KR20210034583A - 선체 추진 기구 - Google Patents

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Abstract

선체 추진 기구(1)는, 선체부(2)와, 선체부(2)의 천장부에 설치되어서 풍력을 받기 위한 돛을 가지고 풍력을 이용해서 회전 동력을 얻는 윈드 블레이드부(3)와, 윈드 블레이드부(3)를 지지하면서 동시에 윈드 블레이드부(3)의 회전 동력을 전달하는 회전축인 샤프트와, 샤프트의 회전 동력을 이용해서 물을 순환시키는 워터 펌프부(5)와, 워터 펌프부(5)로부터 순환되는 물의 수압에 의해 스크류를 회전시켜서 선체의 추진력을 얻는 엔진부(6)를 포함한다. 이 구성에 의해, 선체 추진 기구(1)는, 화석 연료를 사용하지 않고, 또한 선체에 대한 큰 추진력을 유지할 수있다.

Description

선체 추진 기구
본 발명은, 선체 추진 기구에 관한 것으로, 특히 화석 연료를 사용하지 않고서 충분한 추진력을 얻을 수 있는 선체 추진 기구에 관한 것이다.
종래부터, 선체의 추진 기구로서는, 고정 피치 방식, 또는 가변 피치 방식의 스크류가 회전축에 설치되어 있고, 이 회전축을, 화석 연료를 이용해서 모터나 내연 기관 등에 의해 구동함으로써, 선체에 대한 추진력을 얻는 구성이 대부분이다. 선박의 추진 에너지에 이용되는 화석 연료는 열 효율도 좋으며, 주로 사용되는 벙커 C 중유는 매우 저질로 염가의 연료여서, 24시간 가동해야 하는 선박 등에 쉽게 이용되는 이점이 있다.
종래의 선체의 추진 기구에 있어서는, 추진시의 화석 연료의 에너지 효율이 중요시되고 있으며, 보다 적은 에너지로 효율적으로 추진력을 얻기 위한 기구가 지금까지 검토되어 오고 있다. 그 예로서는, 예를 들면, 상류측 공기 유입을 위한 유입구에 프로펠러를 구비하고, 그 후단에 대수(對數) 나선형상 날개, 그리고 또 그 후단에 공기를 압축하는 축류(軸流) 임펠러를 구비한 축류 압축 기구가 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조). 또한, 각 프로펠러의 와류가 서로 간섭하지 않고 선박의 추진력을 높인 선박의 추진 기구도 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌2 참조).
일본 특허공개공보 제2015-107794호 일본 특허공개공보 제2009-67213호
그러나, 종래의 선체의 추진 기구에 있어서는, 스크류의 구동력을 창출하기 위한 에너지원으로서는, 석유 등의 화석 연료가 사용되고 있다는 근본적인 문제가있다. 특히, 최근에는 지구 온난화 등의 화석 연료의 사용에 기인한 환경 문제가 심각해지고 있다.
따라서, 화석 연료의 사용을 줄일 수 있는, 더 바람직하게는 화석 연료를 전혀 사용하지 않고서 충분한 추진력을 얻을 수 있는 선체의 추진 기구를 실현하는 것은, 향후 엄청난 수요가 있을 것은 의심할 여지가 없다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 화석 연료를 사용하지 않으면서, 또 선체에 대한 큰 추진력을 얻을 수 있는 선체 추진 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선체 추진 기구는, 선체부와, 상기 선체부의 천장부에 설치되어, 풍력을 받기 위한 돛을 가지며, 풍력을 이용해서 회전 동력을 얻는 윈드 블레이드부와, 상기 윈드 블레이드부를 지지하면서 동시에, 상기 윈드 블레이드부의 회전 동력을 전달하는 회전축인 샤프트와, 상기 샤프트의 회전 동력을 이용하여 물을 순환시키는 워터 펌프부와, 상기 워터 펌프부에서 순환되는 물의 수압에 의해 스크류를 회전시켜서 선체의 추진력을 얻는 엔진부를, 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 샤프트와 접속되어서, 당해 샤프트의 회전 동력의 회전 방향을 변환하는 기어부와, 상기 기어부와 상기 워터 펌프부 사이에 설치되어, 상기 기어부의 회전 동력을 상기 워터 펌프부에 전달 또는 차단하기 위한 조정을 행할 클러치부를, 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 엔진부는, 상기 선체부의 선저(배의 밑바닥,船底)에 설치되는 대략 원통형상의 하우징부와, 상기 하우징부 내에 설치되는 스크류부와, 상기 워터 펌프부에 의해 가압된 물을 상기 스크류부의 외주면으로 분출하기 위한 배관 경로를 구비하고, 당해 스크류부는 베어링을 통해서 상기 하우징부의 내벽에 대해서 회전 가능하게 지지된 대략 원통형상의 스크류 드럼부와, 상기 스크류 드럼부의 내벽에 그 일단측이 접속 고정되고, 상기 스크류 드럼부의 회전에 따라 회전 가능한 복수개의 핀을 구비하고, 상기 스크류 드럼부는, 그 외주면에 있어서 회전 방향에 직교하는 방향으로 복수 병설된 볼록 형상의 칸막이 벽을 갖는 것으로 복수의 구획으로 구분되어 있고, 당해 칸막이 벽에 대해서 상기 워터 펌프부에 의해 가압된 물이 상기 배관 경로를 통해서 분출되고, 그 때 생기는 회전력에 의해 상기 스크류 드럼부와 상기 핀이 일체 회전하는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 스크류부는, 상기 하우징부 내에 복수단(複數段) 연속해서 병설되는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 스크류부의 핀의 타단 측에는, 원통형상의 실린더가 삽통 고정되고, 당해 실린더의 개구부에는, 상기 핀에 수류(水流)를 모으기 위해 선체의 추진 방향을 따라서 연장된 카울링(cowling)부가 설치되는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 배관 경로는, 적어도 상기 스크류부가 왼쪽으로 회전하는 방향으로 물을 분출하기 위한 좌향 배관 경로와, 상기 스크류부가 오른쪽으로 회전하는 방향으로 물을 분출하기 위한 우향 배관 경로를, 구비하는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 좌향 배관 경로 및 우향 배관 경로는, 상기 스크류 드럼부에 대해서, 물이 분출되는 각도가 예각이 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 스크류 드럼부에는, 상기 칸막이 벽에 의해 형성된 구획 내에 분출된 물을 당해 구획 밖으로 배출하기 위한 배출구가 설치되는 것이 바람직하다.
이 선체 추진 기구에 있어서, 상기 선체 추진 기구는, 또한 상기 샤프트의 회전 동력을 이용해서 발전을 행하는 발전부와, 상기 발전부에서 발전된 전력을 축전하는 축전부와, 상기 축전부에 축전된 전력을 이용해서 상기 워터 펌프부를 구동시키는 모터부와, 상기 모터부를 이용해서 상기 워터 펌프부를 구동시키거나, 상기 샤프트에서의 회전 동력을 이용해서 상기 워터 펌프부를 구동시키거나 하는 것을 절환하는 기능을 갖는 조작부와, 선체의 시동시에 있어서, 상기 축전부에 축전된 전력을 이용하여 상기 윈드 블레이드부의 시동시의 회전 동력을 부여하는 시동 모터부를, 구비하는 것이 바람직하다 .
본 발명에 관련한 선체 추진 기구는, 선체부와, 풍력을 받기 위해 돛을 가지고 풍력을 이용해서 회전 동력을 얻는 윈드 블레이드부와, 윈드 블레이드부의 회전 동력을 전달하는 회전축인 샤프트와, 샤프트의 회전 동력을 이용해서 물을 순환시키는 워터 펌프부와, 워터 펌프부에서 순환되는 물의 수압에 의해 스크류를 회전시켜서 선체의 추진력을 얻는 엔진부를 구비한다. 이 구성에 의해, 본 발명에 관련한 선체 추진 기구에서는, 화석 연료를 사용하지 않으면서 선체에 대한 충분한 추진력을 얻을 수 있다.
도 1은, 실시의 형태에 따른 선체 추진 기구의 전체 구성을 나타내는 도면이고,
도 2에 있어서, (a) 및 (b)는 전술한 선체 추진 기구에 구비되는 선체의 골격 구조의 일례를 나타내는 도면이고,
도 3에 있어서, (a)는 전술한 선체 추진 기구에 구비되는 엔진부의 선체부에 대한 장착 구조를 나타내는 정면에서의 사시도, (b)는, 전술한 엔진부의 선체부에 대한 장착 구조를 나타내는 후면에서의 사시도이고,
도 4는, 전술한 엔진부에 구비되는 스크류부의 사시도이고,
도 5에 있어서, (a)는 전술한 엔진부의 투시 측면도, (b)는 전술한 엔진부의 정면도이고,
도 6은, 전술한 엔진부에서 생기는 추진력의 설명도이고,
도 7은, 전술한 엔진부에서 생기는 추진력을 설명하기 위한 모식도이고,
도 8은, 전술한 선체 추진 기구의 전체 구성도를 나타내고,
도 9는, 전술한 선체 추진기구에 구비되는 워터 펌프부의 구동원의 선택 순서를 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시 형태에 관련한 선체 추진 기구에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 나타내는 선체 추진 기구(1)는, 예를 들면, 컨테이너선, 여객선으로 사용되는 선체이며, 화석 연료로 추진력을 발생시키는 엔진을 탑재하고 있지 않고, 특징적인 엔진 구조에 의해 효율적으로 풍력을 이용해서 선체의 추진력을 얻고 있다.
선체 추진 기구(1)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 불침(不沈) 구조가 되는 선체부(2)와, 윈드 블레이드부(3)와, 샤프트부(4)와, 워터 펌프부(5)와, 엔진부(6)를 구비하고 있다.
선체부(2)는, 실제로는, 도 2에 나타내는 바와 같은 금속제(철제)의 골격 표면에 강판을 붙여서 구성되어 있다. 윈드 블레이드부(3)는, 선체부(2)의 천장부에 설치되고(본 도면에서는 2개소), 풍력을 받기 위한 복수의 돛(3a)을 가지고, 풍력을 이용해서 회전 동력을 얻는다. 샤프트부(4)는, 윈드 블레이드부(3)를 지지하면서 동시에 윈드 블레이드부(3)의 회전 동력을 전달하는 회전축이다. 워터 펌프부 (5)는, 샤프트부(4)의 회전 동력을 이용해서 물을 순환시키는 동력부이다. 엔진부 (6)는, 워터 펌프(5)에서 순환되는 물의 수압(고압 수류)에 의해 스크류를 회전시켜서 선체의 추진력을 얻는다. 또한, 워터 펌프부(5)가 이용하는 가압 유체는 물에 한정되는 것은 아니고, 다른 유체라도 좋다.
엔진부(6)는, 통상적으로 선체부(2)의 선저에 설치된다. 설치되는 위치로서는, 선체(2)의 진행 방향에 있어서의 후방측이 일반적이지만, 전방측에 설치할 수도 있다. 특히, 선체 규모가 큰 대형선인 경우, 전방에 엔진부(6)를 설치하는 편이, 배의 조작성을 향상시키는 점에서 효과적이다. 도 2에서는, 선체부(2)의 선저에는 4개의 엔진부(6)가 배치되어 있다.
또한, 본 실시의 형태에 따른 선체 추진 기구(1)는, GPS(Global Positioning System), 적외선 등을 이용한 장애물 검출 센서, 해저 음파 탐지기 등의 각종 센서를 이용함으로써 도선사 없이 자동 조타 시스템으로 항해하는 것도 고려될 수 있다.
선체 추진 기구(1)는, 화석 연료용의 연료 탱크(밸러스트)나 상당히 대형으로 중량이 있는 화석 연료계 엔진의 장비가 불필요해서, 상당한 경량화를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 선체부(2)는, 그 크기를 예를 들어 L70m×W35m, Max(Height) 13m, 배수량 7000t, 최대 하중 7500t, 기관 없음, 조종사가 필요없는 완전 자동 조타가 가능하다. 선체부(2)의 추진력은, 엔진부(6)를 2000mm 직경으로 했을 경우, 20기의 엔진부(6)를 이용함으로써 속도 20knot로의 항해를 실현한다. 또한, 선박의 추진력을 결정하기 위한 엔진 설계나 선체 설계는 다양하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 선체 추진 기구(1)에 구비되는 엔진부(6)의 상세한 구조에 관해서 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 엔진부(6)는, 선체부(2)의 선저에 있어서 회전 부동으로 설치된 대략 원통형상의 하우징부(61)와, 하우징부(61) 내에 설치되는 스크류부(62)와, 워터 펌프부(5)에 의해 가압된 물을 스크류부(62)의 외주면으로 분출하기 위한 배관 경로(도 3에서는 도시하지 않음)를 구비한다. 환언하면, 엔진부(6)는, 대략 원통형상의 하우징부(61)의 내측에 복수의 스크류부(62)를 수용하고, 선저에 대해서 브라켓(21) 등을 통해서 설치되어 있다. 하우징부(61)는 전면, 후면이 바닷물을 투과하도록 개구되어서, 워터 펌프부(5)에서의 물이 순환하기 위한 배관 경로가 하우징부(61)의 내부와 연통되어 있다.
도 4는, 엔진부(6)에 구비되는 스크류부(62)의 상세를 나타내는 사시도이다. 스크류부(62)는, 스크류 드럼부(62a), 핀(62b)을 구비한다. 스크류 드럼부(62a)는 베어링을 통해서 하우징부(61)의 내벽에 대해서 회전 가능하게 지지된 대략 원통형상의 부재이다. 보다 상세하게는, 스크류 드럼부(62a)는, 중심측의 원통과, 이 원통의 외주면에 있는 2개의 원형 고리모양의 부재를 가지며, 이 2개의 원형 고리모양의 부재 사이의 홈부에 칸막이 벽(62e)이 설치되어 있다. 핀(62b)은, 스크류 드럼부(62a)의 내벽에 그 일단측(외측단)이 접속 고정되고, 스크류 드럼부(62a)의 회전에 따라 회전 가능한 복수개의 핀이다. 또한, 핀(62b)의 형상은 다양하며, 본 도면에 나타내는 형상에 한정되는 것은 아니다.
보다 상세하게는, 스크류부(62)는, 복수개, 본 실시의 형태에서는 8개의 핀 (62b)을 가지며, 스크류 드럼부(62a)의 원형 고리(圓環)의 내측에 설치되어 있다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 스크류 드럼부(62a)의 내주측에 설치된 핀(62b)의 형상에 맞게 형성된 오목한 고정부(62c)에 핀(62b)의 외측의 단부가 끼워 넣어져서 일체 고정되어 있다. 또한, 스크류 드럼부(62a)와 핀(62b)은 일체형으로 성형되는 것이 바람직하다.
또한, 스크류부(62)의 핀(62b)의 타단측(회전 중심측)에는, 원통형상의 실린더(62d)가 삽통 고정되고, 이 실린더(62d)의 개구부에는 핀(62b)에 수류를 모으기 위해 선체의 추진 방향을 따라서 연장된 카울링부(7)가 설치된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 스크류 드럼부(62a)는, 그 외주면에 있어서, 회전 방향에 직교하는 방향으로 소정 간격으로 복수 병설된 볼록 형상의 칸막이 벽(62e)을 갖는 것으로 복수의 구획으로 구분되어 있다. 그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 이 칸막이 벽(62e)에 대해서, 워터 펌프부(5)에 의해 가압된 물을 스크류 드럼부(62a)의 외주면으로 분출하기 위한 배관 경로(51)를 통해서 물이 분출된다. 그리고, 그 때 생기는 회전력에 의해 스크류 드럼부(62a)와 핀(62b)이 일체 회전(즉, 스크류부(62)가 회전)함으로써 선체의 추진력을 얻고 있다. 이 구조에 의해, 화석 연료를 사용하지 않고서, 또한 종래의 선박과 비교하면 극히 적은 화석 연료를 기반으로 하는 전기 에너지로 선체의 큰 추진력을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 스크류부(62)를 하우징부(61)의 내부에 회전 가능하게 유지하는 구성은 많이 있다. 일례로서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 하우징부(61)의 내벽에 원형 고리 모양의 홈부을 형성해서, 스크류 드럼부(62a)의 외측면을 끼워 넣으면서 동시에 스크류 드럼부(62a)와 하우징부(61)의 홈부 사이에 베어링(63)을 개재시킨다. 이 구성에 의해, 스크류 드럼부(62a)는 하우징부(61)에 대해서 회전 가능하게 지지된다. 베어링(63)은, 예를 들면 약 0.5mm 단위로 스크류 드럼부(62a)와의 사이에서 전면측, 후면측 양면에 설치된다.
워터 펌프부(5)에 의해 가압된 물을 스크류 드럼부(62a)의 외주면으로 분출하기 위한 배관 경로(51)는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 좌향 배관 경로(51a)와, 우향 배관 경로(51b)를 구비한다. 좌향 배관 경로(51a)는, 스크류부(62)가 선체(1)의 진행 방향에 대해서 왼쪽으로 회전하도록 물을 분출하게 설치되어 있다. 또한, 우향 배관 경로(51b)는 스크류부(62)가 선체(1)의 진행 방향에 대해서 오른쪽으로 회전하도록 물을 분출하게 설치되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 한쌍이 되는 좌향 배관 경로(51a) 및 우향 배관 경로(51b)가 180도의 간격으로 대향하는 위치에 배치되고, 좌향 배관 경로(51a), 우향 배관 경로(51b)끼리의 분출구가 역방향을 향하도록 설치되어 있다.
또한, 좌향 배관 경로(51a), 우향 배관 경로(51b)는, 스크류 드럼부(62a)에 대해서, 가압 유체가 분출되는 각도가 예각으로, 더 바람직하게는 접선 방향이 되도록 설치된다. 여기서 말하는 예각이란, 원형 고리모양의 스크류 드럼부(62a)를 구성하는 둘레벽(周壁)에 대한 접선을 기준으로서, 접선과 배관 경로(51)에서 분출되는 물의 분출 방향과의 사이의 각도가 90도 이하인 것을 가리킨다. 물이 스크류 드럼부(62a)에 대해서 수직으로 접촉되면, 스크류 드럼부(62a)에 회전력이 발생하기 어렵기 때문에, 이와 같이 각도를 조정함으로써 스크류 드럼부(62a)가 물에 의해 쉽게 회전력을 얻게 된다.
또한, 배관 경로(51)에서 분출된 물은, 배관 경로(51)의 분출 구멍이 근접한 스크류 드럼부(62a)의 구획 중 하나에 대해서 분출되고, 칸막이 벽(62e)에 대해서 분출된 물이 회전력을 더한다. 이에 따라, 스크류 드럼부(62a), 및 스크류 드럼부(62a)에 대해서 고정된 핀(62b)이 어느 방향으로 회전하여, 선체(1)가 전진, 또는 후퇴한다.
스크류 드럼부(62a)가 회전하면, 배관 경로(51)에서 분출된 물은, 다음 구획 내에 대해서 분출되고, 이렇게 해서 순차 스크류 드럼부(62a)에 대해서 회전력이 더해져 간다. 그리고, 배관 경로(51)에 의해 스크류 드럼부(62a) 내의 각 구획 내에 분출된 물은, 스크류 드럼부(62a)가 회전해서, 대향하는 배관 경로(51)의 위치에 오면, 스크류 드럼부(62a) 밖으로 순환된다.
또한, 엔진부(6)나 스크류부(62)의 소재로는, 폴리옥시메틸렌(PolyOxyMethylene)이라는 불리는 열가소성 플라스틱 수지를 이용하는 것이 생각된다. 이 수지는, 내충격성이나 내마모성이 우수하고 양산에도 적합하며, 특히 비중이 1.1 정도이므로 종래와 비교해서 엔진부(6)를 아주 가볍게 구성하는 것이 가능해진다.
엔진부(6)는, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 특히 스크류부(62)가 하우징부(61)의 내측에 복수단 연속해서 병설되어 있다. 워터 펌프(5)에서는 배관 경로(51)를 통해서 같은 수압이 스크류부(62)의 외주면에 더해진다. 그러나, 이 구조에서는, 스크류부(62)의 회전수는 수류의 후단의 위치일수록 빨라진다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 4개의 스크류부(62)의 경우, 200rpm, 300rpm, 450rpm, 680rpm과 같이 수류의 후단측에 위치하는 스크류부(62)의 회전수는, 약 30~50%정도마다 순차적으로 빨라진다. 그리고, 선체의 추진력 자체는 주로 마지막 단의 스크류부(62)의 회전수로 결정되기 때문에 스크류부(62)를 복수단 연속으로 병설함으로써, 결과적으로 매우 큰 선체의 추진력을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 스크류부(62)의 단수(段數)는 도 5~7에 나타내는 바와 같은 4가지로 한정되는 것이 아니라, 더 큰 추진력을 얻기 위한 더 많은 단수를 병설해도 좋다. 이 경우, 추진기구(엔진)를 대형화·중량화하지 않고 추진력을 향상할 수 있다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 복수의 스크류부(62)를 같은 방향으로 회전시키면 치우친 힘이 걸릴 수 있기 때문에, 인접한 스크류부(62)를 번갈아서 역방향으로 회전시키는 것도 고려할 수 있다.
이어서, 본 실시의 형태에 따른 선체 추진 기구(1)의 전체 구성(two way drive)에 관해서 도 8을 참조하면서 설명한다. 선체 추진 기구(1)는, 상술한 구성 이외에 샤프트(4)와 접속되어서 샤프트(4)의 회전 동력의 회전 방향을 변환하는 기어부(8)와, 기어부(8)와 워터 펌프부(5) 사이에 설치되어서 기어부(8)의 회전 동력을 워터 펌프부(5)에 전달 또는 차단하기 위한 조정을 하는 클러치부(9)를, 더 구비한다.
또한, 선체 추진 기구(1)는, 발전부(10)와, 축전부(11)와, 모터부(12)와, 조작부(13)와, 시동 모터부(14)를 구비한다. 발전부(10)는, 샤프트(4)의 회전 동력을 이용해서 발전을 한다. 축전부(11)는, 리튬 이온 전지 등 발전부(10)에서 발전된 전력을 축전한다. 모터부(12)는, 축전부(11)에 축전된 전력을 이용해서 워터 펌프 부(5)를 구동시킨다. 조작부(13)는, 모터부(12)를 이용해서 워터 펌프부(5)를 구동하거나, 샤프트(4)에서의 회전 동력을 이용해서 워터 펌프부(5)를 구동하거나 하는 것을 바꾸는 기능을 갖는다. 시동 모터부(14)는, 선체의 시동시에 있어서 축전부(11)에 축전된 전력을 이용해서 윈드 블레이드부(3)의 회전 동력을 부여하는 것이다. 예를 들면, 선체 추진 기구(1)에 있어서는, 발전부(10)는 150Kw 발전기를 2기, 축전부 (11)는 DC축전기로 용량 3,000Kw를 2기 사용한다.
이어서, 조작부(13)의 기능 구성에 관해서 도 8을 참조하면서 설명한다. 조작부(13)는, 예를 들면, 입력부(13a), 표시부(13b), 연산부(13c), 송수신부(13d), 및 메모리부(13e)를 구비한다. 입력부(13a)는, 사용자로부터의 지령(예를 들면 선체의 속도나 방향, 엔진 구동원의 전환 등)을 접수한다. 표시부(13b)는 사용자가 조작부(13a)를 통해서 조작 입력을 하기 위한 액정 등의 표시 화면이다. 연산부(13c)는, CPU 등의 연산 회로이며, 소정의 프로그램을 근거로 해서 배관 경로 내의 수압이나 풍속 정보에 의거해서 워터 펌프부(5)의 동력원의 전환을 판정한다. 송수신부(13d)는, 클러치(9)나 모터부(12) 사이에서의 제어 신호의 통신을 수행한다. 메모리부(13e)는, ROM과 같은 비휘발성 메모리이며, 엔진 구동의 동력원의 판정 제어를 위한 프로그램 등을 기억한다.
이어서, 선체 추진 기구(1)에 구비되는 워터 펌프부(5)의 구동원의 선택 수순에 관해서 도 9에 나타내는 흐름도를 참조하면서 설명한다.
첫째로, 선체 추진 기구(1)의 조작부(13)에 있어서는, 선체(2)의 시동시인지 아닌지 여부를 판정한다(S101). 시동시인 경우에는(S101에서 Yes), 조작부(13)는 시동 모터부(14)를 구동시켜서 윈드 블레이드부(3)의 회전을 개시한다(S102). 한편, 시동시가 아닌 경우에는(S101에서 No), 조작부(13)는 샤프트(4)에서 얻은 회전 동력이 역치 이상인지 아닌지를 판정한다(S103).
그리고, 회전 동력이 역치 이상이면(S103에서 Yes), 워터 펌프부(5)의 구동원으로서 샤프트(4)의 회전 동력을 이용하여 클러치부(9)를 제어함으로써 워터 펌프(5)에서 엔진부(6)로 순환되는 물의 수압을 감시한다(S104). 이때, 샤프트(4)에서 얻은 회전 동력이 역치 이상인지 아닌지를 판정하는데는 예를 들면 배관 경로(51) 내에 수압 검출부를 설치해서 물의 압력 값에 의해 결정할 수 있다. 한편, 역치 미만이 되면(S103에서 No), 조작부(13)는 워터 펌프부(5)의 구동원으로서 모터부(12)를 이용하여 워터 펌프부(5)에서 엔진부(6)로 순환되는 물의 수압을 조정한다(S105). 마지막으로, 조작부(13)는, 선체 추진 기구(1)의 항해를 계속하고 있는지 아닌지를 판정해서(S106), 계속하고 있으면(S106에서 Yes), S103 이하의 처리를 반복한다. 한편, 계속하지 않는 경우에는(S106에서 No), 선체 추진을 위한 제어를 종료한다. 또한, 도 9에 있어서는, 조작부(13)가 워터 펌프부(5)의 구동원으로서 샤프트(4)의 회전 동력 또는 모터부(12)의 어떤 것을 사용하는 것으로서 설명했지만, 구동원으로서 양쪽을 병용해도 상관 없다.
이상의 설명과 같이, 본 실시의 형태의 선체 추진 기구(1)에 있어서는, 윈드 블레이드부(3)에 접속된 샤프트(4)의 회전 동력에 의해 만들어지는 고압력의 물을 스크류부(62)의 외주면에 병설해서 복수 설치된 칸막이 벽(62e)에 대해서 분출한다. 그 결과, 스크류부(62)에 회전력을 부여할 수 있으며, 선체(1)의 추진력을 얻을 수 있다. 이러한 구성에 있어서는, 스크류부(62)를 구동하기 위해 내연 기관이 필요하지 않기 때문에, 필요한 에너지는 유체의 분출에만 관한 것으로, 화석 연료를 사용하지 않고 선체(1)에 충분한 추진력을 부여하는 것이 가능해진다. 따라서, 선체 추진 기구(1)는, 화석 연료를 이용한 엔진의 연소열도 발생시키지 않고, 피스톤에 의한 진동도 없으며, 소음도 적기 때문에 환경 부하를 줄일 수 있고, 특히 탈 탄소화 사회의 실현에는 빠뜨릴 수 없는 기술이 될 수 있다.
또한, 엔진부(6)에 있어서는, 스크류부(62)가 하우징부(61)의 내측에, 복수 단 연속해서 병설되어 있다. 이 구성에 의해, 스크류부(62)의 회전수를 효과적으로 서서히 후단의 스크류부(62)에 있어서 향상시킬 수 있으며, 선체(1)에 대한 충분한 추진력을 얻을 수 있다.
그리고 또한, 선체 추진 기구(1)는 내연 기관과 연료 탱크(밸러스트)가 불필요해지는 것에서, 선체가 매우 가벼워지고, 잉여 공간이 개선되어, 화물 등의 적재량을 증가시킬 수 있다. 또한, 엔진부(6)의 소재로는, 폴리옥시메틸렌 등의 수지를 이용함으로써, 저렴한 가격으로 양산할 수 있어서 경제적으로도 훌륭한 선체 구조가 된다.
또한, 내연 기관의 구동력을 전달하기 위한 드라이브 샤프트를 없앴기 때문에, 선저의 어느 위치에도 스크류부(62)를 설치할 수 있어서, 선박의 구조에 따라 최적의 장소에 설치가 가능하며, 작은 스크류를 많이 설치하는 선체의 구조도 가능해진다. 또한, 특히 대형 여객 선박의 경우, 내연 기관의 소음이나 진동이 객실에 미치는 부정적인 요소가 발생되었지만, 이 방법으로 변경함으로써 소음과 진동을 줄일 수 있게 된다.
그리고, 선체(1)의 전진과 후퇴의 전환에 있어서는, 배관 경로(51)에서 분출되는 물의 방향을 좌우 중 어느 것을 선택해서 제어하는 것만으로 가능한 간단한 구성을 채용했기 때문에 분출 방향의 전환만으로 쉽게 선체의 진행의 제어가 가능해진다.
또한, 물과 같은 가압 유체를 스크류부(62)의 외주면에 직접 분사하는 방식으로 했기 때문에, 압축된 공기가 스크류부(62)의 핀(62b)의 표면을 덮어서 생기는 캐비테이션 효과를 방지할 수 있으며, 효율적인 추진 기구를 실현할 수 있게 된다.
그리고, 선체 추진 기구(1)에 의해, 육상 트랙에서 해상 운송 등으로의 물류 혁명을 실현할 수 있어, 화석 연료 불요, 교통 정체 해소, 화물 지연 해소, 자동 운전에 의한 드라이버 부족 해결, 비용 절감 등 현재의 육상 수송이 안고 있는 많은 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
(변형 예)
본 실시의 형태의 변형 예에 관해서 설명한다. 또한, 본 변형 예의 선체 추진 기구(1)의 기능 구성은 상기 실시의 형태와 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략한다. 본 변형 예에 있어서, 선체 추진 기구(1)는, 전력 공급 전용선이 된다. 즉, 선체부(2)는, 해상의 기후 데이터 등을 자동으로 취득해서, GPS, 음파, 장애물 센서 등을 이용하여 자동 조타로 풍력이 큰 해역에 도달한다. 이어서, 윈드 블레이드부(3)와 발전부(10)를 이용해서 전기를 발전하여 축전부(11)에 축전한다. 그리고, 축전부(11)에 충분한 축전을 마친 선체 추진 기구(1)는 자동으로 항구에 귀항해서, 축전된 전력을 전기 자동차나 가정용 전원으로서 공급한다. 선체 추진 기구(1)는, 상술한 실시의 형태와 같이 종래에 비해서 저렴한 비용으로 양산할 수 있기 때문에 매우 저렴한 전력 공급원이 될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시의 형태의 구성에 한정되지 않고, 발명의 취지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 스크류 드럼부(62a)의 격벽에는, 칸막이 벽(62e)에 의해 형성된 구획 내에 분출된 물을 당해 구획 밖으로 배출하기 위한 배출구를 설치해도 좋다. 이 배출구를 형성함으로써 물을 배출구에서 하우징부(61)나 스크류 드럼부(62a) 밖으로 효율적으로 배출할 수 있다.
1; 선체 추진 기구
2; 선체부
3; 윈드 블레이드부
3a; 돛
4; 샤프트
5; 워터 펌프부
6; 엔진부
7; 카울링(cowling)부
8; 기어부
9; 클러치부
10; 발전부
11; 축전부
12; 모터부
13; 조작부
14; 시동 모터부
51; 배관 경로
51a; 좌향 배관 경로
51b; 우향 배관 경로
61; 하우징부
62; 스크류부
62a; 스크류 드럼부
62b; 핀
62c; 고정부
62d; 실린더
62e; 칸막이 벽

Claims (9)

  1. 선체부와,
    상기 선체부의 천장부에 설치되어, 풍력을 받기 위해 돛을 가지며, 풍력을 이용해서 회전 동력을 얻는 윈드 블레이드부와,
    상기 윈드 블레이드부를 지지하면서 동시에, 상기 윈드 블레이드부의 회전 동력을 전하는 회전축인 샤프트와,
    상기 샤프트의 회전 동력을 이용해서 물을 순환시키는 워터 펌프부와,
    상기 워터 펌프부에서 순환되는 물의 수압에 의해 스크류를 회전시켜서 선체의 추진력을 얻는 엔진부를, 구비하는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트와 접속되어서, 당해 샤프트의 회전 동력의 회전 방향을 변환하는 기어부와,
    상기 기어부와 상기 워터 펌프부 사이에 설치되어, 상기 기어부의 회전 동력을 상기 워터 펌프부에 전달 또는 차단하기 위한 조정을 행하는 클러치부를, 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엔진부는,
    상기 선체부의 선저(船底)에 설치되는 대략 원통형상의 하우징부와,
    상기 하우징부 내에 설치되는 스크류부와,
    상기 워터 펌프부에 의해 가압된 물을 상기 스크류부의 외주면으로 분출하기위한 배관 경로를 구비하고,
    당해 스크류부는,
    베어링을 통해서 상기 하우징부의 내벽에 대해서 회전 가능하게 지지된 대략 원통형상의 스크류 드럼부와,
    상기 스크류 드럼부의 내벽에 그 일단측이 접속 고정되고, 상기 스크류 드럼부의 회전에 따라서 회전 가능한 복수개의 핀을, 구비하고,
    상기 스크류 드럼부는, 그 외주면에 있어서, 회전 방향에 직교하는 방향으로 복수 병설된 볼록 형상의 칸막이 벽을 갖는 것으로 복수의 구획으로 구분되어 있고, 당해 칸막이 벽에 대해서, 상기 워터 펌프부에 의해 가압된 물이 상기 배관 경로를 통해서 분출되고, 그 때에 생기는 회전력에 의해 상기 스크류 드럼부와 상기 핀이 일체 회전하는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스크류부는, 상기 하우징부 내에, 복수단(段) 연속해서 병설되는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 스크류부의 핀의 타측단에는, 원통형상의 실린더가 삽통(揷通) 고정되고, 당해 실린더의 개구부에는, 상기 핀에 수류(水流)를 모으기 위해 선체의 추진 방향을 따라서 연장된 카울링부가 설치되는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배관 경로는, 적어도 상기 스크류부가 왼쪽으로 회전하는 방향으로 물을 분출하기 위한 좌향 배관 경로와, 상기 스크류부가 오른쪽으로 회전하는 방향으로 물을 분출하기 위한 우향 배관 경로를 구비하는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 좌향 배관 경로 및 우향 배관 경로는, 상기 스크류 드럼부에 대해서 물이 분출되는 각도가 예각이 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  8. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크류 드럼부에는, 상기 칸막이 벽에 의해 형성된 구획 내로 분출된 물을 당해 구획 밖으로 배출하기 위한 배출구가 설치되는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선체 추진 기구는, 또한,
    상기 샤프트의 회전 동력을 이용해서 발전(發電)을 행하는 발전부와,
    상기 발전부에서 발전된 전력을 축전하는 축전부와,
    상기 축전부에 축전된 전력을 이용해서 상기 워터 펌프부를 구동시키는 모터 부와,
    상기 모터부를 이용해서 상기 워터 펌프부를 구동하거나, 상기 샤프트에서의 회전 동력을 이용해서 상기 워터 펌프부를 구동하거나 하는 것을 절환하는 기능을 갖는 조작부와,
    선체의 시동시에 있어서, 상기 축전부에 축전된 전력을 이용하여 상기 윈드 블레이드부의 시동시의 회전 동력을 부여하는 시동 모터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선체 추진 기구.
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