KR20160033314A - 선박용 추진장치 및 이를 갖춘 선박 - Google Patents

Abstract

선박용 추진장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 구동원으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 중간축과, 고정 커플링을 매개로 중간축과 동일선상에 축 연결되어 고정 커플링과 함께 회전하는 프로펠러축과, 프로펠러축에 고정되는 후방프로펠러와, 후방프로펠러 전방의 프로펠러축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러와 연결되는 반전기어유닛을 내장한 상태로 선체 후미의 설치공간에 장착된 반전회전장치와, 고정 커플링과 반전회전장치 사이를 분리 가능하게 연결하되, 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 스플라인치부를 구비하며, 서로간에 스플라인 축 이음방식으로 연결되어 텔레스코픽(telescopic) 형태로 신축 가능한 복수의 조인트 링을 구비한 동력연결장치를 포함한다.

Description

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

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

통상적인 선박용 추진장치는 하나의 나선형 프로펠러를 구비한다. 그러나 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치는 프로펠러의 회전에 따른 수류의 회전에너지를 추진력으로 이용할 수 없기 때문에 에너지 손실이 크다.

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

하지만 이중반전 추진장치는 두 프로펠러의 상반된 회전을 구현하는 반전회전장치와 중공축 등을 포함하는 관계로 상대적으로 제작과 설치에 어려움이 있고, 신뢰성을 유지하면서 안정적으로 동작하도록 하는데 높은 기술수준이 요구된다.

미국특허공보 US4540369호는 선체 후미에 설치된 위성기어식 반전회전장치를 포함하는 이중반전 프로펠러 구동 시스템을 개시하고 있다.

그러나, 상기 공보의 이중반전 프로펠러는 반전회전장치가 전방프로펠러의 허브에 마련되기 때문에 선체 후미(stern boss)의 크기가 커져 추진장치의 추진 효율이 감소되는 문제점이 있으며, 반전회전장치가 해수에 노출되어 내구성이 저하되며 유지보수가 어려운 문제점이 있다.

특허문헌1: 미국특허공보 US4540369호(1985.09.10. 공개)

본 발명의 실시 예는 두 프로펠러의 안정된 상호 반전을 구현할 수 있는 선박용 추진장치를 제공하고자 한다.

또 본 발명의 실시 예는 반전회전장치의 검사 및 유지보수를 향상시킬 수 있는 선박용 추진장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 구동원으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 중간축과, 고정 커플링(fixed coupling)을 매개로 상기 중간축과 동일선상에 축 연결되어 상기 고정 커플링과 함께 회전하는 프로펠러축과, 상기 프로펠러축에 고정되는 후방프로펠러와, 상기 후방프로펠러 전방의 상기 프로펠러축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러와 연결되는 반전기어유닛을 내장한 상태로 선체 후미의 설치공간에 장착된 반전회전장치 및 상기 고정 커플링과 상기 반전회전장치 사이를 분리 가능하게 연결하되, 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 스플라인치부를 구비하며, 서로간에 스플라인 축 이음방식으로 연결되어 텔레스코픽(telescopic) 형태로 신축 가능한 복수의 조인트 링을 구비한 동력연결장치를 포함하는 선박용 추진장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 프로펠러축이 관통하며, 상기 고정 커플링과 상기 동력연결장치 사이를 연결하여 상기 고정 커플링의 회전력을 상기 동력연결장치에 전달하는 탄성커플링을 포함하고, 상기 중간축의 회전력은 순차적으로 상기 고정 커플링, 상기 탄성커플링 및 상기 동력연결장치를 통해 상기 반전기어유닛에 전달될 수 있다.

또한 상기 복수의 조인트 링은 상기 탄성커플링의 회전중심선과 상기 반전회전장치의 회전중심선이 동일선상에 배치되지 않아도 상기 탄성커플링의 회전력을 상기 반전회전장치에 전달할 수 있도록 상기 동력연결장치의 축 방향 및/또는 반경방향의 변위를 허용할 수 있다.

또한 상기 고정 커플링은 상기 중간축의 단부와 연결되는 제1플랜지와, 상기 탄성커플링과 연결되는 제2플랜지와, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지를 연결하며 상기 프로펠러축이 삽입 고정되는 중공의 프로펠러축결합부를 포함하고, 상기 탄성커플링과 상기 프로펠러축 사이는 이격될 수 있다.

또한 상기 동력연결장치는 상기 탄성커플링의 출력플랜지와 연결되는 구동플랜지와, 상기 반전기어유닛의 축 연결부재와 분리 가능하게 연결되는 피동플랜지를 포함하고, 상기 복수의 조인트 링은 상기 구동플랜지와 연결되는 제1조인트 링과, 상기 피동플랜지와 상기 제1조인트 링을 연결하는 제2조인트 링을 포함한다.

또한 상기 제1조인트 링은 상기 구동플랜지의 내주면에 형성된 복수의 제1키홈과 맞물리는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제1스플라인치부와, 상기 제2조인트 링의 내주면에 형성된 복수의 제2키홈과 맞물리는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제2스플라인치부를 구비하고, 상기 제2조인트 링은 상기 피동플랜지의 내주면에 형성된 다수의 제3키홈과 맞물리는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제3스플라인치부를 구비할 수 있다.

또한 상기 프로펠러축과 반대방향으로 회전하는 상기 반전기어유닛의 캐리어와 상기 전방프로펠러를 연결하여 상기 반전기어유닛의 구동력을 상기 전방프로펠러에 전달하는 프로펠러 연결부재를 더 포함한다.

또한 상기 반전기어유닛은 상기 축 연결부재와 연결되어 회전하는 제1링기어, 상기 제1링기어와 이물림하는 복수의 제1유성기어, 일측이 상기 복수의 제1유성기어와 이물림하며 상기 프로펠러축에 회전 가능하게 마련되는 태양기어유닛, 상기 태양기어유닛의 타측에 이물림하며 상기 캐리어와 연결된 복수의 제2유성기어, 상기 복수의 제2유성기어와 이물림하며 상기 기어박스의 내면에 고정된 제2링기어를 포함한다.

또한 상기 태양기어유닛은 상기 복수의 제1유성기어와 치합하는 제1태양기어와, 상기 제1태양기어보다 큰 반경을 가지며 상기 복수의 제2유성기어와 치합하는 제2태양기어를 포함한다.

또한 상기 반전회전장치는 상기 선체의 후미방향으로 개방된 상기 설치공간의 내면 형상에 대응하는 외면을 구비하여 상기 선체의 후방으로부터 상기 설치공간에 슬라이딩방식으로 설치될 수 있다.

본 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치와 탄성커플링 사이의 동력 전달 시 연결 축 변형 및 설치 오차에 따른 외력이 서로간에 영향을 주지 않도록 하여 안정적 동력 전달 및 반전회전장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.

또 본 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치에 회전력을 전달하는 동력연결장치를 텔레스코픽 형태로 마련함에 따라 선체 내에서 반전회전장치의 점검 및 유지보수를 손 쉽게 수행할 수 있다.

또, 본 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치의 회전력을 전방프로펠러에 전달하는 프로펠러 연결부재를 반전회전장치의 외부로 연장시키고 프로펠러 연결부재를 감싸는 케이싱을 선체 후미에 결합하여 선체 후미의 연장된 외면을 형성함으로써 전방프로펠러의 허브로 연장되는 선체 후미의 직경을 줄여 선박의 추진성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시 예에 따른 추진장치는 선체의 후미와 전방프로펠러 사이에 케이싱과 추력지지장치를 배치하여 선체의 후미와 전방프로펠러 사이의 거리를 길게 함으로써 전방프로펠러 허브의 직경을 줄여 상대적으로 큰 전방프로펠러 날개를 형성할 수 있어 선박의 추진성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치의 후방에서 선체 외부로 노출된 위치에 추력지지장치를 마련함으로써, 추력지지장치로의 접근을 용이하게 할 수 있다.

또, 본 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치를 선체의 외부에서 제작하여 조립한 후 선체 후방으로부터 선체 후미의 설치공간으로 진입시키는 방식으로 장착할 수 있기 때문에 제작과 설치를 용이하게 수행할 수 있다.

또 본 실시 예에 따른 추진장치는 고장발생 시 반전회전장치의 기어박스를 선체로부터 분리할 수 있기 때문에 고장수리를 용이하게 수행할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는 반전회전장치를 선체 후미 쪽에 설치하여 종래와 같은 중공축을 배제할 수 있기 때문에 종래보다 동력전달계통을 단순화할 수 있을 뿐 아니라 윤활이 필요한 영역을 줄일 수 있고, 윤활에 따른 제반문제를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치가 선박에 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반전회전장치와 중간축 사이의 동력전달구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스플라인치부의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동력연결장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수 시 동력연결장치의 동작상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 반전회전장치 장착 예를 나타낸 단면도로, 반전회전장치가 분리된 상태를 도시한 것이다.
도 10은 변형 예에 따른 추진장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 반전회전장치 장착 예를 나타낸 단면도로, 반전회전장치가 장착된 상태를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제1밀봉장치 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치의 제2밀봉장치 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

또한 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 표현된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 선박용 추진장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 후방에 축선이 일치하도록 배치되는 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)를 구비하고, 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현하기 위해 선체(1)의 후미(3)에 설치된 반전회전장치(30)를 구비한다. 즉 두 프로펠러(10,20)가 상호 반대로 회전하면서 추진력을 발생시키는 이중반전식 추진장치다.

본 실시 예에서 언급하는 선체(1)의 후미(3)란 전방 및 후방프로펠러(10,20)와 반전회전장치(30)의 설치를 위해 선체(1)로부터 후방을 향하여 유선형으로 돌출된 부분으로 스턴보스(Stern boss)를 의미한다. 이러한 선체 후미(3)는 주물(casting)로 제작된 후 용접에 의해 선체(1)에 고정될 수 있다.

또 후술할 반전회전장치(30)의 기어박스(40)를 수용할 수 있도록 전후로 관통된 설치공간(4)을 구비한다. 설치공간(4)은 후방으로 개방된 원통형 형태의 중공 형상으로 마련되어 기어박스(40)가 선체(1) 후미(3) 외측에서 설치공간(4)으로 진입될 수 있도록 형성된다. 설치공간(4)의 내면은 기어박스(40)의 외형에 대응하는 형상으로 가공될 수 있다.

선체(1) 내부에는 선체(1) 내부에 설치된 구동원(5, 디젤엔진, 모터, 터빈 등)이 설치되고, 구동원(5)에 중간축(6)이 연결된다.

중간축(6)에는 후방프로펠러(20)가 고정되는 프로펠러축(7)이 연결되는데, 기어박스(40)의 전방으로 돌출하는 프로펠러축(7)의 선단이 선체(1) 내부의 중간축(6)에 분리와 결합 가능하게 연결될 수 있다. 중간축(6)이 프로펠러축(7)과 연결됨으로써 프로펠러축(7)이 중간축(6)과 함께 회전할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 중간축(6)과 프로펠러축(7)은 원통형의 고정 커플링(fixed coupling)(9)에 의해 분리와 결합이 가능하게 연결될 수 있다.

고정 커플링(9)은 프로펠러축(7)이 억지 끼움 고정되는 중공의 원통형상으로 이루어진 프로펠러축결합부(9a)와, 프로펠러축결합부(9a) 양측에 마련된 제1플랜지(9b) 및 제2플랜지(9c)를 포함한다.

프로펠러축결합부(9a)의 제1플랜지(9b)는 중간축(6)의 단부와 볼트 결합에 의해 연결될 수 있고, 프로펠러축결합부(9a)의 제2플랜지(9c)는 탄성커플링(flexible coupling)(8)과 연결될 수 있다.

프로펠러축(7)은 고정 커플링(9)의 프로펠러축결합부(9a)에 압입되는 방식으로 삽입 고정되어 중간축(6)과 동일직선상에 배치될 수 있고, 고정 커플링(9)을 매개로 중간축(6)과 함께 회전될 수 있다.

고정 커플링(9)은 중간축(6)의 회전력을 프로펠러축(7)과 탄성커플링(8)에 전달한다. 이를 위해, 프로펠러축(7)은 탄성커플링(8)의 중앙을 관통하여 탄성커플링(8)의 전방에 배치되는 고정 커플링(9)의 프로펠러축결합부(9a)에 삽입 고정될 수 있고, 탄성커플링(8)은 고정 커플링(9)의 제2플랜지(9c)와 볼트와 같은 체결부재에 의해 연결될 수 있다. 고정 커플링(9)의 제2플랜지(9c)에 연결되어 회전하는 탄성커플링(8)이 진동에 의한 움직임 가능하도록 탄성커플링(8)과 프로펠러축(7) 사이는 이격된다. 이에 따라 중간축(6)의 회전력은 고정 커플링(9)을 매개로 각각 프로펠러축(7)과 탄성커플링(8)으로 분산하여 전달된다.

탄성커플링(8)은 고정 커플링(9)에 연결되어 고정 커플링(9)의 회전을 반전회전장치(30)에 전달한다. 이러한 탄성커플링(8)은 두 축이 거의 동일직선상에 배치되는 고정 커플링(9)과 반전회전장치(30)를 연결하여 구동원(5)에 의해 발생될 수 있는 비틀림 진동(tortional vibration)을 감쇠시켜 고정 커플링(9)으로부터 반전회전장치(30)로 안정적 동력 전달이 가능하게 한다.

탄성커플링(8)과 반전회전장치(30) 사이는 동력연결장치(200)에 의해 서로 연결될 수 있다. 동력연결장치(200)는 탄성커플링(8)의 회전을 반전회전장치(30)에 내장된 반전기어유닛에 전달하는 것으로서, 탄성커플링(8)의 회전중심선과 반전회전장치(30)의 회전중심선이 동일선상에 배치되지 않아도 탄성커플링(8)의 회전력을 반전기어유닛에 전달하는 카르단 조인트(cardan joint) 방식으로 마련될 수 있고, 반전회전장치(30)의 유지보수작업이 수월하도록 신축 가능한 텔레스코픽(telescopic) 형태로 마련될 수 있다.

탄성커플링(8)의 입력플랜지(8a)는 고정 커플링(9)의 제2플랜지(9c)와 연결되고, 탄성커플링(8)의 출력플랜지(8b)는 동력연결장치(200)와 연결될 수 있다. 이에 따라 중간축(6)의 회전력은 순차적으로 고정 커플링(9)과, 탄성커플링(8) 및 동력연결장치(200)를 통해 반전회전장치(30)의 반전기어유닛에 전달된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 동력연결장치(200)는 탄성커플링(8)의 출력플랜지(8b)와 연결되는 구동플랜지(210)와, 반전회전장치(30)의 축 연결부재(31)와 연결되는 피동플랜지(220)와, 구동플랜지(210)와 피동플랜지(220) 사이에 연결되는 복수의 조인트 링(230,240)을 포함한다.

구동플랜지(210)는 프로펠러축(7)이 관통하는 중공 원통형상의 몸체(211)를 구비하고, 몸체(211)의 전단에는 탄성커플링(8)의 출력플랜지(8b)에 볼트와 같은 체결부재에 의해 연결되는 확장된 직경을 갖는 체결플랜지(212)가 마련된다. 또한 몸체(211)의 내주면에는 원주방향을 따라 이격 배치된 다수의 제1키홈(213)이 형성된다.

피동플랜지(220)는 프로펠러축(7)이 관통하는 중공 원통형상의 몸체(221)를 구비하고, 몸체(221)의 후단에는 반전회전장치(30)의 반전기어유닛에 회전력을 전달하는 축 연결부재(31)에 볼트와 같은 체결부재에 의해 연결되는 확장된 직경을 갖는 체결플랜지(222)가 마련된다. 또한 몸체(221)의 내주면에는 원주방향을 따라 이격 배치된 다수의 제3키홈(223)이 형성된다.

복수의 조인트 링(230,240)은 전단이 구동플랜지(210)의 제1키홈(213)에 스플라인 축 이음방식으로 연결된 제1조인트 링(230)과, 전단이 제1조인트 링(230)의 후단에 스플라인 축 이음방식으로 연결되고 후단이 피동플랜지(220)의 제3키홈(223)에 스플라인 축 이음방식으로 연결되는 제2조인트 링(240)을 포함한다.

제1조인트 링(230)은 중공 원통형상의 몸체(231)를 구비하고, 몸체(231)의 전단과 후단 양측에는 외측으로 확장된 직경을 갖는 제1 및 제2스플라인플랜지(232,233)가 마련된다. 또한 제1 및 제2스플라인플랜지(232,233)의 외주면에는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제1 및 제2스플라인치부(234,235)가 원주방향을 따라 다수개 이격 배치된다. 제1스플라인치부(234)는 구동플랜지(210)의 제1키홈(213)과 맞물려 연결되고, 제2스플라인치부(235)는 제2조인트 링(240)의 내주면에 형성된 제2키홈(242)과 맞물려 연결된다.

제2조인트 링(240)은 제1조인트 링(230)의 제2스플라인플랜지(233)가 내부에 삽입되어 축 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 제1조인트 링(230)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지는 중공 원통형상의 몸체(241)를 구비하고, 몸체(241)의 내주면에는 원주방향을 따라 이격 배치된 복수의 제2키홈(242)이 형성된다. 복수의 제2키홈(242)은 제1조인트 링(230)의 제2스플라인치부(235)와 맞물려 연결됨에 따라 제2조인트 링(240)은 제1조인트 링(230)을 따라 축 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있고, 제1조인트 링(230)은 호 형상의 제1 및 제2스플라인치부(234,235)에 의해 구동플랜지(210)와 제2조인트 링(240) 사이에서 반경방향 변위를 허용할 수 있다.

또한 제2조인트 링(240)의 몸체(241) 후단에는 외측으로 확장된 직경을 갖는 제3스플라인플랜지(243)가 마련되고, 제3스플라인플랜지(243)의 외주면에는 원주방향을 따라 이격 배치되며, 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제3스플라인치부(244)가 마련된다. 제3스플라인치부(244)는 피동플랜지(220)의 내주면에 형성된 제3키홈(223)에 맞물려 연결됨에 따라 피동플랜지(220)는 제2조인트 링(240)을 따라 축 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있고, 제2조인트 링(240)은 피동플랜지(220)와 제1조인트 링(230) 사이에서 반경방향 변위를 허용할 수 있다.

이러한 구성을 통해, 탄성커플링(8)의 출력플랜지(8b)의 회전은 구동플랜지(210), 복수의 조인트(230,240) 및 피동플랜지(220)를 통해 축 연결부재(31)를 회전시키고, 축 연결부재(31)의 회전은 반전회전장치(30)를 통해 반전되어 전방프로펠러(10)를 회전시킨다.

이때, 도 5에 도시한 바와 같이 반전회전장치(30)의 회전중심선(X2)과 탄성커플링(8)의 회전중심선(X1)이 서로 어긋나더라도 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 스플라인치부(234,235,244)를 통해 서로간에 스플라인 축 이음방식으로 연결된 동력연결장치(200)는 축 방향과 반경방향의 변위를 허용할 수 있어 축의 기울어짐에 의해 발생할 수 있는 굽힘 모멘트를 흡수하여 외력에 의한 반전기어유닛의 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 동력연결장치(200)는 텔레스코픽(telescopic) 형태로 신축 가능한 복수의 조인트 링(230,240)을 구비함에 따라 동력연결장치(200)의 후방에 설치된 반전회전장치(30)의 유지보수작업을 손쉽게 수행할 수 있다. 즉 반전회전장치(30)를 구성하는 구성부품들의 유지보수작업을 수행하는 경우 선체 내부에서 축 연결부재(31)와 체결플랜지(222)를 관통하여 체결된 볼트와 같은 체결부재를 체결 해제한 후 피동플랜지(220)와 제2조인트 링(240)을 전방으로 슬라이딩 이동시키면 동력연결장치(200)는 수축하게 되므로 축 연결부재(31)와 피동플랜지(220) 사이에 형성된 공간을 통해 반전회전장치(30)로의 접근이 가능해진다. 따라서 반전회전장치(30)를 구성하는 베어링 등과 같은 부품의 검사 또는 교체 작업이 수월해짐에 따른 작업 효율이 향상된다.

반전회전장치(30)는 도 7에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 후미(3)의 설치공간에 수용되는 기어박스(40)와, 기어박스(40) 내에 설치되어 전방프로펠러(10)의 반전(프로펠러축(7)의 회전과 반대방향으로 회전)을 구현하는 반전기어유닛을 포함하고, 프로펠러축(7)은 기어박스(40)의 대략 중심부분을 관통한 상태로 기어박스(40)에 회전 가능하게 지지된다.

기어박스(40)의 후방으로 연장된 프로펠러축(7)에는 후방프로펠러(20)가 고정되고, 후방프로펠러(20)와 기어박스(40) 사이의 외면에 전방프로펠러(10)가 회전 가능하게 지지된다. 전방프로펠러(10)는 이후에 보다 상세히 설명하겠지만 반전회전장치(30)와 연결됨으로써 프로펠러축(7)이 회전할 때 후방프로펠러(20)와 반대로 회전할 수 있다.

후방프로펠러(20)는 프로펠러축(7)과 함께 회전하도록 프로펠러축(7) 후미부분에 고정된다. 후방프로펠러(20)는 프로펠러축(7)에 고정되는 허브(21)와, 허브(21)의 외면에 마련된 복수의 날개(22)를 포함한다.

후방프로펠러(20)의 허브(21)는 중심부의 축결합공(23)이 프로펠러축(7)의 외면에 압입되는 방식으로 고정될 수 있다. 프로펠러축(7) 후단부에는 고정캡(24)이 체결됨으로써 후방프로펠러(20)가 프로펠러축(7)에 더욱 견고히 고정될 수 있다.

이러한 결합을 위해 프로펠러축(7)의 후미부분(7a)은 후방으로 갈수록 외경이 축소되는 테이퍼형 외면으로 마련될 수 있고, 허브(21)의 축결합공(23)은 프로펠러축(7)의 외면에 대응하는 테이퍼형 내면으로 구성될 수 있다. 도 7에서 부호 25는 후방프로펠러(20) 허브(21) 후면과 고정캡(24)을 덮도록 허브(21)에 장착되는 프로펠러캡이다.

전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)와 반전회전장치(30) 사이의 프로펠러축(7) 외면에 회전 가능하게 설치된다. 전방프로펠러(10)는 프로펠러축(7) 외면에 회전 가능하게 지지되는 허브(11)와, 허브(11)의 외면에 마련된 복수의 날개(12)를 구비한다. 이러한 전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)를 설치하기 전에 프로펠러축(7) 외면에 설치될 수 있다. 또 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하는 것이므로 날개각이 후방프로펠러(20)의 날개각과 반대다.

전방프로펠러(10)의 허브(11)는 롤러베어링(13)에 의해 프로펠러축(7) 외면에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 롤러베어링(13)은 전단이 허브(11) 후측에 형성된 단차부(14)에 의해 지지됨으로써 결합위치로부터 이탈을 방지할 수 있다.

전방프로펠러(10)의 허브(11)를 회전 가능하게 지지하는 것으로, 롤러베어링(13)과 함께 또는 롤러베어링(13) 대신 원통형의 저널베어링이 이용될 수도 있다.

전방 프로펠러(10)와 후방 프로펠러(20) 사이에는 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 후방프로펠러(20)의 허브(21) 사이를 밀봉하기 위해 후술할 제2밀봉장치(100)가 마련되는데, 제2밀봉장치(100)의 윤활유 압력과 프로펠러 연결부재(33)와 프로펠러축(7) 사이의 공간의 윤활유 압력 차이가 나도록 유지되어야 한다. 이를 위해 롤러베어링(13)의 전방측 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 프로펠러축(7)사이에는 실링부재(15)가 마련되어 실링부재(15)를 중심으로 전, 후 영역의 오일공급경로를 분리시킬 수 있다.

반전회전장치(30)의 기어박스(40)는 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 원통형의 전방프레임(41), 전방프레임(41)과 결합하여 후술할 반전기어유닛을 수용하는 공간을 형성되는 원통형의 후방프레임(42)을 포함한다.

전방프레임(41)과 후방프레임(42)은 축 연결부재(31)와, 프로펠러 연결부재(33)가 내외로 연장될 수 있도록 축방향으로 개구가 형성된 형태로 마련된다.

전방프레임(41)과 후방프레임(42)은 각각 일체로 성형될 수 있으나, 필요에 따라 2이상의 구성이 조립된 형태로 마련될 수도 있다.

전방프레임(41)과 후방프레임(42)은 내부에 마련된 반전기어유닛을 윤활하기 위한 윤활제가 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 구조로 조립될 수 있다.

기어박스(40) 내부의 반전기어유닛은 동력연결장치(200)의 구동력을 제공받기 위해 원통형의 축 연결부재(31)에 연결되어 기어박스(40)내에서 회전 가능하게 지지되는 제1링기어(43), 제1링기어(43)와 이물림하는 복수의 제1유성기어(44), 일측이 복수의 제1유성기어(44)와 이물림하며 프로펠러축(7)에 회전 가능하게 마련되는 태양기어유닛(45), 태양기어유닛(45)의 타측에 이물림하는 복수의 제2유성기어(46), 복수의 제2유성기어(46)의 회전을 프로펠러 연결부재(33)에 전달하는 제2캐리어(49), 제2유성기어(46)와 이물림하며 기어박스(40)의 내면에 고정된 제2링기어(47)를 포함한다.

제1유성기어(44)는 제1링기어(43)와 치합하여 제1링기어(43)의 구동력을 태양기어유닛(45)에 전달하는 것으로, 제1유성기어(44)는 고정된 위치에서 자전만 가능하도록 제1캐리어(48)에 회전 가능하게 결합된다.

제1캐리어(48)는 복수의 제1유성기어축(44a)의 양단을 회전 가능하게 지지하는 제1유성기어축 지지부(48a)와, 프로펠러축(7)을 지지하기 위해 프로펠러축(7)을 수용하는 원통형 형상으로 전방으로 연장 형성된 프로펠러축 지지부(48b)를 포함한다.

제1유성기어(44)는 제1유성기어축 지지부(48a)에 의해 제1캐리어(48)에 회전 가능하게 고정된다.

따라서, 제1링기어(43)에 이물림하는 복수의 제1유성기어(44)는 고정된 제1유성기어축 지지부(41a)에 지지된 상태로 자전하게 된다.

제1캐리어(48)의 프로펠러축 지지부(48b)와 프로펠러축(7) 사이에는 저널베어링(48c)이 설치되어 프로펠러축(7)의 회전과 관계없이 고정된 상태로 유지될 수 있다.

제1유성기어(44)가 조립된 제1캐리어(48)는 원통형의 전방프레임(41)에 수용된 후 전방프레임(41)과 볼트 등의 체결수단으로 결합되어 전방프레임(41)에 고정된다.

태양기어유닛(45)은 복수의 제1유성기어(44)와 치합하는 제1태양기어(45a)와, 복수의 제2유성기어(46)와 치합하는 제2태양기어(45b)를 포함하여 일체로 형성된다.

복수의 제1유성기어(44)와 치합하는 제1태양기어(45a)는 복수의 제1유성기어(44)의 자전에 따라 회전하게 되고, 제1태양기어(45a)의 후방에 형성된 제2태양기어(45b)는 제1태양기어(45a)의 회전에 따라 회전하여 복수의 제2유성기어(46)에 회전력을 전달한다. 복수의 제2유성기어(46)의 외측으로는 제2링기어(47)가 기어박스(40)의 내면에 고정되어 마련되며, 복수의 제2유성기어(46)에는 제2캐리어(49)가 연결된다. 제2캐리어(49)는 프로펠러 연결부재(33)에 연결되어 제2유성기어(46)의 구동력을 전방프로펠러(10)에 전달한다.

도면에 나타내지는 않았지만, 기어박스(40)의 내면과 제1링기어(43)의 사이, 제1유성기어(44)와 제1유성기어축(41a)사이, 제2유성기어(46)와 제2캐리어(49)사이 등은 제1링기어(43)와 제1, 2유성기어(44,46)의 원활한 회전을 위해 각각 베어링(미도시)이 설치될 수도 있다.

동력연결장치(200)와 제1링기어(43)를 연결하는 축 연결부재(31)는 원통형태로 마련되며, 전방프레임(41)의 개구를 관통하는 형태로 프로펠러축(7) 반경방향 외측에 설치된다. 축 연결부재(31)는 후단이 스플라인 혹은 볼트체결에 의해 제1링기어(43)와 연결되고, 전단이 동력연결장치(200)에 의해 탄성커플링(8)과 연결된다. 또 축 연결부재(31)의 내면과 제1캐리어(48)의 프로펠러축 지지부(48b)의 외면 사이에는 베어링(31a)이 설치되어 축 연결부재(31)는 프로펠러축 지지부(48b)에 대해 회전 가능하게 지지된다. 그리고 프로펠러축 지지부(48b)의 내면과 프로펠러축(7) 외면 사이에는 저널베어링(48c)이 설치되어 제1캐리어(48)가 고정된 상태로 프로펠러축(7)의 회전을 가능하게 지지할 수 있다.

반전회전장치(30)와 전방프로펠러(10)를 연결하는 프로펠러 연결부재(33)는 원통형태로 마련되며 그 전단이 제2캐리어(49)에 결합되는 연결부(33a)와, 연결부(33a)의 후단에 볼트체결에 의해 결합되며 전방프로펠러(10)의 허브(11)에 결합되는 연결플랜지(33b)를 구비한다. 연결플랜지(33b)는 복수의 볼트 체결에 의해 전방프로펠러(10)의 허브(11) 전면에 고정될 수 있다.

프로펠러 연결부재(33)의 외측에는 프로펠러 연결부재(33)를 감싸도록 선체(1) 후미(3)에 결합되며 선체(1) 후미방향으로 연장되어 선체(1)의 외면을 형성하는 케이싱(50)이 설치되고, 케이싱(50)과 전방프로펠러 허브(11)사이에는 도 7 및 9에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러(10)의 추력을 지지하는 추력지지장치(60)가 마련된다.

케이싱(50)은 그 중심이 축 방향으로 관통된 중공부(51)가 형성된 원통형상으로 마련되며, 선체 후미(3)의 유선형 선형이 연속적으로 유지되도록 선체(1)의 후방으로 갈수록 직경이 작아지는 형태로 마련될 수 있다.

케이싱(50)의 중공부(51)에는 프로펠러 연결부재(33)가 회전 가능하게 삽입되며, 케이싱(50)의 외주면은 선체(1)의 후미(3)로부터 연장되어 해수와 직접 접촉하여 해수의 흐름을 전방프로펠러(10)측으로 안내할 수 있도록 선체(1)의 후미(3)로부터 연장된다.

이때, 선체(1)의 후미(3)로부터 케이싱(50)의 외주면(53)과 연결되는 부분에 있어, 도 7에 도시된 바와 같이 선체(1)의 후미(3)의 유선형 선형과 케이싱(50)의 외주면의 유선형 선형이 실질적으로 대응하는 곡률을 가지게 하여 단차를 없애 전방프로펠러(10)측으로 흐르는 수류에 의한 선박의 추진성능 저하를 방지할 수 있다.

또한, 기어박스(40)의 후측에서 별도의 케이싱(50)을 선체(1)의 후미(3)에 결합하게 함으로써 선체(1)의 후미와 전방프로펠러(10)사이의 거리를 상대적으로 크게 할 수 있어 선형에 관계없이 전방프로펠러(10)의 허브직경을 작게 할 수 있다.

이와 같이 전방프로펠러(10)의 허브(11)의 직경을 작게 하면 전방프로펠러(10)의 크기가 동일한 경우 선박의 추진에 사용할 수 있는 전방프로펠러 날개(12)의 사이즈를 더욱 크게 할 수 있어 선박의 추진성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 선체(1)의 후미(3)로부터 케이싱(50)의 외주면(53)과 연결되는 부분에 있어, 도 10에 도시된 변형 예와 같이 도 7의 실시예의 선체(1) 후미(3)의 선형보다 선체 후미(3)에서 후방으로 연장되는 선형의 직경을 더 작게 할 수 있다.

일 예로, 케이싱(50')의 외경을 도 7의 실시예에 비해 작게 하여 선체 후미(3)에서 케이싱(50')을 연결하는 부분이 더 경사지게 할 수 있다. 즉, 케이싱(50')의 외경이 대략 기어박스(40)의 직경에 대응하는 사이즈로 형성되어 케이싱(50')의 외주면(53')과 선체 후미(3) 사이를 커버하는 제2로프가드(71')를 더욱 경사지게 하여 설치할 수 있다. 이 경우 일 실시 예에 비해 전방프로펠러(10)의 허브(11) 직경을 더 작게 할 수 있어 선형의 급격한 변화에서 오는 추진성능 저하보다 허브직경 감소로 인한 추진성능 증대를 비교하여 최적의 케이싱(50') 경사도를 도출할 수도 있다.

케이싱(50)은 선체 후미(3)에 직접 결합될 수도 있으나, 본 실시 예에서는 기어박스(40)의 후방프레임(42) 배면에 볼트 결합되는 것을 일 예로 하고 있다.

프로펠러 연결부재(33)의 외면과 케이싱(50)의 내면 사이에는 프로펠러 연결부재(33)에 작용하는 수직 하중을 지지하는 저널베어링(55)이 설치되어, 프로펠러 연결부재(33)가 케이싱(50)에 대해 상대 회전 가능하게 지지된다.

추력지지장치(60)는 케이싱(50)의 후방에 결합되며 내부에 수용부(61a)가 형성된 하우징(61)과, 원통형의 링부(63a)가 프로펠러 연결부재(33) 외면에 압입 고정되고 링부(63a)로부터 반경방향으로 돌출된 돌출부(63a)가 수용부(61a)에 수용되는 스러스트패드(63)와, 수용부(61a)내에 설치되어 스러스트패드(63)의 양면을 각각 지지하는 제1스러스트베어링(64)과 제2스러스트베어링(65)을 포함한다.

추력지지장치(60)에서 제1 및 제2스러스트베어링(64,65)은 전방프로펠러(10)로부터 프로펠러 연결부재(33)를 통하여 전달되는 전, 후 방향 스러스트 하중을 감당할 수 있다. 구체적으로 제1스러스트베어링(64)은 선박의 전진 시 전방프로펠러(10)로부터 선수 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당하고, 제2스러스트베어링(65)은 선박의 후진 시 전방프로펠러(10)로부터 선미 쪽으로 작용하는 스러스트 하중을 감당할 수 있다.

이러한 추력지지장치(60)는 전방프로펠러(10)의 추력을 지지할 수 있기 때문에 전방프로펠러(10) 설치구조의 단순화를 가능하게 한다. 즉 도 7에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 프로펠러축(7) 외면 사이의 전방프로펠러(10)의 후측에 롤러베어링(13)을 설치하는 것으로 전방프로펠러(10)의 회전 가능한 설치를 구현할 수 있다.

또한, 추력지지장치(60)는 케이싱(50)의 후방에 마련되기 때문에 선체(1)의 후미(3)에서 전방프로펠러(10)사이에 케이싱(50) 및 추력지지장치(60)가 길이방향으로 배치되어 선체(1)의 후미(3)사이와 전방프로펠러 허브(11)사이의 거리를 길게 할 수 있다. 따라서, 상대적으로 전방프로펠러(10) 전방의 선형의 직경 및 전방프로펠러 허브(11)의 직경을 작게 할 수 있어 선박의 추진성능을 향상시킬 수 있다.

케이싱(50)과 전방프로펠러(10)사이에는 케이싱(50)의 외면과 전방프로펠러 허브(11)사이의 선형을 유지하며 내부에 로프 등 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 제1로프가드(70)와, 케이싱(50)과 선체 후미(3)사이의 선형을 유지하며 내부에 로프 등 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 제2로프가드(71)와, 전방프로펠러 허브(11)와 후방프로펠러 허브(12) 사이에 제3로프가드(72)가 마련된다.

제1 내지 제3로프가드(70,71,72)는 후방으로 갈수록 직경이 작아지는 중공 형태의 관으로 형성될 수 있으며, 스플릿 타입으로 마련되어 케이싱(50)과 전방프로펠러(10)가 장착된 상태에서 제1 내지 제3로프가드(70,71,72)의 체결, 분리를 가능하게 할 수 있다.

제1로프가드(70)는 전단이 케이싱(50)의 후미의 직경에 대응하며, 후단은 전방프로펠러 허브(11)의 직경에 대응하도록 형성되고, 선체(1)의 유선형 선형이 유지되도록 후방으로 살수록 직경이 작아지도록 하여 케이싱(50)과 전방프로펠러 허브(11)사이의 선체(1)의 유선형 외형을 형성하도록 한다.

제1로프가드(70)는 추력지지장치(60)의 반경 외측에 분리 가능하게 장착되므로, 추력지지장치(60)의 유지, 보수시 제1로프가드(70)만을 분리하는 것으로 작업자 등이 추력지지장치(60)에 접근할 수 있다. 이때, 추력지지장치(60)의 하우징(61)과 케이싱(50)과의 결합을 해제하여 추력지지장치(60)의 하우징(61)을 분리하여 수용부(61a)에 수용되었던 스러스트패드(63) 및 제1 및 제2스러스트베어링(64,65)의 유지, 보수가 가능하게 할 수 있다.

제1 내지 제3로프가드(70,71,72)는 상대적으로 얇은 금속으로 형성되므로, 특히 길이방향으로 길게 형성된 제1로프가드(70)의 경우 수압에 의해 파손되는 경우가 발생할 수 있으므로, 제1로프가드(70)를 보강하기 위해 보강부재(80)가 마련된다.

일 예로 보강부재(80)의 일측은 추력지지장치(60)의 하우징(61) 상부에 지지되고 타측은 제1로프가드(70)의 배면에 지지되어, 수압에 의해 제1로프가드(70)가 강한 힘을 받는 경우에도 보강부재(80)에 의해 제1로프가드(70)의 파손을 방지할 수 있다.

보강부재(80)는 일측에 형성되어 하우징(61)과 면접촉하는 제1플랜지부(81)와, 타측에 형성되어 제1로프가드(70)의 내면에 면접촉하는 제2플랜지부(82)를 포함할 수 있다.

제1플랜지부(81)는 하우징(61)에 볼트 또는 기타 다양한 방식으로 견고하게 결합될 수 있으며, 제2플랜지부(82)는 제1로프가드(70)에 용접 또는 볼트 결합되거나, 제2플랜지부(82)와 제1로프가드(70)가 별도의 결합수단 없이 상호 지지되게 할 수 있다. 제2플랜지부(82)는 제1로프가드(70)의 내면에 면접촉을 통해 지지함으로써 지지력을 높일 수 있다.

제1로프가드(70)은 케이싱(50)에 고정되고 전방프로펠러 허브(11)와 약간 이격되는 방식으로 설치되거나, 선체 후미(3)와 약간 이격된 상태로 전방프로펠러 허브(11)에 고정되어 전방프로펠러(10)와 함께 회전할 수 있다. 제3로프가드(72)도 전방프로펠러 허브(11)와 후방프로펠러 허브(21) 중 어느 한쪽에 고정된 상태에서 고정되는 쪽과 함께 회전할 수 있다.

본 실시 예에 따른 추진장치는 프로펠러축(7), 축 연결부재(31), 반전회전장치(30), 프로펠러 연결부재(33), 케이싱(50) 및 추력지지장치(60)가 선박의 건조와는 별도의 제조공장에서 조립되어 선체(1)의 설치공간(4)에 반전회전장치(30)의 기어박스(40)를 삽입 설치할 수 있다.

본 실시 예에 따른 추진장치에서 반전회전장치(30)의 동작은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

구동원(5)에 의해 구동되는 중간축(6)의 회전은 고정커플링(9)을 통해 탄성커플링(8)으로 전달되고, 탄성커플링(8)은 구동원(5)에 의해 발생된 비틀림 진동을 감쇄하여 탄성커플링(8)의 출력플랜지(8b)를 통해 동력연결장치(200)에 회전력을 전달한다. 동력연결장치(200)의 회전은 축 연결부재(31)에 의해 제1링기어(43)로 전달된다. 이때 동력연결장치(200)는 반전회전장치(30)의 회전중심선과 탄성커플링(8)의 회전중심선이 어긋나더라도 반경방향 변위 및/또는 축 방향 변위를 허용함에 의해 설치 위치 차이 및/또는 축 변형에 의하여 발생할 수 있는 외력이 서로에게 영향을 주지 않도록 하여 반전기어유닛의 손상을 방지하고, 안정적 동력 전달을 가능하게 한다. 따라서 제1링기어(43)는 프로펠러축(7)과 함께 동일한 방향으로 회전한다. 제1링기어(43)의 회전에 의해 제1유성기어(44)는 제1링기어(43)와 동일한 방향으로 자전을 하고, 제1유성기어(44)에 치합하는 제1태양기어(45a)는 제1유성기어(44)의 회전에 의해 반전 회전하게 된다. 제1태양기어(45a)의 반전회전에 의해 이와 일체로 형성된 제2태양기어(45b)가 제1태양기어(45a)와 동일한 방향을 반전회전하고, 제2태양기어(45b)와 치합하는 제2유성기어(46)는 제2링기어(47)가 고정된 상태에서 제2링기어(47)를 따라 제2태양기어(45b)의 회전방향과 반대방향으로 자전하면서 동시에 동일한 방향으로 공전하게 된다. 이러한 제2유성기어(46)의 회전은 제2캐리어(49)에 의해 프로펠러 연결부재(33)에 전달되고, 프로펠러 연결부재(33)의 반전회전(프로펠러축과 반대방향으로 회전)은 전방프로펠러(10)로 전달된다. 따라서 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현할 수 있다.

또 본 실시 예의 추진장치는 도 7에 도시한 바와 같이, 추력지지장치(60)와 전방프로펠러(10)의 허브(11) 사이를 밀봉하여 해수(또는 담수)나 이물질의 침입을 방지하는 제1밀봉장치(90)와, 같은 목적으로 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 후방프로펠러(20)의 허브(21) 사이를 밀봉하는 제2밀봉장치(100)를 구비한다.

제1밀봉장치(90)는 도 12에 도시한 바와 같이, 전방프로펠러 허브(11)의 전면에 고정되는 프로펠러 연결부재(33)의 연결플랜지(33b)에 설치된 원통형 제1라이닝(91)과, 제1라이닝(91)의 외면에 접하도록 제1라이닝(91)의 외면을 덮으며 그 일단이 추력지지장치(60)의 하우징(61)에 고정된 원통형 제1밀봉부재(92)를 포함할 수 있다.

제1라이닝(91)은 연결플랜지(33b)와의 고정을 위한 플랜지부(91a)가 형성되고 플랜지부(91a)에는 다수의 고정볼트(91b)가 체결됨으로써 전방프로펠러 허브(11)에 견고히 고정될 수 있다.

제1밀봉부재(92)는 반원형으로 제작된 다수의 링(92a,92b,92c)을 제1라이닝(91) 외측에서 프로펠러축(7)의 길이방향으로 적층시켜 고정하는 방식일 수 있다. 다수의 링(92a,92b,92c)은 볼트 체결이나 용접에 의해 상호 결속될 수 있다.

제2밀봉부재(92)는 제1라이닝(91)과 대면하는 내면에 상호 이격되게 설치되어 제1라이닝(91)의 외면과 접하는 복수의 패킹(93a,93b,93c)을 포함한다. 각 패킹(93a,93b,93c)은 제1라이닝(91) 쪽으로 가압되어 상호 밀착시킴으로써 해수나 이물질의 침입을 방지할 수 있다.

이 때, 복수의 패킹(93a,93b,93c) 사이로 윤활유를 공급하여 윤활유의 압력을 이용하여 각 패킹(93a,93b,93c)을 제1라이닝(91)측으로 가압하여 밀봉력을 향상시킬 수도 있다.

제1라이닝(91)과 제1밀봉부재(92)는 각각 반원형으로 제작됨으로써 전방프로펠러(10)의 설치 후에 결합하는 방식일 수 있다.

제2밀봉장치(100)는 도 13에 도시한 바와 같이, 후방프로펠러 허브(21)의 전면에 설치된 원통형 제2라이닝(101)과, 제2라이닝(101)의 외면과 접하도록 제2라이닝(101) 외면을 덮으며 그 일단이 전방프로펠러 허브(11) 후면에 고정된 원통형 제2밀봉부재(102)를 포함할 수 있다.

제2라이닝(101)은 후방프로펠러 허브(21)와의 고정을 위한 플랜지부(101a)가 형성되고, 플랜지부(101a)에는 다수의 고정볼트(101b)가 체결됨으로써 후방프로펠러 허브(21)에 견고히 고정될 수 있다.

제2밀봉부재(102) 역시 제1밀봉부재(92)와 마찬가지로 제2라이닝(101)과 대면하는 내면에 상호 이격되게 설치되어 제2라이닝(101)의 외면과 접하는 복수의 패킹(103a,103b,103c)을 포함한다. 각 패킹(103a,103b,103c)은 제2라이닝(101)쪽으로 가압되어 상호 밀참시킴으로써 해수나 이물질의 침입을 방지할 수 있다.

이 때, 복수의 패킹(103a,103b,103c) 사이로 윤활유를 공급하여 윤활유의 압력을 이용하여 각 패킹(103a,103b,103c)을 제2라이닝(101)측으로 가압하여 밀봉력을 향상시킬 수도 있다.

제2라이닝(101)과 제2밀봉부재(102)도 제1밀봉장치(90)의 제1라이닝(91)과 제1밀봉부재(92)와 마찬가지로 각각 반원형으로 제작됨으로써 후방프로펠러(20)의 설치 후에 결합하는 방식일 수 있다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치를 선체에 설치하는 방법에 대하여 설명한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 추진장치를 설치할 때는 선체(1)에 장착하기에 앞서 반전회전장치(30)를 구성하는 기어박스(40) 및 반전기어유닛을 조립하고, 축 연결부재(31), 케이싱(50) 및 추력지지장치(60)를 조립한 상태에서 이를 프로펠러축(7) 외면에 결합시킨다. 즉 반전회전장치(30)를 선체(1)에 장착하기 전에 미리 프로펠러축(7)에 결합시킨다. 이하에서는 이와 같이 결합된 상태를 조립체라고 한다.

이러한 조립체는 선체(1)의 외부에서 제작한 후 조립할 수 있고, 프로펠러축(7)에 미리 결합시킬 수 있기 때문에 정교한 제작과 조립이 가능하다. 또 통상의 경우 전방프로펠러(10)를 설치한 후에야 장착할 수 있는 제1밀봉장치(90)를 반전회전장치(30)에 미리 장착할 수 있기 때문에 선체(1)에 추진장치를 설치하는 작업을 간소화할 수 있다.

제조공장에서 조립된 프로펠러축(7)과 반전회전장치(30) 등을 포함하는 조립체는 운송수단을 이용해 선체(1)를 제조하는 도크 등으로 옮긴 후 선체(1)의 후미(3)에 장착할 수 있다. 이때는 조립체를 들어 올릴 수 있는 크레인 등의 인양장치를 이용할 수 있다. 조립체를 장착할 때는 우선 반전회전장치(30)의 기어박스(40)를 선체(1)의 후방으로부터 선체 후미(3)의 설치공간(4)으로 슬라이딩방식으로 진입시킨다. 그리고 프로펠러축(7)의 중심과 중간축(6)의 중심이 일치하도록 정렬시킨다. 이때 프로펠러축(7)의 단부는 동력연결장치(200)와 탄성커플링(8)의 중앙을 관통하여 지난 후 중간축(6)에 결합된 고정커플링(9)의 프로펠러축결합부(9a)에 삽입 고정된다. 여기서 동력연결장치(200), 탄성커플링(8) 및 고정커플링(9)은 미리 결합된 상태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

반전회전장치(30)를 선체 후미(3)의 설치공간(4)으로 진입시켜 정렬한 후에는 도 11에 도시한 바와 같이, 기어박스(40)의 후방을 설치공간(4)의 외주부에 결합하여 기어박스(40)를 선체 후미(3)에 고정시킨다.

이처럼 선체 후미(3)의 설치공간(4)에 진입되는 방식으로 장착되는 반전회전장치(30)는 추후 고장 등이 생길 때 반전회전장치(30)를 선체(1)로부터 분리할 수 있고, 분리 상태에서 고장수리를 할 수 있다. 따라서 고장수리를 용이하게 수행할 수 있다.

기어박스(40)을 선체 후미(3)에 고정한 후에는 축 연결부재(31)와 동력연결장치(200)를 서로 연결시킨다.

반전회전장치(30)를 선체의 후미(3)에 장착한 후에는 도 1과 도 7에 도시한 바와 같이, 프로펠러축(7)에 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20) 및 관련 부품들을 장착하고, 제1밀봉장치(90), 제2밀봉장치(100) 보강부재(80) 및 제1 내지 제3로프가드(70,71,72)를 장착하는 것으로 추진장치의 설치를 마무리할 수 있다.

한편 도 6에 도시된 바와 같이 반전회전장치(30)의 고장 시 선체(1)의 내부에서 반전기어유닛의 유지 보수를 수행하는 경우에는 피동플랜지(220)와 축 연결부재(31)를 결합하는 볼트와 같은 체결부재를 체결 해제한 후 피동플랜지(220)와 제2조인트 링(240)을 전방으로 이동시켜 축 연결부재(31)와 피동플랜지(220) 사이에 형성되는 공간을 통해 반전회전장치(30)로의 접근이 가능하다. 이에 따라 선체(1) 내부에서 반전기어유닛에 내장된 베어링부재 등의 손상 여부를 조사하거나 유지 보수를 수행하는 경우 동력연결장치(200), 탄성커플링(8) 등 관련 부품의 제거를 할 필요가 없으므로 복잡한 분해 작업 없이 손 쉽게 수행할 수 있게 된다.

다음은 본 실시 예에 따른 추진장치의 동작을 설명한다.

추진장치는 선체(1) 내부 구동원(5)의 동작에 의해 중간축(6)이 회전하면, 고정커플링(9)에 의해 중간축(6)에 동일직선상에 축 연결된 프로펠러축(7)이 회전하고, 프로펠러축(7) 후단부에 직결된 후방프로펠러(20)가 프로펠러축(7)과 동일한 방향으로 함께 회전한다. 동시에 반전회전장치(30)의 제1링기어(43)도 축 연결부재(31), 동력연결장치(200) 및 탄성커플링(8)에 의해 고정커플링(9)에 연결된 상태이므로 프로펠러축(7)과 함께 회전한다. 제1링기어(43)의 회전에 의해 제1유성기어(44)는 제1링기어(43)의 회전방향과 동일한 방향으로 자전을 하고, 제1링기어(43)에 치합하는 제1태양기어(45a)는 제1링기어(43)의 회전에 의해 반전회전(프로펠러축과 반대방향으로 회전)하게 된다. 제1태양기어(45a)의 반전회전에 의해 이와 일체로 형성된 제2태양기어(45b)가 제1태양기어(45a)와 동일한 방향을 반전회전하고, 제2태양기어(45b)와 치합하는 제2유성기어(46)는 제2링기어(47)가 고정된 상태에서 제2링기어(47)를 따라 제2태양기어(45b)의 회전방향과 반대 방향으로 자전하면서 동일한 방향으로 공전하게 된다. 이러한 제2유성기어(46)의 회전은 제2캐리어(49)에 의해 프로펠러 연결부재(33)에 전달되고, 프로펠러 연결부재(33)의 반전회전(프로펠러축과 반대방향으로 회전)은 전방프로펠러(10)로 전달된다. 따라서 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현할 수 있다.

상호 반대로 회전하는 전방프로펠러(10)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(10)를 거친 유체의 회전에너지를 후방프로펠러(20)가 역으로 회전하면서 추진력으로 회수하므로 추진성능이 향상된다. 후진할 때도 마찬가지다.

한편, 전방프로펠러(10)는 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 이에 상당하는 반력을 받는다. 이 힘은 프로펠러 연결부재(33)와 추력지지장치(60)의 제1스러스트베어링(64)을 통해 기어박스(40)로 전달되어 선체(1)의 추진력으로 작용한다. 후방프로펠러(20)도 전진할 때 후방으로 추진수류를 발생시키므로 반력을 받게 되는데, 이 힘은 직결된 프로펠러축(7)으로 전달되어 추진력으로 작용한다.

선박이 후진할 때는 전방프로펠러(10)의 추진력이 프로펠러 연결부재(33)와 추력지지장치(60)의 제2스러스트베어링(65)을 통해 기어박스(40)로 전달되고, 후방프로펠러(20)의 추진력은 직결된 프로펠러축(7)으로 전달된다.

후방프로펠러(20)로부터 프로펠러축(7)으로 전달된 추진력은 내부 구동원(5) 후단의 고정부에 설치된 스러스트 베어링 등을 통해 선체(1)로 전달되므로 선체(1)의 추진이 이루어진다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1: 선체, 3: 선체의 후미,
4: 설치공간, 5: 구동원,
6: 중간축, 7: 프로펠러축,
8: 탄성커플링, 8a: 입력플랜지,
8b: 출력플랜지, 9: 고정 커플링,
9a: 프로펠러축결합부, 9b: 제1플랜지,
9c: 제2플랜지, 10: 전방프로펠러,
20: 후방프로펠러, 30: 반전회전장치,
31: 축 연결부재, 33: 프로펠러 연결부재,
40: 기어박스, 41: 전방프레임,
42: 후방프레임, 43: 제1링기어,
44: 제1위성기어, 45: 태양기어유닛,
46: 제2위성기어, 47: 제2링기어,
48: 제1캐리어, 49: 제2캐리어,
50: 케이싱, 53: 케이싱의 외주면,
60: 추력지지장치, 61: 하우징,
63: 스러스트패드 64: 제1스러스트베어링,
65: 제2스러스트베어링, 70: 제1로프가드,
71: 제2로프가드, 80: 보강부재,
81: 제1플랜지부, 82: 제2플랜지부,
90: 제1밀봉장치, 100: 제2밀봉장치,
200: 동력연결장치, 210: 구동플랜지,
220: 피동플랜지, 230: 제1조인트 링,
240: 제2조인트 링.

Claims (10)

1. 구동원으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 중간축;
   고정 커플링(fixed coupling)을 매개로 상기 중간축과 동일선상에 축 연결되어 상기 고정 커플링과 함께 회전하는 프로펠러축;
   상기 프로펠러축에 고정되는 후방프로펠러;
   상기 후방프로펠러 전방의 상기 프로펠러축에 회전 가능하게 지지된 전방프로펠러와 연결되는 반전기어유닛을 내장한 상태로 선체 후미의 설치공간에 장착된 반전회전장치; 및
   상기 고정 커플링과 상기 반전회전장치 사이를 분리 가능하게 연결하되, 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 스플라인치부를 구비하며, 서로간에 스플라인 축 이음방식으로 연결되어 텔레스코픽(telescopic) 형태로 신축 가능한 복수의 조인트 링을 구비한 동력연결장치를 포함하는 선박용 추진장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 프로펠러축이 관통하며, 상기 고정 커플링과 상기 동력연결장치 사이를 연결하여 상기 고정 커플링의 회전력을 상기 동력연결장치에 전달하는 탄성커플링을 포함하고,
   상기 중간축의 회전력은 순차적으로 상기 고정 커플링, 상기 탄성커플링 및 상기 동력연결장치를 통해 상기 반전기어유닛에 전달되는 선박용 추진장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 복수의 조인트 링은 상기 탄성커플링의 회전중심선과 상기 반전회전장치의 회전중심선이 동일선상에 배치되지 않아도 상기 탄성커플링의 회전력을 상기 반전회전장치에 전달할 수 있도록 상기 동력연결장치의 축 방향 및/또는 반경방향의 변위를 허용하는 선박용 추진장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 고정 커플링은 상기 중간축의 단부와 연결되는 제1플랜지와, 상기 탄성커플링과 연결되는 제2플랜지와, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지를 연결하며 상기 프로펠러축이 삽입 고정되는 중공의 프로펠러축결합부를 포함하고,
   상기 탄성커플링과 상기 프로펠러축 사이는 이격되는 선박용 추진장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 동력연결장치는 상기 탄성커플링의 출력플랜지와 연결되는 구동플랜지와, 상기 반전기어유닛의 축 연결부재와 분리 가능하게 연결되는 피동플랜지를 포함하고,
   상기 복수의 조인트 링은 상기 구동플랜지와 연결되는 제1조인트 링과, 상기 피동플랜지와 상기 제1조인트 링을 연결하는 제2조인트 링을 포함하는 선박용 추진장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1조인트 링은 상기 구동플랜지의 내주면에 형성된 복수의 제1키홈과 맞물리는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제1스플라인치부와, 상기 제2조인트 링의 내주면에 형성된 복수의 제2키홈과 맞물리는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제2스플라인치부를 구비하고,
   상기 제2조인트 링은 상기 피동플랜지의 내주면에 형성된 다수의 제3키홈과 맞물리는 이빨폭 방향에 대해 볼록한 호 형상의 제3스플라인치부를 구비하는 선박용 추진장치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 프로펠러축과 반대방향으로 회전하는 상기 반전기어유닛의 캐리어와 상기 전방프로펠러를 연결하여 상기 반전기어유닛의 구동력을 상기 전방프로펠러에 전달하는 프로펠러 연결부재를 더 포함하는 선박용 추진장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 반전기어유닛은 상기 축 연결부재와 연결되어 회전하는 제1링기어, 상기 제1링기어와 이물림하는 복수의 제1유성기어, 일측이 상기 복수의 제1유성기어와 이물림하며 상기 프로펠러축에 회전 가능하게 마련되는 태양기어유닛, 상기 태양기어유닛의 타측에 이물림하며 상기 캐리어와 연결된 복수의 제2유성기어, 상기 복수의 제2유성기어와 이물림하며 상기 기어박스의 내면에 고정된 제2링기어를 포함하는 선박용 추진장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 태양기어유닛은 상기 복수의 제1유성기어와 치합하는 제1태양기어와, 상기 제1태양기어보다 큰 반경을 가지며 상기 복수의 제2유성기어와 치합하는 제2태양기어를 포함하는 선박용 추진장치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 반전회전장치는 상기 선체의 후미방향으로 개방된 상기 설치공간의 내면 형상에 대응하는 외면을 구비하여 상기 선체의 후방으로부터 상기 설치공간에 슬라이딩방식으로 설치될 수 있는 기어박스를 포함하는 선박용 추진장치.
    
    

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