KR100908297B1 - 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 추진 장치에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 선박용 추진 장치 중 선체의 후미에 설치되는 덕트형 프로펠러의 구조를 개선하여 선박의 추진력이 향상될 수 있도록 한 새로운 형태의 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 선박의 진행 방향을 따라 물이 통과되도록 선미에 설치된 관 형태의 덕트부; 상기 덕트부 내의 후방측 혹은, 상기 덕트부의 후방측 외부에 설치되며, 선박의 동력 전달부를 통해 구동력을 제공받아 회전되면서 추진력을 발생하는 프로펠러; 그리고, 상기 덕트부의 내주면을 따라 형성되면서 상기 프로펠러의 회전 방향으로 물의 흐름을 안내하는 가이드부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛이 제공된다.

덕트형 프로펠러 유닛, 가이드부, 직선부, 절곡부

Description

선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛{Apparatus for propelling a propeller unit in vessel}

본 발명은 선박용 추진 장치에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 선박용 추진 장치 중 선체의 후미에 설치되는 덕트형 프로펠러 유닛의 구조를 개선하여 선박의 추진력이 향상될 수 있도록 한 새로운 형태의 선박용 덕트형 프로펠러 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 추진 장치는 엔진이나 모터 등에서 발생된 동력으로 프로펠러를 회전시켜 물을 흡입 및 배출하는 과정을 통해 추진력을 얻도록 한 장치이다.

이러한 선박용 추진 장치는 다양한 종류가 있는데, 상기 각 종류 중 덕트형 프로펠러 유닛은 덕트 내부에 프로펠러가 있는 형태로써, 프로펠러의 부하가 큰 경우에 노즐을 이용하여 효율의 증가를 얻을 수 있도록 한 구성이다.

이때, 상기한 덕트형 프로펠러 유닛(duct propeller unit)은 상기 프로펠러의 회전력에 의해 덕트의 전방측으로부터 물을 유입함과 더불어 이 유입된 물을 덕트의 후방측으로 밀어냄으로써 추진력을 얻도록 동작된다.

전술한 종래의 덕트형 프로펠러 유닛은 덕트의 형상에 따라 유속이 증가되거나 혹은, 유속이 감소되어 프로펠러의 부하를 줄이거나 캐비테이션 발생을 지연시킬 수 있도록 하고 있다.

이때, 상기 프로펠러의 부하를 줄일 수 있도록 유속이 증가되는 형태로 덕트의 형상을 변경하는 것은 단순히 상기 덕트의 유입측 및 유출측 직경 차이나 덕트의 길이 등을 개선하는 노력만 이루어졌기 때문에 프로펠러의 부하를 줄이는데에는 한계가 있다.

물론, 프로펠러의 형상 개선 등과 같은 다양한 추가적인 연구가 이루어지고 있지만, 아직은 동일한 출력으로 추진력은 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것은 많은 한계가 있는 것이 사실이다.

본 발명은 전술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 선박용 추진 장치에 사용되는 덕트형 프로펠러의 구조를 개선하여 추진력의 향상을 이룰 수 있는 새로운 형태의 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛을 제공하고자 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛은 선박의 진행 방향을 따라 물이 통과되도록 선미에 설치된 관 형태의 덕트부; 상기 덕트부 내의 후방측 혹은, 상기 덕트부의 후방측 외부에 설치되며, 선박의 동력 전달부를 통해 구동력을 제공받아 회전되면서 추진력을 발생하는 프로펠러; 그리고, 상기 덕트부의 내주면을 따라 형성되면서 상기 프로펠러의 회전 방향으로 물의 흐름을 안내하는 가이드부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 덕트부는 두 개의 단위 덕트로 분할된 상태로 선미의 양측벽에 각각 결합되면서 물이 유입되는 유입단과, 선단은 상기 유입단의 두 단위 덕트와 일체로 형성되고, 후방측 내부에는 상기 프로펠러가 설치되는 유출단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부는 상기 덕트부의 내주면을 따라 돌출 형성되며, 단면이 반원 형태의 관을 이루는 가이드 돌기로 구성되거나 혹은, 상기 덕트부의 내주면을 따라 요입 형성되는 가이드 홈으로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부는 상기 덕트부의 각 부위 중 물이 유입되는 부위로부터 물이 유출되는 부위를 향해 직선을 이루면서 형성된 직선부와, 상기 직선부의 끝단으로부터 절곡된 절곡부가 각각 순차적으로 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.

이때, 상기 직선부의 길이는 상기 절곡부의 길이에 비해 상대적으로 길게 형성됨을 특징으로 하며, 특히 상기 절곡부가 이루는 경사는 상기 덕트 직경의 1/3에 대한 높이를 초과하지 않을 정도의 경사를 갖도록 형성됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛은 덕트부 내에 물의 유동을 안내하기 위한 가이드부를 추가로 형성함에 따라 프로펠러가 갖는 회전력은 더욱 커지게 되고, 이로 인해 추진력의 향상을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛은 덕트부에 대한 구조 개선을 통해 물의 유입이 선미의 양측으로부터 원활히 유입될 수 있기 때문에 더욱 큰 추진력의 향상을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛(이하, “덕트형 프로펠러 유닛”이라 함)을 설명하도록 한다.

첨부된 도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 덕트형 프로펠러 유닛의 설치 구조가 도시되어 있다.

이를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 제1실시예에 따른 덕트형 프로펠러 유닛은 크게 덕트부(110)와, 프로펠러(120) 및 가이드부(130)를 포함하여 구성된다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 덕트부(110)에 대하여 설명한다.

상기 덕트부(110)는 물의 흐름을 안내하는 일련의 구성으로써, 선박의 진행 방향을 따라 물이 통과되도록 선미(10)에 설치된 파이프이다.

특히, 상기한 덕트부(110)는 선미(10)의 저부에 설치되며, 연결부재(111)에 의해 상기 선미(10)에 고정 결합된 상태를 유지하도록 구성된다.

다음으로, 상기 프로펠러(120)에 대하여 설명한다.

상기 프로펠러(120)는 선박의 엔진이나 모터(도시는 생략됨)를 통해 구동력을 제공받아 회전되면서 추진력을 발생시키는 일련의 구성으로써, 상기 덕트부(110) 내의 후방측에 설치된다.

이때, 상기 프로펠러(120)는 축(121) 방향을 따라 유체의 흐름이 이루어지는 축류팬으로 구성되며, 그 각각의 날개(122)는 곡률을 가지면서 회전에 의해 추진력을 얻을 수 있도록 형성된다.

다음으로, 상기 가이드부(130)에 대하여 설명한다.

상기 가이드부(130)는 상기 프로펠러(120)의 회전 방향으로 물의 흐름을 안내함으로써 상기 프로펠러(120)의 부하를 최소화시킴과 더불어 추진력의 향상을 이룰 수 있도록 한 일련의 구성이다.

본 발명의 제1실시예에서는 상기한 가이드부(130)가 첨부된 도 2 및 도 3과 같이 상기 덕트부(110)의 내주면을 따라 돌출 형성되면서, 단면이 대략적으로 반원 형태의 관을 이루는 가이드 돌기로 구성됨을 제시한다. 물론, 상기한 가이드부(130)는 첨부된 도 4와 같이 상기 덕트부(110)의 내주면을 따라 요입 형성되는 가이드 홈으로 형성될 수도 있다.

이와 함께, 본 발명의 제1실시예에서는 상기 가이드부(130)가 상기 덕트부(110)의 각 부위 중 물이 유입되는 부위로부터 물이 유출되는 부위를 향해 직선을 이루는 직선부(131)와, 상기 직선부(131)의 끝단으로부터 절곡된 절곡부(132)가 각각 순차적으로 형성되어 이루어짐을 제시한다.

이때, 상기 직선부(131)는 덕트부(110)를 통해 유입된 물이 큰 저항 없이 상기 가이드부(130)를 따라 안내받을 수 있도록 하는 역할을 수행하고, 상기 절곡부(132)는 상기 직선부(131)를 통해 안내된 물에 상기 프로펠러(120)의 각 날개(122)를 향해 상기 프로펠러(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전력을 부여하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 직선부(131)의 길이는 상기 절곡부(132)의 길이에 비해 상대적으로 길게 형성된다. 이는 덕트부(110) 내로 물이 유입될 경우 와류가 발생될 수도 있음을 고려할 때 상기 유입된 물의 저항이 최소화된 상태로 상기 절곡부(132)의 안내를 받을 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기 직선부(131)는 물이 절곡부(132)의 시작단으로 원활히 안내될 수 있도록 유도함으로써 상기 절곡부(132)의 형성 위치에서 발생될 수 있는 물의 저항이 최소화될 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 절곡부(132)가 이루는 경사는 그 시작 위치와 끝 위치가 상기 덕트부(110) 직경의 1/3에 해당되는 높이의 위치를 초과하지 않을 정도의 경사를 갖도록 형성된다.

이는, 상기 절곡부(132)가 과도한 곡률을 갖도록 형성될 경우 가이드부(130)를 따라 유동되는 물의 순간적인 급격한 회전에 의한 저항이 발생되고, 이러한 저항으로 인해 오히려 추진력이 저하될 수 있기 때문이다.

이와 함께, 상기한 절곡부(132)의 시작 부위는 상대적으로 완만한 곡률로 형성됨과 더불어 마지막 부위(프로펠러와 인접된 부위)는 상기 시작 부위에 비해서는 더욱 큰 곡률을 갖도록 형성됨으로써, 물의 저항은 최소화할 수 있도록 하되 상기 물의 회전력은 최대한 강하게 제공될 수 있도록 한다.

물론, 상기한 절곡부(132)는 단순히 상기 직선부(131)로부터 절곡된 상태로만 형성되어야 하는 것으로 한정되지는 않으며, 안내되는 물이 토출시 더욱 큰 선회력을 가질 수 있도록 전술한 바와 같이 직선부(131)로부터 절곡되면서 점차적으로 나선의 형상을 이루도록 뒤틀리게 형성될 수도 있다.

뿐만 아니라, 상기한 가이드부 전체가 나선을 이루도록 형성되면서 상기 직선부(131)와 절곡부(132)를 갖도록 형성될 수도 있다.

하기에서는, 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 덕트형 프로펠러 유닛의 동작 상태를 설명한다.

먼저, 엔진 혹은, 모터의 구동에 의해 프로펠러(120)가 회전되면 덕트부(110)의 전방측을 통해 물이 유입된다.

상기와 같이 덕트부(110) 내로 유입되는 물은 상기 덕트부(110)의 내주면을 따라 돌출 형성된 가이드부(130)에 의해 유동을 안내받으면서 유동된다.

즉, 상기 덕트부(110) 내로 유입된 물은 상기 가이드부(130) 중 직선부(131)의 안내를 받아 유동되면서 그 유동의 안정화가 이루어진 후 절곡부(132)의 안내를 받으면서 회전력을 가진 상태로 프로펠러(120)로 제공되는 것이다.

이때, 상기 절곡부(132)의 안내를 받아 유출되는 물의 방향은 상기 프로펠러(120)의 각 날개(122)를 향함과 더불어 상기 물이 가지는 회전력은 상기 프로펠러(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 유동되기 때문에 상기 프로펠러(120)를 그 회전 방향으로 가압하는 힘으로 작용하게 되고, 이로 인해 동일한 엔진 출력임에도 불구하고 상기 프로펠러(120)의 회전은 더욱 빨라짐과 더불어 엔진의 부하는 감소 된다.

한편, 첨부된 도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 프로펠러 유닛이 도시되고 있다.

즉, 본 발명의 제2실시예에서는 프로펠러 유닛을 구성하는 덕트부(200)의 다른 실시예에 관한 것으로써, 상기 덕트부(200)의 형상이 단일의 원통형이 아닌 물의 유입이 두 군데에서 이루어지도록 형성한 일련의 구조를 제시한다.

이를, 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첨부된 도 5와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 프로펠러 유닛의 덕트부(200)는 두 단위 덕트(211,212)로 분할 형성되어 물이 유입되는 유입단(210)과, 프로펠러(120)가 설치되는 유출단(220)을 포함하여 구성되며, 상기 유입 단(210)과 상기 유출단(220)은 서로 일체형으로 형성되어 이루어진다.

이때, 상기 유입단(210)을 이루는 두 단위 덕트(211,212)는 선미(10)의 양측벽에 각각 결합된다.

또한, 상기 유출단(220)은 전방측이 상기 유입단(210)의 두 단위 덕트(211,212)와 일체로 형성된 관이며, 후방측 내부에는 상기 프로펠러(120)가 설치된다.

상기한 본 발명의 제2실시예에 따른 덕트부(200)의 구조는 상기 덕트부(200)가 선미(10)의 양측벽에 직접 결합되기 때문에 더욱 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있다는 장점을 가진다.

또한, 상기와 같은 유입단(210)의 내주면(분할된 두 단위 덕트의 내주면) 및 유출단(220)의 내주면에는 프로펠러(120)의 회전 방향으로 물의 흐름을 안내하는 가이드부(300)가 각각 형성된다.

특히, 상기 가이드부(300) 중 유입단(210)의 내주면을 따라 형성되는 부분은 물의 흐름을 직선으로 안내하는 직선부(310)로 구성되고, 상기 유출단(220)의 내주면을 따라 형성되는 부분은 물의 흐름을 경사지게 안내하는 절곡부(320)로 구성된다.

물론, 상기 유입단(210)의 내주면 중 상대적으로 후방측 부위에서부터 절곡부(320)가 형성되도록 구성할 수도 있다.

따라서, 엔진의 구동에 의한 프로펠러(120)의 회전이 이루어지면 덕트부(200)의 유입단(210)을 구성하는 각 단위 덕트(211,212)의 전방으로부터 물의 유 입이 이루어지고, 이렇게 유입된 물은 상기 각 단위 덕트(211,212)의 내주면에 형성된 가이드부(300) 중 직선부(310)의 안내를 받으면서 유출단(220)의 내주면으로 유동됨과 더불어 상기 유출단(220)의 내주면을 따라 형성된 가이드부(300) 중 절곡부(320)의 안내를 받아 회전력을 가지는 상태로 프로펠러(120)를 향해 토출된다.

이때, 상기 물이 가지는 회전력은 상기 프로펠러(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 유동되기 때문에 상기 프로펠러(120)를 그 회전 방향으로 가압하는 힘으로 작용하게 되고, 이로 인해 동일한 엔진 출력임에도 불구하고 상기 프로펠러의 회전은 더욱 빨라짐과 더불어 엔진의 부하는 감소 된다.

한편, 본 발명의 각 실시예에서는 프로펠러(120)가 상기 덕트부(110) 내의 후방측에 설치됨을 제시하고 있지만, 첨부된 도 7 및 도 8과 같이 상기 프로펠러(120)가 상기 덕트부(110)의 후방측 외부에 설치될 수도 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 각 실시예에서 제시되고 있는 덕트부(110)는 반드시 각 도면을 통해 도시된 바와 같은 원통형일 필요는 없고, 깔대기 형상 등으로도 형성될 수 있으며, 덕트부(110) 전체가 미세한 나선을 이루면서 비틀어진 상태로 형성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛 구조를 설명하기 위해 나타낸 측면도

도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 절개 사시도

도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛 구조 중 가이드부의 상태를 설명하기 위해 나타낸 요부 단면도

도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛 구조 중 가이드부의 다른 실시예에 대한 상태를 설명하기 위해 나타낸 요부 단면도

도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛이 설치된 상태를 설명하기 위해 나타낸 요부 평면도

도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛이 설치된 상태를 설명하기 위해 나타낸 요부 측면도

도 7 및 도 8은 본 발명의 선박용 추진 장치의 덕트 프로펠러 유닛 구조 중 프로펠러의 설치 구조에 대한 다른 예를 설명하기 위해 나타낸 요부 측면도

Claims (9)

1. 선박의 진행 방향을 따라 물이 통과되도록 선미에 설치된 관 형태의 덕트부;

   상기 덕트부 내의 후방측 혹은, 상기 덕트부의 후방측 외부에 설치되며, 선박의 동력 전달부를 통해 구동력을 제공받아 회전되면서 추진력을 발생하는 프로펠러;

   상기 덕트부의 내주면을 따라 형성되면서 상기 프로펠러의 회전 방향으로 물의 흐름을 안내하는 가이드부:를 포함하여 구성되고,

   상기 가이드부는

   상기 덕트부의 각 부위 중 물이 유입되는 부위로부터 물이 유출되는 부위를 향해 직선을 이루면서 형성된 직선부와, 상기 직선부의 끝단으로부터 절곡된 절곡부가 각각 순차적으로 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 덕트부는

   두 개의 단위 덕트로 분할된 상태로 선미의 양측벽에 각각 결합되면서 물이 유입되는 유입단과,

   선단은 상기 유입단의 두 단위 덕트와 일체로 형성되고, 후방측 내부에는 상기 프로펠러가 설치되는 유출단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드부는

   상기 덕트부의 내주면을 따라 돌출 형성되며, 단면이 반원 형태의 관을 이루는 가이드 돌기로 구성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드부는

   상기 덕트부의 내주면을 따라 요입 형성되는 가이드 홈으로 구성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 직선부의 길이는 상기 절곡부의 길이에 비해 상대적으로 길게 형성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 절곡부가 이루는 경사는 상기 덕트 직경의 1/3에 대한 높이를 초과하지 않을 정도의 경사를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드부의 절곡부는 나선을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 선박용 추진 장치의 덕트형 프로펠러 유닛.
9. 삭제

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