KR101225169B1

KR101225169B1 - 추진장치 및 이를 구비한 선박

Info

Publication number: KR101225169B1
Application number: KR1020100059272A
Authority: KR
Inventors: 이경준; 강웅
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2013-01-22
Also published as: KR20110139033A

Abstract

추진장치 및 이를 구비한 선박이 개시된다.　 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치는 선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과, 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와, 기어 하우징에 설치되며, 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와, 덕트부 내의 기어 하우징 일측면에서 프로펠러의 축방향으로 연장 설치되는 차폐부재를 포함한다.

Description

추진장치 및 이를 구비한 선박 {PROPULSION APPARATUS AND SHIP INCLUDING THE SAME}

본 발명은 추진장치 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 추진장치는 엔진과 연결된 추진축이 선체의 외측으로 돌출되며, 이 추진축의 단부에 설치된 프로펠러(propeller)를 회전시켜 추진력을 얻는다.

이러한 선박은 프로펠러가 유체 중에서 회전함에 따라 유체가 빨려지는 면과 유체가 방출되는 면의 압력차가 발생되며, 이에 따라 각 날개에 양력이 발생한다.　 이와 같이 프로펠러에서 발생된 양력은 선박의 추진력으로 작용한다.

한편, 최근의 선박에는 이러한 추진장치와 함께 선체의 하부에 추진장치가 설치되고 있다.　 이러한 추진장치는 선체의 선수부 또는 선미부에 설치되어 선회되며 추력을 발생시킨다.　 추진장치는 선박을 진행 또는 회전시키거나 선박을 일정한 위치에서 머무르게 하는데 주로 사용된다.

종래의 추진장치는 선체의 하부에 프로펠러를 갖는 스러스터(thruster)가 설치되며,　내부에 프로펠러로 구동력을 제공하는 구동축 및 그 전달을 위한 기어가 구비된 기어 하우징을 포함한다.　 그리고, 기어 하우징에는 프로펠러의 외측으로 유체의 흐름을 안내하는 덕트부가 설치된다.

그런데, 종래의 추진장치는 선박의 항해시 유체의 흐름이 기어 하우징에 간섭을 받게 되며, 이에 따라 기어 하우징의 뒤편에 유동의 흐름이 느려지는 영역이 발생한다.

따라서, 유체가 기어 하우징의 뒤편을 지나갈 때 느려진 유동의 흐름에 의해 프로펠러 날개면의 압력이 낮아지게 되며, 이에 따라 캐비테이션(cavitation)이 발생한다.　 이와 같이, 프로펠러의 날개에 의해 발생된 캐비테이션은 선체 등으로 전달되어 진동과 소음을 일으키게 되며, 이에 따라 캐비테이션의 발생을 저감시키기 위한 구조의 개선이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 기어 하우징의 구조를 개선하여 기어 하우징의 후방에서 프로펠러로 유입되는 유체의 속도를 증가시켜 캐비테이션을 감소시키며, 이로 인한 진동과 소음을 경감시키는 추진장치 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 추진장치는 선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과, 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와, 기어 하우징에 설치되며, 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와, 덕트부 내의 기어 하우징 일측면에서 프로펠러의 축방향으로 연장 설치되는 차폐부재를 포함한다.

차폐부재는 프로펠러의 축방향으로 관통된 통로를 갖는 터널부재일 수 있다.

터널부재는 반원통형으로 형성될 수 있다.

차폐부재는 하부가 기어 하우징의 일측면에 설치되며 상향으로 경사지게 연장된 판형부재일 수 있다.

덕트부 내의 기어 하우징 측면에 형성된 다수의 요홈부(dimple)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 추진장치는 선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과, 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와, 기어 하우징에 설치되며 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와, 덕트부 내의 기어 하우징 측면에 형성된 다수의 요홈부(dimple)를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 선박은 선체와, 선체의 하부에 설치되며 전술된 추진장치를 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 선박은 선체와, 선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과, 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와, 기어 하우징에 설치되며 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와, 덕트부 내의 기어 하우징 측면에 형성된 다수의 요홈부(dimple)를 포함하는 추진장치를 포함한다.

따라서, 기어 하우징의 뒤편으로 유입되는 유체의 속도를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 캐비테이션을 감소시키고, 진동과 소음을 경감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치의 측면도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치의 정면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치의 측면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추진장치의 측면도.
도 6은 도 5의 정면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추진장치의 정면도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

이하, 본 발명에 따른 추진장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진장치의 측면도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 추진장치(10)는 스러스터(12)와, 프로펠러(13)와, 기어 하우징(14)과, 덕트부(16)과, 터널부재(18)를 포함할 수 있다.

본 실시예의 추진장치(10)는 선체(1)의 하부에 선회가능하게 설치되며 스러스터(thruster)(12)를 포함하며, 스러스터(12)에서 발생된 추진력을 이용하여 선박을 추진시키거나 진행방향을 제어할 수 있다.

이 스러스터(12)는 회전축에 의해 회전 가능하게 설치된 프로펠러(13)를 갖는다.　 또한 스러스터(12)의 상부와 선체(1)의 하부 사이에는 이들을 연결하는 기어 하우징(14)이 설치된다.

이 기어 하우징(14)의 내부에는 프로펠러(13)의 회전축으로 구동력을 전달하는 (도시되지 않은) 구동축 및 기어가 구비된다.

또한, 기어 하우징(14)에는 프로펠러(13)의 날개 외측을 감싸도록 덕트부(16)가 설치된다.　 이 덕트부(16)는 프로펠러(13)를 통과하는 유체의 흐름을 안내하여 유속을 향상시킨다.　 이 덕트부(16)는 환형으로 이루어지며, 단면의 형상이 수중익형(hydrofoil)으로 형성될 수 있다.

또한 덕트부(16) 내의 기어 하우징(14)의 일측면에는 프로펠러(13)의 축방향으로 연장 설치되는 차폐부재가 설치된다.

본 실시예에서 이 차폐부재는 프로펠러(13)의 축방향으로 관통된 통로를 갖는 가속형 터널부재(18)로 이루어질 수 있다.

이러한 터널부재(18)는 통로를 통과하는 유체의 흐름을 가속시킬 수 있다.

보다 상세하게는 터널부재(18)는 기어 하우징(14)에 접촉하는 양단부가 프로펠러(13)의 축방향에 대해 소정 길이로 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 터널부재(18)의 양단부가 기어 하우징(14)의 측면에 고정되고, 중앙부는 볼록하게 형성되어 그 내부로 통로를 형성할 수 있다.

이러한 터널부재(19)는 유체가 통과하는 과정에서 유체의 속도를 가속시키게 되며, 이과정에서 프로펠러(13)의 전방측에서 후방측 사이의 유체간의 속도 차이를 줄여 프로펠러(13)에 발생하는 캐비테이션의 발생을 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서 터널부재(18)는 프로펠러(13)의 회전시 발생하는 날개면 상의 압력 감소를 막고, 그 내부로 유체가 통과할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

일례로 본 실시예에서 터널부재(18)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반원통형으로 형성될 수 있다.

또한, 터널부재(18)는 기어 하우징(14)의 한측면에만 설치될 수 있으며, 바람직하게는 프로펠러의 회전방향에 대한 캐비테이션의 발생이 시작되는 부분에 설치될 수 있다.

여기서, 프로펠러(13)가 좌현에서 우현으로 회전하는 방향을 프로펠러(13)의 정방향 회전이라 한다.　 즉, 프로펠러(13)의 정방향 회전은 선박(100)의 전방에서 볼 때 반 시계방향으로 회전하고, 후방에서 볼 때 시계방향의 회전을 말한다.

이와 같이, 프로펠러(13)가 정방향 회전할 경우, 본 실시예의 터널부재(18)는 기어 하우징(14)의 좌측면에 설치될 수 있다.

바람직하게는 터널부재(18)는 기어 하우징(14)을 지나면서 형성되는 후류에 카르만 와류(karman vortex)가 발생하는 지점을 고려하여 기어 하우징(14)이 갖는 곡률의 최외곽 지점을 포함하도록 설치할 수 있다.

따라서, 본 실시예의 추진장치(10)는 터널부재(18)를 통과한 유체의 유속이 증가하게 되며, 이에 따라 프로펠러(13)의 회전시 기어 하우징(14) 뒤편의 유속 차이를 줄일 수 있어 캐비테이션의 발생을 감소시킬 수 있다.

본 실시예의 차폐부재가 터널부재로 형성된 실시예에 대해 설명하고 있으나, 기어 하우징(14) 뒤편의 유속을 증가시키는 구조는 다양하게 변형될 수 있다.

일례로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치의 정면도인 도 3을 참고하면, 차폐부재는 판형부재(58)로 형성되는 것도 가능하다.

이 판형부재(58)는 하부가 기어 하우징(14)의 일측면에 설치될 수 있다.

이러한 판형부재(58)는 기어 하우징(14)에 접촉하는 부분이 프로펠러(13)의 축방향에 대해 소정 길이로 연장되어 형성된다. 또한, 판형부재(58)는 상향으로 경사져서 연장되는 경사판의 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 판형부재(58)은 프로펠러(13)의 축방향에 대해 평행하게 연장된 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형될 수 있다. 일례로, 판형부재(58)는 프로펠러(13)의 축에 대해 소정의 각도로 경사지게 설치될 수 있다. 즉, 프로펠러(13)의 회전시 기어 하우징(14)의 주변에는 프로펠러(13)의 회전방향을 따라 유체가 회전하게 된다. 본 실시예의 판형부재(58)는 이와 같이 유체가 회전하는 방향을 따라 경사지게 설치되며, 이에 따라 판형부재(58)에 의해 발생하는 유체 저항을 최소화시킬 수 있다.

따라서, 판형부재(58)와 기어 하우징(14) 사이로 통과하는 유체는 기어 하우징(14)의 뒤편으로 흘러가는 과정에서 판형부재(58)와 기어 하우징(14) 사이로 통과하는 유체의 흐름을 가속시킬 수 있다.

본 실시예에서, 터널부재(18) 및 판형부재(58)와 같은 차폐부재는 기어 하우징(14)의 뒤편으로 흐르는 유체의 속도를 증가시키기 위한 구성요소로서, 다양한 형태로 변형될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추진장치의 측면도이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예의 추진장치(110)는 선체(1)의 하부로 프로펠러(113)를 갖는 스러스터(112)가 설치된다.

이 스러스터(112)는 선체(1)의 하부에서 선회가능하게 설치된다.　 그리고, 이 스러스터(112)의 상부에는 프로펠러(113)로 구동력을 제공하는 구동축 및 그 전달을 위한 기어가 구비된 기어 하우징(114)이 설치된다.　

또한, 기어 하우징(114)에는 프로펠러(113)의 외측으로 유체의 흐름을 안내하는 덕트부(116)가 설치된다.

또한, 덕트부(116) 내의 기어 하우징(114) 측면에는 다수의 요홈부(dimple)(115)가 더 형성될 수 있다.

요홈부(115)는 기어 하우징(14)에서 발달하는 경계층의 두께를 감소시키며, 이로 인해 기어 하우징(14)을 통과하는 유체의 저항을 줄임과 동시에 와류의 발생을 지연시켜, 유체의 유속을 증가시켜 캐비테이션의 발생을 감소시킬 수 있다.　 더불어, 요홈부(115)는 양력을 증가시킬 수 있어 추진효율을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추진장치의 측면도이고, 도 6은 도 5의 정면도이다.

도 5와 도 6을 참고하면, 본 실시예의 추진장치(210)는 선체(1)의 하부로 프로펠러(213)를 갖는 스러스터(212)가 설치된다.

이 스러스터(212)는 선체(1)의 하부에서 선회가능하게 설치된다.　 그리고, 이 스러스터(212)의 상부에는 프로펠러(213)로 구동력을 제공하는 구동축 및 그 전달을 위한 기어가 구비된 기어 하우징(214)이 설치된다.　

또한, 기어 하우징(214)에는 프로펠러(213)의 외측으로 유체의 흐름을 안내하는 덕트부(216)가 설치된다.

더불어, 덕트부(216) 내의 기어 하우징(214) 측면에는 다수의 요홈부(dimple)(215)가 형성될 수 있다.

또한, 덕트부재(216) 내의 기어 하우징(214)의 일측면에는 터널부재(218)가 더 설치될 수 있다.

즉, 본 실시예의 추진장치(210)는 덕트부(216) 내의 기어 하우징(214) 측면에 전술된 다수의 요홈부(215) 및 터널부재(218)를 동시에 마련하여, 터널부재(218)를 통과하는 유체의 유속을 증가시킬 수 있고, 이 터널부재(218)를 통과하는 과정에서 요홈부(215)에 접촉함에 따라 유체 저항을 감소시키는 상호작용이 가능하다.

또한, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추진장치의 정면도이다.

도 7을 참고하면, 본 실시예의 추진장치(210)는 선체(1)의 하부로 프로펠러(213)를 갖는 스러스터(212)가 설치된다.

한편, 덕트부(216) 내의 기어 하우징(214) 측면에는 다수의 요홈부(dimple)(215)가 형성된다.　

더불어, 덕트부(216) 내의 기어 하우징(214)의 일측면에는 유체의 유속을 증가시키기 위한 판형부재(258)가 더 설치될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 선체　　　　 10 : 추진장치
12 : 스러스터　　　　 13 : 프로펠러
14 : 기어 하우징　　　 16 : 덕트부
18 : 터널부재

Claims

선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과,
상기 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와,
상기 기어 하우징에 설치되며, 상기 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와,
상기 덕트부 내의 기어 하우징 일측면에서 상기 프로펠러의 축방향으로 연장 설치되는 차폐부재와;
상기 덕트부 내의 기어 하우징 측면에 형성된 다수의 요홈부(dimple)를 포함하는 추진장치.
청구항 1에 있어서,
상기 차폐부재는 상기 프로펠러의 축방향으로 관통된 통로를 갖는 터널부재인 것을 특징으로 하는 추진장치.
청구항 2에 있어서,
상기 터널부재는 반원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 추진장치.
청구항 1에 있어서,
상기 차폐부재는 하부가 상기 기어 하우징의 일측면에 설치되며 상향으로 경사지게 연장된 판형부재인 것을 특징으로 하는 추진장치.
삭제
선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과,
상기 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와,
상기 기어 하우징에 설치되며 상기 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와,
상기 덕트부 내의 기어 하우징 측면에 형성된 다수의 요홈부(dimple)를 포함하는 추진장치.
선체와,
상기 선체의 하부에 설치되며 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 추진장치를 포함하는 선박.
삭제
선체와,
상기 선체의 하부에 선회 가능하게 설치되며, 내부에 구동력을 전달하는 기어가 구비된 기어 하우징과, 상기 기어 하우징에 연결 설치되어 추진력을 발생하는 프로펠러와, 상기 기어 하우징에 설치되며 상기 프로펠러의 외측을 차폐하는 덕트부와, 상기 덕트부 내의 기어 하우징 측면에 형성된 다수의 요홈부(dimple)를 포함하는 추진장치를 포함하는 선박.