KR101509956B1 - 선박용 프로펠러구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 프로펠러구조에 관한 것으로서, 축 회전되는 허브(5)와, 이 허브(5)의 외주면에 접착되는 외곽이 라운드진 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드(10)를 포함하되, 상기 블레이드(10)는 상기 허브(5)에 접착되는 부위인 몸통부(11)와, 상기 블레이드(10)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부(12)로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 팁부(12)는 상기 몸통부(11)의 선단부에서 두께가 얇아지는 내부의 살 부분에 해당되는 심대(12a)와, 이 심대(12a)를 덮어씌우는 표면부로 이루어지고, 상기 팁부(12)의 표면부(12b)가 상기 몸통부(11) 및 팁부(12)의 심대(12a)와 재질을 서로 다르게 하여 제작된 구조로 되어 있다.
따라서, 블레이드의 심대와 표면부 전체 또는 팁부의 재질을 서로 다르게 하여 특히 심대 측은 복합소재를 사용하고 표면부 또는 팁부 측은 강성이 강한 금속 재질을 적용함으로써, 전반적으로 축계 및 선미측 구조 단순화와 제작경비 절감 및 축계 발열사고 예방으로 인한 유지보수 비용절감 등을 도모할 수 있는 동시에 팁부 측의 캐비테이션에 의한 침식을 최소화할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

선박용 프로펠러구조{Propeller structure for ship}

본 발명은 선박용 프로펠러구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드의 심대와 표면부 전체 또는 팁부의 재질을 서로 다르게 하여 특히 심대 측은 복합소재를 사용하고 표면부 또는 팁부 측은 강성이 강한 금속 재질을 적용함으로써, 전반적으로 축계 및 선미측 구조 단순화와 제작경비 절감 및 축계 발열사고 예방으로 인한 유지보수 비용절감 등을 도모할 수 있는 동시에 팁부 측의 캐비테이션에 의한 침식을 최소화할 수 있게 되는 선박용 프로펠러구조에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 프로펠러라 함은 엔진의 회전력을 선박의 추진력으로 변환시키는 장치를 말하며, 허브 둘레를 따라 등간격으로 복수개의 날개를 설치하여 이 날개들의 회전에 의해 발생되는 추력(양력)으로 선박의 추진력이 생기게 되는 것이다.

이러한 프로펠러의 구조를 개략적으로 살펴보면, 도 1에서 나타낸 것과 같이, 허브(5)와, 이 허브(5)의 외주면에 접착되는 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드(7)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 블레이드(7)는 크게 허브(5)에 접착되는 부위인 몸통부(7a)와, 이 몸통부(7a)의 선단부에서 연장되는 블레이드(7)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부(7b)로 구분할 수 있다.

이러한 프로펠러는 주로 금속 재질로 제작되며, 금속 프로펠러의 경우 비교적 가공성과 기계적 성질이 우수하고 제조비용도 저렴하며, 또한, 캐비테이션으로 인해 야기되는 침식에 대한 저항성도 우수한 특징이 있다.

그러나, 금속 특성상 고중량에 의한 축계 부하가 커서 이로 인해 축계 발열 등의 문제가 발생되고, 선체와의 전위차로 인한 선체 침식을 야기시키며, 흡음성이 매우 나빠서 군함이나 잠수함 등 특수 목적용 추진장치로는 부적함하고, 피로로 인한 균열발생 등의 위험이 있다.

그래서, 최근에 상기와 같은 금속 재질의 프로펠러에 대체하기 위해 복합소재 프로펠러가 제시되고 있는데, 이러한 복합소재 프로펠러는 유리섬유나 탄소섬유 등의 다양한 소재의 조합이나 적층으로 제작이 가능하고, 금속 대비 초경량에 의한 축계 및 선미측 구조를 단순화시킬 수 있어 제작 경비 절감과 축계발열 사고 예방으로 인해 유지, 보수비용 절감을 도모할 수 있으며, 흡음성도 뛰어나게 되는 등의 장점을 갖고 있다.

반면에, 이러한 복합소재 프로펠러는 주로 적층구조로 되어 있기 때문에, 특히 캐비테이션이 주로 발생되는 팁부에서 침식이나 적층판이 탈리되는 현상이 발생되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

한국 공개특허 제2011-0100713호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 블레이드의 심대와 표면부 전체 또는 팁부의 재질을 서로 다르게 하여 특히 심대 측은 복합소재를 사용하고 표면부 또는 팁부 측은 강성이 강한 금속 재질을 적용함으로써, 전반적으로 축계 및 선미측 구조 단순화와 제작경비 절감 및 축계 발열사고 예방으로 인한 유지보수 비용절감 등을 도모할 수 있는 동시에 팁부 측의 캐비테이션에 의한 침식을 최소화할 수 있도록 하는 선박용 프로펠러구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조는 엔진에 의해 축 회전되는 허브와, 이 허브의 외주면에 연결되는 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드를 포함하되, 상기 블레이드는 상기 허브에 연결되는 부위인 몸통부와, 블레이드의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 팁부는 상기 몸통부의 선단부에서 두께가 얇아지는 내부의 살 부분에 해당되는 심대와, 이 심대를 덮어씌우는 표면부로 이루어지고, 상기 팁부의 표면부가 상기 몸통부 및 팁부의 심대와 재질을 서로 다르게 하여 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 몸통부와 상기 팁부의 심대 측은 복합소재를 사용하고, 상기 몸통부와 동일표면을 이루는 팁부의 표면부는 금속 재질을 적용한 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 팁부의 표면부는 상기 몸통부와 팁부의 심대를 먼저 복합소재로 제작한 후 이 몸통부와 팁부의 심대에 대해 주조 가공을 통해 제작된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 팁부의 표면부는 상기 팁부의 심대에 대해 착탈 가능하게 결합되는 착탈 결합 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 팁부의 표면부와 상기 팁부의 심대 간의 결합 상태가 견고하게 되도록 서로 간에 맞물림 구조가 더 구비된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 맞물림 구조는 상기 몸통부와 팁부의 심대가 만나는 단턱부에 내측으로 오목하게 패인 오목홈부가 마련되고, 이에 대응되는 상기 팁부의 표면부 단부에 상기 오목홈부에 삽입되어 걸리도록 하는 걸림돌부가 마련된 구조로 된 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조는 엔진에 의해 축 회전되는 허브와, 이 허브의 외주면에 연결되는 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드를 포함하되, 상기 블레이드는 상기 허브에 연결되는 부위인 몸통부와, 블레이드의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 블레이드는 그 내부의 살 부분에 해당되는 심대와, 이 심대를 덮어씌우는 표면부로 이루어지고, 상기 블레이드의 표면부와 상기 블레이드의 심대의 재질을 서로 다르게 하여 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 심대는 복합소재를 사용하고, 상기 표면부는 금속 재질을 적용한 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 블레이드의 표면부는 상기 블레이드의 심대를 먼저 복합소재로 제작한 후 이 심대에 대해 주조 가공을 통해 제작된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 블레이드의 표면부는 상기 블레이드의 심대에 대해 착탈 가능하게 접착되는 착탈 결합 구조로 된 것일 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 선박용 프로펠러구조는 블레이드의 심대와 표면부 전체 또는 팁부의 재질을 서로 다르게 하여 특히 심대 측은 복합소재를 사용하고 표면부 또는 팁부 측은 강성이 강한 금속 재질을 적용함으로써, 전반적으로 축계 및 선미측 구조 단순화와 제작경비 절감 및 축계 발열사고 예방으로 인한 유지보수 비용절감 등을 도모할 수 있는 동시에 팁부 측의 캐비테이션에 의한 침식을 최소화할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 종래 기술에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 요부단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조를 나타낸 요부단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조는 엔진에 의해 축 회전되는 허브(5)와, 이 허브(5)의 외주면에 연결되는 외곽이 라운드진 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드(10)를 포함하되, 상기 블레이드(10)는 상기 허브(5)에 접착되는 부위인 몸통부(11)와, 상기 블레이드(10)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부(12)로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 팁부(12)는 상기 몸통부(11)의 선단부에서 두께가 얇아지는 내부의 살 부분에 해당되는 심대(12a)와, 이 심대(12a)를 덮어씌우는 표면부로 이루어지고, 상기 팁부(12)의 표면부(12b)가 상기 몸통부(11) 및 팁부(12)의 심대(12a)와 재질을 서로 다르게 하여 제작된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 몸통부(11)와 상기 팁부(12)의 심대(12a) 측은 유리섬유나 탄소섬유 등의 복합소재를 사용하고, 상기 몸통부(11)와 동일표면을 이루는 팁부(12)의 표면부(12b)는 금속 재질을 적용할 수 있다.

여기서, 상기 팁부(12)의 표면부(12b)는 상기 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)를 먼저 복합소재로 제작한 후 이 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)에 대해 주조 가공을 통해 제작할 수 있다.

또는, 상기 팁부(12)의 표면부(12b)는 상기 팁부(12)의 심대(12a)에 대해 착탈 가능하게 결합되는 착탈 결합 구조로 할 수도 있다.

그리고, 상기 팁부(12)의 표면부(12b)와 상기 팁부(12)의 심대(12a) 간의 결합 상태가 견고하게 되도록 서로 간에 맞물림 구조가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 맞물림 구조는 상기 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)가 만나는 단턱부(11a)에 내측으로 오목하게 패인 오목홈부(12a1)가 마련되고, 이에 대응되는 상기 팁부(12)의 표면부(12b) 단부에 상기 오목홈부(12a1)에 삽입되어 걸리도록 하는 걸림돌부(12b1)가 마련된 구조로 할 수 있다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 선박용 프로펠러구조는 먼저 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)를 유리섬유나 탄소섬유 등의 복합소재로 제작한 후 그 선단부인 팁부(12)의 표면부(12b)는 주조 작업을 통해 금속재질로 제작한다.

이때, 상기 팁부(12)의 표면부(12b)의 주물 제작 전에 미리 몸통부(11) 선단 단턱부(11a) 내측에 오목홈부(12a1)를 형성한 후 주조를 수행하여 주조 후에 상기 몸통부(11) 및 팁부(12)의 심대(12a)와 팁부(12) 간의 결합 상태가 견고하게 되도록 한다.

또는, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 팁부(12)의 표면부(12b)를 별도로 분리 제작한 후 별도의 체결구(미도시)나 본드 등의 접착수단을 통해 상기 표면부(12b)를 상기 팁부(12)의 심대(12a) 외부로 덮어씌워 고정시킨다.

여기서, 결합 과정은 상기 몸통부(11)의 오목홈부(12a1)와 팁부(12) 표면부(12b)의 걸림돌부(12b1)가 서로 형합된 상태가 되도록 하며, 이러한 상태에서 서로를 접착 고정시켜 팁부(12)의 조립을 완성한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 5 내지 도 7에서 나타낸 것과 같이, 엔진에 의해 축 회전되는 허브(5)와, 이 허브(5)의 외주면에 접착되는 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드(20)를 포함하되, 상기 블레이드(20)는 상기 허브(5)에 접착되는 부위인 몸통부와, 블레이드(20)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서, 상기 블레이드(20)는 그 내부의 살 부분에 해당되는 심대(21)와, 이 심대(21)를 덮어씌우는 표면부(22)로 이루어지고, 상기 블레이드(20)의 표면부(22)와 상기 블레이드(20)의 심대(21)의 재질을 서로 다르게 하여 제작된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 심대(21)는 유리섬유나 탄소섬유 등의 복합소재를 사용하고, 상기 표면부(22)는 금속 재질을 적용할 수 있다.

그리고, 상기 블레이드(20)의 표면부(22)는 상기 블레이드(20)의 심대(21)를 먼저 복합소재로 제작한 후 이 심대(21)에 대해 주조 가공을 통해 제작할 수 있다.

또는, 상기 블레이드(20)의 표면부(22)는 상기 블레이드(20)의 심대(21)에 대해 착탈 가능하게 접착되는 착탈 결합 구조로 할 수 있다.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 프로펠러구조는 블레이드의 심대와 표면부 전체 또는 팁부의 재질을 서로 다르게 하여 특히 심대 측은 복합소재를 사용하고 표면부 또는 팁부 측은 강성이 강한 금속 재질을 적용함으로써, 전반적으로 축계 및 선미측 구조 단순화와 제작경비 절감 및 축계 발열사고 예방으로 인한 유지보수 비용절감 등을 도모할 수 있는 동시에 팁부 측의 캐비테이션에 의한 침식을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러구조의 블레이드들은 상기와 같이 외곽이 라운드진 유선형 단면 구조를 갖는 것으로서, 비록 도면상에서는 정확한 라운드진 유선형 구조를 표현하지 못하였지만 기본적으로 공지 기술인 프로펠러의 블레이드가 그 외곽이 라운드진 유선형 단면 구조를 갖는 것은 자명하므로, 본 발명에서의 각 블레이드들도 그 외곽이 라운드진 유선형 단면 구조를 갖는 것으로 이해하고 본 발명의 특징부를 살펴보는 것이 바람직할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
5 : 허브 7 : 블레이드
7a : 몸통부 7b : 팁부
10 : 블레이드 11 : 몸통부
11a : 단턱부 12 : 팁부
12a : 심대 12b : 표면부
12a1 : 오목홈부 12b1 : 걸림돌부
20 : 블레이드 21 : 심대
22 : 표면부

Claims (10)

1. 엔진에 의해 축 회전되는 허브(5)와, 이 허브(5)의 외주면에 연결되는 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드(10)를 포함하되, 상기 블레이드(10)는 상기 허브(5)에 연결되는 부위인 몸통부(11)와, 블레이드(10)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부(12)로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서,
   상기 팁부(12)는 상기 몸통부(11)의 선단부에서 두께가 얇아지는 내부의 살 부분에 해당되는 심대(12a)와, 이 심대(12a)를 덮어씌우는 표면부(12b)로 이루어지고,
   상기 팁부(12)의 표면부(12b)가 상기 몸통부(11) 및 팁부(12)의 심대(12a)와 재질을 서로 다르게 하여 제작하되,
   상기 몸통부(11)와 상기 팁부(12)의 심대(12a) 측은 복합소재를 사용하고, 상기 몸통부(11)와 동일표면을 이루는 팁부(12)의 표면부(12b)는 금속 재질을 적용한 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 팁부(12)의 표면부(12b)는 상기 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)를 먼저 복합소재로 제작한 후 이 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)에 대해 주조 가공을 통해 제작된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 팁부(12)의 표면부(12b)는 상기 팁부(12)의 심대(12a)에 대해 착탈 가능하게 결합되는 착탈 결합 구조로 된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 팁부(12)의 표면부(12b)와 상기 팁부(12)의 심대(12a) 간의 결합 상태가 견고하게 되도록 서로 간에 맞물림 구조가 더 구비된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 맞물림 구조는 상기 몸통부(11)와 팁부(12)의 심대(12a)가 만나는 단턱부(11a)에 내측으로 오목하게 패인 오목홈부(12a1)가 마련되고,
   이에 대응되는 상기 팁부(12)의 표면부(12b) 단부에 상기 오목홈부(12a1)에 삽입되어 걸리도록 하는 걸림돌부(12b1)가 마련된 구조로 된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
7. 엔진에 의해 축 회전되는 허브(5)와, 이 허브(5)의 외주면에 연결되는 유선형 단면 구조를 갖는 복수의 블레이드(20)를 포함하되, 상기 블레이드(20)는 상기 허브(5)에 연결되는 부위인 몸통부와, 블레이드(20)의 방사방향 선단부 측에 해당되는 팁부로 이루어진 선박용 프로펠러구조에 있어서,
   상기 블레이드(20)는 그 내부의 살 부분에 해당되는 심대(21)와, 이 심대(21)를 덮어씌우는 표면부(22)로 이루어지고,
   상기 블레이드(20)의 표면부(22)와 상기 블레이드(20)의 심대(21)의 재질을 서로 다르게 하여 제작하되,
   상기 심대(21)는 복합소재를 사용하고, 상기 표면부(22)는 금속 재질을 적용한 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 블레이드(20)의 표면부(22)는 상기 블레이드(20)의 심대(21)를 먼저 복합소재로 제작한 후 이 심대(21)에 대해 주조 가공을 통해 제작된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
10. 제7항에 있어서,
    상기 블레이드(20)의 표면부(22)는 상기 블레이드(20)의 심대(21)에 대해 착탈 가능하게 접착되는 착탈 결합 구조로 된 것을 특징으로 하는 선박용 프로펠러구조.
    

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