KR20120051439A - 이중반전 아지무스 추진장치 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

이중반전 아지무스 추진장치 및 이를 구비한 선박 Download PDF

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Abstract

이중반전 아지무스 추진장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치는, 일단이 선체의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제1 스트럿(strut); 상기 제1 스트럿의 반대쪽에 위치하도록 일단이 상기 선체의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제2 스트럿; 상기 제1 스트럿의 타단에 결합되는 제1 포드(pod); 상기 제2 스트럿의 타단에 결합되는 제2 포드; 상기 제1 포드에 결합되는 제1 프로펠러; 및 상기 제1 프로펠러에 대향하여 배치되고, 상기 제1 프로펠러와 반대 방향으로 회전하며, 상기 제2 포드에 결합되는 제2 프로펠러를 포함할 수 있다.

Description

이중반전 아지무스 추진장치 및 이를 구비한 선박{COUNTER ROTATING PROPULSION AZIMUTH THRUSTER AND SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은 이중반전 아지무스 추진장치 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
선박은 선체 저면에 달린 프로펠러가 돌며 만들어낸 추력(thrust)이 물살에 작용해 앞으로 전진한다. 이러한 프로펠러는 추력 발생을 위한 회전으로 인해 회전에너지의 낭비가 발생한다.
프로펠러가 유체에 제공한 회전방향의 운동에너지를 회수하는 개념으로 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 프로펠러를 서로 마주보도록 배열하는 이중반전 추진 시스템(CRP, counter rotating propulsion system)이 등장하였다.
이를 아지무스 추진방식(Azimuth propulsion system)에 적용할 경우, 선체의 선미 선형도 및 선체의 내부 공간활용도를 개선하는 아지무스 추진방식의 장점뿐만 아니라, 버려지는 회전류의 회전에너지 회수를 통해 추진효율을 향상시키는 이점이 있다.
하지만, 아지무스 추진방식 중 하나인 포드형 추진방식(podded type propeller)의 경우, 모터가 좁은 포드 내에 배치됨으로 인해 포드 내부 공간상에서의 복잡성 및 모터가 수면아래에 위치함으로 인해 해수의 유입을 막는 수밀성 등 기술적 어려움이 있다.
따라서, 이를 해결함과 동시에, 회전류의 회전에너지 회수를 통해 추진효율을 향상시킬 수 있는 대안이 필요하다.
본 발명은 회전류의 회전에너지를 회수하여 추진효율을 향상시킬 수 있는 이중반전 아지무스 추진장치 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일단이 선체의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제1 스트럿(strut); 상기 제1 스트럿의 반대쪽에 위치하도록 일단이 상기 선체의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제2 스트럿; 상기 제1 스트럿의 타단에 결합되는 제1 포드(pod); 상기 제2 스트럿의 타단에 결합되는 제2 포드; 상기 제1 포드에 결합되는 제1 프로펠러; 및 상기 제1 프로펠러에 대향하여 배치되고, 상기 제1 프로펠러와 반대 방향으로 회전하며, 상기 제2 포드에 결합되는 제2 프로펠러를 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치가 제공될 수 있다.
또한, 선체의 저면에 회전가능하게 결합되는 제1 턴테이블과; 제1 턴테이블에 인접하여 선체의 저면에 회전가능하게 결합되는 제2 턴테이블을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 스트럿의 일단은 제1 턴테이블에 결합되고, 제2 스트럿의 일단은 제2 턴테이블에 결합될 수 있다.
또한, 제1 턴테이블에 회전력을 제공하는 제1 턴테이블 모터; 제2 턴테이블에 회전력을 제공하는 제2 턴테이블 모터; 및 제1 턴테이블 모터 및 제2 턴테이블 모터 각각의 동작을 제어하는 스티어링부(steering part)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 프로펠러에 회전력을 제공하는 제1 모터; 및 제2 프로펠러에 회전력을 제공하는 제2 모터를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 프로펠러와 제1 모터 사이에 개재되어 제1 모터의 회전력을 제1 프로펠러에 전달하는 제1 베벨기어; 및 제2 프로펠러와 제2 모터 사이에 개재되어 제2 모터의 회전력을 제2 프로펠러에 전달하는 제2 베벨기어를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 프로펠러를 둘러싸는 덕트(duct)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제2 스트럿의 회전에 따라 선체의 방향을 조종하도록 상기 제2 포드 하단 및 상기 제2 스트럿에 형성되는 제1 방향판을 더 포함할 수 있다.
제1 방향판은, 제2 포드 및 제2 스트럿과 일체적으로 형성될 수 있다.
또한, 제2 스트럿과 제1 방향판이 형성하는 단면은 에어포일(airfoil) 형상일 수 있다.
또한, 제1 스트럿의 회전에 따라 선체의 방향을 조종하도록 제1 포드 하단 및 제1 스트럿에 형성되는 제2 방향판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체와; 상기 선체에 회전 가능하게 결합되는 상기 이중반전 아지무스 추진장치를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 아지무스 스러스터를 서로 대향되게 배치함으로써 회전류의 회전에너지를 회수할 수 있으며, 회전류를 정류하여 프로펠러의 추력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치의 변형예를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 구비한 선박을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 이중반전 아지무스 추진장치 및 이를 구비한 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 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 나타낸 측면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 일단이 선체(1)의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제1 스트럿(strut, 20); 상기 제1 스트럿(20)의 반대쪽에 위치하도록 일단이 상기 선체(1)의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제2 스트럿(30); 상기 제1 스트럿(20)의 타단에 결합되는 제1 포드(pod, 22); 상기 제2 스트럿(30)의 타단에 결합되는 제2 포드(32); 상기 제1 포드(22)에 결합되는 제1 프로펠러(24); 및 상기 제1 프로펠러(24)에 대향하여 배치되고, 상기 제1 프로펠러(24)와 반대 방향으로 회전하며, 상기 제2 포드(32)에 결합되는 제2 프로펠러(34)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 스트럿(20)과 제2 스트럿(30) 각각이 선체(1)의 저면에 회전 가능하게 결합될 수 있도록, 제1 턴테이블(21)과 제2 턴테이블(31)을 예로 들어 설명하고자 한다.
즉, 본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는 선체(1)의 저면에 회전가능하게 결합되는 제1 턴테이블(21)과; 제1 턴테이블(21)에 인접하여 선체(1)의 저면에 회전가능하게 결합되는 제2 턴테이블(31)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 스트럿(20)의 일단은 제1 턴테이블(21)에 결합되고, 제2 스트럿(30)의 일단은 제2 턴테이블(31)에 결합될 수 있다.
본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 선체(1)의 방향조종 및 운동제어를 위해 선체(1)의 저면 어느 부위에나 결합될 수 있으나, 본 실시예에서는 선체(1)의 선미부에 결합되는 것을 예로 들어 설명하고자 한다.
도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 제1 턴테이블(21)은 선체(1)의 저면에 회전 가능하게 결합되는 원반 모양의 부재로서, 제1 턴테이블(21)의 저면, 즉 타단에 결합된 제1 스트럿(20)을 선체(1)의 저면에 대해 360도 회전 가능하도록 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 선체(1)의 저면에는 제1 턴테이블(21)이 삽입되도록 제1 관통홀(3a)이 형성될 수 있다.
제2 턴테이블(31)은, 제1 턴테이블(21)와 마찬가지로 선체(1)의 저면에 회전 가능하게 결합되는 원반 모양의 부재로서, 제2 턴테이블(31)의 저면, 즉 타단에 결합된 제2 스트럿(30)을 선체(1)의 저면에 대해 360도 회전 가능하도록 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 선체(1)의 저면에는 제2 턴테이블(31)이 삽입되도록 제2 관통홀(3b)이 형성될 수 있다.
제1 스트럿(20)은, 제1 포드(22)를 지지하는 역할을 하는 튜브형태의 부재로서, 제1 스트럿(20)의 내부에는 선체(1)의 동력기관으로부터 동력을 전달할 수 있는 제1 구동샤프트(27)가 위치할 수 있다. 여기서, 제1 스트럿(20)의 일단부는 제1 턴테이블(21)의 타단, 즉 저면에 결합될 수 있다.
제1 포드(22)는, 제1 스트럿(20)의 타단부에 결합되는 유선형상의 부재로서, 후술할 제1 프로펠러샤프트(28)가 회전 가능하도록 제1 프로펠러샤프트(28)를 지지하며, 제1 프로펠러샤프트(28) 및 후술할 제1 베벨기어(29)와 같은 동력전달구조체를 수용할 수 있다. 또한, 제1 포드(22)의 일단부에는 제1 프로펠러샤프트(28)가 삽입되도록 제1 샤프트홀(미도시)이 형성될 수 있다.
제1 프로펠러샤프트(28)는, 제1 베벨기어(29)와 같은 동력전달구조체를 통해 받은 동력기관의 동력을 후술할 제1 프로펠러(24)에 전달하는 막대 모양의 축으로서, 일단부가 제1 포드(22)에 형성된 제1 샤프트홀(미도시)을 통과하여 외측으로 돌출되어 제1 프로펠러(24)의 중심축에 결합되며, 타단부는 제1 포드(22) 내에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
제1 포드(22)는, 제1 프로펠러(24)의 회전에 의해 제1 포드(22)가 수중에서 진행할 때 물의 저항을 최소화할 수 있도록 유선형으로 이루어질 수 있다.
제1 프로펠러(24)는, 선박에 추력(thrust)을 제공하는 장치로서, 제1 프로펠러샤프트(28)의 일단부에 결합되며, 제1 프로펠러샤프트(28)의 회전력을 선박의 직선운동으로 바꾸어 주는 역할을 한다.
제2 스트럿(30)은, 제2 포드(32)를 지지하는 역할을 하는 튜브형태의 부재로서, 제2 스트럿(30)의 내부에는 선체(1)의 동력기관으로부터 동력을 전달할 수 있는 제2 구동샤프트(37)가 위치할 수 있다. 여기서, 제2 스트럿(30)이 제1 스트럿(20)의 반대쪽에 위치하도록 제2 스트럿(30)의 일단부는 제2 턴테이블(31)의 타단, 즉 저면에 결합될 수 있다.
제2 포드(32)는, 제2 스트럿(30)의 타단부에 결합되는 유선형상의 부재로서, 후술할 제2 프로펠러샤프트(38)가 회전 가능하도록 제2 프로펠러샤프트(38)를 지지하며, 제2 프로펠러샤프트(38) 및 후술할 제2 베벨기어(39)와 같은 동력전달구조체를 수용할 수 있다. 또한, 제2 포드(32)의 일단부에는 제2 프로펠러샤프트(38)가 삽입되도록 제2 샤프트홀(미도시)이 형성될 수 있다.
제2 프로펠러샤프트(38)는, 제2 베벨기어(39)와 같은 동력전달구조체를 통해 받은 동력기관의 동력을 후술할 제2 프로펠러(34)에 전달하는 막대 모양의 축으로서, 일단부가 제2 포드(32)에 형성된 제2 샤프트홀(미도시)을 통과하여 외측으로 돌출되어 제2 프로펠러(34)의 중심축에 결합되며, 타단부는 제2 포드(32) 내에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
제2 포드(32)도, 제1 포드(22)와 마찬가지로 유선형을 가지는 부재일 수 있다.
제2 프로펠러(34)는, 제1 프로펠러(24)와 마찬가지로 선박에 추력(thrust)을 제공하는 장치로서, 제2 프로펠러샤프트(38)의 회전력을 선박의 직선운동으로 바꾸어 주는 역할을 한다. 제2 프로펠러(34)는, 제1 프로펠러(24)에 대향하게 배치되도록 제2 프로펠러샤프트(38)의 일단부에 결합될 수 있다.
이때, 제2 프로펠러(34)는 이중반전 추진시스템을 구성하도록 제1 프로펠러(24)와 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 즉, 제1 턴테이블(21)과 제2 턴테이블(31)을 서로 동기화시켜 작동시킴으로써 제1 프로펠러(24)와 제2 프로펠러(34)를 서로 마주보게 배치할 수 있으며, 각각의 프로펠러를 서로에 대해 반대 방향으로 회전시킴으로써, 선체(1)가 직진하는 동안 제1 프로펠러(24)에 의해 발생하는 회전류의 회전에너지를 회수할 수 있다. 또한, 회전류에 의한 불규칙적인 유체의 흐름을 정류하여 추력의 손실을 최소화시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제1 턴테이블(21)에 회전력을 제공하는 제1 턴테이블 모터(21a); 제2 턴테이블(31)에 회전력을 제공하는 제2 턴테이블 모터(31a); 및 제1 턴테이블 모터(21a) 및 제2 턴테이블 모터(31a) 각각의 동작을 제어하는 스티어링부(steering part, 12)를 더 포함할 수 있다.
제1 턴테이블 모터(21a)는, 제1 턴테이블(21)에 회전력을 제공하는 기능뿐만 아니라 제1 턴테이블(21)의 360도 회전을 통해 선박을 원하는 방향으로 선회시키는 조타 역할도 할 수 있다. 이때, 제1 턴테이블 모터(21a)는 선체(1) 내에 고정되어 설치될 수 있다.
제1 턴테이블 모터(21a)는, 제1 기어부(21b)를 통해 제1 턴테이블 모터(21a)의 회전력을 제1 턴테이블(21)에 전달할 수 있다. 즉, 제1 기어(21c)를 제1 턴테이블(21)의 내주면에 형성하고, 제1 기어(21c)에 치합되는 제2 기어(21d)를 제1 턴테이블 모터(21a)의 회전축에 형성함으로써, 제1 턴테이블 모터(21a)의 회전력을 제1 턴테이블(21)에 전달할 수 있다.
이외에도, 제1 기어부(21b)의 기어 개수, 치수, 배치 및 형상 등은 도 1에 도시된 것에 제한되지 않고 설계조건에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
여기서, 제1 기어(21c) 및 제2 기어(21d) 각각은, 스퍼(spur) 기어일 수 있다. 이외에도, 제1 기어(21c) 및 제2 기어(21d) 각각은 헬리컬(helical) 기어가 사용될 수 있다.
제2 턴테이블 모터(31a)는, 제2 턴테이블(31)에 회전력을 제공하는 기능뿐만 아니라 제2 턴테이블(31)의 360도 회전을 통해 선박을 원하는 방향으로 선회시키는 조타 역할도 할 수 있다. 이때, 제2 턴테이블 모터(31a)는 선체(1) 내에 고정되어 설치될 수 있다.
제2 턴테이블 모터(31a)는, 제2 기어부(31b)를 통해 제2 턴테이블 모터(31a)의 회전력을 제2 턴테이블(31)에 전달할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 기어부(31b)는 상술한 제1 기어부(21b)와 형상 및 구조가 동일함으로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
스티어링부(12)는, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 프로펠러(24)와 제2 프로펠러(34)가 서로 대향하여 배치되도록, 제1 턴테이블 모터(21a) 및 제2 턴테이블 모터(31a) 각각의 동작을 제어하는 역할을 한다. 즉, 제1 턴테이블(21)에 회전력을 제공하는 제1 턴테이블 모터(21a)와 제2 턴테이블(31)에 회전력을 제공하는 제2 턴테이블 모터(31a)의 동작을 각각 또는 동시에 제어함으로써, 제1 프로펠러(24)와 제2 프로펠러(34)가 서로 마주보도록 할 수 있다.
이를 위해, 스티어링부(12)는 컴퓨터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 스티어링부(12)는, 제1 턴테이블 모터(21a) 및 제2 턴테이블 모터(31a) 각각에 전기적으로 연결됨으로써, 선박의 조타실에서 보내오는 전기적 신호에 따라 제1 턴테이블 모터(21a) 및 제2 턴테이블 모터(31a) 각각의 동작을 제어할 수 있다.
제1 턴테이블 모터(21a) 및 제2 턴테이블 모터(31a) 각각은, 선체(1) 내에 고정되어 설치되는 가스터빈, 디젤엔진 등과 같은 동력기관(4)에 의해 발전하는 발전기(6)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제1 프로펠러(24)에 회전력을 제공하는 제1 모터(26); 및 제2 프로펠러(34)에 회전력을 제공하는 제2 모터(36)를 더 포함할 수 있다.
참고로, 본 실시예에서는 전기를 동력으로 하는 모터를 사용함으로써, 디젤기관에 장착되어 회전하는 프로펠러에 비해 각각의 프로펠러(24, 34)의 회전의 동기화(synchronization)가 쉬우며 보다 정밀한 제어가 가능하다.
제1 모터(26)는, 제1 프로펠러(24)에 회전력을 제공하는 역할을 하며, 제1 턴테이블(21) 상에 고정되어 설치될 수 있다.
제1 프로펠러(24)에 회전력을 제공하기 위해서, 제1 모터(26)의 회전축은 제1 구동샤프트(27)의 일단부에 결합될 수 있다.
제2 모터(36)는, 제1 모터(26)와 마찬가지로 제2 프로펠러(34)에 회전력을 제공하는 역할을 하며, 제2 턴테이블(31) 상에 고정되어 설치될 수 있다.
제2 프로펠러(34)에 회전력을 제공하기 위해서, 제2 모터(36)의 회전축은 제2 구동샤프트(37)의 일단부에 결합될 수 있다.
제1 모터(26) 및 제2 모터(36)은, 가스터빈, 디젤엔진 등과 같은 동력기관(4)에 의해 발전하는 발전기(6)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제1 프로펠러(24)와 제1 모터(26) 사이에 개재되어 제1 모터(26)의 회전력을 제1 프로펠러(24)에 전달하는 제1 베벨기어(29); 및 제2 프로펠러(34)와 제2 모터(36) 사이에 개재되어 제2 모터(36)의 회전력을 제2 프로펠러(34)에 전달하는 제2 베벨기어(39)를 더 포함할 수 있다.
제1 베벨기어(29)는, 각각 원뿔 모양으로 두 축 사이에 운동을 전달하는 한 쌍의 베벨기어로서, 제1 프로펠러(24)와 제1 모터(26) 사이에 결합되어 배치된다. 즉, 한 쌍의 제1 베벨기어(29) 중 하나가 제1 구동샤프트(27)의 타단부에 결합되고 다른 하나가 제1 프로펠러샤프트(28)의 타단부에 결합됨으로써, 제1 모터(26)의 회전력을 제1 프로펠러(24)에 전달하게 된다.
마찬가지로, 제2 베벨기어(39)도, 각각 원뿔 모양으로 두 축 사이에 운동을 전달하는 한 쌍의 베벨기어로서, 제2 프로펠러(34)와 제2 모터(36) 사이에 결합되어 배치된다. 즉, 한 쌍의 제2 베벨기어(39) 중 하나가 제2 구동샤프트(37)의 타단부에 결합되고 다른 하나가 제2 프로펠러샤프트(38)의 타단부에 결합됨으로써, 제2 모터(36)의 회전력을 제2 프로펠러(34)에 전달하게 된다.
제1 베벨기어(29)와 제2 베벨기어(39) 각각은, 고속으로 회전 시 발생하는 진동을 저감시키기 위해 스파이럴 베벨기어(spiral bevel gear)일 수 있다.
본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제1 모터(26)가 제1 턴테이블(21) 상에 설치되고 제2 모터(36)가 제2 턴테이블(31) 상에 설치되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 제1 포드(22)와 제2 포드(32) 내부에 구동부(미도시)가 설치될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제1 프로펠러(24)를 둘러싸는 덕트(40)를 더 포함할 수 있다.
덕트(40)는, 선박의 진행 방향에 따라 물의 흐름을 가이드하는 튜브 형태의 장치로서, 제1 스트럿(20)에 고정 결합될 수 있으며 제1 프로펠러(24)를 둘러싸도록 구성된다. 즉, 튜브 형상을 가진 덕트(40)의 상단부가 제1 스트럿(20)의 표면에 용접 등에 의해 고정 결합될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 덕트(40)의 하단부와 제1 포드(22)의 하단부 사이에는 결합부재(60)가 배치됨으로써, 덕트(40)를 제1 포드(22)의 하단부에 지지시킬 수 있다.
참고로, 선박이 느린 속도로 운항하거나 정박해 있을 때, 덕트(40)에서 발생하는 부가적인 추력으로 인해, 접안 성능 및 조종성능, 동력학적 위치제어(dynamic positioning) 성능이 우수하기 때문에, 상기와 같은 덕트(40)는 FPSO (Floating Production Storage and Offloading), 시추선(drillship) 등의 해양특수선, 쇄빙선 등에 활용될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제2 스트럿(30)의 회전에 따라 선체(1)의 방향을 조종하도록 제2 포드(32) 하단 및 제2 스트럿(30)에 형성되는 제1 방향판(50)을 더 포함할 수 있다.
제1 방향판(50)은, 러더(rudder)와 마찬가지로 선박의 조종을 위한 조향 장치로서, 제2 스트럿(30)의 표면 및 제2 포드(32) 하단에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 방향판(50)의 크기나 형상 등은 도 1에 도시된 것 외에도 다양할 수 있음은 물론이다.
제1 방향판(50)은 제2 스트럿(30)의 표면 및 제2 포드(32)의 하단에 용접 등에 의해 결합되는 방식으로 형성될 수도 있다. 또한, 제1 방향판(50)과 제2 스트럿(30) 및 제2 포드(32)가 서로 일체적으로 형성될 수도 있다.
이때, 제2 스트럿(30)과 제1 방향판(50)이 형성하는 단면은 에어포일(airfoil) 형상을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)의 작동 상태를 선체(1)의 저면에서 바라본 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는 회전하는 각도가 커짐에 따라 선수와 선미쪽 각각의 프로펠러(24, 34)의 회전축이 일치하지 않아 이중반전추진의 효과, 즉 회전에너지 회수 효율의 증가가 회전하지 않았을 때(0도)보다 감소할 수 있다. 하지만, 선박이 운항하는 동안 방향을 전환하는 비율이 선박이 직진하는 비율에 비해 크지 않기 때문에, 본 실시예에 따른 이중반전 추진시스템을 구성함으로써 얻는 이점이 더 크다고 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치의 변형예를 나타낸 사시도이다.
본 실시예의 경우, 제1 방향판(50) 및 제2 방향판(52)을 제외한 이중반전 아지무스 추진장치(10)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 제1 스트럿(20)의 회전에 따라 선체(1)의 방향을 조종하도록 제1 포드(22) 하단 및 제1 스트럿(20)에 형성되는 제2 방향판(52)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 선체(1)의 방향전환능력을 향상시키기 위해, 전술한 실시예에 따른 제1 방향판(50)의 조타면적에 더불어 추가로 제2 방향판(52)을 형성함으로써 양력을 증가시킬 수 있다. 즉, 전술한 실시예에 따른 제1 방향판(50)과 달리, 제1 방향판(50) 및 제2 방향판(52)의 조타면적을 늘려서 추가적인 타력, 즉 양력을 발생시킬 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 본 실시예에서는 제1 포드(22)의 하단뿐만 아니라 제1 스트럿(20)의 표면에도 제2 방향판(52)을 형성함으로써, 제2 방향판(52)의 조타면적을 증가시킬 수 있으며 결과적으로 증가된 양력을 통해 선체(1)를 원하는 방향으로 선회시킬 수 있다.
제1 방향판(50) 및 제2 방향판(52)은, 방향전환 시 조타면적을 증가시킴으로써 양력을 증가시키는 기능 외에도, 선체(1)가 직진하는 동안 회전류에 의한 불규칙적인 유체의 흐름을 정류, 즉 보다 균일하게 흐르도록 함으로써 추력의 손실을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)는, 한 쌍의 아지무스 스러스터가 서로 대향되게 배치함으로써 회전류의 회전에너지를 회수할 수 있으며, 회전류를 정류하여 프로펠러의 추력이 향상될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 측면에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 이중반전 아지무스 추진장치(10)를 포함하는 본 발명의 다른 측면에 따른 선박(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중반전 아지무스 추진장치(10)를 구비한 선박(100)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)은, 선체(1)와; 상기 선체(1) 저면에 회전 가능하게 결합되는 턴테이블(12); 일단이 상기 턴테이블(12)의 저면에 결합되는 제1 스트럿(20); 상기 턴테이블(12)의 회전축을 기준으로 상기 제1 스트럿(20)의 반대쪽에 위치하도록 일단이 상기 턴테이블(12)의 저면에 결합되는 제2 스트럿(30); 상기 제1 스트럿(20)의 타단에 결합되는 제1 포드(22); 상기 제2 스트럿(30)의 타단에 결합되는 제2 포드(32); 상기 제1 포드(22)에 결합되는 제1 프로펠러(24); 및 상기 제1 프로펠러(24)에 대향하여 배치되고, 상기 제1 프로펠러(24)와 반대 방향으로 회전하며, 상기 제2 포드(32)에 결합되는 제2 프로펠러(34)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이중반전 아지무스 추진장치(10)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 선박(100)은, 한 쌍의 아지무스 스러스터가 서로 대향되게 배치함으로써 회전류의 회전에너지를 회수할 수 있으며, 회전류를 정류하여 프로펠러의 추력이 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 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.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
1 : 선체 10 : 이중반전 아지무스 추진장치
12 : 스티어링부 20 : 제1 스트럿
21 : 제1 턴테이블 21a : 제1 턴테이블 모터
21b : 제1 기어부 21c : 제1 기어
21d : 제2 기어 22 : 제1 포드
24 : 제1 프로펠러 26 : 제1 모터
27 : 제1 구동샤프트 28 : 제1 프로펠러샤프트
29 : 제1 베벨기어 30 : 제2 스트럿
31 : 제2 턴테이블 31a : 제2 턴테이블 모터
31b : 제2 기어부 32 : 제2 포드
34 : 제2 프로펠러 36 : 제2 모터
37 : 제2 구동샤프트 38 : 제2 프로펠러샤프트
39 : 제2 베벨기어 40 : 덕트
50 : 방향판 52 : 제2 방향판
60 : 결합부재 100 : 선박

Claims (11)

  1. 일단이 선체의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제1 스트럿(strut);
    상기 제1 스트럿의 반대쪽에 위치하도록 일단이 상기 선체의 저면에 회전 가능하게 결합되는 제2 스트럿;
    상기 제1 스트럿의 타단에 결합되는 제1 포드(pod);
    상기 제2 스트럿의 타단에 결합되는 제2 포드;
    상기 제1 포드에 결합되는 제1 프로펠러; 및
    상기 제1 프로펠러에 대향하여 배치되고, 상기 제1 프로펠러와 반대 방향으로 회전하며, 상기 제2 포드에 결합되는 제2 프로펠러를 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선체의 저면에 회전가능하게 결합되는 제1 턴테이블;
    상기 제1 턴테이블에 인접하여 상기 선체의 저면에 회전가능하게 결합되는 제2 턴테이블을 더 포함하며,
    상기 제1 스트럿의 일단은 상기 제1 턴테이블에 결합되고, 상기 제2 스트럿의 일단은 상기 제2 턴테이블에 결합되는 것을 특징으로 하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 턴테이블에 회전력을 제공하는 제1 턴테이블 모터;
    상기 제2 턴테이블에 회전력을 제공하는 제2 턴테이블 모터; 및
    상기 제1 턴테이블 모터 및 상기 제2 턴테이블 모터 각각의 동작을 제어하는 스티어링부(steering part)를 더 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로펠러에 회전력을 제공하는 제1 모터; 및
    상기 제2 프로펠러에 회전력을 제공하는 제2 모터를 더 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 프로펠러와 상기 제1 모터 사이에 개재되어 상기 제1 모터의 회전력을 상기 제1 프로펠러에 전달하는 제1 베벨기어; 및
    상기 제2 프로펠러와 상기 제2 모터 사이에 개재되어 상기 제2 모터의 회전력을 상기 제2 프로펠러에 전달하는 제2 베벨기어를 더 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로펠러를 둘러싸는 덕트(duct)를 더 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스트럿의 회전에 따라 상기 선체의 방향을 조종하도록 상기 제2 포드 하단 및 상기 제2 스트럿에 형성되는 제1 방향판을 더 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 방향판은,
    상기 제2 포드 및 상기 제2 스트럿과 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 스트럿과 상기 제1 방향판이 형성하는 단면은 에어포일(airfoil) 형상인 것을 특징으로 하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스트럿의 회전에 따라 상기 선체의 방향을 조종하도록 상기 제1 포드 하단 및 상기 제1 스트럿에 형성되는 제2 방향판을 더 포함하는 이중반전 아지무스 추진장치.
  11. 선체와;
    상기 선체 저면에 회전 가능하게 결합되는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이중반전 아지무스 추진장치를 포함하는 선박.
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