KR20040087874A - 선박의 추진 유니트 - Google Patents

선박의 추진 유니트 Download PDF

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Abstract

지지구조(5)에 의해 선박의 선체(4) 상에 지지된 키 기구(3)와, 선박에 배치된 동력유니트(8)에 연결된 제 1 축 장치(7)에 조립되고 키 기구의 전방에 마련되는 제 1 프로펠러 유니트(6)와, 제 1 프로펠러 유니트(6)의 뒤쪽에 배치된 제 2 프로펠러 유니트(9)를 포함하는 선박(2)의 추진유니트에 있어서, 제 2 프로펠러 유니트(9)가 제 2 축 장치(10)에 조립되고, 제 2 축 장치는 키 기구(3)의 지지구조(5)에 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트이다.

Description

선박의 추진 유니트{PROPULSION UNIT OF MARINE VESSEL}
본 발명은 청구항 1의 서문에 따른 선박의 추진 유니트에 관한 것으로서, 추진 유니트는 지지구조에 의해 선박의 선체에 연결된 키 기구(rudder device)와, 선박에 배치된 동력 유니트에 연결된 제 1 축 장치에 조립되고 상기 키 기구의 전방에 마련되는 제 1 프로펠러 유니트와, 제 1 프로펠러 유니트 뒤쪽에 배치된 제 2 프로펠러 유니트를 포함한다.
종래 선박의 추진은 하나 또는 수 개의 회전 프로펠러와 프로펠러에 연결된 키(rudder)를 이용함에 의한 조타(steering)에 의해 달성된다. 역회전 프로펠러 (contra rotating propeller: CRP)는 종래의 단일 프로펠러에 대하여 몇몇 이점을 제공하는 것으로 알려져 있다. 조금만 말하자면, 하중이 하나의 프로펠러 대신에 두 개의 프로펠러의 날개영역(blade area)에 분산되고, 제 1 프로펠러의 후류(slip stream)의 회전에너지가 보다 효과적으로 회복된다.
CRP 시스템을 설치하는 가장 일반적인 방법은 2개의 동심축, 중공의 외부 축과 외부축 내의 내부 축을 사용하는 것이다. 이러한 종류의 해결책에 있어서, 제 1 의 전방의 프로펠러는 외부 축에 연결되고, 제 2의 후방 프로펠러는 제 1 프로펠러 허브를 관통하여 연장하는 내부 축에 연결된다. US 4,963,108호는 이러한 종류의 해결책의 일 예로서 간주된다. 이 장치는 실질적으로 복잡한 축구조와 기어장치를 필요로 한다. 또한, 실제로 시일링이 배치상 문제가 되기 쉽다.
대체 방법으로서, 종래의 축 구동 단일 프로펠러와 후방 프로펠러로서 CRP 포드(pod)의 조합이 제안되어 왔다. 이 해결책에 있어서는, 복잡한 축 구조와 2개의 동심 축을 이용하는 종래의 CRP 시스템의 기어 기구를 피할 수 있다. 그러나, 포드가 전방 프로펠러 뒤에서 회전할 수 있어야 하기 때문에, 이 해결책은 프로펠러 사이의 실질적으로 큰 간격을 필요로 한다. 이는 해결책의 효율성을 떨어뜨린다.
본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 최소화하는 선박의 추진 유니트를 제공하는 것이다. 본 발명의 특별한 목적은 조타 동작을 추가적으로 할 수 있는 선박의 추진 유니트를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 다른 목적들은 실질적으로 청구항 1에 기재된 바에 따라, 그리고 기타 청구항에 보다 상세히 기재된 바에 따라 충족된다.
본 명세서에서, 구성요소의 위치에 대한 기재와 관련하여 "뒤의", "다음의", "뒤쪽", "전방의" 등의 표현은 선박에서 뱃머리로부터 선미로의 방향에 관련하여이해되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선박의 추진 유니트는 지지구조에 의해 선박의 선체 상에 지지된 키 기구와, 선박에 배치된 동력유니트에 연결된 제 1 축 장치에 조립되고 상기 키 기구의 전방에 마련되는 제 1 프로펠러 유니트와, 제 1 프로펠러 유니트 뒤쪽에 배치된 제 2 프로펠러 유니트를 포함한다. 본 발명의 특징은, 제 2 프로펠러 유니트가 제 2 축 장치에 조립되고, 제 2 축 장치는 키 기구의 지지구조에 연결되어 배치되는 것이다. 이러한 방식으로, 제 2 프로펠러 유니트로의 동력전달은 제 1 축 장치 내에서라기보다는 별도의 루트를 통해서 제공될 수 있고 또한 추가적으로 추진 유니트는 조타동작을 할 수 있다.
제 2 축 장치는 키 구조의 지지구조 내에 지지되어, 상이한 부품의 일체화의 상승효과는 최대화된다. 키 기구의 지지구조는 어뢰부분(torpedo section)을 포함하며, 이 어뢰부분은 제 1 및 제 2 프로펠러 유니트 뒤에 배치되고, 제 2 프로펠러 유니트용 지지수단을 포함한다.
제 2 축 장치는 제 1 축 장치에 실질적으로 평행인 프로펠러 축과 프로펠러 축과 각도를 이루는 구동축을 포함하여 구성된다. 또한, 프로펠러 축과 구동축은 어뢰부분 내에 마련된 각 변속기(angle transmission)에 의해 상호 연결되어 있다. 구동축은 지지구조를 통하여 어뢰부분으로부터 선박 내로 연장되도록 배치된다.
제 1 프로펠러 유니트는 제 1 프로펠러 허브(propeller hub)를 포함하며, 제 2 프로펠러 유니트는 제 2 프로펠러 허브를 포함한다. 제 1 프로펠러 허브, 제 2 프로펠러 허브 및 어뢰부분은, 반류 흐름(wake flow)과 프로펠러 내로의 흐름의 반류를 개선하기 위하여 선미방향에서 증가하는 단면적을 가지는 실질적으로 유선형 몸체를 형성한다. 본 발명에 의한 제 1 프로펠러 유니트와 제 2 프로펠러 유니트는 서로 반대방향으로 회전하도록 배치되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 선박의 선체를 관통하여 연장하는 축에 조립되는 전방 프로펠러 유니트와 전방 프로펠러 뒤쪽에서 지지구조에 조립되는 후방 프로펠러 유니트를 포함하여 구성되는 선박의 CRP 추진 유니트가 설치된다. 본 실시예에 있어서, 간격제어장치를 구비한 적어도 하나의 프로펠러 유니트가 설치된다. CRP 프로펠러 유니트가 선체 상에 지지되고 동력전달계열이 별도의 구조를 통하여 안내되기 때문에, 프로펠러로의 각각의 동력전달계열을 사용하여 프로펠러 간격제어는 상대적으로 용이하게 해결될 수 있다. 이로써 간단한 방식으로 추진유니트에 역회전 가능하고 간격을 제어할 수 있는 프로펠러를 제공한다.
본 발명은 종래기술에 비하여 몇몇 이점을 제공한다. 우선, 본 해결책은 전방 프로펠러의 반류 내에서 조타동작을 위하여 회전되는 프로펠러와 관련한 문제를 회피하며, 이는 후방 프로펠러로서 포드 드라이브를 사용하는 때의 경우이다. 다음으로, 키 유니트(rudder unit)가 후방 프로펠러 구성과 일체로 되기 때문에, 별도의 추가 키가 필요하지 않다. 또한, 본 발명은 공지의 CRP프로펠러보다 훨씬 더 명백히 실현가능한 해결책을 제공한다. 또한, 프로펠러 허브와 어뢰의 유선형 몸체로부터 발생하는 개선된 반류와 역회전 프로펠러 때문에, 전체 장치의 개선된 유체 효율(hydro dynamical efficiency)을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 예시하는 도면이다.
이하, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 선박(2)의 선미부분을 나타낸다. 선박은 제 1 프로펠러 유니트(6)에 뒤에 유지된 키 기구(3)를 포함한다. 키 기구(3)는 지지구조(5), 즉 타주(rudder horn)에 의해 지지되고, 타주는 선박(2)의 선체(4)에 부착된다. 키 기구(3)는, 키 기구(3)의 지지구조(5)에 피봇연결된 조타 부분(14)과 선박(2)의 선체(4)에 고정적으로 부착되는 지지구조(5)를 포함한다. 키 기구(3)의 조타 효과를 제어하기 위하여, 공지의 방식으로 제어되고 조작될 수 있는 조타 기구(15)(steering device)가 마련된다.
제 1 프로펠러 유니트(6)는 종래의 방식으로 제 1 축 장치(7)에 연결된다. 제 1 축 장치(7)는 제 1 프로펠러 유니트(6)를 구동하는 동력 유니트(8)를 포함한다. 동력 유니트(8)는 피스톤 엔진, 가스 터빈 또는 전동모터와 같은 임의의 동력 생산용 기구이어도 좋다. 제 1 프로펠러 유니트(6) 뒤에는, 제 2 프로펠러 유니트 (9)가 있다. 제 1 및 제 2 프로펠러 유니트는 소위 역회전 프로펠러(CRP)로서 개조된다. 이 장치는 종래의 단일 스크류장치에 비하여 개선된 추진효율을 제공한다. 프로펠러는 서로 상대적으로 가까이에 위치되어 프로펠러 사이에는 작은 간극만이 존재한다. 제 2 프로펠러 유니트(9)는 각각 동력유니트(13)에 연결되는 제 2 축 장치(10)에 조립된다.
본 발명에 따르면, 제 2 축 장치(10)는 키 기구(3)의 지지구조(5)에 연결되어 배치되어서, 제 2 프로펠러 유니트(9)를 위한 축과 동력전달장치는 지지구조(5) 내로 안내되고 지지된다. 이렇게 하여, 양 프로펠러 유니트의 동력전달계열은 서로로부터 분리되도록 설계될 수 있고, 따라서 예컨대 종래기술에서 동축의 축 (coaxial shaft)에 관한 문제를 피할 수 있다.
지지구조(5), 즉 키 기구의 타주에는 제 1 및 제 2 프로펠러 유니트(6, 9) 다음에 배치된 어뢰부분(11)이 마련된다. 어뢰부분(11) 내에는 제 2 프로펠러 유니트(9)를 위한 축 장치와 지지수단(12)이 있다. 지지수단(12)은 베어링 및/또는 다른 동력전달장치와 지지 기구를 포함하여 구성된다. 제 2 축 장치(10)는 제 1 축 장치(7)에 평행한 프로펠러 축(10.1)을 포함하여 구성된다. 실제로, 프로펠러 축(10.1)과 제 1 축 장치(7)를 서로 일직선으로 배치하는 것이 바람직하다. 제 2 축 장치(10)는 또한 각 변속기(angle transmission) 등(10.3)에 의해 프로펠러 축 (10.1)에 결합된 구동축(10.2)을 구비하고, 각 변속기 등은 또한 어뢰부분(11) 내에 있다. 구동축(10.2)은 키 기구(3)의 지지구조(5)를 통하여 어뢰부분(11)으로부터 선박의 선체(4) 내로 연장한다. 또한, 추가의 각 변속기/클러치(10.4)가 있을 수 있고, 이를 통하여 구동축(10.2)은 동력 유니트(13)에 연결된다. 또한, 연결축 (10.2)을 동력 유니트에 직접 연결하는 것도 가능하다. 일반적으로, 본 발명에 따르면, 제 2 프로펠러 유니트(9)와 그 동력 유니트(13) 사이에 동력 전달장치를 제공하기 위하여 쉽게 이용할 수 있는 시판되는 z-구동 유니트를 사용할 수 있다.
제 1 프로펠러 유니트(6)는 제 1 프로펠러 허브(6.1)를 포함한다. 제 2 프로펠러 유니트는 제 2 프로펠러 허브(9.1)를 각각 포함한다. 본 발명의 특징에 의하면, 제 1 프로펠러 허브(6.1), 제 2 프로펠러 허브(9.1), 어뢰부분(11)은 선미방향에서 증가하는 단면적을 가지는 실질적으로 유선형 몸체를 형성한다. 이렇게 하여, 전체 장치, 역회전 프로펠러와 일체화된 키 기구(CRP 키)의 효율은 최대화될 수 있다.
이제, 도 1의 참조번호에 상응하는 참조번호를 사용한 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 1에 나타낸 CRP 추진유니트를 나타내는 것에 더하여, 본 실시예는 프로펠러 각도 제어장치(14)를 구비한다. 그리하여, 도면은 역회전이고 간격을 제어할 수 있는 프로펠러 유니트(6, 9)를 가지는 추진유니트(1)를 나타낸다. 도 2에 있어서, 양 프로펠러 유니트(6, 9)는 간격을 제어할 수 있는 프로펠러가 구비되어 있는 것을 나타내지만, 동력원에 따라서는 후방 프로펠러 유니트(9)에 고정간격(FP: fixed pitch) 프로펠러를 사용하는 것도 가능하다. 특히 동력원이 전동모터일 때에는, 후방 프로렐러 유니트에 고정간격 프로펠러를 사용하는 것이 유리하다.
실제로, 간격제어를 실행하는 것은, 예를 들면 추진유니트의 구동축에 연결되어 배치되는 유압식으로 활성화되는 제어시스템에 의해 달성된다. 역회전 프로펠러를 구비하고 적어도 하나의 프로펠러 유니트에 간격제어장치를 가지는 장치는 보다 양호한 추진 제어를 제공하고 시스템용 동력 유니트의 보다 많은 부분이 제한을 받지 않도록 한다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 몇몇 변경예가 첨부된 청구항의 범위 내에서 가능하다. 예를 들면, 역회전이고 간격을 제어할 수 있는 프로펠러 유니트의 실시예는 축구동 전방 CP프로펠러와 포드가 달린 후방 FP프로펠러 구동 유니트의 조합을 이용하는 개념에서 적용될 수 있을 것으로 생각된다.
본 발명은 전방 프로펠러의 반류 내에서 조타동작을 위하여 회전되는 프로펠러와 관련한 문제를 회피하며, 이는 후방 프로펠러로서 포드 드라이브를 사용하는 때의 경우이다. 다음으로, 키 유니트가 후방 프로펠러 구성과 일체로 되기 때문에, 별도의 추가 키가 필요하지 않다. 또한, 본 발명은 공지의 CRP프로펠러보다 훨씬 더 명백히 실현가능한 해결책을 제공한다. 또한, 프로펠러 허브와 어뢰의 유선형 몸체로부터 발생하는 개선된 반류와 역회전 프로펠러 때문에, 전체 장치의 개선된 유체 효율을 제공한다.

Claims (9)

  1. 지지구조(5)에 의해 선박의 선체(4) 상에 지지된 키 기구(3)와,
    선박에 배치된 동력유니트(8)에 연결된 제 1 축 장치(7)에 조립되고 키 기구의 전방에 마련되는 제 1 프로펠러 유니트(6)와,
    제 1 프로펠러 유니트(6)의 뒤쪽에 배치된 제 2 프로펠러 유니트(9)를 포함하는 선박(2)의 추진유니트에 있어서,
    제 2 프로펠러 유니트(9)가 제 2 축 장치(10)에 조립되고, 제 2 축 장치는 키 기구(3)의 지지구조(5)에 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서, 키 기구(3)의 지지구조(5) 내에 지지되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 키 기구(3)의 지지구조(5)는, 제 1 및 제 2 프로펠러 유니트(6, 9) 뒤에 배치되고 제 2 프로펠러 유니트(9)용 지지수단(12)을 가지는 어뢰부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 2 축 장치는, 제 1 축 장치(7)에 실질적으로 평행인 프로펠러 축(10.1)과 프로펠러 축에 각도를 이루는 구동축(10.2)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  5. 제 4 항에 있어서, 프로펠러 축과 구동축은 어뢰부분(11) 내에 마련된 각변속기(10.3)에 의해 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  6. 제 5 항에 있어서, 구동축(10.2)은 지지구조(5)를 통하여 어뢰부분으로부터 선박 내로 연장되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 프로펠러 유니트(6)는 제 1 프로펠러 허브(6.1)를 포함하고, 제 2 프로펠러 유니트(9)는 제 2 프로펠러 허브(9.1)를 포함하며, 제 1 프로펠러 허브, 제 2 프로펠러 허브 및 어뢰부분(110은 선미방향에서 증가하는 단면적을 가지는 실질적으로 유선형 몸체를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 프로펠러 유니트(6)와 제 2 프로펠러 유니트는 서로 반대방향으로 회전하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 프로펠러 유니트(6, 9)는 간격제어장치(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 유니트.
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