KR20170008205A - 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 아치형 패널을 제공하는 단계를 포함하며, 각각의 패널은 상기 로터 바디의 소정 원주보다 작은 아크-길이를 갖는다. 상기 방법은 중공 원통형 루프를 원주 방향으로 형성하도록 적어도 세 개의 상기 아치형 패널을 에지를 따라 상호 인접하게 배치하는 단계를 더 포함하며, 인접한 패널의 길이방향 에지는 서로 부착된다. 상기 방법은 실질적으로 유사한 직경의 적어도 두 개의 루프를 동축 방향으로 적층하는 단계를 선택적으로 더 포함한다. 상기 방법은 소정 높이의 로터 바디를 정의하도록 인접한 루프의 에지를 연결하는 단계를 더 포함한다.

Description

마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법{METHOD OF MANUFACTURING A ROTOR BODY OF A MAGNUS-TYPE ROTOR}

본 개시는 일반적으로, 수중 선박(aquatic vessel)을 추진시키기 위한 마그너스형 로터에 관한 것이며, 더 상세하게는, 상기 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 수중 선박용 추진 시스템은 상기 수중 선박을 추진시키기 위한 하나 이상의 프로펠러를 포함한다. 그러나 최근에, 해양산업은 이러한 수중 선박을 추진시키도록 풍력을 수확하는 새로운 시도를 하고 있다. 해양 산업에 관한 특정 관심의 일 영역은 수중 선박용 마그너스형 로터를 개발하는 것이다. 상기 마그너스형 로터는 수상 선박의 프로펠러를 보충하도록 선택적으로 구성된다. 풍력을 이용한 결과로서, 마그너스형 로터는 수상 선박과의 사용에 엄청난 가능성과 잠재력을 보여준다.

마그너스형 로터의 크기와 중량이 크다는 것을 고려해볼 때에, 마그너스형 로터의 제조자는 수중 선박용 로터 바디를 설계 및 제조하기 위한 개선된 방법을 끊임없이 개발하고 있다. 이와 같이, 마그너스형 로터의 제조자는 상기 마그너스형 로터에서 소망하는 다양한 구조적 특징 및/또는 변수를 유지하는 데 있어 종종 문제에 직면한다. 이러한 특징의 일부 예는, 로터 바디의 낮은 중량, 내부식성, 높은 구조적 건전성 및/또는 강도, 로터 바디의 다양한 단면 및/또는 대칭면을 가로질러 상기 로터 바디 내의 균일한 질량 분포, 및 동작 중의 상기 로터 바디의 균형잡힌 중량을 선택적으로 포함하지만, 그에 제한되는 것은 아니다.

미국특허출원 제2009/0025304호(여기 이후에, '304' 공보문으로 언급)는 세그먼트화된 부품으로부터 대형의 실린더형 물체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 그러나, 마그너스형 로터가 일반적으로 상기 '304' 공보문에 기술된 상기 실린더형 물체의 것과 다른 조건에서 동작할 필요가 있기 때문에, 상기 제조 방법은 상기 로터 바디의 경우에 적용 가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 마그너스형 로터는 높은 속도 및/또는 가변하는 하중 조건에서 회전할 필요가 있다.

공개된 특허출원서 WO2013/110695는 동작 불가능한 상태로 선박의 갑판을 향해 변위 가능한 마그너스 효과 로터를 개시한다. 상기 로터의 구조는 원통형 단면으로 구성된 강성의 실린더이다. 상기 원통형 단면은 플레이트들로 이루어지며, 상기 플레이트들은 길이방향으로 연결된 원통형 본체 단면에 집합된다.

공개된 특허출원서 US2013/0055944는 플레트너(Flettner) 로터의 제조를 개시한다. 상기 로터는 다 함께 용접되거나, 또는 매끄러운 큰 원통 표면을 나타내도록 합쳐지는 개별 시트들 또는 밴드들을 포함하는 소자에 의해 형성된다.

또한, 공개된 특허출원서 US2013/0239859에서는, 가이드 롤러와 커버를 갖는 마그너스 로터를 개시한다. 이러한 구조는 이물이 상기 롤러의 구동부로 통과하는 것을 방지하며, 동작자가 다치는 것을 방지한다.

보통, 일부 경우에, 제조자는, 전체 로터 바디가 마그너스형 로터의 지지탑과 사용되도록 단일 유닛으로서 주조되는 단편 주조 기술(single-piece casting technique)을 사용한다. 다른 경우에, 제조자들은 대안적으로, 상기 로터 바디의 두 개의 반쪽들이 개별적으로 주조되고, 나중에 함께 합쳐져 상기 로터 바디의 전체 용적을 구성하는 하프-쉘(half shell) 주조 방법을 사용한다. 그러나 상기와 같은 기술의 사용으로, 대형 주형 및 관련 시스템 하드웨어 또는 기기가 필요할 수 있다. 게다가, 상기 로터 바디를 제조하는데 필요한 시간 및 노동이 보통 많아진다. 또한, 상기 로터 바디의 제조, 조립 및 실행계획처리와 관련한 비용 역시 높아질 수 있다.

앞서 말한 이전에 공지된 기술들은 소망하는 구조적 특징들을 획득하거나 달성하기 위해 제조 공정을 제어하는 것을 허용하지 않는다. 예를 들어, 상기와 같은 이전에 공지된 기술들로부터 생산된 로터 바디는 상기 로터 바디의 각종 단면 및/또는 대칭면들에서 불균일한 질량 분포 및/또는 일관되지 않은 강도(stiffness)를 가질 수 있다. 결과적으로, 상기와 같은 이전에 공지된 기술들로부터 생산된 상기 로터 바디는, 그에 제한되는 것은 아니지만, 동작 동안에 불균일한 회전, 요동 및/또는 상기 로터 바디 형상의 변형과 같은 해로운 영향을 받는다.

따라서, 전술한 결함을 고려하면, 로터 바디를 제조하는 방법이 필요하며, 그에 의해 제조자는 상기 로터 바디를 제조하는 공정들을 쉽게 제어하여 그로부터 소망하는 구조적 특징들을 획득할 수 있다. 또한, 관련 마그너스형 로터의 제조, 조립, 실행계획처리 및 동작과 관련하여 비용의 절감과 시간 및 노력의 감소를 수반하면서, 고른 질량 분포, 낮은 질량, 높고 균일한 강도(stiffness)를 갖는 로터 바디를 구성할 필요도 존재한다.

본 개시는, 개선된 로터 바디 및 개선된 마그너스형 로터뿐 아니라, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것을 추구한다.

일 측면에서, 본 개시의 실시형태들은 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법을 개시하며, 상기 개시 방법은,

(i) 다층 구조를 갖는 적어도 세 개의 아치형 패널을 제공하는 단계로서, 각각의 패널이 상기 마그너스형 로터의 로터 바디의 원주보다 작은 아크-길이(arc-length)를 가지는, 단계와;

(ii) 상기 적어도 세 개의 아치형 패널을, 각각의 아치형 패널의 두 개의 대항 에지에서 상호 인접하게(in mutual abutment) 배치하는 단계와;

(iii) 상기 마그너스형 로터의 로터 바디의 적어도 일부로서 사용 가능한 중공 원통형 루프를 원주 방향으로 형성하도록, 인접한 아치형 패널의 대항 에지들을 서로 부착시켜 상기 적어도 세 개의 아치형 패널을 함께 연결하는 단계를 포함한다.

또한, 일 측면에서, 본 개시는 여기 개시된 방법에 의해 획득 가능한 로터 바디에도 관한 것이다. 또한, 본 개시는 지지탑과 본 개시의 상기 방법을 사용하여 제조되는 로터를 포함하는 마그너스형 로터에 관한 것이기도 하다. 더 나아가, 본 개시는 지지탑과 로터 바디를 포함하는 마그너스형 로터에 관한 것이며, 상기 로터 바디는 다층 구조를 가지는 적어도 세 개의 아치형 패널을 포함하며, 각각의 패널은 상기 로터 바디의 원주보다 작은 아크-길이를 가지며, 상기 로터 바디의 적어도 일부를 형성하는 중공 원통형 루프를 원주 방향으로 형성하도록, 상기 아치형 패널은 각각의 아치형 패널의 두 개의 대항 에지에서 서로 부착된다.

본 개시의 실시형태들은 전술한 선행 기술의 문제점들을 실질적으로 제거할 수 있다. 더 나아가, 본 개시의 실시형태들은 예를 들어, 고비용, 고중량, 고르지 않은 질량 분포, 낮고 및/또는 불균일한 강도, 및 로터 바디의 동작 동안의 변형과 같은(그에 제한되지는 않는다) 이전에 공지된 방법들로부터 제조된 로터 바디에 의해 경험 되는 해로운 영향들을 경감시킨다. 또한, 본 개시의 실시형태들은 공정 제어, 조립 및 실행계획의 측면에서 제조자에게 유연성을 부여한다.

본 개시의 추가 측면, 이점, 특징 및 목적들은 첨부된 청구항과 함께 이해되는 실례적 실시형태의 도면과 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고, 본 개시의 특징들은 다양한 조합으로 결합할 수 있다는 것이 인정될 것이다.

상기 해결하려는 과제 및 다음의 상세한 설명의 실례적 실시형태들은 첨부 도면과 함께 판독될 때에 더 잘 이해된다. 본 개시의 실시형태들을 실증하기 위해, 본 개시의 예시적인 구조가 도면에 도시된다. 그러나, 본 개시는 여기에 개시된 특정 방법 및 수단에 제한되지 않는다. 또한, 본 기술분야의 당업자는 상기 도면들이 일정한 비율이 아니라는 것을 이해할 것이다. 가능한, 유사한 구성요소들은 동일한 참조 부호로 표시되었다.
본 개시의 실시형태는, 다음의 도면들을 참조하여, 단지 예시로써 지금 기술될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 수중 선박용 추진 시스템의 개략도이며,
도 2는 도 1의 상기 추진 시스템에 사용된 마그너스형 로터의 정면도이며,
도 3은 본 개시의 제1 실시형태에 따른 로터 바디를 제조하는 방법의 단계를 나타내는 도면이며,
도 4는 본 개시의 상기 제1 실시형태에 따른 상기 로터 바디의 분해 조립도이며,
도 5는 본 개시의 상기 제1 실시형태에 따른 상기 로터 바디의 조립도이며,
도 6은 본 개시의 제1 변형 실시형태에 따른 로터 바디의 조립도이며,
도 7은 본 개시의 제2 실시형태에 따른 로터 바디를 제조하는 방법을 도시하는 도면이며,
도 8은 본 개시의 상기 제2 실시형태에 따른 상기 로터 바디의 분해 조립도이며,
도 9는 본 개시의 상기 제2 실시형태에 따른 상기 로터 바디의 조립도이다.
첨부 도면에서, 밑줄 친 숫자는, 상부에 상기 밑줄 친 숫자가 배치되는 물품 또는 상기 밑줄 친 숫자가 인접하는 물품을 나타내기 위해 사용된다. 밑줄 치지 않은 숫자는 라인에 의해 식별되는 물품에 관한 것이며, 상기 라인은 상기 밑줄 치지 않은 숫자와 상기 물품을 연결하는 라인이다. 숫자가 밑줄을 쳐 지지 않고 관련 화살표를 동반하는 경우, 상기 밑줄쳐 지지 않은 숫자는 상기 화살표가 가리키는 일반적 물품을 나타내도록 사용된다.

다음의 상세한 설명은 본 개시의 실시형태 및 상기 실시형태가 구현될 수 있는 방법을 도시한다. 본 개시를 실행하는 최적 방식이 개시되었음에도, 본 기술분야의 당업자는 본 개시를 실행하거나 실천하기 위한 다른 실시형태들도 가능하다는 것을 인지할 것이다.

일 측면에서, 본 개시의 실시형태들은 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법을 개시하며, 상기 개시 방법은,

(i) 다층 구조를 가지는 적어도 세 개의 아치형 패널을 제공하는 단계로서, 각각의 패널이 상기 마그너스형 로터의 로터 바디의 원주보다 작은 아크-길이(arc-length)를 갖는, 단계와;

(ii) 상기 적어도 세 개의 아치형 패널을, 각각의 아치형 패널의 두 개의 대항 에지에서 상호 인접하게(in mutual abutment) 배치하는 단계와;

(iii) 상기 마그너스형 로터의 로터 바디의 적어도 일부로서 사용 가능한 중공 원통형 루프를 원주 방향으로 형성하도록, 인접한 아치형 패널의 대항 에지들을 서로 부착시켜 상기 적어도 세 개의 아치형 패널을 함께 연결하는 단계를 포함한다.

본 발명에서, 상기 아치형 패널의 대항 에지는 상기 패널이 편평하였으면, 서로 대항할 수 있는 가장자리 (각각의 패널이 일반적으로 4개를 구비함), 즉, 상기 패널의 측면 가장자리 또는 상기 패널의 상부 및 하부에 있는 가장자리를 의미한다. 상기 대항 에지는 또한 로터 바디가 일단 마감되면, 상기 로터 바디의 길이 방향을 따를 수 있는 가장자리이다. 또한, 상기 길이 방향은 상기 로터 바디의 축의 방향이다. 실제로, 상기 로터 바디는 원주와 길이를 가지며, 상기 길이는 일반적으로 상기 원주보다 현저하게 크다. 로터 바디가 그의 정상적인 동작 위치에 있을 때에, 즉, 직립할 때에, 상기 길이는 로터 바디의 높이에 대응한다.

다른 측면에서, 본 개시의 실시형태들은,

(iv) 적어도 세 개의 추가 아치형 패널을 서로 연결하여 배치함에 의해 실질적으로 유사한 직경의 적어도 하나의 추가 중공 원통형 루프(hollow cylindrical loop)를 형성하는 단계와;

(v) 상기 적어도 두 개의 중공 원통형 루프를 동축 방향으로 적층하는 단계와;

(vi) 상기 마그너스형 로터의 로터 바디를 정의하도록 인접한 루프들의 에지들을 연결하는 단계를 포함하는 방법에 속한다.

따라서, 상기 로터 바디는 하나의 중공 원통형 루프로 이루어질 수 있으며, 각각의 아치형 패널의 길이(높이)는 마감된 로터 바디의 길이(높이)와 동일하며, 또는 그것은 동축 방향으로 차곡차곡 배치되는 하나 이상의 중공 원통형 루프로 이루어질 수 있다. 그것은 예를 들어, 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개, 일곱 개, 여덟 개, 아홉 개, 또는 열 개 이상의 원통형 루프로 이루어질 수 있다. 각각의 루프는 세 개 이상의 아치형 패널로 이루어질 수도 있으며, 모든 루프가 동일한 개수의 아치형 패널을 가지거나 또는 동일한 길이(높이)를 가질 필요는 없다. 실제로, 추가로, 상기 방법은 또한, 상기 로터 바디의 (소정의) 높이보다 작은 높이를 갖는 아치형 패널을 제공하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 상기 방법은 상기 로터 바디의 소정의 높이와 동일한 높이를 갖는 아치형 패널을 제공하는 단계도 포함한다.

마감된 로터 바디의 길이를 갖는 소자를 형성하도록 먼저 아치형 패널을 서로 부착시켜 상기 로터 바디를 제조하고, 거기에 마찬가지로 상기 마감된 바디의 길이를 갖는 다른(하나 이상의) 소자를 부착시키는 것, 즉, 아치형 패널을 차곡차곡 적층한 후에 중공 원통형 루프를 형성하는 것이 가능할 수도 있다.

또한, 상기 아치형 패널은 수지 주입 공정을 사용함에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 본 개시에 따르면, 상기 아치형 패널을 제조하기 위한 다른 접근법도 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 아치형 패널을 제조할 시에, 예를 들어, 프리프레그, 즉, 사전-함침되지만 완전히 경화되지 않은 복합재가 선택적으로 사용된다. 다른 실시형태에 따르면, 상기 패널은 적어도 하나의 자기-운반(self-carrying) 복합재로부터 제조된다. 상기 자기-운반 복합재는 유리섬유 강화 플라스틱 재료(FRP), 탄소 강화 플라스틱 재료(CRP), 유리 강화 플라스틱 재료(GRP), 아라미드 강화 플라스틱 재료, 현무암 강화 플라스틱 재료 및 그의 조합 중의 하나 이상으로부터 선택적으로 선택된다. 그러나, 고강도 세라믹 재료, 나노 섬유 및 유사물과 같은 다른 유형의 재료가 상기 자기-운반 복합재 대신에 선택적으로 또는 추가로 사용된다. 또한, 조선재와 같은 다양한 경량재가 상기 언급한 자기-운반 복합재 대신에 사용될 수 있지만, 그에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 상기 사용된 복합재는 코어 재료를 포함하는 샌드위치 설계로서 구현된다. 상기 코어 재료는, 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드 발포체, 폴리에틸렌 발포체, 폴리스티렌 발포체, 발사 목재, 유리기포강화(syntactic) 발포체, 벌집형 구조체 중의 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 아치형 패널의 제조에 관해서, 그의 제조에 사용되는 자기-운반 복합재는 선택적으로, 별도의 하중-운반 및 하중-전달 구조가 필요없는 샌드위치형 구조와 같은 다층 구조를 의미한다.

또한, 인접한 패널의 길이방향, 대항 에지는 접착 공정, 오버-라미네이션 공정 및 잠금 메커니즘 중의 하나 이상을 사용하여 서로 부착되며, 상기 잠금 메커니즘은 접착 고정구, 볼트, 리벳, 핀 및 나사 중의 적어도 하나를 선택적으로 포함한다. 인접한 루프의 에지는 또한, 이들 기술 중의 하나를 사용하여 서로 부착될 수도 있다.

추가로, 상기 방법은 상기 로터 바디의 중량을 그의 원주를 가로질러 밸런싱 하는 단계(balaning)를 더 포함한다. 선택적으로, 각각의 루프의 중량은 그의 원주를 가로질러 개별적으로 밸런싱 된다. 다른 방법으로, 적어도 세 개의 아치형 패널을 에지를 따라 인접하게 배치하는 단계는 실질적으로 유사한 질량 특징의 적어도 세 개의 아치형 패널을 사용하는 것을 선택적으로 포함하며, 즉, 한 루프의 아치형 패널은 실질적으로 유사한 또는 동일한 질량 특징을 가진다. 또한, 상기 로터 바디의 내부면에는 하나 이상의 밸런싱 부재가 선택적으로 부착되며, 각각의 밸런싱 부재는 상기 로터 바디의 원주를 가로질러 전체 중량 분포에 근거하여 선택적으로 위치한다.

실제로, 상기 패널은 그들 스스로, 제조 기술로 인해 약간 상이한 중량을 가지거나 상당한 크기의 변화로 인해 더 큰 차이점을 가질 수 있다. 그러나, 상기 로터 바디는, 사용 동안에 강한 원심력을 받아 임의로 더 무거운 영역이 상기 로터 바디의 외부로 연장하여 그의 형상을 변형할 것임에 따라, 충분히 균형잡힌 중량을 가질 필요가 있다. 또한, 일부 실시형태들에서, 연결 영역(joint area)은 패널 재료보다 무겁고(추가 재료 또는 부착 수단으로 인해), 이는 더 무거운 영역이 빠른 회전 하에 외부로 연장하게 할 것이다. 이를 보정하기 위해, 하나 이상의 밸런싱 부재가 세그먼트의 길이방향 에지들 사이에 위치한다. 이는 원주 방향 질량 분포를 고르게 하므로, 매우 빠른 회전하에 단면의 진원도(roundness)를 가능한 한 정확하게 유지시키는 데 유익할 수 있다. 진원도(out-of-roundness)를 최소화함에 의해, 마감된 장치의 양력 계수도 더 좋아지게 된다. 상기 양력 계수가 마그너스 로터의 전체 효율에 영향을 미침에 따라, 그의 최적화는 로터에 상당한 영향을 가진다. 원주 방향의 연결부 (즉, 서로 차곡차곡 적층된 두 개의 루프 사이의 연결부)도 마찬가지로 상기 아치형 패널보다 약간 더 무겁다는 사실은, 그가 전체 단면적에 걸쳐 연장함에 따라, 단면의 진원도에 영향을 미치지 않는다는 것도 알아야 한다.

일 실시형태에 따르면, 밸런싱 부재는 각각의 아치형 패널의 거의 중간에 배열된다. 여기서 중간은, 두 개의 대항하는, 길이방향 에지들 사이의 패널의 중간, 즉, 루프를 형성하기 위해 한 패널을 다른 패널에 부착하기 위해 사용되는 에지들 사이의 패널의 중간으로 이해된다. 따라서, 예를 들어, 세 개의 아치형 패널로 이루어진 루프에 대하여, 상기 루프 내에 여섯 개의 무거운 섹션이 존재하며, 즉, 상기 패널들 사이에 세 개의 연결부가 존재하며, 각각의 패널 중간에 세 개의 밸런싱 부재가 존재한다. 따라서, 상기 루프의 진원도는 장치의 사용 동안에 더 잘 유지된다. 네 개의 아치형 패널로 이루어진 루프에서, 바람직하게는, 그와 같이 무거운 섹션이 8개 존재할 것이며, 진원도는 한층 더 잘 유지될 것이다.

상기 밸런싱 부재는 두 개의 상이한 유형, 즉, 상기 패널들 사이의 연결부들의 중량의 차이를 밸런싱하도록 설계된 밸런싱 부재와, 전체 구조, 즉, 제조 공정으로 인한 질량의 차이 또는 다른 구조적인 측면을 밸런싱하도록 설계된 밸런싱 부재로 이루어질 수도 있다. 제1 유형의 밸런싱 부재(조인트 밸런싱 부재로 일컬어질 수도 있음)는, 예를 들어, 층상 구조로 존재하는 추가 가느다란 천 조각으로서, 그의 제조 동안에 이미 아치형 패널에 병합될 수 있다. 제2 유형의 밸런싱 부재(질량 밸런싱 부재로 일컬어질 수도 있음)는 일반적으로 상기 밸런싱 공정, 즉, 상기 루프 또는 마감된 로터 바디를 시험하는 동안에 추가되며, 따라서, 상기 루프 내의 그의 위치 및 따라서 로터 바디는 하나의 루프로부터 다른 루프로 변화한다. 언급한 바와 같이, 각각의 개별 루프를 밸런싱하는 것은 실행하기 상당히 용이하고 비용이 저렴하기 때문에 바람직하다.

각각의 루프를 개별적으로 밸런싱하는 것은 마감된 로터 바디를 밸런싱하는 것 이상으로 상당한 이점을 제공한다. 실제로, 보통 각각의 루프를 밸런싱 하기에 충분하며, 이런 이유로, 마감된 로터 바디의 밸런싱은 더 필요하지 않게 된다. 마감된 로터 바디가 5미터까지의 직경과 30미터까지의 높이를 가질 수 있는 반면에, 하나의 루프가 예를 들어, 단지 3미터의 높이를 가질 수 있다는 것을 고려하면, 이는 제조 공정에서의 명백한 이점이다. 또한, 마감된 로터 바디가 여전히 밸런싱을 필요로 할지라도, 불균형의 중심부가 이미 수정되었음에 따라 밸런싱이 상당히 용이하게 이루어진다.

다른 실시형태에 따르면, 루프가 적층되는 경우에, 인접한 루프들은 상기 적층된 루프들에서 패널의 길이방향 에지들을 오프셋 하기 위해 반대방향으로 회전될 수 있다. 바람직한 실시형태에 따르면, 각각의 루프는 먼저 개별적으로 밸런싱 되고, 그 이후에만, 적층된다. 본 기재에서와같이 작아진 섹션에서 다층 구조 아치형 패널을 사용함에 있어 몇몇 이로운 점은 제조 동안에 상기 패널의 수축을 용이하게 제어한다는 것이다. 실제로, 더 작게 세그먼트화된 부품의 상대 수축률은, 루프가 단지 2개의 부분(즉, 두 개의 반쪽)으로 만들어졌으면 더 작으며, 따라서, 외부면의 진원도는 더 잘 제어된다. 또한, 전체 또는 반쪽 모델에서 단면 높이가 더 작은 축소된 아치형 패널이 상하 단부 사이에 더 큰 상하 거리를 가지는 부품보다, 진공 수지 투입에서 더욱 정확한 수지 흐름을 가짐에 따라, 상기 수지 주입 공정(사용된 경우) 동안에 수지 흐름이 제어되기 더욱 용이하다. 이는 더욱 균등한 수지 분포를 가능하게 하며, 따라서, 마감된 아치형 패널에서 질량 분포를 더욱 균등하게 한다. 추가 이점은 상기 아치형 패널이 더 작은 규모로 만들어졌으면, 주형도 더 작고 성층(lay-up) 공정이 더욱 정확하고 빠를 수 있다. 실제로, 지그나 고정물이 필요치 않다. 다른 이점은 상기 공정이 상대적으로 저렴하고 얻기 용이한 통상적인 도구를 필요로 한다는 점이다.

작아진 아치형 패널의 추가 이점은 각각의 세그먼트가 따로 중량 되어, 큰 패널이 사용된 경우보다 더욱 용이한 방식으로 대응 특성의 다른 세그먼트들과 짝지어질 수 있다는 것이다. 이러한 생산 방법의 다른 이점은 상기 아치형 패널의 제조 (및 선택적으로, 로터 바디를 형성하기 위한 그의 제조)와 로터 자체의 제조가 다른 장소에서 행해질 수 있음에 따라, 공급망 관리에 관한 것이다. 따라서, 생산 시설 및 직원을 찾는 것이 일반적으로 용이하다. 추가 이점은 패널이 전체 로터 바디보다 운송하기 쉽기 때문에 아치형 패널은 하나의 장소에서 제조될 수 있으며, 실제 조립은 다른 장소에서 이루질 수 있다. 예를 들어, 패널은 하나 또는 두개의 장소에서 중심적으로 제조될 수 있으며, 조립은 조선소에 근접하여 행하여 질수 있다. 패널 및 작은 루프를 한 장소에서 제조하고 다른 장소에서 상기 루프를 적층하여 로터 바디를 형성하는 것도 가능하다.

또한, 일 측면에서, 여기 개시된 방법을 사용하여 제조된, 즉, 이 기재에 따른 방법에 의해 획득될 수 있는 로터 바디가 제공된다. 또한, 지지탑을 포함하고 본 개시의 방법을 사용하여 제조된 로터를 사용하는 마그너스형 로터가 제공된다. 또한, 기정의(given) 마그너스형 로터에 대하여, 로터 바디의 소정 높이는 상기 지지탑의 높이 이상인 것도 개시되었으며, 여기서, 상기 지지탑은 상기 로터 바디의 높이의 50% 이상으로 상기 로터 바디를 지지하도록 선택적으로 구성된다.

다 나아가 본 기재는 여전히, 지지탑과 로터 바디를 포함하는 마그너스형 로터에 관한 것이며, 상기 로터 바디는 다층 구조를 가지는 적어도 세 개의 아치형 패널을 포함하고, 각각의 패널은 상기 로터 바디의 원주보다 작은 아크-길이를 가지며, 상기 로터 바디의 적어도 일부를 형성하는 중공 원통형 루프를 원주 방향으로 형성하도록, 상기 아치형 패널은 각각의 아치형 패널의 두 개의 대항 에지에서 서로 부착된다. 일 실시형태에 따르면, 상기 로터 바디는 동축 방향으로 적층되며 서로 연결되는 적어도 두 개의 중공 원통형 루프를 포함하며, 각각의 루프는 적어도 세 개의 아치형 패널을 포함한다. 여전히 다른 실시형태에 따르면, 동축 방향으로 적층된 루프에서 상기 아치형 패널의 길이방향 에지는 서로 오프셋 된다.

또한, 본 개시의 실시형태들은, 그에 제한되지는 않지만, 승객선, 연락선, 특수 목적의 선박, 해군 함정 및 보트와 같은 수중 선박에 적합할 수 있다. 따라서, 본 개시는 이러한 개시에 따른 적어도 하나의 마그너스형 로터를 포함하는 항해 선박에 관한 것이기도 하다.

지금, 특히 참조 부호로, 도면을 참조하면, 도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 추진 시스템(102)을 사용하는 수중 선박(100)의 개략도이다. 상기 추진 시스템(102)은 상기 수중 선박(100)의 선체(106)의 아래쪽에 위치한 하나 이상의 프로펠러(104)를 선택적으로 포함한다. 상기 프로펠러(104)는, 예를 들어, 축방향 추력기(axial thrusters)를 선택적으로 포함하거나, 또는 선택적으로, 본 기술분야에 공지된 다른 유형으로 구성된다. 상기 프로펠러(104)는 상기 수중 선박(100)의 뱃머리 및/또는 선미에 선택적으로 장착된다. 다른 방법으로 또는 추가로, 상기 추진 시스템(102)은 선택적으로, 하나 이상의 물 분사 추진 장치를 포함한다.

상기 추진 시스템(102)은 마그너스형 로터(108a)와 마그너스형 로터(108b)로서 묘사된, 여기 이후에, 집합적으로 마그너스형 로터(108)로서 언급되는, 복수의 마그너스형 로터를 포함하기도 한다. 상기 마그너스형 로터(108)는 유익하게도, 상기 수중 선박(100)의 갑판(110)의 다양한 영역에 공간 배치된다. 예를 들어, 상기 마그너스형 로터(108)는 갑판(110)의 모서리 근처에, 즉, 뱃머리 및 선미의 좌현 및 우현측에 선택적으로 공간 배치된다. 다른 방법으로, 상기 마그너스형 로터(108)는 상기 수중 선박(100)의 갑판(110), 뱃머리 또는 선미의 중간 영역 근처에 선택적으로 공간 배치된다. 상기 마그너스형 로터(108)는, 예를 들어, 상기 수중 선박(100)의 갑판(110) 상에 설립된 마그너스형 로터의 개수, 상기 마그너스형 로터(108)의 크기, 및/또는 상기 수중 선박(100)의 크기 및/또는 형상에 따라서 적절히, 선택적으로 배치된다. 상기 도면은 또한, 파운데이션(112), 로터 바디(114), 그 안의 중공 영역(116), 및 지지탑(118)도 도시하며, 이들 요소는 하기에 더 상세히 설명된다.

도 2를 참조하면, 상기 마그너스형 로터(108)는 상기 수중 선박(100)의 갑판(110)에 제공된 파운데이션(112) 상에 설치된다. 상기 마그너스형 로터(108)는 그 안에 정의된 중공 영역(116)을 포함하는 로터 바디(114)를 포함한다. 상기 추진 시스템(102)은 상기 로터 바디(114)의 중공 영역(116) 내에서 길이방향으로 연장하는 지지탑(118)을 포함한다. 상기 지지탑(118)은 선택적으로, 길게 늘어지며 여기 이후에 상세히 설명될 바와 같이, 상기 마그너스형 로터(108)의 로터 바디(114)를 회전 가능한 방식으로 지지하도록 구성된다. 상기 도면은 또한, 상기 로터 바디(114)의 원주(C), 그의 높이(H) 및 상기 지지탑(118)의 높이(L)를 도시한다.

본 개시는 상기 마그너스형 로터(108)의 로터 바디(114)를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 여기 이후에, 관련 단계들(302-308)을 포함하는 방법(300)으로서 간단히 언급되는 제1 방법(300)은 도 3에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 로터 바디(114)를 제조하기 위해 제공된다. 단계(302)에서, 상기 방법(300)은, 여기 이후에, 패널(402)로서 집합적으로 언급되는 복수의 아치형 패널(402a, 402b, 402c,402d)을 제공한다. 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 각각의 패널(402)은 상기 로터 바디(114)의 원주(C)보다 작은 아크-길이(W)를 가진다. 여기 개시된 아크-길이(W)는 각각의 아치형 패널을 따라서 측정된 패널(402a, 402b, 402c, 402d)의 길이를 나타낸다. 또한, 상기 아치형 패널(402a, 402b, 402c, 402d)의 각각은 도 4에 W1, W2, W3 및 W4로 표시된 바와 같은 다른 아크-길이일 수도 있다. 그러나, 상기 아치형 패널(402a, 402b, 402c, 402d)의 유사한 아크-길이(W) 또는 다른 아크-길이 (W1, W2, W3, W4)는 상기 로터 바디(114)의 원주(C)보다 작다는 것이 이해되어야 한다.

도 3을 다시금 참조하면, 단계(304)에서, 상기 방법(300)은 복수의 아치형 패널(402), 예를 들어, 적어도 세 개의 상기 아치형 패널(402)을 에지를 따라 상호 인접하게 배치하여 중공 원통형 루프(404)를 원주 방향으로 형성하는 단계를 포함한다. 본 개시는 각각의 원통형 루프(404)를 형성하기 위해 최소 세 개의 아치형 패널(402)의 예를 개시함을 알 수 있을 것이다. 본 개시의 다양한 실시형태들에서, 사용된 패널의 수는, 애플리케이션의 특정 요구사항 및/또는 상기 패널(402)의 제조에 계획된 목전 이점에 좌우하여, 예를 들어, 4개의 패널(도 5에 도시된 바와 같이), 5개의 패널, 6개의 패널 등과 같이, 세 개 이상으로 증가할 수 있다. 적어도 세 개의 아치형 패널(402)의 사용으로부터 발생한 많은 이득 또는 이점은 본 개시를 추가로 판독함에 의해 인정될 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 인접한 패널(402)의 길이방향 에지(406)는 접착 공정에 의해 서로 부착될 수 있다. 선택적으로, 상기 길이방향 에지(406)는 오버-라미네이션(over-lamination) 공정 또는 잠금 메커니즘을 사용하여 상호 간에 부착될 수 있다. 상기 잠금 메커니즘은 접착 고정구, 볼트, 리벳, 핀 및 나사 중의 하나 이상을 선택적으로 포함하지만, 그에 제한되는 것은 아니다. 또한, 전술한 부착 방법은 유익하게 병용될 수도 있으며, 이로 인해, 인접하는 패널들(402)의 길이방향 에지(406)들 사이에 확실한 연결(joint) 또는 부착이 발생한다. 예를 들어, 상기 인접한 패널들(402)은, 즉, 상기 인접한 패널들(402)을 중첩함에 의해 오버-라미네이트될 수 있으며, 접착제를 사용하여 상기 중첩 부분들에서 부착될 수 있다. 다른 방법으로, 상기 패널들(402)의 상호 인접한 에지들(406)의 용해 또는 용접이 선택적으로 사용된다. 또한, 상기 오버-라미네이트되어 부착된 인접 패널들(402)은 볼트로 접합되거나, 리벳으로 고정되거나 및/또는 나사로 조여져 유익하게도 그들 사이에 확실한 연결을 얻을 수 있다. 여기에, 상기 잠금 메커니즘은 접착 고정구, 볼트, 리벳, 나사 및 핀을 포함한다고 개시하였지만, 클램프, 소면판, 후크 및/또는 다른 등가 구조물과 같은(이에 제한되는 것은 아니다) 본 기술 분야에 통상적으로 공지된 다른 유형의 고정구도 상기 잠금 메커니즘의 일부를 형성하는 것으로 고려될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이에 따라서, 본 기술분야의 당업자는 많은 구조물이 인접하게 위치한 패널(402)을 부착하고 본 개시의 원주형 루프(404)를 형성하는데 도움이 되도록 적합하게 채택될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 따라서, 여기 개시된 구조, 메커니즘 및/또는 방법은 명목상으로, 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 것으로서 간주하여는 아니 된다. 상기와 같이, 다른 구조물, 메커니즘 및/또는 방법들이 본 기술분야의 하나 이상의 당업자에게 쉽게 이용 가능하며, 인접하게 위치한 한 쌍의 패널(402)을 서로 부착시키기 위한 목적으로 상기 개시된 구조물 대신에, 앞에 언급한 다른 구조물, 메커니즘 및/또는 방법들이 적합하게 구현될 수 있다.

본 개시의 상기 방법(300)을 참조하여, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같은 일 실시형태에서, 각 패널(402a, 402b, 402c, 402d)의 높이(h)는 상기 로터(114)의 소정 높이(H)보다 작게 유지된다. 도 3을 다시금 참조하면, 단계(304)에서, 상기 방법(300)은 실질적으로 유사한 직경(D)(도 5에 도시된 바처럼)의 적어도 두 개의 루프(404a, 404b)를 동축 방향으로 적층하는 것을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 패널(402)의 에지를 따른 접촉에 따라, 각각의 패널(402)의 개별적인 아크-길이(W1, W2, W3, W4) 또는 아크-길이(W)는 다 함께 상기 로터 바디(114)의 소정 원주(C)를 정의한다.

추가 실시형태에서, 복수의 아치형 패널(402), 예를 들어, 적어도 세 개의 아치형 패널(402)을 에지를 따라 인접하게 배치하는 단계(304)는 실질적으로 상호 유사한 질량 특징의 패널(402)을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 여기 개시된 용어 "질량 특징"은 개별 패널들(402a, 402b, 402c, 402d)의 재료에서의 질량 분포로서 간주되어야 한다. 상기 패널들(402a, 402b, 402c, 402d)이 상호 유사한 질량 특징을 가지는 것으로 구성되었다면, 그러한 패널들(402)로부터 형성된 원통형 루프(404)는 유익하게도 균일한 질량 분포가 부여되는 것으로서 간주한다. 결과적으로, 상기 루프(404)는 유익하게, 그의 각각의 원주(C)를 가로질러 동일한 중량 분포를 가진다. 실질적으로 유사한 질량 특징, 즉, 균일한 질량 분포 및 균등한 중량 분포를 갖는 패널들(402)의 구현으로부터 결과한 이점들에 속한 설명은 여기 나중에 제공될 것이다.

도 3을 다시금 참조하면, 단계(306)에서, 상기 방법(300)은 실질적으로 유사한 직경(D)의 적어도 두 개의 루프(404a, 404b)를 동축 방향으로 적층하는 것을 더 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 루프(404a, 404b)는 실질적으로 상호 유사한 직경(D)을 가지며 동축 방향으로 적층되는 것이 인정될 것이다.

또한, 단계(308)에서, 상기 방법(300)은 소정 높이(H)의 로터 바디를 정의하도록 인접한 루프(404a,404b)의 에지들(410)을 연결하는 것을 포함한다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 각각의 패널(402)의 높이(h)로 정의된 바와 같이, 각각의 루프(404a,404b)의 높이(h1,h2)는 다 함께 상기 로터 바디(114)의 소정 높이(H)를 정의한다는 것을 인정할 것이다. 일 실시형태에서, 각각의 루프(404a,404b)의 높이(h1,h2)는 선택적으로, 실질상 상호 유사한 크기이며, 예를 들어, h1은 선택적으로, 실질상 h2와 동일하다. 선택적으로, 각각의 패널들(404a,404b)은 서로 다른 높이이다. 즉, h1≠h2. 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 유사한 또는 다른 높이(h1,h2)의 루프(404a,404b)로부터 상기 로터 바디(114)를 제조하도록 유연한 제조 기술이 선택적으로 사용된다. 그러나 이 실시형태에서, 각각의 루프(404a,404b)의 높이(h1) 또는 높이(h2) 각각은 상기 로터 바디(114)의 전체 높이(H)보다 작다는 것을 알아야 한다.

도 5에 도시된 일 실시형태에서, 인접하게 배치된 루프들(404a,404b)은 서로에 대하여 "반대방향으로 회전된다". 여기 개시된 바와 같은, "반대방향으로 회전"은 유익하게는, 인접하게 배치된 루프들(404a,404b)이 맞은편 방향으로, 즉, 하나의 루프(404a 또는 404b)가 시계방향으로 회전하고 다른 하나의 루프(404a 또는 404b)가 반시계방향으로 회전하는 것으로 간주 된다. 반대방향 회전은 또한, 다른 하나의 인접 루프(404a 또는 404b)에 관하여 하나의 인접 루프(404a 또는 404b)를 회전시킴에 의해 선택적으로 달성된다. 상기 인접한 루프들(404a,404b)의 반대방향으로의 회전은 상기 인접한 루프들(404)의 패널들(402) 사이의 길이방향 에지들(406)이 각지게(angularly) 서로 오프셋 될 때까지 선택적으로 실행된다. 상기 인접한 루프들(404a,404b)을 반대방향으로 회전시키는 단계는 각각의 루프들(404a,404b)을 적층하기 전이나 적층한 이후에 선택적으로 실행된다. 앞서 언급한 반대방향 회전은 유익하게는, 인접한 루프들(404a,404b)로부터 패널들(404)의 길이방향 에지들(406) 사이의 연결부들이 서로의 선과 맞지 않은 것이 보장되도록 구현된다. 결과적으로, 루프들(404a,404b)의 배열 또는 구성은, 그의 반대방향 회전에 의해, 제조자가 로터 바디(114)의 구조적 건전성을 향상시키고 더욱 강건한 로터 바디(114)를 획득할 수 있게 잠재적으로 허용한다.

또한, 상기 방법(300)은 유익하게는, 로터 바디(114)의 원주를 가로질러 상기 로터 바디(114)의 중량을 밸런싱하는 임의의 추가 단계를 포함한다. 상기 로터 바디(114)를 형성하자마자, 상기 로터 바디(114)는 유익하게는, 불균일한 회전 및/또는 요동이 시험 된다. 상기 로터 바디(114)는 유익하게는, 가변속도로 상기 로터 바디(114)를 회전하고 상기 로터 바디(114)의 불균일한 회전 및/또는 요동을 검출 및/또는 측정하도록 구성되는 사전-설계의 밸런싱 리그(rig) 상에 장착된다. 상기 로터 바디(114)의 원주(C)를 가로질러 공간적 중량 분포에 차이가 존재하는 경우, 상기 로터 바디(114)의 내부면(114a)에는, 도 5에 도시된 바와 같은 하나 이상의 밸런싱 부재(506)가 선택적으로 부착된다. 상기 밸런싱 부재(506)는 모래, 납 알갱이(lead pellet) 또는 다른 중량/경량-적재된 밀도 높은 물질들로 충진될 수 있는 기다란 컨테이너를 포함하지만, 그에 제한되는 것은 아니다. 각각의 밸런싱 부재(506)의 위치는 상기 로터 바디(114)의 원주(C)를 가로질러 전체 중량 분포에 근거하여 유익하게는 선택된다.

여기에, 전체 로터 바디(114)가 통째로 한 번에 시험 되는 것을 기재하였음에도, 각각의 루프 (404a,404b)를 개별적으로 테스트하는 것도 선택적으로 실행 가능하다. 이에 따라서, 대안적인 실시형태에서, 상기 방법(300)은 각각의 루프(404a,404b)의 질량을 그의 각각의 원주(C)를 가로질러 개별적으로 밸런싱하는 단계를 선택적으로 포함한다. 이를 위해, 각각의 루프(404a,404b)가 상기 아치형 패널(402a, 402b, 402c, 402d)로부터 일단 형성되면, 상기 형성된 루프 (404a,404b)는 불균일한 회전 및/또는 요동에 대하여 시험될 수 있다. 따라서, 제조자는 각기 형성된 루프(404a,404b)의 개별 중량에서 균형을 점검하거나 또는 상기 로터 바디(114)의 누적 중량에서 균형을 잡도록 선택적으로 결정할 수 있다. 선택적으로, 제조자는 양쪽의 점검, 즉, 전체 로터 바디(114)의 중량에서의 균형뿐 아니라 각기 형성된 루프(404a,404b)의 질량에서의 균형을 개별적으로 점검하는 것을 수행할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시형태에서, 상기 로터 바디(114)는 선택적으로, 20미터 내지 60미터 범위의 직경을 가진다. 또한, 상기 로터 바디(114)는 선택적으로, 10미터 내지 40미터 범위의 높이(H)를 가진다. 예를 들어, 상기 로터 바디(114)는 선택적으로, 약 3미터의 직경을 가지며, 선택적으로, 20미터의 높이(H)를 가진다. 전술한 것을 돌이켜보면, 상기 로터 바디(114)의 기정된 종횡비(즉, 직경에 대한 높이의 비율)로, 풍력이 상기 로터 바디(114) 상부 반쪽에서, 특히, 상기 로터 바디(114)의 높이(H)의 상부 약 3분의 2에서 클 수 있다는 연구가 밝혀졌다. 상기와 같이, 상기 로터 바디(114)의 높이(H)는 상기 지지탑(118)의 높이(L) 이상이며, 본 개시의 다양한 실시형태들과 관련하여, 이로써 상기 지지탑(118)은 상기 로터 바디(114)의 높이(H)의 50% 이상으로 상기 로터 바디(114)를 지지하도록 이상적으로 구성된다는 것이 예상된다. 예를 들어, 상기 지지탑(118)은 상기 로터 바디(114)의 높이(H)의 70%로 상기 로터 바디(114)를 지지하도록 크기 될 수 있다. 상기 지지탑은 상기 로터 바디의 높이의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85%로부터 상기 로터 바디의 높이의 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 심지어 100%로 상기 로터 바디를 지지하도록 크기될 수 있다. 상기 지지탑(118)과 성기 로터 바디(114)의 적절한 구성 및 상대 크기 결정으로, 상기 마그너스형 로터(108)의 전체 구조에 강성이 부여될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 4개의 루프(402a, 402b, 402c, 402d)를 포함하는 로터 바디(114)가 도시된다. 여기에, 제1 실시형태의 로터 바디(114)로부터 루프들(404a,404b)이 선택적으로 유사하거나 다른 높이(h1,h2)인 것이 개시되었지만(각각의 패널(402)의 높이(h)에 근거하여 정의된 바와 같이), 도 6의 제1 변형 실시형태의 로터 바디(114)에 도시된 바와 같이, 기정된(given) 루프들(402a, 402b, 402c,402d)의 각 패널(402)에 대하여 상이한 높이(h)를 가지는 것도 선택적으로 가능하다.

도 6을 다시금 참조하면, 상이한 높이는, 예를 들어, h3, h4, h5, h6일 수 있다. 각각의 패널들의 상이한 높이는 관련 루프(404c,404b)의 전단부(proximal end)(508a)에 스태거드(staggered), 티어드(tiered) 또는 투스드(toothed) 외관을 제공한다. 상기 로터 바디(114)의 제1 변형 실시형태에서 상기 스태거드(staggered), 티어드(tiered) 또는 투스트(toothed) 형상의 루프(404c,404d)를 적층한 즉시, 상기 로터 바디(114)는 맞춤(inter-fitting) 패턴이 제공된다. 그러나, 상기 로터 바디(114)의 루프(404c,404d)로부터 패널(402)의 말단부 또는 가장자리(508b)는 스트레이트-컷 프로파일로 형성되어, 루프(404b)와 같이, 상기 로터 바디(114)의 다음에 또는 그에 인접하여 배치된 다른 차상급 어셈블리와 꼭 맞을 수 있다. 선택적으로, 상기 로터 바디(114)의 루프(404c,404d)로부터 상기 패널(402)의 말단부(508b)에 있어서의 앞서 언급한 스트레이트-컷 프로파일은, 사전-정의된 설계 변수에 부착하도록 및/또는 상기 로터 바디(114)로부터 사전-정의된 동작 특징들을 달성하도록 선택적으로 제공된다. 따라서, 이로써 각각의 패널(402)의 높이에서의 변형은 상기 루프(404c,404d)에 다양한 프로파일을 제공하도록 구현될 수 있으며, 이로 인해 하나의 루프(404)를 다른 루프 상에 적층 하자마자 상기 루프(404c,404d)는 상호 맞춤(inter-fitting) 또는 맞물림 패턴을 이룬다. 상기 변형은 실례적이며 예시적인 방식으로 이루어져야 한다. 따라서, 본 개시의 상기 변형은 명목적이며, 즉 선택적이며, 본 발명을 제한하는 것으로 절대 간주하여서는 아니 된다.

도 7은 본 개시의 제2 실시형태에 따른 로터 바디(114)를 제조하는 방법(700)의 도면이다. 또한, 도 8 및 도 9에서, 제2 실시형태의 로터 바디(114)의 분해조립도 및 조립도가 도시된다. 제2 실시형태의 로터 바디(114)가 일반적으로 상기 로터 바디(114)를 연상시키기 때문에, 제2 실시형태의 로터 바디(114)와 상기 로터 바디(114) 간의 유사한 성분은 700번대로 증가한 유사 참조부호로 주석이 달릴 것이다.

도 7을 참조하면, 단계(702)에서, 방법(700)은 복수의 아치형 패널(802)을 제공하는 것을 포함하며, 상기 패널(802) 각각은 상기 로터 바디(114)의 원주(C)보다 작은 아크-길이(W)를 가진다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 패널(802a, 802b, 802c)은 각기 아크-길이(W)를 가진다. 도 7을 참조하면, 단계(704)에서, 상기 방법(700)은 적어도 세 개의 상기 아치형 패널(802a, 802b, 802c)을 에지를 따라 상호 인접하게 배치하는 것을 더 포함하며, 소정 높이(H)의 로터 바디(114)를 정의하도록 인접한 패널(802a, 802b, 802c)의 길이방향 에지들(806)은 서로 부착된다. 도 8 및 도 9의 특정 실시형태에서, 각각의 개별 패널(802a, 802b, 802c)의 높이(h)는 상기 로터 바디(114)의 높이(H)와 동일하며, 즉 h = H. 제2 실시형태의 로터 바디(114)를 참조하면, 아치형 패널(802)은 도 5 및 도 6의 제1 변형 실시형태 또는 제1 실시형태의 아치형 패널(402)에 비해 실질적으로 기다란 길이를 가진다. 따라서, 상기 아치형 패널(802)은 상기 로터 바디(114)의 전체 높이(H)를 형성하도록 길이(h)를 가로질러 이어진다는 것이 인정될 것이다.

상기 방법(300)의 단계들(302-308) 및 단계들(702-704)은 단지 도시의 목적으로 제공되며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 하나 이상의 단계들이 추가되거나, 하나 이상의 단계들이 제거되거나 또는 하나 이상의 단계들이 다른 순서로 제공되는 다른 대안들이 제공될 수도 있다.

이에 제한되는 것은 아니지만, 낮은 중량, 높고 균일한 강도, 고른 질량 분포, 향상된 강성도 및/또는 구조적 건전성과 같은, 로터 바디 및/또는 마그너스형 로터의 소망하는 다양한 구조적 특징들을 달성하거나 획득하는데 본 발명의 실시형태들이 사용될 수 있다. 여기 개시된 다양한 실시형태들의 구현으로, 상기 로터 바디는 가변하는 속도에서 그의 회전으로부터 원심력에 의해 변위 되거나 쉽게 변형되지 않는다. 상기 로터 바디의 아이겐 모드의 아이겐 주파수 또는 고유 주파수가 높은 크기로 유지되기 때문에, 상기 로터 바디의 안정적인 동작도 마찬가지로 달성될 수 있다.

본 개시의 실시형태들은 또한, 상기 아치형 패널의 경제적인 제조, 조립, 수리, 및/또는 운송을 허용한다. 예를 들어, 상기 아치형 패널의 상대적으로 작은 크기로 인해, 상기 아치형 패널은 더 작은 제조 시스템을 활용하여 생성될 수 있으며 작은 소형의 컨테이너를 사용하여 선적될 수 있다. 또한, 유사한 질량 특징의 아치형 패널을 조립하는 유연성으로, 상기 아치형 패널은 다수의 장소에서 생성될 수 있으며, 이후에 조선소 또는 적절한 시설에서 조립될 수 있다. 다른 많은 이득 및/또는 이점들은 본 기술분야의 당업자에게 쉽게 알려질 수 있으며, 그러한 이점들은 본 개시의 하나 이상의 실시형태들에 적용 가능하다. 그러나, 앞서 언급한 이득 및/또는 이점들은 본 개시에 대하여 명목적인 것으로 예상되며 본 개시 및 첨부된 청구의 범위를 제한하지는 않는다. 또한, 본 개시의 실시형태에 관련한 이점 및/또는 이득은 여기 개시된 다른 실시형태들에 유사하게 관련한 것으로서 간주하여야만 한다.

앞서 기술된 본 개시의 실시형태들에 대한 변형은 첨부된 청구항에 의해 정의된 바와 같은 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 한 가능하다. 본 개시를 기술하고 청구하기 위해 사용된 "포함하는","병합하는", "가지는" "~는"과 같은 표현은 비-배타적인 방식으로, 즉, 명확하게 기술되지 않은 품목, 구성요소, 또는 소자가 존재 할 수 있게, 해석되는 것을 의도로 한다. 단수에 대해 참조는 복수에 관한 것으로 해석되기도 한다.

모든 방향적 언급(예를 들어, 상부, 하부, 상부 방향으로, 하부 방향으로, 왼쪽으로, 오른쪽으로, 최상부, 바닥부, 위에, 아래에, 수직의, 수평의, 시계방향의 및 반시계방향의)은 독자가 본 개시를 이해할 수 있게 조력하기 위한 식별 목적으로만 사용되며, 특히, 여기 개시된 장치 및/또는 방법의 위치, 배향 또는 사용에 대하여 제한을 발생하지 않을 수 있다. 결합 언급(예를 들어, 부착된(attached, affixed), 결합된, 연결된, 힌지 결합된 등)은 광범위하게 해석되는 것이며, 세그먼트들의 연결 사이에 중간 부재를 포함하고 및/또는 세그먼트들 사이에 상대 이동을 제시할 수 있다. 상기와 같이, 결합 언급은 두 개의 세그먼트들이 바로 연결되어 서로에 대하여 고정되는 것을 반드시 암시하는 것은 아니다.

추가로, 이에 제한되는 것은 아니지만, "제1", "제2", "제3" 또는 다른 통상의 및/또는 수 관련 용어와 같은, 모든 수 관련 용어들은 독자가 본 개시의 다양한 실시형태들, 변화 및/또는 변경을 이해할 수 있게 도움을 주도록 단지 식별자로서 받아들여져야 하며, 특히, 다른 실시형태, 변화 및/또는 변경과 관련하여 또는 그에 대하여 임의의 실시형태, 변화 및/또는 변경의 순서나 선호에 관해서는 어떠한 제한도 발생시키지 않을 수 있다.

마찬가지로, 이에 제한되지는 않지만, "아치형", "변형된" 등과 같은 형용사는 광범위하게 단지 명목적으로서 해석되어야 하며, 어떠한 제한을 생성하지 않을 수 있으며, 특히, 청구항에서 특별히 진술되지 않는 한, 상기 기재, 동작, 또는 사용에 관해서는 어떠한 제한도 발생시키지 않는다.

여기 직접적으로 또는 간접적으로 언급된 방법론에서, 다양한 단계들 및 동작들이 하나의 가능한 동작 순서로 기술되지만, 본 기술분야의 당업자는 청구항에 진술된 바와 같은 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 한, 단계들 및 동작들이 재배열되거나, 대체되거나 또는 제거될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 상기 기재에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 단지 도시의 목적이며, 본 개시를 제한하지 않는 것으로서 이해되어야만 하는 것을 의도로 한다. 세부사항 또는 구조의 변화는 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 본 개시를 벗어나지 않으며 이루어질 수 있다.

일부 예시적인 실시형태들이 첨부 도면에 기술되고 도시된 한편, 상기와 같은 실시형태들은 단지 광범위한 본 개시를 도시하기 위한 것으로 상기 개시를 제한하지 않는 것으로서 이해되어야 하며, 다른 다양한 변형 및/또는 적응이 본 기술의 당업자에게 일어날 수 있기 때문에, 본 개시가 특정 구성 및 배치에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시형태를 위해 도시 및 기술된 개별 특징들은 다른 실시형태를 위해 도시 및 기술된 개별 특징들과 결합할 수 있다는 것을 이해되어야 한다. 일부 특징들이 기능적 세그먼트들의 문맥에서 본 개시의 사용을 설명하도록 도시되거나 기술되며 그와 같은 특징들은 첨부된 청구항에 도시된 바와 같은 본 개시의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 개시의 범위 내에서 생략될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (22)

1. 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
   (i) 다층 구조를 가지는 적어도 세 개의 아치형 패널을 제공하는 단계로서, 각각의 패널이 상기 마그너스형 로터의 로터 바디의 원주보다 작은 아크-길이(arc-length)를 갖는, 단계와;
   (ii) 상기 적어도 세 개의 아치형 패널을, 각각의 아치형 패널의 두 개의 대항 에지에서 상호 인접하게(in mutual abutment) 배치하는 단계와;
   (iii) 상기 마그너스형 로터의 로터 바디의 적어도 일부로서 사용 가능한 중공 원통형 루프를 원주 방향으로 형성하도록, 인접한 아치형 패널의 대항 에지들을 서로 부착시켜 상기 적어도 세 개의 아치형 패널을 다 함께 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방법은,
   (iv) 적어도 세 개의 추가 아치형 패널을 서로 연결하여 배치함에 의해 실질적으로 유사한 직경의 적어도 하나의 추가 중공 원통형 루프(hollow cylindrical loop)를 형성하는 단계와;
   (v) 상기 적어도 두 개의 중공 원통형 루프를 동축 방향으로 서로 적층하는 단계와;
   (vi) 상기 마그너스형 로터의 로터 바디를 정의하도록 인접한 루프들의 에지들을 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 아치형 패널의 높이는 상기 로터 바디의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아치형 패널은 적어도 하나의 자기-운반 복합재로부터 제조되는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 자기-운반 복합재는 유리섬유 강화 플라스틱 재료(FRP), 탄소 강화 플라스틱 재료(CRP), 유리 강화 플라스틱 재료(GRP), 아라미드 강화 플라스틱 재료, 현무암 강화 플라스틱 재료 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아치형 패널은 수지 주입 공정을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   인접한 패널들의 에지들은 접착 공정, 오버-라미네이션(over-lamination) 공정 및 잠금 메커니즘 중의 적어도 하나를 사용하여 서로 부착되는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   인접한 루프들의 에지들은 접착 공정, 오버-라미네이션 공정 및 잠금 메커니즘 중의 적어도 하나를 사용하여 서로 부착되는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 잠금 메커니즘은 접착 고정구, 볼트, 리벳(rivet), 핀 및 나사 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 로터 바디의 원주를 가로질러 상기 로터 바디의 중량을 밸런싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
11. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 각각의 루프의 중량을 개별적으로, 원주 방향으로 밸런싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 루프의 아치형 패널은 실질적으로 유사한 질량 특징을 가지는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
13. 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 반대방향으로 회전하는 인접 배치된 루프들을 더 포함하여 동축 방향으로 적층된 상기 루프에서 상기 패널들의 길이방향 에지들을 오프셋 하는 것을 특징으로 하는, 마그너스형 로터의 로터 바디를 제조하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 방법에 의해 획득 가능한 로터 바디(114).
15. 지지탑(118)과;
    제 14 항에 따른 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
16. 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108)로서, 상기 로터 바디(114)는 다층 구조를 가지는 적어도 세 개의 아치형 패널(402,802)을 포함하며, 각각의 패널은 상기 로터 바디의 원주(C)보다 작은 아크-길이(W)를 가지며, 상기 로터 바디의 적어도 일부를 형성하는 중공 원통형 루프(404)를 원주 방향으로 형성하도록, 상기 아치형 패널은 각각의 아치형 패널의 두 개의 대항 에지(406,408)에서 서로 부착되는 것을 특징으로 하는, 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 로터 바디(114)는 동축 방향으로 적층되며 서로 연결되는 적어도 두 개의 중공 원통형 루프(404)를 포함하며, 각각의 루프는 적어도 세 개의 아치형 패널(402)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 동축 방향으로 적층된 루프(404)에서 상기 아치형 패널(402)의 대항하는 길이방향 에지(406)는 서로 오프셋 되는 것을 특징으로 하는, 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 바디(114)의 내부면(114a)에는, 하나 이상의 밸런싱 부재(506)가 부착되며, 각각의 밸런싱 부재(506)의 위치는 상기 로터 바디의 원주(C)를 가로지르는 전체 공간적 중량 분포에 기반하여 선택되는 것을 특징으로 하는, 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 바디(114)의 높이(H)는 상기 지지탑(118)의 높이(L) 이상인 것을 특징으로 하는, 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 지지탑(118)은 상기 로터 바디(114)의 상기 높이(H)의 50% 이상으로 상기 로터 바디(114)를 피벗 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 지지탑(118)과 로터 바디(114)를 포함하는 마그너스형 로터(108).
22. 제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 마그너스형 로터(108)를 포함하는 항해 선박(100).

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