KR100946968B1 - 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개에 관한 것으로, 특히 저속비대선을 대상으로 한 연료절감효과는 물론 선박의 조종성능까지 향상시킬 수 있는 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개에 관한 것이다.

본 발명은 선체의 외판과 프로펠러 사이의 중심연결부에서 원형 배열된 복수의 날개부를 포함하는 전류고정날개에 있어서, 상기 선체의 측면 면적을 증가시키도록, 상기 중심연결부와 상기 외판에서 선저방향과 선미방향으로 격막형상으로 돌출되어서 상기 날개부 사이에 배치된 하부중앙날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개를 제공한다.

본 발명에 따르면, 프로펠러의 추진 효율 향상은 물론 선체의 측면 면적을 증가시킴으로써 선박의 조종성능을 향상시켜, 선박 수주 경쟁력을 높일 수 있는 유리한 효과가 있다.

전류고정날개, 하부중앙날개부, 선체, 추진 효율, 선박 조종성능

Description

선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개{Pre-swirl Stator improving ability to maneuver in vessel}

본 발명은 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속비대선을 대상으로 한 연료절감효과는 물론 선박의 조종성능까지 향상시킬 수 있는 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개에 관한 것이다.

프로펠러의 전방 혹은 후방에 고정날개를 설치하여 프로펠러의 회전방향의 운동에너지를 회수시키려는 시도는 일찍부터 시작되어, 20세기 초 구미에서는 이러한 개념의 고정날개에 의한 추진효율의 향상이 시도된 바 있다. 그러나 이러한 개념의 일반상선에의 적용 시기는 그리 오래되지 않았으며, 근래에 선박의 연료비가 상승하여 연료추진장치에 대한 인식이 높아진 후부터이다.

화물선 중에는 저속비대선이란 것이 있다. 저속비대선이란 수송 코스트를 낮추기 위해 저속인 경제속력으로 항해하도록 대형화된 전용선으로서, 화물의 운송을 극대화시키려는 선형적 특성, 즉 선박의 길이와 폭의 비(L/B)는 대체적으로 작으며, 방형비척계수(Block Coefficient)는 다른 선형에 비해 상대적으로 큰 특성을 가지는데, 이로 인해 추진성능이 떨어진다는 단점이 수반되었다.

이러한 저속비대선의 추진성능 개선을 위해 최근 전류고정날개에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.

전류고정날개란 프로펠러 전방에 장착된 고정 날개로서, 프로펠러가 회전하여 선박이 항주하고 있을 때, 선미 부분의 흐름을 프로펠러의 회전방향과 반대로 휘게 한 후 프로펠러로 유체를 유입시키는 장치이다.

일반적으로 프로펠러의 회전 시, 프로펠러 후방의 수중에서는 프로펠러의 회전방향과 동일방향의 회전류가 발생되는데, 이러한 회전류는 선박의 추진성능에 도움이 되지 않으며, 오히려 그 에너지량만큼 선박의 추진성능을 저하시키는 요인으로 작용한다.

따라서, 이러한 전류고정날개를 이용하여, 프로펠러 후방의 회전류를 감소시켜, 선박의 추진효율을 향상시킬 수 있다.

도 1a은 종래의 전류고정날개를 도시한 개념도이고, 도 1b는 종래의 전류고정날개를 도시한 평면개념도이다. 도 1a 및 도 1b를 병행 참조하면, 종래의 전류고정날개(1)는 선박(10)의 선미 러더(20) 및 프로펠러(30) 전방에 설치되는데, 이러한 종래의 전류고정날개(1)는 이를 구성하는 복수 개의 날개부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)를 포함한다.

종래의 전류고정날개(1)는 복수 개의 날개부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)에 프 로펠러(30)로 유입될 유체의 흐름을 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향으로 휘게 한다.

이러한 종래의 전류고정날개(1)에 의해 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 유체는 프로펠러(30)로 유입되는데, 이로써 프로펠러(30) 후방에선 회전류 생성이 억제되어 선박(10)의 추진성능을 향상될 수 있다.

이러한 선박(10)의 추진성능 향상이라는 목적을 위한 노력의 일환으로서, 최근에는 추진 효율 개선을 위해 상기 전류고정날개(1)의 날개부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)의 적정 개수 및 위치각을 지정하는 형태 또는 날개부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)의 좌, 우현 비대칭 형상 등에 대한 개발은 활발히 진행 중이나, 부가적으로 선박의 조종성능을 향상시키기 위한 전류고정날개에 대한 기술 개발은 전무한 실정이다.

따라서, 선박의 추진성능 향상의 효과는 물론 선박의 조종성능을 개선하기 위한 전류고정날개의 개발에 대한 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 선박의 추진성능 향상은 물론 선박의 조종성능까지도 개선할 수 있는 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 사상에 따르면, 선체의 외판과 프로펠러 사이의 중심연결부에서 원형 배열된 복수의 날개부를 포함하는 전류고정날개에 있어서, 상기 선체의 측면 면적을 증가시키도록, 상기 중심연결부와 상기 외판에서 선저방향과 선미방향으로 격막형상으로 돌출되어서 상기 날개부 사이에 배치된 하부중앙날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개를 제공할 수 있다.

이때, 상기 하부중앙날개부는 상기 프로펠러 반경의 50% 내지 110%인 날개길이를 갖는 것이 바람직하다.

그리고 상기 하부중앙날개부는 선수미 방향 기준으로 좌우 대칭된 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 하부중앙날개부는 선수미 방향 기준으로 선미측으로 갈수록 일측현으로 만곡된 비대칭 형상을 가질 수 있다.

이때, 상기 하부중앙날개부의 만곡 방향은, 상기 프로펠러가 좌현에서 우현으로 회전하는 선박의 경우, 상기 하부중앙날개부의 후연부가 우현으로 만곡되고, 상기 프로펠러가 우현에서 좌현으로 회전하는 선박의 경우, 상기 하부중앙날개부의 후연부가 좌현으로 만곡되는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명인 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개에 따르면, 전류고정날개의 일 요소로서, 날개부의 중심연결부와 선체의 외판에서 선저방향과 선미방향으로 격막형상으로 돌출되어서 날개부 사이에 배치된 하부중앙날개부를 적용하여, 선체의 측면 면적을 증가시킴으로써, 추진성능 향상으로 인한 연료절감효과는 물론 선박의 조종성능까지 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.

본 발명과 본 발명의 이점 및 본 발명에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시된 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정 날개의 일실시예를 도시한 평면개념도이고, 도 3은 도 3에 도시된 실시예를 선박에 적용한 개념도이며, 도 4는 도 3에 도시된 실시예 중 하부중앙날개를 설명하기 위해 도시한 평면개념도이다.

도 2 내지 도 4를 병행 참조하여 본 발명에 따른 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개의 바람직한 실시예(100)에 대해 설명하면, 본 실시예(100)는 도2에 도시된 바와 같이, 프로펠러 전방에 형성된 복수 개의 날개부(110a, 110b, 110c, 110d)와, 이러한 복수 개의 날개부(110a, 110b, 110c, 110d)의 중심연결부(120)와 선체의 외판에서 선저방향과 선미방향으로 격막형상으로 돌출 형성된 하부중앙날개부(102)를 포함한다.

여기서, 복수 개의 날개부(110a, 110b, 110c, 110d)는 도 1a 및 도 1b에서 전술된 바 있는 종래의 전류고정날개의 날개부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)에서 하단 양측현에 위치된 두 개의 날개부(1c, 1d)가 제외된 것으로서, 본 실시예의 복수 개의 날개부(110a, 110b, 110c, 110d)는 중심연결부(120)로부터 좌현으로 형성된 2개의 날개부(110a, 110b)와, 이에 대칭되게 우현으로 형성된 2개의 날개부(110c, 110d)로 이루어져 있다. 특히, 좌현으로 형성된 2개의 날개부(110a, 110b) 및 우현으로 형성된 2개의 날개부(110c, 110d)의 각각의 사잇각은 45도인 것이 바람직하나, 여기서의 본 발명은 이러한 45도의 사잇각에 굳이 한정될 필요가 없으며, 선박의 크기 또는 형상에 따라 조금씩 다른 사잇각을 실시하여도 무방하다.

본 실시예(100)는 하부중앙날개부(102)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예(100)의 하부중앙날개부(102)는 러더(20) 및 프로펠러(30)의 전방에 위치하며, 복수 개의 날개부(110a, 110b, 110c, 110d)(도 3에서 110b는 미도시)의 중심연결부(120)와 선체(10)의 외판에서 선저방향과 선미방향으로 격막형상으로 돌출되어서 상기 날개부 사이에 배치 형성된 판상의 부재이다. 여기서, 격막형상이란 선체(10)의 측면 면적을 증가시키면서, 선체(10)의 좌현과 우현을 구획하는 형상을 말한다.

결과적으로 이러한 하부중앙날개부(102)는 선체(10)의 측면 면적을 증가시키게 되므로, 선박의 조정성능 향상에 기여한다.

다시 도 2를 참조하면, 이러한 하부중앙날개부(102)의 날개길이(L)는 프로펠러(30)의 반경의 50% 내지 110%인 것이 바람직하다.

만일, 상기 하부중앙날개부(102)의 날개길이(L)가 상기 프로펠러(30)의 반경의 50% 미만일 경우, 상기 하부중앙날개부(102)의 날개길이(L)가 통상 반경의 70% 범위 내에서 대부분의 역할을 수행하는 프로펠러(30)에 비해 너무 작아서, 실제 선박 운항에 있어서 추진 성능 향상 효과가 미미하게 작용하며, 아울러 선체(10)의 측면 면적 증가분 역시 크지 않아 설계 시 목적한 바와 같은 선박 조종성능 향상의 효과를 기대하기 힘들다.

한편, 상기 하부중앙날개부(102)의 날개길이(L)가 상기 프로펠러(30)의 반경의 110%를 초과할 경우, 상기 하부중앙날개부(102)의 날개길이(L) 증가에 따른 선박 조종성능 향상의 효과에 실효성이 떨어질 수 있으며, 도리어 큰 형상의 부가물 설치로 인해 증가된 저항은 선박의 추진 효율 및 조종성능이 저하시킬 수 있기 때문이다.

도 4에는 본 실시예에 따른 하부중앙날개부(102)의 평면개념도가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 본 실시예의 하부중앙날개부(102)는 선수미 방향 기준으로 선미측으로 갈수록 일측현으로 만곡된 비대칭의 형상을 갖는다.

상기 도 4에는 실선 또는 점선으로 도시된 2가지 하부중앙날개부(102)가 예시되어 있는데, 날개부의 최대 두께/코드길이(T/C, Thickness/Cord Length) 값을 기준으로 하여, 최대 두께/코드길이(T/C) 값이 0.050인 하부중앙날개부(102)는 실선으로 도시되어 있으며, 최대 두께/코오드길이(T/C) 값이 0.025인 하부중앙날개부(102)는 점선으로 도시되어 있다. 이러한 하부중앙날개부(102)의 최대 두께/코드길이(T/C) 값은 선박의 크기 또는 선형에 따라 적절히 선택하여 이용 가능하다.

그리고 이때, 바람직하게는 프로펠러가 좌현에서 우현으로 회전하는 선박에서는 상기 하부중앙날개부(102)가 우현으로 만곡되는 것이 바람직하고, 프로펠러가 우현에서 좌현으로 회전하는 선박에서는 상기 하부중앙날개부(102)가 좌현으로 만곡되는 것이 바람직하다.

이러한 하부중앙날개부(102)의 만곡 방향은 프로펠러의 회전방향과 관계된 것으로, 회전방향에 따라 프로펠러 측에 유입되는 유체의 유입량 및 속도를 균일하게 해주기 위함이다.

이러한 실시예 이외에 선수미방향 기준으로 좌우 대칭된 형상의 하부중앙날개부(102) 역시 본 발명의 범주에 속함은 자명하다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양 한 변형 또는 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1a은 종래의 전류고정날개를 도시한 개념도이다.

도 1b는 종래의 전류고정날개를 도시한 평면개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개의 일실시예를 도시한 평면개념도이다.

도 3은 도 3에 도시된 실시예를 선박에 적용한 개념도이다.

도 4는 도 3에 도시된 실시예 중 하부중앙날개를 설명하기 위해 도시한 평면개념도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 본 실시예 102: 하부중앙날개부

110a, 110b, 110c, 110d: 날개부 120: 중심연결부

Claims (5)

1. 선체의 외판과 프로펠러 사이의 중심연결부에서 원형 배열된 복수의 날개부를 포함하는 전류고정날개에 있어서,

   상기 선체의 측면 면적을 증가시키도록, 상기 중심연결부와 상기 외판에서 선저방향과 선미방향으로 격막형상으로 돌출되어서 상기 날개부 사이에 배치되며,

   선수미 방향 기준으로 선미측으로 갈수록 일측현으로 만곡된 비대칭 형상의 하부중앙날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부중앙날개부는,

   상기 프로펠러 반경의 50% 내지 110%인 날개길이를 갖는 것을 특징으로 하는,

   선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부중앙날개부의 만곡 방향은,

   상기 프로펠러가 좌현에서 우현으로 회전하는 선박의 경우, 상기 하부중앙날개부의 후연부가 우현으로 만곡되고,

   상기 프로펠러가 우현에서 좌현으로 회전하는 선박의 경우, 상기 하부중앙날개부의 후연부가 좌현으로 만곡되는 것을 특징으로 하는,

   선박 조종성능 향상 기능을 갖는 전류고정날개.

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