KR101581516B1 - 해양 선박용 인입가능한 스러스터 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 스러스터를 이용하는 신규한 해양 선박용 인입가능한 스러스터 유닛에 대하여 논의한다. 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛은 단부 (60) 를 갖는 노즐 (44) 을 갖고, 단부 (60) 는 2 개의 폐쇄 플레이트들, 즉 상부 폐쇄 플레이트 (62) 및 바닥 폐쇄 플레이트 (64) 를 구비하고, 폐쇄 플레이트들은 프로펠러 (6) 의 축의 반대 측부들 상에 180 도 이격되어 배치되고 노즐 (44) 의 단부 (60) 로부터 실질적으로 축방향으로 연장된다.

Description

해양 선박용 인입가능한 스러스터 유닛{A RETRACTABLE THRUSTER UNIT FOR A MARINE VESSEL}

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 인입가능한 스러스터 유닛에 관한 것이다.

해양 선박들은 다양한 추진 시스템들 또는 유닛들을 이용한다. 메인 추진 유닛 또는 유닛들은 주로 배의 선미부 (aft part) 에 배치된다. 메인 추진 유닛은 해양 선박의 종방향으로 추력을 생성하는 고정식 프로펠러 장치일 수도 있거나, 또는 메인 추진 유닛은 파드 (pod) 또는 스러스터, 즉 수직축을 중심으로 회전될 수도 있는 프로펠러 장치일 수도 있다.

또한 해양 선박들은, 예를 들어 항구에서 배를 거동시킬 때 주로 이용되는 다른 추진 장치들을 갖는다. 이러한 추진 장치들 중 하나의 타입은 터널 스러스터 (tunnel thruster) 이고, 이 터널 스러스터는 배의 선수 및 선미 모두에서 이용될 수도 있다. 터널 스러스터는, 예를 들어 도킹 (docking) 목적을 위해서 배 전체 또는 배의 일 단부를 옆으로 이동시키는 것을 지원하기 위해서 해양 선박의 선체를 통한 해양 선박의 종방향에 횡방향으로 연장되는 수평 터널 내에 배치된다.

터널 스러스터들은, 이들을 인입가능하게, 즉 트러스터 유닛이 선체 내에 유지될 수도 있으나 또한 선체 아래로, 즉 해양 선박의 베이스라인 (baseline) 밑으로 하강될 수도 있도록 함으로써 더욱 발전되어 왔다. 스러스터 유닛이 하강된 위치에 있을 때, 수직축을 중심으로 회전될 수도 있고, 따라서 스러스터 유닛은 조향 목적을 위해서 임의의 원하는 방향으로 추력을 생성하기 위해서 이용될 수도 있다.

종래 기술의 인입가능한 스러스터의 예로서 US 3,550,547 이 논의될 수도 있다. 상기 문헌은 배들을 위한 보조 거동 수단을 개시하고, 이 보조 거동 수단은 깊은 물에서 향상된 거동 능력을 제공하고 또한 낮은 물에서 이동될 때 이용가능하며, 여기서 측방향 추력 장치는 회전식 (slewing) 프로펠러와 결합된다. 측방향 추력 장치의 터널의 중앙부분은 여기에 배치된 프로펠러와 함께 배의 내측 홈부에 위치된다. 터널의 중앙부는 노즐로서 구성되고, 이 노즐은 하향으로 연장가능하고 연장된 위치에서는 360°회전가능하다.

종래 기술의 인입가능한 스러스터의 다른 예로서 US-A-5,522,335 가 논의될 수도 있다. 상기 문헌은 해양 선박용 보조 스러스터를 개시한다. 상기 보조 스러스터는, 내부에 회전가능하게 장착된 프로펠러를 갖는 슈라우드 (shroud) 를 갖는 수중 (submersible) 추진 유닛을 포함한다. 캔드 (canned) 전기 모터가 프로펠러를 회전시켜 추력을 생성하기 위해서 프로펠러와 슈라우드 사이에 장착된다. 추진 유닛 전개 (deploying) 및 회전 기구는 선체 상에 그리고 추진 유닛 상에 장착된다. 추진 유닛 전개 및 회전 기구는 추진 유닛을 선체 외부로 연장하고 이것을 선체 내부로 인입하도록 작동가능하고, 스러스터가 전개된 위치에 있을 때 추진 유닛을 회전시켜 추진 유닛에 의해서 생성된 추력을 임의의 원하는 방향으로 지향시키도록 작동가능하다. 스러스터가 인입되면, 터널이 선체를 통해서 횡방향으로 연장된 상태로 위치된다. 인입된 위치에 있는 동안 프로펠러의 회전은 터널을 통해서 측방향으로 지향된 추력을 생성한다.

상기 논의 된 두 문헌들은 스러스터 프로펠러가 터널의 일부와 함께 하강되는 인입가능한 터널 스러스터를 도시한다. 달리 말하면, 프로펠러와 함께 긴 원뿔형 또는 원통형 터널부가 해양 선박의 용골 아래로 이동된다. 터널부의 길이는 프로펠러 직경 정도 또는 더 큰, 즉 스러스터를 전체적으로 수용 (house) 하도록 충분히 길다. 이렇게 긴 터널부는 용골 아래에서 작동될 때, 터널부의 외부뿐만 아니라 터널부를 통해서 '펌핑되는' 물의 유동 저항을 증가시킨다. 또한, 인입가능한 터널부가 길기 때문에 하강된 위치에 있는 스러스터 유닛을 회전시키기 위해서 필요한 힘이 상대적으로 크다.

본 발명의 목적은 유동 저항을 최소화하기 위해서 인입가능한 터널부의 구조체를 최적화하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 터널 스러스터를 갖는 해양 선박용 인입가능한 스러스터 유닛에 의해서 만족되며, 스러스터 유닛은 인입가능한 터널부에 의해서 둘러싸여있고 직경 및 축을 갖는 프로펠러, 프로펠러를 구동 및 조향하기 위한 수단, 및 프로펠러를 상부 위치 및 바닥 위치 사이에서 이동시키는 수단를 포함하고, 인입가능한 터널부는 터널부의 축방향에서 변하는 내경을 갖고, 인입가능한 터널부는 상부 폐쇄 플레이트와 하부 폐쇄 플레이트의 2 개의 폐쇄 플레이트들로 구성되고, 폐쇄 플레이트들이 노즐의 일 단부에 제공되고 프로펠러 축의 반대 측부들 상에 제공되고 180 도 이격되어 배치되고 노즐의 일 단부로부터 실질적으로 축방향으로 연장된다.

본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 다른 구별되는 특징부들이 첨부되는 종속항들로부터 명확해질 것이다.

본 발명은 상기 언급된 문제점들을 해결할 때 또한 많은 장점들을 유발하며, 이중 몇가지가 아래에 열거되어있다:

ㆍ인입가능한 터널부, 특히 노즐이 종래 기술 구조체들에 비하여 짧다

ㆍ더 짧은 노즐에 의해서 인입가능한 터널부는 최적화된 노즐 프로파일을 충분히 이용하도록 변경될 수도 있으나 (예를 들어 라이스 스피드 노즐 (Rice Speed Nozzle) 또는 코트 노즐 (Kort Nozzle) 19a 와 같이), 종래 기술의 긴 터널부는 추력에 대해서 실제 이점을 갖지 않는다

ㆍ이동되는 질량이 매우 더 가볍다

ㆍ조향부의 돌출된 외측 면적이 더 작아, 저항 및 조향 모멘트 (스러스터 유닛을 하강된 위치에서 회전시키기 위해서 필요한 힘) 가 또한 매우 작다

ㆍ본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛은 풍력 터빈 파크 (wind turbine park) 프로젝트들에서 특히 유용하다

열거된 장점들은 단지 선택적이어서 장점들 중 하나 이상이 얻어질지 여부는 본 발명이 실시되는 방식에 의존된다는 점이 이해되어야 한다.

이하에서, 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛이 수반되는 도면들을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

도 1 은 해양 선박의 종방향 중심선에 평행한 평면을 따라서 취해진 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 인입가능한 스러스터 유닛의 수직 단면도를 도시하고,
도 2 는 해양 선박의 종방향 중심선에 수직하고 프로펠러 터널의 축을 따라 연장되는 평면을 따라 취해진 도 1 의 인입가능한 스러스터 유닛의 수직 단면도를 도시하고,
도 3 은 하측 가이드 장치의 구조를 더욱 상세히 도시하는, 도 1 의 인입가능한 스러스터 유닛의 부분 수평 단면도를 도시하고,
도 4 는, 터널로부터 스러스터 유닛이 제거된, 터널 축을 따른 프로펠러 터널의 수평 단면 저면도를 도시하고,
도 5 는, 인입가능한 스러스터 유닛이 바닥 위치로 하강된, 터널 축을 따른 프로펠러 터널의 수평 단면 상부도를 도시하고,
도 6 은 터널 축을 따라 취해진 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 확대된 측단면도를 도시하고,
도 7 은 웰 폐쇄 구조체의 형상 및 일부 컷아웃들의 형상들을 예시하는 개략적 저면도를 도시한다.

도 1 및 도 2 에서, 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 바람직한 실시형태의 2 개의 단면도들이 도시된다. 만곡된 선들 (2) 은 상이한 종방향 단면들에서 배의 바닥을 나타낸다. 실시형태는 해양 선박의 선수에 배치된 터널 스러스터를 도시한다. 그러나, 터널 스러스터들은, 실제에 있어서, 배의 선체를 통해서 임의의 종방향 위치에 적용될 수도 있다. 도면부호들 4' 및 4" 은 해양 선박의 종방향 중심선에 직각 또는 횡방향으로 배치된 수평 터널 (4) 의 두 부들을 나타낸다. 왼쪽 터널 (4'), 즉 프로펠러로부터 왼쪽으로의 터널부는 오른쪽 터널 (4") 보다 더 작은 직경을 갖는다. 인입가능한 스러스터 유닛은 주로, 스러스터 프로펠러 (6), 프로펠러 (6) 의 스러스터 몸체 (8) 내에 배치된 직각 기어, 지지 파이프 (12) 에 의해서 둘러싸인 구동 샤프트 (10), 도시된 실시형태에서 구동 샤프트 (10) 의 상측 단부에 배치된 전기 구동 모터 (14), 상부 위치 및 바닥 위치 사이에서 스러스터를 이동시키기 위한 수단 (16) 및, 인입가능한 스러스터 유닛이 수직 방향으로 이동될 때 인입가능한 스러스터 유닛을 지지하기 위한 상측 가이드 장치 (18) 및 하측 가이드 장치 (20) 로 형성된다. 그러나 이미 이 단계에서, 구동 샤프트와 전기 모터는 스러스터 몸체 (8) 와 연결된 스러스트 프로펠러 (6) 와 같은 축 상에서 배치된 전기 또는 유압 구동 유닛으로 대체될 수도 있다는 점이 이해되어야 한다. 이러한 경우에 단지 필요한 전기 배선 또는 유압 배관이 스러스터 몸체 (8) 까지 내려질 필요가 있다. 도 1 및 도 2 는 양 위치들, 즉 상부 위치 및 바닥 위치에 있는 인입가능한 스러스터 유닛을 도시한다.

인입가능한 스러스터 유닛은 2 개의 상이한 가이드 장치들 (18 및 20) 에 의해서 도면부호 22 에 의해서 전반적으로 도시된 지지 선체 구조체들 (이들은 해양 선박의 선체에 배치된 모든 빔들, 벽들, 갑판들, 보강재들 등을 커버한다) 에 체결된다. 상측 가이드 장치는 2 개의 지지 선체 구조체들 (22) 사이에서 터널 레벨 위에 수직하게 연장되는 한 쌍의 가이드 기둥들 (18) 이다. 하측 장치는, 터널의 양 측들에서 (실제로 인입가능한 터널부의 양측에서) 수직하게 연장되고 또한 단부들에서 지지 선체 구조체들 (22) 에 고정되는 한 쌍의 가이드 프레임들 (20) 이다.

가이드 기둥들 (18) 은 모터 지지 프레임 (26) 을 지지하고, 이 모터 지지 프레임은 가이드 기둥들 (18) 을 따라서 수직으로 이동되도록 구성된다. 전기 구동 모터 (14) 는, 프로펠러가 바닥 위치로 하강되었을 때 스러스터 프로펠러 (6) 의 방향을 변경할 수 있는 조향 모터들 (30) 을 구비한 회전 기어 (28) 뿐만 아니라 모터 지지 프레임 (26) 에 체결된다. 그러나, 회전 기어 (28) 는 자체의 프레임에 배치되어 (특히 프로펠러의 구동 장치가 터널의 외측에 배치된 전기 모터에 의해서 구성되지 않았을 때) 이 프레임 자체가 가이드 기둥들 (18) 에 지지된다. 또한, 회전 기어 프레임이 모터 지지 프레임 (26) 에 체결되는 것이 가능하다.

이하, 수직 구동 장치의 구성 및 조향 수단이 더욱 상세히 설명된다. 프로펠러 (6) 의 수직 구동 샤프트 (10) 는 상측 단부에서 전기 모터 (14) 에 연결되고 스러스터 몸체 (8) 의 직각 기어까지 아래로 연장된다. 구동 샤프트 (10) 는, 상측 단부에서 회전 기어 (28) 의 회전식 부재에 연결되고 하측 단부에서 스러스터 몸체 (8) 에 연결된 회전식 파이프 (11) 에 의해 둘러싸인다. 회전식 파이프 (11) 는, 상측 단부에서 모터 지지 프레임 (26) 에 체결되거나 또는 회전 기어 (28) 의 비회전식 부분에 고정되고 하측 단부에서 스러스트 빔 (38) (나중에 좀더 상세히 논의됨) 에 체결되는 비회전식 지지 파이프 (12) 에 베어링들에 의해서 지지되거나 또는 지지 파이프에 의해 둘러싸인다. 또한, 모터 지지 프레임 (26) 은, 스러스터 유닛을 상부 위치에서 잠그기 위해서 지지 선체 구조체들 (22) 에 고정된 가동 안전 후크들 (34) 과 협력하는 후크 형상 부재들 (32) 을 구비한다.

가이드 기둥들 (18) 의 하측 단부들은 지지 선체 구조체들 (22) 에 다시 체결되는 기초 플레이트 (36) 에 체결된다. 기초 플레이트 (36) 는 터널 (4) 약간위에 배치된다. 또한 기초 플레이트 (36) 는 전기 모터가 위치된 공동 내에 해수가 들어가는 것을 방지하기 위해서 비회전식 지지 파이프 (12) 와 협력하는 수밀 글랜드 (gland) 를 구비한다. 또한, 동일한 기초 플레이트 (36) 에 가이드 프레임들 (20) 이 상측 단부에서 체결된다. 가이드 프레임들 (20) 의 하측 단부들은 해양 선박의 바닥에 있는 지지 선체 구조체들 (22) 에 부착된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태의 스러스터 유닛 (6) 의 수직 이동은, 한편으로는, 모터 지지 프레임 (32) 에 의해서 가이드 기둥들 (18) 에 지지되고, 다른 한편으로는, 수평 스러스트 빔 (38) 에 의해서 가이드 프레임들 (20) 에 지지된다. 스러스트 빔 (38) 은 인입가능한 터널부 (후에 더욱 상세히 논의됨) 바로 위에서 터널 (4', 4") 방향에 횡방향으로 연장되어 빔의 단부들이 수직 수중 (underwater) 가이드 프레임들 (20) 에 제공된 V 형상의 그루브들 (후에 더욱 상세히 논의됨) 내에 배치된다. 스러스트 빔 (38) 은 그 중심부에서, 회전식 파이프 (11) 및 스러스터 프로펠러 (6) 의 구동 샤프트 (10) 를 둘러싸는 지지 파이프 (12) 에 체결된다 (도 5 에서 더욱 상세하게 도시됨). 따라서, 지지 파이프 (12) 는 모터 지지 프레임 (26) 과 스러스트 빔 (38) 을 수직으로 가동인 구동 샤프트 지지 유닛에 연결한다. 인입가능한 스러스터 유닛은, 인입가능한 터널부의 양 측들에서 가이드 튜브들과 연결되도록 배치된 한 쌍의 유압 실린더들 (16) 에 의해서 상하로 이동된다. 실린더들 (16) 은 기초 플레이트 (36) 에 체결되고 이들의 피스톤들은 모터 지지 프레임 (26) 을 상부 위치와 바닥 위치 사이에서 이동시킨다. 그러나, 실린더들은 또한 기초 플레이트 (36) 의 위에 설치될 수도 있거나 또는, 예를 들어 모터 지지 프레임을 이동시키기 위한 다른 수단으로 대체될 수도 있다.

인입가능한 스러트터 유닛의 하부는 스러스터 프로펠러 (6) 및 스러스터 몸체 (8) 둘레에 구성된다. 몸체 (8) 는 회전식 파이프 (11) 의 하단부에 직접적으로 또는 회전식 파이프 (11) 의 하단부에 체결된 상측 지지 암 (42) 에 지지된다. 도시된 실시형태에서, 회전식 파이프 (11) 의 하단부는, 상측 지지 암 (42) 이 회전식 파이프 (11) 의 하단부에 체결될 수도 있도록 지지 파이프 (12) 의 하단부로부터 스러스터 빔 (38) 아래로 연장된다. 프로펠러는 인입가능한 터널부의 노즐 형상의 원형부 (44) (이하 노즐 (44) 로 지칭됨) 에 의해서 둘러싸인다. 프로펠러가 바닥 위치에 있을 때 노즐은 더 큰 입구 개구부 및 더 작은 출구 개구부를 갖는다 (도 2 에서 오른쪽으로부터 왼쪽으로 유동). 프로펠러 (6) 가 터널 (4) 내에서 이용될 때 프로펠러 (6) 는 양 방향들로 회전될 수도 있어 추력이 양 방향들에서 영향을 받을 수도 있다는 점이 이해되어야 한다. 노즐 (44) 의 축방향 외측 림들 (rims) 또는 단부들의 내경은 터널부들 (4' 및 4") 의 내경들에 실질적으로 대응한다. 노즐 (44) 은 스러스터 몸체 (8) 위의 상측 지지 암 (42) 과 스러스터 몸체 (8) 아래의 하측 지지 암 (46) 에 직접적으로 체결될 수도 있다. 지지 암들 (42 및 46) 은 스러스터 몸체 (8) 의 반대 측들 상에, 즉 180°이격되어 배치된다. 인입가능한 터널부 및 지지 암 (46) 의 아래에는 웰 (well) 폐쇄 구조체 (48) 가 있으며, 이 구조체의 목적은 스러스터가 상부 위치로 이동될 때 해양 선박의 바닥에 있는 개구 또는 웰을 폐쇄하는 것이다. 웰 폐쇄 구조체 (48) 는 하측 지지 암 (46) 에 체결되고, 수직 방향으로 하측 지지 암과 함께 이동된다. 또한, 웰 폐쇄 구조체 (48) 는 노즐 (44) 에 체결될 수도 있고, 노즐의 부분은 하측 지지 암 (46) 및 웰 폐쇄 구조체 (48) 모두에 또는 웰 폐쇄 구조체 (48) 에만 체결될 수도 있다.

터널 스러스터의 유체역학적 특성들 및 특히 하강된 스러스터의 유체역학적 특성들을 향상시키기 위해서, 인입가능한 터널부, 즉 스러스터 프로펠러 (6) 와 함께 해양 선박의 용골 아내로 하강되는 터널 (4) 의 부분 및 특히 그의 노즐 (44) 은 종래 기술의 구조체들에서보다 명확하게 더 짧아졌다. 실시된 실험들에 따르면 노즐의 길이가 프로펠러 직경의 0.7 배 미만일 때, 바람직하게는 프레펠러 직경의 약 0.5 배일 때 (예를 들어 라이스 스피드 노즐 또는 코트 노즐 19a) 노즐 (44) 의 유체역학적 특성들이 가장 양호하다. 그러나, 모든 종래 기술의 인입가능한 스러스터들은, 프로펠러의 상류로부터 스러스터 몸체의 후단부까지 연장되는 터널을 의미하는 전장 (full-length) 인입가능한 터널부 및, 적어도 프로펠러 직경에 대응하는 길이에서 끝나는 터널부의 지지 구조체를 구비해왔다. 이러한 긴 터널부는 프로펠러와 회전 모멘트의 효율을 감소시키는 유동 저항 및 인입가능한 스러스터 유닛의 중량을 증가시킨다.

도 3 은 스러스트 빔 (38) 과 함께 하측 가이드 장치 (20) 의 더욱 상세한 구조를 도시하는 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 바람직한 실시형태의 부분 수평 단면도이다. 도 4 는 아래로부터 도시된 터널 (4', 4") 의 축을 따라서 취해진 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 바람직한 실시형태의 부분 수평 단면도이다. 도 3 및 도 4 는 지지 선체 구조체들 (22) 에 체결된 상측 가이드 장치들 (18) 및 하측 가이드 장치들 (20) 의 상호 위치관계를 도시한다. 상측 가이드 장치들 (18) 은, 반드시는 아니며 바람직하게는, 수직 구동 샤프트 및 지지 파이프와 정렬되고, 하측 가이드 장치들 (20) 은 이들과 관계에서 약간 오프셋되고, 즉 프로펠러에 더 가깝다. 이 방식으로, 인입가능한 터널부의 노즐 (44) (도 2 에 되시됨) 은 더 짧게 될 수도 있고 노즐의 양 측들에서 가이드 장치들 (20) 에 의해서 여전히 지지될 수도 있다. 물론, 하측 가이드 장치들은 프로펠러로부터 더 멀리 위치될 수도 있을 것이나, 짧은 노즐을 지지하기 위한 수평으로 연장된 빔들 등과 같은 특정 지지 장치들을 필요로 할 것이다. 달리 말하면, 가이드들 (18 및 20) 은 정렬되지 않으나, 바람직하게는 2 개의 가이드 장치들 (18 및 20) 사이에 터널의 종방향으로 약간의 오프셋이 있다. 또한 도 3 및 도 4 는 하측 가이드 장치, 즉 가이드 프레임 (20) 의 하측 가이드 장치의 더욱 상세한 구성을 도시한다. 달리 말하면, 양 가이드 프레임들 (20) 은 가이드 프레임 (20) 의 상부로부터 바닥까지 연장되는 가이드 스트립들 (52) 을 구비한 V 형상의 그루브를 형성한다. 스러스트 빔 (38) 의 단부들은 프로펠러의 위치에 의존하여 (만약 상부 위치에 있다면 간극은 더 클 것이고, 하강된 위치에 있을 때 간극은 더 작아져야 한다) 가이드 스트립들 (52) 과 미끄럼 연통하거나 또는 작은 간극 (바람직하게는 5 mm 미만 정도) 에 배치된 스러스트 패드들 (50) 을 구비한다. 달리 말하면, 프로펠러 (6) 가 하강된 또는 바닥 위치에 있을 때 스러스트 패드들 (50) 과 스트립들 (52) 은 프로펠러가 생성한 추력을 해양 선박의 선체에 전달한다.

또한 도 4 는 인입가능한 터널부와 프로펠러가 하강되었을 때 터널 (4', 4") 에 남겨진 개구부 또는 컷아웃 (cutout) 을 도시한다. 상기 컷아웃은, 전체 터널 원주를 덮고, 축방향 치수 (A) 를 갖고, 인입가능한 터널부 및 상하 컷아웃 부분들에 실질적으로 대응하는 원주 컷아웃 부분 (54) 으로 형성된다. 상측 컷아웃 부분은 축 방향 치수 (B) 를 갖고, 도면부호 56 으로 도시된다. 하측 컷아웃 부분은 도 5 에서 도면부호 57 로 도시된다. 상측 컷아웃 부분 (56) 은 터널의 상부 벽의 중간부에 위치되고, 하측 컷아웃 부분 (57) 은 터널의 바닥 벽에 상측 컷아웃 부분 바로 아로에 위치된다. 원주 컷아웃 부분 (54) 은 스러스터가 그 상부 위치에 있을 때 인입가능한 터널부 (도 2 에 도시됨) 의 노즐 (44) 로 채워지는 터널의 일 부분이다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서 터널부 (4") 에 위치된 상측 및 하측 컷아웃 부분들 (56, 57) 은, 스러스터 유닛이 인입될 때 스러스트 빔 (38) 의 일 부분 및/또는 스러스터 몸체 (8) (도 5 에서 더욱 상세히 도시됨) 가 통과되는 것을 허용하기 위해서 필요하다. 스러스트 빔 (38) 은 원주 컷아웃 부분 (54) 의 축방향 치수 (A) 내에서 터널을 가로질러 횡방향으로 연장된다.

도 5 는 스러스터가 하강된 때 터널 (4', 4") 의 축을 따라서 취해진 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 바람직한 실시형태의 부분 수평 단면 평면도를 도시한다. 도 3 및 도 4 와 같이 도 5 는 스러스트 빔 (38) 의 단부들이 V 형상의 가이드 프레임들 (20) 에 어떻게 배치되는지, 그리고 스러스트 빔 (38) 이 터널 (4', 4") 의 종방향으로 연장부 (38') 을 어떻게 갖는지 도시한다. 스러스트 빔 (38) 의 연장부 (38') 는 회전식 파이프 및 프로펠러의 구동 샤프트를 둘러싸는 지지 파이프를 수용하기 위한 개구부 (58) 를 갖는다. 스러스트 빔 (38) 및 그 연장부 (38') 어느 것도 터널 컷아웃 부분들 (54, 56 및 57) 에 의해서 덮힌 영역 밖으로 어느 방향으로도 연장되지 않는다 (도 4 에 되시됨).

이제 도 4 및 도 5 를 참조하면, 상측 및 하측 컷아웃 부분들 (56 및 57) 각각의 형상 및 사이즈가 좀더 상세히 논의될 것이다. 터널부 (4") 에서 상측 및 하측 컷아웃 부분들 (56 및 57) 은, 지지 파이프를 위한 개구부 (58) 를 갖는 스러스트 빔 (38) 의 축방향 연장부 (38') 와 함께 스러스터의 구동 샤프트를 위한 지지 파이프 및 스러스터 몸체 (8) 가 이들의 상부 위치와 바닥 위치 사이에서 이동되어야 하기 때문에 필요하다. 정상 작동 조건들에서, 터널 (4") 의 상부 벽을 통과해야 하는 것은 단지 스러스트 빔 연장부 (38') 이고, 터널 (4") 의 하부 벽을 통과해야 하는 것은 스러스터 몸체 (8) 및 연장부 (38') 모두 이다. 따라서, 상측 컷아웃 부분 (56) 의 사이즈와 형상을 지배하는 것은 연장부 (38') 의 수평 돌출부이고, 하측 컷아웃 부분 (57) 의 사이즈 및 형상을 지배하는 것은 스러스터 몸체 (8) 의 결합된 수평 돌출부 (이 돌출부는 도시된 예시에서 스러스트 빔의 연장부 (38') 보다 축방향으로 더 길다) 와 스러스트 빔 연장부 (38') 이다. 상측 컷아웃 부분 (56) 은, 반드시는 아니나 바람직하게는, 가능한 작다. 상측 컷아웃 부분 (56) 의 형상 치수를 위한 전제조건은, 연장부 (38') 의 수평 돌출부를 넘어서 연장되는 스러스터 몸체 (8) (이 경우에, 예를 들어 유지보수상 이유로, 상방으로 제거되어야 함) 및 스러스트 빔 연장부 (38') 가 터널 (4) 의 상측 벽을 지나서 수직 방향으로 이동되도록 하는 것이다. 또한 하측 컷아웃 부분 (57) 은, 반드시는 아니나 바람직하게는, 가능한 적다. 하측 컷아웃 (57) 의 형상 치수를 위한 전제 조건은, 모든 경우들에서 연장부 (38') 의 수평 돌출부를 넘어서 연장되는 스러스터 몸체 (8) 및 스러스트 빔 연장부 (38') 모두가, 적절한 작동 간극 (running clearance) 을 가지고 수직으로 터널의 바닥 벽을 지나 이동될 수도 있다는 점이다. 바람직하게는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 스러스트 빔 연장부 (38') 는 아래에 있는 스러스터 몸체 (8) 를 넘어서 종방향으로 연장되지 않는다. 횡방향으로, 스러스트 빔 연장부 (38') 는 그 구조적 강도에 의해서 요구되는 만큼의 폭이다. 그러나, 스러스트 빔 연장부 (38') 는 아래의 스러스터 몸체 (8) 보다 더 넓을 수도 있다. 어느 경우든, 이것은 스러스터 몸체 (8) 뿐만 아니라 스러스트 빔 연장부 (38') 가 터널 컷아웃 부분들 (56 및 57) 의 사이즈를 증가시킬 수도 있다는 것을 의미한다. 일반적으로, 스러스터 몸체 (8) 는 임의의 정상 작동 위치에서 상측 컷아웃 부분 (56) 을 통과하지 않기 때문에, 컷아웃 부분 (56) 은 스러스트 빔 연장부 (38') 에만 근거하여 사이즈가 정해질 수도 있다. 그러나, 컷아웃 부분들 (56 및 57) 의 사이즈 차이는 크지 않기 때문에, 상측 터널 (4") 벽과 하측 터널 (4") 벽에 유사하게 치수 지워진 컷아웃 부분들 (56 및 57) 을 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, 또한 유지보수 및 설치 이유 때문에, 스러스터 유닛을 위로부터 스러스터 웰 내에 설치할 수 있어 스러스터 몸체 (8) 가 상측 컷아웃 부분을 또한 통과하여야 하는 것이 유리하다. 이 경우에, 터널부 (4") 의 상부 및 바닥 벽에 유사하게 형상 지워진 컷아웃 부분들 (56, 57) 을 갖는 것이 필요하다.

또한, 도 5 는, 전체 스러스터의 길이 (도 4 에서 치수 A + B 와 동일) 와 비교하여 상당히 짧은 축방향 연장부 (도 4 에서 치수 A 와 동일) 를 갖는 노즐 (44) 을 도시한다.

도 6 은, 인입가능한 스러스터 유닛이 그 상부 위치에 있을 때 터널 (4) 의 축을 따라서 취해진 본 발명의 인입가능한 스러스터 유닛의 바람직한 실시형태의 확대된 수직 단면도를 도시한다. 터널부들 (4' 및 4") 사이에는 주로 노즐 (44) 로 형성된 인입가능한 터널부가 있다. 이 실시형태에서, 노즐 (44) 은 그 상측부에서 상측 지지 암 (42) 의 상측 단부에 체결되고 그 하측부에서 웰 폐쇄 구조체 (48) 및/또는 하측 지지 암 (46) 에 체결된다. 도면부호 60 은, 더 큰 터널부 (4") 를 대향하는, 노즐(44) 의 우측 측단부를 나타낸다. 터널부 (4") 의 상부 벽 및 바닥 벽의 컷아웃 부분들은 상부 폐쇄 플레이트 (62) 및 하부 폐쇄 플레이트 (64) 에 의해서 폐쇄된다. 따라서 인입가능한 터널부는 노즐 (44) 및 폐쇄 플레이트들 (62 및 64) 에 의해서 형성된다. 폐쇄 플레이트들 (62 및 64) 모두 내경이 터널부 (4") 의 내경에 대응하고 형상이 터널부 (4") 의 컷아웃 부분들 (56 및 57) 의 형상 (도 4 및 도 5) 에 대응한다. 터널부 (4") 가 약간 원추형이어서 폐쇄 플레이트들의 방향이 실질적으로 축방향으로 간주되지 않은 한, 폐쇄 플레이트들 (62 및 64) 은 터널부 (4") 의 방향으로 연장되어 이들의 방향이 일반적으로 축방향이고, 즉 터널의 축에 평행하다. 바닥 페쇄 플레이트 (64) 는 바람직하게는 웰 폐쇄 구조체 (48) 의 상측 표면과 하측 지지 암 (46) 의 하측 단부 사이에 체결된다. 물론, 바닥 폐쇄 플레이트 (64) 가 하측 지지 암 (46) 을 위한 구멍을 가져 웰 폐쇄 구조체 (48) 가 하측 지지 암 (46) 에 직접적으로 체결될 수도 있도록 바닥 폐쇄 플레이트 (64) 를 웰 폐쇄 구조체 (48) 상에 체결하는 것이 또한 가능하다. 또한, 다른 체결 장치들이 적용될 수도 있다. 상부 폐쇄 플레이트 (62) 는 도 6 에 도시된 실시형태에 따르면 회전식 파이프 (11) 의 하측 단부 및 상측 지지 암 (42) 의 상측 단부 사이에 체결된다. 따라서 상측 폐쇄 플레이트 (62) 와 하측 폐쇄 플레이트 (64) 는 180 도 이격되어, 즉 노즐 (44) 의 축 및 인입가능한 터널부의 축의 반대 측부들 상에 있도록 노즐 (44) 의 단부 (60) 의 축방향 연장부로서 배치된다. 폐쇄 플레이트들 (62 및 64) 은 함께 인입가능한 터널부 둘레의 반 미만, 바람직하게는 1/4 미만을 덮는다. 실제, 폐쇄 플레이트들 (62 및 64) 은, 인입가능한 터널부가 폐쇄플레이트들 (62 및 64) 에 의해서 상측 지지 암 (42) 및 하측 지지 암 (46) 에 체결되도록 노즐 (44) 의 단부 (60) 에 체결, 예를 들어 용접될 수도 있다. 그러나, 폐쇄 플레이트들 (62 및 64) 이, 지지 암들 (42 및 46) 에 독립적으로 체결되어 노즐 (44) 이 지지 암들에 직접적으로 또는 중간 체결 수단, 예를 들어 웰 폐쇄 구조체 (48) 에 의해서 별도로 체결되는 별개의 금속 시트 부재들일 수 있다. 회전식 파이프 (11) 가 스러스터 몸체까지, 즉 회전식 파이프와 스러스터 몸체 사이에 상측 지지 암 없이 아래로 연장되는 경우에, 인입가능한 터널부가 회전식 파이프 (11) 에 체결되는 것이 명확하다.

도 7 은 스러스터 유닛의 상부 위치와 바닥 위치 사이의 수직 움직임을 허여하기 위해서 다양한 구조체들에 필요한 다양한 컷아웃들 및 폐쇄 플레이트들의 형상들을 명확화한다. 최외측 컷아웃 (66) 은 스러스터 유닛이 용골 아래로 하강되도록 하기 위해서 해양 선박의 바닥에 반드시 필요한 개구부 또는 웰을 나타낸다. 도시될 수 있는 바와 같이, 스러스터가 바닥 위치로 하강될 때 스러스터에 최선의 가능한 지지를 제공하기 위해서 가이드 프레임들이 바닥에 가깝게, 즉 해양 선박의 베이스 라인에 가깝게 연장되기 때문에 컷아웃 (66) 은 노즐 및 스러스터 몸체 (8) 의 통과뿐만 아니라 가이드 프레임들의 통과를 허여해야 한다. 도면부호 68 에 의해서 웰 폐쇄 구조체의 둘레가 도시된다. 물론, 웰 폐쇄 구조체의 형상은 작은 작동 간극을 갖는 컷아웃 (66) 의 형상과 같다. 그러나, 배의 바닥 강판의 개구부는 더욱 자유롭게 구성될 수도 있다. 사실, 개구부는 스러스터 유닛이 통과되도록 충분히 넓어야 한다. 따라서, 또한 폐쇄 구조체는 개구부의 형상들에 일치되도록 더욱 자유롭게 구성될 수도 있다. 그리고 마지막으로, 도면부호 70 에 의해서 터널의 컷아웃이 도시된다. 즉, 컷아웃 (70) 은 노즐과 스러스터 몸체 (8) 의 수직 움직임을 허여하기 위해서 필요하다. 폐쇄 플레이트들은 컷아웃의 절두형 원뿔부 위의 컷아웃 (70) 의 일 부분을 닮아, 즉 도 5 의 컷아웃 부분들 (56, 57) 에 대응하기 때문에, 이 도 7 은 또한 상부 폐쇄 플레이트 (62) 및 하부 폐쇄 플레이트 (64) 의 형상 (도 6) 을 도시하는 것으로 간주될 수도 있다.

위 설명은 신규하고 진보성 있는 인입가능한 스러스터 유닛의 단지 예시적인 설명이라는 점이 이해되어야 한다. 비록 위의 명세서가 인입가능한 스러스터 유닛의 특정 타입을 논의하나, 상기 타입의 인입가능한 스러스터 유닛은 논의된 타입들에 본 발명을 한정하지 않는다. 따라서, 프로펠러 구동 장치는, 스러스터 몸체 내 아래에 배치된 전기 또는 유압 모터에 의해서 구성될 수 있다는 점이 명확하다. 또한, 터널부들 (4' 및 4") 의 형상은 본 발명을 한정하지 않으며 터널부들은 원통형 또는 원추형 중 어느 하나 일수도 있다는 점이 명확하다. 상기 설명은 어떠한 수단에 의해서도 본 발명을 한정하는 것으로서 이해되어서는 안 되고 본 발명의 전체 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 정의된다. 상기 설명으로부터 본 발명의 개별적 특징들이 다른 개별적 특징들과 결합되는 점이 상세한 설명 또는 도면들에 구체적으로 나타나 있지 않다고 하더라도 이러한 결합이 이용될 수도 있다는 점이 이해되어야 한다.

Claims (13)

1. 터널 스러스터를 갖는 해양 선박용 인입가능한 스러스터 유닛으로서,
   인입가능한 터널부에 의해서 둘러싸이고 직경과 축을 갖는 프로펠러 (6); 상기 프로펠러 (6) 를 구동 및 조향하기 위한 수단, 및 상기 프로펠러 (6) 를 상부 위치와 바닥 위치 사이에서 이동시키기 위한 이동 수단을 포함하고, 상기 인입가능한 터널부는 상기 터널부의 축 방향에서 변하는 내경을 갖고,
   상기 인입가능한 터널부는 노즐 (44) 과, 상부 폐쇄 플레이트 (62) 및 바닥 폐쇄 플레이트 (64) 의 2 개의 터널 폐쇄 플레이트들로 구성되고, 상기 폐쇄 플레이트들은 상기 노즐 (44) 의 일 단부에 제공되고 상기 프로펠러 (6) 의 상기 축의 반대 측부들 상에 180 도 이격되어 배치되고 상기 노즐 (44) 의 상기 일 단부로부터 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐 (44) 은 상기 프로펠러 직경의 0.7 배 미만의 축방향 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 폐쇄 플레이트 (62) 및 상기 바닥 폐쇄 플레이트 (64) 는 함께 상기 인입가능한 터널부의 둘레의 절반 미만을 덮는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조향 수단은 상기 이동 수단에 지지되는 회전 기어 (28), 및 상측 단부에서 상기 회전 기어 (28) 의 회전부에 연결되는 회전식 파이프 (11) 를 포함하고, 상기 회전식 파이프 (11) 는 그의 하측 단부에서 상기 인입가능한 터널부 및 상기 프로펠러 (6) 를 지지하는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 구동 수단은 스러스터 몸체 (8) 및 상기 프로펠러 (6) 를 포함하고, 상기 인입가능한 터널부는 상측 지지 암 (42) 및 하측 지지 암 (46) 에 의해서 상기 몸체 (8) 에 부착된 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 상측 지지 암 (42) 은 상기 회전식 파이프 (11) 의 부분 또는 상기 회전식 파이프 (11) 에 부착된 부재인 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 상부 폐쇄 플레이트 (62) 는 상기 상측 지지 암 (42) 에 부착되고, 상기 바닥 폐쇄 플레이트 (64) 는 상기 하측 지지 암 (46) 에 부착되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 상부 폐쇄 플레이트 (62) 는 상기 회전식 파이프 (11) 와 상기 상측 지지 암 (42) 사이에 체결되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 폐쇄 플레이트들 (62, 64) 중 적어도 하나는 상기 노즐 (44) 에 체결되고, 상기 노즐 (44) 은 상기 폐쇄 플레이트들 (62, 64) 중 상기 적어도 하나에 의해서 각각의 상측 지지 및 하측 지지 암 (42, 46) 중 하나 이상의 각각에 체결되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동 수단 (18, 20) 은 상측 가이드 장치 (18) 및 하측 가이드 장치 (20) 를 포함하고, 상기 상측 가이드 장치는 상기 회전 기어 (28) 를 지지하고 상기 하측 가이드 장치는 스러스트 빔 (38) 에 의해서 비회전식 지지 파이프 (12) 를 지지하고, 상기 비회전식 지지 파이프 (12) 는 상기 회전 기어 (28) 및 상기 스러스트 빔 (38) 을 연결하고, 상기 회전식 파이프 (11) 는 상기 비회전식 지지 파이프 (12) 내에 지지되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하측 가이드 장치는, 상기 노즐 (44) 의 양 측들에 배치되고, 또한 지지 선체 구조체들 (22) 에 체결된 2 개의 가이드 프레임들 (20) 로 형성되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상측 가이드 장치는, 상기 터널 레벨 위에 배치되고, 또한 지지 선체 구조체들 (22) 에 체결되고, 그리고 상기 스러스터 유닛의 수직 축과 함께 동일한 수직 평면 내에 배치되는 2 개의 가이드 기둥들 (18) 로 구성되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지 선체 구조체들 (22) 에 체결된 기초 플레이트 (36) 는 상기 터널 (4) 레벨 위에 배치되고, 상기 가이드 기둥들 (18) 의 하측 단부들 및 상기 가이드 프레임들 (20) 의 상측 단부들은 상기 기초 플레이트 (36) 에 체결되는 것을 특징으로 하는, 인입가능한 스러스터 유닛.

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