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KR102446309B1 - 수영 및 잠수 보조 장치 - Google Patents

수영 및 잠수 보조 장치 Download PDF

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KR102446309B1
KR102446309B1 KR1020177022733A KR20177022733A KR102446309B1 KR 102446309 B1 KR102446309 B1 KR 102446309B1 KR 1020177022733 A KR1020177022733 A KR 1020177022733A KR 20177022733 A KR20177022733 A KR 20177022733A KR 102446309 B1 KR102446309 B1 KR 102446309B1
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KR
South Korea
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propeller
stator
rotor
swimming
housing
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한스-피터 발푸르기스
Original Assignee
카야고 테크 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 수영 및 잠수 보조 장치로서, 사용자가 엎드리거나 또는 위치하는 수상선의 선체, 상기 수상선의 선체 내에 배열되고 전기 모터에 의해 구동되는 프로펠러를 수용하는 유동 채널, 상기 프로펠러의 베이스 부분 상에 장착된 방사방향 외측을 향하는 프로펠러 블레이드들을 포함하고, 상기 전기 모터는 강성으로 배열된 모터 고정자 및 상기 모터 고정자에 공간적으로 할당된 회전하는 회전자를 구비하는, 상기 수영 및 잠수 보조 장치에 관한 것이다. 상기 전기 모터의 상기 회전자는 적어도 하나의 프로펠러 블레이드의 적어도 하나의 외측 단부에 직접 또는 간접 결합되고, 상기 모터 고정자는 상기 회전자 주위에 원주 방향으로 적어도 부분적으로 배열되는 것으로 제공된다. 상기 모터 배열은 상기 수영 및 잠수 보조 장치를 동적으로 구동할 수 있다.

Description

수영 및 잠수 보조 장치
본 발명은, 수영 및 잠수 보조 장치로서, 사용자가 엎드리거나 또는 위치하는 수상선의 선체(hull), 상기 수상선의 선체 내에 배열되고 전기 모터에 의해 구동되는 프로펠러를 수용하는 유동 채널(flow channel), 및 상기 프로펠러의 베이스 부분 상에 장착된 방사방향 외측을 향하는 프로펠러 블레이드(blade)들을 포함하고, 상기 전기 모터는 강성으로 배열된 모터 고정자 및 상기 모터 고정자에 공간적으로 할당된 회전하는 회전자를 포함하는, 상기 수영 및 잠수 보조 장치에 관한 것이다.
이러한 유형의 수영 및 잠수 보조 장치는 DE 10 2004 049 615 B4에 알려져 있다. 이 보조 장치는 수상선의 선체의 상부 측에 사용자의 상반신의 일부를 놓고 사용자가 엎드려 있으면서 사용자가 손으로 잡을 수 있는 핸들 배열을 구비한다. 프로펠러를 수용하는 유동 채널은 수상선의 선체 내에 배열된다. 프로펠러는 축전지를 통해 전기가 공급되는 전기 모터에 의해 구동된다. 이를 위해 프로펠러는 구동 샤프트를 통해 전기 모터에 연결된다. 전기 모터는 수용 하우징 내에 수용되고, 수용 하우징은 프로펠러까지 연장된다. 구동 샤프트는 밀봉 카세트를 통해 하우징으로부터 프로펠러로 안내된다. 이렇게 수밀(water tight)하도록 설계된 수용 하우징은 물이 범람(flooded)하는 수영 및 잠수 보조 장치의 수상선의 선체 내의 챔버(chamber) 내에 전기 모터를 갖게 배열될 수 있고, 이에 따라 그 폐열을 흘러 지나가는 물에 방출할 수 있다. 이를 위해 프로펠러, 전기 모터 및 관련 제어 장치가 수중 구동 유닛으로 설계되고 유동 채널 내에 배열되는 것으로 제공된다.
이러한 배열에서, 콤팩트한 설계, 및 냉각에 의해 달성되는 우수한 효율의 장점은 전기 모터가 유동 채널 내에 배열되어 물의 유동에 실질적으로 영향을 주는 단점에 의해 감쇠된다. 이는, 특히 수영 및 잠수 보조 장치의 빠른 가속을 위해 높은 토크를 제공하여, 상기 토크를, 비교적 작은 직경 및 이에 따라 힘 전달 영역에 짧은 레버 암을 갖는 구동 샤프트를 통해 프로펠러로 전달해야 하는 강력한 전기 모터에 적용된다. 그리하여, 유동 채널은 전기 모터에 의해 야기된 간섭(shadowing)을 보상할 만큼 충분히 큰 치수이어야 한다. 수영 및 잠수 보조 장치의 치수는 이에 의해 영향을 받는다.
그리하여, DE 10 2013 100 544 A1에 프로펠러가 유동 채널 내에 배열된 수상선이 제안되어 있다. 범람 챔버가 수상선의 선체 내에 제공되고, 상기 챔버는 물 위를 부상(floating)하는 동안 및 물을 따라 잠수하는 동작 동안 개구를 통해 물이 채워진다. 전기 모터 및 관련 축전지는 범람 챔버 내에 배열되고, 따라서 유동 채널 내 유동에 영향을 미치지 않고 효율적으로 냉각된다. 전기 모터로부터 프로펠러로 에너지를 전달하는 것은 범람 챔버로부터 유동 채널로 안내되는 재킷 튜브 내에 안내되는 구동 샤프트를 통해 수행된다. 따라서 전기 모터는 유동 채널의 유동 영역으로부터 제거되지만; 이는 범람 챔버 내의 물과 열 전도 접촉을 하는 것에 의해 여전히 냉각된다.
이러한 배열에서, 구동 샤프트가 필연적으로 연장된 것에 의해 수상선의 중량이 추가되는 것에 의해 특히 스포츠 장치를 물 밖으로 운반하는데 심각한 영향을 미치는 것이 단점이다. 구동 샤프트의 질량 관성이 증가하면 이에 의해 구동부의 동력학에 영향을 미쳐, 이에 대응하여 더 강력한 전기 모터에 의해 보상되어야 하므로 에너지 소비가 증가한다는 단점이 있다. 추가적인 단점은, 구동 샤프트가 유동 채널을 통해 안내되는 것으로 인해 유동 채널 내의 유동 효율을 감소시키는 간섭이 있는 것으로 인해, 및 그렇지 않은 경우 평활해야(smooth) 할 유동 채널의 벽이 구동 샤프트가 유동 채널 내로 안내되는 영역에서 중단되는 것에 의해 발생한다.
본 발명의 목적은 높은 동적 구동에서 낮은 자중(deadweight)을 갖는 수영 및 잠수 보조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 문제점은, 전기 모터의 회전자가 적어도 하나의 프로펠러 블레이드의 적어도 하나의 외측 단부에 직접 또는 간접 결합되고, 모터 고정자가 상기 회전자 주위에 원주 방향으로 적어도 부분적으로 배열되는 것에 의해 해결된다. 따라서, 상기 회전자는 그 회전축에 대해 비교적 큰 거리를 갖고 큰 원형 경로로 이동한다. 따라서, 높은 토크가 달성되고 이 높은 토크가 프로펠러로 전달된다. 높은 토크로 인해, 상기 프로펠러의 회전 속력에 빠른 변화가 달성될 수 있고, 이에 의해 수영 및 잠수 보조 장치의 높은 동적 구동을 가능하게 한다.
대응하여, 본 발명의 특히 바람직한 변형 실시예에서, 상기 프로펠러 블레이드들의 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들은 프로펠러 링에 연결되고, 상기 회전자는 상기 프로펠러 링 상에 배열되고 및/또는 상기 프로펠러 블레이드들 중 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들은 환형 회전자 하우징에 연결되고, 상기 회전자는 상기 회전자 하우징에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 따라서 구동력은 다수의 프로펠러 블레이드를 통해 전달되고 이에 의해 개별 프로펠러 블레이드의 기계적 부하가 현저히 감소된다. 따라서 매우 높은 구동력을 상기 프로펠러에 전달할 수 있다. 상기 회전자의 원심력은 상기 프로펠러 링 또는 상기 회전자 하우징으로 전달된다. 상기 프로펠러 링 또는 상기 회전자 하우징의 정반대쪽 영역들에 영향을 미치는 견인력(tractive force)은 서로 상쇄되어 상기 프로펠러 블레이드들은 인장 부하(tensile load)를 받지 않는다. 이것은 상기 프로펠러 블레이드들의 예상 수명을 증가시킨다. 상기 프로펠러 링은 상기 회전자 하우징의 내측 베이스(inner base)를 구성할 수 있다. 회전자 하우징이 사용될 때, 상기 회전자는 물로부터 보호된다.
상기 프로펠러 링 및/또는 상기 회전자 하우징이 상기 프로펠러 상에 하나의 부재로서 몰딩되는 것에 의해 간단하고 저렴한 생산이 달성될 수 있다. 따라서 상기 프로펠러는 상기 프로펠러 링 또는 상기 회전자 하우징과 함께 하나의 작업 공정으로 제조될 수 있다.
상기 회전자가 상기 회전자의 회전 방향으로 배열된 복수의 영구 자석을 갖고, 및/또는 상기 모터 고정자가 상기 회전자가 이동하는 상기 원형 경로에 대해 원주 방향으로 배열된 복수의 전자석을 갖는 것에 의해 상기 전기 모터의 간단하고 안전한 설계가 달성될 수 있다. 상기 회전자가 영구 자석을 갖게 설계하는 것으로 인해, 상기 회전자에 전기를 전송할 필요가 없다. 따라서, 회전하는 구성 요소들에 전기를 방수되게 공급하는 일이 제거된다. 복수의 영구 자석과 전자석을 사용하는 것에 의해 다수의 자극 쌍이 달성된다. 따라서, 높은 토크를 갖는 전기 모터가 획득된다.
고정자 블레이드들을 갖는 유동 고정자(flow stator)가 물의 유동 방향으로 상기 프로펠러의 하류에 배열되고, 상기 유동 고정자가 상기 고정자 블레이드들을 통해 상기 유동 채널의 벽에 직접 또는 간접 부착되고, 및/또는 상기 모터 고정자를 수용하는 고정자 하우징이 상기 고정자 블레이드들의 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들과 직접 또는 간접 연결되는 것이 유리하게 제공될 수 있다. 상기 고정자 블레이드들은 물의 회전 운동을 선형 운동으로 변환시키는 방식으로 정렬된다. 이 수단에 의해, 물이 회전하는 것에 의해 저장된 에너지가 수영 및 잠수 보조 장치를 구동하기 위해 획득될 수 있다. 상기 유동 고정자를 상기 유동 채널 상에 장착함으로써, 상기 유동 고정자는 상기 유동 채널 내에 고정 위치된다. 따라서 상기 유동 고정자는 상기 유동 채널 내 물의 유동 속력이 높은 경우에도 그 위치가 변하지 않는다. 상기 고정자는 바람직하게는 상기 회전자가 이동하는 원형 경로에 대해 원주 방향으로 배열된다. 이에 의해 상기 고정자는 고정 배열된다. 두 요구조건은 고정자 하우징이 상기 유동 고정자에 연결되는 것에 의해 쉽게 충족될 수 있다.
상기 전기 모터의 상기 고정자 하우징이 상기 유동 고정자 상에 하나의 부재로서 몰딩되는 것에 의해 간단하고 저렴한 생산이 달성될 수 있다. 따라서, 상기 전기 모터의 상기 고정자 하우징과 상기 유동 고정자가 하나의 작업 공정으로 제조될 수 있다.
상기 수영 및 잠수 보조 장치의 원하는 구동을 달성하기 위해, 물의 대응하는 부피가 충분한 속력으로 가속되어야 한다. 이를 위해 충분히 큰 유동 단면이 필요하다. 충분히 큰 유동 단면을 달성할 수 있기 위하여, 상기 회전자 및/또는 상기 모터 고정자가 상기 유동 채널의 측방향 오목부(recess)에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 상기 전기 모터는 상기 유동 채널 내로 안내되는 물의 주 유동 외측에 배열된다. 따라서, 상기 유동 채널의 단면은 상기 전기 모터가 상기 유동 채널 내에 배열되는 설계와는 대조적으로 감소될 수 있다. 상기 유동 채널이 상기 수상선의 선체의 상당한 부분을 차지하기 때문에 전체 수영 및 잠수 보조 장치가 구동력을 감소시킴이 없이 더 콤팩트하게 설계될 수 있다.
상기 유동 채널 내에 배열된 회전 가능하게 장착된 샤프트에 상기 프로펠러를 축방향으로 고정시킴으로써 상기 프로펠러를 간단하고 견고하게 장착하는 것이 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대응하여, 상기 샤프트는 중공 샤프트로서 설계되고 및/또는 상기 샤프트는 탄소 섬유 강화 플라스틱 재료로 제조되는 것이 제공될 수 있다. 상기 샤프트를 중공 샤프트로 구현함으로써, 상기 샤프트의 안정성 및 강성(rigidity)을 실질적으로 상실함이 없이 중량 감소를 달성할 수 있다. 탄소 섬유 강화 플라스틱 재료(carbon fibre reinforced plastic: CFRP)는 금속으로 만들어진 샤프트에 비해 상당히 낮은 밀도와 동시에 매우 더 높은 강성을 갖는다. 따라서 상기 프로펠러를 회전가능하게 장착하고 상기 프로펠러로부터 상기 수영 및 잠수 보조 장치의 상기 수상선의 선체로 추진력(thrusting force)을 전달하기 위해 CFRP로 만들어진 더 경량의 샤프트를 사용할 수 있다. 따라서 상기 수영 및 잠수 보조 장치는 물 밖으로 보다 쉽게 운반될 수 있다. 질량이 더 낮은 것에 의해 상기 모터 샤프트의 관성이 더 낮아서 상기 전기 모터에 의해 동일한 동력이 제공되는 경우에도 상기 수영 및 잠수 보조 장치의 동적 구동이 증가되는데, 이는 상기 수영 및 잠수 보조 장치를 수상 스포츠 장치로 사용하는 데 핵심적인 장점을 나타낸다. 이것은 특히 사용되는 전기 모터의 설치 가능한 출력 및 관련 에너지 저장장치의 저장 용량이 운반형 수상 스포츠 장치에서는 크게 제한되기 때문에 적용된다.
바람직하게는, 베이스 및 상기 베이스 상에 적용된 센터링 바(centring bar)들을 갖는 센터링 장치가 상기 유동 채널에서 흐르는 물의 유동 방향으로 상기 프로펠러의 상류에 배열되고, 상기 센터링 장치가 상기 센터링 바들을 통해 상기 유동 채널의 벽에 직접 또는 간접 부착되는 것이 제공될 수 있다. 상기 프로펠러는 고정 유지되는 상기 센터링 장치에 회전 가능하게 부착될 수 있다. 상기 센터링 바들은 이에 의해 흘러 지나가는 물에 낮은 유동 저항을 제공하는 방식으로 유선형으로 형성된다.
높은 힘이 상기 프로펠러에 작용하고, 이 높은 힘은 또한 물이 상기 유동 채널에서 난기류로 흐르는 것에 의해 회전축에 대해 횡방향으로 상기 프로펠러에 작용한다. 이들 힘을 안전하게 가로막고 상기 프로펠러를 여전히 원활히 회전시킬 수 있기 위해, 상기 샤프트가 장착된 베어링이 상기 센터링 장치 상에 및 상기 유동 고정자 상에 각각 배열되는 것이 제공될 수 있다. 상기 샤프트의 진동 및 휨(bending)이 양측을 장착하는 것에 의해 방지된다. 이 수단에 의해, 상기 프로펠러의 방사방향 위치가 확실하게 부착된다. 이에 의해 상기 회전자와, 상기 회전자의 방사방향 외측에 장착된 상기 고정자 사이에 작은 간극만이 제공될 수 있다. 이러한 조치로 인해 고효율을 갖는 전기 모터가 획득된다. 상기 회전자와 상기 고정자 사이 또는 상기 회전자 하우징과 상기 고정자 하우징 사이의 충돌이 안전하게 방지될 수 있다.
상기 샤프트를 영구적이고 원활히 장착할 수 있기 위해, 제1 베어링 하우징이 상기 센터링 장치의 상기 베이스 내에 설계되고, 전방 베어링이 상기 제1 베어링 하우징에 유지되고, 상기 제1 베어링 하우징이 제거가능한 유입 캡(inflow cap)으로 상기 유동 채널에 대해 수밀하게 폐쇄되는 것이 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 전방 베어링이 수분으로부터 보호된다. 필요한 유지 보수의 경우 상기 유입 캡을 제거하는 것에 의해 상기 전방 베어링에 쉽게 도달할 수 있다.
추가적인 베어링 하우징이 상기 유동 고정자의 상기 고정자 베이스 내에 설계되고, 후방 베어링이 상기 추가적인 베어링 하우징에 유지되고, 상기 추가적인 베어링 하우징이 제거가능한 베어링 지지 링으로 수밀하게 폐쇄되는 것에 의해 상기 샤프트를 영구적이고 원활히 장착하는 것이 추가적으로 달성될 수 있다. 이에 따라 상기 후방 베어링은 수분으로부터 보호된다. 필요한 유지 보수의 경우 상기 베어링 지지 링을 제거하는 것에 의해 상기 후방 베어링에 쉽게 도달할 수 있다.
상기 수영 및 잠수 보조 장치는 수상 스포츠 장치로 기능한다. 이를 위해 상기 장치는 사용자가 상기 장치 상에서 부상당하지 않도록 설계되어야 한다. 사용자가 동작하는 프로펠러에 도달하는 것을 방지하기 위해, 상기 프로펠러 위에 몰딩된 접촉 보호 바(contact protection bar)들을 갖는 접촉 보호부들이 상기 프로펠러와는 반대쪽을 향하는 상기 유동 고정자 측에 배치되고, 상기 접촉 보호 바들이 상기 유동 채널의 벽에 직접 또는 간접 부착되고, 바람직하게는 상기 접촉 보호부의 베이스 몸체가 상기 유동 고정자에 연결되는 것이 제공될 수 있다. 이에 의해 상기 접촉 방지 바들이 물의 유동에 가능한 한 적게 영향을 미치도록, 그러나 상기 유동 채널에 도달되는 것은 방지하도록 설계된다. 상기 접촉 보호부의 상기 베이스 몸체가 상기 유동 고정자에 연결된 경우, 이것은 상기 유동 채널에 대해 추가적으로 지지될 수 있다. 이것은 상기 샤프트의 상기 후방 베어링의 위치를 추가적으로 안정화시켜, 이에 의해 상기 프로펠러의 방사방향 위치를 안정화시킨다.
본 발명의 특히 바람직한 변형 실시예에 대응하여, 수중 구동 유닛이 적어도 상기 회전자 하우징과 상기 고정자 하우징을 갖는 상기 전기 모터, 상기 센터링 장치, 상기 유입 캡, 상기 유동 고정자, 및 상기 샤프트와 상기 베어링을 갖는 상기 프로펠러로 형성되는 것이 제공될 수 있다. 상기 수중 구동 유닛은 모듈로 미리 조립되고 나서 상기 유동 채널에 설치될 수 있다. 이 수단에 의해 상기 수영 및 잠수 보조 장치를 조립하는 것이 크게 단순화되어 생산 비용이 절감된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 기초하여 이후 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 수영 및 잠수 보조 장치를 후방 측면에서 본 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 수영 및 잠수 보조 장치를 저면 측면에서 본 사시도이고,
도 3은 개방된 상태로 도시된 유동 채널의 영역에서 수영 및 잠수 보조 장치의 측방향 절개도이고,
도 4는 또한 단면도로 도시된 수중 구동 유닛을 갖는 수영 및 잠수 보조 장치의 측방향 절개도이고,
도 5는 프로펠러 영역에서 도 4에 도시된 절개도의 일부를 도시하고,
도 6은 전방 베어링 영역에서 도 4에 도시된 절개도의 일부를 도시하고, 및
도 7은 후방 베어링 영역에서 도 4에 도시된 절개도의 일부를 도시한다.
도 1은 수영 및 잠수 보조 장치(10)를 후방 측면에서 본 사시도를 도시한다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)는 수상선의 선체(11)를 갖는다. 수상선의 선체(11)는 상부 부분(11.6) 및 하부 부분(11.4)으로부터 결합된다. 상부 부분(11.6)은 수상선의 선체(11)의 양측에 배열된 2개의 손잡이(16)를 갖는다. 사용자는 이러한 손잡이(16)를 잡고, 손잡이(16)에 부착된 작동 요소(16.1)를 사용하여 수영 및 잠수 보조 장치(10)를 제어할 수 있다. 특히, 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 엔진 출력은 여기서 변할 수 있다. 손잡이(16)를 잡은 사용자는 자기 상반신을 디스플레이(13) 뒤의 영역에 있는 접촉 표면(11.3)의 상부 부분(11.6) 상에 위치시킨다. 홀더(11.7)는 벨트 시스템을 고정하기 위해 접촉 표면(11.3)에 부착되고, 이에 의해 사용자는 수영 및 잠수 보조 장치(10)에 자기 몸을 벨트로 맬 수 있다. 이 뒤에 놓여 있는 것으로 도시된 충전 소켓용 캡(12)은 접촉 표면(11.3)의 앞에 배열된다. 수상선의 선체(11)에 포함된 축전지는 충전 소켓을 통해 충전될 수 있다.
수영 및 잠수 보조 장치(10)를 물 밖으로 운반할 수 있는 운반 핸들(11.2)들이 수상선의 선체(11)의 측면들에 배열된다.
제거가능한 보호 커버(14)가 디스플레이(13)의 상류 및 주행(travel) 방향으로 2개의 손잡이(16) 사이 수상선의 선체(11) 상에 고정된다. 보호 커버(14)는 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 조립 구획(도시되지 않음)과 중첩된다. 통기 개구(ventilation opening)(15.1)들이 보호 커버(15)에 측방향으로 제공되고, 이 통기 개구들은, 수상선의 선체(11)에 제공되고 도 3에 도시된 범람 챔버(17)에 연결된다.
물 유입 개구(15.2)들이 선두(prow)(11.1) 영역에 제공되고 이를 통해 물이 범람 챔버(17) 내로 흐를 수 있다. 이를 위해 범람 챔버(17)는 보호 커버(14)의 통기 개구(15.1)들을 통해 통기될 수 있다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 부력은 부상 및 잠수 동작이 모두 가능하도록 미리 결정된 부력이 유지되도록 범람 챔버(17)에 물이 채워지는 것에 의해 조절된다. 슬랫(slat)에 의해 커버된 물 유출 개구(15.3)들이 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 선미(stern)(11.5) 상에 배열되고, 또한 범람 챔버(17)에 연결된다. 범람 챔버(17)는 물로 범람하며, 이 물은 수영 및 잠수 보조 장치(10)가 물 속에 놓이자마자 물 유입 개구(15.2)들 및 물 유출 개구(15.3)들을 통해 침투한다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)가 주행 모드로 전이하자마자, 범람 챔버(17)에는 유동이 생성된다. 이에 의해, 물은 물 유입 개구(15.2)들을 통해 범람 챔버(17) 내로 들어간다. 이 물은 범람 챔버(17)를 통해 흐르고, 이에 의해 범람 챔버(17)에 보유된 전기 부품들, 예를 들어, 수영 및 잠수 보조 장치(10)를 구동하는데 필요한 축전지를 범람시킨다. 이에 의해 물은 전기 부품들의 소산된 전력을 수용하고 이 전기 부품들을 냉각시킨다. 범람 챔버(17)를 통해 흐른 후, 물은 유동 채널(20)의 제트 토출구(jet discharge)(26)의 양측에 대칭으로 배열된 물 유출 개구(15.3)들을 통해 유동 채널을 떠난다. 접촉 보호부(70)가 유동 채널(20)의 단부 측에 배열되고 이는 사용자가 유동 채널(20)에 도달하는 것을 방지한다.
도 2는 도 1에 도시된 수영 및 잠수 보조 장치(10)를 저면 측면에서 본 사시도를 도시한다.
도 1에 도시된 물 유입 개구들은 수상선의 선체(11)의 선두(11.1)에서 볼 수 있다. 측방향 범람 개구(17.1)들이 수상선의 선체(11)의 하부 부분(11.4)의 양측에 제공된다. 추가적인 하부 범람 개구(17.2)들이 하부 부분(11.4)의 전방 영역에 도입되고, 수상선의 선체(11)에 몰딩된 리브(rib)에 의해 커버된다. 유동 채널(20)의 좌측과 우측 유입 개구(21.1, 21.2)들은 하부 부분(11.4)의 중심에 배열된다. 유입 개구(21.1, 21.2)들은 안내 요소(22.1)에 의해 서로 분리된다. 보호 바(22.2, 22.3)들은 유입 개구(21.1, 21.2)들의 영역에 배열된다.
범람 개구(17.1, 17.2)들은, 물 유입 개구(15.2)들과 같이, 도 3에 도시된 범람 챔버(17)에 연결된다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)가 물 속에 놓이면, 물은 범람 개구(17.1, 17.2)들 및 물 유입 개구(15.2)들을 통해 범람 챔버(17) 내로 흐르고 이에 따라 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 원하는 부력을 조절한다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)가 물로부터 제거되면, 물은 범람 챔버(17)로부터 범람 개구(17.1, 17.2)들 및 물 유입 개구(15.2)들을 통해 범람 챔버(17) 밖으로 방출되고 이에 의해 수영 및 잠수 보조 장치(10)는 상당한 무게를 상실하여 쉽게 운반될 수 있다.
물은, 도 3에 도시되고 유동 채널(20)에 배열된 프로펠러(50)에 의해 유입 개구(21.1, 21.2)들을 통해 흡입되고, 유동 채널(20)을 통해 도 1에 도시된 제트 토출구(26)로 가속된다. 이에 따라 수영 및 잠수 보조 장치를 추진하는 것이 수행된다. 안내 요소(22.1) 및 보호 바(22.2, 22.3)들은 큰 이물질이 흡입되는 것을 방지하거나, 또는 사용자가 동작하는 프로펠러(50) 내로 들어가는 것을 방지한다. 또한, 안내 요소(22.1) 및 이 안내 요소 앞에 배열된 리브들은 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 주행 모드에서 안정화 효과를 제공한다.
도 3은 개방된 상태로 도시된 유동 채널(20)의 영역에서 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 측방향 절개도를 도시한다. 이에 의해 절개 표면은 주행 방향으로 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 중심 길이방향 평면에 평행하게 그리고 우측으로 이어진다.
유동 채널(20)은 하부 측으로부터 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 선미까지 곡선으로 수상선의 선체(11) 내로 안내된다. 유동 채널(20)은 좌측 전방 유동 채널 절반 쉘(half shelf)(23) 및 우측 전방 유동 채널 절반 쉘(24)에 의해 유입 개구(21.1, 21.2)들 쪽 주행 방향으로 형성된다. 유동 채널 절반 쉘(23, 24)들은 서로 정확히 결합되고 연결 요소들에 의해 연결된다. 따라서, 전방 채널 구획은 평활한 표면을 갖게 형성된다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 후방 영역에서 유동 채널(20) 주위 공간을 또한 부분적으로 둘러싸는 범람 챔버(17)의 일부는 주행 방향으로 유동 채널(20)의 전방에 도시된다.
전기 모터(110)가 할당된 프로펠러(50), 유동 방향으로 프로펠러(50)의 상류에 배열된 센터링 장치(40), 플러그인 방식으로 센터링 장치(40) 상에 장착된 유유입 캡(30), 유동 방향으로 프로펠러(50)의 하류에 배열된 유동 고정자(60), 및 부착된 단부 캡(80)을 갖는 후속 접촉 보호부(70)를 포함하는 수중 구동 유닛이 유동 채널(20) 내에 배열된다.
접촉 보호부(70)는 제트 토출 튜브(25)의 영역 내에 배열된다. 제트 토출 튜브(25)는 유동 방향으로 유동 고정자(60)의 하류에 배열된다. 이 제트 토출 튜브는 유동 고정자(60)와 제트 토출구(26) 사이에 유동 채널(20)을 형성한다.
제트 토출구(26)에 대해 원주 방향으로 유지 링(retaining ring)(19) 및 연결 링(18)은 제트 토출 튜브(25)로부터 수상선의 선체(11)로 연결부를 형성한다.
프로펠러(50)는 방사방향 외측으로 돌출하는 프로펠러 블레이드(54)들이 몰딩된 베이스 부분(52)을 갖는다. 프로펠러 블레이드(54)들은, 본 실시예에서 프로펠러(50)의 우측 회전시에 유입 개구(21.1, 21.2)들로부터 물을 흡입하고 이 물을 제트 토출구(26)로부터 토출하도록, 베이스 부분(52)에 비스듬히 정렬된다.
프로펠러(50)를 구동하기 위해, 전기 모터(110)의 회전자(112)가 프로펠러에 연결된다. 회전자(112)는 이를 위해 프로펠러(50)의 프로펠러 블레이드(54)들의 외측 단부들에 직접 연결된다. 프로펠러(50)의 회전 동안, 회전자(112)는 프로펠러(50) 주위의 원형 경로로 이동한다. 전기 모터(110)의 모터 고정자(111)는 이 원형 경로에 대해 원주 방향으로 배열된다.
구동력은 모터 고정자(111)와 회전자(112) 사이에서 발생된다. 프로펠러(50)에 구동력을 전달하는 것은 회전자(112)에 의해 프로펠러 블레이드(54)들의 단부들에서 수행된다. 따라서, 힘 전달은 큰 반경으로 수행되고, 여기서 높은 토크가 발생한다. 함축적으로, 전기 모터(110)의 주어진 출력으로 프로펠러(50)의 매우 빠른 회전 속력 변화, 및 이에 따라 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 속력 변화가 실현된다.
모터 고정자(111) 및 회전자(112)는, 유동 채널 절반 쉘(23, 24)들, 프로펠러 블레이드들의 원형 경로의 외측 직경, 및 제트 토출 튜브(25)에 의해 결정되는 유동 채널(20)의 유동 채널 단면의 측면에 배치된다. 따라서, 전기 모터(110)는 유동 채널(20) 내에서 가속되는 물의 주 유동의 영역에 놓이지 않아서, 이에 따라 이용 가능한 유동 단면 및 물의 유동에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 이에 따라 유동 채널(20)은, 유동 채널(20)을 통해 동일한 부피가 흐르는 경우에, 통상적으로 구동 샤프트에 작용하는 전기 모터(110)가 유동 채널(20) 내에 제공되는 배열에 비해 더 작은 직경을 갖게 설계될 수 있다. 이에 의해, 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 전체 설계를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다.
센터링 장치(40)는 유선형 베이스(41)를 가지고 있고, 방사방향 외측으로 정렬된 센터링 바(42)들이 이 유선형 베이스(41)에 연결되고, 상기 센터링 바들은 또한 유선형 형상으로 설계된다. 센터링 장치(40)는 센터링 바(42)들을 사용하여 유동 채널 절반 쉘(23, 24)들에 부착된다. 유입 캡(30)은 유동 방향과 반대쪽 센터링 장치(40)의 베이스(41)에 장착된다. 유입 캡(30)은 또한 베이스(41)의 표면으로 점진적으로 전이하는 유선형 유입 표면(31)을 갖는다. 베이스(41)의 직경은 프로펠러(50) 쪽에서 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)의 직경에 적응된다. 유입 캡(30), 센터링 장치(40)의 베이스(41), 및 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)이 이러한 형상을 갖는 것에 의해, 유동 채널(20)을 통해 흐르는 물에 낮은 유동 저항이 달성된다.
유동 고정자(60)는 방사방향 외측을 향하는 고정자 블레이드(65)들이 배열된 고정자 베이스(61)를 갖는다. 고정자 블레이드(65)들은 단부 측에서 유동 채널(20)에 직접 연결된다. 유동 고정자(60)는 따라서 유동 채널(20)에 고정 배열된다.
고정자 블레이드(65)들은 물의 유동 방향을 따라 만곡되도록 설계된다. 프로펠러(50)를 향하는 고정자 블레이드(65)들의 단부들은 프로펠러(50)의 회전 방향과 반대쪽으로 미리 결정된 각도로 만곡된다. 이와 달리, 프로펠러(50)와는 반대쪽을 향하는 고정자 블레이드(65)들의 단부들은 프로펠러(50)의 회전축에 대략 평행하게 연장된다. 물은 프로펠러(50)를 나선형 경로로 떠난다. 고정자 블레이드(65)들이 이러한 형상을 갖는 것으로 인해, 유동 고정자(60)는 유동 채널(18)을 통해 흐르는 물의 회전 방향과 반대쪽으로 작용하여, 물은 유동 고정자(60)의 하류에서는 실질적으로 회전 없이 제트 토출구(26)로 흐르게 된다. 물의 회전 에너지는 이에 의해 직선 운동 에너지로 변환되어 수영 및 잠수 보조 장치를 구동하는 기능을 한다.
고정자 베이스(61)의 직경은 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)의 직경과 적어도 대략 대응하는 것이 바람직하다. 따라서 프로펠러(50)로부터 유동 고정자(60)로 물이 전이할 때 낮은 유동 저항이 달성된다.
접촉 보호부(70)는 방사방향으로 배열된 접촉 보호 바(72)들을 통해 유동 채널(20)의 제트 토출 튜브(25)에 연결된다. 접촉 보호부(70)는 이에 따라 유동 채널(20) 내에 고정 위치된다. 접촉 보호 바(72)들은 유선형으로 설계된다. 이 접촉 보호 바들은 내측 단부(inner end)들에서 접촉 보호부(70)의 베이스 몸체(71)에 연결된다. 베이스 몸체(71)는 유선형 윤곽을 갖는다. 유동 고정자(60) 쪽 베이스 몸체(71)의 직경은 유동 고정자(60)의 고정자 베이스(61)의 직경에 적어도 대략 대응한다. 따라서 유동 고정자(60)로부터 접촉 보호부(70)로 물이 전이할 때 낮은 유동 저항이 달성된다. 베이스 몸체(71)의 직경은 제트 토출구(26) 쪽으로 가면서 좁아진다. 이에 의해, 외측 표면은 제트 토출 튜브(25)의 표면의 코스(course)를 따라 거리를 두고 따라가는 것이 바람직하다. 베이스 몸체(71)의 표면과 제트 토출 튜브(25) 사이의 거리는 흘러 지나가는 물의 유동 단면을 한정한다. 유동 단면은 충분히 큰 단면에 의해 더 많은 부피 유동이 가능하도록 베이스 몸체(71)의 형상과 제트 토출 튜브(25)의 형상에 의해 선택되지만; 동시에 제트 토출구(26) 쪽을 향한 물의 높은 유동 속력은 가능한 가장 작은 단면에 의해 부여된다.
접촉 보호부(70)의 베이스 몸체(71)는 단부 측에서 단부 캡(80)에 의해 종료된다. 캡 개구(81)가 단부 캡(80) 내로 도입된다. 중공 몸체로 설계된 베이스 몸체(71)로부터 물은 캡 개구(81)를 통해 밖으로 흐를 수 있다.
도 4는 또한 단면도로 도시된 수중 구동 유닛을 갖는 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 측방향 절개도를 도시한다.
도 3에 도시된 도면과는 달리, 도 4의 절개 표면은 수영 및 잠수 보조 장치의 중심 길이방향 평면을 따라 이어져 있어서 수중 구동 유닛의 구성 요소들이 또한 절개도로 도시된다.
프로펠러(50)는 이것이 도 5에 보다 상세히 도시된 바와 같이 샤프트(90)에 고정된다. 제1 베어링 하우징(45)이 센터링 장치(40)에 부착된다. 샤프트(90)는 제1 베어링 하우징(45)에 회전 가능하게 장착된다. 이는 도 6에 상세히 도시된다. 제2 베어링 하우징(63)이 유동 고정자(60)에 부착된다. 샤프트(90)는 제2 베어링 하우징(63)에 회전 가능하게 장착된다. 제2 베어링 하우징은 도 7에 확대 도시되어있다.
접촉 보호부(70)의 베이스 몸체(71)는 중공 몸체로 설계된다. 물은 베이스 몸체(71) 내로 들어간 다음, 또한 중공 몸체로 설계된 단부 캡(80)의 캡 개구(81)를 통해 베이스 몸체 밖으로 흐를 수 있다.
도시된 바와 같이 좌측 전방 유동 채널 절반 쉘(23)은 유동 채널(20)의 중심 길이방향 평면을 따라 장착 구멍(23.2)뿐만 아니라 좌측 조인트 프로파일(joint profile)(23.1)을 갖는다. 도 3에 도시된 우측 전방 유동 채널 절반 쉘(24)은 그 에지(edge)가 좌측 안내 프로파일(23.1)에 고정 부착되고, 2개의 유동 채널 절반 쉘(24)들은 적절한 고정 수단에 의해, 바람직하게는 장착 구멍(23.2)을 통해 안내되는 나사에 의해 강성으로 연결된다. 밀봉 재료가 좌측 조인트 프로파일(23.1)에 삽입될 수 있다.
도 5는 프로펠러(50)의 영역에서 도 4에 도시된 절개도의 일부를 도시한다.
샤프트(90)는 중공 샤프트로서 구현된다. 샤프트(90)는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 제조되는 것이 유리하다. 샤프트는 중심 영역(91), 물의 유동 방향과 반대쪽에 정렬된 전방 샤프트 베어링 구획(93), 및 전방 샤프트 베어링 구획(93)과 정반대쪽에 후방 샤프트 베어링 구획(94)으로 분할된다.
샤프트(90)는 전방 베어링(101)을 사용하여 전방 샤프트 베어링 구획(93)에 장착된다. 전방 베어링(101)은 앵귤러 볼 베어링(angular ball bearing)으로 설계된다. 전방 베어링(101)은, 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명된 바와 같이, 잠금 너트(100)에 의해 센터링 장치(40)의 제1 베어링 하우징(45) 내부에 유지된다.
샤프트(90)는 후방 베어링(104)을 사용하여 후방 샤프트 베어링 구획(94)에 장착된다. 후방 베어링(104)은 홈이 있는(grooved) 볼 베어링으로서 설계된다.
프로펠러는 샤프트(90)의 중심 영역(91)에서 내부 실린더(51)를 사용하여 샤프트(90)에 부착된다. 내부 실린더(51)는 바람직하게는 샤프트(90)에 접착된다. 프로펠러 스트럿(strut)(53)들은 내측 실린더(51) 상에 몰딩된다. 프로펠러 스트럿(53)들은 샤프트(90)의 중심 길이방향 축에 대해 부분적으로 횡방향으로 그리고 부분적으로 평행하게 정렬된다. 프로펠러 스트럿(53)들은 그 외측 단부에서 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)에 연결된다. 프로펠러 스트럿들은 베이스 부분(52) 상에 하나의 부재로서 몰딩되는 것이 바람직하다. 따라서, 프로펠러 스트럿(53)들은 내측 실린더(51)와 프로펠러(50)의 베이스 부분(52) 사이에 강성의 연결을 형성한다. 허브(hub) 영역은 내측 실린더(51)와 베이스 부분(52) 사이의 공동(cavity)으로서 설계된다. 허브 영역은, 샤프트(90)의 중심 길이방향 축에 대해 횡방향으로 정렬된 프로펠러 스트럿(53)들에 의해, 센터링 장치(40)를 향하는 전방 챔버와 유동 고정자(60)를 향하는 후방 챔버로 분할된다. 통로(미도시)들이 이들 횡방향으로 이어지는 동작하는 프로펠러 스트럿(53)들 내에 도입된다. 프로펠러(50)가 회전할 때, 물은 전방 챔버로부터 후방 챔버로 이 통로를 통해 운반된다.
전방 연결 내측 쇼울더(shoulder)(52.1)가 베이스 부분(52)에서 센터링 장치(40)를 향하는 에지 상에 형성되고, 후방 연결 내측 쇼울더(52.2)가 정반대쪽 에지 상에 형성된다. 프로펠러 블레이드(54)들은 베이스 부분(52)의 외측 원주 상에 고정된다. 프로펠러 블레이드(54)들은 베이스 부분(52) 상에 하나의 부재로서 몰딩되는 것이 바람직하다. 프로펠러 블레이드(54)들은 그 외측 단부에서 연결 영역(54.1)을 통해 베이스 부분(52)에 대해 원주 방향으로 거리를 두고 프로펠러 링(55)에 연결된다. 프로펠러 링(55)은 이에 따라 샤프트(90)의 회전축 주위로 회전 대칭으로 배열된다. 회전자 하우징 전방 벽(56)은 프로펠러 링(55) 상에서 방사방향 외측을 향하게 몰딩된다. 내측 실린더(51), 프로펠러 스트럿(53)들, 베이스 부분(52), 프로펠러 블레이드(54)들, 프로펠러 링(55), 및 회전자 하우징 전방 벽(56)은 바람직하게는 하나의 부재로서 제조된다.
유동 고정자(60)의 고정자 베이스(61)는 연결 요소(62)를 통해 제2 베어링 하우징(63)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 연결 요소(62)는 깔때기(funnel) 형상으로 설계된다. 연결 요소(62)는 물이 허브 영역의 후방 챔버로부터 접촉 보호부(70)의 베이스 부분(71)의 내측 챔버로 빠져 나갈 수 있는 관통 개구(미도시)들을 갖는다. 전방 연결 외측 쇼울더(61.1)가 프로펠러(50) 쪽에 정렬된 고정자 베이스(61) 상에 형성된다. 전방 연결 외측 쇼울더(61.1)는 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)의 후방 연결 내측 쇼울더와 약간의 거리를 두고 중첩된다. 이를 위해, 고정자 베이스(61)는 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)과 적어도 대략 동일한 외측 직경을 갖는다. 후방 연결 외측 쇼울더(61.2)는 전방 연결 외측 쇼울더(61.1)와 정반대쪽 고정자 베이스(61) 상에 몰딩된다. 고정자 블레이드(65)들은 고정자 베이스(61)에 고정된다. 고정자 블레이드(65)들은 이에 의해 고정자 베이스(61)에 하나의 부재로서 몰딩되는 것이 바람직하다. 고정자 블레이드(65)들은, 이것이 이미 도 3에 도시된 바와 같이, 고정자 베이스(61)에 방사방향으로 정렬된다. 고정자 블레이드(65)들은 외측 단부에서 고정자 외측 링(66)에 연결된다. 고정자 외측 링(66)은 프로펠러(50)의 회전축에 대해 원주 방향으로 배열된다. 고정자 외측 링(66)은 프로펠러(50)를 향하는 에지가 프로펠러 링(55)의 에지로부터 짧은 거리 앞에서 종료된다. 후방 하우징 벽(67)은 고정자 외측 링(66)의 외측 표면 상에 몰딩된다. 도시된 도면의 절개도는 나사(116)를 수용하기 위해 나사산이 형성된 보어(bore)(67.1)가 도입된 하우징 벽(67)의 보강된 영역을 통해 이어진다. 나사산이 형성된 보어(67.1)를 갖는 이러한 보강된 영역들은 하우징 벽(67)을 따라 이격되게 제공된다. 하우징 벽(67)은 그 사이에 얇은 벽으로 설계된다. 방사방향으로 거리를 두고 프로펠러 링(55)과 중첩되는 하우징 커버(68)는 하우징 벽(67) 상에 몰딩된다. 나사(116)를 수용하기 위해 나사산이 형성된 수용부(68.1)들이 하우징 커버(68)의 전방 면 내로 도입된다.
제2 베어링 하우징(63), 연결 요소(62), 고정자 베이스(61), 고정자 블레이드(65), 고정자 외측 링(66), 후방 하우징 벽(67) 및 하우징 커버(68)는 하나의 부재로서 설계되는 것이 바람직하다.
제트 토출 튜브(25)는 나사(116)에 의해 하우징 벽(67) 상에 고정된다. 이를 위해 방사방향으로 정렬된 플랜지(25.1)가 제트 토출 튜브(25) 상에 몰딩되고, 나사(116)를 전달하기 위해 보어 홀(bore hole)이 정확히 하우징 벽(67)의 나사산이 형성된 보어(67.1)에 도입된다.
접촉 보호부(70)의 베이스 몸체(71)는 유동 고정자(60)를 향하는 단부에 통합된 계단 형상의 고정자 연결 영역(71.1)을 갖는다. 고정자 연결 영역(71.1)은 고정자 베이스(61)의 후방 연결 외측 쇼울더(61.2) 내에 삽입되어 원주방향으로 플러그 연결이 생성된다. 제4 밀봉 링(123)이 고정자 연결 영역(71.1)과 후방 연결 외측 쇼울더(61.2) 사이에 제공된다. 제4 밀봉 링(123)은 유동 채널(20)로부터 베이스 몸체(71)의 내측을 밀봉한다.
센터링 장치(40)는 유동 방향으로 프로펠러(50)의 상류에 배열된다. 센터링 장치(40)의 회전 대칭 베이스(41)는 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)으로 전이하는 영역에서 베이스 부분(52)과 동일한 외측 직경을 갖는다. 이는 흘러 지나가는 물에 낮은 유동 저항을 생성한다. 베이스(41)의 외측 직경은 유입 캡(30) 쪽으로 오목한 곡선을 따라 가늘어진다. 베이스(41)는 프로펠러(50) 쪽에 연결 쇼울더(41.1)를 갖는다. 연결 쇼울더(41.1)는 프로펠러(50)의 베이스 부분(52)의 후방 연결 내측 쇼울더(52.2)와 방사방향으로 약간의 거리를 두고 중첩된다. 센터링 바(42)들이 베이스(41)에 방사방향으로 정렬되어 부착된다. 이에 의해 센터링 바(42)들은 하나의 부재로서 베이스(41)에 몰딩되는 것이 바람직하다. 센터링 바(42)들은 베이스(41)에 접선 방향으로 이어지는 연장부에서 가늘어지게 설계된다. 따라서 이 센터링 바들은 흘러 지나가는 물에 낮은 유동 저항으로 대항한다. 센터링 바(42)들은 그 축방향 정렬에서 베이스(41)의 길이의 절반 이상 중첩된다. 유입되는 물에 대항하는 전방 에지는 물의 유동 방향으로 베이스 쪽으로 방사방향 거리가 증가함에 따라 아래로 기울어진다. 이러한 조치는 또한 흘러 지나가는 물의 유동 저항을 감소시킨다. 센터링 바(42)들의 외측 단부들에는 센터링 외측 링(43)이 고정된다. 센터링 외측 링(43)은 센터링 바(42)들과 하나의 부재로서 연결되는 것이 바람직하다. 방사방향 외측으로 정렬된 전방 하우징 벽(44)은 센터링 외측 링(43) 상에 고정되는데, 특히 하나의 부재로서 몰딩된다. 전방 하우징 벽(44)은 외측 직경이 하우징 커버(68)까지 연장되어, 상기 하우징 커버의 전방 면과 접촉한다. 조립 보어 홀(44.1)들이 하우징 벽(44)에 제공된다. 조립 보어 홀(44.1)들은 하우징 커버(68)의 나사산이 형성된 수용부(68.1)들과 일치하도록 배열된다. 하우징 벽(44)과 하우징 커버(68)는, 조립 보어 홀(44.1)들을 통해 안내되고 나사산이 형성된 수용부(68.1)들 내에 나사 결합되는 나사(116)들을 사용하여 강성으로 연결된다.
디텐트 러그(detent lug)(43.1)가 센터링 외측 링(43)의 외측 표면 상에 몰딩된다. 디텐트 러그(43.1)는 본 실시예에서 센터링 외측 링(43) 상에 몰딩된 원주방향 비드(bead)로서 설계된다. 그러나, 반구형 디텐트 러그(43.1)가 또한 센터링 외측 링(43) 주위로 이격되어 제공될 수 있다. 센터링 외측 링(43)을 갖는 센터링 장치(40)는 유동 채널 절반 쉘(23, 24)들에 의해 형성된 유동 채널(20) 내로 삽입된다. 이에 의해 센터링 외측 링(43)은, 유동 채널 절반 쉘(23, 24)들이 단부 측에서 전방 하우징 벽(44)과 접촉하거나 또는 그 바로 앞에 배열될 때까지 유동 채널(20) 내로 삽입된다. 이 위치에서, 디텐트 러그(43.1)는 유동 채널 절반 쉘(23, 24)들에 통합된 원주방향 디텐트 수용부 내로 스냅 결합된다. 따라서, 센터링 장치(40)는 유동 채널(20)에 강성으로 고정된다.
내측을 향하는 제1 베어링 하우징(45)은 센터링 장치(40)의 베이스(41) 상에 몰딩된다. 제1 베어링 하우징(45)은 제1 밀봉 영역(45.1)을 통해 물의 유동과 반대쪽을 향하는 베이스(41)의 단부에 부착된다. 제1 베어링 하우징(45)은 포트(pot: 원통형 그릇) 형상의 윤곽을 가지며, 여기서 베이스(41)와의 연결은 포트 림(pot rim)에서 수행된다. 제1 베어링 하우징(45)은 물의 유동 방향으로 정렬된 베이스(41)에 의해 형성된 공동 내에 배열된다. 제1 베어링 하우징(45)과 베이스(41) 사이의 중간 공간은 밀봉 화합물(47)로 채워진다. 따라서, 이 영역에는 물이 모일 수 없다. 유입 캡(30)은 제1 밀봉 영역(45.1)에서 베이스(41) 상에 장착된다.
전기 모터(110)의 모터 하우징(117)은 하우징 커버(68), 후방 하우징 벽(67), 및 전방 하우징 벽(44)에 의해 형성된다. 모터 하우징(117)은 고정자 외측 링(66), 프로펠러 링(55) 및 센터링 외측 링(43)에 의해 유동 채널(20) 쪽으로 한정된다. 이에 따라 모터 하우징(117)은, 유동 채널(20) 내에 흐르는 물의, 유동 채널(20)의 직경에 의해 미리 결정된, 유동 단면의 방사방향 외측에 배열된다. 모터 하우징(117)의 방사방향 외측 영역은 고정자 하우징 커버(113.1)에 의해 분리된다. 분리된 영역은 고정자 하우징(113)을 형성한다. 전기 모터(110)의 모터 고정자(111)는 고정자 하우징(113) 내에 배열된다. 모터 고정자(111)는 미리 결정된 개수의 전자석으로 형성된다. 이들 전자석은 환형 고정자 하우징(113)을 따라 미리 결정된 규칙적인 또는 불규칙한 간격(113)으로 배열된다. 적어도 하나의 코일(111.1)이 각 전자석에 할당된다. 고정자 하우징(113)의 공동들은 밀봉 화합물로 밀봉되는 것이 바람직하다. 따라서, 모터 고정자(111)는 밀봉 화합물 내에 매립된다.
회전자 하우징(114)은 프로펠러 링(55), 회전자 하우징 전방 벽(56) 및 회전자 하우징 커버(114.1)에 의해 모터 하우징(117)의 내측에 형성된다. 회전자 하우징 커버(114.1)는 프로펠러 링(55)으로부터 방사방향 외측으로 이격되어 배열된다. 일측에서 회전자 하우징 커버(114.1)는 회전자 하우징 전방 벽(56)과 접촉한다. 전기 모터(110)의 회전자(112)는 회전자 하우징(114) 내에 장착된다. 회전자(114)는 미리 결정된 개수의 영구 자석(112.1)으로 형성된다. 이들 영구 자석은 환형 회전자 하우징(114)을 따라 미리 결정된 규칙적인 또는 불규칙적인 간격(113)으로 배열된다. 회전자(114) 및/또는 영구 자석(112.1)들은 회전자 하우징(114) 내로 도입된 밀봉 화합물 내에 매립된다. 따라서, 회전자(114) 및/또는 영구 자석(112.1)들은 회전자 하우징(114)에 연결된다. 회전자 하우징 커버(114.1)는 또한 밀봉 화합물로 고정된다. 에어 갭(115)은 고정자 하우징 커버(113.1)와 회전자 하우징 커버(114.1) 사이에 형성된다.
전기 모터(110)는 설계에서 링 모터 또는 토크 모터에 대응한다. 이에 의해, 전기 모터(110)는 내측 회전자로서 설계된다. 회전자(112)가 전기 모터(110)의 회전축으로부터 방사방향으로 큰 거리를 두고 배열되기 때문에, 이 설계에 의해 높은 토크가 달성될 수 있고 이 높은 토크가 프로펠러(50)로 전달된다. 또한, 이 토크는 대응하는 개수의 전자석들 및 영구 자석(112.1)들을 갖는 많은 수의 자극 쌍에 의해 증가될 수 있다. 따라서, 프로펠러(50)의 회전 속력의 빠른 변화 및 이에 따라 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 속력의 빠르고 동적인 변화가 달성될 수 있다.
모터 하우징(117)은 유동 채널(20) 및 프로펠러 블레이드(54)들의 직경에 의해 결정되는 물의 유동 단면의 밖에 있는 것이 바람직하다. 따라서, 이용가능한 유동 단면은 이미 전술된 장점을 갖는 전기 모터(110)에 의해 감소되지 않는다.
모터 하우징(117)은 유동 채널(20)에 대해 밀봉되지 않는다. 프로펠러 링(55)과 고정자 외측 링(66) 또는 센터링 외측 링(43) 사이에는 각각 갭이 형성되고 이 갭을 통해 물이 모터 하우징(117) 내로 흐를 수 있다. 모터 고정자(111)와 회전자(112)는 유입되는 물에 대하여 고정자 하우징(113) 또는 회전자 하우징(114)의 내측에 밀봉된다. 전기 모터(110)로부터 나오는 폐열은 흘러 지나가는 물에 의해 효율적으로 제거된다. 이는 전기 모터(110)의 효율을 높인다. 모터 고정자(111) 및/또는 회전자(112)는 특히 각각 제공되는 밀봉 화합물에 의해 물이 침투되는 것이 방지된다. 밀봉 화합물은 또한 양호한 열 전도 특성을 갖는 열 브리지를 형성하여 전기 모터(110)로부터 나오는 폐열이 주위의 물로 효율적으로 방출될 수 있게 한다.
샤프트(90)는 유리하게 프로펠러(50)의 양측에 장착된다. 따라서, 흘러 지나가는 물에 의해 프로펠러(50)로 전달되는 높은 측방향 힘이 안전하게 흡수될 수 있다. 샤프트(90)의 휨 또는 샤프트(90)와 프로펠러(50)의 진동이 방지될 수 있다. 따라서, 모터 고정자(111)와 회전자(112) 사이에 형성된 에어 갭(115)이 일정하게 유지될 수 있다. 이것은 매우 조용한 동작을 생성한다. 또한, 구동력이 에어 갭(115)의 폭이 변하는 것에 의해 영향을 받지 않는다. 회전자 하우징(114)이 고정자 하우징(113)과 충돌하는 일이 안전하게 방지된다.
샤프트(90)가 중공 샤프트로서 설계된 것으로 인해, 샤프트(90)의 강성에 실질적으로 영향을 미치지 않고 중량이 절감될 수 있다. 중량이 더 감소되는 것이 본 수영 및 잠수 보조 장치와 같은 운반형 수상 스포츠 장치에서는 핵심적인 장점이다. 샤프트가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함하는 것에 의해 중량이 더욱 감소된다.
CFRP는 샤프트(90)를 제조하는데 사용되는 종래의 재료, 예를 들어, 강철에 비해 강성이 높음과 동시에 중량이 현저히 감소되는 장점을 제공한다. 강철에 비해, CFRP로부터 제조된 샤프트(90)는 진동하는 경향이 현저히 더 낮아서, 개선된 동심 동작 및 더 낮은 잡음을 생성한다. 또한, 중량이 더 감소하고 진동이 감소하는 것에 의해 베어링(101, 104)들에 가해지는 부하가 감소되고, 이에 의해 샤프트(90)는 중심 길이방향 축 주위로 회전 가능하도록 장착되고, 이에 의해 베어링(101, 104)들의 마모가 감소되어 이에 따라 수명이 증가된다. CFRP로 제조된 샤프트(90)의 관성 질량은 강철로 제조된 샤프트(90)에 비해 현저하게 감소되어, 이에 의해 샤프트(90) 및 이에 따라 프로펠러(50)의 회전 속력의 원하는 변화의 더 높은 동적 운동이 발생한다. 동시에, 프로펠러(50)를 갖는 샤프트(90)를 가속시키는데 소비되는 에너지가 감소되어, 이에 의해 축전지로 구동되는 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 작동 시간을 연장시킨다.
샤프트(90)의 강성을 증가시키기 위해, 샤프트는 다층으로 설계될 수 있다. 플라스틱 매트릭스 내에 상이한 배향의 탄소 섬유를 갖는 탄소 섬유 매트가 배열된 내측 층 다음에, 정렬된 탄소 섬유를 갖는 층이 후속된다. 이들 층은 바람직하게는 섬유 방향으로 매우 높은 탄성 계수(modulus of elasticity), 예를 들어, 400,000 N/mm2를 초과하는 탄성 계수를 갖는 고탄성 탄소 섬유로서 설계된다. 본 실시예에서, 고탄성 탄소 섬유는 샤프트(90)의 강성 및 휨 강도를 증가시키기 위해 본질적으로 샤프트(90)의 길이방향 연장부의 방향으로 정렬된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 샤프트(90)의 길이방향 연장부에 대해 횡방향으로 배열된 고탄성 탄소 섬유를 갖는 CFRP 층이 또한 제공될 수 있다. 이러한 배열에서, 추가적인 탄소 섬유는 샤프트(90)의 비틀림 강도를 증가시킨다.
샤프트(90)의 표면은 부분적으로 박리, 연삭 또는 연마된다. 이러한 생산-후 단계들로 인해 샤프트(90)의 정확한 회전 대칭 윤곽이 획득되고 이에 우수한 동심 동작을 생성한다. 표면의 균열이 제거되어 균열 단부에서 기계적 부하를 형성하는 노치 응력(notch stress)이 방지되거나 적어도 감소된다. 이에 따라 샤프트(90)의 파손 확률이 감소하고 그 내구성이 증가한다. 후-처리에서 탄소 섬유가 손상되는 것을 방지하기 위해, 샤프트는 탄소 섬유를 포함하지 않는 외측 마무리 플라스틱 층을 갖는다.
프로펠러 스트럿(53)들이 샤프트(90)의 중심 길이방향 축에 대해 부분적으로 횡방향으로 그리고 부분적으로 평행하게 정렬된 것으로 인해 내측 실린더(51)와 프로펠러(50)의 베이스 부분(52) 사이에 강성의 중부하(heavy duty)용 연결이 달성된다.
내측 실린더(51), 프로펠러 스트럿(53)들, 베이스 부분(52), 프로펠러 블레이드(54)들, 프로펠러 링(55) 및 회전자 하우징 전방 벽(56)은 바람직하게는 하나의 부재로 된 부품을 나타낸다. 이것은 예를 들어 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 따라서, 관련 구성 요소들을 갖는 프로펠러(50)는 하나의 제조 단계로 저렴하게 제조될 수 있다.
대안적으로, 관련 구성 요소들, 즉 내측 실린더(51), 프로펠러 스트럿(53)들, 베이스 부분(52), 프로펠러 블레이드(54)들, 프로펠러 링(55) 및 회전자 하우징 전방 벽(56)을 갖는 프로펠러(50)는 완전히 또는 부분적으로 금속으로 제조될 수 있다.
센터링 장치(40) 및 유동 고정자(60)는 유동 채널(20)에 강성으로 연결된다. 전방 및 제2 베어링 하우징(45, 63)들의 위치 및 이에 따라 샤프트(90)의 베어링(101, 104)들의 위치는 이에 의해 강성으로 미리 결정되고 고정된다. 따라서, 유동 채널(20) 내에 프로펠러(50)를 올바르게 위치 지정하는 것이 보장된다. 센터링 장치(40), 프로펠러(50) 및 유동 고정자(60)뿐만 아니라, 내측에 형성되고 고정자 하우징(113)과 회전자 하우징(114)을 포함하는 모터 하우징(117) 사이가 강성으로 연결된 것으로 인해, 수중 구동 유닛의 이동 부품들이 서로에 대해 강성으로 정렬된다. 이에 따라 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 정상적인 동작에서 종종 발생하는 진동 및 충격 영향이 보상될 수 있다. 특히, 이동 부품과 고정 부품 사이의 간격(l)이 작게 제공될 수 있다. 특히, 회전자(112)와 모터 고정자(111) 사이의 에어 갭(115)이 좁게 설계될 수 있고, 이는 높은 힘을 전달하고 전기 모터(110)의 효율을 높일 수 있다.
도 6은 전방 베어링 영역에서 도 4에 도시된 절개도의 일부를 도시한다.
전방 베어링 영역은 제1 베어링 하우징(45)에 의해 둘러싸인다. 제1 베어링 하우징(45)은 센터링 장치(40)의 베이스(41) 상에 하나의 부재로서 몰딩된다. 유입 캡(30) 쪽에 정렬된 제1 밀봉 영역(45.1)으로부터 시작하여, 원통형 안내 구획(45.3)이 베이스(41)의 내측 공간 안으로 후속한다. 원통형 구획(45.3)에 비해 약간 감소된 직경을 갖는 전방 베어링 지지부(46)가 원통형 구획(45.3)에 연결된다. 이후 제2 밀봉 영역(45.2)이 제1 베어링 하우징(45)의 직경보다 더 감소된 직경으로 형성된다. 방사방향 내측을 향하는 제1 지주대(abutment)(48)가 제2 밀봉 영역(45.2) 상에 몰딩된다.
전방 샤프트 베어링 구획(93)을 갖는 샤프트(90)는 제2 밀봉 영역(45.2) 측으로부터 제1 베어링 하우징(45) 내로 삽입된다. 프로펠러(50)의 내측 실린더(51)와 접촉하는 프로펠러 정지부(stop)(92)는 샤프트(90)에 대해 원주 방향으로 몰딩된다. 샤프트(90)의 전방 샤프트 베어링 구획(93)의 직경은 단부 측에서 감소된다. 베어링 안착부(seat)(95)는 이러한 감소된 직경의 구획에 고정된다. 베어링 안착부(95)는 금속으로 제조되고, 특히 접착에 의해 샤프트(90)에 연결된다. 베어링 안착부(95)는 샤프트(90)를 향해 방사방향 외측으로 돌출하는 베어링 정지부(95.1)를 갖는다.
전방 베어링(101)은 베어링 안착부(95) 상으로 푸시된다. 전방 베어링(101)은 앵귤러 볼 베어링으로서 설계된다. 이 전방 베어링은 내측 레이스(race)가 베어링 안착부(95)의 베어링 정지부(95.1)에 접촉한다. 전방 베어링(101)의 외측 레이스는 외측 표면이 제1 베어링 하우징(45)의 전방 베어링 지지부(46)와 접촉한다. 전방 베어링(101)의 외측 레이스는 제1 베어링 하우징(45)의 원통형 구획의 내측에 부착되는 잠금 너트(100)에 의해 유지된다. 이를 위해, 외측 레이스는 잠금 너트(100) 상에 몰딩된 제1 외측 레이스 카운터 베어링(101.1)과 접촉한다.
전방 방사방향 밀봉 영역(102)이 제1 베어링 하우징(45)의 제2 밀봉 영역(45.2)에 형성된다. 이를 위해, 전방 방사방향 샤프트 밀봉 링(102.1)이 샤프트(90)의 전방 샤프트 베어링 구획(93)과 제2 밀봉 영역(45.2) 사이에 배열된다. 전방 방사방향 샤프트 밀봉 영역(102.1)은 베어링 하우징(45)의 내측을 향하는 제1 지주대(48)에 의해 프로펠러(50) 쪽에 유지된다. 전방 방사방향 샤프트 밀봉 링(102.1)은 제1 고정 링(102.2)에 의해 정반대쪽에 유지된다. 제1 고정 링(102.2)은 제1 베어링 하우징(45)의 홈에 클램핑된다.
유입 캡(30)은 베어링 하우징(45) 쪽을 향하는 연결 부재(32)를 갖는다. 밀봉 링 수용부(33)들은 연결 부재(32)에 통합된다. 밀봉 링(120, 121)들은 밀봉 링 수용부(33)들에 삽입된다. 연결 부재(32)를 갖는 유입 캡(30)은 센터링 장치(40)의 제1 밀봉 영역(45.1)에 삽입된다. 이에 의해, 밀봉 링(120, 121)들은 유동 채널(20)로부터 물이 유입 캡(30) 및 제1 베어링 하우징(45)의 내측 공간 내로 침투되는 것을 방지한다.
샤프트(90)는 전방 베어링(101)을 통해 전방 베어링 장착 구획(93) 상에서 쉽게 회전가능하도록 장착된다. 전방 베어링(101)은 베어링 정지부(95.1)를 갖는 베어링 안착부(95), 제1 외측 레이스 카운터 베어링(100.1)을 갖는 잠금 너트(100), 및 전방 베어링 지지부(46)에 의해 확실히 유지된다. 이에 의해 잠금 너트(100)를 통해 전방 베어링(101)이 축방향으로 유지되는 유격을 설정할 수 있다. 전방 베어링(101)의 영역은 전방 방사방향 샤프트 밀봉 링에 의해 샤프트(90)를 향해 밀봉된다. 유입 캡(30) 측에서, 센터링 장치(40)의 제1 밀봉 영역(45.1)과 유입 캡(30)의 연결 부재(32) 사이의 밀봉은 거기에 배열된 밀봉 링(120, 121)들에 의해 수행된다. 따라서, 전방 베어링(101)은 수분이 침투하는 것이 방지된다. 또한, 샤프트(90)와 전방 베어링(101) 내의 공동들은 그리스(grease)로 채워지고, 이에 따라 수분으로부터 추가적으로 보호된다.
물의 반력(reaction force)은 프로펠러(50)의 내측 실린더(51)에 의해 프로펠러(50)를 통해 샤프트(90)로 전달된다. 샤프트(90)는 이 힘을 베어링 안착부(95)를 통해 전방 베어링(101)의 내측 링으로 전달한다. 이 힘은 앵귤러 볼 베어링으로 설계된 전방 베어링(101)의 내측 볼 베어링을 통해 전방 베어링(101)의 외측 레이스로 전달된다. 거기서부터, 센터링 장치(40)로 힘의 입력이 잠금 너트(100)를 통해 수행되고, 거기서부터 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 유동 채널(20) 및 수상선 선체(11)로 전달된다.
금속으로 제조된 베어링 안착부(95)는, CFRP로 제조된 샤프트(90)의 표면이, 전달되는 높은 힘에 의해 손상되는 것을 방지한다.
도 7은 후방 베어링 영역에서 도 4에 도시된 절개도의 일부를 도시한다.
제2 베어링 하우징(63)은 유동 고정자(60)의 연결 요소(62) 상에 몰딩된다. 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 선미(11.5)를 향하는 단부로부터 시작하여, 제2 베어링 하우징(63)은 제4 밀봉 영역(63.2), 후방 베어링 지지부(64), 제3 밀봉 영역(63.2), 및 제2 지주대(63.3)에 의해 형성된다.
제4 밀봉 영역(63.2) 및 후방 베어링 지지부(64)는 샤프트(90)의 회전축에 대해 방사방향으로 원주 방향으로 제2 베어링 하우징(63)의 영역을 형성한다. 제3 밀봉 영역(63.1)은 이를 위해 직경이 감소된다. 방사방향 내측으로 정렬된 제2 지주대(63.3)는 제3 밀봉 영역(63.1)의 단부 상에 몰딩된다.
샤프트(90)는 후방 샤프트 베어링 구획(94)이 제3 밀봉 영역(63.1)을 통해 제2 베어링 하우징(63) 내로 삽입된다. 후방 방사방향 샤프트 밀봉 링(103.1)은 제3 밀봉 영역(63.1)과 샤프트(90) 사이에 배열된다. 후방 방사방향 샤프트 밀봉 링(103.1)은 프로펠러(50) 쪽 축방향 위치에서는 베어링 하우징(63)의 방사방향으로 돌출하는 제2 지주대(63.3)에 의해 그리고 이와 정반대쪽에서는 제2 고정 링(106)에 의해 유지된다. 후방 방사방향 밀봉 영역(103)은 방사방향 샤프트 밀봉 링(103.1), 샤프트(90) 및 제3 밀봉 영역(63.1)에 의해 형성된다.
후방 베어링(104)은 제2 베어링 하우징(63)의 후방 베어링 지지부(64)와 후방 샤프트 베어링 구획(94) 사이에 배열된다. 이에 의해 후방 베어링(104)은 그 내측 레이스 후방 샤프트 베어링 구획(94) 및 그 외측 레이스 후방 베어링 지지부(64)와 접촉한다. 후방 베어링(104)은 단일 열의 홈이 있는 볼 베어링으로 설계된다. 후방 베어링(104)은 수영 및 잠수 보조 장치(10)의 선미(11.5) 쪽에 후방 베어링 지지 링(105)에 의해 축방향으로 유지된다. 후방 베어링(104) 쪽으로 정렬된 제2 외측 레이스 카운터 베어링(105.1)은 이를 통해 후방 베어링 지지 링(105) 상에 몰딩된다. 후방 베어링(104)의 외측 링은 이 외측 레이스 카운터 베어링(105.1)과 접촉한다.
후방 베어링 지지 링(105)의 외측 원주는 제2 베어링 하우징(63)의 제4 밀봉 영역(63.2)의 내측 표면과 접촉하는 환형 위치 설정 구획(105.2)에 의해 형성된다. 2개의 밀봉 링(124, 125)이 환형 위치 설정 구획(105.2)과 제4 밀봉 영역(63.2) 사이에 배열된다. 밀봉 링(124, 125)들은 제4 밀봉 영역(63.2)에 통합된 홈들에 삽입된다. 후방 베어링 지지 링(105)은 제4 밀봉 영역(63.2) 내로 삽입된다. 제3 고정 링(107)이 후방 베어링 지지 링(105)에 연결되어 제공된다. 이에 의해 후방 베어링 지지 링(105)은 제 위치에 유지된다.
물은 샤프트(90)를 따라 제2 베어링 하우징(63) 내로 침투하는 것이 후방 방사방향 샤프트 밀봉 링(103.1)에 의해 방지된다. 제2 베어링 하우징(63)은 또한 후방 베어링 지지 링(105) 및 원주방향 밀봉 링(124, 125)들에 의해 밀봉된다. 후방 베어링(104)은 이에 따라 수분으로부터 보호된다. 또한, 샤프트 및 후방 베어링(104) 영역 내의 공동들은 그리스로 채워지고 이에 따라 수분으로부터 추가적으로 보호된다.
조립을 위해, 샤프트(90)는 제2 베어링 하우징(63) 내에 삽입되고, 후방 방사방향 샤프트 밀봉 링(103.1)은 제2 고정 링(106)을 사용하여 장착되고 고정된다. 마지막으로, 후방 베어링(104)이 장착되고 후방 베어링 지지 링이 삽입된다. 초기에, 제3 고정 링(107)은 제공된 홈 내에 클램핑된다. 따라서 베어링 영역은 조립하기 쉽다. 후방 베어링(104) 및 후방 방사방향 샤프트 밀봉 링(103.1)은 삽입된 후방 베어링 지지 링(105)으로 인해 유지 보수를 위해 쉽게 도달될 수 있다.

Claims (16)

  1. 수영 및 잠수 보조 장치(10)로서,
    사용자가 엎드리거나 서는 수상선의 선체(11), 상기 수상선의 선체(11) 내에 배열되고 전기 모터(110)에 의해 구동되는 프로펠러(50)를 수용하는 유동 채널(flow channel)(20), 및 상기 프로펠러(50)의 베이스 부분(52) 상에 장착된 방사방향 외측을 향하는 프로펠러 블레이드(54)들을 포함하고, 상기 전기 모터(110)는 강성으로 배열된 모터 고정자(111) 및 상기 모터 고정자(111) 내에 공간적으로 할당된 회전하는 회전자(112)를 포함하고,
    상기 전기 모터(110)의 상기 회전자(112)는 적어도 하나의 프로펠러 블레이드(54)의 적어도 하나의 외측 단부에 직접 또는 간접 결합되고, 상기 모터 고정자(111)는 적어도 일부가 상기 회전자(112)의 주위에 원주 방향으로 배열되고,
    고정자 블레이드(65)들을 갖는 유동 고정자(60)는 물의 유동 방향으로 상기 프로펠러(50)의 하류에 배열되고, 상기 유동 고정자(60)는 상기 고정자 블레이드(65)들을 통해 상기 유동 채널(20)의 벽에 직접 또는 간접 장착되고,
    접촉 보호 바(72)들이 몰딩되어 있는 접촉 보호부(70)는 상기 프로펠러(50)와는 반대쪽을 향하는 상기 유동 고정자(60) 측에 배열되고, 상기 접촉 보호 바(72)들은 상기 유동 채널(20)의 벽에 직접 또는 간접 부착되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로펠러 블레이드(54)들의 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들은 프로펠러 링(56)에 연결되고, 상기 회전자(112)는 상기 프로펠러 링(56) 상에 배열되거나,
    상기 프로펠러 블레이드(54)들의 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들은 환형 회전자 하우징(114)에 연결되고, 상기 회전자(112)는 상기 회전자 하우징(114) 내에 배열되거나,
    상기 프로펠러 블레이드(54)들의 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들은 상기 프로펠러 링(56) 및 상기 환형 회전자 하우징(114)에 연결되고, 상기 회전자(112)는 상기 프로펠러 링(56) 상에 배열되고 상기 회전자 하우징(114) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로펠러 링(56) 및 상기 회전자 하우징(114) 중 적어도 하나는 상기 프로펠러(50) 상에 하나의 부재로서 몰딩되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(112)는 상기 회전자(112)의 회전 방향으로 배열된 복수의 영구 자석(112.1)을 구비하거나,
    상기 모터 고정자(111)는 상기 회전자(112)가 이동하는 원형 경로에 대해 원주 방향으로 배열된 복수의 전자석(111.1)을 구비하거나,
    상기 회전자(112)는 상기 회전자(112)의 회전 방향으로 배열된 상기 복수의 영구 자석(112.1)을 구비하고, 상기 모터 고정자(111)는 상기 회전자(112)가 이동하는 원형 경로에 대해 원주 방향으로 배열된 상기 복수의 전자석(111.1)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 고정자(111)를 수용하기 위한 고정자 하우징(113)은 상기 고정자 블레이드(65)들의 적어도 일 부분의 상기 외측 단부들과 직접 또는 간접 연결되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전기 모터(110)의 상기 고정자 하우징(113)은 상기 유동 고정자(60) 상에 하나의 부재로서 몰딩되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(112) 및 상기 모터 고정자(111) 중 적어도 하나는 상기 유동 채널(20)의 측방향 오목부(recess)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로펠러(50)는 상기 유동 채널(20) 내에 배열된 회전 가능하게 장착된 샤프트(90) 상에 축방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 샤프트(90)는 중공 샤프트로서 설계되거나,
    상기 샤프트(90)는 탄소 섬유 강화 플라스틱 재료로 제조되거나,
    상기 샤프트(90)는 상기 중공 샤프트로서 설계되고, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    베이스(41) 및 상기 베이스 상에 적용된 센터링 바(42)들을 구비하는 센터링 장치(40)는 상기 유동 채널(20)에서 흐르는 물의 유동 방향으로 상기 프로펠러(50)의 상류에 배열되고, 상기 센터링 장치(40)는 상기 센터링 바(42)들을 통해 상기 유동 채널(20)의 벽에 직접 또는 간접 부착되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  11. 제10항에 있어서,
    샤프트(90)가 장착된 베어링(101, 104)은 상기 센터링 장치(40) 및 상기 유동 고정자(60) 상에 각각 배열되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  12. 제10항에 있어서,
    제1 베어링 하우징(45)은 상기 센터링 장치(40)의 상기 베이스(41) 내에 설계되고, 전방 베어링(101)은 상기 제1 베어링 하우징(45) 내에 유지되고, 상기 제1 베어링 하우징(45)은 제거가능한 유입 캡(30)을 사용하여 상기 유동 채널(20)에 대해 수밀(water-tight)하게 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  13. 제11항에 있어서,
    추가적인 베어링 하우징(63)은 상기 유동 고정자(60)의 고정자 베이스(61) 내에 설계되고, 후방 베어링(101)은 상기 추가적인 베어링 하우징(63) 내에 장착되고, 상기 추가적인 베어링 하우징(63)은 제거가능한 베어링 지지 링(105)을 사용하여 수밀하게 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 보호부(70)의 베이스 몸체(71)는 상기 유동 고정자(60)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  15. 제11항에 있어서,
    수중 구동 유닛은 적어도 상기 회전자 하우징(114)과 고정자 하우징(113)을 갖는 상기 전기 모터(110), 상기 센터링 장치(40), 유입 캡(30), 상기 유동 고정자(60), 및 상기 샤프트(90)와 상기 베어링(101, 104)을 갖는 상기 프로펠러(50)로 형성되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
  16. 제12항에 있어서,
    추가적인 베어링 하우징(63)은 상기 유동 고정자(60)의 고정자 베이스(61) 내에 설계되고, 후방 베어링(101)은 상기 추가적인 베어링 하우징(63) 내에 장착되고, 상기 추가적인 베어링 하우징(63)은 제거가능한 베어링 지지 링(105)을 사용하여 수밀하게 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 수영 및 잠수 보조 장치(10).
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