KR20150130936A - 진동 날개 추진 시스템 및 진동 가동 날개의 운동을 제어하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 날개 추진 시스템에 관한 것으로, 가동 날개, 상기 가동 날개에 연결되고 상기 가동 날개의 피치 운동을 제어하도록 구성된 피치 기구, 상기 가동 날개에 연결되고 상기 가동 날개의 히브운동을 제어하도록 구성된 히브 기구를 포함하고, 상기 피치 기구와 상기 히브 기구 중 적어도 하나는 상기 가동 날개의 각각의 운동의 진폭을 조절하도록 구성된다. 본 발명은 또한 선박용 추진 시스템의 진동 가동 날개의 운동을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 선박용 추진 시스템, 특히 진동 날개 추진 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 선박용 추진 시스템의 진동 가동 날개 (oscillating movable foil) 의 운동을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다. 부가적으로, 본 발명은 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
유체에서 사용하기 위한 많은 다양한 선박용 추진 기기들이 공지되어 있고, 이 기기들에 의해 선박은 추진되거나 추진 및 조타될 수 있다. 전형적인 추진 시스템들은, 예를 들어, 사이드 외륜들, 종래의 스크류 프로펠러들, 포드 (podded) 추진 기기들, 수직축 프로펠러들, 세일들, 카이트 세일들 (kite sails), 또는 플레터너 로터들 (Flettner rotors) 을 포함한다.
현재, 선박들, 특히 화물선들은 보통 적어도 하나의 추진용 스크류 프로펠러를 갖추고 있다. 프로펠러의 효율성은 전형적으로 약 60 % ~ 70 % 이다. 또한, 종래의 스크류 프로펠러들의 최적화는 보다 어려워졌고 따라서, 예를 들어, 돌고래 또는 고래가 헤엄치는 방식을 흉내낸 진동 핀 (fin) 의 움직임에 의해 추력을 발생시키는 새로운 추진 기기들이 필요하다. 이런 바다 동물들의 효율성은 70 % 보다 높은 것으로 추정되었다. 이론적인 핀 추진은 과거에 폭넓게 연구되었고 새로운 핀 추진 시스템들은, 예를 들어, 종래의 프로펠러와 비교해 보다 높은 추진자 (propulsor) 효율성을 달성시킬 수도 있다.
가장 가까운 종래 기술로 고려되는 문헌 US 2011/0255971 A1 은 유체 속에서 날개를 진동시키기 위한 장치를 개시한다. 장치는 날개에 연결된 제 1 크랭크 기구 및 제 2 크랭크 기구를 포함한다. 상기 제 1 크랭크 기구 및 상기 제 2 크랭크 기구는 상이한 크랭크 핀 오프셋을 가지고, 구동시 상기 제 1 크랭크 기구의 회전 속도가 상기 제 2 크랭크 기구의 회전 속도와 동일하도록 기능적으로 연결되고, 서로 위상이 다르다.
제 1 크랭크 기구의 크랭크샤프트는 제 1 회전 축선을 중심으로 회전가능하고 상기 제 1 회전 축선에 대해 오프셋된 제 1 크랭크 핀을 갖는다. 제 2 크랭크 기구의 크랭크샤프트는 제 2 회전 축선을 중심으로 회전가능하고 상기 제 2 회전 축선에 대해 오프셋된 제 2 크랭크 핀을 갖는다. 제 1 및 제 2 크랭크샤프트의 길이는 일정하고 조절불가능하다. 따라서, 문헌 US 2011/0255971 A1 에 따른 장치는 크랭크 기구들의 회전 속도를 조절함으로써 날개의 사인곡선형 피치 및 히브 (heave) 운동의 진동수 조절을 허용하지만, 예를 들어, 날개 작동 영역에서는 유입되는 국부적 유체 흐름의 방향 및 속력에 따라 받음각 (angle of attack) 을 조절하기 위해서, 피치 및 히브 운동의 피크 진폭의 제어된 조절을 허용하지 않는다.
본 발명의 임의의 실시형태들의 목적은 진동 날개 추진 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 임의의 실시형태들의 추가 목적은 선박용 추진 시스템의 진동 가동 날개의 운동 제어 방법을 제공하는 것이다.
임의의 실시형태들에 따르면, 선박을 추진시킬 수 있는 선박용 추진 시스템이 설명된다. 임의의 실시형태들에 따르면, 고래 또는 돌고래와 같은 동물의 핀의 움직임 양태를 구현한 추진 기기가 또한 설명되고, 추진 시스템의 요구되는 운동은 제어가능하고 조절가능하다.
이 목적 및 다른 목적은, 이하 설명되고 주장된 바와 같은 본 발명에 의해 달성된다. 따라서, 본 발명은 진동 날개 추진 시스템에 관한 것으로, 가동 날개, 상기 가동 날개에 연결되고 상기 날개의 피치 운동을 제어하도록 구성된 피치 기구, 상기 가동 날개에 연결되고 상기 날개의 히브 운동을 제어하도록 구성된 히브 기구를 포함하고, 상기 피치 기구와 상기 히브 기구 중 적어도 하나는 상기 가동 날개의 각각의 운동의 진폭을 조절하도록 구성된다.
상기 피치 기구는 상기 날개의 피치 운동의 피치각을 조절하도록 구성된다. 상기 피치 기구는, 상기 피치 운동의 상기 진폭을, 상기 제 1 피크 진폭으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 구성된다. 상기 실질적으로 다른 피크 진폭은 바람직하게 5 ~ 70 도, 보다 바람직하게 10 ~ 60 도만큼 상기 제 1 피크 진폭보다 크거나 작다. 상기 피치 기구는 바람직하게 또한 상기 날개의 상기 피치 운동의 진동수를 조절하도록 구성된다.
상기 히브 기구는 상기 날개의 상기 히브 운동의 히브를 조절하도록 구성된다. 상기 히브 기구는, 상기 히브 운동의 상기 진폭을, 제 1 피크 진폭으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 구성된다. 상기 히브 기구는 바람직하게 또한 상기 히브 운동의 진동수를 조절하도록 구성된다.
상기 피치 기구 및 상기 히브 기구 중 적어도 하나는 바람직하게 피치 및/또는 히브 운동의 진폭을 제어하기 위해서 크랭크 기구를 포함한다. 상기 크랭크 기구는 회전 축선을 중심으로 회전가능한 크랭크 아암을 포함하고, 상기 크랭크 아암의 길이는 조절가능하다. 그렇지 않으면, 상기 크랭크 기구는 바람직하게 회전 축선을 중심으로 회전가능한 크랭크 아암, 및 상기 크랭크 아암을 따라 이동가능한 커플링을 포함한다. 크랭크 기구의 커플링은 바람직하게 회전 축선으로부터 조절가능한 거리에 위치한 크랭크 핀을 포함한다. 피치 기구는 바람직하게 피치 로드를 가지는 크랭크 기구를 포함한다. 피치 로드는 그 후 피치 기구의 커플링에 연결된다. 히브 기구는 바람직하게 히브 로드를 가지는 크랭크 기구를 포함한다. 히브 로드는 그 후 히브 기구의 커플링에 연결된다. 그렇지 않으면, 피치 기구와 히브 기구 중 적어도 하나는 바람직하게 피치 및/또는 히브 운동의 진폭을 제어하도록 크랭크 기구 대신에 유압 실린더들을 포함한다. 피치 및 히브 운동의 진폭은 바람직하게 또한 랙 및 베이스 모듈 어셈블리에 의해 제어될 수도 있고, 베이스 모듈은 랙을 따라 직선으로 이동가능하고 적어도 하나의 가동 날개는 베이스 모듈에 연결된다.
피치 기구는 바람직하게 피치 기구의 크랭크 기구에 연결되는 피치 슬라이더를 포함하고, 피치 슬라이더는 직선으로 이동가능하다. 히브 기구는 바람직하게 히브 기구의 크랭크 기구에 연결된 히브 슬라이더를 포함하고, 히브 슬라이더는 직선으로 이동가능하다. 피치 기구와 히브 기구 중 적어도 하나는 바람직하게 피니언들을 포함하는 적어도 하나의 캠을 포함한 커넥터에 의해 가동 날개에 연결된다. 상기 피치 기구 및/또는 히브 기구의 각각의 피치 또는 히브 슬라이더는 그 후 랙 피니언들을 포함한다. 캠의 피니언들은 그 후 상기 랙 피니언들에 결합된다. 그렇지 않으면, 피치 기구 및 히브 기구는 바람직하게 크랭크 기구를 포함하는 적어도 하나의 커넥터에 의해 가동 날개에 연결된다. 커넥터의 크랭크 기구는 그 후 피치 슬라이더, 히브 슬라이더, 및 가동 날개에 결합된다.
피치 기구의 적어도 일부 및 히브 기구의 적어도 일부는 바람직하게 선박의 선체 내에 수용되도록 구성된다. 가동 날개는 선박의 선체 외부에 있도록 구성된다. 그렇지 않으면, 진동 날개 추진 시스템은 부분적으로 방위 (azimuthing) 하우징 내에 수용된다. 그러면 커넥터는 방위 하우징의 외부로부터 상기 하우징의 내부로 연장된다.
진동 날개 추진 시스템은 바람직하게 상기 피치 기구와 연결하여, 프로세서가, 상기 가동 날개의 피치각, 상기 피치 운동의 진동수, 및 상기 피치 운동의 진폭을 제어할 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 추가로 포함하고 있다. 부가적으로, 진동 날개 추진 시스템은 바람직하게 상기 히브 기구와 연결하여, 프로세서가, 상기 가동 날개의 히브, 상기 히브 운동의 진동수, 및 상기 히브 운동의 진폭을 제어할 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 추가로 포함하고 있다.
본 발명은 또한 선박용 추진 시스템의 진동 가동 날개의 운동을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로,
- 제 1 피크 진폭으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 상기 가동 날개의 피치 운동의 진폭을 가변하는 단계, 및/또는
- 제 1 피크 진폭으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 상기 가동 날개의 히브 운동의 진폭을 가변하는 단계를 포함한다.
본 방법은 바람직하게
- 적어도 하나의 입력을 수신하는 단계로서, 상기 입력은, 선박의 속도, 상기 가동 날개에 대한 국부적 유체 흐름의 방향, 상기 가동 날개에 대한 국부적 유체 흐름의 속력, 및 선박의 원하는 추력의 군에서 선택되는, 상기 적어도 하나의 입력을 수신하는 단계를 추가로 포함하고 있고,
- 상기 피치 운동의 상기 진폭 및 상기 히브 운동의 상기 진폭 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 입력을 기반으로 가변된다.
본 발명은, 더욱이, 가동 날개의 피치 운동을 제어할 수 있는 피치 기구 및 상기 가동 날개의 히브 운동을 제어할 수 있는 히브 기구와 연결하여, 컴퓨팅 기기가 진동 날개 추진 시스템의 상기 날개의 피치 운동 및 히브 운동 중 적어도 하나의 진폭을 가변시킬 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다.
컴퓨터 판독가능 매체는 바람직하게,
- 선박의 속도,
- 상기 가동 날개에 대한 국부적 유체 흐름의 방향,
- 상기 가동 날개에 대한 상기 국부적 유체 흐름의 속력, 및
- 상기 선박의 원하는 추력 중 적어도 하나에 따라, 상기 컴퓨팅 기기가, 피치각, 히브, 피치 운동의 진동수, 히브 운동의 진동수, 피치 운동의 진폭, 및 히브 운동의 진폭 중 적어도 하나를 가변시킬 수 있다.
부가적으로, 본 발명은 제 16 항 및 제 17 항 중 적어도 한 항에 따른 방법을 수행할 수 있도록 구성된 컴퓨터 프로그램을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다.
본 발명에 의해 상당한 장점들을 얻는다. 선박, 예를 들어 화물선 또는 여객선은 본 발명에 따른 추진 시스템에 의해 추진될 수 있다. 추진 시스템은 고래 또는 돌고래와 같은 동물의 움직임 양태를 구현하고, 적어도 하나의 날개의 요구되는 운동은 보다 자연스럽고, 파라미터들의 변경에 의해 연속적으로 제어가능하고 조절가능하다. 이러한 파라미터들은 피치각, 히브, 히브 운동의 진동수, 피치 운동의 진동수, 히브 운동의 진폭, 피치 운동의 진폭, 및 피치와 히브 사이 위상 차이를 포함한다. 날개의 운동은, 예를 들어, 선박의 속도, 국부적 유체 흐름의 방향, 국부적 유체 흐름의 속력, 및/또는 원하는 추력에 따라 날개의 피치 운동의 진폭 및/또는 히브 운동의 진폭을 제어 조절함으로써 최적화될 수 있다.
본 발명은 특히 종래 기술에 비해 날개의 추진자 효율성을 개선한다. 효율성 개선은 선박의 감소된 연료 소비와 따라서 보다 긴 최대 항속 거리 (maximum range) 뿐만 아니라 감소된 배출물을 유발한다. 다른 장점은, 선상에서 가치가 큰 유상하중 (payload) 을 위한 공간을 증가시키는, 연료 탱크들의 체적을 감소시킬 수 있는 가능성에 있다. 전술한 장점들의 조합, 즉 연료 소비 감소 및 연료 탱크 체적 감소가 또한 가능하다
부가적으로, 본 발명의 실시형태에 따른 추진 시스템의 모형 시험들은, 종래의 프로펠러의 효율성 범위에 있거나 상당히 더 큰, 50 % ~ 70 % 이상의 추진자 효율성이 달성될 수 있음을 보여주었다. 적어도 하나의 날개의 젖은 추진면은 면적 하중을 감소시키는 종래의 프로펠러의 면적보다 더 클 수 있다. 추진 시스템은 특히 유리한 양력 계수 및 항력 계수를 달성하도록 큰 애스펙트 비를 가지는 소위 수평 위치 날개들에 적합하다. 게다가, 본 발명에 따른 추진 시스템은 제한된 흘수 (draught) 를 가지는 선박들, 예를 들어 내수 항행선들에 적합하다. 수중날개는 또한 소음과 진동을 감소시킨다.
더욱이, 본 발명의 임의의 실시형태들에 따른 추진 시스템은 선박 외부에서 수직 방향으로 배열되는 어떠한 커넥팅 로드들도 포함하지 않는다. 수직 커넥팅 로드들의 부재시, 추진 시스템의 강도와 안정성이 종래 기술에 비해 개선될 수 있다. 본질적으로 수직 방향으로 배열되지 않은 적어도 하나의 커넥터의 배향으로 인해, 다른 물체와 커넥터가 충돌하는 경우 충격력이 최소화될 수 있다. 이것은 추진 시스템의 손상 또는 전체 시스템 고장 위험을 감소시키고 따라서 종래 기술에 비해 작동 중 선박의 안전성을 개선한다.
본 발명의 특정 실시형태들 및 그것의 장점들을 보다 완전히 이해하기 위해, 이하, 첨부 도면들과 함께 하기 상세한 설명이 참조된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 추진 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 추진 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 또는 히브 기구의 크랭크 기구의 개략도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 추진 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 2 개의 추진 시스템들을 갖춘 선박 일부의 개략도를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 피치 운동 및 히브 운동의 진폭은 감소하고 있다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 히브 운동의 진폭은 증가하고 있다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 피치 운동의 진폭은 감소하고 있다.
도 9 는 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 날개는 높은 하중을 받는다.
도 10 은 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 날개의 하중은 비교적 작다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 추진 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 또는 히브 기구의 크랭크 기구의 개략도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 추진 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 2 개의 추진 시스템들을 갖춘 선박 일부의 개략도를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 피치 운동 및 히브 운동의 진폭은 감소하고 있다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 히브 운동의 진폭은 증가하고 있다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 피치 운동의 진폭은 감소하고 있다.
도 9 는 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 날개는 높은 하중을 받는다.
도 10 은 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 및 히브 운동의 개략적 시간-각도/수직 위치 다이어그램을 도시하고, 날개의 하중은 비교적 작다.
도 1 에서, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 추진 시스템 (1) 의 개략도가 도시된다. 추진 시스템 (1) 은 보디 (4) 외부의 유체 (3) 에 배열된 가동 날개 (2) 를 포함한다. 시스템 (1) 은 날개 (2) 의 시위선 (c) 과 수평 평면 (HP) 사이 피치각 (α(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 및 가동 날개 (2) 의 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 을 조절하기 위한 피치 기구 (5) 를 추가로 포함한다. 시스템 (1) 은 수직 방향으로 가동 날개의 히브 (h(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 및 가동 날개 (2) 의 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 조절하기 위한 히브 기구 (6) 를 또한 포함한다. 피치 기구 (5) 와 히브 기구 (6) 는 보디 (4) 내부에 배열된다. 커넥터 (7) 는 보디 (4) 의 외부로부터 보디 (4) 의 내부로 연장되고 피치 기구 (5), 히브 기구 (6) 및 가동 날개 (2) 에 연결되어 상호작용하도록 되어있다. 가동 날개는 대칭 또는 비대칭 프로파일을 가질 수도 있다. 가동 날개 (2) 의 애스펙트 비는, 가동 날개 (2) 의 유리한 양력 계수를 제공하기 위해서 바람직하게 2 또는 3 보다 크고, 더욱더 바람직하게 4 또는 5 보다 크다. 가동 날개 (2) 는 소위 엔드 플레이트들 또는 윙릿들 (winglets) 을 추가로 갖추고 있을 수도 있다. 시스템 (1) 은 피치각 (α(t)), 히브 (h(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 피치 운동의 진폭 (A1(t)), 히브 운동의 진폭 (A2(t)), 및 피치와 히브 사이 위상 차이 (ΔP(t)) 중 적어도 하나를 변경하도록 되어있다. 최대 피치각 (α(t)), 즉 가동 날개 (2) 의 피크 진폭 (A1(t)) 은 전형적으로 수평 평면 (HP) 으로부터 +70˚ ~ -70˚ 의 범위에 있다. 다른 실시형태들은 적어도 하나의 날개 (2) 의 다른 최대 피치각들 (α(t)), 예를 들어 +60˚ ~ -60˚, +45˚ ~ -45˚, +35˚ ~ -35˚, 또는 그밖의 다른 피치각들 (α(t)) 을 포함할 수도 있다. 날개 (2) 의 최대 양 및 음의 피치각 (α(t)) 은 또한 동일하거나 상이할 수도 있다. 피치 운동의 최대 진동수 (f1(t)) 및 히브 운동의 최대 진동수 (f2(t)) 는 전형적으로 3 Hz 미만이다.
도 2 에서, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 추진 시스템 (1) 의 개략도가 도시된다. 추진 시스템 (1) 은 보디 (4) 외부의 유체 (3) 에 배열된 가동 날개 (2) 를 포함한다. 시스템 (1) 은 피치각 (α(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 및 가동 날개 (2) 의 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 을 조절하기 위한 피치 기구 (5), 및 히브 (h(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 및 가동 날개 (2) 의 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 조절하기 위한 히브 기구 (6) 를 추가로 포함한다. 피치 기구 (5) 와 히브 기구 (6) 는 보디 (4) 내부에 배열된다. 피치 기구 (5) 는, 제 1 크랭크 기구 (8), 일측에서 제 1 크랭크 기구 (8) 에 연결된 가동 피치 슬라이더 (9), 및 피치 슬라이더 (9) 에 연결, 배열되거나 일체부인 랙 피니언들 (10) 을 포함한다. 히브 기구 (6) 는 제 2 크랭크 기구 (11), 일측에서 제 2 크랭크 기구 (11) 에 연결된 가동 히브 슬라이더 (12), 및 히브 슬라이더 (12) 에 연결, 배열되거나 일체부인 랙 피니언들 (10) 을 포함한다. 커넥터 (7) 는 또한 보디 (4) 외부로부터 보디 (4) 내부로 연장된다. 커넥터 (7) 는 보디 (4) 내부에 2 개의 분리된 캠들 (13) 을 포함하고, 각각의 캠은 피치 기구 (5) 의 가동 피치 슬라이더 (9) 의 랙 피니언들 (10) 및 히브 기구 (6) 의 가동 히브 슬라이더 (12) 의 랙 피니언들 (10) 에 각각 결합되어 상호작용하도록 된 피니언들 (14) 을 포함한다. 커넥터 (7) 는 가동 날개 (2) 에 연결되어 상호작용하도록 된 보디 (4) 외부에 있다. 피치 운동을 조절하기 위한 기구가 커넥터 (7) 내부에 배열되도록 히브 운동을 전달하기 위한 커넥터 (7) 는 중공형일 수도 있다. 시스템 (1) 은, 프로세서가, 피치 기구 및/또는 히브 기구와 연결하여, 피치각 (α(t)), 히브 (h(t)), 히브 운동의 진동수 (f1(t)), 피치 운동의 진동수 (f2(t)), 히브 운동의 진폭 (A1(t)), 피치 운동의 진폭 (A2(t)), 및 피치와 히브 사이 위상 차이 (ΔP(t)) 를 제어할 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 추가로 포함하고 있다. 시스템은 피치각 (α(t)), 히브 (h(t)), 히브 운동의 진동수 (f1(t)), 피치 운동의 진동수 (f2(t)), 히브 운동의 진폭 (A1(t)), 피치 운동의 진폭 (A2(t)), 또는 날개 작동 영역에서 국부적 유체 흐름의 속력과 같은 파라미터들을 측정하기 위한 센서들 또는 측정 기기들을 추가로 포함할 수도 있다. 추진 시스템 (1) 은 소위 수평 위치 날개들에 특히 적합하다.
도 3 에서는, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 추진 시스템 (1) 의 피치 기구 (5) 또는 히브 기구 (6) 의 크랭크 기구 (8, 11) 의 개략도가 도시된다. 도 3 에 도시되지 않은 적어도 하나의 동력원은 제 1 또는 제 2 크랭크 기구 (8, 11) 에 회전 동력을 제공하고 이 회전 동력은 제 1 회전 축선 (17) 또는 제 4 회전 축선 (23) 을 중심으로 각각 회전가능한 회전 크랭크 아암 (16) 에 전달되고, 이 회전 크랭크 아암은 회전 크랭크 아암 (16) 의 길이 방향으로 직선으로 이동가능한 제 1 크랭크 핀 (18) 또는 제 3 크랭크 핀 (26) 을 각각 가지고 있다. 각각, 제 1 크랭크 핀 (18) 은 제 2 회전 축선 (19) 을 나타내고 제 3 크랭크 핀 (26) 은 제 5 회전 축선 (24) 을 나타낸다. 각각, 피치 로드 (20) 는 제 2 회전 축선 (19) 을 중심으로 회전가능하게 일 단부에서 상기 제 1 크랭크 핀 (18) 에 연결되거나 히브 로드 (30) 는 제 5 회전 축선 (24) 을 중심으로 회전가능하게 일 단부에서 상기 제 3 크랭크 핀 (26) 에 연결된다. 각각, 피치 슬라이더 (9) 는 제 3 회전 축선 (22) 을 중심으로 일 단부에서 제 2 크랭크 핀 (21) 에 연결되거나 히브 슬라이더 (12) 는 제 6 회전 축선 (25) 을 중심으로 일 단부에서 제 4 크랭크 핀 (27) 에 연결된다. 종래 기술과 달리, 제 1 회전 축선 (17) 또는 제 4 회전 축선 (23) 을 중심으로 한 크랭크 아암 (16) 의 회전 이외에, 제 1 크랭크 핀 (18) 또는 제 3 크랭크 핀 (26) 의 위치가 액추에이터에 의해 제 1 회전 축선 (17) 또는 제 4 회전 축선 (23) 에 대해 직선으로 조절될 수 있다. 다시 말해서, 종래 기술과 달리, 제 1 회전 축선 (17) 또는 제 4 회전 축선 (23) 에 대한 제 2 회전 축선 (19) 또는 제 5 회전 축선 (24) 의 회전 반경 (r(t)) 은 조절될 수 있고, 즉 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 또는 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 은 크랭크 기구들 (8, 11) 의 도움으로 제어될 수 있다. 제 2 회전 축선 (17) 의 작은 회전 반경 (r(t)) 은 피치 운동의 작은 진폭 (A1(t)) 과 같고 제 5 회전 축선 (24) 의 작은 회전 반경 (r(t)) 은 히브 운동의 작은 진폭 (A2(t)) 과 같고 그 반대일 수도 있다. 피치 운동의 진동수 (f1(t)) 및 히브 운동의 진동수 (f2(t)) 는 크랭크 기구들 (8, 11) 의 크랭크 아암 (16) 의 회전 속도를 조절함으로써 가변될 수 있다.
도 4 에서는, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 추진 시스템 (1) 의 개략도가 도시된다. 추진 시스템 (1) 은 보디 (4) 외부의 유체 (3) 에 배열된 가동 날개 (2) 를 포함한다. 시스템 (1) 은 피치각 (α(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 및 날개 (2) 의 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 을 조절하기 위한 피치 기구 (5), 및 히브 (h(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 및 날개 (2) 의 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 조절하기 위한 히브 기구 (6) 를 추가로 포함한다. 피치 기구 (5) 와 히브 기구 (6) 는 보디 (4) 내부에 배열되고 각각은 크랭크 기구 (8, 11) 를 포함한다. 피치 기구 (5) 의 제 1 크랭크 기구 (8) 는 피치 운동에 움직임을 제공하고 있고 히브 기구 (6) 의 제 2 크랭크 기구 (11) 는 히브 운동에 움직임을 제공하고 있다. 히브 기구 (6) 의 제 4 회전 축선 (23) 을 중심으로 한 제 5 회전 축선 (24) 의 회전과 함께 피치 기구 (5) 의 제 1 회전 축선 (17) 을 중심으로 한 제 2 회전 축선 (19) 의 회전은 날개 (2) 의 피치 운동과 히브 운동을 동시에 유발할 것이다. 피치 기구 (5) 와 히브 기구 (6) 의 크랭크 기구들 (8, 11) 은 서로 위상이 다르다. 피치 및 히브 운동의 위상각은 크랭크 아암들 (16) 의 각도 차이 (ΔP(t)) 에 의해 조절된다. 제 1 크랭크 기구 (8) 의 크랭크 아암 (16) 의 회전은 제 1 크랭크 핀 (18), 피치 로드 (20) 및 제 2 크랭크 핀 (21) 을 통하여 피치 슬라이더 (9) 의 직선 움직임을 유발한다. 제 2 크랭크 기구 (11) 의 크랭크 아암 (16) 의 회전은 제 3 크랭크 핀 (26), 히브 로드 (30) 및 제 4 크랭크 핀 (27) 을 통하여 히브 슬라이더 (12) 의 직선 움직임을 유발한다. 슬라이더들 (9, 12) 양자는 미끄럼 베어링들 (28, 29) 에 의해 지지된다. 피치 슬라이더 (9) 는 또한 제 5 핀 (33) 을 통하여 제 7 회전 축선 (32) 을 중심으로 하부 피치 로드 (31) 에 회전가능하게 연결되고 히브 슬라이더 (12) 는 제 6 핀 (36) 을 통하여 제 8 회전 축선 (35) 을 중심으로 회전가능하게 하부 히브 로드 (34) 에 연결된다. 부가적으로, 커넥터 (7) 는 보디 (4) 외부로부터 보디 (4) 내부로 연장된다. 커넥터 (7) 는 제 3 크랭크 기구를 포함하고 피치 레버 (37) 를 통하여 피치 기구 (5) 의 하부 피치 로드 (31) 에 연결되어 상호작용하도록 되어있고, 히브 레버 (46) 를 통하여 히브 기구 (6) 의 하부 히브 로드 (34) 에 연결되어 상호작용하도록 되어있고, 수중날개 크랭크 (47) 를 통하여 날개 (2) 에 연결되어 상호작용하도록 되어있다. 제 3 크랭크 기구의 피치 레버 (37) 는 제 7 핀 (39) 을 통하여 제 9 회전 축선 (38) 을 중심으로 회전가능하게 하부 피치 로드 (31) 의 일 단부에 연결되고 제 8 핀 (42) 을 통하여 제 10 회전 축선 (41) 을 중심으로 회전가능하게 피치 크랭크 (40) 의 일 단부에 연결된다. 제 3 크랭크 기구의 피치 크랭크 (40) 는 또한 제 9 핀 (45) 을 통하여 제 11 회전 축선 (44) 을 중심으로 회전가능하게 히브 커넥팅 로드 (43) 에 연결된다. 히브 커넥팅 로드 (43) 는 제 10 핀 (50) 을 통하여 제 12 회전 축선 (49) 을 중심으로 회전가능하게 히브 크랭크 (48) 에 연결된다. 히브 크랭크 (48) 는 제 11 핀 (52) 을 통하여 제 13 회전 축선 (51) 을 중심으로 회전가능하게 커넥팅 로드 (7) 에 연결된다. 제 3 크랭크 기구는 또한 히브 레버 (46) 를 포함하고, 히브 레버는 제 11 핀 (52) 을 통하여 커넥팅 로드 (7) 에 회전가능하게 연결된다. 히브 레버 (46) 의 타측은 제 12 핀 (54) 을 통하여 제 14 회전 축선 (53) 을 중심으로 회전가능하게 하부 히브 로드 (34) 에 연결된다. 부가적으로, 히브 크랭크 (48) 는 또한 제 10 핀 (50) 을 통하여 수중날개 커넥팅 로드 (55) 에 회전가능하게 연결된다. 수중날개 커넥팅 로드 (55) 는 제 13 핀 (57) 을 통하여 제 15 회전 축선 (56) 을 중심으로 회전가능하게 수중날개 크랭크 (47) 에 연결된다. 그 후, 수중날개 크랭크 (47) 는 제 14 핀 (59) 을 통하여 제 16 회전 축선 (58) 을 중심으로 회전가능하게 날개 (2) 에 연결된다. 추진 시스템 (1) 은 소위 수평 위치 날개들에 특히 적합하다.
본 발명의 다른 실시형태들에 따르면, 피치 기구 (5) 는 크랭크 기구 (8) 대신에 2 개 이상의 유압 실린더들을 포함할 수도 있다. 히브 기구 (6) 는 또한 크랭크 기구 (8) 대신에 2 개 이상의 유압 실린더들을 포함할 수도 있다. 유압 실린더들은 피치각 (α(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 피치 운동의 진폭 A1(t) 및/또는 히브 h(t), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 및 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 제어하도록 구성된다. 본 발명의 또다른 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 랙이 선박 (60) 의 선체 (61) 의 선미에 고정되게 부착될 수도 있다. 그 후, 랙을 따라 수직 방향으로 이동가능하고 히브 (h(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 및 가동 날개 (2) 의 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 제어하도록 구성된 베이스 모듈이 랙에 연결된다. 이 경우에, 적어도 하나의 가동 날개 (2) 는 또한 베이스 모듈에 연결된다. 바람직하게, 하나의 가동 날개 (2) 는 우현측에 연결되고 하나의 가동 날개 (2) 는 가동 베이스 모듈의 좌현측에 연결된다. 가동 베이스 모듈은 바람직하게 피치 기구 (5) 를 포함할 수도 있고 피치 기구는 피치각 (α(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 및 가동 날개 (2) 의 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 을 제어하도록 구성된다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 피치 기구와 히브 기구는, 예를 들어, 또한 커넥팅 로드들을 포함할 수도 있고 커넥팅 로드들은 본질적으로 수직 방향으로 배열되고 일 단부에서 크랭크 기구들 또는 유압 실린더들에 연결될 뿐만 아니라 타 단부에서 가동 날개 (2) 에 연결된다. 커넥팅 로드들은 그 후 선박 (60) 의 외부로부터 선박 (60) 의 선체 (61) 내부로 연장되고 요구되는 운동을 가동 날개 (2) 에 전달한다. 커넥팅 로드들은 바람직하게 추진 시스템 (1) 의 저항을 감소시키도록 유선형 인클로저에 배열될 수도 있다.
도 5 에서는, 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 2 개의 추진 시스템들 (1) 을 갖춘 선박 (60) 일부의 개략도가 도시된다. 추진 시스템들 (1) 각각은 선박 (60) 외부의 유체 (3) 에 배열되는 2 개의 가동 날개들 (2) 을 포함한다. 도 4 에 도시되지 않은, 날개들 (2) 의 피치 기구 (5) 및 히브 기구 (6) 는 보디 (4) 내부에 배열된다. 커넥터들 (7) 은 보디 (4) 외부로부터 보디 (4) 내부로 연장되고 각각은 피치 기구 (5), 히브 기구 (6) 및 날개들 (2) 에 연결된다. 커넥터 (7) 가 선체 (61) 외부로부터 선체 (61) 내부로 연장되는 위치에서 각각의 커넥터 (7) 에 단 하나의 시일만 요구된다. 2 개의 추진 시스템들 (1) 은 실행 컴퓨터 지원 알고리즘이 저장된 하나 이상의 컴퓨팅 기기들 (15) 에 의해 제어될 수도 있다. 날개 작동 영역에서 횡방향으로 국부적 유체 흐름은 특히 항해 속도, 선형 (hullform), 및 선박 (60) 의 커넥터 (7) 의 형태에 의존한다. 본 발명의 다른 실시형태들에 따르면, 피치 기구 (5) 및 히브 기구 (6) 는 선박 (60) 의 선체 (61) 에 설치될 조타 모듈에 연결되는 수중 방위 하우징 내부에 배열될 수도 있다. 이러한 추진 시스템 (1) 의 도움으로, 원하는 추력을 임의의 방향으로 향하게 할 수 있을 것이다. 다시 말해서, 대략 360˚ 로 본질적으로 수평 평면에서 회전할 수 있는 이러한 추진 시스템 (1) 이 선박 (60) 을 조타하는데 또한 사용될 수 있다.
도 6 에서는, 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 운동 및 히브 운동의 시간-각도/수직 위치 다이어그램이 도시된다. 다이어그램은 제로 (zero) 속도에서부터 원하는 항해 속도까지 선박의 가속을 나타낸다. 선박의 원하는 항해 속도에 도달할 때까지 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 및 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 은 시동 후 연속적으로 또는 단계적으로 감소된다. 시스템은 피치각 (α(t)) 및 히브 (h(t)) 가 그것의 진동 범위를 제 1 범위로부터 제 2 범위로 변경시키도록 구성된다. 시동을 걸었을 때, 날개 작동 영역에서 국부적 유체 흐름을 만드는데 특히 큰 히브 진폭 (A1(t)) 이 필요하다. 선박의 증가하는 항해 속도 때문에, 날개 작동 영역에서 유입되는 국부적 유체 흐름은 상당히 수직 방향으로부터 보다 수평 방향으로 변하게 되고 따라서 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 의 연속적 또는 단계적 감소는 충분한 받음각을 제공하기 위해서 유리하다. 원하는 항해 속도에 도달했을 때, 사인곡선형 피치각 함수 (α(t)) 의 피크 진폭 (A1(t)) 및 사인곡선형 히브 함수 (h(t)) 의 피크 진폭 (A2(t)) 이 일정하도록 적어도 하나의 날개는 제어된다. 종래 기술과 달리, 선박의 가속 중 받음각에 대한 날개 작동 영역에서 국부적 유체 흐름의 방향 및 속력의 변화 효과가 고려될 수 있고 이는 추진 시스템의 추력 및 효율성 개선을 이끈다. 가동 날개의 실속 (stalling) 을 회피하기 위해서 최적의 추력이 달성되고 최대 받음각이 임계 받음각보다 작도록 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 및 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 이 바람직하게 연속적으로 제어된다. 도 6 에서, 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 및 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 은 선박의 속도에 따라 연속적으로 제어된다.
도 7 에서는, 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 운동 및 히브 운동의 시간-각도/수직 위치 다이어그램이 도시되고, 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 은 증가하고 있다. 추진 시스템의 작동 중 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 이 일정한 동안, 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 은 적어도 하나의 날개의 면적 하중을 증가시키기 위해서 증가된다. 시스템은, 히브 (h(t)) 가 그것의 진동 범위를 제 1 범위로부터 제 2 범위로 변화시키도록 구성된다. 제 1 범위는, 예를 들어, +0.5m ~ -0.5m 의 히브를 포함할 수도 있고 제 2 범위는, 예를 들어, +0.8m ~ -0.8m, +1.2m ~ -1.2m, 또는 그밖의 다른 히브 범위의 히브를 포함할 수도 있다. 도 7 에서, 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 은 일시적으로 원하는 추력에 따라 제어된다.
도 8 에서는, 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 운동 및 히브 운동의 시간-각도/수직 위치 다이어그램이 도시되고, 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 은 감소하고 있다. 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 이 추진 시스템의 작동 중 일정한 동안, 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 은 추진 시스템의 적어도 하나의 날개의 받음각을 최적화하도록 감소된다. 시스템은, 피치각 (α(t)) 이 그것의 진동 범위를 제 1 범위로부터 제 2 범위로 변화시키도록 구성된다. 제 1 범위는, 예를 들어, +70˚ ~ -70˚의 각도를 포함할 수도 있고 제 2 범위는, 예를 들어, +30˚ ~ -30˚의 각도 또는 그밖의 다른 각도를 포함할 수도 있다. 도 8 에서, 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 은 날개 작동 영역에서 국부적 유체 흐름의 방향 및 속력에 따라 연속적으로 제어된다.
도 9 에서는, 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 운동 및 히브 운동의 시간-각도/수직 위치 다이어그램이 도시되고, 가동 날개는 높은 하중을 받는다. 히브 운동의 피크 진폭 (A2(t)) 은 작동 중 일정하고 시스템의 최대이다. 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 은 또한 작동 중 일정하지만, 충분한 받음각을 제공하기 위해서 시스템의 최대는 아니다.
도 10 에서는, 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 추진 시스템의 피치 운동 및 히브 운동의 시간-각도/수직 위치 다이어그램이 도시되고, 가동 날개의 면적 하중은 비교적 작다. 피치 운동 및 히브 운동의 피크 진폭 (A1(t), A2(t)) 은 작동 중 일정하고 시스템의 최대는 아니다. 히브 (h(t)) 를 증가시키는 것은 날개의 면적 하중을 증가시킬 것이다. 피치 운동의 피크 진폭 (A1(t)) 은 날개 작동 영역에서 유입되는 국부적 유체 흐름의 방향 및 속력에 의존한다. 보다 작은 받음각은 면적 하중을 더욱 감소시킬 것이다.
본 발명은 예를 들기 위해 상세히 설명되었지만, 청구범위 내에서 다양하게 변화되고 변경될 수 있다. 게다가, 본 개시는, 가능한 정도로, 임의의 실시형태의 한 가지 이상의 특징들이 그밖의 다른 실시형태의 한 가지 이상의 특징들과 조합될 수도 있음을 고려하였음을 이해해야 한다.
개시된 본 발명의 실시형태들은 본원에 개시된 특정 구조들, 프로세스 단계들, 또는 재료들에 제한되지 않고 관련 기술분야의 당업자들이 알고 있는 것처럼 본원의 등가물로 확장된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시형태들을 설명하기 위해 사용된 것으로 제한하도록 의도되지 않았음을 이해해야 한다.
피치각 (α(t)), 히브 (h(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 피치 운동의 진폭 (A1(t)), 히브 운동의 진폭 (A2(t)), 피치와 히브 사이 위상 차이 (ΔP(t)), 및 거리 (r(t)) 는 시간의 함수이다.
일반적으로, 수직 방향은 수평 방향 및 횡방향에 직각을 이루는 것으로서 정의된다. 수평 방향은 또한 횡방향에 직각을 이루는 것으로서 정의된다. 수평 방향 및 횡방향은 수평 평면을 형성한다. 적어도 하나의 회전 축선을 중심으로 전술한 방향들 중 하나의 회전은, 전술한 실시형태들의 상세한 설명의 의미 내에서 적어도 하나의 회전 축선을 중심으로 수평 평면의 회전뿐만 아니라 다른 2 개 방향의 회전을 유발한다.
1 추진 시스템
2 날개
3 유체
4 보디
5 피치 기구
6 히브 기구
7 커넥터
8 제 1 크랭크 기구
9 피치 슬라이더
10 랙 피니언들
11 제 2 크랭크 기구
12 히브 슬라이더
13 캠
14 피니언들
15 컴퓨팅 기기
16 크랭크 아암
17 제 1 회전 축선
18 제 1 크랭크 핀
19 제 2 회전 축선
20 피치 로드
21 제 2 크랭크 핀
22 제 3 회전 축선
23 제 4 회전 축선
24 제 5 회전 축선
25 제 6 회전 축선
26 제 3 크랭크 핀
27 제 4 크랭크 핀
28 미끄럼 베어링
29 미끄럼 베어링
30 히브 로드
31 하부 피치 로드
32 제 7 회전 축선
33 제 5 핀
34 하부 히브 로드
35 제 8 회전 축선
36 제 6 핀
37 피치 레버
38 제 9 회전 축선
39 제 7 핀
40 피치 크랭크
41 제 10 회전 축선
42 제 8 핀
43 히브 커넥팅 로드
44 제 11 회전 축선
45 제 9 핀
46 히브 레버
47 수중날개 크랭크
48 히브 크랭크
49 제 12 회전 축선
50 제 10 핀
51 제 13 회전 축선
52 제 11 핀
53 제 14 회전 축선
54 제 12 핀
55 수중날개 커넥팅 로드
56 제 15 회전 축선
57 제 13 핀
58 제 16 회전 축선
59 제 14 핀
60 선박
61 선체
A1(t) 피치 운동의 진폭
A2(t) 히브 운동의 진폭
c 시위선
f1(t) 피치 운동의 진동수
f2(t) 히브 운동의 진동수
h(t) 히브
HP 수평 평면
r(t) 회전 반경
t 시간
α(t) 피치각
ΔP(t) 위상 차이
2 날개
3 유체
4 보디
5 피치 기구
6 히브 기구
7 커넥터
8 제 1 크랭크 기구
9 피치 슬라이더
10 랙 피니언들
11 제 2 크랭크 기구
12 히브 슬라이더
13 캠
14 피니언들
15 컴퓨팅 기기
16 크랭크 아암
17 제 1 회전 축선
18 제 1 크랭크 핀
19 제 2 회전 축선
20 피치 로드
21 제 2 크랭크 핀
22 제 3 회전 축선
23 제 4 회전 축선
24 제 5 회전 축선
25 제 6 회전 축선
26 제 3 크랭크 핀
27 제 4 크랭크 핀
28 미끄럼 베어링
29 미끄럼 베어링
30 히브 로드
31 하부 피치 로드
32 제 7 회전 축선
33 제 5 핀
34 하부 히브 로드
35 제 8 회전 축선
36 제 6 핀
37 피치 레버
38 제 9 회전 축선
39 제 7 핀
40 피치 크랭크
41 제 10 회전 축선
42 제 8 핀
43 히브 커넥팅 로드
44 제 11 회전 축선
45 제 9 핀
46 히브 레버
47 수중날개 크랭크
48 히브 크랭크
49 제 12 회전 축선
50 제 10 핀
51 제 13 회전 축선
52 제 11 핀
53 제 14 회전 축선
54 제 12 핀
55 수중날개 커넥팅 로드
56 제 15 회전 축선
57 제 13 핀
58 제 16 회전 축선
59 제 14 핀
60 선박
61 선체
A1(t) 피치 운동의 진폭
A2(t) 히브 운동의 진폭
c 시위선
f1(t) 피치 운동의 진동수
f2(t) 히브 운동의 진동수
h(t) 히브
HP 수평 평면
r(t) 회전 반경
t 시간
α(t) 피치각
ΔP(t) 위상 차이
Claims (20)
- 진동 날개 (oscillating foil) 추진 시스템 (1) 으로서,
- 가동 날개 (2),
- 상기 가동 날개 (2) 에 연결되고 상기 가동 날개 (2) 의 피치 운동을 제어하도록 구성된 피치 기구 (5),
- 상기 가동 날개 (2) 에 연결되고 상기 가동 날개 (2) 의 히브 (heave) 운동을 제어하도록 구성된 히브 기구 (6) 를 포함하고,
- 상기 피치 기구 (5) 와 상기 히브 기구 (6) 중 적어도 하나는 상기 가동 날개 (2) 의 각각의 운동의 진폭 (A1(t), A2(t)) 을 조절하도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 는 상기 가동 날개 (2) 의 상기 피치 운동의 피치각 (α(t)) 을 조절하도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 는, 상기 피치 운동의 상기 진폭 (A1(t)) 을, 상기 제 1 피크 진폭 (A1(t)) 으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 3 항에 있어서,
상기 실질적으로 다른 피크 진폭은 5 ~ 70 도, 바람직하게 10 ~ 60 도만큼 상기 제 1 피크 진폭 (A1(t)) 보다 크거나 작은, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 는 상기 가동 날개 (2) 의 상기 피치 운동의 진동수 (f1(t)) 를 조절하도록 추가로 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 히브 기구 (6) 는 상기 가동 날개 (2) 의 상기 히브 운동의 히브 (h(t)) 를 조절하도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 히브 기구 (6) 는 상기 가동 날개 (2) 의 상기 히브 운동의 히브 (h(t)) 를 조절하도록 구성되고 상기 히브 기구 (6) 는, 상기 히브 운동의 상기 진폭 (A2(t)) 을, 제 1 피크 진폭 (A2(t)) 으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭 (A2(t)) 으로 변화시키도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 히브 기구 (6) 는 상기 히브 운동의 진동수 (f2(t)) 를 조절하도록 추가 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 및 상기 히브 기구 (6) 중 적어도 하나는 크랭크 기구 (8, 11) 를 포함하는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 9 항에 있어서,
상기 크랭크 기구 (8, 11) 는 회전 축선 (17, 23) 을 중심으로 회전가능한 크랭크 아암 (16) 을 포함하고, 상기 크랭크 아암의 길이는 조절가능하거나 상기 크랭크 아암 (16) 은 상기 크랭크 아암 (16) 을 따라 이동가능한 커플링을 포함하는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 및 상기 히브 기구 (6) 중 적어도 하나는 유압 실린더들을 포함하고 그리고/또는 상기 히브 기구 (5) 는 랙 및 가동 베이스 모듈을 포함하는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 의 적어도 일부 및 상기 히브 기구 (6) 의 적어도 일부는 선박 (60) 의 선체 (61) 내에 수용되도록 구성되고, 상기 가동 날개 (2) 는 상기 선박 (60) 의 상기 선체 (61) 의 외부에 있도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 진동 날개 추진 시스템 (1) 은 방위 (azimuthing) 하우징 내에 부분적으로 수용되고, 커넥터 (7) 는 상기 방위 하우징의 외부로부터 상기 하우징의 내부까지 연장되고, 상기 가동 날개 (2) 는 상기 방위 하우징의 외부에 있도록 구성되는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피치 기구 (5) 와 연결하여, 프로세서가, 상기 가동 날개의 피치각 (α(t)), 상기 피치 운동의 진동수 (f2(t)), 및 상기 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 을 제어할 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 히브 기구 (6) 와 연결하여, 프로세서가, 상기 가동 날개의 히브 (h(t)), 상기 히브 운동의 진동수 (f1(t)), 및 상기 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 제어할 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하는, 진동 날개 추진 시스템 (1). - 선박용 추진 시스템 (1) 의 진동 가동 날개 (2) 의 운동을 제어하기 위한 방법으로서,
- 제 1 피크 진폭으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 상기 가동 날개 (2) 의 피치 운동의 진폭 (A1(t)) 을 가변하는 단계, 및/또는
- 제 1 피크 진폭으로부터 실질적으로 다른 피크 진폭으로 변화시키도록 상기 가동 날개 (2) 의 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 을 가변하는 단계를 포함하는, 선박용 추진 시스템 (1) 의 진동 가동 날개 (2) 의 운동을 제어하기 위한 방법. - 제 16 항에 있어서,
- 적어도 하나의 입력을 수신하는 단계로서, 상기 입력은, 선박 (60) 의 속도, 상기 가동 날개 (2) 에 대한 국부적 유체 흐름의 방향, 상기 가동 날개 (2) 에 대한 국부적 유체 흐름의 속력, 및 상기 선박 (60) 의 원하는 추력의 군에서 선택되는, 상기 적어도 하나의 입력을 수신하는 단계를 더 포함하고,
- 상기 피치 운동의 상기 진폭 (A1(t)) 및 상기 히브 운동의 상기 진폭 (A2(t)) 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 입력을 기반으로 가변되는, 선박용 추진 시스템 (1) 의 진동 가동 날개 (2) 의 운동을 제어하기 위한 방법. - 컴퓨터 판독가능 매체로서,
가동 날개 (2) 의 피치 운동을 제어할 수 있는 피치 기구 (5) 및 상기 가동 날개 (2) 의 히브 운동을 제어할 수 있는 히브 기구 (6) 와 연결하여, 컴퓨팅 기기 (15) 가 진동 날개 추진 시스템 (1) 의 상기 가동 날개 (2) 의 상기 피치 운동 및 상기 히브 운동 중 적어도 하나의 진폭 (A1(t), A2(t)) 을 가변시킬 수 있는 컴퓨터 실행가능한 명령들의 세트를 저장한, 컴퓨터 판독가능 매체. - 제 18 항에 있어서,
- 선박 (60) 의 속도,
- 상기 가동 날개 (2) 에 대한 국부적 유체 흐름의 방향,
- 상기 가동 날개 (2) 에 대한 상기 국부적 유체 흐름의 속력, 및
- 상기 선박 (60) 의 원하는 추력 중 적어도 하나에 따라, 상기 컴퓨팅 기기 (15) 가, 피치각 (α(t)), 히브 (h(t)), 피치 운동의 진동수 (f1(t)), 히브 운동의 진동수 (f2(t)), 피치 운동의 진폭 (A1(t)), 및 히브 운동의 진폭 (A2(t)) 중 적어도 하나를 가변시킬 수 있는, 컴퓨터 판독가능 매체. - 제 16 항 및 제 17 항 중 적어도 한 항에 따른 방법을 수행할 수 있도록 구성된 컴퓨터 프로그램을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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