KR20110020766A

KR20110020766A - 배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법 및 대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배

Info

Publication number: KR20110020766A
Application number: KR1020107025093A
Authority: KR
Inventors: 얀-올로브 포르스트룀
Original assignee: 롤스 로이스 아베
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2011-03-03
Also published as: EP2259964A4; EP2259964A1; CN102015438A; EP2259964B1; KR101608031B1; CN102015438B; WO2009126096A1

Abstract

배의 베이스라인(11) 아래에 연장하는 대직경 프로펠러(20)의 사용을 허용하기 위해서, 선미 파동 마루(40)가 형성되는, 중간틀(13) 뒤에 거리를 두고 스크류 프로펠러(20)와 함께 선체(10)에 장착되는, 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 형성하는 쓰러스터 유닛 또는 포드 유닛(6)에 스크류 프로펠러(20)가 포함되고, 그리고 상기 중간틀(13)이 상기 컨테이너화된 유닛(6)을 부착하기 위한 하나 이상의 대체로 수직인 수직 리세스(13')를 포함하여서, 상기 컨테이너화된 유닛(6)이 일반적인 항해 위치로부터 상기 선체(10)의 베이스라인(11) 아래에 회전식 스크류 프로펠러(20)의 작은 부분이 위치되도록 바람직하게는 상기 회전식 스크류 프로펠러(20)의 어떤 부분도 위치되지 않도록 하는 위치로 틸트되게 하는 것을 허용한다.

Description

배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법 및 대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배 {A METHOD OF PROVIDING A SHIP WITH A LARGE DIAMETER SCREW PROPELLER AND A SHIP HAVING A LARGE DIAMETER SCREW PROPELLER}

본 발명은 추진 효율 및 선상 승선감 성능(onboard ship comfort performance)을 증가시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 추진 효율 및 선상 승선감 성능을 증가시키는 프로펠러 배열을 구비하는 배에 관한 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어 "배"는 통상적으로 구명보트, 소형보트(dinghies), 또는 소형배(runabouts)와 같은 그 자신의 모트들을 나르기에 충분한 크기를 가지는 해양 선박(marine vessel)을 가리킨다. 사용된 경험 법칙은 "보트는 배에 맞을 수 있지만, 배는 보트에 맞을 수 없다(a boat can fit on a ship, but a ship can't fit on a boat)"는 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어 "중간틀"은 선박의 선미를 이루는 표면을 가리킨다. 중간틀들은 편평하거나 구부러질 수 있으며, 수직하거나 앞으로(forward) 경사지거나("retrousse(들창코)"로서 알려짐) 또는 뒤로(aft) 경사질 수 있다. 중간틀의 바닥 선단은 대략 수위선 상일 수 있거나(이 경우 선박의 선미가 "중간틀 선미"로서 지칭됨), 또는 중간틀에서 종료되기 전에 중심선이 수위선을 충분히(well) 넘도록 선체가 이어질 수 있다(이 경우 "카운터형 선미(counter stern)"로서 지칭됨).

배 설계자들이 대면한 한 가지 문제는 선체 진동을 수용가능한 레벨로 유지하는 것이다. 과다한 진동은 선박 내 불쾌한 노이즈를 발생시킬 뿐 아니라 배 구조의 위험한 응력(stressing)을 생성한다. 또한, 선체 진동을 일으키는 힘들이 다른 부정적인 영향들을 가져올 수 있다.

과거보다 현재에 선체 진동의 문제가 더 많이 발생하고 있는데, 배들이 점점 더 커지고 많은 동력을 요하기 때문이다. 동력 증가는 선체 진동을 일으키는 여기력(excitation force)의 증가와 크기의 증가가 이들 힘들에 의한 진동에 대하여 선체가 더 민감해지게 하는 것을 야기한다.

선체 진동의 주된 원인은 프로펠러 위에서 선체 상에 작용하는 프로펠러에 의해 생성되는 물의 압력 변동(pressure fluctuations)이다. 프로펠러 디스크에 걸친(across) 항적(航跡, wake)의 다시 말해서 프로펠러 날개들에 의해서 쓸리는 영역의 변화에 기인하여 상기 날개들은 프로펠러가 회전함에 따라서 부하의 실질적인 변화를 겪는다. 통상적인 단일 스크류 선미 구조물에 의하면, 프로펠러 디스크에서의 최대 항적은 그 최소 항적의 8배만큼 클 수 있다. 프로펠러 날개의 회전에 따른 프로펠러 날개들의 급속한 부하 변화의 한 가지 영향은 물에 강력한 압력 펄스를 생성한다는 것인데 이것은 선체 진동을 여기하고 프로펠러 날개들의 심각한 캐비테이션 침식(cavitation erosion)을 야기할 수 있다.

통상적인 배에 있어서, 선미 프로파일은 프로펠러에 걸쳐서 호의 형태로 뒤를 향하여(rearwardly) 구부러지고 배의 후미 극단(aft extremity)을 이루도록 윗방향으로 구부러진다. 이렇게 구부러진 형태는 물에서의 프로펠러-여기된 압력 변동의 선체에 대한 영향을 완화(moderate)하기 위해 필요한 프로펠러 위에 놓인 선체의 부분과 프로펠러 간의 여유(clearance)를 제공하기 위해서 그리고 배의 나머지에 의해서 생성되는 항적 패턴에 순응하도록 하기 위해서 필요하다. 이러한 구부러진 형태는 대체로 선미 프레임 주물로서 하나의 부품으로(in one piece) 형성된다. 400,000 dwt 배에 대하여, 선미 프레임은 50 ft (15 m) 높이와 600 톤 중량을 가질 수 있다. 그것은 극단적으로 높은 제조 비용이 들며 조선소 도착시 뒤틀려서(twist) 그 형태를 수정하기 위해 추가적인 부품들(pieces)이 용접되어야 한다는 것이 종종 발견된다.

US 3,983,829는 선미에 인접한 복잡한 프로파일을 만들어서 이러한 문제를 해결하는 것이 제안되는데, 이에 의해서 항적 패턴을 개선하는 것을 포함하고 이로써 대직경 프로펠러의 구비를 가능하게 한다. 잘 알려진 바와 같이, 향상된 추진 효율은 축 RPM을 감소시키는 것과 프로펠러 직경을 증가시키는 것에 의해서 얻어질 수 있다. 그런데 이미 언급한 바와 같이, US 3,983,829에 의해 제안되는 설계는 매우 복잡하고 따라서 실로 고비용이 들며 이것은 이러한 설계가 1974년 이후로 시장에서 성공한 바 없는 이유들 중 가장 큰 이유인 것 같다.

본 발명의 목적은 추진 효율 및 선상 승선감 성능을 증가시키기 위해 대직경 스크류 프로펠러의 사용을 허용하는 것이고 이것은 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명에 따라서 성취된다.

전술한 문제에 대한 앞에서의 해결책은 선체에 대한 유도된 압력 펄스 증가 없이도 프로펠러 직경을 증가시킬 수 있는 가능성을 높일 것이고, 따라서 추진 효율을 얻고 선상 승선감 성능을 증가시키는 것을 가능하게 한다.

다른 이점들 및 본 발명의 다른 양태들(aspects)이 독립항들과 후술하는 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

이하에서, 바람직한 실시예들과 첨부된 도면들과 관련하여 본 발명이 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 컨테이너화된(containerized, 컨테이너에 실어진) 추진 유닛에 포함된 회전식 대직경 스크류 프로펠러를 구비하는 배의 바람직한 일 실시예의 도식적인 측면도이다.
도 2는 일반적인(normal) 동작 위치에서 컨테이너화된 틸트가능한 유닛을 구비하는 도 1의 배의 선미의 단순화한 도식적인 측면도이다.
도 3은 도 2와 유사한 단순화한 도식적인 측면도인데, 다만 컨테이너화된 유닛이 프로펠러 날개 선단을 배의 선체의 베이스라인의 레벨까지 스윙 업(swing up)된 틸트된 위치에 있다.
도 4는 틸팅 시(on tilting) 컨테이너화된 유닛의 움직임을 나타내는 원리도(principle sketch)이다.
도 5는 도 1에 따른 설계에 기초한 트윈-스크류 배를 뒤에서 본 도면인데, 하나의 스크류 프로펠러는 일반적인 동작 위치에 있고 다른 하나는 컨테이너화된 유닛을 틸트하는 것에 의해서 리프트되어 있다.
도 6은 도 5에 도시된 트윈-스크류 배의 선미를 위로부터 본 도식적인 도면인데, 특히 복수의 유압 제어식 스터드 볼트들을 나타낸다.
도 7은 배의 중간틀 내 리세스에서의 컨테이너화된 틸트가능한 유닛의 컨테이너를 잠그기 위한 도 6에 도시된 유압 제어식 스터드 볼트들 중 하나의 횡단면을 부분적으로 확대한 도면이다.

도 1에서, 배(1)의 도식적인 측면도가 도시된다. 배(1)는 베이스라인(11), 스템(12), 선미(stern)(14) 및 중간틀(transom)(13)을 구비하는 선체(hull)(10)를 포함한다. 선미(14)에서, 프로펠러(20)를 포함하는 추진 유닛(2)이 배열된다. 엔진 또는 모터(24)가 프로펠러(20)를 구동하도록 배열된다. 도 1은 또한 수위선(waterline)(16)(다시 말해서 그 사용을 위해 "표준 부하(standard load)"를 나를 때 배(1)에 대한 수위선에 상응하는 "디자인 수위선")을 나타낸다. 나아가 배(1)가 물(4)에 떠 있는 것을 나타낸다. 물(4)의 표면(40)은 또한, 배(1)가 순항 속도로 추진될 때, 선체(10)의 중간틀(13) 뒤에 거리를 두고 형성된 상승 물결(rising wave)의 마루(crest)(41)로서 도식적으로 도시된다.

바람직하게는 추진 유닛들(6)이 "컨테이너에 실어지고" 다시 말해서 그들은 추진 유닛(6)의 적절한 동작을 위한 장비(equipment)를 둘러싸는 모듈형 하우징들(60)인 "컨테이너들"을 포함한다. 도 1 및 도 5에 도시된 선체 디자인은 추진 유닛들의 컨테이너들(60)을 위한 대체로 수직인 리세스들/포켓들(13')을 포함하는 중간틀(13)에서의 구조를 포함한다. 각각의 컨테이너 또는 하우징(60)은 그 아랫 단부에 인접하여 구비된 그 연관된 쓰러스터(thruster) 유닛 또는 포드 유닛(6)(pod, 연료·엔진 등이 든 날개 밑의 유선형 용기)을 구비하고, 그것은 중간틀(13)을 가로질러 수직으로 연장되고 경사진 앞 벽(sloping fore wall)(13")을 구비하는 리세스/포켓(13') 내로 끼워진다(도 2 및 도 3 참조). 리세스/포켓(13')에서 하우징/컨테이너(60)는 프로펠러(20)의 선단이 베이스라인(11) 아래에 연장하는 위치(도 2)와 프로펠러(20)의 어떠한 선단도 베이스라인(11) 아래에 연장하지 아니하는 업 틸트된 위치(도 3) 사이에서 틸트될 수 있다. 본 발명에 따른 배열 덕분에 상당한 이점들을 제공하는 대형 프로펠러(20)가 사용될 수 있다. 나아가 상기 배열은 추가적인 이점들을 제공하는 중간틀(13)로부터 거리를 두고 그 프로펠러(20)가 위치하게 되는 로케이션에 상기 쓰러스터 유닛 또는 포드 유닛(6)을 위치설정하는 것(positioning)을 쉽게 용이하게 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 선체(10)의 중간틀(13) 뒤에 거리를 두고 프로펠러(20)가 위치되도록 장착된다. 여기서 중간틀의 후미 거리(distance aft)은 상승 선미 물결(41)의 마루에 대하여 실질적으로 중앙에 프로펠러(20)가 위치되게 선택되도록 도시되고 이것은 몇몇 상황들에서 다른 이점들을 제공할 수 있지만, 그러한 위치설정은 본 발명의 기본 원리에 관하여 어떠한 한정도 의미하지 아니한다.

종래 기술에 따른 디자인에 있어서, 프로펠러의 직경은 최대 일반적으로 베이스라인(11)과 수위선(16)과 베이스라인(11) 간의 거리(H)의 약 80 %인데, 첫째로 수위선(11) 아래로 프로펠러가 연장되지 아니하기 때문이고 진동을 발생시키기 아니하도록 프로펠러 선단과 선체 간에 충분한 여유(clearance)가 존재하여야 하며 셋째로 공기가 흡입되지(sucked in) 아니하도록 프로펠러 선단과 표면(40) 간에 특정한 거리가 존재하여야 하기 때문이다.

본 발명에 따른 배열 덕분에 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 통상적인 경우보다 훨씬 더 큰 다시 말해서 때때로 베이스라인(11)과 데드웨이트(deadweight) 수위선(16) 간의 거리(H)보다 훨씬 더 클 수 있는 외경을 가지는 프로펠러(20)을 사용하는 것이 가능하다. 이와 관련하여 예를 들어 10 dwt(바람직하게는 적어도 100 dwt) 내지 500,000 dwt의 온갖 종류의 배들, 다시 말해서 예를 들어 직경이 0.5-15 m 인 상대적으로 큰 프로펠러들을 사용하는 배들에 본 발명이 적용가능함을 이해할 수 있을 것이다. 실제로 주된 대상(focus)은 본 발명이 비용 및 환경 둘 다에 현저한 긍정적 영향을 미칠 수 있는 항해용 상업용 선박(seagoing commercial vessel)이다. 따라서 단지 대형 프로펠러 직경에 기인하여 훨씬 더 큰 동력 출력이 성취될 수 있다. 본 발명에 의하면 실제로 일부(some) 7-15 % 증가된 출력 효율이 단지 그 파라미터에 의해서 성취될 수 있다. 나아가, 프로펠러(20)의 바람직한 위치설정은 선체(10) 상 진동에 관한 임의의 주된 충격(impact)을 제거할 것이고 이것은 차례로 향상된 승선감(comfort)을 제공하고 실제로 몇몇 통상적인 디자인 제한들을 제거한다. 더욱이, 프로펠러(20) 상 부하에 관하여 긍정적인 영향을 미칠 것인데, 예를 들어 중간틀(13) 앞에 위치된 경우와 비교하여 이러한 위치에서 더 작은 파동(pulsation)을생성하도록 선체(10)가 다지인될 수 있기 때문이다. 마루(41)가 주변(surrounding) 표면(40)보다 훨씬 더 높은 레벨이라는, 대개 순항 속도에서 중간크기 배에 대하여 약 1-1.5 m 더 높다는 사실을 이용하는 실시예들에 있어서, 특히 대형인 프로펠러(20)가 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 디자인에 있어서, 추진 유닛은 회전가능한 쓰러스터, 예를 들어 포드 유닛(6)이다. 우선 본 발명의 컨셉은 밀기식(pushing) 포드 프로펠러들 및 회전가능한 쓰러스터들에 대하여 의도되지만, 당김식(pulling) 유닛들과 비-회전가능한 쓰러스터들에 대해서도 유용하다. 그 결과, 매우 큰 프로펠러(20)가 사용될 수 있는데, 이것은 데드웨이트 수위선(16) 근처에 그 윗쪽 단부를 가지지만 선미 물결(41) 덕분에 순항 속도에서 안전하게 물에 잠긴다. 포트 유닛들(6)에 통상적인 바와 같이, 그 수직 연장부(30')는 고무로서 작용하도록 형성될 수 있다. 여기서, 몇몇 어플리케이션들에 있어서 프로펠러(20)의 직경(Dl)은 수위선(16) 및 베이스라인(11) 간의 높이(H)의 약 85-100 % 범위 내로 선택될 수 있다. 그런데 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 프로펠러(20)는 심지어 훨씬 더 크게 디자인될 수 있고 다시 말해서 H의 100%보다 더 큰 예를 들어 약 130%의 Dl을 가질 수 있다. 원한다면, 프로펠러 선단보다 더 깊이 돌출한 브레이크 핀(18)을 포함하고 배(1)의 스템(12)에/근방에 위치된 제어 시스템과의 조합하여 이것이 성취될 수 있다. 이러한 시스템을 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명할 것이다.

도 2는 일반적인 동작 위치에 있는 컨테이너화된 틸트가능한 유닛(6)에 관하여 보다 상세히 나타내는, 도 1의 배의 선미(14)의 단순화한 도식적인 측면도이다. 컨테이너 또는 하우징(60)은 실질적으로 수직하고 중간틀 리세스 또는 포켓(13') 내에 장착되는데, 이것은 컨테이너화된 추진기가 틸트되는 것을 허용하기 위한 전방 경사 앞 벽(13")을 구비한다. 바람직하게는, 유닛(6)이 뜨기에 충분한 부력을 가지도록 설계되고 이것은 몇몇 이점들을 가지는데, 예를 들어 유닛(6)의 교환/장착과 관련하여 교환(exchange)/장착을 위한 희망 로케이션까지 작은 선박에 의해 당겨질 수 있다. 틸팅 기구(62) 예를 들어 유압식 피스톤(들)이 앞 벽(13")의 포켓(63) 내에 배열되어 움직임/틸팅을 가능하게 한다. 틸팅의 능력 덕분에, 통상적인 배열체들과 비교하여 대형 프로펠러가 사용될 수 있는데, 깊은 물 상에서의 추진 동안 베이스라인 밑으로 프로펠러가 연장되는 것이 허용되기 때문이다. 얕은 물 상에서 하우징(60)은 가장아랫 프로펠러 날개(20)의 선단이 가 도 3에 도시된 바와 같이 배의 베이스라인(11)을 지나 연장되지 아니하도록 하는 정도까지 틸트될 수 있다. 전방 경사 앞 벽(13")의 경사는 컨테이너화된 추진기의 희망 틸트에 의해서 결정되고 배의 계획 및 설계 동안 결정된다. 프로펠러는 바람직하게는 배 뒤에서 상응하는 선미 물결의 마루(41) 아래에 위치될 수 있고 가장 아랫 프로펠러 날개(20)의 선단은 선체(10)의 베이스라인(11)을 지나 아랫방향으로 연장한다.

도 4는 틸팅 시 컨테이너화된 유닛(6)의 움직임을 나타내는 원리도이다. 컨테이너화된 유닛(6)은 직경(D)와 회전축(20')을 구비하는 프로펠러(20)를 포함하고, 컨테이너 또는 하우징(60)이 지지 평면(15) 상에 선다. 대체로 수직한 수직축(62) 둘레에서 추진 유닛(6)의 회전을 허용하는 슬루잉 베어링(slewing bearing)(61)이 컨테이너 또는 하우징(60)의 바닥에 제공되고 컨테이너 또는 하우징(60)의 후방 벽을 향하여 변위된다. 리세스 또는 포켓(13') 내 컨테이너화된 유닛(6)의 틸팅을 허용하는 피벗 축이 63으로 표시되고 컨테이너 또는 하우징(60)의 바닥 및 전방 벽에 의해서 형성되는 코너에 위치된다. 도 4에 있어서,

A는 프로펠러(20)의 회전축(20')과 지지 표면(15) 간의 거리를 나타내고,

B는 프로펠러(20)의 중앙 평면과 추진 유닛(6)의 수직 회전축(62) 간의 거리를 나타내고,

C는 틸팅 축(63)과 추진 유닛(6)의 수직 회전축(62) 간의 거리를 나타내고,

D는 프로펠러(20)의 직경을 나타내고,

E는 지지 평면(15) 및 틸팅 축(63) 간의 거리를 나타내고,

F는 컨테이너화된 유닛(6)을 틸팅할 때 프로펠러 날개 선단이 리프트되는 수직 거리를 나타내고,

a는 틸트 각도를 나타낸다.

10° 단위의(on the order) 틸트 각도에 의하면, 프로펠러 날개 선단이 약 0.15 x D의 수직 거리(F)만큼 리프트될 것이다. 도 4는 그 바닥 위치에서 프로펠러 날개 선단이 틸트되는 수직 거리(F)가 A, B, C, D, 및 E 간의 관계들과 크기들 및 틸트 각도(a)에 어떻게 의존하는가를 명확하게 나타낸다. 물론, 증가된 프로펠러 직경은, 프로펠러 날개 선단이 그 일반적인 탑 위치에서, 즉 틸팅 전에, 선미 물결의 마루를 거쳐 공기를 가르는(cut into) 것을 피하도록 하는 아랫 레벨에 프로펠러 축(20')이 장착되는 것을 필요로 할 수 있다.

도 5에 있어서, 한 쌍의 프로펠러들이 구비되는 본 발명에 따른 배(10)를 나타내는 뒤에서 본 도면이 도시되지만, 하나의 프로펠러를 사용하는 것 또한 본 발명의 범주 내에 속한다.

또한 도 5는 배가 얕은 지역으로 들어간다면, 하우징(6)의 자동적인 상향 틸팅을 가능하게 하는 특정한 제어 시스템과 조합된 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 배 바닥(11)의 전방부(forward part)에서, 예를 들면 구상선수(bulbous bow) 상에서, 프로펠러의 임의의 선단이 베이스라인(11) 아래에 이를 수 있는 거리보다 더 깊게 돌출하도록 베이스라인(11) 아래에 충분한 거리에 핀(18)의 단부를 위치시키는 길이(L)을 가진, 하향 돌출된 하나의/수개의(an/several) 액추에이션 핀/들(18)이 장착된다. 바람직하게는, 핀(18)이 배열된다. 필요할 때 예를 들면, 항구 또는 얕은 물에서 그것을 "급강하하는 것(dip down)"이 가능하도록 끼워넣기식(telescopic) 또는 피벗식 또는 수축가능식(retractable)으로 핀(18)이 배열된다. 액추에이션 핀(18)이 피벗된다면, 신호가 제어 시스템(미도시)로 보내질 것이고 이러한 신호는 틸팅 시스템을 맞물리고 하우징(6)을 틸트하여서 전방 경사 벽(13")과 일렬로(in line with)로 위치시키고 그리고 이에 의해서 프로펠러(20)를 베이스라인(20) 위에 안전하게 위치시킬 것이다. 100 m 배에 대하여, 제어 시퀀스를 위한 시간 프레임은 7 노트에서 약 28 초가 될 것이고 이것은 틸팅 동작을 수행하기 위한 양호한 여유(good margin)로 보여질 수 있는데, 이것은 충분히 강한(powerful) 틸트-기구(62)에 의해서 상기 시간 프레임 내에 용이하게 수행될 수 있다. 5 노트에서는 약 39 초가 될 것이다. 그런데 보조 추진 유닛의 사용과 예를 들어 스윙-다운/업 쓰로스터(미도시)의 사용과, 그리고 그 날개들이 + 위치 대신에 x 위치에 위치한 채로 프로펠러를 정지시킬 가능성과의 컨테이너화된 추진기의 틸팅의 조합은, 여전히 대형 프로펠러들의 사용을 가능하게 한다. 이것은 약(some) 30-40 %만큼 프로펠러 직경을 증가시키는 것을 가능하게 할 것이다. 이것이 의미하는 것은 동작 중인(running) 프로펠러가 "베이스라인" 아래에서 반경의 약 40 %에서 그 선단을 가질 수 있다는 것이다. 5.3 m의 직경을 가진 4-날개 프로펠러에 대하여, 이것은 본래 부하의 반인 부하에 의해 7 m 이상까지 직경을 증가시키는 것이 가능함을 의미한다. 이것은 거칠게 15 % 이상의 향상된 추진 효율을 줄 것이다.

도 6은 도 5에 도시된 트윈-스크류 배의 선미를 위로부터 본 도식적인 도면인데, 특히 포켓 내 적어도 두 위치들, 다시 말해서 일반적인 동작 위치 및 틸트된 위치에서 컨테이너들 또는 하우징들(60)을 고정시키기 위해 사용되는, 각각의 포켓(13')의 측벽들(13a, 13b)에 배열된, 복수의 수축가능하고 제어되는 스터드 볼트들(70)을 나타낸다. 통상적인 액추에이터(예를 들어 유압식 또는 스크류 기구(미도시))에 의해 축방향으로 변위가능한, 피스톤 로드(71)를 구비하는, 도 7에 도식적으로 도시된 스터드 볼트(70)를 나타내는 확대된 영역이 도 6에 표시된다. 피스톤 로드(71)는 테이퍼진 앞 부분을 가지는 헤드(72)를 지지하는(carrying) 자유단부를 구비한다. 정합하는 챔버(73)에 포켓(13')의 측벽(12b)이 제공되는데 리세스(73) 내에 헤드(72)의 스너그 핏(snug fit)을 제공하기 위해서고 상기 리세스(73)는 전체 헤드(72)를 수용할 수 있다. (대안적으로, 챔버(73) 또한 테이퍼질 수 있고, 그들은 서로에게로 정합되어서 단지 테이퍼진 헤드(72)의 일부만이 챔버(73) 밖으로 밀릴(push) 수 있다.) 컨테이너 또는 하우징(60)은 테이퍼진 헤드(72)의 맨위 부분의 그것과 정합하는 테이퍼를 가지는 리세스(64) 내에 제공된 측벽을 가진다. 테이퍼는, 리세스 또는 포켓(13') 내 희망 위치 내에 컨테이너화된 추진기의 포지티브 잠금(positive locking)을 보증한다. 테이퍼진 리세스(64) 및 테이퍼진 챔버(73)에 대한 테이퍼진 헤드(72)의 끼움(fit)을 푸는 것을 용이하게 하기 위해서 테이퍼진 표면들 간에 오일 또는 그리스를 주입하기 위한 채널들(74 및 65)이 각각 제공된다.

요약하면, 본 발명에 의해서 다음의 이점들이 얻어질 수 있다;

- 주어진 엔진 동력 공급에서 프로펠러 직경을 증가시킴으로써, 프로펠러 디스크 영역 상 분포되는 부하가 감소된다. 실제적으로 이것은 물을 가속할 때 마찰로 인한 효율 손실이 감소되는 것과 대기로부터의 프로펠러 흡입(sucking) 공기의 위험이 감소된다는 것이다.

- 또한, 예를 들어 선미 물결의 마루에서, 프로펠러의 더 후방인 위치설정을 허용함으로써, 공기 흡입에 대한 여유가 보다 향상될 것이다.

- 또한, 선체로부터 프로펠러를 멀리 위치시킴으로써, 프로펠러로부터의 선체 상 석션(uction)(소위 쓰러스트 감소 인자(deduction factor))이 감소될 것이고, 이것은 또한 감소된 물의 속도들과 함께 선체 효율 증가에 사용될 수 있다.

- 감소된 선상 진동과 향상된 승선감,

- 또한, 선체의 전체 물결 시스템이 상조적인(synergistic) 방식으로 예를 들어 선체의 전체 저항을 감소시키면서 사용될 수 있다.

- 추진 배열체의 사용에 관한 향상된 유연성.

"컨테이너화된 추진 유닛들" 사용에 있어서 추가적인 이점은 그들이 용이하게/빠르게 교환될 수 있다는 사실에 있고, 이것은 당연히 많은 이점들을 가져오는데, 예를 들어 정지를 필요로 하지 아니하면서, 예를 들어 현재의 하나가 유지보수를 요할 때, 다른 유닛에 의한 빠르게 교환될 수 있다는 것이다. 또한 이것은 부하에 관련된 동력의 요구 및/또는 속도의 요구 등에 따라서 추진 효율을 최적화하도록 일 범위의(a range of) 상이한 추진 유닛들을 제공할 수 있도록 모듈화된 컨셉이 사용될 때, 상이한 요구에 따르는/적응된 상이한 추진 유닛들을 사용하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 이상 기술한 예시들에 의해서 제한되지 아니하며, 본 발명의 첨부된 청구항들의 범주 내에서 달라질 수 있다. 예를 들면, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 앞서 기술한 이점으로부터 본 발명의 기본 원리가 물결의 경우에 프로펠러를 위치시키는 것에 관한 것이 아니라 바람직하게는 중간틀 뒤의 위치에서 다시 말해서 선체로부터 멀리에 틸트가능한 프로펠러를 구비한다는 사실에 관한 것임을 이해할 수 있을 것이다. 또한 몇몇 경우들에 있어서, 컨테이너화된 추진기(6) 앞에 고무를 위치시키는 것이 이로울 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

배 선체(10)의 선미에 회전식 대직경 스크류 프로펠러(20)를 구비하는 배를 제공하는 방법으로서,
- 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 형성하는 쓰러스터 유닛 또는 포드 유닛(6)에 스크류 프로펠러(20)를 포함시키고,
- 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 부착하기 위해 하나 이상의 대체로 수직한 수직 리세스(13')를 중간틀(13)에 제공하고 그리고
- 선체(10)에 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 틸트가능하게 장착하는 것을 포함하는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 중간틀(13) 뒤에 거리를 두는 것(mounting)을 특징으로 하는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
둘 이상의 상이한 위치들에서 상기 중간틀(13) 내 리세스(13')에 기계적으로 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 고정하는 것을 포함하는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
제1 항 내지 제3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 중간틀(13) 내 리세스(13')에 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)를 피벗식으로 장착하여서
상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)이 일반적인 항해(cruising) 위치로부터 상기 선체(10)의 베이스라인(11) 아래에 회전식 스크류 프로펠러(20)의 작은 부분이 위치되도록 바람직하게는 상기 회전식 스크류 프로펠러(20)의 어떤 부분도 위치되지 않도록 하는 위치로 틸트되게 하는 것을 허용하는 것을 포함하는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
제1 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)이 5 - 20°단위의 바람직하게는 5 - 15° 단위의 각도만큼 틸트될 수 있는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
제1 항 내지 제5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)이 뜨기에 충분한 부력을 가지도록 배열되고,
바람직하게는 상기 부력이 주로 상기 하우징(60)에 제공되는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
제1 항 내지 제6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 스크류 프로펠러(20)는 상기 배의 수위선(16) 및 상기 선체(10)의 베이스라인(11) 사이 수직 거리(H)의 50-200 %인, 바람직하게는 85-150 %인 직경을 가지는,
배에 대직경 스크류 프로펠러를 제공하는 방법.
중간틀(13)을 구비하는 선체(10)와 회전식 대직경 스크류 프로펠러(20)를 포함하는 배로서,
- 스크류 프로펠러(20)와 함께 선체(10)에 장착되는, 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 형성하는 쓰러스터 유닛 또는 포드 유닛(6) 내에 상기 스크류 프로펠러(20)가 포함되고
- 상기 중간틀(13)이 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 부착하기 위한 하나 이상의 대체로 수직인 수직 리세스(13')와 그리고 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 틸트하도록 배열된 틸팅 기구(63)를 포함하는,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항에 있어서,
둘 이상의 상이한 지점들에서 상기 중간틀(13) 내 리세스(13')에 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 고정하도록 배열된 고정 배열체(70)를 포함하는,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제9 항에 있어서,
제1 위치는 일반적인 항해 위치이고
제2 위치는 상기 선체(10)의 베이스라인(11) 아래에 상기 회전식 스크류 프로펠러(2)의 적은 부분이 위치되는 위치인,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항 내지 제10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 틸팅 기구(62)가 상기 컨테이너화된 추진 유닛(6, 60)을 5 - 20°단위의 바람직하게는 5 - 15° 단위의 각도만큼 틸트할 수 있는,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항 내지 제11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 프로펠러(20)는 상기 중간틀(13) 뒤에 거리를 두고 위치되고 바람직하게는 상기 프로펠러(20)가 순항 속도에서 상기 배를 추진할 때 물결의 마루(41) 아래에 잠기도록 위치되는,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항 내지 제12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 스크류 프로펠러(20)는 상기 배(1)의 수위선(16)과 상기 선체(10)의 베이스라인(11) 사이의 수직 거리(H)의 50-200 %인, 바람직하게는 85-150 %인 직경을 가지는,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항 내지 제13 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배는 하나의 스크류 프로펠러(20)를 구비하는,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항 내지 제13 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배는 트윈 스크류 배인,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.
제8 항 내지 제15 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배는 멀티-추진형 배인,
대직경 스크류 프로펠러를 포함하는 배.