KR100859332B1

KR100859332B1 - 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치

Info

Publication number: KR100859332B1
Application number: KR1020070027283A
Authority: KR
Inventors: 조희상; 유성선
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-09-19

Abstract

본 발명은 선회 각도 구간별로 상이한 작동력과 속도를 발생하도록 다단 유압 공급구조의 유압회로를 듀얼램부와 실린더부에 결합시킴에 따라, 주요 선회 각도 구간에서 상대적으로 러더의 선회속도를 증가시킬 수 있는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치를 제공한다.

본 발명의 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치는 평행을 이루되 일측과 타측에서 쌍으로 배치된 제1 내지 제4실린더몸체(201, 202, 203, 204); 이런 제1 내지 제4실린더몸체가 배치된 곳 중앙에서 러더 스톡(600)에 결합된 클레비스(500); 러더 스톡을 회선시키도록 클레비스의 양단에 각각 결합된 링크핀(400); 이런 링크핀에게 직선운동에 따른 구동력을 각각 전달하는 제1, 제2듀얼램부(300, 300a); 제1 내지 제4실린더몸체의 내부에 형성된 제1챔버(311)와, 제1, 제2듀얼램부의 내부에 형성된 제2챔버(321)에게 단계적으로 작동유를 공급하여 다단 유압 공급구조를 형성하도록 제1 내지 제4실린더몸체에 연결된 유압회로(100); 작동유를 압축시키는 펌프의 작동을 수행하고 유압회로 상에 설치된 제1 내지 제3방향전환밸브(150, 160, 170)의 개폐 제어를 수행하도록 상기 유압회로에 결합된 유압제어부(140)를 포함한다.

유압회로, 듀얼램부, 실린더부, 러더스톡, 클레비스

Description

다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치{STEERING GEARS HAVING MULTI HYDRAULIC SUPPLY STRUCTURE}

도 1은 종래 기술에 따른 조타장치용 트윈 액추에이터의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치의 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 조타장치의 듀얼램부와 실린더부 및 유압회로간 결합관계를 설명하기 위해 도 2의 일부분을 확대한 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 유압회로 110 : 유압분배회수기

120 : 오일탱크 130 : 펌프

140 : 유압제어부 150, 160, 170 : 방향전환밸브

180 : 프리필밸브(prefill valve) 201, 202, 203, 204 : 실린더몸체

300, 300a : 듀얼램부 311 : 제1챔버

321 : 제2챔버 400 : 링크핀(link pin)

500 : 클레비스(clevis) 600 : 러더 스톡(rudder stock)

본 발명은 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치에 관한 것으로서, 특히 선박의 항해상태에서 선박을 조정하기 위하여 러더와 그의 타두재에 해당하는 러더 스톡(rudder stock)을 구동시키는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 조타기는 유압식 구동장치를 이용하여 러더 스톡에게 회전력을 부여하기 위한 것으로서 주조타장치와 보조조타장치가 있다.

주조타장치는 항해상태에서 선박을 조종하기 위하여 러더를 유효하게 구동하는데 필요한 러더 조작기(rudder actuator), 조타장치의 동력장치 및 그 부속장치로서 러더 스톡에게 회전력을 주기 위한 장치(예: Tiller or Quadrant) 등의 기계장치를 의미한다.

보조조타장치는 주조타장치가 손상된 경우에 필요한 장치로서, 주조타장치의 부분과는 별개로 설치될 수 있다.

이런 조타기의 종류에는 크게 램(RAM) 실린더 방식의 랩슨 슬라이드형(RS타입 : Rapson-Slide type)과 회전베인형(RV타입 : Rotary Vane type) 등이 있다.

회전베인형 조타기는 설치 면적이 적고, 조타각의 적용범위가 넓은 대신, 액추에이터의 베인과 케이싱 사이의 엄밀한 틈새로 인하여 러더 스톡과 액추에이터의 중심 맞춤 설치가 어렵고, 회전베인의 변형을 고려한 틈새 관리가 필요하며, 오일 실(seal) 성능이 나쁘며, 오일 누유량이 일정하지 않으므로 설치 후 오토파일럿 조합의 조정이 어렵고, 구조상, 기름 속의 이물질이 액추에이터 베인의 바닥부분에 축적되어 액추에이터 실(seal)의 수명을 단축시키고 소요 마력이 크며 유압식 구동장치의 용량이 크므로 유압식 구동장치 사이즈도 큰 단점을 갖고 있다.

반면, 랩슨 슬라이드형 조타기는 고압, 경량, 콤펙트화 된 유압 펌프를 사용하고 있고, 고압에 적당하며, 틸러(tiller)에 해당하는 크로스헤드 포크/암부(crosshead fork/arm member)와 액추에이터인 실린더 및 램(RAM)이 독립되어 있으므로 틸러의 취부 및 실린더의 누유 체크 및 오일 실의 교환이 용이하고, 선상 설치 후의 사후관리 및 조정이 용이하다.

한편, 선급 또는 해상인명안전에 관한 국제협약의 약칭인 솔라스(SOLAS)를 살펴보면, 주조타장치는 선박이 만재홀수에서 연속 최대출력의 속력으로 전진 중 러더(rudder)를 한쪽 현(예 : 좌현 port) 각도 35도에서 다른 현(예 : 우현 starboard) 각도 35도 까지 조작할 수 있고, 또한 28초 이내에 한쪽 현 35도에서 다른 현 30도 까지 러더를 회전할 수 있도록 하되, 이때 선급규정에서 요구하는 어퍼 러더 스톡(upper rudder stock)의 지름이 120㎜를 초과하는 경우는 주조타장치가 동력구동이어야 하는 규정이 있다.

종래 기술에 따른 조타장치용 트윈 액추에이터는 도 1에 도시된 바와 같이, 일측에서 이격 간격을 유지하면서 마주보도록 배치되고 제1램(5)을 직선운동시킬 수 있도록 상기 제1램(5)의 양단에 결합된 제1, 제2유압실린더(1, 2)로 이루어진 제1액추에이터부와; 상기 제1액추에이터부의 맞은편에서 평행하게 배치된 타측에서 역시 같은 방식으로 마주보도록 배치되고 제2램(6)을 상기 제1램(5)과 반대 방향으로 직선운동시킬 수 있도록 상기 제2램(6)의 양단에 결합된 제3, 제4유압실린더(3, 4)로 이루어진 제2액추에이터부를 갖는다.

제1, 제2액추에이터부의 해당 제1 내지 제4유압실린더(1, 2, 3, 4)는 실린더 브래킷(도시 안됨)을 통해 선체에 지지되어 있다.

각각의 제1램(5)과 제2램(6)의 중앙에는 수직 동력전달 핀(5a, 6a)이 돌설되어 있다.

이런 수직 동력전달 핀(5a, 6a)에는 크로스헤드 포크/암부(7 : crosshead fork/arm member)의 양단이 각각 체결되어 있다. 크로스헤드 포크/암부(7)는 제1램(5)과 제2램(6)의 상반적인 직선운동을 회전운동으로 변환시켜, 결국 크로스헤드 포크/암부(7)의 중심에 결합된 러더 스톡(8)을 선회시키는 역할을 담당한다.

종래 기술에 따른 조타장치용 트윈 액추에이터는 선급 또는 솔라스(SOLAS)의 규정에 대응하게 크로스헤드 포크/암부(7) 또는 러더 스톡(8)을 우현 또는 좌현 쪽으로 선회시킬 수 있도록 되어 있다.

이를 위해서, 유압식 구동장치는 대각선 방향에 배치된 한 쌍의 제1실린더(1)와 제3실린더(3)에게 유압을 공급하여 각각 전진의 스트로크(A)에 대응한 직선운동을 발생시키고, 이와 동시에, 반대쪽 대각선 방향에 배치된 한 쌍의 제2실린더(2)와 제4실린더(4)에서 유압을 회수하여 각각 후진의 직선운동이 발생된다.

또한, 종래 기술에 따른 조타장치용 트윈 액추에이터는 러더의 선회 각도를 최대 ±35°로 선회시킬 수 있도록 구동력의 100%를 모두 해당 실린더에게 동일하고 일정하게 공급하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 조타장치용 트윈 액추에이터는 2개의 램과 4개의 실린더를 사용한 단순 램 실린더 타입이기 때문에, 러더의 선회 각도 또는 실질적인 선회력과 무관하게 전 스트로크 영역에서 동일한 구동력을 전달받아 사용하고 있다.

즉, 전체 선회 각도 ±35°를 기준으로 100%의 구동력을 발생시키기 위한 작동유가 선회력과 무관하게 쓸데없이 상대적으로 큰 유량으로 가압되어 오일탱크를 드나들고 있으므로, 오일탱크에서 상대적으로 열이 많이 발생하여 유압시스템에 악 영향을 미치고 있고, 불필요한 유압 에너지 소비가 이루어지고 있다.

이런 종래 기술에 따른 조타장치용 트윈 액추에이터는 동일한 체적을 갖는 실린더들을 구비하고 있기 때문에, 러더에서 요구하는 구동력 또는 선회력과는 무관하게 일정한 선회속도만을 제공하여, 결국 러더가 주로 작동하는 선회 각도인 ±30°구간 내에서 상대적으로 느린 선회속도로 작동하는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 선회 각도 구간별로 상이한 작동력과 속도를 발생하도록 다단 유압 공급구조의 유압회로를 듀얼램부와 실린더부에 결합시킴에 따라, 주요 선회 각도 구간에서 상대적으로 러더의 선회속도를 증가시킬 수 있고, 유압유에 가해지는 열응력 발생을 저감시킬 수 있는 다 단 유압 공급구조를 갖는 조타장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기존 유압시스템을 변형하지 않더라도 러더가 주로 작동하는 선회 각도 범위 내에서 선회속도가 상대적으로 빠르고 뛰어난 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치를 제공하고자 한다.

상기한 본 발명의 목적들은 평행을 이루는 일측과 타측에서 쌍을 이루면서 이격 간격을 갖도록 마주보게 배치된 제1 내지 제4실린더몸체; 제1 내지 제4실린더몸체가 배치된 곳 중앙에서 러더 스톡에 결합된 클레비스(clevis); 상기 러더 스톡을 회전 시키도록 상기 클레비스의 양단에 각각 결합된 링크핀(link pin); 상기 링크핀을 일체로 형성하여 직선운동에 따른 구동력을 상기 링크핀을 통해 상기 클레비스에게 전달하도록 제1, 제2실린더몸체의 사이에서 결합된 제1듀얼램부; 상기 제1듀얼램부에 대해 상호 반대되는 직선운동을 발생시키도록 제3, 제4실린더몸체의 사이에 결합된 제2듀얼램부; 상기 제1 내지 제4실린더몸체의 내부에 형성된 제1챔버와 상기 제1, 제2듀얼램부의 내부에 형성된 제2챔버에게 단계적으로 작동유를 공급하여 다단 유압 공급구조를 형성하도록 상기 제1 내지 제4실린더몸체에 연결된 유압회로; 상기 작동유를 압축시키는 펌프의 작동을 수행하고 상기 유압회로 상에 설치된 제1 내지 제3방향전환밸브의 개폐 제어를 수행하도록 상기 유압회로에 결합된 유압제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치에 의해 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치의 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 조타장치의 듀얼램부와 실린더부 및 유압회로간 결합관계를 설명하기 위해 도 2의 일부분을 확대한 블록도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치는 기본적으로 유압회로(100), 실린더부(200), 제1, 제2듀얼램부(300, 300a), 링크핀(400 : link pin), 클레비스(500 : clevis), 러더 스톡(600 : rudder stock)을 포함한다.

다단 유압 공급구조의 이해를 돕기 위해, 유압회로(100)를 통해 발생 가능한 구동력을 100%라 하고 러더 또는 러더 스톡(600)의 전체 선회 각도(2G+2H)를 ±35°라 한다.

이때, 다단 유압 공급구조는 전체 선회 각도(2G+2H) 중, 러더 또는 러더 스톡(600)의 주요 선회 각도 구간(2G)인 ±30°구간에서 상기 실린더부(200)의 70%에 해당하는 공간을 갖는 제1챔버(311)에 작동유를 공급하여 공급시간을 상대적으로 축소시킴에 따라 결국 러더의 선회속도를 증가시킬 수 있는 구조를 의미한다.

이와 함께, 다단 유압 공급구조는 전체 선회 각도(2G+2H) 중, 상기 주요 선회 각도 구간(2G)을 제외한 나머지 +30° ∼ +35°구간(H) 또는 -30° ∼ -35°구간에서 상기 실린더부(200)의 30%에 해당하는 공간을 갖는 제2챔버(321)에 작동유를 더 공급함에 따라, 기존 장치 대비 약 40%의 선회속도 개선효과를 얻을 수 있는 구조를 의미한다.

이런 다단 유압 공급구조의 실현을 위해, 유압회로(100)는 제1 내지 제4실린더몸체(201, 202, 203, 204) 별로 각각 솔레노이드밸브 형식 또는 전자식 방향 제어 밸브 형식의 제1, 제2, 제3방향전환밸브(150, 160, 170)와 프리필밸브(180 : prefill valve)와 유압라인을 구비한다.

또한, 유압회로(100)는 적어도 하나의 유압분배회수기(110)와 오일탱크(120) 및 펌프(130)를 주지의 선박용 유압식 구동장치와 같이 결합시키고, 상기 펌프(130)와 상기 펌프(130)와 제1, 제2, 제3방향전환밸브(150, 160, 170)로 구성되는 적어도 네개의 방향전환밸브 조합의 개폐에 대한 작동 설명에 상응하게 제반적인 유압회로(100)의 제어 작동을 담당하는 유압제어부(140)를 더 구비한다.

예컨대, 유압제어부(140)는 주지의 조타기와 같은 구동력을 측정하는 로드셀 또는 토크 센서, 러더 또는 러더 스톡의 선회각을 측정하는 각도 센서(도시 안됨) 등과 통상의 전자 제어 기술을 이용하여, 러더의 선회를 위한 실린더부(200) 및 제1, 제2듀얼램부(300, 300a)의 구동력이 부족할 경우를 감지하여 제1방향전환밸브(150)를 개폐시키는 스위칭 제어를 수행하는 등 모든 방향전환밸브의 작동에 관여하는 주지의 펌프제어 및 밸브제어회로를 내장하고 있다.

유압회로(100)에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 작동유는 오일탱크(120)에 채워져 있다. 펌프(130)는 펌핑력에 대응한 구동력을 발생시키도록 오일탱 크(120)와 유압분배회수기(110)의 사이 일측에 결합되어 있다. 오일탱크(120)와 유압분배회수기(110)의 사이 타측에는 작동유의 회수 또는 흡수를 위한 별도의 연결관(131)이 더 연결되어 있다.

유압분배회수기(110)는 각각 펌프(130) 측과 연결관(131) 측 각각으로부터 제1 내지 제4실린더몸체(201, 202, 203, 204)에게 유압을 분배하여 공급하도록 복수개의 포트를 갖는다.

설명의 용이성을 위해 도 2에서는 펌프(130) 측 유압분배회수기(110)의 포트가 원 숫자 ①, ②, ③, ④로 기재되어 있고, 연결관(131) 측 유압분배회수기(110)의 포트가 원 영문자 ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ로 기재되어 있고, 이들의 1:1 매칭을 통해 유압라인의 명확한 연결관계가 이해 가능하다.

실린더부(200)는 주요 선회 각도 구간(2G)인 ±30°구간에서 1차 작동유를 제1챔버(311)에서 공급받고, 상기 주요 선회 각도 구간(2G)을 제외한 나머지 +30° ∼ +35°구간(H) 또는 -30° ∼ -35°구간에서 2차 작동유를 제2챔버(321)에서 더 공급받도록 유압회로(100)의 유압라인에 결합된 제1 내지 제4실린더몸체(201, 202, 203, 204)로 이루어져 있다.

각각의 제1 내지 제4실린더몸체(201, 202, 203, 204)는 주지 공용의 오일 실(seal)을 사용하여, 하기에 설명할 제1, 제2듀얼램부(300, 300a) 중 하나를 몸체 내부에서 축심 방향을 따라 신축 작동 가능하게 결합시키고 있다.

이때, 제1듀얼램부(300)는 본 발명의 일측(도 2에서 상측)에서 이격 간격을 유지하면서 마주보도록 배치된 제1, 제2실린더몸체(201, 202)의 사이에 결합되며, 제2듀얼램부(300a)는 본 발명의 타측(도 2에서 하측)에서 같은 이격 간격을 유지하면서 마주보도록 배치된 제3, 제4실린더몸체(203, 204)의 사이에 결합된다.

이런 제1, 제2듀얼램부(300, 300a)는 중앙에 링크핀(400)을 수직하게 일체형으로 돌출 성형하고 있고 양측 단부에 제2챔버(321)를 각각 형성하고 있는 한 개의 가동램(320)과 상기 가동램(320)의 제2챔버(321)에 각각 일측 단부를 삽입한 반면 각각의 타측 단부를 해당 제1 내지 제4실린더몸체(201, 202, 203, 204)의 내부에서 축심 방향에 일치되게 고정시킨 중공관 형상의 가이드램(310)을 각각 갖는다.

제1, 제2듀얼램부(300, 300a)는 클레비스(500)를 기준으로 도 2의 도면과 같이 상측과 하측에서 평행을 이루면서 상반되게 직선 운동하도록 한 쌍을 이루도록 되어 있다.

여기서, 각각의 가동램(320)은 앞서 설명한 랩슨 슬라이드형(RS타입 : Rapson-Slide type)과 동일하게 링크핀(400)을 이용하여 클레비스(500)를 회동시키도록 결합되어 있다. 즉, 제1, 제3실린더몸체(201, 203)는 한 쌍으로 하여 상측의 제1듀얼램부(300)를 직선 운동시키고, 이와 동시에 다른 한 쌍의 제1, 제3실린더몸체(202, 204)가 하측의 제2듀얼램부(300a)를 직선 운동시킨다.

이런 제1, 제2듀얼램부(300, 300a)는 링크핀(400)에 의해 클레비스(500)를 유한한 전체 선회 각도(2G+2H) 범위 내에서 정회전 또는 역회전시킴에 따라, 결국 클레비스(500)의 축심에 결합된 러더 스톡(600)에게 우현 또는 좌현 선회력을 제공한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 역시 설명의 용이성을 위해서 제1실린더몸체(201) 를 기준으로 다단 유압 공급구조 및 그와 관련된 결합구조에 따라 유압회로(100), 실린더부(200), 제1듀얼램부(300), 클레비스(500), 링크핀(400), 러더 스톡(600)의 작동관계를 설명하도록 하겠다.

먼저, 오일탱크에서 작동유를 펌핑할 수 있도록 펌프(130)가 원 숫자 ①과 같은 포트를 통해 유압분배회수기의 일측에결합되어 있다. 이런 펌프(130)에 의해, 작동유는 제1방향전환밸브(150)와 제3방향전환밸브(170) 쪽으로 공급 및 회수되도록 분지관 형상의 기준유압라인이 결합되어 있다.

이때, 제1방향전환밸브(150)는 해당 출구측 유압라인을 통해 실린더부(200)의 제1실린더몸체(201)의 내부에 설치된 중공관 형상의 가이드램(310)에 관통하게 연결되고, 결국 제1방향전환밸브(150)의 개폐 작동에 대응하게 작동유를 가이드램(310)의 중공과 가동램(320) 내부의 제2챔버(321)에게 공급 또는 회수할 수 있도록 되어 있다.

또한, 제3방향전환밸브(170)는 역시 해당 출구측 유압라인을 통해 제1실린더몸체(201)에 관통하게 연결되어, 제3방향전환밸브(170)의 개폐 작동에 대응하게 작동유를 제1실린더몸체(201) 내부의 제1챔버(311)에게 공급 또는 회수할 수 있도록 되어 있다.

또한, 원 영문자 ⓐ와 같은 유압분배회수기의 타측 포트는 다른 유압라인을 통해 오일탱크와 프리필밸브(180)를 상호 연결시키되, 이때 상기 다른 유압라인이 프리필밸브(180)를 지나서 제1방향전환밸브(150)의 출구측 유압라인의 중간부위에서 관통하게 연결된다.

또한, 제2방향전환밸브(160)는 그의 개폐 스위칭에 상응하게 유체역학적으로 작동유를 프리필밸브(180)에게 공급 또는 차단시켜, 프리필밸브(180)를 온/오프(ON/OFF) 시키는 역할을 담당한다.

본 실시예의 작동을 살펴보면, 유압제어부는 러더 및 러더 스톡(600)을 우현쪽으로 선회시키기 위해 펌프를 가동시킨다. 이런 경우, 작동유는 오일탱크로부터 펌프로 유입된 후 고압으로 압축된다.

또한, 유압제어부는 제1방향전환밸브(150)를 폐쇄상태로 스위칭하고, 제3방향전환밸브(170)를 개방상태로 스위칭한다.

이런 경우, 펌프를 지나 고압 상태가 된 고압 작동유는 제3방향전환밸브(170)를 지나 제1실린더몸체(201) 내부의 제1챔버(311)로 유입된다.

이렇게 유입된 고압 작동유는 제1챔버(311)의 유압 작용 단면적(P1)에 상응한 구동력을 발휘하여 제1듀얼램부(300)의 가동램(320)을 앞으로 전진(도 3의 도면에서는 우측으로 직선이동)시킨다.

가동램(320)의 전진과 동시에, 가동램(320)의 제2챔버(321)에는 진공이 발생된다.

그 결과 프리필밸브(180)가 온(ON)되면서 오일탱크 내의 비압축 작동유가 프리필밸브(180)와 가이드램(310)의 중공을 통해 제2챔버(321)의 내부로 유입된다.

이에 따라 가동램(320)과 일체화된 링크핀(400)에 의하여 클레비스(500)를 통한 러더 스톡(600) 및 러더의 선회가 이루어진다.

만약, 유압제어부 및 각종 센서에 의해 러더의 선회를 위한 실린더부(200) 및 제1듀얼램부(300)의 구동력이 부족한 경우로 판단 될 경우, 유압제어부는 폐쇄상태의 제1방향전환밸브(150) 및 제2방향전환밸브(160)를 개방상태로 스위칭한다.

이런 경우, 제2방향전환밸브(160)에 의해 프리필밸브(180)가 오프(OFF)된다.

이와 동시에, 고압 작동유가 제1방향전환밸브(150)와 가이드램(310)의 중공을 통해 제2챔버(321)의 내부로 유입되어, 제2챔버(321)의 유압 작용 단면적(P2)에 상응한 나머지 구동력이 가동램(320)에게 작용하고, 러더 스톡(600) 및 러더를 최대 선회 각도만큼 더 선회시킬 수 있게 된다.

만일, 본 실시예에서 사용한 실린더부(200)의 제1 내지 제4실린더몸체에서 유압을 작용시킬 수 있는 유압 작용 단면적을 100%로 정할 경우, 제1챔버(311)의 유압 작용 단면적(P1)은 70%이고, 제2챔버(321)의 유압 작용 단면적(P2)은 30%인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치는 기존의 유압식 구동장치와 동일한 용량의 유압회로를 사용하여 한정된 펌프의 토출량을 발생시키더라도, 주요 선회 각도 구간인 ±30°구간에서 상기 구동력의 70%에 해당하는 작동유만을 신속하게 제1챔버에게 먼저 공급하여 러더의 선회속도를 약 40% 개선시킬 수 있고, 이때 100% 구동력에 비해 70% 정도의 작동유만을 사용함에 따라, 유압회로에 발생하는 열 영향을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치는 주요 선회 각도 구 간에서 적은 힘을 사용하고, 최대 선회 각도 구간에서 큰 힘을 사용하는 바와 같이 효율적인 힘 분배를 수행함에 따라 선박의 조타특성에 상응하게 조타를 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims

평행을 이루는 일측과 타측에서 쌍을 이루면서 이격 간격을 갖도록 마주보게 배치된 제1 내지 제4실린더몸체 제1 내지 제4실린더몸체가 배치된 곳 중앙에서 러더 스톡에 결합된 클레비스(clevis); 상기 러더 스톡을 회전 시키도록 상기 클레비스의 양단에 각각 결합된 링크핀(link pin)을 구비한 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치에 있어서,

상기 링크핀을 형성하여 직선운동에 따른 구동력을 상기 링크핀을 통해 상기 클레비스에게 전달하도록 제1, 제2실린더몸체의 사이에서 결합된 제1듀얼램부;

상기 제1듀얼램부에 대해 상호 반대되는 직선운동을 발생시키도록 제3, 제4실린더몸체의 사이에 결합된 제2듀얼램부;

상기 제1 내지 제4실린더몸체의 내부에 형성된 제1챔버와 상기 제1, 제2듀얼램부의 내부에 형성된 제2챔버에게 단계적으로 작동유를 공급하여 다단 유압 공급구조를 형성하도록 상기 제1 내지 제4실린더몸체에 연결된 유압회로;

상기 작동유를 압축시키는 펌프의 작동을 수행하고 상기 유압회로 상에 설치된 제1 내지 제3방향전환밸브의 개폐 제어를 수행하도록 상기 유압회로에 결합된 유압제어부;를

포함하는 것을 특징으로 하는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치.
제1항에 있어서,

상기 다단 유압 공급구조는

상기 유압회로를 통해 발생 가능한 구동력을 100%, 상기 러더 스톡의 전체 선회 각도를 ±35°로 정할 때,

주요 선회 각도 구간인 ±30°구간에서 상기 구동력의 70%에 해당하는 작동유를 제1, 제3실린더몸체 또는 제2, 제4실린더몸체 각각의 제1챔버로 유입시키고, 상기 주요 선회 각도 구간을 제외한 나머지 +30° ∼ +35° 구간 또는 -30° ∼ -35°구간에서 상기 구동력의 30%에 해당하는 작동유를 상기 제1, 제2듀얼램부 내부에 형성된 제2챔버로 더 유입시키도록 된 것을 특징으로 하는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치.
제1항에 있어서,

상기 제1듀얼램부와 상기 제2듀얼램부는

각각 중앙에 상기 링크핀을 수직하게 돌출 성형하고 있고 양측 단부에 상기 제2챔버를 각각 형성하고 있는 한 개의 가동램 상기 가동램의 제2챔버에 각각 일측 단부를 삽입한 반면 각각의 타측 단부를 제1 내지 제4실린더몸체의 내부에서 축심 방향에 일치되도록 고정시킨 중공관 형상의 가이드램을

포함하는 것을 특징으로 하는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 내지 제4실린더몸체에서 유압을 작용시킬 수 있는 유압 작용 단면적을 100%로 정할 경우, 상기 제1챔버의 유압 작용 단면적은 70%이고, 상기 제2챔버의 유압 작용 단면적은 30%인 것을 특징으로 하는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치.
제1항에 있어서,

상기 펌프를 기준으로 일측에는 오일탱크가 결합되고 타측에는 유압분배회수기가 배관되어 있고, 유압분배회수기와 제1방향전환밸브의 출구측 유압라인 사이에는 프리필밸브가 더 결합되어, 가동램의 전진에 상응하게 상기 가동램의 제2챔버에 진공이 발생되어 상기 프리필밸브가 온(ON)되는 것을 특징으로 하는 다단 유압 공급구조를 갖는 조타장치.