KR101616313B1 - 추진 효율 향상 장치 - Google Patents

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Abstract

추진 효율 향상 장치 및 이를 포함하는 선박이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치는, 프로펠러의 전방에 위치하는 전류 고정 날개; 및 전류 고정 날개를 지지하도록 선체에 고정되는 지지 부재를 포함하고, 전류 고정 날개는 선체와 이격되어 지지 부재에 고정되고, 전류 고정 날개는 프로펠러의 회전축에 대한 반경 방향으로 연장 배치된다.

Description

추진 효율 향상 장치{PROPULSION EFFICIENCY ENHANCING APPARATUS}
본 발명은 추진 효율 향상 장치에 관한 것이다.
종래 선박의 추진 효율을 향상시키기 위해 전류고정날개가 사용되고 있다. 전류고정날개는 통상 프로펠러가 회전하여 선체가 전진 주행하고 있을 때 선미부분의 물의 흐름을 프로펠러의 회전방향과 반대로 휘게 하여 프로펠러로 유입시킨다. 이때, 프로펠러에 의한 회전류가 감쇠되어 프로펠러의 추진효율이 향상된다.
종래 전류고정날개는 선체의 스턴 보스에 고정된 외팔보 형태를 가진다. 이 경우, 전류 고정 날개의 고정 단부에 의해 발생되는 회전류는 프로펠러의 블레이드의 팁 영역에 영향을 주는데, 프로펠러의 블레이드의 팁 영역에서는 추력이 거의 발생하지 않기 때문에 전류 고정 날개의 고정 단부에 의한 추진 효율 향상을 기대하기 어렵다. 따라서 종래 전류고정날개는 추진 효율 향상을 위한 최적의 형상 또는 구조를 갖지 못해 추진 효율 향상의 관점에서 효과적이지 못하다
한국공개특허공보 제10- 2010-0103982호(2010.09.29)
본 발명의 실시예는, 효과적으로 추진 효율을 향상시키는 추진 효율 향상 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 프로펠러의 전방에 위치하는 전류 고정 날개; 및 상기 전류 고정 날개를 지지하도록 상기 선체에 고정되는 지지 부재를 포함하고, 상기 전류 고정 날개는 상기 선체와 이격되어 상기 지지 부재에 고정되고, 상기 전류 고정 날개는 상기 프로펠러의 회전축에 대한 반경 방향으로 연장 배치되는, 추진 효율 향상 장치가 제공될 수 있다.
상기 전류 고정 날개는 상기 프로펠러의 블레이드의 반경 방향 위치(r/R)가 0.5 이상 1 이하인 영역 내에 위치할 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 프로펠러의 상측에 위치하는 상기 선체의 저면에 고정될 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 선체의 스턴 보스에 고정될 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 선체의 스턴 보스를 둘러싸도록 제공될 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 선체의 스턴 보스를 부분적으로 둘러싸도록 제공될 수 있다.
상기 지지 부재의 종단면은 에어포일 형상을 가질 수 있다.
상기 전류 고정 날개의 외측 끝단은 상기 지지 부재에 고정될 수 있다.
상기 전류 고정 날개의 중앙부는 상기 지지 부재에 고정될 수 있다.
상기 지지 부재는 상호 이격되고 상기 프로펠러의 회전축에 대해 동심원 구조를 갖는 한 쌍의 지지 유니트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전류 고정 날개가 선체가 아닌 지지 부재에 고정됨으로써, 프로펠러의 블레이드 영역 중 추력이 상대적으로 적게 나오는 영역을 배제한 나머지 영역에 초점을 맞추어 전류 고정 날개를 제작하고 설치할 수 있고, 이에 따라 추진 효율이 효과적으로 향상될 수 있다.
또한 프로펠러의 블레이드 영역 중 추력이 상대적으로 많이 발생하는 영역을 대상으로 전류 고정 날개의 크기, 형상 및 위치 등을 결정할 수 있어, 전류 고정 날개 크기가 감소할 수 있고, 재료비가 저감될 수 있으며, 설치가 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 포함하는 선박의 측면을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1 의 A-A 선을 기준으로 우측을 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 고정 날개와 프로펠러의 블레이드의 반경 방향 위치와의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 지지 부재의 선체에 대한 설치 구조의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 지지 부재의 형상에 대한 일 변형례이다.
도 6은 도 2의 B-B단면을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 전류 고정 날개의 지지 부재에 대한 설치 구조의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 2의 지지 부재의 형상에 대한 다른 변형례이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추진 효율 향상 장치를 포함하는 선박의 측면을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1 의 A-A 선을 기준으로 우측을 바라본 도면이다. 참고로 도 1에서 볼 때 우측 방향은 선박(1) 또는 추진 효율 향상 장치(100)의 전방을 의미한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 선박(1)은 선체(10)와 추진 효율 향상 장치(100)를 포함한다.
선체(10)의 스턴 보스(13) 후방에는 프로펠러(30)가 배치된다. 프로펠러(30)는 선체(10)를 전진시키기 위한 추력을 제공한다. 프로펠러(30)는 스턴 보스(13)를 관통하여 후방으로 돌출된 메인 샤프트(미도시)에 결합되고, 박용 기관(미도시)에 의해 메인 샤프트가 회전할 때 메인 샤프트와 함께 회전한다.
추진 효율 향상 장치(100)는 선박(1)의 추진 효율을 향상시킨다. 추진 효율 향상 장치(100)는 전류 고정 날개(110) 및 지지 부재(130)를 포함한다.
전류 고정 날개(110)는 프로펠러(30)의 전방에 위치한다. 전류 고정 날개(110)는 프로펠러(30)로 유입되는 유동을 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향으로 유도하여 프로펠러(30)의 회전방향과 반대방향의 회전류를 발생시킨다. 전류 고정 날개(110)에 의한 회전류는 프로펠러(30)로 유입되어 프로펠러(30)의 회전방향의 회전류를 감소시킴으로써 추진 효율을 향상시킨다.
전류 고정 날개(110)는 프로펠러(30)의 회전축(M)에 대한 반경 방향으로 연장된 형태로 배치된다. 전류 고정 날개(110)는 선체(10)와 이격된 상태로 후술하는 지지 부재(130)에 고정된다. 지지 부재(130)는 선체(10)에 고정된다.
이와 같이 전류 고정 날개(110)가 선체(10)와 이격되어 지지 부재(130)에 고정되는 방식으로 프로펠러(30)의 전방에 위치하면, 전류 고정 날개(110) 중 프로펠러(30)의 회전축(M)과 가까운 쪽 끝단이 선체(10)에 고정될 필요가 없다.
종래의 전류 고정 날개는 프로펠러(30)의 회전축(M)과 가까운 쪽 끝단이 선체(10)의 스턴 보스(13)에 고정되는 외팔보 형태를 가진다. 이 경우, 전류 고정 날개의 자유 단부에 의해 발생되는 회전류는 프로펠러(30)의 블레이드(31)의 팁 영역에 영향을 주는데, 전류 고정 날개의 자유 단부로 갈수로 유동 변화가 작아져 추진 효율 향상을 기대하기 어렵다.
본 실시예에 따르면, 전류 고정 날개(110)가 선체(10)가 아닌 지지 부재(130)에 고정된다. 이 경우, 프로펠러(30)의 블레이드 영역 중 추력이 상대적으로 적게 나오는 영역을 배제한 나머지 영역에 초점을 맞추어 전류 고정 날개(110)를 제작하고 설치할 수 있어, 추진 효율이 효과적으로 향상될 수 있다.
또한 프로펠러(30)의 블레이드 영역 중 추력이 상대적으로 많이 발생하는 영역을 대상으로 전류 고정 날개(110)의 크기, 형상 및 위치 등을 결정할 수 있어, 전류 고정 날개(110) 크기가 감소할 수 있고, 재료비가 저감될 수 있으며, 설치가 용이해진다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전류 고정 날개(110)는 선박(1)의 좌현에 배치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 고정 날개와 프로펠러의 블레이드의 반경 방향 위치와의 관계를 설명하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 전류 고정 날개(110)는 프로펠러(30)의 블레이드(31)의 반경 방향 위치(r/R)가 0.5 이상 1 이하인 영역 내에 위치한다. 참고로 블레이드(31)의 루트에서 반경 방향 위치(r/R)는 0이고, 블레이드(31)의 팁에서 반경 방향 위치(r/R)는 1이다.
프로펠러(30)의 블레이드(31)의 반경 방향 위치가 0.5≤r/R≤1의 범위에서 추력의 대부분이 발생한다. 전류 고정 날개(110)가 프로펠러(30) 블레이드(31)의 반경 방향 위치(r/R)가 0.5 이상 1 이하인 영역 내에 위치하는 경우, 전류 고정 날개(110)에 의한 회전류가 추력의 대부분을 발생시키는 블레이드 영역으로 유입되기 때문에 효과적인 추진 효율 향상을 기대할 수 있다.
지지 부재(130)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프로펠러(30)의 상측에 위치하는 선체(10)의 저면에 고정될 수 있다. 이때, 지지 부재(130)는 스트럿(50)에 의해 선체(10) 저면에 고정될 수 있다.
또는 지지 부재(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 선체(10)의 스턴 보스(13)에 고정될 수 있다. 이때, 지지 부재(130)는 스트럿(50)에 의해 스턴 보스(13)에 고정될 수 있다. 참고로 도 4는 도 2에 도시된 지지 부재의 선체에 대한 설치 구조의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지 부재(130)는 선체(10)의 스턴 보스(13)를 둘러싸는 형상을 가진다. 지지 부재(130)는 원형 또는 타원 형상을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
지지 부재(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 선체(10)의 스턴 보스(13)를 전체적으로 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
또는 지지 부재(130)는 도 5와 같이 선체(10)의 스턴 보스(13)를 부분적으로 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 참고로 도 5는 도 2의 지지 부재의 형상에 대한 일 변형례이다. 이 경우, 지지 부재(130)의 제작비를 저감할 수 있다.
도 6은 도 2의 B-B단면을 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, 지지 부재(130)의 종단면은 에어포일 형상을 갖는다. 여기서 지지 부재(130)의 종단면은 XZ 평면 상의 단면을 의미한다. 에어포일 형상의 종단면을 갖는 지지 부재(130)는 유입유에 대해 추력을 발생시킨다.
도 2를 참조하면, 전류 고정 날개(110)의 외측 끝단은 지지 부재(130)에 고정된다. 이때, 전류 고정 날개(110)의 외측 끝단은 외팔보의 고정단이 된다.
대안적으로 전류 고정 날개(110)는 도 7에 도시된 바와 같이 전류 고정 날개(110)의 중앙부가 지지 부재(130)에 고정될 수 있다. 참고로 도 7은 도 2에 도시된 전류 고정 날개의 지지 부재에 대한 설치 구조의 일 변형례를 나타내는 도면이다. 이 경우, 도 7의 지지 부재(130)는 도 2의 지지 부재(130)의 반경보다 작게 제작될 수 있다.
도 8은 도 2의 지지 부재의 형상에 대한 다른 변형례이다. 도 8을 참조하면, 지지 부재(130)는 상호 이격되고 프로펠러(30)의 회전축(M)에 대해 동심원 구조를 갖는 한 쌍의 지지 유니트(131, 132)를 포함한다. 이 경우, 전류 고정 날개(110)는 각 지지 유니트(131, 132)에 이점 지지되어 효과적으로 고정될 수 있다.
한편, 도 2, 도 4, 도5, 도 7 및 도 8에 도시되고 설명되는 특징들에는 각각 나머지 특징들 중 적어도 하나가 추가적으로 적용될 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 선박 10 : 선체
13 : 스턴 보스 30 : 프로펠러
31 : 블레이드 50 : 스트럿
100 : 추진 효율 향상 장치 110 : 전류 고정 날개
130 : 지지 부재

Claims (9)

  1. 프로펠러의 전방에 위치하는 전류 고정 날개; 및
    상기 전류 고정 날개를 지지하도록 선체에 고정되는 지지 부재를 포함하고,
    상기 전류 고정 날개는 상기 선체와 이격되어 상기 지지 부재에 고정되고,
    상기 전류 고정 날개는 상기 프로펠러의 회전축에 대한 반경 방향으로 연장 배치되며,
    상기 지지 부재는 상기 선체의 스턴 보스를 둘러싸고,
    상기 지지 부재는 상호 이격되고 상기 프로펠러의 회전축에 대해 동심원 구조를 갖는 한 쌍의 지지 유니트를 포함하는, 추진 효율 향상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 고정 날개는 상기 프로펠러의 블레이드의 반경 방향 위치(r/R)가 0.5 이상 1 이하인 영역 내에 위치하는, 추진 효율 향상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 프로펠러의 상측에 위치하는 상기 선체의 저면에 고정되는, 추진 효율 향상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 선체의 스턴 보스에 고정되는, 추진 효율 향상 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 선체의 스턴 보스를 부분적으로 둘러싸는, 추진 효율 향상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재의 종단면은 에어포일 형상을 갖는, 추진 효율 향상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류 고정 날개의 외측 끝단 또는 상기 전류 고정 날개의 중앙부는 상기 지지 부재에 고정되는, 추진 효율 향상 장치.
  9. 삭제
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