KR20210086555A - 구조가 간단한 수륙양용 차량 수중 추진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 구동장치 축에 프로펠러를 설치하고 유체 흐름을 안내하는 흐름관을 설치함으로써 육상 주행용 엔진 하나로 수상 운행시 추진 및 방향조작이 가능한 수륙양용 차량 수중 추진장치에 관한 것이다.
발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치는 구동축 및 구동축에 결합되는 추진 프로펠러를 갖는 구동 장치; 구동축의 일부 및 추진 프로펠러를 수용하도록 구성된 원통형 하우징: 전방 배수관; 제1 및 제2 배수 분기관; 및 제1 및 제2 후진 배수관을 갖는 배수관 어셈블리: 신축형 연결관: 및 제1, 제2, 제3 공압실린더를 각각 갖는 조향장치로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 수륙양용 차량의 수중 추진장치는 육상운행용 엔진 하나로 수중 추진을 병행하고 수상 운행의 방향 조정도 물 흐름의 유도 전환에 의해 간단하게 작동되게 함으로써, 획기적인 차량의 중량 감축 및 공간 확보, 차량의 적재 중량의 증대, 연료소비 절약, 구조의 간소화, 차량의 정비 유지관리 비용 감축 등의 경제적 면에서 매우 유리하다.

Description

구조가 간단한 수륙양용 차량 수중 추진장치{Simple Amphibious Vehicle Underwater Propulsion System}
본 발명은 수륙양용 차량 수중 추진장치, 상세하게는 차량용 구동장치 축에 프로펠러를 설치하고 유체 흐름을 안내하는 흐름관을 설치함으로써 육상 주행용 엔진 하나로 수상 운행시 추진 및 방향조작이 가능한 수륙양용 차량 수중 추진장치에 관한 것이다.
일반적으로, 수륙양용 차량은 육상에서 운행할 때 필요한 육상용 엔진과 수상에서 운행할 때 필요한 엔진, 예를 들면 워터젯 엔진 또는 프로펠러 엔진을 별도로 구비하고 있다.
이와 같이, 종래에 육상용 엔진과 수상용 엔진을 별도로 구비하여 운행하는 경우, 여러 가지 불편한 점이 있었다. 구체적으로 설명하면, 육상용 엔진과 수상용 엔진 2개를 설치하여야 하기 때문에, 수륙양용 차량의 중량 및 공간이 과도하게 늘어나고, 별도로 2개의 엔진 사용으로 인해 연료탱크, 계기판 등도 2개를 구비하여야 하므로, 과도한 중량으로 인한 연료소비 증가, 공간확보 축소, 차량 정비 유지관리 비용 등의 운행비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 차량에 적재되는 물건이나 탑승인원이 적어져 경제적 면에서 매우 어려움이 많았다.
대한민국 등록특허 제 10-1194938 호에서는, 엔진으로부터 전달되는 동력을 입력 받아 차축으로 전달하고 동력의 일부를 출력하는 구동차축 기어박스, 구동차축 기어박스로부터 출력되는 일부 동력을 입력 받고 클러치 유닛의 작용에 의해 일부 동력의 출력을 제어하는 메인 기어박스 및 수륙양용 차량의 양측에 설치되고 메인 기어박스로부터 출력되는 일부 동력을 전달받아 제트축을 회전시키고 추진력을 발생하는, 수륙양용 차량의 수중 추진장치에 대하여 기재하고 있다.
상기 종래의 특허는 육상용 엔진을 사용한다는 점에서는 본원 발명과 유사하지만, 동력을 전달하기 위한 메인 기어박스(200), 굴절 기어박스(300), 수중 추진장치(400) 등을 구비하여야 하기 때문에, 수중 추진장치의 구성이 복잡하고, 상기에서 지적한 종래의 문제점을 해결하기에는 여전히 미흡하다.
따라서, 육상운행용 엔진 하나로 수중 추진도 병행하고 물 흐름의 간단한 유도 전환에 의해 좌우 방향 조정 및 전ㆍ후진도 용이하게 할 수 있는 장치를 제공함으로써 수륙양용 차량의 중량 및 공간의 축소, 운행비용을 크게 줄일 수 있는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 필요로 하는 상황에 있다.
본 발명에 따라서, 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 과제는, 차량에 적재되는 화물이나 탑승인원을 늘리고 차량의 중량감소 및 효용공간의 확대로 인한 경제성 제고를 위하여, 육상 운행용 엔진 하나로 수중 추진도 병행하고 방향 조정도 물의 흐름을 유도 전환할 수 있는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공하는데 있다.
본 발명자는 상기 과제에 대해 연구한 결과, 육상운행용 엔진 하나로 수중 추진도 병행하고 방향 조정도 물 흐름의 유도 전환에 의해 간단하게 작동되는 장치를 제공함으로써 상기 과제가 해결될 수 있다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 다음의 구성요소를 포함하는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다:
구동축 및 구동축에 결합되는 추진 프로펠러를 갖는 구동 장치;
측면에서 볼 때, 전방 단부가 위로부터 우측 아래로 경사져 있는 원통형 전방 개구부, 및 후방 단부가 아래로부터 우측 위로 경사진 후방 경사면을 갖고 그 경사면 상단부에서 일정 길이만큼 연장되어 형성된 장방형 배출관을 가지며, 구동축의 일부 및 추진 프로펠러를 수용하도록 구성된 원통형 하우징:
상기 하우징의 후방 장방형 배출관과 유사하고 일정 길이만큼 연장된 전방 배수관; 전방 배수관 단부에서 양 방향으로 일정 길이만큼 분기되어 연장된 2개의 분기관에서 각 외 측면에 일정 거리만큼 개방된 제1 및 제2 개방부를 각각 갖는 제1 및 제2 배수 분기관; 및 상기 제1 및 제2 개방부와 연통되게 연결되고 상기 분기관과 역전된 방향으로 굴곡져 형성된 제1 및 제2 후진 배수관을 갖는 배수관 어셈블리:
상기 장방형 배출관과 상기 전방 배수관을 연결하기 위한 신축형 연결관: 및
제1 배수 분기관과 제2 배수 분기관의 내측면이 만나는 지점에서 일측이 힌지식으로 고정되고, 제1 배수 분기관 또는 제2 배수 분기관으로의 물 흐름을 선택적으로 변경하도록 제1 배수 분기관 및 제2 배수분기 중 어느 하나를 차단하기 위한 좌우 조향판; 상기 제1 개방부 및 제2 개방부의 후방에 각각 힌지식으로 고정되고, 제1 후진 배수관 및 제2 후진 배수관으로의 물 흐름을 차단 또는 개방하기 위한 제1 전후진 조향판 및 제2 전후진 조향판; 및 상기 조향판의 각 힌지축에 연장된 제1,제2,제3 지지대의 제1,제2,제3 아암을 통해 연결된 제1, 제2, 제3 공압실린더를 각각 갖는 조향장치.
본 발명의 바람직한 실시형태는 상기 전방 개구부에 이물질의 유입을 방지하기 위한 거름망이 설치되는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태는 축 이탈방지 고정수단은 전방 고정수단과 전방 고정수단보다 직경이 큰 후방 고정수단으로 이루어지고, 각각 길이방향으로 절단된 2개의 절반부가 구동축을 감싼 채 볼트 체결되는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 구동축 상에, 추진 프로펠러의 전후에 프로펠러 고정너트 및 와셔가 설치되는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 충격완화 고무패킹이 축 이탈방지 고정수단을 감싼 채 거름망 및 후방 경사면 중심부에 삽설되어 있는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 충격완화 고무패킹 내에 베어링이 내장되어 있는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 하우징의 상부에 복수의 쇼크 업소버('쇼바'라고도 함)가 설치되는 수륙양용 차량 수중 추진장치를 제공한다.
본 발명에 따른 수륙양용 차량의 수중 추진장치는 육상운행용 엔진 하나로 수중 추진을 병행하고 수상 운행의 방향 조정도 물 흐름의 유도 전환에 의해 간단하게 작동되게 함으로써, 획기적인 차량의 중량 감축 및 공간 확보, 차량의 적재 중량의 증대, 연료소비 절약, 구조의 간소화, 차량의 정비 유지관리 비용 감축 등의 경제적 면에서 매우 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치가 차량에 설치되어 있는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치의 후면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치의 측면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1에서는 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치가 차량에 장착되는 상태를 나타내고 있다.
본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 유니버설 조인트(미도시)에 의해 크게 육상용 구동장치(미도시)에 연결된다. 또한, 육상운행에서 수상운행으로 전환할 때는 연결을 선택적으로 단절하는 수단을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치는, 크게 육상운행용 구동축에 연결되는 구동장치(10), 상기 구동장치(10)를 수용하는 원통형 하우징(20), 원통형 하우징(20)의 후방단부에 연결되는 배수관 어셈블리(30), 상기 하우징(20)의 배출관(22)과 배수관 어셈블리(30)의 전방 배수관(31)을 연결하는 신축형 연결관(40), 및 수상에서의 방향을 전후좌우로 변경할 수 있는 조향장치(50)를 포함한다.
본 발명에 따른 구동장치(10)는, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동축(11)과 그 구동축(11)에 삽입 결합되는 추진 프로펠러(12)를 포함한다.
상기 구동축(11)은, 도 5에 상세히 도시된 바와 같이, 축 이탈방지 고정수단(17)에 의해 감싸여 있으며, 상기 축 이탈방지 고정수단(17)은 전방 고정수단(17a)과 후방 고정수단(17b)으로 이루어져 있으며, 후방 고정수단(17b)은 추진 프로펠러(12)가 후방으로 밀리지 않도록 하기 위해 전방 고정수단(17a)보다 직경이 더 크게 구성되어 있다. 또한 전후방 고정수단(17a,17b)은 각각 길이방향으로 절단된 2개의 절반부가 구동축을 감싼 채 볼트 체결하도록 구성되어 있다.
또한, 도 2, 3, 5에 도시된 바와 같이, 구동축(11)에는 추진 프로펠러(12)가 삽설되고 추진 프로펠러(12)의 전방은 프로펠러 고정너트(13)에 의해, 그리고 후방은 와셔(14)에 의해 각각 고정된다.
또한, 차량 운행시 구동장치(10)가 거름망(23)과 하우징(20)의 후방 경사면(25)과의 충격에 의해 거름망(23) 및 후방 경사면(25)이 손상되는 것을 방지하기 위해, 충격완화 고무패킹(15)이 축 이탈방지 고정수단(17)을 감싼 채 거름망(23) 및 후방 경사면(25) 중심부에 삽설된다. 그리고 충격완화 고무패킹(15) 내에는 구동장치(10)의 마찰손실을 줄이기 위해 베어링(미도시)이 내장된다.
도 2, 3, 5에 도시된 바와 같이, 하우징(20)은 전체적으로 원통형이며, 구동축(11)의 일부 및 추진 프로펠러(12)를 수용하도록 구성되어 있다. 하우징(20)은 그 전방에 원통형의 전방 개구부(21), 그리고 후방에는 장방형 배출관(22)을 갖는다. 상기 전방 개구부(21)는, 측면에서 볼 때, 전방 단부가 위로부터 우측 아래로 경사져 있고, 후방부는 아래로부터 우측 위로 경사진 후방 경사면(25)을 갖고 그 경사면(25) 상단부에서 일정 길이만큼 연장되어 형성된 장방형 배출관(22)이 형성되어 있다(특히, 도 5 참조).
도 2, 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 전방 개구부(21)에는 수중 운행시 수중의 이물질이 추진 프로펠러(12) 내로 유입되는 것을 방지하기 위해 거름망(23)이 설치된다.
본 발명에 따른 수륙양용 수중 추진장치는, 도 2, 3에 도시한 바와 같이, 차량의 수중 운행 방향을 전후좌우로 변경할 수 있는 배수관 어셈블리(30)를 갖는다.
상기 배수관 어셈블리(30)는 크게 일정 길이만큼 연장된 전방 배수관(31), 상기 전방 배수관(31) 단부에서 Y-자 형으로 연장된 2개의 분기관, 즉 제1 배수 분기관(32a)과 제2 배수 분기관(32b)을 갖는다. 상기 전방 배수관(31)은 상기 하우징(20)의 후방 장방형 배출관(22)과 유사한 장방형을 갖는다. 그리고 상기 제1 배수 분기관(32a)과 제2 배수 분기관(32b)의 각 외측면에는 일정 거리만큼 개방된 제1 개방부(34a) 및 제2 개방부(34b)가 형성되어 있다.
그리고 상기 제1 개방부(34a)와 제2 개방부(34b)에는 상기 제1 배수 분기관(32a)과 제2 배수 분기관(32b)과 역전된 방향으로 굴곡져 형성된 제1 후진 배수관(33a)과 제2 후진 배수관(33b)이 각각 연통되어 있다.
상기 배수관 어셈블리(30)는 경량화를 위해 알루미늄이나 PVC 등으로 사출하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 장방형 배출관(22)과 상기 전방 배수관(31)은 신축형 연결관(40)에 의해 연결된다. 신축형 연결관(40)은 고무 주름관이 바람직한 데, 이는 차량의 운행시 상기 배출관(22)과 전방 배수관(31)이 요동에 의한 위치변동에 대응하기 위함이다.
본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치는 수중에서 차량의 전후좌후로 방향을 전환하기 위한 조향장치(50)를 갖는다. 조향장치는 크게 3개의 조향판(51,52a,52b), 3개의 지지대(53,53a,53b), 3개의 아암(54,54a,54b), 및 3개의 공압실린더(55,55a,55b)로 구성된다.
조향판(51,52a,52b)은 좌우 조향판(51), 제1 후진 배수관(33a) 및 제2 후진 배수관(33b)으로의 물 흐름을 차단 또는 개방하기 위한 제1 전후진 조향판(52a) 및 제2 전후진 조향판(52b)을 갖는다.
좌우 조향판(51)은 제1 분기관(32a)과 제2 분기관(32b)의 내측면들이 만나는 지점에서 일측이 힌지식으로 고정되고, 그 힌지축으로 제1 지지대(53)가 연장되고, 그 제1 지지대(53)에 제1 아암(54)이 연장되고, 그리고 제1 아암(54)에 제1 공압실린더(55)가 연장된다. 상기 좌우 조향판(51)은 제1 분기관(32a) 또는 제2 분기관(32b)으로의 물 흐름을 선택적으로 변경하도록 제1 분기관(32a) 및 제2 분기관(32b) 중 어느 하나를 차단한다.
제1 전후진 조향판(52a)은 제1 개방부(34a)의 후방에 힌지식으로 고정되고, 그 힌지축으로 제2 지지대(53a)가 연장되고, 그 제2 지지대(53a)에 제1 아암(54)이 연장되고, 그리고 제1 아암(54)에 제1 공압실린더(55)가 연장된다. 상기 제1 전후진 조향판(52a)은 제1 후진 배수관(33a)으로의 물 흐름을 차단 또는 개방한다.
제2 전후진 조향판(52b)은 제2 개방부(34b)의 후방에 힌지식으로 고정되고, 그 힌지축으로 제3 지지대(53b)가 연장되고, 그 제3 지지대(53b)에 제3 아암(54b)이 연장되고, 그리고 제3 아암(54b)에 제3 공압실린더(55b)가 연장된다. 상기 제2 전후진 조향판(2b)은 제2 후진 배수관(33a)으로의 물 흐름을 차단 또는 개방한다.
본 발명에서는, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 차량의 운행시 충격을 완화시키기 위해서 차량의 차체 하부에 고정하도록 다수의 쇼크 업소바(24)를 하우징(20)의 상부에 고정 설치된다.
이하, 본 발명에 따른 수륙양용 차량 수중 추진장치의 수중에서의 전후좌우의 작동을 설명한다.
차량이 전진하기 위해서는, 제1 공압실린더(55)를 작동시켜 좌우조향판(51)을 중립에 위치시키고, 제2 공압실린더(55a)와 제3 공압실린더(55b)를 작동시켜 제1 전후진 조향판(52a)와 제2 전후진 조향판(52b)이 각각 제1 개방부(34a) 및 제2 개방부(34b)를 폐쇄하게 하면 된다.
반대로, 차량이 후진하기 위해서는, 제1 공압실린더(55)를 작동시켜 좌우조향판(51)을 중립에 위치시키고, 제2 공압실린더(55a)와 제3 공압실린더(55b)를 작동시켜 제1 전후진 조향판(52a)과 제2 전후진 조향판(52b)이 각각 내측면에 붙게 하여 제1 개방부(34a) 및 제2 개방부(34b)를 개방하면 된다.
또한, 차량이 좌측으로 이동하기 위해서는, 제1 공압실린더(55)를 작동시켜 좌우조향판(51)을 좌측으로 이동시켜 제1 배수 분기관(32a)을 폐쇄시키고, 제3 공압실린더(55b)를 작동시켜 제2 전후진 조향판(52b)이 제2 개방부(34b)를 폐쇄하게 하면 된다.
반대로, 차량이 우측으로 이동하기 위해서는, 제1 공압실린더(55)를 작동시켜 좌우조향판(51)을 우측으로 이동시켜 제2 배수 분기관(32b)을 폐쇄시키고, 제2 공압실린더(55a)를 작동시켜 제1 전후진 조향판(52a)이 제1 개방부(34a)를 폐쇄하게 하면 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10 : 구동장치
11 : 구동축 12: 추진 프로펠러
13: 프로펠러 고정너트 14: 와셔
15: 충격완화 고무패킹 17: 축 이탈방지 고정수단
17a: 전방 고정수단
17b: 후방 고정수단
20: 하우징
21: 전방 개구부 22: 배출관
23: 거름망 24: 쇼크 업소버
25: 후방 경사면
30: 배수관 어셈블리
31: 전방 배수관 32: 분기관
32a: 제1 배수 분기관 32b: 제2 배수 분기관
33a: 제1 후진 배수관 33b: 제2 후진 배수관
34a: 제1 개방부 34b: 제2 개방부
40: 연결관
50: 조향장치
51: 좌우 조향판 52a: 제1 전후진 조향판
52b: 제2 전후진 조향판 53: 제1 지지대
53a: 제2 지지대 53b: 제3 지지대
54: 제1 아암 54a: 제2 아암
54b: 제3 아암 55: 제1 공압실린더
55a: 제2 공압실린더 55b: 제3 공압실린더

Claims (7)

  1. 구동축(11) 및 구동축(11)에 결합되는 추진 프로펠러(12)를 갖는 구동 장치(10);
    측면에서 볼 때, 전방 단부가 위로부터 우측 아래로 경사져 있는 원통형 전방 개구부(21), 및 후방 단부가 아래로부터 우측 위로 경사진 후방 경사면(16)을 갖고 그 경사면 상단부에서 일정 길이만큼 연장되어 형성된 장방형 배출관(22)을 가지며, 구동축(11)의 일부 및 추진 프로펠러(12)를 수용하도록 구성된 원통형 하우징(20):
    상기 하우징(20)의 후방 장방형 배출관(22)과 유사하고 일정 길이만큼 연장된 전방 배수관(31); 전방 배수관(31) 단부에서 양 방향으로 일정 길이만큼 분기되어 연장된 2개의 분기관에서 각 외 측면에 일정 거리만큼 개방된 제1 및 제2 개방부(34a,34b)를 각각 갖는 제1 및 제2 배수 분기관(32a,32b); 및 상기 제1 및 제2 개방부(34a,34b)와 연통되게 연결되고 상기 분기관(32)과 역전된 방향으로 굴곡져 형성된 제1 및 제2 후진 배수관(33a,33b)을 갖는 배수관 어셈블리(30):
    상기 장방형 배출관(22)과 상기 전방 배수관(31)을 연결하기 위한 신축형 연결관(40): 및
    제1 배수 분기관(32a)과 제2 배수 분기관(32b)의 내측면이 만나는 지점에서 일측이 힌지식으로 고정되고, 제1 배수 분기관(32a) 또는 제2 배수 분기관(32b)으로의 물 흐름을 선택적으로 변경하도록 제1 배수 분기관(32a) 및 제2 배수 분기관(32b) 중 어느 하나를 차단하기 위한 좌우 조향판(51); 상기 제1 개방부(34a) 및 제2 개방부(34b)의 후방에 각각 힌지식으로 고정되고, 제1 후진 배수관(33a) 및 제2 후진 배수관(33b)으로의 물 흐름을 차단 또는 개방하기 위한 제1 전후진 조향판(52a) 및 제2 전후진 조향판(52b); 및 상기 조향판(51,52a,52b)의 각 힌지축에 연장된 제1,제2,제3 지지대(53,53a,53b)의 제1,제2,제3 아암(54,54a,54b)을 통해 연결된 제1, 제2, 제3 공압실린더(55,55a,55b)를 각각 갖는 조향장치(50):
    를 포함하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전방 개구부(21)에 이물질의 유입을 방지하기 위한 거름망(23)이 설치되는 것을 특징으로 하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    축 이탈방지 고정수단(17)은 전방 고정수단(17a)과 전방 고정수단(17a)보다 직경이 큰 후방 고정수단(17b)으로 이루어지고, 각각 길이방향으로 절단된 2개의 절반부가 구동축(11)을 감싼 채 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    구동축(11) 상에, 추진 프로펠러(12)의 전후에 프로펠러 고정너트(13) 및 와셔(14)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    충격완화 고무패킹(15)이 축 이탈방지 고정수단(17)을 감싼 채 거름망(23) 및 후방 경사면(16) 중심부에 삽설되어 있는 것을 특징으로 하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    충격완화 고무패킹(15) 내에 베어링이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    하우징(20)의 상부에 복수의 쇼크 업소버(24)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수륙양용 차량 수중 추진장치.

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