KR20230057899A - 전기를 동력원으로 하는 선박용 추진장치 - Google Patents

Abstract

전기동력장치와 추진장치를 결합한 선박용 추진장치

Description

전기를 동력원으로 하는 선박용 추진장치{Electric propulsion system for ships}

본 발명은 선박용 추진장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기에너지를 회전날개에 전달하여 추진력을 발생시키는 선박용 추진장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다

선박에서 추진장치는 운항을 위해 추진력을 발생시키는 장치이다. 가장 일반적인 것으로는 나선형 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻는 것이다. 그러나 프로펠러 추 진장치는 수류에 에너지를 전달하여 추진력으로 이용할 때 필연적으로 에너지 손실과 프로펠라의 회전과정에서 진동과 소음이 발생하게 되는데 이와 같은 에너지 손실과 부작용을 줄이기 위한 기술이 본 고안의 배경이 되는 기술이다. 또한 전통적으로 석탄과 기름을 그 동력원으로 하였는데 환경 오염이 적은 대체재를 이용하여 추진력을 얻는 기술로 전환을 추구하는 고안이 된다.

등록번호: 10-2234581 (21.3.24)

기술보고-선박 추진시스템 기술동향과 기술개발전략(대우조선해양주), 유도전동기의 원리와 구조, 직류전동기의 원리와 구조

본 발명의 실시 예는 기존 추진장치가 가지고 있는 여러 가지 단점을 해결 과제로 한다. 즉, 친환경에너지를 활용하여 기존 추진장치의 에너지 손실요인 및 진동과 소음을 최소화 하고 내구성의 장해를 해결하며 조종성능을 향상시키는 추진장치와 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.

또한 프로펠라 추진장치의 단점을 보완한 워터제트형 추진장치(도 9)의 필연적 약점인 동력전달축이 추진체의 유관 내부로 관통하기 때문에 발생되는 에너지 소모 문제를 해결하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 일반적인 추진장치는 화석에너지의 동력을 봉형 회전축에 연결된 날개를 회전시켜 유체에 에너지를 전달하는 방법으로 추진력을 발생시키고 그 반작용으로 선체를 이동시켰다면, 본 고안은 전기동력장치와 추진장치를 결합하여 기존 동력장치의 회전축의 직경을 확대하여 수류가 통과할 수 있도록 관형으로 하고 관의 외경에 동력장치를 구성하는 회전자와 외측에 회전자를 돌려줄 수 있는 고정자를 구비한다. 관 내부에는 날개를 부착하여 고정자에 전력을 공급하면 구비된 관을 회전시켜 관 내부로 흐르는 유체에 에너지를 전달하여 토출구로 나오는 유체의 에너지를 손실 없이 압축하여 뿜어내고 그 반작용으로 선체를 이동시키는 것이다. 또한 에너지 효율을 증대시키기 위하여 날개 없는 선풍기의 원리를 적용하여 날개 중심부위에는 유입부에서 토출구 까지 관통하는 공간을 형성하여 구심력의 전달통로로 활용하게 된다. 이와 같은 해결수단을 포함하는 선박용 추진장치와 본 추진장치가 적용된 선박에 관한 기술이 해결 수단으로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치 및 이를 포함하는 선박은 동력장치를 별도로 설치하지 않아도 되므로 선체의 어느 곳에나 추진장치를 위치시킬 수 있으며, 동력장치와 추진장치간에 발생되는 에너지 손실을 최소화할 수 있다. 또한 추진방향과 일치하지 않는 곳에 에너지를 소모하지 않고 에너지의 대부분을 추진방향에 전달하게 된다. 또한 동력전달 과정과 프로펠라에서 발생되는 소음과 진동이 최소화되고 조종성이 향상되어 원하는 방향으로 예민하게 반응하며 친 환경 에너지 사용에 적합한 효율적인 추진장치를 구현하게 된다.

대표도: 본 고안의 일 실시 예에 의한 투영외관
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 의한 분해 사시도
도 2는 본 고안의 일 실시 예에 의한 측면 전개도
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 의한 후면 투영 전개도
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 의한 작동부위를 2조 이상 적층한 일예
도 5는 본 고안의 주요부위인 동력장치와 추진장치의 결합 단면도 일예
도 6은 본 고안의 속도제어장치 구조도 일예
도 7은 본 고안의 속도제어장치 회로도 일예
도 8은 본 고안의 배경기술을 설명하는 그림으로 날개 없는 선풍기의 원리도
도 9는 본 고안의 적용 기술을 설명하는 워터제트 추진장치의 단면
도 10은 본 고안의 아이디어를 제공하는 일반 전동기 사시도
도 11은 본 고안의 일 실시예로서 수상자전거에 적용한 정면도

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 아래 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는

본체(A1): 일측에 수류를 흡입할 수 있는 유선형 흡입구가 형성되고 타측에 회전자(B2) 및 고정자(C1)를 설치할 수 있는 공간이 구비된다. 상기 본체(A1) 내측, 회전관(B1)의 회전 공간에는 1개 이상의 베어링(A2)이 삽입되어 상기 회전관(B1)이 본체 내부에서 원활한 회전이 가능하도록 작용한다. 상기 흡입구는 필요에 따라 상기 본체와 일정 크기와 형태로 분리하여 별도로 제작될 수 있다.

고정자(C1): 도 10과 같은 기존 모터의 고정자와 같이 상기 본체(A1)의 내경 일측에 삽입되어 자속을 생성한다. 상기 자속을 생성하기 위해 일정 전류와 회전속도의 제어정보를 전달하는 연결선(C2)이 결합된다. 단, 영구자석형 고정자의 경우, 상기 연결선(C2)은 회전자(B2)의 권선과 일정 형식으로 연결된다.

회전자(B2): 상기 고정자(C1)의 자속이 미치는 환형공간 안에서 상기 회전관(B1)의 외경에 결합되어, 상기 고정자(C1)와의 상호 작용으로 자속과 일정방향의 회전력을 생성하여 회전관(B1)에 회전력을 전달한다. 또한 모터의 형식(일예: 회전자권선형)에 따라 일정 방법으로 상기 연결선(C2)을 연결할 수 있다.

회전관(B1): 상기 회전관의 외경 일측, 고정자(C1)의 자속이 미치는 위치에 상기 회전자(B2)가 동일 축으로 결합되어 도 10의 예시와 같이 상기 고정자(C1)에 형성되는 자속의 변화에 대응하도록 구비된다. 관 내측 일단에 일정 형상의 날개가 한개 이상 부착 되어, 상기 회전자(B2)와 일체로 회전하며, 도 10의 예시 모터의 회전축과, 기존 추진장치의 프로펠라 역할을 동시에 구현한다. 상기 회전관(B1)의 관경은 예시와 같이 입구와 출구의 단면적을 다르게 할 수도 있다.

토출구(D1): 상기 본체(A1)의 일측과 결합되어 상기 회전관(B1)의 회전공간을 형성하며 회전관 후미로 배출되는 수류에 와류가 발생되지 않도록 일정 단면으로 제공된다.

지지대(E1): 상기 본체(A1)를 선체의 일정 위치에 고정시키며 필요에 따라 방향키로 활용될 수 있다. 또한 상기 연결선(C2)의 통로로 활용될 수 있다.

상기 지지대(E1)는 결합 방법에 따라 본체와 일체로 제작될 수도 있으며, 별도의 지지대 없이 본체를 선체에 바로 고정시킬 수도 있다.

작동: 도 10의 기존 모터 고정자는 상기 고정자(C1)와 같은 기능으로 대응하고, 회전자는 상기 회전자(B2)와 동일한 기능으로 대응한다. 회전축은 그 직경을 일정 크기로 확대시켜 상기 회전관(B1)과 기능이 대응되며 기존 모터와 동일한 원리로 작동한다. 및 회전관(B1) 내부의 날개는 기존 추진장치의 날개와 대응하여 작동한다. 상기 회전관(B1)의 회전속도는 도 7 예시 회로로 구성된 속도조절기에 의해 조절될 수 있다.

A1: 본체, A2: 베어링, B1: 회전관, B2: 회전자, B3:날개,
C1: 고정자, C2: 연결선, D1: 토출구, E1:지지대,

Claims (1)

1. 선박용 추진장치에 있어서,
   중앙에 환형공간을 구비한 본체(A1): 일측에 유입되는 수류를 흡입할 수 있는 일정 형상의 환형 공간이 형성되고, 타측 내경에는 고정자(C1)가 자리할 수 있는 공간이 구비되며,
   고정자(C1): 상기 본체(A1)의 일정부위에 고정 장착되어 회전자(B2)와 대응하는 자속을 생성한다.
   회전관(B1): 내측에 일정량의 수류를 통과시킬 수 있는 원통형 공간이 구비되고 공간 일단에 수류를 이동시킬 수 있는 일정 형상의 날개(B3)가 한개 이상 구비된다, 관 외측 일단, 상기 고정자(C1)의 내측 환형공간에서 자제회전하도록 회전자(B2)가 결합된다.
   회전자(B2): 상기 회전관(B1)의 외측 상기 고정자(C1)의 자속이 미치는 일정 위치에 결합되어 회전력을 생성한다.
   작동: 상기 장치에 전류를 공급하면 회전자(B2)가 회전하고, 회전자와 결합된 회전관(B1)과 회전관 내측에 구비된 날개의 작용으로 수관 내부를 통과하는 수류에 에너지를 전달하여 토출되는 수류의 압력으로 추진력을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치와 이를 구비한 선박.

Images