KR20100098684A

KR20100098684A - 물갈퀴 추진 장치

Info

Publication number: KR20100098684A
Application number: KR1020107015231A
Authority: KR
Inventors: 베르메이덴 야코프 호베르트
Original assignee: 에이.피.묄러-메르스크 에이/에스
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-09-08
Also published as: ATE546351T1; JP2011506173A; HRP20120428T1; EP2222550B1; PT2222550E; CN101909984A; US20100291814A1; CY1112779T1; ES2387654T3; PL2222550T3; EP2222550A1; RU2482012C2; WO2009074580A1; DK2222550T3; BRPI0820940A2; RU2010128532A; UA98185C2

Abstract

유체에서의 추진을 위한 추진 장치가 제공되는데, 그 추진 장치는 물갈퀴 축에 고정된 적어도 하나의 추진 물갈퀴, 및 추진 물갈퀴를 구동하기 위한 수단을 포함하고, 상기 추진 물갈퀴의 구동 수단은 크랭크샤프트, 물갈퀴 축의 축 주위로 추진 물갈퀴를 회전시키는 피치 메카니즘, 및 물갈취 축의 축에 대해 실질적으로 횡단 방향으로 추진 물갈퀴를 병진시키는 히브 메카니즘을 포함하며, 크랭크 샤프트는 피치 메카니즘 및 히브 메카니즘을 구동한다. 크랭크샤프트 상의 단일 크랭크, 또는 크랭크샤프트의 회전축에 대해 실질적으로 동일한 반경 및 각도 위치를 갖는 별도의 크랭크들에 장착된 히브 메카니즘 및 피치 메카니즘 둘 다를 구비함에 의하여, 단순하고 신뢰성있으면 효율적인 구조가 얻어진다.

Description

물갈퀴 추진 장치{A fin propulsion apparatus}

본 발명은 플랩핑(flapping) 또는 진동(oscillating)하는 포일(foil) 또는 물갈퀴(fin)를 포함하는 추진용 수단이 채택된 해상 선박용 추진 시스템에 관한 것이다.

일 형태에 따르면, 본 발명은 해상 선박의 선체 내에 제공되는 추진 장치에 관한 것이다.

그 장치는 물갈퀴 축에 고정되는 적어도 하나의 횡단 병진용 추진 물갈퀴를 포함한다. 그 물갈퀴의 구동 수단은 크랭크샤프트, 물갈퀴 축(fin axle)의 축(axis) 주위로 물갈퀴를 회전시키기 위한 피치 메카니즘(pitching mechanism), 및 선박과 물갈퀴 축의 축에 대하여 실질적으로 횡단하는 방향으로 물갈퀴를 병진시키기 위한 히브 메카니즘(heave mechanism)을 포함한다.

추진 시스템은 특히 해상 선박을 추진하기 위하여 오랜 시간 동안 이용되어 왔고, 현재 대부분의 사용되는 추진 시스템은 회전 스크류 프로펠러 추진이다. 회전하는 스크류 프로펠러 추진 시스템은 매우 신뢰성있고 간단한 구조를 제공하지만, 보통의 상태에서는 매우 높은 효율을 제공하지 않으므로, 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 대안적인 추진 시스템들이 제안되어 왔다.

도입부에서 설명된 유형의 메카니즘들은, 증가된 효율 및 감소된 소음과 같은 다양한 장점들을 얻기 위하여 회전하는 스크류 프로펠러 추진에 대한 대안으로서 제안되어 왔다.

미국 특허 제5401196호(트린안타필로우; TRIANTAFYLLOU)에는 그러한 추진 시스템이 개시되어 있는데, 여기에서는 선택된 속도 방향으로 추진력을 제공하기 위하여 하나 이상의 추진 물갈퀴들이 배치되고 또한 조작된다. 물갈퀴는 히브 메카니즘 및 피치 메카니즘의 조합 이용에 의하여 조작되고, 히브 메카니즘은 추진 물갈퀴를 선택된 방향에 대해 실질적으로 횡방향으로 진동시키며, 피치 메카니즘은 동일한 속도 방향에 대하여 물갈퀴의 피치 각도를 변화시키도록 물갈퀴를 피봇 주위로 플랩핑시킨다.

미국특허 제5401196호에 따르면, 이 시스템을 이용하면 종래의 회전식 스크류 프로펠러 추진 시스템에 의하여 제공되는 것에 비하여 추진 효율의 현저한 상승이 얻어질 수 있다. 이와 같은 증가된 효율은, 물갈퀴들이 어류의 지느러미와 매우 유사한 방식으로 움직이도록 조작되도록 히브 메카니즘 및 피치 메카니즘의 조합 움직임을 최적화함에 의하여 제공된다.

효율의 현저한 증가를 제공하기 위하여 미국특허 제5401196호에 의하여 제안된 것과 유사한 물갈퀴 추진 시스템들이 제안되었지만, 그러한 시스템들은 예를 들어 추진 메카니즘의 복잡성으로 인하여, 특히 해상 선박의 추진을 위하여 널리 상업적으로 이용되지 않아왔다. 따라서 그러한 추진 시스템을 더 개발할 지속적인 필요가 있다.

FR 1 330 218 A (부이게스; BOUIGES) 에는 병진하는 물갈퀴들에 의하여 추진되는 수상 자전거가 기재되어 있는데, 여기도 병진 및/또는 히브 메카니즘이 포함되어 있으며, 피치 메카니즘은 단일 크랭크에 장착된다. 구속된 대칭성 하에서 작동하는 메카니즘은 환경에 노출되고, 또한 그 메카니즘은 흘수선 아래에 부분적으로 잠겨진다.

DE 2 849 027 A1(크라우스 헬무트; KRAUS HELMUT)에는 수평 또는 수직으로 배치된 물갈퀴에 의하여 작동하는 범용 물갈퀴 구동 메카니즘이 개시되어 있다.

DE 10 2004 004236 A1 (클루드쯔웨이트 알프레드; KLUDSZUWEIT ALFRED)에는 보트의 축에 대해 평행한 두 개의 평행한 길이방향 부재들을 갖는 프레임 진동 베인(frame oscillating a vane)을 포함하는 보트 추진 시스템이 개시되어 있다. 그 베인들은 다른 위상으로 그리고 길이방향으로 움직이고, 그들의 단부들은 스윙 링크(swing link)에 의하여 연결된다. 전방 링크는 엔진에 연결될 수 있는 레버를 구비하고, 평행한 길이방향 부재들의 후방 링크는 중간 링크에 의하여 패들 블레이드(paddle blade)에 연결된다. 중간 링크 및 패들 블레이드는 유연한 것이거나 또는 중간 링크가 각도에 걸쳐서 움직일 수 있게 하는 스프링을 구비한 피봇이 제공될 수 있다.

2003년 4월 3일에 발간된 WO 03/026954 A1(인오션; Inocean)에는 에너지 복구 또는 추진력을 위하여 사인파 패턴의 움직임을 활용하는 시스템이 기재되어 있다. 그 시스템은 복수의 견고한 선체 요소들을 포함하는데, 그 선체 요소들은 열을 이루어 배치되고, 또한 선체 요소들의 열의 길이방향 치수를 가로질러 평행한 회전축들 주위로의 회전을 위하여 서로에 대해 회전가능하게 부착된다. 그 시스템은, 선체 요소들을 서로에 대하여 회전시키기 위한 움직임 장치들 또는 선체 요소들의 서로에 대한 움직임의 결과로서 에너지 복구를 위한 움직임 장치를 더 포함한다.

2006년 4월 13일에 발간된 WO 2006/038808 A1 (클라비스 바이오프로펄젼; Clavis Biopropulsion)에는 적어도 하나의 횡단하여 병진하는 물갈퀴를 포함하는 장치가 제안되어 있다. 그 장치는 물갈퀴의 실질적으로 자유로운 진동 움직임을 허용하는 작동 및 구동 수단을 포함한다. 그 장치는 구동 수단에 의하여 마련되는 많은 사이클의 충격에 의하여 작동되고, 구동 수단에 의하여 제공되는 펄스형 에너지를 저장하기 위하여 스프링이 이용된다.

본 발명의 목적은, 신뢰성이 높고 구조가 간단하면서도 동시에 종래의 회전식 스크류 프로펠러에 의하여 얻을 수 있는 것보다 높은 효율을 얻을 수 있도록 시스템을 최적화시키는 선택을 제공하는 추진 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 유체 내에서의 추진력, 특히 해상 선박의 추진력을 제공하는 추진 장치가 제안된다. 그 추진 시스템은 적어도 하나의 추진 물갈퀴 및 추진 물갈퀴를 구동하기 위한 수단을 포함한다.

추진 물갈퀴를 구동하기 위한 수단은, 크랭크샤프트(crankshaft), 상기 추진 물갈퀴를 상기 물갈퀴 축의 축 주위로 회전시키는 피치 메카니즘(pitching mechanism), 및 상기 추진 물갈퀴를 상기 선박 및 상기 물갈퀴 축의 상기 축에 대하여 실질적으로 횡단 방향으로 병진운동시키는 히브 메카니즘(heave mechanism)을 포함하며, 상기 크랭크샤프트는 상기 피치 메카니즘 및 상기 히브 메카니즘 둘 단를 구동한다.

히브 메카니즘 및 피치 메카니즘은 둘 다 크랭크샤프트에 의하여 관절연결되고, 크랭크샤프트는 크랭크샤프트 상의 단일 크랭크, 또는 크랭크샤프트의 회전축에 대하여 실질적으로 동일한 반경 및 각도 위치를 갖는 개별의 크랭크들에 의하여 피치 메카니즘 및 히브 메카니즘에 연결된다.

이로써, 히브 메카니즘 및 피치 메카니즘 둘 다가 동일 도는 실질적으로 똑같은 크랭크샤프트 상의 크랭크에 연결되기 때문에, 본 발명은 히브 메카니즘 및 피치 메카니즘의 조합을 위한 매우 간단한 구조를 제공하고, 또한 한편으로는 별도 구성요소들이 상대적으로 적은 구조를 갖게 되도록 하는 선택사양을 제공하는 한편, 다른 한편으로는 상대적으로 대칭적인 움직임 패턴으로 인하여 종래의 프로펠러 추진 시스템에 의하여 제공되는 것에 비하여 효율이 높게 작동하도록 추진 시스템을 최적화시키는 선택사양을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 추진 물갈퀴는 물갈퀴 축에 의하여 채리엇(chariot)에 장착되고, 상기 물갈퀴 축 및 물갈퀴가 상기 채리엇에 대해 그 축 주위로 회전하는 것이 허용된다. 상기 채리엇은 상기 크랭크샤프트에 대해 슬라이딩가능하게 장착되어, 그것이 크랭크샤프트로 그리고 그로부터의 방향으로 진동할 수 있게 된다.

히브 메카니즘은 채리엇을 크랭크샤프트 상의 크랭크에 연결시키고, 피치 메카니즘은 크랭크샤프트 상의 크랭크에 물갈퀴 축을 연결시킨다.

본 발명은 상기 히브 메카니즘 및 상기 피치 메카니즘이 공통의 푸시/풀 로드(push/pull rod)에 의하여 제공되는 경우에 특히 유리한데, 이 경우 푸시/풀 로드의 일 단부는 구동 샤프트(drive shaft)의 상기 크랭크에 연결되며, 푸시/풀 로드의 다른 단부는 물갈퀴 피치 축(fin pitching axle)에 부착되고 또한 물갈퀴 피치 축으로 실질적으로 횡방향으로 연장되며, 물갈퀴 피치 축은 상기 채리엇에 회전가능하게 연결되어서, 상기 크랭크샤프트가 회전하는 때에 상기 푸시/풀 로드는 상기 채리엇을 상기 크랭크샤프트로 그리고 크랭크샤프트로부터 진동하도록 구동하고 그와 동시에 상기 물갈퀴 피치 축이 회전하도록 구동한다. 이로써 별도의 구성요소들의 수가 매우 적은 수로 저감된다.

대안적인 실시예에서, 상기 히브 메카니즘은 상기 채리엇 내에 슬롯을 포함하고, 상기 크랭크샤프트 상의 크랭크는 상기 슬롯에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 피치 메카니즘은 피치 로드(pitcher rod)를 포함하고, 그 피치 로드의 일 단부는 물갈퀴 축의 축에 대해 실질적으로 횡방향으로 물갈퀴 축에 연결되며, 피치 로드의 다른 단부는 상기 크랭크샤프트 상의 크랭크에 부착되고, 상기 피치 로드는 슬라이드 부슁(slide bushing)을 거쳐서 상기 크랭크 또는 상기 물갈퀴 피치 축에 연결되거나 또는 신축가능하여서, 상기 피치 로드는 상기 크랭크와 상기 물갈퀴 축 사이의 변화하는 거리를 보상하여, 상기 크랭크샤프트가 회전하는 때에 상기 히브 메카니즘은 상기 채리엇을 상기 크랭크샤프트로 또는 크랭크샤프트로부터 병진운동하거나 또는 진동하도록 구동하고 그와 동시에 상기 피치 메카니즘은 물갈퀴 피치 축이 진동하는 방식으로 회전하도록 구동한다. 이로써, 물갈퀴들에 전달되는 히브의 힘은 주로 히브 메카니즘에 의하여 전달되고, 피치 힘은 피치 메카니즘에 의하여 전달된다. 피치 힘이 히브 힘에 대하여 매우 작은 때에는, 이것은 피치 메카니즘의 가벼운 구조에 대한 가능성을 제공한다.

다른 실시예에서, 물갈퀴 피치 축 및 물갈퀴 축은 동일하여, 상대적으로 적은 별도 구성요소들을 포함하는 매우 간단한 구조를 제공한다.

바람직하고 대안적인 실시예에서, 상기 피치 메카니즘은 상기 물갈퀴 피치 축을 상기 물갈퀴 축에 연결하는 동기화 링크를 포함하고, 상기 동기화 링크는 상기 물갈퀴 피치 축의 회전에 상기 물갈퀴 축의 회전을 동기화시키도록 배치된다. 이에 의하여, 동일한 물갈퀴 피치 축 및 피치 메카니즘에 더 많은 물갈퀴들을 연결하는 것이 가능하고, 또한 예를 들어 해상 선박의 선체 내의 제약된 공간 내에 배치될 수 있도록 설계를 적합화하는 특정의 필요에 그 물갈퀴들의 위치를 적합화시키는 더 많은 자유도가 제공된다.

전술된 피치 로드 또는 푸시/풀 로드는 물갈퀴 피치 축에 견고하게 연결될 수 있지만, 바람직한 실시예에서는 푸시/풀 로드 또는 피치 로드와 물갈퀴 피치 축 사이의 연결부가 푸시/풀 로드 또는 피치 로드와 물갈퀴 피치 축 사이의 각도를 조정하기 위한 수단을 포함한다. 이로써, 조향의 경우에 추력의 필요 방향 변경과 같은 특정의 필요에 따라서 물갈퀴 각도를 조정하는 간단한 방안이 제공된다.

매우 간단하고 따라서 바람직한 실시예에서, 물갈퀴 축은 물갈퀴 피치 축에 대해 평행하다.

대안적으로, 물갈퀴 축은 물갈퀴 피치 축에 대해 실질적으로 횡방향으로 배치되는 것이 바람직할 수 있는데, 이로써 예를 들어 해상 선박의 선체 내의 제약된 공간 내에 배치될 수 있도록 설계를 적합화시킬 특정의 필요를 위하여 구동부의 설계를 적합화시킬 가능성이 제공된다.

또한, 다른 바람직한 실시예에서, 추진 시스템은 단일의 동기화 링크(synchronizing link)를 거쳐서 동일한 물갈퀴 피치 축에 연결된 둘 이상의 물갈퀴들을 포함하는바, 이로써 별개인 구성요소들의 숫자가 상대적으로 적게 될 수 있다.

본 발명의 다른 목적에 따르면, 본 발명에 따른 추진 장치에 의하여 선박을 추진시키는 방법이 제공된다.

본 발명에 의하여, 신뢰성이 높고 구조가 간단하면서도 동시에 종래의 회전식 스크류 프로펠러에 의하여 얻을 수 있는 것보다 높은 효율을 얻을 수 있도록 시스템을 최적화시키는 선택을 제공하는 추진 시스템이 제공된다.

도 1 은 본 발명에 따른 물갈퀴 추진 시스템을 포함하는 선박의 개략적 측면도이고,
도 2 는 도 1 에 도시된 선박의 개략적 평면도이고,
도 3 은 도 1 및 도 2 에 따른 추진 시스템의 단일 물갈퀴의 상세 측면도이고,
도 4 내지 도 10 은 본 발명에 따른 추진 시스템을 위한 기계적 구동부의 다양한 바람직한 주요 실시예들을 도시하는 개략도들이다.

도 1 에는 추진력을 제공하기 위한 물갈퀴(2)들을 구비한 선박(1)의 개략적 측면도가 도시되어 있다. 그러한 물갈퀴들은 선박 또는 임의의 다른 해상 선박 내의 추진 시스템을 위하여, 그리고 다른 추진 목적을 위하여 이용되는 것으로서 잘 알려진 것인바, 물갈퀴 추진 시스템에 관한 일반적인 설명은 특히 미국특허 제5401196호(트린안타필로우; TRIANTAFYLLOU)의 요약서에 기재되어 있는데, 그 문헌은 여기에 참조로서 포함된다.

도 2 에는 도 1 에 따른 선박의 평면 개략도가 도시되어 있는데, 여기에서는 세 개의 물갈퀴(2)들의 두 세트가 선박(1)에 추진력을 제공하기 위하여 배치된다. 물갈퀴(2)들의 수 및 물갈퀴 세트들의 수는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 특정 선박에 필요한 추진에 적합하게 될 수 있으며, 상기 도면에 도시된 것은 추진 중에 선박 선체에 작용하는 횡방향 힘을 소거시키기 위하여 역 상(counter phase)으로 작동하는 쌍을 이룬 물갈퀴를 제공하는 것이 바람직하다.

예를 들어 미국특허 제5401196호(트린안타필로우; TRIANTAFYLLOU)에 기재된 것과 같은 물갈퀴 추진의 일반적인 원리에 따르면, 물갈퀴(2)들은 선박으로부터 물 안으로 연장되도록 배치되고, 도시된 실시예에서는 물갈퀴(2)들이 개구(7)들을 통하여 선박의 선체로부터 흘수선(4) 아래로 연장되어 있다(도 3 참조). 그러나, 상기 도면들에 도시되지 않은 다른 실시예에서는, 대안적으로 물갈퀴(2)들이 선박으로부터 연장되되 흘수선 위의 임의의 위치로부터 물 안으로 연장될 수 있다. 도 2 및 도 3 에 따르면, 물갈퀴(2)들은 물갈퀴(2)로부터 채리엇(5)을 통하여 연장되는 물갈퀴 축(6)에 의해서 채리엇(5)에 각각 장착되어서, 각 물갈퀴(2)는 채리엇(5) 내에서 그 물갈퀴 축(6) 주위로 회전하도록 허용된다. 각 채리엇(5)은 선박의 선체(2)에 슬라이딩가능하게 장착되는데, 그 장착은 채리엇이 선박의 중심선(8)에 대해 실질적으로 횡단하는 방향으로 슬라이딩 및 왕복하는 것을 가능하게 하는 슬라이드(slide)에 의하여 이루어진다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 각 채리엇은 복수의 물갈퀴(2)들을 수용할 수 있다.

물갈퀴(2)들을 선박의 중심선에 대해 횡단 방향으로 왕복시키고 또한 동시에 각 물갈퀴를 물갈퀴 축(6) 주위로 회전하도록 구동하는 조합된 움직임에 의하여, 선박의 추진 효과가 얻어질 수 있고, 선박의 중심선(8)에 대한 횡방향 움직임에 관한 물갈퀴 각도를 제어함에 의하여 매우 효율적이고 그리고/또는 정숙한 선박의 추진을 제공할 수 있게 된다.

도 3 에는 선박(1)의 선체로부터 물 안으로 연장된 하나의 물갈퀴(2)가 상세히 도시되어 있다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서의 상기 물갈퀴(2)는 흘수선(4) 아래에 배치되고, 따라서 채리엇(5)은 선체 내의 개구(7)를 밀봉하는 밀봉 판 또는 채리엇(5)을 포함한다.

본 발명에 따르면, 물갈퀴(2)들을 위한 구동 시스템의 다수의 다양한 주요 실시예들이 도 4 내지 도 10 에 걸쳐서 제공된다.

이 실시예들 모두에 대해 공통적인 것은, 그들 모두가 길이방향 축(13) 주위로 회전하는 크랭크샤프트(9)를 포함한다는 것인데, 그 크랭크샤프트는 히브 구동 메카니즘 및 피치 구동 메카니즘 둘 다를 개별적으로 구동하기 위한 크랭크(10)를 구비한다.

본 발명에 따른 크랭크(10)는, 단일의 크랭크, 또는 크랭크샤프트(9)의 중심축에 대한 반경 및 각도 위치에 관하여 실질적으로 동일한 두 개의 크랭크들을 포함한다.

본 발명에 따르면 상이한 실시예들 모두는 적어도 하나의 물갈퀴(2), 및 슬라이드(slide; 12) 내에서 슬라이딩가능하게 배치된 채리엇(5)을 더 포함한다.

도시된 실시예들에 따르면 추진 효과는, 선박을 화살표 또는 표지(17)에 의하여 표시된 방향으로 강제 또는 추진시킨다.

도 4 에는 본 발명에 따른 추진 시스템의 특별히 단순하고 신뢰성 높은 구조가 도시되어 있는데, 여기에서는 물갈퀴(2)의 피치운동 및 채리엇(5)의 왕복운동(14) 둘 다가 단일의 푸시/풀 로드(push/pull rod; 15)에 의하여 제공되며, 그 푸시/풀 로드는 일 단부가 크랭크샤프트(9)에서의 크랭크(10)에 연결되고 또한 다른 단부가 물갈퀴 축(6)에 견고하게 연결된다.

크랭크샤프트(9)가 화살표(16)에 도시된 바와 같이 회전하는 때에는 푸시/풀 로드(15)가 통상적인 연소 엔진에서의 피스톤 로드와 유사하게 채리엇(5)에 작용하고, 동시에 물갈퀴(2)를 물갈퀴 축(6)을 통하여 회전시킨다. 이로써, 히브 구동 메카니즘(heave drive mechanism) 및 피치 구동 메카니즘(pitch drive mechanism) 둘 다가 푸시/풀 로드에 의하여 구동된다.

도 5 에는 본 발명의 대안적인 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서는 피치 로드(pitching rod; 18)가 도 4 의 푸시/풀 로드 대신에 배치된다.

피치 로드(18)는 슬라이드 연결부(slide connection; 19)를 거쳐서 크랭크(10)에 장착되는데, 슬라이드 연결부는 크랭크샤프트(9) 및 크랭크(10)가 회전하는 때에 피치 로드(18)가 슬라이드 연결부(19) 내에서 슬라이딩하는 것을 허용한다. 이 실시예에서, 피치 로드(18)는 피치 구동 메카니즘, 그리고 그에 따라 물갈퀴 축(6)에 대한 견고한 연결을 거쳐서 물갈퀴(2)의 피치운동만을 구동한다.

이 실시예에서의 히브 구동 메카니즘은 슬롯(slot; 21)에 의하여 제공되는데, 그 슬롯은 크랭크(10)에 슬라이딩가능하게 연결되어서, 크랭크샤프트(9)가 회전하는 때에 채리엇(5)이 화살표(14)에 의해 도시된 바와 같이 왕복운동한다.

도 6 내지 도 8 모두는 도 5 에 도시된 것과 같은 구동 메카니즘과 동일한 주요 구동 메카니즘을 도시하지만, 이 대안적인 실시예들에서는 히브 및 피치 구동 메카니즘들의 설계를 변경하지 않고서 물갈퀴(2)들의 수 및/또는 물갈퀴(2)의 위치가 바뀔 수 있다. 이것은, 피치 구동 메카니즘에 동기화 링크들(22, 23)을 추가함에 의하여 달성되는데, 이로써 피치 축(pitching axle; 20)에 견고히 장착된 피치 로드(18)는 동기화 링크(22, 23)을 강제하여 물갈퀴 축(6), 그리고 그에 따라 물갈퀴(2)를 돌린다.

링크들(22, 23)의 길이를 선택함에 따라서, 특정의 목적을 위하여 전동부(gearing)가 얻어질 수 있다.

또한, 피치 구동 메카니즘에 동기화 링크들(22, 23)을 추가하는 원리는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 도 4 에 도시된 실시예에 이용될 수도 있으며, 동일한 결과를 낳는다.

도 9 에는 본 발명의 다른 대안적인 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서는 각도상의 히브 및 피치 구동부들이 도 4 에 도시된 것과 동일하지만, 물갈퀴(2)와 푸시/풀 로드(15) 간의 각도가 리니어 모터(24)에 의하여 조정될 수 있으며, 그 리니어 모터는 예를 들어 물갈퀴 축(6)에 견고하게 연결된 피치 로드(25)와 푸시/풀 로드(15) 사이에 배치된 유압 피스톤이다. 이와 같은 구성은, 푸시/풀 로드(15) 내신에 피치 로드(25)를 포함함에 의하여, 전술된 실시예들에 채택되는 것이 가능하다. 여기에서, 피치 로드 또는 푸시/풀 로드와 물갈퀴(2) 사이의 각도는 특정의 목적을 위하여 최적화될 수 있으며, 특히 이로써 물갈퀴(2)(들)이 채리엇(5)의 움직임에 평행하게 위치되어 현저한 추진 효과가 얻어지지 않을 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 피치 로드(25) 또는 푸시/풀 로드(15)의 각도에 대한 물갈퀴(2)의 각도 위치를 조정하기 위하여 다른 대안예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

도 10 에는 본 발명의 다른 대안적인 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서는 물갈퀴 피치 축(20)과 물갈퀴 축(6) 사이에 전동부(gearing; 26)가 배치되어서 물갈퀴(2)가 물갈퀴 피치 축(20)에 대한 각도로 연장되는 것을 허용한다. 그러한 전동부는 다양한 실시예들로 구현될 수 있지만, 도 10 에는 그 전동부가 폐쇄된 기어박스로서만 도시되어 있다. 도 10 에는 물갈퀴 축(6)이 물갈퀴 피치 축(20)에 대해 횡방향으로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 전동부가 물갈퀴 축(6)과 물갈취 피치 축(20) 사이에 다른 각도를 제공하도록 배치될 수 있다는 것은 자명하다. 이 실시예에서, 속도(17)의 방향은 도 4 내지 도 9 에 도시된 것과 상이하다.

상기 설명에서, 본 발명은 추진 효과와 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 임의의 물갈퀴 추진 시스템 그리고 본 발명에 따른 물갈퀴 추진 시스템이 동력을 발생시키기 위하여도 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 왜냐하면, 주어진 유동/선박의 속도에서, 상기 메카니즘은 임계 크랭크샤프트 속도 미만에서 동력 발생기로서 거동하고, 또한 그 임계 크랭크샤프트 속도 초과에서는 프로펠러로서 거동할 것이기 때문이다. 이것은 상기 시스템으로부터 전력을 발생시킬 가능성을 제공한다.

나아가, 히브 방향은 임의의 방향일 수 있는데, 주된 의도된 추진 방향에 대한 실질적인 각도를 이루는 한, 그 방향에는 (어류와 같은) 수평방향 및 (돌고래와 같은) 수직방향이 포함되며, 추진 방향에 대해 직각을 이루는 것이 더 우수하다. 피치 각도는 전술된 두 가지 방향으로 각도를 가지며, 직각을 이루는 것이 최선이다.

1: 선박
2: 물갈퀴
4: 흘수선
5: 채리엇
6: 물갈퀴 축
7: 개구

Claims

해상 선박(maritime vessel)의 선체(hull; 1) 내에 제공되는 추진 장치로서,
그 추진 장치는 물갈퀴 축(fin axle; 6)에 고정된 적어도 하나의 횡단 병진운동하는 추진 물갈퀴(propulsion fin; 2), 및 상기 물갈퀴(2)의 구동 수단을 포함하고,
상기 물갈퀴의 구동 수단은, 크랭크샤프트(crankshaft; 9), 상기 물갈퀴(2)를 상기 물갈퀴 축(6)의 축(axis) 주위로 회전시키는 피치 메카니즘(pitching mechanism), 및 상기 물갈퀴(2)를 상기 선박 및 상기 물갈퀴 축(6)의 상기 축에 대하여 실질적으로 횡단 방향으로 병진운동시키는 히브 메카니즘(heave mechanism)을 포함하며,
상기 크랭크샤프트(9)는 상기 피치 메카니즘 및 상기 히브 메카니즘을 구동하고,
상기 피치 메카니즘 및 상기 히브 메카니즘 둘 다는 상기 크랭크샤프트(9)에서의 단일 크랭크(10), 또는 상기 크랭크 샤프트(9)의 회전축(13)에 대해 실질적으로 동일한 각도 위치 및 반경을 갖는 두 개의 개별 크랭크들에 연결된 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 물갈퀴 축(6)은 채리엇(chariot; 5)에 장착되어, 상기 물갈퀴 축(6) 및 그에 따른 상기 물갈퀴(2)가 상기 채리엇(5)에 대해 그 축 주위로 회전하는 것이 허용되며, 상기 채리엇(5)은 상기 크랭크샤프트(9)에 대해 슬라이딩가능하게 장착되고, 상기 히브 메카니즘은 상기 크랭크샤프트(9)에서의 크랭크(10)에 상기 채리엇(5)을 연결시키고, 상기 피치 메카니즘은 상기 크랭크샤프트(9)에서 크랭크(10)에 상기 물갈퀴 축(6)을 연결시키는 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 히브 메카니즘 및 상기 피치 메카니즘은 공통의 푸시/풀 로드(push/pull rod)(15)(18)에 의하여 제공되고, 푸시/풀 로드의 일 단부는 구동 샤프트(drive shaft)의 상기 크랭크(10)에 연결되며, 푸시/풀 로드의 다른 단부는 물갈퀴 피치 축(fin pitching axle; 20)에 부착되고 또한 물갈퀴 피치 축으로부터 실질적으로 횡방향으로 연장되며, 물갈퀴 피치 축은 상기 채리엇(5)에 회전가능하게 연결되어서, 상기 크랭크샤프트(9)가 회전하는 때에 상기 푸시/풀 로드(15),(18)는 상기 채리엇(5)을 상기 크랭크샤프트(9)로 그리고 크랭크샤프트로부터 병진 또는 진동하도록 구동하고 그와 동시에 상기 물갈퀴 피치 축(20)이 회전하도록 구동하는 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 히브 메카니즘은 상기 채리엇(5) 내에 슬롯(21)을 포함하고, 상기 크랭크샤프트(9) 상의 크랭크(10)는 상기 슬롯(21)에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 피치 메카니즘은 피치 로드(pitcher rod; 18)를 포함하고, 그 피치 로드의 일 단부는 상기 물갈퀴 피치 축(20)에 부착되고 또한 상기 물갈퀴 피치 축으로부터 실질적으로 횡방향으로 연장되며, 피치 로드의 다른 단부는 상기 크랭크샤프트(9) 상의 크랭크(10)에 부착되고, 상기 피치 로드(18)는 슬라이드 부슁(slide bushing; 19)을 거쳐서 상기 크랭크 또는 상기 물갈퀴 피치 축(20)에 연결되거나 또는 신축가능(telescopic)하여서, 상기 피치 로드(18)는 상기 크랭크(10)와 상기 물갈퀴 축(6) 사이의 변화하는 거리를 보상하여, 상기 크랭크샤프트(9)가 회전하는 때에 상기 히브 메카니즘은 상기 채리엇(5)을 상기 크랭크샤프트(9)로 또는 크랭크샤프트로부터 병진운동하거나 또는 진동하도록 구동하고 그와 동시에 상기 피치 메카니즘은 물갈퀴 피치 축(20)이 회전하도록 구동하는 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 물갈퀴 피치 축(20) 및 물갈퀴 축(6)은 동일한 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 피치 메카니즘은 상기 물갈퀴 피치 축(20)을 상기 물갈퀴 축(6)에 연결하는 전동부(gearing; 22) 또는 동기화 링크를 포함하고, 상기 동기화 링크(22)는 상기 물갈퀴 피치 축(20)의 회전에 상기 물갈퀴 축(6)의 회전을 동기화시키도록 배치된 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 장치는 상기 물갈퀴 피치 축(20)과 상기 푸시/풀 로드(15)(18) 또는 상기 피치 로드(15)(18) 간의 각도를 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 물갈퀴 축(6)은 상기 물갈퀴 피치 축(20)에 평행한 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 물갈퀴 축(6)과 상기 물갈퀴 피치 축(20)사이에는 전동부가 배치되어서, 상기 물갈퀴 축(6)은 상기 물갈퀴 피치 축(20)에 대해 제로(zero)가 아닌 각도로 배치된 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 장치는 하나 이상의 동기화 링크(22)들을 거쳐서 상기 동일한 물갈퀴 피치 축(20)에 연결된 둘 이상의 물갈퀴(6)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 추진 장치.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 따른 추진 장치에 의하여 선박을 추진하는 방법으로서, 상기 히브 메카니즘 및 상기 피치 메카니즘은 상기 크랭크샤프트(9) 상의 단일 크랭크(10) 또는 상기 크랭크샤프트(9)의 회전축(13)에 대해 실질적으로 동일한 반경 및 각도 위치를 갖는 2 개의 개별 크랭크들에 연결된, 선박 추진 방법.