KR102337999B1 - 선박용 파력 추진장치 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박의 추진력을 일으키도록 파력 추진장치의 튜브부재의 내부로 물을 흡입하고 튜브부재의 외부로 물을 분출하는 기술을 제공하여 공기보다 높은 추진력을 얻을 수 있도록 하는 선박용 파력 추진장치에 관한 것으로, 선박 본체의 하부에 고정되기 위한 것으로 내부에 물이 수용되며 체적이 가변되는 튜브부재(210) ; 상기 튜브부재(210)의 체적이 복원되도록 상기 튜브부재(210)에 복원력을 인가하기 위하여 상기 튜브부재(210) 내부에 마련되어 상기 튜브부재(210)의 하부에 하방향의 힘을 인가하는 복원력 인가부재(212) ; 상기 튜브부재(210) 내부의 물이 외부로 분출되어 추진력을 일으키도록, 일단부가 상기 튜브부재(210)의 내부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 분출관(241), 상기 물 분출관(241)에 마련되어 상기 물 분출관(241)을 개폐하는 제1밸브(242)를 포함하여 이루어지는 물 분출부(240) ; 상기 튜브부재(210)가 팽창할 때 외부의 물이 상기 튜브부재(210) 내부로 흡입되기 위하여, 일단부가 상기 튜브부재(210)의 내부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 흡입관(251), 상기 물 흡입관(251)에 마련되어 상기 물 흡입관(251)을 개폐하는 제2밸브(252)를 포함하여 이루어지는 물 흡입부(250) ; 상기 튜브부재(210) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 튜브부재(210)에 마련되는 공기 배출부(260) ; 상기 튜브부재(210)의 상부와 결합되기 위하여 상기 튜브부재(210)의 상부에 마련되는 튜브부재 고정판(220) ; 을 포함하며, 상기 튜브부재 고정판(220)의 하면 중앙부에는 상부로 오목한 공기 수집용 홈(221)이 형성되며, 상기 튜브부재(210)의 상면은 상기 튜브부재 고정판(220)에 결합되어 상기 튜브부재(210)의 내부에 상기 튜브부재 고정판(220)의 공기 수집용 홈(221)에 대응되는 위치에 공기 수집용 공간부(211)를 형성하며, 상기 공기 배출부(260)는 상기 공기 수집용 공간부(211)에 모인 공기를 배출하기 위한 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 파력 추진장치 및 이를 구비한 선박{PROPULSION APPARATUS FOR SHIP USING WAVE FORCE AND SHIP WITH PROPULSION APPARATUS}
본 발명은 파력을 직접 추진력으로 전환하여 이를 이용하여 선박을 운항할 수 있도록 하는 선박용 파력 추진장치 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로, 구체적으로는 파력 추진장치로 물을 흡입하거나 분출함으로써 선박을 추진하는 추진력을 얻는 기술에 관한 것이다.
선박은 바다를 항해하는 동안 필요한 모든 동력을 자체에서 생산하고 소비한다. 선박을 전진시키기 위하여 필요한 추진력은 화석연료를 이용하는 엔진으로부터 얻게 되며, 선박의 운용에 필요한 전력 또한 화석연료를 이용하는 엔진으로부터 얻게 된다.
이와 같이 선박의 운항에 필요한 추진력 및 운용 전력을 화석연료로부터 얻게 됨으로써 필연적으로 환경오염을 초래하게 된다. 환경에 대한 관심이 점점 높아지고 배기가스 분출에 대한 제재가 강화되는 추세를 고려할 때, 화석연료를 주요 에너지원으로 하는 선박은 점점 그 입지가 줄어들게 될 것이다.
따라서 조력, 파력, 풍력, 태양광과 같은 친환경적인 에너지원을 이용하여 선박의 운항에 필요한 추진력을 얻고, 또한 이로부터 선박의 운용 전력을 얻는 방법에 대하여 많은 관심이 집중되고 있다.
조력, 파력, 풍력, 태양광과 같은 친환경적인 에너지를 이용하면 화석연료의 사용을 크게 줄일 수 있으며 대기 및 해양 오염물질의 발생을 막고 에너지 생산 비용 또한 절약할 수 있다.
아울러 선박의 운항 전에 미리 적재하여야 하는 화석연료와는 다르게 조력, 파력, 풍력, 태양광과 같은 에너지는 주변으로부터 지속적으로 얻을 수 있으므로 항해 기간에 제한을 두지 않아도 된다.
현재 이와 관련된 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있으며, 일부 선박에는 친환경적인 에너지를 이용하는 추진장치와 발전장치가 설치되어 선박의 운항에 이용되고 있다.
선박에서 가장 널리 이용되는 친환경 에너지는 태양광과 풍력이며, 이와 더불어 조력이나 파력, 해수 온도차 등 다양한 에너지원을 활용하기 위한 방법들이 연구되고 있다.
그러나 가장 널리 이용되는 태양광이나 풍력의 경우 기상 조건에 따라서 공급되는 에너지의 양이 크게 변하게 되므로 안정적인 에너지 공급이 어렵다는 문제점이 있다. 예를 들어 태양광의 경우 구름의 양에 영향을 받으며, 풍력의 경우 풍향에 영향을 받게 되는 것이다.
따라서, 해상에서 비교적 손쉽게 얻을 수 있으며 또한 지속적인 에너지 공급이 가능한 파력을 이용하여 선박을 운항할 수 있도록 하는 방법이 연구되어야 할 것이다.
한편 본 발명자가 제안한 대한민국 등록특허 제10-1774442호 "파력 추진장치를 구비한 선박" (2017. 8.29 등록)는, 친환경적 에너지인 파력을 이용하여 선박의 추진력을 얻을 수 있도록 하는 방법을 제시하였다. 특히, 파력을 여러 단계의 에너지 전환과정을 거쳐서 추진력으로 전환하는 것이 아니라, 파력을 직접 추진력으로 전환하여 에너지 전환과정에서의 에너지 손실을 최소화하고 파력을 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 방법을 제시하였다.
그러나 상기 종래 기술은 공기의 압력을 이용하여 추진력을 얻기 때문에 비교적 낮은 추진력을 얻을 수 밖에 없다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1774442호 "파력 추진장치를 구비한 선박" (2017. 8.29 등록) 대한민국 공개특허 제10-2015-0115050호 "파력발전장치를 구비한 선박 또는 해양구조물"(2015.10.14 공개) 대한민국 공개특허 제10-2012-0024158호 "선박의 파력 발전 장치"(2012. 3.14 공개) 대한민국 공개특허 제10-2012-0043844호 "파력발전장치가 구비된 선박"(2012. 5. 7 공개)
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 친환경적인 에너지인 파력을 이용하여 선박의 추진력을 얻을 수 있도록 하는 방법을 제시하고자 한다. 특히, 파력을 여러 단계의 에너지 전환과정을 거쳐서 추진력으로 전환하는 것이 아니라, 파력을 직접 추진력으로 전환하여 에너지 전환과정에서의 에너지 손실을 최소화하고 파력을 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 방법을 제시하고자 한다.
특히 본 발명은 선박의 추진력을 일으키도록 파력 추진장치의 튜브부재의 내부로 물을 흡입하고 튜브부재의 외부로 물을 분출하는 기술을 제공하여 공기보다 높은 추진력을 얻을 수 있도록 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선박용 파력 추진장치에 있어서 : 선박 본체의 하부에 고정되기 위한 것으로 내부에 물이 수용되며 체적이 가변되는 튜브부재(210) ; 상기 튜브부재(210)의 체적이 복원되도록 상기 튜브부재(210)에 복원력을 인가하기 위하여 상기 튜브부재(210) 내부에 마련되어 상기 튜브부재(210)의 하부에 하방향의 힘을 인가하는 복원력 인가부재(212) ; 상기 튜브부재(210) 내부의 물이 외부로 분출되어 추진력을 일으키도록, 일단부가 상기 튜브부재(210)의 내부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 분출관(241), 상기 물 분출관(241)에 마련되어 상기 물 분출관(241)을 개폐하는 제1밸브(242)를 포함하여 이루어지는 물 분출부(240) ; 상기 튜브부재(210)가 팽창할 때 외부의 물이 상기 튜브부재(210) 내부로 흡입되기 위하여, 일단부가 상기 튜브부재(210)의 내부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 흡입관(251), 상기 물 흡입관(251)에 마련되어 상기 물 흡입관(251)을 개폐하는 제2밸브(252)를 포함하여 이루어지는 물 흡입부(250) ; 상기 튜브부재(210) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 튜브부재(210)에 마련되는 공기 배출부(260) ; 상기 튜브부재(210)의 상부와 결합되기 위하여 상기 튜브부재(210)의 상부에 마련되는 튜브부재 고정판(220) ; 을 포함하며, 상기 튜브부재 고정판(220)의 하면 중앙부에는 상부로 오목한 공기 수집용 홈(221)이 형성되며, 상기 튜브부재(210)의 상면은 상기 튜브부재 고정판(220)에 결합되어 상기 튜브부재(210)의 내부에 상기 튜브부재 고정판(220)의 공기 수집용 홈(221)에 대응되는 위치에 공기 수집용 공간부(211)를 형성하며, 상기 공기 배출부(260)는 상기 공기 수집용 공간부(211)에 모인 공기를 배출하기 위한 것을 특징으로 한다.
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상기에 있어서, 상기 공기 배출부는, 일단부가 상기 튜브부재 내부의 공기 수집용 공간부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재 외부로 노출되는 공기 배출관, 상기 공기 배출관에 마련되어 상기 공기 배출관을 개폐하는 밸브부재를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 공기 배출부는, 일단부가 상기 튜브부재 내부의 공기 수집용 공간부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재 외부로 노출되는 공기 배출관, 상기 공기 배출관에 마련되어 상기 공기 배출관을 개폐하는 솔레노이드 밸브 형태의 제3-1밸브, 상기 공기 배출관에 마련되어 상기 튜브부재 외부로의 공기 배출만을 허용하는 체크밸브 형태의 제3-2밸브, 상기 공기 배출관에 마련되어 공기 배출관의 수위를 감지하는 수위 감지 센서를 포함하여 이루어지며, 상기 수위 감지 센서의 감지 신호에 따라서 상기 제3-1밸브를 개폐하도록 제어하는 제어부가 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 튜브부재의 하부에 마련되어 상기 튜브부재의 하면에 상방향의 힘을 인가하는 양성 부력 부재가 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 물 분출부의 제1밸브는 상기 튜브부재 외부로의 물 분출만을 허용하는 체크밸브이며, 상기 물 흡입부의 제2밸브는 상기 튜브부재 내부로의 물 유입만을 허용하는 체크밸브일 수 있다.
상기에 있어서, 상기 물 분출부의 제1밸브는 솔레노이드 밸브이며, 상기 튜브부재 내부의 압력을 감지하는 압력센서와, 상기 압력센서의 감지신호에 따라서 상기 물 분출부의 제1밸브 를 개폐하도록 제어하는 제어부가 더 마련될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 물 분출부는 상기 튜브부재의 후미에 후방을 바라보며 좌우 한 쌍으로 마련되며, 상기 제어부가 상기 한 쌍의 물 분출부를 개별적으로 제어함으로써 조향기능을 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 물 분출부는 상기 튜브부재의 물을 공기 중으로 분출하는 구조인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 사상으로, 상기의 선박용 파력 추진장치를 구비한 선박이 제공된다.
상기와 같이 본 발명은, 파력 추진장치의 튜브부재의 내부로 물을 흡입하고 튜브부재의 외부로 물을 분출함으로써 선박의 추진을 위한 추진력을 얻을 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 의한 파력 추진장치를 구비한 선박은, 선박의 추진력을 파력으로부터 얻게 되므로 친환경적이고 경제적이다. 아울러 파력을 직접 추진력으로 전환하므로 에너지 전환과정에서의 에너지 손실이 최소화되어 파력을 효율적으로 이용할 수 있다.
특히 본 발명은 물을 이용하여 선박의 추진력을 얻을 수 있어, 공기를 이용하는 경우보다 매우 높은 추진력을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 파력 추진장치를 구비한 선박의 개념도,
도 2는 도 1의 파력 추진장치의 개념 사시도,
도 3 내지 도 5는 도 1의 파력 추진장치의 작동 개념을 설명하는 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 파력 추진장치를 구비한 선박의 개념도이며, 도 2는 도 1의 파력 추진장치의 개념 사시도이며, 도 3 내지 도 5는 도 1의 파력 추진장치의 작동 개념을 설명하는 도면이다.
본 실시예의 파력 추진장치를 구비한 선박은, 선박 운항에 필요한 추진력과 운용 전력을 모두 자체적으로 생산하고 자체적으로 소비하는 무인 해양 탐사용 선박이다. 설명상의 편의를 위하여 선박에 탑재되는 해양 탐사용 장비들은 생략하도록 한다.
본 실시례에 의한 파력 추진장치를 구비한 선박은 선박 본체(100)와 파력 추진장치(200)로 이루어진다.
파력 추진장치(200)는, 튜브부재(210), 튜브부재 고정판(220), 양성 부력 부재(230), 물 분출부(240), 물 흡입부(250), 공기 배출부(260) 등으로 이루어진다.
아울러 튜브부재(210)는 튜브부재(210)의 체적을 복원하기 위한 복원력 인가부재(212)를 포함하여 이루어진다.
본 실시례는 단동선의 형태가 되도록 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 선박 본체(100)가 마련된다. 선박 본체(100)는 해양 탐사용 장비(미도시), 발전용 터빈(미도시), 배터리(미도시), 태양광 발전장치(미도시) 등이 탑재될 수 있다.
쌍동선이나 삼동선과 같은 다동선(multihulls)의 형태가 될 경우 선박 본체와 이에 결합되는 튜브부재의 구조가 본 발명의 범위가 변경되지 않는 한도 내에서 달라질 수 있다.
선박 본체(100)의 하부에는 튜브부재 고정판(220), 튜브부재(210), 양성 부력 부재(230) 등으로 이루어지는 파력 추진 장치(200)가 마련된다.
튜브부재 고정판(220)은 선박 본체(100)의 하부에 결합된다.
아울러 튜브부재 고정판(220)의 하부에 튜브부재(210)의 상부가 결합된다.
즉 튜브부재(210)의 상부에 튜브부재 고정판(220)이 마련된다.
아울러 튜브부재(210)의 하부에 양성 부력 부재(230)가 마련된다.
튜브부재(210)는 튜브부재 고정판(220)의 하부에 고정된 상태로 적어도 일부가 수면에 잠기도록 마련되며 내부에 물이 수용되는 주머니 형태이다.
튜브부재(210)는 외부에서 가해지는 압력에 의해서 체적이 가변되며, 체적이 가변됨에 따라서 튜브부재(210)의 내외부로 물이 드나들게 된다.
튜브부재(210)는 튜브부재(210)의 전체 표면적이 변화되어 내부의 체적이 변하게 되는 형태일 수도 있고, 상부와 하부의 면적은 일정하게 유지된 상태에서 상부와 하부의 간격이 멀어지거나 가까워져 내부의 체적이 변하게 되는 형태일 수도 있다.
본 실시례의 튜브부재(210)는 상부 및 하부의 형태가 비교적 일정하게 유지될 수 있도록 마련되며 튜브부재(210)의 하부가 상하로 움직이며 내부의 체적이 변하게 된다.
이를 위하여 튜브부재(210)의 상부에 튜브부재 고정판(220)이 마련되며, 튜브부재(210)의 하부에 발포체 등과 같은 양성 부력 부재(230)가 마련된다.
양성 부력 부재(230)는 양성 부력을 발생시켜 튜브부재(210)의 하면에 상방향으로의 힘을 인가하게 된다.
한편 튜브부재 고정판(220)의 하면 중앙부에는 상부로 오목한 공기 수집용 홈(221)이 형성된다.
튜브부재(210)의 상면은 튜브부재 고정판(220)의 하면에 결합되며, 따라서 튜브부재(210)의 내부에 튜브부재 고정판(220)의 공기 수집용 홈(221)에 대응되는 위치에 공기 수집용 공간부(211)를 형성한다.
따라서 튜브부재(210) 내부에 물과 함께 공기가 유입될 경우, 그 공기는 공기 수집용 공간부(211)에 모이게 된다.
튜브부재(210)에는 튜브부재(210)의 내부로 유입된 공기를 분출하기 위한 공기 배출부(260)가 마련된다.
본 실시예에서 공기 배출부(260)는 튜브부재(210) 내부의 공기, 특히 공기 수집용 공간부(211)에 모인 공기를 외부로 배출하기 위한 것이다.
튜브부재(210)에는 튜브부재(210)의 체적이 복원되도록 튜브부재(210)에 복원력을 인가하는 복원력 인가부재(212)가 마련된다.
본 실시예에서 복원력 인가부재(212)는 튜브부재(210) 내부에 마련되어 튜브부재(210)의 하부에 하방향의 힘을 인가하는 복수의 탄성부재로 이루어진다.
여기서 탄성부재는 일정한 탄성력을 가지는 코일 스프링이다.
경우에 따라 복원력 인가부재(212)는, 튜브부재(210) 내부의 하부에 마련되는 복수의 중량부재일 수 있다. 여기서 중량부재는 비중이 큰 금속으로 제작되는 금속판일 수 있다.
이와 같이 복원력 인가부재(212)는 튜브부재(210)의 하부에 하방향의 힘을 인가하여 튜브부재(210)의 체적이 복원되는 기능을 가지면 충분하다.
복원력 인가부재(212)는 파도가 하강할 때 선박 본체(100)보다 튜브부재(210)의 하부가 먼저 하강하도록 하여 튜브부재(210)의 체적이 복원되도록 하는 역할을 한다.
실시례에 따라서 복원력 인가부재(212)는 중량부재와 탄성부재 중 어느 하나로만 이루어질 수도 있다.
튜브부재(210)의 체적이 가변되는 동안 튜브부재(210)의 내외부로 물이 드나들 수 있도록 물 분출부(240)와 물 흡입부(250)가 마련된다.
물 분출부(240)는 튜브부재(210) 내부의 물이 외부로 분출되어 추진력을 일으키기 위한 것이다.
물 분출부(240)는 일단부가 튜브부재(210)의 내부와 연통되도록 튜브부재(210)에 결합되며 타단부가 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 분출관(241)과, 물 분출관(241)에 마련되어 물 분출관(241)을 개폐하는 제1밸브(242)로 이루어진다
제1밸브(242)는 실시례에 따라서 제어부에 의하여 제어되는 솔레노이드 밸브일 수도 있으나, 본 실시예에서는 튜브부재(210) 외부로의 물 분출만을 허용하는 체크밸브인 것으로 한다.
물 분출관(241)에 마련되는 제1밸브(242)는 튜브부재(210) 내부의 압력이 낮아져도 튜브부재(210) 외부의 물이 물 분출관(241)을 통해서 내부로 흡입되지 않도록 하는 역할을 한다.
물 분출부(240)는 튜브부재(210)의 후미에 후방을 바라보며 좌우 한 쌍으로 마련된다.
한편 물 분출부(240)는 튜브부재(210)의 물을 물 속으로 분사하지 않고, 공기 중으로 분사하는 구조이다.
즉 물 분출관(241)은 튜브부재(210)의 후미에서 수평방향 후방으로 연장된 후 상방향으로 절곡되면서 상방향으로 연장된 후 다시 수평방향 후방으로 연장되는 구조이다.
이와 같은 구조로 인하여 물 분출관(241)의 분출 구멍은 물 속에 위치하지 않고 공기 중에 위치할 수 있다.
물 흡입부(250)는 튜브부재(210)가 팽창할 때 외부의 물이 튜브부재(210) 내부로 흡입되기 위하여 마련된다.
물 흡입부(250)는 일단부가 튜브부재(210)의 내부와 연통되도록 튜브부재(210)에 결합되고 타단부가 튜브부재(210) 외부로 노출되도록 마련되는 물 흡입관(251)과, 물 흡입관(251)에 마련되어 물 흡입관(251)을 개폐하는 제2밸브(252)로 이루어진다.
제2밸브(252)는 실시례에 따라서 제어부에 의하여 제어되는 솔레노이드 밸브가 될 수도 있지만, 본 실시예에서 제2밸브(252)는 튜브부재(210) 내부로의 물 유입만을 허용하는 체크밸브이다.
물 흡입부(250)의 물 흡입관(251)은 외부의 물을 튜브부재(210)의 내부로 흡입하는 역할을 한다.
물 흡입관(251)에 마련되는 제2밸브(252)는 튜브부재(210) 내부의 압력이 높아져도 튜브부재(210) 내부의 물이 물 흡입관(251)을 통해서 외부로 유출되지 않도록 하는 역할을 한다.
물 분출부(240)와 물 흡입부(250)는 튜브부재(210)에 가해지는 압력에 따라서 작동하게 되며, 튜브부재(210) 내부의 물을 외부로 분출하여 추진력을 발생시키거나 외부의 물을 튜브부재(210)의 내부로 흡입한다.
한편 물 흡입부(250)가 외부로부터 물을 흡입할 때 공기가 함께 흡입될 수 있다.
이와 같이 튜브부재(210) 내부로 흡입된 공기는 튜브부재(210)가 수축될 때 함께 압축 수축되면서 물 분출부(240)로 분출되는 물의 양과 속도를 감소시켜 추진력을 약화시키는 요인이 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 실시예는 공기 배출부(260)가 마련되며, 튜브부재(210)에는 공기 수집용 공간부(211)가 형성된다.
공기 수집용 공간부(211)는 상부로 돌출되는 형태로 형성되어 물보다 가벼운 공기가 모이도록 한다.
공기 배출부(260)는 공기 수집용 공간부(211)에 모이는 공기를 외부로 배출하기 위한 것이다.
본 실시예에서 공기 배출부(260)는, 공기 배출관(261)과 복수의 밸브부재(262, 333) 등을 포함하여 이루어진다.
공기 배출관(261)은, 일단부가 튜브부재(210) 내부의 공기 수집용 공간부(211)와 연통되며 타단부가 튜브부재(210) 외부로 노출되도록 마련된다.
본 실시예에서 공기 배출관(261)은 상하방향으로 연장되는 형태이며, 튜브부재 고정판(220)을 상하방향으로 관통하면서 상하방향으로 연장되는 형태이다.
공기 배출관(261)에 공기 배출관(261)을 개폐하는 밸브부재(262, 333)가 마련된다.
본 실시예에서는 밸브부재로서 제3-1밸브(262) 및 제3-2밸브(263)가 마련된다.
제3-1밸브(262)는, 공기 배출관(261)에 마련되어 공기 배출관(261)을 개폐하는 솔레노이드 밸브이다.
제3-2밸브(263)는, 공기 배출관(261)에 마련되어 튜브부재(210) 외부로의 공기 배출만을 허용하는 체크밸브이다.
아울러 공기 배출관(261)에는 공기 배출관(261)의 수위를 감지하는 수위 감지 센서(264)가 더 마련된다.
제어부(미도시)는 수위 감지 센서(264)의 감지 신호에 따라서 제3-1밸브(262)를 개폐하도록 제어한다.
즉 수위 감지 센서(264)가 수위를 감지하면(일정 정도 물이 차 있으면) 제3-1밸브(262)가 닫히도록 하며, 수위 감지 센서(264)가 수위를 감지하지 못하면(일정 정도 물이 차 있지 않고 공기가 차 있다고 판단되며) 제3-1밸브(262)가 열리도록 하며 이에 의하여 공기가 외부로 배출될 수 있다. .
따라서 공기 수집용 공간부(211)에 공기가 모여 있으면 수위 감지 센서(264)는 수위를 감지하지 못하고 제3-1밸브(262)가 열리게 되어 공기가 외부로 배출되며, 공기 수집용 공간부(211)에 공기가 모여 있지 않으면 수위 감지 센서(264)는 수위를 감지하고 제3-1밸브(262)가 닫히게 된다.
이와 같은 본 장치의 작동을 설명한다.
도 3 및 도 4와 같이, 파도가 상승하여 튜브부재(210)에 가해지는 압력이 증가하면 튜브부재(210)의 체적이 감소하면서 튜브부재(210) 내부의 압력이 상승하여 튜브부재(210) 내부의 물이 물 분출부(240)를 통하여 공기 중으로 분출되며, 물이 공기 중으로 분출되는 힘을 추진력으로 하여 선박 본체(100)가 전방으로 이동하게 된다.
한편 도 3과 같이 공기 수집용 공간부(211)에 공기가 모여 있으면(즉 공기 수집용 공간부(211)에 물이 차 있지 않으면) 수위 감지 센서(264)는 수위를 감지하지 못하고 제3-1밸브(262)가 열리게 되며, 공기 배출관(261)을 통해서 공기가 외부로 분출되며, 공기 배출관(261)의 수위가 상승하게 딘다.
공기 배출관(261)의 수위가 상승하여 도 4와 같이 수위 감지 센서(264)가 수위를 감지하면 제3-1밸브(262)가 닫히게 되며, 이에 의하여 공기 배출관(261)을 통한 공기 또는 물의 배출이 차단되며, 튜브부재(210)의 물은 오직 물 분출부(240)를 통하여 외부로 분출된다.
파도가 하강하여 튜브부재(210)가 외부로부터 받는 압력이 낮아지게 되면, 튜브부재(210) 내부에 마련되는 복원력 인가부재(212)에 의하여 튜브부재(210)의 체적이 복원된다. 즉, 튜브부재(210) 내부에 마련되어 튜브부재(210)의 하부를 하방으로 밀어내는 탄성부재(212)에 의하여 튜브부재(210)의 하부가 선박 본체(100)보다 먼저 하강하면서 튜브부재(210)의 체적이 복원되는 것이다.
튜브부재(210)의 체적이 복원되면 튜브부재(210) 내부의 압력이 낮아지며, 제2밸브(252)가 마련되어 있는 물 흡입부(250)의 물 흡입관(251)을 통해서 외부의 물이 튜브부재(210)의 내부로 흡입된다.
이와 같이 전방의 외부의 물이 튜브부재(210)의 내부로 흡입될 때 그 흡입력은 선박 본체(100)를 전방으로 견인하는 효과를 가지게 된다.
상기와 같은 과정이 반복되면 파도의 승하강이 추진력으로 전환되어 선박 본체(100)가 전진하게 된다.
본 실시례에 의한 파력 추진장치를 구비한 선박은 파력을 이용하여 전력을 생산한 다음 이를 다시 모터 등을 구동하여 추진력을 발생시키는 종래의 방법과는 달리, 파력을 추진력으로 직접 전환하여 이용하게 되므로 에너지 전환 과정에서의 에너지 손실을 크게 줄일 수 있게 된다. 아울러 여러 단계에 걸친 에너지 전환과정이 생략되므로 그 구조가 단순화될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시례에 의한 파력 추진장치를 구비한 선박에 대하여 설명한다.
튜브부재(210)에 가해지는 압력 변화를 통하여 파도의 승하강을 감지하기 위하여 압력센서가 튜브부재(210)에 마련된다.
압력센서는 파도가 상승하여 튜브부재(210)에 가해지는 압력이 증가하면 이를 감지하여 제어부로 감지신호를 전달하며, 또한 파도가 하강하여 튜브부재(210)에 가해지는 압력이 감소하면 이를 감지하여 제어부로 감지신호를 전달한다.
물 분출부(250)의 제1밸브(242)는 제어부에 의하여 그 개폐가 제어되는 솔레노이드 밸브이다.
튜브부재(210)의 후미에 물 분출부(240)는 한 쌍으로 마련된다.
한 쌍의 물 분출부(240)의 제1밸브(242)는 제어부에 의하여 개별적으로 제어되어 선박 본체(10)의 진행 방향을 조정하는 조향기능을 담당하게 된다.
즉, 제어부로 한 쌍의 물 분출관(241) 중 어느 한 곳으로만 물이 분출되도록 제어하여 선박 본체의 진행방향을 조정할 수 있도록 하는 것이다.
만약 상기와 같은 방식의 조향방법을 선택하지 않는다면 종래에 널리 사용되는 방향타와 같은 별도의 조향수단이 추가로 마련되어야 한다. 물론 본 실시례와 같은 조향수단이 적용된 경우에도 정밀한 조향을 위하여 방향타가 더 마련될 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 선박 본체
200 : 파력 추진장치
210 : 튜브부재
211 : 공기 수집용 공간부
212 : 복원력 인가부재
220 : 튜브부재 고정판
221 : 공기 수집용 홈
230 : 양성 부력 부재
240 : 물 분출부
241 : 물 분출관
242 : 제1밸브
250 : 물 흡입부
251 : 물 흡입관
252 : 제2밸브
260 : 공기 배출부
261 : 공기 배출관
262 : 제3-1밸브
263 : 제3-2밸브
264 : 수위 감지 센서

Claims (11)

  1. 선박용 파력 추진장치에 있어서 :
    선박 본체의 하부에 고정되기 위한 것으로 내부에 물이 수용되며 체적이 가변되는 튜브부재(210) ;
    상기 튜브부재(210)의 체적이 복원되도록 상기 튜브부재(210)에 복원력을 인가하기 위하여 상기 튜브부재(210) 내부에 마련되어 상기 튜브부재(210)의 하부에 하방향의 힘을 인가하는 복원력 인가부재(212) ;
    상기 튜브부재(210) 내부의 물이 외부로 분출되어 추진력을 일으키도록, 일단부가 상기 튜브부재(210)의 내부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 분출관(241), 상기 물 분출관(241)에 마련되어 상기 물 분출관(241)을 개폐하는 제1밸브(242)를 포함하여 이루어지는 물 분출부(240) ;
    상기 튜브부재(210)가 팽창할 때 외부의 물이 상기 튜브부재(210) 내부로 흡입되기 위하여, 일단부가 상기 튜브부재(210)의 내부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 물 흡입관(251), 상기 물 흡입관(251)에 마련되어 상기 물 흡입관(251)을 개폐하는 제2밸브(252)를 포함하여 이루어지는 물 흡입부(250) ;
    상기 튜브부재(210) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 튜브부재(210)에 마련되는 공기 배출부(260) ;
    상기 튜브부재(210)의 상부와 결합되기 위하여 상기 튜브부재(210)의 상부에 마련되는 튜브부재 고정판(220) ;
    을 포함하며,
    상기 튜브부재 고정판(220)의 하면 중앙부에는 상부로 오목한 공기 수집용 홈(221)이 형성되며,
    상기 튜브부재(210)의 상면은 상기 튜브부재 고정판(220)에 결합되어 상기 튜브부재(210)의 내부에 상기 튜브부재 고정판(220)의 공기 수집용 홈(221)에 대응되는 위치에 공기 수집용 공간부(211)를 형성하며,
    상기 공기 배출부(260)는 상기 공기 수집용 공간부(211)에 모인 공기를 배출하기 위한 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 배출부(260)는, 일단부가 상기 튜브부재(210) 내부의 공기 수집용 공간부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 공기 배출관(261), 상기 공기 배출관에 마련되어 상기 공기 배출관을 개폐하는 밸브부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 배출부(260)는,
    일단부가 상기 튜브부재(210) 내부의 공기 수집용 공간부와 연통되며 타단부가 상기 튜브부재(210) 외부로 노출되는 공기 배출관(261),
    상기 공기 배출관에 마련되어 상기 공기 배출관을 개폐하는 솔레노이드 밸브 형태의 제3-1밸브(262),
    상기 공기 배출관에 마련되어 상기 튜브부재(210) 외부로의 공기 배출만을 허용하는 체크밸브 형태의 제3-2밸브(263),
    상기 공기 배출관에 마련되어 공기 배출관의 수위를 감지하는 수위 감지 센서(264)를 포함하여 이루어지며,
    상기 수위 감지 센서(264)의 감지 신호에 따라서 상기 제3-1밸브(262)를 개폐하도록 제어하는 제어부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브부재(210)의 하부에 마련되어 상기 튜브부재(210)의 하면에 상방향의 힘을 인가하는 양성 부력 부재(230)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 분출부(240)의 제1밸브(242)는 상기 튜브부재(210) 외부로의 물 분출만을 허용하는 체크밸브이며, 상기 물 흡입부(250)의 제2밸브(252)는 상기 튜브부재(210) 내부로의 물 유입만을 허용하는 체크밸브인 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 분출부(240)의 제1밸브(242)는 솔레노이드 밸브이며, 상기 튜브부재(210) 내부의 압력을 감지하는 압력센서와, 상기 압력센서의 감지신호에 따라서 상기 물 분출부의 제1밸브를 개폐하도록 제어하는 제어부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 물 분출부(240)는 상기 튜브부재(210)의 후미에 후방을 바라보며 좌우 한 쌍으로 마련되며, 상기 제어부가 상기 한 쌍의 물 분출부를 개별적으로 제어함으로써 조향기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 분출부(240)는 상기 튜브부재(210)의 물을 공기 중으로 분출하는 구조인 것을 특징으로 하는 선박용 파력 추진장치.
  11. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항의 선박용 파력 추진장치를 구비한 선박.
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