KR20020081278A - 선박용 모터 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 추진 유닛 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 모터 샤프트(3)에 배열된 프로펠러(4) 뿐 아니라 수중에 있는 모터(2)를 포함하는 모터 하우징(6)과 그에 관련된 어떤 제어수단을 포함한다. 상기 모터 유닛(1)은 전기 모터(2)를 포함하고, 모터의 케이싱 구조체(5)를 통해서 상기 모터 유닛(1)을 포위하는 물로 직접 모터(2)의 전체 원주면에 걸쳐서 상기 전기 모터(2)에 대하여 냉각작용이 실행된다.

Description

선박용 모터 유닛{Motor unit for a ship}

선박의 종래 모터 장치는 선체 내에 배열된 모터와 선체를 통해서 방수 방식으로 연장되는 모터 샤프트의 단부에 배열된 프로펠러를 포함한다. 프로펠러가 회전할 때, 선박 주위의 물이 움직여서 선박을 전방으로 밀어내는 반응력을 발생시킨다. 상기 모터는 직접적으로 사용되는 디젤 엔진 또는 유사 내연기관, 양호하게는, 종래의 내연기관, 가스 터빈, 핵발전소 등에 의해서 필요한 전기가 공급되는 전기 모터일 수 있다. 이러한 선박들을 조정하는 것은 피봇팅 키(pivoting rudder)가 프로펠러의 항적(propeller's wake)에 제공되도록 종래식으로 구성된다. 상기 키는 항적을 편향시키므로 선박의 종방향에 대해서 측방향의 힘 성분을 발생시킨다.

다른 유형의 소위 추진 유닛은 이미 공지되어 있으며, 여기서, 프로펠러는그와 같이 선박을 조정할 목적으로 피봇될 수 있다. 이러한 피봇팅 동작은 보다 복잡한 샤프트 장치에 의해서 또는 프로펠러가 수직 축선 주위에서 회전할 수 있도록 배열되는 모터 샤프트에 배열되는 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 후자의 구성은 애저무스 추진 장치(azimuthing propulsion device)로 불리우며, 이러한 장치는, 예를 들어, 상표 AZIPOD 로 출원인에 의해서 판매되는 출원인의 핀란드 특허 제 76977 호에 기재되어 있다.

일반적으로, 본래 공지된 현재의 애저무스 추진 장치에서, 전기 모터가 선체의 외부에 적당하게 위치한 조립체의 일부분인 모터 하우징에 배열된다. 상기 조립체는 선박에 대해서 회전할 수 있다. 그러나, 상대적으로 강력한 전기 모터는 실질적인 추진력 이외에, 모터에서 제거해야 할 상당한 양의 열을 발생시킨다. 통상적으로, 전기 모터는 동작 및 유지관리에 있어서 공냉식이 특히 적당한 것으로 확인되었기 때문에, 공냉식으로 구성된다. 이러한 경우에, 추가로 냉각 덕트를 제공하여서 모터 부근의 서비스 접근을 용이하게 한다. 그러나, 공냉식의 한 단점은 장치에 필요한 큰 공간이다. 액체로써 작동하는 냉각 장치를 실행하기 위한 시도가 있었으며, 그에 의해서, 실제 냉각 장치는 추진 유닛의 외부에 위치하지만, 실제적으로는, 그러한 해결방안은 그와 같은 애저무스 유닛이 회전하기에 적합하다는 사실을 고려하여 보다 복잡해질 수 있다. 모터를 포위하는 모터 하우징의 외부 케이싱을 통해서 냉각 작용이 행해지는 방식으로 모터를 구성하려는 추가 시도들이 행해졌지만, 이러한 해결 방안들은 만족스럽지 못하며, 단지 특수한 작용 원칙에 기초하여 모터를 사용할 것을 요구하였다.

공동 계류중인 특허 출원에서, 모터의 디자인 자체는 그 한 단부가 선박에 부착될 수 있고 대향 단부가 프로펠러 수단을 포함하는 매우 컴팩트한 모듈러 유닛(modular unit)을 구성하도록, 제안된다. 이러한 해결 방안에는, 실제적인 모터 하우징은 없지만, 모터가 선박 또는 이 선박에 대해서 회전가능하게 지지된 아암 구조체에 부착된다. 특히, 상술한 애저무스 추진 시스템과 연관하여서, 상기 모듈 장치를 사용함으로써 많은 중요한 장점들이 얻어진다. 이러한 한 장치는 모터의 냉각 문제를 추가적으로 해결할 수 있다.

본 발명에 따른 해결 방안의 특징 형태는 첨부된 청구범위에 기재되어 있다.

본 발명은 선박용 추진 유닛 장치(propulsion unit arrangement)에 관한 것이며, 이 장치는 수중에 위치한 모터 유닛과 모터의 샤프트에 배치된 프로펠러 뿐 아니라 그와 관련된 제어 장치 및 모터를 포함한다.

도 1은 애저무스 추진 시스템과 연관된 본 발명에 따른 모터 구성의 실시예의 한 보기를 도시한 개략적인 단면도.

도 2는 다른 설치 구성을 도시한 부분 단면도.

도 2a는 도 2의 B-B 선에 따른 단면을 대응 방식으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 모터 유닛이 선박의 뒷부분에서 견고한 추진 수단으로써 배열되므로써, 종래의 프로펠러 장치를 대체하는 해결방안을 도시한 도면.

따라서, 본 발명은 모터 유닛이 전기 모터와 같은 종류를 포함하며, 상기 모터에 대하여, 구조적으로 및 기능적으로 모터의 일부분인 어떤 가능한 케이싱 구조체를 통과한 즉시, 모터의 전체 원주면을 경유하여 유닛 외부에 위치에 매체로 직접 냉각작용이 발생하는 것을 특징으로 한다. 일부 실시예에서, 케이싱 구조체가 한정되지 않으며, 이 경우에 그러한 모체의 구조체는 케이싱을 추가적으로 구성하고 본 발명의 범주는 역시 그러한 실시예도 포함한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 장치는 양호하게는 선박 주위의 물과 직접 접촉하는 모터를 포함한다. 따라서, 모터는 선박과 연관된 어떤 조립체의 어떤 특수한 모터 하우징 내에 위치하지 않지만, 모터 자체는 그러한 구조체의 케이싱의 일부분을 구성한다.

도 1에 있어서, 본 발명에 따른 모듈러 모터 유닛(1)은 일반적으로 모터 샤프트(3)에 배열된 프로펠러(4)를 갖는 전기 모터(2)를 포함한다. 본 발명에 따른 상기 모터 유닛을 위한 외부 케이싱(5)은 상기와 같은 모터(2)가 주위의 물(6)을 모터와 구성적으로 연관된 상기 외부 케이싱(5)을 직접 통과시킴으로써 냉각되도록 배열된다. 모터 샤프트(3)는 베어링(7)에 의해서 모터의 양 단부에서 본질적으로 공지된 방식으로 지지되며, 본질적으로 공지된 가스켓은 모터의 내부(8)가 양호하게는 주위 물(6)과 완전하게 격리되고 어태치먼트 조립체(9)의 내부로부터도 적당하게 격리되도록, 상기 베어링(7)에 배열된다.

모터 유닛은 적당하게는 플랜지(11)인 고정 수단을 구비하며, 상기 고정 수단에 의해서 모터 유닛은 상기 어태치먼트 조립체(attachment assembly;9)에 배열된 대응 플랜지 수단(16,16a,16b) 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 선체 상에 직접 배열된 수단(16c)에 부착될 수 있다. 도 1은 전력 공급부와 같은 모터(2), 제어및 모니터 장치, 어떤 윤활 수단 등에 연결되는 개략적인 도면 부호 "13"을 도시하고, 양호하게는 중심 커넥터에 의해서 상기 어태치먼트 조립체(9) 또는 선체(12)에 각각 연결되며, 상기 중심 커넥터는 가능한 효율적인 어태치먼트가 된다.

본 발명에 따른 일반적인 구성에 의해서 많은 중요한 장점들이 얻어진다. 모터 유닛은 매우 컴팩트한 디자인으로 주어질 수 있기 때문에, 다른 냉각 시스템을 사용하지 않고 직접 효과적으로 냉각될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 구성은 구성으로 인하여 추진 유닛에 대한 어태치먼트 시스템은 예전 보다 상당히 가늘어질 수 있으며, 이것은 표면 영역 즉, 물 흐름과 접촉하는 전방 영역을 제공하며, 상기 전방 영역은 종래 기술에 공지된 것 보다 작다. 실용상에 있어서, 애저무스 조립체를 통과하는 어떤 개별적인 냉각 장치들을 생략하는 것은 선체(12)에 부착된 조립체의 일부분을 초기 구조 보다 상당하게 작게 할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 냉각 장치는 대부분의 경우에 상기 종류의 장치에 사용되는 냉각 및 특수한 구성들이 완전하게 생략될 수 있기 때문에, 더욱 컴팩트한 구조가 될 수 있다. 따라서, 모터 유닛을 제조하는 것은 더욱 용이하고 신속해지며, 유닛의 무게는 작아지므로, 유닛의 제조에 필요한 설비도 역시 작아질 수 있다.

그것은 넓은 범위에서, 다수의 다른 용도에 적용할 수 있는 표준화된 조립체의 문제이므로, 상당히 복잡한 기술을 수용하는 모터 유닛(2)은 최종의 용도를 거의 고려하지 않고 오랜 기간 동안에 제조될 수 있다. 이것은 주요 조선소에 적재된 또는 선박으로 운송되는 상품과 같이 이용가능한 완전 유닛을 구비한 상태에서 출발하기 위하여, 모터 유닛용의 여분의 부품들을 공급하는 것은 매우 비용이 많이소모될 수 있다는 사실을 확인시켜준다.

컴팩트한 디자인으로 인하여, 본 발명에 따른 장치는 현재의 장치들과 비교할 때, 흐름 방향으로 크게 더욱 작은 횡단면을 제공하며, 그에 의해서, 작은 프로펠러를 사용함으로써, 더욱 양호한 추진 효율이 얻어진다. 또한, 평상시에 작은 베어링(7)을 사용할 수 있다.

제조품의 전달 및 유지관리의 관점에서, 본 발명에 따른 장치는 제조 시간이 빠르고 저장 재편성 시간이 짧아진다. 유지관리는 상호교환성 및 표준 모델로 인하여 빠르고 단순하며, 이것은 유리관리 또는 수리를 위해서 선박을 설치하는 시간이 매우 비싸다는 점을 고려할 때 상당한 장점이다.

양호하게는, 도 1에 도시된 장치는 상술한 애저무스 추진 시스템과 기능적으로 동일하다. 즉, 전체 조립체(9)는 수직 축선 A-A 주위에서 회전할 수 있다. 따라서, 모터를 포함하는 조립체는 초기 기술의 프로펠러 키 조립체(propeller-rudder assembly)를 대체하며, 초기 기술과 비교하여 효율성이 명확하게 나아지고 방향전환 특성이 개선된다. 도 1에 따른 실시예의 조립체(9)는 본질적으로는 중공이면서 적당하게는 적어도 어느 정도 굴곡된 몸체부를 포함하며, 상기 몸체부는 본질적으로 공지된 방향전환, 전력 공급 및 제어 동작을 위해서 플랜지에 의해서 장치에 부착되고 단지 표식적으로 부호 "14"로 지정된다. 굴곡된 어태치먼트 조립체로 인하여, 전체 장치는 공지된 애저무스 추진 장치와 유사한 방식으로 최적의 방향으로 피봇된다.

공동 출원서의 원리에 따라서 실행되는 모듈러 구조체는 특히 용이한 균형잡힌 냉각작용을 위해 필요한 대칭이 얻어질 수 있다. 양호하게는 모듈러 실시예로 인하여, 냉각작용에 대해서 어떤 불연속 지점들을 유발하지만, 냉각제로 작용하도록 주위 물(6)에 대해서 모든 곳에서의 접근을 허용하는 외부 부품들을 구비하지 않는다.

그러나, 필요하다면, 한 실시예에 따른 다른 장치들을 취해서, 모터(2) 또는 대부분의 민감한 위치에 열전도 매체가 있게 하며, 이 매체는 필요하다면 열전달을 증가시키기 위하여, 적당한 펌프 또는 유사 수단(17)을 사용함으로써 동작에서 세팅될 수 있다. 또한, 모터 유닛을 지지하는 암 조립체의 구조 및 공간(10)은 특히 뜨거운 조건에서 냉매가 그 내부에서 순환될 수 있도록, 활용될 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 유닛(1)은 이 유닛을 지지하는 암 조립체(9) 뿐 아니라 자체적으로도 열전달을 촉진시키는 냉각 핀(18) 또는 유사 형태를 구비할 수 있다.

도 2와 도 2a는 다른 어태치먼트 장치를 도시하며, 여기서, 모터를 지지하는 어태치먼트 조립체는 모터 유닛(1)을 지지하는 적당한 원형부(19,20)를 갖는 본질적으로 수직인 중심 몸체(9a)를 포함한다. 이 몸체(19,20)는 양호하게는 열린 개방부(21)가 모터 유닛(1)의 중심부와 조립체(9) 사이에 놓여지도록, 모터 유닛(1)의 일부분을 단지 포위한다. 적당하게는 적어도 회전자(22)의 축방향 길이 "a"에 대해서 연장되지만, 양호하게는, 적어도 고정자(23)의 길이 "b"에 대해서 연장되는 상기 개방부는 유닛, 일반적으로는 물 외부의 매체(6)에 대해서, 적어도 모터(2)의 종방향 중심부에서 모터의 열 방출부와 접촉할 수 있게 하고, 특히, 양호하게는, 고정자와 바로 인접한 케이싱(5)의 일부 전체 원주부와 접촉할 수 있게 한다. 따라서, 물은 실제로 열이 발생하는 모터(2)의 상기 부분들에 직접 인접하는 모터 유닛의 전체 표면부 부근에서 유동할 수 있다. 도 2에 도시된 구조체는 환형부(19)가 모터 조립체(1)의 한 단부를 포위하며, 다른 방안으로는 대향 단부에 위치한 어태치먼트부(20)가 도 1에 도시한 것과 유사한 어태치먼트 플랜지 장치(11,16)일 수 있는 구성을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 환형부(19)는 개별적인 잠금자(fasteners;도시생략)로써 교체되고 다른 실시예에서 환형부(19)는 완전히 생략된다.

도 1과 도 2에 따른 상기 실시예에서, 본 발명에 따른 모터 유닛(1,1a)은 애저무스 추진 시스템을 제공하기 위하여 회전가능한 암 조립체(9)에 노출된다. 도 3은 다시 종래의 프로펠러 조립체 대신에 본 발명에 따른 모듈러 모터 유닛(1)이 선체(12)에 직접 부착되는 해결방안을 도시한다. 이 경우에서 모듈러 구조에 의해서 제공된 상당한 장점과 본 발명에 따른 직접 냉각 장치가 얻어질 수 있다.

본 발명의 상기 일부 양호한 실시예는 보기를 통해서 공개되었지만, 당기술에 숙련된 기술자는 본 발명이 그에 국한되지 않고 첨부된 청구범위의 범주 내에서 많은 다른 방식으로 변형될 수 있다는 사실을 명확하게 이해할 수 있다.

Claims (10)

1. 모터(2) 및 관련된 제어장치와 모터의 샤프트(3)에 배열된 프로펠러(4)를 포함하는, 물(6)에 위치한 모터 유닛을 구비하는 선박용 추진 유닛 장치에 있어서,

   모터 유닛(1)이 전기 모터(2)를 포함하고, 모터의 케이싱 구조체(5)를 통해서 모터 유닛(1)의 외부의 물(6)로 직접 모터(2)의 전체 원주면에 걸쳐서 상기 전기 모터(2)에 대하여 냉각작용이 실행되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 모터의 냉각 원주면이 적어도 회전자(22)의 길이(a)에 대해서, 적당하게는 고정자(23)의 길이(b)에 대해서 그리고 양호하게는 평탄한 긴 섹션에 대해서 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 모터(2)와 모터 유닛 외부에 위치한 매체(6) 사이의 열전달을 증가시키기 위하여, 모터 유닛(1)에 위치한 개별적인 매체를 이동가능하게 세팅할 목적으로, 모터 유닛(1)과 관련하여 추가 수단(17)이 제공되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 양호하게는 조립체의 외면이 모터(2) 및/또는 그 일부 부품에 대한 냉각 시스템의 부품을 구성하는 지지조립체(9)에 상기 실제 모터 유닛(1)이 배열되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 추가 수단(17)이 모터 유닛(1)을 지지하는 조립체(9)에 배열되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 모터 유닛(1)의 외면 및/또는 상기 모터 유닛(1)을 지지하는 조립체(9)는 냉각핀(18) 등과 같이 열전달을 촉진시키는 형태를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 모터 유닛(1)을 지지하는 조립체는 선박의 본질적인 수평 바닥을 통해서 선박(12)에 부착되도록, 수직 축선(A-A) 주위에서 회전하기에 적합하며, 그에 의해서, 피봇팅 조립체(9)의 상단부는 모터에 전력을 공급하기 위하여, 및/또는 모터를 제어하기 위하여, 및/또는 상기 조립체(9)에 배열된 하나 이상의 모터 유닛(1)에 유사한 기능을 실행하기 위하여, 슬립-링 또는 유사 수단 뿐 아니라, 특히 선박(12)을 조정하는 것과 연관하여, 조립체(9)를 방향전환하기 위한 터닝 기어(turning gear;14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 조립체(9)는 지지빔을 포함하며, 상기 지지빔의 한단부에는 상기 모터 유닛(1)의 한 단부를 상기 조립체(9)에 부착하기 위한 플랜지 수단(16)이 있는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 조립체(9)는 모터 유닛(1)을 지지하는 적당한 원형부(19,20)를 구비한 본질적으로 수직인 중심 몸체(9a)를 포함하며, 상기 원형부는 양호하게는 모터 유닛(1)의 일부분을 포위하므로, 상기 모터 유닛(1)의 중심부와 상기 조립체(9) 사이에 자유 개방부(21)가 존재하여서, 상기 모터 유닛 주위에 위치하여서 상기 모터(2)를 포위하는 상기 매체(6)가 적어도 모터(2)의 종방향 중심부에서 모터(2)의 방열 부분(5,7)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 유닛(1)은 모듈러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 유닛 장치.