KR101557629B1

KR101557629B1 - 선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101557629B1
Application number: KR1020107023969A
Authority: KR
Inventors: 스벤-군나르 칼슨; 라이마 아아르토자르비; 라르스 앤더슨
Original assignee: 롤스 로이스 아베
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2015-10-06
Also published as: NZ587953A; CA2719245A1; EP2254787A1; DK2254787T3; EP2254787B1; US20110045717A1; AU2009229579A1; US8562382B2; CN102015439A; CY1118301T1; KR20100124849A; EP2254787A4; JP5669719B2; AU2009229579B2; CN102015439B; JP2011515279A; ES2603565T3; WO2009120143A1

Abstract

본 발명은 선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법 및 시스템에 관한 것이며, 상기 추진 시스템이 선체에 장착되고 0.3 m 이상의 직경을 갖는 횡단면 출구 영역(A)을 갖는 출구(5)에서 종결되는 노즐(4)을 구비한 스테이터 쉘(1)과, 상기 스테이터 쉘(1)에 부착되고 상류 입구(7)를 갖는 임펠러 하우징(6), 및 임펠러의 회전시 워터 제트를 형성하도록 상기 입구(7)로부터 물을 수용하고 상기 스테이터 쉘(1)의 노즐(4)을 통해 물을 방출시키기 위해 상기 임펠러 하우징(6) 내에 회전가능하게 장착되는 임펠러를 포함하며, 상기 방법이 상기 워터 제트 추진 시스템의 시동 상태 중에 상기 노즐(4)을 부분적으로 폐쇄함으로써 출구 영역을 감소시키는 단계를 포함하며, 상기 노즐(4)을 통해 상기 임펠러 하우징 내측으로 공기 유입을 억제하도록 배열되는 공기 역류 억제 장치(8,9;18)가 제공된다.

Description

선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법 및 시스템 {METHOD FOR SYSTEM FOR A WATER JET PROPULSION SYSTEM FOR A SHIP}

본 발명은 선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 상기 추진 시스템은 출구가 횡단면 출구 영역에서 종결되는 노즐을 가지며 선체에 장착되는 스테이터 쉘(stator shell), 상류 입구를 가지며 상기 스테이터 쉘에 부착되는 임펠러 하우징, 및 임펠러의 회전시 워터 제트를 형성하도록 상기 입구로부터 물을 수용하고 상기 스테이터 쉘의 노즐을 통해 물을 방출시키기 위해 상기 임펠러 하우징 내에 회전가능하게 장착되는 임펠러를 포함하며, 상기 방법은 상기 워터 제트 추진 시스템의 시동 상태 중에 노즐을 부분적으로 폐쇄시킴으로써 상기 출구 영역을 감소시키는 단계를 포함한다.

선박용 대형 워터 제트 추진 유닛을 시동시키기 위해서는 추진력을 얻기 위해 임펠러 하우징 내에 충분한 물을 제공 및/또는 특별한 조치를 취해야 할 필요가 있다. 이러한 문제점은 대부분의 워터 제트 선박들과 관련하여 존재할 뿐만 아니라, 워터 제트에 의해 동력을 얻는 선박들에도 존재하며, 몇몇 이유로 임펠러 하우징의 상당한 부분이 수면 위에 위치될 것이다. 즉, 워터 제트 유닛은 전체적으로 수중에 잠길 뿐만 아니라, 수면 아래에 부분적으로 위치된다. 그 자체로 공지된 바와 같이, 시동 상태와 관련하여 임펠러 하우징이 물로 채워져야 함을 의미하는 프라이밍(priming)으로 보통 공지된 것을 수행해야 할 필요가 있다.

JP 7215294 호에서, 워터 제트 추진 유닛은 진공 펌프에 연결된 탱크로부터 진공에 의해 프라이밍되며, 또한 US 3,970,027 호에는 물로 보우(bow) 스티어링 펌프를 채우기 위해 진공 펌프를 이용하는 보우 스티어링 펌프용 프라이밍 수단이 설명되어 있다. 따라서 추가의 펌프가 사용되어야 하는데, 이는 비용 추가적이며 또한 신뢰성 관점에서 위험 요인이다.

JP 1262289 호에는 펌프 임펠러에 의해 가압된 부분 워터 제트를 워터 노즐에 의해 저속으로 펌프 임펠러의 전방 유동부의 수관 내측으로 분무하고, 펌프 흡입 측에서의 임의의 진공 현상(cavitation)을 방지함으로써 신속한 시동이 가능한 워터 추진 유닛이 설명되어 있다. 따라서, 본 경우에서 해결책도 전술한 바와 동일한 단점을 유발하는 추가의 기계 가공을 필요로 한다.

US 5,634,831호에는 신뢰성과 관련하여 불확실한 일면도 포함하며 복잡 및/또는 고가인 다른 공지의 해결책을 설명하고 있다. 본 공보에는 두 개의 카운더 회전 임펠러를 사용하는 워터 제트 추진 유닛을 설명하고 있다. 노즐 섹션은 펌프 프라이밍을 유지하면서 고 질량/저압 작동을 가능하게 하는 드로틀 출구를 포함한다. 일 실시예에서, 드로틀 장치는 유속이 증가할 때 노즐 섹션의 벽 내에 제공된 오목부 내측으로 다시 이동하며 방출 개구 상류에 있는 노즐 섹션의 내측에 장착되는 두 개의 스프링 장전식 플랩을 사용한다. 다른 실시예에서, 드로틀 장치는 원형 테두리에 고정되는 일련의 얇은 가요성 스트립을 포함한다. 가요성 고무 링 또는 코일 스프링이 수축된 노즐 개구를 형성하도록 가요성 스트립의 자유 단부에 제공된다. 얇은 고무 슬리브가 압력 증가시 물의 손실을 방지하고 노즐 개구를 팽창시키도록 스트립 위에 끼워 맞춰진다.

JP-06-001288 호에는 프라이밍을 돕기 위한 또 다른 해결책을 제시한다. 본 공보에서 프라이밍 중 차단 위치로 이동시키기 위한, 즉 출구를 전체적으로 차단하기 위한 가동성 원추형 부품이 제공된다. 그러한 해결책은 복잡하고 고가임이 증명되었다. 또한, 적어도 신뢰성 관점에서 단점인 복잡한 제어 기구를 필요로 한다.

또한, US 6,422,904 B1호 및 WO 9821090호에는 워터 제트 추진 유닛의 프라이밍을 가능하게 하는 공지의 대체안이 제시되어 있다. 두 개의 카운터 회전 임펠러를 사용하는 소형 베슬(vessle) 및 스프링 장전된 가요성 스커트가 프라이밍 및 유닛 내측의 압력 제어를 용이하게 한다. 또한 본 공보의 해결책도 특히 대형 워터 제트 유닛과 관련하여 단점을 나타낸다.

본 발명의 목적은 전술한 단점들 중의 어느 하나를 제거 또는 적어도 최소화하기 위한 것이며, 이는 특허청구범위 제 1항에 정의된 방법에 의해 달성된다. 본 발명으로 인해, 다소 놀랍게도 공기가 시동중에 출구를 통해 임펠러 하우징으로 유입되는 것을 방지하는 공기 역류 수단을 제공함으로써 충분한 프라이밍이 달성된다는 발견에 기초하여, 출구를 전체적으로 물리적으로 차단할 필요 없이 소정의 프라이밍을 달성할 수 있다. 본 발명에 의해, 임펠러 하우징의 입구가 (수직 연장부, 즉 원형인 경우 입구 직경의)15% 정도, 때론 심지어 10% 이하까지 또는 10%에 가까운 정도로 수중에 있는 상황에서 성공적인 프라이밍을 달성할 수 있다.

위의 첫 번째 문단에서 정의된 방법에서, 이러한 목적은 출구를 통해 임펠러 하우징으로의 공기의 역류를 억제하고 노즐 출구에 장착되는 장치를 제공하고, 공기 역류의 억제를 달성하기 위해 프라이밍 단계 중에 출구 노즐로부터의 제트 스트림의 상승 효과적 사용이 제공되는 경우에 소정의 공기 역류를 달성하기 위해 출구를 전체적으로 물리적으로 차단할 필요가 없는 본 발명에 따른 발견으로 신뢰성 있고 비용 효율적인 해결책을 제공함으로써, 본 발명에 따라 달성된다. 또한, 본 발명의 바람직한 일면에 따라, 제트 스트림의 유동이 충분히 증가 되는대로, 즉 프라이밍이 성공적으로 달성 되는대로, 제트 스트림에 의해 자동으로 활성화되도록 설계된 억제 및/또는 차단 장치의 사용을 용이하게 한다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 장치는 적어도 두 위치들 사이에서 이동가능한 적어도 하나의 차단 부재를 포함하며, 상기 하나의 위치는 대부분의 출구 영역을 차단하는 위치이며, 다른 하나의 위치는 노즐 출구에서 불필요한 유동 제한 형성을 방지하는 위치이다.

본 발명으로 인해, 워터 제트 추진 시스템의 프라이밍은 비용 효과적인 해결책에 의해 쉽고 신뢰성 있게 달성된다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 목적은 워터 제트 추진 시스템이 적어도 두 단부 위치들 사이에서 이동가능하고 노즐 출구에 장착되는 적어도 두 개의 피봇 플랩을 포함하는 것에 의해 달성되며, 상기 하나의 위치는 대부분의 출구 영역을 차단하는 위치이며, 다른 하나의 위치는 노즐 출구에서 불필요한 유동 제한 형성을 방지하는 위치이다.

이후에, 본 발명은 바람직한 실시예들과 첨부 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 대부분의 출구 영역을 차단하는 폐쇄 위치에 도시되고 노즐 출구에 장착되는 두 개의 피봇 플랩을 포함하는 본 발명에 따른 워터 제트 추진 유닛의 바람직한 실시예의 사시도이며,
도 2는 노즐 출구에 불필요한 유동 제한을 방지하는 개방 위치에 도시되고 변형 설계된 두 개의 피봇 플랩을 갖는 도 1의 워터 제트 추진 유닛의 사시도이며,
도 3 및 도 3a는 본 발명에 따른 탄성 기구의 실시예의 상세도이며,
도 4는 소정 기능을 달성하기 위해 워터 커튼 생성 수단을 포함하는 본 발명에 따른 워터 제트 추진 유닛의 다른 실시예의 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 워터 제트 추진 유닛은 선박 용도로 구성되었으며 도시 않은 수직면에 대해 대칭으로 놓인 두 개의 브라켓(2,3)을 구비함으로써, 도시 않은 선체의 후미에 장착되도록 구성된 스테이터 쉘(1)을 포함한다. 스테이터 쉘(1)은 횡단면 출구 영역(A)을 갖는 출구(5)에서 종결되는 노즐(4)을 가진다. 워터 제트 추진 유닛은 스테이터 쉘(1)에 부착되고 상류 입구(7)를 가지는 임펠러 하우징(6)을 포함하며, 임펠러의 회전시 워터 제트를 생성하도록 입구(7)로부터 물을 수용하고 스테이터 쉘(1)의 노즐(4)을 통해 물을 방출하기 위해 임펠러 하우징(6) 내에 회전 가능하게 장착되는 도시 않은 임펠러도 포함하며, 워터 제트 추진 시스템의 시동 상태 중에 출구(5)를 통해 임펠러 하우징 내측으로 공기가 유입되는 것을 억제하기 위한 수단이 제공된다.

임펠러 하우징이 본 발명에 따라 어떤 레벨 이하로 단지 부분적으로 수중에 있는 위치에서만 프라이밍이 있을 필요가 있음은 당업자에게 분명하다. 정상적으로 임펠러 하우징이 약 50%로 수중에 있으면, 즉 임펠러 입구(7)의 수직 연장 거리(D₇)가 적어도 50% 만큼 물로 채워져 있으면 프라이밍 필요가 없다. 50% 이하에서 많은 워터 제트는 임펠러의 설계에 따라 시동 상태 중에 문제점을 가질 것이다. 상기 레벨이 매우 낮다면 정말로 모든 워터 제트는 그와 같은 문제점들에 봉착할 것이다. 몇몇 설비 중에 본 발명에 의해, 약 10% 정도의 낮은 레벨을 갖는 워터 제트의 성공적인 시동을 달성할 수 있다는 것이 테스트에 의해 밝혀졌다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 그러한 억제 방법은 두 개의 위치들 사이에서 이동가능하고 노즐 출구(5)에 장착되는 두 개의 피봇 플랩(8,9)에 의해 노즐(4)을 부분적으로 차단함으로써 달성되며, 상기 하나의 위치는 출구 영역의 대부분을 차단하는 위치이며 다른 하나의 위치는 노즐 출구(5)에서 불필요한 유동 제한을 방지하는 위치이다.

본 발명의 주요 장점은 출구(5)를 100% 차단할 필요가 없다는 점이며, 이는 그러한 원리에 따른 기능을 충족시킬 수 있는 다양한 설계를 사용할 수 있는 다수의 가능성을 초래한다. 그 결과로써, 현존하는 종래 기술에 비해 매우 비용 효과적인 해결책이 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 기본 원리는 100% 차단의 사용을 배제하지 않는다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 플랩(8,9)은 유압으로 조정가능하며 출구(5)에 인접한 노즐(4)의 외측에 위치된 수직 배열된 힌지(11)에 힌지 결합된다. 힌지(11)는 바람직하게, 상부 및 하부에 두 개의 수직 배열된 피봇 지점을 형성하도록 배열된다. 유체는 도시 않은 적합한 펌프로부터 호스(12,13)를 통해 유도되며, 상기 호스 각각은 도시 않은 소형 유압 모터와 통합된다. 물론, 바람직하게 플랩(8,9)을 조정하기 위한 유압 시스템을 충분한 동력을 전달하는 피스톤용 모터 또는 어떤 다른 종래의 힘 전달 수단으로 대체될 수 있다.

플랩(8,9)은 수동으로 제어 또는 도시 않은 어떤 종래의 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 힌지(11) 중 하나에 인접한 곳에 중간 위치, 즉 폐쇄 위치 또는 개방 위치로부터 어떤 방향으로 플랩(8,9)을 압박할 탄성 기구(17,18)(도 3 참조)가 배열된다. 그러한 실시예의 주요 장점은 플랩(8,9)에 대한 간단한 조정 시스템을 가능하게 한다는 점인데, 이는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 플랩(8,9)을 이동시키기 위해 물 유동의 사용을 촉진시키기 때문이다. 즉, 상기 물 유동은 적어도 절반 방식으로 플랩을 개방하는데 충분한 힘이며, 그 후에 탄성 기구는 완전 개방된 위치로 플랩의 이동을 안전하게 보장할 것이다. 따라서 플랩(8,9)을 개방 및 위치시키기 위한 외부 조정 장치는 불필요하다. 또한, 단지 통로의 폐쇄(예를 들어, 85-100°)의 제한 범위(예를 들어, 40-50°)로 플랩을 이동시켜야 하는 조정 시스템의 폐쇄 장치(10)의 사용을 촉진시킨다. 또한, 그와 같은 실시예에서 유압을 사용하는 대신에, 플랩을 당기기 위한 와이어 장치의 사용도 바람직할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전체 출구 영역은 소정의 기능을 달성하기 위해 차단되지 않아야 한다. 적어도 50%의 차단이 대부분 필요하며 60-95%의 범위이면 대부분 충분하다. 더 바람직하게, 대부분의 적용에 있어서 차단 범위는 70-90% 범위이다. 이와 관련하여, 본 발명은 0.3 - 3m 범위 내의 출구 직경을 갖는 워터 제트 추진 유닛에 정상적으로 사용되나, 앞으로 훨씬 더 큰 직경, 예를 들어 5m의 직경을 갖는 워터 제트 추진 유닛에도 본 발명이 적용가능하게 사용될 것이다. 또한, 본 발명에 따라 출구(5) 직경이 입구(D₇)의 약 55-75%인 경우에도 유리하다.

도 1 및 도 2를 참조한 본 발명에 따른 기능은 시동시 물의 레벨이 입구(7)의 50% 미만인 경우에, 본 발명에 따른 장치가 활성화되게 한다는 점이다. 이는 예를 들어, 입구(7)에서 레벨을 측정하는 센서(도시 않음)를 제공하고 레벨이 "프라이밍 범위" 이내, 예를 들어 D₇의 0.1-0.5 이내인 경우에 활성화에 대한 입력 신호를 제공함으로써 자동으로 배열될 수 있게 한다. 활성화의 결과로써, 플랩(7,8)을 폐쇄하기 위한 장치(와이어 또는 유압)가 활성화되고 그 결과로 플랩(7,8)을 폐쇄함으로써, 예를 들어 80-90% 범위 내에서 출구(5)를 차단하게 된다. 그 후에 임펠러는 활성화되고 그 결과로써 임펠러 하우징 내의 공기와 함께 물이 출구(5)를 통해 유출될 것이다. 출구의 부분 차단 덕분에, 출구에서 억제된 통로를 통한 물 유동이 임펠러 하우징으로 물이 재유입되는 것을 방지할 것이다. 그 결과로써 임펠러에는 임펠러 하우징 내의 임펠러에 의해 형성되는 음압으로 인해 입구를 통해 물이 신속하게 공급될 것이다. 임펠러 하우징이 물로 채워지는 대로, 제트 스트림은 현저히, 실질적으로 순간적으로 증가할 것이다.

본 발명의 바람직한 일면으로 인해, 힌더 장치는 차단 효과가 충분한 제트 스트림의 동력에 의해 자동으로 제거될 수 있게 한다. 따라서 플랩(7,8)은 폐쇄 위치로부터 비차단 위치로 강요될 것이다. 그로 인해, 차단 장치는 추진 유동을 억제하는 위치로부터 자동으로 이동될 것이다.

또한, 플랩(8,9)은 차단 위치에서 달성되는 차단 정도의 조절을 가능하게 하는 추가의 수단을 갖도록 배열될 수 있다. 이는 예를 들어, 출구/에지가 상이한 위치로 조절될 수 있게 하여 차단 범위가 조절될 수 있게 하기 위해 두 개의 적합한 유닛으로 분할된 플랩을 갖게 함으로써 달성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 플랩(8,9)은 출구(5)의 외측에 그리고 바람직하게 출구의 평면과 관련하여 상류에 있는 평면에 배열되는 힌지(11)를 가진다. 외부의 힌지 플랩의 사용 덕분에, 임펠러 하우징으로부터 상류로의 유동시 영향이 없다.

도 2에 도시된 실시예에 따라, 플랩(8,9)은 도면에 도시된 피봇 지점(2,3,15,16)에 정상적으로 끼워 맞춰지는 스티어링 및 리버스 장치(reverse arrangement)에 의해 한정된 공간에 끼워 맞춰지도록 구성된다. 그 결과로써 플랩(8,9)의 이동을 위한 공간은 그와 같은 스티어링 장치에 의해 한정될 것이다. 본 실시예에서, 적어도 외측 코너(81,82,91,92)에는 가요성 재료, 예를 들어 폴리우레탄이 제공된다. 이들 코너 부분(81,82,91,92)이 가요성을 갖는 덕분에, 플랩(8,9)은 플랩(8,9)이 위치되는 공간을 둘러싸는 스티어링 장치의 내벽과 코너가 접촉할 때 코너가 구부러짐으로써, 동력 출력에 악영향을 끼치지 않고 제트 스트림으로부터 충분히 수축될 수 있다. 또한, 플랩(8,9)은 자체 공지된 대로 리버스 장치(도시 않음)의 피봇 운동을 허용하도록 각각의 플랩(8,9)의 외측 수직 에지를 따라 굴곡부(83,93)도 배열된 것으로 도시되어 있다. 후자의 두 가지 특징들에 의해, 플랩(8,9)이 제트 유동의 방해 없이 충분히 개방될 수 있는 동시에 공기의 역류 유입을 허용하지 않는 노즐(5)의 대폭 개방을 충분히 차단할 수 있게 한다.

전술한 바와 같이, 힌지 기구에는 폐쇄 위치의 방향뿐만 아니라 완전 개방의 방향으로 플랩(8,9)을 개방시키기 위한 탄력을 가하는 몇몇 종류의 탄성 기구(17)가 제공될 수 있다. 일반적으로 공지된 바와 같이, 한쪽에서 플랩(8,9)을 개방 위치로 압박하고 다른 한쪽에서 플랩을 폐쇄 위치로 압박하는 일종의 불안정한 중간 위치(예를 들어 반만 개방)를 갖는 이러한 종류의 탄성 압박 기구를 달성하는데 사용될 수 있는 여러 공지된 원리들이 있다. 하나의 장점은 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 플랩을 조정하기 위한 어떤 제어 기구가 필요 없다는 점이며, 이는 크고 강력한 워터 제트와 관련하여 특히 유리한데, 이는 임펠러가 적절히 작동하자마자 거대한 유동이 발생하며 그 결과 매우 높은 압력이 가해지기 때문이다. 플랩이 (예를 들어, 오 조정기/오 제어 시스템으로 인해)폐쇄 위치로부터 이동되지 않으면, 플랩은 폐쇄 위치로부터 파괴 또는 제거될 수 있다. 그러나 개방된 외측 위치로부터 폐쇄 위치로의 플랩(8,9)의 운동을 위해 다수의 상이한 방식 예를 들어, 튜브(12,13) 내에 와이어를 가함으로써 그리고 중간 위치를 지나서 내측으로 플랩(8,9)을 피봇시키기 위해 그 와이어를 당김으로써 달성될 수 있는 피봇력을 부과할 필요가 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 탄성 기구(17)의 예가 도시되어 있다. 뒤쪽에서 본 사시도인 도 3에는 플랩(8,9)이 폐쇄된 실시예를 도시한다. 본 실시예에서 플랩(8',9')의 가요성 부분이 출구(5)의 원주에 끼워 맞춰지도록 형성됨으로써, 플랩(8,9) 사이의 수직으로 연장하는 개구 내에 비차단 영역만이 남겨져 있음에 주목해야 한다. 또한 탄성 기구(17)의 하나의 상세도인 도 3a에는 임펠러 하우징(4)의 단부들 중 하나, 즉 임펠러 하우징의 외측에 단단히 부착되는 적어도 하나의 길이방향으로 연장하는 탄성 플레이트/레그(170)가 도시되어 있다. 플레이트(170)는 플랩(9)에 부착된 제 1 힌지 부분(173)의 캠운동 기구(173a-173c)와 상호작용하며 출구(5)에 인접한 타단부를 갖도록 부착 지점(171)으로부터 후방으로 실질적으로 수평으로 연장하도록 고정된다. 힌지 부분(173)은 제 2 힌지 하프(172)의 힌지 스터브를 중심으로 플랩(9)을 피봇시키도록 구성된 수직 관통 구멍(174)이 배열된다. 즉, 힌지 부분은 임펠러 하우징(4)에 고정된다. 캠운동 면은 중간 부분(173a)이 각각의 측면에 위치되는 표면(173b,173c)보다 피봇 축선(174')으로부터 더 멀리 위치된다. 상기 표면들은 어떤 위치에서 상기 표면(173a-c)들 중 적어도 하나가 탄성 플레이트(170)와 접촉하도록 적용된다. 그 결과 플랩(9)은 중간 표면(173a)이 플레이트와 접촉할 때 탄성 플레이트에 의해 불안정한 위치를 가질 것이다. 이러한 표면(173a)은 플랩(9)의 반 개방/폐쇄 위치에서 플레이트(170)와 접촉되도록 위치된다. 그러므로, 플랩(9)이 표면(173a)과 접촉하도록 (플랩(9) 상에, 그러나 플랩 피봇 축선(174')으로부터 떨어지게 피봇 부착 지점(131)을 갖는)와이어(130)에 의해, 또는 표면(173a)과 접촉하도록 제트 스트림에 의해 불안정한 위치로부터 어느 하나의 방식으로 이동되는 대로, 플랩은 완전 개방 또는 완전 폐쇄 위치들 중의 어느 한 위치로 압박될 것이다.

도 4에 도시된 본 발명에 따른 추가의 실시예에 따라 출구 노즐(4)을 통해 임펠러 하우징으로 공기가 유입되는 것을 제거하기 위한 다른 원리가 도시되어 있다. 여기서 상기 원리는 물 공급 장치(18)에 의해 물을 유동시키는 커튼을 공급하는 것을 기초로 한다. 물 공급 장치(18)는 출구 노즐(5)의 적어도 160°의 주요 부분을 따라 연장하는 몸체(180)를 포함한다. 상기 몸체에는 적어도 실질적으로 모든 출구를 커버하는 연속적인 워터 커튼의 출구를 위한 바람직하게 연속적인 반경방향으로 지향된 슬롯(181)이 배열된다. 몇몇 종류의 대 공급 채널(182)이 상기 슬롯(181) 내에 충분한 유동을 달성하기 위해 추가의 물을 충분하게 분배하도록 바람직하게 몸체(180) 내에 배열된다. 물 공급 장치(18)로의 물은 선박 내의 어떤 적합한 펌핑 수단, 예를 들어 별도 설비의 펌프에 의해, 또는 예를 들어 파이프/튜브(12,13) 형태인 적합한 공급 채널을 통해 선박의 어떤 현존하는 펌프에 연결된 특별하게 설계된 공급 파이프로부터 공급된다. 또한 몇몇 종류의 탱크 기구가 사용될 수 있는데, 이는 유동이 단지 짧은 시간, 예를 들어 30초 동안만 필요한 것으로 테스트에 의해 밝혀졌기 때문이다. 그러한 탱크는 워터 제트의 시동 간에 예를 들어 초소형 펌핑 기구에 의해 채워질 수 있다.

다소 놀랍게도, 이러한 종류의 "비 차단(un-blocking)" 원리가 몇몇 적용예에 있어서 바람직한 공기 억제를 가능하게 하는데 충분하다는 것이 테스트에 의해 확립되었다. 이해할 수 있는 바와 같이, 이는 많은 장점, 예를 들어 비활성화시 어떤 억제/차단 부품들을 이동시킬 필요가 없으며, 또한 마모될 수 있는 기계 부품이 불필요하다는 장점을 제공한다.

본 발명은 전술한 내용들에 한정되지 않으며 특허청구범위 내에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 당업자들은 플랩이 피봇 이외의 다른 방식, 예를 들어 미끄럼 방식으로 배열될 수 있으며 플랩의 크기, 수 및 구성이 본 발명에 따른 기능을 충족시키는 폭넓은 범위 내에서 변경될 수 있다고 이해할 것이다. 또한, 예를 들어 출구에 인접한 제트 유동의 특성에 영향을 끼치도록 선박 추진 중에도 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어, 동력의 출력과 관련한 유리한 효과를 가질 수 있다는 것도 이해할 것이다.

Claims

선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법으로서,
상기 추진 시스템이,
상기 선박의 선체(hull)에 장착되기 위한 것으로서 0.3 m 이상의 직경을 갖는 횡단면 출구 영역을 갖는 출구에서 종결되는 노즐을 구비한 스테이터 쉘;
상기 스테이터 쉘에 부착되고 상류 입구를 갖는 임펠러 하우징; 및
임펠러의 회전시 워터 제트를 형성하도록, 상기 입구로부터 물을 수용하고 상기 스테이터 쉘의 상기 노즐을 통해 상기 물을 방출시키기 위해, 상기 임펠러 하우징 내에 회전가능하게 장착되는 상기 임펠러를 포함하며,
상기 시동 방법은 상기 워터 제트 추진 시스템의 시동 상태 중에 상기 노즐에 인접한 하나 이상의 공기 역류 억제 플랩(hindering flap)을 작동시키는 단계를 포함하며, 상기 억제 플랩은, 공기가 상기 노즐을 통해 상기 임펠러 하우징 내측으로의 유입되는 것을 제한하기 위해서, 상기 출구 영역의 50% 이상을 차단하며, 상기 억제 플랩은 상기 억제 플랩의 힌지 부분과 다른 가요성(flexibility)을 갖는 재료를 포함하는 외측 코너를 갖는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공기 역류 억제 플랩은, 차단 위치로 이동될 때, 상기 노즐의 중심 축선에 대해 외측으로부터 그리고 내측으로 이동하도록 배열되는 것을, 추가로 포함하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 임펠러 하우징 내에 단일 임펠러를 사용하는 것을 추가로 포함하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 출구 노즐의 100% 미만을 물리적으로 차단하도록 상기 공기 역류 억제 플랩을 제공하고, 상기 공기를 억제하도록 상기 임펠러로부터의 제트 유동을 사용하는 것을 추가로 포함하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 하나 이상의 역류 억제 플랩은, 상기 노즐 출구에 장착되고, 두 개 이상의 위치들 사이에서 이동 가능하고, 하나의 위치에서는 상기 출구 영역을 차단하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 플랩은 상기 노즐의 상기 출구 영역의 60 - 95% 이상을 차단하고, 상기 플랩은 상기 플랩의 차단 위치에서 상기 출구 영역의 차단 양을 변화시키도록 조정될 수 있는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 6 항에 있어서,
두 개 이상의 상기 플랩을 제공하는 것을 추가로 포함하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 플랩 또는 플랩들은 탄성 기구(resilient mechanism)에 의해 하나 이상의 위치로 압박되는(urged),
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 노즐을 통해 상기 임펠러 하우징으로 공기가 유입되는 것을 억제하는 워터의 연속적인 커튼을 제공하는 것을 추가로 포함하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템의 시동 방법.
선체를 갖는 선박용 워터 제트 추진 시스템으로서,
상기 선체에 장착하기 위한 것으로서, 0.3 m 이상의 직경을 갖는 횡단면 출구 영역을 갖는 출구에서 종결되는 노즐을 구비한 스테이터 쉘;
상기 스테이터 쉘에 부착되고 상류 입구를 갖는 임펠러 하우징;
임펠러의 회전시 워터 제트를 형성하도록, 상기 입구로부터 물을 수용하고 상기 스테이터 쉘의 상기 노즐을 통해 상기 물을 방출시키기 위해, 상기 임펠러 하우징 내에 회전가능하게 장착되는 상기 임펠러; 및
상기 워터 제트 추진 시스템의 시동 상태 중에 공기 역류 억제 플랩을 작동시키는 수단;을 포함하며,
그 작동 상태에서 상기 공기 역류 억제 플랩은 상기 노즐의 상기 출구 영역의 50% 이상을 물리적으로 차단하고, 상기 억제 플랩은 상기 억제 플랩의 힌지 부분과 다른 가요성(flexibility)을 갖는 재료를 포함하는 외측 코너를 갖는,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 공기 역류 억제 플랩은, 차단 위치로 이동될 때, 상기 노즐의 중심 축선에 대해 외측으로부터 그리고 내측으로 이동하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 임펠러 하우징 내에 단일 임펠러를 사용하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 공기 역류 억제 플랩이 상기 노즐 출구(5)에 장착되고 두 개의 단부 위치들 사이에서 이동가능하며, 하나의 위치는 상기 출구 영역을 차단하는 위치인,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 노즐 출구는 외측을 가지며, 상기 공기 역류 억제 플랩은 상기 노즐 출구의 상기 외측에 위치되는,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 플랩은 수직 축 상에서 피봇 가능한,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 15 항에 있어서,
상기 플랩은 그 차단 위치로 탄성 기구에 의해 적어도 부분적으로 압박되는(urged),
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 플랩은 가요성, 탄성 재료로 적어도 부분적으로 형성되는,
선박용 워터 제트 추진 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 노즐을 통해 상기 임펠러 하우징 내측으로 공기가 유입되는 것을 억제하는 연속적인 워터 커튼을 제공하는 슬롯을 추가로 포함하는,
선박용 워터 제트 추진 시스템.