KR101475199B1 - 캐니스터식 스러스터 및 캐니스터의 리프팅방법 - Google Patents

Abstract

캐니스터식 스러스터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터는 선체나 부유구조물의 트렁크 내에서 승강하는 캐니스터와, 캐니스터 하부에 설치된 추진헤드 및 캐니스터를 승강시키는 승강장치를 포함하고, 추진헤드는 프로펠러, 프로펠러를 지지하는 프로펠러지지부 및 프로펠러지지부로부터 상방으로 연장되어 캐니스터 하측에 회전 가능하게 지지된 종방향지지부를 포함하고, 프로펠러지지부는 종방향지지부에 회전 가능하게 결합된다.

Description

캐니스터식 스러스터 및 캐니스터의 리프팅방법{CANISTER-TYPE THRUSTER AND LIFTING METHOD FOR CANISTER}

본 발명은 캐니스터식 스러스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트렁크 내에서 캐니스터의 용이한 이동을 가능하게 하는 캐니스터식 스러스터에 관한 것이다.

드릴쉽(Drillship)과 같은 특수선박은 해상의 작업영역에서 정박할 수 있어야 하므로 조류, 바람, 파고의 영향에도 위치를 유지할 수 있는 장치(Dynamic Positioning System)가 필요하다. 따라서 이러한 선박은 수중에서 방향을 전환하면서 추진력을 발생시켜 선체의 위치를 제어할 수 있는 스러스터(Thruster)를 갖추고 있다. 하지만 통상적인 스러스터는 선체 하부(수중)에 설치되기 때문에 고장이 생길 경우 수리나 교체가 어려운 문제가 있다. 해상에서 고장이 생길 경우 수리를 위해 도크(dock)가 있는 육상까지 선체를 이동시켜야 하는 상황이 발생하기도 한다. 이러한 운용상의 난점을 해결하고 해상의 작업영역에서도 스러스터의 수리나 교체작업을 수행할 수 있도록 하고자 제안된 것이 캐니스터식 스러스터다. 대한민국 공개특허공보 10-2011-0139545호(2011. 12. 29. 공개) 및 공개특허공보 10-2010-0074397호(2010. 07. 02. 공개)는 캐니스터식 스러스터의 예를 각각 제시하고 있다. 캐니스터식 스러스터는 선체의 갑판으로부터 저면까지 관통된 트렁크 내에 승강하도록 설치된 캐니스터와, 캐니스터의 하부에 설치되며 360도 방향을 전환할 수 있는 추진헤드와, 캐니스터 내에서 추진헤드를 동작시키는 구동장치들과, 캐니스터를 승강시키는 승강장치와, 캐니스터의 승강을 안내하는 안내장치를 갖추고 있다. 캐니스터를 승강시키는 승강장치는 캐니스터의 측면에 설치되는 랙기어와, 랙기어와 이물림하는 피니언기어 및 이를 구동하는 모터를 갖춘 승강구동부를 포함하는 형태일 수 있다. 이러한 스러스터는 캐니스터의 승강을 통해 추진헤드의 위치를 변화시킬 수 있다. 즉 추진헤드를 선체 저면 아래에 위치시키는 운용모드, 선체가 운항할 때 추진헤드를 트렁크 내부로 끌어 올리는 이동모드, 선체 내부의 유지보수영역으로 추진헤드를 끌어올리는 유지보수모드로 전환하는 것이 가능하다. 또 크레인 등을 이용해 캐니스터와 추진헤드를 함께 상부로 들어 올려 선체로부터 분리하는 것도 가능하다. 한편, 캐니스터는 단면의 폭이 대략 5 ~ 6m에 이르고 높이가 대략 10m에 이르는 거대구조물인 관계로 취급이 어렵다. 캐니스터와 이에 장착되는 장치의 무게도 매우 크다. 따라서 캐니스터를 트렁크에서 승강 이동시키는 승강장치는 초기 구동시 캐니스터의 중량에 의해 큰 토크를 필요로 하게 되고, 이로 인해 초기 구동부하를 견디기 위한 큰 부하용량을 갖춘 모터를 구비하여야 하므로 부품 단가가 높아져 비용이 증가하는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 한국 공개특허공보 10-2011-0139545호(2011. 12. 29. 공개) 특허문헌 2: 한국 공개특허공보 10-2010-0074397호(2010. 07. 02. 공개)

본 발명의 실시 예들은 제작 및 설치가 용이하면서도 캐니스터의 원활한 승강을 구현할 수 있는 캐니스터식 스러스터를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체나 부유구조물의 트렁크 내에서 승강하는 캐니스터와, 상기 캐니스터 하부에 설치된 추진헤드 및 상기 캐니스터를 승강시키는 승강장치를 포함하고, 상기 추진헤드는 프로펠러와, 상기 프로펠러를 지지하는 프로펠러지지부와, 상기 프로펠러지지부로부터 상방으로 연장되어 상기 캐니스터 하측에 회전 가능하게 지지된 종방향지지부를 포함하고, 상기 프로펠러지지부는 상기 종방향지지부에 회전 가능하게 결합되는 캐니스터식 스러스터가 제공될 수 있다.

상기 프로펠러지지부는 상기 선체를 이동시키는 추진수류를 발생하는 제1위치와, 상기 캐니스터를 상부로 이동시키는 승강수류를 발생하는 제2위치 사이를 이동하도록 상기 종방향지지부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한 상기 종방향지지부에 대해 상기 프로펠러지지부를 회전시키기 위한 회전장치를 더 포함한다.

또한 상기 프로펠러지지부가 회전하도록 구성되는 회전축을 포함하고, 상기 회전장치는 회전력을 제공하는 구동원과, 상기 구동원의 회전력을 전달받아 전달받은 회전력을 상기 회전축에 전달하는 회전력 전달기구를 포함한다.

또한 상기 구동원은 양방향 회전 가능한 모터로 구성될 수 있다.

또한 상기 회전력 전달기구는 상기 모터의 회전력을 전달받는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 이격되며 상기 회전축에 결합된 종동풀리와, 상기 구동풀리가 회전할 때 상기 종동풀리가 회전하도록 상기 구동풀리와 상기 종동풀리 주위에 감기는 벨트를 포함한다.

또한 상기 회전력 전달기구는 상기 모터의 회전력을 전달받는 구동기어와, 상기 구동기어와 치합되며 상기 회전축에 결합된 종동기어를 포함한다.

또한 상기 승강장치는 상기 캐니스터의 외면에 승강방향으로 길게 설치되는 랙기어와, 상기 트렁크에 설치되며 상기 랙기어와 이물림하는 피니언기어 및 이를 구동하는 구동원을 갖춘 승강구동부를 포함한다.

또한 상기 랙기어 주위를 감싸 상기 랙기어의 승강 이동을 안내하도록 상기 랙기어의 치부와 마주하는 치면안내부와 상기 랙기어의 측면과 마주하는 측면안내부를 구비한 안내장치를 포함한다.

또한 상기 트렁크 내에서 상기 캐니스터가 일정 위치에 위치한 상태를 유지하도록 상기 트렁크의 폭 방향으로 진퇴하여 상기 캐니스터의 이동을 구속하는 걸림로드를 갖는 구속장치를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 캐니스터 하측에 설치된 추진헤드의 프로펠러가 하방을 향하도록 상기 추진헤드를 회전시키고, 트렁크 내에서 상기 캐니스터를 구속 해제한 상태에서 상기 프로펠러를 통해 승강수류를 발생시킴과 동시에 승강장치를 이용하여 상기 캐니스터를 상부로 이동시키는 캐니스터의 리프팅방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 캐니스터의 원활한 승강을 구현함과 아울러 승강장치의 부하용량을 줄일 수 있고, 승강장치의 주변 구조물을 단순화할 수 있어 제작비용을 줄이며 생산성도 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터의 내부구성 및 선체 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터의 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도로, 캐니스터가 운용모드, 이동모드, 유지보수모드의 위치로 각각 이동한 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터의 캐니스터와 트렁크의 단면구조 및 캐니스터를 구속하는 구속장치의 구성을 나타낸 횡방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터의 하부안내유닛 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터의 하부안내유닛 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 추진헤드에 내장된 회전장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 추진헤드에 내장된 회전장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터의 내부구성 및 선체 장착상태를 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따른 캐니스터식 스러스터(100)는 해상의 작업영역에서 정박상태를 유지할 필요가 있는 선박이나 부유구조물에 적용될 수 있다. 예를 들면, 석유나 가스 등 해저 자원의 채취를 위해 시추작업을 하는 드릴쉽(Drillship), 부유식 원유생산·저장·하역설비(FPSO: Floating Production Storage Offloading) 등에 적용될 수 있다. 또 이러한 캐니스터식 스러스터(100)는 반드시 정박상태에서 위치제어가 필요한 경우 외에도 예인선, 쇄빙선 등과 같은 특수선박이나 통상의 운송선박에도 적용될 수 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 캐니스터식 스러스터(100)가 적용되는 선박의 선체(1, 또는 부유구조물)는 상하방향으로 관통된 트렁크(2)를 구비한다. 그리고 스러스터(100)는 트렁크(2) 내에 승강 가능하게 설치되는 캐니스터(110), 캐니스터(110)의 하부에 설치된 추진헤드(130), 캐니스터(110)를 상하로 이동시키는 승강장치(140), 캐니스터(110)의 승강을 안내하는 안내장치를 포함한다.

캐니스터(110)는 도 1, 도 2, 도 6에 도시한 바와 같이, 그 하부 및 측면이 수밀 가능한 사각의 상자형태로 마련될 수 있다. 이러한 캐니스터(110)는 추진헤드(130)의 상부에 결합하여 추진헤드(130)에 동력을 전달함과 아울러 추진헤드(130)를 지지하는 역할을 한다. 선체(1)의 트렁크(2)는 캐니스터(110)보다 약간 큰 사각통 형태일 수 있다. 여기서는 하나의 예로써 캐니스터(110)와 트렁크(2)의 단면형상이 사각형인 경우를 제시하지만, 캐니스터(110)와 트렁크(2)는 단면형상이 육각, 팔각, 원형 등 다양하게 변경될 수 있다.

캐니스터(110)는 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상하방향으로 상호 이격된 복수의 갑판(112,113,114)에 의해 내부가 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 즉 캐니스터(110)의 아래 쪽으로부터 바닥판(111)과 제1갑판(112) 사이의 하부격실(116), 제1갑판(112)과 제2갑판(113) 사이의 구동기기실(117), 제2갑판(113)과 제3갑판(114) 사이의 보조기기실(118), 제3갑판(114)과 상판(115) 사이의 상부격실(119)로 구획될 수 있다. 또 캐니스터(110) 내에는 각 공간으로 이동할 수 있도록 상하로 길게 사다리(120)가 설치될 수 있다.

구동기기실(117)에는 후술할 추진헤드(130)를 구동하는 구동모터(121)가 설치되고, 보조기기실(118)에는 스러스터(100)의 동작제어를 위한 각종 제어설비와 펌프유닛 및 전원공급설비 등이 설치될 수 있다. 여기서는 하나의 예로써 캐니스터(110) 내부의 구성을 제시하는 것일 뿐 캐니스터(110) 내부구성이 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다. 캐니스터(110) 내부는 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

또 구동기기실(117) 및 보조기기실(118)에 배치된 구동모터(121)와 각종 제어설비, 펌프유닛 및 전원공급설비로의 동력을 공급하기 위한 케이블(40)은 선체(1)로부터 캐니스터(110) 내부로 연장될 수 있다.

케이블(40)은 캐니스터(110) 내부의 구동모터(121)와 각종 제어설비, 펌프유닛 및 전원공급설비 등에 동력 및 유압을 공급하는 동력케이블과 유압호스 및 통신이나 제어신호를 전송하는 전기케이블을 포함하는 엄빌리컬 어셈블리(umbilical assembly)로 구성될 수 있다.

추진헤드(130)는 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 프로펠러(131)와, 프로펠러(131)를 지지하는 유선형 프로펠러지지부(132)와, 프로펠러지지부(132)로부터 상방으로 연장되며 그 상부의 회전연결부(134)가 캐니스터(110) 바닥판(111)에 회전 가능하게 지지된 종방향지지부(133)와, 추진수류의 안내를 위해 프로펠러(131)의 둘레에 설치된 원통형 슈라우드(135)를 포함할 수 있다. 또 프로펠러지지부(132)는 종방향지지부(133)의 하단에 상하로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이를 위해 종방향지지부(133)의 하단에는 프로펠러지지부(132)가 회전하도록 구성되는 회전축(138)이 마련되고, 회전축(138)은 추진헤드(130) 내부에 설치되는 회전장치(180)에 의해 회전력을 전달받아 회전하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로펠러지지부(132)는 프로펠러(131)가 추진수류를 발생하도록 종방향지지부(133)와 교차 또는 수직하는 방향을 향하는 제1위치와, 프로펠러(131)가 캐니스터(110)를 상부로 이동시키는 승강수류를 발생하도록 종방향지지부(133)와 실질적으로 평행한 방향을 향하는 제2위치 사이를 이동하도록 구성될 수 있다.

회전장치(180)는 종방향지지부(133)에 대해 프로펠러지지부(132)를 회전시키기 위한 장치로서, 동력을 제공하는 전기모터 또는 유압이나 공압으로 작동하는 피스톤과 같은 엑츄에이터로 이루어질 수 있고, 엑츄에이터를 통해 회전축(138)을 직접 구동하거나, 벨트, 체인, 랙과 피니언 등 다른 적절한 동력전달요소를 이용하여 회전축(138)을 회전시키도록 구동할 수 있다. 일 예로 도 9에 도시된 바와 같이, 회전장치(180)는 회전력을 제공하는 구동원(181)과, 구동원(181)의 회전력을 전달받아 전달받은 회전력을 회전축(138)에 전달하는 회전력 전달기구(182)로 구성될 수 있다. 구동원(181)은 양방향 회전이 가능한 전기모터로 이루어질 수 있고, 회전력 전달기구(182)는 구동원(181)의 회전력을 전달받도록 구동원(181)과 연결되는 구동기어(182a)와, 구동기어(182a)의 회전력을 회전축(138)에 전달하도록 구동기어(182a)와 치합되며 회전축(138)과 함께 회전하도록 회전축(138)에 결합된 종동기어(182b)를 포함할 수 있다. 또 회전력 전달기구(182)는 구동원(181)의 회전수를 감속하기 위한 감속기어장치가 내장된 기어박스(182c)가 구동원(181)과 구동기어(182a) 사이에 연결될 수 있다. 이러한 회전력 전달기구(182)는 일 예에 불과한 것으로 도 10에 도시한 바와 같이 구동원(181)의 회전력을 전달받는 구동풀리(182d)와, 구동풀리(182d)와 이격되며 회전축(138)과 함께 회전하도록 회전축(138)에 결합된 종동풀리(182e)와, 구동풀리(182d)가 회전할 때 종동풀리(182e)가 회전하도록 구동풀리(182d)와 종동풀리(182e) 주위에 감기는 벨트(182f)를 포함할 수 있다. 여기서 벨트(182f)는 타이밍 벨트, 체인, 케이블, 와이어 등과 같은 연속적인 또는 환상 구동부재를 모두 포함하고, 풀리(182d,182e)는 기어나 스프로켓은 물론 톱니가 형성되거나 형성되지 않는 휠 및 롤러를 모두 포함하는 개념으로 이해되어야 할 것이다. 한편 도 9 및 도 10은 회전장치(180)를 설명하기 위하여 프로펠러지지부(132)와 종방향지지부(133)의 연결구조를 개략적으로 도시한 것으로서 도시하지 않은 수밀구조를 가질 수 있음은 물론이다.

다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 캐니스터(110)의 하부격실(116)에는 구동모터(121)의 회전을 프로펠러(131) 쪽으로 전달하는 구동축(136)이 설치되고, 추진헤드(130)의 종방향지지부(133)와 프로펠러지지부(132) 내에는 도면에 나타내지는 않았지만 구동축(136)과 프로펠러(131)를 동력전달 가능하게 연결하는 회전축들과 기어들로 구성된 동력전달부재가 설치될 수 있다. 이 경우 동력전달부재는 공지된 적절한 동력전달요소를 채용하여 프로펠러지지부(132)가 종방향지지부(133)에서 회전하더라도 동력 전달이 가능하게 구성될 수 있다. 또는 이와 달리 프로펠러지지부(132) 내에는 프로펠러(131)를 회전시키기 위한 별도의 구동모터가 내장될 수 있음은 물론이다. 이 경우 캐니스터(110)의 하부격실(116)에 배치되는 구동모터(121)와 구동축(136)은 제외될 수 있을 것이다. 또 하부격실(116)에는 추진헤드(130)를 360도 회전시킬 수 있도록 회전연결부(134)를 회전시키는 조향모터들(137)이 설치될 수 있다.

추진헤드(130)는 도 1과 도 3과 같이 선체(1)의 저면보다 아래에 위치한 상태에서 구동모터(121) 또는 추진헤드(130)에 내장된 별도의 구동모터의 동작에 의해 프로펠러(131)가 회전함으로써 추진수류를 발생시킬 수 있다. 또 조향모터들(137)의 동작에 의해 추진헤드(130)가 회전함으로써 추진수류의 방향을 제어할 수 있다. 그리고 이러한 추진수류는 선체(1)를 원하는 위치로 이동시킴으로써 조류나 파도 등의 영향에도 불구하고 선체(1)가 해상에서 제 위치를 유지하도록 할 수 있다. 이처럼 추진헤드(130)가 선체(1)의 하부에서 회전하는 형태의 추진기를 아지무스 스러스터(azimuth thruster)라고도 한다.

캐니스터(110)를 상하로 이동시키는 승강장치(140)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 캐니스터(110) 외면과 트렁크(2)의 내면 사이에 설치될 수 있다. 또 캐니스터(110) 양측을 대등한 조건으로 승강시킬 수 있도록 동일한 형태의 승강장치(140)가 캐니스터(110)의 양측에 각각 마련될 수 있다. 각 승강장치(140)는 캐니스터(110)의 측면에 고정되며 승강방향으로 길게 연장된 랙기어(141)와, 트렁크(2)의 내면 쪽에 설치되며 랙기어(141)와 이물림하는 두 피니언기어(142) 및 이들 피니언기어(142)를 구동하는 구동원을 갖춘 승강구동부(143)를 포함할 수 있다.

랙기어(141)는 도 2와 도 3에 도시한 예처럼 캐니스터(110)의 측면 상부에서 하부까지 길게 연장되고, 그 폭 방향 양측에 두 피니언기어(142)와 각각 이물림하는 치부(141b)가 대칭을 이루도록 마련된다. 본 실시 예는 안정적인 승강을 구현하기 위해 두 피니언기어(142)가 랙기어(141)의 양측 치부(141b)에 각각 이물림 하는 구성을 제시하지만, 랙기어(141)의 치부(141b)가 한쪽에만 마련되고 여기에 하나의 피니언기어(142)가 이물림하는 형태일 수도 있다. 또 본 실시 예는 랙기어(141)의 바디부(141a)와 그 양측의 치부(141b)가 일체화된 형태를 제시하지만, 랙기어(141)는 바디부(141a)와 치부(141b)가 각각 별도로 제작된 후 상호 결합되는 형태일 수 있다. 또 랙기어(141)는 거대구조물인 캐니스터(110)의 승강을 구현하는 것이어서 길고 큰 부품이므로 복수의 요소로 분할 제작된 후 설치 시 상호 결합되는 형태일 수도 있다.

승강구동부(143)는 도 1에 도시한 바와 같이, 트렁크(2)의 상하 중간부분보다 상부위치에 설치될 수 있고, 승강구동부(143)가 위치하는 트렁크(2)의 내면 양측에는 이러한 승강구동부(143)의 설치 및 유지보수를 위한 설치공간(3)이 마련될 수 있다. 승강구동부(143)의 구동원은 두 피니언기어(142)의 상반된 감속회전을 구현할 수 있는 감속기어장치와 이를 구동하는 모터를 포함하는 형태일 수 있고, 설치공간(3) 내부의 고정구조물(4)에 고정될 수 있다. 승강장치(140)는 승강구동부(143)의 동작에 의해 랙기어(141)가 승강함으로써 캐니스터(110)의 상하 이동을 구현할 수 있고, 이를 통해 캐니스터(110) 하부에 설치된 추진헤드(130)의 위치를 변화시킬 수 있다. 즉 도 3과 같이 추진헤드(130)를 선체(1) 저면 아래에 위치시켜 선체(1)의 위치제어를 수행하는 운용모드, 도 4와 같이 선체(1)가 운항할 때 저항을 줄이기 위해 추진헤드(130)를 트렁크(2) 내부로 끌어 올리는 이동모드, 도 5와 같이 추진헤드(130)의 유지보수를 위해 추진헤드(130)를 트렁크(2) 상부의 유지보수위치로 끌어 올리는 유지보수모드로 전환할 수 있다.

도 4와 같이 선체(1)의 위치 제어를 수행하는 운용모드로부터 추진헤드(130)를 트렁크(2) 내부로 끌어 올리는 이동모드로 캐니스터(110)를 들어 올리는 경우 승강구동부(143)에는 초기 구동에 큰 토크(torque)가 필요하게 된다. 이를 저감하도록 본 실시 예의 추진헤드(130)의 프로펠러지지부(132)는 승강수류를 발생시키는 제2위치, 즉 프로펠러(131)가 하방을 향하도록 회전되어 승강수류를 생성한다. 이때, 후술하는 구속장치(150)는 구속이 해제된 상태를 유지한다. 또한 프로펠러(131)에 의한 승강수류를 발생시킴과 동시에 승강구동부(143)를 동작시켜 캐니스터(110)를 상부로 이동시킨다. 이에 따라 승강구동부(143)에 의해 캐니스터(110)를 상부로 이동시키는 초기 구동시 프로펠러(131)에 의해 발생하는 승강수류에 의해 캐니스터(110)가 상부로 이동하는 힘이 부가됨에 따라 승강구동부(143)에 발생되는 초기 구동부하는 줄어들게 되어 안정적인 캐니스터(110)의 이동이 가능하게 된다. 이후 캐니스터(110)가 원하는 높이에 도달한 경우에는 프로펠러(131)의 회전을 정지시킨 후 구속장치(150)를 이용하여 캐니스터(110)를 고정시킨다.

한편 도 5에 도시한 바와 같이, 유지보수모드에서 추진헤드(130)가 위치하는 높이의 트렁크(2) 측면 쪽에는 추진헤드(130)의 유지보수를 위한 유지보수공간(6)이 마련될 수 있다. 유지보수공간(6)은 추진헤드(130)의 부품을 분리한 후 그 내부에 보관하거나 작업자가 추진헤드(130)에 접근하여 유지보수를 수행하기에 충분한 크기일 수 있고, 선박의 진수상태에서 수면보다 상부에 위치할 수 있다.

또 이러한 캐니스터식 스러스터(100)는 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 운용모드, 이동모드 등으로 전환된 상태에서 캐니스터(110)를 흔들림 없이 구속할 수 있는 복수의 구속장치(150)를 구비한다. 구속장치(150)는 캐니스터(110) 내에 설치되며 모터나 유압실린더를 등으로 이루어지는 구동부(151), 구동부(151)의 동작에 의해 캐니스터(110) 외측으로 돌출하여 걸림을 구현하는 걸림로드(152), 구속장치(150)와 대응하는 위치의 트렁크(2) 내면에 고정되며 걸림로드(152)가 진입하여 걸리는 홈을 갖춘 복수의 걸림부재(153)를 포함할 수 있다. 복수의 걸림부재(153)는 캐니스터(110)가 운용모드, 이동모드, 유지보수모드로 이동한 상태에서 걸림로드(152)의 걸림을 구현할 수 있도록 해당하는 위치에 각각 마련될 수 있다.

캐니스터(110)의 승강을 안내하는 안내장치는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 승강구동부(143) 상측의 트렁크(2) 내면에 설치되어 랙기어(141)를 지지함으로써 랙기어(141)의 승강을 안내하는 상부안내유닛(160)과, 승강구동부(143) 하부의 트렁크(2) 내면에 설치되어 역시 랙기어(141)를 지지함으로써 랙기어(141)의 승강을 안내하는 하부안내유닛(170)을 포함할 수 있다. 즉 본 실시 예는 상부안내유닛(160)과 하부안내유닛(170)이 랙기어(141)의 승강궤적과 일치하는 트렁크(2)의 내면에 장착되어 랙기어(141)를 슬라이딩 가능하게 지지함으로써 캐니스터(110)의 원활한 승강을 안내한다. 여기서는 일 예로써 상부안내유닛(160)과 하부안내유닛(170)만을 제시하지만, 안내장치는 상부 또는 하부안내유닛(160,170)과 같은 형태로 마련되어 랙기어(141)의 승강궤적 상에 추가로 설치되는 안내유닛을 포함할 수 있다. 그리고 이러한 안내장치는 승강장치(140)가 위치하는 트렁크(2)의 양측에 대등한 형태로 마련되되 랙기어(141)와 동일 선상에 배치될 수 있다.

하부안내유닛(170)은 도 2, 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 트렁크(2) 내면에 고정되는 지지브래킷(171)과, 지지브래킷(171)의 양측에 대칭을 이루도록 마련되어 랙기어(141) 양측의 치부(141b)에 각각 접하는 두 치면안내부(172), 랙기어(141)의 측면(치부가 형성되지 않은 평탄면)과 접하여 랙기어(141)의 승강을 안내하도록 두 치면안내부(172) 사이의 지지브래킷(171)에 마련된 측면안내부(173)를 포함한다. 하부안내유닛(170)은 두 치면안내부(172)와 측면안내부(173)가 랙기어(141) 주위를 감싸는 ㄷ형태를 유지함으로써 랙기어(141)를 흔들림 없이 지지할 수 있다. 두 치면안내부(172)와 측면안내부(173)의 골격을 이루는 지지브래킷(171)은 복수의 금속판재를 용접으로 연결하는 방식으로 제작될 수 있고, 이러한 지지브래킷(171)이 용접에 의해 트렁크(2) 내면에 고정될 수 있다.

두 치면안내부(172)와 측면안내부(173)는 랙기어(141)와 접하여 승강을 안내하는 슬라이딩패드(172a,173a)를 각각 포함한다. 각 슬라이딩패드(172a,173a)는 마모나 훼손 시 교체가 가능하도록 치면안내부(172)와 측면안내부(173)의 내면 쪽에 볼트체결방식으로 분리와 결합이 가능하게 장착될 수 있다. 또 치면안내부(172)와 슬라이딩패드(172a) 사이, 측면안내부(173)와 슬라이딩패드(173a) 사이에는 설치 시 슬라이딩패드(172a,173a)와 랙기어(141) 사이의 간극을 조절하기 위해 하나 이상의 두께 조절판(172b,173b)이 개재될 수 있다.

치면안내부(172)와 측면안내부(173)는 랙기어(141)가 그 내측으로 원활히 진입할 수 있도록 랙기어(141)의 승강방향에 대하여 경사를 유지하는 진입안내부(172c,173c)를 구비할 수 있고, 슬라이딩패드(172a,173a)의 상단과 하단에도 랙기어(141)의 승강방향에 대하여 경사를 유지하는 경사안내면(172d,173d)이 형성될 수 있다.

슬라이딩패드(172a,173a)는 랙기어(141)의 치부(141b)를 보호하면서도 원활한 미끄럼이동을 안내할 수 있도록 랙기어(141)보다 강성이 약한 비금속소재로 마련될 수 있다. 바람직하게는 마찰저항이 작고 내마모성과 내충격성이 우수한 합성수지소재일 수 있다.

상부안내유닛(160)도 하부안내유닛(170)과 실질적으로 동일한 형태로 마련될 수 있다. 다만, 캐니스터(110)가 하강하거나 상승할 때 랙기어(141)가 상부안내유닛(160) 또는 하부안내유닛(170)으로부터 이탈하였다가 다시 진입하는 점을 고려해 경사를 유지하면서 랙기어(141)의 진입을 안내하는 진입안내부(172c, 162c)의 방향이 반대로 배치될 수 있다. 즉 도 3의 예처럼 상부안내유닛(160)은 진입안내부(162c)가 하부에 배치되고, 하부안내유닛(170)은 진입안내부(172c)가 상부에 배치될 수 있다.

상부안내유닛(160)과 하부안내유닛(170)의 이격거리는 랙기어(141)의 전체길이보다 짧게 마련될 수 있다. 이는 도 5에 도시한 바와 같이, 승강하는 랙기어(141)가 상부안내유닛(160)과 승강구동부(143)의 피니언기어(142)에 의해 지지되거나, 도 3에 도시한 바와 같이 하부안내유닛(170)과 승강구동부(143)의 피니언기어(142)에 의해 지지되는 상태, 즉 최소 2점 이상의 지지를 유지하도록 하여 랙기어(141)의 안정된 승강을 구현하기 위함이다.

이러한 캐니스터식 스러스터(100)를 선체(1)에 최초 설치하거나 고장수리를 위해 선체(1)로부터 분리하였다가 다시 설치할 때는 추진헤드(130)가 장착된 캐니스터(110)를 크레인 등으로 들어 올린 상태에서 캐니스터(110)가 트렁크(2) 상부의 개구로 진입하도록 캐니스터(110)를 하강시킨다.

이때 캐니스터(110) 양측의 랙기어(141)는 상부안내유닛(160)에 의해 진입이 안내되고, 이어 그 하부에 위치하는 승강구동부(143)의 피니언기어(142)와 이물림을 하게 되면서 안정적으로 지지될 수 있다. 이후에는 승강구동부(143)의 동작에 의해 캐니스터(110)의 진입이 이루어질 수 있고, 하강하는 랙기어(141)가 하부안내유닛(170)으로 자연스럽게 진입하여 안정되게 지지될 수 있다.

특히 본 실시 예는 상부안내유닛(160)과 하부안내유닛(170)이 랙기어(141)와 같은 동일선상에 일렬로 배치되어 랙기어(141)를 안내하는 형태이기 때문에 안내장치와 승강장치가 다른 위치에 배치되는 통상의 캐니스터식 스러스터에 비하여 용이한 설치를 구현할 수 있다.

통상의 캐니스터식 스러스터처럼 안내장치와 승강장치가 별도로 마련되면, 설치과정에서 안내장치의 정확한 결합을 유지하면서 승강장치의 랙기어와 피니언기어의 정확한 이물림도 함께 고려해야 하기 때문에 각 부분의 결합공차를 유지하며 정확한 설치를 구현하기가 매우 어렵다. 캐니스터와 같은 거대구조물은 크기와 무게로 인하여 취급이 용이하지 않기 때문이다. 그러나 본 실시 예의 캐니스터식 스러스터는 상부안내유닛(160) 및 하부안내유닛(170)이 승강장치(140)의 랙기어(141)와 같은 동일 선상에 일렬로 배치되어 랙기어(141)의 승강을 안내하는 방식이기 때문에 보다 용이한 설치를 구현할 수 있다. 아울러 캐니스터(110) 쪽에 안내를 위해 별도로 레일을 설치할 필요가 없는 등 구성을 단순화하는 것도 가능하기 때문에 제작비용을 줄이고 생산성도 높이는 효과도 얻을 수 있다.

또한 본 실시 예의 캐니스터식 스러스터는 승강장치(140)를 이용하여 큰 중량을 갖는 캐니스터(110)를 들어 올리는 경우, 캐니스터(110) 하측에 결합된 추진헤드(130)의 추력을 이용하여 승강장치(140)의 초기 구동부하를 줄일 수 있어 승강장치(140)는 작은 부하용량을 가지더라도 안정적으로 캐니스터(110)를 들어 올림과 동시에 승강장치(140)의 초기 구동시 가해지는 과도한 구동부하에 따른 승강장치(140)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 캐니스터(110)를 승강시키는 승강장치(240)는 랙기어(241)가 트렁크(2)의 내면에 캐니스터(110)의 승강방향으로 길게 설치되고, 랙기어(241)와 이물림하는 피니언기어(242) 및 이를 구동하는 구동원을 갖춘 승강구동부(243)가 캐니스터(110)에 설치된 것을 도시하였으나, 전술한 예와 달리 랙기어(241)와 승강구동부(243)의 장착위치가 바뀌도록 구성할 수 있고, 안내장치는 랙기어(241)를 따라 이동할 수 있도록 상부안내유닛(260)과 하부안내유닛(270)이 캐니스터(110)의 측면에 설치되도록 마련될 수 있음은 물론이다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 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.

2: 트렁크, 110: 캐니스터,
130: 추진헤드, 131: 프로펠러,
132: 프로펠러지지부, 133: 종방향지지부,
134: 회전연결부, 138: 회전축,
140: 승강장치, 141: 랙기어,
141c: 완충치부, 150: 구속장치,
160: 상부안내유닛, 170: 하부안내유닛,
180: 회전장치, 181: 구동원,
182: 회전력 전달기구, 182a: 구동기어,
182b: 종동기어, 182d: 구동풀리,
182e: 종동풀리, 182f:벨트.

Claims (11)

1. 선체나 부유구조물의 트렁크 내에서 승강하는 캐니스터;
   상기 캐니스터 하부에 설치된 추진헤드;
   상기 캐니스터를 승강시키는 승강장치; 및
   상기 트렁크 내에서 상기 캐니스터가 일정 위치에 위치한 상태를 유지하도록 상기 트렁크의 폭 방향으로 진퇴하여 상기 캐니스터의 이동을 구속하는 걸림로드를 갖는 구속장치;를 포함하고,
   상기 추진헤드는 상기 캐니스터 하측에 회전 가능하게 지지된 종방향지지부와, 상기 종방향지지부에 회전 가능하게 결합되며 상기 선체를 이동시키는 추진수류를 발생하는 프로펠러가 결합된 프로펠러지지부를 포함하고,
   상기 추진헤드는 상기 구속장치로부터 상기 캐니스터가 구속 해제된 상태에서 상기 승강장치에 의해 상기 캐니스터가 상부로 이동될 때 상기 프로펠러가 하방을 향하도록 상기 프로펠러지지부가 회전하여 상기 프로펠러가 상기 캐니스터를 상부로 이동시키는 승강수류를 발생시키는 캐니스터식 스러스터.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 종방향지지부에 대해 상기 프로펠러지지부를 회전시키기 위한 회전장치를 더 포함하는 캐니스터식 스러스터.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 프로펠러지지부가 회전하도록 구성되는 회전축을 포함하고,
   상기 회전장치는 회전력을 제공하는 구동원과, 상기 구동원의 회전력을 전달받아 전달받은 회전력을 상기 회전축에 전달하는 회전력 전달기구를 포함하는 캐니스터식 스러스터.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 구동원은 양방향 회전 가능한 모터로 구성되는 캐니스터식 스러스터.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 회전력 전달기구는 상기 모터의 회전력을 전달받는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 이격되며 상기 회전축에 결합된 종동풀리와, 상기 구동풀리가 회전할 때 상기 종동풀리가 회전하도록 상기 구동풀리와 상기 종동풀리 주위에 감기는 벨트를 포함하는 캐니스터식 스러스터.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 회전력 전달기구는 상기 모터의 회전력을 전달받는 구동기어와, 상기 구동기어와 치합되며 상기 회전축에 결합된 종동기어를 포함하는 캐니스터식 스러스터.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 승강장치는 상기 캐니스터의 외면에 승강방향으로 길게 설치되는 랙기어와, 상기 트렁크에 설치되며 상기 랙기어와 이물림하는 피니언기어 및 이를 구동하는 구동원을 갖춘 승강구동부를 포함하는 캐니스터식 스러스터.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 랙기어 주위를 감싸 상기 랙기어의 승강 이동을 안내하도록 상기 랙기어의 치부와 마주하는 치면안내부와 상기 랙기어의 측면과 마주하는 측면안내부를 구비한 안내장치를 포함하는 캐니스터식 스러스터.
10. 삭제
11. 캐니스터 하측에 설치된 추진헤드의 프로펠러가 하방을 향하도록 상기 추진헤드를 회전시키고,
    트렁크 내에서 상기 캐니스터를 구속 해제한 상태에서 상기 프로펠러를 통해 승강수류를 발생시킴과 동시에 승강장치를 이용하여 상기 캐니스터를 상부로 이동시키는 캐니스터의 리프팅방법.

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