KR20220160896A

KR20220160896A - 횡동요 감쇠 장치

Info

Publication number: KR20220160896A
Application number: KR1020210069109A
Authority: KR
Inventors: 이종수; 박태건; 채용범
Original assignee: 주식회사 지원엠에이치이
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2022-12-06

Abstract

본 발명은 횡동요 감쇠 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치는, 선박과 결합되며 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부와, 상기 짐벌 지지부의 일측에 복수개로 구비되며, 짐벌축과 결합되는 짐벌 베어링과, 상기 짐벌 베어링과 결합되며 짐벌축이 구비되는 짐벌과, 상기 짐벌의 내부에 구비되며 구동 모터에 의하여 짐벌축과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠과, 상기 짐벌축의 일측에 구비되며 짐벌의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언과, 상기 피니언의 일측에 구비되며 래크가 형성됨으로써 래크에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단와, 상기 댐핑 수단의 일측에 구비되며 댐핑 수단의 유량을 조절하는 유량 조절부를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 플라이 휠의 고속 회전에 따른 열 발생으로 인하여 짐벌 내부의 온도가 상승하므로 외부의 공기를 유입하는 에어 브리더를 통하여 짐벌 내부의 온도를 냉각시킬 수 있으며, 짐벌의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 래크 피니언을 설치하여 연결된 댐핑 수단에 의해 보다 안정적으로 짐벌의 회전각을 원하는 각도로 제한하고 짐벌에 완충력을 제공할 수 있는 이점을 가진다.

Description

횡동요 감쇠 장치{Rolling motion reducing device for ship}

본 발명은 자이로스코프의 원리를 이용한 횡동요 감쇠 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 짐벌축에 피니언이 구비되고, 댐핑 수단에 래크가 구비됨에 따라 짐벌의 회전 운동을 댐핑 수단의 직선 운동으로 변환하여 짐벌의 회전각을 원하는 각도로 제한하고 짐벌에 완충력을 제공할 수 있는 횡동요 감쇠 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해상을 이동하는 해상 운송수단에서는 운행 중 파도나 바람 등과 같은 주변 환경에 의해 전후 또는 좌우로 흔들리는 동요가 발생한다. 그리고, 이와 같은 동요는 해상 운송수단에 탑승한 승객이나 운송 또는 정박중인 화물의 안전성에 영향을 미치게 된다.

특히, 소형 선박의 경우 적재된 화물의 위치나 외형적인 구조, 항해 시 해일 등과 같은 기상상태의 악화 등에 의해 선체가 좌우로 흔들리는 롤링(Rolling) 현상이 발생된다.

이와 같은 롤링 현상은 선박에 탑승한 승객의 멀미 유발은 물론 적재된 화물을 무너트릴 수 있으며, 롤링 현상이 심화될 경우에는 선박이 전복되어 침몰되면서 인명 및 재산상의 손실이 초래하게 되는 문제점을 가진다.

따라서, 해상 운송수단에는 이와 같은 롤링 현상을 억제하기 위하여 다양한 안정화 장치가 개발되어 사용되고 있다.

일 예로 현재 선박에는 빌지키일(Bilgekeel)과 안티롤링탱크(Anti-Rolling Tank), 핀스태빌라이져(Fin Stabilizer), 자이로스코프(Gyroscope) 등의 안정화장치가 개발되어 사용되고 있다.

상기 빌지키일은 경제적으로 저렴하며 운항 중이거나 정지 중에도 안정화가 이루어질 수 있어 전반적으로 유효하게 사용될 수 있으나, 감쇠력이 낮은 단점을 가진다.

상기 안티롤링탱크는 구조적으로 간단하며 운항 중이거나 정지 중에도 유효하지만 선체 내부에 많은 공간을 차지하게 되어 소형 보트에는 적용이 어려운 문제점이 있다.

상기 핀스태빌라이져는 횡요 주기의 변화에 따라서 최적 제어가 가능하며, 감쇄효과가 높은 장점이 있으나, 저속 및 정지 상태에서 감쇠 효과가 작으며, 가격이 높고 운항 중 저항으로 작용하게 되는 문제점을 가진다.

상기 자이로스코프는 운행 및 정지 중에도 유효하며, 감쇠 성능이 높은 장점을 가지는 반면, 선체에서 많은 공간을 차지하고, 가격이 높아 많은 비용이 요구되는 문제점을 가진다.

한편, 자이로스코프를 이용한 종래 기술로 일본 공개특허공보 특개평07-215280 "선박용동요제진장치및선박" (이하 '선행문헌 1'이라 함)이 개시되어 있다.

상기 선행문헌 1에서의 자이로스코프를 이용한 횡동요 감쇠장치는 짐벌 브레이크에 회전식 댐퍼(4)를 사용하였다. 그 로터리(회전식) 댐퍼의 종류에는 오일 식, 디스크 브레이크 식, 파우다 브레이크 식, 전동 브레이크 식 등이 있다.

일반 회전식 댐퍼는, 도 8 (A)에 나타낸 바와 같이, 구조상 회전 각도에 제한이 있고, 선박의 흔들림(외란)이 과대하게 되면, 회전 각도가 제한에 도달할 수 있으므로 도 7과 같은 기계식 스토퍼(9)를 설치할 필요가 있었다.

또한, 특수한 회전식 댐퍼는 도8 (B)와 같이 구조상 회전 각도가 제한이 없는 것도 있지만, 비용이 많이 들기 때문에 실용성은 낮다.

그리고 선행문헌 1의 횡동요 감쇠장치는 짐벌 브레이크로서 로터리 댐퍼(4)를 사용하고 있기 때문에, 흔들림(외란)이 커지면 로터리 댐퍼의 흡수해야 할 열량이 커진다.

따라서, 흡수해야 할 열량이 큰 로터리 댐퍼는 구조상 대형이 된다.

또한, 대한민국 등록 특허 10-166879호 "해상운송수단용 관성안정기" (이하 '선행문헌 2'라 함)이 개시되어 있다.

상기 선행문헌 2에서는 로터리 댐퍼를 사용하면서 짐벌의 세차 운동을 제한하기 위한 스토퍼와 스토퍼 충돌시 완충역을 제공하는 완충 부재를 사용함으로써 횡동요 감쇠장치의 구조가 복잡하여 유지 보수에 어려움이 있다.

상기 선행문헌 2의 로터리 댐퍼는 상기 선행문헌 1에서 열거한 문제점을 갖고 있다.

한편, 종래 기술에서는 짐벌의 과도한 세차운동을 제한하기 위한 스토퍼가 주로 짐벌의 일측과 짐벌이 설치되는 외부프레임의 일측에 볼트와 같은 구조물로 체결되도록 구성되며, 스토퍼와 짐벌의 충돌 시 충돌에 따른 응력이 체결을 위한 볼트에 집중되는 문제점을 가진다.

따라서, 과도한 세차 운동에 의해 스토퍼에 반복적인 충격이 가해질 경우 응력이 집중되는 볼트가 파손될 수 있으며, 이로 인해 결국 관성안정기의 파손은 물론 관성안정기가 설치된 선박의 안정성이 저하될 수 있는 문제점을 가진다.

일본 공개특허공보 특개평07-215280 대한민국 등록 특허 제10-1668797호

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 로터리 댐퍼 사용 시 선박의 흔들림이 과대하게 되면, 짐벌의 회전을 제한하는 스토퍼가 설치되고 대형의 댐퍼가 구비되어야 하는 문제점을 해결하기 위하여 짐벌축에 피니언이 구비되고, 댐핑 수단에 래크가 구비됨에 따라 짐벌의 회전 운동을 댐핑 수단의 직선 운동으로 변환하여 짐벌의 회전각을 원하는 각도로 제한하고 짐벌에 완충력을 주는 횡동요 감쇠 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 짐벌에 내장되어 있는 플라이 휠의 고속 회전으로 인해 발생하는 내부의 열을 외부의 공기로 냉각시키는 횡동요 감쇠 장치에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 댐핑 수단에 유압을 조절하는 유량 제어 밸브를 구비하여 일정한 양의 유량을 수동으로 제공하여 짐벌의 회전을 제한하는 방식과 유량 제어 밸브를 유량 제어부와 연계하여 유량을 제어함으로써 댐핑 수단의 속도를 변화시켜 짐벌의 회전의 제한을 제어할 수 있는 방식의 횡동요 감쇠 장치에 관한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 선박과 결합되며 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부와, 상기 짐벌 지지부의 일측에 복수개로 구비되며, 짐벌축과 결합되는 짐벌 베어링과, 상기 짐벌 베어링과 결합되며 짐벌축이 구비되는 짐벌과, 상기 짐벌의 내부에 구비되며 구동 모터에 의하여 짐벌축과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠과, 상기 짐벌축의 일측에 구비되며 짐벌의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언과, 상기 피니언의 일측에 구비되며 래크가 형성됨으로써 래크에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단와, 상기 댐핑 수단의 일측에 구비되며 댐핑 수단의 유량을 조절하는 유량 조절부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 짐벌 지지부의 일측 또는 다른 일측에는 댐핑 수단의 일단 또는 다른 일단을 고정 지지하는 브라켓이 복수개로 구비됨을 특징으로 한다.

상기 댐핑 수단은 두 부분의 피스톤 로드로 이루어지며, 댐핑 수단의 두 부분의 피스톤 로드는 브라켓에 의하여 고정됨을 특징으로 한다.

상기 짐벌 지지부의 일측에는, 댐핑 수단의 직선 이송을 안내함과 더불어 댐핑 수단의 일측을 지지하는 가이드부가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 가이드부는, 상기 짐벌 지지부로부터 일측으로 연장되게 형성되며 댐핑 수단의 직선 이송을 안내하는 가이드 홈이 형성되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 홈의 내부에 구비되며 댐핑 수단의 직선 이송 시 댐핑 수단의 하중을 지지하는 부시와, 상기 가이드 프레임의 일측에 복수개로 구비되며 부시가 가이드 홈의 내부에서 일측으로 이송될 수 있도록 하는 조정 볼트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 짐벌축의 일단에 상기 짐벌축의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 장치(래크, 피니언)를 설치하고, 제1 제어 포트 및 제2 제어 포트와 연결된 유량 제어 밸브를 통하여 실린더 튜브 내부의 오일을 조절하여, 상기 짐벌의 회전각을 제한하며, 짐벌에 완충력을 제공하기 위한 댐핑 수단을 설치하는 것을 특징으로 한다.

상기 짐벌에는, 플라이 휠의 고속 회전에 따른 열 발생으로 인하여 짐벌 내부의 온도가 상승하므로 외부의 공기를 유입하여 짐벌 내부의 온도를 냉각시키는 에어 브리더가 더 구비됨을 특징으로 한다.

상기 유량 조절부에 설치된 유량 제어 밸브는 압력 체크 밸브에 의한 개폐방식으로 오일을 한쪽 방향으로만 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 댐핑 수단은 래크와 피니언으로 짐벌축과 연결되어 짐벌의 회전 운동을 댐핑 수단의 직선 운동으로 가능하게 하며, 댐핑 수단의 제동력에 의해 짐벌의 회전이 제한되어 지며 댐핑 수단의 제동력과 피스톤 로드의 길이는 선박의 횡동요 토크에 의해 결정된다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 선박과 결합되, 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부와, 상기 짐벌 지지부의 일측에 복수개로 구비되며 짐벌축과 결합되는 짐벌 베어링과, 상기 짐벌 베어링과 결합되며 짐벌축이 구비되는 짐벌과, 상기 짐벌의 내부에 구비되며 구동 모터에 의하여 짐벌축과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠과, 상기 짐벌축의 일측에 구비되며 짐벌의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언과, 상기 피니언의 일측에 구비되며 래크가 형성됨으로써 래크에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단과, 상기 댐핑 수단의 일측에 구비되며 댐핑 수단의 유량을 조절하는 유량 조절부와, 상기 유량 조절부의 일측에 구비되며 유량 조절부를 제어하는 유량 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서는 짐벌축에 피니언이 구비되고, 댐핑 수단에 래크가 구비됨에 따라 짐벌의 회전 운동을 댐핑 수단의 직선 운동으로 변환하여 짐벌의 회전각을 원하는 각도로 제한하고 짐벌에 완충력을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 에어 브리더를 구비하여 짐벌에 내장되어 있는 플라이 휠의 고속 회전으로 인해 발생하는 내부의 열을 냉각시키는 이점이 있다.

그리고 상기 댐핑 수단에는 유압을 조절하는 유량 제어 밸브를 구비하여 일정한 양의 오일을 피스톤 기준으로 양측에 수동으로 제공하여 짐벌의 회전을 제한하는 횡동요 감쇠 장치와 유량 제어 밸브를 제어하여 유량을 조절함으로써 댐핑 수단의 속도를 변화시켜 짐벌의 회전의 제한을 제어하는 능동형 댐핑 장치가 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도
도 2는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도
도 3은 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도
도 4는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 가이드부의 구성을 보인 도 2의 요부 확대도
도 5는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 댐핑 수단의 구성을 보인 단면도
도 6은 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 유량 조절부의 회로 구성을 보인 회로도
도 7은 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예에 유량 제어부의 적용을 보인 개략도
도 8은 종래 장치의 설명도
도 9는 종래 로터리 댐퍼의 설명도

이하 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치에 대한 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 7에는 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 즉, 도 1에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 가이드부의 구성을 보인 도 2의 요부 확대도가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 댐핑 수단의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 유량 조절부의 회로 구성을 보인 회로도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치의 바람직한 실시예에 유량 제어부의 적용을 보인 개략도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치는, 선박과 결합되며 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부(110)와, 상기 짐벌 지지부(110)의 일측에 복수개로 구비되며 짐벌축(131)과 결합되는 짐벌 베어링(120)과, 상기 짐벌 베어링(120)과 결합되며 짐벌축(131)이 구비되는 짐벌(130)과, 상기 짐벌(130)의 내부에 구비되며 구동 모터(141)에 의하여 짐벌축(131)과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠(140)과, 상기 짐벌축(131)의 일측에 구비되며 짐벌(130)의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언(150)과, 상기 피니언(150)의 일측에 구비되며 래크(161)가 형성됨으로써 래크(161)에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단(160)과, 상기 댐핑 수단(160)의 일측에 구비되며 댐핑 수단(160)의 유량을 조절하는 유량 조절부(170) 등을 포함하여 구성된다.

상기 짐벌 지지부(110)는, 선박과 결합되는 것으로, 다수의 부품을 지지하기 위한 것이다.

이러한, 짐벌 지지부(110)는 4개의 H-빔(Beam)이 사각형 형상으로 이루어짐을 예로 한다.

이와 같은, 짐벌 지지부(110)의 상부에는 짐벌 베어링(120)이 구비된다.

상기 짐벌 베어링(120)은, 짐벌축(131)이 회전 가능하게 결합되는 부위로, 짐벌축(131)과 결합된 짐벌(130)이 회전될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에서는, 두 개의 짐벌 베어링(120)이 짐벌 지지부(110)를 이루는 4개의 H-빔 중 마주보는 서로 다른 H-빔의 상부에 각각 설치됨을 예로 하며, 이 두 개의 짐벌 베어링(120) 사이에는 짐벌(130)이 구비된다.

상기 짐벌(130)은, 서로 다른 짐벌 베어링(120)의 사이에 위치되는 것으로, 내부가 중공된 원 기둥 형상으로 이루어짐을 예로 한다.

이러한, 짐벌(130)의 외측에는 상기 짐벌 베어링(120)과 결합되는 짐벌축(131)이 구비된다.

여기서, 상기 짐벌축(131)은 서로 다른 짐벌 베어링(120)과 결합되기 위하여 두 개로 구비됨이 바람직하다.

즉, 짐벌축(131)은 짐벌(130)의 외측에 두 개로 구비되며, 이 서로 다른 짐벌축(131)은 동일한 선상에 위치되도록 배치됨이 바람직할 것이다.

따라서, 짐벌(130)은 짐벌 베어링(120) 및 짐벌축(131)에 의하여 짐벌 지지부(110)의 상부에서 회전 가능하게 구비된다.

이와 같은, 짐벌(130)의 내부에는 플라이 휠(140)이 구비된다.

상기 플라이 휠(140)은, 짐벌(130)의 내부에서 짐벌축(131)과는 직교를 이루는 방향으로 회전 가능하게 결합되는 것이다.

그리고, 플라이 휠(140)의 상단(도 2에서)에는 구동 모터(141)가 구비된다.

상기 구동 모터(141)는, 플라이 휠(140)의 회전을 위한 동력을 제공하는 부위로, 모터에 해당하는 것이다.

이러한, 플라이 휠(140)은 짐벌(130)의 내부에서 구동 모터(141)에 의하여 계속해서 회전되어 각운동량을 확보하고, 짐벌(130)은 외란에 의한 선박의 동요시 자이로 효과에 의해 짐벌축(131) 주위로 시계 방향(도 1에서) 또는 반시계 방향(도 1에서)으로 회전하여 외란에 대한 카운터 토크가 생성되므로 선박 등의 횡동요 흔들림을 감소시킨다.

더불어, 상기 짐벌(130)에는, 플라이 휠(140)의 고속 회전에 따른 열 발생으로 인하여 짐벌(130) 내부의 온도가 상승하므로 외부의 공기를 유입하여 짐벌(130) 내부의 온도를 냉각시키는 에어 브리더(132)가 더 구비된다.

상기 에어 브리더(132)는, 짐벌(130) 내부가 공기에 의하여 냉각될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 서로 다른 짐벌축(131) 중 어느 하나의 우측단(도 2에서)에는 피니언(150)이 구비된다.

상기 피니언(150)은, 기어(Gear)의 일종으로, 짐벌축(131)의 회전에 따라 함께 회전되는 부위이다.

이러한, 피니언(150)의 하부(도 2에서)에는 댐핑 수단(160)가 구비된다.

상기 댐핑 수단(160)은, 상부(도 2에서)에 래크(161)가 형성됨으로써 피니언(150)의 회전에 따라 좌우(도 1에서)로 이송됨으로써 짐벌(130)의 회전에 대한 완충 역할을 수행하는 부위이다.

자세히 설명하면, 상기 댐핑 수단(160)은 도 5 에서 도시된 바와 같이, 실린더를 이루는 실린더 튜브(163)와 피스톤 로드(164)와 피스톤 헤드(165) 등을 포함하여 구성된다.

도 5를 참조하면, 댐핑 수단(160)은 피스톤 로드(164)와 실린더 튜브(163)로 구성되어 피스톤 헤드(165) 양쪽의 C, D에 제1 제어 포트(173) 또는 제2 제어 포트(174)를 통하여 오일을 채우고, 제1 제어 포트 또는 제2 제어 포트(174)는 유량 제어 밸브(171)와 연결되는 구성이다.

여기서, C와 D는 실린더 튜브(163)의 각기 다른 내경을 의미한다.

물론, 댐핑 수단(160)의 유압 오일 누실은 다수의 씰링에 의하여 방지된다.

상기 실린더 튜브(163)가 짐벌(130)의 회전으로 선형 운동을 할 때, 유량 제어 밸브(171)와 연결된 제1 제어 포트(173) 또는 제2 제어 포트를 통하여 오일이 피스톤 헤드(165) 양쪽의 C, D에 유입되어 짐벌의 회전을 제한하는 제동력을 발생시키며, 유량을 조절하여 댐핑 수단(160)의 속도를 변화시켜 짐벌의 회전을 제한하는 제동력을 제어할 수 있다.

따라서, 댐핑 수단(160)의 제동력과 피스톤 로드(164)의 길이는 선박의 횡동요 토크에 의해 결정되며, 댐핑 수단(160)의 제동력에 의해 짐벌(130)의 회전이 제한되어 진다. 이 때, 댐핑 수단(160)의 제동력은 횡동요에 의해 발생되는 출력 토크를 피니언(150)의 반경으로 나눈 값이다.

이러한, 댐핑 수단(160)을 지지하기 위하여 상기 짐벌 지지부(110)의 일측 또는 다른 일측에는 댐핑 수단(160)의 일단 또는 다른 일단을 고정 지지하는 브라켓(180)이 복수개로 구비된다.

상기 브라켓(180)은, 짐벌 지지부(110)의 좌측면(도 3에서) 또는 우측면(도 3에서)에 구비되는 것으로, 댐핑 수단(160)을 고정 지지하기 위한 구성이다.

여기서, 상기 댐핑 수단(160)은 두 부분의 피스톤 로드(164)로 이루어지며, 댐핑 수단(160)의 두 부분의 피스톤 로드(164)는 브라켓(180)에 의하여 고정된다.

한번 더 설명하면, 상기 댐핑 수단(160)은 도 1에서 도시된 바와 같이 실린더 튜브(163)를 기준으로 좌측 및 우측에 피스톤 로드가 각각 구비되는 양로드 실린더에 해당하며, 댐핑 수단(160)의 두 부분의 피스톤 로드(164)는 두 개의 브라켓(180)에 의하여 고정 지지됨으로써 이송이 제한되게 된다.

따라서, 댐핑 수단(160)은 피스톤 로드(164)가 이송되는 것이 아니라 몸체에 해당하는 실린더 튜브(163)가 이송되는 구성이다.

이와 같은, 댐핑 수단(160)은 실린더 튜브(163)의 이송 과정에서 엔드 스트로크에 다다를 경우 일정한 압력하에서 단면적(도 5에서 C, D)이 작아지면서 유압이 증가하여 감속이 이루어짐으로써 충격이 방지된다.

또한, 댐핑 수단(160)은 유압에 의하여 작동되는 유압 실린더에 해당하며, 댐핑 수단(160)의 외측에는 유량 조절부(170)가 구비된다.

상기 유량 조절부(170)는, 댐핑 수단(160)의 내부 유량을 조절하기 위한 구성이다.

자세히 설명하면, 상기 유량 조절부(170)는 상기 댐핑 수단(160)의 일측에 구비되며 내부에 배관 역할을 하는 통로가 형성되는 매니폴드 블럭(172)과, 상기 매니폴드 블럭(172)의 일측에 구비되며 댐핑 수단(160)의 유압을 조절하는 유량 제어 밸브(171) 등을 포함하여 구성된다.

여기서, 매니폴드 블럭(172)과 실린더 튜브(163)가 연결됨에 있어서, 유량의 공급 또는 배출이 이루어질 수 있도록 하는 제1 제어 포트(173) 및 제2 제어 포트(174)가 더 구비된다.

또한, 상기 유량 조절부(170)에 설치된 유량 제어 밸브(171)는 압력 체크 밸브에 의한 개폐 방식으로 한쪽 방향으로만 이동시키는 구성이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서 댐핑 수단(160)의 유압 오일은 유량 제어 밸브(171)에서 제1 제어 포트(173)를 통하여 C, D로 이동되며, 이 때 제2 제어 포트(174)는 유량 제어 밸브(171)에 의해 닫히게 되어 오일이 이동되지 않는다.

이러한, 유량 조절부(170)를 통해 댐핑 수단(160) 내부 유량을 늘리거나 또는 감소시킴으로써 완충 효과를 조절할 수 있게 된다.

여기서, 완충 효과는 래크(161)와 피니언(150)에 발생될 수 있는 부하를 줄이는 것을 의미한다.

그리고, 상기 유량 조절부(170)에 의한 유량 조절은, 인력에 의하여 이루어짐을 예로 하며, 인력을 통해 유량 조절이 이루어질 경우 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치는 기설정된 유량을 통해 선박의 횡동요에 대하여 수동적인 감쇠가 이루어지는 구성이며, 이와는 별개로 상기 유량 조절부(170)에 센서를 포함하며 제어 신호를 발생하는 유량 제어부(300)가 더 구비됨으로써 실시간으로 발생되는 제어 신호에 의하여 계속해서 변화되는 유량을 통해 선박의 횡동요에 대하여 능동적인 감쇠가 이루어지는 구성도 가능할 것이다.

즉, 도 7에서 도시된 바와 같이, 선박과 결합되며 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부(110)와, 상기 짐벌 지지부(110)의 일측에 복수개로 구비되며 짐벌축(131)과 결합되는 짐벌 베어링(120)과, 상기 짐벌 베어링(120)과 결합되며 짐벌축(131)이 구비되는 짐벌(130)과, 상기 짐벌(130)의 내부에 구비되며 구동 모터(141)에 의하여 짐벌축(131)과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠(140)과, 상기 짐벌축(131)의 일측에 구비되며 짐벌(130)의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언(150)과, 상기 피니언(150)의 일측에 구비되며 래크(161)가 형성됨으로써 래크(161)에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단(160)과, 상기 댐핑 수단(160)의 일측에 구비되며 댐핑 수단(160)의 유량을 조절하는 유량 조절부(170)과, 상기 유량 조절부(170)의 일측에 구비되며 유량 조절부(170)를 제어하는 유량 제어부(300) 등을 포함하여 구성됨으로써 선박의 횡동요에 대하여 능동적인 감쇠가 이루어지는 구성을 가질 수도 있을 것이다.

또한, 유량 조절부(170)를 통해 댐핑 수단(160)의 이송이 제한되도록 할 수도 있을 것이다.

즉, 유량 조절부(170)를 통해 짐벌(130)의 회전은 선택적으로 제한될 수 있게 된다.

또한, 댐핑 수단(160)은 피스톤 로드(164) 길이와 래크(161)를 통해 짐벌(130)의 회전 각도를 제한할 수 있게 되며, 본 발명에서는 도 1에서 지면으로부터 수직을 이루는 가상선을 기준으로 0°라 하였을 때, 짐벌(130)이 -70°와 +70°만큼 회전 가능하게 구성됨을 예로 한다.

즉, 댐핑 수단(160)의 피스톤 로드(164) 길이는 래크(161)와 피니언(150)을 통해 짐벌(130)이 -70°와 +70°만큼만 회전될 수 있는 길이를 갖도록 구성된다.

이는, 짐벌(130)의 회전각이 ±90°에 이를 경우, 플라이 휠(140)에 따른 토크 발생이 선수요 방향으로 일부 발생됨으로써 횡동요 방향의 토크가 작아지므로 횡동요 감쇠 효과가 저감될 수 있기 때문이다.

한번 더 설명하면, 본 발명에 의한 횡동요 감쇠 장치는 상기 짐벌축(131)의 일단에 상기 짐벌축(131)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 장치(래크(161), 피니언(150))를 설치하고, 제1 제어 포트(173) 및 제2 제어 포트(174)와 연결된 유량 제어 밸브(171)를 통하여 실린더 튜브(163) 내부의 오일을 조절하여, 상기 짐벌(130)의 회전각을 제한하며, 짐벌(130)에 완충력을 제공하기 위한 댐핑 수단(160)을 설치하는 구성을 갖는 것이다.

더불어, 댐핑 수단(160)의 하부(도 4에서)에는 돌출부(162)가 형성된다.

상기 돌출부(162)는, 댐핑 수단(160)의 하부(도 4에서)로부터 하측으로 돌출 형성되는 것으로, 후술될 가이드부(200)를 통해 댐핑 수단(160)의 정교한 직선 이송이 가능하도록 하는 부위이다.

한편, 짐벌 지지부(110)의 일측에는 댐핑 수단(160)의 직선 이송을 안내함과 더불어 댐핑 수단(160)의 일측을 지지하는 가이드부(200)가 구비된다.

상기 가이드부(200)는, 상기 짐벌 지지부(110)로부터 일측으로 연장되게 형성되며 댐핑 수단(160)의 직선 이송을 안내하는 가이드 홈(211)이 형성되는 가이드 프레임(210)과, 상기 가이드 홈(211)의 내부에 구비되며 댐핑 수단(160)의 직선 이송 시 댐핑 수단(160)의 하중을 지지하는 부시(220)와, 상기 가이드 프레임(210)의 일측에 복수개로 구비되며 부시(220)가 가이드 홈의 내부에서 일측으로 이송될 수 있도록 하는 조정 볼트(230) 등을 포함하여 구성되는 것으로, 댐핑 수단(160)의 직선 이송을 안내함과 더불어 댐핑 수단(160)의 하부를 지지하기 위한 것이다.

상기 가이드 프레임(210)은, 가이드부(200)의 외형을 이루는 것으로, 짐벌 지지부(110)의 전면(도 2에서 우측)으로부터 전방측으로 연장되게 형성되는 것이다.

그리고, 가이드 프레임(210)은 도 1에서 도시된 바와 같이, 댐핑 수단(160) 중에서도 몸체에 해당하는 실린더 튜브(163)의 하부를 지지할 수 있도록 짐벌 지지부(110)의 중앙부로부터 연장되게 형성됨이 바람직할 것이다.

더불어, 도 4에서 도시된 바와 같이, 가이드 프레임(210)의 상면에는 가이드 홈(211)이 형성된다.

상기 가이드 홈(211)은, 가이드 프레임(210)의 상면으로부터 하측으로 함몰 형성되는 것으로, 댐핑 수단(160)에 형성되는 돌출부(162)와 결합되는 부위이다.

즉, 가이드 홈(211)의 내부에는 돌출부(162)가 위치하게 되고, 이를 통해 댐핑 수단(160)은 회전이 제한되면서 좌우(도 1에서)로 직선 이송이 가능하게 되는 것이다.

더불어, 가이드 홈(211)의 내부에는 부시(220)가 구비된다.

상기 부시(220)는, 가이드 홈(211)의 내부에 위치되는 것으로, 돌출부(162)와 접하는 부위이다.

이러한, 부시(220)는 돌출부(162)를 통한 댐핑 수단(160)의 직선 이송 시, 가이드 홈(211)의 내부에서 베어링(Bearing) 역할을 수행하는 부위이다.

한편, 가이드 프레임(210)의 하부에는, 조정 볼트(230)가 복수개로 구비된다.

상기 조정 볼트(230)는, 가이드 프레임(210)의 하부에 위치되는 것으로, 가이드 프레임(210)을 관통하여 부시(220)와 접할 수 있도록 구비되는 것이다.

즉, 조정 볼트(230)는 회전을 통해 가이드 프레임(210)으로부터 상하(도 4에서)로 이송 가능하게 구비되며, 이를 통해 부시(220)의 높이(부시의 저면이 가이드 홈으로부터 이격되는 거리)를 조정하는 부위이다.

이는, 계속해서 반복되는 댐핑 수단(160)의 이송에 의하여 부시(220)의 마모가 발생되며, 이처럼 부시(220)가 마모되는 과정에서 부시(220)를 통한 댐핑 수단(160)의 지지는 온전하게 이루어지지 못하게 된다.

이와 같은 경우, 조정 볼트(230)를 이용하여 부시(220)를 상측(도 4에서)으로 이송시킴으로써 부시(220)의 마모를 보상할 수 있을 것이다.

즉, 본 발명에서는 짐벌축에 피니언이 구비되고, 댐핑 수단에 래크가 구비됨에 따라 댐핑 수단에 의하여 짐벌의 회전 각도를 제한하며, 짐벌축과 연결되어 회전하는 짐벌에 완충력을 제공하게 된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술 범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

110. 짐벌 지지부 120. 짐벌 베어링
130. 짐벌 131. 짐벌축
132. 에어 브리더 140. 플라이 휠
141. 구동 모터 150. 피니언
160. 댐핑 수단 161. 래크
162. 돌출부 163. 실린더 튜브
164. 피스톤 로드 165. 피스톤 헤드
170. 유량 조절부 171. 유량 제어 밸브
172. 매니폴드 블럭 173. 제1 제어 포트
174. 제2 제어 포트 180. 브라켓
200. 가이드부 210. 가이드 프레임
211. 가이드 홈 220. 부시
230. 조정 볼트 300. 유량 제어부

Claims

선박과 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부;
상기 짐벌 지지부의 일측에 복수개로 구비되며, 짐벌축과 결합되는 짐벌 베어링;
상기 짐벌 베어링과 결합되며, 짐벌축이 구비되는 짐벌;
상기 짐벌의 내부에 구비되며, 구동 모터에 의하여 짐벌축과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠;
상기 짐벌축의 일측에 구비되며, 짐벌의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언;
상기 피니언의 일측에 구비되며, 래크가 형성됨으로써 래크에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단;
상기 댐핑 수단의 일측에 구비되며, 댐핑 수단의 유량을 조절하는 유량 조절부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 짐벌 지지부의 일측 또는 다른 일측에는 댐핑 수단의 일단 또는 다른 일단을 고정 지지하는 브라켓;이 복수개로 구비됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 댐핑 수단은 두 부분의 피스톤 로드로 이루어지며, 댐핑 수단의 두 부분의 피스톤 로드는 브라켓에 의하여 고정됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 짐벌 지지부의 일측에는, 댐핑 수단의 직선 이송을 안내함과 더불어 댐핑 수단의 일측을 지지하는 가이드부;가 구비됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 가이드부는,
상기 짐벌 지지부로부터 일측으로 연장되게 형성되며, 댐핑 수단의 직선 이송을 안내하는 가이드 홈이 형성되는 가이드 프레임;
상기 가이드 홈의 내부에 구비되며, 댐핑 수단의 직선 이송 시 댐핑 수단의 하중을 지지하는 부시;
상기 가이드 프레임의 일측에 복수개로 구비되며, 부시가 가이드 홈의 내부에서 일측으로 이송될 수 있도록 하는 조정 볼트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 짐벌축의 일단에 상기 짐벌축의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 장치(래크, 피니언)를 설치하고, 제1 제어 포트 및 제2 제어 포트와 연결된 유량 제어 밸브를 통하여 실린더 튜브 내부의 오일을 조절하여, 상기 짐벌의 회전각을 제한하며, 짐벌에 완충력을 제공하기 위한 댐핑 수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 짐벌에는, 플라이 휠의 고속 회전에 따른 열 발생으로 인하여 짐벌 내부의 온도가 상승하므로 외부의 공기를 유입하여 짐벌 내부의 온도를 냉각시키는 에어 브리더;가 더 구비됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유량 조절부에 설치된 유량 제어 밸브는 압력 체크 밸브에 의한 개폐방식으로 오일을 한쪽 방향으로만 이동시키는 것을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.
선박과 결합되며, 다수의 부품을 지지하는 짐벌 지지부;
상기 짐벌 지지부의 일측에 복수개로 구비되며, 짐벌축과 결합되는 짐벌 베어링;
상기 짐벌 베어링과 결합되며, 짐벌축이 구비되는 짐벌;
상기 짐벌의 내부에 구비되며, 구동 모터에 의하여 짐벌축과는 수직되는 방향으로 회전되는 플라이 휠;
상기 짐벌축의 일측에 구비되며, 짐벌의 회전에 의하여 함께 회전되는 피니언;
상기 피니언의 일측에 구비되며, 래크가 형성됨으로써 래크에 의하여 직선 이송되는 댐핑 수단;
상기 댐핑 수단의 일측에 구비되며, 댐핑 수단의 유량을 조절하는 유량 조절부;
상기 유량 조절부의 일측에 구비되며, 유량 조절부를 제어하는 유량 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 횡동요 감쇠 장치.