KR20170095428A - 수중 추진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 의해 구동되는 스크류에 의해 추진되는 수중 추진 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 수중 추진 장치는. 구동 모터, 이 구동 모터가 배치되며 물이 침투하지 않는 밀봉된 공간을 포함하는 모터 하우징, 구동 모터에 의해 구동되는 스크류, 및 모터 하우징의 뒤쪽에 배치되며 스크류가 결합되는 스크류 축이 회전 가능하게 배치되는 스크류 하우징을 포함하고, 구동 모터의 출력축에는 원판형의 제1 자석이 결합되고, 스크류 축에는 원판형의 제2 자석이 결합되며, 이들 제1 자석과 제2 자석은 제1 자석의 회전에 따라 제2 자석이 회전하도록 서로 대향하여 동축으로 배치되며, 구동 모터, 구동 모터의 출력축 및 제1 자석은 모터 하우징의 밀봉된 공간 내에 배치되는 것이다.

Description

수중 추진 장치{UNDERWATER PROPULSION APPARATUS}

본 발명은 수중 추진 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 수중에서 잠수자가 착용 또는 파지하여 수중을 이동하는 데 사용하는 장치에 관한 것이다.

수중 추진 장치는 잠수함과는 달리 잠수자가 탑승하지 않고 장치에 마련되는 손잡이를 잡고 주행하거나 장치를 등에 착용한 상태로 이동할 수 있게 하여 주는 장치로서, 수중 스쿠터라고도 불리운다.

수중 추진 장치는 스쿠버 다이빙과 같은 레저 활동에도 이용되지만, 수중 촬영, 수중 탐색, 수중에서의 물품의 이동이나 인명 구조 등의 수중에서의 다양한 활동에서 잠수자가 수중을 신속히 이동할 수 있게 해주는 장치로서 이용되고 있다.

수중 추진 장치는 하우징의 밀폐된 공간에 배터리와 구동 모터가 장착되고, 하우징의 바깥쪽으로는 스크류 또는 워터젯 추진을 위한 임펠러가 장착되어 구성되고, 구동 모터로부터의 동력에 의해 스크류 또는 임펠러가 회전하면서 물을 후방으로 밀어내어 추진력을 얻는다.

이러한 수중 추진 장치의 종래 기술의 하나로서, 대한민국 특허공보 제10-1219626호(문헌 1)에 개시된 '수중 스쿠터용 구동부 추진부 일체형 추진 장치'의 발명이 있다.

문헌 1은 워터젯 방식의 추진 장치를 개시하고 있는데, 이 추진 장치를 개시하는 도 4를 참조하여 살펴 보면, 이 추진 장치는 모터 하우징(100), 흡입구 하우징(200) 및 임펠러 하우징(300)이 일체로 형성되고, 모터 하우징(100)에는 회전자(120)와 고정자(110)로 이루어지는 모터가 설치되고, 흡입구 하우징(200)에는 물의 흡입구(210)가 마련되며, 임펠러 하우징(300)에는 임펠러(310)가 배치되어 있다.

회전자 샤프트(130)는 모터의 회전자(120)와 임펠러(310)를 직접 결합하여 회전자(120)에 의해 임펠러(310)가 직접 구동되게 해주는데, 회전자 샤프트(130)는 모터 하우징(100)을 흡입구 하우징(200)과 격리시켜주는 격벽(140)을 관통하여 임펠러 하우징(300)까지 연결된다.

격벽(140)을 관통하는 구멍을 통하여 모터 하우징(100)에 물이 유입되는 것을 방지하기 위해 흡입구 하우징(200)의 중앙에는 회전자 샤프트(130)를 둘러싸며 씨일이 구비된 씰하우징(150)이 마련되어 있다.

문헌 1과 같은 유형의 추진 장치에서 모터는 물이 침투하지 못하는 공간에 배치되어야 하고 이 모터에 의해 구동되는 임펠러 또는 스크류는 물이 유입 및 유출되는 공간이나 수중에 배치되어야 하지만, 모터와 임펠러 또는 모터와 스크류를 문헌 1과 같은 구성의 직결식 샤프트에 의한 결합 또는 커플링에 의한 결합 등의 어떠한 방식으로 결합하든지 모터가 배치되는 하우징과 임펠러 또는 스크류가 배치되는 공간 사이에는 회전하는 샤프트가 관통하는 구멍이 형성될 수 밖에 없다.

문헌 1의 추진 장치에서는 모터 하우징(100)에 물이 침투하는 것을 방지하기 위해 격벽(140)을 둘러싸는 씨일 하우징을 설치하고 여기에 씨일을 배치하지만, 어떠한 유형의 씨일이라도 그 씨일을 관통하는 회전축과의 사이에 어느 정도의 누설은 발생할 수 밖에 없으며, 특히 깊은 수심에서 운행하는 수중 추진 장치에서는 높은 수압에 의해 누설이 발생할 수 밖에 없다.

또한, 회전축이 통과하는 관통 구멍에 씨일을 배치하기 위해서는, 문헌 1의 장치에서 씰하우징을 형성하는 것과 같이, 하우징의 구조가 복잡해질 수 밖에 없다.

문헌 1: 대한민국 특허공보 제10-1219626호

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여, 구동 모터에 의해 임펠러 또는 스크류가 구동되는 유형의 수중 추진 장치에 있어서, 별도의 밀봉 장치 및 밀봉 장치를 배치하기 위한 복잡한 하우징의 구조를 필요로 하지 않는 수중 추진 장치를 제공하려는 것이다.

특히, 본 발명은 구동 모터가 배치되는 밀폐된 공간과 임펠러 또는 스크류가 배치되는 개방된 공간 사이에 회전축이 관통하는 구멍을 형성하지 않는 구성의 동력 전달 구조를 갖는 수중 추진 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 전술한 해결 과제는 본 발명에 따른 수중 추진 장치에 의해 달성되는데, 본 발명의 수중 추진 장치는, 구동 모터, 구동 모터가 배치되며 물이 침투하지 않는 밀봉된 공간을 포함하는 모터 하우징, 구동 모터에 의해 구동되는 스크류, 및 모터 하우징의 뒤쪽에 배치되며 스크류가 결합되는 스크류 축이 회전 가능하게 배치되는 스크류 하우징을 포함하고, 구동 모터의 출력축에는 원판형의 제1 자석이 결합되고, 스크류 축에는 원판형의 제2 자석이 결합되며, 이들 제1 자석과 제2 자석은 제1 자석의 회전에 따라 제2 자석이 회전하도록 서로 대향하여 배치되며, 구동 모터, 구동 모터의 출력축 및 제1 자석은 모터 하우징의 밀봉된 공간 내에 배치되는 것이다.

한편, 본 명세서 전체에서 '스크류'라는 용어는 워터젯 방식의 수중 추진 장치의 임펠러를 포함하여, 회전에 의해 일측에서 물을 흡입하고 타측에서 물을 배출함으로써 수중 추진 장치에 추진력을 제공하는 일체의 구성을 의미하는 것으로 사용한다.

이러한 본 발명의 수중 추진 장치의 구성에 따르면, 모터 하우징에는 밀봉된 공간이 마련되고 그 공간에 구동 모터가 설치되지만, 구동 모터의 출력축은 동력의 전달을 위해 모터 하우징을 관통하는 일이 없이 외부로 돌출되지 않는다.

본 발명의 수중 추진 장치에서는 구동 모터의 출력축은 자석에 의해 구동력을 스크류의 축에 전달한다. 모터 하우징과 스크류 하우징에 각각 배치되는 제1 자석과 제2 자석은 서로 동축으로 대향하여 배치되어 자석 사이의 인력에 의해 제1 자석이 회전하면 제2 자석이 회전함으로써 구동 모터의 회전력을 스크류에 전달한다.

본 발명의 수중 추진 장치에서는 이러한 구성에 의해 구동 모터가 배치되는 공간을 관통하는 구멍을 형성하는 일이 없이 구동 모터의 회전력을 스크류에 전달하여 스크류를 구동할 수 있으므로, 모터 하우징에 관통 구멍을 형성함에 따른 누설의 우려가 전혀 없다.

또한, 본 발명의 수중 추진 장치에서는 구동 모터가 배치되는 하우징을 밀봉하기 위해 구동 모터의 출력축을 둘러싸는 씨일 및 씨일 하우징을 설치할 필요가 없으므로 장치의 구성이 간단하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수중 추진 장치의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 추진 장치에서 구동 모터와 스크류 및 이들을 연결하는 동력 전달 계통의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 구동 모터의 출력축과 스크류의 축의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 수중 추진 장치의 구조를 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 작동을 설명한다.

먼저 도 1을 참조하면, 도 1에는 본 실시예에 따른 수중 추진 장치의 하우징이 도시되어 있다.

수중 추진 장치의 하우징은 크게 2개의 부분으로 나누어 구성되어 있다. 수중 추진 장치의 주행 방향에서 전방으로부터 전방 덮개(11), 본체(12) 및 후방 덮개(13)로 구성되는 모터 하우징(10)이 배치되고, 후방 덮개(13)의 후방으로 스크류 하우징(20)이 배치되어 있다.

후방 덮개(13)와 스크류 하우징(20)은 일체로 형성되어 있고, 이들 사이에는 스크류의 축이 후방 덮개(13)의 내부로부터 스크류 하우징(20)으로 관통하여 돌출되는 홀(21)이 형성되어 있다. 스크류 하우징(20)의 전단부에는 스크류의 회전에 의해 물이 유입되는 유입구(22)가 방사상으로 형성되어 있고, 후단부에는 스크류에 의해 후방으로 보내지는 물이 유출되는 유출구가 형성되어 있다.

이러한 스크류 하우징(20)은 스크류의 축을 지지하여 주고, 또한 수중 추진 장치를 이용하는 잠수자가 스크류에 의해 부상을 당하거나 스크류가 장애물에 충돌하거나 해초가 감기는 것을 방지하기 위한 것이다.

전방 덮개(11)와 후방 덮개(13)는 본체(12)와 별개로 형성되어 본체(12)의 양 단부에 나사 결합되어 있는데, 나사의 단부에는 씨일 밴드(미도시)가 배치되어 있어서 나사 결합 부분을 밀봉한다.

모터 하우징의 전방 덮개(11)와 본체(12)는 실질적으로 하나의 공간을 형성하며, 이 공간은 외부, 특히 수중에서 물로부터 밀봉된 공간을 형성하며, 구동 모터(도 2의 30)와 배터리 및 각종 제어 장치가 배치되어 있다.

후방 덮개(13)는 본체(12)에 결합되는 전방 단부 측이 개방되어 있지만, 본체(12)와 결합되어 폐쇄된 공간을 형성하며, 이 공간에는 스크류 축 및 스크류 축에 결합되는 제2 자석(도 2의 45)이 배치되어 있다.

후방 덮개(13)와 스크류 하우징(20) 사이의 홀(21)에는 스크류의 축(도 2의 41)이 관통하지만, 여기에는 스크류의 축을 둘러싸는 씨일(미도시)이 배치되어 스크류 하우징(20) 측으로부터 후방 덮개(13) 내측으로 물이 유입되는 것을 방지하여 준다. 그러나, 후방 덮개(13)의 내측은 구동 모터가 배치되는 본체(12)와 전방 덮개(11)의 공간과는 연통되지 않고 전혀 별개의 공간을 형성하는 것이므로 완전한 밀봉이 요구되는 것은 아니다.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 실시예의 구동 모터를 포함한 구동 계통의 구성을 설명한다. 도 2에는 하우징 및 부가적인 구성들의 도시가 생략되어 있다.

본 실시예의 구동 모터(30)의 회전자(미도시)의 축을 이루는 출력축(31)이 구동 모터(30)로부터 후방으로 돌출되어 있다. 출력축(31)의 단부에는 원판형의 제1 자석(35)이 동축으로 결합되어 있다.

스크류(40)는 수중 추진 장치의 후미에 배치되어 있으며, 스크류(40)의 전방으로 스크류 축(41)이 연장되어 있으며, 스크류 축(41)의 단부에는 원판형의 제2 자석(45)이 동축으로 결합되어 있다.

제1 자석(35)과 제2 자석(45)은 모두 영구 자석으로 형성되어 있으며, 서로 동축으로 대향하여 배치되며, 서로 마주보는 면이 서로 다른 극성을 가지도록 배치되어 마그네틱 커플링(magnetic coupling)을 형성한다.

이러한 마그네틱 커플링의 구성에 따라, 구동 모터(30)에 의해 제1 자석(35)이 회전하면, 제1 자석(35)에 의해 제2 자석(45)이 회전하여 스크류(40)가 회전함으로써 구동 모터(30)의 회전력이 스크류(40)에 전달된다.

제1 자석(35)과 제2 자석(45)이 모터 하우징(10) 내에 배치되어 있는 상태가 도 3에 도시되어 있다.

모터 하우징의 본체(12)의 후단부는 편평한 형태의 격벽(15)으로 형성되어 후방 덮개(13) 내부와 서로 연통하지 않게 되어 있다. 격벽(15)의 중앙에는 양측으로 스러스트 베어링(16, 17)이 배치되어 있어서, 제1 자석(35)과 제2 자석(45)이 상호 인력에 의해 격벽(15)측으로 압박될 때에 그 압박력을 지지하면서 제1 자석(35)과 제2 자석(45)이 회전할 수 있게 해준다.

이와 같은 구성에 따라, 구동 모터(30)가 배치되는 본체(12)와 전방 덮개(11)에 의한 밀폐된 공간에 동력 전달을 위한 관통 구멍을 형성하지 않고도 구동 모터(30)로부터 스크류(40)에 회전력을 전달할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 모터 하우징의 본체 후단에 격벽을 설치하고 여기에 결합되는 후방 덮개의 전방 단부는 개방면으로 형성하였으나, 역으로 후방 덮개의 전방 단부에 격벽을 설치하고, 본체의 후방 단부를 개방면으로 형성하여도, 후방 덮개의 격벽에 의해 구동 모터가 설치되는 공간이 밀폐 공간으로 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 수중 추진 장치의 구조를 이루는 모터 하우징(10) 및 스크류 하우징(20)을 서로 별개로 형성하고 모터 하우징(10)도 길이 방향으로 3개의 부분(11, 12, 13)으로 나누어 형성하고 있지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 하우징 전체를 일체로 형성하거나, 모터 하우징의 밀폐된 공간을 이루는 부분을 일체로 형성하고 스크류 및 제2 자석을 지지하는 하우징을 별도로 마련하여 서로 체결할 수도 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구의 범위에 기재한 범위에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

10: 모터 하우징 20: 스크류 하우징
30: 구동 모터 40: 스크류

Claims (5)

1. 모터에 의해 구동되는 스크류에 의해 추진되는 수중 추진 장치로서,
   구동 모터, 이 구동 모터가 배치되며 물이 침투하지 않는 밀봉된 공간을 포함하는 모터 하우징, 구동 모터에 의해 구동되는 스크류, 및 모터 하우징의 뒤쪽에 배치되며 스크류가 결합되는 스크류 축이 회전 가능하게 배치되는 스크류 하우징을 포함하고,
   구동 모터의 출력축에는 원판형의 제1 자석이 결합되고, 스크류 축에는 원판형의 제2 자석이 결합되며, 이들 제1 자석과 제2 자석은 제1 자석의 회전에 따라 제2 자석이 회전하도록 서로 대향하여 동축으로 배치되며, 구동 모터, 구동 모터의 출력축 및 제1 자석은 모터 하우징의 밀봉된 공간 내에 배치되는 것인 수중 추진 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   모터 하우징의 후방 단부는 편평한 격벽으로 형성되고, 제1 자석과 제2 자석은 모터 하우징의 격벽의 양측에 대향하여 배치되는 것인 수중 추진 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   모터 하우징의 격벽의 양측에는 제1 자석과 제2 자석을 축선 방향으로 지지하는 스러스트 베어링이 마련되는 것인 수중 추진 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   스크류 하우징의 단부는 편평한 격벽으로 형성되고, 제1 자석과 제2 자석은 스크류 하우징의 격벽의 양측에 대향하여 배치되는 것인 수중 추진 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   스크류 하우징의 격벽의 양측에는 제1 자석과 제2 자석을 축선 방향으로 지지하는 스러스트 베어링이 마련되는 것인 수중 추진 장치.

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