KR20010037421A - 예인수조 시험용 아지포드 동력계 - Google Patents

예인수조 시험용 아지포드 동력계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 예인수조 시험용 아지포드 동력계에 관한 것으로, 모형선박의 선체 내에 전동 모터(101)가 설치되고 그 회전력이 스트럿(102) 내의 기관축(105), 포드(103) 내의 베벨기어(106a)와 중간축(107) 및 추진축(109)을 통해 프로펠러(110)로 전달되므로, 전동 모터(101)와 포드(103) 상호간의 제한 관계가 최소화된다. 즉 전동 모터를 모형선박의 포드 내에 설치할 경우에 포드의 선형 및 크기가 제약을 받는 요인, 또는 전동 모터의 용량 및 크기가 제한을 받는 요인이 완전히 제거되는 이점이 있다.

Description

예인수조 시험용 아지포드 동력계{AZIPOD dynamometer for towing tank test}
본 발명은 예인수조 시험용 아지포드 동력계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모형선박의 선체 내에 회전력발생부를 설치하고 이 회전력발생부의 회전력이 포드의 선단에 설치된 프로펠러로 전달되도록 한 예인수조 시험용 아지포드 동력계에 관한 것이다.
아지포드(AZIPOD; AZImuthing PODed propulsion)는 현재 차세대 추진기로 각광을 받고 있는 기술로서 유수의 제조사들은 보다 고성능·고효율의 아지포드를 개발하기 위하여 지속적인 연구를 수행하고 있다.
이러한 아지포드는 스트럿에 의해 지지되어 선회 가능하게 선체에 연결된 유선형의 포드와, 이 포드에 내장된 전동모터와, 포드에 내장되어 전동모터의 회전축에 연계된 추진축과, 이 추진축에 연결 및 포드의 전방에 설치되어 스러스트를 발생하는 프로펠러로 이루어진다. 특히, 포드는 360°로 선회 제어되며 이때 프로펠러에 의해 발생된 축방향 스러스트는 사이드 스러스트로 나타난다.
그 장점을 살펴보면, 첫째; 주기관과 추진기의 분리 설치가 가능하므로 선박 내 구획배치의 유연성이 증가하며, 둘째; 주기관 배치의 유연성이 증가하므로 기관실의 용적감소 및 화물창 용적증가를 가져오고, 셋째; 방향타가 불필요하므로 방향타에 의한 부가저항이 감소되며, 넷째; 자체회전에 의한 추진방향 선회로 조정성능이 대폭으로 증가되고, 다섯째; 균일류 중 추진기 작동으로 진동 및 소음이 대폭으로 감소된다.
한편, 전술한 바와 같이 아지포드는 현재 활발한 연구가 계속되고 있는데, 고성능·고효율의 아지포드 및 아지포드를 채용한 선박을 시행착오 없이 제작하기 위해서는 실제의 선박이 아닌 모형선박을 미리 제작한 후 예인수조 내에서 선박의 형상에 따른 물의 저항 및 프로펠러의 곡면형상에 따른 추진력 등과 같은 다양한 성능 시험을 선행하는 것이 바람직하다.
예인수조 내에서 선박의 각종 성능을 시험하기 위해서는 선박의 스러스트와 토크 및 선회각 등의 데이터가 요구되므로 이를 계측하기 위하여 검력계 또는 이 검력계에 동력원을 더한 동력계를 해당 모형선박에 설치하여야 한다.
특히, 우수한 동력계 및 검력계의 개발은 아지포드 또는 선박의 성능 시험에 있어서 매우 중요한 관건이며, 이러한 이유로 제조사들은 고성능·고효율 아지포드의 개발과 함께 동력계 및 검력계의 개발을 꾸준히 병행하고 있다.
본 발명은 이와 같은 연구 노력 중 동력계에 관한 결과물로서, 모형선박의 선체 내에 회전력발생부를 설치하고 이 회전력발생부의 회전력이 포드의 선단에 설치된 프로펠러로 전달되도록 한 예인수조 시험용 아지포드 동력계를 제공한다.
이러한 본 발명의 목적은 회전력발생부와 포드 상호간의 제한 관계를 최소화하는 데 있다.
다시 말해서, 회전력발생부로 주로 채용되는 전동 모터를 모형선박의 포드 내에 설치할 경우에 포드의 선형 및 크기가 제약을 받는 요인, 또는 전동 모터의 용량 및 크기가 제한을 받는 요인을 완전히 제거하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 예인수조 시험용 아지포드 동력계의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
101 : 전동 모터 102 : 스트럿
103 : 포드 104 : 올덤 커플링
105 : 기관축 106 : 동력전달부
106a : 베벨기어 107 : 중간축
108 : 벨로스 커플링 109 : 추진축
110 : 프로펠러 111 : 스러스트 센서
112 : 토크 센서 113 : 4-토털 포스 센서
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 특징은, 모형선박의 선체에 스트럿에 의해 지지되어 선회 가능하게 된 포드의 선단에 프로렐러가 설치되어 있는 예인수조 시험용 아지포드 동력계에 있어서:
상기 선체 내에 설치된 회전력발생부와,
상기 스트럿 내에서 상기 회전력발생부의 회전축에 축이음된 기관축과,
상기 포드에 내장되며 상기 프로펠러가 연결되는 추진축과,
상기 포드 내에서 상기 추진축에 축이음되어 축계정렬된 중간축과,
상기 포드 내에서 상기 추진축과 중간축을 연계시켜 상기 회전력발생부의 회전력을 상기 프로펠러로 전달하는 동력전달부와,
상기 프로펠러에 의한 스러스트와 상기 추진축의 토크 및 상기 스트럿과 포드에 걸리는 포스를 감지하는 센서들을 포함한다.
바람직하기로, 상기 동력전달부는 베벨기어를 통해 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 예인수조 시험용 아지포드 동력계의 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 아지포드 동력계는, 모형선박의 선체 내에 설치된 전동 모터(101)와, 스트럿(102)에 의해 지지되어 선회 가능하게 선체에 연결된 유선형의 포드(103)와, 스트럿(102)에 내장되어 전동 모터(101)의 회전축에 올덤 커플링(104)으로 연결된 기관축(105)과, 포드(103)에 내장되어 베벨기어(106a)를 통해 회전력을 전달하는 동력전달부(106)에 의해 기관축(105)과 연계된 중간축(107)과, 포드(103) 내에서 중간축(107)과 벨로스 커플링(108)으로 연결되어 축계정렬된 추진축(109)과, 이 추진축(109)에 연결 및 포드(103)의 선단에 설치되어 스러스트를 발생하는 프로펠러(110)와, 추진축(109) 주위에 고정 설치되어 프로펠러(110)에 의한 스러스트를 감지하는 스러스트 센서(111)와, 중간축(107)상에 설치되어 추진축(109)의 토크를 감지하는 토크 센서(112)와, 선체와 스트럿(102)의 경계면에 설치되어 스트럿(102)과 포드(103)에 걸리는 포스를 감지하는 4-토털 포스 센서(113)로 구성된다.
도면 중 미설명 부호 114는 스플라인이며, 115는 슬립 링이고, 116은 전선로이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 예인수조 시험용 아지포드 동력계의 작용을 동력전달과정을 중점으로 아래에서 설명한다.
먼저, 선체 내에 설치된 회전력발생부인 전동 모터(101)가 회전되면 그 회전축에 올덤 커플링(104)으로 연결된 기관축(105)이 연동하여 회전된다.
그리고, 기관축(105)의 회전력은 기관축(105)과 중간축(107)을 연계하는 동력전달부(106)의 베벨기어(106a)로 전달된다.
그러면, 베벨기어(106a)는 기관축(105)의 회전력을 포드(103)에 내장된 중간축(107)으로 전달한다.
다음으로, 회전력을 전달받은 중간축(107)이 회전되면 이 중간축(107)과 벨로스 커플링(108)으로 연결된 추진축(109)이 회전되며, 이 추진축(109)에 연결되어 포드(103)의 선단에 설치된 프로펠러(107)가 회전되어 스러스트가 발생된다.
다시 말해서, 선체 내에 설치된 전동 모터(101)의 회전력이 기관축(105), 베벨기어 동력전달부(106), 중간축(107), 추진축(109)을 통해 프로펠러(110)에 전달되는 것이다.
여기서, 스러스트를 발생하는 프로펠러(110)의 작용력에 의해 반작용력이 축방향으로 발생되면 추진축(109)에 연결된 벨로스 커플링(108)이 압축되며, 이때 스러스트 센서(111)는 추진축(109)의 압축력을 계측하여 스러스트를 감지한다. 아울러, 중간축(107)과 함께 회전되는 토크 센서(112)는 중간축(107)의 회전방향 모멘트, 즉 토크를 계측하여 추진축(109)의 토크를 감지한다.
한편, 프로펠러(110)의 회전 중에 도시하지는 않았으나 선체 내에 설치된 또 다른 전동 모터에 의해 스트럿(102)과 포드(103)가 선회되거나 스트럿(102)과 포드(103)가 소정 각도로 선회된 상태에서 프로펠러(110)가 회전되면 이 프로펠러(110)에 의해 발생된 스러스트는 선박을 선회시키기 위한 사이드 스러스트로 작용, 즉 스트럿(102)과 포드(103)는 러더 기능을 수행한다. 이때 전동 모터의 회전에 의해 발생되는 펄스를 계수하여 스트럿(102)과 포드(103)의 선회각, 즉 러더각을 감지한다.
아울러, 4-토털 포스 센서(113)는 스트럿(102)과 포드(103)에 걸리는 각 방향의 포스를 감지하며, 상기와 같이 감지된 스러스트, 토크, 포스는 추진효율 등을 산출하는 데에 활용된다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 모형선박의 선체 내에 회전력발생부가 설치되고 이 회전력발생부의 회전력이 포드의 선단에 설치된 프로펠러로 전달되므로 회전력발생부와 포드 상호간의 제한 관계가 최소화된다. 즉 회전력발생부로 주로 채용되는 전동 모터를 모형선박의 포드 내에 설치할 경우에 포드의 선형 및 크기가 제약을 받는 요인, 또는 전동 모터의 용량 및 크기가 제한을 받는 요인이 완전히 제거되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 모형선박의 선체에 스트럿에 의해 지지되어 선회 가능하게 된 포드의 선단에 프로렐러가 설치되어 있는 예인수조 시험용 아지포드 동력계에 있어서:
    상기 선체 내에 설치된 회전력발생부와,
    상기 스트럿 내에서 상기 회전력발생부의 회전축에 축이음된 기관축과,
    상기 포드에 내장되며 상기 프로펠러가 연결되는 추진축과,
    상기 포드 내에서 상기 추진축에 축이음되어 축계정렬된 중간축과,
    상기 포드 내에서 상기 추진축과 중간축을 연계시켜 상기 회전력발생부의 회전력을 상기 프로펠러로 전달하는 동력전달부와,
    상기 프로펠러에 의한 스러스트와 상기 추진축의 토크 및 상기 스트럿과 포드에 걸리는 센서들을 포함하여 된 예인수조 시험용 아지포드 동력계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력전달부는 베벨기어를 통해 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 예인수조 시험용 아지포드 동력계.
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