KR100625849B1 - 리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로펠러의 날개면에 유선방향을 따라 수류유도홈을 형성하여 와류의 발생을 억제하고, 이에 따른 물의 저항을 감소시켜 프로펠러의 회전을 수행하기 위한 동력장치의 부하감소 및 프로펠러에 의한 추진효율이 향상되도록 한 리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 방사상 다수개 형성된 날개의 면에 수류의 진행을 전방에서 후방으로 유도하기 위해 유선을 따라 다수개의 수류유도홈이 배열 형성된 것을 특징으로 하는 리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러를 제공한다.

선박, 선체, 프로펠러, 와류, 유선

Description

리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러{Marine Screw Propeller with Riblet Surface}

도 1은 선박에 프로펠러가 설치된 상태의 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 프로펠러의 정면도.

도 3은 본 발명에 의한 프로펠러의 일부확대 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 프로펠러의 일부확대 측단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 선체 10: 프로펠러

11: 허브 12: 날개

13: 수류유도홈

본 발명은 리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러에 관한 것으로써, 상세하게는 프로펠러의 날개면에 유선방향을 따라 수류유도홈을 형성하여 와류의 발생을 억제하고, 이에 따른 물의 저항을 감소시켜 프로펠러의 회전을 수행하기 위한 동력장치의 부하감소 및 프로펠러에 의한 추진효율이 향상되도록 한 것이다.

선박에 적용되는 프로펠러는 도 1에서와 같이 선체(1)의 후미 하단에 회전가능하게 결합되고, 이 프로펠러(2)는 회전동력을 발생/전달하는 동력기구(미도시)와 축에 의해 연결결합된다.

상기된 프로펠러(2)는 스크루 프로펠러 또는 간단히 스쿠루라고도 통칭되고, 날개 모양은 폭이 넓고 대략 타원형이며 선체(1)에 미치는 진동을 최소한으로 하고 효율을 가장 좋게 하도록 정해진다.

이와 같은 프로펠러(2)는 수류를 전방측에서 후방측으로 진행시키기 위해 방사상 다수개 형성된 날개(3)는 유선형태로 휘도록 설계되며, 수류가 유선에 의해 후방측으로 진행되며 선박의 추진력이 발생된다.

여기서, 상기 프로펠러(2) 날개(3)의 유선면에서는 유선형태와 수류의 진행방향에 상관되어 와류가 생성됨은 주지된 것과 같은데, 이와 같은 와류는 자체적인 에너지를 내제하고 있기 때문에 날개(3) 면에서 수류의 진행을 저해하는 유체저항이 된다.

따라서, 상기된 유체저항이 발생된 프로펠러의 날개는 단위 회전수에 대한 수류의 진행속도가 대단히 낮아지게 되며, 이와 같은 수류의 낮은 진행속도에 의해 선박의 추진효율이 저하되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로써, 날개 면에 와류의 생성을 억제하는 수단을 마련하여 와류에 의한 에너지 발생을 차단할 수 있도록 한 프로펠러를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 특징을 갖는다.

본 발명은, 방사상 다수개 형성된 날개의 면에 수류의 진행을 전방에서 후방으로 유도하기 위해 유선을 따라 다수개의 수류유도홈이 배열 형성된 것을 특징으로 한다.

상기된 구성에 의해 본 발명은, 날개의 전방에서 후방측으로 진행되는 수류가 수류유도홈에 의해 강제 안내되며 진행되어 와류의 발생이 억제되며, 이로인해 와류에 의한 에너지 발생이 차단된다.
본 발명의 리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러에서 상기 리블렛이란, 상어의 피부에서 힌트를 얻어서 리블렛(riblet)을 생각해내었다. 상기 리블렛을 이용한 저항 감소 연구는 NASA Langley Research Center에서 Walsh에 의하여 체계적인 기초 연구가 이루어졌다. 그는 다양한 종류의 리블렛형상에 대하여 정밀하게 항력을 측정한 결과, 리블렛의 크기가

과

의 조건 하에서 저항이 감소한다는 것을 알아냈다. 특히

의 대칭적인 V형태를 가지는 리블렛의 두가지 형상에 대해서 가장 큰 8%의 저항 감소를 얻었다. 또한 그는 깊은 valley의 곡율과 날카로운 끝을 가지는 리블렛을 저항 감소를 위한 최적의 리블렛형상이라 한다.

이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 프로펠러의 정면도이고, 도 3은 도 2의 프로펠러 일 부를 발췌한 확대 단면도이며, 도 4는 도 2의 프로펠러 일부확대 측단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 프로펠러(10)는 허브(11) 상에 방사상 다수개의 날개(12)가 형성되며, 각각의 날개(12)는 평면상 일정곡률의 유선을 따라 형성된다.

상기 수류를 후방측으로 진행시키는 면에는 유선의 방향을 따라 다수개소의 수류유도홈(13)이 형성되고, 이 수류유도홈(13)은 회전중심에서 외측으로 배열형성된다.

여기서, 상기 수류유도홈(13)은 날개(12)의 회전중심과 동축으로 하는 중심을 갖는 원주의 곡률로 형성되도록 하여 수류가 자연스럽게 유도될 수 있도록 형성된다.

또한, 상기 수류유도홈(13)은 단면형상이 삼각 또는 도 5에서와 같은 다른 실시예로 사각의 형태로 선택 형성되도록 하여 프로펠러(10)의 크기, 회전속도, 제작과정에 적합한 형태의 것으로 형되도록 한다.

여기서, 상기 수류유도홈(13)은 그 단면적(S)이 0.1㎟ ~ 100㎟ 를 갖도록 형성하게 되는데, 그 단면적(S)이 0.1㎟ 미만일 경우 날개(12)의 회전시 발생되는 수류의 부하에 의해 파손되기 쉬우며, 100㎟를 초과할 경우 수류유도홈(13)의 내면에서 와류가 발생되어 발명의 취지에서 벗어나게 된다.

상기된 것과 같은 프로펠러(10)는 수류유도홈(13)이 형성됨을 감안할 때, 날개(12)의 유선방향이 도 4에서와 같이 전체 회전 반경 100%의 중심에서 60% 반경 이내에서 원주방향의 각도를 100%로 기준하여 -10% ~ 10%의 분률각도 범위내에서 선택되어 형성되도록 한다.

또한, 상기 날개(12)의 유선방향이 전체 회전 반경 100%의 중심에서 60% 반경 이상에서는 원주방향의 각도를 100%로 기준하여 -7% ~ 15%의 분률각도 범위내에서 선택되어 형성되도록 한다.

이 때, 상기 60% 반경 이내의 구간에서 유선의 방향이 -10%의 분률각도를 유지할 경우에는 와류의 발생을 억제하는 작용이 미미하게 되고, 10%의 분률각도를 초과할 경우 와류 발생의 억제에는 효과적인 반면 수류를 후방으로 진행시키는 효율이 낮아져 추진효율을 감소시키게 된다.

또한, 상기 60% 반경 이상의 구간에서 유선의 방향이 -7%의 분률각도를 유지할 경우에도 와류의 발생을 억제하는 작용이 미미하게 되며, 15%의 분률각도를 초과할 경우 와류 발생을 억제할 수 있는 반면, 수류를 후방으로 진행시키는 효율이 낮아져 선박의 추진효율이 감소되는 것이다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 수류유도홈에 의해 날개의 면에서 와류의 발생을 억제하고, 이에 따라 와류의 에너지가 차단되어 수류의 진행속도를 증가시키므로써 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있도록 한 효과를 얻게 된다.

Claims (6)

1. 방사상 다수개 형성된 날개(12)의 면에 수류의 진행을 전방에서 후방으로 유도하기 위해 유선을 따라 다수개의 수류유도홈(13)이 배열 형성되되, 상기 수류유도홈(13)은 날개(12)의 회전중심과 동축으로 하는 중심을 갖는 원주의 곡률로 형성되어 단면적이 0.1㎟ ~ 100㎟ 로 형성되고, 상기 수류유도홈(13)의 단면 형상은 삼각이나 사각의 형태되는 것을 특징으로 하는 리블렛 표면을 적용한 선박용 프로펠러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images