KR20190095317A - 선박의 리트랙터블 스러스터 유닛용 리프팅 스핀들 배열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 리트랙터블 스러스터 유닛용 리프팅 스핀들 배열체를 개시하고, 상기 리프팅 스핀들 (28) 은 하단부 및 상단부를 가지고, 하단부에서 하부 지지 어셈블리 (40) 에 의해 하부 지지 구조체 (2) 에 대해 지지되고 또한 상단부에서 상부 지지 어셈블리 (70) 에 의해 상부 지지 구조체 (4) 에 대해 지지되고, 상기 리프팅 스핀들 (28) 은 지지 구조체들 (2, 4) 에 연결하기 위해 양단부에 잠금 부재를 구비하여, 리프팅 스핀들 (28) 의 각 단부가 리프팅 스핀들 (28) 의 대향 단부로부터 멀어지게 축선방향으로 자유롭게 이동할 수도 있다.

Description

선박의 리트랙터블 스러스터 유닛용 리프팅 스핀들 배열체

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 리트랙터블 스러스터 유닛용 리프팅 스핀들 배열체에 관한 것이다.

선박은 다양한 추진 시스템 또는 유닛을 사용한다. 메인 추진 유닛 또는 유닛들은 일반적으로 선박의 후미부에 배열된다. 메인 추진 유닛은 선박의 종방향으로 추력을 발생시키는 고정식 프로펠러 배열체일 수도 있거나, 또는 포드 또는 스러스터, 즉 수직 축선 주위로 회전될 수도 있는 프로펠러 배열체일 수도 있다.

또한 선박은 예를 들어 항구에서 선박을 조종할 때 주로 사용되는 다른 추진 배열체를 가진다. 이러한 추진 배열체의 일 유형은 선박의 선미 및 선수 모두에서 사용될 수도 있는 터널 스러스터이다. 터널 스러스터는, 예를 들어 도킹 목적을 위해 선박 전체 또는 선박 측벽들 중 일 단부를 이동시키는 것을 보조하기 위해, 선박의 선체를 통해 선박의 종방향을 가로질러 연장되는 수평 터널 내에 배열된다.

통상의 스러스터와 터널 스러스터 모두는 더욱이 이러한 것을 리트랙터블하게 함으로써 개발되었고, 즉, 스러스터 유닛이 작동하지 않을 때 선체 내에서 유지될 수도 있고, 또한 이것은 그의 작동이 필요할 때에만 선체 아래로, 즉 선박의 베이스라인 아래로 하강된다. 스러스터 유닛이 하강 위치에 있을 때, 이는 수직 축선 주위로 회전될 수도 있고, 따라서 이는 스티어링 목적을 위해 임의의 원하는 방향으로 스러스트를 발생시키는데 사용될 수도 있다.

종래 기술의 리트랙터블 스러스터의 예로서, US-3,550,547 이 논의될 수도 있다. 문헌은, 상단부에 있는 전기 모터, 모터 베이스 외측에서 수평으로 연장되는 적어도 2 개의 아암들을 갖는 모터 베이스, 모터로부터 모터 베이스를 통해 포드 (pod) 로 하방으로 연장되는 드라이브 샤프트, 모터 베이스와 포드 사이에서 샤프트 둘레에 제공된 샤프트 하우징, 및 상기 샤프트 하우징을 지지하도록 배열된 하부 베어링 배열체를 포함하는 리트랙터블 스러스터를 개시한다. 스러스터는 하부 베어링, 및 샤프트 하우징의 측면들에 대해 배열된 적어도 2 개의 수직 가이드 포스트들에 의해 선박의 선체에 대해 지지된다. 모터 베이스의 아암은 슬라이드 베어링을 구비하고, 상기 슬라이드 베어링은 가이드 포스트를 따라 모터 베이스, 및 전체 스러스터를 수직으로 슬라이딩시킬 수 있다. 스러스터를 수직 방향으로 이동시키기 위해, 적어도 2 개의 유압 실린더들이 선박의 선체와 모터 베이스 사이에서 수직으로 배열된다.

종래 기술의 리트랙터블 스러스터의 예로서, US-A-5,522,335 가 논의될 수도 있다. 문헌은, 가이드 포스트와 유압 시린더가 2 개의 스핀들로 대체된다는 것 외에는, 상기 특허 US-3,550,547 의 스러스터에 대응하는 스러스터를 개시한다. 즉, 모터 베이스의 아암은, 파워 스크류들 또는 스핀들이 수직 방향으로 연장되는 일종의 고정 너트들을 구비한다. 이제, 스핀들을 회전시킴으로써, 스러스터는 회전 방향에 따라 상방으로 또는 하방으로 이동된다.

전술한 관점에서, 선행 기술로부터, 리트랙터블 스러스터가 사용되지 않을 때 선박의 선체에서 리트랙트되고 이것이 작동될 필요가 있을 때 선채 아래에서 전개되는 옵션을 제공한다. 이러한 유형의 스러스터에는 기계식 및 유압식 양자의 다양한 리트랙션 메커니즘들이 사용된다. 일반적으로, 스러스터를 상방으로 푸시하는 유압 실린더들이 상대적으로 작은 스러스터에 사용되고, 스러스터를 상방으로 푸시하는 나사산구비 스핀들은 더 큰 크기의 스러스터에 사용된다.

양자의 시스템들은 장단점을 가지지만, 이들 모두는 과거에 신뢰가능한 시스템으로 또한 입증되었다.

유압 실린더들은 비교적 저렴하고 매우 신뢰가능하며, 그의 시스템 설계가 간단하다. 그러나, 그들은 유압 파워 유닛 및 파이프 라우팅을 필요로 하고, 그들은 상대적으로 더 큰 내장 공간을 필요로 하며 또한 스러스터 내장을 방해하는 수중 영역에서 부품들을 가진다. 그들은 일반적으로 유압 실린더의 로드의 버클링의 증가된 위험으로 인해 더 큰 스러스터 사이즈에 적용될 때 충분히 스케일링하지 못한다. 마지막으로, 그들은 외부 잠금 시스템 및 수개의 다른 추가의 부품들을 필요로 하고, 이는 추가 비용을 추가한다.

나사산구비 (푸싱) 스핀들들은 수중 영역에 부품이 없는 콤팩트 내장 공간만 필요하고, 그들은 어떠한 외부 잠금도 필요로 하지 않는다. 현재의 형태에서, 그들은 유압 동력 유닛을 필요로 한다. 그러나 스핀들들은 전기 구동을 위해 쉽게 변환될 수도 있다. 이는 스러스터들의 전기 스티어링이 매우 다가오고 있고 또한 현재 유압 스티어링 시스템들을 신속하게 대체하고 있으므로 이점이 된다. 그러나, 스핀들들의 사용은 높은 구동 토크를 필요로 하는 큰 직경의 나사산구비 스핀들로 인해 값비싸다. 스핀들들은 버클링 하중 및 안내 하중으로 인해 큰 직경을 가져야 한다. 또한, 그들은 높은 구동 토크 요건들로 인해 대형 감속 기어박스 및 동기화 체인을 필요로 한다. 그리고 마침내, 그들은 베셀을 만들기에 복잡하다.

전술한 관점에서, 유압 실린더들 또는 스핀들들을 사용할 때, 버클링의 위험이 2 개의 옵션들 모두에 공통적인 문제이고, 또한 선행 기술의 해결책은 단지 버클링이 더 이상 위험하지 않은 치수로 그의 직경을 증가시키는 스핀들들을 사용하는 것이었다는 것이 명백하다. 이는 그들이 필요한 공간은 말할 것도 없이 선체에서 스러스터의 핸들링 및 설치를 복잡하게 하는 매우 튼튼한 구조들을 초래했다.

유압 실린더 및 회전식 (또는 비회전식) 스핀들의 기본 특성을 고려할 때, 그들은 모두 스러스터 유닛을 푸시함으로써 작동되고, 이는 불가피하게 실제 푸싱을 수행하는 부재에서의 압축 하중을 초래하고, 버클링의 위험을 의미한다는 것을 알게 되었다. 스핀들의 단부들과 스핀들이 지지되는 선박의 지지 구조체들 사이의 연결부를 추가로 연구할 때, 스핀들이 대부분의 경우에 회전가능하게 배열되더라도, 연결부는 스핀들의 종방향으로 고정된 것이었다는 것을 알게 되었다. 다시 말해, 연결부는 스핀들의 임의의 종방향 또는 축선방향 이동을 허용하지 않았다. 실제로, 이러한 연결부는, 대개 스러스트가 중력 또는 부력으로 인해 자체적으로 또는 스핀들의 작용의 결과로서 스핀들에 힘을 가하는 동안, 힘이 지향되는 스핀들의 단부와 스러스터 사이의 스핀들의 일부가 압축 및 잠재적인 버클링 위험을 받게 되는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들 중 적어도 하나를 해결하는 것이고, 즉 버클링의 위험이 없는 리트랙터블 스러스터용의 적어도 이러한 리프팅 스핀들 배열체를 제공하는 것이다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 목적들은 선체를 포함하는 선박용 리트랙터블 스러스터 유닛을 지지 및/또는 이동시키기 위한 리프팅 스핀들 배열체에 의해 충족되고, 리프팅 스핀들은 하단부 및 상단부를 구비하고, 하단부에서 하부 지지 어셈블리에 의해 하부 지지 구조체에 대해 지지되고 또한 상단부에서 상부 지지 어셈블리에 의해 상부 지지 구조체에 대해 지지되고, 리프팅 스핀들은 양단부에 잠금 부재들을 구비하여, 하부 잠금 부재를 축선방향으로 상기 하부 지지 구조체로부터 하방으로 자유롭게 이동시킬 수 있고 또한 상부 잠금 부재를 상기 상부 지지 구조체로부터 상방으로 자유롭게 이동시킬 수 있다.

본 발명의 리프팅 스핀들 배열체의 다른 특징적인 특성들은 첨부된 종속항으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 목적들은 선박에서 하나 이상의 리프팅 스핀들 배열체들에 의해 수직 방향으로 스러스터 유닛을 이동시키는 방법에 의해 또한 충족되고, 각 리프팅 스핀들 배열체는 리프팅 스핀들, 상기 리프팅 스핀들과 협동하는 리프팅 너트, 상기 리프팅 스핀들을 하부 지지 구조체에 연결하기 위해 상기 리프팅 스핀들의 하단부에 있는 하부 지지 어셈블리, 및 상기 리프팅 스핀들을 상부 지지 구조체에 연결하기 위해 상기 리프팅 스핀들의 상단부에 있는 상부 지지 어셈블리를 포함하고, 상기 스핀들 및 상기 리프팅 너트 중 하나는 고정되고, 또한 다른 하나는 상기 스핀들 및 상기 너트 중 하나를 회전시키기 위한 수단에 의해 회전되고, 상기 방법은

· 상기 스핀들 및 상기 리프팅 너트 중 하나를 회전시킴으로써 스러스터 유닛의 이동을 개시하는 단계, 및

· 하부 잠금 부재를 축선방향으로 상기 하부 지지 구조체로부터 하방으로 자유롭게 이동시키고 또한 상부 잠금 부재를 상기 상부 지지 구조체로부터 상방으로 자유롭게 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명은, 전술한 문제들 중 적어도 하나를 해결할 때, 다수의 이점들을 제공하고, 그 중 몇 가지는 이하에서 제시된다:

· 더 높은 하중이 더 작은 직경의 스핀들에 가해질 수 있음.

· 수중 영역에 부품이 없는 컴팩트한 설치 공간.

· 외부 잠금이 필요 없음.

· 전기 모터에 의해 구동됨 (요청시 유압으로 변환될 수 있음).

· 다른 시스템에 비해 낮은 비용.

· 가볍고 작고 간단한 컴포넌트들로 인해 베셀을 만들기 쉬움.

· 스러스터 유닛으로부터 멀어지는 방향으로 스핀들의 단부들에서의 스핀들의 무제한 이동.

그러나, 제시된 이점들은 단지 선택적이고, 따라서 하나 이상의 이점들이 얻어졌다면 이는 본 발명이 실용화되는 방식에 의존한다는 것이 이해되어야 한다.

이하에서, 본 발명의 리트랙터블 스러스터 유닛이 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명된다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 리트랙터블 스러스터 유닛의 엑소노메트릭 (axonometric) 도면을 도시한다.
도 2 는 도 1 의 리트랙터블 스러스터 유닛의 수직 측면도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 선박의 지지 구조체에 스핀들의 하단부를 부착하는 축선방향 단면을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 선박의 지지 구조체에 스핀들의 상단부를 부착하는 축선방향 단면을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 변형예에 따른 스핀들과 연통하도록 배열된 리프팅 너트를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c 는 본 발명의 리프팅 배열체의 다양한 작동 조건들을 개략적으로 도시한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 리트랙터블 스러스터 유닛의 엑소노메트릭 (axonometric) 도면을 그리고 도 2 는 수직 측면도를 도시한다. 참조 부호 2 는 일반적으로 선박의 선체와 관련하여 또는 그 일부로서 제공되는 하부 지지 구조체를 나타내고, 참조 부호 4 는 선체와 관련하여 또는 그 일부로서 제공되는 상부 지지 구조를 나타낸다. 도 1 및 도 2 에 도시된 스러스터 유닛 (10) 은 모터 베이스 (14) 상에 배열된 전기 모터 (12), 및 구동 샤프트 하우징 (16) 을 포함하고, 상기 구동 샤프트 하우징 (16) 은 상기 전기 모터 (12) 또는 상기 모터 베이스 (14) 로부터 상기 구동 샤프트 하우징 (16) 의 하단부에 대해 배열된 포드 (미도시) 로 연장되는 구동 샤프트 (미도시) 를 둘러싼다. 구동 샤프트 하우징 (16) 은 공기 또는 오일로 충전된 튜브이고, 이는 하우징에 지지적 특성을 부여하여, 때때로 스러스터 유닛의 완전 부력을 초래하고, 즉 스러스터 유닛은 그의 작동 위치에서 하강되는 동안 자체적으로 상방으로 이동하려는 경향이 있다. 모터 베이스 (14) 는 본 발명의 이러한 실시형태에서 모터 베이스 (14) 의 대향 측면에서 바깥쪽으로 연장되는 2 개의 아암들 (18, 20) 을 구비한다. 아암들 (18, 20) 은, 바람직하게 그러나 필수적이지 않게, 스러스터 유닛 (10) 을 상하로 이동시킬 때, 모터 베이스 (14) 에 대향하는 외부 단부들에서, 수직 가이드 포스트 (24) 를 따라 슬라이딩하도록 배열된 슬라이딩 베어링 (22) 을 각각 구비한다. 가이드 포스트 (24) 는 단부들 모두가 지지 구조체들 (2, 4) 에 체결된다. 아암들 (18, 20) 은 지지 구조체들 (2, 4) 사이에서 수직으로 배열된 스핀들 (28) 과 협동하기 위한 리프팅 너트 (26) 를 각각 구비한다. 베어링 (22) 및 리프팅 너트 (26) 는 아암들 (18 및 20) 에 직접 배열될 수도 있거나, 또는 선택적으로, 아암들은 베어링 (22) 과 리프팅 너트 (26) 가 사이에 배열되는 상부 및 하부 지지 플레이트들 (30' 및 30") 을 각각 구비할 수도 있다.

도 1 및 도 2 는 스핀들 (28) 을 원하는 방향으로 회전시키기 위해 스핀들 (28) 의 하단부 (도시됨) 또는 상단부의 높이에서 제공된 전기 모터 (유압 모터도 가능함) (32) 를 추가로 도시한다. 모터 (32) 는 모터로부터 스핀들 (28) 의 하단부에 배열된 각도 감속 기어 (36) 로 연장되는 2 개의 구동 샤프트들 (34', 34") 을 구비한다. 전술한 바와 같이, 구동 샤프트들 및 각도 감속 기어들을 갖는 전기 모터는 원한다면 스핀들의 상단부의 높이에 대해 또한 배열될 수도 있다. 전기 모터 및 각도 감속 기어들 모두는 선박의 지지 구조체에 고정된다.

또한, 도 1 및 도 2 는, 참조 부호 40 및 70 에 의해, 하부 및 상부 지지 구조체 (2 및 4) 에 대해 스핀들 (28) 을 지지하기 위한 하부 및 상부 조립체들을 도시한다.

도 3 은 선박의 하부 지지 구조체 (2) 에 대해 스핀들 (28) 의 하단부를 지지하기 위한 하부 지지 조립체 (40) 의 축선방향 단면을 도시한다. 본 발명의 이러한 실시형태에서, 하부 지지 구조체 (2) 는 하부 케이싱 (42) 을 포함하는 지지 조립체 (40) 를 구비하고, 상기 지지 조립체 (40) 는 상부 (44) 에서 스핀들 (28) 용 개구 (46) 를 구비하고 또한 개방 단부 (도면에서 하단부) 에서 하부 케이싱 (42) 을 선박의 하부 지지 구조체 (2) 에 체결하기 위한 수단을 구비한다. 체결 수단 (미도시) 은 예를 들어 하부 케이싱 (42) 의 (하부) 개방 단부 둘레에 제공된 플랜지, 및 하부 지지 구조체 (2) 내의 나사산구비 구멍들에 대해 플랜지 내의 구멍들을 통해 나사산구비된 일 세트의 스크류일 수도 있다. 하부 케이싱 (42) 의 상부 (44) 에 있는 개구 (46) 는 밀봉 링 (48) 을 구비하고, 상기 밀봉 링 (48) 의 립은 하부 케이싱 (42) 내에 그리스 또는 오일을 유지시키기 위해 스핀들 (28) 의 표면과 연통된다. 스핀들 (28) 또는 일반적으로 스러스터 유닛을 제 위치에 설치할 때, 스핀들 (28) 의 하단부는 하부 케이싱 (42) 내부의 밀봉 링 (48) 을 통해 푸시되고, 일 세트의 디스크 스프링들 (50) 은 스핀들 (28) 상에 그리고 케이싱 (42) 의 하부 (44) 에 대향하여 위치된다. 그 다음, 베어링 (52), 바람직하게 테이퍼드 롤러 베어링 또는 스러스트 볼 베어링이 하부 케이싱 (42) 의 내벽 (54) 에 대하여 스핀들 (28) 을 지탱 및 센터링하기 위해 스핀들 (28) 상에 위치된다. 그리고 마지막으로, 스핀들 (28) 의 나사산구비 단부는 스핀들 상에 베어링 및 일 세트의 디스크 스프링들을 제 위치에 유지하기 위한 잠금 너트 (56) 를 구비한다. 잠금 너트 (56) 의 풀림은 예를 들어 스핀들 (28) 과 잠금 너트 (56) 사이의 계면에 위치된 하나 이상의 잠금 핀들, 키들 또는 스크류들 (58) 에 의해 방지된다.

각도 감속 기어 (도 2 에서 참조 부호 36) 의 샤프트 (60) 에 대한 스핀들 (28) 의 커플링은 각도 감속 기어의 샤프트 (60) 의 외부 표면, 스핀들 (28) 의 하단부의 외부 표면 및 하나 이상의 키들에 대해 키홈을 가지도록 배열된 커플링 슬리브 (62) 의 내부 표면 모두에 의해 실시된다. 다른 대안은 각도 감속 기어의 샤프트 (60) 및 스핀들 (28) 모두에 스플라인드 커플링 슬리브 또는 부싱 (62) 이 그 위에 제공된 스플라인드 단부들을 제공하는 것이다.

도 4 는 선박의 상부 지지 구조체 (4) 에 대해 스핀들 (28) 의 상단부를 지지하기 위한 상부 지지 조립체 (70) 의 축선방향 단면을 도시한다. 본 발명의 이러한 실시형태에서, 상부 지지 구조체 (4) 는 상부 케이싱 (72) 을 포함하는 상부 지지 조립체 (70) 를 구비하고, 상기 지지 조립체 (40) 는 하부 (74) 에서 스핀들 (28) 용 개구 (76) 를 구비하고 또한 개방 단부 (도면에서 하단부) 에서 상부 케이싱 (72) 을 선박의 상부 지지 구조체 (4) 에 체결하기 위한 수단을 구비한다. 체결 수단 (미도시) 은 예를 들어 상부 케이싱 (72) 의 (상부) 개방 단부 주위에 제공된 플랜지, 및 상부 지지 구조체 (4) 내의 나사산구비 구멍들에 대해 플랜지 내의 구멍들을 통해 나사산구비된 일 세트의 스크류일 수도 있다. 개구 (76) 는 밀봉링 (78) 을 구비하고, 상기 밀봉 링 (78) 의 립은 스핀들 (28) 의 표면과 연통한다. 상부 지지 조립체를 조립할 때, 상부 케이싱 (72) 은 개구 (76) 내의 밀봉 링 (78) 을 먼저 구비하고, 그런 다음 상부 케이싱 (72) 은 스핀들의 상단부는 실링 (78) 내에 있도록 상부 케이싱 (72) 을 하방으로 푸시함으로써 스핀들 (28) 의 상단부에 설치된다. 그런 다음, 일 세트의 디스크 스프링들 (80) 이 스핀들 (28) 상에 그리고 상부 케이싱 (72) 의 하부 (74) 에 대향하여 위치된다. 그 다음, 베어링 (82), 바람직하게 테이퍼드 롤러 베어링 또는 스러스트 볼 베어링이 상부 케이싱 (72) 의 내벽 (84) 에 대하여 스핀들 (28) 을 지탱 및 센터링하기 위해 스핀들 (28) 상에 위치된다. 그리고 마지막으로, 스핀들 (28) 의 나사산구비 상단부는, 선박의 선체에서 스러스터 유닛을 제 위치에 설치할 때, 컵 스프링들 (50, 80) 의 세트들이 스핀들 (28) 의 상단부 및 하단부 모두에서 원하는 견고성으로 압축되는 잠금 너트 (86) 를 구비한다. 원하는 견고성이 도달될 때, 잠금 너트 (86) 의 풀림은 예를 들어 스핀들 (28) 과 잠금 너트 (86) 사이의 계면에 위치된 하나 이상의 잠금 핀들, 키들 또는 스크류들 (88) 에 의해 방지된다. 그런 다음, 상부 케이싱 (72) 및 가이드 포스트 (24) (사용될 경우) 의 상단부가 고정될 수도 있도록 체결 플레이트 (4) (이전에 지지 구조체로 언급됨) 이 제공되고, 그런 다음 체결 플레이트는 해양 선박의 다른 지지 구조체에 부착될 수도 있다. 도 4 에서 이해될 수 있는 바와 같이, 일 세트의 디스크 스프링들 (80), 베어링 (82) 및 잠금 너트 (86) 의 조립은 체결 플레이트가 구멍을 가질 때 상부 케이싱 (72) 을 체결 플레이트에 체결한 후에도 수행될 수도 있고, 이는 전술한 요소들의 조립에서, 스핀들 (28) 에서 원하는 예비 인장을 제공하기 위해 잠금 너트 (86) 를 조일 때, 그리고 구멍에서 스핀들 (28) 의 상단부의 축선방향 방향 이동을 허용할 때 이용될 수도 있다.

도 1 ~ 도 4 를 다시 참조하면, 선박 내에 스러스터 유닛의 설치 또는 탑재가 다음과 같이 바람직한 방법에 따라 일어난다. 첫째로, 전동 모터 (32), 구동 샤프트들 (34', 34") 및 각도 감속 기어들 (36) 이 하부 지지 구조체 (2) 에 체결된다. 둘째로, 커플링 슬리브 (62) 가 각도 감속 기어들 (36) 의 샤프트들 (60) 의 단부들에서 삽입된다. 셋째로, 하부 지지 조립체들 (40) 이 스핀들 (28) 의 하단부와 관련하여 전술한 바와 같이 조립되고, 지지 조립체들 (40) 은 하부 지지 구조체 (2) 에 고정되어 스핀들 (28) 의 하단부가 커플링 슬리브 (62) 내부에서 정렬된다. 그 다음, 하부 지지 구조체 (2) 는 사용되는 경우 가이드 포스트 (24) 를 구비한다. 상방으로 직립되는 동안, 스핀들 (28) 및 가이드 포스트들 (24) 은 스러스트 유닛 (10) 을 그의 정확한 위치에 위치시키는 것을 돕는다. 스러스터 유닛 (10) 을 낮추기 시작할 때, 가이드 포스트들 (24) 및 스핀들 (28) 은 아암들 (18, 20) 또는 상부 및 하부 지지 플레이트 (30', 30") 내의 각각의 개구들에서 삽입된다. 가이드 포스트들 (24) 용 개구들은 슬라이딩 베어링 (22) 을 구비하고, 스핀들들용 개구들은 리프팅 너트들 (26) 을 구비한다. 아암들 (18, 20) 이 별도의 지지 플레이트들 (30', 30") 을 구비하는 경우, 나중에 상부 지지 조립체들 (70) 을 최종 조립하고 및 상부 지지 구조체 (4) 에 대해 상부 지지 조립체들 및 가이드 포스트들 (24) 의 상단부들을 체결하기 전에, 슬라이드 베어링들 (22) 및 리프팅 너트들 (26) 을 조립할 수 있다. 아암들 (18, 20) 또는 상부 및 하부 지지 플레이트들 (30', 30") 내의 개구들이 가이드 포스트들 (24) 및 스핀들 (28) 을 구비한 후에, 상부 지지 조립체들 (70) 은 도 4 와 관련하여 논의된 방식으로 스핀들 (28) 의 상단부들에서 조립될 수도 있다.

스핀들 (28) 및/또는 각도 감속 기어 (36) 의 샤프트 (60) 를 치수화할 때, 상부 세트의 디스크 스프링들 (80) 이 완전히 압축될 때까지, 스핀들 (28) 이 하방으로 이동할 수도 있도록, 스핀들 (28) 과 샤프트 (36) 의 단부들 사이에 충분한 갭을 남기기 위해 주의를 기울여야 한다. 종방향 또는 축선방향 이동을 위한 유사한 자유 영역은 커플링 슬리브 (62) 또는 부싱 및 스핀들 (26) 의 하단부 및 각도 감속 기어 (36) 의 샤프트 (60) 의 단부와 관련하여 확보되어야 한다. 상부 지지 구조체 (4) 내에 도 4 에 도시된 개구를 제공함으로써, 스핀들 (28) 의 상단부의 자유로운 축선방향 이동이 상방으로 보장된다. 하부 지지 구조체 (2) 의 유사한 개구 (도 3) 는 스핀들 (28) 의 하단부의 하방으로의 자유로운 축선방향 이동을 허용한다.

상기 언급된 지지 조립체들에 의해, 그리고 스핀들의 종방향 또는 축선방향 양단에서 종방향 또는 축선방향으로 자유 영역을 제공함으로써, 스핀들이 항상 예비 인장을 받고 또한 그러한 방향으로부터 스핀들이 하중을 받든간에 스핀들이 절대 버클링의 위험을 받지 않지만 인장 응력은 받도록, 스핀들은 디스크 스프링들의 세트들의 지지부 상에 "플로팅 (float)" 되기 위해 배열된다. 다시 말해서, 스핀들 (28) 의 단부에서 잠금 너트 (56, 86) 가 컵 형상의 케이싱들 (42, 72) 로 인해 도 3 및 도 4 에 도시된 실시형태에서 하부 및 상부 지지 구조체들 (2, 4) 사이의 경로에 있을지라도, 지지 구조체들 (2, 4) 외부 방향으로의 그들의 이동이 양단부에서 자유롭고 또한 방해받지 않으므로, 잠금 너트들 (56, 86) 은 기능적으로 지지 구조체들 외부에 있다. 다시 말해서, 하부 잠금 부재 (56) 가 상기 하부 지지 구조체 (2) 로부터 하방으로 축선방향으로 자유롭게 이동할 수 있고, 또한 상부 잠금 부재 (86) 가 상기 상부 지지 구조체 (4) 로부터 상방으로 자유롭게 이동할 수 있다.

도 5 는 도 2 에 도시된 바와 같이 아암에 의해 모터 베이스에 부착된 상부 및 하부 지지 플레이트들 (30', 30") 과 관련하여 배열된 리프팅 너트 (26) 를 도시한다. 바꾸어 말하면, 리프팅 너트 (26) 는 상단부에서 상부 지지 플레이트 (30') 에 고정되고 하단부에서 안전 너트 (26') 에 고정된다. 안전 너트 (26') 는 단지 리프팅 너트 (26) 내의 스레드가 파손되더라도, 스러스터 유닛의 지지부가 완전히 붕괴되는 것을 방지하는 추가의 다른 너트가 있다는 것을 보장하기 위해 제공된다.

도 6a, 6b 및 6c 는 상이한 작동 조건에서 스핀들 및 상부 및 하부 지지 조립체들의 작동을 개략적으로 도시한다. 도 6a 는 스러스터 유닛이 스핀들에 임의의 상당한 힘을 가하지 않는 상황을 도시한다. 도면은 스핀들 (28) 이 예비 인장을 받도록 디스크 스프링 세트들 (50, 80) 모두가 약간 압축된 방법을 도시한다.

도 6b 는 스러스터 유닛이 스핀들에 대해 하방으로 지향된 힘을 받는 상황을 도시한다. 그 결과, 디스크 스프링들의 상부 세트 (80) 는 압축되고 디스크 스프링들의 하부 세트 (50) 는 베어링 (52) 을 잠금 너트 (56) 에 대해 유지하면서 후퇴된다. 따라서, 스러스터 유닛이 스핀들에 가하는 힘 때문에, 디스크 스프링들의 상부 세트 (80) 가 완전히 압축될 때까지, 상부 및 하부 베어링들 (82 및 52) 모두가 케이싱들 (42, 72) 의 내벽들 (84 및 54, 도 3 및 도 4 참조) 을 따라서 슬라이딩한다는 것이 입증되었다. 스러스터 유닛이 스핀들에 가하는 힘은 각각의 경우 구동 샤프트 하우징의 리프트 또는 부력, 물의 이동이 스러스터 유닛에 가하는 힘, 스러스터 유닛의 중량 또는 중력 및 스러스터 유닛이 위아래로 이동될 때 스핀들에 가해지는 힘의 합이다.

도 6c 는 스러스터 유닛이 스핀들에 대해 상방으로 지향된 힘을 받는 상황을 도시한다. 동일한 기능은 선박의 부력 또는 모션의 결과일 수도 있다. 모든 이러한 경우들에서, 디스크 스프링들의 하부 세트 (50) 는 압축되고 디스크 스프링들의 상부 세트 (80) 는 베어링 (82) 을 잠금 너트 (86) 에 대해 유지하면서 후퇴된다. 따라서, 스러스터 유닛이 스핀들에 가하는 힘 때문에, 디스크 스프링들의 하부 세트 (50) 가 완전히 압축될 때까지, 상부 및 하부 베어링들 (82 및 52) 모두가 케이싱들 (72, 52) 의 내벽들 (84 및 54, 도 3 및 도 4 참조) 을 따라서 슬라이딩한다는 것이 입증되었다.

전술한 관점에서, 스핀들들이 하중의 방향에 관계없이 항상 인장 응력 하에 있다는 것은 명백하다. 중력으로 인한 포지티브 하중의 경우, 하부 지지 조립체는 상부 케이싱 내의 디스크 스프링들이 완전히 압축될 때까지 스핀들의 하단부를 축선방향 하방으로 자유롭게 이동시킬 수 있고, 즉 하중은 상부 지지 어셈블리의 지지부 내에 현수되고 또한 스핀들에서 인장 응력을 유발한다. 여기서, 단어 '자유롭게' 는 스핀들 단부가 특정 방향으로 자유롭게 이동하는 상황, 즉 스핀들의 단부에는 그러한 특정 방향으로 이동하는 것을 방지하는 어떠한 수단도 없는 상황을 의미한다. 바꾸어 말하면, 스핀들의 대향 단부는 단부 자체가 아닌 당해 단부의 이동을 제한하는 수단을 가질 수도 있으며, 이 경우에는 그러한 수단을 갖는다. 선박의 모션 또는 부력과 같은 외력으로 인한 네거티브 하중의 경우, 상부 지지 조립체는 하부 케이싱 내의 디스크 스프링들이 완전히 압축될 때까지 스핀들을 축선방향 상방으로 자유롭게 이동시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 전술한 모든 작동 조건에서, 스핀들에 가해지는 하중은 인장 응력을 초래하고 또한 여기에는 최소한의 버클링 위험도 없다.

전술한 관점에서, 스핀들들이 스러스터 유닛을 리프팅하기 위해 사용되는 아암들 또는 지지 플레이트들에 고정된 리프팅 너트로 구동될 수도 있거나, 또는 리프팅 너트들이 상부 및 하부 지지 구조체들에 고정된 스핀들들로 구동될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

고정 너트들에 관하여, 고정 너트들이 스핀들의 나사산구비 단부 섹션들을 향해 나사 결합된 나사산구비 너트들뿐만 아니라, 스핀들의 단부 섹션들에서 대응하는 체결 수단들과 협력하는 일부 종류의 베이오넷-체결 (bayonet-fastening) 을 갖는 잠금 부재들일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 추가로, 잠금 부재는 상이한 유형의 웨지 및 (가능하게는 원주방향) 그루브 연결부들로 또는 잠금 부재와 스핀들의 단부 섹션 모두에 제공된 적절한 개구들을 통해 반경방향으로 연장되는 핀을 배열함으로써 제 위치에 잠금될 수도 있다.

디스크 스프링들의 세트들에 관하여, 이들은 코일 스프링들의 세트 또는 적합한 탄성 재료의 환형 링 또는 예를 들어 고무와 같은 적합한 탄성 재료의 일 세트의 패트들을 포함하는 스핀들의 축선의 방향으로 탄성인 임의의 그러한 부재로 교체될 수도 있다.

하부 및 상부 지지 구조체들에 대한 스핀들의 단부들의 커플링과 관하여, 본 발명의 제 2 바람직한 실시형태로서, 스핀들의 단부들이 지지 구조체들 내의 개구들을 통해 이동되고, 탄성 부재들은 잠금 부재들과 지지 구조체들 사이에서 탄성 부재들을 유지하기 위하여 스핀들의 단부들에 제공된 잠금 부재들 및 스핀들의 단부들 주위의 지지부 상에 위치되는 것이 가능하다. 필요하다면, 잠금 부재와 탄성 부재 사이에 베어링이 배열될 수도 있다.

리프팅 배열체는 하나 이상의 스핀들들을 포함할 수도 있다. 1 개 이상의 스핀들을 사용하는 경우, 스핀들들 또는 리프팅 너트들 사이의 동기화는 다양한 방법, 예를 들어 동기화 구동 샤프트 또는 동기화 체인을 사용하거나 동기식 전기 모터들을 사용하거나, 구동 엔코더들 및 전자 보상기 등을 사용함으로써 달성될 수도 있다. 유사한 방식으로, 다양한 종류의 나사산구비 로드들 및/또는 스핀들들이 사용될 수도 있다. 사다리꼴 또는 다른 유형의 슬라이딩 스레드들, 또는 볼 & 스크류 유형의 스레드들은 슬라이딩하는 것 대신에 롤링 연결을 사용한다.

전술한 내용은 신규하고 독창적인 리트랙터블 스러스터 유닛의 단지 예시적인 설명이라는 것이 이해되어야 한다. 전술한 설명은 특정 유형의 리트랙터블 스러스터 유닛을 논의하고 있지만, 리트랙터블 스러스터 유닛의 유형은 전술한 유형들로 본 발명을 한정하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 전술한 설명은 임의의 수단에 의해 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안되며, 본 발명의 전체 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 규정된다. 전술한 설명으로부터, 본 발명의 개별적인 특징들은 이러한 조합이 설명에서 또는 도면에서 구체적으로 나타내지 않더라도 다른 개별적인 특징과 관련하여 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.

Claims (13)

1. 선체를 포함하는 선박용 리트랙터블 스러스터 유닛 (retractable thruster unit) 을 지지 및/또는 이동시키기 위한 리프팅 스핀들 배열체로서,
   리프팅 스핀들 (28) 이 하단부 및 상단부를 가지고, 하단부에서 하부 지지 어셈블리 (40) 에 의해 하부 지지 구조체 (2) 에 대해 지지되고 또한 상단부에서 상부 지지 어셈블리 (70) 에 의해 상부 지지 구조체 (4) 에 대해 지지되고,
   상기 리프팅 스핀들 (28) 은 양단부에 잠금 부재들 (56, 58) 을 구비하여, 하부 잠금 부재 (56) 가 축선방향으로 상기 하부 지지 구조체 (2) 로부터 하방으로 자유롭게 이동할 수 있고 또한 상부 잠금 부재 (86) 가 상기 상부 지지 구조체 (4) 로부터 상방으로 자유롭게 이동할 수 있는, 리프팅 스핀들 배열체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 잠금 부재들 (56, 58) 과 지지 구조체들 (2, 4) 사이에서 상기 리프팅 스핀들 (28) 의 양단부에 축선방향 탄성 부재 (50, 80) 가 배열되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 잠금 부재들 (56, 58) 과 지지 구조체들 (2, 4) 사이에서 상기 리프팅 스핀들 (28) 의 양단부에 적어도 하나의 베어링 (52, 82) 이 배열되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 잠금 부재 (56, 58) 와 상기 축선방향 탄성 부재 (50, 80) 사이에 적어도 하나의 베어링 (52, 82) 이 배열되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
5. 제 1 항에 있어서,
   하부 케이싱 (42) 이 상기 하부 지지 구조체 (2) 와 연결되어 배열되고, 상부 케이싱 (72) 이 상기 상부 지지 구조체 (4) 와 연결되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
6. 제 2 항 및 제 5 항에 있어서,
   상기 하부 지지 어셈블리 (40) 및 상기 상부 지지 어셈블리 (70) 내의 케이싱들 (42, 72) 이 축선방향 탄성 부재들 (50, 80) 을 수용하는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 잠금 부재 (56, 58) 와 상기 축선방향 탄성 부재 (50, 80) 사이에서 각각의 케이싱 (42, 72) 에 적어도 하나의 베어링 (52, 82) 이 배열되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
8. 제 7 항에 있어서,
   하부 케이싱 (42) 은 상부 (44) 를 가지고, 상부 케이싱 (72) 은 하부 (74) 를 가지고, 상기 탄성 부재 (50, 80) 는 상기 상부 (44) 및 상기 하부 (74) 상에 배열되고, 상기 베어링 (52, 82) 은 상기 축선방향 탄성 부재 (50, 80) 상에 제공되고, 잠금 부재 (56, 86) 는 상기 베어링 (52, 82) 에 대해 상기 스핀들 (28) 의 나사산구비 섹션 상에 제공되는 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 잠금 부재 (56, 86) 는 너트인 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
10. 제 3 항, 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 베어링 (52, 82) 은 테이퍼드 롤러 베어링 또는 스러스트 볼 베어링인 것을 특징으로 하는, 리프팅 스핀들 배열체.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 리프팅 스핀들 배열체를 포함하는 선박의 리트랙터블 스러스터 유닛.
12. 제 11 항에 따른 적어도 하나의 리트랙터블 스러스터 유닛을 포함하는 선박으로서,
    지지 구조체들 (2, 4) 중 적어도 하나가 상기 선박의 선체인, 선박.
13. 선박에서 하나 이상의 리프팅 스핀들 배열체들에 의해 수직 방향으로 스러스터 유닛을 이동시키는 방법으로서,
    각 리프팅 스핀들 배열체는 리프팅 스핀들 (28), 상기 리프팅 스핀들 (28) 과 협동하는 리프팅 너트 (26), 상기 리프팅 스핀들 (28) 을 하부 지지 구조체 (2) 에 연결하기 위해 상기 리프팅 스핀들 (28) 의 하단부에 있는 하부 지지 어셈블리 (40), 및 상기 리프팅 스핀들 (28) 을 상부 지지 구조체 (4) 에 연결하기 위해 상기 리프팅 스핀들 (28) 의 상단부에 있는 상부 지지 어셈블리 (70) 를 포함하고,
    상기 스핀들 (28) 및 상기 리프팅 너트 (26) 중 하나는 고정되고, 또한 다른 하나는 상기 스핀들 (28) 및 상기 리프팅 너트 중 하나를 회전시키기 위한 수단에 의해 회전되고, 상기 방법은
    · 상기 스핀들 (28) 및 상기 리프팅 너트 (26) 중 하나를 회전시킴으로써 일방향으로의 스러스터 유닛의 이동을 개시하는 단계, 및
    · 하부 잠금 부재 (56) 를 축선방향으로 상기 하부 지지 구조체 (2) 로부터 하방으로 자유롭게 이동시키고 또한 상부 잠금 부재 (86) 를 상기 상부 지지 구조체 (4) 로부터 상방으로 자유롭게 이동시키는 단계
    를 포함하는, 선박에서 하나 이상의 리프팅 스핀들 배열체들에 의해 수직 방향으로 스러스터 유닛을 이동시키는 방법.

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