KR100200987B1

KR100200987B1 - 선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치

Info

Publication number: KR100200987B1
Application number: KR1019940702983A
Authority: KR
Inventors: 스테판 브로이노스키
Original assignee: 스테판 브로이노스키
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1999-06-15
Also published as: WO1993016915A1; US5123867A; EP0626918A1; EP0626918B1; AU667665B2; AU1338192A; CA2131008A1; KR950700190A; EP0626918A4; US6027383A; JPH07506548A

Abstract

선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치(11)가 개시되어 있다. 본 발명의 젯트추진장치는 일정한 노즐 현상의 도관을 통한 유체의 유동이 점진적으로 수렴하는 형태로 이루어지도록 설계된 것으로서, 선박의 광범위한 항해속도 및 해수상태등에 대해서 공동현상을 발생시킴이 없이 그 작동효율을 개선시키기 위한 것이다. 젯트 추진장치는 유입부(I)와, 원통형 하우징(31), 회전식 허브(34), 및 반경방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 임펠러 블레이드(36)를 포함하고 있는 임펠러 부분(P)과, 안쪽으로 경사진 내부면(39), 고정식 허브(30), 및 반경방향으로 서로 이격된 다수의 디퓨우져 블레이드(40)를 포함하고 있는 디퓨우져 부분(D)과, 고정식 허브와 회전식 허브의 사이로 배열된 베어링(도시 안됨)과, 그리고 회전식 허브를 회전시키는 회전수단(도시 안됨)을 갖추고 있다. 또 다른 특징은, 젯트추진장치의 작동용량이 초과 되었을때 선체상에 가해지는 과잉의 수압을 완화시키기 위해서 임펠러(33)의 상류에 설치된 볼링방지용 바이패스 밸브(172), 및 수면에 대해서 젯트추진장치의 유출구(30)의 높이를 조절하도록 방출부(D)안에 설치된 방향조절기구(도시 안됨)를 포함하고 있다는 점이다. 또한, 가변식 유출용 오리피스(도시 안됨)를 갖춘 노즐(21)이 사용되어서 미세한 유동을 조절하여 성능이 개선되었다.

Description

[발명의 명칭]

선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

본 발명은 선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치에 관한 것이며, 보다 상세히 설명하면 선박의 풍동 프로펠러식 젯트추진장치에 사용되는 임펠러 조립체(impeller assembly)및 풍동의 형상(tunnel design)에 관한 것이다.

[발명의 배경]

선박에 젯트추진장치를 사용하는 것은 널리 공지되어 있다. 젯트추진장치는 간단한 프로펠러식으로 사용될 때 많은 잇점을 제공하는데, 특히 그 작동상 큰 잇점이 있으며, 또한 젯트추진장치의 에너지 소모는 매우 효율적이다. 그러나, 선박용 젯트추진장치에 관련된 공통의 문제점들로 인하여, 이러한 젯트추진장치가 선박용으로 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다. 예를들어서, 선박용 젯트추진장치는 광범위한 속도범위, 물의 깊이, 그리고 해수의 상태등에 대한 불확실한 성능으로 인하여 중요한 설계상의 문제점을 갖고 있다.

젯트추진장치는 항해중에 또는 해수의 상태가 좋지 못할 경우에 많은 량의 물을 유입시키지 못하기 때문에, 젯트추진장치의 유입구로 과도한 물이 유입되며, 이러한 과도한 물은 볼링(balling)현상, 즉 선체와 젯트추진장치의 유입구 사이에서의 과도한 수압을 발생하게 한다. 이와 같은 볼링현상은 큰 항력(drag)을 동반하며, 이러한 항력은 추진효율에 악영향을 준다.

또, 하나의 문제점은 공동(cavitation)현상이다. 공동현상은 임펠러상에 가해지는 불규칙한 부하로서 나타난다. 이와같은 공동현상은 유체의 과도한 반경방향 가속도, 유체유동의 과도한 선회(swirl)및 난류(turbulence), 그리고 임펠러의 작동에 의해서 발생되는 진공과 관련된 유체의 불규칙한 부분 기화(vaporization)등에 의해서 야기될 수 있다.

따라서, 높은 출력하에서도 일정한 물의 유동을 제공할 수 있도록 작동되며 공동현상을 방지할 수 있도록 난류나 선회를 발생시키지 않을 정도로 물이 유동되는 선박용 젯트추진장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 선박의 전체 항해속도에 부합되는 최대의 유연성을 가지는 동시에 앞에서 언급된 볼링 또는 공동현상을 발생 시킴이 없이 가변의 부하를 수용할 수가 있는 선박용 젯트추진장치를 제공하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 이러한 선박용 젯트추진장치는 선체가 더러워진 경우에 손쉽게 유입부를 손으로 세척할 수 있는 수단을 갖추게 함으로써 유입부에서의 외부물질이 유입을 방지할 수 있는 효율적인 구조로 설계되어야만 한다.

출원인 베어키(Baker)등의 미합중국 특허 제 4,449,944호에는, 보트의 저속작동으로부터 고속작동으로의 효율적인 변화를 제공하기 위한 하이드로 젯트 보트 구동부(hydrojet boat drive)용 가변식 유입장치가 개시되었다. V자 형상의 선체 하부의 슬롯(slot) 안으로 설치되어 있는 상기 구동부는 내부의 유동압력과 외부의 후류(slipstream)압력 사이의 불균형에 대해서 반응하는 통풍용 도어 또는 패널을 갖춘 저항력의 램-스쿠프(ram-scoop)로 구성되어 있다.

출원인 슬래드(slade)의 미합중국 특허 제 3,543,713호에는 오리피스를 통해서 펌프로부터 물을 방출시킴으로써 작동되는 방식의 선박용 추진장치가 개시되었다. 오리피스는 소정의 추진방향에 따라 배향될수가 있다.

출원인 아샤우어(Aschauer)등의 미합중국 특허 제 3,680,315호에는 가변형 면적의 방출 노즐을 갖추고 있는 보트형 수압식 젯트추진장치가 개시되었다.

1988년 11월 1일자로 출원되고 1989년 5월 11일자로 공개된 오스트레일리아 특허출원 제 24907/88호에는 가변식 유입부를 갖춘 하우징과, 유입부의 하류에 설치된 제1베인 세트와, 프로펠러/임펠러와, 상기 프로펠러의 하류에 설치된 제2베인 세트와, 그리고 제2베인 세트의 하류에 설치된 수렴식 유출 하우징을 포함하고 있는 선박용 추진장치가 개시되었다. 유입부내의 쵸우킹(choking)을 감소시켜서 공동현상 및 항력을 감소시킬 수 있도록 가변식 유입용 오리피스를 사용하고 있다. 이러한 종래의 선박용 추진 장치는 선외식(outboard) 혹은 선미식 구동장치와 함께 사용될 수가 있다.

출원인 쿠에더(Kuether)의 미합중국 특허 제 3, 302,605호에는 작동능력을 증대시키기 위한 조향장치와 효율적으로 작은 동력으로 작동하기 위한 프로펠러 및 하우징 구조를 갖춘 선박용 젯트추진장치가 개시되었다.

출원인 폭스(Fox)의 미합중국 특허 제 3,187,708호에는 통상의 보트용 동력장치의 기어박스용 프로펠러 및 방향타(urdder) 구조물 대신에 선체의 바깥쪽으로 설치된 보트용 젯트추진장치가 개시되었다.

출원인 클리팍즈(Klepacz)등의 미합중국 특허 제 3,993,015호에는 측면이 평행하고 단부가 개방된 구조의 유입용 풍동을 갖추고 있는 선박용 수압식 추진 장치가 개시되었다.

그외에도, 출원인 아놀드(Arnold) 미합중국 특허 제 3,889,623호, 출원인 드 바울트(De Vault)등의 미합중국 특허 제 3,827,390호, 출원인 해밀턴(Hamilton)의 미합중국 특허 제 3,233,573호, 출원인 홀크로프트(Holcroft)의 미합중국 특허 제4,133,284호, 출원인 노에(Noe)등의 미합중국 특허 제 3,868,833호, 출원인 드루리(Drury)의 미합중국 특허 제 4,652,244호, 출원인 엥겔(Engel)등의 미합중국 특허 제 3,192,715호, 출원인 시일드(Shields)의 미합중국 특허 제 3,598,080호, 출원인 문트(Munte)의 미합중국 특허 제 3,620,019호, 출원인 지아코사(Giacosa)의 미합중국 특허 제 3,842,787호, 출원인 켈러(Keller)의 미합중국 특허 제 3,624,737호, 출원인 와트(Watts)의 미합중국 특허 제 4,718,870호, 출원인 니시다(Nishida)의 미합중국 특허 제 4,643,685호, 출원인 드리츠(Dritz)의 미합중국 특허 제 4,600,394호, 출원인 그로브스 쥬니어(Groves Jr.)의 미합중국 특허 제 3,782,320호, 출원인 호르비쯔(Horwitz)의 미합중국 특허 제 3,776,173호, 출원인 타터살(Tattersall)의 미합중국 특허 제 3,589,325호, 출원인 파라모어(Parramore)의 미합중국 특허 제 4,432,736호, 출원인 무어(Moore)의 미합중국 특허 제 3,788,265호, 출원인 해그렁(Haglung)의 미합중국 특허 제 4,474,561호, 및 출원인 웨브(Webb)등의 미합중국 특허 제 4,925,408호에는 각각 여러가지 선박용 추진장치들이 개시되었다.

[발명의 개시]

본 발명은 선박의 후방으로 배열되어 추진되는 풍동 프로펠러식 젯트추진장치를 제공한다. 이와같은 젯트추진장치는 체적형 노즐유동특성을 갖춘 풍동과, 대응하는 임펠러 조립체를 포함하고 있으며, 상기 임펠러 조립체는 선박의 속도변화, 작동특성, 및 해수의 상태 등과 관련하여 광범위한 조건하에서 공동현상이나 볼링현상 없이 상기 추진장치를 작동시킬 수 있다. 또한, 유입부의 과도한 압력을 완화시키는 불링방지용 바이패스 밸브 및 트림조절기구(trim adjustment mechanism)를 포함하고 있다.

본 발명의 선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치는, 상기 장치의 인접부로부터 공급되는 물을 수용하도록 수렴되는 형상으로 경사져 있는 벽을 갖춘 수렴식 유입부와, 상기 유입부로 수용된 물의 에너지를 증가시키기 위한 임펠러 부분과, 그리고 임펠러 부분으로부터 유입되는 물의 축선방향 유동을 증진하는 디퓨우져(diffuser)부분을 포함하고 있다. 디퓨우저 부분으로 부터 공급된 물을 일정한 방향의 물 젯트로 방출시키도록 선회회전가능한 방출부가 제공된다. 임펠러 부분의 내부에는 대체로 일정한 직경의 내부면을 갖추고 있는 원통형 하우징이 배열되어 있다. 원통형 하우징내에는 회전 가능한 허브가 동심으로 배열되어 있고, 허브는 요면부와 철면부를 갖춘 외부면을 포함하고 있으며, 허브의 외경은 유입부에 인접한 최소 외경으로부터 디퓨우져 부분에 인접한 최대 외경으로 증가하고 있다. 반경방향으로 서로 이격된 다수의 임펠러 블레이드(blade)가 회전가능한 허브상에 고정되어서 허브의 외부면으로부터 바깥쪽으로 원통형 하우징의 내부면에 인접하게 연장되어 있다. 이를 블레이드는 회전가능한 허브의 종축을 포함하는 평면에 대해서 일정한 각도로 경사져 있다. 디퓨우져 부분내에 배열된 내부면은 임펠러 부분에 인접한 최대 직경으로부터 안쪽으로 방출부에 인접한 최소 직경까지 경사져 있다. 디퓨우져 부분의 내부에 동심으로 배열된 고정식 허브는 임펠러 부분에 인접한 최대 직경으로부터 안쪽으로 방출부에 인접한 말단부까지 경사져 있는 외부면을 갖추고 있다. 고정식 허브의 외부면과 디퓨우져 부분의 내부면은 디퓨우져 부분의 내부에서 수렴하는 형상의 횡단면을 갖는 환형부를 한정한다. 반경방향으로 이격된 다수의 디퓨우져 베인(vane)이 고정식 허브의 외부면으로부터 디퓨우져 부분의 내부면까지 연장되어 있다. 디퓨우져 베인은 방출부에 인접한 고정식 허브의 종축에 대해서 평행한 말단부를 적어도 갖추고 있다. 회전가능한 허브와 고정식 허브의 사이로 베어링이 배열되어 있으며, 회전가능한 허브를 고정식 허브에 대해서 회전시키는 수단을 또한 갖추고 있다.

유입통로는 바람직하게 임펠러 부분의 유입 횡단면에 대한 가로의 유입 횡단면의 비가 약 1.5내지 2.5:1로 설계된다. 아암 호울(arm-hole)식 덕트가 제공되어서, 유입통로로의 접근을 용이하게 하고, 또한 유입되는 유동의 회전을 완화시키는 내부면을 따라서 단단히 고정되어 있는 하나 이상의 직선형 베인으로의 접근을 용이하게 한다.

임펠러 부분은 바람직하게 볼링현상을 방지하기 위하여 임펠러 블레이드의 상류에 설치되어 있는 바이패스 밸브를 포함하고 있다. 임펠러 부분의 유입 횡단면은 디퓨우져 부분의 유출 횡단면에 대해서 약 0.50 내지 0.75:1, 바람직하게 약 0.60 내지 0.70:1, 가장 바람직하게는 약 0.64:1의 비로 설계된다.

방출부는 바람직하게 조향기구에 의해 360。까지 회전가능한 가변식 오리피스 노즐 및 선박의 트림(trim)을 조절하도록 노즐을 상승 또는 하강시키는 트림조절기구를 포함하고 있다. 하나이상의 직선형 베인들은 노즐의 내부면에 고정되어 있으며, 조향 기구를 부착시키기 위해 스포우크(spoke) 베인이 사용된다. 방출부의 유출 횡단면은 바람직하게 임펠러 부분의 유입횡단면에 대해서 약 0.25내지 0.50:1, 바람직하게 약 0.30내지 0.40:1, 가장 바람직하게는 약 0.35:1의 비로 설게된다.

이와 같은 본 발명의 선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치는 내부유동에 대한 장애를 감소시키며, 수렴하는 형상 부분들을 매끄럽고 점진적인 형태로 형성하는 유동저항이 작은 유동통로를 제공한다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 정방향 추진위치 및 역방향 추진위치로 도시된 선박의 내부에 설치된 본 발명의 풍동 프로펠러식 젯트추진장치를 부분단면으로 도시한 종단면도이다.

제2도는 제1도의 풍동 프로펠러식 젯트추진장치가 설치된 선박의 개략적인 측단면도이다.

제3도는 본 발명의 젯트추진장치의 유입부의 사시도이다.

제4도는 제3도의 선 4-4를 따라서 도시한 젯트추진장치의 정면도이다.

제5도는 제3도의 선 5-5를 따라서 도시한 젯트추진장치 유입부의 저면도이다.

제6도는 본 발명의 젯트추진장치의 펌프 및 방출부의 측면도이다.

제7도는 제6도의 선 7-7을 따라서 도시한 젯트추진장치의 방출부및 펌프의 배면도이다.

제8도는 제1도의 선 8-8을 따라서 도시한 젯트추진장치의 베인 및 허브 조립체의 횡단면도이다.

제9도는 제1도의 선 9-9를 따라서 도시한 젯트추진장치의 베인 및 허브 조립체의 횡단면도이다.

제10도는 제1도의 선 10-10을 따라서 도시한 젯트추진장치의 임펠러 조립체의 유입면의 부분 사시도이다.

제11도는 제1도의 선 11-11을 따라서 도시한 젯트추진장치의 임펠러 조립체의 유출면의 부분 사시도이다.

제12도는 임펠러 조립체의 사시도이다.

제13도는 디퓨우져 베인 조립체의 측면사시도이다.

제14도는 회전식 허브의 축선방향 종단면도이다.

제15도는 고정식 허브의 축선방향 종단면도이다.

제16도는 2중 허브 조립체의 종단면도이다.

제17도는 제12도의 임펠러 조립체에 부착되는 임펠러 블레이드를 도시한 측면 사시도이다.

제18도는 임펠러 블레이드의 측면 사시도이다.

제19도는 임펠러 블레이드의 내부면을 따라서 도시한 사시도이다.

제20도는 임펠러 블레이드의 경사직을 보여주기 위해서 임펠러 블레이드의 한쪽 에지(edge)를 따라서 도시한 사시도이다.

제21도는 임펠러 블레이드의 경사각을 보여주기 위해서 임펠러 블레이드의 다른쪽 에지를 따라서 도시한 사시도이다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 노즐을 통한 유체유동에 의해서 제공되는 바와같이 일정체적의 물을 수렴식으로 유동시킴으로써 개선된 추진효율이 얻어진다는 사실에 부분적으로 근거하는 것이다. 다시 말해서, 축선방향 유동영역의 횡단면적이 유입구로부터 유출구 쪽으로 일정하게 감소된다는 점이다. 이와같은 본 발명의 체적형 노즐형상을 사용함으로써 난류가 감소되며, 물 흐름의 플러그 유동(plug-flow) 특성이 개선된다.

이제 제1도및 제2도를 참조하면, 선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치(11)는 선 A-A로부터 선 B-B사이로 연장한 유입부 부분(I)과 , 선 B-B로부터 선 C-C사이로 연장한 임펠러 부분(P)과, 그리고 선 C-C로부터 선 E-E 사이로 연장한 방출부 부분(D)을 갖추고 있는 축선 방향의 유동 또는 터어빈 펌프와 유사하게 작동한다. 유입통로(23)안으로 유입된 물기둥이 방출부 부분(D)을 통해 에너지화되도록 가속되어서 선박(10)에 대한 추력을 제공한다.

선박(10)은 후미에 설치된 풍동 프로펠러식 젯트추진장치를 갖추고 있으며, 젯트추진장치(11)의 유입부 부분(l)이 방출부 부분(D)과 장착블록(7)의 사이로 트랜섬(transom ;5)에 의해서 지지되어 있는 하부선체(9)의 안으로 결합되어서, 통상의 임펠러에 대신에 선체의 후미로 연장한다. 젯트추진 장치(11)는 제1도에서 2개의 추진위치로 도시되어 있는데, 즉 실선으로 도시된 정방향 추진위치(F)와 점선으로 도시된 역방향 추진위치(R)가 각각 나타나 있다. 주 작동기(prime mover, 13)가 임펠러 축(32)에 직접 부착되어 있으며, 조향 연결부(15)가 젯트추진장치(11)의 조향수단(S)에 부착되어 있다.

제1도, 제4도, 및 제5도를 참조하면, 유입부 부분(l)은 하우징(12)내에 유입통로(23)를 형성하고 있으며, 이 유입통로(23)는 그 일단부에서는 선체의 바닥면에 형성된 유입구(22)와 그리고 타단부에서는 임펠러 부분(P)에 대한 유입부(24)사이를 연결하도록 구성되어 있다. 상기 유입통로(23)는 장방향의 2개의 수직벽(152), 기다란 경사벽(153), 및 굽힘부(156)에서 원통형 챔버상으로 수렴된 형상의 짧은 경사벽(155)을 각각 포함하고 있다. 굽함부(156)다음에는 유입통로(23)가 원통형으로 형성되어 있다. 유입통로(23)의 수렴 형상의 벽들은 난류가 없는 유동을 제공하도록 모든 교차지점에서 적절하게 매끄러운 곡선을 이루고 있다. 통상적으로, 굽힘부(156)의 각도는 특정형상에 따라서 약 40도 내지 45도의 범위로 설계된다. 유입구(22)의 횡단면은 바람직하게 임펠러(33)에 대한 유입부(24)의 횡단면에 대해서 약 1.5 내지 2.5 :1의 비로 설계된다.

유입부 하우징(12)의 내부벽을 따라서 하나 이상의 직선형 베인(154)들이 설치되어 있다. 이들 베인(154)들은 유입부 하우징(12)의 표면을 따라서 반경방향으로 서로 이격되어 있어서, 임펠러(33)의 둘레로 일정 유량의 물이 제공된다. 베인(154)은 임펠러(33)상에 가해지는 반경방향 부하를 최소화시켜서 최적의 유동효율을 제공한다. 또한, 베인(154)은 유입부의 물기둥 내에서의 어떠한 선회현상이나 난류를 감소시키도록 작용한다.

제5도에 도시된 바와 같이, 유입통로(23)내에는 유입구(22)에 인접하게 유입용 그릴(grill, 176)이 배열되어 있다. 통상적으로 그릴(176)은 선체(9)의 세로에 평행하게 일정한 간격을 두고서 배열된 봉으로 이루어져 있다. 이들 그릴(176)의 봉은 유동이 유입되는 방향으로 유선형 횡단면을 이루고 있어서 물의 유동에 대한 최소의 저항을 발생시킨다. 바람직하게, 젯트추진장치(11)를 통해서 큰 물체가 유입되는 것을 방지하도록 그릴(176)의 봉들사이의 간격이 디퓨우져 베인(40)사이의 간격 보다 크지 않아야 한다.

하우징(12)의 내부가 오염(fouling)되는 경우에, 유입통로(23)로의 빠른 접근을 위해서 아암 호울(arm-hole)식 덕트(100)가 제공되어 있다. 덕트(100)는 굽힘부(156)에 설치되어 있으며, 외부 플랜지(102)및 플러그(106)를 갖춘 원통형 하우징(101)을 포함하고 있다. 플러그(106)에는 플랜지 형태의 덮개(108)에 고정된 강체부분(solid section, 104)이 제공되어 있으며, 덮개(108)가 덕트 하우징(101)을 완전히 덮어주고 있다. 강체부분(104)에는 매끄러운 표면(103)이 제공되어 있으며(제4도 참조), 이 표면(103)은 덕트(100)가 설치될때 굽힘부(156)내에서 하우징(12)으로부터 제거되는 표면과 부합되는 것이다. 덕트(100)는 적절히 설치된 상태에서 유동에 대한 어떠한 추가의 저항력이나 유동을 방해하는 저항력을 작용시키지 못한다. 플랜지(102)에는 직립 나선형 볼트(109)가 제공되어 있으며, 이 볼트(109)가 플랜지 형태의 덮개(108)의 볼트구멍 안으로 삽입됨으로써 플러그(106)는 적절한 위치로 설치된다. 플러그(106)에 부착된 핸들(107)이 추가의 정렬작용을 제공한다.

본 발명의 중요한 특징은 제1도에 도시된 유입부(24)의 근처에서 하우징(12)안에 끼워진 바이패스 밸브 조립체(172)이다. 선박(10)의 선체와 유입구(22)사이의 수압이 그 작동용량을 초과했을 경우에, 바이패스 밸브 조립체(172)를 통해서 과도한 물이 유출된다. 이와같은 과도한 물로 인한 소위 볼링현상은 선박용 젯트추진장치에서는 공통적인 현상이다. 고속의 항해중에 선박이 거친 해수상태 또는 어려운 작동상태에서 진행할 경우에, 볼링현상은 선박(10)의 선체상에 큰 항력 특성을 수반하게 되며, 이는 젯트추진장치(11)의 추진효율에 영향을 준다. 따라서, 바이패스 밸브 조립체(172)는 이와같은 볼링현상을 방지하는 작용을 하여서 이와 관련된 압력을 완화시킨다.

유입부 부분(I)이 선체의 후미에 설치되어 있어서, 선박의 전진이동 및 그에 따른 수면의 상승은 유입부 부분(I)을 선체의 수면보다 약간 아랫쪽으로 위치시킨다. 그러나, 저속이나 정지중에 있을 때에도 선박의 적절한 작동을 수핼할 수 있도록, 임펠러(33)의 적어도 60 내지 70%의 횡단면이 물속으로 잠겨지도록 설치되어야만 한다. 유입부 부분(I)은 예를 들어서 볼트등에 의해서 플랜지(15)를 통하여 선체에 결합되다.

제1도에 도시된 바와같이, 본 발명의 임펠러 부분(P)은 선 A-A로부터 선 B-B에 일단식 임펠러를 포함하고 있다. 임펠러 조립체는 2개의 작은 부분으로 이루어진 제거가능한 하우징(31)을 포함하고 있는데, 즉 임펠러(33)를 갖춘 임펠러 하우징(14)및 디퓨우져(35)를 갖춘 디퓨우져 하우징(16)으로 이루어져 있다. 임펠러 하우징(14)은 유입부(24)및 방출구(26)에서 각각 직경이 일정한 원통형상으로 형성되어 있다. 디퓨우져 하우징(16)은 임펠러 부분(P)에 인접한 최대 지경으로부터 안쪽으로 방출부 부분(D)에 인접한 최소 직경까지 경사져 있는 내부면(39)을 갖춘 원통형상으로 형성되어 있다. 디퓨우져 하우징(16)의 수렴되는 형상의 내부면(39)은 임펠러 부분이 유입부(24)의 횡단면에 대한 배출부(28)의 횡단면의 비가 약 0.5 내지 0.75;1 , 바람직하게는 약 0.6 내지 0.70:1, 가장 바람직하게는 약 0.64:1로 설계된다. 따라서, 디퓨우져 부분의 체적유량은 임펠러 부분(P)의 체적유량 보다 작다. 디퓨우져 부분의 체적유량은 임펠러 부분(P)의 체적유량의 약 75 내지 90%, 바람직하게는 약 80%, 내지 90%, 가장 바람직하게는 약 85% 정도이다. 또한, 임펠러 하우징내의 축선방향 임펠러와 디퓨우져의 허브의 조합에 의해서 제공되는 환형 유동채널은 난류 경계층의 소용돌이(eddies)를 방지하도록 매끄럽게 연결된 내부면 및 외부면을 갖추고 있다. 임펠러 부분(P)의 중요한 설계상의 제한은 임펠러 하우징(14)의 횡단면과 디퓨우져 하우징(16)의 횡단면이 연결지점인 방출구(26)에서 동일해야만 한다는 점이다.

임펠러 부분(P)의 각각의 부품들을 보다 상세히 설명하면, 임펠러(33)는 제10도 내지 제12도, 제14도, 그리고 제16도 내지 제21도에 도시된 바와같이 여러번의 시험을 거쳐서 독특하게 설계된 형상의 허브(34)및 임펠러 블레이드(36)를 갖추고 있다. 임펠러(33)의 필수적인 형상은, 임펠러 블레이드(36)가 기존의 임펠러에서와 같이 편평하게 형성된 것이 아니라 제16도에 도시된 바와같이 허브(34)의 바깥쪽으로 경사진 블록한 표면(58)을 따라 고정된 중공의 면형상(hollow faced)블레이드로 구성되어 있다는 점이다.

이제 제14도 및 제16도를 참조하면, 임펠러의 허브(34)는 바람직하게 볼록한 표면 및 환형 내부를 갖추고 있으며, 보다 바람직하게는 허브(34)는 외부면과 환형의 내부를 구비하며, 상기 외부면은 직경이 작은 리딩 단부(leading end, 60)및 직경이 증가된 중간부(58)를 갖추고 있는 오목한 부분과, 축선방향으로 볼 때 직경이 큰 트레일링 단부(trailing end, 56)를 갖추고 있는 블록한 부분으로 이루어져 있다. 이러한 허브(34)의 전체적인 형상은 유입부 부분(I)으로부터 시작하여 원통형 임펠러 하우징(14)내에 제공되는 환형 공간내에서의 수렴하는 형태의 체적관계를 유지시키도록 설계되고, 임펠러 블레이드(36)에 의해서 변위되는 체적에 대응(compensate)하도록 설계된다. 임펠러 축(32)의 말단부(66)는 동심의 축선방향 보어(63)를 통하여 허브(34)의 길이를 따라 연장되어 있다. 허브(34)의 리딩 단부(60)는 임펠러축(32)상에 제공된 어깨부(68)와 접촉하는 환형 단부면을 갖추고 있어서, 유동에 대한 매끄러운 연결 표면을 제공한다. 동심의 환형 공동부(65 및 62)에 의해 형성된 허브(34)의 환형 벽은 말단부(64)를 제외하고는 대체로 일정한 두께로 형성되어 있으며, 이 말단부(64)는 고정덮개(locking sheath, 73)에 대한 결합면을 제공하도록 보어(63)로부터 바깥쪽으로 연장하여 있다.

제10도 내지 제12도 그리고 제17도 내지 제21도에 도시된 바와 같이 임펠러(33)는 허브(34)의 곡면을 따라서 부착된 중공형 면형상의 블레이드(36)를 갖추고 있어서, 이러한 블레이드(36)를 유동하는 유체에 최대로 노출시키는 동시에 임펠러(33)에 의해서 가해지는 반경방향 가속도 성분을 감소시킨다. 제18도는 참조하면, 블레이드(36)는 바람직하게 블록한 외경부(90), 옴고한 내경부(86), 짧은 트레일링 에지(trailing eage, 88), 긴 리딩 에지(leading eage, 84), 중간지점(p)을 포함하는 넓은 측면, 및 두께부(91)를 갖추고 있다.

임펠러 블레이드(36)의 경사는 각각 리딩 에지(84)및 트레일링 에지(88)에서 허브(34)의 외부면에 접하는 선에 대해서 수직한 선으로부터 결정되는 블레이드(36)의 길이에서이 비틀림의 평균 경사도로 형성되어 있다. 제17도 내지 제19도에 도시된 바와같이 내경부(86)또는 외경부(90)를 따라서 보았을때, 혹은 제20도 및 제21도에 도시된 바와같이 블레이드(36)의 리딩 에지 또는 트레일링 에지의 아랫쪽으로 보았을 때, 이들 리딩 에지 및 트레일링 에지의 평균 경사각은 바람직하게 수직선으로부터 약 20。내지 40。의 범위, 보다 바람직하게 블레이드(36)에 이어져 있는 허브(34)의 표면에 적합하게 한쪽 에지가 다른쪽 에지의 반대쪽으로 경사진 상태에서 수직선으로부터 약 30。정도로 형성되어 있다. 리딩 에지(84)는 임펠러의 회전방향으로 비틀려져 있다. 리딩 에지(84)가 허브(34)의 폭이 좁은 리딩 단부(60)에 상응하고, 트레일링 에지(88)는 허브(34)의 트레일링 단부(56)에 상응하며, 블레이드(36)의 중간부의 반경방향 폭은 허브(34)의 중간부(58)의 반경과 함수관계에 있어서, 임펠러의 직경은 거의 일정하다. 블레이드(36)의 전체 길이는 허브(34)의 길이와 각도성분 길이의 합과 동일하다.

블레이드(36)는 유동의 방해를 최소화시키는 유선형 횡단면으로 형성되어 있다. 블레이드(36)의 두께부(91)는 반경방향으로 거의 균일하다. 리딩 에지(84)및 트레일리 에지(88)는 이들 에지로부터 중앙의 최대 두께쪽으로 경사져 있으며, 에지로부터 중앙까지의 거리가 거의 서로 동일하다.

제10도 내지 제12도는 허브(34)를 따라서 연장한 5개이 블레이드로 이루어진 팬을 도시하였지만, 블레이드의 숫자나 임펠러의 직경 그리고 경사 각도등은 주 작동기(13)에 의해 공급되는 전력 및 선체의 형상과 관련하여 최적화되어 있다.

제2도, 제8도, 제9도, 및 제14도를 참조하면, 디퓨우져(35)가 임펠러(33)에 바로 인접하게 배열되어 있는데, 이 디퓨우져(35)는 임펠러(33)와 관련하여 다음과 같이 중요한 기능을 수행하도록 작동된다. 첫째로, 디퓨우져는 임펠러(33)에 의해서 가해지는 반경방향 가속도성분을 감쇠시킨다. 둘째로, 전체 임펠러의 횡단면을 가로지르는 물의 통로를 확산시킨다. 셋째로, 임펠러(33)상에 저압의 인공적인 배압(back pressure)을 제공함으로써 임펠러의 작동과 관련된 진공으로 인한 유동 유체의 부분기화를 방지한다. 마지막으로, 임펠러의 최대 반력을 제공하고 주 작동기의 이용가능한 에너지의 전달을 보다 효율적으로 가능하게 한다. 어느 정도의 증기가 존재하면 임펠러(33)상에 불규칙한 부하가 가해지고 공동현상이 유발된다.

제15도 및 제16도에 도시된 바와같이, 디퓨우져의 허브(38)는 바람직하게 임펠러의 허브(34)와 관련하여 반대로 배열되는 환형 내부 및 안쪽으로 경사진 볼록한 표면을 갖추고 있다. 상기 허브(38)는 직경이 크고 편평한 리딩 단부(42), 직경이 점차 감소되는 형상의 중간부(44), 및 직경이 작은 트레일링 단부(46)를 포함하고 있으며, 트레일링 단부(46)는 중간부를 관통하는 동심의 보어(48)및 중앙의 환형 단부 연장부(54)를 갖춘 둥근 코형상(nose)의 부분을 형성하고 있다. 허브(38)의 전반적인 형상은 유입부 부분(I)으로 시작되는 디퓨우져 하우징(16)내에 형성된 환형 공간과 관련하여 수렴된 체적을 유지하고 임펠러 하우징 안으로 계속된다. 동심의 바깥쪽 환형 공동부(52)는 대체로 일정한 두께의 벽을 가지며, 주로 허브(38)에 제공되는 과도한 중량을 감소시키기 위한 것이다. 연장부(54)를 동심으로 관통하는 안쪽의 환형 보어(50)가 베어링(82)에 대하여 원통형 하우징을 한정하고 있다. 보어(50)는 설계상 요구되는 강도의 기준으로 허브(38)의 트레일링 단부(46)내에서 감소된 직경을 가진다.

통상적으로, 디퓨우져 블레이드의 형상은 디퓨우져 허브(38)의 표면 형상과 관계된 베인(40)의 내부로의 중요한 변형을 제외하고는 기존의 직선형 베인의 형상을 근거로 설계된다. 베인(40)의 반경방향 폭이 허브(38)의 직경과 함수관계에 있으므로 디퓨우져(35)는 그 직경이 일정하다. 각각의 블레이드의 두께는 유선형으로 형성되거나, 또는 설계상 미세한 터닝(fine-tuning)의 형상에 적합하게 정방형 혹은 예리하게 형성되는 에지 측면을 제외하고는 전체적으로 일정한 두께로 형성될 수가 있다. 베인(40)은 임펠러(33)의 진행방향과 반대되는 방향으로 곡선을 이루고 있는 리딩 에지(41)를 갖추고 있으며, 통상적으로 허브의 표면에 수직한 직선부는 허브와 교차하는 직교평면으로부터 그 교차지점에서 임펠러(33)의 진행방향과 반대되는 방향으로 약 10。의 각도를 이루도록 설계될 수가 있다. 곡선형 단부인 리딩 에지(41)는 통상적으로 직선부(43)를 포함하여 허브와 교차하는 종방향 평면으로부터 약 10。 내지 40。의 각도를 이루도록 경사지게 설계된다. 베인(40)의 일단부는 허브(38)의 곡면에 길이방향으로 고정되고 타단부는 하우징(16)의 내부벽에 고정되어 있어서, 허브(38)의 지지작용을 도와준다. 디퓨우져 베인의 수는 임펠러 블레이드의 수와 관련하여 선택되는데, 즉 디퓨우져 부분의 성능은 배압을 제공하고, 반경방향 속도의 감쇠가 이루어지고 공진 및 소음 레벨이 최소화된다. 설계상의 중요한 특징중 하나는 임펠러대 디퓨우져의 비가 홀수:짝수 또는 그 역으로 설계되는 것이다. 예를들어서, 임펠러 블레이드의 수가 3, 5, 또는 7로 주어진 경우에 디퓨우져 베인의 상응하는 바람직한 수는 4, 8 또는 10이다.

전반적으로, 디퓨우져는 광범위한 선박의 향해속도, 작동상태, 및 해수상태 등에 의해서 야기되는 큰 압력차에 대해서 상응하게 가속도 및 물의 유동형태가 제어 될 수 있도록 설계된다.

제1도에 도시된 임펠러 부분(P)은 디퓨우져(35)가 임펠러(33)에 인접하게 그 후미에 부착된 상태로 원통형의 임펠러 하우징(31)내에 축선방향으로 대칭되게 배열되어 있다. 허브(34)상에서 트레일링 단부(56)의 외부면은 제16도에 도시된 바와같이 고정된 허브(38)상의 리딩 단부(42)의 외부면에 이어져 있다. 임펠러 부분(P)은 이와같이 간단한 형상으로 배열되어 있어서, 보수 및 교체가 용이하며, 임펠러 및 그에 부합되는 형상의 디퓨우져가 주작동기(13)및 선체의 형상에 부합되게 설계될 수 있다. 임펠러 하우징(14)은 교체가능한 마모형 슬리이브(170)를 갖추고 있어서, 하우징(14)의 직경이 임펠러(33)의 직경이 감소에 상응하게 감소된다. 따라서, 임펠러의 직경이 더 작아질 수록 소형 선박에 사용될 수가 있다. 그러나, 이는 배의 칫수나 규격을 제한하는 것은 아니며, 젯트추진장치(11)는 대형 선박이나 고속용 선박에 대해서도 그에 비례하여 그 용량을 증대시킬 수 있다.

젯트추진장치(11)를 축선방향으로 관통하는 임펠러 축(32)에는 유입하우징(12)상에 장착된 베어링 조립체(140)에 의해 구성된 제1베어링 지지부및 고정 허브(38)에 설치된 제2베어링 지지부가 제공되어 있다. 베어링 조립체(140)는 하우징(142), 로울러 베어링(144)및 고정링(146)을 포함한다.

베어링 조립체(140)는 젯트추진장치를 필요에 따라 특정한 주 작동기에 연결시키기 위한 기어 하우징(도시안됨)을 포함할 수도 있다.

제16도에 도시된 바와같이, 임펠러 축(32)에는 어깨부(68), 및 점차 적으로 직경이 작아진 동심의 직경부(70 및 72)를 갖춘 말단부(66)가 제공되어 있다. 임펠러(33)가 축(32)의 말단부(66)상으로 미끄럼이동하므로 허브(34)상의 리딩 에지의 환형 단부는 어깨부(68)와 접촉하여 유체유동을 위해 매끄럽게 연속되는 표면을 제공한다. 환형의 고성 슬리이브(73)가 허브의 보어(63)로부터 바깥쪽으로 연장한 환형의 말단부(64)의 최소 직경보다 큰 직경을 가지는 환형 단부(74)를 갖추고 있으며, 이러한 고정 슬리이브(73)는 임펠러(33)를 축(32)의 어깨부(68)에 단단히 고정시키는 환형의 말단부(64)와 결합한다. 와셔(78)및 고정너트(80)가 슬리이브(73)를 고정시킨다. 축(32)의 말단부(72)는 고정너트(80)와 나사결합된다.

표준식 키이(도시안됨)및 키이 홈(67)의 조합체가 축(32)상에서 임펠러(33)와 동시에 결합한다.

허브(38)의 하우징의 중앙의 환형 연장부(54)안으로 지지 슬리이브(82)가 삽입되어 있다. 슬리이브(73)를 갖춘 축의 직경부(70)를 슬리이브(82)를 통해서 삽입시킴으로써 조립이 완료되며, 이들 허브(34와 38)사이에는 약 1/8인지(0.3175㎝)의 틈새가 형성된다. 고정식 허브(38)의 말단부(46)내의 보어(48)는 지지 슬리이브(82)의 외부 둘레로 물을 유출시킨다. 이 지지슬리이브(82)는 자체 윤활식, 자체냉각식, 그리고 자결식 구조로 이루어져 있으며, 통상적으로 선박용의 베어링이 사용된다.

임펠러 부분의 하우징(14)을 유입부 하우징(12)에 연결시키고 노즐 하우징(20)을 방출부 하우징(18)에 연결시키는 연결수단으로는 동일한 링 형태의 클램프(110)가 사용되는데, 이 클램프(110)는 내부의 볼트(113)에 의해서 조여지며, 볼트(113)가 각각의 부재들에 고정된 플랜지(112)와 결합된다. 통상적으로, 클램프(110)는 힌지(111)에 부착된 2개의 반원형 부재로 이루어져 있다. 다른 연결 수단으로는 서로 마주하는 플랜지 커넥터가 사용될 수 있는데, 즉 임펠러 하우징(14)과 디퓨우져 하우징(16)사이에 제공된 플랜지(114 및 116)및, 디퓨우져 하우징(16)과 방출부 하우징(18)사이에 제공된 플랜지(118)가 있다. 바람직하게, 고무 밀봉재(115)가 사용된다. 고무 밀봉재(115)는 통상적으로 0링 또는 가스켓으로 구성된다.

젯트추진장치(11)의 형상은 하우징(130)을 갖춘 조향수단(S)이 펌프하우징(31)상의 상부 중앙에 놓여지도록 설계된다. 하우징(130)의 여러 측면들도 여러 플랜지(114, 116 및 118)에 의해서 결합된다.

제1도, 제6도, 및 제7도에 도시된 바와 같이, 선 C-C로부터 선 E-E까지 연장한 방출부 부분(D)은 3개의 원통부(18, 19 및 20)를 포함하고 있으며, 유속을 증가시키는 작용 및 유출하는 유동을 제어할 수 있도록 회전시키는 작용을 한다. 방출부 부분(D)은 수평선에 대해서 바람직하게 약 45。 내지 60。의 대응하는 각도를 이루고 있어서, 배출부(30)를 선박(10)의 하부선체(9)와 수평방향으로 정렬시켜서, 선박의 수면 또는 그 아래에 존재하는 유동을 방출시키도록 작용한다.

선 C-C로부터 중앙부까지 연장한 제1부분은 각이 진 원통형 하우징(18)이다. 하우징(18)은 수평방향으로 360。 회전가능한 회전부(19)를 포함하고 있다. 회전가능한 회전부(19)가 베어링 조립체(120)에 의해서 하우징(18)과 연결되어 있다. 베어링 조립체(120)는 하우징(18)외 외부면에 부착된 내륜(122), 및 회전부(19)의 외부면과 지지링(121)에 부착된 외륜(124)을 포함하고 있다.

조향수단(S)은 선박내에 설치된 조향축(15)을 본 발명의 젯트추진장치(11)의 회전부(19)에 연결시킨다. 조향 연결부는 슬리이브 베어링(134)과 제1및 제2환형 기어(136)를 갖추고 있는 조향봉(132)을 포함하고 있다. 하우징(18)의 내부로 일정각을 이루며 연장하여 있는 조향봉(138)의 상부에 설치된 제2환형 기어(136)가 스포우크 베인(137)에 의해서 회전부(19)와 작동적으로 연결되어 있다. 조향봉(138)은 슬리이브 베어링(135)을 갖추고 있다. 스포으크 베인(137)은 유동을 방해하지 않도록 설계되어 있다.

방출부 부분(D)의 제3부분은 앞서 설명된 바와같이 선 E-E로까지 연장되는 횐전부(19)에 고정되어 있는 보족적인 하우징(20)이다. 하우징(20)은 노즐(21)을 갖추고 있으며, 노즐(21)의 안내부와 서로 결합될 수 있게 구성되어 있다. 이와는 다르게, 노즐(21)은 예를 들어서 아이리스(iris)식 기구(도시안됨)로 출력효율을 최대화시키고, 유동속도를 미세하게 조절할 수 있는 가변식 출구 오리피스로 구성될 수도 있다. 방출부 부분(D)의 노즐 배출부(30)에서의 횡단면은 임펠러 유입부(24)의 횡단면에 비해서 약 0.25 내지 0.50:1, 바람직하게는 약 0.30 내지 0.40:1, 가장바람직하게는 약 0.35:1의 비로 설계된다. 노즐(21)의 내부면은 매그러우며 배출부(30)의 횡단면으로 수렴하는 형상을 가지다. 노즐(21)의 앞쪽에는, 방출 관로가 전진방향으로 S자 형상의 일정한 직경을 갖고 있다. 또한, 이와같이 일정한 직경부는 노즐에 비해서 더 큰 길이(중앙선을 따라 측정됨)를 가지며, 직경에 대한 길이의 비는 1이상이다.

노즐(21)은 바람직하게 하우징(20)의 내부면에 수직하게 고정되어 있는 하나 이상의 직선형 베인(162)들을 포함하고 있다. 직선형 베인(162)들은 선회작용(swirl)을 감쇠시키고, 젯트추진장치(11)로부터 방출되는 물을 정상층류유동 형태로 방출되게 한다. 더욱이, 노즐(21)의 외부 가장자리에는 배출부(30)에서 링(160)이 부착된다. 링(160)은 그 가장자리 부근에 형성되는 소용돌이(eddies)에 의해서 방출되는 물의 추진작용을 향상시켜서, 물을 보다 매끄럽게 유동시키도록 작용한다.

또한, 방출부 부분(D)이 배출부(30)의 수면에 대한 높이를 변화시키도록 트림조절기구(도시안됨)를 포함하고 있어서, 향해중인 선박의 트림은 필요에 따라 조절될 수 있다. 바람직하게, 트림조절기구는 각각의 하우징(18, 20) 또는 어느 한쪽 하우징의 굽힘 지역에 설치된 서로 겹쳐진 슬리이브, 및 이들 슬리이브를 설정위치로 고정시키는 위치조정 및 고정 수단을 포함하고 있다. 따라서, 배출부(30)의 수직방향 높이는 슬리이브의 겹쳐지는 크기를 조절함으로써 증가 혹은 감소될 수 있는 하우징(18, 20)의 각도에 비례한다. 위치조정 및 고정수단은 수압식 실린더나 기어 장치로 구성될 수가 있다. 트림조절기구는 특히 젯트추진장치(11)를 갖춘 기존의 선박을 개조하는 경우에 유용하게 사용된다. 젯트추진장치(11)를 갖추도록 새롭게 설계된 선박의 경우에는, 보통 트림조절기능이 필요없게 된다.

또한, 방출부 하우징(18)은 디퓨우져 허브(38)의 단부와 거의 일직선상으로 정렬된 넓은 구멍(174)을 포함하고 있어서, 젯트추진장치(11)안으로 유입된 공기가 빠져나 갈 수 있으며, 젯트추진장치의 자체조절이 가능하다.

이와같은 방출부 부분(D)의 제어작용은 조향수단(S)에 의해서 제공되는 노즐의 추력을 배향시킴으로써 이루어진다. 노즐(21)의 작동과 관련하여 방향조절용 헤드부가 전진 및 역방향 위치(F, R)가 그리고 이들 위치 사이의 반경방향 위치에 각각 제공되어 있다.

앞서 설명한 바와같이, 본 발명의 젯트추진장치에 따르면 장방형 노즐을 통한 유체유동에 의해서 제공되는 체적에 근거한 물의 유량을 일정하게 수렴식으로 유동시킴으로써 상당히 개선된 효율이 얻어진다. 즉, 단위길이 당의 허용가능한 유량(또는 축선방향의 유동 횡단면)이 바람직하게 유입구(22)로부터 배출부(30)로 갈수록 일정하게 감소한다. 풍동의 단위 길이당의 체적 유량은 풍동의 체적에서 내부부품들(예를들면, 임펠러, 디퓨우져, 직선형 베인, 축 등)의 질량에 의해서 방출되는 단위 길이당의 체적유량을 뺀것이다. 따라서, 풍동의 통로는 노즐과 같은 유동 특성을 갖는다. 바람직한 일실시예에서, 젯트추진장치(11)의 단위 체적유량이 점진적으로 감소되도록 일정한 노즐 형상의 도관이 약 2。 내지 15。, 바람직하게 약 5。 내지 10。의 각도로 감소하는(수렴하는)형상으로 형성되어 있다. 이와같은 노즐형태의 도관에 의해서 하나 이상의 원통부 및 노즐부로 이루어진 수렴되는 형태의 유동이 발생되며, 각각의 노즐부분의 수렴각도는 제1 부분이 약 10。, 제2부분이 약 5。, 그리고 원통형 제3부분 및 제4부분이 각각 약10。정도이다.

본 발명의 선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치는 바람직하게 소정의 강도 및 내부식성을 갖는 스테인레스 강으로 이루어져 있으며, 양호한 결합강도를 갖는 내부식성 공업용 플라스틱이 몇몇이 부재들로서 적절히 사용될 수 있다.

선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치(11)의 성능은 각각의 부분의 작용과 관련하여 다르다. 각각의 부분은 젯트추진장치의 작동효율에 필요한 압력 및 유동 균형을 고려하여 대칭형으로 제조되어야 한다.

젯트추진장치의 동력조건에 관련된 성능의 예측은 디퓨우져 베인 및 노즐과 관련된 임펠러 블레이드의 설계상의 조건을 고려하여 특정한 주 작동기를 세부적으로 설계함으로써 이루어진다.

지금까지 본 발명의 바람직한 일실시에에 대해서 설명하였다. 본 발명의 기술분야에서 숙련된 전문가들에 의해 이와같은 실시예의 재료, 장치, 및 그 부품들에 대한 여러가지 변경 및 개조가 가능하다. 이와같은 모든 변화는 다음에 기술되는 특허청구의 범위 및 본 발명의 사상내에 속하게 된다.

Claims

선박용 풍동 프로펠러식 젯트추진장치로서, 난류를 방지하는 매끄러운 표면을 가지며, 상기 젯트추진장치에 인접한 부분으로부터 물을 수용할 수 있도록 수렴하는 형태의 경사진 벽을 갖추고 있는 수렴식 유입부와, 상기 유입부로 유입된 물의 에너지를 증가시키기 위한 임펠러 부분과, 상기 임펠러 부분으로부터 유입된 물의 축선방향 유동을 촉진시키기 위한 디퓨우져 부분과, 상기 디퓨우저 부분으로부터의 물을 플러그-유동 방향성 물젯트 형태로 방출시키기 위한 회전가능한 방출부와, 상기 임펠러 부분의 내부에 배열되어 있으며 직경이 일정한 내부면을 갖추고 있는 원통형 하우징과, 상기 원통형 하우징내부에 동심으로 배열되어 있으며, 축선방향 횡단면으로 볼때 오목한 부분 및 블록한 부분을 갖추고 있는 외부면을 가지며, 상기 유입부에 인접한 최소 직경으로부터 상기 디퓨우져에 인접한 최대직경까지 점차로 증가하는 직경을 가지는 회전식 허브와, 상기 회전식 허브에 고정되어서 상기 회전식 허브의 상기 외부면으로부터 바깥쪽으로 상기 원통형 하우징의 내부면에 연장되며, 상기 회전식 허브의 종축에 대해서 일정한 각도로 경사진 형태로 반경방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 임펠러 블레이드와, 상기 임펠러 부분에 인접한 최대 직경으로부터 안쪽으로 상기 방출부에 인접한 최소 직경까지 경사진 형태로 상기 디퓨우져 부분의 내부에 배열되어 있는 상기 디퓨우져 부분의 내부면과, 상기 임펠러 부분에 인접한 최대 직경으로부터 안쪽으로 상기 방출부에 인접한 말단부까지 경사진 형태의 블록한 외부면을 갖추고 있으며, 상기 블록한 외부면과 상기 디퓨우져 부분의 내부면이 함께 상기 디퓨우져 부분의 내부에서 수렴하는 형태의 횡단면을 가지는 환형부를 형성하도록 상기 디퓨우져 부분의 내부에 동심으로 배열되어 있는 고정식 허브와, 상기 고정식 허브의 블록한 외부면으로부터 상기 디퓨우져 부분의 내부면까지 연장되며, 상기 방출부에 인접한 고정식 허브의 종축에 평행한 적어도 하나의 말단부를 갖추고 있는, 반경방향으로 서로 이격된 다수의 디퓨우져 베인과, 상기 회전식 허브와 상기 고정식 허브의 사이로 배열되어 있는 베어링과, 그리고 상기 고정식 허브에 대해서 상기 회전식 허브를 상대회전시키기 이한 회전수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 유입부는 상기 임펠러의 상류에 제공된 아암-호울식 덕트와, 그리고 바깥쪽 플랜지 및 안쪽 코어단부를 갖춘 제거가능한 플러그 부분을 포함하고 있으며, 상기 코어단부는 유체유동에 대하여 매끄럽게 연속하는 표면을 제공하기 위해 상기 유입부의 벽과 대응하는 곡면을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 유입부는 그 내부의 곡면을 따라서 고정된 하나 이상의 직선형 베인을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 유입부의 횡방향 유입 횡단면은 상기 임펠러 부분의 유입 횡단면에 대해서 약 1.5 내지 2.5 :1의 비로 형성되는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 디퓨우져 부분의 유출 횡단면은 상기 임펠러 부분의 유입 횡단면에 대해서 약 0.5 내지 0.75:1의 비로 형성되는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 볼링현상을 방지하기 위해서 임펠러 블레이드의 상류에 바이패스 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부는 신속한 연결 피팅(fitting)으로 하우징에 제거가능하게 부착된 노즐을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부는 가변식 유출용 오리피스를 갖춘 조절가능한 노즐을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제8항에 있어서, 상기 노즐은 조향기구에 의해서 360。 회전가능한 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제9항에 있어서, 상기 조향 기구를 상기 노즐에 부착시키는 스포우크 베인을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제7항에 있어서, 상기 노즐의 방출단부에 부착되어 있는 단단한 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부는 하나 이상의 직선형 베인을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부는 트림조절기구를 더 포함하고 있는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부의 유출횡단면은 상기 임펠러 부분의 유입 횡단면에 대해서 약 0.25 내지 0.50 :1의 비로 형성된 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 원통형 하우징은 교체가능하며, 상기 임펠러 부분은 상기 원통형 하우징의 내경부와 임펠러 블레이드 사이로 배열된 마모성 슬리이브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 유입부로부터 상기 방출부까지 축선방향의 유동에 대해 일정하게 감소되는 형태의 횡단면을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부는 선체와 정렬된 유출구를 갖추고 있으며, 상기 물젯트는 상기 선체의 수면 도는 그 이하에서 방출되는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제1항에 있어서, 상기 방출부는 직경이 일정한 부분및 노즐부를 포함하고 있으며, 상기 직경이 일정한 부분은 상기 노즐부 보다 긴 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제18항에 있어서, 상기 직경이 일정한 부분은 전방으로 S자 형상으로 이루고 있는 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.
제18항에 있어서, 상기 직경이 일정한 부분은 직경에 대한 길이의 비가 1 이상인 것을 특징으로 하는 젯트추진장치.