WO2012148150A4 - 선박 - Google Patents

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WO2012148150A4
WO2012148150A4 PCT/KR2012/003144 KR2012003144W WO2012148150A4 WO 2012148150 A4 WO2012148150 A4 WO 2012148150A4 KR 2012003144 W KR2012003144 W KR 2012003144W WO 2012148150 A4 WO2012148150 A4 WO 2012148150A4
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WO
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hull
tail pin
occupant
downward
rear end
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WO2012148150A3 (ko
WO2012148150A2 (ko
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정연우
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주식회사 모션파이브
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B34/00—Vessels specially adapted for water sports or leisure; Body-supporting devices specially adapted for water sports or leisure
    • B63B34/40—Body-supporting structures dynamically supported by foils under water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type

Definitions

  • the present invention relates to a ship, and more particularly, to a ship, which has buoyancy inherent to the ship and can maintain a floating state on the water surface, and the dorsal means provided on the ship by the downward pressing force of the passenger and the buoyant force of the hull, It is about the ship which can get the propulsion by the exercise.
  • ships that obtain propulsion by using manpower are a circular type ship using a furnace, and a water bicycle that rotates a screw underwater by paddling.
  • the hydrofoil vessel utilizes the principle that the occupant generates propulsion force and lift force on the hydrofoil by alternately shifting the weight with the front foil and the rear foil.
  • Korean Patent Registration No. 0997493 discloses a 'water and leisure boat' capable of moving with propulsive force by a user in a floating state in the water due to its own buoyancy.
  • the center of gravity of the occupant on the boat is moved in the front-rear direction or the vertical direction of the boat, and propulsion is generated by the pins of the boat.
  • the buoyant force is distributed in the bow portion remote from the foot stand provided on the side of the vertical tail wing portion, the occupant is allowed to put weight on the foot to lower the center of gravity of the occupant, The vertical tail wing portion is difficult to be restored by buoyancy.
  • the buoyant force of the 'water and leisure boat' is distributed in the wing portions provided on both sides of the bow and bow, when the passenger sits on the foot pedestal, the vertical tail wing can not be restored .
  • the occupant in order to propel the boat, the occupant must not only press the foot pedestal downward but also to raise and lower the foot pedestal.
  • the footrest of the 'water leisure boat' is drafted together with the body of the passenger, so that a substantial part of the passenger's body is immersed in the water before the boat is propelled, And the propulsion resistance of the boat is increased.
  • Korean Patent Registration No. 0759593 discloses a 'water sports equipment' capable of floating on the water regardless of whether the occupant is exercising or not.
  • the afore-mentioned water sports equipment installed an air tube on the vessel to secure its own buoyancy.
  • the above-mentioned 'water sports equipment' discloses a propulsion system in which a passenger presses a coil spring to operate a rear foil in order to improve the propulsion system of the hydrofoil vessel.
  • the 'water lapel mechanism' is a structure in which the rear foil linked by the foot plate provided on the upper part of the foot frame rotates and reciprocates and is driven.
  • the driving force generated by the reciprocating rotation of the rear foil is small, There was insufficient problem.
  • a ship comprising a hull formed to support a load of a passenger at an upper portion of a rear end thereof, the hull being a load applied to the hull, A downward moment about the predetermined reference portion of the hull is formed by the downward pressing force of the passenger, and the lower moment is formed by removing the downward pressing force and the buoyancy of the hull by the buoyant force, And a fin means provided to be located in the water at the rear end of the hull around the predetermined reference portion of the hull when the downward moment or the upward moment is generated, And is configured to push forward to obtain forward thrust.
  • the hull is provided with means capable of attachment or detachment of the auxiliary buoyant body so as to be capable of varying the height of the buoyant center.
  • the equilibrium state may be a state of supporting and holding the occupant above the water surface.
  • the fin means may be located in the water at the end of the hull.
  • the fin means includes: a tail pin that is rotatably installed on the side of the hull; And an energy storing means for storing energy of a fluid pressure acting on the tail pin which is rotated in the water at the time of forming a downward or upward moment and for providing the stored energy to the tail pin as a restoring force when the tail pin is reversely turned Means may be included.
  • the hull may be formed in a multi-line shape in which at least two or more of the hulls are arranged in a row-by-row arrangement on the basis of a propulsion direction.
  • a handle capable of being grasped by an occupant may be further provided on an upper side of the hull.
  • the hull comprises: a body portion formed by extending a plurality of bodies extending along a propelling direction in a row-wise arrangement and supporting a load of a passenger; And a bow portion connected to the front end side of the main body portion via a main frame and serving as a steering means.
  • the bow includes a keel, which is axially coupled to the front end side of the main frame in a planar rotatable manner with respect to the water surface, and which controls the propulsion of the hull, and the main frame includes a steering shaft; A steering handle provided on an upper portion of the steering shaft so as to be grasped by an occupant; And a trigger arm provided at a lower portion of the steering shaft to transmit a turning force to the bow portion via a wire.
  • the steering handle is controlled to be turned so that the bow portion is steered as the direction of the keel is changed Lt; / RTI >
  • the keel may be provided with a rearwardly extending rudder.
  • the plurality of bodies are fixedly connected to each other through at least one center frame so as to be mutually symmetrical.
  • the fin means comprises: a tail pin axially coupled in a rotatable manner in a transverse manner across the trailing end of the plurality of bodies; And an energy storing means for storing energy of a fluid pressure acting on the tail pin which is rotated in the water at the time of forming a downward or upward moment and for providing the stored energy to the tail pin as a restoring force when the tail pin is reversely turned Means may be included.
  • each of the main bodies includes an axle mount provided at a rear end
  • the tail pin includes a torsion spring installed at both ends, and an axle provided at an end of each torsion spring, As each axle is coupled to each axle mount, the tail pin is axially coupled to the end of the plurality of bodies, and the torsion spring can act as the energy storage means.
  • the tail pin further includes a pin end extending rearward.
  • the present invention as described above is advantageous in that propulsion force can be generated in the hull by only the downward pressing force of the passenger.
  • the hull since the hull has its own buoyancy, the occupant can maintain the floating state on the water surface without performing the propulsion motion, so that there is an advantage that the occupant can take a rest while aboard the hull during operation.
  • the posture stability and running characteristics of the hull can be controlled.
  • the occupant's body may not get wet due to the support and maintenance of the occupant on the surface of the water even during the propulsion of the ship, so that the vehicle can be comfortably driven, There is an advantage that it does not occur.
  • the fin means is provided in the rear end water of the hull, the efficiency of generating the propulsion force by the fin means can be increased.
  • the energy storage means of the fin means stores the fluid pressure energy acting on the tail pin, or provides the stored energy to the tail pin as a restoring force, thereby assisting the turning motion of the tail pin, thereby enhancing the propulsion efficiency.
  • At least two hulls are arranged in the form of a multi-coaxial line connected with a row of the hulls in the direction of the propulsion direction, so that the rolling phenomenon caused by the wave or the movement of the passenger can be minimized and the stable posture can be maintained have.
  • a handle capable of grasping by a passenger is provided on the upper side of the hull so that the passenger can ride on the hull in a stable posture.
  • the hull is composed of a main body composed of a plurality of main bodies and a fore part connected to the front end side of the main body to minimize the rolling phenomenon and the pitching phenomenon caused by the disturbance force such as waves or the movement of the passenger, .
  • the plurality of main bodies are symmetrically maintained through the upper and lower center frames, and the pedestal portion is formed on the upper center frame, thereby facilitating boarding of the passenger.
  • the fin means is formed in a crossing shape across the rear end portions of the plurality of main bodies, the plurality of main bodies are mutually coupled and the driving force generating efficiency can be enhanced.
  • the torsion spring provided on the tail pin of the fin means assists the turning motion of the tail pin, thereby increasing the propulsion efficiency.
  • the maneuvering force of the ship can be efficiently converted, thereby enabling remote operation.
  • FIGs. 1A and 1B are perspective views of a ship according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of a ship according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a rear view of a ship according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line a'-a 'of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line b'-b 'of FIG. 2;
  • FIG. 6 is a view for explaining the propulsion principle of a ship according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view showing an operating state of a fins means of a ship according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a sectional shape of a tail pin of a ship according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view showing a radius of movement varying according to a cross-sectional shape of a tail pin of a ship according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a multi-track shape of a ship according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a view for explaining the downward and upward moment of a ship according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a ship according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view of a ship according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a side view of a ship according to a second embodiment of the present invention.
  • 15 is an exploded perspective view of a ship according to a second embodiment of the present invention.
  • 16 is a view for explaining a propulsion principle of a ship according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a sectional view taken along the line a-a 'in Fig.
  • Fig. 18 is a three-dimensional sectional view taken along line b-b of Fig. 13;
  • FIG. 19 is an exploded perspective view showing a coupling relationship between a bow of a ship and a main frame according to a second embodiment of the present invention.
  • 20 is an exploded perspective view showing a coupling relationship between the main body of the ship and the tail pin according to the second embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
  • the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • the ship according to the embodiment of the present invention can maintain the floating state on the water surface even if the occupant does not perform the propulsion motion due to the buoyancy of the hull itself and is configured to be able to operate with the propulsion force of the ship using the downward pressing force of the occupant It is a ship.
  • the ship according to the first embodiment of the present invention comprises a hull 10 and dorsal means 20, 30.
  • the hull 10 has its own buoyant force and can maintain a suspended state on the water surface and is formed to support the load of a passenger at an upper portion of the rear end based on a propelling direction.
  • the upper portion of the rear side of the hull 10 may have a boarding portion 13 on which a passenger can ride.
  • a handle 50 capable of being grasped by an occupant is mounted on an upper end of the handle frame 51 so that a passenger boarded on the boarding portion 13 can safely ride on the upper portion of the hull 10, .
  • the shape of the hull 10 may be formed such that the width thereof increases from the front end side toward the rear end side with respect to the side surface.
  • the shape of the hull 10 may be formed in a streamlined shape having a sharp front end with respect to a plane as shown in Fig. 4 showing the a'-a '' cross section in Fig.
  • the shape of the hull 10 is substantially U-shaped with respect to the front as shown in Fig. 5 showing the cross-section b'-b '' of Fig. 2, May be formed to be narrow.
  • the inside of the hull 10 may be hollow.
  • the hull 10 may be formed so as to have hollow interior and be filled with a foaming resin so as to obtain sufficient strength.
  • a portion 11a of the hull 10 may be provided with means 11a for mounting or removing the auxiliary buoyant body 11 and the means 11a may be provided on the auxiliary buoyant body 11,
  • a coupling means 11b may be provided so as to be mountable or detachable.
  • a mounting groove 11a is provided on a side surface and a rear end side of the hull 10, and a mounting projection 11b is provided on a coupling surface of the auxiliary buoyant body 11 .
  • the auxiliary buoyant body 11 is pushed toward the rear end side of the hull 10 in a state in which the auxiliary buoyant body 11 is in close contact with the side surface and the rear end side of the hull 10,
  • the projection 11b can be engaged.
  • the height of the center of the buoyant force can be varied according to the load change of the occupant and the purpose of use of the ship through attachment or detachment of the auxiliary buoyant body 11.
  • various known coupling means can be applied to the coupling of the auxiliary buoyant body 11 and the hull 10, and the shape of the auxiliary buoyant body 11 can be variously modified.
  • the hull 10 has an equilibrium state for supporting and holding the passenger on the water surface by the load of the passenger applied to the boarding portion 13, the weight of the hull 10 and the buoyancy of the hull 10.
  • a downward moment about the predetermined reference portion of the hull 10 is formed by the downward pressing force of the passenger.
  • an upward moment about the predetermined reference portion of the hull 10 is formed by the removal of the downward pressing force and the increased buoyancy of the hull 10.
  • the downward pressing force of the occupant can act as a muscle force in which the occupant rolls his or her foot downward.
  • the rear end side of the hull 10 is rotated clockwise about the predetermined reference portion P of the hull 10, .
  • buoyancy B, ⁇ : specific weight of fluid, V: volume of object in fluid
  • the rear end side of the hull 10 is rotated counterclockwise about the predetermined reference portion P of the hull 10 so that the rear end side of the hull 10 is raised.
  • the upward moment or the upward moment about the predetermined reference portion of the hull 10 is formed by the load of the occupant, the weight of the hull 10 and the buoyancy of the hull 10, Is lowered or raised.
  • At least two or more of the hulls 10 may be arranged in the form of a multi-bundle connected in a row-by-row arrangement based on the propulsion direction.
  • a pair of hulls 10 may be formed integrally with each other by connecting the upper side of the front end and the upper end of the rear end.
  • the rolling phenomenon and the pitching phenomenon caused by the disturbance force such as waves or the movement of the passenger can be minimized and the stable posture can be maintained.
  • the fin means 20 and 30 push the fluid surrounding the hull 10 backward when the downward moment or the upward moment of the hull 10 occurs and the hull 10 can obtain a forward thrust Let's do it.
  • the fin means 20 and 30 are positioned to be located at the rear end of the hull 10 and include a tail pin 20 and an energy storage means 30.
  • the tail pin 20 is formed to have a substantially streamlined cross-section as shown in FIG. 8 or 9.
  • a pin end 21 made of a soft material may be provided at a rear end of the tail pin 20.
  • the tail pin 20 is formed to have a substantially streamlined cross-section, and the tail pin 20 may be curved convexly on the top surface and curved concavely on the bottom surface.
  • the tail pin 20 formed as shown in Figure 8 generates a lift L by the fluid flowing along the outer peripheral surface of the tail pin 20 when the ship 10 advances, The position is raised so that the occupant is in a state suitable for applying the downward pressing force.
  • the lifting force generated by the tail pin 20 in addition to the self buoyancy of the hull 10 becomes greater as the forward speed of the hull 10 is increased.
  • the tail pin 20 is provided with a rotary shaft 22 provided at one central portion thereof via a rotary connection portion 40 provided at the rear end side of the hull 10 And is rotatable with reference to the rotary shaft (23 in Fig. 7).
  • the tail pin 20 is limited in its rotation range by the gas spring cylinder 30 rotatably connected to the upper side of the tail pin 20 and the rear end side of the hull 10, respectively.
  • the gas spring cylinder 30 is hingedly connected to the tail pin connecting portion 32 provided at the upper portion of the tail pin 20 and the hull connecting portion 41 provided at the rear end side of the hull 10, respectively.
  • the tail pin 20 can be rotated within a range in which the rod 31 of the gas spring cylinder 30 is elastically compressed or elongated.
  • the gas spring cylinder 30 functions as energy storage means 30, in addition to restricting the turning range of the tail pin 20.
  • the gas spring cylinder 30 stores the energy of the fluid pressure acting on the tail pin 20 which is rotated in the water when the downward or upward moment of the hull 10 is formed, and the tail pin 20 The tail pin 20 provides the stored energy as a restoring force.
  • the gas spring cylinder 30 is restored to the initial state c1 when the hull 10 is switched to the upward movement and provides the stored energy to the tail pin 20 as a restoring force.
  • the tail pin 20 pushes the fluid below the hull 10 so that the hull 10 obtains a forward thrust.
  • the gas spring cylinder 30 is configured such that when the hull 10 is lifted up, the rod 31 is stretched (stretched) from the initial state c1 due to the resistance of the fluid above the tail pin 20 c3) to store the energy of the fluid pressure.
  • the tail pin 20 pushes the fluid on the upper side, so that the hull 10 obtains the forward thrust.
  • the repulsive force generated by the tail pin 20 pushing the fluid in accordance with the descending movement and the upward movement of the rear end side of the hull 10 and the repulsive force generated by the tail pin 20 The hull 10 obtains a forward thrust force.
  • the gas spring cylinder 30 may be variously modified by various elastic energy storage means, such as a general coil spring means, performing a similar function.
  • the process of propelling the ship alternates between the descending state (d1, d2) and the ascending state (u1) starting from the equilibrium state (s1).
  • the equilibrium state (s1) as shown in FIG. 6 supports the occupant on the water surface by the load of the occupant applied to the hull 10, the weight of the hull 10 and the buoyancy of the hull 10, .
  • the tail pin 20 rotates in the counterclockwise direction (R1) while the fluid at the lower side is moved rearward (R1) in the counterclockwise direction during the progress from the equilibrium state (s1) to the falling state (d1) So that the hull 10 obtains the propulsive force.
  • gas spring cylinder 30 connected to the tail pin 20 and the hull 10 is compressed to store energy of fluid pressure.
  • the hull 10 is more immersed in water than the equilibrium state (s1), and the buoyancy is increased.
  • the tail pin 20 rotates in the clockwise direction (R2) while the fluid at the upper side is moved backward in the clockwise direction (d2) Pushing it so that the hull 10 obtains propulsive force.
  • the gas spring cylinder 30 provides restoring force to return the tail pin 20 to its initial state at the time when the gas spring cylinder 30 is switched from the lowered state d1 to the raised state u1 to obtain additional thrust .
  • the occupant applies the downward pressing force to the rear end side of the hull 10 to maximize the elevation of the hull 10 in the crooked posture, 10 is lowered to the lowered state d2 again.
  • the tail pin 20 rotates in the counterclockwise direction (R3) and moves the fluid on the lower side to the rear side (d2) from the rising state (u1) to the falling state (d2) So that the hull 10 obtains the propulsive force.
  • the hull 10 gains propulsion and moves forward.
  • the occupant can control the propelling speed of the hull 10 by adjusting the intensity and the frequency of the pushing motion of the foot using the weight, that is, the downward pressing force.
  • a separate steering device may be provided on the front end side or the rear end side of the hull 10 to change the direction of the hull 10 more finely.
  • the tail pin 20 provided at the rear of the hull 10 can obtain various propulsion characteristics by changing its shape and size.
  • the propulsion characteristics of the ship can be variously adjusted according to the change of the pressure intensity and frequency of the occupant, the change of the assistant buoyancy by the auxiliary buoyant body, and the change of the shape of the tail pin 20.
  • a ship according to a second embodiment of the present invention includes a main body portion 160 connected to a main frame 130, a hull 110, 160 including a main body portion 160, (170).
  • the body portion 160 and the bow portion 110 are connected to each other via the main frame 130 and the body portion 160 composed of the plurality of bodies 160a is connected to the upper and lower center frames 151 and 152 Lt; / RTI >
  • the fin unit 170 is pivotally coupled to the rear end of the main body 160.
  • the hulls 110 and 160 constituted by the body portion 160 and the bow portion 110 will be described.
  • the main body 160 has a plurality of main bodies 160a extending in the direction of the propelling direction, connected to the main body 160 in a row arrangement, supporting the load of the occupant, and has floating buoyancy.
  • the plurality of main bodies 160a are fixedly connected to each other via at least one center frame 151 and 152 to be mutually symmetrical.
  • the pair of main bodies 160a includes an upper center frame 151 and a lower lower center frame 152 assembled at the upper and lower portions of the pair of main bodies 160a .
  • the plurality of main bodies 160a are formed in a substantially 'Y' -shaped multihull structure that widens toward the rear end side, and a main restoring force is applied to the drafted stern portion (S 'in FIG. 17) .
  • each main body 160a is formed so that the shape of the cross-section (water line surface) that is drafted becomes streamlined.
  • the resistance of the fluid generated during the forward movement of the main body 160 can be minimized, and the generation of the fluid during the up-down movement can be prevented, so that the resistance against the up-and-down movement of the main body 160 can be minimized.
  • the upper center frame 151 may further include a boarding portion 153 for boarding the passenger.
  • the boarding portion 153 includes a cleat pedal having a function of fixing the shoe can do.
  • Each of the main bodies 160a may be hollow.
  • each of the main bodies 160a may be formed so as to have hollow hollows therein, and to be filled with a foaming resin therein, so that sufficient strength can be obtained.
  • the main body 160a may be provided with a means capable of attaching or detaching an auxiliary buoyant body.
  • the height of the center of the buoyant force can be varied according to the load change of the occupant and the purpose of use of the ship through the attachment or detachment of the auxiliary buoyant body.
  • the means for attaching or detaching the auxiliary buoyant body includes a pair of coupling means, for example, a plurality of mounting grooves and a plurality of mounting protrusions corresponding thereto, each of which comprises an arm coupling means and a male coupling means, And the body 160a, respectively.
  • various known coupling means can be applied to the coupling of the auxiliary buoyant body and the hull, and the shape of the auxiliary buoyant body can be variously modified.
  • the main body 160 may include a means capable of attaching or detaching an auxiliary buoyant body.
  • the buoyancy of the hull can be increased or decreased through attachment or detachment of the auxiliary buoyant body,
  • the height of the center of buoyancy can be varied according to the purpose.
  • Each of the main bodies 160a is provided at its rear end with an axle mount 161 for shaft coupling with the fin means 170.
  • the forward portion 110 is connected to the front end side of the main body portion 160 via the main frame 130 and functions as a steering means.
  • the forehead 110 has its own buoyancy and can be maintained floating on the water surface and is axially coupled to the front end side of the main frame 130 in a planar rotatable manner with respect to the water surface.
  • a head tube 131 is formed on a front end side of the main frame 130 and a king pin 121 provided on a fixed disk 122 fixed on an upper surface of the forefront portion 110 is connected to the head And can be rotatably and axially coupled to the tube 131.
  • a keel 111 for controlling the course of the hulls 110 and 160 is formed on a lower surface of the bow portion 110 and a rudder 112 is provided at the rear of the keel 111 Respectively.
  • the main frame 130 is provided with a steering device 140 for connecting the main body part 160 and the fore end part 110 and controlling the rotation of the fore end part 110.
  • the steering apparatus 140 includes a steering shaft 143, a steering handle 141, a wire (i), and a trigger arm 145.
  • the steering shaft 143 is rotatably and axially coupled to a steering tube 132 formed on the main frame 130.
  • the steering shaft 141 is coupled to the steering shaft 143 so that the occupant can grasp the steering shaft 143, And is fixedly coupled to the upper portion via a handle stem 142.
  • the steering shaft 143 is fixedly coupled to a control bar 144 provided with a plurality of trigger arms 145 and a wire i connected to the plurality of trigger arms 145 is connected to the fore end 110, As shown in Fig.
  • FIG. 19 it may be fixed to a ring 113 provided on both side rear portions of the bow portion 110.
  • the flow of the fluid is switched by the keel 111 and the rudder 112 formed on the lower surface of the bow 110 as the bow 110 is turned and the bow 110 performs the steering function.
  • the direction switching structure of the second embodiment is a multi-pivot structure in which the king pin 121 and the steering shaft 143, in which the forward portion 110 is rotated, are divided.
  • the bow portion 110 can be rotated in a planar manner with respect to the water surface.
  • the forward portion of the main body portion 160 is steered by the forward portion 110 connected to the main frame 130 via the main frame 130, the forward portion of the forward portion 110 moves in the direction of the main body portion 160, The magnitude of the force to be aligned in a line becomes larger. Therefore, the straightness of the ship can be maintained by simply operating the ship.
  • the hulls 110 and 160 including the main body portion 160 and the fore end portion 110 connected to the front end side of the main body portion 160 through the main frame 130 are disposed in the passenger compartment 153 And an equilibrium state M1 in which the occupant is supported and held on the water surface by the weight of the hulls 110 and 160 and the buoyancy of the hulls 110 and 160.
  • a downward moment about the fore end 110 is formed by the downward pressing force of the occupant and the downward pushing force is removed by the buoyant force of the main body 160
  • An upward moment about the forefront portion 110 is formed.
  • the downward pressing force of the occupant can be generated by the muscular force that the occupant rolls his or her foot downward.
  • the dorsal fin 170 pushes the fluid surrounding the main body part 160 backward when the downward moment or the upward moment of the main body part 160 is generated so that the hull 110, .
  • the fin means 170 is located in the water of the rear end of the hulls 110 and 160 and includes a tail pin 171 and an energy storage means 174.
  • the tail pin 171 is formed to have a substantially streamlined shape in section, and a pin end 173 made of a soft material may be provided at the rear end of the tail pin 171 .
  • the tail pin 171 is axially coupled in a rotatable manner in a shape transverse to the rear end of the plurality of main bodies 160a.
  • the tail pin 171 includes a torsion spring 174 installed at both ends thereof, and an axle 172a provided at the end of each torsion spring 174, .
  • the torsion spring 174 is embedded in the tail pin 171 while being positioned inside a cylindrical cylinder 172b inserted into both ends of the tail pin 171.
  • an axle mount 161 is provided at the rear end of the main body 160a, and the torsion spring 174 is embedded in the tail pin 171,
  • the axle 172a coupled to the end of the axle mount 161 is axially coupled.
  • the cylindrical cylinder 172b is coupled to one side of the axle 172a to surround the outside of the torsion spring 174.
  • the axle 172a of the tail pin 171 is coupled to each axle mount 161 of the body portion 160 so that the tail pin 171 is axially coupled to the rear end of the plurality of bodies 160a .
  • the tail pin 171 is limited in its rotation range by the torsion spring 174. That is, the tail pin 171 can be rotated within the elasticity of the torsion spring 174.
  • the torsion spring 174 functions as an energy storage means 174 in addition to the rotation range limitation of the tail pin 171.
  • the torsion spring 174 stores the energy of the fluid pressure acting on the tail pin 171 which is rotated in the water when the downward or upward moment of the main body 160 is formed.
  • the torsion spring 174 may be twisted in proportion to the rotation angle of the tail pin 171 rotated by the resistance force of the fluid below the tail pin 171 in the downward movement of the body portion 160 And stores the energy of the fluid pressure as the stress is generated.
  • the torsion spring 174 is restored to an initial state when the main body 160 is switched to the upward movement, and provides the stored energy to the tail pin 171 as a restoring force.
  • the tail pin 171 pushes down the fluid on the lower side so that the hulls 110 and 160 can obtain forward thrust.
  • the torsion spring 174 may be rotated about the rotation angle of the tail pin 171 rotated by the resistance force of the fluid above the tail pin 171 when the hulls 110, And stores energy of fluid pressure as proportional torsional stress occurs.
  • the hulls 110 and 160 are restored upon switching to the downward movement, and provide the stored energy to the tail pin 171 as a restoring force.
  • the tail pin 171 pushes the fluid on the upper side so that the hulls 110 and 160 obtain forward driving force.
  • the repulsive force of the tail pin 171 due to the pushing of the fluid and the elasticity of the tail pin 171 by the torsion spring 174 are changed according to the downward movement and the upward movement of the main body 160, The hulls 110 and 160 obtain forward thrust force.
  • the process of propelling the ship is alternately started from the equilibrium state (M1) and alternately between the downward state (M2, M4) and the ascending state (M3).
  • the equilibrium state as shown by 'M1' in FIG. 16 is determined by the load of the occupant applied to the hulls 110 and 160, the weight of the hulls 110 and 160 and the buoyancy of the hulls 110 and 160, Supporting and holding it up.
  • the tail pin 171 rotates in the counterclockwise direction while pushing the fluid in the lower side backward so that the hulls 110 and 160 are driven by the propulsive force .
  • the torsion spring 174 incorporated in the tail pin 171 generates a torsional stress to store energy of the fluid pressure.
  • the tail pin 171 rotates in the clockwise direction while pushing the fluid at the upper side to the rear so that the hulls 110 and 160 can transmit the propulsive force .
  • the torsion spring 174 provides a restoring force to return the tail pin 171 to its initial state at the time when the torsion spring 174 is switched from the lowered state M2 to the raised state M3 so as to obtain additional thrust.
  • the passenger pushes the body portion 160 up to the maximum extent and applies a downward pressing force to the body portion 160 to cause the body portion 160 to move upward as shown by 'M4' So as to be in the lowered state (M4).
  • the hulls (110, 160) gain propulsion and move forward.
  • the occupant can control the propelling speed of the hulls 110 and 160 by adjusting the intensity and the frequency of the downward pressing force, that is, the pushing motion of the foot using the weight.
  • the tail pin 171 provided at the rear of the hulls 110 and 160 can obtain various propulsion characteristics by changing the shape and size.

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Abstract

본 발명은 선박에 관한 것으로, 추진 방향을 기준으로, 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 선체를 포함하며, 상기 선체에 가해지는 탑승자의 하중과 선체의 자중 및 선체의 부력에 의해 탑승자를 지지 및 유지하는 평형 상태를 가지되, 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고, 상기 하방 가압력의 제거와 선체의 증강된 부력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성되며, 상기 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시, 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 선체의 후단 측 수중에 위치하도록 구비된 지느러미 수단이 선체를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어내어 전방으로의 추진력을 얻도록 구성된다.

Description

선박
본 발명은 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선체에 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력과 선체의 증강된 부력에 의해 선체에 구비된 지느러미 수단이 상하 왕복운동하여 추진력을 얻을 수 있는 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 인력을 이용하여 추진력을 얻는 선박은 노를 사용하는 원형적인 방식의 선박, 패달링으로 수중의 스크류를 회전시켜 추진하는 수상자전거 등이 있다.
한편, 최근에는 펌퍼바이크(Pumpabike) 또는 아쿠아스키퍼(Aquaskipper)로 명명된 제품과 같이 선체에 고정된 수중익의 양력운동으로 추진하는 수중익 선박이 개시된 바 있다.
상기 수중익 선박은 탑승자가 전방포일(Front Foil)과 후방포일(Rear Foil)에 주기를 가지고 번갈아 체중을 이동함으로써 수중익에 추진력과 양력을 발생시키는 원리를 이용한다.
즉, 탑승자의 주기적인 가압운동을 통해 추진력을 발생하는 선박이다.
그러나, 상기 수중익 선박은 항상 추진력과 적절한 양력을 동시에 유지해야만 운항을 계속할 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 탑승자가 일시에 운동을 정지하거나 적절한 리듬 및 균형을 상실하였을 때 침몰하게 되고, 상기 선박이 다시 기능 할 수 있는 상태로 복귀하는 것이 불가능한 것이다.
한편, 대한민국 등록특허 제0997493호에는 자체 부력에 의하여 수면에서 부유할 수 있는 상태에서 사용자의 인력에 의해 추진력을 얻어 이동할 수 있는 '수상 레저 보트'에 대해 개시되어 있다.
상기 '수상 레저 보트'는, 상기 보트 상에서 탑승자의 무게중심을 상기 보트의 전후방향 또는 상하방향으로 이동시킴으로써 보트의 핀에 의해 추진력이 발생한다.
그러나, 상기 '수상 레저 보트'는 수직 꼬리 날개부 측에 구비된 발 받침대와 동떨어진 선수부에 주요부력이 분포하고 있기 때문에 탑승자의 무게중심을 하방이동시키기 위해 탑승자가 체중을 실어 발 받침대를 발로 구르더라도 상기 수직 꼬리 날개부는 부력에 의한 상승 복원이 어려운 문제점이 있었다.
특히, 상기 '수상 레저 보트'의 고급형은 모든 부력이 선수부와 선수부의 양측에 구비된 날개부에 분포하기 때문에 탑승자가 상기 발 받침대를 발로 구를 경우 상기 수직 꼬리 날개부의 상승 복원이 사실상 불가능하게 된다.
즉, 보트의 추진을 위하여 탑승자는 상기 발 받침대를 하방 가압해야할 뿐만 아니라 상승 복원해야하기 때문에 근육의 피로감이 크다는 문제점이 있었다.
또한, 탑승자가 상기 '수상 레저 보트'에 탑승시 상기 '수상 레저 보트'의 발 받침대가 탑승자의 신체와 함께 흘수(draft)되기 때문에 보트의 추진 전에 탑승자 신체의 상당부분이 물에 잠기게 되어 탑승자의 거동이 불편하고 보트의 추진저항이 높아지는 문제점이 있었다.
한편, 대한민국 등록특허 제0759593호에는 탑승자의 운동 여부와 상관없이 수면 위에 부유할 수 있도록 한 '수상 레포츠기구'에 대해 개시되어 있다.
상기 수상 레포츠기구는 상기 수중익 선박의 단점을 보완하기 위해 선박에 공기튜브를 장착하여 자체부력을 확보하였다.
그러나, 상기 수상 레포츠기구는 공기튜브를 장착함으로써 기구의 중량이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 '수상 레포츠기구'는 선형(Hull form)이 복잡하게 형성됨에 따라 선체의 마찰저항 및 와류저항이 증가되어 추진효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 상기 '수상 레포츠기구'는 상기 수중익 선박의 추진시스템을 개선하기 위해 탑승자가 코일 스프링을 가압하여 후방포일을 작동하는 추진시스템에 대해 개시하였다.
그러나, 상기 '수상 레포츠기구'는 발판프레임의 상부에 구비된 발판에 의해 링크연결된 후방포일이 왕복 회동하여 추진하는 구조이지만, 상기 후방포일의 왕복 회동에 의해 발생되는 추진력이 작아 기구를 추진시키기에 충분하지 못한 문제점이 있었다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 선체에 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력과 선체의 증강된 부력에 의해 선체에 구비된 지느러미 수단이 상하 왕복운동하여 추진력을 얻을 수 있는 선박을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 선박은, 추진 방향을 기준으로, 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 선체를 포함하며, 상기 선체에 가해지는 탑승자의 하중과 선체의 자중 및 선체의 부력에 의해 탑승자를 지지 및 유지하는 평형 상태를 가지되, 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고, 상기 하방 가압력의 제거와 선체의 증강된 부력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성되며, 상기 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시, 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 선체의 후단 측 수중에 위치하도록 구비된 지느러미 수단이 선체를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어내어 전방으로의 추진력을 얻도록 구성된다.
바람직하게, 상기 선체는, 보조 부력체의 부착 또는 탈거가 가능한 수단을 구비하여, 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 평형 상태는, 상기 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태일 수 있다.
바람직하게, 상기 지느러미 수단은, 상기 선체의 최후단부 수중에 위치하도록 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 지느러미 수단은, 상기 선체 측에 회동 가능한 상태로 설치되는 테일핀; 및 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 선체는, 추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상이 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 선체의 상부 측에는 탑승자가 파지할 수 있는 핸들이 더욱 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 선체는, 추진 방향을 따라 연장 형성된 복수의 본체가 횡열배치로 연결되며 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 본체부; 및 상기 본체부의 전단 측에 메인프레임을 개재해서 연결되며 조타 수단으로 기능하는 선수부;를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 선수부는, 수면에 대해 평면회동 가능한 형태로 상기 메인프레임의 전단 측에 축 결합되며, 상기 선체의 침로 제어를 위한 용골;을 포함하여 구성되고, 상기 메인프레임은, 조향 축; 상기 조향 축의 상부에 탑승자가 파지할 수 있도록 구비된 조향 핸들; 및 와이어를 개재하여 상기 선수부에 회동력을 전달하도록 상기 조향 축의 하부에 구비된 트리거 암;을 포함하여 구성되며, 상기 조향 핸들을 회동 제어하여 상기 용골의 방향이 전환됨에 따라 상기 선수부가 조타 기능하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 용골에는 후방으로 연장된 러더;가 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 복수의 본체는 적어도 하나의 센터프레임을 개재해서 상호 대칭이 되도록 고정 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 지느러미 수단은, 상기 복수의 본체의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설되어 회동 가능한 형태로 축 결합된 테일핀; 및 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 각 본체는 최후단부에 구비된 액슬마운트를 포함하여 구성되고, 상기 테일핀은 양단부에 각각 내장되어 설치된 토션 스프링, 상기 각 토션 스프링의 단부에 구비된 액슬을 포함하여 구성되며, 상기 각 액슬이 상기 각 액슬마운트에 결합됨에 따라 상기 테일핀이 상기 복수의 본체의 최후단부에 축 결합되고, 상기 토션 스프링이 상기 에너지 저장 수단으로서 작용할 수 있다.
바람직하게, 상기 테일핀은 후방으로 연장되어 구비된 핀엔드;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 탑승자의 하방 가압력만으로 선체에 추진력을 발생시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 탑승자 하중, 선체의 자중, 선체의 증강된 부력에 의해 선체의 상하 왕복운동이 반복적으로 형성되므로, 탑승자의 운동량에 비해 추진력의 발생효율이 높다는 이점이 있다.
또한, 선체에 자체적인 부력이 있어 탑승자가 추진운동을 하지 않아도 수면에 부유상태를 유지할 수 있으므로, 운항 중 선체에 탑승한 상태에서 휴식을 취할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 선체의 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있으므로 선체의 자세 안정성과 주행 특성을 조절할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 탑승자가 추진운동을 하지 않는 평형 상태에서는 물론 선박의 추진 시에도 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하여 탑승자의 신체가 물이 젖지 않을 수 있으므로 쾌적한 주행이 가능함은 물론 탑승자의 신체에 의한 유체저항이 발생하지 않는다는 이점이 있다.
또한, 지느러미 수단이 선체의 최후단부 수중에 위치하도록 구비됨에 따라 상기 지느러미 수단에 의한 추진력 발생 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 지느러미 수단의 에너지 저장 수단이 테일핀에 작용하는 유체압 에너지를 저장하거나 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하여 상기 테일핀의 회동운동을 보조하여 추진효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상의 선체가 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성되어 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상을 최소화하여 안정된 자세를 유지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 선체의 상부 측에 탑승자가 파지할 수 있는 핸들이 구비되어 탑승자가 안정적인 자세로 선체에 탑승하여 주행할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 선체가 복수의 본체로 구성된 본체부 및 상기 본체부의 전단 측에 연결된 선수부로 구성되어 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상을 최소화하여 안정된 자세를 유지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 선수부와 본체부가 메인프레임으로 연결되되, 상기 메인프레임에 구비된 조향 축과 상기 메인프레임의 전단 측에 축 결합된 선수부가 와이어를 통해 연동하므로 선수부가 조타에 적합한 회전각을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
또한, 선수부에 형성된 용골과 상기 용골에서 후방으로 연장되도록 구비된 러더에 의해 조타 성능이 우수한 이점이 있다.
또한, 상기 선수부에 대한 별다른 조작이 없을 시 상기 용골과 러더에 의해 선박의 직진 운항이 유도될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 복수의 본체는 상측 및 하측 센터프레임을 통해 상호 대칭 상태가 유지되고, 상기 상측 센터프레임 상에 발판부를 형성하여 탑승자의 탑승이 용이해지는 이점이 있다.
또한, 상기 지느러미 수단이 복수의 본체의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설됨에 따라 상기 복수의 본체가 상호 결합됨은 물론 추진력 발생 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 지느러미 수단의 테일핀에 구비된 토션 스프링이 상기 테일핀의 회동운동을 보조하여 추진효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 테일핀의 후방으로 연장되어 구비된 핀엔드에 의해 추진력이 향상되는 이점이 있다.
또한, 인체공학적인 측면에서 신체의 큰 근육을 활용하는 추진 방법으로서, 탑승자가 하방 가압력만 제공하면 선체의 부력에 의해 자동으로 상승하는 상호작용이 발생되므로 한 번의 가압행정만으로 2회의 추진운동을 일으킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 한 번의 가압행정만으로 2회의 추진운동을 일으킬 수 있게 되므로 근육의 피로감이 적고 추진력이 높은 이점이 있다.
또한, 수중에 잠긴 선체가 유체의 마찰을 최소화하도록 형성되므로 추진력이 높은 이점이 있다.
또한, 동력의 전달단계를 최소화하여 인력을 이용한 선박의 추진력 전환이 효율적으로 이뤄지므로 원거리 운항이 가능한 이점이 있다.
또한, 인명구조나 구명기구와 같은 특수목적에서 어로활동에 이르기까지 다양한 방면에서 활용이 가능하다는 이점이 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 측면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 배면도.
도 4는 도 2의 a'-a" 단면도.
도 5는 도 2의 b'-b" 단면도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 추진 원리를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 지느러미 수단의 작동상태를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 테일핀의 단면 형상 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 테일핀의 단면 형태에 따라 변화하는 운동반경을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 다동선 형태를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 하방 및 상방 모멘트를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 사시도.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 평면도.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 측면도.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 분해 사시도.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 추진 원리를 설명하는 도면.
도 17은 도 14의 a-a' 단면도.
도 18은 도 13의 b-b의 입체단면도.
도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 선수부와 메인프레임의 결합관계를 도시한 분해사시도.
도 20은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 본체와 테일핀 간의 결합관계를 도시한 분해사시도.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 선박은, 선체가 자체적인 부력이 있어 탑승자가 추진운동을 하지 않아도 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 탑승자의 하방 가압력을 이용하여 선박의 추진력을 얻어 운항할 수 있도록 구성된 선박이다.
<제1실시예>
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 선박은 선체(10)와 지느러미 수단(20, 30)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 선체(10)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 선체(10)는 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있고, 추진 방향을 기준으로 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된다.
예를 들어, 상기 선체(10)의 후단 측 상부에는 탑승자가 탑승할 수 있는 탑승부(13)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 선체(10)의 전단 측 상부에는 상기 탑승부(13)에 탑승한 탑승자가 안전하게 탑승하여 주행할 수 있도록, 탑승자가 파지할 수 있는 핸들(50)이 핸들프레임(51)의 단부에 구비될 수 있다.
상기 선체(10)의 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이, 측면을 기준으로 전단 측에서 후단 측을 향할수록 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다.
상기 선체(10)의 형상은, 도 2의 a'-a''단면을 도시한 도 4에 도시된 바와 같이, 평면을 기준으로 전단 측이 뾰족한 유선형 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 선체(10)의 전진 운항 시 발생되는 유체의 저항을 최소화하여 동일한 추진력의 제공시에도 추진 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 선체(10)의 형상은, 도 2의 b'-b''단면을 도시한 도 5에 도시된 바와 같이, 정면을 기준으로 대략 "U"자형으로 형성되되, 상단부에서 하단부를 향할수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.
따라서, 선체(10)의 상하운동 시 유체의 파동발생을 방지하여 선체(10)의 상하운동에 대한 저항을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 선체(10)는 내부가 빈 중공형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 선체(10)는 내부가 빈 중공형으로 형성되되, 내부에 발포수지가 충진되도록 구성되어, 충분한 강도를 얻을 수 있도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 선체(10)의 일부에는 보조 부력체(도 1a 및 도 1b의 11)의 장착 또는 탈거가 가능한 수단(11a)이 구비될 수 있고 상기 보조 부력체(11)에는 상기 수단(11a)에 장착 또는 탈거가 가능하도록 결합수단(11b)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 선체(10)의 측면 및 후단 측에 장착홈(11a)이 구비되고, 상기 보조 부력체(11)의 결합면에는 장착돌기(11b)가 구비될 수 있다.
상기 보조 부력체(11)를 상기 선체(10)의 측면 및 후단 측에 결쳐 밀착시킨 상태에서, 상기 보조 부력체(11)를 선체(10)의 후단 측으로 밀어서 상기 장착홈(11a)과 상기 장착돌기(11b)가 결합될 수 있다.
또한, 그 반대 방향으로 밀면 상기 장착홈(11a)과 상기 장착돌기(11b)가 분리될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 보조 부력체(11)의 장착 또는 탈거를 통해서 탑승자의 하중변화와 선박의 사용목적에 맞게 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있다.
이외에도 다양한 공지의 결합 수단이 보조 부력체(11)와 선체(10)의 결합에 적용될 수 있으며, 보조 부력체(11)의 형상도 다양하게 변형 구성될 수 있다.
상기 선체(10)는 상기 탑승부(13)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(10)의 자중 및 선체(10)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 평형 상태를 가진다.
한편, 상기 선체(10)는 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성된다.
또한, 상기 하방 가압력의 제거와 선체(10)의 증강된 부력에 의해서 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성된다.
상기 탑승자의 하방 가압력은 상기 탑승자가 체중을 실어 하방으로 발을 구르는 근력으로 작용할 수 있다.
한편, 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트, 상방 모멘트와 관련하여 도 11를 참조하여 설명한다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 탑승자의 하중이 'W1', 선체(10)의 자중이 'W2'인 경우에, 선체(10)가 수중에 잠긴 체적이 'V1'이 되고, 부력은 'B1'이 되며, 부력 중심은 'C'가 되고, 화살표의 길이가 선체(10)에 작용하는 힘의 크기를 나타낸다.
이 상태에서, 탑승자가 'P1'위치에서 체중을 실어 발을 구름에 따라 하방 가압력을 가하면, 상기 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 하방 모멘트가 형성된다.
따라서, 선체(10)의 후단 측이 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 시계방향으로 회동되어, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 선체(10)의 후단 측이 하강하게 된다.
도 4의 (b)와 같은 상태에서는, 탑승자의 하중(W1)과 선체(10)의 자중(W2)은 변함없지만 선체(10)가 수중에 잠긴 체적이 'V2'로 늘어나게 되어 부력이 'B2'로 증강하게 됨과 함께 부력 중심(C)이 선체(10)의 후단 측으로 이동하게 된다.
이러한 부력의 증강과 관련해서 하기의 [수학식 1]을 참조하여 이해될 수 있다.
[수학식 1]
B＝γV
(단, 부력:B, γ:유체의 비중량, V:유체 중 물체의 체적)
이 상태에서, 탑승자의 'P1'위치에 대한 하방 가압력이 제거되면, 상기 증강된 부력 'B2'에 의해서 상기 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 상방 모멘트가 형성된다.
따라서, 선체(10)의 후단 측이 선체(10)의 소정 기준부(P)를 중심으로 반시계방향으로 회동되어 선체(10)의 후단 측이 상승하게 된다.
상술한 바와 같이, 탑승자의 하중과 선체(10)의 자중 및 선체(10)의 부력의 상호 관계에 의해 상기 선체(10)의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트 또는 상방 모멘트가 형성되어 선체(10)의 후단 측이 하강 또는 상승하게 된다.
한편, 상기 선체(10)는 추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상이 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 선체(10)가 전단 상측과 후단 상측이 상호 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 한 쌍의 선체(10)가 상호 연결되어 형성되면, 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상을 최소화하여 안정된 자세를 유지할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 지느러미 수단(20, 30)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 지느러미 수단(20, 30)은 상기 선체(10)의 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시 선체(10)를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어냄에 따라 상기 선체(10)가 전방으로의 추진력을 얻을 수 있게 한다.
상기 지느러미 수단(20, 30)은 상기 선체(10)의 후단 측 수중에 위치하도록 구비되며, 테일핀(20)과 에너지 저장 수단(30)을 포함하여 구성된다.
상기 테일핀(20)은, 도 8 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 유선형이 되도록 형성된다.
그리고, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)의 후단에는 연질재질로 구성된 핀엔드(21)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 테일핀(20)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 유선형이 되도록 형성되되, 상면이 볼록하게 만곡되고 하면이 오목하게 만곡된 형상으로 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 형성된 테일핀(20)은, 선체(10)의 전진 시 테일핀(20)의 외주면을 따라 흐르는 유체에 의해 양력(L)이 발생하므로, 선체(10)의 후단 측 위치가 상승되어 탑승자가 하방 가압력을 가하기 적합한 상태가 된다.
선체(10)의 자체부력 이외에 상기 테일핀(20)에 의해 발생되는 양력은 선체(10)의 전진 속도가 높아질수록 더욱 커지게 된다.
도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 일측 중앙부에 구비된 회동축(22)이 상기 선체(10)의 후단 측에 구비된 회동연결부(40)를 개재해서 설치되어 회전축(도 7의 23)을 기준으로 회동가능하게 된다.
그리고, 상기 테일핀(20)은 테일핀(20)의 상측과 상기 선체(10)의 후단 측에 각각 회동가능하게 연결된 가스스프링실린더(30)에 의해 회동범위가 제한된다.
상기 가스스프링실린더(30)는 상기 테일핀(20)의 상부에 구비된 테일핀 연결부(32)와 선체(10)의 후단 측에 구비된 선체 연결부(41)에 각각 힌지연결된다.
따라서, 상기 가스스프링실린더(30)의 로드(31)가 탄성적으로 압축 또는 신장되는 범위 내에서 상기 테일핀(20)이 회동가능한 상태가 된다.
상기 가스스프링실린더(30)는 상기 테일핀(20)의 회동범위 제한 이외에, 에너지 저장 수단(30)으로서 기능한다.
즉, 상기 가스스프링실린더(30)는 상기 선체(10)의 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀(20)에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀(20)의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀(20)에 복원력으로 제공하는 것이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가스스프링실린더(30)는 선체(10)의 후단 측이 하강운동시 상기 테일핀(20)의 하측에 있는 유체의 저항력에 의해 로드(31)가 초기 상태(c1)보다 압축(c2)되어 유체압의 에너지를 저장한다.
그리고, 상기 가스스프링실린더(30)는 선체(10)가 상승운동으로 전환시 초기 상태(c1)로 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(20)에 복원력으로 제공한다.
이 경우, 상기 선체(10)의 후단 측의 하강운동 시 상기 테일핀(20)은 하측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(10)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.
또한, 예를 들어, 상기 가스스프링실린더(30)는 선체(10)가 상승운동시 상기 테일핀(20)의 상측에 있는 유체의 저항력에 의해 로드(31)가 초기 상태(c1)보다 신장(c3)되어 유체압의 에너지를 저장한다.
그리고, 선체(10)가 하강운동으로 전환시 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(20)에 복원력으로 제공한다.
이 경우, 상기 선체(10)의 후단 측의 상승운동 시 상기 테일핀(20)은 상측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(10)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.
상술한 바와 같이, 상기 선체(10)의 후단 측의 하강운동 및 상승운동에 따라 상기 테일핀(20)이 유체를 밀어냄에 따른 반발력과, 상기 가스스프링실린더(30)에 의한 테일핀(20)의 탄력적인 회동운동으로 상기 선체(10)가 전방추진력을 얻게 된다.
상기 가스스프링실린더(30)는 이와 유사한 기능을 수행하는 다양한 탄성적 에너지 저장 수단 - 예를 들어, 일반 코일 스프링 수단 등 - 으로 다양하게 변형 적용될 수 있다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 제1실시예의 선박이 추진하는 과정에 대하여 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 선박이 추진하는 과정은 평형 상태(s1)를 시작으로 하여 하강 상태(d1, d2)와 상승 상태(u1)가 번갈아 이뤄진다.
먼저, 도 6의 's1'과 같은 상기 평형 상태(s1)는 상기 선체(10)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(10)의 자중 및 선체(10)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태이다.
상기 평형 상태(s1)에서, 탑승자가 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동을 하여 선체(10)의 후단 측에 하방 가압력을 가하면, 도 6의 'd1'과 같이 선체(10)의 후단 측이 하강되어 하강 상태(d1)가 된다.
상기 평형 상태(s1)에서 상기 하강 상태(d1)로 진행되는 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 반시계 방향으로 회동(R1)함과 함께 하측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(10)가 추진력을 얻도록 한다.
또한, 테일핀(20)과 선체(10)에 연결된 가스스프링실린더(30)는 압축되어 유체압의 에너지를 저장하게 된다.
한편, 하강 상태에서는 평형 상태(s1)보다 선체(10)가 수중으로 더욱 잠기게 되어 부력이 증강된 상태가 된다.
다음으로, 상기 하강 상태(d1)에서, 탑승자가 가압운동을 멈춰 선체(10)의 후단 측에 가해지는 하방 가압력이 제거되면, 도 6의 'u1'과 같이, 선체(10)의 증강된 부력에 의해 상기 선체(10)의 후단 측이 상승하여 상승 상태(u1)가 된다.
상기 하강 상태(d1)에서 상기 상승 상태(u1)로 진행되는 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 시계 방향으로 회동(R2)함과 함께 상측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(10)가 추진력을 얻도록 한다.
또한, 상기 가스스프링실린더(30)는 상기 하강 상태(d1)에서 상기 상승 상태(u1)로 전환되는 시점에서 상기 테일핀(20)이 최초 상태로 원위치 되도록 복원력을 제공하여 추가적인 추진력을 얻도록 한다.
다음으로, 상기 상승 상태(u1)에서, 탑승자는 웅크린 자세로 선체(10)의 상승이 최대한 이뤄지게 하고, 다시 선체(10)의 후단 측에 하방 가압력을 가하여 도 6의 'd1'과 같이 선체(10)의 후단 측이 하강되어 다시 하강 상태(d2)가 된다.
상기 상승 상태(u1)에서 다시 하강 상태(d2)로 진행되는 동안에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(20)은 반시계 방향으로 회동(R3)함과 함께 하측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(10)가 추진력을 얻도록 한다.
상술한 바와 같이, 하강 상태(d1, d2)와 상승 상태(u1)를 반복함으로써 선체(10)가 추진력을 얻으며 전진하게 된다.
탑승자는 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동, 즉, 하방 가압력의 강도와 빈도를 조절함으로써 선체(10)의 추진속도를 조절할 수 있다.
한편, 별도의 조타장치를 선체(10)의 전단 측 또는 후단 측에 구비하여 선체(10)의 방향 전환을 보다 세밀하게 할 수도 있다.
한편, 선체(10)의 후미에 구비된 테일핀(20)은 형태와 크기를 변형함으로서 다양한 추진특성을 얻어낼 수 있다.
예를 들어, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 테일핀(20')의 단면 길이가 짧게 형성되면 응답성이 높고, 1회 추진시 상대적으로 적은 양의 유체를 밀어내므로 토크가 낮은 특징이 있다.
또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 테일핀(20'')의 단면 길이가 길게 형성되면 선체(10)의 상하운동에 응답하는 회동운동이 느려지고, 1회 추진시 상대적으로 많은 양의 유체(β')를 밀어내므로 토크가 높은 특징이 있다.
상술한 바와 같이, 탑승자의 가압강도와 빈도조절, 보조 부력체에 의한 부심의 변화, 테일핀(20)의 형상변화에 따라 선박의 추진특성을 다양하게 조절할 수 있다.
<제2실시예>
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 선박은, 메인프레임(130)으로 상호 연결된 선수부(110)와 본체부(160)를 포함하여 구성된 선체(110, 160) 및 지느러미 수단(170)을 포함하여 구성된다.
상기 본체부(160)와 선수부(110)는 메인프레임(130)을 개재해서 상호 연결되고, 복수의 본체(160a)로 구성된 상기 본체부(160)는 상측 및 하측 센터프레임(151, 152)에 의해 연결된다.
그리고, 상기 본체부(160)의 후단 측에는 상기 지느러미 수단(170)이 회동가능하게 축 결합된다.
먼저, 본체부(160)와 선수부(110)로 구성된 선체(110, 160)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 본체부(160)는 추진 방향을 따라 연장 형성된 복수의 본체(160a)가 횡열배치로 연결되고, 탑승자의 하중을 지지하도록 형성되며, 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있다.
상기 복수의 본체(160a)는 적어도 하나의 센터프레임(151, 152)을 개재해서 상호 대칭이 되도록 고정 연결된다.
예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 본체(160a)는 한 쌍의 본체(160a)의 상부와 하부에서 각각 조립되는 상측 센터프레임(151)과 하측 센터프레임(152)으로 고정된다.
상기 복수의 본체(160a)는 후단 측을 향할수록 넓게 벌어지는 대략 'Y'자 형태의 다동구조(Multihull structure)로 형성되어, 흘수(draft)된 선미부분(도 17의 S')에 주요 복원력이 분포된다.
각 본체(160a)의 형상은, 도 12 및 도 17에 도시된 바와 같이, 흘수된 단면(수선면) 형상이 유선형이 될 수 있도록 형성된다.
따라서, 본체부(160)의 전진 운항 시 발생되는 유체의 저항을 최소화하고, 상하운동 시 유체의 파동발생을 방지하여 본체부(160)의 상하운동에 대한 저항을 최소화할 수 있다.
또한, 파도와 같은 교란력 또는 탑승자의 움직임에 의해 발생하는 롤링현상과 피칭현상으로부터 안정되게 자세할 수 있다.
한편, 상기 상측 센터프레임(151)에는 탑승자가 탑승할 수 있도록 탑승부(153)가 더욱 형성될 수 있으며, 바람직하게, 상기 탑승부(153)는 신발을 고정하는 기능이 구비된 클릿페달을 구비할 수 있다.
한편, 각 본체(160a)는 내부가 빈 중공형으로 형성될 수 있다.
또는, 각 본체(160a)는 내부가 빈 중공형으로 형성되되, 내부에 발포수지가 충진되도록 구성되어, 충분한 강도를 얻을 수 있도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 각 본체(160a)에는 보조 부력체의 장착 또는 탈거가 가능한 수단이 구비될 수 있다.
따라서, 상기 보조 부력체의 장착 또는 탈거를 통해서 탑승자의 하중변화와 선박의 사용목적에 맞게 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있다.
상기 보조 부력체를 장착 또는 탈거를 위한 수단은, 암결합수단과 수결합수단으로 이뤄진 한 쌍의 결합수단 - 예를 들어, 다수의 장착홈과 이에 대응하는 다수의 장착돌기 등 - 이 상기 보조 부력체와 상기 본체(160a)에 각각 구비되도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 경우에도, 다양한 공지의 결합 수단이 보조 부력체와 선체의 결합에 적용될 수 있으며, 보조 부력체의 형상도 다양하게 변형 구성될 수 있다.
한편, 상기 본체부(160)는 보조 부력체의 부착 또는 탈거가 가능한 수단을 구비할 수 있으며, 보조 부력체의 부착 또는 탈거를 통해서 선체의 부력을 증감시킴에 따라 탑승자의 하중변화와 선박의 사용목적에 맞게 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있다.
한편, 상기 각 본체(160a)는 최후단부에는 상기 지느러미 수단(170)과 축 결합을 위한 액슬마운트(161)가 구비된다.
상기 선수부(110)는 상기 본체부(160)의 전단 측에 메인프레임(130)을 개재해서 연결되며 조타 수단으로 기능한다.
상기 선수부(110)는 자체적인 부력이 있어 수면에 부유상태를 유지할 수 있으며, 수면에 대해 평면회동 가능한 형태로 상기 메인프레임(130)의 전단 측에 축 결합된다.
예를 들어, 상기 메인프레임(130)의 전단 측에 헤드튜브(131)가 형성되고, 상기 선수부(110)의 상면에 고정된 고정디스크(122)의 상부에 구비된 킹핀(121)이 상기 헤드튜브(131)에 회동가능하게 축 결합될 수 있다.
한편, 상기 선수부(110)의 하면에는 선체(110, 160)의 침로(course) 제어를 위한 용골(111)이 형성되고, 상기 용골(keel, 111)의 후방에는 러더(rudder, 112)가 더욱 구비된다.
상기 메인프레임(130)은 상기 본체부(160)와 상기 선수부(110)를 연결하되, 상기 선수부(110)의 회동을 제어하기 위한 조타장치(140)가 구비된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 조타장치(140)는 조향 축(143), 조향 핸들(141), 와이어(i), 트리거 암(145)을 포함하여 구성된다.
상기 조향 축(143)은 상기 메인프레임(130)에 형성된 스티어링튜브(132)에 회전가능하게 축 결합되고, 상기 조향 핸들(141)은 탑승자가 파지하여 조향할 수 있도록 상기 조향 축(143)의 상부에 핸들스템(142)을 개재해서 고정결합된다.
상기 조향 축(143)의 하부에는 복수의 트리거 암(145)이 구비된 컨트롤바(144)에 고정결합되고, 상기 복수의 트리거 암(145)에 각각 연결된 와이어(i)가 상기 선수부(110)의 양측 후면부(113)에 고정된다.
예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 선수부(110)의 양측 후면부에 구비된 고리(113)에 고정될 수 있다.
따라서, 탑승자가 상기 조향 핸들(141)을 파지한 상태로 회동(도 13의 D)시키면, 상기 조향 축(143), 컨트롤바(144)가 함께 축 회전하게 된다.
상기 컨트롤바(144)가 축 회전함에 따라 상기 복수의 트리거 암(145)에 각각 연결된 와이어(i)가 상기 선수부(110)를 회동(도 13의 D')시키게 된다.
상기 선수부(110)가 회동함에 따라 상기 선수부(110)의 하면에 형성된 용골(111)과 러더(112)에 의해 유체의 흐름이 전환되어 상기 선수부(110)가 조타 기능을 수행하게 된다.
상술한 바와 같이, 제2실시예의 방향전환구조는 선수부(110)의 회동이 이뤄지는 킹핀(121)과 조향 축(143)이 분할된 멀티피벗 구조이다.
따라서, 상기 선수부(110)의 킹핀(121)과 조향 축(143) 간의 거리가 멀어지더라도 상기 선수부(110)의 회전은 수면에 대해 평면회동이 가능한 형태가 이뤄질 수 있게 된다.
한편, 상기 본체부(160)의 전단 측에 메인프레임(130)을 개재해서 연결된 선수부(110)에서 조타가 이뤄지므로 선박의 진행속도에 비례하여 선수부(110)의 방향이 본체부(160)와 일렬로 정렬되려는 힘의 크기가 커지게 된다. 따라서, 선박을 운항하는 것만으로도 선박의 직진성이 유지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본체부(160) 및 상기 본체부(160)의 전단 측에 메인프레임(130)을 개재해서 연결된 선수부(110)를 포함하여 구성된 선체(110, 160)는 상기 탑승부(153)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(110, 160)의 자중 및 선체(110, 160)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 평형 상태(M1)를 가진다.
한편, 상기 선체(110, 160)는 탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선수부(110)를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고, 또한, 상기 하방 가압력의 제거와 본체부(160)의 증강된 부력에 의해서 상기 선수부(110)를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성된다.
상기 탑승자의 하방 가압력은 상기 탑승자가 체중을 실어 하방으로 발을 구르는 근력으로 생성될 수 있다.
한편, 상기 선체(110, 160)의 하방 모멘트, 상방 모멘트의 발생 원리는 제1실시예의 선박과 동일 내지 유사하므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.
다음으로, 상기 지느러미 수단(170)에 대하여 설명하도록 한다.
상기 지느러미 수단(170)은 상기 본체부(160)의 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시 본체부(160)를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어냄에 따라 상기 선체(110, 160)가 전방으로의 추진력을 얻을 수 있게 한다.
상기 지느러미 수단(170)은 상기 선체(110, 160)의 후단 측 수중에 위치하도록 구비되며, 테일핀(171)과 에너지 저장 수단(174)을 포함하여 구성된다.
상기 테일핀(171)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 유선형이 되도록 형성되고, 그리고, 상기 테일핀(171)의 후단에는 연질재질로 구성된 핀엔드(173)가 구비될 수 있다.
상기 테일핀(171)은 상기 복수의 본체(160a)의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설되어 회동 가능한 형태로 축 결합된다.
구체적으로, 도 15 및 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 테일핀(171)은 양단부에 각각 내장되어 설치된 토션 스프링(174), 상기 각 토션 스프링(174)의 단부에 구비된 액슬(172a)을 포함하여 구성된다.
상기 토션 스프링(174)은 테일핀(171)의 양단에 관통삽입된 원통실린더(172b)의 내부에 위치한 상태로 상기 테일핀(171)에 내장된다.
예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 본체(160a)의 최후단부에는 액슬마운트(161)가 구비되고, 상기 테일핀(171)에는 상기 토션 스프링(174)이 내장되되, 상기 토션 스프링(174)의 단부에 결합된 액슬(172a)가 상기 액슬마운트(161)에 축 결합된다.
상기 원통실린더(172b)는 상기 액슬(172a)의 일측에 결합되어 상기 토션 스프링(174)의 외부를 감싸도록 구비된다.
상기 테일핀(171)의 각 액슬(172a)이 본체부(160)의 각 액슬마운트(161)에 결합됨에 따라 상기 테일핀(171)이 상기 복수의 본체(160a)의 최후단부에 축 결합될 수 있다.
상기 테일핀(171)은 상기 토션 스프링(174)에 의해 회동범위가 제한된다. 즉, 상기 토션 스프링(174)이 허용하는 탄성강도 내에서 상기 테일핀(171)이 회동할 수 있다.
상기 토션 스프링(174)은 상기 테일핀(171)의 회동범위 제한 이외에, 에너지 저장 수단(174)으로서 기능한다.
즉, 상기 토션 스프링(174)은 상기 본체부(160)의 하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀(171)에 작용하는 유체압의 에너지를 저장한다.
그리고, 상기 테일핀(171)의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀(171)에 복원력으로 제공하는 것이다.
예를 들어, 상기 토션 스프링(174)은 본체부(160)가 하강운동시 상기 테일핀(171)의 하측에 있는 유체의 저항력에 의해 회전되는 상기 테일핀(171)의 회전각에 비례하는 비틀림 응력이 발생함에 따라 유체압의 에너지를 저장한다.
그리고, 상기 토션 스프링(174)은 본체부(160)가 상승운동으로 전환시 초기 상태로 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(171)에 복원력으로 제공한다.
이 경우, 상기 본체부(160)의 하강운동 시 상기 테일핀(171)은 하측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(110, 160)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.
또한, 예를 들어, 상기 토션 스프링(174)은 선체(110, 160)가 상승운동시 상기 테일핀(171)의 상측에 있는 유체의 저항력에 의해 회전되는 상기 테일핀(171)의 회전각에 비례하는 비틀림 응력이 발생함에 따라 유체압의 에너지를 저장한다.
그리고, 선체(110, 160)가 하강운동으로 전환시 복원되어 상기 저장된 에너지를 테일핀(171)에 복원력으로 제공한다.
이 경우, 상기 본체부(160)의 상승운동 시 상기 테일핀(171)은 상측에 있는 유체를 밀어내어 상기 선체(110, 160)가 전방으로의 추진력을 얻게 한다.
상술한 바와 같이, 상기 본체부(160)의 하강운동 및 상승운동에 따라 상기 테일핀(171)이 유체를 밀어냄에 따른 반발력과, 상기 토션 스프링(174)에 의한 테일핀(171)의 탄력적인 회동운동으로 상기 선체(110, 160)가 전방추진력을 얻게 된다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 제2실시예의 선박이 추진하는 과정에 대하여 도 16을 참조하여 설명하도록 한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 선박이 추진하는 과정은 평형 상태(M1)를 시작으로 하여 하강 상태(M2, M4)와 상승 상태(M3)가 번갈아 이뤄진다.
먼저, 도 16의 'M1'과 같은 상기 평형 상태는 상기 선체(110, 160)에 가해지는 탑승자의 하중과 선체(110, 160)의 자중 및 선체(110, 160)의 부력에 의해 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태이다.
상기 평형 상태(M1)에서, 탑승자가 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동을 하여 본체부(160)에 하방 가압력을 가하면, 도 16의 'M2'과 같이 본체부(160)가 하강되어 하강 상태(M2)가 된다.
상기 평형 상태(M1)에서 상기 하강 상태(M2)로 진행되는 동안에, 상기 테일핀(171)은 반시계 방향으로 회동함과 함께 하측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(110, 160)가 추진력을 얻도록 한다.
또한, 테일핀(171)에 내장된 토션 스프링(174)은 비틀림 응력이 발생되어 유체압의 에너지를 저장하게 된다.
한편, 하강 상태(M2)에서는 평형 상태(M1)보다 본체부(160)가 수중으로 더욱 잠기게 되어 부력이 증강된 상태가 된다.
다음으로, 상기 하강 상태(M2)에서, 탑승자가 가압운동을 멈춰 본체부(160)에 가해지는 하방 가압력이 제거되면, 도 16의 'M3'과 같이, 본체부(160)의 증강된 부력에 의해 상기 본체부(160)가 상승하여 상승 상태(M3)가 된다.
상기 하강 상태(M2)에서 상기 상승 상태(M3)로 진행되는 동안에, 상기 테일핀(171)은 시계 방향으로 회동함과 함께 상측에 있는 유체를 후방으로 밀어내어 선체(110, 160)가 추진력을 얻도록 한다.
또한, 상기 토션 스프링(174)은 상기 하강 상태(M2)에서 상기 상승 상태(M3)로 전환되는 시점에서 상기 테일핀(171)이 최초 상태로 원위치 되도록 복원력을 제공하여 추가적인 추진력을 얻도록 한다.
다음으로, 상기 상승 상태(M3)에서, 탑승자는 본체부(160)의 상승이 최대한 이뤄지게 하고, 다시 본체부(160)에 하방 가압력을 가하여 도 16의 'M4'와 같이 본체부(160)가 하강되어 하강 상태(M4)가 되도록 한다.
상술한 바와 같이, 하강 상태(M2, M4)와 상승 상태(M3)를 반복함으로써 선체(110, 160)가 추진력을 얻으며 전진하게 된다.
탑승자는 체중을 활용하여 발을 구르는 가압운동, 즉, 하방 가압력의 강도와 빈도를 조절함으로써 선체(110, 160)의 추진속도를 조절할 수 있다.
한편, 선체(110, 160)의 후미에 구비된 테일핀(171)은 형태와 크기를 변형함으로서 다양한 추진특성을 얻어낼 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

Claims (14)

  1. 추진 방향을 기준으로, 후단 측 상부에서 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 선체를 포함하며,
    상기 선체에 가해지는 탑승자의 하중과 선체의 자중 및 선체의 부력에 의해 탑승자를 지지 및 유지하는 평형 상태를 가지되,
    탑승자의 하방 가압력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 하방 모멘트가 형성되고,
    상기 하방 가압력의 제거와 선체의 증강된 부력에 의해서 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 한 상방 모멘트가 형성되며,
    상기 하방 모멘트 또는 상방 모멘트의 발생 시, 상기 선체의 소정 기준부를 중심으로 선체의 후단 측 수중에 위치하도록 구비된 지느러미 수단이 선체를 둘러싼 유체를 후방으로 밀어내어 전방으로의 추진력을 얻도록 구성된 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선체는,
    보조 부력체의 부착 또는 탈거가 가능한 수단을 구비하여, 부력 중심의 높이를 가변시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평형 상태는,
    상기 탑승자를 수면 위로 지지 및 유지하는 상태인 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지느러미 수단은,
    상기 선체의 최후단부 수중에 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지느러미 수단은,
    상기 선체 측에 회동 가능한 상태로 설치되는 테일핀; 및
    하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선체는,
    추진 방향을 기준으로 적어도 2 이상이 횡열배치 연결된 다동선 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선체의 상부 측에는 탑승자가 파지할 수 있는 핸들이 더욱 구비된 것을 특징으로 하는 선박.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 선체는,
    추진 방향을 따라 연장 형성된 복수의 본체가 횡열배치로 연결되며 탑승자의 하중을 지지하도록 형성된 본체부; 및
    상기 본체부의 전단 측에 메인프레임을 개재해서 연결되며 조타 수단으로 기능하는 선수부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 선수부는,
    수면에 대해 평면회동 가능한 형태로 상기 메인프레임의 전단 측에 축 결합되며, 상기 선체의 침로 제어를 위한 용골;을 포함하여 구성되고,
    상기 메인프레임은,
    조향 축; 상기 조향 축의 상부에 탑승자가 파지할 수 있도록 구비된 조향 핸들; 및 와이어를 개재하여 상기 선수부에 회동력을 전달하도록 상기 조향 축의 하부에 구비된 트리거 암;을 포함하여 구성되며,
    상기 조향 핸들을 회동 제어하여 상기 용골의 방향이 전환됨에 따라 상기 선수부가 조타 기능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용골에는 후방으로 연장된 러더;가 구비된 것을 특징으로 하는 선박.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 본체는 적어도 하나의 센터프레임을 개재해서 상호 대칭이 되도록 고정 연결된 것을 특징으로 하는 선박.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 지느러미 수단은,
    상기 복수의 본체의 최후단부를 가로지르는 형태로 횡설되어 회동 가능한 형태로 축 결합된 테일핀; 및
    하방 또는 상방 모멘트의 형성 시에 수중에서 회동되는 상기 테일핀에 작용하는 유체압의 에너지를 저장하고, 상기 테일핀의 반대 방향 전환 회동 시에 상기 저장된 에너지를 테일핀에 복원력으로 제공하는 에너지 저장 수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 각 본체는 최후단부에 구비된 액슬마운트를 포함하여 구성되고,
    상기 테일핀은 양단부에 각각 내장되어 설치된 토션 스프링, 상기 각 토션 스프링의 단부에 구비된 액슬을 포함하여 구성되며,
    상기 각 액슬이 상기 각 액슬마운트에 결합됨에 따라 상기 테일핀이 상기 복수의 본체의 최후단부에 축 결합되고, 상기 토션 스프링이 상기 에너지 저장 수단으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 선박.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 테일핀은 후방으로 연장되어 구비된 핀엔드;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박.
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