KR20000036333A - 추진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진장치에 관한 것으로, 이동설비에 부착되어 이동설비를 추진 및 가속시킬 수 있도록 한 것이다. 이를 위해, 추진장치는, 베이스판; 동력공급부; 동력공급부로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(111); 회전축(111)의 소정구역 내의 외표면 상에 장착되어 방사상으로 연장됨으로써 회전축(111)과 일체로 회전하는 회전부재; 베이스판 상에 장착되고 중심부로부터 반경이 각기 상이하도록 편심되게 형성되는 고정용 디스크를 포함항여, 회전부재의 웨이트부재(107)가 디스크의 표면상을 따라 지지되어 편심되게 회전함으로써 일측 방향으로 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

Description

추진장치{thrusting device}

본 발명은 추진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동설비에 부착되어 이동설비를 추진 및 가속시킬 수 있는 추진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인간이 문명을 만들기 시작한 이래로부터 많은 발명품 들이 만들어져 왔다. 그 중에서, 대표적인 것이 화약 등의 화학계통의 발명, 수레나 차량 등의 기계발명 등이 주류를 이루고 있다.

기계발명 중에서도, 자동차, 기차, 선박 및 항공기 등은 그 내부에 추진엔진을 장착하여 추진엔진의 추동력에 의해 이동할 수 있도록 되어 있다.

추진엔진에는 다양한 종류의 추진기관이 채용된다. 액체연료를 연소시켜 발생하는 열을 추진동력으로 사용하는 내연기관 및 외연기관, 제트엔진을 사용하는 기관 및 로켓기관 등이 있다.

이들 각 기관들은 연료를 사용하여 그 연료로부터 발생하는 에너지를 추진력으로 전환하여 사용한다.

그러나, 종래의 이러한 기관들은 연료의 포텐셜에너지를 사용하여 추진력을 얻는 것이어서, 추진력이 그다지 높지 못하다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 이동설비에 부착되어 이동하는 이동설비의 운동을 추진 및 가속시킬 수 있는 추진장치를 제공하는 것이다.

도 1 - 본 발명에 따른 추진장치의 분해사시도.

도 2 - 도 1을 다른 각도에서 바라본 분해사시도.

도 3 - 도 1의 조립사시도.

도 4 - 도 3의 일부절취사시도.

도 5 - 도 3의 정면도.

도 6 - 도 5의 종단면도.

도 7 - 도 3의 추진장치가 이동설비의 2개소에 장착된 상태를 도시한 사시도.

도 8 - 도 7의 정면도.

도 9 - 도 3의 추진장치가 이동설비의 4개소에 장착된 상태를 도시한 사시도.

도 10 - 본 발명에 따른 추진장치 작동시의 역학관계를 도시한 상태도

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

101 : 지지브라켓 102 : 고정판

103 : 베이스브라켓 104 : 보스

105 : 고정디스크 106 : 회전윙

107 : 웨이트부재 108 : 가이드바

109 : 회전지지용롤러 110 : 구동모터

111 : 회전축

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 추진장치는, 베이스판; 동력공급부; 동력공급부로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축; 회전축의 소정구역 내의 외표면 상에 장착되어 방사상으로 연장됨으로써 회전축과 일체로 회전하는 회전부재; 베이스판 상에 장착되고 중심부로부터 반경이 각기 상이하도록 편심되게 형성되는 고정용 디스크를 포함하여, 회전부재의 웨이트부재가 디스크의 표면상을 따라 지지되어 편심되게 회전함으로써 일측 방향으로 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 웨이트부재에는 롤링 베어링이 회전가능하게 설치됨으로써, 웨이트부재는 디스크의 외표면을 따라 이동하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 추진장치는 피부착장치에 짝수개로 부착됨으로써, 토오크에 대한 반력 토오크를 상쇄시키는 것이 바람직하다.

이에 따라, 이동설비에 부착되어 이동하는 이동설비의 운동을 추진 및 가속시킬 수 있게 된다.

이하 첨부도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 따른 추진장치의 구성 및 작동상태를 나타내기 위한 도면들이다. 본 발명에 따른 추진장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 이동설비의 소정구역의 2개소에 설치된다.

추진장치는, 이동설비의 설치면 상에 부착되는 한쌍의 지지브라켓(101)과, 지지브라켓(101)에 의해 지지되어 설치되는 몸체부로 구성된다.

각 지지브라켓(101)은 단일의 판재가 절곡성형되어 수평지지면과 수직지지면을 형성하고 있다. 수평지지면 상에는 볼트체결공이 가장자리 부분에 형성되어 있어, 볼트체결에 의해 지지브라켓(101)이 이동설비에 고정될 수 있도록 되어 있다.

지지브라켓(101)은 소정간격을 두고 상호 대향배치되어 있고, 각 지지브라켓(101) 사이에 형성되는 공간부에 추진장치의 몸체부가 위치함으로써, 몸체부가 양 지지브라켓(101)에 의해 지지되게 설치되도록 되어 있다.

몸체부는 지지브라켓(101) 상에 고정되게 설치되는 원판형상의 고정판(102)과, 고정판(102)의 외주부분을 따라서 원운동하는 회전부재로 구성된다.

몸체부의 고정판(102)이 부착되기 위한 보조수단으로서, 각 지지브라켓(101)의 상부에 베이스브라켓(103)이 각각 부착되어 고정된다. 그리고, 베이스브라켓(103)의 상부 가장자리 부분의 내측벽면 상에 고정판(102)이 볼트체결되어 부착된다.

고정판(102)은 그 중앙영역에 회전축(111)이 삽입될 수 있는 중심축공이 형성되어 있고, 고정판(102)의 양측면 상의 중심축공의 가장자리 부분에는 실린더 형상의 보스(104)가 각각 형성되어 있어, 중심축공을 관통하는 회전축(111)을 회전지지할 수 있도록 되어 있다.

고정판(102)의 중심축공으로부터 외주가장자리 까지의 거리는 동일하지 않고, 상측부분이 비교적 길고 좌우측 및 하측 부분은 상측보다 짧도록 되어 있다.

상기한 구성을 갖는 고정판(102)은 각 베이스브라켓(103) 상에 각각 고정부착된다. 그래서, 각 고정판(102) 사이에 형성되는 공간부에 회전부재가 설치된다. 회전부재는 회전축(111)에 고정됨으로써, 회전축(111)과 함께 회전할 수 있도록 되어 있다.

회전부재는 디스크형상을 가지고 회전축(111)의 외주 상에 고정부착되는 고정디스크(105)와, 고정디스크(105)의 상하좌우 측에 각각 설치되어 상하좌우로 각각 연장되는 H빔 형상을 갖는 4개의 회전윙(106)(rotating wing)으로 각각 구성된다. 각 회전윙(106)의 외측 말단부 부분에는 소정무게를 갖는 웨이트부재(107)(weight member)가 각각 부착된다. 이 웨이트부재(107)는 회전윙(106)의 길이방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 설치된다.

회전부재가 회전축(111)에 조립되는 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저 고정디스크(105)는 그 중앙부분에 관통공이 형성되어 있고, 관통공이 형성되어 있는 내벽면 상에는 결합홈이 형성되어 있어, 회전축(111)의 외표면 상에 외향 돌출되어 있는 결합키가 이 결합홈에 삽입됨으로써, 2개가 상호 겹쳐지는 고정디스크(105)가 회전축(111)에 일체로 고정될 수 있게 된다. 이들 고정디스크(105) 2개가 겹쳐져 결합하기 위해 고정디스크(105)의 판면의 가로방향으로 결합용 나사가 체결된다.

겹쳐지는 고정디스크(105)의 내측벽 상에는 H빔의 하부말단부가 삽입되기 위한 4개의 빔삽입홈이 상하좌우 4개소에 각각 형성되어 있어, 4개의 H빔이 겹쳐진 고정디스크(105)의 상하좌우 부분에 꽃히는 형태로 결합된다.

이렇게하여, 회전축(111)에 고정디스크(105)가 결합된 상태에서, 이번에는 수직방향으로 연장되어 있는 H빔의 양측 가장자리 홈부에 2개의 가이드바(108)가 각각 개별적으로 삽입되어 상하로 연장되고, 가이드바(108)의 상단부 부분에는 웨이트부재(107)가 각 가이드바(108)의 상단부에 고정되어 배치되고, 가이드바(108)의 하단부 부분에는 별개의 웨이트부재(107)가 각 가이드바(108)의 하단부에 고정되어 각각 배치된다.

또한, 수평방향으로 연장되어 있는 H빔의 양측 가장자리 홈부에 2개의 가이드바(108)가 각각 개별적으로 삽입되어 좌우로 연장되고, 가이드바(108)의 일측단부 부분에는 웨이트부재(107)가 각 가이드바(108)의 일측단부에 고정되어 배치되고, 가이드바(108)의 타측단부부분에는 별개의 웨이트부재(107)가 각 가이드바(108)의 타측단부에 고정되어 각각 배치된다.

그래서, 회전축(111)에 고정되어 있는 고정디스크(105)에, H빔이 십자형상으로 결합되고, 또한 각 H빔의 가장자리 부분에 가이드바(108)도 십자형상으로 결합되는 형태를 띠게 된다.

H빔의 각 단부에는 웨이트부재(107)가 각각 설치되어 있고, 이 웨이트부재(107)는 회전축(111)과 함께 회전할 수 있게 된다.

각 웨이트부재(107) 상에는 회전지지용 롤러가 각각 설치되어 있다. 그래서, H빔이 회전축(111)을 중심으로 회전할 때, 웨이트부재(107) 상의 회전지지용 롤러는 고정판(102)의 가장자리 부분을 따라서 미끄러지게 됨으로써, 웨이트부재(107)는 고정판(102)의 기하학적 원을 따라서 회전하게 된다.

상기한 구성을 가지고, 본 고안에 따른 추진장치가 작동하는 과정을 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 각 추진장치는 이동설비의 2개소에 위치하고 있다. 각 추진장치에는 회전축(111)에 동력을 인가하기 위한 구동모터(110)가 각각 설치되어 있어, 이들 구동모터(110)가 작동하게 되면, 각 추진장치 내의 회전축(111)이 고속으로 회전하게 된다.

회전축(111)의 회전에 의해 고정디스크(105)도 함께 회전하게 되고, 상하좌우로 연장되어 있는 H빔도 동시에 회전하게 되어, 마치 풍차가 회전하는 것과 같은 형태를 이루게 된다. 이때, 각 H빔의 단부에 설치되어 있는 웨이트부재(107)도 고정판(102)의 가장자리 부분을 따라서 회전하게 된다.

이때, 고정판(102)은, 그 상측부분이 중심축공으로부터 비교적 길고 그 좌우측 및 하측 부분을 상측부분보다 짧도록 되어 있어, 고정판(102)의 중심축공을 중심으로 회전하는 웨이트부재(107)는 편심되게 회전하게 되는 결과를 낳게 된다.

이때, 회전하는 웨이트부재(107)는 운동역학적으로 원심력 및 회전토오크를 발생시키게 된다. 이를 도 10을 참조로 하여 운동역학적으로 설명하면, 다음과 같다.

(가)추진장치에서 발생하는 힘과 모멘트 관계는 다음과 같다.

각기 위치가 다른 지점 A, B, C 및 D지점에서는 각각 원심력이 발생하게 되고, 원심력의 크기는 각 지점에서 mrω²이다(여기서, m : 웨이트부재(107)의 질량, r : 회전축(111)심으로부터 각 지점까지의 거리, ω: 회전각속도).

따라서, 각 지점에서의 원심력의 크기는,

F_A= mdω², F_B= ma/2ω², F_C= mcω², F_D= ma/2ω²이다.

여기서, d 〉 c, d 〉 a/2 이기 때문에, F_B= F_D이다. 따라서, 결국에는 A지점에서 m(d-c)ω²만큼의 수직상승력이 발생하게 된다. 그리고, (가) 추진장치에서는 회전에 의하여 T₁만큼의 회전토오크(rotating torque)가 발생하게 된다.

또한, (나)추진장치에서도 (가)추진장치에서와 마찬가지로, A'지점에서 m(d'-c')ω²만큼의 수직상승력이 발생하게 된다. 그리고, (나) 추진장치에서는 회전에 의하여 T₂만큼의 회전토오크(rotating torque)가 발생하게 된다.

종국적으로, (가) 및 (나) 추진장치에 의해서, T₁및 T₂의 방향은 반대방향이기 때문에, 그 토오크가 상쇄되고, m(d-c)ω²+ m(d'-c')ω²만이 발생하게 된다.

따라서, 이동설비에는, m(d-c)ω²+ m(d'-c')ω²만큼의 수직상승력이 발생하게 되어, 이동설비가 상방향으로 이동하게 된다.

상기한 추진장치는 기존의 이동설비 예를 들어, 선박 잠수함 혹은 항공기,인공위성, 우주선 또는 스노카 등에 장착되어 추진력을 더욱 배가시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있을 뿐만아니라, 종래의 연소성 추진기관을 배제한 상태에서 독자적으로 설치하여, 추진력을 갖도록 할 수도 있다.

즉, 종래의 추진장치를 완전히 배제하고, 본 고안에 따른 추진장치를 다수개 이동설비에 장착한다. 추진장치중 수직상방향으로 힘을 발생시킬 수 있도록 설치하고, 이와 동시에 전방향으로 힘을 발생시킬 수 있도록 다수의 추진장치를 설치하면, 지면으로부터 부상하여 이동할 수 있는 미래의 교통수단도 만들어질 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 추진장치에 의하면, 이동설비에 부착되어 이동하는 이동설비의 운동을 추진 및 가속시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 추진장치에 있어서,

   베이스판;

   동력공급부;

   상기 동력공급부로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(111);

   상기 회전축(111)의 소정구역 내의 외표면 상에 장착되어 방사상으로 연장됨으로써 상기 회전축(111)과 일체로 회전하는 회전부재;

   상기 베이스판 상에 장착되고 중심부로부터 반경이 각기 상이하도록 편심되게 형성되는 고정용 디스크를 포함항여,

   상기 회전부재의 웨이트부재(107)가 상기 디스크의 표면상을 따라 지지되어 편심되게 회전함으로써 일측 방향으로 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 추진장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이트부재(107)에는 롤링 베어링이 회전가능하게 설치됨으로써, 상기 웨이트부재(107)는 상기 디스크의 외표면을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
3. 상기 추진장치는 피부착장치에 짝수개로 부착됨으로써, 토오크에 대한 반력 토오크를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 추진장치.