KR101812898B1 - 추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치 - Google Patents

추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치 Download PDF

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조한길
표주현
김주환
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동 장치의 추진 구조체는 관형의 프레임과 상기 프레임의 내부에 위치하여 상기 프레임의 일측에 형성된 제1 개구로부터 유입된 유체를 상기 프레임의 타측에 형성된 제2 개구로 배출시키는 추진기와 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체가 상기 프레임의 일측으로 유입되는 유체의 외주부 측으로 배출되도록 상기 프레임의 외측부에 위치되어 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체를 안내하는 배출 유체 안내부를 포함하는 수중 이동 장치용 추진 구조체를 포함한다.

Description

추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치{Propulsion structure and apparatus for moving under water including the propulsion structure}
본 발명은 수중 이동 장치에 장착되어 추진력을 제공하는 추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치에 관한 것이다.
최근에 해양에 대한 관심이 높아지고 있다. 이는 육지의 자원 고갈로 인하여 심해의 매장되어 있는 에너지 자원에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 심해의 어족 자원 및 생태 환경 등의 연구도 활발히 진행되고 있는 추세이다.
이러한, 심해 연구는 무인 해양 탐사 로봇이 사용되고 있다. 심해의 경우, 수압이 높아 사람이 직접 탐사가 불가능하기 때문에 심해 탐사를 위한 로봇이 이용되고 있다.
일반적으로, 심해 무인 탐사 로봇들은 프로펠러를 회전하여 발생된 추진력을 이용하여 구동하는 것이 일반적이다. 다만, 심해에서 구동 시 심해에서 부유하는 해초 등의 이물질이 추진기에 엉키는 문제점이 있다. 추진기에 이물질이 엉키는 경우, 추진기의 작동이 원할하지 않아서 사고가 일어난다. 이러한 문제점으로 인하여, 수중 부유물이 많은 환경에서는 심해 무인 탐사 로봇을 이용하여 탐사하는 것이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 추진기에 수중 부유물이 엉키는 것을 방지 또는 최소화 할 수 있는 추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 심해에서 안정적은 작동을 할 수 있는 추진 구조체 및 이를 포함하는 수중 이동 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 수중 이동 장치에 장착되는 추진 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 추진 구조체는 관형의 프레임과 상기 프레임의 내부에 위치하여 상기 프레임의 일측에 형성된 제1 개구로부터 유입된 유체를 상기 프레임의 타측에 형성된 제2 개구로 배출시키는 추진기와 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체가 상기 프레임의 일측으로 유입되는 유체의 외주부 측으로 배출되도록 상기 프레임의 외측부에 위치되어 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체를 안내하는 배출 유체 안내부를 포함하는 수중 이동 장치용 추진 구조체를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배출 유체 안내부는 상기 유체의 흐름 방향으로 볼 때 상기 프레임의 후방에 위치되어 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체의 흐름 방향이 상기 프레임의 타측에서 상기 프레임의 외주부 측으로 전환되도록 상기 유체를 안내하는 제1 유로를 구비한 제1 몸체 및 상기 제1 몸체와 연결되어 상기 제1 유로를 지난 유체가 상기 프레임의 외주부를 따라 상기 프레임의 일측 방향으로 안내되도록 상기 프레임의 외주부에 배치되는 제2 유로를 구비한 제2 몸체를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 몸체는 상기 프레임의 타측을 향하는 제1면 및 상기 제1면에 대향하며 상기 유체의 흐름 방향을 향하는 제2면을 구비하고, 상기 제2면은 반구형으로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1면에는 반원형 단면을 갖는 홈이 상기 프레임의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되어 상기 제1 유로를 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 몸체는 관형으로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유체의 흐름 방향으로 볼 때 상기 제2 유로의 단부는 상기 프레임의 제1 개구와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 프레임 내부로 유입되는 이물을 걸러내는 프레임 커버를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프레임 커버는 메쉬 형상으로 제공될 수 있다.
본 발명은 상술한 추진 구조체를 포함하는 수중 이동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 추진 구조체의 주변에 유체 보호막을 형성하여, 추진기에 수중 부유물이 엉키는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 추진 구조체의 주변에 유체 보호막을 형성하여, 수중 부유물이 많은 심해에서도 안정적으로 추진력을 발휘할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추진 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 추진 구조체를 통과하는 유체의 흐름 및 유체 보호막을 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되게 도시된 부분도 있다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추진 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 1를 참고하면, 추진 구조체(10)는 추진기(200)를 포함한다. 추진 구조체(10)는 수중 이동 장치에 장착 될 수 있다. 추진 구조체(10)는 추진력을 발생시켜, 수중 이동 장치를 이동시킬 수 있다.
추진 구조체(10)는 프레임(100), 추진기(200), 배출 유체 안내부(300), 프레임 커버(400) 그리고 배출 유로(500)를 포함한다.
프레임 커버(400), 추진기(200) 그리고 배출 유체 안내부(300)는 순차적으로 일방향을 따라 위치한다. 여기서, 프레임 커버(400), 추진기(200) 그리고 배출 유체 안내부(300)와 순차적으로 배치된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 상부에서 바라 볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 한다. 제1방향(12) 및 제2방향(14) 모두에 수직한 방향을 제3방향(16)이라 한다.
프레임(100)은 내부 공간을 가진다. 프레임(100)은 내부에 위치하는 추진기(200)를 보호 할 수 있다. 프레임(100)은 원통형상을 제공될 수 있다. 이와는 달리, 프레임(100)은 내부 공간을 가지는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
프레임(100)은 일측 및 타측이 개방된 형태를 가질 수 있다. 일 예로 프레임(100)의 일측에는 제1 개구(110)가 형성될 수 있다. 제1 개구(110)는 외부로부터 유체가 유입되는 유입구일 수 있다. 제1 개구(110)는 그 단면이 원형으로 제공될 수 있다.
프레임(100)의 타측에는 제2 개구(120)가 형성될 수 있다. 제2 개구(120)는 제1 개구(110)로 유입된 유체가 배출되는 배출구일 수 있다. 제2 개구(120)는 제1 개구(110)와 서로 마주보며 위치할 수 있다. 일 예로 제1 개구(110)와 제2 개구(120)는 제1방향(12)을 따라 서로 마주보며 위치할 수 있다.
제2 개구(120)는 제1 개구(110)와 동일한 크기로 제공될 수 있다. 제2 개구(120)는 원형으로 제공될 수 있다.
추진기(200)는 프레임(100)의 내부 공간에 위치한다. 추진기(200)는 추진력을 발생시킬 수 있다. 일 예로 추진기(200)는 프로펠러로 제공될 수 있다. 프로펠러는 회전력에 의해서 추진력을 발생시킬 수 있다.
배출 유체 안내부(300)는 프레임(100)의 제1방향(12) 후방에 위치할 수 있다. 여기서, 제1방향(12)의 후방은 프레임(100)을 기준으로 후술하는 배출 유체 안내부(300)의 제1 몸체(310)를 향하는 방향으로 정의한다. 제1방향(12)의 전방은 프레임(100)을 기준으로 후술하는 프레임 커버(400)를 향하는 방향으로 정의한다.
배출 유체 안내부(300)는 프레임(100) 및 추진기(200)를 보호하며, 후술하는 배출 유로(500)를 형성할 수 있다. 배출 유체 안내부(300)는 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(330)를 포함한다.
제1 몸체(310)는 프레임(100)의 후방에 위치할 수 있다. 제1 몸체(310)의 내부에는 제1 유로(510)를 구비할 수 있다. 제1 유로(510)는 후술하는 제2 유로(520)와 함께 배출 유로(500)를 형성할 수 있다.
제1 유로(510)는 프레임(100)의 타측으로 배출된 유체의 흐름 방향이 프레임(100)의 타측에서 프레임(100)의 외부부 측으로 전환되도록 할 수 있다. 제1 유로(510)는 제2 개구(120)의 후방에 위치 할 수 있다.
제1 몸체(310)는 프레임(100)의 제1방향(12) 후방에 위치할 수 있다. 제1 몸체(310)는 외면이 곡면으로 형성될 수 있다. 일 예로 제1 몸체(310)는 반구 형상으로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 제1 몸체(310)는 유선 형상으로 제공될 수 있다.
제1 몸체(310)는 프레임(100)의 제1방향(12)의 후방에서 유체가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 몸체(310)는 제1면(311) 및 제2면(312)을 가질 수 있다.
제1면(311)은 프레임의 타측을 향하는 면일 수 있다. 제1면(311)은 제1 유로(510)와 접촉하는 면일 수 있다. 제1면(311)은 제1 유로(510)의 후방에 위치할 수 있다. 제1면(311)은 곡면을 가지는 형상으로 제공될 수 있다. 제1면(311)은 제2 개구(120)의 후방에 위치할 수 있다. 제1면(311)에는 후술하는 홈(350)이 형성될 수 있다.
제2면(312)은 제1면(311)과 대향하도록 위치할 수 있다. 제2면(312)은 유체의 흐름 방향을 향할 수 있다. 제2면(312)은 제1 몸체(310)의 외측면을 형성할 수 있다. 일 예로 제2면(312)은 반구형으로 형성될 수 있다.
제2 몸체(330)는 제1 몸체(310) 와 연결될 수 있다. 제2 몸체(330)는 프레임(100)을 감싸며 위치할 수 있다. 제2 몸체(330)는 프레임(100)과 일정거리 이격되어 위치할 수 있다. 제2 몸체(330)는 그 단면적이 프레임(100)보다 크게 제공될 수 있다. 제2 몸체(330)는 관형으로 이루어질 수 있다. 제2 몸체(330)는 프레임(100)의 외부주에 배치될 수 있다. 제2 몸체(330)의 내부에는 제2 유로(520)를 구비할 수 있다.
제2 유로(520)는 제1 유로(510)와 조합되어 배출 유로(500)를 형성할 수 있다. 제2 유로(520)는 제1 유로(510)를 지난 유체가 프레임(100)의 외주부를 따라 프레임(100)의 일측 방향으로 안내되도록 프레임(100)의 외부에 배치될 수 있다. 제2 유로(520)는 그 단면이 링형상으로 제공될 수 있다. 제2 유로(520)의 단부는 유체의 흐름 방향으로 볼 때, 프레임(100)의 제1 개구(110)와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
제1 유로(510) 및 제2 유로(520)를 통과환 유체는 추진 구조체(10)의 외부로 배출될 수 있다. 제2 유로(520)에서 배출된 유체는 도 2와 같이 유체 보호막(600)을 형성할 수 있다.
제1 몸체(310)(310)의 내측에는 홈(350)이 형성 될 수 있다. 홈(350)은 프레임(100)을 통과한 유체가 흐르는 방향을 전환해줄 수 있다. 홈(350)은 제1 몸체(310)중 프레임(100)과 인접하는 내면에 형성될 수 있다. 즉, 홈(350)은 제1면(311)에 형성될 수 있다. 홈(350)은 복수개가 제공될 수 있다. 홈(350)의 형상은 반구 형상으로 형성될 수 있다. 홈(350)은 제1 유로(510)와 인접하게 위치할 수 있다.
홈(350)은 그 단면이 반원형으로 형성될 수 있다. 홈(350)은 프레임(100)의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되어 제1 유로(510)를 형성할 수 있다.
프레임 커버(400)는 프레임(100)과 결합될 수 있다. 프레임 커버(400)는 추진기(200)의 제1방향(12)의 전방에 위치할 수 있다. 프레임 커버(400)는 유체가 통과할 수 있는 구조로 제공될 수 있다. 일 예로 프레임 커버(400)는 메쉬 형상으로 제공될 수 있다.
프레임 커버(400)는 탈착 가능하게 제공될 수 있다. 프레임 커버(400)가 탈착 가능하여, 추진 구조체(10)가 육상에 있을 경우, 프레임 커버(400)에 부착된 수중 부유물을 제거할 수 있다.
프레임 커버(400)는 외부의 유체가 유입 시 수중 부유물 또는 이물이 프레임(100) 내부에 추진기(200)로 들어가는 것을 최소화 할 수 있다. 일 예로 프레임 커버(400)는 메쉬 형상으로 제공되어, 해초와 같은 수중 부유물이 걸리도록 제공될 수 있다. 프레임 커버(400)가 추진기(200)의 제1방향(12)의 전방에 제공되어, 수중 부유물이 추진기(200)의 내부로 유입되는 것을 방지 또는 최소화 할 수 있다.
배출 유로(500)는 프레임(100) 내부로 유입된 유체가 외부로 빠져나가는 유로일 수 있다. 배출 유로(500)는 프레임(100) 주변을 감싸도록 배치될 수 있다. 배출 유로(500)는 프레임(100)의 외측면 및 제2 몸체(330)의 내측면으로 둘러싸여 형성될 수 있다.
배출 유로(500)는 제1 유로(510)로부터 제2 유로(520)까지 연속적으로 형성될 수 있다. 제1 유로(510)는 제1 몸체(310)의 내부에 위치할 수 있다. 제1 유로(510)는 프레임(100)을 통과한 유체가 유입되는 입구일 수 있다.
제2 유로(520)는 제1 유로(510)를 기준으로 제1방향(12)의 전방에 위치할 수 있다.
배출 유로(500)는 프레임(100)을 통과한 유체를 외부로 배출할 수 있다. 배출 유로(500)는 유체를 배출하면서, 프레임(100)으로 들어오는 유체의 주변으로 유체 보호막(600)을 형성할 수 있다.
배출 유로(500)는 통과하여 가속된 유체는 프레임(100) 입구 주변에 유체 보호막(600)을 형성한다. 유체 보호막(600)은 외부의 수중 부유물이 프레임(100)으로 유입되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
배출 유로(500)에서 배출되는 유체의 배출 방향은 프레임(100)으로 유입되는 유체의 유입 방향과 반대 방향일 수 있다. 일 예로 배출 유로(500)에서 배출되는 유체의 배출 방향은 추진 구조체(10)의 추진 방향과 반대 방향일 수 있다. 일 예로 추진 구조체(10)의 추진 방향과 프레임(100)으로 유입되는 유체의 방향은 동일한 방향일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 이동 장치는 상술한 추진 구조체(10)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 추진 구조체를 통과하는 유체의 흐름 및 유체 보호막을 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하, 도 2를 참고하면, 추진 구조체(10)는 추진기(200)를 이용하여 추진력을 발생한다. 수중에서 이동 시 외부에서 유체가 프레임(100) 내부로 유입될 수 있다. 프레임(100) 내부로 유입된 유체는 제1방향(12)의 후방을 향하는 방향으로 이동할 수 있다. 프레임(100)을 통과한 유체는 홈(350)에 도달한다. 홈(350)은 유체가 배출 유로(500)로 흐를 수 있도록 그 흐름을 가이드 할 수 있다. 이 후 유체는 배출 유로(500)의 제1 유로(510)로부터 시작하여 제2 유로(520)까지 이동할 수 있다. 이 때 유체의 흐름은 유체가 유입된 방향과 반대 방향으로 흐를 수 있다. 배출 유로(500)를 흐르는 유체의 방향은 추진 방향과 반대 방향일 수 있다.
배출 유로(500)를 통과한 유체는 외부로 배출 된다. 이 때, 유체는 가속된 상태로 외부로 배출되며, 배출되면서 프레임(100)의 입구 주변으로 유체 보호막(600)을 형성한다.
유체 보호막(600)은 프레임(100)으로 유입되는 유체에 수중 부유물이 유입되는 것을 방지 또는 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 추진 구조체(10)는 이동 시 유체 보호막(600)을 형성하여 추진기(200)로 유입되는 수중 부유물을 방지 또는 최소화할 수 있다. 이에 따라, 추진기(200)에 수중 부유물이 엉키는 것을 방지하여 추진 구조체(10)가 손상되는 것을 방지 할 수 있다. 또한, 추진 구조체(10)가 유체 보호막(600)을 형성하여 심해에서도 안정적으로 추진력을 발생시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 추진 구조체 100: 프레임
110: 제1 개구 120: 제2 개구
200: 추진기 300: 배출 유체 안내부
310: 제1 몸체 330: 제2 몸체
311: 제1면 312: 제2면
350: 가이드 홈 400: 프레임 커버
500: 배출 유로 510: 제1 유로
520: 제2 유로 600: 유체 보호막

Claims (9)

  1. 수중 이동 장치용 추진 구조체에 있어서,
    관형의 프레임과;
    상기 프레임의 내부에 위치하여 상기 프레임의 일측에 형성된 제1 개구로부터 유입된 유체를 상기 프레임의 타측에 형성된 제2 개구로 배출시키는 추진기와;
    상기 프레임의 타측으로 배출된 유체가 상기 프레임의 일측으로 유입되는 유체의 외주부 측으로 배출되도록 상기 프레임의 외측부에 위치되어 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체를 안내하는 배출 유체 안내부를 포함하되,
    상기 배출 유체 안내부는,
    상기 유체의 흐름 방향으로 볼 때 상기 프레임의 후방에 위치되어 상기 프레임의 타측으로 배출된 유체의 흐름 방향이 상기 프레임의 타측에서 상기 프레임의 외주부 측으로 전환되도록 상기 유체를 안내하는 제1 유로를 구비한 제1 몸체 및
    상기 제1 몸체와 연결되어 상기 제1 유로를 지난 유체가 상기 프레임의 외주부를 따라 상기 프레임의 일측 방향으로 안내되도록 상기 프레임의 외주부에 배치되는 제2 유로를 구비한 제2 몸체를 포함하는 수중 이동 장치용 추진 구조체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 몸체는 상기 프레임의 타측을 향하는 제1면 및 상기 제1면에 대향하며 상기 유체의 흐름 방향을 향하는 제2면을 구비하고, 상기 제2면은 반구형으로 이루어지는 수중 이동 장치용 추진 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1면에는 반원형 단면을 갖는 홈이 상기 프레임의 중심축을 중심으로 원형으로 배치되어 상기 제1 유로를 형성하는 수중 이동 장치용 추진 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 몸체는 관형으로 이루어지는 수중 이동 장치용 추진 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체의 흐름 방향으로 볼 때 상기 제2 유로의 단부는 상기 프레임의 제1 개구와 동일 평면 상에 배치되는 수중 이동 장치용 추진 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 프레임 내부로 유입되는 이물을 걸러내는 프레임 커버를 포함하는 수중 이동 장치용 추진 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프레임 커버는 메쉬 형상으로 제공되는 수중 이동 장치용 추진구조체.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항의 상기 수중 이동 장치용 추진 구조체를 포함하는 수중 이동 장치.
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JP2001301690A (ja) * 1999-05-25 2001-10-31 Toshiba Tec Corp 遊泳補助装置

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