KR101533681B1 - 블레이드의 탈부착이 용이한 선박용 프로펠러 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동축과 연결되는 허브와, 허브에 결합되는 블레이드의 결합구조를 단순화하여 결합 및 분리가 용이하고 블레이드와 허브가 결합되는 결합부의 구조적 안전성을 높일 수 있는 선박용 프로펠러 조립체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체는 선박에 추진력을 발생시키기 위해 구동축에 설치되어 회전을 통해 추진력을 발생시키는 것으로, 상기 구동축이 관통할 수 있게 중공형 몸체를 갖는 허브와, 상기 허브의 외주면에 형성되어 있는 장착홈에 끼워지는 블레이드와, 상기 허브를 관통하여 돌출된 상기 구동축에 나사결합되어 상기 허브를 구동축에 구속하고, 상기 블레이드가 상기 허브에 고정되게 하는 엔드캡을 포함하되, 상기 허브는 상기 장착홈이 전후 길이방향을 따라 연장되고 나선방향을 따라 연장되도록 형성되며 원통형의 본체와, 상기 본체의 후단으로부터 후방으로 연장될수록 외경이 점점 작아지도록 경사진 테이퍼부를 포함하고, 상기 허브에는 후단부의 외경이 작아질 수 있도록 복수개의 절개부가 원주방향을 따라 이격되게 형성되어 있으며, 상기 엔드캡은 상기 구동축에 나사결합되면서 상기 허브를 향해 진행할수록 상기 테이퍼부의 외면과 접촉하여 상기 절개부가 연장되어 있는 테이퍼부의 외경이 점점 작아지도록 가압할 수 있게 상기 구동축의 단부가 삽입되는 체결홈의 전단부가 경사지게 형성된다.

Description

블레이드의 탈부착이 용이한 선박용 프로펠러 조립체 {Propeller assembly of ship for easy attaching and detaching blade}

본 발명은 선박용 프로펠러 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동축과 연결되는 허브와, 허브에 결합되는 블레이드의 결합구조를 단순화하여 결합 및 분리가 용이하고 블레이드와 허브가 결합되는 결합부의 구조적 안전성을 높일 수 있는 선박용 프로펠러 조립체에 관한 것이다.

글로벌 시대에 접어듦에 따라 현대에는 화물의 국가간 운송량이 나날이 증가하고 있다. 국제 화물 운송에서 주로 사용되는 운송수단은 비행기와 선박인데, 비행기의 경우 운송시간이 매우 빠르다는 이점이 있지만 운송비용이 비싸고 컨테이너와 같은 대형 화물의 경우에는 운송량이 매우 제한적이기 때문에 대형 화물의 경우에는 컨테이너선과 같은 선박 운송수단을 주로 이용하게 된다.

화물 운송용 선박은 다량의 화물을 운송할 수 있어 다른 운송수단에 비행 운송비용이 저렴하다는 이점이 있지만 운송시간이 상대적으로 매우 길다는 문제가 있기 때문에 전 세계의 조선소에서는 대형 선박 및 고속 선박의 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 선박의 추진기 효율을 향상시키기 위한 해결 과제와, 고유가 시대에 당면한 연료 절감 문제 해결 과제를 비롯하여, 선주 등 고객 만족 실현을 위한 선박 속도 향상 및 진동 개선 문제를 해결하기 위한 각종 연구가 끊임없이 진행되고 있다.

대부분의 선박은 프로펠러에 의해 추진된다. 즉, 선체 선미 하부에 장착된 프로펠러가 회전하게 되면 추진력이 발생하고, 이러한 추진력에 의해 선박은 항주할 수 있게 된다.

이렇게 선체에 추진력을 발생시키기 위한 프로펠러 조립체는 통상적으로 엔진으로부터 회전력을 전달하는 구동축에 설치되는 허브와, 이 허브에 결합되는 다수의 블레이드로 이루어지는데, 종래에는 블레이드를 허브에 결합하기 위해 허브에 도브테일(Dovetail) 형태의 결합홈을 형성하고, 블레이드의 하단부를 결합홈의 형태에 대응하도록 하여 끼운 뒤 허브의 후방에 체결링을 체결하여 블레이드를 허브에 구속하는 형태로 프로펠러 조립체를 형성하였다.

그런데 이러한 종래 방식의 프로펠러 조립체는 도브테일 형태의 결합구조 때문에 블레이드와 허브가 결합되는 결합부에서 응력이 집중되어 구조적 강도가 취약하게 되는 구조적 문제가 있었다. 특히 최근들어 선박이 대형화됨에 따라 선박의 운항 중 프로펠러 구조체에 가해지는 응력의 크기가 점차 커지게 되므로 블레이드의 교체가 용이하고, 프로펠러 구조체의 구조적 강도를 높일 수 있는 프로펠러의 개발이 필요하였다.

공개특허 제10-2011-0029347호 : 선박용 프로펠러 등록특허 제10-1211358호 : 유연 프로펠러 및 이의 제조방법

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 프로펠러 조립체를 구성하는 허브와 블레이드의 결합구조가 단순하며 선박의 추진력 발생과정에서 프로펠러 조립체에 가해지는 응력에 대하여 구조적 강도를 증진시킬 수 있는 선박용 프로펠러 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체는 선박에 추진력을 발생시키기 위해 구동축에 설치되어 회전을 통해 추진력을 발생시키는 것으로, 상기 구동축이 관통할 수 있게 중공형 몸체를 갖는 허브와, 상기 허브의 외주면에 형성되어 있는 장착홈에 끼워지는 블레이드와, 상기 허브를 관통하여 돌출된 상기 구동축에 나사결합되어 상기 허브를 구동축에 구속하고, 상기 블레이드가 상기 허브에 고정되게 하는 엔드캡을 포함하되, 상기 허브는 상기 장착홈이 전후 길이방향을 따라 연장되고 나선방향을 따라 연장되도록 형성되며 원통형의 본체와, 상기 본체의 후단으로부터 후방으로 연장될수록 외경이 점점 작아지도록 경사진 테이퍼부를 포함하고, 상기 허브에는 후단부의 외경이 작아질 수 있도록 복수개의 절개부가 원주방향을 따라 이격되게 형성되어 있으며, 상기 엔드캡은 상기 구동축에 나사결합되면서 상기 허브를 향해 진행할수록 상기 테이퍼부의 외면과 접촉하여 상기 절개부가 연장되어 있는 테이퍼부의 외경이 점점 작아지도록 가압할 수 있게 상기 구동축의 단부가 삽입되는 체결홈의 전단부가 경사지게 형성된다.

상기 장착홈은 외측에서 내측으로 인입될수록 폭이 점점 커지는 도브테일 형태로 형성되고, 상기 블레이드는 상기 도브테일 형태의 장착홈에 삽입될 수 있도록 장착홈에 대응하여 하방으로 연장될수록 폭이 점점 커지게 형성된 삽입부와, 상기 삽입부의 상단에 형성되어 회전시 추진력을 발생하는 추진날개를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 구동축은 상기 허브의 중공에 위치하는 연장부와 연장부의 단부에 형성되고 허브의 후방으로 돌출되는 돌출부를 구비하되, 상기 연장부는 상기 엔드캡에 의해 상기 허브의 외경이 작아지도록 가압되었을 때, 허브의 중공의 직경에 대응하는 외경으로 형성되고, 상기 돌출부는 상기 연장부보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 형성되며, 상기 엔드캡은 상기 돌출부가 삽입될 수 있게 전면으로부터 후방으로 인입된 체결홈이 형성되되, 상기 체결홈은 상기 테이퍼부를 가압할 수 있도록 전방에서 후방으로 연장될수록 내경이 점점 작아지도록 형성된 경사부와, 상기 경사부의 단부로부터 후방으로 연장되며 상기 돌출부가 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성되고 상기 돌출부의 외경에 대응하도록 형성된 나사결합부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체는 허브와 블레이드 사이의 결합구조가 단순하여 블레이드의 교체를 위한 탈부착이 간단하고, 선박의 추진력 발생 과정에서 가해지는 응력에 대한 구조적 강도를 높여 사용수명이 증가되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 선박용 프로펠러 조립체의 허브를 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 선박용 프로펠러 조립체의 블레이드 하단부를 도시한 부분발췌 사시도,
도 4는 도 1의 선박용 프로펠러 조립체의 분리사시도,
도 5는 도 1의 선박용 프로펠러 조립체의 측면도,
도 6은 허브의 양측이 모두 테이퍼지게 형성되어 있는 선박용 프로펠러 조립체의 다른 실시예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 선박용 프로펠러 조립체(100)는 구동축(1)에 체결되는 허브(110)와, 상기 허브(110)에 체결되는 블레이드(120)와, 허브(110)를 관통한 구동축(1)의 후방에 결합되고 허브(110)의 후단부를 조여 블레이드(120)를 허브(110)에 고정시키는 엔드캡(130)을 포함한다.

상기 허브(110)는 중앙에 길이방향을 따라 구동축(1)이 관통할 수 있도록 중공(111)이 형성되어 있다. 그리고 허브(110)는 외경이 일정하도록 전후방향으로 연장된 본체(112)와, 상기 본체(112)의 후단으로부터 후방으로 연장되고 외경이 점점 작아지도록 테이퍼진 테이퍼부(113)를 포함한다.

허브(110)에는 외주면에 후방에서 전방을 따라 연장되되 나선방향을 따라 곡률지게 연장되어 있는 장착홈(114)이 형성되어 있는데, 상기 장착홈(114)은 도브테일 형상으로 형성되어 있어서 외측에서 내측으로 인입될수록 폭이 점점 커지도록 형성되어 있다.

아울러 상기 허브(110)는 테이퍼부(113)가 형성된 후단부로부터 전방을 향해 복수개의 절개부(115)가 형성되어 있어서 콜릿(collet) 형상을 하게 된다. 따라서 테이퍼부(113)에 외력이 가해지면 절개부(115)의 폭이 좁아지면서 허브(110)의 외경이 작아지게 된다. 상기 절개부(115)는 상기 장착홈(114)의 나선방향을 따라 연장되는 것이 바람직하다.

상기 허브(110)가 결합되는 구동축(1)은 상기 허브(110)를 관통해 허브(110)의 후방으로 돌출된 돌출부(3)와, 돌출부(3)의 단부로부터 연장되며 상기 허브(110)의 중공(111)에 체결되는 연장부(2) 및 상기 연장부(2)로부터 구동력을 제공하는 엔진을 향해 연장되는 동력전달부(4)를 포함하는데, 상기 돌출부(3)의 외경이 연장부(2)의 외경보다 상대적으로 크게 형성되어 있고, 동력전달부(4)도 연장부(2)보다 외경이 크게 형성되어 있다. 즉, 연장부(2)의 외경은 상기 허브(110)의 후단부가 외력에 의해 가압되어 외경이 작아진 상태에서 중공(111)의 직경에 대응하며, 상기 돌출부(3)와 동력전달부(4)의 외경은 상기 허브(110)가 가압된 상태일 때의 중공(111)의 직경보다 크도록 형성됨으로서 상기 연장부(2)에 체결되는 허브(110)가 동력전달부(4) 및 돌출부(3) 측으로 이동하지 못하고 구속이 이루어진다. 그리고 돌출부(3)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있다.

상기 블레이드(120)는 도브테일 형상의 장착홈(114)에 삽입될 수 있도록 상부에서 하부로 연장될수록 폭이 점점 커지도록 된 삽입부(121)와, 삽입부(121)의 상단에 형성된 추진날개(122)를 포함한다.

상기 삽입부(121)는 허브(110)가 외력에 의해 직경이 작아졌을 때의 장착홈(114)의 크기 및 형상에 대응하도록 형성되어 있다.

블레이드(120)의 추진날개(122)는 선박용 프로펠러로서 회전을 통해 추진력을 발생시킬 수 있다면 본 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 엔드캡(130)은 테이퍼부(113) 및 허브(110)를 관통한 구동축(1)의 돌출부(3)에 결합되는 것이다. 엔드캡(130)은 전단으로부터 후방으로 인입된 체결홈(131)이 형성되어 있는데, 상기 체결홈(131)은 전방에서 후방으로 연장될수록 내경이 점점 작아지는 경사부(132)와, 상기 경사부(132)의 단부로부터 후방으로 연장되는 나사결합부(133)를 구비한다.

상기 나사결합부(133)는 돌출부(3)의 직경에 대응하도록 형성되어 있으며 돌출부(3)에 나사결합된다.

그리고 상기 경사부(132)는 상기 테이퍼부(113)에 결합되는 것으로 상기 나사결합부(133)가 돌출부(3)에 나사결합되어 엔드캡(130)이 허브(110)를 향해 전진할수록 상기 테이퍼부(113)를 비롯해 허브(110)의 후방이 연장부(2)를 감싸도록 내측으로 가압하게 한다.

본 발명의 선박용 프로펠러 조립체(100)는 구동축(1)의 후방에 허브(110)를 끼우고, 허브(110)에 형성된 장착홈(114)에 블레이드(120)의 삽입부(121)를 끼워 블레이드(120)를 장착한다. 이 때, 허브(110)에는 외력이 가해지지 않아 절개부(115)가 벌어져 있는 상태이므로 블레이드(120)의 삽입이 용이하게 이루어진다.

물론 블레이드(120)를 허브(110)에 먼저 끼워둔 상태에서 허브(110)를 구동축(1)에 설치할 수도 있다.

구동축(1)이 허브(110)를 관통하고 장착홈(114)에 블레이드(120)가 체결된 후에는 허브(110)의 후방으로 돌출된 구동축(1)의 돌출부(3)에 엔드캡(130)을 체결한다. 엔드캡(130)의 체결홈(131)으로 돌출부(3)가 삽입되게 하면 돌출부(3)는 경사부(132)를 통과해 나사결합부(133)에 나사결합이 이루어진다. 엔드캡(130)을 돌려 나사결합을 진행하면 상기 엔드캡(130)은 점점 허브(110)를 향해 전진하게 되며, 엔드캡(130)의 경사부(132) 내면이 상기 허브(110)의 테이퍼부(113)에 접촉한다.

엔드캡(130)이 계속 전진하게 되면 허브(110)의 테이퍼부(113)는 엔드캡(130)에 의해 가압되어 절개부(115)가 오므라 들면서 외경이 작아지게 된다. 허브(110)의 외경이 작아지면 상기 장착홈(114)의 상단의 폭이 좁아지게 되면서 블레이드(120)의 삽입부(121)가 장착홈(114)에 완전히 구속되어 고정이 이루어진다.

아울러 허브(110)의 후단부가 오므라들면 테이퍼부(113)의 단부가 돌출부(3)의 직경보다 작아지게 되므로 상기 허브(110)의 단부가 돌출부(3)와 연장부(2)의 직경차에 의해 형성되는 단턱에 걸려 구동축(1)으로부터 분리되지 않도록 구속이 이루어지게 된다.

본 실시예의 경우 엔드캡(130)과 결합되는 허브(10)의 후단부가 테이퍼 형상으로 형성되어 있으나, 이와는 달리 허브(110)는 구동축(1)이 삽입되는 전단부가 테이퍼지게 형성될 수도 있다.

즉, 도 6에 도시되어 있는 것처럼 허브(110)가 양 단부가 모두 테이퍼지게 형성되고, 절개부 역시 후방 뿐 아니라 전방으로도 연장되도록 형성되어 있어야 한다. 따라서 허브(110)가 후단부 뿐 아니라 전단부 역시도 가압에 의해 중공의 내경이 좁아질 수 있도록 형성되어 있다.

그리고 연장부(2)에는 허브(110)를 장착하기 전에 먼저 체결부재(140)를 설치하는데, 체결부재(140)는 중공이 후단부로터 전방으로 연장될수록 허브(110)의 전단부 테이퍼 면에 대응하도록 경사지게 형성되어 있다. 따라서 체결부재(140)의 후방으로 허브(110)가 삽입되면 체결부재(140)의 후방 경사면에 의해 허브(110)의 전방 측 테이퍼부가 점점 내측으로 가압될 수 있도록 형성되어 있다.

도 6에 도시된 실시예의 경우 블레이드는 후방으로 연장되는 절개부에만 설치되지만 전방으로 연장되는 절개부에도 장착홈을 형성하여 블레이드를 장착할 수 있다.

이렇게 본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체(100)는 허브(110)를 관통한 구동축(1)의 단부에 엔드캡(130)을 나사결합 하는 것만으로 허브(110)를 구동축(1)에 고정함과 동시에 허브(110)에 장착되는 블레이드(120)들의 구속력을 높이게 되므로 허브(110)와 블레이드(120)의 장착 및 분리가 매우 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1; 구동축
2; 연장부 3; 돌출부
4; 동력전달부
100; 선박용 프로펠러 조립체
110; 허브
111; 중공 112; 본체
113; 테이퍼부 114; 장착홈
115; 절개부
120; 블레이드
121; 삽입부 122; 추진날개
130; 엔드캡
131; 체결홈
132; 경사부 133; 나사결합부

Claims (3)

1. 선박에 추진력을 발생시키기 위해 구동축(1)에 설치되어 회전을 통해 추진력을 발생시키는 것으로,
   상기 구동축(1)이 관통할 수 있게 중공(111)형 몸체를 갖는 허브(110)와;
   상기 허브(110)의 외주면에 형성되어 있는 장착홈(114)에 끼워지는 블레이드(120)와;
   상기 허브(110)를 관통하여 돌출된 상기 구동축(1)에 나사결합되어 상기 허브(110)를 구동축(1)에 구속하고, 상기 블레이드(120)가 상기 허브(110)에 고정되게 하는 엔드캡(130)을 포함하되,
   상기 허브(110)는 상기 장착홈(114)이 전후 길이방향을 따라 연장되고 나선방향을 따라 연장되도록 형성되며 원통형의 본체(112)와, 상기 본체(112)의 후단으로부터 후방으로 연장될수록 외경이 점점 작아지도록 경사진 테이퍼부(113)를 포함하고,
   상기 허브(110)에는 후단부의 외경이 작아질 수 있도록 복수개의 절개부(115)가 원주방향을 따라 이격되게 형성되어 있으며,
   상기 엔드캡(130)은 상기 구동축(1)에 나사결합되면서 상기 허브(110)를 향해 진행할수록 상기 테이퍼부(113)의 외면과 접촉하여 상기 절개부(115)가 연장되어 있는 테이퍼부(113)의 외경이 점점 작아지도록 가압할 수 있게 상기 구동축(1)의 단부가 삽입되는 체결홈(131)의 전단부가 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 조립체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 장착홈(114)은 외측에서 내측으로 인입될수록 폭이 점점 커지는 도브테일 형태로 형성되고,
   상기 블레이드(120)는 상기 도브테일 형태의 장착홈(114)에 삽입될 수 있도록 장착홈(114)에 대응하여 하방으로 연장될수록 폭이 점점 커지게 형성된 삽입부(121)와, 상기 삽입부(121)의 상단에 형성되어 회전시 추진력을 발생하는 추진날개(122)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 조립체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 구동축(1)은 상기 허브(110)의 중공(111)에 위치하는 연장부(2)와 연장부(2)의 단부에 형성되고 허브(110)의 후방으로 돌출되는 돌출부(3)를 구비하되,
   상기 연장부(2)는 상기 엔드캡(130)에 의해 상기 허브(110)의 외경이 작아지도록 가압되었을 때, 허브(110)의 중공(111)의 직경에 대응하는 외경으로 형성되고, 상기 돌출부(3)는 상기 연장부(2)보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 형성되며,
   상기 엔드캡(130)은 상기 돌출부(3)가 삽입될 수 있게 전면으로부터 후방으로 인입된 체결홈(131)이 형성되되, 상기 체결홈(131)은 상기 테이퍼부(113)를 가압할 수 있도록 전방에서 후방으로 연장될수록 내경이 점점 작아지도록 형성된 경사부(132)와, 상기 경사부(132)의 단부로부터 후방으로 연장되며 상기 돌출부(3)가 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성되고 상기 돌출부(3)의 외경에 대응하도록 형성된 나사결합부(133)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 조립체.

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