KR20120004280A - 추진장치 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

추진장치 및 이를 포함하는 선박이 개시된다.　 본 발명의 일 측면에 따른 추진장치는 스트럿에 의해 선체에 회전 가능하게 설치되는 스러스터를 갖는 추진장치에 있어서, 선체측에 설치되는 제1모터 및 제2모터와, 스트럿을 통해 스러스터로 연장되며 중공으로 이루어져 제1모터의 구동력을 전달하는 제1구동축과, 제1구동축의 중공에 삽입되어 제2모터의 구동력을 전달하는 제2구동축과, 스러스터에서 외측으로 연장되어 설치되며, 제1기어부에 의해 제1구동축의 구동력을 제1프로펠러로 전달하는 제1회전축과, 스러스터에서 제1회전축과 대향되는 방향으로 연장되어 설치되며, 제2기어부에 의해 제2구동축의 구동력을 제2프로펠러로 전달하는 제2회전축을 포함한다.

Description

추진장치 및 이를 포함하는 선박 {PROPULSION APPARATUS AND SHIP INCLUDING THE SAME}
본 발명은 추진력을 증가시킬 수 있는 추진장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 추진력을 얻기 위해 설치되는 추진장치로서, 선체의 선미에 프로펠러가 설치되고, 이 프로펠러는 선체의 내부에 설치된 엔진으로부터 구동력을 얻어 회전하게 된다.　 또한, 프로펠러의 후방에는 방향타가 설치되어 선박의 진행방향을 제어한다.
최근에는 선박을 구동시키기 위해 사용되는 프로펠러 및 선박을 조정하기 위해 제공되는 방향타가 통합되어, 선박의 수직 방향에서 회전 가능하도록 부착되는 방식의 추진장치가 개발되었다.　
이러한 추진장치는 포드의 내부에 모터를 구비하여 프로펠러를 직접 구동시키는 아지포드형 추진기(Azi Pod Thruster)와, 선체에 설치된 모터로부터 동력을 전달받아 포드에 설치된 기어장치를 통해 프로펠러를 구동시키는 전방위 추진기(Azimuth Thruster) 등이 있다.
아지포드형 추진기는 추진력의 증가시 비용이 기하급수적으로 증가하여 초기 설치비용을 증가시키는 요인이 되고 있으며, 이에 따라 구동마력이 작은 경우에는 설치비용이 저렴한 전방위 추진기(Azimuth Thruster) 등이 사용되고 있다.
일례로, 상반회전 전방위 추진기(Counter-rotating Azimuth Thruster)는 전방위 추진기의 포드 양측에 프로펠러를 설치하고, 이들 프로펠러가 서로 반대 방향으로 회전하도록 하여 추진력을 증가시키는 기술이 개발되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 종래의 추진장치(10)는 선체(2)의 하부에 스트럿(12)이 회전 가능하게 설치되고, 이 스트럿(12)에는 스러스터(thruster)(20)가 마련된다.
또한, 선체(2)측에는 구동력을 전달하기 위한 모터(14)가 설치되며, 이 모터(14)의 구동축(15)이 스트럿(12)을 통해 스러스터(20)로 연장 설치된다.　 또한, 이 구동축(15)에는 구동기어(15a)가 설치된다.
또한, 스러스터(20)의 내부에는 선수측으로 연장된 제1회전축(22) 및 선미측으로 연장된 제2회전축(24)이 각각 설치된다.
제1회전축(22)에는 구동축(15)의 구동기어(15a)에 치합되는 제1회전기어(22a)가 설치된다. 또한, 제2회전축(24)에는 구동축(15)의 구동기어(15a)에 치합되는 제2회전기어(24a)가 설치된다. 이때, 제1회전축(22) 및 제2회전축(24)은 서로 반대방향으로 회전하도록 설치된다.
또한, 제1회전축(22) 및 제2회전축(24)에는 제1프로펠러(26) 및 제2프로펠러(28)가 설치된다.
그런데, 종래의 추진장치(10)에서 구동기어(15a)와 제1회전기어(22a) 및 제2회전기어(24a)는 베벨기어로 이루어지며, 이러한 베벨기어는 동력전달을 위한 접속면적이 작아 대마력을 전달할 수 없는 구조적인 문제가 있다.　 이와 같이 종래의 추진장치(10)는 추진력을 증가시키는데 구조적인 한계가 있으며, 이에 따라 추진력을 증가시키기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
본 실시예는 복수의 모터로부터 구동력이 전달되도록 하여 추진력을 증가시킬 수 있도록 한 추진장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 추진장치는 스트럿에 의해 선체에 회전 가능하게 설치되는 스러스터를 갖는 추진장치에 있어서, 선체측에 설치되는 제1모터 및 제2모터와, 스트럿을 통해 스러스터로 연장되며 중공으로 이루어져 제1모터의 구동력을 전달하는 제1구동축과, 제1구동축의 중공에 삽입되어 제2모터의 구동력을 전달하는 제2구동축과, 스러스터에서 외측으로 연장되어 설치되며, 제1기어부에 의해 제1구동축의 구동력을 제1프로펠러로 전달하는 제1회전축과, 스러스터에서 제1회전축과 대향되는 방향으로 연장되어 설치되며, 제2기어부에 의해 제2구동축의 구동력을 제2프로펠러로 전달하는 제2회전축을 포함한다.
제1모터와 제2모터는 병렬로 배치되고, 제1모터의 회전축과 제1구동축은 회전기어부에 의해 연결되고, 제2구동축은 제2모터의 회전축일 수 있다.
제2모터는 제1모터의 상부에 직렬로 배치되고, 제1구동축은 제1모터의 회전축이고, 제2구동축은 제1모터 및 제1구동축을 관통하여 설치된 제2모터의 회전축일 수 있다.
제1모터는 제2모터의 외측에 설치되고, 제1구동축은 제1모터의 회전축이고, 제2구동축은 제1구동축을 관통하여 설치된 제2모터의 회전축일 수 있다.
제1구동축과 제2구동축은 같은 방향으로 회전하고, 제1기어부와 제2기어부는 제1회전축과 제2회전축을 역방향으로 회전시키도록 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은 선체와, 선체에 설치되는 전술된 추진장치를 포함한다.
제1구동축과 제2구동축은 같은 방향으로 회전하고, 제1기어부와 제2기어부는 제1회전축과 제2회전축을 역방향으로 회전시키도록 연결될 수 있다.
따라서, 복수의 모터를 사용하여 추진력을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 고출력의 추진장치를 제공할 수 있다.　 이와 같이, 일반적인 모터를 사용하는 추진장치를 고출력으로 제조할 수 있으므로, 제조비용이 고가인 직접 구동방식의 아지포드형 추진기를 저렴한 비용으로 대체할 수 있다.　 또한, 제1구동축 및 제1구동축의 중공 내로 삽입된 제2구동축이 서로 같은 방향으로 회전하도록 이루어져 내부의 윤활을 원활하게 할 수 있으며, 이에 따라 내구성 및 출력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
이하, 본 발명에 따른 추진장치 및 이를 포함하는 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 추진장치(110)는 선체(102)의 하부에 스트럿(strut)(112)이 회전 가능하게 설치되고, 이 스트럿(112)의 하부에는 스러스터(thruster)(120)가 설치된다.
스러스터(120)에는 추진력을 발생시키기 위한 프로펠러가 회전가능하게 설치되며, 이 프로펠러에서 발생된 추진력을 이용하여 선박을 추진시키거나 스트럿(112)을 회전시켜 진행방향을 제어할 수 있다.
선체(102)에는 스트럿(112)을 회전시키기 위한 별도의 회전모터가 설치될 수 있다.　 이 회전모터는 스트럿(112)을 선체(102)에 대해 전방위로 선회시킬 수 있으며, 이를 이용하여 선체가 일정한 위치에 머무를 수 있도록 동적제어하거나, 추진 방향 등을 제어할 수 있다.
본 실시예에서 스러스터(120)는 출력을 증가시키기 위해 복수의 모터(114, 116)에 의해 구동력을 전달받도록 설치될 수 있다.
일례로, 선체(102)의 내측에는 제1모터(114) 및 제2모터(116)가 설치될 수 있다.
본 실시예에서 제1모터(114) 및 제2모터(116)는 병렬로 배치될 수 있다.
그리고, 제1모터(114)의 회전축은 스트럿(112)을 관통하여 설치되는 제1구동축(115)과 연결될 수 있다.　 이를 위해 제1모터(114)의 회전축(114a)과 제1구동축(115) 사이에는 구동력을 전달하기 위한 회전기어부가 설치될 수 있다.
회전기어부는 제1모터(114)의 회전축(114a)에 설치된 주동회전기어(114b) 및 제1구동축(115)에 설치된 피동회전기어(115a)로 이루어지며, 주동회전기어(114b) 및 피동회전기어(115a)가 서로 치합되어 제1모터(114)의 구동력을 제1구동축(115)으로 전달할 수 있다.
제1구동축(115)은 내부가 빈 중공으로 이루어지며, 스트럿(112)을 지나 스러스터(120)로 연장된다.
또한, 제2모터(116)의 회전축인 제2구동축(117)은 제1구동축(115)의 중공에 삽입되어 구동력을 전달하게 된다.　 제2구동축(117)은 제1구동축(115)의 중공을 통과하여 스러스터(120)로 연장될 수 있다.　 제1구동축(115)과 제2구동축(117) 사이에는 회전시 발생하는 마찰 등을 저감시키기 위한 윤활제가 채워질 수 있다.
한편, 스러스터(120)에는 제1구동축(115) 및 제2구동축(117)과 연결되는 제1회전축(122)과 제2회전축(124)이 설치될 수 있다.
본 실시예에서 제1회전축(122)은 일례로 선수측으로 연장 설치될 수 있고, 그 단부에 추진력을 발생시키는 제1프로펠러(126)가 설치될 수 있다.
또한, 제2회전축(124)은 제1회전축(122)이 연장된 방향과 반대방향으로 연장 설치되며, 일례로 선미측으로 연장될 수 있다. 또한, 제2회전축(124)의 단부에는 추진력을 발생시키는 제2프로펠러(128)가 설치될 수 있다.
한편, 제1구동축(115)과 제1회전축(122) 사이 및 제2구동축(117)과 제2회전축(124) 사이에는 각각 제1모터(114) 및 제2모터(116)의 구동력을 전달하기 위한 제1기어부 및 제2기어부가 마련될 수 있다.
제1기어부는 제1구동축(115)의 단부에 설치된 제1주동기어(115b)와 제1회전축(122)에 설치된 제1피동기어(122a)로 이루어진다.　 제1기어부는 제1구동축(115)으로부터 전달되는 구동력을 제1주동기어(115b)와 치합된 제1피동기어(122a)로 전달하여 제1회전축(122)을 회전시키게 된다.
또한, 제2기어부는 제2구동축(117)의 단부에 설치된 제2주동기어(117a)와 제2회전축(124)에 설치된 제2피동기어(124a)로 이루어진다.　 제2기어부는 제2구동축(117)으로부터 전달되는 구동력을 제2주동기어(117a)와 치합된 제2피동기어(124a)로 전달하여 제2회전축(124)을 회전시키게 된다.
본 실시예에서, 제1모터(114)와 제2모터(116)는 제1구동축(115)과 제2구동축(117)을 같은 방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 제1기어부와 제2기어부는 제1구동축(115) 및 제2구동축(117)과 연결된 제1회전축(122) 및 제2회전축(124)이 서로 역방향으로 회전하도록 연결될 수 있다.
이를 위해, 제1기어부의 제1피동기어(122a)는 제1주동기어(115b)의 좌측에 배치되어 기어의 상측부가 제1주동기어(115b)와 치합될 수 있다.
또한, 제2기어부의 제2피동기어(124a)는 제2주동기어(117a)의 우측에 배치되어 기어의 상측부가 제2주동기어(117a)와 치합될 수 있다.
본 실시예에서, 제1회전축(122)과 제2회전축(124)의 단부에 각각 설치된 제1프로펠러(126) 및 제2프로펠러(128)는 서로 반향으로 회전, 즉 상반회전(Counter rotating)하게 되어 추진효율을 상승시키며, 후류에 의한 와류 현상을 저감시켜 조타 효율을 향상시킬 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 실시예의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 추진력을 얻기 위해 제1모터(114)와 제2모터(116)를 회전시킨다.
일례로, 본 실시예에서 제1모터(114)는 시계방향으로 회전하고, 제2모터(116)는 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.
본 실시예에서 시계방향 또는 반시계방향은 선박의 상부에서 보는 방향을 기준으로 하거나, 선수측에서 보는 방향을 기준으로 회전하는 방향을 기준으로 설명한다.
그리고, 제1모터(114)의 회전축(114a)에 설치된 주동회전기어(114b)는 제1구동축(115)의 피동회전기어(115a)와 치합되며, 제1구동축(115)을 반시계방향으로 회전시킨다.
또한, 제2모터(116)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 제1구동축(115)과 제2구동축(117)이 모두 반시계방향으로 회전하게 된다.　 이때, 제1구동축(115)과 제2구동축(117)은 동일한 속도로 회전할 수 있으며, 이에 따라 제1구동축(115)과 제2구동축(117) 사이의 윤활제를 일정한 두께로 유지시킬 수 있다.
제1구동축(115) 및 제2구동축(117)이 반시계방향으로 회전하면, 제1주동기어(115b)에 맞물린 제1피동기어(122a)가 시계방향으로 회전하게 된다.
그리고, 제1피동기어(122a)에 의해 제1회전축(122)이 시계방향으로 회전함에 따라 제1프로펠러(126)를 시계방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 제2주동기어(117a)에 맞물린 제2피동기어(124a)는 반시계방향으로 회전하게 된다.　 제2피동기어(124a)가 반시계방향으로 회전하면, 제2회전축(124)이 반시계방향으로 회전하게 되어 제2프로펠러(128)를 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.
본 실시예에서 추진장치(110)는 제1모터(114) 및 제2모터(116)가 병렬로 배치된 실시예에 대해 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.　 일례로, 제1모터(114)와 제2모터(116)는 직렬로 배치되는 것도 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면인 도 3을 참고하면, 제1모터(214)와 제2모터(216)는 선체(102)측에 설치될 수 있다.　
제1모터(214)는 회전축인 제1구동축(215)이 중공으로 이루어질 수 있으며, 스트럿(112)을 통과하여 스러스터(120)로 연장 설치될 수 있다.　 그리고, 제1모터(214)의 상부에는 제2모터(216)가 직렬로 설치될 수 있다.
제2모터(216)의 회전축인 제2구동축(217)은 중공인 제1구동축(115)에 삽입되어 스러스터(120)로 연장 설치될 수 있다.
이와 같이, 추진장치(210)는 제1모터(214)와 제2모터(216)가 직렬로 배치된 구조로 이루어질 수 있으며, 제1구동축(115)과 제2구동축(117)을 각각 개별적으로 구동시켜 스러스터(120)로 추진력을 전달할 수 있다.
또한, 제1구동축(215)과 제2구동축(217)은 각각 제1기어부와 제2기어부에 의해 제1회전축(122)과 제2회전축(124)을 역방향으로 회전시킬 수 있다.
이와 같이, 제1회전축(122)과 제2회전축(124)이 역방향으로 회전하면, 제1프로펠러(126)와 제2프로펠러(128)가 서로 반대방향으로 회전하는 상반회전(Counter-rotating)이 가능하여 추진효율을 상승시키며, 후류에 의한 와류 현상을 저감시켜 조타 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추진장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 제1모터(314)와 제2모터(316)는 선체(102)측에 설치될 수 있다.　 여기서, 제1모터(314)는 제2모터(316)의 외측에 설치될 수 있다.　 제1모터(314)의 회전축인 제1구동축(315)은 중공으로 이루어질 수 있으며, 스트럿(112)을 통과하여 스러스터(120)로 연장 설치될 수 있다.
또한, 제1모터(314)의 내측에 내장 설치된 제2모터(316)는 회전축인 제2구동축(317)이 제1구동축(315)을 관통하여 스러스터(120)로 연장 설치될 수 있다.
이와 같이, 추진장치(110)는 제1모터(314)와 제2모터(316)의 외측으로 배치된 구조로 이루어질 수 있으며, 제1구동축(315)과 제2구동축(317)을 각각 개별적으로 구동시켜 스러스터(120)로 추진력을 전달할 수 있다.
또한, 제1구동축(315)과 제2구동축(317)은 각각 제1기어부와 제2기어부에 의해 제1회전축(122)과 제2회전축(124)을 역방향으로 회전시킬 수 있다.
이와 같이, 제1회전축(122)과 제2회전축(124)이 역방향으로 회전하면, 제1프로펠러(126)와 제2프로펠러(128)가 서로 반대방향으로 회전하는 상반회전(Counter-rotating)이 가능하여 추진효율을 상승시키며, 후류에 의한 와류 현상을 저감시켜 조타 효율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
102 : 선체 110 : 추진장치
112 : 스트럿 114 : 제1모터
114a : 회전축 115 : 제1구동축
115a : 피동회전기어 115b : 제1주동기어
116 : 제2모터 117 : 제2구동축
117a : 제2주동기어 120 : 스러스터
122 : 제1회전축 122a : 제1피동기어
124 : 제2회전축 124a : 제2피동기어
126 : 제1프로펠러 128 : 제2프로펠러

Claims (7)

  1. 스트럿(strut)에 의해 선체에 회전 가능하게 설치되는 스러스터(thruster)를 갖는 추진장치에 있어서,
    상기 선체측에 설치되는 제1모터 및 제2모터와,
    상기 스트럿을 통해 상기 스러스터로 연장되며 중공으로 이루어져 상기 제1모터의 구동력을 전달하는 제1구동축과,
    상기 제1구동축의 중공에 삽입되어 상기 제2모터의 구동력을 전달하는 제2구동축과,
    상기 스러스터에서 외측으로 연장되어 설치되며, 제1기어부에 의해 상기 제1구동축의 구동력을 제1프로펠러(propeller)로 전달하는 제1회전축과,
    상기 스러스터에서 상기 제1회전축과 대향되는 방향으로 연장되어 설치되며, 제2기어부에 의해 상기 제2구동축의 구동력을 제2프로펠러로 전달하는 제2회전축을 포함하는 추진장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1모터와 상기 제2모터는 병렬로 배치되고,
    상기 제1모터의 회전축과 상기 제1구동축은 회전기어부에 의해 연결되고,
    상기 제2구동축은 상기 제2모터의 회전축인 것을 특징으로 하는 추진장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2모터는 상기 제1모터의 상부에 직렬로 배치되고,
    상기 제1구동축은 상기 제1모터의 회전축이고,
    상기 제2구동축은 상기 제1모터 및 상기 제1구동축을 관통하여 설치된 상기 제2모터의 회전축인 것을 특징으로 하는 추진장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1모터는 상기 제2모터의 외측에 설치되고,
    상기 제1구동축은 상기 제1모터의 회전축이고,
    상기 제2구동축은 상기 제1구동축을 관통하여 설치된 제2모터의 회전축인 것을 특징으로 하는 추진장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1구동축과 상기 제2구동축은 같은 방향으로 회전하고,
    상기 제1기어부와 상기 제2기어부는 상기 제1회전축과 상기 제2회전축을 역방향으로 회전시키도록 연결된 것을 특징으로 추진장치.
  6. 선체와,
    상기 선체에 설치되는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 추진장치를 포함하는 선박.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1구동축과 상기 제2구동축은 같은 방향으로 회전하고,
    상기 제1기어부와 상기 제2기어부는 상기 제1회전축과 상기 제2회전축을 역방향으로 회전시키도록 연결된 것을 특징으로 선박.
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