KR20000036187A - 블레이드들이 연속적으로 자동 방향설정이 이루어지는 수직방향및 횡방향유동을 가진 항해용 추진기 - Google Patents

블레이드들이 연속적으로 자동 방향설정이 이루어지는 수직방향및 횡방향유동을 가진 항해용 추진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판(12)을 지지하는 블레이드(1)에 의해 지지되고 수직축주위에서 회전운동하는 복수개의 블레이드(1)들로 구성되고, 상기 판(2)은 단일 블레이드(1)의 회전운동에 대하여 독립적으로 수직축주위에서 회전운동하며, 블레이드들이 연속적으로 자동 방향설정기능을 가진 수직축 및 횡방향유동 항해용 추진기에 관련되며, 판(2)을 지지하는 상기 블레이드(1)의 회전운동을 위한 모터(4)로 구성되고, 자신의 수직축주위에서 각각의 상기 블레이드(1)의 회전운동을 위한 각각의 블레이드(1)의 고정된 펄스전기모터(10)로 구성되며, 판(2)을 지지하는 상기 블레이드(1)와 연결된 로터몸체(3)에 의해 지지되는 회전축(17)으로 구성되고, 상기 판위에서 스핀들(15)들은 서로에 대해서 그리고 상기 회전축(17)에 대해서 동심축을 이루며 제공되고, 독립적으로 상기 회전축(17)과 회전가능하게 연결되며, 상기 스핀들(15)의 개수가 단일 블레이드(1)의 개수와 일치하고, 다른 블레이드들에 대해 독립적으로 관련 블레이드(1)의 회전운동이 가능하도록 서로에 대해 독립적으로 회전운동하는 상기 스핀들(15)로 구성되며, 로터몸체(3)내에서 그리고 각각의 스핀들(15)의 내부 및 외부단부들 위에서 한쪽 단부를 가지고 상기 로터몸체(3) 외부에서 한쪽 단부를 가지는 상기 회전축(17) 및 스핀들(15)로 구성되고, 블레이드(1)의 축 및 관련 전기모터(10)의 축위에서 관련 전기모터(10)로 부터 관련 회전운동의 블레이드(1)까지 운동을 전달하기 위해 제공되는 제 1 운동전달수단(13,14,18,19)으로 구성되며, 상기 제 1 운동전달수단(13,14,18,19)으로 운동을 전달하기 위해 해당 운동전달수단(12,20)으로 구성되고, 운전자와 추진기 전자제어유니트(32)사이의 한 개의 인터페이스 유니트로 구성되며, 전체 작동범위에 대하여 가장 양호한 성능의 작동상태를 얻기 위해 관련 블레이드의 위치 및 방향설정이 이루어지도록 상기 전자제어유니트(32)에 의해 상기 전기모터(10)들이 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

블레이드들이 연속적으로 자동 방향설정이 이루어지는 수직방향 및 횡방향유동을 가진 항해용 추진기{VERTICAL AXIS AND TRANSVERSAL FLOW NAUTICAL PROPULSOR WITH CONTINUOUS SELF-ORIENTATION OF THE BLADES}
공지된 것처럼, 구조적으로 단순하고 유체역학적으로 시험을 거쳐 이용가능한 다수의 서로 다른 종류를 고려해볼 때 수평축 추진기에 의한 기계식 추진기가 가장 흔한 추진장치이다.
그러나 상기 종류의 장치를 이용하면 다음과 같은 위험한 사항들이 발견된다:
1) 제한된 최적 범위(규정속도에 대해서만 양호한 효율을 가짐)
2) 가시적인 와류 요동, 원심력 및 접선력의 높은 수치(눈에 띄는 에너지손실이 용이하게 발견됨)
3) 선체 효과(hull effect)에 기인한 성능저하(선체상에서 단열되고 장착되는 추진기의 특징이 크게 손상됨)
상기 불리한 특징들을 감소시키기 위해 실제적이고 신규한 추진방법이 시도되었다.
특히, 높은 정도의 정숙도를 요구하는 경우에 있어서, 진행방향에 대해 수직을 이루는 블레이드(blade)축을 가진 수직축 추진기들이 개발되었다. 유동은 블레이드 지지 디스크(blade support disc)와 횡방향으로 가로질러 이동하고, 약간 벗어난다: 해양 포유류의 지느러미에 기인하여 운동중에 동일한 운동학적 기능을 순간적으로 수행하는 것에 대하여, 유체에 대한 최종결과(주위환경에서 적응진화의 결과)는 다르지 않다.
상기 추진장치상에서 해양분지내에서 실험이 이루어지는 동안 정해진 방법으로 새로운 종류의 추진기의 성능에 직접 영향을 주고, 유체기계 성능 및 그 유연성을 눈에 띄게 증가시키는 특징들이 도출되었다.
무엇보다도, 블레이드들 사이의 형성효과, 블레이드 갯수, 최대 충격각, 블레이드 지지 디스크의 궤도선 및 블레이드의 최대 현사이의 비율, 현(chord)대 블레이드 연장비, 유체역학적인 블레이드 프로파일의 모양이 언급될 수 있다.
미국특허출원 제 US-A-1 823 169 호의 수직 블레이드 추진기의 제 1 형태에 의하면, 헤드모터(head motors)들이 로터판(rotor plate)과 고정상태로 운동하는 수직 블레이드 추진기가 공개된다.
현재 공지된 수직축 추진기들은 회전운동하고, 회전하는 디스크에 의해 지지되는 복수개의 블레이드들을 가지고, 상기 디스크의 운동 및 블레이드의 회전운동은 단일 모터 및 기계식 링크(link) 조립체에 기인한다. 문헌 제 FR-A-2 099 178 호에 상기 추진기의 예들이 공개된다.
일반적으로 말해서, 정해진 형상을 가지고 회전시 고정되는 각운동 위치설정 곡선의 기저부에서 기계적인 운동학적 기구에 의해 블레이드의 방향설정이 제어된다.
또한 블레이드들은 발생할 수 있는 모든 상황 및 위치에 대해서 최적효율을 얻을 수 없는 대칭 프로파일을 특징으로 한다.
또한 블레이드들의 내재된 특징을 고려해 볼 때, 공지된 수직축 추진기들은 해상침투수단으로 이용할 수 없다.
공지된 수직축 추진기들은 싸이클로이드(cycloidal) 또는 트로코이드(trocoidal) 형태이다.
본 발명은 블레이드(blade)들이 연속적으로 자동 방향설정이 이루어지는 수직방향 및 횡방향유동을 가진 항해용 추진기(nautical propulsor)에 관련된다.
특히 본 발명은 서로 다른 작동상태에서 최대 유체기계효율을 만족시킬 수 있는 상기 형태의 항해용 추진기에 관련된다.
도 1 은 본 발명에 따라, 항해용 추진기의 실시예 또는 블레이드들의 운동을 도시하는 개략도.
도 2 는 본 발명에 따라 해양용 추진기의 실시예에 대한 횡방향 부분단면도.
도 3 은 본 발명에 따라 해양용 추진기를 제어하는 전기-유압회로의 선도.
* 부호 설명
1 ... 블레이드 2 ... 판
5 ... 구동벨트 6,7 ... 풀리
8 ... 나사 10,11 ... 전기-유압회로 유니트
14 ... 구동벨트 15 ... 수직 스핀들
22 ... 탱크 23 ... 가변 유량펌프
29 ... 유입튜브 31 ... 매니폴드
32 ... 전자제어회로 33 ... 각속도센서
34 ... 추진기 진행속도센서
상기 프레임구조에 있어서, 본 발명에 따르면, 상기 단점들을 해결가능하고 항상 서로 다른 작동조건에 있어서 최대 유체기계효율을 만족시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 의해 블레이드들이 수직축 주위를 회전하는 동안 형성된 각으로 블레이드 축주위에서 독립적으로 각각의 블레이드를 회전가능하다.
본 발명에 따르면, 표면수단 또는 침투수단 상에서 이용되는 수직축 항해용 추진기(즉 진행방향에 대하여 수직을 이루는 지지면의 축을 가진 추진기)가 제공되고, 블레이드 베어링 디스크(blade bearing disc)의 궤도운동을 따라 블레이드들의 방향설정이 제어되고 최대 유체기계효율 기준에 따라 자동 프로그램이 가능한 방법을 특징으로 한다.
본 발명의 추진기는 고정점으로 부터 전체 속도 범위내에서 전형적으로 운항체가 고속으로 시동될때(정해진 위치에서 견인작동시 높은 추력이 개시될 때) 다양하게 이용가능하고, 본 발명에 따르면, 가능한 형상들을 고려해볼 때 본 발명의 효율들이 공지된 추진기의 효율보다 더 높다.
종래기술의 프로펠라(propeller)들 및 방위 추진기에 대하여, 본 발명에 따르면 추력을 360°도로 회전가능하고, 동시에 조정작용을 수행가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 블레이드상의 수격현상(cavitation)이 방지되도록 실시되고, 종래기술의 프로펠러들보다 수명이 더 길다.
따라서 본 발명의 목적은 판을 지지하는 블레이드에 의해 지지되고 수직축 주위에서 회전운동하는 복수개의 블레이드들로 구성되고, 상기 판은 단일 블레이드의 회전운동에 대하여 독립적으로 수직축 주위에서 회전운동하며, 블레이드들이 연속적으로 자동 방향설정기능을 가진 수직축 및 횡방향유동 항해용 추진기에 판을 지지하는 상기 블레이드의 회전운동을 위한 모터로 구성되고, 자신의 수직축주위에 각각의 상기 블레이드의 회전운동을 위한 각각의 블레이드의 고정된 펄스전기모터로 구성되며, 판을 지지하는 상기 블레이드와 연결된 로터몸체에 의해 지지되는 회전축으로 구성되고, 상기 판위에서 스핀들은 서로에 대해서 그리고 상기 회전축에 대해서 동심축을 이루며 제공되고, 독립적으로 상기 회전축과 회전가능하게 연결되며, 상기 스핀들의 갯수가 단일 블레이드의 갯수와 일치하고, 다른 블레이드들에 대해 독립적으로 관련 블레이드의 회전운동이 가능하도록 서로에 대해 독립적으로 회전운동하는 상기 스핀들로 구성되며, 로터몸체내에서 그리고 각각의 스핀들의 내부 및 외부 단부들 위에서 한쪽 단부를 가지고 상기 로터몸체 외부에서 한쪽 단부를 가지는 상기 회전축 및 스핀들로 구성되고, 블레이드의 축 및 관련 전기모터의 축위에서 관련 전기모터로 부터 관련 회전운동의 블레이드까지 운동을 전달하기 위해 제공되는 제 1 운동전달수단으로 구성되며, 상기 제 1 운동전달수단으로 운동을 전달하기 위해 해당 운동전달수단으로 구성되고, 운전자와 추진기 전자제어유니트 사이의 한 개의 인터페이스 유니트로 구성되며, 전체 작동범위에 대하여 가장 양호한 성능의 작동상태를 얻기 위해 관련 블레이드의 위치 및 방향설정이 이루어지도록 상기 전자제어유니트에 의해 상기 전기모터들이 제어되는 특징을 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 각각의 고정된 전기펄스모터 및 관련 운동전달수단 사이에 전기-유압 유니트가 제공되는 것이 선호된다.
본 발명에 따르면, 더 많은 갯수의 블레이드들을 제공가능할지라도, 4개 및 7개의 선호적으로 5개 또는 7개의 블레이드 사이에 적어도 3개의 블레이드들이 제공된다.
본 발명에 따르면, 상기 블레이드들은 비대칭측면구조를 가진다.
상기 전달수단은 미끄럼효과가 전혀 발생하지 않는 수단으로 구성되는 것이 선호된다.
특히, 상기 운동전달수단은 회전몸체에 대하여 외부에 위치한 회전축 부분상에서 관련 스핀들에 의해 지지되는 제 2 치형구조 풀리와 관련 전기모터 또는 유압유니트의 축상에 제공된 제 1 치형구조 풀리로 구성될 수 있고, 상기 풀리들은 완전 구동벨트 또는 체인에 의해 서로 연결되며, 또한 상기 로터몸체 내부에서 한쪽 단부상에서 관련스핀들에 의해 지지되는 제 3 치형구조 풀리로 구성되고, 회전하는 블레이드의 축에 의해 지지되는 제 4 치형구조 풀리로 구성되며, 상기 제 3 및 제 4 치형구조풀리들은 제 2 구동벨트 또는 제 2 체인에 의해 연결된다.
여러 가지 수단들사이의 전달비는 1:1 이다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 전기 펄스모터는 스텝핑모터들이다.
본 발명에 따르면, 회전몸체에 대한 운송체의 진행속도, 판을 지지하는 블레이드의 회전속도, 블레이드들의 위치를 나타내는 센서 또는 변환기가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 판을 지지하는 블레이드와 로터몸체를 작동시키는 상기 모터는 전기모터 또는 열적 모터이다.
본 발명의 도면들을 참고하여, 선호되는 실시예에 의해 상세히 설명되지만 제한되지 않는다.
도면에 있어서 회전하는 5개의 블레이드가 제공되고, 본 발명에 따른 추진기의 실시예가 도시된다.
그러나 블레이드의 갯수 및 크기는 변화될 수 있고 항상 본 발명의 범위내에 있다.
청구범위 제 1 항 내지 제 3 항을 참고할 때, 본 발명에 따른 해양용 추진기에 대한 실시예의 구성 및 작동이 설명된다.
제 1 도에 있어서 구체적으로 5개의 블레이드들인 블레이드(1)의 작동계획이 도시되고, 이들은 판(2)을 지지하는 블레이드(1)의 원주를 따라 동일간격을 이루고, 상기 판(2)은 각속도()를 가지고 호전한다.
블레이드(1)들의 회전 원리가 다음에 설명된다.
도 1 에서 알 수 있듯이, 블레이드(1)의 측면은 비대칭형이고, 내부면 및 외부면 모두에서 곡률을 가지며, 모든 위치에서 최대 유체기계효율을 가지고, 연속적으로 자체회전운동이 가능하여, 시스템은 유체기계의 최적화기준에 따른 요구조건들을 만족시킬 수 있고, 해상수단의 적은 보수유지 및 장시간의 이용을 위한 기계적 특성(병진운동 부품들의 균형상태의 상실)하에 신뢰성을 가지고, 운동학적 특성하에서 다용도를 가진다.
특히 도 2 를 참고할 때 본 발명의 설명에 따라 실시되는 추진기의 구조가 도시된다.
판(2)을 지지하는 블레이드(1)는 (도 3 의) 모터(4)의 작동에 의해 그리고, 두 개의 풀리(pulleys)(6,7)들 사이에 위치하고 완전한 구동벨트(5)의 삽입에 의해 회전체(3)를 따라 회전운동한다.
돌출부 및 나사(8)들에 의해 각각의 블레이드(1)들이 판(2)에 결합된다.
블레이드(1)들의 갯수와 동일한 갯수의 전기-유압회로유니트(10,11)들이 고정된 프레임상에 장착된다.
상기 전기-유압유니트들은 시스템의 고정부품으로 구성되고, 관련 유압유니트(11)를 구동하는 펄스전기모터(pulse electric motor)(10)로 구성된다.
전기-유압유니트(10,11)의 하부에서 지지되는 치접상태의 기어(12)가 구동벨트(14)에 의해 또다른 기어(13)에 연결되고, 베어링(bearing)(16)을 통해 수직축(17) 주위에서 회전운동하는 수직 스핀들(spindle)(15)에 의해 지지된다.
상기 수직축(17)은 치접상태의 해당 바퀴(18)를 지지하고, 벨트(19)에 의해 블레이드(1)의 회전스핀들(21)과 일체구조를 이루는 기어(20)에 상기 바퀴가 연결된다.
상기 방법에 의해 블레이드 자신의 축상에서 고정된 유니트(10,11)는 블레이드(1)를 회전시키고, 블레이드는 동시에 몸체(3)의 판(2)과 함께 자유롭게 회전한다.
각각의 블레이드(1)에 대한 각각의 유니트(10,11)는 소요 장치와 유사한 변속장치에 동심축의 스핀들에 의해 지지되고 치접상태를 이루는 관련 기어(13,18)들을 제공하고, 모든 스핀들은 독립적으로 축(17)들 주위를 회전한다.
구체적으로 제 3 도를 참고할 때, 본 발명의 선호되는 실시예의 전기-유압회로는 다음 부품들을 가진다.
－ 가변 유량 펌프(23),
－ 제어되는 체크 밸브(24)
－ 유압을 조절하는 올레오다이나믹 그룹(oledynamic group)(25)
－ 가열기/열교환기(26)
－ 제어되는 양방향 안전밸브(27)
－ 분배기(28)
－ 블레이드(1) 갯수와 동일한 유입튜브(29)
－ 각각의 블레이드(1)를 위한 전기-유압 액츄에이터(11)
－ 상기 액츄에이터(11)들을 위한 귀환튜브(30)
－ 매니폴드(manifold)(31)
－ 전기 또는 흡열 모터(4)
－ 상기 모터(4)에 의해 회전되고 판(2)을 지지하는 블레이드(1)
－ 시스템을 위한 전자제어회로(32)
－ 상기 판(2)을 위한 각속도 센서(33)
－ 추진기 진행속도 센서(34)
－ 각각의 상기 액츄에이터(11)들에 대한 스텝핑 모터(10)
가변유량펌프(23)는 탱크(22)로 부터 유압유를 흡입하여 분배기(28)로 보낸다. 제어된 체크 밸브(24)에 의해 역유동이 방지된다. 올레오다이나믹그룹(25) 및 가열기/열교환기(26)는 밸브(24) 및 액츄에이터(11) 사이의 유압회로 부분내에서 유압유의 온도 및 압력을 일정하게 유지하고, 상기 가열기/열교환기(26)는 특히 최적작동온도에 도달하도록 유압유를 가열하고, 러닝(running) 작동이 이루어지는 동안 유압유로 부터 열을 빼앗는다. 제어되는 양방향 체크밸브(27)는 후방에 위치한 회로에 의해 요구되는 유동율변화를 제어한다. 전기-유압 액츄에이터들과 결합하는 유입튜브(29)들에 분배기(28)에 의해 유압유가 전달된다. 각각의 상기 액츄에이터(11)는 해당 블레이드(1)의 방향을 설정한다. 다음에 유압유는 매니폴드(31)를 향해 상기 액츄에이터(11)의 귀환 튜브(30)들로 보내지고, 최종적으로 탱크(22)로 귀환된다. 각각의 상기 액츄에이터(11)들 및 결과적으로 해당 블레이드(1)의 운동은 관련 스텝핑모터(10)에 의해 제어된다.
상기 각각의 스텝핑 모터들의 구동신호들은 시스템제어 전자유니트(32)로 부터 발생되어, 센서(33,34) 및 위치 변환기(35)로 부터 발생된 신호들의 함수로서 매시간 추진기의 유체기계효율을 최적화하도록 블레이드(1)의 방향설정이 이루어지도록 처리한다.
시스템제어 전자유니트(32)는 필수적으로 블레이드(1)의 갯수와 동일한 갯수로 한 세트(set)의 전자제어보드를 포함하고, 각각의 유니트는 블레이드(1)와 관련한 스텝핑모터(10)를 제어하며, 상기 전자유니트는 시스템 전자장치의 지구적 관리를 위한 전자제어보드를 포함한다. 각각의 상기 블레이드 제어보드는 다음 구성부품들로 구성된다;
－ DSP(Digital Signal Processor)와 같은 한 개(또는 두 개이상의) 중앙처리유니트
－ 상기 중앙처리유니트에 의해 수행되는 프로그램을 보관하는 한 개(또는 두 개이상의) 비휘발성 메모리,
－ 처리되는 임시 데이타를 보관하는 한 개(또는 두 개이상의) 휘발성 메모리,
－ 시스템 전자장치 지구적 관리 보드와 상호작용하는 입/출력 인터페이스
－ 스텝핑모터와 상호작용하고, 상기 시스템전자장치 지구적관리보드와 상호작용하거나 구동시키는 신호를 발생시키기 위한 장치
－ 구동신호들을 스텝핑모터(10)에 적응시키거나 제어신호들 및 작동조정신호들을 스텝핑모터(10)와 상호작용시키기 위한 입/출력 인터페이스
－ 예를 들어 전압공급 조절회로 및 시계회로와 같은 보조회로들.
상기 시스템전자 지구적관리보드는 사실상 다음의 구성부품들로 구성된다.
－ DSP(Digital Signal Processor)와 같은 한 개(또는 두 개이상의) 중앙처리유니트
－ 상기 중앙처리유니트에 의해 수행되는 프로그램을 보관하는 한 개(또는 두 개이상의) 비휘발성 메모리
－ 처리중인 임시 데이타를 보관하기 위한 한 개(또는 두 개이상의) 휘발성 메모리
－ 상기 블레이드 전자제어보드와 상호작용하는 입/출력 인터페이스
－ 센서(33,34)들로 부터 발생하는 신호들을 적응 및/또는 제어신호들 및 작동조절 신호들을 센서(33,34), 변환기(35) 및/또는 전자 또는 열적 모터(4)와 상호작용하는 입/출력 인터페이스
－ 예를 들어 추진기 작동 특성 데이타를 표시하고, 소요 추력방향에 관한 정보를 받아들이며 작동으로 부터 수동작동으로 변환하고 그 반대로도 변환하기 위해 운전자와 상호작용하는 장치들에 연결하기 위한 입/출력 인터페이스
－ 전압공급조정회로 및 시계회로와 같은 보조회로들.
시스템 제어 전자유니트(32)에 의해 수행되는 프로그램은 추진기의 최적 유체기계효율을 제공하기 위해 매시간 블레이드 방향 설정원리를 실시하는 처리 알고리듬(processing algorithm)에 기초한다. 상기 원리들이 도 1 을 참고로 하여 다음에 설명된다.
수직축 추진기들은 로터(rotor)의 주축의 병진운동에 의해 상기 로터 주축 주위에서 추진기들의 회전운동이 이루어지는 동안 야기되는 운동시 블레이드 축들에 의해 공간적으로 도시되는 경로를 특징으로 한다. 전진속도(Va)대, 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전 각속도()에 해당하는 블레이드축들의 반경방향 속도의 비율()에 의해 상기 경로가 형성되고, 블레이드 축들과 로터주축사이의 거리(R)가 도시된다(= Va/R).
수직축 추진기 유체기계 작동의 특징을 가진 제 2 매개변수는 작동중 블레이드(1)가 유체와 만나는 각도이고, 다음에서 진행각()으로 기술된다. 기능적으로 진행각()에 의존하고, 수직축 추진기 유체기계작동의 특징을 나타내기 위해 진행각() 대신에 고려될 수 있는 양은 블레이드 각()이고, 블레이드 각()은 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 진행각 및 트레일링(trailing)각을 연결하는 선과, 블레이드 윤곽 현의 선사이의 각도로서 정의된다.
각각의 블레이드(1)에 대하여, 추진기 최대기계효율에 따라, 진행각()의 크기 및 상기 블레이드 각()의 크기는 기능적으로 세가지 매개변수들에 의존한다. 극좌표계내에서 블레이드 축위치를 결정하는 각도(), 값(), 수상(또는 수중)장치의 종방향축에 대한 추진기 추력방향을 결정하는 각도(). 두 개의 매개변수(,)의 크기는 각각의 블레이드(1)의 진행각()(또는 블레이드 각도())을 제공하는 모든 기능들에 대해 공통이다. 대신에, 매개변수()의 크기는 동일한 극좌표계내에서 고려되는 각각의 블레이드(1)에 대해 변화하고, 각각의 블레이드(1)에 대한 오프셋(offset)을 단순히 더하여, 각각의 블레이드(1)의 위치를 계산가능한 한 개의 위치변환기(35)로 부터 구해진다. 상기 매개변수(,,)의 순간값에 의존하는 함수를 계산하거나 비휘발성 메모리내에서 상기 매개변수(,,)의 순간값에 의존하고, 엔코더(encoder)에 의해 실시되는 위치가 저장된 크기()를 판독하여, 시간 신호로 결정되는 매순간에 시스템제어 전자유니트(32)에 의해 수행되는 프로그램은 추진기 최대유체기계효율에 해당하는 진행각()의 크기(또는 블레이드 각()의 크기)를 계산한다.
추진기 최대유체기계효율에 해당하고, 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전각속도()의 값을 적절히 수정하여 값()은 각각의 값(Va)에 대해 최적화된다. 시간신호에 의해 결정되는 매시간에, 상기 매개변수(Va)의 순간값에 의존하는 함수를 계산하거나 비휘발성 메모리내에서 상기 매개변수(Va)의 순간값에 의존하고 엔코더에 의해 실시되는 위치가 저장된 크기()를 판독하여 시스템제어전자유니트(32)에 의해 수행되는 프로그램은 추진기최대유체기계효율에 해당하는 값()을 계산한다.
따라서 시스템 제어전자유니트(32)에 의해 수행되는 프로그램은 실제로 다음 단계들로 구성된다:
－ 입력데이타로서 블레이드 축위치를 나타내는 각()의 크기를 입력하고, 변환기(35)로 부터 발생한 신호를 처리하여 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전각속도()의 크기를 발생시키고, 센서(33)로 부터 로터주축의 진행속도(Va)의 크기를, 센서(34)로 부터 조작자와 상호작용하기 위한 적합한 장치로 부터 수상-(수중)장치의 종방향축에 대해 추진기추력방향을 나타내는 각()의 크기를 입력하며,
－ 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전각속도()의 크기를 계산하고, 추진기 최대유체기계효율에 따라 진행속도(Va)의 크기에 의존하는 값()을 계산하며,
－ 추진기 최대유체기계효율에 따라 블레이드 축위치를 나타내는 각()의 크기, 소요 추진기 추력방향을 나타내는 각() 및 (처리되는) 비율()에 의존하는 진행각()(또는 상기 블레이드 각())의 크기를 계산하고,
－ 계산된 진행각()(또는 블레이드 각())에 따라 블레이드(1)의 방향설정을 위한 관련 스텝핑모터(10)에 대해 적절한 제어신호를 전달하며,
－ 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전각속도()와 계산된 값을 일치시키기 위해 전기 또는 열적 모터(4)에 적절한 제어신호를 전달한다.
블레이드 제어보드상의 중앙처리유니트가 구성될 때, 각속도()를 계산하기 위해 모든 블레이드(1)들에 대해 공통으로 처리하는 작업은 시스템전자 지구적 관리보드에 의해 수행될 수 있는 것이 분명하다.
결과적으로 수상-(또는 수중)장치의 가속위상 및 감속위상시(및) 및를 조절하기에 적합한 함수가 상기 프로그램에 제공된다.
로터몸체(3)내에 위치하고 치형 바퀴(13)가 스핀들(21)을 지지하는 관련 블레이드(1)의 유성기어(20)를 회전시킨다.
블레이드(1)로서 작동하는 로터몸체(3)가 외부의 모터(4)(전기 또는 열적 모터)에 의해 회전된다. 디스크(2)를 지지하는 블레이드(1) 및 각각의 블레이드의 방향각사이의 관련속도의 동기화는 추진기성능에 매우 중요하다.
로터의 가장 적합한 회전속도 및 매시간의 궤도면내의 블레이드의 가장 양호한 기하학적 배치가 장치의 진행속도에 의해 결정된다. 기계적 시스템에 의해 얻어질 수 없는 비대칭적 경로가 얻어진다.
전체 속도 범위내에서 견인상태를 위한 고정위치로 부터 장치를 위해 가능한 최대속도까지 추진기는 최대 효율상태로 계속적으로 작동하고, 동시에 모든 종류의 장치를 위해 상당한 조정성을 확보하면서 서로 다른 축상에서 간단하고 견고한 장치에 의해 그리고 동력에 의해 추진기능 및 제어기능을 수행한다.
본 발명의 실시예들은 단지 설명을 위한 것이고 제한적인 것이 아니며, 수정예 및 변형예들은 청구항의 범위로 부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있다.

Claims (16)

  1. 판(2)을 지지하는 블레이드(1)에 의해 지지되고 수직축주위에서 회전운동하는 복수개의 블레이드(1)들로 구성되고, 상기 판(2)은 단일 블레이드(1)의 회전운동에 대하여 독립적으로 수직축 주위에서 회전운동하며, 블레이드들이 연속적으로 자동 방향설정기능을 가진 수직축 및 횡방향유동 항해용 추진기에 있어서,
    판(2)을 지지하는 상기 블레이드(1)의 회전운동을 위한 모터(4)로 구성되고, 자신의 수직축 주위에서 각각의 상기 블레이드(1)의 회전운동을 위한 각각의 블레이드(1)의 고정된 펄스전기모터(10)로 구성되며, 판(2)을 지지하는 상기 블레이드(1)와 연결된 로터몸체(3)에 의해 지지되는 회전축(17)으로 구성되고, 상기 판위에서 스핀들(15)들은 서로에 대해서 그리고 상기 회전축(17)에 대해서 동심축을 이루며 제공되고, 독립적으로 상기 회전축(17)과 회전가능하게 연결되며, 상기 스핀들(15)의 갯수가 단일 블레이드(1)의 갯수와 일치하고, 다른 블레이드들에 대해 독립적으로 관련 블레이드(1)의 회전운동이 가능하도록 서로에 대해 독립적으로 회전운동하는 상기 스핀들(15)로 구성되며, 로터몸체(3)내에서 그리고 각각의 스핀들(15)의 내부 및 외부단부들 위에서 한쪽 단부를 가지고 상기 로터몸체(3) 외부에서 한쪽 단부를 가지는 상기 회전축(17) 및 스핀들(15)로 구성되고, 블레이드(1)의 축 및 관련 전기모터(10)의 축위에서 관련 전기모터(10)로 부터 관련 회전운동의 블레이드(1)까지 운동을 전달하기 위해 제공되는 제 1 운동전달수단(13,14,18,19)으로 구성되며, 상기 제 1 운동전달수단(13,14,18,19)으로 운동을 전달하기 위해 해당 운동전달수단(12,20)으로 구성되고, 운전자와 추진기 전자제어유니트(32)사이의 한 개의 인터페이스 유니트로 구성되며, 전체 작동범위에 대하여 가장 양호한 성능의 작동상태를 얻기 위해 관련 블레이드의 위치 및 방향설정이 이루어지도록 상기 전자제어유니트(32)에 의해 상기 전기모터(10)들이 제어되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 고정된 전기펄스모터(10) 및 관련 운동전달수단(12) 사이에 전기-유압 유니트(11)가 제공되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  3. 제 2 항에 있어서, 더 많은 갯수의 블레이드(1)들을 제공가능할지라도, 4개 및 7개의 선호적으로 5개 또는 7개의 블레이드 사이에 적어도 3개의 블레이드들이 제공되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  4. 전항들중 한 항에 있어서, 상기 블레이드들(1)은 비대칭측면구조를 가지는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  5. 전항들중 한 항에 있어서, 상기 전달수단(12,14,18,20)은 미끄럼효과가 전혀 발생하지 않는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  6. 전항들중 한 항에 있어서, 상기 운동전달수단은 회전몸체에 대하여 외부에 위치한 회전축 부분상에서 관련 스핀들에 의해 지지되는 제 2 치형구조풀리(13)와, 관련 전기모터(10) 또는 유압유니트(11)의 축상에 제공된 제 1 치형구조 풀리(12)로 구성될 수 있고, 상기 풀리(12,13)들은 완전 구동벨트(14) 또는 체인에 의해 서로 연결되며, 또한 상기 로터몸체(3) 내부에서 한쪽 단부상에서 관련 스핀들(15)에 의해 지지되는 제 3 치형구조풀리(18)로 구성되고, 회전하는 블레이드(1)의 축(21)에 의해 지지되는 제 4 치형구조풀리(20)로 구성되며, 상기 제 3 및 제 4 치형구조풀리들(18,20)은 제 2 구동벨트(19) 또는 제 2 체인에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  7. 전항들중 한 항에 있어서, 여러 가지 수단들사이의 전달비가 1:1 인 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  8. 전항들중 한 항에 있어서, 상기 전기 펄스모터(10)는 스텝핑모터들인 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  9. 전항들중 한 항에 있어서, 회전몸체에 대한 운송체의 진행속도, 판(2)을 지지하는 블레이드(1)의 회전속도, 블레이드(1)들의 위치를 나타내는 센서(33,34) 또는 변환기(35)가 제공되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  10. 전항들중 한 항에 있어서, 판(2)을 지지하는 블레이드(1)와 로터몸체(3)를 작동시키는 상기 모터(4)는 전기모터 또는 열적 모터인 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  11. 전항들중 한 항에 있어서, 상기 전자제어유니트(32)는 시스템 전자장치의 지구적관리를 위한 한 개의 전자보드와, 각각의 블레이드(1)들을 위한 한 개의 블레이드(1) 제어보드가 제공되는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  12. 제 11 항에 있어서, 각각의 상기 블레이드(1)의 제어보드들은
    － 시스템 전자장치 지구적관리 보드와 상호작용하는 입/출력 인터페이스,
    － 스텝핑모터(10)와 상호작용하고, 상기 시스템전자장치 지구적관리보드와 상호작용하거나 구동시키는 신호를 발생시키기 위한 장치,
    － 구동신호들을 스텝핑모터(10)에 적응시키거나 제어신호들 및 작동조정신호들을 스텝핑모터(10)와 상호작용시키기 위한 입/출력 인터페이스,
    － 전압공급 조절회로 및 시계회로와 같은 보조회로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  13. 제 12 항에 있어서, 각각의 상기 블레이드(1)의 제어보드들은
    － DSP(Digital Signal Processor)와 같은 한 개(또는 두 개이상의) 중앙처리유니트,
    － 상기 중앙처리유니트에 의해 수행되는 프로그램을 보관하는 한 개(또는 두 개이상의) 비휘발성 메모리,
    － 처리중인 임시 데이타를 보관하기 위한 한 개(또는 두 개이상의) 휘발성 메모리를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 시스템전자 지구적관리를 위한 상기 전자보드는
    － DSP(Digital Signal Processor)와 같은 한 개(또는 두 개이상의) 중앙처리유니트,
    － 상기 중앙처리유니트에 의해 수행되는 프로그램을 보관하는 한 개(또는 두 개이상의) 비휘발성 메모리,
    － 처리중인 임시 데이타를 보관하기 위한 한 개(또는 두 개이상의) 휘발성 메모리,
    － 상기 블레이드(1)의 전자제어보드와 상호작용하는 입/출력 인터페이스,
    － 센서(33, 34)들로 부터 발생하는 신호들을 적응 및/또는 제어신호들 및 작동조절 신호들을 센서(33,34), 변환기(35) 및/또는 전자 또는 열적 모터(4)와 상호작용하는 입/출력 인터페이스,
    － 추진기 작동 특성 데이타를 표시하고, 소요 추력방향에 관한 정보를 받아들이며 작동으로 부터 수동작동으로 변환하고 그 반대로도 변환하기 위해 운전자와 상호작용하는 장치들에 연결하기 위한 입/출력 인터페이스,
    － 전압공급조정회로 및 시계회로와 같은 보조회로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  15. 전항들중 한 항에 있어서, 시스템 제어전자유니트(32)는
    － 입력데이타로서 블레이드 축위치를 나타내는 각()의 크기를 입력하고, 변환기(35)로 부터 발생한 신호를 처리하여 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전각속도()의 크기를 발생시키고, 센서(33)로 부터 로터주축의 진행속도(Va)의 크기를, 센서(34)로 부터 조작자와 상호작용하기 위한 적합한 장치로 부터 수상-(수중)장치의 종방향축에 대해 추진기추력방향을 나타내는 각()의 크기를 입력하며,
    － 디스크(2)를 지지하는 블레이드(1)의 회전각속도()의 크기를 계산하고, 추진기 최대 유체기계효율에 따라 진행속도(Va)의 크기에 의존하는 값()을 계산하며,
    － 추진기 최대유체기계효율에 따라 블레이드(1) 축위치를 나타내는 각()의 크기, 소요 추진기 추력방향을 나타내는 각() 및 (처리되는) 비율()에 의존하는 진행각()(또는 상기 블레이드 각())의 크기를 계산하고,
    － 계산된 진행각()(또는 블레이드 각())에 따라 블레이드(1)의 방향설정을 위한 관련 스텝핑모터(10)에 대해 적절한 제어신호를 전달하며,
    － 디스크(2)를 지지하는 블레이드의 회전각속도()와 계산된 값을 일치시키기 위해 전기 또는 열적 모터(4)에 적절한 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
  16. 전항들중 한 항에 있어서, 사실상 도시되고 설명된 것을 특징으로 하는 항해용 추진기.
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