KR101245772B1 - 선박용 추진장치와 이를 설치하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

선박용 추진장치와 이 추진장치의 설치를 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 구동축에 고정된 후방프로펠러, 후방프로펠러 전방의 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 구동축의 회전을 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 반전회전장치는 구동축에 고정된 구동베벨기어, 전방프로펠러의 허브에 고정된 피동베벨기어, 구동베벨기어의 회전을 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어, 반전베벨기어의 외측에 설치되어 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 포함하며, 반전베벨기어, 피동베벨기어, 케이싱이 설치장치에 조립된 상태에서 선체 후미에 마련된 설치공간에 설치되는 것이다.

Description

선박용 추진장치와 이를 설치하기 위한 장치 및 방법{PROPULSION APPARATUS FOR SHIP, DEVICE AND METHOD FOR INSTALLING THE PROPULSION APPARATUS}

본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 프로펠러가 상호 반대로 회전하며 추진력을 발생시키는 선박용 추진장치 및 이 추진장치의 설치를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

선박에서 추진장치는 운항을 위해 추진력을 발생시키는 장치이다. 가장 일반적인 것으로는 하나의 나선형 프로펠러를 채용한 것이다. 그러나 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치는 수류의 회전에너지를 추진력으로 이용할 수 없기 때문에 에너지 손실이 크다.

손실되는 회전에너지를 추진력으로 회수할 수 있는 것으로 이중반전 추진장치(Counter rotating propeller; CRP)가 있다. 이중반전 추진장치는 동일축선 상에 설치된 2개의 프로펠러가 상호 반대로 회전하면서 추진력을 발생시킨다. 전방프로펠러를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러가 역으로 회전하며 추진력으로 회수할 수 있다. 따라서 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치에 비하여 높은 추진성능을 발휘할 수 있다.

이중반전 추진장치는 선체 내부의 엔진과 연결된 내축과, 내축 후단부에 결합된 후방프로펠러와, 내축의 외면에 회전하도록 설치된 중공의 외축과, 외축 후단부에 결합된 전방프로펠러를 구비한다. 또 내축의 회전을 외축으로 반전시켜 전달하기 위해 선체의 내부에 설치된 반전회전장치를 포함한다. 반전회전장치로는 통상의 유성기어장치를 사용한다.

그러나 이러한 이중반전 추진장치는 반전회전장치로부터 선체 후방으로 길게 연장된 중공의 외축을 구비하기 때문에 선박에 장착할 때 내축과 외축의 중심을 정렬하여 설치하는 작업이 매우 어렵다. 또 외축이 길기 때문에 내축과 외축 사이의 마찰 감소를 위해 윤활을 해야 하는 영역이 증가한다. 뿐만 아니라 내축과 외축이 상호 반대로 회전하는 관계로 내축과 외축 사이에 형성되는 윤활막의 전단이 생기기 때문에 효과적인 윤활을 구현하기 어렵다.

본 발명의 실시 예는 외축이 없이도 두 프로펠러의 상호 반전을 구현할 수 있는 선박용 추진장치와 이 추진장치의 설치를 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러의 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어의 외측에 설치되어 상기 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 포함하며, 상기 플랜지부, 상기 반전베벨기어, 상기 피동베벨기어, 상기 케이싱은 상호 조립된 상태에서 상기 선체 후미에 마련된 설치공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치가 제공될 수 있다.

하나 이상의 키와 키홈에 의해 상기 구동축에 결합되는 원통지지부를 갖춘 플랜지부를 더 포함하고, 상기 구동베벨기어가 상기 플랜지부에 결합될 수 있다.

상기 케이싱은 상기 설치공간 내면에 형성된 하나 이상의 결합홈에 대응하여 결합될 수 있도록 그 외면에 형성된 하나 이상의 결합레일을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정되는 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러의 허브에 고정되는 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어를 포함하는 선박 추진장치의 설치를 위한 장치에 있어서, 내측에 상기 구동축이 관통하는 관통공이 형성된 몸체부, 상기 반전베벨기어의 축을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제1지지부, 상기 피동베벨기어 내면을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제2지지부를 포함하는 선박 추진장치용 설치장치가 제공될 수 있다.

상기 제1지지부는 상기 설치장치의 분리 시 회전하여 접힐 수 있도록 그 일단이 상기 몸체부에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

상기 몸체부는 원통형으로 마련되고, 상기 제2지지부는 상기 피동베벨기어의 내경에 대응하는 외경을 구비할 수 있다.

상기 설치장치는 상기 피동베벨기어의 배면 지지를 위해 상기 몸체부 후단에 상기 제2지지부보다 큰 외경으로 형성된 제3지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 설치장치는 상기 구동베벨기어와 상기 반전베벨기어 사이의 간격 감지를 위해 상기 몸체부의 선단에 설치된 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러의 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어의 외측에 설치되어 상기 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 포함하는 선박용 추진장치의 설치방법에 있어서, 내측에 상기 구동축이 관통하는 관통공이 형성된 몸체부, 상기 반전베벨기어의 축을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제1지지부, 상기 피동베벨기어 내면을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제2지지부를 갖춘 설치장치를 이용하여 상기 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어의 축, 상기 피동베벨기어, 상기 케이싱을 하나의 조립체로 조립한 후, 상기 조립체를 상기 설치장치와 함께 상기 선체 후미에 마련된 설치공간으로 진입시켜 설치한 후 상기 설치장치를 분리하는 공정을 포함하는 선박용 추진장치의 설치방법이 제공될 수 있다.

상기 설치방법은 상기 피동베벨기어와 상기 케이싱을 연결부재로 임시 연결하여 상호 고정시키는 공정과, 상기 조립체를 상기 설치공간에 설치한 후 상기 연결부재를 제거하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 설치방법은 상기 조립체를 상기 설치공간에 진입시킬 때 상기 설치장치의 몸체부 선단에 마련된 센서를 통해 상기 설치공간 내에 미리 설치된 상기 구동베벨기어와의 간격을 판단하고 상기 조립체의 진입을 조절할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치를 복수의 베벨기어로 구성하여 그 부피를 줄일 수 있기 때문에 반전회전장치를 선체의 후미에 설치하는 것이 가능하다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치의 베벨기어와 전방프로펠러를 직결시킬 수 있기 때문에 종래와 달리 외축을 사용하지 않고서도 전방프로펠러로의 동력전달이 가능하고, 두 프로펠러의 상호반전을 구현할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 외축을 사용하지 않기 때문에 구동축을 설치하는 작업 및 설치 후 축의 중심을 정렬하는 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치용 설치장치는 반전회전장치의 반전베벨기어, 피동베벨기어, 케이싱을 하나의 조립체로 조립한 상태에서 설치할 수 있도록 하기 때문에 선체에 설치하는 작업이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 설치 후 구동베벨기어와 반전베벨기어의 이물림 간격 및 반전베벨기어와 피동베벨기어의 이물림 간격을 정확히 유지하게 할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 외축을 사용하지 않기 때문에 종래보다 윤활이 필요한 영역을 줄일 수 있고, 윤활에 따른 제반문제를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치가 선박에 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 구동축 외면에 설치되는 플랜지부의 장착구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 지지링을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 후방프로펠러 장착 예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 케이싱 내에 반전베벨기어가 설치된 상태를 나타낸 것이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치용 설치장치에 부품들을 조립한 상태에서 선체 후미의 설치공간에 설치하는 과정을 단계적으로 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치용 설치장치의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제1밀봉장치 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제1밀봉장치 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제2밀봉장치 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 선체(1)의 후미(3)에 설치되며 2개의 프로펠러(20,30)가 상호 반대로 회전하면서 추진력을 발생시키는 이중반전 추진장치이다. 여기서 선체(1)의 후미(3)라 함은 두 프로펠러(20,30)가 설치된 구동축(10)을 지지하기 위해 선체(1)로부터 후방을 향하여 유선형으로 돌출된 부분, 즉 스턴보스(Stern boss)를 의미한다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 추진장치는 선체(1) 내부로부터 선체 후미(3)를 통하여 외측으로 연장된 구동축(10), 구동축(10)의 후단 쪽에 고정된 후방프로펠러(20), 후방프로펠러(20) 전방의 구동축(10) 외면에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러(30), 구동축(10)의 회전을 전방프로펠러(30)로 반전시켜 전달하기 위한 반전회전장치(70)를 구비한다.

구동축(10)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 선체(1) 내부에 설치된 구동원(2, 디젤엔진, 모터, 터빈 등)과 연결되고 선체(1)의 후미(3)를 관통하여 선체 외부로 연장된다. 이러한 구동축(10)은 구동원(2)에 의해 회전하면서 그 후단부에 고정된 후방프로펠러(20)를 회전시킨다.

구동축(10)은 도 2에 도시한 바와 같이, 그 외측에 반전회전장치(70), 전방프로펠러(30), 후방프로펠러(20)를 순차적으로 설치하기 위해 외면이 다단형으로 마련된다. 반전회전장치(70)가 설치되는 부분에 제1단차부(12)를 갖춘 플랜지부(11)가 설치되고, 전방프로펠러(30)의 장착을 위해 플랜지부(11) 후방에 제1단차부(12)보다 작은 외경으로 제2단차부(13)가 마련된다. 또 후방프로펠러(20)의 장착을 위해 제2단차부(13) 후방에 후방으로 갈수록 외경이 축소되는 형태로 테이퍼부(14)가 형성된다.

플랜지부(11)는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 별도로 제작된 후 구동축(10) 외면에 압입되는 방식으로 설치될 수 있다. 이를 위해 플랜지부(11)가 설치되는 위치의 구동축(10) 외면에는 구동축(10)의 길이방향으로 형성되는 복수의 키(16)가 마련되고, 플랜지부(11)의 원통지지부(11a)에는 복수의 키(16)에 대응하여 결합될 수 있도록 역시 구동축(10)의 길이방향으로 형성되는 복수의 키홈(17)이 마련된다. 이는 도 4에 도시한 바와 같이, 플랜지부(11)를 구동축(10) 외면에 슬라이딩 방식으로 압입하여 장착할 수 있도록 한 것이고, 장착 후 플랜지부(11)가 구동축(10) 외면에 회전 제한 상태로 고정될 수 있도록 한 것이다. 복수의 키(16)는 도 5의 예처럼 구동축(10) 외면에 직접 형성되거나, 별도로 제작된 후 구동축(10)에 결합될 수 있다. 여기서는 플랜지부(11)와 구동축(10)이 복수의 키(16)와 키홈(17)에 의해 결합되는 형태를 예시하였으나, 플랜지부(11)와 구동축(10)은 상호 결합된 후 회전이 제한될 수 있으면 될 것이므로 하나 이상의 키와 키홈에 의해 상호 결합되는 형태일 수도 있다.

이처럼 플랜지부(11)를 별도로 제작하여 구동축(10) 외면에 설치하는 것은 구동축(10)을 선체(1)에 설치할 때 그 전방에 설치하는 레이디얼베어링(55, 도 2참조)의 장착이 용이하도록 한 것이다. 즉 레이디얼베어링(55)을 먼저 설치한 후 구동축(10) 외면에 플랜지부(11)를 설치할 수 있도록 하여, 레이디얼베어링(55)을 설치하는 과정에서 플랜지부(11)에 의한 간섭이 생기지 않도록 한 것이다.

후방프로펠러(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 구동축(10)의 후미부분에 고정되는 허브(21)와, 허브(21)의 외면에 마련된 복수의 날개(22)를 포함한다. 후방프로펠러(20)는 허브(21) 중심부에 형성된 축결합공(23)이 구동축(10)의 테이퍼부(14) 외면에 압입됨으로써 구동축(10)에 고정된다. 또 구동축(10) 후단부에 고정너트(24)가 체결됨으로써 구동축(10)에 더욱 견고히 고정된다. 이러한 결합을 위해 허브(21)의 축결합공(23)은 구동축(10)의 테이퍼부(14) 외면과 대응하는 형상으로 마련될 수 있다. 도 2에서 부호 25는 후방프로펠러 허브(21) 후면과 구동축(10) 후단을 덮도록 후방프로펠러 허브(21)에 장착되는 프로펠러캡이다.

전방프로펠러(30)는 후방프로펠러(20)로부터 전방으로 소정간격 이격된 위치의 구동축(10)에 회전 가능하게 설치된다. 전방프로펠러(30)는 구동축(10)에 회전 가능하게 지지되는 허브(31)와, 허브(31)의 외면에 마련된 복수의 날개(32)를 포함한다. 이러한 전방프로펠러(30)는 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하는 것이므로 날개각이 후방프로펠러(20)의 날개각과 반대이다.

전방프로펠러(30)의 허브(31)는 그 중심부가 레이디얼베어링(51)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 그 양측이 전방스러스트베어링(52)과 후방스러스트베어링(53)에 의해 각각 회전 가능하게 지지된다.

전방스러스트베어링(52)은 내륜이 구동축(10)의 제2단차부(13) 턱에 걸려 지지되고, 외륜이 허브(31)의 전방베어링지지부(33)에 지지된다. 후방스러스트베어링(53)은 내륜이 구동축(10)에 장착되는 지지링(60)에 의해 축방향으로 밀리지 않도록 지지되고, 외륜이 허브(31)의 후방베어링지지부(34)에 지지된다. 레이디얼베어링(51)이 구동축(10)의 반경방향으로 작용하는 전방프로펠러(30)의 레이디얼 하중을 감당하고, 전방 및 후방스러스트베어링(52,53)이 구동축(10)에 전후 축방향으로 각각 작용하는 스러스트 하중을 감당할 수 있도록 한 것이다. 특히 전방스러스트베어링(52)은 선박의 전진 시 전방프로펠러(30)로부터 선수 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당하고, 후방스러스트베어링(53)은 선박의 후진 시 전방프로펠러(30)로부터 선미 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당한다.

전방프로펠러(30)의 허브(31)에는 전방 및 후방베어링지지부(33,34)가 마련되는 위치에 각각 보강부재(41,42)가 설치될 수 있다. 전방스러스트베어링(52)과 후방스러스트베어링(53)이 설치되는 부분에 각각 보강부재(41,42)를 설치함으로써 허브(31)의 강성이 커지도록 한 것이다. 이러한 보강부재(41,42)는 허브(31)보다 강성이 높은 강철소재로 마련될 수 있다. 같은 방식으로 후방프로펠러(20)의 허브(21) 전면에도 지지링(60)과 접하는 부분에 보강부재(43)가 마련될 수 있다.

지지링(60)은 도 6에 도시한 바와 같이, 반원형을 이루도록 양측으로 분할된 제1지지링(61)과 제2지지링(62), 이들의 체결을 위한 결합볼트들(63)을 포함하는 형태일 수 있다. 이는 도 7에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러(30) 및 후방스러스터베어링(53)을 구동축(10)에 설치한 다음, 후방프로펠러(20) 허브(21)를 압입방식으로 구동축(10)에 결합한 상태에서 후방프로펠러 허브(21)와 후방스러스터베어링(53) 사이에 지지링(60)을 설치할 수 있도록 한 것이다.

이러한 지지링(60) 설치방식은 후방프로펠러(20)를 구동축(10)에 압입방식으로 설치할 경우 환경에 따라 후방프로펠러(20)의 결합 오차가 생겨 후방스러스트베어링(53)과 후방프로펠러 허브(21) 사이 간격을 정확히 유지하기 어려운 점을 감안한 것이다. 따라서 후방프로펠러(20)를 먼저 조립한 후 후방스러스트베어링(53)과 후방프로펠러 허브(21) 사이의 간격을 측정하고 이에 부합하도록 지지링(60)을 제작하여 구동축(10)에 장착함으로써 정확한 결합을 구현할 수 있도록 한 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 분할된 제1지지링(61)과 제2지지링(62)은 구동축(10) 외면에 결합시킨 후 양측에 각각 결합볼트(63)를 체결함으로써 고정시킬 수 있다.

반전회전장치(70)는 도 2에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러(30)의 허브(31)와 인접하는 선체(1)의 후미(3)에 설치된다. 이를 위해 선체 후미(3)에는 반전회전장치(70)를 수용할 수 있는 설치공간(4)이 마련된다. 설치공간(4)은 그 중심이 구동축(10)의 중심과 일치하는 원통형태로 마련될 수 있고, 전방프로펠러 허브(31)와 대면하는 후방이 개방된 형태이다.

반전회전장치(70)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 구동축(10)과 함께 회전하도록 구동축(10) 외측의 플랜지부(11)에 고정된 구동베벨기어(71), 구동베벨기어(71)와 대면하는 형태로 전방프로펠러(30)의 허브(31) 전면에 고정된 피동베벨기어(72), 구동베벨기어(71)의 회전을 피동베벨기어(72)로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어(73)를 구비한다. 또 복수의 반전베벨기어 축(74)을 지지하기 위해 반전베벨기어(73) 의 외측을 포위하는 형태로 설치되는 원통형 케이싱(75)을 포함한다.

구동베벨기어(71)는 플랜지부(11)의 제1단차부(12)에 지지된 상태에서 복수의 고정볼트(71a)가 체결됨으로써 플랜지부(11)에 고정된다. 피동베벨기어(72)는 그 후면이 전방프로펠러 허브(31)에 접한 상태에서 역시 복수의 고정볼트(72a)가 체결됨으로써 허브(31)에 고정된다. 또 피동베벨기어(72)는 회전 시 마찰이 발생하지 않도록 그 내경부분이 구동축(10) 외면과 이격된다. 도 2는 피동베벨기어(72)가 고정볼트(72a) 체결에 의해 결합되는 방식을 도시하였으나, 피동베벨기어(72)는 전방프로펠러 허브(31)에 용접되거나 전방프로펠러 허브(31)와 일체로 마련될 수도 있다.

복수의 반전베벨기어(73)는 구동베벨기어(71)와 피동베벨기어(72) 사이에 각각 이물림 상태로 개재된다. 각 반전베벨기어(73)를 지지하는 축(74)은 구동축(10)과 교차하는 방향으로 형성되고 구동축(10)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다. 또 반전베벨기어 축(74)은 도 2와 도 8에 도시한 바와 같이, 외측에 위치하는 단부가 케이싱(75)의 내면에 볼트체결이나 용접에 의해 고정될 수 있다. 각 반전베벨기어(73)와 이를 지지하는 축(74) 사이에는 반전베벨기어(73)의 원활한 회전을 위해 베어링(73a)이 설치될 수 있다.

본 실시 예는 반전베벨기어(73)가 복수로 구성된 경우를 예시하였으나, 반전베벨기어(73)는 구동베벨기어(71)의 회전을 반전시켜 피동베벨기어(72)로 전달할 수 있으면 될 것이므로, 반드시 복수일 필요는 없다. 구동부하가 크지 않은 소형선박의 경우에는 하나의 반전베벨기어만으로도 그 기능을 구현할 수 있을 것이다.

케이싱(75)은 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이, 그 내부에 반전베벨기어(73), 반전베벨기어의 축(74), 피동베벨기어(72)가 조립된 상태에서 함께 설치공간(4)으로 진입되는 방식으로 설치될 수 있다. 이러한 결합을 위해 케이싱(75)의 외면에는 설치를 안내하고 설치 후 케이싱(75)의 회전을 제한하기 위해 구동축(10)의 축선방향으로 길게 형성되며 그 외면으로부터 돌출된 복수의 결합레일(76)이 마련된다. 또 설치공간(4) 내면에는 결합레일(76)이 대응하여 결합될 수 있는 복수의 결합홈(77)이 형성된다. 이는 후술할 설치장치(80)를 이용하여 반전베벨기어(73), 반전베벨기어의 축(74), 피동베벨기어(72), 케이싱(75)이 하나의 조립체를 이루어 함께 결합될 수 있도록 함으로써 설치가 용이하도록 한 것이다. 여기서는 케이싱(75)이 복수의 결합레일(76)과 복수의 결합홈(77)에 의해 상호 결합되는 형태를 예시하였으나, 케이싱(75)은 설치후 회전이 제한될 수 있으면 될 것이므로 하나 이상의 결합레일과 결합홈에 의해 상호 결합되는 형태일 수도 있다.

반전회전장치(70)의 부품들을 조립하여 설치하기 위한 설치장치(80)는 도 9와 도 12에 도시한 바와 같이, 그 내부에 구동축(10) 및 플랜지부(11)의 원통지지부(11a)가 관통하는 관통공(82)이 형성된 원통형 몸체부(81), 반전베벨기어(73)의 축(74)을 지지하기 위해 몸체부(81) 외면에 마련된 제1지지부(83), 피동베벨기어(72) 내면을 지지하기 위해 몸체부(81) 외면에 마련된 제2지지부(85)를 구비한다.

제1지지부(83)는 도 12에 도시한 바와 같이, 몸체부(81)의 외측으로 돌출하거나 몸체부(12) 외면과 거의 대응하는 높이로 접힐 수 있도록 몸체부(81)에 회전 가능하게 결합된다. 이러한 구성을 위해 몸체부(81) 외면에는 제1지지부(83)가 수용되는 수용홈(84)이 형성되고, 제1지지부(83)는 그 일단이 수용홈(84)에 진입한 상태에서 핀(83a)에 의해 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이는 도 9에 도시한 바와 같이, 설치장치(80) 외면에 부품들을 조립할 때 제1지지부(83)가 몸체부(81) 외면으로부터 돌출한 상태에서 반전베벨기어의 축(74)을 지지할 수 있도록 한 것이다. 그리고 도 11에 도시한 바와 같이, 설치를 완료한 후 설치장치(80)를 분리할 때는 제1지지부(83)가 접힘으로써 피동베벨기어(72)에 걸리지 않고 쉽게 분리될 수 있도록 한 것이다.

제2지지부(85)는 도 9에 도시한 바와 같이, 그 외면이 피동베벨기어(72)를 지지할 수 있도록 피동베벨기어(72)의 내경에 대응하는 외경을 구비한다. 또 이 설치장치(80)는 피동베벨기어(72)의 배면을 지지할 수 있도록 몸체부(81)의 후단에 제2지지부(85)보다 큰 외경으로 형성된 제3지지부(86)를 구비한다. 제3지지부(86)가 피동베벨기어(72) 배면을 지지함으로써 피동베벨기어(72)가 안정적으로 지지될 수 있도록 한 것이다.

또 설치장치(80)는 도 9에 도시한 바와 같이, 외측에 부품들을 조립한 상태에서 선체의 후미(3)의 설치공간(4)으로 진입할 때 구동베벨기어(71)와 반전베벨기어(73) 사이의 간격을 감지할 수 있도록 몸체부(81)의 선단에 설치된 하나 이상의 센서(87)를 포함한다. 이 센서(87)는 구동베벨기어(71)가 설치된 플랜지부(11) 쪽으로 입사파를 발생시켜 돌아오는 반사파의 시간을 측정함으로써 거리를 판단하는 초음파센서일 수 있다. 이는 부품들을 설치공간에 설치할 때 구동베벨기어(71)와 반전베벨기어(73)의 간격을 육안으로 판단하기 어려운 점을 감안한 것으로, 작업자가 센서(87)를 통해 조립체의 진입정도를 확인해 가면서 정확한 설치를 구현할 수 있도록 한 것이다.

이러한 설치장치(80)를 이용하여 반전회전장치(70)를 설치할 때는 먼저 도 9에 도시한 바와 같이, 설치장치(80)의 외측에 반전베벨기어(73), 반전베벨기어의 축(74), 피동베벨기어(72), 케이싱(75)을 조립한다. 즉 각 반전베벨기어의 축(74)이 몸체부(81) 외측으로 돌출된 제1지지부(83)에 지지되고, 피동베벨기어(72)의 내면 및 배면이 제2지지부(85) 및 제3지지부(86)에 각각 지지되도록 부품들을 조립한다. 또 피동베벨기어(72)와 케이싱(75)은 복수의 연결부재(88)로 임시 연결하여 조립상태가 유지되도록 한다. 이처럼 연결부재(88)를 설치하면 반전베벨기어(73)와 피동베벨기어(72)의 간격이 정확히 유지될 수 있고, 반전베벨기어 축(74)의 흔들림이 생기지 않으므로 이를 지지하는 제1지지부(83)가 넘어지지 않고 안정된 지지상태를 유지할 수 있다.

설치장치(80)에 부품들을 조립한 후에는 도 10에 도시한 바와 같이, 이 조립체를 선체 후미의 설치공간(4) 내부로 진입시켜 설치한다. 이때 설치장치(80)의 몸체부(81)는 관통공(82)이 플랜지부의 원통지지부(11a) 외면을 따라 진입이 안내될 수 있고, 케이싱(75)의 결합레일(76)은 설치공간(4)의 결합홈(77)에 의해 진입이 안내될 수 있다. 또 설치과정에서 작업자는 센서(87)를 통해 진입거리를 확인할 수 있다. 따라서 구동베벨기어(71)와 반전베벨기어(73)의 간격을 정확히 유지한 상태로 설치할 수 있다.

부품들을 설치한 후에는 도 11에 도시한 바와 같이, 설치장치(80)를 분리한다. 이때 설치장치(80)의 제1지지부(83)는 분리과정에서 전방으로 회전하여 접히게 되므로 피동베벨기어(72)에 걸리지 않고 쉽게 분리될 수 있다. 또 피동베벨기어(72)는 설치장치(80)를 분리한 후에도 연결부재(88)에 의해 케이싱(75)에 연결된 상태이므로 정확한 결합을 유지할 수 있다. 이 연결부재(88)는 추후 피동베벨기어(72)를 전방프로펠러 허브(31)에 고정한 후 제거한다.

도 10 내지 도 11에서 몸체부(81)의 관통공(82)은 설치장치(80)의 진입 안내를 위해 원통지지부(11a)의 외경에 상당하는 크기인 경우를 예시하였으나, 이러한 원통지지부(11a)가 없는 경우(플랜지부가 구동축과 일체인 경우 등)에는 설치장치(80)가 구동축(10)의 외면을 따라 진입이 안내될 수 있도록 관통공(82)이 구동축(10)의 외경에 대응하는 크기 일 수 있다.

이처럼 설치장치(80)를 이용해 반전베벨기어(73), 반전베벨기어의 축(74), 피동베벨기어(72), 케이싱(75)을 하나의 조립체로 조립하여 설치하면, 설치작업 자체가 용이할 뿐만 아니라 설치 후 구동베벨기어(71)와 반전베벨기어(73)의 이물림 간격 및 반전베벨기어(73)와 피동베벨기어(72)의 이물림 간격을 정확히 유지할 수 있다. 따라서 설치를 완료한 후 반전회전장치(70)의 원활한 동작을 구현할 수 있다.

이러한 반전회전장치(70)는 구동베벨기어(71)의 회전을 복수의 반전베벨기어(73)가 반전시켜 피동베벨기어(72)로 전달하므로 피동베벨기어(72)와 구동베벨기어(71)의 상반된 회전이 가능하다. 따라서 피동베벨기어(72)에 직결된 전방프로펠러(30)와 구동축(10)에 직결된 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현할 수 있다.

또 본 실시 예의 반전회전장치(70)는 복수의 베벨기어들(71,72,73)을 통해 반전을 구현하는 형태이므로 종래 유성기어식 반전회전장치에 비하여 그 부피를 줄일 수 있다. 따라서 선체 후미의 부피를 크게 하지 않으면서도 선체의 후미(3)에 장착하는 것이 가능하다. 또 반전회전장치(70)를 선체의 후미(3)에 장착할 수 있게 됨으로써 피동베벨기어(72)와 전방프로펠러 허브(31)의 직결이 가능하다.

특히 본 실시 예는 반전회전장치(70)를 설치할 때 피동베벨기어(72)의 후면과 전방프로펠러 허브(31) 전면이 대면하도록 할 수 있고, 피동베벨기어(72)와 허브(31)의 회전중심을 일치시킬 수 있기 때문에 피동베벨기어(72)와 전방프로펠러 허브(31)를 직접 연결시키는 것이 가능하다. 따라서 종래와 다르게 외축을 사용하지 않고서도 전방프로펠러(30)로 동력을 전달하는 것이 가능하다. 또 외축이 없기 때문에 종래보다 구동축(10)의 마찰요인을 감소시킬 수 있어 종래보다 윤활영역을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 외축이 없기 때문에 구동축(10)을 설치하는 작업 및 설치 후 축의 중심을 정렬하는 작업도 용이하게 수행할 수 있다.

통상의 유성기어식 반전회전장치는 구동축에 설치되는 태양기어, 태양기어 외측에 설치되는 유성기어, 유성기어 외측에 설치되는 원통형의 내접기어를 포함하기 때문에 그 부피가 상대적으로 크다. 또 유성기어식 반전회전장치는 최외곽에 배치되는 내접기어가 회전해야 하기 때문에 그 외측의 케이싱까지 고려하면 부피가 매우 커질 수 밖에 없다. 따라서 이를 본 실시 예의 경우처럼 선체의 후미에 설치하기란 어려운 문제다. 설령 선체 후미에 설치한다 하더라도 선체 후미의 크기를 키워야 하는 문제가 생기고, 원통형 내접기어로부터 전방프로펠러로 동력을 전달하기 위해 종래의 외축에 상당하는 중공축을 사용해야 한다. 결국 본 실시 예처럼 구성을 단순화하면서 부피를 줄이기는 어렵다.

한편, 본 실시 예의 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 구동축(10)의 지지를 위해 반전회전장치(70)와 인접한 전방의 구동축(10)과 선체(1) 사이에 설치된 레이디얼베어링(55)을 구비한다. 이 레이디얼베어링(55)은 반전회전장치 직전에서 구동축(10)을 지지함으로써 반전회전장치(70)의 원활한 동작을 구현하는데 기여한다. 즉 레이디얼베어링(55)이 구동축(10)의 반경방향 진동이나 흔들림을 방지함으로써 구동베벨기어(71)와 반전베벨기어(73) 사이의 이물림 및 반전베벨기어(73)와 피동베벨기어(72) 사이의 이물림이 정확히 유지되도록 할 수 있다.

또 본 실시 예의 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 선체 후미(3)와 전방프로펠러 허브(31) 사이를 밀봉하여 해수(또는 민물)나 이물질의 침입을 방지하는 제1밀봉장치(90)와, 같은 목적으로 전방프로펠러 허브(31)와 후방프로펠러 허브(21) 사이를 밀봉하는 제2밀봉장치(110)를 구비한다.

제1밀봉장치(90)는 도 10에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러 허브(31)의 전면에 설치된 원통형 제1라이닝(91)과, 제1라이닝(91)의 외면에 접하도록 제1라이닝(91)의 외면을 덮으며 그 일단이 선체 후미(3)에 고정된 원통형 제1밀봉부재(92)를 포함한다.

제1밀봉부재(92)는 제1라이닝(91)과 대면하는 내면에 상호 이격되게 설치되어 제1라이닝(91)의 외면과 접하는 복수의 패킹(93a,93b,93c)과, 이들 패킹(93a,93b,93c) 사이의 홈으로 밀봉을 위한 유체를 공급하는 유로(95)를 구비한다. 제1밀봉부재(92)의 유로(95)는 소정의 압력을 가진 윤활유가 공급될 수 있도록 선체(1)에 마련된 윤활유 공급유로(96)와 연결될 수 있다. 압력을 가진 윤활유가 각 패킹(93a,93b,93c) 사이의 홈으로 공급되어 각 패킹(93a,93b,93c)을 제1라이닝(91) 쪽으로 가압하여 밀착시킴으로써 해수나 이물질의 침입을 방지할 수 있도록 한 것이다.

또 제1라이닝(91)은 도 11에 도시한 바와 같이, 구동축(10)에 전방프로펠러(30)를 설치한 후에 장착이 가능하도록 양측이 반원형으로 분할된 제1부재(91a)와 제2부재(91b)로 구성될 수 있다. 그리고 제1 및 제2부재(91a,91b)의 상호 분할된 부분(91c)에는 이들이 상호 결합될 때 밀봉이 이루어질 수 있도록 패킹(91d)이 개재될 수 있다. 또 제1부재(91a)의 분할된 부분(91c) 자유단 쪽에는 한 쪽으로부터 반대편으로 돌출하는 제1결속부(91e)가 마련되고, 그 반대편 제2부재(91b)에는 대응하여 결합되는 제2결속부(91f)가 마련되며, 여기에는 고정볼트(91g)가 체결됨으로써 양측이 상호 견고한 결합을 이루도록 할 수 있다. 전방프로펠러 허브(31)에 고정되는 플랜지부(91h)에는 다수의 고정볼트(91i)가 체결됨으로써 허브(31)에 견고히 고정될 수 있다.

제1밀봉부재(92)의 경우도 반원형으로 제작된 다수의 링(92a,92b,92c)을 제1라이닝(91) 외측에서 구동축(10)의 길이방향으로 적층시켜 고정하는 방식일 수 있다. 이 경우 다수의 링(92a,92b,92c)은 볼트 체결이나 용접에 의해 상호 결속될 수 있다.

제2밀봉장치(110)는 도 12에 도시한 바와 같이, 후방프로펠러 허브(21)의 전면에 설치된 원통형 제2라이닝(111)과, 제2라이닝(111)의 외면과 접하도록 제2라이닝(111) 외면을 덮으며 그 일단이 전방프로펠러 허브(31) 후면에 고정된 원통형 제2밀봉부재(112)를 포함한다. 제2밀봉부재(112) 역시 제1밀봉부재(92)와 마찬가지로 내면에 설치된 복수의 패킹(113a,113b,113c)과, 이들 패킹 사이의 홈으로 유체를 공급하는 유로(115)를 구비한다.

제2밀봉부재(112)의 유로(115)는 구동축(10) 중심부에 마련된 윤활유 공급유로(120)와 연결된다. 이를 위해 구동축(10)과 지지링(60)에는 윤활유 공급유로(120)와 제2라이닝(111)의 내측공간(122)을 연결시키는 반경방향의 제1연결유로(121)가 형성되고, 전방프로펠러 허브(31) 후면의 보강부재(42)에는 제2라이닝(111)의 내측공간(122)과 제2밀봉부재(112)의 유로(115)를 연결하는 제2연결유로(123)가 형성될 수 있다. 구동축(10) 중심부로부터 제2밀봉부재(112) 쪽으로 밀봉을 위한 윤활유가 공급되어 패킹들(113a,113b,113c)을 가압하고, 이를 통해 밀봉을 구현할 수 있도록 한 것이다.

제2라이닝(111)과 제2밀봉부재(112)도 제1밀봉장치(90)의 제1라이닝(91)과 제1밀봉부재(92)와 마찬가지로 각각 반원형으로 제작됨으로써 후방프로펠러(20)와 지지링(60)의 설치 후에 결합하는 방식일 수 있다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치의 동작을 설명한다.

추진장치는 선체(1) 내부 구동원(2)의 동작에 의해 구동축(10)이 회전하면, 구동축(10) 후단부에 직결된 후방프로펠러(20)가 구동축(10)과 동일한 방향으로 함께 회전한다. 동시에 반전회전장치(70)의 구동베벨기어(71)도 구동축(10)에 고정된 상태이므로 구동축(10)과 함께 회전한다. 구동베벨기어(71)의 회전은 복수의 반전베벨기어(73)에 의해 반전되어 피동베벨기어(72)로 전달되므로 피동베벨기어(72)가 구동축(10)과 반대로 회전한다. 따라서 피동베벨기어(72)와 직결된 전방프로펠러(30)는 후방프로펠러(20)와 반대로 회전한다.

상호 반대로 회전하는 전방프로펠러(30)와 후방프로펠러(20)는 날개각이 서로 반대이기 때문에 동일한 방향으로 추진수류를 발생시킨다. 즉 선박이 전진할 때는 후방으로 추진수류를 발생시키고, 선박이 후진할 때는 각각 역으로 회전하면서 전방으로 추진수류를 발생시킨다. 또 전진할 때 발생하는 추진수류는 전방프로펠러(30)를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러(20)가 역으로 회전하면서 추진력으로 회수하므로 추진성능이 향상된다. 후진할 때도 마찬가지다.

한편, 전방프로펠러(30)는 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 이에 상당하는 반력을 받는다. 이 힘은 전방스러스트베어링(52)을 통해 구동축(10)으로 전달되어 추진력으로 작용한다. 후방프로펠러(20)도 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 반력을 받게 되는데, 이 힘 역시 직결된 구동축(10)으로 전달되어 추진력으로 작용한다.

선박이 후진할 때는 전방프로펠러(30)의 추진력(반력)이 후방스러스트베어링(53)을 통해 구동축(10)으로 전달되고, 후방프로펠러(20)의 추진력 역시 직결된 구동축(10)으로 전달된다. 결국 본 실시 예의 추진장치는 선박이 전진할 때와 후진할 때 전방프로펠러(30)와 후방프로펠러(20)의 동작에 의해 생기는 추진력이 모두 구동축(10)을 통하여 선체(1)로 전달된다.

1: 선체, 2: 구동원,
3: 선체의 후미, 4: 설치공간,
10: 구동축, 20: 후방프로펠러,
30: 전방프로펠러, 41,42: 보강부재,
51,55: 레이디얼베어링, 52: 전방스러스트베어링,
53: 후방스러스트베어링, 60: 지지링,
70: 반전회전장치, 71: 구동베벨기어,
72: 피동베벨기어, 73: 반전베벨기어,
75: 케이싱, 80: 설치장치,
90: 제1밀봉장치, 110: 제2밀봉장치.

Claims (11)

1. 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고,
   상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러의 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어의 외측에 설치되어 상기 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 포함하며,
   상기 반전베벨기어, 상기 피동베벨기어, 상기 케이싱은 상호 조립된 상태에서 상기 선체 후미에 마련된 설치공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
2. 제1항에 있어서,
   하나 이상의 키와 키홈에 의해 상기 구동축에 결합되는 원통지지부를 갖춘 플랜지부를 더 포함하고, 상기 구동베벨기어가 상기 플랜지부에 결합되는 선박용 추진장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱은 상기 설치공간 내면에 형성된 하나 이상의 결합홈에 대응하여 결합될 수 있도록 그 외면에 형성된 하나 이상의 결합레일을 포함하는 선박용 추진장치.
4. 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정되는 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러의 허브에 고정되는 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어를 포함하는 선박 추진장치의 설치를 위한 장치에 있어서,
   내측에 상기 구동축이 관통하는 관통공이 형성된 몸체부, 상기 반전베벨기어의 축을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제1지지부, 상기 피동베벨기어 내면을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제2지지부를 포함하는 선박 추진장치용 설치장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1지지부는 상기 설치장치의 분리 시 회전하여 접힐 수 있도록 그 일단이 상기 몸체부에 회전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 선박 추진장치용 설치장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 몸체부는 원통형으로 마련되고,
   상기 제2지지부는 상기 피동베벨기어의 내경에 대응하는 외경을 구비하는 선박 추진장치용 설치장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 피동베벨기어의 배면 지지를 위해 상기 몸체부 후단에 상기 제2지지부보다 큰 외경으로 형성된 제3지지부를 더 포함하는 선박 추진장치용 설치장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 구동베벨기어와 상기 반전베벨기어 사이의 간격 감지를 위해 상기 몸체부의 선단에 설치된 하나 이상의 센서를 더 포함하는 선박 추진장치용 설치장치.
9. 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 선체의 후미 쪽에 설치되며 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러의 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어의 외측에 설치되어 상기 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 포함하는 선박용 추진장치의 설치방법에 있어서,
   내측에 상기 구동축이 관통하는 관통공이 형성된 몸체부, 상기 반전베벨기어의 축을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제1지지부, 상기 피동베벨기어 내면을 지지하기 위해 상기 몸체부 외면에 마련된 제2지지부를 갖춘 설치장치를 이용하여 상기 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어의 축, 상기 피동베벨기어, 상기 케이싱을 하나의 조립체로 조립한 후,
   상기 조립체를 상기 설치장치와 함께 상기 선체 후미에 마련된 설치공간으로 진입시켜 설치한 후 상기 설치장치를 분리하는 공정을 포함하는 선박용 추진장치의 설치방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 피동베벨기어와 상기 케이싱을 연결부재로 임시 연결하여 상호 고정시키는 공정과, 상기 조립체를 상기 설치공간에 설치한 후 상기 연결부재를 제거하는 공정을 포함하는 선박용 추진장치의 설치방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 조립체를 상기 설치공간에 진입시킬 때 상기 설치장치의 몸체부 선단에 마련된 센서를 통해 상기 설치공간 내에 미리 설치된 상기 구동베벨기어와의 간격을 판단하고 상기 조립체의 진입을 조절하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치의 설치방법.

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