KR102175733B1 - Azimuth thruster - Google Patents

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KR102175733B1
KR102175733B1 KR1020190116683A KR20190116683A KR102175733B1 KR 102175733 B1 KR102175733 B1 KR 102175733B1 KR 1020190116683 A KR1020190116683 A KR 1020190116683A KR 20190116683 A KR20190116683 A KR 20190116683A KR 102175733 B1 KR102175733 B1 KR 102175733B1
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KR
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cam
rotating disk
roller
hull
module
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KR1020190116683A
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문길환
류승협
김재부
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한국조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an azimuth thruster, which can maximize utilization of a space in a hull through a structure having both a propulsion module and a steering module at an outer side of the hull. According to the present invention, the azimuth thruster includes: a strut fixed to the outer side of the hull; a steering module provided in the strut and configured to include a roller cam and a rotational disc; a pod connected to the rotational disc; and a propulsion module mounted in the pod. Therefore, the azimuth thruster enables the pod on which the propulsion module is mounted to be rotated at a predetermined angle by the rotation of the rotational disc.

Description

아지무스 스러스터{Azimuth thruster}Azimuth thruster

본 발명은 아지무스 스러스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아지무스 스러스터를 구성함에 있어서 추진모듈 뿐만 아니라 스티어링 모듈 모두를 선체 외측에 구비시키는 구조를 통해 선체 내부의 공간 활용을 최대화할 수 있는 아지무스 스러스터에 관한 것이다.The present invention relates to an azimuth thruster, and more particularly, in configuring the azimuth thruster, through a structure in which not only a propulsion module but also a steering module is provided outside the hull, it is possible to maximize the use of space inside the hull. It's about moose thrusters.

아지무스 스러스터(Azimuth Thruster)는 선체의 추진 및 조타 기능을 모두 갖춘 추진장치로서 드릴쉽, 셔틀탱커, 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO) 등에 적용되고 있다. 추진 및 조타가 모두 가능함에 따라, 별도의 방향타가 요구되지 않으며, 고정방식의 프로펠러와 방향타를 갖는 구조보다 조정하기 용이하다는 장점이 있다. Azimuth Thruster is a propulsion device equipped with both propulsion and steering functions of the hull and is applied to drillships, shuttle tankers, and floating crude oil production storage and handling facilities (FPSO). As both propulsion and steering are possible, a separate rudder is not required, and there is an advantage in that it is easier to adjust than a structure having a fixed propeller and rudder.

아지무스 스러스터는 선체를 추진하는 추진모듈(propulsion module)과, 추진모듈을 일정 각도 회전시켜 선체를 조타하는 스티어링 모듈(steering module)로 구성된다. 종래 기술에 따른 아지무스 스러스터는 도 1에 도시한 바와 같이, 선체(1)의 외측에 스트럿(strut)(21)이 구비되며, 스트럿(21) 내부에는 프로펠러(22), 프로펠러 회전축(23)을 포함하는 추진모듈(20)이 장착된다. 추진모듈(20)을 회전시키는 스티어링 모듈(10)은 선체 내측에 구비된다. 스티어링 모듈(10)은 통상, 슬로잉 베어링(slewing bearing)(11)과 스티어링 모터(steering motor)(12)의 조합으로 이루어지며, 슬로잉 베어링(11)의 구동을 위한 유압장치가 구비된다. The azimus thruster is composed of a propulsion module that propels the hull and a steering module that steers the hull by rotating the propulsion module at a certain angle. As shown in FIG. 1, the azimus thruster according to the prior art has a strut 21 on the outside of the hull 1, and a propeller 22 and a propeller rotation shaft 23 inside the strut 21 ), including a propulsion module 20 is mounted. The steering module 10 for rotating the propulsion module 20 is provided inside the hull. The steering module 10 is usually made of a combination of a slewing bearing 11 and a steering motor 12, and includes a hydraulic device for driving the slewing bearing 11.

상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 아지무스 스러스터의 경우, 추진모듈(20)은 선체 외측에 구비되고 스티어링 모듈(10)은 선체 내측에 구비되는 구조를 이룬다. 스티어링 모듈(10)이 선체 내측에 구비됨에 따라 스티어링 모듈(10)이 차지하는 공간만큼 선체 내부의 공간이 협소화된다. 스티어링 모듈이 선체 내측에 구비될 수 밖에 없는 이유는 슬로잉 베어링의 구동을 위한 유압장치가 별도로 요구되기 때문이다. As described above, in the case of the azimuth thruster according to the prior art, the propulsion module 20 is provided on the outside of the hull and the steering module 10 is provided on the inside of the hull. As the steering module 10 is provided inside the hull, the space inside the hull is reduced as much as the space occupied by the steering module 10. The reason why the steering module must be provided inside the hull is that a hydraulic device for driving the slewing bearing is separately required.

또한, 슬로잉 베어링 및 유압장치를 적용하는 경우, 백래쉬(backlash)로 인한 충격하중이 발생되어 스티어링 모듈의 수명이 단축되는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage in that the life of the steering module is shortened due to the occurrence of an impact load due to backlash in the case of applying the slewing bearing and the hydraulic device.

한국공개특허 제2012-100267호Korean Patent Publication No. 2012-100267

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 아지무스 스러스터를 구성함에 있어서 추진모듈 뿐만 아니라 스티어링 모듈 모두를 선체 외측에 구비시키는 구조를 통해 선체 내부의 공간 활용을 최대화할 수 있는 아지무스 스러스터를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was conceived to solve the above problems, and in constituting the Azimus thruster, the Ajimus thruster is provided with both the propulsion module as well as the steering module outside the hull to maximize the use of space inside the hull. Its purpose is to provide a mousse thruster.

또한, 본 발명은 롤러기어캠(roller-gear cam) 방식을 스티어링 모듈에 적용함으로써 백래쉬의 발생을 방지하여 충격하중으로 인한 수명저하 현상을 억제시킬 수 있으며 부드러운 선회동작을 구현할 수 있는 아지무스 스러스터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention prevents the occurrence of backlash by applying a roller-gear cam method to the steering module, thereby suppressing the reduction in life due to impact load, and implementing a smooth turning operation. There is another purpose to provide.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아지무스 스러스터는 선체 외측에 고정되는 스트럿(strut); 상기 스트럿 내부에 구비되며, 롤러캠과 회전원판을 포함하여 구성되는 스티어링 모듈; 상기 회전원판에 연결되는 포드(pod); 및 상기 포드 내에 장착되는 추진모듈;을 포함하여 이루어지며, 상기 회전원판의 회전에 의해, 추진모듈이 장착된 포드의 일정 각도 회전이 가능한 것을 특징으로 한다. Azimuth thruster according to the present invention for achieving the above object is a strut fixed to the outside of the hull; A steering module provided inside the strut and comprising a roller cam and a rotating disk; A pod connected to the rotating disk; And a propulsion module mounted in the pod, and by rotation of the rotating disk, the pod on which the propulsion module is mounted can be rotated at a certain angle.

상기 롤러캠은 캠축과 캠리브로 구성되며, 상기 캠리브는 캠축 상에 캠축의 길이방향을 따라 형성된 나선형의 돌기이며, 상기 회전원판 상에 회전원판의 주변부 둘레를 따라 일정 간격으로 베어링이 배치되며, 롤러캠의 캠리브가 베어링과 베어링 사이의 공간에 안착되는 형태로 상기 회전원판 상에 롤러캠이 구비된다. The roller cam is composed of a camshaft and a cam rib, the cam rib is a spiral protrusion formed on the camshaft along the longitudinal direction of the camshaft, bearings are disposed on the rotating disk at regular intervals along the periphery of the rotating disk, A roller cam is provided on the rotating disk in a form in which the cam rib of the roller cam is seated in the space between the bearing and the bearing.

롤러캠의 XY 평면 상에서의 회전에 의해 캠리브가 베어링을 밀어내게 되어 회전원판이 XZ 평면 상에서 회전하게 되며, 상기 회전원판의 회전에 의해 추진모듈의 일정 각도 회전이 가능하다. The cam rib pushes the bearings by the rotation of the roller cam on the XY plane, so that the rotation disk rotates on the XZ plane, and the rotation of the rotation disk allows the propulsion module to rotate at a certain angle.

상기 회전원판 상에 2개의 롤러캠을 구비되며, 2개의 롤러캠은 서로 마주보는 위치에 구비되며, 상기 롤러캠의 일측에 롤러캠에 구동력을 인가하는 서보모터가 구비된다. 2개의 롤러캠의 회전동작을 동기화시키기 위한 기어셋이 더 구비될 수 있다.Two roller cams are provided on the rotating disk, the two roller cams are provided at positions facing each other, and a servo motor is provided on one side of the roller cam to apply a driving force to the roller cam. A gear set for synchronizing the rotational motion of the two roller cams may be further provided.

본 발명에 따른 아지무스 스러스터는 다음과 같은 효과가 있다. The azimuth thruster according to the present invention has the following effects.

롤러기어캠 구조를 스티어링 모듈에 적용함에 따라 별도의 유압장치가 요구되지 않으며, 이에 스티어링 모듈을 선체 외측에 구비시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 선체 내부 공간의 활용도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 롤러기어캠 구조를 적용함으로써 선회동작의 부드러운 가속, 감속이 가능하게 되며, 백래쉬가 예방되어 충격하중으로 인해 스티어링 모듈의 수명이 단축되는 것을 억제할 수 있다.As the roller gear cam structure is applied to the steering module, a separate hydraulic device is not required, and thus it is possible to provide the steering module outside the hull. Therefore, it is possible to improve the utilization of the space inside the hull. In addition, by applying the roller gear cam structure, smooth acceleration and deceleration of the turning operation is possible, and backlash is prevented, so that the lifespan of the steering module is reduced due to impact load.

도 1은 종래 기술에 따른 아지무스 스러스터의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스 스러스터의 구성도.
도 3은 롤러캠과 회전원판의 동작을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 롤러캠의 회전에 따른 회전원판의 회전속도의 상관관계를 나타낸 참고도.1 is a configuration diagram of an azimuth thruster according to the prior art.
2 is a block diagram of an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a reference diagram for explaining the operation of the roller cam and the rotating disk.
Figure 4 is a reference diagram showing the correlation of the rotational speed of the rotating disk according to the rotation of the roller cam.

본 발명은 아지무스 스러스터(azimuth thruster)의 스티어링 모듈(steering module)을 구현함에 있어서, 별도의 유압장치가 요구되지 않은 롤러기어캠(roller-gear cam) 방식을 적용함으로써 선체 외측에 스티어링 모듈을 장착시킬 수 있는 기술을 제시한다. 롤러기어캠 방식을 적용하여 스티어링 모듈을 구성함으로써 스티어링 모듈의 선체 외측으로의 장착이 가능함과 함께 백래쉬(backlash)가 방지되어 충격하중으로 인해 스티어링 모듈이 손상되는 것을 억제시킬 수 있으며, 추진모듈의 부드러운 선회동작이 가능하게 된다. In the present invention, in implementing the steering module of an azimuth thruster, the steering module is installed outside the hull by applying a roller-gear cam method that does not require a separate hydraulic device. We present the technology that can be equipped. By configuring the steering module by applying the roller gear cam method, it is possible to mount the steering module to the outside of the hull and prevent backlash, thereby suppressing damage to the steering module due to impact load. Turning operation is possible.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스 스러스터를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 아지무스 스러스터는 스티어링 모듈(200), 추진모듈(300), 스트럿(strut)(110) 및 포드(pod)(120)를 포함하여 이루어진다. 2 and 3, the azimuth thruster according to an embodiment of the present invention includes a steering module 200, a propulsion module 300, a strut 110, and a pod 120. Including.

상기 스티어링 모듈(200)은 스트럿(strut)(110)의 내부에 구비되며, 상기 스트럿(110)은 선체(1)의 일측에 고정된다. 상기 추진모듈(300)은 포드(pod)(120) 내에 장착되며, 상기 포드(120)는 상기 스티어링 모듈(200)의 회전원판(221)과 연결된다. 즉, 선체(1) 외측에 스티어링 모듈(200)이 구비된 스트럿(110)이 고정되며, 스트럿(110)의 일단측에 상기 스티어링 모듈(200)의 회전원판(221)을 매개로 포드(120)가 연결되며, 포드(120) 내에 추진모듈(300)이 구비되는 구조를 이룬다. The steering module 200 is provided inside the strut 110, and the strut 110 is fixed to one side of the hull 1. The propulsion module 300 is mounted in a pod 120, and the pod 120 is connected to the rotating disk 221 of the steering module 200. That is, the strut 110 provided with the steering module 200 on the outside of the hull 1 is fixed, and the pod 120 is provided at one end of the strut 110 via the rotating disk 221 of the steering module 200. ) Is connected, and forms a structure in which the propulsion module 300 is provided in the pod 120.

상기 스티어링 모듈(200)은 롤러캠(210)과 회전원판(221)을 포함하여 구성된다. 상기 롤러캠(210)의 회전동작에 의해 회전원판(221)이 회전되는데, 상기 롤러캠(210)은 3차원 공간 상에서 XY 평면 상에서 회전되며, 상기 회전원판(221)은 XZ 평면 상에서 회전된다. 따라서, 롤러캠(210)의 XY 평면 상에서의 회전은 회전원판(221)의 XZ 평면 상에서의 회전을 유도한다. The steering module 200 includes a roller cam 210 and a rotating disk 221. The rotating disk 221 is rotated by the rotational operation of the roller cam 210, and the roller cam 210 is rotated on an XY plane in a three-dimensional space, and the rotating disk 221 is rotated on an XZ plane. Accordingly, rotation of the roller cam 210 on the XY plane induces rotation of the rotating disk 221 on the XZ plane.

상기 롤러캠(210)은 캠축(211)과 캠리브(212)로 구성되며, 상기 캠리브(212)는 캠축(211) 상에 캠축(211)의 길이방향을 따라 형성된 나선형의 돌기이다. 캠리브(212) 사이의 빈 공간은 캠홈에 해당된다. 상기 회전원판(221) 상에는 회전원판(221)의 주변부 둘레를 따라 일정 간격으로 베어링(222)이 배치되며, 베어링(222)과 베어링(222) 사이의 거리는 캠리브(212)의 폭에 대응되며, 베어링(222)의 폭은 캠홈의 폭에 대응된다. 상기 회전원판(221) 상에 롤러캠(210)이 구비되는데, 롤러캠(210)의 캠리브(212)가 베어링(222)과 베어링(222) 사이의 공간에 안착되는 형태로 구비된다. The roller cam 210 is composed of a camshaft 211 and a cam rib 212, and the cam rib 212 is a spiral protrusion formed on the camshaft 211 along the longitudinal direction of the camshaft 211. The empty space between the cam ribs 212 corresponds to a cam groove. Bearings 222 are disposed on the rotating disk 221 at regular intervals along the periphery of the rotating disk 221, and the distance between the bearing 222 and the bearing 222 corresponds to the width of the cam rib 212, and , The width of the bearing 222 corresponds to the width of the cam groove. A roller cam 210 is provided on the rotating disk 221, and the cam rib 212 of the roller cam 210 is provided in a form that is seated in the space between the bearing 222 and the bearing 222.

이와 같은 구조 하에, 롤러캠(210)이 회전하면 캠리브(212)가 베어링(222)을 밀어내게 된다. 즉, 롤러캠(210)의 XY 평면 상에서의 회전에 의해 캠리브(212)가 베어링(222)을 밀어내게 되어 회전원판(221)이 XZ 평면 상에서 회전하게 된다. Under this structure, when the roller cam 210 rotates, the cam rib 212 pushes the bearing 222. That is, the cam rib 212 pushes the bearing 222 by rotation of the roller cam 210 on the XY plane, so that the rotating disk 221 rotates on the XZ plane.

이와 같이, 롤러캠(210)의 회전을 통해 회전원판(221)을 회전시킬 수 있으며, 이러한 원리에 기반하여 추진모듈(300)의 일정 각도 회전이 가능하게 된다. 전술한 바와 같이, 추진모듈(300)이 장착된 포드(120)는 회전원판(221)과 연결된다. 따라서, 회전원판(221)을 일정 각도 회전시키면 추진모듈(300) 역시 그에 따라 일정 각도 회전하게 된다. In this way, the rotation disk 221 can be rotated through the rotation of the roller cam 210, and based on this principle, the propulsion module 300 can be rotated at a certain angle. As described above, the pod 120 on which the propulsion module 300 is mounted is connected to the rotating disk 221. Therefore, when the rotating disk 221 is rotated by a certain angle, the propulsion module 300 is also rotated by a certain angle accordingly.

회전원판(221)의 안정적인 회전을 위해 회전원판(221) 상에 2개의 롤러캠(210)을 구비시킬 수 있으며, 2개의 롤러캠(210)은 서로 마주보는 위치에 구비된다. 한편, 상기 롤러캠(210)의 일측에는 롤러캠(210)에 구동력을 인가하는 서보모터가 구비되며, 상기 서보모터의 회전에 의해 롤러캠(210)의 XY 평면 상에서의 회전이 가능하게 된다. 또한, 2개의 롤러캠(210)을 구비시키는 경우, 2개의 롤러캠(210)의 회전동작을 동기화시키기 위해 기어셋을 구비시킬 수도 있다. Two roller cams 210 may be provided on the rotating disk 221 for stable rotation of the rotating disk 221, and the two roller cams 210 are provided at positions facing each other. Meanwhile, a servo motor that applies a driving force to the roller cam 210 is provided at one side of the roller cam 210, and rotation of the roller cam 210 on the XY plane is possible by rotation of the servo motor. In addition, when the two roller cams 210 are provided, a gear set may be provided to synchronize the rotational motion of the two roller cams 210.

상술한 바와 같은 롤러기어캠 방식을 적용하게 되면 추진모듈(300)의 선회개시 또는 선회정지시 도 4에 도시한 바와 같은 가속, 감속이 가능하며, 이에 따라 백래쉬가 예방된다. When the roller gear cam method as described above is applied, acceleration and deceleration as shown in FIG. 4 are possible when the rotation of the propulsion module 300 starts or stops, thereby preventing backlash.

상기 추진모듈(300)은 포드(120) 내에 장착되며, 프로펠러(320) 및 프로펠러샤프트(310)를 포함하여 구성된다. 상기 프로펠러샤프트(310)는 별도의 구동수단에 의해 동작되며, 프로펠러샤프트(310)의 동작에 의해 프로펠러(320)가 회전되어 선체(1)에 추진력을 전달한다.The propulsion module 300 is mounted in the pod 120 and includes a propeller 320 and a propeller shaft 310. The propeller shaft 310 is operated by a separate driving means, and the propeller 320 is rotated by the operation of the propeller shaft 310 to transmit the propulsion force to the hull 1.

1 : 선체 110 : 스트럿
120 : 포드 200 : 스티어링 모듈
210 : 롤러캠 211 : 캠축
212 : 캠리브 221 : 회전원판
222 : 베어링 300 : 추진모듈
310 : 프로펠러샤프트 320 : 프로펠러1: hull 110: strut
120: Ford 200: steering module
210: roller cam 211: camshaft
212: cam rib 221: rotating disk
222: bearing 300: propulsion module
310: propeller shaft 320: propeller

Claims (5)

선체 외측에 고정되는 스트럿(strut);
상기 스트럿 내부에 구비되며, 롤러캠과 회전원판을 포함하여 구성되는 스티어링 모듈;
상기 회전원판에 연결되는 포드(pod); 및
상기 포드 내에 장착되는 추진모듈;을 포함하여 이루어지며,
상기 회전원판의 회전에 의해, 추진모듈이 장착된 포드의 일정 각도 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터.
A strut fixed to the outside of the hull;
A steering module provided inside the strut and comprising a roller cam and a rotating disk;
A pod connected to the rotating disk; And
It comprises a; a propulsion module mounted in the pod,
An azimuth thruster, characterized in that the rotation of the rotating disk enables the pod on which the propulsion module is mounted to rotate at a certain angle.
 제 1 항에 있어서, 상기 롤러캠은 캠축과 캠리브로 구성되며, 상기 캠리브는 캠축 상에 캠축의 길이방향을 따라 형성된 나선형의 돌기이며,
상기 회전원판 상에 회전원판의 주변부 둘레를 따라 일정 간격으로 베어링이 배치되며,
롤러캠의 캠리브가 베어링과 베어링 사이의 공간에 안착되는 형태로 상기 회전원판 상에 롤러캠이 구비되는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터.
The method of claim 1, wherein the roller cam is composed of a camshaft and a cam rib, and the cam rib is a spiral protrusion formed on the camshaft along a longitudinal direction of the camshaft,
Bearings are disposed on the rotating disk at regular intervals along the periphery of the rotating disk,
An azimus thruster, characterized in that a roller cam is provided on the rotating disk in a form in which the cam rib of the roller cam is seated in the space between the bearing and the bearing.
 제 2 항에 있어서, 롤러캠의 XY 평면 상에서의 회전에 의해 캠리브가 베어링을 밀어내게 되어 회전원판이 XZ 평면 상에서 회전하게 되며,
상기 회전원판의 회전에 의해 추진모듈의 일정 각도 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터.
The method of claim 2, wherein the cam rib pushes the bearing by rotation of the roller cam on the XY plane, and the rotating disk rotates on the XZ plane,
An azimuth thruster, characterized in that the propulsion module can rotate at a certain angle by the rotation of the rotating disk.
 제 1 항에 있어서, 상기 회전원판 상에 2개의 롤러캠을 구비되며, 2개의 롤러캠은 서로 마주보는 위치에 구비되며,
상기 롤러캠의 일측에 롤러캠에 구동력을 인가하는 서보모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터.
The method of claim 1, wherein two roller cams are provided on the rotating disk, and the two roller cams are provided at positions facing each other,
An azimuth thruster, characterized in that a servo motor for applying a driving force to the roller cam is provided on one side of the roller cam.
 제 4 항에 있어서, 2개의 롤러캠의 회전동작을 동기화시키기 위한 기어셋이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 아지무스 스러스터. The azimuth thruster according to claim 4, further comprising a gear set for synchronizing rotational motions of the two roller cams.
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