KR102310142B1 - 수중 운동체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 운동체에 관한 것으로, 선체; 상기 선체에 구비되어 추력을 제공하는 추력부; 상기 선체의 운항을 조향하는 조향유닛; 및 상기 선체에 전력을 제공하는 전력제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체가 개시된다.

Description

수중 운동체{VESSEL FOR UNDERWATER}

본 발명은 수중용 운동체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선체에 추력을 발생시키는 프로펠러가 외부로 노출되지 않아 소음 발생을 감소시키며 급상승 및 급하강이 유리한 수중 운동체에 관한 것이다.

일반적으로 수중 운동체는 수중 스쿠터 및 소형 무인 잠수정으로부터 잠수함에 이르기까지 수중에서 운항하는 선박을 의미한다.

이러한 수중 운동체는 추진 형식에 따라 다양한 형태가 있지만, 대표적으로 프로펠러를 이용한 수중 운동체가 일반적이다. 프로펠러를 이용한 수중 운동체는 선박과 수중 운동체 뿐만 아니라 스킨 다이버(Skin Diver)를 위한 수중 스쿠터(Marine Scooter)에도 적용된다. 즉, 프로펠러를 이용한 수중추진기는 산업용, 군사용 및 스포츠 분야에도 사용된다.

수중 운동체는 대기와 차단된 환경 특성상 엔진과 같은 연소기관을 가질 수 없어 초대형에 적용되는 원자력을 제외하고 대부분 배터리를 동력원으로 사용하며, 수중 운동체는 크게 유선형으로 이루어진 선체와 상기 선미에 마련되는 프로펠러와 같은 추진장치 및 상기 선체 내부에 설치된 전자기기 및 추진장치에 동력을 제공하는 배터리로 구성된다.

또한, 선체의 선미에는 선체의 진행방향을 제어하기 위한 방향키가 설치되어 선체가 추진장치에 의해 수중에서 진행하게 될 때 방향키의 조향에 따라 선체의 진행방향을 조절하게 된다.

그러나, 상기와 같은 수중 운동체는 선체의 외부로 노출된 프로펠러와 같은 추진장치에 의해서만 추진력을 얻게 되므로 프로펠러 또는 방향키가 파손되는 경우 선체의 운항이 불가능한 문제가 있다.

또한, 종래의 수중 운동체는 프로펠러와 방향키가 선체의 외부에 노출된 구조에 의해 프로펠러, 방향키의 작동 중에 발생하는 소음이 수중으로 쉽게 전달되어 음파탐지가 용이하여 스텔스 기능에 적합하지 않은 문제가 있다.

부연하자면, 종래의 수중 운동체는 프로펠러가 선미에 설치되어 프로펠러가 회전하면서 물을 선체의 후방으로 밀어내어 추진력을 얻게 된다. 이렇게 프로펠러가 회전하면서 물을 밀어내는 것에 따라 물과 프로펠러가 접촉하면서 공기방울을 형성하게 되는데, 이러한 현상을 공동현상(cavitation)이라 한다.

이러한 공동현상은 프로펠러가 고속으로 회전하면 주변의 유체 속도는 증가하게 되고, 이렇게 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소한다는 베르누이의 법칙에 따라 프로펠러 주변의 압력은 낮아진다.

유체의 압력이 점점 낮아지다 포화압력보다 낮아지면 프로펠러 주변의 물은 액체에서 기체로 변하게 되면서 공기방울을 형성하게 된다. 이렇게 프로펠러 주위에 생긴 공기방울이 터지면서 큰 소음을 발생시키게 되어 소나(sonar)에 의해 수중 운동체의 위치가 쉽게 탐지되는 문제가 있다.

또한, 수중 운동체는 수면을 향해 상승하거나 수면 아래로 하강하기 위해서 선체의 내부에 설치된 저수탱크에 물을 채우거나 배출시키는 것에 의해 부력을 조절하여 상승 또는 하강하게 된다.

이렇게 선체에 마련된 저수탱크에 물을 채우거나 배출시킬 때 선체의 외부로 공기방물이 발생하게 되어 앞서 설명한 바와 같이 소나에 의해 수중 운동체의 위치가 쉽게 탐지되는 문제가 있을 뿐만 아니라 저수탱크에 물을 채우거나 배출시키기 위해서는 상당한 시간이 필요하므로 신속한 상승 및 하강이 어려운 문제가 있다.

KR 10-1500578 B (2015.03.03)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선체가 운항할 때 소음을 발생시키지 않아 소나에 의한 탐지가 불가능한 수중 운동체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 선체에서 물을 분사하는 것에 의해 선체의 상승 및 하강을 조절하여 선체 내부에 부력을 조절하기 위한 저수탱크가 불필요하고 신속하게 선체를 상승 및 하강시킬 수 있는 수중 운동체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 선체; 상기 선체에 구비되어 추력을 제공하는 추력부; 상기 선체의 운항을 조향하는 조향유닛; 및 상기 선체에 전력을 제공하는 전력제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체에 의해 달성된다.
여기서, 상기 추력부는, 상기 선체에 일체로 마련되고, 상기 선체의 선수 주변의 물을 흡입하여 상기 선수와 상이한 방향으로 분출하는 추력관; 및 상기 추력관의 내부에 마련되고 상기 추력관의 선단을 통해 유입된 물의 흐름을 제어하는 캐니스터모듈;을 포함하여 구성할 수 있다.
상기 추력관은, 상기 선체의 선수에서 선미를 향해 형성되어 상기 캐니스터모듈을 통해 상기 선수 주변에서 흡입된 물을 상기 선체의 후방으로 분출하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추력관은 상기 선체의 선수에서 상기 캐니스터모듈의 전방으로 갈수록 내경이 작아지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추력관은, 상기 캐니스터모듈과 연결되도록 분기되어 상기 캐니스터모듈에 의해 상기 선체의 선수에서 흡입된 물을 선체의 상부나 하부로 분출하는 부력조절관;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부력조절관은 상기 물을 분출하는 출구가 상기 선수와 가깝게 형성된 제1부력조절관 및 상기 제1부력조절관으로부터 상기 선미로 이격되어 물을 분출하는 출구가 형성된 제2부력조절관을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캐니스터모듈은 상기 부력조절관의 전방에 설치되어 상기 선수를 통해 빨아들인 물을 선택적으로 추력관의 기단 또는 부력조절관으로 관류하게 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캐니스터모듈은 상기 선수를 통해 빨아들인 물을 상기 부력조절관 또는 추력관의 기단으로 관류하도록 연통시키는 연통홀이 형성된 하우징 및 상기 하우징을 상기 부력조절관 또는 추력관의 기단과 연통되게 피벗회전시키는 회동유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징은 상기 연통홀로 유입된 물을 상기 부력조절관 또는 추력관의 기단으로 가압한 상태로 제공하는 가압수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가압수단은 고속으로 회전하는 프로펠러인 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동유닛은 상기 추력관을 관통하며 상기 하우징과 일체로 형성된 회전축과, 상기 회전축에 설치되는 종동기어 및 상기 종동기어에 회전력을 제공하는 구동모터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전축은 그 내부에 유압회로가 형성되고, 상기 유압회로는 상기 하우징에 마련되어 물을 상기 부력조절관 또는 추력관의 기단으로 가압한 상태로 제공하는 가압수단에 동력을 제공하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 추력관은 상기 캐니스터모듈이 피벗회전하는 작동공간이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작동공간은 상기 캐니스터모듈의 연통홀을 관류하는 물을 상기 부력조절관으로 관류시키도록 상기 캐니스터모듈의 연통홀과 연통되는 부력조절포트 및 상기 캐니스터모듈의 연통홀을 관류하는 물을 상기 추력관의 기단으로 관류시키도록 상기 캐니스토모듈의 연통홀과 연통되는 추력조절포트를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작동공간은 상기 하우징의 피벗회전에 따라 상기 작동공간 내에 체류하는 물을 상기 부력조절포트로 유입시키거나 또는 이와는 반대로 상기 부력조절포트를 통해 작동공간으로 유입받는 우회유로가 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작동공간은 그 주변에 상기 캐니스터모듈의 작동에 따라 발생하는 소음을 차단하는 차음부가 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추력관은 그 둘레로 상기 선체의 내부에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선체는 수면 위의 정보를 취득하는 정보취득수단을 탑재하고 상기 정보취득수단을 수면으로 사출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선체는 그 뼈대를 이루는 프레임이 지오데직 구조를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 조향유닛은 상기 추력관의 기단 내부를 수직으로 가로질러 설치되고 회전하는 수직축 및 상기 수직축에 마련되어 상기 수직축의 회전에 따라 상기 추력관의 기단을 통해 선체의 외부로분출되는 물의 방향을 제어하는 방향키를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추력관은 상기 방향키가 설치되는 부분이 상기 선체의 후방으로 갈수록 확관되는 구조를 갖고, 상기 방향키의 일단이 상기 추력관의 내측벽에 밀착될 때 타단은 상기 선체의 후방을 향하여 상기 추력관의 일부가 개방되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 선체는 집전코일을 구비한 배터리모듈이 마련되고, 상기 선체가 근접하는 것에 따라 상기 배터리모듈에 전력을 공급하는 급전코일을 구비한 해저에 설치되는 충전스테이션을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 충전스테이션과 배터리모듈은 제각기 통신모듈을 구비하여 정해진 프로토콜에 의해 상기 충전스테이션과 배터리모듈이 연동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 충전스테이션은 상기 위치정보를 송출하는 위치송출모듈을 더 포함하고, 상기 선체는 상기 위치송출모듈의 위치정보를 수신하여 선체를 상기 충전스테이션으로 유도하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수중 운동체에 의하면, 선체에 추력관이 형성되고, 추력관의 선단을 통해 빨아들인 물을 가압하는 가압수단이 추력관의 내부에 마련되어 소음의 발생이 작다. 또한, 추력관의 기단 내부에 선체의 진행방향을 조향하는 조향유닛이 마련되어 소음의 발생이 작아 소나에 탐지되지 않는 스텔스 기능을 갖게 된다.

또한, 본 발명은 선체의 선수에 추력관이 형성되어 선체가 수중에서 운항할 때 물을 밀고가지 않고 물을 유입/배수하는 방식이므로 물에 의한 저항을 최소화시켜 선체의 수중이동 속도가 비약적으로 빠르다.

또한, 본 발명은 추력관의 내부에 물을 빨아들이고 배출하는 캐니스터모듈이 마련되어 캐니스터에서 발생하는 소음을 차폐하여 선체의 외부로 발생하는 소음을 감소시켜 스텔스 기능을 갖는다.

그리고, 본 발명은 추력관을 통해 유입된 물을 선체의 상부 또는 하부로 분출하여 선체를 수면을 향해 상승시키거나 수면의 아래로 하강시키는 구조를 갖게 되어 종래와 같은 선체 내부에 부력을 조절하기 위한 저수탱크가 불필요하여 공간 활용도가 우수하다.

또한, 본 발명은 선체의 선수와 가깝게 제1부력조절관이 형성되고, 제2부력조절관이 제1부력조절관으로부터 선미로 이격되어 형성되어 선체를 급격하게 상승시키거나 또는 하강시키게 있어 선체의 기동을 신속하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 선체의 뼈대를 이루는 프레임이 지오데직 구조를 갖게 되어 높은 수압에서도 견고한 구조를 갖게 되어 고심해 잠수가 가능하다.

또한, 본 발명은 배터리를 동력원으로 사용하는 수중 운동체가 배터리를 충전하기 위해 수면으로 부상할 필요없이 해저에 설치된 충전스테이션에 근접하는 것에 따라 배터리를 충전할 수 있어 수중 이동체의 외부 노출없이 긴 시간동안 잠항이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 운동체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수중 운동체를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수중 운동체를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수중 운동체 중 캐니스터모듈을 나타낸 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수중 운동체 중 캐니스터모듈을 나타낸 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수중 운동체 중 캐니스터모듈의 작동을 나타낸 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수중 운동체 중 조향유닛을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 수중 운동체 중 조향유닛의 작동을 나타낸 평단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 운동체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수중 운동체를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 수중 운동체를 나타낸 측면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 수중 운동체는 선체(100), 상기 선체에 구비되어 추력을 제공하는 추력부, 상기 선체(100)의 운항을 조향하는 조향유닛 및 상기 선체(100)의 수중 운항에 필요한 전력을 제공하는 전력제공부를 포함한다.
전술한 추력부는 상기 선체(100)에 일체로 마련되고, 상기 선체(100)의 선수 주변의 물을 흡입하여 상기 선수와 상이한 방향으로 분출하는 추력관(200) 및 상기 추력관(200)의 내부에 마련되고 추력관(200)의 선단을 통해 유입된 물의 흐름을 제어하는 캐니스터모듈(300)로 구성할 수 있다. 그리고, 전술한 조향유닛은 추력관(200)의 기단에 설치되어 선체(100)의 외부로 분출되는 물의 방향을 제어하도록 구성할 수 있다.

부연하자면, 선체(100)는 물의 저항을 최소로 받을 수 있는 유선형으로 형성되고, 선수에 주변의 물을 빨아들이는 추력관(200)이 형성된다. 이러한 추력관(200)은 선체(100)의 선수에서 선미를 향해 연장되어 추력관(200)으로 빨아들인 물은 선미를 통해 분출된다. 따라서, 추력관(200)은 선체(100)의 선수로부터 흡입된 물을 선체(100)의 후방, 즉 선수와 상이한 방향으로 분출하여 수중운항을 위한 추력을 제공한다.

선체(100)의 선수에 형성된 추력관(200)의 입구는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 선체(100)의 선수에서 캐니스터모듈(300)의 전방으로 갈수록 내경이 작아지는 구조를 갖는다.

이렇게 추력관(200)의 입구가 선체(100)의 선수에서 캐니스터모듈(300)의 전방으로 갈수록 그 내경이 작아지는 것에 의해 추력관(200)으로 유입된 물이 선미에서 배출될 때 그 유속을 증가시킬 수 있어 선체를 가속시킬 수 있다.

또한, 선체(100)의 양측면에는 조향 날개(110)가 형성되는데, 조향 날개(110)는 물의 저항을 최소화하도록 유선형으로 형성되어 선체(100)가 수중을 운항할 때 물고기의 지느러미와 같이 조향 날개(110)의 상부와 하부로 양력이 작용하여 선체의 균형 및 선체의 좌우조향을 원활히 한다.

한편, 선체(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 부력조절관(500)이 구비될 필요가 있다. 부력조절관(500)은 추력관(200)을 통해 빨아들인 물을 선체(100)의 상하로 배출시키도록 선체(100)에 일체로 마련되되, 도시된 바와 같이 캐니스터모듈(300)과 연결되도록 선체(100)에 마련된다. 이를 위해, 부력조절관(500)은 도시된 바와 같이 캐니스터모듈(300)의 후방에서 추력관(200)으로부터 분기된다. 부력조절관(500)은 캐니스터모듈(300)에 의해 선체(100)의 상부 또는 하부를 향해 물을 분출한다. 즉, 부력조절관(500)은 선체(100)의 선수와 상이한 방향으로 물을 분출한다. 따라서, 부력조절관(500)은 선체(100)를 수면을 향해 상승시키거나 수면의 아래로 하강시키게 된다.

이러한 부력조절관(500)은 물을 분출하는 출구(510a)가 선수와 가깝게 형성된 제1부력조절관(510) 및 상기 제1부력조절관(510)으로부터 선미로 이격되어 물을 분출하는 출구(520a)가 형성된 제2부력조절관(520)으로 구성된다.

제1부력조절관(510)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선체(100)의 상부와 하부에 제각기 형성되는데, 앞서 설명한 바와 같이 제1부력조절관(510)의 출구(510a)는 선수와 가깝게 형성된다.

또한, 제2부력조절관(520)은 제1부력조절관(510)으로부터 선미로 이격되어 물을 분출하는 출구(520a)가 형성되는데, 제1부력조절관(510)의 출구(510a)가 선체(100)의 선수와 가깝게 형성되는 것에 따라 물이 제1부력조절관(510)의 출구(510a))를 통해 분출되는 것에 의해 선수를 급격하게 상승시키거나 또는 하강시키게 된다.

또한, 제2부력조절관(520)의 출구(520a)는 제1부력조절관(510)으로부터 선미를 향해 이격되어 제2부력조절관(520)을 통해 물이 분출될 때 제1부력조절관(510)을 통해 물이 분출되는 것에 비해 선체를 완만하게 상승시키거나 또는 하강시키게 된다.

한편, 상기와 같이 선체(100)의 선수에 형성된 추력관(200)을 통해 유입된 물을 선체(100)의 선미로 보내거나 또는 앞서 설명한 바와 같이 제1부력조절관(510) 및 제2부력조절관(520)으로 관류시키도록 추력관(200)에는 물의 흐름을 제어하는 캐니스터모듈(300)이 마련된다. 이러한 캐니스터모듈(300)을 도 4 내지 도 6에 의거하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 수중 운동체 중 캐니스터모듈을 나타낸 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수중 운동체 중 캐니스터모듈을 나타낸 측단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 수중 운동체 중 캐니스터모듈의 작동을 나타낸 측단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 캐니스터모듈(300)은 부력조절관(500)의 전방에 설치되어 선수를 통해 빨아들인 물을 선택적으로 추력관(200)의 기단 또는 부력조절관(500)으로 관류하게 제어하는 것으로, 이러한 캐니스터모듈(300)은 하우징(310)과 회동유닛(320)으로 구성된다.

하우징(310)은 부력조절관(500)의 전방에 설치되며 선수를 통해 빨아들인 물을 부력조절관(500) 또는 추력관(200)의 기단으로 관류하도록 연통시키는 연통홀(311)이 형성된다.

또한, 상기와 같이 하우징(310)에 형성된 연통홀(311)의 내부에는 가압수단(330)이 마련되어 연통홀(311)로 유입된 물을 부력조절관(500) 또는 추력관(200)의 기단으로 가압한 상태로 관류시키게 된다.

이때, 가압수단(330)은 선수 주변의 물을 추력관(200)의 내부로 빨아들이는 부압을 형성하고, 추력관(200)으로 유입된 물을 가압한 상태로 추력관(200)의 기단 또는 앞서 설명한 부력조절관(500)의 출구를 통해 분출시킴으로써 선체(100)에 추력을 생성하게 된다. 이러한 가압수단(330)은 예를 들어 고속으로 회전하는 프로펠러가 될 수 있다.

회동유닛(320)은 하우징(310)을 부력조절관(500) 또는 추력관(200)의 기단과 연통되게 피벗회전시키게 되는데, 회동유닛(320)은 추력관(200)을 관통하며 하우징(310)과 일체로 형성된 회전축(321), 상기 회전축(321)에 설치되는 종동기어(322), 상기 종동기어(322)에 회전력을 제공하는 구동모터(323)로 구성된다.

이러한 구성을 갖는 회동유닛(320)은 구동모터(323)가 작동하는 것에 의해 종동기어(322)가 회전축(321)을 회전시키게 되고, 이렇게 회전축(321)이 회전하는 것에 따라 하우징(310)이 피벗하여 하우징(310)에 형성된 연통홀(311)이 추력관(200)의 기단과 연통되거나 또는 부력조절관(500)과 연통된다.

한편, 상기와 같이 회동유닛(320)에 의해 캐니스터모듈(300)의 하우징(310)이 회전축(321)을 중심으로 피벗회전하게 될 때 회전축(321)은 그 내부에 유압회로가 형성되어 하우징(310)의 연통홀(311)에 마련된 가압수단(330)에 동력을 제공하게 된다.

즉, 회동유닛(320)의 회전축(321)의 내부에는 유압회로가 형성되는데, 이러한 유압회로는 회전축(321)의 외부에 형성되는 유압펌프(340)와 유압을 이용해 앞서 설명한 프로펠러를 고속 회전시키는 회전력으로 변환하는 유압모터(330)를 연결하는 관로일 수 있다.

즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(310)을 피벗회전시키는 회전축(321)은 오일탱크(t)로 오일을 공급받는 유압펌프(340)가 설치되고 유압모터(330)는 프로펠러와 연결되어 유압펌프(340)에서 제공되는 압력에 의해 유압모터(330)가 프로펠러를 하우징(310)의 연통홀(311) 내에서 고속으로 회전시켜 물을 추력관(200)의 기단 또는 부력조절관(500)으로 분출시키게 됨으로써 선체(100)가 수중에서 운항할 수 있는 추진력을 얻게 된다.

한편, 추력관(200)은 캐니스터모듈(300)이 피벗회전하는 작동공간(210)이 형성된다. 이러한 추력관(200)에 형성된 작동공간(210)은 캐니스터모듈(300)의 연통홀(311)을 관류하는 물을 부력조절관(500)으로 관류시키도록 캐니스터모듈(300)의 연통홀(311)과 연통되는 부력조절포트와 캐니스터모듈(300)의 연통홀을 관류하는 물을 추력관의 기단으로 관류시키도록 캐니스터모듈(300)의 연통홀(311)과 연통하는 추력조절포트(201)가 마련된다.

특히, 부력조절포트는 제1부력조절관(510)과 연결되는 제1부력조절포트(511)와 제2부력조절관(520)과 연결되는 제2부력조절포트(521)로 구성되어 캐니스터모듈(300)이 피벗회전하는 것에 의해 하우징(310)의 연통홀(311)이 제1부력조절포트(511) 내지 제2부력조절포트(521)와 연통되어 물을 관류시켜 제1부력조절관(510) 내지 제2부력조절관(520)을 통해 선체(100)의 외부로 물을 분출시키게 되어 선체(100)를 수면을 향해 상승시키거나 수면의 아래로 하강시키게 된다.

또한, 상기와 같은 추력관(200)에 형성된 작동공간(210)은 우회유로(530)가 마련된다. 상기 우회유로(530)는 하우징(310)의 피벗회전에 따라 작동공간(210) 내에 체류하는 물을 부력조절포트로 유입시키거나 또는 이와는 반대로 부력조절포트를 통해 작동공간(210)으로 물이 유입되도록 하여 작동공간(210)에 체류하는 물에 의해 캐니스터모듈(300)의 피벗회전이 방해받지 않도록 함으로써, 캐니스터모듈(300)의 피벗회전을 신속하고 정밀하게 한다.

그리고, 상기와 같이 추력관(200)에 형성된 작동공간(210)의 주변은 캐니스터모듈(300)의 작동 따라 발생하는 소음을 차단하는 차음부(240)가 마련된다.

상기 차음부(240)는 도 3에 도시된 바와 같이 캐니스터모듈(300)의 피벗회전 또는 유압회로에 의해 프로펠러가 고속회전할 때 발생하거나 또는 가압수단(330)에 의해 추력관(200)의 기단 또는 부력조절관(500)으로 물이 관류할 때 발생하는 소음 및 진동이 선체의 외부로 전달되지 않도록 하는 것으로 작동공간(210)의 주변에 방진부재, 차음부재와 같은 소음 및 진동을 차단하는 재질로 차폐하여 소나에 탐지되지 않는 스텔스 기능을 갖게 된다.

또한, 추력관(200)은 그 둘레로 선체의 내부에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각부(260)를 더 포함한다. 이러한 냉각부(260)는 도 3에 도시된 바와 같이 선체(100)의 운항을 제어하기 위한 기기들 중 발열이 높은 기기들이 추력관(200)의 둘레에 배치되거나 또는 추력관(200)에 열교환수단을 배치하고 상기 열교환수단과 발열이 높은 기기들을 연결하여 냉각시키게 된다.

또한, 본 발명은 수면 위의 정보를 취득하는 정보취득수단을 탑재하게 되는데, 이러한 정보취득수단은 영상장치, 풍향/풍속계, 온도계, 대기압력계 등이 설치되어 선체가 수면으로 부상하지 않고도 정보취득수단을 수면으로 사출시켜 수면 위의 상태를 확인할 수 잇다.

또한, 본 발명은 선체(100)의 뼈대를 이루는 프레임이 지오데직 구조로 이루어져 견고한 구조를 갖게 되어 깊은 해저면으로 선체가 운항하더라도 선체가 파손되지 않는 견고한 구조를 갖게 된다.

한편, 추력관(200)의 기단에는 추력관(200)을 통해 선체(100)의 외부로 분출되는 물의 방향을 제어하여 선체의 운항을 조향하는 조향유닛(400)이 마련된다. 이를 도 7 및 도 8에 의거하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 수중 운동체 중 조향유닛을 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 수중 운동체 중 조향유닛의 작동을 나타낸 평단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 조향유닛(400)은 선체(100)의 선미 중 추력관(200)을 통해 분출되는 물의 방향을 조절하도록 하는 것으로 조향유닛(400)은 추력관(200)의 기단 내부를 수직으로 가로질러 설치되고 회전하는 수직축(410) 및 상기 수직축(410)에 마련되어 수직축(410)의 회전에 따라 추력관(200)의 기단을 통해 선체(100)의 외부로 분출되는 물의 방향을 제어하는 방향키(420)로 구성된다.

이때, 추력관(200)의 기단은 방향키(420)가 설치되는 부분이 선체(100)의 후방으로 갈수록 확관되는 구조를 갖고, 방향키(420)의 일단이 추력관(200)의 내측벽에 밀착될 때 타단은 선체(100)의 후방을 향하여 추력관(200)의 일부가 개방되는 구조를 갖는다.

이와 같은 방향키(420)는 도 8의 (a) 또는 (b)에 도시된 바와 같이 수직축(410)에 의해 방향키(420)가 회전하는 것에 따라 추력관의 기단으로부터 분출되는 물의 방향을 조절하여 선체의 진행방향이 결정되어 선체(100)의 진행방향을 좌우의 방향으로 용이하게 조향할 수 있다.

한편, 전술한 전력제공부는 후술되는 배터리모듈(610) 및 충전스테이션(620)으로 구성할 수 있다. 이러한 본 발명의 수중 운동체는 해저에 설치된 충전스테이션(620)에 선체(100)가 근접하는 것에 따라 전력을 충전할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 선체(100)는 집전코일을 구비한 배터리모듈(610)이 마련되고 해저에 전력을 공급하는 급전코일을 구비한 충전스테이션(620)이 마련되어 선체(100)가 충전스테이션(620)에 근접하는 것에 따라 전력을 공급받아 선체(100)에 구비된 배터리모듈(610)이 충전된다.

이때, 상기 충전스테이션(620)의 급전코일과 선체(100)의 마련된 배터리모듈(610)의 집전코일은 자기유도 방식 또는 자기공명 방식 중 어느 하나에 의해 전력을 충전스테이션(620)에서 배터리모듈(610)로 제공할 수 있다.

또한, 상기 충전스테이션(620)과 배터리모듈(610)은 제각기 통신모듈을 구비하여 정해진 프로토콜에 의해 상기 충전스테이션(620)과 배터리모듈(610)이 연동하게 된다.

이렇게 충전스테이션(620)과 배터리모듈(610)에 제각기 통신모듈이 구비되면 정해진 프로토콜에 의해 허가된 선체(100)만이 충전스테이션(620)으로부터 전력을 제공받을 수 있다. 따라서, 배터리모듈(610)은 충전스테이션(620)에서 인가되는 전력을 통해 충전이 가능하므로 선체(100)에 전력을 공급할 수 있다.

또한, 상기 충전스테이션(620)은 상기 위치정보를 송출하는 위치송출모듈을 더 포함하고, 상기 선체(100)는 상기 위치송출모듈의 위치정보를 수신하여 선체(100)를 상기 충전스테이션(620)으로 유도하는 제어부를 더 포함하게 된다.

이렇게, 충전스테이션(620)와 선체(100)에 제각기 위치송출모듈 및 제어부가 마련되는 것에 따라 충전스테이션(620)이 위치한 곳으로 선체(100)가 도달할 수 있게 유도하여 충전스테이션(620)이 태풍, 해류 등과 같은 이유에 의해 그 위치가 변경되더라도 선체(100)를 정확하게 충전스테이션(620)으로 유도할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 수중 운동체에 의하면, 선체(100)에 추력관(200)이 형성되고, 추력관(200)의 선단을 통해 빨아들인 물을 가압하는 가압수단(330)이 추력관(200)의 내부에 마련되어 소음의 발생이 작다. 또한, 추력관(200)의 기단 내부에 선체(100)의 진행방향을 조향하는 조향유닛(400)이 마련되어 소음의 발생이 작아 소나에 탐지되지 않는 스텔스 기능을 갖게 된다.

또한, 본 발명은 선체(100)의 선수에 추력관(200)이 형성되어 선체(100)가 수중에서 운항할 때 물을 밀고가지 않고 물을 유입/배수하는 방식이므로 물에 의한 저항을 최소화시켜 선체(100)의 수중이동 속도가 비약적으로 빠르다.

또한, 본 발명은 추력관(200)의 내부에 물을 빨아들이고 배출하는 캐니스터모듈(300)이 마련되어 캐니스터모듈(300)에서 발생하는 소음을 차폐하여 선체(100)의 외부로 발생하는 소음을 감소시켜 스텔스 기능을 갖는다.

그리고, 본 발명은 추력관(200)을 통해 유입된 물을 선체(100)의 상부 또는 하부로 분출하여 선체(100)를 수면을 향해 상승시키거나 수면의 아래로 하강시키는 구조를 갖게 되어 종래와 같은 선체 내부에 부력을 조절하기 위한 저수탱크가 불필요하여 공간 활용도가 우수하다.

또한, 본 발명은 선체(100)의 선수와 가깝게 제1부력조절관(510)의 출구(510a)가 형성되고, 제2부력조절관(520)의 출구(520a)가 제1부력조절관(510)으로부터 선미로 이격되어 형성되어 선체(100)를 급격하게 상승시키거나 또는 하강시키게 되어 선체(100)의 기동을 신속하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 선체의 뼈대를 이루는 프레임이 지오데직 구조를 갖게 되어 높은 수압에서도 견고한 구조를 갖게 되어 고심해 잠수가 가능하다.

또한, 본 발명은 배터리를 동력원으로 사용하는 수중 운동체가 배터리를 충전하기 위해 수면으로 부상할 필요없이 해저에 설치된 충전스테이션(620)에 근접하는 것에 따라 배터리를 충전할 수 있어 수중 이동체의 외부 노출없이 긴 시간동안 잠항이 가능하다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 앞선 설명에서는 유압펌프(340)의 작동에 의해 캐니스터모듈(300)에 설치된 프로펠러를 회전시키는 것으로 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 유압펌프(340)가 회동유닛(320)의 회전축(321), 조향유닛(400)의 수직축(410)이 회전할 수 있게 유압회로를 형성할 수도 있을 것이다.

100 : 선체 110 : 조향 날개
200 : 추력관 201 : 추력조절포트
210 : 작동공간 240 : 차음부
260 : 냉각부 300 : 캐니스터모듈
310 : 하우징 311 : 연통홀
320 : 회동유닛 321 : 회전축
322 : 종동기어 323 : 구동모터
330 : 가압수단 400 : 조향유닛
410 : 수직축 420 : 방향키
500 : 부력조절관 510 : 제1부력조절관
511 : 제1부력조절포트 520 : 제2부력조절관
521 : 제2부력조절포트 530 : 우회유로
610 : 배터리모듈 620 : 충전스테이션

Claims (8)

1. 선체;
   상기 선체에 구비되어 추력을 제공하는 추력부;
   상기 선체의 운항을 조향하는 조향유닛; 및
   상기 선체에 전력을 제공하는 전력제공부;를 포함하고,
   상기 추력부는,
   상기 선체에 일체로 마련되고, 상기 선체의 선수 주변의 물을 흡입하여 상기 선수와 상이한 방향으로 분출하는 추력관; 및
   상기 추력관의 내부에 마련되고 상기 추력관의 선단을 통해 유입된 물의 흐름을 제어하는 캐니스터모듈;을 포함하며,
   상기 추력관은,
   상기 선체의 선수에서 선미를 향해 형성되어 상기 캐니스터모듈을 통해 상기 선수 주변에서 흡입된 물을 상기 선체의 후방으로 분출하도록 구성된 것을 특징으로 하고,
   상기 추력관은,
   상기 캐니스터모듈과 연결되도록 분기되어 상기 캐니스터모듈에 의해 상기 선체의 선수에서 흡입된 물을 선체의 상부나 하부로 분출하는 부력조절관;을 더 포함하며,
   상기 부력조절관은,
   상기 선수에서 흡입된 물을 분출하는 출구가 선수와 가깝게 형성된 제1부력조절관; 및
   상기 제1부력조절관으로부터 선미로 이격되도록 물을 분출하는 출구가 형성된 제2부력조절관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 캐니스터모듈은,
   상기 선수에서 흡입된 물을 상기 부력조절관 또는 상기 추력관으로 관류하도록 연통시키는 연통홀이 형성된 하우징; 및
   상기 하우징을 상기 부력조절관 또는 추력관의 기단과 연통되게 피벗회전시키는 회동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 전력제공부는,
   상기 선체에 마련되고, 집전코일을 구비한 배터리모듈; 및
   상기 선체의 상기 배터리모듈에 전력을 공급하는 급전코일을 구비한 해저에 설치되는 충전스테이션;을 포함하는 수중 운동체.
7. 삭제
8. 삭제

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