KR101267660B1 - 상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치에 관한 것으로, 동력부로부터 제1 프로펠러와 제2 프로펠러에 동력을 전달하는 상반회전 프로펠러용 축계에 있어서, 상기 동력부의 주축 일단부에 구비되는 주기어; 상기 주기어의 일측에 연결되되, 상기 제1 프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1 축부; 및 상기 주기어의 타측에 연결되되, 상기 제2 프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2 축부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 주기어 및 주기어의 단부에 2개의 회전축을 적용함으로써, 폭의 증가를 유발하지 않아, 폭의 제한이 없으므로 선박의 선미부 끝단 가까이 축계를 설치할 수 있어 상반회전 프로펠러 장치의 설계가 용이해질 수 있는 상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치를 제공한다.

Description

상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치{Shafting for contra rotating propeller and contra rotating propeller apparatus comprising the same}

본 발명은 상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치에 관한 것이다.

엔진에 연결된 축을 내축과 외축으로 나누어 역회전되는 상반회전 프로펠러(contra rotating propeller)는, 각각의 축단 전후에 나란히 배치된 2개의 프로펠러 어셈블리이다. 이러한, 상반회전 프로펠러는 직진성이 우수하여 어로용 프로펠러, 선박의 대형화, 고속화 등을 위하여 이용된다.

예를 들어, 상반회전 프로펠러의 전방 프로펠러는 정회전하는 반면, 후방 프로펠러는 역회전하게 된다. 이와 같은 전방 프로펠러와 후방 프로펠러의 유체역학적인 작용은 프로펠러 주위에 발생하는 스월 유동을 최소화시킴으로써 추력을 강화시킨다.

한편, 상반회전 프로펠러는 하나의 축을 이용하기 위해, 유성 기어를 이용한 반전기어에 의해 작동되며, 내축은 엔진축과 직결되고 외축은 반전기어에 의하여 내축과 반대방향으로 회전한다.

이때, 유성기어를 이용하게 됨으로써, 반전기어의 폭이 증가하게 된다. 이에 따라, 선미부 끝단 가까이에 반전기어를 설치할 수 없어, 고가의 제작비용이 요구되는 중공축인 외축의 길이가 길어지는 문제점이 있다.

게다가, 외축이 길어짐에 따라, 내축과의 사이에 윤활이 어려워 이에 대한 설계가 복잡해지고 제작비용이 상승되며, 파랑 중 선체 변형 등을 고려한 축계 정렬이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고가의 비용이 요구되는 중공축의 길이를 단축시키며, 윤활시스템과 선체 변형의 축계정렬이 단순화될 수 있는 상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상반회전 프로펠러용 축계는, 동력부로부터 제1 프로펠러와 제2 프로펠러에 동력을 전달하는 상반회전 프로펠러용 축계에 있어서, 상기 동력부의 주축 일단부에 구비되는 주기어; 상기 주기어의 일측에 연결되되, 상기 제1 프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1 축부; 및 상기 주기어의 타측에 연결되되, 상기 제2 프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2 축부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 상반회전 프로펠러 장치는, 엔진과, 상기 엔진에 의해 회전되는 주축을 포함하는 동력부; 상기 동력부로부터 동력을 전달받는 축계; 상기 축계에 의해 회전되는 제1 프로펠러; 및 상기 축계에 의해 상기 제1 프로펠러와 상반회전되는 제2 프로펠러;를 포함하고, 상기 축계는, 상기 주축 일단부에 구비되는 주기어와, 상기 주기어의 일측에 연결되되, 상기 제1 프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1 축부와, 상기 주기어의 타측에 연결되되, 상기 제2 프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2 축부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 축부는, 일단부가 상기 주기어와 연결되는 제1 회전축; 및 일단부가 상기 제1 회전축의 타단부에 연결되고, 타단부가 상기 제1 프로펠러와 연결되는 중공축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 회전축의 일단부에는 상기 주기어의 일측과 맞물리는 제1 기어가 구비되고, 상기 제1 회전축의 타단부에는 상기 중공축과 연결되는 제2 기어가 구비되며, 상기 중공축의 일단부에는 상기 제2 기어와 맞물리는 제3 기어가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 축부의 일단부에는 상기 주기어의 타측과 맞물리는 제4 기어가 구비되고, 상기 제2 축부의 타단부는 상기 제2 프로펠러와 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 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.

본 발명에 따른 상반회전 프로펠러용 축계 및 이를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치는 주기어 및 주기어의 단부에 2개의 회전축을 적용함으로써, 폭의 증가를 유발하지 않아, 폭의 제한이 없으므로 선박의 선미부 끝단 가까이 축계를 설치할 수 있어 상반회전 프로펠러 장치의 설계가 용이해진다.

또한, 본 발명은 고가의 중공축의 길이를 단축시키며 윤활시스템이 단순화될 수 있어 제작비를 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상반회전 프로펠러용 축계를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상반회전 프로펠러 장치의 측면을 도시한 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상반회전 프로펠러용 축계를 도시한 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 상반회전 프로펠러용 축계(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 상반회전 프로펠러(contra rotating propeller)용 축계(이하 '축계'로 명칭함; 100)는 주기어(110)와, 제1 축부(120) 및 제2 축부(130)를 포함한다. 여기서, 축계(100)는 종래의 유성기어를 사용하지 않고, 주축(213) 일단부에 주기어(110)를 구비하며, 주기어(110)를 이용하여 2개의 회전축인 제1 축부(120) 및 제2 축부(130)로 동력을 분리할 수 있다.

이러한, 축계(100)는 동력원인 동력부(210)로부터 제1 프로펠러(230)와 제2 프로펠러(240)에 동력을 전달한다. 여기서, 제1 프로펠러(230)는 선박의 선미부에 설치되는 전방 프로펠러이고, 제2 프로펠러(240)는 전방 프로펠러의 후측에 설치되는 후방 프로펠러일 수 있다.

동력을 전달하는 축계(100)의 주기어(110)는 동력부(210)의 동력을 전달받아, 회전을 전달하는 기어로서, 동력부(210)의 주축(213) 일단부에 구비된다. 이러한, 주기어(110)는 제1 축부(120) 및 제2 축부(130) 각각으로 동력부(210)의 동력을 분리하여 회전력을 전달할 수 있다.

이때, 주기어(110)는 주축(213)의 회전방향과 동일 방향으로 회전하도록, 주기어(110)의 회전 중심에 주축(213)의 일단부가 연결될 수 있다.

이와 같이, 주기어(110)를 구비함으로써, 폭의 증가를 발생시키는 유성기어를 사용하지 않아, 기어에 의한 폭의 제한이 없어 선박의 선미부 끝단 가까이 축계(100)를 설치할 수 있어 선미부의 설계가 용이해 질 수 있다.

여기서, 주기어(110)는 예를 들어 평기어(spur gear)일 수 있다. 그러나, 주기어(110)는 회전력을 전달하기 위한 일반적인 기어로서, 폭의 증가를 발생하지 않는 한 이에 한정되지 않으며 헬리컬 기어(helical gear) 등 다양한 변형예가 가능할 수 있다.

이는, 후술되는 제1 기어(121A), 제2 기어(121B), 제3 기어(123A) 및 제4 기어(131)에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있으며, 이러한 기어는 서로 맞물리도록 동일한 형태의 기어로 이루어질 수 있다.

제1 축부(120)는 주기어(110)로부터 2축으로 분리되는 회전력 중 하나를 전달받는다. 이러한, 제1 축부(120)는 주기어(110)로부터 동력과 회전을 제1 프로펠러(230)로 전달하는 매개물로서, 주기어(110)의 일측에 연결되되, 제1 프로펠러(230)를 주기어(110)와 동일방향으로 회전시킨다.

여기서, 제1 축부(120)는 제1 회전축(121) 및 중공축(123)을 포함할 수 있다.

제1 회전축(121)은 주기어(110)의 회전력을 중공축(123)으로 전달하는데, 일단부가 주기어(110)와 연결될 수 있다.

이때, 제1 회전축(121)의 일단부에는 주기어(110)의 일측과 맞물리는 제1 기어(121A)가 구비되고, 제1 회전축(121)의 타단부에는 중공축(123)과 연결되는 제2 기어(121B)가 구비될 수 있다.

예를 들어, 제1 기어(121A)가 주기어(110)와 평행하게 구비되고, 제1 기어(121A)와 동심축상에 제2 기어(121B)가 구비된다. 이에 따라, 제1 회전축(121)이 주기어(110)에 대하여 수직한 형태가 되어, 제1 회전축(121)의 양단부에 제1 기어(121A)와 제2 기어(121B)가 구비된 형태가 될 수 있다.

중공축(123)은 제1 회전축(121)으로부터 회전력을 받아, 제1 프로펠러(230)를 회전시키는데, 중공축(123)의 중심부로 제2 축부(130)가 관통하여 제1 프로펠러(230)와 제2 프로펠러(240)의 회전되는 가상의 축이 동일할 수 있다.

이러한, 중공축(123)은 일단부가 제1 회전축(121)의 타단부에 연결되는데, 예를 들어, 중공축(123)의 일단부에는 회전력을 전달받을 수 있도록, 제2 기어(121B)와 맞물리는 제3 기어(123A)가 구비될 수 있다. 제3 기어(123A)는 중공축(123)의 외주면에 형성되는 치일 수 있다.

그리고 중공축(123)의 타단부가 제1 프로펠러(230)와 연결될 수 있으며, 중공축(123)의 회전에 따라 제1 프로펠러(230)가 회전될 수 있다.

이와 같은 중공축(123)은, 기어에 의한 폭의 제한이 감소되어, 선체 선미부의 끝단 가까이 설치될 수 있으므로, 그 길이가 짧아질 수 있다. 이에 따라, 중공축(123)과 제2 축부(130) 사이의 윤활을 위한 설계가 단순화될 수 있는 장점이 있다.

여기서, 중공축(123)과 제2 축부(130) 사이에는 베어링(bearing: 250)이 구비될 수 있다. 베어링(150)은 제2 축부(130)를 지지하고 제2 축부(130)에 작용하는 하중을 받는 일반적인 베어링(150)이다. 여기서, 베어링(150)은 중공축(123)과 제2 축부(130)의 사이를 밀봉하는 씰(seal)의 기능을 할 수 있다.

제2 축부(130)는 주기어(110)로부터 2축으로 분리되는 회전력 중 다른 하나를 전달받는다. 이러한, 제2 축부(130)는 제1 축부(120)와 이격되게 주기어(110)의 타측에 연결되되, 제2 프로펠러(240)를 주기어(110)와 반대방향으로 회전시킨다.

따라서, 제2 축부(130)의 일단부에는 주기어(110)의 타측과 맞물리는 제4 기어(131)가 구비될 수 있다. 서로 맞물리는 한 쌍의 기어는 서로 반대방향으로 회전하므로, 예를 들어, 주기어(110)가 반시계방향으로 회전하는 경우, 이와 맞물리는 제4 기어(131)는 시계방향으로 회전하게 된다

여기서, 제2 축부(130)의 타단부는 제2 프로펠러(240)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 주기어(110)로부터 회전력을 전달받은 제2 축부(130)는 제2 프로펠러(240)를 회전시키게 된다.

이러한, 제2 축부(130)는 중공축(123)을 관통하여 제2 프로펠러(240)가 후방 프로펠러를 이룰 수 있다.

도면에 도시하지는 않았으나, 본 실시예에 따른 축계(100)는 오일순환 및 축 중심의 고정을 위하여, 주기어(110), 제1 기어(121A) 및 제4 기어(131)를 감싸는 하나의 박스부를 포함할 수 있다. 물론, 제2 기어(121B)와 제3 기어(123A) 감싸도록 또 다른 박스부를 더 포함할 수 있다. 이러한, 박스부는 오일을 순환시켜 발열을 방지할 수 있으며, 선체 선미부에 고정되어 축의 이탈을 방지할 수 있다.

이러한, 축계(100)를 포함하는 상반회전 프로펠러 장치(200)에 대하여 이하에서 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상반회전 프로펠러 장치(200)의 측면을 도시한 개념도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 상반회전 프로펠러 장치(200)에 대해 설명하기로 한다. 일 실시예와 동일한 명칭 및 동일한 부호는 본 실시예와 동일한 기능 및 작용을 하며 그 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상반회전 프로펠러 장치(200)는 동력부(210)와, 축계(100)와, 제1 프로펠러(230) 및 제2 프로펠러(240)를 포함한다.

동력부(210)는 동력원인 엔진(211)과 엔진(211)에 의해 회전되는 주축(213)을 포함한다. 이러한, 엔진(211)은 선체의 선미부에 장착되어 프로펠러의 추력을 발생시킬 수 있도록 동력을 발생시킨다. 주축은(213)은 일반적인 축으로 엔진(211)에 연결되어 동력과 회전력을 전달할 수 있다.

이러한, 동력부(210)의 주축(213)에 축계(100)가 연결되어 동력부(210)로부터 동력을 전달받는다.

제1 프로펠러(230)와 제2 프로펠러(240)는 축계(100)에 의해 회전된다. 이때, 종래의 유성기어를 사용하지 않고, 주기어(110)를 이용하여 2개의 회전축인 제1 축부(120) 및 제2 축부(130)로 동력을 분리하여, 제1 프로펠러(230)와 제2 프로펠러(240)는 상반회전될 수 있다.

이러한, 제1 프로펠러(230)와 제2 프로펠러(240)는 동력부(210)로부터 동력을 전달하는 축계(100)와 연결되어 회전함으로써, 선박에 추력을 발생시킨다.

동일축상에 서로 반대방향으로 회전는 제1 프로펠러(230)와 제2 프로펠러(240)의 유체역학적인 상호작용을 통해 제1 프로펠러(230)를 거쳐 바다에 버려지는 물의 회전운동에너지를 제2 프로펠러(240)가 흡수하여 다시 내보냄으로써 선박의 추진효율이 높아진다.

이러한, 실시예에 따른 상반회전 프로펠러 장치(200)는 지지 베어링(미도시)에 의해 선체의 선미에 장착될 수 있으며, 이에 인접하여 러더(rudder)가 선미에 설치될 수 있다. 여기서, 러더는 추력에 의해 선박이 나아갈 때 그 진행방향을 조절하기 위한 구성으로서 일반적으로 선체의 선미부에 구비된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 축계 110 : 주기어
120 : 제1 축부 121 : 제1 회전축
121A : 제1 기어 121B : 제2 기어
123 : 중공축 123A : 제3 기어
130 : 제2 축부 131 : 제4 기어

Claims (8)

1. 동력부로부터 제1 프로펠러와 제2 프로펠러에 동력을 전달하는 상반회전 프로펠러용 축계에 있어서,
   상기 동력부의 주축 일단부에 구비되는 주기어;
   상기 주기어의 일측에 연결되되, 상기 제1 프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1 축부; 및
   상기 주기어의 타측에 연결되되, 상기 제2 프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2 축부;
   를 포함하되, 상기 제1 축부는,
   일단부가 상기 주기어와 연결되는 제1 회전축; 및
   일단부가 상기 제1 회전축의 타단부에 연결되고, 타단부가 상기 제1 프로펠러와 연결되는 중공축을 포함하는 것을 특징으로 하는 상반회전 프로펠러용 축계.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 회전축의 일단부에는 상기 주기어의 일측과 맞물리는 제1 기어가 구비되고, 상기 제1 회전축의 타단부에는 상기 중공축과 연결되는 제2 기어가 구비되며,
   상기 중공축의 일단부에는 상기 제2 기어와 맞물리는 제3 기어가 구비되는 것을 특징으로 하는 상반회전 프로펠러용 축계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 축부의 일단부에는 상기 주기어의 타측과 맞물리는 제4 기어가 구비되고, 상기 제2 축부의 타단부는 상기 제2 프로펠러와 연결되는 것을 특징으로 하는 상반회전 프로펠러용 축계.
5. 엔진과, 상기 엔진에 의해 회전되는 주축을 포함하는 동력부;
   상기 동력부로부터 동력을 전달받는 축계;
   상기 축계에 의해 회전되는 제1 프로펠러; 및
   상기 축계에 의해 상기 제1 프로펠러와 상반회전되는 제2 프로펠러;를 포함하고,
   상기 축계는, 상기 주축 일단부에 구비되는 주기어와, 상기 주기어의 일측에 연결되되, 상기 제1 프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1 축부와, 상기 주기어의 타측에 연결되되, 상기 제2 프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2 축부;
   를 포함하되, 상기 제1 축부는,
   일단부가 상기 주기어와 연결되는 제1 회전축; 및
   일단부가 상기 제1 회전축의 타단부에 연결되고, 타단부가 상기 제1 프로펠러와 연결되는 중공축을 포함하는 것을 특징으로 하는 상반회전 프로펠러 장치.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 제1 회전축의 일단부에는 상기 주기어의 일측과 맞물리는 제1 기어가 구비되고, 상기 제1 회전축의 타단부에는 상기 중공축과 연결되는 제2 기어가 구비되며,
   상기 중공축의 일단부에는 상기 제2 기어와 맞물리는 제3 기어가 구비되는 것을 특징으로 하는 상반회전 프로펠러 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제2 축부의 일단부에는 상기 주기어의 타측과 맞물리는 제4 기어가 구비되고, 상기 제2 축부의 타단부는 상기 제2 프로펠러와 연결되는 것을 특징으로 하는 상반회전 프로펠러 장치.

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