KR20120046190A - 앞뒤로 연이어 배치된 2개의 프로펠러를 구비한 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박(3)의 운행 방향(4)으로 앞뒤로 연이어 배치된 제1 프로펠러(5) 및 제2 프로펠러(6)와, 제1 프로펠러(5)를 구동하기 위한 전동기(15)와, 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위한 구동 유닛(8)과, 선체(10) 내 개구(9)를 포함한 선박(1)에 관한 것이며, 이때 구동 유닛(8)은 선박(3) 내부에 배치되어 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위해 프로펠러 축(7)을 통해 제2 프로펠러와 연결되며, 상기 개구를 통해서는 선박(1)으로부터 프로펠러 축(7)이 안내되어 나오는 이러한 선박에서, 상기 전동기(15)는 선박(3) 외부에서 선박(1)의 선체(10) 내의 개구(9)와 제2 프로펠러(6) 사이에 배치되고, 상기 전동기는 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위한 프로펠러 축(7)이 관통하는 개구(14)를 포함함으로써, 고장 안전성이 향상될 수 있다.

Description

앞뒤로 연이어 배치된 2개의 프로펠러를 구비한 선박{SHIP HAVING TWO PROPELLERS ARRANGED ONE BEHIND THE OTHER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른, 앞뒤로 연이어 배치된 2개의 프로펠러를 구비한 선박에 관한 것이며, 이러한 유형의 선박은 예를 들어 DE 44 41 604 A1호에 공지되어 있다.

DE 44 41 604 A1호에는 선박의 운행 방향으로 볼 때 앞뒤로 연이어 배치된 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러를 구비한 선박이 공지되어 있다. 이러한 유형의 장치는 통상 "탠덤 프로펠러(tandem propeller) 장치"로도 불린다. 이 경우, 대체로 제2 프로펠러는 메인 프로펠러로, 제1 프로펠러는 추가 프로펠러로 사용된다. 이 경우, 제1 프로펠러는 중공축의 형태를 갖는 프로펠러 축을 통해, 선박 내부에 배치된 전동기로부터 구동된다. 이를 위해, 선박은 개구를 구비한 선체를 포함하며, 중공축은 상기 개구를 통해 선박으로부터 안내되어 나온다. 제2 프로펠러는 축을 통해, 마찬가지로 선박 내부에 배치된 내연 기관으로부터 구동되며, 이러한 내연 기관은 대체로 디젤 엔진이다. 이 경우, 제2 프로펠러의 축은 제1 프로펠러의 중공축의 공동부 내에서 연장되며, 중공축 내에서 하나 또는 복수의 베어링에 의해 지지된다.

서로 독립적인 구동 엔진들에 의해, 2개의 프로펠러들은 마찬가지로 서로 독립적으로 구동 가능하며, 이 경우 같은 방향으로 그리고/또는 반대 방향으로 회전할 수 있다. 유체 역학적인 장점과 더불어, 특히 상기 유형의 장치는 2개 엔진들 중 하나가 고장을 일으킬 때, 다른 엔진은 아직 작동 준비된 상태로 유지되므로, 선박이 구동력을 잃지 않고 수중에서 이동하도록 구동되는 장점이 있다. 그러나 이러한 장점은 중공축 지지부가 고장을 일으킬 때는 사라지게 되는데, 2개의 구동 시스템들이 이러한 중공축 지지부에 관련되기 때문이다.

이러한 문제점은 추가 프로펠러가 선박의 운행 방향으로 메인 프로펠러 후방에 배치되고, 선박의 운행 방향으로 메인 프로펠러 후방에 배치된 키(rudder) 내에 수용된 엔진에 의해 구동됨으로써 해소될 수 있다. 상기 유형의 해결책은 예를 들어 EP 0 117 881 A1호 및 WO 00/27696호에 공지되어 있다. 그러나, 이는 키의 구조에 광범위하게 개입할 것을 요구하고, 2개 프로펠러들의 배치를 바꿀 것을 요구한다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 선박에서 키에 구조 변화가 필요하지 않으면서, 고장 안전성을 향상시키는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부를 갖는 선박에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 각각 종속항들의 대상이다.

본 발명에 따라, 전동기는 선박 외부에서 선체 내의 개구와 제2 프로펠러 사이에 배치되고, 제2 프로펠러를 구동하기 위한 프로펠러 축이 관통하는 개구를 포함한다.

전동기가 선박 내부에 위치하지 않고 선박 외부에 위치하므로, 제1 프로펠러의 구동을 위해서 축이 선체를 관통할 필요가 없다. 따라서, 제1 프로펠러의 구동을 위한 중공축이 필요하지 않으며, 이에 상응하게 제2 프로펠러의 구동을 위한 축의 지지부가 상기 유형의 중공축 내에 필요하지 않다. 따라서, 서로 독립적인 2개의 구동 시스템들이 제공되므로, 2개의 구동 시스템들 중 하나가 고장을 일으킬 때, 다른 구동 시스템의 기능 성능은 저하되지 않는다. 이 경우, 바람직한 유체 역학적 특성과 프로펠러들의 배치 순서가 유지될 수 있다. 키에 대한 개입은 필요하지 않다.

바람직하게, 전동기는 고정자 및 고정자를 중심으로 회전하는 회전자를 갖는 외측 회전자 모터(external rotor motor)로서 형성되며, 고정자는 선체와 연결되고 회전자는 제1 프로펠러와 연결되며, 고정자는 제2 프로펠러를 구동하기 위한 프로펠러 축이 관통하는 개구를 형성한다.

이를 위해, 고정자는 중공 실린더의 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 메인 프로펠러를 구동하기 위한 프로펠러 축은 중공 실린더의 공동부를 통해 연장된다. 이 경우, 바람직하게 고정자는 링형으로, 즉 반경 방향 연장부보다 축방향 연장부가 작은 중공 실린더로서 형성된다. 이 경우, 링 내부면에 의해 둘러싸이는 공간은 메인 프로펠러를 구동하기 위한 프로펠러 축이 관통하는 개구를 형성한다. 이 경우, 엔진은 프로펠러 축의 방향으로 적은 공간만을 필요로 하므로, 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러는 좁은 간격으로 서로 앞뒤로 연이어 배치될 수 있고, 이로 인해 유체 역학적인 장점들이 얻어진다. 또한, 엔진은 직경이 비교적 크기 때문에 특히 높은 토크로 설계될 수 있다.

바람직하게 회전자는 마찬가지로 링형으로 형성된다. 고정자뿐만 아니라 회전자도 링형으로 형성되는 경우, 이들은 기술적인 용어로 통상 환형 전기 모터 또는 "림 구동 장치(Rim Drive)"로 불리는 엔진을 형성한다.

바람직하게, 회전자는 전자기식으로 활성화되는 부분으로서 영구 자석을 포함하고, 이로 인해 높은 출력 밀도가 가능하다.

이 경우, 제1 프로펠러의 프로펠러 블레이드는 회전자에 바로 접하도록 배치될 수 있으며, 이로 인해 제2 프로펠러의 프로펠러 축 방향으로 적은 공간만을 필요로 하는 특히 콤팩트한 프로펠러 엔진 유닛이 얻어진다.

이 경우, 제1 프로펠러와 제2 프로펠러는 서로 독립적으로 같은 방향으로 그리고/또는 반대 방향으로 회전할 수 있다.

본 발명과, 종속 청구항의 특징부에 따른 본 발명의 바람직한 추가 실시예들은 하기에 실시예들에 의해 도면으로 더 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 선미를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전기식 추가 구동 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 선박 프로펠러 장치(3)는 부분적으로만 도시된 선박(1)의 선미(2)에 배치된다. 선박 프로펠러 장치(3)는 선박(1)의 운행 방향(4)으로 동축으로 앞뒤로 연이어 배치된 2개의 프로펠러들(5, 6)을 포함한다.

운행 방향(4)으로 볼 때 후방의 프로펠러(5)는 선박(1)을 구동하기 위한 메인 프로펠러이다. 이러한 메인 프로펠러는 프로펠러 축(7)에 의해, 선박(1) 내부에 배치된 엔진(8), 예를 들어 디젤 엔진 또는 전동기로부터 구동된다. 이를 위해, 프로펠러 축(7)은 선체(10) 내 개구(9)를 통해 선박(1)으로부터 안내되어 나온다. 개구(9)는 대체로 소위 선미관(stern tube)(11)을 통해 형성된다.

운행 방향(4)으로 볼 때 전방의 프로펠러(6)는 추가 프로펠러이다. 도 2의 상세도에 도시된 바와 같이, 이러한 전방 프로펠러는 선박(3) 외부에서 선체(10) 내의 개구(9)와 메인 프로펠러(5) 사이에 배치된 전동기(15)에 의해 구동된다. 전동기(15)는 링형 고정자(16) 및 고정자(16)를 중심으로 회전하는 링형 회전자(17)를 갖는 외측 회전자 모터로서 형성된다. 이를 위해, 회전자(17)는 더 자세히 도시되지 않는 베어링을 통해 고정자(16) 상에 지지된다.

더 상세히 설명되지 않는 방식으로 고정자(16)는 선미관(11)의 선체 바깥쪽 단부면(18)에 고정된다[예를 들어 단부면(18)에 나사 고정된다].

프로펠러(6)는 회전자(17)의 링형 외부면에 배치된 프로펠러 블레이드(12)를 포함한다. 따라서, 전동기(15)는 상부에 배치된 프로펠러 블레이드(12)와 함께, 운행 방향(4)으로 또는 프로펠러 축(7)의 방향으로 적은 공간만을 필요로 하는 매우 콤팩트한 프로펠러 엔진 유닛을 형성한다.

이 경우, 전동기(15)와, 이에 따라 프로펠러(6)는 프로펠러 축(7)의 회전축(13)에 동축으로 또는 메인 프로펠러(5)에 동축으로 배치된다. 고정자(16)의 링형 내부면을 통해 개구(14)가 형성되며, 메인 프로펠러(5)의 구동을 위한 프로펠러 축(7)은 이러한 개구를 통해 연장된다. 이를 위해, 개구(14)의 직경은 프로펠러 축(7)의 직경보다 크다.

전동기(15)는 기술적인 용어로 통상 환형 전기 모터 또는 "림 구동 장치"로 불리는 엔진이다. 고정자(16)는 전자기식으로 활성화되는 부분으로서 예를 들어 전류가 흐르는 권선부를 포함하며, 전류는 더 상세히 도시되지 않는 전류 공급 라인을 통해 고정자(16)로 안내된다. 이러한 전류 공급 라인은 예를 들어 선미관(11)의 영역에서 선체(10)를 통해 선박 내부로부터 고정자(16)로 안내될 수 있다. 회전자(17)는 전자기식으로 활성화되는 부분으로서 예를 들어 영구 자석(19)을 포함한다.

추가 프로펠러(6)와 메인 프로펠러(5)는 서로 독립적으로 같은 방향으로 그리고/또는 반대 방향으로 회전할 수 있다.

메인 프로펠러 구동 장치가 고장을 일으킬 때, 예를 들어 엔진(8) 또는 프로펠러 축(7)의 지지부가 고장을 일으킬 때, 추가 프로펠러 구동 장치는 계속 기능을 하므로, 선박(1)은 계속 구동될 수 있다. 이에 반해, 추가 프로펠러 구동 장치가 고장을 일으킬 때도 이와 동일하게 적용된다. 이에 의해, 선박의 고장 안전성은 훨씬 향상될 수 있다.

Claims (8)

1. - 선박(3)의 운행 방향(4)으로 앞뒤로 연이어 배치된 제1 프로펠러(5) 및 제2 프로펠러(6)와,
   - 제1 프로펠러(5)를 구동하기 위한 전동기(15)와,
   - 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위한 구동 유닛(8)을 포함하는 선박(1)이며,
   - 상기 구동 유닛(8)은 선박(3) 내부에 배치되어, 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위해 프로펠러 축(7)을 통해 제2 프로펠러와 연결되며,
   - 선박(1)은 개구(9)를 구비한 선체(10)를 포함하며, 상기 개구를 통해서는 선박(1)으로부터 프로펠러 축(7)이 안내되어 나오는 선박에 있어서,
   상기 전동기(15)는 선박(3) 외부에서 선박(1)의 선체(10) 내의 개구와 제2 프로펠러(6) 사이에 배치되고, 상기 전동기는 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위한 프로펠러 축(7)이 관통하는 개구(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박(1).
2. 제1항에 있어서, 전동기(15)는 고정자(16) 및 고정자(16)를 중심으로 회전하는 회전자(17)를 갖는 외측 회전자 모터로서 형성되며, 고정자(16)는 선박(1)의 선체(10)와 연결되고 회전자(17)는 제1 프로펠러(5)와 연결되며, 고정자(16)는 제2 프로펠러(6)를 구동하기 위한 프로펠러 축(7)이 관통하는 개구(14)를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박(1).
3. 제2항에 있어서, 고정자(16)는 링형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박(1).
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 회전자(17)는 링형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박(1).
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(17)는 회전 가능하게 고정자(16)에 지지되는 것을 특징으로 하는 선박(1).
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(17)는 전자기식으로 활성화되는 부분으로서 영구 자석(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박(1).
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 프로펠러(5)는 회전자(17)에 접하도록 배치된 복수의 프로펠러 블레이드(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 프로펠러(5)와 제2 프로펠러(6)는 서로 독립적으로 같은 방향으로 그리고/또는 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 선박(1).

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