KR101310601B1

KR101310601B1 - 터널 스러스터 개폐장치

Info

Publication number: KR101310601B1
Application number: KR1020120047038A
Authority: KR
Inventors: 정승규; 김지웅; 이동윤
Original assignee: 에스티엑스조선해양 주식회사
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-09-23

Abstract

본 발명은 터널 스러스터 개폐장치에 관한 것으로서, 선체의 좌우현을 관통하는 관통로 내에 설치된 터널 스러스터 개폐장치에 있어서, 상기 관통로를 따라 연장 형성되고, 프로펠러가 축 결합되며, 중공의 파이프 형상으로 이루어진 프로펠러 축; 상기 프로펠러 축의 내부에 슬라이드 이동이 가능하게 삽입되는 도어 축; 상기 프로펠러 축 및 도어 축과 제1교차축 기어를 매개로 결합되어 회전력을 전달하는 주축; 및, 상기 관통로의 양단에 설치되며 상기 도어 축과 제2교차축 기어를 매개로 결합되어 회동 가능한 개폐 도어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

터널 스러스터 개폐장치{APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING OF TUNNEL THRUSTER}

본 발명은 터널 스러스터 개폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운항 중에 스러스터와 관통로에 의해 발생되는 유체 저항을 감소시킬 수 있도록 한 터널 스러스터 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 조향장치는 러더(rudder) 및 사이드 스러스터(side thruster) 등이 있는바, 상기 사이드 스러스터는 선체에 대해 횡방향으로 추력을 발생시켜 입출항시 예인선의 도움없이 이,접안을 가능하게 하고, 저속시 상기 러더와 함께 사용하여 선박의 조향성을 높이며, 특수선, 해상 구조물의 자기 위치제어를 위해 사용하는 장치이다.

특히, 도 1에 도시한 바와 같이, 선박(100)의 선체 양측에 관통로(110)를 형성하여 그 내부에 스러스터(120)를 설치한 형태를 터널 스터스터(tunnel thruster)라고 한다.

그런데, 수많은 터널 스러스터를 설치하기 위해 적용되는 상기 관통로(110)를 통해 유체 저항이 발생함으로써, 선체의 속도 감소에 상당한 영향을 끼치는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제2010-0076216호(2010.07.06)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 선체에 횡방향으로 형성되어 스러스터가 적용되는 관통로에 개폐 도어를 설치하여 유체 저항을 감소시킬 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터널 스러스터 개폐장치는, 선체의 좌우현을 관통하는 관통로 내에 설치된 터널 스러스터 개폐장치에 있어서, 상기 관통로를 따라 연장 형성되고, 프로펠러가 축 결합되며, 중공의 파이프 형상으로 이루어진 프로펠러 축; 상기 프로펠러 축의 내부에 슬라이드 이동이 가능하게 삽입되는 도어 축; 상기 프로펠러 축 및 도어 축과 제1교차축 기어를 매개로 결합되어 회전력을 전달하는 주축; 및, 상기 관통로의 양단에 설치되며 상기 도어 축과 제2교차축 기어를 매개로 결합되어 회동 가능한 개폐 도어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 프로펠러 축과 도어 축은 베어링수단에 의해 지지되어 서로 상대적인 회전이 가능하게 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 개폐 도어는, 상기 관통로에 대해 가로지르는 방사방향으로 연장 형성되는 동시에 상기 도어 축과 선택적으로 교차 가능한 복수의 지지대 축; 및, 상기 지지대 축의 길이 방향을 따라 고정되어 상기 지지대와 연동하는 도어 날개를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1교차축 기어는 서로 교차하는 주축과 프로펠러 축, 그리고 주축과 도어 축의 두 축 사이에서 회전력을 전달하는 베벨기어로 이루어지며, 상기 제2교차축 기어는 서로 교차하는 도어 축과 지지대 축의 두 축 사이에서 회전력을 전달하는 베벨기어로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 도어 축이 결합 이동하는 방향쪽의 제2교차축 기어에는, 상기 도어 축의 단부에 고정되는 베벨기어가 지지대 축을 기준으로 관통로의 내측에 형성되고, 상기 도어 축이 분리 이동하는 방향쪽의 제2교차축 기어에는, 상기 도어 축의 단부에 고정되는 베벨기어가 지지대 축을 기준으로 관통로의 외측에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1교차축 기어가 서로 결합 됨과 동시에 상기 제2교차축 기어가 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐 도어는 상기 관통로의 횡단면과 동일한 형상의 둘레면을 갖는 고정 하우징 내에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 지지대 축은 상기 도어 축의 축 중심 방향으로 4개가 설치되며, 상기 도어 날개는 원을 4등분한 부채꼴로 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 터널 스러스터 개폐장치에 의하면, 터널 스러스터에 개폐 가능한 개폐 도어를 설치함으로써 운항 중에는 터널 스러스터가 없는 정도의 플로우 라인을 가지도록 하여 유체 저항을 최대한 줄이고, 이에 비례하여 선속을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 터널 스러스터가 설치된 선박을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 터널 스러스터 개폐장치의 개폐 전 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 터널 스러스터 개폐장치의 개폐 후 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 2의 'A-A'선 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 개폐 도어의 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 프로펠러 사용 시 제1교차축 기어의 결합상태를 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 개폐 도어 개폐 시 제1교차축 기어의 결합상태를 나타내는 정면도이다.

이하, 첨부한 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 선박(100)의 선수에 좌우현을 관통하도록 터널(tunnel) 형상의 관통로(110)를 따라 연장 형성되어 있으며, 상기 관통로(110) 중앙에 정,역회전하는 프로펠러(12)가 형성되어 있는 터널 스러스터(tunnel thruster)가 설치되어 있다.

상기 프로펠러(12)는 상기 관통로(110)의 길이 방향에 대해 평행하게 형성된 프로펠러 축(10)에 축 결합되어 있다.

상기 프로펠러 축(10)은 중공의 파이프 형상으로 형성되어 있으며, 선단에 프로펠러 축기어(11)가 결합되어 있다.

또한, 상기 프로펠러 축기어(11)에 대해 교차하도록 형성되어 상기 프로펠러 축(10)에 회전력을 전달하는 주축 기어(21)가 결합된 주축(20)이 구비되어 있다.

상기 주축(20)의 구성은 공지된 기술로서, 동력을 전달하는 구동부(미도시)에 의해 회전 가능하게 되는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 베어링 수단(50)을 매개로 상기 프로펠러 축(10)의 내부에 삽입되는 도어 축(30)이 설치되어 있는바, 상기 도어 축(30)도 상기 프로펠러 축(10)과 마찬가지로 상기 관통로(110)의 길이 방향에 대해 평행하게 형성되어 있다.

즉, 상기 프로펠러 축(10)과 도어 축(30)은 서로 축 중심을 공유하면서 일렬로 배치되어 있다.

상기와 같이, 상기 프로펠러 축(10)과 도어 축(30) 사이에는 베어링 수단(50)에 의해 지지되어 서로 상대적인 회전이 가능하게 형성된다.

한편, 상기 도어 축(30)의 둘레에는 상기 주축 기어(21)에 선택적으로 결합 가능한 도어 축기어(31)가 축 결합되어 있다.

이와 같은 결합 관계로 이루어진 상기 프로펠러 축기어(11), 주축 기어(21) 및 도어 축기어(31)는 서로 교차하는 주축(20)과 프로펠러 축(10), 그리고 주축(20)과 도어 축(30)의 두 축 사이에서 회전력을 전달하는 제1교차축 기어(60)로 이루어진 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명은 상기 제1교차축 기어(60)에 한정되지 않으며, 서로 교차되게 회전력을 전달하며, 특히 고속에서 맞물릴 때 진동이나 소음을 줄일 수 있는 다양한 형태의 기어를 채택할 수도 있다.

예컨대, 상기 제1교차축 기어(60)는 원추형의 베벨기어로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 관통로(110)의 양단에는 관통로(110)를 선택적으로 개폐하는 개폐 도어(40)가 설치되어 있다.

상기 개폐 도어(40)는 상기 관통로(110)의 횡단면과 동일한 형상의 둘레면을 갖는 고정 하우징(45) 내에 설치되는바, 상기 고정 하우징(45)의 중앙에 상기 개폐 도어(40)가 설치되는 설치 구멍(45a)이 형성되어 있다.

상기 개폐 도어(40)에는 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 관통로(110)에 대해 가로지르는 방사 방향으로 연장 형성되는 동시에 상기 도어 축(30)과 선택적으로 교차 가능한 복수의 지지대 축(41)이 설치된다.

구체적으로, 상기 지지대 축(41)은 상하 및 좌우 방향, 즉 상기 도어 축(30)의 축 중심 방향으로 4개가 설치되어 있으며, 상기 도어 축(30)과 기어 결합하게 된다.

상기 도어 축(30)과 지지대 축(41)의 기어 결합 구조는 제1교차축 기어(60)와 마찬가지로 서로 교차하는 도어 축(30)과 지지대 축(41)의 두 축 사이에서 회전력을 전달하는 제2교차축 기어(70)인 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 제2교차축 기어(70)는 원추형의 베벨기어로 이루어진 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 상기 지지대 축(41)은 그 길이방향으로 결합홈(41a)이 형성되어 있으며, 상기 결합홈(41a)에는 부채꼴 판 형상의 도어 날개(42)가 설치 고정된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 상기 도어 날개(42)는 원을 4등분한 부채꼴로 형성되는바, 상기 지지대 축(41)이 대략 90도 방향으로 회전할 경우 관통로(110)의 내측 방향으로 접히면서 개폐 도어(40)가 열리게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 개폐 도어(40)는 상기 도어 축(30)과 선택적으로 결합하여 연동하면서 상기 관통로(110)를 개폐하게 된다.

도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 도어 축(30)의 좌우 양단에 위치한 제2교차축 기어(70)의 결합 형태는 서로 다른 결합 형태를 이루게 된다.

구체적으로, 상기 도어 축(30)이 결합 이동하는 방향쪽(좌측 방향쪽)의 제2교차축 기어(70)에는, 상기 도어 축(30)의 단부에 고정되는 베벨기어가 지지대 축(41)을 기준으로 관통로(110)의 내측에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도어 축(30)이 분리 이동하는 방향쪽(우측 방향쪽)의 제2교차축 기어(70)에는, 상기 도어 축(30)의 단부에 고정되는 베벨기어가 지지대 축(41)을 기준으로 관통로(110)의 외측에 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 도어 축(30)이 이동하여 도어 축기어(31)가 주축(20)의 주축 기어(21)와 결합 되는 경우, 상기 도어 축(30)과 개폐 도어(40)의 지지대 축(41) 또한 동시에 결합 된다.

다시 말해, 상기 제1교차축 기어(60)가 서로 결합 됨과 동시에 상기 제2교차축 기어(70)가 서로 결합 되는 것이다.

이때, 상기 도어 축(30)을 좌우로 슬라이딩 이동시키는 구동원은 유압장치(미도시)로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성되는 터널 스러스터 개폐장치는, 선박(100)의 일반적인 항해시에는 스러스터(120)를 사용하지 않으므로 개폐 도어(40)를 닫게 됨으로써, 상기 스러스터(120)와 관통로(110)에 의해서 발생되는 유체 저항을 줄일 수 있고, 이로 인해 운항으로 소모되는 연료를 절약하여 경제적인 운항을 도모하게 된다.

또한, 입출항이나 선박(100)의 자기 위치 제어가 요구될 때 스러스터(120)를 사용하고자 할 경우에는 개폐 도어(40)를 열게 됨으로써, 관통로(110)의 입구가 개방되고, 이로 인해 상기 스러스터(120)의 작동에 의해 선체에 대해 횡방향으로 추력이 발생되므로 선박(100)의 조향 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 터널 스러스터 개폐장치의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 8에 도시한 바와 같이, 주축(20)의 주축 기어(21)와, 프로펠러 축(10)의 프로펠러 축기어(11)가 항상 맞물려 있는 상태에서, 상기 주축(20)을 구동시키게 되면 프로펠러 축(10)과, 프로펠러(12)가 지속적으로 회전하게 되면서 스러스터(120)를 사용할 수 있게 된다.

한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 주축(20)의 주축 기어(21)와, 프로펠러 축(10)의 프로펠러 축기어(11)가 맞물려 있는 상태에서, 상기 도어 축(30)이 유압장치에 의해 일측 방향으로 이동하여 도어 축(30)의 도어 축기어(31)와 상기 주축 기어(21)가 맞물리게 되면 상기 도어 축(30)의 양단에서 개폐 도어(40)와 함께 연동 가능한 제2교차축 기어(70)가 서로 맞물리게 된다.

이후, 상기 주축(20)을 일정 각도(대략 90도)만큼 구동시키게 되면 상기 프로펠러 축(10)은 프로펠러(12)와 함께 회전하게 되고, 상기 도어 축(30)은 회전하면서 제2교차축 기어(70)를 매개로 상기 개폐 도어(40)를 닫게 된다.

이때, 상기 지지대 축(41)은 상기 주축(20) 및 도어 축(30)과 회전량이 동일하므로 대략 90도 만큼 회전하게 된다.

이로 인해, 상기 지지대 축(41)에 고정된 도어 날개(42)가 관통로(110)의 양단 방향으로 펼쳐지면서 상기 관통로(110)를 닫게 된다.

결국, 선박(100)의 터널 스러스터 내부로 유입되는 유체를 차단할 수 있으며, 이로써 유체의 저항을 줄일 수 있게 된다.

이때의 주축(20)은 상기 스러스터(120)를 사용하고자 프로펠러(12)를 회전시킬 때의 속도보다 느린 속도로 작동하는 것이 바람직하며, 이는 구동기구의 손상 없이 안정적으로 개폐 도어(40)를 닫을 수 있게 된다.

상기 개폐 도어(40)가 관통로(110)를 완전히 닫게 되면 상기 주축(20)의 구동을 중지하게 된다.

반대로, 상기 스러스터(120)를 사용하기 위해서는 상기 개폐 도어(40)를 열게 되며, 이어서 상기 도어 축(30)을 이동시켜 상기 주축(20)으로부터 분리하게 된다.

이와 같이 상기 주축(20)으로부터 상기 도어 축(30)을 분리하는 반면, 상기 프로펠러 축(10)은 결합된 상태를 유지하는 것이 당연하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 있게 된다.

10 : 프로펠러 축 11 : 프로펠러 축기어
12 : 프로펠러 20 : 주축
21 : 주축 기어 30 : 도어 축
31 : 도어 축기어 40 : 개폐 도어
41 : 지지대 축 42 : 도어 날개
45 : 고정 하우징 50 : 베어링 수단
60 : 제1교차축 기어 70 : 제2교차축 기어

Claims

선체의 좌우현을 관통하는 관통로 내에 설치된 터널 스러스터 개폐장치에 있어서,
상기 관통로를 따라 연장 형성되고, 프로펠러가 축 결합되며, 중공의 파이프 형상으로 이루어진 프로펠러 축;
상기 프로펠러 축의 내부에 슬라이드 이동이 가능하게 삽입되는 도어 축;
상기 프로펠러 축 및 도어 축과 제1교차축 기어를 매개로 결합되어 회전력을 전달하는 주축; 및,
상기 관통로의 양단에 설치되며 상기 도어 축과 제2교차축 기어를 매개로 결합되어 회동 가능한 개폐 도어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제1항에 있어서,
상기 프로펠러 축과 도어 축은 베어링수단에 의해 지지되어 서로 상대적인 회전이 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제1항에 있어서,
상기 개폐 도어는,
상기 관통로에 대해 가로지르는 방사방향으로 연장 형성되는 동시에 상기 도어 축과 선택적으로 교차 가능한 복수의 지지대 축; 및,
상기 지지대 축의 길이 방향을 따라 고정되어 상기 지지대와 연동하는 도어 날개를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제1항에 있어서,
상기 제1교차축 기어는 서로 교차하는 주축과 프로펠러 축, 그리고 주축과 도어 축의 두 축 사이에서 회전력을 전달하는 베벨기어로 이루어지며,
상기 제2교차축 기어는 서로 교차하는 도어 축과 지지대 축의 두 축 사이에서 회전력을 전달하는 베벨기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제4항에 있어서,
상기 도어 축이 결합 이동하는 방향쪽의 제2교차축 기어에는, 상기 도어 축의 단부에 고정되는 베벨기어가 지지대 축을 기준으로 관통로의 내측에 형성되고,
상기 도어 축이 분리 이동하는 방향쪽의 제2교차축 기어에는, 상기 도어 축의 단부에 고정되는 베벨기어가 지지대 축을 기준으로 관통로의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제4항에 있어서,
상기 제1교차축 기어가 서로 결합 됨과 동시에 상기 제2교차축 기어가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제3항에 있어서,
상기 개폐 도어는 상기 관통로의 횡단면과 동일한 형상의 둘레면을 갖는 고정 하우징 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.
제3항에 있어서,
상기 지지대 축은 상기 도어 축의 축 중심 방향으로 4개가 설치되며, 상기 도어 날개는 원을 4등분한 부채꼴로 형성된 것을 특징으로 하는 터널 스러스터 개폐장치.