KR20190051682A - 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터 - Google Patents

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Abstract

인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체에 마련된 트렁크 내부의 공간부에 삽입되어 승강하는 구조를 갖는 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터는, 회전에 따른 추진력을 제공하는 프로펠러; 상부 모터와 연결되며 그 끝단에 회동 가능하게 결합된 상기 프로펠러에 회전력을 전달하는 쓰러스터 샤프트; 및 상기 쓰러스터 샤프트 및 상기 프로펠러를 상승시켜 상기 프로펠러를 상기 공간부 내에 위치하는 인입 상태로 만들거나 상기 쓰러스터 샤프트 및 상기 프로펠러를 하강시켜 상기 선체의 바닥면에 돌출되는 돌출 상태로 만드는 승강 장치를 포함하되, 상기 프로펠러와 상기 쓰러스터 샤프트는 상기 인입 상태에서는 인라인(in-line) 구조로 결합되고, 상기 돌출 상태에서는 상기 프로펠러가 회동하여 베벨 기어를 통한 교차 결합이 이루어질 수 있다.

Description

인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터{Retractable piston type thruster}
본 발명은 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터에 관한 것이다.
일반적으로, FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 천연가스 등의 연료가스 혹은 원유의 부유식 생산 및 저장설비로서, 해상에서 연료가스 혹은 원유의 채굴, 저장, 하역 등이 가능하며, 해상에서의 이동도 가능한 해상 부유식 구조물이다. FSU(Floating Storage Unit)는 부유식 원유저장 해양구조물로서, 원유의 저장, 하역 등이 가능하며, 해상에서의 이동도 가능하다.
이러한 해양 구조물의 경우 바람의 방향으로 자유로이 스핀하도록 하는 웨더베이닝(weather vaning)용 쓰러스터가 장착되어 있는데, 조종성을 향상시키기 위해 추진력을 발생시키는 방향이 360도 회전이 가능하게 형성되는 아지무스 쓰러스터(Azimuth Thruster)가 많이 이용되고 있다. 아지무스 쓰러스터는 이외에도 선박의 메인(Main) 추진에도 사용되는 핵심적인 장비이다.
기존 아지무스 쓰러스터는 상부 모터의 축과 프로펠러의 축 2개로 구동이 되는 형태로 되어 있다.
모터와 프로펠러가 인라인(In-line)이 되지 않기 때문에 유지보수되어야 할 사항도 많으며, 복잡성이 올라가고 유지보수 공간 및 전체 부피가 커지게 된다.
한국등록특허 10-1444146호 (2014.09.18 등록) - 인입 가능한 스러스터를 구비한 선박
본 발명은 유압 방식의 피스톤 타입으로 실링(sealing)을 유지하면서도 상하 운동이 가능하고, 하부에서 프로펠러가 회동하여 추력을 발생시키는 구조를 갖는 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 자기위치 제어 시에는 선체 외부로 돌출되고, 운항 중에는 선체 내부로 인입되어 저항을 낮춤으로써 선박의 운항효율을 향상시키는 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 마련된 트렁크 내부의 공간부에 삽입되어 승강하는 구조를 갖는 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터로서, 회전에 따른 추진력을 제공하는 프로펠러; 상부 모터와 연결되며 그 끝단에 회동 가능하게 결합된 상기 프로펠러에 회전력을 전달하는 쓰러스터 샤프트; 및 상기 쓰러스터 샤프트 및 상기 프로펠러를 상승시켜 상기 프로펠러를 상기 공간부 내에 위치하는 인입 상태로 만들거나 상기 쓰러스터 샤프트 및 상기 프로펠러를 하강시켜 상기 선체의 바닥면에 돌출되는 돌출 상태로 만드는 승강 장치를 포함하되, 상기 프로펠러와 상기 쓰러스터 샤프트는 상기 인입 상태에서는 인라인(in-line) 구조로 결합되고, 상기 돌출 상태에서는 상기 프로펠러가 회동하여 베벨 기어를 통한 교차 결합이 이루어지는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 제공된다.
상기 쓰러스터 샤프트는 메인 구동축과 상기 메인 구동축의 끝단에 결합되는 메인 기어를 포함하고, 상기 프로펠러는 프로펠러 구동축과 상기 프로펠러 구동축의 끝단에 결합되는 프로펠러 기어를 포함하되, 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어는 원뿔 형상의 베벨 기어일 수 있다.
상기 인입 상태에서는 상기 메인 구동축과 상기 프로펠러 구동축이 일직선 상에 놓여지고, 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어가 서로 마주보는 구조로 놓여져 전자석 혹은 유압 볼팅 방식으로 결합되어, 상기 메인 구동축의 회전력이 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어를 통해 상기 프로펠러 구동축에 전달될 수 있다.
상기 프로펠러 구동축이 형성된 가이드 돌기와; 허브에 형성되며, 수직홈과 곡선홈으로 이루어진 가이드 홈을 더 포함하되, 상기 돌출 상태에서는 상기 가이드 돌기가 상기 가이드 홈을 따라 이동하도록 상기 프로펠러 구동축이 이동하여 상기 프로펠러 구동축의 연장선이 상기 메인 구동축의 연장선과 교차하고 상기 프로펠러 기어의 기어치가 상기 메인 기어의 기어치와 치합하도록 결합되어, 상기 메인 구동축의 회전력이 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어를 통해 상기 프로펠러 구동축에 전달될 수 있다.
상기 쓰러스터 샤프트의 둘레에 설치되어 상기 쓰러스터 샤프트와 함꼐 승강하는 실링부; 및 상기 실링부의 둘레면과 상기 공간부의 내벽 사이에 설치되는 해수 유입 방지 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 해수 유입 방지 모듈은 상기 쓰러스터 샤프트의 상승 시에 닫혀 있어 상기 공간부로의 해수 유입을 방지하는 제1 해수 유입 방지부를 포함하되, 상기 제1 해수 유입 방지부는, 상기 실링부의 둘레면에 위치하는 제1 힌지점을 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 제1 힌지점에서 수평선을 기준으로 음(-)의 경사각을 갖는 제1 메인바디와, 상기 제1 메인바디의 끝단에서 하방으로 절곡된 제1 서브바디를 포함하는 하방 절곡판과; 상기 제1 메인바디의 중간과 상기 실링부의 둘레면 사이에 설치되는 제1 스프링과 제1 유압로드를 포함할 수 있다.
상기 제1 유압로드는 유압에 의해 상기 쓰러스터 샤프트의 하강 시에 상기 제1 스프링의 저항력을 이겨내고 상기 하방 절곡판을 풀링할 수 있다.
상기 제1 메인바디의 길이는 상기 실링부의 둘레면과 상기 공간부의 내벽 사이의 간격보다 길 수 있다.
또한, 상기 해수 유입 방지 모듈은 상기 쓰러스터 샤프트의 하강 시에 닫혀 있어 상기 공간부로의 해수 유입을 방지하는 제2 해수 유입 방지부를 포함하되, 상기 제2 해수 유입 방지부는, 상기 실링부의 둘레면에 위치하는 제2 힌지점을 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 제2 힌지점에서 수평선을 기준으로 양(+)의 경사각을 갖는 제2 메인바디와, 상기 제2 메인바디의 끝단에서 상방으로 절곡된 제2 서브바디를 포함하는 상방 절곡판과; 상기 제2 메인바디의 중간과 상기 실링부의 둘레면 사이에 설치되는 제2 스프링과 제2 유압로드를 포함할 수 있다.
상기 제2 유압로드는 유압에 의해 상기 쓰러스터 샤프트의 상승 시에 상기 제2 스프링의 저항력을 이겨내고 상기 상방 절곡판을 풀링할 수 있다.
상기 제2 메인바디의 길이는 상기 실링부의 둘레면과 상기 공간부의 내벽 사이의 간격보다 길 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유압 방식의 피스톤 타입으로 실링을 유지하면서도 상하 운동이 가능하고, 하부에서 프로펠러가 회동하여 추력을 발생시키는 구조를 갖는 효과가 있다.
또한, 자기위치 제어 시에는 선체 외부로 돌출되고, 운항 중에는 선체 내부로 인입되어 저항을 낮춤으로써 선박의 운항효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 제1 위치에 위치한 상태를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 제2 위치에 위치한 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 하강할 때의 실링부를 확대한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 상승할 때의 실링부를 확대한 도면,
도 5는 각 위치에서의 쓰러스터 샤프트와 프로펠러 샤프트의 연결 상태를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 제1 위치에 위치한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 제2 위치에 위치한 상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 하강할 때의 실링부를 확대한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터가 상승할 때의 실링부를 확대한 도면이며, 도 5는 각 위치에서의 쓰러스터 샤프트와 프로펠러 샤프트의 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에는 선체(1), 바닥면(5), 트렁크(10), 공간부(12), 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터(100), 승강 장치(130), 쓰러스터 샤프트(120), 고정부재(132), 프로펠러(110), 회동부(112), 실링부(140), 해수 유입 방지 모듈(150), 제1 해수 유입 방지부(151), 제1 힌지점(200), 하방 절곡판(210), 제1 스프링(220), 제1 유압로드(230), 제2 해수 유입 방지부(152), 제2 힌지점(250), 상방 절곡판(260), 제2 스프링(270), 제2 유압로드(280), 허브(300), 메인 구동축(310), 프로펠러 구동축(320), 메인 기어(312), 프로펠러 기어(322), 가이드 돌기(330), 가이드 홈(340)이 도시되어 있다.
본 실시예에서 선박은 해저 원유를 시추하는 드릴쉽, 사람이나 화물을 이송하는 선박, 액화천연가스-부유식 생산저장설비(LNG-FPSO: Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU: Floating Storage Unit) 등 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터(100)는 자기위치 제어 시에는 선체 외부로 돌출되어 프로펠러의 회전에 따른 추진력을 제공하고, 운항 중에는 선체 내부로 인입되어 선박의 운항효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터(100)는 선체(1)에 마련된 트렁크(10) 내부의 공간부(12)에 삽입되어 승강하는 구조를 갖는다. 트렁크(10)는 선체(1)의 높이 방향으로 관통 형성된다. 또한, 트렁크(10) 내부의 공간부(12) 중 흘수선 상부에는 정비공간(미도시)이 마련되어 있어 트렁크(10) 내부에서 쓰러스터의 유지보수를 수행할 수 있다.
인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터(100)는 회전에 따른 추진력을 제공하는 프로펠러(110)와, 상부 모터(미도시)와 연결되어 프로펠러(110)에 상부 모터의 회전력을 전달하는 쓰러스터 샤프트(120)를 포함한다.
그리고 쓰러스터 샤프트(120) 및 프로펠러(110)를 승강시켜 프로펠러(110)를 선체의 바닥면(5) 아래로 돌출시키거나 트렁크(10)의 내부로 인입되게 하는 승강 장치(130)를 더 포함한다.
승강 장치(130)는 고정부재(132)에 의해 트렁크(10) 내에서 그 위치가 고정될 수 있다. 승강 장치(130)는 유압 실린더일 수 있다. 이 경우 쓰러스터 샤프트(120)는 유압 실린더에 대해 전후진(본 실시예에서는 승하강)하는 피스톤으로 기능할 수 있다.
프로펠러(110)는 인입 상태에서는 수평으로 놓여진다. 이 경우 선체(1)의 바닥면(5)에 형성된 트렁크(10)의 개구면을 막아주게 된다. 수평 상태의 프로펠러(110)는 선체(1)의 바닥면(5)과는 동일 평면 상에 놓이도록 함으로써, 선박 운항 시에 바닥면(5)을 통한 해류 흐름에 대한 저항을 최소화하여 운항 성능을 향상시킬 수 있다.
프로펠러(110)는 쓰러스터의 작동을 위한 돌출 상태에서는 회동부(112)를 중심으로 회동하여 수직하게 놓여진다. 수직하게 놓여진 프로펠러(110)가 상부 모터의 회전력에 의해 회전함으로써 선박에 추진력을 제공할 수 있다.
쓰러스터 샤프트(120)의 둘레에는 실링부(140)가 설치될 수 있다. 실링부(140)는 트렁크(10)의 공간부(12) 단면에 상응하는 단면 형상을 가지고 있어, 해수가 실링부(140)의 상부공간에까지 침투하는 것을 방지한다.
실링부(140)에는 쓰러스터 샤프트(120)에 상응하는 설치홀이 상하 방향으로 관통 형성된다. 쓰러스터 샤프트(120)는 설치홀 내에 삽입 설치된다.
프로펠러(110)가 돌출 상태에 있는 경우 실링부(140)의 하면이 선체(1)의 바닥면(5)과 동일 평면 상에 놓여지는 위치에 설링부(140)가 설치될 수 있다.
쓰러스터 샤프트(120)가 설치된 이후 설치홀로부터 분리되는 것이 방지되도록 하는 고정 설치 작업이 수행될 수 있다. 고정 설치 작업으로는 용접, 접착제를 이용한 접착 등이 있을 수 있다. 따라서, 실링부(140)는 쓰러스터 샤프트(120)가 승강 장치(130)에 의해 승강할 때 함께 승강하게 된다. 이 경우 해수가 설치홀을 통해 유입되지는 않지만, 실링부(140)가 공간부(12)의 내벽과 만나는 부분은 슬립이 발생하기에 해수가 유입될 가능성이 있다.
따라서, 실링부(140)의 둘레면, 즉 실링부(140)가 공간부(12)의 내벽과 만나는 부분에는 해수 유입 방지 모듈(150)이 설치될 수 있다.
해수 유입 방지 모듈(150)은 쓰러스터 샤프트(120)의 상승 시 닫혀 있어 해수 유입을 방지하는 제1 해수 유입 방지부(151)와, 쓰러스터 샤프트(120)의 하강 시 닫혀 있어 해수 유입을 방지하는 제2 해수 유입 방지부(152)를 포함한다.
제1 해수 유입 방지부(151)는 실링부(140)의 둘레면에 위치하는 제1 힌지점(200)을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 하방 절곡판(210)을 포함한다.
하방 절곡판(210)은 제1 힌지점(200)에서 수평선을 기준으로 하여 음(-)의 경사각을 가지도록 설치되는 제1 메인바디(212)와, 제1 메인바디(212)의 끝단에서 하방으로 절곡된 제1 서브바디(214)를 포함한다.
제1 메인바디(212)의 길이는 실링부(140)의 둘레면과 공간부(12)의 내벽 사이의 간격보다 클 수 있다. 따라서, 하방 절곡판(210)이 제1 힌지점(200)을 중심으로 회동하더라도 제1 메인바디(212)와 제1 서브바디(214) 사이의 절곡부가 공간부(12)의 내벽과는 제1 힌지점(200)보다 낮은 위치에서 만나게 된다. 하방 절곡판(210)의 절곡부가 공간부(12)의 내벽과 만나는 지점이 하방 절곡판(210)의 회동을 제한하는 스톱 지점이 되며, 하방 절곡판(210)의 제1 메인바디(212)는 항상 음(-)의 경사각을 가지게 된다.
하방 절곡판(210)의 제1 메인바디(212) 중간과 실링부(140)의 둘레면 사이에는 제1 스프링(220)이 설치된다. 즉, 제1 스프링(220)의 일단은 하방 절곡판(210)의 제1 메인바디(212) 중간에 연결되고, 제1 스프링(220)의 타단은 실링부(140)의 둘레면 중 제1 힌지점(200)의 하부에 연결된다. 제1 스프링(220)은 압축 스프링으로, 하방 절곡판(210)이 가지는 음의 경사각의 절대값이 작아지는 방향, 즉 공간부(12)의 내벽 쪽으로 힘을 가하게 된다.
제1 스프링(220)의 힘에 의해 하방 절곡판(210)의 절곡부가 공간부(12)의 내벽과 만나도록 유지된다(제1 해수 유입 방지부(151)의 닫힘 상태). 따라서, 실링부(140)의 둘레면과 공간부(12)의 내벽 사이에 틈새를 없앰으로써, 하방 절곡판(210)을 기준으로 할 때 하부의 해수가 상부로 유입되는 것이 방지된다.
이 경우 하방 절곡판(210)의 형상과 제1 스프링(220)의 연결 관계로 인해 쓰러스터 샤프트(120)가 상승할 때 하방 절곡판(210)의 절곡부가 공간부(12)의 내벽에 대해 슬립이 이루어짐으로써, 쓰러스터 샤프트(120)의 상승에 저항으로 작용하지 않으면서도 해수 유입을 효과적으로 차단하게 된다.
다만, 쓰러스터 샤프트(120)가 하강할 때에는 하방 절곡판(210)의 형상과 제1 스프링(220)의 연결 관계로 인해 제1 해수 유입 방지부(151)는 큰 저항이 될 수 있다. 따라서, 하방 절곡판(210)의 제1 메인바디(212) 중간과 실링부(140)의 둘레면 사이에는 제1 유압로드(230)가 설치될 수 있다. 제1 유압로드(230)는 유압에 의해 제1 스프링(220)의 저항력을 이겨내고 하방 절곡판(210)을 풀링(pulling)할 수 있도록 한다.
제1 유압로드(230)가 작동하면, 하방 절곡판(210)이 풀링되어 하방 절곡판(210)의 음의 경사각의 절대값이 더 커지게 되면서 그 절곡부가 공간부(12)의 내벽으로부터 이격되어 틈새가 발생하게 된다(제1 해수 유입 방지부(151)의 열림 상태). 따라서, 하방 절곡판(210)이 더 이상 공간부(12)의 내벽과 만나지 않게 됨으로써 쓰러스터 샤프트(120)의 하강 시에 저항으로 작용하지 않게 된다. 제1 유압로드(230)는 쓰러스터 샤프트(120)의 하강 시에만 작동하고, 그 외에는 작동하지 않을 수 있다.
제1 해수 유입 방지부(151)에 대응되는 구성으로 제2 해수 유입 방지부(152)가 마련된다. 제2 해수 유입 방지부(152)는 쓰러스터 샤프트(120)의 하강 시에 해수 유입을 방지하는 수단이다. 제1 해수 유입 방지부(151)가 쓰러스터 샤프트(120)의 하강 시에는 저항으로 작용하지 않도록 하는 과정에서 생기는 실링부(140)의 둘레면과 공간부(12)의 내벽 사이의 틈새를 막을 수단이 요구되며, 제2 해수 유입 방지부(152)가 그 역할을 담당한다.
제2 해수 유입 방지부(152)는 제1 해수 유입 방지부(151)와 비교할 때 대칭되는 구조를 갖는다.
제2 해수 유입 방지부(152)는 실링부(140)의 둘레면에 위치하는 제2 힌지점(250)을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 상방 절곡판(260)을 포함한다.
상방 절곡판(260)은 제2 힌지점(250)에서 수평선을 기준으로 하여 양(+)의 경사각을 가지도록 설치되는 제2 메인바디(262)와, 제2 메인바디(262)의 끝단에서 상방으로 절곡된 제2 서브바디(264)를 포함한다.
제2 메인바디(262)의 길이는 실링부(140)의 둘레면과 공간부(12)의 내벽 사이의 간격보다 클 수 있다. 따라서, 상방 절곡판(260)이 제2 힌지점(250)을 중심으로 회동하더라도 제2 메인바디(262)와 제2 서브바디(264) 사이의 절곡부가 공간부(12)의 내벽과는 제2 힌지점(250)보다 높은 위치에서 만나게 된다. 상방 절곡판(260)의 절곡부가 공간부(12)의 내벽과 만나는 지점이 상방 절곡판(260)의 회동을 제한하는 스톱 지점이 되며, 상방 절곡판(260)의 제2 메인바디(262)는 항상 양(+)의 경사각을 가지게 된다.
상방 절곡판(260)의 제2 메인바디(262) 중간과 실링부(140)의 둘레면 사이에는 제2 스프링(270)이 설치된다. 즉, 제2 스프링(270)의 일단은 상방 절곡판(260)의 제2 메인바디(262) 중간에 연결되고, 제2 스프링(270)의 타단은 실링부(140)의 둘레면 중 제2 힌지점(250)의 상부에 연결된다. 제2 스프링(270)은 압축 스프링으로, 상방 절곡판(260)이 가지는 양의 경사각의 절대값이 작아지는 방향, 즉 공간부(12)의 내벽 쪽으로 힘을 가하게 된다.
제2 스프링(270)의 힘에 의해 상방 절곡판(260)의 절곡부가 공간부(12)의 내벽과 만나도록 유지된다(제2 해수 유입 방지부(152)의 닫힘 상태). 따라서, 실링부(140)의 둘레면과 공간부(12)의 내벽 사이에 틈새를 없앰으로써, 상방 절곡판(260)을 기준으로 할 때 하부의 해수가 상부로 유입되는 것이 방지된다.
이 경우 상방 절곡판(260)의 형상과 제2 스프링(270)의 연결 관계로 인해 쓰러스터 샤프트(120)가 하강할 때 상방 절곡판(260)의 절곡부가 공간부(12)의 내벽에 대해 슬립이 이루어짐으로써, 쓰러스터 샤프트(120)의 하강에 저항으로 작용하지 않으면서도 해수 유입을 효과적으로 차단하게 된다.
다만, 쓰러스터 샤프트(120)가 상승할 때에는 상방 절곡판(260)의 형상과 제2 스프링(270)의 연결 관계로 인해 큰 저항이 될 수 있다. 따라서, 상방 절곡판(260)의 제2 메인바디(262) 중간과 실링부(140)의 둘레면 사이에는 제2 유압로드(280)가 설치될 수 있다. 제2 유압로드(280)는 유압에 의해 제2 스프링(270)의 저항력을 이겨내고 상방 절곡판(260)을 풀링할 수 있도록 한다.
제2 유압로드(280)가 작동하면, 상방 절곡판(260)이 풀링되어 상방 절곡판(260)의 양의 경사각의 절대값이 더 커지게 되면서 그 절곡부가 공간부(12)의 내벽으로부터 이격되어 틈새가 발생하게 된다(제2 해수 유입 방지부(152)의 열림 상태). 따라서, 상방 절곡판(260)이 더 이상 공간부(12)의 내벽과 만나지 않게 됨으로써 쓰러스터 샤프트(120)의 상승 시에 저항으로 작용하지 않게 된다. 제2 유압로드(280)는 쓰러스터 샤프트(120)의 상승 시에만 작동하고, 그 외에는 작동하지 않을 수 있다.
즉, 제1 해수 유입 방지부(151)는 쓰러스터 샤프트(120)의 상승 시에는 닫히고 하강 시에 열리는 구조를 가지고 있다. 그리고 제2 해수 유입 방지부(152)는 쓰러스터 샤프트(120)의 하강 시에는 닫히고 상승 시에는 열리는 구조를 가지고 있다. 그리고 상승 및 하강이 완료된 때에는 제1 해수 유입 방지부(151) 및 제2 해수 유입 방지부(152)가 모두 닫히게 된다.
따라서, 프로펠러의 인입을 위해 쓰러스터 샤프트(120)가 상승하거나 프로펠러의 돌출을 위해 쓰러스터 샤프트(120)가 하강할 때 실링부(140)의 상부로는 해수 유입이 차단될 수 있다.
본 실시예에서 프로펠러(110)는 인입 상태에서는 수평하게 놓여져 있지만 돌출 상태에서는 회동부(112)를 중심으로 한 회동에 의해 수직하게 놓여지게 된다.
각 상태에서 프로펠러(110)로 쓰러스터 샤프트(120)를 통한 모터의 회전력을 효과적으로 전달하기 위한 허브 구조가 도 5에 도시되어 있다.
회동부(112)에 해당하는 허브(300) 내에는 쓰러스터 샤프트(120)에 구비된 메인 구동축(310)의 하단과 프로펠러(110)를 회전시키는 프로펠러 구동축(320)의 끝단이 배치된다. 메인 구동축(310)의 하단에는 메인 기어(312)가 설치되고, 프로펠러 구동축(320)의 끝단에는 프로펠러 기어(322)가 설치된다. 메인 기어(312)와 프로펠러 기어(322)는 원뿔 형상을 가지는 베벨 기어일 수 있다.
인입 상태에서는 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이 메인 구동축(310)과 프로펠러 구동축(320)이 일직선 상에 놓여져 있다. 따라서, 메인 기어(312)와 프로펠러 기어(322)가 서로 마주보는 구조로 놓여져 있으며, 전자석 혹은 유압 볼팅 등의 방식으로 서로 결합될 수 있다. 따라서, 메인 구동축(310)의 회전력이 메인 기어(312)와 프로펠러(322)를 통해 프로펠러 구동축(320)에 인라인(in-line) 구조로 직접 전달될 수 있다.
돌출 상태에서는 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이 프로펠러 기어(322)가 메인 기어(312)로부터 이격된 후 90도 회동하여, 프로펠러 기어(322)의 기어치와 메인 기어(312)의 기어치가 서로 치합하도록 결합될 수 있다.
이 경우 프로펠러 구동축(320)에는 가이드 돌기(330)가 형성되어 있어, 허브(300)에 형성된 가이드 홈(340)을 따라 그 이동이 안내될 수 있다.
가이드 홈(340)은 메인 구동축(310)과 일직선 상에 놓여진 수직홈(342)과, 수직홈(342)의 하단에서 연결되는 소정 반경을 가지는 원주의 일부분인 곡선홈(344)으로 이루어진다. 곡선홈(344)은 90도(˚)의 중심각을 갖는 부채꼴의 호일 수 있다.
가이드 돌기(330)가 수직홈(342)을 따라 이동할 때 프로펠러 구동축(320)이 하강하여 프로펠러 기어(322)가 메인 기어(312)와 일직선 결합 상태에서 분리되고, 곡선홈(344)을 따라 이동하여 프로펠러 구동축(320)이 수평하게 배치되어 메인 구동축(310)과는 90도 각도를 이루도록 할 수 있다. 이 경우 프로펠러 기어(322)는 메인 기어(312)와는 90도 각도를 가지면서 교차 결합 상태가 되어 메인 구동축(310)의 회전력을 프로펠러 구동축(320)에 전달할 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터(100)는 인입 상태에 대응되는 일직선 결합 상태에서도 프로펠러(110)로 상부 모터의 회전력이 전달되고, 돌출 상태에 대응되는 교차 결합 상태에서도 프로펠러(110)로 상부 모터의 회전력이 전달될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 선체 5: 바닥면
10: 트렁크 12: 공간부
100: 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터
110: 프로펠러 112: 회동부
120: 쓰러스터 샤프트 130: 승강 장치
140: 실링부 150: 해수 유입 방지 모듈
151: 제1 해수 유입 방지부 200: 제1 힌지점
210: 하방 절곡판 220: 제1 스프링
230: 제1 유압로드 152: 제2 해수 유입 방지부
250: 제2 힌지점 260: 상방 절곡판
270: 제2 스프링 280: 제2 유압로드
300: 허브 310: 메인 구동축
312: 메인 기어 320: 프로펠러 구동축
322: 프로펠러 기어

Claims (11)

  1. 선체에 마련된 트렁크 내부의 공간부에 삽입되어 승강하는 구조를 갖는 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터로서,
    회전에 따른 추진력을 제공하는 프로펠러;
    상부 모터와 연결되며 그 끝단에 회동 가능하게 결합된 상기 프로펠러에 회전력을 전달하는 쓰러스터 샤프트; 및
    상기 쓰러스터 샤프트 및 상기 프로펠러를 상승시켜 상기 프로펠러를 상기 공간부 내에 위치하는 인입 상태로 만들거나 상기 쓰러스터 샤프트 및 상기 프로펠러를 하강시켜 상기 선체의 바닥면에 돌출되는 돌출 상태로 만드는 승강 장치를 포함하되,
    상기 프로펠러와 상기 쓰러스터 샤프트는 상기 인입 상태에서는 인라인(in-line) 구조로 결합되고, 상기 돌출 상태에서는 상기 프로펠러가 회동하여 베벨 기어를 통한 교차 결합이 이루어지는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쓰러스터 샤프트는 메인 구동축과 상기 메인 구동축의 끝단에 결합되는 메인 기어를 포함하고,
    상기 프로펠러는 프로펠러 구동축과 상기 프로펠러 구동축의 끝단에 결합되는 프로펠러 기어를 포함하되,
    상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어는 원뿔 형상의 베벨 기어인, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인입 상태에서는 상기 메인 구동축과 상기 프로펠러 구동축이 일직선 상에 놓여지고, 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어가 서로 마주보는 구조로 놓여져 전자석 혹은 유압 볼팅 방식으로 결합되어, 상기 메인 구동축의 회전력이 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어를 통해 상기 프로펠러 구동축에 전달되는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로펠러 구동축이 형성된 가이드 돌기와;
    허브에 형성되며, 수직홈과 곡선홈으로 이루어진 가이드 홈을 더 포함하되,
    상기 돌출 상태에서는 상기 가이드 돌기가 상기 가이드 홈을 따라 이동하도록 상기 프로펠러 구동축이 이동하여 상기 프로펠러 구동축의 연장선이 상기 메인 구동축의 연장선과 교차하고 상기 프로펠러 기어의 기어치가 상기 메인 기어의 기어치와 치합하도록 결합되어, 상기 메인 구동축의 회전력이 상기 메인 기어와 상기 프로펠러 기어를 통해 상기 프로펠러 구동축에 전달되는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쓰러스터 샤프트의 둘레에 설치되어 상기 쓰러스터 샤프트와 함꼐 승강하는 실링부; 및
    상기 실링부의 둘레면과 상기 공간부의 내벽 사이에 설치되는 해수 유입 방지 모듈을 더 포함하는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 해수 유입 방지 모듈은 상기 쓰러스터 샤프트의 상승 시에 닫혀 있어 상기 공간부로의 해수 유입을 방지하는 제1 해수 유입 방지부를 포함하되,
    상기 제1 해수 유입 방지부는,
    상기 실링부의 둘레면에 위치하는 제1 힌지점을 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 제1 힌지점에서 수평선을 기준으로 음(-)의 경사각을 갖는 제1 메인바디와, 상기 제1 메인바디의 끝단에서 하방으로 절곡된 제1 서브바디를 포함하는 하방 절곡판과;
    상기 제1 메인바디의 중간과 상기 실링부의 둘레면 사이에 설치되는 제1 스프링과 제1 유압로드를 포함하는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 유압로드는 유압에 의해 상기 쓰러스터 샤프트의 하강 시에 상기 제1 스프링의 저항력을 이겨내고 상기 하방 절곡판을 풀링하는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 메인바디의 길이는 상기 실링부의 둘레면과 상기 공간부의 내벽 사이의 간격보다 긴, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 해수 유입 방지 모듈은 상기 쓰러스터 샤프트의 하강 시에 닫혀 있어 상기 공간부로의 해수 유입을 방지하는 제2 해수 유입 방지부를 포함하되,
    상기 제2 해수 유입 방지부는,
    상기 실링부의 둘레면에 위치하는 제2 힌지점을 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 제2 힌지점에서 수평선을 기준으로 양(+)의 경사각을 갖는 제2 메인바디와, 상기 제2 메인바디의 끝단에서 상방으로 절곡된 제2 서브바디를 포함하는 상방 절곡판과;
    상기 제2 메인바디의 중간과 상기 실링부의 둘레면 사이에 설치되는 제2 스프링과 제2 유압로드를 포함하는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 유압로드는 유압에 의해 상기 쓰러스터 샤프트의 상승 시에 상기 제2 스프링의 저항력을 이겨내고 상기 상방 절곡판을 풀링하는, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 메인바디의 길이는 상기 실링부의 둘레면과 상기 공간부의 내벽 사이의 간격보다 긴, 인입 가능한 피스톤 타입 쓰러스터.
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