KR101292996B1 - 추력고정자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추력고정자에 관한 것으로 교차되도록 배치된 복수개의 날개부 끝단에 링 타입 띠를 부착시켜 2차원적 효과를 재현하고 이로부터 더 큰 추력이 발생되도록 하여 선박의 추진력을 향상시킬 수 있도록 하고, 링 타입 띠에 의해 날개의 변형을 방지하도록 하며, 러더혼에 손쉽게 탈부착 할 수 있도록 하는 추력고정자를 제공함에 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 러더를 지지하는 러더혼에 부착되어 선박의 추진효율을 향상시켜주는 추력날개에 있어서, 상기 러더혼에 탈부착 가능하도록 설치되는 러더혼 결합부; 상기 러더혼 결합부의 둘레에 일정 간격으로 설치되는 복수개의 날개부; 상기 날개부의 끝단을 연결하도록 설치되어 프로펠러 후류의 에너지 회수효율을 향상시키고 날개부의 변형을 방지하는 링 타입 띠;를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

추력고정자{Thrust Stator}

본 발명은 추력고정자에 관한 것으로, 복수개의 날개부 끝단에 링 타입의 띠를 부착시켜 2차원적 효과를 재현하고 이로부터 더 큰 추력이 발생되도록 하여 선박의 추진력을 향상시킬 수 있도록 하는 추력고정자에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 프로펠러는 회전에 의해 추력(thrust)을 발생시킨다. 이때 프로펠러 후방에는 동시에 회전류가 발생하게 된다. 그런데 이 회전류는 추력 발생과는 관련이 없고 단지 추진에너지 손실이 되므로 프로펠러 후방에서 발생하는 회전류로 인해 상당량의 에너지가 손실되게 된다. 즉, 선박 추진을 위하여 회전하는 프로펠러는 주위 유체를 가속시키는데 이러한 가속 성분들 중에서 축 방향 성분은 추진력을 발생하지만, 회전 방향 성분은 추진력 발생에 도움을 주지 못할 뿐만 아니라 추진 에너지의 손실만 가져오게 된다.

따라서 이러한 회전 방향 가속 성분의 손실 에너지를 회수하기 위해 종래에는 도 1, 2에서와 같이 상반회전 프로펠러를 설치하였다.

이러한 상반회전 프로펠러는 외축과 내축에 각각의 프로펠러를 설치하고 이중반전치차를 통해 외축과 내축을 서로 반대방향으로 회전시켜 에너지를 회수하였다.

그러나 이러한 상반회전 프로펠러는 효율은 좋으나 축계의 구조 및 이중반전 치차의 제작에 어려움이 많고 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한 이러한 상반회전 프로펠러의 문제점을 해결하기 위해서 도 3 에서와 같이 러더혼에 회전하지 않는 추력날개를 설치하여 손실 에너지를 회수하도록 구성하였다.

그러나 이러한 추력날개는 선박의 좌우방향으로만 러더혼에 설치되어 에너지를 회수 효율이 낮은 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 복수개의 날개부 끝단에 링 타입 띠를 부착시켜 2차원적 효과를 재현하고 이로부터 더 큰 추력이 발생되도록 하여 선박의 추진력을 향상시킬 수 있도록 하고, 링 타입 띠에 의해 날개부의 변형을 방지하도록 하며, 날개부가 짝수개로 설치될 경우 서로 대칭되는 위치의 날개부를 꼬임 구조로 형성하여 에너지 회수 효율이 향상되도록 하며, 러더혼에 손쉽게 탈부착 할 수 있도록 하는 추력고정자를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은, 러더를 지지하는 러더혼에 부착되어 선박의 추진효율을 향상시켜주는 추력날개에 있어서, 상기 러더혼에 탈부착 가능하도록 설치되는 러더혼 결합부; 상기 러더혼 결합부의 둘레에 일정 간격으로 설치되는 복수의 날개부; 상기 날개부의 끝단을 연결하도록 설치되어 프로펠러 후류의 에너지 회수효율을 향상시키고 날개부의 변형을 방지하는 링 타입 띠;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 복수개의 날개부가 짝수개로 형성될 경우에는, 상기 러더혼 결합부를 중심으로 대칭되는 위치의 날개부는 서로 꼬임 구조를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 러더혼 결합부의 탈부착이 가능하도록 상기 러더혼에 형성되는 날개결합부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 추력고정자는, 복수의 날개부 및 날개부를 연결하는 링타입 띠에 의해 프로펠러 후류의 에너지 회수효율을 극대화시켜주어 선박의 추진력을 향상시킬 수 있고, 날개부가 짝수개로 설치될 경우 서로 대칭되는 위치의 날개부를 꼬임 구조로 형성하여 에너지 회수 효율이 보다 향상되며, 러더혼에 간편하게 탈부착할 수 있도록 구성되어 유지보수작업이 용이하며 링타입 띠가 날개부들의 끝단을 연결하도록 설치됨으로써 날개부의 변형을 방지할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 종래의 상반회전 프로펠러를 나타낸 예시도,
도 2 는 종래의 상반회전 프로펠러의 내부구조를 나타낸 예시도,
도 3 은 종래의 러더혼에 부착된 추력날개를 나타낸 예시도,
도 4 는 본 발명의 일실시예에 의한 추력고정자를 나타낸 사시도,
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 추력고정자를 나타낸 예시도,
도 6 은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 추력고정자를 나타낸 예시도,
도 7 은 본 발명에 의한 추력고정자의 설치상태를 나타낸 개념도,
도 8 은 본 발명에 의한 추력고정자의 설치상태를 나타낸 정면도,

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 의한 추력고정자를 나타낸 사시도, 도면에서와 같이 본 발명의 추력고정자는 러더(300)를 지지하는 러더혼(310)에 부착되어 선박의 추진 효율을 향상시켜주는 것으로, 상기 러더혼(310)에 탈부착 가능하도록 설치되는 러더혼 결합부(420)와, 상기 러더혼 결합부(420)의 둘레에 일정 간격으로 설치되는 4개의 날개부(400)와, 상기 날개부(400)들의 끝단을 연결하도록 설치되어 프로펠러(100) 후류의 에너지 회수 효율을 향상시키고 날개부(400)들의 변형을 방지하는 링타입 띠(410)를 포함하여 구성된다.

상기 러더혼(310)은 선체에 고정 설치되는 것으로 본 발명의 추력고정자는 이러한 러더혼(310)에 설치되어 프로펠러(100) 후류의 에너지를 흡수해주는 것이다.

상기 복수의 날개부(400)는 비대칭 형태로 형성되는 후류의 유동특성에 맞게 상기 러덜혼 결합부(420)을 중심으로 서로 대칭되는 위치의 날개부(400)는 상호 꼬임 구조를 갖도록 형성되어, 비대칭 되도록 형성되어 후류의 에너지 회수효율을 증대시킬 수 있도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 추력고정자는, 4개의 날개부(400) 끝단을 연결하여 날개부(400)들을 둘러싸도록 설치되는 링타입 띠(410)에 의해 유체가 날개부의 주위를 흐를때 2차원적 효과를 재현하고 이로 부터 더 큰 추력이 발생되어 선박의 추진력을 향상시켜 주게 된다.

즉, 유체가 상기 제1,2날개부(400)(410)의 단면 주위를 흐를 경우 3차원 효과가 있어서 2차원적일 경우보다 유체 특성 효과가 낮아지게 된다.

예를 들어 2차원 단면의 수중익이 3차원 단면의 수중익보다 유체역학적 특성인 양력 발생이 우수하다. 이때 본 발명은 링타입 띠(410)에 의해 2차원적 효과를 재현하고 더 큰 추력이 발생되도록 하는 것이다.

한편 상기 링타입 띠(410)는 날개부(400)들의 끝단을 연결하도록 설치됨으로써 날개부(400)가 변형에 저항할 수 있어서 외부 하중(기진력)에 의하여 변형되지 않도록 함으로써 최초 설계시의 형상으로 유지할 수 있도록 하고, 에너지 회수 효율의 저하를 방지한다.

즉 통상적인 추력날개가 선박이 운항 중 배의 운동과 프러펠러(100) 후류에 의한 기진력이 추력날개 끝단에 작용하게 되어 기하학적인 원래의 형상에 변형을 주고 또는 구조 강도상에 문제가 발생되어 구조적인 강도를 강하게 하기 위해서는 추력날개의 두께나 중량이 증가하게 되어 제조원가가 상승할 수 밖에 없으나, 본 발명의 추력고정자는 상기 링 타입 띠(410)가 날개부(400)들의 끝단을 연결해줌으로써 날개부(400)의 변형을 방지해주게 되는 것이다.

도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 추력고정자를 나타낸 예시도, 도 6 은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 추력고정자를 나타낸 예시도로서,

본 발명의 날개부의 개수는 설계조건에 따라 다양한 개수로 조절할 수 있는 것으로 도 5 에서와 같이 러더혼 결합부(420)의 둘레에 3개의 날개부(400)를 형성하거나, 도 6 에서와 같이 러더혼 결합부(420) 둘레에 6개의 날개부(400)를 형성할 수 도 있다.

한편 도 6 에서와 같이 날개부(400)의 개수가 짝수개로 형성될 경우에는 상기 일 실시예에서와 같이 러더혼 결합부(420)를 중심으로 서로 대칭되는 위치의 날개부는 꼬임 구조를 갖도록 형성되어, 후류의 에너지 회수 효율이 향상되도록 한다.

한편 상기 본 발명의 추력고정자는 러더혼(310)에 탈부착이 가능하게 구성되는 것으로, 파손되거나 변형될 경우 분리하여 수리나 교체할 수 있도록 구성된다.

이때 상기 러더혼(310)에는 상기 러더혼 결합부(420)가 탈부착이 용이하고 안정적으로 결합될 수 있도록 날개결합부(430)가 형성된다.

여기서 상기 러더혼 결합부(420)와 날개결합부(430)는 상호 볼트체결이 가능하도록 외주면을 따라 볼트홀(440)이 형성되고 상기 볼트홀(440)을 통해 볼트를 삽입하여 너트를 통해 고정해 줌으로써 상호 체결된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 추력고정자는 상기 러더혼 결합부(420)를 통해 상기 러더혼(310)에 형성되는 날개결합부(430)에 볼트 결합됨으로써 러더혼(310)에서 간편하게 탈부착할 수 있게 되어 유지보수가 용이하다.

한편 본 발명의 추력고정자는 프로펠러(100) 후류의 에너지를 최대한으로 회수할 수 있도록 프로펠러(100)에 후방에 매우 인접하게 설치하는 것으로, 이렇게 설치되는 추력고정자가 파손이나 변형, 노후에 의해 교체나 수리할 경우 분리가 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 러더혼 결합부(420)와 날개결합부(430)의 외주면에 볼트홀(440)을 형성하고 볼트 및 너트를 통해 결합함으로써, 추력고정자의 분리시 프로펠러(100) 방향으로 이동시키켜 분리시키지 않고 추력고정자를 측면으로 이동시켜 러더혼(310)에서 쉽게 분리할 수 있게 되는 것이다.

한편 상기 날개결합부(430)는 추력고정자가 프로펠러(100)의 후방에 최대한 인접하게 위치할 수 있도록 러더혼(310)에서 프로펠러(100) 방향으로 돌출되도록 형성되고, 유체의 저항을 최소한으로 받기 위해 유선형으로 형성된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 상기 직교방향으로 교차되도록 형성되는 제1,2날개부(400)(410) 및 링타입 띠(410)에 의해 프로펠러(100) 후류의 에너지 회수효율을 극대화시키고 볼트결합구조를 통해 러더혼(310)에서 간편하게 탈부착할 수 있어 유지보수가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

한편 이와 같이 구성되는 본 발명은 설계조건에 따라 날개부의 개수를 3개 내지 6개의 복수개로 형성하여 후류의 에너지를 흡수할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(100) : 프로펠러 (110) : 외축
(120) : 내축 (130) : 이중반전치차
(200) : 추력날개 (300) : 러더
(310) : 러더혼 (400) : 날개부
(410) : 링타입 띠 (420) : 러더혼 결합부
(430) : 날개결합부 (440) : 볼트홀

Claims (3)

1. 러더(300)를 지지하는 러더혼(310)에 부착되어 선박의 추진효율을 향상시켜주는 추력날개에 있어서,
   상기 러더혼(310)에 탈부착 가능하도록 설치되고 외주면을 따라 볼트홀(440)이 형성되어 있는 러더혼 결합부(420);
   상기 러더혼 결합부(420)의 둘레에 일정 간격으로 설치되는 복수개의 날개부(400);
   상기 날개부(400)의 끝단을 연결하도록 설치되어 프로펠러 후류의 에너지 회수효율을 향상시키고 날개부(400)의 변형을 방지하는 링 타입 띠(410);를 포함하여 구성되되,
   상기 복수개의 날개부(400)가 짝수개로 형성될 경우에는, 상기 러더혼 결합부(420)를 중심으로 대칭되는 위치의 날개부(400)는 서로 꼬임 구조를 갖도록 형성되며,
   상기 러더혼 결합부(420)의 탈부착이 가능하도록 상기 러더혼(310)에 형성되고 상기 러더혼 결합부(420)의 볼트홀(430)과 대응되도록 외주면을 따라 볼트홀(440)이 형성되어 있는 날개결합부(430)를 더 포함하도록 구성되어,
   날개결합부(430)에 러더혼 결합부(420)를 맞닿은 상태에서 볼트홀(440)을 통해 볼트를 삽입하여 너트로 고정함으로써 러더혼 결합부(420)가 날개결합부(430)에서 측면으로 이동시켜 러더(310)혼의 날개결합부(430)에서 분리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 추력고정자.
   
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