KR101652223B1 - 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박 - Google Patents

Abstract

선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 회전축에 고정된 후방프로펠러; 후방프로펠러 전방의 회전축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러; 회전축의 회전을 반전시켜 전방프로펠러로 전달하며 선체 후미에 수용되는 반전회전장치; 반전회전장치와 전방프로펠러를 연결하여 회전력을 전달하는 프로펠러 연결부재; 및 전방프로펠러의 허브와 회전축 사이에 설치되는 베어링조립체를 포함하며, 베어링조립체는 회전축 외면에 고정되는 내측지지링과, 내측지지링과 이격 상태로 내측지지링 외측에 설치되며 전방프로펠러 허브 내면에 고정되는 외측지지링과, 내측지지링과 외측지지링 사이에 설치되는 후방추력베어링을 포함한다.

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 선박용추진장치는 하나의 프로펠러를 구비한다. 그러나 프로펠러가 하나인 추진장치는 프로펠러의 회전에 따른 수류의 회전에너지를 추진력으로 이용할 수 없기 때문에 추진효율을 높이는데 한계가 있다.

프로펠러 수류의 회전에너지를 추진력을 회수할 수 있는 것으로는 이중반전 추진장치(Counter rotating propeller; CRP)가 있다. 이중반전 추진장치는 동일축선 상에 설치된 2개의 프로펠러가 상호 반대방향으로 회전하면서 추진력을 발생시킨다. 전방프로펠러를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러가 역으로 회전하면서 추진력으로 회수할 수 있으므로 프로펠러가 하나인 추진장치에 비해 높은 추진성능을 발휘할 수 있다.

일본 공개특허공보 특개2009-161050호(2009.7.23. 공개)는 이중반전 추진장치의 일예를 제시하고 있다. 이 추진장치는 선미 쪽에 설치되는 전방프로펠러와 후방프로펠러, 전방프로펠러와 후방프로펠러의 상반된 회전을 구현하는 것으로 선체 내에 설치되는 반전회전장치와, 반전회전장치로부터 전방 및 후방 프로펠러로 회전동력을 전달하며 상반되게 회전하는 내축와 외축을 구비한다.

그러나 이러한 이중반전 추진장치는 구성이 복잡한 반전회전장치와 상호 반대로 회전하는 길이가 긴 내축과 외축을 구비하기 때문에 제작과 설치에 어려움이 있고, 신뢰성을 유지하면서 안정적으로 동작하도록 하는데 높은 기술수준이 요구된다. 특히 길이가 긴 외축이 내축과 반대로 회전하는 형태는 이들 사이의 윤활을 해결해야 하는 어려움을 야기하기도 한다.

또 이러한 이중반전 추진장치는 전방프로펠러의 전방추력과 후방추력을 내축으로 전달하기 위해 전방프로펠러의 보스(허브) 내부에 스러스트베어링을 설치하고 있다. 그러나 이러한 추력지지구조는 스러스트베어링의 설치 및 유지보수가 어려운 문제가 있다. 또 후방프로펠러의 추력뿐 아니라 전방프로펠러의 추력이 모두 내축을 통하여 선체로 전달되는 형태이기 때문에 축계통의 안정성 및 내구성을 높이기 어려웠다.

일본 공개특허공보 특개2009-161050호(2009.7.23. 공개)

본 발명의 실시 예는 두 프로펠러의 안정된 상호 반전을 구현할 수 있고, 설치 및 유지보수를 용이하게 수행할 수 있는 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 선체 후미에 수용되는 반전회전장치;상기 반전회전장치와 상기 전방프로펠러를 연결하여 회전력을 전달하는 프로펠러 연결부재; 및 상기 전방프로펠러의 허브와 상기 회전축 사이에 설치되는 베어링조립체를 포함하며, 상기 베어링조립체는 상기 회전축 외면에 고정되는 내측지지링과, 상기 내측지지링과 이격 상태로 상기 내측지지링 외측에 설치되며 상기 전방프로펠러 허브 내면에 고정되는 외측지지링과, 상기 내측지지링과 상기 외측지지링 사이에 설치되는 후방추력베어링을 포함하는 선박용 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 추진장치는 상기 베어링조립체 전방에 배치되며, 상기 전방프로펠러 허브 내면과 상기 회전축 외면 사이에 설치되는 저널베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 베어링조립체는 상기 내측지지링의 후단부 내면과 상기 회전축 외면 사이에 압입되며, 외면이 테이퍼면으로 된 쐐기부재를 더 포함할 수 있다.

상기 베어링조립체는 상기 후방추력베어링 내륜과 상기 내측지지링 외면 사이에 설치되고 외면이 테이퍼면으로 이루어지며 외면 일측에 조임나사부가 형성된 조임링과, 상기 조임링의 조임나사부에 체결되는 조임너트를 더 포함할 수 있다.

상기 베어링조립체는 상기 내측지지링, 상기 외측지지링, 상기 후방추력베어링이 조립된 상태에서 상기 전방프로펠러 허브의 후방으로부터 상기 전방프로펠러 허브 내면과 상기 회전축 외면 사이에 진입하도록 설치될 수 있다.

상기 베어링조립체는 상기 후방추력베어링과 이격상태로 상기 내측지지링과 상기 외측지지링 사이에 설치되는 레이디얼베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 추진장치는 선체의 후미에 결합되며 상기 프로펠러 연결부재의 외측을 지지하는 선미지지체와, 상기 전방프로펠러의 허브와 상기 선미지지체 사이에 설치되어 상기 전방프로펠러의 허브로부터 상기 선미지지체로 전방추력이 전달되도록 하는 전방추력지지장치를 더 포함할 수 있다.

상기 전방추력지지장치는 상기 선미지지체로부터 상기 전방프로펠러 허브 전면 쪽으로 연장된 전방추력지지부와, 한쪽이 상기 전방프로펠러 허브의 전면부를 지지하고 다른 쪽이 상기 전방추력지지부를 지지하는 전방추력베어링을 포함할 수 있다.

상기 전방추력베어링은 상기 전방프로펠러 허브의 전면부를 지지하며 반경방향으로 분리 가능한 복수의 스러스트패드와, 상기 전방추력지지부에 지지된 상태로 상기 복수의 스러스터패드를 지지하는 패드지지부를 포함할 수 있다.

상기 프로펠러 연결부재는 상기 전방프로펠러의 허브 전면에 고정되며, 상기 복수의 스러스트패드와 접하는 전방추력지지면을 갖춘 플랜지부를 포함할 수 있다.

상기 추진장치는 상기 전방프로펠러의 허브 전면에 장착되며 상기 전방추력베어링의 외측을 포위하여 덮는 원통형 보호부재를 더 포함하고, 상기 보호부재는 상기 스러스트패드의 점검 및 교체를 위한 점검구와, 상기 점검구에 개폐 가능하게 장착된 개폐부재를 포함할 수 있다.

상기 추진장치는 상기 보호부재와 상기 선미지지체 사이의 밀봉을 위해 상기 전방추력지지부 외측을 포위하는 형태로 상기 보호부재에 설치된 원통형 라이닝과, 상기 라이닝의 외면과 접하도록 상기 선미지지체에 설치된 원통형 밀봉부재를 더 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 후 선체 후방으로부터 선체 후미의 설치공간으로 진입시키는 방식으로 장착할 수 있기 때문에 제작과 설치를 용이하게 수행할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 전방프로펠러를 지지하는 베어링조립체가 외부에서 조립된 후 전방프로펠러의 허브 내측에 결합될 수 있기 때문에 전방프로펠러의 설치 및 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 전방추력지지장치가 전방프로펠러 허브와 후방지지체 사이에 마련되고, 보호부재가 개폐 가능한 점검구를 구비하기 때문에 전방프로펠러나 기어박스를 분리하지 않고서도 작업자가 외부로부터 전방추력지지장치로 쉽게 접근할 수 있다. 따라서 전방추력지지장치의 유지보수를 용이하게 수행할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 전방프로펠러의 전방추력이 프로펠러 연결부재나 회전축을 거치지 않고 선체와 연결된 선미지지체로 직접 전달되기 때문에 축계통의 안정성 및 내구성을 높일 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 전방추력지지장치 및 보호부재를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 전방추력지지장치 및 보호부재를 나타낸 단면도로, 보호부재의 점검구를 개방하고 전방추력베어링의 유지보수를 수행하는 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 전방추력베어링 및 보호부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 베어링조립체의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 베어링조립체에서 조임링과 조임너트의 구성을 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 베어링조립체에서 쐐기부재의 구성을 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 추진장치의 베어링조립체의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제1밀봉장치 분해 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

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 이중반전식 추진장치다.

본 실시 예에서 언급하는 선체(1)의 후미(3)는 전방 및 후방프로펠러(10,20)와 반전회전장치(30)의 설치를 위해 선체(1)로부터 후방을 향하여 유선형으로 돌출된 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 대응하는 형상으로 가공될 수 있다.

반전회전장치(30)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 후미(3)의 설치공간(4)에 수용되는 기어박스(40)와, 기어박스(40) 내에 설치되며 전방프로펠러(10)의 반전(회전축(5)의 회전과 반대방향으로 회전)을 구현하는 반전기어유닛, 기어박스(40)의 대략 중심부분을 관통한 상태로 기어박스(40)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(5)을 포함한다.

회전축(5)은 도 1에 도시한 바와 같이, 기어박스(40)를 관통하여 전방으로 연장된 선단이 선체(1) 내부의 메인구동축(6)에 연결된다. 메인구동축(6)은 선체(1) 내부에 설치된 구동원(8, 디젤엔진, 모터, 터빈 등)과 연결된다. 따라서 구동원(8)이 동작할 때 회전축(5)이 메인구동축(6)과 함께 회전할 수 있다. 메인구동축(6)과 회전축(5)은 동력전달을 구현하는 커플링(Coupling)장치(7)에 의해 분리와 결합이 가능하게 연결될 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.

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.

후방프로펠러(20)의 결합을 위해 회전축(5) 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 지지되는 허브(11)와, 허브(11)의 외면에 마련된 복수의 날개(12)를 구비한다. 전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)를 설치하기 전에 회전축(5) 외면에 설치될 수 있다. 또 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하면서 같은 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있도록 날개각이 후방프로펠러(20)의 날개각과 반대다.

반전회전장치(30)의 기어박스(40)는 도 2에 도시한 바와 같이, 원통형의 전방프레임(41)과, 전방프레임(41)의 후단에 결합되며 전방프레임(41)과 함께 후술할 반전기어유닛을 수용하는 수용공간을 형성하는 원통형 후방프레임(42)을 구비한다.

기어박스(40) 내부의 반전기어유닛은 전방프레임(41)의 전면부를 관통하는 형태로 전방프레임(41)에 회전 가능하게 지지되고 회전축(5)과 연결된 원통형의 축 연결부재(31), 전방프레임(41) 내에 회전 가능하게 지지되고 한쪽이 축 연결부재(31)와 연결된 제1링기어(43), 제1링기어(43)와 이물림하는 복수의 제1유성기어(44), 기어박스(40) 내에 고정된 상태로 복수의 제1유성기어(44)의 축(44a)을 지지하는 제1캐리어(48), 회전축(5) 외면에 회전 가능하게 지지되며 한쪽에 복수의 제1유성기어(44)와 이물림하는 제1태양기어(45a)가 마련되고 다른 쪽에 제2태양기어(45b)가 마련된 원통형의 태양기어유닛(45), 태양기어유닛(45)의 제2태양기어(45b)와 이물림하는 복수의 제2유성기어(46), 기어박스(40)의 내면에 고정된 상태로 복수의 제2유성기어(46)와 이물림하는 제2링기어(47), 회전축(5)에 회전 가능하게 지지되며 복수의 제2유성기어(46)의 축(46a)을 지지하는 제2캐리어(51)를 포함한다.

축 연결부재(31)는 기어박스(40)를 관통하여 전방으로 연장된 단부가 회전축(50)의 외면에 고정된 플랜지부(32)에 연결되고, 기어박스(40)의 내부에 위치하는 후단 외측이 제1링기어(43)와 연결된다. 또 축 연결부재(31)는 내면이 복수의 베어링(33a, 33b)을 매개로 회전축(5)의 외면에 설치된 원통형 축 지지부재(49)에 회전 가능하게 지지되고, 외면이 역시 베어링(33c)을 매개로 기어박스(40)의 전방프레임(41)에 회전 가능하게 지지된다. 따라서 제1링기어(43)는 축 연결부재(31)에 의해 회전축(5)과 연결된 상태이므로, 회전축(5)이 회전할 때 회전축(5)과 같은 방향으로 회전한다.

제1유성기어(44)의 축(44a)은 한쪽이 기어박스(40) 내면에 고정된 제1캐리어(48)에 지지되고 다른 쪽이 회전축(5)의 외면에 설치된 축 지지부재(49)에 지지된다. 축 지지부재(49)는 회전축(5)이 회전할 때 고정된 상태를 유지하면서 회전축(5)의 외면을 지지함과 동시에 한쪽에 마련된 플랜지부(49a)가 복수의 제1유성기어(44)의 축(44a)을 지지한다. 축 지지부재(49)의 내면과 회전축(5) 외면 사이에는 축지지부재(49)가 회전축(5)의 회전과 관계없이 고정된 상태를 유지하도록 원통형 저널베어링(50)이 설치될 수 있다. 따라서 복수의 제1유성기어(44)는 제1링기어(43)가 회전할 때 고정된 위치에서 자전하며, 태양기어유닛(45)의 제1태양기어(45a)를 회전시킴으로써 태양기어유닛(45)이 회전축(5)과 반대방향으로 회전하도록 한다.

복수의 제2유성기어(46)는 한쪽이 제2태양기어(45b)에 이물림하고 다른 쪽이 기어박스(40) 내면에 고정된 제2링기어(47)에 이물림한 상태다. 따라서 태양기어유닛(45)이 회전할 때 회전축(5)과 같은 방향으로 자전함과 동시에 회전축(5)과 반대방향으로 공전한다. 그리고 복수의 제2유성기어(46)의 공전은 회전축(5)과 반대방향으로 제2캐리어(51)를 회전시키고, 제2캐리어(51)는 회전축(5) 외면에 회전 가능하게 지지된 프로펠러 연결부재(33)를 회전시킨다. 따라서 프로펠러 연결부재(33)는 반전회전장치(30)의 동작에 의해 회전축(5)과 반대로 회전한다.

프로펠러 연결부재(33)는 반전회전장치(30)의 회전을 전방프로펠러(10)로 전달하여 전방프로펠러(10)가 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하도록 한다. 프로펠러 연결부재(33)는 회전축(5) 외면에 회전 가능하게 설치되며 반전회전장치(30)의 제2캐리어(51)와 연결되는 원통형 연결부(33a)와, 연결부(33a)의 후단에 마련되며 전방프로펠러(10)의 허브(11)에 결합되는 플랜지부(33b)를 구비한다. 플랜지부(33b)는 복수의 볼트 체결에 의해 전방프로펠러(10)의 허브(11) 전면에 고정될 수 있다.

이러한 반전회전장치(30)는 선체(1)의 외부에서 제작하여 조립을 완료한 상태에서 선체(1) 후방으로부터 선체 후미(3)의 설치공간(4)으로 진입시키는 방식으로 장착할 수 있기 때문에 제작과 설치를 용이하게 수행할 수 있다.

반전회전장치(30)는 회전축(5)이 회전할 때 축 연결부재(31)에 의해 회전축(5)과 연결된 제1링기어(43)가 회전한다. 즉 제1링기어(43)는 회전축(5)과 함께 동일한 방향으로 회전한다. 제1유성기어(44)는 제1링기어(43)와 치합된 상태이므로 제1링기어(43)와 동일한 방향으로 자전을 하고, 제1유성기어(44)에 치합된 제1태양기어(45a)가 제1유성기어(44) 및 회전축(5)과 반대방향으로 회전한다. 제2태양기어(45b)는 제1태양기어(45a)와 동일한 방향으로 회전하고, 제2태양기어(45b)와 치합된 제2유성기어(46)는 고정된 제2링기어(47)와 치합된 상태이므로 제2태양기어(45b)와 반대방향으로 자전하면서 회전축(5)과 반대방향으로 공전한다. 제2유성기어(46)의 공전은 제2캐리어(51)에 의해 프로펠러 연결부재(33)에 전달되고, 프로펠러 연결부재(33)의 회전(회전축과 반대방향으로 회전)은 전방프로펠러(10)로 전달된다. 따라서 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현할 수 있다.

프로펠러 연결부재(33)의 외측에는 선체(1)의 후미(3)에 결합된 상태로 프로펠러 연결부재(33)를 지지하는 선미지지체(60)가 설치된다. 선미지지체(60)는 선체 후미(3)의 설치공간(4)에 반전회전장치(30)를 설치한 상태에서 선체의 후미(3)에 장착됨으로써 반전회전장치(30)를 안정적으로 지지하고, 동시에 프로펠러 연결부재(33)의 외면을 지지함으로써 프로펠러 연결부재(33) 및 그 내부의 회전축(5)이 안정적으로 회전하도록 한다.

선미지지체(60)는 유선형으로 마련된 선체 후미(3)의 선형이 연속될 수 있도록 후방으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 형태일 수 있다. 프로펠러 연결부재(33)의 외면과 선미지지체(60) 내면 사이에는 프로펠러 연결부재(33)의 원활한 회전을 위해 원통형 저널베어링(34)이 설치될 수 있다.

전방프로펠러(10)는 도 7에 도시한 바와 같이, 회전축(5)과 허브(11)의 내면 사이에 설치되는 베어링조립체(70)와 저널베어링(90)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 또 전방프로펠러(10)는 회전할 때 전방 또는 후방으로 추력을 발생시키는데, 전방프로펠러(10)의 전방추력은 전방프로펠러 허브(11)의 전면부와 선미지지체(60) 사이에 마련되는 전방추력지지장치(80)에 의해 선체로 전달될 수 있다. 그리고 전방프로펠러(10)의 후방추력은 후술할 베어링조립체(70)에 의해 회전축(5)으로 전달될 수 있다.

베어링조립체(70)는 회전축(5) 외면에 고정되는 내측지지링(71)과, 내측지지링(71)과 이격 상태로 내측지지링(71) 외측에 설치되며 전방프로펠러(10) 허브(11) 내면에 고정되는 외측지지링(72)과, 내측지지링(71)과 외측지지링(72) 사이에 설치되는 후방추력베어링(73)을 구비한다.

또 베어링조립체(70)는 도 7과 도 9에 도시한 바와 같이, 내측지지링(71)의 후단부 내면과 회전축(5) 외면 사이에 압입되며, 그 외면이 테이퍼면으로 된 쐐기부재(74)와, 쐐기부재(74)를 내측지지링(71) 후단에 체결하여 결합상태를 유지시키는 복수의 조임나사(75)를 포함할 수 있다. 내측지지링(71)의 후단부 내면에는 쐐기부재(74)의 외면과 대응하는 테이퍼면(71a)이 형성될 수 있다. 따라서 내측지지링(71)은 회전축(5)의 외면에 끼워진 상태에서 그 후단부 쪽에 쐐기부재(74)가 결합됨으로써 회전축(5) 외면에 견고히 고정될 수 있다.

또 베어링조립체(70)는 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 후방추력베어링(73)을 고정하기 위해 외측지지링(72)과 내측지지링(71) 사이에 설치되는 조임링(76)과 조임너트(77)를 포함할 수 있다. 조임링(76)은 후방추력베어링(73)의 내륜과 내측지지링(71) 외면 사이에 설치되고 그 외면이 테이퍼면으로 이루어지며 외면의 일측에 형성된 조임나사부(76a)를 구비할 수 있다. 그리고 조임너트(77)는 조임링(76)의 조임나사부(76a)에 체결되어 후방추력베어링(73)을 결속하는 조임력을 부여함으로써 후방추력베어링(73)의 내륜이 내측지지링(71) 외면에 견고히 결합되도록 할 수 있다.

또 베어링조립체(70)는 도 7에 도시한 바와 같이, 후방추력베어링(73) 후방의 외측지지링(72) 내면에 설치되어 후방추력베어링(73)의 외륜을 지지하는 외륜지지링(78)과, 외륜지지링(78)의 후단을 지지하도록 외측지지링(72)의 후단부에 체결되는 커버부재(79)를 포함할 수 있다.

따라서 전방프로펠러(10)의 후방추력은 전방프로펠러(10)의 허브(11)로부터 외측지지링(72), 후방추력베어링(73), 내측지지링(71)을 통하여 회전축(5)으로 전달될 수 있고, 회전축(5)으로 전달된 후방추력이 선체로 전달되어 선체(1)를 후진시킬 수 있다.

이러한 베어링조립체(70)는 내측지지링(71), 외측지지링(72), 후방추력베어링(73) 등이 상호 조립된 상태에서 전방프로펠러(10)의 허브(11) 후방으로부터 전방프로펠러 허브(11) 내면과 회전축(5) 외면 사이의 공간에 진입되는 방식으로 설치될 수 있다. 이는 복잡한 베어링조립체(70)가 외부에서 조립된 후 전방프로펠러(10)의 허브(11) 내측에 결합될 수 있도록 하여 전방프로펠러(10)의 설치작업을 용이하게 수행할 수 있도록 한 것이다.

전방프로펠러(10)의 허브(11)와 회전축(5) 사이에 설치되는 저널베어링(90)은 전방프로펠러(90)로부터 회전축(5)에 작용하는 반경방향 하중을 지지하면서 전방프로펠러(10)가 회전축(5) 외면에서 안정적으로 회전하도록 한다. 저널베어링(90)은 전방프로펠러 허브(11) 내측에 미리 설치된 상태에서 그 후방에 전술한 베어링조립체(70)가 장착됨으로써 안정적으로 지지될 수 있다.

도 10은 전방프로펠러의 허브(11)를 지지하는 베어링조립체의 다른 실시 예를 나타낸다. 도 10의 예에서 베어링조립체(270)는 내측지지링(271)과 외측지지링(272) 사이에 후방추력베어링(273)뿐 아니라, 전방프로펠러(10)의 반경방향 하중을 지지하면서 원활한 회전을 구현하는 레이디얼베어링(290)이 함께 설치된 것이다. 레이디얼베어링(290)은 후방추력베어링(273)과 동일한 방식으로 내측지지링(271)과 외측지지링(272) 사이에 설치되되 후방추력베어링(273)과 소정간격 이격된 전방에 배치될 수 있다. 도 10의 예에서 쐐기부재(274), 조임링(276), 조임너트(277) 등은 전술한 예와 동일하게 구성될 수 있다. 또 도 10의 예도 후방추력베어링(273)과 레이디얼베어링(290)을 포함하는 베어링조립체(270)의 부품들이 외부에 조립된 상태에서 전방프로펠러(10)의 허브(11) 내측에 장착될 수 있다.

전방추력지지장치(80)는 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 선미지지체(60)로부터 전방프로펠러 허브(11) 전면 쪽으로 소정길이 연장된 원통형의 전방추력지지부(81)와, 한쪽이 전방프로펠러 허브(11)의 전면부를 지지하고 다른 쪽이 전방추력지지부(81)를 지지하는 전방추력베어링(82)을 포함할 수 있다.

전방추력베어링(82)은 전방프로펠러 허브(11)의 전면부를 지지하며 반경방향으로 분리 가능한 복수의 스러스트패드(82a)와, 전방추력지지부(81)에 지지된 상태로 복수의 스러스터패드(82a)를 지지하는 패드지지부(82b)로 구성될 수 있다. 프로펠러 연결부재(33)의 플랜지부(33b)에는 복수의 스러스트패드(82a)와 접하는 전방추력지지면(83)이 마련될 수 있다. 따라서 전방프로펠러(10)의 전방추력은 전방프로펠러 허브(11)로부터 프로펠러 연결부재의 플랜지부(33b), 전방추력베어링(82), 전방추력지지부(81)를 통하여 선미지지체(60)로 전달될 수 있다.

이러한 전방추력 전달구조는 전방추력이 프로펠러 연결부재(33)의 연결부(33a)나 회전축(5)을 거치지 않고 전방프로펠러 허브(11)로부터 선체(1)와 연결된 선미지지체(60)로 직접 전달되도록 함으로써 통상의 이중반전 추진장치에 비하여 축계통의 안정성 및 내구성을 높일 수 있다. 본 실시 예는 전방프로펠러(10)의 전방추력이 프로펠러 연결부재의 플랜지부(33b)를 거쳐 전방추력베어링(82)으로 전달되는 형태를 제시하였으나, 전방추력베어링(82)이 전방프로펠러 허브(11)의 전면을 직접 지지하도록 할 수 있고, 이 경우 전방추력의 전달경로를 더욱 단순화할 수도 있다.

전방추력베어링(82) 외측에는 전방추력베어링(82)의 외측을 보호하는 보호부재(100)가 설치된다. 보호부재(100)는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 원통형태로 마련되어 전방추력베어링(82) 외측을 포위하여 덮는 형태로 설치되고, 한쪽이 전방프로펠러(10)의 허브(11) 전면에 고정된다. 따라서 보호부재(100)는 추진장치가 동작할 때 전방프로펠러(10)와 함께 회전한다.

보호부재(100)는 도 6에 도시한 바와 같이, 스러스트패드(82a) 점검 및 교체를 위해 둘레를 따라 소정구간 개방된 점검구(101)와, 점검구(101)에 개폐 가능하게 장착된 개폐부재(102)를 구비한다. 점검구(101)는 스러스트패드(82a)의 교체를 수행할 수 있도록 스러스트패드(82a)의 최대폭보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 점검구(101)는 전방프로펠러(10)를 회전시켜 보호부재(100)를 회전시킴으로써 그 위치를 이동시킬 수 있다. 따라서 하나의 점검구(101)를 이용해 복수의 스러스트패드(82a) 교체작업을 순차적으로 수행할 수 있다. 점검구(101)가 형성된 위치 반대편에는 도 4에 도시한 바와 같이, 보호부재(100)의 균형을 유지할 수 있도록 웨이트밸런서(103)가 장착될 수 있다.

한편, 선박은 주로 전진방향으로 운항하기 때문에 후방추력베어링(90)보다 전방추력베어링(82)의 마모나 손상이 높다. 따라서 전방추력베어링(82)의 교체나 유지보수 빈도가 상대적으로 높은데, 본 실시 예의 전방추력지지장치(80) 및 보호부재(100)는 전방추력베어링(82)의 유지보수를 손쉽게 수행할 수 있도록 한다. 즉 전방추력베어링(82)이 전방프로펠러 허브(11)와 선미지지체(60) 사이에 배치되고, 보호부재(100)가 개폐 가능한 점검구(101)를 구비하기 때문에 전방프로펠러(10)나 기어박스(40) 등을 분리하지 않고서도 작업자가 외부로부터 전방추력베어링(82)으로 쉽게 접근하여 유지보수를 수행할 수 있다.

또 본 실시 예의 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 선미지지체(60)와 전방프로펠러(10)의 허브(11)에 결합된 보호부재(100) 사이를 밀봉하여 해수(또는 민물)나 이물질의 침입을 방지하는 제1밀봉장치(110)와, 같은 목적으로 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 후방프로펠러(20)의 허브(21) 사이를 밀봉하는 제2밀봉장치(130)를 구비한다.

제1밀봉장치(110)는 도 4와 도 11에 도시한 바와 같이, 보호부재(100)에 고정되는 원통형 제1라이닝(111)과, 제1라이닝(111)의 외면에 접하도록 제1라이닝(111)의 외면을 덮으며 그 일단이 선미지지체에 고정된 원통형 제1밀봉부재(112)를 포함할 수 있다.

제1밀봉부재(112)는 제1라이닝(111)과 대면하는 내면에 상호 이격되게 설치되어 제1라이닝(111)의 외면과 접하는 복수의 패킹(113)을 구비하며, 패킹들(113)이 제1라이닝(111)의 외면에 밀착됨으로써 제1밀봉장치(110) 내측으로 해수나 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.

제1라이닝(111)은 도 11에 도시한 바와 같이, 양측이 반원형으로 분할된 제1부재(111a)와 제2부재(111b)로 구성될 수 있다. 그리고 제1 및 제2부재(111a, 111b)의 상호 분할된 부분(111c)에는 이들이 상호 결합될 때 밀봉이 이루어질 수 있도록 패킹(111d)이 개재될 수 있다. 또 제1부재(111a)의 분할된 부분 자유단 쪽에는 한 쪽으로부터 반대편으로 돌출하는 제1결속부(111e)가 마련되고, 그 반대편 제2부재(111b)에는 대응하여 결합되는 제2결속부(111f)가 마련되며, 여기에는 고정볼트(111g)가 체결됨으로써 양측이 상호 견고하게 결합되도록 할 수 있다. 제1라이닝의 플랜지부(111h)에는 다수의 고정볼트(111i)가 체결됨으로써 보호부재(100)에 견고히 고정될 수 있다. 여기서는 제1라이닝(111)의 용이한 설치를 위해 제1라이닝(111)이 양측으로 분할되는 경우를 제시하지만, 제1라이닝(111)은 이에 한정되지 않고, 제1부재(111a)와 제2부재(111b)가 일체로 연결된 원통형태일 수 있다.

제1밀봉부재(112)의 경우도 반원형으로 제작된 다수의 링(112a, 112b, 112c)을 제1라이닝(111) 외측에서 회전축(5)의 길이방향으로 적층시켜 고정하는 방식일 수 있다. 다수의 링(112a, 112b, 112c)은 볼트 체결이나 용접에 의해 상호 결속될 수 있다.

제2밀봉장치(130)는 도 7에 도시한 바와 같이, 후방프로펠러 허브(21)의 전면에 설치된 원통형 제2라이닝(131)과, 제2라이닝(131)의 외면과 접하도록 제2라이닝(131) 외면을 덮으며 그 일단이 전방프로펠러 허브(11) 후면에 고정된 원통형 제2밀봉부재(132)를 포함할 수 있다.

제2밀봉부재(132) 역시 제1밀봉부재(112)와 마찬가지로 내면에 설치된 복수의 패킹(133)을 포함한다. 각 패킹(133)은 제2라이닝(131)에 밀착됨으로써 제2밀봉장치(130) 내측으로 해수나 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.

제2라이닝(131)과 제2밀봉부재(132)도 제1밀봉장치(110)의 제1라이닝(111)과 제1밀봉부재(112)와 마찬가지로 각각 반원형으로 제작됨으로써 후방프로펠러(20)의 설치 후에 결합하는 방식일 수 있다.

도 2에서 부호 141은 제1밀봉장치(110) 외측의 선체 후미(3)와 전방프로펠러 허브(11) 사이를 덮는 제1커버링이고, 부호 142는 제2밀봉장치(130) 외측의 전방프로펠러 허브(11)와 후방프로펠러 허브(21) 사이를 덮는 제2커버링이다. 제1커버링(141)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(142)도 전방프로펠러의 허브(11)와 후방프로펠러의 허브(21) 중 어느 한쪽에 고정된 상태에서 회전할 수 있다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치의 동작을 설명한다.

추진장치는 선체(1) 내부 구동원(8)의 동작에 의해 회전축(5)이 회전하고, 회전축(5) 후단부에 직결된 후방프로펠러(20)가 회전축(5)과 동일한 방향으로 함께 회전한다. 동시에 반전회전장치(30)의 동작에 의해 프로펠러 연결부재(33)가 회전축(5)의 외측에서 회전축(5)과 반대로 회전하고, 이러한 회전이 전방프로펠러(10)로 전달되므로, 전방프로펠러(10)가 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 반력(전방추력)을 받는다. 이 힘은 전방프로펠러(10)의 허브(11)로부터 전방추력지지장치(80)를 거쳐 선미지지체(60)로 전달되어 선체(1)의 추진력으로 작용한다. 후방프로펠러(20)도 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 반력(전방추력)을 받게 되는데, 이 힘은 직결된 회전축(5)을 통해 선체(1)로 전달되어 추진력으로 작용한다.

선박이 후진할 때는 전방프로펠러(10)의 후방추력이 프로펠러 연결부재(33)의 플랜지부(33b), 후방추력베어링(90), 베어링조립체(70)의 내측지지링(71)을 통해 회전축(5)으로 전달되고, 후방프로펠러(20)의 후방추력도 직결된 회전축(5)으로 전달된다.

회전축(5)으로 전달되는 전방추력과 후방추력은 선체(1) 내부에 마련되는 별도의 추력지지장치를 통해 선체(1)로 전달되므로 선박의 추진이 이루어질 수 있다.

1: 선체, 3: 선체의 후미,
4: 설치공간, 5: 회전축,
6: 메인구동축, 10: 전방프로펠러,
20: 후방프로펠러, 30: 반전회전장치,
31: 축 연결부재, 33: 프로펠러 연결부재,
40: 기어박스, 41: 전방프레임,
42: 후방프레임, 43: 제1링기어,
44: 제1유성기어, 45: 태양기어유닛,
45a: 제1태양기어, 45b: 제2태양기어,
46: 제2유성기어, 47: 제2링기어,
48: 제1캐리어, 49: 축 지지부재,
51: 제2캐리어, 60: 선미지지체,
70: 베어링조립체, 71: 내측지지링,
72: 외측지지링, 73: 후방추력베어링,
74: 쐐기부재, 80: 전방추력지지장치,
81: 전방추력지지부, 82: 전방추력베어링,
83: 전방추력지지면, 90: 저널베어링,
100: 보호부재, 101: 점검구,
102: 개폐부재, 110: 제1밀봉장치,
130: 제2밀봉장치.

Claims (13)

1. 회전축에 고정된 후방프로펠러;
   상기 후방프로펠러 전방의 상기 회전축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러;
   상기 회전축의 회전을 반전시켜 상기 전방프로펠러로 전달하며 선체 후미에 수용되는 반전회전장치;
   상기 반전회전장치와 상기 전방프로펠러를 연결하여 회전력을 전달하는프로펠러 연결부재; 및
   상기 전방프로펠러의 허브와 상기 회전축 사이에 설치되는 베어링조립체를 포함하며,
   상기 베어링조립체는 상기 회전축 외면에 고정되는 내측지지링과, 상기 내측지지링과 이격 상태로 상기 내측지지링 외측에 설치되며 상기 전방프로펠러 허브 내면에 고정되는 외측지지링과, 상기 내측지지링과 상기 외측지지링 사이에 설치되는 후방추력베어링을 포함하고,
   상기 베어링조립체는 상기 내측지지링, 상기 외측지지링, 상기 후방추력베어링이 조립된 상태에서 상기 전방프로펠러 허브의 후방으로부터 상기 전방프로펠러 허브 내면과 상기 회전축 외면 사이에 진입하도록 설치되는 선박용 추진장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 베어링조립체 전방에 배치되며, 상기 전방프로펠러 허브 내면과 상기 회전축 외면 사이에 설치되는 저널베어링을 더 포함하는 선박용 추진장치.
3. 제1항에있어서,
   상기 베어링조립체는 상기 내측지지링의 후단부 내면과 상기 회전축 외면 사이에 압입되며, 외면이 테이퍼면으로 된 쐐기부재를 더 포함하는 선박용 추진장치.
4. 제1항에있어서,
   상기 베어링조립체는 상기 후방추력베어링 내륜과 상기 내측지지링 외면 사이에 설치되고 외면이 테이퍼면으로 이루어지며 외면 일측에 조임나사부가 형성된 조임링과, 상기 조임링의 조임나사부에 체결되는 조임너트를 더 포함하는 선박용 추진장치.
5. 삭제
6. 제1항에있어서,
   상기 베어링조립체는 상기 후방추력베어링과 이격상태로 상기 내측지지링과 상기 외측지지링 사이에 설치되는 레이디얼베어링을 더 포함하는 선박용 추진장치.
7. 제1항에있어서,
   선체의 후미에 결합되며 상기 프로펠러 연결부재의 외측을 지지하는 선미지지체;
   상기 전방프로펠러의 허브와 상기 선미지지체 사이에 설치되어 상기 전방프로펠러의 허브로부터 상기 선미지지체로 전방추력이 전달되도록 하는 전방추력지지장치를 더 포함하는 선박용 추진장치.
8. 제7항에있어서,
   상기 전방추력지지장치는상기 선미지지체로부터 상기 전방프로펠러 허브 전면 쪽으로 연장된 전방추력지지부와, 한쪽이 상기 전방프로펠러 허브의 전면부를 지지하고 다른 쪽이 상기 전방추력지지부를 지지하는 전방추력베어링을 포함하는 선박용 추진장치.
9. 제8항에있어서,
   상기 전방추력베어링은 상기 전방프로펠러 허브의 전면부를 지지하며 반경방향으로 분리 가능한 복수의 스러스트패드와, 상기 전방추력지지부에 지지된 상태로 상기 복수의 스러스터패드를 지지하는 패드지지부를 포함하는 선박용 추진장치.
10. 제9항에있어서,
    상기 프로펠러 연결부재는 상기 전방프로펠러의 허브 전면에 고정되며, 상기 복수의 스러스트패드와 접하는 전방추력지지면을 갖춘 플랜지부를 포함하는 선박용 추진장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 전방프로펠러의 허브 전면에 장착되며 상기 전방추력베어링의 외측을 포위하여 덮는 원통형 보호부재를 더 포함하고,
    상기 보호부재는 상기 스러스트패드의 점검 및 교체를 위한 점검구와, 상기 점검구에 개폐 가능하게 장착된 개폐부재를 포함하는 선박용 추진장치.
12. 제11항에있어서,
    상기 보호부재와 상기 선미지지체 사이의 밀봉을 위해 상기 전방추력지지부 외측을 포위하는 형태로 상기 보호부재에 설치된 원통형 라이닝과, 상기 라이닝의 외면과 접하도록 상기 선미지지체에 설치된 원통형 밀봉부재를 더 포함하는 선박용 추진장치.
13. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 추진장치를 갖춘 선박.
    

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