KR102250476B1 - 모듈식 아지무스 스러스터 - Google Patents

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KR102250476B1
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롤스-로이스 마린 에이에스
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Abstract

본 발명은 그 주변에 물이 흐르는 스러스터 하우징 (1)을 갖고, 하기를 포함하는, 선박을 나아가게 하기 위한 모듈식 아지무스 스러스터 (1)에 대한 것이다: 스러스터 하우징의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징 (21) 을 갖는 표준화된 코어 유닛 (2), 스러스터 하우징의 길이 방향 (13)으로 연장된 프로펠러 샤프트 (61)을 포함하는, 코어 유닛 하우징 (21) 내 마련된 트랜스미션 라인 (6), 및 프로펠러 샤프트에 작동가능하게 연결되고, 스러스터 하우징의 밖에 마련된 프로펠러 (3). 나아가 본 발명은 아지무스 스러스터를 포함하는 선박 및 아지무스 스러스터를 설정하는 방법에 대한 것이다.

Description

모듈식 아지무스 스러스터{MODULAR AZIMUTH THRUSTER}
본 발명은 하기를 포함하고: 스러스터 하우징의 부분을 형성하는 코어(core) 유닛 하우징을 갖는 표준화된(standardized) 코어 유닛, 스러스터 하우징의 길이(longitudinal) 방향으로 연장된(extending) 프로펠러 샤프트(shaft)를 포함하는, 코어 유닛 하우징 내 마련된 트랜스미션 라인(transmission line), 및 프로펠러 샤프트에 선택적으로 연결되고 스러스터 하우징 밖에 마련된 프로펠러, 그 주변에 물이 흐르는 스터스터 하우징을 갖는, 선박을 나아가게 하기(propelling) 위한 아지무스 스러스터(azimuth thruster)에 대한 것이다. 본 발명은 나아가 아지무스 스러스터를 포함하는 선박 및 아지무스 스러스터를 설정하는(configuring) 방법에 대한 것이다.
포드들(pods), 포드 드라이브들(pod drives) 또는 곤돌라 드라이브들(gondola drives)이라고도 알려져 있는 아지무스 스러스터들은 해양 선박들에서 널리 사용되는 추진(propulsion) 및 조타(steering) 유닛들이다. 아지무스 스러스터들의 여러가지 구성들(configurations)이 알려져 있고, 그것들은 업스트림(upstream) 방향에 장착된(mounted) 프로펠러를 갖는 아지무스 스러스터들을 당기거나 또는 다운스트림(downstream) 위치에 장착된(mounted) 프로펠러를 갖는 아지무스 스러스터를 미는 것같이 작동될 수 있다. 아지무스 스러스터들을 밀고 당기는 것 둘 다 특별한 이점들을 가지며, 예컨대, 선박의 작동 및 설계에 의존가능한, 다른 환경들에서 선호될 수 있다.
전통적으로, 아지무스 스러스터들은 강철(steel) 및 주철(cast iron)과 같은 물질들로 만들어지며, 이들 물질들은 그것들의 자주 상당한 크기 때문에 스러스터들을 매우 무겁게 만든다. 무거운 스러스터들은 조립 작업 및 수리를 크고 무거운(cumbersome) 작동으로 만들며, 선박들을 드라이 도크(dry dock)에 놓게 자주 요구한다.
또한, 전통적으로 아지무스 스러스터들은 특정 선박의 의도된 작동 및 설계에 따라 설계되고 제조된다. 그러나 선박의 수명 동안 설계 및 의도된 작동이 바뀌어, 원래의 아지무스 스러스터를 덜 적합하게 만들 수 있다. 나아가, 아지무스 스러스터들은 자주 특정 선박의 주문을 위하여 만들어지기 때문에, 부품들(components)의 표준화(standardization)가 어렵다. 따라서 부품 양들이 적어, 비효율적인 생산 방법들 및 더 높은 생산 비용들을 야기한다.
이런 이유로, 개선된 아지무스 스러스터가 이로울 것이며, 특히 더욱 효율적인 제조 공정들을 가능하게 하고, 감소된 중량을 갖고, 그리고 사용의 더욱 융통성있는 영역을 제공하는 아지무스 스러스터가 이로울 것이다.
발명의 목적
특히, 생산, 사용의 융통성 및 중량과 관련하여 선행 기술의 상기 언급한 문제점들을 해결하는 아지무스 스러스터를 제공하는 것이 본 발명의 추가의 목적으로 보일 수 있다.
본 발명에 따른 아지무스 스러스터는 첨부되는 도면들에 관하여 더욱 자세하게 지금 서술될 것이다. 도면들은 본 발명을 시행하는 하나의 방법을 보여주며, 첨부된 특허청구범위의 범위에 포함되는 다른 가능한 예들에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 한 예에 따른 아지무스 스러스터의 도해(schematic drawing)를 보여준다.
도 2a는 본 발명의 한 예에 따른 미는(pushing) 아지무스 스러스터의 도해를 보여준다.
도 2b는 본 발명의 또다른 예에 따른 당기는(pulling) 아지무스 스러스터의 도해를 보여준다.
도 3a는 아지무스 스러스터의 표준화된 코어(core) 유닛의 한 예를 보여준다.
도 3b는 아지무스 스러스터의 표준화된 코어 유닛의 또다른 예를 보여준다.
도 4는 코어 유닛 하우징 내 포함되는 트랜스미션 라인을 보여준다.
도 5는 본 발명의 한 예에 따른 미는 아지무스 스러스터를 보여준다.
도 6은 본 발명의 또다른 예에 따른 당기는 아지무스 스러스터를 보여준다.
도 7은 트위스트된(twisted) 선두(leading) 가장자리(edge)를 갖는 아지무스 스러스터를 분명히 보여주는 도해를 보여준다.
도 8a 및 8b는 코어 유닛 상에 유체역학적 요소들을 장착하기 위한 다른 원칙들(principles)을 보여준다.
도 9는 영구 자석 모터를 포함하는(incorporating) 프로펠러 노즐의 횡단면(cross section)을 보여준다.
발명의 개요
이와 같이, 전술한 목표 및 몇몇 다른 목표들은, 스러스터 하우징의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징을 갖는 표준화된 코어 유닛, 스러스터 하우징의 길이(longitudinal) 방향으로 연장된 프로펠러 샤프트(shaft)를 포함하는, 코어 유닛 하우징 내 마련된(arranged) 트랜스미션 라인(transmission line), 및 프로펠러 샤프트에 선택적으로 연결되고 그리고 스러스터 하우징 밖에 마련된 프로펠러를 포함하고, 그 주변에 물이 흐르는 스러스터 하우징을 갖는, 선박을 나아가게(propelling)하기 위한 아지무스 스러스터를 제공함으로써 본 발명의 첫 번째 측면에서 달성되는 것으로 의도되고, 이 때, 코어 유닛 하우징의 외부 표면 영역들, 스러스터 하우징 주변의 물의 흐름을 통제하기 위하여 스러스터 하우징의 부분을 형성하는 유체역학 요소들 및 코어 유닛 인터페이스들에 의하여 정의된, 일치하는(matching) 첫 번째 및 두 번째 코어 유닛 인터페이스들 상에 장착된(mounted) 첫 번째 및 두 번째 유체역학적 요소들에 의하여 미는(pushing) 아지무스 스러스터 및 당기는(pulling) 아지무스 스러스터 둘다 다른 유체역학(hydrodynamic) 물성들을 갖는 다른 유체역학 요소들을 받도록 조정되기 때문에 아지무스 스러스터가 설정가능하다.
본 발명은 특히, 당기는(pulling) 아지무스 스러스터 또는 미는(pushing) 아지무스 스러스터로서 설정될 수 있는 아지무스 스러스터를 수득하기에 유리하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이를 달성하기 위하여 스러스터 하우징의 유체역학적 물성들을 통제할 수 있게 하기 위하여 표준화된 코어 유닛의 다운스트림 면측(facing side) 및 업스트림 면측 둘 다의 상(on)에 유체역학적 요소들을 갖는 것이 바람직하다. 이 점에서, 미는 아지무스 스러스터들의 원하는 유체역학적 물성들은 미는 아지무스 스러스터들의 그것들과 매우 다를(divergent) 수 있다는 것을 주의해야 한다. 이런 식으로 유체역학적 요소들을 바꿈으로서 스러스터 하우징의 유체역학적 물성들을 통제하는 것을 가능하게 하는 것이 유리하다. 이 점에서 추가의 이점은 유체역학적 요소들을 바꾸는 것만으로 스러스터의 유체역학적 특질이 생산 공정에서 늦게(late) 특정(specify)될 수 있다는 것이다. 이로써, 모듈식(modular) 스러스터 컨셉이 달성되는데, 이는 부품(component) 양들을 증가시키고, 맞춤의(tailored) 아지무스 스러스터들의 효율적인 생산을 보장한다.
아지무스 스러스터의 한 예에서, 트랜스미션 라인은 베어링(bearings) 및 기어들(gears)을 더 포함하며, 이것들 모두는 코어 유닛 하우징 내에 완전히 포함된다.
아지무스 스러스터가 선박 상(on)에 장착될(mount) 때 프로펠러 샤프트가 코어 유닛 하우징으로부터 주변의 물로 연장되는 트랜스미션 라인의 유일한(only) 부분인 아지무스 스러스터를 제공함으로써, 표준화된 코어 유닛의 불침투성(imperviousness)이 틀림없이 보장될 것이다. 이로써 유체역학적 요소 및 표준화된 코어 유닛 사이의 연결의 설계가 더 적은 요구들을 겪게 되고, 그리고 유체역학적 요소는 아지무스 스러스터의 코어 유닛의 불침투성을 위한 우려 없이 대체될 수 있다.
게다가 스러스터 하우징은, 그것의 한쪽 말단은 선박 상에 장착되도록(mounting) 조정되어 있는 스텁(stub) 부(part) 및, 스텁 부의 반대쪽 말단에 마련된 어뢰(torpedo) 부(part)을 포함할 수 있고, 이때 유체역학적 요소들은 스텁 부의 일부와 어뢰 부의 일부를 이룬다.
추가적으로, 어뢰(torpedo) 부의 부분(part)을 형성하는 코어 유닛 하우징의 어뢰 구획(section)은 스러스터 하우징의 길이(longitudinal) 방향의 스텁 부의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징의 스텁 구획(section)보다 더 넓을 수 있다.
코어 유닛 하우징의 어뢰 구획의 폭(width)을 증가시킴으로써, 프로펠러 샤프트를 나르는(carrying) 베어링들 사이의 거리가 증가될 수 있고, 이로써 프로펠러 샤프트의 서스펜션(suspension)이 개선된다.
또한 코어 유닛 인터페이스들 각각은 코어 유닛 하우징의 하나 또는 그보다 많은 단면들(end faces)에 의하여 정의될 수 있다.
나아가, 첫 번째 코어 유닛 인터페이스 및 두 번째 코어 유닛 인터페이스는 각각 업스트림(upstream) 및 다운스트림(downstream) 방향을 향하면서, 스러스터 하우징의 반대 편들 상에 마련될 수 있다.
게다가, 업스트림을 향하는(facing) 첫 번째 코어 유닛 인터페이스는 다운스트림 방향을 향하는 두 번재 코어 유닛 인터페이스와 상당히 평행일 수 있다.
또한, 첫 번째 및 두 번째 코어 유닛 인터페이스는 스러스터 하우징의 어뢰 부의 부분을 형성하는 부분 및 스러스터 하우징의 스텁 부의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징의 부분 둘 다를 커버할 수 있다.
추가적으로, 코어 유닛 인터페이스들 각각은 코어 유닛 하우징의 복수의(multiple) 단면들에 의하여 정의될 수 있고, 복수의 말단들은 스러스터 하우징의 길이 방향에서 서로에 대하여 오프셋(offset)이다.
아지무스 스러스터의 한 예에서, 코어 유닛 하우징은 스러스터 하우징의 길이(longitudinal) 방향에 횡단하는 방향으로 연장되고, 코어 유닛 하우징의 중심 축(centre axis)을 교차하는 대칭(symmetry)의 평면(plane)에 대칭이다(symmetrical).
게다가, 코어 유닛 하우징은 사용 동안 스러스터 하우징에 작용하는 물(hydro) 유도된 힘들 및 아지무스 스러스터 그 자체의 작동 및 중량에 의하여 유도되는 베어링 로드들(loads) 및 구조적(structural) 로드들을 흡수함으로써 아지무스 스러스터의 구조적 온전성(integrity)을 제공하기 위하여 조정될 수 있다.
구조적 로드들, 아지무스 스러스터의 작동 및 중량에 의하여 유도되는 베어링 로드들 및 물(hydro) 유도된 힘들을 흡수하는 코어 유닛 하우징에 의하여, 유체역학적 요소들의 설계를 위하여 큰 융통성(flexibility)이 달성된다.
또한 코어 유닛 하우징은 주철(cast iron)로부터 만들어질 수 있다.
게다가, 한 예에서, 유체역학적(hydrodynamic) 요소들은 합성물들(composites), 폴리머들, 유리- 또는 탄소 섬유 보강된 폴리머들 또는 폴리우레탄과 같은, 비금속 물질들로부터 만들어진다.
전통적인 주철 및 철(steel) 외 물질들을 이용함으로써, 중량의 감소가 달성되고, 그리고 유체역학적 요소들의 성형(shaping)이 더 쉬워진다. 이로써 유체역학적(hydro dynamic) 요소들의 더욱 진보된 형상들의 구현이 가능하다.
전술한 아지무스 스러스터는 작동 및 프로펠러 효과를 개선하기 위하여 프로펠러를 둘러싸는 프로펠러 노즐(nozzle)을 더 포함할 수 있다.
추가적으로, 코어 유닛 하우징은 스러스터 하우징의 주요하지 않은 부분을 형성할 수 있고, 유체역학적 요소들은 스러스터 하우징의 주요 부분을 형성할 수 있다.
또한 길이 방향의 코어 유닛 하우징의 최대 폭은 길이 방향으로 스러스터 하우징의 최대 폭의 1/3 내지 1/4 일 수 있다.
상대적으로 짧은 폭 및/또는 크기를 갖는 코어 유닛 하우징을 구현함으로써(implementing), 코어 유닛 하우징의 형상은 스러스터의 전체적인 유체역학적 물성들에 거의 영향이 없다. 이로써, 여러가지 스러스터 구성들(configurations)로 사용하기 위한 보통의 표준화된 코어 유닛 하우징이 달성될 수 있다.
게다가, 스러스터 하우징의 t/c-양(ration)은 0,2 부터 0,6 까지의 범위에서 설정가능하다.
더 나아가, 길이 방향에서 코어 유닛 하우징의 어뢰 부의 폭은 프로펠러 샤프트의 지름(diameter)의 12 - 17 배의 범위일 수 있다.
본 발명은 또한 아지무스 스러스터를 포함하는 선박에 대한 것이다.
나아가, 본 발명은 상기 전술한 아지무스 스러스터를 설정하기 위한 또는 재-설정하기 위한 방법에 대한 것으로, 그 방법은 하기 단계들을 포함한다: 표준화된 코어 유닛을 제공하는 단계, 아지무스 스러스터의 유체역학적 특질(characteristics)을 특정하는 단계, 특정된 유체역학적 특질을 충족시키기 위하여 표준화된 코어 유닛 상에 유체역학적 요소들을 장착(mounting)하는 단계.
게다가, 그 방법은 표준화된 코어 유닛 상에 이미 장착된 두 번째 및/또는 첫 번째 유체역학적 요소를 다른 유체역학적 물성들을 갖는 네 번째 및/또는 세 번째 유체역학적 요소로 대체하는 단계를 포함할 수 있다.
아지무스 스러스터를 설정하는 방법은 제안된 모듈식 아지무스 스러스터의 이로운 효과들을 명확하게 분명히 보여준다. 표준화된 코어 유닛을 이용함으로써, 전체의 아지무스 스러스터의 유체역학적 물성들은 특정되고 제조 공정에서 상대적으로 늦은 단계(stage)에서 정해질(fix) 수 있다. 이는 전통적인 스러스터들과 비교되어야 하는데, 이때 유체역학적 물성들은 보통의 스러스터 하우징의 설계에 의하여 보다 일찍 결정된다. 또한 본 발명에 따른 이미 설치된 아지무스 스러스터의 유체역학적 물성들은 유체역학적 요소들을 바꿈으로써 재-설정될 수 있다.
본 발명의 전술한 측면들은 다른 측면들 중 임의의 것과 각각 결합될 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 측면들은 이하 기재된 예들을 참조하여 설명되며 분명할(apparent) 것이다.
예들의 상세한 기술
도 1과 관련하여, 도면은 배, 부유식(floating) 생산 설비(production platform) 등과 같은 선박 17을 나아가게(propellig) 하기 위한 아지무스 스러스터 1 을 보여준다. 아지무스 스러스터는 그것의 주변에 물이 흐르는 스러스터 하우징 11을 가지며, 프로펠러 3 및 첫 번째 및 두 번째 유체역학적 요소들 4,5 이 제공된 표준화된 코어 유닛 2를 포함한다. 스러스터 하우징 11은 선박 상에 회전할 수 있게 장착되도록 조정된 스텁 부 7 및 스텁 부의 반대쪽 말단(end)에 마련된 어뢰 부 8을 포함한다. 아지무스 스러스터 1 는 아지무스 스러스터 위(above)에 제공된 하나 또는 그보다 많은 조타 기관들(steering engines) 18 을 조작(operate)함으로써 중심축 12에 대하여(about) 회전가능(rotatable)하다. 이로써 아지무스 스러스터의 당기거나 또는 미는 힘 벡터는 중심축 12 에 대하여 360 도(degrees) 간격(interval)에 맞춰진다(orientate).
표준화된 코어 유닛 2는 스러스터 하우징 11 의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징 21을 갖는다. 드라이브(drive) 샤프트 64 및 프로펠러 샤프트 61을 포함하는 트랜스미션 라인 6 은 코어 유닛 하우징 내에 마련된다. 트랜스미션 라인 6은 도 4에 별개로(in isolation) 보여진다. 드라이브 샤프트 64는 선내(onboard) 연소(combustion) 기관(engine)과 같은, 선박의 드라이빙 수단에 실시가능하게 연결될 수 있는(도시하지 않음) 선박 내로 그리고 스러스터 하우징의 스텁 부를 통하여 연장된다. 프로펠러 샤프트 61은 스러스터 하우징의 길이 방향 13 으로 연장되고 그리고 프로펠러 3은 스러스터 하우징 밖의 드라이브 샤프트 상(on)에 장착(mount)된다. 프로펠러 샤프트 61는, 프로펠러 샤프트 상에 마련된 드라이브 기어 631 과 협조하여(cooperationg), 드라이브 샤프트 64 상에 제공된 피니언(pinion) 기어(gear) 632 에 의하여 구동된다(driven).
또다른 예에서 (도시하지 않음) 전기 모터와 같은, 프로펠러를 구동(driving)하기 위한 구동(driving) 수단들은 아지무스 스러스터의 스러스터 하우징에 마련될 수 있다. 이로써 프로펠러 샤프트는 구동(driving) 수단들과 직접 관련되어, 드라이브 샤프트를 불필요하게(redundant) 만들 수 있다.
도 9에 나타난 바와 같이, 전기 모터는 스러스터 하우징과 관련된 또는 이에 마련된 영구(permanent) 자석(magnet) 모터(motor)일 수 있다. 영구 자석 모터는 아지무스 스러스터들의 프로펠러 노즐 15 내에 통합되어, 이로써 림(rim)-구동(driven) 프로펠러를 제공할 수 있다. 대체하여, 영구 자석 모터는 샤프트 구동 프로펠러를 갖는 아지무스 스러스터를 제공하는 스러스터 하우징에 마련될 수 있다. 림(rim)-구동(driven) 프로펠러는 프로펠러 노즐 내 마련되는 회전가능한(rotatable) 그리고 두 번째 영구 자석들(magnets) 162 로 제공된 프로펠러 하우징 161 에 프로펠러 3을 마련함(arraging)으로써 시행될 수 있다. 프로펠러 노즐의 내부(inner) 둘레(circumference)를 따라, 첫 번째 영구 자석들 163이 마련되고, 첫 번째 및 및 두 번째 영구 자석들과 함께, 축(axial) 및 방사상(radial) 로드들(loads) 둘 다를 흡수할 수 있는 프로펠러 하우징을 위한 베어링을 제공한다. 나아가, 프로펠러 노즐은, 영구 자석들을 포함함으로써 회전자(rotor)를 구성하는, 프로펠러 하우징을 회전시키도록 조정된, 회전하는(rotating) 자기장을 제공하기 위한 권선들(windings)을 포함하는 고정자(stator) 164를 구성한다(constitute). 권선들을 통하여 흐르는(running) 흐름(current)를 통제함으로써, 프로펠러 하우징은 회전될 수 있고, 프로펠러를 구동하기 위ㅎ나 영구 자석 모터가 제공된다.
도 2a 및 도 3b 에 더 자세하게 보여지는 표준화된 코어 유닛은 코어 유닛 하우징 21의 외부 표면 영역들 211에 의하여 정의되는 첫 번째 9a 및 두 번째 9b 코어 유닛 인터페이스들을 포함한다. 유체역학적 요소들 4, 5는 첫 번째 9a 및 두 번째 9b 코어 유닛 인터페이스들에서 코어 유닛 하우징 상(on)에 장착(mount)되고, 이로써 스러스터 하우징의 부 분을 형성한다. 코어 유닛 인터페이스들은 다른 유체역학적 물성들, 즉, 도 2a 및 도 2b에서 보여진 대로 크기 및 형상(shape)을 달리하는 것,을 갖는 다른 유체역학적 요소들을 받도록 조정된다. 코어 유닛 하우징 21 상 유체역학적 요소들 4, 5를 장착하는 것 및 코어 유닛 인터페이스들의 디자인을 위하여 여러가지 원칙들이 당업자에 의하여 예상될 수 있다. 예를 들어, 유체역학적 요소들은 코어 유닛 인터페이스들 9a, 9b 에 단순히 인접하거나 또는, 도 8a 및 8b 에서 보여지는 대로, 대체하여 코어 유닛 하우징에 부분적으로 또는 완전히 겹칠(overlap) 수 있다. 도 8a는 유체역학적 요소들이 코어 유닛 하우징 21에 부분적으로 겹쳐지는 아지무스 스러스터를 보여준다. 도 8b는 표준화된 코어 유닛 2 및 따라서 코어 유닛 하우징 21 이 유체역학적 요소들 4, 5에 의하여 둘러싸여지는, 아지무스 스러스터의 예를 보여준다. 코어 유닛 하우징 21 은 유체역학적 요소들에 의하여 부분적으로 또는 완전히 둘러싸여질 수 있고, 이로써 유체역학적 요소들은 하나의 예시적 예에서 서로 연결(join)될 수 있다.
유체역학적 요소들은 선택되어, 또한 아지무스 스러스터가 당기는 또는 미는 아지무스 스러스터인지 여부에 따라서, 스러스터 하우징의 원하는 유체역학적 물성들이 달성될 수 있다. 이로써 아지무스 스러스터는 당기는 그리고 미는 아지무스 스러스터 둘다로서 설정가능하다.
도면에서 나타난 바와 같이, 유체역학적 요소들 4, 5는 스러스터 하우징의 어뢰 부 8 및 스텁 부 7 둘다의 일부(part)를 구성하고, 이로써 아지무스 스러스터의 유체역학적 물성들에 상당한 영향을 갖는다. 유체역학적 요소들 4, 5의 형상을 달리함으로써, 스러스터 하우징의 길이 및 표면 영역은 따라서 통제될 수 있다.
도 7을 참조하여, 유체역학적 요소들은 스러스터 하우징의 t/c-양(ration)을 통제하는데 사용될 수 있는데, 이는 스러스터 하우징의 두께, 즉, 횡단(transversal) 방향에서 스러스터 하우징의 최대 폭(width) 및 코드(cord) 길이, 즉, 길이 방향에서 스러스터 하우징의 최대 폭, Wth 사이의 관계이다.
모듈식 설계의 추가의 효과는 유체역학적 요소들이 스러스터 하우징의 트위스트(twist), 즉, 도 7에서 보여지는 대로, 스러스터 하우징의 길이 방향으로 연장된 중심 축 131에 대하여 스러스터 하우징의 선두(leading) 가장자리(edge) 224의 위치,를 통제하는데 사용될 수 있다는 것이다. 필요한 트위스트는 스러스터가 당기는(pulling) 또는 미는(pushing) 스러스터인지 여부, 선박의 의도된 속도, 프로펠러의 회전 방향, 프로펠러 로드(load) 등에 의존할 수 있다.
도 2를 다시 참고하여, 어뢰 부 8의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징의 어뢰 구획 81이 스텁 부 7의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징의 스텁 구획 71보다, 길이 방향으로 더 넓다는 것이 보여진다. 이러한 구성(configuration)을 이용함으로써, 최소한도로 코어 유닛 하우징의 스텁 부의 폭(width)을 유지하는 반면, 프로펠러 샤프트 61을 나르는(carrying) 베어링들 62 사이의 거리가 증가될 수 있다. 도 2b 로부터, 길이 방향으로 코어 유닛 하우징의 최대 폭, Wcu 이 길이 방향으로 스러스터 하우징의 최대 폭, Wth 의 1/3 내지 1/4이라는 것이 또한 보여진다.
보통 코어 유닛 하우징의 폭을 감소시키는 것은 스러스터 하우징의 전체 유체역학적 물성들에 대한 코어 유닛 하우징의 영향을 감소시킨다. 표준화된 코어 유닛의 어뢰 구획 81의 증가되는 폭의 추가의 유리한 효과는 코어 유닛 인터페이스들 9a, 9b 각각이 서로에 관하여 상쇄(offset)인 코어 유닛 하우징의 복수의 단면들(end faces) 222 에 의하여 정의된다는 것이다. 코어 유닛 인터페이스들의 구성(configuration)은 코어 유닛 하우징 및 유체역학적 요소들 사이의 개선된 연결(connection)의 창조를 야기할 수 있다.
도 2a 및 도 5는 화살표 방향에 의하여 표시된 미는(pushing) 아지무스 스러스터로서 설정된 아지무스 스러스터들을 보여준다. 미는 아지무스 스러스터는 스러스터 하우징의 다운스트림 측(side) 상에 장착(mount)된 프로펠러를 갖는다. 도 5에 보여지는 예에서, 스러스터는, 프로펠러 효과 및 작동을 개선하기 위하여, 프로펠러를 둘러싸는 프로펠러 노즐 15를 더 포함한다.
도 2b 및 도 6 둘 다 화살표 방향에 의하여 표시되는 당기는(pulling) 아지무스 스러스터로 설정된 아지무스 스러스터들을 보여준다. 당기는(pulling) 아지무스 스러스터는 스러스터 하우징의 업스트림 측(side) 상에 장착된 프로펠러를 갖고, 그리고 스러스터는 스러스터 하우징의 총 외부 표면 영역을 증가시키기 위하여 어뢰 부로부터 연장되는 핀(fin) 요소 16 과 더 제공될 수 있다
도 1에서 보여지고 상기 전술한 바와 같이, 아지무스 스러스터는 스러스터를 돌리기(turn) 위한 하나 또는 그보다 많은 조타(steering) 기관들(engines) 18 을 포함하는 선박 17으로부터 연장된다. 한 예에서, 조타 기관(들)은, 선박 상에 회전가능하게 장착되는 스텁 부 7의 말단(end)에 제공되는 기어(gear) 림(rim)(도시하지 않음)과 협조하는 전기식(electrical) 유압식(hydraulic) 모터일 수있다. 조타 기관을 포함하는 아지무스 스러스터를 위한 장착하기(mounting)를 치수화(dimensioning)할 때, 아지무스 스러스터를 돌리기(turning) 위하여 요구되는 토크(torque)가 고려되어야 한다. 아지무스 스러스터를 돌리는데 요구되는 토크는 스러스터 하우징, 스러스터 회전(rotation) 속도(rate), 프로펠러 회전 및 선박 속도의 유체역학적 물성들과 같은 몇몇 변수들에 의존한다. 이 점에서 EP1847455A1는, 프로펠러 축(axis)을 구동(driving)하는 피니언(pinion) 기어가, 작동 동안 스러스터를 돌리는(turn) 것과 관련된 아지무스 스러스터의 저항(resistance) 토크(torque)에 대항하여 작용(act)하는 토크를 생산하는, 아지무스 스러스터를 드러낸다. 이로써 피니언 기어의 회전에 의하여 생성되는 토크가 스러스터의 토크 저항에 대항하는(counter act)데 사용되고, 그럼으로써 작동 동안 아지무스 스러스터를 돌리는데 요구되는 토크를 감소시킨다. 결과적으로, 이는 아지무스 스러스터를 돌리는데 요구되는 조타 기관들의 수 및/또는 크기의 감소를 야기할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 아지무스 스러스터가 당기는 그리고 미는 아지무스 스러스터 둘다로서 사용된다면, 당업자는 당기는(pull) 설정일 때, 아지무스 스러스터 상에 힘(forces) 작용(actoin)에 따라 장착(mounting)이 치수화(dimension)되어야 한다는 것을 알 것이다. 이는 당기는(pulling) 아지무스 스러스터를 돌리는(turn)데 요구되는 토크가 상응하는 미는(pushing) 아지무스 스러스터를 돌리는데 요구되는 토크보다 크다는 일반적인 관찰 때문이다.
다음과 같이, 설정하는, 즉, 상기 전술한 아지무스 스러스터의 예들, 표준화된 부품들(components)로부터 제조되는, 방법이 더 자세하게 기재될 것이다.
특유의 유체역학적 물성들을 갖는 미는 그리고 당기는 아지무스 스러스터들 둘다의 여러가지 예들은 동일한 표준화된 코어 유닛 2에 기초하여 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 아지무스 스러스터를 생산하기 위하여 표준화된 코어 유닛 2가 제공된다. 트랜스미션 라인 6의 치수화(dimensioning) 및 조성(composition)은 다를 수 있고, 프로펠러 3을 위한 장착(moount)이 코어 유닛 하우징 21의 어느 면에 제공될 수 있는 데에 표준화된 코어 유닛의 변형들이 존재할 수 있다. 둘 째로, 바랬던 유체역학적 특질들이 특정되고, 특정 아지무스 스러스터 1이 밀거나 또는 당기는 타입 중의 것인지 여부가 결정된다. 아지무스 스러스터의 특정된 유체역학적 특질에 기초하여, 적절한 유체역학적 요소들 4, 5 가 선택되고 표준화된 코어 유닛 상에 장착된다.
이 점에 있어서, 상당한 유리한 효과는 맞춤식(customised) 아지무스 스러스터 1이 표준화된 부품들(components)에 기초하여 만들어질 수 있다. 표준화된 부품들을 이용하는 하나의 장점은 제품 변형이 최종 제품 공정에서 늦게 도입된다는 것이다. 표준화된 부품들은 따라서 미래의 아지무스 스러스터들의 정확한 사양(specifications)들이 알려지기 전에 생산될 수 있다. 이로써 주문으로부터 배달까지 생산 시간이 감소될 수 있고, 표준화된 부품들의 사용은 다량(quantities) 증가할 수 있다. 양들이 증가함으로서 더 효율적인 생산 공정이 이용될 수 있다. 특히, 유체역학적 요소들을 위한 비금속 물질들 또는 합성물(composite)의 이용에 관한 한, 효율적인 생산 공정들이 결정적으로 중요하다. 표준화된 부품들의 사용 없이 합성물 물질로부터 맞춤식 아지무스 스러스터들을 만드는 것은 매우 비용 비효과적이고 경쟁력이 없다. 아지무스 스러스터들에 합성물 또는 비금속 물질들을 사용할 수 있게 하기 위하여, 그러므로 표준화된 부품들이 설계에서 통합되는 것이 결정적이다.
본 발명에 따른 아지무스 스러스터 1의 더 나아간 이점은 아지무스 스러스터가 표준화된 코어 유닛 상에 이미 장착된 유체역학적 요소들 4, 5의 하나 또는 둘다를 대체함으로써 재설정될 수 있다는 것이다. 예를 들어 만약 설계가 아지무스 스러스터 1 이 장착된 선박에서(of) 바뀌거나, 또는 사용 패턴이 바뀌면, 아지무스 스러스터 1 의 유체역학적 물성들을 변화시키는 것이 유리할 수 있다. 특히, 본 발명의 예에 따른 아지무스 스러스터는 스러스터 하우징의 t/c-양(ration) 또는 트위스트를 바꾸도록 재설정될 수 있다. 선박 상에 완전히 새로운 아지무스 스러스터를 설치해야만 하는 대신, 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 유체역학적 물성들은 유체역학적 요소들 4, 5을 단순히 변화시킴으로써 변화될 수 있다.
당업자에 의하여 쉽게 이해될 것이듯이, 미는 그리고 당기는 아지무스 스러스터 둘다로 설정가능하도록 하는 아지무스 스러스터를 위하여, 스러스터 하우징의 선두(leading) 부 및 뒤따르는(trailing) 부(part)의 형상 둘다는 최적의 유체역학적 물성들을 갖는 아지무스 스러스터에 도달하기 위하여 통제가능하여야 한다. 이는 코어 유닛 하우징의 둘다의 측들(sides) 상에 마련되는 유체역학적 요소들의 사용에 의하여 본 발명에 의하여 달성된다.
본 발명이 특정된 예들과 관련되어 기재되었음에도 불구하고, 제시된 예들로 제한되는 임의의 방식으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 첨부되는 특허청구범위 세트에 의하여 제시된다. 특허청구범위의 문맥에서, 용어들 "포함하는(comprising)" 또는" 포함하다(comprises)"는 다른 가능한 요소들 또는 단계들을 배제하는 것이 아니다. 또한 "하나(a)" 또는 "하나(an)" 등과 같은 언급을 언급하는 것은 복수를 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다. 도면에 표시된 요소들과 관련하여 특허청구범위 내 참조 부호들의 사용 또한 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 게다가, 다른 특허청구항들에서 언급된 개개의 특징들은 가능한대로 유리하게 결합될 수 있고, 다른 청구항들에서 이들 특징들의 언급은 특징들의 결합이 가능하고 유리하지 않은 것을 배제하지 않는다.

Claims (17)

  1. - 스러스터 하우징의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징 (21)을 갖는 표준화된 코어 유닛 (2),
    - 스러스터 하우징의 길이 방향 (13)으로 연장되는 프로펠러 샤프트 (61)를 포함하는, 코어 유닛 하우징 내 마련된 트랜스미션 라인 (6), 및
    - 프로펠러 샤프트에 가동가능하게(operationally) 연결되고, 스러스터 하우징 밖에 마련된 프로펠러 (3),
    를 포함하고, 그 주변에 물이 흐르는 스러스터 하우징 (11)을 갖는, 선박을 나아가게(propel) 하기 위한 아지무스 스러스터 (1)로:
    이 때, 코어 유닛 하우징의 외부 표면 영역들 (211)에 의하여 정의되는 첫 번째 (9a) 및 두 번째 (9b) 코어 유닛 인터페이스들 상에 장착된 첫 번째 및 두 번째 유체역학적 요소들 (4, 5), 스러스터 하우징 주변의 물의 흐름을 통제하기 위하여 스러스터 하우징의 부분을 형성하는 유체역학적 요소들, 및 다른 유체역학적 물성들을 갖는 다른 유체역학적 요소들을 받도록 조정된 코어 유닛 인터페이스들을 포함함으로써, 아지무스 스러스터는 당기는 아지무스 스러스터 및 미는 아지무스 스러스터 둘다로서 설정가능하고,
    스러스터 하우징은 한 쪽 말단(end)이 선박 상에 회전할 수 있게 장착되도록 조정된 스텁 부 (7), 및 스텁 부의 반대쪽 말단에 마련된 어뢰 부 (8)를 포함하고, 그리고 이때, 유체역학적 요소들 각각은 어뢰 부의 일부와 스텁 부의 일부를 구성하고,
    트위스트된 선두 가장자리(twisted leading edge)를 가지는, 아지무스 스러스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    트랜스미션 라인은 베어링들 (62) 및 기어들 (63)을 더 포함하며, 그것들 모두는 코어 유닛 하우징 내에 완전히 포함되는, 아지무스 스러스터.
  3. 제 1항에 있어서,
    어뢰 부의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징의 어뢰 구획 (81)은 스러스터 하우징의 길이 방향으로 스텁 부의 부분을 형성하는 코어 유닛 하우징의 스텁 구획 (71)보다 더 넓은, 아지무스 스러스터.
  4. 제 1항에 있어서,
    각각의 코어 유닛 인터페이스들은 코어 유닛 하우징의 하나 또는 그보다 많은 단면들(end faces) (222)에 의하여 정의되는, 아지무스 스러스터.
  5. 제 1항에 있어서,
    코어 유닛 하우징은, 스러스터 하우징의 길이 방향에 횡단인 방향으로 연장되고, 코어 유닛 하우징의 중심 축(12)을 교차하는 대칭(symmetry)의 평면 (14)에 대칭인, 아지무스 스러스터.
  6. 제 1항에 있어서,
    코어 유닛 하우징은 사용 동안 스러스터 하우징 상에 작용하는 물(hydro) 유도된 힘들 및 아지무스 스러스터 그 자체의 작동(operation) 및 중량에 의하여 유도되는 베어링 로드(load)들 및 구조적 로드들을 흡수함으로써, 아지무스 스러스터의 구조적 온전성을 제공하는, 아지무스 스러스터.
  7. 제 1항에 있어서,
    유체역학적 요소들은, 합성물들, 폴리머들, 유리- 또는 탄소 섬유 보강된 폴리머들 또는 폴리우레탄과 같은, 비금속 물질들로부터 만들어지는, 아지무스 스러스터.
  8. 제 1항에 있어서,
    유체역학적 요소들은 표준화된 코어 유닛에 부분적으로 겹치거나 이를 둘러싸는, 아지무스 스러스터.
  9. 제 1항에 있어서,
    길이 방향으로 코어 유닛 하우징의 최대 폭, Wcu가 길이 방향으로 스러스터 하우징의 최대 폭, Wth의 1/3 내지 1/4 인, 아지무스 스러스터.
  10. 제 1항에 있어서,
    스러스터 하우징의 t/c-양은 0,2 부터 0,6 까지의 범위에서 설정가능한, 아지무스 스러스터.
  11. 제 1항에 있어서,
    길이 방향에서 코어 유닛 하우징의 어뢰 부의 폭은 프로펠러 샤프트의 지름의 12-17 배인, 아지무스 스러스터.
  12. 제 1항에 있어서,
    프로펠러를 구동하기 위한 구동 수단들은 영구 자석 모터의 형태인 전기식 모터인, 아지무스 스러스터.
  13. 제 12항에 있어서,
    프로펠러는 프로펠러 노즐에 제공된 첫 번째 영구 자석들 (163) 및 프로펠러와 관련되어 마련된 두 번째 영구 자석들 (162) 에 의하여 림(rim)-구동되고, 그렇게 함으로써 축(axial) 및 방사상(radial) 로드들(loads)을 흡수할 수 있는 프로펠러에 베어링을 제공하고, 그리고 이때 영구 자석 모터는 프로펠러를 회전시키도록 조정된 회전하는 자기장을 제공하기 위하여 권선들을 포함하는 프로펠러 노즐에 의하여 프로펠러 내에 통합되는, 아지무스 스러스터.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 의한 아지무스 스러스터를 포함하는, 선박.
  15. 하기 단계들을 포함하며, 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 아지무스 스러스터의 유체역학적 특질들을 설정 또는 재설정하는 방법:
    - 표준화된 코어 유닛을 제공하는 단계
    - 아지무스 스러스터의 유체역학적 특질들을 특정하는 단계,
    - 표준화된 코어 유닛 상에 유체역학적 요소들을 장착하여, 특정된 유체역학적 특질들을 충족시키는 단계.
  16. 제 15항에 있어서,
    - 표준화된 코어 유닛 상에 이미 장착된 첫 번째 및 두 번째 유체역학적 요소를 다른 유체역학적 물성들을 갖는 세 번째 및 네 번째 유체역학적 요소로 교체하거나,
    표준화된 코어 유닛 상에 이미 장착된 첫 번째 및 두 번째 유체역학적 요소를 다른 유체역학적 물성들을 갖는 세 번째 또는 네 번째 유체역학적 요소로 교체하거나,
    표준화된 코어 유닛 상에 이미 장착된 첫 번째 또는 두 번째 유체역학적 요소를 다른 유체역학적 물성들을 갖는 세 번째 또는 네 번째 유체역학적 요소로 교체하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  17. 삭제
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