KR102552700B1 - 풍력추진 시스템 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력추진 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 풍력추진 시스템은, 갑판에 수직하게 마련되는 고정자; 상기 고정자의 외측을 두르도록 원기둥 형태로 마련되는 회전자; 원판으로 이루어지며, 상기 회전자의 개구된 상단부에 설치되는 엔드플레이트; 상기 회전자에 회전 동력을 전달하는 구동부; 및 상기 회전자의 하부에 설치되어 상기 회전자의 횡방향 운동을 억제하는 하부베어링부를 포함하고, 상기 원판은, 섬유 재질의 외판; 섬유 재질의 내판; 및 상기 외판과 상기 내판 사이에 마련되는 코어판으로 구성되는 샌드위치 구조를 가질 수 있다.

Description

풍력추진 시스템 및 이를 구비한 선박{Wind-propelled System and Ship having the same}
본 발명은 풍력추진 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
선박들은 대개 화석연료를 사용하여 추진력을 얻고 있다. 선박에는 스러스터 등을 구동하기 위한 대출력의 엔진이 장착되어 있으며 장거리 운항 시에 대형 선박이 소비하는 연료의 양은 수백 톤에 달하는 것으로 알려져 있다. 이러한 선박들을 운용하는 데는 엄청난 비용이 들며 연료 소비로 인한 오염물질의 배출도 매우 심각한 문제가 되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 선박의 동력원을 다변화하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 추진력의 일부를 전기모터로부터 얻는 전기추진선박 기술이 개발되어 적용되고 있으며, 그 밖에도 선박이 해상에서 경험하는 다양한 환경조건을 이용하여 전기를 얻는 기술들이 개발되고 있다.
더 나아가, 배기를 전혀 발생시키지 않는 자연 에너지로서 태양광, 풍력 등의 활용도 주목을 받고 있다. 특히 풍력의 경우 갑판 상에 돛(Sail) 등과 같은 설비를 설치하여 풍력을 간단하게 추진력으로 바꿀 수 있다는 점에서, 구조가 간단하고 유지 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
또한, 최근에는 일반적으로 알려져 있는 돛과 달리, 동력을 이용해 직접 회전하면서 풍력을 원하는 방향의 추진력으로 변환할 수 있는 로터 설비(일례로 magnus rotor)가 실선에 탑재된 바 있다. 이러한 로터 설비는 갑판에 고정되는 고정자(stator)와, 고정자의 표면과 상면을 두르도록 원기둥 형태로 마련되며 회전속도나 방향이 조절되는 회전자(rotor)로 구성된다.
이러한 로터 설비는 돛과 다르게 풍력을 원하는 추진력으로 가공할 수 있다는 점에서 최근 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 다만 로터 설비는 수 미터의 직경을 갖고 수십 미터의 높이로 이루어지는 대형 기둥 형태인 바, 갑판 내에서의 설치, 선박 움직임에 따른 내구성, 전방 시야 간섭, 제어 등의 관점에서, 아직 해결/개선해야 할 문제들이 상당 수 남아있다.
미국 특허공보 US4602584(1986.07.29, 등록) 공개특허공보 제10-2013-0052024호(2013.05.21, 공개) 공개특허공보 제10-2017-0008205호(2017.01.23, 공개) 등록실용신안공보 제20-0343014호(2004.02.25, 공고) 공개특허공보 제10-2012-0123142호(2012.11.07, 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 회전자의 구조적 성능 향상 및 제작을 용이하게 하고, 엔드플레이트의 경량화를 통한 구조적 안정성 확보할 수 있도록 하는 풍력추진 시스템 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 풍력추진 시스템은, 갑판에 수직하게 마련되는 고정자; 상기 고정자의 외측을 두르도록 원기둥 형태로 마련되는 회전자; 원판으로 이루어지며, 상기 회전자의 개구된 상단부에 설치되는 엔드플레이트; 상기 회전자에 회전 동력을 전달하는 구동부; 및 상기 회전자의 하부에 설치되어 상기 회전자의 횡방향 운동을 억제하는 하부베어링부를 포함하고, 상기 원판은, 섬유 재질의 외판; 섬유 재질의 내판; 및 상기 외판과 상기 내판 사이에 마련되는 코어판으로 구성되는 샌드위치 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 엔드플레이트는, 상기 원판의 중앙부에 일정 크기로 형성되는 관통홀; 및 상기 관통홀을 덮은 상태에서 상기 원판과 볼팅 결합되는 캡을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 외판, 상기 내판 및 상기 코어판은, 상기 원판의 외측 가장자리로부터 상기 원판의 외측 가장자리로부터 상기 관통홀까지 연장되며, 상기 코어판은, 폼 재질로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 외판 및 상기 내판은, 상기 코어판의 두께보다 상대적으로 얇은 두께를 가지며, GFRP 또는 CFRP으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 원판은, 외곽영역, 제1중간영역, 제2중간영역, 제3중간영역, 중앙영역으로 구분되고, 상기 코어판은, 상기 외곽영역에서는 섬유 재질로 형성되고, 상기 제1중간영역에서는 폼 재질로 형성되고, 상기 제2중간영역에서는 섬유 재질로 형성되고, 상기 제3중간영역에서는 폼 재질로 형성되고, 상기 캡이 연결되는 부분인 상기 중앙영역에는 형성되지 않을 수 있다.
구체적으로, 상기 원판은, 외곽영역, 제1중간영역, 제2중간영역, 제3중간영역, 중앙영역으로 구분되고, 상기 외곽영역에서는 섬유 재질의 상기 외판/섬유 재질의 상기 코어판/섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고, 상기 제1중간영역에서는 섬유 재질의 상기 외판/폼 재질의 상기 코어판/섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고, 상기 제2중간영역에서는 섬유 재질의 상기 외판/섬유 재질의 상기 코어판/섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고, 상기 제3중간영역에서는 섬유 재질의 상기 외판/폼 재질의 상기 코어판/섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고, 상기 캡이 연결되는 부분인 상기 중앙영역에서는 섬유 재질의 상기 외판/섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이룰 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 풍력추진 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 풍력추진 시스템은, 회전자의 구조적 성능 향상 및 제작을 용이하게 할 수 있고, 엔드플레이트의 경량화를 통한 구조적 안정성 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템을 구비한 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템의 회전자를 설명하기 위한 일부 사시도이다.
도 4는 도 3의 회전자를 구성하는 단위패널의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 회전자를 구성하는 단위패널의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 회전자를 구성하는 단위패널의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 단위패널의 메인 보강부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 단위패널의 오버랩 타입 결합부를 설명하기 도면이다.
도 9는 단위패널의 플랜지 타입 결합부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템의 엔드플레이트를 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 도 10의 A-A'선을 따라 절단한 원판의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 도 10의 A-A'선을 따라 절단한 원판의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템(1)을 구비한 선박(S)을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템(1)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템(1)은 선박(S)의 갑판에 적어도 하나 이상 구비되어, 동력을 이용해 직접 회전하면서 풍력을 원하는 방향의 추진력으로 변환할 수 있으며, 기초구조물(10), 고정자(20), 회전자(30), 엔드플레이트(40), 디스크(50), 구동부(60), 하부베어링부(70)를 포함할 수 있다.
기초구조물(10)은, 갑판 상에 고정 설치되며, 상부에 고정자(20)가 설치될 수 있다.
고정자(20)는, 갑판 상에 고정되는 기초구조물(10) 상에 수직하게 마련될 수 있으며, 회전자(30)의 축을 이룰 수 있다.
이러한 고정자(20)는, 내부가 비어있는 원기둥 형태의 구조물일 수 있으며, 상부에 구동부(60)가 탑재될 수 있다.
회전자(30)는, 고정자(20)의 외측을 두르도록 원기둥 형태로 마련된 구조물로서, 선박(S)의 갑판에 설치/고정되는 고정자(20)를 축으로 하고, 구동부(60)에 의해 동력이 부가되어 360도 회전할 수 있다. 이때, 선박(S) 주변의 바람과 원기둥 형태의 회전자(30) 간의 유체역학적 간섭으로 인하여, 바람이 선박(S)의 추진력으로 전환될 수 있다.
즉, 회전자(30)는, 구동부(60)의 동력이 디스크(50)를 통해 전달되어 회전될 수 있다. 이때 회전자(30)는, 수직 방향의 중심축인 고정자(20)을 기준으로 회전되면서 일측에서는 증가된 압력이 발생되고 반대측에서는 감소된 압력/흡입이 발생되어, 회전자(30)의 일측과 반대측 각각에 양압과 음압이 발생되어 선박(100)을 이동시키는 힘으로써 추진력을 발생시킬 수 있다.
또한, 회전자(30)의 방향에 따라 양압과 음압이 형성되는 방향은 상이하게 이루어질 수 있으므로, 회전자(30)의 방향이 시계 또는 반시계 방향으로 회전되는 변환을 통해 선박(S)의 운항 방향을 제어할 수도 있다.
물론, 본 실시예의 선박은 회전자(30)의 구동에 의해 추진력이 형성되는 것으로 한정되지 않으며, 종래의 실시예와 조합될 수도 있음은 물론이다. 예를 들어 메인 엔진(도시하지 않음)과 러더 등에 의한 선박(S)의 운항이 메인을 이루는 경우, 회전자(30)가 보조 역할을 수행할 수 있다. 이와 달리 회전자(30)에 의한 작동이 메인으로 이루어지고 메인 엔진과 러더에 의한 선박(S)의 운항이 보조를 이룰 수도 있는 바와 같이, 회전자(30)의 구동은 다양한 상황에서 필요에 따라 수행될 수 있다.
상기한 회전자(30)는, 하부에 설치되는 하부베어링부(70)에 회전 가능하게 연결되고, 고정자(20)의 상부에 설치되는 구동부(60)의 동력을 전달받아 회전력을 부여하는 디스크(50)에 연결될 수 있다.
이러한 회전자(30)는, 상단부가 개구될 수 있으며, 개구된 부분에 엔드플레이트(40)가 설치될 수 있다.
디스크(50)는, 회전자(30)의 내주면에 대응되는 형태, 예를 들어 원판 형태일 수 있으며, 외주면이 회전자(30)의 내주면에 고정 연결될 수 있다. 이러한 디스크(50), 구동부(60)에 연결되어 구동부(60)의 동력을 전달받아 회전자(30)에 회전력을 부여할 수 있다.
구동부(60)는, 고정자(20)의 상부에 설치되고, 디스크(50)에 연결될 수 있다. 이러한 구동부(60)는, 회전자(30)를 회전시킬 수 있는 동력을 발생시켜 디스크(50)를 통해 회전자(30)에 회전력을 전달할 수 있다.
하부베어링부(70)는, 회전자(30)의 하부에 설치될 수 있다. 하부베어링부(70)는, 회전자(30)가 구동부(60)의 동력으로 회전할 때, 횡방향 운동을 억제할 수 있도록 구성될 수 있다.
이하에서는 상기한 풍력추진 시스템(1)에서 회전자(30)와 엔드플레이트(40)의 구성에 대해 도 3 내지 도 12를 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템(1)의 회전자(30)를 설명하기 위한 일부 사시도이고, 도 4는 도 3의 회전자(30)를 구성하는 단위패널(31)의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 3의 회전자(30)를 구성하는 단위패널(31)의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 3의 회전자(30)를 구성하는 단위패널(31)의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 단위패널(31)의 메인 보강부재(313)를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 단위패널(31)의 오버랩 타입 결합부를 설명하기 도면이고, 도 9는 단위패널(31)의 플랜지 타입 결합부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 회전자(30)는, 복수 개의 단위패널(31)의 결합으로 구성될 수 있다.
단위패널(31)은, 유리섬유, 탄소섬유, 또는 다양한 복합소재를 이용하여 일정 폭, 길이, 두께를 갖도록 형성될 수 있으며, 이웃하는 다른 단위패널(31)과 본딩 결합, 볼팅 결합 또는 본딩-볼팅 결합 방식으로 결합 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 단위패널(13)은, 다양한 실시예로 구현될 수 있는데, 일 실시예의 단위패널(31a)을 도 4를 참고하고, 다른 실시예의 단위패널(31b)을 도 5를 참고하고, 또 다른 실시예의 단위패널(31c)을 도 6을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예의 단위패널(31a)은, 외측패널(311), 내측패널(312), 메인 보강부재(313), 제1결합부(314), 제2결합부(315), 보조 보강부재(317)를 포함할 수 있다.
외측패널(311)은, 폭방향으로 회전자(30)의 반지름에 대응되는 곡면 형태를 가지며 길이 방향으로 연장될 수 있다.
내측패널(312)은, 외측패널(311)과 마찬가지로 폭방향으로 회전자(30)의 반지름에 대응되는 곡면 형태를 가지며 길이 방향으로 연장될 수 있다.
이러한 내측패널(312)은, 복수의 곡면부(3121)와 복수의 돌출부(3122)로 이루어질 수 있다.
복수의 곡면부(3121)는, 외측패널(311)에 접착 방식으로 밀착 결합될 수 있다.
복수의 돌출부(3122)는, 내측패널(312)이 회전자(30)의 내측으로 돌출되어 형성될 수 있으며, 복수의 곡면부(3121)와 교호적으로 나란하게 길이 방향으로 연장될 수 있다.
이러한 복수의 돌출부(3122)는, 내측패널(312)의 일부를 외측패널(311)과 일정 간격 이격되도록 하여 형성될 수 있으며, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 다각형 구조를 가질 수 있다.
복수의 돌출부(3122)는, 다각형이 아닌 반구형 구조 등 다양한 구조로 형성될 수 있음은 물론이고, 또한 내측패널(312)의 연장 부분이 아닌 별도로 제작되어 내측패널(312)에 길이 방향으로 설치될 수 있음은 물론이다.
상기한 복수의 돌출부(3122)는, 내측패널(312)과 외측패널(311)에 의해 일정 크기의 공간을 형성하고, 내측패널(312)을 구조적으로 보강하는 역할을 할 수 있다.
메인 보강부재(313)는, 내측패널(312)의 내주면에 길이 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 메인 보강부재(313)는, 돌출부(3122)에 의해 형성되는 공간에 마련될 수 있다.
이러한 메인 보강부재(313)는, 폼 주입 공정으로 형성되는 폼코어일 수 있으며, 돌출부(3122)와 함께 내측패널(312)을 구조적으로 더욱 보강하는 역할을 할 수 있다.
제1결합부(314)는, 단위패널(31a)의 일측 가장자리를 따라 마련될 수 있다.
제1결합부(314)는, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 단위패널(31a)을 이루는 외측패널(311)의 끝단 또는 내측패널(312)의 끝단이 동일 선상으로 연장되어 마련될 수 있다.
어느 하나의 단위패널(31a)의 제1결합부(314)와 이웃하는 다른 어느 하나의 단위패널(31a)의 제1결합부(314)는, 단위패널(31a)의 조립 시 중첩시켜 본딩 결합 방식으로 조립되는 오버랩 타입 결합부일 수 있다.
제2결합부(315)는, 단위패널(31a)의 타측 가장자리를 따라 마련될 수 있다.
제2결합부(315)는, 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 단위패널(31a)을 이루는 외측패널(311)의 끝단 및 내측패널(312)의 끝단이 회전자(30)의 내측으로 절곡 연장되어 마련될 수 있다.
어느 하나의 단위패널(31a)의 제2결합부(315)와 이웃하는 다른 어느 하나의 단위패널(31a)의 제2결합부(315)는, 단위패널(31a)의 조립 시 마주 보게하여 볼팅 결합 또는 본딩-볼팅 결합 방식으로 조립되는 플랜지 타입 결합부일 수 있다.
상기에서, 제2결합부(315)는, 내측패널(312)의 끝단을 회전자(30)의 내측으로 절곡 연장할 때, 절곡되는 부분에 챔퍼(316)가 형성되도록 할 수 있다.
챔퍼(316)는, 내측패널(312)과 외측패널(311)에 의해 일정 크기의 공간을 형성하고, 제2결합부(315)를 구조적으로 보강하는 역할을 할 수 있다.
보조 보강부재(317)는, 챔퍼(316)에 의해 형성되는 공간에 마련될 수 있다.
이러한 보조 보강부재(317)는, 폼 주입 공정으로 형성되는 폼코어일 수 있으며, 챔퍼(316)와 함께 제2결합부(315)를 구조적으로 더욱 보강하는 역할을 할 수 있다.
상기에서, 본 실시예는 제1결합부(314)가 오버랩 타입 결합부이고, 제2결합부(315)가 플랜지 타입 결합부인 것을 설명하였지만, 제1,2결합부(314, 315) 모두 오버랩 타입 결합부로 형성될 수 있음은 물론이다.
이를 통해 본 실시예의 회전자(30)는, 단위패널(31a)을 유리섬유, 탄소섬유, 또는 다양한 복합소재를 이용하여 제작함으로써, 제작 공정의 간소화를 통한 제작비 절감은 물론 경량화를 이룰 수 있다.
또한, 본 실시예의 회전자(30)는, 내측패널(312)에 돌출부(3122)를 형성하고, 돌출부(3122)의 내부에 메인 보강부재(313)를 채움으로써, 내측패널(312)을 구조적으로 보강할 수 있어, 회전자(30)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예의 단위패널(31b)은, 외측패널(311), 내측패널(312), 메인 보강부재(313), 제1결합부(314b), 제2결합부(315), 보조 보강부재(317)를 포함할 수 있다.
다른 실시예의 단위패널(31b)은, 제1결합부(314b)를 제외한 나머지 구성 요소인 외측패널(311), 내측패널(312), 메인 보강부재(313), 제2결합부(315), 보조 보강부재(317)는 전술한 일 실시예의 단위패널(31a)와 동일하여 동일한 도면부호를 사용하였고, 이에 따라 여기서는 설명의 중복을 피하기 위하여 동일 구성 요소 각각에 대한 상세한 설명을 생략하기로 하고, 일 실시예의 단위패널(31a)과 다른 구성 요소인 제1결합부(314b)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
제1결합부(314b)는, 단위패널(31b)의 일측 가장자리를 따라 마련될 수 있으며, 이는 단위패널(31b)의 타측 가장자리를 따라 마련되는 제2결합부(315)와 구성적으로 동일할 수 있다.
즉, 제1결합부(314b)는, 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 단위패널(31b)을 이루는 외측패널(311)의 끝단 및 내측패널(312)의 끝단이 회전자(30)의 내측으로 절곡 연장되어 마련될 수 있다.
어느 하나의 단위패널(31b)의 제1결합부(314b)와 이웃하는 다른 어느 하나의 단위패널(31b)의 제1결합부(314b)는, 단위패널(31b)의 조립 시 마주 보게하여 볼팅 결합 또는 본딩-볼팅 결합 방식으로 조립되는 플랜지 타입 결합부일 수 있다.
또한, 제1결합부(314b)는, 제2결합부(315)와 마찬가지로 내측패널(312)의 끝단을 회전자(30)의 내측으로 절곡 연장할 때, 절곡되는 부분에 챔퍼(316)가 형성되도록 할 수 있고, 챔퍼(316)에 의해 형성되는 공간에 보조 보강부재(317)가 마련될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예의 단위패널(31c)은, 외측패널(311), 내측패널(312c), 메인 보강부재(313), 제1결합부(314c), 제2결합부(315c)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예의 단위패널(31c)은, 전술한 일 실시예의 단위패널(31a)과 비교하여, 외측패널(311)은 동일 또는 유사할 수 있고, 내측패널(312c)의 구성이 다를 수 있는데, 이하에서는 달라지는 구성을 위주로 설명한다.
본 실시예의 내측패널(312c)은, 일 실시예의 내측패널(312)과 동일 또는 유사하게 폭방향으로 회전자(30)의 반지름에 대응되는 곡면 형태를 가지며 길이 방향으로 연장될 수 있으나, 회전자(30)의 내측으로 돌출되어 형성되는 복수의 돌출부(3122c)가 복수의 곡면부(3121c)와 교호적으로 나란하게 폭 방향으로 연장되는 것이 구성적으로 다를 수 있다. 이러한 돌출부(3122c)의 내부 공간에는 일 실시예와 마찬가지로 메인 보강부재(313)가 마련될 수 있다.
또한, 본 실시예의 제1,2결합부(314c, 315c) 각각은, 도 6에 구체적으로 도시하지 않았지만, 일 실시예에 언급한 오버랩 타입 결합부, 플랜지 타입 결합부 또는 이들 결합부의 조합으로 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력추진 시스템(1)의 엔드플레이트(40)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 11은 도 10의 A-A'선을 따라 절단한 원판(41)의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 12는 도 10의 A-A'선을 따라 절단한 원판(41)의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 엔드플레이트(40)는, 회전자(30)의 개구된 상단부에 설치되는 것으로서, 원판(41)과 캡(42)으로 구성될 수 있다.
원판(41)은, 회전자(30)의 직경보다 큰 직경을 가지며, 중앙부에 일정 크기의 관통홀(411)이 형성되는 도넛 형태일 수 있다.
캡(42)은, 관통홀(411)을 밀폐시킬 수 있는 크기를 가지며, 관통홀(411)을 덮은 상태에서 원판(41)과 볼팅 결합될 수 있다.
본 실시예의 원판(41)은, 코어재료로 폼 재질 및/또는 섬유 재질인 샌드위치 구조로 형성될 수 있으며, 이하에서 구체적으로 설명한다.
상기한 원판(41)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 외판(41a), 내판(41b), 외판(41a)과 내판(41b) 사이에 마련되는 코어판(41c)으로 구성되는 샌드위치 구조로 형성될 수 있다.
외판(41a)은, 제1두께를 가지며, 원판(41)의 외측 가장자리로부터 관통홀(411)까지 연장될 수 있다.
외판(41a)은, 섬유 재질, 예를 들어 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 또는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 재질로 형성될 수 있다.
외판(41a)은, GFRP-4AXIS 5t일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
내판(41b)은, 제1두께와 동일 또는 유사한 제2두께를 가지며, 원판(41)의 외측 가장자리로부터 관통홀(411)까지 연장될 수 있다.
내판(41b)은, 섬유 재질, 예를 들어 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 또는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 재질로 형성될 수 있다.
내판(41b)은, GFRP-4AXIS 5t일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
코어판(41c)은, 제1,2두께보다 두꺼운 제3두께를 가지며, 원판(41)의 외측 가장자리로부터 관통홀(411)까지 연장될 수 있다.
코어판(41c)은, 폼 재질, 예를 들어 PET-Foam 재질로 형성될 수 있다.
코어판(41c)은, PET-Foam 20t일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기한 원판(41)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 외판(41a), 내판(41b), 외판(41a)과 내판(41b) 사이에 마련되는 코어판(41c)으로 구성되는 샌드위치 구조로 형성될 수 있다.
외판(41a)은, 제1두께를 가지며, 원판(41)의 외측 가장자리로부터 관통홀(411)까지 연장될 수 있다.
외판(41a)은, 섬유 재질, 예를 들어 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 재질로 형성될 수 있다.
외판(41a)은, 반지름 방향 GFRP-UD 5t일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
내판(41b)은, 제1두께와 동일 또는 유사한 제2두께를 가지며, 원판(41)의 외측 가장자리로부터 관통홀(411)까지 연장될 수 있다.
내판(41b)은, 섬유 재질, 예를 들어 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 재질로 형성될 수 있다.
내판(41b)은, 반지름 방향 GFRP-UD 5t일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
코어판(41c)은, 제1,2두께보다 두꺼운 제3두께를 가지며, 원판(41)의 외측 가장자리로부터 캡(42)의 연결부분까지 연장될 수 있다.
코어판(41c)은, 섬유 재질과 폼 재질이 교호적으로 배치되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 코어판(41c)은, 원판(41)을 외곽영역(R1), 제1중간영역(R2), 제2중간영역(R3), 제3중간영역(R4), 중앙영역(R5)으로 구분할 경우, 외곽영역(R1)에서는 섬유 재질로 형성되고, 제1중간영역(R2)에서는 폼 재질로 형성되고, 제2중간영역(R3)에서는 섬유 재질로 형성되고, 제3중간영역(R4)에서는 폼 재질로 형성되고, 중앙영역(R5)에는 형성되지 않는다. 여기서, 원판(41)의 중앙영역(R5)은 캡(42)이 연결되는 부분일 수 있다.
외곽영역(R1)에 형성되는 코어판(41c)은 섬유 재질, 예를 들어 원주 방향 GFRP-UD 15t로 형성될 수 있다.
제1중간영역(R2)에 형성되는 코어판(41c)은 폼 재질, 예를 들어 Foam 15t로 형성될 수 있다.
제2중간영역(R3)에 형성되는 코어판(41c)은 섬유 재질, 예를 들어 반지름 방향 GFRP-UD 15t로 형성될 수 있다.
제3중간영역(R4)에 형성되는 코어판(41c)은 폼 재질, 예를 들어 Foam 10t로 형성될 수 있다. 여기서, 제3중간영역(R4)에 형성되는 코어판(41c)의 두께는 다른 영역에 형성되는 코어판(41c)의 두께보다 작을 수 있다.
상기에서, 코어판(41c)의 두께를 15t 또는 10t로 수치 한정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 수치에 한정되지 않음은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 원판(41)은, 외곽영역(R1)에서는 섬유 재질의 외판(41a)/섬유 재질의 코어판(41c)/섬유 재질의 내판(41b)이 적층된 구조를 이루고, 제1중간영역(R2)에서는 섬유 재질의 외판(41a)/폼 재질의 코어판(41c)/섬유 재질의 내판(41b)이 적층된 구조를 이루고, 제2중간영역(R3)에서는 섬유 재질의 외판(41a)/섬유 재질의 코어판(41c)/섬유 재질의 내판(41b)이 적층된 구조를 이루고, 제3중간영역(R4)에서는 섬유 재질의 외판(41a)/폼 재질의 코어판(41c)/섬유 재질의 내판(41b)이 적층된 구조를 이루고, 중앙영역(R5)에서는 섬유 재질의 외판(41a)/섬유 재질의 내판(41b)이 적층된 구조를 이룰 수 있다.
본 발명의 풍력추진 시스템(1)은, 상기한 바와 같이, 회전자(30), 엔드플레이트(40) 각각에 대해 다양한 실시예로 설명하였는 바, 각 구성에 대한 실시예에 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 풍력추진 시스템 10: 기초구조물
20: 고정자 30: 회전자
31, 31a, 31b, 31c: 단위패널 311: 외측패널
312, 312c: 내측패널 3121, 3121c: 곡면부
3122, 3122c: 돌출부 313: 메인 보강부재
314, 314b, 314c: 제1결합부 315, 315c: 제2결합부
316: 챔퍼 317: 보조 보강부재
40: 엔드플레이트 41: 원판
41a: 외판 41b: 내판
41c: 코어판 411: 관통홀
42: 캡 50: 디스크
60: 구동부 70: 하부베어링부
R1: 외곽영역 R2: 제1중간영역
R3: 제2중간영역 R4: 제3중간영역
R5: 중앙영역 S: 선박

Claims (7)

  1. 갑판에 수직하게 마련되는 고정자;
    상기 고정자의 외측을 두르도록 원기둥 형태로 마련되는 회전자;
    원판으로 이루어지며, 상기 회전자의 개구된 상단부에 설치되는 엔드플레이트;
    상기 회전자에 회전 동력을 전달하는 구동부; 및
    상기 회전자의 하부에 설치되어 상기 회전자의 횡방향 운동을 억제하는 하부베어링부를 포함하고,
    상기 원판은,
    섬유 재질의 외판;
    섬유 재질의 내판; 및
    상기 외판과 상기 내판 사이에 마련되는 코어판으로 구성되는 샌드위치 구조를 갖으며,
    상기 원판은,
    외곽영역, 제1중간영역, 제2중간영역, 제3중간영역, 중앙영역으로 구분되고,
    상기 코어판은,
    상기 외곽영역에서는 섬유 재질로 형성되고,
    상기 제1중간영역에서는 폼 재질로 형성되고,
    상기 제2중간영역에서는 섬유 재질로 형성되고,
    상기 제3중간영역에서는 폼 재질로 형성되고,
    캡이 연결되는 부분인 상기 중앙영역에는 형성되지 않는 풍력추진 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔드플레이트는,
    상기 원판의 중앙부에 일정 크기로 형성되는 관통홀; 및
    상기 관통홀을 덮은 상태에서 상기 원판과 볼팅 결합되는 캡을 더 포함하는 풍력추진 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외판, 상기 내판 및 상기 코어판은,
    상기 원판의 외측 가장자리로부터 상기 관통홀까지 연장되며,
    상기 코어판은,
    폼 재질로 형성되는 풍력추진 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 외판 및 상기 내판은,
    상기 코어판의 두께보다 상대적으로 얇은 두께를 가지며,
    GFRP 또는 CFRP으로 형성되는 풍력추진 시스템.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서, 상기 원판은,
    외곽영역, 제1중간영역, 제2중간영역, 제3중간영역, 중앙영역으로 구분되고,
    상기 외곽영역에서는 섬유 재질의 상기 외판, 섬유 재질의 상기 코어판, 섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고,
    상기 제1중간영역에서는 섬유 재질의 상기 외판, 폼 재질의 상기 코어판, 섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고,
    상기 제2중간영역에서는 섬유 재질의 상기 외판, 섬유 재질의 상기 코어판, 섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고,
    상기 제3중간영역에서는 섬유 재질의 상기 외판, 폼 재질의 상기 코어판, 섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루고,
    상기 캡이 연결되는 부분인 상기 중앙영역에서는 섬유 재질의 상기 외판, 섬유 재질의 상기 내판이 적층된 구조를 이루는 풍력추진 시스템.
  7. 제1항 내지 제4항, 제6항 중 어느 한 항에 따른 상기 풍력추진 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.
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