KR101912153B1

KR101912153B1 - 극지항해용 자기 부상선

Info

Publication number: KR101912153B1
Application number: KR1020160157776A
Authority: KR
Inventors: 이진호
Original assignee: 이진호
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-10-26
Also published as: KR20180058588A

Abstract

본 발명은 자기 부상선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박을 구성함에 있어 상부의 선상과 하부의 추진체를 분리 형성하되, 선상이 얼음의 위로 항해하고 추진체가 얼음 아래로 잠항이 가능하게 함으로써, 극지를 항해함에 있어 얼음을 파쇄하면서 항해할 필요가 없게 하는 등 항해 중 얼음과의 간섭에 따른 빙저항 및 빙하중을 방지하면서도 얼음과의 간섭으로 인한 선체의 손상을 방지하게 하며, 또한 항해중 얼음과의 간섭을 최소화시켜 항해 속도의 개선과 항해 중 충격이나 소음을 방지하여 항시 안정감 있는 항해가 가능하게 하기 위한 극지항해용 자기 부상선에 관한 것이다.

Description

극지항해용 자기 부상선{Magnetic levitation line for polar navigation}

본 발명은 자기 부상선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극지항해을 수행함에 있어 빙저항 및 빙하중을 최소화 시켜 항해속도의 증대를 가져오게 하면서도, 항해중 선상에 전해지는 진동이나 소음 등을 최소화 시켜주기 위한 극지항해용 자기 부상선에 관한 것이다.

알래스카, 캐나다 북부, 및 러시아 극지방을 포함하는 북극해 지역은 석유, 천연가스 등의 각종 천연자원이 풍부하게 매장되어 있으며, 1970년대 이후 북극 자원 개발이 활발해지면서 채굴한 자원의 수송과 저장을 위한 배후 거점 도시들이 북극해 연안을 따라 발달하고 있다.

또한 이들 북극해 연안 지방과 동아시아, 북미, 유럽 등의 중위도 소비지역을 연결하는 항로로서 북극해 항로가 개설되어 있고, 최근에는 이 항로가 동아시아와 대서양의 서유럽 국가를 연결하는 최단 항로로 활용되고 있다.

특히, 1991년 러시아가 북극해 항로를 공식적으로 대외 개방하면서, 북극해 항로는 북유럽과 동아시아 주요 경제지역을 연결할 최단 항로로 거리와 시간 단축을 통한 항해비 절감을 기대할 수 있다는 점에서 부각되고 있다.

북극해 항로를 항해하기 위해서는 영하 45℃ 이하의 외기 조건에서 두께가 대략 1.5m 이상인 얼음을 깨고 독자 항해가 가능한 쇄빙선이 필요하다. 종래에는 극지방에서의 자원 수송은, 쇄빙선과 내빙 화물선 또는 유조선 등이 선단을 이루어, 쇄빙선이 앞에서 얼음을 깨며 나아가면 내빙 화물선 또는 유조선 등이 쇄빙선을 따라 깨진 얼음을 헤쳐가며 전진하는 방식으로 이루어졌다. 이러한 방식은 각각 다른 기능의 선박 2척이 동시에 투입되어야 한다는 점에서 경제성이 떨어지므로, 최근에는 쇄빙 기능을 갖춘 쇄빙 유조선이 개발되어 쇄빙 유조선 단독으로 극지방을 항해할 수 있게 되었다.

그러나 상기와 같은 종래의 극지항해용 쇄빙선들은, 얼음을 선체의 선수 또는 선미로 밀고 누르면서 항해하기 때문에 선체에 대한 보강이 필요하며, 쇄빙시 선체에 전달되는 충격으로 손상의 우려가 있다. 또한, 대략 1.5 내지 1.7m 두께의 얼음을 파쇄하면서 진행할 수 밖게 없는 것인바, 빙저항 및 빙하중에 의한 항해속도가 상당히 느리게 진행되었으며, 특히 항해중 얼음을 파쇄하면서 발생되는 충격이나 소음 등으로 인해 그 항해상의 안정감이 현격히 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국실용신안공개공보 제20-2010-0008568호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 선박을 구성함에 있어 상부의 선상과 하부의 추진체를 분리 형성하되, 선상이 얼음의 위로 항해하고 추진체가 얼음 아래로 잠항이 가능하게 함으로써, 극지를 항해함에 있어 얼음을 파쇄하면서 항해할 필요가 없게 하는 등 항해 중 얼음과의 간섭에 따른 빙저항 및 빙하중을 방지하면서도 얼음과의 간섭으로 인한 선체의 손상을 방지하게 하기 위한 극지항해용 자기 부상선을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

또한 항해중 얼음과의 간섭을 최소화시켜 항해 속도의 개선과 항해 중 충격이나 소음을 방지하여 항시 안정감 있는 항해가 가능하게 하기 위한 극지항해용 자기 부상선을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 상부 구조에는 선박의 갑판과 선박의 항해를 통제하는 조타실이 형성되고, 하부 구조에는 엔진실과 프로펠라와 방향키가 형성된 선박에 있어서,

상부에 갑판과 조타실이 형성된 상부 구조를 이루는 선상과, 엔진실과 프로펠라와 방향키가 형성된 하부 구조를 이루는 추진체로 분리 구성하여, 선상(100)이 얼음 위에서 항해하고 추진체가 수중에서 잠항 하게 구성하되,

선상에는,

저면에 어느 한 극의 자기력 선속이 가능한 복수의 상부 부상솔레노이드를 형성하고,

추진체에는,

상부면에 상기 상부 부상솔레노이드와 대항 되게 형성되어 상부 부상솔레노이드와 반응하는 하부 부상솔레노이드; 및

하부 부상솔레노이드의 전방과 후방에서 하부 부상솔레노이드와 별도로 작용하며 상부 부상솔레노이드와 다른 극성의 자기력 선속이 가능한 전,후방 인력솔레노이드를 포함하여 구성하되,

선상의 상부 부상솔레노이드에 전류를 인가하여 자기장이 발생시 추진체의 하부 부상솔레노이드에 전자기유도 원리에 의해 동일한 극성이 생성 및 척력에 의한 반발력을 발생시켜 선상이 얼음 위로 부상하게 하며,

전,후방 인력솔레노이드에 상부 부상솔레노이드와 반대 방향의 전류를 인가시켜 그 상부 부상솔레노이드와 다른 극을 형성 및 인력에 의해 선상이 전진 또는 후진하게 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 극지항해용 자기 부상선은, 선상의 상부 부상솔레노이드에 전류를 공급시 추진체의 하부 부상솔레노이드와의 자기 유도에 의해 동일 극성에 의한 척력이 발생되어 선상이 얼음의 상부로 항해가 가능하게 되고, 추진체가 얼음의 아래로 잠항이 가능하게 되며, 추진체의 선수 및 선미에 형성된 인력 솔레노이드에 상부 부상솔레노이드와 반대방향의 전류를 공급 및 다른 극성을 가지게 하여 추친체가 추진시 선상에 인력을 작용 및 추진체와 함께 항해가 가능하게 하는 등 선상과 추진체의 분리 항해로 극지를 항해함에 있어 얼음을 파쇄하면서 항해할 필요가 없어 항해 중 얼음과의 간섭에 따른 빙저항 및 빙하중이 방지되고, 얼음과의 간섭으로 인한 선체의 손상이 방지되며, 특히 항해중 얼음과의 간섭이 최소화 되어 항해 속도의 증대와 항해 중 충격이나 소음이 방지되어 항시 안정감 있는 항해이 가능한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 분리상태 전체도.
도 2는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 결합상태 전체도.
도 3은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 선상 저면도.
도 4는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 추진체 평면도.
도 5는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 상부 부상솔레노이드 구동상태 간략도.
도 6은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 전,후방 인력솔레노이드 구동상태 간략도.
도 7은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 요부 단면도.
도 8은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 다른 실시예도.
도 9는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 다른 실시예도.
도 10은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 일반해역 항해 상태도.
도 11은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 극지 항해 상태도.
도 12는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 척력 및 인력 작동 상태도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 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.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 분리상태 전체도 이고, 도 2는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 결합상태 전체도 이며, 도 3은 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 선상 저면도이고, 도 4는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 추진체 평면도이다.

본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)은, 상부 구조에는 선박의 갑판(10)과 선박의 항해를 통제하는 조타실(20)이 형성되고, 하부 구조에는 엔진실(30)과 프로펠라(40)와 방향키(50)가 형성된 통상의 선박으로부터,

도 1 내지 도 4의 도시와 같이 상기 갑판(10)과 조타실(20)이 형성된 상부 구조의 선상(100)과, 상기 엔진실(30)과 프로펠라(40)와 방향키(50)가 형성된 하부 구조의 추진체(200)로 분리된 구조를 이루되, 선상(100)과 추진체(200)가 서로 간에 착탈이 가능하게 구성된다.

이때 선상(100)의 하단 둘레에는 추진체 결합돌부(101)가 하방으로 돌출 및 그 추진체 결합돌부(101)의 내측에는 함몰 형태의 추진체 결합부(102)가 형성되게 구성되고, 추진체(200)는, 상부가 선상(100)의 추진체 결합부(102)에 삽탈 되게 구성된 것으로, 본 발명에서는 상기 선상(100)과 추진체(200)가 분리시 그 선상(100)은 얼음 위에서 항해가 가능하게 되고, 추진체(200)는 수중에서 잠항이 가능하게 구성된다.

이를 위해서는, 먼저 선상(100)에는, 저면에 어느 한 극의 자기력의 선속이 가능하도록 복수의 상부 부상솔레노이드(110)(110')가 구성된 것으로, 이때 상부 부상솔레노이드(110)(110')가 구성된 것으로, 이때 상부 부상솔레노이드(110)(110')는 추진체 결합부(102) 내부에 위치된다.

또한 추진체(200)에는, 상기 선상(100)의 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 대항 되도록 그 상부면에 복수의 하부 부상솔레노이드(210)(210')가 구성된다.

그리고 추진체(200)에는, 상기 하부 부상솔레노이드(210)(210')의 전방 및 후방에는 그 하부 부상솔레노이드(210)(210')와 별도 작용하며 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 다른 극성의 자기력 선속이 가능한 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')가 더 포함되게 구성된다.

즉, 선상(100)과 추진체(200)의 분리는, 상기 선상(100)의 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 전류를 인가하게 되면, 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')로부터 자기력이 선속 및 자기장이 발생하게 되며, 이에 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 대항 되는 추진체(200)의 하부 부상솔레노이드(210)(210')에는 전자기유도 원리에 의해 동일한 극성이 생성 및 척력에 의한 반발력이 발생 되어 그 선상(100)과 추진체(200)가 분리되게 된다.

또한 상기 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')에는, 상기 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 반대 방향의 전류를 인가하게 되면, 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 서로 다른 극성의 자기력을 선속 하게 되며, 이에 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')와의 인력이 발생하게 된다.

즉, 극지를 항해시 선상(100)의 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 추진체(200)의 하부 부상솔레노이드(210)(210')의 전자기유도에 의해 서로 분리되어 선상(100)은 얼음 위에 위치되고 추진체(200)는 수중에 위치되게 된다.

이에, 추진체(200)에 추진력을 부여하게 되면, 그 추진체(200)는 수중에서 잠항이 가능하게 되는 것으로, 이때 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')의 선택 작동에 의해 상부 부상솔레노이드(110)(110')와의 인력이 작용하여 선상(100)을 추진체(200)의 항해 방향으로 당기게 되어 선상(100)이 추진체(200)와 함께 항해하게 된다.

한편, 도 5를 참조하여 선상(100)에는, 상부 부상솔레노이드(110)(110')의 작동에 필요한 전기의 생산이 가능한 상부 발전기(130)가 구성된다.

그리고 선상(100)에는, 상부 발전기(130)와 연결되어 상부 부상솔레노이드(110)(110')로의 전기 인가가 가능하게 제어하는 상부 제어기(140)가 구성된다.

그리고 선상(100)에는, 상기 상부 제어기(140)와 연결되어 그 상부 제어기(140)의 제어에 의해 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')로 전류를 인가하는 상부 전원공급기(150)(150')가 구성된다.

또한 도 6을 참조하여 추진체(200)에는, 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')의 작동에 필요한 전기의 생산이 가능한 하부 발전기(230)가 구성된다.

그리고 추진체(200)에는, 하부 발전기(230)와 연결되어 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')로의 전기 인가가 가능하게 제어하는 하부 제어기(240)가 구성된다.

그리고 추진체(200)에는, 상기 하부 제어기(240)와 연결되어 그 하부 제어기(240)의 제어에 의해 각각의 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')로 전류를 인가하는 하부 전원공급기(250)(250')가 구성된다.

즉, 상부 제어기(140)에서는, 각각의 상부 전원공급기(150)(150')를 제어하게 구성된 것으로, 이에 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 대하여 선택적으로 자기력의 선속이 가능하게 하며, 이에 자기장 세기의 조절에 따른 하부 부상솔레노이드(210)(210')와의 척력 즉, 반발력의 조절로 선상(100)의 부상 정도의 조절이 가능하게 구성된다.

또한 하부 제어기(240)에서는, 각각의 하부 전원공급기(250)(250')를 제어하게 구성된 것으로, 이에 각각의 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')에 대하여 선택적으로 자기력 선속이 가능하게 하며, 이에 전방 인력솔레노이드(220) 또는 후방 인력솔레노이드(220')의 선택 작동에 따른 선상(100)의 상부 부상솔레노이드(110)(110')와의 반응하여 추진체(200)의 전진 또는 후진과 함께 선상(100)의 전진 또는 후진이 가능하게 구성된다.

한편, 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)을 구성함에 있어, 선상(100)과 추진체(200)가 서로 결합시 그 긴밀한 결합이 가능하게 구성된 것으로, 이는 도 7을 참조하여 먼저 선상(100)의 저면에는 상기 상부 부상솔레노이드(110)(110')가 수용 가능하도록 그 상부 부상솔레노이드(110)(110') 각각에 해당하는 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')이 형성되어 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')가 각각의 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')에 수용 및 함몰 장착된 상태를 이루게 구성된다.

그리고 상기 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')의 전방 및 후방에는 하기하는 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')와 대항 되는 인력솔레노이드 장착홈(112)(112')이 구성된다.

또한 추진체(200)에 형성되는 하부 부상솔레노이드(210)(210') 및 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')는, 그 추진체(200)의 상부로 돌출되는 형태를 이루게 구성된다.

즉, 선상(100)과 추진체(200)가 결합시 하부 부상솔레노이드(210)(210')는 선상(100)에 형성된 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')에 삽입 결합되게 되며, 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')는 인력솔레노이드 장착홈(112)(112')에 삽입 결합되게 된다.

또한 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)을 구성함에 있어, 도 8을 참조하여 선상(100)에는, 전방에 선상(100)이 얼음 위로 항해시 얼음 위의 장해물을 감지하기 위한 상부 음파탐지기(170)가 더 포함되게 구성된다.

그리고 추진체(200)에는, 전방에 추진체(200)가 수중에서 잠항시 수중의 장해물을 감지하기 위한 하부 음파탐지기(270)가 더 포함되게 구성된다.

이때 상기 상부 음파탐지기(170)와 하부 음파탐지기(270)는 새롭게 구현되는 것이 아니라 통상의 음파를 이용한 것이면 가능하며, 본 발명에서 상부 음파탐지기(170)와 하부 음파탐지기(270)의 제어는 조타실(20)에서 제어 및 그 확인이 가능하게 구성된다.

또한 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)을 구성함에 있어, 도 9를 참조하여 선상(100)과 추진체(200)에는, 서로 간의 이격 거리를 감지하는 거리 감지센서(180)가 더 포함되게 구성된 것으로, 이때 거리 감지센서(180)는 새롭게 구현되는 것이 아니라 통상의 적외선 또는 음파의 송수신에 의한 것이면 가능한 것으로, 본 발명에서 적용시에는 선상(100)의 저면에는 송신부(181)가 형성되고 추진체(200)의 상부에는 반사부(182)가 형성되어, 송신부(181)로부터 송신되는 적외선 또는 음파가 반사부(182)를 통해 반사되어 돌아오는 거리의 측정이 가능하게 된다.

또한 추진체(200)에는, 수중에서 잠항 하는 추진체(200)에 대하여 수중에서의 부력의 조절이 가능하게 하는 부력수단(280)이 더 포함되게 구성할 수 있는 것으로, 이때 부력수단(280)은 새롭게 구현되는 것이 아니라 통상의 선박의 부력을 조절하는 것이면 가능하며, 본 발명의 실시예 에서는 폭기에 의한 부력수단(280)을 적용한다.

이때 부력수단(280)은, 추진체(200)의 하부에서 전방에는 추진체(200)가 잠항 하는 과정에서 그 전방에서 물의 흡입이 가능한 흡입부(281)가 구성되며, 추진체(200)의 저면에는 흡입부(281)와 관체(283)로 연결되어 흡입부(281)를 통해 흡입된 물의 토출이 가능한 폭기부(282)가 구성된다.

즉, 추진체(200)의 전방에서는 추진하는 과정에서 전방에서 물의 흡입이 가능하게 되며, 이에 흡입된 물은 다시 폭기부(282)를 통해 추진체(200)의 저면에서 수중으로 토출 및 추진체(200)의 하부에 무수한 공기방울을 형성하게 되며, 이때 그 공기방울에 의해 추진체(200)의 부력을 증대시키게 된다.

한편, 상기와 같이 부력수단(280)을 더 구비함은, 추진체(200)가 잠항시 수중의 환경에 따라 그 선상(100)과의 거리가 일정거리 이상으로 벌어질 시 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')와의 간격이 벌어져 그 인력의 작용이 미치지 못해 선상(100)과 추진체(200)가 각각 분리될 수 있는 것인바, 이에 항시 선상(100)과 추진체(200)의 간격을 인력이 작용하는 간격으로의 조절이 가능하게 하기 위함이다.

한편, 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)을 구성함에 있어, 도 1 및 도 2를 참조하여 선상(100)과 추진체(200) 서로 간에 무선 통신에 의해 조작이 가능 한 통신제어시스템(160)이 더 포함되게 구성된 것으로, 이때 통신제어시스템(160)은 새롭게 구현되는 것이 아니라 통상의 무선 통신에 의해 시스템의 제어가 가능한 것으로, 일예로 선상(100)과 추진체(200)에 무선통신부(161)(162)를 각각 두어 조타실(20)에서 그 통신 제어가 가능하게 구성된다.

즉, 선상(100)의 조타실(20)에서는, 통신제어시스템(160)을 통해 추진체(200)의 엔진실(30) 및 방향키(50)의 조작에 따른 자기 부상선(1)의 항해가 가능하게 한다.

또한 조타실(20)에서는, 통신제어시스템(160)을 통해 상부 부상솔레노이드(110)(110') 및 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')의 제어가 가능한 것으로, 이는 상부 제어기(140) 및 하부 제어기(240)의 제어에 의해 가능하게 구성된다.

또한 조타실(20)에서는, 통신제어시스템(160)을 통해 상,하부 음파탐지기(170)(170')의 제어가 가능하게 구성된다.

또한 조타실(20)에서는, 통신제어시스템(160)을 통해 거리 감지센서(180) 및 부력수단(280)의 제어가 가능하게 구성된다.

그리고 추진체(200)에는, 그 추진체(200)의 수동 운전이 가능한 수동 운전실(201)이 더 포함되게 구성된 것으로, 수동 운전실(201) 에서는, 추진체(200)의 관리 및 비상시 엔진실(30)의 구동이 가능하게 되며, 이때 상기 통신제어시스템(160)의 무선통신부(161)(162)은 조타실(20)과 수동 운전실(201)에 구성함이 바람직할 것이다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 극지항해용 자기 부상선의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)은, 상부 구조를 이루는 선상(100)과 하부 구조를 이루는 추진체(200)의 착탈에 의해 일반해역 또는 극지의 항해가 가능하게 구성된 것으로,

먼저 도 10의 도시와 같이 일반해역(2)에서 항해시에는, 선상(100)과 추진체(200)가 서로 결합 된 상태에서의 항해가 가능한 것으로, 이를 위해서는 선상(100)에 형성되는 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 추진체(200)의 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')가 미작동 상태에서 가능하다.

즉, 선상(100)의 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 전류를 미 인가시에는 자기력이 생성되지 않게 되는 것인바, 이에 하부 부상솔레노이드(210)(210')와의 반별력이 발생하지 않아 선상(100)은 자중에 의해 하강하여 추진체(200)의 상부에 거치 되어 그 추진체(200)와 일체화를 이루게 된다.

이때 추진체(200)는 그 상부가 선상(100)의 하단에 형성된 추진체 결합부(102)에 삽입 결합되게 되고, 하부 부상솔레노이드(210)(210')는, 선상(100)에 형성된 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')에 삽입 결합 되게 되며, 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')는 인력솔레노이드 장착홈(112)(112')에 삽입 결합 되어 선상(100)과 추진체(200)의 긴밀한 결합이 가능하게 된다.

이에, 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)은, 통상의 선박과 같이 상부구조의 선상(100)과 하부 구조의 추진체(200)가 일체 형성되어 통상의 선박과 같이 일반해역의 항해가 가능하게 된다.

이후, 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)이 극지 항해 즉, 얼음지역(3)을 항해시에는, 통상의 쇄빙선과 같이 얼음(3)을 파쇄하면서 항해하는 것이 아니라 얼음을 파쇄하지 않으면서도 빙저항 및 빙하중이 최소화된 상태에서의 항해가 가능하게 되는 것으로, 이는 도 11의 도시와 같이 선상(100)과 추진체(200)가 분리된 상태 즉, 선상(100)은 얼음의 상부를 항해하고 추진체(200)는 수중에서 잠항이 가능하여 된다.

상세히 설명하면, 도 1 내지 도 6을 참조하여 먼저, 선상(100)에 형성된 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 전류를 인가하게 되면 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')에는 어느 한 극성의 자기력이 선속 되어 자기장이 발생 되게 되는 것으로, 이에 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 대항 되는 추진체(200)의 하부 부상솔레노이드(210)(210')에는 전자기유도 원리에 의해 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 동일한 극성이 생성 및 척력에 의한 반발력이 발생 되어 그 선상(100)과 추진체(200)가 분리되게 된다.

즉, 일예로 도 12를 참조하여 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 S극에 해당하는 전류를 인가하게 되면 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')의 하부에는 S극의 자기장이 생성되게 되며, 이에 하부 부상솔레노이드(210)(210')에는 전자기 유도 원리에 의해 S극 자기장이 생성되어 동일한 극성의 자기장에 의해 서로 간의 척력이 발생 되어 분리되게 되며, 이에 선상(100)과 추진체(200)가 분리되어 선상(100)은 얼음(3) 위에 위치되게 되고, 추진체(200)는 수중에 위치되게 된다.

이후, 상기와 같이 분리 형성된 선상(100)과 추진체(200)를 항해시에는, 선상(100)의 조타실(20)에서 추진체(200)의 엔진실(30)의 구동 및 통상의 선박 구동과 같이 프로펠라(40)의 구동에 의해 가능하게 된다.

이때 상기와 같이 추진체(200)에 추진력이 발생하게 되면 당연히 추진체(200)는 전진 또는 후진하게 되는 것인바, 이때 추진체(200)와 분리된 선상(100)이 추진체(200)와 함께 구동하게 된다.

즉, 추진체(200)의 하부 부상솔레노이드(210)(210')의 전방 및 후방에 형성된 전,후방 인력솔레노이드(220)(220') 일예로, 전방 인력솔레노이드(220)에 상기 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 반대 방향의 전류 즉, N극에 해당하는 전류를 인가하게 되면 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 전방 인력솔레노이드(220)는 서로 간에 인력이 작용하게 되는 것인바, 추진체(200)가 추진시 그 인력에 의해 선상(100)을 당겨 함께 구동이 가능하게 된다.

이에 추진체(200)는 수중에서 엔진실(30)의 구동에 의해 기계적인 구동이 가능하게 되고, 선상(100)은 추진체(200)와 척력과 인력이 동시에 발생하여 얼음 위로 부상 및 항해가 가능하게 된다.

한편, 상기와 같이 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 하부 부상솔레노이드(210)(210')와의 척력에 의한 선상(100)과 추진체(200)를 분리함에 있어, 극지의 얼음 두께에 따라 그 분리 간격의 조절이 가능하게 되는 것으로, 이는 도 5를 참조하여 상부 발전기(130)로부터 상부 부상솔레노이드(110)(110')로의 전류 인가를 제어하는 상부 제어기(140)에서는 얼음의 두께에 따라 상부 전원공급기(150)(150')로의 전류의 인가를 선택 적용할 수 있게 된다.

즉, 얼음의 두께가 두꺼운 경우에는 모든 상부 전원공급기(150)(150')로의 전류의 인가로 모든 상부 부상솔레노이드(110)(110')로부터 자기력을 선속 및 비교적 강한 자기장을 생성하여 선상(100)과 추진체(200)의 척력 즉, 반발력을 크게 하고, 얼음의 두께가 비교적 얇은 경우에는 상부 전원공급기(150)(150')로의 전류 인가를 선택 적용함으로 비교적 약한 자기장을 생성하여 선상(100)과 추진체(200)의 척력 즉, 반발력을 작게 하여 가능하게 된다.

또한 추진체(200)의 추진방향 즉, 전진 또는 후진 시에는 도 6을 참조하여 하부 발전기(230)로부터 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')로의 전류 인가를 제어하는 하부 제어기(240)에 의해 가능하다.

즉, 전진시에는 하부 제어기(240)에서는 전방 인력솔레노이드(220)에 해당하는 하부 전원공급기(250)를 통해 전방 인력솔레노이드(220)에 전류를 인가 및 전방 인력솔레노이드(220)와 상부 부상솔레노이드(210)(210')와의 인력이 발생 되게 하여 추진체(200)의 전진 및 선상(100)의 전진이 가능하게 하고, 이와 반대로 후방 인력솔레노이드(220')에 해당하는 하부 전원공급기(250')를 통해 후방 인력솔레노이드(220')에 전류를 인가 및 후방 인력솔레노이드(220')와 상부 부상솔레노이드(210)(210')와의 인력이 발생 되게 하여 추진체(200)의 후진 및 선상의 후진이 가능하게 한다.

한편, 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)은, 얼음 위와 수중을 항해함에 있어, 얼음의 상부에는 간혹 빙벽과 같은 장해물이 발생하게 되는 것인바, 이때 도 8을 참조하여 선상(100)에는 상부 음파탐지기(170)가 형성되어 있는 것인바, 음파를 이용한 빙벽 등의 장해물의 감지가 가능하게 되고, 수중에서는 추진체(200)에는 하부 음파탐지기(270)가 형성되어 있는 것인바, 음파를 이용하여 얼음 아래의 구조(돌출정도) 등을 감지하여 회피 항해가 가능하게 된다.

또한 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)은, 항해중 수중에 파도 등과 같은 유동력이 발생시 추진체(200)의 유동에 따른 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')와의 인력 작용 범위 이상으로 분리시 거리 감지센서(180)의 작동에 의해 그 거리를 감지하게 되며, 이에 조타실(20)에서는 부력수단(280)을 구동시켜 추진체(200)를 부상 및 인력 작용 범위로의 보정이 가능하게 된다.

즉, 도 9를 참조하여 거리 감지센서(180)에서는 항시 선상(100)과 추진체(200)의 간격의 측정이 가능하게 되는 것인바, 이에 조타실(20)에서는 항시 그 거리를 측정하여 그 거리가 허용 범위 이상으로 벌어지게 되면 추진체(200)의 부력수단(280)을 작동시켜 추진체(200)를 부상 및 선상(100)과의 간격을 조절하여 인력의 원활한 작용을 유지하게 한다.

이상에서와 같이 본 발명 극지항해용 자기 부상선(1)은, 극지를 항해시 선상(100)과 추진체(200)가 선로 분리된 상태, 즉 선상(100)은 얼음 위를 항해하게 되고, 추진체(200)는 수중에서 잠항이 가능하게 되는 것인바, 본 발명 자기 부상선(1)이 극지를 항해하는 과정에서 얼음과의 간섭이 최소화되어 항해중 빙저항 및 빙하중이 최소화되어 본 발명 자기 부상선(1)의 추진력의 증대를 가져오게 된다.

또한 상기와 같이 얼음과의 간섭이 최소화되어 통상의 쇄빙선과 같이 얼음을 파쇄하면서 항해시 발생 되는 충격 및 소음 등이 최소화되어 항해중 안정감을 향상시켜줄 수 있게 된다.

100 : 선상 101 : 추진체 결합돌부
102 : 추진체 결합부 110,110' : 상부 부상솔레노이드
111,111' : 부상솔레노이드 장착홈 112,112' : 인력솔레노이드 장착홈
130 : 상부 발전기 140 : 상부 제어기
150,150' : 상부 전원공급기 160 : 통신제어시스템
170 : 상부 음파탐지기 180 : 거리 감지센서
200 : 추진체 210,210' : 하부 부상솔레노이드
220,220' : 전,후방 인력솔레노이드 230 : 하부 발전기
240 : 하부 제어기 250,250' : 하부 전원공급기
270 : 하부 음파탐지기 280 : 부력수단

Claims

상부 구조에는 선박의 갑판(10)과 선박의 항해를 통제하는 조타실(20)이 형성되고, 하부 구조에는 엔진실(30)과 프로펠라(40)와 방향키(50)가 형성된 선박에 있어서,
상부에 갑판(10)과 조타실(20)이 형성된 상부 구조를 이루는 선상(100)과, 엔진실(30)과 프로펠라(40)와 방향키(50)가 형성된 하부 구조를 이루는 추진체(200)로 분리 구성하여, 선상(100)이 얼음 위에서 항해하고 추진체(200)가 수중에서 잠항 하게 구성하되,
선상(100)에는,
저면에 어느 한 극의 자기력 선속이 가능한 복수의 상부 부상솔레노이드(110)(110')를 형성하고,
추진체(200)에는,
상부면에 상기 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 대항 되게 형성되어 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 반응하는 하부 부상솔레노이드(210)(210'); 및
하부 부상솔레노이드(210)(210')의 전방과 후방에서 하부 부상솔레노이드(210)(210')와 별도로 작용하며 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 다른 극성의 자기력 선속이 가능한 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')를 포함하여 구성하되,
선상(100)의 상부 부상솔레노이드(210)(210')에 전류를 인가하여 자기장이 발생시 추진체(200)의 하부 부상솔레노이드(210)(210')에 전자기유도 원리에 의해 동일한 극성이 생성 및 척력에 의한 반발력을 발생시켜 선상(100)이 얼음 위로 부상하게 하며,
전,후방 인력솔레노이드(220)(220')에 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 반대 방향의 전류를 인가시켜 그 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 다른 극을 형성 및 인력에 의해 선상(100)이 전진 또는 후진하게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.
제 1항에 있어서,
선상(100)에는,
선상(100)에서 전기의 생성이 가능한 상부 발전기(130)와, 상부 발전기(130)와 연결되어 전류의 인가를 제어하는 상부 제어기(140)와, 상부 제어기(140)와 연결되어 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')로 전류를 인가하는 복수의 상부 전원공급기(150)(150')를 포함하여 구성하며,
추진체(200)에는,
추진체(200)에서 전기의 생성이 가능한 하부 발전기(230)와, 하부 발전기(230)와 연결되어 전류의 인가를 제어하는 하부 제어기(240)와, 하부 제어기(240)와 연결되어 각각의 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')로 전류를 인가하는 복수의 하부 전원공급기(250)(250')를 포함하여 구성하며,
상부 제어기(140) 및 하부 제어기(240)는, 조타실(20)에서 각각 상,하부 발전기(130)(230)로부터 인가되는 전류 방향의 제어가 가능하게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.
제 2항에 있어서,
상부 제어기(140)는,
각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')와 연결되는 상부 전원공급기(150)(150')를 선택 제어하여 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 대하여 선택적인 자기력 선속이 가능하게 구성하며,
하부 제어기(240)는,
각각의 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')와 연결되는 하부 전원공급기(250)(250')를 선택 제어하여 각각의 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')에 대하여 선택적인 자기력 선속이 가능하게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.
제 1항에 있어서,
선상(100)에는,
하단 둘레에 추진체 결합돌부(101)가 하방으로 돌출되어 그 추진체 결합돌부(101) 내부에 추진체 결합부(102)가 형성되며, 추진체(200)의 상단이 추진체 결합부(102)에 삽탈 결합 되게 구성하며,
선상(100)에 형성되는 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')는, 선상(100)의 저면에서 함몰 형성되게 구성하되,
선상(100)의 저면에는, 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')과 그 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')의 전방 및 후방으로 인력솔레노이드 장착홈(112)(112')을 형성 및 각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')가 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')에 수용되게 구성하며,
추진체(200)에 형성되는 각각의 하부 부상솔레노이드(210)(210') 및 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')는 상부로 돌출되게 구성하되,
각각의 상부 부상솔레노이드(110)(110')에 전류가 미 인가시 선상(100)이 하강 및 추진체(200)와 결합 되며, 각각의 부상솔레노이드 장착홈(111)(111')과 인력 솔레노이드장착홈(112)(112')에는 하부 부상솔레노이드(210)(210') 및 전,후방 인력솔레노이드(220)(220')가 삽입 결합 되게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.
제 1항에 있어서,
선상(100)에는,
얼음 위를 항해시 장해물의 감지가 가능하도록 하는 조타실(20)에서 제어가 가능한 상부 음파탐지기(170)가 더 포함되게 구성하고,
추진체(200)에는,
수중의 장해물 감지가 가능하도록 하는 조타실(20)에서 제어가 가능한 하부 음파탐지기(270)가 더 포함되게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.
제 1항에 있어서,
선상(100)과 추진체(200) 간에 거리의 감지 및 측정이 가능 한 거리 감지센서(180)가 더 포함되게 구성하고,
추진체(200)에는,
잠항 하는 추진체(200)의 수중에서의 부력 조절이 가능하도록 부력수단(280)이 더 포함되게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.
제 1항에 있어서,
선상(100)과 추진체(200)의 무선 통신을 통해 서로 간의 통신 제어가 가능한
통신제어시스템(160)이 더 포함되게 구성하고,
추진체(200)에는,
추진체(200)의 수동 운전이 가능한 수동 운전실(201)이 더 포함되게 구성함을 특징으로 하는 극지항해용 자기 부상선.