KR102301859B1 - 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량으로, 승객을 수용할 수 있는 차량본체의 좌우측 양측 저면에 차량본체의 길이방향을 따라 연장 형성되어 서로 마주보게 배치된 2개 이상의 빌지킬 유닛을 구비하여 횡동요를 감소시켜 육상뿐 아니라 해상에서도 승차감과 안정적 운항이 가능한 수륙양용차량을 제공한다.

Description

빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량{AMPHIBIOUS VEHICLE HAVING BILGE KEEL STRUCTURE}

본 발명은 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수륙양용차량 본체의 좌우측 양측 저면에 빌지킬 구조를 구비하여 수상에서 횡동요를 감쇄시켜 해상 운항 시 승차감과 운행 안정성을 향상시키는 수륙양용차량에 관한 것이다.

수륙양용차량은 육상과 해상 모두 운행이 가능한 차량을 의미하는데, 육상과 해상 간 이동 시 운송수단을 변경하거나 옮겨타는 불편함을 없애고 육상에서 해상을 거쳐서 다시 육상으로 이동하는 경우 효율적인 운송을 위한 개념으로 출발하였다.

초기 수륙양용차량은 군사 목적으로 개발되었고, 육상보다는 해상 주행을 위주로 설계되어 승객의 승차감과 안정성보다는 다량의 인력을 이송하는 수송편의성 중심으로 기술이 발전하였지만 이후 관광, 레저, 스포츠 및 인명구조 등의 용도로 그 활용성을 넓히고 있으며, 최근에는 일부 관광지를 중심으로 단순 관광 및 레저 목적을 넘어 대중 교통 수단의 일부로 사용하고 있는데, 우리나라 또한 서울과 같이 도시 한 가운데 큰 강이 위치하여 강북과 강남을 오가는 교통량이 많거나 부산과 같이 해안에 위치한 도시에서는 미래의 운송수단으로 각광을 받고 있으며, 이러한 활용 범위의 확대를 위해서는 승객의 승차감과 해상에서의 운항 안정성이 반드시 확보되어야 한다.

또한 육상 주행 차량의 경우 외형의 결정은 해당 차량의 목적과 공기역학에 따라 결정되는데 일반적으로 버스형태의 육상 주행 차량의 경우 앞 타이어와 뒷 타이어 사이의 공간은 승객들의 짐을 실기 위해 짐칸으로 사용되고, 짐칸으로 사용되지 않는다 하더라도 공기역학적으로 측면과 바닥면에 큰 공간이 존재하는 경우 난류 및 와류 등을 발생시켜 차량의 공기저항계수(Drag coefficient)를 나쁘게 만들므로 별도의 공간을 만들지 않고 막는 폐쇄 구조를 가지고 있는데, 승객을 수송하기 위한 목적의 수륙양용차량의 일반적인 구조는 박스형태에 하단부에 4개의 바퀴를 구성하여 버스와 유사한 구조에 해상 운항을 위해 후면에 프로펠러를 구비하고 있으므로, 버스와 유사한 구조로 인하여 육상 운행에 적합한 구조를 가지고 있어 앞 타이어와 뒷 타이어 사이의 공간 또한 짐칸으로 사용하거나 수륙양용차량의 무게 중심을 낮추고자 무게추 역할을 하는 킬박스(Kill Box)를 구성하거나 부력재로 구성하여 수륙양용차량의 부력을 높이는 용도로 사용하는 것이 일반적이므로 폐쇄 구조를 가지고 있는 상황이다.

승객의 승차감과 운항 안정성 확보는 육상보다는 해상에서 보다 중요하게 작용하는데, 특히 해상의 경우 많은 흔들림을 수반하고 이러한 해상의 흔들림은 수륙양용차량의 주행을 원인으로 하는 것에 더하여 물결과 파도 그리고 조류에 의해 발생하고 크게 종동요(Pitching), 횡동요(Rolling), 선수동요(Yawing)로 구분한다.

수륙양용차량 또한 일반 선박과 같이 횡방향보다 종방향으로 긴 구조를 가지지만 그 비율이 선박에 비하면 짧기 때문에 일반적으로 횡방향 흐들림인 횡동요(Rolling)가 가장 중요한 인자로 작용하고, 특히 수륙양용차량의 횡동요는 멀미의 중요한 원인으로 승객들이 횡동요로 인한 멀미 등을 이유로 수륙양용차량 이용을 꺼려하여 수륙양용차량의 저변화에 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있다.

수륙양용차량은 구조적으로 선박들의 용골(Keel) 구조가 없어 상대적으로 무게 중심이 높고 평형수(Ballast Tank)를 가지지 않으며 빌지킬(Bilge Keel)구조 또한 없기 때문에 횡동요를 제어하는 방법에 한계가 있는데, 수륙양용차량의 단점을 극복하기 위하여 선박의 용골(Keel) 및 평형수(Ballast Tank)와 같이 선박의 무게 중심을 낮추기 위하여 무게 추 역할을 하는 킬박스(Keel Box) 등을 제시한 특허발명이 있지만, 킬박스(Keel Box)의 경우 필연적으로 수륙양용차량의 무게를 증가시켜 운행 효율이 떨어지는 문제점과 함께 실제 횡동요 개선에 한계가 있다는 문제점이 있다.

선박의 경우 횡동요를 개선하기 위해 빌지킬 구조를 가지는데, 빌지킬은 물고기의 지느러미에서 유래한 것으로 선박의 경우 물에 잠기는 측면 또는 하단 양옆으로 얇고 긴 판의 형태로 선박이 왼쪽으로 기울기 시작할 때 왼쪽에 있는 빌지킬로 인해 물과 접촉해서 생기는 마찰 저항이 증가하게 되고 그로 인해 배는 원 위치로 되돌아가게 되므로 배의 흔들림 중 횡동요를 줄이는 역할을 하는데, 선박의 경우 단면이 vessel 구조로 빌지킬을 구성하여도 큰 문제가 없지만, 수륙양용차량의 경우 선박과 같이 빌지킬을 구성하는 경우 전체 차량의 전폭이 넓어져 실제 승객용 공간이 좁아지는 문제점과 긴 판의 형태로 돌출되어 있기 때문에 안전사고의 문제점이 있다.

1 대한민국 등록특허 제2097335호

본 발명은 승객을 운송하는 수륙양용차량에 빌지킬 구조를 구비하여 횡동요를 감소시켜 육상뿐 아니라 해상에서도 승차감과 안정적 운항이 가능한 수륙양용차량을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 횡동요를 저감하는 빌지킬(Bilge Keel) 구조를 구비한 수륙양용차량으로서, 복수의 승객을 수용할 수 있는 차량본체와 상기 차량본체의 좌우측 양측 저면에 상기 차량본체의 길이방향을 따라 연장 형성되어 서로 마주보게 배치된 2개 이상의 빌지킬 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량이 제공된다.

상기 빌지킬 유닛은 구성만으로도 횡동요를 감소시키는 역할이 가능하므로 일반적인 구성은 상기 차량본체의 앞타이어와 뒷타이어 사이에 좌우측 양즉 저면에 상기 차량본체의 길이방향을 따라 연장 형성되어 서로 마주보게 배치된 2개 이상의 빌지킬 유닛을 구성하고, 이에 더하여 상기 차량본체 뒷타이어 뒷부분에도 구성이 가능하다.

또한 상기 빌지킬 유닛은 상기 수륙양용차량의 주행 속도와 함께 물결과 파도 그리고 조류에 따라 횡동요를 감소시키는 최적의 빌지킬 각도를 계산하여 구동부에 의해 빌지킬 유닛의 각도를 조정할 수 있어, 이러한 빌지킬의 각도를 유동적으로 변경하여 해상의 상황에 따라 최적의 빌지킬 유닛을 구성하여 향상된 운항 안정성을 확보할 수 있고, 또한 빌지킬 구조와 함께 상기 차량본체의 하부에 상기 차량본체의 길이방향을 따라 하나 이상의 킬박스를 포함하여 복원성과 안정성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량이 제공된다.

본 발명은 수륙양용차량의 해상 운행에서 가장 큰 문제인 횡동요를 줄일 수 있도록 수륙양용차량에 빌지킬 구조를 갖추어 승객들이 승차감과 안정성을 느낄 수 있고 운행 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 빌지킬 구조를 추가적으로 구성할 수 있고 이러한 빌지킬 구조의 각도를 해상의 상황에 따라 유동적으로 변경하고, 수륙양용차량의 무게 중심을 낮추어 해상에서의 운행 안정성을 높이기 위하여 무게 추 역할을 하는 킬박스(Keel Box)를 추가로 설치하여 수상에서의 복원성과 안정성을 향상시켜 해상에서 안전한 운행이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있으며, 킬박스에 의해 낮아진 무게 중심은 해상 운행뿐 아니라 육상 운행 시에도 운행 안정성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 빌지킬 유닛을 구비한 수륙양용차량의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 빌지킬 유닛을 구비한 수륙양용차량의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 각도 변경이 가능한 수륙양용차량의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 각도 변경이 가능한 수륙양용차량의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 각도를 변경한 수륙양용차량의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 빌지킬 유닛과 킬박스를 적용한 수륙양용차량의 단면도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 빌지킬 유닛과 킬박스를 적용한 수륙양용차량의 단면도이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 하단에 무게바를 구비한 수륙양용차량의 측면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 하단에 무게바를 구비한 수륙양용차량의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 빌지킬 유닛의 전면측 모서리부를 곡선으로 구성한 수륙양용차량의 측면도이다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과한 것으로서 본 발명은 본 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 포함한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 빌지킬 유닛을 구비한 수륙양용차량의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 빌지킬 유닛을 구비한 수륙양용차량의 단면도로, 복수의 승객을 수용할 수 있는 차량본체(100)와; 상기 차량본체(100)의 좌우측 양측 저면에 상기 차량본체(100)의 길이방향을 따라 형성되어 서로 마주보게 배치된 1쌍 이상의 빌지킬 유닛(10)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

선박에 적용되는 빌지킬을 그대로 수륙양용차량에 적용한다면 차량본체(100)의 양쪽 측면 하단부에 얇고 긴 판의 형태로 빌지킬 유닛을 구성해야 하는데, 그럴경우 전체 차량의 전폭이 넓어져 육상 주행을 위해서는 실제 승객용 공간이 좁아지는 문제점과 긴 판의 형태로 돌출되어 있기 때문에 충돌 등의 경우 상대방이 모서리와 충돌하여 안전사고의 피해가 확대될 수 있는 문제점들이 있지만, 본 발명과 같이 차량본체(100)의 좌우측 양측 저면에 차량본체(100)의 길이방향을 따라 긴 판의 형태로 고정되도록 구성하는 경우 물과 접촉해서 생기는 마찰 저항을 이용하여 수륙양용차량의 횡동요를 억제하는 효과를 그대로 유지하는 반면 빌지킬 유닛이 차량의 전폭을 벗어나지 않아 육상 주행을 위해서도 승객용 공간을 좁힐 필요가 없이 그대로 사용할 수 있으며, 충돌 등의 경우에도 상대방은 넓은 면에 충돌하게 되고 빌지킬 유닛 안쪽의 버스 하단부는 내부가 비어있으므로 빌지킬 유닛이 오히려 완충 작용을 하여 안전사고의 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 각도 변경이 가능한 수륙양용차량의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 각도 변경이 가능한 수륙양용차량의 단면도로, 상기 차량본체(100)의 하부에 상기 빌지킬 유닛(10)을 구동하기 위한 구동부(20)를 포함하고, 상기 빌지킬 유닛(10)은 상기 차량본체(100)와 힌지결합되는 차량힌지부(30) 및 상기 빌지킬 유닛(10)의 일측면과 상기 구동부(20)의 일측면이 힌지결합되어 힌지 구동하는 구동힌지부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 각도를 변경한 수륙양용차량의 단면도로, 차량본체(100)의 좌우측 양측 저면에 상기 차량본체(100)의 길이방향을 따라 형성되어 서로 마주보게 배치된 1쌍 이상의 빌지킬 유닛(10)은 고정되어 있어도 물과 접촉해서 생기는 마찰 저항을 이용하여 수륙양용차량의 횡동요를 억제하는 효과가 있지만, 빌지킬 유닛에 의한 횡동요 억제 효과를 더욱 증대하기 위하여 수륙양용차량의 주행 속도와 함께 물결과 파도 그리고 조류에 따라 횡동요를 감소시키는 최적의 빌지킬 각도를 계산하여 구동부에 의해 도 5와 같이 빌지킬 유닛의 각도를 변경하는 경우 횡동요의 추가적인 감소와 함께 더욱 향상된 운항 안정성을 확보할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 빌지킬 유닛과 킬박스를 적용한 수륙양용차량의 단면도로, 빌지킬 유닛이 물과 접촉해서 생기는 마찰 저항을 이용하여 수륙양용차량의 횡동요를 억제하는 효과와 함께 선박의 무게추 역할을 하는 용골(Keel) 구조를 대신하여 수륙양용차량의 차량본체의 길이방향을 따라 차량본체의 하부에 무게추 역할을 하는 킬박스(50)를 구성하는 경우 수륙양용차량의 무게 중심이 낮아져 횡동요를 억제 뿐만 아니라 종동요와 선수동요까지 억제하는 효과가 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 빌지킬 유닛과 킬박스를 적용한 수륙양용차량의 단면도로, 고정형 빌지킬 유닛과 같이 가변형 빌지킬 유닛의 경우에도 수륙양용차량의 차량본체의 길이방향을 따라 차량본체의 하부에 무게추 역할을 하는 킬박스(50)를 구성하는 경우 수륙양용차량의 무게 중심이 낮아져 횡동요 억제 뿐만 아니라 종동요와 선수동요까지 억제하는 효과가 있다.

또한 킬박스를 적용한 수륙양용차량의 육상 주행의 경우 전체적으로 늘어난 차량의 무게로 연비는 낮아지지만, 수륙양용차량의 무게 중심이 낮아져 주행 안정성이 매우 높아져 별도의 차체 자세 제어장치(ESC : Electronic Stability Control, ESP : Electronic Stability Program) 등이 없어도 수륙양용차량이 주행 중 미끄러짐 등이 발생하지 않은 효과가 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 하단에 무게바를 구비한 수륙양용차량의 측면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌지킬 유닛의 하단에 무게바를 구비한 수륙양용차량의 단면도로, 무게바(60)의 경우 킬박스(50)와 같이 수륙양용차량의 무게 중심을 낮추는 효과가 있어 수륙양용차량의 육상 및 해상의 운행 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 빌지킬 유닛의 전면측 모서리부를 곡선으로 구성한 수륙양용차량의 측면도로, 빌지킬 유닛(10)의 전면측 하단 모서리부을 곡선으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

빌지킬 유닛은 물과 접촉해서 생기는 마찰 저항을 이용하므로 그 단면적을 넓히는 것이 효과를 극대화할 수 있지만, 빌지킬 유닛의 전면측 모서리부가 직각형태를 가지는 경우 수륙양용차량의 해상 주행시 빌지킬 유닛의 전면측 모서리부와 물 사이에 발생하는 저항으로 수륙양용차량의 해상 운행 효율이 감소하는 현상이 발생하는데, 이러한 문제는 빌지킬 유닛이 수륙양용차량의 전폭 밖으로 돌출되는 가변형 빌지킬 유닛에서 더욱 크게 나타나므로 이를 개선하기 위하여 빌지킬 유닛의 전면측 모서리부를 곡선으로 구성하는 경우 해상 주행 시 빌지킬 유닛의 전면측 모서리부와 물 사이에 발생하는 저항을 줄여 수륙양용차량의 해상 운행 효율을 증대시킬 수 있다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 차량본체
10 : 빌지킬 유닛 20 : 구동부 30 : 차량힌지부
40 : 구동힌지부 50 : 킬박스 60 : 무게바

Claims (5)

1. 복수의 승객을 수용할 수 있는 차량본체와;
   상기 차량본체의 좌우측 양측 저면에 상기 차량본체의 길이방향을 따라 긴 판의 형태로 형성되어 서로 마주보게 배치된 1쌍 이상의 빌지킬 유닛;을 포함하고,
   상기 빌지킬 유닛은,
   상기 차량본체의 하부에 상기 빌지킬 유닛을 구동하기 위한 구동부;를 포함하고,
   상기 빌지킬 유닛은 상기 차량본체와 힌지결합되는 차량힌지부; 및
   상기 빌지킬 유닛의 일측면과 상기 구동부의 일측면이 힌지결합되어 힌지 구동하는 구동힌지부;를 포함하는
   는 것을 특징으로 하는 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 차량본체의 하부에 상기 차량본체의 길이방향을 따라 하나 이상의 킬박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 빌지킬 유닛의 하단부 끝단에 하나 이상의 무게바를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 빌지킬 유닛의 전면측 하단 모서리부가 곡선으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 빌지킬 구조를 구비한 수륙양용차량.

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