KR102632681B1 - 선박 추진용 동력 전달 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 회전력을 증속시켜서 연비의 향상을 기대할 수 있는 선박 추진용 동력 전달 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 선박을 추진하기 위하여 엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 선박 추진용 동력 전달 시스템에 있어서, 상기 엔진의 동력으로 회전하는 동력축의 회전 속도를 바꾸어 중동축으로 출력하는 무단변속기, 및 상기 무단변속기로 바뀐 회전 속도를 고속으로 증속하여 상기 프로펠러의 추진축으로 전달하는 증속기를 포함하되, 상기 증속기는, 상기 무단변속기의 종동축에 설치된 제1 타이밍풀리, 상기 제1 타이밍풀리에 타이밍벨트로 연결되어 상기 종동축의 회전 속도를 1.5배 이상의 고속으로 증속하여 상기 프로펠러로 전달하도록 상기 추진축에 설치된 제2 타이밍풀리를 포함하는 것을 기술사상으로 한다.
따라서, 본 발명은 엔진에서 발생한 회전력을 무단변속기와 증속기를 통해 크게 증속시켜서 최대 rpm을 얻을 수 있으므로 연비를 크게 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Description

선박 추진용 동력 전달 시스템{Power transmission system for ship propulsion}

본 발명은 선박 추진용 동력 전달 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 회전력을 증속시켜서 연비의 향상을 기대할 수 있는 선박 추진용 동력 전달 시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 선박은 사람이나 짐 따위를 싣고 물 위로 떠다니도록 만든 수중 교통수단으로서, 모양과 쓰임에 따라 보트, 나룻배, 기선, 군함, 화물선, 여객선, 유조선 따위로 나누어진다.

일반적으로 선박의 엔진에서 회전 속도나 회전력을 바꾸기 위해 변속기를 사용하고 있다.

근래에는 선박에서 엔진의 출력이 크기 때문에 제어가 용이한 유압식 변속기를 널리 사용하고 있다.

이러한 유압식 변속기는 유성기어세트와 클러치를 구비한다. 클러치는 엔진에서 발생되는 동력을 선택적으로 단속작동하여 유성기어세트를 거쳐 선박의 추진력을 발생시키는 프로펠러의 추진축으로 전달한다.

그러나 상술한 종래의 변속기는 구성 부품이 많아서 경제적인 측면에서 비용부담으로 이어질 뿐만 아니라 고장이 빈번하여 수리 비용이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

또한, 상술한 종래의 변속기는 엔진의 rpm(revolution per minute)을 극대화하여 회전수를 증속하기 어려우므로 연비의 향상을 기대할 수 없는 문제점이 있었다.

(0001) 대한민국 공개특허 제10-2019-0015668호(공개일자 2019년02월14일) (0002) 대한민국 등록특허 제10-1911557호(등록일자 2018년10월18일) (0003) 대한민국 등록특허 제10-2090074호(등록일자 2020년03월11일) (0004) 대한민국 등록특허 제10-1951688호(등록일자 2019년02월19일)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진의 회전력을 증속시켜서 연비의 향상을 기대할 수 있는 선박 추진용 동력 전달 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 선박을 추진하기 위하여 엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 선박 추진용 동력 전달 시스템에 있어서, 상기 엔진의 동력으로 회전하는 동력축의 회전 속도를 바꾸어 중동축으로 출력하는 무단변속기, 및 상기 무단변속기로 바뀐 회전 속도를 고속으로 증속하여 상기 프로펠러의 추진축으로 전달하는 증속기를 포함하되, 상기 증속기는, 상기 무단변속기의 종동축에 설치된 제1 타이밍풀리, 상기 제1 타이밍풀리에 타이밍벨트로 연결되어 상기 종동축의 회전 속도를 1.5배 이상의 고속으로 증속하여 상기 프로펠러로 전달하도록 상기 추진축에 설치된 제2 타이밍풀리를 포함하는 것을 기술사상으로 한다.

상기 무단변속기는, 상기 엔진의 동력축에 연결된 구동축, 상기 구동축에 설치된 구동풀리, 상기 구동풀리에 변속벨트로 연결되어 증속된 속도로 회전하는 종동풀리, 및 상기 종동풀리의 증속된 회전 속도를 증속기로 출력하는 종동축을 포함할 수 있다.

이때, 상기 구동풀리와 상기 종동풀리의 분당 회전수는 1:1.1 비율로 이루어질 수 있다.

제1 타이밍풀리와 제2 타이밍풀리의 분당 회전수는 1:1.875 비율로 이루어질 수 있다.

본 발명은, 상기 프로펠러를 보호하도록 선미에 고정되는 하우징, 상기 하우징에 구비되어 선박의 바닥으로부터 유입된 수류를 선미의 후방을 향해 고압으로 분출하도록 형성된 워터제트노즐을 더 포함할 수 있다.

상술한 해결 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 엔진에서 발생한 회전력을 무단변속기와 증속기를 통해 크게 증속시켜서 최대 rpm을 얻을 수 있으므로 연비를 크게 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템이 선박에 설치된 상태를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템이 선박에 설치된 상태를 나타낸 후면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템의 요부를 확대하여 나타낸 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 하우징 및 워터제트노즐을 나타낸 사시도.

이하에서는 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공한다.

이에 따라, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있으며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.

또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 선박 추진용 동력 전달 시스템은, 엔진(100)의 동력으로 회전하는 동력축(110)의 회전 속도를 바꾸어 중동축으로 출력하는 무단변속기(200), 무단변속기(200)로 바뀐 회전 속도를 고속으로 증속하여 프로펠러(400)의 추진축(430)으로 전달하는 증속기(300)를 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템이 선박(10)에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템은 선박(10)의 선미(12)에 장착된다.

선택적으로, 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템은 선박(10)의 선미(12) 양측에 각각 설치된 엔진(100)과 프로펠러(400) 사이를 각각 연결할 수 있다.

여기서, 엔진(100)은 불꽃 점화 및 압축 점화 엔진(100) 따위를 포함하는 다양한 내연 기관 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

그리고 엔진(100)은 에너지를 기계적인 힘으로 바꾸어 회전하는 동력축(110)을 갖는다.

무단변속기(200)는 엔진(100)에 구비된 동력축(110)의 회전 속도나 회전력을 바꿔서 종동축(240)으로 출력하는 기능을 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템이 선박(10)에 설치된 상태를 나타낸 후면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 동력 전달 시스템의 요부를 확대하여 나타낸 확대도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 무단변속기(200)는, 엔진(100)의 동력축(110)에 연결된 구동축(210), 구동축(210)에 설치된 구동풀리(220), 구동풀리(220)에 변속벨트(250)로 연결되어 증속된 속도로 회전하는 종동풀리(230), 종동풀리(230)의 증속된 회전 속도를 증속기(300)로 출력하는 종동축(240)을 포함한다.

여기서, 구동풀리(220)의 분당 회전수가 3,600rpm 일 때 종동풀리(230)의 분당 회전수는 3,960rpm으로 회전되어, 구동풀리(220)와 종동풀리(230)의 분당 회전수는 1:1.1 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 종동풀리(230)의 회전 속도는 종동축(240)을 통해 증속기(300)로 출력된다.

증속기(300)는 무단변속기(200)의 종동축(240)에서 출력된 회전 속도를 고속으로 증속하여 프로펠러(400)의 추진축(430)으로 전달하는 기능을 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 증속기(300)는, 무단변속기(200)의 종동축(240)에 설치된 제1 타이밍풀리(310), 제1 타이밍풀리(310)에 타이밍벨트(330)로 연결되어 종동축(240)의 회전 속도를 1.5배 이상의 고속으로 증속하여 프로펠러(400)로 전달하도록 추진축(430)에 설치된 제2 타이밍풀리(320)를 포함한다.

여기서, 제1 타이밍풀리(310)는 60개의 이를 갖도록 형성되고, 제2 타이밍풀리(320)는 32개의 이를 갖도록 형성되며, 타이밍벨트(330)는 제1 타이밍풀리(310)와 제2 타이밍풀리(320)의 이에 맞물리도록 237,600개의 홈을 갖도록 형성될 수 있다.

이때, 무단변속기(200)의 종동축(240)을 통해 출력된 3,960rpm은 7,425rpm으로 증속되어 프로펠러(400)의 추진축(430)으로 전달된다.

이에 따라, 제1 타이밍풀리(310)와 제2 타이밍풀리(320)의 분당 회전수는 1:1.875 비율로 이루어지게 된다.

선택적으로, 제1 타이밍풀리(310)와 제2 타이밍풀리(320)의 분당 회전수는 1:1.5 이상의 비율로 이루어질 수 있다.

프로펠러(400)는 선박(10)을 추진하도록 고속으로 회전하는 추진축(430)을 갖는다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 하우징(410) 및 워터제트노즐(420)을 나타낸 사시도이다.

도 4를 참조하면, 프로펠러(400)는 선미(12)에 고정되는 하우징(410)의 내부에 설치되고, 하우징(410)에는 워터제트노즐(420)이 구비되어 선체의 바닥으로부터 유입된 수류를 선미(12)의 후방을 향해 고압으로 분출한다.

하우징(410)은 프로펠러(400)를 가려서 보호하도록 덮개 모양으로 형성된다.

워터제트노즐(420)은 내측에서 외측으로 직경이 점차 작아지는 관 모양으로 형성되어 하우징(410)의 외면에 고정된다.

즉, 프로펠러(400)는 선체의 바닥으로부터 유입된 수류를 선박(10)의 후방으로 분출하도록 회전하는데, 이때 수류는 워터제트노즐(420)에 의해 고압으로 분출되어 외부의 저항을 최대한 낮추면서 선박(10)의 추진력을 극대화할 수 있는 것이다.

상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 엔진(100)에서 발생한 회전력을 무단변속기(200)와 증속기(300)를 통해 크게 증속시켜서 최대 rpm을 얻을 수 있으므로, 종래의 연비를 1~1.5㎞/ℓ 에서 5~10㎞/ℓ로 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 기술사상과 그 범위 내에 있는 모든 변형물, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 선박 100 : 엔진
110 : 동력축 200 : 무단변속기
210 : 구동축 220 : 구동풀리
230 : 종동풀리 240 : 종동축
300 : 증속기 310 : 제1 타이밍풀리
320 : 제2 타이밍풀리 330 : 타이밍벨트
400 : 프로펠러 410 : 하우징
420 : 워터제트노즐 430 : 추진축

Claims (4)

1. 선박을 추진하기 위하여 엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 선박 추진용 동력 전달 시스템에 있어서,
   상기 엔진의 동력으로 회전하는 동력축의 회전 속도를 바꾸어 중동축으로 출력하는 무단변속기, 및 상기 무단변속기로 바뀐 회전 속도를 고속으로 증속하여 상기 프로펠러의 추진축으로 전달하는 증속기를 포함하되,
   상기 증속기는, 상기 무단변속기의 종동축에 설치된 제1 타이밍풀리, 상기 제1 타이밍풀리에 타이밍벨트로 연결되어 상기 종동축의 회전 속도를 1.5배 이상의 고속으로 증속하여 상기 프로펠러로 전달하도록 상기 추진축에 설치된 제2 타이밍풀리를 포함하고,
   상기 무단변속기는, 상기 엔진의 동력축에 연결된 구동축, 상기 구동축에 설치된 구동풀리, 상기 구동풀리에 변속벨트로 연결되어 증속된 속도로 회전하는 종동풀리, 및 상기 종동풀리의 증속된 회전 속도를 증속기로 출력하는 종동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진용 동력 전달 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   제1 타이밍풀리와 제2 타이밍풀리의 분당 회전수는 1:1.875 비율로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 추진용 동력 전달 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로펠러를 보호하도록 선미에 고정되는 하우징, 상기 하우징에 구비되어 선박의 바닥으로부터 유입된 수류를 선미의 후방을 향해 고압으로 분출하도록 형성된 워터제트노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 추진용 동력 전달 시스템.

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