KR20110016252A - 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방향타에 설치된 전동기에 의해 구동되는 이중반전추진기의 작동원리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타두재에 전동기를 설치하고 이와 연결된 후부 프로펠러를 전부 프로펠러와 반대 방향으로 회전시켜 추진력을 얻음으로써 이중반전추진기와 동일한 효과를 달성할 수 있으며, 기존의 복잡한 축계를 설치하지 않고도 이중반전추진기와 같은 추진효율 향상을 달성할 수 있는 “타설치 이중반전 전동추진기”에 관한 것이다.

이중반전프로펠러(contra-rotating propeller), 방향타(rudder), 전동기(motor)

Description

추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기{Rudder-stock installed electric motor driven contra-rotating propeller for improving propulsion efficiency}

본 발명은 추진효율을 증가시키기 위하여 설치되는 이중반전추진기의 후부 프로펠러를 방향타의 타두재에 설치된 전동기에 의해 작동시킴으로써 추진축계를 간단히 할 수 있도록 설치되는 새로운 개념의 “이중반전 전동추진기” 분야의 기술이다.

선박의 추진장치로 가장 일반적으로 사용되고 있는 나선형 프로펠러는 한 방향으로 회전하면서 추진력을 발생시키므로 프로펠러의 후류 유체 중에 프로펠러 회전방향의 회전방향 운동에너지를 허비한다.

이러한 회전방향 운동에너지를 회수하여 추진효율을 증가시키기 위한 장치로서 이중반전추진기가 사용된다. 도 1은 기존에 설치된 이중반전추진기의 형상을, 도 2는 이중반전추진기를 작동시키기 위한 기존의 이중반전추진축계를 보여준다.

기존의 이중반전추진축계는 내부 축과 외부 축이 별도로 회전하는 중공축계로 구성하고, 내부 축은 주기관과 직접 연결하고 외부 축은 반전기어를 사용하여 반대방향으로 회전시키며, 2개의 프로펠러를 각각 내부와 외부 축계에 연결함으로써 상호 반대 방향으로 작동시키는 구조로 구성되어 있다.

하지만 기존의 이중반전추진축계는 구조가 복잡하여 고장의 가능성이 높고 신뢰도가 낮아 선박의 주 추진장치로의 채택이 제한적이었다. 즉, 기존의 이중반전추진축계는 유성기어 및 중공축을 사용하여 2개의 프로펠러를 상반방향으로 회전시키기 때문에 고장의 가능성이 높아 신뢰성이 낮은 것이다. 항해 중 주 추진장치의 고장은 선박의 생존에 커다란 영향을 미칠 수 있는 중요한 사건이 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전부 프로펠러는 주기관과 연결된 축계와 연결되어 구동되도록 하고, 후부 프로펠러는 방향타의 타두재에 설치된 전동기에 의해 전부 프로펠러와 반대 방향으로 구동되도록 배치하여, 전부 및 후부의 프로펠러를 상반회전 시키고 이를 통하여 전부 프로펠러가 허비하는 회전방향 운동에너지를 후부 프로펠러가 회수하도록 함으로써, 기존의 복잡한 이중반전추진축계를 사용하지 않고도 이와 동일하게 추진효율을 높일 수 있는 장치를 제공하는 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, 전부 프로펠러는 주기관과 연결된 축계와 연결되어 구동되도록 하고; 후부 프로펠러는 방향타의 타두재에 설치된 전동기에 의해 전부 프로펠러와 반대 방향으로 구동되도록 배치하여; 전부 및 후부의 프로펠러를 상반회전 시키고 이를 통하여 전부 프로펠러가 허비하는 회전방향 운동에너지를 후부 프로펠러가 회수하도록 하는 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기를 제시한다.

본 발명에 따르면 별도의 구분된 구동장치에 의해 2개의 프로펠러를 상반회전시킴으로써 이중반전추진기의 효과를 낼 수 있어 복잡한 이중반전추진축계를 사용하지 않고도 추진효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 타설치 이중반전 전동추진기는 기존의 이중반전추진기의 장점을 활용할 뿐만 아니라 축계를 단순화 하고 신뢰도를 확보하여 널리 활용될 수 있도록 한 것이다. 또한 본 발명은 전부 프로펠러와 후부 프로펠러의 구동 동력을 분리한 관계로 유사시 한쪽의 구동 동력만으로도 선박을 운용할 수 있기 때문에 추진기관의 중복성(redundancy)을 확보할 수 있다. 또한 방향타에 입수되는 유속 중 회전방향 성분이 감소되어 방향타에 작용하는 횡방향 힘을 최소로 함으로써 타의 성능을 향상시킬 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 도면들을 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 실 시될 수 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명에 따른 타설치 이중반전 전동추진기의 전체적인 형상을, 도 4는 본 발명에 따른 후부 프로펠러의 설치예를 보여주고 있다.

본 발명에 따르면, 전부 프로펠러는 주기관과 연결된 축계와 연결되어 구동되도록 하고, 후부 프로펠러는 방향타의 타두재에 설치된 전동기에 의해 전부 프로펠러와 반대 방향으로 구동되도록 배치하여, 전부 및 후부의 프로펠러를 상반회전 시키고 이를 통하여 전부 프로펠러가 허비하는 회전방향 운동에너지를 후부 프로펠러가 회수하도록 함으로써, 기존의 복잡한 이중반전추진축계를 사용하지 않고도 이와 동일하게 추진효율을 높일 수 있다.

이때, 후부 프로펠러의 형상 및 축 회전수는 전부 프로펠러에 의해 후류에 소비되는 회전방향 운동에너지를 효율적으로 회수할 수 있도록 결정된다.

특히, 본 발명에 따르면, 전부 프로펠러는 기존의 추진축을 그대로 활용하여 선박 내부의 주기관과 연결되고, 후부 프로펠러는 방향타의 타두재에 설치된 별도의 전동기와 연결됨으로써 전부 프로펠러 및 후부 프로펠러가 별도의 동력원에 의해 구동된다. 이처럼 전부 프로펠러와 후부 프로펠러의 구동 동력을 분리하면, 특히 유사시 한쪽의 구동 동력만으로도 선박을 운용할 수 있기 때문에 추진기관의 중복성(redundancy)을 확보할 수 있다.

전동기는 전부 프로펠러 축 중심의 연장선과 타두재가 만나는 위치에 설치하며, 전부 프로펠러와 전동기 사이 공간에 후부 프로펠러를 전동기에 연결하여 설치 한다. 이로써 전부 프로펠러와 후부 프로펠러는 서로 어긋나지 않고 동일 축 상에 일렬로 배열되는 효과가 발생하며, 이 상태에서 전부 프로펠러와 후부 프로펠러가 상반회전 함으로써 이중반전추진기와 동일한 효과를 낼 수 있다.

전동기는 타두재와 선체를 관통하는 회전축을 통하여 전력선과 연결되는데, 선박의 내부에 위치한 인버터와 연결되어 전력을 공급받으며 회전 속도를 지시 받는다. 그리고 전동기는 방수처리 전동기를 사용하여 해수의 유입에 의한 피해를 방지한다.

타두재에는 수밀구조의 케이싱을 설치하고 그 내부에 전동기를 배치한다. 이때 케이싱에는 프로펠러 연결 축계를 통하여 스며든 해수를 모아서 배출하기 위한 해수탱크와 해수펌프를 설치하는 것이 바람직하다. 또한 전동기에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 냉각장치를 설치하는 것이 바람직하다.

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 도면들은 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 선박의 선미에 부착된 기존의 이중반전추진기를 보여주고 있다.

도 2는 기존의 일반적인 이중반전추진축계의 형상 및 구조를 보여주고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 타설치 이중반전 전동추진기의 전체적인 형상을 보여주고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 후부 프로펠러의 설치예를 보여주고 있다.

Claims (5)

1. 전부 프로펠러는 주기관과 연결된 축계와 연결되어 구동되도록 하고; 후부 프로펠러는 방향타의 타두재에 설치된 전동기에 의해 전부 프로펠러와 반대 방향으로 구동되도록 배치하여; 전부 및 후부의 프로펠러를 상반회전 시키고 이를 통하여 전부 프로펠러가 허비하는 회전방향 운동에너지를 후부 프로펠러가 회수하도록 하는 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기.
2. 제 1 항에 있어서,

   전부 프로펠러 축 중심의 연장선과 타두재가 만나는 위치에 전동기를 설치하고, 전부 프로펠러와 전동기 사이 공간에 후부 프로펠러를 전동기에 연결하여 설치하는 것을 특징으로 하는 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기.
3. 제 1 항에 있어서,

   전동기는 방수처리 전동기인 것을 특징으로 하는 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기.
4. 제 1 항에 있어서,

   전동기는 수밀구조의 케이싱 내부에 설치하며, 케이싱에는 프로펠러 연결 축계를 통하여 스며든 해수를 모아서 배출하기 위한 해수탱크와 해수펌프를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기.
5. 제 4 항에 있어서,

   케이싱에는 전동기에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 냉각장치를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 추진효율 향상을 위한 타설치 이중반전 전동추진기.

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