KR102168942B1 - 선박용 추진시스템 - Google Patents

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KR102168942B1
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김을년
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한국조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명은 선박의 추진시스템에 관한 것으로서, 복합재로 제작되며, 적어도 2개 이상으로 이루어지는 복수 개의 추진축; 및 강재로 제작되며, 상기 복수 개의 추진축 사이를 연결하는 축계 연결구조물을 포함하고, 상기 축계 연결구조물은, 상기 복수 개의 추진축 사이를 연결하는 플랜지; 상기 플랜지의 일측면으로부터 일정 길이 연장되는 플랜지 연결부; 및 상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로서, 상기 플랜지 연결부에 결합 고정되는 축 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 추진시스템{Propulsion System of Ship}
본 발명은 선박의 추진시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박의 추진시스템은 동력원의 동력을 축계를 통하여 프로펠러에 전달함에 의해 추진될 수 있다.
기존 선박의 축계는 계통적으로 배치된 복수 개의 추진축(Propulsion Shaft), 예를 들면 대형 컨테이너선 또는 초대형 원유운반선(VLCC)의 경우, 동력원에 연결되는 크랭크축(crank shaft), 크랭크축과 프로펠러축(propeller shaft) 사이를 연결하는 중간축(intermediate shaft), 프로펠러에 연결되는 프로펠러축으로 구성될 수 있다.
이러한 추진축은 엔진 또는 추진모터의 동력을 프로펠러에 전달하는 역할을 하는 것으로, 대형 컨테이너선과 초대형 원유운반선 등에 사용하는 추진축은 재질은 강재(Steel)를 사용하고, 제원은 예를 들면, 길이가 11~15m이고, 직경이 650~1000mm이고, 무게가 30~100톤 정도이며, 잉곳(Ingot)을 가열한 후 단조하고 삭성(abrasion) 가공 하여 실공축 또는 중공축으로 생산하고 있다.
그런데 중공축은 실공축을 깎아서 만들어야 하기 때문에 축의 가공이 상대적으로 어려울 뿐만 아니라, 대형 선박의 경우 축의 길이가 길어 중공축을 적용하기가 어려운 실정이며, 중공축을 적용한다 하더라도 재질이 강재이기 때문에 추진축의 무거워서 베어링부의 발열사고가 일어나는 등의 문제가 있다.
또한, 속이 꽉 찬 실공축은 축의 가공이 중공축과 비교하여 상대적으로 용이하여 널리 사용되고 있지만, 중공축보다 무게도 많이 나갈 뿐 아니라 감속과 가속시 전달 손실이 발생하고, 실공축의 굽힘을 방지하기 위하여 대형 선박의 경우, 지지구조물을 2~3개 설치해야 하며, 중공축과 비교하여 축의 무게가 더욱 무거워서 베어링부의 발열사고가 빈번히 일어나는 등의 문제가 있다.
최근에는, 상기한 문제를 해결하기 위해 대형 컨테이너선, 초대형 원유운반선 등과 같은 대형 선박에 사용하는 축의 무게를 줄이려는 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 추진축을 강재 대신 복합재(Composite material)를 사용하여 추진축을 경량화 할 수 있도록 하는 선박의 추진시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 복수 개의 추진축을 연결하는 플랜지의 연결부위만 강재(Steel)로 사용하되, 플랜지의 강재와 원통형 추진축에 사용한 복합재 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 축계 연결구조물을 구성하여, 플랜지와 추진축의 연결 시 접착부 접촉면적이 증가되어, 연결부분에서 파손이 발생되는 방지할 수 있도록 하는 선박의 추진시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박의 추진시스템은, 복합재로 제작되며, 적어도 2개 이상으로 이루어지는 복수 개의 추진축; 및 강재로 제작되며, 상기 복수 개의 추진축 사이를 연결하는 축계 연결구조물을 포함하고, 상기 축계 연결구조물은, 상기 복수 개의 추진축 사이를 연결하는 플랜지; 상기 플랜지의 일측면으로부터 일정 길이 연장되는 플랜지 연결부; 및 상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로서, 상기 플랜지 연결부에 결합 고정되는 축 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 추진축의 외주면 일부분에 수나사산을 형성하여 마련되는 축 접촉부; 내주면에 암나사산이 형성되어 상기 축 접촉부과 나사 결합되며, 내마모성 금속재로 제작되는 베어링 접촉부; 상기 베어링 접촉부의 외주면에 회전 가능하게 설치되는 베어링; 및 상기 베어링을 지지하며 선체에 설치되는 지지대를 포함하여 구성되는 축계 지지구조물을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 플랜지 연결부는, 상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 상기 원통의 내주면과 외주면에 수나사산이 형성되고, 상기 축 연결부는, 상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로부터 길이 방향으로 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로서, 상기 홈의 내주면에 암나사산이 형성되고, 상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는, 상기 플랜지 연결부의 상기 수나사산 부분 또는 상기 축 연결부의 상기 암나사산 부분에 접착제를 바른 후에 상기 플랜지 연결부를 돌려서 상호 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 플랜지 연결부는, 상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고, 상기 축 연결부는, 상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로부터 길이 방향으로 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로 형성으로서, 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고, 상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는, 상기 플랜지 연결부의 외주면 또는 상기 축 연결부의 내주면에 접착제를 바른 후에 상기 플랜지 연결부를 상기 축 연결부에 삽입시키고, 플랜지-축 연결부재로서의 볼트를 상기 플랜지 연결부 및 상기 축 연결부 각각에 형성되는 복수 개의 관통공을 통해 삽입하고 너트로 체결하여 상호 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 플랜지 연결부는, 상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 이중 원통 형상으로서, 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고, 상기 축 연결부는, 상기 복수 개의 추진축 각각의 단부에 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고, 상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는, 상기 플랜지 연결부의 내외측 원통의 내주면 또는 상기 축 연결부의 외주면에 접착제를 바른 후에 상기 축 연결부를 상기 이중 원통 형상의 상기 플랜지 연결부에 삽입시키고, 플랜지-축 연결부재로서의 볼트를 상기 플랜지 연결부 및 상기 축 연결부 각각에 형성되는 복수 개의 관통공에 삽입하고 너트로 체결하여 상호 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 플랜지-축 연결부재의 풀림을 방지하도록, 상기 플랜지-축 연결부재의 상부에 형성되는 보강부재를 더 포함하고, 상기 보강부재는, 복합재를 와인딩 기법으로 감아서 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 플랜지 연결부는, 상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 외주면에 원주 방향으로 복수 개의 요철이 형성되고, 상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는, 상기 플랜지 연결부의 외주면 또는 상기 축 연결부의 내주면에 접착제를 바른 후에 와인딩 기법으로 돌려서 상기 플랜지 연결부를 상기 축 연결부의 내주면에 억지 삽입하여 상호 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 플랜지 연결부는, 상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 외주면에 축 방향으로 복수 개의 바 패턴이 형성되고, 상기 축 연결부는, 상기 복수 개의 추진축 각각의 단부의 내주면에 축 방향으로 복수 개의 홈 패턴이 형성되고, 상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는, 상기 플랜지 연결부의 외주면 또는 상기 축 연결부의 내주면에 접착제를 바른 후에 끼움 기법으로 밀면서 억지 삽입하여 상호 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 추진시스템은, 추진축을 강재 대신 복합재(Composite material)를 사용하여 제작함으로써, 주물과 단조방식으로 제작하는 기존의 강재를 재질로 하는 실공축보다 경량화 가능하고, 중공축으로의 제작도 용이하여 더욱 경량화 할 수 있을 뿐만 아니라. 이로 인하여 대형 선박의 축을 지지하는 베어링에서 발생하는 발열사고를 방지할 수 있고, 베어링 지지대의 수도 줄일 수 있으며, 또한 진동문제를 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 추진시스템은, 복수 개의 추진축을 연결하는 플랜지의 연결부위만 강재(Steel)로 사용하되, 플랜지의 강재와 원통형 추진축에 사용한 복합재 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 축계 연결구조물을 구성함으로써, 플랜지와 추진축의 연결 시 접착부 접촉면적이 증가되어, 연결부분에서 파손이 발생되는 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템을 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 축계 지지구조물을 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 4는 도 2의 축계 연결구조물의 제1 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제2 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제3 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제4 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제5 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템을 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2의 축계 지지구조물을 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템(10)은, 프로펠러(11), 동력원(12), 축계(13)을 포함하며, 선체(2)의 후미에 설치되어 동력원(12)에서 발생된 동력을 축계(13)에서 회전력으로 전환하여 프로펠러(11)가 회전하면서 추진력을 발생시키는 장치이다. 여기서 선체(2)의 후미라 함은 프로펠러(11)가 설치된 축계(13)를 지지하기 위해 선체(2)로부터 후방을 향하여 유선형으로 돌출된 부분, 즉 스턴 보스(3)를 의미할 수 있다.
프로펠러(11)는, 스턴 보스(3)를 통해 외부로 노출되는 후술할 프로펠러축(300)에 연결되어 동력원(12)에서 발생된 동력에 의해 회전하면서 추진력을 발생시킬 수 있다.
동력원(12)은, 선체(2)의 내부에 설치될 수 있으며, 후술할 크랭크축(100)의 전단부에 연결되어, 후술할 중간축(200)을 통해 후술할 프로펠러축(300)의 추력을 발생시킬 수 있도록, 동력을 발생시키는, 예를 들어, 엔진, 모터, 터빈 등일 수 있다.
축계(13)는, 동력원(12)으로부터 동력을 전달받아 프로펠러(11)를 회전 구동시키는 중간 매개체로서, 크랭크축(100), 중간축(200), 프로펠러축(300), 축계 지지구조물(400), 축계 연결구조물(500)을 포함한다.
본 실시예의 축계(13)는, 길이가 긴 축이 적용되는 선박(1), 예를 들면 초대형 원유운반선(VLCC), 가스운반선, 컨테이너운반선 등과 같은 대형 선박(1)에 적용될 수 있다.
크랭크축(100)은, 동력원(12)의 동력을 전달 받아 후술할 프로펠러축(300)으로 전달하는 축으로서, 전단부가 동력원(12)에 연결되고 후단부가 후술할 축계 연결구조물(500)에 의해 후술할 중간축(200)의 전단부와 연결될 수 있다.
중간축(200)은, 크랭크축(100)에 의해 동력원(12)의 동력을 전달 받아 후술할 프로펠러축(300)으로 전달하는 축으로서, 선체(2)의 내부에 설치될 수 있으며, 전단부가 크랭크축(100)의 후단부에 연결되고 후단부가 후술할 축계 연결구조물(500)에 의해 후술할 프로펠러축(300)의 전단부와 연결될 수 있다.
중간축(200)은, 상대적으로 긴 축으로서, 축의 굽힘을 방지하기 위하여 중간 부분에 형성되는 후술할 축계 지지구조물(400)에 의해 지지될 수 있다.
프로펠러축(300)은, 선박의 선미 부위에서 선박(1)이 추진될 수 있도록 하는 프로펠러(11)가 결합되는 축으로서, 후단부가 선체(2)의 내부에서 선체(2)의 외부로 노출되며, 전단부가 축계 연결구조물(500)에 의해 중간축(200)의 후단부에 연결될 수 있다.
축계 지지구조물(400)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상대적으로 긴 축으로 이루어진 중간축(200)의 굽힘 형상을 방지하도록 중간축(200)의 중간 부분에 형성되어 중간축(200)을 지지할 수 있으며, 축 접촉부(410), 베어링 접촉부(420), 중간축 베어링(430), 지지대(440)를 포함할 수 있다.
축계 지지구조물(400)은, 축의 중량이 증가할수록 많이 예를 들면 기존과 같이 추진축(100, 200, 300)을 강재로 제작할 경우 2~3개 설치해야 하지만, 본 실시예와 같이 경량의 복합재로 추진축(100, 200, 300)을 제작할 경우 1개만 설치해도 무방하다.
축 접촉부(410)는, 중간축(200)의 일부분, 예를 들어 중간축(200)의 자중을 효과적으로 지탱 및 지지할 수 있도록 중간축(200)의 중간 일부분에 형성될 수 있으며, 후술할 베어링 접촉부(420)가 결합 고정될 수 있다.
이러한 축 접촉부(410)는, 후술할 베어링 접촉부(420)의 암나사산에 대응되도록 중간축(200)의 외주면에 수나사산이 형성될 수 있다.
베어링 접촉부(420)는, 축 접촉부(410)에 결합 고정되면서 후술할 중간축 베어링(430)이 접촉되어 회전할 수 있도록 원통 형상을 이루되, 내주면에는 축 접촉부(410)의 수나사산에 대응하는 암나사산이 형성될 수 있고, 외주면은 매끄러운 면으로 형성될 수 있다.
이러한 베어링 접촉부(420)는, 후술할 중간축 베어링(430)이 접촉되어 회전함에 따라 발생되는 마찰에 의한 마모를 방지할 수 있도록 마모성이 우수한 내마모성 금속재로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
상기에서, 베어링 접촉부(420)는, 축 접촉부(410)의 수나사산 부분 또는 베어링 접촉부(420)의 암나사산 부분에 접착제를 바른 후에 베어링 접촉부(420)를 돌려서 축 접촉부(410)에 결합 고정시킬 수 있다.
중간축 베어링(430)은, 중간축(200)이 원활하게 회전할 수 있도록 베어링 접촉부(420)의 외주면에 설치될 수 있다.
지지대(440)는, 중간축 베어링(430)을 안정되게 지지할 수 있도록 선체(2)에 고정 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 축계(13)는 계통적으로 배치된 복수 개의 추진축(100, 200, 300)으로 구성될 수 있는데, 이러한 추진축(100, 200, 300)은, 강재로 제작될 경우 축의 굽힘현상 및 진동현상, 그리로 축을 지지하면서 축의 회전을 돕는 베어링에서의 발열현상이 발생되는 문제가 있어, 본 실시예에서는 추진축(100, 200, 300)의 중량을 경감시킬 수 있도록 복합재(Composite material)를 사용하여 단면이 원통 형성을 이루는 중공축으로 제작하고, 추진축(100, 200, 300)을 상호 연결하는 후술할 축계 연결구조물(500)의 플랜지(511, 521, 531, 541, 551)를 강제로 제작한다.
그런데 복합재로 제작되는 추진축(100, 200, 300)과 강재로 제작되는 플랜지(511, 521, 531, 541, 551)는 그 재질이 서로 달라 용접 방식이 아닌 이종 접합 방식으로 접합 연결해야 하고, 이종 접합은 접착제를 사용하게 되므로 연결부위에서 파손 없이 축의 큰 토오크를 전달하도록 구성하는 것이 어렵다.
이에 따라 본 실시예에서는 복수 개의 추진축(100, 200, 300)을 용이하게 상호 연결하면서도 접합 강도를 높일 수 있고, 축의 큰 토오크를 견딜 수 있도록 축계 연결구조물(500)을 구성하였으며, 이러한 축계 연결구조물(500)은 도 4 내지 도 8을 참고하여 다양한 실시예를 들어 이하에서 설명한다. 상기한 축계 연결구조물(500)은 제1 내지 제5 축계 연결구조물(510, 520, 530, 540, 550)로 다양하게 구성될 수 있다.
도 4는 도 2의 축계 연결구조물의 제1 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 축계 연결구조물(510)은, 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각을 연결할 수 있도록, 제1 플랜지(511), 제1 플랜지 연결부(512), 제1 축 연결부(513)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 플랜지(511)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 형상과 닮은 꼴로 형성될 수 있으며, 추진축(100, 200, 300) 사이를 연결하기 위해 이웃하는 제1 플랜지(511)와 볼팅 결합할 수 있다. 이러한 제1 플랜지(511)의 일측면에는 후술할 제1 플랜지 연결부(512)가 마련될 수 있다.
제1 플랜지 연결부(512)는, 제1 플랜지(511)의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 후술할 제1 축 연결부(513)와 연결될 수 있다.
이러한 제1 플랜지 연결부(512)는, 후술할 제1 축 연결부(513)와의 접촉 면적을 넓혀 접합 강도를 높이면서 결속력을 강화할 수 있도록, 원통의 내주면과 외주면에 수나사산이 형성될 수 있으며, 제1 축 연결부(513)에 용이하게 삽입할 수 있도록 단부가 뾰족하게 형성될 수 있다. 제1 플랜지 연결부(512)의 원통 형상은, 후술할 제1 축 연결부(513)의 홈 형상에 대응될 수 있다.
수나사산은, 후술할 제1 축 연결부(513)의 암나사산에 대응될 수 있다.
제1 축 연결부(513)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부로부터 길이 방향으로 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 플랜지 연결부(512)와 연결될 수 있다. 제1 축 연결부(513)가 형성되는 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부는, 크랭크축(100)의 후단부, 중간축(200)의 양단부, 프로펠러축(300)의 전단부일 수 있으며, 제1 플랜지 연결부(512)를 삽입 수용할 수 있도록 하면서 축의 강도를 유지하기 위해 다른 부분의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.
이러한 제1 축 연결부(513)는, 제1 플랜지 연결부(512)와의 접촉 면적을 넓혀 접합 강도를 높이면서 결속력을 강화할 수 있도록, 홈의 내주면에 암나사산이 형성될 수 있다. 제1 축 연결부(513)의 홈 형상은, 제1 플랜지 연결부(512)의 원통 형상에 대응될 수 있다.
암나사산은, 제1 플랜지 연결부(512)의 수나사산에 대응될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 제1 축계 연결구조물(510)은, 제1 플랜지 연결부(512)의 수나사산 부분 또는 제1 축 연결부(513)의 암나사산 부분에 접착제를 바른 후에 제1 플랜지 연결부(512)를 돌려서 상호 결합시킬 수 있다.
이를 통해 본 실시예는, 제1 플랜지 연결부(512)의 수나사산과 제1 축 연결부(513)의 암나사산을 이용하여 나사 결합시킴으로써, 접촉 면적이 증가될 뿐만 아니라 결속력 또한 강화되어, 연결부분에서 큰 토오크에 의한 파손을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제2 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 축계 연결구조물(520)은, 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각을 연결할 수 있도록, 제2 플랜지(521), 제2 플랜지 연결부(522), 제2 축 연결부(523), 제1 플랜지-축 연결부재(524), 제1 보강부재(525)를 포함하여 구성될 수 있다.
제2 플랜지(521)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 형상과 닮은 꼴로 형성될 수 있으며, 추진축(100, 200, 300) 사이를 연결하기 위해 이웃하는 제2 플랜지(521)와 볼팅 결합할 수 있다. 이러한 제2 플랜지(521)의 일측면에는 후술할 제2 플랜지 연결부(522)가 마련될 수 있다.
제2 플랜지 연결부(522)는, 제2 플랜지(521)의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 후술할 제2 축 연결부(523)와 연결될 수 있다.
이러한 제2 플랜지 연결부(522)는, 후술할 제1 플랜지-축 연결부재(524)의 제1 볼트(524a)가 관통되는 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성될 수 있으며, 제2 축 연결부(523)에 용이하게 삽입할 수 있도록 단부가 뾰족하게 형성될 수 있다. 제2 플랜지 연결부(522)의 원통 형상은, 후술할 제2 축 연결부(523)의 홈 형상에 대응될 수 있다.
제2 축 연결부(523)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부로부터 길이 방향으로 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로 형성될 수 있으며, 제2 플랜지 연결부(522)와 연결될 수 있다. 제2 축 연결부(523)가 형성되는 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부는, 크랭크축(100)의 후단부, 중간축(200)의 양단부, 프로펠러축(300)의 전단부일 수 있으며, 제2 플랜지 연결부(522)를 삽입 수용할 수 있도록 하면서 축의 강도를 유지하기 위해 다른 부분의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.
이러한 제2 축 연결부(523)는, 후술할 제1 플랜지-축 연결부재(524)의 제1 볼트(524a)가 관통되는 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성될 수 있다. 제2 축 연결부(523)의 홈 형상은, 제2 플랜지 연결부(522)의 원통 형상에 대응될 수 있다. 제2 축 연결부(523)의 복수 개의 관통공은, 제2 플랜지 연결부(522)의 복수 개의 관통공과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
제1 플랜지-축 연결부재(524)는, 제1 볼트(524a)와 제1 너트(524b)로 이루어질 수 있으며, 제2 플랜지 연결부(522)에 형성되는 복수 개의 관통공과 제2 축 연결부(523)에 형성되는 복수 개의 관통공에 제1 볼트(524a)를 삽입하고 제1 너트(524b)로 체결하여, 제2 플랜지 연결부(522)와 제2 축 연결부(523)를 단단하게 고정시킬 수 있다.
제1 보강부재(525)는, 제1 플랜지-축 연결부재(524)의 풀림을 방지하면서 더욱 결속력을 강화하기 위해, 제1 플랜지-축 연결부재(524)의 상부에 형성될 수 있다.
이러한 제1 보강부재(525)는, 복합재 예를 들어 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 와인딩(winding) 기법으로 감아서 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 제2 축계 연결구조물(520)은, 제2 플랜지 연결부(522)의 외주면 또는 제2 축 연결부(523)의 내주면에 접착제를 바른 후에 제2 플랜지 연결부(522)를 홈이 형성된 제2 축 연결부(523)에 삽입시키고, 제1 플랜지-축 연결부재(524)를 이용하여 상호 결합시킬 수 있다
이를 통해 본 실시예는, 제1 플랜지-축 연결부재(524)를 이용하여 제2 플랜지 연결부(522)와 제2 축 연결부(523)를 결합시킴으로써, 접촉 면적이 증가될 뿐만 아니라 결속력 또한 강화되어, 연결부분에서 큰 토오크에 의한 파손을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제3 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제3 축계 연결구조물(530)은, 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각을 연결할 수 있도록, 제3 플랜지(531), 제3 플랜지 연결부(532), 제3 축 연결부(533), 제2 플랜지-축 연결부재(534), 제2 보강부재(535)를 포함하여 구성될 수 있다.
제3 플랜지(531)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 형상과 닮은 꼴로 형성될 수 있으며, 추진축(100, 200, 300) 사이를 연결하기 위해 이웃하는 제3 플랜지(531)와 볼팅 결합할 수 있다. 이러한 제3 플랜지(531)의 일측면에는 후술할 제3 플랜지 연결부(532)가 마련될 수 있다.
제3 플랜지 연결부(532)는, 제3 플랜지(531)의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 이중 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 후술할 제3 축 연결부(533)와 연결될 수 있다.
이러한 이중 원통 형상의 제3 플랜지 연결부(532)는, 내측 원통이 후술할 제3 축 연결부(533)의 내경에 대응되고, 외측 원통이 후술할 제3 축 연결부(533)의 외경에 대응되도록 서로 다른 크기로 형성될 수 있으며, 후술할 제2 플랜지-축 연결부재(534)의 제2 볼트(534a)가 관통되는 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성될 수 있다.
제3 축 연결부(533)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부로서, 제3 플랜지 연결부(532)와 연결될 수 있다. 제3 축 연결부(533)가 형성되는 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부는, 크랭크축(100)의 후단부, 중간축(200)의 양단부, 프로펠러축(300)의 전단부일 수 있다.
이러한 제3 축 연결부(533)는, 제3 플랜지 연결부(532)의 내측 원통과 외측 원통 사이에 삽입될 수 있으며, 후술할 제2 플랜지-축 연결부재(534)의 제2 볼트(534a)가 관통되는 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성될 수 있다. 제3 축 연결부(533)의 복수 개의 관통공은, 제3 플랜지 연결부(532)의 복수 개의 관통공과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
제2 플랜지-축 연결부재(534)는, 제2 볼트(534a)와 제2 너트(534b)로 이루어질 수 있으며, 제3 플랜지 연결부(532)에 형성되는 복수 개의 관통공과 제3 축 연결부(533)에 형성되는 복수 개의 관통공에 제2 볼트(534a)를 삽입하고 제2 너트(534b)로 체결하여, 제3 플랜지 연결부(532)와 제3 축 연결부(533)를 단단하게 고정시킬 수 있다.
제2 보강부재(535)는, 제2 플랜지-축 연결부재(534)의 풀림을 방지하면서 더욱 결속력을 강화하기 위해, 제2 플랜지-축 연결부재(534)의 상부에 형성될 수 있다.
이러한 제2 보강부재(535)는, 복합재 예를 들어 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 와인딩(winding) 기법으로 감아서 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 제3 축계 연결구조물(530)은, 제3 플랜지 연결부(532)의 내외측 원통의 내주면 또는 제3 축 연결부(533)의 외주면에 접착제를 바른 후에 제3 축 연결부(533)를 이중 원통 형상의 제3 플랜지 연결부(532)에 삽입시키고, 제2 플랜지-축 연결부재(534)를 이용하여 상호 결합시킬 수 있다
이를 통해 본 실시예는, 제2 플랜지-축 연결부재(534)를 이용하여 제3 플랜지 연결부(532)와 제3 축 연결부(533)를 결합시킴으로써, 접촉 면적이 증가될 뿐만 아니라 결속력 또한 강화되어, 연결부분에서 큰 토오크에 의한 파손을 방지할 수 있다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제4 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도로서, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에서 A-A'선을 따라 절단한 도면이고, 도 7의 (c)는 도 7의 (a)에서 B-B'선을 따라 절단한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제4 축계 연결구조물(540)은, 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각을 연결할 수 있도록, 제4 플랜지(541), 제4 플랜지 연결부(542), 제4 축 연결부(543)를 포함하여 구성될 수 있다.
제4 플랜지(541)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 형상과 닮은 꼴로 형성될 수 있으며, 추진축(100, 200, 300) 사이를 연결하기 위해 이웃하는 제4 플랜지(541)와 볼팅 결합할 수 있다. 이러한 제4 플랜지(541)의 일측면에는 후술할 제4 플랜지 연결부(542)가 마련될 수 있다.
제4 플랜지 연결부(542)는, 제4 플랜지(541)의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 후술할 제4 축 연결부(543)와 연결될 수 있다.
이러한 제4 플랜지 연결부(542)는, 후술할 제4 축 연결부(543)와의 접촉 면적을 넓혀 접합 강도를 높이면서 결속력을 강화할 수 있도록, 후술할 제4 축 연결부(543)의 내주면과 접촉되는 외주면에 원주 방향으로 복수 개의 요철(542a)이 형성될 수 있다. 제4 플랜지 연결부(542)의 원통 형상은, 후술할 제4 축 연결부(543)의 내주면의 형상에 대응될 수 있다.
제4 축 연결부(543)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부로서, 제4 플랜지 연결부(542)와 연결될 수 있다. 제4 축 연결부(543)가 형성되는 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부는, 크랭크축(100)의 후단부, 중간축(200)의 양단부, 프로펠러축(300)의 전단부일 수 있다.
이러한 제4 축 연결부(543)는, 제4 플랜지 연결부(542)가 내주면에 밀착된 상태로 와인딩 기법으로 돌리면서 억지 삽입되어 제4 플랜지 연결부(542)와 상호 결합할 수 있다. 이때 제4 축 연결부(543)를 포함하는 추진축(100, 200, 300)은 동력이 전달될 때 발생하는 비틀림 모우멘트(Torsional Moment)에 의하여 생기는 전단파손을 방지하기 위하여, 추진축(100, 200, 300)의 재료인 복합재의 섬유(Fiber)방향을 측면에 보았을 때 45도 방향으로 와인딩하면서 감아서 제작할 수 있다.
이를 통해 본 실시예는, 제4 플랜지 연결부(542)의 외주면 또는 제4 축 연결부(543)의 내주면에 접착제를 바른 후에 와인딩 기법으로 제4 플랜지 연결부(542)를 제4 축 연결부(543)의 내주면에 억지 삽입하여 상호 결합시킴으로써, 접촉 면적이 증가될 뿐만 아니라 결속력 또한 강화되어, 연결부분에서 큰 토오크에 의한 파손을 방지할 수 있다.
도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 추진시스템에서 축계 연결구조물의 제5 실시예를 설명하기 위한 확대 단면도로서, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에서 A-A'선을 따라 절단한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제5 축계 연결구조물(550)은, 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각을 연결할 수 있도록, 제5 플랜지(551), 제5 플랜지 연결부(552), 제5 축 연결부(553)를 포함하여 구성될 수 있다.
제5 플랜지(551)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 형상과 닮은 꼴로 형성될 수 있으며, 추진축(100, 200, 300) 사이를 연결하기 위해 이웃하는 제5 플랜지(551)와 볼팅 결합할 수 있다. 이러한 제5 플랜지(551)의 일측면에는 후술할 제5 플랜지 연결부(552)가 마련될 수 있다.
제5 플랜지 연결부(552)는, 제5 플랜지(551)의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 후술할 제5 축 연결부(553)와 연결될 수 있다.
이러한 제5 플랜지 연결부(552)는, 후술할 제5 축 연결부(553)와의 접촉 면적을 넓혀 접합 강도를 높이면서 결속력을 강화할 수 있도록, 후술할 제5 축 연결부(553)의 내주면과 접촉되는 외주면에 축 방향으로 복수 개의 바 패턴(552a)이 형성될 수 있다. 제5 플랜지 연결부(552)의 원통 형상은, 후술할 제5 축 연결부(553)의 내주면의 형상에 대응될 수 있다.
바 패턴(552a)은, 후술할 제5 축 연결부(553)의 홈 패턴(553a)에 대응될 수 있다.
제5 축 연결부(553)는, 단면이 원통 형상을 이루는 복수 개의 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부로서, 제5 플랜지 연결부(552)와 연결될 수 있다. 제5 축 연결부(553)가 형성되는 추진축(100, 200, 300) 각각의 단부는, 크랭크축(100)의 후단부, 중간축(200)의 양단부, 프로펠러축(300)의 전단부일 수 있다.
이러한 제5 축 연결부(553)는, 제5 플랜지 연결부(552)와의 접촉 면적을 넓혀 접합 강도를 높이면서 결속력을 강화할 수 있도록, 제5 플랜지 연결부(552)의 외주면과 접촉되는 내주면에 축 방향으로 복수 개의 홈 패턴(553a)이 형성될 수 있다.
홈 패턴(553a)은, 제5 플랜지 연결부(552)의 바 패턴(552a)에 대응될 수 있다.
제5 축 연결부(553)는, 내주면이 제5 플랜지 연결부(552)의 외주면에 밀착된 상태로 끼움 기법으로 밀면서 억지 삽입되어 제5 플랜지 연결부(552)와 상호 결합할 수 있다.
이를 통해 본 실시예는, 제5 플랜지 연결부(552)의 외주면 또는 제5 축 연결부(553)의 내주면에 접착제를 바른 후에 끼움 기법으로 제5 플랜지 연결부(552)를 제5 축 연결부(553)의 내주면에 억지 삽입하여 상호 결합시킴으로써, 접촉 면적이 증가될 뿐만 아니라 결속력 또한 강화되어, 연결부분에서 큰 토오크에 의한 파손을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예들로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 선박 2: 선체
3: 스턴 보스 10: 추진시스템
11: 프로펠러 12: 동력원
13: 축계 100: 크랭크축
200: 중간축 300: 프로펠러축
400: 축계 지지구조물 410: 축 접촉부
420: 베어링 접촉부 430: 중간축 베어링
440: 지지대 500: 축계 연결구조물
510, 520, 530, 540, 550: 제1 내지 제5 축계 연결구조물
511, 521, 531, 541, 551: 제1 내지 제5 플랜지
512, 522, 532, 542, 552: 제1 내지 제5 플랜지 연결부
542a: 요철 552a: 바 패턴
513, 523, 533, 543, 553: 제1 내지 제5 축 연결부
553a: 홈 패턴
524, 534: 제1 및 제2 플랜지-축 연결부재
524a, 534a: 제1 및 제2 볼트 524b, 534b: 제1 및 제2 너트
525, 535: 제1 및 제2 보강부재

Claims (8)

  1. 복합재로 제작되며, 적어도 2개 이상으로 이루어지는 복수 개의 추진축; 및
    강재로 제작되며, 상기 복수 개의 추진축 사이를 연결하는 축계 연결구조물을 포함하고,
    상기 축계 연결구조물은,
    상기 복수 개의 추진축 사이를 연결하는 플랜지;
    상기 플랜지의 일측면으로부터 일정 길이 연장되는 플랜지 연결부; 및
    상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로서, 상기 플랜지 연결부에 결합 고정되는 축 연결부를 포함하고,
    상기 추진축의 외주면 일부분에 수나사산을 형성하여 마련되는 축 접촉부;
    내주면에 암나사산이 형성되어 상기 축 접촉부과 나사 결합되며, 내마모성 금속재로 제작되는 베어링 접촉부;
    상기 베어링 접촉부의 외주면에 회전 가능하게 설치되는 베어링; 및
    상기 베어링을 지지하며 선체에 설치되는 지지대를 포함하여 구성되는 축계 지지구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지 연결부는,
    상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 상기 원통의 내주면과 외주면에 수나사산이 형성되고,
    상기 축 연결부는,
    상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로부터 길이 방향으로 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로서, 상기 홈의 내주면에 암나사산이 형성되고,
    상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는,
    상기 플랜지 연결부의 상기 수나사산 부분 또는 상기 축 연결부의 상기 암나사산 부분에 접착제를 바른 후에 상기 플랜지 연결부를 돌려서 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지 연결부는,
    상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고,
    상기 축 연결부는,
    상기 복수 개의 추진축 각각의 단부로부터 길이 방향으로 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로 형성되며, 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고,
    상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는,
    상기 플랜지 연결부의 외주면 또는 상기 축 연결부의 내주면에 접착제를 바른 후에 상기 플랜지 연결부를 상기 축 연결부에 삽입시키고, 플랜지-축 연결부재로서의 볼트를 상기 플랜지 연결부 및 상기 축 연결부 각각에 형성되는 복수 개의 관통공을 통해 삽입하고 너트로 체결하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지 연결부는,
    상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 이중 원통 형상으로서, 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고,
    상기 축 연결부는,
    상기 복수 개의 추진축 각각의 단부에 복수 개의 관통공이 원주 방향으로 형성되고,
    상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는,
    상기 플랜지 연결부의 내외측 원통의 내주면 또는 상기 축 연결부의 외주면에 접착제를 바른 후에 상기 축 연결부를 상기 이중 원통 형상의 상기 플랜지 연결부에 삽입시키고, 플랜지-축 연결부재로서의 볼트를 상기 플랜지 연결부 및 상기 축 연결부 각각에 형성되는 복수 개의 관통공에 삽입하고 너트로 체결하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 플랜지-축 연결부재의 풀림을 방지하도록, 상기 플랜지-축 연결부재의 상부에 형성되는 보강부재를 더 포함하고,
    상기 보강부재는, 복합재를 와인딩 기법으로 감아서 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지 연결부는,
    상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 외주면에 원주 방향으로 복수 개의 요철이 형성되고,
    상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는,
    상기 플랜지 연결부의 외주면 또는 상기 축 연결부의 내주면에 접착제를 바른 후에 와인딩 기법으로 돌려서 상기 플랜지 연결부를 상기 축 연결부의 내주면에 억지 삽입하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지 연결부는,
    상기 플랜지의 일측면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는 원통 형상으로서, 외주면에 축 방향으로 복수 개의 바 패턴이 형성되고,
    상기 축 연결부는,
    상기 복수 개의 추진축 각각의 단부의 내주면에 축 방향으로 복수 개의 홈 패턴이 형성되고,
    상기 플랜지 연결부와 상기 축 연결부는,
    상기 플랜지 연결부의 외주면 또는 상기 축 연결부의 내주면에 접착제를 바른 후에 끼움 기법으로 밀면서 억지 삽입하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진시스템.
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