KR20030025236A

KR20030025236A - 선박용 추진 시스템

Info

Publication number: KR20030025236A
Application number: KR1020027016674A
Authority: KR
Inventors: 옌스 토른블라드; 크리스테르 헤게르; 스벤-군나르 칼슨; 군나르 스튜이루드
Original assignee: 롤스 로이스 아베
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2003-03-28
Also published as: EP1286884A1; AU6449601A; CN1242898C; AU6449701A; SE0002140D0; SE0002140L; US20030153217A1; CN1433367A; DE60126405T2; SE519109C2; EP1286884B1; CA2410498C; CA2410498A1; AU2001264496B2; JP2003535759A; CA2410497A1; ES2269414T3; US6796857B2; AU2001264497B2; DE60122137D1

Abstract

본 발명은 워터 제트를 수행하기 위한 임펠러(13, 14), 스테이터 쉘(1), 및 임펠러 하우징(3)과, 상기 임펠러(13)의 추진을 위한 샤프트(11, 12)와, 상기 스테이터 쉘(1) 내의 샤프트(11, 12)를 위한 베어링 장치를 포함하여 이루어지는 선박용 추진 시스템에 있어서, 상기 베어링 장치가 축방향 하중을 전달하도록 하나 이상의 미끄럼 베어링 유닛(25; 26)을 포함하고, 상기 미끄럼 베어링은 바람직하게는 물 윤활되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템에 관한 것이다.

Description

선박용 추진 시스템{PROPULSION SYSTEM FOR A SHIP}

임펠러를 포함하며 워터 제트 장치에 의해 선박을, 바람직하게는 고속선(군용 및 민간용)을 추진하는 것은 공지되어 있다. 이같이 블레이드를 구비한 회전 임펠러를 둘러싸는 하우징은 선체 후미에 고정 장착된다. 임펠러는 통상적으로 스템을 향하여 연장된 스틸 샤프트를 통해 적절한 장치에 의하여 구동되고, 이 장치는 선체 내 하나 또는 수 개의 엔진에 의하여 구동된다. 다량의 물을 공급하도록 이동 방향을 향해 약간 아래로 경사지는 관형 물 유입구가 임펠러 하우징의 앞부분에 제공ㅚㄴ다. 따라서 구동 샤프트는 상기 관형 물 유입구를 관통하여 이어진다. 선박은 임펠러 하우징(또는 하우징) 하류의 조향장치에 의해 제어되는데, 이 조향 장치는 제트 스트림을 다양한 방향으로 안내할 수 있다. 제트 스트림은 전방으로 향하게 되어 감속 효과를 줄 수도 있다.

임펠러의 구동 샤프트가 물 유입구를 통해 연장되기 때문에, 임펠러로 유입되는 물의 유동은 어느 정도 교란되는데, 이는 임펠러 블레이드 상에 하중이 불균일하게 분포된다는 것을 의미한다. 이와 같이 불균일한 하중은 임펠러의 부착지점을 향해 임펠러 안쪽으로 굽힘 모멘트가 전달됨을 의미한다. 이와 같이 변화되는 힘이 임펠러와 그 부착지점에 영향을 주기 때문에, 베어링 및 실링의 배치에는 높은 사양이 요구된다. 임펠러를 샤프트에 고정 장착되도록 배열하여 상기 문제를 해결하는 것과 특정 각도 편차(angle deviation)를 허용하는 베어링 장치를 배치하는 것은 SE 424 845에 알려져 있다. 그러나 이러한 해결 방안은 상대적으로 무겁고, 특히 이에는 (각도 편차가 너무 커지는 위험을 피하기 위해) 굽힘 강성 구동 샤프트(bending rigid driving shaft)가 필요한데, 이 샤프트는 매우 무겁다. 이러한 설계에서 구동 샤프트만의 중량이, 워터 제트 장치 전체 중량(가이드 베인이 포함된 스테이터 부분을 포함하는 펌프 유닛, 추력 및 저널 베어링 장치, 임펠러 및 임펠러 하우징, 그리고 조향 및 후진 기어의 중량을 포함)의 10%에 달한다는 것은 놀라운 일도 아니다.

다른 공지된 해결책은 SE 457 165 및 SE 504 604에 나타나 있는데, 여기서는 각도 편차를 조절할 수 없는 베어링 장치가 사용되는데, 그 대신 구동 샤프트와 임펠러 사이에 가요성 커플링이 사용되며, 이 가요성 커플링은 각도 편차를 조절하기 위한 것이다. 또 이러한 커플링은 중량이 추가됨을 의미하기 때문에, 직전에 언급된 해결책에 의하면 설계가 무겁게 된다. 더욱이 이는 커플링이 유동과 관련하여 임계 위치에 제공되는 단점이 있음을 의미하는데, 이 경우 최적의 유동 조건을 얻기가 힘들어진다. 더욱이 커플링이 있다는 것은 동력이 제한됨을 의미한다. 많은 경우에 종종 3-30MW 구간의 큰 동력을 전달하는 것이 바람직하기 때문에, 이러한 응용 분야에서는 동력 전달을 제한하는 세세한 구성요소들은 바람직하지 않다. 대신 SE 504 604에 따른 설계에서는 가요성 커플링을 사용하며, 베어링 유닛을 뒤쪽으로 내려놓을 수 있는 실시예에 대한 것이다. 이는 곧 힘을 임펠러로부터 스테이터 쉘로 전달하는 가이드 베인(guide vane)은 매우 제한된 연장 범위(extension)를 구비하여야 한다는 것을 의미한다. 동력 밀도를 높이기 위해 중량을 줄이는 것은 오랜 숙원이었다(동력 밀도라 함은, 최대 동력 출력은 가이드 베인이 포함된 스테이터 부분을 포함하는 펌프 유닛, 추력 및 저널 베어링 장치, 임펠러 및 임펠러 하우징, 그리고 조향 및 후진 기어의 중량을 포함하는 워터 제트 유닛의 중량으로 나눈 값을 의미한다). 공지된 구조에 따르면, 유입구 직경이 1m보다 큰 워터 제트에 대해 1kW/kg보다 높은 동력 밀도를 얻기는 힘든데, 이는 바람직하지 않은 심각한 제한이다. 당업자라면 명백히 알 수 있듯이, 같은 종류의 설계에 대한 동력 밀도는 크기가 커짐에 따라 줄어든다.

본 발명은 선박용 추진 시스템에 관한 것으로, 선박을 전방으로 구동하는 동력을 발생시키는, 샤프트 상에 장착된 하나 또는 다수의 임펠러를 포함하는 추진 장치에 관한 것이다. 이러한 임펠러는 임펠러 하우징 내에서 구동 샤프트에 의해 회전되며, 후방으로 제트 스트림을 발생시키는 프로펠러 형태의 블레이드를 구비하고 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이며,

도 1은 바람직한 실시예에 따른 임펠러 및 임펠러 하우징의 수직, 축방향 단면도이고;

도 2는 본 발명에 따라 임펠러 하우징이 구비된 임펠러의 다른 실시예에 대한 수직, 축방향 단면도이고;

도 3은 도 2에 나타난 것과 관련 일정 부분 변형된 실시예를 나타낸다.

본 발명의 목적은 상술한 복합적인 문제에 대한 최적의 해결책을 찾는 것이다. 상기 목적은 선박을 추진하기 위한 구동 시스템에 의해 얻어지는데, 이 시스템은 임펠러, 스테이터 쉘, 및 워터 제트를 얻기 위한 임펠러 하우징, 임펠러를 구동시키기 위한 샤프트 그리고 스테이터 쉘 내의 샤프트를 위한 베어링 장치를 포함하며, 상기 베어링 장치는 축방향 하중을 수용하기 위한 적어도 하나의 미끄럼 베어링 유닛을 포함하며, 미끄럼 베어링은 물에 의해 윤활되는 것이 바람직하다.

상기 설계에 따라, 중량을 줄이고 높은 동력 밀도를 얻을 수 있어 비용을 낮출 수 있는 해결책이 제공된다. 더욱이 이러한 설계에 의하면, 극단적인 조건에서 작동 안전과 관련하여 높은 수준의 요구 사항을 만족할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면:

- 미끄럼 베어링과의 상호 작용을 위한 적어도 하나의 축방향 면을 나타내는 플랜지 수단이 구비된 샤프트 저널을 상기 샤프트가 포함하고;

- 플랜지 수단에는 전방 및 후방 축방향 미끄럼 베어링과 각각 상호 작용하는 두 개의 대향면이 제공되고;

- 전방 및 후방 축방향 미끄럼 베어링이 존재하고 상기 전방 미끄럼 베어링은 상기 후방 미끄럼 베어링보다 상당히 큰 표면을 구비하며, 바람직하게는 상기 전방 미끄럼 베어링 표면이 상기 후방 미끄럼 베어링 표면보다 1.5배 크고;

- 상기 베어링 장치는 반경방향 미끄럼 베어링을 포함하며, 이는 적어도 하나의 축방향 베어링 유닛의 후방에 제공되는 것이 바람직하고;

- 윤활제를 상기 미끄럼 베어링 장치에 공급하기 위한 도관 시스템에서 상기 도관 중 적어도 하나가 가이드 베인에 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 샤프트는 저중량 샤프트로 구성되는데, 이는 종래의 스틸 샤프트보다 굽힘 강성이 현저히 낮다.

굽힘에 대해 상대적으로 약한 경량 샤프트를 사용하기 때문에, 굽힘 모멘트에 대해 강성이고 축방향 하중을 처리하는 동시에 임펠러와 구동 샤프트의 단부 사이에 (예를 들어 나사에 의해 고정 장착되는) 비가요성 커플링을 가지는 베어링 장치를 사용하기 위한 조건이 생성된다. 동시에, 상대적으로 약한 구동력은 경량을 얻기 위한 목적에 부합된다. 더욱이 이러한 관점에서 샤프트에 대한 재료 선택이 최적화되기 때문에 샤프트에 대하여 비용을 절감할 수 있다. 따라서 샤프트는 상대적으로 얇게 제조될 수 있고, 임펠러에 대한 바람직한 직접적인 부착에 의해, 가능한 한 우수한 유동 경로를 형성하도록 최적의 조건이 얻어지는데, 이는 임펠러의 베어링 장치에 영향을 미치는 굽힘력이 감소된다는 것을 의미할 수도 있다.

이러한 구동 시스템의 바람직한 실시예에 따라, 구동 샤프트는 적어도 복합재료를 주로 하여 이루어진다. 무엇보다도, 복합재료 샤프트는 무게가 상당히 작게 될 수도 있다는 장점이 있다. 종래의 스틸 샤프트에 비해 중량을 70%까지 감소시킬 수 있다. 더욱이 복합재료 샤프트는 상당히 굽혀질 수 있는 장점이 얻어지며, 이는 베어링 장치에 대한 장점이다. 굽힘 강성(bending rigidity)이 낮은 것도 유리한데, 복합재료 샤프트는 종래의 균질한 스틸 샤프트에 비해 약 80%의 굽힘 강성 감소를 제공한다.

본 발명의 추가적으로 가능한 특징에 따르면:

- 상기 경량 샤프트는 금속, 바람직하게는 티타늄 및/또는 공동 스틸 샤프트로 제조되고;

- 구동력은 적어도 하나의 비-가요성 커플링에 의해 스테이터 쉘로 전송되고;

- 상기 임펠러 하우징의 유입구 직경(D)은 0.5-2m 사이이고 동력 밀도는 적어도 0.5 + (2 - D) kW/kg이다.

- 샤프트로부터 임펠러로의 동력 전달을 위한 가요성 커플링이 필요 없다.

본 발명에 따라, 종래 시스템과 비교할 때, 워터 제트 구동 선박을 위한 현저히 가벼운 구동 시스템을 건조하는 것이 가능한데, 이 시스템은 동시에 작동 신뢰도가 높다.

도 1은 본 발명에 따른 임펠러 장치의 수직 단면도를 나타낸다. 스테이터 쉘(1)은 볼트(2)나 그와 유사한 것에 의해 선체(hull)의 후방부에 고정적으로 장착된다. 전방부가 원추형인 임펠러 하우징(3)은 스크류(4) 등에 의해 스테이터 부분(1)에 장착된다. 상기 임펠러 하우징(3)의 (지름이 D인) 전방부의 유입구는 전방으로 연장되는 공지된 관형 물 유입구(미도시)에 정렬된다. 샤프트 저널(11)은 회전하고 굽혀지는 관계로 회전 임펠러 베이스(13)를 통해 제 1 커플링(11B)에 의해 샤프트(12)에 대해 고정 연결된다. 선단이 뒤쪽으로 향한 원뿔형 하우징(5)은 비회전 가이드 베인(1A)을 거쳐 스테이터 쉘(1) 내에 고정적으로 결합된다. 하우징(5) 내에는 베어링 시트(6)가 있고, 이 시트는 스크류(7)에 의해 하우징의 대략 중간에 장착되며 구동 샤프트(12)에 대한 샤프트 저널을 위한 베어링 장치(9, 16)를 지지한다. 물이 하우징(5)/베이스(13)로부터 방출되도록 일련의 배수구(13A)가 전방 임펠러 베이스(13)의 중심 부근(압력이 상대적으로 낮은 곳)에 배치된다.

회전 임펠러(13, 14)는, 스크류 연결인 것이 바람직한 제 2 고정 부착(비회전 및 굽힘 강성) 커플링(12A)을 통해 샤프트 저널(11) 주위에 고정식으로 장착된다. 따라서 임펠러(13, 14)는 샤프트(12)와 함께 회전하며, 임펠러 블레이드(14)가 상기 베이스(13) 상에 제공된다. 상기 임펠러 블레이드(14)는 화살표로 표시되는 후방을 향하는 워터 제트 유동을 생성한다. 상기 후방을 향하는 워터 제트 유동은 임펠러(13, 14)를 통해 전방으로 향하는 반발력(recoil force)을 상기 샤프트 내에 형성하며, 이 힘은 축방향 롤러 베어링(9)을 경유하여 베어링 시트(6), 하우징(5)에 전달되고, 선체에 고정 연결된 임펠러 하우징에 의해 스테이터 부분(1)으로 전달되어 전방 추진력을 얻는다.

샤프트는 경량 샤프트이고 복합재료로 만들어지는 것이 바람직하며, 그 단부에는 금속(예를 들어 강)으로 만든 부착 수단(12E)이 구비되는 것이 바람직하다. 샤프트의 코어(12B)는 탄소 섬유로 이루어지는 것이 바람직하나, 샤프트의 일부가 다른 단단한 물체들을 포함하는 물의 유동 내에 위치하기 때문에, 탄소섬유가 샤프트 재료로서 항상 바람직하지는 않다. 이 문제는 유리 섬유 보호 슬리브(12C)를샤프트 둘레에 배치시킴으로써 해결된다. 내식성/내마모성을 샤프트에 부여하기 위해서는, 외부 표면층(12D)으로서 폴리우레탄이 제공되는 것도 바람직하다. 이러한 형태의 복합재료로 이루어지는 샤프트는 종래 샤프트에 비해 가볍지만 강성이 약간 떨어지며, 무엇보다 굽힘에 대한 강성이 훨씬 낮은데, 이는 베어링 시스템에 상당한 요건을 부과한다. 그러므로 구형(spherical) 축방향 베어링(9)이 샤프트 저널(11)의 후방 단부에 제공된다. 록킹 링(17)이 이러한 방식으로 베어링(9, 16)을 클램핑함으로써, 강성 베어링이 얻어질 것인데, 이러한 강성 베어링은, 임펠러 블레이드(14)에 의해 발생된 축방향 추진력이 뒤쪽 축방향 베어링(9)을 통해 지나는 동안, 비-강성 샤프트 및 유동에 의해 형성된 굽힘력을 전달할 수 있다. 베어링은 그에 걸리는 하중이 최소로 되도록 클램핑되는 것이 적절한데, 이는 보통 축방향 간극(play)이 0.05mm 또는 종종 0-0.02mm이고, 따라서 강성 베어링이 얻어짐을 의미한다. 응용 분야에 따라서는 베어링이 적절히 바이어싱되어, 축방향 간극은 항상 0mm이다. 도면에는 축방향 베어링(9)이 나타나 있지만 다른 종류의 베어링, 예를 들어 미끄럼 베어링을 사용할 수도 있다.

베어링(9, 16)의 롤러 바디 둘레의 공간은 오일로 채워지는 것이 일반적인데, 이 오일은 보통 도관(미도시), 가이드 베인(1A) 및 베어링 시트(6)를 통해 공급된다. 그러므로 상기 공간은 샤프트 저널 및 베어링 시트를 둘러싸고 있는 물에 대하여 밀봉되어야 한다.

본 발명에 따라, 첫째로 종래의 임펠러 샤프트를 복합재료 샤프트로 교체함으로써 중량을 현저히 감소시킬 수 있는데, 이는 샤프트 단부에 고정된 연결부와베어링 장치(9, 16) 때문에 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 베어링 및 샤프트의 배치 때문에 가능한 다른 중량 감소 단계는 임펠러 하우징 내 유입구(3)가 복합재료로 만들어지는 것이며, 이 유입구는 충격 및 마모에 저항성이 있는 표면을 얻을 수 있도록 폴리우레탄(3A)으로 코팅된다.

도 2에 본 발명에 따라 상술한 원리가 개략적으로 나타나 있다. 그러나 베어링 유닛에 대한 바람직한 원리가 도시되어 있다. 롤러 베어링 대신 미끄럼 베어링은 사용하는 것이 가장 큰 차이점이다. 한편으로는, 샤프트 저널(11)의 후방 단부(및/또는 전방 단부)에 배치되는 긴 반경방향 베어링(8)이 사용되는데, 이는 반경방향/축방향 지지재(6A, 6B)에 의해 지지되며, 이들 지지재는 하우징(5)에 고정적으로 장착된다. 더욱이 두 개의 축방향 베어링/추력 베어링(25, 26)이 도시되어 있는데, 이들은 단지 샤프트 저널(11)에 제공되는 플랜지(11C)를 통한 축방향 힘을 처리하도록 존재한다. 도 1에 따른 후방 에지 부분(11A) 및 도 2에 따른 플랜지(11B)는 축방향으로 향하는 지지면(11')을 나타내는데, 이 지지면은 임펠러 블레이드로부터 베어링 유닛(26)을 통해 선체로 반발력을 전달할 수 있다. 도 2에 축방향 베어링(25, 26)은 상기 플랜지(11C)의 각 측면에 배치된 것이 나타나 있는데, 축방향 베어링은 반경방향 지지체(6B, 6C) 각각에 제공된다. 본 실시예에 따라 윤활액이 주위의 물에 의해 직접 공급된다.

도 3은 도 2에 도시된 일반 원리와 상응하도록 도시된 바람직한 실시예의 구성을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 것과 유사하게, 이 실시예는 플랜지(11C)를 이용하는데, 이 플랜지는 축방향 미끄럼 베어링(26) 중 하나를 통해 축방향 힘을 전달하도록 의도된다. 후방으로 향하는 축방향 힘을 전달하는, 다른 미끄럼 베어링(25)이 구형 슬라이딩 베어링의 일부를 형성하며, 이러한 구형 슬라이딩 베어링도 반경방향력을 전달하는 기능을 제공한다. 도시된 바와 같이, 선박 작동 시간의 대부분이 전방향 추진력을 받도록 의도되기 때문에 베어링을 최적화하기 위하여 전향(forwardly directed) 축방향 베어링(26)이 후방을 향하는 축방향 베어링(25)에 비해 실질적으로 큰 표면을 가진다. 또한, 도시된 바와 같이, 전방 베어링(26)용 베어링 하우징(6D)이 스테이터 하우징(5)에 나사(6E)로 고정 장착되어 있다. 전술한 바와 같이, 후방에 위치된 베어링(25, 8)은 구형으로 형성됨으로써 축방향력 및 반경 방향 힘을 모두 전달하도록 의도되었다. 상기 베어링(25, 8)은 스터브 샤프트(stub shaft, 11)의 구형부(11)와 상호 작용한다. 상기 베어링(25, 8)의 하우징(6')은 원통형부(6'A)와 플랜지부(6B)를 포함하여 이루어진다. 플랜지부(6'B)는 주목적으로 배향력을 전달하고, 이는 후향 쇼울더(11")로 전달되며, 다시 하우징(5)에 단단히 부착된 케이싱(5A)의 대향 쇼울더와 상호 작용한다. 또한, 베어링(8, 25)의 다른 부위를 통한 반경방향력이 상기 케이싱(5A)을 통해 스테이터 쉘로 전달된다. 도 3은 시일(35)도 도시하고 있는데, 이것은 (오일 윤활 구성과 달리) 선택 사양이므로 생략할 수 있다.

본 발명의 도 2 및 도 3에 따른 바람직한 실시예에 의해, 바람직하게 높은 동력 밀도를 제공하는 베어링을 얻을 수 있다. 베어링의 장치와 동력 전달에 관한전술한 원리들에 의해, 작동 경제성이나 조작성 등 많은 측면에서 실질적인 장점을 갖는 높은 출력 밀도가 얻어진다. 이 분야의 전문가라면 분명히 알 수 있듯이, 이와 같은 종류의 설계에 있어서의 동력 밀도는 크기가 커질수록 줄어든다. 따라서, 보다 큰 워터 제트에 대해 보다 큰 출력 밀도를 달성하는 것이 더욱 어렵다. 이러한 새로운 설계는 적어도 0.5 + (2 - D) kW/kg인 출력 밀도를 제공하는 것으로 밝혀졌는데, 여기서 D는 임펠러 하우징의 유입구 직경으로, 0.5 ~ 2 m이다. D가 0.5 ~ 1.3 m인 구간에서, 동력 밀도는, 예를 들어 0.7 + (2 - D) kW/kg으로 더욱 양호하다. 만일 본 발명에 따른 모든 양태들이 병합된다면, 1 m의 유입구 직경(D)을 갖는 워터 제트에 대해서 대략 2 kW/kg의 출력 밀도가 얻어질 수도 있다. 또한 2 m가 넘는 유입구 직경(D)을 갖는 매우 큰 워터 제트에 대해서도 본 발명에 따른 설계가 동력 밀도를 개선시키지만, 이러한 범위의 워터 제트는 당분간은 매우 드물기 때문에, 공칭 최대 설계 동력이 보통 15 MW를 넘는 이러한 범위 내의 동력 밀도에 관한 비교를 위한 어떠한 관련 수치도 존재하지 않는다.

또한, 도 3에는 미끄럼 베어링(8, 25, 26)의 물 윤활 장치에 물을 공급하기 위한 다른 해법이 도시되어 있다. 적어도 하나의 가이드 베인(1A)을 통해서 제공될 수 있는 제 1 공급관(30)이 도시되어 있다. 상기 제 1 액체 공급부는 실질적으로 반경방향으로 뻗어 있다. 상기 공급관(30)의 단부에는 축방향으로 연장되는 관(31)이 제공되는데, 이것은 링 채널(32)로 액체를 공급한다. 링 채널(32)에 의해, 전방 축방향 베어링에는 외측 둘레로부터 베어링 내의 적절한 개구(26A)를 통해 액체가 공급된다. 상응하는 방식으로, 후방 베어링(8, 25)에는 대체로 반경방향으로 연장되는 제 2 채널(30')을 통해 개구(8A)에 의해 그 내측 표면으로 액체가 공급된다. 후방 베어링(25, 8)의 하우징(6')을 미끄럼 가능하게 배치해서, 전방 베어링(26)에 마모가 발생할 때 약간의 조절이 가능하도록 하는 것이 유리할 것이다. 더욱이, 플랜지(11C)의 전향 표면(11')이 약간 굽어지게 배열하는 것이 적절할 수 있다. 또한, 전방 베어링(26)의 내측 둘레와 소통되는 반경방향 채널(33)과의 소통을 위한 중간 보어(11E)가 샤프트(11)에 제공되어 있는 것을 볼 수 있다. 선박이 위치한, 바람직하게는 물로 이루어진 액체가 공급관(30) 내부로 그리고 이를 통하여 적절한 압력으로 (통상적으로 적절한 여과를 거쳐서) 펌핑된다. 또한, 도 1에 도시된 것과 동일하게 샤프트 저널이 제 1 나사 조인트(11B)에 의해 회전 임펠러 베이스(13)에 고정 부착되어 있고, 샤프트(12)는 제 2 나사 조인트(12A)에 의해 임펠러 베이스(13)에 고정 부착되어 있다.

본 발명은 전술한 실시예들에 한정되지 않으며 특허청구범위의 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 예를들어, 미끄럼 베어링과 전통적인 베어링을 조합시키고 적절한 실링 장치를 제공하는 것이 바람직한 실시예가 구현될 수 있다. 하우징(5)/베이스(13)의 내부로부터 물의 방출이 비회전 하우징(5)의 후방에서도(또는 후방에서만) 방출될 수 있도록 구현될 수도 있다. 미끄럼 베어링은 다양한 상황에서의 다양한 필요조건과 물 공급 채널의 배치 및 형상에 따라, 다양한 형태를 취할 수 있음이 명백하다. 또한, 복합 재료의 샤프트에 탄소 섬유와 유리 섬유에 각각 상응하는 특성을 갖는 여러 재료가 사용될 수도 있고, 이러한 재료는 특정한 필요조건에 따라 다양하게 조합되어 사용될 수도 있다. 또한, 폴리우레탄 이외에, 대략 동일한 요건을 충족할 수 있는 다른 부식 방지 코팅이 사용될 수도 있다. 구동 샤프트의 특성은 다양한 방식으로 주어진 조건, 무엇보다도 샤프트의 고유 주파수에 영향을 미치는 것이외에 베어링 장치에 전달되는 힘에도 영향을 미치는, 임펠러와 물 유입구 전방에서의 다양한 샤프트 베어링의 장착 위치에 관하여 조절될 수 있다는 것을 이해해야 하는데, 각도 편차를 초래하기 때문에 반경 방향이 한정된 편차가 비교적 작은 샤프트 베어링은 가능한 한 임펠러 하우징의 베어링 장치의 전방으로 멀리 배치되는 것이 바람직하다. 몇몇 실시예에서 미끄럼 베어링 장치의 상기한 원리들은, 샤프트와 임펠러 사이의 가요성 커플링과 함께 사용되는 것이 유리할 수도 있고, 종래의 샤프트와 함께 사용되는 것이 유리할 수도 있다.

마지막으로, 당업계의 전문가는 커플링 조인트가 탈착 가능할 필요가 없을을 인식하고 있다. 샤프트(12)와 샤프트 저널(11)이 통합되는 것을 생각할 수도 있다. 또한, 임펠러는 샤프트 및/또는 샤프트 저널 상에 수축 결합(shrink)될 수 있고, 다른 유사한 변형들도 당업계의 전문가의 일반적 지식의 범위에 속한다. 또한 샤프트를 통해 윤활액을 공급할 수 있다.

Claims

워터 제트를 수행하기 위한 임펠러(13, 14), 스테이터 쉘(1), 및 임펠러 하우징(3)과, 상기 임펠러(13)의 추진을 위한 샤프트(11, 12)와, 그리고 상기 스테이터 쉘(1) 내 샤프트(11, 12)를 위한 베어링 장치를 포함하여 이루어지는 선박용 추진 시스템에 있어서, 상기 베어링 장치가 축방향 하중을 전달하도록 하나 이상의 미끄럼 베어링 유닛(25; 26)을 포함하고, 상기 미끄럼 베어링은 바람직하게는 물 윤활되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(11, 12)가 미끄럼 베어링(26)과의 상호 작용을 위하여 적어도 축방향 표면(11')을 보유한 플랜지 수단(11C)을 구비한 샤프트 저널(11)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 플랜지 수단(11C)에는 전방 축방향 미끄럼 베어링(26) 및 후방 축방향 미끄럼 베어링(25)과 각각 상호 작용하는 2개의 대향 표면(11', 11")이 제공되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 2 항에 있어서, 전방 축방향 미끄럼 베어링(26) 및 후방 축방향 미끄럼 베어링(25)이 제공되고, 상기 전방 미끄럼 베어링(26)은 상기 후방 미끄럼 베어링(25)에 비해 상당히 큰 표면을 가지며, 바람직하게는 상기 전방 베어링(26)의 표면이 상기 후방 베어링(25)의 표면보다 적어도 1.5배 큰 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 베어링 장치는 반경방향 미끄럼 베어링(8)을 포함하고, 바람직하게는 상기 반경방향 미끄럼 베어링(8)이 하나 이상의 축방향 베어링 유닛(25, 26)의 후방에 제공되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 미끄럼 베어링 장치에 윤활제를 공급하기 위한 도관 장치(30, 31, 32, 33, 34)를 포함하고, 바람직하게는 상기 도관 중 하나(30) 이상이 가이드 베인(1A)에 제공되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(11, 12)가 경량 샤프트로 구성되고, 상기 경량 샤프트는 종래의 스틸 샤프트에 비해 상당히 낮은 굽힘 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 7 항에 있어서, 본질적인 범위까지 상기 경량 샤프트(12)가 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 경량 샤프트가 금속, 바람직하게는 티타늄 및/또는 공동 스틸 샤프트로 제조되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 1 항에 있어서, 구동력이 하나 이상의 비-가요성 커플링(11B, 12A)을 거쳐서 스테이터 쉘(1)로 전달되고, 이로써 바람직하게는 상기 구동력을 전달하기 위해 어떠한 가요성 커플링도 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 임펠러 하우징(3)의 유입구 직경(D)이 0.5 - 2 m 사이에 있고 동력 밀도가 0.5 + (2 - D) kW/kg 이상인 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 샤프트(11, 12)로부터 상기 임펠러(13)로 동력을 전달하기 위하여 어떠한 가요성 커플링도 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 선박용 추진 시스템.