KR100438092B1 - 구동엔진 및 직접 구동형 프로펠러 축을 구비한 선박 추진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동기 및 그에 직접 연결되고 프로펠러를 구비하는 프로펠러 축으로 이루어지고, 그 프로펠러 축의 추력은 스러스트 베어링에 의해 흡수되며, 선택적으로 발전기 또는 전동기로서 작동될 수 있는 전기 기계로 구성되는 보조 구동기를 추가로 구비하고, 그 전기 기계는 커플링에 의해 전동 장치에 결합되며, 전동 장치의 기어 휠은 프로펠러 축을 에워싸고 가요성 커플링에 의해 그 프로펠러 축에 결합되며, 전동 장치와 구동측 플랜지를 구비하는 구동기와의 사이에서는 헐거움없이 형상 결속식으로 분리가 가능하게 접속될 수 있는 결합부가 배치되고, 그 결합부는 전방 압력코어 및 후방 압력코어를 구비하는 보조 스러스트 베어링과 연계하여 작용하며, 그 보조 스러스트 베어링의 작용은 선박의 보조 운항 또는 비상 운항의 경우에 활성화될 수 있고, 그에 상응하는 감소된 프로펠러 추력이 보조 스러스트 베어링을 경유하여 구동기에 배치된 스러스트 베어링에 도입되어 선체에 도입되는 선박 추진 장치에 관한 것이다. 그러한 선박 추진 장치의 구조를 단순화시켜 비용상의 양호한 효과를 얻기 위해, 프로펠러 축(22) 및 보조 스러스트 베어링에 결합되고 회전방향으로는 강성이지만 축방향으로는 연성인 다이아프램 커플링(4)이 헐거움이 없는 형상 결속식 결합부를 형성하고, 정상 운항에서는 보조 스러스트 베어링이 압력코어(7, 8)에 의해 구동측 플랜지(1) 및 추력축(2)의 플랜지(13)에 맞대어 고정된다.

Description

구동기 및 직구동형 프로펠러 축을 구비한 선박 추진 장치

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 구동엔진 및 직접 구동형 프로펠러 축을 구비한 선박 추진 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 선박 추진 장치는 DE 196 23 914 A1으로부터 공지되어 있다. 그러한 선박 추진 장치는 구동엔진 및 그에 직접 연결되고 프로펠러를 구비하고 있는 프로펠러 축으로 이루어지는데, 그 프로펠러 축의 스러스트는 스러스트 베어링에 의해 지지진다. 보조 운항 및 비상 운항을 위해 공지의 선박 추진 장치는 선택적으로 발전기 또는 전동기로서 작동될 수 있는 전기 엔진을 구비한 보조 구동기를 가지고 있는데, 이는 클러치를 통해 전동 장치에 연결된다. 전동 장치의 기어 휠은 프로펠러 축을 에워싸며, 프로펠러 축은 가요성 커플링을 통해 그 기어 휠에 연결된다. 전동 장치와 구동엔진과의 사이에는 프로펠러 중간축의 별개의 부분에 헐거움이 없는 전환가능한(switchable) 커플링이 배치되는데, 그 커플링은 프로펠러 스러스트를 전달하는 헐거움이 없는 보조 스러스트 베어링과 연결되어 있다. 선박의 보조 운항 또는 비상 운항을 실시할 경우, 그러한 보조 스러스트 베어링이 활성화될 수 있고, 그에 상응하는 감소된 프로펠러 스러스트가 보조 스러스트 베어링을 통하여 구동엔진에 배치된 스러스트 베어링에 전달되어 선체에 도입된다.

그러한 공지의 선박 추진 장치에서의 단점은 유압으로 작동하는 공지의 원추형 볼트 커플링의 형태의 구조적으로 고비용인 전환가능한 커플링이 배치되어, 그로 인해 많은 공간을 차지할 뿐 아니라 선박 추진 장치를 고가로 한다는 점에 있다.

본 발명의 목적은 공지의 선박 추진 장치를 구조적으로 단순화시키는 동시에, 법적 의무를 수반함이 없이 설치에 대하여 경제적으로도 이익이 되도록 비용에서 유리하게 만드는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 구성의 선박 추진 장치를 접속 상태에서 나타낸 반단면도,

도 2는 도 1의 A-A 선을 따른 반단면도.

"도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명"

1, 13, 15, 23, 26 : 플랜지

2 : 추력축 3 : 지지칼라

4 : 다이아프램 커플링 5 : 수납칼라

6 : 나사링 7, 8 : 압력코어

9 : 절결부 11 : 채널

12 : 조정 스프링 14 : 나사볼트

16 : 미끄럼 베어링 17 : 나선부

22 : 프로펠러 중간 축

25, 28 : 다이아프램 커플링의 제 1 및 제 2 요소

27 : 지지링 34 : 나사

그러한 목적은 청구항 1의 전제부에 따른 공지의 선박 추진 장치를 기초로 하여 청구항 1의 특징부에 따른 특징들에 의해 달성된다. 청구 범위의 종속항들에 개시된 것은 본 발명의 바람직한 부가적 구성 요소들이다.

본 발명에 따른 선박 추진 장치는 고가의 전환가능한 커플링을 회전방향으로는 강성이지만 축방향으로는 연성인 다이아프램 커플링으로 대체한다는 점에서 구조적으로 현격히 단순화된다. 다이아프램 커플링은 프로펠러 중간 축의 플랜지와 그에 대향된 스러스트축의 플랜지와의 사이에 있는 제1요소에 의해 클램핑된다. 다이아프램 커플링의 제2요소는 보조 스러스트 베어링의 지지칼라에 고정된다. 다이아프램 커플링의 양 요소는 원주에 걸쳐 분산 배치되어 링에 지지되는 원추형 나사볼트에 의해 서로 고정된다. 정상적인 운항을 할 경우에는 보조 스러스트 베어링의 압력블록이 구동측 플랜지와 프로펠러 중간 축의 플랜지를 맞대어 고정시키기 때문에, 전체 프로펠러 스러스트가 그 보조 스러스트 베어링을 통하여 구동엔진의 스러스트 베어링에 정적으로 전달되어, 선체에 도입될 수 있다. 다이아프램 커플링은 토크를 전달하는 역할을 한다. 압력블록의 가압은 나사링에 의해 행하여지는데, 이 나사링은 스러스트 축의 플랜지의 배면쪽에 배치되며, 그 나사링은 종의 형상으로 형성된 지지칼라의 내측면에 맞대어 지지된다. 그러한 지지칼라 자체는 구동기측 플랜지에 고정적으로 결합되어 추력축 상에 지지된다. 나사링을 조작할 수 있도록 하기 위해, 지지칼라의 외면 구역에는 벽을 통해 연장되는 절결부가 마련된다.

선박의 보조 운항 및 비상 운항을 실시할 경우에는 나사볼트가 다이아프램 커플링으로부터 제거되기 때문에, 프로펠러 중간 축과 추력축, 즉 구동측과의 사이에는 더 이상 직접적인 연결이 이루어지지 않는다. 비상 운항에서의 당면 과제가 전진 운항인지 아니면 후진 운항인지의 여부에 따라, 보조 스러스트 베어링의 압력코어 중에서 그에 해당하는 압력코어의 접촉이 이루어진다. 그러한 접촉에 의해, 감소된 프로펠러 추력이 구동기에 배치된 스러스트 베어링에 전달될 수 있다. 비상 운항에서 전달하려는 출력의 크기에 따라, 압력 오일의 윤활이 필요하거나, 아니면 베어링의 폐색만으로도 충분하다. 전자의 경우, 해당 구성 요소는 채널을 구비하는데, 그 채널에 의해 오일이 압력코어의 구역에 도달되어 그곳으로부터 열을 방출할 수 있다. 출력이 보다 더 낮은 경우에는 하우징을 경유하는 열 방출만으로도 충분하다. 접속 상태에서는 물론 접속 해제 상태에서도 나사링의 의도하지 않은 회전이 이루어질 수 없도록 하기 위해, 나사링은 상응하는 적절한 수단, 예컨대 볼트, 스냅식 스프링에 의해 고정된다. 그 경우, 접속 해제 상태는 고정이 중단되어 압력코어에 필요한 여유 틈새가 제공되도록 사전에 링을 회전시키는 것을 의미한다.

본 발명에 따라 제안되는 구성의 장점은 공지의 선박 추진 장치에서와 마찬가지로 토크의 전달과 추력의 전달이 명확히 분리된다는 점이다. 2행정 엔진을 구비하는 통상의 추진 장치에서는 토크 및 추력의 동요가 크기 때문에, 개개의 구성 부품이 절대적으로 여유 틈새를 구비하지 않는 것이 최상의 요건이었다. 본 발명에 따른 선박 추진 장치의 추가의 장점으로서 언급할 수 있는 것은 헐거움 없는 결합을 하는 데에도 별개의 결합 기초부를 필요로 하지 않는다는 점이다. 그것은 다시 2개의 스러스트 베어링, 즉 구동기에 있는 스러스트 베어링과 보조 스러스트 베어링에 있는 스러스트 베어링이 서로에게 영향을 미칠 수 없다는 결과를 가져온다. 공지의 구성과의 차이점은 본 발명에 따라 제안되는 구성이 구조적으로 매우 단순하여 비용에 있어서도 양호한 효과를 얻는다는 점에 있다.

이하, 본 발명에 따른 구성의 선박 추진 장치를 실시예에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

통상의 디젤 저속엔진의 경우에 도 1에서 도시를 생략한 구동기는 구동측 플랜지(1)를 경유하여 본 발명에 따라 배치된 다이아프램 커플링(4)에 의해 프로펠러 중간 축(22)에 연결된다. 프로펠러를 고정하여 가지고 있는 고유의 프로펠러 축에 프로펠러 중간축을 연결하는 것은 도 1에 도시되어 있지 않다. 본 발명에서는 구동기의 회전수 제어에 의해 원하는 프로펠러 회전수를 설정하는 소위 직구동부만이 중요한 의미가 있는 것이다. 구동기와 프로펠러와의 사이에 전동 장치가 배치되는 것도 본 발명에서는 불필요하다. 구동 장치가 고장난 경우에도 여전히 기동력을 유지할 수 있도록 하기 위해, 보조 구동 장치가 마련된다. 그러한 보조 구동 장치는 선택적으로 전동기 또는 제너레이터로서 작동될 수 있는 전기 기계(40)로서 구성되고, 커플링(33)에 의해 전동 장치(32)에 결합된다. 본 실시예의 경우, 전동 장치(32)는 2단 입력 기어 장치로서 형성되고, 큰 기어 휠(31)은 프로펠러 중간 축(22)을 에워싸는 중공 축(30) 상에 고정된다. 전동 장치(32)는 고탄성의 커플링(20)에 의해 프로펠러 중간 축(22)에 결합되고, 그 커플링(20)은 환형의 분리된 플랜지(21)에 의해 프로펠러 중간 축(22)에 결합된다. 그를 위해, 프로펠러 중간 축(22)도 역시 플랜지(23)를 구비한다.

프로펠러 추력은 전방 압력코어(8) 및 후방 압력코어 (7)를 경유하여 구동기에 배치된 스러스트 베어링(도시를 생략)에 전달된다. 전자, 즉 전방 압력코어(8)는 추력축(2)의 플랜지(13)의 단부면 중에서 구동측 플랜지(1)와 대향된 단부면 상에 고정된다. 후방 압력코어(7)는 수납칼라(5)에 수직한 플랜지(15)의 단부면 중에서 추력축(2)의 플랜지(13)쪽을 향한 단부면 상에 고정된다. 수납칼라(5)는 추력축(2) 상에 고정된 미끄럼 베어링(16)에 축방향으로 이동될 수 있도록 배치된다. 수납칼라(5)는 원통형 부분에 나선부(17)를 구비한다. 그러한 나선부(17) 상에는 나사링(6)이 회전될 수 있도록 배치된다. 나선 링(6)은 구동측의 반대쪽을 향한 단부면에 의해 종의 형상으로 형성된 지지칼라(3)의 내면에 맞대어 지지된다. 지지칼라(3)는 나사(18)에 의해 구동측 플랜지(1)에 고정적으로 연결된다. 수납칼라(5)는 조정 스프링 (12)에 의해 축방향으로 이동되는데, 그 조정 스프링(12)은 수납칼라(5)의 원통형 부분의 절결부 속에 삽입되고, 축방향으로 연장되는 지지칼라(3)의 홈 속에 맞물린다. 지지칼라(3)는 수납칼라(5)의 원통형 부분 및 미끄럼 베어링(16)을 매개로 하여 추력축(2) 상에 지지된다. 도 2에 도시된바와 같이, 지지칼라(3)는 나사 결합식 부분 이음매(19)에 의해 서로 접합되는 2개의 반쪽 링으로 이루어진다. 압력코어(7, 8)의 윤활은 지지칼라(3), 수납칼라(5) 및 추력축(2)에 배치되는 채널(11)을 경유하여 실시되고, 그 채널(11)은 압력코어(7, 8)가 내부에 배치되는 중간 공간에서 서로 연통된다.

정상적으로 운항을 할 경우에는 압력코어(7, 8)가 나사링(6)의 회전에 의해 플랜지(1, 13)에 맞대어 고정되기 때문에, 프로펠러 추력은 그러한 연결을 매개로 하여 전술된 바와 같이 구동기에 배치된 스러스트 베어링에 도입된다. 회전방향으로는 강성이지만 축방향으로 항복되도록 형성되는 다이아프램 커플링(4)이 토크를 전달하는 역할을 한다. 본 실시예의 경우, 다이아프램 커플링(4)은 일측으로의 프로펠러 중간 축(22)의 플랜지(23)와 타측으로의 추력축(2)의 플랜지(26)와의 사이에 고정적으로 클램핑되는 고탄성 원판(25)으로 이루어진다. 원판(25)은 주 구동기의 반대쪽에서는 지지링(27)에 의해, 그리고 다른 쪽에서는 지붕형으로 형성된 플랜지(28)에 의해 차폐된다. 지지링(27)과 원판(25)과 플랜지(28)와의 사이의 결합은 원추형 나사볼트(14)에 의해 이루어지는데, 그 나사볼트(14)는 너트(29)에 의해 고정된다. 필요로 하는 다이아프램 커플링(4)과 보조 스러스트 베어링과의 결속은 다이아프램 커플링(4)의 플랜지(28)를 지지체(3)에 결합시키는 나사(34)에 의해 이루어진다.

비상 운항을 위해 전술된 추가 구동기가 작동되고, 전동기(40)는 접속된 커플링(33)을 경유하여 전동 장치(32)를 구동하는 동시에 탄성 커플링(20)을 경유하여 프로펠러 중간 축(22)을 구동한다. 그러한 보조 구동기는 주 구동기보다 더 현격히 낮은 출력을 내기 때문에, 프로펠러 추력도 그에 상응하게 감소된다. 그럼에도 불구하고, 그러한 프로펠러 추력도 막아야 한다. 그것은 지지칼라(3)의 외면 구역에 개재된 개구부(9)에 의해 고정이 해제되는 방식으로 시행된다. 먼저, 그 개구부(9)를 경유하여 보호 덮개(10)가 제거되어야 한다. 또한, 너트(29)를 푼 후에 다이아프램 플랜지(4)의 원추형 나사볼트(14)가 빼내지고, 그에 의해 프로펠러 중간 축(22)과 지지칼라(3)와의 사이에 토크의 전달이 이루어질 수 없다. 그와 같이 고정이 해제된 후에는 압력코어(7, 8)가 여유 틈새를 구비하게 된다. 비상 운항에서 전진을 할 경우에는 전방 압력코어(8)가 부동의 구동측 플랜지(1)에 접촉하여 감소된 프로펠러 추력을 정적으로 전달한다. 그 경우에 발생하는 마찰열은 반출되어야 한다. 전달하려는 출력에 따라, 보조 스러스트 베어링의 폐색만으로도 충분하거나, 아니면 전술된 채널(11)을 경유하는 압력 오일의 윤활이 필요하다. 비상 운항에서 후진을 할 경우에는 추력축(2)의 플랜지(13)가 후방 압력코어(13)에 접촉하고, 그에 의해 감소된 프로펠러 추력이 부동의 수납칼라(5), 나사링(6), 지지칼라(3) 및 그에 결합된 구동측 플랜지(1)를 경유하여 구동기에 배치된 스러스트 베어링에 인도된다.

본 발명에 따른 선박 추진 장치에서는, 복잡하게 접속되는 커플링을 회전방향으로는 강성이지만 축방향으로는 연성인 다이아프램 커플링으로 대체하는 것에 의해 구조적으로 현격한 단순화가 이루어질 뿐 아니라, 비용에 있어서도 양호한 효과가 얻어진다.

Claims (9)

1. 구동엔진 및 그에 직접 연결되고 프로펠러를 구비하고 있는 프로펠러 중간축으로 이루어지고, 그 프로펠러 중간축의 스러스트가 스러스트 베어링에 의해 지지되며, 선택적으로 발전기 또는 전동기로서 작동될 수 있는 전기 엔진으로 이루어지는 보조 구동기를 추가로 구비하고, 그 전기 엔진이 클러치를 통해 전동 장치에 결합되며, 전동 장치의 기어 휠이 프로펠러 중간축을 에워싸고 가요성 커플링을 통해 그 프로펠러 중간축에 연결되며, 전동 장치와 구동측 플랜지를 구비하는 구동엔진과의 사이에 헐거움이 없고 전환 가능하게 접속될 수 있는 연결부가 배치되고, 그 연결부가 전방 압력블록 및 후방 압력블록을 구비하는 보조 스러스트 베어링과 연결되어 있으며, 그 보조 스러스트 베어링이 선박의 보조 운항 또는 비상 운항의 경우에 활성화될 수 있고, 그에 상응하는 감소된 프로펠러 스러스트가 보조 스러스트 베어링을 통하여 구동엔진에 배치된 스러스트 베어링에 전달되어 선체에 도입되는 선박 추진 장치에 있어서,

   프로펠러 중간축(22) 및 보조 스러스트 베어링에 연결되고 회전방향으로는 강성이지만 축방향으로는 연성인 다이아프램 커플링(4)이 헐거움이 없는 연결부를 형성하고, 정상 운항에서는 보조 스러스트 베어링이 압력블록(7, 8)에 의해 구동측 플랜지(1) 및 스러스트축(2)의 플랜지(13)에 맞대어 고정되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 프로펠러 중간 축(22) 및 스러스트축(2)은 각각 서로 대향하는 플랜지(23, 26)를 구비하고, 그 플랜지(23, 26) 사이에는 다이아프램 커플링(4)의 제1요소(25)가 클램핑되며, 다이아프램 커플링(4)의 제2요소(28)가 나사(34)에 의해 보조 스러스트 베어링에 연결되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 다이아프램 커플링(4)의 양 요소(25, 28)는 원주에 걸쳐 분산 배치되는 원추형 나사볼트(14)에 의해 고정되고, 그 나사볼트(14)가 다이아프램 커플링(4)의 제 1 요소(25)에 접촉하는 지지링(27)에 지지되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 보조 스러스트 베어링의 전방 압력블록(8)은 스러스트축(2)의 플랜지(13)의 구동측 플랜지(1)쪽을 향한 단부면 상에 고정되고, 후방 압력블록(7)는 스러스트축(2) 상에 배치된 미끄럼 베어링(16)에 의해 스러스트축(2) 상에서 축선방향으로 이동될 수 있도록 배치되는 수납칼라(5)의 반경 방향 플랜지(15)의 스러스트축(2)의 플랜지(13)쪽을 향한 단부면 상에 고정되며, 수납칼라(5)의 원통형 부분의 외측을 향해 놓인 나선부(17) 상에는 나사링(6)이 배치되고, 그 나사링(6)은 구동측의 반대쪽의 단부면을 통해 종의 형상으로 형성된 지지칼라(3)에 맞대어 지지되며, 그 지지칼라(3)는 구동측 플랜지(1)에 연결되고 수납칼라(5)의 원통형 부분을 통하여 스러스트축(2) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는선박 추진 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 수납칼라(5)의 원통형 부분 중에서 나선이 없는 부분에는 외측으로 조정 스프링(12)이 배치되고, 그 조정 스프링(12)이 축선방향으로 연장되는 지지칼라(3)의 홈 속에 맞물리는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 지지칼라(3)의 외주영역은 나사링(6)의 조작을 위해 벽을 통해 연장되는 개구부(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 나사링(6)은 보조 스러스트 베어링의 접속 상태 및 접속 해제 상태에서 분리가 가능하게 회전에 대하여 고정되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 지지칼라(3), 수납칼라(5) 및 스러스트축(2)은 압력블록(7, 8)의 윤활을 위해 벽을 통해 연장되는 채널(11)을 구비하고, 그 채널(11)은 서로 연통될 뿐 아니라 압력블록(7, 8)이 위치되는 중간 공간으로도 연통되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 지지칼라(3), 수납칼라(5) 및 스러스트축(2)은 압력블록(7, 8)의 윤활을 위해 벽을 통해 연장되는 채널(11)을 구비하고, 그채널(11)은 서로 연통될 뿐 아니라 압력블록(7, 8)이 위치되는 중간 공간으로도 연통되는 것을 특징으로 하는 선박 추진 장치.