KR101439134B1 - Propeller cap for minimizing hub vortex cavitation and improving propulsion efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프로펠러 캡(propeller cap)의 구조에 관한 것으로, 더 상세하게는, 선박의 추진기로 사용되는 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 강도(hub vortex strength)를 저감하여 허브 볼텍스 캐비테이션(hub vortex cavitation)을 억제하는 것에 의해 선박의 소음과 진동을 감소하고, 러더(rudder)의 침식과 부식을 방지하며, 추진 효율을 향상시킴으로써 연료를 절감할 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a propeller cap, and more particularly, to a propeller cap having a hub vortex strength, ) To reduce noise and vibration of the ship, prevent rudder erosion and corrosion, and improve fuel efficiency by reducing fuel consumption. Hub Vortex Cavitation is designed to reduce cavitation and improve propulsion efficiency. To a propeller cap.
또한, 본 발명은, 프로펠러 캡에 작은 핀(fin)을 복수 개 부착하여 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소하도록 구성됨으로 인해 핀을 설계하고 제조하기 위해 정밀가공이 요구되어 제작이 난해하고 제작비용도 높은 문제가 있었던 종래의 PBCF(Propeller Boss Cap Fin)의 문제점을 해결하기 위해, 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성됨으로써 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구조로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능한 동시에, 프로펠러 캡의 앞부분의 형상을 볼록하게 형성하여 추진효율을 추가적으로 향상시킬 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡에 관한 것이다.
Further, since the present invention is configured to reduce the hub vortex cavitation by attaching a plurality of small fins to the propeller cap, precise processing is required for designing and manufacturing the pins, which makes the production difficult and the manufacturing cost high In order to solve the problem of the conventional PBCF (Propeller Boss Cap Fin), there is a conventional propeller cap structure in which a diffusion type propeller cap is coupled to the end of a conventional contraction type propeller cap, It is possible to manufacture the propeller cap with a much simpler structure than the conventional PBCF, and at the same time, it is possible to manufacture the front part of the propeller cap convexly, thereby further improving the propulsion efficiency Hub vortex to reduce cavitation and improve propulsion efficiency As it relates to a feller cap.
일반적으로, 선박은, 예를 들면, 프로펠러와 같이, 추진력을 발생시키는 추진기를 통해 전진하며, 이러한 프로펠러형 추진기는 선체의 엔진의 회전축에 연결되어 엔진의 구동력으로 회전하게 된다.
Generally, the ship is advanced, for example, a propeller, through a propeller that generates propulsive force, and this propeller propeller is connected to the rotational axis of the engine of the hull and is rotated by the driving force of the engine.
더 상세하게는, 프로펠러형 추진기는, 크게 나누어, 엔진의 회전축에 연결되고 프로펠러의 본체를 형성하는 프로펠러 캡과, 프로펠러 캡의 외주면에 형성되는 복수의 날개를 포함하여 이루어지며, 각각의 날개를 지나는 유동에 의해 추력과 토크를 발생하게 되는데, 이때, 토크가 엔진의 구동력으로 극복되고 발생하는 추력을 이용하여 선박이 전진하게 된다.
More specifically, the propeller-type propeller includes a propeller cap connected to the rotational axis of the engine and forming a propeller body, and a plurality of blades formed on an outer circumferential surface of the propeller cap, The thrust and the torque are generated by the flow. At this time, the torque is overcome by the driving force of the engine and the ship is advanced by using the thrust generated.
여기서, 일반적으로, 선박의 추진기는 주엔진에서 발생하는 동력의 약 70% 정도만을 선박을 전진시키는 추진력으로 사용하며, 나머지 엔진의 동력은 프로펠러 마찰, 열 손실 및 프로펠러 후방의 회전류, 프로펠러 허브 볼텍스(hub vortex) 등으로 낭비되게 된다.
Here, generally, the propeller of the ship uses only about 70% of the power generated by the main engine as propulsion for advancing the ship, and the power of the remaining engines is propeller friction, heat loss and the propeller backward current, (hub vortex) and so on.
이 중, 프로펠러 후방의 회전류와 허브 볼텍스는 동력의 약 5 ~ 7% 및 1 ~ 3%에 해당하며, 또한, 강한 허브 볼텍스는 허브 볼텍스 캐비테이션(hub vortex cavitation)을 생성하여 소음 및 진동, 러더의 침식과 부식과 같은 문제점을 야기 시키므로, 이와 같이 낭비되는 에너지의 회수와 캐비테이션에 의해 야기되는 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 장치가 종래부터 개발되어 선박에 적용되어 왔다.
Of these, the rotating current behind the propeller and the hub vortex correspond to approximately 5 to 7% and 1 to 3% of the power, and the strong hub vortex generates hub vortex cavitation, Various devices have been conventionally developed and applied to ships in order to solve the problems caused by the waste of energy and the cavitation.
여기서, 상기한 바와 같이 프로펠러 후방의 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소시켜 추진력을 향상하고 연료를 절감하기 위한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2012-0053206호에 제시된 바와 같은 "프로펠러 보스 캡 및 이를 구비한 추진장치"가 있다.
Here, as an example of the conventional technique for reducing the hub vortex cavitation at the rear of the propeller as described above to improve the propulsive force and reduce the fuel, there has been proposed, for example, a method disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2012-0053206, Propeller boss cap and propulsion device with it ".
더 상세하게는, 상기한 공개특허공보 제10-2012-0053206호에 제시된 프로펠러 보스 캡 및 이를 구비한 추진장치는, 일단에서 타단을 향하여 지름이 감소하도록 테이퍼(taper) 지며 일단이 상기 보스 축에 향하도록 상기 보스 축의 단부에 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면에 설치되는 복수의 핀 날개를 포함하며, 상기 핀 날개의 하단은 상기 몸체부의 일단부에서 시작되어 상기 몸체부의 길이방향에 대하여 상기 프로펠러의 날개의 결합방향으로 제 1 경사각을 갖도록 경사진 제 1 경사부 및 상기 제 1 경사부에서 연장되며 상기 제 1 경사각보다 큰 제 2 경사각을 갖도록 경사진 제 2 경사부로 구성되어 상기 몸체부에 결합되도록 구성되어, 프로펠러의 회전시 발생되는 허브 와류를 약화시키고 추진력을 증가시킬 수 있으며, 보스 캡의 회전 방향으로 작용하는 힘을 발생시킬 수 있어 프로펠러를 회전시키기 위한 축에 작용하는 토크를 절감시켜 에너지 손실을 최소화할 수 있는 프로펠러 보스 캡에 관한 것이다.
More specifically, the propeller boss cap and the propulsion device disclosed in the aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0053206 are tapered so as to decrease in diameter from one end to the other end, And a plurality of pin blades mounted on an outer circumferential surface of the body portion, wherein a lower end of the pin blades starts from one end of the body portion and extends in the longitudinal direction of the body portion, And a second inclined portion extending from the first inclined portion and inclined to have a second inclination angle larger than the first inclination angle, wherein the first inclined portion is inclined to have a first inclination angle in a coupling direction of the propeller blades, So as to weaken the hub vortex generated during rotation of the propeller and to increase the propulsive force, Possible to generate a force it relates to a propeller boss cap that reduces the torque applied to the shaft for rotating the propeller to minimize energy losses.
또한, 프로펠러 후방의 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소시키고 추진력을 향상하며 연료를 절감하기 위한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2011-0120267호에 제시된 바와 같은 "선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박"이 있다.
Further, another example of the prior art for reducing the hub vortex cavitation behind the propeller, improving the propulsion power and saving fuel is disclosed in, for example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0120267, Device and a ship with it ".
더 상세하게는, 상기한 공개특허공보 제10-2011-0120267호에 제시된 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박은, 스크류 프로펠러의 프로펠러 보스의 후측에 장착하는 프로펠러 보스 캡에 핀을 마련하는 동시에, 이 핀을 프로펠러 날개의 사이의 후방에 배치한 선박의 추진 장치에 있어서, 상기 프로펠러 보스 캡의 후단부를 단면으로 형성하거나, 또는, 상기 프로펠러 보스 캡의 후단부의 형상을 주연부로부터 프로펠러 보스 캡의 전장의 20%의 범위 내에 집어넣는 동시에, 이 프로펠러 보스 캡의 전장을 캡 전단부의 지름의 0.28배 ~ 0.76배로 하고, 이 프로펠러 보스 캡의 캡 후단부의 지름을 이 캡 전단부의 지름의 0.35배 ~ 0.95배로 함으로써, 종래에 비해 추진기 효율과 공작성을 높이고 경량화가 가능하도록 구성되는 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박에 관한 것이다.
More specifically, the propulsion device for a ship and the ship having the propulsion device disclosed in the aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0120267 are provided with a pin on a propeller boss cap mounted on the rear side of a propeller boss of a screw propeller, And the rear end of the propeller boss cap is formed in a cross section, or the shape of the rear end of the propeller boss cap is formed in the shape of the rear end of the propeller boss cap from the periphery of the
아울러, 프로펠러 후방의 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소시키고 추진력을 향상하며 연료를 절감하기 위한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2012-0134647호에 제시된 바와 같은 "선박의 프로펠러 보스 캡"이 있다.
Further, another example of the prior art for reducing the hub vortex cavitation behind the propeller, improving the propulsion power and saving fuel is disclosed in, for example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0134647 Propeller boss cap ".
더 상세하게는, 상기한 공개특허공보 제10-2012-0134647호에 제시된 선박의 프로펠러 보스 캡은, 프로펠러의 샤프트와 연결되는 프로펠러 보스의 후면에 설치되는 보스 캡에 있어서, 상기 보스 캡의 러더측 면에 보스 홈을 형성하되, 상기 보스 홈의 깊이는 상기 보스 홈의 중심부와 가장자리가 동일하지 않도록 함으로써, 보스 캡에 의한 부가 저항의 증가를 배제하면서 프로펠러의 후류에 의해 유기되어 형성되는 허브 볼텍스 캐비테이션을 억제하여 러더의 침식을 방지할 수 있도록 구성되는 선박의 프로펠러 보스 캡에 관한 것이다.
More specifically, the propeller boss cap of the vessel disclosed in the aforementioned Japanese Patent Application No. 10-0134647 is a boss cap provided on the rear surface of a propeller boss connected to a shaft of a propeller, The depth of the boss groove is not the same as that of the center of the boss groove so that an increase in the additional resistance due to the boss cap is avoided while the hub vortex cavitation To prevent erosion of the rudder. The present invention relates to a propeller boss cap for a ship.
더욱이, 프로펠러 후방의 허브 볼텍스 캐비테이션을 감소시키고 추진력을 향상하며 연료를 절감하기 위한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2012-0001501호에 제시된 바와 같은 "보스 캡 및 이를 구비한 선박"이 있다.
Further, another example of the prior art for reducing the hub vortex cavitation of the propeller, improving the propulsion power and saving fuel is disclosed in, for example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0001501, And a vessel equipped with the same ".
더 상세하게는, 상기한 공개특허공보 제10-2012-0001501호에 제시된 보스 캡 및 이를 구비한 선박은, 허브 및 허브의 원주상에 복수 개의 날개가 형성된 프로펠러가 보스의 축상에 설치된 상태에서 보스의 단부에 결합되는 보스 캡에 있어서, 중앙부에 홀이 형성되며, 홀에 삽입되어 보스의 단부에 체결되는 체결부재에 의해 보스에 회전 가능하게 결합되는 캡 몸체와, 캡 몸체와 보스 사이에 설치된 베어링과, 캡 몸체의 원주상에 설치된 핀날개를 포함하여, 캡 몸체의 원주상에 설치된 핀날개가 프로펠러의 회전수와 다른 회전수로 회전하도록 함으로써 프로펠러의 회전시 발생되는 허브 와류의 집중을 효과적으로 분산시키고, 추진효율을 향상시킬 수 있도록 구성되는 보스 캡 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
More specifically, the boss cap and the vessel provided with the boss cap disclosed in the aforementioned patent publication No. 10-2012-0001501 have a configuration in which a propeller having a plurality of blades on the circumference of a hub and a hub is installed on the axis of the boss, A cap body rotatably coupled to the boss by a fastening member inserted into the hole and fastened to an end of the boss, and a bearing body provided between the cap body and the boss, And pin blades provided on the circumference of the cap body so that the pin blades provided on the circumference of the cap body rotate at a rotational speed different from the rotational speed of the propeller so that the concentration of the hub vortices generated when the propeller rotates is effectively dispersed And a boat equipped with the boss cap.
상기한 바와 같이, 종래, 프로펠러의 회전시 프로펠러의 후방에 발생되는 회전류와 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하여 추진력을 증가시키고 연료를 절감하기 위한 여러 가지 기술내용이 제시된 바 있으나, 이러한 종래의 방법들은, 프로펠러 캡의 형상을 기존과 달리 특별하게 형성하거나, 프로펠러 날개와 별도의 복수의 핀 날개를 설치하는 등으로 인해, 그 구성이 복잡해지고, 그에 따라 추진기의 설계 및 제작에 어려움이 따르며 비용 또한 증가하는 등의 문제가 있는 것이었다.
As described above, various technical contents have been proposed in order to reduce the rotational current and hub vortex cavitation generated behind the propeller when the propeller is rotated to increase the propulsive force and to save the fuel. However, The configuration of the propeller cap is made unusual, or the propeller blades are provided with a plurality of pin blades separate from the propeller blades, and the configuration is complicated, thereby making it difficult to design and manufacture the propeller, and the cost is also increased And so on.
즉, 더 상세하게는, 먼저, 상기한 바와 같이 추진기 후방의 회전 에너지를 회수하기 위한 장치에 대한 종래기술의 예로는, 이중 반전 추진기(Contra-Rotating Propeller ; CRP), 전류고정날개(Pre-swirl Stator), 후류고정날개(Post-swirl Stator), 후류날개(Vane-Wheel), 러더 추력 날개(Rudder thrust(bulb) fin) 등이 알려져 있으며, 이러한 종래의 장치들은 약 2~5%의 에너지 절감 효과가 있다고 알려져 있으나, 비교적 대형 구조물로서 설치 및 부착에 큰 비용이 발생하며, 구조적인 위험을 가지는 문제가 있다.
More specifically, as an example of the prior art for an apparatus for recovering the rotational energy behind the propeller as described above, there are a contra-rotating propeller (CRP), a pre-swirl Stator, post-swirl stator, vane-wheel, and rudder thrust (bulb) fin are known. These conventional devices are known to reduce energy consumption by about 2 to 5% It is known that it is effective, but it is a relatively large structure, which poses a large cost for installation and attachment, and has a problem of structural risk.
또한, 추진기 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 문제점을 극복하기 위한 장치로는, 예를 들면, PBCF(Propeller Boss Cap Fin) 및 러더 벌브(Rudder bulb) 등이 알려져 있으며, 약 1 ~ 3%의 에너지 절감 효과와 함께 상기한 추진기 후방의 회전 에너지를 회수하기 위한 장치들에 비하여 그 구성이 작고 단순하여 부착이 쉬우며 제작비가 적은 장점이 있다.
As a device for overcoming the problems caused by the vortex cavitation of the propeller hub, for example, a propeller boss cap fin (PBCF) and a rudder bulb are known, and an energy saving effect of about 1 to 3% In addition, there is an advantage in that the structure is small, simple, easy to attach, and has a small production cost, compared with devices for recovering the rotational energy behind the propeller described above.
여기서, PBCF는, 1970년대부터 개발되어 왔으며, 추진기 후방 허브에 위치한 프로펠러 캡에 작은 핀(fin)을 부착하여 허브 볼텍스 에너지를 흡수하는 것에 의해 선박의 추진효율을 1 ~ 3% 향상시키며, 추진기의 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하여 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 소음 감소 및 러더의 침식과 부식 현상을 줄여주는 효과를 가진다.
Here, PBCF has been developed since the 1970s, and by attaching a small fin to the propeller cap located at the rear hub of the propeller, the propulsion efficiency of the ship is improved by 1 to 3% by absorbing the energy of the hub vortex, Reduces hub vortex cavitation, reduces noise caused by hub vortex cavitation, and reduces rust erosion and corrosion.
그러나 PBCF에 부착되는 핀(fin)은 선박의 종류 및 사용환경에 따라 그에 적합한 특성을 나타내도록 매번 다르게 설계해야 하고, 매우 정밀한 설계가 요구되며, 또한, 설계 완료 후의 제작에 있어서도 실질적으로 추진기의 제작방식과 동일하게 하여 제작해야 하므로 러더 벌브 등에 비해 상대적으로 제작비용이 비싼 단점이 있다.
However, the fin attached to the PBCF needs to be designed differently every time so as to exhibit characteristics suited to the type of the ship and the environment in which it is used, and a very precise design is required. In addition, The manufacturing cost is relatively higher than that of the rudder bulb.
따라서 상기한 바와 같이, 선박마다 각각 따로 정밀한 설계가 요구되고 추진기와 동일한 방식으로 제작해야 함으로 인해 제작이 용이하지 못하고 그에 따라 제작비용이 증가하는 문제가 있었던 종래기술의 PBCF를 이용한 프로펠러 허브 볼텍스 캐비테이션 저감방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 기존의 PBCF 대신에, 보다 간단한 구성으로 저렴하게 제작 가능하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션이 저감될 수 있도록 구성됨으로써, 선박의 소음과 진동을 감소하고, 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있으며, 추진 효율을 향상시켜 연료를 절감할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 프로펠러 구조를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
Therefore, as described above, it is necessary to precisely design each vessel separately and to manufacture the same in the same manner as the propeller, so that it is not easy to manufacture, and thus the manufacturing cost is increased. The propeller hub vortex cavitation reduction using the prior art PBCF In order to solve the problems of the methods, instead of the conventional PBCF, the hollow vortex cavitation occurring at the rear of the propeller can be reduced by being manufactured at a lower cost with a simpler structure, thereby reducing the noise and vibration of the ship, It is desirable to provide a new structure of the propeller structure which is capable of preventing erosion and corrosion of the rudder and improving the propulsion efficiency and reducing the fuel, but a device or a method that satisfies all such requirements is not provided yet It is a fact that I can not.
[선행기술문헌] [Prior Art Literature]
1. 한국 공개특허공보 제10-2012-0053206호 (2012.05.25.) 1. Korean Published Patent Application No. 10-2012-0053206 (May 25, 2012)
2. 한국 공개특허공보 제10-2011-0120267호 (2011.11.03.) 2. Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0120267 (November 23, 2011)
3. 한국 공개특허공보 제10-2012-0134647호 (2012.12.12.) 3. Korean Patent Publication No. 10-2012-0134647 (December 12, 2012)
4. 한국 공개특허공보 제10-2012-0001501호 (2012.01.04.)
4. Korean Patent Publication No. 10-2012-0001501 (2012.04.04.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 프로펠러 캡에 작은 핀(fin)을 복수 개 부착하여 허브 볼텍스 캐비테이션이 저감되도록 구성됨으로 인해 핀을 설계하고 제조하기 위해 정밀가공이 요구되어 제작이 난해하고 제작비용도 높은 문제가 있었던 종래의 PBCF(Propeller Boss Cap Fin)의 문제점을 해결하기 위해, 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성됨으로써, 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구성으로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능하며, 선박의 소음과 진동을 감소하고 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있는데 더하여, 추진 효율을 향상시켜 연료를 절감할 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡을 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a propeller cap having a plurality of small fins to reduce hub vortex cavitation, In order to solve the problems of the conventional PBCF (Propeller Boss Cap Fin), which requires a precise process to manufacture and is difficult to manufacture and has a high production cost, a conventional type of contraction type propeller cap diffusion type) It is possible to reduce the hub vortex cavitation occurring at the rear of the propeller through the propeller cap structure which is a combination of the propeller cap and the propeller cap. , Reduce ship noise and vibration, prevent rudder erosion and corrosion And to provide a propeller cap for reducing cavitation of the hub vortex and improving propulsion efficiency, which is configured to improve propulsion efficiency and reduce fuel consumption.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성됨으로써 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구조로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능한 동시에, 프로펠러 캡의 앞부분의 형상을 볼록하게 형성하여 추진효율을 추가적으로 향상시킬 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡을 제공하고자 하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a propeller cap structure having a diffusion type propeller cap coupled to an end of a conventional contraction type propeller cap as described above, It is possible to manufacture the propeller cap with a very simple structure in comparison with the conventional PBCF, which is much cheaper and easier to manufacture. Further, since the front portion of the propeller cap is convexly formed, And to provide a propeller cap for reducing the vortex cavitation and improving the propulsion efficiency.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 정밀가공이 요구되어 제작이 어렵고 제작비용도 높은 문제가 있었던 종래의 PBCF(Propeller Boss Cap Fin)의 문제점을 해결하기 위해, 기존의 PBCF에 비해 간단한 구성으로 저렴하고 용이하게 제작이 가능하도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡에 있어서, 프로펠러의 끝단에서부터 상기 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 증가하도록 형성되는 제 1 확산형부; 상기 제 1 확산형부에 수평으로 연장하도록 형성되는 직선형부; 상기 직선형부에 연장하여 상기 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성되는 수축형부; 및 상기 수축형부에 연장하여 상기 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 증가하도록 형성되는 제 2 확산형부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡이 제공된다.
In order to solve the problems of the conventional PBCF (Propeller Boss Cap Fin), which is difficult to manufacture due to the necessity of precision machining and high manufacturing cost, in order to achieve the above-mentioned object, A propeller cap for reducing cavitation and improving propulsion efficiency of a hub vortex cavitation configured to be inexpensive and easy to manufacture with a simpler configuration. The propeller cap includes: a first diffusion-type part formed to increase in diameter from an end of a propeller to an opposite side of the propeller; A straight portion formed to extend horizontally to the first diffusion-type portion; A shrinkable portion extending from the linear portion to a diameter decreasing toward the opposite side of the propeller; And a second diffusion portion extending from the shrinkable portion and increasing in diameter toward the opposite side of the propeller. The propeller cap for reducing cavitation and improving propulsion efficiency of the hub vortex is provided.
여기서, 상기 프로펠러 캡은, 상기 제 1 확산형부에 의해 상기 프로펠러 캡의 앞 부분이 볼록하게 돌출하도록 형성됨으로써 프로펠러 압력단(Pressure side)의 압력을 증가시켜 추진 효율이 향상되고, 상기 수축형부에 의해 상기 프로펠러 캡을 지나는 프로펠러 유동의 압력이 회복되어 추진효율이 향상되며, 상기 제 2 확산형부에 의해 상기 프로펠러 유동의 회전 유동(vortex)의 강도를 약화시켜 허브 볼텍스 캐비테이션의 발생이 저감되고, 기존의 추진기에 비해 상기 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 에너지 손실이 방지되어 추진효율이 향상되며, 진동 및 소음이 감소되고, 상기 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 러더의 침식과 부식이 방지될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the propeller cap is formed such that the front portion of the propeller cap protrudes by the first diffusing portion to increase the pressure of the propeller pressure side, thereby improving the propulsion efficiency, The pressure of the propeller flow passing through the propeller cap is restored to improve the propelling efficiency and the strength of the vortex of the propeller flow is weakened by the second diffuser to reduce the occurrence of hub vortex cavitation, The energy loss due to the hub vortex cavitation is prevented, the propulsion efficiency is improved, the vibration and noise are reduced, and erosion and corrosion of the rudder caused by the hub vortex cavitation can be prevented.
또한, 상기 프로펠러 캡은, 상기 제 1 확산형부 및 상기 제 2 확산형부의 경사각이 각각 40°이하로 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the propeller cap is characterized in that the inclination angles of the first diffusion-type portion and the second diffusion-type portion are each set to 40 ° or less.
아울러, 상기 수축형부는, 측면이 직선 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the shrinkable portion is characterized in that the side surface is formed in a straight line shape.
더욱이, 상기 수축형부는, 측면이 미리 정해진 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 바깥쪽으로 볼록하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the shrinkable portion is characterized in that the side surface is formed so as to be convex outward in a curved shape having a predetermined constant curvature.
또는, 상기 수축형부는, 측면이 미리 정해진 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 안쪽으로 볼록하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
Alternatively, the shrinkable portion is formed such that the side surface is convex inward in a curved shape having a predetermined constant curvature.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡을 포함하여 구성됨으로써, 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하는 것에 의해 기존의 추진기에 비해 상기 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 진동 및 소음이 감소되며, 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있고, 추진효율을 향상시킬 수 있으며, 기존의 PBCF에 비하여 제작비용을 절감할 수 있는 동시에, 프로펠러 캡의 앞 부분이 볼록하게 돌출하도록 형성되는 것에 의해 추가적인 추진효율 향상이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진기가 제공된다.
Further, according to the present invention, it is possible to reduce the hub vortex cavitation reduction and the propelling cap for improving the propulsion efficiency, thereby reducing the hub vortex cavitation. As a result, vibration and noise caused by the hub vortex cavitation The erosion and corrosion of the rudder can be prevented, the propulsion efficiency can be improved, the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional PBCF, and the front portion of the propeller cap is formed so as to protrude convexly Wherein the propeller is configured to be capable of further improving propulsion efficiency.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡을 이용하여 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하도록 구성됨으로써, 진동 및 소음이 감소되고, 러더의 침식과 부식이 방지될 수 있으며, 추진효율이 향상되고, 기존의 PBCF에 비하여 제작비용을 절감할 수 있는 동시에, 프로펠러 캡의 앞 부분이 볼록하게 돌출하도록 형성되는 것에 의해 추가적인 추진효율 향상이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 추진기의 추진효율 향상방법이 제공된다.
Further, according to the present invention, since the hub vortex cavitation is reduced by using the propeller cap for reducing the hub vortex cavitation described above and improving the propelling efficiency, vibration and noise can be reduced, erosion and corrosion of the rudder can be prevented And the propelling efficiency is improved and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional PBCF. Further, since the front portion of the propeller cap is formed so as to be convexly protruded, it is possible to further improve the propulsion efficiency A method for improving propulsion efficiency of a propeller is provided.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성되어, 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구성으로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능하도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡이 제공됨으로써, 프로펠러 캡에 작은 핀(fin)을 복수 개 부착하여 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하도록 구성됨으로 인해 핀을 설계하고 제조하기 위해 정밀가공이 요구되어 제작이 난해하고 제작비용도 높은 문제가 있었던 종래의 PBCF(Propeller Boss Cap Fin)의 문제점을 해결할 수 있다.
As described above, according to the present invention, a hub type vortex cavitation generated at the rear of a propeller through a complex type propeller cap structure in which a diffusion type propeller cap is coupled to an end of a conventional contraction type propeller cap The propeller cap for reducing cavitation and improving the propulsion efficiency of the hub vortex, which is configured to be much cheaper and easier to manufacture than a conventional PBCF, ) To reduce the hub vortex cavitation. As a result, there is a problem in the conventional PBCF (Propeller Boss Cap Fin) in which precise machining is required for designing and manufacturing the pin, which makes it difficult to manufacture and high manufacturing cost. Can be solved.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성되는 데 더하여, 프로펠러 캡의 앞부분의 형상을 볼록하게 형성하여 추진효율을 추가적으로 향상시킬 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡이 제공됨으로써, 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구조로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능한 동시에, 선박의 소음과 진동을 감소하고 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있는데 더하여, 추진 효율을 향상시켜 연료를 절감할 수 있다.
In addition, according to the present invention, as described above, the propeller cap structure of a composite type in which a diffusion type propeller cap is coupled to the end of a conventional contraction type propeller cap is used for the hub vortex cavitation The present invention provides a propeller cap for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation and improving the propulsion efficiency by further improving the propelling efficiency by forming the front portion of the propeller cap convexly, It is possible to manufacture at a much lower cost and with a simpler structure, and it is possible to reduce the noise and vibration of the ship, to prevent the erosion and corrosion of the rudder, and to reduce the fuel by improving the propulsion efficiency.
도 1은 종래의 프로펠러 캡의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 프로펠러 캡과 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 캡을 이용한 추진기의 효율을 각각 비교하여 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a structure of a conventional propeller cap.
FIG. 2 is a view schematically showing the overall configuration of a propeller cap for improving cavitation reduction and propulsion efficiency of a hub vortex according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view schematically showing the overall configuration of a propeller cap for reducing cavitation of a hub vortex and improving propulsion efficiency according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view schematically showing the overall configuration of a propeller cap for reducing cavitation of a hub vortex and improving propulsion efficiency according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the efficiency of a conventional propeller cap and a propeller using a propeller cap according to an embodiment of the present invention, respectively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, referring to the accompanying drawings, a specific embodiment of a propeller cap for improving cavitation reduction and propulsion efficiency of a hub vortex according to the present invention will be described.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
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.
In the following description of the embodiments of the present invention, parts that are the same as or similar to those of the prior art, or which can be easily understood and practiced by a person skilled in the art, It is important to bear in mind that we omit.
아울러, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는, 설명을 간략히 하기 위해 동일한 참조부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
In the following description of the embodiments of the present invention, the same or similar components are denoted by the same reference numerals for brevity, and a detailed description thereof is omitted.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 프로펠러 캡에 작은 핀(fin)을 복수 개 부착하여 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하도록 구성됨으로 인해 핀을 설계하고 제조하기 위해 정밀가공이 요구되어 제작이 난해하고 제작비용도 높은 문제가 있었던 종래의 PBCF(Propeller Boss Cap Fin)의 문제점을 해결하기 위해, 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성됨으로써, 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구성으로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능하며, 선박의 소음과 진동을 감소하고 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있는데 더하여, 추진 효율을 향상시켜 연료를 절감할 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡에 관한 것이다.
That is, according to the present invention, since a plurality of small fins are attached to the propeller cap to reduce the hub vortex cavitation as described later, precision machining is required to design and manufacture the fin, In order to solve the problem of the conventional PBCF (Propeller Boss Cap Fin) having a high cost, a conventional propeller cap structure in which a diffusion type propeller cap is coupled to the end of a conventional contraction type propeller cap It is possible to reduce the noise and vibration of the ship, to erode the rudder, and to reduce the vibration of the ship. Therefore, it is possible to reduce the cavitation of the hub vortex generated at the rear of the propeller, In addition to being able to prevent corrosion, a hub that is configured to reduce fuel by improving propulsion efficiency Text relates to a propeller cap for cavitation reduction and improved propulsion efficiency.
또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성됨으로써 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구조로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능한 동시에, 프로펠러 캡의 앞부분의 형상을 볼록하게 형성하여 추진효율을 추가적으로 향상시킬 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡에 관한 것이다.
The present invention relates to a propeller cap structure of a composite type in which a diffusion type propeller cap is coupled to an end of a conventional contraction type propeller cap, as described later, and a hub vortex cavitation It is possible to manufacture the propeller cap at a much lower cost and with a simpler structure than that of the conventional PBCF. Further, since the front portion of the propeller cap is convexly formed, the hub vortex cavitation And to a propeller cap for improving the efficiency and reducing the propulsion efficiency.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
Next, with reference to the accompanying drawings, a specific embodiment of the propeller cap for reducing cavitation of hub vortex cavitation and improving propelling efficiency according to the present invention will be described.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 종래의 프로펠러 캡의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
First, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a view schematically showing a structure of a conventional propeller cap.
도 1에 나타낸 바와 같이, 일반적으로, 종래의 프로펠러 캡은, 크게 나누어, 도 1a에 나타낸 바와 같은 수축형(contraction type) 프로펠러 캡과, 도 1b에 나타낸 바와 같은 직선형(straight type) 프로펠러 캡 및 도 1c에 나타낸 바와 같은 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡의 3가지 형태로 구분될 수 있다.
As shown in Fig. 1, generally, a conventional propeller cap is roughly divided into a contraction type propeller cap as shown in Fig. 1A, a straight type propeller cap as shown in Fig. 1B, And a diffusion type propeller cap as shown in FIG. 1 (c).
더 상세하게는, 수축형 프로펠러 캡은, 추진효율이 좋은 반면 허브의 유동이 캡에 모여 강한 허브 볼텍스 캐비테이션을 발생시킴으로 인해 소음과 진동이 증가하고 러더의 침식과 부식 문제를 심화시킨다.
More specifically, the shrink-type propeller cap improves propulsion efficiency while the hub flow collects in the cap to generate strong hub vortex cavitation, resulting in increased noise and vibration and increased erosion and corrosion of the rudder.
반면, 확산형 프로펠러 캡의 경우는, 추진효율이 나쁜 대신 허브 볼텍스 캐비테이션의 강도를 약화시켜 소음과 진동 저감 및 러더의 침식과 부식 문제를 완화할 수 있다.
On the other hand, in the case of the diffusion type propeller cap, the strength of the hub vortex cavitation is weakened instead of the propelling efficiency, so that the noise and vibration reduction and the erosion and corrosion problem of the rudder can be alleviated.
이에 따라, 일반적으로, 속도가 빠른 컨테이너선 등의 경우는 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 러더의 침식 문제로 인해 확산형 프로펠러 캡을 주로 사용하며, 추진효율의 저하를 극복하기 위해 PBCF 타입의 부가물을 추가하여 추진효율 향상 및 허브 볼텍스 캐비테이션 문제에 대응하고 있다.
Accordingly, in case of a container ship having a high speed, a diffusion propeller cap is mainly used due to the erosion of the rudder caused by the hub vortex cavitation. In order to overcome the deterioration of the propulsion efficiency, a PBCF type additive is added To improve the propulsion efficiency and to cope with the hub vortex cavitation problem.
반면, 속도가 느린 탱크선의 경우는 허브 볼텍스 캐비테이션이 약하게 발생하므로 수축형 프로펠러 캡이 많이 사용되고 있다.
On the other hand, in the case of a slow tank line, the hub vortex cavitation occurs weakly, so shrinkable propeller caps are widely used.
여기서, 컨테이너선에서 확산형 프로펠러 캡을 사용시에 추진기 효율 저하를 방지하기 위해 연료 절감 장치인 PBCF를 장착할 경우, PBCF의 핀(fin) 설계 및 제작이 기존 추진기 제작 방식과 동일하여 그 크기에 비해 상대적으로 제작비가 높은 단점이 있다.
In order to prevent the deterioration of the efficiency of the propeller when the propeller cap is used in the container line, the PBCF is designed and manufactured in the same manner as the conventional propeller manufacturing method. The production cost is relatively high.
이에, 본 발명자들은, PBCF와 마찬가지로 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감시키면서 추진효율을 향상시키는 효과를 가지는 동시에, 그 구성이 매우 단순한 형태로 이루어짐으로써 기존의 PBCF의 제작비용에 비해 매우 저렴한 제작비로도 PBCF와 유사한 효과를 얻을 수 있는 새로운 프로펠러 캡의 구조를 제안하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have the effect of improving the propulsion efficiency while reducing the hub vortex cavitation like the PBCF, and have a very simple configuration, so that the production costs are comparable to those of the PBCF A new propeller cap structure is proposed to obtain the effect.
계속해서, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
2 is a schematic view showing the overall configuration of a
더 상세하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20)은, 프로펠러의 끝단에서부터 직경이 증가하도록 형성되는 제 1 확산형부(21)와, 상기 제 1 확산형부(21)에 수평으로 연장하도록 형성되는 직선형부(22)와, 상기 직선형부(22)에 연장하여 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성되는 수축형부(23) 및 상기 수축형부(23)에 연장하여 프로펠러의 반대측으로 갈수록 다시 직경이 증가하도록 형성되는 제 2 확산형부(24)를 포함하여 구성된다.
More specifically, as shown in FIG. 2, a
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 프로펠러 끝에서 처음에는 일정 부분까지 직경이 증가하다가 감소하고, 프로펠러 캡의 후단부에서 다시 직경이 증가하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
That is, as shown in FIG. 2, the
더 상세하게는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 확산형부(21)에 의해 프로펠러 캡의 앞 부분이 볼록하게 돌출하도록 형성됨으로써, 프로펠러 압력단(Pressure side)의 압력을 증가시켜 추진 효율이 향상되는 효과가 있다.
More specifically, the
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 캡 중간의 수축형부(23)까지는 형상에 따른 압력 회복을 통해 추진효율이 추가적으로 향상되고, 프로펠러 유동이 확산형의 캡 끝단을 지나면서 제 2 확산형부(24)에 의해 강한 회전 유동(vortex)을 약화시켜 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있다.
That is, the
또한, 상기한 바와 같이 허브 볼텍스 캐비테이션이 저감됨으로써, 기존의 확산형 프로펠러 캡에 비해 추진효율을 향상시키면서, 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 진동 및 소음, 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있으며, 기존의 수축형 프로펠러 캡에 비하여 진동 및 소음, 러더의 침식과 부식을 더욱 효율적으로 방지하면서 추진효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, as described above, by reducing the hub vortex cavitation, it is possible to prevent vibration and noise caused by hub vortex cavitation, erosion and corrosion of the rudder while improving propulsion efficiency as compared with the conventional diffusion propeller cap, It is possible to improve the propulsion efficiency while preventing erosion and corrosion of vibration and noise and rudder more efficiently than a propeller cap.
여기서, 상기한 제 1 확산형부(21) 및 제 2 확산형부(24)의 경사각(α, β)은, 예를 들면, 각각 0 ~ 40° 사이로 설정할 수 있다.
Here, the inclination angles alpha and beta of the first diffusion-
이때, 상기한 α와 β 값이 40도를 넘어가면 유동 박리에 의해 급격한 성능 하락을 야기하며, 즉, 유동 박리 현상이 일어나면 프로펠러 캡 표면에서 압력 회복이 발생하지 않아 저항이 증가하게 된다.
At this time, if the above-mentioned values of? And? Exceed 40 degrees, the performance deterioration is caused by the flow separation. That is, if the flow separation occurs, the pressure is not restored on the surface of the propeller cap.
더 상세하게는, 이하의 [표 1]을 참조하면, [표 1]은 제 2 확산형부(24)의 경사각(α, β)의 각도 변화에 따른 성능 변화를 나타내는 것이다.
More specifically, referring to Table 1 below, [Table 1] shows the performance change with the angle change of the inclination angles [alpha] and [beta] of the second diffusion-
여기서, 상기한 [표 1]에 있어서, α를 변화시킬 때는 β 값을 30도로 고정하고, β 값을 변화시킬 때는 α 값을 30도로 고정하였으며, [표 1]에 제시된 결과는, 종래의 확산형 프로펠러 캡을 부착한 추진기와 비교하여 각도 변화에 따른 추진성능 추정값을 나타낸 것이다.
In the above Table 1, when the value of? Is changed, the value of beta is fixed to 30 degrees, and when changing the value of the value of alpha, the value of alpha is fixed to 30 degrees. The results shown in [Table 1] The propeller performance of the propeller is shown in Fig.
계속해서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(30)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
3 and 4 are views schematically showing the overall configuration of a
여기서, 이하에 설명하는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 제 1 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하고, 다른 부분에 대하여만 설명한다.
Here, in the second embodiment of the present invention to be described below, for the sake of brevity, a detailed description of the same or similar parts to those of the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.
즉, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(30)은, 프로펠러의 끝단에서부터 직경이 증가하도록 형성되는 제 1 확산형부(31)와, 상기 제 1 확산형부(31)에 수평으로 연장하도록 형성되는 직선형부(32)와, 상기 직선형부(32)에 연장하여 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성되는 수축형부(33) 및 상기 수축형부(33)에 연장하여 프로펠러의 반대측으로 갈수록 다시 직경이 증가하도록 형성되는 제 2 확산형부(34)를 포함하여, 프로펠러 끝에서 처음에는 일정 부분까지 직경이 증가하다가 감소하고, 프로펠러 캡의 후단부에서 다시 직경이 증가하는 형태로 형성되는 구성되는 점은 도 2에 나타낸 제 1 실시예와 같다.
3 and 4, the
그러나 본 발명의 제 2 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(30)은, 상기한 수축형부(33)의 형상이, 도 2에 나타낸 제 1 실시예와 같은 직선 형태가 아니라, 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
However, according to the second embodiment of the present invention, the
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(30)은, 상기한 수축형부(33)의 형상이 도 3에 나타낸 바와 같이 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 바깥쪽으로 볼록하도록 형성되거나, 또는, 도 4에 나타낸 바와 같이 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 안쪽으로 볼록하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
That is, the
여기서, 상기한 수축형부(33)의 곡률은 추진기나 선박의 종류 또는 용도에 따라 적절히 설정 가능하며, 그 밖의 다른 부분은 상기한 제 1 실시예와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
Here, the curvature of the
따라서 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예들의 구성에 따르면, 간단한 구성으로 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 프로펠러 캡에 비해 추진효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
Therefore, according to the configuration of the embodiments of the present invention as described above, not only the hub vortex cavitation can be reduced by a simple structure, but the propulsion efficiency can be further improved as compared with the conventional propeller cap.
더 상세하게는, 도 5를 참조하면, 도 5는 종래의 프로펠러 캡과 도 2 및 도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 캡(20, 30)을 이용한 추진기의 효율을 각각 비교하여 나타낸 도면이다.
More particularly, referring to FIG. 5, FIG. 5 illustrates the efficiency of a conventional propeller cap and a propeller using propeller caps 20 and 30 according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 2 and 3, respectively FIG.
즉, 도 5에 나타낸 내용으로부터, 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 캡(20, 30)을 이용한 추진기의 효율은 종래의 수축형 프로펠러 캡 및 확산형 프로펠러 캡에 비하여 향상된 것을 확인할 수 있다.
That is, from FIG. 5, it can be seen that the efficiency of the propeller using the propeller caps 20, 30 according to the embodiment of the present invention is improved as compared with the conventional shrink-type propeller cap and the diffusion-type propeller cap.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20, 30)의 구성에 따르면, 프로펠러 캡의 앞 부분이 볼록하게 돌출하도록 제 1 확산형부(21, 31)가 형성됨으로써 프로펠러 압력단(Pressure side)의 압력을 증가시켜 추진 효율이 향상되며, 또한, 캡 중간의 수축형부(23, 33)의 형상에 따른 압력 회복을 통해서도 추진효율이 향상된다.
As described above, according to the configuration of the propeller caps 20 and 30 for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation and improving the propelling efficiency according to the embodiment of the present invention, the first
아울러, 제 2 확산형부(24)에 의해 프로펠러 유동이 확산형의 캡 끝단을 지나면서 강하게 꼬인 회전 유동(vortex)이 약화됨으로써 허브 볼텍스 캐비테이션이 저감될 수 있으며, 선박의 추진효율이 기존의 확산형 추진기에 비해 약 1 ~ 3% 향상되고, 허브 볼텍스 캐비테이션에 의한 진동 및 소음이 감소되며, 기존의 수축형 프로펠러 캡에 비하여 러더의 침식과 부식이 방지될 수 있다.
In addition, hub vortex cavitation can be reduced by weakening the vortex, which is strongly twisted by the
즉, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20, 30)의 구성에 따르면, 기존의 컨테이너선에 사용하는 확산형 프로펠러 캡과 마찬가지로 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하면서도 종래의 확산형 프로펠러 캡보다 추진효율의 향상이 가능하며, 또한, 기존의 탱크선에 적용시 수축형 프로펠러 캡과 비교하여 추진효율은 유사하고 허브 볼텍스 캐비테이션은 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
That is, according to the configuration of the propeller caps 20 and 30 for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation and improving the propelling efficiency according to the embodiment of the present invention as described above, as in the case of the diffusion propeller cap used for the conventional container ship, It is possible to improve the propulsion efficiency compared to the conventional diffusion type propeller cap while reducing the cavitation. Further, when applied to the conventional tank line, the propelling efficiency is similar to that of the shrinkable propeller cap and the advantage of the hub vortex cavitation can be greatly reduced have.
더욱이, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡(20, 30)의 형상은 그 구조가 단순하여 제작이 용이하므로, 기존 PBCF의 제작시 핀의 정밀 가공으로 인해 적어도 1억 원 이상이었던 제작비용을 기존 프로펠러 캡과 유사하게 대략 3000만원 이내로 대폭 절감할 수 있는 장점도 가진다.
Further, since the shape of the propeller caps 20, 30 for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation and improving the propulsion efficiency according to the embodiment of the present invention as described above is simple because of its simple structure, Due to the precision machining, the cost of production, which was more than 100 million won, can be greatly reduced to 30 million won or less similar to the existing propeller cap.
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡을 구현할 수 있다.
Accordingly, the propeller cap for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation and improving the propelling efficiency according to the present invention can be realized as described above.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성되어, 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구성으로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능하도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡이 제공됨으로써, 프로펠러 캡에 작은 핀(fin)을 복수 개 부착하여 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감하도록 구성됨으로 인해 핀을 설계하고 제조하기 위해 정밀가공이 요구되어 제작이 난해하고 제작비용도 높은 문제가 있었던 종래의 PBCF(Propeller Boss Cap Fin)의 문제점을 해결할 수 있다.
In addition, according to the present invention, by implementing the propeller cap for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation according to the present invention and improving the propulsion efficiency, according to the present invention, a diffusion type (diffusion type) propeller cap structure that combines propeller caps to reduce the hub vortex cavitation occurring at the rear of the propeller, making it much cheaper and easier to manufacture than the existing PBCF Hub Vortex Cavitation is provided to reduce cavitation and improve propulsion efficiency so that a small number of small fins are attached to the propeller cap to reduce hub vortex cavitation. The production is difficult and the production cost is high. It was can solve the problems of the conventional PBCF (Propeller Boss Cap Fin).
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 기존의 수축형(contraction type) 프로펠러 캡 끝단에 확산형(diffusion type) 프로펠러 캡을 결합한 복합 형태의 프로펠러 캡 구조를 통하여 프로펠러의 후방에서 발생하는 허브 볼텍스 캐비테이션을 저감할 수 있도록 구성되는 데 더하여, 프로펠러 캡의 앞부분의 형상을 볼록하게 형성하여 추진효율을 추가적으로 향상시킬 수 있도록 구성되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡이 제공됨으로써, 기존의 PBCF에 비해 매우 간단한 구조로 훨씬 저렴하고 용이하게 제작이 가능한 동시에, 선박의 소음과 진동을 감소하고 러더의 침식과 부식을 방지할 수 있는데 더하여, 추진 효율을 향상시켜 연료를 절감할 수 있다.
In addition, according to the present invention, as described above, a propulsion cap structure of a composite type in which a diffusion type propeller cap is coupled to the end of a conventional contraction type propeller cap is used for the hub vortex cavitation The present invention provides a propeller cap for reducing the cavitation of the hub vortex cavitation and improving the propulsion efficiency by further improving the propelling efficiency by forming the front portion of the propeller cap convexly, It is possible to manufacture at a much lower cost and with a simpler structure, and it is possible to reduce the noise and vibration of the ship, to prevent the erosion and corrosion of the rudder, and to reduce the fuel by improving the propulsion efficiency.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡의 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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. would.
20. 프로펠러 캡 21. 제 1 확산형부
22. 직선형부 23. 수축형부
24. 제 2 확산형부 30. 프로펠러 캡
31. 제 1 확산형부 32. 직선형부
33. 수축형부 34. 제 2 확산형부 20.
22.
24. The
31. First diffusion-
33.
Claims (8)
프로펠러의 끝단에서부터 상기 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 증가하도록 형성되는 제 1 확산형부(21,31);
상기 제 1 확산형부(21,31)에 수평으로 연장하도록 형성되는 직선형부(22,32);
상기 직선형부(22,32)에 연장하여 상기 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성되는 수축형부(23,33); 및
상기 수축형부(23,33)에 연장하여 상기 프로펠러의 반대측으로 갈수록 직경이 증가하도록 형성되는 제 2 확산형부(24,34);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡.
A propeller cap (20, 30) for lowering cavitation and improving propulsion efficiency of a hub vortex, which is constructed to be inexpensive and easy to manufacture with a simple configuration compared to a conventional PBCF,
A first diffusion part (21, 31) formed to increase in diameter from an end of the propeller to an opposite side of the propeller;
Straight portions (22,32) formed to extend horizontally to the first diffusion-type portions (21,31);
Shrinkable portions (23, 33) extending from the linear portions (22, 32) and decreasing in diameter toward the opposite side of the propeller; And
And a second diffusion part (24, 34) extending from the shrinkable part (23, 33) and increasing in diameter toward the opposite side of the propeller. Propeller cap for.
상기 프로펠러 캡(20,30)은,
상기 제 1 확산형부(21,31)에 의해 상기 프로펠러 캡(20,30)의 앞 부분이 볼록하게 돌출하도록 형성됨으로써 프로펠러 압력단(Pressure side)의 압력을 증가시켜 추진 효율이 향상되고,
상기 수축형부(23,33)에 의해 상기 프로펠러 캡(20,30)을 지나는 프로펠러 유동의 압력이 회복되어 추진효율이 향상되며,
상기 제 2 확산형부(24,34)에 의해 상기 프로펠러 유동의 회전 유동(vortex)의 강도를 약화시켜 허브 볼텍스 캐비테이션의 발생이 저감되는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡.
The method according to claim 1,
The propeller cap (20, 30)
The front portion of the propeller cap (20, 30) is protruded by the first diffusing portion (21, 31) so as to protrude convexly, thereby increasing the pressure on the pressure side of the propeller,
The pressure of the propeller flow passing through the propeller caps 20 and 30 is restored by the shrinkable portions 23 and 33,
A propeller cap for reducing hub vortex cavitation and reducing propulsion efficiency by reducing the strength of the vortex of the propeller flow by the second diffusing portion (24, 34) to reduce the occurrence of hub vortex cavitation.
상기 제 1 확산형부(21,31) 및 상기 제 2 확산형부(24,34)의 경사각이 각각 40°이하로 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡.
The method according to claim 1,
Wherein the inclination angles of the first and second diffusing portions (21, 31) and the second diffusing portion (24, 34) are set to 40 degrees or less, respectively.
상기 수축형부(23,33)는,
측면이 직선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡.
The method according to claim 1,
The shrinkable portion (23, 33)
Wherein the side surface of the propeller cap is formed in a straight shape. The propeller cap for reducing cavitation and improving the propulsion efficiency of the hub vortex.
상기 수축형부(23,33)는,
측면이 미리 정해진 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 바깥쪽으로 볼록하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡.
The method according to claim 1,
The shrinkable portion (23, 33)
Wherein a side surface of the cap is formed so as to be convex outwardly in a curved shape having a predetermined constant curvature, and a propeller cap for reducing cavitation and improving propulsion efficiency of the hub vortex cavitation.
상기 수축형부(23,33)는,
측면이 미리 정해진 일정 곡률을 가지는 곡선 형태로 안쪽으로 볼록하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 허브 볼텍스 캐비테이션 저감 및 추진효율 향상을 위한 프로펠러 캡. The method according to claim 1,
The shrinkable portion (23, 33)
Wherein a side surface of the propeller cap is formed so as to be inwardly convex in a curved shape having a predetermined constant curvature, and a propeller cap for reducing cavitation and improving propulsion efficiency of the hub vortex.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN105377692A (en) * | 2014-05-28 | 2016-03-02 | 韩国海洋科学技术院 | Combined propeller cap for reducing rotating flow and hub vortex and enhancing propulsion efficiency |
| KR101955413B1 (en) | 2017-11-30 | 2019-03-08 | 재단법인한국조선해양기자재연구원 | Divergent propeller cover cap |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH057599U (en) * | 1988-01-14 | 1993-02-02 | 株式会社西日本流体技研 | Propeller Boss with fins |
| KR20020061809A (en) * | 2001-01-18 | 2002-07-25 | 현대중공업 주식회사 | Hub cavitation proof apparatus using propeller small fins |
| KR20110138858A (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 주식회사 석진금속 | Propeller hub cap with fin for ship decreasing hub voltex |
-
2014
- 2014-05-28 KR KR1020140064150A patent/KR101439134B1/en active IP Right Grant
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