KR100323278B1 - 이중소진장치 - Google Patents

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KR100323278B1
KR100323278B1 KR1019950705837A KR19950705837A KR100323278B1 KR 100323278 B1 KR100323278 B1 KR 100323278B1 KR 1019950705837 A KR1019950705837 A KR 1019950705837A KR 19950705837 A KR19950705837 A KR 19950705837A KR 100323278 B1 KR100323278 B1 KR 100323278B1
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rotor
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KR1019950705837A
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Inventor
그램 매드센 존
Original Assignee
게르트센 운트 올루프센 아/에스
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/30—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes
    • B63H21/302—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes with active vibration damping

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Abstract

본 발명은 선박의 주 엔진에서 발생한 2개의 상이한 차수의 불평형 모멘트를 상쇄시키는 이중 소진 장치에 관한 것이다 이 소진장치는 제1 보상 유닛(52)과 제2 보상 유닛(51)을 구비한다. 각 보상 유닛은 샤프트의 주위로 회전하는 편심 질량을 구비하며, 상기 샤프트는 구동 모터(84)와 제어 동기 장치에 의해 선박 엔진의 회전수의 정수배의 회전수로 구동되며, 전달비가 정수인 전동 장치를 매개로 하여 상호 연결되어 있다. 상기 샤프트(57,72,73)는 거의 서로 수직이며, 상기 제1 보상 유닛(52)은 편심 질량, 제1 샤프트(57) 상에 고정 장착된 회전체 부분(60F) 및 제1 샤프트(57) 상에 분리 가능하게 장착된 제2 회전체 부분(60L)을 갖는 적어도 하나의 회전체(60)를 구비한다. 상기 제2 보상 유닛(51)은 선회 가능하게 배치된 2개의 샤프트(72,73)를 구비하며, 이 각 샤프트 상에는 동일한 편심 질량을 갖는 고정 장착된 회전체 부분(70F,71F)과 상기 샤프트(72,73) 상에 분리 가능하게 장착된 회전체 부분(70L,71L)을 구비하는 회전체가 장착된다 샤프트는 전동 장치를 매개로 하여 상호 연결되어 대향 방향으로 회전한다.

Description

이중 소진 장치
덴마크 특허 출원 제6978/88호에는 선박용 엔진으로부터 발생하는 1차, 2차, 또는 3차 이상의 불평형 모멘트를 보상하는 순진 장치가 개시되어 있다. 이와 같은 소진 장치는, 예컨대 프로펠러에서 발생한 다른 불평형력 또는 불평형 모멘트를 보상하는 데 또한 사용할 수 있다는 것이 잘 알려져 있다.
또한, 유럽 특허 제B1-0.010.973호에는 1차 수직 불평형 모멘트와 2차 수직 불평형 모멘트를 보상하도록 의도된 보상 장치가 개시되어 있다. 이 보상 장치의 각 보상 유닛은 비가변 회전력 성분을 발생시키는 단일 회전체를 구비한다.
본 발명은 선박의 주 엔진에서 발생한 2개의 상이한 차수(次數)의 불평형 모멘트를 상쇄시키는 이중 소진 장치(二童 消振 裝置)에 관한 것으로, 상기 이중 소진 장치는 선회 가능하게 배치된 편심 질량을 갖는 제1 회전체가 장착된 제1 샤프트 부분과, 선회 가능하게 배치된 상기 제1 회전체와 동일한 편심 질량을 갖는 제2 회전체가 장착된 제2 샤프트 부분을 구비하는 제1 보상(補償) 유닛을 포함하며, 상기 제1 회전체는 상기 제1 샤프트 부분 상에 고정 장착된 제1 회전체 부분과 상기 제1 샤프트 부분 상에 분리 가능하게 장착된 제2 회전체 부분을 구비하며, 상기 제2 회전체는 상기 제2 샤프트 부분 상에 고정 장착된 제3 회전체 부분과 상기 제2 샤프트 부분 상에 분리 가능하게 장착된 제4 회전체 부분을 구비하며, 상기 제1 샤프트 부분과 제2 샤프트 부분은 전동 장치를 매개로 하여 상호 연결되어 반대 방향으로 회전하고, 또 구동 모터와 제어 동기(同期) 장치에 의해 선박 엔진의 회전수의 정수배의 회전수로 구동된다.
이하, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 소진 장치의 평면도이다.
제2도는 제1도의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
제3도는 본 발명에 따른 소진 장치의 수직 단면도이다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 2개의 상이한 차수의 불평형 모멘트를 상쇄시키는 극히 구조가 간단한 범용 소진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이중 소진 장치는 선회 가능하게 배치된 편심 질량을 갖는 제3 회전체가 장착된 제3 샤프트를 구비하는 제2 보상 유닛을 구비하며, 상기 제3 회전체는 제3 샤프트에 고정 장착된 제5 회전체 부분과, 상기 제3 샤프트에 분리 가능하게 장착된 제6 회전체 부분을 구비하며, 상기 제2 보상 유닛의 제3 샤프트는 상기 제1 보상 유닛의 제1 샤프트 부분과 제2 샤프트 부분에 대해 거의 수직으로 배치되어, 전동 장치를 매개로 하여 제1 보상 유닛과 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.
결과적으로, 서로 직교하는 불평형 모멘트 또는 불평형력을 보상하여, 회전체에 의해 발생한 합력의 크기를 양 보상 유닛으로 변화시킬 수 있는 이중 소진 장치가 제공된다. 또한, 2개의 회전 질량의 상대 위치를 변경함으로써 대향하는 2개의 회전 질량을 구비하는 제1 보상 유닛에 의해 발생한 힘의 방향을 조절할 수 있다. 이에 의해, 선박의 후방 단부에 보상 장치를 배치함으로써 주 엔진의 1차 불평형 모멘트와 2차 불평형 모멘트를 보상할 수 있는 범용 소진 장치를 획득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 2 보상 유닛은 선회 가능하게 배치된 제3 회전체와 동일한 편심 질량을 갖는 제4 회전체가 장착된 제4 샤프트를 구비하며, 상기 제4 회전체는 제4 샤프트 상에 고정 장착된 제7 회전체 부분과 상기 제4 샤프트 상에 분리 가능하게 장착된 제8 회전체 부분을 구비하며, 상기 제3 샤프트와 제4 샤프트는 동축으로 배치되고, 상호 연결되어 반대 방향으로 회전한다. 상기 실시예는 양 보상 유닛에 의해 발생한 합력의 크기와 방향을 모두 변경할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 2개의 소진 유닛 사이의 전동 장치는 제1 보상 유닛의 제1 샤프트 부분 또는 제2 샤프트 부분에 대해 제2 보상 유닛의 제3 샤프트가 회전할 수 있도록 하나 이상의 분리 가능한 커플링을 구비한다. 그 결과, 커플링을 분리하여, 제2 보상 유닛의 제3 샤프트를 제1 보상 유닛의 제1 샤프트와 제2 샤프트에 대해 회전시켜 두 샤프트의 새로운 상대 위치에서 커플링을 결합시킴으로써, 2개의 보상 유닛 사이의 위상각을 비교적 빠르게 변경할 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따르면, 제1 보상 유닛의 제1 샤프트 부분과 제2 샤프트 부분 사이의 전동 장치에는 분리 가능한 커플링이 구비되며, 이 커플링은 제1 샤프트 부분과 제2 샤프트 부분을 서로에 대해 회전시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 커플링을 분리하여, 제1 샤프트 부분과 제2 샤프트 부분을 서로에 대해 회전시켜 2개의 샤프트의 새로운 상대 위치에서 커플링을 결합시킴으로써, 제1 보상 유닛의 방향을 비교적 신속히 변경할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예는 청구 범위와 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.
제1도 및 제2도에는 제1 단부벽(2), 제2 단부벽(3) 및 격벽(4)을 갖는 하우징(1)을 구비하는 소진 장치가 도시되어 있다. 제1 단부벽(2)과 격벽(4) 사이에는 제1 원주벽(5)이 배치되어 있다. 이와 동일한 방식으로 격벽(4)과 단부벽(3) 사이에는 제2 원주벽(6)이 배치되어 있다. 하우징(1)은 2개의 단부벽(2,3) 사이로 뻗는 스테이 볼트(도시 생략)에 의해 조립되어 있다. 제2 단부벽(3)은 하우징의 기부를 형성하며 장착용 구멍(도시 생략)을 구비한다.
내측 중앙 샤프트(8)와 이 샤프트 상에 선회 가능하게 배치된 중공 샤프트 (9)를 구비하는 이중 샤프트는 베어링을 매개로 하여 단부벽(2,3)과 격벽(4)에 의해 지지된다. 중앙 샤프트는 상대적으로 직경이 큰 제1 샤프트 부분(10)과 상대적으로 직경이 작은 제2 샤프트 부분(11)으로 구성된다. 중공 샤프트(9)는 중앙 샤프트(8)의 소직경의 샤프트 부분(11) 상에 배치되며, 중앙 샤프트(8)의 제1 샤프트 부분(10)과 외경이 동일하다.
중앙 샤프트(8)의 대직경의 샤프트 부분(10)은 샤프트의 외측 단부(12)에서 베어링(13)에 의해 타단의 단부벽(3)에 대해 선회 가능하게 배치된다. 소직경의 제2 샤프트 부분(11)으로의 이행 구역(transition area)에서는, 중앙 샤프트(8)의 제1 샤프트 부분은 베어링(14)에 의해 격벽(4) 내에 선회 가능하게 배치된다. 이와 동일한 방식으로, 중공 샤프트(9)의 하단부가 베어링(15)에 의해 격벽(4)에 대해 선회 가능하게 배치되고, 상단부는 베어링(16)에 의해 상부 단부벽(2)에 대해 선회 가능하게 배치된다. 마지막으로, 중공 샤프트는 베어링(18)에 의해 중앙 샤프트의 소직경의 샤프트 부분(11) 상에 선회 가능하게 배치된다.
중앙 샤프트(8)의 대직경의 샤프트 부분(10)에는 회전체(19)가 배치되며, 이 회전체는 축 방향에서 보았을 때 거의 부채꼴 형태를 취하며, 따라서 무게 중심이 편심된다. 회전체(19)는 샤프트(8)의 대직경의 샤프트 부분(10) 상에 고정 장착되는 회전체 부분(19F)과 이 고정된 회전체 부분(19F)에 대해 회전하도록 분리 가능하게 장착된 회전체 부분(19L)을 구비한다. 이와 동일한 방식으로, 회전체(20)는 중공 샤프트 상에 장착되며, 상기 회전체는 축 방향에서 보았을 때 거의 부채꼴 형태를 취하며, 샤프트 상에 고정 장착되는 회전체 부분(20F)과, 분리 가능하게 배치된 회전체 부분(20L)을 구비한다.
예컨대, 덴마크 특허 출원 제6978/88호에 개시된 바와 같이, 분리 가능하게 배치된 회전체(19L,20L)는 가압 유체를 샤프트와 회전체 부분 사이의 장착 구역에 공급함으로써 분리되고 회전될 수 있다.
2개의 샤프트(8,9)는 전동 장치를 매개로 하여 상호 연결되어 반대 방향으로회전한다. 전동 장치는 중공 샤프트(9)의 상단부(17)에 고정된 제1 기어 휠(23)과, 이것과 맞물리도록 샤프트(25) 상에 장착된 제2 기어 휠(24)을 구비하며, 제1 기어 휠은 이중 샤프트(8,9)와 동축으로 선회 가능하게 배치된다.
중앙 샤프트(8)의 소직경의 샤프트 부분(11)의 외단부 상에는 풀리(26)가 장착된다. 제2 샤프트(25)의 외단부 상에는 대응 풀리(27)가 장착된다. 벨트(30)를 통해 2개의 풀리(26,27)를 동일한 방향으로 구동시키는 구동 모터(29), 바람직하게는 서보 모터의 출력 샤프트 상에는 제3 풀리(28)가 장착되며, 이에 의해 중앙 샤프트(8)와 중공 샤프트(9) 및 이들 샤프트에 연결된 회전체(19,20)는 반대 방향으로 회전한다. 회전체는 동일한 편심 질량을 갖기 때문에, 일방향으로 발생한 합력성분은 0이고, 그 일방향과 수직 방향으로 0 내지 각 회전체의 힘의 2배 사이에서 변화하는 조화력(harmonic force) 성분이 발생한다. 회전체의 분리 가능한 회전체 부분(19L,20L)은 고정 회전체 부분(19F,20F)에 대해 회전할 때, 각 회전체에 의해 발생한 힘은 조절 가능하여, 상기 회전체 부분의 편심 질량이 동일한 경우, 합력 성분을 0 내지 각 회전체 부분의 힘의 4배까지 연속적으로 조절 가능하다.
제3도에는 본 발명에 따른 이중 소진 장치의 실시예가 예시되어 있으며, 상기 소진 장치는 서로 직교하는 축 둘레를 회전하여 서로 직교하는 힘을 포함하는 진동력을 서로 직교하는 평면 내에서 발생시키도록 배치된 제1 보상 유닛(52)과 제 2 보상 유닛(51)을 구비한다. 제2 보상 유닛(51)은 2개의 단부벽(54,55)과 이 2개의 단부벽(54,55) 사이에 스테이 볼트(도시 생략)에 의해 고정된 원주벽(56)을 갖는 하우징(53)을 구비한다. 보상 유닛(51)은 도시한 위치에 장착되며 하부 단부벽에 장착용 구멍(도시 생략)을 구비한다.
샤프트(57)는 상부 단부벽(54)과 하부 단부벽(55)에 각각 베어링(58,59)에 의해 선회 가능하게 지지된다.
회전체(60)는 샤프트(57) 상에 장착되며, 이 회전체의 형상은 축 방향에서 보았을 때 거의 부채꼴 형태를 취하며, 무게 중심이 편심되어 있다. 회전체(60)는 고정 회전체 부분(60F)과 이 고정 회전체 부분에 대해 회전하도록 분리 가능하게 장착된 회전체 부분(60L)을 구비한다. 이 2개의 회전체 부분(60F,60L)은 크기가 동일한 것이 바람직하며, 이에 의해 회전체에서 발생한 불평형 회전력을 0 내지 각 회전체 부분에 의해 발생한 불평형력의 2배까지 변경할 수 있다. 분리 가능한 회전체 부분(60)을 회전시키기 위해서는, 샤프트는 유로(61)를 구비하며, 이 유로를 통해 가압 유체가 샤프트(57)와 분리 가능한 회전체 부분(60L) 사이의 장착 구역으로 공급된다. 샤프트(57)는 하우징 밖으로 돌출하는 상단부를 구비하며, 이 상단부 상에는 회전하도록 분리 가능하게 배치된 커플링(62), 예컨대 원추형 마찰 커플링을 통해 베벨 기어(63)가 장착된다.
제1 보상 유닛(52)은 축 방향에서 보았을 때 거의 부채꼴 형태를 취하며, 무게 중심이 편심되어 있는 2개의 회전체(70,71)를 구비한다. 각 회전체(70,71)는 하우징(74,75) 내에 선회 가능하게 지지되며, 상기 하우징(74,75)은 2개의 단부벽 (76,77)과 스테이 볼트(도시 생략)에 의해 그 단부벽 사이에 고정된 원주벽(78)을 구비한다. 각 회전체(70,71)는 샤프트에 고정 장착된 회전체 부분(70F,71F)과 회전하도록 분리 가능하게 배치된 회전체 부분(70L,71L)을 구비한다. 분리 가능한 회전체 부분은 유로(79,80)를 통해 샤프트 상의 회전체의 장착 구역에 가압 유체를 공급함으로써 분리될 수 있다. 샤프트 부분(72,73)에는 서로 마주하는 자유 단부에 구동 피니언(81,82)이 제공되며, 이 구동 피니언은 제2 보상 유닛(51)의 샤프트 (57) 상의 베벨 기어(63)와 맞물린다. 구동 피니언(82)은 분리되어 회전될 수 있는 커플링(83), 예컨대 원추형 마찰 커플링에 의해 샤프트의 자유 단부 상에 배치된다. 베벨 기어(63)와 구동 피니언(81,82)이 맞물림으로써 샤프트(72,73)와 회전체 (70,71)가 동일한 회전수로 반대 방향으로 회전하며, 도시한 예에서는 샤프트와 회전체의 회전수는 수직 샤프트(57)의 회전수의 2배이다. 고정 회전체 부분(70F,71F)에 대해 분리 가능한 회전체 부분(70L, 71L)을 회전시킬 수 있기 때문에, 상기 회전체 부분의 편심 질량이 동일하면, 진동 합력은 0 내지 각 회전체 부분에 의해 발생한 힘의 4배까치 연속적으로 변경될 수 있다. 분리 가능한 커플링(83)으로 인해 제1 보상 유닛의 진동 합력의 방향을 비교적 신속하게 조절할 수 있으며, 분리 가능한 커플링(62)으로 인해 2개의 보상 유닛(51,52) 사이의 상대 위상각을 비교적 신속하게 조절할 수 있다.
구동 모터(84), 바람직하게는 서보 모터는 하우징(74) 상에 배치되어 플래닛 기어(85)와 전동 장치를 매개로 하여 샤프트(72)를 구동시킨다. 전동 장치는 플래닛 기어의 출력 샤프트 상에 장착된 풀리(86)와 샤프트(72)의 돌출 단부 상에 장착된 제2 풀리(87) 및 2개의 풀리(86,87) 사이의 벨트(88)를 구비한다.
이중 소진 장치는 본 발명의 범위를 이탈하지 않으면서 여러 가지 방법으로 개조될 수 있다. 제2 보상 유닛의 샤프트(57)의 각 측부에 배치된 회전체 대신에,제1 보상 장치(52)는 동일한 측부에 배치된 회전체를 구비하는 보상 유닛, 예컨대 상술한 보상 유닛 또는 덴마크 특허 출원 제6978/88호에 개시된 것과 같은 보상 유닛으로 구성될 수 있다. 그 결과, 베벨 기어로 2개의 보상 유닛을 상호 연결할 수 있다. 또한, 하부 보상 유닛은 대향 회전하는 2개의 회전체를 구비한 보상 유닛, 예컨대 상술한 보상 유닛 또는 덴마크 특허 출원 제6978/88호에 따른 보상 유닛으로 구성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 선박의 주 엔진에서 발생한 2개의 상이한 차수의 불평형 모멘트를 상쇄시키는 이중 소진 장치로서, 선회 가능하게 배치된 편심 질량을 갖는 제1 회전체(70)가 장착된 제1 샤프트 부분(72)과, 선회 가능하게 배치된 상기 제1 회전체(70)와 동일한 편심 질량을 갖는 제2 회전체(71)가 장착된 제2 샤프트 부분(73)을 구비하는 제 1 보상 유닛(52)을 포함하며, 상기 제1 회전체(70)는 상기 제1 샤프트 부분(72) 상에 고정 장착된 제1 회전체 부분(70F)과, 상기 제1 샤프트 부분(72) 상에 분리 가능하게 장착된 제2 회전체 부분(70L)을 구비하며, 상기 제2 회전체(71)는 상기 제2 샤프트 부분(73) 상에 고정 장착된 제3 회전체 부분(71F)과, 상기 제2 샤프트 부분 (73) 상에 분리 가능하게 장착된 제4 회전체 부분(71L)을 구비하며, 상기 제1 샤프트 부분(72)과 제2 샤프트 부분(73)은 전동 장치(63,81,82)를 매개로 하여 상호 연결되어 반대 방향으로 회전하고, 구동 모터(84)와 제어 동기 장치에 의해 선박 엔진의 회전수의 정수배의 회전수로 구동하는 이중 소진 장치에 있어서,
    선회 가능하게 배치된 편심 질량을 갖는 제3 회전체(60)가 장착된 제3 샤프트(57)를 구비하는 제2 보상 유닛(51)을 포함하고, 상기 제3 회전체(60)는 상기 제3 샤프트(57) 상에 고정 장착된 제5 회전체 부분(60F)과, 상기 제3 샤프트(57) 상에 분리 가능하게 장착된 제6 회전체 부분(60L)을 구비하며, 상기 제2 보상 유닛 (51)의 상기 제3 샤프트(57)는 상기 제1 보상 유닛(52)의 제1 샤프트 부분(72)과 제2 샤프트 부분(73)에 대해 거의 수직하게 배치되어, 전동 장치(63,81,82)를 매개로 하여 제1 보상 유닛과 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 소진 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 보상 유닛(51)은 선회 가능하게 배치된 상기 제3 회전체(60)와 동일한 편심 질량을 갖는 제4 회전체가 장착된 제4 샤프트를 더 포함하며, 상기 제4 회전체는 상기 제4샤프트 상에 고정 장착된 제7 회전체 부분과 상기 제4 샤프트 상에 분리 가능하게 장착된 제8 회전체 부분을 구비하며, 상기 제3 샤프트(57)와 제4 샤프트는 동축으로 배치되어 반대 방향으로 회전하도록 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 소진 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2개의 보상 유닛(51,52) 사이의 전동 장치는 상기 제2 보상 유닛(51)의 제3 샤프트(57)가 상기 제1 보상 유닛(52)의 제1 샤프트 부분(72) 또는 제2 샤프트 부분(73)에 대해 회전할 수 있도록 하나 이상의 분리 가능한 커플링(62,83)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 소진 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 보상 유닛(52)의 제1 샤프트 부분(72)과 제2 샤프트 부분(73) 사이의 전동 장치(81,82,63)는 상기 제1 샤프트 부분과 제 2 샤프트 부분이 서로에 대해 회전할 수 잇도록 분리 가능한 커플링(83)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 소진 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 보상 유닛(52)의 제1 샤프트 부분(72)과 제2 샤프트 부분(73) 사이의 전동 장치(81,82,63)는 상기 제1 샤프트 부분과 제2 샤프트 부분이 서로에 대해 회전할 수 있도록 분리 가능한 커플링(83)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 소진 장치.
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