KR101291119B1 - 선박 추진장치 및 이를 갖춘 선박 - Google Patents

Abstract

선박 추진장치 및 이를 갖춘 선박이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박 추진장치는 추진력을 발생시키는 프로펠러; 프로펠러의 후류영역에 배치되며 그 일측의 지지부가 러더혼에 장착되는 벌브; 벌브를 프로펠러 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 지지부와 러더혼에 마련된 슬라이딩결합부를 포함한다.

Description

선박 추진장치 및 이를 갖춘 선박{PROPULSION DEVICE OF SHIP, AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 선박 추진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추진성능 향상을 위해 러더혼에 설치되는 벌브나 스테이터를 갖춘 선박 추진장치 및 이를 갖춘 선박에 관한 것이다.

통상적인 선박은 선체의 후미에 설치되는 프로펠러와, 진행방향의 제어를 위해 프로펠러의 후방에 설치되는 러더(Rudder)를 구비한다. 프로펠러의 동작에 의해 선체의 추진이 이루어지고, 프로펠러 수류의 영향권에 있는 러더가 좌현 또는 우현 측으로 회전함으로써 선체가 선회한다.

프로펠러 동작에 의해 발생하는 수류는 나선상으로 회전하면서 선체의 후방으로 송출된다. 이 수류의 에너지는 후방으로 직진하는 성분과 회전축선의 둘레를 회전하는 성분으로 구분할 수 있는데, 이 중 직진에너지는 선체의 추진에 기여하지만, 회전에너지는 추진에 기여하지 못하고 소실되는 형편이다. 따라서 선박의 프로펠러 후방에는 소실되는 회전에너지를 추진력으로 회수하기 위해 방사형의 날개를 갖춘 스테이터를 설치하고 있다.

또 프로펠러의 수류는 나선상으로 회전하므로 그 흐름이 불균일하다. 이처럼 불균일한 유체 흐름은 추진성능을 저해하므로 선박에는 프로펠러 후류의 중심부에 유선형 벌브를 설치하여 프로펠러 수류를 정류하기도 한다. 벌브가 유체 흐름을 정류함으로써 추진력을 향상시키는 것이다.

한편, 추진성능 향상을 위해 설치하는 벌브나 스테이터는 프로펠러의 후류영역에 고정된 상태를 유지해야 하므로, 종래에는 벌브나 스테이터를 프로펠러 후방의 러더혼에 용접으로 고정하였다. 그러나 이러한 고정방식은 추후 이들의 분리가 어렵기 때문에 프로펠러 등의 고장수리를 어렵게 할 수 있었다.

프로펠러나 프로펠러 축의 고장수리 또는 교체를 위해서는 먼저 벌브나 스테이터를 러더혼으로부터 분리해야 한다. 하지만 종래에는 벌브나 스테이터가 러더혼에 용접으로 고정되어 있기 때문에 이들을 분리하는 작업이 매우 어려웠다. 또 절단 등을 통해 벌브나 스테이터를 분리하더라도 그 과정에서 러더혼의 변형을 야기할 수 있었다.

본 발명의 실시 예들은 벌브나 스테이터를 주변과 간섭없이 손쉽게 장착하거나 분리할 수 있도록 하는 선박 추진장치 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 추진력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러의 후류영역에 배치되며 그 일측의 지지부가 러더혼에 장착되는 벌브; 상기 벌브를 상기 프로펠러 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 상기 지지부와 상기 러더혼에 마련된 슬라이딩결합부를 포함하는 선박 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 슬라이딩결합부는 상기 지지부에 마련된 결합레일과, 결합레일의 결합을 위해 상기 러더혼에 마련된 결합홈을 포함할 수 있다.

상기 슬라이딩결합부는 상기 러더혼에 마련된 결합레일과, 결합레일의 결합을 위해 상기 지지부에 마련된 결합홈을 포함할 수 있다.

상기 결합레일과 결합홈은 단면 형상이 도브테일(dovetail)형일 수 있다.

상기 추진장치는 상기 지지부를 상기 러더혼에 장착한 후 결속시키는 결속부재를 더 포함할 수 있다.

상기 결속부재는 상기 결합레일의 결합방향과 교차하는 방향으로 상기 결합레일과 상기 결합홈을 관통하도록 설치되는 결합핀을 포함할 수 있다.

상기 추진장치는 상기 벌브의 외면에 설치되며 복수의 날개를 갖춘 스테이터를 더 포함할 수 있다.

상기 벌브와 상기 스테이터는 섬유강화 플라스틱에 의해 일체로 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 추진력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러의 후류영역에 배치되고 러더혼에 장착되는 지지부 및 이 지지부에 결합된 복수의 날개를 갖춘 스테이터; 상기 스테이터를 상기 프로펠러의 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 상기 지지부와 상기 러더혼에 마련된 슬라이딩결합부를 포함하는 선박 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 스테이터는 섬유강화 플라스틱에 의해 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 선박 추진장치는 벌브나 스테이터를 프로펠러 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 하는 슬라이딩결합부를 구비하기 때문에 프로펠러 등의 고장수리를 할 때 벌브나 스테이터를 주변과 간섭없이 손쉽게 장착하거나 분리할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 선박 추진장치는 벌브를 프로펠러 축선방향과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있기 때문에 프로펠러 보스 후단의 프로펠러캡과 벌브 선단 사이 간극을 최소화할 수 있다. 따라서 그만큼 유체의 저항요인을 줄여 추진성능 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 선박 추진장치와 러더의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 선박 추진장치와 러더의 사시도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 선박 추진장치의 슬라이딩결합부의 변형 예들을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 선박 추진장치와 러더의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 선박 추진장치와 러더의 측면도이다.
도 6는 본 발명의 제3실시 예에 따른 선박 추진장치와 러더의 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 선박 추진장치와 러더를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 선박의 선체(1) 후미에는 추진력을 발생시키는 추진장치(20)가 설치되고, 이 추진장치(20) 후방에 선체(1)의 선회 조종을 위한 러더(10)가 설치된다.

러더(10)는 선체(1)에 고정된 러더혼(11)과, 러더혼(11)에 회전 가능하게 결합된 러더블레이드(12)를 구비한다. 러더블레이드(12)는 선체(1) 내부로부터 하측으로 연장된 회전축(13)에 결합되며, 선체(1) 내부의 조타기(미도시)가 회전축(13)을 회전시킴으로써 좌현 또는 우현 측으로 회전하여 선체(1)의 선회를 위한 측력(Side Force)을 발생시킨다.

추진장치(20)는 선체(1) 내부로부터 연장된 프로펠러 축(21)과, 프로펠러 축(21)의 후미에 결합된 프로펠러(22)를 구비한다. 프로펠러 축(21)은 선체(1) 내부에 설치된 엔진(미도시)의 동작에 의해 회전하고, 프로펠러(22)는 프로펠러 축(21)과 함께 회전하면서 선체(1) 후방으로 추진을 위한 수류를 발생시킨다. 또 추진장치(20)는 프로펠러(22) 후방의 러더혼(11)에 설치되는 벌브(23)와, 벌브(23)의 외면에 설치된 스테이터(30)와, 벌브(23)와 러더혼(11)의 결합을 위한 슬라이딩결합부(40)를 포함한다.

벌브(23)는 프로펠러 후류(프로펠러 후방으로 송출되는 수류)의 중심부에 배치된다. 또 그 후단에 마련된 지지부(24)가 러더혼(11)에 장착된 상태에서 프로펠러(22)의 중심을 향하여 전방으로 돌출하는 형태이다. 벌브(23)의 외면은 곡면으로 형성됨으로써 전체적으로 유선형을 이룬다. 이러한 벌브(23)는 프로펠러(22) 후류의 불균일한 흐름을 정류함으로써 추진성능을 높이는데 기여한다.

여기서는 벌브(23)가 프로펠러 후류의 중심에 배치되는 경우를 예시하고 있으나, 벌브(23)의 위치가 반드시 후류의 중심과 일치해야 하는 것은 아니다. 벌브(23)는 프로펠러 후류영역에 존재하는 것만으로도 유체를 정류하는 효과를 발휘할 수 있으므로, 프로펠러 후류의 중심으로부터 다소 어긋나게 배치될 수도 있다.

스테이터(30)는 도 2에 도시한 바와 같이, 벌브(23)의 외면으로부터 방사형으로 연장된 복수의 날개(31)를 포함한다. 이러한 스테이터(30)는 나선상으로 회전하면서 후방으로 송출되는 프로펠러 수류의 회전에너지를 추진력으로 회수함으로써 추진성능을 높이는데 기여한다.

지지부(24)는 도 2에 도시한 바와 같이, 벌브(23)의 후단부에 일체로 마련되고, 그 상부가 후술할 슬라이딩결합부(40)에 의해 러더혼(11) 하단에 착탈 가능하게 결합된다. 지지부(24)의 장착을 위해 러더혼(11) 하측의 러더블레이드(12) 전연부에는 지지부(24)가 진입하여 설치될 수 있는 설치부(12a)가 마련된다. 지지부(24)의 외면은 유체의 저항을 최소화할 수 있도록 러더혼(11)의 외면과 러더블레이드(12) 전연부의 외면에 대응하는 곡면으로 이루어진다. 이는 러더혼(11), 지지부(24), 러더블레이드(12)의 전연부가 연계된 곡면을 유지할 수 있도록 한 것이다.

슬라이딩결합부(40)는 벌브(23) 및 이에 결합된 스테이터(30)를 프로펠러 축선 방향과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 한다. 이를 위한 슬라이딩결합부(40)는 지지부(24)의 상면에 프로펠러 축선과 교차하는 측방으로 길게 형성된 하나 이상의 결합레일(41)과, 이 결합레일(41)에 대응하여 결합될 수 있도록 러더혼(11) 하부에 마련된 하나 이상의 결합홈(42)을 포함한다.

결합레일(41)과 결합홈(42)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 단면이 도브테일(dovetail)형으로 마련될 수 있다. 이는 지지부(24)가 러더혼(11)에 슬라이딩 방식으로 결합된 후 상하방향으로 분리되지 않도록 한 것이다. 여기서는 슬라이딩결합부(40)의 일 예로써 도브테일형 단면구조를 가진 결합레일(41)과 결합홈(42)을 예시하였으나, 슬라이딩결합부(40)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3a와 도 3b는 슬라이딩결합부의 변형 예들을 나타낸다. 도 3a는 결합레일(51)과 결합홈(52)의 단면형상이 원형인 슬라이딩결합부(50)를 나타낸 것이고, 도 3b는 결합레일(61)과 결합홈(62)의 단면형상이 T형인 슬라이딩결합부(60)를 나타낸 것이다. 이처럼 슬라이딩결합부(60)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다.

또 도 1과 도 2는 결합레일(41)이 지지부(24)에 마련되고 결합홈(42)이 러더혼(11) 하부에 마련된 경우만을 도시하였으나, 이들의 위치는 상호 바뀔 수 있다. 즉 결합레일(41)이 러더혼(11) 하부에 마련되고 결합홈(42)이 지지부(24) 상부에 마련될 수도 있다. 또 슬라이딩결합부(40)는 지지부(24)를 측방으로 이동시켜 결합할 수 있는 형태이면 될 것이므로 결합레일(41)과 결합홈(42)의 위치가 지지부(24) 상부와 러더혼(11) 하부로 한정될 필요는 없다. 예를 들어 이들의 위치가 지지부(24) 후면과 러더혼(11) 전연부일 수도 있다.

한편 앞서 언급한 바와 같이, 벌브(23)와 스테이터(30)를 프로펠러 축선 방향과 교차하는 측방으로 이동시켜 결합할 수 있도록 하면, 이들의 장착과 분리 시 프로펠러(22)와의 간섭이 생기지 않도록 할 수 있다. 즉 프로펠러(22)나 프로펠러 축(21) 등의 고장수리를 위해 벌브(23)와 스테이터(30)를 분리할 때 주변(특히 프로펠러 후단부)과 간섭이 생기지 않도록 할 수 있다. 또 이러한 결합방식은 프로펠러(22) 보스 후단의 프로펠러캡(22a)과 벌브(23) 선단 사이 간극(t)을 최소화할 수 있으므로, 그만큼 유체의 저항요인을 줄여 추진성능 향상에도 기여할 수 있다.

슬라이딩결합부(40)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 러더혼(11)에 결속부재(45)를 장착함으로써 지지부(24)의 분리를 방지할 수 있고, 이를 통해 벌브(23)의 견고한 고정을 유지할 수 있다. 결속부재(45)는 도시한 바와 같이, 결합레일(41)이 결합되는 방향과 교차하는 방향으로 장착되며 결합레일(41)과 결합홈(42)을 관통하도록 설치되는 결합핀일 수 있다. 여기서는 결합레일(41)과 결합홈(42)을 관통하는 형태의 결속부재(45)를 예시하고 있으나, 결속부재는 결합레일(41)의 슬라이딩을 제한하여 구속할 수 있는 형태이면 될 것이므로, 그 형태나 결합방향 등이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 결속부재는 러더혼(11)에 체결되어 결합레일(41)을 구속하는 볼트로도 이루어질 수 있다.

제1실시 예는 벌브(23)의 후단부가 지지부(24)에 의해 러더혼(11)과 결합되는 형태를 설명하였으나, 이러한 지지부(24)가 없이 벌브(23)에 직접 슬라이딩결합부(40)가 마련되는 형태도 가능할 것이다. 만약 이러한 경우라면, 슬라이딩결합부(40)가 마련되는 벌브(23)의 일부분을 지지부에 해당하는 요소로 볼 수 있을 것이다.

벌브(23), 스테이터(30), 슬라이딩결합부(40)의 결합레일(41)는 러더혼(11)과 같은 금속소재 또는 섬유강화플라스틱과 같은 소재에 의해 일체화된 형태로 마련될 수 있다. 소재가 섬유강화플라스틱인 경우에는 경량화가 가능하기 때문에 벌브(23)나 스테이터(30)의 장착과 분리 시 보다 용이한 작업이 가능하고, 금속의 경우보다 제조비용도 줄일 수 있다.

도 4는 제2실시 예에 따른 추진장치를 나타낸 것이다. 제2실시 예의 추진장치(120)는 프로펠러(122)의 후방에 벌브(123)만이 설치된 것이다. 즉 제1실시 예의 구성에서 스테이터를 배제한 형태이다. 벌브(123), 지지부(124), 슬라이딩결합부(140), 결속부재(145) 등은 제1실시 예와 동일하게 구성될 수 있다. 따라서 제2실시 예는 벌브(123)를 프로펠러(122) 축선 방향과 교차하는 측방으로 이동시켜 분리하거나 장착할 수 있으므로, 벌브(123)의 장착과 분리 시 프로펠러(122)와의 간섭을 방지할 수 있다.

도 5와 도 6은 제3실시 예에 따른 추진장치를 나타낸 것이다. 제3실시 예의 추진장치(220)는 프로펠러(222)의 후방에 벌브가 없이 스테이터(230)만이 설치된 것이다. 이 스테이터(230)는 러더혼(11)에 장착되는 지지부(231) 및 이 지지부(231)에 결합된 복수의 날개(232)를 포함한다. 지지부(231)는 제1실시 예와 마찬가지로 그 외면이 유체의 저항을 최소화할 수 있도록 러더혼(11)의 외면과 러더블레이드(12) 전연부 외면에 대응하는 곡면으로 이루어질 수 있다. 결합레일(241)과 결합홈(242)을 포함하는 슬라이딩결합부(240), 결속부재(245) 등은 제1실시 예와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다.

제3실시 예는 스테이터(230)를 프로펠러 축선 방향과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있기 때문에 스테이터(230)의 장착과 분리 시 역시 프로펠러(222)와의 간섭을 방지할 수 있다.

1: 선체, 10: 러더,
11: 러더혼, 12: 러더블레이드,
13: 회전축, 20: 추진장치,
21: 프로펠러 축, 22: 프로펠러,
23: 벌브, 24: 지지부,
30: 스테이터, 40,50,60: 슬라이딩결합부,
41,51,61: 결합레일, 42,52,62: 결합홈,
45: 결속부재,

Claims (16)

1. 삭제
2. 추진력을 발생시키는 프로펠러;
   상기 프로펠러의 후류영역에 배치되며 그 일측의 지지부가 러더혼에 장착되는 벌브;
   상기 벌브를 상기 프로펠러 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 상기 지지부와 상기 러더혼에 마련된 슬라이딩결합부를 포함하고,
   상기 슬라이딩결합부는 상기 지지부에 마련된 결합레일과, 결합레일의 결합을 위해 상기 러더혼에 마련된 결합홈을 포함하는 선박 추진장치.
3. 추진력을 발생시키는 프로펠러;
   상기 프로펠러의 후류영역에 배치되며 그 일측의 지지부가 러더혼에 장착되는 벌브;
   상기 벌브를 상기 프로펠러 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 상기 지지부와 상기 러더혼에 마련된 슬라이딩결합부를 포함하고,
   상기 슬라이딩결합부는 상기 러더혼에 마련된 결합레일과, 결합레일의 결합을 위해 상기 지지부에 마련된 결합홈을 포함하는 선박 추진장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 결합레일과 결합홈은 단면 형상이 도브테일(dovetail)형인 것을 특징으로 하는 선박 추진장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 지지부를 상기 러더혼에 장착한 후 결속시키는 결속부재를 더 포함하는 선박 추진장치.
6. 제5항에 있어서
   상기 결속부재는 상기 결합레일의 결합방향과 교차하는 방향으로 상기 결합레일과 상기 결합홈을 관통하도록 설치되는 결합핀을 포함하는 선박 추진장치.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 벌브의 외면에 설치되며 복수의 날개를 갖춘 스테이터를 더 포함하는 선박 추진장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 벌브와 상기 스테이터는 섬유강화 플라스틱에 의해 일체로 마련된 것을 특징으로 하는 선박 추진장치.
9. 추진력을 발생시키는 프로펠러;
   상기 프로펠러의 후류영역에 배치되고 러더혼에 장착되는 지지부 및 이 지지부에 결합된 복수의 날개를 갖춘 스테이터;
   상기 스테이터를 상기 프로펠러의 축선과 교차하는 측방으로 이동시켜 장착하거나 분리할 수 있도록 상기 지지부와 상기 러더혼에 마련된 슬라이딩결합부를 포함하는 선박 추진장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 슬라이딩결합부는 상기 지지부에 마련된 결합레일과, 결합레일의 결합을 위해 상기 러더혼에 마련된 결합홈을 포함하는 선박 추진장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 슬라이딩결합부는 상기 러더혼에 마련된 결합레일과, 결합레일의 결합을 위해 상기 지지부에 마련된 결합홈을 포함하는 선박 추진장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 결합레일과 결합홈은 단면 형상이 도브테일(dovetail)형인 것을 특징으로 하는 선박 추진장치.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 지지부를 상기 러더혼에 장착한 후 결속시키는 결속부재를 더 포함하는 선박 추진장치.
14. 제13항에 있어서
    상기 결속부재는 상기 결합레일의 결합방향과 교차하는 방향으로 상기 결합레일과 상기 결합홈을 관통하도록 설치되는 결합핀을 포함하는 선박 추진장치.
15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 스테이터는 섬유강화 플라스틱에 의해 마련된 것을 특징으로 하는 선박 추진장치.
16. 제2항, 제3항, 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 추진장치를 갖춘 선박.

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