KR100836638B1

KR100836638B1 - Air-emitting system for reducing cavitation

Info

Publication number: KR100836638B1
Application number: KR1020070045354A
Authority: KR
Inventors: 황종석; 김기인; 김정렬; 비탈리수리바; 전동춘; 송기주; 차지협; 송인석
Original assignee: 주식회사 디.에스.케이; 황종석; 김기인
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-06-10

Abstract

An air-discharging system for reducing cavitation is provided to reduce sound characteristics of a propeller by differentially discharging an air or gas depending on a minimum pressure difference due to different vertical positions of propeller blades. An air-discharging system for reducing cavitation includes a shaft(4), and a propeller(1). The shaft includes air passages(5,5a,5b). The propeller includes blades, holes(3), and an air orifice(2). The shaft is connected to an air distributor(7) through an adaptor(6). The air distributor includes a low pressure window(9) connected to an air inlet(8) with a pressure(P1), and a high pressure window(10) connected to an air inlet(11) with a pressure(P2). In addition, the shaft is connected to the air distributor with a power transmission apparatus(12).

Description

Air-Emitting System for Reducing Cavitation

도 1은 본 발명에 따른 캐비테이션 감소를 위한 공기 방출 시스템의 측면도이다.1 is a side view of an air release system for cavitation reduction according to the present invention.

도 2는 도 1에서 프로펠러의 후면을 바라본 도면이다.Figure 2 is a view of the back of the propeller in FIG.

도 3은 도 1에서 공기분배기와 접촉하는 어댑터 면의 A- A 단면도이다.3 is a cross-sectional view A-A of the adapter face in contact with the air distributor in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 캐비테이션 감소를 위한 공기 방출 시스템의 또 다른 실시예를 보여주는 측면도이다.Figure 4 is a side view showing another embodiment of an air release system for cavitation reduction according to the present invention.

도 5는 도 4에서 프로펠러의 후면을 바라본 도면이다.5 is a view of the rear of the propeller in FIG.

도 6은 도 4에서 공기분배기와 접촉하는 어댑터 면의 A- A 단면도이다.6 is a cross-sectional view A-A of the adapter surface in contact with the air distributor in FIG.

캐비테이션은 선박의 운항 및 추진 관련 장비에 좋지 않은 영향을 미친다. 특히 고속으로 운항하는 군함에 있어서는 군함의 운항 성능 감소 등 캐비테이션에 의한 피해가 더욱 심각하다. 뿐만 아니라, 캐비테이션은 고정피치 프로펠러나 가변피치 프로펠러 모두 프로펠러의 회전에 의하여 발생하는데, 이러한 캐비테이션은 상당한 소음을 유발하므로 오늘날 현대화되고 정교한 군사 목적의 탐지 장치에 의하여 쉽게 탐지된다. 따라서, 선박이나 특히 군함의 경우에는 물 속에서 비밀리에 움직이는 물체(잠수함 등)의 청음 장치에 의해 탐지되지 않도록 가능한 한 캐비테이션을 감소시키거나 최소화함으로써 추진기 소음을 줄일 필요가 있다.Cavitation adversely affects the operation and propulsion equipment of a ship. In particular, in ships operating at high speed, the damage caused by the cavitation is more serious, such as a decrease in the operating performance of the ship. In addition, cavitation is generated by the rotation of propellers, both fixed and variable pitch propellers. These cavitations cause significant noise and are easily detected by modern and sophisticated military detection devices today. Thus, in the case of ships and especially warships, it is necessary to reduce propeller noise by reducing or minimizing cavitation as much as possible so as not to be detected by a listening device of secretly moving objects (submarines, etc.) in the water.

캐비테이션에 의한 소음 전파를 감쇄시키는 방식으로서 프로펠러 블레이드나 핀(fin)의 진입단 근처에 공기를 방출시키는 방식은 잘 알려져 있다. 이는 공기를 방출하여 그 공기의 지원으로 캐비테이션 소음을 최소화하고 프로펠러의 직접적인 공동현상(cavitating)을 예방하는 것이다. 이와 같은 방식은 독일특허 “German Patent Publication Laid Open for Opposition Purposes No. DE-OS 30 05 680”에서 언급하고 있다.As a method of attenuating noise propagation by cavitation, a method of releasing air near the entry end of a propeller blade or fin is well known. This is to release the air, with the aid of the air to minimize cavitation noise and to prevent direct cavitating of the propellers. This approach is based on the German Patent Publication “German Patent Publication Laid Open for Opposition Purposes No. DE-OS 30 05 680 ”.

미국특허 “U.S. Pat. No. 4,188,906 Supercavitating Propeller with Air 45 Ventilation”은 캐비테이션에 의한 소음 전파를 감쇄시키는 다른 방식에 대하여 언급하고 있다. 이는 선박 프로펠러의 캐비테이션에 의한 심각한 영향을 감소시키기 위한 방법으로 선속과 프로펠러 속도가 예측한 지점에 도달할 때 공동현상이 일어나는 진입단과 진출단(trailing edge) 지점, 그리고 블레이드를 둘러싸는 전역에 대하여 프로펠러 흡입쪽(suction side)으로부터 공기를 분출하는 방식이다.U.S. Patent “U.S. Pat. No. 4,188,906 Supercavitating Propeller with Air 45 Ventilation ”addresses other ways of attenuating noise propagation by cavitation. This is to reduce the serious impact of the ship propeller cavitation. The propeller is carried out at the entry and exit edges where the cavitation occurs when the ship speed and propeller speed are predicted, and the entire area surrounding the blades. It is a method of blowing air from the suction side.

캐비테이션을 감소시키기 위한 공기방출관을 갖는 프로펠러 특허의 또 다른 예는 미국특허 “U.S. Pat. No. 4,696,651 Apparatus for a Ship's Propeller”에서 언급하고 있다. 여기서, 선박용 프로펠러, 핀(fin), 가변추진장치는 블레이드 진입단에 공기구멍을 가지며, 이 공기구멍은 각각의 프로펠러, 핀의 공기 덕트로 연결되고 이 공기는 선실 내의 압축공기로부터 지원받는다. 압축공기는 선실 내의 압축기로부터 분리형 슬리브 커버로 보호하고 있는 공기 커플링에 의해 프로펠러까지 공급된다. 커플링은 공기공급 관을 포함하고 있으며, 이 공기공급 관은 선미 기둥 또는 프로펠러 스트러트를 따라서 선체 외부에 놓이게 되고, 이 공기공급 관은 프로펠러 스트러트와 프로펠러 사이 슬리브 커버를 관통하여 배열된다. 공기공급 관은 두 조각이 공기입력 연결구와 연결되며, 공기는 공기입력 연결구로부터 프로펠러축과 회전하는 두 조각의 바이패스 링(bypass ring) 및 프로펠러 허브까지 연결된 두 조각의 공기배출 연결구를 통하여 공급된다.Another example of a propeller patent with an air discharge tube to reduce cavitation is described in U.S. Patents. Pat. No. 4,696,651 Apparatus for a Ship's Propeller ”. Here, ship propellers, fins and variable propulsion devices have air holes at the blade entry end, which are connected to the air ducts of the respective propellers and fins, which are supported by compressed air in the cabin. Compressed air is supplied to the propeller by an air coupling that is protected by a separate sleeve cover from a compressor in the cabin. The coupling includes an air supply tube, which is placed outside the hull along the stern column or propeller strut, which is arranged through the sleeve cover between the propeller strut and the propeller. The air supply pipe is connected to the air input end with two pieces, and the air is supplied through the two pieces of air outlet end from the air input end to the propeller shaft and the two pieces of bypass ring and propeller hub. .

그러나, 이상에서 언급한 기술들은 캐비테이션이 생성되는 상태에서 블레이드의 상, 하부 위치 차이에 따른 운용상 충분한 효율을 만족시켜 주지 못한다. 6m 프로펠러의 예를 들면, 상, 하 블레이드 위치에 따른 압력차는 프로펠러 중심에서 약 0.3bar의 크기를 갖는다. 그럼에도 불구하고 이상에서 언급한 모든 특허들은 이러한 압력차를 무시하고 일률적으로 공급 압력을 같게 하고 있다.However, the above-mentioned techniques do not satisfy sufficient efficiency in operation according to the difference between the upper and lower positions of the blade in the state where the cavitation is generated. For example, the pressure difference according to the upper and lower blade positions of the 6m propeller is about 0.3 bar at the center of the propeller. Nevertheless, all of the above-mentioned patents ignore this pressure difference and equalize the supply pressure uniformly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 프로펠러 블레이드의 상, 하 위치 차이에 의한 최소 압력 차이에 따라서 공기 또는 가스를 차등적으로 방출함으로써 프로펠러의 음향 특성을 감소시키는 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a system for reducing the acoustic characteristics of the propeller by differentially releasing air or gas in accordance with the minimum pressure difference due to the difference in the upper and lower positions of the propeller blades. For that purpose.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Other objects and advantages of the present invention will be described below, which are not limited to the matters set forth in the claims and the disclosure of the embodiments thereof, but also to the broader ranges by means and combinations within the range readily recited therefrom. Add that it will be included.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선체배열 14를 관통하여 축 4에 위치한 공기통로 5, 5a, 5b와 함께 각 블레이드마다 구멍 3에 의하여 연결되고 공기 오리피스 2를 가지는 프로펠러 1에서, 축 4는 압력 P1과 함께 공기입구 8과 연결된 저압 창 9와 압력 P2와 함께 공기입구 11과 연결된 고압 창 10을 가지는 공기분배기 7과 함께 아답터 6을 통하여 연결됨과 동시에, 토크 T와 함께 운전된 구동축 13과 함께 동력전달장치인 12를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션 감소를 위한 공기 방출 시스템을 제시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a shaft 4 in propeller 1 having air orifices 2 and connected by holes 3 to each blade along with air passages 5, 5a and 5b located on axis 4 through the hull array 14. Is connected via adapter 6 with air distributor 7 with low pressure window 9 connected to air inlet 8 with pressure P1 and high pressure window 10 connected with air inlet 11 with pressure P2, and with drive shaft 13 operated with torque T It is proposed an air release system for cavitation reduction, characterized in that connected together via a power transmission 12.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.

모든 프로펠러는 회전하고 있는 동안 프로펠러 블레이드의 변화와 관련한 속도와 흐름 방향의 항적 영역(wake field)에서 운전되고 있음은 잘 알려진 사실이다(참조 "Marine Propellers and Propulsion of Ships", Jan Tornblad, KaMeWa AB, Kristinehamn, Sweden, 1987). 여기서 항적 최고치는 블레이드의 12시 방향에서 일반적으로 나타나는데, 여기서 주로 캐비테이션이 발생하며 넓은 형태로 나타난다. 한편 블레이드 아래쪽은 캐비테이션 형태가 좁게 나타난다. 12시 방향의 폭넓은 캐비테이션 방울이 붕괴하면서 매우 적은 캐비테이션 방울과 함께 공동현상을 가져오게 하는 것이다.It is well known that all propellers are operated in the wake field of the velocity and flow direction associated with changes in the propeller blades during rotation (see "Marine Propellers and Propulsion of Ships", Jan Tornblad, KaMeWa AB, Kristinehamn, Sweden, 1987). The track peak here is generally found at the 12 o'clock position of the blade, where cavitation occurs predominantly and appears in wide form. The bottom of the blade, on the other hand, has a narrow cavitation pattern. The wide cavitation drop at 12 o'clock collapses, causing cavitation with very few cavitation drops.

이전의 기술 사양에서는 상기에서 언급한 바와 같이 기포 형성 지역에서 생긴 큰 기포는 서로 결합하여 지속적으로 큰 기포 상태를 유지하면서 급격히 수면으로 솟아오른다고 규정하고 있다. 프로펠러에 의한 물의 흐름에 유입되는 공기 또는 가스는 난류 상태, 흐름 속도 그리고 흐름율이 상이한 운전 상태에서도 제어가 가능한 것으로 알려져 있는 바, 가스를 유입하여 기포를 붕괴시키고 그 결과 기포를 적게 만드는데 활용하는 이러한 식의 가스 혼합은 프로펠러에 의한 물의 흐름을 효과적으로 만들 수 있다(US Pat. No. 5,513,149).The previous technical specification stipulates that, as mentioned above, large bubbles generated in the bubble forming area are rapidly rising to the surface while being combined with each other and continuously maintaining a large bubble state. Air or gas entering the water stream by the propeller is known to be controllable even under operating conditions with different turbulence, flow rates, and flow rates. Equation gas mixing can effectively make the flow of water by propellers (US Pat. No. 5,513,149).

효과적인 소음 감쇄를 위해서는 수중에서 직경 1~20mm 크기의 수많은 기포를 생성시키는 것이 매우 중요하다. 그러한 작은 크기의 기포는 수면으로 빨리 올라올 수 없을 뿐만 아니라 선박으로부터 약 100m 또는 그 이상의 넓은 지역에 수증 기포를 유지시킨다. 효과적인 소음 감쇄 관점에서 본다면, 기포 지역에서는 오히려 직경이 1000mm 이상인 충분한 양의 초대형 기포가 존재하는 것이 유리한데, 이러한 대형 기포는 가스(공기 또는 유사 가스)의 유입이나 프로펠러 끝단의 대형 노즐을 통하여 생성된다. 대형 기포는 물 속에 불어 넣는 공기 또는 가스의 양을 적절한 값으로 조절함으로써 프로펠러의 물 흐름율과 연관하여 원만하게 생성시킬 수 있다. 이 경우 프로펠러의 특성인 직경, 피치 그리고 다양한 상태에서의 회전수는 이미 알려진 사실이며 프로펠러의 물 흐름율은 쉽게 계산할 수 있다.In order to effectively reduce noise, it is very important to generate a large number of bubbles with a diameter of 1 to 20mm in water. Such small bubbles are not only able to rise quickly to the surface, but also maintain vapor bubbles in large areas about 100 meters or more from the vessel. From the point of view of effective noise attenuation, it is advantageous in the bubble area that there is a sufficient amount of extra-large bubbles of more than 1000 mm in diameter, which are generated by the inflow of gas (air or similar gas) or by the large nozzle at the end of the propeller. . Large bubbles can be produced smoothly in conjunction with the propeller's water flow rate by adjusting the amount of air or gas blown into the water to an appropriate value. In this case, the propeller's properties such as diameter, pitch and rotational speed in various states are already known and the propeller water flow rate can be easily calculated.

본 발명의 구체화를 위하여 우선적으로 물 속 일정 압력 아래에서 프로펠러 물 흐름율에 관계하는 공기 또는 가스 0.1~1%(프로펠러 체적의 0.1~1%를 의미함)를 유입시킨다. 공기 또는 가스의 체적은 표준온도와 압력, 즉 정상 대기압과 온도 0°C 상황에서 계산한다. 대부분 선박의 소음은 100Hz 크기의 주파수에서 생성이 되며, 물 속에서의 기포로 인한 감쇄는 소음 주파수가 기포의 공진주파수와 가까울 때 일어난다. 물속에서 형성된 가스 기포의 공진주파수는 기포 크기에 달려 있으며, 대형 기포는 소형 기포보다 더 낮은 공진주파수를 갖는다. 직경이 최소 100mm 이상인 가스 기포는 소음 감쇄를 위하여 약 100Hz의 주파수를 필요로 한다.For the purpose of embodiment of the present invention, air or gas, which is related to the propeller water flow rate, is first introduced under a constant pressure in the water (meaning 0.1 to 1% of the propeller volume). The volume of air or gas is calculated at standard temperature and pressure, i.e. at normal atmospheric pressure and at 0 ° C. Most ship noise is generated at a frequency of 100 Hz, and attenuation due to bubbles in water occurs when the noise frequency is close to the resonant frequency of the bubble. The resonant frequency of gas bubbles formed in water depends on the bubble size, and large bubbles have a lower resonance frequency than small bubbles. Gas bubbles with a diameter of at least 100 mm require a frequency of approximately 100 Hz for noise reduction.

가장 효과적인 소음 감쇄는 프로펠러의 진입단 근처에 노즐을 설치하거나 물 속에 공기나 가스를 유입시킴으로써 달성할 수 있다.The most effective noise reduction can be achieved by installing nozzles near the inlet of the propeller or by introducing air or gas into the water.

대형 기포는 필요한 감쇄주파수에 상응하는 공진 크기라고도 불리는 유사 크기로 조절되어져야만 한다. 기포 크기의 범위는 전형적인 선박의 소음 스팩트럼 내에서 현존 주파수 범위에 걸쳐서 효과적인 감쇄를 제공하기 위하여 필요하다. 선박에 의하여 발생한 음의 스팩트럼은 선박과 선박 간에 중요하게 고려되어져야 하며, 요구된 감쇄주파수는 경우에 따라서 달라질 수 있다. 소형 기포에 의한 음의 전파 방해는 주로 다른 각도에서 고려되어져야 하며, 만약 넓은 구역에 수많은 소형 기포가 존재한다면, 물 속에서의 음의 전파 속도는 적지 않게 달라질 것이다.Large bubbles must be adjusted to similar magnitudes, also called resonance magnitudes, corresponding to the required attenuation frequencies. A range of bubble sizes is needed to provide effective attenuation over the existing frequency range within the typical ship's noise spectrum. The negative spectrum generated by the ship should be considered important between the ship and the required attenuation frequency may vary from case to case. The propagation of sound by small bubbles should be considered mainly from different angles. If there are many small bubbles in a large area, the speed of sound propagation in water will vary considerably.

기포 구역에서는 음의 전파 방향이 바뀌고 음의 연속성이 파괴된다. 그러므로 공기나 가스의 압력은 블레이드 위치에 따라서 각각의 블레이드에 구별하여 그 압력이 조절되어 공급되어져야 한다. 즉, 하부에 위치한 블레이드에는 높은 압력이, 상부에 위치한 블레이드에는 낮은 압력이 공급되어져야 하는 것이다. 이것은 사실상 프로펠러 전체를 둘러싸게 되는 가스 기포 구역을 형성시키고 그것에 의하여 모든 프로펠러 주위의 수중 소음 근원에 대하여 음의 감쇄를 유도한다.In the bubble zone, the direction of sound propagation changes and the sound continuity is broken. Therefore, the pressure of air or gas must be supplied with the pressure adjusted separately for each blade according to the blade position. That is, high pressure is supplied to the lower blade, and low pressure must be supplied to the upper blade. This creates a gas bubble zone that virtually surrounds the entire propeller, thereby inducing a negative decay with respect to the source of underwater noise around all of the propellers.

소형 기포는 물 속에서 대형 기포보다 꽤 길게 기포 상태를 유지한다. 따라서 본 발명의 근본적인 관심은 물 속에서 형성된 충분한 양의 소형 기포가 상대적으로 오랜 시간 동안 물 속에서 유지되어질 수 있는가에 있다. 가스가 물속에서 방출하는 구멍의 크기 및 압력은 요구된 공기 체적, 구멍 깊이, 감쇄되어져야 하는 소음 주파수 분포 및 다른 관련 요소에 따라 규정된다. 가스 압력은 반드시 정수압 이상이어야 하며, 가스 압력과 정수압 간의 차이 압력이 물 속에서 방출되어질 가스의 체적률을 결정한다. 높은 공기 방출 속도는 그 자체의 소음 생성 때문에 피하여야 한다.Small bubbles hold bubbles in water quite longer than large bubbles. Thus, a fundamental concern of the present invention is whether a sufficient amount of small bubbles formed in water can be maintained in water for a relatively long time. The size and pressure of the holes the gas emits in water is defined by the required air volume, hole depth, noise frequency distribution to be attenuated and other relevant factors. The gas pressure must be at least hydrostatic and the differential pressure between the gas pressure and the hydrostatic pressure determines the volume fraction of the gas to be released in the water. High air release rates should be avoided due to their own noise generation.

도 1은 선체배열 14를 관통하여 축 4에 위치한 공기통로 5, 5a, 5b와 함께 각 블레이드마다 구멍 3에 의하여 연결되고 공기 오리피스 2를 가지는 프로펠러 1의 후부 면을 보여주고 있다.FIG. 1 shows the rear face of propeller 1 having air orifices 2 connected by holes 3 in each blade with air passages 5, 5a and 5b located on axis 4 through hull array 14.

축 4는 압력 P1과 함께 공기입구 8과 연결된 저압 창 9와 압력 P2와 함께 공기입구 11과 연결된 고압 창 10을 가지는 공기분배기 7과 함께 아답터 6을 통하여 연결된다. 또한, 축 4는 토크 T와 함께 운전된 구동축 13과 함께 전형적인 동력전달장치인 12를 통하여 연결된다.Axle 4 is connected via adapter 6 with air distributor 7 having a low pressure window 9 connected to air inlet 8 with pressure P1 and a high pressure window 10 connected to air inlet 11 with pressure P2. In addition, axis 4 is connected via a typical power train 12 with drive shaft 13 driven with torque T.

운전 중 축 4 내에 위치한 공기통로 5에 의하여 구멍 3을 통하여 압력공기는 방출된다. 프로펠러 끝단부(EP, 도 2)가 상부 위치를 통하여 지날 때 공기는 공기분배기 7의 입구 8과 입구 창 9를 통한 압력공기 P1(저압)로부터 아답터 6을 통하여 공기통로 5까지 지원된다. 이와 동시에 다른 공기통로 5a 및 5b의 공기는 아답터 6과 공기분배기 7의 창 10을 통하여, 압력 P2(고압)는 입구 11을 통하여 지원된다. 아답터 6은 축 4와 같이 회전한다. 아답터 6과 공기분배기 7(도 3) 사이의 연결은 일반적으로 인정된 전형적인 방법인 유압 또는 공압 시스템에 의한다.Pressure air is discharged through the hole 3 by the air passage 5 located in the axis 4 during operation. As the propeller end (EP, FIG. 2) passes through the upper position, air is supported from the pressure air P1 (low pressure) through the inlet 8 and inlet window 9 of the air distributor 7 through the adapter 6 to the air passage 5. At the same time the air in the other air passages 5a and 5b is supported through the window 10 of the adapter 6 and the air distributor 7, and the pressure P2 (high pressure) is supported through the inlet 11. Adapter 6 rotates with axis 4. The connection between adapter 6 and air distributor 7 (FIG. 3) is by means of a hydraulic or pneumatic system, which is generally the accepted method.

아래쪽에 위치한 블레이드에 가해지는 압력은 고압이고 보다 작은 공기 기포를 생성한다. 이렇게 생성된 작은 기포는 또 다른 방법으로 음의 전파를 방해한다. 만약 물 속에 대량의 작은 기포가 존재한다면 물 속에서의 음의 전파 속도는 상당히 변할 것이다. 기포 발생 구역에서는 음의 전파 방향 또한 변할 것이고 음의 연속성 또한 파괴될 것이다.The pressure exerted on the lower blade is high pressure and produces smaller air bubbles. The small bubbles generated in this way interfere with the propagation of sound in another way. If there are a lot of small bubbles in the water, the speed of sound propagation in the water will change considerably. In the bubble generating zone, the direction of negative propagation will also change and negative continuity will also be destroyed.

공기 저압측은 오리피스 내의 수압보다 낮아서는 안 되며, 공기 방출 시스템 내부에 물이 스며들지 않게 프로펠러 회전축으로부터 최단거리에 위치하여야 한다.The low pressure side of the air shall not be lower than the water pressure in the orifice and shall be located at the shortest distance from the propeller axis of rotation so that no water penetrates into the air release system.

도 4와 도 5는 본 발명의 또 다른 형태를 나타내고 있다. 여기서, 공기분배 기 7의 저압측은 창(window) 9이고 고압측은 창 10이다. 프로펠러 1의 오리피스 2는 하부 수직 위치에 위치하며 구멍 3을 통하여 공기통로 5가 고압측(P2) 창 10과 연결된다. 그리고 다른 두 개의 블레이드는 상부에 위치하며, 저압(P1)이 공급되는 창 9의 위치에 놓여지게 된다.4 and 5 show still another embodiment of the present invention. Here, the low pressure side of the air distributor 7 is window 9 and the high pressure side is window 10. The orifice 2 of the propeller 1 is located in the lower vertical position and through the hole 3 the air passage 5 connects with the high pressure side (P2) window 10. The other two blades are located at the top and are placed at the position of the window 9 to which the low pressure P1 is supplied.

본 발명에 따른 공기 방출 시스템의 압력에 의한 더 큰 효과는 블레이드의 끝단부(EP)가 수직 위치에서 높은 쪽 또는 낮은 쪽 가까이에 위치할 때 발생하므로, 앞에서 언급한 바와 같이 공기 방출 압력이 블레이드 근처의 압력과 일치하는 지점에 이르면 블레이드 수직 위치에서 수중에서 대규모의 소형 기포와 함께 음의 전파 방해를 유도하기 위하여 더욱더 적은 공기 기포를 얻을 수 있도록 적정한 공기압을 공급하여야 한다.A greater effect by the pressure of the air release system according to the invention occurs when the tip (EP) of the blade is located near the high or low side in the vertical position, so as mentioned earlier the air release pressure is near the blade. When the point at which the pressure coincides with the pressure is reached, an adequate air pressure should be provided to obtain even less air bubbles in the blade vertical position to induce negative propagation along with large air bubbles in the water.

이때, 블레이드 EP(상부 블레이드 위치) 근처의 물과 공기의 압력 차이가 작으면 작을수록 기포의 크기 또한 작아지게 된다. 그리고 블레이드의 오리피스 수를 증가시키면 증가시킬수록 음의 전파 속도에 대한 효과는 더욱더 커지게 된다. 이 경우에는 프로펠러 블레이드 수에 따라서 동일한 개수의 공기 통로를 가지게 될 것이다.At this time, the smaller the pressure difference between water and air near the blade EP (upper blade position), the smaller the size of the bubble. And as the number of orifices of the blade increases, the effect on the sound propagation speed becomes larger. In this case, it will have the same number of air passages depending on the number of propeller blades.

한편 공기 공급 압력은 2 등급, 3 등급(도 6), 그리고 그 이상으로 배당되어질 수 있다. 회전하는 동안 아답터 6의 각 통로는 각각의 창 9, 10, 10a, 10b와 연결된다. 공기는 저압 P1 아래에서 창 9를 통하여 지나고, 고압 P2 아래에서 창 10을 통하여 지나간다. 그리고 중압 P3 아래에서 도 2와 같이 블레이드 위치가 비 수직인 상태에서 일치되는 창 10a 및 10b를 통하여 지나게 되는데, 그 곳 근처의 압 력은 수직 상부 블레이드 EP 위치의 압력보다 더 높고 하부 EP 블레이드 위치의 압력보다는 낮다.Air supply pressures, on the other hand, can be assigned grades 2, 3 (FIG. 6), and more. Each passage of adapter 6 is connected to its respective windows 9, 10, 10a, 10b during rotation. Air passes through window 9 under low pressure P1 and through window 10 under high pressure P2. And under medium pressure P3, it passes through the matching windows 10a and 10b in a non-vertical state, as shown in Figure 2, where the pressure near it is higher than the pressure of the vertical upper blade EP position and the lower EP blade position. Lower than pressure.

연결 창 9, 10 그리고 10a, 10b의 기하학적 크기는 유압 및 공압 시스템의 기계 장치 구성 설계 과정에 기초하여 정의된다. 압력 수치는 캐비테이션과 소음 감소를 위하여 프로펠러의 일반 설계 절차에 기초하여 정의한다.The geometric sizes of the connecting windows 9, 10 and 10a, 10b are defined based on the design of the mechanism configuration of the hydraulic and pneumatic systems. Pressure values are defined based on the propeller's general design procedure for cavitation and noise reduction.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 프로펠러 블레이드의 상, 하 위치 차이에 의한 최소 압력 차이에 따라서 공기 또는 가스를 차등적으로 공급함으로써 프로펠러의 음향 특성을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the acoustic characteristics of the propeller by differentially supplying air or gas in accordance with the minimum pressure difference due to the difference in the upper and lower positions of the propeller blade.

Claims

In propeller 1 with air orifice 2 connected by hole 3 in each blade with air passages 5, 5a and 5b located on axis 4 through hull array 14,

The shaft 4 is connected via an adapter 6 with an air distributor 7 having a low pressure window 9 connected to the air inlet 8 with a pressure P1 and a high pressure window 10 connected to the air inlet 11 with a pressure P2, and at the same time a drive shaft operated with torque T. Air discharge system for cavitation reduction, characterized in that it is connected via a power transmission device (12) with a (13).