KR102626908B1 - 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단위 모듈에서 전기를 이용하여 유압 발생과 유압 제어가 동시에 구현되어 구조적으로 안정적이면서, 조작이 편리한 낮은 비용으로 제조가 가능한 전기 유압식 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치에 있어서, 케이싱 내부에 배치되는 유압모터와 상기 유압모터의 회전축에 결합하는 프로펠러를 포함하여 선박의 가로 방향으로 추력을 형성하는 추진장치; 하나의 구동케이싱 내부의 공간에 배치되고, 외부에서 제공되는 전기로 동작하며, 상기 추진장치의 구동을 위하여 가압된 유압을 상기 유압모터에 제공하고, 상기 유압모터에 사용된 유압을 제공받아 저장하는 구동부; 및 상기 구동부에 제공되는 전원을 조절하여 상기 구동부의 회전 방향과 회전속도를 조절하는 조이스틱을 포함하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 사이드 스러스터용 구동 장치{Driving device for side thruster of ship}

본 발명은 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조가 간단하고 조작이 편리한 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치에 관한 것이다.

선박의 사이드 스러스터는 선수 또는 선미의 수면 밑에 잠긴 선체의 가로방향에 있는 터널 안에 장착되며, 프로펠러와 프로펠러를 구동하는 구동부를 포함하고, 프로펠라를 회전시켜 추진력을 발생시키는 장치이다.

상기와 같은 사이드 스러스터는 선박의 이착안 때와 항내 등에서 저속항행 시 조정 성능을 향상시키는 효과가 있다.

상기와 같은 선박용 사이드 스러스터은 다양한 방식들이 제안되어 작용되고 있다. 예를 들면, 공개특허 제1997-0026812호에 개시된, 선체의 홀수선하에 프로펠라를 내설한 횡관 덕트를 형성한 사이드 스러스터장치에 있어서, 상기 횡간 덕트가 내설된 프로펠라의 위치부근에서 상방 수직적으로 분지하고 분지 덕트로써 형성하고 홀수선 보다 상방으로 연장된 곳에서 개구하고, 기구부에는 개폐 자재의 덮개를 갖는 것을 특징으로 하는 사이드 스러스터장치를 들 수 있다.

또한, 사이드 스러스터 주변 장치의 구성으로 공개특허 제2012-0140409호에 개시된, 선박의 사이드 스러스터가 설치되어 있고 상기 선박의 가로방향을 따라 관통되게 선박에 설치되어 있는 도관(tunnel)과, 상기 도관의 출입구의 선수방향과 선미방향에서 쌍을 이루어 도관 중심선을 향하여 경사지게 상기 선박의 내부에 배치된 복수개의 출몰식 방향조절핀과, 상기 출몰식 방향조절핀의 출몰 작동을 제어하는 조향제어부를 포함하는 사이드 스러스터의 유동방향 조절장치를 들 수 있다.

한편, 선박용 사이드 스러스터는 선체에 가로방향으로 형성된 터널 내부에 장착되는 것으로, 싱글 프로펠러형과 더블 프로펠라형으로 구분되고, 또한 선미(stern)에 장착되는 경우에는 별도의 터널없이 필요시 수면 아래로 잠기는 형태로도 구현될 수 있다.

그리고, 작동 방식으로 선박용 사이드 스러스터는 소형 선박의 경우에는 전기식으로 구현될 수 있으나, 일정 크기 이상의 선박의 경우 높은 구동력을 발휘할 수 있는 유압 방식으로 구현되는 것이 일반적이다.

한편, 유압 방식의 사이드 스러스터는 높은 구동력을 발생시키는 장점은 있으나, 유압 생성을 위한 유압 라인과 프로펠러 속도를 조정하기 위한 비례밸브 그리고 전용 드라이브가 필요하여 높은 제조 비용이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 단위 모듈에서 전기를 이용하여 유압 발생과 유압 제어가 동시에 구현되어 구조적으로 안정적이면서, 조작이 편리한 낮은 비용으로 제조가 가능한 전기 유압식 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치에 있어서, 케이싱 내부에 배치되는 유압모터와 상기 유압모터의 회전축에 결합하는 프로펠러를 포함하여 선박의 가로 방향으로 추력을 형성하는 추진장치; 하나의 구동케이싱 내부의 공간에 배치되고, 외부에서 제공되는 전기로 동작하며, 상기 추진장치의 구동을 위하여 가압된 유압을 상기 유압모터에 제공하고, 상기 유압모터에 사용된 유압을 제공받아 저장하는 구동부; 및 상기 구동부에 제공되는 전원을 조절하여 상기 구동부의 회전 방향과 회전속도를 조절하는 조이스틱을 포함하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구동부는: 내부에 유압을 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 작동유를 가압하여 양방향에 배치된 2개의 토출구 중 하나로 공급하고, 나머지 토출구로는 귀환되는 유압을 상기 저장부를 제공하는 양방향으로 구동하는 펌프; 외부에서 제공되는 전원으로 상기 펌프를 구동하는 구동모터; 상기 펌프의 각 토출구와 연통되는 포트관; 및 상기 포트관의 끝단에 부착되고, 상기 유압모터와 연결되는 구동포터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 포트관 중 상기 구동포트와 상기 토출구 사이에 체크밸브가 설치되고, 상기 체크밸브는 반대편의 포트관과 연결되는 제어관으로 구성되는 파일럿 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 포트관은 상기 체크밸브와 상기 토출구 사이에는 설치되는 릴리프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 릴리프 밸브는 사전에 설정된 압력 이상의 작동유가 흐르는 경우 작동유를 우회포트를 통하여 상기 저장부로 배출하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 우회포트와 상기 저장부는 우회관을 통하여 서로 연통하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구동포트에 연결되는 멀티 오리피스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구동케이싱은 상기 구동모터와 펌프가 배치되는 제1케이싱, 릴리프 밸브와 체크밸브 및 유로의 일부가 배치되는 제2케이싱 및 저장부와 유로의 나머지 부분이 배치되는 제3케이싱을 포함하고, 상기 구동포트는 상기 제2케이싱 외면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치은 펌프, 저장부, 밸브 및 구동모터가 하나의 케이싱으로 일체화되고, 펌프는 조작부의 신호에 따라 양방향 중 하나의 방향으로 구동되어, 상기 펌프의 구동 방향에 따라 하나의 포트로 유압을 제공하고, 나머지 포트로는 귀환되는 유압을 수용하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하여, 간단한 구조로 사이드 스로스터를 효과적으로 구동할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치의 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 추진장치의 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 구동장치의 내부 구성도이며,
도 4는 도 3의 작동 상태도이며,
도 5는 도 3에 도시된 구동포트의 다른 실시예이며,
도 6은 도 1에 도시된 구동케이싱의 구성도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 선박에 가로 방향으로 설치되는 추진장치(10), 상기 추진장치(10)에 유압으로 제공하는 구동부(20) 및 별도의 전원으로 상기 구동부(20)의 동작을 조절하는 조작부(90)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 추진장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 선박에 가로 방향으로 형성된 터널에 장착될 수 있으나, 필요한 경우 터널 없이 가로 방향으로 설치되어 선박 가로 방향으로 추력을 형성하는 형태로도 구현될 수 있다.

상기 추진장치(10)는 선박에 장착되는 케이싱(11)과 상기 케이싱(11) 내부에 설치되는 유압모터(12), 상기 유압모터(12)에 유압을 제공하는 유압라인(13), 상기 케이싱(11) 외부로 연장된 유압모터(12) 축에 결합하는 프로펠러(14)를 포함하여 구성된다.

특히 상기 유압라인(13)은 2개로 구성되어, 하나에서 유압이 공급되는 경우 나머지 하나는 유압이 귀환되어 상기 프로펠러(14)를 회전시키며, 반대로 유압을 제공하는 경우 상기 프로펠러(14) 역시 반대로 회전한다.

필요한 경우 상기 유압모터(12) 축은 케이싱(11)의 양방향으로 연장되고, 각 축에 프로펠러(14)가 장착시키는 더블 형태로도 구현될 수 있다.

상기 구동부(20)는 상기 유압모터(12) 측에 유압을 공급하고, 또한 귀환되는 유압을 수용하는 역할을 하는 것으로, 내부에 양방형으로 동작하는 펌프, 구동모터, 밸브 및 유압라인 등을 구비하고, 단일 케이싱으로 구현된다.

상기 조작부(90)는 별도의 전원을 이용하여 상기 구동부(20)의 구동모터의 회전 방향과 회전속도를 조작하는 구성이다.

즉, 전원을 조절하여 구동부(20)의 구동모터의 동작을 제어하는 것으로 비교적 조작이 간단한 조이스틱 방식으로 구현 가능한 장점이 있다.

상기 구동부(20)는 전체가 구동케이싱(21) 내부에 구현되며, 상기 조작부(90)에서 공급되는 전원에 따라 유압을 발생시켜 상기 추진장치(10)로 제공하는 역할을 하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 작동유가 저장되는 저장부(30), 상기 저장부(30)에 저장된 작동유를 가압하여 양방향으로 선택적으로 배출하는 구동모터(41)와 펌프(42)로 구성되는 펌핑부(40), 릴리프 밸브(51)와 체크밸브(52)로 구성되는 밸브부(50), 작동유가 공급 또는 귀환하는 복수의 구동포트(61)를 포함하는 포트부(60) 및 내부에 배치되어 각 부품 사이의 유로를 형성하는 유로부(70)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 저장부(30)는 일정한 공간을 포함하여 내부에 작동유가 저장되는 역할을 하며, 저장된 작동유는 상기 펌핑부(40)의 동작에 따라 펌핑부(40)로 이동하고, 또한 귀환된 작동유를 저장하는 역할을 한다.

상기 저장부(30)는 작동유가 원활이 유동될 수 있는 상태에서 가능한 한 밀폐된 상태를 유지하도록 구성하는 경우 설치 자세의 변화에 대응할 수 있는 효과가 있어 바람직하다.

상기 펌핑부(40)는 펌프(42)와 상기 펌프(42)를 양방향으로 선택적으로 구동하는 구동모터(41)를 포함하여 구성된다.

상기 펌프(42)는 상기 저장부(30)와 연통하는 펌핑관(71)과 상기 펌프(42) 양측에서 연결되는 2개의 포트관(72)을 포함하여 구성된다.

상기 펌핑관(71)을 통해서는 상기 저장부(30)에 저장된 작동유를 흡입 또는 저장부(30)로 작동유를 배출하며, 필요한 경우 상기 펌핑관(71)은 하나가 배출하는 경우 나머지 하나는 흡입하는 형태로 교호적으로 동작하는 2개의 관으로 구성될 수 있다.

상기 포트관(72)은 각각 상기 펌프(42)의 양측 토출부와 구동포트(61)를 연통시키는 역할을 한다.

상기 펌프(42)는 양방향으로 선택적으로 구동하므로, 일방향으로 회전하는 경우 포트관(72) 중 하나로 가압된 작동유가 배출되고, 반대편 포트관(72)는 귀환되는 유압이 흡입되는 구성이다.

즉, 상기 펌프(42)가 일방향으로 회전하는 경우, 하나의 펌핑관(71)을 통하여 작동유가 흡입된 후 가압되어 하나의 포트관(72)으로 배출되고, 반대편 포트관(72)으로는 귀환된 작동유가 흡입되어 반대편의 펌핑관(71)을 통하여 상기 저장부(30)로 유동한다. 물론 상기 펌프(42)가 반대 방향으로 회전하는 경우에는 각 관은 반대로 동작한다.

따라서, 상기와 같은 구조에서는 상기 펌프(42)의 회전 방향에 따라 2개의 구동포트(61) 중 하나로 가압된 작동유가 배출되고, 반대의 구동포트(61)로는 사용이 완료된 작동유를 귀환되도록 구성하는 경우, 연속적으로 동작한다.

한편, 상기 포트관(72)에는 구동포트(61) 전에 체크밸브(52)가 부착되어 구동포터를 통하여 역으로 작동유가 유입되는 것을 방지한다.

다만, 상기 체크밸브(52)는 파일럿 조작부를 포함한다. 상기 파일럿 조작부는 반대편 포트관(72)과 연결되는 제어관(74)으로 구성된다.

즉, 하나의 포트관(72)에 압력이 인가되는 경우, 반대편의 포트관(72)으로 작동유의 유입이 허용되도록 동작한다.

상기 체크밸브(52)는 일정한 방향으로 정상 동작하는 경우 작동유의 순환을 원활하게 하기 위한 구성이나, 상기 펌프(42)의 회전이 중지되는 경우에는 구동포터(61)에서 작동유의 유입을 방지하므로, 구동 정지 시 외부 힘에 의하여 유압모터(12)에서 발생할 수 있는 작동유의 역유입을 방지하는 효과가 있다.

또한 상기 포트관(72)과 상기 펌프(42) 사이에는 릴리프 밸브(51)가 연결된다. 상기 릴리프 밸브(51)는 작동유가 사전에 설정된 압 이상으로 가압되는 경우, 상기 저장부(30)와 연통하는 우회관(75)을 통하여 작동유를 파이패스시켜 전체 장치의 안전성을 도모한다.

또한 필요한 경우, 상기 릴리프 밸브(51)는 우회포트(62)를 별도로 구비하고, 상기 우회포트(62)에서 상기 우회관(75)이 결합하는 형태로 구현할 수 있다.

또한 필요한 경우, 상기 저장부(30)는 내부와 연통하는 저장포트(63)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 저장포트(63)에 상기 우회관(75)이 결합하는 형태로 구현될 수 있으며, 상기 저장포트(63)는 각 우회관(75)가 결합할 수 있도록 2개로 구성될 수 있다.

상기 구동부(20)와 상기 유압모터(12)의 동작 상태를 도 4와 같다. 즉, 상기 구동모터(41)에 일방향 회전을 위한 전원을 공급하는 경우, 도 4(a)와 같이 상기 유압모터(12)가 회전하고, 구동모터(41)를 반대로 회전하는 경우 도 4 (b)와 같이 유압모터(12)가 회전한다.

물론 별도의 전원이 상기 구동모터(41)에 공급되지 않는 경우에는 상기 유압모터(41)는 회전하지 않는다.

한편, 상기 구동포트(61)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 오리피스가 직렬로 연결된 멀티 오리피스(65)를 부착하여, 구동포트(61)를 통하여 배출되는 작동유의 댐핑 효과, 쿠션효과 등에 따라, 동작의 원활성과, 추가하여 외부 부하에 따른 연결 호스의 파손을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 구동부(20)의 구동 케이싱(21)은 단일 박스형태로 구현될 수 있으나, 필요한 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 펌핑부(40)가 배치되는 제1케이싱(22), 밸브부(50)가 배치되는 제2케이싱(23)과 저장부(30)가 배치되는 제3케이싱(24)으로 구분되어 형성될 수 있다.

상기 제1케이싱(22)의 내부에는 구동모터(41)와 펌프(42)가 배치되며, 특히 상기 구동모터(41)에 전원을 공급하기 위한 복수의 단자(25)가 상기 제1케이싱(22)의 외부에 부착되어 있다.

따라서 상기 단자(25)에 전원을 공급하는 정도와 극성을 조절하는 경우 상기 구동모터(41)의 회전과 회전수를 조절할 수 있다.

상기 제2케이싱(23) 내부에는 밸브부(50)와 유로부(70)의 일부가 배치되며, 외면에는 구동포트(61)가 형성되며, 상기 구동포터(61)와 상기 유압모터(12)와 연결한다.

또한 필요한 경우 상기 제2케이싱(23) 외면에 우회포트(62)를 형성하여 외부에서 저장부(30)로 연결되는 형태로 구성될 수 있다.

이때 상기 제3케이싱(24)에는 상기 우회포트(62)와 별도의 관으로 연결할 수 있는 저장포트(63)를 포함할 수 있으며, 상기 저장포트(63)는 상기 제3케이싱(24) 내부에 배치된 저장부(30)와 연통한다.

별도의 우회포트(62)를 형성하지 않고 내부에 우회관(75)을 형성하는 경우에는 저장부(30)에 작동유를 공급할 수 있는 단일 저장포트(63)를 형성하고, 상기 저장포트(63)는 마개로 밀봉한 후, 필요한 경우 개방하는 방식으로 이용할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 추진장치 11: 케이싱
12: 유압모터 13: 유압라인
14: 프로펠러 20: 구동부
21: 구동케이싱 22: 제1케이싱
23: 제2케이싱 24: 제3케이싱
25: 단자 30: 저장부
40: 펌핑부 41: 구동모터
42: 펌프 50: 밸브부
51: 릴리프 밸브 52: 체크밸브
60: 포트부 61: 구동포트
62: 우회포트 63: 저장포트
65: 멀티 오리피스 70: 유로부
71: 펌핑관 72: 포트관
74: 제어관 75: 우회관
90: 조작부
100: 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치

Claims (8)

1. 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치에 있어서,
   케이싱 내부에 배치되는 유압모터와 상기 유압모터의 회전축에 결합하는 프로펠러를 포함하여 선박의 가로 방향으로 추력을 형성하는 추진장치;
   하나의 구동케이싱 내부의 공간에 배치되고, 외부에서 제공되는 전기로 동작하며, 상기 추진장치의 구동을 위하여 가압된 유압을 상기 유압모터에 제공하고, 상기 유압모터에 사용된 유압을 제공받아 저장하는 구동부; 및
   상기 구동부에 제공되는 전원을 조절하여 상기 구동부의 회전 방향과 회전속도를 조절하는 조이스틱을 포함하는 조작부를 포함하되,
   상기 구동부는:
   내부에 유압을 저장하는 저장부;
   상기 저장부에 저장된 작동유를 가압하여 양방향에 배치된 2개의 토출구 중 하나로 공급하고, 나머지 토출구로는 귀환되는 유압을 상기 저장부를 제공하는 양방향으로 구동하는 펌프;
   외부에서 제공되는 전원으로 상기 펌프를 구동하는 구동모터;
   상기 펌프의 각 토출구와 연통되는 포트관;
   상기 포트관의 끝단에 부착되고, 상기 유압모터와 연결되는 구동포트를 포함하고,
   상기 포트관 중 상기 구동포트와 상기 토출구 사이에 체크밸브가 설치되고, 상기 체크밸브는 반대편의 포트관과 연결되는 제어관으로 구성되는 파일럿 조작부를 포함하고,
   상기 포트관은 상기 체크밸브와 상기 토출구 사이에는 설치되는 릴리프 밸브를 더 포함하고,
   상기 릴리프 밸브는 사전에 설정된 압력 이상의 작동유가 흐르는 경우 작동유를 우회포트를 통하여 상기 저장부로 배출하며,
   상기 우회포트와 상기 저장부는 각각의 우회관을 통하여 서로 연통하는 것을 특징으로 하는 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서, 상기 구동포트에 연결되는 멀티 오리피스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치.
   
8. 청구항 1에 있어서, 상기 구동케이싱은 상기 구동모터와 펌프가 배치되는 제1케이싱, 릴리프 밸브와 체크밸브 및 유로의 일부가 배치되는 제2케이싱 및 저장부와 유로의 나머지 부분이 배치되는 제3케이싱을 포함하고, 상기 구동포트는 상기 제2케이싱 외면에 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 사이드 스러스터용 구동 장치.