KR102678376B1 - 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기 및 그를 구비한 선박 - Google Patents

접이식 보조 날개를 포함하는 추진기 및 그를 구비한 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기 및 그를 구비한 선박에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 추진기는, 선박의 길이방향으로 폴딩 가능하도록 부착된 복수개의 제 1 보조 날개 및/또는 선박의 상하방향으로 폴딩 가능하도록 부착된 복수개의 제 2 보조 날개를 포함한다.

Description

접이식 보조 날개를 포함하는 추진기 및 그를 구비한 선박{THRUSTER WITH fOLDABLE WING AND VESSEL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기 및 그를 구비한 선박에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 360도 선회가능한 포드형 추진기에 접이식 보조 날개를 포함하여 이를 구비한 선박의 선회성능, 제동성능과 같은 조종성능을 향상시킬 수 있고, 선박의 롤링을 방지하거나 양력을 증가시킬 수 있는 추진기 및 그를 구비한 선박에 관한 것이다.
선박에서 자기위치제어(DP: Dynamic Position) 시스템은 기존의 계류장치를 사용하지 않고서 GPS(Global Positioning System) 등을 이용한 위치 확인과 추진기의 사용을 통해 선박의 위치를 고정시키는 시스템이다.
자기위치제어 시스템은 특정 위치에 정박한 상태에서 해저 시추작업을 하는 해양구조물과는 달리 위치를 옮겨가며 시추작업을 실시할 수 있는 드릴쉽(drill ship)이나 극지방에서 얼음을 깨뜨리면서 단독 운항이 가능한 쇄빙선(ice breaker) 등에 구비된다.
자기위치제어 시스템에 사용되는 추진기로는 프로펠러의 360도 선회가 가능한 전(全)방향 추진기인 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기, 예를 들면 아지무스 스러스터(azimuth thruster), 아지포드(azipod) 등이 사용되고 있으며, 이로 인해 선박이 자유롭게 추진, 역추진 또는 회전할 수 있도록 한다. 한편, 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기는 조종성능 등 다양한 이점으로 인해 드릴쉽이나 쇄빙선뿐만 아니라, 셔틀 탱커(shuttle tanker), FPSO(Floating Production Storage Offloading), 극지 항해 화물선이나 여객선 등을 비롯한 다양한 선박에 사용되고 있으며, 이에 동반하여 추진성능의 향상이 더욱 요구되고 있다.
도 1은 종래 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 추진기(10)는 추진력을 발생시키는 추진모듈(propulsion module; 11)과, 추진모듈(11)의 회전방향을 전환하는 스티어링 모듈(steering module; 12)과, 추진모듈(11)에 전원과 제어신호 등을 전달하기 위한 슬립링 유닛(slip ring unit; 13)과, 추진모듈(11)의 냉각을 위한 쿨링에어 유닛(cooling air unit; 14)을 포함한다.
또한, 추진기(10)는 스티어링 모듈(12) 등으로 윤활유를 중력에 의해 공급하는 중력탱크(gravity tank; 15)와, 스티어링 모듈(12)의 구동을 위해 유압을 공급하는 유압공급 유닛(hydraulic power unit; 16)을 더 포함할 수 있으며, 그 외에도 오일처리 유닛(oil treatment unit; 17), 에어컨트롤 유닛(air control unit; 18), 로컬 백업 유닛(local back up unit; 19), 인터페이스 유닛(interface unit; 20) 등의 장치들을 포함한다.
도 2는 종래 선박에서 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기의 배열모습을 도시한 평면도이고, 도 3은 종래 선박에서 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기의 배열모습을 도시한 측 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기를 가지는 선박(30)은 선체(31)의 양측에 추진기(10)가 각각 설치되되, 아지무스식 추진기(10)의 보조 기계류들은 각각 선체(31)의 길이방향(L)을 따라 배치된다.
한편, 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기(이하, 포드형 추진기)의 경우 360도 선회가 가능하며, 스티어링 모듈의 구동을 통해 회전방향을 전환하게 되는데, 미세한 선회가 필요한 경우에도 스티어링 모듈의 구동을 통해 선회가 이루어져야 하고, 선박의 급격한 제동이 필요한 경우 프로펠러를 역방향으로 가동하기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 특개2004-106563호(선회식 포드 프로펠러, 2004.04.08. 공개)
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 360도 선회가능한 포드형 추진기에 접이식 보조 날개를 포함하여 이를 구비한 선박의 선회성능, 제동성능과 같은 조종성능을 향상시킬 수 있고, 선박의 롤링을 방지하거나 양력을 증가시킬 수 있는 추진기 및 그를 구비한 선박을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기는 선박의 길이방향 폴딩 가능하도록 부착된 복수개의 제 1 보조 날개를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기는 포드형 추진기이며, 일단이 선박의 선체에 연결되는 스트럿; 상기 스트럿의 타단에 연결되는 추진기 본체; 및 상기 추진기 본체의 일단에 마련되는 프로펠러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조 날개는, 상기 스트럿의 측면 및 상기 추진기 본체의 측면 중 어느 하나 이상에 장착될 수 있다.
상기 제 1 보조 날개는 상기 선박의 선회를 보조하거나 또는 상기 선박의 제동력을 향상시키는 용도로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기는 선박의 상하방향으로 폴딩 가능하도록 부착된 복수개의 제 2 보조 날개를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기는 포드형 추진기이며, 일단이 선박의 선체에 연결되는 스트럿; 상기 스트럿의 타단에 연결되는 추진기 본체; 및 상기 추진기 본체의 일단에 마련되는 프로펠러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 보조 날개는, 상기 스트럿의 측면 및 상기 추진기 본체의 측면 중 어느 하나 이상에 장착될 수 있다.
상기 제 2 보조 날개는 상기 선박의 롤링을 방지하거나 또는 상기 선박의 양력을 증가시키는 용도로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은 전술한 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기를 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 360도 선회가능한 포드형 추진기에 접이식 보조 날개를 포함하여 이를 구비한 선박의 선회성능, 제동성능과 같은 조종성능을 향상시킬 수 있고, 선박의 롤링을 방지하거나 양력을 증가시킬 수 있다.
또한, 필요 시에만 보조 날개를 펼치고 필요 없을 경우 보조 날개를 접을 수 있어서 보조 날개로 인한 저항력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기의 사시도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 선박에서 아지무스식 추진기 또는 포드형 추진기의 배열모습을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 배열모습을 도시한 측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기의 구성을 보이는 예시도이다.
도 5 (a)는 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)가 펼쳐진 상태를 나타내는 예시도이다.
도 5 (b)는 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)가 펼쳐진 상태를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기의 구성을 보이는 예시도이다.
도 4를 참조하면, 추진기(110)는 선박(100)의 선체의 선미 하부에 마련되어 선박을 추진시키는 추진 기능 및 조타 기능을 동시에 수행하기 위해 마련된 것으로 스트럿(112), 추진기 본체(114) 및 프로펠러(130)를 포함할 수 있다.
스트럿(112)은 일단이 선박(100)의 선체에 연결되고, 타단이 추진기 본체(114)에 연결될 수 있다. 또한, 스트럿(112)에는 제 1 보조 날개(102) 및 제 2 보조 날개(104)가 모두 설치될 수도 있고, 제 1 보조 날개(102) 또는 제 2 보조 날개(104) 어느 하나만 설치될 수도 있다. 일 실시예로서, 스트럿(112)은 추진기 본체(114)를 선박(100)의 선체에 일축을 중심으로 회전 가능하게 설치 및 지지하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
추진기 본체(114)는 일단이 선박(100)의 선체와 연결된 스트럿(112)의 타단에 연결된다. 추진기 본체(114)에는 제 1 보조 날개(102) 및 제 2 보조 날개(104)가 모두 설치될 수도 있고, 제 1 보조 날개(102) 또는 제 2 보조 날개(104) 어느 하나만 설치될 수도 있다. 일 실시예로서, 추진기 본체(114)는 전체적으로 포드(pod) 형상의 유선형상으로, 선박(100)을 추진시키기 위한 프로펠러(130)가 일단에 마련되어 있고, 내부에는 프로펠러(130)를 회전시키기 위한 모터(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.
프로펠러(130)는 추진기 본체(114)의 내부에 설치된 모터에 의하여 회전함으로써 선박(100)에 추진력을 제공할 수 있다.
예를 들어, 추진기(110)는 360도 선회가능한 포드형 추진기로서, 아지포드(azipod), SSP, 머메이드(Mermaid) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 추진기(110)가 설치된 선박(100)은 드릴쉽(drill ship)이나 쇄빙선(ice breaker)뿐만 아니라, 셔틀 탱커(shuttle tanker), 액화천연가스 운반선(LNG Carrier), 극지 항해 화물선이나 여객선 등을 비롯한 다양한 선박에 적용될 수 있으며, 추진기(110)가 선박(100)의 구조나 기능 등에 따라 선체에 다수로 설치될 수 있으며, 선박(100) 선체의 길이방향으로 배치되거나 폭 방향으로 배치될 수도 있다.
추진기(110)는 접이식 보조 날개를 포함하되, 제 1 방향으로 폴딩(folding) 가능하도록 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면, 스트럿(112) 또는 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 부착된 적어도 2개의 제 1 보조 날개(102)를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 제 1 방향은 선박(100)의 길이 방향을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 보조 날개(102)는, 선박(100)의 선회를 보조하기 위한 용도로 사용될 수 있고, 선박(100)에 제동력을 제공할 수도 있다. 즉, 제 1 보조 날개(102)는, 선박(100)의 회전이 필요한 경우에 선박(100)의 회전 방향과 일치하도록 회전하여 선박(100)의 선회를 보조할 수 있고, 선박(100)의 급정지가 필요하거나 선박(100)의 속도를 신속하게 줄여야 할 경우 선박(100)의 길이 방향에 수직으로 펼쳐져서 저항력을 일시에 증가시켜서 선박(100)에 제동력을 제공할 수도 있다.
일 실시예로서, 제 1 보조 날개(102)는, 스트럿(112)과 추진기 본체(114)에 모두 설치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 스트럿(112)에만 설치될 수도 있고, 추진기 본체(114)에만 설치될 수도 있다.
또한, 추진기(110)는 제 2 방향으로 폴딩 가능하도록 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면, 스트럿(112) 또는 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 부착된 적어도 2개의 제 2 보조 날개(104)를 포함할 수도 있다. 일 실시예로서, 제 2 방향은 선박(100)의 상하 방향을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 보조 날개(104)는, 선박(100)의 양력을 증가시켜 추진 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있고, 선박(100)의 롤링이나 피칭이 발생할 경우 이를 저감시켜주는 용도로 사용될 수도 있다. 즉, 제 2 보조 날개(104)는, 선박(100)에 양력이 필요한 경우나 롤링 또는 피칭 현상이 발생하는 경우 선박(100)의 상하 방향에 수직으로 펼쳐져서 선박(100)의 양력을 증가시킬 수 있고, 롤링 또는 피칭 현상을 감소시킬 수도 있다.
일 실시예로서, 제 2 보조 날개(104)는, 스트럿(112)과 추진기 본체(114)에 모두 설치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 스트럿(112)에만 설치될 수도 있고, 추진기 본체(114)에만 설치될 수도 있다.
또한, 추진기(110)에는 제 1 보조 날개(102) 및 제 2 보조 날개(104)가 모두 설치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 선박(100)의 선회를 보조하기 위한 용도로 사용된 제 1 보조 날개(102)가 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면, 스트럿(112) 또는 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 설치될 수도 있고, 선박(100)의 롤링을 방지하기 위한 용도로 사용되는 제 2 보조 날개(104)만 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면, 스트럿(112) 또는 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 설치될 수도 있다.
제 1 보조 날개(102) 및 제 2 보조 날개(104)는 추진기(110) 내부에 설치된 모터(도시하지 않음)에 의해서 필요 시에만 날개를 펼치고 필요하지 않을 경우 날개를 접을 수 있어서, 선박(100)의 일반적인 항해 시 저항을 감소시킬 수 있고, 보조 날개를 활용하는 경우 선박의 정지성능, 선회성능, 운항성능 등을 향상시킬 수 있다.
도 5 (a)는 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)가 펼쳐진 상태를 나타내고, 도 5 (b)는 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)가 펼쳐진 상태를 나타내는 선미 또는 선수측에서 바라본 예시도이다.
도 5 (a)를 참조하면, 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)는 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 대칭적으로 각각 하나씩 설치될 수 있다. 다만, 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)에 설치되는 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)의 개수는 이에 한정되지 않고 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 적어도 하나씩 설치될 수 있다. 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)는, 선박(100)의 선회를 보조하기 위한 용도로 사용될 수 있고, 선박(100)의 길이 방향으로 접히거나 펼쳐질 수 있다.
일 실시예로서, 선박(100)이 선회할 때 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)가 선박(100)의 회전 방향과 일치하여 회전한다면, 추진기(110)만이 선회하는 경우와 비교하여 선박(100)을 위한 조향력 및 선회력이 더욱 향상될 수 있고, 미세한 선회가 필요한 경우 추진기(110) 자체의 선회 구동 없이, 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)만을 활용하여 선회를 할 수 있다. 예를 들어, 선박(100)이 좌현으로 선회하고자 하는 경우 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)는 선회의 회전 중심에서 가까운 곳에 배치된 어느 하나의 제 1 보조 날개(102-L1 or L2)가 펼쳐지고, 다른 하나의 제 1 보조 날개(102-R1 or R2)가 접힌 채로 유지될 수 있다. 따라서, 선박(100)이 운항 방향에 대하여 좌현으로 선회할 때 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌측에 설치된 제 1 보조 날개(102-L1 or L2)가 펼쳐지고, 우측에 설치된 제 1 보조 날개(102-R1 or R2)는 접힐 수 있다.
일 실시예로서, 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)는 스트럿(112)과 추진기 본체(114)에 모두 설치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 제 1 보조 날개(102-L1, R1)는 스트럿(112)에만 설치될 수도 있고, 제 1 보조 날개(102-L2, R2)는 추진기 본체(114)에만 설치될 수도 있다.
일 실시예로서, 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)는 비상 시 선박을 정지시키기 위한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 보조 날개(102-L1, L2, R1, R2)가 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측 방향으로 각각 90도로 펼쳐지면 선박(100)의 운항 방향에 대하여 수직으로 넓은 판상형의 저항을 형성할 수 있어서 선박(100)이 비상 정지하는데 요구되는 이동 거리를 감소시킬 수 있다.
도 5 (b)를 참조하면, 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)는 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 각각 하나씩 설치될 수 있다. 다만, 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)에 설치되는 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)의 개수는 이에 한정되지 않고 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 적어도 하나씩 설치될 수 있다. 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)는, 선박(100)의 롤링을 방지하기 위한 용도로 사용될 수 있고, 선박(100)의 상하 방향으로 접히거나 펼쳐질 수 있다.
항행 중인 선박(100)의 경우, 선박(100)이 외력에 의해 옆으로 기울어져도 복원력 때문에 선체는 무게 중심의 방향으로 회전하여 수직 위치로 되돌아오고, 다시 반대쪽으로 기울어져서 좌우로 흔들릴 수 있는데 이를 롤링이라고 한다. 여기서 좌우 1회의 동요에 소요되는 시간을 롤링의 주기(週期)라고 한다. 대체로 메타센터(metacenter: 기울기의 중심) 높이(GM)의 값, 즉 복원력이 클수록 주기는 작지만, 동요가 심해져서 배멀미를 일으키기 쉬우므로, 배의 안정성이 허용하는 범위 내에서 메타센터의 높이는 가급적 작게 하여야 한다. 롤링을 감소시키는 방법으로는, 빌지 용골(bilge keel), 동요방지 탱크, 스태빌라이저 등이 채택될 수 있다.
선박(100)에 롤링이 발생하는 경우 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 좌/우측면에 설치된 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)를 스트럿(112) 및 추진기 본체(114)의 상하 방향으로 각각 90도로 펼쳐지면 선박(100)의 상하 방향에 대하여 수직으로 넓은 판상형의 저항을 형성할 수 있어서 선박(100)에 발생한 롤링 현상을 감소시키는데 필요한 시간을 줄일 수 있다.
일 실시예로서, 제 2 보조 날개(104-L1, L2, R1, R2)는 스트럿(112)과 추진기 본체(114)에 모두 설치되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 제 2 보조 날개(104-L1, R1)는 스트럿(112)에만 설치될 수도 있고, 제 2 보조 날개(104-L2, R2)는 추진기 본체(114)에만 설치될 수도 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 선박 110: 추진기
102-L1, L2, R1, R2: 제 1 보조 날개
104-L1, L2, R1, R2: 제 2 보조 날개
112: 스트럿 114: 추진기 본체
130: 프로펠러

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기(110)로서,
    선박(100)의 상하방향으로 폴딩 가능하도록 부착된 복수개의 제 2 보조 날개(104)를 포함하는, 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기(110)는 포드형 추진기이며,
    일단이 상기 선박(100)의 선체에 연결되는 스트럿(112);
    상기 스트럿(112)의 타단에 연결되는 추진기 본체(114); 및
    상기 추진기 본체(114)의 일단에 마련되는 프로펠러(130)를 포함하는, 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 보조 날개(104)는,
    상기 스트럿(112)의 측면 및 상기 추진기 본체(114)의 측면 중 어느 하나 이상에 장착되는, 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 보조 날개(104)는
    상기 선박(100)의 롤링을 방지하거나 또는 상기 선박(100)의 양력을 증가시키는 용도로 사용되는, 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 접이식 보조 날개를 포함하는 추진기를 구비한 선박.
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