KR100607095B1 - 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치에 관한 것으로, 이는 부양송풍기(6)의 상부에 있는 송풍덕트(5)의 위에 설치되고서, 적어도 둘 이상의 노즐(1)과, 이들 노즐(1)과 결합되어 있는 베어링 기어(2), 이 베어링 기어(2)와 맞물려 있는 피니언 기어(3) 및, 이 피니언 기어(3)에 연결되어 이를 회전구동시키는 유압모터(4)를 구비하여, 양쪽으로 360°로 회전가능하게 되어서, 부양송풍기(6)로부터 발생되는 압축공기의 방향을 조정하여 방향제어추진기로서의 기능을 하며, 전후진시 추가적인 추력을 제공할 수 있게 된다.

Description

공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치{Low-profile type bow thrusters of the hovercraft}

도 1은 본 발명에 따른 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 공기부양선에서 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 배치를 나타낸 측면도이다.

도 4는 공기부양선에서 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 배치를 나타낸 정면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 회전방향 및 분사방향을 나타내는 도 3의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 노즐 2 : 베어링 기어

3 : 피니언 기어 4 : 유압모터

5 : 송풍덕트 6 : 부양송풍기

본 발명은 부양송풍기로부터 발생되는 압축공기의 방향을 조정하여 저속운항 중 공기부양선의 방향전환 및 전후진시 추가적인 추력을 제공할 수 있는 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공기부양선은 고속운항시 추진프로펠러에 설치되어 있는 타기(舵機)와, 추진기의 가변피치에 의한 방법으로 선박을 조정한다. 그러나, 저속에서는 타기의 양력에 의한 효과가 적으므로, 저속이나 해안 접안 및 육상 정박시와 같은 정밀한 조타가 필요한 경우에는 선수추진장치의 추력에 의한 회전모멘트를 이용한다.

종래기술에 따른 공기부양선의 선수추진장치로는, 노천 갑판의 선수부분 좌우 2곳을 절개하여 플랩을 설치하고 플랩이 위로 열려지면서 압축공기가 안내판을 따라 분사되어 공기압에 의한 추력이 발생하여 선체를 선회시키는 방법이 있다. 그러나, 이러한 장치는 플랩의 압축공기 분사방향이 좌우측면으로 고정되어 있어 선회시에만 추력을 발생시키고, 전후진시에는 추력을 발생시키지 못하는 단점이 있었다.

또한, 공기흐름을 변동시켜 선체를 좌우선회 및 전후진시키는 리버서가 설치된 공기부양선에서는 리버서 각도조절장치가 있는데, 이 리버서 각도조절장치는 리버서의 축에 토크바가 연결되어 있고, 토크바의 반대편은 실린더의 피스톤로드와 결합되어 피스톤의 양정에 따라 토크바가 리버서의 회전력을 전달하도록 되어 있 다. 그런데, 이러한 장치는 피스톤의 설치면적을 크게 차지할 뿐만 아니라 리버서의 회전범위가 피스톤로드의 양정에 따라 한정되어지며, 리버서와 실린더의 연결부에서 구조적인 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 공기부양선의 선수추진장치를 기어구동방식으로 360°회전가능하도록 하여 저속운항시 방향전환 및 전후진시 추가적인 추력을 제공함과 더불어, 중량감소 및 선수추진장치의 추력을 증가시킬 수 있도록 된 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 부양송풍기의 상부에 위치하고서 부양송풍기로부터 발생되는 압축공기의 방향을 조정하여, 선박의 방향전환 및 전후진시 추가적인 추력을 제공하는 소형의 다단 노즐식 선수추진장치로서, 이 다단 노즐식 선수추진장치는 여러 단의 에어포일을 배열해 놓은 것과 유사한 형태로 소형의 노즐들이 일정한 간격으로 배열되어 있으며, 각 노즐의 출구는 배출공기의 속도를 증가시키고 노즐의 배출공기가 상부구조물 및 추진프로펠러의 효율에 영향을 미치지 않는 방향으로 배출되도록 구부려져 있고, 노즐굴곡부의 곡선비(curve ratio)와 반경비(radius ratio)를 크게 하여 굴곡부에서 발생되는 충격 및 마찰저항을 최소화시켜 선수추진기의 추력을 증가시키도록 되어 있다. 또한, 그 형상은 동일하지만 각 노즐의 높이를 배출되는 압축공기의 분사방향을 고려하여 순차적으 로 높게 하여 노즐에서 압축공기의 배출이 용이하도록 되어 있다.

상기 노즐의 출구면적 및 높이를 고려하여 적어도 둘 이상의 노즐이 다단 노즐식 선수추진장치에 구비되며, 노즐의 입구 및 출구의 단면형상은 기하학적 단순성과 제작의 용이성을 고려하여 사각형으로 되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 노즐의 재질은 추력을 견디기에 충분한 강도를 가져야 하며 중량감소의 효과 및 해수에 대한 내식성 등을 고려하여, 강화유리섬유수지(FRP)로 되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 그 주요 구성부품으로는 적어도 둘 이상의 노즐(1)과, 이들 노즐(1)과 결합되어 있는 베어링 기어(2), 이 베어링 기어(2)와 맞물려 있는 피니언 기어(3) 및, 이 피니언 기어(3)에 연결되어 이를 회전구동시키는 유압모터(4) 등이 있다.

본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 노즐(1)은 부양송풍기(6:도 3과 도 4 참조)에 의해 가압된 압축공기의 압력에너지를 대기 중으로 분사하면서 운동에너지로 변환하여 추력을 발생시키며, 이들 노즐(1)의 분사방향에 따라 선박의 진행방향이 결정되게 된다.

상기 베어링 기어(2)는 슬루잉 링 베어링(Slewing Ring Bearing)으로서 노즐(1)과 직결되어 있는 한편, 유압모터(4)에 장착된 피니언 기어(3)와 맞물려 있고서 이 피니언 기어(3)에 의해 회전구동됨으로써 노즐의 분사방향을 제어하도록 되어 있다. 여기서, 상기 슬루잉 링 베어링은 회전하는 상부구조물과 고정지지되어 있는 하부구조물 사이에서 하중을 담당하는 대표적인 베어링으로, 고하중 상태에서 안정적인 회전력을 전달할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 유압모터(4)는 선수추진기의 방향전환을 위한 유압식 구동장치이며, 유압펌프에 의해 발생하는 힘을 회전력으로 변환하여 이 모터에 장착된 피니언 기어(3)를 회전시켜, 궁극적으로 상기 베어링 기어(2)를 회전구동시키는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도로서, 이 도면에 잘 도시된 바와 같이 소형 노즐(1)들이 일정한 간격으로 배치되어 있고서 그 출구가 모두 동일한 각도로 구부려져 있되, 배출공기의 속도를 증가시키고 노즐의 배출공기가 상부구조물 및 추진프로펠러의 효율에 영향을 미치지 않는 방향으로 배출되도록 되어 있다. 노즐(1)의 형상은 노즐굴곡부의 곡선비(curve ratio)와 반경비(radius ratio)를 크게, 바람직하기로는 10°내지 20°의 각도로 완만한 굴곡을 갖게 하여, 굴곡부에서 발생되는 충격 및 마찰저항을 최소화시켜 선수추진기의 추력을 증대시키도록 되어 있다. 또한, 각 노즐(1)의 형상은 동일하지만 각 노즐의 높이를 배출되는 압축공기의 분사방향을 고려하여 순차적으로 높게 하여 노즐에서 압축공기의 배출이 용이하도록 되어 있다. 또, 노즐(1)의 입구 및 출구의 단면형상은 기하학적 단순성과 제작의 용이성을 고려하여 사각형으로 되어 있으나, 이에 한정되지 않고 예컨대 원형 등의 단면으로도 될 수 있다.

한편, 상기 노즐(1)들의 재질은 추력을 견디기에 충분한 강도를 가져야 하고 중량감소의 효과 및 해수에 대한 내식성 등을 고려하여, 강화유리섬유수지(FRP)로 되는 것이 바람직하다.

도 3은 공기부양선에서 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 배치를 나타낸 측면도로서, 이 선수추진장치는 부양송풍기(6)의 상부에 있는 송풍덕트(5)의 위에 설치된다. 부양송풍기(6)에서 공급되는 압축공기는 송풍덕트(5)를 지나 노즐(1)들을 통해 배출되는데, 즉 송풍덕트(5)는 부양송풍기(6)에서 발생되는 압축공기를 선수추진기의 노즐(1)로 보내는 통로의 역할을 하게 된다. 도 3에서는, 공기부양선이 대형화될 경우에, 복수의 부양송풍기(6)를 구비하게 됨에 따라 이에 상응하게 복수의 선수추진장치를 구비한 것을 나타내고 있다.

도 4는 공기부양선에서 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 배치를 나타낸 정면도로서, 좌현 및 우현의 부양송풍기(6)의 상부에 선수추진장치가 설치되어 있음을 보여주고 있다. 부양송풍기(6)가 압축공기를 선수추진장치 쪽으로 배출시켜 필요한 추력을 발생시키는 한편, 압축공기를 하부의 스커트로 공급하여 선체를 부양시킨다.

도 5는 본 발명에 따른 다단 노즐식 선수추진장치의 회전방향 및 분사방향을 나타낸 도 3의 평면도로서, 이 도면 또한 복수의 부양송풍기(6)를 구비하게 됨에 따라 이에 상응하게 복수의 선수추진장치를 구비한 것을 나타내고 있다. 화살표로 표시된 바와 같이, 선수추진장치는 유압모터(4)에 의한 피니언 기어(3) 및 베어링 기어(2)의 회전구동으로 양쪽으로 360°로 회전가능하게 되고, 전후진 및 좌우선회의 신호에 따라 노즐(1)들의 분사방향이 결정되게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치가 기어구동방식으로 작동되어 구동손실이 없으며, 노즐이 360°로 회전가능하여 저속운항시 방향전환 및 전후진시 추가적인 추력을 제공할 수 있게 된다.

또한, 선수추진장치의 노즐을 강화유리섬유수지로 제작함으로써 중량을 감소시킬 뿐만 아니라, 소형의 다단 노즐로서 그 출구의 굽힘각도가 작기 때문에 노즐의 굴곡부에서 발생되는 압축공기의 충격 및 유동손실을 적게 하여 추력을 증가시킴과 더불어, 추력의 증가로 인해 조종성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 공기부양선의 선수추진장치에 있어서,

   이 선수추진장치는 부양송풍기(6)의 상부에 있는 송풍덕트(5)의 위에 설치되고서, 적어도 둘 이상의 노즐(1)과, 이들 노즐(1)과 결합되어 있는 베어링 기어(2), 이 베어링 기어(2)와 맞물려 있는 피니언 기어(3) 및, 이 피니언 기어(3)에 연결되어 이를 회전구동시키는 유압모터(4)를 구비하여, 양쪽으로 360°로 회전가능하게 된 것을 특징으로 하는 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐(1)은 강화유리섬유수지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 노즐(1)은 일정한 간격으로 배열되어 있으며, 각 노즐의 출구가 동일한 각도와 방향으로 구부려져 있되, 순차적으로 높이가 높게 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기부양선의 다단 노즐식 선수추진장치.

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