KR100412220B1 - 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치 - Google Patents
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Abstract
선박용으로서 높은 양력을 발생시킬 수 있는 고성능 타 장치를 구성하고자 하는 것으로써, 좀더 구체적으로 설명하면 본 발명은 주날개, 보조날개, 주날개 회전용 타두재 및 보조날개 회전용 회전축이 베커(Beker)식 연동 장치에 의하여 연동 구동되도록 구성된 선박용 타 장치에 있어서, 상기 주날개의 전단상부에 구비되어 추진기에서 토출된 유동의 일부를 흡입하는 흡입구와, 상기 흡입구와 연통 하여 흡입된 유체를 선체 내에 설치된 펌프로 이송시키는 흡입관로와, 상기 펌프에 의해 승압된 유체를 저장하는 선체내의 축압 탱크를 경유하여 유출되는 유체의 압력을 조절하는 압력조절기와, 상기 압력조절기와 연통 하여 주날개의 내부에 압력실의 가장자리를 따라서 설치되는 배분기에 유체를 공급하는 압력수 공급관로와, 상기 배분기의 후방에 설치되어 상기 보조날개로부터 분출유체의 방향을 조절하는 방향조절기로 유체를 공급하는 압력실로 결합 구성되어 콴다(Coanda)현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 주날개와 보조 날개가 연계하여 구동되는 타의 날개장치에 있어서, 주날개 전방 상부로부터 유체를 흡입하여 압력을 높여준 후 주날개와 보조 날개 사이의 틈새로 분사시켜 타 장치 주위에 발생되는 보오텍스 발생을 방지하면서 보조날개의 표면을 따라 흐르는 고속의 제트유동이 형성되도록 함으로서 날개장치 주위의 순환 유동이 강화되도록 하여 보다 높은 양력을 얻을 수 있도록 하는 고양력을 발생시키는 위한 선박용 타 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 추진기인 프로펠러는 유속이 늦어지는 선체 후방에 설치되어 기관으로부터 동력을 전달받아 회전하게 되면, 추진기는 전방의 유동을 흡입하여 선체 후방으로 유동을 가속시키며 방출하게 되고 동시에 추진기의 회전으로 인하여 후방으로 방출되는 유동에는 불가피하게 회전성분이 나타나게 된다. 따라서, 선박용 타는 추진기 후류 속에 위치하고 있으므로 후방에서의 회전 유동을 수직한 면으로 분할 및 정류하는 역할을 하면서 동시에 추진기에 의하여 발생되는 회전성분으로 인한 손실 동력을 회수하는 역할도 하게 된다. 이와 같이 선체와 추진기 또는 추진기와 타 사이에서 그리고 선체-추진기-타 사이에서는 주위의 유동이 서로 밀접한 영향을 주게 된다.
따라서, 유동의 상호 간섭 현상이 추진성능에 유리하게 작용하도록 유도하여 동력절감 효과를 증진시키기 위한 방안으로서 추진기의 앞쪽 또는 뒤쪽에 덕트 또는 고정식 핀 등의 부가장치를 두는 것이 고안되어 실용화되어 있다. 그러나 이들은 구조적으로 복잡하고 제작공정도 까다롭기 때문에 특수 목적용 선박에만 사용되고 있다.
다른 한편으로 물체의 표면에 유입된 유체를 고속으로 분사시키면 유체는 빠른 속도를 가지는 제트흐름을 이루게 되는데 주변 유체보다 낮은 압력을 갖기 때문에 주변유체로부터 법선 방향으로 압력을 받게 되어 제트흐름은 물체 표면에서 떨어져 나가지 않고 표면을 따라서 흐르게 된다. 이때 유체가 물체의 둥근 부분의 표면을 따라 돌아가게 되면 원심력을 받게 되며 주변 유체로부터 받는 압력과 물체를 따라 돌아가는 유체에 발생되는 원심력 사이의 평형이 이루어지는 동안은 유선이 물체 표면으로부터 떨어지지 않고 표면을 따라 유체가 흐르게 되는 것을 1910년경 루마니아의 헨리 콴다(Henry Coanda)가 발견하여 콴다(Coanda)현상이라 부르게 되었다. 따라서, 콴다 현상이 발생되면 순환유동이 강화되고 날개 뒷면에서 박리 현상으로 인하여 발생되던 보오텍스 유동의 발생을 지연시키게 되어 실속(失速) 현상이 일어나지 않으면서 높은 양력을 얻을 수 있는 범위가 늘어나게 되는 것이 밝혀져 있어 항공기가 이착륙할 때 불가피하게 지나는 저속상태에서 양력부족을 일으키지 않고 높은 양력을 얻는 수단으로도 활용되고 있다.
추진기가 달려져 있지 않은 상태에서 추진기가 놓여질 위치의 유동분포를 조사하면 위쪽부분에서는 유체가 선체를 스치고 지나며 늦어지게 되는 영향이 나타나 추진기 면의 위쪽에서 늦어진 유동이 집중되는 것이 나타나고 이러한 유동의 불균일은 추진기의 효율을 떨어뜨릴 뿐 아니라 선박 추진기 후방에서 반류 분포를 조사하여보면 추진기 면의 위쪽 부분에서는 상대적으로 느려진 유동이 남아있게 되어 추진기 후방에서의 불균일한 유속분포로 인한 동력 손실이 나타나게 된다,
고양력 타 장치의 상반부에서 전방의 유체를 흡입토록 하면 유동속도가 상대적으로 낮은 추진기의 위쪽부분의 유동을 빨아들임으로 유동이 가속 효과를 받게 된다. 이 효과로 추진기 면에서의 상반부의 늦은 유속을 가속시킴으로 추진기 면에서 유동분포가 평준화되는 방향으로 작용하도록 하면 추진기 효율이 높아지는 효과를 얻게된다. 흡입된 유체는 압력을 높인 후 주날개와 보조날개 사이의 틈새를 통하여 분출시켜 콴다(Coanda) 현상을 일으키면 보조날개 표면에서 제트유동으로 압력이 떨어져서 높은 양력을 얻을 수 있으나 이를 선박 조종용 조타 장치에서 활용하는 기술은 아직 제안된 바 없다.
양력을 이용하여 선박을 조종 제어하는 대표적인 장치인 타 장치에서 날개단면을 주날개와 보조 날개로 나누고 보조 날개를 주날개에 대하여 일정한 각을 가지도록 회전시켜줌으로서 날개장치를 전체로 보면 캠버를 가지는 날개로 변경 시켜준 것과 같은 효과를 얻을 수 있어서 이를 흔히 높은 양력을 얻는 수단으로 사용하고있다. 주날개와 보조 날개를 기계적으로 연동시켜 높은 양력을 얻는 베커(Becker)식 타 장치가 오래 전에 실용화되어 큰 타력을 필요로 하는 선박에서 채택되고 있다. 이 장치는 주날개가 일정한 각도로 회전할 때 보조날개는 주날개와 링크장치로 연결되어 있어서 주날개의 회전각을 일정 비율로 증폭한 보조날개의 회전각이 얻어지도록 하는 기구학적 구조로 이루어져 있다. 최근 일본에서는 베커(Beker)식 연동장치를 타의 상단과 하단에 모두 설치하여 성능의 신뢰도가 향상되도록 기구를 개량한 타 장치를 개발하였는데, 이 장치는 전방의 주날개는 타 축을 중심으로 좌우로 회전되고 되고 그 후방의 보조날개는 상하로 나뉘어져 있는 힌지로 지지되어 연동 회전되도록 하였으며 이를 일본 공개특허 공보 평10-338198호(1998.12.22)로 공개하고 있으나, 이 장치는 통상의 타 장치에 비하여 구성이 복잡하고 고장의 가능성도 높아 선가 상승 및 유지 보수에 문제점을 가지고 있다.
이하 종래 기술에 대한 문제점 등을 도면을 통하여 설명하면,
도 1은 종래의 에너지 절약을 위한 타 장치의 선미부 사시도로서, 에너지 절약을 목적으로 종래에 가장 많이 채택하고 있는 형태이며 부가물이 장착된 선체의 선미부(3)와 추진기(5) 및 주날개(1)와 보조날개(2)로 결합된 타로 구성되는 추진장치의 배치를 예시하는 선미부 사시도이다. 상기 기술은 선체-추진기-타의 상호 작용을 고려하여 선체에는 선미 유동을 정류시키는 정류용 핀(4)이 부착되고, 타의 주날개(1)에도 타 주위의 유동을 정류시키는 정류용 핀(6)이 부착되어 있어서 이들은 추진효율 면에서 어느 정도 효과를 보일 수 있을 것이지만 타의 양력을 높여 조종성능을 개선하는 데는 그리 효과적이지 못한 문제점이 있다.
그리고, 도 2는 종래의 주, 보조날개로 구성된 타 장치의 개념 단면도로서, 주날개와 보조날개로 나누어진 베커(Becker)식 타 장치의 배치를 나타낸 것으로 이들이 기계적으로 연동되어 선박용 타 장치로 활용될 때 날개단면의 배치를 나타내는 개념도이다. 상기 기술은 주날개(1)와 보조날개(2)로 구성되어 있는 날개장치에서 주날개가 회전하여 받음각( alpha:)을 갖게 되었을 때, 보조날개에는 상기 주날개의 받음각이 일정 비율로 증폭되어 회전각()을 가지도록 연동시키는 링크 장치로 연결되어 있어 주날개가 회전함으로서 타 장치의 단면 배치형태가 변화하는 것을 보인 것이다. 선체에 대한 주날개의 각도를 원하는 각도로 변화시킬 때 보조날개도 그에 따라서 효과적인 각도로 증폭 회전되어야 하므로 상기에서 언급한 바와 같이 구조가 복잡할 뿐 아니라 기계적으로 연동시키는 링크장치는 정밀하게 제조되어야 함으로 선가 상승의 원인이 되고 유지 보수에도 어려움이 따랐다.
또한, 도 3은 종래의 타 장치 주위에 발생되는 보오텍스의 개념 단면도로서, 주날개와 보조날개로 구성된 날개 장치가 실속현상을 일으키는 원인을 설명하기 위한 도면이다. 상기 기술은 주날개(1)와 보조날개(2)로 나뉘어진 타 장치에서 보조날개의 회전각이 어떤 값보다 커졌을 때 보조날개 윗면에서 유선이 박리 되고 보오텍스(7)가 형성됨으로 인하여 양력을 발생시키지 못하는 실속현상이 나타나는 문제점이 있다
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여
제안된 것으로, 선박용으로서 높은 양력을 발생시킬 수 있는 고성능 타 장치를 구성하고자 하는 것으로써, 좀더 구체적으로 설명하면 본 발명은 주날개, 보조날개, 주날개 회전용 타두재 및 보조날개 회전용 회전축이 베커(Beker)식 연동 장치에 의하여 연동 구동되도록 구성된 선박용 타 장치에 있어서, 상기 주날개의 전단상부에 구비되어 추진기에서 토출된 유동의 일부를 흡입하는 흡입구와, 상기 흡입구와 연통 하여 흡입된 유체를 선체 내에 설치된 펌프로 이송시키는 흡입관로와, 상기 펌프에 의해 승압된 유체를 저장하는 선체내의 축압 탱크를 경유하여 유출되는 유체의 압력을 조절하는 압력조절기와, 상기 압력조절기와 연통 하여 주날개의 내부에 압력실의 가장자리를 따라서 설치되는 배분기에 유체를 공급하는 압력수 공급관로와, 상기 배분기의 후방에 설치되어 상기 보조날개로부터 분출유체의 방향을 조절하는 방향조절기로 유체를 공급하는 압력실로 결합 구성되어 콴다(Coanda)현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 타 장치에서 높은 양력을 얻고자 할 때에는 주날개의 전방으로부터 유체를 펌프로 흡입하여 압력을 높인 후 이를 주날개와 보조날개 사이의 틈새로 분출시켜 보조날개의 표면을 따라 흐르는 제트 유동을 일으킴으로서 콴다(Coanda) 효과를 발생시켜 추가의 양력을 얻도록 한다. 이 때 유체 흡입구는 속도분포가 상대적으로 늦은 추진기 면의 상반부로부터 유체를 흡입할 수 있도록 주날개의 상반부에 설치하며 유체를 빨아들일 때 유기(誘起)되는 유동의 가속효과로 인하여 타 장치 바로 앞쪽의 추진기 위치에서의 반류분포가 평준화되는 방향으로 나타나도록 함으로서 추진기의 효율을 높이는 부수적인 목적도 있다.
도 1은 종래의 에너지 절약을 위한 타 장치의 선미부 사시도
도 2는 종래의 주, 보조날개로 구성된 타 장치의 개념 단면도
도 3은 종래의 타 장치 주위에 발생되는 보오텍스의 개념 단면도
도 4는 본원의 콴다(Coanda) 현상을 나타내는 개념 단면도
도 5는 본원의 선박용 타 장치를 설치한 선미부 사시도
도 6은 상기 도 5의 AA'단면도
도 7은 본원의 콴다(Coanda) 제트 유동발생장치의 관 계통도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 주날개 2 : 보조날개
3 : 선미부 4 : (선미 유동)정류용 핀
5 : 추진기 6 : (타 주위 유동)정류용 핀
7 : 보오텍스 8 : 제트유동
9 : 경계층 유선 10 : 타두재
20 : 슬라이더 블록 21 : 보조날개 회전축
30 : (선미고정용)힌지 핀 31 : 힌지 블록
32 : 슬라이더 암 100 : 흡입구
101 : 흡입 관로 102 : 펌프
103 : 축압 탱크 104 : 압력조절기
110 : 압력수 공급관로 111 : 배분기
112 : 압력실 113 : 분출방향조절기
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본원의 콴다(Coanda) 현상을 나타내는 개념 단면도이고, 도 5는 본원의 선박용 타 장치를 설치한 선미부 사시도이며, 도 6은 본원의 제트 발생장치에 대한 타의 내부 단면도이고, 도 7은 본원의 콴다(Coanda) 제트 발생장치의 관 계통도이다
도4는 본원 발명의 기본적 이론이 되는 콴다(Coanda)현상을 일으킬 때의 타 장치 주위의 유동의 변화를 개념적으로 보인 것으로서, 주날개(1)와 보조날개(2)사이의 틈새로부터 제트 유동이 되도록 유체를 분사시켜주면 보조날개의 윗면을 따라 흐르는 제트유동(8)이 형성되어 콴다 현상이 나타나서 보조날개의 위쪽에서 박리를 일으키던 유선이 제트유동에 의하여 후방으로 표면과 밀착되면서 스쳐 내려가게 되므로 순환유동이 강화되면서 실속 현상을 지연시킬 수 있다는 것을 설명하는 기본 개념도이다.
도 5는 본원의 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치가 설치된 선미부의 사시도로서, 추진기(5)의 후방에 설치되어 수직 방향으로 배치된 타의 주날개(1)의 전단 상부에는 전방의 추진기(5)에 의해 토출되는 유동을 흡입하는 흡입구(100)가 구비되어 있고, 흡입된 유체를 선체 내부로 이송시키기 위한 흡입관로(101)와, 선체내부의 조타기(quadrant)에 의하여 타를 회전시켜주는 타두재(rudder stock)(10)와, 선체 내부에서 압력을 높여준 유체를 주날개(1) 내부로 보내주기 위한 압력수공급관로(110)가 구비되어 있다.
그리고, 상기 보조날개(2)의 상단에는 보조날개를 회전시키는 회전축(21)이 돌출되어 슬라이더 블록(20)과 상대운동이 일어나지 않도록 일체로 고정되고, 상기 슬라이더 블록(20)을 전후방으로 관통하는 슬라이더 암(32)이 전방의 힌지블록(31)과 연결되어 있으며 상기 힌지블록(31)에는 힌지핀(30)이 안쪽에 끼워져 있어서 힌지핀(30)을 중심으로 자유롭게 회전될 수 있다. 따라서, 선체내부에 설치된 조타기가 상기 타두재(10)를 회전시켜 주날개의 회전이 일어나게 되면 타두재와 선미고정용 힌지 핀(30)은 선체에 고정되어 있어서 선체와의 상대위치를 유지하게 되나, 타두재(10)를 회전시켰을 때 주날개(1)의 후단이 선체중심선으로부터 벗어나면 보조날개의 회전축(21)과 슬라이더 블록(20)은 주날개의 후단과 연결되어 있어 선체중심선으로부터 벗어져 나가게 된다. 그리고, 상기 선미에 고정되어있는 힌지 핀(30)에는 슬라이더 암(32)과 결합된 힌지 블록(31)이 끼워져 있고, 슬라이더 암(32)은 슬라이더 블록(20)을 관통하며 연결되어 있어 주날개가 회전하게 되면 슬라이더 블록(20)은 슬라이더 암(32)을 따라서 미끄러지며 선체중심선으로부터 벗어져 나가게 되고, 동시에 슬라이더 암(32)은 슬라이더 블록(20)을 향하게되어 보조날개에는 그에 따라 각 회전이 일어나게 된다. 따라서, 주날개의 각 회전과 보조날개의 각 회전의 상관 관계는 선미고정용 힌지 핀(30)의 위치에 따라 정해지게 되므로 설계자가 그 위치를 결정한다.
도 6은 상기 도 5의 AA'단면도로서 타의 내부를 나타내는 단면도로서, 상기 도 5에 대한 설명에 나타난 바와 같이 주날개의 내부에는 전방으로부터 유체를 흡입하기 위한 흡입구(100)가 있으며 흡입구는 일부가 개방되어 있거나 다수의 구멍이 뚫려 있어서 흡입구로부터 물을 빨아들일 수 있는 흡입관로(101)가 삽입되어 있어서 선체내부에 설치된 펌프로 물을 흡입할 수 있도록 되어있다.
그 후방에는 타두재(10)가 설치되고, 다음으로 내부에 압력수 공급관로(110)를 구비하여 관통된 구멍으로 압력수를 배분하는 배분기(111)가 설치되고 그 후방에 보조날개의 전면과 연통되는 위치에 자연스럽게 압력실(112)이 형성되어 압력수가 보조날개의 전면으로 제트를 이루며 분출되게 한다.
여기서 제트 분출 방향은 날개의 압력면과 양력면 사이의 압력 차에 의하여 자연히 결정되므로 별도로 필요하지 않다. 그러나 저속 운항 상태에서도 양력 상승효과를 보다 확실하게 얻고자 하는 경우 또는 제트분출 방향을 강제적으로 바꾸어 급격히 양력을 떨어뜨려서 얻어지는 효과를 선박을 제어하는데 활용하는 것을 목적으로 하는 경우에는 제트의 분출방향을 확실하고 신속하게 하기 위하여 분출방향조절기(113)를 설치하고 밸브의 역할을 하도록 기계적 링크 장치 또는 유압장치로 구동될 수 있도록 한다.
따라서, 선체 내부의 축압 탱크에서 압력이 상승되고 압력조절기에 의해 적정 압력으로 조절된 압력수는 공급관로(110)를 통하여 주날개 내부의 압력실(112)로 공급된다. 상기 압력수 공급관로(110)와 압력실 위벽 사이에는 보조 날개로부터 분출되는 제트 유동이 보조날개의 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 되도록 유량을 배분하는 배분기(111)가 삽입된다. 배분기(111)는 다수의 구멍이 뚫린 원통형 구조로 되어 있으며, 분출되는 유량이 보조날개의 길이방향으로 균등하게 되도록 구멍의치수와 배치를 조절한다.
도 7은 본원의 콴다(Coanda) 제트 발생장치의 관 계통도에 관한 것으로서, 타 장치의 전방으로부터 추진기(5)의 후류를 흡입구(100)로 흡입할 때 유기(誘起)되는 유체의 가속 효과로 추진기(5) 면에서의 반류 분포를 평준화시키는데 기여하도록 하고, 흡입된 유체는 상기 흡입관로(101)를 거쳐서 선체에 설치된 펌프(102)에서 압력이 상승되어 축압 탱크(103)에 저장되고, 압력조절기(104)에서 적정압력으로 조절되어 압력수 공급관로(110)를 따라서 주날개 속으로 공급된 압력수를 주날개(1)와 보조날개(2) 사이의 틈새로 분출시켜 보조날개의 표면을 따라서 흐르는 제트유동(8)을 형성시켜주면 상기 도 4에서와 같이 콴다(Coanda) 현상이 발생되어 양력이 증가된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 주날개(1)의 타두재(10)를 선체에 고정시키고, 주날개(1) 내부로부터 선체내부로 연결된 공간을 확보하고 상기 흡입구(100), 흡입관로(101), 공급관로(110), 펌프(102), 축압 탱크(103) 등을 상기와 같이 공간 내부에 고정시켜 배치하고 보조날개만을 구동되도록 함으로서, 주날개와 보조날개를 연동시킬 때 필요로 하는 복잡한 기계적 장치를 생략한 상태에서 선박을 조종하며 높은 양력이 요구되는 경우 제트유동 발생장치를 구동시켜 주날개와 보조날개 사이로 압력수를 분출함으로서 보조날개의 표면을 따라 흐르는 제트유동을 발생시켜 콴다(Coanda)효과가 나타나도록 하여 고양력을 얻을 수도 있다.
위에서 설명한 제트 분사에 의하여 얻어지는 콴다(Coanda) 효과로 인한 양력발생 효과를 확인하기 위하여 미국항공자문위원회(NACA)의 표준 날개단면이며 최대두께가 날개의 선단으로부터 후단까지 거리의 21%인 NACA0021 날개단면을 선정하고 이를 날개의 선단으로부터 후단까지 거리의 3/4위치에서 분할하여 주날개와 보조날개로 구성되는 날개장치를 제작하였다. 날개단면을 주날개의 받음각(alpha:)과 보조날개의 회전각()을 바꾸어 주었을 때(도 2참조) 제트 분출 량의 영향을 실험적으로 조사하고 그 결과를 기준이 되는 NACA0021단면으로 이루어진 기준날개단면에서 얻어지는 결과와 비교하기 위하여 실험을 실시하고 주요한 경우에 대하여 날개장치에서 계측되는 양력을 보이면 표 1과 같다. 표 1에 보인 실험결과들은 실험결과들 중에서 콴다(Coanda) 현상으로 양력의 증가가 나타나는 것을 입증할 수 있는 대표적 실험결과들을 정리한 것이다. 우선 기준이 되는 상태를 주날개와 보조날개로 분할되어 있지 않은 통상의 타 장치가 받음각(alpha:)을 10℃로 놓여 있을 때를 기준으로 하였다. 타 장치가 주날개와 보조 날개로 분리된 타 장치에 대하여서도 주날개의 받음각(alpha:)을 10℃로 고정되어 있을 때 주날개에 대한 보조날개의 각 회전과 제트분출의 유무에 따라 타 장치에서 발생되는 유체력의 변화를 기준 상태와 비교하도록 하였다.
[표 1] 양력시험 결과
| 번호 | 분할(주날개/보조날개) | alpha | beta | 제트 분출량 | 양력 |
| 1 | 100% / 0% | 10 | 0 | 0 ℓ/sec | 0.67 |
| 2 | 75% / 25% | 10 | 40 | 0 ℓ/sec | 1.59 |
| 3 | 2 ℓ/sec | 3.70 |
상기 표 1의 번호 1은 상기 통상의 타장치가 받음각(alpha:)을 10℃로 놓여져 있을 때로서 제트 분출이 없으므로 분출량은 0 이 되고, 이때 얻어지는 양력은 0.67에 불과함을 나타내고 있다.
그리고, 타 장치를 날개의 선단으로부터 후단까지 거리의 75%인 곳에서 나누어 주날개와 보조날개로 구분되게 타 장치를 만들어준 경우에 주날개의 받음각(alpha:)은 상기 번호 1과 동일한 조건에서 콴다(Coanda)효과를 이용하여 양력의 증가를 얻기 위하여 보조날개의 각()을 40도로 하면 그 효과가 번호 2와 번호 3과 같이 나타난다.
번호 2와 같이 보조날개의 각도를 40℃로 키워주면서 제트분출을 하지 아니하면(제트 분출량:0) 양력은 1.59가 되어 기준상태일 때보다 약 2배 증가하여 베커(Beker)식타장치에서 얻어지는 양력과 동등한 양력을 얻을수 있으나, 번호 3과 같이 제트 분출량을 2 ℓ/sec로 하면 양력이 기준상태일 때보다 약 5.5배로 증가되는 것을 쉽게 확인 할 수 있다. 이는 보조날개의 윗면을 따라 흐르는 제트흐름이 콴다(Coanda)효과를 일으키는데 기인하는 것으로 판단된다. 제트흐름은 어느 경우이던 추력으로 작용하여 제트발생에 소요된 동력의 상당부분을 선박추진에 유용하게 활용함으로 일부 동력을 회수하는 효과를 가지는 것이 확인되었다.
이와는 별도로 타 장치의 길이전체를 사용하지 않고 타 장치의 상단부 1/4 에 해당하는 구간과 하단부 1/4에 해당하는 구간에서는 제트 분출이 일어나지 않도록 주날개와 보조날개 사이의 틈새로 통하는 제트가 분출되는 통로를 막아주고 실험을 실시하면 날개전체를 통하여 제트를 분출하는 경우에 얻어지는 양력 증가 효과의 70%를 얻을 수 있음이 확인 된 바 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 주날개와 보조날개 사이의 틈새로 물 제트를 분사시켜 분사되는 물 제트가 보조 날개의 표면을 따라 흐르게 되어 박리 현상을 지연시킴으로 실속(失速) 현상을 방지하면서 선박을 조종 제어하는데 사용할 수 있는 고 양력발생 타 장치의 기술을 제공함으로서 종래의 기술로서는 조종하기 어려운 저속 비대선이나 민첩한 조종성능이 요구되는 함정 등의 조종성능을 향상시키는데 긴요한 타 장치로 활용될 수 있음으로 선박 조종성능의 우수성을 국제적으로 인정받게 하는 효과를 가진다.
Claims (12)
- 주날개(1), 보조날개(2), 주날개 회전용 타두재(10) 및 보조날개 회전용 회전축(21)이 베커(Beker)식 연동 장치에 의하여 연동 구동되도록 구성된 선박용 타 장치에 있어서, 상기 주날개의 전단상부에 구비되어 추진기(5)에서 토출된 유동의 일부를 흡입하는 흡입구(100)와, 상기 흡입구와 연통되어 흡입된 유체를 선체 내에 설치된 펌프(102)로 이송시키는 흡입관로(101)와, 상기 펌프에 의해 승압된 유체를 저장하는 선체내의 축압 탱크(103)를 경유하여 유입되는 유체의 압력을 조절하는 압력 조절기(104)와, 상기 압력 조절기와 연통되어 주날개의 내부에 설치되며 가장자리에 구비된 배분기(111)로 유체를 공급하는 압력수 공급관로(110)와, 상기 배분기의 후방에 설치되어 상기 보조날개의 분출방향조절기(113)로 유체를 공급하는 압력실(112)로 결합 구성되어 콴다(Coanda)현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 1 항에 있어서,상기 흡입관로(101)는 전면의 일부가 개방된 상태로 구성된 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 1 항에 있어서,상기 흡입관로(101)는 전면이 다수의 관통공으로 구성된 것을 특징으로 하는고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 1 항에 있어서,상기 배분기(111)는 다수의 구멍이 뚫린 원통형 구조로 되어 있으며, 분출되는 유량이 보조날개의 길이방향으로 균등하게 되도록 구멍의 치수를 조절하는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 1 항에 있어서,상기 분출방향조절기(113)는 기계적 링크 장치로 구동되는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 1 항에 있어서,상기 분출방향조절기(113)는 유압장치로 구동되는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 주날개(1), 보조날개(2), 타두재(10) 및 보조날개 회전용 회전축(21)이 설치된 선박용 타 장치에 있어서, 상기 주날개(1)는 고정되고 상기 보조날개(2)는 구동 가능하도록 구성되어, 추진기(5)에서 토출된 유동의 일부를 흡입하는 주날개 전단상부의 흡입구(100)와, 상기 흡입구와 연통되어 흡입된 유체를 선체 내에 설치된 펌프(102)로 이송시키는 흡입관로(101)와, 상기 펌프에 의해 승압된 유체를 저장하는 선체내의 축압 탱크(103)를 경유하여 유입되는 유체의 압력을 조절하는 압력 조절기(104)와, 상기 압력 조절기와 연통되어 주날개의 내부에 설치되며 가장자리에 구비된 배분기(111)로 유체를 공급하는 압력수 공급관로(110)와, 상기 배분기의 후방에 설치되어 상기 보조날개의 분출방향조절기(113)로 유체를 공급하는 압력실(112)이 구비되어 콴다(Coanda)현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 7 항에 있어서,상기 흡입관로(101)는 전면의 일부가 개방된 상태로 구성된 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 7 항에 있어서,상기 흡입관로(101)는 전면이 다수의 관통공으로 구성된 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 7 항에 있어서,상기 배분기(111)는 다수의 구멍이 뚫린 원통형 구조로 되어 있으며, 분출되는 유량이 보조날개의 길이방향으로 균등하게 되도록 구멍의 치수를 조절하는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 7 항에 있어서,상기 분출방향조절기(113)는 기계적 링크 장치로 구동되는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
- 제 7 항에 있어서,상기 분출방향조절기(113)는 유압장치로 구동되는 것을 특징으로 하는 고양력을 얻기 위한 선박용 타 장치
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