KR20150115799A - 리던던트 에너지 저장부를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 유동 덕트(60)를 갖거나 유동 채널이 연관된 선체(10)를 구비한 선박에 있어서, 모터-구동식 물 가속 장치가 유동 채널에 연관되고, 모터(50)가 에너지 저장부에 연결되는 선박에 관한 것이다. 사용자 편의성을 개선하기 위해, 2개의 에너지 저장부들(70)이 선체에 통합되고, 에너지 저장부들은 선체의 종방향으로 이어지는 중앙 세로면의 양 측에 배치된다.

Description

리던던트 에너지 저장부를 포함하는 선박{WATERCRAFT COMPRISING A REDUNDANT ENERGY ACCUMULATOR}
본 발명은, 유동 덕트를 갖거나 또는 유동 덕트가 배정되는 선체를 구비한 선박에 있어서, 물 가속 장치, 특히 프로펠러가 유동 덕트에 배정되고, 모터가 에너지 저장부에 연결되는 선박에 관한 것이다.
상기 유형의 선박이 DE 10 2004 049 615 B4에 공지되어 있다. 상기 선박은 사용자가 자신의 몸통의 영역에서 적어도 부분적으로 누울 수 있는 눕는 면을 형성하는 선체를 구비한다. 선체는 제어 요소들을 갖는 2개의 핸들을 구비한다. 모터 장치가 상기 제어 요소들을 통해 전력의 관점에서 조절될 수 있다. 모터 장치는 프로펠러를 구동한다. 프로펠러는 유동 덕트 내에 배치되며, 프로펠러는 선박의 밑면의 영역에 흡입구를 형성하되, 이를 통해 물이 주위로부터 끌어들여질 수 있다. 물은 프로펠러에 의해 유동 덕트 내에서 가속되며, 제트 구동의 경우에서와 같이 후방측에서 토출된다. 프로펠러는 에너지 저장부로서의 배터리에 공급선들을 통해 연결되는 전기 모터에 의해 구동된다. 에너지 저장부는 하우징에 수용되고, 하우징은 선체의 전단부 요홈 내에 외부로부터 설치된다. 몇몇 경우에, 이러한 선박은 다이버가 비교적 장거리를 다이빙하게 하는 다이버 수중 스쿠터(diver propulsion vehicle)로 사용되는데, 특히 선박이 공해에서 사용되는 경우, 작동 신뢰성 및 높은 수준의 주행 편의성이 중요하다.
본 발명의 목적은, 높은 수준의 사용자 편의성을 특징으로 하는, 도입부에 언급된 유형의 선박을 제공하는 데에 있다.
상기 목적은, 2개의 에너지 저장부들이 선체 내에 설치되며, 에너지 저장부들이 선체의 종방향으로 이어지는 중앙 세로면의 양 측에 배치된다는 점에서 달성된다.
2개의 에너지 저장부들의 사용을 통해 작동 신뢰성이 현저히 증가된다. 특히, 예컨대 예상치 못한 작동 상태로 인한 하나의 에너지 저장부의 고장의 발생 시에, 사용자는 제2 에너지 저장부를 사용하여 자신의 출발점으로 안전하게 복귀할 수 있다. 이런 방식으로, 리던던시가 구현된다. 에너지 저장부들이 주행 방향으로 이어지는 중앙 세로면의 양 측에 배치됨으로써, 선박의 중량의 감소가 구현된다. 이런 방식으로, 특히 선체의 설치 공간 내의 에너지 저장부의 질량이 보다 균일하게 분포된 방식으로 배치되기 때문에, 주행 편의성이 현저히 증가된다. 이는 특히 위치 및 주행 안정성을 증가시킨다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 에너지 저장부들이 유동 덕트의 양 측에 적어도 국부적으로 배치되도록 제공된다. 이런 방식으로, 컴팩트한 디자인이 구현된다. 게다가, 회전하는 물 가속 장치에 의해 유도된 토크가 적어도 부분적으로 안정화될 수 있고, 그로 인해 주행 안정성이 추가로 개선된다.
균일한 중량 분포를 위해, 에너지 저장부들은 특히 유리하게는 중앙 세로면에 대해 대칭으로 배치되어야 한다.
에너지 저장부들, 예컨대 배터리들은 작동 중에 열 손실을 발생시킨다. 배터리들의 과열 및 그에 따른 조기 고장을 방지하기 위해, 본 발명의 일 변형예에서는, 유동 덕트 외에도, 물이 흐를 수 있는 플로딩 챔버가 선체 내에 배치되고, 에너지 저장부들이 플로딩 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 제공될 수 있다. 이 경우, 에너지 저장부들은 그들 주위에 흐르는 물로 열 손실 중 적어도 일부를 분산시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 개선예에서, 에너지 저장부들 중 적어도 하나가 선체 내의 적어도 2개의 설치 위치들에 고정될 수 있고, 설치 위치들이 선박의 종축의 방향으로 서로에 대해 오프셋 배치되도록 제공될 수 있다. 이런 방식으로, 에너지 저장부들의 질량 중심이 선박의 종방향으로 오프셋될 수 있다. 이런 방식으로, 선박의 자세(trim)가 순응될 수 있다.
본 발명에 따른 선박은 또한, 선체가 상부, 및 상기 상부에 교환 가능하게 연결될 수 있는 하부를 구비하고, 에너지 저장부들을 위한 리셉터클들이 상부 및 하부에 의해 둘러싸인 공간 내에 형성되며, 에너지 저장부들이 리셉터클들 내에 분리 가능한 방식으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 구성은 먼저 특히 적은 유지보수를 수반하는데, 이는 에너지 저장부들이 쉽게 접근 가능하며, 필요 시 교환될 수 있기 때문이다. 이를 위해, 하부가 상부로부터 분리되는 것만이 필요하다. 게다가, 에너지 저장부들이 상부와 하부 사이의 보호된 설치 공간 내에 위치할 수 있으므로, 이러한 설계는 간단한 구성 원리를 제공한다. 특히, 에너지 저장부들은 외부 기계력의 작용으로부터 보호된다.
에너지 저장부들의 질량 중심이 종축에 수직인 중앙 가로면에 대해 후단부의 방향으로 오프셋 배치되는 경우 특히 유리한 것으로 판명되었다. 이러한 구성은 구동 모터 및 제어 부품과 같은 높은 질량의 부품들이 이물의 영역에 배치되는 경우 특히 유리하다.
본 발명에 따른 선박은, 에너지 저장부들의 하나 이상의 작동 상태를 모니터링하는 모니터링 장치가 제어 전자기기에 연결되고, 제어 전자기기는 각각의 경우 하나 또는 양 에너지 저장부가 모터에 선택적으로 연결될 수 있게 하는 스위칭 장치를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 모니터링 장치는 에너지 저장부의 온도를 모니터링할 수 있고, 최고 온도를 용인할 수 없게 초과하는 경우, 상기 에너지 저장부는 스위칭 장치에 의해 사용 중지될 수 있다. 이후, 리던던트 작동의 의미에서, 모터는 제2 에너지 저장부 단독에 의해 공급받는다. 이러한 배치는 선박의 작동 신뢰성을 현저히 증가시킨다.
본 발명의 목적은 또한, 유동 덕트를 갖거나 또는 유동 덕트가 배정되는 선체를 구비한 선박을 위한 구성 키트에 있어서, 모터-구동식 물 가속 장치, 특히 프로펠러가 유동 덕트에 배정되고, 모터가 에너지 저장부에 연결되는 구성 키트를 통해 달성된다. 본 발명에 따르면, 여기서, 선체는 선체 내에 설치될 수 있는 2개의 에너지 저장부들을 위한 리셉터클들을 갖고, 리셉터클들은 상이한 구조적 크기의 에너지 저장부들이 그 안에 선택적으로 고정될 수 있도록 설계된다. 2개의 에너지 저장부들을 통해, 리던던트 작동이 다시 보장된다. 리셉터클들이 상이한 구조적 크기 및 상이한 전력 용량의 에너지 저장부들을 위해 설계됨으로써, 전력의 변경이 간단한 방식으로 구현될 수 있다. 그러므로, 하나의 선체 구성으로, 상이한 모델 변형들을 형성하는 것이 가능하거나, 또는 에너지 저장부들을 교환함으로써, 기존의 선박을 더 강력한 변형으로 용이하게 전환할 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, 이를 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 (9)

  1. 유동 덕트(60)를 갖거나 또는 유동 덕트(60)가 배정되는 선체(10)를 구비한 선박으로, 모터-구동식 물 가속 장치, 특히 프로펠러(52)가 상기 유동 덕트(60)에 배정되고, 모터(50)가 에너지 저장부(70)에 연결되는 선박에 있어서,
    2개의 에너지 저장부들(70)이 상기 선체(10) 내에 설치되며, 상기 에너지 저장부들(70)은 상기 선체(10)의 종방향으로 이어지는 중앙 세로면의 양 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장부들(70)은 상기 유동 덕트(60)의 양 측에 적어도 국부적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 에너지 저장부들(70)은 상기 중앙 세로면에 대해 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 유동 덕트(62) 외에도, 물이 흐를 수 있는 플로딩 챔버가 상기 선체(10) 내에 배치되고, 상기 에너지 저장부들(70)은 상기 플로딩 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부들(70) 중 적어도 하나는 상기 선체(10) 내의 적어도 2개의 설치 위치들에 고정될 수 있고, 상기 설치 위치들은 상기 선박의 종축(L)의 방향으로 서로에 대해 오프셋 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 선체(10)는 상부(20), 및 상기 상부에 교환 가능하게 연결될 수 있는 하부(30)를 구비하고, 상기 에너지 저장부들(70)을 위한 리셉터클들(21)이 상기 상부(20) 및 상기 하부(30)에 의해 둘러싸인 공간 내에 형성되며, 상기 에너지 저장부들(70)은 상기 리셉터클들 내에 분리 가능한 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부들(70)의 질량 중심은 상기 종축(L)에 수직인 중앙 가로면에 대해 상기 후단부(12)의 방향으로 오프셋 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  8. 제1항 내지 제7항 중 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부들(70)의 하나 이상의 작동 상태를 모니터링하는 모니터링 장치가 제어 전자기기(40)에 연결되고, 상기 제어 전자기기는 각각의 경우 하나 또는 양 에너지 저장부(70)가 상기 모터에 선택적으로 연결될 수 있게 하는 스위칭 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  9. 유동 덕트(60)를 갖거나 또는 유동 덕트(60)가 배정되는 선체(10)를 구비한 선박으로, 모터-구동식 물 가속 장치, 특히 프로펠러(52)가 상기 유동 덕트(60)에 배정되고, 모터(50)가 에너지 저장부(70)에 연결되는 선박에 있어서,
    상기 선체(10)는 상기 선체(10) 내에 설치될 수 있는 2개의 에너지 저장부들(70)을 위한 리셉터클들(21)을 갖고, 상기 리셉터클들(21)은 상이한 구조적 크기의 에너지 저장부들(70)이 그 안에 선택적으로 고정될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 선박.
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