KR101185915B1

KR101185915B1 - 선박용 조타장치

Info

Publication number: KR101185915B1
Application number: KR1020100103378A
Authority: KR
Inventors: 조희상; 유성선; 최순호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-09-26
Also published as: KR20120041951A

Abstract

선박용 조타장치가 제공된다. 본 실시예에 따른 선박용 조타장치는 러더 스톡의 상부에 축결합되고, 회전 중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된 상부 웜휠 기어부를 구비한 상부 웜휠; 상호 이격되어 평행하게 배치되고, 각각 상부 웜휠 기어부와 기어 결합된 상부 웜샤프트 기어부를 구비하고, 상호 반대 방향으로 회전하여 상부 웜휠을 일 방향으로 회전시키는 한 쌍의 상부 웜샤프트; 상부 웜샤프트를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 상부 구동부; 및 상부 구동부의 구동력을 상부 웜샤프트에 전달하는 상부 기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 조타장치{Steering apparatus for ship}

본 발명은 선박용 조타장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 운항 방향을 조정하기 위해 사용되는 러더는 러더 스톡에 의해 선체에 회전 가능하게 결합된다. 러더 스톡은 선체에 탑재된 조타장치에 의해 회전한다. 통상적으로 사용되는 조타장치는, 러더가 -35도 에서 +35도의 조타각 범위를 갖도록 작동한다.

그런데 선박 중에는 높은 선회력을 얻기 위해 -35도에서 +35도의 조타각 범위를 넘도록 러더를 회전시킬 필요가 있는 것이 있다. 이와 같은 선박의 경우, 통상적인 조타장치를 사용할 수 없고, 로터리 베인 형(rotarty vane type) 조타장치를 사용하게 된다. 그러나 로터리 베인 형 조타장치는 고가이기 때문에 선박의 제조단가가 증가하는 문제가 발생한다.

한편, 통상적인 조타장치의 경우 단일의 구동부를 사용하여 러더 스톡을 회전시킨다. 이 경우, 러더 스톡을 회전시키기 위한 토크의 크기가 구동부의 용량을 초과하면, 구동부에 과부하가 걸리고 러더 스톡이 충분히 회전할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 러더 스톡을 회전시키기 위한 토크의 크기가 구동부의 용량에 훨씬 못 미치면, 비효율적인 장비의 운용이 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 러더 스톡의 회전각도에 제한을 받지 않고, 러더 스톡을 회전시키기 위한 토크의 크기에 따라 구동력을 제공하도록 구성된 선박용 조타장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 러더 스톡을 회전시키기 위한 선박용 조타 장치에 있어서, 상기 러더 스톡의 상부에 축결합되고, 회전 중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된 상부 웜휠 기어부를 구비한 상부 웜휠; 상호 이격되어 평행하게 배치되고, 각각 상기 상부 웜휠 기어부와 기어 결합된 상부 웜샤프트 기어부를 구비하고, 상호 반대 방향으로 회전하여 상기 상부 웜휠을 일 방향으로 회전시키는 한 쌍의 상부 웜샤프트; 상기 상부 웜샤프트를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 상부 구동부; 및 상기 상부 구동부의 구동력을 상기 상부 웜샤프트에 전달하는 상부 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치가 제공된다.

상기 상부 구동부는, 선택적 또는 동시적으로 작동하여 상기 상부 웜샤프트를 회전시키는 복수의 상부 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 상부 구동모터는, 상기 상부 웜샤프트의 일단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 1 상부 구동모터와; 및 상기 상부 웜샤프트의 타단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 2 상부 구동모터를 포함하고, 상기 상부 기어부는, 상기 한 쌍의 제 1 상부 구동모터와 축 결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 1 상부 메인기어와, 상기 한 쌍의 상부 웜샤프트의 일단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 1 상부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 1 상부 연결기어를 포함하는 제 1 상부 기어부; 및 상기 한 쌍의 제 2 상부 구동모터와 각각 축결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 2 상부 메인기어와, 상기 한 쌍의 상부 웜샤프트의 타단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 2 상부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 2 상부 연결기어를 포함하는 제 2 상부 기어부를 포함할 수 있다.

상기 상부 웜휠의 하측에 배치되어 상기 러더 스톡과 축결합되고, 회전상중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된 하부 웜휠 기어부를 구비한 하부 웜휠; 상호 이격되어 평행하게 배치되고, 각각 상기 하부 웜휠 기어부와 기어 결합된 하부 웜샤프트 기어부를 구비하고, 상호 반대 방향으로 회전하여 상기 하부 웜휠을 일 방향으로 회전시키는 한 쌍의 하부 웜샤프트; 상기 하부 웜샤프트를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 하부 구동부; 및 상기 하부 구동부의 구동력을 상기 하부 웜샤프트에 전달하는 하부 기어부를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 웜휠 및 상기 하부 웜휠은 일체로 형성될 수 있다.

상기 하부 구동부는, 선택적 또는 동시적으로 작동하여 상기 하부 웜샤프트를 회전시키는 복수의 하부 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 하부 구동모터는, 상기 하부 웜샤프트의 일단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 1 하부 구동모터와; 및 상기 하부 웜샤프트의 타단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 2 하부 구동모터를 포함하고, 상기 하부 기어부는, 상기 한 쌍의 제 1 하부 구동모터와 축 결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 1 하부 메인기어와, 상기 한 쌍의 하부 웜샤프트의 일단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 1 하부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 1 하부 연결기어를 포함하는 제 1 하부 기어부; 및 상기 한 쌍의 제 2 하부 구동모터와 각각 축결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 2 하부 메인기어와, 상기 한 쌍의 하부 웜샤프트의 타단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 2 하부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 2 하부 연결기어를 포함하는 제 2 하부 기어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 러더 스톡은 회전각도에 제한을 받지 않고 회전가능하고. 러더 스톡을 회전시키기 위한 토크의 크기에 대응하여 구동력이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치를 상측에서 바라본 개략적인 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치를 정면에서 바라본 개략적인 도면이고,
도 3은 도 2의 A-A 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치에 포함된 제 1 상부 기어부를 러더 스톡에서 바라본 개략적인 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치에 포함된 제 2 상부 기어부를 러더 스톡에서 바라본 개략적인 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조타장치를 상측에서 바라본 개략적인 도면이고,
도 7은 도 6의 B-B 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 8은 도 7의 C-C 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 9는 도 6의 C-C 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응하는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치를 상측에서 바라본 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치를 정면에서 바라본 개략적인 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 조타장치(100)는 러더 스톡(101)을 회전시키기 위한 것으로서, 상부 웜휠(110)과, 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)와, 상부 구동부(130)와, 상부 기어부(140)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 선박용 조타장치(100)는 상부 웜휠(110)이 360도 회전 가능하게 작동함으로써 러더 스톡(101)을 360도 회전시킬 수 있고, 상부 구동부(130)의 복수의 상부 구동모터(131)가 선택적 또는 동시적으로 작동함으로써 조타장치(100)의 다양한 운용이 가능하다.

상부 웜휠(110)은 러더 스톡(101)의 상부에 축결합된다. 여기서 축결합이란 임의의 회전체 및 임의의 축이 어느 하나가 회전하면 나머지 하나도 함께 회전할 수 있도록 상호 결합된 것을 의미한다.

상부 웜휠(110)은 상부 웜휠(110) 또는 러더 스톡(101)의 회전 중심축에 수직한 평면에 대해 원형 단면을 갖도록 형성될 수 있다.

상부 웜휠(110)은 후술하는 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 상부 샤프트 기어부(122a, 122b)와 기어 결합되는 상부 웜휠 기어부(112)를 구비한다. 상부 웜휠 기어부(112)는 상부 웜휠(110)의 회전 중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된다. 이 경우, 상부 웜휠(110)은 상부 웜샤프트(120a, 120b)에 의해 360도 회전 가능하다. 이와 같은 본 실시예에 따른 조타장치(100)는, 제한된 범위의 조타각을 갖도록 러더 스톡을 회전시키는 종래 기술과 달리 조작 가능한 조타각의 제한 없이 러더 스톡을 회전시킬 수 있다.

상부 웜휠(110)은 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)에 의해 회전한다.

한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 상호 이격되어 평행하게 배치된다. 한쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 각각 상부 웜휠(110)과 기어 결합된다. 이를 위해, 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 각각 상부 웜휠 기어부(112)와 맞물리는 상부 웜샤프트 기어부(122a, 122b)를 구비한다. 상부 웜샤프트 기어부(122a, 122b)는 각각 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 중앙부에 형성될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.

상부 웜샤프트(120a, 120b)가 회전하면 상부 웜샤프트(120a, 120b)와 웜휠 기어 방식으로 결합된 상부 웜휠(110)은 회전한다. 즉, 상부 웜샤프트(120a, 120b)가 회전하면 상부 웜휠(110)은 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 회전 중심축에 수직한 회전 중심축을 중심으로 회전한다.

한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 상호 반대 방향으로 회전하여 상부 웜휠(110)을 일 방향으로 회전시킨다.

한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 상부 구동부(130)에 의해 구동력을 제공받는다.

본 실시예에 따르면, 상부 구동부(130)는 선택적 또는 동시적으로 작동하여 상부 웜샤프트(120a, 120b)를 회전시키는 복수의 상부 구동모터(131)를 포함한다. 특히, 본 실시예에서는 도 1 내지 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 상부 구동모터(131)는 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 일단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 1 상부 구동모터(132a, 132b)와, 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 타단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 2 상부 구동모터(133a, 133b)를 포함한다. 다만, 본 실시예에서는 상부 구동모터(131)의 개수가 네 개인 것으로 설명하고 있으나 상부 구동모터의 개수는 이에 국한되지 않는다.

본 실시예에 따르면, 복수의 상부 구동모터(131)는 선택적 또는 동시적으로 작동하여 상부 웜샤프트(120a, 120b)를 회전시킨다. 예를 들어, 복수의 상부 구동모터(131) 중 어느 하나 만이 작동하거나 어느 두 개 만이 작동하거나 모두 작동하여 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)를 회전시킬 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 러더 스톡(101)을 회전시키기 위해 필요한 토크의 크기에 대응하여 적정한 개수의 상부 구동모터(131)를 작동시키거나, 복수의 상부 구동모터(131) 중 일부가 파손되었을 때 나머지를 사용하여 러더 스톡(101)을 회전시키는 등 조타장치(100)의 다양한 운용이 가능하다.

상부 구동부(130)의 구동력은 상부 기어부(140)에 의해 상부 웜샤프트(120a, 120b)로 전달된다.

본 실시예에 따르면, 상부 기어부(140)는 제 1 상부 구동모터(132a, 132b)에 적용되는 제 1 상부 기어부(141)와, 제 2 상부 구동모터(133a, 133b)에 적용되는 제 2 상부 기어부(146)를 포함한다.

제 1 상부 기어부(141)는 한 쌍의 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)와, 한 쌍의 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)를 포함한다.

한 쌍의 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)는 각각 한 쌍의 제 1 상부 구동모터(132a, 132b)와 축결합된다. 이 경우, 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)의 일부는 제 1 상부 지지프레임(104)을 관통하여 제 1 상부 지지프레임(104)에 지지된 제 1 상부 구동모터(132a, 132b)의 모터축(135a, 135b)과 각각 축결합된다. 제 1 상부 지지프레임(104)은 갑판(102) 상에 고정 설치된다.

한 쌍의 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)는 상호 기어 결합된다. 이 경우, 한 쌍의 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)는 상호 반대방향으로 회전한다.

한 쌍의 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)는 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 일단부에 각각 축결합된다. 이 경우, 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)는 각각 제 1 상부 지지프레임(104)에 회전 가능하게 지지된다. 한 쌍의 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)는 한 쌍의 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)에 각각 기어 결합된다.

제 1 상부 메인기어(142a, 142b)는 각각 축결합된 제 1 상부 구동모터(132a, 132b)가 작동할 때는 구동 기어로서 작동하지만, 제 1 상부 구동모터(132a, 132b)가 작동하지 않을 때는 아이들 기어로서 작동할 수 있다. 예를 들어, 제 1 상부 구동모터(132a, 132b) 중 하나(132a)가 작동하고 다른 하나(132b)가 작동하지 않는다고 가정할 때, 작동하는 제 1 상부 구동모터(132a)와 축결합된 제 1 상부 메인기어(142a)는 구동 기어로서 작동하고, 작동하지 않는 제 1 상부 구동모터(132b)와 축결합된 제 1 상부 메인기어(142b)는 구동 기어로 작동하는 제 1 상부 메인기어(142a)에 의해 회전하는 아이들 기어로서 작동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치에 포함된 제 1 상부 기어부(141)를 러더 스톡에서 바라본 개략적인 도면인 도 4를 참조하여, 제 1 상부 기어부(141)의 작동을 보다 상세히 살펴보면, 한 쌍의 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)가 상호 반대방향으로 회전하면, 제 1 상부 메인기어(142a, 142b)에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)도 상호 반대방향으로 회전한다. 이 경우, 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)와 각각 축결합된 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 상호 반대방향으로 회전함으로써 상부 웜휠(110)(도 1 내지 도 3 참조)은 일 방향으로 회전하게 된다.

단, 도 4에서 제 1 상부 메인기어(142a, 142b) 및 제 1 상부 연결기어(143a, 143b)의 회전방향(화살표로 표시)은 예시에 불과하며, 경우에 따라 회전방향이 반대일 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 2 상부 기어부(146)은 한 쌍의 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)와, 한 쌍의 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)를 포함한다.

한 쌍의 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)는 각각 한 쌍의 제 2 상부 구동모터(133a, 133b)와 축결합된다. 이 경우, 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)의 일부는 제 2 상부 지지프레임(105)을 관통하여 제 2 상부 지지프레임(105)에 지지된 제 2 상부 구동모터(133a, 133b)의 모터축(136a, 136b)과 각각 축결합된다.

한 쌍의 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)는 상호 기어 결합된다. 이 경우, 한 쌍의 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)는 상호 반대방향으로 회전한다.

한 쌍의 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)는 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)의 타단부에 각각 축결합된다. 이 경우, 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)는 각각 제 2 상부 지지프레임(105)에 회전 가능하게 지지된다. 한 쌍의 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)는 한 쌍의 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)에 각각 기어 결합된다.

제 2 상부 메인기어(147a, 147b)는 각각 축결합된 제 2 상부 구동모터(133a, 133b)가 작동할 때는 구동 기어로서 작동하지만, 제 2 상부 구동모터(133a, 133b)가 작동하지 않을 때는 아이들 기어로서 작동할 수 있다. 예를 들어, 제 2 상부 구동모터(133a, 133b) 중 하나(133a)가 작동하고 다른 하나(133b)가 작동하지 않는다고 가정할 때, 작동하는 제 2 상부 구동모터(133a)와 축결합된 제 2 상부 메인기어(147a)는 구동 기어로서 작동하고, 작동하지 않는 제 2 상부 구동모터(133b)와 축결합된 제 2 상부 메인기어(147b)는 구동 기어로 작동하는 제 2 상부 메인기어(147a)에 의해 회전하는 아이들 기어로서 작동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조타장치에 포함된 제 2 상부 기어부(146)를 러더 스톡에서 바라본 개략적인 도면인 도 5를 참조하여, 제 2 상부 기어부(146)의 작동을 보다 상세히 살펴보면, 한 쌍의 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)가 상호 반대방향으로 회전하면, 제 2 상부 메인기어(147a, 147b)에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)도 상호 반대방향으로 회전한다. 이 경우, 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)와 각각 축결합된 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)는 상호 반대방향으로 회전함으로써 상부 웜휠(110)(도 1 내지 도 3 참조)은 일 방향으로 회전하게 된다.

단, 도 5에서 제 2 상부 메인기어(147a, 147b) 및 제 2 상부 연결기어(148a, 148b)의 회전방향(화살표로 표시)은 예시에 불과하며, 경우에 따라 회전방향이 반대일 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조타장치를 상측에서 바라본 개략적인 도면이고, 도 7은 도 6의 B-B 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 C-C 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 도 6의 C-C 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박용 조타장치(200)는 러더 스톡(101)을 회전시키기 위한 것으로서, 상부 웜휠(110)과, 한 쌍의 상부 웜샤프트(120a, 120b)와, 상부 구동부(130)와, 상부 기어부(140)와, 하부 웜휠(210)과, 한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)와, 하부 구동부(230)와, 하부 기어부(240)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 선박용 조타장치(200)는 상부 구동부(130) 및 하부 구동부(230) 중 어느 하나가 작동되지 않는 경우 나머지 하나를 작동시켜 러더 스톡(101)을 회전시킬 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 선박용 조타장치(200)를 설명함에 있어서, 상부 웜휠(110), 상부 웜샤프트(120a, 120b), 상부 샤프트 기어부(122a, 122b), 상부 웜휠 기어부(112), 상부 구동부(130), 상부 구동모터(131), 제 1 상부 구동모터(132a, 132b), 제 2 상부 구동모터(133a, 133b), 상부 기어부(140), 제 1 상부 기어부(141), 제 1 상부 메인기어(142a, 142b), 제 1 상부 연결기어(143a, 143b), 제 1 상부 지지프레임(104), 모터축(135a, 135b), 제 2 상부 기어부(146), 제 2 상부 메인기어(147a, 147b), 제 2 상부 연결기어(148a, 148b), 모터축(136a, 136b), 제 2 상부 지지프레임(105) 등에 관한 설명은 앞선 실시예의 해당 설명으로 대신하고, 하부 웜휠(210)과, 한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)와, 하부 구동부(230)와, 하부 기어부(240)에 대해 상세히 설명한다.

하부 웜휠(210)은 상부 웜휠(110)의 하측에 배치된다. 이 경우, 하부 웜휠(210)과 상부 웜휠(110)은 예를 들어 주조 방식으로 일체로 형성될 수 있다. 하부 웜휠(21)은 러더 스톡(101)의 상부에 축결합된다.

하부 웜휠(210)은 하부 웜휠(210) 또는 러더 스톡(101)의 회전 중심축에 수직한 평면에 대해 원형 단면을 갖도록 형성될 수 있다.

하부 웜휠(210)은 후술하는 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 하부 샤프트 기어부(222a, 222b)와 기어 결합되는 하부 웜휠 기어부(212)를 구비한다. 하부 웜휠 기어부(212)는 하부 웜휠(210)의 회전 중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된다. 이 경우, 하부 웜휠(210)은 하부 웜샤프트(220a, 220b)에 의해 360도 회전 가능하다.

하부 웜휠(210)은 한 쌍의 상부 웜샤프트(220a, 220b)에 의해 회전한다.

한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)는 상호 이격되어 평행하게 배치된다. 한쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)는 각각 하부 웜휠(210)과 기어 결합된다. 이를 위해, 하부 웜샤프트(220a, 220b)는 각각 하부 웜휠 기어부(212)와 맞물리는 하부 웜샤프트 기어부(222a, 222b)를 구비한다. 하부 웜샤프트 기어부(222a, 222b)는 각각 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 중앙부에 형성될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.

하부 웜샤프트(220a, 220b)가 회전하면 하부 웜샤프트(220a, 220b)와 웜휠 기어 방식으로 결합된 하부 웜휠(210)은 회전한다. 즉, 하부 웜샤프트(220a, 220b)가 회전하면 하부 웜휠(210)은 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 회전 중심축에 수직한 회전 중심축을 중심으로 회전한다.

한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)는 상호 반대 방향으로 회전하여 하부 웜휠(210)을 일 방향으로 회전시킨다.

한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)는 하부 구동부(230)에 의해 구동력을 제공받는다.

본 실시예에 따르면, 하부 구동부(230)는 선택적 또는 동시적으로 작동하여 하부 웜샤프트(220a, 220b)를 회전시키는 복수의 하부 구동모터(231)를 포함한다. 특히, 본 실시예에서는 도 6 내지 9을 통해 알 수 있는 바와 같이, 하부 구동모터(231)는 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 일단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 1 하부 구동모터(232a, 232b)와, 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 타단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 2 상부 구동모터(233a, 233b)를 포함한다. 다만, 본 실시예에서는 하부 구동모터(231)의 개수가 네 개인 것으로 설명하고 있으나 하부 구동모터의 개수는 이에 국한되지 않는다.

본 실시예에 따르면, 복수의 하부 구동모터(231)는 선택적 또는 동시적으로 작동하여 하부 웜샤프트(220a, 220b)를 회전시킨다. 예를 들어, 복수의 하부 구동모터(231) 중 어느 하나 만이 작동하거나 어느 두 개 만이 작동하거나 모두 작동하여 한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)를 회전시킬 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 러더 스톡(101)을 회전시키기 위해 필요한 파워의 크기에 따라 적정한 개수의 하부 구동모터(231)를 작동시키거나, 복수의 하부 구동모터(231) 중 일부가 파손되었을 때 나머지를 사용하여 러더 스톡(101)을 회전시키는 등 조타장치(200)의 다양한 운용이 가능하다.

하부 구동부(230)의 구동력은 하부 기어부(240)에 의해 하부 웜샤프트(220a, 220b)로 전달된다.

본 실시예에 따르면, 하부 기어부(240)는 제 1 하부 구동모터(232a, 232b)에 적용되는 제 1 하부 기어부(241)와, 제 2 하부 구동모터(233a, 233b)에 적용되는 제 2 하부 기어부(246)를 포함한다.

제 1 하부 기어부(241)는 한 쌍의 제 1 하부 메인기어(242a, 242b)와, 한 쌍의 제 1 하부 연결기어(243a, 243b)를 포함한다.

한 쌍의 제 1 하부 메인기어(242a, 242b)는 각각 한 쌍의 제 1 하부 구동모터(232a, 232b)와 축결합된다. 이 경우, 제 1 하부 메인기어(242a, 242b)의 일부는 제 1 하부 지지프레임(104)을 관통하여 제 1 하부 지지프레임(204)에 지지된 제 1 하부 구동모터(232a, 232b)의 모터축(235a, 235b)과 각각 축결합된다. 제 1 하부 지지프레임(204)은 갑판(102) 상에 고정 설치된다.

한 쌍의 제 1 하부 메인기어(242a, 242b)는 상호 기어 결합된다. 이 경우, 한 쌍의 제 1 하부 메인기어(242a, 242b)는 상호 반대방향으로 회전한다.

한 쌍의 제 1 하부 연결기어(243a, 243b)는 한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 일단부에 각각 축결합된다. 이 경우, 제 1 하부 연결기어(243a, 243b)는 각각 제 1 하부 지지프레임(204)에 회전 가능하게 지지된다. 한 쌍의 제 1 하부 연결기어(243a, 243b)는 한 쌍의 제 1 하부 메인기어(242a, 242b)에 각각 기어 결합된다.

제 1 하부 메인기어(242a, 242b)는 각각 축결합된 제 1 하부 구동모터(232a, 232b)가 작동할 때는 구동 기어로서 작동하지만, 제 1 하부 구동모터(232a, 232b)가 작동하지 않을 때는 아이들 기어로서 작동할 수 있다. 예를 들어, 제 1 하부 구동모터(232a, 232b) 중 하나(232a)가 작동하고 다른 하나(232b)가 작동하지 않는다고 가정할 때, 작동하는 제 1 하부 구동모터(232a)와 축결합된 제 1 하부 메인기어(242a)는 구동 기어로서 작동하고, 작동하지 않는 제 1 하부 구동모터(232b)와 축결합된 제 1 하부 메인기어(242b)는 구동 기어로 작동하는 제 1 하부 메인기어(242a)에 의해 회전하는 아이들 기어로서 작동할 수 있다.

제 2 하부 기어부(246)은 한 쌍의 제 2 하부 메인기어(247a, 247b)와, 한 쌍의 제 2 하부 연결기어(248a, 248b)를 포함한다.

한 쌍의 제 2 하부 메인기어(247a, 247b)는 각각 한 쌍의 제 2 하부 구동모터(233a, 233b)와 축결합된다. 이 경우, 제 2 하부 메인기어(247a, 247b)의 일부는 제 2 하부 지지프레임(205)을 관통하여 제 2 하부 지지프레임(205)에 지지된 제 2 하부 구동모터(233a, 233b)의 모터축(236a, 236b)과 각각 축결합된다.

한 쌍의 제 2 하부 메인기어(247a, 247b)는 상호 기어 결합된다. 이 경우, 한 쌍의 제 2 하부 메인기어(247a, 247b)는 상호 반대방향으로 회전한다.

한 쌍의 제 2 하부 연결기어(248a, 248b)는 한 쌍의 하부 웜샤프트(220a, 220b)의 타단부에 각각 축결합된다. 이 경우, 제 2 하부 연결기어(248a, 248b)는 각각 제 2 하부 지지프레임(205)에 회전 가능하게 지지된다. 한 쌍의 제 2 하부 연결기어(248a, 248b)는 한 쌍의 제 2 하부 메인기어(247a, 247b)에 각각 기어 결합된다.

제 2 하부 메인기어(247a, 247b)는 각각 축결합된 제 2 하부 구동모터(233a, 233b)가 작동할 때는 구동 기어로서 작동하지만, 제 2 하부 구동모터(233a, 233b)가 작동하지 않을 때는 아이들 기어로서 작동할 수 있다. 예를 들어, 제 2 하부 구동모터(233a, 233b) 중 하나(233a)가 작동하고 다른 하나(233b)가 작동하지 않는다고 가정할 때, 작동하는 제 2 하부 구동모터(233a)와 축결합된 제 2 하부 메인기어(248a)는 구동 기어로서 작동하고, 작동하지 않는 제 2 하부 구동모터(233b)와 축결합된 제 2 하부 메인기어(247b)는 구동 기어로 작동하는 제 2 하부 메인기어(247a)에 의해 회전하는 아이들 기어로서 작동할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

101 : 러더 스톡
110 : 상부 웜휠
112 : 상부 웜휠 기어부
120a, 120b : 상부 웜샤프트
122a, 122b : 상부 웜샤프트 기어부
130 : 상부 구동부
131 : 상부 구동모터
140 : 상부 기어부
142a, 142b : 제 1 상부 메인기어
143a, 143b : 제 1 상부 연결기어
147a, 147b : 제 2 상부 메인기어
148a, 148b : 제 2 상부 연결기어
210 : 하부 웜휠
212 : 하부 웜휠 기어부
220a, 220b : 하부 웜샤프트
222a, 222b : 하부 웜샤프트 기어부
230 : 하부 구동부
231 : 하부 구동모터
240 : 하부 기어부
242a, 242b : 제 1 하부 메인기어
243a, 243b : 제 1 하부 연결기어
247a, 247b : 제 2 하부 메인기어
248a, 248b : 제 2 하부 연결기어

Claims

러더 스톡을 회전시키기 위한 선박용 조타 장치에 있어서,
상기 러더 스톡의 상부에 축결합되고, 회전 중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된 상부 웜휠 기어부를 구비한 상부 웜휠;
상호 이격되어 평행하게 배치되고, 각각 상기 상부 웜휠 기어부와 기어 결합된 상부 웜샤프트 기어부를 구비하고, 상호 반대 방향으로 회전하여 상기 상부 웜휠을 일 방향으로 회전시키는 한 쌍의 상부 웜샤프트;
상기 상부 웜샤프트를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 상부 구동부; 및
상기 상부 구동부의 구동력을 상기 상부 웜샤프트에 전달하는 상부 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 구동부는,
선택적 또는 동시적으로 작동하여 상기 상부 웜샤프트를 회전시키는 복수의 상부 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.
제2항에 있어서,
상기 상부 구동모터는,
상기 상부 웜샤프트의 일단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 1 상부 구동모터와; 및
상기 상부 웜샤프트의 타단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 2 상부 구동모터를 포함하고,
상기 상부 기어부는,
상기 한 쌍의 제 1 상부 구동모터와 축 결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 1 상부 메인기어와, 상기 한 쌍의 상부 웜샤프트의 일단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 1 상부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 1 상부 연결기어를 포함하는 제 1 상부 기어부; 및
상기 한 쌍의 제 2 상부 구동모터와 각각 축결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 2 상부 메인기어와, 상기 한 쌍의 상부 웜샤프트의 타단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 2 상부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 2 상부 연결기어를 포함하는 제 2 상부 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 웜휠의 하측에 배치되어 상기 러더 스톡과 축결합되고, 회전 중심축에 대한 반경 방향의 외주면을 따라 연속적으로 형성된 하부 웜휠 기어부를 구비한 하부 웜휠;
상호 이격되어 평행하게 배치되고, 각각 상기 하부 웜휠 기어부와 기어 결합된 하부 웜샤프트 기어부를 구비하고, 상호 반대 방향으로 회전하여 상기 하부 웜휠을 일 방향으로 회전시키는 한 쌍의 하부 웜샤프트;
상기 하부 웜샤프트를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 하부 구동부; 및
상기 하부 구동부의 구동력을 상기 하부 웜샤프트에 전달하는 하부 기어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.
제4항에 있어서,
상기 상부 웜휠 및 상기 하부 웜휠은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.
제4항에 있어서,
상기 하부 구동부는,
선택적 또는 동시적으로 작동하여 상기 하부 웜샤프트를 회전시키는 복수의 하부 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.
제6항에 있어서,
상기 하부 구동모터는,
상기 하부 웜샤프트의 일단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 1 하부 구동모터와; 및
상기 하부 웜샤프트의 타단부측에 상호 이웃하여 배치된 한 쌍의 제 2 하부 구동모터를 포함하고,
상기 하부 기어부는,
상기 한 쌍의 제 1 하부 구동모터와 축 결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 1 하부 메인기어와, 상기 한 쌍의 하부 웜샤프트의 일단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 1 하부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 1 하부 연결기어를 포함하는 제 1 하부 기어부; 및
상기 한 쌍의 제 2 하부 구동모터와 각각 축결합되고 상호 기어 결합된 한 쌍의 제 2 하부 메인기어와, 상기 한 쌍의 하부 웜샤프트의 타단부에 각각 축결합되고 상기 한 쌍의 제 2 하부 메인기어에 각각 기어 결합된 한 쌍의 제 2 하부 연결기어를 포함하는 제 2 하부 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타장치.