KR20160147882A

KR20160147882A - 변위 가능한 수중익을 구비하는 선박

Info

Publication number: KR20160147882A
Application number: KR1020167032539A
Authority: KR
Inventors: 피터 슈나우퍼
Original assignee: 피터 슈나우퍼
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-12-23
Also published as: RU2016141635A; CA2944976C; KR102294943B1; CA2944976A1; DE102014105883A1; CN106458288B; EP3134312A1; US10894579B2; WO2015162000A1; EP3134312B1; RU2685489C2; JP2017513764A; US20170036739A1; AU2015251117B2; EP3134312C0; JP6647215B2; AU2015251117A1; CN106458288A; RU2016141635A3

Abstract

본 발명은, 선미(12)의 영역 및 선수(11)의 영역에, 각각 선체(10)의 양 측부에 배열되는 수중익들(21, 31)을 구비하는, 개별적인 수중익 조립체(20, 30)를 구비하는, 선체(10)를 구비하는 선박에 관한 것이다. 광범위한 조건들 하에서 양호한 주행 동력을 보장하는 가운데, 물에서 안정적인 자세를 달성하기 위해, 본 발명에 따라, 수중익 조립체들(20, 30)은, 선수측 수중익 조립체(20) 및 선미측 수중익 조립체가 각각 적어도 부분적으로 독자적으로 높이 조절 가능하도록, 적어도 하나의 조절 유닛(22, 32)에 결합된다.

Description

변위 가능한 수중익을 구비하는 선박{WATERCRAFT HAVING MOVABLE HYDROFOILS}

본 발명은, 선미의 영역 및 선수의 영역에, 각각 선체의 양 측부에 배열되는 수중익들을 구비하는 수중익 조립체를 각각 구비하는, 선체를 구비하는 선박에 관한 것이다.

이러한 유형의 선박은 또한 종래기술에서 수중익선으로 공지된다. 주행 속도가 증가함에 따라, 이러한 선박들은, 적어도 부분적으로 수면 아래에 잠기는 수중익들에 의해 상승하게 된다. 수상 스포츠 산업에서, 대부분의 수중익들은 단단하게 설계되며, 즉 자연적인 변형이 최소화되거나 작은 정도로 제한된다. 그러한 경우에, 설계 계산들은, 수중익들을 최적화하기 위한 기초로서 사용되는, 변형된 기하 형상에 기초하게 된다. 결과는, 단단함 또는 딱딱함으로 특징지어 질 수 있는 수중익이다.

물에서 수중익선의 위치를 안정시키기 위해, 변위 가능한 요소들을 갖는 단단한 수중익들을 제공하는 것이 유리하다. 하나의 그러한 수중익 조립체가, WO 2011/075053 A1에서 구체화된다. 여기서, 비-관통형 수중익들이, 선회 가능한 지주들을 통해 수중익선에 연결된다. 선박이 수면에 대한 수중익선의 횡방향 움직임을 초래하는 롤 각(roll angle)의 요동을 경험할 때, 지주들은 수중익선에 관해 선회한다. 이는, 수중익선의 횡방향 움직임에 반작용하여 그로 인해 수중익선을 안정시키도록 하기 위해, 횡방향으로 변동되도록 하기 위한 수중익들의 양력(lifting force)을 야기한다. 이러한 목적을 위해, 수중익들은 또한 조절 가능한 요소를 구비할 수 있을 것이다. 그러나, 설명된 방책들은 단지, 비-관통형 수중익들을 갖는 수중익선의 횡방향 안정에 관련된다.

본 발명의 목적은, 물에서의 안정적인 자세가 광범위한 조건들 하에서 양호한 주행 동력을 유지하는 가운데 달성되는, 상기한 유형의 다용도 선박을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 달성된다. 상기 청구항에 따르면, 수중익 조립체들은, 선수측 수중익 조립체 및 선미측 수중익 조립체가 각각 적어도 부분적으로 독자적으로 높이 조절 가능하도록, 적어도 하나의 조절 유닛에 결합된다.

이러한 수직 조절은, 완전히 수축된 수중익 조립체들을 갖는 활주 선박으로부터, 신장된 수중익 조립체들을 갖는 수중익선으로, 선박이 변환되는 것을 가능하게 한다. 수직 높이는 정지시 또는 주행시에 이루어질 수 있으며, 따라서 선박의 주행 높이가, 환경에 따라, 다양한 작동 및 부하 조건에 따라, 언제든지 조절될 수 있다. 이는, 저속 주행 또는 고속 주행 도중에, 예를 들어 잔잔한 물 또는 거친 물 상에서 조절을 가능하게 한다. 적어도 부분적인 독자적인 수직 조절은, 주어진 항해 조건에 대해 요구되는 운동량(momentum)과 힘의 균형이 유연하게 조절되는 것을 허락한다. 수중익 조립체의 완전 수축이, 예를 들어 트레일러 상에서, 공간적으로 최적화된 보관을 가능하게 하며, 그리고 얕은 해안에서의 선박의 접안 또는 얕은 물에 대한 저속 횡단을 용이하게 한다.

유리한 변형이, 각각 독자적으로 수직으로 조절 가능한 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익을 제공한다. 수중익들의 경사각이 조작 가능한 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 선박의 (종방향 또는 횡방향) 균형(trim)이 조절될 수 있고, 선박의 방향전환이 개선될 수 있으며, 및/또는 선박의 주행 동력의 속성이 증가되거나 또는 심지어 감소될 수 있을 것이다.

쉬운 그리고 독자적인 조작을 보장하기 위해, 수직 조절을 위한 구동기를 구비하는 조절 유닛이 각 수중익에 할당되는 것이 유리하다.

노력의 측면에서 최적화되며 그리고 선체에 적합하게 되는 수직 조절을 위해, 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익의 또는 수중익 조립체들의 조절 유닛들은, 레버 메커니즘을 통해 선체에 부착되는 것이 유리하다.

단순한 조절이, 4-선회점(four-pivot) 시스템 및/또는 레일 시스템과 같이 실시되는, 레버 메커니즘에 의해 달성될 수 있다.

선박 구동기가, 선체에 할당되는 것이 유리하며, 선박 구동기는, 추진 유닛을, 특히 선박용 프로펠러 또는 분사 추진 메커니즘을 구비하고, 선박 구동기 또는 선박 구동기의 적어도 일부분이, 엔진이 수직으로 조절 가능하도록 선체에 부착되며, 그리고 구동 유닛이 수중익들을 위한 및/또는 수중익 조립체를 위한 조절 유닛들과 동기화된다. 선박 구동기의 적어도 일부분의 수직 조정 가능성은, 선박 구동기의 최대 잠입 깊이(maximum submersion depth)가 초과되는 것을 방지한다. 이는, 부가적으로 모멘트의 균형 및 그에 따라 시동, 가속, 주행 및 감속과 같은 다양한 작동 및 부하 조건 하에서 선체의 안정적인 위치 설정을 가능하게 한다. 모멘트의 균형이 또한 수중익 조립체들 및 수중익들의 동수력(hydrodynamic forces)에 의해 영향을 받기 때문에, 선박 구동기를 수중익들 및/또는 적어도 하나의 수중익 조립체를 위한 조절 유닛들과 함께 조절하도록, 구동 유닛을 동기화하는 것이 유리하다. 이러한 맥락에서의 동기화는, 선박 구동기의 조절의 수중익 조립체들 및/또는 수중익들의 조절과의 결합을 지칭한다. 이는, 동일한 방향 또는 반대 방향으로 수행되는 결합을 동반하는, 문제의 요소들에 대한 높이 또는 조절 경로를 지칭할 수 있을 것이다. 예를 들어, 조절 경로 x에 의한 후방 수중익 조립체의 수직 조절이, 비례 인자를 나타내는 l과 함께, lx만큼 선박 구동기의 수직 조절을 자동으로 유발할 수 있다.

구동 유닛은 또한, 선체에 대한 추진 유닛의 높이 할당뿐만 아니라 추진 유닛의 각도 위치 양자 모두가 조절될 수 있도록 구성되는 것이 유리할 수 있을 것이다. 추진 유닛의 각도 위치의 변경이 또한, 모멘트의 균형에 영향을 미친다. 따라서, 유리한 변형에서, 추진 유닛의 각도 위치는, 수중익 조립체들 및/또는 수중익들의 조절과 적어도 부분적으로 결합된다. 대안적으로, 추진 유닛의 높이 할당 및 각도 위치는 또한, 결합될 수 있으며, 또는 서로 독립적으로 구현될 수 있을 것이다.

추진 유닛의 수직 조절 및 각도 조절의 다재다능한 결합을 위해, 구동 유닛이, 4-선회점 시스템을 포함하는 것이, 또는 측지선 높이(geodetic height)에서 연장되는 적어도 하나의 비선형 가이드 수용 슬롯을 구비하는 가이드 또는 2개의 비 평행 선형 가이드 수용 슬롯을 구비하는 가이드를 형성함과 더불어, 더불어 엔진 장착대가 상기 가이드 수용 슬롯 상에서 조절 가능하게 가이드 되는 것이, 유리하다. 대안적으로, 추진 유닛의 수직 조절 및 각도 조절은, 서로 결합되지 않을 수 있으며, 즉 서로 독립적으로 수행될 수 있을 것이다.

관통형 또는 비-관통형 수중익 조립체의 부품으로서 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익의 설계, 또는 연속적인 수중익 조립체를 형성하기 위해 서로 결합되는 것과 같은 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익의 설계는, 선박을 개별적인 요건들을 만족시키도록 매우 다재다능하게 그리고 주문에 따를 수 있게 만든다. 관통형 또는 비-관통형인 연속적인 수중익 조립체들이 또한 사용될 수 있을 것이다.

선박의 상기한 조절 가능한 구성요소들은, 센서 시스템이 선체에 할당됨으로써, 다양한 작동 및 부하 조건들에 최적화된 방식으로 조절되며, 상기 센서 시스템은, 특히 선박의 전방, 아래 및/또는 후방에서 주행 방향에서, 선체 근처의 수면 레벨을 검출하며, 및/또는 상기 센서 시스템은, 하나 이상의 수중익 상에 작용하는 양력을 간접적으로 또는 직접적으로 검출하는 스트레인 게이지를 포함하고, 및/또는 상기 센서 시스템은, 공간에서 선체의 적어도 일부분의 위치 및/또는 가속도 및/또는 속도를 검출하고, 상기 센서 시스템에 의해 검출되는 적어도 하나의 측정된 값에 기초하여, 제어 유닛이 수중익 조립체의 및/또는 수중익들의 수직 조절을 제어한다. 예를 들어, 적어도 하나의 검출된 측정된 값에 기초하여, 전방 수중익들의 조절과 같은 특정 제어 동작을 유발하는, 알고리즘이 규정될 수 있다. 다양한 부하 조건들이, 예를 들어 승객들의 움직임에 의해, 유발될 수 있다. 그들의 움직임에 의해, 그리고 그에 따른 선체의 무게중심으로부터의 거리들의 변경에 의해, 이들은 모멘트의 균형을 변화시키며 그리고 센서 시스템에 의해 또한 검출될 수 있다.

수중익 조립체들 중 적어도 하나 또는 적어도 하나의 수중익이 수중익 영역을 구비하는 단순화된 구조가 달성되며, 수중익 영역은, 2개의 구성요소를, 특히 수중익 조립체의 또는 수중익의 날개 부분들을, 서로 연결하거나, 또는 수중익 조립체의 또는 수중익의 적어도 하나의 단부를 형성한다. 이 경우에, 수중익 영역은, 부하 방향의 부하가 작용될 때, 부하 방향과 일치하지 않는 조절 위치로의, 수중익 조립체의 또는 수중익의 적어도 일부분의 조절을 유효하게 하도록, 설계된다. 물론, 부하 방향으로의 조절의 위치 또는 2가지 조절의 조합이 또한 가능하다. 이는 목표화된 변형들 또는 응답들을 가능하게 한다. 이들은, 동수력들 및 모멘트들에 의해 또는, 메커니즘들에 의해, 예를 들어 구동기들에 의해, 도입되는 힘들 및 모멘트들에 의해, 선택적으로 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 양력면(lifting surface) 조립체들 및/또는 양력면들이 요구되는 위치들 및 형상들로 조절된다. 변형력 또는 모멘트의 감소가, 대응하는 복원을 야기할 것이다. 이는, 변형을 위해 요구되는 조인트들 및 스프링 메커니즘들의 개수를 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 독립적인 변형들의 가능성은, 주행 동력을 향상시킨다. 특히, 방향 전환 또는 사선형 파도 횡단과 같은, 비대칭적 조건들 하에서의, 우수한 안정성이 또한 달성된다. 이는, 비대칭적 힘들이 특히 유연한 수중익 영역들의 비대칭적 변형들을 도출하기 때문이다. 이들은 유리하게, 수중익들의 양력들이 또한 비대칭적으로 분포하게 되도록 야기하여, 그로 인해 선박을 안정시키도록 할 수 있다. 관통형 수중익들을 갖는 선박에서, 방향 전환 도중에, 예를 들어, 구심력이, 물에서의 수중익들의 위치가, 곡선으로부터 멀어지게 바라보는 측면에 대한 수중익의 유효 양력면이 감소하는 가운데, 곡선을 바라보는 선박의 측면에 대해 수중익의 유효 양력면이 증가하게 되도록 놓이는 것을 야기할 수 있다. 이는, 선박의 롤링 움직임(rolling movement)에 반작용하는 양력을 생성하며, 그로 인해 선박을 안정시키도록 한다. 유효 양력면의 변화는, 수중익들의 변형에 야기될 수 있지만, 또한 수중익들의 잠입된 부분 및 잠입의 각도에 의해서도 야기될 수 있으며, 그러나 대부분의 경우, 이러한 인자들의 조합에 의해 야기된다.

수중익 영역이 적층된 요소로서 실시되며, 그의 층들은 섬유 재료로 이루어지고, 적어도 2개의 인접한 층의 섬유 재료들의 섬유 방향들이 서로 상이한 설계가, 동시에 높은 안정성을 제공하는 가운데, 특정 변형 특성을 제공하는 것을 가능하게 만든다.

이것은, 수중익 영역들이 비연속적인 단면 윤곽을 구비하는 설계 변형에 의해 달성된다.

이하에서, 본 발명은, 한 세트의 도면을 참조하여, 실시예들의 맥락에서 더욱 상세하게 구체화될 것이다.

도 1은 선박의 사시도이고,
도 2는 도 1의 선박의 배면도이며,
도 3은, 선미에 배치되는 연속적인 수중익 조립체를 갖는 선박의 사시도이고,
도 4는 도 3의 선박의 측면도이며,
도 4a는, 시계 방향으로 선회하는, 평행 선회 요소를 갖는 선미에 대한 개략적 부분 도면이고,
도 4b는, 시계 반대 방향으로 선회하는, 평행 선회 요소를 갖는 선미에 대한 개략적 부분 도면이며,
도 5는 도 3의 선박의 배면도이고,
도 6은 선수측 수중익 조립체의 사시도이며,
도 7은 선미측 수중익 조립체 및 선박 구동기의 사시도이고,
도 8은, 수평의 힘들을 통해 선박 상에 작용하는 모멘트들에 대한 개략적 측면도이며,
도 9는, 수직의 힘들을 통해 도 8의 선박 상에 작용하는 모멘트들에 대한 개략적 측면도이고,
도 10은 완전 신장된 수중익 조립체들을 갖는 선박의 개략도이며,
도 11은 부분적으로 신장된 수중익 조립체들을 갖는 도 10의 선박의 개략적 측면도이고,
도 12는 수축된 수중익 조립체들을 갖는 도 10의 선박의 개략적 측면도이며,
도 13은, 선박 구동기를 갖는 선박의 선미에 대한 개략적 부분 도면이고,
도 14는 구동 유닛의 개략적 측면도이며,
도 15는 구동 유닛의 사시도이고,
도 16은 구동 유닛의 측면도이며,
도 17은 수중익들에 대한 개략적 도면이고,
도 18은 수중익의 사시도 및 측면도이며,
도 19는 수중익의 변형에 대한 사시도이고,
도 20은 수중익 영역에 대한 부분적 사시도이며,
도 21은 수중익 영역에 대한 부분적 사시도이고,
도 22는 좁아진 단면을 갖는 수중익 영역에 대한 부분적 사시도이며,
도 23은 뒤틀림 하에서의 도 22의 수중익 영역에 대한 도면이고,
도 24는 변형 하에서의 도 22의 수중익 영역에 대한 도면이며,
도 25는 평면형 단면을 갖는 수중익 영역에 대한 부분적 사시도이고,
도 26은 변형 하에서의 도 25의 수중익 영역에 대한 도면이며, 그리고
도 27은 뒤틀림 하에서의 도 26의 수중익 영역에 대한 도면이다.

도 1은, 선수(11) 및 선미(12)를 구비하는 선체(10)를 갖는 선박을 도시한다. 선수 영역에서, 수중익 조립체(20)가, 그리고 선미 영역에서, 수중익 조립체(30)가, 수중익 조립체(20)(30)로부터 선체(10)로 힘의 전달을 가능하게 하도록, 선체(10)에 연결된다. 연결은, 직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들어 선박 구동기(13)를 위한 장착대(40)를 통해, 이루어질 수 있을 것이다. 수면 아래에 잠기게 되도록 설계되는 수중익 조립체들(20, 30)의 단부들에, 수중익들(21, 31)이 선체(10)의 각 측부에 하나씩 배치된다. 수중익들은, 서로 연결되지 않은 C-자형 날개이다. 다른 형태들이 또한 가능하다. 수중익들(21, 31)은, 예를 들어 조절 유닛들(22, 32)을 통해, 선체(10)에 변위 가능하게 결합된다.

선체(10)의 선미에, 선박 구동기(13)가, 장착대(40)에 의해 배치된다. 본 실시예에서, 선박 구동기는 선외 모터이지만, 다른 선내 모터와 같은 엔진 형태들이 또한 가능하다. 선미측 수중익 조립체(30)가 또한 장착대(40)에 부착된다.

도 2로부터 명백한 바와 같이, 장착대(40)는 구동 유닛(41) 및, 선박 구동기(13)가 자체에 확고하지만 예를 들어 나사들에 의해 탈착가능하게 연결되는, 엔진 바스켓(42)을 구비한다. 선박용 프로펠러(13.1)가, 선박 구동기(13) 상에서 추진 유닛으로서 역할을 한다. 그러나, 분사 추진 메커니즘과 같은, 다른 추진 유닛들이, 또한 가능하다.

도 3은, 그 위에 선미측 수중익 조립체(30)가 연속적으로 형성되는, 선체(10)를 갖는 선박을 도시한다. 이는, 수중익들(31)을 수면 아래에 잠기는 측에서 서로 직접적으로 결합함에 의해 달성된다.

도 3에 도시된 선박의 측면도가 도 4에 도시된다. 도 5는 배면도를 도시한다. 도 5로부터 명백한 바와 같이, 선수측 수중익 조립체(20)의 수중익들(21)은, 선체(10)의 종방향 중심 평면(xz-평면, x-축방향 윤곽, 도 4 참조)에 대해 경사지게 정렬된다. 대조적으로, 서로 결합되는 수중익들(31)은, 선체(10)의 종방향 중심 평면에 거의 수직으로 연장된다. 이들은, 거의 z-방향으로 연장되는 수중익 구성요소들(35)을 통해, 조절 유닛(32)에 연결된다.

선수측 수중익 조립체(20)의 세부구성이 도 6에 도시되며, 그리고 선미측 수중익 조립체(20)의 세부구성이 도 7에 도시된다. 도 6은, 수중익들(21) 및 조절 유닛들(22)을 갖는 선수측 수중익 조립체(20)를 도시한다. 물로부터 멀어지게 지향하는 측부 상에, 각 측부에 하나씩 배열되는 조절 유닛(22)은, 구동기(23)를 구비하게 되며, 각 구동기는 개별적인 바스켓(24)에 부착된다. 바스켓들(24)은 결과적으로, 양 측부에 배열되는 요소들을 연결하도록 y-방향으로 연장되는, 브릿지(25) 상에 장착된다. 조절 유닛들(22)은 바스켓들에 변위 가능하게 고정된다. 조절 유닛들은, 조인트들 및 전이 부품들을 통해 서로 선회 가능하게 연결되는, 평행 레버들(22.1, 22.2)을 구비하게 된다. 이는, 조절 유닛들(22) 상에 배치되는 수중익들(21)이 높이 조절 가능한 것을 가능하게 한다. 수중익들(21)의 기울기 또한 가변적이다.

수중익들(31) 및 조절 유닛들(32)을 갖는 도 7에 도시된 선미측 수중익 조립체(30)는, 각각의 수중익을 위한 구동기(33)를 구비하며, 각각의 구동기는 바스켓(34)에 부착된다. 바스켓들(34)은, 선박 구동기(13)를 위한 장착대(40)의 2개의 측부 상에 장착된다. 조절 유닛들(32)은, 바스켓들(34)에 변위 가능하게 고정된다. 조절 유닛들은, 조인트들 및 전이 부품들을 통해 서로 선회 가능하게 연결되는, 평행 레버들(32.1, 32.2)을 구비하게 된다. 이는, 조절 유닛들(32) 상에 배치되는 수중익들(31)이 조절 가능한 것을 가능하게 한다.

도 4 내지 도 7에서, 레버들(22.1, 22.2) 및 레버들(32.1, 32.2)은, x-축을 중심으로 선회 가능하다. 그러나, 레버들(22.1, 22.2) 및 레버들(32.1, 32.2)이, 도 4a 및 도 4b에 설계 변형으로서 도시되는 바와 같이, y-축을 중심으로 선회 가능한 것이, 또한 가능하다. 이러한 유형의 레버 메커니즘들은, 특히 손이 많이 가지 않으며, 그리고 낮은 구조적 복잡성을 요구한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 실시예들은, 개별적인 수중익들(21, 31) 및/또는 개별적인 수중익 조립체들(20, 30)이, 각각의 수중익들(21, 31)을 위해 제공되는 개별적인 구동기들(23, 33)에 의해 독자적으로 조절되는 것을 허용한다. 구동기들(23, 33)은, 전기적, 기계적, 유압적 설계일 수 있으며, 또는 수동으로 작동될 수도 있을 것이다. 부가적으로, 선박 구동기(13)는, 구동 유닛(41)에 의해, 높이 조절 가능하며, 및/또는 그의 각도 위치가 변경될 수 있다. 이러한 구성요소를 조절하는 것인, 힘들과 모멘트들의 균형을 변화시키며, 그로 인해 상이한 작동 및 부하 조건들에 대한 적응을 가능하게 한다. 예를 들어, 선박의 (종방향 또는 횡방향) 균형이 조절될 수 있고, 방향전환 및/또는 파도들 위에서의 주행이 개선될 수 있을 것이다. 수중익 조립체들(20, 30)의 및/또는 수중익들(21, 31)의 조절은, 결합된 방식으로 수해오딜 수 있을 것이다. 모멘트들의 균형을 위해, 선박 구동기(13)의 위치를 선미측 수중익 조립체(30)의 조절과 결합하는 것이, 더불어 이러한 결합은 동일한 방향 또는 반대의 방향으로 수행될 수 있는 것이, 특히 유용하다.

도 8 및 도 9는, 완전히 신장된 상태의 수중익들(21, 31)을 갖는 선박의 무게 중심(M)에 대한 물에서 지배적인 모멘트들을 가시화한다. 모멘트들은, 작용 수중익들(21, 31) 및 선박 구동기 그리고 그들의 레버 아암들(l1-l8) 로부터 생성되는, 힘들(F1-F8)로부터 발생한다. 도 8은, 생성되는 수평의 힘들의, 즉 중력에 대해 수직으로 작용하는 힘들의, 영향을 예시한다. 도 9는, 중력 방향으로 작용하는 수직의 힘들을 예시한다. 힘 화살표들의 길이는 그들의 값에 비례하지 않는다는 것을 알아야 한다. F1은 선박 구동기(13)의 구동력을 나타내며, F2 내지 F4는, 선박 구동기(13)의 그리고 수중익들(21, 31)의 저항력을 나타내고, G는 중력을 나타내며 그리고 F6 내지 F8은, 중력과 반대로 작용하는, 선박 구동기(13)의 그리고 수중익들(21, 31)의 양력을 나타낸다. 수직 조절 및 각도 조절에 의해, 작용 레버 아암들(l1 내지 l8)이 이후에 적어도 부분적으로 조절될 수 있으며, 그리고 작용 힘들(F1 내지 F8)의 방향 및 양이 적어도 부분적으로 수정될 수 있다. 이는, 모멘트의 균형에 그리고 그로 인해 물에서의 선박의 위치에 영향을 미치기 위한 광범위한 옵션들을 생성한다. 구동력(F1) 및 결과적으로 생성되는 선미측 수중익 조립체(30)의 양력(F7)은, 서로 반대로 작용하는 그의 모멘트들은, 전체 균형의 큰 부분을 형성한다. 후방 수중익 조립체는 유리하게, 65% 초과의 전체 양력을 형성한다. 따라서, 요구되는 비율을 생성하도록 하기 위한 이러한 모멘트들의 조절의 결합은, 모멘트들의 균형 및 무게 중심의 이동이, 선체의 위치와 함께, 최적의 양의 노력에 의해 제어되는 것을 가능하게 한다.

도 10 내지 도 12는, 즉 수중익 조립체들(20, 30)의 그리고 선박 구동기(13.1)의, 조절 가능한 구성요소들의 다양한 신장 상태, 및 물에서의 선체(10)의 연관된 위치들을 도시한다. 이러한 일련의 상장 상태들은, 구성요소들이 완전히 신장되는 고속 주행(도 10)으로부터, 구성요소들이 부분적으로 수축되는 감속 국면(도 11)을 통해, 완전히 수축되는 구성요소들을 갖는 정지 상태(도 12)까지의, 전형적인 전이이다. 선체(10)의 다양한 위치는, 주행 상태에 따라 조절되는 힘들 및 모멘트들을 결과적으로 생성한다. 관련 도면들에서, 수직 조절이, y-축을 중심으로 선회함에 의해 제공된다. V1 내지 V3은, 수직으로 수중익 조립체들(20, 30) 및/또는 선박 구동기(13.1)를 조절하기 위한 옵션들을 지시하며, V4는 선박 구동기(13.1)의 각도 조절을 위한 옵션을 지시한다.

도 10에서, 선체(10)는, 완전히 신장된 구성요소들로 인해 수면과 접촉하지 않으며, 그리고 선박은 수중익선으로서 작용하고 있다. 도 8 및 도 9에 도시되는 힘들(F1 내지 F8)이, 이때 그에 따라 작용한다. 구성요소들이 부분적으로 수축된 상태에 있을 때(도 11), 선체(10)는 수면과 접촉하거나 또는 수면을 통해 부분적으로 관통하고 있으며, 그에 따라 부가적인 양력(F9) 및 마찰력(F10)이, 물 내에 있는 선체(10)의 일부분을 통해 가해지게 된다. 구성요소들이 완전히 수축될 때(도 12), 어떤 부가적인 힘들(F3 내지 F8)도 수중익들(21, 31)을 통해 도입되지 않으며 그리고 선박은 부상성 선체(planing hull)로서 작용한다.

도 13 내지 도 16은, 선박 구동기(13)를 조절하기 위한 가능한 설계 변형들을 구체화하며, 따라서 도 13에 도시된 조절 옵션들은, 높이(V1) 및 각도(V4)에 관하여 구현될 수 있다. 단순한 변형(도 14)에서, 구동 유닛(41)은, 2개의 평행한 레버 아암(46)을 구비하며, 이를 통해 엔진 장착대(42)가 예를 들어 조인트들을 통해 조절될 수 있도록 선체(10) 상에 배열된다. 조절은, 예를 들어 유압식으로 작동될 수 있는, 구동기(44)를 통해 수행된다. 그러나, 기계적, 전기적 또는 수동 작동이 또한 가능하다. 레버 암들을 신축형으로 설계하는 것이 가능하며, 따라서 높이 및 각도 조절이 동시에 수행될 수 있을 것이다.

도 15 및 도 16은, 엔진 장착대(42)가 가이드 수용 슬롯들(43)을 통해 가이드 되는, 구동 유닛(41)의 변형을 도시한다. 이러한 목적을 위해, 엔진 장착대(42)는, 가이드 요소들(45)을 통해 가이드 수용 슬롯(43)과 결합된다. 구동기(44)는 수직 조절을 위해 제공된다. 가이드 수용 슬롯(43)의 작용이, 상이한 위치들(42, 42', 42'')의 엔진 장착대(42)를 도시하는, 도 16에 도시된다. 가이드 수용 슬롯들(43)의 특정 형상을 통해 달성되는, 수직 조절 및 각도 조절의 결합이, 명백하게 도시된다. 가이드 수용 슬롯들(43)의 상이한 형태들은, 달성될 수직 조절 및 각도 조절의 상이한 결합들을 허용한다.

도 17은 가요성 수중익들(21)을 갖는 수중익 조립체(20)를 도시하며, 가요성 수중익들의 가요성 수중익 영역들(21.2)이 후속의 도 18 내지 도 27에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도 17에서, 수중익들(21)은, 조절 유닛들(22)을 통해 선체(10)에 변위 가능하게 연결될 수 있다. 조절 유닛들(22)은, 조인트들(22.3 내지 22.6)을 통해 선회될 수 있는, 평행하게 연장되는 레버들(22.1, 22.2)을 구비한다. 조절 유닛들(22), 및 그에 따라 그 위에 배치되는 수중익들(21)은, 구동기들(23)을 통해 높이 조절 가능하게 될 수 있다. 힘 상태가 조절의 결과로서 변화할 때, 수중익들은, 그들의 가요성 덕택으로, 선택적으로 변형된다. 가요성 수중익들(21)은, 부하가 부하 방향에 대응하지 않는 조절 위치를 생성하도록, 설계될 수 있을 것이다. 선박 상에 작용하는 외력들에 의해 야기되는 수동적 변형에 부가하여, 가요성 수중익 영역들(21.2)은 구동기들에 의해 변형될 수 있을 것이다.

도 18은, 가요성으로 설계되는 수중익(21)의 예시적인 변형을 도시한다. 도면은, 조절되지 않은 위치의, 수중익의 전방으로부터의 사시도, 수중익의 측면도, 그리고 힘에 의해 조절된 위치의 수중익(21)의 측면도를 도시한다. 수중익(21)은, 수중익 영역(21.2)에 의해 서로 연결되는, 2개의 수중익 섹션(21.1, 21.3)을 구비한다. 힘이, (측면도에 관해) 좌측으로부터, 수중익(21)의 종방향 중심축 상에(사시도 참조), 특히 수중익 섹션(21.3) 상에, 작용한다. 가요성 수중익 영역(21.2)은 이때, 우측을 향한 변형을 허용할 뿐만 아니라, 부하 방향과 일치하지 않는 비틀림 운동을 겪는다. 이는, 양력이, 종방향 중심축에 대한 하나의 수중익 섹션(21.3)의 각도의 변화 및 경사 각도의 그리고 그에 따른 유효 양력 표면적의 변화, 양자 모두에 영향을 미치는 것을 가능하게 한다. 그러나 도 19로부터 명백한 바와 같이, 가요성 수중익 영역(21.2)은 또한 단순히 굽힘 변형을 위해 설계될 수 있을 것이다. 변형력이 감소하게 되거나 제거될 때, 변형은 그에 따라 반전된다. 가요성 수중익 영역(21.2)은 또한, 단일 가요성 요소를 이루도록, 전체 수중익(21)에 걸쳐 연장될 수 있다. 그러한 경우에, 수중익 영역은, 상이한 정도의 가요성을 갖는 영역들을 구비할 수 있을 것이다.

도 20 및 도 21은, 가요성 수중익 영역들(21.2)의 전형적인 구성을 도시한다. 영역들은, 층들(21.4)에 의해 자체의 평면형 표면들(도 20) 상에서 적어도 부분적으로 또는 자체의 전체 둘레(도 21)에서 덮이게 되는, 가요성 코어 구성요소(21.5)를 포함한다. 개별적인 층들은, 시침질(tufting), 재봉, 등과 같은, 상이한 제조 방법들에 의해 생성될 수 있을 것이다. 적당한 재료들이, 예를 들어, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 현무암, 천연 섬유 유형들, 등을 포함한다. 각각의 이러한 재료들이 상이한 이점을 제공하기 때문에, 조합들이 또한 가능하다. 예를 들어, 탄소 섬유는 높은 안정성을 제공하지만, 비싸다. 유리 섬유는 가볍고, 아라미드는 깨짐이 없으며, 그리고 현무암은 염수 내에서 화학적으로 안정적이며, 즉 특정 처리를 요구하지 않는다. 층 재료 그리고, 층들의 두께, 스타일, 및/또는 방향은, 부하들 하에서 가요성 수중익 영역(21.2)의 응답을 결정한다. 가장 단순한 경우에, 전체 가요성 수중익 영역(21.2)은, 고체의 등방성 재료로 이루어질 수 있을 것이다.

요구되는 정도의 편향에 의존하여, 가요성 코어 구성요소(21.5)는, 도 22 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 좁아지게 될 수 있을 것이다. 이러한 도면들은, 상이한 부하들 하에서, 좁아진 가요성 수중익 영역(21.2)의 응답들을 도시한다. 대안적으로, 평면형 코어 구성요소(21.5)가 사용될 수 있을 것이다. 상이한 부하 조건들 하에서의 평면형 가요성 수중익 영역(21.2)의 응답들이, 도 25 내지 도 27에 도시된다.

가요성 수중익 영역들(21.2)은, 사용되는 조인트들 및 스프링들의 개수가 감소하게 되는 것을 허용하고, 이는 선박의 구조를 단순화할 수 있으며 그리고 오작동하기 어렵게 만든다. 부가적으로, 가요성 수중익 영역들(21.2)은, 충격 및 진동에 대한 어느 정도의 완화를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 상기한 실시예들은, 자체의 넓은 가변성으로부터 생성되는 자체의 융통성을 입증한다. 예를 들어, 다양한 상이한 조절 옵션들이, 물에서 안정적인 위치가 유지되는 것을 허용하는 가운데, 동시에 광범위한 조건들 하에서 양호한 주행 동력을 보장한다.

Claims

선미(12)의 영역 및 선수(11)의 영역에, 선체(10)의 양 측부에 배열되는 수중익들(21, 31)을 구비하는, 수중익 조립체(20, 30)를 각각 구비하는, 선체(10)를 구비하는 선박으로서,
상기 수중익 조립체들(20, 30)은, 선수측 수중익 조립체(20) 및 선미측 수중익 조립체(30)가 각각 적어도 부분적으로 독자적으로 높이 조절 가능하도록, 적어도 하나의 조절 유닛(22, 32)에 결합되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1항에 있어서,
상기 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익(21, 31)은 각각 개별적으로 높이 조절 가능한 것을 특징으로 하는 선박.
제 2항에 있어서,
조절 유닛 (22, 32)이 각각의 수중익 (21, 31)에 할당되며, 상기 조절 유닛 (22, 32)은 수직 조절을 위한 구동기(23, 33)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
제 3항에 있어서,
상기 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익(21, 31)의, 또는 상기 수중익 조립체들(20, 30)의, 상기 조절 유닛들(22, 32)은, 레버 메커니즘을 통해 상기 선체 (10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 4항에 있어서,
상기 레버 메커니즘은, 4-선회점 시스템 및/또는 레일 시스템이거나, 또는 4-선회점 시스템 및/또는 레일 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
선박 구동기(13)가 선체(10)에 할당되며,
상기 선박 구동기(13)는, 추진 유닛을, 특히 선박용 프로펠러(13.1) 또는 분사 추진 메커니즘을 구비하고,
상기 선박 구동기(13) 또는 상기 선박 구동기(13)의 적어도 일부분은, 상기 선체(10)에 수직으로 조절 가능하게 연결되며, 그리고
구동 유닛(41)이, 상기 수중익들(21, 31) 및/또는 상기 수중익 조립체의 상기 조절 유닛들(22, 32)과 동기화되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 6항에 있어서,
상기 구동 유닛(41)은, 상기 선체(10)에 대한 상기 추진 유닛의 높이 할당(V1)뿐만 아니라 상기 추진 유닛의 각도 위치(V4) 양자 모두가 조절 가능하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 구동 유닛(41)은, 4-선회점 시스템을 포함하거나, 또는 측지선 높이에서 연장되는 적어도 하나의 비선형 가이드 수용 슬롯(43)을 구비하는 가이드 또는 2개의 비 평행 선형 가이드 수용 슬롯을 구비하는 가이드를 형성하며, 엔진 장착대(42)가 상기 가이드 수용 슬롯(43) 상에서 조절 가능하게 가이드 되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익(21, 31)은, 관통형 또는 비-관통형 수중익 조립체(20, 30)의 일부분이거나, 또는
상기 선수측 수중익 및/또는 선미측 수중익(21, 31)은, 연속적인 수중익 조립체를 형성하기 위해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
센서 시스템이 상기 선체(10)에 할당되며,
상기 센서 시스템은, 선체 근처의, 특히 주행 방향에서, 선박의 전방, 아래, 및/또는 후방에서, 수면 레벨을 결정하고, 및/또는
상기 센서 시스템은, 하나 이상의 수중익(21, 31) 상에 작용하는 양력을 간접적으로 또는 직접적으로 검출하는 스트레인 게이지를 포함하고, 및/또는
상기 센서 시스템은, 공간에서 상기 선체(10)의 적어도 일부분의 위치 및/또는 가속도 및/또는 속도를 검출하며, 그리고,
상기 센서 시스템에 의해 검출되는 적어도 하나의 측정된 값에 기초하여, 제어 유닛이 상기 수중익 조립체(20, 30)의 및/또는 상기 수중익들(21, 31)의 수직 조절을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
수중익 조립체들(20, 30) 중 적어도 하나 또는 적어도 하나의 수중익(21, 31)이 수중익 영역(21.2)을 구비하고,
상기 수중익 영역(21.2)은, 2개의 구성요소를, 특히 상기 수중익 조립체(20, 30)의 또는 상기 수중익(21, 31)의 수중익 섹션들(21.1, 21.3)을 서로 연결하거나, 또는 상기 수중익 조립체(20, 30)의 또는 상기 수중익(21, 31)의 적어도 하나의 단부를 형성하며, 그리고
상기 수중익 영역(21.2)은, 부하 방향의 부하가 작용될 때, 부하 방향과 일치하지 않는 조절 위치로의, 상기 수중익 조립체(20, 30)의 또는 상기 수중익(21, 31)의 적어도 일부분의 조절을 유효하게 하도록, 설계되는 것을 특징으로 하는 선박.
제 11항에 있어서,
상기 수중익 영역(21.2)은 적층된 요소로서 형성되고, 층들(21.4)은 섬유 재료들로 형성되며, 그리고
적어도 2개의 인접한 층(21.4)의 섬유 재료들의 주된 섬유 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 선박.
제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 수중익 영역(21.2)은, 불연속적인 단면 윤곽을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수중익 영역(21.2)은, 코어 구성요소(21.5)를 구비하고, 이 코어 구성요소의 양 측면에 상기 층들(21.4)이 적용되며,
상기 코어 구성요소의 탄성 계수는 상기 층들(21.4)의 탄성 계수와 상이한 것을 특징으로 하는 선박.
제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
조절 가능한 구동기가, 상기 수중익 조립체(20, 30) 또는 상기 수중익(31, 32)에 할당되며, 상기 조절 가능한 구동기는, 조절 도중에 부하 방향으로 부하를 부과하는 것을 특징으로 하는 선박.