KR101447868B1

KR101447868B1 - 풍력 추진 선박

Info

Publication number: KR101447868B1
Application number: KR1020120138473A
Authority: KR
Inventors: 안성목; 권종오; 송윤영; 김진수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-10-07
Also published as: KR20140070228A

Abstract

화물선과 같은 대형 선박에 돛과 같은 역할을 하는 에어포일(Airfoil)을 설치하여 바람에 의한 추력을 발생시키는 풍력 추진 선박을 개시한다.
본 발명의 풍력 추진 선박은, 선박의 갑판에 설치되어 풍력에 의해 선박의 추력을 발생시키는 유선형의 에어포일, 및 에어포일에 결합되어 에어포일을 수평방향으로 이동시키는 마스트 이동부를 포함한다.

Description

풍력 추진 선박{Wind-propelled ship}

본 발명은 화물선과 같은 대형 선박에 돛과 같은 역할을 하는 에어포일(Airfoil)을 설치하여 바람에 의한 추력을 발생시키는 풍력 추진 선박에 관한 것이다.

화물선과 같은 대형 선박의 연비를 향상시키기 위해 화물선의 화물창 위에 돛의 역할을 할 수 있는 에어포일을 설치하여 풍력을 활용하여 추력(推力)을 얻는 연구가 활발하다. 풍력에 의해 추진되는 선박에는 화물창의 상부에 마스트(mast)가 설치되고 이 마스트에 바람을 받는 에어포일이 설치될 수 있다. 에어포일은 유압 액추에이터 등에 의해 바람을 최대로 받을 수 있는 각도로 회전될 수 있다.

이러한 에어포일은 리딩 에지(Leading edge) 부분과 트레일링 에지(trailing edge)부분이 마스트와 나란한 방향으로 배치될 수 있다.

그리고 에어포일은 액추에이터에 의해 회전되고 최대의 풍력을 받는 위치에 배치되면 바람을 받아 양력이 발생하고 이러한 양력은 최대 추력을 발생시킬 수 있다.

그러나 화물선과 같은 선박에 설치되는 에어포일은 마스트가 선박 갑판의 가운데 부분에 고정된 상태로 배치되어 풍향에 따라 다수의 에어포일의 간격을 조절하는데 어려움이 있어 선박의 최대 추력을 발생시키는데 한계를 가지는 문제점이 있다.

일본 공개특허공보 특개소60-094894호(1985. 05. 28 공개)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 에어포일의 위치를 가변시켜 풍향에 따라 인접하는 에어포일들과 간격을 조절하여 선박의 최대 추력을 얻을 수 있는 풍력 추진 선박을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박의 갑판에 설치되어 풍력에 의해 상기 선박의 추력을 발생시키는 유선형의 에어포일, 및 상기 에어포일에 결합되어 상기 에어포일을 수평방향으로 이동시키는 마스트 이동부를 포함하는 풍력 추진 선박을 제공한다.

상기 마스트 이동부는 상기 에어포일을 상기 선박의 폭 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 마스트 이동부는, 상기 갑판에 설치되는 가이드 레일, 상기 가이드 레일을 따라 이동되고, 상기 에어포일이 설치되는 받침대, 및 상기 받침대를 이동시키는 구동원을 포함할 수 있다.

상기 에어포일과 상기 마스트 이동부는 상기 선박의 길이방향으로 복수개가 설치되고, 상기 마스트 이동부는 인접한 에어포일 간의 거리가 멀어지는 방향으로 상기 에어포일을 이동시킬 수 있다.

상기 에어포일에는 풍향에 따라 상기 에어포일을 수평방향으로 회전시키는 에어포일 구동원이 연결될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 화물선과 같은 선박의 갑판에서 일정한 방향으로 마스트가 이동함으로써 마스트에 결합된 에어포일의 위치를 가변시켜 인접하는 에어포일과 간격을 조절하여 풍향에 따라 최대 추력을 얻을 수 있어 선박의 연비를 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 화물선의 화물창과 화물창 사이의 격벽의 상부측에 마스트가 이동할 수 있는 장치를 설치하여 구조적 안전성과 내구성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 에어포일(Airfoil)이 설치된 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 마스트와 에어포일이 이동할 수 있는 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 마스트와 에어포일을 이동시키는 장치의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 마스트와 에어포일의 위치가 가변된 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도로, 풍력 추진 선박을 도시하고 있다.

본 발명의 실시예의 풍력 추진 선박은 화물선과 같은 대형 선박이 적용될 수 있다. 그리고 이러한 대형 선박은 엔진을 구동원으로 하고, 바람에 의해 발생한 추력을 보조 동력으로 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예의 풍력 추진 선박은 갑판(D)의 상부에 마스트 이동부(1)가 설치되고, 마스트 이동부(1)에 마스트(3, Mast)가 세로 방향으로 설치될 수 있다. 마스트 이동부(1)는 다수가 간격을 이루어 설치될 수 있다.

그리고 마스트(3)에는 에어포일(5, Airfoil)이 결합된다. 또한 에어포일(5)에는 에어포일(5)을 회전시킬 수 있는 에어포일 구동원(도시생략)이 연결된다.

에어포일(5)은 대략 선수(船首) 측을 향하는 리딩 에지(5a, Leading edge)와 선미(船尾) 측을 향하는 트레일링 에지(5b, trailing edge)가 마스트(3)와 나란한 방향으로 배치될 수 있다.

에어포일(5)는 유선형으로 이루어질 수 있으며 적어도 일면이 곡면을 가지며 양면의 면적이 서로 다르게 이루어질 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 에어포일(5)은 항공기 날개에 사용되는 형상이 적용될 수 있다.

그리고 에어포일(5)을 회전시키는 에어포일 구동원은 유압 엑추에이터 또는 모터와 같은 것이 적용될 수 있다. 에어포일 구동원은 마스트(3)를 기준으로 에어포일(5)의 방향을 전환하는 회전을 수행할 수 있으며, 경우에 따라서는 마스트(3)와 에어포일(5)을 함께 회전시키는 구조로 설치될 수 있다.

한편, 상술한 마스트 이동부(1)는 선박 갑판의 폭 방향으로 설치되는 것이 바람직하다. 특히, 마스트 이동부(1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 화물선의 화물창(7)들 사이에 제공되는 격벽(9)이 배치된 부분의 갑판(11)에 설치되는 것이 바람직하다.

마스트 이동부(1)가 격벽(9)이 설치된 부분의 갑판(11)에 설치되는 것은 바람에 의해 강한 힘을 받는 에어포일(5)이 결합된 마스트(3)를 견고하게 지지하여 구조적으로 안정성을 유지하고 강성을 유지하여 내구성을 증대시키기 위한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도로, 마스트 이동부(1)를 도시하고 있다.

마스트 이동부(1)는 가이드 레일(13), 가이드(15), 받침대(17), 그리고 구동원(19)을 포함할 수 있다.

가이드 레일(13)은 화물창(7)의 격벽 위에 나란하게 쌍을 이루어 고정될 수 있다. 가이드 레일(13)은 가이드(15)가 원활하게 이동할 수 있도록 윗면이 더브테일 돌출부(13a)로 이루어질 수 있다. 그리고 가이드(15)는 가이드 레일(13)과 대응하는 구조로 더브테일 홈(15a)으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예는 가이드 레일(13)과 가이드(15)가 서로 밀착되어 선형적으로 미끄럼 이동하는 구조로 이루어지는 것이면 어느 것이나 적용될 수 있다.

그리고 가이드(15)의 상부에는 받침대(17)가 결합되고, 받침대(17)는 가이드(15)와 함께 이동할 수 있다. 받침대(17)에는 마스트(3)가 결합된다.

한편, 받침대(17)에는 구동원(19)이 결합되어 받침대(17)를 이동시킬 수 있다.

구동원(19)은 받침대(17)에 스크류부재(21)가 결합되고 스크류부재(21)는 모터(23)에 연결될 수 있다. 물론, 받침대(17)에는 스크류부재(21)에 대응하는 나선이 제공되는 것이 바람직하다. 모터(23)는 스크류부재(21)를 회전시켜 받침대(17)를 이동시킬 수 있다. 이러한 모터(23)는 별도의 제어장치에 의해 조작될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 풍력 추진 선박이 바람에 의해 추력을 얻는 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 풍력 추진 선박은 엔진이 장착되어 엔진을 메인 동력으로 사용하면서 항해를 할 수 있다. 이때 바람을 최대로 받을 수 있는 각도로 에어포일(3)을 회전시킨다. 그러면 에어포일(5)의 양면의 면적이 다르므로 선박이 진행하는 방향과 같은 방향으로 양력이 발생하여 선박은 추력을 얻게 된다.

풍력을 최대한 받기 위해 마스트(3)의 위치를 이동시킬 필요가 있으면, 작업자는 제어장치를 제어하여 모터(23)를 구동시킨다. 그러면 모터(23)의 구동에 따라 스크류부재(21)가 회전한다. 스크류부재(21)는 받침대(17)와 스크류 모양으로 결합되어 있으므로 스크류부재(21)는 제자리에서 회전하고 받침대(17)가 이동하게 된다. 받침대(17)는 가이드(15)에 결합되어 있고, 가이드(15)는 가이드 레일(13)에 결합되어 있으므로 받침대(17)가 이동할 수 있다. 받침대(17)가 적당한 위치로 이동하면 모터(23)를 제어하여 정지시킨다. 그러면 도 4에 도시한 바와 같이, 에어포일(5)은 인접하여 배치되는 에어포일(5)과 서로 다른 간격을 유지하면서 배치될 수 있다.

따라서 에어포일(5)들을 풍향에 따라 적절한 장소를 쉽게 이동시킬 수 있어 풍향에 따라 최대의 추력을 얻을 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1. 마스트 이동부, 3. 마스트,
5. 에어포일, 5a. 리딩 에지,
5b. 트레일링 에지, 7. 화물창,
9. 격벽, 11. 갑판,
13. 가이드 레일, 13a. 더브테일 돌출부,
15. 가이드, 15a. 더브테일 홈,
17. 받침대, 19. 구동원,
21. 스크류부재, 23. 모터

Claims

선박의 갑판에 설치되어 풍력에 의해 상기 선박의 추력을 발생시키는 유선형의 에어포일(5), 및
상기 에어포일(5)에 결합되어 상기 에어포일(5)을 수평방향으로 이동시키는 마스트 이동부(1)를 포함하며,
상기 마스트 이동부(1)는
상기 갑판에 상기 선박의 폭 방향으로 설치되는 가이드 레일(13),
상기 가이드 레일(13)을 따라 이동되고, 상기 에어포일(5)이 설치되는 받침대(17),
상기 받침대(17)에 나사 결합되는 스크류부재(21), 그리고
상기 스크류부재(21)를 회전이동시키는 모터(23)를 포함하고,
상기 에어포일(5)에는
풍향에 따라 상기 에어포일(5)을 수평방향으로 회전시키는 에어포일 구동원이 연결되는 풍력 추진 선박.
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제1항에 있어서,
상기 에어포일(5)과 상기 마스트 이동부(1)는 상기 선박의 길이방향으로 복수개가 설치되고,
상기 마스트 이동부(1)는 인접한 에어포일 간의 거리가 멀어지는 방향으로 상기 에어포일(5)을 이동시키는 풍력 추진 선박.
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