KR102460495B1 - Energy saving device for ship and Ship thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치는, 선체의 후미에 형성되는 선미부; 및 상기 선미부에 형성되어 후하향 경사지도록 형성되는 선미핀을 포함하고, 상기 선미핀은, 높이가 상기 선체의 선저로부터 만재 흘수의 60% 이상이 되는 높이에 위치하고, 영각이 0 초과 마이너스 45도 이내인 것을 특징으로 한다. Energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention, a stern portion formed at the rear of the hull; and a stern fin formed in the stern portion and formed to be inclined downwardly, wherein the stern fin is located at a height such that the height is 60% or more of the load draft from the bottom of the hull, and the angle of attack is greater than 0 minus 45 degrees characterized in that it is within

Description

선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박{Energy saving device for ship and Ship thereof}Energy saving device for ship and ship including same {Energy saving device for ship and Ship thereof}

본 발명은 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an energy saving device for a ship and a ship including the same.

일반적으로 대형 선박의 경우, 선체의 후미에 부착되어 있는 프로펠러가 회전할 때 발생하는 유체의 흐름 즉 추력을 이용하여 전진하는 방식을 사용한다. 이때 프로펠러의 후방에는 러더가 부착되며, 러더가 좌우로 회전함에 따라 추력 방향을 조절함으로써 항해 방향을 변경한다. In general, in the case of a large ship, a method of advancing using the flow of fluid generated when the propeller attached to the rear of the hull rotates, that is, the thrust is used. At this time, a rudder is attached to the rear of the propeller, and as the rudder rotates left and right, the direction of navigation is changed by adjusting the thrust direction.

이와 같이 프로펠러의 회전을 통해 일정 속도를 내기 위해서는 디젤 등의 오일을 연료로 사용하여 엔진을 구동하여야 하는데, 이 경우 많은 양의 연료가 소모되고 온실가스가 배출됨에 따라, 환경 파괴 등의 문제를 야기하게 된다. In order to achieve a certain speed through the rotation of the propeller as described above, the engine must be driven using oil such as diesel as a fuel. will do

따라서 최근에는 선박의 추진 시 소비되는 에너지를 절감하여 연료 사용량을 감축할 수 있는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 특히 IMO는 2010년에 선박 운항 시 온실가스 감축 방안에 대해 논의한 바 있으며, 연비규제에 대한 기준 및 방향을 확정하는 것과 관련한 논의를 진행 중에 있다. Therefore, in recent years, various efforts have been made to reduce fuel consumption by reducing energy consumed during propulsion of ships. In particular, the IMO discussed measures to reduce greenhouse gas emissions when operating ships in 2010, and discussions are underway to determine the standards and directions for fuel economy regulations.

이러한 움직임에 해운선사들도 합류함에 따라, 해운선사들은 유류비에 대한 부담을 덜 수 있는 연료 절감형 선박에 관심을 가지기 시작하였다. 이와 같은 해운 선사들의 필요에 의해, 조선사들은 연료 소비량을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 연료 절감형 기술에 대해서 지속적인 연구 및 개발을 해오고 있다.As shipping companies also joined this movement, shipping companies started to take interest in fuel-saving ships that can reduce the burden of fuel costs. Due to the needs of shipping companies, shipbuilders have been continuously researching and developing fuel-saving technologies that can reduce fuel consumption and reduce greenhouse gas emissions.

연료 절감형 기술의 일례로, 선박의 후미, 프로펠러, 러더 등의 형상을 개량하거나 별도의 부가물을 부착함으로써 추진 효율을 높여 연료를 절감하는 에너지 절감장치(ESD: Energy Saving Device)가 큰 관심을 받고 있으며, 이러한 에너지 절감장치는 상당수의 선박에 이미 적용되어 사용 중이다.As an example of fuel-saving technology, energy saving device (ESD) that saves fuel by improving propulsion efficiency by improving the shape of the aft, propeller, rudder, etc. of a ship or attaching a separate attachment is of great interest and these energy saving devices have already been applied and used in a significant number of ships.

최근에는 이러한 에너지 절감장치에 대해서 좀 더 차별화된 효과를 내기 위해 추가적인 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 본 발명의 배경이 되는 기술은 일본 공개특허공보 특개2014-028551호, 공개특허공보 제10-2012-0019280호, 공개특허공보 제10-2011-0027236호, 공개특허공보 제10-2011-0024968호, 공개특허공보 제10-2014-0019704호, 공개특허공보 제10-2013-0128112호에 기재되어 있다.In recent years, additional research and development has been actively carried out to produce a more differentiated effect on such an energy saving device. The technology underlying the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-028551, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0019280, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0027236, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0024968 , Korean Patent Publication No. 10-2014-0019704, and Patent Publication No. 10-2013-0128112.

본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 선박의 자항 성능 및 저항 성능을 동시에 개선하여 선박의 속도성능을 극대화하는 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다. The present invention was created to improve the prior art, and an object of the present invention is to provide an energy saving device for a ship that maximizes the speed performance of the ship by simultaneously improving the self-navigation performance and the resistance performance of the ship, and a ship including the same will be.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치는, 선체의 후미에 형성되는 선미부; 및 상기 선미부에 형성되어 후하향 경사지도록 형성되는 선미핀을 포함하고, 상기 선미핀은, 높이가 상기 선체의 선저로부터 만재 흘수의 60% 이상이 되는 높이에 위치하고, 영각이 0 초과 마이너스 45도 이내인 것을 특징으로 한다. Energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention, a stern portion formed at the rear of the hull; and a stern fin formed in the stern portion and formed to be inclined downwardly, wherein the stern fin is located at a height such that the height is 60% or more of the load draft from the bottom of the hull, and the angle of attack is greater than 0 minus 45 degrees characterized in that it is within

구체적으로, 상기 선미핀은, 상기 선체의 하부에서 상부로 흐르는 유체의 유동을 하방으로 전환시켜, 상기 선미부에 걸리는 선측 파고를 낮추는 유동제어장치(Flow Control Fin)의 역할을 수행할 수 있다. Specifically, the stern fin may serve as a flow control device (Flow Control Fin) that converts the flow of the fluid flowing from the lower part of the hull to the upper part downward to lower the stern wave height applied to the stern part.

구체적으로, 상기 선미핀은, 상기 선미부에 형성되는 프로펠러의 날개 끝단으로 유입시키는 전류고정핀(Pre-Swirl Fin)의 역할을 수행할 수 있다. Specifically, the stern fin may serve as a current fixing fin (Pre-Swirl Fin) flowing into the wing end of the propeller formed in the stern portion.

구체적으로, 상기 선미핀은, 상기 선체의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 상기 선체의 선미에서 1 내지 4 구역 중 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. Specifically, the stern fin may be provided at least one or more at a position in any one of 1 to 4 zones in the stern of the hull among the zones in which the repair liver of the hull is equally divided into 20 parts.

구체적으로, 상기 선미핀은, 두께가 20 내지 100mm 이고, 폭이 상기 선체의 수선간장길이의 0.1 내지 0.5%이고, 길이가 상기 선체의 수선간장길이의 0.3 내지 3%일 수 있다. Specifically, the stern fin may have a thickness of 20 to 100 mm, a width of 0.1 to 0.5% of the length between the lines of the hull, and 0.3 to 3% of the length between the lines of the hull.

구체적으로, 상기 선미핀은, 높이가 상기 선체의 선저로부터 만재 흘수의 60% 내지 90% 높이에 위치하고, 영각이 마이너스 0 초과 마이너스 30도 이내일 수 있다. Specifically, the stern fin, the height is located at a height of 60% to 90% of the load draft from the bottom of the hull, the angle of attack may be greater than minus 0 and less than minus 30 degrees.

구체적으로, 상기 선미핀은, 종단면이 에어 포일 형상 또는 횡단면이 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다. Specifically, the stern pin may have an airfoil shape in a longitudinal section or a 'C' shape in a transverse section.

구체적으로, 상기 프로펠러는, 상기 선미부에 복수 개 구비되며, 복수 개의 프로펠러는, 모두 안측(in-ward) 또는 모두 바깥측(out-ward)으로 회전할 수 있다. Specifically, the propeller is provided with a plurality of the stern portion, and the plurality of propellers may rotate all inwardly (in-ward) or all outwardly (out-ward).

구체적으로, 상기 선미핀은, 상기 선미부의 좌측에만 또는 우측에만 비대칭으로 구비되거나 상기 선미부의 좌우 양측 모두에 구비될 수 있다. Specifically, the stern pin may be provided asymmetrically only on the left side or on the right side of the stern portion, or may be provided on both left and right sides of the stern portion.

구체적으로, 상기 선미핀은, 상기 선미부의 선미 스케그 안쪽에서 좌측에만 또는 우측에만 비대칭으로 구비되거나 좌우 양측 모두에 구비될 수 있다. Specifically, the stern pin may be asymmetrically provided only on the left side or only on the right side inside the stern skeg of the stern part, or it may be provided on both left and right sides.

구체적으로, 상기 선미핀은, 상기 선미부의 선미 스케그 바깥쪽에서 좌측에만 또는 우측에만 비대칭으로 구비되거나 좌우 양측 모두에 구비될 수 있다. Specifically, the stern pin may be provided asymmetrically only on the left side or on the right side only on the outside of the stern skeg of the stern portion, or may be provided on both left and right sides.

구체적으로, 상기 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박일 수 있다.Specifically, it may be a ship, characterized in that it includes the energy saving device for the ship.

본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박은, 선미 하부 좌우측에 후하향 경사진 핀을 마련하여 선체 하부에서 상부로 흐르는 유동의 방향을 하향되도록 전환하여 프로펠러의 날개 끝단으로 유입시킴으로써 선박의 자항 성능을 개선하여 추진효율을 극대화하는 효과가 있으며, 유체의 유입류에 전류고정핀(Pre-swirl fin)의 역할을 수행할 수 있다. A ship energy saving device according to the present invention and a ship including the same are provided with fins inclined downward on the left and right sides of the lower part of the stern to convert the flow direction from the lower part of the hull to the upper part and introduce it into the wing tip of the propeller. It has the effect of maximizing the propulsion efficiency by improving the self-navigation performance, and can play the role of a pre-swirl fin in the inflow of fluid.

또한, 본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박은, 선체 하부에서 상부로 흐르는 유동 방향을 하방으로 전환시켜, 선미에 걸리는 선측 파고의 높이를 낮춤으로써 선박의 침수 표면적을 줄이고 점성 저항을 감소시켜 저항 성능을 개선할 수 있다. In addition, the energy saving device for a ship and a ship including the same according to the present invention reduce the immersion surface area of the ship and reduce the viscous resistance by changing the flow direction from the lower part of the hull to the upper part to lower the height of the wave height of the ship side applied to the stern. It can be reduced to improve the resistance performance.

따라서, 본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박은, 선박의 자항 성능 및 저항 성능을 동시에 개선하여 선박의 속도 성능을 극대화하는 효과가 있다. Therefore, the energy saving device for a ship and a ship including the same according to the present invention have the effect of maximizing the speed performance of the ship by simultaneously improving the self-navigation performance and the resistance performance of the ship.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박의 선미부의 상세도이다.
도 3a은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치의 상세도이고, 도 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치의 상세도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박을 후방에서 선미를 바라본 도면이며, 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박을 후방에서 선미를 바라본 도면이다.
도 5는 종래의 선박용 에너지 절감장치와 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치의 예시를 선박에 포함하도록 도시한 선미 측면도이다.
도 6은 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 부착하지 않은 선박의 프로펠러에 유입되는 유체흐름에 의한 압력 변화를 비교한 도면이다.
도 7은 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 부착하지 않은 선박의 선미에 걸리는 선측 파고의 높이를 비교한 도면이다.
도 8은 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 종래 기술의 에너지 절감장치를 부착한 선박에 대해 CFD 계산을 수행하여 나타난 전달동력을 비교하여 나타낸 막대 그래프이다.
도 9는 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 부착하지 않은 선박에 대해 모형시험을 수행하여 나타난 전달동력을 비교하여 나타낸 막대 그래프이다. 1 is a conceptual diagram of a ship including an energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a detailed view of the stern of the ship including the energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention.
3A is a detailed view of an energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a detailed view of an energy saving device for a ship according to another embodiment of the present invention.
Figure 4a is a view as viewed from the rear of the ship including the energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention, Figure 4b is a ship including the energy saving device for a ship according to another embodiment of the present invention from the rear It is a drawing looking at
5 is a stern side view showing an example of a conventional energy saving device for a ship and an example of an energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention to be included in a ship.
6 is a view comparing the pressure change due to the flow of fluid flowing into the propeller of the ship to which the energy saving device of the present invention is attached and the ship not attached.
7 is a view comparing the height of the wave height on the side of the ship that is applied to the stern of the ship with and without the energy saving device of the present invention.
8 is a bar graph showing the comparison of the transmission power shown by performing CFD calculation for a ship equipped with an energy saving device of the present invention and a ship equipped with an energy saving device of the prior art.
9 is a bar graph showing a comparison of the transmission power shown by performing a model test on a ship with and without the energy saving device of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박의 개념도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박의 선미부의 상세도, 도 3a은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치의 상세도이고, 도 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치의 상세도, 도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박을 후방에서 선미를 바라본 도면이며, 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 선박을 후방에서 선미를 바라본 도면이다.1 is a conceptual diagram of a ship including an energy saving device for a vessel according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed view of a stern of a ship including an energy saving device for a vessel according to an embodiment of the present invention, FIG. 3a is the present invention is a detailed view of an energy saving device for a vessel according to an embodiment of the present invention, FIG. 3b is a detailed view of an energy saving device for a vessel according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4A is a vessel energy saving device according to an embodiment of the present invention It is a view looking at the stern of a ship from the rear, and FIG. 4b is a view looking at the stern from the rear of a ship including an energy saving device for a ship according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박(1)은, 선미핀(10), 프로펠러(20) 및 러더(21)를 포함한다. 여기서 에너지 절감장치(부호 도시하지 않음)는 선미부(1b)와 선미핀(10)을 포괄하여 의미하나, 선미핀(10)만을 의미할 수 있다. 1 to 4, the energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention and a ship (1) including the same includes a stern fin 10, a propeller 20 and a rudder 21 . Here, the energy saving device (not shown) includes the stern portion 1b and the stern fin 10 , but may mean only the stern fin 10 .

본 발명의 주요 구성인 선미핀(10), 프로펠러(20) 및 러더(21)에 대해서 기술하기 전에 선박(1)의 주요 위치 및 시설에 대해 이하에서 설명하도록 한다. Before describing the stern pin 10, the propeller 20 and the rudder 21, which are the main components of the present invention, the main positions and facilities of the ship 1 will be described below.

본 발명의 실시 예에서 선박(1)은, 복수 개의 프로펠러(20)를 구비하여 구동되는 쌍축선이며, 선수부(1a), 선미부(1b), 선미핀(10), 프로펠러(20) 및 러더(21)로 구성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the ship (1) is a twin-axial ship driven with a plurality of propellers (20), a bow (1a), a stern (1b), a stern pin (10), a propeller (20) and a rudder (21) may consist of.

선수부(1a)는, 선박(1)의 전방부분을 가리키며 선체(부호 도시하지 않음)의 전방에 형성되고, 상갑판(부호 도시하지 않음)을 기준으로 상측에는 앵커 등 다양한 설비 및 시설(도시하지 않음)이 배치될 수 있고, 하측 내부에는 카고 홀드(Cargo hold) 및 보선 스토어(bosun store; 도시하지 않음) 등의 저장공간이 형성될 수 있다. The bow part 1a points to the front part of the ship 1 and is formed in front of the hull (not shown), and various facilities and facilities (not shown) such as anchors on the upper side based on the upper deck (not shown) ) may be disposed, and a storage space such as a cargo hold and a bosun store (not shown) may be formed inside the lower side.

선미부(1b)는, 선박(1)의 후방부분을 가리키며 선체의 후미에 형성되고, 내부에는 카고 홀드 및 엔진룸이 형성되며 하부에는 선미핀(10), 프로펠러(20), 러더(21)가 배치될 수 있다. The stern portion (1b) points to the rear portion of the ship (1) and is formed at the rear of the hull, and a cargo hold and an engine room are formed therein, and a stern pin 10, a propeller 20, and a rudder 21 are formed in the lower portion. can be placed.

선미핀(10)은, 선미부(1b)에 형성되어 후하향 경사지도록 형성된다. The stern fin 10 is formed in the stern portion 1b so as to be inclined downwardly.

구체적으로 선미핀(10)은, 높이(D1)가 선체의 선저로부터 만재 흘수(D)의 60% 이상이 되는 높이에 위치하고, 영각(a)이 0 초과 마이너스 45도 이내로 형성된다. Specifically, the stern fin 10 is located at a height at which the height (D1) is 60% or more of the full load draft (D) from the bottom of the hull, and the angle of attack (a) is formed to exceed 0 minus 45 degrees.

바람직하게 선미핀(10)은, 높이(D1)가 선체의 선저로부터 만재 흘수(D)의 60% 내지 90%가 되는 높이(더욱 바람직하게는 만재 흘수(D)의 약 60% 내지 75%가 되는 높이)에 위치하고, 영각(a)이 0 초과 마이너스 30도 이내(더욱 바람직하게는 0 초과 마이너스 15도)가 되는 각도를 가질 수 있다. Preferably, the stern fin 10 has a height at which the height D1 is 60% to 90% of the load draft (D) from the bottom of the hull (more preferably about 60% to 75% of the load draft (D) is height), and may have an angle such that the angle of attack (a) is greater than 0 and within minus 30 degrees (more preferably greater than zero minus 15 degrees).

이를 통해 선미핀(10)은 선체의 하부에서 상부로 흐르는 유체의 유동을 하방으로 전환시켜 선미부(1b)에 형성되는 프로펠러(20)의 날개(20a) 끝단으로 유입시킴으로써 프로펠러(20)의 추진 효율을 향상시켜 자항 성능을 개선시킬 수 있으며, 유체의 유입류에 전류고정핀(Pre-swirl fin)의 역할을 수행할 수 있다.Through this, the stern fin 10 converts the flow of the fluid flowing from the lower part of the hull to the upper part downward and introduces it into the end of the wing 20a of the propeller 20 formed in the stern part 1b, thereby propulsion of the propeller 20 Self-navigation performance can be improved by improving efficiency, and it can serve as a pre-swirl fin for the inflow of fluid.

또한, 선미핀(10)은, 선체의 상부로 흐르는 유체의 유동을 하방으로 전환시켜 선미부(1b)에 걸리는 선측 파고의 높이를 낮춤으로써 선박(1)의 침수 표면적을 줄이고 점성저항을 감소시켜 저항 성능을 개선시킬 수 있다. In addition, the stern fin 10 reduces the immersion surface area of the ship 1 by converting the flow of the fluid flowing to the upper part of the hull downward and lowering the height of the stern wave height applied to the stern part 1b and reducing the viscous resistance. Resistance performance can be improved.

이와 같이 본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치(선미핀; 10) 및 이를 포함하는 선박(1)은, 선박(1)의 자항 성능 및 저항 성능을 동시에 개선하여 선박(1)의 속도 성능을 극대화하는 효과가 있다. As described above, the energy saving device (stern fin; 10) for a ship according to the present invention and a ship (1) including the same improve the self-navigation performance and resistance performance of the ship (1) at the same time to maximize the speed performance of the ship (1) It works.

또한 선미핀(10)은, 길이 방향 위치는 선체의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역(station) 중 선체의 선미부(1b)에서 1 내지 4 구역(station) 중 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. In addition, the stern fin 10 is at least at one position in the stern part 1b of the hull among the stations in which the repair length of the hull is equally divided into 20 at the position of any one of the stations in the longitudinal direction. One or more may be provided.

또한, 선미핀(10)은, 두께(T1)가 20mm 내지 100mm로 형성될 수 있고, 길이(T2)가 선체의 수선간장길이의 0.3% 내지 3%의 범위 내에서 형성될 수 있고, 폭(T3)이 선체의 수선간장길이의 0.1% 내지 0.5%의 범위 내에서 형성될 수 있다. In addition, the stern fin 10, the thickness (T1) may be formed in a range of 20mm to 100mm, the length (T2) may be formed within the range of 0.3% to 3% of the length between the water lines of the hull, the width ( T3) may be formed within the range of 0.1% to 0.5% of the length of the vertical line of the hull.

선미핀(10)은 종단면 및 횡단면이 에어 포일(air foil) 형상을 가질 수 있으며, 이 뿐만 아니라 횡단면이 'ㄷ'자 형태를 가지는 등(도 3b 참조) 다양한 형태를 가질 수 있다. The stern fin 10 may have an air foil shape in a longitudinal cross-section and a cross-section, and may have various shapes such as a 'C' shape in a cross-section (see FIG. 3b ).

또한, 선미핀(10)은, 선미부(1b)의 좌우 양측 모두 또는 한쪽에만 비대칭으로 구비될 수 있다. In addition, the stern pin 10 may be provided asymmetrically on both left and right sides or only one side of the stern portion 1b.

또한, 선미핀(10)은, 선미 스케그 바깥쪽 좌우 양측 모두 또는 한쪽에만 비대칭으로 구비(도 4a 참조)할 수 있으며, 선미 스케그(부호 도시하지 않음) 안쪽 좌우 양측 모두 또는 한쪽에만 비대칭으로 구비(도 4b 참조)할 수 있다. In addition, the stern fin 10 may be asymmetrically provided on both left and right sides or only one side of the stern skeg outside (see FIG. 4a ), and asymmetrically on both sides or only one side of the stern skeg (not shown) inside the stern skeg It can be provided (refer to FIG. 4b).

이와 같이 본원 발명의 선미핀(10)은, 선체의 선미부(1b) 인근에 유동하는 유체를 정류하여 프로펠러(20)의 회전에 도움이 되도록 공급함으로써, 프로펠러 날개(20a) 상에 압력을 가하여 추진력을 추가 발생시키고, 이를 통해 자항 성능이 개선된다.As such, the stern pin 10 of the present invention rectifies the fluid flowing near the stern portion 1b of the hull and supplies it to help the rotation of the propeller 20, by applying pressure on the propeller wing 20a Additional propulsion is generated, which improves self-navigation performance.

또한, 선미핀(10)은, 선체의 상부로 흐르는 유체의 유동을 하방으로 전환시켜 선미부(1b)에 걸리는 선측 파고의 높이를 낮춤으로써 선박(1)의 침수 표면적을 줄이고 점성저항을 감소시켜 저항 성능을 개선시킬 수 있다.In addition, the stern fin 10 reduces the immersion surface area of the ship 1 by converting the flow of the fluid flowing to the upper part of the hull downward and lowering the height of the stern wave height applied to the stern part 1b and reducing the viscous resistance. Resistance performance can be improved.

이에 따라 선박(1)의 추진에 소모되는 연료를 2% 내지 4% 절감할 수 있고 50%의 현저한 진동 방지 효과를 발생시킨다. Accordingly, the fuel consumed for propulsion of the ship 1 can be reduced by 2% to 4%, and a significant anti-vibration effect of 50% is generated.

프로펠러(20)는, 선미부(1b)의 하측 스턴보스(1c) 후방에 복수 개 배치되어, 복수 개의 프로펠러 날개(20a)의 회전을 통한 유체의 밀어내기 힘에 의한 반작용으로 추력을 발생시킨다. A plurality of propellers 20 are disposed behind the lower stern boss 1c of the stern portion 1b, and generate thrust as a reaction by the pushing force of the fluid through the rotation of the plurality of propeller blades 20a.

프로펠러(20)는, 일례로 좌우 양측에 배치되어, 프로펠러 날개(20a)의 회전이 모두 안측(in-ward) 또는 모두 바깥측(out-ward)으로 회전할 수 있다. The propeller 20 is, for example, disposed on both left and right sides, the rotation of the propeller blades 20a can be all inward (in-ward) or all outward (out-ward) rotation.

프로펠러(20)는, 선미핀(10)에 의해 정류되어 유입되는 유체를 공급받아, 유체로부터 프로펠러 날개(20a) 상에 압력을 가하여 추진에 도움을 주고 이를 통해 자항 성능이 개선되어 선박(1)의 추진에 소모되는 연료를 1 내지 2% 절감할 수 있고 50%의 현저한 진동 방지 효과가 발생할 수 있다. The propeller 20 is supplied with a fluid that is rectified by the stern pin 10, and is supplied with a fluid flowing in, by applying a pressure on the propeller wing 20a from the fluid to help propulsion and through this, the self-navigation performance is improved and the ship (1) 1 to 2% of fuel consumed for propulsion can be reduced, and a significant anti-vibration effect of 50% can occur.

러더(21)는, 선미부(1b)의 하측의 프로펠러(20)의 후방에 설치되어 선박(1)의 항해 방향을 조종한다. The rudder 21 is provided behind the propeller 20 of the lower side of the stern part 1b, and controls the sailing direction of the ship 1 .

러더(21)는 리딩 에지(leading edge; 전연부; 부호 도시하지 않음)와 트레일링 에지(trailing edge; 후연부; 부호 도시하지 않음)를 가질 수 있으며, 상부와 하부의 리딩 에지가 서로 편향되거나 또는 기울어지는 등 트위스트의 형태를 가질 수 있다. The rudder 21 may have a leading edge (leading edge; not shown) and a trailing edge; Alternatively, it may have a twisted shape such as inclined.

상기 기술한 선미핀(10)을 통해 저항 성능 향상 및 자항 성능 개선의 결과를 하기 도 5 내지 도 9에 도시된 실험결과를 통해 기술하도록 한다. The results of improving resistance performance and improving self-navigation performance through the above-described stern pin 10 will be described through the experimental results shown in FIGS. 5 to 9 below.

도 5는 종래의 선박용 에너지 절감장치와 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 에너지 절감장치의 예시를 선박에 포함하도록 도시한 선미 측면도, 도 6은 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 부착하지 않은 선박의 프로펠러에 유입되는 유체흐름에 의한 압력 변화를 비교한 도면, 도 7은 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 부착하지 않은 선박의 선미에 걸리는 선측 파고의 높이를 비교한 도면, 도 8은 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 종래 기술의 에너지 절감장치를 부착한 선박에 대해 CFD 계산을 수행하여 나타난 전달동력을 비교하여 나타낸 막대 그래프이고, 도 9는 본 발명의 에너지 절감장치를 부착한 선박과 부착하지 않은 선박에 대해 모형시험을 수행하여 나타난 전달동력을 비교하여 나타낸 막대 그래프이다. 5 is a stern side view showing a conventional energy saving device for a ship and an example of an energy saving device for a ship according to an embodiment of the present invention to be included in a ship, FIG. 6 is a ship with and without the energy saving device of the present invention attached A view comparing the pressure change due to the flow of fluid flowing into the propeller of the ship, FIG. 7 is a view comparing the height of the wave height on the side of the ship attached to the stern of the ship with and without the energy saving device of the present invention, FIG. 8 is a bar graph showing the comparison of the transmission power shown by performing CFD calculation for a ship equipped with an energy saving device of the present invention and a ship equipped with an energy saving device of the prior art, and FIG. 9 is an energy saving device of the present invention. It is a bar graph showing the comparison of the transmission power shown by performing a model test on the attached and non-attached ships.

도 5를 살펴보면, 선미부(1b)에 구비되는 본 발명의 선미핀(10)과 종래의 선미핀(C1,C2)를 볼 수 있다. Referring to FIG. 5 , the stern fin 10 of the present invention and the conventional stern fins C1 and C2 provided in the stern portion 1b can be seen.

본 발명의 선미핀(10)은, 배치 높이(D1)가 종래의 선미핀(C1,C2)들보다 선저로부터 더 높은 위치에 배치되어 있는 것을 볼 수 있으며, 기울어진 각도, 즉 영각(a)이 종래의 선미핀(C1)보다 마이너스 방향으로 더욱 기울어져 있으며, 종래의 선미핀(C2)의 플러스 방향의 영각과는 반대인 마이너스 방향으로 기울어져 있음을 알 수 있다. The stern fin 10 of the present invention, it can be seen that the arrangement height (D1) is arranged at a higher position from the bottom of the ship than the conventional stern fins (C1, C2), the inclined angle, that is, the angle of attack (a) It can be seen that the conventional stern fin (C1) is more inclined in the negative direction than, and is inclined in the negative direction opposite to the angle of attack in the positive direction of the conventional stern fin (C2).

또한 도 6을 보면 (a)가 에너지 절감장치(10; 본 발명의 선미핀)을 부착하지 않은 선박의 프로펠러(20)의 프로펠러 날개(20a)에 유입되는 유체의 흐름에 의해 발생되는 압력(A1)을 나타내는 것이고, (b)는 에너지 절감장치(10)를 부착한 선박(1)의 프로펠러(20)의 프로펠러 날개(20a)에 유입되는 유체의 흐름에 의해 발생되는 압력(A2)을 나타내는 것이다. 압력의 정도는 청색에 짙어질수록 음압이 높아지며 적색에 짙어질수록 양압이 높아짐을 나타낸다. In addition, referring to FIG. 6 (a) is the pressure (A1) generated by the flow of fluid flowing into the propeller wing (20a) of the propeller 20 of the ship to which the energy saving device 10 (stern fin of the present invention) is not attached. ), and (b) represents the pressure (A2) generated by the flow of fluid flowing into the propeller wing (20a) of the propeller (20) of the ship (1) to which the energy saving device (10) is attached. . As for the degree of pressure, the darker the blue color, the higher the negative pressure, and the darker the red color, the higher the positive pressure.

여기서 도 6의 (a)와 (b)에 각각 도시된 A1과 A2를 살펴보면 A1보다 A2가 더 적색으로 보이는 것으로 보아 프로펠러 날개(20a)에 가해지는 양압이 더욱 높은 것을 알 수 있고, 이로 인해 프로펠러 날개(20a)가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 더 많은 힘을 도와주게 되어 추진에 도움을 준다.Here, looking at A1 and A2 shown in (a) and (b) of FIG. 6 , respectively, it can be seen that A2 is more red than A1, so that the positive pressure applied to the propeller wing 20a is higher. The wing (20a) is to help more force in the same direction as the rotational direction to help the propulsion.

도 7은 본 발명의 에너지 절감장치(10)를 부착한 선박(1)과 부착하지 않은 선박의 선미부(1b)에 걸리는 선측 파고의 높이를 비교한 도면이다. 7 is a view comparing the height of the ship's side wave height applied to the stern (1b) of the ship (1) and the ship not attached to the energy saving device (10) of the present invention.

도 7을 보면, 에너지 절감장치(10)를 부착한 선박(1)의 선미부(1b)에 걸리는 선측 파고의 높이가 부착하지 않은 선박의 선미부(1b)에 걸리는 선측 파고의 높이보다 약 0.2m 이상 낮은 것을 알 수 있다. 7, the height of the side wave height applied to the stern part 1b of the ship 1 to which the energy saving device 10 is attached is about 0.2 than the height of the side wave height applied to the stern part 1b of the ship not attached. m or lower.

이와 같이 본 발명의 에너지 절감장치는 선체의 상부로 흐르는 유체의 유동을 하방으로 전환시켜 선미부(1b)에 걸리는 선측 파고의 높이를 낮춤으로써 선박(1)의 침수 표면적을 줄이고 점성저항을 감소시켜 저항 성능을 개선시킨다. As described above, the energy saving device of the present invention converts the flow of the fluid flowing to the upper part of the hull downward to lower the height of the hull wave height applied to the stern part 1b, thereby reducing the immersion surface area of the ship 1 and reducing the viscous resistance. improve resistance performance.

도 5에 도시된 본 발명의 선미핀(10)과 종래의 선미핀(C1,C2)에 대한 전달동력의 차이를 나타낸 CFD 실험결과표를 도 8을 통해서 설명하도록 한다. The CFD test result table showing the difference in transmission power for the stern fin 10 of the present invention shown in FIG. 5 and the conventional stern fins C1 and C2 will be described with reference to FIG. 8 .

도 8에 도시된 도표에서 가로축은 종래의 선미핀(C1,C2)과 본 발명의 선미핀(10)을 나타내며 세로축은 전달동력 소모비율을 나타낸다. 여기서 종래의 선미핀(C1,C2) 중에서 종래의 선미핀(C1)은 가로축 번호 1 내지 9이며, 종래의 선미핀(C2)은 가로축 번호 10 내지 19이고, 본 발명의 선미핀(10)은 가로축 번호 20 내지 23이다. In the diagram shown in Figure 8, the horizontal axis represents the conventional stern fins (C1, C2) and the stern fin 10 of the present invention, and the vertical axis represents the transmission power consumption ratio. Here, among the conventional stern fins (C1, C2), the conventional stern fin (C1) is a horizontal axis number 1 to 9, the conventional stern fin (C2) is a horizontal axis number 10 to 19, the stern fin 10 of the present invention is The horizontal axis numbers are 20 to 23.

도 8에 도시된 도표에서 보이는 바와 같이 종래의 선미핀(C1,C2)들은 모두 추진동력소모비율이 대략 플러스 0.01% 내지 2.3%의 비율을 가지고 있어, 선미핀이 없는 경우에 비해 오히려 소모 동력이 늘어나는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 선미핀(10)은 전달동력 소모비율이 대략 마이너스 0.1% 내지 0.9%의 비율을 가지고 있어 선미핀이 없는 경우에 비해 소모 동력이 줄어드는 것을 알 수 있다.As shown in the chart shown in Figure 8, the conventional stern fins (C1, C2) have a propulsion power consumption ratio of approximately plus 0.01% to 2.3%, so the power consumption is rather low compared to the case without the stern fin. It can be seen that the increase, the stern fin 10 of the present invention has a transmission power consumption ratio of approximately minus 0.1% to 0.9%, so it can be seen that the power consumption is reduced compared to the case without the stern fin.

도 9를 통해서 보면, 청색 막대로 표시되는 에너지 절감장치(10)를 부착하지 않은 선박의 전달동력을 100%라고 볼 때, 적색 막대로 표시되는 에너지 절감장치(10)를 부착한 선박(1)의 전달동력이 대략 1% 내지 1.2% 정도 개선되는 것을 알 수 있다. 9, when the transmission power of the vessel not equipped with the energy saving device 10 indicated by the blue bar is 100%, the vessel 1 with the energy saving device 10 indicated by the red bar attached It can be seen that the transmission power is improved by approximately 1% to 1.2%.

이와 같이 본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박은, 선미 하부 좌우측에 후하향 경사진 핀을 마련하여 선체 하부에서 상부로 흐르는 유동의 방향을 하향되도록 전환하여 프로펠러의 날개 끝단으로 유입시킴으로써 선박의 자항 성능을 개선하여 추진효율을 극대화하는 효과가 있으며, 유체의 유입류에 전류고정핀(Pre-swirl fin)의 역할을 수행할 수 있다. As described above, the energy saving device for a ship according to the present invention and a ship including the same are provided with fins inclined downward on the left and right sides of the lower stern to change the direction of the flow flowing from the lower part of the hull to the upper part and introduce it into the wing end of the propeller. It has the effect of maximizing the propulsion efficiency by improving the self-navigation performance of the vessel, and can serve as a pre-swirl fin for the inflow of fluid.

또한, 본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박은, 선체 하부에서 상부로 흐르는 유동 방향을 하방으로 전환시켜, 선미에 걸리는 선측 파고의 높이를 낮춤으로써 선박의 침수 표면적을 줄이고 점성 저항을 감소시켜 저항 성능을 개선할 수 있다. In addition, the energy saving device for a ship and a ship including the same according to the present invention reduce the immersion surface area of the ship and reduce the viscous resistance by changing the flow direction from the lower part of the hull to the upper part to lower the height of the wave height of the ship side applied to the stern. It can be reduced to improve the resistance performance.

따라서, 본 발명에 따른 선박용 에너지 절감장치 및 이를 포함하는 선박은, 선박의 자항 성능 및 저항 성능을 동시에 개선하여 선박의 속도 성능을 극대화하는 효과가 있다. Therefore, the energy saving device for a ship and a ship including the same according to the present invention have the effect of maximizing the speed performance of the ship by simultaneously improving the self-navigation performance and the resistance performance of the ship.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto. It will be clear that the transformation or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

1: 선박 1a: 선수부
1b: 선미부 1c: 스턴보스
10: 선미핀 20: 프로펠러
20a: 프로펠러 날개 21: 러더
C1,C2: 종래의 선미핀 1: vessel 1a: bow
1b: stern part 1c: stern boss
10: stern fin 20: propeller
20a: propeller wing 21: rudder
C1, C2: Conventional stern fins

Claims (12)

선체의 후미에 형성되는 선미부; 및
상기 선미부에 형성되어 유체의 유동 방향을 전환하는 선미핀을 포함하고,
상기 선미핀은,
높이가 상기 선체의 선저로부터 만재 흘수의 60% 이상이 되는 높이에 위치하고,
영각이 0 초과 마이너스 45도 이내이고,
상기 선미부의 후방에 배치되어 추력을 발생시키는 프로펠러의 상부 끝단보다 높고 만재 흘수보다 낮은 위치에 설치되되, 상기 선체의 하부에서 상부로 흐르는 유체가 상기 프로펠러의 날개 끝단으로 유입되도록 후하향 경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.A stern portion formed at the aft of the hull; and
It is formed in the stern portion and includes a stern fin for changing the flow direction of the fluid,
The stern pin is
It is located at a height at which the height is at least 60% of the full load draft from the bottom of the hull,
The angle of attack is greater than 0 and within minus 45 degrees,
Installed at a position higher than the upper end of the propeller disposed at the rear of the stern and generating thrust and lower than the full load draft, the fluid flowing from the lower part of the hull to the upper part flows into the wing end of the propeller so as to be inclined backward. Energy saving device for ships, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 선미핀은,
상기 선체의 하부에서 상부로 흐르는 유체의 유동을 하방으로 전환시켜, 상기 선미부에 걸리는 선측 파고를 낮추는 유동제어장치(Flow Control Fin)의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.According to claim 1, wherein the stern pin,
By diverting the flow of the fluid flowing from the lower part of the hull to the upper part downward, the energy saving device for ships, characterized in that it serves as a flow control device (Flow Control Fin) to lower the stern wave height applied to the stern. 제 2 항에 있어서, 상기 선미핀은,
상기 프로펠러의 날개 끝단으로 유체를 유입시키는 전류고정핀(Pre-Swirl Fin)의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.According to claim 2, wherein the stern fin,
Energy saving device for ships, characterized in that it serves as a current fixing fin (Pre-Swirl Fin) for introducing a fluid into the wing tip of the propeller. 제 3 항에 있어서, 상기 선미핀은,
상기 선체의 수선간장을 균등하게 20 개로 분할한 구역 중 상기 선체의 선미에서 1 내지 4 구역 중 어느 하나의 위치에 적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치. According to claim 3, The stern pin,
Energy saving device for ships, characterized in that at least one or more is provided in any one position of 1 to 4 in the stern of the hull among the areas in which the repair liver of the hull is equally divided into 20. 제 4 항에 있어서, 상기 선미핀은,
두께가 20 내지 100mm 이고,
폭이 상기 선체의 수선간장길이의 0.1 내지 0.5%이고,
길이가 상기 선체의 수선간장길이의 0.3 내지 3%인 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.According to claim 4, The stern pin,
The thickness is 20 to 100 mm,
The width is 0.1 to 0.5% of the length of the vertical line of the hull,
Energy saving device for ships, characterized in that the length is 0.3 to 3% of the length of the hull. 제 5 항에 있어서, 상기 선미핀은,
높이가 상기 선체의 선저로부터 만재 흘수의 60% 내지 90% 높이에 위치하고,
영각이 마이너스 0 초과 마이너스 45도 이내인 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.According to claim 5, The stern pin,
The height is located at a height of 60% to 90% of the full load draft from the bottom of the hull,
An energy saving device for ships, characterized in that the angle of attack is greater than minus 0 and less than minus 45 degrees. 제 6 항에 있어서, 상기 선미핀은,
종단면이 에어 포일 형상 또는 횡단면이 'ㄷ'자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.According to claim 6, The stern pin,
An energy saving device for ships, characterized in that the longitudinal section has an airfoil shape or a cross section has a 'C' shape. 제 7 항에 있어서, 상기 프로펠러는,
상기 선미부에 복수 개 구비되며,
복수 개의 프로펠러는,
모두 안측(in-ward) 또는 모두 바깥측(out-ward)으로 회전하는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.According to claim 7, wherein the propeller,
A plurality of the stern is provided,
A plurality of propellers,
Energy saving device for ships, characterized in that all rotate in-ward or all out-ward. 제 8 항에 있어서, 상기 선미핀은,
상기 선미부의 좌측에만 또는 우측에만 비대칭으로 구비되거나 상기 선미부의 좌우 양측 모두에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.The method of claim 8, wherein the stern pin,
Energy saving device for ships, characterized in that provided asymmetrically only on the left side or on the right side of the stern portion, or provided on both left and right sides of the stern portion. 제 9 항에 있어서, 상기 선미핀은,
상기 선미부의 선미 스케그 안쪽에서 좌측에만 또는 우측에만 비대칭으로 구비되거나 좌우 양측 모두에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.10. The method of claim 9, wherein the stern pin,
Energy saving device for ships, characterized in that provided asymmetrically only on the left side or only on the right side from the inside of the stern skeg of the stern part, or provided on both left and right sides. 제 9 항에 있어서, 상기 선미핀은,
상기 선미부의 선미 스케그 바깥쪽에서 좌측에만 또는 우측에만 비대칭으로 구비되거나 좌우 양측 모두에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 에너지 절감장치.10. The method of claim 9, wherein the stern pin,
Energy saving device for ships, characterized in that provided asymmetrically or provided on both left and right sides only on the left side or on the right side from the outside of the stern skeg of the stern part. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 선박용 에너지 절감장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.A ship comprising the energy saving device for a ship according to any one of claims 1 to 11.
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