KR20170002511A - 선박의 포드 추진 유닛 - Google Patents

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KR20170002511A
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Abstract

본 발명은 선박의 포드 추진 유닛에 관한 것이다. 포드 추진 유닛은 선박의 선체(2) 아래에 적어도 부분적으로 배열되는 포드 하우징(1), 포드 하우징(1)의 모터 곤돌라(4) 내부에 있는 전기 프로펠러 모터(3), 전기 프로펠러 모터(3)의 회전자(6)와 고정자(7) 사이의 환형 갭(8), 회전자(6)를 통해서 연장하는 가스 채널(9), 폐쇄형 냉각 가스 회로(10), 및 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 가스를 순환시키기 위한 팬(11)을 포함한다. 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)는 복귀 덕트(28)와 전기 프로펠러 모터(3)의 제1 모터 단부 면(30) 사이로 연장하는 공급 덕트(27), 및 공급 덕트(27)와 전기 프로펠러 모터(3)의 대향하는 제2 모터 단부 면(31) 사이로 연장하는 복귀 덕트(28)를 포함한다.

Description

선박의 포드 추진 유닛 {POD PROPULSION UNIT OF A SHIP}
본 발명은 독립항 제1항의 전제부에 정의된 바와 같은 선박의 포드 추진 유닛에 관한 것이다.
포드 추진 유닛의 고전력 전기 모터의 공냉은 과잉공급(redundancy)을 위해 더욱더 배가되어야 하는 대형 냉각 공기 유닛을 필요로 한다. 또한, 고정자 주위에 배열되는 필요한 냉각 공기 덕트는 포드 추진 유닛의 모터 하우징 부분의 직경을 더 크게 하며 모터 하우징 부분의 구조를 더 복잡하게 한다. 더 큰 직경은 선체의 항력을 증가시키고 유체 역학 효율을 낮춘다. 선회 베어링(slewing bearing)에 의해서 선박에 회전 가능하게 부착되고 발전소로부터 전기 프로펠러 모터로 전력을 공급하기 위해서 선박의 선체 내부의 발전소와 포드 추진 유닛 내부의 전기 프로펠러 모터 사이에 슬립 링(slip ring)을 포함하는 포드 추진 유닛에서, 포드 추진 유닛의 냉각 공기는 선박의 선체와 포드 추진 유닛 사이의 슬립 링을 통과하며 이는 두 가지 문제: 1) 슬립 링에서 생긴 석탄 가루가 전기 모터로 진입하는 것을 방지하기 위해 필터가 필요하고, 2) 오일 실(oil seal)의 누출의 경우에 프로펠러 샤프트 베어링에서 생기는 냉각 공기 내의 오일로 인한 슬립 링의 오일 오염 가능성 문제를 초래한다.
직접적인 해수 냉각은 회전자 손상으로 인해 비동기식 전기 모터를 냉각시키기 위한 효율적인 방식이 아니다. 그러므로 영구-자석 여자(permanent magnet excitation)를 갖춘 고가의 동기식 전기 모터가 종종 사용된다.
다양한 냉각 장치가 기술분야에 공지되어 있다.
공보 US 5,403,216 호는 선박에 저어널 연결되는(journaled) 실질적으로 수직의 관형 샤프트에 의해 연결되고 회전 가능한 수중 구동 유닛을 포함하는 고전력 선박 등을 위한 주 추진 장치를 제시한다. 수중 구동 유닛과 관형 샤프트는 프로펠러 샤프트에 연결되는 전기 추진 모터를 둘러싸는 중공형 케이싱을 형성하며, 프로펠러 샤프트는 그 케이싱의 외측에 있는 구동 프로펠러에 연결된다. 중공형 케이싱은 그의 내측에서, 케이싱을 구조적으로 강화하고 지지하는 요소로서, 케이싱에 대해 추진 모터를 제자리에 고정하는 요소로서, 추진 모터에 의해 전개되는 토크에 대한 반작용력을 케이싱에 전달하는 요소로서 뿐만 아니라, 추진 모터를 위해 가스 냉각제를 유입 및 유출시키는 덕트의 벽 요소로서 조합적으로 작용하도록 배열되는 주로 수직한 여러 개의 웨브 판에 의해 지지된다.
공보 US 6,935,907 B2 호는 포드 하우징 및 포드 하우징을 위한 조립체 유닛, 소위 시팅(seating)을 포함하는 포드 유닛을 제시하며, 여기서 시팅은 하부 부분과 상부 부분뿐만 아니라 포드 하우징의 설치를 위한 기저부를 가지며, 기저부는 추진 유닛의 수용을 위한 하부 케이싱 부분, 공기 덕트를 포함하는 중간 부분, 및 기저부에 고정될 기어링을 갖추고 조타 기관에 고정적으로 연결되는 상부 부분을 포함한다. 적어도 하나의 팬을 갖는 냉각 시스템은 시팅의 내부에 장착된다.
공보 US 6,994,602 B2 호는 적어도 하나의 선박 프로펠러, 적어도 하나의 선박 프로펠러를 구동시키는 적어도 하나의 전기 모터, 및 적어도 하나의 전기 모터에 전력을 공급하는 인버터-공급 전원 시스템을 포함하는 선박 추진 시스템을 ㅈ한제시한다. 전원 시스템은 적어도 하나의 구동기 및 그에 의해 구동되는 적어도 하나의 발전기를 포함한다. 적어도 하나의 전기 모터 및 적어도 하나의 발전기는 3-상 동기기(synchronous machine)로서 구성된다. 설치된 발전소의 ㎾당 손실을 감소시키고 따라서 고정자 권선에 더욱 강력한 활성화 필드(energizing field)를 허용하기 위해서, 3-상 동기기로서 구성되는 적어도 하나의 전기 모터 및/또는 전원 시스템의 3-상 동기기로서 구성되는 적어도 하나의 발전기에는 전원 시스템으로서 철 홈(iron groove)이 없는 에어-갭 3-상 권선이 제공된다. 권선의 복도체(bundle conductor)는 회전자와 적층 철 요크(iron yoke) 사이의 환경 갭에 배치되는 절연된 얇은 구리 와이어로 만들어지며, 에어 갭 3상 권선은 플라스틱 구조물에 의해 보강되고/되거나 수지 내에 매립되거나 수지로 가득 채워지며, 거기에 관련 냉각 장치가 연결되며 그에 의해서 냉각 장치에서 생성된 열이 분산된다.
본 발명의 목적은 효과적인 냉각 장치를 갖는 선박의 포드 추진 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 선박의 포드 추진 유닛은 독립항 제1항의 정의를 특징으로 한다.
선박의 포드 추진 유닛의 바람직한 실시예가 종속항에 정의되어 있다.
포드 추진 유닛의 바람직한 실시예는 선박의 선체 아래에 적어도 부분적으로 배열되는 포드 하우징을 포함한다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예는 적어도 하나의 프로펠러를 회전시키기 위해서 포드 하우징의 모터 곤돌라 내부에 전기 프로펠러 모터를 포함한다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 전기 프로펠러 모터는 회전자, 고정자, 회전자와 고정자 사이의 환형 갭, 및 회전자를 통해 연장하는 가스 채널을 가진다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로를 포함하며, 회전자와 회전자를 통해 연장하는 가스 채널 사이의 환형 갭은 폐쇄형 냉각 가스 회로의 일부분을 형성한다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로 내의 공기와 같은 가스를 순환시키기 위한 팬을 포함한다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 포드 하우징은 선박의 선체와 모터 곤돌라 사이에 스트럿 섹션(strut section)을 포함한다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로 내로 유동하는 가스와 적어도 하나의 냉각 액체 회로 내로 유동하는 액체 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해서 폐쇄형 냉각 가스 회로 내에 배열되는 적어도 하나의 가스-액체 열 교환기를 포함한다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 전기 프로펠러 모터의 고정자는 포드 추진 유닛의 포드 하우징의 모터 곤돌라의 관형 섹션에 밀착-끼워 맞춤, 형상-끼워 맞춤 또는 억지-끼워 맞춤과 같이 끼워 맞춰진다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 모터 곤돌라의 관형 섹션은 전기 프로펠러 모터의 고정자가 모터 곤돌라의 관형 섹션의 벽을 통해서 모터 곤돌라의 관형 섹션의 외부 원주면의 적어도 원주 섹션을 둘러싸는 물로 냉각되도록 포드 하우징의 외면의 일부를 형성하는 외부 원주면을 가진다. 포드 추진 유닛의 이런 바람직한 실시예에서, 모터 곤돌라는 스트럿 섹션의 제1 연결 섹션 및 제2 연결 섹션에 의해서 스트럿 섹션에 연결되며, 스트럿 섹션의 제1 연결 섹션 및 제2 연결 섹션은 스트럿 섹션의 제1 연결 섹션 및 제2 연결 섹션과 모터 곤돌라의 관형 섹션의 외부 원주면 사이에 개구가 형성되도록 서로로부터 이격되며, 그에 의해서 모터 곤돌라의 관형 섹션의 외부 원주면의 상기 원주 섹션의 적어도 일부가 상기 개구 내에 위치된다.
아래에서, 본 발명은 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시하며,
도 2는 도 1에 도시된 포드 추진 유닛의 일부에 대한 다른 도면이며,
도 3은 제2 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시하며,
도 4은 제3 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시하며,
도 5은 제4 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시하며,
도 6은 제5 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시하며,
도 7은 제6 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시하며,
도 8은 제7 실시예에 따른 포드 추진 유닛의 냉각 시스템에 대한 기능의 원리를 도시한다.
도 1은 선박의 포드 추진 유닛의 실시예에 대한 예를 도시한다.
포드 추진 유닛은 (도면 부호로 표시되지 않은)선박의 선체(2) 아래에 적어도 부분적으로 배열되는 포드 하우징(1)을 포함한다.
포드 추진 유닛은 적어도 하나의 프로펠러(5)를 회전시키기 위해서 포드 하우징(1)의 모터 곤돌라(4) 내부에 전기 프로펠러 모터(3)를 포함한다.
전기 프로펠러 모터(3)는 회전자(6), 고정자(7), 회전자(6)와 고정자(7) 사이의 환형 갭(8), 및 회전자(6)를 통해 연장하는 가스 채널(9)을 가진다.
포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)를 포함하며, 회전자(6)와 고정자(7) 사이의 환형 갭(8)과 회전자(6)를 통해 연장하는 가스 채널(9)은 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 일부를 형성한다.
포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내의 공기와 같은 가스를 순환시키기 위한 적어도 하나의 팬(11)을 포함한다.
포드 하우징(1)은 선박의 선체(2)와 모터 곤돌라(4) 사이에 스트럿 섹션(12)을 포함한다.
포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스와 적어도 하나의 냉각 액체 회로(14) 내로 순환하는 액체 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해서 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28) 사이의 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내에 배열되는 가스-액체 열 교환기(13)를 포함할 수 있다.
전기 프로펠러 모터(3)의 회전자는 바람직하지만 꼭 필요하지는 않은, 두 개의 대향하는 회전자 단부 면(16)을 가지며, 회전자(6) 내의 가스 채널(9)은 바람직하지만 꼭 필요하지 않은, 전기 프로펠러 모터(3)의 회전자(6)의 상기 두 개의 대향하는 회전자 단부 면(16) 사이의 전기 프로펠러 모터(3)의 회전자(6)의 회전 축의 방향으로 연장한다.
냉각 액체 회로(14)는 폐쇄형 냉각 액체 회로일 수 있다. 폐쇄형 냉각 액체 회로는 선박의 폐쇄형 냉각 액체 시스템의 일부일 수 있다.
냉각 액체 회로(14) 내에서 순환하는 액체는 해수일 수 있으며 냉각 액체 회로(14)는 개방형 냉각 액체 회로일 수 있어서 냉각 액체 회로(14)는 해수가 냉각 액체 회로(14)로 진입할 수 있게 하는 (도면에 도시되지 않은)적어도 하나의 입구 및 해수가 냉각 액체 회로(14)를 빠져나갈 수 있게 하는 (도면에 도시되지 않은)적어도 하나의 출구를 가진다.
팬(11) 및 선택적인 가스-액체 열 교환기(13)는 독립적인 냉각 유닛(17)의 일부일 수 있다. 독립적인 냉각 유닛(17)은 도 2에 도시된 바와 같이 포드 하우징(1)의 외측에 그리고 선박의 선체(2) 내부에 제공될 수 있다. 포드 추진 유닛은 그러한 여러 개의 독립적인 냉각 유닛(17)을 포함할 수 있다.
전기 프로펠러 모터(3)의 고정자(7)는 포드 추진 유닛의 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18) 내에 예컨대, 밀착-끼워 맞춤, 형상-끼워 맞춤, 억지-끼워 맞춤, 밀착-끼워 맞춤과 부가로 접착제로, 형상-끼워 맞춤과 부가로 접착제로, 또는 억지-끼워 맞춤과 부가로 접착제로 끼워 맞춰진다. 그런 경우에, 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)은 포드 하우징(1)의 외면의 일부를 형성하는 외부 원주면(19)을 가짐으로써 전기 프로펠러 모터(3)의 고정자(7)는 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 (도면 부호로 표시되지 않은)벽을 통해서 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)을 둘러싸는 물로 냉각된다.
모터 곤돌라(4)는 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a) 및 제2 연결 섹션(20b)에 의해서 스트럿 섹션(12)에 연결될 수 있으며, 스트럿 섹션(12)의 상기 두 개의 연결 섹션(20)은 서로로부터 이격되어서 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a) 및 제2 연결 섹션(20b)과 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주면(19) 사이에 개구(21)가 형성되며, 그에 의해서 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주면(19)의 상기 원주 섹션의 적어도 일부분이 상기 개구(21) 내에 위치된다. 대안으로, 모터 곤돌라(4)는 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a) 및 제2 연결 섹션(20b)에 의해서 스트럿 섹션(12)에 연결될 수 있으며, 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a) 및 제2 연결 섹션(20b)은 서로로부터 이격되어서 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a)과 제2 연결 섹션(20b) 그리고 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주면(19)과 스트럿 섹션(12)의 하면(22) 사이에 개구(21)가 형성되며, 그에 의해서 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주면(19)의 상기 원주 섹션의 적어도 일부분이 상기 개구(21) 내에 위치된다. 그러한 개구(21)는 전기 프로펠러 모터(3)의 고정자(7)의 길이의 적어도 50%에 대해, 바람직하게 75% 이상에 대해, 더 바람직하게 90 내지 110%에 대해 연장할 수 있다. 모터 곤돌라(4)가 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a) 및 제2 연결 섹션(20b)에 의해서 스트럿 섹션(12)에 연결되면, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 공급 덕트(27)의 일부는 제1 연결 섹션(20a) 내에 있을 수 있으며 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 복귀 덕트(28)의 일부는 제2 연결 섹션(20b) 내에 있을 수 있다.
포드 추진 유닛은, 포드 추진 유닛에 가스-액체 열 교환기(13)가 제공되는 경우에 전기 프로펠러 모터(3)의 하류와 가스-액체 열 교환기(13)의 상류에서 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서(23), 및 포드 추진 유닛에 가스-액체 열 교환기(13)가 제공되는 경우에 전기 프로펠러 모터(3)의 상류와 가스-액체 열 교환기(13)의 하류에서 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스의 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서(24)를 포함할 수 있다.
최적 가스-액체 열 교환기(13)는 가스-액체 열 교환기(13)의 외측에서 냉각 액체 누출의 위험을 최소화하기 위해서 바람직하지만 꼭 필요하지 않은, 이중 튜브 형태이다.
포드 추진 유닛은 냉각 액체 회로(14)에 연결되는 최적 가스-액체 열 교환기(13) 내의 냉각 액체의 누출 가능성에 관한 정보를 제공하기 위한 (도면에 도시 않은)누출 센서를 포함할 수 있다.
포드 추진 유닛은 포드 추진 유닛에 가스-액체 열 교환기(13)가 제공되는 경우에 전기 프로펠러 모터(3)의 상류와 가스-액체 열 교환기(13)의 하류에서 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스의 습도를 측정하기 위한 (도면에 도시 않은)습도 센서를 포함할 수 있다.
포드 추진 유닛은 적어도 하나의 냉각 회로 내에서 순환하는 액체의 온도를 측정하기 위한 제3 온도 센서를 포함할 수 있다.
포드 추진 유닛은 전기 프로펠러 모터(3)의 온도에 기초하여 팬(11)을 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다.
포드 추진 유닛은 전기 프로펠러 모터(3)가 생성하는 출력에 기초하여 팬(11)을 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다.
팬(11)은 선박의 선체(2) 내부에 제공될 수 있다.
최적 가스-액체 열 교환기(13)는 선박의 선체(2) 내부에 제공될 수 있다.
포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 선박의 선체(2)에 대한 포드 하우징(1)의 회전을 허용하기 위해서 선회 베어링(25)에 의해서 선박에 부착될 수 있다. 그런 경우에, 포드 추진 유닛은 발전소(36)로부터 전기 프로펠러 모터(3)로 전력을 공급하기 위해서 선박의 선체(2) 내부의 발전소(36)와 포드 하우징(1) 내부의 전기 프로펠러 모터(3) 사이에 슬립 링(26)을 포함한다. 그런 경우에, 포드 추진 유닛은 포드 하우징(1) 내부의 슬립 링(26)과 전기 프로펠러 모터(3) 사이에 전기 와이어링(39)을 포함한다.
대안으로, 포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)은 도 8에 도시된 제7 실시예의 경우에서와 같이, 포드 하우징(1)이 선박에 대해 회전 불가능하게, 즉 선박에 대해 회전될 수 없도록 부착된다.
폐쇄형 냉각 가스 회로(10)가 포드 하우징(1)과 선박의 선체(2) 사이로 가스를 안내하기 위한 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28)를 포함함으로써, 전기 프로펠러 모터(3)는 제1 모터 단부면(30)과 대향하는 제2 모터 단부면(31)을 가지며, 공급 덕트(27)는 복귀 덕트(28)와 전기 프로펠러 모터(3)의 제1 단부면(30) 사이로 연장하며, 복귀 덕트(28)는 공급 덕트와 전기 프로펠러 모터(3)의 대향하는 제2 모터 단부면(31) 사이로 연장한다.
포트 추진 유닛에 도 1, 도 3, 도 5 및 도 6에서와 같이, 가스-액체 열 교환기(13)가 제공되면, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)가 포드 하우징(1)과 선박의 선체(2) 사이로 가스를 안내하기 위한 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28)를 포함함으로써, 전기 프로펠러 모터(3)는 제1 모터 단부면(30)과 대향하는 제2 모터 단부면(31)을 가지며, 공급 덕트(27)는 가스-액체 열 교환기(13)와 전기 프로펠러 모터(3)의 제1 단부 면(30) 사이로 연장하며, 복귀 덕트(28)는 가스-액체 열 교환기(13)와 전기 프로펠러 모터(3)의 대향하는 제2 모터 단부 면(31) 사이로 연장한다. 포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)이 이전에 설명된 바와 같이 선회 베어링에 의해서 선박에 부착되며 포드 추진 유닛이 이전에 설명된 바와 같이 슬립 링(26)을 포함하면, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28)는 바람직하지만 꼭 필요하지 않은, 슬립-링(26)을 넘어서 가스를 안내하도록 구성된다.
포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)이 이전에 설명된 바와 같이 선회 베어링에 의해서 선박에 부착되며 포드 추진 유닛이 이전에 설명된 바와 같이 슬립 링(26)을 포함하면, 슬립-링(26)은 바람직하지만 꼭 필요하지 않은, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 외측에 배열된다.
포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)이 이전에 설명된 바와 같이 선회 베어링에 의해서 선박에 부착되며 포드 추진 유닛이 이전에 설명된 바와 같이 슬립 링(26)을 포함하면, 도 1에 예시된 포드 추진 유닛의 제1 실시예 및 도 5에 예시된 포드 추진 유닛의 제4 실시예의 경우에서처럼, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)는 슬립-링을 넘어서 가스를 안내하기 위한 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28)를 포함할 수 있으며 그 공급 덕트(27)는 선회 베어링(25)의 레벨에서 복귀 덕트(28)의 안쪽에 배열될 수 있다. 도 1에 예시된 포드 추진 유닛의 제1 실시예 및 도 5에 예시된 포드 추진 유닛의 제4 실시예에서, 공급 덕트(27)는 선회 베어링(25)과 동축이고, 선박에 대해 포드 하우징(1)을 회전시키도록 구성되고, 분리 벽(34a)에 대해 밀봉되는 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)을 포함한다. 도 1에 예시된 포드 추진 유닛의 제1 실시예 및 도 5에 예시된 포드 추진 유닛의 제4 실시예에서, 복귀 덕트(28)는 선회 베어링(25)과 동축이고 공급 덕트(27)의 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)과 동축이며, 선박에 대해 고정되게 배열되는 환형 복귀 덕트 섹센(33a)을 포함한다. 도 1에 예시된 포드 추진 유닛의 제1 실시예 및 도 5에 예시된 포드 추진 유닛의 제4 실시예에서, 공급 덕트(27)의 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a) 및 복귀 덕트(28)의 환형 복귀 덕트 섹센(33a)은 포드 하우징(1)의 슬립 링(26)과 모터 곤돌라(4) 사이의 영역에 제공된다. 도 1에 예시된 포드 추진 유닛의 제1 실시예 및 도 5에 예시된 포드 추진 유닛의 제4 실시예에서, 환형 복귀 덕트 섹센(33a)은 분리 벽(34a)에서 종결되며 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)에는 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)의 내측으로 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 개구(35)가 제공된다. 도 1에 예시된 포드 추진 유닛의 제1 실시예 및 도 5에 예시된 포드 추진 유닛의 제4 실시예는 예를 들어, 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)이 비-원형 횡-단면 형태를 갖도록, 환형 복귀 덕트 섹센(33a)이 비-원형 횡-단면 형태를 갖도록, 및/또는 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)이 환형 복귀 덕트 섹센(33a) 및 선회 베어링(25)에 대해 비대칭으로, 즉 환형 복귀 덕트 섹센(33a) 및 선회 베어링(25)에 대해 비-동축으로 배열되도록 수정될 수 있다.
포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)이 이전에 설명된 바와 같이 선회 베어링에 의해서 선박에 부착되며 포드 추진 유닛이 이전에 설명된 바와 같이 슬립 링(26)을 포함하면, 도 3에 예시된 포드 추진 유닛의 제2 실시예 및 도 6에 예시된 포드 추진 유닛의 제5 실시예에서 처럼, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)는 슬립-링을 넘어서 가스를 안내하기 위한 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28)를 포함할 수 있음으로써 복귀 덕트(28)는 선회 베어링(25)의 레벨에서 공급 덕트(27)의 안쪽에 배열될 수 있다. 도 3에 예시된 포드 추진 유닛의 제2 실시예 및 도 6에 예시된 포드 추진 유닛의 제5 실시예에서, 공급 덕트(27)는 선회 베어링(25)과 동축이고, 선박에 대해 고정되게 배열되는 환형 공급 덕트 섹션(32b)을 포함한다. 도 3에 예시된 포드 추진 유닛의 제2 실시예 및 도 6에 예시된 포드 추진 유닛의 제5 실시예에서, 복귀 덕트(28)는 선회 베어링(25)과 동축이고 공급 덕트(27)의 환형 공급 덕트 섹션(32b)과 동축이며, 선박에 대해 포드 하우징(1)을 회전시키도록 구성되고 분리 벽(34b)에 대해 밀봉되는 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)을 포함한다. 도 3에 예시된 포드 추진 유닛의 제2 실시예 및 도 6에 예시된 포드 추진 유닛의 제5 실시예에서, 공급 덕트(27)의 환형 공급 덕트 섹션(32b) 및 복귀 덕트(28)의 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)은 포드 하우징(1)의 슬립 링(26)과 모터 곤돌라(4) 사이의 영역에 제공된다. 도 3에 예시된 포드 추진 유닛의 제2 실시예 및 도 6에 예시된 포드 추진 유닛의 제5 실시예에서, 환형 공급 덕트 섹션(32b)는 분리 벽(34b)에서 종결되며 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)에는 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)으로부터 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 개구(35)가 제공된다. 도 3에 예시된 포드 추진 유닛의 제2 실시예 및 도 6에 예시된 포드 추진 유닛의 제5 실시예는 예를 들어, 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)이 비-원형 횡-단면 형태를 갖도록, 환형 공급 덕트 섹센(33b)이 비-원형 횡-단면 형태를 갖도록, 및/또는 관형 회전 복귀 덕트 섹션(32b)이 환형 공급 덕트 섹센(33b) 및 선회 베어링(25)에 대해 비대칭으로, 즉 환형 공급 덕트 섹센(33b) 및 선회 베어링(25)에 대해 비-동축으로 배열되도록 수정될 수 있다.
도 1, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서, 폐쇄형 가스 공급 회로(10)는 복귀 덕트(28)로부터 공급 덕트(27)를 분리하는 격벽(37)을 포드 하우징(1) 내에 포함한다.
폐쇄형 냉각 가스 회로(10)는 포드 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)의 벽과 열적으로 연결될 수 있다.
포드 추진 유닛은 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내에 가스를 순환시키기 위한 (도면에 도시 않은)부가의 팬을 포함할 수 있으며, 부가의 대기 팬은 1차 팬(11)의 고장의 경우에 자동으로 시동하도록 구성된다.
포드 추진 유닛은 도 4에 도시된 제3 실시예 및 도 7에 도시된 제6 실시예에서처럼, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유입하는 가스와 포드 하우징(1)을 둘러싸는 물 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해서 포드 추진 유닛의 포드 하우징(1)에 부착되는 냉각 핀(38)을 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내에 포함한다.
프로펠러 모터(3)는 동기식 전기 모터 및 비동기식 전기 모터일 수 있다.
기술이 발전됨에 따라, 본 발명의 기본 사상이 다양한 방식으로 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 그러므로, 본 발명 및 그의 실시예는 위의 예에 한정되는 것이 아니고 이들은 청구범위의 범주 내에서 변화될 수 있다.

Claims (23)

  1. 선박의 포드 추진 유닛으로서,
    선박의 선체(2) 아래에 적어도 부분적으로 배열되는 포드 하우징(1),
    적어도 하나의 프로펠러(5)를 회전시키기 위해 포드 하우징(1)의 모터 곤돌라(4) 내부에 있는 전기 프로펠러 모터(3)로서, 회전자(6), 고정자(7), 회전자(6)와 고정자(7) 사이의 환형 갭(8), 및 회전자(6)를 통해서 연장하는 가스 채널(9)을 가지는, 전기 프로펠러 모터(3),
    폐쇄형 냉각 가스 회로(10)로서, 상기 회전자(6)와 고정자(7) 사이의 환형 갭(8) 및 회전자(6)를 통해 연장하는 가스 채널(9)이 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)를 형성하는, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10), 및
    폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 가스를 순환시키기 위한 팬(11)을 포함하며,
    상기 포드 하우징(1)이 선박의 선체(2)와 모터 곤돌라(4) 사이에 스트럿 섹션(12)을 포함하며,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)의 고정자(7)가 포드 추진 유닛의 포드 하우징(1)의 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18) 내에 예컨대, 밀착-끼워 맞춤, 형상-끼워 맞춤, 또는 억지-끼워 맞춤으로 끼워 맞춰지는 선박의 포드 추진 유닛에 있어서,
    상기 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)는 포드 하우징(1)과 선박의 선체(2) 사이로 가스를 안내하기 위한 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(28)를 포함하며,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)는 제1 모터 단부 면(30)과 대향하는 제2 모터 단부 면(31)을 가지며,
    상기 공급 덕트(27)는 복귀 덕트(28)와 전기 프로펠러 모터(3)의 제1 모터 단부 면(30) 사이로 연장하며,
    상기 복귀 덕트(28)는 공급 덕트(27)와 전기 프로펠러 모터(3)의 대향하는 제2 모터 단부 면(31) 사이로 연장하며,
    상기 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)은 포드 하우징(1)의 외면의 일부를 형성하는 외부 원주 면(19)을 가지며,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)의 고정자(7)는 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 벽을 통해서 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주 면(19)의 적어도 원주 섹션을 둘러싸는 물로 냉각되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스와 적어도 하나의 냉각 액체 회로(14) 내로 순환하는 액체 사이의 열 에너지를 교환하기 위해서 공급 덕트(27)와 복귀 덕트(18) 사이의 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내에 가스-액체 열 교환기(13)가 배열되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각 액체 회로(14)가 폐쇄형 냉각 액체 회로인 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 폐쇄형 냉각 액체 회로(14)가 선박의 폐쇄형 냉각 액체 시스템의 일부인 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팬(11)과 가스-액체 열 교환기(13)는 독립적인 냉각 유닛(17)의 일부분들인 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 독립적인 냉각 유닛(17)은 포드 하우징(1)의 외측에 그리고 선박의 선체(2) 내부에 제공되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)의 하류 및 가스-액체 열 교환기(13)의 상류에서 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서(23), 및
    상기 전기 프로펠러 모터(3)의 상류 및 가스-액체 열 교환기(13)의 하류에서 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스의 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 액체 회로(14)에 연결되는 가스-액체 열 교환기(13) 내의 냉각 액체의 누출에 관한 정보를 제공하는 누출 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)의 상류 및 가스-액체 열 교환기(13)의 하류에서 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스의 습도를 측정하기 위한 습도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각 회로 내로 순환하는 액체의 온도를 측정하기 위한 제3 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내로 유동하는 가스와 포드 하우징(1)을 둘러싸는 물 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해서 포드 추진 유닛의 포드 하우징(1)에 부착되는, 폐쇄형 냉각 가스 회로(10) 내의 냉각 핀(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 곤돌라(4)는 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a)과 제2 연결 섹션(20b)에 의해서 스트럿 섹션(12)에 연결되며,
    상기 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a)과 제2 연결 섹션(20b)은 상기 스트럿 섹션(12)의 제1 연결 섹션(20a) 및 제2 연결 섹션(20b)과 상기 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주 면(19) 사이에 개구(21)가 형성되도록 서로로부터 이격되어 있으며,
    상기 모터 곤돌라(4)의 관형 섹션(18)의 외부 원주 면(19)의 상기 원주 섹션의 적어도 일부분은 상기 개구(21) 내에 위치되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 개구(13)는 전기 프로펠러 모터(3)의 고정자(7)의 길이의 적어도 50%에 대해, 바람직하게 75% 이상에 대해, 더 바람직하게 90 내지 110%에 대해 연장하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 공급 덕트(27)의 일부가 제1 연결 섹션(20a)이며,
    상기 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 복귀 덕트(28)의 일부가 제2 연결 섹션(20b)인 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포트 하우징(1)의 스트럿 섹션(12)은 선박의 선체(2)에 대한 포드 하우징(1)의 회전을 허용하기 위해서 선회 베어링(25)에 의해서 선박에 부착되며,
    상기 포드 추진 유닛은 발전소(36)로부터 전기 프로펠러 모터(3)로 전력을 공급하기 위해서 선박의 선체(2) 내부의 발전소(36)와 포드 하우징(1) 내부의 전기 프로펠러 모터(3) 사이에 슬립 링(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 공급 덕트(27) 및 복귀 덕트(28)는 슬립-링(26)을 넘어서 가스를 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 슬립-링(26)은 폐쇄형 냉각 가스 회로(10)의 외측에 배열되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 덕트(27)는 선회 베어링(25)의 레벨에서 복귀 덕트(28)의 안쪽에 배열되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 공급 덕트(27)는 선회 베어링(25)과 동축이고, 선박에 대해 포드 하우징(1)을 회전시키도록 구성되는 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)을 포함하며,
    상기 복귀 덕트(28)는 선회 베어링(25)과 동축이고 공급 덕트(27)의 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a)과 동축이며, 선박에 대해 고정되게 배열되는 환형 복귀 덕트 섹션(33a)을 포함하며,
    상기 공급 덕트(27)의 관형 회전 공급 덕트 섹션(32a) 및 복귀 덕트(28)의 환형 복귀 덕트 섹션(33a)은 포드 하우징(1)의 슬립 링(26)과 모터 곤돌라(4) 사이의 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  20. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복귀 덕트(28)는 선회 베어링(25)의 레벨에서 공급 덕트(27)의 안쪽에 배열되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 공급 덕트(27)는 선회 베어링(25)과 동축이고, 선박에 대해 고정되게 배열되는 환형 공급 덕트 섹션(32b)을 포함하며,
    상기 복귀 덕트(28)는 선회 베어링(25)과 동축이고 공급 덕트(27)의 환형 공급 덕트 섹션(32b)과 동축이며, 선박에 대해 포드 하우징(1)을 회전시키도록 구성되는 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)을 포함하며,
    상기 공급 덕트(27)의 환형 공급 덕트 섹션(32b) 및 복귀 덕트(28)의 관형 회전 복귀 덕트 섹션(33b)은 포드 하우징(1)의 슬립 링(26)과 모터 곤돌라(4) 사이의 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)는 비동기식 전기 모터인 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
  23. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 프로펠러 모터(3)는 동기식 전기 모터인 것을 특징으로 하는
    선박의 포드 추진 유닛.
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