KR20170001956A

KR20170001956A - 잠수함

Info

Publication number: KR20170001956A
Application number: KR1020167030269A
Authority: KR
Inventors: 크리슈티안 브룬
Original assignee: 티쎈크로프 마리네 지스템스 게엠베하; 티센크룹 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: WO2015150287A1; ES2660833T3; DE102014206567A1; EP3126220A1; EP3126220B1; KR101873140B1

Abstract

본원은 잠수함에 관한 것이다. 상기 잠수함은 선형 드라이브가 장착된 적어도 하나의 러더 메카니즘을 가진다. 선형 드라이브는 관절식 연결부를 통하여 적어도 하나의 러더에 이동가능하게 연결된다. 여기에서, 선형 드라이브의 병진 이동가능부는 탄성체 커플링을 통하여 관절식 연결부의 병진 이동가능한 연결 로드에 운동 방향으로 연결된다.

Description

잠수함 {SUBMARINE}

본원은 청구항 1 의 전제부에 특정된 특징들을 가진 잠수함에 관한 것이다.

피스톤-실린더 배열체의 피스톤이 적어도 하나의 러더 (rudder) 에 이동가능하게 연결되는 유압식 러더 메카니즘 이외에, 전기 작동식 모터를 가진 러더 메카니즘은 또한 잠수함들에서 선행기술에 속한다. 이러한 러더 메카니즘은, 예를 들어 DE 10 2010 015 665 A1 에 개시되어 있다. 이러한 러더 메카니즘에서, 전기 작동식 모터의 로터는 스핀들 드라이브의 회전가능부에 직접 이동가능하게 연결되는 반면, 스핀들 드라이브의 선형 이동가능부는 러더 메카니즘의 러더의 이동을 제어하도록 관절식 연결부 (articulated linkage) 의 연결 로드에 단단히 연결된다. 군용 잠수함들에서 소음 발생 방지와 관련하여 높은 요건들을 충족하기 위해서, 작동 모터로서 리플력 프리 (ripple-force-free) 토크 모터 및 스핀들 드라이브로서 유성 롤러 드라이브를 사용하는 것이 DE 10 2010 015 665 A1 에 제안되어 있다.

이러한 기술적 배경에서, 본원은, 잠수함들에 현재까지 사용된 러더 메카니즘과 비교하여, 실질적으로 적은 소음 발생을 유발하는 적어도 하나의 러더 메카니즘을 가진 잠수함을 발명하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 청구항 1 에 특정된 특징들을 포함하는 잠수함에 의해 달성된다. 이러한 잠수함의 유리한 개량은 종속항들, 이하의 설명 및 도면으로부터 얻어질 수 있다. 하지만, 여기에서, 종속항들에 특정된 특징들은 제각기 또한 서로 적절하게 조합되어 청구항 1 에 따른 본원의 방안을 별도로 더 개선시킬 수 있다.

특히 군용 잠수함일 수 있는 본원에 따른 잠수함은 선형 드라이브를 가진 적어도 하나의 러더 메카니즘을 가진다. 선형 드라이브는 관절식 연결부를 통하여 잠수함의 외부측에 배열된 적어도 하나의 러더에 이동가능하게 연결된다. 러더는, 원칙적으로 어떠한 러더, 예를 들어 잠수함의 수직 러더, 수평 러더, 또는 수직 러더와 수평 러더의 조합일 수 있다. 원칙적으로, 선형 드라이브에 이동가능하게 연결된 부분의 병진 운동을 유도하는 모든 드라이브들은 선형 드라이브로서 사용될 수 있다. 선형 드라이브는 바람직하게는 잠수함의 압력 선체에 배열되지만, 이 압력 선체 외부에는 소정의 적합한 압력 봉지재가 또한 배열될 수 있다.

본원에 따라서, 압력 선체내의 작동 모터의 바람직한 배열체에서 압력 선체의 벽을 통하여 안내되는 관절식 연결부의 병진 이동가능한 연결 로드는, 지금까지 통상대로 선형 드라이브의 병진 이동가능부에 직접 단단히 연결되지 않고, 탄성체 커플링을 통하여 운동 방향으로 상기 선형 드라이브에 연결된다. 여기에서, 탄성체 커플링은, 선형 드라이브의 병진 이동가능부와 연결 로드의 연결 방향으로 배열되는 적어도 하나의 탄성체 요소를 통하여 선형 드라이브의 병진 이동가능부와 연결 로드 사이의 연결이 형성되는 커플링을 의미하는 것으로 이해된다. 탄성체 커플링은, 통상적으로, 선형 드라이브의 병진 이동가능부에 의해 가해진 인장력과 압축력을 연결 로드에 적절한 정도로 전달하면서 동시에 선형 드라이브의 병진 이동가능부에 대하여 각을 이루어 연결 로드의 어떠한 운동들을 허용하도록 구성된다. 이는, 러더 메카니즘의 장착 면에서 유리한데, 연결 로드가 선형 드라이브의 어떠한 각방향 오프셋되는 경우에도 이 선형 드라이브의 병진 이동가능부에 연결될 수 있기 때문이다. 하지만, 연결 로드를 선형 드라이브의 병진 이동가능부에 연결하는 결정적인 장점은, 탄성체 커플링의 적어도 하나의 탄성체 요소가 댐핑 요소를 형성하여, 선형 드라이브로부터 연결 로드까지 그리고 이 연결 로드에서부터 잠수함의 외부까지 구조 기인 소음의 전파를 저감시키는 것이고, 이는 특히 군용 잠수함에서 상당히 중요한 것이다.

바람직하게는, 전기 작동식 모터 및 이 전기 작동식 모터에 이동가능하게 연결된 스핀들 드라이브는 본원에 따른 잠수함의 러더 메카니즘의 선형 드라이브를 형성한다. 특히 유리하게는, 동기식 토크 모터는 작동 모터로서 사용되고, 유성 롤러 드라이브는 스핀들 드라이브로서 사용되며, 이들은 알려진 바대로 낮은 소음만을 발생시키며, 그 후 이 소음 발생은 최적의 경우에 탄성체 커플링의 적어도 하나의 탄성체 요소에 의해 완전하게 하지만 적어도 가능한 최대로 흡수된다. 스핀들 드라이브의 스핀들은 바람직하게는 스핀들 드라이브 및 전기 작동식 모터에 의해 형성된 선형 드라이브의 병진 이동가능부로서 사용되고, 이러한 경우에 작동 모터의 로터는 스핀들 드라이브의 스핀들 너트에 회전가능하게 연결되지만, 적절하다면 스핀들 너트가 또한 선형 드라이브의 병진 이동가능부를 형성한 후, 스핀들은 작동 모터의 로터에 회전가능하게 연결됨을 알아야 한다.

스핀들 드라이브들에서 통상적인 바와 같이, 본원에 따라서 바람직하게 사용되는 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부는 회전 방지 안전장치에 의해 회전 운동을 방지하도록 의도된다. 본원의 다른 바람직한 개량에 따라서, 탄성체 커플링은 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부를 위한 상기 회전 방지 안전장치의 일부를 형성한다. 따라서, 탄성체 커플링의 적어도 일부는, 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부 및 연결 로드와의 탄성체 커플링의 병진 운동을 허용하지만, 탄성체 커플링의 회전 운동 및 이와 관련하여 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부의 회전 운동은 허용하지 않도록 형성 및/또는 배열된다.

회전 방지 안전장치를 형성하기 위해서, 상기 탄성체 커플링은 바람직하게는 상기 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부에 회전방향으로 고정 연결되는 커플링 하우징을 가지며, 상기 커플링 하우징은 상기 스핀들 드라이브의 축방향 이동가능부의 운동 방향에 대하여 횡방향으로 형상 끼움 방식으로 고정된 선형 가이드에서 안내된다. 여기에서, 선형 가이드는 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부의 운동 경로에 대응하도록 편리하게 정렬된다. 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부는 바람직하게는 커플링 하우징에 단단히 고정되는 반면, 연결 로드는 바람직하게는 적어도 하나의 탄성체 요소들을 통하여, 바람직하게는 다수의 탄성체 요소들을 통하여 커플링 하우징내에 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부에 연결된다.

커플링 하우징은, 적절하다면 롤링 요소들에서 선형 가이드에서 변위가능하게 장착될 수 있다. 하지만, 구조적으로 더 간단하게 커플링 하우징이 선형 가이드에서 슬라이딩 방식으로 장착되는 구성이다. 여기에서, 선형 가이드 및 커플링 하우징을 형성하는 재료들은, 선형 가이드와 커플링 하우징 사이의 마찰 계수가 가능한 한 적어지도록 편리하게 선택된다. 따라서, 커플링 하우징은 유리하게는 청동으로 형성될 수 있고 선형 가이드는 강으로 형성될 수 있다.

원칙적으로, 간단한 가이드 레일만이 커플링 하우징을 위한 선형 가이드로서 사용될 수 있고, 커플링 하우징은 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부의 이동 방향에 대하여 횡방향으로 형상 끼움 방식으로 선형 가이드에 고정된다. 하지만, 상기 선형 가이드가 폐쇄된 공간을 형성하고, 상기 공간에서 상기 스핀들 드라이브의 적어도 병진 이동가능부가 안내되며, 이러한 방식으로 오염 및 어떠한 원하지 않는 기계적 영향에 대하여 보호된다면 보다 유리한 것으로 증명된다.

이와 연관하여, 작동 모터의 하우징에 연결되고 그리고 적어도 하나의 가이드 레일이 내부에 형성된 튜브에 의해 형성되는 커플링 하우징을 위한 선형 가이드를 제공하는 것이 유리하다. 바람직하게는, 이러한 튜브는 작동 모터의 하우징에서부터 잠수함의 압력 선체의 벽까지 연장되고, 여기에서 탄성체 커플링을 통하여 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부에 연결된 연결 로드는 압력 선체의 벽을 통하여 안내된다.

튜브에 형성된 가이드 레일은 튜브의 전체 길이에 걸쳐 편리하게 연장된다. 가이드 레일은 중공의 레일로서 형성될 수 있고, 이 중공의 레일은 튜브의 내부 벽에 가공되며 그리고 커플링 하우징에 형성된 돌출부가 형상 끼움 방식으로 이 중공의 레일에 결합한다. 하지만, 바람직하게는, 가이드 레일은 튜브의 내부로 돌출하는 돌출부에 의해 형성된다. 이는 튜브의 형상을 상당히 용이하게 해주는데, 튜브는 비교적 얇은 벽으로 형성될 수 있기 때문이며, 스트립형 돌출부는 튜브의 전체 길이에 걸쳐 편리하게 연장되며, 이 돌출부는 적어도 하나의 가이드 레일을 형성하여, 튜브의 내부벽에 형성된다. 상기 돌출부에 대응하여, 커플링 하우징에는, 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부의 이동 방향으로 커플링 하우징 전체에 걸쳐 연장되는 적어도 하나의 홈형 리세스가 편리하게 형성된다.

추가의 유리한 실시형태에 따라서, 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부에 대면하는 연결 로드의 일 단부에는 반경방향 확장부가 형성되고, 이 반경방향 확장부는, 연결 로드의 축방향으로 서로 멀리 대면하는 측들에서, 적어도 하나의 탄성 요소를 통하여, 바람직하게는 다수의 탄성 요소들을 통하여 커플링 하우징에 각각 지지된다. 여기에서, 반경방향 확장부가 형성되는 연결 로드의 단부 섹션은 바람직하게는 커플링 하우징의 구역에서 커플링 하우징내의 개구를 통하여 결합하고, 이 개구는 커플링 하우징의 외부측에 고정된 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부의 방향으로 벽에 의해 폐쇄된다. 커플링 하우징에서의 개구는 여기에서 커버에 의해 폐쇄되고, 이 개구를 통하여 연결 로드가 안내된다. 여기에서, 커플링 하우징의 벽과 반경방향 확장부 사이의 공간에서 또한 커플링 하우징의 커버와 반경방향 확장부 사이의 공간에서, 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 탄성체 요소들이 각각 배열되고, 이 탄성체 요소들 사이에서 연결 로드의 반경방향 확장부가 형상 끼움 방식으로 고정된다.

튜브에서 커플링 하우징의 가능한 가장 원활한 안내를 허용하도록, 커플링 하우징의 외부측과 튜브의 내부벽 사이에는 접촉 구역을 윤활시키도록 편리하게 제공된다. 이를 위해, 튜브상에는 튜브 벽을 통하여 안내되는 윤활제 공급 라인이 유리하게 형성되고, 이 윤활제 공급 라인을 통하여 윤활제가 튜브의 내부 벽과 커플링 하우징의 외부측 사이의 공간으로 안내될 수 있다.

본원은 도면에 도시된 예시적인 실시형태를 사용하여 이하 보다 자세히 설명된다. 도면에서, 각각의 경우에 개략적으로 단순화되고 그리고 상이한 축적으로 도시된다.

도 1 은 연결 로드를 선형 드라이브에 연결시킨 잠수함의 러더 메카니즘의 선형 드라이브의 배열체의 전방도를 도시한다.
도 2 는 도 1 에서 섹션 라인 II-II 을 따른 도 1 에 따른 배열체의 측면도를 도시한다.
도 3 은 도 2 에서 섹션 라인 III-III 을 따른 단면도를 도시한다.

특히 도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 도면에서는 선형 드라이브 (2) 를 도시하고, 관절식 연결부 (명확성을 이유로 도면에서 달리 도시하지 않음) 의 연결 로드 (4) 가 이 선형 드라이브에 이동가능하게 연결된다. 선형 드라이브 (2) 는 동기식 토크 모터 형태의 전기 작동식 모터 (6) 를 가진다. 동기식 토크 모터의 정확한 구성은, 본원과 관련되어 있지 않기 때문에, 도면에 도시되지 않았다. 하지만, 작동 모터 (6) 는 DE 10 2012 220 920 B3 에 광범위하게 기재된 동기식 토크 모터에 본질적으로 대응한다. 이러한 동기식 토크 모터의 경우에서와 같이, 작동 모터 (6) 의 로터는 또한 회전 운동의 면에서 유성 롤러 드라이브의 스핀들 너트 (8) 에 회전가능하게 연결된다. 작동 모터 (6) 의 로터는 중공의 원통형 구성이다. 스핀들 너트 (8) 를 통하여 안내되고 그리고 이 스핀들 너트에 이동가능하게 연결되는 유성 롤러 스핀들 (10) 은 로터의 내부에 도달하게 된다. 작동 모터 (6) 가 작동되면, 유성 롤러 드라이브의 스핀들 너트 (8) 가 상호 회전하고, 그 결과 유성 롤러 스핀들 (10) 은 유성 롤러 스핀들 (10) 의 중간축 (A) 을 따라서 병진 이동하도록 설정된다. 이러한 정도로, 유성 롤러 스핀들 (10) 은 유성 롤러 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부를 형성한다.

작동 모터 (6) 외부에 배열된 유성 롤러 스핀들 (10) 의 단부에서, 상기 스핀들은 탄성체 커플링 (12) 을 통하여 연결 로드 (4) 에 연결된다. 탄성체 커플링 (12) 은 실질적으로 중공의 원통형 커플링 하우징 (14) 을 가지고, 이 커플링 하우징에서, 커플링 하우징 (14) 의 내부에 형성된 벽 (16) 은 작동 모터 (6) 쪽으로 개방되는 챔버 (18) 및 이 챔버로부터 멀리 대면하는 챔버 (20) 를 형성한다. 챔버 (20) 는 전방에서 커플링 하우징 (14) 에 나사결합된 커버 (22) 에 의해 폐쇄된다. 유성 롤러 스핀들 (10) 은, 작동 모터 (6) 에 대면하는 벽의 측에서, 이 유성 롤러 스핀들 (10) 의 단부에 형성된 반경방향 확장부 (24) 를 통하여, 나사 연결에 의해서 탄성체 커플링 (12) 의 커플링 하우징 (14) 에 단단히 고정된다. 연결 로드 (4) 는 커버 (22) 에 형성된 개구 (30) 를 통하여 커플링 하우징 (14) 의 챔버 (20) 에 도달한다. 여기에서, 연결 로드 (4) 는 이 연결 로드의 중간축이 유성 롤러 스핀들 (10) 의 중간축 (A) 과 일치하도록 정렬된다.

작동 모터 (6) 에 대면하는 연결 로드 (4) 의 단부에서, 링 요소 (26) 는 연결 로드상에 배치되고 그리고 연결 로드 (4) 에 단단히 연결된다. 이러한 방식으로, 링 요소 (26) 는 연결 로드 (4) 의 반경방향 확장부를 형성한다. 링 요소 (26) 는, 작동 모터 (6) 에 대면하는 외부측에, 링 요소 (26) 의 원주에 걸쳐 균일하게 분포된 6 개의 리세스들을 가진다. 추가로, 작동 모터 (6) 로부터 멀리 대면하는 링 요소 (26) 의 외부측에, 링 요소 (26) 의 원주에 걸쳐 균일하게 분포된 6 개의 리세스들이 형성된다. 이러한 리세스들 각각은 원통형으로 형성된 탄성체 요소 (28) 를 수용하는데 사용된다. 탄성체 요소들 (28) 은, 작동 모터 (6) 에 대면하는 링 요소 (26) 측에 배열된 탄성체 요소들 (28) 이 커플링 하우징 (14) 에 형성된 벽 (16) 과 링 요소 (26) 사이에 지지되는 반면 작동 모터 (6) 로부터 멀리 대면하는 링 요소 (26) 측에 배열된 탄성체 요소들 (28) 이 커플링 하우징 (14) 에 나사결합된 커버 (22) 와 링 요소 (26) 사이에 지지되도록 치수결정된다. 이러한 방식으로, 유성 롤러 스핀들 (10) 의 이동 방향으로, 연결 로드 (4) 는 커플링 하우징 (14) 에 단단히 연결되고 그리고 이와 관련하여 유성 롤러 스핀들 (10) 에 단단히 연결되어, 탄성체 요소들 (28) 은 댐핑 요소들을 형성하며, 이 댐핑 요소들은 작동 모터 (6) 및 이에 이동가능하게 연결된 유성 롤러 드라이브로부터 기인하는 구조 기인 소음을 가능한 최대로 흡수한다.

유성 롤러 스핀들 (10) 이 작동 모터 (6) 외부로 나오는 작동 모터 (6) 의 하우징 (34) 의 전방 단부 (32) 에서, 튜브 (36) 는 플랜지 장착식이다. 튜브 (36) 는 탄성체 커플링 (12) 을 위한 선형 가이드를 형성하고, 이 선형 가이드는 튜브 (36) 에서 슬라이딩 방식으로 지지된다. 튜브 (36) 의 내부벽 (38) 상에는, 내주부 (20) 에 걸쳐 균일하게 분포된 6 개의 돌출부들 (40) 이 형성된다. 이 돌출부들 (40) 은 세장형 방식으로 스트립들의 형태로 형성되고 그리고 튜브 (36) 의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.

튜브 (36) 에서 돌출부들 (40) 에 대응하여, 탄성체 커플링 (12) 의 커플링 하우징 (14) 의 원주측에는, 커플링 하우징 (14) 의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 6 개의 리세스들 (42) 이 형성된다. 튜브 (36) 의 내부벽 (38) 에 형성된 돌출부들 (40) 은 이러한 리세스들 (42) 에 결합한다. 이러한 방식으로, 탄성체 커플링 (12) 과 튜브 (36) 는 탄성체 커플링 (12) 의 커플링 하우징에 단단히 연결되는 유성 롤러 스핀들 (10) 을 위한 회전 방지 보호장치를 형성한다.

튜브 (36) 의 대략 절반의 길이에서, 이 튜브에는 윤활제 공급 라인 (44) 이 형성되고, 이 윤활제 공급 라인을 통하여 튜브 (36) 의 내부벽 (38) 과 커플링 하우징 (14) 의 원주측 사이의 접촉 구역에 윤활제가 도입될 수 있다.

2 : 선형 드라이브
4 : 연결 로드
6 : 작동 모터
8 : 스핀들 너트
10 : 유성 롤러 스핀들
12 : 탄성체 커플링
14 : 커플링 하우징
16 : 벽
18 : 챔버
20 : 챔버
22 : 커버
24 : 확장부
26 : 링 요소
28 : 탄성체 요소
30 : 개구
32 : 전방 단부
34 : 하우징
36 : 튜브
38 : 내부벽
40 : 돌출부
42 : 리세스
44 : 윤활제 공급부
A : 중간축

Claims

적어도 하나의 러더 메카니즘을 가진 잠수함으로서,
상기 러더 메카니즘은 선형 드라이브 (2) 를 가지고, 상기 선형 드라이브는 관절식 연결부를 통하여 적어도 하나의 러더에 이동가능하게 연결되며,
상기 선형 드라이브 (2) 의 병진 이동가능부는 탄성체 커플링 (12) 을 통하여 상기 관절식 연결부의 병진 이동가능한 연결 로드 (4) 에 운동 방향으로 연결되는, 잠수함.
제 1 항에 있어서,
전기 작동식 모터 (6) 및 상기 전기 작동식 모터에 이동가능하게 연결되는 스핀들 드라이브는 선형 드라이브 (2) 를 형성하는, 잠수함.
제 2 항에 있어서,
상기 탄성체 커플링 (12) 은 상기 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부를 위한 회전방지 안전장치의 일부를 형성하는, 잠수함.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 탄성체 커플링 (12) 은 상기 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부에 회전방향으로 고정 연결되는 커플링 하우징 (14) 을 가지며, 상기 커플링 하우징은 상기 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부의 운동 방향에 대하여 횡방향으로 형상 끼움 방식으로 고정된 선형 가이드에서 안내되는, 잠수함.
제 4 항에 있어서,
상기 커플링 하우징 (14) 은 상기 선형 가이드에서 슬라이딩 방식으로 장착되는, 잠수함.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 선형 가이드는 폐쇄된 공간을 형성하고, 상기 공간에서 상기 스핀들 드라이브의 적어도 병진 이동가능부가 안내되는, 잠수함.
제 4 항 내지 제 6 항 중 한 항에 있어서,
상기 선형 가이드는, 상기 전기 작동식 모터 (6) 의 하우징 (34) 에 연결되고 그리고 적어도 하나의 가이드 레일이 내부에 형성된 튜브 (36) 에 의해 형성되는, 잠수함.
제 7 항에 있어서,
상기 가이드 레일은 상기 튜브 (36) 의 내부로 돌출하는 돌출부 (40) 에 의해 형성되는, 잠수함.
제 4 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
상기 스핀들 드라이브의 병진 이동가능부에 대면하는 상기 연결 로드 (4) 의 단부에는 반경방향 확장부가 형성되고, 상기 반경방향 확장부는, 상기 연결 로드 (4) 의 축방향으로 서로 멀리 대면하는 측들에서, 적어도 하나의 탄성체 요소 (28) 를 통하여 상기 커플링 하우징 (14) 에 각각 지지되는, 잠수함.
제 7 항 내지 제 9 항 중 한 항에 있어서,
상기 튜브의 벽을 통하여 안내되는 윤활제 공급 라인 (44) 이 상기 튜브 (36) 에 형성되는, 잠수함.