KR20120138389A

KR20120138389A - 선박과 추진시스템

Info

Publication number: KR20120138389A
Application number: KR1020110057828A
Authority: KR
Inventors: 박주철
Original assignee: 박주철
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-26

Abstract

본 발명은 내 해수면 위나 아래를 항해하는 선박(船舶)과, 상기 선박의 추진 시스템에 관한 것으로서,
상세하게는 선체(船體)가 수면에 잠기는 침수지점 이하의 선체 중앙내부 또는 좌,우현 내부 상에, 선체의 선수(船首)로부터 선미(船尾)까지 관통되는 일정규격의 유체(流體) 이동통로(移動通路)인 해수(海水) 유로(流路) 및 좌,우 측면으로 관통되는 1 이상의 측면(側面) 유로를 개설하거나, 선체의 저면(底面)에 위치하는 고압력의 심해수(深海水)를 유입하도록 선저(船底)에서 선중상부(船中上部)를 경유하여 선미까지 연계되는 심해수 유로를 개설하거나, 또는 상술한 해수 유로와 심해수 유로가 상호 연계되도록 유로를 개설한 다음, 상기 유로 상에 엔진 또는 모터(이하 "기관")와 연계된 스크루나 프로펠러(이하 "추진체")를 구비하여 구동하게 되면, 상기 해수 유로 또는 심해수 유로 상으로 유입되는 유체를 밀어내면서 고 효율의 추력(推力) 또는 추진력(推進力)을 얻게 되는데,
상기 유입된 유체를 선수에서 선미로 이송시키면 전진을, 선미에서 선수로 이송시키면 후진을, 좌,우측면 유로로 유체의 흐름을 단속하게 되면 방향 전환과, 부두에서의 접안(接岸)과 출항이 자유로운 한편, 선체 외부에 노출된 스크루가 절제(切除) 되면서 미려한 외관의 제공과 공동현상(空洞現象)이 개선되고, 유로 상에 유입된 유체의 부피 무게(weight, 重量)의 영향으로 파랑으로부터의 횡요 즉 롤링(Rolling) 현상의 개선 및 보다 선속이 빠른 선박의 제공과,
한편으로 상기 해수 유로 상으로 이동되는 유체의 이동에너지, 또는 선저로부터 선중 상단으로 개설된 심해수 유로 상으로 고압력의 심해수가 상부로 솟아올라 흐르면서 발생하는 유체 이동에너지를 활용하여 발전(發電)을 실행하고, 상기 발전 된 전기를 배터리에 저장한 다음 모터와 연계하여 사용하게 되면, 화석연료의 소비로부터 발생하는 매연의 감소와, 소비에너지가 획기적으로 경감되는 하이브리드형 선박과, 상기 선박의 추진시스템이 제공되는 것이다.

Description

선박과 추진시스템 {Shipping and Propulsion System}

본원 발명은 선박(船舶)과 상기 선박의 추진시스템에 관한 것으로, 연료를 기화시키는 엔진이나 배터리에 저장된 전기를 인가받은 모터 등의 기관(機關, Engine)으로부터 발생한 동력(動力)으로 선체 후미 외부에 연계된 스크루나 프로펠러(이하 "추진체" 推進體) 등의 추진체를 수중에서 회전시켜 발생하는 추력(推力) 또는 추진력(推進力)으로 진행하는 통상적인 선박의 선체(船體)를 보다 진보적으로 개량하여 선속(船速)이 향상되고, 외부의 파랑으로부터 횡요(橫搖) 즉 롤링 현상이 크게 개선되는 선박과, 유체(流體)의 이동에너지를 활용하여 전기에너지 발전(發電)이 가능한 선박 및, 상기 개량된 선박에 보다 효율적인 추진시스템을 제공하고자 목적하는 것이다.

선박이란, 중력장에 놓인 유체 속에 물체를 넣었을 때, 유체로부터 물체에 작용하는 힘의 원리로 건조되어 사람이나 화물을 싣고 물에 띄워서 운반할 수 있는 형태로 건조(建造) 되는 구조물로서, 내,해수면 위나 아래에서 항해하는 주,정,선,박,함을 포함하는 배(Ship,이하 선박”이라 한다)를 의미하는 선박과, 상기 선박의 추진 시스템에 관한 것으로서, 본 출원에서는 일 실시되는 선체의 구성요소들을 요소별로 상세하게 기술하기보다는 출원범위 내의 구성요소와 작동원리인 시스템을 개괄적 또는 포괄적으로 기재한 선박관련 기술을 개시한다.

본원발명은 통상적으로 사람이나 화물을 싣고 수면에 띄워서 운반하거나, 수면 아래에서 이동할 수 있는 형태로 만들어지는 구조물인 선박과, 상기 선박의 추진 시스템에 관한 것으로서, 주,정,선,박,함 및 노도선, 범선, 기범선, 기선을 모두 포함하여 적용 가능한 것이다.

다만 비교적 소형선박이나 속도가 빠른 쾌속선보다는, 선체의 부피가 크고 총톤수가 큰 중, 대형선박에 적용함이 바람직한 기술이다.

상술한 선박들은, 화석에너지의 유한 고갈에 의하여 소비 에너지원의 절약과 대체라는 명제 속에서, 핵연료를 사용하는 항공모함, 잠수함, 또는 벙커시유 등을 사용하는 화물선, 경유 등을 사용하는 소형선박들이 있고, 통상적으로 석유에너지를 사용하고 있으며, 근래 모터+발전, 엔진+모터 발전 시스템의 신기술들이 접목된 하이브리드형 선박들이 속속 출현하고 있으나, 안전성과 항해속도가 보다 향상되는 추진시스템 또는 선박이 필요로 하고 현재까지 지속적으로 신기술들이 연구 개발되고 있다.

기존 실시되고 있는 선박들로서 가령 선체가 쉽게 전복되지 않도록 선체의 반 이상을 수면 아래에 잠기도록 하여 높은 파도 등 기상악화에도 선체의 흔들림이 적은 반몰수형 쌍둥선(SSC) 등이 개발되어 다양한 형태로 이용되고 있으며, 상기 쌍둥선이나 바지선 등은 특히 수면이 얕은 해안선 등에 기항하여 화물을 적재하거나 중량물 등의 적재 편의가 제공되고 있고, 한편으로 선수에 부딪혀 갈라지는 내,해수의 저항을 줄이는 방편으로 두 개의 동체를 최소한의 폭으로 건조하고 쌍둥선 중앙부를 완전 개방하여 저항계수를 최소화한 선박들이 있는 반면,

선체의 선미에 유로를 개설하고 상기 유로로 유체를 흡수하여 분사시키는 워터제트(water jet) 추진방식의 선박이나, 또는 통상적인 선박엔진과 상기 워터제트 추진방식이 복합된 형태의 선박(10-2004-0096247)들이 개시되고 있으나, 이들보다 더욱 진보되고 연료소모가 적은 선박들이 요구되는 현실이다.

오늘날 전 세계는 오픈 된 무역과, 늘어나는 물동량의 증가로 대형 선박의 수요는 폭증하고 있으나, 살물선(Bulk carrier)이나 유조선 등은 길이대비 폭 비가 4~6.5 정도로 뚱뚱하고 비대하여 선속이 15노트(knot) 전후의 저속항해로 화물 이동에 많은 시간이 소요되고 연료소모가 많은 단점이 있으나, 한편으로 많은 량의 화물을 한꺼번에 적재하여 이동할 수 있다는 장점도 있다.

또한 컨테이너 운반선 또는 자동차 운반선 등과 같이 길이대비 폭 비가 약 7.0 전,후이고 선속이 20노트 전후인 고속세장선(fine higher-speed ship)으로 분류되는 선박 등이 있으나,

상술한 선박들은 대부분 연료를 기화시키는 기관으로부터 얻어지는 동력으로 선체의 선미 하단 외부에 위치하는 추진체를 수중에서 회전시켜 추력을 얻으므로, 선체의 구조상 일정속도 이상의 항해 선속을 얻기에는 기술적인 한계가 있었다.

이는 스크루 등의 추진체가 선체의 선미 선중하단으로 선저에 가깝게 위치하고 있다고는 하나, 선체의 구조상 스크루나 프로펠러의 직경이 제한적일 수밖에 없고, 또한 상기 추진체가 회전을 하면서 전방의 해수를 흡수하여 선체의 후방으로 빠른 속도로 밀어내게 되는데, 이때 스크루 또는 프로펠러보다 전방에 위치하는 선체로부터 해수 유체의 이동 흐름을 방해받고 있고, 특히 추진체의 블레이드가 선상 방향으로 위치할 때는 상기 선체가 해수의 흐름을 더욱 방해함으로, 기관의 출력대비 고속의 추력을 얻고자 할 때는, 상기 추진체가 고속으로 회전하는 수중 반경에 일정시간 동안 또는 지속적인 공동 현상 즉 추진체와 유체 간의 마찰로 공기 기포가 발생함으로 급발진이나 빠른 선속을 얻기가 힘든 것이다.

한편 상술한 선박들은 화물의 적재 또는 승객의 탑승 여부에 따라 선체가 내,해수면에 침수되는 부위가 변동하게 되는데, 화물적재나 승객이 탑승하지않은 상태의 빈 선박일 때, 파랑으로부터 흔들리는 비대한 선체를 안정시키고자 선체 저면 내부에 해수를 저장할 수 있는 물탱크의 벨라스트를 구비하여 밸런스를 맞추므로 선체의 침수부위가 조절되어 롤링 현상을 감쇄하는데, 롤링 감쇄 장치로는 선체 하부에 만곡부 용골을 설치하거나, 객선 등에서는 횡요 감소 탱크나 자이로 안정기를 설치하는 것이 있다.

특히 선박은 파랑에 의한 횡요(橫搖)에 강해야 하고, 그러기 위해서는 화물선은 적하배분(積荷配分)에 주의가 긴요하며, 배의 상부가 무거운 배는 중두선(重頭船)이라 하여 복원성이 적고 복원주기가 길다. 반대로 선박 바닥부가 무거운 배는 경두선(輕頭船)이라 하여, 복원성이 크기 때문에 복원주기가 빨라서 승선 기분이 나쁜 경향이 있는데, 선박의 이 두 가지가 극단적일 경우에는 위험하게 되므로 그 중용을 얻도록 노력해야 하며, 횡요 주기가 적당한 상태인 배를 안정선이라 하는데 그 주기는 12?15초 내외로 복원되는 것이 좋은 것으로 보고되고 있다.

전술한 특성들을 감안한 본원발명은, 선체의 중앙 또는 좌,우현의 하부로 개설되는 해수 유로, 상기 해수 유로 상에 유입되는 유체의 부피와 무게의 영향으로 선체의 횡요 현상을 이전 선박보다 더 감쇄시키고, 상기 해수 유로 상으로 유입되는 유체를 빠른 속도로 후방으로 배출함으로써, 공동현상이 개선되어 원하는 선속을 얻을 수 있으며, 상기 유로 상으로 이동되는 유체의 이동에너지로 전기를 얻을 수 있으므로 소비 에너지가 절감되거나 대체되는 선박과 추진시스템을 제공하고자 목적하는 것이다.

본원 발명은 상술한 통상적인 선박의 단점을 개선하고자 선박(1)의 선체(10) 내부로 선수(20)로부터 선미(30)까지 유체가 이동되는 해수 유로(100,100a,100b,c,d)를 적어도 1 이상 개통하거나, 좌,우측 전,후방에 각각 1 이상의 측면 유로(200)를 개설하여 구성하는 것으로서, 선박(1)의 선체(10)가 내,해수면으로부터 침수되는 지점 이하의 선체 내부, 또는 잠수함의 경우 선체 중앙하부에 선수(20)로부터 선미(30)까지 개통하는 해수 유로(100), 상기 해수 유로 상에 모터 또는 기관(3)과 연계되는 추진체(300)를 설치한 다음, 상기 해수 유로(100) 상으로 유입되는 유체를 선수(20)에서 선미(30) 방향으로 이송 배출시키면 전진을, 선미(30)에서 선수(20) 방향으로 이송 배출시키면 후진을, 선체의 좌우 측면 유로(200)로 일부 이송 배출시키면 보다 효율적이고 신속한 방향전환이나, 예인선의 도움없이도 부두에서의 접안과 출항이 자유로운 선박을 제공할 수 있는 것이 특징이다.

한편으로 상기 해수 유로(100)와 연계되도록 선체의 밑바닥인 선 저(13)에서 선체의 상,하부 중 중앙 부근인 선 중(12) 상단을 경유하도록 적어도 1 이상의 선저 유로(100b) 또는 심해수 유로(100c,d)를 개통하여 구성할 수 있는 것으로서, 선박의 선체(10) 부피 무게와 중력장에 놓인 해수의 압력 비가 고밀도인 심해수가 선저(13)에서 선중(12) 상단으로 유입되도록 개설되는 선저유로(100b), 또는 심해수유로(100c,100d), 상기 유로 상으로 유체가 이동되면서 얻어지는 유체이동에너지를 활용하여 발전(發電)을 도모하고, 상기 발전으로 얻어지는 전기에너지를 통상적인 배터리(4)에 저장한 다음 상기 저장된 전기에너지를 모터에 인가하면, 모터 또는 엔진 등의 기관(3)과 연계된 추진체(300)가 고속으로 회전하면서, 선수(20)의 방향 또는 선저면(船底面,15) 방향에서 유입되는 유체가 빠른 속도로 선미(30)로 배출되면서 얻어지는 추진력으로 항해하는 선박을 제공할 수 있는 것이 특징이다.

한편으로 선박(1)의 선체(10) 내부로 개통되는 해수 유로(100) 상으로 유체가 항상 유입되므로 선체(10)의 부력대비 유체와의 압력 비율이 적절하게 조율되어 횡요 즉 롤링 현상이 개선되는 것이 특징이다.

또한 선체 후미의 외부로 노출되어 있던 스크루 등의 추진체가 절제(切除)되므로 미려한 의관의 제공 및, 소비에너지의 절감으로 환경의 개선과 경비절감 및 사용자가 요구하는 수준으로 안정되고 빠른 선속이 얻어지는 이상적인 선박과 추진시스템을 제공하고자 목적하는 것이 특징이다.

선박(1)의 선체(10) 내부에 개통된 유로 상으로 유입되는 유체의 이동에너지를 절충하여 전기를 얻을 수 있으므로, 기존 선박 대비 소비에너지가 절감되거나 대체되고, 그로 인한 소비에너지의 비용절감과, 환경개선 및 선체(10)의 선수(20)로부터 선미(30)까지 개통되는 해수 유로(100) 상으로 유체를 이동시켜 추진을 함으로서, 선체와 유체 간의 일체화가 이루어지므로 저항계수가 개선되고, 상기 유로 상에 유입된 유체의 부피 중량의 영향으로 선박의 부력을 세부적으로 조율함으로 서, 선체의 흔들림 즉 파랑으로부터 발생하는 횡요 즉 롤링 현상이 크게 개선되는 한편, 추진체의 회전반경에 발생하는 기포 즉 공동현상이 개선되므로 빠른 선속을 추구할 수 있으며, 부두 접안과 출항 및 방향전환 특히 응급한 상황에서의 대피가 용이한 추진시스템의 선박이 제공되는 것이다.

도 1은, 제1 실시 예의 선박 상단면 구조 개략도.
도 2는, 제1 실시 예의 선박 상단면 세부구조 개략도.
도 3은, 제1 실시 변형 예의 선박 상단면 세부구조 개략도.
도 4는, 제1 실시 예의 측단면 구조 개략도.
도 5는, 제1 실시 예의 측단면 세부 구조 개략도.
도 6은, 제1 실시 변형 예의 측단면 세부 구조 개략도.
도 7은, 해수 유로 및 해수배출구의 세부구조 개략도.
도 8은, 해수 유로(100) 상에 구비되는 휀의 설치 구조 개략도.
도 9는, 선미의 해수배출구 구조 개략도.

다음은 첨부한 도면을 참고로 설명한 것으로서, 본 실시 예는 통상적인 화물선을 약 1000/1로 축소한 모형 선박으로 일 실시한 예를 설명한 것이다.

도 1은, 대표도로서 제1 실시 예의 선박 상단면 구조 개략도이고, 도 2는, 제1 실시 예의 선박 상단면 세부구조 개략도이고, 도 3은, 제1 실시 변형 예의 선박 상단면 세부구조 개략도이다.

도 4는, 제1 실시 예의 측단면 구조 개략도이고, 도 5는, 제1 실시 예의 측단면 세부 구조 개략도이며, 도 6은, 제1 실시 변형 예의 측단면 세부 구조 개략도이다.

도 7은, 해수 유로 및 해수배출구의 세부구조 개략도이고, 도 8은 해수 유로(100) 상에 구비되는 휀의 설치 구조 개략도이며, 도 9는 선미의 해수배출구 구조 개략도이다.

먼저 참조도면 1~3과 3~6에 개시된 제1 실시 또는 일부 변형 실시된 예의 선박(1)의 선체(10)를 살펴보면, 선체(10)의 선수(20)로부터 선미(30)까지 내,해수 유체를 이동시킬 수 있는 해수 유로(100) 또는 선저유로(100b) 또는 심해수유로(100c,d)가 선택적으로 개설되고, 상기 해수 유로(100) 또는 선저유로(100b)와 연계되어 선체(10)의 좌,우측 전,후방에 더 개설되는 측면 유로(200),(201,202,203,204) 또는 유체 배출구(201,202,203,204)와, 상기 각각의 유로 또는 해수 유로(100)와 측면 유로(200) 상에는 해수 유입구(101)와, 해수 배출구(102,201,202,203,204)가 구비되고, 이들 유,출구에는 유,출구를 개폐하는 수문(110,120,130, 210,220,230,240)과, 상기 해수 유로(100) 상에 기관(3)과 연계되는 추진체(300,300a)와, 발전기(8,8a)와 연계되는 휀(500)이 구비되는 것을 알 수 있다.

상기 선수(20)로부터 선미(30)까지 관통 개설되는 유로는, 사각형의 관 형상 또는 타원형상으로 유로를 개설하되 선체가 내,해수면으로부터 침수되는 침수부분 이하의 선체(10) 중간 부분인 선중(12) 부근 또는 그 하단으로 중앙부에 해수 유로(100)를 개설하는 것이 바람직하다.

그러나 이의 변형으로서 선체(10)의 좌,우현으로 각각 1의 해수 유로(도 1의 100a)를 더 개설할 수 있는 것이나, 그 구조상 복잡하고 바람직하지는 않으나 실시할 수 있음을 의미하는 것이다.

한편 선수(20)에서 유입되는 유체의 해수유입구(101)는 정사각형 형상으로 개설하는 것이 바람직하고, 진원이나 타원형상으로 개설하여도 무방한 것이나, 선미(30)의 해수배출구(102)나 측면 유로(200)의 해수 배출구(201~204)는 타원이나 직사각 형상으로 개설하여 유체의 배출 면적을 넓게 구성함으로써, 선체(10)를 전방으로 진행시키는 추진력 발생에 효과적이다.

상술한 각각의 유로들은, 유체의 빠른 이동으로 염분이 강한 해수로부터 선체의 부식을 방지하기 위하여 스테인리스 스틸(stainless steel)로 제작함이 바람직하고, 한편으로 상기 내,해수의 유체 유입구(101)상으로 어류 등의 장애물이 진입하지 못하도록 20~30cm 내외의 간격으로 그물이 형성된 철망을 그 입구에 설치함이 바람직하다.

한편 상술한 해수 유로(100) 상에는 유체를 밀어내는 추진체(300,300a)가 구비되는데, 상기 추진체는 단수(1ea)로 구비하는 것보다 상,하 또는 좌,우에 복수(2ea)로 구비하는 것이 유체와의 저항을 줄이고 그 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있는 것이다.

상기 추진체는 블레이드(날개)가 5~8개 내외로 구비되는 휀 타입이 바람직하고, 설치시 도면 상단의 추진체(도 3의 300)는 시계방향으로 회전하고 도면 하단의 추진체는 시계 반대방향으로 회전하면서 선박(1)이 전방으로 추진되고, 상기와 역방향으로 회전하면 선박이 후진하는 구조이다.

전술한 구성요소들이 선택적으로 포함되고, 상기 추진체(300,300a)와 연계되는 통상적인 모터 또는 엔진의 기관(3,3a)으로 구성되는 제1 실시 예의 선박은, 기관(3)에서 발생하는 동력으로 해수 유로(100) 내부에 설치되는 추진체(300)를 동기 회전시키면, 선수(20)의 해수유입구(101)에서 유입되는 유체는 선체(10)를 앞으로 잡아당기는 효과를 제공하고, 선미(30)의 해수 배출구(102)로 유체가 빠른 속도로 배출될 때 효과적인 추력이 발생하여 선체(10)가 전방으로 진행하는 것이 특징이다.

전술한 실시 예로 일 실시된 선박(도 1,2,3의 1)은, 선체(10) 외부로 노출되어 있는 스크루 등의 추진체가 절제(切除) 되는 것이 특징으로 공동현상이 개선되고 해저에 돌출된 장해물로부터의 기기 파손이 개선되는 효과가 있다.

한편 상술한 구조로 실물(實物) 선박이 건조될 때, 배출 총톤수에 따라 해수 유로(100)의 면적을 조율할 수 있는데, 상기 조율되는 해수 유로 상으로는 많은 양의 유체가 원활하게 유입되므로 휀 등의 추진체(300)가 고속으로 회전하여도 유체와의 마찰을 해소할 수 있으므로 기포, 즉 공동현상이 개선되고 사용자가 요구하는 빠른 선속의 선박을 추구할 수 있는 것이다.

한편 전술한 제1 실시 예의 기관(3)은 주기관으로 설정하고, 도면 우측으로 선체의 선수(20) 부근에 보조 기관(도 6의 3a)과 보조 추진체(300a)가 구성되어 있는 것을 알 수 있는데, 상기 보조기관과 보조추진체는 필요에 따라서 배제할 수도 있고, 적용할 수도 있는 것이 특징이다.

다만 상술한 보조기관(3a)과 보조추진체(300a)의 적용은, 선박의 더욱 빠른 선속을 얻기 위한 방편도 있지만, 좌,우측의 전,후방 측면 유로(201,202,203,204) 상으로 유체를 유도 배출하면, 선체(10)의 방향전환이나 부두 접안과 출항을 할 때, 타 예인선의 예인 없이도 원활하게 수행할 수 있는 유리한 장점이 있는 반면, 선박의 건조비용이 많이 소요되는 단점도 있다.

그러나 도면 기재는 배제하였지만 이를 개선하는 방편으로 주기관(3) 추진체(300)의 좌,우측면으로 개설되는 측면 유로(203,204)를 연장하여 선체(10)의 측면을 따라 좌현 또는 우현 전방의 해수배출구(201,202)까지 연계하여 개설하는 것도 한 방편이 될 수 있는 것이다.

상술한 실시의 선박이 방향전환을 시도할 때는, 해수 유로(100) 상으로 유입되는 유체를 선체(10)의 좌 측면 전방 유로(201)로 유도 배출하면 선수(20)가 우현으로 방향을 전환하게 되는데, 이때 선체 후방의 우 측면 유로(204)로 유체를 동시에 배출하면 급박한 방향전환 또는 제자리에서의 선회도 가능한 것이 특징으로 선체 후방의 방향타(103)가 절제될 수 있는 것이다.

통상적으로 실시되는 선박의 방향타(도 3의 103)는, 스크루 또는 프로펠러로부터 추진되는 유체의 흐르는 방향을 조율하여 선체의 방향을 전환하게 되는데, 즉 방향타의 블레이드가 우측으로 선택되면 선체의 우측이 유체의 흐름으로부터 부하를 받으면서 선체의 선수가 우측으로 방향을 전환하게 되는데, 부하의 중심이 선체의 후방에 있으므로 선체의 길이가 긴 대형 선박은 그 반응속도가 엄청나게 느린 단점으로 긴박한 상황에서 선박 간의 충돌을 쉽게 피할 수 없는 것이었으나, 본원 실시의 측면 유로(200)는, 선택 즉시 즉각적인 반응으로 방향전환이 이루어질 수 있는 것이 특징이다.

또 한편으로 우 측면 유로(202,204)나 좌 측면 유로(201,203) 상으로 동시에 유체를 배출하면 선체는 유도하는 일 방향으로만 진행되므로 부두에서의 접안과 출항이 자유로울 수 있는 것이 특징으로, 이들 유체는, 해수 유로(100) 상에 구비되는 수문(120,130)의 개폐 여부로 유체의 배출 방향 선택이 이루어지는 것이 특징으로, 이들 각각의 측면유로(201,202,203,204) 상에는 워터제트의 기관을 설치하면 더욱 효과적인 방향전환이 이루어질 수 있다.

상술한 수문은, 각각의 유로 또는 해수 유로(100)의 해수유입구(101)나 해수배출구(102, 201,202,203,204) 또는 주,보조기관의 추진체(300,300a)가 추진하는 유체를 좌,우측 방향으로 유도하도록 상기 추진체(300,300a) 후방에 각각의 수문(120,130)을 구비하여 개,폐 단속을 하는 것으로서, 이들의 구성은 통상적으로 실시될 수 있는 구성 부재로서, 엔진에 연계된 유압펌프와, 판재 상으로 이루어지는 평판과, 상기 평판에 유압실린더(도 9의 400)가 연계된 슬라이드 형태의 수문으로 유압펌프의 구동 여부로 작동되는 것이 특징이다. 상술한 구성의 유압실린더는 공기압으로 작동되는 에어 실린더로도 그 실시가 가능하고, 수문(도 6의 110,120,130,150,160,170,210,220,230,240,115d,116d) 또한 다수형태로 실시될 수 있는 것이다.

한편 첨부도면 7과 8,9에는 해수 유로(100)의 세부 구조가 개시되어 있는데, 상기 해수 유로 상에 구비되는 추진체(300,300a)는 복수(2ea)로서 구비되는 것이 바람직한 실시임을 이미 전술하였으나, 부연 설명으로서, 해수 유로 상으로 빠르게 이동되는 유체의 원활한 배출과, 유체와 추진체 간의 마찰을 최소화하기 위하여 휀 등의 추진체(300,300a)와, 발전기(8)와 연계된 휀(500)을 구비하되, 휀 등의 직경 2/1 이하만의 일 측이 해수 유로(100) 상에 노출되도록 구성하는 것이 효율적이며, 또 다른 일 측의 2/1 이상은 숨겨지도록 해수 유로(100) 상에 "C"형의 홈을 형성한 휀 수용부(도 7의 510)를 밴딩으로 구부려 구성함으로써, 상기 휀의 일부가 휀 수용부에 숨겨져 유체의 원활한 소통에 효과적이다.

또한 상술한 추진체(300) 또는 휀(500)의 블레이드(도 8의 500a)는 유선형으로 제작함이 바람직한 것으로서, 회전 반대방향으로 나선 형상으로 제작되었을 때, 유체와, 또는 휀 수용부(510)와의 마찰 저항계수가 최소화되는 것을 가늠할 수 있었다.

한편으로 선체(10) 후미(도9)에 구비되는 해수배출구(도 7,9의 102)는, 선체의 좌,우측 방향으로 상기 해수배출구를 보조하는 각각의 해수배출구(115c,116c, 이하 "보조배출구")를 더 개설할 수 있는데, 상기 보조배출구(115c,116c)는, 선박을 조금더 효과적으로 추진하는 한편 좌,우현의 선택으로 측면 유로(200)와 더불어 방향전환에 유용하게 활용되는 것이 특징으로 그 선택은 각각의 수문(도 7의 115d,116d)이 관장하는 것이다.

다음은 전술한 제1 실시를 변형실시한 예로서, 도 3 또는 도 5~6에 기재된 선박의 상단면 또는 측단면 구조를 살펴보면, 제1 실시(도 1,2) 예의 선박(1)에 1~2종류의 유로가 더 추가되는 것을 알 수 있다.

실시 예로서, 선체(10) 선수(20)의 선 중 하단부(도 4의 13)로부터 선미(30)까지 연장되도록 개설하되, 추진체(300)의 전방에서 선중(12) 상단으로 상향하도록 개설한 선저(船底)유로(도 4의 100b), 또는 선저면(船底面)(도 4의 15)으로부터 선중(12) 상단으로 유로를 상향 경사지게 개설하되 상부에는 공간부(100g)와 공기구멍(100f)을 개설한 다음 기존 해수 유로(100)와 연계되도록 개설하는 1 이상의 심해수유로(도 4의 100c,100d)가 선택적으로 더 개설 구비되는 것이다.

전술한 선저유로(100b) 또는 심해수유로(100c,100d)는, 선체(10)의 선저(13) 부근 또는 선저면(15)과 연계하여 상향하도록 개설되는데, 선체(10)가 진행하는 방향의 선저(13)로부터 약 5 ~ 50도 내외의 경사각으로 상향하도록 구비함으로써, 선박(1)의 진행방향으로부터 선저면(15) 또는 선체(10) 하단부에 위치하는 유체(도 6의 심해수)가 선체(10)의 선 중(12) 상단으로 솟아오르도록 유도하는 것이 특징이다.

부연 설명으로, 선체(10)의 부피 중량과 유체와의 압력비로 선저면(15)에는 상대적으로 비율이 높은 고압력 유체가 위치하게 되는데, 선박(1)이 전방으로 진행하게 되면 고압력이 형성된 심해수가 필연적으로 상기 유로(100b,100c,100d)를 경유하여 이동하게 되는데, 이러한 상황을 감안하여 선박의 침수지점 상단 위치에 공간부(도6의 100g)를 구비하여 실시하거나,

또는 상기 공간부(100g)의 상단에 해수 유로(100)의 외부 대기와 통기(通氣) 되도록 공기구멍(100f)을 개설하면, 이들 구성 부재가 유체의 흐름을 더욱 원활하게 유도할 수 있는 것이 특징으로서, 유체와 선체로부터 밀폐되어 진공상태를 유지하는 해수 유로(100) 상에 상기 공간부(100g)와 연계된 공기구멍(100f)이 대기와 통기 되므로 상기 진공상태가 해제되어 선저유로(100b) 또는 심해수유로(100c,d)로 유입되는 유체는, 해수 유로(100)보다 높은 위치까지 유입될 수 있고, 상기 위치까지 유입된 유체가 낙수(落水) 하면서 해수 유로(100) 상으로 이동되는 유체와 연계되어 그 흐름에 가속력을 부가하게 되는 것이 특징이다.

이상으로 설명한 실시에서 얻어진 유체의 이동에너지를 활용하면, 전방으로 진행하는 선박에 추가적인 에너지의 손실이나 큰 부하 없이 전기를 생산할 수 있는 것으로, 상기 선저유로(100b) 또는 심해수유로(100c,100d)와, 해수 유로(100) 상에는 휀(500)이 설치되고 상기 휀과 연계된 발전기(8,8a)를 선체 내부 상에 구성할 수 있는 것이다.

상술한 발전기란, 전자기유도작용(電磁氣誘導作用)으로 기전력을 발생시키는 직류, 교류 발전기 등 통상적으로 실시되는 발전기를 의미하는 것으로서, 자기장을 만들기 위한 강력한 자석과 기전력을 발생시키는 도체가 필요한데, 이 둘 중 어느 하나가 작용할 수 있도록 되어 있는 것으로서, 회전계자형(回轉界磁型)과, 회전전기자형(回轉電機子型)이 있다.

상기 회전계자형은 도체가 정지(靜止)하고 자기장이 회전하는 발전기이고, 회전전기자형은 이와 반대의 것으로서, 매우 작은 발전기에는 영구자석이 사용되는 예가 있으나, 일반적으로는 철심에 계자코일을 감고 이것에 직류를 흐르게 하는 전자석이 사용된다.

이 경우에 전류를 가감하면 자석의 세기도 가감할 수 있으므로 기전력의 크기를 자유로이 바꿀 수 있으며, 강한 자석을 사용하여 회전속도를 높여도, 한 개의 도체에 발생하는 기전력은 몇십V가 한도이므로, 발전기 내에 많은 도체를 넣어두고, 각 도체에 발생하는 기전력이 직렬로 가산되도록 연결하면 수백~수천V를 얻을 수 있는 통상적인 발전기(도 6의 8, 8a)를 의미하는 것이다.

상술한 발전기(8,8a)는 선체(10)에 미치는 부력 비와 경심(傾心)이 안정감을 유지하는 범위 내에서 다수로 설치하되, 해수 유로(100) 상에서 이동되는 유체의 흐름에 큰 방해가 되지 않는 범위 내에서 설치함이 바람직한 것이다.

각각의 유로 상에 설치되는 휀(500)은, 단수(1개)로 설치할 수도 있으나, 복수(2개)로 서로 마주보게 설치함이 유체의 흐름을 원활하게 하는 바람직한 실시이고, 상기 휀(500)과 연계되는 발전기도 이와 비례하는 것이 바람직하다.

이상으로 설명한 실시 예에서, 발전 된 전기는 배터리(도 6의 4)에 저장되고, 상기 배터리에 저장된 전기에너지를 통상적인 컴퓨터 즉 ECU에서 제어하여 모터에 인가하면 모터와 추진체(300,300a)가 동기구동하여 선박이 진행되는 것이 특징이다.

또한 상기 기관(3) 또는 보조기관(3a)은, 통상적인 모터, 또는 엔진, 또는 워터제트(water jet) 중에서 선택적으로 적용할 수도 있으며, 모터+엔진, 모터+워터제트, 모터+엔진+워터제트들과 병용하여 주,보조기관(3,3a)으로 구성할 수 있는 것이다.

이상 약 1000/1로 축소된 모형 선박으로 일 실시된 본원발명은, 상기 제1,2 실시된 실시 예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 할 것으로, 실물의 선박건조시 통상적으로 실시될 수 있는 작업방법과 작업과정들을 기술하지는 아니하였으며, 다만 구성요소와 작동원리만을 상세하게 기술한 것임으로 청구범위 또는 본원발명 사상의 범위 내에서의 다수 변형 예는 본원발명사상에 모두 포함되는 것으로 의도된다 할 것이다.

이상으로 실시된 본원발명의 선박과 추진시스템은, 유체가 선저유로(100b) 또는 심해수유로(100c,100d) 또는 해수 유로(100) 상으로 유입되면서 발생하는 유체이동에너지를 이용하여 발전을 실행하고, 상기 발전 된 전기를 배터리에 저장한 다음, 상기 저장된 전기를 모터에 인가하면 해수 유로(100) 또는 선저유로(100b) 상에 구비되는 추진체(300,300a)를 동기회전시켜 추력을 얻게 되는 구조로서, 선수(20) 방향에서 선미(30)까지 개설되는 유로 상으로 선체(10) 전방의 유체를 선체 후방으로 신속하게 배출함으로 보다 안정적이고 효과적인 추력이 발생하게 되는 것이 특징이다.

한편으로 선수(20)에서부터 선미(30)까지 개설되는 유로가 선체의 내부로 구비되므로 상기 유로 상에 유입되는 유체의 부피와 중량의 영향으로 해양의 거친 환경에서도 선체가 보다 덜 흔들리므로 안전성이 향상되고, 상기 유로 상으로 유입되는 유체를 효율적으로 후방으로 배출하게 됨으로 기존 선박이 않고 있는 공동현상의 개선과, 빠른 선속의 추력을 추구할 수 있고, 소비 에너지원의 대체로 운항경비가 대폭 절감되는 선박과 추진시스템이 제공되는 것이다.

1 : 선박(또는 주,정,선,박,함을 포함하는 배).
3 : 기관(또는 주기관). 3a : 보조기관.
4 : 배터리.
5 : 벨라스트(또는 선박의 밸런스조절용 물탱크).
8 : 발전기. 8a : 발전기.
10 : 선체(또는 선박의 몸체).
11;선상(선체의 상부), 12;선중(선체의 중간 부분), 13;선저(선체의 밑바닥 부분), 15;선저면(선체의 밑면).
20 : 선수.(선박의 앞 부분)
30 : 선미.(선박의 뒷부분)
100 : 해수 유로,
100a ; 해수 유로(또는 좌,우현 유로), 100b ; 선저유로, 100c/100d ; 심해수유로, 100g;공간부, 100f;공기구멍.
101;해수유입구, 102;해수배출구, 103;방향타.
110 : 해수유입구의 수문.
111a;좌현 유로의 해수유입구, 112a;우현 유로의 해수유입구, 115a;좌현 유로의 해수배출구, 116a; 우현 유로의 해수 배출구, 115c; 좌현 보조배출구, 116c; 우현 보조배출구, 115d/116d ; 배출구 수문.
120 : 해수배출구의 수문.
130 : 해수 유로의 중앙수문.
200 : 측면 유로.
201; 좌측전방 해수배출구, 202;우측전방 해수배출구, 203; 좌측후방 해수배출구, 204; 우측후방 해수배출구.
210 / 220 / 230 / 240 : 측면 유로의 해수 배출구 개,폐 수문.
300 : 추진체(또는 휀이나 프로펠러), 300a ; 보조추진체.
310 : 추진체 수용부.
400 : 유압 실린더.
500 : 휀(또는 프로펠러), 500a : 유선형 휀.
510 : 휀 수용부.
심해수 : 선체의 밑면 부분에 위치하는 내,해수, 수표면: 내,해수의 표면.

Claims

내,해수면 위나 아래를 운항하는 주,정,선,박,함을 포함하는 통상적인 선박에 있어서,
선체(10)의 내부로 선수(20)에서 선미(30)까지 개통되는 1 이상의 해수 유로(100)와,
상기 해수 유로 상에 설치되는 1 이상의 추진체(300)와,
상기 추진체와 연계되는 1 이상의 기관(3),
상기 기관에서 발생하는 동력을 전달받은 추진체(300)가 상기 해수 유로(100) 상으로 유입되는 유체를 추진 배출하여 진행되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
내,해수면 위나 아래를 운항하는 주,정,선,박,함을 포함하는 통상적인 선박에 있어서,
선체(10)의 내부로 선수(20)에서 선미(30)까지 개통되는 1 이상의 해수 유로(100,100a)를 개설하되, 선체(10)의 선 저(船底, 13)로부터 선 중(12) 방향으로 상향한 경사각으로 연계 개설되는 1 이상의 선저유로(100b), 또는 심해수유로(100c,100d)와,
상기 유로 중에서 선택된 유로 상에 설치되는 1 이상의 추진체(300,300a)와.
상기 추진체와 연계되는 1 이상의 기관(3,3a),
상기 기관에서 발생하는 동력을 전달받은 추진체가 상기 유로(100,100b,100c,100d) 상으로 유입되는 유체를 추진 배출하여 항해하는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1항 또는 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 해수 유로(100,100a) 또는 선저유로(100b) 중에서 선택된 유로 상에는, 선체(10)의 좌,우측면으로 연계되고 각각의 좌,우현 측면에는 적어도 1 이상 더 개설되는 측면 유로(200),(201,202,203,204)에 특징이 있는 선박과 추진시스템.
제3항에 있어서,
상기 선박은, 선체(10)에 개설된 측면 유로(201,202,203,204) 중에서 선택된 측면 유로 상으로 유체를 배출하여 선박의 진행방향을 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1항 또는 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(100,100b,100c,100d) 중에서 선택된 유로 상에는, 적어도 1 이상으로 구비 설치되는 휀(500)과, 상기 휀(500)과 연계되는 발전기(8)가 적어도 1 이상 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1항 또는 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 기관(3,3a)은, 상기 유로(100,100b,100c,100d) 상에 설치되는 휀(500)과 상기 휀(500)과 연계되는 발전기(8,8a)와 상기 발전기(8)에서 발전 된 전기를 저장하는 배터리(4)와 상기 배터리에 저장된 전기를 인가받아 구동되는 1 이상의 모터로 기관(3,3a)이 더 구성되는 것에 특징이 있는 선박과 추진시스템.
제1항 또는 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(100b,100c,100d) 중에서 선택된 유로는, 선체(10)의 선수(20) 방향에서 선미(30)의 방향으로 적어도 5 내지 50도 내외의 경사각으로 상향하여 개설되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1,2항 또는 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 해수 유로(100) 또는 선저유로(100b) 중에서 선택된 유로 상에는, 선저유로(100b) 또는 심해수유로(100c,100d) 상으로 유입되는 유체가 상부로 솟구칠 수 있도록 구비한 공간부(100g)와, 상기 공간부 상부에는 선상(11)의 대기와 통기 할 수 있는 공기구멍(100f)이 더 개설되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1,2항 또는 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(100,100a,100b,100c,100d) 또는 측면 유로(200), (201,202,203,204) 상에는, 상기 각각의 유로 상으로 유입되는 유체의 유입과 배출을 선택 개폐하는 수문(110,120,130,150,160,170),(210,220,230,240)이 적어도 각각 1 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1,2항 또는 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(100,100b)의 해수배출구(102) 상에는, 선체(10)의 선미(30) 좌,우측 방향으로 각각 1 이상 더 개설되는 보조배출구(도 7의 115c,116c)와, 이들 배출구로 배출되는 유체를 단속하는 각각 1 이상의 수문(도 7의 115d,116d)으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1,2항 또는 제5,6항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 해수 유로(100) 또는 유로(100a,100b,100c,100d) 중에서 선택된 유로 상에는, 추진체(300,300a)가 수용되는 수용부(도7의 310), 또는 휀(500)이 수용되는 휀 수용부(도 7의 510)가 더 개설되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1,2항 또는 제5,6항 또는 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 해수 유로(100) 또는 유로(100a,100b,100c,100d) 상에 설치되는 추진체(300,300a) 또는 휀(500)은, 상,하 또는 좌,우측 상으로 복수(2ea) 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1항 또는 제2항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 선박(1)은, 선체(10)의 외부에 노출된 통상적인 방향타 또는 스크루 등의 추진체가 절제(切除) 되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.
제1,2항 또는 제3,4항 또는 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(100,100a,100c,100d,200) 상에는, 어류 등의 장애물 유입을 차단하는 철망이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선박과 추진시스템.