KR101219325B1 - 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치를 개시한다.
본 발명의 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치는 기관으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 것에 의해 추진력을 발생시키는 스크류 프로펠러를 포함하는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치에 있어서, 군함과 선박의 하부에 길이 방향을 따라 설치되어 선수측에 위치한 입수구를 통해 물을 유입하여 선미측으로 안내하는 메인관 및 이 메인관에 일단에 유입된 물을 공급받도록 연결되는 것으로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되어 밸브에 의해 선택적으로 관로를 개방하는 보조관으로 이루어진 매니폴드와; 상기 선미측에 위치한 메인관의 끝단에 상단이 360도 회전 가능하게 연결되고 측방향으로 물을 분출하도록 출수구가 형성된 추진수단과; 상기 추진수단의 외면에 형성된 추진기어 및 이 추진기어와 기어 교합으로 연결되어 회전력을 전달하는 조타축으로 이루어지는 조타수단으로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치는, 군함과 선박의 추진수단이 360도 회전 가능하게 구비됨에 따라 군함과 선박의 추진 방향을 전·후 방향 뿐만 아니라 좌·우 방향으로의 360도선회 기동이 가능하므로 조향의 자유도를 대폭 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 종전의 스크류 프로펠러가 갖는 추진력의 한계를 해소할 수 있어 고속운항에 따른 경제성을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 신속한 방향 전환이 가능하여 항해 또는 정박 상태에서도 유도선의 도움을 받지 않고서도 방향 전환과 원활한 정박이 가능한 이점이 있다. 특히, 군함과 선박의 측면에 설치된 보조 추진관은 군함과 선박의 측면 이동을 가능하게 하므로, 군함과 선박의 선회 기동 성능을 더욱 높일 수 있으며, 선회 반경을 최소로 할 수 있음에 따라 전함이나 순양함을 비롯한 항공모함 등의 군함에 적용하는 경우 신속한 회피 기동과 적에 대한 타격을 가능하게 하는 효과가 기대된다.

Description

군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치{Ship propulsive device}

본 발명은 군함과 선박의 선수를 통해 유입되는 해수를 빠르게 분출시켜 선박의 진행과 방향 전환을 가능하게 하는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 기동성을 높임과 동시에 많은 연료 절약 및 접안시의 편의성과 안정성을 높일 수 있는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치에 관한 것이다.

일반적으로 군함과 선박은 그것을 움직이게 하는 원동력에 의해, 노도선·범선(풍력)·기선(석탄·석유를 연료로 하는 기계력)·원자력선(핵연료에 의한 기계력)으로 구분되며, 현재 기선이라고 하는 명칭은 종류 여하를 불문하고 모두 기계력에 의해 추진되는 동력선의 뜻으로 사용되지만, 좁은 뜻의 기선은 증기력으로 작동하는 왕복동 기관이나 증기터빈 기관을 가지는 배를 가리키며, 가솔린 기관·흡입가스 기관·호트밸브 기관·디젤 기관을 가지는 내연기선은 기선(機船)이라고 하여 구별한다.

또한, 이 두 가지 외에 전기 추진선이 있고, 그 발전기의 구별에 의해, 디젤 전기 추진선·터빈 전기 추진선의 두 종류가 있다. 원자력선은 현재 핵연료를 사용해서 증기를 만들고, 그것에 의해 증기터빈을 회전시키는 기선(汽船)이다. 증기 대신으로 고온·고압 가스를 사용하는 가스 터빈선은 일부 고속 특수선을 제외하고는 아직 보급단계에 이르지 못하고 있다. 추진기별로 보면, 기선의 초기는 수차식의 외륜선이었지만, 현대는 스크류 프로펠러선이 주로 사용된다.

스크류는 소형선에는 날개인 블레이드가 3개, 일반선에는 4개가 일반적이었지만, 최근의 대형 1축선에서는 효율이 좋은 블레이드가 5개인 프로펠러가 많이 사용된다. 프로펠러축의 수에 따라서, 1축선·2축선·3축선·4축선의 4종류가 있다. 과거에는 1기 1축이 원칙이었지만, 2기 1축의 배도 있다. 또 추진기의 회전을 한 방향으로 정하고, 블레이드의 각도를 변화시킴으로써 프로펠러의 피치를 변화시켜 배의 전진·정지·후진을 간단히 할 수 있는 가변 피치 프로펠러선도 소형선에서 볼 수 있게 되었다.

한편 스크류 프로펠러(screw propeller)는, 통상 3~7개의 블레이드를 가진 프로펠러면서 프로펠러 블레이드의 나선면이 물을 밀어내고 그 반동으로 생긴 추력을 받아 배가 전진하게 되는데 통상적인 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치로서는 단일 프로펠러인 고정피치 프로펠러(FPP:Fixed Pitch Propeller), 가변 피치 프로펠러(CPP:Controllable Pitch Propeller)와 복합 프로펠러(compound propeller)인 상반회전 프로펠러(CRP), 텐덤 프로펠러(Tendem propeller) 등의 추진장치가 있다.

상기와 같은 전통적인 군함과 선박의 추진 장치인 스크류 프로펠러는 군함과 선박의 고속화 대형화의 추세에 맞추어 발전되어 가고 있으나, 군함과 선박이 고속화되면서 발생되는 캐비테이션(Cavitation)에 의한 진동 및 소음의 문제가 발생하게 되며, 이때의 상기 케비테이션(Cavitation)이란, 부하가 높은 프로펠러가 어떤 임계 회전수를 넘는 회전속도로 구성될 때 나타나는 현상이며, 좀 더 일반적으로는 일정한 온도에서 압력을 낮추어서 수증기 또는 공기로 채워져 있는 기포가 가시화하고 성장하는 현상을 말한다.

이러한 기존의 일반적인 군함과 선박 추진장치인 프로펠러는 부하가 높은 경우 캐비테이션이 쉽게 발생하여 추진효율 저하, 군함과 선박의 진동 및 소음을 유발시키며, 프로펠러 날개의 침식과 휨에 의한 손상으로 군함과 선박의 운항에 큰 지장을 줄 뿐만 아니라 추진장치의 정비를 위해서는 위급한 상황이라도 군함과 선박이 정지된 상태에서 정비가 이루어져야 하므로 정비 작업능률이 저하되는 문제가 있다.

게다가, 프로펠러 추진기의 경우는 약 35.0노트를 선속의 한계로 보며 선속이 35.0노트 이상이면 진동 및 소음의 증가 때문에 비상사태를 제외하고는 거의 운항을 하지 않는다.

따라서, 고속선, 소방선, 구조선, 경비선 및 순시선 등과 같은 긴급 상황시 고속성과 기동성 등을 요하는 군함 및 선박과 같은 경우 캐비테이션의 발생으로 군함과 선박의 제 기능을 다하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 기존의 프로펠러 군함과 선박은 진로방향으로 충돌 가능한 물체가 접근할 경우 급선회 및 급정거가 어려운 문제점이 있으며, 대형 군함이나 선박이 항구에 정박할 경우에는 선회반경이 작은 군함과 선박에 비해 매우 크므로, 선회반경이 비교적 작은 선박(유도선)의 도움을 받아 정박해야만 하는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-0956719호, 3쪽, 청구항 1, 도면 1. 상기 특허문헌1은 본 출원인이 선출원하여 등록받은 선박추진장치로서, 기관의 구동력에 의해 회전하여 추진력을 생성하는 스크류 프로펠러 및 방향 전환을 위한 조작력을 전달하는 조타수단을 포함하는 선박 추진장치에 있어서, 선박의 일측에 해수면 보다 낮은 위치에 설치되는 것으로 진행 방향으로 해수가 통과할 수 있도록 배관되는 유도관과; 상기 스크류 프로펠러는 기관으로부터 동력을 전달받아 회전되는 것으로 수평 배치되는 제1축 및 상기 제1축과 베벨기어 교합으로 연결되어 수직하게 배치되어 연동 회전되는 것으로 일부가 유도관 내부에 배치되는 제2축 및 상기 제2축과 베벨기어 교합으로 연결되어 수평 배치되어 연동 회전되는 것으로 끝단부에 프로펠러가 설치된 제3축으로 구성되고, 상기 조타수단은 조타축과 기어 교합으로 연결되어 회전 조작력을 받아 연동하여 정·역 회전되는 것으로 상기 제2축과 제3축을 감싸는 ′ㄴ′자 형상으로 구비된 관형상의 조타관 및 이 조타관의 내부에 위치된 제2축과 제3축을 회전 지지하는 베어링으로 구성된다. 이러한 구성의 선박 추진장치는 선수 부분에 부딪히는 물을 선미에 배치된 스크류 프로펠러 측으로 유도 안내하여 선박의 추진과 조향을 가능하게 한다. 그러나, 본 출원인이 출원한 선박 추진장치는 유도관 내부에 스크류 프로펠러가 베어링으로 지지됨에 따라 유도관에 작용하는 하중이 커지고 이에 따라 유도관의 구조적인 안정성이 크게 저하되는 단점이 있었다. 즉, 선박의 방향 전환과 추진력을 얻기 위해 구비되는 유도관은 선박의 저부에 회동 가능하게 결합된 조타관에 일단이 결합되어 메달린 형태로 구비되는데, 이러한 유도관의 내부에는 스크류 프로펠러와 제3축이 베어링에 의해 취부된 상태를 이룸에 따라 결과적으로 상기 유도관 전체에 작용하는 하중이 커지게 된다. 따라서, 상기 유도관과 조타관의 연결 부위가 쉽게 변형되거나 파손되는 구조적인 결함을 유발하고, 유도관에 장시간 피로하중이 누적되어 구조적인 안정성이 크게 저하되는 심각한 문제점이 있었다. 등록특허공보 제10-1067343호, 3쪽, 청구항 1, 도면 2. 상기 특허문헌2는 본 출원인이 특허문헌1의 문제점을 해결하기 위하여 출원하여 등록받은 선박 추진장치로서, 그 등록청구항 1에는 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 것에 의해 추진력을 발생시키는 스크류 프로펠러를 포함하는 선박추진장치에 있어서, 선미의 하부에 회동 가능하게 설치되는 것으로 물이 통과할 수 있도록 전·후면이 개방되는 유도관과; 상기 유도관의 전방측에 수직하게 배치되는 것으로 상단은 선미 내부에 위치하여 회전축과 기어 교합되어 회전력을 전달받고, 하단은 측부에 끼움홀이 형성된 구동지지부가 형성되고, 그 하측으로 아이들기어가 회전 가능하게 구비되는 조타축과; 상기 선미의 외부로 노출된 조타축에 일단이 연결되고 타단은 이 조타축과 간격을 두고 배치되는 유도관의 외면에 연결되는 보강철봉과; 상기 엔진에 일단이 연결되어 회전 구동력을 전달받고 타단은 상기 아이들 기어의 일측에 베벨 기어 교합되는 동력 회전기어가 구비되는 동력 회전축과; 상기 끼움홀에 일단이 삽입되고 그 일측으로는 상기 아이들 기어의 타측에 베벨 기어로 교합되는 구동기어가 구비되며, 타단은 상기 유도관의 내부로 연장되면서 스크류 프로펠러가 일체로 구비되는 구동축을 포함하며, 상기 동력 회전축과 구동축은 상기 조타축을 중심으로 양측에서 직교되게 수평 배치되며, 각 동력 회전축과 구동축의 단부에는 상기 조타축의 아이들 기어에 베벨기어 교합으로 연결되는 동력 회전기어와 구동기어가 서로 대향 배치되고, 상기 유도관은 그 후단이 처지는 것이 방지되게 상기 조타축과 유도관의 상부에 양단이 각각 연결되는 보강부재가 구비되며, 상기 선미와 반대되는 선수의 해수 하부에는 폭 방향으로 토출관부가 관통 형성되고, 상기 토출관부내에는 엔진으로부터 구동력을 전달받아 선택적으로 정방향 또는 역방향 회전을 하여 방향 전환을 위한 추력을 발생시키는 선수 스크류 프로펠러가 구비되는 구성이다. 이러한 구성의 선박 추진장치는 유도관의 회전이 제한됨에 따라 선박을 후진시키기 위해서는 스크류 프로펠러를 역회전시켜야 하므로, 그에 따른 별도의 기어전환장치가 적용되어야 하며, 구조가 복잡하여 유지 관리의 어려움이 있을 뿐만 아니라 경제적인 제조가 곤란한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 군함과 선박의 선수 측에 작용하는 저항을 추진력으로 전환하고, 아울러 군함과 선박의 전·후진 뿐만 아니라 좌·우측으로의 이동을 가능하게 함으로써 군함과 선박의 기동성과 회피성을 높일 수 있는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치에 관한 것이다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치는, 기관으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 것에 의해 추진력을 발생시키는 스크류 프로펠러를 포함하는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치에 있어서, 군함과 선박의 하부에 길이 방향을 따라 설치되어 선수측에 위치한 입수구를 통해 물을 유입하여 선미측으로 안내하는 메인관 및 이 메인관에 일단에 유입된 물을 공급받도록 연결되는 것으로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되어 밸브에 의해 선택적으로 관로를 개방하는 보조관으로 이루어진 매니폴드와; 상기 선미측에 위치한 메인관의 끝단에 상단이 360도 회전 가능하게 연결되고 전·후 및 측방향으로 물을 분출하도록 출수구가 형성된 추진수단과; 상기 추진수단의 외면에 형성된 추진기어 및 이 추진기어와 기어 교합으로 연결되어 회전력을 전달하는 조타축으로 이루어지는 조타수단으로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 추진수단은, 원통형으로 구비되어 그 상단부가 상기 메인관의 일단 내부에 삽입되어 회전 가능하게 구비되는 하우징과; 상기 하우징의 측부에 일단이 연결되어 물을 유입받아 출수구를 통해 분출 안내하는 것으로, 상기 메인관과 평행하게 배치되는 분출관과; 상기 하우징이 회전 가능하면서 하측으로 유동되지 않도록 그 저면을 받치는 요소로 일단이 상기 선미에 결합 고정되는 회전지지판을 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 조타수단은 군함과 선박에 대하여 수직하게 배치되는 조타축과; 상기 조타축의 끝단에 구비되어 일체로 회전되는 조타기어와; 상기 추진수단의 외면에 형성되어 상기 조타기어와 기어 교합되는 추진기어를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 매니폴드는 상기 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 설치되는 것으로 선수측에 위치한 전방측이 개방되어 입수구를 형성하는 메인관 및 이 메인관의 좌·우로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관으로 구성되거나, 또는 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 양측으로 한 쌍의 분기관로를 갖는 메인관 및 이 메인관의 각 분기관로에 일단이 연결되어 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관으로 구성되거나, 또는 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 설치되는 메인관 및 이 메인관을 따라 그 하측에 설치되는 것으로 전방은 개방되고 후방은 폐쇄된 공급관 및 이 공급관의 좌·우로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관 중 어느 하나로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 기관은 회전력을 전달하기 위한 구동축을 구비하고, 상기 스크류 프로펠러는 상기 구동축의 일단과 직교로 배치되어 기어 교합으로 연결되는 회전축을 구비하며, 상기 회전축은 베어링을 구비한 지지프레임에 의해 상기 메인관의 내부에 지지되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 매니폴드의 하부 일측에 균등한 간격으로 스크류 프로펠러 및 회전축이 구비된 3개의 조정부를 구비하고, 상기 조정부를 각각 구동하여 해수를 좌측 또는 우측으로 분출시켜 군함이나 선박을 우측 또는 좌측으로 소폭이동 또는 방향을 전환할 수 있는 방향조정수단을 더 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 방향조정수단은 선수에 위치한 조정부의 스크류 프로펠러를 해수를 좌측 또는 위측으로 각각 대응되게 회전하고, 선미에 위치한 조정부의 스크류 프로펠러를 해수를 우측 또는 좌측으로 각각 대응되게 회전하여 각 해수를 강력하게 분출시켜 군함이나 선박을 시계방향 또는 시계 반대방향으로 각각 방향전환을 하도록 구성되고, 군함 또는 선박이 정지상태에서는 상기 조정부의 회전에 의해 제자리에서 시계방향 또는 시계 반대방향으로360도 회전되도록 구성되는 것에 있다.

본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치는, 군함과 선박의 추진수단이 360도 회전 가능하게 구비됨에 따라 군함과 선박의 추진 방향을 전·후 방향 뿐만 아니라 좌·우측 방향으로의 360도 선회 기동이 가능하므로 조향의 자유도를 대폭 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 종전의 스크류 프로펠러가 갖는 추진력의 한계를 해소할 수 있어 고속운항에 따른 경제성을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 신속한 방향 전환이 가능하여 항해 또는 정박 상태에서도 유도선의 도움을 받지 않고서도 방향 전환과 원활한 정박이 가능한 이점이 있다.

특히, 군함과 선박의 측면에 설치된 보조 추진관은 군함과 선박의 측면 이동을 가능하게 하므로, 군함과 선박의 선회 기동 성능을 더욱 높일 수 있으며, 선회 반경을 최소로 할 수 있음에 따라 전함이나 순양함을 비롯한 항공모함 등의 모든 군함에 적용하는 경우 신속한 회피 기동과 적에 대한 타격을 가능하게 하는 효과가 기대된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 장착된 군함과 선박의 하부를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 장착된 군함과 선박을 측면에서 바라본 도면,
도 3은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 장착된 군함과 선박을 저면에서 바라본 도면,
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8 내지 도 13은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치의 다른 실시례를 나타낸 도면.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예 따른 군함과 선박 방향전환장치의 조정수단을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 장착된 군함과 선박의 하부를 나타낸 사시도로서, 도면에는 군함과 선박의 하부 중심을 따라 설치되어 물을 유입 안내하는 관로 요소인 매니폴드(10)와, 상기 군함과 선박의 선미(2)측에 위치한 매니폴드(10)의 끝단에 360도 회전 가능하게 연결 설치되는 추진수단(20)과, 상기 추진수단(20)을 회전시키는 조타수단(30)으로 이루어진 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 도시되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 장착된 군함과 선박을 측면에서 바라본 도면으로서, 도면에는 군함과 선박의 하부 중심을 따라 길게 설치되어 선수로부터 물을 유입하여 선미(2)측으로 안내하는 관로 요소인 매니폴드(10)와, 상기 선미(2)측에 위치한 매니폴드(10)의 일단에 360도 회전 가능하게 연결되어 유입되는 물을 분출하는 추진수단(20)과, 이 추진수단(20)을 선택적으로 회전시키는 조타수단(30)으로 이루어진 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 도시되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치가 장착된 군함과 선박을 저면에서 바라본 도면으로서, 도면에는 군함과 선박의 하부에 길이 방향을 따라 설치되어 선수 측에 위치한 입수구(a)를 통해 물을 유입하여 이를 선미(2) 측으로 안내하는 메인관(11)과, 이 메인관(11)에 일단이 연결되어 입수구(a)를 통해 유입되는 물을 공급받아 분출하는 것으로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되어 밸브(v)에 의해 관로가 단속되는 보조관(13)으로 이루어진 매니폴드(10)가 도시되어 있다. 또한, 선미(2) 측에 위치한 매니폴드(10)를 구성하는 메인관(11)의 후단측에는 추진수단(20)과 조타수단(30)의 구성요소가 배치된다.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 도면을 기준으로 군함과 선박이 시계 방향으로 선회하기 위한 추진수단(20)의 추진 방향을 나타낸 것이고, 도 5는 군함과 선박의 후진시 추진수단(20)의 추진 방향을 나타낸 것을 나타낸 것이며, 도 6은 군함과 선박이 반 시계 방향으로 선회하는 상태에서의 추진수단(20)의 추진 방향을 나타낸 것이다. 끝으로 도 7은 접안 등을 위해 군함과 선박이 도면을 기준으로 우측 방향으로 측방 이동을 하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치의 구성을 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치(1)는 기관(3)으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 것에 의해 추진력을 발생시키는 스크류 프로펠러(6)를 포함하는 구성이다. 즉, 기관(3)은 회전 구동력을 전달하기 위하여 구동축(4)을 구비하는 구성이고, 본 발명의 스크류 프로펠러(6)는 상기 구동축(4)의 일단과 직교로 배치되어 기어 교합으로 연결되는 회전축(7)을 구비하는 구조에 의해 회전을 이루는 구성이다. 또한, 상기 회전축(7)은 베어링(미부호)을 구비한 지지프레임에 의해 메인관(11)의 내부에 지지된다. 이러한 구성의 스크류 프로펠러(6)는 후술할 매니폴드(10)를 구성하는 요소 중 하나인 메인관(11)의 내부에 설치되는 특징을 갖는다면, 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하다.

한편, 상기 스크류 프로펠러(6)는 군함과 선박의 진행시 선수 측에 부딪히는 물을 매니폴드(10) 내에서 빠르게 유입하여 안내 이송시키는 역할을 하며, 그 속도에 따라 추진속도가 결정된다.

이러한 구성은 본 발명의 출원인이 앞서 출원한 군함과 선박 추진장치의 구성과 대동소이하다. 다만, 본 발명은 군함과 선박의 기동성을 높이고 아울러 접안시 안정되고 신속한 이동을 가능하게 하는 특징을 갖는다. 이를 위한 본 발명의 주요한 기술적 특징은 매니폴드(10)와, 추진수단(20)과, 조타수단(30)으로 구성된다.

매니폴드(10)는 선박의 선수 측에 위치한 입수구(a)로부터 물을 유입하여 선미 측에 연결된 추진수단(20)으로 안내 공급하는 메인관(11)과, 이 메인관(11)에 일단이 연결되어 유입된 물을 공급받아 선택적으로 관로 개방을 통해 분출시키는 것으로, 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13)으로 구성되며, 상기 보조관(13)은 군함과 선박이 좌측 또는 우측 방향으로 이동할 수 있도록 도면에 나타내 보인 바와 같이 복수 구비되는 구성이다.

또한, 상기 보조관(13)은 군함과 선박이 전진 이동시에는 밸브(v)에 의해 관로가 차폐되는 구성이며, 군함과 선박의 선회 기동시 또는 군함과 선박이 측방으로 이동시에는 해당 보조관의 밸브(v)가 관로를 개방하는 것에 의해 상기 메인관(11)을 통해 유입된 물이 분출되도록 구성된다. 한편, 본 발명에서는 도시하지는 않았으나 상기 보조관(13)을 통해 물이 분출될 때 분출압력을 높일 수 있도록 상기 메인관(11)의 선미 부분측에 밸브를 구성하여 선택적으로 단속하도록 구성되는 것이 가능하다.

이러한 구성의 매니폴드(10)는 다양한 형태로 제공이 가능하며, 본 실시례에서는 상기 메인관(11)을 상기 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 설치하되 선수

측에 위치한 전방 측이 개방되게 하여 입수구(a)를 형성하도록 하고, 상기 보조관(13)은 상기 메인관(11)의 좌·우로 배치되어 군함과 선박을 폭방향으로 이동시키도록 구성되는 것을 제안하였다.

이외에도, 도 8 및 도 9에 나타내 보인 바와 같이, 매니폴드(10)를 구성하는 메인관(11)은 군함과 선박의 하부측에 넓은 폭을 가지면서 두께는 폭에 비해 상대적으로 감소된 크기를 갖도록 제공되고, 이 메인관(11)의 좌·우측으로 복수의 보조관(13)이 구성될 수 있다.

또한, 도 10a에 나타내 보인 바와 같이, 군함과 선박의 내측 하부 중심에 길이 방향을 따라 양측으로 한 쌍의 분기관로(11a,11b)를 갖는 메인관(11)을 구비하고, 이 메인관(11)의 각 분기관로(11a,11b)에 일단이 연결되어 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13)으로 구성되는 것도 가능할 것이다.

또한, 도 10b에 나타내 보인 바와 같이, 군함과 선박의 선복 외면의 양측면의 해수면 하부에 군함과 선박의 길이 방향을 따라 양측으로 한 쌍의 분기관로(11a,11b)를 갖는 메인관(11)을 구비하고, 보조관(13)의 설치는 도 11에 나타내 보인 바와 같이 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 공급관(12)이 설치되고, 전방은 개방되고 후방은 폐쇄된 이 공급관(12)의 좌·우로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13)으로 구성되어 있다.

또는 분기관로(11a,11b)에 직접 보조관(13)을 설치하는 것도 가능할 것이다.

그리고 또 현재 운행 사용하고 있는 기존 군함과 선박은 도 10b 및 도 11의 내용으로 장치해서 사용 운행하면 된다.

또한, 도 11에 나타내 보인 바와 같이 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 설치되는 메인관(11) 및 이 메인관(11)을 따라 그 상측이나 하측에 설치되는 것으로 전방은 개방되고, 후방은 폐쇄된 공급관(12) 및 이 공급관(12)으로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13)으로 구성되는 것도 가능할 것이다.

요약하면, 본 발명의 매니폴드(10)는 군함과 선박의 전진 진행시 선수측에 저항하는 물을 메인관(11)으로 유도하여 유입시키고, 유입된 물은 스크류 프로펠러(6)를 이용하여 메인관(11)을 통해 고압으로 추진수단(20)을 통해 외부로 분출시켜 추진력을 생성하거나 또는 해당 보조관(13)을 통해 분출시켜 선회 이동 또는 군함과 선박의 측방 이동이 이루어지는 추진력을 생성하는 특징을 갖는다.

추진수단(20)은 군함과 선박의 선미(2) 측에 위치한 메인관(11)의 끝단에 상단이 360도 회전 가능하게 연결되어 물을 공급받도록 구성되며, 공급받은 물은 측방향으로 물을 분출하도록 구성된다.

이러한 추진수단(20)은 크게 상기 메인관(11)에 회전 가능하게 연결되는 하우징(22)과, 이 하우징(22)의 측부에 일체로 구비되는 것으로 공급받은 물을 분출하는 출수구(b)가 형성된 분출관(21)과, 상기 하우징(22)의 저면을 회전 지지하는 회전지지판(25)으로 구성된다.

상기 하우징(22)은 원통형으로 구비되어 도면에서 보는 바와 같이 상단부 일부가 상기 메인관(11)의 일측단 내부에 삽입되어 회전 가능하게 지지된다. 이때의 상기 하우징(22)은 상기 메인관(11)으로부터 분리되는 것이 방지되면서 회전이 가능하도록 구비되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 도면에 나타내 보인 바와 같이 상기 하우징(22)의 상단부에 지름이 확장된 플랜지(24)를 형성하고, 상기 메인관(11)은 상기 플랜지(24) 보다 작은 지름의 관통구멍(미부호)을 형성하여 이탈이 방지되도록 구성하였으며, 상기 플랜지(24)와 하우징(22)은 상호 나사체결로 결합된 뒤 용접으로 접합되는 것에 의해 구비될 수 있다. 미설명 부호 (g)는 상기 메인관(11)에 대해 플랜지(24)가 원활하게 회전될 수 있도록 하기 위한 링 형태의 베어링 부재를 지칭한 것이다.

상기 분출관(21)은 상기 하우징(22)의 일측에 연결되어 물을 공급받아 일측의 출수구(b)를 통해 분출하는 요소로, 상기 메인관(11)과 평행하게 배치되는 관 형상을 갖는 부재이다. 이러한 상기 분출관(21)은 상기 하우징(22)에 일체로 구비되는 것에 의해 하우징(22)의 회전시 연동하여 일체로 회전 변위를 갖도록 구성된다.

상기 회전지지판(25)은 상기 하우징(22)을 회전 가능하게 지지하는 지지부재로서, 상기 하우징(22)의 저면을 받치도록 구성된다. 이러한 회전지지판(25)은 그 일단이 상기 선미(2)에 결합 고정되며 타단은 도면에 나타내 보인 바와 같이 상기 하우징(22)의 저면을 지지하도록 평탄한 면을 형성한 판형상의 부재로 구비된다. 또한, 본 발명의 상기 회전지지판(25)은 테두리 부분을 상향 돌출시켜 상기 하우징(22)이 회전될 때 수평 방향으로 유동되는 것을 방지하도록 구성된다.

이러한 구성의 추진수단(20)은 상기 매니폴드(10)의 메인관(11)을 통과한 물을 하우징(22)이 공급받으며, 상기 하우징(22)을 경유한 물은 그 일측에 연결된 분출관(21)을 통과하여 외부로 분출되며, 이러한 분출 작용에 의해 군함과 선박의 추진력을 생성하게 된다.

조타수단(30)은 상기 추진수단(20)의 외면에 형성된 추진기어(23)와, 이 추진기어(23)와 기어 교합으로 연결되어 회전력을 전달하는 조타축(31)으로 이루어진다.

상기 추진기어(23)는 상기 추진수단(20)을 구성하는 요소 중 하우징(22)의 외면에 형성되는 기어로서, 상기 조타기어(33)와 기어 교합되는 구성이다.

상기 조타축(31)은 조타력을 전달받는 축 요소로서, 본 실시례에서는 군함과 선박에 대하여 수직하게 배치되며, 도면을 기준으로 끝단부인 하단측에는 상기 추진기어(23)와 기어 교합되어 회전력을 전달하기 위한 조타기어(33)가 일체로 구비된다.

이러한 구성의 조타수단(30)은 선박의 방향을 조정하기 위하여 조타축(31)이 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키면, 상기 조타축(31)에 일체로 구비된 조타기어(33)가 기어 교합된 추진기어(23)를 연동하여 회전시키고, 이에 상기 추진기어(23)를 일체로 구비한 하우징(22) 및 분출관(21)이 방향 회전을 하여 추진방향을 조정하게 된다.

한편, 상기 조타수단(30)은 도 12에 나타내 보인 바와 같이 구성되는 것도 가능할 것이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시례에 따른 조타수단(30)은 선박의 길이 방향을 따라 배치되는 조타축(31′)과, 이 조타축(31′)의 끝단에 일체로 구비되는 웜기어(33′) 그리고 상기 웜기어(33′)와 기어 교합되는 것으로 상기 추진수단(20)을 구성하는 하우징(22)의 외면에 구비되는 추진기어(23)로 구성된다. 이러한 구성의 조타수단(30)은 앞서 설명한 일 실시례와 달리 조타축(31′)이 선박의 길이 방향을 따라 수평 배치되는 차이를 제외하고는 대동소이하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제목의 동작을 설명하되 추진수단(20)의 방향 전환 동작을 기준으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 조타력을 받는 조타축(31)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되면, 이 조타축(31)의 조타기어(33)와 기어로 교합된 추진기어(23)가 연동하여 시계 방향 또는 반시계 방향 회전을 이루게 된다. 따라서 상기 추진기어(23)를 외면에 구비하고 있는 추진수단(20)이 시계 또는 반시계 방향으로 회전됨에 따라 상기 추진수단(20)의 분출관(21)을 통과하여 분출되는 물의 배출압력에 의해 선박이 추진됨과 동시에 방향 전환이 이루어지게 된다.

참고로 도 4는 조타축(31)으로부터 회전 조작력을 전달받은 추진수단(20)의 분출관(21)이 도면을 기준으로 우측 방향으로 배치된 상태를 나타낸 것으로, 이러한 상태에서는 상기 분출관(21)을 통해 물이 고압으로 분출되면 선박은 전체적으로 시계 방향으로 회전을 이루게 된다.

도 5는 조타축(31)으로부터 회전 조작력을 전달받는 추진수단(20)의 분출관(21)이 군함과 선박을 기준으로 선수측을 향하도록 배치된 상태를 나타낸 것으로, 이러한 상태에서는 상기 분출관(21)을 통해 분출되는 고압의 물이 군함과 선박의 선수측을 향하여 분출됨에 따라 군함과 선박은 후진 이동을 이루게 된다.

도 6은 추진수단(20)을 구성하는 분출관(21)이 도면을 기준으로 좌측 방향을 향하도록 배치된 상태를 나타내고 있으며, 이러한 상태에서는 상기 분출관(21)을 통해 물이 고압으로 분출되는 경우 군함과 선박은 전체적으로 반시계 방향으로 회전을 이루게 된다.

도 7은 추진수단(20)을 구성하는 메인관(11)에 연결된 복수의 보조관들 중 도면을 기준으로 우측편에 위치한 보조관들은 개방되고, 좌측편에 위치한 보조관들은 폐쇄된 상태에서, 상기 개방된 우측편의 보조관들을 통해 물이 고압으로 분출되는 경우 군함과 선박은 전체적으로 도면을 기준으로 좌측으로 이동을 이루게 된다. 이때 상기 보조관들의 유효 분출압력을 높이기 위해서는 상기 메인관에 연결된 추진수단(20)을 통해 물이 분출되지 않도록 밸브를 설치하여 단속되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예로서, 상기 군함과 선박 방향전환장치와 부가적으로 군함과 선박의 소폭이동 및 방향전환을 위해 방향 조정수단을 부가하여 구성할 수 있는데, 이는 첨부된 도 14 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예 따른 군함과 선박 방향전환장치의 방향조정수단(40)이 도시되고, 그 세부구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 방향 조정수단(40)는 상기 매니폴드(10)의 하부 일측에 부가하여 구성될 수 있는데, 그 세부구성은 크게 스크류 프로펠러(6), 회전축(7)으로 구성된 다수개의 조정부(41,43,45)로 구성된다.

상기 방향 조정수단(40) 내 3개의 조정부(41,43,45)을 기준으로 하여 첨부된 도 14 내지 도 17의 동작을 살펴보면, 첨부된 도 14는 매니폴드(10)의 하부 일측에 균등한 간격으로 스크류 프로펠러(6), 회전축(7)이 구비된 조정부(41,43,45)가 구성된다. 이때, 군함이나 선박의 방향조정수단(40)의 각 조정부(41,43,45)의 스크류 프로펠러(6)가 우측물(해수)을 좌측으로 강력하게 분출시켜서 군함이나 선박을 전체적으로 우측으로 소폭이동 또는 방향을 전환할 수 있다.

첨부된 도 15는 군함이나 선박의 방향조정수단(40)의 각 조정부(41,43,45)의 스크류 프로펠러(6)가 좌측물(해수)을 우측으로 강력하게 분출시켜서 군함이나 선박을 전체적으로 좌측으로 소폭이동 또는 방향을 전환할 수 있다.

한편, 도 16 내지 도 17은 군함이나 선박의 방향전환을 위해 구성으로서, 첨부된 도 16은 군함이나 선박의 방향조정수단(40)은 선수의 제 1 조정부(41)의 스크류 프로펠러(6)는 우측물(해수)를 좌측으로 분출하고, 선미의 제 3 조정부(45)의 스크류 프로펠러(6)는 좌측물(해수)를 우측으로 강력하게 분출시켜 군함이나 선박을 시계방향으로 방향전환을 이루게 되는데, 이때, 정지상태에서는 제자리에서 시계방향으로 회전하게 되고, 주행중일때는 시계방향으로 원을 그리면서 방향전환을 하게 된다. 한편, 상기 방향전환을 위해 제 2 조정부(43)의 스크류 프로펠러(6)는 구동하지 않는다.

다른 실시예로서 군함이나 선박을 시계 반대방향으로 방향전환시 사용되는 조정부의 동작을 도시한 것으로서, 첨부된 도 17은 군함이나 선박의 방향조정수단(40)은 선수의 제 1 조정부(41)의 스크류 프로펠러(6)는 좌측물(해수)를 우측으로 회전하고, 선미의 제 3 조정부(45)의 스크류 프로펠러(6)는 우측물(해수)를 좌측으로 강력하게 분출시켜 군함이나 선박을 시계 반대방향으로 방향전환을 이루게 되는데, 이때, 정지상태에서는 제자리에서 시계 반대방향으로 회전하게 되고, 주행중일때는 시계 반대방향으로 원을 그리면서 방향전환을 하게 된다. 한편, 상기 방향전환을 위해 제 2 조정부(43)의 스크류 프로펠러(6)는 구동하지 않는다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1 : 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치
2 : 선미 3 : 기관 4 : 구동축
6 : 스크류 프로펠러 7 : 회전축 10 : 매니폴드
11 : 메인관 13 : 보조관 20 : 추진수단
21 : 분출관 22 : 하우징 23 : 추진기어
25 : 회전지지판 30 : 조타수단 31 : 조타축
40 : 방향조정수단 41, 43, 45 : 조정부

Claims (6)

1. 기관(3)으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 것에 의해 추진력을 발생시키는 스크류 프로펠러(6)를 구비하는 것으로, 군함과 선박의 하부에 길이 방향을 따라 설치되어 선수측에 위치한 입수구(a)를 통해 물을 유입하여 선미측으로 안내하는 메인관(11) 및 이 메인관(11)에 일단이 연결되어 유입된 물을 공급받아 분출하는 것으로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되어 밸브(v)에 의해 선택적으로 관로가 단속되는 보조관(13)으로 이루어진 매니폴드(10)와; 상기 선미(2)측에 위치한 메인관(11)의 끝단에 상단이 360도 회전 가능하게 연결되고 측방향으로 물을 분출하도록 출수구(b)가 형성된 것으로, 원통형으로 구비되어 그 상단부가 상기 메인관(11)의 일단 내부에 삽입되어 회전 가능하게 구비되는 하우징(22) 및 상기 하우징(22)의 측부에 일단이 연결되어 물을 유입받아 출수구(b)를 통해 분출 안내하는 것으로 상기 메인관(11)과 평행하게 배치되는 분출관(21) 및 상기 하우징(22)이 회전 가능하면서 하측으로 유동되지 않도록 그 저면을 받치는 요소로 일단이 상기 선미(2)에 결합 고정되는 회전지지판(25)으로 이루어지는 추진수단(20)과; 상기 추진수단(20)의 외면에 형성된 추진기어(23) 및 이 추진기어(23)와 기어 교합으로 연결되어 회전력을 전달하는 조타축(31)으로 이루어지는 것으로, 군함과 선박에 대하여 수직하게 배치되는 조타축(31) 및 상기 조타축(31)의 끝단에 구비되어 일체로 회전되는 조타기어(33) 및 상기 추진수단(20)의 외면에 형성되어 상기 조타기어(33)와 기어 교합되는 추진기어(23)로 이루어지는 조타수단(30)을 포함하는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치에 있어서,
   상기 매니폴드(10)는,
   상기 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 설치되는 것으로 선수측에 위치한 전방측이 개방되어 입수구(a)를 형성하는 메인관(11) 및 이 메인관(11)의 좌·우로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13)으로 구성되거나,
   또는 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 양측으로 한 쌍의 분기관로(11a),(11b)를 갖는 메인관(11) 및 이 메인관(11)의 각 분기관로(11a),(11b)에 일단이 연결되어 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13)으로 구성되거나,
   또는 군함과 선박의 하부 중심에 길이 방향을 따라 설치되는 메인관(11) 및 이 메인관(11)을 따라 그 하측에 설치되는 것으로 전방은 개방되고 후방은 폐쇄된 공급관(12) 및 이 공급관(12)의 좌·우로 군함과 선박의 폭 방향으로 배치되는 복수의 보조관(13);
   중 어느 하나로 구성되는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 매니폴드(10)의 하부 일측에 균등한 간격으로 스크류 프로펠러(6) 및 회전축(7)이 구비된 3개의 조정부(41,43,45)를 구비하고, 상기 조정부를 각각 구동하여 해수를 좌측 또는 우측으로 분출시켜 군함이나 선박을 우측 또는 좌측으로 소폭이동 또는 방향을 전환할 수 있는 방향조정수단(40)을 포함하되,
   상기 방향조정수단(40)은 선수에 위치한 조정부(41)의 스크류 프로펠러(6)로 해수를 좌측 또는 우측으로 각각 대응되게 회전하고, 선미에 위치한 조정부(45)의 스크류 프로펠러(6)로 해수를 우측 또는 좌측으로 각각 대응되게 회전하여 각 해수를 강력하게 분출시켜 군함이나 선박을 시계방향 또는 시계 반대방향으로 각각 방향전환을 하도록 구성되고, 군함 또는 선박이 정지상태에서는 상기 조정부(41, 45)의 회전에 의해 제자리에서 시계방향 또는 시계 반대방향으로 360도 회전되도록 구성된 것을 더 포함함을 특징으로 하는 군함과 선박의 추진장치와 방향전환장치.
6. 삭제

Images