KR101334197B1 - 수직축 선박추진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부력체로 이루어진 발전장치와 선박추진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중에서 선박을 추진할 수 있는 수직축 선박추진장치와 선박이 이동할 때 발생하는 물의 흐름을 이용하여 전기를 생산하는 수직축 선박발전장치에 관한 것이다.
그 중에서, 선박추진장치는, 물 위에 뜰 수 있는 선박이나 플로트, 상기 선박이나 플로트의 일측에 형성되는 것으로, 일측에 개방부를 구비하는 선체(hull), 일측이 상기 개방부에 삽입되어 상기 선체(hull)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 날개부가 구비되어 있는 회전체 및 상기 선체(hull)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 회전체를 회전시킬 수 있는 회전력발생장치를 포함하는 선박추진장치에 있어서, 상기 날개부는 상기 회전체의 타측 외주면에 방사형으로 구비되는 것으로, 해수면에 대하여 수직방향으로 구비되는 다수개의 날개를 포함하며, 상기 날개부는 전체가 물속에 완전히 잠긴 상태에서 회전하도록 구성되며, 또한, 상기 선박추진장치는, 하나 또는 그 이상의 쌍(pair)으로 이루어지는 짝수개의 선체(hull)에 동시에 한 쌍씩 동수로 구비되어 쌍(pair)을 이루되, 상기 선박이나 플로트의 진행방향에서 내려오는 물의 저항을 받지 않도록, 물을 후방으로 밀어내는 역할을 하는 부분만 선체(hull) 밖으로 드러나고 나머지 부분은 선체(hull) 안쪽에 감춰지도록 구성될 수 있다.

Description

수직축 선박추진장치{VERTICAL PROPELLING APPARATUSES FOR SHIPS}

본 발명은 선박의 추진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중에서 선박을 추진할 수 있는 수직축 선박추진장치에 관한 것이다.

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

이러한 종래의 프로펠러형 추진장치는 보통 금속으로 제작되어지므로 그 자체의 무게가 무거워서 구동시 에너지의 소모가 많고, 또한 캐비테이션(Cavitation) 현상 때문에 추진장치의 성능을 최대로 활용할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 선박은 대부분 화석연료를 태워서 에너지를 얻어 운항을 하기 때문에 비경제적이고 동시에 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 추진장치 자체의 무게가 가벼우면서도 캐비테이션 현상을 수반하지 않는 선박추진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 물 위에 뜰 수 있는 선박이나 플로트, 상기 선박이나 플로트의 일측에 형성되는 것으로, 일측에 개방부를 구비하는 선체(hull), 일측이 상기 개방부에 삽입되어 상기 선체(hull)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 날개부가 구비되어 있는 회전체, 및 상기 선체(hull)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 회전체를 회전시킬 수 있는 회전력발생장치를 포함하는 선박추진장치에 있어서, 상기 날개부는 상기 회전체의 타측 외주면에 방사형으로 구비되는 것으로, 해수면에 대하여 수직방향으로 구비되는 다수개의 날개를 포함하며, 상기 날개부는 전체가 물속에 완전히 잠긴 상태에서 회전하도록 구성되며, 또한, 상기 선박추진장치는, 하나 또는 그 이상의 쌍(pair)으로 이루어지는 짝수개의 선체(hull)에 동시에 한 쌍씩 동수로 구비되어 쌍(pair)을 이루되, 상기 선박이나 플로트의 진행방향에서 내려오는 물의 저항을 받지 않도록, 물을 후방으로 밀어내는 역할을 하는 부분만 선체(hull) 밖으로 드러나고 나머지 부분은 선체(hull) 안쪽에 감춰지도록 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 수직축 회전체는 부력체로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 수직축 선박추진장치는 그 자체의 무게가 가벼워서 구동시 에너지의 소모가 적으므로 경제적이며, 그 구조가 견고하여 대형화에 용이하다.

또한, 본 발명에 따른 수직축 선박추진장치는 구동시 캐비테이션 현상을 수반하지 아니하고, 아울러 한 척의 선박에 다수개의 선박추진장치를 용이하게 설치할 수 있으므로 속도가 빠르다.

도 1은 본 발명에 따른 수직축 선박발전장치의 일실시예로서, 수직축 선박발전장치가 삼동선의 중앙 선체에 장착된 것을 뒤에서 본 단면도와 그 확대도.
도 2는 다수개의 날개지지프레임으로 이루어진 날개부의 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 접힘과 말림이 가능한 유연성을 가지는 동시에 유체의 투과를 차단하는 재질로 이루어진 날개가 날개지지프레임에 회동가능하게 결합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4은 도 3에 도시된 날개의 동작원리를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 두루말이형 날개의 구성을 나타내는 도면.
도 6은 날개지지프레임의 다양한 형태를 나타내는 도면.
도 7은 도 4에 도시된 동작원리로 동작하는 날개부를 구비한 수직축 선박추진장치가 쌍동선의 추진장치로 이용되는 경우를 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 수직축 선박추진장치가 구비된 쌍동선의 개략적인 구성을 나타내는 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 수직축 선박발전장치는 선박 특히 다동선(multihull)이나 플로트(float) 특히 메가플로트(mega-float)의 일측(하부)에 구비되어 선박이 이동할 때 발생하는 물의 흐름을 이용하여 전기를 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수직축 선박발전장치의 일실시예로서, 수직축 선박발전장치가 삼동선(trimaran)의 중앙 선체(hull)에 구비된 것을 뒤에서 본 단면도와 그 확대도이다.

도 1을 참조하면 삼동선(900)의 일측(하부)에 상하방향으로 형성되어진 중앙 선체(hull 905)의 일측에 형성시킨 빈공간 즉 개방부에 날개부(40)를 구비한 수직축 회전체(30)가 발전가능하게 설치되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 선박발전장치는 수직축 회전체(30) 및 발전수단을 포함하여 구성될 수 있다.

수직축 회전체(30)는 일측이 상기 개방부에 삽입되어 상기 삼동선(900)의 선체(hull)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 날개부(40)가 구비되어 있다. 상기 수직축 회전체(30)는 수평유동하는 유체의 흐름을 회전력으로 전환하여 전기를 생산할 수 있게 한다. 더불어 상기 개방부와 상기 수직축 회전체의 사이는 회전가능하게 결합되면서 방수밀봉될 수 있다.

상기 수직축 회전체(30)는 부력체(32, 36)로 이루어질 수 있다. 상기 부력체로 이루어진 회전체(30)는 편의상 밸러스트탱크(32)와 부력공간(36)으로 이루어지는 것으로 도시하였으나, 부력체 전체가 하나의 밸러스트탱크만으로 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 밸러스트탱크 내부에서 물이 채워지지 않은 나머지 공간이 부력공간(36)의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 다르게는, 부력체 전체가 하나의 부력공간만으로 이루어질 수도 있을 것이다.

또한, 상기 밸러스트탱크(32)는 회전체(30)의 회전 시 무게 중심이 중심 하방으로 쏠리게 하기 위하여, 다수개의 격실을 구획하지 않아도 무방하며 도시된 것처럼 뒤집힌 원뿔형상을 갖는 것이 바람직하다. 그러나 제작상의 편의를 고려하여 뒤집힌 다각뿔의 형상으로 이루어질 수도 있다.

발전수단으로서, 발전기(95)가 상기 삼동선(900)의 선체(hull)와 수직축 회전체(30)의 사이에 구비되어 전기를 생산할 수 있다. 이 경우 증속수단(90)이 추가로 구비되어 질 수 있음은 물론이다.

다르게는, 상기 수직축 회전체(30)의 중심부에는 상하방향으로 회전체중심축(38)이 구비되고, 상기 회전체중심축(38)의 타단에 발전기(95)가 연결되어 전기를 생산할 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 도 9의 굵은 원안에 도시된 바와 같이, 회전체중심축(38)의 타단에 회전자지지대(55)가 구비되고, 상기 회전자지지대(55)의 둘레 가장자리에 회전자(31)가 구비되는 동시에 선체의 일측 상기 회전자(31)와 대응되는 위치에 고정자(21)가 구비되어 회전자(31)와 고정자(21)의 상호작용에 의하여 전기를 생산할 수 있다.

상기 수직축 회전체(30)의 타측에는 수평유동하는 유체의 힘을 수직의 평면에 온전히 받아들여 회전력으로 전환하는데 필요한 수직의 날개부(40)가 방사형으로 구비된다. 본 발명에 따른 발전장치가 상기 수직의 날개부(40)를 이용하여 지속적으로 발전을 하기 위해서는 유체의 흐름이 어떠한 방향으로 이루어지건 간에 항상 일정한 방향으로 회전할 수 있는 특징을 지닌 날개부(40)가 구성되어야 한다.

도 2는 다수개의 날개지지프레임으로 이루어진 날개부의 구성의 일례를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 접힘과 말림이 가능한 유연성을 가지는 동시에 유체의 투과를 차단하는 재질로 이루어진 날개가 날개지지프레임에 회동가능하게 결합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 날개의 동작원리를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 두루말이형 날개의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 선박발전장치의 날개부(40)는, 유체가 자유로이 통과할 수 있도록 다수개의 통공을 형성하는 (다단으로 형성된 격자)망(web)형 구조를 구비하는 다수개의 날개지지프레임(41)과, 상기 날개지지프레임(41)에 결합되는 접힘과 말림이 가능한 유연성을 가지는 동시에 유체의 투과를 차단하는 재질로 이루어진 다수개의 날개(42)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 접힘과 말림이 가능한 유연성을 가지는 동시에 유체의 투과를 차단하는 재질로 이루어진 날개(42)의 일측 가장자리가 망(web)형 구조를 구비하는 날개지지프레임(41)의 일면에 회동가능하게 결합되고, 그 외의 3개의 측면 가장자리는 상기 날개지지프레임(41)으로부터 이격될 수 있도록 구비된다.

도 4에서 (a)를 참조하면, 일 방향으로 유체의 수평 유동이 이루어지는 경우, 날개지지프레임(41)의 우측(도면기준, 이하 동일)에 위치한 날개(42)들, 즉 유체의 수평유동이 이루어지는 방향의 반대방향에 위치한 날개(42)들은 망(web)형 구조를 구비하는 날개지지프레임(41)에 형성된 다수개의 통공을 통과한 유체의 수평 유동 압력이 상기 날개(42)들에 전달되어, 상기 날개(42)들이 (다단으로 형성된 격자)망(web)형 구조 표면으로부터 이격되며 펄럭이게 함으로써 유체의 흐름을 방해하지 않게 된다.

반대로, 날개지지프레임(41)의 좌측에 위치한 날개(42)들, 즉 유체의 수평유동이 이루어지는 방향에 대면되도록 위치한 날개(42)들은 유체의 수평유동 압력을 받아 망(web)형 구조의 표면에 밀착되며, 그 힘이 상기 날개지지프레임(41)의 좌측에 전달되면서 상기 날개지지프레임(41)을 회전시키게 된다. 그 결과, 유체의 수평 유동이 여하한 방향으로 이루어지건 간에, 도 4(a)의 날개지지프레임은 항상 일정한 방향(반시계방향)으로 회전하게 된다.

반면에, 도 4의 (b)의 경우는, 날개(42)가 도 4(a)와는 반대의 위치에 부착되도록 구성되어 있으므로, 상기 도 4(b)의 날개지지프레임(41)은 항상 도 4(a)의 날개지지프레임(41)과는 반대 방향으로 회전하게 될 것이다.

도 2를 참조하면, 날개부(40)의 외측면 둘레에는 (다단으로 형성된 격자)망(web)형 구조를 구비하는 이물질막이(43)가 더 구비될 수 있다. 이물질막이(43)의 격자 간격은 날개지지프레임(41)의 격자 간격보다 조밀하게 형성될 수 있다. 그 결과, 전체적으로 망(web)형 구조를 구비하는 날개부는 기존의 발명들에 사용되어진 날개부의 구성에 비해 경량화될 수 있으며 또한 대형화에 유리한 구조를 형성하게 된다. 또한, 상기 이물질막이(43)와 날개지지프레임(41)의 표면에는 물이나 공기 등을 지속적으로 분출하여 이물질의 흡착을 방해하기 위한 이물질흡착방해수단(미도시)이 추가로 구비되어질 수 있다. 또한, 상기 날개지지프레임은 제작, 유지, 보수의 편의를 위하여 조립식으로 제작되어지는 것이 바람직할 것이다.

한편, 본 발명의 날개의 작동원리에 따라 날개를 접힘 또는 말림이 가능하게 구성하는 경우와 유사한 작동원리로 작동하는 날개를 구비한 기존의 발명들(KR 10-2011-0069751 "조류발전장치(TIDAL CURRENTPOWER PLANT)"; KR 10-2010-0039939 A "수력 발전 장치(A HYDROELECTRIC PLANT)")은 여러개 존재한다.

상기 유사 발명들에 사용된 날개가 금속이나 플라스틱 등의 재질로 이루어진 평판날개(회전판, 물막이판)로 구성되는 것과는 달리, 본 발명의 날개는 접힘과 말림이 가능하면서도 직립가능한 방수재질 즉 무게가 가볍고 부드러운 천과 같은 재질로 이루어진다. 그리하여 상기 평판날개보다 내구성이 강하고 가벼우므로 대형화에 유리하다.

또한, 상기 유사 발명들은 날개의 결합형태로 경첩(hinge) 등의 구성이 이용되므로 경첩(hinge) 자체의 기계적 내구성이 문제가 될 수 있고 또한 상기 평판날개가 수중에 설치되는 경우에는 패류나 이물질 등이 흡착되어 상기 평판날개의 정상적인 작동이 방해를 받을 소지가 많을 것이다. 특히, 상기 평판날개들이 풍력발전장치에 사용되는 경우에는 강풍 속에서 덜컹거리며 잘 견디지 못하여 그 작동에 문제가 발생할 수도 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 날개의 결합형태로 경첩(hinge) 등의 구성을 이용하지 않고 (다단으로 형성된 격자)망(web)형 구조를 구비하는 다수개의 날개지지프레임의 일면에 천과 같이 부드러운 재질로 이루어진 날개의 일측 가장자리가 직접 회동가능하게 부착되므로 훨씬 더 유연하게 작동할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 날개는 접힘과 말림이 가능하면서도 직립가능한 방수재질로 이루어질 수 있으며, 상기 날개(42)의 타측에는 상기 날개(42)가 아래로 처지는 것을 방지하기 위하여 헬륨주머니(85) 등과 같은 직립보강수단이 구비될 수 있다(도 5 참조). 다르게는, 단단한 철심 등을 날개의 테두리 부분에 두르는 직립보강수단이 강구될 수도 있을 것이다. 또한, 날개(42)가 도면에 도시된 것처럼 좌우방향으로 회동가능하게 결합된 것과는 달리, 날개(42)의 상단부분의 가장자리가 망(web)형 구조를 구비하는 날개지지프레임(41)의 상단면에 상하방향으로 회동가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 유체의 수평 유동 압력에 의하여 위쪽으로 들렸던 날개(42)가 아래쪽으로 내려와 상하방향으로 직립하기 위하여 상기 날개(42)의 하단부분에 철심 등을 삽입하는 등 적당히 무거운 추(錘)의 역할을 할 수 있는 직립보강수단이 구비될 수도 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 접힘과 말림이 가능한 유연성을 가지는 동시에 유체의 투과를 차단하는 재질로 이루어진 날개(42)는 망(web)형 구조를 구비하는 날개지지프레임(41)의 일면에 날개의 일측 가장자리를 직접 부착 고정시키는 고정형 날개와 두루말이형 날개(80)로 구성될 수 있다. 도 6에 도시된 두루말이형 날개(80)는 두루말이 형태로 말림 가능하게 구성됨으로써, 해수의 수평유동 속도가 빠를 때는 그 길이를 짧게 조정하고, 속도가 느릴 때는 그 길이를 길게 조정할 수 있다. 따라서, 두루말이형 날개(80)에 의해 선박발전장치의 수직축 회전체(30)의 회전속도를 항상 일정하게 조절할 수 있다. 이 경우, 두루말이형 날개(80)는 날개부(40)의 일부에만 부분적으로 설치될 수도 있다. 결국, 날개부의 일부는 고정형 날개로 구성되고 다른 일부는 두루말이형 날개(80)로 구성됨으로써, 유체의 속도에 대해 적절히 대응하면서 구동 가능하다.

두루말이형 날개(80)는 도 5에 도시된 바와 같이 날개말림축(81)과, 날개돌기(84) 및 날개깃(82)을 포함하여 구성될 수 있다. 날개말림축(81)은 봉(stick) 형상으로 구성될 수 있으며, 상기 날개말림축(81)에 날개돌기(84)가 구비되어 있다. 날개돌기(84)는 도면에 도시된 바와 같이 날개말림축(81)의 적어도 하나 이상의 부위에 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 각각의 부위에는 하나 또는 그 이상의 날개돌기(84)가 방사형으로 구비될 수 있다.

상기 날개깃(82)은 접힘과 말림이 가능하면서도 직립이 가능한 방수 재질로 이루어질 수 있고, 일측 가장자리가 날개말림축(81)에 결합되며, 날개돌기(84)와 동일선상에는 다수개의 삽입홀(83)이 천공된다. 날개돌기(84)는 날개말림축(81)에 방사형으로 배치되어 삽입홀(83)에 삽입되는 것으로, 꺽쇠형으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 두루말이형 날개(80)는 말림 동작이 원활하게 수행될 수 있다. 이러한 두루말이형 날개(80)는 날개부에 탈부착 가능하게 구비되어, 설치 및 수리를 용이하게 한다. 그리하여 날개말림축(81)을 일방향으로 회전시키면 날개돌기(84)가 삽입홀(83)에 삽입되면서 날개깃(82)이 날개말림축(81)에 말리게 되어 결과적으로 날개깃(82)이 짧아지게 되고, 날개말림축(81)을 반대방향으로 회전시키면 날개말림축(81)에 말려있던 날개깃(82)이 풀리면서 결과적으로 날개깃(82)이 길어지게 된다. 그리고, 상기 날개깃(82)의 말림과 풀림은 날개부의 회전속도에 따라 자동으로 조절될 수 있도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 날개지지프레임(41)은 도 6에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 수평유동하는 유체가 날개부(40)를 회전시키는 과정에서 위, 아래로 밀리며 새어나가는 것을 방지하기 위하여 상기 날개부(40)의 상부 및/또는 하부에 수평방향으로 덮개(미도시)가 구비될 수도 있을 것이다. 특히, 상기 덮개는 중심부의 부력기능을 강화하기 위하여 중심부가 솟아오른 원추(삿갓)형으로 이루어진 부력공간을 구비하는 형태로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같은 구성에서, 본 발명에 따른 수직축 선박발전장치는 선박이나 플로트의 일측(하부)에 상하방향으로 형성되어지는 선체(hull)의 개방부에 구비되어 상기 선박이나 플로트가 이동할 때 발생하는 물의 흐름을 이용하여 발전을 할 수 있다.

한편, 발전장치와 추진장치는 동전의 앞뒷면의 관계이다. 즉, 유체의 흐름을 이용하여 회전체(30)를 회전시켜 전기를 생산하면 발전장치가 되는 것이고, 상기 회전체(30)에 회전력을 가함으로써 선박을 추진하면 추진장치가 되는 것이다.

그리하여, 도 4에 도시된 동작원리로 동작하는 날개부(평판날개가 경첩(hinge) 등의 구성을 이용하여 날개지지프레임의 일면에 회동가능하게 결합되는 경우 또는 본 발명에 따른 접힘 또는 말림이 가능한 날개가 날개지지프레임의 일면에 회동가능하게 결합되는 경우 등)가 선박추진장치에 이용되기 위해서는 도 4에 도시된 동작원리가 역으로 적용되어야 한다. 즉, 상기 회동가능하게 결합된 날개들이 유체를 후방으로 밀어낼 수 있도록 구성되어야 한다.

도 7은 도 4에 도시된 동작원리로 동작하는 날개부를 구비한 선박추진장치가 쌍동선(catamaran)의 선체(hull)의 개방부에 구비된 것을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7에서는 설명의 편의상 쌍동선(901)의 갑판 부분의 도시는 생략하였고, A, B 두 개의 선체(905)만 도시하였다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 선박추진장치는 보다 효율적인 추진을 위하여 날개부(40)와 대응날개부(70)의 쌍(pair)으로 이루어진 선박추진장치가 A, B 각각의 선체(905)에 두 개씩 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 쌍동선(901)의 효율적인 추진을 위하여 우측 B선체에는 날개부(40)가 하나 또는 그 이상 구비되고, 동시에 좌측 A선체에는 대응날개부(70)가 하나 또는 그 이상이 구비될 수 있다. 이때 양측 선체에 구비되는 날개부(40)와 대응날개부(70)의 개수는 반드시 동수로 구비되어 쌍을 이루도록 하는 것이 바람직하다. 아울러, 후방으로 물을 밀어낸 날개가 다시 물을 밀어낼 수 있는 위치로 되돌아오는 도중에 선박의 진행방향에서 내려오는 물의 저항을 받지 않도록, 물을 후방으로 밀어내는 역할을 하는 부분(날개부(40)들의 우측, 대응날개부(70)들의 좌측)만 선체 밖으로 드러나고 나머지 부분(날개부(40)들의 좌측, 대응날개부(70)들의 우측)은 선체(A, B) 안쪽에 감춰지도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리하여, 외부에서 회전체(30)에 회전력을 가하여 쌍(40+70)으로 이루어진 날개부들을 동시에 회전시키면 상기 날개부들(40, 70)이 물을 후방으로 밀어냄으로써 선박을 앞으로 추진시킬 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 수직축 선박추진장치가 구비된 쌍동선(Catamaran)의 개략적인 구성을 나타내는 측면도이고,

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 수직축 선박추진장치는 쌍동선(901)의 선체(905)의 일측(하부) 개방부 즉 수중에 구비되어 선박을 추진시킬 수 있다. 본 발명에 따른 수직축 선박추진장치는 수직축 회전체(30) 및 회전력발생장치(906)를 포함하여 구성될 수 있다.

회전력발생장치(906)는 선박(901)의 선체(905)의 내부에 구비되는 것으로, 모터나 엔진 등에 의하여 회전력을 발생시키는 장치이다.

수직축 회전체(30)는 상기 회전력발생장치(906)에 연결되는 것으로, 회전력발생장치(906)에서 발생한 회전력이 상기 수직축 회전체(30)에 전달되어 날개부(70)를 회전시킴으로써 선박을 추진할 수 있는 추진력을 얻을 수 있다.

다르게는, 상기 회전력발생장치(906)에서 발생한 회전력을 상기 수직축 회전체(30)에 전달하는 역할을 하는 회전력전달장치(907)가 추가로 구비될 수 있다.

상기 회전체(30)는 부력체(32, 36)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 수직축 회전체(30)의 중심부에는 상하방향으로 회전체중심축(38)이 구비되고, 상기 회전체중심축(38)의 타단에 상기 회전력발생장치(906)가 연결될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기와 같은 구성의 추진장치는 선박, 특히 다동선(multihull)의 추진장치로 더욱 유용하게 이용할 수 있다.

전술한 수직축 회전체(30)는 회전력발생장치(906)에서 발생한 회전력을 선박을 추진하기 위한 추진력으로 전환하는데 필요한 수직의 날개부(40, 70)를 구비할 수 있다. 상기 날개부(40, 70)의 제 1 구성예로서 금속이나 플라스틱 등의 재질로 이루어진 다수개의 평판날개가 상기 수직축 회전체(30)의 일측 외주면에 방사형으로 결합되어질 수 있다.

다르게는, 상기 날개부(40, 70)의 제 2 구성예로서, 날개부 자체의 무게를 감소시키기 위하여, 수직축 회전체(30)의 일측 외주면에 방사형으로 결합되는 (다단으로 형성된 격자)망(web)형 구조를 구비하는 다수개의 날개지지프레임(41)과, 상기 날개지지프레임(41)에 형성된 다수개의 격자구멍들을 차단할 수 있도록 날개지지프레임(41)의 표면에 부착되는 접힘과 말림이 가능한 가볍고 부드러운 천과 같은 방수재질로 이루어지는 날개로 구성되어질 수 있다.(도 2 참조) 그 결과, 상기 구성으로 이루어진 날개부(40, 70)는 평판날개로 이루어진 구성에 비해 경량화될 수 있으며 또한 대형화에 유리한 구조를 형성하게 된다.

전술한 제1, 제2 구성예의 날개부들은 날개가 날개지지프레임의 수직면을 완전히 차단할 수 있는 구성으로 이루어지므로, 상기 날개부들을 구비한 선박추진장치는 전후진이 자유롭지만, 또 다른 구성예로서 평판날개가 경첩(hinge) 등의 구성을 이용하여 날개지지프레임의 일면에 회동가능하게 결합되는 경우 또는 본 발명에 따라 날개가 접힘 또는 말림이 가능할 수 있도록 즉 날개의 일측 가장자리만 망(web)형 구조를 구비하는 날개지지프레임의 일면에 회동가능하게 결합되는 경우에는 후진이 불가능하다. 그러므로, 후진을 하기 위해서는 상기 날개지지프레임의 반대면에도 회동가능하게 결합되는 날개들이 추가로 구비되어야 할 것이다. 본 발명에 따른 두루말이형날개(80)가 구비되어지는 경우도 마찬가지이다.

본 발명에 따른 수직축 선박추진장치의 또 다른 실시예에서는 기존의 선박 특히 단동선(monohull)의 좌우에 두 개의 선체(hull)를 추가로 형성시킨 후, 상기 추가된 두 개의 선체(hull)에 본 발명에 따른 선박추진장치와 발전장치를 구비시킴으로서 기존의 선박을 개량할 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

21: 고정자 30: 회전체
31: 회전자 32: 밸러스트탱크
36: 부력공간 38: 회전체중심축
40: 날개부 41: 날개지지프레임
42: 날개 43: 이물질막이
55: 회전자지지대 70: 대응날개부
80: 두루말이형 날개 81: 날개말림축
82: 날개깃 83: 삽입홀
84: 날개돌기 85: 직립보강수단
90: 증속수단 95: 발전기
900: 삼동선(trimaran) 901: 쌍동선(Catamaran)
905: 선체(hull) 906: 회전력발생장치
907 : 회전력전달장치

Claims (9)

1. 물 위에 뜰 수 있는 선박이나 플로트;
   상기 선박이나 플로트의 일측에 형성되는 것으로, 일측에 개방부를 구비하는 선체(hull);
   일측이 상기 개방부에 삽입되어 상기 선체(hull)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에는 날개부가 구비되어 있는 회전체; 및
   상기 선체(hull)의 내부에 구비되는 것으로, 상기 회전체를 회전시킬 수 있는 회전력발생장치;
   를 포함하는 선박추진장치에 있어서,
   상기 날개부는 상기 회전체의 타측 외주면에 방사형으로 구비되는 것으로, 해수면에 대하여 수직방향으로 구비되는 다수개의 날개를 포함하며,
   상기 날개부는 전체가 물속에 완전히 잠긴 상태에서 회전하도록 구성되며,
   또한, 상기 선박추진장치는, 하나 또는 그 이상의 쌍(pair)으로 이루어지는 짝수개의 선체(hull)에 동시에 한 쌍씩 동수로 구비되어 쌍(pair)을 이루되, 상기 선박이나 플로트의 진행방향에서 내려오는 물의 저항을 받지 않도록, 물을 후방으로 밀어내는 역할을 하는 부분만 선체(hull) 밖으로 드러나고 나머지 부분은 선체(hull) 안쪽에 감춰지도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 수직축 선박추진장치.
   
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3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전체는 부력체로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 수직축 선박추진장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전체의 타측에 구비되는 날개부는,
   방사형으로 구비되어지는 다수개의 날개지지프레임; 및
   상기 날개지지프레임의 일면에 결합되어지는 날개;
   를 포함하며,
   상기 날개지지프레임은 다수개의 바(bar)가 결합되어 이루어지며,
   상기 날개지지프레임은 유체가 자유로이 통과할 수 있도록 다수개의 통공을 형성하는 망(web)형 구조를 구비하고,
   상기 날개지지프레임의 망(web)형 구조는 유체의 유동 압력을 받은 날개가 망(web)형 구조 표면에 밀착되면서 전달하는 압력을 지탱할 수 있도록 형성되고,
   상기 날개는 접힘 또는 말림이 가능한 유연성을 가지는 재질 및 유체의 투과를 차단하는 재질로 이루어지고,
   또한, 상기 날개는 유체가 날개지지프레임의 다수개의 통공을 통과하는 것을 차단하도록 구성됨으로써, 상기 날개가 유체의 유동 압력을 흡수하여 날개지지프레임에 전달하는 것을 특징으로 하는 수직축 선박추진장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 날개지지프레임의 일면에 결합되어지는 날개는 복수개로 구비되며, 상기 복수개의 날개의 일측 가장자리는 상기 날개지지프레임의 일면에 회동가능하게 결합되고, 다른 측면들은 상기 날개지지프레임의 망(web)형 구조 표면으로부터 이격될 수 있도록 구비되거나,
   상기 복수개의 날개 중 일부 또는 전부는,
   날개의 전체측면이 상기 날개지지프레임의 일면에 부착, 고정됨으로써, 상기 날개지지프레임에 구비되는 다수개의 통공이 형성된 망(web)형 구조의 표면 전체를 완전히 덮어서 차단하는 상태로 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 수직축 선박추진장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전체의 타측에 구비되는 날개부는,
   다수개의 평판날개가 상기 회전체의 타측 외주면에 방사형으로 구비되되,
   상기 다수개의 평판날개는 수평유동하는 물의 흐름을 수직방향으로 완전히 차단할 수 있게 구성되어질 수 있는 것을 특징으로 하는 수직축 선박추진장치.
   
   
   
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