KR101250643B1 - 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조에 관한 것으로, 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조에 관한 것으로, 프로펠러용 블레이드가 복합재로 이루어지고, 이와 같이 제작되는 블레이드가 프로펠러 축이 연결되는 프로펠러 보스에 분리 가능하게 조립되도록 함으로써, 종래에 제시된 주물불량, 대형화 제작, 등 여러 제반 문제점을 모두 해소할 수 있음을 물론, 원가 절감을 실현할 수 있게 된다. 특히, 파손된 해당 구성요소만을 교체하는 방식이 적용될 수 있게 됨으로써, 작업에 대한 편의는 물론, 수리 작업의 신속 간편함을 제공받을 수 있게 되고, 그와 더불어 작업 공수를 현저히 줄일 수 있도록 한 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조에 관한 것이다.

Description

복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조{Connection Structure of Propeller boss and Blade for Propeller Comprised of Composite Materials}

본 발명은 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조에 관한 것으로, 프로펠러용 블레이드가 복합재료로 이루어지고, 이와 같이 제작되는 단위 블레이드가 프로펠러 보스에 분리 가능하게 결합 되도록 한 것이다.

일반적으로 선박이나 항공기에서 사용되고 있는 대부분의 프로펠러는 내식성과 강도를 확보하기 위해 고가의 니켈-알류미늄-동으로 이루어지는 비철 재료를 사용하여 주물로 제작하고 있다. 그런데, 위와 같이 프로펠러 전체를 주물로 제작하게 되면, 우선 블레이드가 일체로 구비되는 프로펠러의 형상 그 자체에 대하여 형틀을 제작하게 되는데, 이때 프로펠러의 크기가 대형인 경우 프로펠러의 크기 이상의 크기로 형틀이 제작하여야 함으로써 형틀 제작에 많은 시간과 함께 많은 작업 인원이 요구된다.

또한, 주물의 특성상 불균일한 냉각에 의해 기포 및 균열이 발생하는 주물 결함을 최소화하고자 많은 후 가공이 별도로 요구됨으로써, 제작이 번거롭고 제작 기간을 단축하기 어려우며 그로 인해 대량 생산은 물론, 생산성 향상을 기대할 수 없다.

또한, 일반적으로 주물로 제작된 프로펠러는, 블레이드의 파손 또는 변형시, 프로펠러 보스와 블레이드가 일체로 이루어져 있어 부분적인 수리가 불가능하여 프로펠러를 새로 제작하여야 하는 문제도 있다.

이에 따라 본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로, 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드를 독립적으로 각각 제작하고, 이와 같이 제작된 단위 블레이드를 프로펠러 보스에 착탈 가능한 결합구조로 조립함으로써, 대형화 제작 작업, 수리 작업, 제작 결함에 대한 어려움을 모두 해소하고, 나아가 원가 절감은 물론, 내구성 및 강도를 한층 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 중공 구조로 형성되는 프로펠러 보스에는 둘레를 따라 블레이드 결합공이 간격을 가지고 형성되어 있고; 상기 블레이드 결합공에는 복합재료로 이루어진 단위 블레이드의 결합부가 삽입되는 상태로 고정 결합 되며; 상기 블레이드 결합공으로 삽입되는 단위 블레이드의 표면에는 결합 고정력을 강화를 위해 팽창성 접착제가 도포 되어 있고; 상기 블레이드 결합공의 내면과, 이 블레이드 결합공으로 삽입되는 단위 블레이드의 결합부 표면에는 요철로 이루어지는 접합면증대부가 형성되는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조가 제공된다.
또한, 상기 접합면증대부는 톱니부, 반구 형상이 이어지는 라운드부, 스크래치부 중 어느 하나로 이루어진다.
또한, 상기 단위 블레이드는 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 또는 유리섬유강화플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 중 어느 하나의 재질로 성형되는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조가 제공된다.

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이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 프로펠러용 블레이드가 복합재료를 사용하여 개별적으로 제작되고, 이와 같이 제작되는 단위 블레이드가 프로펠러 보스에 분리 가능하게 결합 되는 구조를 취하게 됨으로써, 주물 제작에 따른 주물 결함, 제작에 많은 작업 인원 및 시간 소요, 재료비 및 기계가공비 상승, 대량 생산에 따른 어려움 등을 모두 해소할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

나아가, 프로펠러의 파손시 파손된 해당 구성요소만을 교체하는 방식이 적용될 수 있게 됨으로써, 작업에 대한 편의는 물론, 수리 작업의 신속 간편함을 제공받을 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 간에 일부 분리된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 결합 사시도이다.
도 2는 도 1b를 나타낸 단면도이다.
도 3a ~ 도 3d는 본 발명에 따른 블레이드와 보스의 접합 면 증대를 위한 각 실시예를 보여주는 분리 사시도이다.

아래에서, 본 발명에 따른 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1a에서는 본 발명에 따른 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 간에 일부 분리된 상태를 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 1b는 결합 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 2에서는 도 1b를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

도면에서 보듯이, 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 또는 유리섬유강화플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 중 어느 하나의 복합재료를 사용하여 단위 블레이드(10)를 성형, 가공 제작하고, 이와 같이 제작된 단위 블레이드(10)를 프로펠러 보스(12)에 조립한다.

구체적으로 프로펠러 보스(12)는 내부에 프로펠러 축(S)이 결합될 수 있도록 삽입공(14)을 형성한 중공 구조로 이루어져 있다. 이러한 프로펠러 보스(12)에는 둘레를 따라 서로 간격을 가지고 배치되는 블레이드 결합공(16)이 삽입공(14)과 통하는 상태로 형성되어 있다. 이러한 블레이드 결합공(16)에는 사전에 제작된 단위 블레이드(10)의 결합부(10a)가 삽입되는 끼워맞춤 구조로 결합 고정된다.

위와 같이 단위 블레이드(10)의 결합부(10a)가 블레이드 결합공(16)으로 삽입될 때, 상기 결합부(10a)의 표면에는 팽창성 접착제(18)가 도포 되며, 이러한 팽창성 접착제(18)의 접착력에 의해 프로펠러 보스(12)와 단위 블레이드(10) 간에는 강력한 접합 고정력 및 결합력을 지니게 된다.

참고로, 상기 팽창성 접착제(18)는, 팽창성 에폭시, 폴리올레핀, 열가소성 폴리우레탄 중 어느 하나의 재질로 이루어지며, 이러한 팽창성 접착제(18)는 일반적으로 널리 사용되고 있는 것을 적용한 공지기술이므로 팽창성 접착제에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 3a ~ 도 3d는 본 발명에 따른 블레이드와 보스의 접합 면 증대를 위한 각 실시예를 보여주는 사시도이다. 설명에 앞서 상기 블레이드 결합공(16)의 내면 및, 이 블레이드 결합공(16)으로 삽입되는 단위 블레이드(10)의 결합부(10a) 표면에는 다양한 요철로 이루어지는 접합면증대부가 각각 형성된다. 이러한 접합면증대부는 후술하는 톱니부(20a), 반구 형상이 이어지는 라운드부(20b), 복합형상부(20c), 스크래치부(20d) 중 어느 하나가 형성된다.

구체적으로, 도 3a에서는 결합부(10a)와 블레이드 결합공(16)의 접합 면 증대를 위하여 블레이드 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에 기어 이 모양이 서로 이어지는 톱니부(20a)가 각각 형성된다. 도 3b에서는 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에 반구 형상이 서로 이어지는 라운드부(20b)가 각각 형성된다.

도 3c에서는 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에는 앞서 설명된 톱니부(20a)와 라운드부(20b)를 포함하고, 그 외 형상이 조합되는 복합형상부(20c)도 가능할 것이다. 도 3d에서는 결합공(16)의 내면과 결합부(10a)의 표면에 스크래치부(20d)가 각각 형성된다.

그러나, 앞서 소개된 형상은 하나의 일 예에 불과할 뿐 이로 한정하거나 국한될 필요는 없으며, 접합 면을 증대시킬 수 있다면 그 어떤 모양이나 형상 구조도 상관없다.

위와 같이, 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드를 사용하게 되면, 비철 재료로 제작되는 블레이드에 비해 무게를 줄일 수 있으면서 기계가공을 최소화하고, 재질의 특성상 내구성과 강도가 보장될 수 있게 된다.

이와 같이 제작된 단위 블레이드(10)가 프로펠러 보스(12)에 분리 가능한 결합구조에 의해 프로펠러가 완성됨으로써, 종래에 제시된 주물불량, 대형화 제작, 기계가공 결함 등 여러 제반 문제점을 모두 해소할 수 있음을 물론, 원가 절감을 실현할 수 있게 된다.

특히, 상기 단위 블레이드(10)와 프러펠러 보스(12)가 분리 가능한 결합 구조에 의해 단위 블레이드(10) 또는 프러펠러 보스(12) 중 어느 하나의 파손이 발생하더라도 종래와 같이 전체를 새로 제작하는 것이 아니라 파손된 해당 구성요소만을 교체하는 방식으로 수리하게 됨으로써, 작업에 대한 편의는 물론, 수리 작업의 신속 간편함을 제공받을 수 있게 되다. 나아가 주물로 제작함에 따른 작업 공수를 현저히 줄일 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실기 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 구성 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 단위 블레이드 12 : 프로펠러 보스
14 : 삽입공 16 : 블레이드 결합공
18 : 팽창성 접착제

Claims (5)

1. 중공 구조로 형성되는 프로펠러 보스(12)에는 둘레를 따라 블레이드 결합공(16)이 간격을 가지고 형성되어 있고;
   상기 블레이드 결합공(16)에는 복합재료로 이루어진 단위 블레이드(10)의 결합부(10a)가 삽입되는 상태로 고정 결합 되며;
   상기 블레이드 결합공(16)으로 삽입되는 단위 블레이드(10)의 표면에는 결합 고정력을 강화를 위해 팽창성 접착제(18)가 도포 되어 있고;
   상기 블레이드 결합공(16)의 내면과, 이 블레이드 결합공(16)으로 삽입되는 단위 블레이드(10)의 결합부(10a) 표면에는 요철로 이루어지는 접합면증대부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.
   
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4. 제 1항에 있어서,
   상기 접합면증대부는 톱니부(20a), 반구 형상이 이어지는 라운드부(20b), 스크래치부(20c) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.
   
5. 제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단위 블레이드(10)는 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 또는 유리섬유강화플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 중 어느 하나의 재질로 성형되는 것을 특징으로 하는 복합재료로 이루어진 프로펠러용 블레이드와 프로펠러 보스 연결 구조.

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