KR20150086746A - 선박용 프로펠러 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동축과 연결되는 허브와, 허브에 결합되는 블레이드의 결합구조를 단순화하여 결합 및 분리가 용이하고 블레이드와 허브가 결합되는 결합부의 구조적 안전성을 높일 수 있는 선박용 프로펠러 조립체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체는 구동축에 체결되는 원통체 형상이며, 외주면에 체결홈이 형성되어 있는 허브와, 상기 허브의 체결홈에 삽입 결합되는 블레이드와, 상기 블레이드를 상기 허브에 체결하기 위한 체결부를 구비하며, 상기 블레이드는 상기 선박의 추진력에 대한 반력에 의해 가해지는 외력을 지지할 수 있도록 상기 블레이드의 하단이 상기 체결홈에 삽입되고, 상기 체결부는 상기 블레이드에 가해지는 원심력에 대하여 상기 블레이드를 허브에 고정시킬 수 있도록 원심력이 작용하는 방향을 따라 상기 블레이드를 관통해 상기 허브에 고정되도록 형성된다.

Description

선박용 프로펠러 조립체 {Propeller assembly for ship}

본 발명은 선박용 프로펠러 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동축과 연결되는 허브와, 허브에 결합되는 블레이드의 결합구조를 단순화하여 결합 및 분리가 용이하고 블레이드와 허브가 결합되는 결합부의 구조적 안전성을 높일 수 있는 선박용 프로펠러 조립체에 관한 것이다.

글로벌 시대에 접어듦에 따라 현대에는 화물의 국가간 운송량이 나날이 증가하고 있다. 국제 화물 운송에서 주로 사용되는 운송수단은 비행기와 선박인데, 비행기의 경우 운송시간이 매우 빠르다는 이점이 있지만 운송비용이 비싸고 컨테이너와 같은 대형 화물의 경우에는 운송량이 매우 제한적이기 때문에 대형 화물의 경우에는 컨테이너선과 같은 선박 운송수단을 주로 이용하게 된다.

화물 운송용 선박은 다량의 화물을 운송할 수 있어 다른 운송수단에 비행 운송비용이 저렴하다는 이점이 있지만 운송시간이 상대적으로 매우 길다는 문제가 있기 때문에 전 세계의 조선소에서는 대형 선박 및 고속 선박의 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 선박의 추진기 효율을 향상시키기 위한 해결 과제와, 고유가 시대에 당면한 연료 절감 문제 해결 과제를 비롯하여, 선주 등 고객 만족 실현을 위한 선박 속도 향상 및 진동 개선 문제를 해결하기 위한 각종 연구가 끊임없이 진행되고 있다.

대부분의 선박은 프로펠러에 의해 추진된다. 즉, 선체 선미 하부에 장착된 프로펠러가 회전하게 되면 추진력이 발생하고, 이러한 추진력에 의해 선박은 항주할 수 있게 된다.

이렇게 선체에 추진력을 발생시키기 위한 프로펠러 조립체는 통상적으로 엔진으로부터 회전력을 전달하는 구동축에 설치되는 허브와, 이 허브에 결합되는 다수의 블레이드로 이루어지는데, 종래에는 블레이드를 허브에 결합하기 위해 허브에 더브테일(Dovetail) 형태의 결합홈을 형성하고, 블레이드의 하단부를 결합홈의 형태에 대응하도록 하여 끼운 뒤 허브의 후방에 체결링을 체결하여 블레이드를 허브에 구속하는 형태로 프로펠러 조립체를 형성하였다.

그런데 이러한 종래 방식의 프로펠러 조립체는 더브테일 형태의 결합구조 때문에 블레이드와 허브가 결합되는 결합부에서 응력이 집중되어 구조적 강도가 취약하게 되는 구조적 문제가 있었다. 특히 최근들어 선박이 대형화됨에 따라 선박의 운항 중 프로펠러 구조체에 가해지는 응력의 크기가 점차 커지게 되므로 블레이드의 교체가 용이하고, 프로펠러 구조체의 구조적 강도를 높일 수 있는 프로펠러의 개발이 필요하였다.

공개특허 제10-2011-0029347호 : 선박용 프로펠러 등록특허 제10-1211358호 : 유연 프로펠러 및 이의 제조방법

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 프로펠러 조립체를 구성하는 허브와 블레이드의 결합구조가 단순하며 선박의 추진력 발생과정에서 프로펠러 조립체에 가해지는 응력에 대하여 구조적 강도를 증진시킬 수 있는 선박용 프로펠러 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체는 구동축에 체결되는 원통체 형상이며, 외주면에 체결홈이 형성되어 있는 허브와, 상기 허브의 체결홈에 삽입 결합되는 블레이드와, 상기 블레이드를 상기 허브에 체결하기 위한 체결부를 구비하며, 상기 블레이드는 상기 선박의 추진력에 대한 반력에 의해 가해지는 외력을 지지할 수 있도록 상기 블레이드의 하단이 상기 체결홈에 삽입되고, 상기 체결부는 상기 블레이드에 가해지는 원심력에 대하여 상기 블레이드를 허브에 고정시킬 수 있도록 원심력이 작용하는 방향을 따라 상기 블레이드를 관통해 상기 허브에 고정되도록 형성된다.

상기 체결홈은 상기 허브의 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입된 제 인입홈과, 상기 제1 인입홈의 바닥면 중앙으로부터 하방으로 인입되고 상기 제1 인입홈보다 폭이 작은 제2 인입홈으로 이루어지며, 상기 제1 인입홈과 제2 인입홈의 폭 차이에 의해 형성된 단턱에는 길이방향을 따라 이격된 복수개의 볼팅홈이 하방으로 인입 형성되어 있고, 상기 블레이드는 상기 제2 인입홈에 대응하도록 형성되어 제2 인입홈으로 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 제1 삽입부의 상단에 상기 제1 인입홈에 대응하도록 형성되어 제1 인입홈에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제2 삽입부의 상단에 형성되어 있는 추진날개를 포함하되, 상기 제2 삽입부에는 상기 볼팅홈에 대응하도록 상하면을 관통하는 복수개의 관통홀이 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되어 있으며, 상기 체결부는 상기 관통홀을 관통해 상기 볼팅홈에 나사결합되는 스크류와, 상기 스크류의 상단에 형성되며 상기 관통홀보다 상대적으로 직경이 큰 헤드부를 포함하는 체결볼트로 된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체는 허브와 블레이드 사이의 결합구조가 단순하여 블레이드의 교체를 위한 탈부착이 간단하고, 선박의 추진력 발생 과정에서 가해지는 응력에 대한 구조적 강도를 높여 사용수명이 증가되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 선박용 프로펠러 조립체의 분리사시도,
도 3은 도 1의 선박용 프로펠러 조립체의 결합부를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선박용 프로펠러 조립체를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 선박용 프로펠러 조립체(100)는 구동축(1)에 결합되는 허브(110)와, 허브(110)에 결합되는 복수개의 블레이드(120)와, 상기 블레이드(120)를 허브(110)에 체결하기 위한 체결부를 포함한다.

상기 허브(110)는 구동축(1)이 관통할 수 있는 중공(111)을 갖는 원통체 형상으로 형성되는데, 상기 구동축(1)의 직경에 대응하는 중공(111)이 길이방향을 따라 관통하도록 형성되어 있고, 외주면에는 블레이드(120) 체결을 위한 복수개의 체결홈(112)들이 원주방향을 따라 이격되도록 형성되어 있다.

본 실시예의 선박용 프로펠러 조립체(100)의 경우 허브(110)에 세 개의 블레이드(120)가 장착되는 형태로 형성되어 있으며, 각각의 체결홈(112)들은 허브(110)의 후단부에서 나선방향을 따라 전방으로 연장되도록 형성되어 있다.

체결홈(112)은 허브(110)의 외주면으로부터 내부로 인입되어 있는 제1 인입홈(113)과, 제1 인입홈(113)의 중앙 바닥으로부터 중공(111)을 향해 소정 깊이 더 인입된 제2 인입홈(114)을 포함한다. 상기 제2 인입홈(114)의 폭이 제1 인입홈(113)의 폭보다 작기 때문에 제1 인입홈(113)과 제2 인입홈(114)의 경계부에는 단턱(115)이 형성된다.

상기 단턱(115)에는 길이방향을 따라 이격되어 있는 복수개의 볼팅홈(116)이 형성되어 있다. 상기 볼팅홈(116)은 후술하는 체결부의 체결볼트(130)가 삽입되기 위한 것으로 내주면에 나사산이 형성되어 있다.

상기 블레이드(120)는 구동축(1)에 의해 회전할 때 후방으로 유수가 흐르도록 함으로써 그 반력에 의해 선박이 전진할 수 있도록 추진력을 발생시키게 된다.

블레이드(120)는 상기 제2 인입홈(114)에 삽입될 수 있도록 제2 인입홈(114)의 깊이 및 폭에 대응하도록 된 제1 삽입부(121)와, 제1 삽입부(121)의 상단에 형성되며 상기 제1 인입홈(113)에 안착되는 제2 삽입부(122)와, 제2 삽입부(122)의 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 형성된 추진날개(124)를 구비한다.

상기 추진날개(124)는 추진력을 발생시킬 수 있는 다양한 프로펠러의 날개 형상으로 형성될 수 있으며, 그 형상이 특정하게 한정되지는 않는다.

상기 제1 삽입부(121)는 제2 인입홈(114)에 끼워질 수 있게 제1 인입홈(113)의 폭과 깊이에 대응하게 형성되어 있기 때문에 프로펠러의 회전 과정에서 블레이드(120)가 전방으로 힘을 받을 때, 제2 인입홈(114)에 끼워진 제1 삽입부(121)가 허브(110)에 지지됨으로써 결합상태를 유지하게 된다.

상기 제2 삽입부(122)에는 상하면을 관통하는 복수개의 관통홀(123)들이 길이방향을 따라 이격되게 형성되어 있는데, 상기 관통홀(123)들은 상기 제1 인입홈(113)의 볼팅홈(116)들에 대응하도록 형성되어 있다.

상기 체결부는 상기 블레이드(120)를 상기 허브(110)에 결합시키기 위한 것으로 본 실시예의 경우 체결볼트(130)가 적용되었다. 체결볼트(130)는 스크류(131)가 상기 제2 삽입부(122)의 관통홀(123)을 통과해 상기 볼팅홈(116)에 나사결합되며 스크류(131)의 상단에 형성된 헤드부(132)가 상기 관통홀(123)의 직경보다 크게 형성되어 있어서 상기 제2 삽입부(122)가 체결볼트(130)에 의해 허브(110)에 고정되도록 형성되어 있다.

상기 체결볼트(130)는 프로펠러의 회전 과정에서 원심력에 의해 블레이드(120)가 구동축(1)을 중심으로 방사상의 방향을 따라 허브(110)로부터 분리되려는 힘을 지지한다.

이렇게 본 실시예의 선박용 프로펠러 조립체(100)는 허브(110)에 제1 인입홈(113)과 제2 인입홈(114)이 형성된 체결홈(112)이 구비되어 있고, 블레이드(120)는 제2 인입홈(114)과 제1 인입홈(113)에 각각 삽입되는 제1 삽입부(121)와 제2 삽입부(122)를 구비하고 있어서, 추진력에 대한 반력방향으로 블레이드(120)에 작용하는 외력은 인입홈에 삽입된 제1 삽입부(121)에 의해 지지가 이루어지고, 원심력은 제2 삽입부(122)를 관통해 허브(110)에 나사결합되는 체결볼트(130)에 의해 지지가 이루어지게 된다. 따라서 프로펠러에 작용하는 두 가지 방향의 외력이 각각 체결홈(112)에 삽입된 제1 삽입부(121)와 체결볼트(130)에 의해 지지가 이루어지게 되므로 특정 부분에 외력이 과도하게 집중되어 블레이드(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

아울러 블레이드(120)와 허브(110)의 결합구조가 매우 단순하기 때문에 블레이드(120)의 사용수명이 다하는 경우 신속하고 용이하게 블레이드(120)를 교체할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1; 구동축
100; 선박용 프로펠러 조립체
110; 허브
111; 중공 112; 체결홈
113; 제1 인입홈 114; 제2 인입홈
115; 단턱 116; 볼팅홈
120; 블레이드
121; 제1 삽입부 122; 제2 삽입부
123; 관통홀 124; 추진날개
130; 체결볼트
131; 스크류 132; 헤드부

Claims (2)

1. 구동축에 체결되는 원통체 형상이며, 외주면에 체결홈이 형성되어 있는 허브와;
   상기 허브의 체결홈에 삽입 결합되는 블레이드와;
   상기 블레이드를 상기 허브에 체결하기 위한 체결부를 구비하며,
   상기 블레이드는 상기 선박의 추진력에 대한 반력에 의해 가해지는 외력을 지지할 수 있도록 상기 블레이드의 하단이 상기 체결홈에 삽입되고,
   상기 체결부는 상기 블레이드에 가해지는 원심력에 대하여 상기 블레이드를 허브에 고정시킬 수 있도록 원심력이 작용하는 방향을 따라 상기 블레이드를 관통해 상기 허브에 고정되도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 조립체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 체결홈은 상기 허브의 외주면으로부터 내측으로 소정깊이 인입된 제 인입홈과, 상기 제1 인입홈의 바닥면 중앙으로부터 하방으로 인입되고 상기 제1 인입홈보다 폭이 작은 제2 인입홈으로 이루어지며,
   상기 제1 인입홈과 제2 인입홈의 폭 차이에 의해 형성된 단턱에는 길이방향을 따라 이격된 복수개의 볼팅홈이 하방으로 인입 형성되어 있고,
   상기 블레이드는 상기 제2 인입홈에 대응하도록 형성되어 제2 인입홈으로 삽입되는 제1 삽입부와, 상기 제1 삽입부의 상단에 상기 제1 인입홈에 대응하도록 형성되어 제1 인입홈에 삽입되는 제2 삽입부와, 상기 제2 삽입부의 상단에 형성되어 있는 추진날개를 포함하되,
   상기 제2 삽입부에는 상기 볼팅홈에 대응하도록 상하면을 관통하는 복수개의 관통홀이 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되어 있으며,
   상기 체결부는 상기 관통홀을 관통해 상기 볼팅홈에 나사결합되는 스크류와, 상기 스크류의 상단에 형성되며 상기 관통홀보다 상대적으로 직경이 큰 헤드부를 포함하는 체결볼트로 된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러 조립체.
   

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