KR101229204B1 - 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치 - Google Patents

Abstract

특히 탱커, 벌커 및 예인선과 같은 저속인 풀빌트(full built) 선박 및 모든 유형의 고속이 아닌 선박에서 선박의 구동력 요건을 감소시키고 프리트위스트(pretwist)를 생성할 뿐만 아니라 프로펠러에 의한 생성 수류(propeller blower stream)을 향상시키기 위한 장치는, 내부 공간(20a)에 위치하는 핀 또는 수중익(30a, 30b, 30c, 30d)을 구비한 선체(100)에 고정적으로 장착된 전방 노즐(20)로 구성된다.

수중익, hydrofoil, drive power, 구동력, 핀, 선박, 노즐, 방사상, 보트

Description

선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치{DEVICE FOR REDUCING THE DRIVE POWER REQUIREMENT OF A SHIP}

이 발명은 하나 또는 복수의 프로펠러 선박의 구동력 요건을 감소시키기 위한 장치에 관련된다.

이 발명의 목적은 선박의 구동력 요건을 감소시키기 위해 제공하는 장치를 제작하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 제1항의 특성을 갖는 장치에 의해 이루어진다.

하나 또는 복수의 프로펠러 선박의 구동력 요건을 감소시키기 위한 발명에 따르는 장치는 프로펠러 앞의 선체에 고정적으로 장착되고 전방 노즐 및 상기 전방 노즐 안에 위치하는 핀 또는 수중익(hydrofoil)으로 이루어지는 방식으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 장치로 선박의 구동력 요건을 감소하는 것이 가능하다. 가능한 장점은 프로펠러의 증가하는 추력(thrust) 하중 요인과 함께 증가한다. 상기 장치는 특히 탱커(tanker), 벌커(bulker) 및 예인선과 같은 저속의 풀-빌트(full built) 선박 및 심지어 모든 종류의 고속이 아닌 선박에 적절하다.

상기 장치 그 자체는 선박의 프로펠러 앞 선체에 고정적으로 설치되고 두 개의 기능적 요소인 전방 노즐 및 핀 또는 수중익으로 구성된다.

상기 전방 노즐의 작동 원리는 매우 높은 동류(co-current)를 갖는 지역의 생성 수류(blower stream)에서 프로펠러 속도가 증가하고 낮은 동류를 갖는 지역의 생성 수류에서 프로펠러 속도가 감소하는 것으로 구성되고, 전방 노즐에 위치하는 핀 또는 수중익의 작동 원리는 프리트위스트(pretwist)를 생성하는 것으로 구성된다. 이로써 양자의 기능 요소는 손실의 다른 원인, 즉 전방 노즐은 효과적인 추력 하중의 감소에, 핀 또는 수중익은 프로펠러 제트에서 트위스트 손실의 감소에 목적을 둔다. 양자의 효과 때문에, 추진 시스템의 효율이 증가한다.

더 유리한 구성은 종속 청구항의 과제이다.

상기 전방 노즐은, 바람직하게는 프로펠러 축 위에 있는, 상부 방향으로 벗어난 축에 대칭으로 회전하도록 위치한다. 상기 전방 노즐의 상기 내부 지름은 프 로펠러 지름의 최대 90%이다.

바람직하게는, 네 개의 핀 또는 수중익은 전방 노즐 내부에서 비대칭으로 위치하고 프로펠러 축에 대해 방사(radially)방향이다. 상기 핀 또는 수중익은 상기 선체를 상기 전방 노즐과 연결하고 상기 전방 노즐의 후방 단부에 위치한다. 핀 또는 수중익의 수중익 모양이고 볼록렌즈 모양인 측단면의 상기 아치형 면은 프로펠러의 상부 방향 충돌 면에서는 상부 방향으로 프로펠러의 하부 방향 충돌 면에서는 하부 방향으로 향한다. 상기 전방 노즐의 상기 내부 공간에서 네 개의 핀 또는 수중익의 배치에는 제한이 없고 핀 또는 수중익의 개수도 더 많게 혹은 더 작게 제공될 수 있다.

도1에 의하면, 선박의 구동력 요건을 감소하기 위한 장치(10)는 원통형 모양 또는 이와 달리 구성되는 형상 또는 단면 모양을 구비한 노즐(20)이 선박(100)의 프로펠러(도시되지 않음) 바로 앞에 제공되고, 이러한 노즐은 선체에 고정적으로 설치된다. 핀 또는 수중익(30)이 전방 노즐(20)의 내부 공간(20a)에 놓여진다. 상기 전방 노즐(20)은 상부 방향으로 벗어난 축(21)에 대하여 대칭적인 회전을 하도록 선체에 놓여진다.

도2에 나타낸 실시예에서, 4개의 핀 또는 수중익(30a, 30b, 30c, 30d)은 전방 노즐(20)의 내부 공간(20a)에서 다른 핀 또는 수중익 길이를 갖는 별 모양으로 놓여진다. 이러한 4개의 핀 또는 수중익은 전방 노즐의 내부에 비대칭으로 또한 프로펠러 축 PA에 방사상으로 놓여진다. 이와 관련하여, 상기 핀 또는 수중익(30a, 30b, 30c, 30d)은 선체(100)와 전방 노즐(20)을 연결하고 프로펠러로 향하는 전방 노즐(20)의 후방 단부에 놓여진다. 이로써 핀 또는 수중익(30, 30a, 30b, 30c, 30d)의 수중익-형태인 또는 볼록렌즈 모양인 측단면(31)의 아치형 측면(32)은 프로펠러의 상부 충돌 면 위 또는 선박의 좌측 면에서 상부 방향으로 향하고 프로펠러의 하부 충돌 면 위 또는 상기 선박의 우측 면에서 아래 방향으로 향한다. 더욱이 핀 또는 수중익(30a, 30b, 30c, 30d)은 좌측 면에서 전방 상부 방향을 향하고 우측 면에서 전방 하부 방향을 향한다(도2 및 도3). 프로펠러의 회전 방향은 화살표 X 방향이다(도1). 전방 노즐(20)의 내부 공간(20a)에 놓여있는 핀 또는 수중익(30 또는 30a, 30b, 30c, 30d)은 각도 위치가 조정될 수도 있고 정해진 각도 위치에 고정될 수도 있다.

우측 면을 향해 상부 방향으로 회전하는 프로펠러를 구비한 실시예에 의하면, 핀 또는 수중익(30a, 30b, 30c, 30d)은 다음의 바람직한 방사상의 각도 위치와 초기 각도 위치를 취한다.

		핀 각도	영각 (angle of attack)
좌현 (BB)	하부 핀 (30a)	247,5°	14°
좌현 (BB)	중간 핀 (30b)	292,5°	12°
좌현 (BB)	상부 핀 (30c)	337,5°	8°
우현 (SB)	핀 (30d)	90,0°	10°

즉, 핀 각도 정의에 관하여: 후방에서 볼때: 12시 = 0°, 시계 방향으로 증가하고, 여기서 핀 각도와 영각은 표시된 값과 다를 수 있다.

도1, 도3 및 도6에 나타난 실시예에 따르면, 핀 또는 수중익은 아치형 측벽 (32)과 직선의 하부 면(33)을 갖는 볼록렌즈 모양의 측단면(31)을 구비한다. 예를 들어, 프러펠러 축 PA에 대한 양쪽의 핀(30)의 배열과 위치는 상부 핀이 프로펠러 축 PA에 대략 평행한 하부 면(33)을 구비하고, 반면에 하부 핀은 하부 면(33)이 프로펠러 축 PA에 바람직하게는 10°, 적어도 5°의 각도(α) 위치가 되도록 한다. 상기 핀의 다른 각도 위치도 가능하다. 전체적으로 핀(30a, 30b, 30c, 30d)이 바람직하게는 도2에 보이는 위치를 구비한다.

도1 및 도6에서 전방 노즐(20)은 프로펠러 축 PA에 대한 각도에 비스듬하게 외부에 위치하는 벽 부분(26a)과 프로펠러 축 PA에 평행하게 내부에 위치하는 직선 벽 부분을 갖는 측단면(26)을 구비한 몰드된 몸체(25)에 의해 형성된다. 또한 이러한 벽 부분은 프로펠러에서 멀리 떨어진 영역에서 아크 형상의 벽 부분(26c)을 구비하고 외부의 벽 부분(26a) 방향으로 전환된다. 또한 외부에 위치한 벽 부분(26a)은 아크 형태로 구성될 수 있다. 상기 프로펠러 면은 도6에서 PS로 표시된다.

본 발명에 의한 장치는 청구항에서 나타나는 특성과 도1 및 도6에서 대표되는 구성에 특징이 있다.

도1은 내부 공간에 위치하는 핀 또는 수중익을 구비한 전방 노즐로 구성된 발명에 따른 장치의 우현의 측면도.

도2는 핀 또는 수중익이 조정되지 않은 상태로 보여지는 장치의 배면도.

도3은 핀 또는 수중익의 외형에 의한 확대 단면도.

도4는 선미 윤곽의 측면도.

도5는 후부 선체(after-body)의 정면선도.

도6은 핀의 위치 배열을 구비한 도1에 따르는 내부 공간에 위치하는 핀 또는 수중익을 구비한 전방 노즐.

10: 장치 20: 전방 노즐

20a: 내부 공간 21: 전방 노즐 축

25: 몰드된 몸체 26: 측단면

26a: 벽 부분 26b: 벽 부분

26c: 벽 부분 30: 핀/수중익

30a: 핀/수중익 30b: 핀/수중익

30c: 핀/수중익 30d: 핀/수중익

31: 측단면 32: 아치형의 측벽

33: 하부 면 100: 선체

BB: 좌현 SB: 우현

PA: 프로펠러 축 PS: 프로펠러 면

X: 프로펠러의 회전 방향

α: 각도

Claims (6)

1. 하나 또는 복수의 프로펠러 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치에 있어,

   프로펠러 전방에 있는 선체(100)에 고정적으로 장착되는 상기 장치는 전방 노즐(20)과 상기 전방 노즐의 내부에 위치한 복수의 핀 또는 수중익(30; 30a, 30b, 30c, 30d)으로 구성되며,

   프로펠러 직경의 90%보다 작은 내부 직경을 구비하는 상기 전방 노즐(20)은 프로펠러 축(PA) 위로 상부 방향으로 평행하게 벗어난 축(21)의 회전에 대하여 대칭적으로 위치하며,

   상기 복수의 핀 또는 수중익(30; 30a, 30b, 30c, 30d)은 상기 전방 노즐(20)의 내부 공간(20a)에서 비대칭적이고 프로펠러 축(PA)에 방사상으로 위치하며, 상기 복수의 핀 또는 수중익 각각은 서로 다른 길이를 갖으며,

   프로펠러의 상부 충돌 면쪽이 하부 충돌 면쪽에 비하여 더 많은 핀 또는 수중익이 놓여지는 것을 특징으로 하는 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 핀 또는 수중익은 선체와 상기 전방 노즐(20)을 연결하고 상기 전방 노즐(30)의 후방 단부에 위치하고, 상기 복수의 핀 또는 수중익(30; 30a, 30b, 30c, 30d)의 볼록렌즈 모양의 측단면(31)의 아치형 면(32)은 프로펠러의 하부방향 충돌 면에서는 하부방향으로 향하고 프로펠러의 상부방향 충돌 면에서는 상부방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 핀 또는 수중익(30; 30a, 30b, 30c, 30d)은 다음의 방사상 각도 위치와 초기 각도 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치.

   핀 각 영각 (angle of attack) 좌현 (BB) 하부 핀 (30a) 247,5° 14° 좌현 (BB) 중간 핀 (30b) 292,5° 12° 좌현 (BB) 상부 핀 (30c) 337,5° 8° 우현 (SB) 핀 (30d) 90,0° 10°
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 전방 노즐(20)의 상기 내부 공간(20a)에 위치하는 상기 복수의 핀 또는 수중익(30)은 각도 위치와 관련하여 변화될 수 있고 또는 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박에서 구동력 요건을 감소시키는 장치.
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