KR20120134302A

KR20120134302A - 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박

Info

Publication number: KR20120134302A
Application number: KR1020110053111A
Authority: KR
Inventors: 최태삼; 김진호; 박현상; 박형길; 백광준; 이동현; 이진석; 이태구
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-12-12
Also published as: KR101291137B1

Abstract

선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 구동축에 고정된 후방프로펠러, 후방프로펠러 전방의 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 구동축의 회전을 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 반전회전장치는 구동축에 고정된 구동베벨기어, 전방프로펠러 허브에 고정된 피동베벨기어, 구동베벨기어의 회전을 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어, 반전베벨기어를 구동축의 반경방향으로 이동시켜 동력전달을 단속(斷續)하는 클러치장치를 포함한다.

Description

선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박{PROPULSION APPARATUS FOR SHIP, AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 프로펠러가 상호 반대로 회전하며 추진력을 발생시키는 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박에 관한 것이다.

선박에서 추진장치는 운항을 위해 추진력을 발생시키는 장치이다. 가장 일반적인 것으로는 하나의 나선형 프로펠러를 채용한 것이다. 그러나 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치는 수류의 회전에너지를 추진력으로 이용할 수 없기 때문에 에너지 손실이 크다.

손실되는 회전에너지를 추진력으로 회수할 수 있는 것으로 이중반전 추진장치(Counter rotating propeller; CRP)가 있다. 이중반전 추진장치는 동일축선 상에 설치된 2개의 프로펠러가 상호 반대로 회전하면서 추진력을 발생시킨다. 전방프로펠러를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러가 역으로 회전하며 추진력으로 회수할 수 있다. 따라서 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치에 비하여 높은 추진성능을 발휘할 수 있다.

이중반전 추진장치는 선체 내부의 엔진과 연결된 내축과, 내축 후단부에 결합된 후방프로펠러와, 내축의 외면에 회전하도록 설치된 중공의 외축과, 외축 후단부에 결합된 전방프로펠러를 구비한다. 또 내축의 회전을 외축으로 반전시켜 전달하기 위해 선체의 내부에 설치된 반전회전장치를 포함한다. 반전회전장치로는 통상의 유성기어장치를 사용한다.

그러나 이러한 이중반전 추진장치는 반전회전장치로부터 선체 후방으로 길게 연장된 중공의 외축을 구비하기 때문에 선박에 장착할 때 내축과 외축의 중심을 정렬하여 설치하는 작업이 매우 어렵다. 또 외축이 길기 때문에 내축과 외축 사이의 마찰 감소를 위해 윤활을 해야 하는 영역이 증가한다. 뿐만 아니라 내축과 외축이 상호 반대로 회전하는 관계로 내축과 외축 사이에 형성되는 윤활막의 전단이 생기기 때문에 효과적인 윤활을 구현하기 어렵다.

본 발명의 실시 예는 외축이 없이도 두 프로펠러의 상호 반전을 구현할 수 있고, 필요 시 하나의 프로펠러만으로 추진이 가능하도록 하는 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어를 상기 구동축의 반경방향으로 이동시켜 동력전달을 단속(斷續)하는 클러치장치를 포함하는 선박용 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 클러치장치는 상기 반전베벨기어의 축을 이동시키는 유압실린더를 포함할 수 있다.

상기 클러치장치는 상기 반전베벨기어의 축을 이동시키는 전동식 엑츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 반전회전장치는 상기 선체의 후미의 설치공간에 수용되도록 설치되고 상기 반전베벨기어의 축을 회전제한 상태로 진퇴 가능하게 지지하며, 그 외면에 상기 유압실린더나 상기 엑츄에이터가 장착되는 케이싱을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고, 상기 반전회전장치는 상기 구동축에 회전 가능하게 설치된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어, 상기 구동베벨기어를 상기 구동축에 구속하거나 구속을 해제하여 동력전달을 단속(斷續)하는 클러치장치를 포함하는 선박용 추진장치가 제공될 수 있다.

상기 구동축은 그 외면에 단차부를 갖춘 플랜지부를 구비하고, 상기 구동베벨기어는 상기 단차부에 설치되는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 상기 클러치장치는 상기 플랜지부에 장착되어 상기 구동베벨기어를 구속하거나 구속 해제하는 것일 수 있다.

상기 클러치장치는 상기 플랜지부를 관통하여 진퇴하면서 상기 구동베벨기어 배면에 형성된 걸림홈을 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 로드부를 갖춘 유압실린더를 포함할 수 있다.

상기 클러치장치는 상기 플랜지부를 관통하여 진퇴하면서 상기 구동베벨기어 배면에 형성된 걸림홈을 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 로드부를 갖춘 전동식 엑츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 반전회전장치는 상기 선체의 후미의 설치공간에 수용되도록 설치되며 상기 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치를 복수의 베벨기어로 구성하여 그 부피를 줄일 수 있기 때문에 반전회전장치를 선체의 후미에 설치하는 것이 가능하다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치의 베벨기어와 전방프로펠러를 직결시킬 수 있기 때문에 종래와 달리 외축을 사용하지 않고서도 전방프로펠러로의 동력전달이 가능하고, 두 프로펠러의 상호반전을 구현할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 선박의 운항 중 반전회전장치의 고장이 생길 경우에는 클러치장치를 동작시켜 전방프로펠러 쪽으로의 동력전달을 차단할 수 있기 때문에 구동축과 직결된 후방프로펠러의 동작만으로 선박의 추진이 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치가 선박에 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 클러치장치를 나타낸 것이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 클러치장치 동작을 나타낸 단면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 추진장치의 클러치장치 동작을 나타낸 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 선체(1)의 후미(3)에 설치되며 2개의 프로펠러(20,30)가 상호 반대로 회전하면서 추진력을 발생시키는 이중반전 추진장치이다. 여기서 선체(1)의 후미(3)라 함은 두 프로펠러(20,30)가 설치된 구동축(10)을 지지하기 위해 선체(1)로부터 후방을 향하여 유선형으로 돌출된 부분, 즉 스턴보스(Stern boss)를 의미한다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 추진장치는 선체(1) 내부로부터 선체 후미(3)를 통하여 외측으로 연장된 구동축(10), 구동축(10)의 후단 쪽에 고정된 후방프로펠러(20), 후방프로펠러(20) 전방의 구동축(10) 외면에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러(30), 구동축(10)의 회전을 전방프로펠러(30)로 반전시켜 전달하기 위한 반전회전장치(70)를 구비한다.

구동축(10)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 선체(1) 내부에 설치된 구동원(2, 디젤엔진, 모터, 터빈 등)과 연결되고 선체(1)의 후미(3)를 관통하여 선체 외부로 연장된다. 이러한 구동축(10)은 구동원(2)에 의해 회전하면서 그 후단부에 고정된 후방프로펠러(20)를 회전시킨다.

구동축(10)은 도 2에 도시한 바와 같이, 그 외측에 반전회전장치(70), 전방프로펠러(30), 후방프로펠러(20)를 순차적으로 설치하기 위해 외면이 다단형으로 마련된다. 반전회전장치(70)가 설치되는 부분에 제1단차부(12)를 갖는 플랜지부(11)가 마련되고, 전방프로펠러(30)의 장착을 위해 플랜지부(11) 후방에 제1단차부(12)보다 작은 외경으로 제2단차부(13)가 마련된다. 또 후방프로펠러(20)의 장착을 위해 제2단차부(13) 후방에 후방으로 갈수록 외경이 축소되는 형태로 테이퍼부(14)가 형성된다. 플랜지부(11)는 구동축(10)과 일체로 마련되거나 별도로 제작된 후 구동축(10) 외면에 압입 고정되는 방식으로 설치될 수 있다.

후방프로펠러(20)는 구동축(10)의 후미부분에 고정되는 허브(21)와, 허브(21)의 외면에 마련된 복수의 날개(22)를 포함한다. 후방프로펠러(20)는 허브(21) 중심부에 형성된 축결합공(23)이 구동축(10)의 테이퍼부(14) 외면에 압입됨으로써 구동축(10)에 고정된다. 또 구동축(10) 후단부에 고정너트(24)가 체결됨으로써 구동축(10)에 더욱 견고히 고정된다. 이러한 결합을 위해 허브(21)의 축결합공(23)은 구동축(10)의 테이퍼부(14) 외면과 대응하는 형상으로 마련될 수 있다. 도 2에서 부호 25는 후방프로펠러 허브(21) 후면과 구동축(10) 후단을 덮도록 후방프로펠러 허브(21)에 장착되는 프로펠러캡이다.

전방프로펠러(30)는 후방프로펠러(20)로부터 전방으로 소정간격 이격된 위치의 구동축(10) 외면에 회전 가능하게 설치된다. 전방프로펠러(30)는 구동축(10) 외면에 회전 가능하게 지지되는 허브(31)와, 허브(31)의 외면에 마련된 복수의 날개(32)를 포함한다. 이러한 전방프로펠러(30)는 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하는 것이므로 날개각이 후방프로펠러(20)의 날개각과 반대이다.

전방프로펠러(30)의 허브(31)는 그 중심부가 레이디얼베어링(51)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 그 양측이 전방스러스트베어링(52)과 후방스러스트베어링(53)에 의해 각각 회전 가능하게 지지된다.

전방스러스트베어링(52)은 내륜이 구동축(10)의 제2단차부(13) 턱에 걸려 지지되고, 외륜이 허브(31)의 전방베어링지지부(33)에 지지된다. 후방스러스트베어링(53)은 내륜이 구동축(10)의 외면에 장착되는 지지링(60)에 의해 축방향으로 밀리지 않도록 지지되고, 외륜이 허브(31)의 후방베어링지지부(34)에 지지된다. 레이디얼베어링(51)이 구동축(10)의 반경방향으로 작용하는 전방프로펠러(30)의 레이디얼 하중을 감당하고, 전방 및 후방스러스트베어링(52,53)이 구동축(10)에 전후 축방향으로 각각 작용하는 스러스트 하중을 감당할 수 있도록 한 것이다. 특히 전방스러스트베어링(52)은 선박의 전진 시 전방프로펠러(30)로부터 선수 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당하고, 후방스러스트베어링(53)은 선박의 후진 시 전방프로펠러(30)로부터 선미 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당한다.

전방프로펠러(30)의 허브(31)에는 전방 및 후방베어링지지부(33,34)가 마련되는 위치에 각각 보강부재(41,42)가 설치될 수 있다. 전방스러스트베어링(52)과 후방스러스트베어링(53)이 설치되는 부분에 각각 보강부재(41,42)를 설치함으로써 허브(31)의 강성이 커지도록 한 것이다. 이러한 보강부재(41,42)는 허브(31)보다 강성이 높은 강철소재로 마련될 수 있다. 같은 방식으로 후방프로펠러(20)의 허브(21) 전면에도 지지링(60)과 접하는 부분에 보강부재(43)가 마련될 수 있다.

반전회전장치(70)는 도 2에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러(30)의 허브(31)와 인접하는 선체(1)의 후미(3)에 설치된다. 이를 위해 선체 후미(3)에는 반전회전장치(70)를 수용할 수 있는 설치공간(4)이 마련된다. 설치공간(4)은 그 중심이 구동축(10)의 중심과 일치하는 원통형태로 마련될 수 있고, 전방프로펠러 허브(31)와 대면하는 후방이 개방된 형태이다.

반전회전장치(70)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 구동축(10)과 함께 회전하도록 구동축(10)의 플랜지부(11)에 고정된 구동베벨기어(71), 구동베벨기어(71)와 대면하는 형태로 전방프로펠러(30)의 허브(31) 전면에 고정된 피동베벨기어(72), 구동베벨기어(71)의 회전을 피동베벨기어(72)로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어(73)를 구비한다. 또 복수의 반전베벨기어 축(74)을 지지하기 위해 반전베벨기어(73)의 외측을 포위하는 형태로 설치되는 원통형 케이싱(75)을 포함한다.

구동베벨기어(71)는 플랜지부(11)의 제1단차부(12)에 지지된 상태에서 복수의 고정볼트(71a)가 체결됨으로써 플랜지부(11)에 고정된다. 피동베벨기어(72)는 그 후면이 전방프로펠러 허브(31)에 접한 상태에서 역시 복수의 고정볼트(72a)가 체결됨으로써 허브(31)에 고정된다. 또 피동베벨기어(72)는 회전 시 마찰이 발생하지 않도록 그 내경부분이 구동축(10) 외면과 이격된다. 도 2는 피동베벨기어(72)가 고정볼트(72a) 체결에 의해 결합되는 방식을 도시하였으나, 피동베벨기어(72)는 전방프로펠러 허브(31)에 용접되거나 전방프로펠러 허브(31)와 일체로 마련될 수도 있다.

복수의 반전베벨기어(73)는 구동베벨기어(71)와 피동베벨기어(72) 사이에 각각 이물림 상태로 개재된다. 각 반전베벨기어(73)를 지지하는 축(74)은 구동축(10)과 교차하는 방향으로 형성되고 구동축(10)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다. 각 반전베벨기어(73)와 이를 지지하는 축(74) 사이에는 반전베벨기어(73)의 원활한 회전을 위해 베어링(73a)이 설치될 수 있다.

이러한 반전회전장치(70)는 구동베벨기어(71)의 회전을 복수의 반전베벨기어(73)가 반전시켜 피동베벨기어(72)로 전달하므로 피동베벨기어(72)와 구동베벨기어(71)의 상반된 회전이 가능하다. 따라서 피동베벨기어(72)에 직결된 전방프로펠러(30)와 구동축(10)에 직결된 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현할 수 있다.

또 본 실시 예의 반전회전장치(70)는 복수의 베벨기어들(71,72,73)을 통해 반전을 구현하는 형태이므로 종래 유성기어식 반전회전장치에 비하여 그 부피를 줄일 수 있다. 따라서 선체 후미의 부피를 크게 하지 않으면서도 선체의 후미(3)에 장착하는 것이 가능하다. 또 반전회전장치(70)를 선체의 후미(3)에 장착할 수 있게 됨으로써 피동베벨기어(72)와 전방프로펠러 허브(31)의 직결이 가능하다.

특히 본 실시 예는 반전회전장치(70)를 설치할 때 피동베벨기어(72)의 후면과 전방프로펠러 허브(31) 전면이 대면하도록 할 수 있고, 피동베벨기어(72)와 허브(31)의 회전중심을 일치시킬 수 있기 때문에 피동베벨기어(72)와 전방프로펠러 허브(31)를 직접 연결시키는 것이 가능하다. 따라서 종래와 다르게 외축을 사용하지 않고서도 전방프로펠러(30)로 동력을 전달하는 것이 가능하다. 또 외축이 없기 때문에 종래보다 구동축(10)의 마찰요인을 감소시킬 수 있어 종래보다 윤활영역을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 외축이 없기 때문에 구동축(10)을 설치하는 작업 및 설치 후 축의 중심을 정렬하는 작업도 용이하게 수행할 수 있다.

통상의 유성기어식 반전회전장치는 구동축에 설치되는 태양기어, 태양기어 외측에 설치되는 유성기어, 유성기어 외측에 설치되는 원통형의 내접기어를 포함하기 때문에 그 부피가 상대적으로 크다. 또 유성기어식 반전회전장치는 최외곽에 배치되는 내접기어가 회전해야 하기 때문에 그 외측의 케이싱까지 고려하면 부피가 매우 커질 수 밖에 없다. 따라서 이를 본 실시 예의 경우처럼 선체의 후미에 설치하기란 어려운 문제다. 설령 선체 후미에 설치한다 하더라도 선체 후미의 크기를 키워야 하는 문제가 생기고, 원통형 내접기어로부터 전방프로펠러로 동력을 전달하기 위해 종래의 외축에 상당하는 중공축을 사용해야 한다. 결국 본 실시 예처럼 구성을 단순화하면서 부피를 줄이기는 어렵다.

또 본 실시 예의 반전회전장치(70)는 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 반전베벨기어(73)를 그 축방향으로 이동시켜 동력전달을 단속(斷續)할 수 있는 복수의 클러치장치(80)를 구비한다. 클러치장치(80)는 각 반전베벨기어의 축(74)을 진퇴시킬 수 있도록 케이싱(75)의 외측에 장착된 복수의 유압실린더로 구성될 수 있다. 구체적으로 클러치장치(80)는 도 5에 도시한 바와 같이, 케이싱(75)을 관통하여 진퇴하는 각 반전베벨기어 축(74)의 외측 단부에 결합된 피스톤(81)과, 피스톤(81)을 수용하며 피스톤(81)에 의해 그 내측이 양측으로 구획되는 액압실(82)로 구성될 수 있다. 또 케이싱(75)에 결합되는 반전베벨기어의 축(74)은 회전 제한 상태에서 진퇴할 수 있도록 외면이 다각면으로 마련될 수 있다.

클러치장치(80)는 도 4에 도시한 바와 같이, 모든 반전베벨기어 축(74)을 동작시킬 수 있도록 케이싱(75)의 외면에 복수개가 같은 방식으로 설치된다. 또 동시에 동작할 수 있도록 각각 유압라인(83)에 의해 유압장치(84)와 연결된다. 유압장치(84)는 상세히 나타내지는 않았지만, 유압을 발생시키는 펌프, 유로전환을 위한 밸브들, 그리고 이들의 동작을 제어하는 제어수단을 포함하는 형태일 수 있다.

이러한 클러치장치(80)는 유압장치(84)의 동작에 의해 액압실(82) 내부의 피스톤(81)을 이동시켜 각 반전베벨기어 축(74)을 그 길이방향으로 이동시킴으로써 도 5에 도시한 바와 같이, 반전베벨기어(73)가 구동 및 피동베벨기어(71,72)로부터 분리될 수 있다. 즉 구동베벨기어(71)로부터 피동베벨기어(72) 쪽으로 동력전달이 차단되도록 할 수 있다. 또 도 6에 도시한 바와 같이, 유압장치(84)에 의해 피스톤(81)이 반대로 동작함으로써 각 반전베벨기어(73)가 구동 및 피동베벨기어(71,72)와 이물림 상태를 유지하도록 할 수 있다.

이처럼 본 실시 예의 반전회전장치(70)는 클러치장치(80)의 동작에 의해 반전베벨기어(73)를 구동 및 피동베벨기어(71,72)로부터 분리함으로써 전방프로펠러(30) 쪽으로의 동력전달을 차단할 수 있다. 따라서 선박의 운항 중 반전회전장치(70)의 고장이 생기는 경우에도 선박의 추진이 가능하도록 할 수 있다. 즉 구동원(2)과 연결된 구동축(10)만을 회전시켜 후방프로펠러(20)를 동작시킬 수 있기 때문에 선박의 추진이 가능하다.

여기서는 각 반전베벨기어 축(74)을 이동시키는 클러치장치(80)로 유압실린더를 채용한 경우를 예시하였으나, 클러치장치(80)는 이에 한정되지 않고 솔레노이드 구동체나 이송나사를 채용한 모터와 같은 전동식 엑츄에이터(actuator)로도 구성될 수 있다.

한편, 본 실시 예의 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 구동축(10)의 지지를 위해 반전회전장치(70)와 인접한 전방의 구동축(10) 외면과 선체(1) 사이에 설치된 레이디얼베어링(55)을 구비한다. 이 레이디얼베어링(55)은 반전회전장치 직전에서 구동축(10)을 지지함으로써 반전회전장치(70)의 원활한 동작을 구현하는데 기여한다. 즉 레이디얼베어링(55)이 구동축(10)의 반경방향 진동이나 흔들림을 방지함으로써 구동베벨기어(71)와 반전베벨기어(73) 사이의 이물림 및 반전베벨기어(73)와 피동베벨기어(72) 사이의 이물림이 정확히 유지되도록 할 수 있다.

또 본 실시 예의 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 선체 후미(3)와 전방프로펠러 허브(31) 사이를 밀봉하여 해수(또는 민물)나 이물질의 침입을 방지하는 제1밀봉장치(90)와, 같은 목적으로 전방프로펠러 허브(31)와 후방프로펠러 허브(21) 사이를 밀봉하는 제2밀봉장치(110)를 구비한다.

제1밀봉장치(90)는 전방프로펠러 허브(31)의 전면에 설치된 원통형 제1라이닝(91)과, 제1라이닝(91)의 외면에 접하도록 제1라이닝(91)의 외면을 덮으며 그 일단이 선체 후미(3)에 고정된 원통형 제1밀봉부재(92)를 포함한다. 제2밀봉장치(110)는 후방프로펠러 허브(21)의 전면에 설치된 원통형 제2라이닝(111)과, 제2라이닝(111)의 외면과 접하도록 제2라이닝(111) 외면을 덮으며 그 일단이 전방프로펠러 허브(31) 후면에 고정된 원통형 제2밀봉부재(112)를 포함한다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치의 동작에 대하여 설명한다.

반전회전장치(70)는 평소 반전베벨기어(73)가 클러치장치(80)의 동작에 의해 구동 및 피동베벨기어(71,72)와 이물림 상태를 유지한다. 즉 반전회전장치(70)의 고장이 생기지 않는 한 전방프로펠러(30) 쪽으로 동력 전달이 가능하도록 한다.

이 상태에서 추진장치는 선체(1) 내부 구동원(2)의 동작에 의해 구동축(10)이 회전하면, 구동축(10) 후단부에 직결된 후방프로펠러(20)가 구동축(10)과 동일한 방향으로 함께 회전한다. 동시에 반전회전장치(70)의 구동베벨기어(71)도 구동축(10)에 고정된 상태이므로 구동축(10)과 함께 회전한다. 구동베벨기어(71)의 회전은 복수의 반전베벨기어(73)에 의해 반전되어 피동베벨기어(72)로 전달되므로 피동베벨기어(72)가 구동축(10)과 반대로 회전한다. 따라서 피동베벨기어(72)와 직결된 전방프로펠러(30)는 후방프로펠러(20)와 반대로 회전한다.

상호 반대로 회전하는 전방프로펠러(30)와 후방프로펠러(20)는 날개각이 서로 반대이기 때문에 동일한 방향으로 추진수류를 발생시킨다. 즉 선박이 전진할 때는 후방으로 추진수류를 발생시키고, 선박이 후진할 때는 각각 역으로 회전하면서 전방으로 추진수류를 발생시킨다. 또 전진할 때 발생하는 추진수류는 전방프로펠러(30)를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러(20)가 역으로 회전하면서 추진력으로 회수하므로 추진성능이 향상된다. 후진할 때도 마찬가지다.

전방프로펠러(30)는 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 이에 상당하는 반력을 받는다. 이 힘은 전방스러스트베어링(52)을 통해 구동축(10)으로 전달되어 추진력으로 작용한다. 후방프로펠러(20)도 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 반력을 받게 되는데, 이 힘 역시 직결된 구동축(10)으로 전달되어 추진력으로 작용한다.

선박이 후진할 때는 전방프로펠러(30)의 추진력(반력)이 후방스러스트베어링(53)을 통해 구동축(10)으로 전달되고, 후방프로펠러(20)의 추진력 역시 직결된 구동축(10)으로 전달된다. 결국 본 실시 예의 추진장치는 선박이 전진할 때와 후진할 때 전방프로펠러(30)와 후방프로펠러(20)의 동작에 의해 생기는 추진력이 모두 구동축(10)을 통하여 선체(1)로 전달된다.

한편, 선박의 운항 중 반전회전장치(70)의 고장이 생길 경우에는 클러치장치(80)를 동작시켜 전방프로펠러(30) 쪽으로의 동력전달을 차단한다. 따라서 이때는 구동축(10)과 직결된 후방프로펠러(20)의 동작만으로 선박의 추진이 가능하다.

도 7과 도 8은 반전회전장치의 다른 실시 예를 나타낸 것이다. 도 7의 반전회전장치(170)는 전술한 경우와 다르게 구동베벨기어(171)를 구동축(10)에 구속하거나 구속을 해제할 수 있는 클러치장치(180)를 구비한 것이다. 이 반전회전장치(170)는 구동베벨기어(171)가 플랜지(11)의 제1단차부(12)에 베어링(181)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이러한 구동베벨기어(171)는 반전베벨기어(173)와 항상 이물림 상태를 유지하고, 피동베벨기어(172) 역시 반전베벨기어(173)와 이물림 상태를 유지한다. 반전베벨기어(173)는 고정상태를 유지하는 축(174)에 회전 가능하게 지지된다.

클러치장치(180)는 구동베벨기어(171) 반대편의 플랜지부(11)에 장착되어 구동베벨기어(171)를 구속하거나 구속을 해제한다. 구체적으로 이러한 클러치장치(180)는 플랜지부(11)를 관통하여 진퇴하면서 구동베벨기어(171)의 배면에 형성된 걸림홈(182)을 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 로드부(183)를 갖춘 유압실린더 또는 전동식 엑츄에이터로 구성될 수 있다. 이 경우 클러치장치(180)는 구동축(10)과 함께 회전해야 하므로 클러치장치(180)의 동작을 위한 유압배관이나 전선 등은 구동축(10)에 매설되는 방식일 수 있다.

이러한 클러치장치(180)는 도 7에 도시한 바와 같이, 평소 로드부(183)가 구동베벨기어(171)의 걸림홈(182)으로 진입하여 걸린 상태를 유지함으로써 구동베벨기어(171)가 구동축(10)과 함께 회전하도록 할 수 있다. 따라서 구동베벨기어(171)와 피동베벨기어(172)의 상반된 회전이 가능하다.

반전회전장치(170)의 고장이 생길 경우에는 도 8에 도시한 바와 같이, 로드부(183)가 구동베벨기어(171)의 걸림홈(182)으로부터 빠져 나와 걸림을 해제함으로써 구동베벨기어(171)가 회전하지 않고 구동축(10)만 회전하도록 할 수 있다. 따라서 선박의 운항 중 반전회전장치(170)의 고장이 생기는 경우 구동축(10)과 직결된 후방프로펠러(20)의 동작만으로 선박의 추진이 가능하도록 할 수 있다.

1: 선체, 2: 구동원,
3: 선체의 후미, 4: 설치공간,
10: 구동축, 20: 후방프로펠러,
30: 전방프로펠러, 41,42: 보강부재,
51,55: 레이디얼베어링, 52: 전방스러스트베어링,
53: 후방스러스트베어링, 60: 지지링,
70: 반전회전장치, 71: 구동베벨기어,
72: 피동베벨기어, 73: 반전베벨기어,
75: 케이싱, 80: 클러치장치,
90: 제1밀봉장치, 110: 제2밀봉장치.

Claims

구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고,
상기 반전회전장치는 상기 구동축에 고정된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어, 상기 반전베벨기어를 상기 구동축의 반경방향으로 이동시켜 동력전달을 단속(斷續)하는 클러치장치를 포함하는 선박용 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 클러치장치는 상기 반전베벨기어의 축을 이동시키는 유압실린더를 포함하는 선박용 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 클러치장치는 상기 반전베벨기어의 축을 이동시키는 전동식 엑츄에이터를 포함하는 선박용 추진장치.
제1항에 있어서,
상기 반전회전장치는 상기 선체의 후미의 설치공간에 수용되도록 설치되고 상기 반전베벨기어의 축을 회전제한 상태로 진퇴 가능하게 지지하는 케이싱을 더 포함하는 선박용 추진장치.
구동축에 고정된 후방프로펠러, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 구동축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러, 상기 구동축의 회전을 상기 전방프로펠러로 반전시켜 전달하는 반전회전장치를 포함하고,
상기 반전회전장치는 상기 구동축에 회전 가능하게 설치된 구동베벨기어, 상기 전방프로펠러 허브에 고정된 피동베벨기어, 상기 구동베벨기어의 회전을 상기 피동베벨기어로 반전시켜 전달하는 복수의 반전베벨기어, 상기 구동베벨기어를 상기 구동축에 구속하거나 구속을 해제하여 동력전달을 단속(斷續)하는 클러치장치를 포함하는 선박용 추진장치.
제5항에 있어서,
상기 구동축은 그 외면에 단차부를 갖춘 플랜지부를 구비하고,
상기 구동베벨기어는 상기 단차부에 설치되는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며,
상기 클러치장치는 상기 플랜지부에 장착되어 상기 구동베벨기어를 구속하거나 구속 해제하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제6항에 있어서,
상기 클러치장치는 상기 플랜지부를 관통하여 진퇴하면서 상기 구동베벨기어 배면에 형성된 걸림홈을 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 로드부를 갖춘 유압실린더를 포함하는 선박용 추진장치.
제6항에 있어서,
상기 클러치장치는 상기 플랜지부를 관통하여 진퇴하면서 상기 구동베벨기어 배면에 형성된 걸림홈을 걸어서 구속하거나 구속을 해제하는 로드부를 갖춘 전동식 엑츄에이터를 포함하는 선박용 추진장치.
제5항에 있어서,
상기 반전회전장치는 상기 선체의 후미의 설치공간에 수용되도록 설치되며 상기 반전베벨기어의 축을 지지하는 케이싱을 더 포함하는 선박용 추진장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 추진장치를 갖춘 선박.