KR20210001010A

KR20210001010A - 추진장치

Info

Publication number: KR20210001010A
Application number: KR1020190076395A
Authority: KR
Inventors: 김희정; 박형길; 이희동
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2021-01-06

Abstract

추진장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 추진장치는 선체에 대해 추력을 제공하는 장치로서, 상기 선체의 상측면에서 상측으로 돌출되고, 상하방향으로 연장되는 회전중심축을 중심으로 회전 가능한 회전샤프트; 상기 회전샤프트가 회전하도록 구동력을 제공하는 회전구동부; 상기 회전샤프트를 둘러싸도록 형성되어 상기 회전샤프트에 지지되고, 상기 회전샤프트로 유입되는 바람의 방향에 대응하여 팽창 또는 수축하는 팽창부재; 및 상기 팽창부재에 팽창유체를 공급하거나 배출시키는 유체공급부를 포함한다.

Description

추진장치{Apparatus for propulsion}

본 발명은 추진장치에 관한 것이다.

최근, 화물선과 같은 대형 선박에는 선박의 상부에 마그누스 로터(magus rotor)를 설치하여 바람을 이용한 추력을 얻는 연구가 활발하다.

마그누스 로터는 마그누스 효과(magus effect)를 이용한 것으로, 마그누스 효과란 자신의 축을 중심으로 회전하고 그 축에 수직하게 유체가 유입되는 회전체에서 그 축과 유체의 유입방향에 수직한 방향으로 힘이 발생하는 것을 말한다.

종래, 마그누스 로터는 바람을 이용하여 마그누스 효과에 의한 힘을 발생시켜 선체에 대해 추력을 제공하도록 선박의 상부에 돌출 설치되고 있다. 그러나, 종래 마그누스 로터는 바람이 특정 방향으로 마그누스 로터로 유입되는 경우 선체에 대해 저항을 증가시키는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는, 바람을 이용하여 선체에 대해 추력을 제공하거나 선체에대한 저항을 저감시킬 수 있는 추진장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 대해 추력을 제공하는 장치로서, 상기 선체의 상측면에서 상측으로 돌출되고, 상하방향으로 연장되는 회전중심축을 중심으로 회전 가능한 회전샤프트; 상기 회전샤프트가 회전하도록 구동력을 제공하는 회전구동부; 상기 회전샤프트를 둘러싸도록 형성되어 상기 회전샤프트에 지지되고, 상기 회전샤프트로 유입되는 바람의 방향에 대응하여 팽창 또는 수축하는 팽창부재; 및 상기 팽창부재에 팽창유체를 공급하거나 배출시키는 유체공급부를 포함하는, 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 팽창부재는, 바람이 상기 회전중심축에서 상기 선체의 진행방향으로 연장되는 가상의 기준선으로부터 시계방향으로 20도와 반시계방향으로 20도 사이의 저항작용범위 내에서 상기 회전샤프트로 유입될 때, 수축하여 상기 선체에 대한 저항을 저감시키고, 바람이 상기 저항작용범위 외에서 상기 회전샤프트로 유입될 때, 팽창하여 상기 선체에 대해 추력을 제공할 수 있다.

상기 팽창부재는 링 형상의 단면을 가지고, 상기 팽창부재의 내측면이 상기 회전샤프트의 외측면에 고정 지지될 수 있다.

상기 유체공급부가 지지되고, 상기 회전샤프트와 함께 회전하도록 상기 선체에 배치되는 베이스부를 더 포함할 수 있다.

팽창한 상기 팽창부재의 외측면을 지지하고, 상기 팽창부재가 수축할 때 바람이 통과하는 구조를 가지는 지지프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 지지프레임은, 각각 상하방향으로 연장되어 팽창한 상기 팽창부재의 외측면 둘레방향으로 이격 배치되고, 팽창한 상기 팽창부재의 외측면을 지지하는 복수의 수직바; 각각 수평방향으로 연장되고, 팽창한 상기 팽창부재의 상측면 또는 하측면을 지지하는 복수의 수평바; 및 각각 팽창한 상기 팽창부재의 외측면 둘레방향으로 연장되어 상하방향으로 이격 배치되고, 상기 복수의 수직바를 지지하는 복수의 둘레바를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 회전샤프트와 함께 회전하는 팽창부재가 바람의 방향에 대응하여 팽창하거나 수축함으로써, 바람의 방향에 대응하여 선체에 대해 추력을 제공하거나 선체에 대한 저항을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치가 설치된 선체를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 선체의 선수부를 상측에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도3의 AA선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 팽창부재가 수축한 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 BB선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 DD선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7의 EE선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7의 팽창부재가 수축한 모습을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치가 설치된 선체를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 선체의 선수부를 상측에서 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도3의 AA선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 3의 팽창부재가 수축한 모습을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 BB선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.

참고로, 도 1 내지 도 6에서 +X축은 선체(10) 및 회전샤프트(110)의 전방을, +Y축은 선체(10) 및 회전샤프트(110)의 좌측을, +Z축은 선체(10) 및 회전샤프트(110)의 상측을 나타내고, 도 1 내지 도 4는 팽창부재(130)가 팽창한 모습을 도시하고 있고, 도 3은 회전샤프트(110)와 팽창부재(130)의 일부를 도시하고 있고, 도 4는 회전샤프트(110)가 회전중심축(C)을 중심으로 반시계방향(R)으로 회전하는 모습을 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치(100)는 선체(10)에 설치되고, 바람(W)을 이용하여 선체(10)에 대해 추력을 제공한다.

예컨대, 선체(10)는 화물선의 선체(10)일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

선체(10)의 선미부에는 프로펠러(15)가 설치되고, 선체(10)는 프로펠러(15)가 발생시키는 메인추력에 의해 운항할 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 추진장치(100)는 운항하는 선체(10)의 진행방향(T)으로 추력을 제공할 수 있다. 이 경우, 선체(10)는 추진효율이 향상될 수 있고, 나아가, 프로펠러(15)를 작동시키기 위한 에너지를 절약할 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 추진장치(100)는 회전샤프트(110), 회전구동부(120), 팽창부재(130) 및 유체공급부(140)를 포함한다.

회전샤프트(110)는 선체(10)의 상측면에서 상측으로 돌출된다. 이 경우, 회전샤프트(110)는 도 1 및 도 3과 같이 상하방향으로 연장되는 원기둥 형태로 제공될 수 있다.

예컨대, 회전샤프트(110)는 선체(10)의 갑판에서 선체(10)의 높이방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.

회전샤프트(110)는 도 1 및 도 2와 같이 선체(10)의 선수부 중앙영역에 배치될 수 있다. 이외에도, 회전샤프트는 도시되지 않았지만, 선체의 선미부 또는 좌측부 또는 우측부와 같이 선체의 다양한 위치에 배치될 수 있다.

회전샤프트(110)는 상하방향으로 연장되는 회전중심축(C)을 중심으로 회전 가능하게 형성된다. 회전샤프트(110)는 회전중심축(C)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있다.

회전구동부(120)는 회전샤프트(110)가 회전하도록 구동력을 제공한다. 회전구동부(120)는 회전샤프트(110)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 구동력을 제공할 수 있다.

예컨대, 회전구동부(120)는 도 3와 같이 모터(121)를 포함할 수 있다.

모터(121)는 선체(10) 내부에 배치될 수 있다. 모터(121)의 구동샤프트(122)는 회전샤프트(110)의 하단부와 연결될 수 있다.

모터(121)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 작동할 수 있다. 이 경우, 회전샤프트(110)는 모터(121)의 회전방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있다.

이외에도, 회전구동부는 도시되지 않았지만, 회전샤프트에 구동력을 제공할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.

팽창부재(130)는 회전샤프트(110)를 둘러싸도록 형성된다.

팽창부재(130)는 도 3과 같이 상하방향으로 연장될 수 있다. 다시 말해, 팽창부재(130)는 회전샤프트(110)의 연장방향으로 연장될 수 있다.

예컨대, 팽창부재(130)는 도 4와 같이 링 형상의 단면을 가질 수 있다. 이 경우, 팽창부재(130)는 회전샤프트(110)에 끼워질 수 있다.

팽창부재(130)는 회전샤프트(110)에 지지된다. 이 경우, 팽창부재(130)는 회전샤프트(110)가 회전할 때 회전샤프트(110)와 함께 회전할 수 있다.

이때, 팽창부재(130)의 내측면은 회전샤프트(110)의 외측면에 고정 지지될 수 있다. 이 경우, 팽창부재(130)는 회전샤프트(110)의 외측면에 접착체 또는 볼트 등 공지의 결합수단을 이용하여 고정 결합될 수 있다.

팽창부재(130)는 팽창 또는 수축 가능하게 제공된다. 이 경우, 팽창부재(130)는 벌룬 형태로 제공될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

유체공급부(140)는 팽창부재(130)에 대해 팽창유체를 공급하거나 배출시킨다. 이때, 팽창부재(130)는 도 3과 같이 유체공급부(140)가 팽창부재(130) 내부로 팽창유체를 공급할 때 팽창하고, 도 5와 같이 유체공급부(140)가 팽창부재(130) 외부로 팽창유체를 배출시킬 때 수축할 수 있다.

예컨대, 팽창유체는 공기일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

팽창유체가 공기인 경우, 유체공급부(140)는 에어컴프레서(141), 공급라인(142), 에어펌프(143) 및 배출라인(144)을 포함할 수 있다.

에어컴프레서(141)는 팽창부재(130)에 공급되는 공기를 발생시킨다. 에어컴프레서(141)는 팽창부재(130)에 공기를 공급할 때 작동할 수 있다.

공급라인(142)은 에어컴프레서(141)와 팽창부재(130)를 연결하고, 에어컴프레서(141)가 발생시킨 공기가 팽창부재(130) 내부로 이동하는 경로를 제공한다.

공급라인(142)에는 공급라인(142)을 개폐시키는 공급밸브(미도시) 설치될 수 있다. 공급밸브는 공기를 팽창부재(130) 내부로 공급할 때 공급라인(142)을 개방시키는 개방동작하고, 공기를 팽창부재(130) 외부로 배출시킬 때 공급라인(142)을 폐쇄시키는 폐쇄동작한다.

에어펌프(143)는 팽창부재(130) 내부의 공기가 팽창부재(130) 외부로 배출시킨다. 에어펌프(143)는 팽창부재(130)에서 공기를 배출시킬 때 작동할 수 있다.

배출라인(144)은 에어펌프(143)와 팽창부재(130)를 연결하고, 팽창부재(130) 내부의 공기가 에어펌프(143)의 펌핑에 의해 팽창부재(130) 외부로 이동하는 경로를 제공한다.

배출라인(144)에는 배출라인(144)을 개폐시키는 배출밸브(미도시) 설치될 수 있다. 배출밸브는 공기를 팽창부재(130) 내부로 공급할 때 배출라인(144)을 폐쇄시키는 폐쇄동작하고, 공기를 팽창부재(130) 외부로 배출시킬 때 배출라인(144)을 개방시키는 개방동작한다.

이외에도, 유체공급부는 도시되지 않았지만, 팽창부재가 팽창 또는 수축시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.

본 실시예에서, 유체공급부(140)는 도 3과 같이 베이스부(150)에 지지될 수 있다.

베이스부(150)는 원형의 플레이트 형태로 제공될 수 있다.

베이스부(150)는 상측면이 팽창부재(130)의 하측면에 대해 상항방향으로 이격되도록 선체(10)에 배치될 수 있다.

예컨대, 팽창부재(130)의 하측면을 마주보는 선체(10)에는 도 3과 같이 홈부(11)가 형성되고, 베이스부(150)는 홈부(11)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 베이스부(150)는 상측면이 선체(10)의 상측면에 나란하도록 홈부(11)에 배치될 수 있다.

베이스부(150)는 회전샤프트(110)와 연결된다. 회전샤프트(110)는 베이스부(150)의 중앙영역에 위치할 수 있다. 이 경우, 베이스부(150)는 회전샤프트(110)와 함께 회전중심축(C)을 중심으로 회전할 수 있다.

예컨대, 회전샤프트(110)의 하단부는 도 3과 같이 베이스부(150)의 상측면에 고정 지지될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

이때, 회전구동부(120)는 베이스부(150)를 매개로 회전샤프트(110)에 구동력을 전달할 수 있다. 이 경우, 회전구동부(120)는 도 3과 같이 베이스부(150)의 하측면과 연결되고, 베이스부(150)는 회전구동부(120)의 구동력에 의해 회전하고, 회전샤프트(110)는 회전하는 베이스부(150)와 함께 회전할 수 있다.

베이스부(150)는 선체(10)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다.

예컨대, 베이스부(150)는 도 3과 같이 회전하는 과정에서 선체(10)와 간섭되지 않도록 외측벽이 홈부(11)를 형성하는 선체(10)의 측벽과 이격되도록 배치될 수 있다.

또는, 베이스부(150)의 외측벽과 홈부(11)를 형성하는 선체(10)의 측벽 사이에는 베어링부재(미도시)가 개재될 수 있다.

유체공급부(140)는 도 3과 같이 베이스부(150)의 상측면에 탑재될 수 있다. 이 경우, 유체공급부(140)는 팽창부재(130)와 베이스부(150) 사이 이격된 공간에 위치할 수 있다.

유체공급부(140)는 베이스부(150)가 회전할 때 베이스부(150)와 함께 회전할 수 있다. 이 경우, 유체공급부(140)의 공급라인(142) 및 배출라인(144)은 꼬이는 것이 방지될 수 있다.

회전샤프트(110)와 팽창부재(130)의 조합체는 도 3 및 도 4와 같이 원기둥 형태를 형성하고, 회전하는 과정에서 조합체로 유입되는 바람(W), 즉 회전샤프트(110)로 유입되는 바람(W)을 이용하여 마그누스 효과에 의한 힘(FM)을 발생시킬 수 있다.

조합체가 발생시키는 힘(FM)은 바람(W)이 유입되는 방향에 대해 수직한 방향을 향할 수 있다. 이때, 조합체가 발생시키는 힘(FM)은 바람(W)이 같은 방향으로 유입되는 경우 조합체의 회전방향에 따라 다른 방향을 향할 수 있다.

일례로, 바람(W)은 도 2 및 도 4와 같이 회전샤프트(110)의 전방 우측에서 회전샤프트(110)로 유입되고, 회전샤프트(110)는 회전중심축(C)을 중심으로 반시계방향으로 회전(R)할 수 있다. 이 경우, 조합체가 발생시키는 힘(FM)은 바람(W)의 유입방향에 수직하며 회전샤프트(110)의 전방 좌측을 향할 수 있다.

대안적으로, 바람은 도시되지 않았지만, 회전샤프트의 전방 우측에서 회전샤프트로 유입되고, 회전샤프트는 회전중심축을 중심으로 시계방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 조합체가 발생시키는 힘은 바람의 유입방향에 수직하여 회전샤프트의 후방 우측을 향할 수 있다.

도 4를 참조하면, 조합체가 발생시키는 힘(FM)은 선체(10)의 진행방향(T)을 향하는 성분(FT)(이하, 추력성분이라 한다.)을 포함할 수 있다. 조합체가 발생시키는 힘(FM) 중 추력성분(FT)은 선체(10)에 대해 추력으로 작용할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 추진장치(100)는 바람(W)을 이용하여 선체(10)에 추력을 제공하고, 선체(10)에 대한 추진효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서, 팽창부재(130)는 회전샤프트(110)로 유입되는 바람(W)의 방향에 대응하여 팽창하거나 수축할 수 있다.

보다 상세히, 바람(W)은 도 6과 같이 회전샤프트(110)의 회전중심축(C)에서 선체(10)의 진행방향(T)으로 연장되는 가상의 기준선(L)으로부터 시계방향으로 20도와 반시계방향으로 20도 사이의 저항작용범위 내에서 회전샤프트(110)로 유입될 수 있다.

달리 표현하면, 바람(W)은, 바람(W)이 회전샤프트(110)로 유입되는 방향과 기준선(L)이 이루는 사잇각이 기준선(L)을 기준으로 시계방향으로 증가하는 경우를 양수로 할 때, -20도에서 20도 사이의 사잇각 범위에서 유입될 수 있다.

이 경우, 회전하는 조합체가 발생시키는 힘은 추력성분을 포함하지 않거나, 추력성분이 다른 방향을 향하는 성분보다 현저히 작아 추력으로 작용하기 어려울 수 있다. 또한, 조합체는 회전샤프트(110)로 유입되는 바람(W)에 대해 저항체로 작용하고, 선체(10)에 대한 저항을 증가시킬 수 있다.

이때, 팽창부재(130)는 도 5 및 도 6과 같이 수축할 수 있다. 다시 말해, 조합체는 회전중심축(C)을 중심으로 하는 직경이 감소되는, 즉 단면적이 감소할 수 있다. 이 경우, 조합체는 회전샤프트(110)로 유입되는 바람(W)에 대한 저항이 저감되어 선체(10)에 대한 저항을 저감시킬 수 있다.

또는, 바람(W)은 도 4와 같이 저항작용범위 외에서 회전샤프트(110)로 유입될 수 있다.

달리 표현하면, 바람(W)은 기준선(L)을 기준으로 시계방향으로 20도에서 340도 사이의 사잇각 범위에서 유입될 수 있다.

이 경우, 회전하는 조합체가 발생시키는 힘(FM)은 추력성분(FT)을 포함하고, 그 추력성분(FT)은 선체(10)에 대해 추력으로 효과적으로 작용할 수 있다.

이때, 팽창부재(130)는 도 3 및 도 4와 같이 팽창할 수 있다. 다시 말해, 조합체는 회전중심축(C)을 중심으로 하는 직경이 증가되는, 즉 단면이 증가할 수 있다. 이 경우, 조합체는 선체(10)에 대해 추력을 제공할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치(100)의 작동에 대해 설명한다.

본 작동예에서는, 회전샤프트(110)가 선체(도 2의 10 참조)의 선수부 중앙영역에 배치되고, 선체(10)가 전방을 향해 전진 운항하는 경우를 예를 들어 설명한다.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 바람(W)은 선체(도 2의 10 참조)가 운항하는 과정에 저항작용범위 외에서 회전샤프트(110)로 유입될 수 있다.

예컨대, 바람(W)은 도 2 및 도 4와 같이 회전샤프트(110)의 전방 우측, 즉 선체(10)의 전방 우측으로부터 회전샤프트(110)로 유입될 수 있다. 다시 말해, 바람(W)은 기준선(L)으로부터 시계방향으로 20도를 벗어난 범위에서 유입될 수 있다.

이 경우, 유체공급부(140)의 에어컴프레서(141)는 공기를 팽창부재(130)에 공급하도록 작동하고, 팽창부재(130)는 내부로 공기가 공급되어 팽창할 수 있다.

회전구동부(120)는 회전샤프트(110)에 구동력을 제공하도록 작동하고, 회전샤프트(110)는 반시계방향으로 회전(R)할 수 있다. 이때, 회전샤프트(110)와 팽창부재(130)의 조합체는 회전하는 과정에 마그누스 효과에 의한 힘(FM)을 발생시키고, 그 힘(FM) 중 추력성분(FT)은 선체(10)에 대해 추력을 제공할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 바람(W)은 선체(도 2의 10 참조)가 운항하는 과정에 저항작용범위 내에서 회전샤프트(110)로 유입될 수 있다.

예컨대, 바람(W)은 도 6과 같이 회전샤프트(110)의 전방측에서 회전샤프트(110)로 유입될 수 있다. 다시 말해, 바람(W)은 기준선(L)에 나란하며, 선체(10)와 함께 이동하는 회전샤프트(110)의 정면으로 유입될 수 있다.

이 경우, 유체공급부(140)의 에어펌프(143)는 공기를 팽창부재(130)에서 배출시키도록 작동하고, 팽창부재(130)는 공기가 배출되어 수축할 수 있다. 이때, 회전샤프트(110)와 팽창부재(130)의 조합체는 단면적이 감소되어 선체(10)에 대한 저항을 저감시킬 수 있다.

회전구동부(120)는 작동을 중지하고, 회전샤프트(110)는 회전을 중지할 수 있다. 이 경우, 회전구동부(120)는 회전샤프트(110)를 회전시키기 위해 소비되는 에너지를 절약할 수 있다.

한편, 다른 작동예에서는 도시되지 않았지만, 선체의 진행방향 및 회전샤프트의 회전방향에 있어 차이가 있을 뿐, 조합체가 바람을 이용하여 추력을 제공하거나 저항을 저감시키는 메커니즘에 있어 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 실시예에 따른 추진장치(100)는 회전샤프트(110)와 함께 회전하는 팽창부재(130)가 바람(W)의 방향에 대응하여 팽창하거나 수축함으로써, 바람(W)의 방향에 대응하여 선체(10)에 대해 추력을 제공하거나 선체(10)에 대한 저항을 저감시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 추진장치는 도시되지 않았지만, 선체에 복수로 제공될 수 있다. 이 경우, 복수의 회전샤프트는 선체의 길이방향 또는 선체의 폭방향으로 이격 배치되고, 선체의 진행방향으로 추력을 제공하도록 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 DD선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 9는 도 7의 EE선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 10은 도 7의 팽창부재가 수축한 모습을 나타내는 도면이다.

참고로, 도 7 내지 도 10에서 +X축은 선체(10) 및회전샤프트(110)의 전방을, +Y축은 선체(10) 및 회전샤프트(110)의 좌측을, +Z축은 선체(10) 및 회전샤프트(110)의 상측을 나타내고, 도 7은 팽창부재(130)가 팽창한 모습을 나타낸다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치(200)는 회전샤프트(110), 회전구동부(120), 팽창부재(130), 유체공급부(140), 베이스부(150) 및 지지프레임(260)을 포함하고, 선체(10)에 설치되어 바람을 이용하여 선체(10)에 대해 추력을 제공할 수 있다.

본 실시예에 따른 회전샤프트(110), 회전구동부(120), 팽창부재(130), 유체공급부(140) 및 베이스부(150)는 앞선 실시예의 회전샤프트(도 3의 110), 회전구동부(도 3의 120), 팽창부재(도 3의 130). 유체공급부(도 3의 140) 및 베이스부(도 3의 150)와 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 추진장치(200)는 지지프레임(260)을 포함하는 점에서 앞선 실시예와 차이가 있다. 이하, 본 실시예를 설명함에 있어 앞선 실시예와 차이가 있는 점에 대해 설명한다.

지지프레임(260)은 도 7과 같이 팽창한 팽창부재(130)의 외측면을 지지할 수 있다. 이 경우, 팽창부재(130)는 팽창한 상태에서 회전하는 과정에 원기둥 형태를 효과적으로 유지할 수 있다. 나아가, 회전샤프트(110)와 팽창부재(130)의 조합체는 팽창부재(130)의 형상이 유지됨으로써 마그누스 효과에 의한 힘을 효과적으로 발생시킬 수 있다.

지지프레임(260)은 도 10과 같이 팽창부재(130)가 수축할 때 회전샤프트(110)로 유입되는 바람이 통과 가능하게 형성될 수 있다. 이 경우, 지지프레임(260)은 회전샤프트(110)로 유입되는 바람에 대한 저항이 저감되어, 선체(10)에 대한 저항을 저감시킬 수 있다.

본 실시예에서, 지지프레임(260)은 수직바(261), 수평바(262), 및 둘레바(263)를 포함할 수 있다.

수직바(261)는 도 7과 같이 회전샤프트(110)와 나란하게 상하방향으로 연장된다.

수직바(261)는 회전샤프트(110)에 대해 수평방향으로 이격되고, 팽창한 팽창부재(130)의 외측면을 마주보도록 배치될 수 있다. 이때, 수직바(261)는 팽창한 팽창부재(130)의 외측면을 지지할 수 있다.

수직바(261)는 복수로 제공된다. 복수의 수직바(261)는 팽창한 팽창부재(130)의 외측면 둘레방향으로 이격 배치된다.

수직바(261)의 수는 팽창부재(130)의 크기 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

수평바(262)는 도 7 및 도 8과 같이 수평방향으로 연장된다.

수평바(262)는 팽창부재(130)의 상측면의 상측에 배치되거나 팽창부재(130)의 하측면의 하측에 배치될 수 있다. 이때, 팽창부재(130)의 상측에 배치된 수평바(262)는 팽창한 팽창부재(130)의 상측면을 지지하고, 팽창부재(130)의 하측에 배치된 수평바(262)는 팽창한 팽창부재(130)의 하측면을 지지할 수 있다.

수평바(262)는 복수로 제공된다. 이 경우, 수평바(262)는 팽창부재(130)의 상측 및 팽창부재(130)의 하측에 각각 동일한 수로 제공될 수 있다.

수평바(262)의 수는 수직바(261)의 수에 대응하여 결정될 수 있다.

복수의 수평바(262)는 회전샤프트(110)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 이때, 복수의 수평바(262) 각각은 일단부가 회전샤프트(110)와 용접 등의 방법으로 고정 결합하고, 타단부가 대응하는 수직바(261)의 단부와 용접 등의 방법으로 고정 결합할 수 있다. 이 경우, 지지프레임(260)은 회전샤프트(110)가 회전할 때 회전샤프트(110)와 함께 회전할 수 있다.

둘레바(263)는 도 7 및 도 9와 같이 팽창한 팽창부재(130)의 외측면 둘레방향으로 연장된다.

이 경우, 둘레바(263)는 링 형상으로 제공되고, 팽창한 팽창부재(130)의 외측면을 둘러쌀 수 있다. 이때, 둘레바(263)는 팽창한 팽창부재(130)의 외측면을 지지할 수 있다.

둘레바(263)는 복수의 수직바(261)에 연결된다. 이 경우, 둘레바(263)는 복수의 수직바(261)와 팽창한 팽창부재(130) 외측면 사이에 개재되고, 복수의 수직바(261) 각각의 팽창부재(130)를 마주보는 측과 용접 등의 방법으로 고정 결합될 수 있다. 이때, 둘레바(263)는 복수의 수직바(261)를 지지하고, 복수의 수직바(261)는 서로 이격된 상태를 유지할 수 있다.

둘레바(263)는 복수로 제공된다. 복수의 둘레바(263)는 상하방향으로 이격 배치된다.

둘레바(263)의 수는 팽창부재(130)의 크기 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

이와 같은 복수의 수직바(261), 복수의 수평바(262) 및 복수의 둘레바(263)는 내부공간을 형성하도록 서로 연결되어 격자구조를 형성하고, 그 내부공간에 팽창부재(130)가 배치될 수 있다.

이 경우, 서로 연결된 복수의 수직바(261), 복수의 수평바(262) 및 복수의 둘레바(263)는 도 7과 같이 팽창부재가 팽창할 때 팽창부재의 외측면을 지지하고, 도 10과 같이 팽창부재가 수축할 때 내부공간으로 바람을 통과시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 선체 100, 200: 추진장치
110: 회전샤프트 120: 회전구동부
130: 팽창부재 140: 유체공급부
150: 베이스부 260: 지지프레임

Claims

선체에 대해 추력을 제공하는 장치로서,
상기 선체의 상측면에서 상측으로 돌출되고, 상하방향으로 연장되는 회전중심축을 중심으로 회전 가능한 회전샤프트;
상기 회전샤프트가 회전하도록 구동력을 제공하는 회전구동부;
상기 회전샤프트를 둘러싸도록 형성되어 상기 회전샤프트에 지지되고, 상기 회전샤프트로 유입되는 바람의 방향에 대응하여 팽창 또는 수축하는 팽창부재; 및
상기 팽창부재에 팽창유체를 공급하거나 배출시키는 유체공급부를 포함하는, 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 팽창부재는,
바람이 상기 회전중심축에서 상기 선체의 진행방향으로 연장되는 가상의 기준선으로부터 시계방향으로 20도와 반시계방향으로 20도 사이의 저항작용범위 내에서 상기 회전샤프트로 유입될 때, 수축하여 상기 선체에 대한 저항을 저감시키고,
바람이 상기 저항작용범위 외에서 상기 회전샤프트로 유입될 때, 팽창하여 회전하며 상기 선체에 대해 추력을 제공하는, 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 팽창부재는 링 형상의 단면을 가지고,
상기 팽창부재의 내측면이 상기 회전샤프트의 외측면에 고정 지지되는, 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 유체공급부가 지지되고, 상기 회전샤프트와 함께 회전하도록 상기 선체에 배치되는 베이스부를 더 포함하는, 추진장치.
제1항에 있어서,
팽창한 상기 팽창부재의 외측면을 지지하고, 상기 팽창부재가 수축할 때 바람이 통과하는 구조를 가지는 지지프레임을 더 포함하는, 추진장치.
제5항에 있어서,
상기 지지프레임은,
각각 상하방향으로 연장되어 팽창한 상기 팽창부재의 외측면 둘레방향으로 이격 배치되고, 팽창한 상기 팽창부재의 외측면을 지지하는 복수의 수직바;
각각 수평방향으로 연장되고, 팽창한 상기 팽창부재의 상측면 또는 하측면을 지지하는 복수의 수평바; 및
각각 팽창한 상기 팽창부재의 외측면 둘레방향으로 연장되어 상하방향으로 이격 배치되고, 상기 복수의 수직바를 지지하는 복수의 둘레바를 포함하는, 추진장치.