KR20240013739A - 돛 추진 요소, 돛 추진 비히클 - Google Patents

Abstract

본 발명은 돛 추진 요소에 관한 것이며, 돛 추진 요소는 돛대(3), 그 주변을 따라 함께 결합되어 그 사이에 돛대(3) 주위의 적어도 하나의 폐쇄된 공동을 형성하는 2개의 실질적으로 유밀인 인접한 표면(4a, 4b)으로 본질적으로 구성되는 팽창 가능한 돛(1)으로서, 상기 돛은 상부 부분, 하부 부분, 리딩 에지(6) 및 트레일링 에지(7)를 포함하는, 팽창 가능한 돛(1), 돛의 공동의 내부와 외부 사이에 위치되는 적어도 하나의 공기 도관, 상기 공동 내로 공기를 주입하기 위한 적어도 하나의 수단으로서, 일단 팽창된 돛은 상기 추진 요소의 이동 또는 바람의 방향이나 강도에 무관하게 영구적으로 대칭을 유지하는 프로파일을 갖는, 수단, 돛의 상부 부분에 위치되는 헤드보드, 및 돛의 하부 부분에서 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에 위치되는 돛 리셉터클을 포함한다. 요소는, 돛이 돛의 스팬 방향으로 복수의 셀(5)을 포함하고, 각각의 셀(5)이 리딩 에지(6)로부터 트레일링 에지(7)까지 연장되고, 상기 셀(5)은 제1 연질 재료로 제조된 리브에 의해 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

돛 추진 요소, 돛 추진 비히클

본 발명은 팽창 가능한 돛에 관한 것이며, 돛 추진 분야 또는 하이브리드 돛 추진 분야에 속한다.

이하에서 사용되는 일부 정의를 아래에 상기한다:

- 리핑(reefing): 바람의 강도에 맞게 돛의 표면적을 조절하기 위해 바닥에서부터 부분적으로 돛을 말아서 돛의 표면적을 감소시키는 것으로 구성된다. 리핑은 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다.

- 리핑 밴드(reefing bands): 예를 들어, 그로밋(grommet) 또는 풀리(pulley)를 사용하여 리핑 회전 블록을 부착할 수 있는 부분적으로 보강된 수평 구역이다. 이러한 리핑 밴드는 돛의 리핑 지점이 있는 각각의 높이의 리브(rib)에서 돛에 위치된다. 돛을 리핑할 가능성이 있는 만큼 많은 리핑 밴드가 존재한다.

- 굴신 잭(lazy jacks): 돛의 리핑 및 하강 동작 중에 돛을 안내하는 디바이스.

- 붐(boom): 돛대의 베이스에 관절식으로 연결된 수평 스파(spar)이며, 특정 돛의 배향을 유지 및 허용한다. 붐은 돛이 하강되었을 때 돛을 수용할 수도 있다. 특정 범선에는 돛대 롤러가 있고; 이때, 돛이 돛대에 저장된다.

- 러핑(luffing): 러핑 중인 돛이 충분히 당겨지지 않아서 부분적으로 수축된 상태. 잘 조절된 돛은 러핑의 한계에 있어야 한다. 돛을 적당히 채우면 러핑이 발생하지 않으므로 비스듬히 바람을 받으며 항해할 수 있다.

- 리딩 에지(leading edge): 유체가 2개의 스트림으로 나뉘는 공기역학적 프로파일(날개, 프로펠러 등)의 전방 부분.

- 트레일링 에지(trailing edge): 그 각각의 측면에서 유체(공기, 물 등)의 흐름을 받는 임의의 프로파일(날개, 용골, 방향타 블레이드 등)의 특징적인 부분. 방향 감각과 반대되는 부분 또는, 달리 말해서, 흐름 방향을 고려했을 때 후방 부분을 가리킨다.

- 헤드보드(headboard): 돛의 상부 윤곽과 일치하는 돛의 상부 단부.

- 하강(dropping): 돛을 내리는 것으로 구성된다.

- 권양(hoisting): 돛을 올리는 것으로 구성된다.

- 리깅(rigging): 보트를 추진하고 조종할 수 있게 하는 범선 유형의 보트의 고정 및 이동 부품의 모음.

- 돛 리셉터클(sail receptacle): 하강된 돛을 수용하는 것 외에도, 돛에 의해 공급되는 장력에 반응하거나, 아니면 돛을 동작하는 데 사용되는 다른 작동기, 에너지 저장 센서 및 제어 모듈을 수용하는 것과 같은 다른 기능을 통합할 수 있다.

- 유체역학적 항력(hydrodynamic drag): 보트와 물 사이의 마찰력. 항력이 높을수록 보트의 속도가 더 느리다.

- 공기역학적 항력(aerodynamic drag): 유체를 통해 움직이는 물체가 경험하는 힘의 성분으로서 이동 방향과 반대 방향으로 인가된다. 본 발명에 따르면, 돛은 공기역학적 항력을 생성한다.

- 공기역학적 양력(aerodynamic lift): 유체를 통해 움직이는 물체가 경험하는 힘의 성분으로서 이동 방향에 수직으로 인가된다. 본 발명에 따르면, 돛은 공기역학적 양력을 생성한다.

- 상대풍(relative wind) 또는 겉보기 바람(apparent wind): 보트 자체의 속도와 실제 풍속이 만들어내는 바람의 벡터 합.

- 공기역학적 합력(aerodynamic resultant): 공기역학적 양력과 공기역학적 항력의 벡터 합.

[종래 기술]

대칭성 프로파일을 갖는 팽창 가능한 돛을 포함하는 돛 추진 요소는 문서 WO 2017/221117A1에 이미 공지되어 있다. 이 추진 요소는 본질적으로 그 주변을 따라 함께 결합되어 적어도 하나의 폐쇄된 공동을 형성하는 2개의 실질적으로 유밀인 인접한 표면으로 구성된 팽창 가능한 돛을 포함한다. 요소는 공동의 내부와 외부 사이에 위치하는 도관 및 공동에 공기를 주입하기 위한 수단을 더 포함한다. 일단 팽창되면, 이 돛은 요소의 이동이나 바람의 방향 또는 강도에 무관하게 영구적으로 대칭을 유지하는 프로파일을 갖는다. 해당 문서의 돛은 항해에 사용되는 동안 지속적으로 팽창되고 있다.

불행하게도, 이와 같은 연질의 돛은 다양한 그 사용 스테이지, 특히 권양 및 하강 단계 동안 적절한 팽창 수준을 제공하지 못한다는 단점이 있다. 구체적으로, 경질의 돛과 달리, 연질의 돛은 이러한 조작 스테이지(권양 및 하강)에 대해 명확하게 정의된 위치가 없다. 이 스테이지 동안, 돛이 물에 빠지거나 가까운 요소에 걸리는 것을 방지하도록, 또는 콤팩트하게 보관되기에 적합하게 더미로 붕괴되지 않도록, 돛을 돛 프로파일의 대칭축에 가깝게 유지하는 것이 중요하다. 또한, 돛의 수명을 단축시킬 수 있는 러핑을 방지하기 위해 하강 또는 리핑 단계 동안 돛에 약간의 압력을 유지하는 것이 중요하다.

마지막으로, 이러한 돛은 말려 있을 때 권양될 수 있게 다수의 공기 주입 지점이 있어야 하며, 따라서, 돛을 형성하는 직물의 구조에 대한 적응이 필요하지만, 말려 있는 돛을 빠르고 안정적으로 전개할 수는 없다.

다시, 문서 WO2009043823A1은 리딩 에지에서 트레일링 에지까지 연장되는 날개 프로파일이 돛의 스팬(span) 방향으로 복수의 셀을 포함하고, 이들 셀이 리브에 의해 서로 이격되어 있는 패러글라이더를 개시한다. 이러한 패러글라이더는 비행 중에 제1 저장 공간을 채우는 역할을 하는 하류의 다양한 공기 입구 개구를 포함한다.

불행하게도, 이러한 돛은 공기의 통과를 위한 개구를 갖거나 또는 갖지 않는 다양한 범주의 셀을 포함한다. 이들 셀은 말려 있는 돛이 완전히 전개될 때까지 한 셀에서 다른 셀로 공기를 균일하게 연속적으로 전달하기 위해서 뿐만 아니라, 돛이 물에 빠질 위험 없이 돛의 부분적인 또는 완전한 하강 동안 공기를 배출하기 위해 제공된다. 마지막으로, 돛의 체적에 비해 개구가 불규칙하게 분포되어 있으면 공기가 통과할 수 있도록 구멍이 제대로 정렬되지 않게 되어 구멍이 막힐 확률이 높아지기 때문에 돛을 전개하는 데 어려움을 겪게 되는 경향이 있다.

따라서, 하강/팽창하는 동안, 돛의 전체 체적에 걸쳐 균일하고 고르게 공기를 전달하면서 돛대를 따라 그 대칭축에 정확하게 유지되고, 러핑 없이, 그리고 손상될 위험 없이, 수동 또는 자동으로 반복적으로 완전히 또는 부분적으로 전개될 수 있는 팽창 가능한 돛이 여전히 필요하다. 더욱이, 전개된 위치에서도, 여전히 팽창 디바이스의 소모를 최소화할 수 있어야 하고, 전력의 공급을 단순화하기 위해 이를 돛 리셉터클에 위치시킬 수 있어야 한다.

본 발명의 하나의 청구 대상은 돛 추진 요소이며, 돛 추진 요소는 돛대, 그 주변을 따라 함께 결합되어 그 사이에 돛대 주위의 적어도 하나의 폐쇄된 공동을 형성하는 2개의 실질적으로 유밀인 인접한 표면으로 본질적으로 구성되는 팽창 가능한 돛으로서, 상기 돛은 상부 부분, 하부 부분, 리딩 에지 및 트레일링 에지를 포함하는, 팽창 가능한 돛, 돛의 공동의 내부와 외부 사이에 위치되는 적어도 하나의 공기 도관, 상기 공동 내로 공기를 주입하기 위한 적어도 하나의 수단으로서, 일단 팽창된 돛은 상기 추진 요소의 이동 또는 바람의 방향이나 강도에 무관하게 영구적으로 대칭을 유지하는 프로파일을 갖는, 수단, 돛의 상부 부분에 위치되는 헤드보드, 및 돛의 하부 부분에서 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에 위치되는 돛 리셉터클을 포함한다.

본 발명에 따른 추진 요소는 돛이 돛의 스팬 방향으로 복수의 셀을 포함하고, 각각의 셀이 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지 연장되고, 상기 셀은, 예를 들어 3D 유형의 구조를 공기가 통과할 수 있게 하는 제1 연질 재료로 제조된 리브에 의해 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 리브는 2개의 인접한 셀을 묘사하며, 여러 개의 리브가 돛의 다양한 셀을 묘사하기 위해 제공된다. 리브는 공기가 통과할 수 있게 하여, 압력 강하를 최소화하면서도 하중을 전달할 수 있는 것이 유리하다. 여기서는, 팽창 중에 공기가 경험하는 압력 강하, 즉, 공기가 그 전체 경로를 이동하기 위해 극복해야 하는 압력 수준을 최소화할 수 있다는 중요성이 강조되어야 한다. 구체적으로, 돛이 하강되어 있고 조작자가 공기로 돛을 팽창시키고자 할 때, 본 발명의 해결책에서, 돛의 바닥으로부터 도달하는 송풍 공기가 최저부의 상자 부분(또는 바닥 셀)에 갇혀 남아 있어서는 안 되며, 팽창 중에, 가능한 한 쉽게 돛의 상단 부분(돛의 상단 셀)에 접근할 수 있어야 한다는 것이 매우 중요하다. 본 발명이 제안하는 바와 같이, 공기가 통과할 수 있게 하는 리브를 셀 사이에 위치시키면, 이는 공기가 통과할 수 있게 하는데 사용될 수 있는 리브의 전체 표면적으로 되기 때문에, 이 문제에 대한 해결책이 된다. 따라서, 공기가 리브에 형성된 몇 개의 구멍을 통과해야 하고 돛이 하강될 때 이러한 리브가 쌓이는 방식에 따라 압력 강하가 더 클 수 있는 종래 기술의 구성과 달리, 여기서 공기는 항상 모든 셀, 특히 돛의 상부 부분에 있는 셀에 공급하기 위한 쉬운 경로를 찾게 된다.

본 발명에 따른 추진 요소는 다음과 같은 다양한 이점을 제공한다.

각각의 리브를 통한 공기의 지속적인 통과 덕분에, 공기는 하나의 셀에서 다른 셀로 고르고 균일하게 순환된다. 구체적으로 말하면, 단 하나의 단일 공기 주입 지점만이 존재하더라도, 리브가 실질적으로 그 전체 표면적에 걸쳐 공기가 리브를 통과할 수 있게 한다는 사실은 전체 체적에 걸쳐 거의 균일한 내부 압력을 획득하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 돛의 프로파일의 정밀도가 보장된다. 이러한 리브의 존재는, 특히 어떠한 외부 개입도 없이 돛의 하부 부분에 위치되는 돛 리셉터클에 존재하는 팬만을 사용하여, 돛의 수축 이후의 자동 팽창 및 말림을 더 쉽게 만든다. 통기성 리브는 기존 해결책에 비교하여 공기의 전달을 개선하는 한편, 팬을 돛 하부 부분에 배치한다. 따라서, 종래 기술의 팽창 가능한 돛에서는, 돛의 리딩 에지에 위치되는 다수의 구멍 및 팬을 통해 공기가 도달하므로, 팬을 연결하기 위해 전력 공급 케이블이 다양한 셀을 통과해야 한다. 실질적으로 그 전체 표면적에 걸쳐 통기성이 있는 리브를 사용하여, 작동기(팬)에 대한 전력 공급이 단순화되고, 따라서 이는 돛 수용 리셉터클에 위치되므로 돛의 하부 부분에 배치될 수 있고, 한편 동시에 돛의 전체 체적에 걸쳐 균일한 팽창을 제공한다. 팬은, 예를 들어 송풍기나 가압 공기 공급장치와 같이, 공기를 주입하는 다른 수단으로 대체될 수 있다.

대칭 프로파일이란 날개의 내호측과 외호측의 압력이 같을 때 완벽하게 대칭인 프로파일을 의미하지만, 돛(팽창된 돛을 말할 때 부수적으로 날개라고도 함)의 부드러움을 고려할 때 돛의 내호측과 외호측 사이의 압력 차이로 인해 프로파일이 약간 변형될 수 있는 프로파일을 말한다.

바람직하게는, 각각의 리브는 돛대 주위로 한정되며 하중을 전달할 수 있도록 보강되는 연질 복합 재료로 제조된 보강 구역을 포함한다.

바람직하게는, 제1 및 제2 연질 재료는 서로 다른 직조를 갖는 직조 재료이다.

바람직하게는, 제1 연질 재료는 약 2 내지 4 mm의 메시 크기를 갖는다.

바람직하게는, 제2 연질 재료는 약 2 내지 4 mm의 메시 크기를 갖는다.

바람직하게는, 리브는 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지 연장되는 중앙 밴드를 포함한다.

바람직하게는, 중앙 밴드는 제2 연질 재료로 제조된다. 본 발명의 대안적인 형태에서, 중앙 밴드는 경질이다.

바람직하게는, 중앙 밴드는 1 내지 10 cm 범위의 폭을 갖는다.

바람직하게는, 셀은 0.8 내지 2 m의 거리만큼 이격되어 있다.

바람직하게는, 개별 보강재는 리딩 에지를 따라 고르게 위치된다.

바람직하게는, 가이드 라인은 돛을 권양 및 하강하는 조종을 위해 상기 돛의 폐쇄된 공동에 위치되고, 상기 가이드 라인은 상기 돛의 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지 연장되어, 헤드보드 및 돛 리셉터클을 통과하고, 상기 가이드 라인은 개별 보강재를 통과한다. 가이드 라인은 동작하는 동안 그리고 권양 또는 하강 단계 동안 돛이 기하학적으로 정확하게 위치될 수 있도록 라인 로프 밧줄을 통해 생산된 디바이스인 점을 상기한다. 구체적으로, 예를 들어, 이 돛의 높이의 중간쯤으로 고려되는 돛의 리브는 돛대가 해당 목적을 위해 형성된 구멍을 통과할 수 있게 한다는 사실에 의해 위치적으로 제약을 받지만, 돛의 강성(낮음)과는 별개로, 돛에 인가되는 압력의 영향으로 돛이 돛대를 중심으로 회전하는 것을 막을 수 있는 것은 없다. 이러한 회전은 돛의 비틀림을 유발하여 그 성능에 유해한 방식으로 그 프로파일을 수정하는 효과를 갖게 된다. 이러한 비틀림을 방지하기 위해, 각각의 리브에는 돛대로부터 충분히 떨어진 지점을 통과하는 가이드 라인이 있다. 권양 또는 하강하는 동안, 리브는 돛대를 따라 그리고 이 가이드 라인을 따라 활주된다.

바람직하게는, 가이드 라인이 존재하는 경우, 가이드 라인은 한 부분으로 형성되고, 트레일링 에지에서 돛 리셉터클에 고정식으로 부착되며 리딩 에지에서 롤러에 의해 이동될 수 있거나, 아니면 트레일링 에지에서 돛 리셉터클에 있는 롤러에 의해 이동될 수 있으며 리딩 에지에 고정식으로 부착될 수 있고, 가이드 라인은 예컨대 트레일링 에지와 리딩 에지 사이의 적어도 하나의 풀리를 통해 이동할 수 있게 헤드보드를 따라 위치된다.

바람직하게는, 가이드 라인이 존재하는 경우, 가이드 라인은 두 부분으로 형성되고, 트레일링 에지 측에 있는 제1 부분은 고정되거나 아니면 헤드보드에 있는 풀리로 이동될 수 있으며 돛 리셉터클의 롤러에 의해 이동될 수 있고; 리딩 에지 측에 있는 제2 부분은 고정되거나 아니면 헤드보드에 있는 풀리로 이동될 수 있으며 돛 리셉터클의 롤러에 의해 이동될 수 있다.

본 발명의 다른 청구 대상은 앞서 설명한 적어도 하나의 돛 추진 요소, 선체, 및 상기 선체에 고정되지만 여전히 회전 자유도를 유지하는 돛대를 포함하는 돛 추진 또는 하이브리드 추진 비히클이다. 이 비히클은 돛대의 대부분이 앞서 설명한 팽창 가능한 돛의 공동 내부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 돛대는 상기 팽창 가능한 돛의 공동 내부에 위치된다.

바람직하게는, 돛은 풍향에 따라 그리고 비히클의 이동 방향에 따라 수동으로 또는 자동으로 배향된다.

본 발명에 따른 하이브리드 추진 비히클이란, 예를 들어 에너지 저장소로서 배터리, 수소(연료 전지 포함), 천연 가스 또는 연료유를 갖는 전기 모터 또는 연소 엔진에 의해 구동되는 프로펠러에 의한 추진과 같은 다른 추진원과 결합된 돛 추진을 의미한다.

비히클이란 휠이 있을 수도 또는 없을 수도 있으며 육상 또는 수상에서 이동하는 임의의 선박을 의미한다.

본 발명은 개략적이며 반드시 일정한 축척으로 그려질 필요는 없는 다음의 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 선박, 예를 들어 모터 범선 유형의 선박에 인가되는 다양한 물리적 힘 및 특히 결과적인 공기역학적 힘의 투영을 상기시켜 주고;
도 2는 완전히 권양된 본 발명에 따른 돛 추진 요소의 개략적인 정면도이고;
도 3은 부분적으로 리브를 포함하는 돛 추진 요소의 개략적인 정면도이고;
도 4는 본 발명에 따른 돛 추진 요소의 리브 포함 부분의 확대된 개략도이고;
도 5는 완전히 말려 있는 본 발명에 따른 돛 추진 요소의 개략적인 정면도이고;
도 6은 리브의 개략적인 사시도이다.

본 발명의 청구 대상을 형성하는 돛 추진 요소를 앞서 설명한 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하기 전에, 몇 가지 유체역학 및 공기역학적 정의를 아래와 같이 상기한다.

이하, 범선 또는 선박이라고 지칭되는 돛 추진 비히클은 공기 및 물과 접촉한다. 물리적 관점에서 볼 때, 가장 중요한 요소는 선체, 돛 및 부속물(센터보드, 용골, 방향타, 프로펠러)에 인가되는 유체역학 및 공기역학적 힘이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공기역학적 힘(또는 돛 추력)은 적어도 하나의 돛에 의해 방향이 바뀌는 공기의 결과이다. 공기역학적 힘은 돛의 위치와 표면적, 그리고 상대풍의 위치와 강도에 대해 상대적이다. 항력은 상대풍의 방향에 있고, 양력은 상대풍에 수직인 방향에 있으며, 항상 돛에 수직인 것은 아니다. 예를 들어, 0°에서, 대칭성 프로파일은 공기가 외호면 및 내호면에 걸쳐 정확히 동일한 거리를 덮기 때문에 양력을 생성하지 않는다. 해당 지점에서는, 항력만 생성된다.

돛에 의해 생성된 공기역학적 힘은 또한 돛의 기준 프레임이 아닌 보트의 기준 프레임에서 돛 추진력(보트의 이동 축을 따름)과 표류력(보트의 축에 수직)으로 분해될 수 있으며, 이는 보트가 기울어지는 원인이 될 수 있다(기울어짐은 바람과 같은 외부 현상으로 인해 보트가 횡방향으로 경사지는 것임).

유체역학적 힘은 선체, 및 센터보드 또는 용골과 다양한 수중 부속물에 대한 물의 마찰의 결과이다. 그 방향은 반대되는 공기역학적 힘, 하이브리드 모드의 추진력, 해상 상태 및 해류에 따라 달라진다. 종방향 성분은 유체역학적 항력이라고 지칭되며 횡방향 성분은 측면력, 기울어짐 방지력 또는 유체역학적 양력이라고 지칭된다. 유체역학적 힘의 방향 및 세기는 공기역학적 힘에만 의존하는 것은 아니다. 하이브리드 모드(바람 및 다른 에너지 소스)로 동작하는 수상 선박(보트)의 경우, 유체역학적 힘은 엔진 또는 모터 추진에 의해 생성되는 선박 속도, 예를 들어, 해상 상태 및 해류에 크게 좌우된다.

돛의 힘이 유체역학적 힘보다 더 클 때, 보트는 가속된다. 돛의 힘이 유체역학적 힘보다 더 작을 때, 보트가 느려진다. 또한, 공기역학적 힘이 더 크지만 보트 후방을 향해 지향되면, 보트가 느려진다. 유체역학적 힘이 보트의 이동 방향에 있는 경우(조류가 강하기 때문에), 보트가 가속된다.

돛의 조절을 최적화하면, 범선이 이동 방향의 돛 추력 측면에서 그 최대 성능을 달성하게 된다. 구체적으로, 상대풍 및 보트의 방향에 대해 돛의 각도를 최적화하고 돛의 표면적을 조절함으로써, 보트가 보트의 축을 따라 최대 수준의 돛 추진을 달성하도록 형성될 수 있다. 돛의 내부 압력을 변화시키기 위해 바람 조건에 따라 추가적인 조절 동작이 필요할 수 있다. 이를 통해, 보트의 속도가 증가될 수 있거나, 반면에 동일한 속도를 유지하면서 동시에 돛의 추진에 의해 다른 에너지 소스의 소비를 줄일 수 있게 된다.

도 1은 앞서 정의된 파라미터 각각을 모두 아래에 나열된 대로 그 자체의 구체적인 참조와 함께 반복한다:

a: 양력

b: 항력

c: 공기역학적 합력

d: 공기역학적 추력(선박 축을 따름)

e: 공기역학적 표류력

f: 상대풍

g: 날개와 보트 축 사이의 상대 각도(예를 들어, 15°)

h: 상대풍과 보트 축 사이의 각도(예를 들어, 30°)

i: 프로펠러 추진력

j: 선체

k: 돛

l: 돛대

m: 공기역학적 추력 중심

n: 프로펠러

o: 고정 부분의 센서(선체 기준 프레임)

p: 움직이는 부분의 센서(돛 기준 프레임)

도 1에 제공된 정보는 선체 기준 프레임의 데이터 센서로부터 돛 기준 프레임의 데이터 센서로의 전이, 그리고 그 반대의 전이를 허용한다.

도 2는 자립형 돛대(3)를 사용하여 범선 유형의 보트의 선체(2)에 장착된, 본 발명에 따른 일반 참조 번호 1의 추진 요소를 도시한다. 돛대(3)는 물리적 힘의 하중을 흡수하도록 의도된 지지부(도시되지 않음)를 사용하여 선체와 연결된다. 하중은 지지부 또는 돛대 자체에서 측정된다. 돛은 폐쇄된 공동을 형성하는 방식으로 서로 연결되는 2개의 인접한 표면(4a 및 4b)을 포함한다. 각각의 표면(4a, 4b)은 기계적 강도, 기밀성, 내화성, 및 UV 저항성과 같은 다양한 특성을 달성하기 위해 여러 층을 갖는 재료로 구성될 수 있다.

돛(1)은 스팬 방향으로 돛(1)의 전체 높이에 걸쳐 분포된 여러 개의 셀(5)을 포함한다. 각각의 셀(5)은 리딩 에지(6)에서 트레일링 에지(7)까지 연장된다(도 5에 도시됨). 셀(5)은 약 1 m 간격으로 떨어져 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 셀(5)은 리브(8)에 의해 서로 분리된다. 각각의 리브(8)는 제1 재료, 예를 들어 약 3 mm의 씨실이 출전되어 있는 날실 원사로 구성되는 직조 재료로 제조되고, 이 원사는 잠재적으로 PVC와 같은 화합물로 코팅된다. 이러한 유형의 3D 직조 방식은 하강 모드에서 돛이 말려 있을 때에도 정확한 공기 통로을 보장한다.

직조 재료일 수 있는 이 제1 재료는 접착 수단에 의해, 재봉에 의해, 또는 융합 결합에 의해 또는 견고한 부착을 허용하는 임의의 다른 수단에 의해 돛에 부착된다. 재료의 공극을 막고 공기가 올바르게 순환하는 것을 방해하기 때문에 후속 코팅은 수행되지 않는다.

돛(1)의 외부 층을 구성하는 재료와 리브(8)의 제1 직조 재료 사이의 점진적인 전이에 영향을 미치는 직물을 제1 직조 재료로 사용하는 것도 가능하다. 필라멘트 멤브레인을 사용하는 것도 가능하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 셀(5)은 리브(8)에 의해 분리된다. 권양/하강 동안, 팬 또는 임의의 다른 팽창 수단에 의해 생성되고, 예를 들어 돛 리셉터클에 위치되는 공기는 돛의 공동 내로 불어넣어지거나 흡인된다. 공기는 리브(8)를 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 통과(화살표(9))하므로(돛이 팽창되고 있는지 또는 수축되고 있는지 여부에 따라 다름), 완전히 전개된 돛의 경우, 돛 면적이 리핑에 의해 감소된 돛의 경우, 또는 리브가 적층된 상태에서 팽창하기 시작할 때, 돛(1)의 내부 압력이 실질적으로 균일하게 분포될 수 있게 된다.

리브(8)의 구성은 또한 돛(1)의 내부 압력과 연관된 하중에 반응하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라 돛(1)의 프로파일에 인가되는 공기역학적 압력을 돛대(3)에 전달하는 것을 가능하게 한다. 실제로 리브는 돛의 내부 압력에 반응하고, 또한 공기역학적 힘을 전달할 수 있다.

상징된 바와 같이(화살표(10)), 돛의 내부 압력은 돛의 벽에 인가된다.

리브(8)를 위한 본 발명에 따른 제1 직조 재료의 특별한 선택, 특히 이 재료를 구성하는 원사의 배향은 공기역학적 힘이 돛에서 돛대(3)로 정확하게 전달될 수 있게 한다. 돛대(3) 주변의 제한된 공기 통로는 불리한 것이 아니다. 가장 중요한 것은 공기가 리브의 전방 부분(리딩 에지를 향함)과 리브의 후방 부분(트레일링 에지를 향함)을 통과하도록 허용된다는 점이다. 달리 말해서, 리브는 돛대에 고정되지 않고 '플로팅(floating)' 상태가 된다. 그럼에도 불구하고, 이는 공기역학적 힘이 전달되게 하면서, 동시에 돛의 전체 체적에 걸쳐 공기를 균일하게 분포시키는 것을 가능하게 한다.

공기가 통과할 수 있게 하고 본 발명에 따른 하중에 반응하는 제1 재료를 사용하는 첫 번째 이점은, 돛의 표면에 걸쳐 분포된 개별 구멍과 달리, 돛(1)의 공동에서 공기의 올바른 순환에 훨씬 더 해로운 영향을 미치게 되는 하나 이상의 구멍의 부분적 또는 완전한 막힘을 방지한다는 점이다.

두 번째 이점은 압력 강하를 상당히 감소시키면서 동시에 하중 전달을 위한 충분한 강도를 유지하여, 팽창 디바이스의 동력 및 그에 따른 에너지 소비를 감소시킬 수 있다는 점이다.

이 제1 재료의 마지막 이점은 리딩 에지에 팬이 필요 없다는 점이다. 본 발명의 해결책에 따르면, 돛 리셉터클에 위치된 팬은 공기를 불어넣거나 공기를 빼내는 것을 수반하는 대부분의 조종에 충분할 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 셀(5)은 돛(1)을 권양시키기 위해 공기(화살표(9))가 본 발명에 따라 완전히 말려 있는 요소를 통해 상향으로 통과할 수 있게 한다.

도 6의 개략도는 돛의 하부 부분에 있는 돛대(3) 주위로 한정된 보강 구역(11)을 도시한다. 이 구역의 표면적은 약 7.5m²이다. 제1 재료와 다른 제2 재료로 제조되며, 이는 예를 들어 동일한 재료를 사용하지만 다른 각도로 생산될 수 있고, 예를 들어 제1 재료는 0°와 90°의 직조 각도를 갖고 제2 재료는 제1 재료에 대해 +/-45°의 각도를 갖는다. 대안적인 형태에서, 이러한 보강은 리브와 동일한 직조 직물을 사용하고 서로에 대해 45°로 2개의 직물 층을 겹쳐서 달성될 수 있다.

이 제2 재료는 크기가 약 3 mm인 메시 개구에 의해 정의된다.

도 5는 보강 재료로 구성된 밴드(12)의 존재를 추가로 도시한다. 이 밴드(12)는 약 80 mm의 폭을 갖는다.

그 기능은 리핑 라인 또는 가이드 라인과 같은 다양한 라인 밧줄이 통과하게 되는 지점에서 힘을 분포시키고 연마 마모를 제한하는 것이다.

리브(8)에서 리딩 에지 및/또는 트레일링 에지를 따라 개별 보강재(도시되지 않음)가 균일하게 위치될 수 있다.

예

다음 예는 단지 예시로서 제공되며 전적으로 비제한적이다. 아래의 표에는 가능한 다양한 상황이 정리되어 있다.

물체라고도 지칭되는 돛의 외부 층은 외부 공기와 접촉하는 외부 부분 및 내부 부분을 포함하는 직조 직물로 제조된다. 이 직물은 폴리우레탄으로 코팅된 직조 폴리에스테르일 수 있다. 이 직물의 평량은 대략 100m²의 항해 지역에 대해 180 g/m²일 수 있다.

돛의 상부 부분은 벨크로 유형의 후크 및 루프 스트립을 사용하여 고정될 수 있다. 돛의 외부 부분과 리브 사이의 연결(내부 연결) 및 외부 부분의 구성 요소들 사이의 연결은, 기존의 팽창 시스템과 호환되는 충분히 낮은 수준의 침투를 보장하면서 하중이 전달되는 것을 보장할 수 있는 융합 결합 또는 접착 결합 또는 임의의 다른 연결 수단(예를 들어, 지퍼)에 의해 달성될 수 있다.

Claims (13)

1. 돛 추진 요소이며,
   a. 돛대(3),
   b. 그 주변을 따라 함께 결합되어 그 사이에 돛대(3) 주위의 적어도 하나의 폐쇄된 공동을 형성하는 2개의 실질적으로 유밀인 인접한 표면(4a, 4b)으로 본질적으로 구성되는 팽창 가능한 돛(1)으로서, 상기 돛은 상부 부분, 하부 부분, 리딩 에지(6) 및 트레일링 에지(7)를 포함하는, 팽창 가능한 돛(1),
   c. 돛의 공동의 내부와 외부 사이에 위치되는 적어도 하나의 공기 도관,
   d. 상기 공동 내로 공기를 주입하기 위한 적어도 하나의 수단으로서, 일단 팽창된 돛은 상기 추진 요소의 이동 또는 바람의 방향이나 강도에 무관하게 영구적으로 대칭을 유지하는 프로파일을 갖는, 수단,
   e. 돛의 상부 부분에 위치되는 헤드보드,
   f. 돛의 하부 부분에서 리딩 에지(6)와 트레일링 에지(7) 사이에 위치되는 돛 리셉터클을 포함하는, 돛 추진 요소에 있어서,
   돛은 돛의 스팬 방향으로 복수의 셀(5)을 포함하고, 각각의 셀(5)은 리딩 에지(6)로부터 트레일링 에지(7)까지 연장되고, 상기 셀(5)은 공기가 통과할 수 있게 하는 제1 연질 재료로 제조된 리브(8)에 의해 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 요소.
2. 제1항에 있어서, 각각의 리브(8)는 돛대(3) 주위로 한정되며 복합 제2 연질 재료로 제조된 보강 구역(11)을 포함하는, 요소.
3. 제2항에 있어서, 제1 및 제2 연질 재료는 서로 다른 직조를 갖는 직조 재료인, 요소.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 제1 연질 재료는 약 2 내지 4 mm의 메시 크기를 갖는, 요소.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 제2 연질 재료는 약 2 내지 4 mm의 메시 크기를 갖는, 요소.
6. 제1항에 있어서, 리브는 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지 연장되는 중앙 밴드를 포함하는, 요소.
7. 제2항 및 제6항에 있어서, 중앙 밴드는 제2 연질 재료로 제조되는, 요소.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 중앙 밴드는 1 내지 10 cm 범위의 폭을 갖는, 요소.
9. 제1항에 있어서, 셀은 0.8 내지 2 m의 거리만큼 이격되어 있는, 요소.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 보강재는 리딩 에지를 따라 고르게 위치되는, 요소.
11. 제10항에 있어서, 가이드 라인은 돛을 권양 및 하강하는 조종을 위해 상기 돛의 폐쇄된 공동에 위치되고, 상기 가이드 라인은 상기 돛의 리딩 에지로부터 트레일링 에지까지 연장되어, 헤드보드 및 돛 리셉터클을 통과하고, 상기 가이드 라인은 개별 보강재를 통과하는, 요소.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 요소, 선체, 및 상기 선체에 고정되지만 여전히 회전 자유도를 보유하는 돛대를 포함하는, 돛 추진 또는 하이브리드 추진 비히클에 있어서, 돛대의 대부분은 상기 팽창 가능한 돛의 공동 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는, 비히클.
13. 제12항에 있어서, 돛은 풍향에 따라 그리고 비히클의 이동 방향에 따라 수동으로 또는 자동으로 배향되는, 비히클.

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