요소(35)는 단 하나의 스테이 로프(2)에 대한 효과 및 기능에 대하여 도시되어 있다. 선박이 원하는 코스에 있도록 시트요소(1)가 바람이 불어오는 쪽으로 위치되어 있는 경우 스테이 로프(2)는 실선으로 도시되어 있고 이것은 선박이 원하는 이동방향으로 이동하고 있다는 것을 의미한다. 그러나, 시트요소(1)가 표류하게 되면, 이에 상응하게 스테이 로프가 이동하게 되어 스테이 로프를 위한 슬링요소(35)와 접촉하게 되고, 따라서 상기 표류 운동은 어떠한 수동 작업을 요하거나 다른 조종 가능성에 의하지 않고서도 필연적으로 시트요소(1)의 운동이 상기 표류 운동의 반대방향으로 되도록 제한될 것이다.

물론, 스테이 로프를 위한 복수개의 상기 슬링요소(35)는 현재의 형태로 도시될 수 없다. 이러한 복수개의 슬링요소는 또한 시트요소(1)의 표류운동을 2 개 방향으로 제한하기 위해서 각각의 스테이 로프(2)에 대해서 쌍으로 사용될 수 있다.

한편으로, 본 명세서의 전반부에서 언급한 바와 같이 스테이 로프에 대한 슬링요소(35)는 또한 묶음 형태의 방식으로 형성될 수도 있다.

도 15에는 풍력 추진식 운송수단이 아주 단순화된 방식으로 도시되어 있는 바 상기 풍력 추진식 운송수단은 적어도 하나의 스테이 로프(100)에 의해 연과 유사한 형태의 시트요소(1)에 연결되어 있어서, 시트요소(1)로 입사하는 풍력은 선박의 몸체(3)의 추진을 위해 사용될 수 있다.

도 16에는 연결관(108)을 포함하는 압축가스챔버(7)를 갖춘 시트요소(1)가 도시되어 있다. 상기 연결관(108)은 도관(111)에 연결될 수 있고 압축가스챔버(7)는 바람직하게는 헬륨으로 충전될 수 있어서, 충전된 압축가스챔버(7)에 의해 시트요소(1)에 작용하는 중력과 밸런스를 이루기에 충분한 양력 성분이 발생될 수 있다.

상기 연결관(108)은, 예를 들면, 압축가스챔버(7)를 충전한 후에 잠겨질 수 있는, 종래의 신속하게 작동하는 잠금기구의 형태로 설계될 수 있어서, 제 1 도관(111)(도시되지 않음)은 압축가스챔버(7)가 충전된 후에 연결관(108)으로 부터 다시 해제될 수 있으며, 가스가 압축가스챔버(7)로부터 다시 재순환되는 경우에만 다시 연결될 수 있다.

도 17에는 어떻게 압축가스가 제 1 도관(111)에 배치되어 있는 밸브(102)를 개방한 후에 압축가스 어큐뮬레이터(104)로부터 시트요소의(1)의 압축가스챔버(7)로 인도되는 지에 대한 한 실시예가 개략적인 형태로 도시되어 있다. 이 경우에 있어서, 바이패스의 형태로 밸브(102)의 둘레에 놓여있는 제 2 도관(103)에 배치된 밸브(105)가 폐쇄되어 있다.

가스를 압축가스챔버(7)로부터 압축가스 어큐뮬레이터(104)로 재순환시키기 위해서 밸브는 폐쇄되고, 제 2 도관(103)내의 밸브(105)되어서, 가스를 압축가스챔버(7)로부터 압축가스 어큐뮬레이터(104)로 재순환시키는 것을 적어도 조력하기 위해서 바람직하게는 팽창력이 압축가스챔버(7)에 작용될 수 있다.

도 18에는 압축가스 어큐뮬레이터(104)로부터 압축가스챔버(107)로 그리고 반대로 압축가스챔버(107)로부터 압축가스 어큐뮬레이터(104)로 가스를 공급하고 재순환시키는 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 경우에 있어서, 2 개의 도관(111, 103)은 압축가스 어큐뮬레이터(104) 및 압축가스챔버(107)에 대해 서로 평행하게 연결되어 있다. 압축가스 어큐뮬레이터(104)내의 압축된 형태로 포함된 가스는 밸브(102)가 개방된 후에 압축가스챔버(107)로 통과할 수 있게 되고, 시트요소(1)의 양력용으로 임시로 압축가스챔버에 저장되어 사용될 수 있다.

압축가스챔버내의 가스가 배출되는 경우, 밸브(102)를 폐쇄시킴으로써 도관(111)을 통한 연결이 해제될 수 있고, 동시에 압축가스챔버측에 그 유입측이 연결되어 있는 압축기(107)가 작동되어 가스는 압축가스챔버(7)로부터 압축가스 어 큐뮬레이터(104)로 펌핑될 수 있다.

도 19에 따른 실시예는 도관(103)이 밸브(102) 둘레로 바이패스로서 형성되어 있다는 점에서 도 18에 따른 실시예에 대해 수정되어 있다. 한편으로, 본 명세서의 전반부에서 이미 설명한 바와 같이 밸브(102) 및 압축기(107) 뿐만 아니라 도관(111, 103)은 교환될 수 있다.

도 19에는 또한 제 1 도관(111)의 적어도 한 구역(111')이 신축가능한 방식으로 형성될 수 있다는 것이 표시되어 있다.

도 20에는 2 개의 압축가스 어큐뮬레이터(104, 114)를 가지고 있는 가스 공급 및 재순환 장치의 한 실시예가 도시되어 있다.

상기 경우에 있어서는, 보다 높은 내부 압력을 가지고 있는 압축가스 어큐뮬레이터(104)를 다루고 있으며, 압축가스챔버는 제 1 도관(111) 내의 밸브(102)를 개방한 후에 압축가스 어큐뮬레이터(104)로부터 충전될 수 있다.

제 2 도관 내의 폐쇄된 밸브(102) 및 개방된 밸브(105)에 의해 압축가스챔버내에서 적절하게 압축된 가스는 제 2 압축가스 어큐뮬레이터(114)로 재순환되어 비교적 낮은 압력으로 임시로 제 2 압축가스 어큐뮬레이터(114)에 저장될 수 있고, 압축가스 어큐뮬레이터(114)의 내부 체적은 압축가스 어큐뮬레이터(104)의 내부 체적에 비하여 비교적 크게 되는 것이 바람직하다. 낮은 압력의 압축가스 어큐뮬레이터(114)에 임시로 저장된 가스를 압축기(107)를 작동시켜 적절한 횟수로 이 압축가스 어큐뮬레이터(114)로부터 압축가스 어큐뮬레이터(104)로 연속적으로 압축시키고 재충전시킬 수 있으며, 상기 압축기(107)는 그 유입측이 압축가스 어큐뮬레이터(114)에 연결되어 있고 그 공급측이 압축가스 어큐뮬레이터(104)에 연결되어 있다.

Claims (40)

1. 선박의 몸체에 근접한 하나 이상의 스테이 로프로 유지되어 있는 시트요소를 가지고 있으며, 상기 스테이 로프는 상기 시트요소(1) 상의 서로 이격된 3 개 이상의 지점에 부착되어 있는 풍력 추진식 선박에 있어서,

   선박의 몸체(3) 상의 스테이 로프의 힘 작용점(4)이 바람 방향 및 이동 방향에 따라 가변적이고,

   상기 시트요소 상에 하나 이상의 압축가스챔버(7)가 형성되어 있거나 부착되어 있고,

   상기 압축가스챔버(7) 상에 바람의 동적 압력을 이용하여 충전하기 위한 개구가 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트요소(1)가 가요성 물질로 된 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 압축가스챔버(7)는 공기보다 낮은 밀도를 가진 압축가스로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
5. 삭제
6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이 로프(2)가 상기 시트요소(1)와 선박의 상기 몸체(3) 사이의 상기 스테이 로프(2)의 길이를 변화시키는 요소(5)에 의해 선박의 상기 몸체(3) 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
7. 제 6 항에 있어서, 각각의 상기 스테이 로프는 상기 스테이 로프의 길이를 변화시키는 상기 요소(5)에 의해 선박의 상기 몸체(3) 상에 각각 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 힘 작용점(4)은 선박의 상기 몸체(3)에 부착된 가이드부(8, 9)를 따라서 가변적인 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 힘 작용점(4)은 선박의 상기 몸체(3)에 부착된 로터리 테이블(11) 상에 편심적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 힘 작용점(4)은 선박의 상기 몸체(3)에 부착된 피벗운동 가능한 지브 붐(10) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
11. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힘 작용점(4)은 선박의 상기 몸체(3)의 측방향의 응력변형 지점에 대하여 가변적인 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
12. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힘 작용점(4)은 선박의 길이방향의 축선에 대하여 평행 또는 수직으로 가변적인 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
13. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 스테이 로프(2)의 길이는 개별적으로 가변적인 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
14. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 스테이 로프(2)는 각각의 풀리(5) 상에서 감기는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
15. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이 로프(2)가 하나 이상의 편향 풀리(6)로 가이드되는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 편향 풀리(6)는 이동가능한 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
17. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3 개의 스테이 로프(2)가 선박의 몸체(3) 상에 유지되어 있으며 삼각형을 형성하는 3 개의 지점에서 상기 시트요소(1)에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
18. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 4 개의 스테이 로프(2)가 선박의 몸체(3) 상에 유지되어 있으며 사각형을 형성하는 4 개의 지점에서 상기 시트요소(1)에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
19. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축가스챔버(7)는 상기 시트요소(1)의 에지에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
20. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축가스챔버(7)의 들어올리는 힘이 시트요소(1)의 무게보다 크거나 시트요소(1)의 무게와 동등한 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
21. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유체역학적으로 유효한 요소(31)가 선박의 상기 몸체(3) 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 유체역학적으로 유효한 요소(31)가 한 축선에 대하여 피벗가능한 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
23. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체역학적으로 유효한 요소(31)의 피벗각이 선박의 속도와 상기 시트요소(1)의 인장력 중의 어느 하나 또는 양자 모두에 따라 조정가능한 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
24. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트요소(1) 상에 하나 이상의 공기역학적으로 유효하게 피벗가능한 요소(32)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
25. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 선박의 상기 몸체(3)에 부착된 측판이 길이방향의 축선에 대하여 회전가능하는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
26. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 선박의 상기 몸체(3)쪽으로 가이드된 하나 이상의 센서 스트링이 상기 시트요소(1)에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
27. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 과부하로부터 보호하는 요소가 상기 스테이 로프(2) 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
28. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 바람 실속 요소가 상기 시트요소(1)의 외측 에지에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
29. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이 로프 슬링요소(35)가 선박의 상기 몸체(3) 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
30. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 압축가스챔버(7)가 하나의 제 1 도관(111) 및 하나의 밸브(102)에 의해 하나 이상의 압축가스 어큐뮬레이터(104)에 연결될 수 있고, 상기 압축가스챔버(7)는 상기 압축가스 어큐뮬레이터(104)로부터 충전될 수 있고 상기 압축가스챔버(7)에 연결될 수 있거나 상기 제 1 도관(111)에 연결되어 있는 제 2 도관(103)이 상기 압축가스챔버(7)로부터 하나 이상의 상기 압축가스 어큐뮬레이터(104) 또는 제 2 압축가스 어큐뮬레이터(114)로 가스를 재순환시키기 위해서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
31. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 압축가스챔버(7)가 하나의 제 1 도관(111) 및 하나의 밸브(102)에 의해 하나 이상의 압축가스 어큐뮬레이터(104)에 연결될 수 있고, 상기 압축가스챔버(7)는 상기 압축가스 어큐뮬레이터(104)로부터 충전될 수 있어서, 상기 압축기(107)의 유입측은 상기 압축가스챔버(7)에 연결되어 있고, 상기 압축기(107)의 공급측은 상기 제 2 도관(103) 내의 상기 압축가스 어큐뮬레이터(104, 114)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 압축기(107)를 가진 상기 제 2 도관(103)은 상기 밸브(102)의 둘레를 바이패스의 형태로 상기 제 1 도관(111)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 추진식 선박.
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