KR20160001714U - 전자력을 이용한 수중 추진장치 - Google Patents

전자력을 이용한 수중 추진장치 Download PDF

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신상성
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Abstract

본 고안은 전자력을 이용한 수중 추진장치에 관한 것으로, 그 목적은 일부가 선체의 바깥쪽으로 돌출된 구조를 갖도록 설치된 추진유닛이 전자력에 의해 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 반복적으로 움직이면서 추진력을 발생시키는 전자력을 이용한 수중 추진장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 고안은 일측단은 선체의 내부에 위치하고, 타측단은 선체의 바깥쪽으로 돌출된 구조를 갖되, 상기 타측단에는 제어판이 구비되고, 상기 제어판이 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 움직이도록 중앙부가 선체에 회전 가능한 구조로 설치되는 추진유닛; 상기 추진유닛의 일측단에 고정되게 설치된 영구자석; 및 상기 영구자석의 이동궤적을 따라 연장되는 선형의 배열구조를 갖도록 선체에 고정되게 설치되며, 전원공급장치로부터 인가되는 전류의 의해 자화되면서 상기 영구자석과 반응하여 전자력을 발생시킴으로써 추진유닛이 상기 중앙부를 중심으로 회전하도록 이동시키는 다수개의 전자석으로 이루어진 전자력 발생기;로 구성된 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 수중 추진장치를 제공한다.

Description

전자력을 이용한 수중 추진장치{Underwater propulsion apparatus using electromagnetic force}
본 고안은 전자력을 이용한 수중 추진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체의 후방으로 돌출된 구조를 갖는 추진유닛을 전자력을 이용하여 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 움직이면서 추진력을 발생하도록 하고, 더불어 선박의 방향을 제어할 수 있도록 한 전자력을 이용한 수중 추진장치에 관한 것이다.
일반적으로 수중 추진장치는 선박이나 잠수함에 설치되어 선박이나 잠수함의 이동을 위한 추진력을 발생하는 장치로써, 주로 프로펠러의 회전에 의해 추진력을 발생하는 방식의 추진장치가 사용되고 있다.
한편, 프로펠러를 이용한 수중 추진장치는 프로펠러의 회전동작을 통하여 추진력을 발생하는 구조를 갖고 있으므로, 회전력을 발생시키기 위한 디젤엔진과 같은 구동원을 필요로 하며, 이에 따라 부피가 크고 복잡하고, 작동시 많은 소음과 진동을 발생시키는 문제점이 있다.
특히, 프로펠러를 이용한 수중 추진장치로부터 발생되는 소음과 진동은 수중생물의 스트레스를 유발하는 등 주변환경에 좋지 않은 영향을 주는 문제점이 있다.
이와 같은 프로펠러를 이용한 수중 추진장치가 설치되는 선박이나 잠수함에는 선박의 진행방향을 제어할 수 있도록 하기 위한 방향타가 추가적으로 설치되어야만 하며, 상기 방향타의 작동을 위한 장비가 추가적으로 설치되어야만 하므로, 구조가 매우 복잡해지는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2011-0006014호 (2011.01.20. 공개)
본 고안은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 고안의 목적은 일부가 선체의 바깥쪽으로 돌출된 구조를 갖도록 설치된 추진유닛이 전자력에 의해 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 반복적으로 움직이면서 추진력을 발생시키는 전자력을 이용한 수중 추진장치를 제공함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 별도의 방향타를 사용하지 않고 선박이나 잠수함의 진행방향을 제어할 수 있는 전자력을 이용한 수중 추진장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안은 일측단은 선체의 내부에 위치하고, 타측단은 선체의 바깥쪽으로 돌출된 구조를 갖되, 상기 타측단에는 제어판이 구비되고, 상기 제어판이 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 움직이도록 중앙부가 선체에 회전 가능한 구조로 설치되는 추진유닛; 상기 추진유닛의 일측단에 고정되게 설치된 영구자석; 및 상기 영구자석의 이동궤적을 따라 연장되는 선형의 배열구조를 갖도록 선체에 고정되게 설치되며, 전원공급장치로부터 인가되는 전류의 의해 자화되면서 상기 영구자석과 반응하여 전자력을 발생시킴으로써 추진유닛이 상기 중앙부를 중심으로 회전하도록 이동시키는 다수개의 전자석으로 이루어진 전자력 발생기;로 구성된 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 수중 추진장치를 제공한다.
한편 상기 전자력을 이용한 수중 추진장치에 있어서, 상기 추진유닛의 타측단은 선체의 후방으로 돌출되어 선체의 후방에 제어판이 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 고안에 의하면, 추진유닛의 좌/우 방향 또는 상/하 방향 움직임을 이용하여 추진력을 발생하는 구조로써, 작동시 소음이나 진동의 발생을 최소화하여 종래 수중 추진장치로 인한 수중생물의 피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 별도의 방향타가 요구되지 않아 관련 구조를 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 수중 추진장치의 평면도,
도 2 는 본 고안의 추진유닛이 회전된 상태를 보인 평면도,
도 3 및 4는 본 고안에 따른 전자력 발생기와 영구자석에 의해 추진유닛의 회전 원리를 보인 평면도.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 수중 추진장치의 평면도를, 도 2는 본 고안의 추진유닛이 회전된 상태를 보인 평면도를, 도 3 및 4는 본 고안에 따른 전자력 발생기와 영구자석에 의해 추진유닛의 회전 원리를 보인 평면도를 도시하고 있다.
본 고안에 따른 수중 추진장치는 물고기의 꼬리와 같이 선체의 후방으로 돌출되는 구조를 갖는 추진유닛을 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 반복적으로 움직이면서 추진력을 발생하는 구조를 갖되, 지렛대의 원리와 전자력을 이용하여 추진유닛을 작동시키는 구조를 갖는다.
이러한 본 고안에 따른 수중 추진장치는 추진유닛(110)과 영구자석(120) 및 전자력 발생기(130)로 구성된다.
상기 추진유닛(110)은 일측단(110a)이 선체(S)의 내부에 위치하고, 타측단(110b)이 선체(S)의 바깥쪽으로 돌출된 구조를 갖도록 선체(S)에 설치되며, 선체(S)의 바깥쪽으로 돌출된 타측단(110b)에는 판형 구조를 갖는 제어판(111)이 구비된다.
이와 같은 구성을 갖는 추진유닛(110)은 제어판(111)이 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 움직이도록 작동하면서 선박이나 잠수함의 이동을 위한 추진력을 발생하는 구조로써, 지렛대의 원리를 이용하여 제어판(111)을 요구되는 방향으로 용이하게 움직일 수 있도록 하기 위하여 추진유닛(110)의 중앙부(110c)는 추진유닛(110)이 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 회전 가능한 구조를 갖도록 선체(S)에 설치된다.
상기 언급된 추진유닛(110)의 중앙부(110c)는 추진유닛(110)의 정중앙부만을 의미하는 것은 아니며, 상기 중앙부(110c)를 기준으로 내측단의 길이와 외측단의 길이는 서로 같거나 다르게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제어판(111)은 선체(S)의 후방에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하며, 제어판(111)이 좌/우 방향으로 움직이며 추진력을 발생시키는 경우, 제어판(111)은 상/하 방향을 연장되는 수직한 판형 구조를 갖고, 반대로 제어판(111)이 상/하 방향으로 움직이며 추진력을 발생시키는 경우, 제어판(111)은 좌/우 방향으로 연장되는 수평한 판형 구조를 갖는다. 참고로 도 1에는 좌/우 방향으로 움직이며 추진력을 발생시키는 제어판(111)의 구조가 도시되어 있다.
상기 영구자석(120)은 전자력 발생기(130)를 구성하는 전자석과 반응하여 전자력을 발생시키는 것으로, 상기 추진유닛(110)의 일측단(110a)에 고정되게 설치되며, 보다 구체적으로는 N극 또는 S극이 전자력 발생기(130)를 구성하는 각각의 전자석과 마주하도록 추진유닛(110)에 고정된다.
상기 전자력 발생기(130)는 다수개의 전자석(1311,1312,,,,131n)으로 구성되며, 다수개의 전자석(1311,1312,,,,131n)은 영구자석(120)의 이동 궤적을 따라 연장되는 선형의 배열구조를 갖도록 선체(S)에 고정되게 설치된다.
한편, 각각의 전자석(1311,1312,,,,131n)은 주지된 바와 같이, 철심과, 상기 철심의 외측에 감긴 코일로 구성되며, 코일에 전류가 흐르면 자기화 되어 N-S극을 갖는 전자석으로 변환된다.
이러한 각각의 전자석(1311,1312,,,,131n)은 전원공급장치(140)와 연결되며, 전원공급장치(140)는 각각의 전자석(1311,1312,,,,131n)으로 공급되는 전류의 방향을 제어함으로써, 영구자석(120)과 마주하는 끝단부의 극성을 상황에 따라 N극과 S극으로 조절하게 된다.
참고로, 주지된 바와 같이 두 자석의 S극과 S극 또는 N극과 N극이 마주하도록 두 자석을 근접시킬 경우 두 자석의 사이에는 척력이 발생하고, 두 자석의 S극과 N극이 마주하도록 두 자석을 근접시킬 경우 두 자석의 사이에는 인력이 발생하게 된다.
따라서, 영구자석(120)과 전자석(1311,1312,,,,131n)의 사이에 발생되는 인력과 척력을 적절하게 조절함으로써, 영구자석(120)의 이동방향을 제어할 수 있으며, 이를 통하여 추진유닛(110)의 회전방향을 제어할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 두 자석(영구자석과, 영구자석과 마주하는 전자석)의 극성이 서로 달라 두 자석의 사이에 인력이 발생하고, 나머지 전자석은 영구자석(120)과 서로 다른 극성을 갖도록 자기화된 경우, 추진유닛(110)은 현재의 자리를 유지하게 된다.
반면, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 자석(영구자석과, 영구자석과 마주하는 전자석)의 극성이 서로 동일하여 두 자석의 사이에 척력이 발생하도록 하고, 영구자석(120)과 마주하는 전자석의 이웃한 위치에 있는 전자석의 극성을 전환시켜 영구자석(120)과 해당 전자석의 사이에 인력이 발생하도록 하게 되면, 영구자석(120)이 인력과 척력에 의해 이동하게 되며, 이러한 영구자석(120)에 이동에 의하여 추진유닛(110)의 회전이 이루어지게 된다.
따라서, 추진유닛(110)의 회전동작에 의한 추진력의 발생을 위하여 영구자석(120)의 이동이 요구되는 방향에 위치한 전자석(1311,1312,,,,131n)의 극성을 순차적으로 변환시켜 영구자석(120)과 전자석(1311,1312,,,,131n)의 사이에 발생되는 척력과 인력을 조절하는 방식으로 추진유닛(110)의 회전동작을 구현하게 된다.
한편, 영구자석(120)이 전자석(1311,1312,,,,131n)과 근접한 상태를 유지한 채로 안정적으로 정해진 경로를 따라 이동할 수 있도록 하기 위하여 영구자석(120)의 이동 궤적과 평행한 구조를 갖는 가이드 레일을 선체(S)에 설치하고, 영구자석(120) 또는 추진유닛(110)의 일측단(110a)에 상기 가이드 레일에 결합되어 가이드 레일을 따라 이동하는 블록을 설치할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 수중 추진장치는 전자석(1311,1312,,,,131n)과 영구자석(120)의 사이에 발생되는 전자력에 의하여 추진유닛(110)이 중앙부(110c)를 중심으로 정방향 및 역방향으로 반복적으로 회전하고, 이러한 과정에서 추진유닛(110)에 설치된 제어판(111)이 수중에서 왕복 이동을 하면서 추진력을 발생시키는 구조로써, 종래 프로펠러를 이용한 추진장치에 비하여 작동시 소음이나 진동을 현저히 감소시킬 수 있고, 아울러 운항체의 이동과정에서 제어판(111)의 위치 제어를 통하여 운항체의 진행방향을 제어할 수도 있으므로, 별도의 방향타가 요구되지 않아 관련 구조를 더욱 단순화시킬 수 있는 이점이 있다.
본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 추진유닛
111: 제어판
120: 영구자석
140: 전원공급장치
130: 전자력 발생기
1311,1312,,,,131n: 전자석

Claims (2)

  1. 일측단(110a)은 선체(S)의 내부에 위치하고, 타측단(110b)은 선체의 바깥쪽으로 돌출된 구조를 갖되, 상기 타측단에는 제어판(111)이 구비되고, 상기 제어판이 좌/우 방향 또는 상/하 방향으로 움직이도록 중앙부(110c)가 선체에 회전 가능한 구조로 설치되는 추진유닛(110);
    상기 추진유닛(110)의 일측단(110a)에 고정되게 설치된 영구자석(120); 및
    상기 영구자석(120)의 이동궤적을 따라 연장되는 선형의 배열구조를 갖도록 선체(S)에 고정되게 설치되며, 전원공급장치(140)로부터 인가되는 전류의 의해 자화되면서 상기 영구자석과 반응하여 전자력을 발생시킴으로써 추진유닛(110)이 상기 중앙부(110c)를 중심으로 회전하도록 이동시키는 다수개의 전자석(1311,1312,,,,131n)으로 이루어진 전자력 발생기(130);로 구성된 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 수중 추진장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진유닛(110)의 타측단(110b)은 선체(S)의 후방으로 돌출되어 선체의 후방에 제어판(111)이 위치하는 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 수중 추진장치.
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KR20230084780A (ko) * 2021-12-06 2023-06-13 (주)아이로 전자석의 코일 배열을 이용한 물고기 로봇의 유영방향 제어장치 및 그 동작방법

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