KR101271693B1 - 선박용 추진 장치 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

선박용 추진 장치가 개시된다. 이 선박용 추진 장치는 터널부; 상기 터널부의 내부에서 회전하며 추력을 발생시키고, 단부에 분사 유체 배출구가 형성된 프로펠러; 상기 프로펠러를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 상기 프로펠러로 전달하는 축계; 및 상기 프로펠러의 단부와 상기 터널부의 내벽 사이에 분사 유체층이 형성되도록 상기 분사 유체 배출구로 분사 유체를 공급하는 분사 유체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 추진 장치 및 이를 포함하는 선박{Propulsion apparatus for ship and ship including the same}
본 발명은 선박용 추진 장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
사이드 쓰러스터와 같이 터널부 내부에 프로펠러가 배치되어 추력을 발생시키는 선박용 추진장치의 경우, 프로펠러와 터널부의 간섭을 피하기 위해 프로펠러의 단부와 터널부 사이에 갭이 형성된다.
이와 같이 형성된 종래의 선박용 추진장치는, 터널부 내부에 위치하는 유체가 프로펠러에 의해 완전히 가속되지 못하고 그 일부가 갭을 통해 이동함에 따라, 추진 효율이 감소되는 문제가 있었다.
또한, 종래의 선박용 추진장치는 프로펠러의 단부에서 발생되는 진동파가 갭을 통해 터널부에 전달됨에 따라 선체의 진동 소음이 증가하는 문제가 있었다.
본 발명의 실시예들은 추진 효율이 향상되고 선체의 진동 및 소음을 저감시키도록 구성된 선박용 추진장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박용 추진 장치에 있어서, 터널부; 상기 터널부의 내부에서 회전하며 추력을 발생시키고, 단부에 분사 유체 배출구가 형성된 프로펠러; 상기 프로펠러를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력을 상기 프로펠러로 전달하는 축계; 및 상기 프로펠러의 단부와 상기 터널부의 내벽 사이에 분사 유체층이 형성되도록 상기 분사 유체 배출구로 분사 유체를 공급하는 분사 유체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치가 제공된다.
상기 프로펠러는, 프로펠러 허브; 및 상기 프로펠러 허브에 외주면에 상호 이격되어 배치되고 단부에 상기 분사 유체 배출구가 형성된 복수의 프로펠러 날개를 포함하고, 상기 축계는, 상기 허브와 결합된 주축을 포함하고, 상기 분사 유체 공급부는, 분사 유체를 펌핑하는 펌프; 및 상기 펌프에 의해 펌핑된 분사 유체가 상기 분사 유체 배출구로 이동하기 위한 분사 유체 통로부를 포함할 수 있다.
상기 분사 유체 통로부는, 상기 프로펠러 허브의 내측에서 상기 프로펠러의 상기 분사 유체 배출구까지 연장된 프로펠러 통로부; 상기 주축의 내부에 길이방향으로 연장되고 상기 프로펠러 통로부와 연통된 주축 통로부; 및 상기 분사 유체 펌프에서 상기 주축 통로부까지 연장되고 상기 주축 통로부와 연통된 펌프-주축 통로부를 포함할 수 있다.
상기 펌프-주축 통로부는, 상기 주축 통로부에서 상기 주축의 외주면까지 상기 주축의 반경방향으로 연장된 분기 통로부; 상기 분기 통로부가 형성된 상기 주축의 소정의 영역을 둘레방향으로 둘러싸고, 상기 분기 통로부와 연통되는 중간 통로부; 및 상기 분사 유체 펌프에서 상기 중간 통로부까지 연장된 주 통로부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체; 및 상기 선체에 설치된 상기 추진 장치를 포함하는 선박이 제공된다.
상기 추진 장치는 사이드 쓰러스터로 사용될 수 있다.
상기 추진 장치는 아지무쓰 쓰러스터로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 프로펠러와 터널부 사이에 분사 유체층이 형성됨으로써 프로펠러에 의해 발생되는 진동이 분사 유체층에 막혀 터널부로 전달되지 않고, 선체의 진동 소음이 저감될 수 있다.
또한, 프로펠러와 터널부 사이에 발생된 분사 유체층이 프로펠러와 터널부 사이를 채움으로써 터널부 내부의 유체가 프로펠러와 터널부 사이로 빠져나가지 않고 프로펠러에 의해 완전히 가속되고, 이에 따라 추진 효율이 향상된다.
또한, 분사 유체가 프로펠러의 단부로부터 분사되어 분사 유체층이 형성됨으로써, 분사 유체가 추력을 발생시키는 프로펠러 날개의 표면과 간섭을 일으키지 않고 프로펠러에 의해 가속된 유체와 함께 이동하고, 이에 따라 추진 효율이 유지된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 추진장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치에 포함된 분사 유체 통로부를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 A-A단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2의 B-B단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 C-C단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 도 2의 D-D단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치의 사용례를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치의 다른 사용례를 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 선박용 추진장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 추진장치(1)는 터널부(10)와, 프로펠러(20)와, 구동부(30)와, 축계(40)와, 분사 유체 공급부(50)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 추진장치(1)는 분사 유체 공급부(50)에 의해 공급되는 분사 유체가 프로펠러(20)의 단부를 통해 분사되어 프로펠러(20)의 단부와 터널부(10)의 내측면 사이에 버블을 형성함으로써 추진효율을 향상시키고 선체의 진동소음을 저감시킨다. 여기서 분사 유체는 공기 또는 물을 포함할 수 있다.
보다 상세히, 터널부(10)는 추력을 발생시키는 유체의 이동 통로를 제공한다. 터널부(10)는 선체의 일부일 수 있고, 선체에 결합된 부가물일 수 있다. 터널부(10)의 내부에 프로펠러(20)가 배치된다. 프로펠러(20)는 터널부(10)의 내부에서 회전하며 추력을 발생시킨다. 프로펠러(20)가 회전하면 터널부(10)의 내부 유체가 가속되고, 유체가 가속되는 과정에서 추력이 발생한다.
프로펠러(20)는 프로펠러 허브(21)와 프로펠러 허브(21)의 외주면에 상호 이격되어 배치된 복수의 프로펠러 날개(22)를 포함한다. 프로펠러 날개(22)의 단부에는 분사 유체 배출구(23)가 형성된다.
프로펠러(20)는 구동부(30)에서 제공되는 구동력에 의해 회전한다. 구동부(30)는 모터 등을 포함할 수 있다. 구동부(30)에서 발생되는 구동력은 축계(40)에 의해 프로펠러(20)로 전달된다. 축계(40)는 프로펠러 허브(21)와 결합된 주축(41)을 포함할 수 있다. 또한, 축계(40)는 주축(41)과 구동부(30) 사이에 개재된 보조축(42)을 더 포함할 수 있다. 보조축(42)은 구동부(30)와 직접 연결될 수 있고, 다른 축(미도시)을 매개로 구동부(30)와 연결될 수 있다. 주축(41)과 보조축(42)은 웜기어에 의해 연결될 수 있다. 주축(41) 및 보조축(42)은 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
본 실시예에 따른 추진 장치(1)는 분사 유체 공급부(50)를 포함한다. 분사 유체 공급부(50)는 프로펠러(20)의 단부와 터널부(10)의 내측면 사이에 버블이 형성되도록 프로펠러(20)의 분사 유체 배출구(23)로 분사 유체를 공급한다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 프로펠러(20)의 단부와 터널부(10)의 내측면 사이 공간(이하, 이격 공간이라 함)에 분사 유체층이 형성됨으로써 프로펠러(20)에 의해 발생되는 진동이 분사 유체층에 막혀 터널부(10)로 전달되지 않고, 선체의 진동 소음이 저감될 수 있다. 이 경우, 분사 유체는 에어를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 분사 유체층이 상기 이격 공간을 채움으로써 터널부(10) 내부의 유체가 상기 이격 공간을 통과하지 않고 프로펠러(20)에 의해 완전히 가속될 수 있고, 이에 따라 추진 효율이 향상될 수 있다. 이 경우, 분사 유체는 물을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 분사 유체가 프로펠러(20)의 단부로부터 분사되어 분사 유체층이 형성됨으로써, 분사 유체가 추력을 발생시키는 프로펠러 날개(22)의 표면과 간섭을 일으키지 않고 프로펠러(20)에 의해 가속된 유체와 함께 이동하고, 이에 따라 추진 효율이 유지된다.
분사 유체 공급부(50)는 분사 유체를 펌핑하는 펌프(51)와, 펌프(51)에 의해 발생된 분사 유체가 분사 유체 배출구(23)로 이동하기 위한 분사 유체 통로부(52)를 포함한다. 펌프(51)는 분사 유체 저장부(미도시)로부터 분사 유체를 펌핑할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치에 포함된 분사 유체 통로부의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 B-B단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 C-C단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 2의 D-D단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 분사 유체 통로부(52)를 상세히 설명한다.
분사 유체 통로부(52)는 프로펠러 통로부(53)와, 주축 통로부(54)와, 펌프-주축 통로부(55)를 포함하여 구성될 수 있다. 프로펠러 통로부(53)는 프로펠러 허브(21)의 내측에서 분사 유체 배출구(23)까지 연장될 수 있다. 이 경우, 프로펠러 날개(22)에 형성된 프로펠러 통로부(53)는 프로펠러 날개(22)의 내부에서 연장된다. 주축 통로부(54)는 주축(41)의 내부에 길이방향으로 연장되고, 프로펠러 통로부(53)와 연결될 수 있다. 펌프-주축 통로부(55)는 분사 유체 펌프(51)(도 1 참조)에서 주축 통로부(54)까지 연장되고, 주축 통로부(54)와 연통된다. 펌프(51)(도 1 참조)에서 발생된 분사 유체는 펌프-주축 통로부(55), 주축 통로부(54) 및 프로펠러 통로부(53)를 순차적으로 거치며 프로펠러 날개(22)에 형성된 분사 유체 배출구(23)로 전달된다.
본 실시예에 따르면, 펌프-주축 통로부(55)는 분기 통로부(55a)와, 중간 통로부(55b)와, 주 통로부(55c)를 포함하여 구성될 수 있다.
분기 통로부(55a)는 주축 통로부(54)에서 주축(41)의 외주면까지 주축(41)의 반경방향으로 연장된다.
중간 통로부(55b)는 분기 통로부(55a)가 형성된 주축(41)의 소정의 영역을 둘레방향으로 둘러싸고, 분기 통로부(55a)와 연통된다. 이와 같은 중간 통로부(55a)를 형성하기 위해, 본 실시예에 따른 추진 장치는 주축(41)의 외주면에 설치된 하우징(60)을 포함할 수 있다.
하우징(60)은 중간 통로부(55b)가 형성된 주축(41)의 소정의 영역을 둘러싼다. 주축(41)을 둘러싼 하우징(60)의 내측에는 중간 통로부(55b)를 한정하는 공간부가 형성된다. 하우징(60)은 주축(41)이 하우징(60)에 대해 회전 가능하도록 주축(41)과 결합될 수 있다. 이 경우, 하우징(60)은 하우징 지지부재(미도시)에 의해 지지되어 위치 고정될 수 있다.
중간 통로부(55b)는 주 통로부(55c)와 연통된다. 주 통로부(55c)는 분사 유체 펌프(51)(도 1 참조)에서 중간 통로부(55b)까지 연장 형성된다.
중간 통로부(55b)로부터 분사 유체가 주축(41)의 길이방향으로 누설되는 것을 방지하기 위해 중간 통로부(55b)를 중심으로 양측에 실링부재(70)가 배치될 수 있다. 실링부재(70)는 하우징(60)과 주축(41) 사이에 개재된다.
이와 같이 구성된 펌프-주축 통로부(55)는 주축(41)이 회전하는 과정에서도 분사 유체 펌프(51)(도 1 참조)에서 발생된 분사 유체를 주축 통로부(54)로 효과적으로 전달할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 추진 장치(1)는 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 축계(40)의 일부와 분사 유체 통로부(52)의 일부를 커버하는 케이싱(80)을 더 포함할 수 있다. 이러한 케이싱(80)은 축계(40)와 분사 유체 통로부(52)를 보호하고, 터널부(10)에 대해 프로펠러(20) 등을 지지한다.
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 추진 장치(1)는 선박용으로 사용된다. 예를 들어 본 실시예에 따른 추진 장치(1)는 사이드 쓰러스터로 사용될 수 있다. 이 경우, 추진 장치(1)는 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 선체(5)의 폭방향(도 7에서 볼 때 좌우방향)으로 추력을 발생시킨다. 이 경우, 추진 장치(1)의 터널부(10)는 선체(5)의 폭방향으로 연장되고, 선체(5)의 일부를 이루도록 형성될 수 있다. 이 경우, 추진 장치(1)를 구성하는 구동부(30), 펌프(51) 등은 선체(5)의 내부에 배치될 수 있다.
또는, 본 실시예에 따른 추진 장치(1)는 도 8에서 알 수 있는 바와 같이 아지무쓰 쓰러스터로 사용될 수 있다. 이 경우, 추진 장치(1)는 수평면의 전방향으로 추력을 발생시킬 수 있다. 여기서 수평면의 전방향으로 추력을 발생시키기 위한 메커니즘은 아지무쓰 쓰러스터와 동일하여 설명을 생략한다. 추진 장치(1)가 아지무쓰 쓰러스터로 사용되는 경우, 터널부(10)는 소위 덕트(6)에 의해 한정될 수 있다. 덕트(6)는 선체(5)에 결합된 케이싱(80)의 일 측에 결합될 수 있다. 이 경우, 추진 장치(1)를 구성하는 구동부(30), 펌프(51) 등은 선체(5)의 내부에 배치될 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.
10 : 터널부
20 : 프로펠러
30 : 구동부
40 : 축계
50 : 분사 유체 공급부

Claims (7)

  1. 선박용 추진 장치에 있어서,
    추력을 발생시키는 유체의 이동 통로를 제공하는 터널부;
    상기 터널부의 내부에서 회전하며 추력을 발생시키고, 단부에 분사 유체 배출구가 형성된 프로펠러;
    상기 프로펠러를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부의 구동력을 상기 프로펠러로 전달하는 축계; 및
    상기 프로펠러의 단부와 상기 터널부의 내벽 사이에 분사 유체층이 형성되도록 상기 프로펠러의 상기 분사 유체 배출구로 분사 유체를 공급하는 분사 유체 공급부를 포함하며,
    상기 분사 유체층은 버블을 형성하며,
    상기 프로펠러는,
    프로펠러 허브; 및
    상기 프로펠러 허브에 외주면에 상호 이격되어 배치되고, 단부에 상기 분사 유체 배출구가 형성된 복수의 프로펠러 날개를 포함하고,
    상기 축계는, 상기 허브와 결합된 주축을 포함하고,
    상기 분사 유체 공급부는,
    분사 유체를 펌핑하는 펌프; 및
    상기 펌프에 의해 펌핑된 분사 유체가 상기 분사 유체 배출구로 이동하기 위한 분사 유체 통로부를 포함하며,
    상기 분사 유체 통로부는,
    상기 프로펠러 허브의 내측에서 상기 분사 유체 배출구까지 연장된 프로펠러 통로부;
    상기 주축의 내부에 길이방향으로 연장되고 상기 프로펠러 통로부와 연통된 주축 통로부; 및
    상기 분사 유체 펌프에서 상기 주축 통로부까지 연장되고 상기 주축 통로부와 연통된 펌프-주축 통로부를 포함하며,
    상기 펌프-주축 통로부는,
    상기 주축 통로부에서 상기 주축의 외주면까지 상기 주축의 반경방향으로 연장된 분기 통로부;
    상기 분기 통로부가 형성된 상기 주축의 소정의 영역을 둘레방향으로 둘러싸고, 상기 분기 통로부와 연통되는 중간 통로부; 및
    상기 분사 유체 펌프에서 상기 중간 통로부까지 연장된 주 통로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 선체; 및
    상기 선체에 설치된 상기 제1항에 따른 추진 장치를 포함하는 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 추진 장치는 사이드 쓰러스터로 사용되는 것을 특징으로 하는 선박.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 추진 장치는 아지무쓰 쓰러스터로 사용되는 것을 특징으로 하는 선박.
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