KR20120087639A - 포드형 선박 추진 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포드형 선박 추진 장치에 관한 것으로, 구동 모터 및 프로펠러를 구비하여 추진력을 발생시키는 모터부와, 모터부의 상부에 고정 연결된 축로드와 고정 연결된 제 1 기어와, 적어도 하나가 구비되며 일단부가 제 1 기어의 내부에 삽입 결합되고 타단부가 선체 갑판에 고정되어 유압 방식으로 제 1 기어를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 내부 구동부와, 적어도 하나가 구비되며 일단부가 제 1 기어의 외주면에 맞물려 제 1 기어를 회전시킬 수 있고, 타단부가 선체 갑판에 고정되어 유압 방식으로 일단부를 상하 방향으로 이동시켜 맞물린 제 1 기어를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 외부 구동부를 포함할 수 있다.

Description

포드형 선박 추진 장치{POD TYPE VESSEL PROPULSION DEVICE}
본 발명의 실시예는 포드형 선박 추진 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 자동차, 석유, 액화천연가스 등과 같은 대규모의 화물을 운송할 경우 운송 비용, 운송 시간 등과 같은 운송 효율을 고려하여 선박을 운행할 수 있다. 이러한 선박에는 일반적으로 추진 장치가 장착되어 선박이 해상에서 이동할 수 있다.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 선박 추진 장치를 장착한 선박을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 선박 추진 장치는 선박(100)의 하부에 장착될 수 있는데, 이러한 선박 추진 장치는 선체(110) 내부에 구비되는 엔진(120) 및 샤프트(130)와 이와 직접 연결된 프로펠러(140)를 포함할 수 있다. 그 후방에는 선박(100)의 주행 방향을 조절하기 위한 러더(150)가 구비될 수 있다.
이러한 선박 추진 장치인 엔진(120) 및 프로펠러(140)는 샤프트(130)를 통해 직접 연결되어 선박(100)을 추진할 수 있고, 엔진(120)으로는 증기 터빈 또는 슬로우 디젤 엔진이 사용될 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 선박 추진 장치는 엔진(120)으로 증기 터빈을 사용하는 경우 진동이나 소음이 작아 외부 충격에 민감한 액화천연가스를 수송하는 선박에 이용될 수 있지만, 대형화된 선박의 경우 증기 터빈으로는 원하는 추진력을 발생시키기 어려운 문제점이 있다. 또한, 엔진(120)으로 슬로우 디젤 엔진을 사용하는 경우 엔진(120) 및 샤프트(130)로부터 심한 진동 및 소음이 발생될 수 있으며, 디젤 엔진의 무게가 상대적으로 무겁고 이로부터 발생하는 폐기가스로 인한 환경 오염 등과 같은 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 전기 방식의 선박 추진 장치를 개발하게 되었다. 특히, 선박의 주행 방향을 조절할 수 있도록 프로펠러를 포함하는 모터가 선박 외부에 돌출 구비되는 포드형(POD type) 선박 추진 장치가 개발되었다.
도 2는 종래의 제 2 실시예에 따른 선박 추진 장치를 장착한 선박을 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 선박 추진 장치(220)는 선박(200)의 하부에 모터 및 프로펠러를 포함하여 장착될 수 있다. 이러한 선박 추진 장치(220)는 축로드를 통해 선박(200) 외부로 돌출될 수 있으며, 이러한 축로드의 회전에 따라 회전되어 선박(200)의 주행 방향을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같은 포드형 선박 추진 장치는 프로펠러가 선박 흘수에 따른 밸러스팅을 통해 최대 추진력을 발생시킬 수 있는 깊이로 잠겨 있어야 하는데, 수심이 변할 경우(예를 들면, 깊은 수심의 해양에서 얕은 수심의 해양으로 이동할 경우) 축로드를 통해 고정되어 있는 포드형 선박 추진 장치는 이러한 추진력을 발생시키는데 어려움이 있다.
본 발명의 실시예들에서는 선박 추진력을 최대로 발생시킬 수 있는 깊이로 프로펠러를 승하강시킬 수 있는 포드형 선박 추진 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구동 모터 및 프로펠러를 구비하여 추진력을 발생시키는 모터부와, 상기 모터부의 상부에 고정 연결된 축로드와 고정 연결된 제 1 기어와, 적어도 하나가 구비되며 일단부가 상기 제 1 기어의 내부에 삽입 결합되고 타단부가 선체 갑판에 고정되어 유압 방식으로 상기 제 1 기어를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 내부 구동부와, 적어도 하나가 구비되며 일단부가 상기 제 1 기어의 외주면에 맞물려 상기 제 1 기어를 회전시킬 수 있고, 타단부가 상기 선체 갑판에 고정되어 상기 유압 방식으로 상기 일단부를 상기 상하 방향으로 이동시켜 맞물린 상기 제 1 기어를 상기 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 외부 구동부를 포함하는 포드형 선박 추진 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 포드형 선박 추진 장치가 장착된 선박이 이동하는 해역의 수심에 맞게 프로펠러의 추진력이 최대가 될 수 있는 깊이로 물에 잠기도록 프로펠러를 승하강시킴으로써, 선박 추진력을 효율적으로 발생시킬 수 있다.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 선박 추진 장치를 장착한 선박을 예시한 도면,
도 2는 종래의 제 2 실시예에 따른 선박 추진 장치를 장착한 선박을 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 승하강시킬 수 있는 포드형 선박 추진 장치의 측면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포드형 선박 추진 장치의 평면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포드형 선박 추진 장치의 하강된 상태를 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 승하강시킬 수 있는 포드형 선박 추진 장치의 측면도이다.
도 3을 참조하면, 포드형 선박 추진 장치(500)는 구동모터 및 프로펠러를 포함하여 추진력을 발생시키는 모터부(510)가 구비되며, 이러한 모터부(510)는 그 상단에 고정 연결된 축로드(520)를 통해 제 1 기어(530)와 고정 연결될 수 있다.
여기에서, 축로드(520)는 선박(400)의 선체(hull, 410) 내부에 마련된 갑판(deck, 420)의 하단에 구비되는 지지 블록(540)을 통해 지지될 수 있다. 이러한 지지 블록(540)은 축로드(520)가 회전될 수 있도록 지지할 수 있다.
상술한 바와 같은 제 1 기어(530)는 제 1 내부 구동부(550), 제 2 내부 구동부(560), 제 1 외부 구동부(570) 및 제 2 외부 구동부(580)를 통해 승하강 또는 회전할 수 있고, 이에 따라 제 1 기어(530)와 축로드(520)를 통해 연결된 모터부(510)는 승하강 또는 회전될 수 있다.
제 1 내부 구동부(550) 및 제 2 내부 구동부(560)는 각각 일단부에 구비되며 제 1 기어(530)의 내부에 삽입되어 제 1 기어(530)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)과, 타단부에 구비되어 갑판(420)에 고정되며 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)에 각각 상하 방향의 구동력을 인가하는 제 1 유압 실린더(552) 및 제 2 유압 실린더(562)를 구비할 수 있다.
여기에서, 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)는 각각 T자 형태의 단면을 가질 수 있다. 이러한 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)의 일단(즉, T자의 머리부분(ㅡ))이 제 1 기어(530)의 내부에 삽입 결합될 수 있고, 타단(즉, T자의 다리 끝단)이 제 1 유압 실린더(552) 및 제 2 유압 실린더(562)의 내부에 삽입 결합될 수 있다.
이에 따라, 제 1 기어(530)는 제 1 내부 구동부(550)의 제 1 피스톤(551) 및 제 2 내부 구동부(560)의 제 2 피스톤(561)이 삽입되어 지지될 수 있는 링 형태의 내부 공간을 구비할 수 있다.
이러한 링 형태의 내부 공간은 그 단면이 T자 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 이로 인해 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)은 제 1 기어(530)와 상하 방향으로는 지지 결합될 수 있고, 링 형태의 원 방향으로는 이동될 수 있다.
제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)에 각각 구동력을 전달하는 제 1 유압 실린더(552) 및 제 2 유압 실린더(562)는 각각 선박(400)의 갑판(420) 상단에 고정 설치될 수 있고, 축로드(520)를 축으로 하여 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)이 제 1 기어(530)의 내부 공간에 지지 결합될 수 있는 한도 내에서 일정 거리 이격된 위치에 설치될 수 있다.
한편, 제 1 외부 구동부(570) 및 제 2 외부 구동부(580)는 일단부 측면에 구비되며 제 1 기어(530)에 맞물려 회전력을 인가하는 제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)와, 제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)에 결합되어 이들을 각각 구동시키는 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)와, 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)와 각각의 일단이 결합되어 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 제 3 피스톤(573) 및 제 4 피스톤(583)과, 타단부에 구비되어 갑판(420)에 고정되며 제 3 피스톤(573) 및 제 4 피스톤(583)에 각각 상하 방향의 구동력을 인가하는 제 3 유압 실린더(574) 및 제 4 유압 실린더(584)를 구비할 수 있다.
또한, 제 3 피스톤(573) 및 제 4 피스톤(583)과 제 3 유압 실린더(574) 및 제 4 유압 실린더(584)는 제 1 내부 구동부(550) 및 제 2 내부 구동부(560)에 의해 제 1 기어(530)가 상하 방향으로 이동할 경우 제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)가 제 1 기어(530)에서 이탈되지 않도록 제 1 외부 구동부(570)와 제 2 외부 구동부(580)를 상하 방향으로 이동시키는 역할을 할 수 있다.
제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)는 각각 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)의 구동력에 따라 제 1 기어(530)의 외주면에 맞물려 회전됨으로써, 제 1 기어(530), 축로드(520) 및 모터부(510)가 회전될 수 있다.
여기에서, 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)는 각각 유압 모터를 사용할 수 있다.
제 3 피스톤(573) 및 제 4 피스톤(583)는 각각의 일단이 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)의 내부에 각각 삽입 결합될 수 있고, 각각의 타단은 제 3 유압 실린더(574) 및 제 4 유압 실린더(584)의 내부에 각각 삽입 결합될 수 있다.
이러한 제 3 유압 실린더(574) 및 제 4 유압 실린더(584)는 축로드(520)를 축으로 하여 제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)가 제 1 기어(530)의 외주면에 맞물릴 수 있는 거리만큼 이격된 위치의 갑판(420)에 고정될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포드형 선박 추진 장치의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 모터부(510)가 연결된 축로드(520)는 제 1 기어(530)의 중심점을 기준으로 중앙 부분에 결합될 수 있다.
제 1 내부 구동부(550) 및 제 2 내부 구동부(560)는 각각 제 1 기어(530)의 내부에 마련된 링 형태의 내부 공간(S)에 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)이 각각 삽입되어 제 1 기어(530)와 결합될 수 있다.
이러한 링 형태의 내부 공간(S)은 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)이 각각 T자 형태를 가지기 때문에, 그 형태에 대응하도록 내부 직경과 외부 직경의 간격이 S1의 길이를 갖는 상부 공간과 상부 공간에서 제 1 기어(530)의 하부로 관통되며 내부 직경과 외부 직경의 간격이 S2의 길이를 갖는 하부 공간을 구비할 수 있다.
또한, 선박 추진 장치(500)는 제 1 내부 구동부(550) 및 제 2 내부 구동부(560)에 추가로 제 1a 내부 구동부(550a) 및 제 2a 내부 구동부(560a)가 구비될 수 있다. 즉, 내부 구동부는 제 1 기어(530)의 내부에 마련된 링 형태의 내부 공간(S)에 결합될 수 있는 적어도 2개(즉, 2개 이상)가 필요에 따라 구비될 수 있다.
이러한 내부 구동부는 그 개수에 따라 균일한 상하 이동을 수행하기 위해 동일한 각도로 이격시켜 구비될 수 있다. 예를 들면, 내부 구동부가 2개 구비되는 경우 그 이격 각도는 180°가 바람직할 수 있고, 내부 구동부가 4개 구비되는 경우 그 이격 각도는 90°가 바람직할 수 있다.
또한, 선박 추진 장치(500)는 제 1 외부 구동부(570) 및 제 2 외부 구동부(580)에 추가로 제 1a 내부 구동부(570a) 및 제 2a 내부 구동부(580a)가 구비될 수 있다. 즉, 외부 구동부는 제 1 기어(530)의 외주면에 맞물려 회전될 수 있도록 적어도 2개(즉, 2개 이상)가 필요에 따라 구비될 수 있다.
이러한 외부 구동부는 그 개수에 따라 균일한 회전 및 상하 이동을 수행하기 위해 동일한 각도로 이격시켜 구비될 수 있다. 예를 들면, 외부 구동부가 2개 구비되는 경우 그 이격 각도는 180°가 바람직할 수 있고, 외부 구동부가 4개 구비되는 경우 그 이격 각도는 90°가 바람직할 수 있다.
상술한 바와 같은 포드형 선박 추진 장치의 상하 이동에 대해 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 제 1 유압 실린더(552), 제 2 유압 실린더(562), 제 3 유압 실린더(574) 및 제 4 유압 실린더(584)에서 발생된 구동력에 따라 제 1 피스톤(551), 제 2 피스톤(561), 제 3 피스톤(573) 및 제 4 피스톤(583)은 승하강될 수 있다.
제 1 기어(530)의 내부에 제 1 피스톤(551) 및 제 2 피스톤(561)이 삽입 결합되고, 제 3 피스톤(573) 및 제 4 피스톤(583)의 측면에 각각 구비되는 제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)와 제 1 기어(530)가 결합 연결됨으로써, 제 1 기어(530)에 고정 연결된 축로드(520) 및 모터부(510)는 승하강될 수 있다.
따라서, 축로드(520) 및 모터부(510)는 해수면의 아래로 하강될 수 있다. 여기에서, 모터부(510)에 구비된 프로펠러가 최대 추진력을 발생시킬 수 있는 수심에 위치하도록 하강 정도를 조절할 수 있음은 물론이다.
한편, 상술한 바와 같은 포드형 선박 추진 장치의 회전에 대해 도 4를 참조하여 설명하면, 제 1 모터(572) 및 제 2 모터(582)에서 발생된 구동력에 따라 제 2 기어(571) 및 제 3 기어(581)은 회전되고, 이들과 각각 그 외주면이 맞물린 제 1 기어(530)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
이에 따라, 제 1 기어(530)에 고정 연결된 축로드(520) 및 모터부(510)는 회전될 수 있다.
따라서, 축로드를 통해 모터부와 고정 연결된 제 1 기어가 적어도 하나의 내부 구동부와 적어도 하나의 외부 구동부를 통해 회전 및 상하 방향으로 이동됨으로써, 선박의 주행 방향을 조절할 수 있고, 프로펠러가 최대 추진력을 발생시킬 수 있는 수심에 잠기도록 추진 장치를 하강시킬 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 포드형 선박 추진 장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
500 : 포드형 선박 추진 장치 510 : 모터부
520 : 축로드 530 : 제 1 기어
540 : 지지 블록 550 : 제 1 내부 구동부
560 : 제 2 내부 구동부 570 : 제 1 외부 구동부
580 : 제 2 외부 구동부

Claims (7)

  1. 구동 모터 및 프로펠러를 구비하여 추진력을 발생시키는 모터부와,
    상기 모터부의 상부에 고정 연결된 축로드와 연결된 제 1 기어와,
    적어도 하나가 구비되며 일단부가 상기 제 1 기어의 내부에 삽입 결합되고 타단부가 선체 갑판에 고정되어 유압 방식으로 상기 제 1 기어를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 내부 구동부와,
    적어도 하나가 구비되며 일단부가 상기 제 1 기어의 외주면에 맞물려 상기 제 1 기어를 회전시킬 수 있고, 타단부가 상기 선체 갑판에 고정되어 상기 유압 방식으로 상기 일단부를 상기 상하 방향으로 이동시켜 맞물린 상기 제 1 기어를 상기 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 외부 구동부를 포함하는
    포드형 선박 추진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 구동부는, 내부 구동부 설치 개수에 따라 원 방향으로 동일한 각도로 이격되어 설치되는
    포드형 선박 추진 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 구동부는,
    T자 형상의 단면을 가지며 상부가 상기 제 1 기어의 내부에 삽입 결합되어 유압 방식으로 상기 제 1 기어를 상하 방향으로 이동시키는 피스톤과,
    상기 선체 갑판에 고정되며 상기 피스톤이 삽입 결합되어 상기 피스톤에 구동력을 인가하는 유압 실린더를 포함하는
    포드형 선박 추진 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유압 실린더는, 상기 축로드를 축으로 하여 상기 피스톤이 상기 제 1 기어의 내부 공간에 지지 결합될 수 있는 한도 내에서 일정 거리 이격된 위치의 상기 선체 갑판에 고정되는
    포드형 선박 추진 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 구동부는, 외부 구동부 설치 개수에 따라 원 방향으로 동일한 각도로 이격되어 설치되는
    포드형 선박 추진 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외부 구동부는,
    상기 외부 구동부의 일단부 측면에 구비되며 상기 제 1 기어에 맞물려 회전력을 인가하는 제 2 기어와,
    상기 제 2 기어와 결합되어 상기 제 2 기어에 구동력을 전달하는 모터와,
    일단이 상기 모터와 결합되어 유압 방식으로 상기 모터를 상하 방향으로 이동시키는 피스톤과,
    상기 선체 갑판에 고정되며 상기 피스톤의 타단이 삽입 결합되어 상기 피스톤에 구동력을 인가하는 유압 실린더를 포함하는
    포드형 선박 추진 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유압 실린더는, 상기 축로드를 축으로 하여 상기 제 2 기어가 상기 제 1 기어의 외주면에 맞물릴 수 있는 거리만큼 이격된 위치의 상기 선체 갑판에 고정되는
    포드형 선박 추진 장치.
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