KR101399852B1

KR101399852B1 - 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박

Info

Publication number: KR101399852B1
Application number: KR1020120044815A
Authority: KR
Inventors: 오세면; 이동현
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-05-28
Also published as: KR20130121531A

Abstract

선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 회전축에 고정된 후방프로펠러; 후방프로펠러 전방의 회전축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러; 회전축의 회전을 반전시켜 전방프로펠러로 전달하며, 전방프로펠러의 반전을 구현하는 복수의 기어를 내장한 상태로 선체의 후미에 형성된 설치공간에 수용되는 기어박스를 포함하는 반전회전장치; 및 전방프로펠러 허브와 회전축 사이에 서로 대향하도록 설치된 코일과 자성체를 포함하며, 회전축의 회전 시 코일과 자성체의 상반된 회전에 의해 전기에너지를 생산하는 발전장치;를 포함할 수 있다.

Description

선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박{PROPULSION APPARATUS FOR SHIP, AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 두 프로펠러가 상호 반대로 회전하며 추진력을 발생시키는 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박에 관한 것이다.

통상적인 선박용 추진장치는 하나의 나선형 프로펠러를 구비한다. 그러나 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치는 프로펠러의 회전에 따른 수류의 회전에너지를 추진력으로 이용할 수 없기 때문에 에너지 손실이 크다.

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

하지만 이중반전 추진장치는 두 프로펠러의 상반된 회전을 구현하는 반전회전장치와 중공축 등을 포함하는 관계로 상대적으로 제작과 설치에 어려움이 있고, 신뢰성을 유지하면서 안정적으로 동작하도록 하는데 높은 기술수준이 요구된다.

미국 공개특허공보 US2011/0033296호(2011. 02. 10. 공개)와 일본 공개특허공보 소62-279189호(1987. 12. 04. 공개)는 전술한 이중반전 추진장치의 예를 제시한 바 있다. 미국 공개특허공보 US2011/0033296호는 선체 내에 설치된 유성기어식 반전회전장치와 중공축을 갖춘 이중반전 추진장치를 제시하였고, 일본 공개특허공보 소62-279189호는 유성기어식 반전회전장치를 선미 쪽에 설치한 이중반전회전장치를 제시하였다.

특허문헌1: 미국 공개특허공보 US2011/0033296호(2011. 02. 10. 공개) 특허문헌2: 일본 공개특허공보 소62-279189호(1987. 12. 04. 공개)

본 발명의 실시 예는 동력전달계통을 종래보다 단순화하면서도 두 프로펠러의 안정된 상호 반전을 구현할 수 있을 뿐 아니라 제작과 설치 및 유지보수가 용이한 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.

또한, 전방프로펠러 허브와 회전축 사이에 서로 대향하도록 설치된 코일과 자성체의 상반된 회전에 의해 전기에너지를 생산하는 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 회전축에 고정된 후방프로펠러; 상기 후방프로펠러 전방의 상기 회전축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러; 상기 회전축의 회전을 반전시켜 상기 전방프로펠러로 전달하며, 상기 전방프로펠러의 반전을 구현하는 복수의 기어를 내장한 상태로 선체의 후미에 형성된 설치공간에 수용되는 기어박스를 포함하는 반전회전장치; 및 상기 전방프로펠러 허브와 상기 회전축 사이에 서로 대향하도록 설치된 코일과 자성체를 포함하며, 상기 회전축의 회전 시 상기 코일과 상기 자성체의 상반된 회전에 의해 전기에너지를 생산하는 발전장치;를 포함하는 선박용 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 전방프로펠러로부터 상기 회전축에 작용하는 스러스트 하중을 지지하는 제1 및 제2스러스트베어링과, 상기 전방프로펠러로부터 상기 회전축에 작용하는 레이디얼 하중을 지지하는 제1레이디얼베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 전방프로펠러 허브와 상기 회전축 사이에 마련된 원통형의 제1외측지지링과 제1내측지지링을 더 포함하되, 상기 제1외측지지링은 상기 제2스러스트베어링의 외륜과 상기 제1레이디얼베어링의 외륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 하고, 상기 제1내측지지링은 상기 제2스러스트베어링의 내륜과 상기 제1레이디얼베어링의 내륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 할 수 있다.

상기 복수의 기어는 상기 회전축에 함께 회전하도록 연결된 구동베벨기어, 상기 회전축 주위에 회전 가능하게 지지되며 상기 전방프로펠러 허브와 연결되는 피동베벨기어, 및 상기 구동베벨기어의 회전을 반전시켜 상기 피동베벨기어로 전달하는 하나 이상의 반전베벨기어를 포함할 수 있다.

상기 회전축 외측에 회전 가능하게 지지되며 상기 피동베벨기어와 상기 전방프로펠러 허브를 연결하는 연결부재와, 상기 연결부재 내면과 상기 회전축 사이에 설치되는 후방 내측베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 연결부재와 상기 회전축 외면 사이에 마련되어 상기 후방 내측베어링을 지지하는 원통형의 제2내측지지링과 제2외측지지링을 더 포함하되, 상기 제2내측지지링은 상기 후방 내측베어링의 내륜과 상기 제1스러스트베어링의 내륜 사이에 개재되어 이들 사이의 간격을 유지하고, 상기 제2외측지지링은 상기 후방 내측베어링의 외륜을 지지하도록 상기 연결부재의 내면 쪽에 설치될 수 있다.

상기 코일은 상기 제1내측지지링 외주면과 내주면을 따라 감겨져 있고, 상기 자성체는 상기 코일에 대향하도록 상기 제1외측지지링 내측에 설치될 수 있다.

상기 코일은 상기 제2내측지지링 외주면과 내주면을 따라 감겨져 있고, 상기 자성체는 상기 코일에 대향하도록 상기 제2외측지지링 내측에 설치될 수 있다.

상기 회전축과 상기 선체 사이에 각각 설치되되, 상기 기어박스 전방에서 상기 회전축을 지지하는 제2레이디얼베어링과, 상기 전방프로펠러 및 상기 후방프로펠러로부터 상기 회전축으로 전달되는 축방향 힘을 선체 쪽으로 전달하는 제3 및 제4스러스트베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2스러스트베어링, 상기 제1레이디얼베어링, 상기 후방 내측베어링, 상기 제2레이디얼베어링, 제3 및 제4스러스트베어링 중 하나 이상의 동작 상태를 모니터링하기 위해 각각의 베어링에 인접한 상기 회전축에 장착된 하나 이상의 측정유닛을 더 포함하되, 상기 측정유닛은 각 베어링의 온도 변화를 측정하는 센서와, 상기 센서를 내장한 어댑터를 포함할 수 있다.

상기 어댑터는 벨 마우스 형태로 형성되어 상기 회전축에 매몰되게 장착될 수 있다.

상기 코일과 상기 자성체의 상반된 회전에 의해 생산된 전기에너지는 상기 센서의 에너지원으로 공급될 수 있다.

상기 자성체는 영구자석 및 전자석 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 추진장치를 갖춘 선박이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치를 선체의 외부에서 제작하여 조립한 상태에서 반전회전장치의 기어박스를 선체 후미에 형성된 설치공간으로 진입시키는 방식으로 장착할 수 있기 때문에 제작과 설치를 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 전방프로펠러 허브와 회전축 사이에 서로 대향하도록 설치된 코일과 자성체의 상반된 회전에 의해 생산된 전기에너지를 선박 내 각종 설비의 에너지원으로 활용할 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 반전회전장치 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 전방프로펠러를 지지하는 베어링들의 장착구조를 나타낸 상세 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 전방프로펠러를 지지하는 베어링들의 장착구조를 나타낸 상세 단면도로, 제1레이디얼베어링이 분리된 상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 반전회전장치의 장착 예를 나타낸 단면도로, 반전회전장치가 분리된 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 반전회전장치가 선체 후미의 설치공간에 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제1밀봉장치 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제1밀봉장치 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제2밀봉장치 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 발전장치가 구비된 추진장치를 도시한다.
도 13은 상기 도 12의 발전장치에 의해 생산된 전기에너지를 각 베어링의 동작 상태를 모니터링하기 위한 측정유닛에 활용한 예를 도시한다.
도 14는 상기 도 13의 측정유닛의 분해 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 후방에 축선이 일치하도록 배치되는 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)를 구비하고, 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현하기 위해 선체(1)의 후미(3)에 설치된 반전회전장치(30)를 구비한다. 즉 두 프로펠러(10,20)가 상호 반대로 회전하면서 추진력을 발생시키는 이중반전 추진장치다.

여기서 선체(1)의 후미(3)는 전방 및 후방프로펠러(10,20)와 반전회전장치(30)의 설치를 위해 선체(1)로부터 후방을 향하여 유선형으로 돌출된 부분으로 스턴보스(Stern boss)를 의미한다. 선체 후미(3)는 주물(casting)로 제작된 후 용접에 의해 선체(1)에 고정될 수 있다. 또 후술할 반전회전장치(30)의 기어박스(40)를 수용할 수 있도록 전후로 관통된 설치공간(4)을 구비한다. 설치공간(4)의 내면은 기어박스(40)의 외형에 대응하도록 보링(boring)에 의해 원통형으로 가공될 수 있다.

반전회전장치(30)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 후미(3)의 설치공간에 수용되는 기어박스(40)와, 기어박스(40)의 대략 중심부분을 관통한 상태로 기어박스(40)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(5)을 포함한다.

반전회전장치(30)는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 회전축과 함께 회전하도록 기어박스(40) 내에 설치된 구동베벨기어(31), 구동베벨기어(31)와 대향하는 형태로 기어박스(40) 내부의 회전축(5)에 회전 가능하게 지지되는 피동베벨기어(32), 구동베벨기어(31)의 회전을 피동베벨기어(32)로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어(33)를 구비한다. 또 회전축(5)과 구동베벨기어(31)를 연결하는 원통형 제1연결부재(35), 피동베벨기어(32)와 전방프로펠러(10)의 허브(11)를 연결하는 원통형 제2연결부재(36)를 포함할 수 있다.

회전축(5)은 기어박스(40)의 전방으로 돌출하는 선단이 선체(1) 내부의 메인구동축(6)에 분리와 결합 가능하게 연결될 수 있다. 그리고 메인구동축(6)은 도 1에 도시한 바와 같이, 선체(1) 내부에 설치된 구동원(8, 디젤엔진, 모터, 터빈 등)과 연결됨으로써 회전축(5)이 메인구동축(6)과 함께 회전할 수 있다.

기어박스(40)의 후방으로 연장된 회전축(5)에는 후방프로펠러(20)가 고정되고, 후방프로펠러(20)와 기어박스(40) 사이의 외면에 전방프로펠러(10)가 회전 가능하게 지지된다. 전방프로펠러(10)는 이후에 보다 상세히 설명하겠지만 반전회전장치(30)와 연결됨으로써 회전축(5)이 회전할 때 후방프로펠러(20)와 반대로 회전할 수 있다.

메인구동축(6)과 회전축(5)은 원통형의 커플링(Coupling)장치(7)에 의해 스플라인(spline) 축이음 방식으로 분리와 결합이 가능하게 연결될 수 있다. 여기서는 일 예로써 스플라인 축이음을 제시하지만, 메인구동축(6)과 회전축(5)의 연결방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 플랜지커플링 방식, 마찰클러치방식, 마그네틱클러치방식 등이 선택적으로 채용될 수 있다.

후방프로펠러(20)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 회전축(5)과 함께 회전하도록 회전축(5) 후미부분에 고정된다. 후방프로펠러(20)는 회전축(5)에 고정되는 허브(21)와, 허브(21)의 외면에 마련된 복수의 날개(22)를 포함한다. 후방프로펠러(20)의 허브(21)는 중심부의 축결합공(23)이 회전축(5)의 외면에 압입되는 방식으로 고정될 수 있다. 회전축(5) 후단부에는 고정캡(24)이 체결됨으로써 후방프로펠러(20)가 회전축(5)에 더욱 견고히 고정될 수 있다.

이러한 결합을 위해 회전축(5)의 후미부분(5a)은 후방으로 갈수록 외경이 축소되는 테이퍼형 외면으로 마련될 수 있고, 허브(21)의 축결합공(23)은 회전축(5)의 외면에 대응하는 테이퍼형 내면으로 구성될 수 있다. 도 2에서 부호 25는 후방프로펠러(20) 허브(21) 후면과 고정캡(24)을 덮도록 허브(21)에 장착되는 프로펠러캡이다.

전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)와 반전회전장치(30) 사이의 회전축(5) 외면에 회전 가능하게 설치된다. 전방프로펠러(10)는 회전축(5) 외면에 회전 가능하게 지지되는 허브(11)와, 허브(11)의 외면에 마련된 복수의 날개(12)를 구비한다. 이러한 전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)를 설치하기 전에 회전축(5) 외면에 설치될 수 있다. 또 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하는 것이므로 날개각이 후방프로펠러(20)의 날개각과 반대다.

전방프로펠러(10)의 허브(11)는 도 2와 도 5에 도시한 바와 같이, 제1스러스트베어링(13), 제2스러스트베어링(14), 제1레이디얼베어링(15)에 의해 회전축(5) 외면에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제1스러스트베어링(13)과 제2스러스트베어링(14)은 허브(11)의 전방 쪽 내면과 회전축(5) 외면 사이에 설치되고, 제1레이디얼베어링(15)은 허브(11)의 후방 쪽 내면과 회전축(5) 외면 사이에 설치될 수 있다.

제1레이디얼베어링(15)은 회전축(5)의 반경방향으로 작용하는 전방프로펠러(10)의 레이디얼 하중을 감당하고, 제1 및 제2스러스트베어링(13,14)은 회전축(5)에 전후 축방향으로 각각 작용하는 스러스트 하중을 감당할 수 있다. 구체적으로 제2스러스트베어링(14)은 선박의 전진 시 전방프로펠러(10)로부터 선수 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당하고, 제1스러스트베어링(13)은 선박의 후진 시 전방프로펠러(10)로부터 선미 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당할 수 있다.

제1스러스트베어링(13)의 내륜과 제2스러스트베어링(14)의 내륜은 도 5에 도시한 바와 같이, 회전축(5) 외면에 압입된 상태에서 상호 접하도록 배치됨으로써 축방향으로 밀리지 않도록 지지될 수 있다. 제1스러스트베어링(13) 외륜은 허브(11)와 결합되는 제2연결부재(36)에 장착된 고정링(39)에 지지됨으로써 역시 축방향으로 밀리지 않도록 지지될 수 있다.

전방프로펠러(10)의 허브(11)와 회전축(5) 사이에는 원통형의 제1지지링(17a)과 제2지지링(17b)이 각각 설치됨으로써 제2스러스트베어링(14)이 축방향으로 밀리지 않도록 할 수 있다. 제1지지링(17a)은 제2스러스트베어링(14)의 외륜과 제1레이디얼베어링(15)의 외륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 할 수 있고, 제2지지링(17b)은 제2스러스트베어링(14)의 내륜과 제1레이디얼베어링(15)의 내륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 할 수 있다. 또 제1레이디얼베어링(15)의 외륜과 후술할 제1밀봉커버(71) 사이의 허브(11) 내면에는 간격조절링(18)이 설치됨으로써 제1레이디얼베어링(15)의 외륜이 축방향으로 밀리지 않도록 할 수 있다. 여기서는 제1레이디얼베어링(15)의 외륜을 보다 안정적으로 지지하기 위해 간격조절링(18)을 설치한 경우를 제시하고 있으나, 제1레이디얼베어링(15)의 외륜이 허브(11)의 내면에 압입될 경우에는 간격조절링(18)을 설치하지 않더라도 제1레이디얼베어링(15) 외륜의 고정이 가능할 것이므로, 간격조절링(18)은 설계에 따라 선택적으로 채용될 수 있을 것이다.

제1레이디얼베어링(15)의 내륜은 도 5에 도시한 바와 같이, 회전축(5) 외면과의 사이에 원통형 쐐기부재(16)가 장착됨으로써 축방향으로 밀리지 않도록 고정될 수 있다. 쐐기부재(16)는 후방으로 갈수록 외경이 축소되는 테이퍼형 외면과 그 후방 측 외면에 형성된 나사산을 구비하고, 내면이 회전축(5) 외면에 압입 고정될 수 있다. 그리고 이러한 쐐기부재(16)에는 후방 쪽 나사산에 조임너트(16a)가 체결됨으로써 제1레이디얼베어링(15)의 내륜을 구속할 수 있다. 따라서 제1레이디얼베어링(15)은 회전축(5) 외면과 허브(11) 내면 사이에서 견고히 고정될 수 있다. 쐐기부재(16)와 조임너트(16a)에는 풀림을 방지하는 고정클립(16b)이 체결될 수 있다.

전방프로펠러(10)를 설치할 때는 우선 회전축(5) 외면에 제1스러스트베어링(13), 제2스러스트베어링(14), 제1 및 제2지지링(17a,17b), 쐐기부재(16)을 순차적으로 설치할 수 있다. 다음으로 도 6에 도시한 바와 같이, 회전축(5) 외측에 전방프러펠러(10)의 허브(11)를 결합시켜 허브(11)의 내면이 제1 및 제2스러스트베어링(13,14)의 외륜과 결합되도록 할 수 있다. 이어서 쐐기부재(16)의 외면과 허브(11)의 내면 사이에 제1레이디얼베어링(15)을 밀어 넣어 설치한 후 쐐기부재(16)에 조임너트(16a)를 체결하여 제1레이디얼베어링(15)의 내륜을 고정할 수 있다. 제1레이디얼베어링(15)을 설치한 후에는 간격조절링(18)을 설치하고, 제1밀봉커버(71)를 장착할 수 있다.

이처럼 제1레이디얼베어링(15)을 쐐기부재(16)를 이용해 고정하면, 제1 및 제2지지링(17a,17b) 등의 부품에 제작오차가 생겨 제1레이디얼베어링(15)의 설치위치가 변하는 경우에도 쐐기부재(16) 및 제1레이디얼베어링(15)의 장착위치를 조정함으로써 결합오차를 보정할 수 있다. 즉 쐐기부재(16)와 제1레이디얼베어링(15)을 제1 및 제2지지링(17a,17b) 쪽으로 밀착시킨 상태에서 제1레이디얼베어링(15)을 고정할 수 있기 때문에 부품들 간 결합오차를 최소화할 수 있다. 간격조절링(18)은 제1레이디얼베어링(15)이 장착된 상태에서 제1레이디얼베어링(15) 외륜과 제1밀봉커버(71) 사이의 거리를 측정하여 이에 부합하도록 제작한 후 설치할 수 있다.

추후 고장수리 등을 위해 전방프로펠러(10)를 회전축(5)으로부터 분리할 때는 역으로 제1밀봉커버(71)와 간격조절링(18)을 분리하고, 쐐기부재(16)에 체결된 조임너트(16a)를 풀어 제1레이디얼베어링(15)이 분리될 수 있도록 한 후, 전방프로펠러(10)를 후방으로 당겨 분리할 수 있다. 전방프로펠러(10)를 분리한 후에는 제1 및 제2스러스트베어링(13,14), 쐐기부재(16), 제1 및 제2지지링(17a,17b)이 노출되므로 이들 역시 회전축(5)으로부터 쉽게 분리할 수 있다.

반전회전장치(30)의 기어박스(40)는 도 2, 도 4, 도 7에 도시한 바와 같이, 구동베벨기어(31), 피동베벨기어(32), 복수의 반전베벨기어(33)를 그 내부에 수용하며 양단이 개방된 원통형의 몸체부(41)와, 몸체부(41)의 전방 측 개구를 폐쇄하도록 몸체부(41)에 결합되는 전방커버(42), 그리고 몸체부(41)의 후방 측 개구를 폐쇄하도록 몸체부(41)에 결합되는 후방커버(43)를 포함할 수 있다.

전방커버(42)는 그 중심부를 관통하는 제1연결부재(35)를 회전 가능하게 지지할 수 있고, 후방커버(43)는 역시 그 중심부를 관통하는 제2연결부재(36)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 이를 위해 제1연결부재(35) 외면과 전방커버(42) 사이에는 전방베어링(44)이 설치되고, 제2연결부재(36) 외면과 후방커버(43) 사이에는 후방 외측베어링(45)이 설치될 수 있다.

후방 외측베어링(45)은 복수개가 회전축(5)의 길이방향으로 연속하여 설치됨으로써 제2연결부재(36)가 안정적으로 지지된 상태에서 회전하도록 할 수 있다. 제2연결부재(36) 내면과 회전축(5) 사이에는 제2연결부재(36)의 회전 가능한 지지를 위해 후방 내측베어링(46)이 설치되고, 제1연결부재(35)와 회전축(5) 외면 사이에는 원통형의 슬리브베어링(47)이 설치될 수 있다. 또 후방 내측베어링(46) 내륜과 슬리브베어링(47) 사이의 회전축(5) 외면에는 이들 사이를 지지하는 원통형의 이격링(49)이 설치될 수 있다.

전방베어링(44), 후방 외측베어링(45), 후방 내측베어링(46)은 모두 레이디얼베어링으로 구성될 수 있다. 이러한 베어링들(44,45,46)은 회전축(5), 제1연결부재(35), 제2연결부재(36)에 작용하는 레이디얼 하중을 지지하면서 이들의 안정된 회전을 구현할 수 있다.

구동베벨기어(31)는 제1연결부재(35)와 함께 회전하도록 복수의 고정볼트(31a) 체결에 의해 제1연결부재(35)와 연결된다. 피동베벨기어(32)도 역시 복수의 고정볼트(32a) 체결에 의해 제2연결부재(36)와 연결된다. 피동베벨기어(32)는 회전 시 회전축(5)과 간섭되지 않도록 그 내경부분이 회전축(5)과 이격될 수 있다.

복수의 반전베벨기어(33)는 구동베벨기어(31)와 피동베벨기어(32) 사이에 각각 이물림 상태로 개재된다. 각 반전베벨기어(33)를 지지하는 축(34)은 회전축(5)과 교차하는 방향(회전축의 반경방향)으로 배치되고, 복수가 회전축(5)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다. 또 각 반전베벨기어(33)의 축(34) 양단에는 축(34)의 원활한 회전을 위해 각각 베어링(34a,34b)이 설치될 수 있다.

기어박스(40) 내부에는 반전베벨기어들(33)을 설치하기 위해 내부프레임(50)이 설치될 수 있고, 내부프레임(50)은 기어박스(40) 내에 진입된 상태에서 복수의 고정부재(51)를 체결함으로써 몸체부(41) 내에 고정될 수 있다.

내부프레임(50)은 도 4에 도시한 바와 같이, 그 중심부에 회전축(5)이 관통하는 관통공(52)이 형성되고, 그 폭(W, 회전축의 길이방향 폭)이 반전베벨기어(33)의 최대 외경보다 작은 원통 또는 다각기둥의 형태로 마련될 수 있다. 이러한 내부프레임(50)은 각 반전베벨기어(33)를 회전 가능하게 수용하되 반전베벨기어(33)가 구동 및 피동베벨기어(31,32)와 치합될 수 있도록 그 양측이 개방된 복수의 기어설치부(53)를 구비한다. 또 반전베벨기어(33)의 축(34) 양단에 설치된 베어링들(34a,34b)을 각각 지지할 수 있도록 마련된 제1축지지부(54)와 제2축지지부(55)를 구비한다. 이러한 구성들은 복수의 반전베벨기어(33)를 설치할 수 있도록 각각 복수가 관통공(52)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.

제1축지지부(54)와 제2축지지부(55)는 도 4에 도시한 바와 같이, 반전베벨기어 축(34)의 장착을 위해 내측프레임(50)의 한쪽 측면 방향으로 개방되는 형태로 마련될 수 있다. 그리고 여기에는 베어링들(34a,34b)을 덮어서 고정하는 제1체결부재(54a)가 제2체결부재(55a)가 장착될 수 있다. 따라서 각 반전베벨기어(33)를 내부프레임(50)에 설치할 때 반전베벨기어(33), 반전베벨기어의 축(34), 베어링들(34a,34b)을 조립한 상태에서 이 조립체를 내부프레임(50)의 한쪽 측면방향으로부터 기어설치부(53)에 진입시키는 방식으로 설치한 후, 제1 및 제2체결부재(54a,55a)를 체결하여 고정할 수 있다. 여기서는 반전베벨기어들(33)을 내부프레임(50)에 장착하는 방법에 대한 하나의 예를 제시한 것일 뿐 반전베벨기어(33)의 장착방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 내부프레임(50)의 형태가 변경될 경우 반전베벨기어(33)를 내부프레임(50)에 장착하는 방식도 바뀔 수 있다.

반전베벨기어들(33)이 장착된 내부프레임(50)은 반전회전장치(30)를 조립하는 과정에서 구동베벨기어(31), 피동베벨기어(32), 전방커버(42), 후방커버(43)를 설치하기 전에 기어박스(40)의 몸체부(41) 내로 진입시킨 후, 복수의 고정부재(51)를 체결하여 몸체부(41) 내에 고정할 수 있다.

복수의 고정부재(51)는 도 4와 도 7에 도시한 바와 같이, 원통형의 핀형태로 마련될 수 있다. 이러한 고정부재(51)는 몸체부(41)의 외측으로부터 몸체부(41)를 관통하여 몸체부(41) 내로 진입하도록 설치됨으로써 그 내측 단부가 내부프레임(50)을 고정상태로 지지할 수 있다. 고정부재(51)의 내측단부는 내부프레임(50)의 둘레의 고정홈(56)에 진입함으로써 내부프레임(50)을 결속할 수 있다. 고정부재(51)의 외측단부는 고정나사의 체결에 의해 몸체부(41)에 고정될 수 있다.

이러한 기어박스(40)에 의하면, 내부프레임(50)을 포함한 반전베벨기어 조립체를 몸체부(41) 내에 장착한 후, 몸체부(41) 양측의 개구를 통해 구동베벨기어(31)와 피동베벨기어(32)를 설치할 수 있고, 이어서 전방커버(42), 후방커버(43), 제1연결부재(35), 제2연결부재(36) 등의 부품들을 설치할 수 있다. 따라서 반전회전장치(30)를 쉽게 조립할 수 있고, 추후 고장수리를 용이하게 수행할 수 있다.

본 실시 예에서 반전회전장치(30)는 반전베벨기어(33)가 복수인 경우를 제시하고 있으나, 반전베벨기어(33)는 구동베벨기어(31)의 회전을 피동베벨기어(32)로 반전시켜 전달할 수 있으면 될 것이므로, 반드시 복수일 필요는 없다. 구동부하가 크지 않은 소형선박은 하나의 반전베벨기어만으로도 그 기능을 구현할 수 있을 것이다.

또 반전회전장치(30)는 도 2와 도 7에 도시한 바와 같이, 회전축(5)과 제1연결부재(35)를 분리 가능하게 연결하는 동력연결장치(60)를 구비한다. 동력연결장치(60)는 기어박스(40) 전방의 회전축(5)에 마련된 구동플랜지(61), 구동플랜지(61)와 대면하도록 제1연결부재(35)에 마련된 피동플랜지(62), 구동플랜지(61)와 피동플랜지(62) 사이에 개재되는 마찰부재(63), 그리고 이들을 관통하는 형태로 체결하는 복수의 연결볼트(64)를 포함할 수 있다. 구동플랜지(61)는 회전축(5)과 일체로 마련되거나 별도로 제작된 후 용접 등에 의해 회전축(5)에 고정될 수 있다. 피동플랜지(62)는 제1연결부재(35)와 일체로 마련될 수 있다. 마찰부재(63)는 연결볼트(64)를 풀어서 제거한 후 반경방향 외측으로 분리할 수 있도록 복수가 반원형으로 분할된 형태일 수 있다.

동력연결장치(60)는 필요 시 복수의 연결볼트(64)를 풀어 마찰부재(63)를 분리함으로써 구동플랜지(61)와 피동플랜지(62)의 동력연결을 차단할 수 있다. 예를 들어 선박의 운항 중 반전회전장치(30)의 고장이 생길 경우 회전축(5)으로부터 제1연결부재(35) 쪽으로의 동력전달을 차단할 수 있다. 이 경우 후방프로펠러(20)의 동작만으로 선박이 운항하도록 할 수 있다.

제2연결부재(36)는 후단에 전방프로펠러(10)의 허브(11)에 연결되는 연결플랜지(37)를 구비한다. 연결플랜지(37)는 제2연결부재(36)와 일체로 마련될 수 있고, 복수의 고정볼트(37a) 체결에 의해 전방프로펠러(10)의 허브(11) 전면에 고정될 수 있다. 따라서 피동베벨기어(32)의 회전은 제2연결부재(36)에 의해 전방프로펠러(10)로 전달될 수 있다.

제2연결부재(36)와 회전축(5) 외면 사이에는 후방 내측베어링(46)을 지지하는 원통형의 제3지지링(38a)과 제4지지링(38b)이 설치될 수 있다. 제3지지링(38a)은 후방 내측베어링(46)의 내륜과 제1스러스트베어링(13)의 내륜 사이에 개재되어 이들 사이의 간격을 유지할 수 있다. 제4지지링(38b)은 후방 내측베어링(46)의 외륜을 지지하도록 제2연결부재(36)의 내면 쪽에 설치될 수 있다. 그리고 제2연결부재(36)의 후단에는 제4지지링(38b)의 이탈 방지를 위해 고정링(39)이 장착될 수 있다. 고정링(39)은 도 2와 도 5에 도시한 바와 같이, 제1스러스트베어링(13)의 외륜을 지지할 수 있다.

이러한 반전회전장치(30)는 회전축(5)이 회전할 때 제1연결부재(35)가 회전하고, 제1연결부재(35)와 연결된 구동베벨기어(31)가 회전한다. 구동베벨기어(31)의 회전은 복수의 반전베벨기어(33)에 의해 반전된 후 피동베벨기어(32)로 전달되므로 피동베벨기어(32)가 구동베벨기어(31)와 반대로 회전한다. 그리고 피동베벨기어(32)의 회전은 제2연결부재(36)에 의해 전방프로펠러(10)로 전달된다. 따라서 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현할 수 있다.

이처럼 본 실시 예의 반전회전장치(30)는 복수의 베벨기어들(31,32,33)을 통해 두 프로펠러(10,20)의 상호 반전을 구현하는 것이므로 종래 유성기어식 반전회전장치에 비하여 그 부피를 줄일 수 있다. 따라서 선체 후미(3)에 설치되는 기어박스(40)의 부피를 최소화할 수 있다.

통상의 유성기어식 반전회전장치는 회전축에 설치되는 태양기어, 태양기어 외측에 설치되는 유성기어, 유성기어 외측에 설치되는 원통형의 내접기어를 포함하는 형태이기 때문에 그 부피가 상대적으로 크다. 또 유성기어식 반전회전장치는 최외곽에 배치되는 내접기어가 회전해야 하므로 그 외측의 케이싱까지 고려하면 부피가 매우 커질 수 밖에 없다. 따라서 이를 본 실시 예의 경우처럼 선체의 후미에 설치하기란 현실적으로 매우 어려운 문제다. 설령 선체 후미에 설치한다 하더라도 선체 후미의 크기를 키워야 하는 문제가 생긴다.

또 본 실시 예의 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 선체 후미(3)와 전방프로펠러(10)의 허브(11) 사이를 밀봉하여 해수(또는 민물)나 이물질의 침입을 방지하는 제1밀봉장치(90)와, 같은 목적으로 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 후방프로펠러(20)의 허브(21) 사이를 밀봉하는 제2밀봉장치(110)를 구비한다.

제1밀봉장치(90)는 도 9에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러 허브(11)의 전면에 고정되는 제2연결부재(36)의 연결플랜지(37)에 설치된 원통형 제1라이닝(91)과, 제1라이닝(91)의 외면에 접하도록 제1라이닝(91)의 외면을 덮으며 그 일단이 후방커버(43)에 고정된 원통형 제1밀봉부재(92)를 포함할 수 있다.

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 기어박스(40)의 전방 및 후방커버(42,43)를 통과하는 윤활유 공급유로(96)와 연결될 수 있다(도 2참조). 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 있다.

제1라이닝(91)은 도 10에 도시한 바와 같이, 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 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 견고하게 결합되도록 할 수 있다. 연결플랜지(37)에 고정되는 플랜지부(91h)에는 다수의 고정볼트(91i)가 체결됨으로써 허브(11)에 견고히 고정될 수 있다. 여기서는 제1라이닝(91)의 용이한 설치를 위해 제1라이닝(91)이 양측으로 분할되는 경우를 제시하지만, 제1라이닝(91)은 이에 한정되지 않고, 제1부재(91a)와 제2부재(91b)가 일체로 연결된 원통형태일 수도 있다.

제1밀봉부재(92)의 경우도 반원형으로 제작된 다수의 링(92a,92b,92c)을 제1라이닝(91) 외측에서 회전축(5)의 길이방향으로 적층시켜 고정하는 방식일 수 있다. 다수의 링(92a,92b,92c)은 볼트 체결이나 용접에 의해 상호 결속될 수 있다.

제2밀봉장치(110)는 도 11에 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(11) 후면에 고정된 원통형 제2밀봉부재(112)를 포함할 수 있다. 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 회전축(5) 중심부에 마련된 윤활유 공급유로(120)와 연통될 수 있다. 이를 위해 회전축(5)에는 윤활유 공급유로(120)와 제2라이닝(111)의 내측공간(122)을 연결시키는 반경방향의 제1연결유로(121)가 형성되고, 전방프로펠러 허브(11)에는 제2라이닝(111)의 내측공간(122)과 제2밀봉부재(112)의 유로(115)를 연통시키는 제2연결유로(123)가 형성될 수 있다. 따라서 회전축(5) 중심부로부터 제2밀봉부재(112) 쪽으로 공급되는 윤활유가 패킹들(113a,113b,113c)을 가압할 수 있고, 이를 통해 밀봉을 구현할 수 있다.

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

전방프로펠러(10)는 도 2와 도 5에 도시한 바와 같이, 회전축(5)의 외면과 허브(11)의 내면 사이의 틈을 밀봉하기 위해 허브(11)의 후면 쪽에 장착된 링형태의 제1밀봉커버(71)를 포함한다. 제1밀봉커버(71)는 회전축(5)의 외면과 접하는 내주면에 밀착성을 높이는 실링부재(71a)를 구비한다. 이러한 제1밀봉커버(71)는 제2밀봉장치(110)의 고장으로 제2라이닝(111) 내측공간(122)으로 해수가 침입하더라도 이 해수가 기어박스(40) 쪽으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 즉 제1밀봉커버(71)가 2차 방벽을 구현함으로써 기어박스(40) 쪽으로의 해수침입을 보다 확실하게 막을 수 있다.

도 2를 참조하면, 기어박스(40) 전방의 피동플랜지(62)에는 피동플랜지(62)와 회전축(5) 외면 사이의 밀봉을 위해 전술한 제1밀봉커버(71)와 유사한 형태의 제2밀봉커버(72)가 설치될 수 있다. 제2밀봉커버(72)는 기어박스(40) 내부에 채워지는 윤활유가 선체(1) 쪽으로 누설되는 것을 막을 수 있다.

반전회전장치(30)는 전방커버(42)와 제1연결부재(35) 사이의 전방베어링(44) 전면을 밀봉 가능하게 덮는 전면밀봉커버(73)와, 후방커버(43)와 제2연결부재(36) 사이의 후방 외측베어링(45) 후면을 밀봉 가능하게 덮는 후면밀봉커버(74)를 포함할 수 있다. 전면 및 후면밀봉커버(73,74)도 전술한 제1밀봉커버(71)와 유사한 형태로 마련될 수 있다.

전면밀봉커버(73)와 후면밀봉커버(74)는 기어박스(40) 내부의 윤활유가 기어박스(40) 외측으로 누설되는 것을 막을 수 있다. 아울러 후면밀봉커버(74)는 제1밀봉커버(71)와 마찬가지로 제1밀봉장치(90)의 고장으로 제1라이닝(91) 내측공간으로 해수가 침입하더라도 이 해수가 기어박스(40) 쪽으로 유입되는 것을 방지하는 2차 방벽의 기능도 할 수 있다.

또 본 실시 예의 추진장치는 기어박스(40) 전방에서 회전축(5)을 지지하는 제2레이디얼베어링(81), 제3스러스트베어링(82), 제4스러스트베어링(83)을 포함할 수 있다. 제2레이디얼베어링(81)은 제1베어링케이스(84)에 수용된 상태에서 선체(1) 내부의 제1베어링지지부(86)에 고정될 수 있다. 제3 및 제4스러스트베어링(82,83)도 각각의 내륜이 상호 지지되는 형태로 제2베어링케이스(85)에 수용된 상태에서 선체(1) 내부의 제2베어링지지부(87)에 고정될 수 있다.

제2레이디얼베어링(81)은 기어박스(40) 전방에서 회전축(5)을 지지하여 회전축(5)의 반경방향 진동이나 흔들림을 방지한다. 제3 및 제4스러스트베어링(82,83)은 전방 및 후방프로펠러(10,20)로부터 회전축(5)으로 전달되는 축방향 힘을 선체(1) 쪽으로 전달하는 기능을 한다. 특히 제3스러스트베어링(82)은 선박의 전진 시 회전축(5)으로부터 선수방향으로 작용하는 힘을 선체(1)에 전달하는 기능을 하고, 제4스러스트베어링(83)은 선박의 후진 시 회전축(5)으로부터 선미 방향으로 작용하는 힘을 선체(1)에 전달하는 기능을 한다.

도 2에서 부호 131은 제1밀봉장치(90) 외측의 선체 후미(3)와 전방프로펠러 허브(11) 사이를 덮는 제1커버링이고, 부호 132는 제2밀봉장치(110) 외측의 전방프로펠러 허브(11)와 후방프로펠러 허브(21) 사이를 덮는 제2커버링이다. 제1커버링(131)은 선체 후미(3)에 고정되고 전방프로펠러의 허브(11)와 약간 이격되는 방식으로 설치되거나, 선체 후미(3)와 약간 이격된 상태로 전방프로펠러(10)의 허브(11)에 고정되어 전방프로펠러(10)와 함께 회전할 수 있다. 제2커버링(132)도 전방프로펠러의 허브(11)와 후방프로펠러의 허브(21) 중 어느 한쪽에 고정된 상태에서 고정되는 쪽과 함께 회전할 수 있다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치를 제작하여 선체에 설치하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 추진장치를 설치할 때는 선체(1)에 장착하기에 앞서 반전회전장치(30)를 구성하는 기어박스(40) 및 관련 부품들과 회전축(5)을 조립한다. 즉 회전축(5) 외측에 몸체부(41), 반전베벨기어(33)가 조립된 내부프레임(50), 구동베벨기어(31), 피동베벨기어(32), 제1연결부재(35), 전방커버(42), 전방베어링(44), 제2연결부재(36), 후방커버(43), 후방 외측베어링(45) 등을 조립한다. 제1밀봉장치(90)의 제1라이닝(91)과 제1밀봉부재(92)도 제2연결부재(36)의 연결플랜지(37)와 후방커버(43) 사이에 설치한다.

이러한 반전회전장치(30)는 별도의 제조공장에서 각 부품들을 가공한 후 조립할 수 있으므로 정교한 제작이 가능하다. 또 통상의 경우 전방프로펠러(10)의 설치 후에 설치해야 하는 제1밀봉장치(90)를 반전회전장치(30)에 미리 장착할 수 있기 때문에 추후 선체(1)에 추진장치를 설치하는 작업을 간소화할 수 있다.

제조공장에서 조립된 회전축(5)과 반전회전장치(30)는 운송수단을 이용해 선체(1)를 제조하는 도크 등으로 옮긴 후 선체(1)의 후미(3)에 장착할 수 있다. 이때는 반전회전장치(30) 조립체를 들어 올릴 수 있는 크레인 등의 인양장치를 이용할 수 있다. 반전회전장치(30)를 장착할 때는 우선 반전회전장치(30)의 기어박스(40)을 선체(1)의 후방으로부터 선체 후미(3)의 설치공간(4)으로 슬라이딩방식으로 진입시킨다. 그리고 회전축(5)의 중심과 메인구동축(6)의 중심이 일치하도록 정렬시킨다.

반전회전장치(30)를 선체 후미(3)의 설치공간(4)으로 진입시켜 정렬한 후에는 도 8에 도시한 바와 같이, 기어박스(40)의 전방과 후방에 각각 전방고정부재(48a)와 후방고정부재(48b)를 설치하여 기어박스(40)를 선체 후미(3)에 고정시킨다. 전방 및 후방고정부재(48a,48b)는 다수로 분할된 형태일 수 있다. 전방 및 후방고정부재(48a,48b)는 다수의 고정볼트를 체결함으로써 기어박스(40)와 선체 후미(3)의 구조물에 고정될 수 있다.

후방고정부재(48b)는 작업자가 선체(1)의 후방으로부터 접근하여 장착할 수 있고, 전방고정부재(48a)는 작업자가 선체(1) 내부로부터 접근하여 장착할 수 있다. 이처럼 선체 후미(3)의 설치공간(4)에 진입되는 방식으로 장착되는 반전회전장치(30)는 추후 고장 등이 생길 때 반전회전장치(30)를 선체(1)로부터 분리할 수 있고, 분리 상태에서 고장수리를 할 수 있다. 따라서 고장수리를 용이하게 수행할 수 있다.

본 실시 예는 기어박스(40)의 견고한 고정을 위해 기어박스(40) 전방과 후방에 전방고정부재(48a)와 후방고정부재(48b)를 체결하는 경우를 예시하였으나, 기어박스(40)를 설치공간(4)으로 진입시키면 기어박스(40)의 외면이 설치공간(4)의 내면에 지지된 상태를 유지하므로, 기어박스(40)는 후방고정부재(48b)만을 체결하는 것으로도 선체 후미(3)에 고정될 수 있다.

기어박스(40)을 선체 후미(3)에 고정한 후에는 메인구동축(6)과 회전축(5)을 커플링장치(7)로 연결시키고, 선체(1)의 내부에서 제2레이디얼베어링(81), 제3 및 제4스러스트베어링(82,83)을 설치하여 회전축(5)이 선체(1)에 지지될 수 있도록 한다.

반전회전장치(30)를 선체의 후미(3)에 장착한 후에는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 회전축(5)에 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20) 및 관련 부품들을 장착하고, 제2밀봉장치(110)를 장착하는 것으로 추진장치의 설치를 마무리할 수 있다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치의 동작을 설명한다.

추진장치는 선체(1) 내부 구동원(8)의 동작에 의해 회전축(5)이 회전하면, 회전축(5) 후단부에 직결된 후방프로펠러(20)가 회전축(5)과 동일한 방향으로 함께 회전한다. 동시에 반전회전장치(30)의 구동베벨기어(31)도 회전축(5)에 고정된 상태이므로 회전축(5)과 함께 회전한다. 구동베벨기어(31)의 회전은 복수의 반전베벨기어(33)에 의해 반전되어 피동베벨기어(32)로 전달되므로 피동베벨기어(32)가 회전축(5)과 반대로 회전한다. 따라서 피동베벨기어(32)와 제2연결부재(36)에 의해 연결된 전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)와 반대로 회전한다.

상호 반대로 회전하는 전방프로펠러(10)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(10)를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러(20)가 역으로 회전하면서 추진력으로 회수하므로 추진성능이 향상된다. 후진할 때도 마찬가지다.

한편, 전방프로펠러(10)는 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 이에 상당하는 반력을 받는다. 이 힘은 제2스러스트베어링(14)을 통해 회전축(5)으로 전달되어 추진력으로 작용한다. 후방프로펠러(20)도 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 반력을 받게 되는데, 이 힘 역시 직결된 회전축(5)으로 전달되어 추진력으로 작용한다.

선박이 후진할 때는 전방프로펠러(10)의 추진력이 제1스러스트베어링(13)을 통해 회전축(5)으로 전달되고, 후방프로펠러(20)의 추진력 역시 직결된 회전축(5)으로 전달된다.

결국 본 실시 예의 추진장치는 선박이 전진할 때와 후진할 때 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 동작에 의해 생기는 추진력이 회전축(5)으로 전달된다. 그리고 회전축(5)으로 전달된 추진력은 제3 및 제4스러스트베어링(82,83)을 통하여 선체(1)로 전달되므로 선체(1)의 추진이 이루어진다.

한편, 코일(203)과 자성체(205)를 포함하는 발전장치를 상술한 추진장치에 설치하여, 전기에너지를 생산할 수 있다. 여기서, 자성체(205)는 영구자석 및 전자석 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 영구자석이 스스로 자력을 발생시키는 반면 전자석의 경우, 별도의 전기공급이 필요하다. 자성체(205)가 전자석으로 마련될 경우에는 전기공급라인(미도시)을 통해 전기공급이 이루어질 수 있다.

도 12를 참조하면, 코일(203)과 자성체(205)를 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 회전축(5) 사이에 서로 대향하도록 설치하여, 회전축(5)의 회전 시 코일(203)과 자성체(205)의 상반된 회전에 의해 전기에너지가 생산될 수 있다.

이때, 코일(203)은 제1내측지지링(17b)의 외주면과 내주면을 따라 감겨져 설치되고, 자성체(205)는 코일(203)에 대향하도록 제1외측지지링(17a) 내측에 설치될 수 있다. 여기서, 제1외측지지링(17a)과 제1내측지지링(17b)은 상술한 바와 같이 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 회전축(5) 사이에 원통형으로 마련된다. 즉, 제1외측지지링(17a)은 제2스러스트베어링(14)의 외륜과 제1레이디얼베어링(15)의 외륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 하고, 제1내측지지링(17b)은 제2스러스트베어링(14)의 내륜과 제1레이디얼베어링(15)의 내륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 한다.

또한, 코일(203)은 제2내측지지링(38a)의 외주면과 내주면을 따라 감겨져 설치되고, 자성체(205)는 코일(203)에 대향하도록 제2외측지지링(38b) 내측에 설치될 수 있다. 여기서, 제2내측지지링(38a)과 제2외측지지링(38b)은 상술한 바와 같이 제2연결부재(36)와 회전축(5) 외면 사이에 원통형으로 마련되어 후방 내측베어링(46)을 지지한다. 즉, 제2내측지지링(38a)은 후방 내측베어링(46)의 내륜과 제1스러스트베어링(13)의 내륜 사이에 개재되어 이들 사이의 간격을 유지하고, 제2외측지지링(38b)은 후방 내측베어링(46)의 외륜을 지지하도록 제2연결부재(36)의 내면 쪽에 설치된다. 제2연결부재(36)는 회전축(5) 외측에 회전 가능하게 지지되며 피동베벨기어와 전방프로펠러(10)의 허브(11)를 연결한다. 그리고, 후방 내측베어링(46)은 제2연결부재(36) 내면과 회전축(5) 사이에 설치된다.

상술한 자성체(205)는 각각의 외측지지링(17a,38b)에 완전히 매몰되도록 설치되거나 일부만 매몰되고, 나머지 부분은 돌출되는 형태로 설치될 수도 있다.

이와 같이, 서로 대향하도록 설치된 코일(203)과 자성체(205)는 회전축(5)의 회전 시 서로 상반된 회전이 이루어지고, 자성체(205)에서 나오는 자력을 코일(203)이 끊어줌으로써 전기가 발생하게 된다. 이때, 서로 상반된 회전에 의해 전기에너지의 생산성과 효율성을 높일 수 있다. 그리고, 발전장치에 의해 생산된 전기에너지는 선박 내의 각종 설비의 에너지원으로 이용될 수 있다. 예컨대, 선박 내의 배전반으로 공급되거나, 추진장치의 각종 설비를 검사하는 장치 등이 장착된 경우, 해당 장치에 공급될 수 있다.

이하, 본 실시 예의 이해를 돕기 위해, 제1내측지지링(17b)의 외주면과 내주면을 따라 감겨진 코일(203)과, 코일(203)에 대향하도록 자성체(205)가 제1외측지지링(17a) 내측에 설치된 자성체(205)의 상반된 회전에 의해 생산된 전기에너지를 활용하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 도 12에서 설명한 제2내측지지링(38a)의 외주면과 내주면을 따라 감겨진 코일(203)과, 코일(203)에 대향하도록 제2외측지지링(38b) 내측에 설치된 자성체(205)의 상반된 회전에 의해 생산된 전기에너지가 활용될 수도 있음은 당연하다.

도 13과 도 14를 참조하면, 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 회전축(5) 사이 개재된 제1 및 제2스러스트베어링(13,14), 제1레이디얼베어링(15)의 동작 상태를 모니터링하기 위해 각 베어링(13~15)에 인접한 회전축(5)에 측정유닛(210)이 장착될 수 있다.

측정유닛(210)은 각 베어링(13~15)의 온도 변화를 측정하는 센서(211)와, 센서(211)를 내장한 어댑터(212)를 포함한다. 이때, 코일(203)과 자성체(205)의 상반된 회전에 의해 생산된 전기에너지는 전기공급라인(미도시)을 통해 센서(211)의 에너지원으로 공급될 수 있다.

여기서, 어댑터(212)는 벨 마우스 형태로 형성되어 회전축(5)의 홈(5b)에 매몰된 형태로 장착될 수 있다. 센서(211)를 내장한 어댑터(212)가 벨 마우스 형태로 회전축(5)에 마련됨으로써, 응력이 집중되는 것을 방지하여 회전축(5)의 강도를 효과적으로 유지할 수 있다. 또한, 어댑터(212)는 금속 물질로 마련되어 각 베어링(13~15)에서 발생한 열에너지를 센서(211)로 전달할 수 있다. 이러한 어댑터(212)는 회전축(5)의 재질에 비해 열전도성이 높은 금속 물질로 마련될 수 있다. 예컨대, 어댑터(212)는 Al, Cr, Ti, Cu, Au 등의 금속 물질 중 하나 이상으로 마련되거나, 이들 중 둘 이상의 조합으로 마련될 수 있다. 이와 같이, 센서(211)를 내장한 어댑터(212)가 열전도성이 높은 금속 물질로 마련됨으로써, 각 베어링(13~15)에 직접 센서(211)가 접촉되지 않고도, 센서(211)를 통한 각 베어링(13~15)의 온도 변화를 효과적으로 측정할 수 있게 된다.

센서(211)에 의해 측정된 각 베어링(13~15)의 온도 변화 측정값은 전기신호로 변환되어, 연결케이블(215)을 통해 외부 장치로 전송된다. 여기서, 외부 장치는 센서(211)로부터 수신한 각 베어링(13~15)의 온도 변화 측정값과 기준치(범위)를 비교하여, 각 베어링(13~15)의 동작이 정상 상태를 유지되고 있는지 여부를 모니터링하게 된다. 각 베어링(13~15)의 동작이 정상 상태를 유지한다는 것은 각 베어링(13~15)이 정상적으로 제반 기능을 수행하고 있음을 나타낸다. 또한, 비정상 상태를 유지한다는 것은 각 베어링(13~15)이 마모 등으로 크게 손상되어 정상적으로 제반 기능을 수행하고 있지 못하고 있음을 나타낸다.

한편, 측정유닛(210)은 다른 예로서, 상술한 후방 내측베어링(46,도 12 참조), 제2레이디얼베어링(81,도 8 참조), 제3 및 제4스러스트베어링(82,83,도 8 참조)의 동작 상태를 모니터링하기 위해 각 베어링(46,81~83에 인접한 회전축(5)에 설치될 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로 상술한 발전장치에 의해 생산된 전기에너지가 해당 측정유닛(210)의 에너지원으로 공급될 수 있다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1: 선체, 3: 선체의 후미,
4: 설치공간, 5: 회전축,
6: 메인구동축, 7: 커플링장치,
8: 구동원, 10: 전방프로펠러,
13: 제1스러스트베어링, 14: 제2스러스트베어링,
15: 제1레이디얼베어링, 16: 쐐기부재,
20: 후방프로펠러, 30: 반전회전장치,
31: 구동베벨기어, 32: 피동베벨기어,
33: 반전베벨기어, 35: 제1연결부재,
36: 제2연결부재, 37: 연결플랜지,
40: 기어박스, 41: 몸체부,
42: 전방커버, 43: 후방커버,
44: 전방베어링, 45: 후방 외측베어링,
46: 후방 내측베어링, 50: 내부프레임,
60: 동력연결장치, 61: 구동플랜지,
62: 피동플랜지, 63: 마찰부재,
71: 제1밀봉커버, 72: 제2밀봉커버,
73: 전면밀봉커버, 74: 후면밀봉커버,
81: 제2레이디얼베어링, 82: 제3스러스트베어링,
83: 제4스러스트베어링, 90: 제1밀봉장치,
110: 제2밀봉장치, 203: 코일,
205: 자성체, 210: 측정유닛,
211: 센서, 212: 어댑터,
215: 연결케이블.

Claims

회전축에 고정된 후방프로펠러;
상기 후방프로펠러 전방의 상기 회전축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러;
상기 회전축의 회전을 반전시켜 상기 전방프로펠러로 전달하며, 상기 전방프로펠러의 반전을 구현하는 복수의 기어를 내장한 상태로 선체의 후미에서 상기 선체의 외측으로 개방되게 형성된 설치공간으로 상기 선체의 외부에서 진입 설치되는 기어박스를 포함하는 반전회전장치; 및
상기 전방프로펠러 허브와 상기 회전축 사이에 서로 대향하도록 설치된 코일과 자성체를 포함하고, 상기 코일과 자성체 중 어느 하나는 상기 전방프로펠러의 회전과 함께 회전하며, 다른 하나는 상기 회전축의 회전과 함께 회전하여 상기 회전축의 회전 시 상기 코일과 상기 자성체의 상반된 회전에 의해 전기에너지를 생산하는 발전장치;
를 포함하는 선박용 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 전방프로펠러로부터 상기 회전축에 작용하는 스러스트 하중을 지지하는 제1 및 제2스러스트베어링과,
상기 전방프로펠러로부터 상기 회전축에 작용하는 레이디얼 하중을 지지하는 제1레이디얼베어링을 더 포함하는 선박용 추진장치.
제2항에 있어서,
상기 전방프로펠러 허브와 상기 회전축 사이에 마련된 원통형의 제1외측지지링과 제1내측지지링을 더 포함하되,
상기 제1외측지지링은 상기 제2스러스트베어링의 외륜과 상기 제1레이디얼베어링의 외륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 하고,
상기 제1내측지지링은 상기 제2스러스트베어링의 내륜과 상기 제1레이디얼베어링의 내륜 사이에 개재되어 이들이 상호 지지되도록 하는 선박용 추진장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 기어는 상기 회전축에 함께 회전하도록 연결된 구동기어,
상기 회전축 주위에 회전 가능하게 지지되며 상기 전방프로펠러 허브와 연결되는 피동기어, 및
상기 구동기어의 회전을 반전시켜 상기 피동기어로 전달하는 하나 이상의 반전기어를 포함하는 선박용 추진장치.
제4항에 있어서,
상기 회전축 외측에 회전 가능하게 지지되며 상기 피동기어와 상기 전방프로펠러 허브를 연결하는 연결부재와,
상기 연결부재 내면과 상기 회전축 사이에 설치되는 후방 내측베어링을 더 포함하는 선박용 추진장치.
제5항에 있어서,
상기 연결부재와 상기 회전축 외면 사이에 마련되어 상기 후방 내측베어링을 지지하는 원통형의 제2내측지지링과 제2외측지지링을 더 포함하되,
상기 제2내측지지링은 상기 후방 내측베어링의 내륜과 상기 제1스러스트베어링의 내륜 사이에 개재되어 이들 사이의 간격을 유지하고,
상기 제2외측지지링은 상기 후방 내측베어링의 외륜을 지지하도록 상기 연결부재의 내면 쪽에 설치된 선박용 추진장치.
제3항에 있어서,
상기 코일은 상기 제1내측지지링 외주면과 내주면을 따라 감겨져 있고,
상기 자성체는 상기 코일에 대향하도록 상기 제1외측지지링 내측에 설치된 선박용 추진장치.
제6항에 있어서,
상기 코일은 상기 제2내측지지링 외주면과 내주면을 따라 감겨져 있고,
상기 자성체는 상기 코일에 대향하도록 상기 제2외측지지링 내측에 설치된 선박용 추진장치.
제6항에 있어서,
상기 회전축과 상기 선체 사이에 각각 설치되되, 상기 기어박스 전방에서 상기 회전축을 지지하는 제2레이디얼베어링과,
상기 전방프로펠러 및 상기 후방프로펠러로부터 상기 회전축으로 전달되는 축방향 힘을 선체 쪽으로 전달하는 제3 및 제4스러스트베어링을 더 포함하는 선박용 추진장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2스러스트베어링, 상기 제1레이디얼베어링, 상기 후방 내측베어링, 상기 제2레이디얼베어링, 제3 및 제4스러스트베어링 중 하나 이상의 동작 상태를 모니터링하기 위해 각각의 베어링에 인접한 상기 회전축에 장착된 하나 이상의 측정유닛을 더 포함하되,
상기 측정유닛은 각 베어링의 온도 변화를 측정하는 센서와, 상기 센서를 내장한 어댑터를 포함하는 선박용 추진장치.
제10항에 있어서,
상기 어댑터는 벨 마우스 형태로 형성되어 상기 회전축에 매몰되게 장착되는 선박용 추진장치.
제10항에 있어서,
상기 코일과 상기 자성체의 상반된 회전에 의해 생산된 전기에너지는 상기 센서의 에너지원으로 공급되는 선박용 추진장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성체는 영구자석 및 전자석 중 하나 이상을 포함하는 선박용 추진장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 추진장치를 갖춘 선박.