KR101470869B1 - Propeller for delaying tip vortex cavitation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 추진계에 사용되는 프로펠러에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 캐비테이션 감소를 위해 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 구비해야 함으로 인해 프로펠러 및 추진시스템의 제작에 있어 비용 및 기간이 증가되는 문제가 있었던 종래의 캐비테이션 감소방법들의 문제점을 해결하기 위해, 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어와 같은 유연한 부착물을 부착하여 프로펠러의 캐비테이션 초기발생 속도를 높임으로써, 프로펠러 날개 끝 부근에서의 캐비테이션 초기발생을 지연시키고 정숙 운항이 가능하도록 구성되어, 여객선과 같은 민간 선박뿐만 아니라 군사용 함정과 같은 특수한 분야에도 폭넓게 적용 가능한 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러가 제공된다. The present invention relates to a propeller used in a propulsion system of a ship. According to the present invention, it is necessary to change the structure of the propeller or to have separate means for reducing cavitation, In order to solve the problem of the conventional cavitation reduction methods in which there is an increasing problem, by attaching a flexible attachment such as a wire to the end of the propeller blade, the initial generation of the cavitation of the propeller is increased so that the initial occurrence of cavitation near the end of the propeller blade Delayed and quiet operation, it is possible to provide tip vortex cavitation delay propellers which are widely applicable not only to civilian ships such as passenger ships but also to special fields such as military vessels.
Description
본 발명은 선박의 프로펠러에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시키기 위하여 날개 끝 부근에서 부착물을 가지는 팁 보오텍스 캐비테이션(tip vortex cavitation) 지연 프로펠러에 관한 것이다.
The present invention relates to a propeller of a ship, and more particularly to a tip vortex cavitation system having an attachment at the tip of a wing in order to suppress the generation of vortex cavitation at the tip of a propeller blade, ) Delay propeller.
또한, 본 발명은, 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어와 같은 부착물을 부가하는 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킴으로써, 선박의 소음감소 및 정숙운항이 가능하도록 구성되어 여객선과 같은 민간 선박뿐만 아니라, 군사용 선박까지에도 폭넓게 적용 가능한 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 관한 것이다.
In addition, the present invention suppresses the generation of vortex cavitation at the tip of the propeller blade and delays the generation speed only by a simple structure of attaching a wire-like attachment to the tip of the propeller blade, thereby reducing noise and quiet operation of the ship The present invention relates to a tip vortex cavitation delay propeller which is widely applicable not only to civilian ships such as passenger ships but also to military ships.
최근, 조선 기술이 발전함에 따라 선박의 대형화, 고속화가 이루어지고 있으며, 이에 따라 추진계도 대형화되면서 선박 운행시 소음이나 진동을 감소하는 문제에 대한 관심이 높아지고 있다.
Recently, as the shipbuilding technology develops, ships are becoming bigger and faster, and as the propulsion system becomes bigger, there is a growing interest in reducing noise and vibration during ship operation.
여기서, 선속이 증가할수록 프로펠러 캐비테이션(cavitation) 현상이 나타날 확률이 높아지며, 이러한 캐비티 증가에 비례하여 자연스럽게 수중 방사소음도 커지게 되며, 여기서, 특히, 군사적인 측면에서는 생존성과 연관되어 치명적인 영향을 줄 수 있다.
Here, as the line speed increases, the probability of propellant cavitation increases, and the radiated noise naturally increases in proportion to the increase of the cavity. Here, especially in the military aspect, .
더 상세하게는, 캐비테이션은, 프로펠러가 물속에서 회전할 때 회전하는 속도에 의해 날개표면에서 압력이 증기압 이하로 낮아져 생기는 현상으로, 일반적으로, 프로펠러의 날개 끝 부분에서 프로펠러의 회전속도가 가장 크고 정압(static pressure)도 낮기 때문에, 이와 같이 프로펠러 날개 끝에서 보오텍스 캐비테이션이 가장 먼저 또한 가장 쉽게 발생할 가능성이 크다.
More specifically, cavitation is a phenomenon in which the pressure is lowered below the vapor pressure at the blade surface due to the speed at which the propeller rotates when rotating in water. Generally, the rotation speed of the propeller is the largest at the blade tip of the propeller, (static pressure) is low, so it is very likely that vortex cavitation will occur most easily and most easily at the tip of the propeller blade.
즉, 수중 방사소음에 있어서는, 프로펠러 날개 끝에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생 유무에 따라 수중 방사소음에 차이가 많이 발생하고, 이에 따라, 최근에는, 수중 방사소음을 감소하는 측면에서 캐비테이션 초기 발생(Cavitation Inception)을 최대한 지연시키는 것이 중요한 이슈로 대두되고 있다.
That is, in the case of underwater radiated noise, there is a great difference in underwater radiated noise depending on whether or not vortex cavitation occurs at the tip of the propeller blade. Thus, in recent years, cavitation Inception is the most important issue.
여기서, 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기 발생속도를 증가시키거나 발생량을 줄이기 위한 방법으로는, 프로펠러 날개의 형태를 변형하여 캐비테이션의 발생을 지연 또는 감소하고자 하는 방법이 제시된 바 있다.
Here, as a method for increasing the initial generation speed of the propeller blade vortex cavitation or reducing the amount of generation, there has been proposed a method of delaying or reducing the occurrence of cavitation by modifying the shape of the propeller blade.
더 상세하게는, 상기한 바와 같이 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기 발생속도를 증가시키거나 발생량을 감소하기 위한 종래기술의 예로서는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-1238669호(2013.02.25.)에 제시된 바와 같은, "선박용 프로펠러"가 있다.
More specifically, as described above, as an example of the prior art for increasing the initial generation rate of the propeller blade vortex cavitation or decreasing the amount of generation, for example, Korean Patent No. 10-1238669 (Feb. Quot; marine propeller ", as < / RTI >
즉, 도 1을 참조하면, 도 1은 상기한 등록특허 제10-1238669호에 제시된 선박용 프로펠러의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a marine propeller disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 10-1238669.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기한 등록특허 제10-1238669호의 선박용 프로펠러는, 캐비테이션을 감소하여 선박의 진동 및 소음을 감소하기 위해, 루트(root)로부터 팁(1.0 r/R)까지 구동 샤프트의 반경방향에 대해 S자 또는 역 S자 형태의 레이크 분포를 가지는 블레이드를 포함함으로써, 공동현상에 의해 야기되는 프로펠러의 효율을 높이고 공동 발생량 및 진동, 소음의 저감을 통한 안정화로 선체에 전달되는 변동 압력 성분을 개선할 수 있는 선박용 프로펠러에 대한 구성을 제시하고 있다.
As shown in Fig. 1, the marine propeller of the above-mentioned Japanese Patent No. 10-1238669 has a structure in which the shaft of the drive shaft from the root to the tip (1.0 r / R) is used to reduce vibration and noise of the ship by reducing cavitation. By including blades having an S-shaped or inverted S-shaped rake distribution with respect to the radial direction, the efficiency of the propeller caused by cavitation can be increased, and the fluctuating pressure The present invention provides a configuration for a marine propeller capable of improving the components.
또한, 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기 발생속도를 증가시키거나 발생량을 감소하기 위한 종래기술의 다른 예로서는, 예를 들면, 한국 공개특허 제10-2012-0109910호(2012.10.09.)에 제시된 바와 같은 "선박용 프로펠러 블레이드"가 있다.
Further, another example of the prior art for increasing the initial generation rate of the propeller wing tip vortex cavitation or reducing the amount of generation is disclosed in, for example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0109910 (Oct. 10, There is the same "propeller blade for ships".
즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 상기한 공개특허 제10-2012-0109910호에 제시된 선박용 프로펠러 블레이드의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a view schematically showing the overall configuration of a propeller blade for a ship shown in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 10-2012-0109910.
더 상세하게는, 상기한 공개특허 제10-2012-0109910호의 선박용 프로펠러 블레이드는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 프로펠러의 추진효율 향상 및 캐비테이션 현상을 감소하기 위해, 선박용 프로펠러에 복수 구비되는 블레이드의 단부에 상기 블레이드의 폭 방향으로 팁 부재를 형성하도록 구성되는 선박용 프로펠러 블레이드에 관한 것이다.
More specifically, as shown in FIG. 2, the marine propeller blades of the above-mentioned Japanese Patent Application No. 10-2012-0109910 have a configuration in which, in order to improve the propulsion efficiency of the propeller and reduce the cavitation phenomenon, To form a tip member in the width direction of the blade.
아울러, 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기 발생속도를 증가시키거나 발생량을 감소하기 위한 종래기술의 또 다른 예로서는, 예를 들면, 한국 공개특허 제10-2011-0019619호(2011.02.28.)에 제시된 바와 같은 "캐비테이션의 발생률을 낮춘 가변피치 프로펠러" 가 있다.
Further, another example of the prior art for increasing the initial generation rate of the propeller wing tip vortex cavitation or reducing the generation amount is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0019619 (Feb. 28, 2011) There is the same "variable pitch propeller" that reduces the incidence of cavitation.
즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 상기한 공개특허 제10-2011-0019619호에 제시된 캐비테이션의 발생률을 낮춘 가변피치 프로펠러의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a view schematically showing the overall configuration of a variable pitch propeller that reduces the incidence of cavitation shown in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0019619.
더 상세하게는, 상기한 공개특허 제10-2011-0019619호의 캐비테이션의 발생률을 낮춘 가변피치 프로펠러"는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 공기방출관이 설치되어 있는 가변피치 프로펠러의 블레이드 표면으로 해수를 방출함으로써 캐비테이션 발생속도(Cavitation Inception Speed, CIS)를 높여 캐비테이션의 발생률을 낮춘 가변피치 프로펠러에 관한 것이다.
More specifically, as shown in Fig. 3, the variable pitch propeller in which the incidence of cavitation in the above-mentioned Patent Publication No. 10-2011-0019619 is lowered is a turbine of a variable pitch propeller provided with an air discharge pipe, The present invention relates to a variable pitch propeller which raises the cavitation inception speed (CIS) and thereby reduces the incidence of cavitation.
상기한 바와 같이, 종래, 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기 발생속도를 증가시키거나 발생량을 감소하기 위해 프로펠러 블레이드의 형상을 변형하거나, 또는, 블레이드 표면으로 해수를 방출하는 등의 기술내용들이 제시된 바 있으나, 먼저, 프로펠러의 형상을 변형하는 경우는, 각각의 선박에 맞추어 프로펠러의 구성 자체를 변경하여 프로펠러를 별도로 설계 및 제작해야 하는 번거로움이 있는 것이었다.
As described above, in the prior art, technical contents such as deforming the shape of the propeller blade or discharging the seawater to the blade surface in order to increase the initial generation speed of the propeller blade vortex cavitation or to reduce the generation amount have been proposed However, in the case of deforming the shape of the propeller, it is troublesome to separately design and manufacture the propeller by changing the configuration of the propeller according to each ship.
또한, 블레이드 표면으로 해수를 방출하는 구성은 선박의 추진시스템에 프로펠러 이외에 해수를 방출하기 위한 별도의 구성을 더 포함해야 하므로, 전체적인 구성이 복잡해지고 제작비용이나 기간이 늘어나게 되는 문제가 있는 것이었다.
In addition, the configuration for discharging the seawater to the surface of the blade must include a separate structure for discharging the seawater in addition to the propeller to the propulsion system of the ship, so that the overall structure is complicated, and the manufacturing cost and the period are increased.
여기서, 프로펠러의 회전속도가 가장 큰 날개 끝 부근에 질량을 부과하는 것에 의해 회전속도를 감소시키고 보오텍스 중심의 압력을 높여줌으로써 캐비테이션 초생 속도를 증가시킬 수 있으며, 이러한 방법을 이용하면 프로펠러의 형태 자체를 변형하거나 해수 방출수단과 같은 별도의 다른 구성을 더 포함할 필요 없게 된다.
In this case, the velocity of the cavitation can be increased by reducing the rotational speed and increasing the pressure at the center of the vortex by imposing a mass in the vicinity of the tip of the wing having the greatest rotational speed of the propeller. By using this method, It is not necessary to include a separate configuration such as a sea water discharge means or a sea water discharge means.
따라서 상기한 바와 같이, 프로펠러의 구조 자체를 변경해야함으로 인해 각각의 선박에 맞추어 프로펠러를 별도로 설계 및 제작해야 하는 번거로움 및 선박의 추진시스템에 별도의 구성을 더 포함해야함으로 인해 전체적인 구성이 복잡해지고 제작비용이나 기간이 늘어나게 되는 문제가 있었던 종래의 캐비테이션 감소방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이 간단한 구성만으로 프로펠러의 날개 끝 부근에 질량을 부과하는 것에 의해 회전속도가 가장 큰 날개 끝 부근의 회전속도를 감소시키고 보오텍스 중심의 압력을 높여줌으로써 캐비테이션 초생 속도를 증가시킬 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 프로펠러를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
As described above, since the structure of the propeller itself needs to be changed, it is cumbersome to separately design and manufacture the propeller in accordance with each ship, and the propulsion system of the ship needs to further include a separate structure. In order to solve the problems of the conventional cavitation reduction methods in which the manufacturing costs and the duration are increased, it is not necessary to change the structure of the propeller or to include additional means, and the mass is imposed near the tip of the wing of the propeller It is desirable to provide a propeller of a new construction which is configured to be able to increase the cavitation nodal velocity by reducing the rotational speed near the tip of the wing having the greatest rotational speed and increasing the pressure at the center of the vodex, Satisfy all of Devices and methods have not been provided.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 프로펠러의 구조 자체를 변경해야함으로 인해 각각의 선박에 맞추어 프로펠러를 별도로 설계 및 제작해야 하는 번거로움 및 선박의 추진시스템에 별도의 구성을 더 포함해야함으로 인해 전체적인 구성이 복잡해지고 제작비용이나 기간이 늘어나게 되는 문제가 있었던 종래의 캐비테이션 감소방법들의 문제점을 해결하기 위해, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이, 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 회전 속도를 감소하고 보오텍스 반경 중심부위의 압력을 높임으로써 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션 초생속도를 지연시킬 수 있도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a propeller which is required to be separately designed and manufactured in accordance with each ship, In order to solve the problems of the conventional cavitation reduction methods which have a problem that the overall construction becomes complicated and the manufacturing cost and the period are increased due to the inclusion of a separate component in the propulsion system of the propeller, Provides a tip vortex cavitation retarding propeller that can be configured to delay propeller wing tip rotation speed by increasing the pressure at the center of the vortex radius by delaying the velocity of propeller wing tip vortex cavitation What you want to do .
또한, 본 발명의 다른 목적은, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어와 같은 유연한 부착물을 부가하는 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성됨으로써, 선박의 소음감소 및 정숙 운항이 가능하도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 제공하고자 하는 것이다.
It is a further object of the present invention to provide a system and method for the creation of vortex cavitation at the tip of a propeller blade by simply adding a flexible attachment, such as a wire, to the end of the propeller blade without having to change the structure of the propeller, The present invention provides a tip vortex cavitation delay propeller configured to be able to suppress the occurrence and delay the generation speed, thereby reducing the noise of the ship and quiet operation.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 구비할 필요 없이 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성됨으로써, 여객선과 같은 민간 선박뿐만 아니라 군사용 선박까지 여러 종류의 선박에 대하여 폭넓게 적용 가능한 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 제공하고자 하는 것이다.
It is a further object of the present invention to provide a turbomolecular pump capable of suppressing the generation of vortex cavitation at the tip of a propeller blade and delaying the generation speed of the propeller blade only by a simple structure without requiring a structure of the propeller or having a separate means , And to provide a tip vortex cavitation retarded propeller that is widely applicable to various types of ships, not only civilian ships such as passenger ships but also military ships.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 프로펠러 날개 끝에서의 캐비테이션 발생속도를 증가시키기 위한 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 있어서, 프로펠러 본체; 상기 프로펠러 본체에 일체로 형성되는 복수의 프로펠러 날개; 및 캐비테이션의 초기 발생속도를 지연시키기 위해 각각의 상기 프로펠러 날개의 끝 부분에 부착되는 부착물을 포함하여 구성되어, 상기 프로펠러 날개 끝 회전 속도를 감소하고 보오텍스 반경 중심부위의 압력을 높이는 것에 의해 상기 프로펠러의 캐비테이션 초기 발생속도(Cavitation Inception Speed, CIS)를 높여줌으로써, 상기 프로펠러 날개 끝에서의 캐비테이션 초기 발생을 지연시키고, 선박의 정숙 운항이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러가 제공된다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a tip vortex cavitation retarding propeller for increasing the rate of occurrence of cavitation at a tip of a propeller, comprising: a propeller body; A plurality of propeller blades integrally formed on the propeller body; And an attachment attached to an end of each of said propeller blades to retard an initial rate of occurrence of cavitation, thereby reducing the propeller blade tip rotation speed and increasing the pressure at the center of the vortex radius, Wherein cavitation inception speed (CIS) of the tip of the propeller blade is increased to delay the initial occurrence of cavitation at the tip of the propeller, and to allow the ship to be quietly operated. do.
여기서, 상기 부착물은, 물의 흐름을 방해하지 않도록 상기 프로펠러가 회전할 때 고정되어 있지 않고 보오텍스 경로와 동일한 방향으로 유연하게(flexible) 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the attachment is not fixed when the propeller rotates so as not to interfere with the flow of water, and is configured to be flexible in the same direction as the vortex path.
또한, 상기 부착물은, 상기 프로펠러의 모든 상기 프로펠러 날개에 각각 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the attachment is configured to be attached to all of the propeller blades of the propeller.
아울러, 상기 부착물은, 상기 프로펠러의 모든 상기 프로펠러 날개에 각각 부착되는 와이어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the attachment is formed of wires attached to all the propeller blades of the propeller.
더욱이, 상기 부착물은, 상기 프로펠러 날개 끝 부근의 보오텍스 캐비테이션이 처음으로 발생하고 난 후 다시 날개 표면에 접하는 지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.
Further, the attachment is installed at a point where the vortex cavitation near the tip of the propeller blade is first brought into contact with the wing surface.
또한, 상기 부착물은, 상기 프로펠러 날개 끝에서 하류 방향(downstream)이고 반경 방향으로 0.9R 이상인 지점에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
The attachment is characterized in that it is attached downstream of the propeller blade end and at a point of 0.9 R or more in the radial direction.
아울러, 상기 부착물은, 보오텍스 캐비테이션이 가장 먼저 발생하는 지점이 상기 프로펠러 날개 끝에서 하류 방향으로 상기 프로펠러 날개 코오드(chord)의 약 0.1 ~ 0.25배 길이만큼 떨어진 지점임에 근거하여, 상기 프로펠러 날개 끝에서부터 하류방향으로 상기 프로펠러 날개 코오드의 약 0.25배 이내의 길이를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the attachment may be configured such that the point at which vortex cavitation first occurs is at a point about 0.1-0.25 times the length of the propeller wing chord downstream from the propeller wing tip, The length of the propeller blade cord is about 0.25 times the length of the propeller blade cord in the downstream direction.
더욱이, 상기 부착물은, 상기 보오텍스 반경이 가장 작아 중심부 압력이 가장 낮고 회전속도가 가장 빠른 영역인 상기 프로펠러 날개 끝에서부터 상기 프로펠러 날개 코오드의 0.1배 길이의 하류방향인 지점에서의 상기 보오텍스 반경과 상기 경계층 두께의 비에 근거하여 상기 부착물의 직경이 결정되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Further, the adhering substance has a radius of the vortex at a point downstream from the tip of the propeller, which is the lowest velocity of the vortex and has the lowest center pressure and the highest rotational speed, in the downstream direction of the propeller wing cord, And the diameter of the deposit is determined based on the ratio of the thickness of the boundary layer.
여기서, 상기 부착물의 직경은, 보오텍스 반경을 a라 하고 경계층(boundary layer) 두께를 δ라 하며, c는 프로펠러 날개 코오드이고, z는 하류 방향이라 할 때, z/c = 0.1에서 a/δ = 0.4 ~ 0.8의 관계에 근거하여, 상기 경계층 두께의 2배 이내로 결정되는 것을 특징으로 한다.
Here, the diameter of the adhering substance is a / δ at z / c = 0.1, where a is the radius of the bauxite, a thickness of the boundary layer is δ, c is the propeller blade code, = 0.4 to 0.8, and is determined to be within two times the thickness of the boundary layer.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 이용하여, 프로펠러의 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기발생 속도를 높임으로써 프로펠러 날개 끝 부근에서의 캐비테이션 초기발생을 지연시킬 수 있도록 구성되어, 소음감소 및 정숙운항이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 추진시스템이 제공된다.
In addition, according to the present invention, the tip vortex cavitation delay propeller described above can be used to delay the initial occurrence of cavitation near the tip of the propeller blade by increasing the initial velocity of vortex cavitation of the wing tip of the propeller , Noise reduction, and quiet operation can be performed.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 이용하여, 프로펠러의 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기발생 속도를 높임으로써 프로펠러 날개 끝 부근에서의 캐비테이션 초기발생을 지연시킬 수 있도록 구성되어, 선박의 소음감소 및 정숙운항이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션 감소방법이 제공된다.
In addition, according to the present invention, the tip vortex cavitation delay propeller described above can be used to delay the initial occurrence of cavitation near the tip of the propeller blade by increasing the initial velocity of vortex cavitation of the wing tip of the propeller , A noise reduction and a quiet operation of the ship are made possible.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 프로펠러의 날개 끝 부근 압력면에서 흡입면으로 돌아나가는 소용돌이형 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기발생 지연을 위해, 프로펠러 날개의 끝 부분에 와이어와 같이 유연한 부착물을 부착하여 날개 끝 회전속도를 감속하고 보오텍스 중심부 압력을 높이도록 구성되어, 간단한 구성만으로 프로펠러의 캐비테이션 초기발생 속도(CIS:Cavitation Inception Speed)를 높임으로써 프로펠러 날개 끝 부근에서의 캐비테이션 초기발생을 지연시키고 선박의 정숙 운항을 가능하도록 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 제공할 수 있다.
As described above, according to the present invention, in order to delay the initial occurrence of the vortex-tip vortex cavitation returning from the pressure surface near the tip of the propeller to the suction surface, a flexible attachment such as a wire is attached to the tip of the propeller blade (CIS: Cavitation Inception Speed) of the propeller is increased by a simple configuration, thereby delaying the initial generation of cavitation near the tip of the propeller blade, A tip vortex cavitation retarding propeller that allows quiet operation of the tip vortex can be provided.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어와 같이 유연한 부착물을 부가하는 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러가 제공됨으로써, 프로펠러의 구조 자체를 변경해야함으로 인해 각각의 선박에 맞추어 프로펠러를 별도로 설계 및 제작해야 하는 번거로움 및 선박의 추진시스템에 별도의 구성을 더 포함해야함으로 인해 전체적인 구성이 복잡해지고 제작비용이나 기간이 늘어나게 되는 문제가 있었던 종래의 캐비테이션 감소방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
According to the present invention, as described above, it is possible to provide a vortex with a simple configuration in which a flexible attachment such as a wire is added to a tip of a propeller blade without changing the structure of the propeller or further including a separate means, Since the tip vortex cavitation delay propeller is configured to suppress the occurrence of cavitation and delay the generation speed, it is necessary to separately design and manufacture the propeller according to each ship due to the change of the structure of the propeller itself It is possible to solve the problems of the conventional cavitation reduction methods which have a problem that the overall construction becomes complicated and the manufacturing cost and the period are increased because the ship propulsion system should further include a separate configuration.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어를 부가하는 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성되는 본원발명의 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 선박의 추진계에 적용함으로써, 선박의 소음감소 및 정숙운항이 가능해지며, 그것에 의해, 여객선과 같은 민간 선박뿐만 아니라 군사용 함정과 같은 특수한 분야에도 폭넓게 적용 가능하다.
In addition, according to the present invention, since the generation of the cavitation of the vortex in the tip portion of the propeller can be suppressed and the generation speed can be delayed by only a simple construction of adding the wire to the end of the propeller blade, By applying the Vortex Cavitation Delay propeller to the ship's propulsion system, it is possible to reduce noise and quiet operation of the ship, thereby making it widely applicable not only to private vessels such as passenger ships but also to special fields such as military vessels.
도 1은 캐비테이션 감소를 위한 종래의 프로펠러의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 캐비테이션 감소를 위한 다른 종래의 프로펠러의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 캐비테이션 감소를 위한 또 다른 종래의 프로펠러의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 부착되는 부착물의 구체적인 부착 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 부착되는 부착물의 구체적인 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 부착되는 부착물의 구체적인 직경을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러와 부착물이 없는 프로펠러의 캐비테이션 초기 발생속도를 각각 측정하여 비교한 실험 결과를 나타내는 도면이다. Brief Description of the Drawings Figure 1 is a schematic representation of the overall configuration of a conventional propeller for cavitation reduction.
Figure 2 is a schematic representation of the overall configuration of another conventional propeller for cavitation reduction.
3 schematically shows the overall configuration of another conventional propeller for cavitation reduction.
4 is a diagram schematically showing the overall configuration of a tip vortex cavitation retarding propeller according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a specific attachment position of an attachment attached to the tip vortex cavitation retarding propeller according to the embodiment of the present invention shown in Fig.
FIG. 6 is a view for explaining a specific length of an attachment attached to the tip vortex cavitation retarding propeller according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 7 is a view for explaining the specific diameter of an attachment attached to the tip vortex cavitation retarding propeller according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 4; FIG.
FIG. 8 is a graph showing an experimental result in which cavitation initiation velocities of a tip vortex cavitation retarded propeller and a propeller without a deposit are measured and compared, respectively, according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a specific embodiment of a tip vortex cavitation retarding propeller according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 프로펠러의 구조 자체를 변경해야함으로 인해 각각의 선박에 맞추어 프로펠러를 별도로 설계 및 제작해야 하는 번거로움 및 선박의 추진시스템에 별도의 구성을 더 포함해야함으로 인해 전체적인 구성이 복잡해지고 제작비용이나 기간이 늘어나게 되는 문제가 있었던 종래의 캐비테이션 감소방법들의 문제점을 해결하기 위해, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이, 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 회전 속도를 감소하고 보오텍스 반경 중심부위의 압력을 높임으로써 프로펠러 날개 끝 보오텍스 캐비테이션 초생속도를 지연시킬 수 있도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 관한 것이다.
That is, as described later, since the structure of the propeller itself must be changed as described later, it is necessary to separately design and manufacture the propeller in accordance with each ship, and the propulsion system of the ship must further include a separate structure In order to solve the problems of the conventional cavitation reduction methods in which the overall construction is complicated and the manufacturing cost and the duration are increased, it is not necessary to change the structure of the propeller or to include additional means, To a tip vortex cavitation retarding propeller configured to reduce the speed and increase the pressure at the center of the vortex radius to delay the velocity of the propeller wing tip vortex cavitation ingrowth.
또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어와 같은 유연한 부착물을 부가하는 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성됨으로써, 선박의 소음감소 및 정숙 운항이 가능하도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 관한 것이다.
In addition, the present invention is also applicable to a vortex-type airfoil at the tip of a propeller wing with a simple configuration in which a flexible attachment such as a wire is added to the end of the propeller wing without needing to change the structure of the propeller, To a tip vortex cavitation delay propeller configured to be able to suppress the occurrence of cavitation and delay the generation speed so as to reduce the noise of the ship and enable quiet operation.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 구비할 필요 없이 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성됨으로써, 여객선과 같은 민간 선박뿐만 아니라 군사용 선박까지 여러 종류의 선박에 대하여 폭넓게 적용 가능한 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러에 관한 것이다.
Further, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of vortex cavitation at the tip of the propeller blade and to delay the generation speed by only a simple configuration without changing the structure of the propeller or having separate means as described later To a tip vortex cavitation retarded propeller which is widely applicable to various types of ships, not only civilian ships such as passenger ships but also military ships.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
먼저, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러(40)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
Referring to FIG. 4, FIG. 4 is a view schematically showing the overall configuration of a tip vortex cavitation retarded
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러(40)는, 크게 나누어, 프로펠러 본체(41)와, 프로펠러 본체(41)에 일체로 형성되는 복수의 프로펠러 날개(42) 및 캐비테이션의 초기 발생 속도를 지연시키기 위해 각각의 상기 프로펠러 날개(42)의 끝 부분에 부착되는 부착물(43)을 포함하여 구성되어 있다.
4, the tip vortex
여기서, 프로펠러 날개(42) 끝에 부착되는 부착물(43)은, 물의 흐름을 방해하지 않도록 프로펠러가 회전할 때 고정되어 있지 않고 보오텍스 경로와 동일한 방향으로 유연하게(flexible) 움직일 수 있는 소재를 부착하여 구성되며, 이때, 상기한 부착물(43)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 프로펠러의 모든 날개에 적용되도록 구성된다.
Here, the
또한, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 상기한 부착물(43)이 와이어인 것으로 하여 본 발명을 설명하나, 본 발명은 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 캐비테이션의 초기 발생속도를 지연시키는 효과가 동일 또는 그 이상이라면 와이어 이외에 얼마든지 다른 부착물을 부착하여 구성될 수 있다.
In addition, in the embodiment of the present invention to be described below, the present invention is described with the
아울러, 도 5를 참조하면, 도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러(40)에 부착되는 부착물(43)의 구체적인 부착 위치를 설명하기 위한 도면이다.
Referring to FIG. 5, FIG. 5 is a view for explaining a specific attachment position of the
도 5에 있어서, J는 전진비이고, TE는 프로펠러의 뒷날(Trailing Edge)을 의미한다.
In Fig. 5, J represents the forward ratio, and TE represents the trailing edge of the propeller.
여기서, 전진비(J)는 프로펠러 전진속도를 회전수×직경으로 나눈 무차원수로서, 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.
Here, the forward ratio (J) is a non-dimensional number obtained by dividing the propeller forward speed by the number of revolutions × diameter, which can be expressed as follows.
J = Va/nD
J = Va / nD
(여기서, Va는 프로펠러 전진속도, n은 프로펠러 회전수, D는 프로펠러 직경이다.)
(Where Va is the propeller forward speed, n is the propeller revolution, and D is the propeller diameter).
또한, 상기한 뒷날(TE)에 대하여 설명하면, 프로펠러가 전진할 때 물을 먼저 가르는 날개 단면의 끝을 앞날(Leading Edge ; LE)이라고 하고, 그 반대쪽을 뒷날이라고 한다.
The rear edge TE is referred to as a leading edge (LE), and the opposite edge is referred to as a rear edge.
즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기한 부착물(43)은, 바람직하게는, 프로펠러 날개(42) 끝 부근의 보오텍스 캐비테이션이 처음으로 발생하고 난 후 다시 날개 표면에 접하는 지점에 설치된다.
That is, as shown in FIG. 5, the
더 상세하게는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 보오텍스 캐비테이션이 처음으로 발생하고 난 후 다시 날개 표면에 접하는 지점은, 날개 끝에서 하류 방향(downstream)이고 반경 방향으로 0.99R인 지점이 된다.
More specifically, as shown in Fig. 5, the point at which the vortex cavitation first contacts and then contacts the wing surface is a downstream point at the wing tip and a point of 0.99 R in the radial direction.
즉, 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 경로에 따라 부착물(43)을 부착하기 위한 부착물(43)의 부착 위치는, 상기한 바와 같이 날개 끝에서 하류 방향(downstream)이고 반경 방향으로 0.99R인 지점에 근거하여, 반경 방향으로 0.9R 이상이 되는 위치에 부착한다.
That is, the attachment position of the
여기서, 하류 방향이란, 유동이 지나가는 방향을 의미한다.
Here, the downstream direction means a direction in which the flow passes.
즉, 본 발명은, 프로펠러 날개(42) 끝 부근의 압력면에서 흡입면으로 돌아나가는 소용돌이형 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기 발생 지연을 위해, 프로펠러 날개(42)의 반경 방향으로 0.9R 이상이 되는 위치에 부착물(43)을 부착하여 프로펠러의 캐비테이션 초기발생 속도(Cavitation Inception Speed, CIS)를 높여줌으로써, 프로펠러 날개(42) 끝 부근에서의 캐비테이션 초기발생을 지연시키고 선박의 정숙 운항이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
That is, the present invention is characterized in that, for the initial generation delay of the vortex-tip vortex cavitation returning to the suction surface from the pressure surface near the end of the
여기서, 부착물(43)의 길이를 보오텍스를 따라 프로펠러 하류 방향으로 무한정 부착할 수 없으므로, 부착물(43)의 길이는 다음 사항을 고려하여 결정된다.
Here, since the length of the
더 상세하게는, 도 6을 참조하면, 도 6은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러(40)에 부착되는 부착물(43)의 구체적인 길이를 설명하기 위한 도면이다.
More specifically, referring to FIG. 6, FIG. 6 is a view for explaining a specific length of the
즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기한 부착물(43)의 길이는, 일반적으로, 보오텍스 캐비테이션이 가장 먼저 발생하는 지점이 프로펠러 날개(42) 끝에서 하류 방향으로 프로펠러 날개(42) 코오드(chord)의 약 0.1 ~ 0.25배 길이만큼 떨어진 지점이므로, 따라서 이를 고려하여, 상기한 부착물(43)은, 프로펠러 날개(42) 끝에서부터 하류방향으로 프로펠러 날개(42) 코오드의 약 0.25배 이내의 길이를 가지도록 부착한다.
6, the length of the
여기서, 코오드란, 프로펠러 날개 단면에서 앞날(Leading Edge)과 뒷날(Trailing Edge)을 이은 직선 길이를 의미한다.
Here, the term "cord" refers to the straight line length between the leading edge and the trailing edge of the propeller blade section.
또한, 부착물(43)의 직경은 다음과 같은 사항을 고려하여 결정된다.
In addition, the diameter of the
즉, 도 7을 참조하면, 도 7은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러(40)에 부착되는 부착물(43)의 구체적인 직경을 설명하기 위한 도면이다.
That is, referring to FIG. 7, FIG. 7 is a view for explaining the specific diameter of the
도 7에 나타낸 바와 같이, 보오텍스 반경 내의 압력이 낮으면 캐비테이션 발생이 용이해지므로, 보오텍스 반경 내 압력강하를 방지하기 위해 보오텍스 반경과 관계있는 경계층(boundary layer) 두께의 비에 근거하여 부착물(43)의 직경을 결정한다.
As shown in FIG. 7, cavitation can be easily generated when the pressure within the radius of the bore-tex is low. Therefore, in order to prevent a pressure drop in the bore-tex radius, (43).
더 상세하게는, 도 7에 있어서, 보오텍스 반경을 a라 하고 경계층 두께를 δ라 하며, c는 프로펠러 날개 코오드이고, z는 하류 방향이라 할 때, 상기한 부착물(43)의 직경은, 보오텍스 반경이 가장 작아 중심부 압력이 가장 낮고 회전속도가 가장 빠른 영역인 날개 끝에서부터 코오드의 0.1배 길이의 하류방향인 지점(z/c = 0.1)에서의 보오텍스 반경과 경계층 두께의 비를 참조하여 선정한다.
More specifically, in Fig. 7, the radius of the adhering
여기서, 이 지점을 선정하는 이유는, 보오텍스 반경(a)이 하류방향 0.1지점에서 가장 작아 보오텍스 압력이 가장 낮고 회전속도가 가장 빠르기 때문이다.
Here, the reason for selecting this point is that the vortex radius (a) is the smallest at 0.1 point in the downstream direction, so that the vortex pressure is lowest and the rotation speed is the fastest.
따라서 상기한 부착물(43)의 직경은, 도 7에 나타낸 바와 같이, z/c = 0.1에서 a/δ = 0.4 ~ 0.8의 관계가 있음을 고려하여, 경계층 두께의 2배 이내가 되도록 선정한다.
Therefore, as shown in Fig. 7, the diameter of the
여기서, 경계층이란, 날개 면이나 파이프 안쪽 면처럼 표면에 접하고 있는 유동기체나 액체의 얇은 층을 나타내는 유체역학용어로서, 경계층 안에서 유체는 전단력을 받게 되며, 유체가 표면에 접해 있다고 가정할 때, 유체의 속도분포는 경계층과 멀리 떨어진 부근에서 최대값을 갖고 경계층에 가까워질수록 작아져서 결국 '0'이 된다.
Here, a boundary layer is a fluid dynamics term that refers to a thin layer of fluidized gas or liquid that is in contact with a surface, such as a wing surface or an inner surface of a pipe, in which fluid is subjected to a shear force and assuming that the fluid is in contact with the surface, The velocity distribution has a maximum value in the vicinity of the boundary layer, and becomes smaller as it approaches the boundary layer, and thus becomes '0'.
또한, 경계층은 날개의 앞부분에서 더 얇아지고, 날개 뒷부분에서는 더 두꺼워지는데, 경계층 내부의 흐름은 앞쪽, 즉 흐름의 상류 쪽에서는 일반적으로 층류를 이루고, 뒤쪽, 즉 흐름의 하류 쪽에서는 난류를 이룬다.
The boundary layer is thinner at the front of the wing and thicker at the rear of the wing. The flow inside the boundary layer is generally laminar at the front, ie upstream of the flow, and at the downstream, downstream of the flow.
다음으로, 도 8을 참조하면, 도 8은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러와 부착물이 없는 프로펠러의 캐비테이션 초기 발생을 각각 측정하여 비교한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
8, FIG. 8 is a graph showing an experimental result of measuring cavitation initiation of a tip vortex cavitation retarded propeller according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4 and a propeller without an attachment .
더 상세하게는, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따라 부착물을 부착한 프로펠러(a)와 부착물을 부착하지 않은 일반 프로펠러(b)에 대하여, 캐비테이션 터널에서 전진비(J)를 달리하면서 각각의 캐비테이션 수를 측정하고 그 결과를 도 8에 그래프로 나타내었다.
More specifically, the inventors of the present invention have found that the forward ratio (J) of the propeller (a) to which an attachment is attached and the general propeller (b) to which no attachment is attached, in a cavitation tunnel, And the number of cavitation numbers was measured. The results are shown graphically in Fig.
즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 부착물을 부착한 프로펠러(a)의 경우가 부착물이 없는 종래의 일반 프로펠러(b)보다 더 낮은 캐비테이션 수에서 날개 끝 캐비테이션이 발생하는 것을 알 수 있으며, 이는 곧 본 발명에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 이용하면 선박의 캐비테이션 초생 속도를 지연시킬 수 있음을 의미한다.
That is, as shown in FIG. 8, in the case of the propeller (a) with the attachment according to the embodiment of the present invention, wing tip cavitation occurs at a lower cavitation number than the conventional general propeller (b) This means that using the tip vortex cavitation retarding propeller according to the present invention can retard the cavitation generation speed of the ship.
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 구현할 수 있다.
Thus, the tip vortex cavitation delay propeller according to the present invention can be implemented as described above.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 구현함으로써, 본 발명에 따르면, 프로펠러 날개의 끝 부분에 와이어와 같이 유연한 부착물을 부착하는 간단한 구성만으로 프로펠러의 날개 끝 부근 압력면에서 흡입면으로 돌아나가는 소용돌이형 날개 끝 보오텍스 캐비테이션의 초기발생 속도를 높임으로써 프로펠러 날개 끝 부근에서의 캐비테이션 초기발생을 지연시킬 수 있도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러를 선박의 추진계에 적용함으로써, 선박의 소음감소 및 정숙운항이 가능해지며, 그것에 의해, 여객선과 같은 민간 선박뿐만 아니라 군사용 함정과 같은 특수한 분야에도 폭넓게 적용 가능하다.
In addition, by implementing the tip vortex cavitation retarding propeller according to the present invention as described above, according to the present invention, by only a simple structure of attaching a flexible attachment such as a wire to the end portion of a propeller blade, To the suction side Vortex Cavitation delay propellers, which are configured to delay the initial occurrence of cavitation near the tip of the propeller blade by increasing the initial velocity of the cavitation, are applied to the ship propulsion system , It is possible to reduce the noise of the ship and quietly operate it, thereby making it widely applicable to special fields such as military vessels as well as civilian ships such as passenger ships.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 프로펠러의 구조를 변경하거나 별도의 수단을 더 포함할 필요 없이 프로펠러 날개 끝 부분에 와이어와 같이 유연한 부착물을 부가하는 간단한 구성만으로 프로펠러 날개 끝 부분에서의 보오텍스 캐비테이션의 발생을 억제하고 발생속도를 지연시킬 수 있도록 구성되는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러가 제공됨으로써, 프로펠러의 구조 자체를 변경해야함으로 인해 각각의 선박에 맞추어 프로펠러를 별도로 설계 및 제작해야 하는 번거로움 및 선박의 추진시스템에 별도의 구성을 더 포함해야함으로 인해 전체적인 구성이 복잡해지고 제작비용이나 기간이 늘어나게 되는 문제가 있었던 종래의 캐비테이션 감소방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
According to the present invention, as described above, it is possible to provide a vortex with a simple configuration in which a flexible attachment such as a wire is added to a tip of a propeller blade without changing the structure of the propeller or further including a separate means, Since the tip vortex cavitation delay propeller is configured to suppress the occurrence of cavitation and delay the generation speed, it is necessary to separately design and manufacture the propeller according to each ship due to the change of the structure of the propeller itself It is possible to solve the problems of the conventional cavitation reduction methods which have a problem that the overall construction becomes complicated and the manufacturing cost and the period are increased because the ship propulsion system should further include a separate configuration.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 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.
Although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments thereof, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes, modifications, combinations, and substitutions can be made in accordance with the design needs and various other factors.
40. 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러
41. 프로펠러 본체
42. 프로펠러 날개
43. 부착물 40. Tip Vortex Cavitation Delay Propeller
41. Propeller body
42. Propeller blade
43. Attachment
Claims (11)
프로펠러 본체(41);
상기 프로펠러 본체(41)에 일체로 형성되는 복수의 프로펠러 날개(42); 및
캐비테이션의 초기 발생속도를 지연시키기 위해 각각의 상기 프로펠러 날개(42)의 끝 부분에 부착되는 부착물(43)을 포함하여 구성되며,
상기 부착물(43)은,
상기 프로펠러 날개(42) 끝에서 하류 방향(downstream)이고 반경 방향으로 0.9R 이상인 지점에 부착되도록 구성되고,
보오텍스 캐비테이션이 가장 먼저 발생하는 지점이 상기 프로펠러 날개(42) 끝에서 하류 방향으로 프로펠러 날개 코오드(chord)의 0.1 ~ 0.25배 길이만큼 떨어진 지점임에 근거하여, 상기 프로펠러 날개(42) 끝에서부터 하류방향으로 상기 프로펠러 날개 코오드의 0.25배 이내의 길이를 가지도록 구성되며,
보오텍스 반경이 가장 작아 중심부 압력이 가장 낮고 회전속도가 가장 빠른 영역인 상기 프로펠러 날개(42) 끝에서부터 상기 프로펠러 날개 코오드의 0.1배 길이의 하류방향인 지점에서의 보오텍스 반경과 경계층 두께의 비에 근거하여 상기 부착물(43)의 직경이 결정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러.
A tip vortex cavitation retard propeller (40) for increasing the rate of cavitation generation at the end of the propeller blade (42)
A propeller main body 41;
A plurality of propeller blades (42) formed integrally with the propeller body (41); And
And an attachment (43) attached to an end of each of said propeller blades (42) to retard the initial rate of occurrence of cavitation,
The attachment (43)
Downstream of the propeller blade (42) and at a point at least 0.9 R in the radial direction,
The point at which the vortex cavitation first occurs is a point 0.1 to 0.25 times the length of the propeller blade chord in the downstream direction from the tip of the propeller blade 42, And a length less than 0.25 times the length of the propeller blade cord,
The ratio of the bauxite radius to the boundary layer thickness at the downstream point of the propeller blade code from the tip of the propeller blade 42, which is the region with the lowest vortex radius and the lowest center pressure and the highest rotational speed, Wherein the diameter of the attachment (43) is determined based on the diameter of the attachment (43).
상기 부착물(43)은,
물의 흐름을 방해하지 않도록 상기 프로펠러가 회전할 때 고정되어 있지 않고 보오텍스 경로와 동일한 방향으로 유연하게(flexible) 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러.
The method according to claim 1,
The attachment (43)
Wherein the propeller is configured such that it is not fixed when the propeller rotates so as not to interfere with the flow of water, and is flexible to move in the same direction as the vortex path.
상기 부착물(43)은,
상기 프로펠러의 모든 상기 프로펠러 날개(42)에 각각 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러.
The method according to claim 1,
The attachment (43)
Are adapted to be attached to all of said propeller blades (42) of said propeller.
상기 부착물(43)은,
상기 프로펠러의 모든 상기 프로펠러 날개(42)에 각각 부착되는 와이어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러.
The method according to claim 1,
The attachment (43)
And a wire attached to each of the propeller blades (42) of the propeller.
상기 부착물(43)의 직경은,
보오텍스 반경을 a라 하고 경계층(boundary layer) 두께를 δ라 하며, c는 프로펠러 날개 코오드이고, z는 하류 방향이라 할 때,
z/c = 0.1에서 a/δ = 0.4 ~ 0.8의 관계에 근거하여, 상기 경계층 두께의 2배 이내가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 팁 보오텍스 캐비테이션 지연 프로펠러. The method according to claim 1,
The diameter of the attachment 43 is,
Let the radius of the bauxite be a and the thickness of the boundary layer be δ, where c is the propeller blade code and z is the downstream direction,
is determined to be within two times the thickness of the boundary layer based on the relationship of a / delta = 0.4 to 0.8 at z / c = 0.1.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130042739A KR101470869B1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Propeller for delaying tip vortex cavitation |
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| KR1020130042739A KR101470869B1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Propeller for delaying tip vortex cavitation |
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|---|---|
| KR20140125076A KR20140125076A (en) | 2014-10-28 |
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| KR1020130042739A KR101470869B1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Propeller for delaying tip vortex cavitation |
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| KR (1) | KR101470869B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58194689A (en) * | 1982-05-08 | 1983-11-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Manufacture of propeller for ship |
| WO1998021091A1 (en) * | 1996-11-14 | 1998-05-22 | Philippe Arribi | Flow form |
| KR200265774Y1 (en) * | 2001-11-30 | 2002-02-25 | 대우조선공업 주식회사 | A control device for restraining a rudder from gap cavitation |
| KR20120008312A (en) * | 2010-07-16 | 2012-01-30 | 삼성중공업 주식회사 | Propeller and ship including the same |
-
2013
- 2013-04-18 KR KR1020130042739A patent/KR101470869B1/en active IP Right Grant
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| KR20140125076A (en) | 2014-10-28 |
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