KR102300514B1 - 파킹 위치 - Google Patents

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미카엘 포르슬룬드
요나스 요한슨
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콩스버그 마리타임 스웨덴 아베
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Abstract

[0081] 다양한 양태들은 장치를 "파킹 위치(parking position)"에 "파킹하는(parking)" 것을 제공한다. 파킹 위치는 비활성 기간들 동안 장기간의 노출로 인한 손상을 최소화하는 장치의 구성일 수 있다. 장치는 염수, 염분 공기, 기수, 담수 등을 포함하는 환경에 배치되도록 구성될 수 있는 해양 장치를 포함할 수 있다. 장치는 추진 시스템(예컨대, 선박용) 및/또는 조타 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 양태들은, 스쿠프 및 워터 제트를 재지향시키도록 작동 가능한 노즐을 갖는 워터-제트 기반 추진 시스템을 포함하여, 전방/후방 및 좌현/우현 추력들의 범위를 제공한다. 제어 실린더 및/또는 링키지는, 비활성 기간들 동안 초래되는 손상을, 장치의, 정상 작동에 필요하지 않은 부분들로 격리시키는 구성으로 파킹될 수 있다.

Description

파킹 위치{PARKING POSITION}
[0001] 본 발명은 일반적으로, 표면들의 열화(degradation)를 감소시키는 것에 관한 것으로, 더 구체적으로, 접촉 지역들의 국부적인 손상과 연관된 마모에 관한 것이다.
[0002] 많은 표면들은 부식, 퇴적, 막 형성, 유기체들(organisms)의 성장, 패시베이팅(passivating) 층들의 용해(dissolution) 등과 같은 프로세스들(이하: 손상 프로세스들)에 의해 손상된다. 몇몇 경우들에서, 손상은 프로세스 그 자체에 의해 야기될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 프로세스의 생성물(예컨대, 염(salt), 수산화물, 산화물, 또는 금속의 입자들)은 손상을 야기할 수 있다(예컨대, 프로세스의 생성물이 시스템의 부품들(parts)을 마모시키거나 오염시키는 경우). 몇몇 열화 프로세스들(예컨대, 갈바니(galvanic) 및/또는 틈새(crevice) 부식)은 국부적일 수 있고, 상이한 컴포넌트들 사이의 접촉 지역과 연관될 수 있다. 손상되면, 이러한 접촉 지역은 부실하게 기능할 수 있다.
[0003] 해양 시스템들은 해수와 연관된 열화, 특히 부식 및 생물학적 프로세스들(예컨대, 조류(algae), 따개비들(barnacles), 산호 등과 같은 해양 생물 성장(marine growth))에 영향받기 쉬울 수 있다. 해양 생물 성장은 표면을 열화시킬 수 있고, 해양 생물 성장의 생성물들이 또한, 다양한 컴포넌트들를 열화시킬 수 있다(예컨대, 따개비들로부터의 마모).
[0004] 기계적 시스템들은 종종, 컴포넌트들 간의 접촉 지역들을 통해 상호 작용하는 다양한 컴포넌트들을 포함한다. 액츄에이터는 시스템의 여러 부품들에 힘 및/또는 변위를 적용할 수 있으며, 그러한 접촉 지역들을 포함할 수 있다. 종종, 액츄에이터는 링키지(linkage)에 커플링되는데, 링키지는, 액츄에이터로부터 접촉 지역들을 통해 시스템의 다른 부품들로 힘을 전달할 수 있다. 베어링들, 힌지들, 센서들 등과 같은 다른 컴포넌트들은, 컴포넌트들 간의 접촉 지역들을 포함할 수 있다. 부품들 간의 접촉 지역을 열화시키는 프로세스는, 해당 부품들에 기초한 시스템의 성능을 크게 감소시킬 수 있다.
[0005] 유압 실린더(hydraulic cylinder)는 배럴(barrel) 내에서 슬라이딩하는 피스톤을 포함할 수 있다. 배럴 내의 유체는 피스톤에 압력을 가하여 피스톤을 배럴 내외로 슬라이딩시킨다. 유압 실린더는 작동 길이를 가지고, 유압 실린더는 이러한 작동 길이에 걸쳐서 작동하며, 전형적으로, 배럴의 일 단부와 피스톤의 대향하는(opposing) 외부 단부 사이의 거리로 정의된다. 피스톤의 내부 단부는, 실린더의 길이를 변경하기 위해 배럴 내에서 이동한다. 길이가 종료점들에서 제한되면, 실린더는 종료점들 사이에 힘을 가하여, 실린더의 일 단부에 부착된 물체를, 다른 단부에서 피스톤에 부착된 물체에 대해 이동시킬 수 있다. 유압 실린더로부터의 액츄에이션을 필요로 하는 하나의(piece of) 장비는 전형적으로, 지정된 운동 범위를 필요로 하며, 이러한 운동 범위는, 선택된 실린더의 필요한 작동 길이를 결정하는 데에 사용된다.
[0006] 실린더의 피스톤과 배럴 사이의 시일(seal)은, 피스톤이, 시일의 일 측으로부터 다른 측까지 재료(예컨대, 작동유, 먼지, 물, 오염물들)의 통과를 표면상으로(ostensibly) 방지하면서 슬라이딩하는 것을 허용한다. 몇몇 시일들은, 부식될 수 있는 그리고/또는 부식을 유도할 수 있는 재료들을 포함한다. 금속성 시일이 이종(dissimilar) 금속의 피스톤과 접촉하면, 시일과 피스톤 사이의 갈바니 부식이 시일과 피스톤 사이의 접촉 지역을 손상시킬 수 있다(예컨대, 시일을 부식시키거나 피스톤을 부식시킴). 시일은, 시간이 지남에 따라, 시일에 의해 접촉되는 표면을 열화시킬 수 있는 국부적인 화학 환경을 생성할 수 있다.
[0007] 다양한 장치는, 열화 환경들에 노출된 유압 실린더들을 사용한다. 조타(steering) 시스템들과 같은 해양 시스템들은, 염분 환경들, 극단적인 온도들 및 장시간 동안의 해수에서의 침지를 포함할 수 있는 다양한 응용 분야들에서 유압 실린더들을 사용할 수 있다. 부식 및/또는 유기체들의 표면 성장은 해양 환경들에서, 특히, 서로 슬라이딩하며 지나치는 컴포넌트들(예컨대, 유압 실린더에서 피스톤 주위의 시일) 사이에 배치된 그러한 지역들과 같은, 부품들 사이의 접촉 지역들에서 문제가 될 수 있다. 그러한 손상의 감소는, 부식 환경에서 사용되는 제품의 성능 및/또는 수명을 개선할 수 있다. 이러한 개선은 시스템, 특히, 원격으로 배치될 수 있고 그리고/또는 수리하기 위해 시간 소모적일 수 있는 대형 시스템(예컨대, 선박 추진 시스템)과 연관된 수명 비용들을 감소시킬 수 있다.
[0008] 미국 특허 제 5,892,338 호는 트롤링(trolling) 모터들에 대한 무선 주파수 원격 제어를 설명한다. 미국 특허 제 5,246,392 호는 회전-방지 디바이스를 갖는 선미 드라이브 시스템을 설명한다. 미국 특허 제 5,720,635 호는 해양 제트 드라이브(marine jet drive)를 설명한다.
[0009] 다양한 양태들은 장치를 "파킹 위치(parking position)"에 "파킹하는(parking)" 것을 제공한다. 파킹 위치는, 비활성 기간들 동안 환경에 대한 노출로부터 비롯된 표면 열화 프로세스(예컨대, 해양 생물 성장, 부식, 마모 등)와 연관된 환경적 손상을 최소화하는 장치의 구성일 수 있다. 파킹 위치는, 장치의 작동 동안 필요하지 않은 구성을 제공 할 수 있으며, 정상 작동(normal operation)보다는 비활성 상태 동안에, 파킹식(parked) 구성이 사용될 수 있다. 정상 작동을 위해 필요하지 않으면, 파킹식 구성은, 손상 프로세스들이, 장치의 드물게 사용되는 부분들에 국한되게 할 수 있다.
[0010] 몇몇 실시예들에서, 선박용 추진 장치는 선박에 전방 추력(forward thrust)을 가하는 워터 제트를 생성하도록 구성된 워터 제트를 포함한다. 스쿠프(scoop)는, 제트에 스쿠프가 배치될 때 제트의 적어도 일부를 재지향시키도록(redirect) 성형될 수 있다. 재지향된 부분은 선박에 역방향 추력을 가할 수 있다. 스쿠프는 전방 추력과 역방향 추력의 원하는 조합을 산출하도록 위치될 수 있으며, 이러한 추력은 선박을 전진시키기 위해, 후진시키기 위해 또는 순 제로(net zero) 추력을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
[0011] 스쿠프 링키지는 스쿠프를 선박에 커플링할 수 있다. 스쿠프 및 스쿠프 링키지는, 전방/역방향 작동 범위 및 연장된 스쿠프 위치를 포함하는 운동 범위를 가질 수 있다. 전방/역방향 작동 범위는 작동(예컨대, 추진)에 필요한 스쿠프 위치들의 범위에 걸쳐있을 수 있다. 연장된 스쿠프 위치는 전방/역방향 작동 범위 밖에 있을 수 있으며, 추진을 위해 필요하지 않은 위치일 수 있다. 연장된 스쿠프 위치는 최대(full) 전방 위치보다 "더 전방"일 수 있고 그리고/또는 최대 후방 위치보다 "더 후방"일 수 있다.
[0012] 스쿠프 제어 실린더는 스쿠프 및/또는 스쿠프 링키지에 커플링될 수 있고 그리고/또는 스쿠프 및/또는 스쿠프 링키지를 액츄에이팅하도록 구성될 수 있다. 스쿠프 제어 실린더는, 스쿠프 제어 실린더가 스쿠프를 작동 범위 내에 위치시키도록 작동될 수 있는 작동 길이를 포함할 수 있다. 스쿠프 제어 실린더는, 스쿠프 제어 링키지(그리고 더 나아가, 스쿠프)를, 파킹을 위해, 연장된 스쿠프 위치에 위치시킬 수 있는 부가적인 거리를 포함할 수 있다.
[0013] 몇몇 실시예들은, 항해을 위해 (예컨대, 선박에서) 사용될 수 있는 조타 장치를 포함한다. 조타 장치는 워터 제트와 함께 사용될 수 있으며, 노즐을 포함하고, 제트는 이러한 노즐을 통해 유동한다. 노즐은 제트를 측 방향(lateral direction)으로 재지향시켜서 선박에 측 방향의 추력을 적용하도록 작동 가능할 수 있다. 노즐 링키지는 노즐을 선박에 커플링할 수 있다. 노즐 및 노즐 링키지는, 측 방향 작동 범위 및 연장된 노즐 위치를 포함하는, 운동의 측 방향 범위를 가질 수 있다. 측 방향 작동 범위는, 정상 작동 동안 (예컨대, 원하는 측 방향 추력을 산출하기 위해) 노즐이 위치될 수 있는 위치들의 범위에 걸쳐있을 수 있다. 연장된 노즐 위치는, 측 방향 작동 범위 밖에 있는 위치의 노즐을, 정상 작동을 위해 필요하지 않은 위치로 배치할 수 있다.
[0014] 조타 장치는, 노즐 및/또는 노즐 링키지에 커플링되고 노즐 및/또는 노즐 링키지를 액츄에이팅하도록 구성된 노즐 제어 실린더를 포함할 수 있다. 노즐 제어 실린더는 작동 길이 및 부가적인 거리를 포함할 수 있다. 작동 길이는, (예컨대, 조타 작동들 동안) 측 방향 작동 범위 내에 노즐을 위치시키기 위해 필요한 위치들의 범위에 걸쳐있을 수 있다. 부가적인 거리는, 파킹를 위해, 연장된 노즐 위치에 노즐 링키지(그리고 더 나아가, 노즐)를 위치시키도록 작동 가능할 수 있다.
[0015] 추진 시스템은 추진 장치 및 조타 장치를 포함할 수 있으며, 각각은 하나 또는 그 초과의 제어 실린더들 및 링키지들을 포함할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 추진 장치 및 조타 장치는 동일한 워터 제트와 상호 작용한다. 몇몇 경우들에서, 추진 장치는 제 1 제트를 이용하여 작동하고, 조타 장치는 제 2 제트를 이용하여 작동한다. 조타 장치는 키(rudder)를 포함할 수 있다.
[0016] 장치는 링키지 및 링키지에 커플링되고 운동 범위를 통해 링키지를 이동시키도록 작동 가능한 액츄에이터(예컨대, 제어 실린더, 전기 스크류 드라이브 등)를 포함할 수 있다. 링키지는 피스톤, 레버 아암, 피봇 및/또는 액츄에이터에 의해 위치될 수 있는 다른 기계적 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 운동 범위는, 하나의 장비(예컨대, 장치에 연결되고 그리고/또는 장치에 의해 액츄에이팅됨)에 대한 사양에 의해 정의되는 작동 범위를 포함할 수 있다. 운동 범위는 작동 범위 너머의 연장된 위치를 포함할 수 있다.
[0017] 액츄에이터(예컨대, 유압 실린더, 제어 실린더, 리드 스크류)는, 링키지를 작동 범위 내에 위치시키도록 작동 가능한 작동 길이를 가질 수 있다. 작동 길이는, 장비에 의해 정의된 사양들을 충족시키기 위해 장치를 액츄에이팅하거나 또는 다른 방식으로 작동시키는 데에 필요한 길이일 수 있다. 실린더는 또한, 링키지를 연장된 위치에 위치시키도록 작동 가능한 부가적인 거리를 포함할 수 있다. 장비의 정상 작동(파킹 제외)은, 부가적인 거리에서의 실린더 및 연장된 위치에서의 링키지의 위치 설정을 필요로 하지 않을 수 있다. 하나의 장비를 파킹하는 것은, 실린더를 부가적인 거리로 이동시킴으로써 링키지를 연장된 위치에 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
[0018] 예시적인 실시예에서, 장치는 (예컨대, 보트, 선박 또는 잠수함 또는 다른 서브서피스(subsurface) 디바이스 상의) 해양 환경에서의 사용을 위해 구성된다. 장치는 이동식(mobile) 및/또는 고정식(stationary)일 수 있다. 장치의 적어도 부분(예컨대, 액츄에이터)은, 부식 환경(예컨대, 염분 공기(salty air), 염수(saltwater), 기수(brackish water), 생산수(produced water) 등)에 배치될 수 있다. 장치는 액츄에이터(예컨대, 레버 아암, 피스톤 등)에 의해 액츄에이팅되는 링키지를 포함할 수 있다. 실시예에서, 장치는 추진 및 항해 장치(이들 중 하나 또는 둘 모두는 워터 제트를 포함할 수 있음) 중 적어도 하나를 포함한다. 액츄에이터는, 솔레노이드(solenoid), 리드 스크류(lead screw) 등과 같은 전기적으로 드라이빙되는 액츄에이터를 포함할 수 있다. 액츄에이터에는 유압 실린더를 포함할 수 있다.
[0019] 본 명세서는, 인용에 의해, 2014년 6월 4일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 62/007,424 호, 2014년 7월 2일자로 출원된 스웨덴 특허 출원 제 1450820-4 호 및 2014년 7월 2일자로 출원된 스웨덴 특허 출원 제 1450821-2 호를 포함한다.
[0020] 도 1a, 도 1b 및 도 1c는, 몇몇 실시예들에 따른, 시스템의 그래픽 도면들이다.
[0021] 도 2는, 몇몇 실시예들에 따라, (운동 범위에서) 위치에 따른, 위치에서 사용되는 시간의 도식도이다.
[0022] 도 3은, 선택된 실시예들에 따른, 작동 길이 및 부가적인 거리를 갖는 실린더의 도식도이다.
[0023] 도 4는, 다양한 실시예들에 따른, 파킹 위치 구성에 한정된 국부적인 손상의 도식도이다.
[0024] 도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 파킹 위치 구성에 한정된 국부적인 손상의 도식도이다.
[0025] 도 6은, 몇몇 실시예들에 따라, 위치에 따른, 위치에서 사용되는 시간의 도식도이다.
[0026] 도 7a 내지 도 7c는, 몇몇 실시예들에 따른 다양한 구성들의 실린더(예컨대, 노즐 제어 실린더)를 예시한다.
[0027] 도 8a 내지 도 8c는, 몇몇 실시예들에 따른 다양한 구성들의 실린더(예컨대, 스쿠프 제어 실린더)를 예시한다.
[0028] 도 9a 내지 도 9f는, 예시적인 실시예를 예시한다.
[0029] 도 10a 및 도 10b는 (각각), 몇몇 실시예들에 따른, 파킹식 구성의 추진 시스템의 평면도 및 측면도를 예시한다.
[0030] 도 11은, 몇몇 실시예들에 따른 시스템을 예시한다.
[0031] 도 12는, 몇몇 실시예들에 따른 방법을 예시한다.
[0032] 다양한 양태들은 다양한 시스템들의 손상, 특히, 접촉 지역들의 국부적인 손상(예컨대, 서로에 대해 이동하는 부품들의 마모)을 감소시킬 수 있다. 표면의 손상은, 표면 부식, 틈새 부식, 갈바니 부식, 막 퇴적, 해양 생물 성장(예컨대, 살아있는 세포들), 표면의 적어도 부분의 용해 등을 포함할 수 있다. 정상 작동시 거의 사용하지 않거나 심지어 결코 사용되지 않는 지역으로 손상을 한정하는 것에 의해, 장비 문제들이 최소화될 수 있다. 손상은, 장치를 "파킹 위치"에 위치시킴으로써 그러한 필요치-않은 지역으로 한정될 수 있다.
[0033] 장치에 대한 파킹 위치는, 비활성 기간들 동안 장치를 내버려 두기에 바람직한 구성일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다양한 컴포넌트들(예컨대, 실린더들, 링키지, 형상들, 크기들, 간극들, 치수들, 공차들 등)은, 장치의 정상 작동을 위해 필요한 운동 범위 너머로 연장되는 연장된 또는 부가적인 운동 범위를 포함하도록 설계된다. 작동을 위해 드물게 필요한(또는 심지어 필요하지 않은) 파킹 위치에 장치를 "파킹"함으로써, 손상은, 드물게(예컨대, 오직 파킹 동안에만) 필요한 지역들로 제한될 수 있으며 정상 작동 동안 발생되는 손상을 최소화할 수 있다.
[0034] 파킹 위치는, 손상 자체 이외의 다른 이유들로(예컨대, 피로(fatigue), 장비 안전, 위치 구분 등) 사용될 수 있다.
[0035] 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들은 매우 다양한 장치 내에 통합될 수 있다. 간략함을 위해, 선택된 실시예들은 유압 액츄에이터들을 갖는 해양 조타 예들를 사용하여 설명된다. 다양한 실시예들은, 다른 액츄에이팅되는 시스템들(예컨대, 로봇 아암들) 및 액츄에이터들(예컨대, 솔레노이드들, 볼/스크류 액츄에이터들 등과 같은 전기 액츄에이터들)을 포함한다. 장치는 건식(dry) 환경들에서 사용될 수 있다. 장치는, 생산수 및/또는 다른 "오염된" 환경들에서 사용될 수 있다.
[0036] 도 1a, 도 1b 및 도 1c는, 몇몇 실시예들에 따른, 시스템의 그래픽 도면들이다. 다양한 실시예들은 폭넓은 범위의 응용 분야들, 예컨대, 항공기 상의 에일러론, 휠 로더 상의 버킷, 해양 장치 상의 위치 결정 디바이스 등을 제어하는 것에 관한 것일 수 있다. 편의를 위해, 다양한 실시예들은, 항해를 위해 사용될 수 있는 것과 같은 해양 제어 시스템들의 맥락에서 설명된다. 예시적인 도 1a, 도 1b, 및 도 1c에서, 조타 시스템(100)은 해양 장치, 예컨대, 대형 선박(vessel)(102)(예컨대, 보트, 잠수함 장치, 페리(ferry), (예컨대, 이동 가능한 램프를 가진) 도크(dock), 선박, 석유 굴착기(oil rig), 바지선(barge), 다리(예컨대, 도개교 또는 다른 방식으로 조절 가능한 다리) 등)에 연결될 수 있다. 실시예는 항공기 상의 착륙 장치를 제어할 수 있다. 실시예는, 피치(pitch), 요(yaw), 회전 및/또는 다른 항해 특성들(예컨대, 무인 항공기 또는 잠수함을 제어하는)을 제어할 수 있다. 실시예는 차량(예컨대, 자동차, 트럭, 탱크, 등)의 조향을 제어할 수 있다. 실시예는, (예컨대, 운하의) 갑문(lock), 댐, 게이트, 밸브 등을 제어할 수 있다. 실시예는 전기적으로 드라이빙되는 액츄에이터(예컨대, 리드 스크류)를 포함할 수 있다. 실린더(110)는 피스톤(130) 및 배럴(140)(도 1b)을 포함한다. 시스템(100)에서, 실린더(110)의 일 단부는 선박(102)에 커플링되고, 다른 단부(피스톤(130)의 외부 단부)는 키(120)에 부착된다. 실린더(110)의 단부들 간의 길이는, 배럴(140) 내에서 피스톤(130)을 슬라이딩시키는 것에 의해 변화된다. 이러한 길이 및 연관된 힘은 선박(102)을 조타하는 방식으로 키(120)를 위치시킨다.
[0037] 액츄에이션 장치(예컨대, 조타 시스템)는, 종종, 장치가 사용되는 환경과 조합하여, 장치를 통합하는 장비에 의해서 강제되는 제약들 또는 사양들의 세트에 따라서 설계될 수 있다. 전형적으로, 이러한 사양들은 운동 범위를 포함하고, 장치는 그러한 운동 범위를 통해 작동해야 한다(예컨대, 위치들의 특정 범위들을 통해 장비를 액츄에이팅하기 위해). 사양들은 또한, 장비에 대한 손상을 방지하는, 치수들에 대한 제약들을 포함할 수 있다.
[0038] 예컨대, 트럭이나 자동차는 원하는 선회 반경을 필요로 할 수 있고, 따라서, 차의 연관된 스티어링 휠, 유압 장치들, 스티어링 링키지, 바퀴들, 타이어들, 섀시(chassis) 등이, 그에 따라서 차량이 선회하는 것을 허용하는 운동 범위를 제공하도록 지정될 것이다.
[0039] 전형적으로, 장비의 조타 요구 사항들은, 조타 시스템에서 사용되는(그 중에서도) 액츄에이터들(예컨대, 실린더들)의 사양들을 결정하는, 장비의 조타 시스템의 조타 요구 사항들을 정의한다. 액츄에이터는 전형적으로, 조타 시스템의 사양을 충족시키기에 충분한 작동 길이를 갖도록 선택된다.
[0040] 도 1a 내지 도 1c에서, 실린더(110) 및 키(120)는, (예컨대, 선박의 조타 사양들에 따라서) 선박 방향에 대해 바람직한 효과를 가져오는 운동 범위 내에 위치될 수 있다. 예컨대, 바람직한 운동 범위는, 선박(102)을 조타하기 위해 좌현(도 1a)으로부터 직진(도 1b)을 거쳐서 우현(도 1c)까지의 방향들로 변할 수 있다. 이러한 운동 범위는 실린더(110)의 연장 길이를 바꾸는 것에 의해 제어될 수 있다. 시스템(100)에서, 연장 길이(150)는 좌현으로 급선회(sharp turn) 하는 것과 연관될 수 있고, 연장 길이(160)는 직진 키 위치와 연관될 수 있으며, 연장 길이(170)는 우현으로의 급선회와 연관될 수 있다.
[0041] 실린더들에 의해 작동되는 많은 시스템들은 상이한 위치들에서 상이한 양들의 시간을 사용한다. 예컨대, 조타 시스템에서, 보트 또는 차량이, 종종 직선(또는 직선에 가까운) 방향으로 그리고/또는 일정한 지향(heading)으로 전진하는 데에 상당한 시간을 사용하기 때문에, 운동 범위의 몇몇 부분(예컨대, "직진"을 초래하는 부분)은 자주 사용될 수 있다. 운동 범위의 다른 부분들(예컨대, 급선회를 위해 사용되는 구성)은 덜 자주(드문 경우를 포함) 사용될 수 있다. 유압 실린더의 예상되는 사용(예컨대, 실린더에 의해 액츄에이팅되는 장비의 전형적인 사용)은, 작동 동안 유압 실린더의 작동 길이 내에서의 위치들의 예상되는 빈도를 확인하는 데에 사용될 수 있다.
[0042] 도 2는, 몇몇 실시예들에 따라, 위치에 따른, 위치에서 사용되는 시간의 도식도이다. 도 2는, 예시적인 조타 시스템(100)(도 1)에 대해 시간 대 위치, 그리고 더 나아가, 시간 대 실린더(110)의 작동 길이 내의 위치를 예시할 수 있다. 예시적인 응답(200)에 도시된 바와 같이, 선박(102)은 선박의 대부분의 시간을 일반적으로 "직진"(또는 역방향 직진)하여 이동하는 데에 사용하면서, 시간의 상대적으로 더 작은 부분들을 좌현 또는 우현으로 급선회들을 하는 데에 사용할 것으로 예상된다. 이로써, 실린더(110)는 연장 길이(160) 근처에서 많은 양의 시간을 사용하고, 연장 길이(150) 또는 연장 길이(170) 근처에서 상대적으로 더 적은 시간을 사용할 것으로 예상된다.
[0043] 사용 동안, 작동 범위 또는 작동 길이에서의 주어진 위치는, 상대적으로 작은 진동(oscillatory) 변위들(예컨대, 주어진 지향을 유지하기 위한 작은 키 조절들)을 포함할 수 있다. 예컨대, 피스톤(130)과 배럴(140) 사이의 시일(도시되지 않음)은, 피스톤(130)의 국부적인 영역(실린더가 "직진" 위치에 있을 때 시일이 이러한 영역에 대해서 밀봉함)을 "밀봉"하는 데에 상당한 양의 시간을 사용할 수 있다. 시일을 마모시키는 열화 생성물 때문에, 잦은 움직임이 시일을 손상시킬 수 있고, 이러한 손상은 실린더의 "자주 사용되는" 지역에 위치될 수 있다. 위치 주변의 작은 움직임들과 연관된 손상은 그러한 위치 근처에서 사용되는 시간에 따라 증가할 수 있다(예컨대, 응답(200)은 또한, 위치에 따른 장치에 대한 국부적인 손상을 나타낼 수 있음).
[0044] 많은 응용 분야들의 경우, 시스템은 일부 시간 동안 비활성 상태(예컨대, 고정 상태)일 수 있다. 몇몇 열화 프로세스들(예컨대, 패시베이팅 층의 용해)은, 고정 위치에서, 장기간들(예컨대, 며칠, 몇 주, 또는 심지어 몇 달들)의 시간 이후에 시일 아래 또는 주변에서 발생할 수 있다. 비활성 위치에서 사용되는 시간은, 이어지는 활성 기간들 동안 나타나는 (예컨대, 시일 아래의 피스톤 부분의) 국부적인 손상을 유도할 수 있다.
[0045] 비활성 상태와 연관된 (예컨대, 장치가 파킹된 때 시일과 피스톤 사이의 계면에서의) 국부적인 손상의 경우, 작동을 위해 필요하지 않은 위치(예컨대, 작동을 위해 필요한 작동 길이의 외부의, 실린더의 부분)에 장치를 파킹하는 것이 유리할 수 있다.
[0046] 다양한 장치(예컨대, 링키지, 실린더 치수들, 간극들, 등)는, 하나의 장비의 작동을 위한 지정된 운동 범위에 부가하여, 작동을 위해 필요한 요구되는 운동 범위 너머의 "연장된" 위치를 제공하는 방식으로 설계될 수 있다. 파킹 가능한 장치는 (예컨대, 정상 운동 범위 내의 작동을 위해 필요하지 않은) "연장된" 위치를 가질 수 있고, 파킹 이외의 작동들 동안에 이러한 연장된 위치에 위치되는 것을 방지하는 인터록(interlock)을 가질 수 있다. 비활성 기간들 동안 이러한 연장된 위치에 장치를 파킹하는 것은, 손상을 장치의 드물게(예컨대, 오직 파킹을 위해서) 사용되는 부분들에 국한시킬 수 있으며, 장치의 성능은, 장치의 (파킹을 제외한) 정상 작동에 대해 최소한의 영향을 갖는다. 그러한 구성은, (예컨대) 작동에 필요한 작동 길이 너머의 부가적인 거리를 갖는 실린더를 사용하여 달성될 수 있고, 실린더는 작동에 필요한 작동 범위 너머의 연장된 위치를 갖는 링키지에 커플링될 수 있으며, 이로써, 실린더를 부가적인 거리 내의 지점에 위치시키는 것은 링키지를 연장된 위치로 이동시킨다.
[0047] 도 3은, 선택된 실시예들에 따른, 작동 길이 및 부가적인 거리를 갖는 실린더(예컨대, 유압 실린더)의 도식도이다. 유압 실린더(310)는, 배럴(330) 내에서 슬라이딩하도록 유압으로 드라이빙될 수 있는 피스톤(320)을 포함한다. 밀봉 영역(340)은 피스톤(320)과 배럴(330) 사이의 시일(도시되지 않음)과 연관될 수 있다. 실린더(310)는, 실린더가 걸쳐서 작동하는 작동 길이(350)를 갖는다. 작동 길이(350)는 실린더(310)에 의해 액츄에이팅되는 장치(예컨대, 링키지)의 작동 범위에 대한 사양에 의해 정의될 수 있으며, 장치의 정상 작동에 필요한 작동 길이를 포함한다. 실린더(310)는, 작동 부품들 간의 부주의한 접촉을 방지하기 위해, 배럴의 단부와 피스톤의 단부 사이에 버퍼 영역(주석 없음)을 포함할 수 있다.
[0048] 실린더(310)는 더 큰 거리(360)만큼 연장되거나 수축될 수 있으며, 그러한 거리의 부분은 작동 길이(350)의 외부에 있다. 더 큰 거리(360)는, 실린더(310)에 의해 액츄에이팅되는 장치의 정상 작동에 필요한 위치들 너머의 하나 또는 수 개의 위치들을 포함할 수 있다. 더 큰 거리(360)는, 피스톤(320)에 부가된 부가적인 길이 및 피스톤(320)이 슬라이딩하는 배럴(330) 내의 깊이(362)에서의 대응하는 증가를 포함할 수 있다. 부가적인 길이와 부가적인 깊이가 결합되어 작동 길이의 외부의 부가적인 거리를 산출한다. 배럴(330)의 바람직한 깊이(362)는, 작동 길이와 부가적인 거리의 원하는 조합을 수용하도록 선택될 수 있다.
[0049] 예컨대, 실린더(310)는 부가적인 거리(370)를 포함할 수있고, 그러한 부가적인 거리에서, 피스톤(320)은 작동 길이(350)를 넘어 배럴(330) 내로 후퇴한다. 실린더(310)는 부가적인 거리(380)를 포함할 수 있고, 그러한 부가적인 거리에서, 피스톤(320)은 작동 길이(350)를 넘어 배럴(330) 밖으로 연장된다. 몇몇 실시예들은 하나의 부가적인 거리(370 또는 380)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들은 부가적인 거리들(370 및 380) 양자 모두를 포함할 수 있다. 부가적인 거리는 부가적인 거리 내의 복수의 거리들을 포함할 수 있다. 실린더를 부가적인 거리의 위치에 파킹하는 것은, (손상이 발생한다면) 손상을 정상 작동에 필요한 지역들 외부의 지역들에 한정할 수 있다.
[0050] 도 4는, 본 발명에 따라, 다양한 실시예들에 따른, 파킹 위치 구성에 한정된 국부적인 손상의 도식도이다. 실린더(312)는 피스톤(320)과 배럴(330) 사이에 시일(410)(예컨대, 환형 접촉 지역)을 갖는 밀봉 영역(340)을 포함한다. 시일(410)은 환형 와이퍼(wiper)(410a)(예컨대, 황동)를 포함할 수 있고, 이는 약 0.5-1mm의 갭(gap)만큼 피스톤(320)으로부터 분리될 수 있다. 시일(410)은, 피스톤(320)과 접촉할 수 있는 개스킷(410b)(예컨대, 고무 또는 플라스틱)을 포함할 수 있다. 시일(410)은 다수의 개스킷들(410b) 및/또는 다수의 와이퍼들(410)을 포함할 수 있다. 간략함을 위해 단일 밀봉 영역(410)이 도시된다. 몇몇 경우들에서, 와이퍼는 시일에 대해 외부이다.몇몇 경우들에서, 와이퍼는 시일에 대해 내부이다. 실린더는 수 개의 밀봉 영역들(340)을 가질 수 있고, 각각의 밀봉 영역은 그 자신의 시일(410)을 갖는다. 실린더(312)는 작동 길이(350)(이의 일 단부가 도시됨)를 포함하고, 피스톤(320)은 배럴(330) 내로 부가적인 거리(370)만큼 수축되어 실린더(312)를 작동 길이(350) 외부의 위치에 위치시킨다.
[0051] 열화 생성물들(420)(개략적으로 도시됨)은 시일(410)과 피스톤(320) 사이의 접촉 지역에 형성될 수 있다. 열화 생성물들(420)은 이러한 접촉 지역과 연관된 형상을 가질 수 있다(예컨대, 열화 생성물들(420)은 피스톤(320)의 둘레 주위의 환형 링 형상일 수 있다).
[0052] 사용 동안, 시일(410) 아래의 열화 생성물들(420)의 슬라이딩(예컨대, 피스톤(320)이 이동할 때)은 시일(410)을 손상시킬 수 있거나 다른 방식으로 성능을 감소시킬 수 있다. 정상 작동 동안 열화 생성물들(420)에 의해 유도되는 손상을 최소화하기 위해, 실린더(312)는, (도 4에 도시된 바와 같이) 작동에 필요한 작동 길이(350)를 넘어서 피스톤(320)을 부가적인 거리(370)만큼 배럴(330) 내로 수축시키는 것에 의해 "파킹"될 수 있다. 파킹된 동안, 열화 생성물들(420)은, 이들이 형성된다면, 피스톤(320)의 작동 길이(350) 내에 형성되지 않을 수 있다. 이로써, 열화 생성물들은, 작동 동안(실린더(312)가 실린더의 작동 길이(350) 내에서 작동할 때) 시일(410) 아래에서 자주 통과할 필요가 없다.
[0053] 도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 파킹 위치 구성에 한정된 국부적인 손상의 도식도이다. 실린더(314)는, 피스톤(320)과 배럴(330) 사이에 시일(410)을 갖는 밀봉 영역(340)을 포함하고, 원하는 운동 범위를 제공하는데 필요한 작동 길이(350)(이의 일 경계부가 도시됨)를 포함한다. 손상(예컨대, 열화 생성물들(420)에 의한 시일(410)의 마모)을 최소화하기 위해, 실린더(314)는 작동에 필요한 작동 길이(350) 너머의 부가적인 거리(380)를 포함한다. 비활성 기간들 동안, 실린더(314)는, 피스톤(320)을 부가적인 거리(380)만큼 배럴(330) 밖으로 연장시키는 것에 의해, 도 5에 도시된 구성에서 "파킹"될 수 있고, 이로써, 열화 생성물들(420)은 작동 동안 사용되는 피스톤(320)의 작동 길이(350) 내에 형성되지 않는다.
[0054] 도 6은, 몇몇 실시예들에 따라, 위치에 따른 (예컨대, 실린더, 링키지, 등의) 구성에서 사용되는 시간의 도식도이다. 부가적인 거리를 갖는 실린더(예컨대, 실린더들(도 3 내지 도 5의 310, 312, 314))를 포함하는 장치는, 작동 범위(예컨대, 작동 동안 사용되는 운동 범위) 내의 다양한 위치들에서 사용되는 (또는 사용될 것으로 예상되는) 시간의 양을 기술하는 예상되는 제 1 응답(600)에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 응답은 작동 길이(350) 내에서 그리고 외부에서 사용되는 시간에 의해 표현될 수 있다. 연장된 위치(그리고/또는, 실린더의 경우에, 부가적인 거리)에 "파킹"되어 사용되는 시간은 (이러한 예에서) 제 2 응답(610)(및/또는 제 3 응답(620))에 의해 표현된다. 제 2 응답(610)은 작동 길이(350) 외부의 부가적인 거리(380)에서 실린더(310)에 의해 사용되는 시간을 나타낼 수 있으며, 이는, 장치의 작동 범위 외부의 연장된 위치에서 링키지(실린더에 의해 액츄에이팅됨)에 의해 사용되는 시간을 나타낼 수 있다. 제 3 응답(620)은 작동 길이(350) 외부의 부가적인 거리(370)에서 실린더(310)에 의해 사용되는 시간을 나타낼 수 있으며, 이는, 장치의 작동 범위 외부의 연장된 위치에서 링키지(실린더에 의해 액츄에이팅됨)에 의해 사용되는 시간을 나타낼 수 있다.
[0055] 연장된 위치를 갖는 링키지와, 부가적인 거리를 갖는 연관된 실린더를 결합하는 장치는, 이러한 연장된 위치/부가적인 거리 구성에 "파킹"될 수 있다. 그러한 경우들에서, 장치는 작동 범위(350) 외부의 구성에서 고정(파킹된) 시간(응답들(610 및 620)에 의해 표현된 바와 같은)을 사용한다. 파킹되어 사용되는 시간은, 이것이 손상을 초래할 수 있지만, 정상 작동 동안 사용되는 장치 및/또는 실린더의 접촉 지역들은 손상시키지 않을 수 있다.
[0056] 도 7a 내지 도 7c는, 몇몇 실시예들에 따른 다양한 구성들의 실린더(예컨대, 노즐 제어 실린더)를 예시한다. 실린더(710)는, (예컨대, 링키지(도시되지 않음)를 액츄에이팅하기 위해) 배럴(730) 내에서 슬라이딩하는 피스톤(720)을 포함한다. 피스톤(720)은, 실린더의 작동 길이 내의 위치에 또는 실린더의 작동 길이 외부의 부가적인 거리에 실린더(710)를 구성하고 따라서, 커플링된 링키지를 (각각) 링키지의 작동 범위 내의 위치 또는 링키지의 작동 범위 외부의 연장된 위치로 액츄에이팅하기 위해, 배럴(730) 내의 다양한 지점들에 위치될 수 있다. 실린더(710)는 작동 길이(350) 및 부가적인 거리(370)를 포함한다.
[0057] 도 7a에서, 실린더(710)는 (예컨대, 장치를 장치의 작동 범위의 중간점 근처에 위치시키기 위해) 실린더의 작동 길이(350)의 중간점 근처의 위치에 구성된다. 도 7b에서, 실린더(710)는 (예컨대, 장치를 장치의 작동 범위의 단부에 위치시키기 위해) 실린더의 작동 길이(350)의 단부의 위치에 구성된다. 도 7c에서, 피스톤(720)은 (예컨대, 장치를 장치의 작동 범위 외부의 연장된 위치에 위치시키기 위해) 부가적인 거리(370)만큼 이동되었고, 실린더(710)를 실린더의 작동 길이(350) 외부의 파킹 위치에 구성하였다. 이러한 예에서, 실린더(710)는 피스톤(720)을 부가적인 거리(370)만큼 배럴(730) 내로 "수축"시키는 것에 의해 파킹된다(배럴은, 작동 거리 너머의 그러한 부가적인 수축에 필요한 대응하는 부가적인 깊이를 가짐).
[0058] 도 8a 내지 도 8c는, 몇몇 실시예들에 따른 다양한 구성들의 실린더(예컨대, 스쿠프 제어 실린더)를 예시한다. 실린더(810)는, (예컨대, 링키지(도시되지 않음)를 액츄에이팅하기 위해) 배럴(830) 내에서 슬라이딩하는 피스톤(820)을 포함한다. 피스톤(820)은, 실린더의 작동 길이 내의 위치에 또는 실린더의 부가적인 거리 내의 위치에 실린더(810)를 구성하고, 그리고 커플링된 링키지의 경우, (각각) 링키지의 작동 범위 내의 위치 또는 링키지의 작동 범위 외부의 연장된 위치로 링키지를 액츄에이팅하기 위해, 배럴(830) 내의 다양한 지점들에 위치될 수 있다.
[0059] 도 8a에서, 실린더(810)는 실린더의 작동 길이(350)의 일 단부의 위치에 구성된다(이러한 경우에, 피스톤(820)은 완전히 확장됨). 도 8b에서, 실린더(810)는 실린더의 작동 길이(350)의 다른 단부의 위치에 구성된다. 도 8c에서, 피스톤(820)은 부가적인 거리(370)만큼 이동되었고, 실린더(810)를 실린더의 작동 길이(350) 외부의 파킹 위치에 구성하였다. 이러한 예에서, 실린더(810)는 피스톤(820)을 부가적인 거리(370)만큼 배럴(830) 내로 "수축"시키는 것에 의해 파킹된다(배럴은, 작동 거리 너머의 그러한 부가적인 수축에 필요한 대응하는 부가적인 깊이를 가짐).
[0060] 링키지는 실린더를, 실린더에 의해 액츄에이팅되는 장치에 커플링할 수 있고, 이로써, 실린더로부터의 선형 운동 및/또는 힘은, 액츄에이팅되는 장치의 원하는 운동(예컨대, 선형, 각, 회전, 등) 및/또는 장치에 대한 힘으로 변환된다. 예시적인 장치는 키, 노즐, 스쿠프, 프로펠러, 포드(pod), 워터 제트 등을 포함한다. 예시적인 장치는 셔블(shovel), 백호(backhoe), 아암, 붐(boom) 또는 다른 적재 장비, 안테나 및/또는 임의의 다른 유압으로 액츄에이팅되는 장비를 포함한다. 항공기는, 몇몇 실시예들에 따른 장치를 포함할 수 있다.
[0061] 선박 추진 시스템은 추진 장치 및 조타 장치를 포함할 수 있다. 추진 장치는, (워터 제트를 생성하도록 구성된) 워터 제트, 프로펠러, 포드-기반 프로펠러, 또는 선박을 전진 또는 후진시킬 수 있는 다른 시스템을 포함할 수 있다. 조타 장치는 키, 노즐, 날개(vane), 프로펠러, 워터 제트 및/또는 선박에 측 방향 추력을 가하는 다른 시스템을 포함할 수 있다. 추진 시스템은 (예컨대, 추진을 위한) 프로펠러 및 (예컨대, 조타를 위한) 키를 포함할 수 있다. 추진 시스템은 조타 가능한 포드(예컨대, 제어 가능한 추력 방향을 갖고 전방/후방 양자 모두 그리고 측 방향 추력들을 제공하도록 구성 가능한 프로펠러)를 포함할 수 있다.
[0062] 몇몇 실시예들은, 전방 추진을 제공하기 위한 워터 제트, 역방향 추진을 제공하기 위한 스쿠프, 및 조타를 위한 조절 가능한 노즐을 포함한다. 스쿠프는, 전방 방향의 워터 제트의 적어도 부분을 제어 가능하게 재지향시키기 위해, 워터 제트에 조절 가능하게 배치될 수 있고, 이는, 제어 가능한 역방향 추력을 선박에 가할 수 있다.
[0063] 추진 및 조타 장치는 동일한 워터 제트에 대해 작동할 수 있다. 추진 장치는 제 1 "추진" 워터 제트를 포함할 수 있고, 조타 장치는 제 2 "조타" 워터 제트를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들은 추진 장치 또는 조타 장치를 포함한다. 몇몇 실시예들은 추진 장치 및 조타 장치 양자 모두를 포함한다.
[0064] 도 9a 내지 도 9f는, 예시적인 실시예를 예시한다. 추진 시스템(900)은 (예컨대, 선박을 전진시키도록) 워터 제트를 생성하기 위해, 워터 제트(910)를 포함할 수 있다. 스쿠프(920)는, 전방 방향의 제트의 적어도 부분을 재지향시키기 위해, 제트에 조절 가능하게 배치될 수 있고, 이는, 역방향 추력을 선박에 가할 수 있다. 제트는 노즐(940)을 통해 유동하여 선박을 조종하고, 노즐은 제트를 측 방향으로 재지향시키도록 조절될 수 있다. 스쿠프(920) 및 노즐(940)은, (예컨대, 역방향으로 이동하면서 조타하기 위해, 또는 순 제로 전방 추력을 생성하면서 측 방향 추력을 생성하기 위해) 동시에 액츄에이팅될 수 있다.
[0065] 스쿠프(920)는 스쿠프 링키지(930)를 통해 선박에 커플링되고, 스쿠프 링키지는 스쿠프 제어 실린더(810)에 의해 액츄에이팅된다. 스쿠프 링키지(930)는 작동 범위(932)를 포함하고, 작동 동안 스쿠프는 작동 범위 내에 위치될 수 있다. 스쿠프 링키지(930)는 작동 범위(932) 외부의 연장된 위치(934)를 포함하고, 장치는 연장된 위치에 파킹될 수 있다. 스쿠프 제어 실린더(810)는 (작동 범위(932)에 대응하는) 작동 길이(350)를 포함하고, 장치는 작동 길이 내에서 작동될 수 있다. 스쿠프 제어 실린더(810)는 또한, 작동 길이(350) 외부의 부가적인 거리(370)를 포함하고, 이는 스크푸 링키지(930)를 연장된 위치(934)에 위치시키며, 장치(예컨대, 스쿠프(920))는 연장된 위치에서 파킹될 수 있다. 도 9a 내지 도 9f는 추진 시스템(900)의 다양한 구성들을 예시한다. 도 9a 내지 도 9c는 측면도들을 예시하고; 도 9d 내지 도 9f는 평면도들을 예시한다.
[0066] 도 9a는, "최대 역방향/직선" 구성의 추진 시스템(900)을 예시한다. 스쿠프(920)는 최대 역방향 추력을 제공하기 위해 워터 제트(워터 제트가 될 것) 내에 위치된다. 스쿠프 제어 실린더(810)는 스쿠프 제어 실린더의 작동 길이(350)(예컨대, 도 8a 참고)의 일 단부에 위치되고, 스쿠프 링키지(930)는 스쿠프 링키지의 작동 범위(932)의 일 단부에 위치된다. 노즐(940)은 노즐 링키지(950) 및 노즐 제어 실린더(710)(예컨대, 도 7a 참고)를 통해 노즐의 작동 범위의 중간점에 위치된다.
[0067] 도 9b는, "최대 전방/직선" 구성의 추진 시스템(900)을 예시한다. 스쿠프(920)는 워터 제트(워터 제트가 될 것)의 유동의 실질적으로 외부 또는 그 너머에 위치되어, 최대 전방 추력을 초래한다. 스쿠프 제어 실린더(810)는 스쿠프 제어 실린더의 작동 길이(350)(예컨대, 도 8b 참고)의 다른 단부에 위치되고, 스쿠프 링키지(930)는 스쿠프 링키지의 작동 범위(932)의 다른 단부에 위치된다.
[0068] 도 9c는, 스쿠프(920)가 파킹식 구성에 있는 추진 시스템(900)을 예시한다. 스쿠프(920)는 (이러한 구성에서) 워터 제트로부터, 도 9b에 도시된 구성의 경우보다 심지어 더 멀리에 위치된다. 스쿠프 제어 실린더(810)는 부가적인 거리(370)에(예컨대, 도 8c 참고, 이러한 예에서 이용 가능한 부가적인 거리의 단부에) 위치된다. 스쿠프 링키지(930), 그리고 더 나아가, 스쿠프(920)는 작동 범위(932) 외부의 연장된 스쿠프 위치(934)에 위치된다.
[0069] 도 9d는, "최대 역방향/직선" 구성의 추진 시스템(900)을 예시한다. 스쿠프(920)는 최대 역방향 추력을 제공하기 위해 워터 제트(워터 제트가 될 것) 내에 위치된다. 스쿠프 제어 실린더들(810)은 스쿠프 제어 실린더들의 작동 길이들(350)(예컨대, 도 8a 참고)의 일 단부에 위치되고, 스쿠프 링키지들(930)은 스쿠프 링키지들의 작동 범위들(932)(도 9a)의 일 단부에 위치된다. 노즐 제어 실린더(710)는 노즐 제어 실린더의 작동 길이(350)(예컨대, 도 7a 참고)에 위치되어, 노즐 링키지(950)를 노즐 링키지의 작동 범위(952)의 중간점에 위치시키고, 노즐(940)을 노즐의 운동 범위의 중간점에 위치시킨다.
[0070] 도 9e는, "최대 역방향/최대 우현" 구성의 추진 시스템(900)을 예시한다. 스쿠프(920)는 최대 역방향 추력을 제공하기 위해 워터 제트(워터 제트가 될 것) 내에 위치된다. 스쿠프 제어 실린더들(810)은 스쿠프 제어 실린더들의 작동 길이들(350)(예컨대, 도 8a 참고)의 일 단부에 위치되고, 스쿠프 링키지들(930)은 스쿠프 링키지들의 작동 범위들(932)(도 9a)의 일 단부에 위치된다. 노즐 링키지(950)(그리고 더 나아가, 노즐(940))는 자신의 작동 범위(952)의 우현 단부에 위치되고, 노즐 제어 실린더(710)는 노즐 제어 실린더의 작동 길이(350)(예컨대, 도 7b 참고)의 단부에 위치된다.
[0071] 도 9f는, 노즐(940)이 파킹식 구성에 있는 추진 시스템(900)을 예시한다. 노즐 링키지(950)(그리고 더 나아가, 노즐(940))는 연장된 노즐 위치(954)에 위치되고, 노즐 제어 실린더(710)는 부가적인 거리(370)에(예컨대, 도 7c 참고, 이러한 예에서 부가적인 거리(370)의 단부에) 위치된다.
[0072] 도 10a 및 도 10b는 (각각), 파킹식 구성의 추진 시스템의 평면도 및 측면도를 예시한다. 추진 시스템(900)은, 스쿠프 제어 실린더들(810)이 스쿠프 제어 실린더들의 작동 길이(350) 외부의 부가적인 거리(370)(예컨대, 8c 참고)에 위치되도록, 그리고 노즐 제어 실린더(710)가 노즐 제어 실린더의 작동 길이(350) 외부의 부가적인 거리(370)(예컨대, 7c 참고)에 위치되도록 구성된다. 스쿠프 링키지(930)는 스쿠프(900)를 파킹 위치에 위치시키는 연장된 스쿠프 위치(934)(도 9c)에 있고, 노즐 링키지(950)는 노즐(940)을 파킹 위치에 위치시키는 연장된 노즐 위치(954)(도 9f)에 있다.
[0073] 몇몇 실시예들은, 피스톤 및 피스톤이 내부에서 슬라이딩하는 배럴을 갖는 실린더를 포함할 수 있다. 배럴과 피스톤 사이의 시일은 마크(예컨대, 열화)와 연관될 수 있는데, 피스톤 상의 마크의 위치는, 비활성 상태 동안 피스톤이 잔류하는 위치를 식별할 수 있다. 실린더 내의 피스톤의 작동 길이가 식별될 수 있다. 작동 길이의 단부에, 또는 심지어 작동 길이의 외부에 위치된 마크(예컨대, 열화 생성물(420))는, 본원에서 개시되는 다양한 실시예들을 나타낼 수 있다. 예컨대, 작동 길이는 피스톤의 중간 98%와 연관될 수 있고, 어느 하나의 단부 상의 1%는 연장된 위치와 연관될 수 있다.
[0074] 도 11은, 몇몇 실시예들에 따른 시스템을 예시한다. 시스템(1100)은 명령 소스(1110), 시스템 제어 유닛(1120) 및 장치 제어 유닛(1130)을 포함할 수 있다. 명령 소스(1110)는 장치의 원하는 구성(예컨대, 추력 및 방향의 원하는 조합)을 나타내거나 전달할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 명령 소스(1110)는 (예컨대, 대형 선박의 조종실의 제어 하에 있는) 항해 시스템을 포함할 수 있다. 명령 소스(1110)는 원하는 장치 위치들을 시스템 제어 유닛(1120)에 전송할 수 있다. 다양한 시스템들 및 컴포넌트들은 프로세서 및 메모리에 커플링되는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 프로세서는 장치를 파킹하기 위해(예컨대, 링키지를 액츄에이팅하여 장치를 파킹 위치에 위치시키도록 실린더를 작동시키기 위해) 장치로부터 입력을 수신하고 그리고/또는 명령들을 제공할 수 있다. 저장 매체는, 장치를 파킹하기 위한 표시의 수신 및 장치를 파킹하기 위한 명령들의 발행을 포함하는 방법을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들을 포함할 수 있다.
[0075] 시스템 제어 유닛(1120)은 명령 소스(1110)와 통신할 수 있고, 바람직한 명령이 작동 명령 또는 파킹 명령에 대응하는지 여부를 결정할 수 있다. 파킹 명령의 경우, 시스템 제어 유닛(1120)은 장치를 파킹 위치에 구성하도록 장치 제어 유닛(1130)에 지시할 수 있다. 작동 명령의 경우, 시스템 제어 유닛(1120)은 작동을 위해 장치의 작동 범위 내에 장치를 구성하도록 장치 제어 유닛(1130)에 지시할 수 있다.
[0076] 장치 제어 유닛(1130)은 시스템 제어 유닛(1120)으로부터 명령들을 수신하고 파킹 가능한 장치를 액츄에이팅할 수 있다. 파킹 가능한 장치는, 작동 길이 및 작동 길이 외부의 부가적인 거리를 갖는 제어 실린더를 포함할 수 있다. 장치는, 작동 범위 및 작동 범위 외부의 연장된 위치를 갖는, 제어 실린더에 커플링된 링키지를 포함할 수 있다. 파킹하라는 명령을 수신하면, 장치 제어 유닛(1130)은 제어 실린더(들)를 작동 길이 외부의 하나 또는 그 초과의 부가적인 거리들에 위치시킬 수 있다. 그런 다음, 제어 실린더(들)는, 작동 범위 외부의 하나 또는 그 초과의 연장된 위치들에 링키지(들)를 위치시킬 수 있다.
[0077] (운동 범위 내에서의) 정상 작동 동안, 파킹하라는 명령 이외의 명령은 장치(1130)로 하여금 장치를 작동을 위한 바람직한 위치에 위치시키게 할 수 있다. 제어 실린더는 제어 실린더의 작동 길이 내에 위치될 수 있고, 링키지를 링키지의 작동 범위 내에 위치시킬 수 있다. 몇몇 실시예들은, 파킹 명령 없이 장치를 파킹 위치에 위치시키는 것을 방지하는 폐쇄부(lockout)를 포함한다. 폐쇄부는 실린더를 실린더의 작동 길이에 한정할 수 있다. 폐쇄부는 링키지를 링키지의 작동 범위에 한정할 수 있다. 몇몇 구현예들은, (예컨대, 사용자에 의해 시작되는) 프로세스가 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 파킹 위치에 위치시키는 자동화된 "파킹" 프로세스를 포함할 수 있다.
[0078] 도 12는, 몇몇 실시예들에 따른 방법을 예시한다. 방법(1200)은 장치를 액츄에이팅하기 위해 (예컨대, 시스템(1100)에 의해) 사용되는 논리 알고리즘을 설명할 수 있다. 단계(1210)에서, 장치를 위치시키기 위한 명령이 수신된다. 단계(1220)에서, 시스템은, 명령이, 장치를 파킹하라는 명령을 포함하는지의 여부를 결정한다. 명령이, 파킹하라는 명령을 포함하지 않는 경우, 단계(1230)는 장치의 작동 범위 내의 위치에 장치를 위치시킬 수 있다. 명령이, 파킹하라는 명령을 포함하는 경우, 단계(1240)는 장치를 파킹 위치에 위치시킬 수 있다. 선택적인 단계(1250)에서, 사용자는 위치에 대해 알림받는다. 몇몇 경우들에서, 사용자는, 파킹 명령이 전송되지 않아서 (예컨대, 작동 범위 외부의) 원하는 위치가 달성되지 않았다는 것을 알림받을 수 있다(예컨대, 사용자는, 장치가 장치의 작동 범위의 단부에 있음을 통지받을 수 있음).
[0079] 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들은 매우 다양한 장치 내에 통합될 수 있다. 장기간의 비활성에 의해 컴포넌트의 성능이 열화되는 컴포넌트(예컨대, 시일, 접촉 지역 등)를 갖는 장치는, 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들(예컨대, 시스템의 작동 범위 외부의 연장된 위치를 갖도록 시스템을 설계하고 시스템을 연장된 위치에 파킹하는 것)에 따른 수정으로부터 이익을 향유할 수 있다.
[0080] 상기 설명은 예시적인 것이며 제한적이지 않다. 본 발명의 많은 변형들은 본 개시물을 검토함에 따라 당업자에게 명백해질 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기 설명을 참조하여 결정되어서는 안되고, 그 대신에, 첨부된 청구항들과 함께 균등물들의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (42)

  1. 하나의(a piece of) 장비(920)를 파킹 위치(parking position)에 파킹하기 위한 파킹 장치로서,
    상기 파킹 장치는,
    피봇(pivot) 및 레버 아암(lever arm) 중 적어도 하나를 포함하는 링키지(linkage; 930, 950) 및
    상기 링키지(930, 950)에 커플링된 액츄에이터(actuator; 110, 310, 312, 314, 710, 810)를 포함하고,
    상기 링키지(930, 950)는 운동 범위(range of motion)를 갖고,
    상기 운동 범위는:
    상기 하나의 장비의 사양(specification)에 의해 정의되는 작동 범위(working range; 932, 952), 및
    상기 작동 범위(932, 952) 너머의(beyound) 연장된 위치(extended position; 934, 954)로서, 상기 파킹 위치에서 사용되는 연장된 위치(934, 954)를 포함하고,
    상기 액츄에이터는,
    상기 링키지(930, 950)를 상기 작동 범위(932, 952) 내에 위치시키도록 작동 가능한 작동 길이(working length; 350); 및
    상기 작동 길이(350) 너머의 부가적인 거리(additional distance; 370)로서, 상기 링키지(930, 950)를 상기 연장된 위치(934, 954)에 위치시키도록 작동 가능한 부가적인 거리(370)를 포함하는,
    하나의 장비를 파킹 위치에 파킹하기 위한 파킹 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 장비는 해양 장치를 포함하고,
    상기 링키지의 상기 작동 범위는, 상기 해양 장치를 작동시키기 위한 시스템에 의해 적어도 부분적으로 정의되며, 그리고
    상기 액츄에이터는, 염분 공기(salty air), 염수(saltwater), 및 기수(brackish water) 중 적어도 하나를 포함하는 해양 환경에 배치되도록 구성되는,
    하나의 장비를 파킹 위치에 파킹하기 위한 파킹 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 전기적으로 드라이빙되는(electrically driven) 액츄에이터를 포함하는,
    하나의 장비를 파킹 위치에 파킹하기 위한 파킹 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기적으로 드라이빙되는 액츄에이터는 리드 스크류(lead screw)를 포함하는,
    하나의 장비를 파킹 위치에 파킹하기 위한 파킹 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치가 상기 파킹 위치에 위치되는 것을 방지하도록 구성된 폐쇄부(lockout)를 더 포함하는,
    하나의 장비를 파킹 위치에 파킹하기 위한 파킹 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 폐쇄부는 상기 액츄에이터를 상기 액츄에이터의 작동 길이에 한정하도록 구성되는,
    하나의 장비를 파킹 위치에 파킹하기 위한 파킹 장치.
  7. 보트(boat), 선박(ship), 잠수함, 및 서브서피스(subsurface) 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력(forward thrust)을 가하는 워터 제트(jet of water)와 상호 작용하도록 구성된 추진 장치로서,
    상기 추진 장치는,
    상기 제트의 적어도 부분을 제어 가능하게 재지향시키도록(redirect) 성형된 스쿠프(scoop)로서, 재지향된 부분은 역방향 추력(reverse thrust)을 가하는, 스쿠프; 및
    제 1 항의 파킹 장치를 포함하고,
    상기 링키지는 상기 스쿠프를 상기 보트, 선박, 잠수함, 또는 서브서피스 디바이스에 커플링하도록 구성된 스쿠프 링키지를 포함하고,
    상기 스쿠프 링키지는 스쿠프 운동 범위를 갖고, 상기 스쿠프 운동 범위는,
    전방 추력과 역방향 추력의 원하는 조합을 산출하기 위해 전방/역방향 작동 범위 내에서 상기 스쿠프가 상기 제트에 위치될 수 있는, 상기 전방/역방향 작동 범위, 및
    연장된 스쿠프 위치에서 상기 스쿠프는 상기 전방/역방향 작동 범위 외부에 있는, 상기 연장된 스쿠프 위치를 포함하고,
    상기 액츄에이터는 상기 스쿠프 링키지에 커플링된 스쿠프 제어 액츄에이터를 포함하고,
    상기 스쿠프 제어 액츄에이터는,
    상기 스쿠프를 상기 작동 범위 내에 위치시키도록 작동 가능한 스쿠프 작동 길이, 및
    상기 스쿠프를 상기 연장된 스쿠프 위치에 위치시키도록 작동 가능한 스쿠프 부가적인 거리를 포함하는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 추진 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스쿠프 제어 액츄에이터는 유압 실린더를 포함하고, 상기 스쿠프 부가적인 거리는, 스쿠프 제어 실린더의 피스톤이 상기 스쿠프를 상기 연장된 스쿠프 위치에 위치시키도록 수축되는, 상기 유압 실린더의 배럴(barrel) 내로의 부가적인 거리를 포함하는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 추진 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전방/역방향 작동 범위의 전방 단부는 상기 스쿠프를, 상기 제트 중 어느 것도 재지향시키지 않는 위치에 배치하고, 상기 연장된 스쿠프 위치는, 상기 스쿠프가 상기 전방 단부에 배치될 때 상기 스쿠프를 상기 제트로부터 더 멀리 배치하는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 추진 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 스쿠프 링키지는 상기 스쿠프에 커플링된 2개의 스쿠프 링키지들을 포함하고; 그리고
    상기 스쿠프 제어 액츄에이터는 2개의 스쿠프 제어 액츄에이터들을 포함하며, 각각의 스쿠프 제어 액츄에이터는 상기 2개의 스쿠프 링키지들 중 하나에 커플링되는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 추진 장치.
  11. 보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 조타(steering) 장치로서,
    상기 조타 장치는,
    제트가 통하여 유동하는 노즐 - 상기 노즐은, 상기 제트를 측 방향(lateral)으로 재지향시키는 것에 의해 측 방향 추력을 상기 선박에 제어 가능하게 가하도록 작동 가능함 -; 및
    제 1 항의 파킹 장치를 포함하고,
    상기 링키지는 상기 노즐을 상기 보트, 선박, 잠수함, 또는 서브서피스 디바이스에 커플링하도록 구성된 노즐 링키지를 포함하고,
    상기 노즐 링키지는 측 방향 운동 범위를 가지며,
    상기 노즐 링키지의 측 방향 운동 범위는,
    원하는 측 방향 추력을 산출하기 위해 측 방향 작동 범위 내에서 상기 노즐이 상기 제트에 위치될 수 있는, 상기 측 방향 작동 범위, 및
    연장된 노즐 위치에서 상기 노즐은 상기 측 방향 작동 범위 외부에 있는, 상기 연장된 노즐 위치를 포함하고, 그리고
    상기 액츄에이터는 상기 노즐 링키지에 커플링된 노즐 제어 액츄에이터를 포함하고,
    상기 노즐 제어 액츄에이터는,
    상기 노즐을 상기 측 방향 작동 범위 내에 위치시키도록 작동 가능한 노즐 작동 길이, 및
    상기 노즐을 상기 연장된 노즐 위치에 위치시키도록 작동 가능한 노즐 부가적인 거리를 포함하는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 조타 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 노즐 제어 액츄에이터는 유압 실린더를 포함하고, 상기 노즐 부가적인 거리는, 상기 유압 실린더의 피스톤이 상기 노즐을 상기 연장된 노즐 위치에 위치시키도록 수축되는, 상기 유압 실린더의 배럴 내로의 부가적인 거리를 포함하는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 조타 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 측 방향 작동 범위는,
    상기 보트, 선박, 잠수함, 또는 서브서피스 디바이스를 그의 최대의 우현 지향(heading)으로 조타할 최대(full) 우현 위치; 및
    상기 보트, 선박, 잠수함, 또는 서브서피스 디바이스를 그의 최대의 좌현 지향으로 조타할 최대 좌현 위치; 및
    상기 노즐을,
    상기 최대 우현 위치 너머의 연장된 우현 위치; 및
    상기 최대 좌현 위치 너머의 연장된 좌현 위치
    중 적어도 하나에 위치시키는 연장된 노즐 위치
    에 의해 경계지어지는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 조타 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 노즐 링키지는, 하나의 노즐 제어 액츄에이터에 커플링된 하나의 노즐 링키지를 갖는,
    보트, 선박, 잠수함, 및 서브서피스 디바이스 중 적어도 하나를 추진하기 위해 전방 추력을 가하는 워터 제트와 상호 작용하도록 구성된 조타 장치.
  15. 선박을 위한 추진 시스템으로서,
    상기 추진 시스템은,
    제 7항에 따른 추진 장치; 및
    제 11 항에 따른 조타 장치를 포함하는,
    선박을 위한 추진 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    스쿠프 제어 액츄에이터 및 노즐 제어 액츄에이터 중 적어도 하나는 전기적으로 드라이빙되는 액츄에이터를 포함하는,
    선박을 위한 추진 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    스쿠프 제어 액츄에이터는 2개의 스쿠프 제어 액츄에이터들을 갖고, 그리고
    노즐 제어 액츄에이터는 하나의 노즐 제어 액츄에이터를 갖는,
    선박을 위한 추진 시스템.
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