KR102121340B1 - 선박의 해치 커버 개폐구동장치 - Google Patents

선박의 해치 커버 개폐구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 해치 커버 개폐구동장치에 관한 것으로서, 화물창의 양측에 길이방향을 따라 배설되고 하강홈이 형성된 레일과, 양측에 롤러가 장착되어 상기 레일을 따라 수평 이동함으로써 화물창을 개폐하기 위해 해치 커버를 리프팅시키고 개폐시키는 개폐구동장치에 있어서, 해치 커버의 일측에 설치되는 전기 모터; 상기 전기 모터의 회전속도를 감속시키는 감속부; 상기 감속부에 연동되어 A°만큼 회전하는 동안 하기 레버전달부에만 회전력을 전달하고, (360°- A°)만큼 회전하는 동안 하기 피니언증속부에만 회전력을 전달함으로써 1 회전하는 동안 해치 커버의 리프팅과 개폐가 순차적으로 수행되게 하는 구동전환부; 상기 구동전환부의 일측에 연동되어 상기 구동전환부가 A° 회전하는 동안 리프팅레버를 A°회전시켜 해치 커버를 리프팅하는 레버전달부; 상기 구동전환부의 타측에 연동되어 상기 구동전환부가 (360°- A°) 회전하는 동안 피니언의 회전속도를 증가시켜 해치 커버를 개폐하는 피니언증속부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 해치 커버 개폐구동장치{Appratus for opening and closing hatch cover in ship}
본 발명은 선박의 해치 커버 개폐구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 선박의 화물창을 덮는 해치 커버를 열고 닫기 위한 개폐구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 석탄, 시멘트, 곡물 등의 벌크 화물을 운반하는 벌크 화물선(bulk carrier), 컨테이너선 등과 같은 선박에 설치되는 해치 커버(hatch cover)는 항해 중, 파랑이나 풍우가 화물창(cargo hold) 내로 유입되는 것을 막고 창구 상부에도 화물을 적재할 수 있게 하여 적재량을 증가시키며 화물창 내의 화물이 화물창 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 목적으로 설치된다.
이러한 선박용 화물창의 해치 커버는 유압실린더를 이용하여 접어서 여닫는 구조의 폴딩 방식, 레일 상에서 롤러를 회전시켜 여닫는 구조의 사이드롤 방식, 별도의 자체 개폐장치를 구비하지 않고 리프팅 러그 또는 소켓을 이용하여 크레인으로 개폐시키는 폰툰(pontoon) 방식 등이 있다.
도 1은 종래 사이드롤 방식의 해치 커버 구조를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 해치 커버의 측면도이다.
선박의 갑판에 매설된 화물창에는 각각 좌우(선박의 폭방향)로 여닫는 방식으로 화물창을 개폐할 수 있는 2개의 해치 커버(18, 19)가 설치된다. 그리고 해치 커버의 상단 테두리인 코밍(coaming)에 해치 커버가 올려져 밀착되면서 방수가 이루어지는데, 이를 위해 해치 커버의 하부면에 패킹이 부착된다.
그리고 해치 커버의 하부면에는 길이방향을 따라 랙기어(12)가 부착되는데, 치형은 측방향을 향한다.
또 화물창의 양측에는 길이방향(선박의 폭방향)을 따라 레일(22)이 배설되고, 각 해치 커버의 양단에는 롤러(16)가 2개씩 장착되어 각 레일에 안착된다. 따라서, 각 해치 커버는 레일을 따라 이동이 가능하게 된다.
또한, 해치 커버를 이동시키기 위한 작동장치(25)가 각 해치 커버의 외측에 설치되는데, 작동장치는 한 쌍의 피니언(6, 11)과 고정 랙기어(7)를 포함하되, 어느 하나의 피니언(6)은 고정 랙기어(7)에 연동되지만, 다른 하나의 피니언(11)은 해치 커버의 랙기어(12)에 연동된다.
작동장치 내부에는 유압모터가 장착되어 있어서, 피니언을 회전 구동하게 되면, 피니언에 연동된 랙기어가 직선 이동하게 되므로 해치 커버가 수평직선 이동하게 된다.
그런데 사이드롤 방식의 경우 해치 커버의 이동 전에 일정 높이의 리프팅이 요구된다. 왜냐하면, 코밍에 해치 커버가 밀착된 상태로 이동하면 패킹의 마모, 파손이 발생한다.
해치 커버의 리프팅을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 레일에 하강홈(17)이 형성된다. 레일을 따라 구르는 롤러가 하강홈에 삽입되면 해치 커버는 하강하면서 닫히고 화물창의 코밍에 밀착된다. 반대로 이동을 위해서는 해치 커버를 상승시켜야 하는데, 작동장치에 구비된 유압실린더로 레버를 작동시킴으로써 해치 커버를 상승시킨다.
즉, 레버가 회전하면서 해치 커버에 부착된 리프팅봉을 걸어 해치 커버를 상승시키면 롤러가 하강홈으로부터 이탈하면서 레일의 정상 궤도에 올려진다. 이러한 상태에서 피니언이 구동되어 해치 커버를 개폐할 수 있다.
사이드롤 방식의 해치 커버는 매우 무겁기 때문에(대략 35 ~ 50ton) 큰 힘을 공급할 수 있는 유압실린더와 같은 것을 이용한다.
보통 벌크선의 화물창은 9개 정도인데, 각 화물창에는 좌우로 여닫는 2개의 해치 커버가 장착되므로 18개의 해치 커버를 구동하기 위해 유압시스템이 필요하게 된다.
해치 커버를 작동하기 위한 유압시스템은 유압펌프, 유압모터, 유압밸브, 배관, 감속기 등으로 구성되는데, 하나의 유압펌프는 대략 2 ~ 3개의 해치 커버의 작동을 담당하게 되고, 각 해치 커버에는 유압모터가 설치된다.
그런데 각 해치 커버에는 개폐를 위해 피니언을 구동하는 유압모터와, 리프팅을 위해 유압실린더를 구동하는 유압모터가 별도로 구비된다.
종래와 같은 유압구동방식으로 사이드롤 타입의 해치 커버를 구동하는 경우, 유압시스템은 많은 부수적인 구성들이 필요하므로 시스템이 복잡하기 때문에 많은 공간이 소모되고, 전력이 낭비되며, 선박의 중량을 증가시키는 단점이 있다.
즉, 18개의 해치 커버를 개폐하기 위해 해치 커버당 유압모터가 2개씩 필요하다면, 총 36개의 유압모터 및 각각을 구동하기 위해 유압펌프, 배관, 밸브 등의 장비, 시설이 수반된다.
그리고 유압을 사용할 경우 기온에 따라 유압의 상태가 변하므로 유압이 누설되거나 작동하지 않는 경우가 발생하는 문제가 있다.
이를 극복하고자 최근 해치 커버당 1개의 전기 모터만을 사용하여 해치 커버 리프팅과 개폐를 수행할 수 있는 구조가 제안되었다.
그러나 이 경우에는 리프팅 모드와 개폐 모드로 전환시킬 수 있는 클러치가 사용될 수밖에 없는데, 이 또한 클러치의 신뢰성이 보장되어야 하고 감속기의 구조가 복잡해지고 부피가 커지는 단점이 있다.
- 대한민국 등록특허 10-1477081(2014.12.22.) "사이드 롤링 타입 해치 커버장치" - 대한민국 등록특허 10-1605203(2016.3.15.) "해치 커버의 승강과 수평이동을 전동윈치에 의해 일련으로 구동하는 해치 커버 개폐장치" - 대한민국 등록특허 10-1295111(2013.8.5.) "화물선의 해치 커버장치" - 대한민국 등록특허 10-1702849(2017.1.31.) "화물선 해치의 작동장치"
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 유압을 사용하지 않고 전기 모터를 사용하며, 클러치 없이 단 한 번의 작동으로 해치 커버의 리프팅과 개폐 사이의 구동 전환이 기계적, 순차적으로 이루어질 수 있는 감속기를 가진 선박의 해치 커버 개페구동장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 선박의 해치 커버 개페구동장치는, 화물창의 양측에 길이방향을 따라 배설되고 하강홈이 형성된 레일과, 양측에 롤러가 장착되어 상기 레일을 따라 수평 이동함으로써 화물창을 개폐하기 위해 해치 커버를 리프팅시키고 개폐시키는 개폐구동장치에 있어서, 해치 커버의 일측에 설치되는 전기 모터; 상기 전기 모터의 회전속도를 감속시키는 감속부; 상기 감속부에 연동되어 A°만큼 회전하는 동안 하기 레버전달부에만 회전력을 전달하고, (360°- A°)만큼 회전하는 동안 하기 피니언증속부에만 회전력을 전달함으로써 1 회전하는 동안 해치 커버의 리프팅과 개폐가 순차적으로 수행되게 하는 구동전환부; 상기 구동전환부의 일측에 연동되어 상기 구동전환부가 A° 회전하는 동안 리프팅레버를 A°회전시켜 해치 커버를 리프팅하는 레버전달부; 상기 구동전환부의 타측에 연동되어 상기 구동전환부가 (360°- A°) 회전하는 동안 피니언의 회전속도를 증가시켜 해치 커버를 개폐하는 피니언증속부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 구동전환부는, 구동축과, 상기 구동축에 회전 가능하게 결합되고 상기 감속부에 연동되어 회전하는 구동전환기어와, 상기 구동전환기어의 일측에 결합되어 일체로 회전하고 외주면의 A°범위에만 기어치가 형성되어 상기 레버전달부와 연동되는 레버구동기어와, 상기 구동전환기어의 타측에 결합되어 일체로 회전하고 외주면의 (360°- A°) 범위에만 기어치가 형성되어 상기 피니언증속부와 연동되는 피니언구동기어를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고 이때, 상기 레버전달부는, 상기 구동축에 결합되는 레버전달기어와, 상기 레버구동기어의 회전력이 상기 레버전달기어로 전달되게 하는 레버아이들기어와, 상기 구동축의 양측에 결합되는 리프팅레버를 포함하여 이루어질 수 있다.
또 상기 피니언증속부는, 상기 피니언구동기어에 연동되는 피니언아이들기어와, 상기 피니언아이들기어에 결합되는 제1증속기어와, 상기 구동축에 회전 가능하게 결합되고 상기 제1증속기어와 연동되는 제2증속기어와, 상기 제2증속기어에 결합되는 제3증속베벨기어와, 상기 제3증속베벨기어와 연동되는 제4증속베벨기어 및 상기 제4증속베벨기어에 결합되어 회전하는 개폐피니언을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 감속부는, 상기 전기 모터의 축에 결합되는 축기어와, 상기 축기어에 연동되고 제1감속축의 일단에 결합되는 제1감속기어와, 상기 제1감속축의 타단에 결합되는 제2감속기어와, 상기 제2감속기어에 연동되고 제2감속축의 일단에 결합되는 제3감속기어와, 상기 제2감속축의 타단에 결합되는 제4감속기어와, 상기 제4감속기어에 연동되고 제3감속축의 일단에 결합되는 제5감속기어와, 상기 제3감속축의 타단에 결합되는 제6감속베벨기어와, 상기 제6감속베벨기어에 연동되고 제4감속축의 일측에 결합되는 제7감속베벨기어와, 상기 제4감속축의 타측에 결합되고 상기 구동전환부와 연동되는 제8감속기어를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 구동전환부에서, A°만큼 회전하는 동안 하기 레버전달부에만 회전력을 전달하고, B°만큼 회전하는 동안 하기 피니언증속부에만 회전력을 전달하며, (360°- A°- B°)만큼 회전하는 동안 해치 커버의 개폐를 브레이킹시키게 할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 전기 모터 1개로 해치 커버를 개폐시킬 수 있어서, 종래 유압시스템을 이용한 개폐구동장치보다 훨씬 간단한 구조를 가진다. 따라서, 선박의 공간이 확보되고, 중량이 감소되어 선박의 경량화에 유리하다.
그리고 단 한번의 동작, 다시 말해서, 구동전환부의 1회전 동작으로 해치 커버의 리프팅과 수평 이송이 순차적, 기계적으로 이루어질 수 있어, 종래 2단계로 이루어지는 복잡한 개폐과정이 단순화되는 효과가 있다.
또 전기 모터를 사용하는 구조이므로 비용절감, 유지관리의 편의성 측면에서 큰 장점을 가진다.
도 1은 종래 사이드롤 방식의 해치 커버 구조를 나타내는 평면도
도 2는 도 1에 도시된 해치 커버의 측면도
도 3은 본 발명이 설치된 화물창 및 해치 커버의 전체적인 구조를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 해치 커버 개폐구동장치를 나타내는 사시도
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 상세한 내부 구조를 나타내는 평면도
도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 레버구동기어와 피니언구동기어의 형상을 나타내는 정면도
도 7은 해치 커버가 닫힌 상태를 나타내는 작동상태도
도 8은 해치 커버가 리프팅되는 상태를 나타내는 작동상태도
도 9는 해치 커버가 수평 이송되는 상태를 나타내는 작동상태도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 선박의 화물창을 덮는 해치 커버를 열고 닫기 위해 설치되는 해치 커버 개폐구동장치에 관한 것으로서, 상세하게는 해치 커버가 여닫는 과정에서 해치 커버를 일정 높이 상승시키는 리프팅 작동과 리프팅된 해치 커버를 수평으로 구름 이동시키는 개폐 작동을 수행하되, 유압을 사용하지 않고 전기 모터의 구동력을 사용하면서 기계적으로 리프팅 작동모드 및 개폐 작동모드로 전환이 되는 메커니즘을 구현한 선박의 해치 커버 개폐구동장치를 제시한다.
본 발명의 설명을 위해 우선, 도 3을 참조하여 본 발명이 포함된 해치 커버의 전체적인 구조를 설명한다. 도 3은 본 발명이 설치된 화물창 및 해치 커버의 전체적인 구조를 나타내는 단면도이다.
해치 커버(10)는 선박의 화물창(40)을 덮는 것으로서, 화물창(40)의 코밍 상단에 안착된다. 이때 방수를 위해 해치 커버(10)의 하부면에 패킹(30)이 부착된다.
그리고 상기 해치 커버(10)의 양측에는 각각 롤러(20) 또는 휠이 장착되고 하부면에는 길이방향을 따라 랙기어(70)가 결합, 구비된다. 더불어 상기 해치 커버(10)의 후단에는 리프팅레버(430)가 걸릴 수 있도록 걸림핀(80)이 수평으로 형성된다.
또 상기 화물창(40)의 양측에는 길이방향(선박의 폭방향)을 따라 레일(50)이 형성되는데, 상기 레일(50) 위에 상기 해치 커버(10)의 롤러(20)나 휠이 올려져 구름 이동된다. 이때, 상기 레일(50)에는 상기 롤러(20)의 간격과 동일한 간격을 두고 하측으로 오목한 하강홈(50a)이 형성된다.
여기서, 본 발명은 상기 해치 커버(10)의 후측에 갑판(60) 상에 설치되는데, 본 발명은 각 구성을 수용하는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 양측에 구비되고 상기 걸림핀(80)에 걸릴 수 있는 리프팅레버(430)와, 상기 케이스(110)의 상측에 구비되고 상기 랙기어(70)와 연동되는 개폐피니언(550)을 포함한다.
따라서, 상기 리프팅레버(430)가 상기 걸림핀(80)을 걸고 수평상태에서 수직상태로 90° 회전하면, 상기 해치 커버(10)는 상승하게 되고, 상기 하강홈(50a)에 삽입된 상기 롤러(20)가 상승하여 상기 레일(50) 상에 안착된다. 이 상태에서 상기 리프팅레버(430)의 회전은 정지하고 바로 상기 개폐피니언(550)이 회전하면서 연동된 상기 랙기어(70)를 이동시키면 상기 해치 커버(10)가 수평 이동하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 선박의 해치 커버 개폐구동장치를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 상세한 내부 구조를 나타내는 평면도이다.
본 발명은 크게, 전기 모터(100), 감속부(200), 구동전환부(300), 레버전달부(400), 피니언증속부(500)로 구성될 수 있다. 참고로, 상기 감속부(200), 구동전환부(300), 레버전달부(400), 피니언증속부(500)는 별도의 케이스(110) 내부에 설치되어 보호된다.
먼저, 상기 전기 모터(100)는 상기 케이스(110)의 외부에 설치되고 모터축은 상기 케이스(110)의 내부로 인입되도록 한다.
종래에는 해치 커버 1개당 유압모터 2개씩이 사용되었는데, 본 발명에서 단지 전기 모터 1개만이 사용된다.
다음으로 상기 감속부(200)는 상기 전기 모터(100)에서 발생되는 회전속도를 감속시키기 위한 구성으로서, 다수개의 감속축과 감속기어로 구성된다.
구체적으로 도시된 바와 같이 상기 케이스(110)의 내부에 복수개의 구획벽으로 공간이 구분되고 각 공간에 감속축과 감속기어가 배열될 수 있다.
구체적으로, 제1구획벽(120), 제2구획벽(130), 제3구획벽(140)에 의해 4개의 공간으로 구획될 수 있다.
상기 전기 모터(100)의 축은 상기 제1구획벽(120)에 의해 구획된 공간에 인입되고 상기 전기 모터(100)의 축에는 축기어(201)가 결합된다. 그리고 상기 축기어(201)에는 제1감속기어(210)가 물려 연동된다.
이때, 상기 제1감속기어(210)는 제1감속축(291)에 결합되어 회전하는데, 상기 제1감속축(291)은 일단이 상기 케이스(110)의 내벽에 베어링 지지되고, 타단은 상기 제1구획벽(120)을 관통하여 상기 제2구획벽(130)에 베어링 지지되어 회전한다.
그리고 상기 축기어(201)와 제1감속기어(210)의 기어비는 1보다 크게 함으로써 상기 제1감속기어(210)가 감속되게 할 수 있다.
상기 제1감속축(291)의 타단에는 제2감속기어(220)가 결합되어 회전한다. 그리고 상기 제2감속기어(220)에는 제3감속기어(230)가 물려 연동된다.
이때, 상기 제3감속기어(230)는 제2감속축(292)에 결합되어 회전하는데, 상기 제2감속축(292)은 일단이 상기 제1구획벽(120)에 베어링 지지되고, 타단은 상기 제2구획벽(130)을 관통하여 상기 제3구획벽(140)에 베어링 지지되어 회전한다.
또 상기 제2감속기어(220)와 제3감속기어(230)의 기어비는 1보다 크게 함으로써 상기 제3감속기어(230)가 감속되게 할 수 있다.
상기 제2감속축(292)의 타단에는 제4감속기어(240)가 결합되어 회전한다. 그리고 상기 제4감속기어(240)에는 제5감속기어(250)가 물려 연동된다.
이때, 상기 제5감속기어(250)는 제3감속축(293)에 결합되어 회전하는데, 상기 제3감속축(293)은 일단이 상기 제2구획벽(130)에 베어링 지지되고, 타단은 상기 제3구획벽(140)을 관통하여 돌출된 상태로 회전한다.
또 상기 제4감속기어(240)와 제5감속기어(250)의 기어비는 1보다 크게 함으로써 상기 제5감속기어(250)가 감속되게 할 수 있다.
한편, 상기 제3감속축(293)의 타단에는 제6감속베벨기어(260)가 결합되어 회전한다. 그리고 상기 제6감속베벨기어(260)에는 제7감속베벨기어(270)가 물려 연동된다.
이때, 상기 제7감속베벨기어(270)는 제4감속축(294)의 일측에 결합되어 회전하는데, 상기 제4감속축(294)은 양단이 상기 케이스(110)의 측벽에 베어링 지지된다. 즉, 상기 제4감속축(294)은 상기 전기 모터(100)의 축, 제1감속축(291), 제2감속축(292), 제3감속축(293)과 수직으로 배치된다.
상기 제4감속축(294)의 타측에는 제8감속기어(280)가 결합되어 상기 제4감속축(294)과 함께 회전하게 되고 상기 제8감속기어(280)에 후술하는 상기 구동전환부(300)가 연동되어 구동될 수 있다.
다시 말해서, 상기 전기 모터(100)에서 발생된 회전구동력은 상기 감속부(200)를 거치면서 감속된 상태에서 최종적으로 상기 제8감속기어(280)를 통해 상기 구동전환부(300)로 전달되는 것이다.
그런데 상기 감속부는 상술한 바와 같이 평기어와 베벨기어로 구성될 수 있지만, 일반적으로 감속을 위해서 사이클로이드, 유성기어, 웜기어와 같은 기어를 사용하여 감속을 구현할 수도 있음은 당연하다.
다음으로 도 6을 함께 참조하여 상기 구동전환부에 대해 설명한다. 도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 레버구동기어와 피니언구동기어의 형상을 나타내는 정면도인데, 여기서 (a)는 레버구동기어를 나타내고, (b)는 피니언구동기어를 나타낸다.
상기 구동전환부(300)는 상기 감속부(200)에서 전달된 회전력을 리프팅레버(430) 또는 개폐피니언(550) 중 어느 하나로 선택적, 순차적, 기계적으로 전환시키는 기능을 한다.
이를 위해 상기 구동전환부(300)는 구동축(310), 구동전환기어(320), 레버구동기어(330), 피니언구동기어(340)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 구동축(310)은 상기 제4감속축(294)과 평행하게 이격되고 상기 케이스(110)의 양측에 베어링 지지되어 회전 가능하다.
그리고 상기 구동축(310)에 상기 구동전환기어(320)가 회전 가능하게 결합된다. 이때, 상기 구동전환기어(320)는 상기 제8감속기어(280)와 물려 연동된다. 따라서, 상기 제8감속기어(280)의 회전력은 상기 구동전환기어(320)에 전달되어 회전하지만, 상기 구동축(310)은 회전하지 않는다.
상기 구동전환기어(320)의 일측면에는 레버구동기어(330)가 결합된다. 즉, 상기 레버구동기어(330)는 상기 구동전환기어(320)와 일체로 형성되어 함께 회전하고, 상기 구동축에는 회전 가능하게 결합된다.
중요한 것은, 일반적인 기어일 경우 외주면에 기어치가 전체적으로 형성되어 있지만, 본 발명에서 상기 레버구동기어(330)는 도시된 바와 같이 외주면에 기어치가 일부분, A°만큼만 형성된다.
바람직한 것은, 상기 레버구동기어(330)의 외주면에 형성된 기어치는 90°범위에만 형성되어 원주의 1/4만큼만 기어치가 형성된다. 즉, A°가 90°일 경우이다.
상기 레버구동기어(330)는 상기 레버전달부(400)와 연동되어 상기 레버전달부(400)에 회전력을 전달함으로써 리프팅레버(430)를 회전시키게 되는데, 기어치가 형성된 90° 구간에서는 상기 레버전달부(400)와 연동되고 나머지 360°- 90°구간, 즉 270° 구간에서는 연동되지 않게 된다.
또 상기 구동전환기어(320)의 타측면에는 피니언구동기어(340)가 결합된다. 상기 피니언구동기어(340)도 상기 구동전환기어(320)와 일체로 형성되어 함께 회전하고, 상기 구동축(310)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 상기 구동전환기어(320)가 중간에 위치하고 양측에 각각 레버구동기어(330)와 피니언구동기어(340)가 일체로 형성된 형상이다.
이때, 상기 피니언구동기어(340)도 도시된 바와 같이 외주며에 기어치가 일부분, 360°- A°만큼만 형성된다.
바람직한 것은, 상기 피니언구동기어(340)의 외주면에 형성된 기어치는 360°- 90°범위, 즉 270°범위에만 형성되어 원주의 3/4만큼만 기어치가 형성된다.
상기 피니언구동기어(340)는 상기 피니언증속부(500)와 연동되어 상기 피니언증속부(500)에 회전력을 전달함으로써 개폐피니언(550)을 회전 구동하게 되는데, 기어치가 형성된 270° 구간에서는 상기 피니언증속부(500)와 연동되고 나머지 90° 구간에서는 연동되지 않게 된다.
여기서, 상기 레버구동기어(330)와 피니언구동기어(340)의 기어치는 서로 중첩되지 않게 배치된다. 다시 말해서, 상기 레버구동기어(330)와 피니언구동기어(340)를 정면에서 보면 상기 피니언구동기어(340)의 기어치가 없는 90°구간에 상기 레버구동기어(330)의 기어치가 형성된 상태이다.
따라서, 상기 구동전환부(300)의 구동전환기어(320)가 1 회전하는 경우, 상기 레버구동기어(330)가 90° 회전하는 동안에는 상기 레버구동기어(330)에 연동된 상기 레버전달부(400)가 작동하게 되고, 상기 레버구동기어(330)가 90° 이상 회전하는 즉시 상기 레버전달부(400)는 정지하는 반면, 상기 피니언구동기어(340)에 상기 피니언증속부(500)가 연동되면서 상기 피니언구동기어(340)가 270° 회전하는 동안 상기 피니언증속부(500)가 계속 작동된다.
즉, 상기 구동전환기어(320)가 1회전 하는 동안 상기 레버전달부(400)와 피니언증속부(500)가 순차적, 기계적으로 전환되면서 작동되는 것이다.
본 발명에서 A°는 다른 각도가 될 수 있다. 즉, 레버구동기어에 기어치가 다양하게 형성될 수 있다. 즉, A°가 80° 또는 120°가 되게 함으로써 레버구동기어에 80° 또는 120°범위에만 기어치가 형성되게 할 수 있다.
이 경우, 피니언구동기어는 280° 또는 240° 범위에만 기어치가 형성된다.
따라서, 레버구동기어가 80° 또는 120°회전하는 동안에만 레버전달부가 작동하게 되고, 피니언구동기어가 280°또는 240°회전하는 동안에 피니언증속부가 작동하도록 할 수 있다.
다음으로 레버전달부(400)에 대해 설명한다.
상기 레버전달부(400)는 상기 레버구동기어(330)에서 전달된 회전력으로 리프팅레버(430)를 90° 회전시키는 구성으로서, 레버전달기어(410), 레버아이들기어(420), 리프팅레버(430)를 포함한다.
상기 레버전달기어(410)는 상기 구동축(310)에 결합되어 상기 구동축과 함께 회전한다.
이때, 상기 레버전달기어(410)와 레버구동기어(330)는 기어비가 동일하게 구비된다. 따라서, 상기 레버구동기어(330)와 동일한 각으로 회전하게 된다.
그리고 상기 레버아이들기어(420)는 상기 제4감속축(294)에 회전 가능하게 결합되어 단순히 축지지된다. 상기 레버아이들기어(420)에 상기 레버구동기어(330)와 레버전달기어(410)가 동시에 연동된다.
즉, 상기 레버구동기어(330)가 회전하면 연동된 상기 레버아이들기어(420)가 회전하고, 상기 레버아이들기어(420)에 연동된 상기 레버전달기어(410)가 회전하게 되며, 최종적으로 상기 레버전달기어(410)와 결합된 상기 구동축(310)이 회전한다.
한편, 상기 구동축(310)의 양단에는 리프팅레버(430)가 결합되어 회전하게 된다.
상기 리프팅레버(430)는 일측이 타측보다 긴 대략 타원형상 또는 캠 형상으로 이루어지고 긴 측에 상기 걸림핀(80)이 삽입되어 걸릴 수 있는 걸림홈(431)이 형성된다.
따라서, 상기 해치 커버(10)의 하부면에 고정된 걸림핀(80)이 상기 리프팅레버(430)의 걸림홈(431)에 삽입되어 걸린 상태에서 상기 리프팅레버(430)가 90° 회전함으로써 상기 해치 커버(10)가 승강 가능하게 되는 것이다.
참고로 상술한 바와 같이 A°가 80° 또는 120°인 경우에는 상기 리프팅레버가 80° 또는 120°만큼 회전한다. 즉, 레버구동기어의 기어치가 형성된 각도 A°를 임의로 선택함으로써 상기 리프팅레버의 회전각을 조절할 수 있다.
다음으로 피니언증속부(500)에 대해 설명한다.
상기 피니언증속부(500)는 상기 피니언구동기어(340)에서 전달된 회전력으로 상기 개폐피니언(550)을 회전 구동하되, 회전속도를 크게 증속시켜 상기 해치 커버(10)를 수평 이동시키는 구성으로서, 피니언아이들기어(501), 제1증속기어(510), 제2증속기어(520), 제3증속베벨기어(530), 제4증속베벨기어(540), 개폐피니언(550)을 포함하여 구성될 수 있다. 이
상기 피니언아이들기어(501)는 상기 제4감속축(294)에 회전 가능하게 결합되어 단순히 축지지되고, 상기 피니언구동기어(340)와 연동된다.
그리고 상기 제1증속기어(510)는 상기 제4감속축(294)에 회전 가능하게 결합되고 상기 피니언아이들기어(501)와 결합된다. 이때, 상기 제1증속기어(510)는 상기 피니언아이들기어(501)와 동일한 속도로 회전하지만, 더 큰 외경을 가진다.
상기 제1증속기어(510)에는 제2증속기어(520)가 연동되는데, 상기 제2증속기어(520)는 상기 구동축(310)에 회전 가능하게 결합되어 축지지된다. 이때, 상기 제2증속기어(520)는 상기 제1증속기어(510)보다 작은 기어비를 가진다. 따라서, 상기 제1증속기어(510)에 비해 상대적으로 상기 제2증속기어(520)가 증속된다.
상기 제2증속기어(520)에는 제3증속베벨기어(530)가 결합되고, 상기 제3증속베벨기어(530)는 상기 구동축(310)에 회전 가능하게 결합되어 축지지된다. 이때, 상기 제3증속베벨기어(530)는 상기 제2증속기어(520)와 동일한 속도로 회전하지만 더 큰 외경을 가진다.
상기 제3증속베벨기어(530)는 제4증속베벨기어(540)와 수직으로 연동되고 상기 제4증속베벨기어(540)에는 개폐피니언(550)이 결합되어 회전 구동된다. 상기 개폐피니언(550)은 상기 케이스(110)의 외부 상부면에 구비된다.
이때, 상기 제4증속베벨기어(540)는 상기 제3증속베벨기어(530)보다 작은 기어비를 가지므로 상기 제3증속베벨기어(530)에 비해 상대적으로 상기 제4증속베벨기어(540)가 증속된다.
따라서, 상기 피니언구동기어(340)에서 전달된 회전속도는 상기 피니언증속부(500)를 거치면서 수배 내지 수십배로 증속되어 상기 개폐피니언(550)이 회전 구동된다. 바람직한 것은 대략 25배 정도 증속할 수 있다.
다시 말해서, 상기 피니언구동기어(340)가 270°만큼 회전하는 동안 상기 개폐피니언(550)이 대략 25 회전하게 된다. 즉, 상기 개폐피니언(550)에 연동된 상기 랙기어(70)가 충분히 이송될 수 있도록 긴 이송거리를 확보하게 된다.
참고로 상술한 바와 같이 A°가 80° 또는 120°인 경우에는 상기 피니언구동기어에 형성된 기어치의 범위는 280° 또는 240°이므로, 이에 대응하여 상기 개폐피니언의 회전수가 변한다. 즉, 피니언구동기어의 기어치가 형성된 각도를 임의로 선택함으로써 상기 개폐피니언의 증속된 회전수를 조절할 수 있다.
마찬가지로 레버구동기어에 형성된 기어치의 범위를 A°로 하고, 피니언구동기어에 형성된 기어치의 범위를 B°로 하며, 나머지 각 (360°- A°- B°)부분은 제동을 위한 별도의 브레이킹구동기어(미도시)에 기어치를 형성시킬 수 있다.
다시 말해서, 상기 구동전환부에 브레이킹구동기어가 더 결합되게 하고, 상기 브레이킹구동기어는 (360°- A°- B°)범위에만 기어치가 형성되게 하여 별도로 개폐장치를 제동하는데 사용할 수 있다.
예를 들어, A°가 80°, B°가 270°로 되게 설정하면, 브레이킹구동기어에는 10°만큼의 기어치가 형성되게 할 수 있다. 따라서, 상기 브레이킹구동기어가 10°회전하는 동안에 개폐작동의 제동이 이루어지도록 할 수 있다.
이하에서 도 7 내지 9를 함께 참조하여 본 발명의 작동과정을 설명하고자 한다. 도 7은 해치 커버가 닫힌 상태를 나타내는 작동상태도이고, 도 8은 해치 커버가 리프팅되는 상태를 나타내는 작동상태도이며, 도 9는 해치 커버가 수평 이송되는 상태를 나타내는 작동상태도이다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 해치 커버(10)가 닫힌 상태에서 상기 해치 커버(10)의 롤러(20)는 상기 레일(50)의 하강홈(50a)에 삽입되어 안착된 상태이다. 그리고 상기 해치 커버(10)의 패킹(30)은 화물창(40)의 코밍에 상단에 밀착되어 있다.
또 상기 리프팅레버(430)는 수평으로 배치되고, 상기 리프팅레버(430)의 삽입홈()에 상기 걸림핀(80)은 삽입된 상태이다.
다음으로 도 8에 도시된 바와 같이, 해치 커버(10)를 개방하고자 하는 경우에 상기 전기 모터(100)를 구동하면, 상기 전기 모터(100)에서 발생된 회전력은 상기 감속부(200)를 거쳐 상기 구동전환부(300)의 구동전환기어(320)를 회전시킨다.
이때, 상기 구동전환기어(320)와 결합된 상기 레버구동기어(330)도 회전하기 시작하는데, 상기 레버구동기어(330)에 형성된 기어치는 상기 레버아이들기어(420)와 연동된 상태이므로 상기 레버전달기어(410)를 회전시키게 되며, 이로 인해 상기 리프팅레버(430)는 수평 상태에서 수직 상태로 회전한다.
여기서, 상술한 바와 같이 상기 레버구동기어(330)에는 기어치가 90° 범위에만 형성되므로 상기 구동전환기어(320)와 레버구동기어(330)가 90° 이상 회전하더라도 상기 레버전달기어(410)는 90°만 회전한다. 따라서, 상기 리프팅레버(430)는 수평상태에서 수직상태로 90°만 회전하게 된다.
따라서, 상기 리프팅레버(430)가 회전하면서 상기 걸림핀(80)을 걸어 상승시키고, 이로 인해 상기 해치 커버(10)는 리프팅되어 상기 롤러(20)가 상기 레일(50) 상에 안착된다. 상기 패킹(30)이 코밍으로부터 이격된다.
다음으로 도 9에 도시된 바와 같이, 리프팅된 해치 커버(10)의 수평 이송은 상기 리프팅이 완료되는 것과 동시에 수행된다.
다시 말해서, 상기 구동전환기어(320) 및 피니언구동기어(340)가 90° 이상 회전하는 순간에 상기 피니언구동기어(340)의 기어치가 상기 피니언아이들기어(501)에 연동되면서 곧바로 상기 피니언증속부(500)를 작동시킨다.
따라서, 상기 피니언구동기어(340)의 회전속도가 증속되어 상기 개폐피니언(550)을 회전 구동하는데, 상기 피니언구동기어(340)가 270°회전하는 동안 상기 개폐피니언(550)은 대략 25회전 정도하게 되어 상기 해치 커버(10)의 랙기어(70)가 수평 이송되도록 한다.
만일, 해치 커버(10)를 닫는 경우는 상기의 과정을 반대로 수행하게 한다.
즉, 상기 전기 모터(100)를 역회전시키면 먼저, 상기 피니언구동기어(340)가 역회전하면서 상기 해치 커버(10)가 닫히는 방향으로 이송되고, 상기 피니언구동기어(340)가 270° 역회전을 마치면, 바로 상기 레버구동기어(330)가 90° 역회전하는 동안 상기 리프팅레버(430)는 수직상태에서 수평으로 역회전하게 되어 상기 해치 커버(10)의 롤러(20)가 다시 레일(50)의 하강홈(50a)으로 하강, 안착됨으로써 해치 커버(10)가 완전히 닫히게 된다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 해치 커버 20 : 롤러
30 : 패킹 40 : 화물창
50 : 레일 50a : 하강홈
60 : 갑판 70 : 랙기어
80 : 걸림핀
100 : 전기 모터
110 : 케이스 120 : 제1구획벽
130 : 제2구획벽 140 : 제3구획벽
200 : 감속부 201 : 축기어
210 : 제1감속기어 220 : 제2감속기어
230 : 제3감속기어 240 : 제4감속기어
250 : 제5감속기어 260 : 제6감속베벨기어
270 : 제7감속베벨기어 280 : 제8감속기어
291 : 제1감속축 292 : 제2감속축
293 : 제3감속축 294 : 제4감속축
300 : 구동전환부
310 : 구동축 320 : 구동전환기어
330 : 레버구동기어 340 : 피니언구동기어
400 : 레버전달부 410 : 레버전달기어
420 : 레버아이들기어 430 : 리프팅레버
431 : 걸림홈
500 : 피니언증속부
501 : 피니언아이들기어 510 : 제1증속기어
520 : 제2증속기어 530 : 제3증속베벨기어
540 : 제4증속베벨기어 550 : 개폐피니언

Claims (7)

  1. 화물창의 양측에 길이방향을 따라 배설되고 하강홈이 형성된 레일과, 양측에 롤러가 장착되어 상기 레일을 따라 수평 이동함으로써 화물창을 개폐하기 위해 해치 커버를 리프팅시키고 개폐시키는 개폐구동장치에 있어서,
    해치 커버의 일측에 설치되는 전기 모터;
    상기 전기 모터의 회전속도를 감속시키는 감속부;
    상기 감속부에 연동되어 A°만큼 회전하는 동안 하기 레버전달부에만 회전력을 전달하고, (360°- A°)만큼 회전하는 동안 하기 피니언증속부에만 회전력을 전달함으로써 1 회전하는 동안 해치 커버의 리프팅과 개폐가 순차적으로 수행되게 하는 구동전환부;
    상기 구동전환부의 일측에 연동되어 상기 구동전환부가 A° 회전하는 동안 리프팅레버를 A°회전시켜 해치 커버를 리프팅하는 레버전달부;
    상기 구동전환부의 타측에 연동되어 상기 구동전환부가 (360°- A°) 회전하는 동안 피니언의 회전속도를 증가시켜 해치 커버를 개폐하는 피니언증속부;를 포함하고,
    상기 구동전환부는,
    구동축과, 상기 구동축에 회전 가능하게 결합되고 상기 감속부에 연동되어 회전하는 구동전환기어와, 상기 구동전환기어의 일측에 결합되어 일체로 회전하고 외주면의 A°범위에만 기어치가 형성되어 상기 레버전달부와 연동되는 레버구동기어와, 상기 구동전환기어의 타측에 결합되어 일체로 회전하고 외주면의 (360°- A°) 범위에만 기어치가 형성되어 상기 피니언증속부와 연동되는 피니언구동기어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 해치 커버 개폐구동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 A°는 90°인 것을 특징으로 하는 선박의 해치 커버 개폐구동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버전달부는,
    상기 구동축에 결합되는 레버전달기어와, 상기 레버구동기어의 회전력이 상기 레버전달기어로 전달되게 하는 레버아이들기어와, 상기 구동축의 양측에 결합되는 리프팅레버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 해치 커버 개폐구동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피니언증속부는,
    상기 피니언구동기어에 연동되는 피니언아이들기어와, 상기 피니언아이들기어에 결합되는 제1증속기어와, 상기 구동축에 회전 가능하게 결합되고 상기 제1증속기어와 연동되는 제2증속기어와, 상기 제2증속기어에 결합되는 제3증속베벨기어와, 상기 제3증속베벨기어와 연동되는 제4증속베벨기어 및 상기 제4증속베벨기어에 결합되어 회전하는 개폐피니언을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 해치 커버 개폐구동장치.
  6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감속부는,
    상기 전기 모터의 축에 결합되는 축기어와, 상기 축기어에 연동되고 제1감속축의 일단에 결합되는 제1감속기어와, 상기 제1감속축의 타단에 결합되는 제2감속기어와, 상기 제2감속기어에 연동되고 제2감속축의 일단에 결합되는 제3감속기어와, 상기 제2감속축의 타단에 결합되는 제4감속기어와, 상기 제4감속기어에 연동되고 제3감속축의 일단에 결합되는 제5감속기어와, 상기 제3감속축의 타단에 결합되는 제6감속베벨기어와, 상기 제6감속베벨기어에 연동되고 제4감속축의 일측에 결합되는 제7감속베벨기어와, 상기 제4감속축의 타측에 결합되고 상기 구동전환부와 연동되는 제8감속기어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 해치 커버 개폐구동장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동전환부에서,
    A°만큼 회전하는 동안 하기 레버전달부에만 회전력을 전달하고, B°만큼 회전하는 동안 하기 피니언증속부에만 회전력을 전달하며, (360°- A°- B°)만큼 회전하는 동안 해치 커버의 개폐를 브레이킹시키는 것을 특징으로 하는 선박의 해치 커버 개폐구동장치.
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KR1020180153941A KR102121340B1 (ko) 2018-12-03 2018-12-03 선박의 해치 커버 개폐구동장치

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