KR20150115798A - 플로딩 챔버를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 유동 덕트(60)를 갖는 선체(10)를 구비한 선박에 있어서, 모터-구동식 물 가속 장치가 상기 유동 채널과 짝을 이루는 선박에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 이러한 선박을 사용하여, 동적 주행 방식, 특히 수면 주행과 수중 주행 간의 신속한 전환을 가능하게 하는 것이다. 본 발명에 따르면, 이는 선체가 물 유입구(35) 및 물 토출구(33)를 통해 주위에 연결되는 플로딩 챔버를 구비한다는 점에서 달성된다.

Description

플로딩 챔버를 구비한 선박{WATERCRAFT WITH FLOODING CHAMBER}
본 발명은, 유동 덕트를 갖거나 또는 유동 덕트가 배정되는 선체를 구비한 선박에 있어서, 모터-구동식 물 가속 장치, 특히 프로펠러가 유동 덕트에 배정되는 선박에 관한 것이다.
상기 유형의 선박이 DE 10 2004 049 615 A1에 공지되어 있다. 상기 유형의 선박은 특히 다이버 수중 스쿠터(diver propulsion vehicle)로 사용된다. 선박은, 사용자가 자신의 몸통의 일부가 선박의 선체의 상측에 놓인 상태로 누워있는 동안, 사용자가 잡을 수 있는 핸들 장치를 구비한다. 프로펠러를 수용하는 유동 덕트가 선체 내에 배치된다. 프로펠러는 배터리를 통해 전력을 공급받는 전기 모터에 의해 구동된다. 작동상의 사용 중에, 배터리 및 모터는 폐열을 발생시키고, 폐열은 신뢰할 만한 지속적인 작동을 유지할 수 있도록 주위로 분산되어야 한다. 이를 위해, 배터리는 알루미늄 하우징에 삽입되며, 배터리는 알루미늄 하우징과 열전도 접촉한다. 선체는 밑면에 리셉터클을 구비하며, 알루미늄 하우징은 상기 리셉터클에 삽입되어 잠금될 수 있다. 이런 방식으로, 알루미늄 하우징은 흐르는 물과 밑면에서 접촉하고, 여기서 열의 분산이 일어날 수 있다.
냉각을 위해, 전기 모터가 유동 덕트 내에 배치된다. 유동 덕트를 통해 전달된 물은 전기 모터의 하우징 주위로 전달되어, 효과적인 모터 냉각이 가능해진다. 전기 모터는 유동 덕트 내의 자유 유동 단면을 제한한다. 그러므로, 유동 덕트는 전기 모터에 의해 생성된 섀도우를 보상하기 위해 적절하게 큰 치수를 가져야 한다. 이는 선박의 구조적 크기에 영향을 미친다.
공지된 선박에 의하면, 수중 주행 및 수면 주행 모두가 가능하기 위해서는, 중량에 있어서 정밀한 자중(taring)이 필요하다. 따라서, 선박은 적절하게 떠오를 수 있도록 및 결과적으로 가라앉을 수 없도록 충분한 부력을 발생시켜야 한다. 그러나, 수면 주행으로부터 수중 주행으로의 신속한 전환이 가능하도록, 부력이 너무 커서는 안 된다. 전기 부품들의 고유 중량으로 인해, 선박은 선체 내에 적절하게 큰 부력 몸체를 구비해야 하고, 이는 선박의 구조적 크기 및 그에 따른 주행 역학에 영향을 미친다.
본 발명의 목적은, 적절한 작동 신뢰성을 갖는 한편 양호한 주행 역학을 제공하는, 도입부에 언급된 유형의 선박을 제공하는 데에 있다.
상기 목적은, 선체가 수로 구멍들, 특히 물 유입구 및 물 토출구를 통해 주위에 연결되는 플로딩 챔버를 구비한다는 점에서 달성된다.
플로딩 챔버는 결과적으로 가변 질량 부품을 제공하고, 그에 의해 선박의 고유 중량이 영향을 받을 수 있다. 플로딩 챔버는 작동 중에 충진된다. 선박으로 다이빙할 때, 공기가 플로딩 챔버 밖으로 강제되고, 선박은 신속하고 용이하게 다이빙할 수 있다. 선박이 사용 후 물 밖으로 상승될 때, 플로딩 챔버는 비워지고, 선박의 수송 중량에 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 바람직한 변형예에서, 적어도 하나의 전기 부품이 플로딩 챔버 내에 배치되도록 제공될 수 있다. 플로딩 챔버는 결과적으로 또한 전기 부품의 냉각을 위해 사용된다. 전기 부품은 플로딩 챔버 내에 흐르는 물로 열 손실을 분산시킬 수 있다. 특히 플로딩 챔버는 물 유입구 및 물 토출구 모두를 통해 주위에 연결되기 때문에, 효율적인 열 교환이 가능하다. 그 결과, 유동이 플로딩 챔버 내에 발생될 수 있고, 그에 의해 냉각수가 지속적으로 보충된다. 이후, 선박의 주행 속도에 따라 좌우되는 방식으로, 플로딩 챔버 내의 유동 속도가 변경되는 것이 또한 가능하다. 이는, 빠른 주행 중에 높은 열 손실이 또한 발생되는 경우, 큰 냉각 체적이 유효하다는 이점을 갖는다.
전기 부품으로, 예컨대, 제어 전자기기, 물 가속 장치를 구동하는 전기 모터, 및/또는 에너지 저장부가 플로딩 챔버 내에 배치되는 것이 가능하다. 상기 부품들은 비교적 높은 전력 손실을 발생시키므로, 특히 플로딩 챔버에서 사용하기에 적합하다.
선체가 상부 및 하부를 구비하되, 그 사이에 플로딩 챔버가 형성되도록 제공되는 경우, 및 상부 및/또는 하부가 적어도 국부적으로 선체의 외부 쉘을 형성하는 경우, 선박을 위한 간단한 디자인이 달성된다.
유리하게는, 하부가 상부에 착탈 가능하게 연결되도록 제공될 수 있다. 이후, 플로딩 챔버가 간편한 유지보수를 위해 접근 가능하게 만들어지는 것이 가능하다. 예컨대, 오물이 플로딩 챔버에 침투한 경우, 상기 오물은 다시 쉽게 제거될 수 있다. 전기 부품들이 플로딩 챔버 내에 배치되는 경우, 이들은 하부가 제거된 후에 쉽게 수리되거나 교환될 수 있다.
선체가 이물의 영역에 적어도 하나의 유입구를 형성하며 후단부의 영역에 적어도 하나의 토출구를 형성함으로써, 플로딩 챔버를 통한 효과적인 유동이 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 디자인 변형예는, 유동 덕트가 플로딩 챔버의 영역에 적어도 국부적으로 배치되며 플로딩 챔버의 자유 단면을 좁아지게 하고, 전기 부품이 좁아진 단면의 영역에 배치된다는 것이다. 단면 협소화에 의해, 플로딩 챔버 내의 유동 속도가 변경될 수 있다. 따라서, 유동 속도는 좁아진 단면에서 국부적으로 증가하고, 그에 따라 이런 방식으로 냉각력이 영향을 받을 수 있다.
플로딩 챔버 내에서, 2개의 서브영역들이 서로에 대해 구조적으로 한정되고, 각각의 서브영역에는 물 유입구 및/또는 물 토출구가 배정되는 것을 또한 고려할 수 있다. 이러한 방안에 의해서도, 개별 서브영역들 내의 체적 유동 및 그에 따른 냉각력이 영향을 받는 것이 표적 방식으로 가능하다.
본 발명의 특히 바람직한 개선예는, 유동 덕트가 플로딩 챔버 내에 2개의 서브영역들을 서로에 대해 적어도 국부적으로 한정하고, 전기 부품이 각각의 서브영역에 배치된다는 것이다. 유동 덕트가 국부 한정을 위해 사용됨으로써, 부품 비용이 감소할 수 있다.
본 발명의 하나의 가능한 디자인 변형예는, 전기 부품이 현가 수단에 의해 체결되고, 현가 수단이 플로딩 챔버를 한정하는 벽 요소로부터 이격된 상태로 전기 부품을 유지한다는 것이다. 이런 방식으로, 넓은 면적에 걸쳐 전기 부품 주위에 유동을 구현하며 이와 관련하여 효과적인 열 분산을 구현하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 개선예는, 플로딩 챔버가 침수될 때, 선박이 적어도 4 킬로그램의 부력을 갖도록 제공한다. 이런 방식으로, 선박은 해상에 있을 때에도 적절하게 부력 있는 상태로 유지된다. 선박의 부력이 적어도 7 킬로그램에 달하는 경우 특히 유리하다. 이후, 손상의 발생 시에도, 선박 및 사용자 모두를 부력 있는 상태로 유지하는 적절한 부력이 제공될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예에 기초하여 이하에 보다 상세히 논의될 것이다.
도 1은 후방으로부터의 선박의 측면 사시도를 도시한다.
도 2는 하부가 제거된, 아래로부터의 도 1에 따른 선박의 측면 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2의 도면에 따른 선박의 후단부 영역의 종단면도를 도시한다.
도 4는 아래로부터의 도 2에 따른 선박의 상세도를 도시한다.
도 1은 선체(10)를 구비한 선박을 도시한다. 이 경우, 선체(10)는 상부(20) 및 하부(30)로 구성된다. 상부는 선체(10)의 양 측에 배치되는 2개의 제어 핸들(14)을 구비한다. 사용자는 상기 제어 핸들(14)을 잡을 수 있고, 제어 핸들(14)에 부착된 작동 요소들을 통해 선박을 제어할 수 있다. 특히, 여기서, 선박의 모터 전력이 변경되는 것이 가능하다. 제어 핸들(14)을 잡은 사용자는 디스플레이(15) 뒤의 영역에서 자신의 몸통이 상부(20)에 국부적으로 놓인 상태로 누워있게 된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 하부(30)는 상부(20)로부터 분리될 수 있다. 이를 위해, 하부는 상부(20)에 나사결합된다. 도 2는 하부(30)가 제거된 선박을 도시한다. 이 도해로부터 알 수 있는 바와 같이, 수용 공간이 결과적으로 상부(20)와 하부(30) 사이에 형성된다. 상기 수용 공간은 상부(20)의 기저벽(22)에 의해 상측쪽으로 한정된다. 선박의 부품들은 상기 기저벽(22) 상에 안정된 방식으로 장착될 수 있다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제어 전자기기(40)가 선박의 이물의 영역(11)에 장착된다. 전기 모터(50) 형태의 구동부가 후단부(12)의 방향으로 오프셋되도록 제어 전자기기(40) 뒤에서 하우징에 보호 방식으로 수용된다. 모터(50)의 출력 샤프트는 케이싱 파이프(51)를 통해 이어지며, 그 자유 단부 상에 프로펠러(52)를 지탱한다. 프로펠러(52)는 유동 덕트(60) 내에 배치된다. 이 경우, 유동 덕트(60)는 선박의 밑면의 영역에 흡입구(61)를 형성하는 중공 몸체에 의해 형성된다. 상기 흡입구(61)는 흡입구(61)의 중앙에 배치되는 가이드 요소(62)를 통해 안정화된다. 기계적 보호 기능 외에도, 가이드 요소(62)는 주행 작동을 안정화하는 역할을 한다. 이는 범선의 핀과 유사하게 작동한다. 게다가, 가이드 요소(62)는 또한 선박이 좌초되거나 육지에 상륙할 때 흡입구의 영역에서 기계적 하중으로부터 유동 덕트(61)를 보호한다. 상기에 이미 언급된 바와 같이, 상부(20)와 하부(30) 사이의 영역에서, 수용 챔버가 기저벽(22) 아래에 형성되고, 전기 부품들, 구체적으로 제어 전자기기(40), 모터(50), 및 에너지 저장부(70; 배터리)가 이 수용 챔버에 수용된다. 상기 수용 챔버는 수로 구멍들을 통해 주위에 연결된다. 이 경우, 수로 구멍들은 하부(30)에 형성된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 수로 구멍들은 이물(11)의 영역에서 물 유입구(35)의 형태이며, 후단부(12)의 영역에서 물 토출구(33)의 형태이다. 수용 챔버는 결과적으로 플로딩 챔버를 형성한다. 선박이 물 속에 배치될 때, 상기 플로딩 챔버는 수로 구멍들을 통해 들어오는 물로 침수된다. 선박이 주행 작동을 개시할 때, 플로딩 챔버 내에 유동이 발생된다. 따라서, 물은 물 유입구들(35)을 통해 플로딩 챔버에 들어간다. 물은 플로딩 챔버를 통해 흐르고, 그 과정에서, 플로딩 챔버 내에 유지되는 전기 부품들 주위를 씻어낸다. 그 과정에서, 물은 전기 부품들로부터 전력 손실을 흡수하며 이들을 냉각시킨다. 플로딩 챔버를 통해 흐른 후에, 물은 제트 배출구(34)의 양 측에 대칭적으로 배치되는 물 토출구들(33)을 통해 플로딩 챔버를 빠져나간다.
또한, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 유동 덕트(60)는 플로딩 챔버의 영역에서 이어지며, 플로딩 챔버의 2개의 서브영역들을 서로에 대해 국부적으로 한정한다. 각각의 경우, 하나의 에너지 저장부(배터리)가 각각의 서브영역에 배치된다. 각각의 서브영역은 또한 2개의 물 토출구들(33) 중 하나를 갖는다. 전기 부품들은 현가 수단에 의해 상부(20)의 기저벽(22) 상에 장착된다. 여기서, 현가 수단은, 열 손실이 분산되게 하는 영역에서, 전기 부품들이 기저벽(22)으로부터 이격된 상태로 유지되도록, 선택된다. 그러므로, 여기서, 플로딩 챔버 내의 물은 부품들 주위에서 효과적으로 흐를 수 있다. 플로딩 챔버 내에 유동 덕트(60)를 배치하면, 플로딩 챔버의 단면이 좁아진다는 것이 밝혀졌다. 이런 방식으로, 좁아진 영역 내의 유동 속도의 증가가 달성된다. 이러한 속도 변경에 의해, 물 유동 및 그에 따른 냉각 작용이, 냉각될 전기 부품에 따라 좌우되는 방식으로 표적에 따라 설정되는 것이 가능하다. 본 예시적인 실시예에서, 에너지 저장부들(70)은 서브영역들 내의 좁아진 단면들의 영역에 배치된다.
유동 방향으로 흡입구(61)의 반대편을 향하는 단부에서, 중공 몸체는 임펠러 하우징(63)이 플랜지-장착될 수 있는 플랜지 영역을 형성한다. 프로펠러(52)는 임펠러 하우징(63) 내로 돌출된다. 유동 스테이터(53)가 유동 방향으로 프로펠러(52) 뒤에 배치된다. 작동 중에, 프로펠러(52)는 흡입구(61)를 통해 유동 덕트(16) 내로 물을 끌어들이고, 상기 물을 가속하여, 제트 배출구(34)의 영역에서 임펠러 하우징(63)을 통해 토출한다. 이 경우, 스테이터(53)는, 효율 향상을 위해 유동이 제트 배출구에서 최소한의 소용돌이로 나타나도록, 회전하는 물 운동을 교정하는 역할을 한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상부(20)는 기저벽(22)의 영역에 리셉터클들(21)을 구비한다. 상기 리셉터클들(21)은 유동 덕트(60)의 양 측에 배치된다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 리셉터클들(21)은 중앙 세로면의 양 측에 배치되어, 선박의 중앙 종축(L; 도 2 참조)을 통해 이어진다. 중앙 세로면은 도 3에서 수직으로 이어진다. 중앙 세로면에 2개의 리셉터클들(21)을 배정하는 것이 대칭형 디자인을 형성하기 위해 선택된다. 이 경우 전기 배터리의 형태인 전기 저장부들(70)이 리셉터클들(21) 내에 배치될 수 있다. 리셉터클들(21)의 대칭형 배치로 인해, 에너지 저장부들(70)은 또한 중앙 세로면에 대해 대칭으로 배치된다.
도 4는 리셉터클들(21) 내의 에너지 저장부들(70)의 배치를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 리셉터클(21)은 선박의 종방향(L)으로의 에너지 저장부(70)의 범위보다 상기 방향으로 더 길게 형성된다. 그 결과, 리셉터클(21)은, 대응하여 더 큰 디자인을 갖고 결과적으로 더 높은 전력 출력을 갖는 상이한 에너지 저장부(70)의 대안적인 설치를 위한 공간을 제공한다.

Claims (11)

  1. 유동 덕트(60)를 갖거나 또는 유동 덕트(60)가 배정되는 선체(10)를 구비한 선박으로, 모터-구동식 물 가속 장치, 특히 프로펠러가 상기 유동 덕트(60)에 배정되는 선박에 있어서,
    상기 선체(10)는 수로 구멍들(물 유입구(35) 및 물 토출구(33))을 통해 주위에 연결되는 플로딩 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 전기 부품이 상기 플로딩 챔버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 부품은 제어 전자기기(40), 전기 모터(50), 및/또는 에너지 저장부(70)인 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 선체(10)는 상부(20) 및 하부(30)를 구비하되, 그 사이에 상기 플로딩 챔버가 형성되며, 상기 상부(20) 및/또는 상기 하부(30)는 적어도 국부적으로 상기 선체(10)의 외부 쉘을 형성하는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
    상기 하부(30)는 상기 상부(20)에 착탈 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 선체(10)는 이물(11)의 영역에 적어도 하나의 유입구(35)를 형성하며 후단부(12)의 영역에 적어도 하나의 토출구(33)를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박.
  7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 유동 덕트(60)는 상기 플로딩 챔버의 영역에 적어도 국부적으로 배치되며 상기 플로딩 챔버의 자유 단면을 좁아지게 하고, 전기 부품(에너지 저장부(70))이 상기 좁아진 단면의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  8. 제1항 내지 제7항 중 한 항에 있어서,
    상기 유동 덕트(60)는 상기 플로딩 챔버 내에 2개의 서브영역들을 서로에 대해 적어도 국부적으로 한정하고, 전기 부품(에너지 저장부(70))이 각각의 서브영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  9. 제1항 내지 제8항 중 한 항에 있어서,
    상기 플로딩 챔버 내에서, 2개의 서브영역들이 서로에 대해 구조적으로 한정되고, 각각의 서브영역에는 물 유입구(35) 및/또는 물 토출구(33)가 배정되는 것을 특징으로 하는 선박.
  10. 제1항 내지 제9항 중 한 항에 있어서,
    상기 전기 부품은 현가 수단에 의해 체결되고, 상기 현가 수단은 상기 플로딩 챔버를 한정하는 벽 요소로부터 이격된 상태로 상기 전기 부품을 유지하는 것을 특징으로 하는 선박.
  11. 제1항 내지 제10항 중 한 항에 있어서,
    상기 플로딩 챔버가 침수될 때, 상기 선박은 적어도 4 킬로그램, 바람직하게는 7 킬로그램의 부력을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
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