KR101225177B1 - Propeller and ship including the same - Google Patents

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Abstract

프로펠러 및 이를 포함하는 선박이 개시된다. 개시된 프로펠러는 허브와, 상기 허브의 외주면에 설치되는 복수의 날개와, 상기 복수의 날개의 단부에서 회전방향의 후류로 연장되어 설치된 팁 블레이드를 포함하며, 프로펠러의 날개 단부에서 발생하는 와류(vortices)를 효과적으로 억제할 수 있으며, 이로 인해 날개에 작용하는 항력(Drag)이 감소되어 추진효율을 향상시킬 수 있다.A propeller and a vessel comprising the same are disclosed. The disclosed propeller includes a hub, a plurality of wings installed on an outer circumferential surface of the hub, and a tip blade installed to extend backward in the rotational direction at the ends of the plurality of wings, and vortices occurring at the wing ends of the propellers. It can be effectively suppressed, thereby reducing the drag on the wing (Drag) can improve the propulsion efficiency.

Description

프로펠러 및 이를 포함하는 선박 {PROPELLER AND SHIP INCLUDING THE SAME}Propellers and ships containing them {PROPELLER AND SHIP INCLUDING THE SAME}

본 발명은 프로펠러 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프로펠러의 날개 단부에서 발생하는 와류를 감소시킬 수 있는 프로펠러 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
The present invention relates to a propeller and a ship comprising the same, and more particularly, to a propeller capable of reducing vortices occurring at the wing end of the propeller and a ship including the same.

일반적으로 선박에는 엔진 등으로부터 발생하는 구동력을 전달받는 프로펠러가 구비된다.In general, the ship is provided with a propeller that receives the driving force generated from the engine.

이러한 선박은 프로펠러가 회전하면서 발생되는 추진력을 이용하여 운항하게 된다.　 프로펠러가 회전하게 되면, 그 전후의 압력의 차이로 인해, 프로펠러 주변의 해수를 밀어냄으로써, 선박을 추진하는데 필요한 추력을 발생시키게 된다.　 These vessels are operated using propulsion force generated while the propeller rotates. When the propeller rotates, due to the difference in pressure before and after, it pushes the seawater around the propeller, thereby generating the thrust required for propulsion of the ship.

프로펠러가 회전하면 프로펠러 날개의 단면은 받음각을 가지게 되고, 이 때, 날개 전후에서 발생되는 압력 차이에 의해 양력과 항력이 발생된다.　 이러한 날개의 단면의 양력과 항력의 합력이 프로펠러의 추력과 토오크로 작용하게 된다.When the propeller rotates, the cross section of the propeller blade has an angle of attack. At this time, lift and drag are generated by the pressure difference generated before and after the blade. The combined force of lift and drag on the cross section of the wing acts as thrust and torque of the propeller.

이러한 프로펠러는 프로펠러 또는 프로펠러 날개의 단부에서 와류(vortices)가 발생하며, 이러한 와류에 의해 날개에 작용하는 저항(Drag)이 증가함에 따라 에너지 손실의 원인이 되고 있다.These propellers generate vortices at the ends of the propellers or propeller blades and cause energy loss as the drag acting on the blades increases.

이에 따라 종래에는 프로펠러의 추진 효율을 향상시키기 위해 다양한 형태의 연구 및 고안이 이루어져 왔으며, 아직까지 더욱 개선의 여지가 있다.
Accordingly, in the related art, various forms of research and design have been made to improve propulsion efficiency of the propeller, and there is still room for further improvement.

본 실시예는 프로펠러의 날개 단부에 발생하는 와류를 억제하기 위해 구조를 개선한 프로펠러 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.
The present embodiment is to provide a propeller with improved structure and a ship including the same to suppress the vortices occurring at the wing end of the propeller.

본 발명의 일 측면에 따른 프로펠러는 허브와, 허브의 외주면에 설치되는 복수의 날개와, 복수의 날개의 단부에서 회전방향의 후류로 연장되어 설치된 팁 블레이드를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a propeller includes a hub, a plurality of wings installed on an outer circumferential surface of the hub, and a tip blade extending extending backward in a rotational direction at ends of the plurality of wings.

팁 블레이드는 날개의 트레일링 엣지(trailing edge) 연장선 방향으로 설치된 핀 축과, 핀 축의 외주연에 설치되는 복수의 핀들을 포함할 수 있다.The tip blade may include a pin shaft installed in the direction of the trailing edge of the wing and a plurality of pins installed on the outer circumference of the pin shaft.

복수의 핀들은 핀 축을 기준으로 날개의 압력면과 평행하게 배치된 한 쌍의 제1핀과, 핀 축을 기준으로 제1핀과 직교하게 설치된 한 쌍의 제2핀을 포함할 수 있다.The plurality of pins may include a pair of first pins disposed in parallel with the pressure plane of the vane with respect to the pin axis, and a pair of second pins orthogonal to the first pin with respect to the pin axis.

본 발명의 다른 측면에 따른 선박은 선체와, 선체의 선미부에 설치되는 전술된 프로펠러를 포함한다.
The ship according to another aspect of the present invention includes a hull and the aforementioned propeller installed at the stern of the hull.

따라서, 프로펠러의 날개 단부에서 발생하는 와류(vortices)를 효과적으로 억제할 수 있으며, 이로 인해 날개에 작용하는 항력(Drag)이 감소되어 추진효율을 향상시킬 수 있다.
Therefore, it is possible to effectively suppress the vortices (vortices) generated at the wing end of the propeller, thereby reducing the drag (Drag) acting on the wing can improve the propulsion efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 포함하는 선박을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 측면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 정면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 측면도.1 is a view schematically showing a ship including a propeller according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the propeller according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view showing the propeller according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side view showing a propeller according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view of the propeller according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a front view showing a propeller according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a side view showing a propeller according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

이하, 본 발명에 따른 프로펠러 및 이를 포함하는 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a propeller and a ship including the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numbers. Duplicate explanations will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 포함하는 선박을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박(1)은 선체(10)와 프로펠러(20)를 포함한다.1 is a view schematically showing a ship including a propeller according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the ship 1 according to the present embodiment includes a hull 10 and a propeller 20.

본 실시예에 따른 선박(1)은 선체(10)의 선미부에 프로펠러(20)가 설치된다.　 프로펠러(20)는 프로펠러(20) 샤프트(미도시)를 통해 선체(10)의 내부에 배치된 주엔진(미도시)으로부터 구동력을 전달받아 회전한다.　 그리고, 프로펠러(20)가 회전함에 따라 양력이 발생하며, 이 양력에 의해 선박(1)을 추진시키는 추진력을 발생시킬 수 있다.In the ship 1 according to the present embodiment, a propeller 20 is installed at the stern portion of the hull 10. The propeller 20 rotates by receiving a driving force from a main engine (not shown) disposed inside the hull 10 through a propeller 20 shaft (not shown). Then, lift force is generated as the propeller 20 rotates, and the lift force may generate a propulsion force for propelling the ship 1.

또한, 프로펠러(20)의 후방측에는 방향타(30)가 설치된다.　 이 방향타(30)는 선체(10)의 선미부에 회전 가능하게 설치되며, 프로펠러(20)에 의해 발생하는 반류의 방향을 제어하여 선박(1)의 진행방향을 조정할 수 있다.Further, the rudder 30 is provided on the rear side of the propeller 20. The rudder 30 is rotatably installed at the stern portion of the hull 10, and can control the direction of the return flow generated by the propeller 20 to adjust the traveling direction of the ship 1.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 측면도이다.Figure 2 is a perspective view showing a propeller according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a front view showing a propeller according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a propeller according to an embodiment of the present invention One side view.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 프로펠러(20)는 허브(22)와, 이 허브(22)에 설치되는 복수의 날개(24)를 포함할 수 있다.2 to 4, the propeller 20 may include a hub 22 and a plurality of vanes 24 installed on the hub 22.

허브(22)는 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 선체(10)측에 설치된 샤프트에 결합된다.　 또한, 이 허브(22)의 외주면에 복수의 날개(24)가 설치될 수 있다.Hub 22 may be formed in a columnar shape, is coupled to the shaft installed on the hull 10 side. In addition, a plurality of wings 24 may be provided on the outer circumferential surface of the hub 22.

이러한 날개(24)들은 허브(22)의 외주면에서 소정 간격 이격되어 배치되고, 방사형으로 설치될 수 있다.　 여기서, 허브(22)에 설치되는 날개(24)들은 개수와 형상에 제한되지 않는다. 또한, 날개(24)들은 중심축에 대해 소정의 각도를 이루며 설치될 수 있다. 즉, 허브(22)가 유체 중에서 회전하는 경우, 날개(24)들은 유체에 대해 일정한 받음각(angle of attack)을 갖도록 허브(12)의 외주면에 소정의 각도로 설치될 수 있다.These wings 24 are spaced apart from the outer peripheral surface of the hub 22 by a predetermined interval, it may be installed radially. Here, the wings 24 installed in the hub 22 are not limited in number and shape. In addition, the wings 24 may be installed at a predetermined angle with respect to the central axis. That is, when the hub 22 rotates in the fluid, the wings 24 may be installed at a predetermined angle on the outer circumferential surface of the hub 12 to have a constant angle of attack with respect to the fluid.

일례로, 본 실시예에서 날개(24)가 4개로 이루어진 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 프로펠러(20)의 추진 효율과 프로펠러(20)가 받는 하중에 따른 캐비테이션 및 진동 특성을 고려하여 다양하게 설계 변경될 수 있다.For example, in the present embodiment, the blade 24 is described as being made of four, but not limited to this, variously in consideration of the propulsion efficiency of the propeller 20 and the cavitation and vibration characteristics according to the load received by the propeller 20. The design can be changed.

한편, 프로펠러(20)의 날개(24)의 단부에는 회전방향의 후류로 연장된 팁 블레이드(26)가 설치될 수 있다.On the other hand, the tip blade 26 extending in the wake in the rotational direction may be installed at the end of the blade 24 of the propeller 20.

이 팁 블레이드(26)는 프로펠러 날개(24)의 압력면(pressure side)으로 유입된 유체가 단부를 통과하는 과정에서 흡입면(suction side)으로 흘러가는 것을 막도록 이루어지며, 이에 따라 프로펠러 날개(24)의 단부에서 와류(vortices)가 생성되는 것을 억제할 수 있다.The tip blade 26 is configured to prevent the fluid introduced into the pressure side of the propeller blades 24 from flowing to the suction side in the course of passing through the end portion, and thus the propeller blades ( It is possible to suppress the generation of vortices at the end of 24).

이와 같이, 본 실시예는 프로펠러(20)에 발생하는 와류를 억제함에 따라 양력을 증가시킬 수 있고, 항력을 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 선박(1)의 추진효율을 향상시킬 수 있다.As such, the present embodiment can increase the lifting force by reducing the vortex generated in the propeller 20, can reduce the drag, thereby improving the propulsion efficiency of the vessel (1).

본 실시예에서 팁 블레이드(26)는 날개(24)의 단부에 핀 축(27)이 설치된다.　 그리고, 이 핀 축(27)의 외주연에는 복수의 핀(fin)(28)들이 설치될 수 있다.In this embodiment, the tip blade 26 is provided with a pin shaft 27 at the end of the blade 24. In addition, a plurality of fins 28 may be provided on the outer circumference of the pin shaft 27.

핀 축(27)은 프로펠러(10)의 날개(24) 단부에서 트레일링 엣지(trailing edge) 연상선상의 회전(반대)방향으로 연직하게 돌출 되게 설치될 수 있다. 일례로, 핀 축(27)은 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 그 단부의 단면은 넓이가 감소하도록 형성될 수 있다.The pin shaft 27 may be installed to vertically protrude in a rotational (opposite) direction on a trailing edge (trailing edge) at the end of the blade 24 of the propeller 10. In one example, the pin shaft 27 may be formed in a cylindrical shape, the cross section of the end portion thereof may be formed to reduce the width.

또한, 날개(24)의 단부에는 핀 축(27)이 설치되는 부분의 단면적이 다른 부분에 비해 더 크게 형성되며, 이에 따라 핀 축(27)의 설치강도를 증가시킬 수 있다.In addition, the cross section of the portion where the pin shaft 27 is installed is formed at the end of the blade 24 larger than the other portions, thereby increasing the installation strength of the pin shaft 27.

본 실시예에서 팁 블레이드(26)의 핀(28) 수는 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변형될 수 있다.In the present embodiment, the number of pins 28 of the tip blades 26 is not limited and may be modified in various forms.

일례로, 본 실시예에서 복수의 핀(28)들은 핀 축(27)을 기준으로 날개(24)의 압력면과 평행하게 배치된 제1핀(28a)과, 핀 축(27)을 기준으로 제1핀(28a)과 직교하게 설치된 한 쌍의 제2핀(28b)을 포함할 수 있다.　 본 실시예에서 제1핀(28a) 및 제2핀(28b)은 익형(翼型)으로 이루어질 수 있다.For example, in the present exemplary embodiment, the plurality of pins 28 may be disposed in parallel with the pressure plane of the blade 24 based on the pin axis 27 and the pin axis 27. It may include a pair of second pin (28b) orthogonal to the first pin (28a). In the present exemplary embodiment, the first pin 28a and the second pin 28b may be formed in an airfoil shape.

또한, 제1핀(28a) 및 제2핀(28b)은 프로펠러 날개(24)의 트레일링 엣지에 설치되어 압력면에서 형성된 후류가 흡입면으로 흘러들어가는 것을 막아 와류가 생성되는 것을 억제할 수 있다.In addition, the first pin 28a and the second pin 28b are installed at the trailing edge of the propeller blade 24 to prevent the wake formed at the pressure surface from flowing into the suction surface, thereby suppressing the generation of vortices. .

본 실시예에서 날개(24)의 압력면과 평행하게 배치된 제1핀(28a)은 날개(24)의 내경 내에서 설치될 수 있다.In the present embodiment, the first pin 28a disposed in parallel with the pressure surface of the blade 24 may be installed within the inner diameter of the blade 24.

본 실시예에서 팁 블레이드(26)는 핀 축(27)과, 이 핀 축(27)에 설치되는 복수의 핀(28)으로 형성된 것으로 설명하고 있으나, 팁 플레이트(26)의 형상은 본 실시예에 의해 한정되지 않으며, 프로펠러 날개(24)의 트레일링 엣지에 형성되는 와류를 억제하기 위한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 팁 블레이드는 프로펠러 날개(24)의 단부에서 회전방향의 후류로 연장되어 와류를 억제시키는 돌출부재로 이루어질 수 있으며, 이러한 돌출부재는 트레일링 엣지에 일체로 형성될 수 있다.In this embodiment, the tip blade 26 is described as being formed of a pin shaft 27 and a plurality of pins 28 provided on the pin shaft 27, but the shape of the tip plate 26 is the embodiment It is not limited by the above, and may be formed in various shapes for suppressing vortices formed at the trailing edge of the propeller blades 24. In one example, the tip blade may be formed of a protruding member extending from the end of the propeller blade 24 to the wake in the rotational direction to suppress the vortex, which may be integrally formed on the trailing edge.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로펠러를 도시한 사시도, 정면도, 측면도이다.5 to 7 is a perspective view, a front view, a side view showing a propeller according to another embodiment of the present invention.

도 5 내지 도 7을 참고하면, 팁 블레이드(126)의 핀(128)은 제1핀(128a) 및 제2핀(128b)이 모두 한 쌍씩 설치될 수 있다.5 to 7, the pin 128 of the tip blade 126 may be provided with a pair of both the first pin 128a and the second pin 128b.

이때, 제1핀(128a)은 프로펠러(20)가 회전하는 반경내에서 선체 등의 주변부와 접촉을 고려하여 외측으로 돌출된 크기가 조절될 수 있다.At this time, the first pin 128a may be adjusted in size to protrude outward in consideration of contact with a peripheral portion such as a hull within a radius in which the propeller 20 rotates.

또한, 본 실시예에서 제1핀(128a)과 제2핀(128b)이 서로 직교하게 배치된 것으로 설명되고 있으나, 각 핀들이 배치된 형태와 각도는 제한되지 않는다. 즉, 본 실시예에서 각 핀들은 서로 90도 간격으로 배치된 것으로 설명되어 있으나, 60도, 120도 등과 같이 등간격으로 배치될 수 있으며, 각 핀들의 배치된 각도가 서로 다르게 배치될 수도 있다.In addition, although the first pin 128a and the second pin 128b are described as being orthogonal to each other in this embodiment, the shape and angle at which the pins are arranged are not limited. That is, in the present embodiment, the pins are described as being disposed at 90 degree intervals from each other, but may be arranged at equal intervals, such as 60 degrees, 120 degrees, and the like, and may be disposed differently from each other.

이와 같이, 본 실시예에서 팁 블레이드(126)은 핀 축(127)에 설치된 핀(128)의 개수 및 설치된 각도가 한정되지 않으며, 프로펠러 날개(24)의 단부에서 생성되는 와류를 억제하기 위해 다양하게 변형될 수 있다.
As such, in the present embodiment, the tip blade 126 is not limited in the number and the installed angle of the pins 128 installed on the pin shaft 127, various to suppress the vortex generated at the end of the propeller blades 24 Can be modified.

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.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

1 : 선박 10 : 선체
20 : 프로펠러 22 : 허브
24 : 날개 26 : 팁 블레이드
27 : 핀 축 28 : 핀
28a : 제1핀 28b : 제2핀1: ship 10: hull
20: propeller 22: hub
24: wing 26: tip blade
27: pin axis 28: pin
28a: first pin 28b: second pin

Claims (4)

허브와,
상기 허브의 외주면에 설치되는 복수의 날개와,
상기 복수의 날개의 단부에서 회전방향의 후류로 연장되어 설치된 팁 블레이드를 포함하고,
상기 팁 블레이드는
상기 날개의 트레일링 엣지(trailing edge) 연장선 방향으로 설치된 핀 축과,
상기 핀 축의 외주연에 설치되는 복수의 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로펠러.
Herbs,
A plurality of wings installed on an outer circumferential surface of the hub,
A tip blade extending and installed in a wake in a rotational direction at ends of the plurality of wings,
The tip blade is
A pin axis installed in the direction of the trailing edge of the wing,
A propeller comprising a plurality of pins installed on the outer circumference of the pin shaft.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 핀들은
상기 핀 축을 기준으로 상기 날개의 압력면과 평행하게 배치된 제1핀과,
상기 핀 축을 기준으로 상기 제1핀과 직교하게 설치된 제2핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로펠러.
The method of claim 1, wherein the plurality of pins
A first pin disposed in parallel with the pressure surface of the blade based on the pin axis;
Propeller comprising a second pin orthogonal to the first pin on the basis of the pin axis.
선체와,
상기 선체의 선미부에 설치되는 제1항 또는 제3항에 따른 프로펠러를 포함하는 선박.

Hull,
A ship comprising the propeller according to claim 1 or 3 installed in the stern portion of the hull.

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