KR20070109731A - 나선형 스크류와 이를 이용한 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박에 이용되는 나선형 스크류와 이를 이용한 선박에 관한 것으로, 회전력을 극대화하여 강력한 추진력을 얻기 위하여, 본 발명에 따른 나선형 스크류는, 회전축; 상기 회전축의 전방 또는 후방 중 어느 하나 또는 양자의 외주를 따라 형성된 회전력 전달부 및 상기 회전축의 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 회전 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나선형 스크류, 선박, 추진력

Description

나선형 스크류와 이를 이용한 선박 {A spiral type screw and a ship using the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나선형 스크류의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 개략 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 개략 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제1응용예에 따른 보트의 개략 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제2응용예에 따른 어뢰의 개략 사시도이다.

도 6은 종래 기술에 따른 선박의 개략 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 선박 12: 방향타

14: 스크류 16: 회전축

100, 200, 300: 나선형 스크류 101, 102: 선박

103: 보트 104: 어뢰

110: 회전축 120: 회전 날개

132, 베벨 기어 150: 연결축

160: 부양체 250: 동력부

310: 방향타

본 발명은 나선형 스크류와 이를 사용한 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전력을 극대화하여 강력한 추진력을 얻을 수 있도록 추진력 발생 영역을 확대한 나선형 스크류와 이를 이용한 선박에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 추진력을 발생하기 위하여 스크류가 사용된다.

이하에서 첨부된 도면 도 6을 참조로 종래 기술에 따른 선박을 설명한다.

도 6은 종래 기술에 따른 선박의 개략 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 선박(10)은 회전축(16)에 연결되어 회전하는 스크류(14)에 의해 추진력을 얻어낸다. 방향타(12)는 스크류(14)에 의한 추진력의 방향을 바꾸어 선박(10)의 이동 방향을 조정한다.

회전축(16)은 선박의 내부에 위치된 내연기관(또는 외연기관)에 의해 생성된 운동 에너지를 회전력으로 전환하여 스크류(14)에 전달한다. 일반적으로 선박의 경우 디젤 엔진과 같은 내연기관이 주로 사용되는데, 이와 같은 디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해 토크가 크고 마력이 적다.

한편, 선박(10)의 이동 속도는 스크류(14)의 회전 속도와 스크류(14)에 형성된 날개의 크기에 의존한다. 선박의 이동 속도를 높이기 위하여, 스크류의 회전 속도를 높이는 경우, 스크류의 날개에 큰 저항이 발생하여 파손의 위험이 발생하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 스크류의 날개 크기를 증가시키는 경우에는, 날개가 선체의 바닥보다 낮게 될 수는 없기 때문에 설계상의 문제가 발생하고, 어망 등이 얽히는 문제가 발생하게 된다.

한편, 선박(10)의 방향 조절은 스크류(14)와 방향타(12)에 의존하는데, 방향 조절의 중추인 스크류(14)와 방향타(12)가 선박(10)의 후미에 위치되기 때문에, 선박(10)은 큰 호를 그리며 방향 전환이 된다. 따라서, 선박(10)의 급선회가 불가능하고, 항만 등에 정박하기 위해서는 조정이 쉽지 않아, 별도의 ‘도선사’에 의한 도움에 크게 의존해야 하는 불편함이 상존한다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 문제점들을 해결하기 위해 도출된 것으로, 추진력이 향상된 스크류의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 추진력이 발생하는 영역을 길이 방향으로 확대한 나선형 스크류 및 이를 장착한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 선회력 및 제동력이 향상된 스크류 및 이를 장착한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태에 따른 나선형 스크류는, 회전축; 상기 회전축의 전방 또는 후방 중 어느 하나 또는 양자에 외주를 따라 형성된 회전력 전달부 및 상기 회전축의 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 회전 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태에 따른 나선형 스크류를 사용한 선박은, 동력 기관을 갖는 선박에 있어서, 상기 선박의 하부 양측에 상기 동력 기관으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 전술된 나선형 스크류가 결합되는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 기술된다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

(나선형 스크류의 실시예)

먼저, 첨부된 도면 도 1을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 나선형 스크류를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나선형 스크류의 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 나선형 스크류(100)는 회전축(110)의 외주를 따라 나선 형상으로 회전 날개(120)가 형성된다. 회전 날개(120)는 회전축의 직각 방향에 대해 비스듬하게 기울어진 나선형으로 되어 있다.

나선형 회전 날개(120)의 경우 기존의 프로펠러에 비해 추진력이 발생하는 영역이 회전축(110)의 길이 방향으로 대폭 확대되어 있으며, 따라서 회전 날개(120)가 존재하는 전 영역에 걸쳐 회전축(100)으로부터 회전 날개(120) 방향으로 추진력이 생성된다.

회전축(110)은 전방 및/또는 후방에 회전축의 외주를 따라 회전력 전달부가 형성된다. 도 1에서는 회전력 전달부로서 외부의 회전 기어(도시되지 않음)와 맞물리는 베벨기어(132)가 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 선박에서 엔진과 회전축 사이에 제공되는 다양한 형태의 기어방식 동력 전달 기구가 적용될 수 있다.

회전 날개(120)는 회전축(110)의 외주를 따라 나선 형상으로 형성된다. 회전 날개(120)의 권선 횟수와 크기는 필요한 추진력 등의 용도에 따라 자유롭게 설정 가능하다.

이하에서, 본 실시예에 따른 나선형 스크류(100)의 동작을 설명한다.

외부의 회전 기어의 톱니에 맞물린 회전 톱니(130, 132)에 의해 또는 기타의 동력 전달 기구를 통해 전달된 동력에 의해, 회전축(110)은 회전을 개시한다. 회전축(110)의 회전으로 회전 날개(120)가 회전하는데, 이때 회전 날개(120)에 의해 발생하는 추진력은 회전 날개(120)가 회전축(110)으로 감기는 횟수가 많을수록 커지게 된다.

따라서, 회전축(110)의 회전 속도가 높지 않은 경우에도, 회전 날개(120)의 감긴 횟수가 많으면 추진력이 커진다. 이것은 상대적으로 동력원의 토크가 큰 경우 에 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 회전축(110)의 회전 속도가 높은 경우에는, 회전 날개(120)의 감긴 횟수가 적은 경우에도 높은 회전력에 의해 추진력이 커진다. 이것은 상대적으로 동력원의 마력이 높은 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 회전 날개(120)의 크기를 조정하여 추진력을 조절할 수도 있다. 즉, 선박이 작은 경우에는 회전 날개(120)의 크기를 크게 하지 않고, 회전축(110)에 감긴 횟수를 높여 추진력을 높일 수 있다. 반면, 선박이 큰 경우에는 회전 날개(120)의 크기를 크게 하여 추진력을 높이는 것이 가능하다.

한편, 회전 날개(120)의 크기가 크거나 회전 날개(120)의 감긴 횟수가 많아서 추진력이 높은 형태를 가질 경우, 이러한 회전 날개(120) 구조는 선박의 제동시에 회전 날개(120) 전역에 걸쳐 저항이 발생하므로, 강력한 제동력을 발생시키기도 한다.

따라서, 선박의 크기, 동력원의 토크의 크기, 마력의 크기 등에 따라 회전 날개(120)의 감긴 횟수, 크기 등을 조절하여 원하는 추진력 및 제동력을 얻을 수 있다. 이에 의해 선박 설계자는 선박 설계를 용이하게 할 수 있게 된다.

(제1실시예-선박)

이하에서 첨부된 도면 도 2를 참조로 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 스크류를 사용한 선박을 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박의 개략 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 제1실시예에 따른 나선형 스크류를 사용한 선박(101: 이하에서 별다른 설명이 없는 한, ‘나선형 스크류를 사용한 선박’을 간단히 ‘선박’이라 한다)은 하부 양측에 지지암(support arm) 또는 연결축(150)을 매개로 나선형 스크류(100)가 결합되는 것을 특징으로 한다.

연결축(150)은 선박(101)과 나선형 스크류(100)를 물리적으로 연결함과 동시에, 선박(101)의 동력원에서 발생된 회전력을 연결축(150)의 내부에 구성된 기어 박스 또는 체인 등의 동력 전달 기구를 사용하여 나선형 스크류(100)에 전달하는 기계역학적 연결을 동시에 수행한다.

본 발명에 따른 나선형 스크류(100)를 장착한 선박의 경우, 선체 내에서의 동력계통은 대체 기존의 선박과 동일하며, 다만 두 개의 스크류 각각에 대해 독립적인 동력계통이 적용되는 구성을 가지거나, 이와 달리 하나의 동력계통에 의해 가동되는 전동축에서 좌우로 동력을 배분시킬 차동기어시스템이 적용될 수 있다.

동력계통으로부터 전달된 동력은 나선형 스크류(100)의 연결축(150) 속으로 연결된 제 2의 전동축(미도시)으로 전달되어 나선형 스크류(100)의 후방에 연결되며, 이때 동력전달방법으로는 베벨기어(132)를 이용하는 것이 바람직하다. 이때 나선형 스크류(100)의 후방에만 베벨기어(132)가 장착되며 전방에는 베어링(130)만으로 지지할 수있다.

한편, 상기 나선형 스크류(100)는 선박의 좌우에 배치되므로, 기존의 선박 후방 중앙에 위치한 스크류 추진장치와 함께 이용될 수도 있다.

이와 같이, 본 제1실시예에 따른 선박(101)은 양측에 나선형 스크류(100)가 결합되어 원하는 추진력을 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 제1실시예에 따른 선박(101)은 종래의 선박에 비해 현저히 작은 회전 반경을 갖게 된다. 즉, 선박(101)이 전진 또는 후진하는 경우에는, 양 측에 결합된 나선형 스크류(100)를 동일한 회전 방향으로 회전시켜 전진 또는 후진하게 된다. 한편, 선박(101)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 경우에는, 일측에 결합된 나선형 스크류(100)와 타측에 결합된 나선형 스크류(100)의 회전 방향을 서로 반대 방향으로 동작시키면 된다. 이에 의해 선박(101)은 호를 그리며 시계 방향 또는 반시계 방향으로 동작할 필요 없이 제자리에서 회전이 가능하여 작은 영역에서 필요한 각도로 선회할 수 있다. 한편, 호를 그리며 회전하고자 하는 경우에는, 양 측에 결합된 나선형 스크류(100)의 회전 속도를 달리하는 것에 의해 회전이 가능하다.

또한, 본 제1실시예에 의한 선박(101)의 기관을 정지할 경우, 나선형 스크류(100)에 걸리는 저항력에 의해 충분한 제동력을 얻을 수 있으며, 이러한 특징은 선박 간의 충돌 사고 방지 등에 유용하게 이용될 수 있다.

(제2실시예-선박)

이하에서 첨부된 도면 도 3을 참조로 본 발명의 제2실시예에 따른 선박을 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박의 개략 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 제2실시예에 따른 선박(102)은 제1실시예에 따 른 선박(101)과 달리, 나선형 스크류(100)를 부양체(160)에 의해 감싸는 것을 제외하고는 실질적으로 동일하다.

쾌속정과 같이 부양체(160)를 이용하는 선박의 경우, 부양체(160) 전방에 전항력이 발생하게 되는데, 본 발명의 제2실시예에 따른 선박은, 회전축(100)의 회전 날개에서 소정 거리 이격된 상태의 원통형 형상으로 형성되되, 전방과 후방이 개방되도록 형성되어 있으며, 이때 나선형 스크류(120)는 부양체(160) 전방에 발생하는 전항력을 상쇄시켜서 스크류(100)의 추진력 감소를 방지하는 기능을 한다.

본 발명에 따른 나선형 스크류는 선박 외에 물에서 추진력을 필요로 하는 장치에 다양한 응용이 가능하다. 이하에서 본 발명에 따른 나선형 스크류의 응용예들을 설명한다.

(제1응용예-보트)

먼저, 첨부된 도면 도 4를 참조로 본 발명의 제1응용예에 따른 보트를 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1응용예에 따른 보트의 개략 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 제1응용예에 따른 보트(103)는 종래의 엔진과 일반 스크류를 동력부(250)와 2개의 나선형 스크류(200)로 대체가능하다.

이때, 나선형 스크류(200)는 2개에 한정될 필요는 없으며, 보트(103)의 형태와 기능에 따라 1개 또는 3개 등으로 다양하게 적용될 수 있다.

한편, 잠수함과 같은 고속 선박의 경우, 고속회전시 나선형 스크류(200)에 발생하게 되는 날개 끝 부분의 공동현상을 감소시키기 위해, 나선형 스크류(200)의 전방 및 후방 부분에 경사각을 주어 끝으로 갈수록 날개의 폭이 짧아져서 회전축에 밀착되도록 한 후 커버를 장착하는 것이 바람직하다.

(제2응용예-어뢰)

이하에서, 첨부된 도면 도 5를 참조로 본 발명의 제2응용예에 따른 어뢰를 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2응용예에 따른 어뢰의 개략 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 제2응용예에 따른 어뢰(104)는 몸체의 외부에 나선형 스크류(300)가 제공되고, 전방에 방향타(310)가 형성되어 구성된다.

본 제2응용예에 따른 어뢰(104)는 나선형 스크류(300)를 부착하여 자체적으로 회전하면서 수중에서 전진할 수 있으며, 자체 회전력을 유지하기 위해 전방에는 몸체의 회전 방향과 반대방향으로 회전하는 방향타(310)가 설치되어 있다.

이상으로 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 기술하였다. 그러나 본 발명은 전술된 실시예에만 특별히 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 당업자에 의해, 첨부된 청구범위의 정신과 사상 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함에 유의해야 한다.

본 발명에 따르면, 회전력을 극대화하여 강력한 추진력을 얻을 수 있는 나선 형 스크류가 제공된다.

본 발명에 따르면 추진력이 발생하는 영역을 길이 방향으로 확대한 나선형 스크류 및 이를 장착한 선박이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 선회력 및 제동력이 향상된 스크류 및 이를 장착한 선박이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 추진력 발생 정도를 용이하게 조정하여 설계가 용이한 나선형 스크류 및 이를 이용한 선박이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 제자리에서 회전가능한 선박이 제공된다.

Claims (8)

1. 회전축;

   상기 회전축의 전방 또는 후방 중 어느 하나 또는 양자에 외주를 따라 형성된 회전력 전달부; 및

   상기 회전축의 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 회전 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 스크류.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전 날개는 상기 회전축의 길이 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 스크류.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전력 전달부는,

   베벨 기어로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 스크류.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전축의 회전 날개를 소정 거리 이격된 상태로 감싸는 원통형 형상으로서 전방과 후방이 개방되게 형성된 부양체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 스크류.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 나선형 스크류를 추진체로 이용하는 선박.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 선박의 양 측면에 상기 나선형 스크류가 제공되는 것을 특징으로 하는 선박.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 선박의 동력계통으로부터의 동력을 상기 양 측면으로 전달하기 위해 상기 동력계통의 전동축에서 동력을 배분하는 차동기어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
8. 몸체;

   상기 몸체의 외주를 따라 나선 형상으로 형성된 회전 날개; 및

   상기 몸체의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 방향타를 포함하는 어뢰.

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