KR101497394B1

KR101497394B1 - Ship

Info

Publication number: KR101497394B1
Application number: KR1020130075765A
Authority: KR
Inventors: 송지수; 노재욱; 박광근; 박형길; 백광준; 오세면; 이동현; 이진석; 이태구
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-03-02
Also published as: KR20150002213A

Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 선체에 결합되되, 엔진의 회전축에 연결되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및 프로펠러의 둘레에 배치되며, 수평선을 기준으로, 회전축측으로 갈수록 단면 상부에서 수평선의 거리와 단면 하부에서 수평선의 거리의 차이가 증가되도록, 단면 상부와 단면 하부의 경사 각도가 상이하게 마련되는 덕트를 포함한다.The vessel is started. A ship according to an embodiment of the present invention includes a propeller coupled to a hull and connected to a rotary shaft of an engine to generate a propulsive force; And a duct which is disposed on the periphery of the propeller and has a slope angle different from that of the upper and lower sections so that the difference between the distance of the horizontal line from the upper part of the section and the distance of the horizontal line from the lower part of the section increases toward the rotary shaft with respect to the horizontal line .

Description

Ship {SHIP}

본 발명은, 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선체 저면의 저항은 감소시키고 추력 발생은 증가시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ship, and more particularly, to a ship capable of improving energy efficiency by reducing resistance at the bottom of a hull and increasing thrust generation.

일반적으로, 선박의 추진장치는 선박 운항을 위해 추력(thrust)을 발생시키는 장치로 통상 프로펠러를 사용한다.Generally, a propulsion device of a ship is a device that generates thrust for ship operation and usually uses a propeller.

즉, 선박은 프로펠러가 회전하면서 발생되는 추력을 이용하여 운항하게 되는데, 프로펠러가 회전하게 되면, 그 전후의 압력의 차이로 인해, 프로펠러 주변의 해수를 밀어냄으로써, 선박을 추진하는데 필요한 추력을 발생시키게 된다.That is, the ship is operated using the thrust generated when the propeller rotates. When the propeller rotates, due to the difference in pressure before and after the propeller, the seawater around the propeller is pushed to generate thrust necessary to propel the ship do.

여기서, 프로펠러가 회전하면 프로펠러 블레이드의 단면은 받음각을 가지게 되고, 이 때, 블레이드 전후에서 발생되는 압력 차이에 의해 양력과 항력이 발생된다. Here, when the propeller rotates, the cross section of the propeller blade has the angle of attack, and lift and drag are generated by the pressure difference generated before and after the blade.

이러한 프로펠러 블레이드 단면의 양력과 항력의 합력이 프로펠러의 추력과 토오크로 작용하게 되므로, 프로펠러 블레이드의 단면의 형상 및 그에 따른 유체 역학적 특성은 프로펠러의 추진 효율과 관련된 주요한 인자로 작용하게 된다. Since the resultant force of the lift force and the drag force on the section of the propeller blade acts as the thrust and torque of the propeller, the shape of the cross section of the propeller blade and the hydrodynamic characteristics thereof act as a main factor related to the propelling efficiency of the propeller.

따라서 이를 바탕으로 프로펠러의 추진 효율을 향상시키기 위해 다양한 형태의 연구가 꾸준히 이루어져 왔다.Therefore, various types of studies have been consistently carried out to improve the propulsion efficiency of the propeller.

그러나, 프로펠러가 포함된 추진장치는 수류(水流)의 회전에너지를 추력으로 이용할 수 없기 때문에 에너지 손실이 크다는 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위해 손실되는 회전에너지를 추력으로 회수할 수 있는 이중반전 추진장치(CRP; Counter Rotating Propeller)가 개발되었다.However, the propulsion system including the propeller has a problem in that energy loss is large because the rotational energy of the water stream can not be utilized as a thrust. In order to solve this problem, a double reversing propulsion device (CRP) has been developed.

하지만, 이중반전 추진장치는 선박에 장착할 때 내축과 외축의 중심을 정렬하여 설치하는 작업이 어려워 생산성이 좋지 않다는 문제점이 있었다.However, there is a problem in that the dual inversion propulsion device is not very efficient because it is difficult to arrange the inner shaft and the outer shaft in alignment when installing the ship on a ship.

한편, 최근에는, 선체에 회동 가능하게 설치되어 선박의 선수각을 제어하는 기능을 수행할 수 있는 아지무스 스러스터(azimuth thruster) 내지 아지무스 추진장치가 사용되고 있다.On the other hand, azimuth thruster or azimuth propulsion device, which is rotatably installed on the hull and can control the bow angle of the ship, is recently used.

여기서, 아지무스 스러스터는 프로펠러와 덕트를 구비하는 덕트형 추진기로, 선체에 회동 가능하게 설치되어 선박의 선수각을 제어하도록 마련된다. 즉, 아지무스 스러스터는 선체의 바닥면 하부에 위치되고, 360도 회동 가능한 프로펠러를 구비하고 있어 선박을 추진, 역추진 또는 회동시키도록 마련된다.Here, the azimuth thruster is a duct type propeller having a propeller and a duct, and is rotatably installed on the hull so as to control the bow angle of the ship. That is, the azimuth thrusters are positioned below the bottom of the hull and equipped with a propeller capable of rotating 360 degrees so as to propel, deflect or rotate the ship.

종래의 아지무스 스러스터에서 프로펠러를 감싸는 덕트의 경우, 덕트를 통해 유출되는 수류가 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 선체측으로 이동하여 선체에 부딪히게 된다.In the case of a duct enclosing a propeller in a conventional azimuth thruster, the water flowing out through the duct moves to the hull by the coanda effect and hits the hull.

코안다 효과에 의한 이러한 수류의 저항으로 인해 선박은 더많은 에너지가 필요하게 되므로, 종래 아지무스 스러스터는 에너지 효율이 감소되는 문제점이 있었다.Because of the resistance of the water flow due to the Coanda effect, the ship requires more energy, and thus the conventional Ajimus thrusters have a problem in that the energy efficiency is reduced.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 수평선을 기준으로 덕트가 기울어지도록 설치되는 아지무스 스러스터가 제안되었다.To solve this problem, an azimuth thruster has been proposed in which the duct is tilted with respect to the horizontal line.

하지만, 수평선을 기준으로 기울어진 덕트를 가지는 아지무스 스러스터의 경우, 덕트 상부에서 발생되는 수류에 의한 선체 저항 문제는 상당 부분 해소되었지만, 덕트 하부의 경우, 코안다 효과와 관계가 없음에도 불구하고, 덕트 상부의 틸팅에 대응되게 틸팅되므로, 덕트 하부에서의 선체의 진행방향으로의 추력 발생이 감소되어 역시 에너지 효율 측면에서 유리하지 못하다는 문제점이 있었다.However, in the case of the azimuth thrusters with inclined ducts with respect to the horizontal line, the problem of the hull resistance due to the water currents generated at the upper part of the duct is largely solved. However, in the duct lower part, And the tilting is performed corresponding to the tilting of the upper portion of the duct. Therefore, the generation of thrust in the direction of the hull in the lower portion of the duct is reduced, which is also unfavorable in terms of energy efficiency.

또한, 기울어진 덕트를 가지는 아지무스 스러스터의 경우, 덕트가 수평선을 기준으로 틸팅되므로, 프로펠러가 덕트의 중심부에 위치하지 못해 추력 발생이 감소되는 문제점도 있었다.Also, in the case of the azimuth thrusters having inclined ducts, since the ducts are tilted with respect to the horizontal line, there is a problem that the generation of thrust is reduced because the propeller is not located at the center of the duct.

대한민국등록특허 등록번호:제10-0983084호(공고일자:2010년09월17일)Korea Registered Patent Registration No: 10-0983084 (Date of Publication: September 17, 2010)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수류에 의한 선체 저면에서의 마찰 내지 저항을 감소시키고, 선체 진행 방향으로의 추력 발생은 증가시켜서, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ship capable of reducing frictional resistance or resistance at the bottom of a hull by water flow and increasing the generation of thrust in the hull traveling direction, thereby improving energy efficiency.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 결합되되, 엔진의 회전축에 연결되어 추진력을 발생시키는 프로펠러; 및 상기 프로펠러의 둘레에 배치되며, 단면 상부와 단면 하부의 경사 각도가 상이한 덕트를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a propeller comprising: a propeller coupled to a hull; And a duct disposed around the propeller, the duct including ducts having different angles of inclination from the upper end to the lower end of the cross section.

또한, 수평선을 기준으로, 상기 회전축측으로 갈수록 상기 단면 상부에서 상기 수평선의 거리와 상기 단면 하부에서 상기 수평선의 거리의 차이가 증가되도록 마련될 수 있다.In addition, the distance between the horizontal line and the horizontal line may be increased from the horizontal line toward the rotation axis.

그리고, 상기 덕트의 상기 단면 상부의 경사 각도가 상기 단면 하부의 경사 각도보다 크게 마련될 수 있다.The angle of inclination of the upper surface of the duct may be greater than the inclination angle of the lower surface of the duct.

또한, 상기 덕트는, 상기 덕트 전방의 상측 단부와 하측 단부를 연결하는 가상의 라인이 수평선에 직교하도록 배치될 수 있다.In addition, the duct may be arranged such that a hypothetical line connecting the upper end and the lower end of the duct in front of the duct is perpendicular to the horizontal line.

그리고, 상기 덕트는, 상기 덕트 후방의 상측 단부와 하측 단부를 연결하는 가상의 라인이 수평선에 직교하도록 배치될 수 있다.The duct may be arranged such that an imaginary line connecting the upper end and the lower end of the duct rearward is perpendicular to the horizontal line.

또한, 상기 덕트의 상기 단면 상부는 수평선을 기준으로 3°내지 10°의 경사 각도를 가지도록 마련되며, 상기 덕트의 상기 단면 하부는 상기 덕트의 상기 단면 상부보다 경사 각도가 작게 마련될 수 있다.The upper end of the duct may be inclined at an angle of 3 to 10 with respect to a horizontal line, and the lower end of the duct may be smaller in inclination angle than the upper end of the duct.

그리고, 상기 선체에 회동 가능하게 결합되는 스트럿을 더 포함하며, 상기 프로펠러는 상기 스트럿에 연결되어 상기 스트럿의 회동에 연동되어 회동하도록 마련될 수 있다.The strut may further include a strut rotatably coupled to the hull, and the propeller may be connected to the strut so as to rotate in conjunction with rotation of the strut.

본 발명의 실시예들은, 수류에 의한 선체 저면에서의 마찰 내지 저항을 감소시키고, 선체 진행 방향으로의 추력 발생은 증가시켜서, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Embodiments of the present invention have the effect of reducing the friction or resistance at the bottom of the hull by the water stream and increasing the generation of thrust in the hull traveling direction, thereby improving the energy efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 프로펠러, 덕트, 스트럿 및 포드에 대한 단면도이다.
도 3은 종래 덕트에서의 추력과, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 덕트에서의 추력을 도시한 도면이다.
도 4는 종래 덕트에서의 수류와, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 덕트에서의 수류를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 덕트 상부의 기울어진 각도를 도시한 도면이다.1 is a schematic side view of a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a propeller, a duct, a strut and a pod in a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing thrust in a conventional duct and thrust in a duct included in a ship according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a water flow in a conventional duct and a water flow in a duct included in a ship according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an inclined angle of an upper portion of a duct in a ship according to an embodiment of the present invention.

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.

한편, 도 3 및 도 4에서는 종래 덕트와 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 덕트에 대해 동일한 도면부호를 사용하고 있음을 밝혀 둔다.3 and 4, the same reference numerals are used for the conventional duct and the duct included in the ship according to the embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 프로펠러, 덕트, 스트럿 및 포드에 대한 단면도이며, 도 3은 종래 덕트에서의 추력과, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 덕트에서의 추력을 도시한 도면이고, 도 4는 종래 덕트에서의 수류(水流)와, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 포함된 덕트에서의 수류를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서 덕트 상부의 기울어진 각도를 도시한 도면이다.2 is a cross-sectional view of a propeller, a duct, a strut and a pod in a ship according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a cross-sectional view of a conventional duct according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view showing the flow of water in a conventional duct and the inclusion of water in a ship according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view showing an inclined angle of an upper portion of a duct in a ship according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)은, 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽 및 특수 작업선 등과 같이 자항능력을 가지고 사람이나 화물을 이송시키는 선박(100)을 모두 포함하며, 또한, 부유식 생산저장설비(FPSO : Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU : Floating Storage Unit) 등 화물을 저장 및 하역하는 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.The vessel 100 according to an embodiment of the present invention includes all vessels 100 that carry a person or a cargo with self-sufficiency such as a commercial vessel, a warship, a fishing vessel, a carrier, a drill ship, , Floating Production Storage Offloading (FPSO), and Floating Storage Unit (FSU), which are used to store and unload cargo.

도 1을 참조하면, 선박(100)은, 선체(200)와, 선체(200)에 결합되어 추력을 발생시키는 추력 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 선체(200)는 길이방향을 따라 선수부, 중앙평행부, 선미부로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 1, the ship 100 may include a ship 200 and a thrust device coupled to the ship 200 to generate thrust. Here, the hull 200 may be divided into a forward portion, a central parallel portion, and a stern portion along the longitudinal direction.

그리고, 도 1 및 도 2를 참조하면, 추력 장치는, 선체(200)에 결합되어 추진력을 발생시키는 프로펠러(300)와, 프로펠러(300)의 둘레를 감싸도록 배치되며, 수평선(L7)을 기준으로, 단면 상부(410)와 단면 하부(420)의 경사 각도가 상이한 덕트(400)와, 프로펠러(300)가 결합되는 회전축(620) 및 기어(610)가 구비되는 포드(600)와, 일측이 선체(200)에 회동가능하게 연결되고 타측이 포드(600)를 통해 프로펠러(300)에 연결되는 스트럿(500)을 포함할 수 있다.1 and 2, the thrust device includes a propeller 300 coupled to the hull 200 to generate propulsive force, a propeller 300 disposed to surround the propeller 300, a horizontal line L7, A duct 600 having a rotary shaft 620 and a gear 610 to which the propeller 300 is coupled and a pod 600 having one side And a strut 500 pivotally connected to the hull 200 and connected to the propeller 300 via the pod 600.

여기서, 프로펠러(300)는, 프로펠러 블레이드(310)와, 프로펠러 블레이드(310)의 중앙 영역에 마련되는 허브(320)와, 허브(320)의 후단부에 결합되는 보스 캡(330)을 포함할 수 있다.Here, the propeller 300 includes a propeller blade 310, a hub 320 provided in a central region of the propeller blade 310, and a boss cap 330 coupled to a rear end of the hub 320 .

전술한 바와 같이, 프로펠러(300)는 선체(200)에 결합되어 추진력을 발생시킨다. 즉, 프로펠러 블레이드(310)는 선박(100)을 추진하는데 필요한 추력을 발생시키는데, 프로펠러 블레이드(310)가 회전하게 되면, 그 전후의 압력 차이로 인해, 프로펠러 블레이드(310) 주변의 해수를 밀어냄으로써, 선박(100)을 추진하는데 필요한 추력을 발생시키게 된다.As described above, the propeller 300 is coupled to the hull 200 to generate propulsive force. That is, the propeller blade 310 generates a thrust force required to propel the ship 100. When the propeller blade 310 rotates, due to the difference in pressure before and after the propeller blade 310, the propeller blade 310 pushes seawater around the propeller blade 310 , The thrust necessary to propel the ship 100 is generated.

그리고, 회전축(620)의 일측은 허브(320)에 연결되고, 회전축(620)의 타측은 기어(610)를 통해 선체(200) 내부의 엔진(미도시)에 연결되어 엔진의 회전력을 프로펠러 블레이드(310)에 전달하게 된다.One side of the rotary shaft 620 is connected to the hub 320 and the other side of the rotary shaft 620 is connected to an engine (not shown) inside the hull 200 through a gear 610, (310).

이 경우, 프로펠러 블레이드(310)가 결합되는 영역, 그리고, 허브(320)는 선체(200) 외부에 노출되나, 회전축(620)의 대부분은 포드(600) 내부에 위치된 상태로 엔진과 연결될 수 있다.In this case, the area where the propeller blade 310 is engaged and the hub 320 are exposed to the outside of the hull 200, but most of the rotary shaft 620 can be connected to the engine with being positioned inside the pod 600 have.

한편, 프로펠러(300)는 포드(600)를 통해 선체(200)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 그리고, 포드(600)의 상부에는 회동 가능하게 마련되는 스트럿(500)이 선체(200)에 결합될 수 있다. Meanwhile, the propeller 300 may be directly or indirectly connected to the hull 200 through the pod 600. A strut 500 rotatably provided on the upper portion of the pod 600 may be coupled to the hull 200.

즉, 선체(200)에 회동 가능하게 결합되는 스트럿(500)의 하부에 포드(600)가 연결되고 프로펠러(300)는 포드(600)를 통해 스트럿(500)에 연결된다. That is, the pod 600 is connected to the lower part of the strut 500 rotatably coupled to the hull 200 and the propeller 300 is connected to the strut 500 through the pod 600.

여기서, 스트럿(500)이 선체(200)에서 회동하게 되면 프로펠러(300)는 스트럿(500)의 회동에 연동되어 회동하게 되며, 이를 통해, 선박(100)의 추진, 역추진 또는 회동을 제어하게 된다.Here, when the strut 500 is rotated by the hull 200, the propeller 300 is rotated in conjunction with the rotation of the strut 500, thereby controlling propulsion, inversion or rotation of the ship 100 .

또한, 포드(600) 내부에는 프로펠러 블레이드(310)를 회전시키는 회전축(620)과, 회전축(620)에 결합되는 각종의 기어(610)가 배치되어 있으며, 프로펠러 블레이드(310)는 회전축(620)에 결합되어 회전하는 것을 통해 추력을 발생시킨다.The propeller blade 310 is disposed inside the pod 600 and includes a rotation shaft 620 that rotates the propeller blade 310 and various gears 610 that are coupled to the rotation shaft 620. The propeller blade 310 rotates around the rotary shaft 620, And generates thrust through rotation.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)은 스트럿(500)이 선체(200)에 회동 가능하게 설치되어 선박(100)의 선수각을 제어하는 기능을 수행할 수 있는 아지무스 스러스터(azimuth thruster)를 포함할 수 있다.The ship 100 according to an embodiment of the present invention includes a strut 500 rotatably installed on the hull 200 and having an azimuth thruster capable of controlling a bow angle of the ship 100, thruster.

한편, 덕트(400)는 내부에 중공이 형성된 대략 원통형 혹은 링(ring)형 구조체일 수 있고 또는 타원형으로 마련될 수도 있다. 이러한 덕트(400)는 단면 구조 또는 지름, 혹은 외형 형상 등의 전반적인 구조가 최적화된 형태로 설계될 수 있다.Meanwhile, the duct 400 may be a substantially cylindrical or ring-shaped structure having a hollow therein, or may be provided in an elliptical shape. Such a duct 400 can be designed in an optimized form such as a cross-sectional structure or a general structure such as a diameter or an outer shape.

여기서, 덕트(400)는 수평선(L7)을 기준으로 단면 상부(410)와 단면 하부(420)의 경사 각도가 상이하도록 마련된다. 특히, 덕트(400) 단면 상부(410)의 경사 각도가 단면 하부(420)의 경사 각도보다 크게 마련될 수 있다.Here, the duct 400 is provided such that the inclination angles of the upper end surface 410 and the lower end surface 420 are different from each other with respect to the horizontal line L7. In particular, the inclined angle of the upper end face 410 of the duct 400 may be greater than the inclined angle of the lower end face 420.

이에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면, 도 3(a)에는, 수평선(L7)을 기준으로 단면의 상부와 하부가 대칭이 되도록 마련되는 덕트(400)(이하, 덕트a라고 한다)에서의 추력이 도시되어 있고, 도 3(b)에는 수평선(L7)을 기준으로 기울어지도록 설치되는 덕트(400)(이하, 덕트b라고 한다)에서의 추력이 도시되어 있으며, 도 3(c)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)에 포함된 덕트(400)(이하, 덕트c라고 한다)에서의 추력이 도시되어 있다. 그리고, 도 4(a) 내지 도 4(c)에는 덕트a와, 덕트b와, 덕트c에서 수류가 선체(200) 후방으로 흘러가는 모습이 각각 도시되어 있다.3 (a) and 3 (b), a duct 400 (hereinafter, referred to as a duct a) provided so that the upper and lower ends of the cross section are symmetrical with respect to the horizontal line L7 3 (b) shows a thrust force in a duct 400 (hereinafter, referred to as a duct b) installed so as to incline with respect to a horizontal line L7, and FIG. 3 (c ) Shows the thrust force in the duct 400 (hereinafter referred to as a duct c) included in the ship 100 according to an embodiment of the present invention. Figs. 4 (a) to 4 (c) show a state in which water flows from the duct a, the duct b, and the duct c to the rear of the hull 200, respectively.

이하, 각각의 덕트에서의 추력 및 수류에 대해 설명하되, 덕트에서 발생되는 추력 발생의 기본 원리는 공통되므로, 동일한 내용에 대해서는 하나의 덕트에서의 설명으로 대체하기로 한다.Hereinafter, the thrust and the water flow in each duct will be described. Since the basic principles of thrust generation occurring in the duct are common, the same contents will be replaced with descriptions in one duct.

도 3(a)를 참조하면, 덕트(400)로 유입되는 수류에 의해 덕트(400) 상부와 덕트(400) 하부에서 추력이 발생된다. 즉, 덕트(400)로 유입되는 수류와 덕트(400) 사이의 받음각(θ1,θ2)에 따라 덕트(400)에 양력이 발생되며, 이러한 양력이 선체(200)에 대한 추력으로 작용하게 된다.Referring to FIG. 3 (a), thrust is generated at the upper portion of the duct 400 and the lower portion of the duct 400 by the water flow introduced into the duct 400. That is, a lift force is generated in the duct 400 according to the angle of incidence (? 1,? 2) between the water flow into the duct 400 and the duct 400, and this lift acts as a thrust to the hull 200.

여기서, 받음각(θ1,θ2)은 덕트(400)로 흐르는 수류의 방향과 덕트(400)의 중앙선 사이의 각도를 의미하는 것으로 이하, 덕트(400)에 발생되는 추력에 대해 상세히 설명한다.Here, the angle of attack [theta] 1, [theta] 2 means the angle between the direction of the water flow flowing into the duct 400 and the center line of the duct 400. Hereinafter, the thrust generated in the duct 400 will be described in detail.

우선, 덕트(400)의 상부를 고려하면, 덕트(400)의 전방에서 흐르는 수류(水流)가 θ1의 각도를 이루면서 덕트(400)의 전방에 부딪히게 되는데, 여기서, 수류는 덕트(400)를 따라 덕트(400)의 상측(Y1)과 덕트(400)의 하측(X1)으로 흐르게 된다.Considering the upper part of the duct 400, a water flow flowing in front of the duct 400 collides against the front of the duct 400 at an angle of? 1, where the water flows into the duct 400 And flows to the upper side Y1 of the duct 400 and the lower side X1 of the duct 400. [

그리고, 덕트(400)의 상측(Y1)을 통해 흐르는 수류의 경우, 베르누이의 원리에 의해, 상대적으로 유속은 느리지만 압력이 높은 상태가 형성되고, 덕트(400)의 하측(X1)을 통해 흐르는 수류의 경우, 상대적으로 유속은 빠르지만 압력이 낮은 상태가 형성된다.In the case of a water stream flowing through the upper side Y1 of the duct 400, a state of a relatively high pressure but a relatively high flow rate is formed by the Bernoulli principle, and a state of flowing through the lower side X1 of the duct 400 In the case of water flow, the flow velocity is relatively fast but the pressure is low.

즉, 덕트(400)의 상측(Y1)으로부터 덕트(400)의 하측(X1)을 향해 덕트(400)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, pressure or force acts on the duct 400 from the upper side Y1 of the duct 400 toward the lower side X1 of the duct 400 (see arrow A1) (See arrow B1) and the force in the downward direction of the hull 200 (see arrow C1).

다음, 덕트(400)의 하부를 고려하면, 덕트(400)의 전방에서 흐르는 수류(水流)가 θ2의 각도를 이루면서 덕트(400)의 전방에 부딪히게 되는데, 여기서, 수류는 덕트(400)를 따라 덕트(400)의 상측(X2)과 덕트(400)의 하측(Y2)으로 흐르게 된다.Considering the lower portion of the duct 400, a water flow flowing in front of the duct 400 is incident on the front of the duct 400 at an angle of? 2, And flows to the upper side X2 of the duct 400 and the lower side Y2 of the duct 400. [

그리고, 덕트(400)의 하측(Y2)을 통해 흐르는 수류의 경우, 베르누이의 원리에 의해, 상대적으로 유속은 느리지만 압력이 높은 상태가 형성되고, 덕트(400)의 상측(X2)을 통해 흐르는 수류의 경우, 상대적으로 유속은 빠르지만 압력이 낮은 상태가 형성된다.In the case of the water flow flowing through the lower side Y2 of the duct 400, a state in which the pressure is relatively high is formed due to the Bernoulli's principle and relatively low in flow velocity, and the state of flowing through the upper side X2 of the duct 400 In the case of water flow, the flow velocity is relatively fast but the pressure is low.

즉, 덕트(400)의 하측(Y2)으로부터 덕트(400)의 상측(X2)을 향해 덕트(400)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, pressure or force acts on the duct 400 in the direction perpendicular to the duct 400 from the lower side Y2 of the duct 400 toward the upper side X2 of the duct 400 (see arrow A2) (See arrow B2) and the force in the upper direction of the hull 200 (see arrow C2).

결국, 덕트(400)의 상부에서 발생되는 선체(200)의 아래방향으로의 힘(화살표 C1 참조)과, 덕트(400)의 하부에서 발생되는 선체(200)의 윗방향으로의 힘(화살표 C2 참조)은 방향이 반대이므로, 서로 상쇄된다.The force in the downward direction of the hull 200 generated in the upper portion of the duct 400 and the force in the upper direction of the hull 200 generated in the lower portion of the duct 400 ) Are opposite to each other because they are opposite in direction.

그리고, 덕트(400) 상부와 덕트(400) 하부에서 발생되는 선체(200) 진행방향으로의 힘(화살표 B1 및 B2 참조)이 추력으로 작용하게 된다.The forces (arrows B1 and B2) in the traveling direction of the hull 200 generated from the upper portion of the duct 400 and the lower portion of the duct 400 act as thrust.

하지만, 덕트a의 경우, 도 4(a)를 참조하면, 덕트(400) 상부는 선체(200)에 근접하게 배치되므로, 덕트(400)를 통해 유출되는 수류가 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 선체(200)측으로 이동하여 선체(200)에 부딪히게 된다.4 (a), the upper part of the duct 400 is disposed close to the hull 200, so that the flow of water flowing through the duct 400 is reduced to a coanda effect To the side of the hull (200) and strikes the hull (200).

여기서, 코안다 효과는 벽면이나 천장면에 접근하여 분출된 기류가 그 면에 빨려서 부착하여 흐르는 경향을 갖는 것을 의미한다.Here, the Coanda effect means that the air current that is ejected by approaching the wall surface or the ceiling surface is sucked and tends to flow on the surface.

즉, 덕트(400)를 통과하는 수류가 선체(200)의 후방으로 빨려들어 부딪히게 되면서 선체(200)의 진행을 방해하게 되며, 이에 의해, 선체(200)는 보다 많은 에너지를 사용하게 되어 에너지 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.That is, the water flow passing through the duct 400 is sucked back into the hull 200 and hits the hull 200, thereby hindering the progress of the hull 200. As a result, the hull 200 uses more energy, There is a problem that the efficiency is reduced.

이러한 덕트a의 문제점을 해결하기 위해, 도 3(b)를 참조하면, 수평선(L7)을 기준으로 기울어지도록 설치되는 덕트(400)가 고려될 수 있다.In order to solve the problem of the duct a, referring to FIG. 3 (b), a duct 400 installed to be inclined with respect to the horizontal line L7 may be considered.

여기서, 덕트b의 경우, 도 4(b)를 참조하면, 덕트(400)가 기울어져 있으므로, 덕트(400)를 통과하는 수류는 기울어진 덕트(400)를 따라 이동 후 선체(200)에 부딪히지 않고 선체(200)의 후방으로 유출된다.4B, since the duct 400 is inclined, the water stream passing through the duct 400 moves along the inclined duct 400 and hits the hull 200, And is discharged to the rear side of the hull 200.

즉, 덕트(400)를 통과하는 수류가 선체(200)로부터 충분히 떨어진 채 덕트(400) 후방으로 유출되므로, 코안다 효과가 작용하지 않게 되는 것이다.That is, the water flow passing through the duct 400 flows out to the rear of the duct 400 with a sufficient distance from the hull 200, so that the coanda effect does not work.

하지만, 이러한 덕트b는, 전술한 바와 같이, 덕트(400) 하부에서의 선체(200)의 진행방향으로의 추력 발생이 감소되는 문제점이 있었다.However, such a duct b has a problem in that the generation of thrust in the advancing direction of the hull 200 under the duct 400 is reduced as described above.

이에 대해 보다 상세히 설명하면, 도 3(b)에 도시된, 덕트b의 상부의 경우, 도 3(a)에 도시된, 덕트a의 상부에 비해 받음각이 크게 설정되므로(θ1 < θ3), 덕트(400) 상부에서의 추력은, 도 3(b)의 덕트b에서, 이론적으로 더 큰 값을 가진다(화살표 B3 참조). More specifically, in the case of the upper portion of the duct b shown in Fig. 3 (b), since the angle of attack is set larger than the upper portion of the duct a shown in Fig. 3 (a) The thrust at the upper portion of the duct 400 has a theoretically larger value in the duct b of Fig. 3 (b) (see arrow B3).

하지만, 덕트(400) 상부의 경우, 선체(200)에 근접하게 설치되며, 덕트(400)로 유입되는 수류가 선체(200)에 의해 방해를 받게 되므로, 실질적인 추력 증대 효과는 높지 않다.However, in the case of the upper part of the duct 400, the water flow installed in the duct 400 is obstructed by the hull 200 because it is installed close to the hull 200, so that the substantial thrust increasing effect is not high.

그러나, 덕트(400) 하부의 경우, 도 3(b)의 덕트b에서 도 3(a)의 덕트a보다 받음각이 작게 설정되므로(θ2 > θ4), 덕트(400) 하부에서의 추력은 도 3(b)의 덕트b에서, 이론적으로 더 작은값을 가진다(화살표 B4 참조).However, in the case of the lower portion of the duct 400, since the angle of attack is set smaller than the duct a of Fig. 3 (a) in the duct b of Fig. 3 (b) (see arrow B4) in the duct b of Fig. 4 (b).

그리고, 덕트(400) 하부의 경우, 선체(200)로부터 소정 범위로 이격되어 있으므로, 덕트(400)로 유입되는 수류가 선체(200)에 의해 방해를 받지 않으며, 실질적으로도 추력 감소 효과가 높게 나타난다.In the case of the lower part of the duct 400, the water flowing into the duct 400 is not disturbed by the hull 200, and the effect of reducing the thrust is substantially high because the hull 200 is spaced apart from the hull 200 in a predetermined range. appear.

결국, 덕트b의 경우, 덕트a에 비해 덕트(400) 상부에서의 추력 증대 효과는 높지 않지만, 덕트(400) 하부에서의 추력 감소 효과는 높으므로, 전체적으로는 덕트a에 비해 덕트b에서 선체(200)의 진행방향으로의 추력 발생이 감소될 수가 있게 된다.As a result, in the case of the duct b, the thrust increasing effect at the upper portion of the duct 400 is not higher than the duct a, but the effect of reducing the thrust at the lower portion of the duct 400 is high. 200 can be reduced.

그러나, 도 3(c) 및 도 4(c)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)에 포함된 덕트(400)를 고려하면, 덕트(400) 상부의 경우, 코안다 효과가 발생되지 않는 범위에서 수평선(L7)을 기준으로 경사 각도를 가지므로, 덕트(400) 상부에서는 덕트(400)를 통과하는 수류가 기울어진 덕트(400)를 따라 이동 후 선체(200)에 부딪히지 않고 선체(200)의 후방으로 유출되는 바, 선체(200) 저면에서의 저항을 감소시킬 수 있게 된다.Considering the duct 400 included in the ship 100 according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 3 (c) and 4 (c), in the case of the upper part of the duct 400, The water flow passing through the duct 400 at the upper part of the duct 400 moves along the inclined duct 400 and hits the hull 200 after the duct 400 moves along the inclined duct 400. [ So that the resistance at the bottom of the hull 200 can be reduced.

그리고, 덕트c의 단면 상부(410)와 수평선(L7) 사이의 각도(θ5)는 덕트b의 단면 상부(410)와 수평선(L7) 사이의 각도(θ3)에 대응되는 크기로 마련될 수 있으므로, 덕트c의 단면 상부(410)의 추력의 경우, 덕트a보다는 이론적으로 향상되는 효과가 있다(화살표 B5 참조).The angle? 5 between the upper end portion 410 of the duct c and the horizontal line L7 may be set to a size corresponding to the angle? 3 between the upper end portion 410 of the duct b and the horizontal line L7 , The thrust of the cross-sectional top portion 410 of the duct c is theoretically improved (see arrow B5).

그리고, 덕트c의 하부에서는 덕트b의 하부에서보다 큰 받음각을 가지므로(θ6 > θ4), 덕트b에서 발생하던 덕트(400) 하부의 추력 감소를 개선하는 효과가 있다.Since the lower portion of the duct c has a greater angle of attack than the lower portion of the duct b (? 6 >? 4), the effect of reducing the thrust force of the duct 400 under the duct b is improved.

여기서, 덕트c의 단면 하부(420)에서의 받음각(θ6)는 덕트a의 단면 하부(420)에서의 받음각(θ2)에 대응되는 크기로 마련될 수 있다. Here, the angle of attack 6 at the lower end 420 of the duct c may be set to a size corresponding to the angle of attack 2 at the lower end 420 of the duct a.

그리고, 덕트c의 단면 하부(420)에서의 추력에 관한 설명은 덕트a의 단면 하부(420)에서의 추력에 관한 설명과 공통되므로, 전술한 설명으로 대체하기로 한다(화살표 B6 참조).The description of the thrust at the lower end portion 420 of the duct c is common to the description of the thrust at the lower end portion 420 of the duct a, and therefore, the description will be replaced with the above description (see arrow B6).

결국, 덕트c는, 덕트a의 문제점인 코안다 효과에 의한 선체(200) 저항 증가 문제와, 덕트b의 문제점인 덕트(400) 하부에서의 추력 감소 문제를 모두 개선할 수 있게 된다.As a result, the duct c can improve both the problem of increasing the resistance of the ship 200 due to the Coanda effect, which is a problem of the duct a, and the problem of reducing the thrust force at the lower portion of the duct 400, which is a problem of the duct b.

한편, 덕트b의 경우, 덕트(400)가 수평선(L7)을 기준으로 기울어지므로, 즉, 덕트(400) 단면의 상부와 하부를 연결하는 가상의 라인(L1,L2)이 수평선(L7)에 수직으로 교차되지 않고 기울어져 있으므로, 프로펠러(300)가 덕트(400)의 중심부에 위치하지 못해 추력 발생이 감소되는 문제점도 있다. In the case of the duct b, the duct 400 is inclined with respect to the horizontal line L7, that is, imaginary lines L1 and L2 connecting the upper portion and the lower portion of the cross section of the duct 400 are connected to the horizontal line L7 The propeller 300 can not be positioned at the center of the duct 400, and thus thrust generation is reduced.

즉, 도 3(b)를 참조하면, 프로펠러(300)가 배치되는 가상의 라인(L3)은 덕트(400) 상부 중심과 덕트(400) 하부 중심에서 벗어나게 된다(R1,R2 참조).3 (b), the hypothetical line L3 where the propeller 300 is disposed is deviated from the center of the upper part of the duct 400 and the center of the lower part of the duct 400 (see R1 and R2).

현재까지의 연구결과에 따르면, 프로펠러(300)가 덕트(400)의 중심부에 위치하는 경우, 즉, 덕트(400)의 중심을 연결하는 가상의 수직선에 프로펠러(300)가 위치하는 경우에 추력이 가장 많이 발생하는 것으로 알려져 있다.According to the results of the research up to now, when the propeller 300 is located at the center of the duct 400, that is, when the propeller 300 is located on a virtual vertical line connecting the center of the duct 400, It is known to occur most frequently.

하지만, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 덕트b의 경우, 가상의 수직선에 대해 덕트(400) 상부와 덕트(400) 하부가 덕트(400) 중심으로부터 벗어나 있으므로, 덕트a에 비해 추력이 감소되는 단점이 있게 된다.3B, since the upper portion of the duct 400 and the lower portion of the duct 400 are offset from the center of the duct 400 with respect to a virtual vertical line, the duct b has a thrust greater than that of the duct a There is a disadvantage that it is reduced.

그러나, 도 3(c)를 참조하면, 덕트c는 덕트(400) 전방의 상측 단부(P1)와 하측 단부(P2)를 연결하는 가상의 라인(L4) 또는 덕트(400) 후방의 상측 단부(Q1)와 하측 단부(Q2)를 연결하는 가상의 라인(L5)이, 수평선(L7)에 교차하도록, 바람직하게는 직교하도록 배치될 수 있다.3C, the duct c includes a virtual line L4 connecting the upper end P1 of the duct 400 and the lower end P2 of the duct 400, or an imaginary line L4 connecting the upper end of the duct 400 The hypothetical line L5 connecting the lower end Q1 and the lower end Q2 may be arranged so as to intersect the horizontal line L7 and preferably orthogonally.

그리고, 프로펠러(300)는 덕트(400) 전방의 상측 단부(P1)와 하측 단부(P2)를 연결하는 가상의 라인(L4) 또는 덕트(400) 후방의 상측 단부(Q1)와 하측 단부(Q2)를 연결하는 가상의 라인(L5)에 나란하게, 바람직하게는 평행하도록 배치될 수 있다.The propeller 300 is connected to the imaginary line L4 connecting the upper end P1 and the lower end P2 of the duct 400 or the upper end Q1 and the lower end Q2 of the duct 400, Parallel to the imaginary line L5 connecting them, as shown in Fig.

즉, 덕트c는 덕트(400) 자체는 기울이지 않고, 덕트(400) 단면 상부(410)와 덕트(400) 단면 하부(420)의 경사 각도를 조절하는 것이므로, 프로펠러(300)는 덕트(400)의 단면 상부(410)의 중심과, 덕트(400)의 단면 하부(420)의 중심을 연결하는 가상의 라인(L6) 상에 위치할 수 있게 된다.That is, the duct c adjusts the tilting angle of the upper end surface 410 of the duct 400 and the lower end surface 420 of the duct 400 without inclining the duct 400 itself, On the imaginary line L6 connecting the center of the section top 410 of the duct 400 and the center of the section bottom 420 of the duct 400. [

그리고, 프로펠러(300)가 덕트(400)의 중심부에 위치하는 것에 의해 추력이 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Further, since the propeller 300 is located at the center of the duct 400, it is possible to prevent the thrust from being reduced.

한편, 전술한 바와 같이, 덕트(400) 단면의 상부의 경사 각도는 덕트(400) 단면 하부(420)의 경사 각도보다 크게 마련되는데, 여기서, 도 5를 참조하면, 덕트(400)의 단면 상부(410)는 수평선(L7)을 기준으로 다양한 경사 각도(α)를 가지도록 마련될 수 있다.5, the inclination angle of the upper portion of the cross section of the duct 400 is greater than the inclination angle of the lower section 420 of the cross section of the duct 400. Here, The display unit 410 may be provided with various inclination angles? With respect to the horizontal line L7.

예를 들어, 덕트(400)의 단면 상부(410)는 수평선(L7)을 기준으로 3°내지 10°의 경사 각도(α)를 가지도록 마련될 수 있고, 덕트(400)의 단면 하부(420)는 이보다 작은 경사 각도를 가지도록 마련될 수 있다.For example, the upper end portion 410 of the duct 400 may be provided with an inclination angle? Of 3 to 10 degrees with respect to the horizontal line L7, and the lower end portion 420 of the duct 400 May be provided so as to have a smaller inclination angle.

이에 의해, 선체(200)의 크기, 용적량, 흘수 등의 다앙한 조건에서 필요에 따라 덕트(400)의 경사 각도를 조절하여 다양한 종류의 선박(100)에 대해서도 코안다 효과에 따른 선체(200) 저항을 감소시킬 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to adjust the tilt angle of the duct 400 according to need in various conditions such as the size, volume, and draft of the ship 200, The resistance can be reduced.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)의 선체(200) 저면 저항 감소 및 추력 발생 증가에 따른 에너지 효율 향상의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of energy efficiency improvement according to the reduction of the bottom surface resistance of the ship 200 and the increase in thrust generation of the ship 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

우선, 도 3(c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(100)에 포함된 덕트(400), 즉, 덕트c는 단면 상부(410)의 경사 각도가 단면 하부(420)의 경사 각도보다 크도록 마련된다.3 (c), the duct 400 included in the ship 100 according to the embodiment of the present invention, that is, the duct c, As shown in Fig.

여기서, 덕트c의 단면 상부(410)는 코안다 효과를 방지할 수 있는 경사 각도를 가진다. 이에 의해, 덕트c를 통과하는 수류는 선체(200)에 부딪히지 않고 선체(200)의 후방으로 유출되므로, 선체(200) 저면에서의 저항을 감소시킬 수 있게 된다.Here, the cross-sectional upper portion 410 of the duct c has an inclination angle to prevent the coanda effect. Thus, the water flow passing through the duct c flows out to the rear of the hull 200 without colliding with the hull 200, so that the resistance at the bottom of the hull 200 can be reduced.

그리고, 덕트c의 단면 하부(420)는 덕트a에서 설명한 바에 따라 선체(200) 진행방향의 추력을 발생하므로, 덕트b와 비교시, 추력 감소를 개선하는 효과가 있다.The cross-sectional lower portion 420 of the duct c generates a thrust in the advancing direction of the hull 200 according to the description of the duct a, so that the thrust reduction is improved in comparison with the duct b.

한편, 덕트c의 경우, 덕트b와 달리, 덕트(400) 자체를 기울이는 것은 아니므로, 프로펠러(300)가 덕트(400) 상부의 중심과 덕트(400) 하부의 중심을 연결하는 가상의 라인 상에 배치될 수 있으며, 이를 통해, 추력 감소를 방지하는 효과가 있다.Unlike the duct b, unlike the duct b, since the propeller 300 is connected to the center of the duct 400 and the center of the lower portion of the duct 400, So that the thrust reduction can be prevented.

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 : 선박 200 : 선체
300 : 프로펠러 400 : 덕트
410 : 단면 상부 420 : 단면 하부
500 : 스트럿 600 : 포드100: Ship 200: Hull
300: Propeller 400: Duct
410: section top section 420: section bottom section
500: Strut 600: Ford

Claims

A propeller coupled to the hull and connected to the rotational axis of the engine to generate propulsion; And
A duct disposed around the propeller and having an inclined angle different from that of the upper end face and the lower end face based on a hypothetical line connecting the upper end and the lower end of the front and an imaginary line connecting the upper end and the lower end of the rear, Including,
Wherein the inclined angle of the upper end surface of the duct is larger than the inclined angle of the lower end surface of the duct.

The method according to claim 1,
Wherein the difference between the distance of the horizontal line at the upper end of the cross section and the distance of the horizontal line at the lower end of the cross section increases with the horizontal line.

delete

The method according to claim 1,
In the duct,
Wherein a hypothetical line connecting the upper end and the lower end of the duct front is disposed orthogonal to the horizontal line.

5. The method of claim 4,
In the duct,
Wherein a hypothetical line connecting the upper end and the lower end of the duct rearward is disposed so as to be orthogonal to a horizontal line.

The method according to claim 1,
Wherein the upper portion of the duct has an inclination angle of 3 to 10 degrees with respect to a horizontal line, and the lower end of the duct has a smaller inclination angle than the upper end of the duct.

The method according to any one of claims 1, 2, and 4 to 6,
And a strut rotatably coupled to the hull,
Wherein the propeller is connected to the strut and rotates in conjunction with the rotation of the strut.