KR20020048380A - 리본 구동 추진 장치 및 방법 - Google Patents

리본 구동 추진 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020048380A
KR20020048380A KR1020027001274A KR20027001274A KR20020048380A KR 20020048380 A KR20020048380 A KR 20020048380A KR 1020027001274 A KR1020027001274 A KR 1020027001274A KR 20027001274 A KR20027001274 A KR 20027001274A KR 20020048380 A KR20020048380 A KR 20020048380A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
propulsion
ribbon
tube
water
ship
Prior art date
Application number
KR1020027001274A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100497575B1 (ko
Inventor
죠나단 비 로즈프스키
Original Assignee
죠나단 비 로즈프스키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 죠나단 비 로즈프스키 filed Critical 죠나단 비 로즈프스키
Publication of KR20020048380A publication Critical patent/KR20020048380A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100497575B1 publication Critical patent/KR100497575B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/126—Rotors for essentially axial flow, e.g. for propeller turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/34—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes
    • F01D1/38—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes of the screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/04—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/181—Axial flow rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D3/00—Axial-flow pumps
    • F04D3/02—Axial-flow pumps of screw type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/16—Propellers having a shrouding ring attached to blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H2001/122—Single or multiple threaded helicoidal screws, or the like, comprising foils extending over a substantial angle; Archimedean screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H2001/122—Single or multiple threaded helicoidal screws, or the like, comprising foils extending over a substantial angle; Archimedean screws
    • B63H2001/127—Single or multiple threaded helicoidal screws, or the like, comprising foils extending over a substantial angle; Archimedean screws with helicoidal foils projecting from inside surfaces of rotating shrouds; Archimedean screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/16—Propellers having a shrouding ring attached to blades
    • B63H2001/165—Hubless propellers, e.g. peripherally driven shrouds with blades projecting from the shrouds' inside surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
    • B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
    • B63H2011/081—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type with axial flow, i.e. the axis of rotation being parallel to the flow direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B63J2003/046—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant using wind or water driven turbines or impellers for power generation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/24—Rotors for turbines
    • F05B2240/243—Rotors for turbines of the Archimedes screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/25—Geometry three-dimensional helical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/24—Rotors for turbines
    • F05D2240/243—Rotors for turbines of the Archimedes screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Road Repair (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

수면 및 수중 선박용 리본 구동 추진 장치 및 방법이 개시 되었다. 선박에는 제 1 단부(A)에 유입구 및 제 2 단부(B)에 유출구를 가지는 연장관(14)이 구비된다. 나선형 코일들로 형성된 리본(12)이 관(14) 내에 장착되어 회전하며, 코일들의 주파수는 관의 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 감소한다. 물이 제 1 단부에 수집된 후에, 물의 모우멘트의 축방향 성분이 리본의 회전을 통하여 증가하며, 그리고 제 2 단부로부터 물이 배출됨으로써 선박에 추진력을 제공한다.

Description

리본 구동 추진 장치 및 방법 {Ribbon Drive Propulsion System and Method}
해양 선박용 추진 장치는 오랜 동안 다양한 발명의 대상이 되어 왔다. 예를 들어, 스트리트 등(Street et. al.)에게 허여된 미합중국 특허 제 475,826 호는 새로운 형태의 스크류 프로펠러에 관한 것이다. 이 프로펠러는 하나의 관 속에 내장되어 있으며, 관 내로 진입하는 물을 선미 방향으로 진행시킨다. 이 발명의 경우, 중심축을 둘러싸는 리본(ribbon)은 균일한 직경을 가지지 않는다. 그러나, 이 발명에서는, 리본의 반복되는 만곡 단위들의 주파수가 축의 전 길이에 걸쳐 동일하기 때문에, 물의 속도에 영향이 미치지 않는다.
바서(Vasser)에게 허여된 미합중국 특허 제 2,568,903 호는 선박용 프로펠러 구조에 관한 것이다. 이 발명에서는, 하나의 실린더 내에 다수의 블레이드가 경사진 나선형(helical) 형태로 배치된다. 그러나, 블레이드들의 이러한 나선형 배치의주파수는 실린더의 전 길이에 걸쳐 동일하다. 따라서, 그 구조체를 통하여 물의 가속이 증가되지는 않는다.
라이트마이어(Rightmyer)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,070,061 호는 전진형 추력(thrust) 프로펠러에 관한 것이다. 이 발명은, 하나의 축의 길이를 따라 작동되는 하나의 연속형 베인(vane)을 개시하고 있다. 그러나, 이 발명에서는, 축의 길이를 따른 베인의 주파수가, 선수(船首; bow) 방향으로의 높은 주파수로부터 선미 방향으로의 낮은 주파수로 변화한다. 본 발명에서는, 베인이 관내에 내장되어 있지는 않기 때문에, 회전하는 베인으로부터 측방향으로 물이 흐르게 되고, 따라서 선박에 대한 잠재적 전방 추력의 상당량이 손실된다.
관 내에 내장된 여러 형태의 프로펠러들에 개시하는 다른 특허들이 있다. 예를 들어, 다사키(Tasaki) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,244,425 호와 도요하라(Toyohara) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,324,216 호는 모두, 관내에 내장된 하나의 곡선을 가지는 물 분사형 유니트들(water-jet type units)에 관한 것이다.
니콜슨(Nicholson)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,383,802 호는 추진 장치를 개시한다. 이 장치는 일련의 분리형 베인들을 구비하며, 베인들은 하나의 실린더의 내측 주연부 상에 배치되어 공동(空洞; hollow)의 중심부를 형성한다. 실린더가 회전할 때, 물이 실린더 내로 인입되어 선미 방향으로 배출되며, 이에 따라 선박에 전진 추력이 제공된다. 실린더 내측의 이러한 베인들은, 추진 실린더의 길이를 따라 거의 동일한 주파수를 가지지만, 연속적이지 않기 때문에 단일 리본에 의해 물에 전달되는 에너지가 불연속적으로 작용되며, 이에 따라 각각의 베인이 물을 가를 때 더 큰 소음을 발생시킬 수 있다.
이상의 다양한 장치들은 선박의 추진에 대해 소정의 발명적 접근을 보여주고 있긴 하지만, 잠수함이나 어뢰등에 사용되는 경우, 이들 잠수함 또는 어뢰들의 추진 장치는 주된 소음 발생원이 된다. 수중 환경에서 소음이 발생되는 경우, 감지가 가능하다. 따라서, 구동 장치, 특히 잠수함의 구동 장치에는 추가적 요건이 요구 되는 데, 그것은 이러한 선박이 상대적으로 비밀스럽고 조용하게 구동되어야 한다는 것이다.
잠수함 장치에서는, 여러 구성 부품들이 가능한 한 조용히 그리고 진동 없이 작동하도록 설계되어 왔다. 이것은, 팬(fan), 펌프, 그리고 잠수함 선각(hull)내에서 작동하는 그 밖의 기계적 에너지 전달 장치들에 대해서 뿐 아니라, 추진 장치에 대해서도 마찬가지로 적용된다. 또한, 속력, 조종성, 그리고 특정의 용도에 따라서는 방음성(quietness)에 대해 최적화된 선각 설계가 이루어져야 한다. 어떠한 특정의 용도에 따르는 경우에도, 추진 장치의 추진력은 설계에 있어서 절대적 요소이지만, 또한 추진 장치의 방음도 동일한 고려의 대상이다. 따라서, 잠수정으로 하여금 최소의 소음으로 가능한 한 신속히 움직일 수 있게 하는 것이, 지속적인 관심사이자 요구되는 과제이어 왔다.
그러므로, 수중 작동 상태에서 추진 장치에 의해 생성되는 임의의 소음도 저감시킬 수 있을 뿐 아니라 선박의 속력을 증가시킬 수도 있는, 수면 선박(surface vessel)용 및 특히 잠수함 용의 새로운 추진 장치가 요구된다.
본 발명은, 전술한 선행 발명들과는 상당한 차이를 나타내는 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 추진관 내에 내장되며 진행할수록 감소하는 코일 주파수를 가지는 리본 구동부 및 여러가지 실시예들을 포함하며, 따라서 물과 같은 유체 환경에서 선박에 대해 지향성의 보다 효과적인 거동을 가능하게 함과 동시에, 음향적인 장점으로서 조용히 그리고 효율적으로 운항될 수 있도록 한다.
본 발명은 수면 및 수중 선박용 추진 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 관의 내벽을 따라 또는 실린더 내에 배치되고 감소하는 나선 각도(helix angle) 및 코일 주파수(coil frequency)를 가지는 나선 리본(spiral ribbon) 형상을 가지며, 상기 리본이 회전할 때 물을 선박에 대해 상대적으로 흐르게 하기 위한 리본 구동부(ribbon drive)에 관한 것이다.
도 1A 내지 1C 는 추진 장치의 여러 가지 중심 부재들을 도시하는 도면들이다.
도 2 는 코일들의 주파수 및 나선 각도가 감소하는 선형을 가지는 본 발명의 주변 부재를 도시하는 도면이다.
도 3A 및 3B 는 본 발명의 주변 부재에 사용되는 아이리스 팬(iris fan)을 도시한 도면들이다.
도 4 는 조정 가능한 분획된 베인 리본 구동부의 설계를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 분획된 구동 장치를 도시한 도면이다.
도 6A 내지 6C 는 본 발명의 추진 장치가 적용되는 여러가지 형태를 도시한 도면들이다.
이하에서 몇가지 실시예가 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명은, 극도로 효율적이고 조용한 방식으로 물이 선각에 인접하게 또는 그 내부에 배치된 유로(여기서는, 추진관에 해당)를 통해 흐를 수 있게 하는 리본 구동 추진 장치 및 방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 기존의 장치들에 비해 더 신속하고 더 조용한 개선된 추진 장치를 구비하는 수면 선박 또는 잠수함을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 장치들의 프로펠러 처럼 선각의 외부에서 작동하기 보다는, 수면 선박 또는 잠수함의 선각 내에서 작동하는 추진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 모든 형태의 수면 선박, 어뢰, 및 잠수함 모두에 신규의 추진 장치를 적용하는 것이다.
본 발명의 리본 구동부는 일련의 대체 실시예들을 포함하는 데, 이들 실시예들 모두가 공유하는 공통의 사상이 있다, 즉, 중심축에 부착되거나 또는 대신에 관형 공간 내에서 회전하는 실린더 또는 원추관의 내면에 부착되고 금속 또는 기타의적절한 재료로 형성된 리본과 유사한 곡선 형상이 그것이다. 둘 또는 그 이상의 평행 리본 구동부가 각각의 실린더 또는 원추관 내에 배치됨으로써, 리본 구동 유니트의 진동을 최소화하고 균형을 최대화할 수 있다. 또한, 상기 구동부들을 대향 회전 쌍(counter-rotating pair)으로 구성하여, 선박에 비틀림 력이 미치는 것을 방지할 수 있다.
리본 구동부의 중앙 및 주변부 설계의 핵심 요소는, 리본 구동부의 곡선의 주파수에 변화가 있다는 것인데, 즉 고 주파수(즉, 단위 길이 당 많은 코일수)로부터 단위 길이당 저 코일 주파수로 진행하며, 이때 중심축의 측면에서 관찰했을 때 리본 형상 밴드(band)의 나선 각도에 상응하는 감소가 있다는 것이다. 예를 들면, 리본 구동부의 측면 형상은, 리본 구동부로 진입하는 물의 축방향 흐름에 거의 수직인 밀집한 곡선의 나선 각도를 보이며, 중심축에 대해 약 30 도의 나선 각도에서 부터 후방으로 갈수록 점점 완만한 곡선을 그리게 된다. 다만, 이때 30 도의 각도는 한정적인 것은 아니고, 기타의 유리한 각도가 채택될 수도 있다.
리본 구동부의 초기의 밀집한 곡선은 유입구의 전방에서 모든 방향으로부터, 물과 같은 유체 내에 그려진다. 이때, 물의 초기 속도는 높은 반경 방향/원주 방향 성분들과 초기 축방향 성분을 가진다. 회전하는 리본 구동부는 물에 힘을 가하고, 리본 구동부의 감소하는 주파수는 힘의 작용 방향을 변화시키고 그에 따른 물의 속도를 변화시킨다. 그 결과, 출구에서 물은 더 높은 축방향 속도 성분을 가지게 되고, 따라서 선박을 축방향으로 이동시키기 위한 축방향 모우멘트 성분을 증가시킨다.
물과 같은 유체가 "a" 의 속도로 이동한다고 가정하자. 초기 에너지는 고 주파수 코일에 의해 리본 구동부의 선형 중심축을 따라 물에 전달된다. 에너지의 양은 선형 중심축의 분당 회전수(R.P.M.)에 달려 있으며, 따라서 나선 형상의 각각의 코일에 달려있다. 기존 코일 HF#1 (주파수, 제 1 코일) 상의 물 단위체가 "a+1"의 속도로 이동하게 된다. 만약, 제 2의, 동일한 후속 코일 HF#2 가 HF#1 과 동일한 속도로 회전하고 있다면, 물의 속도는 마찬가지로 초기 속도 "a" 에 "1" 이 더해지게 되는 것이지, "a+1" 에 대해 "1" 이 더해지는 것이 아니다. 그것은 왜냐하면, HF#2 과 HF#1 이 동일한 속도로 회전하고 있기 때문이다. 또한, HF#2 에서 동일한 나선 각도를 가지는 경우, 보다 완만한 나선 각도에 의해 물의 유동을 촉진하기 보다는, HF#1 을 빠져나온 "a+1" 의 속도로 유동하는 물의 신속한 통과를 방해하게 될 것이다. HF#2 의 주파수를 증가시키는 경우(더 가파른 나선 각도를 가지는 더 밀집한 코일을 만드는 경우), HF#1 과 동일한 축에 의해 회전하는 한, HF#2 는 물의 유동로로서 보다는 벽으로서 작용할 것이다. 따라서,HF#1 과 동일한 축 상에서 동일한 RPM 으로 회전하는 한, HF#2 위치에서의 코일은 HF#1 보다는 더 낮은 주파수의 코일이어야 한다. 이하에서는, 상기 제 2 코일에 대해 MF#1 (제 1 중간 주파수 코일) 이라고 명명하기로 한다.
리본 구동부의 회전에 의해 MF#1 전연부(front edge)에서 유발되는 단위 에너지가 전달될 때, 상대적으로 수직의 리본 형상 밴드/베인의 주연부(edge)를 따라 물이 이동하게 되며, 이때 축방향 속도 성분의 순 증가분은 적다. 단위 에너지는 그 다음에 MF#1 코일에 도달하여, 상기 베인의 좀 더 완만한 코일의 주연부를 따라이동하는 데, HF#1 과 비교할 때 MF#1 에서는 베인의 주연부를 따라 회전 당 더 긴 거리를 이동하게 된다. 따라서, 단위 에너지는 축방향으로 더 빨리 이동하게 되는 데, 그것은 MF#1 코일의 360 도 각도 곡선이 중심축을 따라 좀 더 완만하고 여닌되어 있기 때문이다.
단위 에너지는 리본 구동체를 관통하여 후방으로 이동하는 (논의의 목적으로 고려되는) 단위 체적의 물에 전달된다. 이 에너지는 일정한 비율로 작용되고(모든 코일들이 동일한 RPM 으로 감겨 있음), 또한 일정하게 더 긴 통로를 따라 작용된다. 이러한 더 긴 통로는 물이 "a+1" 의 속도로 이동할 수 있게 하는 데, 그것은 베인의 면이 HF#1 에서 보다 덜 직립하여 있고 베인 주연부가 MF#1 (리본 구동 추진 장치의 제 2 코일)에서 보다 덜 직립되고 더 수평에 가깝게 배치되어 있어서 단위 에너지가 축방향으로 더 빨리 이동할 수 있기 때문에 그러하다. 후속되는 저 주파수 곡선 LF#1, 즉 3-코일 구조에서는 최종의 곡선 또는 코일에도 유사한 고찰이 적용될 수 있다.
속도 "a+1" 로 HF#1 으로부터 배출되는 단위 체적의 물을 고려하면, 이 물은 추가적인 회전 코일 면들에 노출되는 데, 이 면들은 HF#1 에 의한 속도의 증가가 이루어 질 수 있도록 더 작은 각도의 경사를 가져야 한다. 그 결과, 유체의 초기 체적에는 유체가 리본 구동 추진관의 후방으로 이동함에 따라 에너지가 점점 더 많이 작용하게 되어 축방향 속도도 점점 증가하게 된다.
물이 리본 구동 추진 장치의 실린더 내에 수용되어 있기 때문에, (일정한 RPM 으로 회전하는) 실린더를 관통하여 흐르는 물의 속도는 진행할 수록 증가하게되며, 후방에 존재하는 체적은 전반부에서 유입되는 물의 순량과 유출구의 직경에 의해 제한된다. 상기 전반부에 잔류하는 것으로 (실험적으로) 확인된 음의 내압은 리본 구동 단위체 내부를 따른 속도 증가의 이론을 뒷받침한다.
코일 주파수 및 축방향 길이는 최적화될 수 있다. 구간 별로 분할되고 연속하여 배열된 코일들이 (별개의 구동 수단에 의해) 서로 다른 RPM 으로 회전하도록 배열되는 구성 또한 채택될 수 있다. 이하에서 설명될 아이리스 팬의 실시예에서와 같이, 선행하는 HF#1 코일이 물의 유동 통로로 부터 벗어나게 접혀지도록 설계될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 리본 구동 추진 장치의 두 가지 포괄적 실시예가 개시된다. 그 첫째 실시예는 중앙부 설계 개념이다. 중앙 부재는 대체로 나선형이며 코르크스크류와 유사한 형상을 가지며, 다만 중요한 차이는 코일들의 주파수가 점점 완만해 진다(즉, 스크류의 피치가 증가한다)는 점이다. 리본 형상의 밴드형 표면은 물을 가압하여 후방으로 각을 이루게 하고 선형 중심축으로부터 바깥쪽으로 지향시킨다. 그러나, 선형 중심축은 추진관 내에서 작동되기 때문에, 물은 관 내에서 내장된 상태로 후방으로 가압되어 선박(수면 선박 및 잠수함)을 전방으로 추진시킨다.
실제로, 리본의 밴드 형상 표면은 바람직하게는 컵 형상을 가짐으로써, 밴드 형상 리본 표면이 내향의 각도를 가지게 된다. 이러한 형상은, 리본 구동부의 원심 효과, 즉 선형 중심축이 내장된 원통형 관의 벽을 향하여 물이 외측 방향으로 힘을 가하게 되는 효과를 제한하는 데 도움이 된다. 또한, 이러한 컵 형상의 리본 표면은 물을 후방으로 지향시키는 효과를 더 크게 발휘하게 되어, 물이 리본 부재로 부터 벗어나 추진관의 벽에 대하여 힘을 가하는 현상을 감소시킨다.
물의 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지하는 것을 돕기 위하여, 저압 영역에 후류 유입 유로가 추가로 형성될 수 있다. 물은 비 압축성 유체이기 때문에, 리본 구동 추진 장치는 물을 압축할 수는 없으나, 베인 코일들의 주파수를 감소시킴으로써 더 많은 "밀어 내기" 작용을 함과 동시에 후방으로의 추가적 흐름을 방해하지 않음으로써 물의 후방으로의 배출을 촉진할 수는 있다. 또한, 물에 대해서는 압축의 역인 팽창 역시 이루어 질 수 없다. 후방을 향하여 물을 밀어내는/코르크스크류 작용을 하는 프로펠러 브레이드의 일 측면에서 물이 팽창하지 않기 때문에, 후방을 향한 물의 가속으로 인하여 감소된 압력 또는 부압이 발생하는 영역에서 기포가 발생할 수 있으며, 이 기포는 물 내부에 전단력을 발생시킨다.
후류 유로들이 (선각 또는 추진관의 외면에 연통되어), 리본 구동체의 제 1 코일의 바로 뒤에 부압이 존재하는 경우 구동 유체의 해당 영역에 추가적으로 물을 공급함으로써, 전술한 바와 같은 캐비테이션 현상을 방지하는 것을 돕는다. 따라서, 후류 유로들은, 특히 전술한 형태의 리본 구동 추진 장치에서, 다음과 같은 장점을 제공할 수 있다: 기포 형성 또는 캐비테이션의 감소, 후방으로 배출되는 물의 체적의 증가/증가된 추력, 그리고 선각 표면 경계층에서 가능한 물 유동의 개선.
두번째 대체 실시예에 따르면, 일련의 주변 링 부재들의 또는 추진관의 내면에 주변적으로 부착된다. 이 실싱예에서는, 전체 실린더가 회전하고, 추진관의 내부의 외주부상의 리본 밴드의 코일들에 의해 물이 후방을 향하여 그리고 원통형 관의 중심, 즉 선형 중심축을 향하여 지향된다. 추진관의 내부의 주변부에 부착된 리본 형상 밴드는 단일의 연속된 리본 형상 밴드일 수 있다. 양자 택일적으로, 상기 "밴드"의 제 1 코일(HF#1)은, 실린더의 입구에서 단일 평면 상에 모두 배치된 일련의 회전 가능한 블레이드들에 의해 형성되는 "아이리스 팬(iris-fan; 조리개형 팬)"일 수 있다. 각각의 블레이드는 침투 각도를 조절할 수 있도록 "페더링되거나(feathered)" 또는 각도 조정될 수 있다. 상기 블레이드들은, 실린더를 관통하여 추진되는 물의 속도를 최대화하기 위하여 (카메라의 조리개 처럼) 변화하는 각도로 실린더에 대해 반경 방향으로 퇴거될 수 있으며, 또한 일단 리본 구동부를 통하여 후방으로 물이 유동하기 시작한 후에는, 상기 블레이드들은 물의 유로로 부터 완전히 퇴거되고 그들의 회전이 완전히 정지되는 구성이 채택될 수도 있다.
도 1A 를 참조하면, 선형 중심축(중심 부재) 개념이 도시된다. 중심축(10)에는 리본(12)이 결합되어 있다. 도시된 구조는, 시각적으로는 중앙 핵심 부재에 결합된 나사선과 유사한 형상을 보인다. 상기 중심 부재는 추진관(14) 내에서 회전한다. 코르크스크류(corkscrew)와 유사한 형상의 전체 부재가 추진관(14) 내에서 회전함에 따라, 물은 추진관 내에서 화살표 방향으로 흐르게 된다.
물은, 처음에 A 지점에서 추진관 내로 진입한 후, 초기에는 추진관의 진입부에서의 코일의 높은 주파수로 인한 한계 속력이 될때까지 추진관 내에서 계속하여 추진된다. 그러나, 초기 고 주파수 코일에 의해 가속된 물의 각각의 초기 단위 체적을 수용하기 위하여, 후속 코일의 주파수와 리본/베인의 상응하는 나선 각도는 감소하며, 그에 따라 B 지점에서 관으로 부터 배출될 때 물은 더욱 가속된다.
추력을 증가시키고 캐비테이션을 방지할 수 있도록, 후류 유로들(slipstream channel; 15)이 이용될 수 있다. 이러한 후류 유로들(15)의 침투 각도(angle of attack)는, 내부 유동 방향에 있어서 리본에 의해 유발된 흐름의 중단을 가능한 한 감소시키기 위하여, 접선 방향인 것이 바람직한데, 다만 반드시 그래야 하는 것은 아니고 다른 배열 또한 가능하다. 유로들(15)을 통한 흐름은 저압 영역에 의해 유발되거나 또는 외부의 펌프들에 의해 발생할 수도 있다. 리본 구동 회전의 시동에 있어서 펌프를 이용함으로써, 베인에 대한 상기 유로를 통한 물의 흐름의 유한한추력에 의해 회전을 시동하는 것이 더욱 용이해 질 수 있다.
도면 부호 17 에 의해 지시된 바와 같이, 베인은, 물을 후방으로 지향시킬 수 있도록, 컵 형상의 오목한 단면을 가질 수 있다. 또한, 추진관의 단면은, 여러가지 목적에 따라 도면 부호 18 에 의해 지시되는 바와 같이 감축되거나 도면 부호 19 에 의해 지시되는 바와 같이 증가할 수 있다. 예를 들어, 좁아진 출구는 후압(backpressure)을 증가시킴으로써 캐비테이션을 방지하는 데 도움이 될 수 있으며, 리본을 초과하여 연장하는 관의 증가된 구간은 물이 관으로부터 접선 방향으로 배출되려는 경향을 감소시킬 수 있다.
리본 구동 방법/과정은 다음과 같은 고려하에서 더욱 명확해 진다. 즉, 가속된 단위 체적의 물이 예를 들어 초당 10 피트(feet)의 속도로 유동하여 동일한 주파수/각도/근접도의 곡선을 가지는 후속 코일과 접촉하고, 또한 후속 코일이, 유출되는 물에 대해 선행 코일에 의해 증가된 속도를 수용할 수 있을 정도로 더 높은 분당 회전수를 가지도록 감기어 있지 않은 경우에는 코일은 가속된 물의 흐름을 제지하도록 거동한다는 점을 고려할 때, 더욱 명확해 진다. 그러나, 예를 들어 400 RPM 의, 동일한 속도로 회전하는 동일 회전 수용관 내에 있는 경우, 제 2 코일은 더 높은 RPM 으로 회전할 수는 없다. 한편, 제 2 코일이 제 1 코일 보다 낮은 주파수를 가지는 경우, 제 2 코일은 이미 가속된 단위 체적의 물에 대해 추가적인 에너지를 전달하게 되고, 그 결과 제 2 코일 이후의 배출 속도는 초당 12 또는 14 피트가 될 것이다. 따라서, 후속 코일 부분의 곡선의 주파수/각도/근접도는 감소하며, 따라서 물이 B 지점에서 배출될 때 물의 속도를 증가시킨다.
각각의 코일의 주파수와 코일들 간의 거리는, 단일의 리본 부재내에 고정되어 있거나 또는 여러 단계로 분획되어 있거나에 무관하게, 설계에 의해 최적화 될 수 있다. 저 주파수의 후속 코일들이 도 1B 에 도시된 바와 같이 분리된 구간들(segments; 1, 2, 3) 내에서 서로 다른 속도로 회전하는 경우, 최적의 또는 최대의 성능을 가지도록 후속 구간들의 회전 속도를 조절함으로써 추가적인 에너지 절감과 속도 및 체적의 증가가 이루어 질 수 있다. 이러한 복수의 구간 배열은 본 출원에 의해 개시되는 다른 실시예에 따른 리본 구동부에도 동일하게 적용될 수 있다.
추진관(14') 내에서, 충심축(10')은, 도 1C 에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 개구들(11)을 가지는 중공(中空; hollow)의 상태로 되어, 유입 지점(A) 로 부터의 물의 유동에 대해 개방될 수 있다. 이러한 물의 중심 유동은, 전술한 후류 유로에서와 마찬가지로, (논리적 입증을 위해 단위 체적을 고려할 때) 후방으로 점차로 가속된 물에 의해 비워지는 가상 공간을 채울 추가적인 물에 대한 필요성을 충족시킬 수 있다. 중공의 중심축(10')에 의해 형성되는 중앙 개구는 소정의 정도의 압력 균형을 초래하여 캐비테이션의 억제를 돕는다.
도 2 에는 주변 부재의 코일의 감소하는 주파수 및 나선 각도가 도시되었다. 이 경우, 회전 추진관(24)의 내주부에, 또는 리본 구동이 연속적이거나 또는 도 1B 에 도시된 바와 같이 분획되어 있거나에 무관하게 일련의 주변 링들에 리본 구동부가 부착되어 있다. 리본(22)은 또한, 관의 시작부인 지점(A)에서 높은 주파수를 가지며, 관의 길이를 따라 지점(B) 까지 주파수가 감소한다. 이것은 관을 관통하여흐르는 물의 속도를 증가시키는, 즉 관 내에서 지점(A)로부터 지점(B) 까지 감에 따라 물의 속도를 증가시키는 효과를 나타낸다. 유입구에는 선택적 아이리스 팬 구간(26)이 설치될 수 있는 데, 이에 대해서는 후술한다.
도 3A 를 참조하면, 아이리스 팬 블레이드들(30, 31, 32)이 추진관의 입구 및/또는 출구에서 회전 가능한 반지형 주변 부재(34) 내에 현수되어(suspended) 있는 데, 이들은 추진관을 출입하는 물이 통과하는 개방 공간의 중심을 향하여 카메라의 조리개처럼 내측으로 움직인다. 전술한 바와 같은 아이리스 팬이 이용되는 바람직한 하나의 예를 든다면, 장치가 시동되는 때 또는 저속의 경우에 사용되었다가 일단 흐름이 확립되고 난 후에는 블레이드들이 다시 퇴거되는 것이다. 아이리스 팬 블레이드들은 단일의 평면에 배치되어 있으며 또한 회전을 통하여 그들의 침투 각도를 변화시킬 수 있도록 배치된다. 따라서, 일련의 블레이드들이 처음에 관 내로 물이 진입할 수 있도록 한 후에, 마치 프로펠러 처럼, 관의 길이를 따라 물을 추진시킨다.
도 3B 에는 아이리스 팬 블레이드의 변형예가 도시되었다. 본 실시예의 경우, 아이리스 팬 블레이드들(30, 31, 32)은 추진관의 입구 또는 출구에서 그들의 주변 링 지지체(34) 외측으로 퇴거되며, 이때 블레이드들은 더 이상 물의 흐름에 대해 내측으로 진입하지 않고 물의 흐름 외측으로 배치된다. 또한, 서로 분리된 블레이드들 각각이 중심축(35) 주위로 회전될 수 있어서 추진관을 관통하여 흐르는 물에 대해 각각의 블레이드의 침투 각도를 변화시킬 수 있도록 배치된다. 이러한 구조로 인하여, 상기 아이리스 팬이 부착된 선박이 정박해 있거나 느린 속도로 움직이고 있을 때, 아이리스 팬을 회전시키는 것 만으로도 추진관을 관통하여 흐르는 물의 속력을 조절하는 것이 가능해 진다.
이러한 개념의 "아이리스 팬"은, 추진관의 내면으로 부터 약 90 도의 각도로 주변 부재에 부착된 블레이드들을 가진다. 이 블레이드들은 물의 흐름의 외측으로 퇴거됨으로써, 추진관을 관통하여 진행하는 물의 속도를 조절할 수 있다. 아이리스 팬의 상기 블레이드 또는 부재 각각은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 이러한 회전을 통하여 추진관 내의 물에 대한 아이리스 팬의 침투 각도를 변화시킬 수 있게 되는 데, 이때 아이리스 팬 블레이드들은 그들의 회전 링 내에서 계속 증가하는 속도로 물을 후방으로 추진시키게 된다. 아이리스 팬이 캐비테이션 발생 이전의 최적의 속도에 도달하였을 때, 블레이드들은 회전되어 중립 위치로 조정될 수 있으며, 이때 아이리스 팬의 회전은 정지된다. 이러한 조정을 통하여 추진 장치는 모든 속도에서 조용히 운전될 수 있게 된다. 아이리스 팬의 회전이 중지되기 전에 하나의 전이 과정이 실행되어야 하는 데, 연속형 또는 분획형 주 리본 밴드 형상 구동 장치에 의한 추진 장치의 계합이 그 것이다. 선박이 일단 항해 중인 경우, 아이리스 팬들은 그들을 지지하는 주변 링 부재의 내측에 평평히 놓여지도록 설계되거나 또는 선박의 선각 내측으로 가장 자리 방향으로 퇴거되어 물의 후방쪽 흐름으로 부터 벗어나도록 배치될 수 있다.
만곡된 리본 형상 밴드는 금속, 플라스틱, 합성물 또는 기타의 견고한 물질로 제조될 수 있다. 리본 형상 밴드의 주파수는 고정적(정적)이거나, 가변적(동적 또는 조정가능)일 수 있다. 가변적 주파수는, 리본을 연속된 길이를 가지는 힌지형, 연결형, 또는 중첩형 블레이드들로 분획함으로써 이루어 질 수 있는 데, 이때 분획된 블레이드들은, 리본 밴드의 길이를 따른 연결 또는 미끄럼 스플라인(또는 기타의 당업자에게 공지된 수단)에 의해 또는 선형 연신이나 수축에 의해, 이동될 수 있어야 한다. 후자의 경우, 원심 효과, 자기 또는 유압 수단, 또는 기타의 가변형 스테피지(steppage)에 의해 달성될 수 있다. 이러한 설계는, 주변 부재의 설계에 있어, 리본 형상 밴드의 외측 주연부(edge)가 전체 리본 구동 유니트 내에 배치된 원통형 또는 원추형 관에 또는 외측 링들에 부착된 경우에, 가능하다. 중심부 설계에 있어서는, 리본 형상 밴드의 가장 안쪽의 중앙 주연부가 중심축에 부착되고, 상기 중심축은 종방향으로 활주 가능한 관형 부분을 포함하거나 또는 상기 리본 형상 밴드의 최내측 주연부 부착 부분이 그 안에서 활주하도록 조정될 수 있는 슬롯들을 포함할 수 있으며, 또는 기타의 방법에 의해 상기 리본 형상 밴드가 부착될 수 있다. 상기 리본 형상 베인의 재료는, 리본 구동에 의해 후방으로 추진되는 물의 증가된 속도에 대응하여 선방의 전방 속력이 조정될 수 있도록, 한정된 그리고 유한한 가요성/신장성(flexibility/extensibility)을 가진다.
회전하는 리본 구동부에 의해 유발되는 원심 효과를 이용하는 환경에서는, 회전하는 리본 형상 밴드 그 자체에 대한 원심력이 밴드에 에너지를 부여할 것이며, 따라서 밴드의 코일이 풀리려는 경향을 가지게 된다. 이러한 경향은, 전술한 바와 같이 적절한 재료 및 부착 방법의 선택에 의한 제한된 가소성 및 조정성이 있는 조건에서, 전술한 문단에서 언급한 바와 같이 이용될 수 있다. 리본 형상 밴드에 대한 리본 구동부의 증가된 회전 속도에 의한 증가된 원심력은 상기 밴드의 코일 곡선을 풀리게 하려는 경향을 가진다. 즉, 코일 곡선의 주파수가 덜 급속해지고 완만해져서 단위 길이당 코일 수가 감소하며; 코일 곡선의 나선 각도(helix angle)가 수직선으로 근접한 상태로부터 수평선으로 더 근접한 상태로 변화하게 되고, 이에 따라 물이 더욱 빨리 흐를 수 있게 되고, 이때 원심 방향으로 새로운 형태를 가지게 된 리본 구동부는 일정한 속도로 회전하게 된다.
유사하게, 코일에 미치는 원심력의 효과에 대해 고려하면, 두 사람이 그들 사이의 로우프의 양 단부를 각각 하나씩 잡고 로우프를 회전시키는 경우와, 한 사람 만이 하나의 로우프의 일 단부를 잡고 로우프를 회전시키는 경우를 상정할 수 있다. 로우프의 고정되지 않은 원심단은 그것이 풀릴 때 더 완만한 곡선을 그리면서 외측으로 회전하게 된다.
도 4 를 참조하면, 본 발명의 리본 구동 추진 장치의 리본형 밴드 또는 베인의 변형 가능한 또는 조정 가능한 실시예가 도시된다.
일련의 블레이드(40, 42, 44) 형태의 조정 가능한 리본이 추진관(도시 생략)을 관통하여 연장하는 것이 도시되었다. 상기 밴드는, 밴드에 위해 축방향으로 조정 가능한 주변 부재 부착 수단을 구비함으로써 주변 부재에 사용되거나, 또는 중심축 상에 축방향으로 조정 가능한 부착 수단을 구비함으로써 중심축에 사용될 수 있다. 상기 블레이드들은 베인을 형성하며 코일 형상 궤적을 이루며 진행하는 데, 이때 코일들의 주파수는 물의 유동 방향으로 중심축의 길이를 따라 감소한다. 블레이드들은, 도면 부호 46 으로 지시된 바와 같은, 임의의 적절한 수단에 의해 힌지 결합되거나, 연결되거나, 또는 중첩되어, 단일 형태의 리본을 형성한다. 상기 리본은 제 1 길이부(A)로 시작하여, 점선에 의해 표시된 바와 같은 제 2 길이부(B)로 조정될 수 있으며, 이에 따라 효과적으로 감소된 주파수의 코일들을 가진다. 이러한 형태의 조정 가능성은, 추진 장치의 속력, 효율, 소음 감축 등등을 위한 미세 조정에 유효하게 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징적 구성으로서, 추진관은, 서로 다른 속도로 회전하는 다수의 추진관 구간들로 분획될 수 있다.
도 5 를 참조하면, 하나의 분획된 추진관이 도시된다. 특정 속도로 회전하는 높은 주파수의 코일들(50)을 구비하는 A 구간은 물이 지점(A)로부터 추진관 내로 진입할 수 있도록 한다. B 구간은 감소된 주파수의 추진 코일들(52)을 구비하며, 이 코일들은 이 구간 내에서 물의 유동을 증가 시키는 경향을 가진다. 또한, A 구간 및 B 구간 모두는 각각 서로 다른 적절한 속도로 회전할 수 있다. 마지막으로, C 구간은 최저 주파수를 가지는 코일들(54)를 포함하며, 상기 최저 주파수는 이미 구간 A 및 B 를 통하여 증가된 속도로 유동하는 물에 최종적인 추가적 속도 증가를 부여하며, 그 후 물은 추진관으로부터 배출된다.
도 6A 내지 6C 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 여러가지 형태로 적용될 수 있다. 도 6A 에는, 수면 선박(65) 용의, 대향 회전, 즉 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 유니트들(62, 64)이 도시되어 있다. 도 6B 에는, 수중 선박 또는 잠수함(66) 용의 대향 회전 유니트들(62, 64)이 도시되어 있다. 도 6C 에는, 수면 또는 수중 선박(68) 용의 회전 구조의 외장 탑재 형 유니트(67)가 도시되어 있다.
본 실시예에서 추진관은 세 부분으로 분획된 구조를 가지는 것으로 설명되지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 두개 또는 세개 이상의 추진관 부분들은 본 발명의 사상의 범위 내에 속하며 또한 본 발명의 장치를 채택하는 잠수함의 소음 및 속도를 정밀 조정하는 데 유용한 것으로 기대된다. 또한, 분획된 상기 관은 본 발명의 실시예들에 따른 상기 주변 및 중앙의 중심축 모두에 동일하게 적용될 수 있다.
다중-구간 추진관의 여러 구간들은 서로 다른 속도로 구동될 수 있으며, 추진관 내를 관통하여 유동하는 물에 대해 무한히 다양한 제어를 가능하게 한다.
그러나, 구동 형태에 무관하게, 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 설계의 근본적인 요소는 단위 길이당 높은 주파수로 부터 낮은 주파수로 곡선이 변화하는 리본 구동이다. 형태에 있어, 리본 구동은, 선박의 선수 방향에서, 추진관에 대하여 입구에서 수직선에 대단히 근접하는 각도를 가지는 하나 이상의 일련의 밀집한 리본 구동 곡선들을 포함하며, 이 곡선은 추진관의 선미 방향 말단에서 수평선에 대해 약 30 도의 각도를 이루는 훨씬 완만한 곡선이 된다.
초기의 밀집한 상기 곡선들(코일의 고 주파 구간)은 추진관 내로 진입하는 물의 초기 속도를 제공한다. 곡선의 비율, 즉 단위 길이 당 코일들의 수가 감소하기 때문에, 리본 구동의 후방 부분을 향하여 그리고 추진관 형태의 공간의 후방 부분을 향하여 선미 방향으로 물이 진행함에 따라 물의 속도는 증가한다. 전술한 바와 같이, 전체 리본 구동은, 전체 리본 구동부는 하나의 추진관 내에 내장되어 있고, 따라서 추진관의 전방부에서 후방부까지 물에 대해 가해지는 속도 증가를 수용할 수 있고 또한 물을 더욱 확실하게 선미 방향으로 지향시킬 수 있다.
리본 구동부의 밀집한 나선(즉, 단위 길이당 코일들의 고 주파수)는 물을 처음에 추진관 내로 진입시킨다. 물이 저 주파수의 더 완만하고 더 긴 나선 곡선을 따라 진행하게 됨에 따라, 축 방향 물의 속도는 점차로 가속된다.
대체 실시예들(ALTERNATIVE EMBODIMENT)
본 발명의 또다른 실시예에서는, 금속 또는 합성물 재료로 된 전방으로의 더 높은 주파수의 나선 부분은 여러 구간들을 포함하는 데, 이들 구간의 관 내로의 진입하는 물에 대한 침투 각도는 매우 가파른 각도로 부터 중립 위치로 변화될 수 있다. 따라서, 관의 전방에서의 나선의 고 주파수에도 불구하고, 상기 고 주파수 나선의 개개의 요소들은, 추진관의 해당 구간을 흐르는 물의 유동을 증가시키거나 감소시킬 수 있도록 변화될 수 있다.
본 발명의 추진 장치의 저주파 구간은 일반적으로 상기 전방 부분과 동일한 중앙 축에 의해 구동된다. 저 주파수의 나선(즉, 단위 길이 당 코일들의 수가 더 적은)을 가지는 이러한 후방 부분은 나선의 고 주파수의 전방 부분에 의해 후방으로 추진되는 물의 속력 및 에너지를 증가시킨다.
따라서, 본 발명의 여러가지 실시예들에 따르면, 단위 길이당 코일들의 주파수를 추진관의 전방 부분으로 부터 후방 부분까지 변화시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 서로 다른 구간들에서 추진 형태의 조합이 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 제 1 구간은 아이리스 팬 블레이드들을 구비하는 반면에, 제 2 구간은 중심축 부재를 구비하고 제 3 구간은 주변 리본 구동부를 가질 수 있다.
리본 구동부의 모든 부분들을 구성하는 개개의 요소들은, 추진관 내를 관통하여 유동하는 물의 속도를 증가시키거나 감소시킬 수 있도록, 그들 각각의 침투 각도가 변화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 선박의 선수를 향하여 밀집한 코일(즉, 단위 길이 당 더 많은 코일들)을 가지며 또한 선박의 후방 즉 선미를 향하여 코일들의 주파수가 점차로 감소하고 코르크스크류와 유사한 형상으로 꼬여진 리본 구동부를 구비하는 단일편(one piece)의 회전 유니트가 마련된다. 상기 유니트는 선박의 장축에 대하여 평행한 선형 중심축 둘레로 회전한다. 양자 택일적으로, 상기 리본은 회전하는 관형 또는 반지형 구조체의 내벽에 주변을 따라 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 주변 링 내에 부착된 더 짧은 전방 구간을 구비하고 상기 주변 링 내에서 회전하는 이중편(two-piece) 유니트가 제공되는 데, 이 경우 상기 더 짧은 전방 구간은 상기 전방 구간 내에 더 높은 주파수 코일 또는 리본 구조체를 구비한다. 상기 유니트의 제 2 의 더 긴 후방 구간은, 선수로부터 선미로 가면서 감소하는 주파수를 가지며 선박의 장축에 대하여 평행한 선형 중심축 둘레로 회전하는 점진적인 리본 형상의 코일을 구비한다. 본 발명에 따른 상기한 두 구간 실시예에서, 각각의 구간은 동일한 방향으로 서로 다른 속도로 이동하는 구성을 가질 수 있는 데, 이 경우 추진관을 관통하여 흐르는 물의 속도, 따라서 선박의 속도를 최대한 융통성있게 선택할 수 있게 된다.
전술한 다중 구간 유니트의 작동에 있어서는, 최초의 전방 구간이 회전하기시작함으로써 물을 추진관 내로 진입시키기 시작한다. 이 물은 후방 구간에 있은 리본 구동부의 저 주파수 코일들에 부딪쳐서, 그 후방 구간을 회전시키게 된다. 주로 리본 구동부의 전방 부분의 구동력에 의해 일단 선박이 전방을 향해 움직이기 시작하여 최소 예정 속도에 도달하면, 리본 구동부의 후방 구간이 작용하여 추진관을 관통하는 물에 추가적인 힘을 제공하고, 이에 따라 그 합력에 의해 선박의 전방 거동(forward motion)에 대해 추가적 속력이 제공된다.
리본 구동부의 구성에 대해서는 많은 다른 형태가 채택될 수 있다. 예를 들어, 리본 구동 장치의 각각의 구간들의 회전속도, 전방으로 부터 후방으로의 리본 구동부의 전이 및 곡선 주파수, 리본 그 자체의 높이 및 길이 등이 다양하게 변화될 수 있으며, 추진관의 원통형 또는 원추형 공간 또한 다양하게 변화될 수 있고, 또한 이들 모든 요소가 종합적으로 선박의 최종 속력을 결정하는 데 고려될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 삼중편(three-piece) 유니트가 제공된다. 본 유니트에서는, 아이리스 팬 구간이, 추진관의 전방 영역 또는 선수와, 중앙 구간 내의 리본 구동부와 마찬가지로 리본 형상 밴드를 가지는 추진관의 후방부 모두에, 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 상기 두개의 아이리스 팬들이 물의 초기 후방 유동을 유발시키며, 따라서 상기 아이리스 팬들이 선박의 초기 전방 거동에 영향을 미치게 된다. 일단 소정의 전방으로의 속도에 도달한 후에는, 리본 구동부의 중앙 부분이 작용하여 선박의 전방으로의 속도를 증가시키게 된다. 그런 후, 상기 아이리스 팬들은 중지될 수 있다.
상기 리본 구동부가 3 개 또는 그 이상의 구간들을 가지는 구성 또한 상정될 수 있다. 셋 이상의 구간들을 가지는 경우, 물이 최대의 전이 속도를 가짐으로써 물이 출구의 후단에 도달했을 때 물의 속도가 증가될 수 있도록, 리본 구동부 부품들이 최적의 각도와 길이를 가지도록 추진관 내의 물의 속도가 조절될 수 있다. 예를 들면, 구동부의 제 1 구간은 리본 구동부에서 가장 밀집한 곡선(즉, 최고 주파수의 코일들)을 가질 수 있다. 제 2 및 중간 구간은, 제 1 구간으로 부터 유동하는 이미 가속된 물을 수용할 수 있도록, 좀 더 완만한 곡선을 가질 수 있다. 마지막으로, 제 3 구간은, 반드시 이러한 구성을 가져야 한다는 제한은 아니지만, 리본 구동 유니트의 세 구간들 중 가장 완만한 곡선을 가질 수 있으며, 이 때 물이 고속으로 관으로부터 배출될 수 있게 된다.
추진 장치의 개개의 구간들에는, 동일한 또는 서로 다른 동력 유니트들로 부터 동력이 공급될 수 있다. 또한, 추진 장치의 개개의 구간들의 회전 속도는, 추진관 내를 관통하여 진행하는 물의 속도를 정밀하게 제어할 수 있도록, 변화할 수 있다.
또한, 본 발명에 대한 소정의 세부적 개선을 통하여 본 발명의 유용성을 더욱 고양할 수 있다. 예를 들면, 추진관은 원통형일 수도 있고, 또는 원추형 형상을 가질 수도 있다. 후방/선미를 향하여 폭이 좁아지는 원추형 형상은 후방을 향하여 이동하는 물이 더욱 증가된 속도로 배출될 수 있게 한다.
또한, 상기 리본 구동부는 단일의 유니트로 사용될 수도 있으나, 물이 선각 및 제어 표면에 대해 최소의 반응성 회전 토오크를 미치게 함으로써 필요한 추력및 안정된 거동을 제공할 수 있도록 대향 회전 쌍의 구동부와 같은 다중의 리본 구동부를 채택할 수도 있다. 이 경우, 선박의 조타 제어에 도움이 될 것이다. 또한, 구동부들 그 자체는 거동 제어(motion control)를 제공하기 위하여 별도의 형태로 장착될 수 있는 데, 예를 들면 스러스터(thruster)로서 기능하도록 외장 장착되는 것이다.
이상과 같은 본 발명의 리본 구동부는 여러가지 기술 분야에 적용될 수 있다. 예를 들면, 유체가 일 위치에서 타 위치로 이동되어야 만 하는 어떠한 분야에서도 본 발명이 채택될 수 있다. 예를 들면, 냉동 목적을 위하여 유치를 냉동 압축기 펌프와 같은 경우이다. 본 발명은 그러한 유체 운동에 이용될 수 있다.
터빈의 운동에 의해 전기를 발생시키는 수력 발전 분야에서, 본 발명에 따른 리본 구동의 신규한 기술은 발전기를 작동시키기 위하여 축을 역으로 회전시키는 데 이용될 수 있을 것이다.
모든 종류의 펌프들에서, 실용적 또는 장식적 목적으로 물 또는 기타의 유체가 이동된다. 이러한 경우들에도, 본 발명의 리본 구동부는 이용될 수 있다.
터어빈 구동 장치들에도 또한, 본 발명의 실시예에 따른 리본 구동부 및 아이리스 팬의 구성이 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 리본 구동부의 구동원으로서 연소를 이용함으로써, 추진관을 관통하는 공기 및 기체를 더욱 효율적이고 신속하게 유동하게 할 수 있다.
본 발명의 기술 분야의 당업자에게는, 이상의 설명으로 부터, 개시된 본 발명의 영역으로 부터 벗어나지 않고도 본 발명의 가변 주파수 리본 구동부의 또 다른 용도 및 실시예들을 용이하게 안출해 낼 수 있음은 명확하다.

Claims (43)

  1. 제 1 단부에 입구와 제 2 단부에 장애물 없는 출구를 구비하는 추진관;
    상기 추진관의 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 나선 형태로 연장하는 코일들로 형성되고, 상기 추진관의 단위 길이 당 코일 주파수가 상기 제 1 단부로 부터 제 2 단부로 가면서 감소하는 적어도 하나의 회전 가능한 리본; 및
    상기 리본을 회전시키기 위한 구동 수단을 포함하는 선박용 추진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 리본은 상기 추진관의 외측 주연부에 부착되고 상기 외측 주연부에서 적어도 상기 추진관의 내면으로 연장하며, 상기 구동 수단은 상기 추진관을 회전시키는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 리본은 상기 추진관으로부터 반경 방향 내측으로 상기 추진관의 반경 보다 작은 길이 만큼 연장하여, 상기 리본 내측에 축방향 중앙 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 리본은 다수의 블레이드들을 포함하는 퇴거 가능한 아이리스 팬에 인접하게 배치되며, 각각의 블레이드는 반경 방향으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 리본은 조정 가능하며 서로 인접한 다수의 베인 구간들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다수의 베인 구간들은 중심축 방향으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 다수의 베인 구간들은 작용되는 힘에 대응하는 가소성을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 추진 장치는 다수의 중심축 방향으로 연속 배향된 구간들을 포함하며, 각각의 구간은 별도의 관 및 리본을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 각각의 구간은 별도의 구동 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 추진 장치는 다수의 대향 회전 유니트들을 포함하며, 각각의 유니트는 별도의 관 및 리본을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단은 상기 추진관 내에 중심축을 구비하며, 상기 리본은 내측 주연부에서 상기 중심축에 고정되고 반경 방향 외측으로 연장하여 상기 추진관의 내벽에 인접하게 외측 주연부를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 추진 장치는 다수의 축방향으로 연결된 구간들을 포함하며, 각각의 구간은 별도의 구동 수단 및 리본을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 추진 장치는 저압 영역에 물을 보충하기 위한 후류 유로를 추가로 포함하며, 상기 후류 유로는 상기 추진관에 형성된 출구를 가지며, 상기 물은 압력차에 의해 또는 펌핑에 의해 인입되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 추진관은 다수의 대향 회전 유니트들을 포함하며, 각각의 유니트는 별도의 리본을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 선박은 수면 선박인 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 선박은 잠수 가능한 선박인 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 추진 장치는 상기 선박에 대해 상대 이동 가능한 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 리본은 상기 출구를 향하는 방향으로 오목한 곡선을 그리도록 컵 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 리본은, 금속, 합성물, 플라스틱 중합체, 및 세라믹으로 구성된 일군의 물질로부터 선택된 하나의 강성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 추진 장치는 상기 추진관 내에 장착된 다수의 리본들을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  21. 선박을 추진시키기 위한 방법에 있어서,
    제 1 단부에 입구와 제 2 단부에 장애물 없는 출구를 구비하는 추진관을 상기 선박에 구비시키는 단계;
    상기 추진관의 제 1 단부로 부터 제 2 단부까지 나선 형태로 연장하는 코일들로 형성되고, 상기 추진관의 단위 길이 당 코일 주파수가 상기 제 1 단부로 부터 제 2 단부로 가면서 감소하는 적어도 하나의 회전 가능한 리본을 회전 시키는 단계;
    상기 제 1 단부로 물을 인입시키는 단계;
    상기 리본의 회전에 의해 물의 모우멘트의 중심축 방향 성분을 증가시키는 단계; 그리고
    상기 제 2 단부로부터 물을 배출하여 상기 선박에 추진력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 리본은 외측 주연부에서 적어도 상기 추진관의 내면으로 연장하도록 형성되며, 상기 추진관을 회전시킴으로써 상기 리본이 회전되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 리본은 상기 추진관의 외측 주연부에 부착되고, 상기 추진관으로부터 반경 방향 내측으로 상기 추진관의 반경 보다 작은 길이 만큼 연장하여, 상기 리본 내측에 축방향 중앙 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 리본은, 서로 이격된 구멍들이 형성된 중공의 중심축에 부착된 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 조정 가능하며 서로 인접한 다수의 베인 구간들을 구비하도록 상기 리본을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 다수의 베인 구간들은, 코일 주파수를 효율적으로 변화시킬 수 있도록, 중심축 방향으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 작용되는 힘에 대응하는 가소성을 가지도록 상기 다수의 베인 구간들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  28. 제 22 항에 있어서, 각각의 구간이 별도의 관 및 리본을 포함하는, 중심축 방향으로 연속된 다수의 구간들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 각각의 구간은 별도의 구동 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  30. 제 22 항에 있어서, 각각의 유니트가 별도의 관 및 리본을 구비하는, 다수의대향 회전 유니트들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  31. 제 21 항에 있어서, 상기 추진관 내에 상기 리본을 회전시킬 수 있도록 중심축이 구비되며, 상기 리본은 내측 주연부에서 상기 중심축에 고정되고 반경 방향 외측으로 연장하여 상기 추진관의 내벽에 인접한 외측 주연부를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 각각의 구간이 별도의 구동 수단 및 리본을 구비하는, 다수의 축방향으로 연결된 구간들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  33. 제 31 항에 있어서, 각각 별도의 관을 구비하는 구간을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  34. 제 31 항에 있어서, 각각의 유니트가 별도의 리본을 구비하는, 다수의 대향 회전 유니트들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  35. 제 21 항에 있어서, 상기 선박은 수면 선박인 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  36. 제 21 항에 있어서, 상기 선박은 잠수 가능한 선박인 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  37. 제 21 항에 있어서, 상기 선박에 대해 상대 이동 가능하도록 상기 추진 장치를 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  38. 제 21 항에 있어서, 캐비테이션을 감소시키고 추력을 증가시키도록 상기 추진관 내부의 저압 영역에 물을 추가적으로 유입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  39. 제 1 항에 있어서, 상기 추진관 또는 일부분은 직경이 변화하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  40. 제 21 항에 있어서, 상기 추진관의 적어도 일부분을 직경이 변화하도록 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  41. 제 21 항에 있어서, 상기 추진관 내에 다수의 리본을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  42. 제 31 항에 있어서, 상기 중심축에 중공의 내부 공간 및 서로 이격된 구멍들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 방법.
  43. 제 11 항에 있어서, 상기 중심축은 중공으로 형성되며 및 서로 이격된 구멍들을 가지는 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
KR10-2002-7001274A 1999-07-29 2000-07-29 리본 구동 추진 장치 및 방법 KR100497575B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14612299P 1999-07-29 1999-07-29
US60/146,122 1999-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020048380A true KR20020048380A (ko) 2002-06-22
KR100497575B1 KR100497575B1 (ko) 2005-07-01

Family

ID=22515942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-7001274A KR100497575B1 (ko) 1999-07-29 2000-07-29 리본 구동 추진 장치 및 방법

Country Status (9)

Country Link
US (3) US6357997B1 (ko)
EP (1) EP1203160B1 (ko)
KR (1) KR100497575B1 (ko)
CN (1) CN1365421A (ko)
AT (1) ATE270394T1 (ko)
AU (3) AU6387100A (ko)
CA (3) CA2380440A1 (ko)
DE (2) DE60011908D1 (ko)
WO (3) WO2001009515A1 (ko)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527520B2 (en) * 1999-07-29 2003-03-04 Jonathan B. Rosefsky Ribbon drive pumping with centrifugal contaminant removal
US6626638B2 (en) * 1999-07-29 2003-09-30 Jonathan B. Rosefsky Ribbon drive power generation for variable flow conditions
US7018170B2 (en) * 1999-07-29 2006-03-28 Rosefsky Jonathan B Ribbon drive pumping apparatus and method with added fluid
US6514035B2 (en) * 2000-01-07 2003-02-04 Kashiyama Kougyou Industry Co., Ltd. Multiple-type pump
DE10160916A1 (de) * 2001-12-12 2003-07-03 Aloys Wobben Strömungsrohr und Wasserkraftwerk mit einem solchen Strömungsrohr
US6741000B2 (en) * 2002-08-08 2004-05-25 Ronald A. Newcomb Electro-magnetic archimedean screw motor-generator
HRP20020780A2 (en) * 2002-09-27 2004-06-30 Renata Einko Rotary helical pump with progressive pitch
US7844321B2 (en) 2003-04-28 2010-11-30 Board Of Regents, The University Of Texas System Rotating catheter probe using a light-drive apparatus
CN1780584A (zh) * 2003-04-28 2006-05-31 德州系统大学董事会 导管成像探测器和方法
US7001229B2 (en) * 2003-10-06 2006-02-21 Ernest Kettelson Water vehicle propeller
US7329964B2 (en) * 2005-03-10 2008-02-12 Jae-Hong Park Compact hydropower generator adopting multiple rotary drums
EP1738783A1 (de) * 2005-07-01 2007-01-03 Universitätsspital Basel Axialpumpe mit spiralförmiger Schaufel
EP1948021A4 (en) * 2005-10-20 2009-12-02 Univ Texas ROTATING OPTICAL CATHETER TIP FOR OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY
WO2007095680A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Jozef Goj System to propel fluid matter in an elongate flow tube
DE102006013151B3 (de) * 2006-03-22 2007-09-13 Adolf Gudermann Hydraulische Schraubenturbine
WO2007109788A2 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Zynrg, Llc Fluid propulsion device
US20080139059A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 John Preston Zimmerlee Foot-operated steering and control system for a variety of watercraft with dual propulsion units.
US8432057B2 (en) * 2007-05-01 2013-04-30 Pliant Energy Systems Llc Pliant or compliant elements for harnessing the forces of moving fluid to transport fluid or generate electricity
US7696634B2 (en) * 2007-05-01 2010-04-13 Pliant Energy Systems Llc Pliant mechanisms for extracting power from moving fluid
US7481687B2 (en) * 2007-05-30 2009-01-27 Lewis Brad J Jet propulsion outboard and inboard motor
US20080310984A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 General Electric Company Positive displacement capture device
GB2494572A (en) * 2007-11-16 2013-03-13 Elemental Energy Technologies Ltd Helical pump or turbine blade comprising radial beams
US8148839B2 (en) 2008-07-02 2012-04-03 Rosefsky Jonathan B Ribbon drive power generation and method of use
US8152464B2 (en) * 2008-11-20 2012-04-10 Anderson Jr Winfield Scott Tapered helical auger turbine to convert hydrokinetic energy into electrical energy
US8282352B2 (en) 2008-11-20 2012-10-09 Anderson Jr Winfield Scott Tapered helical auger turbine to convert hydrokinetic energy into electrical energy
US7728454B1 (en) * 2008-11-20 2010-06-01 Anderson Jr Winfield Scott Tapered helical auger turbine to convert hydrokinetic energy into electrical energy
GB0910867D0 (en) * 2009-06-24 2009-08-05 Design Tech & Innovation Ltd Water power generators
CN103384957B (zh) 2011-01-10 2017-09-08 本亚明·彼得罗·菲拉尔多 用于例如为推进产生波状运动和用于利用运动流体的能量的机构
US8388391B1 (en) * 2011-01-13 2013-03-05 Vladimir Vorobyev Screw conveyor shape propeller
GB2487404A (en) * 2011-01-20 2012-07-25 Sea Lix As Rotor for extracting energy from bidirectional fluid flows
US10252784B2 (en) 2013-03-15 2019-04-09 John Ioan Restea Apparatus for propelling fluid, especially for propulsion of a floating vehicle
US20150021917A1 (en) * 2013-07-17 2015-01-22 Brian Sellers Power generating apparatus
CN104976029A (zh) * 2015-04-21 2015-10-14 李德生 空心涡轮外传驱动发电系统
CN104976036A (zh) * 2015-04-23 2015-10-14 李德生 漩涡无障碍凹壁外驱发电装备
US10072631B2 (en) 2015-06-29 2018-09-11 II Michael John Van Asten Spiral turbine blade having at least one concave compartment that may be rotated by a moving fluid for electrical energy generation
US10190570B1 (en) 2016-06-30 2019-01-29 Pliant Energy Systems Llc Traveling wave propeller, pump and generator apparatuses, methods and systems
US11209022B2 (en) 2016-06-30 2021-12-28 Pliant Energy Systems Llc Vehicle with traveling wave thrust module apparatuses, methods and systems
US10519926B2 (en) 2016-06-30 2019-12-31 Pliant Energy Systems Llc Traveling wave propeller, pump and generator apparatuses, methods and systems
US11795900B2 (en) 2016-06-30 2023-10-24 Pliant Energy Systems Llc Vehicle with traveling wave thrust module apparatuses, methods and systems
JP6763581B2 (ja) * 2016-10-26 2020-09-30 オオノ開發株式会社 動力発生装置、発電機、及び、動力発生方法、並びに、発電方法
CN106368879B (zh) * 2016-11-02 2019-01-08 江苏大学 一种用于水力发电机的螺旋转轮
CN107243201B (zh) * 2017-07-13 2023-07-11 蔡志文 空气净化模组和空气净化器
CN107336819B (zh) * 2017-07-18 2023-08-04 蔡卫忠 水下涵道式螺旋桨推进装置及其使用方法
US10851799B2 (en) * 2018-08-02 2020-12-01 Percheron Power, LLC Screw systems
GR1009766B (el) * 2019-07-15 2020-06-16 Solutions Of Economy Μονοπροσωπη Ικε Πλωτα συστηματα παραγωγης ενεργειας απο τη θαλασσα
CN113107855B (zh) * 2021-04-25 2022-12-30 济宁安泰矿山设备制造有限公司 一种径向间隙调节结构、调节方法及抢险排水泵

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US119155A (en) 1871-09-19 Improvement in screw-propellers
DE143140C (ko) *
US29626A (en) 1860-08-14 Improvement in cultivators
BE467393A (ko) *
US471671A (en) 1892-03-29 Process of and apparatus for making gas
US475826A (en) 1892-05-31 And harlan p
US815302A (en) * 1904-11-22 1906-03-13 Frederick B Marvin Current-motor.
US1112057A (en) * 1913-10-08 1914-09-29 Joseph Dudash Speed-boat.
FR467393A (fr) 1914-01-17 1914-06-10 Ludwig Esselborn Procédé pour la préparation d'une matière ignifuge et calorifuge
FR490000A (fr) 1917-11-13 1919-03-26 Leon Francois Momberge Moteur rotatif
US1549608A (en) 1923-02-19 1925-08-11 Clarence R Raynes Pressure pump
US1816971A (en) * 1928-08-16 1931-08-04 Hoff Turbine
FR757930A (fr) 1932-10-05 1934-01-08 Appareil de locomotion aquatique
FR775605A (fr) 1934-06-18 1935-01-05 Moteur à explosion
GB471671A (en) 1936-02-08 1937-09-08 Cornelis Willem Stants Screw motor
US2083959A (en) * 1936-02-27 1937-06-15 Mcmullen John Robert Power boat
US2320451A (en) * 1942-05-27 1943-06-01 Alfred A Dorman Propeller
US2334302A (en) * 1942-05-27 1943-11-16 Alfred A Dorman Screw turbine
US2568903A (en) 1949-07-02 1951-09-25 Irvin Dowell J Propeller construction for watercraft
US2656809A (en) 1951-06-25 1953-10-27 James W Frasure Combination rudder and propulsion device
US2655890A (en) * 1952-05-15 1953-10-20 Whipple William Cylindroid tug
US3070061A (en) 1959-09-03 1962-12-25 Harold A Rightmyer Progressive thrust propeller
US3141439A (en) 1962-02-05 1964-07-21 Liston Joseph Liquid propelling device
US3299821A (en) * 1964-08-21 1967-01-24 Sundstrand Corp Pump inducer
GB1138861A (en) * 1965-02-12 1969-01-01 Hovercraft Dev Ltd Vehicle for operation over fluid surfaces
FR1500976A (fr) 1966-08-25 1967-11-10 Propulseur hydraulique à réactions composées
US3482402A (en) 1967-07-31 1969-12-09 Herbert A Anthoney Sr Fluid propulsion system
US3737249A (en) * 1970-08-26 1973-06-05 Trw Inc High flow pump impeller for low net positive suction head and method of designing same
US3796508A (en) * 1971-05-14 1974-03-12 Hartley Simon Ltd Screwpumps
US4151081A (en) * 1971-06-04 1979-04-24 Seaclean Sa Process and plant for hydromechanical recovery of a fluid spread in a thin layer on the surface of another liquid
FR2160692B1 (ko) 1971-10-25 1976-04-30 Rozsa Peter
US3976453A (en) * 1974-08-12 1976-08-24 Brown Kenard D Liquid vortex vacuum pump
US4222231A (en) 1978-07-20 1980-09-16 Linn Wallace L Engine
US4317330A (en) * 1979-12-10 1982-03-02 Mihaly Brankovics Water turbine generator system
US4373919A (en) 1980-11-17 1983-02-15 Rockwell International Corporation Multi-passage variable diffuser inlet
US4426190A (en) * 1980-12-11 1984-01-17 Shapiro Anatoly S Vane pump
US4500259A (en) * 1981-08-18 1985-02-19 Schumacher Berthold W Fluid flow energy converter
US4496282A (en) * 1982-05-06 1985-01-29 Allis-Chalmers Corporation Reversible two-stage hydraulic machine
GB8401879D0 (en) 1984-01-25 1984-02-29 Vickers Plc Vessel
FR2593138B2 (fr) 1985-09-05 1988-03-18 Chas Jean Dispositif de propulsion a inertie conditionnee du fluide.
US4857046A (en) 1987-10-21 1989-08-15 Cordis Corporation Drive catheter having helical pump drive shaft
FR2629142A1 (fr) * 1988-03-24 1989-09-29 Carrouset Pierre Machine rotative a deplacement non positif utilisable comme pompe, compresseur, propulseur ou turbine motrice
US5240374A (en) 1988-07-07 1993-08-31 Nautical Development, Inc. Damped automatic variable pitch marine propeller
DE59008087D1 (de) 1990-02-06 1995-02-02 Reinhard Gabriel Strahlantrieb für Wasser- und Luftfahrzeuge sowie Umwälzpumpen.
US5244425A (en) 1990-05-17 1993-09-14 Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha Water injection propulsion unit
GB9022056D0 (en) 1990-10-10 1990-11-21 Shell Int Research Apparatus for compressing a fluid
JPH04345591A (ja) 1991-05-24 1992-12-01 Sanshin Ind Co Ltd ジェット推進艇
AU1634992A (en) 1991-08-01 1993-02-04 B.F. Goodrich Company, The Composite and fairwater structures for marine vessels
US5265549A (en) * 1992-02-03 1993-11-30 Cernier Edward J Hydro-propelled ship
JPH05294282A (ja) 1992-04-22 1993-11-09 Suzuki Motor Corp ウオータジエット推進装置
US5425617A (en) * 1992-06-19 1995-06-20 Teran; Antonio A. Constant static pressure runner in an axial flow turbine
JPH06191482A (ja) 1992-11-17 1994-07-12 正志 ▲土▼田 水噴出推進機関の構造
US5383802A (en) 1993-11-17 1995-01-24 Maelstrom, Inc. Propulsion system
FI95226C (fi) * 1994-02-23 1996-01-10 Jukka Kalevi Pohjola Veneiden ja laivojen potkuri
US5417597A (en) 1994-04-28 1995-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Vessel with machinery modules outside watertight hull
JP3593365B2 (ja) 1994-08-19 2004-11-24 大亜真空株式会社 ねじれ角可変型歯車
BE1008654A3 (nl) 1994-08-24 1996-07-02 Haegeman J H Gecombineerde schroef voor waterbehandelingsapparaten.
US5558509A (en) 1995-03-08 1996-09-24 Jirnov; Olga Sliding-blade water jet propulsion apparatus for watercraft
GB9506851D0 (en) * 1995-04-03 1995-05-24 Zhang Wei Min Axial flow pump/marine propeller
US5867221A (en) 1996-03-29 1999-02-02 Interated Systems, Inc. Method and system for the fractal compression of data using an integrated circuit for discrete cosine transform compression/decompression
FR2749558B1 (fr) * 1996-06-07 1998-07-17 Ambellan Harold Helice de bateau en forme de vis et en neoprene,sans danger pour les poissons et les nageurs
US6013140A (en) * 1997-07-28 2000-01-11 Simoneaux; Bret Laser hardening of screw forms
DE29812429U1 (de) * 1998-07-03 1998-11-19 Wolters, Paolo, 12555 Berlin Archimedisches Schraubenflächenantriebssystem
US6213042B1 (en) * 1999-03-01 2001-04-10 Barry E. Delfosse Small waterplane area multihull (SWAMH) vessel with submerged turbine drive

Also Published As

Publication number Publication date
AU6387100A (en) 2001-02-19
WO2001009486B1 (en) 2001-03-22
DE10084861T1 (de) 2002-07-25
KR100497575B1 (ko) 2005-07-01
US6431926B1 (en) 2002-08-13
US6357998B1 (en) 2002-03-19
US6357997B1 (en) 2002-03-19
CA2380440A1 (en) 2001-02-08
WO2001009486A1 (en) 2001-02-08
AU6501900A (en) 2001-02-19
ATE270394T1 (de) 2004-07-15
DE60011908D1 (de) 2004-08-05
CA2380623A1 (en) 2001-02-08
CN1365421A (zh) 2002-08-21
CA2384580A1 (en) 2001-02-08
WO2001009516A1 (en) 2001-02-08
WO2001009515A1 (en) 2001-02-08
EP1203160A1 (en) 2002-05-08
AU6390600A (en) 2001-02-19
EP1203160B1 (en) 2004-06-30
CA2384580C (en) 2006-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100497575B1 (ko) 리본 구동 추진 장치 및 방법
US11448232B2 (en) Propeller blade
US6692318B2 (en) Mixed flow pump
US6592335B2 (en) Ribbon drive pumping apparatus and method
US5383802A (en) Propulsion system
US20090022576A1 (en) Impeller drive for a water jet propulsion unit
US1334461A (en) Centrifugal pump
US5558509A (en) Sliding-blade water jet propulsion apparatus for watercraft
US3826591A (en) Centrifugal marine propeller
US4672807A (en) Wall thruster and method of operation
AU2014237041B2 (en) Apparatus for propelling fluid, especially for propulsion of a floating vehicle
US20060228957A1 (en) Turbo-jet pump and water jet engine
US7018170B2 (en) Ribbon drive pumping apparatus and method with added fluid
US9039348B1 (en) Open core continuous helical fin marine drive system
US5343823A (en) Large diameter low RPM propeller for torpedoes
US6250071B1 (en) Housing for a disk propulsion system and a method of using the same
US5462461A (en) Water jet propulsive device
RU1801867C (ru) Водометный движитель
RU2056326C1 (ru) Водометный движитель судна на подводных крыльях
SU1754579A1 (ru) Водометное подруливающее устройство
KR890016279A (ko) 유체의 흐름에 의한 효과를 이용한 추진방법 및 장치와 유체의 압축방법 및 장치, 유체저항 감소 및 방음방법 및 장치 및 이들을 이용한 동력발생 및 발전장치
US20080064274A1 (en) Boat propeller
JPH0640389A (ja) 船の推進装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee