KR101554522B1 - 선박의 추진 장치와 이를 구비한 선박 - Google Patents

Abstract

핀 붙임의 프로펠러 보스 캡을 사용한 스크루 프로펠러로 형성되는 선박의 추진 장치 및 그를 구비한 선박에 있어서, 종래기술의 핀 붙임의 프로펠러 보스 캡을 사용한 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박보다, 추진기 효율을 높임과 동시에, 공작성을 높이고, 경량화된 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박을 제공한다. 프로펠러 보스 캡(5A)에 마련한 핀(6)을 프로펠러 날개(3)의 사이의 후방에 배치한 선박의 추진 장치(1A)에 있어서, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)를 단면으로 형성하거나, 또는, 후단부(5a)의 형상을 주연부로부터 프로펠러 보스 캡(5A)의 전장(Lc)의 20%의 범위 내에 집어넣는 동시에, 전장(Lc)을 캡 전단부의 지름(Dcf)의 0.28배∼0.76배로 하고, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 지름(Dca)을, 프로펠러 보스 캡(5A)의 전단부(5f)의 지름(Dcf)의 0.35배∼0.95배로 한다.

Description

선박의 추진 장치와 이를 구비한 선박 {SHIP PROPULSION DEVICE AND SHIP WITH SAME}

본 발명은 스크루 프로펠러를 사용하는 선박의 추진 장치와 이를 구비한 선박에 관한 것이며, 더 상세하게는, 스크루 프로펠러의 보스에 장착하는 프로펠러 보스 캡에 핀을 마련하여, 스크루 프로펠러의 추진성능을 향상시키는 선박의 추진 장치와 이를 구비한 선박에 관한 것이다.

선박의 대개는 추진기로서 스크루 프로펠러를 사용하고 있어, 추진기 효율 등의 프로펠러 특성을 향상시키는 것은, 연비의 향상에 크게 공헌하게 된다. 때문에, 프로펠러의 날개 수, 날개의 형상, 전개면적, 피치 각, 스큐 각 등, 프로펠러의 날개에 관한 연구가 이루어져 오고 있으며, 가지가지의 날개 형상이 개발돼 오고 있다.

예를 들어, 특공 평 7-121716 호 공보에 기재돼 있는 바와 같이, 이 프로펠러 특성의 향상을 위해, 도 12∼도 15에 보이는 바와 같은 프로펠러 보스 2의 근방에 있어서, 프로펠러 보스 캡 5의 후류에 있어서의 허브 소용돌이를 감소시킴에 의해서 추진기 효율을 높이는 정류(整流) 핀 붙임 보스 캡 5가 개발되고 있다.

이 정류 핀 붙임 보스 캡 5에서는, 보스 캡 5에 장착하는 핀 6의 개수(도 12에서는 4개)를 각 프로펠러 블레이드(프로펠러 날개) 3의 개수(도 12에서는 4개)와 같게 한다. 또, 도 15에 보이는 바와 같이, 핀 6의 각도 α는 프로펠러 블레이드 3의 근부(根部)의 기하학적 피치 각 ε에 대하여, (-20°≤α-ε≤+ 30°)의 관계를 가지고 있다. 핀(6)의 길이 방향에 관하여는, 핀 6의 전연(前緣)은 프로펠러 블레이드 3의 근부의 후연(後緣)과 프로펠러 전후방향으로 같거나 또는 이 후연보다도 후방으로 한다 (b≥0). 또, 인접하는 프로펠러 블레이드 3의 근부의 극간(隙間)의 위치에 마련한다 (a>0). 게다가, 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 핀(6)의 캡(5) 본체의 축선부터의 최대 지름(2r)은 보스(2)의 캡 장착 단부(2a)의 지름(Dba) 보다 크며, 또한, 프로펠러 지름(2R)의 33% 이하로 하고 있다.

이 정류 핀 붙임 보스 캡(5)의 작용효과는 다음과 같이 생각되고 있다. 정류 핀은 그 자체로는 추력을 발생하지 않고, 보스 캡의 후류에 있어서의 허브 소용돌이의 발생을 감소하는 정류판의 작용을 한다. 이 정류작용에 의해, 보스 캡의 후류의 허브 소용돌이가 확산돼 프로펠러 날개 면 상의 소용돌이에 의한 유도 항력이 감소한다. 그 결과, 토크를 증대시킴이 없이 프로펠러 특성(추진기 효율)의 대폭적인 향상을 초래하게 된다.

또, 예를 들어, 특허 제 3491890 호 공보에 기재돼 있는 바와 같이, 이 정류 핀 등의, 프로펠러 허브(프로펠러 보스)로부터의 소용돌이를 소거하는 허브 소용돌이 소거장치를 가지는 선박의 프로펠러에 있어서, 허브 소용돌이 소각(消却)장치가 그 기능을 충분히 내게 하여 프로펠러의 총체적인 효율을 높이고, 동시에 강도 면에서도 유리성을 얻을 것을 목적으로 하여, 프로펠러에 있어서의 날개 근부의 피치 또는 캠버를, 프로펠러의 중간부의 피치 또 캠버에 비해 크게 하는 것이 제안돼 있다.

한편, 본 발명자 등은, 핀 붙임의 프로펠러 보스 캡에 의한 추진기 효율의 향상을 더 도모할 수가 있는 것은 아닐까 생각하여, 여러 가지 발상을 토대로 연구한 핀 붙임 프로펠러 보스 캡을 사용한 수조(水槽)실험을 행하였다. 그 결과, 추진기 효율을 더 향상시킬 수가 있는, 다음과 같은 스크루 프로펠러를 사용하는 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박에 도달하였다.

(선행기술 문헌)

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특공 평 7-121716 호 공보

특허문헌 2: 일본 특허 제 3491890 호 공보

본 발명의 목적은, 핀 붙임의 프로펠러 보스 캡을 사용한 스크루 프로펠러로 형성되는 선박의 추진 장치 및 이를 구비한 선박에 있어서, 종래기술의 핀 붙임의 프로펠러 보스 캡을 사용한 선박의 추진 장치와 이를 구비한 선박보다도, 추진기 효율을 높임과 동시에, 공작성을 높여, 경량화된 선박의 추진 장치와 이를 구비한 선박을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 선박의 추진 장치는, 스크루 프로펠러의 프로펠러 보스의 후측에 장착하는 프로펠러 보스 캡에 핀을 마련하는 동시에, 이 핀을 프로펠러 날개의 사이의 후방에 배치한 선박의 추진 장치에 있어서, 상기 프로펠러 보스 캡의 후단부의 형상을 후단부의 주연부(周緣部)와 중심부와의 전후방향 거리가 프로펠러 보스 캡의 전장(全長)의 20%의 범위 내로 하는 동시에, 이 프로펠러 보스 캡의 전장을 캡 전단부의 지름의 0.28배∼0.76배로 하고, 이 프로펠러 보스 캡의 후단부의 지름을 이 캡의 전단부의 지름의 0.35배∼0.95배로 하여 구성된다.

프로펠러의 추진효율에 관하여 좋은 것은, 프로펠러 보스 캡의 전장이 캡 전단부의 지름의 0.28배∼0.76배, 바람직하기는 0.34배∼0.68배, 가장 바람직하기는 0.50배이고, 또, 캡 후단부의 지름이 캡 전단부의 지름의 0.35배∼0.95배, 바람직하기는 0.42배∼0.85배, 가장 바람직하기는 0.65배이므로, 상기의 구성에 의해, 프로펠러 보스 캡의 캡 본체를 최적의 형상으로 하여, 추진기 효율을 높일 수가 있다. 그와 동시에, 프로펠러 보스 캡의 후단부를 단면으로 형성하였으므로 공작하기 쉬워진다. 또, 후단 측에 끝이 가늘어진 형상의 회전체의 선단 부가 없어지기 때문에 그만큼 경량화될 수가 있다.

또, 상기의 목적을 달성하기 위한 선박의 추진 장치는, 스크루 프로펠러의 프로펠러 보스의 프로펠러 날개 후측에 핀을 마련하는 동시에, 이 핀을 프로펠러 날개의 사이의 후방에 배치한 선박의 추진 장치에 있어서, 상기 프로펠러 보스 캡의 후단부의 형상을 후단부 주연부와 중심부와의 전후방향 거리가 프로펠러 보스 캡의 전장의 20%의 범위 내로 하는 동시에, 상기 핀의 근부(根部)의 전단과 전기 핀의 근부의 후단의 거리를 프로펠러 날개의 후단에서의 프로펠러 보스 지름의 0.28배∼0.76배로 하고, 이 핀의 근부의 뒤에 있어서의 지름을 프로펠러 날개의 후단에서의 프로펠러 보스 지름의 0.35배∼0.95배로 하여 구성된다. 이 구성에 의해, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수가 있다.

또, 상기의 선박의 추진 장치에 있어서, 전기 프로펠러 보스 캡을, 프로펠러 회전축을 회전축으로 하는 회전체로 형성하는 동시에, 이 회전체의 모선을 직선으로 하여, 이 프로펠러 보스 캡을 원추대 형상으로 형성한다. 이 구성에 의해, 프로펠러 보스 캡의 형상이 단순한 형상으로 되므로, 공작성이 좋아 제조비용을 저감할 수가 있다.

또, 상기의 목적을 달성하기 위한 선박은, 상기의 선박의 추진 장치를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 추진효율의 향상을 도모할 수가 있다.

본 발명의 선박의 추진 장치에 의하면, 핀 붙임 프로펠러 보스 캡을 사용한 스크루 프로펠러로 형성되는 추진 장치에 있어서, 프로펠러 보스 캡의 캡 본체를 최적의 형상으로 함에 의해 추진기 효율을 높일 수가 있다. 그와 동시에, 프로펠러 보스 캡의 후단부를 단면으로 형성하였으므로 공작하기가 쉬워진다. 또, 후단측에 끝이 가늘어진 형상의 회전체의 선단 부가 없어지기 때문에 그만큼 경량화될 수가 있다.

또, 본 발명의 선박의 추진 장치를 구비한 선박에 의하면, 추진기 효율의 높은 선박의 추진 장치를 사용하므로 추진효율의 향상을 도모할 수가 있다. 또, 추진 장치가 조금이나마 경량화되기 때문에 그만큼 추진축 및 추진축의 지지구조를 경량화할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 선박의 추진 장치의 구성을 보이는 선박의 후방에서 본 그림이다.
도 2는, 도 1의 선박의 추진 장치의 측면도이다.
도 3은 프로펠러 보스 캡의 측 단면이 사다리꼴의 형상을 나타내는 도식적인 측면도이다.
도 4는 프로펠러 보스 캡의 측 단면이 원활한 곡선의 형상을 나타내는 도식적인 측면도이다.
도 5는 선박의 추진 장치에 있어서의「캡 길이/캡 전단부 경」과「추진기 효율의 업률」과의 관계를 나타내는 그림이다.
도 6은 선박의 추진 장치에 있어서의「캡 후단부 경/캡 전단부 경」과「추진기 효율의 업률」과의 관계를 나타내는 그림이다.
도 7은 프로펠러 보스의 표면상에 있어서의 프로펠러 날개의 근부의 배치를보이는 그림이다.
도 8은 단면 사다리꼴의 프로펠러 보스 캡과 종래기술의 프로펠러 보스 캡의 표면상에 있어서의 핀의 근부의 배치를 보이는 그림이다.
도 9는 원통 형상의 프로펠러 보스 캡과 확산형의 프로펠러 보스 캡의 표면상에 있어서의 핀의 근부의 배치를 보이는 그림이다.
도 10은 원통 형상의 프로펠러 보스 캡을 보이는 도식적인 측면도이다.
도 11은 확산형의 프로펠러 보스 캡을 보이는 도식적인 측면도이다.
도 12는 종래기술에 있어서의 선박의 추진 장치의 구성을 나타내는 선박의 후방에서 본 그림이다.
도 13은, 도 12의 선박의 추진 장치의 측면도이다.
도 14는 종래기술에 있어서의 프로펠러 보스 캡의 형상을 보이는 측면도이다.
도 15는 종래기술에 있어서의 프로펠러 날개와 핀의 위치관계를 나타내는 측면도이다.
도 16은 핀의 장착 각도를 보이는 측면도이다.
도 17은 핀의 레이크 각도를 나타내는 후방에서 본 도 16의 A-A 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관계되는 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 더구나, 도 1∼도 4, 도 10∼도 17은 알기 쉽도록 프로펠러 보스, 프로펠러 날개, 프로펠러 보스 캡, 핀 등의 형상이나 치수를 변화시키어 나타내고 있으며, 이들의 형상이나 치수는 실제의 것과는 다르다. 또, 도 3, 도 4, 도 10, 도 11, 도 14∼도 17에서는 보기 쉽게 하기 위함과, 작도나 설명의 편의를 위해, 당연한 프로펠러 날개나 핀을 생략하여 나타내고 있다.

도 1 및 도 2에 보이는 바와 같이, 이 실시의 형태의 선박의 추진 장치(1A)는 프로펠러 보스(프로펠러 허브)(2)와 이 프로펠러 보스(2)에 장착된 프로펠러 날개와, 프로펠러 보스(2)의 후단에 접속된 프로펠러 보스 캡(프로펠러 허브 캡) (5A)와, 이 프로펠러 보스 캡(5A)에 마련한 핀(6)으로 이루어지는 스크루 프로펠러로 구성된다.

이 핀(6)은, 스크루 프로펠러(1A)의 프로펠러 보스(2)의 후측에 장착하는 프로펠러 보스 캡(5A)에 마련되는 동시에, 이 핀(6)은 프로펠러 날개(3)의 사이의 후방에 배치된다. 결국, 프로펠러 축(Pc)의 후 방향에서 본 때에, 핀(6)의 근부의 전단은 프로펠러 날개(3)의 근부의 후단끼리의 사이에 배치된다. 또, 측면에서 본 때에는, 핀(6)의 근부의 전단은 프로펠러 날개(3)의 근부의 후단보다 후방에 배치된다. 이 핀(6)은 정부(正負)의 캠버를 가지고 형성되어도 좋으나, 공작 상의 간편성과 제작 코스트의 삭감의 면에서는 평판 형상이 최적이다. 또, 이 핀(6)은 정부(正負)의 레이크 각을 가지고 장착되어도 좋다. 이 핀(6)의 형상이나 배치에 관하여는 주지의 기술을 사용한다.

그리고, 이 실시의 형태에 있어서는 프로펠러 보스 캡(5A)를 다음과 같이 형성한다. 우선, 프로펠러 보스 캡(5A)를 프로펠러 회전축(Pc)를 회전축으로 하는 회전체로 형성한다. 이 회전체는, 측면(5b)에 관하여는 회전체의 모선을 거침없는 곡선 또는 직선으로 형성한다. 그와 동시에 이 회전체는 후방에 향해서 끝이 가늘어지는 형상으로 형성된다. 또, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)는 단면으로 형성된다. 도 3에 보이는 바와 같이, 프로펠러 보스 캡(5A)의 측면(5b)를 형성하는 회전체의 모선을 직선으로 하는 경우에는, 프로펠러 보스 캡(5A)의 형상은 원추대로 된다. 때문에, 매우 제조하기 쉬워진다.

또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전체의 모선을 거침없는 곡선으로 하는 경우라도, 전방에서 후방으로 향해서 거침없이 끝이 가늘어진 형상으로 하고, 바람직하기는, 프로펠러 회전축(Pc)에 수직인 단면에 있어서 원추대의 형상으로부터의 편차를 0%에서 20% 이내로 한다.

결국, 전단부(5f)에 있어서의 1.2 Dcf의 점과 후단부(5a)에 있어서의 1.2 Dca의 점을 잇는 선분 L1 보다도 작고, 또한, 전단부(5f)에 있어서의 1.0 Dcf의 점과 후단부(5a)에 있어서의 1.0 Dca의 점을 잇는 선분(L2) 보다도 크게 형성한다. 바꾸어 말하면, 전단부(5f)에 있어서의 1.2 Dcf와 후단부(5a)에 있어서의 1.2 Dca로 형성하는 원추대 보다도 내측에서, 전단부(5f)에 있어서의 1.0 Dcf와 후단부(5a)에 있어서의 1.0 Dca로 형성하는 원추대 보다 외측이 되게 형성한다. 즉, 도 4의 빗금 부 내가 되도록, 프로펠러 보스 캡(5A)의 외형을 형성한다. 게다가, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)를 단면으로 형성한다.

또, 이 프로펠러 보스 캡(5A)의 전장(Lc)을 캡 전단부의 지름(Dcf)의 0.28배∼0.76배, 바람직하게는 0.34배∼0.68배, 가장 바람직하게는 0.50배로 한다. 또, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 지름(Dca)를, 이 프로펠러 보스 캡(5A)의 전단부(5f)의 지름(Dcf)의 0.35배∼0.95배, 바람직하게는 0.42배∼0.85배, 가장 바람직하게는 0.65배로 한다. 더구나, 이 전단부(5f)의 지름(Dcf)는 캡의 플랜지 경에 상당한다.

또, 도 3 및 도 4에 보이는 바와 같이, 프로펠러 보스 캡(5A)의 전단부(5f)의 단면은, 프로펠러 보스(2)의 후 단면(2a)에 접합하는 관계로 평면 형상으로 형성된다. 한편, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 단면은, 도 3의 도시와 같이, 공작 상의 관점에서 평면으로 형성하는 것이 바람직하지만, 도 4에 보이는 바와 같이 , 평면에 가까운 원추 또는 회전체 등으로 형성하여도 좋다. 이 경우에도, 후 단부(5a)의 주연부(5ao)와 중심부(5ac)와의 전후방향의 거리(Lca)는 프로펠러 보스 캡(5A)의 전장(Lc)의 20% 이내로 한다.

그리고, 본 발명에 있어서는 프로펠러 보스 캡(5A)의 전장(Lc)를 캡 전단부 지름(Dcf)의 0.28배∼0.76배, 바람직하게는 0.34배∼0.68배, 가장 바람직하게는 0.50배로 하고 있다. 이에 관하여 다음에 설명한다.

도 5에 캡의 길이(프로펠러 보스 캡의 전장)(Lc)를 변경하여 행한 프로펠러의 수조시험의 결과를 보인다. 횡축을「캡 길이/캡 전단부의 지름(Lc/Dcf)」으로 나타내고, 종축을 추진기 효율의 업률(상승률)로 나타낸다.

업률 제로의 본래의 프로펠러 보스 캡(5A), 후단 측이 끝이 가늘어져 순차 경이 작아져 최후 단에서 제로가 된다. 통상의 회전체로 형성되어 있고, Lc/Dcf를 0.80으로 하고 있다. 이를 업률의 근본(업률 제로)으로 하고, 도 3의 원추형상으로 후단부의 단면을 평면으로 형성한 프로펠러 보스 캡(5A)를 장착한 경우의 추진기 효율을 업률로 나타내고 있다. 게다가, 이 프로펠러 보스 캡(5A)에 장착하는 핀(6)은 평판형상으로 형성하고 있으며, 「캡 길이/캡 전단부의 지름(Lc/Dcf)」을 변화시키는 경우는 핀(6)의 길이는 캡의 길이에 비례하는 길이로 하고 있다

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 프로펠러 전진 율 J(=V/nDp, V는 전진속도, n은 프로펠러 회전수, Dp는 프로펠러 지름)를 프로펠러 설계 점의 프로펠러 전진 율로 한 실험의 결과에 의해, Lc/Dcf가 0.28배∼0.76배인 경우에 업률 1.4%, 0.34배∼0.68배인 경우에 업률 1.8%로, 0.50배인 경우에 가장 큰 업률인 것을 알 수가 있다. 본 발명에서는 이들의 실험결과를 토대로 Lc/Dcf를 0.28배∼0.76배의 범위 Z1로 하고 있다.

다음에는, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 지름(Dca)를 전단부(5f)의 지름(Dcf)의 0.35배∼0.95배, 바람직하게는 0.42배∼0.85배, 가장 바람직하게는 0.65배로 한다. 이에 관하여 다음에 설명한다.

도 6에, 캡 길이(Lc)를 Lc/Dcf= 0.71로 일정으로 한 상태에서, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 지름(Dca)를 변경하여 프로펠러 보스 캡(5A)의 형상을 변화시키어 행한 실험의 결과를 보인다. 횡축을「캡 후단부 경/캡 전단부 경(Dca/Dcf)」으로 나타내고, 종축을 추진기 효율의 업률로 나타낸다.

도 6으로부터, 프로펠러 보스 캡(5A)의 형상은, 그 후단부(5a)의 지름(Dca)가 그 전단부의 지름(Dcf) 보다 작은 편이 좋은 것을 알 수 있는 동시에, 그 비율 Dca/Dcf에도 최적의 범위가 있음을 알 수가 있다. 결국, 프로펠러 전진 율 J를 프로펠러 설계 점의 프로펠러 전진 율로 한 실험의 결과에 의해, Dca/Dcf가 0.35배∼0.95배인 경우에 업률 1.0%로, 0.42배∼0.85배인 경우에 업률 1.2%로, 0.65배인 경우에 업률 1.5%의 가장 큰 업률인 것을 알 수가 있다. 본 발명에서는 이들의 실험결과를 토대로 Dca/Dcf를 0.35배∼0.95배의 범위 Z2로 하고 있다.

또, 핀(6)의 프로펠러 특성에 대한 영향을 조사하기 위해, 핀(6)에 작용하는 힘을 실험으로 계측한바, 프로펠러 날개 3에 작용하는 추력(推力)(Tp)과 토크(Qp)에 대하여, 핀(6)과 프로펠러 보스 캡(5A)에 추력(Tf)이 작용하고, 핀(6)에 토크 (Qf)가 적지만 작용하여, 전체로서의 추력(Tt)과 토크(Qt)가 개선돼 있는 것을 알았다.

또한, 수치 유체 역학 계산(CDF(Computational Fluid Dynamics) 계산)에 의해, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후방에서는 허브 소용돌이가 확산하여 정압(靜壓)이 상승하고, 그 결과, 이 정압이 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 단면을 미는 힘이 되어 전체로서의 추력(Tt)의 개선에 유용함을 알았다. 이런 사실에서, 프로펠러 보스 캡(5A)의 후단부(5a)의 단면이 평면 또는 평면에 가까운 형상이라 하여도 전체로서의 추력(Tt)의 개선에 유익함을 알 수가 있다.

이 프로펠러 보스 캡(5A)의 형상과 추진기 효율과의 관계에 대하여 생각해 보면, 프로펠러 날개(3)을 통과한 흐름은 축류(縮流)되어 후방으로 흐른다. 이런 사실은, 프로펠러 보스 캡(5A)의 어떤 부분에서는 흐름의 방향이 프로펠러 축 (Pc)과 평행인 동일 원통 면 상을 향하고 있을 이유없이 캡 플랜지(2a)로부터 후방에서는 서서히 프로펠러 회전축(Pc)에 향해서 작아지는 방향으로 돼 있음을 의미하고 있다. 따라서, 프로펠러 보스 캡(5A)의 측면(5b)의 표면을 흐르는 흐름은 이 흐름의 영향을 받게 된다. 때문에, 프로펠러 보스 캡(5A)의 측면(5b)의 형상은, 이 축류에 잇닿게, 후단측으로 직경이 감소하는 형상으로 하는 것이 보다 적합하다.

또, 핀(6)의 장착 각도(도 15의 α)나 캠버에 관하여 생각한다. 도 7에 프로펠러 날개(3)의 근부에 있어서의 날개의 형상과 캠버(Camber)를 보인다. 이와 비교하기 위해, 도 8에 사다리꼴 캡의 전개형상과 프로펠러 보스 캡(5A)의 표면상에 있어서의 핀(6)의 근부의 형상을 보인다. 평판의 핀(6)이, 도 3에 보이는 바와 같은 측 단면이 사다리꼴의 프로펠러 보스 캡(5A)에 장착한 경우를 A(丸印:환인)로 보인다. 또, 도 14에 보이는 바와 같은 종래기술의 프로펠러 보스 캡(5A)에 장착된 경우를 B(마름모 꼴)로 보인다.

이 프로펠러 보스 캡(5A)의 표면을 전개한 전개도 상에서 핀(6)의 근부의 형상을 보면, 도 7에 보이는 프로펠러 날개(3)의 근부에 있어서의 날개의 캠버 (Camber)에 비해서, 도 8에 보이는 전개도 상에서는 A,B 공히, 역방향의 캠버가 붙어 있다. 게다가, 도 7의 ε의 선은 프로펠러 날개(3)의 근부에 있어서의 피치 각도(도 15의 ε)를 나타내는 선이다.

도 8의 α의 선은 핀(6)의 장착 각도(도 15의 α)를 나타내는 선이다. 도 8에서는 핀(6)의 근부에 있어서의 형상의 대부분은 이 α 선상에 있으며, 프로펠러 후류에서 핀 표면상의 흐름은 이 선상을 따라서 흐른다. 핀(6)에 따른 흐름은 α 선상으로부터 도 8과 같이, 프로펠러 날개(3)과는 역향(逆向)의 캠버에 따라서 흐르게 되고, 이러한 경우에는, 핀(6)이 발생하는 토크(Qf)는 프로펠러 날개(3)이 발생하는 토크 Qp와는 역향의 토크이며, 이 토크(Qf)는 토크(Qp)를 취소하는 방향으로 발생한다.

한편, 핀(6)이 발생하는 추진력은 프로펠러 날개(3)가 발생하는 추력(Tp)과는 역향으로 발생하나, 핀(6)이 허브 소용돌이를 확산하여 캡 후방의 정압(靜壓)을 상승시킴에 의해 캡 단부(5a)의 단면을 미는 힘이 된다. 그 결과로서, 캡(5A)와 핀(6)이 발생하는 추력(Tf)이 프로펠러 날개(3)가 발생하는 추력(Tp)의 방향으로 작용하여, 추진기 효율의 향상을 가져오게 된다.

도 9에 보이는 전개도 상에, 도 10에 보이는 바와 같은 원통 형상의 프로펠러 보스 캡(5C)의 경우를 C(환인)으로 나타내고, 도 11에 보이는 바와 같은 후단 측으로 확대해가는 확산형의 프로펠러 보스 캡(5D)의 경우를 D(마름모꼴)로 나타낸다. 도 9에 보이는 바와 같이, 이들의 경우 C,D에서는, α의 선보다 피치 각도가 커져버려, 프로펠러 날개(3)와 같은 방향으로 캠버가 붙게 되는 형상으로 돼 있다. 이와 같은 경우에는, 핀(6)이 발생하는 토크(Qf)는 프로펠러 날개(3)가 발생하는 토크(Qp)와 같은 방향, 즉, 전체로서의 토크(Qt)를 증가하는 방향으로 발생하며, 추진기 효율의 향상에의 기여는 작다.

이와 같이, 핀(6)의 장착 각도가 같을지라도, 프로펠러 보스 캡(5A)의 형상이 프로펠러 보스 캡(5A)의 표면에 있어서의 핀(6)의 근부에 대한 흐름에 관하여 영향을 주는 것을 알 수가 있다.

핀(6)의 장착 각도로서, 종래기술의 핀 붙임의 프로펠러 보스 캡(5)과 마찬가지로, 도 16과 도 17에 보이는 바와 같은 레이크 각 γ를 붙여도 좋다. 도 17은, 핀(6)의 레이크 각 γ가 0으로 장착된 경우와 정(正)의 각도(+γ) 또는 부(負)의 각도(-γ)로 장착된 경우를 나타낸 것이다.

본 발명의 선박의 추진 장치를 구비한 선박은, 상기의 선박의 추진 장치(1A)를 구비하여 구성된다. 이 선박에 의하면, 상기의 선박의 추진 장치(1A)를 사용하기 때문에 추진효율의 향상을 도모할 수가 있다. 또, 추진 장치(1A)가 적지만 경량화되기 때문에, 그만큼 추진축 및 추진축의 지지구조를 경량화할 수가 있다.

본 발명의 선박의 추진 장치는, 핀 붙임 프로펠러 보스 캡을 사용한 스크루 프로펠러로 형성되는 추진 장치에 있어서, 추진기 효율을 높일 수가 있고, 그와 동시에, 공작하기 쉬워져, 경량화할 수가 있기 때문에 선박의 추진 장치로서 이용할 수가 있다.

또, 본 발명의 선박의 추진 장치를 구비한 선박은, 추진효율의 향상을 도모할 수가 있어, 추진 장치의 경량화에 의한 추진축 및 추진축의 지지구조를 경량화할 수가 있기 때문에, 많은 선박으로서 이용할 수가 있다.

1, 1A 선박의 추진 장치
2 프로펠러 보스
2a 프로펠러 보스의 후 단면
3 프로펠러 날개
4 프로펠러 회전축
5, 5A, 5C, 5D 프로펠러 보스 캡
5a 프로펠러 보스 캡의 후단부
5ao 후단부의 주연부(周緣部)
5ac 후단부의 중심부
5b 프로펠러 보스 캡의 외주면
5f 전단부
6 핀
Dba 프로펠러 보스 캡의 장착 단부의 지름
Dca 프로펠러 보스 캡의 후단부의 지름
Dcf 프로펠러 보스 캡의 전단부의 지름
Dp 프로펠러 지름
Lc 프로펠러 보스 캡의 전장(캡 길이)
Lca 후단부의 주연부와 중심부와의 전후방향의 거리
Pc 프로펠러 축
Qf 핀이 발생하는 토크
Qp 프로펠러 날개가 발생하는 토크
Qt 추진 장치가 발생하는 토크
Tf 핀과 캡이 발생하는 추력
Tp 프로펠러 날개가 발생하는 추력
Tt 추진 장치가 발생하는 추력
α 핀의 장착 각도
γ 핀의 장착 레이크 각도
ε 프로펠러 날개 근부의 피치 각도

Claims (4)

1. 스크루 프로펠러의 프로펠러 보스의 후측에 장착하는 프로펠러 보스 캡에 핀을 마련하는 동시에, 이 핀을 프로펠러 날개의 사이의 후방에 배치한 선박의 추진 장치에 있어서,
   상기 프로펠러 보스 캡의 후단부의 형상을 원추형상으로 하되 후단부의 주연부와 중심부와의 전후방향 거리가 프로펠러 보스 캡의 전장의 20%의 범위 내로 하는 동시에,
   이 프로펠러 보스 캡의 전장을 캡 전단부의 지름의 0.28배∼0.76배로 하고, 이 프로펠러 보스 캡의 캡 후단부의 지름을 이 캡 전단부의 지름의 0.35배∼0.95배로 하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 장치.
2. 스크루 프로펠러의 프로펠러 보스의 프로펠러 날개의 후측에 핀을 마련하는 동시에 이 핀을 프로펠러 날개의 사이의 후방에 배치한 선박의 추진 장치에 있어서,
   상기 프로펠러 보스 캡의 후단부의 형상을 원추형상으로 하되 후단부의 주연부와 중심부와의 전후방향 거리가 프로펠러 보스 캡의 전장의 20%의 범위 내에 하는 동시에,
   상기 핀의 근부의 전단과 상기 핀의 근부의 후단의 거리를 프로펠러 날개의 후단에서의 프로펠러 보스 지름의 0.28배∼0.76배로 하고, 이 핀의 근부의 뒤에 있어서의 지름을 프로펠러 날개의 후단에서의 프로펠러 보스 지름의 0.35배∼0.95배로 하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로펠러 보스 캡을, 프로펠러 회전축을 회전축으로 하는 회전체로 형성하는 동시에, 이 회전체의 모선을 직선으로 하여, 이 프로펠러 보스 캡을 원추대 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 선박의 추진 장치.
4. 청구항 1, 2 또는 3 항 기재의 선박의 추진 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 선박.

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