KR20120138923A

KR20120138923A - 터널식 스러스터 및 이를 갖춘 선박

Info

Publication number: KR20120138923A
Application number: KR1020110058355A
Authority: KR
Inventors: 송지수; 최상규; 홍춘범; 김수형
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-27
Also published as: KR101335256B1

Abstract

터널식 스러스터 및 이를 갖춘 선박이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 터널식 스러스터는 선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체; 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러; 프로펠러를 구동하는 제1구동장치; 스러스터 몸체를 회전시키는 제2구동장치를 포함한다.

Description

터널식 스러스터 및 이를 갖춘 선박{TUNNEL THRUSTER AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 터널식 스러스터 및 이를 갖춘 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스러스터 몸체의 위치를 좌현 또는 우현 방향으로 회전시킬 수 있는 터널식 스러스터 및 이를 갖춘 선박에 관한 것이다.

선박은 조종안정성을 높이거나 부두에 용이하게 접안할 수 있도록 선수 또는 선미 측에 설치되어 횡방향 추진력을 부여하는 스러스터(Thruster)를 구비한다.

일 예로 통상의 터널식 스러스터는 선박의 좌현과 우현을 관통하도록 형성한 터널 내에 설치되며 정방향과 역방향으로 회전하는 프로펠러 및 이 프로펠러를 회전시키는 구동장치를 구비한다. 터널 내부의 프로펠러가 정방향 또는 역방향으로 회전함으로써 선박의 좌현 또는 우현방향으로 추진력을 발생시킨다.

이러한 스러스터는 추진력을 발생시키는 방향에 따라 터널 내의 프로펠러가 정방향 또는 역방향으로 회전하는 방식이기 때문에 프로펠러의 날개형태가 비교적 단순하다. 정회전 시와 역회전 시 거의 동일한 추진력을 발생시켜야 하기 때문에 날개의 전연과 후연이 거의 동일한 형태의 프로펠러를 채용한다. 따라서 이러한 스러스터는 추진효율이 낮고 소음이 클 뿐 아니라 캐비테이션(Cavitation) 발생도 심한 문제가 있었다.

터널식 스러스터 중에는 날개의 피치(Pitch)를 가변시켜 추진방향을 변경할 수 있는 가변피치 프로펠러(Controlable Pitch Propeller: CPP)를 채용한 것도 있다. 프로펠러의 회전방향은 그대로 유지한 채 날개각을 변경시켜 추진방향을 변경하는 방식이다.

그러나 이러한 스러스터는 프로펠러 날개의 피치조절각이 통상 -35에서 35도의 범위로 제한되기 때문에 역시 추진효율을 높이는데 한계가 있었다. 또 날개의 피치조절을 위해 별도의 유압장치 등이 적용되어야 하기 때문에 구조가 복잡하였다.

본 발명의 실시 예들은 스러스터 몸체를 좌현 또는 우현 방향으로 전환시킬 수 있도록 하여 고효율 저소음 프로펠러의 채용이 가능한 터널식 스러스터 및 이를 갖춘 선박을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체; 상기 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러; 상기 프로펠러를 구동하는 제1구동장치; 상기 스러스터 몸체를 회전시키는 제2구동장치를 포함하는 터널식 스러스터가 제공될 수 있다.

상기 스러스터는 상기 스러스터 몸체와 함께 회전하도록 상기 터널 내에 설치되며 상기 터널과 연계되는 관통유로를 갖춘 회전체를 더 포함할 수 있고, 상기 프로펠러와 상기 스러스터 몸체의 일부가 상기 관통유로 내에 설치될 수 있다.

상기 제1구동장치는 제1모터와, 제1모터의 회전력을 상기 스러스터 몸체 내부를 통해 상기 프로펠러로 전달하는 제1동력전달장치를 포함할 수 있고, 상기 제2구동장치는 제2모터와, 제2모터의 회전력을 상기 스러스터 몸체로 전달하는 제2동력전달장치를 포함할 수 있다.

상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러를 지지하는 프로펠러지지부와, 상기 프로펠러의 축선과 교차하는 방향으로 상기 프로펠러지지부로부터 연장되며 상기 선체에 회전 가능하게 지지되는 회전지지부를 포함할 수 있다.

상기 제1동력전달장치는 상기 제1모터로부터 상기 회전지지부 내부를 통하여 상기 프로펠러지지부 내로 연장된 제1축과, 상기 프로펠러지지부 내에 설치되고 그 일단이 상기 프로펠러와 연결되고 타단이 상호 치합되는 두 베벨기어에 의해 상기 제1축과 동력 전달 가능하게 연결되는 제2축을 포함할 수 있다.

상기 제2동력전달장치는 상기 제2모터의 축에 결합된 구동기어와, 상기 구동기어와 치합되도록 상기 스러스터 몸체의 회전지지부에 마련된 피동기어를 포함할 수 있다.

상기 스러스터는 상기 스러스터 몸체의 회전을 위해 상기 터널 내에 설치된 회전체를 더 포함할 수 있고, 상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러가 상기 회전체의 회전중심에 위치할 수 있도록 상기 회전체에 편심되게 장착될 수 있다.

상기 제1구동장치는 상기 회전체에 고정된 제1모터와, 제1모터의 회전력을 상기 스러스터 몸체 내부를 통해 상기 프로펠러로 전달하는 동력전달장치를 포함할 수 있고, 상기 제2구동장치는 상기 회전체를 회전시키도록 상기 선체에 설치되는 제2모터를 포함할 수 있다.

상기 회전체는 상기 터널의 상측에 회전 가능하도록 설치된 상측 회전판과, 상기 터널의 하측에 회전 가능하도록 설치된 하측 회전판과, 상기 상측 및 하측 회전판 사이에 설치되며 상기 관통유로를 갖춘 원통부재를 포함할 수 있다.

상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러를 지지하는 프로펠러지지부와, 상기 프로펠러지지부로부터 상측과 하측으로 각각 연장되어 상기 상측 회전판과 상기 하측 회전판에 고정된 고정부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체; 상기 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러; 상기 프로펠러를 회전시키는 구동원; 상기 구동원의 회전을 상기 프로펠러로 전달하는 제1동력전달장치; 상기 구동원의 회전력을 상기 스러스터 몸체로 전달하거나 차단할 수 있는 제2동력전달장치를 포함하는 터널식 스러스터가 제공될 수 있다.

상기 제1동력전달장치는 상기 구동원과 연결된 구동축을 포함하고, 상기 제2동력전달장치는 상기 구동축과 이격된 피동축과, 상기 구동축의 회전을 상기 피동축으로 전달하는 복수의 기어와, 상기 스러스터 몸체에 마련된 피동기어와, 상기 피동축에 함께 회전하도록 설치되며 축방향 이동에 의해 상기 피동기어에 치합되거나 치합 해제되는 구동기어와, 동력 단속을 위해 구동기어를 축방향으로 이동시키는 단속장치를 포함할 수 있다.

상기 터널 내에는 상기 스러스터 몸체의 회전을 위한 확장공간이 마련될 수 있다.

상기 회전체는 외면에 구면부를 포함할 수 있다.

상기 회전체는 원통형으로 형성될 수 있다.

상기 회전체의 관통유로의 내경은 상기 터널의 내경과 동일할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체와, 상기 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러를 포함하고, 상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러가 상기 터널의 좌현 측 개구 또는 우현 측 개구를 향할 수 있도록 회전하는 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터가 제공될 수 있다.

상기 프로펠러는 고스큐 프로펠러(Highly skewed propeller)일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 터널식 스러스터는 스러스터 몸체의 회전이 가능하기 때문에 프로펠러의 회전방향 변경 없이도 좌현 측 또는 우현 측으로 추진력을 발생시킬 수 있고, 프로펠러가 한 방향으로 회전하기 때문에 고스큐 프로펠러(Highly skewed propeller)의 채용이 가능하여 캐비테이션, 진동, 소음을 줄일 수 있을 뿐 아니라 종래보다 높은 추진력을 발생시킬 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 터널식 스러스터는 구동원의 동력을 스러스터 몸체 쪽으로 선택적으로 전달할 수 있는 동력전달장치를 구비하기 때문에 하나의 구동원으로 프로펠러의 회전 뿐만 아니라 스러스터 몸체의 회전을 구현할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 터널식 스러스터는 프로펠러를 회전체의 회전중심에 배치할 수 있기 때문에 프로펠러의 크기를 종래보다 줄이지 않으면서도 스러스터 몸체 및 프로펠러의 회전을 통한 위치변경을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 스러스터가 좌현 측으로 회전한 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 스러스터가 우현 측으로 회전한 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 터널식 스러스터의 회전체를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 터널식 스러스터 회전체의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 구동원이 회전력이 스러스터 몸체로 전달 가능하게 연결된 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 구동원으로부터 스러스터 몸체 쪽으로의 동력전달이 차단된 상태를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 스러스터가 좌현 측으로 회전한 상태를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제3실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 스러스터가 우현 측으로 회전한 상태를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제4실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도이다.
도 10은 도 9의 Ⅸ-Ⅸ'선에 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 스러스터가 좌현 측으로 회전한 상태를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 제5실시 예에 따른 터널식 스러스터의 단면도로, 스러스터가 우현 측으로 회전한 상태를 나타낸 것이다.
도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ' 선에 따른 단면도이다.
도 14는 도 11의 ⅩⅣ-ⅩⅣ' 선에 따른 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 터널식 스러스터를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 터널식 스러스터(10)는 선체(1)의 선수 또는 선미 쪽에 좌현과 우현을 관통하도록 형성된 터널(2) 내에 설치된다. 도 1에서 부호 1a는 선체(1) 하부의 구면부분을 나타낸 것이고, 부호 1b와 1c는 선체(1)의 좌현 쪽 측판과 우현 쪽 측판을 각각 나타낸 것이다.

스러스터(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 터널(1) 내부에 회전하도록 설치된 회전체(20), 회전체(20) 내에 설치된 스러스터 몸체(30), 회전체(20) 내부의 스러스터 몸체(30)에 설치된 프로펠러(40)를 구비한다. 또 프로펠러(40)를 동작시키기 위한 제1구동장치(50)와, 스러스터몸체(30)와 회전체(20)를 회전시키기 위한 제2구동장치(60)를 포함한다.

회전체(20)는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 외면이 구면으로 이루어진다. 그리고 터널(2) 내에는 회전체(20)를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 회전체(20)의 외면에 대응하는 곡면지지부(3)가 마련된다. 또 회전체(20)는 유체가 그 내부를 관통하여 흐를 수 있도록 양측이 관통하는 관통유로(21)를 구비한다.

관통유로(21)는 그 내경이 터널(2)의 내경과 실질적으로 동일하게 마련됨으로써 터널(2)의 한 쪽 개구로부터 유입되는 유체가 반대편 개구로 저항 없이 흐를 수 있도록 한다. 물론 터널(2) 내부를 흐르는 유체의 저항을 줄이는 측면에서는 앞서 언급한 바와 같이 터널(2) 내경과 회전체(20)의 관통유로(21) 내경을 동일하게 하는 것이 바람직하겠으나, 이들의 내경이 반드시 일치해야 하는 것은 아니다. 관통유로(21)의 내경은 필요에 따라 터널(2)의 내경보다 크거나 작게할 수 있다.

회전체(20)의 외면 형상도 구형으로 한정되는 것은 아니다. 도 4의 변형 예에서 볼 수 있듯이 회전체(20a)가 원통형으로 마련되고, 관통유로(21a)가 이러한 회전체(20a) 내부를 관통하는 형태일 수 있다. 이 경우 터널(2) 내부에는 회전체(20a)를 회전 가능하게 지지하는 원통형 지지부(미도시)가 마련될 수 있을 것이다.

스러스터 몸체(30)는 도 1에 도시한 바와 같이, 대부분이 회전체(20) 내에 수용된다. 스러스터 몸체(30)는 회전체(20)의 관통유로(21) 중심부에 마련된 프로펠러지지부(31)와, 프로펠러지지부(31)로부터 회전체(20) 상부를 관통하여 선체(1) 내부의 구동기기실(5) 쪽으로 연장되는 회전지지부(32)를 포함한다.

프로펠러지지부(31)는 유체에 대한 저항을 최소화할 수 있도록 외형이 유선형으로 마련될 수 있다. 그리고 프로펠러(40)는 관통유로(21) 내부에 위치하도록 프로펠러지지부(31) 일단에 회전 가능하게 결합된다. 이때 프로펠러지지부(31)의 중심선(X1)은 프로펠러(40)의 중심축선 및 터널(2)의 중심선과 상호 일치하도록 할 수 있다.

회전지지부(32)는 그 중심선(X2)이 프로펠러지지부(31)의 중심선(X1)과 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 또 회전지지부(32)는 회전체(20)와 함께 회전할 수 있도록 그 외면이 회전체(20)의 상하 관통부(22)에 고정되며, 상단이 회전체(20) 및 곡면지지부(3) 상측을 관통하여 구동기기실(5) 쪽으로 연장된다.

이처럼 스러스터 몸체(30)와 회전체(20)가 설치되면, 회전체(20)는 그 상부가 회전지지부(32)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고 회전체(20)의 하부는 그 하면으로부터 돌출하는 지지부(23)가 곡면지지부(3)에 결합됨으로써 역시 회전 가능하게 지지될 수 있다. 또 회전체(20)는 상부가 스러스터 몸체(30)의 회전지지부(32)에 고정된 상태이므로 스러스터 몸체(30)가 회전할 때 함께 회전 할 수 있다.

프로펠러(40)를 구동하는 제1구동장치(50)는 구동기기실(5) 내에 설치된 제1모터(51)와, 제1모터(51)의 회전력을 스러스터 몸체(30)의 내부를 통하여 프로펠러(40)로 전달하는 제1동력전달장치를 포함한다. 제1동력전달장치는 제1모터(51)로부터 회전지지부(32) 내부를 통하여 프로펠러지지부(31) 내로 연장된 제1축(52), 프로펠러지지부(31) 내에 설치되고 그 일단이 프로펠러(40)와 연결되고 타단이 상호 치합되는 두 베벨기어(54,55)에 의해 제1축(52)과 동력 전달 가능하게 연결되는 제2축(53)을 구비한다. 제1모터(51)의 회전력이 제1축(52) 및 두 베벨기어(54,55)를 통해 제2축(53)으로 전달됨으로써 제2축(53)과 연결된 프로펠러(40)가 회전하여 추진력을 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

스러스터 몸체(30)와 회전체(20)를 회전시키는 제2구동장치(60)는 구동기기실(5) 내에 설치된 제2모터(61)와, 제2모터(61)의 회전력을 스러스터 몸체(30)의 회전지지부(32)로 전달하는 제2동력전달장치를 포함한다. 제2동력전달장치는 제2모터(61)의 축에 결합된 구동기어(62), 구동기어(62)와 치합되도록 회전지지부(32)의 상부에 마련된 피동기어(63)를 구비한다. 피동기어(63)는 회전지지부(32) 상부에 일체로 마련되거나 별도로 제작된 후 결합될 수 있다.

이는 제2모터(61)에 의해 구동기어(62)가 회전하여 피동기어(63)를 회전시킴으로써 스러스터 몸체(30)와 회전체(20)가 함께 회전 할 수 있도록 한 것이다. 즉 회전체(20)와 스러스터 몸체(30)를 도 1의 상태에서 도 2의 상태로 회전시킬 수 있다. 여기서 회전체(20)가 회전 한 후 회전체(20)의 관통유로(21)와 터널(2)의 유로는 일치한 상태를 유지하여야 할 것이다. 이를 위해서는 도면에 나타내지는 않았지만, 회전체(20)의 회전위치를 감지하는 감지센서나 감지스위치, 또는 제2모터(61)의 회전을 감지하는 회전각센서 등을 채용함으로써 제2모터(61)의 구동을 제어할 수 있을 것이다.

이러한 구성에 의해 제1실시 예의 스러스터(10)는 프로펠러(40)가 동일한 방향으로 회전하더라도 좌현 측 또는 우현 측으로 동일한 수준의 추진력을 발생시킬 수 있다. 회전체(20)와 스러스터 몸체(30)가 회전함으로써 프러펠러(40)의 위치가 터널(2)의 좌현 측 개구 또는 우현 측 개구를 향하도록 변할 수 있고, 프로펠러(40) 회전방향을 포함한 양 방향의 구동조건을 동일하게 유지할 수 있기 때문이다. 즉 제2모터(61)의 동작에 의해 회전체(20) 및 스러스터 몸체(30)가 도 1의 상태에서 도 2의 상태로 쉽게 전환할 수 있고, 양 상태 모두에서 제1모터(51)가 동일하게 동작하여 대등한 추진력을 발휘하기 때문이다.

또 이러한 스러스터(10)는 종래 스러스터와 달리 프로펠러(40)의 회전방향이 늘 같기 때문에 고스큐 프로펠러(Highly skewed propeller)의 채용이 가능하다. 고스큐 프로펠러는 통상의 프로펠러에 비하여 날개의 후연 측이 회전 반대방향으로 휘어진 정도가 높은 것으로, 캐비테이션과 진동 및 소음의 발생이 작고 추진성능이 높은 것을 말한다. 이를 채용하면, 종래보다 추진력을 높이면서도 저소음을 구현할 수 있다. 또 프로펠러 후류에서 생기는 캐비테이션도 줄일 수 있다. 이는 프로펠러(40)가 한 방향으로만 회전하는 대신 터널(2) 내에서 스러스터 몸체(30)가 회전할 수 있기 때문에 가능하다.

도 1은 제1 및 제2모터(51,61)를 수용하는 구동기기실(5)이 터널(2)의 상측에 위치하고, 회전지지부(32)가 상방으로 연장된 형태를 예시 하였으나, 구동기기실(5) 및 관련 구성의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 구동기기실(5) 등은 터널(2)의 하측, 터널(2)의 전방, 터널(2)의 후방 등 선체(1)의 내부에 공간이 허락하는 한 자유롭게 변경할 수 있을 것이다. 물론 이처럼 구동기기실(2)의 위치를 변경할 경우 회전체(20) 및 스러스터 몸체(30)의 위치도 대응하여 변경할 수 있을 것이다.

도 5와 도 6은 제2실시 예에 따른 터널식 스러스터를 나타낸다. 제2실시 예는 하나의 구동원(151)이 프로펠러(140)를 동작시킬 수 있을 뿐 아니라 회전체(120) 및 스러스터 몸체(130)의 회전도 구현할 수 있는 것이다. 구동원(151)으로는 전기모터 뿐만 아니라 통상의 내연기관이 채용될 수 있다.

구체적으로 제2실시 예는 프로펠러(140)를 회전시키는 구동원(151), 구동원(151)의 회전을 프로펠러(140)로 전달하는 제1동력전달장치, 구동원(151)의 회전력을 스러스터 몸체(130)로 전달하거나 차단할 수 있는 제2동력전달장치를 포함한다.

제1동력전달장치는 구동원(151)과 연결된 구동축(152)과, 프로펠러(140)와 연결된 프러펠러축(153), 프로펠러축(153)과 구동축(152)을 동력 전달 가능하게 연결하는 두 베벨기어(154,155)를 구비한다. 이는 제1실시 예의 제1동력전달장치와 실질적으로 동일한 구성이다. 따라서 구동원(151)에 동작에 의해 구동축(152) 및 프로펠러축(153)이 회전함으로써 프로펠러(140)가 회전할 수 있다.

제2동력전달장치는 구동축(152)과 이격된 위치의 구동기기실(5) 내에 설치된 피동축(161), 구동축(152)의 회전을 피동축(161)으로 전달하는 복수의 기어(162a,162b), 스러스터 몸체(130)에 마련된 피동기어(163), 피동축(161)에 함께 회전하도록 설치되며 축방향 이동에 의해 피동기어(163)에 치합되거나 치합 해제되는 구동기어(164), 그리고 동력 단속을 위해 구동기어(164)를 축방향으로 이동시키는 단속(斷續)장치(165)를 구비한다.

구동기어(164)는 피동축(161)의 외면에 스플라인(spline) 또는 세레이션(serration) 방식으로 결합됨으로써 피동축(161)과 함께 회전하면서도 피동축(161)의 길이방향으로 이동이 가능하다. 그리고 단속장치(165)는 구동기어(164)를 피동축(161)의 길이방향으로 이동시킨다. 이는 단속장치(165)의 동작에 의해 도 5와 같이 구동기어(164)가 피동기어(163)와 치합 상태를 유지하거나, 도 6과 같이 구동기어(164)와 피동기어(163)가 분리된 상태를 유지할 수 있도록 한 것이다.

단속장치(165)로는 유압실린더나 솔레노이드 구동체 등 직선운동을 유발하는 기기가 채용될 수 있을 것이다. 또 구동축(152)과 피동축(161)의 동력연결수단으로는 앞서 언급한 복수의 기어(162a,162b) 외에도 통상의 체인 스프라켓 방식, 벨트와 풀리 방식 등으로 대체가 가능할 것이다. 나머지 구성은 제1실시 예와 동일하게 구성될 수 있다.

제2실시 예의 동작은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

회전체(120)와 스러스터 몸체(130)를 회전시키고자 할 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이, 단속장치(165)가 구동기어(164)와 피동기어(163)를 연결시킨 상태에서 구동원(151)을 동작시킨다. 이때는 구동축(152), 복수의 연결기어(162a,162b), 피동축(161), 구동기어(164), 피동기어(163) 순으로 회전력이 전달됨으로써 스러스터 몸체(130)와 회전체(120)가 회전할 수 있다. 물론 이때는 구동축(152)과 연결된 프로펠러(140)도 회전을 하겠지만, 이처럼 스러스터 몸체(130)의 방향을 전환할 때는 구동원(151)이 저속으로 회전하면 될 것이므로 동작에 무리가 따르지는 않을 것이다.

회전체(120)와 스러스터 몸체(130)를 회전시킨 후에는 도 6에 도시한 바와 같이 단속장치(165)의 동작에 의해 구동기어(164)가 피동기어(163)와 분리된다. 따라서 이때는 스러스터 몸체(130) 쪽으로 동력전달이 차단되므로 회전체(120)와 스러스터 몸체(130)가 회전하지 않고 정지상태를 유지한다. 이 상태에서 구동원(151)이 고속으로 회전하면, 프로펠러(140)가 고속으로 회전하면서 추진력을 발생시킬 수 있다.

도 7과 도 8은 제3실시 예에 따른 터널식 스러스터를 나타낸다. 제3실시 예는 제1실시 예의 구성으로부터 회전체를 배제한 것이다. 나머지 구성은 제1실시 예와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다.

제3실시 예는 회전체가 없이도 도 7의 상태에서 도 8의 상태로 스러스터 몸체(230)의 방향을 전환할 수 있어야 하므로, 스러스터 몸체(130) 및 프로펠러(240)는 상대적으로 작은 것이 채용될 수 있을 것이다. 터널(2)의 반경보다 위치 전환을 위한 프로펠러(240)의 선회반경이 작아야 터널(2) 내부에서 스러스터 몸체(230)의 회전이 가능할 것이기 때문이다. 그러나 이러한 경우에도 고스큐 프로펠러를 채용함으로써 종래보다 향상된 횡방향 추진력을 발휘할 수 있다.

도 9와 도 10은 제4실시 예에 따른 터널식 스러스터를 나타낸다. 도 10은 도 9의 Ⅸ-Ⅸ' 선에 따른 단면도다. 제4실시 예는 제1실시 예의 구성으로부터 역시 회전체를 배제한 것이다. 대신 도 10에 도시한 바와 같이, 스러스터 몸체(330)가 설치된 위치의 터널(2) 내부에 스러스터 몸체(330)와 프로펠러(340)의 선회반경보다 큰 확장공간(370)을 구비한다. 이를 위해 터널(2)에는 그 내면 쪽으로부터 외측으로 확장되는 만곡부(371)가 마련될 수 있다. 만곡부(371)는 프로펠러(340)의 위치 변경 시 간섭이 예상되는 터널(2) 중심부의 양측에만 부분적으로 형성될 수 있으므로 이에 따른 유체의 유동저항은 최소화할 수 있다. 나머지 구성은 제1실시 예와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다.

제4실시 예는 회전체의 채용이 없이도 스러스터 몸체(330)의 회전이 가능할 뿐 아니라, 프로펠러(340)의 크기도 제1실시 예와 동일한 수준으로 유지할 수 있기 때문에 높은 수준의 횡방향 추진력을 발생시킬 수 있다.

도 11 내지 14는 제5실시 예에 따른 터널식 스러스터를 나타낸다. 제5실시 예는 터널(2)의 중심부에 설치된 회전체(420)를 구비하고, 스러스터 몸체(430)와 프로펠러(440)가 회전체(420)와 함께 회전하도록 회전체(420)에 장착된 것이다. 또 제5실시 예는 프로펠러(440)를 구동하는 제1구동장치(450)와 스러스터 몸체(430)의 회전을 위해 회전체(420)를 회전시키는 제2구동장치(460)를 구비한다.

회전체(420)는 도 11과 도 13에 도시한 바와 같이, 터널(2)의 상측과 하측에 각각 회전하도록 설치된 상측 회전판(422)과 하측 회전판(423)을 구비하고, 이들 회전판(422,423) 사이에 설치되며 터널(2)과 연계된 관통유로(421)가 형성된 원통부재(424)를 포함한다. 원통부재(424)에 형성된 관통유로(421)의 내경은 제1실시 예와 마찬가지로 터널(2)의 내경과 동일할 수 있다.

스러스터 몸체(430)는 프로펠러지지부(431)와, 프로펠러지지부(431)로부터 상측과 하측으로 각각 연장되어 상측 회전판(422) 및 하측 회전판(423)에 고정된 두 고정부(432,433)를 구비한다. 그리고 프로펠러(440)는 프로펠러지지부(431)에 회전 가능하게 설치된다. 물론 프로펠러(440)는 제1실시 예와 같은 고스큐 프로펠러일 수 있다.

또 스러스터 몸체(430)는 도 11과 도 14에 도시한 바와 같이, 프로펠러(440)가 회전체(420)의 회전중심과 일치하는 관통유로(421)의 중심부에 배치될 수 있도록 회전체(420)의 중심으로부터 편심된 위치에 설치된다. 이는 프로펠러(440)를 회전체(420)의 중심에 배치함으로써 스러스터 몸체(430) 및 프로펠러(440)를 회전시켜 위치를 변경하고자 할 때 이들의 선회 반경을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

프로펠러(440)를 구동하는 제1구동장치(450)는 회전체(42)의 상측 회전판(422) 상부에 고정된 제1모터(451)와, 제1모터(451)의 회전력을 스러스터 몸체(430) 내부를 통해 프로펠러(440)로 전달하는 동력전달장치를 구비한다. 동력전달장치는 구동축(452), 피동축(453), 복수의 베벨기어(454,455)를 포함할 수 있다. 이는 제1모터(451)의 동작에 의해 프로펠러(440)가 회전함으로써 추진력을 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

제2구동장치(460)는 선체(1) 내에 고정된 제2모터(461)와, 제2모터(461)의 회전을 회전체(420)로 전달하는 회전축(462)을 포함한다. 이는 제2모터(461)가 회전체(420)를 도 11의 상태에서 도 12의 상태로 회전시킴으로써 프로펠러(440), 스러스터 몸체(430), 제1구동장치(450)가 회전체(420)와 함께 회전하여 그 위치가 변경될 수 있도록 한 것이다.

제5실시 예에서 회전체(420)는 도 13에 도시한 바와 같이, 관통유로(421)의 형성을 위해 상측 회전판(422)과 하측 회전판(423) 사이에 설치된 원통부재(424)를 포함한다. 그러나 이러한 원통부재(424)는 배제할 수도 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 제5실시 예는 프로펠러(440)를 회전체(420)의 회전중심에 위치시킴으로써 프로펠러(440)와 스러스터 몸체(430)의 선회 반경을 터널(2) 반경보다 작게 할 수 있다. 따라서 원통부재(424)와 같은 구성이 없더라도 스러스터 몸체(430)의 회전이 가능하고 터널(2)과 연계된 유로의 형성이 가능하기 때문이다.

이처럼 제5실시 예는 프로펠러(440)를 회전체(420)의 회전중심에 배치하기 때문에 프로펠러(440) 주위에 별도의 확장공간을 형성하지 않고서도 스러스터 몸체(430) 및 프로펠러(440)의 선회가 가능할 뿐 아니라, 프로펠러(440)의 크기도 제1실시 예와 동일한 수준으로 유지할 수 있기 때문에 제1실시 예와 대응한 수준의 횡방향 추진력을 발생시킬 수 있다.

2: 터널, 10: 스러스터,
20: 회전체, 21: 관통유로,
30: 스러스터 몸체, 31: 프로펠러지지부,
32: 회전지지부, 40: 프로펠러,
50: 제1구동장치, 51: 제1모터,
60: 제2구동장치, 61: 제2모터,
62: 구동기어, 63: 피동기어.

Claims

선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체;
상기 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러;
상기 프로펠러를 구동하는 제1구동장치;
상기 스러스터 몸체를 회전시키는 제2구동장치를 포함하는 터널식 스러스터.
제1항에 있어서,
상기 스러스터 몸체와 함께 회전하도록 상기 터널 내에 설치되며 상기 터널과 연계되는 관통유로를 갖춘 회전체를 더 포함하고,
상기 프로펠러와 상기 스러스터 몸체의 일부가 상기 관통유로 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1구동장치는 제1모터와, 제1모터의 회전력을 상기 스러스터 몸체 내부를 통해 상기 프로펠러로 전달하는 제1동력전달장치를 포함하고,
상기 제2구동장치는 제2모터와, 제2모터의 회전력을 상기 스러스터 몸체로 전달하는 제2동력전달장치를 포함하는 터널식 스러스터.
제3항에 있어서,
상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러를 지지하는 프로펠러지지부와, 상기 프로펠러의 축선과 교차하는 방향으로 상기 프로펠러지지부로부터 연장되며 상기 선체에 회전 가능하게 지지되는 회전지지부를 포함하는 터널식 스러스터.
제4항에 있어서,
상기 제1동력전달장치는 상기 제1모터로부터 상기 회전지지부 내부를 통하여 상기 프로펠러지지부 내로 연장된 제1축과, 상기 프로펠러지지부 내에 설치되고 그 일단이 상기 프로펠러와 연결되고 타단이 상호 치합되는 두 베벨기어에 의해 상기 제1축과 동력 전달 가능하게 연결되는 제2축을 포함하는 터널식 스러스터.
제4항에 있어서,
상기 제2동력전달장치는 상기 제2모터의 축에 결합된 구동기어와, 상기 구동기어와 치합되도록 상기 스러스터 몸체의 회전지지부에 마련된 피동기어를 포함하는 터널식 스러스터.
제1항에 있어서,
상기 스러스터 몸체의 회전을 위해 상기 터널 내에 설치된 회전체를 더 포함하고,
상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러가 상기 회전체의 회전중심에 위치할 수 있도록 상기 회전체에 편심되게 장착되는 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제7항에 있어서,
상기 제1구동장치는 상기 회전체에 고정된 제1모터와, 제1모터의 회전력을 상기 스러스터 몸체 내부를 통해 상기 프로펠러로 전달하는 동력전달장치를 포함하고,
상기 제2구동장치는 상기 회전체를 회전시키도록 상기 선체에 설치되는 제2모터를 포함하는 터널식 스러스터.
제8항에 있어서,
상기 회전체는 상기 터널과 연계되는 관통유로를 구비하고,
상기 프로펠러와 상기 스러스터 몸체가 상기 관통유로 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제9항에 있어서,
상기 회전체는 상기 터널의 상측에 회전 가능하도록 설치된 상측 회전판과, 상기 터널의 하측에 회전 가능하도록 설치된 하측 회전판과, 상기 상측 및 하측 회전판 사이에 설치되며 상기 관통유로를 갖춘 원통부재를 포함하는 터널식 스러스터.
제10항에 있어서,
상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러를 지지하는 프로펠러지지부와, 상기 프로펠러지지부로부터 상측과 하측으로 각각 연장되어 상기 상측 회전판과 상기 하측 회전판에 고정된 고정부를 포함하는 터널식 스러스터.
선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체;
상기 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러;
상기 프로펠러를 회전시키는 구동원;
상기 구동원의 회전을 상기 프로펠러로 전달하는 제1동력전달장치,
상기 구동원의 회전을 상기 스러스터 몸체로 전달하거나 차단할 수 있는 제2동력전달장치를 포함하는 터널식 스러스터.
제12항에 있어서,
상기 스러스터 몸체와 함께 회전하도록 상기 터널 내에 설치되며 상기 터널과 연계되는 관통유로를 갖춘 회전체를 더 포함하고,
상기 프로펠러와 상기 스러스터 몸체의 일부가 상기 관통유로 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제1동력전달장치는 상기 구동원과 연결된 구동축을 포함하고,
상기 제2동력전달장치는 상기 구동축과 이격된 피동축과, 상기 구동축의 회전을 상기 피동축으로 전달하는 복수의 기어와, 상기 스러스터 몸체에 마련된 피동기어와, 상기 피동축에 함께 회전하도록 설치되며 축방향 이동에 의해 상기 피동기어에 치합되거나 치합 해제되는 구동기어와, 동력 단속을 위해 구동기어를 축방향으로 이동시키는 단속(斷續)장치를 포함하는 터널식 스러스터.
제1항 또는 제12항에 있어서,
상기 터널 내에는 상기 스러스터 몸체의 회전을 위한 확장공간이 마련된 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제2항 또는 제13항에 있어서,
상기 회전체는 외면에 구면부를 포함하는 터널식 스러스터.
제2항 또는 제13항에 있어서,
상기 회전체는 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제2항 또는 제13항에 있어서,
상기 회전체의 관통유로의 내경은 상기 터널의 내경과 동일한 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
선체의 스러스터 터널 내에 회전 가능하게 설치된 스러스터 몸체와, 상기 스러스터 몸체에 설치된 프로펠러를 포함하고,
상기 스러스터 몸체는 상기 프로펠러가 상기 터널의 좌현 측 개구 또는 우현 측 개구를 향할 수 있도록 회전하는 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제1항, 제2항, 제7항 내지 제13항, 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로펠러는 고스큐 프로펠러(Highly skewed propeller)인 것을 특징으로 하는 터널식 스러스터.
제1항, 제2항, 제7항 내지 제13항, 제19항 중 어느 한 항에 따른 터널식 스러스터를 갖춘 선박.