KR101444151B1 - 시험용 가변피치 프로펠러 - Google Patents

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KR101444151B1
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박종탁
김덕중
유성선
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삼성중공업 주식회사
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    • B63H1/14Propellers
    • B63H1/20Hubs; Blade connections

Abstract

시험용 가변 피치 프로펠러가 개시된다. 본 발명의 시험용 가변 피치 프로펠러는, 허브와, 날개부와, 상기 날개부에 연결되며 상기 허브에 삽입되는 삽입부를 포함하는 복수의 블레이드들과, 상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들을 상기 허브에 고정시키는 블레이드 고정모듈과, 상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈을 포함한다.

Description

시험용 가변피치 프로펠러{Variable-pitch propeller for testing}
본 발명은 시험용 가변피치 프로펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가변피치 프로펠러의 연구 및 실험에 사용될 수 있는 시험용 가변피치 프로펠러에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 추진방향을 전진 또는 후진 방향으로 역전시키기 위해 직접 역전방식과 가변 피치방식이 주로 사용되고 있다.
직접 역전식은 엔진 추진축의 회전 방향을 직접적으로 정/역 제어하여 선박의 추진방향을 전진 또는 후진방향으로 가변하는 방식이다.
이러한 직접 역전식은 추진축의 회전수가 실속 이하로 충분히 저하된 후에 역전을 시도하게 되는 것으로서, 추진방향을 역전시키는데 오랜 시간이 걸리고, 전, 후진 때마다 엔진의 시동을 끄거나 새로 걸어야 하는 번거로움이 있었으며, 이러한 엔진시동의 반복으로 인한 시동공기 소모량이 많은 문제가 있다.
피치가변식은 가변피치 프로펠러(CONTROLABLE PITCH PROPELLER, CPP)를 사용하는 방식이다. 여기서 가변피치 프로펠러는, 프로펠러의 블레이드의 피치각도를 가변시킬 수 있는 프로펠러이다.
이와 같은 가변피치 프로펠러는, 선박의 접안 및 이안이 용이하고, 엔진의 정지 없이 추진방향의 역전이 가능한 장점이 있다. 따라서 이러한 가변피치 프로펠러에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
이러한 가변피치 프로펠러의 연구 개발을 위해서는 피치 각도마다 블레이드가 받는 하중 등에 대한 모형시험이 필요하다.
그런데 이러한 가변피치 프로펠러는 그 제작이 어렵고 제작비용이 고가인 만큼, 일반적으로 각기 다른 피치각도로 제작된 다수의 일체형 프로펠러로 모형시험을 진행하고 있는 실정이다.
또한 이러한 각기 다른 피치각도로 제작된 일체형 프로펠러 역시 다수의 프로펠러를 제작해야하기 때문이 제작비용이 상당한 문제점이 있다.
따라서 블레이드의 피치각도를 다양한 각도로 가변시킬 수 있으며, 그 제작이 간편한 시험용 가변피치 프로펠러의 개발이 필요한 실정이다.
한국특허공개공보 제10-2011-0132648(한국기계연구원), 2011.12.09
따라서 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 블레이드의 피치각도를 다양한 각도로 가변시킬 수 있으며, 그 제작이 간편한 시험용 가변피치 프로펠러를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 허브; 날개부와, 상기 날개부에 연결되며 상기 허브에 삽입되는 삽입부를 포함하는 복수의 블레이드들; 상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들을 상기 허브에 고정시키는 블레이드 고정모듈; 및 상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈을 포함하는 시험용 가변 피치 프로펠러가 제공될 수 있다.
상기 삽입부는, 상기 날개부에 연결되며, 상기 블레이드의 피치각도 가변 시 상기 블레이드의 회전 축심이 되는 중심축; 상기 중심축에 마련되며, 상기 블레이드 고정모듈에 연결되는 고정모듈 연결부; 및 상기 중심축에 마련되며, 상기 피치 가변모듈에 연결되는 가변모듈 연결부를 포함할 수 있다.
상기 가변모듈 연결부는, 상기 중심축을 중심으로 하여 상호 대칭되어 배치되는 한 쌍의 돌출부재를 포함할 수 있다.
상기 고정모듈 연결부는, 외주면의 적어도 일부분에 둘레방향으로 걸림홈이 함몰되어 형성될 수 있다.
상기 피치 가변모듈은, 상기 허브에 형성된 피치각도 조절홀에 치합되며, 상기 돌출부재를 가압하는 블레이드 회전용 가압부를 포함할 수 있다.
상기 블레이드 회전용 가압부는, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 피치각도 조절홀에 각각 독립적으로 치합되는 한 쌍의 제1 가압 볼트를 포함할 수 있다.
상기 블레이드 고정모듈은, 상기 허브의 내부에 배치되어 상기 허브에 지지되며, 걸림홈에 삽입되는 걸림부; 및 상기 허브에 형성된 블레이드 고정홀에 치합되며, 상기 걸림부를 가압하는 블레이드 고정용 가압부를 포함할 수 있다.
상기 걸림부는, 아크(arc) 형상으로 마련되는 한 쌍의 고정핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 블레이드의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈을 포함함으로써, 블레이드의 피치각도를 다양한 각도로 가변시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은, 피치 가변모듈이 허브에 마련됨으로써, 그 제작이 간편하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에서 블레이드의 피치각도가 가변된 시험용 가변 피치 프로펠러가 도시된 사시도이다.
도 3은 도 1의 분해사시도이다.
도 4는 도 1는 블레이드가 도시된 사시도이다.
도 5은 도 3의 블레이드 고정모듈이 도시된 도면이다.
도 6은 도 3의 고정핀이 도시된 사시도이다.
도 7은 도 6의 측면도이다
도 8 및 도 9는 도 3의 피치 가변모듈의 동작이 도시된 동작상태도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1에서 블레이드의 피치각도가 가변된 시험용 가변 피치 프로펠러가 도시된 사시도이며, 도 3은 도 1의 분해사시도이고, 도 4는 도 1는 블레이드가 도시된 사시도이며, 도 5은 도 3의 블레이드 고정모듈이 도시된 도면이고, 도 6은 도 3의 고정핀이 도시된 사시도이며, 도 7은 도 6의 측면도이고, 도 8 및 도 9는 도 3의 피치 가변모듈의 동작이 도시된 동작상태도이다.
도 1 내지 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러는, 허브(110)와, 날개부(121) 및 날개부(121)에 연결되며 허브(110)에 삽입되는 삽입부(122)를 포함하는 복수의 블레이드(120)들과, 허브(110)에 마련되며 복수의 블레이드(120)들을 허브(110)에 고정시키는 블레이드 고정모듈(130)과, 허브(110)에 마련되며 복수의 블레이드(120)들의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈(140)을 포함한다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 허브(110)는 블레이드(120)의 삽입부가 삽입되는 삽입홈(미도시)이 형성되는 측벽(112)을 포함한다. 이러한 허브(110)의 전면부에는 후술할 피치각도 조절홀(113)과 블레이드 고정홀(114)이 형성된다.
도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)는, 날개부(121)와, 날개부(121)에 연결되며 허브(110)에 삽입되는 삽입부(122)를 포함한다. 블레이드(120)의 삽입부(122)는 허브(110)의 삽입홈(미도시)에 삽입된다.
도 3 또는 4에 도시된 바와 같이, 삽입부(122)는, 날개부(121)에 연결되며, 블레이드(120)의 피치각도 가변 시 블레이드(120)의 회전 축심이 되는 중심축(123)과, 중심축(123)에 마련되며, 블레이드 고정모듈(130)에 연결되는 고정모듈 연결부(124)와, 중심축(123)에 마련되며, 피치 가변모듈(140)에 연결되는 가변모듈 연결부(125)를 포함한다.
중심축(123)은, 블레이드(120)의 피치각도 가변 시 블레이드(120)의 회전 축심이 된다. 즉 블레이드(120)는 중심축(123)을 회전 축심으로 회전되어 피치각도가 가변된다.
고정모듈 연결부(124)는 중심축(123)에 마련되며, 블레이드 고정모듈(130)에 연결된다. 이러한 고정모듈 연결부(124)에는, 외주면의 적어도 일부분에 둘레방향으로 걸림홈(124a)이 함몰되어 형성된다. 이러한 걸림홈(124a)에는 후술할 걸림부(131)가 삽입된다.
본 실시예에서 고정모듈 연결부(124)는 중심축(123)의 직경보다 큰 직경으로 마련된다. 이와 같이 본 실시예에 따른 고정모듈 연결부(124)는, 중심축(123)의 직경보다 큰 직경으로 마련됨으로써, 걸림홈(124a)의 형성이 용이하며, 걸림홈(124a)이 중심축(123)의 강도에 영향을 끼치지 않는다.
가변모듈 연결부(125)는, 중심축(123)에 마련되며 피치 가변모듈(140)에 연결된다. 이러한 가변모듈 연결부(125)는, 중심축(123)을 중심으로 하여 상호 대칭되어 배치되는 한 쌍의 돌출부재(125a)를 포함한다.
돌출부재(125a)는, 중심축(123)의 말단부 영역에 인접하게 배치되며, 후술할 블레이드 회전용 가압부(142,143)에 의해 가압된다.
또한 블레이드(120)는, 날개부(121)와 삽입부(122) 사이에 배치되며, 허브(110)의 측벽(112)에 지지되는 지지부(126)를 더 포함한다. 즉 본 실시예의 블레이드(120)의 지지부(126)가 허브(110)의 측벽(112)에 지지됨으로써, 블레이드(120)가 허브(110)에 안정적으로 지지된다.
한편, 피치 가변모듈(140)은, 허브(110)에 마련되며, 복수의 블레이드(120)들의 피치각도를 가변시킨다.
이러한 피치 가변모듈(140)은, 허브(110)에 형성된 피치각도 조절홀(113)에 치합되며, 돌출부재(125a)를 가압하는 블레이드 회전용 가압부(142,143)를 포함한다.
허브(110)에 형성된 피치각도 조절홀(113)은, 블레이드 회전용 가압부(142,143)가 돌출부재(125a)에 접촉될 수 있도록, 삽입홈(미도시)에 연통된다.
본 실시예에서 블레이드 회전용 가압부(142,143)는, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 피치각도 조절홀(113)에 각각 독립적으로 치합되는 한 쌍의 제1 가압 볼트(142,143)를 포함한다.
이러한 제1 가압 볼트(142,143)는, 허브(110)의 피치각도 조절홀(113)에 치합되어 회전에 의해 피치각도 조절홀(113)을 따라 이동되어 삽입부(122)의 돌출부재(125a)를 가압한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러는, 허브(110)의 피치각도 조절홀(113)을 따라 이동하며 각각 독립적으로 피치각도 조절홀(113)에 치합되는 한 쌍의 제1 가압 볼트(142,143)를 포함함으로써, 각각의 제1 가압 볼트(142,143)를 이동시킴으로써 블레이드(120)의 피치각도를 조절할 수 있다.
한편 제1 가압 볼트(142,143)는, 나사산이 마련되는 제1 몸체부(B1)와, 제1 몸체부(B1)에서 연장되어 마련되며, 상단부에 조작홈(C1)이 함몰 형성되는 제1 헤드부(H1)를 포함한다.
제1 몸체부(B1)에는, 피치각도 조절홀(113)에 치합되는 나사산이 마련된다.
제1 헤드부(H1)는, 제1 몸체부(B1)에서 연장되어 마련된다. 또한 제1 헤드부(H1)의 상단부에는 조작홈(C1)이 함몰 형성된다. 조작홈(C1)은 육각 형상으로 마련된다.
본 실시예에서 제1 헤드부(H1)는, 제1 몸체부(B1)의 직경보다 작거나 같은 직경으로 마련된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 제1 가압 볼트(142,143)는, 제1 헤드부(H1)의 직경이 제1 몸체부(B1)의 직경보다 작거나 같은 직경으로 마련됨으로써, 피치각도 조절홀(113)을 따라 이동 시 제1 헤드부(H1)가 간섭되지 않는다.
한편 블레이드 고정모듈(130)은, 허브(110)에 마련되며, 복수의 블레이드(120)들을 허브(110)에 고정시킨다.
이러한 블레이드 고정모듈(130)은, 허브(110)의 내부에 배치되어 허브(110)에 지지되며 걸림홈(124a)에 삽입되는 걸림부(131)와, 허브(110)에 형성된 블레이드 고정홀(114)에 치합되며 걸림부(131)를 가압하는 블레이드 고정용 가압부(132)를 포함한다.
블레이드 고정홀(114)은, 블레이드 고정용 가압부(132)가 걸림부(131)에 접촉될 수 있도록, 삽입홈(미도시)에 연통된다.
걸림부(131)는, 허브(110)의 내부에 배치되어 허브(110)에 지지되며, 걸림홈(124a)에 삽입된다. 이러한 걸림부(131)는, 아크(arc) 형상으로 마련되는 한 쌍의 고정핀(133)을 포함한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 걸림부(131)는, 아크(arc) 형상으로 마련되는 한 쌍의 고정핀(133)을 포함함으로써, 피치각도의 가변에 따라 블레이드(120)의 중심축(123)이 어떤 방향으로 회전되는 경우에도 어느 하나의 고정핀(133)을 블레이드 고정용 가압부(132)에 연결시킬 수 있다.
이러한 고정핀(133)은, 외측단에서 내측단으로 갈수록 두께가 작아지게 테이퍼진다.
이와 같이 본 실시예에 따른 고정핀(133)은, 외측단에서 내측단으로 갈수록 두께가 작아지게 테이퍼짐으로써, 걸림홈(124a)에 더욱 용이하게 삽입된다.
블레이드 고정용 가압부(132)는, 허브(110)에 형성된 블레이드 고정홀(114)에 치합되며, 걸림부(131)를 가압한다. 본 실시예에서 블레이드 고정용 가압부(132)는 고정핀(133)을 가압한다.
이러한 블레이드 고정용 가압부(132)는, 나사산이 마련되는 제2 몸체부(B2)와, 제2 몸체부(B2)에서 연장되머 마련되며, 상단부에 조작홈(C2)이 함몰 형성되는 제2 헤드부(H2)를 구비하는 제2 가압 볼트(134)를 포함한다.
제2 몸체부(B2)에는 블레이드 고정홀(114)에 치합되는 나사산이 마련된다.
제2 헤드부(H2)는, 제2 몸체부(B2)에서 연장되며 마련되며, 상단부에 조작홈(C2)이 함몰 형성된다. 조작홈(C2)은 육각 형상으로 마련된다.
본 실시예에서 제2 헤드부(H2)는, 제2 몸체부(B2)의 직경보다 작거나 같은 직경으로 마련된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 제2 가압 볼트(134)는, 제2 헤드부(H2)의 직경이 제2 몸체부(B2)의 직경보다 작거나 같은 직경으로 마련됨으로써, 블레이드 고정홀(114)을 따라 이동 시 제2 헤드부(H2)가 간섭되지 않는다.
한편 본 실시예에서 블레이드 고정홀(114)은 한 쌍의 피치각도 조절홀(113) 사이에 배치된다.
이하에서 본 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러의 동작을 도 1 내지 9를 참조하여 설명한다.
먼저 블레이드(120)가 중심축(123)을 회전축심으로 하여 회전될 수 있도록, 고정핀(133)을 가압하는 제2 가압 볼트(134)를 풀어 준다. 즉 제2 가압 볼트(134)의 조작홈(C1)에 치합되는 육각 렌찌(미도시)를 통해 제2 가압 볼트(134)를 회전시켜 블레이드(120)를 가압해제한다.
이후 한 쌍의 제1 가압 볼트(142,143)를 돌출부재(125a)에 대하여 접근 또는 이격되는 방향으로 이동시켜 블레이드(120)를 중심축(123)을 회전축심으로 하여 회전시킨다.
제1 가압볼트의 이동은, 앞서 설명한 제2 가압 볼트(134)와 마찬가지로, 제1 가압 볼트(142,143)의 조작홈(C2)에 치합된 육각 렌찌(미도시)의 조작을 통해 이루어진다. 즉 육각 렌찌를 통해 제1 가압볼트를 회전시키고, 그에 따라 제1 가압볼트가 돌출부재(125a)에 대하여 접근 또는 이격되는 방향으로 이동된다.
결국 한 쌍의 제1 가압볼트는 독립적으로 돌출부재(125a)에 대하여 접근 또는 이격되는 방향으로 이동되어 블레이드(120)를 회전시키고, 이러한 블레이드(120)의 회전에 의해 블레이드(120)의 피치각도가 조절된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러는, 블레이드(120)의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈(140)을 포함함으로써, 블레이드(120)의 피치각도를 다양한 각도로 가변시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 시험용 가변 피치 프로펠러는, 피치 가변모듈(140)이 허브(110)에 마련됨으로써, 제작이 간편하다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 허브 112: 측벽
113: 피치각도 조절홀 114: 블레이드 고정홀
120: 블레이드 121: 날개부
122: 삽입부 123: 중심축
124: 고정모듈 연결부 124a: 걸림홈
125: 가변모듈 연결부 125a: 돌출부재
126: 지지부 130: 블레이드 고정모듈
131: 걸림부 132: 블레이드 고정용 가압부
133: 고정핀 134: 제2 가압 볼트
140: 피치 가변모듈 142,143: 제1 가압 볼트
C1, C2: 조작홈 B1: 제1 몸체부
B2: 제2 몸체부 H1: 제1 헤드부

Claims (8)

  1. 허브;
    날개부와, 상기 날개부에 연결되며 상기 허브에 삽입되는 삽입부를 포함하는 복수의 블레이드들;
    상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들을 상기 허브에 고정시키는 블레이드 고정모듈; 및
    상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈을 포함하고,
    상기 삽입부는,
    상기 날개부에 연결되며, 상기 블레이드의 피치각도 가변 시 상기 블레이드의 회전 축심이 되는 중심축;
    상기 중심축에 마련되며, 상기 블레이드 고정모듈에 연결되는 고정모듈 연결부; 및
    상기 중심축에 마련되며, 상기 피치 가변모듈에 연결되는 가변모듈 연결부를 포함하며,
    상기 가변모듈 연결부는,
    상기 중심축을 중심으로 하여 상호 대칭되어 배치되는 한 쌍의 돌출부재를 포함하는 시험용 가변 피치 프로펠러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피치 가변모듈은,
    상기 허브에 형성된 피치각도 조절홀에 치합되며, 상기 돌출부재를 가압하는 블레이드 회전용 가압부를 포함하는 시험용 가변 피치 프로펠러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블레이드 회전용 가압부는,
    상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 피치각도 조절홀에 각각 독립적으로 치합되는 한 쌍의 제1 가압 볼트를 포함하는 시험용 가변 피치 프로펠러.
  7. 허브;
    날개부와, 상기 날개부에 연결되며 상기 허브에 삽입되는 삽입부를 포함하는 복수의 블레이드들;
    상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들을 상기 허브에 고정시키는 블레이드 고정모듈; 및
    상기 허브에 마련되며, 상기 복수의 블레이드들의 피치각도를 가변시키는 피치 가변모듈을 포함하고,
    상기 삽입부는,
    상기 날개부에 연결되며, 상기 블레이드의 피치각도 가변 시 상기 블레이드의 회전 축심이 되는 중심축;
    상기 중심축에 마련되며, 상기 블레이드 고정모듈에 연결되는 고정모듈 연결부; 및
    상기 중심축에 마련되며, 상기 피치 가변모듈에 연결되는 가변모듈 연결부를 포함하며,
    상기 고정모듈 연결부는,
    외주면의 적어도 일부분에 둘레방향으로 걸림홈이 함몰되어 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 블레이드 고정모듈은,
    상기 허브의 내부에 배치되어 상기 허브에 지지되며, 상기 걸림홈에 삽입되는 걸림부; 및
    상기 허브에 형성된 블레이드 고정홀에 치합되며, 상기 걸림부를 가압하는 블레이드 고정용 가압부를 포함하는 시험용 가변 피치 프로펠러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 걸림부는,
    아크(arc) 형상으로 마련되는 한 쌍의 고정핀을 포함하는 시험용 가변 피치 프로펠러.
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