KR20150142756A - 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 엔진에 의해 회전되는 주축을 포함하는 동력부와 상기 동력부로부터 동력을 전달받는 축계와 상기 축계의 의해 일방향으로 회전되는 제1프로펠러 및 상기 제1프로펠러와 동일선 상에서 이격되어 배치되고, 상기 축계에 의해 상기 제1프로펠러와 반대되는 방향으로 회전되며, 상기 제1프로펠러의 구동 시 발생된 후류를 흡수하도록 형성되는 제2프로펠러를 포함한다.

Description

아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치{Contra-Rotating Propeller apparatus of azimuth thruster}

본 발명은 상아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 추진에 따른 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 선체 저면에 달린 프로펠러가 돌며 만들어낸 추력이 물살에 작용해 앞으로 전진한다.

즉, 프로펠러는 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 주는 장치로서, 추력과 함께 항력과 회전류도 발생시킨다.

여기서, 프로펠러가 회전류를 일으킨다는 것은 선박을 앞으로 밀어주는데 써야 할 에너지가 회전하는 흐름을 만드는데 낭비되었다는 것을 의미하며, 이는 결국 프로펠러의 추진효율을 떨어뜨린다.

특히, 아지무스 스러스터(azimuth thruster)의 경우, 회전류에 의한 에너지 손실 뿐만 아니라 선체 저면과의 상호작용에 의해 추력 감소도 발생한다.

따라서, 회전류를 이용하여 또다른 추진력을 발생시키고, 그에 따라 아지무스 스러스터의 에너지 효율이 향상되도록 하는 것이 중요하다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2002-0045759호(공개일 : 2002.06.20)가 있으며, 상기 선행문헌에는 고효율 프로펠러에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은, 선박의 추진에 따른 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는 선박의 엔진에 의해 회전되는 주축을 포함하는 동력부와 상기 동력부로부터 동력을 전달받는 축계와 상기 축계의 의해 일방향으로 회전되는 제1프로펠러 및 상기 제1프로펠러와 동일선 상에서 이격되어 배치되고, 상기 축계에 의해 상기 제1프로펠러와 반대되는 방향으로 회전되며, 상기 제1프로펠러의 구동 시 발생된 후류를 흡수하도록 형성되는 제2프로펠러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 축계는 상기 주축의 일단부에 구비되는 주기어와 상기 주기어의 일측에 연결되고, 상기 제1프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1축부 및 상기 주기어의 타측에 연결되고, 상기 제2프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2축부를 구비한다.

이때, 상기 제1축부는 상기 주기어와 연결되는 제1회전축 및 상기 제1회전축의 일단부와 연결되고, 상기 제1프로펠러와 연결되는 중공축을 구비한다.

그리고, 상기 제1회전축은 상기 주기어의 일측과 맞물리는 제1기어와, 상기 중공축과 연결되는 제2기어를 구비하고, 상기 중공축은, 상기 제2기어와 맞물리는 제3기어를 구비한다.

또한, 상기 제2축부는 상기 주기어와 맞물리는 제4기어 및 상기 제4기어에 길이를 가지며 연결되어 상기 중공축을 관통하고, 상기 제2프로펠러와 연결되는 제2회전축을 구비한다.

본 발명은, 전방 프로펠러가 내는 후류 중 추진에 기여하지 않는 회전방향의 물의 흐름을 후방 프로펠러가 흡수하여 추진력으로 발생시킴으로써, 아지무스 스러스터의 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러의 측면을 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러의 해수의 흐름에 의한 동작을 개략적으로 보여주는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

아지무스 스러스터(azimuth thruster)(1)는, 전후좌우의 모든 방향으로 추진력을 발생할 수 있는 추진기로써, 선박이 앞으로 나아가기 위한 추력 뿐만 아니라 모든 방향으로의 방향전환을 위한 회전력(moment)을 발생시킬 수 있다.

여기서, 상기 아지무스 스러스터(1)의 프로펠러에는 일반적으로 둥근 테두리가 설치되는데, 이는 구조적인 문제를 보완하고, 프로펠러의 효율을 높이기 위한 목적이 있다.

하지만, 상기 아지무스 스러스터(1)의 경우, 일반적인 프로펠러 구동과 비교하여 많은 에너지가 요구되고, 선박의 대형화 및 고속화에 따라 상기 아지무스 스러스터(1)의 구동에 따른 에너지 효율을 향상시키도록 하는 것이 중요하다.

이를 위해, 상기 아지무스 스러스터(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드가 서로 다른 방향으로 결합되고, 서로 반대되는 방향으로 회전되는 한 쌍의 프로펠러가 테두리 내부에 배치되도록 함으로써, 에너지 효율을 극대화시킬 수 있다.

즉, 상기 아지무스 스러스터(1)의 경우, 전방 프로펠러는 정회전하는 반면, 후방 프로펠러는 역회전하게 되고, 이와 같은 구조는 프로펠러 주위에 발생하는 스월 유동을 최소화시킴으로써 추력을 강화시킬 수 있다.

또한, 전방 프로펠러의 회전에 따른 해수의 후류로 인해 후방 프로펠러가 전방 프로펠러 보다 적은 동력으로 동작할 수 있기 때문에, 선박의 추력은 향상시키면서 약 10% 이상의 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 도 2 는 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러의 구조를 보여주는 도면이고, 이하, 도 3 은 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러의 측면을 보여주는 도면이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러는 동력부(100), 축계(200), 제1프로펠러(300) 및 제2프로펠러(400)를 포함한다.

먼저, 상기 동력부(100)는 선박의 엔진(10)에 의해 회전되는 소정의 길이를 가지는 주축(12)을 포함한다.

여기서, 축계(200)는 상기 동력부(100)로부터 동력을 전달받아 동작하여 제1프로펠러(300) 및 제2프로펠러(400)가 서로 반대되는 방향으로 회전할 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 축계(200)는 주기어(210), 제1축부(220) 및 제2축부(230)를 구비한다.

상기 주기어(210)는, 주축(12)의 일단부에 구비된다.

이때, 제1축부(220)는 상기 주기어(210)의 일측에 맞물려 연결되고, 제1프로펠러(300)를 상기 주기어(210)의 회전 방향과 동일방향으로 회전시킨다.

즉, 상기 제1축부(220)는 상기 주기어(210)의 일측에 맞물려 회전하는 제1기어(221a)와 상기 제1기어(221a)와 제1회전축(221)의 길이만큼 이격된 제2기어(221b)를 구비한다.

그리고, 상기 제2기어(221b)는 제1프로펠러(300)가 연결된 중공축(222)에 결합된 제3기어(221c)와 맞물리도록 배치된다.

결과적으로, 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는 주기어(210)의 회전에 따라 상기 주기어(210)의 일측에 연결된 제1기어(221a)를 회전시키고, 그에 따라 상기 제2기어(221b)가 회전하도록 한다.

여기서, 상기 제2기어(221b)와 맞물리도록 연결된 상기 제3기어(221c)가 회전하게 되고, 그에 따라 상기 제3기어(221c)에 결합된 중공축(222)이 회전함으로써, 상기 중곡축(222)에 연결된 제1프로펠러(300)가 상기 주기어(210)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하도록 한다.

다시 말해, 상기 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는 상기 주기어(210)의 회전 시 서로 맞물리도록 연결된 제1회전축(221) 및 상기 중공축(222)이 함께 회전하도록 하여, 엔진(10)의 구동에 따라 상기 주기어(210)의 회전방향과 상기 제1프로펠러(300)가 동일한 방향으로 회전하도록 한다.

한편, 제2축부(230)는 주기어(210)의 타측에 연결되고, 제2프로펠러(400)를 상기 주기어(210)와 반대방향으로 회전시킨다.

이때, 상기 제2축부(230)는 상기 주기어(210)와 맞물리는 제4기어(231)를 구비한다.

또한, 상기 제2축부(230)는 상기 제4기어(231)에 길이를 가지며 결합되어 중공축(222)의 중심을 관통하고, 일단부에 제2프로펠러(400)가 연결되도록 형성되는 제2회전축(232)을 구비한다.

여기서, 상기 제2축부(230)에는 상기 중공축(222)의 중심을 관통하여 주기어(210)의 회전에 의해 상기 제2프로펠러(400)가 회전되도록 하는 경우, 상기 제2회전축(232)이 제1프로펠러(300)가 연결된 상기 중공축(222) 내부에서 간섭 발생 없이 회전할 수 있도록 별도의 베어링(233)이 설치된다.

결과적으로, 상기 제2축부(230)는 주기어(210)의 타측에 맞물리게 연결되어 상기 주기어(210)의 회전 방향과 반대방향으로 회전하고, 상기 중공축(222)을 관통하는 상기 제2회전축(232)에 연결된 상기 제2프로펠러(400)가 상기 제1프로펠러(300)와 동일선 상에서 반대방향으로 회전할 수 있도록 한다.

따라서, 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는 주기어(210)의 회전 시 일측 및 타측에 각각 맞물린 제1축부(220) 및 제2축부(230)의 회전을 통해 상기 제1프로펠러(300)와 상기 제2프로펠러(400)가 동일선 상에서 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 한다.

이하, 도 4 는 본 발명에 따른 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러의 해수의 흐름에 의한 동작을 개략적으로 보여주는 개념도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는 제1프로펠러(300)와 제2프로펠러(400)가 서로 반대되는 방향으로 회전하도록 함으로써, 에너지 효율을 향상시킴과 동시에 선박의 추진력 또한 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치 구조에 대한 설명은 전술된 도 2와 도 3에 대한 상세한 설명을 통해 전술되었으므로 생략하기로 한다.

상기 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는, 동일선 상에서 서로 이격되어 배치된 제1프로펠러(300)와 제2프로펠러(400)는 선박이 진행방향을 따라 이동하는 경우, 상기 제1프로펠러(300)가 내는 후류 중 추진에 기여하지 않는 후류를 상기 제2프로펠러(400)가 흡수하여 추진력으로 발생시키도록 한다.

즉, 상기 제1프로펠러(300)가 회전함에 따라 발생된 후류가 상기 제2프로펠러(400)로 전달되고, 그에 따라 상기 제2프로펠러(400)는 상기 제1프로펠러(300)를 구동시키는데 발생되는 동력보다 적은 동력으로도 동일한 추진력을 발생시킬 수 있다.

따라서, 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치는 두 개의 프로펠러(300, 400)를 통해 선박의 추진력을 향상시키면서 상기 제2프로펠러(400)에 필요한 동력을 절약함으로써, 아지무스 스러스터(1)의 에너지 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은, 전방 프로펠러가 내는 후류 중 추진에 기여하지 않는 회전방향의 물의 흐름을 후방 프로펠러가 흡수하여 추진력으로 발생시킴으로써, 아지무스 스러스터의 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 갖는다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 아지무스 스러스터 10 : 엔진
12 : 주축 100 : 동력부
200 : 축계 210 : 주기어
220 : 제1축부 221 : 제1회전축
221a : 제1기어 221b : 제2기어
221c : 제3기어 222 : 중공축
230 : 제2축부 231 : 제4기어
232 : 제2회전축 233 : 베어링
300 : 제1프로펠러 400 : 제2프로펠러

Claims (5)

1. 선박의 엔진에 의해 회전되는 주축을 포함하는 동력부;
   상기 동력부로부터 동력을 전달받는 축계;
   상기 축계의 의해 일방향으로 회전되는 제1프로펠러; 및
   상기 제1프로펠러와 동일선 상에서 이격되어 배치되고, 상기 축계에 의해 상기 제1프로펠러와 반대되는 방향으로 회전되며, 상기 제1프로펠러의 구동 시 발생된 후류를 흡수하도록 형성되는 제2프로펠러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 축계는,
   상기 주축의 일단부에 구비되는 주기어;
   상기 주기어의 일측에 연결되고, 상기 제1프로펠러를 상기 주기어와 동일방향으로 회전시키는 제1축부; 및
   상기 주기어의 타측에 연결되고, 상기 제2프로펠러를 상기 주기어와 반대방향으로 회전시키는 제2축부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1축부는,
   상기 주기어와 연결되는 제1회전축; 및
   상기 제1회전축의 일단부와 연결되고, 상기 제1프로펠러와 연결되는 중공축;을 구비하는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1회전축은,
   상기 주기어의 일측과 맞물리는 제1기어와, 상기 중공축과 연결되는 제2기어를 구비하고,
   상기 중공축은, 상기 제2기어와 맞물리는 제3기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2축부는,
   상기 주기어와 맞물리는 제4기어; 및
   상기 제4기어에 길이를 가지며 연결되어 상기 중공축을 관통하고, 상기 제2프로펠러와 연결되는 제2회전축;을 구비하는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터의 상반회전 프로펠러 장치.

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