KR20090123459A - 선박용 추진 시스템 - Google Patents

Abstract

선박용 추진 시스템은, 선박의 고물에 장착되도록 되어 있으며 내부에 수용 챔버를 갖고 저부 측에 수로를 가진 하우징, 하우징의 수로에 회전 가능하게 배치된 프로펠러, 하우징의 수용 챔버에 장착되고 구동 장치 및 이 구동 장치에 피벗 가능하게 결합되는 링크 부재를 가진 구동 장치, 및 구동 장치의 링크 부재에 연결되고 프로펠러의 날개를 둘러싸며 프로펠러에 대하여 피벗 가능하도록 하우징의 수로 내에 위치되는 가이드 링을 포함한다. 따라서 이 추진 시스템은 선박의 내부 공간 활용도를 증대시키는 장점을 갖는다.

선박, 추진, 프로펠러, 구동, 피벗, 날개, 가이드 링, 공간

Description

선박용 추진 시스템 {PROPELLING SYSTEM FOR BOAT}

본 발명은, 일반적으로 선박에 사용되는 추진 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 선박의 내부 공간을 넓게 사용하도록 할 수 있는 추진 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 소형 선박(1)에 장치된 추진 시스템을 나타내는 개략도이다. 소형 선박(1)의 선체 중간부에는 구동샤프트(120)가 연결된 엔진(110)이 설치된다. 구동샤프트(120)는, 소형 선박(1)의 저부(130)를 경사지게 아래쪽으로 통과하고, A자 형상의 프레임(140)에 의해 지지되며, 프로펠러(150)와 결합된다. 또한, 소형 선박(1)은 고물(stern)(160)에 방향타(170)를 구비한다.

프레임(140)이 A자 형상이기 때문에, 방향타(170) 및 프로펠러(150)는 소형 선박(1)의 저부(130) 아래에 위치되며, 이들 구성요소는 비교적 높은 워터 드래그(water drag)를 일으켜서 소형 선박(1)의 속도를 저하시킬 뿐 아니라 사고에 의해 암석 또는 유목(driftwood)과 충돌하여 손상을 입게 된다. 또한, 엔진(110)은 일반적으로 선박의 중간부 또는 후방부에서 소형 선박(1)의 내부에 탑재되기 때문에, 선박의 중간부 또는 후방부에서 소형 선박(1)의 내부 공간은 다른 용도로 사용 할 수 없다. 즉, 소형 선박(1)의 내부 공간 활용은 제한적이다.

도 2는 다른 종래기술에 따른 대형 요트(2)에 장치된 추진 시스템을 나타내는 개략도이다. 도 2에 따르면, 엔진(210)이 요트(2)의 선체 내부에서 중간부에 탑재되어 요트(2)의 내부 공간 활용을 제한하며, 프로펠러(220) 및 방향타(270)가 요트(2)의 저부 아래에 위치되어, 암석을 타격하기 쉽거나, 다이버 또는 매너티(manatee)와 같은 멸종 위기에 처한 해양 동물에게 위험을 가할 수 있거나, 해초류가 프로펠러(220)에 감겨서 프로펠러(220)가 뽑힐 수도 있다. 또한, 요트(2)가 후방으로 항해를 하려고 하는 경우, 요트(2)는, 이물(bow)(230)에 탑재된 이물 스러스터(thruster)(240) 및 고물(250)에 탑재된 고물 스러스터(260)를 통해 그 방향을 바꾸어야 한다. 이물 스러스터(240) 및 고물 스러스터(260)의 메커니즘은 요트(2)의 내부 공간을 일부 점유하게 된다. 따라서, 전술한 단점들을 극복한 추진 시스템이 필요하게 되었다.

본 발명은 전술한 배경을 감안하여 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 선박의 가용 내부 공간을 증대시킬 수 있는 선박용 추진 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 선박이 전방 또는 후방으로 항해하는 경우에 선박의 방향을 전환시킬 수 있는 선박용 추진 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선박이 전방으로 항해하는 경우에 워터 드래그를 저감시킬 수 있는 선박용 추진 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다이버 및 멸종 위기에 처한 해양 동물 또는 식물이 위해를 받지 않도록 보호할 수 있는 선박용 추진 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적들을 달성하기 위해, 선박용 추진 시스템은, 하우징, 프로펠러, 구동 장치, 및 가이드 링을 포함한다. 상기 하우징은, 상기 선박의 고물에 탑재되고, 내부에 수용 챔버를 가지며 저부 측에 수로(waterway)를 갖는다. 상기 프로펠러는 상기 하우징의 수로에 회전 가능하게 배치된다. 상기 구동 장치는, 상기 하우징의 수용 챔버 내에 탑재되고, 구동 부재 및 상기 구동 부재에 피벗식으로 결합되는 링크 부재를 갖는다. 상기 가이드 링은, 상기 구동 장치의 링크 부재에 연결되며, 상기 프로펠러의 날개를 둘러싸고 상기 링크 부재를 통한 상기 구동 부재의 작용에 의해 상기 프로펠러에 대하여 피벗식으로 이동 가능하도록, 상기 하 우징의 수로에 위치된다.

본 발명의 추진 시스템의 하우징, 구동 장치, 프로펠러, 및 가이드 링은 선박의 내부가 아닌, 선박의 고물 외부에 배치될 수 있기 때문에, 선박의 가용 내부 공간이 증대된다. 또한, 가이드 링을 프로펠러에 대하여 피벗시킴으로써, 선박의 항해 방향이 제어될 수 있다. 또한, 가이드 링의 저부는, 선박이 항해할 때 워터 드래그를 저감시키고 다이버 및 멸종 위기에 처한 해양 동물 및 식물이 프로펠러에 의해 직접 타격되는 것으로부터 보호하도록, 선박의 선체 바닥과 동일한 평면으로 설정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 응용 가능한 범위는 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하는 상세한 설명 및 특정의 예시는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것을 당업자들은 이해하여야 한다.

이하, 첨부도면을 참조한 상세한 설명을 통해 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이며, 이들 도면은 예시적일 뿐이고 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추진 시스템(20)은, 하우징(30), 프로펠러(40), 유압 구동 장치(50), 및 가이드 링(60)을 포함한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 선체(10)를 가지는 소형 선박에 추진 시스템(20)이 설치되고, 선체(10)의 고물(14) 근처에서 선체(10) 내부에 엔진이 탑재되며, 선체(10)의 고물(14)에 데크(16)가 고정된다.

하우징(30)은, 소형 선박의 선체(10)의 고물(14)에 고정되는 전방 단부를 가지며, 도 8에 도시한 바와 같이, 소형 선박의 선체(10)의 데크(16) 아래에 위치된다. 하우징(30)은, 베이스(34), 및 베이스(34)의 상측에 덮이는 덮개(32)를 포함하여, 이들 사이에 수용 챔버(36)를 형성한다. 베이스(34)는 2개의 측벽(35a, 35b)을 가지며, 이들 측벽은 각각, 베이스(34)의 전방 단부로부터 측벽(35a)의 중간에 위치되는 위치(P)로 경사지게 연장되는 제1 섹션(352), 및 베이스(34)의 후방 단부가 베이스(34)의 전방 단부보다 높이가 더 높도록 위치(P)로부터 베이스(34)의 후방 단부로 수평하게 연장되는 제2 섹션(354)을 갖는다. 또한, 베이스(34)는 그 저부 측에 반원형 수로(38)를 구비하며, 이 수로(38)는, 하우징(30)의 측벽(35a, 35b)의 제1 섹션(352) 사이에 형성되는 경사진 섹션(382), 및 하우징(30)의 측벽(35a, 35b)의 제2 섹션(354) 사이에 형성되는 수평 섹션(384)을 갖는다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 하우징(30)은, 샤프트 슬리브(392) 및 3개의 리브(394)를 가지는 지지 부재(39)를 포함하며, 3개의 리브(394)는 각각, 샤프트 슬리브(392) 및 수로(38)의 둘레 벽과 연결된다.

도 5 및 도 8을 참조하면, 프로펠러(40)는 복수의 날개(44)가 구비된 허브를 갖는다. 샤프트(42)의 일 단부는 지지 부재(39)의 샤프트 슬리브(392)를 통과하여 허브와 결합되고, 샤프트(42)의 타 단부는 하우징(30)의 전방 단부를 통과하여 샤프트 커플링(46)을 통해 소형 선박의 엔진(12)과 결합되어, 샤프트(42)를 통해 엔진(12)에 의해 날개(44)가 회전 구동될 수 있다. 샤프트(42)는, 수로(38) 내에 위치되고, 하우징(30)의 측벽(35a, 35b)의 제2 섹션(354)보다 높이가 낮으며, 날 개(44)는 수로(38)의 수평 섹션(384)에 위치되고 하우징(30)의 후방 단부에 인접한다.

도 4를 참조하면, 유압 구동 장치(50)는, 하우징(30)의 수용 챔버(36) 내부에 설치되는 케이싱(52), 본 실시예에서는 실린더이며 케이싱(52)에 탑재되고 조향 시스템(미도시)과 전기적으로 연결되는 유압 구동 부재(54), 및 조인트(542)를 통해 말단부가 유압 구동 부재(54)에 피벗식으로 연결되는 링크 부재(56)를 포함한다.

가이드 링(60)은, 하우징(30)의 수로(38)에 위치되고 샤프트(62)를 통해 유압 구동 장치(50)의 링크 부재(56)에 연결되어, 도 11 및 도 13에 도시한 바와 같이, 프로펠러(40)의 날개(44)를 둘러싸고 프로펠러(40)의 날개(44)에 대하여 45도 이내의 범위에서 좌우로 편향되도록 링크 부재(56)를 통한 구동 부재(54)의 작용에 의해 도 10 및 도 12의 관점에서 볼 때 샤프트(62)를 중심으로 하여 시계반대방향 및 시계방향으로 피벗 가능하다.

전술한 설계에 의해, 엔진(12)은 소형 선박의 고물(14) 근처에서 선체(10) 내부에 설치되고 디젤을 사용하여, 선체(10)의 가용 내부 공간을 크게 한다. 또한, 엔진(12)이 소형 선박의 고물(14) 근처에서 선체(10)의 내부에 설치되지만, 하우징(30)이 소형 선박의 고물의 부력을 증대시켜서 소형 선박의 고물(14)이 과도한 하중을 받지 않도록 한다. 또한, 가이드 링(60)의 저부 측은 선체(10)의 저부와 실질적으로 동일한 평면이다. 즉, 소형 선박은 전진할 때 물의 저항을 저감시키도록 편평한 저부를 가진 선박으로 간주될 수 있다. 또한, 소형 선박은 수심이 얕은 곳에서 적합하며 쉽게 암석을 타격하거나 다이버 및 멸종위기에 처한 해양 동물 및 식물에 위해를 가하지 않게 된다.

또한, 프로펠러(40)가 회전되면, 하우징(30)의 수로(38)의 경사진 섹션(382)으로부터 물은 하우징(30)의 수로(38)의 수평 섹션(384)으로 흡입되어, 가이드 링(60)을 통해 하우징(30)의 후방 단부로부터 분출되어 소형 선박을 전방으로 추진시킨다. 소형 선박이 우측으로 회전하고자 하는 경우, 선박 운전자는 조향 시스템을 통해 유압 구동 부재(54)를 기동시켜서, 가이드 링(60)이 링크 부재(56)에 의해 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 우측으로 회전하도록 구동되어, 물이 우측으로 분출되도록 한다. 따라서, 소형 선박은 우측으로 회전된다. 이와는 반대로, 가이드 링(60)이 링크 부재(56)에 의해 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이 좌측으로 회전되면, 물은 좌측으로 분사되어 소형 선박이 좌측으로 회전된다.

선박 운전자가 소형 선박을 후방으로 조향하고자 하는 경우, 프로펠러(40)는 역회전되어 물을 가이드 링(60)을 통해 하우징(30)의 수로(38)로 흡입해야 한다. 이러한 상황에서는 측벽(35a) 및 하우징(30)의 제2 섹션(354)의 높이가 프로펠러(40)의 샤프트의 높이보다 높기 때문에, 물이 수로(38)로 흡입되어 측벽(35a) 및 하우징(30)의 제2 섹션(354)으로부터 분출된다. 따라서, 가이드 링(60)이 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이 좌측으로 회전되면, 물이 측벽(35a) 및 하우징(30)의 제2 섹션(354)으로부터 분출되어, 소형 선박의 고물(14)이 좌측으로 회전되도록 한다. 이와는 반대로, 가이드 링(60)이 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 우측으로 회전되면, 물이 측벽(35b) 및 하우징(30)의 제2 섹션(354)으로부터 분출되어, 소형 선박의 고물(14)이 우측으로 회전되도록 한다.

또한, 본 발명의 추진 시스템(20)은 도 9에 도시한 바와 같이 대형 선박에 탑재될 수도 있다. 하우징(30)의 베이스(34)의 상측은, 유압 구동 장치(50)가 대형 보트의 내부에 위치될 수 있도록, 덮개(32)를 사용하지 않고 대형 선박의 저부(72)에 직접 고정된다. 그 결과, 가이드 링(60)의 저면은 대형 선박의 저부(72)와 동일한 평면을 유지하여, 여전히 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

도 14는 본 발명의 바람직한 실시예의 추진 시스템의 다른 응용이다. 높은 추진력을 얻기 위해 고물의 양 측에 2개의 추진 시스템(20)이 대칭으로 탑재된다. 추진 시스템(20)은 연결 부재(22)를 통해 각각 또는 연동하여 작동될 수 있다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 추진 시스템을 나타내는 것으로, 이하의 설명을 제외하고는 제1 실시예와 유사하다. 추진 시스템은 지지 고정구(70) 및 보강 후드(80)를 더 포함한다. 지지 고정구(70)는, 프로펠러(40)가 장시간 회전됨에 따라 프로펠러(40)의 설치 간극이 커짐으로써 가이드 링(60)에 의해 발생되는 비정상적인 진동을 저감시키기 위해, 일 단부가 샤프트 슬리브(392)의 저부 측에 장착된다. 지지 고정구(70)의 타 단부는 로킹 또는 다른 대안적인 수단에 의해 가이드 링(60)의 저부 측에 고정된다. 보강 후드(80)는 4개의 연결편(75)에 의해 가이드 링(60)의 후방 단부와 균일하게 연결된다. 보강 후드(80)의 외측 단부는 가이드 링(60)의 후방 단부보다 직경이 작아서 테이퍼를 이룬다. 보강 후드(80)의 변형을 방지하기 위해 4개의 지지 리브(85)가 보강 후드(80)의 내측에 균일하게 장착된다. 지지 리브(85)의 개수는 4개로 한정되지 않 는다. 이러한 방식에서, 지지 고정구(70) 및 보강 후드(80)는 가이드 링(60)의 전체적인 강성을 상당히 보강하여 가이드 링(60)의 비정상적인 진동을 효과적으로 감소시킨다. 또한, 보강 후드(80)의 지지 리브(85)는 프로펠러(40)로부터 발생된 와류를 직선형 제트 흐름으로 변화시켜서 프로펠러(40)의 추진 성능을 더욱 촉진시킨다.

이상 설명한 본 발명은 여러 방식으로 변형될 수 있는 것이 명백하다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 이루어져야 하며, 이러한 모든 변형이 본 발명의 청구범위에 모두 포함된다는 것은 당업자들에게 명백하다.

도 1은 종래기술에 따른 소형 선박에 장치된 추진 시스템의 개략도이다.

도 2는 종래기술에 따른 요트에 장치된 추진 시스템의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추진 시스템의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추진 시스템의 평면도이다.

도 5는 도 4의 선 5-5를 따라 취한 단면도이다.

도 6은 도 4의 선 6-6을 따라 취한 단면도이다.

도 7은 도 4의 선 7-7을 따라 취한 단면도이다.

도 8은 소형 선박에 설치된 본 발명의 추진 시스템의 개략도이다.

도 9는 대형 선박에 설치된 본 발명의 추진 시스템의 개략도이다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추진 시스템에서 가이드 링이 시계반대방향으로 회전된 것을 나타내는 평면도이다.

도 11은 도 10의 단부도이다.

도 12는 도 10과 유사한 도면으로, 가이드 링이 시계방향으로 회전된 것을 나타내는 평면도이다.

도 13은 도 12의 단부도이다.

도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2개의 추진 시스템이 선박의 고물 양쪽에 설치된 것을 나타내는 개략도이다.

도 15는 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 사시도이다.

도 16은 도 15의 측면도이다.

도 17은 도 15의 배면도이다.

Claims (16)

1. 고물(stern)을 가진 선박용 추진 시스템에 있어서,

   상기 선박의 고물에 탑재되며, 내부에 수용 챔버를 갖고 저부 측에 수로(waterway)를 가진 하우징,

   상기 하우징의 수로에 회전 가능하게 배치되며, 복수의 날개를 가진 프로펠러,

   상기 하우징의 수용 챔버에 탑재되며, 구동 부재 및 상기 구동 부재에 피벗식으로 결합되는 링크 부재를 가진 구동 장치, 및

   상기 구동 장치의 링크 부재에 연결되며, 상기 프로펠러의 날개를 둘러싸고 상기 프로펠러에 대하여 피벗 가능하도록, 상기 하우징의 수로에 위치하는 가이드 링

   을 포함하는 추진 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하우징은 2개의 측벽을 포함하고, 상기 측벽은 각각 전방 단부 및 상기 전방 단부보다 높이가 높은 후방 단부를 갖고, 상기 하우징의 수로는 상기 하우징의 2개의 측벽 사이에 형성된, 추진 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 하우징의 측벽은 각각, 전방 단부로부터 후방으로 경사지게 연장된 제1 섹션, 및 상기 제1 섹션과 일체로 연결되며 상기 제1 섹션으로부터 상기 후방 단부로 수평하게 연장된 제2 섹션을 가진, 추진 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 하우징의 수로는, 상기 하우징의 측벽의 제1 섹션들 사이에 형성된 경사진 섹션, 및 상기 하우징의 측벽의 제2 섹션들 사이에 형성된 수평 섹션을 가진, 추진 시스템.
5. 제2항에 있어서,

   상기 하우징은, 상기 측벽 및 상기 수로를 가진 베이스, 및 상기 베이스의 상측을 덮어서 상기 베이스와의 사이에 상기 수용 챔버를 형성하는 덮개를 포함하는, 추진 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 링은, 상기 구동 장치의 링크 부재에 연결되는 샤프트를 가지며, 상기 링크 부재를 통해 상기 구동 부재의 작용에 의해 상기 샤프트를 중심으로 하여 피벗 가능한, 추진 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 가이드 링은 45도 이내에서 좌우로 편향되도록 상기 샤프트를 중심으로 하여 피벗 가능한, 추진 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 프로펠러의 샤프트의 삽입을 위한 샤프트 슬리브를 가진 지지 부재, 및 상기 샤프트 슬리브 및 상기 하우징의 수로의 둘레 벽에 각각 고정되는 복수의 리브를 더 포함하는, 추진 시스템.
9. 고물을 가진 선박용 추진 시스템에 있어서,

   상기 선박의 고물에 탑재되며, 내부에 수용 챔버를 갖고 저부 측에 수로(waterway) 가진 하우징,

   상기 하우징의 수로에 회전 가능하게 배치되며, 상기 선박의 엔진과 연결되는 샤프트 및 상기 샤프트를 지지하는 샤프트 슬리브를 가진 프로펠러,

   상기 하우징의 수용 챔버에 탑재되며, 구동 부재 및 상기 구동 부재에 피벗식으로 결합되는 링크 부재를 가진 구동 장치,

   상기 구동 장치의 링크 부재에 연결되며, 상기 프로펠러를 둘러싸고 상기 프로펠러에 대하여 피벗 가능하도록, 상기 하우징의 수로에 위치되는 가이드 링, 및

   상기 가이드 링의 후방 단부에 연결되며, 상기 가이드 링과 함께 연동되어 피벗 운동을 하도록 내부에 형성된 복수의 지지 리브를 가진 보강 후드(hood)

   를 포함하는 추진 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    지지 고정구를 더 포함하고, 상기 지지 고정구는 상기 가이드 링과 상기 샤프트 슬리브 사이에 장착되는, 추진 시스템.
11. 제1항에 있어서,

    상기 지지 리브는 상기 보강 후드의 외측 에지에 균등하게 배열되는, 추진 시스템.
12. 제9항에 있어서,

    상기 보강 후드는, 상기 가이드 링의 외측 단부보다 작은 외측 단부를 가진, 추진 시스템.
13. 제9항에 있어서,

    상기 보강 후드 및 상기 가이드 링은 복수의 연결편에 의해 서로 연결되는, 추진 시스템.
14. 제9항에 있어서,

    상기 연결편은 상기 보강 후드와 상기 가이드 링 사이에 균등하게 배열되는, 추진 시스템.
15. 선박의 고물에 장착되는 추진 시스템에 있어서,

    수용 챔버를 가진 하우징,

    상기 하우징 아래에 회전 가능하게 배치되고, 상기 선박의 엔진과 연결되는 샤프트 및 상기 샤프트를 지지하는 샤프트 슬리브를 가진 프로펠러,

    상기 하우징의 수용 챔버에 탑재되고, 구동 부재 및 상기 구동 부재에 피벗식으로 결합되는 링크 부재를 가진 구동 장치,

    상기 프로펠러를 둘러싸고 상기 프로펠러에 대하여 피벗 가능하도록, 상기 구동 장치의 링크 부재에 연결되는 가이드 링, 및

    상기 가이드 링과 상기 샤프트 슬리브 사이에 장착되는 지지 고정구

    를 포함하는 추진 시스템.
16. 제1항에 있어서,

    상기 가이드 링은, 상기 구동 장치의 링크 부재에 연결되는 샤프트를 갖고, 상기 링크 부재를 통한 상기 구동 부재의 작용에 의해 상기 가이드 링이 상기 샤프트를 중심으로 하여 피벗 가능하며,

    상기 가이드 링은, 45도 이내에서 좌우로 편향되도록 상기 샤프트를 중심으로 하여 피벗 가능한

    추진 시스템.

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