KR102209850B1 - 워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트 - Google Patents

워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트에 관한 것으로 날개축이 없는 형태로 추진력을 발생할 수 있는 구조로 구현되어 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지하고, 수중에서 안정적으로 주행 가능하고, 회전축 없이 분사되는 물의 흐름을 직선 형태로 변환하는 날개 구조를 적용하여 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지함과 아울러 추진 효율을 향상시키고, 주행 중 방향 전환 시 정확도를 향상시킬 수 있다.

Description

워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트{VANE STRUCTURE FOR WATER JET AND WATER JET HAVING THE SAME}
본 발명은 워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트에 관한 것이다.
일반적으로 잠수정은 물속을 주행하는 수중 주행체로 부상 및 잠수할 수 있도록 한 밸러스트(ballast) 장치를 포함하여 밸러스트 장치를 이용하여 수중으로 잠수한 후 추진 장치로 주행하고 있다.
잠수정은 수중 탐사 또는 군사 목적으로 개발되고 있으나, 근래에 들어 심해에서 해저 탐사를 수행하거나, 대잠수함 전에서 적의 잠수함을 탐지하는 등, 수중에서 다양한 임무를 수행하는 무인 잠수정의 개발도 증대되는 추세이다.
한편, 잠수정은 수중에서 잠수 중 주행하거나 수면에서 주행하기 위해 워터 제트 장치를 구비하고 있다.
또한, 종래 잠수정의 워터제트는 모터에 의해 회전되는 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 위험이 매우 높은 문제점이 있었다.
또한, 종래 잠수정의 워터제트는 수중 이물질이 회전축에 걸려 물의 흐름을 방해하게 되어 출력이 낮아질 뿐만 아니라 날개의 작동이 불안정해지게 되어 잠수정의 수중 주행이 불안정해지는 문제점이 있었다.
그리고, 종래 잠수정의 워터제트는 날개를 회전시켜 물을 흡입하여 분사시키므로 추진력을 발생시키는 물의 흐름이 와류로 형성되어 추진 효율이 낮아지고, 정확한 방향 전환이 어려운 문제점이 있었다.
한국특허등록번호 제1346278호. (2013.12.23.)
본 발명이 해결하고자 노출된 회전축 없이 날개 구조체를 회전시켜 추진력을 발생시킴으로써 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지하는 워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트에 대한 기술을 제공한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 회전축 없이 분사되는 물의 흐름을 직선 형태로 변환하는 날개 구조를 적용하여 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지함과 아울러 추진 효율을 향상시키고, 주행 중 방향 전환 시 정확도를 향상시키는 워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트 에 대한 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체는, 내부에 추진용 날개가 회전 가능하게 위치되며 물을 내부로 흡입시켜 분사시키는 날개 본체 케이싱부, 날개 본체 케이싱부의 내부에 위치되어 날개 본체 케이싱부에서 분사되는 물의 흐름을 조정하는 보조 베인부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 날개 구조체는 내부에 추진용 날개가 회전 가능하게 위치되며 물을 내부로 흡입시켜 분사시키는 날개 본체 케이싱부를 포함하며, 상기 날개 본체 케이싱부는 추진 베인 케이싱부재 및 상기 추진 베인 케이싱부재 내에 회전 가능하게 위치되고 내부에 추진용 날개가 위치된 추진용 회전 케이싱부재를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 보조 베인부는 상기 추진용 회전 케이싱부재의 회전으로 상기 추진 베인 케이싱부재의 단부 측에서 분사되는 와류 형태의 물 흐름을 직선 형태의 물 흐름으로 변경할 수 있다.
본 발명에서 상기 보조 베인부는 상기 추진 베인 케이싱부재의 선단부 측 또는 후단부 측에서 상기 추진 베인 케이싱부재의 내주면에 원주 방향으로 이격되게 복수로 위치되는 복수의 물흐름 조정날개를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 보조 베인부는 상기 물흐름 조정날개가 상기 추진 베인 케이싱부재의 내주면에 고정되고, 상기 추진 베인 케이싱부재의 내주면에서 세워져 위치되어 중앙에 날개축이 없는 형태로 구현될 수 있다.
본 발명에서 상기 물흐름 조정날개는 상기 추진용 날개의 회전 방향과 반대 방향으로 휘어지게 위치될 수 있다.
본 발명에서 상기 추진 베인 케이싱부재의 양단부 측에 각각 위치되는 상기 물흐름 조정날개는 서로 반대 방향으로 휘어져 위치될 수 있다.
본 발명에서 상기 물흐름 조정날개는 상기 추진용 날개의 회전 방향과 반대 방향으로 기울어지게 위치될 수 있다.
본 발명에서 상기 추진 베인 케이싱부재의 양단부 측에 각각 위치되는 물흐름 조정날개는 축 중심을 기준으로 서로 반대 방향으로 기울어져 위치될 수 있다.
본 발명에서 상기 추진용 날개는 추진용 회전 케이싱부재의 내주면에 고정되게 위치될 수 있다.
본 발명에서 상기 추진용 날개의 축중심에는 날개 회전 중심축부재가 위치되고, 상기 날개 회전 중심축부재의 양단부 측에는 각각 단부 측으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형태를 가지고 반구형의 끝단부를 가지는 물흐름 안내용 콘부가 위치될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트는 내부에 추진용 날개가 위치되며 회전 가능하게 위치되는 워터제트용 날개 구조체, 상기 워터제트용 날개 구조체를 상기 추진용 날개의 축방향으로 회전시켜 추진력을 발생시키는 추진용 축방향 회전부, 상기 워터제트용 날개 구조체를 상기 추진용 날개의 축방향과 다른 방향으로 회전시켜 추진 방향을 변경하는 추진방향 변경용 회전부를 포함하며, 상기 워터제트용 날개 구조체는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 추진용 축방향 회전부는 추진용 회전모터 및 상기 추진용 회전모터의 회전력을 상기 추진용 회전 케이싱부재로 전달하여 상기 추진용 회전 케이싱부재를 회전시키는 회전력 전달부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 회전력 전달부는 상기 추진용 회전모터의 제1메인 샤프트에 연결되고 단부 측에 제1베벨 기어부가 위치된 추진용 회전축부재, 상기 제1베벨 기어부에 맞물려 회전되는 제2베벨 기어부, 상기 제2베벨 기어부의 제1기어축에 위치되어 상기 제2베벨 기어부와 함께 회전되는 제1스퍼어 기어부, 상기 제1스퍼어 기어부에 맞물려 회전되는 제2스퍼어 기어부, 상기 제2스퍼어 기어부의 제2기어축에 위치되어 상기 제2스퍼어 기어부와 함께 회전되는 제3스퍼어 기어부 및 상기 추진용 회전 케이싱부재의 외주면을 감싸도록 위치되어 상기 제3스퍼어 기어부가 맞물리는 케이싱 회전용 기어부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1스퍼어 기어부의 일면에는 상기 제1베벨 기어부의 일부가 삽입될 수 있는 링형상의 기어 삽입부가 위치될 수 있다.
본 발명에서 상기 추진용 축방향 회전부는 상기 추진용 회전모터와 상기 추진 베인 케이싱부재가 장착되고 내부에 상기 회전력 전달부가 위치되는 추진방향 변경용 회전 케이싱부재를 더 포함하며, 상기 추진방향 변경용 회전부는 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재가 내부에 위치되는 회전지지용 케이싱부재, 상기 회전지지용 케이싱부재와 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재 사이에 위치되어 추진방향 변경용 회전 케이싱부재를 회전 가능하게 지지하는 케이싱 지지 베어링부재, 추진방향 변경용 회전모터 및 상기 추진방향 변경용 회전모터의 회전력을 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재로 전달하여 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재를 회전시키는 케이싱 회전부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 추진방향 변경용 회전모터의 축방향은 상기 추진용 회전모터의 축방향과 수직인 방향으로 위치되며, 상기 케이싱 회전부는 상기 추진방향 변경용 회전모터의 제2메인 샤프트에 연결되어 회전되는 제3베벨 기어부 및 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재에 위치되며 상기 제3베벨 기어부에 맞물려 회전되는 제4베벨 기어부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제4베벨 기어부는 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재의 단부 측에서 링형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 노출된 회전축 없이 날개 구조체를 회전시켜 추진력을 발생시킴으로써 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지하고, 수중에서 안정적으로 주행 가능하고, 추진 장치의 내구성이 증대되는 효과가 있다.
본 발명은 회전축 없이 분사되는 물의 흐름을 직선 형태로 변환하는 날개 구조를 적용하여 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지함과 아울러 추진 효율을 향상시키고, 주행 중 방향 전환 시 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체의 한 실시예를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트가 설치되는 잠수정을 도시한 평면도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체의 한 실시예를 도시한 정면도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체를 구비한 워터제트를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트용 날개 구조체 및 이를 구비한 워터제트(200)에 대한 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트(200)는 내부에 추진용 날개(212a)가 위치되며 회전 가능하게 위치되는 날개 구조체(210)를 포함한다.
날개 구조체(210)는 내부에 추진용 날개가 회전 가능하게 위치되며 물을 내부로 흡입시켜 분사시키는 날개 본체 케이싱부를 포함한다.
날개 본체 케이싱부는 추진 베인 케이싱부재(211), 추진 베인 케이싱부재(211) 내에 회전 가능하게 위치되고 내부에 추진용 날개(212a)가 위치된 추진용 회전 케이싱부재(212)를 포함한다.
추진 베인 케이싱부재(211)와 추진용 회전 케이싱부재(212)는 원통 형상을 가지는 것을 일 예로 한다.
추진 베인 케이싱부재(211)는 적어도 내부 형상이 원통 형상을 가져 추진력을 발생시키는 물의 흐름을 원활하게 함과 아울러 추진용 회전 케이싱부재(212)가 내부에서 원활하게 회전될 수 있도록 한다.
그리고, 추진용 회전 케이싱부재(212)는 원통형상을 가지고 외주면에 케이싱 회전용 기어부(222i)가 외주면을 감싸도록 위치되어 추진용 축방향 회전부(220)의 추진용 회전모터(221)로부터 회전력을 전달받아 회전된다.
추진용 회전 케이싱부재(212)는 추진 베인 케이싱부재(211) 내에 회전 가능하게 위치되고, 날개 구조체(210)는 추진용 회전 케이싱부재(212)의 회전을 안내하는 추진 회전용 베어링(213)을 더 포함할 수 있다.
추진 회전용 베어링(213)은 추진 베인 케이싱부재(211)와 추진용 회전 케이싱부재(212)의 사이에 위치되는 것을 일 예로 하고, 후술될 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)와 추진용 회전 케이싱부재(212) 사이에 위치될 수도 있음을 밝혀둔다.
추진 회전용 베어링(213)은 볼 베어링으로 추진용 회전 케이싱부재(212)의 외주면에 이격되게 복수로 위치되어 추진용 회전 케이싱부재(212)의 회전을 안정적으로 지지하도록 한다.
추진용 날개(212a)는 추진용 회전 케이싱부재(212)의 내주면에 고정되게 위치되고, 추진용 회전 케이싱부재(212)가 추진용 축방향 회전부(220)의 추진용 회전 모터로부터 회전력을 전달받아 회전되므로 추진용 날개(212a)의 축중심이 추진용 회전 모터와 연결되는 구조가 필요하지 않다.
이에 추진용 날개(212a)의 축중심이 추진용 회전 모터와 연결되기 위해 외부로 노출되지 않고 추진용 회전 케이싱부재(212) 내에 위치하게 되므로 추진용 날개(212a)의 축중심에 물 속의 해조류 등의 이물질이 감겨지면서 날개가 파손되는 사고를 방지하고, 물속 이물질에 의한 추진력 저하 현상을 방지할 수 있다.
그리고, 추진용 날개(212a)의 축중심에는 날개 회전 중심축부재(212b)가 위치되고, 날개 회전 중심축부재(212b)의 양단부 측에는 각각 단부 측으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형태를 가지고 반구형의 끝단부를 가지는 물흐름 안내용 콘부(212c)가 위치된다.
물흐름 안내용 콘부(212c)는 단부 측으로 갈수록 점차 직경이 작아지고 반구형의 끝단부를 가져 추진력 발생 시 추진 베인 케이싱부재(211) 내로 유입되고 추진 베인 케이싱부재(211)의 타단부 측으로 물이 원활하게 흘러 이동할 수 있도록 함과 아울러 추진용 날개(212a)의 축중심에 물 속의 해조류 등의 이물질이 감겨지지 않고 이물질이 추진용 날개(212a)를 통과하여 분사될 수 있도록 한다.
날개 구조체(210)는 추진 베인 케이싱부재(211) 내에 위치되고 추진용 회전 케이싱부재(212)의 회전으로 내부로 흡입된 물이 분사될 때 분사되는 물의 흐름을 제어하는 보조 베인부(214)를 더 포함할 수 있다.
보조 베인부(214)는 추진용 회전 케이싱부재(212)의 회전으로 추진 베인 케이싱부재(211)의 단부 측에서 분사되는 와류 형태의 물 흐름을 직선 형태의 물 흐름으로 변경하여 추진 효율을 향상시키고 잠수정 본체(100)의 주행 중 방향 전환이 원활하게 이루어지고 정확한 방향 전환이 가능하도록 한다.
보조 베인부(214)는 추진 베인 케이싱부재(211)의 선단부 측 또는 후단부 측에서 추진 베인 케이싱부재(211)의 내주면에 원주 방향으로 이격되게 복수로 위치되는 복수의 물흐름 조정날개(214a)를 포함한다.
보조 베인부(214)는 추진용 날개(212a)의 양측에서 물흐름 조정날개(214a)가 추진 베인 케이싱부재(211)의 내주면에 고정되어 있다. 물흐름 조정날개(214a)는 추진 베인 케이싱부재(211)의 내주면에서 세워져 위치되어 중앙에 날개가 고정되기 위한 날개축이 없는 형태로 구현된다. 물흐름 조정날개(214a)는 추진용 날개(212a)에서 멀어질수록 단면적이 점진적으로 증가한다.
보조 베인부(214)는 추진 베인 케이싱부재(211)의 내주면에서 물흐름 조정날개(214a)가 세워져 위치되고 날개축이 없는 구조로 구현되어 물속의 이물질이 물흐름 조정날개(214a)에 걸리지 않고 원활하게 분사되어 날개축에 해조류 등의 물속 이물질이 걸려 날개가 파손되는 사고를 방지할 수 있다.
그리고, 보조 베인부(214)는 추진 베인 케이싱부재(211)의 선단부 측 또는 후단부 측 즉, 추진 베인 케이싱부재(211)의 양 단부 측에 각각 위치되어 물이 선택적으로 추진 베인 케이싱부재(211)의 양단부 측에서 각각 분사되어 추진력을 발생시킬 때 와류 형태로 분사되지 않고 직선 형태로 분사되게 하여 추진 효율을 향상시키고, 잠수정 본체(100)의 주행 중 방향 전환이 원활하게 이루어지고 정확한 방향 전환이 가능하도록 한다.
더 상세하게 복수의 추진용 날개(212a)는 물을 추진 베인 케이싱부재(211)의 일측에서 추진 베인 케이싱부재(211)의 내부로 흡입하여 추진 베인 케이싱부재(211)의 타측으로 분사시키기 위해 축 중심을 기준으로 기울어져 위치될 수 있다.
그리고, 물흐름 조정날개(214a)는 추진용 날개(212a)의 회전 방향과 반대 방향으로 휘어지게 위치되어 추진용 날개(212a)의 회전에 의해 형성된 와류의 물흐름을 직선 형태의 물흐름으로 조정하게 된다.
또는 물흐름 조정날개(214a)는 추진용 날개(212a)의 회전 방향과 반대 방향으로 기울어지게 위치되어 추진용 날개(212a)의 회전에 의해 형성된 와류의 물흐름을 직선 형태의 물흐름으로 조정하게 된다.
추진 베인 케이싱부재(211)의 양단부 측에 각각 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 서로 반대 방향으로 휘어져 위치된다.
추진 베인 케이싱부재(211)의 양단부 측에 각각 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 축 중심을 기준으로 서로 반대 방향으로 기울어져 위치될 수도 있다.
일 예로, 추진용 날개(212a)가 시계방향으로 회전되어 추진 베인 케이싱부재(211)의 일단부 측으로 물이 분사되고, 추진용 날개(212a)가 반시계방향으로 회전되어 추진 베인 케이싱부재(211)의 타단부 측으로 물이 분사되어 추진력을 각각 반대방향으로 발생시키는 경우 추진 베인 케이싱부재(211)의 일단부 측에 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 반시계방향으로 휘어져 위치되고, 추진 베인 케이싱부재(211)의 타단부 측에 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 시계방향으로 휘어져 위치된다.
또한, 추진 베인 케이싱부재(211)의 일단부 측에 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 반시계방향으로 기울어져 위치되고, 추진 베인 케이싱부재(211)의 타단부 측에 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 시계방향으로 기울어져 위치될 수 있다.
즉, 추진 베인 케이싱부재(211)의 일단부 측에 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 반시계방향으로 휘어져 위치되거나 기울어져 위치되어 시계방향으로 발생되는 와류를 직선 형태의 흐름으로 조정하고, 추진 베인 케이싱부재(211)의 타단부 측에 위치되는 물흐름 조정날개(214a)는 시계방향으로 휘어져 위치되거나 기울어져 위치되어 반시계방향으로 발생되는 와류를 직선 형태의 흐름으로 조정한다.
한편, 추진용 축방향 회전부(220)는 추진용 회전모터(221), 추진용 회전모터(221)의 회전력을 추진용 회전 케이싱부재(212)로 전달하여 추진용 회전 케이싱부재(212)를 회전시키는 회전력 전달부(222)를 포함한다.
그리고, 추진용 축방향 회전부(220)는 추진용 회전모터(221), 추진 베인 케이싱부재(211)가 장착되고 내부에 회전력 전달부(222)가 위치되는 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)를 더 포함한다.
회전력 전달부(222)는 추진용 회전모터(221)의 제1메인 샤프트(221a)에 연결되고 단부 측에 제1베벨 기어부(222b)가 위치된 추진용 회전축부재(222a), 제1베벨 기어부(222b)에 맞물려 회전되는 제2베벨 기어부(222c), 제2베벨 기어부(222c)의 제1기어축(222d)에 위치되어 제2베벨 기어부(222c)와 함께 회전되는 제1스퍼어 기어부(222e), 제1스퍼어 기어부(222e)에 맞물려 회전되는 제2스퍼어 기어부(222f), 제2스퍼어 기어부(222f)의 제2기어축(222g)에 위치되어 제2스퍼어 기어부(222f)와 함께 회전되는 제3스퍼어 기어부(222h), 추진용 회전 케이싱부재(212)의 외주면을 감싸도록 위치되어 제3스퍼어 기어부(222h)가 맞물리는 케이싱 회전용 기어부(222i)를 포함한다.
제1스퍼어 기어부(222e)의 일면에는 제1베벨 기어부(222b)의 일부가 삽입될 수 있는 링형상의 기어 삽입부(222j)가 위치되어 제2베벨 기어부(222c)의 회전으로 제1스퍼어 기어부(222e)가 회전될 때 제1스퍼어 기어부(222e)가 제1베벨 기어부(222b)에 걸리지 않고 원활하게 회전될 수 있다.
제2베벨 기어부(222c)와 제1스퍼어 기어부(222e)는 하나의 제1기어축(222d)을 공유하여 함께 회전되며, 제2스퍼어 기어부(222f)와 제3스퍼어 기어부(222h)는 하나의 제2기어축(222g)을 공유하여 함께 회전된다.
제1기어축(222d)과 제2기어축(222g)은 각각 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223) 내에 위치되는 제1축지지부와 제2축지지부에 회전 가능하게 지지된다.
즉, 추진용 회전모터(221)는 제1베벨 기어부(222b)를 회전시키고, 제2베벨 기어부(222c)가 제1베벨 기어부(222b)에 맞물려 회전되면서 제1스퍼어 기어부(222e)가 회전되며, 제2스퍼어 기어부(222f)가 제1스퍼어 기어부(222e)에 맞물려 회전되면서 제3스퍼어 기어부(222h)가 회전되면서 추진용 회전 케이싱부재(212)를 회전시키게 된다.
추진용 회전 케이싱부재(212)가 회전되면 내부에 위치된 추진용 날개(212a)가 물을 일측에서 흡입시킨 후 타측으로 분사시키면서 추진력을 발생시키게 된다.
이 때 추진 베인 케이싱부재(211)의 단부 측에서 추진용 회전 케이싱부재(212)의 회전 방향과 반대로 기울어지게 위치된 보조 베인부(214)가 분사되는 물의 흐름을 와류에서 직진 형태로 변경하면서 추진 효율을 향상시키게 된다.
또한, 추진용 축방향 회전부(220)와 날개 구조체(210)는 추진방향 변경용 회전부(230)에 의해 함께 회전되어 날개 구조체(210)의 추진 방향을 변경한다.
추진방향 변경용 회전부(230)는 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)가 내부에 위치되는 회전지지용 케이싱부재(231), 회전지지용 케이싱부재(231)와 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223) 사이에 위치되어 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)를 회전 가능하게 지지하는 케이싱 지지 베어링부재(232), 추진방향 변경용 회전모터(234), 추진방향 변경용 회전모터(234)의 회전력을 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)로 전달하여 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)를 회전시키는 케이싱 회전부(233)를 포함한다.
추진방향 변경용 회전모터(234)의 축방향은 추진용 회전모터(221)의 축방향과 수직인 방향으로 위치된다.
케이싱 회전부(233)는 추진방향 변경용 회전모터(234)의 제2메인 샤프트에 연결되어 회전되는 제3베벨 기어부(233a), 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)에 위치되며 제3베벨 기어부(233a)에 맞물려 회전되는 제4베벨 기어부(233b)를 포함한다.
제4베벨 기어부(233b)는 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)의 단부 측에서 링형태로 형성되어 중앙의 중공부로 추진용 회전모터(221)의 제1메인 샤프트(221a) 또는 추진용 회전축부재(222a)가 통과되어 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)의 내부로 회전 가능하게 삽입되어 위치될 수 있도록 한다.
회전지지용 케이싱부재(231)에는 추진용 회전모터(221)가 내부에 위치되는 제1모터 케이싱(231a), 추진방향 변경용 회전모터(234)가 내부에 위치되는 제2모터 케이싱(231b)을 포함할 수 있다.
제1모터 케이싱(231a)은 제1메인 샤프트(221a)의 축방향으로 위치되고, 제2모터 케이싱(231b)은 제1메인 샤프트(221a)의 축방향과 수직 방향 즉, 제2메인 샤프트의 축방향으로 위치된다.
추진방향 변경용 회전부(230)는 추진용 날개(212a)의 축방향과 다른 축방향으로 날개 구조체(210)를 회전시켜 날개 구조체(210)의 추진 방향을 변경하고, 추진용 날개(212a)의 축방향과 수직인 축방향으로 날개 구조체(210)를 회전시켜 날개 구조체(210)의 추진 방향을 360도 반경으로 변경한다.
즉, 추진방향 변경용 회전부(230)는 추진방향 변경용 회전모터(234)의 회전력을 제3베벨 기어부(233a)를 통해 제4베벨 기어부(233b)로 전달하여 추진 베인 케이싱부재(211)가 단부 측에 장착되어 고정된 추진방향 변경용 회전 케이싱부재(223)를 회전시켜 추진용 축방향 회전부(220)와 날개 구조체(210)를 함께 회전시킴으로써 날개 구조체(210)에서 분사되는 물의 분사 방향을 변경하게 된다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트가 설치되는 잠수정을 도시한 평면도이고, 도 4는 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트가 설치되는 잠수정의 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 잠수정은 잠수정 본체(100), 잠수정 본체(100)의 양 측에 각각 위치되며 잠수정 본체(100)가 수중에서 주행할 수 있도록 추진력을 발생시키는 워터제트(200)를 포함한다.
또한, 워터제트(200)는 잠수정 본체(100)의 후방 측에서 잠수정 본체(100)의 양 측에 각각 위치되고, 잠수정 본체(100)의 전방에는 잠수정 본체(100)를 수중으로 잠수시키기 위한 잠수용 워터제트(300)가 양 측에 각각 위치된다.
잠수용 워터제트(300)는 상, 하 방향으로 물을 분사하여 잠수정 본체(100)를 수중으로 잠수시키거나, 수중에서 잠수 중인 잠수정 본체(100)를 수면 위로 띄우게 된다.
잠수용 워터제트(300)는 상부와 하부가 개방된 하우징 내부에 수직 방향의 회전축을 중심으로 회전하는 잠수용 베인이 위치된 구조이다.
잠수용 베인은 수직 방향 즉, 수면 또는 잠수정 본체(100)의 수직방향으로 위치되는 회전축을 중심으로 모터의 작동으로 회전되는 것으로 정방향 또는 역방향으로 회전되어 물을 상부 측으로 분사시켜 잠수정 본체(100)가 수중으로 잠수하도록 하거나, 잠수정 본체(100)가 잠수 중인 상태에서 물을 하부 측으로 분사시켜 잠수정 본체(100)가 수면으로 다시 떠오를 수 있도록 하고, 수면에 떠오른 상태로 잠수정 본체(100)의 위치가 유지될 수 있도록 한다.
잠수용 워터제트(300)는 잠수정 본체(100)에 고정되게 설치되어 수직 방향으로 물을 분사시켜 잠수정 본체(100)를 수중으로 잠수시키거나 수중에 잠수 중인 잠수정 본체(100)를 수면으로 떠오르게 하는 공지의 구조로 다양하게 변형시켜 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 워터제트(200)는 잠수정 본체(100)의 후방 측에서 잠수정 본체(100)의 양 측에 각각 위치되어 잠수정 본체(100)를 주행시키는 방향으로 물을 분사시키거나 잠수정 본체(100)를 수중으로 잠수시키거나 떠오르는 방향으로 물을 분사시키게 된다.
즉, 워터제트(200)는 물을 분사하여 추진력을 발생시키는 날개 구조체(210)를 추진 방향과 다른 방향, 일 예로 추진 방향의 수직방향으로 회전시켜 추진 방향을 변경하여 추진 방향이 수면에 나란하거나 수면과 기울어지게 위치할 수도 있고, 수면과 수직인 방향으로 배치될 수도 있다.
워터제트(200)는 수면과 수직인 방향으로 물을 분사하도록 위치되어 잠수용 워터제트(300)와 함께 잠수정 본체(100)를 수중으로 잠수시키거나 수중에 잠수 중인 잠수정 본체(100)를 수면으로 떠오르게 할 수 있고, 이 때 잠수용 워터제트(300)와 함께 작동되어 잠수정 본체(100)의 수평을 유지할 수 있다.
워터제트(200)는 날개 구조체가 회전되어 추진 방향이 수면에 나란하거나 수면과 기울어지게 위치되어 잠수정 본체(100)에 추진력을 발생시켜 잠수정 본체(100)가 수중 또는 수면에서 주행할 수 있도록 한다.
즉, 워터제트(200)는 360도로 회전되어 추진 방향이 변경되어 잠수정 본체(100)를 수중으로 잠수시키거나 잠수된 잠수정 본체(100)를 다시 떠오르게 할 수 있고, 수중에 잠수 중이거나 수면에 떠있는 상태의 잠수정 본체(100)에 추진력을 부여하여 직진 이동시키거나 주행 중 방향 전환이 가능할 수 있게 한다.
본 발명은 노출된 회전축 없이 날개 구조체를 회전시켜 추진력을 발생시킴으로써 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지하고, 수중에서 안정적으로 주행 가능하고, 추진 장치의 내구성이 증대되는 효과가 있다.
본 발명은 회전축 없이 분사되는 물의 흐름을 직선 형태로 변환하는 날개 구조를 적용하여 날개의 회전축에 해조류 등의 수중에 존재하는 이물질이 끼는 수중 이물질 걸림 현상으로 날개의 파손 및 엔진 과열 등의 안전 사고의 발생을 방지함과 아울러 추진 효율을 향상시키고, 주행 중 방향 전환 시 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상승, 하강, 전진, 후진, 회전 등 4개의 작동이 가능하고, 360도 전방위 추진력 발생이 가능한 잠수정용 워터제트를 제공하고, 본 발명에 따른 워터제트는 잠수정의 전방위 방향 전환이 가능하여 밸러스트 장치 없이 수중 잠수 및 수중 주행이 가능하고, 이로써 잠수정을 컴팩트하게 설계할 수 있고, 잠수정의 제조비용을 크게 절감하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 잠수정 본체 200: 워터제트
210: 날개 구조체 211: 추진 베인 케이싱부재
212: 추진용 회전 케이싱부재 212a: 추진용 날개
212b: 날개 회전 중심축부재 212c: 물흐름 안내용 콘부
213: 추진 회전용 베어링 214: 보조 베인부
214a: 물흐름 조정날개 220: 추진용 축방향 회전부
221: 추진용 회전모터 221a: 제1메인 샤프트
222: 회전력 전달부 222a: 추진용 회전축부재
222b: 제1베벨 기어부 222c: 제2베벨 기어부
222d: 제1기어축 222e: 제1스퍼어 기어부
222f: 제2스퍼어 기어부 222g: 제2기어축
222h: 제3스퍼어 기어부 222i: 케이싱 회전용 기어부
222j: 기어 삽입부
223: 추진방향 변경용 회전 케이싱부재
230: 추진방향 변경용 회전부 231: 회전지지용 케이싱부재
231a: 제1모터 케이싱 231b: 제2모터 케이싱
232: 케이싱 지지 베어링부재 233: 케이싱 회전부
233a: 제3베벨 기어부 233b: 제4베벨 기어부
234: 추진방향 변경용 회전모터 300: 잠수용 워터제트

Claims (18)

  1. 물이 흘러 이동할 수 있는 추진 베인 케이싱부재(211)와, 상기 추진 베인 케이싱부재(211)의 내에 회전 가능하게 위치되고 내주면에 추진용 날개(212a)가 고정되어 있는 추진용 회전 케이싱부재(212)를 포함하며 물을 흡입하여 분사시키는 날개 본체 케이싱부, 그리고
    상기 추진 베인 케이싱부재(211)의 내부 선단부와 후단부에 각각 위치하여 상기 추진 베인 케이싱부재(211)의 내주면을 따라 복수 형성된 물흐름 조정날개(214a)를 포함하는 보조 베인부(214)
    를 포함하며,
    상기 추진용 날개(212a)의 축중심에는 상기 추진용 날개(212a)가 연결된 날개 회전 중심축부재(212b)가 위치되고, 상기 날개 회전 중심축부재(212b)의 양단부는 각각 단부 측으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형태를 가지고 반구형의 끝단부를 가지는 물흐름 안내용 콘부(212c)가 형성되어 있으며,
    상기 물흐름 조정날개(214a)는 상기 추진용 날개(212a)의 양측에서 상기 추진용 날개(212a)의 회전 방향과 반대 방향으로 기울어져 날개축이 없는 형태로 구비되고 상기 추진용 날개(212a)에서 멀어질수록 단면적이 증가하고
    상기 추진용 회전 케이싱부재(212)는 원통형상을 가지고 외주면에 케이싱 회전용 기어부(222i)가 감싸도록 위치되어 추진용 회전모터로부터 회전력을 전달받아 회전하는
    워터제트용 날개 구조체.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 보조 베인부는,
    상기 추진용 회전 케이싱부재의 회전으로 상기 추진 베인 케이싱부재의 단부 측에서 분사되는 와류 형태의 물 흐름을 직선 형태의 물 흐름으로 변경하는 워터제트용 날개 구조체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 또는 제3항에 정의되어 있는 워터제트용 날개 구조체, 상기 워터제트용 날개 구조체를 상기 추진용 날개의 축방향으로 회전시켜 추진력을 발생시키는 추진용 축방향 회전부 및 상기 워터제트용 날개 구조체를 상기 추진용 날개의 축방향과 다른 방향으로 회전시켜 추진 방향을 변경하는 추진방향 변경용 회전부를 포함하며,
    상기 추진용 축방향 회전부는 추진용 회전모터, 그리고 상기 추진용 회전모터의 회전력을 상기 추진용 회전 케이싱부재로 전달하여 상기 추진용 회전 케이싱부재를 회전시키는 회전력 전달부를 포함하며,
    상기 회전력 전달부는
    상기 추진용 회전모터의 제1메인 샤프트에 연결되고 단부 측에 제1베벨 기어부가 위치된 추진용 회전축부재,
    상기 제1베벨 기어부에 맞물려 회전되는 제2베벨 기어부, 상기 제2베벨 기어부의 제1기어축에 위치되어 상기 제2베벨 기어부와 함께 회전되는 제1스퍼어 기어부,
    상기 제1스퍼어 기어부에 맞물려 회전되는 제2스퍼어 기어부,
    상기 제2스퍼어 기어부의 제2기어축에 위치되어 상기 제2스퍼어 기어부와 함께 회전되는 제3스퍼어 기어부 및
    상기 추진용 회전 케이싱부재의 외주면을 감싸도록 위치되어 상기 제3스퍼어 기어부가 맞물리는 케이싱 회전용 기어부
    를 포함하는
    워터제트.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에서,
    상기 제1스퍼어 기어부의 일면에는 상기 제1베벨 기어부의 일부가 삽입될 수 있는 링형상의 기어 삽입부가 위치되는 워터제트.
  16. 제12항에서,
    상기 추진용 축방향 회전부는 상기 추진용 회전모터와 상기 추진 베인 케이싱부재가 장착되고 내부에 상기 회전력 전달부가 위치되는 추진방향 변경용 회전 케이싱부재를 더 포함하며,
    상기 추진방향 변경용 회전부는,
    상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재가 내부에 위치되는 회전지지용 케이싱부재;
    상기 회전지지용 케이싱부재와 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재 사이에 위치되어 추진방향 변경용 회전 케이싱부재를 회전 가능하게 지지하는 케이싱 지지 베어링부재;
    추진방향 변경용 회전모터; 및
    상기 추진방향 변경용 회전모터의 회전력을 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재로 전달하여 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재를 회전시키는 케이싱 회전부를 포함하는 워터제트.
  17. 제16항에서,
    상기 추진방향 변경용 회전모터의 축방향은 상기 추진용 회전모터의 축방향과 수직인 방향으로 위치되며,
    상기 케이싱 회전부는,
    상기 추진방향 변경용 회전모터의 제2메인 샤프트에 연결되어 회전되는 제3베벨 기어부; 및
    상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재에 위치되며 상기 제3베벨 기어부에 맞물려 회전되는 제4베벨 기어부를 포함하는 워터제트.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제4베벨 기어부는 상기 추진방향 변경용 회전 케이싱부재의 단부 측에서 링형태로 형성되는 워터제트.
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