KR20100108718A - 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치에 관한 것으로서, 복잡한 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 링크장치를 최대한 단순화 하여 오일분배기 박스의 고장 발생률을 낮추고 무게를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

가변피치 프로펠러, 오일분배기 박스, 축 베어링, 링크

Description

가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치{Simplified Link Device in Oil Distribution Box of Controllable Pitch Propeller System}

본 발명은 가변피치 프로펠러 시스템의 오일분배기 박스(Oil Distribution Box)의 직선 및 각운동 변환 링크장치의 단순화에 관한 것이다.

가변피치 프로펠러는 한 축에 달린 날개들이 각각 개별적으로 허브에 연결되어 있으며 프로펠러가 회전하고 있는 동안에도 허브 속에 들어 있는 연동 장치에 의해서 날개들의 피치를 임의로 변화시킬 수 있고 피치 조절 범위를 크게 잡아주면 축의 회전 방향이 바뀌지 않더라도 역방향의 추력, 즉 음(-)의 피치를 줄 수도 있게 되어 있는 프로펠러이다.

배의 입장에서 본 가변피치 프로펠러의 주된 이점은 예선, 트로올 어선, 도선, 및 소해정 등과 같이 운항 조건이 심하게 바뀌는 배에서 항상 그 조건에 맞추어 프로펠러의 피치를 조절할 수 있다는 점이다. 이를테면, 예선이 예항할 때 또는 트로올 어선이 그물을 끌 때 프로펠러의 피치를 감소시킴으로써 주 기관의 실린더 속의 평균 유효 압력을 증가시키지 않고도 그 기관을 최대 회전수, 따라서 최대 출력으로 운전할 수 있는 이점이 있다. 이는 디이젤 기관에서 특히 중요한 뜻을 갖는 다. 또한, 전진, 정지, 및 후진 동작을 되풀이해야 하는 도선에서는 주 기관을 항상 같은 방향으로 돌리면서도 프로펠러의 피치를 음(-)으로 조정함으로써 전속 후진이 가능하다는 이점이 있다. 또한 기관의 입장에서 보면, 이와 같은 프로펠러는 왕복동 기관의 역전 장치나 터어빈 추진 선박에서의 후진 터어빈의 필요성을 없앰으로써 중량과 원가를 절약할 수 있게 하고, 위급할 때 훨씬 더 빨리 추력을 뒤집을 수 있다는 이점을 가지고 있다.

가변피치 프로펠러는 정상적인 항해에 있어서의 어떤 특정한 운항 상태에서도 고정된 날개를 갖는 일체형 프로펠러만큼 좋은 효율을 낼 수 있으며, 다만 피치 조정 장치를 수용하기 위하여 다소 큰 허브를 가지게 된다는 것이 다르다.

미국 특허 4,563,940의 배열에서의 서보 모터는 하우징 구성품의 구멍 내에 배열되어 회전체인 중공으로 된 중간축을 경유하여 작동한다. 하우징 구성품의 두 오일 공급 통로는 오일공급의 제어에 따라 연결되고 중간축의 원주 방향 환형 통로에 의하여 오일 구멍이 열리게 된다. 각각의 환형 통로는 중간축에 지지된 오일분배기 링의 구조로 된 두 개의 축상 중간단면 형상을 갖는다. 오일분배기 링은 각각의 양쪽 환형 통로의 외경 원주를 따라서 환형 밀봉 장치에 의하여 하우징 구성품 안에 조립되고 밀봉된다. 각각의 환형 또는 링 형태로 된 통로는 작동 공간 또는 중간축 내에 형성된 연결 통로 또는 채널을 통하여 서보모터 챔버와 연결된다.

미국 특허 4,907,992에 따르면, 회전하는 프로펠러 블레이드의 피치를 제어 하기 위하여 허브 내에 주 서보모터를 가지는 해상용 가변피치 프로펠러는 보조서보를 통하여 오일분배기 박스 하우징을 포함하여 프로펠러축까지 연결된 튜브형태의 밸브로드를 동작시켜 허브 내에 있는 주 서보모터의 오일공급 방향을 결정하고 이것은 서보챔버 내의 피스톤을 움직여 블레이드피치 작동을 하게 한다. 오일은 밸브로드 내의 오일구멍과 축 내의 오일 개방구 그리고 오일분배기 박스 하우징과 축의 개방구 사이를 일치시키는 베어링 저널의 간극을 통한 밀봉과 같이 일정한 간격을 둔 밀봉장치에 의해 축과 밸브로드 사이의 환형 오일공급 챔버를 통하여 밸브로드까지 공급된다.

Keith Brownlie의 가변피치 프로펠러 책의 오일분배기 박스에 대한 기술(그림 21. Marine Engineers 연구소, 1998 발간, 페이지 43)에서 이중유압관으로 연결된 감속기어 전부측 끝단에 설치된 오일분배기 박스에 대하여 설명을 하고 있다. 이중유압관은 스타브 샤프트와 결합되고 씰과 베어링 기능을 갖는 오일분배기 부시 내에 삽입된다. 또한 오일분배기 부시는 유압 통로인 회전고리 배관과 힌지를 통하여 오일 공급 및 회송 통로와 연결된다. 피드백 시스템은 오일분배기 부시 하부의 로드와 샤프트의 연결로 전달된다. 피드백 샤프트는 링크로 연결되어 피치각을 나타내는 전위차계와 연결되고 이 신호는 유압 유니트에 설치되어 있는 유압제어 밸브로 보내진다.

한편, 가변피치 프로펠러 시스템은 가변추진기의 피치 작동을 위해 오일분배 기 박스 내부의 이중유압관을 직선운동으로 변환시켜 주는 복잡한 링크장치가 필요한데, 이러한 링크장치의 구조가 복잡해질수록 오일분배기 박스의 고장 발생률이 높아지고 무게가 증대되는 등의 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 복잡한 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 링크장치를 최대한 단순화 하여, 오일분배기 박스의 고장 발생률을 낮추고 무게를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상단부는 샤프트(4)와 연결되고 하단부로는 몸체에 형성된 빈 공간(B) 속으로 요크(2)의 상단부가 삽입되어 들어와 결합되며, 샤프트(4)와의 연결 지점을 피벗으로 하여 전후방향으로 각운동을 하는 가이드 파이프(1); 상단부는 가이드 파이프(1)의 공간(B) 속으로 삽입되어 들어가 결합되고 하단부는 베어링 조립체(3)와 연결되며, 베어링 조립체(3)와의 연결 지점을 피벗으로 하여 전후방향으로 각운동을 하는 요크(2); 상단부는 요크(2)와 연결되고 하단부는 이중유압관(5)에 고정 연결되며, 이중유압관(5)이 전후방향으로 직선왕복운동을 하면 이와 함께 전후로 이동하면서 요크(2)의 각운동을 유발하는 베어링 조립체(3); 및 가이드 파이프(1)의 상단부와 연결되며, 가이드 파이프(1)의 각운동을 오일분배기 박스의 외부에 연결되어 있는 피치각도계로 전달하는 샤프 트(4)를 포함하는 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치를 제시한다.

본 발명에 따르면, 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 고장 발생률을 낮추고 무게를 감소시킴과 동시에 장비의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치(A)를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 링크장치(A)는 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스 내의 이중유압관(5)의 직선왕복운동을 각운동으로 변환시켜 주는 역 할을 하며, 가이드 파이프(1), 요크(2), 베어링 조립체(3) 및 샤프트(4) 네 가지 요소의 단순한 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.

가이드 파이프(1)는 상단부가 샤프트(4)와 연결되고 하단부로는 몸체에 형성된 빈 공간(B) 속으로 요크(2)의 상단부가 삽입되어 들어와 결합된다. 가이드 파이프(1)는 샤프트(4)와의 연결 지점을 피벗(Pivot)으로 하여 전후방향으로 각운동을 한다. 이때, 가이드 파이프(1)의 각운동은 요크(2)의 각운동과 연계되며(이에 대해서는 후술함), 가이드 파이프(1)는 이처럼 각운동을 하는 과정에서 공간(B) 내에 삽입된 요크(2)의 상단부가 왕복운동(이는 마치 실린더 내에서 피스톤이 왕복운동을 하는 모습과도 같다)을 할 수 있도록 가이드 하는 역할을 한다.

요크(2)는 상단부가 가이드 파이프(1)의 공간(B) 속으로 삽입되어 들어가 결합하고 하단부가 베어링 조립체(3)와 연결됨으로써, 가이드 파이프(1)와 베어링 조립체(3)를 서로 이어주는 이음쇠 역할을 한다. 요크(2)는 베어링 조립체(3)와의 연결 지점을 피벗(Pivot)으로 하여 전후방향으로 각운동을 한다. 즉, 요크(2)는 이중유압관(5)이 전후방향으로 직선왕복운동을 하면 이와 함께 전후로 이동하면서(이는 요크(2)의 하단부가 이중유압관(5)과 연결된 베어링 조립체(3)와 연결되어 있기 때문이다) 동시에 가이드 파이프(1)의 공간(B) 내를 왕복운동 하게 되는데, 이 과정에서 베어링 조립체(3)와의 연결 지점을 피벗(Pivot)으로 하여 각운동을 하게 되는 것이다.

이러한 요크(2)의 각운동은 가이드 파이프(1)의 각운동과 상호 연계되는데, 이때 요크(2)의 각운동은 가이드 파이프(1)의 각운동과 반대 방향으로 대칭된 움직임을 갖게 된다. 즉, 이중유압관(5)이 전방으로 움직여 베어링 조립체(3)가 샤프트(4)보다 전방에 위치하게 되면 요크(2)는 가이드 파이프(1)의 공간(B) 내에서 하강하게 되며 가이드 파이프(1)는 전방으로 그리고 요크(2)는 후방으로 각운동한 상태에 이르게 된다. 이때 가이드 파이프(1)와 요크(2)의 각운동 크기(θ)는 서로 동일하다(도 1에 도시된 상태임). 반대로 이중유압관(5)이 후방으로 움직여 베어링 조립체(3)가 샤프트(4)보다 후방에 위치하게 되면 요크(2)는 가이드 파이프(1)의 공간(B) 내에서 하강하게 되며 가이드 파이프(1)는 후방으로 그리고 요크(2)는 전방으로 각운동한 상태에 이르게 된다. 물론 이 경우도 가이드 파이프(1)와 요크(2)의 각운동 크기(θ)는 서로 동일하다. 한편, 이중유압관(5)이 가운데로 움직여 베어링 조립체(3)와 샤프트(4)가 전후방향으로 동일한 지점에 위치하게 되면 요크(2)는 가이드 파이프(1)의 공간(B) 내에서 최고로 상승하게 되며 가이드 파이프(1)와 요크(2)는 각운동 없이 서로 마주보는 상태에 이르게 된다.

요크(2)는 이러한 일련의 과정을 통하여 이중유압관(5)의 전후방향 직선왕복운동을 가이드 파이프(1)의 각운동으로 변환시켜 준다.

베어링 조립체(3)는 상단부가 요크(2)와 연결되고 하단부가 이중유압관(5)에 고정 연결되며, 요크(2)와의 연결 지점에 존재하는 베어링의 작용으로 요크(2)가 베어링 조립체(3)와의 연결 지점을 피벗(Pivot)으로 하여 전후방향으로 각운동을 할 수 있게 한다. 이로써 베어링 조립체(3)는 이중유압관(5)이 전후방향으로 직선왕복운동을 하면 이와 함께 전후로 이동하면서 요크(2)의 각운동을 유발하게 된다.

샤프트(4)는 가이드 파이프(1) 상단부와 연결된다. 샤프트(4)는 가이드 파이프(1)의 각운동을 오일분배기 박스의 외부에 연결되어 있는 피치각도계(미도시)로 전달하여 피치각도계가 움직이도록 하는데, 선박 운항자는 이 피치각도계의 움직임을 보고 가변피치 프로펠러의 피치각을 제어할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 링크장치(A)에 의하여 피치각도계가 움직이게 되는 과정에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

공급 유압은 오일분배기 박스 내의 이중유압관(5)을 거쳐 추진축계의 중공축을 따라 가변피치 프로펠러 허브 내의 실린더까지 도달하게 되며, 피스톤은 공급 오일의 압력에 따라 정해진 행정까지 움직이게 된다. 이때 이중유압관(5)의 직선왕복운동 구간은 피스톤의 행정과 동일하다.

한편, 피스톤의 위치에 따라 가변피치 프로펠러 피치각은 변하게 되는데, 이러한 가변피치 프로펠러 피치각을 기관실 내에서 알 수 있도록 하기 위하여 유압 공급 통로인 이중유압관(5)의 직선왕복운동 구간은 허브 내의 피스톤과 직접 연결된다. 이때, 본 발명에 따른 링크장치(A)는 이중유압관(5)의 직선왕복운동 정도를 오일분배기 박스 외부에 설치된 피치각도계에 전시할 수 있도록 제작된 기구장치인 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 이중유압관(5)의 직선왕복운동은 베어링 조립체(3)에 의하여 요크(2)의 각운동으로 전환되고, 요크(2)는 가이드 파이프(1)의 공간(B)에서 왕복 운동을 하면서 가이드 파이프(1)의 각운동을 유발하게 된다. 최종적으로 가이드 파이프(1)의 각운동은 샤프트(4)에 전달되어 오일분배기 박스 외부의 피치각도계를 움직이게 되고 이 움직임을 보고 선박 운항자는 가변피치 프로펠러의 피치각을 제어하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치(A)를 도시하고 있다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1 : 가이드 파이프(Guide Pipe)

2 : 요크(Yoke)

3 : 베어링 조립체(Bearing Housing)

4 : 샤프트(Shaft)

5 : 이중유압관(Twin Tube Assembly)

6 : 오일실링(Oil Seal Ring)

7 : 오일분배기 박스 조립체(Oil Distribution Box Housing)

8 : 에어튜브(Air Tube)

Claims (1)

1. 상단부는 샤프트(4)와 연결되고 하단부로는 몸체에 형성된 빈 공간(B) 속으로 요크(2)의 상단부가 삽입되어 들어와 결합되며, 샤프트(4)와의 연결 지점을 피벗으로 하여 전후방향으로 각운동을 하는 가이드 파이프(1);

   상단부는 가이드 파이프(1)의 공간(B) 속으로 삽입되어 들어가 결합되고 하단부는 베어링 조립체(3)와 연결되며, 베어링 조립체(3)와의 연결 지점을 피벗으로 하여 전후방향으로 각운동을 하는 요크(2);

   상단부는 요크(2)와 연결되고 하단부는 이중유압관(5)에 고정 연결되며, 이중유압관(5)이 전후방향으로 직선왕복운동을 하면 이와 함께 전후로 이동하면서 요크(2)의 각운동을 유발하는 베어링 조립체(3); 및

   가이드 파이프(1)의 상단부와 연결되며, 가이드 파이프(1)의 각운동을 오일분배기 박스의 외부에 연결되어 있는 피치각도계로 전달하는 샤프트(4)

   를 포함하는 가변피치 프로펠러 오일분배기 박스의 단순화 된 링크장치.

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