KR101220950B1 - 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체가 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력과 선체의 증강된 부력에 의해 선체에 구비된 지느러미 수단이 상하 왕복운동하여 추진력을 얻을 수 있는 선박에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 선박은, 추진 방향을 기준으로, 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 선체를 포함하며, 상기 선체에 가해지는 탑승자의 하중과 선체의 자중 및 선체의 부력에 의해 탑승자를 지지 및 유지하는 평형 상태를 가지되, 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고, 상기 하방 가압력의 제거와 선체의 증강된 부력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성되며, 상기 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시, 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 선체의 후단 측 수중에 위치하도록 구비된 지느러미 수단이 선체를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어내어 전방으로의 추진력을 얻도록 구성된다.

Description

선박{Watercraft}

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선체에 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력과 선체의 증강된 부력에 의해 선체에 구비된 지느러미 수단이 상하 왕복운동하여 추진력을 얻을 수 있는 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 인력을 이용하여 추진력을 얻는 선박은 노를 사용하는 원형적인 방식의 선박, 패달링으로 수중의 스크류를 회전시켜 추진하는 수상자전거 등이 있다.

한편, 최근에는 펌퍼바이크(Pumpabike) 또는 아쿠아스키퍼(Aquaskipper)로 명명된 제품과 같이 선체에 고정된 수중익의 양력운동으로 추진하는 수중익 선박이 개시된 바 있다.

상기 수중익 선박은 탑승자가 전방포일(Front Foil)과 후방포일(Rear Foil)에 주기를 가지고 번갈아 체중을 이동함으로써 수중익에 추진력과 양력을 발생시키는 원리를 이용한다.

즉, 탑승자의 주기적인 가압운동을 통해 추진력을 발생하는 선박이다.

그러나, 상기 수중익 선박은 항상 추진력과 적절한 양력을 동시에 유지해야만 운항을 계속할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 탑승자가 일시에 운동을 정지하거나 적절한 리듬 및 균형을 상실하였을 때 침몰하게 되고, 상기 선박이 다시 기능 할 수 있는 상태로 복귀하는 것이 불가능한 것이다.

한편, 대한민국 등록특허 제0997493호에는 자체 부력에 의하여 수면에서 부유할 수 있는 상태에서 사용자의 인력에 의해 추진력을 얻어 이동할 수 있는 '수상 레저 보트'에 대해 개시되어 있다.

상기 '수상 레저 보트'는, 상기 보트 상에서 탑승자의 무게중심을 상기 보트의 전후방향 또는 상하방향으로 이동시킴으로써 보트의 핀에 의해 추진력이 발생한다.

그러나, 상기 '수상 레저 보트'는 수직 꼬리 날개부 측에 구비된 발 받침대와 동떨어진 선수부에 주요부력이 분포하고 있기 때문에 탑승자의 무게중심을 하방이동시키기 위해 탑승자가 체중을 실어 발 받침대를 발로 구르더라도 상기 수직 꼬리 날개부는 부력에 의한 상승 복원이 어려운 문제점이 있었다.

특히, 상기 '수상 레저 보트'의 고급형은 모든 부력이 선수부와 선수부의 양측에 구비된 날개부에 분포하기 때문에 탑승자가 상기 발 받침대를 발로 구를 경우 상기 수직 꼬리 날개부의 상승 복원이 사실상 불가능하게 된다.

즉, 보트의 추진을 위하여 탑승자는 상기 발 받침대를 하방 가압해야할 뿐만 아니라 상승 복원해야하기 때문에 근육의 피로감이 크다는 문제점이 있었다.

또한, 탑승자가 상기 '수상 레저 보트'에 탑승시 상기 '수상 레저 보트'의 발 받침대가 탑승자의 신체와 함께 흘수(吃水)되기 때문에 보트의 추진 전에 탑승자 신체의 상당부분이 물에 잠기게 되어 탑승자의 거동이 불편하고 보트의 추진저항이 높아지는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 등록특허 제0759593호에는 탑승자의 운동 여부와 상관없이 수면 위에 부유할 수 있도록 한 '수상 레포츠기구'에 대해 개시되어 있다.

상기 수상 레포츠기구는 상기 수중익 선박의 단점을 보완하기 위해 선박에 공기튜브를 장착하여 자체부력을 확보하였다.

그러나, 상기 수상 레포츠기구는 공기튜브를 장착함으로써 기구의 중량이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 '수상 레포츠기구'는 선형(Hull form)이 복잡하게 형성됨에 따라 선체의 마찰저항 및 와류저항이 증가되어 추진효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

한편, 상기 '수상 레포츠기구'는 상기 수중익 선박의 추진시스템을 개선하기 위해 탑승자가 코일 스프링을 가압하여 후방포일을 작동하는 추진시스템에 대해 개시하였다.

그러나, 상기 '수상 레포츠기구'는 발판프레임의 상부에 구비된 발판에 의해 링크연결된 후방포일이 왕복 회동하여 추진하는 구조이지만, 상기 후방포일의 왕복 회동에 의해 발생되는 추진력이 작아 기구를 추진시키기에 충분하지 못한 문제점이 있었다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 선체에 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력과 선체의 증강된 부력에 의해 선체에 구비된 지느러미 수단이 상하 왕복운동하여 추진력을 얻을 수 있는 선박을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 선박은, 추진 방향을 기준으로, 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 선체를 포함하며, 상기 선체에 가해지는 탑승자의 하중과 선체의 자중 및 선체의 부력에 의해 탑승자를 지지 및 유지하는 평형 상태를 가지되, 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고, 상기 하방 가압력의 제거와 선체의 증강된 부력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성되며, 상기 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시, 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 선체의 후단 측 수중에 위치하도록 구비된 지느러미 수단이 선체를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어내어 전방으로의 추진력을 얻도록 구성된다.

바람직하게, 상기 선체는, 보조 부력체의 부착 또는 탈거가 가능한 수단을 구비하여, 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 평형 상태는, 상기 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태일 수 있다.

바람직하게, 상기 지느러미 수단은, 상기 선체의 최후단부 수중에 위치하도록 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 지느러미 수단은, 상기 선체 측에 회동 가능한 상태로 설치되는 테일핀; 및 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 선체는, 추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상이 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 선체의 상부 측에는 탑승자가 파지할 수 있는 핸들이 더욱 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 선체는, 추진 방향을 따라 연장 형성된 복수의 본체가 횡열배치로 연결되며 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 본체부; 및 상기 본체부의 전단 측에 메인프레임을 개재해서 연결되며 조타 수단으로 기능하는 선수부;를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 선수부는, 수면에 대해 평면회동 가능한 형태로 상기 메인프레임의 전단 측에 축 결합되며, 상기 선체의 침로 제어를 위한 용골;을 포함하여 구성되고, 상기 메인프레임은, 조향 축; 상기 조향 축의 상부에 탑승자가 파지할 수 있도록 구비된 조향 핸들; 및 와이어를 개재하여 상기 선수부에 회동력을 전달하도록 상기 조향 축의 하부에 구비된 트리거 암;을 포함하여 구성되며, 상기 조향 핸들을 회동 제어하여 상기 용골의 방향이 전환됨에 따라 상기 선수부가 조타 기능하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 용골에는 후방으로 연장된 러더;가 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 복수의 본체는 적어도 하나의 센터프레임을 개재해서 상호 대칭이 되도록 고정 연결될 수 있다.

바람직하게, 상기 지느러미 수단은, 상기 복수의 본체의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설되어 회동 가능한 형태로 축 결합된 테일핀; 및 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 각 본체는 최후단부에 구비된 액슬마운트를 포함하여 구성되고, 상기 테일핀은 양단부에 각각 내장되어 설치된 토션 스프링, 상기 각 토션 스프링의 단부에 구비된 액슬을 포함하여 구성되며, 상기 각 액슬이 상기 각 액슬마운트에 결합됨에 따라 상기 테일핀이 상기 복수의 본체의 최후단부에 축 결합되고, 상기 토션 스프링이 상기 에너지 저장 수단으로서 작용할 수 있다.

바람직하게, 상기 테일핀은 후방으로 연장되어 구비된 핀엔드;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 탑승자의 하방 가압력만으로 선체에 추진력을 발생시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 탑승자 하중, 선체의 자중, 선체의 증강된 부력에 의해 선체의 상하 왕복운동이 반복적으로 형성되므로, 탑승자의 운동량에 비해 추진력의 발생효율이 높다는 이점이 있다.

또한, 선체에 자체적인 부력이 있어 탑승자가 추진운동을 하지 않아도 수면에 부유상태를 유지할 수 있으므로, 운항 중 선체에 탑승한 상태에서 휴식을 취할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 선체의 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있으므로 선체의 자세 안정성과 주행 특성을 조절할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 탑승자가 추진운동을 하지 않는 평형 상태에서는 물론 선박의 추진 시에도 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하여 탑승자의 신체가 물이 젖지 않을 수 있으므로 쾌적한 주행이 가능함은 물론 탑승자의 신체에 의한 유체저항이 발생하지 않는다는 이점이 있다.

또한, 지느러미 수단이 선체의 최후단부 수중에 위치하도록 구비됨에 따라 상기 지느러미 수단에 의한 추진력 발생 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 지느러미 수단의 에너지 저장 수단이 테일핀에 작용하는 유체압 에너지를 저장하거나 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하여 상기 테일핀의 회동운동을 보조하여 추진효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상의 선체가 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성되어 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상을 최소화하여 안정된 자세를 유지할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 선체의 상부 측에 탑승자가 파지할 수 있는 핸들이 구비되어 탑승자가 안정적인 자세로 선체에 탑승하여 주행할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 선체가 복수의 본체로 구성된 본체부 및 상기 본체부의 전단 측에 연결된 선수부로 구성되어 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상을 최소화하여 안정된 자세를 유지할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 선수부와 본체부가 메인프레임으로 연결되되, 상기 메인프레임에 구비된 조향 축과 상기 메인프레임의 전단 측에 축 결합된 선수부가 와이어를 통해 연동하므로 선수부가 조타에 적합한 회전각을 얻을 수 있다는 이점이 있다.

또한, 선수부에 형성된 용골과 상기 용골에서 후방으로 연장되도록 구비된 러더에 의해 조타 성능이 우수한 이점이 있다.

또한, 상기 선수부에 대한 별다른 조작이 없을 시 상기 용골과 러더에 의해 선박의 직진 운항이 유도될 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 복수의 본체는 상측 및 하측 센터프레임을 통해 상호 대칭 상태가 유지되고, 상기 상측 센터프레임 상에 발판부를 형성하여 탑승자의 탑승이 용이해지는 이점이 있다.

또한, 상기 지느러미 수단이 복수의 본체의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설됨에 따라 상기 복수의 본체가 상호 결합됨은 물론 추진력 발생 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 지느러미 수단의 테일핀에 구비된 토션 스프링이 상기 테일핀의 회동운동을 보조하여 추진효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 테일핀의 후방으로 연장되어 구비된 핀엔드에 의해 추진력이 향상되는 이점이 있다.

또한, 인체공학적인 측면에서 신체의 큰 근육을 활용하는 추진 방법으로서, 탑승자가 하방 가압력만 제공하면 선체의 부력에 의해 자동으로 상승하는 상호작용이 발생되므로 한 번의 가압행정만으로 2회의 추진운동을 일으킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 한 번의 가압행정만으로 2회의 추진운동을 일으킬 수 있게 되므로 근육의 피로감이 적고 추진력이 높은 이점이 있다.

또한, 수중에 잠긴 선체가 유체의 마찰을 최소화하도록 형성되므로 추진력이 높은 이점이 있다.

또한, 동력의 전달단계를 최소화하여 인력을 이용한 선박의 추진력 전환이 효율적으로 이뤄지므로 원거리 운항이 가능한 이점이 있다.

또한, 인명구조나 구명기구와 같은 특수목적에서 어로활동에 이르기까지 다양한 방면에서 활용이 가능하다는 이점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 측면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 배면도.
도 4는 도 2의 a'-a" 단면도.
도 5는 도 2의 b'-b" 단면도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 추진 원리를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 지느러미 수단의 작동상태를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 테일핀의 단면 형상 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 테일핀의 단면 형태에 따라 변화하는 운동반경을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 다동선 형태를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 하방 및 상방 모멘트를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 사시도.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 평면도.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 측면도.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 분해 사시도.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 추진 원리를 설명하는 도면.
도 17은 도 14의 a-a' 단면도.
도 18은 도 13의 b-b의 입체단면도.
도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 선수부와 메인프레임의 결합관계를 도시한 분해사시도.
도 20은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 본체와 테일핀 간의 결합관계를 도시한 분해사시도.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 선박은, 선체가 자체적인 부력이 있어 탑승자가 추진운동을 하지 않아도 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력을 이용하여 선박의 추진력을 얻어 운항할 수 있도록 구성된 선박이다.

<제1실시예>

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 선박은 선체(10)와 지느러미 수단(20, 30)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 선체(10)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 선체(10)는 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 추진 방향을 기준으로 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된다.

예를 들어, 상기 선체(10)의 후단 측 상부에는 탑승자가 탑승할 수 있는 탑승부(13)가 형성될 수 있다.

한편, 상기 선체(10)의 전단 측 상부에는 상기 탑승부(13)에 탑승한 탑승자가 안전하게 탑승하여 주행할 수 있도록, 탑승자가 파지할 수 있는 핸들(50)이 핸들프레임(51)의 단부에 구비될 수 있다.

상기 선체(10)의 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이, 측면을 기준으로 전단 측에서 후단 측을 향할수록 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다.

상기 선체(10)의 형상은, 도 2의 a'-a''단면을 도시한 도 4에 도시된 바와 같이, 평면을 기준으로 전단 측이 뾰족한 유선형 형태로 형성될 수 있다.

따라서, 선체(10)의 전진 운항 시 발생되는 유체의 저항을 최소화하여 동일한 추진력의 제공시에도 추진 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 선체(10)의 형상은, 도 2의 b'-b''단면을 도시한 도 5에 도시된 바와 같이, 정면을 기준으로 대략 "U"자형으로 형성되되, 상단부에서 하단부를 향할수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.

따라서, 선체(10)의 상하운동 시 유체의 파동발생을 방지하여 선체(10)의 상하운동에 대한 저항을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 선체(10)는 내부가 빈 중공형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 선체(10)는 내부가 빈 중공형으로 형성되되, 내부에 발포수지가 충진되도록 구성되어, 충분한 강도를 얻을 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 선체(10)의 일부에는 보조 부력체(도 1a 및 도 1b의 11)의 장착 또는 탈거가 가능한 수단(11a)이 구비될 수 있고 상기 보조 부력체(11)에는 상기 수단(11a)에 장착 또는 탈거가 가능하도록 결합수단(11b)가 구비될 수 있다.

예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 선체(10)의 측면 및 후단 측에 장착홈(11a)이 구비되고, 상기 보조 부력체(11)의 결합면에는 장착돌기(11b)가 구비될 수 있다.

상기 보조 부력체(11)를 상기 선체(10)의 측면 및 후단 측에 결쳐 밀착시킨 상태에서, 상기 보조 부력체(11)를 선체(10)의 후단 측으로 밀어서 상기 장착홈(11a)과 상기 장착돌기(11b)가 결합될 수 있다.

또한, 그 반대 방향으로 밀면 상기 장착홈(11a)과 상기 장착돌기(11b)가 분리될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 보조 부력체(11)의 장착 또는 탈거를 통해서 탑승자의 하중변화와 선박의 사용목적에 맞게 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있다.

이외에도 다양한 공지의 결합 수단이 보조 부력체(11)와 선체(10)의 결합에 적용될 수 있으며, 보조 부력체(11)의 형상도 다양하게 변형 구성될 수 있다.

상기 선체(10)는 상기 탑승부(13)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(10)의 자중 및 선체(10)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 평형 상태를 가진다.

한편, 상기 선체(10)는 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성된다.

또한, 상기 하방 가압력의 제거와 선체(10)의 증강된 부력에 의해서 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성된다.

상기 탑승자의 하방 가압력은 상기 탑승자가 체중을 실어 하방으로 발을 구르는 근력으로 작용할 수 있다.

한편, 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트, 상방 모멘트와 관련하여 도 11를 참조하여 설명한다.

도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 탑승자의 하중이 'W1', 선체(10)의 자중이 'W2'인 경우에, 선체(10)가 수중에 잠긴 체적이 'V1'이 되고, 부력은 'B1'이 되며, 부력 중심은 'C'가 되고, 화살표의 길이가 선체(10)에 작용하는 힘의 크기를 나타낸다.

이 상태에서, 탑승자가 'P1'위치에서 체중을 실어 발을 구름에 따라 하방 가압력을 가하면, 상기 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 하방 모멘트가 형성된다.

따라서, 선체(10)의 후단 측이 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 시계방향으로 회동되어, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 선체(10)의 후단 측이 하강하게 된다.

도 4의 (b)와 같은 상태에서는, 탑승자의 하중(W1)과 선체(10)의 자중(W2)은 변함없지만 선체(10)가 수중에 잠긴 체적이 'V2'로 늘어나게 되어 부력이 'B2'로 증강하게 됨과 함께 부력 중심(C)이 선체(10)의 후단 측으로 이동하게 된다.

이러한 부력의 증강과 관련해서 하기의 [수학식 1]을 참조하여 이해될 수 있다.

[수학식 1]

B＝γV

(단, 부력:B, γ:유체의 비중량, V:유체 중 물체의 체적)

이 상태에서, 탑승자의 'P1'위치에 대한 하방 가압력이 제거되면, 상기 증강된 부력 'B2'에 의해서 상기 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 상방 모멘트가 형성된다.

따라서, 선체(10)의 후단 측이 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 반시계방향으로 회동되어 선체(10)의 후단 측이 상승하게 된다.

상술한 바와 같이, 탑승자의 하중과 선체(10)의 자중 및 선체(10)의 부력의 상호 관계에 의해 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트 또는 상방 모멘트가 형성되어 선체(10)의 후단 측이 하강 또는 상승하게 된다.

한편, 상기 선체(10)는 추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상이 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 선체(10)가 전단 상측과 후단 상측이 상호 연결되어 일체로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 한 쌍의 선체(10)가 상호 연결되어 형성되면, 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상을 최소화하여 안정된 자세를 유지할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 지느러미 수단(20, 30)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 지느러미 수단(20, 30)은 상기 선체(10)의 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시 선체(10)를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어냄에 따라 상기 선체(10)가 전방으로의 추진력을 얻을 수 있게 한다.

상기 지느러미 수단(20, 30)은 상기 선체(10)의 후단 측 수중에 위치하도록 구비되며, 테일핀(20)과 에너지 저장 수단(30)을 포함하여 구성된다.

상기 테일핀(20)은, 도 8 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 유선형이 되도록 형성된다.

그리고, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)의 후단에는 연질재질로 구성된 핀엔드(21)가 구비될 수 있다.

한편, 상기 테일핀(20)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 유선형이 되도록 형성되되, 상면이 볼록하게 만곡되고 하면이 오목하게 만곡된 형상으로 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 형성된 테일핀(20)은, 선체(10)의 전진 시 테일핀(20)의 외주면을 따라 흐르는 유체에 의해 양력(L)이 발생하므로, 선체(10)의 후단 측 위치가 상승되어 탑승자가 하방 가압력을 가하기 적합한 상태가 된다.

선체(10)의 자체부력 이외에 상기 테일핀(20)에 의해 발생되는 양력은 선체(10)의 전진 속도가 높아질수록 더욱 커지게 된다.

도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 일측 중앙부에 구비된 회동축(22)이 상기 선체(10)의 후단 측에 구비된 회동연결부(40)를 개재해서 설치되어 회전축(도 7의 23)을 기준으로 회동가능하게 된다.

그리고, 상기 테일핀(20)은 테일핀(20)의 상측과 상기 선체(10)의 후단 측에 각각 회동가능하게 연결된 가스스프링실린더(30)에 의해 회동범위가 제한된다.

상기 가스스프링실린더(30)는 상기 테일핀(20)의 상부에 구비된 테일핀 연결부(32)와 선체(10)의 후단 측에 구비된 선체 연결부(41)에 각각 힌지연결된다.

따라서, 상기 가스스프링실린더(30)의 로드(31)가 탄성적으로 압축 또는 신장되는 범위 내에서 상기 테일핀(20)이 회동가능한 상태가 된다.

상기 가스스프링실린더(30)는 상기 테일핀(20)의 회동범위 제한 이외에, 에너지 저장 수단(30)으로서 기능한다.

즉, 상기 가스스프링실린더(30)는 상기 선체(10)의 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀(20)에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀(20)의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀(20)에 복원력으로 제공하는 것이다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가스스프링실린더(30)는 선체(10)의 후단 측이 하강운동시 상기 테일핀(20)의 하측에 있는 유체의 저항력에 의해 로드(31)가 초기 상태(c1)보다 압축(c2)되어 유체압의 에너지를 저장한다.

그리고, 상기 가스스프링실린더(30)는 선체(10)가 상승운동으로 전환시 초기 상태(c1)로 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(20)에 복원력으로 제공한다.

이 경우, 상기 선체(10)의 후단 측의 하강운동 시 상기 테일핀(20)은 하측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(10)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.

또한, 예를 들어, 상기 가스스프링실린더(30)는 선체(10)가 상승운동시 상기 테일핀(20)의 상측에 있는 유체의 저항력에 의해 로드(31)가 초기 상태(c1)보다 신장(c3)되어 유체압의 에너지를 저장한다.

그리고, 선체(10)가 하강운동으로 전환시 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(20)에 복원력으로 제공한다.

이 경우, 상기 선체(10)의 후단 측의 상승운동 시 상기 테일핀(20)은 상측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(10)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.

상술한 바와 같이, 상기 선체(10)의 후단 측의 하강운동 및 상승운동에 따라 상기 테일핀(20)이 유체를 밀어냄에 따른 반발력과, 상기 가스스프링실린더(30)에 의한 테일핀(20)의 탄력적인 회동운동으로 상기 선체(10)가 전방추진력을 얻게 된다.

상기 가스스프링실린더(30)는 이와 유사한 기능을 수행하는 다양한 탄성적 에너지 저장 수단 - 예를 들어, 일반 코일 스프링 수단 등 - 으로 다양하게 변형 적용될 수 있다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 제1실시예의 선박이 추진하는 과정에 대하여 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 선박이 추진하는 과정은 평형 상태(s1)를 시작으로 하여 하강 상태(d1, d2)와 상승 상태(u1)가 번갈아 이뤄진다.

먼저, 도 6의 's1'과 같은 상기 평형 상태(s1)는 상기 선체(10)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(10)의 자중 및 선체(10)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태이다.

상기 평형 상태(s1)에서, 탑승자가 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동을 하여 선체(10)의 후단 측에 하방 가압력을 가하면, 도 6의 'd1'과 같이 선체(10)의 후단 측이 하강되어 하강 상태(d1)가 된다.

상기 평형 상태(s1)에서 상기 하강 상태(d1)로 진행되는 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 반시계 방향으로 회동(R1)함과 함께 하측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(10)가 추진력을 얻도록 한다.

또한, 테일핀(20)과 선체(10)에 연결된 가스스프링실린더(30)는 압축되어 유체압의 에너지를 저장하게 된다.

한편, 하강 상태에서는 평형 상태(s1)보다 선체(10)가 수중으로 더욱 잠기게 되어 부력이 증강된 상태가 된다.

다음으로, 상기 하강 상태(d1)에서, 탑승자가 가압운동을 멈춰 선체(10)의 후단 측에 가해지는 하방 가압력이 제거되면, 도 6의 'u1'과 같이, 선체(10)의 증강된 부력에 의해 상기 선체(10)의 후단 측이 상승하여 상승 상태(u1)가 된다.

상기 하강 상태(d1)에서 상기 상승 상태(u1)로 진행되는 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 시계 방향으로 회동(R2)함과 함께 상측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(10)가 추진력을 얻도록 한다.

또한, 상기 가스스프링실린더(30)는 상기 하강 상태(d1)에서 상기 상승 상태(u1)로 전환되는 시점에서 상기 테일핀(20)이 최초 상태로 원위치 되도록 복원력을 제공하여 추가적인 추진력을 얻도록 한다.

다음으로, 상기 상승 상태(u1)에서, 탑승자는 웅크린 자세로 선체(10)의 상승이 최대한 이뤄지게 하고, 다시 선체(10)의 후단 측에 하방 가압력을 가하여 도 6의 'd1'과 같이 선체(10)의 후단 측이 하강되어 다시 하강 상태(d2)가 된다.

상기 상승 상태(u1)에서 다시 하강 상태(d2)로 진행되는 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 반시계 방향으로 회동(R3)함과 함께 하측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(10)가 추진력을 얻도록 한다.

상술한 바와 같이, 하강 상태(d1, d2)와 상승 상태(u1)를 반복함으로써 선체(10)가 추진력을 얻으며 전진하게 된다.

탑승자는 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동, 즉, 하방 가압력의 강도와 빈도를 조절함으로써 선체(10)의 추진속도를 조절할 수 있다.

한편, 별도의 조타장치를 선체(10)의 전단 측 또는 후단 측에 구비하여 선체(10)의 방향 전환을 보다 세밀하게 할 수도 있다.

한편, 선체(10)의 후미에 구비된 테일핀(20)은 형태와 크기를 변형함으로서 다양한 추진특성을 얻어낼 수 있다.

예를 들어, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 테일핀(20')의 단면 길이가 짧게 형성되면 응답성이 높고, 1회 추진시 상대적으로 적은 양의 유체를 밀어내므로 토크가 낮은 특징이 있다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 테일핀(20'')의 단면 길이가 길게 형성되면 선체(10)의 상하운동에 응답하는 회동운동이 느려지고, 1회 추진시 상대적으로 많은 양의 유체(β')를 밀어내므로 토크가 높은 특징이 있다.

상술한 바와 같이, 탑승자의 가압강도와 빈도조절, 보조 부력체에 의한 부심의 변화, 테일핀(20)의 형상변화에 따라 선박의 추진특성을 다양하게 조절할 수 있다.

<제2실시예>

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 선박은, 메인프레임(130)으로 상호 연결된 선수부(110)와 본체부(160)를 포함하여 구성된 선체(110, 160) 및 지느러미 수단(170)을 포함하여 구성된다.

상기 본체부(160)와 선수부(110)는 메인프레임(130)을 개재해서 상호 연결되고, 복수의 본체(160a)로 구성된 상기 본체부(160)는 상측 및 하측 센터프레임(151, 152)에 의해 연결된다.

그리고, 상기 본체부(160)의 후단 측에는 상기 지느러미 수단(170)이 회동가능하게 축 결합된다.

먼저, 본체부(160)와 선수부(110)로 구성된 선체(110, 160)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 본체부(160)는 추진 방향을 따라 연장 형성된 복수의 본체(160a)가 횡열배치로 연결되고, 탑승자의 하중을 지지하도록 형성되며, 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있다.

상기 복수의 본체(160a)는 적어도 하나의 센터프레임(151, 152)을 개재해서 상호 대칭이 되도록 고정 연결된다.

예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 본체(160a)는 한 쌍의 본체(160a)의 상부와 하부에서 각각 조립되는 상측 센터프레임(151)과 하측 센터프레임(152)으로 고정된다.

상기 복수의 본체(160a)는 후단 측을 향할수록 넓게 벌어지는 대략 'Y'자 형태의 다동구조(Multihull structure)로 형성되어, 흘수(吃水)된 선미부분(도 17의 S')에 주요 복원력이 분포된다.

각 본체(160a)의 형상은, 도 12 및 도 17에 도시된 바와 같이, 흘수된 단면(수선면) 형상이 유선형이 될 수 있도록 형성된다.

따라서, 본체부(160)의 전진 운항 시 발생되는 유체의 저항을 최소화하고, 상하운동 시 유체의 파동발생을 방지하여 본체부(160)의 상하운동에 대한 저항을 최소화할 수 있다.

또한, 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상으로부터 안정되게 자세할 수 있다.

한편, 상기 상측 센터프레임(151)에는 탑승자가 탑승할 수 있도록 탑승부(153)가 더욱 형성될 수 있으며, 바람직하게, 상기 탑승부(153)는 신발을 고정하는 기능이 구비된 클릿페달을 구비할 수 있다.

한편, 각 본체(160a)는 내부가 빈 중공형으로 형성될 수 있다.

또는, 각 본체(160a)는 내부가 빈 중공형으로 형성되되, 내부에 발포수지가 충진되도록 구성되어, 충분한 강도를 얻을 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 각 본체(160a)에는 보조 부력체의 장착 또는 탈거가 가능한 수단이 구비될 수 있다.

따라서, 상기 보조 부력체의 장착 또는 탈거를 통해서 탑승자의 하중변화와 선박의 사용목적에 맞게 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있다.

상기 보조 부력체를 장착 또는 탈거를 위한 수단은, 암결합수단과 수결합수단으로 이뤄진 한 쌍의 결합수단 - 예를 들어, 다수의 장착홈과 이에 대응하는 다수의 장착돌기 등 - 이 상기 보조 부력체와 상기 본체(160a)에 각각 구비되도록 구성될 수 있다.

본 실시예의 경우에도, 다양한 공지의 결합 수단이 보조 부력체와 선체의 결합에 적용될 수 있으며, 보조 부력체의 형상도 다양하게 변형 구성될 수 있다.

한편, 상기 본체부(160)는 보조 부력체의 부착 또는 탈거가 가능한 수단을 구비할 수 있으며, 보조 부력체의 부착 또는 탈거를 통해서 선체의 부력을 증감시킴에 따라 탑승자의 하중변화와 선박의 사용목적에 맞게 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있다.

한편, 상기 각 본체(160a)는 최후단부에는 상기 지느러미 수단(170)과 축 결합을 위한 액슬마운트(161)가 구비된다.

상기 선수부(110)는 상기 본체부(160)의 전단 측에 메인프레임(130)을 개재해서 연결되며 조타 수단으로 기능한다.

상기 선수부(110)는 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있으며, 수면에 대해 평면회동 가능한 형태로 상기 메인프레임(130)의 전단 측에 축 결합된다.

예를 들어, 상기 메인프레임(130)의 전단 측에 헤드튜브(131)가 형성되고, 상기 선수부(110)의 상면에 고정된 고정디스크(122)의 상부에 구비된 킹핀(121)이 상기 헤드튜브(131)에 회동가능하게 축 결합될 수 있다.

한편, 상기 선수부(110)의 하면에는 선체(110, 160)의 침로(針路) 제어를 위한 용골(111)이 형성되고, 상기 용골(龍骨, 111)의 후방에는 러더(rudder, 112)가 더욱 구비된다.

상기 메인프레임(130)은 상기 본체부(160)와 상기 선수부(110)를 연결하되, 상기 선수부(110)의 회동을 제어하기 위한 조타장치(140)가 구비된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 상기 조타장치(140)는 조향 축(143), 조향 핸들(141), 와이어(i), 트리거 암(145)을 포함하여 구성된다.

상기 조향 축(143)은 상기 메인프레임(130)에 형성된 스티어링튜브(132)에 회전가능하게 축 결합되고, 상기 조향 핸들(141)은 탑승자가 파지하여 조향할 수 있도록 상기 조향 축(143)의 상부에 핸들스템(142)을 개재해서 고정결합된다.

상기 조향 축(143)의 하부에는 복수의 트리거 암(145)이 구비된 컨트롤바(144)에 고정결합되고, 상기 복수의 트리거 암(145)에 각각 연결된 와이어(i)가 상기 선수부(110)의 양측 후면부(113)에 고정된다.

예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 선수부(110)의 양측 후면부에 구비된 고리(113)에 고정될 수 있다.

따라서, 탑승자가 상기 조향 핸들(141)을 파지한 상태로 회동(도 13의 D)시키면, 상기 조향 축(143), 컨트롤바(144)가 함께 축 회전하게 된다.

상기 컨트롤바(144)가 축 회전함에 따라 상기 복수의 트리거 암(145)에 각각 연결된 와이어(i)가 상기 선수부(110)를 회동(도 13의 D')시키게 된다.

상기 선수부(110)가 회동함에 따라 상기 선수부(110)의 하면에 형성된 용골(111)과 러더(112)에 의해 유체의 흐름이 전환되어 상기 선수부(110)가 조타 기능을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이, 제2실시예의 방향전환구조는 선수부(110)의 회동이 이뤄지는 킹핀(121)과 조향 축(143)이 분할된 멀티피벗 구조이다.

따라서, 상기 선수부(110)의 킹핀(121)과 조향 축(143) 간의 거리가 멀어지더라도 상기 선수부(110)의 회전은 수면에 대해 평면회동이 가능한 형태가 이뤄질 수 있게 된다.

한편, 상기 본체부(160)의 전단 측에 메인프레임(130)을 개재해서 연결된 선수부(110)에서 조타가 이뤄지므로 선박의 진행속도에 비례하여 선수부(110)의 방향이 본체부(160)와 일렬로 정렬되려는 힘의 크기가 커지게 된다. 따라서, 선박을 운항하는 것만으로도 선박의 직진성이 유지될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본체부(160) 및 상기 본체부(160)의 전단 측에 메인프레임(130)을 개재해서 연결된 선수부(110)를 포함하여 구성된 선체(110, 160)는 상기 탑승부(153)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(110, 160)의 자중 및 선체(110, 160)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 평형 상태(M1)를 가진다.

한편, 상기 선체(110, 160)는 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선수부(110)를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고, 또한, 상기 하방 가압력의 제거와 본체부(160)의 증강된 부력에 의해서 상기 선수부(110)를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성된다.

상기 탑승자의 하방 가압력은 상기 탑승자가 체중을 실어 하방으로 발을 구르는 근력으로 생성될 수 있다.

한편, 상기 선체(110, 160)의 하방 모멘트, 상방 모멘트의 발생 원리는 제1실시예의 선박과 동일 내지 유사하므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.

다음으로, 상기 지느러미 수단(170)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 지느러미 수단(170)은 상기 본체부(160)의 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시 본체부(160)를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어냄에 따라 상기 선체(110, 160)가 전방으로의 추진력을 얻을 수 있게 한다.

상기 지느러미 수단(170)은 상기 선체(110, 160)의 후단 측 수중에 위치하도록 구비되며, 테일핀(171)과 에너지 저장 수단(174)을 포함하여 구성된다.

상기 테일핀(171)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 유선형이 되도록 형성되고, 그리고, 상기 테일핀(171)의 후단에는 연질재질로 구성된 핀엔드(173)가 구비될 수 있다.

상기 테일핀(171)은 상기 복수의 본체(160a)의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설되어 회동 가능한 형태로 축 결합된다.

구체적으로, 도 15 및 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(171)은 양단부에 각각 내장되어 설치된 토션 스프링(174), 상기 각 토션 스프링(174)의 단부에 구비된 액슬(172a)을 포함하여 구성된다.

상기 토션 스프링(174)은 테일핀(171)의 양단에 관통삽입된 원통실린더(172b)의 내부에 위치한 상태로 상기 테일핀(171)에 내장된다.

예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 본체(160a)의 최후단부에는 액슬마운트(161)가 구비되고, 상기 테일핀(171)에는 상기 토션 스프링(174)이 내장되되, 상기 토션 스프링(174)의 단부에 결합된 액슬(172a)가 상기 액슬마운트(161)에 축 결합된다.

상기 원통실린더(172b)는 상기 액슬(172a)의 일측에 결합되어 상기 토션 스프링(174)의 외부를 감싸도록 구비된다.

상기 테일핀(171)의 각 액슬(172a)이 본체부(160)의 각 액슬마운트(161)에 결합됨에 따라 상기 테일핀(171)이 상기 복수의 본체(160a)의 최후단부에 축 결합될 수 있다.

상기 테일핀(171)은 상기 토션 스프링(174)에 의해 회동범위가 제한된다. 즉, 상기 토션 스프링(174)이 허용하는 탄성강도 내에서 상기 테일핀(171)이 회동할 수 있다.

상기 토션 스프링(174)은 상기 테일핀(171)의 회동범위 제한 이외에, 에너지 저장 수단(174)으로서 기능한다.

즉, 상기 토션 스프링(174)은 상기 본체부(160)의 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀(171)에 작용하는 유체압의 에너지를 저장한다.

그리고, 상기 테일핀(171)의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀(171)에 복원력으로 제공하는 것이다.

예를 들어, 상기 토션 스프링(174)은 본체부(160)가 하강운동시 상기 테일핀(171)의 하측에 있는 유체의 저항력에 의해 회전되는 상기 테일핀(171)의 회전각에 비례하는 비틀림 응력이 발생함에 따라 유체압의 에너지를 저장한다.

그리고, 상기 토션 스프링(174)은 본체부(160)가 상승운동으로 전환시 초기 상태로 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(171)에 복원력으로 제공한다.

이 경우, 상기 본체부(160)의 하강운동 시 상기 테일핀(171)은 하측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(110, 160)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.

또한, 예를 들어, 상기 토션 스프링(174)은 선체(110, 160)가 상승운동시 상기 테일핀(171)의 상측에 있는 유체의 저항력에 의해 회전되는 상기 테일핀(171)의 회전각에 비례하는 비틀림 응력이 발생함에 따라 유체압의 에너지를 저장한다.

그리고, 선체(110, 160)가 하강운동으로 전환시 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(171)에 복원력으로 제공한다.

이 경우, 상기 본체부(160)의 상승운동 시 상기 테일핀(171)은 상측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(110, 160)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.

상술한 바와 같이, 상기 본체부(160)의 하강운동 및 상승운동에 따라 상기 테일핀(171)이 유체를 밀어냄에 따른 반발력과, 상기 토션 스프링(174)에 의한 테일핀(171)의 탄력적인 회동운동으로 상기 선체(110, 160)가 전방추진력을 얻게 된다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 제2실시예의 선박이 추진하는 과정에 대하여 도 16을 참조하여 설명하도록 한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 선박이 추진하는 과정은 평형 상태(M1)를 시작으로 하여 하강 상태(M2, M4)와 상승 상태(M3)가 번갈아 이뤄진다.

먼저, 도 16의 'M1'과 같은 상기 평형 상태는 상기 선체(110, 160)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(110, 160)의 자중 및 선체(110, 160)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태이다.

상기 평형 상태(M1)에서, 탑승자가 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동을 하여 본체부(160)에 하방 가압력을 가하면, 도 16의 'M2'과 같이 본체부(160)가 하강되어 하강 상태(M2)가 된다.

상기 평형 상태(M1)에서 상기 하강 상태(M2)로 진행되는 동안에, 상기 테일핀(171)은 반시계 방향으로 회동함과 함께 하측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(110, 160)가 추진력을 얻도록 한다.

또한, 테일핀(171)에 내장된 토션 스프링(174)은 비틀림 응력이 발생되어 유체압의 에너지를 저장하게 된다.

한편, 하강 상태(M2)에서는 평형 상태(M1)보다 본체부(160)가 수중으로 더욱 잠기게 되어 부력이 증강된 상태가 된다.

다음으로, 상기 하강 상태(M2)에서, 탑승자가 가압운동을 멈춰 본체부(160)에 가해지는 하방 가압력이 제거되면, 도 16의 'M3'과 같이, 본체부(160)의 증강된 부력에 의해 상기 본체부(160)가 상승하여 상승 상태(M3)가 된다.

상기 하강 상태(M2)에서 상기 상승 상태(M3)로 진행되는 동안에, 상기 테일핀(171)은 시계 방향으로 회동함과 함께 상측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(110, 160)가 추진력을 얻도록 한다.

또한, 상기 토션 스프링(174)은 상기 하강 상태(M2)에서 상기 상승 상태(M3)로 전환되는 시점에서 상기 테일핀(171)이 최초 상태로 원위치 되도록 복원력을 제공하여 추가적인 추진력을 얻도록 한다.

다음으로, 상기 상승 상태(M3)에서, 탑승자는 본체부(160)의 상승이 최대한 이뤄지게 하고, 다시 본체부(160)에 하방 가압력을 가하여 도 16의 'M4'와 같이 본체부(160)가 하강되어 하강 상태(M4)가 되도록 한다.

상술한 바와 같이, 하강 상태(M2, M4)와 상승 상태(M3)를 반복함으로써 선체(110, 160)가 추진력을 얻으며 전진하게 된다.

탑승자는 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동, 즉, 하방 가압력의 강도와 빈도를 조절함으로써 선체(110, 160)의 추진속도를 조절할 수 있다.

한편, 선체(110, 160)의 후미에 구비된 테일핀(171)은 형태와 크기를 변형함으로서 다양한 추진특성을 얻어낼 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

10:선체 13:발판부
20:테일핀 21:핀엔드
22:회동축 20':짧은 테일핀
20":긴 테일핀 30:가스스프링실린더
31:로드 32:테일핀 연결부
40:회동연결부 41:선체 연결부
50:핸들 51:핸들프레임
110:선수(Front hull) 111:용골(Keel)
112:러더(Rudder) 121:킹핀(King pin)
122:고정디스크(disk) 130:메인프레임(Main frame)
131:헤드튜브(Head tube) 132:스티어링튜브(Steering tube)
140:조타장치 141:조향핸들
142:핸들스템(Handle stem) 143:조향축
144:컨트롤바 145:트리거 암
151:상측 센터프레임 152:하측 센터프레임
153:클릿페달(Cleat pedal) 160:본체부(Main hull)
160a:본체 161:액슬마운트(Axle mount)
170:지느러미 수단 171:테일핀(Tail-fin)
173:핀엔드(Fin-end) 174:에너지 저장 수단
i:연결와이어 β:유체

Claims (14)

1. 추진 방향을 기준으로, 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 선체를 포함하며,
   상기 선체에 가해지는 탑승자의 하중과 선체의 자중 및 선체의 부력에 의해 탑승자를 지지 및 유지하는 평형 상태를 가지되,
   탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고,
   상기 하방 가압력의 제거와 선체의 증강된 부력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성되며,
   상기 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시, 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 선체의 후단 측에 위치하도록 구비된 지느러미 수단이 선체를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어내어 전방으로의 추진력을 얻도록 구성되되,
   상기 지느러미 수단은,
   상기 선체 측에 회동 가능한 상태로 설치되는 테일핀; 및
   하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 선체는,
   보조 부력체의 부착 또는 탈거가 가능한 수단을 구비하여, 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 평형 상태는,
   상기 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태인 것을 특징으로 하는 선박.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 지느러미 수단은,
   상기 선체의 최후단부 수중에 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 선체는,
   추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상이 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 선체의 상부 측에는 탑승자가 파지할 수 있는 핸들이 더욱 구비된 것을 특징으로 하는 선박.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 선체는,
   추진 방향을 따라 연장 형성된 복수의 본체가 횡열배치로 연결되며 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 본체부; 및
   상기 본체부의 전단 측에 메인프레임을 개재해서 연결되며 조타 수단으로 기능하는 선수부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 선수부는,
   수면에 대해 평면회동 가능한 형태로 상기 메인프레임의 전단 측에 축 결합되며, 상기 선체의 침로 제어를 위한 용골;을 포함하여 구성되고,
   상기 메인프레임은,
   조향 축; 상기 조향 축의 상부에 탑승자가 파지할 수 있도록 구비된 조향 핸들; 및 와이어를 개재하여 상기 선수부에 회동력을 전달하도록 상기 조향 축의 하부에 구비된 트리거 암;을 포함하여 구성되며,
   상기 조향 핸들을 회동 제어하여 상기 용골의 방향이 전환됨에 따라 상기 선수부가 조타 기능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 용골에는 후방으로 연장된 러더;가 구비된 것을 특징으로 하는 선박.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 본체는 적어도 하나의 센터프레임을 개재해서 상호 대칭이 되도록 고정 연결된 것을 특징으로 하는 선박.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 지느러미 수단은,
    상기 복수의 본체의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설되어 회동 가능한 형태로 축 결합된 테일핀; 및
    하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 본체는 최후단부에 구비된 액슬마운트를 포함하여 구성되고,
    상기 테일핀은 양단부에 각각 내장되어 설치된 토션 스프링, 상기 각 토션 스프링의 단부에 구비된 액슬을 포함하여 구성되며,
    상기 각 액슬이 상기 각 액슬마운트에 결합됨에 따라 상기 테일핀이 상기 복수의 본체의 최후단부에 축 결합되고, 상기 토션 스프링이 상기 에너지 저장 수단으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 선박.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 테일핀은 후방으로 연장되어 구비된 핀엔드;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
    

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