KR101620918B1 - 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀 - Google Patents

Abstract

가변피치 프로펠러의 후방에 구비되는 캡 핀 또한 가변피치 프로펠러의 가변 범위와 동일하게 가변이 이루어질 수 있도록 캡 핀은 캡의 외측면 상에서 상기 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 브레이드 가변 시 그 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드 가변 범위와 동일한 가변 범위로 가변되게 형성되는 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀를 제공하는 데 있다.
그에 따라 캡의 후단에서 발생하는 허브 볼텍스가 발생하지 않도록 원활하게 소멸시킴에 따라 높은 추진력을 가질 수 있는 효과와 함께 에너지 또한 현저하게 절감할 수 있는 효과도 갖는다.

Description

가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀{Controllable pitch cap fin of Controllable pitch propeller}

본 발명은 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀에 관한 것으로, 더 상세하게는 가변피치 프로펠러의 후방에 구비되는 캡 핀 또한 가변피치 프로펠러의 가변 범위와 동일하게 가변이 이루어질 수 있도록 한 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀에 관한 것이다.

선박에서의 추진장치는 운항을 위해 추진력을 발생시키는 중요한 장치 중의 하나이다. 이러한 추진장치 중 선박의 운행상태 등을 고려하여 다수의 블레이드(blade)의 피치(pitch)를 가변할 수 있는 가변피치 프로펠러(CCP, controllable pitch propeller)가 구비된다.

가변피치 프로펠러는 통상적인 고정피치 프로펠러(FPP, fixed pitch propeller)와 다르게 블레이드의 피치를 조정할 수 있는 구조를 가짐에 따라 다양한 운행조건에 따라 적정하게 블레이드의 피치를 조정하여 운항조건에서의 높은 효율을 가진다.

가편피치 프로펠러는 통상 허브에 회전 가능하게 장착된 각각의 회전판 상에 각각의 브레이드가 형성되어 있으며, 상기 회전판의 밑면에는 가이드홈이 형성되어 푸시 풀 로드(push pull rod)에 형성된 크로스 헤드(corss head)의 편심된 크랭크 핀이 삽입되어 상기 푸시 풀 로드가 전후진됨에 따라 상기 회전판이 회전됨으로 인해 블레이드가 일정 범위로 가변되는 구조를 가진다.

상기한 가변피치 프로펠러에 대한 선행기술에는 대한민국 등록특허 제10-1358119호에 개시된 바와 같이 가변피치 프로펠러 쪽으로 유입되는 유속의 변화에 대응하여 블레이드의 피치를 안정적으로 가변시킬 수 있는 가변피치 프로펠러의 구동장치 및 피치각 제어방법과 같은 기술이 제안된 바 있다.

한편, 최근에 들어서는 가변피치 프로펠러의 블레이드 후방에 에너지 저감목적으로 캡 핀(cap fin)을 구비한다. 상기 캡핀은 통상의 캡의 상면에 설치된다.

이러한 캡 핀은 프로펠러가 회전하면서 캡 후단부에서 발생하는 허브 볼텍스(hub vortex)를 상쇄시킴에 따라 에너지 손실을 최소화함에 따라 결과적으로 캡 후단부 허브 볼텍스로 인한 낮은 압력 영역을 제거함으로써, 뛰어난 추진성을 가지는 것이다.

상기한 프로펠러의 후방에 캡 핀이 형성된 선행기술에는 대한민국 등록특허 제10-1403618호(이하 '특허문헌 1'이라 한다)에 개시된 바와 같이 프로펠러 후방에 형성된 보스 캡에 캡 핀이 설치된 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2011-0138858호(이하 '특허문헌 2'라 한다)에 개시된 바와 같이 허브 캡의 외주면에 복수의 핀을 구비함에 따라 허브 볼텍스의 집중을 효과적으로 방지하며, 프로펠러의 회전으로 인한 진동 및 소음을 감소시키는 기술이 제안된 바 있다.

대한민국 등록특허 제10-1403618호 대한민국 공개특허 제10-2011-0138858호

그러나, 특허문헌 1 내지 2의 캡에 구비된 핀은 캡으로부터 유동성없이 일체로 형성됨으로써, 가변피치 프로펠러는 운항조건에 따라 지속적으로 변화되는 반면에 그 후방 측의 캡으로 형성된 핀은 상기한 가변피치 프로펠러의 변화되는 조건을 충족시키지 못함에 따라 추진력의 저하는 물론 오히려 가변피치 프로펠러의 추진력에 악영향을 미치는 단점을 가진다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 가변피치 프로펠러의 후방에 구비되는 캡 핀 또한 가변피치 프로펠러의 가변 범위와 동일하게 가변이 이루어질 수 있도록 한 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 교체 또는 유지보수가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 가변피치 프로펠러의 후방에 장착된 캡으로 형성되는 복수의 캡 핀으로서, 상기 복수의 캡 핀은 캡의 외측면 상에서 상기 가변피치 프로펠러의 회전판에 형성된 브레이드 가변 시 그 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드 가변 범위와 동일한 가변 범위로 가변되게 형성된다.

상기 캡 핀의 가변은 상기 캡 핀이 형성되도록 상기 캡 상에 회동 가능하게 장착된 각각의 회동판, 상기 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드를 가변시키는 푸시 풀 로드로부터 상기 캡 방향으로 연장된 연장축, 및 상기 연장축 상에 상기 회동판의 밑면으로 형성된 보조 가이드홈으로 삽입되는 편심된 보조 크랭크 핀이 형성되어 장착되는 크로스 헤드구를 포함한다.

상기 회동판은 캡에 수밀 상태를 유지하면서 원주 방향으로 회전 가능하게 디스크 형태로 형성된다.

상기 캡 핀은 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드와 동일한 갯수로 형성된다.

상기 캡 핀은 회동판으로부터 탈착(脫着) 가능하게 구비된다.

본 발명은 가변피치 프로펠러의 후방에 구비되는 캡 핀 또한 가변피치 프로펠러의 가변 범위와 동일하게 가변이 이루어질 수 있도록 함으로써, 캡의 후단에서 발생하는 허브 볼텍스가 발생하지 않도록 원활하게 소멸시킴에 따라 높은 추진력을 가질 수 있는 효과와 함께 에너지 또한 현저하게 절감할 수 있는 효과도 갖는다.

또한, 캡 핀의 변형이나 손상 시에도 교체 또는 유지보수가 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 캡 핀 이상 시에도 신속하게 대처할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일부 확대 단면도,
도 2는 본 발명의 사용 상태를 설명하기 위한 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 일부 분해 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일부 확대 단면도이며, 도 2는 본 발명의 사용 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와 같이 통상의 블레이드의 피치를 조정할 수 있는 구조로 인해 다양한 운행조건에 따라 적정하게 블레이드의 피치를 조정하여 운항조건에서의 높은 효율을 가지는 공지된 가변피치 프로펠러(100)를 개시한다. 상기 가변피치 프로펠러는 발명의 배경이 되는 기술에 상세하게 기재하고 공지된 기술적 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.

아울러, 상기 가변피치 프로펠러(100)의 허브(110) 후방에 장착된 캡(120)으로 형성되는 복수의 캡 핀(1)에 의해 상기 캡의 후단부에서 발생하는 허브 볼텍스를 상쇄시킴에 따라 에너지 손실을 최소화함에 따라 결과적으로 캡 후단부 허브 볼텍스로 인한 낮은 압력 영역을 제거함으로써, 뛰어난 추진성을 가질 수 있도록 한다.

본 발명은 가변피치 프로펠러의 후방에 구비되는 캡 핀 또한 가변피치 프로펠러의 가변 범위와 동일하게 가변이 이루어질 수 있도록 한다.

다시 말해서, 본 발명은 상기 캡으로 종래와 같이 일체로 형성되는 캡 핀으로 인해 상기한 가변피치 프로펠러의 변화되는 조건을 충족시키지 못함에 따라 추진력의 저하는 물론 오히려 가변피치 프로펠러의 추진력에 악영향을 미치는 단점을 해소할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 상기 복수의 캡 핀(1)은 캡(120)의 외측면 상에서 상기 가변피치 프로펠러(110)의 회전판(130) 상에 형성된 브레이드(132) 가변 시 그 가변피치 프로펠러(110)의 회전판(130) 상에 형성된 블레이드(132) 가변 범위와 동일한 가변 범위로 가변되게 형성된다.

그에 따라 본 발명은 캡에 구비되는 복수의 캡 핀 또한 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드와 같은 범위 내로 가변이 이루어짐으로써, 상기 가변피치 프로펠러의 가변에 따른 캡의 후단에서 발생하는 허브 볼텍스가 발생하지 않도록 원활하게 소멸시킴에 따라 높은 추진력을 가질 수 있음은 물론 에너지 또한 현저하게 절감할 수 있는 조건도 구비한다.

상기 캡 핀(1)의 가변은 상기 캡 핀(1)이 형성되도록 상기 캡(120) 상에 회동 가능하게 장착된 각각의 회동판(10)과, 상기 가변피치 프로펠러(100)의 회전판(130)에 형성된 블레이드(132)를 가변시키는 푸시 풀 로드(140)로부터 상기 캡(120) 방향으로 연장된 연장축(20), 및 상기 연장축(20) 상에 상기 회동판(10)의 밑면으로 형성된 보조 가이드홈(12)으로 삽입되는 편심된 보조 크랭크 핀(32)이 형성되어 상기 푸시 풀 로드(140)의 전후진됨에 따라 상기 회동판(10)을 회전시켜 캡 핀(1)이 일정 회동반경으로 회동되도록 장착되는 크로스 헤드구(30)를 포함한다.

그에 따라 가변피치 프로펠러(100)의 회전판(130)에 형성된 블레이드(132)를 가변시키기 위해 푸시 풀 로드(140)가 전후되는 과정에서 그 푸시 풀 로드(140)로부터 연장된 연장축(20) 상에 구비된 크로스 헤드구(30)에 형성된 편심된 보조 크랭크 핀(32)이 회동판(10)의 보조 가이드홈(12)을 타고 전진과 후진을 반복하면서 회동판(10)을 회동시키게 된다.

그로 인해 상기 회동판(10) 상의 캡 핀(1)이 상기 회동판(10)의 회동반경과 대응되게 회동하게 된다.

이렇게, 본 발명의 캡 핀은 별도의 동력을 사용하여 가변시키는 것이 아니라 가변피치 프로펠러의 회전판에 형성된 블레이드를 가변시키 위해 전후로 작동되는 푸시 풀 로드를 이용함에 따라 블레이드와의 가변되는 범위 차이 없이 동일하게 가변될 수 있는 조건을 가진다.

따라서, 본 발명은 가변피치 프로펠러의 가변에 따른 캡의 후단에서 발생하는 허브 볼텍스가 발생하지 않도록 원천적으로 소멸시킴으로써, 높은 추진력을 가질 수 있음은 물론 에너지 또한 현저하게 절감할 수 있는 뛰어난 효율성을 가진다.

아울러, 상기 회동판(10)은 캡(120)에 수밀 상태를 유지하면서 원주 방향으로 원활하게 회전 가능하게 통상적인 디스크 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 캡 핀(1) 또한 가변피치 프로펠러(100)의 회전판(130) 상에 형성된 블레이드(132)와 동일한 갯수로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 캡 핀의 위치와 피치 각은 선박의 진행 방향으로 추가적인 추진력이 작용할 수 있도록 형성되며, 피치 각은 프로펠러의 블레이드의 피치 각과 동일하게 하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 일부 분해 단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 회동판에 형성되는 캡 핀을 회동판과 함께 일체로 형성할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 교체 또는 유지보수를 위한 탈측 가능하게 구비한다.

다시 말해서, 상기 캡 핀(1)은 회동판(10)으로부터 탈착 가능하게 구비되는 것으로, 상기 캡 핀(1)의 하부에 복수의 체결홀(1a')이 형성된 장착 플랜지(1a)를 형성하고, 상기 회동판(10)에도 상기 체결홀(1a')과 대응되는 위치에 복수의 결합홀(10a)을 형성하여 통상의 볼팅 등에 의해 체결되도록 구성한다.

그에 따라 혹여 캡 핀의 변형이나 손상 등이 발생할 경우, 상기 캡 핀만을 회동판으로 분리하여 간편하게 교체할 수 있도록 함은 물론 변형이나 손상 시 유지 보수 또한 원활하게 이루어질 수 있는 조건을 가진다.

1 : 캡 핀
1a : 장착플랜지 1a' : 체결홀
10 : 회동판 10a : 결합홀
12 : 보조 가이드홈 20 : 연장축
30 : 크로스 헤드구 32 : 보조 크랭크 핀
100 : 가변피치 프로펠러 110 : 허브
120 : 캡 130 : 회전판
132 : 블레이드 140 : 푸시 풀 로드

Claims (5)

1. 가변피치 프로펠러의 후방에 장착된 캡으로 형성되는 복수의 캡 핀으로서,
   상기 복수의 캡 핀은 캡의 외측면 상에서 상기 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 브레이드 가변 시 그 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드 가변 범위와 동일한 가변 범위로 가변되게 형성되되,
   상기 캡 핀의 가변은 상기 캡 핀이 형성되도록 상기 캡 상에 회동 가능하게 장착된 각각의 회동판, 상기 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드를 가변시키는 푸시 풀 로드로부터 상기 캡 방향으로 연장된 연장축, 및 상기 연장축 상에 상기 회동판의 밑면으로 형성된 보조 가이드홈으로 삽입되는 편심된 보조 크랭크 핀이 형성되어 장착되는 크로스 헤드구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 회동판은 캡에 수밀 상태를 유지하면서 원주 방향으로 회전 가능하게 디스크 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 캡 핀은 가변피치 프로펠러의 회전판 상에 형성된 블레이드와 동일한 갯수로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 캡 핀은 회동판으로부터 탈착 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러의 가변피치 캡 핀.

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