KR101491661B1 - Ship having propulsion apparatus - Google Patents
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Abstract
추진 장치가 구비된 선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박은, 선체; 선체의 하부에 결합되며, 추진력을 발생시키는 제1추진유닛; 선체의 진행방향을 기준으로 제1추진유닛의 후측에 배치되되, 선체의 하부에 결합되어 추진력을 발생시키는 제2추진유닛을 포함한다.A ship having a propulsion device is disclosed. A ship having a propulsion device according to an embodiment of the present invention includes: a ship; A first propelling unit coupled to a lower portion of the hull and generating propulsion force; And a second propelling unit disposed at a rear side of the first propelling unit with respect to the traveling direction of the hull and coupled to a lower portion of the hull to generate propulsion force.
Description
본 발명은, 추진 장치가 구비된 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박의 추진 효율을 향상시키며, 또한, 선박의 피칭(pitching)현상을 상쇄시킬 수 있는 추진 장치가 구비된 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ship having a propulsion device, and more particularly, to a ship having a propulsion device capable of improving the propulsion efficiency of a ship and offsetting a pitching phenomenon of the ship .
일반적으로, 선박의 추진장치는 선박 운항을 위해 추진력을 발생시키는 장치로 통상 나선형 프로펠러를 사용한다.Generally, a propulsion system of a ship is a device that generates propulsion force for the operation of a ship, and usually a helical propeller is used.
그러나, 프로펠러가 포함된 추진장치는 수류(水流)의 회전에너지를 추진력으로 이용할 수 없기 때문에 에너지 손실이 크다는 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위해 손실되는 회전에너지를 추진력으로 회수할 수 있는 이중반전 추진장치(CRP; Counter Rotating Propeller)가 개발되었다.However, the propulsion system including the propeller has a problem that energy loss is large because it can not use the rotational energy of the water stream as a propulsion force. To solve this problem, a double reversing propulsion device (CRP) has been developed.
즉, 이중반전 추진장치는 동일축선 상에 설치된 2개의 프로펠러가 상호 반대로 회전하도록 배치되므로, 전방프로펠러를 거친 유체의 회전에너지가 역방향으로 회전하는 후방프로펠러의 추진력으로 회수될 수 있다.In other words, since the double reversing propulsion device is arranged so that the two propellers installed on the same axis rotate in opposite directions, the rotational energy of the fluid passing through the forward propeller can be recovered by the propulsion of the rear propeller rotating in the opposite direction.
따라서, 하나의 프로펠러를 갖춘 추진장치에 비하여 높은 추진성능을 발휘하게 된다.Therefore, the propulsion device having a single propeller exhibits higher propulsion performance than the propulsion device equipped with one propeller.
여기서, 이중반전 추진장치는 선체 내부의 엔진과 연결된 내축과, 내축 후단부에 결합된 후방프로펠러와, 내축의 외면에 회전하도록 설치된 중공의 외축과, 외축 후단부에 결합된 전방프로펠러를 구비한다. Here, the double reversing propulsion device includes an inner shaft connected to the engine inside the hull, a rear propeller coupled to the inner shaft rear end, a hollow outer shaft provided to rotate on the outer surface of the inner shaft, and a front propeller coupled to the outer shaft rear end.
또한, 내축의 회전을 외축으로 반전시켜 전달하기 위해 선체의 내부에 설치된 반전회전장치를 포함한다. It also includes an inversion device installed inside the hull to transmit the rotation of the inner shaft to the outer shaft.
그러나, 이러한 이중반전 추진장치는 선박에 장착할 때 내축과 외축의 중심을 정렬하여 설치하는 작업이 어려우므로, 생산성이 좋지 않다는 문제점이 있었다.However, such a dual inversion propulsion system has a problem in that productivity is not good because it is difficult to arrange the inner and outer shafts in alignment when installing the ship on a ship.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프로펠러와 상이한 추진장치를 통해 선박의 추진 효율을 향상시키며, 또한, 선박의 피칭(pitching)현상을 상쇄하여 안정적인 운항을 실현시킬 수 있는 추진 장치가 구비된 선박을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a propulsion device that improves the propulsion efficiency of a ship through a propulsion device different from a propeller, .
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 상기 선체의 하부에 결합되며, 추진력을 발생시키는 제1추진유닛; 상기 선체의 진행방향을 기준으로 상기 제1추진유닛의 후측에 배치되되, 상기 선체의 하부에 결합되어 추진력을 발생시키는 제2추진유닛을 포함하는 추진 장치가 구비된 선박이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hull comprising: a hull; A first propelling unit coupled to a lower portion of the hull and generating propulsion force; And a second propelling unit disposed at a rear side of the first propelling unit with respect to a traveling direction of the hull and connected to a lower portion of the hull to generate propulsion force.
또한, 상기 제1추진유닛 및 상기 제2추진유닛 중 적어도 하나는, 상하 왕복 운동을 통해 추진력을 발생시키는 수중날개; 상기 수중날개에 결합되어 상하로 구동되는 구동로드; 및 상기 구동로드에 연결되어 상기 구동로드에 동력을 전달하는 동력전달유닛을 포함할 수 있다.At least one of the first propulsion unit and the second propulsion unit may include an underwater blade generating a propulsive force through a vertical reciprocating motion; A driving rod coupled to the water wing and driven up and down; And a power transmitting unit connected to the driving rod and transmitting power to the driving rod.
그리고, 상기 수중날개는 상방향으로 이동시 전방이 상측을 향하도록 기울어지고, 하방향으로 이동시 전방이 하측을 향하도록 기울어지게 마련될 수 있다.In addition, the water wing may be inclined so that the front side thereof is inclined toward the upper side when moving upward, and is inclined toward the lower side when the lower side is moved.
또한, 상기 제1추진유닛 및 상기 제2추진유닛이 각각 수중날개를 포함하는 경우, 상기 제1추진유닛의 제1수중날개와 상기 제2추진유닛의 제2수중날개는 상하 왕복 운동시 상호 대향되는 방향으로 움직이도록 마련될 수 있다.When the first propulsion unit and the second propulsion unit each include an underwater blade, the first underwater blade of the first propulsion unit and the second underwater blade of the second propulsion unit are mutually opposed As shown in FIG.
그리고, 상기 제1수중날개를 통해 후방으로 분출되는 수류(水流)가 상기 제2수중날개에 부딪혀 추진력이 증가할 수 있도록, 상기 제2수중날개는 수평면을 기준으로 받음각이 증가하는 방향으로 기울어지게 마련될 수 있다.The second underwater blade is inclined in a direction in which the angle of attack increases with respect to the horizontal plane so that a water flow jetted rearward through the first underwater blade may be impinged on the second underwater blade, .
또한, 상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개 중 적어도 하나는, 수평선을 기준으로 상하 대칭인 형태로 마련될 수 있다.In addition, at least one of the first underwater blade and the second underwater blade may be provided in a vertically symmetrical shape with respect to a horizontal line.
그리고, 상기 제2수중날개에 의해 발생되는 추진력을 증가시킬 수 있도록, 상기 선체의 진행방향을 기준으로 상기 제2수중날개의 후측에 결합되는 플랩(flap)을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a flap coupled to a rear side of the second underwater blade with respect to a traveling direction of the hull so as to increase the thrust generated by the second underwater blade.
또한, 상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개가 받는 압력을 측정하기 위해, 상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개 중 적어도 하나에 결합되는 압력센서를 더 포함하며, 상기 압력센서에 연결되고, 상기 압력센서를 통해 측정된 압력에 따라 상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개 중 적어도 하나의 각도를 조절하는 제어유닛을 포함할 수 있다.Further comprising a pressure sensor coupled to at least one of the first underwater blade and the second underwater blade for measuring a pressure of the first underwater blade and the second underwater blade, And a control unit for adjusting the angle of at least one of the first underwater wing and the second underwater wing according to the pressure measured through the pressure sensor.
본 발명의 실시예들은, 프로펠러와 상이한 추진장치를 통해 선박의 추진 효율을 향상시키며, 또한, 선박의 피칭(pitching)현상을 상쇄하여 안정적인 운항을 실현시킬 수 있는 효과가 있다.Embodiments of the present invention have an effect of improving the propulsion efficiency of a ship through a propulsion device different from a propeller and also achieving stable operation by canceling a pitching phenomenon of a ship.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박 중 제1추진유닛 및 제2추진유닛의 작동을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박 중 제2수중날개에 결합된 플랩을 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a ship equipped with a propulsion device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views showing the operation of the first propulsion unit and the second propulsion unit among the ships provided with the propulsion device according to the embodiment of the present invention.
4 is a side view of a ship having a propulsion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating a flap coupled to a second underwater blade of a ship having a propulsion device according to an embodiment of the present invention. FIG.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100) 중 제1추진유닛(300) 및 제2추진유닛(400)의 작동을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100) 중 제2수중날개(410)에 결합된 플랩(500)을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view of a
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)은, 선체(200)와, 선체(200)의 하부에 결합되며, 추진력을 발생시키는 제1추진유닛(300)과, 선체(200)의 진행방향을 기준으로 제1추진유닛(300)의 후측에 배치되되, 선체(200)의 하부에 결합되어 추진력을 발생시키는 제2추진유닛(400)을 포함한다.As shown in these drawings, a
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)은 프레임에 의해 형성되는 선체(200)를 포함한다. 여기서, 선체(200)에는 화물을 적재할 수 있으며, 또한, 작업자 등의 주거 및 사용 공간이 형성된다.Referring to FIG. 1, a
도 1을 참조하면, 제1추진유닛(300)은 선체(200)의 하부에 결합되며, 추진력을 발생시키도록 마련된다. 그리고, 제1추진유닛(300)은 선체(200)의 진행방향을 기준으로 선체(200)의 후측에 결합될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 제1추진유닛(300)은 수중날개(310)와, 구동로드(320)와, 동력전달유닛(미도시)을 포함할 수 있다.Here, the
도 1을 참조하면, 수중날개(310,410)는 상하 왕복 운동을 통해 추진력을 발생시키도록 마련될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
즉, 수중날개(310,410)는 길이방향의 부재로 형성되되, 측단면 형상이 유선형으로 형성될 수 있다. 그리고, 길이방향의 부재가 선체(200)의 후측에 가로방향으로 결합되어 상하로 왕복 운동을 하게 된다.That is, the
여기서, 수중날개(310,410)는 상하로 왕복 운동을 하면서 물을 후방으로 밀어내게 되며, 선체(200)는 물이 후방으로 물려나는 것에 대한 반작용으로 추진력을 얻어서 운항할 수 있게 된다.Here, the
그리고, 도 2 및 도 3을 참조하면, 수중날개(310,410)는 후술하는 구동로드(320,420)에 결합될 수 있는데, 수중날개(310,410)는 구동로드(320,420)의 구동에 연동되어 상하로 구동되도록 마련된다.2 and 3, the
여기서, 수중날개(310,410)가 상하로 구동되는 동안 수중날개(310,410)가 상방향으로 이동시에는 전방이 상측을 향하도록 기울어지고, 수중날개(310,410)가 하방향으로 이동시에는 전방이 하측을 향하도록 기울어지게 마련될 수 있다.While the
즉, 수중날개(310,410)가 상방향으로 이동시 전방이 상측을 향하게 되면, 수중날개(310,410)의 측단면이 도 2 및 도 3을 기준으로 좌상측에서 우하측으로 기울어지므로 수중날개(310,410)의 상방향 이동시 물을 후방으로 용이하게 밀어낼 수 있게 된다.In other words, when the
그리고, 수중날개(310,410)가 하방향으로 이동시 전방이 하측을 향하게 되면, 수중날개(310,410)의 측단면이 도 2 및 도 3을 기준으로 좌하측에서 우상측으로 기울어지므로 수중날개(310,410)의 하방향 이동시 물을 후방으로 용이하게 밀어낼 수 있게 된다.When the
이를 통해, 수중날개(310,410)는 선체(200)를 진행시킬 수 있는 추진력을 용이하게 발생시킬 수 있게 된다.Accordingly, the water wings (310, 410) can easily generate a propelling force for advancing the hull (200).
그리고, 도 1을 참조하면, 구동로드(320,420)는 후술하는 동력전달유닛(미도시)에 연결되어 상하로 움직일 수 있는 구동력을 전달받으며, 또한, 구동로드(320,420)는 수중날개(310,410)에 결합되어 상하로 구동되도록 마련된다.1, the
즉, 구동로드(320,420)가 상하로 구동되면 구동로드(320,420)에 결합되어 있는 수중날개(310,410)도 구동로드(320,420)의 구동에 연동되어 상하로 왕복 운동을 할 수 있게 된다.That is, when the
그리고, 구동로드(320,420)는 한 쌍으로 마련되어 수중날개(310,410)의 양 측면에 각각 결합될 수 있는데, 특히, 구동로드(320,420)가 수중날개(310,410)의 측면 중심부에 결합되면, 구동로드(320,420)가 상하로 이동하는 동안 구동로드(320,420)에 연동되어 상하로 구동되는 수중날개(310,410)는 수압의 영향으로 기울어지면서 움직이게 된다.The
즉, 구동로드(320,420)가 상하로 구동되는 경우 수중날개(310,410)는 수평선을 기준으로 하는 각도가 변하면서 상하로 구동된다.That is, when the
여기서, 구동로드(320,420)는 한 쌍으로 마련될 수도 있고, 한 쌍보다 많은 복수로 마련되어 수중날개(310,410)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 구동로드(320,420)는 수중날개(310,410)의 양 측면뿐만 아니라 수중날개(310,410)의 중심부에 결합되도록 마련될 수도 있다.Here, the
도 1을 참조하면, 동력전달유닛(미도시)은 구동로드(320,420)에 연결되어 구동로드(320,420)에 동력을 전달하도록 마련된다.Referring to FIG. 1, a power transmission unit (not shown) is connected to the
여기서, 동력전달유닛(미도시)은 선박의 크기 및 종류에 따라 각종의 내연기관이나 모터를 사용할 수 있으며, 동력전달유닛(미도시)으로부터 발생되는 회전력은 상기 동력전달유닛(미도시)에 연결된 상기 구동로드(320,420)에 전달되어 구동로드(320,420)가 상하의 직선운동을 수행하도록 한다.Here, the power transmission unit (not shown) may use various internal combustion engines or motors depending on the size and type of the ship, and the rotational force generated from the power transmission unit (not shown) is connected to the power transmission unit And is transmitted to the
다만, 내연기관이나 모터 등의 동력전달유닛(미도시)에 구동로드(320,420)가 연결되어 동력전달유닛(미도시)의 회전력을 구동로드(320,420)의 직선운동으로 변환하는 과정은 공지된 내용이며, 본 발명의 주요 내용을 이루는 것은 아니므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.However, the process of connecting the
그리고, 도 1을 참조하면, 제2추진유닛(400)은 선체(200)의 진행방향을 기준으로 제1추진유닛(300)의 후측에 배치되되, 선체(200)의 하부에 결합되어 추진력을 발생시키도록 마련된다.1, the
여기서, 제2추진유닛(400)은 전술한 제1추진유닛(300)과 마찬가지로 수중날개(410)와, 구동로드(420)와, 동력전달유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2추진유닛(400)의 기본적인 구동원리는 제1추진유닛(300)과 공통되므로 이에 대한 상세한 설명은 제1추진유닛(300)에서 설명한 내용으로 대체하기로 한다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)은 추진유닛을 2개 설치하여 추진력을 향상시키도록 마련될 수 있다. 하지만, 추진유닛의 개수가 2개에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 이상으로 마련되는 복수의 추진유닛을 구비할 수 있음을 밝혀 둔다.Meanwhile, the
다만, 추진유닛의 개수를 단순히 증가하는 것이 아니라, 제1추진유닛(300)과 제2추진유닛(400)에 각각 포함된 제1수중날개(310)와 제2수중날개(410)의 상하 왕복 이동 방향을 조절하여 선체(200)의 피칭(pitching)현상을 상쇄하도록 마련되는 것이 바람직하다.It is to be understood that the number of the propulsion units is not simply increased but the number of the first and second
또한, 수중날개(310,410)의 기울이진 경사각도를 조절하여 받음각 증가에 따른 추진 효율을 상승시킬 수 있다. In addition, the inclined angle of inclination of the
여기서, 받음각은 수중날개(310,410)로 흐르는 수류(水流)의 방향과 수중날개(310,410)의 중앙선 사이의 각도를 의미하는 것으로, 받음각의 크기 변화에 따라 추진력의 크기를 조절할 수 있는데, 이에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.Here, the angle of attack means the angle between the direction of the water flow flowing into the
그리고, 선박의 피칭(pitching)현상은 선박의 기체, 선체(200)(船體) 등이 세로로 흔들리는 현상을 의미한다.The pitching phenomenon of the ship refers to a phenomenon in which the ship's body, the
즉, 예를 들어, 하나의 추진유닛이 선체(200) 하부에 결합된 경우를 고려하면, 추진유닛에 포함된 수중날개가 상하로 왕복 운동을 하는 경우, 수중날개의 상하 왕복 운동에 의해 발생되는 힘으로부터 선체(200) 역시 상하로 진동하게 되는 선체(200)의 피칭 현상이 발생된다.In other words, for example, when one propulsion unit is coupled to the lower portion of the
이러한 선체(200)의 피칭 현상은 선박에 진동을 발생시켜 선박 및 선박 탑승자에게 불리한 영향을 미칠 수 있으며, 따라서, 이러한 선체(200)의 피칭 현상을 방지하는 것이 유리하다.The pitching phenomenon of the
본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)은 제2추진유닛(400)을 제1추진유닛(300)의 후측에 배치하며, 제1추진유닛(300) 및 제2추진유닛(400)이 각각 수중날개(310,410)를 포함하는 경우, 제1추진유닛(300)의 제1수중날개(310)와 제2추진유닛(400)의 제2수중날개(410)가 상호 대향되는 방향으로 상하 왕복 운동하도록 마련될 수 있다.The
여기서, 도 2를 참조하여 우선 제1추진유닛(300)을 고려하면, 제1추진유닛(300)의 제1수중날개(310)가 상방향으로 이동하는 경우(화살표(가) 참조), 제1수중날개(310)의 전방이 상측을 향하도록 기울어지게 된다.Considering the
그러면, 제1수중날개(310)의 전방에서 흐르는 수류(水流)(a)가 θ1의 각도를 이루면서 제1수중날개(310)의 전방에 부딪히게 되며, 이후, 제1수중날개(310)를 따라 제1수중날개(310)의 상측(y1)과 제1수중날개(310)의 하측(x1)으로 흐르게 된다.The water flow a flowing in the front of the first
여기서, 제1수중날개(310)의 상측(y1)을 통해 흐르는 수류의 경우, 베르누이의 원리에 의해, 상대적으로 유속은 느리지만 압력이 높은 상태가 형성되고, 제1수중날개(310)의 하측(x1)을 통해 흐르는 수류의 경우, 상대적으로 유속은 빠르지만 압력이 낮은 상태가 형성된다.Here, in the case of a water stream flowing through the upper side (y1) of the first
즉, 제1수중날개(310)의 상측(y1)으로부터 제1수중날개(310)의 하측(x1)을 향해 제1수중날개(310)에 수직한 방향으로 압력 또는 힘이 작용하는데(화살표 A1 참조), 이러한 힘은 선체(200)의 진행방향으로의 힘(화살표 B1 참조)과 선체(200)의 아래방향으로의 힘(화살표 C1 참조)으로 벡터분해가 가능하다.That is, a pressure or a force acts in a direction perpendicular to the first
여기서, 선체(200)의 아래방향으로의 힘(화살표 C1 참조)은 선체(200)의 피칭 현상을 발생시키는 요소로서 제거되는 것이 유리하지만, 선체(200)의 진행방향으로의 힘(화살표 B1 참조)은 선체(200)가 전방을 향해 이동할 수 있는 추진력을 제공하는 요소에 해당된다.Here, the force in the downward direction of the hull 200 (see the arrow C1) is advantageous to be removed as an element causing the pitching phenomenon of the
한편, 도 2를 참조하여 제2추진유닛(400)을 고려하면, 제2추진유닛(400)의 제2수중날개(410)가 하방향으로 이동하는 경우(화살표(나) 참조), 제2수중날개(410)의 전방이 하측을 향하도록 기울어지게 된다.Considering the
그리고, 제2수중날개(410)의 전방으로 흐르는 수류(水流)(b)가 θ2의 각도를 이루면서 제2수중날개(410)의 전방에 부딪히게 되며, 이후, 제2수중날개(410)를 따라 제2수중날개(410)의 상측(y2)과 제2수중날개(410)의 하측(x2)으로 흐르게 된다.The water flow b flowing in front of the second
여기서, 제1수중날개(310)와 제2수중날개(410)를 통해 수류가 흐를 때를 고려하면, 제1수중날개(310)의 전방에서 흐르는 수류가 제1수중날개(310)에 부딪히는 각도 θ1보다, 제2수중날개(410)의 전방에서 흐르는 수류가 제2수중날개(410)에 부딪히는 각도 θ2가 더 크다는 차이점이 있다.Considering the flow of the water flow through the first
즉, 파도가 없다고 가정하면, 제1수중날개(310)의 경우, 제1수중날개(310)가 상승하면서 상하방향의 유동이 없는 물에 부딪히므로, 상승중인 제1수중날개(310)와 수류는 θ1의 각도를 가지게 된다.That is, assuming that there is no wave, in the case of the first
하지만, 제2수중날개(410)의 전방에 존재하는 물, 즉, 제1수중날개(310)의 후방에 존재하는 물은 제1수중날개(310)의 구동에 의해 하측에서 상측으로 유동하면서 제2수중날개(410)의 전방에 부딪히므로, 하강중인 제2수중날개(410)와 수류는 θ1보다 더 크게 형성되는 θ2의 각도를 가지게 된다.However, the water present in front of the second
즉, 제2수중날개(410)는 제1수중날개(310)와 비교시 보다 큰 받음각을 가지게 되며, 제2수중날개(410)는 제1수중날개(310)보다 더 큰 압력이 발생하게 되므로, 제2수중날개(410)에 발생되는 추진력 또한 제1수중날개(310)에서 발생되는 추진력보다 큰 값을 가지게 된다.That is, the second
다시 설명하면, 제2수중날개(410)의 전방으로 흐르는 수류(水流)(b)가 θ2의 각도를 이루면서 제2수중날개(410)의 전방에 부딪히게 되면, 수류는 제2수중날개(410)를 따라 제2수중날개(410)의 상측(y2)과 제2수중날개(410)의 하측(x2)으로 흐르게 된다.When the water flow b flowing in front of the second
여기서, 제2수중날개(410)의 상측(y2)을 통해 흐르는 수류의 경우, 베르누이의 원리에 의해, 상대적으로 유속은 빠르지만 압력이 낮은 상태가 형성되고, 제2수중날개(410)의 하측(x2)을 통해 흐르는 수류의 경우, 상대적으로 유속은 느리지만 압력이 높은 상태가 형성된다.Here, in the case of a water stream flowing through the upper side (y2) of the second
즉, 제2수중날개(410)의 하측(x2)으로부터 제2수중날개(410)의 상측(y2)을 향해 제2수중날개(410)에 수직한 방향으로 압력 또는 힘이 작용하는데(화살표 A2 참조), 이러한 힘은 선체(200)의 진행방향으로의 힘(화살표 B2 참조)과 선체(200)의 윗방향으로의 힘(화살표 C2 참조)으로 벡터분해가 가능하다.That is, a pressure or a force acts in a direction perpendicular to the second
여기서, 제2수중날개(410)는 제1수중날개(310)에 비해 큰 받음각을 가지면서 수류에 부딪히게 되므로, 제2수중날개(410)에서 발생되는 선체(200)의 진행방향으로의 힘 B2가 제1수중날개(310)에서 발생되는 선체(200)의 진행방향으로의 힘 B1보다 큰 값을 가지며, 이에 의해, 추진 효율이 상승되는 효과가 있다.Since the second
또한, 제2수중날개(410)를 통해 발생되는 선체(200)의 윗방향으로의 힘(화살표 C2 참조)은 선체(200)의 피칭 현상을 발생시키는 요소이지만, 전술한 바와 같이, 제1수중날개(310)를 통해 발생되는 선체(200)의 아래방향으로의 힘(화살표 C1 참조)과 상쇄될 수 있으므로, 선체(200)의 피칭 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.The upward force (refer to arrow C2) of the
이를 설명하면, 제1추진유닛(300)의 제1수중날개(310)와 제2추진유닛(400)의 제2수중날개(410)가 상호 대향되는 방향으로 상하 왕복 운동을 하므로, 즉, 제1수중날개(310)가 상승하면 제2수중날개(410)가 하강하고, 제1수중날개(310)가 하강하면 제2수중날개(410)가 상승하게 되므로, 2개의 수중날개(310,410)에 의해 각각 발생되는, 선체(200)의 윗방향으로 작용하는 힘과 선체(200)의 아래방향으로 작용하는 힘은 상쇄된다.This is because the first
여기서, 전술한 바와 같이, 제2수중날개(410)는 제1수중날개(310)에 비해 큰 받음각을 가지면서 수류에 부딪히게 되므로, 도 2를 참조할 때, 선체(200)의 윗방향으로의 힘 C2가 선체(200)의 아래방향으로의 힘 C1보다 클 수 있는데, 이 경우에는 제2수중날개(410)의 기울어진 각도를 조절하여 받음각을 낮추는 것을 통해 선체(200)의 윗방향으로의 힘 C2의 크기를 조절할 수도 있다.Here, as described above, the second
또한, 제2수중날개(410)가 수평면을 기준으로 미리 설정된 각도로 기울어지게 마련할 수 있다. In addition, the second
즉, 제2수중날개(410)의 각도를 조절하여 받음각의 범위를 조절할 수 있으며, 이를 통해, 제2수중날개(410)로부터 발생되는 추진력의 크기를 조절할 수 있다.That is, the range of the angle of attack can be adjusted by adjusting the angle of the second
다만, 제2수중날개(410)의 추진력이 증가하면 도 2를 기준으로 선체(200)의 윗방향으로의 힘 C2도 증가하여 선체(200)의 피칭 현상이 조금씩 발생될 수도 있으므로, 선박의 운항상황이나 여건에 따라 제2수중날개(410)의 기울어진 각도를 정하도록 마련될 수 있다.However, if the driving force of the second
여기서, 제2수중날개(410)가 수평면을 기준으로 미리 설정되는 각도는 25°~ 30°가 적당하며, 필요에 따라 이보다 큰 각도로 설정될 수도 있다.Here, the angle at which the second
이에 대해 설명하면, 수중날개(310,410)의 받음각이 소정 범위를 벗어나게 되면 수중날개(310,410)의 표면에 충격파가 발생하여 날개의 하측으로 흐르는 수류의 흐름이 감소되어 실속(失速 : stall) 현상이 발생될 수 있다.When the angle of attack of the
따라서, 실속 현상을 방지할 수 있도록, 제2수중날개(410)는 수평면을 기준으로 25°~ 30°의 기울기를 가지는 것이 바람직하다.Therefore, in order to prevent stall phenomenon, the second
한편, 도 3은, 제1추진유닛(300)의 제1수중날개(310)가 하방향으로 이동하여(화살표(다) 참조) 제1수중날개(310)의 전방이 하측을 향하도록 기울어지고, 제2추진유닛(400)의 제2수중날개(410)가 상방향으로 이동하여(화살표(라) 참조), 제2수중날개(410)의 전방이 상측을 향하도록 기울어지게 되는 과정을 도시한 것으로서, 수류의 흐름에 따라 추진력이 발생하는 내용과 선체(200)의 피칭 현상이 상쇄되는 현상은 도 2에서 설명한 내용과 공통되므로, 이를 생략하기로 한다.3 shows a state in which the first
도 4를 참조하면, 제1수중날개(310) 및 제2수중날개(410) 중 적어도 하나는, 수평선(W)을 기준으로 상하 대칭인 형태로 마련될 수 있다.Referring to FIG. 4, at least one of the first
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)에서 수중날개(310,410)는 수평선을 기준으로 수중날개(310,410)의 기울어진 각도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 수중날개 자체가 구동로드(320,420)에 결합되어 상하로 이동되므로, 필요한 받음각을 충분히 조절할 수 있게 된다.That is, in the
따라서, 수중날개(310,410)가 상하 대칭인 경우에도 선박에 필요한 추진력을 충분히 제공할 수 있게 된다.Therefore, even when the
또한, 수중날개(310,410)가 상하 대칭인 형태로 마련되는 것을 통해, 수중날개(310,410)가 상승하는 경우 발생되는 선체(200)의 아래방향으로의 힘(도 2의 화살표 C1 및 도 3의 화살표 C4 참조)과 수중날개(310,410)가 하강 하는 경우 발생되는 선체(200)의 윗방향으로의 힘(도 2의 화살표 C2 및 도 3의 화살표 C3 참조)이 대응되는 크기를 가지므로, 선체(200)는 제어가능한 소정 범위 내에서 진행하게 된다.In addition, since the
도 5를 참조하면, 제2수중날개(410)에 의해 발생되는 추진력을 증가시킬 수 있도록, 선체(200)의 진행방향을 기준으로 제2수중날개(410)의 후측에 플랩(500)(flap)이 결합될 수 있다.5, a flap 500 (flap) is disposed on the rear side of the second
여기서, 플랩은 수중날개의 후측에 결합되어 수중날개의 전체 형상을 변화시키며, 이에 의해, 받음각을 증가시킬 수 있는 장치를 의미한다.Here, the flap means a device coupled to the rear side of an underwater wing to change the overall shape of an underwater wing, thereby increasing the angle of attack.
즉, 제2수중날개(410)에 결합되는 플랩(500)을 적절하게 조절하면, 전술한 실속 현상이 더 큰 범위의 각도에서 발생하므로, 제2수중날개(410)의 각도를 변화시켜 받음각을 증가시킬 수 있으며, 이에 의해, 제2수중날개(410)에서 발생되는 추진력이 증가하게 되는 효과가 있다.That is, if the
한편, 제1수중날개(310) 및 제2수중날개(410) 중 적어도 하나에는 제1수중날개(310) 및 제2수중날개(410)가 받는 압력을 측정하기 위한 압력센서(미도시)가 결합될 수 있다.At least one of the first
여기서, 수중날개(310,410)의 기울어진 각도가 소정 범위를 벗어나면 실속 현상이 발생되는데, 수중날개(310,410)의 기울어진 각도에 따라 수중날개(310,410)가 받는 압력은 달라지므로, 압력센서(미도시)를 통해 측정된 압력이 실속 현상 발생 때의 압력에 해당되는 경우, 작업자는 수중날개(310,410)의 기울어진 각도를 조절하여 실속 현상을 방지할 수 있게 된다.Here, stall phenomenon occurs when the inclined angle of the
또는, 압력센서(미도시)에 연결되는 제어유닛(미도시)을 통해 수중날개(310,410)의 기울어진 각도를 자동으로 조절할 수 있다. Alternatively, the tilted angle of the
즉, 압력센서(미도시)를 통해 측정된 압력이 실속 현상 발생 때의 압력에 해당되는 경우, 제어유닛(미도시)이 제1수중날개(310) 및 제2수중날개(410) 중 적어도 하나의 각도를 조절하여 실속 현상을 방지할 수 있게 된다.That is, when the pressure measured through the pressure sensor (not shown) corresponds to the pressure at the time of stall phenomenon, the control unit (not shown) controls at least one of the first
도 4를 참조하면, 제2추진유닛(400)은 선체(200)의 후측에 설치되며, 제1추진유닛(300)은 선체(200)의 수직중심축(Z)과 제2추진유닛(400) 사이에 설치되도록 마련될 수 있다.4, the second propelling
여기서, 전술한 바와 같이, 제1추진유닛(300)의 제1수중날개(310)의 전방에서 흐르는 수류가 제1수중날개(310)에 부딪히는 각도 θ1보다, 제2추진유닛(400)의 제2수중날개(410)의 전방에서 흐르는 수류가 제2수중날개(410)에 부딪히는 각도 θ2가 더 크므로, 제2추진유닛(400)은 제1추진유닛(300)에 비해 더 큰 추진력을 가지게 된다.As described above, the angle of the water flowing in the front of the first
하지만, 제1추진유닛(300)과 제2추진유닛(400) 사이의 거리가 멀어질수록, 제1추진유닛(300)을 통해 제2추진유닛(400)으로 흐르는 수류에 의해 발생될 수 있는 추진력이 감소될 수가 있게 된다. However, as the distance between the first propelling
다만, 제1추진유닛(300)과 제2추진유닛(400) 사이의 거리가 멀어져 각각 선두와 선미측에 근접하여 결합되면, 피칭 현상의 방지 효과 역시 감소될 수 있다.However, if the distance between the first propelling
따라서, 선체(200)의 피칭 현상 방지와 추진력 증가를 모두 만족할 수 있도록 제1추진유닛(300)과 제2추진유닛(400)이 배치되는 것이 유리하다.Accordingly, it is advantageous that the first propelling
여기서, 선체(200)의 종류와 운항 상황에 따라 제1추진유닛(300)과 제2추진유닛(400) 사이의 거리는 달라질 수 있으며, 다만, 제2추진유닛(400)의 추진 효율을 고려하여, 제1추진유닛(300)은 제2추진유닛(400)의 전측이면서 선체(200)의 수직중심축(Z)보다는 후측에 설치되는 것이 바람직하다.Here, the distance between the first propelling
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 장치가 구비된 선박(100)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the
우선, 선체(200)의 하부에는 제1추진유닛(300)이 결합되며, 제1추진유닛(300)의 후측에 제2추진유닛(400)이 결합된다.First, the first propelling
여기서, 제1추진유닛(300) 및 제2추진유닛(400) 중 적어도 하나는 수중날개(310,410)와, 구동로드(320,420)와, 동력전달유닛(미도시)을 포함하며, 동력전달유닛(미도시)으로부터 발생되는 회전력이 구동로드(320,420)를 통해 수중날개(310,410)에 전달되어 수중날개(310,410)가 상하 왕복 운동을 할 수 있게 된다.At least one of the first propelling
그리고, 제1추진유닛(300)의 제1수중날개(310)와 제2추진유닛(400)의 제2수중날개(410)는 상호 대향되는 방향으로 상하 왕복 운동을 하며, 이에 의해, 선체(200)의 피칭 현상을 방지할 수 있게 된다.The first
또한, 수중날개(310,410)는 상방향으로 이동시 전방이 상측을 향하도록 기울어지고, 하방향으로 이동시 전방이 하측을 향하도록 기울어지게 마련되는데, 제1수중날개(310)를 통해 제2수중날개(410)측으로 흐르는 수류에 의해 제2수중날개(410)는 제1수중날개(310)와 비교시 보다 큰 받음각을 가지게 되므로, 제2수중날개(410)에는 상대적으로 큰 추진력이 발생된다.In addition, the
이에 의해, 종래의 추진장치에 비해 추진 효율이 상승되는 효과가 있다.As a result, the propulsion efficiency is increased as compared with the conventional propulsion system.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100 : 추진 장치가 구비된 선박 200 : 선체
300 : 제1추진유닛 310 : 제1수중날개
320 : 구동로드 400 : 제2추진유닛
410 : 제2수중날개 420 : 구동로드
500 : 플랩100: Ship with propulsion device 200: Hull
300: first propulsion unit 310: first underwater wing
320: driving rod 400: second propulsion unit
410: second underwater blade 420: drive rod
500: flap
Claims (8)
상기 선체의 하부에 결합되며, 추진력을 발생시키는 제1추진유닛; 및
상기 선체의 진행방향을 기준으로 상기 제1추진유닛의 후측에 배치되되, 상기 선체의 하부에 결합되어 추진력을 발생시키는 제2추진유닛을 포함하고,
상기 제1추진유닛 및 상기 제2추진유닛 중 적어도 하나는,
상하 왕복 운동을 통해 추진력을 발생시키는 수중날개;
상기 수중날개에 결합되어 상하로 구동되는 구동로드; 및
상기 구동로드에 연결되어 상기 구동로드에 동력을 전달하는 동력전달유닛을 포함하며,
상기 수중날개는 상방향으로 이동시 전방이 상측을 향하도록 기울어지고, 하방향으로 이동시 전방이 하측을 향하도록 기울어지게 마련되되,
상기 제1추진유닛 및 상기 제2추진유닛이 각각 상기 수중날개를 포함하는 경우, 상기 제1추진유닛의 제1수중날개와 상기 제2추진유닛의 제2수중날개는 상하 왕복 운동시 상호 대향되는 방향으로 움직이도록 마련되는 추진 장치가 구비된 선박.hull;
A first propelling unit coupled to a lower portion of the hull and generating propulsion force; And
And a second propulsion unit disposed on a rear side of the first propulsion unit with respect to a traveling direction of the hull and coupled to a lower portion of the hull to generate propulsion force,
Wherein at least one of the first propelling unit and the second propelling unit comprises:
An underwater wing that generates propulsive force through up-and-down reciprocating motion;
A driving rod coupled to the water wing and driven up and down; And
And a power transmitting unit connected to the driving rod for transmitting power to the driving rod,
Wherein the water wing is inclined forward when the water wing is upwardly moved, and is inclined forward when the water wing is downwardly moved,
When the first propulsion unit and the second propulsion unit each include the underwater wing, the first underwater blade of the first propulsion unit and the second underwater blade of the second propulsion unit are mutually opposed A ship equipped with a propelling device adapted to move in a direction.
상기 제1수중날개를 통해 후방으로 분출되는 수류(水流)가 상기 제2수중날개에 부딪혀 추진력이 증가할 수 있도록, 상기 제2수중날개는 수평면을 기준으로 받음각이 증가하는 방향으로 기울어지게 마련되는 추진 장치가 구비된 선박.The method according to claim 1,
The second underwater blade is inclined in a direction in which the angle of attack is increased with respect to a horizontal plane so that a water flow jetted rearward through the first underwater blade may strike the second underwater blade, Ships equipped with propulsion devices.
상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개 중 적어도 하나는, 수평선을 기준으로 상하 대칭인 형태로 마련되는 추진 장치가 구비된 선박.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first underwater wing and the second underwater wing is provided in a vertically symmetrical form with respect to a horizontal line.
상기 제2수중날개에 의해 발생되는 추진력을 증가시킬 수 있도록, 상기 선체의 진행방향을 기준으로 상기 제2수중날개의 후측에 결합되는 플랩(flap)을 더 포함하는 추진 장치가 구비된 선박.The method according to claim 1,
Further comprising a flap coupled to a rear side of the second underwater wing with respect to a traveling direction of the hull so as to increase the thrust generated by the second underwater wing.
상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개가 받는 압력을 측정하기 위해, 상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개 중 적어도 하나에 결합되는 압력센서를 더 포함하며,
상기 압력센서에 연결되고, 상기 압력센서를 통해 측정된 압력에 따라 상기 제1수중날개 및 상기 제2수중날개 중 적어도 하나의 각도를 조절하는 제어유닛을 포함하는 추진 장치가 구비된 선박.
The method according to claim 1,
Further comprising a pressure sensor coupled to at least one of the first underwater wing and the second underwater wing for measuring the pressure of the first underwater wing and the second underwater wing,
And a control unit connected to the pressure sensor and adapted to adjust an angle of at least one of the first underwater wing and the second underwater wing according to the pressure measured through the pressure sensor.
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