KR20160033344A

KR20160033344A - 선박용 추진장치

Info

Publication number: KR20160033344A
Application number: KR1020140123733A
Authority: KR
Inventors: 정석호; 윤지수
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-03-28

Abstract

본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것으로서, 선체의 후미에 구비되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러의 전방에 구비되는 덕트; 및 기어의 회전에 의해 상기 덕트를 회전시키는 틸팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 덕트가 틸팅가능하도록 틸팅장치를 구비하여 선박의 트림이 변경되더라도 프로펠러로 유입되는 유속의 조절을 최적화할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 선박의 추진력이 향상되고, 또한, 선박의 에너지 소모량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

선박용 추진장치{A propulsion apparatus for ship}

본 발명은 선박용 추진장치에 관한 것이다.

본 발명은 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제고유번호: 10040060, 과제명: 저항추진성능 향상 선종별 에너지절감 부가장치 개발 및 실선 적용]

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 유체의 흐름 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 오일이 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다.

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 니즈에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.

연료절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하는 에너지 절감 부가 장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감 부가 장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.

선박의 프로펠러 유입류는 프로펠러의 회전력이 선체의 추진력으로 전달되는 것을 저항할 수 있으며, 이에 도움이 될 수도 있다. 따라서, 따라서, 선체의 추진 효율을 높이는 동시에 연료를 절감하기 위해 프로펠러의 유입류를 제어하는 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 덕트를 틸팅가능하게 함으로써, 선박의 트림이 변경되더라도 프로펠러에 최적의 유속을 공급할 수 있어, 선박의 추진력이 증대되며 선박의 연료소모효율을 향상시킬 수 있는 선박용 추진장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 추진장치는, 선체의 후미에 구비되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 상기 프로펠러의 전방에 구비되는 덕트; 및 기어의 회전에 의해 상기 덕트를 회전시키는 틸팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 덕트와 상기 선체를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 틸팅부는, 상기 연결부를 회전시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 틸팅부는, 상기 연결부를 회전시키는 피동기어; 및 상기 피동기어를 구동시키는 구동기어를 포함하고, 상기 구동기어는, 상기 피동기어와 회전매개체에 의해 연결되어 상기 피동기어를 회전시키고 상기 피동기어보다 전방에 위치할 수 있다.

구체적으로, 상기 회전매개체는, 체인(Chain)일 수 있다.

구체적으로, 상기 틸팅부는, 상기 선체의 후미에 위치하는 스턴보스(Stern Boss)의 외벽과 상기 프로펠러의 축 사이에 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 피동기어는, 일측은 해수의 유입을 방지하는 밀봉부를 구비하고, 타측은 상기 프로펠러의 축과 대면할 수 있다.

구체적으로, 상기 연결부는, 전류 고정 날개(Pre-swirl stator)일 수 있다.

구체적으로, 상기 덕트와 상기 선체를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 2 개 구비되어 각각이 상기 프로펠러의 축을 기준으로 대칭이 되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 덕트는, 상기 프로펠러에 유입되는 유체의 흐름을 제어하는 전류 고정 날개(Pre-swirl stator)를 적어도 하나 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 덕트는, 상기 선체의 선수에서 선미로 갈수록 반경이 커질 수 있다.

본 발명에 따른 선박용 추진장치는, 덕트가 틸팅가능하도록 틸팅장치를 구비하여 선박의 트림이 변경되더라도 프로펠러로 유입되는 유속의 조절을 최적화할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 선박의 추진력이 향상되고, 또한, 선박의 에너지 소모량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅전 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅후 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅장치의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅전 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅후 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅장치의 상세도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅전 측면도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅후 측면도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅장치의 상세도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)는, 선체(10), 프로펠러(20), 덕트(30), 틸팅장치(40), 엔진(60)을 포함한다.

선체(10)는, 선박(도시하지 않음)의 몸체로써, 선체(10)의 선수(도시하지않음) 및 선미(11)를 포함할 수 있고, 러더(도시하지 않음), 덕트 등의 에너지 절감 부가장치(부호도시하지 않음) 및 프로펠러(20)등이 설치될 수 있다.

물론 선박은, 프로펠러(20)가 다수 개 설치되는 다축선(예를 들어 쌍축선)일 수도 있으며 선박의 종류에 대해서는 한정하지 않는다. 본 실시예에서 포함하고 있는 선체(10)는, 일반적인 선박의 선체와 동일 또는 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다,

프로펠러(20)는, 선미(11)에 구비되며 선체(10)의 추진력을 발생시키고 복수 개 구비될 수 있다.(예를 들어, 쌍축선에서의 프로펠러는 2 개)

구체적으로, 프로펠러(20)는, 선미(11)의 스턴보스(Stern Boss) 근방에 구비되며 선체(10)에 구비되는 구동축(도시하지 않음)에 의해 회전력을 전달받을 수 있다. 이때 구동축의 회전력은 프로펠러(20)가 고정되는 프로펠러 축(21)으로 전달되고, 프로펠러 축(21)이 상기 회전력을 프로펠러(20)로 전달하여 프로펠러(20)가 회전하게 된다.

이때, 구동축은, 후술할 엔진(60)에 의해 회전력이 발생되고, 이에 대해서는 엔진(60)에서 기술하도록 한다. 본 실시예에서 포함하고 있는 프로펠러(20)는, 일반적으로 선박에 사용되는 프로펠러와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

덕트(30)는, 선체(10)에 부착되고 프로펠러(20)의 전방에 구비된다. 덕트(30)는 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 와류를 제어하고 유속이 증가하도록 한다.

덕트(30)는, 유속을 증가시키기 위해 직경이 프로펠러(20)의 직경의 10~40％로 설계하여 프로펠러(20)의 전면으로 유입되는 유체를 더욱 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 덕트(30)는 덕트(30)의 크기보다 큰 와류들은 깨뜨려서 불필요한 와류의 발생을 억제하고 덕트(30)의 크기보다 작은 와류들은 프로펠러(20)로 유입되는 속도를 증가시켜 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 할 수 있다.

추가적으로 덕트(30)는, 반원형태일 수 있고, 폐곡선 또는 다각형 또는 폐곡선 및 다각형의 양 단이 선체(10)에 설치되는 형상일 수 있으며, 상기 기술한 덕트(30)를 구현하는 형상은 본 발명의 한 실시예에 불과한 바 상기 기술된 내용에 한정되지 않는다.

덕트(30)는, 축 중심이 프로펠러 축(21)의 중심과 동일하거나 또는 일정 비율만큼 편심될 수 있다. 덕트(30)의 단면은 내측으로는 볼록하고 외측으로는 평평한 형태일 수 있다. 이는 유체의 흐름이 덕트(30)의 내측으로 유입될 때 불필요한 저항이 발생되지 않게 하기 위함이다.

덕트(30)의 내측 단면을 살펴보면, 내측으로 돌출된 높이가 전후 방향을 따라 가변되며, 최대로 돌출된 부분은 선박의 전진방향으로 일정 거리만큼 치우쳐 있을 수 있다. 즉, 덕트(30)의 내측 단면은 전후대칭이 아닌 에어포일 형태일 수 있다.

덕트(30)는, 프로펠러(20)에 유입되는 유체의 흐름을 제어하는 전류고정날개(Pre-swirl Stator)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 전류고정날개는 프로펠러(20)로 유입되는 유체의 회전성분을 감소시켜 프로펠러(20)의 회전에 도움을 줄 수 있다.

틸팅장치(40)는, 기어(4221,4222)의 회전에 의해 덕트(30)를 회전시키며 선체(10)의 후미(11)에 위치하는 스턴보스(Stern Boss)의 외벽과 프로펠러 축(21) 사이에 구비될 수 있다.

구체적으로, 틸팅장치(40)는 연결부(41), 틸팅부(42)를 포함할 수 있다.

연결부(41)는, 덕트(30)와 선체(10)를 연결하며 선체(10)에 수평하게 구비될 수 있고 틸팅부(42)에 의해 회전된다.

연결부(41)는, 일측은 해수의 유입을 방지하는 밀봉부(421)와 연결되고, 타측은 덕트(30)와 연결될 수 있다. 연결부(41)는, 전류고정날개(Pre-swirl Stator)의 형태를 가질 수 있으며, 2개 구비되어 각각이 프로펠러 축(21)을 기준으로 대칭의 형태로 구비될 수 있다.

틸팅부(42)는, 밀봉부(421), 회전부(422) 및 구동부(423)로 구성될 수 있다.

밀봉부(421)는 선체(10) 외부의 해수가 선체(10) 내부로 유입되는 것을 방지하며 일측은 연결부(41)와 연결되고 타측은 회전부(422)와 연결될 수 있다.

회전부(422)는, 피동기어(4221), 구동기어(4222) 및 회전매개체(4223)로 구성될 수 있다.

피동기어(4221)는, 일측이 밀봉부(421)와 연결되고 타측은 프로펠러 축(21)과 대면하도록 구성되며 구동기어(4222)로부터 받은 회전력을 밀봉부(421)를 거쳐 연결부(41)로 전달하여 연결부(41)를 회전시킬 수 있다.

피동기어(4221)는 원의 형태로 구성되어 최외각에는 돌출과 함몰이 순차적으로 이루어지는 톱니의 형태를 가질 수 있다. 톱니는 회전매개체(4223)가 연결되어 구동기어(4222)에서 부여되는 회전력을 전달받을 수 있다.

구동기어(4222)는, 피동기어(4221)와 소정의 거리만큼 이격되어 구성될 수 있으며 회전매개체(4223)에 의해 피동기어(4221)를 회전시킬 수 있다.

구동기어(4222)는 원의 형태로 구성되어 최외각에는 돌출과 함몰이 순차적으로 이루어지는 톱니의 형태를 가질 수 있다. 톱니는 회전매개체(4223)가 연결되어 구동기어(4222)에서 발생하는 회전력을 피동기어(4221)로 전달할 수 있다.

구동기어(4222)의 직경 및 톱니의 수는 피동기어(4221)와 동일 또는 유사할 수 있으며 이는 구동기어(4222)에서 피동기어(4221)로 전달되는 회전력의 전달률에 따라 변경될 수 있다.

구동기어(4222)는 구동부(423)와 연결되어 구동부(423)를 통해 회전력을 발생시킬 수 있다. 구동부(423)에 대해서는 후술하도록 한다.

회전매개체(4223)는 구동기어(4222)와 피동기어(4221)를 연결하여 구동기어(4222)의 회전력을 피동기어(4221)로 전달할 수 있다. 이때, 회전매개체(4223)는 구동기어(4222) 및 피동기어(4221)에 구성되어 있는 톱니(도시하지 않음)를 수용할 수 있는 체인(Chain)의 형태로 구성될 수 있다.

구동부(423)는, 구동기어(4222)와 연결되어 구동기어(4222)에 회전력을 부여한다. 구동부(423)는 전기를 이용하여 구동될 수 있으며 원격으로 작업자(도시하지 않음)에 의해 작동될 수 있다.

구동부(423)는, 구동기어(4222)에 부여하는 회전력을 제어하여 덕트(30)에 부여되는 회전각도를 조절할 수 있다. 구동부(423)는 그 부피가 커 스턴보스의 외벽과 프로펠러 축(21) 사이의 공간에 구비되는 것보다 스턴보스의 전방에 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 구동부(423)는 일측이 구동기어(4222)와 연결되어 스턴보스의 전방에 구비될 수 있다.

선미(11)의 스턴보스 부근에는 프로펠러 축(21)이 구비되고, 프로펠러 축(21)은 스턴보스의 외벽과 소정의 간격을 두고 구비된다. 이때, 프로펠러 축(21)과 스턴보스의 외벽과의 간격은 협소하고 프로펠러 축(21)의 회전에 방해되지 않을 만큼의 공간만 형성된다.

따라서, 프로펠러(20)의 전방에 구비되는 덕트(30)를 틸팅하는 틸팅장치(40)가 구비되기에는 그 공간이 충분하지 않을 수 있다.

이에 본 발명의 제1 실시예에서는 공간을 적게 차지하는 피동기어(4221)만을 스턴보스의 외벽과 프로펠러 축(21)에 구비하도록 하고 피동기어(4221)를 구동하는 구동기어(4222)는 공간의 확보가 용이한 스턴보스 전방에 구비한 후 피동기어(4221)와 구동기어(4222)를 회전매개체(4223)에 의해 연결되도록 함으로써, 프로펠러(20)의 전방에 구비되는 덕트(30)를 효과적으로 회전시킬 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참고하여 틸팅장치(40)를 통해 덕트(30)가 회전하는 매커니즘에 대해서 상세하게 기술하도록 한다. 여기서 A방향은 선체(10)를 우현에서 좌현으로 바라보는 것을 기준으로 반시계방향을 의미하고 B방향은 시계방향을 의미한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅전 측면도이다. 도 2에서는 해수면(3), 해수의 흐름(4) 및 선체(10)의 진행방향과 덕트(30)의 축이 평행한 위치에 구비되고 있다. 따라서, 프로펠러(20)로 유입되는 해수는 덕트(30)에 의해 최적의 유속을 가질 수 있다.

다만, 선체(10)에 트림이 발생하게 되면, 선체(10)의 진행방향이 해수면(3) 및 해수의 흐름(4)과 임의의 각도를 가지게 되고, 종래의 선박은 덕트(30)가 선체(10)에 고정되어 있어, 덕트(30)의 축은 해수의 흐름(4)과 임의의 각도를 가지게 된다. 따라서, 덕트(30)로 유입되는 유체의 속도를 최적으로 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명의 제1 실시예에서는, 연결부(41)를 A방향으로 임의의 각도만큼 회전시켜 덕트(30)의 축이 해수면(3) 및 해수의 흐름(4)과 평행하게 구비될 수 있도록 하여 덕트(30)로 유입되는 유체의 속도를 최적으로 제어할 수 있다.(도 3 참조)

덕트(30)는 연결부(41)에 의해 틸팅부(42)와 고정되므로 틸팅부(42)의 회전각도만큼 덕트(30)로 회전하게 된다. 따라서, 틸팅부(42)의 회전으로 연결부(41)가 A방향으로 임의의 각도만큼 회전하게 되면, 덕트(30)는 상부가 C1 방향으로 하부는 C2 방향으로 이동하게 되며, 그에 따라 덕트(30)의 축이 해수의 흐름(4) 및 해수면(3)과 평행한 위치에 구비되게 된다.

이를 도 4를 통해 구체적으로 살펴보면, 구동부(423)에 의해 구동기어(4222)가 회전하게 되고 이때, 회전매개체(4223)는 AA방향으로 이동하게되면, 피동기어(4221)는, A방향으로 회전하고 피동기어(4221), 연결부(41) 및 덕트(30)는 함께 고정되어 연결되므로 덕트(30)는, 피동기어(4221)와 함께 A 방향으로 회전하게 된다.

구동부(423)에 의해 구동기어(4222)가 회전하고 이때, 회전매개체(4223)가 BB 방향으로 이동하게 되면, 피동기어(4221)는 B 방향으로 회전하고 피동기어(4221), 연결부(41) 및 덕트(30)는 함께 고정되어 연결되므로 덕트(30)는, 피동기어(4221)와 함께 B 방향으로 회전하게 된다.

엔진(60)은, 연료를 공급받아 프로펠러(20)를 회전시켜 선체(10)에 추진력을 발생시킨다. 엔진(60)은 디젤엔진이거나, 고압엔진으로서 기체연료엔진(일례로 MEGI)일 수 있으며, 저압엔진(일례로 DFDE)일 수 있다.

엔진(60)은, 연료의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 구동축(도시하지 않음)가 회전될 수 있다.

따라서, 엔진(60) 구동 시 구동축에 연결된 프로펠러 축(21)이 회전함에 따라 프로펠러(20)가 회전력을 전달받게 되고, 이로 인해 선체(10)가 전진 또는 후진할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)는, 덕트(30)가 틸팅 가능하도록 틸팅장치(40)를 구비하여 선체(10)의 트림이 변경되더라도 프로펠러(20)로 유입되는 유속의 조절을 최적화할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 선체(10)의 직진성 및 선체(10)의 추진력이 향상되고, 또한, 선박의 에너지 소모량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 정면도, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅전 측면도, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅후 측면도, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅장치의 상세도이다.

도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치(2)는, 선체(10), 프로펠러(20), 덕트(30), 틸팅장치(50)를 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에서 틸팅장치(50)외의 구성은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 추진장치(1)에서 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.

본 발명의 제2 실시예에서 선체(10), 프로펠러(20), 덕트(30)는 본 발명의 제1 실시예에서와 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 한다.

틸팅장치(50)는, 압유의 유입 또는 유출에 의해 덕트(30)를 회전시킨다. 구체적으로 틸팅장치(50)는, 연결부(51), 제어부(52), 기어부(53) 및 챔버(54)를 구비할 수 있다.

연결부(51)는, 덕트(30)와 선체(10)를 연결하며 선체(10)에 수직하게 구비될 수 있고 기어부(53)에 의해 회전된다. 구체적으로, 연결부(51)는, 제1 연결부재(511), 제2 연결부재(512) 및 밀봉부재(513)를 포함할 수 있다.

제1 연결부재(511)는 일측이 덕트(30)와 연결되고, 타측이 제2 연결부재(512)와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 연결부재(511)는 덕트(30)와 제2 연결부재(512)를 연결하여 덕트(30)를 선체(10)에 고정할 수 있다.

제1 연결부재(511)는, 전류고정날개(Pre-swirl Stator)의 형태를 가질 수 있으며, 2개 구비되어 각각이 프로펠러 축(21)을 기준으로 대칭의 형태로 구비될 수 있다.

제2 연결부재(512)는, 일측이 제1 연결부재(511)와 연결되고 타측이 프로펠러 축(21)을 대면하도록 구비되며, 타측에는 밀봉부재(513) 및 기어부(53)가 구비될 수 있다.

제2 연결부재(512)는 제1 연결부재(511)와 마찬가지로 2개 구비되어 각각이 프로펠러 축(21)을 기준으로 상측에 1개 하측에 1개 대칭의 형태로 구비될 수 있다.

밀봉부재(513)는, 제2 연결부재(511)에 구비될 수 있으며 구체적으로, 제2 연결부재(511)의 양단부(부호 도시하지 않음)에 각각 구비될 수 있다. 따라서, 프로펠러 축(21)을 기준으로 상측에 구비되는 제2 연결부재(511)에는 제1 밀봉부재(5131) 및 제2 밀봉부재(5132)가 구비될 수 있으며, 하측에 구비되는 제2 연결부재(511)에는 제3 밀봉부재(5133) 및 제4 밀봉부재(5134)가 구비될 수 있다.

밀봉부재(513)는, 선체(10) 외부의 해수가 선체(10) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 제1 연결부재(511) 및 제2 연결부재(512)의 회전에 의해 압축 또는 인장될 수 있다. 따라서, 밀봉부재(513)는 탄성을 가질 수 있는 탄성부재로 구성될 수 있다.

밀봉부재(513)는, 'L'자 형으로 형성될 수 있으며, 적어도 하나 이상 구비되어 복수 개의 씰링 공간(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 씰링공간에 씰링매체가 공급되어 채움으로써, 외부로부터 이물질등이 선체(10) 내부로 인입되는 것을 방지할 수 있다.

밀봉부재(513)는, 후술할 챔버(54)로 공급되는 압유의 압력을 견디며, 챔버(54)로 외부의 이물질이 인입되지 않도록 설계될 수 있다.

제어부(52)는, 압유를 제어하여 연결부(51)를 회전시킬 수 있으며 선체(10)의 스턴보스보다 전방에 구비될 수 있다. 구체적으로, 제어부(52)는, 압유 저장탱크(521), 압유 펌프(522), 압유 밸브(523) 및 압유 라인(524)를 구비할 수 있다.

압유 저장탱크(521)는, 후술할 챔버(54)로 공급되거나 챔버(54)에서 배출되는 압유를 저장할 수 있다.

압유 저장탱크(521)는 챔버(54)로 순환되는 압유를 중간에 저장해두는 역할을 하며, 필요시에는 압유 저장탱크(521)에서 외부로 압유를 배출시킬 수 있고, 또는 외부로부터 압유를 추가 공급받아 챔버(54)에 전달할 수 있다. 여기서 외부는 선체(10)의 외부가 아닌 선체(10)의 내부 중 압유 저장탱크(521)의 외부를 지칭한다.

이를 위해 압유 저장탱크(521)에는 로딩/언로딩 라인(도시하지 않음)과 로딩/언로딩 라인의 개폐 제어 또는 개도 조절을 위한 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서는 압유 저장탱크(521) 외에도 버퍼탱크(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 버퍼탱크는 압유 라인(524) 상에 구비될 수 있으며, 압유 저장탱크(521)로 공급될 압유 또는 챔버(54)에서 배출될 압유를 임시저장할 수 있다.

압유 펌프(522)는, 압유 저장탱크(521)로부터 챔버(54)로 압유를 공급하거나 챔버(54)로부터 압유 저장탱크(521)로 압유를 배출시킬 수 있다.

압유 펌프(522)는 압유 저장탱크(521) 내부에 구비될 수 있으며, 복수 개 구비되어 유압 라인(524) 상에 구비될 수 있다. 또한, 압유 펌프(522)는, 원심형 펌프 또는 왕복동형 펌프일 수 있으며, 잠형일 수 있다.

압유 밸브(523)는, 압유 라인(524) 상에 구비될 수 있으며, 제1 압유밸브(5231), 제2 압유밸브(5232), 제3 압유밸브(5233) 및 제4 압유밸브(5234)를 포함할 수 있다.

압유 밸브(523)는, 챔버(54)로 공급 또는 챔버(54)에서 토출되는 압유의 유량을 제어할 수 있다.

압유 라인(524)은, 압유 저장탱크(521)와 챔버(54)를 연결하며, 압유 저장탱크(524)로부터 챔버(54)에 압유를 공급하거나 챔버(54)로부터 압유를 압유 저장탱크(521)로 공급할 수 있다.

압유 라인(524)은 제1 압유라인(5241), 제2 압유라인(5242), 제3 압유라인(5243) 및 제4 압유라인(5244)을 포함할 수 있으며, 각각의 압유 라인(5241, 5242, 5243, 5244)에 각각의 압유 밸브(5231, 5232, 5233, 5234)를 구비할 수 있다.

기어부(53)는, 연결부(51)와 선체(10)를 연결하여 연결부(51)가 선체(10)로부터 회전가능하도록 할 수 있다. 또한, 기어부(53)는, 챔버(54)로의 압유의 유입 또는 유출로 회전될 수 있다.

기어부(53)는, 선체(10)와 결합하며 선체(10)로부터 틸팅되는 제1 기어(531) 및 선체(10)와 결합되며 제1 기어(531)와 이물리는 제2 기어(532)를 포함할 수 있다.

제1 기어(531)는, 연결부(51)와 결합되어 있어, 선체(10)로부터 회전시 연결부(51)와 함께 회전할 수 있다. 또한, 제1 기어(531)는, 제2 기어(532)와 이물림되어 있어, 제2 기어(532)로부터 회전될 수 있다.

제2 기어(532)는 선체(10)의 후미(11)에 구비되는 스턴 보스부분과 결합되어 있으며 제1 기어(531)와 이물림되어 있다. 제2 기어(532)는 제1 기어(531)를 회전시키기 위한 기준 기어가 되며 제1 기어(531)의 회전범위를 한정할 수 있다.

이때, 제1 기어(531)의 회전범위는 제2 기어(532)뿐만 아니라 각각의 밀봉부재(513)의 탄성력에 따라 한정될 수도 있다.

챔버(54)는, 연결부(51)와 선체(10)사이에 형성되어 기어부(53)에 의해 구획될 수 있다. 챔버(53)는, 프로펠러 축(21)을 기준으로 상측에 구비되는 제1 챔버(541) 및 제2 챔버(542)를 구비할 수 있으며, 하측에 구비되는 제3 챔버(543) 및 제4 챔버(544)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 제1 챔버(541)는, 제2 연결부재(512)와 선체(10)사이에 형성되며 제1 밀봉부재(5131)와 기어부(53)로 둘러싸여 기어부(53) 전방에 형성될 수 있고, 제2 챔버(542)는, 제2 연결부재(512)와 선체(10)사이에 형성되며 제2 밀봉부재(5132)와 기어부(53)로 둘러싸여 기어부(53) 후방에 형성될 수 있다.

제3 챔버(543)는, 제2 연결부재(512)와 선체(10)사이에 형성되며 제3 밀봉부재(5133)와 기어부(53)로 둘러싸여 기어부(53) 후방에 형성될 수 있고, 제4 챔버(544)는, 제2 연결부재(512)와 선체(10)사이에 형성되며 제4 밀봉부재(5134)와 기어부(53)로 둘러싸여 기어부(53) 전방에 형성될 수 있다.

제1 챔버(541)는, 제1 유압라인(5241)과 제2 챔버(542)는, 제2 유압라인(5242), 제3 챔버(543)는, 제3 유압라인(5243)과, 제4 챔버(544)는, 제4 유압라인(5244)과 연결되어 압유를 공급받거나 압유를 배출할 수 있다.

각각의 챔버(541,542,543,544)는 각각의 유압라인(5241, 5242, 5243, 5244)에 의해 공급되는 압유의 압력을 견디도록 설계될 수 있다.

이하에서는 도 6 내지 도 8를 참고하여 틸팅장치(50)를 통해 덕트(30)가 회전하는 매커니즘에 대해서 상세하게 기술하도록 한다. 여기서 A방향은 선체(10)를 우현에서 좌현으로 바라보는 것을 기준으로 반시계방향을 의미하고 B방향은 시계방향을 의미한다.

도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치의 틸팅전 측면도이다. 도 6에서는 해수면(3), 해수의 흐름(4) 및 선체(10)의 진행방향과 덕트(30)의 축이 평행한 위치에 구비되고 있다. 따라서, 프로펠러(20)로 유입되는 해수는 덕트(30)에 의해 최적의 유속을 가질 수 있다.

이에 본 발명의 제2 실시예에서는, 연결부(41)를 A방향으로 임의의 각도만큼 회전시켜 덕트(30)의 축이 해수면(3) 및 해수의 흐름(4)과 평행하게 구비될 수 있도록 하여 덕트(30)로 유입되는 유체의 속도를 최적으로 제어할 수 있다.(도 7 참조)

덕트(30)는 연결부(51)에 의해 기어부(53)와 고정되므로 기어부(53)의 회전각도만큼 덕트(30)도 회전하게 된다. 따라서, 압유의 인입 또는 토출에 따른 기어부(53)의 회전으로 연결부(51)가 A방향으로 임의의 각도만큼 회전하게 되면, 그에 따라 덕트(30)의 축이 해수의 흐름(4) 및 해수면(3)과 평행한 위치에 구비되게 된다.

이를 도 8를 통해 구체적으로 살펴보면, A방향으로 회전되는 경우에는, 제1 압유라인(5241)에 의해 압유가 제1 챔버(541)로 공급되고(D1), 제2 챔버(542)의 압유가 제2 압유라인(5242)에 의해 배출되며(D2), 제3 압유라인(5243)에 의해 압유가 제3 챔버(543)로 공급되고(D3), 제4 챔버(544)의 압유가 제4 압유라인(5244)에 의해 배출된다(D4).

제1 기어(531)는, 제1 챔버(541)로 유입되는 압유에 의해서 제2 챔버(542) 방향으로 압력을 받는 동시에 제3 챔버(543)로 유입되는 압유에 의해서 제4 챔버(544) 방향으로 압력을 받는다.

이에 따라서 제1 기어(531)는 제2 기어(532)를 기준으로 A 방향으로 회전되게 되며, 제2 챔버(542)는 회전하는 제1 기어(531)에 의해서 제2 챔버(542)에 채워진 압유가 압력을 받아 제2 압유라인(5242)으로 압유를 배출할 수 있으며, 제4 챔버(544)는 회전하는 제1 기어(531)에 의해서 제4 챔버(544)에 채워진 압유가 압력을 받아 제4 압유라인(5244)으로 압유를 배출할 수 있다.

이때, A 방향으로 틸팅되는 반경은 제1 챔버(541) 또는 제3 챔버(543)로 공급되는 압유의 압력정도에 따라 조정할 수 있다.

B 방향으로 회전되는 경우에는, 제2 압유라인(5242)에 의해 압유가 제2 챔버(542)로 공급되고, 제1 챔버(541)의 압유가 제1 압유라인(5241)에 의해 배출되며, 제4 압유라인(5244)에 의해 압유가 제4 챔버(544)로 공급되고, 제3 챔버(543)의 압유가 제3 압유라인(5243)에 의해 배출된다.

제1 기어(531)는, 제2 챔버(542)로 유입되는 압유에 의해서 제1 챔버(541) 방향으로 압력을 받는 동시에 제4 챔버(543)로 유입되는 압유에 의해서 제3 챔버(543) 방향으로 압력을 받는다.

이에 따라서 제1 기어(531)는 제2 기어(532)를 기준으로 B 방향으로 회전되게 되며, 제1 챔버(541)는 회전하는 제1 기어(531)에 의해서 제1 챔버(541)에 채워진 압유가 압력을 받아 제1 압유라인(5241)으로 압유를 배출할 수 있으며, 제3 챔버(543)는 회전하는 제1 기어(531)에 의해서 제3 챔버(543)에 채워진 압유가 압력을 받아 제3 압유라인(5243)으로 압유를 배출할 수 있다.

이때, B 방향으로 틸팅되는 반경은 제2 챔버(542) 또는 제4 챔버(544)로 공급되는 압유의 압력정도에 따라 조정할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 추진장치(2)는, 덕트(30)가 틸팅가능하도록 틸팅장치(50)를 구비하여 선체(10)의 트림이 변경되더라도 프로펠러(20)로 유입되는 유속의 조절을 최적화할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 선체(10)의 직진성 및 선체(10)의 추진력이 향상되고, 또한, 선박의 에너지 소모량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 제1 실시예에의 선박용 추진장치 2: 제2 실시예에의 선박용 추진장치
3: 해수면 4: 해수의 흐름
10: 선체 11: 선미
20: 프로펠러 21: 프로펠러 축부
30: 덕트 40: 제1 실시예에 따른 틸팅장치
41: 연결부 42: 틸팅부
421: 밀봉부 422: 회전부
4221: 피동기어 4222: 구동기어
4223: 회전매개체 423: 구동부
50: 제2 실시예에 따른 틸팅장치 51: 연결부
511: 제1 연결부재 512: 제2 연결부재
513: 밀봉부재 5131: 제1 밀봉부재
5132: 제2 밀봉부재 5133: 제3 밀봉부재
5134: 제4 밀봉부재 52: 제어부
521: 압유 저장탱크 522: 압유 펌프
523: 압유밸브 5231: 제1 압유밸브
5232: 제2 압유밸브 5233: 제3 압유밸브
5234: 제4 압유밸브 524: 압유라인
5241: 제1 압유라인 5242: 제2 압유라인
5243: 제3 압유라인 5244: 제4 압유라인
53: 기어부 531: 제1 기어
532: 제2 기어 54: 챔버
541: 제1 챔버 542: 제2 챔버
543: 제3 챔버 544: 제4 챔버
60: 엔진

Claims

선체의 후미에 구비되어 추진력을 발생시키는 프로펠러;
상기 프로펠러의 전방에 구비되는 덕트; 및
기어의 회전에 의해 상기 덕트를 회전시키는 틸팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 1 항에 있어서,
상기 덕트와 상기 선체를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
상기 틸팅부는,
상기 연결부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 2 항에 있어서, 상기 틸팅부는,
상기 연결부를 회전시키는 피동기어; 및
상기 피동기어를 구동시키는 구동기어를 포함하고,
상기 구동기어는,
상기 피동기어와 회전매개체에 의해 연결되어 상기 피동기어를 회전시키고 상기 피동기어보다 전방에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 3 항에 있어서, 상기 회전매개체는,
체인(Chain)인 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 1 항에 있어서, 상기 틸팅부는,
상기 선체의 후미에 위치하는 스턴보스(Stern Boss)의 외벽과 상기 프로펠러의 축 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 3 항에 있어서, 상기 피동기어는,
일측은 해수의 유입을 방지하는 밀봉부를 구비하고, 타측은 상기 프로펠러의 축과 대면하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 2 항에 있어서, 상기 연결부는,
전류 고정 날개(Pre-swirl stator)인 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 5 항에 있어서,
상기 덕트와 상기 선체를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
상기 연결부는,
2 개 구비되어 각각이 상기 프로펠러의 축을 기준으로 대칭이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 1 항에 있어서, 상기 덕트는,
상기 프로펠러에 유입되는 유체의 흐름을 제어하는 전류 고정 날개(Pre-swirl stator)를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.
제 1 항에 있어서, 상기 덕트는,
상기 선체의 선수에서 선미로 갈수록 반경이 커지는 것을 특징으로 하는 선박용 추진장치.