KR101401498B1 - 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계 - Google Patents

프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계 Download PDF

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안종우
김기섭
박영하
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한국해양과학기술원
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Abstract

본 발명은 프로펠러와 후류핀(Propeller Boss Cap Fin)의 추력 및 토크를 측정하기 위한 동력계에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 종래의 동력계는 프로펠러와 후류핀의 합추력 및 합토크의 측정만이 가능하고 프로펠러에 설치되는 후류핀만의 추력 및 토크 측정은 불가능하였던 문제점을 해결하여, 프로펠러의 추력 및 토크 계측과는 별도로 후류핀만의 추력 및 토크 계측도 가능하도록 구성됨으로써, 모형선에 대한 모형실험의 정확성을 높이고, 이러한 결과를 선박 추진기의 설계에 반영하여 보다 정확하고 용이하게 선박 추진기의 설계를 수행할 수 있도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계가 제공된다.

Description

프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계{Dynamometer for measuring thrust and torque of propeller boss cap fin}
본 발명은 프로펠러 고정 캡의 위치에 장착되는 후류핀(Propeller Boss Cap Fin)의 추력 및 토크를 측정가능한 동력계에 관한 것으로, 더 상세하게는, 프로펠러의 추력 및 토크와는 별도로 프로펠러에 설치되는 후류핀의 추력 및 토크를 측정 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 선박의 추진기나 모형실험 등을 위한 모형선에 탑재되는 동력계에 대하여, 프로펠러와 후류핀의 합추력과 합토크를 측정 가능한 동시에, 프로펠러에 설치되는 후류핀만의 추력 및 토크도 함께 측정이 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계에 관한 것이다.
일반적으로, 종래부터 최근까지, 대부분의 선박에 적용되는 추진시스템으로서 프로펠러가 널리 사용되고 있다.
더 상세하게는, 종래, 대부분의 선박의 추진시스템은 엔진과 프로펠러로 구성되어 있으며, 여기서, 엔진은 프로펠러 축을 회전시키게 되고, 프로펠러는 회전하면서 추력을 발생하여 배를 전진하도록 한다.
여기서, 프로펠러의 효율은 엔진 회전에 의한 동력에 대하여 프로펠러 추력에 의한 동력의 비로 나타내며, 이러한 프로펠러의 효율을 향상시키기 위해서는, 동일한 토크에 대해서 추력을 더 발생시키거나, 또는, 동일한 추력에 대해서 토크를 감소시켜야 한다.
여기서, 전자의 경우는, 종래, 프로펠러의 추력을 더욱 증가시키기 위한 많은 시도가 있었으나, 대부분의 경우 프로펠러의 회전시 압력이 낮아서 물이 수증기로 변하는 이른바 캐비테이션 현상이 발생하여 효율을 높이기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 후자의 경우와 같이 하여 토크를 줄이기 위한 종래기술의 예로서는, 대표적으로 후류핀(Propeller Boss Cap Fin)을 이용하는 방법이 있다.
더 상세하게는, 도 1을 참조하면, 도 1은 상기한 바와 같은 종래의 후류핀의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 후류핀은, 프로펠러(11)의 이탈을 방지하기 위한 프로펠러 캡(12)에 작은 날개(13)를 부착한 형태로 이루어지며, 프로펠러 축에 고정 설치되어 프로펠러(11)와 동일한 회전수로 회전하게 된다.
즉, 후류핀은, 프로펠러 캡(12)에 부착된 날개(13)로 프로펠러 캡(12) 후류에 압력을 높여 발생하는 캐비테이션을 없애주고 추력을 향상시키는 효과가 있으며, 또한, 프로펠러의 반대 방향으로 토크를 발생시켜 전체적인 토크를 감소시키는 두 가지 효과를 가지고 있다.
아울러, 일반적으로, 실제 선박에서 엔진의 크기 선정은, 배가 건조되기 전에 수조에서 모형시험을 통하여 추정하는 과정을 거치게 되며, 특히, 자항 시험을 통하여 필요한 소요마력을 추정하여 실선으로 확장할 수 있다.
따라서 이와 같이 모형선을 이용한 모형시험 결과를 실선으로 확장하여 선박의 건조에 활용하기 위해서는, 모형선을 이용한 추진기의 정밀한 성능시험이 필요하고, 아울러, 이를 위해서는 동력계를 이용하여 측정을 행하는 작업이 요구된다.
그러나 상기한 바와 같이, 최근에는 추진 효율을 향상하기 위해 후류핀이 장착된 프로펠러를 이용하고 있으나, 후류핀에 걸리는 추력 및 토크는, 프로펠러에 비하면 그 양이 너무 작아 기존의 프로펠러용 동력계를 이용하여서는 계측이 불가능하다는 문제가 있다.
즉, 더 상세하게는, 일반적으로, 프로펠러용 동력계의 용량은 추력이 ±2200N, 토크가 ±80N-m, 회전수가 ±3500RPM 인데 비하여, 후류핀에 요구되는 용량은 추력은 ±30N, 토크가 ±1.5N-m 이다.
따라서 상기한 바와 같이, 후류핀은 매우 작은 추력 및 토크 계측이 요구됨으로 인해 프로펠러의 추력 및 토크 계측장치를 병용하는 것이 불가능하므로, 후류핀의 추력 및 토크를 계측하기 위하여는 별도의 계측 설비를 설치하여야 한다는 난점이 있다.
또한, 일반적으로, 종래의 동력계는, 대부분 프로펠러의 추력 및 토크의 측정만이 가능하였을 뿐, 상기한 바와 같이 후류핀만의 추력 및 토크를 측정 가능하도록 구성된 동력계는 제시된 바 없었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래의 동력계의 문제점을 해결하기 위하여는, 프로펠러뿐만 아니라 후류핀의 추력 및 토크도 별도로 측정 가능하도록 구성되는 새로운 구조의 동력계를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 동력계의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크의 합력 측정만이 가능하고 후류핀 단독의 추력 및 토크의 측정은 불가능하였던 종래의 동력계들의 문제점을 해결하여, 프로펠러뿐만 아니라 후류핀의 추력 및 토크도 각각 별도로 측정 가능하도록 구성되는 새로운 구조의 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 프로펠러와는 별도로 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 제공함으로써, 모형선에 대한 모형실험의 정확성을 높이고, 또한, 이러한 결과를 선박 추진기의 설계에 반영하여 보다 정확하고 용이하게 선박 추진기의 설계를 수행할 수 있도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 프로펠러와 상기 프로펠러에 설치되는 후류핀(Propeller Boss Cap Fin)의 합추력 및 합토크를 측정 가능한 동시에, 상기 후류핀만의 추력 및 토크도 별도로 측정 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계에 있어서, 프로펠러 허브(propeller hub)에 설치되는 프로펠러 및 후류핀을 포함하고, 상기 프로펠러 허브 내에 상기 후류핀의 추력 및 토크 계측을 위한 계측기가 내장되는 추진부; 상기 프로펠러와 상기 후류핀을 회전시키기 위한 구동모터를 포함하고, 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 합추력 및 합토크의 계측을 위한 프로펠러 동력계가 설치되는 프로펠러 동력계부; 상기 후류핀의 추력 및 토크의 계측을 위한 계측기와 외부의 분석 장비를 연결하기 위해 상기 추진부와 상기 프로펠러 동력계부의 사이에 설치되는 후류핀 동력계 신호전달부; 및 상기 추진부와 상기 후류핀 동력계 신호전달부를 연결하기 위한 관의 형태로 형성되는 연결부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계가 제공된다.
여기서, 상기 연결부는, 스턴 튜브(stern tube)를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부는, 상기 프로펠러 및 상기 후류핀을 회전시키기 위해 상기 스턴 튜브 내부에 설치되는 프로펠러 샤프트(propeller shaft)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 추진부는, 상기 프로펠러 샤프트(propeller shaft)를 고정하기 위한 어댑터축(adaptor axis); 상기 프로펠러 허브와 상기 후류핀 사이의 간격을 조절하기 위한 거리조정용 플레이트; 및 상기 후류핀의 추력 및 토크 계측을 위해 상기 프로펠러 허브 내부의 상기 프로펠러 샤프트와 상기 후류핀이 연결되는 부분에 설치되는 포스센서(force sensor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 프로펠러 샤프트는, 상기 포스센서의 신호선을 설치하기 위해 양 측면에 형성되는 신호선 설치홈을 포함하여 구성되고, 상기 포스센서의 신호선은, 상기 프로펠러 샤프트의 양 측면에 형성된 상기 신호선 설치홈을 통하여 상기 프로펠러 샤프트의 표면에 상기 신호선을 부착하는 방식으로 상기 후류핀 동력계 신호전달부까지 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후류핀 동력계 신호전달부는, 방수가 가능하도록 밀폐박스(seal box) 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 후류핀 동력계 신호전달부는, 외부의 분석장비와 연결하기 위해 상기 후류핀 동력계 신호전달부의 상부에 형성되는 적어도 하나의 방수 커넥터; 및 상기 프로펠러 동력계부와 상기 후류핀 동력계 신호전달부 및 상기 연결부를 고정하기 위해 상기 후류핀 동력계 신호전달부의 양측에 각각 설치되는 홀더를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 후류핀 동력계 신호전달부는, 상기 포스 센서로부터 연결된 신호선의 신호를 상기 방수 커넥터를 통하여 분석장비로 전달하기 위해 상기 프로펠러 샤프트와 연결되는 슬립 링(slip ring); 상기 슬립 링이 축 방향으로 일정 거리 내에서 이동 가능하도록 하기 위한 슬라이딩 컬럼(sliding column) 및 리니어 부시 베어링(linear bush bearing); 및 상기 슬립 링의 보호를 위해 상기 슬립 링의 전후로 복수 개 설치되는 리테이너 베어링(retainer bearing)을 내부에 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 동력계는, 상기 포스 센서로부터의 신호가 상기 신호선에 의해 상기 후류핀 동력계 신호전달부까지 연결된 후, 상기 후류핀 동력계 신호전달부에 설치된 상기 슬립 링 및 상기 후류핀 동력계 신호전달부의 상부에 형성된 상기 방수 커넥터를 통하여 외부의 분석장비와 연결되어 상기 후류핀의 추력 및 토크에 대한 분석을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기한 동력계는, 상기 포스 센서에 의해 상기 후류핀만의 추력 및 토크를 측정하고, 상기 프로펠러 동력계에 의해 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 합추력 및 합토크를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 후류핀 동력계부와 상기 프로펠러 동력계부는, 유니버셜 조인트를 이용하여 서로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후류핀은, 나사결합에 의해 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 상대적인 각도 및 위치를 조절 가능하도록 상기 프로펠러 허브에 설치됨으로써, 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 상대적인 각도 및 위치를 변경해 가면서 상기 후류핀만의 추력과 토크 및 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 합추력과 합토크를 각각 측정 가능하도록 구성되고, 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 상대적인 각도 및 위치를 변경해 가면서 측정한 결과로부터 상기 프로펠러와 상기 후류핀 사이의 각도 및 위치에 따른 영향을 측정 및 분석 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 후류핀은, 상기 프로펠러와의 상대적인 위치 조절이 용이하도록 측면에 형성된 눈금 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 이용하여 프로펠러와 후류핀의 합추력과 합토크를 측정하는 단계; 및 상기에 기재된 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 이용하여 후류핀만의 추력 및 토크를 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 프로펠러의 추력 및 토크뿐만 아니라 후류핀의 추력 및 토크도 각각 별도로 측정 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계가 제공됨으로써, 프로펠러의 추력 및 토크의 측정만이 가능하고 후류핀의 추력 및 토크의 측정은 불가능하였던 종래의 동력계들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 각각 별도로 가능한 동력계가 제공됨으로써, 모형선에 대한 모형실험의 정확성을 높일 수 있으며, 더욱이, 이러한 결과를 선박 추진기의 설계에 반영하는 것에 의해 보다 정확하고 용이하게 선박 추진기의 설계를 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 프로펠러 및 후류핀의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 계측부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 신호선을 설치하기 위해 프로펠러 축의 측면에 홈이 형성된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 후류핀 계측취구의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 프로펠러 허브에 설치되는 후류핀의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크의 합력 측정만이 가능하고 후류핀만의 추력 및 토크의 측정은 불가능하였던 종래의 동력계들의 문제점을 해결하기 위해, 프로펠러와 후류핀의 합추력 및 합토크뿐만 아니라 후류핀만의 추력 및 토크도 별도로 측정 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 각각 별도로 가능하도록 구성됨으로써 모형선에 대한 모형실험의 정확성을 높이고, 나아가 이러한 결과를 선박 추진기의 설계에 반영하여 보다 정확하고 용이하게 선박 추진기의 설계를 수행할 수 있도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 모형선에 설치되는 동력계의 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하나, 본 발명은 이러한 모형선의 경우로만 한정되는 것은 아님에 유념해야 한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계(20)는, 프로펠러 허브(propeller hub)에 설치되는 프로펠러(21) 및 후류핀(22)을 포함하고, 상기 프로펠러 허브 내에 상기 후류핀(22)의 추력 및 토크 계측을 위한 계측기가 설치되는 추진부(23)와, 프로펠러와 후류핀(22)을 회전시키기 위한 구동모터를 포함하고, 프로펠러의 추력 및 토크 계측을 위한 계측기가 설치되는 프로펠러 동력계부(24)와, 후류핀(22)의 추력 및 토크의 계측을 위한 계측기와 외부의 분석 장비를 연결하기 위해 추진부(23)와 프로펠러 동력계부(24)의 사이에 설치되는 후류핀 동력계 신호전달부(25) 및 상기한 추진부(23)와 후류핀 동력계 신호전달부(25)를 연결하기 위해, 예를 들면, 스턴 튜브(stern tube)와 같은 관의 형태로 형성되는 연결부(26)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기한 동력계(20)는, 외부 장비와 연결하기 위해 후류핀 동력계 신호전달부(25)의 상부에 형성되는 적어도 하나의 방수 커넥터(27) 및 프로펠러 동력계부(24)와 후류핀 동력계 신호전달부(25) 및 연결부(26)를 고정하기 위해 후류핀 동력계 신호전달부(25)의 양측에 각각 설치되는 홀더(28)를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기한 추진부(23)는, 후류핀(22)의 비교적 작은 추력 및 토크를 계측하기 위해 후류핀(22)과 프로펠러를 회전시키는 축에 설치되는 포스센서(force sensor)를 포함하여 구성된다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계(20)의 추진부(23)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 추진부(23)는, 프로펠러 샤프트(propeller shaft)(31)를 고정하기 위한 어댑터축(adaptor axis)(32)과, 프로펠러 허브(21)와 후류핀(22) 사이의 간격을 조절하기 위한 거리조정용 플레이트(33)를 통하여 프로펠러 허브(21)와 후류핀(22)이 결합되고, 프로펠러 허브(21) 내부의 프로펠러 샤프트(31)와 후류핀(22)이 연결되는 부분에 설치되는 포스센서(34)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 포스센서(34)의 신호선은, 프로펠러 샤프트(31)의 양 측면에 홈을 형성하여, 축 표면에 신호선을 부착하는 방식으로 모형선 내부에 설치되는 후류핀 동력계 신호전달부(25)까지 연결하도록 구성된다.
더 상세하게는, 도 4를 참조하면, 도 4는 상기한 바와 같이 신호선을 설치하기 위해 프로펠러 샤프트(31)의 측면에 홈이 형성된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스턴 튜브(stern tube)와 같은 관의 형태로 형성되는 관 형태의 연결부(26) 내부에 설치되는 프로펠러 샤프트(31)의 양 측면에 일정 깊이의 신호선 설치홈(41)을 각각 형성함으로써, 이러한 신호선 설치홈(41)을 통해 별도의 구성이 필요 없이 용이하게 신호선을 후류핀 동력계 신호전달부(25)까지 연결할 수 있다.
아울러, 후류핀 동력계 신호전달부(25)까지 연결된 신호선은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 후류핀 동력계 신호전달부(25)의 상부에 형성된 방수 커넥터(27)를 통하여 외부의 분석장비와 연결될 수 있으며, 이를 위한 구체적인 구성은 다음과 같다.
즉, 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 후류핀 동력계 신호전달부(25)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6을 참조하면, 도 6은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계(20)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 후류핀 동력계 신호전달부(25)는, 방수가 가능하도록 밀폐박스(seal box) 형태로 구성되고, 그 내부에는, 상기한 포스 센서로부터 연결된 신호선의 신호를 방수 커넥터(27)를 통해 외부의 분석장비로 전달하기 위한 슬립 링(slip ring)(61)과, 슬립 링(61)이 축 방향으로 일정 거리 내에서 이동 가능하도록 설치되는 슬라이딩 컬럼(sliding column) 및 리니어 부시 베어링(linear bush bearing)(62) 및 슬립 링(61)의 보호를 위해 슬립 링(61)의 전후로 복수 개 설치되는 리테이너 베어링(retainer bearing)(63)을 포함하여 구성된다.
더 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계(20)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 프로펠러 샤프트(31)에 형성된 신호선 설치홈(41)과 후류핀 동력계 신호전달부(25)의 슬립 링(61) 및 상부에 형성된 방수 커넥터(27)를 거쳐 추진부(23) 내부에 설치된 포스센서(34)로부터 외부의 분석장비까지 신호를 전달함으로써, 후류핀(22)의 추력 및 토크를 용이하게 측정 및 분석할 수 있게 된다.
또한, 프로펠러와 후류핀(22)의 합추력 및 합토크는, 후류핀 동력계부(25)와 유니버셜 조인트(65)를 이용하여 연결되는 프로펠러 동력계부(24)에 설치된 프로펠러 동력계(66)를 통해 용이하게 측정할 수 있다.
여기서, 상기 후류핀(22)은, 나사결합에 의해 프로펠러 허브에 설치되고, 따라서 이러한 구성에 의해, 프로펠러(21)와 후류핀(22) 사이의 상대적인 각도 및 위치를 조절 가능하도록 구성된다.
즉, 도 7을 참조하면, 도 7은 프로펠러 허브에 설치되는 후류핀(22)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
더 상세하게는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 후류핀(22)은, 고정나사(71)에 의해 프로펠러 허브에 고정됨으로써 프로펠러(21)와의 상대적인 위치 및 각도를 변경 가능하도록 구성된다.
여기서, 바람직하게는, 상기한 후류핀(22)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 후류핀(22)의 측면에 눈금(72)을 형성하여 프로펠러(21)와의 상대적인 위치 조절이 용이하도록 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 동력계(10)는, 프로펠러(21)와 후류핀(22)의 상대적인 각도 및 위치를 변경해 가면서 후류핀만의 추력과 토크 및 프로펠러와 후류핀의 합추력과 합토크를 측정 가능하며, 이러한 측정 결과로부터, 프로펠러(21)와 후류핀(22) 사이의 각도 및 위치에 따른 영향을 분석하는 것도 가능하게 된다.
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계를 구현함으로써, 프로펠러의 추력 및 토크의 측정만이 가능하고 후류핀의 추력 및 토크의 측정은 불가능하였던 종래의 동력계들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 하여 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 각각 별도로 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계가 제공됨으로써, 모형선에 대한 모의 실험의 정확성을 높일 수 있는데 더하여, 이러한 결과를 선박의 설계에 반영하여 보다 정확하고 용이하게 선박의 설계 및 건조를 수행할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
11. 프로펠러 12. 프로펠러 캡
13. 핀
20. 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계
21. 프로펠러 허브 22. 후류핀
23. 추진부 24. 프로펠러 동력계부
25. 후류핀 동력계 신호전달부 26. 연결부
27. 방수 커넥터 28. 홀더
31. 프로펠러 샤프트 32. 어댑터축
33. 거리조정용 플레이트 34. 포스센서
41. 신호선 설치홈 61. 슬립 링
62. 슬라이딩 컬럼 63. 리니어 부시 베어링
64. 리테이너 베어링 65. 유니버셜 조인트
66. 프로펠러 동력계 71. 고정나사
72. 눈금

Claims (14)

  1. 프로펠러와 상기 프로펠러에 설치되는 후류핀(Propeller Boss Cap Fin)의 합추력 및 합토크를 측정 가능한 동시에, 상기 후류핀만의 추력 및 토크도 별도로 측정 가능하도록 구성되는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계에 있어서,
    프로펠러 허브(propeller hub)에 설치되는 프로펠러 및 후류핀을 포함하고, 상기 프로펠러 허브 내에 상기 후류핀의 추력 및 토크 계측을 위한 계측기가 내장되는 추진부;
    상기 프로펠러와 상기 후류핀을 회전시키기 위한 구동모터를 포함하고, 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 합추력 및 합토크의 계측을 위한 프로펠러 동력계가 설치되는 프로펠러 동력계부;
    상기 후류핀의 추력 및 토크의 계측을 위한 계측기와 외부의 분석 장비를 연결하기 위해 상기 추진부와 상기 프로펠러 동력계부의 사이에 설치되는 후류핀 동력계 신호전달부; 및
    상기 추진부와 상기 후류핀 동력계 신호전달부를 연결하기 위한 관의 형태로 스턴 튜브(stern tube)를 이용하여 형성되는 연결부;를 포함하여 구성되고,
    상기 연결부는,
    상기 프로펠러 및 상기 후류핀을 회전시키기 위해 상기 스턴 튜브 내부에 설치되는 프로펠러 샤프트(propeller shaft)를 더 포함하여 구성되며,
    상기 추진부는,
    상기 프로펠러 샤프트(propeller shaft)를 고정하기 위한 어댑터축(adaptor axis);
    상기 프로펠러 허브와 상기 후류핀 사이의 간격을 조절하기 위한 거리조정용 플레이트; 및
    상기 후류핀의 추력 및 토크 계측을 위해 상기 프로펠러 허브 내부의 상기 프로펠러 샤프트와 상기 후류핀이 연결되는 부분에 설치되는 포스센서(force sensor)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프로펠러 샤프트는, 상기 포스센서의 신호선을 설치하기 위해 양 측면에 형성되는 신호선 설치홈을 포함하여 구성되고,
    상기 포스센서의 신호선은, 상기 프로펠러 샤프트의 양 측면에 형성된 상기 신호선 설치홈을 통하여 상기 프로펠러 샤프트의 표면에 상기 신호선을 부착하는 방식으로 상기 후류핀 동력계 신호전달부까지 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 후류핀 동력계 신호전달부는, 방수가 가능하도록 밀폐박스(seal box) 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 후류핀 동력계 신호전달부는,
    외부의 분석장비와 연결하기 위해 상기 후류핀 동력계 신호전달부의 상부에 형성되는 적어도 하나의 방수 커넥터; 및
    상기 프로펠러 동력계부와 상기 후류핀 동력계 신호전달부 및 상기 연결부를 고정하기 위해 상기 후류핀 동력계 신호전달부의 양측에 각각 설치되는 홀더를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 후류핀 동력계 신호전달부는,
    상기 포스 센서로부터 연결된 신호선의 신호를 상기 방수 커넥터를 통하여 분석장비로 전달하기 위해 상기 프로펠러 샤프트와 연결되는 슬립 링(slip ring);
    상기 슬립 링이 축 방향으로 일정 거리 내에서 이동 가능하도록 하기 위한 슬라이딩 컬럼(sliding column) 및 리니어 부시 베어링(linear bush bearing); 및
    상기 슬립 링의 보호를 위해 상기 슬립 링의 전후로 복수 개 설치되는 리테이너 베어링(retainer bearing)을 내부에 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 동력계는,
    상기 포스센서로부터의 신호가 상기 신호선에 의해 상기 후류핀 동력계 신호전달부까지 연결된 후, 상기 후류핀 동력계 신호전달부에 설치된 슬립 링(slip ring) 및 상기 후류핀 동력계 신호전달부의 상부에 형성된 상기 방수 커넥터를 통하여 외부의 분석장비와 연결되어 상기 후류핀의 추력 및 토크에 대한 분석을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 동력계는,
    상기 포스 센서에 의해 상기 후류핀만의 추력 및 토크를 측정하고,
    상기 프로펠러 동력계에 의해 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 합추력 및 합토크를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 후류핀 동력계 신호전달부와 상기 프로펠러 동력계부는, 유니버셜 조인트를 이용하여 서로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 후류핀은,
    나사결합에 의해 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 상대적인 각도 및 위치를 조절 가능하도록 상기 프로펠러 허브에 설치됨으로써, 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 상대적인 각도 및 위치를 변경해 가면서 상기 후류핀만의 추력과 토크 및 상기 프로펠러와 상기 후류핀의 합추력과 합토크를 각각 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 프로펠러와 상기 후류핀의 상대적인 각도 및 위치를 변경해 가면서 측정한 결과로부터, 상기 프로펠러와 상기 후류핀 사이의 각도 및 위치에 따른 영향을 측정 및 분석 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 후류핀은,
    상기 프로펠러와의 상대적인 위치 조절이 용이하도록 측면에 형성된 눈금 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러와 후류핀의 추력 및 토크 계측이 가능한 동력계.
  14. 삭제
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105021337A (zh) * 2015-07-30 2015-11-04 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 螺旋桨驱动旋转测力装置及测力方法
RU2569230C1 (ru) * 2014-11-10 2015-11-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота" (ОАО "Гипрорыбфлот") Способ моделирования работы двухступенчатого лопастного движителя судна в опытовом бассейне
CN106017891A (zh) * 2016-06-29 2016-10-12 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种螺旋桨动力特性测试装置
CN109060240A (zh) * 2018-09-17 2018-12-21 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种敞水动力仪动态标定装置及其标定方法
CN109752130A (zh) * 2019-02-19 2019-05-14 上海交通大学 一种用于拆平台试验中的推力测量装置
CN111731463A (zh) * 2020-06-16 2020-10-02 杭州前进齿轮箱集团股份有限公司 一种带可拆卸鳍叶的消涡鳍结构
KR20210006592A (ko) * 2019-07-09 2021-01-19 재단법인 중소조선연구원 수조시설을 이용한 중소형 선박 성능 계측 시스템
CN113716005A (zh) * 2021-10-14 2021-11-30 邵建锋 一种电动推进器
CN113776844A (zh) * 2021-09-06 2021-12-10 西华大学 一种螺旋桨推力及扭矩测量装置
KR20230153798A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 한국해양과학기술원 대형캐비테이션터널에서의 복합추진기 단독시험 방법
KR102608312B1 (ko) 2023-10-19 2023-11-30 한국해양과학기술원 데이터 후처리를 이용한 선박 모형시험용 추력 및 토크 계측장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110029907A (ko) * 2009-09-16 2011-03-23 삼성중공업 주식회사 모형선박의 축 기진력 계측장치
KR20110065123A (ko) * 2009-12-09 2011-06-15 국방과학연구소 수중 운동체 수조 시험용 반전 동력계

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110029907A (ko) * 2009-09-16 2011-03-23 삼성중공업 주식회사 모형선박의 축 기진력 계측장치
KR20110065123A (ko) * 2009-12-09 2011-06-15 국방과학연구소 수중 운동체 수조 시험용 반전 동력계

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569230C1 (ru) * 2014-11-10 2015-11-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота" (ОАО "Гипрорыбфлот") Способ моделирования работы двухступенчатого лопастного движителя судна в опытовом бассейне
CN105021337A (zh) * 2015-07-30 2015-11-04 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 螺旋桨驱动旋转测力装置及测力方法
CN106017891A (zh) * 2016-06-29 2016-10-12 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种螺旋桨动力特性测试装置
CN106017891B (zh) * 2016-06-29 2018-12-28 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种螺旋桨动力特性测试装置
CN109060240A (zh) * 2018-09-17 2018-12-21 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种敞水动力仪动态标定装置及其标定方法
CN109752130A (zh) * 2019-02-19 2019-05-14 上海交通大学 一种用于拆平台试验中的推力测量装置
KR102255248B1 (ko) * 2019-07-09 2021-05-21 재단법인 중소조선연구원 수조시설을 이용한 중소형 선박 성능 계측 시스템
KR20210006592A (ko) * 2019-07-09 2021-01-19 재단법인 중소조선연구원 수조시설을 이용한 중소형 선박 성능 계측 시스템
CN111731463A (zh) * 2020-06-16 2020-10-02 杭州前进齿轮箱集团股份有限公司 一种带可拆卸鳍叶的消涡鳍结构
CN113776844A (zh) * 2021-09-06 2021-12-10 西华大学 一种螺旋桨推力及扭矩测量装置
CN113776844B (zh) * 2021-09-06 2023-06-23 西华大学 一种螺旋桨推力及扭矩测量装置
CN113716005A (zh) * 2021-10-14 2021-11-30 邵建锋 一种电动推进器
KR20230153798A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 한국해양과학기술원 대형캐비테이션터널에서의 복합추진기 단독시험 방법
KR102654743B1 (ko) * 2022-04-29 2024-04-05 한국해양과학기술원 대형캐비테이션터널에서의 복합추진기 단독시험 방법
KR102608312B1 (ko) 2023-10-19 2023-11-30 한국해양과학기술원 데이터 후처리를 이용한 선박 모형시험용 추력 및 토크 계측장치

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