KR20020081279A - 선박용 모터 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 추진 유닛 장치에 대한 것이다. 이 유닛은 물(6) 속에 배치되며 모터(2)와 이에 관련한 임의의 제어 수단 및 모터 축(3)에 배치된 프로펠러(4)를 포함하는 모터 하우징(6)을 포함한다. 상기 모터 하우징은 개별적인 모듈식 모터 유닛(1)으로 배치되며, 체결 수단(11, 16)에 의해 선박에 부착될 수 있다.

Description

선박용 모터 유닛{Motor unit for a ship}

종래의 선박용 모터 장치는 선박의 선각 내에 배치된 모터와, 선박의 선각을 통해 수밀(watertight) 방식으로 연장하는 모터 축의 단부 상에 배치된 프로펠러를 포함한다. 프로펠러가 회전함에 따라, 선박 주위의 물이 움직이게 되어 선박을 앞으로 미는 반력이 생긴다. 상기 모터는 직접 연결된 디젤 엔진(directly employed diesel engine) 등의 내연기관이나 또는, 바람직하게는 필요한 전력이 종래의 내연기관, 가스 터빈, 핵발전소 등에 의해 공급되는 전기 모터이다. 종래에는 회전하는 키(rudder)가 프로펠러의 바로 뒤에 구비되어, 상기 키가 후류를 편향시켜 선박의 종방향에 대해 측방향 작용력 성분을 만들어 이러한 선박의 조향이 이루어졌다.

선박을 조향하기 위해 프로펠러만이 선회될 수 있는 다른 타입의 소위, 추진 유닛이 또한 알려져 있는데, 이러한 선회 운동은 축을 보다 복잡하게 배치하거나, 또는 수직 축 둘레로 회전가능하게 배치된 모터축에 프로펠러가 배치되는 방식으로 이루어진다. 후자의 배치는 애저무스 추진 장치(azimuthing propulsion device)라불리며, 이러한 장치는 예를 들어, 본 출원인의 핀랜드 특허 제 76977호에 설명되어 있으며, 이 장치는 상표명 아지포드(AZIPOD)로 출시되어 있다.

지금까지 선박에 구비된 모든 장치들은 모터 자체 및 다른 장치 및 수단들이 선박을 건조하는 단계에서부터 바로 선박의 실질적으로 일체형 부분으로 구성되도록 적용되는 공통점을 가졌다. 그러므로, 모터를 모두 완전히 수선 또는 교체하는 것은 선박을 부두에 정박시킨 후 교체가 이루어질 수 있도록 선박의 상당한 부분이 제거될 때까지는 거의 어려웠다. 그러므로, 손상된 프로펠러를 교체하는 다소 간단하고 용이하게 이루어질 수 있는 수선 작업만이 통상적으로 이루어지고, 다른 보다 강도가 높은 수선을 하는 것은 항상 많은 시간이 소요된다.

각각의 선박에 대해 개별적으로 구비된 모터 장치의 다른 단점은 모터가 어떠한 경우에든 각각의 선박에 대해 개별적으로 건조되었기 때문에, 모터 대체품의 개수가 증가하는 경향이 있으므로 연속 제조하는(long serial) 충분한 장점이 얻어질 수 없다. 제조 비용도 이러한 장치의 복잡성 및 간헐적 생산에 의해 바람직하지 않은 방식으로 영향을 받는다.

본 발명은 선박용 추진 유닛 장치(propulsion unit arrangement)에 대한 것이며, 상기 장치는 물 속에 배치되는 모터 하우징, 상기 하우징 내에 위치하는 모터, 이에 관련한 제어 장치 및 모터 축에 배치된 프로펠러를 포함한다.

도 1은 애저무스 추진 시스템과 관련한 모듈식 모터 장치의 일 실시예의 개략도.

도 2는 2개의 실질적으로 동등한 모터 유닛을 포함하는, 모듈식 모터 유닛의 바람직한 실시예의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 모듈식 모터 유닛이 선박의 선미에 고정된 추진 수단으로서 배치되어 종래의 프로펠러 장치를 대체하는 방법을 나타내는 개략도.

도 4는 프로펠러 축이 수평을 벗어나게 정렬되는 방식으로 모터 유닛이 설치된 방법의 개략도.

본 발명에 따른 장치는 이러한 단점 및 다면성(multiformity)으로 인한 단점을 제거하기 위해 개발되었으며, 상기 장치의 특징은 첨부된 청구범위에 공개되어 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 일반적인 장치는 선박의 추진 장치가 체결 수단에 의해 선박에 부착될 수 있는 이러한 개별적인 모듈식 모터 유닛을 형성하도록 배치된 개별적인 모터 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다수의 중요한 장점이 특히 상술한 애저무스 추진 시스템과 관련하여 이러한 모듈식 장치를 사용하여 이루어지며, 상기 장점은 본 발명의 상이한 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 하기에 제시된다. 명세서에서 첨부한 도면들을 참조하여 예시한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모듈식 모터 유닛(1)은 프로펠러(4)를 구비하는 축(3)을 갖는 전기 모터(2)를 일반적으로 포함한다. 모터 유닛의 외부 케이싱(5)은 바람직하게는 함께 계류중인 미국 특허출원에 보다 상세히 설명되어 있는 바와 같이 모터가 주위의 물(6)로부터 케이싱(5)을 통해 직접적으로 냉각되도록 배치된다. 그러므로, 모터 유닛(2) 자체가, 물과 직접적으로 접촉하는 선박의 구조 부분을 구성하며, 동시에 상기 모터 유닛(1)의 외부 케이싱(5)은 모터(2)의 위치에서 선박의 선각의 역할을 하거나 또는 이러한 선각과 대등한 역할을 감당할 수 있다.

공지된 베어링 가스켓과 연계하여 공지된 방식으로 모터의 양단부에서 베어링(7)에 장착된, 모터 축(3)은 적합하게 배치되어 모터의 내부(8)가 바람직하게는 주위의 물(6)과 완전히 격리되고 장착용 조립체(9)의 내부(10)와 적절하게 격리된다.

모터 유닛은 적합하게는 플랜지(11)의 형태인 체결 수단을 포함하며, 이에 의해 모터 유닛은 상기 장착용 조립체(9)에 배치된 대응하는 플랜지 수단(16, 16a, 16b)에 부착되거나, 또는 도 3에 따른 케이스에서 선박(12)의 선각에 배치된 수단(16c)에 직접적으로 부착될 수 있다. 모듈식 모터 유닛(1) 자체는 장착용 조립체(9)의 물속으로 연장하는 일종의 연장부를 구성하며, 즉, 회전가능한 암(arm)의 단부에 위치할 때 당업계에서 통상적으로 "포드(pod)"라 부르는 추진 장치 부분을 구성한다. 이러한 부착이 가능한한 효과적으로 이루어지게 하기 위해, 도 1에서 도면부호 13을 사용하여 동력공급장치(power supply), 제어장치 및 모니터링 수단, 임의의 윤활 및/또는 냉각 수단 등의 모터(2)에 연결되는 것들을 바람직하게는 중앙 커넥터를 통해 장착용 조립체(9) 또는 선박(12)의 선각에 연결되는 것을 개략적으로 도시한다.

몇가지 중요한 장점이 본 발명에 따른 일반적인 장치에 의해 이루어진다. 첫째, 모터 유닛이 매우 컴팩트한 디자인을 가질 수 있다. 문제의 장치는 대부분 그 자체로 다용도로 적용될 수 있는 표준의 장비(set-up)이므로, 그 자체가 매우복잡한 기술이 들어가는 모터 유닛(2)은 최종 용도를 별로 고려하지 않고 연이어 제조될 수 있다. 이는 모터 유닛용 예비 부품의 공급량이 매우 많아, 가장 중요한 조선소의 창고에 보관된 재고로 사용되는 완전한 유닛, 또는 선박에 싣고 다닐 수 있음을 보장한다.

그 컴팩트한 디자인으로 인해, 본 발명에 따른 장치는 종래의 장치에 비해 유동방향에서 상당히 작은 단면을 제공하며, 이는 보다 작은 프로펠러로 보다 높은 추진 효율을 제공한다. 또한 통상적으로 보다 작은 베어링(7)을 사용할 수 있다. 한가지 중요한 장점은 예비품을 준비하기 쉽다는 것이다.

제품의 배송 및 유지보수의 관점에서, 본 발명에 따른 장치는 신속하게 제조할 수 있고 재고품 회전율 시간을 보다 짧게 할 수 있다. 상호교환가능하고 표준의 모델이기 때문에 유지보수가 신속하고 간단하며, 선박을 유지보수 또는 수선을 위해 수일 동안 정박시키는 것이 매우 비경제적이라는 사실을 고려할 때 중요한 장점이다.

바람직하게는, 도 1에 설명한 장치는 기능적으로 상술한 애저무스 추진 시스템, 즉 전체 조립체(9)가 수직축(A-A) 둘레를 회전가능한 시스템을 나타낸다. 그러므로, 모터를 포함한 조립체가 보다 오래된 기술의 프로펠러-키 조립체를 대체하고, 무엇보다도 종래의 것에 비해 뚜렷하게 향상된 추진 효율과 개선된 선회 특성(turning characteristic)을 제공한다. 도 1에 따른 실시예에서 조립체(9)는 양호하게는 실질적으로 중공상태이고 적합하게는 적어도 다소 만곡된 본체 부분을 포함하며, 이 본 체부분은 플랜지에 의해 선회용 장치, 동력공급장치 및 당업계에공지된 임의의 제어장치에 부착되며, 이러한 제어 장치는 도면부호 14로 암시적으로만 표현되었다. 만곡된 장착용 조립체로 인해, 전체 장치가 지금까지 알려진 애저무스 추진 장치와 유사한 방식으로 최적으로 선회한다.

함께 계류중인 미국특허출원에 따라 실시된 바와 같은 모터 유닛(1)의 외부 케이싱(5)을 통해 직접적으로 냉각하는 것이 본 발명에 따른 장치에 의해 특히 잘 실시될 수 있으며, 균형잡힌 냉각을 위해 요구되는 대칭성이 용이하게 이루어진다. 모듈식 구조로 인해, 냉각에 관해 불연속 지점이 발생하게 하는 유닛의 외측 부분이 없게 되어, 주위의 물(6)이 냉매로서 작용하도록 모든 곳에 액세스(access)할 수 있다. 상기 장치를 사용하면, 덕트 및 특수한 장치를 포함하는 종래의 공기 냉각 장치가 생략될 수 있다. 모터 유닛의 제조가 쉬워지고 제조속도가 상승되며, 유닛의 중량이 작으므로, 유닛을 제조하는데 요구되는 임의의 제조 장비의 사이즈도 감소될 수 있다.

특히 바람직한 해결 방안이 도 2에 도시되어 있으며, 여기서 2개의 모듈식 모터 유닛(1, 1a)이 공통의 회전가능한 조립체(9a)에 부착되어 사용된다. 이들 모터 유닛(1, 1a)은 개별적인 동력 공급장치를 각각 가지거나, 또는 공통의 동력 공급장치를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 직렬 상태의 두 개의 모터(2, 2a)는 필요하다면 도면부호 15로 나타낸 클러치에 의해 기계적으로 더 상호연결될 수 있다. 다르게는, 모터(1, 1a)는 반대방향으로 작동될 수 있다. 그러므로, 여기서 본 발명의 장치는 두 개의 모터(2, 2a)를 공통적으로 제어하는 것 및, 각각의 모터가 각각 제어되어 구동되는 개별적으로 제어하는 두 가지 가능성을 제공한다.

상술한 도 1 및 도 2의 실시예 및 후술하는 도 4의 실시예에서, 본 발명에 따른 모터 유닛(1, 1a)은 회전가능한 암에 부착되어 애저무스 추진 시스템을 제공한다. 한편, 도 3은 본 발명에 따른 모듈식 모터 유닛(1)이 선박(12)의 선각에 직접적으로 부착되어, 종래의 프로펠러 조립체를 대체하는 해결방안을 공개한다. 또한, 이 경우에 모듈식 구조에 의해 제공되는 상당한 수의 장점이 이루어진다.

마지막으로, 도 4는 몇몇 특수한 응용예에서 본 발명에 따른 모듈식 모터 유닛이 모터축의 방향이 수평과 다르게 장착될 수 있는 것을 도시한다.

상술한 본 발명의 몇몇 양호한 실시예는 예로서 설명되었지만, 당업자에게는 본 발명이 이에 제한되지 않고 첨부된 청구범위 내의 많은 상이한 방식으로 수정될 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (10)

1. 물(6) 속에 배치되는 모터 하우징 및 상기 하우징 내에 위치하는 모터(2, 2a), 상기 모터에 관련한 제어 장치 및 모터 축(3, 3a)에 배치된 프로펠러를 포함하는 선박용 추진 장치에 있어서,

   상기 모터 하우징은 독립된 모듈식 모터 유닛(1)으로서 배치되며, 상기 유닛은 체결 수단(11, 16, 16a, 16b, 16c)에 의해 선박(12)에 부착될 수 있는 선박용 추진 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 체결 수단은 플랜지 수단(11, 16, 16a, 16b, 16c)을 포함하며, 상기 플랜지 수단에 의해 상기 모듈식 모터 유닛(1)이 선박(12)에 배치되는 독립된 지지 시스템에 부착될 수 있어, 바람직하게는 상기 플랜지 수단(11 및, 16, 16a, 16b, 16c) 각각이 동력공급장치, 제어장치 및 상기 모터(2, 2a)용의 유사한 기능부에 대한 연결 수단(13)을 갖는 선박용 추진 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   선박(12)에 배치된 상기 지지 수단은 수직축(A-A) 둘레에서 회전가능한 조립체(9)를 포함하며, 상기 조립체는 선박의 실질적으로 수평인 선저(bottom)를 통해 선박(12)에 부착되어, 상기 회전가능한 조립체(9)가 그 상단부에서 특히 선박(12)을 조향하는 것과 관련해서 상기 조립체(9)를 선회시키기 위한 선회 기어(14; turning gear) 및 모터의 동력을 전달하기 위한 슬립-링 등의 수단, 및/또는 제어장치, 및/또는 상기 조립체(9)에 배치되는 상기 하나 이상의 모터 유닛(1, 1a)에 대한 유사한 기능부(function)를 포함하는 선박용 추진 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 조립체(9)는 상기 모터 유닛(1, 1a)을 상기 조립체(9)에 부착하기 위해 일단부에서 상기 플랜지 수단(16)을 갖는 실질적으로 만곡된 지지용 빔(curved supporting beam)을 포함하는 선박용 추진 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 조립체(9)는 실질적으로 수직의 중앙 본체(9a), 및 이에 배치된 몇 개의 플랜지 수단(16a, 16b), 적절하게는 2개의 대향 플랜지 수단을 포함하며, 각각의 플랜지 수단(16a, 16b)에는 하나의 모터 유닛(1, 1a)이 각각 적합하게 부착되어 상기 모터(2, 2a)의 축(3, 3a)이 실질적으로 공통의 수평면에 위치되도록 부착되고, 필요하다면 상기 축들이 서로 결합될 수 있는 선박용 추진 장치.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 조립체(9)의 플랜지 수단(16, 16a, 16b)은 모터 유닛(1, 1a)의 프로펠러 축(3, 3a)이 실질적으로 수평으로 연장하도록 배치되는 선박용 추진 장치.
7. 제 3 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 조립체(9)의 플랜지 수단(16)은 하나 이상의 모터 유닛(1)의 프로펠러 축이 수평방향과는 상이한 방향으로 연장하도록 배치되는 선박용 추진 장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 모터 유닛(1)을 부착하도록 배치되는 플랜지 수단(16c)이 선박(12)의 선각, 적합하게는 상기 선각 상의 돌출부에 영구적으로 배치되어, 상기 모터 유닛(1)이 상기 체결 수단(11)에 부착되어 수중에서 연장된 구조(structural extension)를 형성하는 선박용 추진 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 모터 유닛(1, 1a)은 전기 모터(2, 2a)를 포함하며, 상기 모터의 중요부가 유닛의 케이싱(5) 구조물을 통해 상기 유닛 외측에 위치하는 매체인 물(6)에 의해 직접적으로 냉각되는 선박용 추진 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 모터 유닛(1, 1a)은 상기 유닛 외측에 위치하는 매체인 물(6)과 상기 모터(2, 2a) 간의 열전달을 향상시키기 위해 상기 모터 유닛(1, 1a) 내의 매체가 움직이도록 설정하는 부가적인 수단을 구비하는 선박용 추진 장치.