KR101764400B1 - Duct apparatus for ship with twist type stator - Google Patents

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KR101764400B1
KR101764400B1 KR1020160157458A KR20160157458A KR101764400B1 KR 101764400 B1 KR101764400 B1 KR 101764400B1 KR 1020160157458 A KR1020160157458 A KR 1020160157458A KR 20160157458 A KR20160157458 A KR 20160157458A KR 101764400 B1 KR101764400 B1 KR 101764400B1
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홍춘범
김도정
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재단법인한국조선해양기자재연구원
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Abstract

The present invention relates to a ductwork for a vessel equipped with a twist-type stator. Particularly, the present invention secures structural safety in case of damage by slamming while improving propulsion efficiency by being installed in front of a propeller of a vessel. The present invention comprises: a duct surrounding the back of a vessel at the front part of the propeller with a certain distance; and a plurality of stators, extended outwards from the duct, where an end part is extended in a radial direction of the duct and passes the duct while being combined to the back of the vessel. At least one of the stators, reflecting the fact that the flow characteristic of seawaters is different inside and outside the duct, is separated into an inner part in the inside of the duct and an outer part in the outside of the duct, and is characterized as a twist stator with different pitch angles between the inner and outer parts.

Description

추진효율 향상을 위한 트위스트 타입 스테이터를 구비한 선박용 덕트장치{DUCT APPARATUS FOR SHIP WITH TWIST TYPE STATOR} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a duct device for a ship having a twist type stator for improving propulsion efficiency.

본 발명은 선박용 덕트장치에 관한 것으로, 특히 선박의 프로펠러 전방에 설치되어 추진효율을 향상시키면서도 슬래밍에 의한 파손 등을 대비할 수 있도록 구조적 안전성까지 확보한 트위스트 타입 스테이터를 구비한 선박용 덕트장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a duct device for a ship, and more particularly, to a duct device for a ship having a twist type stator installed in front of a propeller of a ship to secure structural safety to improve breakage due to slamming while improving propulsion efficiency .

일반적으로, 선박에 장착된 프로펠러의 주기능은 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 주는 것이다. 프로펠러의 날개들은 회전면에 경사가 져서 붙어 있기 때문에 회전을 하면서 물을 밀어주고 이 힘에 대한 반작용으로 선박이 앞으로 나아가게 된다. In general, the main function of a propeller mounted on a ship is to convert rotational motion into linear motion. The wings of the propeller are inclined to the rotating surface so that they push the water while rotating, and the ship moves forward in reaction to this force.

하지만 프로펠러를 전후하여 물의 흐름은 완전한 직선방향으로 형성되지 못하고 프로펠러 회전에 의해 소용돌이 같은 회전류로 형성된다. 즉, 프로펠러는 회전하면서 추진력을 발생하기 때문에 프로펠러 후류에 프로펠러 회전방향의 접선방향 속도가 생성된다. However, the flow of water before and after the propeller is not formed in a perfect linear direction but is formed by a rotating current like a vortex due to propeller rotation. In other words, since the propeller generates propulsion force while rotating, the tangential velocity of the propeller rotation direction is generated on the downstream of the propeller.

이에 따라 접선방향 속도에 의한 프로펠러 후류에서의 운동에너지 손실을 회수하기 위한 복합 추진장치들이 연구·개발되어 왔다. 예컨대, 상호반전 프로펠러(CRP: Contra rotating propeller), 프로펠러 보스 캡 핀(PBCF: Propeller boss cap fin), 베인 휠(Vane wheel), 전류고정날개(Pre-swirl stator) 등이 그것이다. Therefore, complex propulsion systems have been researched and developed to recover kinetic energy loss in propeller wake due to tangential velocity. For example, they include a contra rotating propeller (CRP), a propeller boss cap fin (PBCF), a vane wheel, and a pre-swirl stator.

하지만, 상호반전 프로펠러(CRP)의 경우 회전방향 운동에너지 회수에 의한 추진효율 증가를 극대화할 수 있으나, 축계가 복잡하여 대형선에는 적용이 거의 불가능하고, 회전에너지 회수를 통한 에너지 절약장치 중 가장 현실적인 장치로 전류고정날개를 들 수 있다. 이 장치는 이미 1900년대 초부터 그 아이디어가 나온 절약장치이나 1980년대부터 일본의 미쯔비시 조선소에서 상선에 적용하여 추진효율이 있는 것으로 보고되고 있다.However, in the case of a reciprocating propeller (CRP), it is possible to maximize the propulsion efficiency by recovering the kinetic energy in the rotational direction, but it is almost impossible to apply it to the large-sized line due to the complex axis, The device is a current-carrying wing. It has already been reported that this device has been applied to commercial vessels in the Mitsubishi shipyard in Japan since the early 1980s, or since the 1980s.

상기 전류고정날개는 프로펠러의 전방에서 프로펠러로 향하는 유체의 유입 각을 변경하여 프로펠러의 추진 효율을 향상시키며 회전방향의 운동에너지 손실을 회수하게 된다. 또한, 이같은 전류고정날개의 블레이드를 연결하는 원통 형상의 덕트는 프로펠러의 작동시 발생되는 흡입 작용에 의해 프로펠러의 전방 유체를 가속함으로부터 덕트 자체에 발생하는 선박 진행 방향으로의 부가 추력과 프로펠러의 전방 유체를 가속 정류하여 추진 효율의 향상과 프로펠러의 기진력을 감소시키는 역할을 한다. The current stabilizing vane improves the propelling efficiency of the propeller by changing the inflow angle of the fluid toward the propeller from the front of the propeller, and recover the kinetic energy loss in the rotational direction. In addition, a cylindrical duct connecting the blades of the current-stabilizing blades is constructed by accelerating the forward fluid of the propeller due to inhaling generated during the operation of the propeller, an additional thrust generated in the duct itself, It accelerates and rectifies the fluid to improve the propulsion efficiency and reduce the propulsion force of the propeller.

도 1은 종래기술에 의한 전류고정날개가 선박에 설치된 사용상태도로서, 선체(10) 후미에 설치된 프로펠러(20)에 의해 유기되는 접선방향 속도와 반대방향의 접선방향 속도를 주기 위하여 프로펠러(20)의 전방에 전류고정날개(30)를 설치함으로써 프로펠러(20) 후류에서의 회전방향 운동에너지 손실을 최소화하고, 이를 통해 추진 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.FIG. 1 is a state diagram showing a state in which a current-stabilizing blade according to the prior art is installed on a ship. In order to give a tangential velocity opposite to a tangential velocity induced by a propeller 20 installed at the rear of the ship 10, By providing the electric current stabilizing vane (30) in front of the propeller (20), loss of energy in the rotational direction of the propeller (20) in the direction of rotation is minimized, thereby improving the propulsion efficiency.

이중 일본 미쓰비시 조선소에서 사용하고 있는 전류고정날개는 도 2의 (a)에 도시한 것과 같이 좌현과 우현의 날개 수와 배치가 동일한 좌우 대칭형으로서 좌우 각각 3개의 날개를 가진다. As shown in Fig. 2 (a), the current-stabilizing wing used in the Mitsubishi Shipyard of Japan has symmetrical left and right wings having the same number of wings as the port and star wings.

한편, 통상 저속 비대선박의 경우 프로펠러 면에서 선형의 영향으로 유동이 윗 방향으로 올라가게 되어 좌현에서는 프로펠러에 의한 유기속도와 합쳐져 더 큰 회전속도가 발생되며 우현에서는 반대로 서로 상쇄되는 효과가 있으므로 좌현과 우현이 회전방향 측면에서 많이 달라진다. 이러한 현상을 기반으로 도 2의 (b)와 (c)에 도시한 것과 같이 우현(도면상 오른쪽)의 날개의 수를 좌현(도면상 왼쪽)의 날개 수보다 적게 하여 전체적으로 고르게 회전에너지를 흡수할 수 있게 한 비대칭 전류고정날개가 개발되어 선박에 적용되고 있다. On the other hand, in the case of a low-speed non-large-sized ship, since the flow ascends upward due to the influence of the linearity on the propeller surface, a larger rotation speed is generated due to the addition of the propeller- Starboards vary a lot in terms of rotation direction. Based on this phenomenon, as shown in Figs. 2 (b) and 2 (c), the number of wings on the starboard side (right side in the drawing) is made smaller than the number of wings on the left side Asymmetric current stabilization wings have been developed and applied to ships.

그러나, 이같은 종래기술에 따르면 선박의 좌현과 우현에 따른 해수의 유동특성 변화는 고려하고 있지만 선미의 축 중심으로부터 떨어진 거리에 따라 다르게 형성되는 해수의 유동특성은 전혀 고려하고 있지 못하여 추진효율을 향상시키는데 한계가 있었다. However, according to the related art, although the change of the flow characteristics of the seawater according to the port and starboard of the ship is considered, there is no consideration of the flow characteristics of the seawater formed depending on the distance from the axis of the stern, There was a limit.

더욱이 추진효율의 향상과 구조적 안전성 모두를 확보할 수 있는 최적설계 방안이 아직 마련되지 못하고 있는 관계로 이를 위한 혁신적인 방식의 최적설계가 절실한 실정이다. Furthermore, there is no optimal design method to secure both the improvement of the propulsion efficiency and the structural safety. Therefore, there is a need for an optimal design of an innovative method.

한국공개특허공보 제2014-0118373호(2014.10.08)Korean Published Patent Application No. 2014-0118373 (Oct. 10, 2014)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 프로펠러 전방에 설치되어 추진효율을 향상시키면서도 슬래밍에 의한 파손 등을 대비할 수 있도록 구조적 안전성까지 확보한 트위스트 타입 스테이터를 구비한 선박용 덕트장치를 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the related art, and it is an object of the present invention to provide a propeller of the present invention, which is installed in front of a propeller of a ship to improve propulsion efficiency and to secure structural safety to prevent breakage due to slamming And to provide a marine duct device having a twist type stator.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 선박용 덕트장치는, 프로펠러의 전방에서 선박의 후미를 이격되게 둘러싼 형태로 설치되는 덕트와; 일단부가 상기 선박의 후미에 결합된 상태에서 상기 덕트의 반경방향으로 연장되어 상기 덕트를 경유한 후 상기 덕트의 외측으로까지 뻗어 있는 형상으로 구비된 복수의 스테이터를 포함하되, 상기 복수의 스테이터 중 적어도 하나는, 상기 덕트의 내측과 외측에서 해수의 유동특성이 다르다는 점이 반영되어 상기 덕트의 내측에 위치한 내측부와 상기 덕트의 외측에 위치한 외측부로 구분되고 상기 내측부와 외측부 양자 간의 피치각도를 서로 다르게 형성한 트위스트 스테이터인 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a duct device for a ship, comprising: a duct installed at a front side of a propeller so as to surround the rear of the ship; And a plurality of stator extending in a radial direction of the duct in a state where one end portion is coupled to the rear of the ship and extending to the outside of the duct after passing through the duct, The duct is divided into an inner portion positioned on the inner side of the duct and an outer portion positioned on the outer side of the duct and the twist angle formed between the inner portion and the outer portion is different from that of the duct, And the stator is a feature of the technical construction.

여기서, 상기 트위스트 스테이터의 피치각도의 변경은 상기 프로펠러 직경의 60% 내측 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. Here, the pitch angle of the twist stator may be changed within a range of 60% of the diameter of the propeller.

또한, 상기 트위스트 스테이터의 내측부 피치각도는 -10도 내지 +10도이고, 외측부 피치각도는 -20도 내지 +40도로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the inner pitch angle of the twist stator is -10 to +10 degrees, and the outer pitch angle is -20 degrees to +40 degrees.

또한, 상기 트위스트 스테이터에서 상기 덕트의 내측에 위치한 내측부의 전후 폭이 상기 덕트의 외측에 위치한 외측부의 전후 폭보다 좁게 형성되어 상기 프로펠러의 전방에서 선회류를 더욱 증가시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. Further, in the twist stator, the front-rear width of the inner side positioned at the inner side of the duct is narrower than the front-rear width of the outer side positioned at the outer side of the duct, so that the swirling flow can be further increased in front of the propeller have.

또한, 상기 덕트는 해수의 유속이 선박 속력의 60% 이하로 형성되는 영역에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the duct may be installed in a region where the flow velocity of seawater is 60% or less of the speed of the ship.

또한, 상기 덕트의 관경은 상기 프로펠러 직경의 60% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the diameter of the duct may be 60% or less of the diameter of the propeller.

또한, 상기 스테이터는 선박의 좌현에 2개 이상의 개수로 설치되고 선박의 우현에는 1개 이상 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the stator is provided at two or more of the stator at the port of the ship, and one or more stator is installed at the starboard of the ship.

또한, 최상측을 기준으로 하여 우현으로 회전하는 방향으로 방위각을 산정하였을 때 선박의 좌현에는 방위각 225도 내지 285도 범위를 제외한 나머지 영역 중 일지점에 스테이터가 설치되고, 선박의 우현에는 방위각 75도 내지 105도 범위를 제외한 나머지 영역 중 일지점에 스테이터가 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the azimuth angle is calculated in the direction of starboard rotation with reference to the uppermost side, the stator is installed at one of the remaining regions except the azimuthal angle range of 225 to 285 degrees, and the azimuth angle is 75 degrees And the stator is installed at one point out of the remaining areas except for the range of -105 to -105 degrees.

또한, 선박의 좌현과 우현에는 각각 상기 트위스트 스테이터가 적어도 하나씩 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at least one twist stator is installed at each of the port and starboard sides of the ship.

또한, 상기 스테이터의 길이는 프로펠러 직경의 50 내지 150%로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The length of the stator may be 50 to 150% of the diameter of the propeller.

또한, 상기 덕트의 전후 폭은 프로펠러 직경의 5 내지 30%로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the front and rear width of the duct may be formed to be 5 to 30% of the diameter of the propeller.

또한, 상기 프로펠러와 상기 덕트의 중심 간 거리는 상기 프로펠러 직경의 3 내지 40%로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The distance between the center of the propeller and the duct may be 3 to 40% of the diameter of the propeller.

또한, 강도 보강을 위해 일단부가 상기 선박의 후미에 결합된 상태에서 타단부가 상기 덕트의 내주면에 결합된 형태로 상기 덕트 내측에만 제한적으로 형성된 하프 스테이터가 더 포함된 것을 특징으로 할 수 있다. The half stator may further include a half stator having one end coupled to the inner surface of the duct while the other end is coupled to the rear of the ship to reinforce the strength.

또한, 상기 하프 스테이터는 해수의 유속이 커서 유체하중이 상대적으로 크게 작용하는 선미의 축 중심 하측으로 형성되되, 상기 덕트가 선미의 축 중심으로부터 상측으로 치우쳐 편심된 형태로 형성되어 상기 하프 스테이터의 길이가 짧게 형성되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. The half stator is formed at a lower center of a shaft of the stern, in which a fluid load is relatively large due to a large flow velocity of seawater. The duct is formed in an eccentric shape biased upward from an axial center of a stern, Is formed to be short.

또한, 상기 덕트는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. The duct may have a circular, elliptical or polygonal shape.

본 발명에 의한 트위스트 타입 스테이터를 구비한 선박용 덕트장치는 선박의 프로펠러 전방에 설치되어 추진효율을 향상시키면서도 슬래밍에 의한 파손을 대비할 수 있도록 구조적 안전성까지 확보할 수 있다.The ducting device for a ship having a twist type stator according to the present invention can be installed in front of a propeller of a ship to ensure structural safety in order to improve propulsion efficiency and to prevent breakage due to slamming.

또한, 본 발명은 덕트의 내측과 외측에서 피치각도를 다르게 한 트위스트 스테이터에 의해 덕트의 내측과 외측에서 다르게 형성되는 해수의 흐름방향과 유속에 대응하여 차별적인 제어가 가능하여 프로펠러의 추진효율을 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다. The twist stator having different pitch angles between the inside and the outside of the duct makes it possible to differentially control the propulsion efficiency of the propeller in accordance with the flow direction and the flow velocity of the seawater which are formed differently from the inside and the outside of the duct .

또한, 트위스트 스테이터와 더불어 덕트 내측에만 전용으로 설치되는 하프 스테이터의 조합을 통해 덕트 외측에서는 추진효율을 높이고 덕트 내측에서는 강도 보강을 통해 구조적 안전성을 높이는 최적 설계가 가능하다. In addition, a combination of a twist stator and a half stator, which is installed exclusively on the inner side of the duct, makes it possible to improve the propulsion efficiency on the outside of the duct and to optimize the structural stability by reinforcing the strength on the inside of the duct.

도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 선박용 덕트장치를 설명하기 위한 참조도
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 선박용 덕트장치의 구성을 위한 이론적 배경을 설명하기 위한 참조 그래프
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치가 선박에 설치된 모습을 보이는 사용상태도
도 6a는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치의 구성을 설명하기 위한 사시도
도 6b는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치에서 트위스트 스테이터의 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치에서 트위스트 스테이터의 피치각도 개념을 설명하기 위한 참조도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치를 적용하였을 때의 반류 특성 그래프
도 9는 본 발명의 제1변형실시예에 의한 선박용 덕트장치를 설명하기 위한 사시도
도 10은 본 발명의 제2변형실시예에 의한 선박용 덕트장치를 설명하기 위한 사시도
FIG. 1 and FIG. 2 are views for explaining a conventional duct ducting device
FIG. 3 and FIG. 4 are views for explaining the theoretical background for the construction of a ducting apparatus for a ship according to the present invention.
5 is a view showing a state of use in which a ship duct device according to an embodiment of the present invention is installed on a ship
6A is a perspective view for explaining a configuration of a ducting apparatus for a ship according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6B is a perspective view of a twist stator in a marine duct device according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a view for explaining the concept of the pitch angle of the twist stator in the marine duct device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the characteristics of a rebound characteristic when a ship duct device according to an embodiment of the present invention is applied.
9 is a perspective view for explaining a ducting device for a ship according to a first modified embodiment of the present invention.
10 is a perspective view for explaining a marine duct device according to a second modified embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 트위스트 타입 스테이터를 구비한 선박용 덕트장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.A duct for a ship having a twist type stator according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention, and are actually shown in a smaller scale than the actual dimensions in order to understand the schematic structure.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, the terms first and second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 3 내지 도 4는 본 발명에 의한 선박용 덕트장치의 구성을 위한 이론적 배경을 설명하기 위한 참조 그래프이다. 3 to 4 are reference graphs for explaining the theoretical background for the construction of the ducting device for a ship according to the present invention.

도시된 것처럼 본 발명은 프로펠러가 설치된 선미(SB)에서 나타나는 반류 특성을 정밀하게 분석하고, 이같은 분석을 바탕으로 반류 특성이 다르게 나타나는 영역들에 대하여 덕트와 스테이터의 설계를 차별적으로 적용함으로써 추진효율을 향상시키면서도 구조적 안전성까지 일거에 확보할 수 있도록 한 것이다. As shown in the drawing, the present invention precisely analyzes the rebound characteristics of a stern (SB) equipped with a propeller, and differently applies the design of the duct and the stator to the regions where the rebound characteristics are different based on the analysis, But also to ensure structural safety at all times.

첨부된 도 3의 (a)에는 덕트장치를 적용하지 않았을 경우 모형시험의 프로펠러 면에서 Model scale(Rn=1e7) 반류 특성을 나타낸 그래프로서 프로펠러 면에서 계측된 종방향(선박의 진행방향(X 축)) 유속분포(X-velocity 색상표에 따라 색상으로 표시)와 유동벡터(vector)가 표시되어 있다. 이를 통해 각각의 영역에서 r/R에 따라 유동각이 변화하고 있음을 볼 수 있으며, 이로써 스테이터의 피치각도를 일률적으로 적용하게 되는 경우 일부 영역에서는 추진효율이 향상되는 반면 다른 일부에서는 오히려 추진효율이 악화된다는 사실을 예상할 수 있다. 3 (a) is a graph showing the model scale (Rn = 1e7) rebound characteristic on the propeller side of the model test when the duct device is not applied. The longitudinal direction measured from the propeller plane )) Velocity distributions (shown in color by X-velocity color table) and flow vectors are shown. As a result, it can be seen that the flow angle changes according to r / R in each region. Thus, when the pitch angle of the stator is uniformly applied, the propulsion efficiency is improved in some areas, It can be expected that it will deteriorate.

예컨대 모형시험의 프로펠러 면에서 Model scale(Rn=1e7) 반류 특성을 나타낸 그래프인 도 3의 (a) 중 일부를 절취한 도 4의 (a)에서 붉은 원으로 표시된 영역 간 비교 표시를 통해 자세히 도시된 것처럼 최상측을 기준으로 하여 우현으로 회전하는 방향으로 방위각을 산정하였을 때 방위각이 30도, 0.8r/R 영역에서는 유동벡터가 상부로 향하고 있으나 0.5r/R 영역에서는 유동벡터가 반대방향인 하부로 향하고 있다. 도 3의 (b)는 실제 선박에서의 반류 특성을 나타낸 그래프로서 본 그래프에서 각 방위각별로 유동벡터로 표시된 해수의 흐름방향 혹은 유동각이 변화하는 임계점들을 서로 연결하여 붉은 라인으로 표시하였다. 여기서 확인할 수 있는 것처럼 유동각이 변화하는 임계점들의 경우 모두 해수의 유속이 선박의 진행 속도 대비하여 60% 이하의 영역(진녹색 및 파란색 영역)에서 형성됨을 확인할 수 있다. (단, 상기 해수의 유속은 프로펠러 면에서 선박의 진행방향을 기준 축(X 축)으로 하여 선박의 속력을 1이라고 하였을 때 선박과 해수의 상대속도를 의미하며 도 3 및 도 4에서는 첨부된 X-velocity 색상표에 따라 최상단 붉은 색을 해수의 유속 100%, 최하단 파란색을 해수의 유속 30%로 하여 연속적인 색상변화로 표시하였다.) 이같은 도 3의 (b) 그래프에서 해수의 유속이 가장 높게 나타나는 방위각 180도 영역에서 해수의 유속이 60%가 되는 지점을 잡고 선박의 중심으로부터 그 지점까지를 반경으로 하는 검정색 원을 도시하였는데, 붉은라인으로 표시되어 있는 해수의 흐름방향 혹은 유동각 임계점들이 대부분 상기 검정색 원의 내측 영역에 들어와 있고 그렇지 않은 경우(방위각 0도 인근에 해당)에도 해수의 유속이 선박의 속력을 기준으로 60%가 넘지 않음을 확인할 수 있다. 이같은 해수의 유속은 덕트와 스테이터에 큰 영향을 주는데, 해수의 유속이 선박 속력의 80%인 경우 선박 속력의 60%인 경우에 비해 덕트가 받는 저항은 거의 2배 이상으로 치솟게 된다. 따라서 이같은 해수의 유속과, 앞서 설명한 해수의 유동방향 임계점들을 고려하여 덕트의 설치 위치를 정하고 상기 덕트의 내측과 외측에서 스테이터의 피치각도를 달리한 설계가 이루어져야 한다. 만일 그렇지 않은 경우 덕트와 스테이터 모두에 문제 발생이 예상되며 실제로 덕트와 스테이터의 파손 또는 균열사고가 발생되곤 하였다. 도 4의 (b)는 도 3의 (b)의 방위각 0도에서 90도까지의 영역을 표시한 것으로 위 설명된 검정색 원과 해수의 흐름방향 임계점을 연결하는 붉은라인이 교차하는 지점을 포함하고 있다. 이 영역 중 붉은 라인과 파란색 라인은 스테이터가 일반적으로 설치되는 지점이면서 위 설명된 검정색 원과 해수의 흐름방향 임계점을 연결하는 붉은라인이 교차하는 지점이기도 하다. 여기서는 해수의 유속도 높게 형성되기 때문에 덕트의 내측과 외측에서 스테이트의 피치각을 달리한 신중한 설계가 이루어져야 한다.For example, a part of FIG. 3 (a), which is a graph showing the model scale (Rn = 1e7) rebound characteristics on the propeller side of the model test, is cut away, The azimuth angle is 30 degrees and the flow vector is upward in the 0.8r / R region, but in the 0.5r / R region, the flow vector is in the opposite direction . FIG. 3 (b) is a graph showing the reflux characteristics of the actual ship. In the graph, the flow direction of the seawater represented by the flow vector or the critical points at which the flow angle changes are represented by red lines. As can be seen here, it can be seen that in the case of the critical points at which the flow angle changes, the flow velocity of the seawater is formed in the region of 60% or less (dark green and blue region) with respect to the traveling speed of the ship. (Note that the flow rate of the seawater refers to the relative speed of the ship and sea water when the ship's speed is assumed to be 1 with the ship's traveling direction on the propeller plane being the reference axis (X axis) In the graph of FIG. 3 (b), the flow rate of the seawater is the highest, and the flow rate of the seawater is the highest In the area of 180 degrees of azimuth appearing, a black circle having a radius of 60% from the center of the ship to a point where the flow rate of the seawater is 60% is shown. The flow direction of the sea water indicated by the red line or the critical point If it is in the inner area of the black circle and it is not (azimuth angle of 0 degrees), the flow rate of the seawater is not more than 60% based on the speed of the ship. I can do it. The flow rate of the seawater has a great influence on the duct and the stator. When the flow rate of the seawater is 80% of the ship speed, the resistance of the duct is almost doubled as compared with 60% of the ship speed. Therefore, it is necessary to design the installation position of the duct in consideration of the flow velocity of the seawater and the flow direction critical points of the sea water described above, and to design the pitch angle of the stator at the inner side and the outer side of the duct. If this is not the case, problems will occur in both the duct and the stator, and ducts and stator breakage or cracking accidents will actually occur. FIG. 4 (b) shows an area from 0 degree to 90 degrees of azimuth in FIG. 3 (b), which includes a point where the above-described black circle crosses a red line connecting the above- have. The red and blue lines of this area are where the stator is normally installed and are the intersection of the red lines connecting the black circles described above and the flow direction threshold of the seawater. Here, since the flow velocity of the seawater is formed to be high, careful design must be performed with different pitch angle of the state from the inside and the outside of the duct.

본 발명은 전술된 것처럼 프로펠러 면에서의 해수의 유속과 해수의 흐름방향을 고려하여 덕트와 스테이터를 설치하는 하되, 프로펠러 면에서의 해수의 유속이 선박 속력의 60% 이하인 영역에 덕트를 설치함으로써 유속으로 인한 저항의 급격한 증가로 인한 파손을 방지하고, 스테이터에 대해서는 덕트의 내측과 외측에서 피치각도를 다르게 형성하는 독창적인 트위스트 형태로 구성함으로써 추진효율을 향상시키면서 슬래밍 등에 의한 파손을 대비할 수 있다. 여기서 해슈의 유속이 선박 속력의 60 이하 영역에 덕트를 설치하기 위해서는 선박의 프로펠러 면에서 해수의 유속이 가장 빠르게 형성되는 방위각 180도 영역에서 해수의 유속이 선박 속력의 60%인 지점을 잡고 그 지점을 기점으로 하여 선박의 후미를 이격되게 둘러싸도록 덕트를 설치하면 된다. 그러면 덕트의 모든 부위는 해수의 유속이 선박 속력의 60% 이하 영역에 포함된다.The duct and the stator are installed in consideration of the flow rate of the seawater on the propeller plane and the flow direction of the seawater as described above and the duct is installed in the region where the flow velocity of the seawater on the propeller plane is 60% And the stator has a unique twist shape in which pitch angles are formed differently from the inside and the outside of the duct, thereby improving the propulsion efficiency and preventing breakage due to slamming and the like. In order to install the duct in the area below 60 of the speed of the ship, the velocity of the seawater is set to 60% of the speed of the ship in the 180 degree azimuth area where the flow velocity of the seawater is the fastest on the propeller side of the ship. A duct may be provided to surround the rear end of the ship so as to be spaced apart from the ship. All parts of the duct are then included in the area where the flow rate of seawater is less than 60% of the ship's speed.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치의 구성을 상세히 설명하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a configuration of a marine duct device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치가 선박에 설치된 모습을 보이는 사용상태도이고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치에서 트위스트 스테이터의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치에서 트위스트 스테이터의 피치각도 개념을 설명하기 위한 참조도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치를 적용하였을 때의 반류 특성 그래프이다.FIG. 6A is a perspective view for explaining a configuration of a ducting apparatus for a ship according to an embodiment of the present invention, FIG. 6B is a perspective view of a ship ducting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 7 is a view for explaining the concept of pitch angle of a twist stator in a marine duct device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of a twist stator according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph illustrating a rebound characteristic when the ducting device for a ship according to the embodiment is applied.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 덕트장치(100)는 프로펠러의 전방에서 선박의 후미(SB)를 이격되게 둘러싼 형태로 설치되는 덕트(110)와, 일단부가 상기 선박의 후미(SB)에 결합된 상태에서 상기 덕트(110)의 반경방향으로 연장되어 상기 덕트(110)를 경유한 후 상기 덕트(110)의 외측으로까지 뻗어 있는 형상으로 구비된 스트레이트 스테이터(120) 및 트위스트 스테이터(130)를 포함하여 이루어진다. As shown in the drawings, a duct device 100 according to an embodiment of the present invention includes a duct 110 installed at a front side of a propeller to surround a rear SB of the ship, A straight stator 120 and a twist stator 120 extending in a radial direction of the duct 110 and passing through the duct 110 and extending to the outside of the duct 110, 130).

이같은 본 발명의 실시예에서 단연 주목할 부분은 지금까지 존재하지 않았던 형태로 이루어진 트위스트 스테이터(130)라 할 수 있다. 상기 트위스트 스테이터(130)는 상기 덕트(110)의 내측과 외측에서 해수의 유동특성이 다르다는 점에 착안하여 덕트(110)의 내측에 위치한 내측부(130a)와 덕트(110)의 외측에 위치한 외측부(130b)로 구분하여 양자 간의 피치각도를 서로 다르게 형성한 것이다. 이처럼 덕트(110)를 중심으로 피치를 다르게 형성한 트위스트 스테이터(130)는 허리를 비틀고 있는 트위스트 형상으로 이루어진다. 이같은 트위스트 스테이터(130)의 구성은 덕트(110)의 내측과 외측에서 해수의 흐름방향과 유속이 다르다 할지라도 덕트(110)의 내측과 외측 모두에서 추진효율을 향상시키면서도 유속으로 인한 저항을 감소시킬 수 있는 최적화 설계를 용이하게 해준다. It should be noted that the twist stator 130 may have a shape that has not existed so far in the embodiment of the present invention. The twist stator 130 is provided with an inner side portion 130a located inside the duct 110 and an outer side portion located outside the duct 110 in consideration of the fact that the flow characteristics of seawater are different between the inside and the outside of the duct 110 130b, respectively, and pitch angles between them are formed differently from each other. The twist stator 130 having a pitch different from that of the duct 110 is formed in a twisted shape twisting the waist. The structure of the twist stator 130 can reduce the resistance due to the flow velocity while improving the propulsion efficiency both inside and outside the duct 110 even if the flow direction and the flow velocity of the seawater are different from each other inside and outside the duct 110 This makes it easier to design optimization.

(단. 전술된 내용과 후술된 내용에서 트위스트 스테이터(130)의 피치각도는 상기 트위스트 스테이터(130)가 자신의 길이방향 중심축을 중심으로 회전한 각도를 의미하며, 상기 트위스트 스테이터(130)의 전후 폭방향 라인(SL)이 선박의 종방향 중심선(XL)과 일치했을 때를 기준으로 하여 상기 트위스트 스테이터(130)가 얼마나 회전하였는지로 산출된다. 그리고 트위스트 스테이터(130)를 덕트의 반경방향으로 바라보았을 때 시계방향 회전을 정방향(+) 회전으로, 반시계방향 회전을 역방향(-) 회전으로 정의한다. 예컨대 도 7에서는 편의상 트위스트 스테이터를 반경방향의 반대방향(덕트의 외측에서 덕트의 중심을 향하는 방향)으로 바라본 것인데, 트위스트 스테이터(130)의 내측부(130a)는 10도만큼 역방향으로 회전하여 피치각도가 -10도 로 형성된 것이며, 트위스트 스테이터의 외측부(130b)는 40도만큼 정방향으로 회전하여 피치각도가 +40도로 형성된 모습이 도시되었다.) The pitch angle of the twist stator 130 means the angle of rotation of the twist stator 130 about its longitudinal center axis, and the pitch angle of the twist stator 130, The twist stator 130 is calculated as to how much the twist stator 130 has rotated on the basis of the width direction line SL coinciding with the longitudinal center line XL of the ship. For example, in FIG. 7, it is assumed that the twist stator is positioned in the opposite radial direction (toward the center of the duct from the outside of the duct), and the counterclockwise rotation is defined as the reverse The inner side 130a of the twist stator 130 is formed to have a pitch angle of -10 degrees by being rotated by 10 degrees in the reverse direction, The outer portion 130b of the twist stator is shown rotated by 40 degrees in a positive direction to form a pitch angle of +40 degrees.

상기 트위스트 스테이터의 내측부 피치각도는 역방향 10도 내지 정방향 10도 범위의 각도 중 어느 한 각도로 형성되고, 외측부 피치각도는 역방향 20도 내지 정방향 40도 범위의 각도 중 어느 한 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트장치.Wherein an inner pitch angle of the twist stator is formed at an angle of 10 degrees in the reverse direction to an angle in the range of 10 degrees in the forward direction and the outer pitch angle is formed at any angle from 20 degrees in the reverse direction to 40 degrees in the normal direction A ducting device for a ship.

이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 선박용 덕트장치에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the marine duct device according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the respective components.

상기 덕트(110)는 전술된 것처럼 프로펠러의 전방에서 선박의 후미(SB)를 이격되게 둘러싼 형태로 설치된다. 상기 덕트(110)는 해수의 유속이 선박 속력의 60% 이하로 형성되는 영역에 설치되도록 하여 해수에 대한 저항이 과도하게 증가하지 않도록 한다. 해수의 유속이 선박 속력의 60%인 곳에 덕트(110)가 설치되는 경우 해수의 유속이 80%인 곳에 덕트(110)가 설치되는 경우에 비해 2배 가까이 저항을 줄일 수 있다는 커다란 차이를 만들 수 있는 것이다. 이를 위해 덕트(110)의 관경을 프로펠러 직경의 60% 이하로 형성시켜주면 덕트(110)의 설치 위치가 해수의 유속이 선박 속력의 60% 이하인 영역에 대략적으로 속하게 된다. 상기 덕트(110)는 원형이나 타원형으로 형성되는 것이 바람직하지만 위와 같은 조건을 만족시킨다면 반드시 그 형상으로만 제한적으로 형성되지 않아도 되며, 선미(SB)의 축 중심에 대하여 동심된 형태로 설치되지 않아도 된다. 이 중 상기 덕트(110)가 선미(SB)의 축 중심에 대하여 동심된 형태로 설치되지 않는 구성은 구조적으로 중요한 차이를 만들 수 있는 것으로 차후에 변형실시예를 통해 상세히 설명하기로 한다. 또한, 상기 덕트(110)는 도면에서 원형으로 형성된 것으로 도시되었으나 타원형이나 다각형의 형상을 갖는 것으로 구비되어도 무방하다. The duct 110 is installed in such a manner as to surround the rear SB of the ship in front of the propeller as described above. The duct 110 is installed in a region where the flow velocity of the seawater is less than 60% of the speed of the ship so that the resistance against the seawater is not excessively increased. When the duct 110 is installed in a place where the flow rate of the seawater is 60% of the speed of the ship, the resistance can be reduced to about twice that of the case where the duct 110 is installed in the place where the flow rate of the seawater is 80% It is. For this purpose, if the duct diameter of the duct 110 is set to 60% or less of the diameter of the propeller, the installation position of the duct 110 is roughly included in the region where the flow rate of the seawater is 60% or less of the speed of the ship. The duct 110 may be circular or elliptical. However, it is not necessarily limited to the shape of the duct 110 as long as it satisfies the above conditions, and it is not necessary to form the duct 110 concentrically with respect to the axis of the stern SB . The configuration in which the duct 110 is not provided concentrically with respect to the axis of the stern SB can make a significant difference in structure, which will be described later in detail through modified embodiments. Also, the duct 110 is shown as being formed in a circular shape in the drawing, but it may have an elliptical shape or a polygonal shape.

또한, 상기 덕트(110)의 전후 폭(Chord 길이)은 프로펠러 직경의 5 내지 30%로 형성될 수 있으며, 상기 프로펠러와 상기 덕트(110)의 중심 간 거리는 상기 프로펠러 직경의 3 내지 40%로 형성되는 것이 바람직하다. The length of the duct 110 may be 5 to 30% of the diameter of the propeller, and the distance between the center of the propeller and the duct 110 may be 3 to 40% of the diameter of the propeller. .

상기 스트레이트 스테이터(120)는 일단부가 상기 선박의 후미(SB)에 결합된 상태에서 상기 덕트(110)의 반경방향으로 연장되어 상기 덕트(110)를 경유한 후 그 외측으로까지 뻗어 있는 형상을 갖는다. 한편 상기 트위스트 스테이터(130)는 전술된 것처럼 덕트(110)의 내측과 외측에서 해수의 유동특성이 다르다는 점이 반영되어 덕트(110)의 내측에 위치한 내측부(130a)와 덕트(110)의 외측에 위치한 외측부(130b)로 구분되어 양자 간의 피치각도가 서로 다르게 형성된다. 이같은 스테이터들의 길이(Span 길이)는 프로펠러 직경의 50 내지 150%로 형성될 수 있다. The straight stator 120 has a shape that one end extends in the radial direction of the duct 110 in a state where it is coupled to the rear SB of the ship and extends to the outside after passing through the duct 110 . The twist stator 130 is disposed on the inner side of the duct 110 and on the outer side of the duct 110 to reflect the fact that the flow characteristics of the seawater are different between the inside and the outside of the duct 110, And outer side portions 130b, so that pitch angles therebetween are formed to be different from each other. The length (span length) of such stator may be formed to be 50 to 150% of the propeller diameter.

상기 스트레이트 스테이터(120)와 트위스트 스테이터(130)는 선박의 좌현에 2개 이상, 선박의 우현에는 1개 이상 설치되도록 하여 추진효율의 향상을 도모할 수 있는데, 최상측을 기준으로 하여 우현으로 회전하는 방향으로 방위각을 산정하였을 때 선박의 좌현에서 방위각 225도 내지 285도 범위를 제외한 나머지 영역 중 일지점에 스테이터가 설치되고, 선박의 우현에는 방위각 75도 내지 105도 범위를 제외한 나머지 영역 중 일지점에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 이는 슬래밍 발생시 스테이터의 입수각을 15도 이상을 유지하여 충격압력을 최소화 시킬 수 있기 때문이다. 그러면 도 8의 반류 특성 그래프에서 확인할 수 있는 것처럼 선박의 좌현에서 회전류가 감소하는 것과 달리 선박의 우현에서는 회전류가 증가하면서 선박 속력의 약 20% 정도로 선회류도 증가하게 된다. 이로써 프로펠러에 유입되는 유동각이 증가하여 프로펠러의 추진효율이 더욱 향상되는 것이다. The straight stator 120 and the twist stator 130 may be installed at two or more positions on the port of the ship and one or more positions on the starboard of the ship to improve the propulsion efficiency. The stator is installed at one of the remaining areas excluding the azimuthal range of 225 to 285 degrees from the port of the ship when the azimuth is calculated in the direction of the ship and one point of the remaining area except the azimuth angle of 75 to 105 degrees As shown in FIG. This is because when the slamming occurs, the intake angle of the stator can be maintained at 15 degrees or more to minimize the impact pressure. Then, as shown in the graph of the rebound characteristic of FIG. 8, the swirling current increases in the starboard ship, while the swirling current is increased to about 20% of the ship speed in the starboard ship. This increases the flow angle into the propeller, which further improves the propulsion efficiency of the propeller.

여기서 트위스트 스테이터(130)의 피치각도가 변경되는 부위는 해수의 흐름방향과 유속이 변경되는 경계 영역이라 할 수 있는 상기 프로펠러 직경의 60% 내측 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 이같은 구성은 상기 트위스트 스테이터(130)의 피치각도 변경이 상기 덕트(110)를 중심으로 그 내측과 외측에서 이루어지므로 덕트(110)를 상기 프로펠러 직경의 60% 내측 범위 내에 위치시킴으로써 자연스럽게 이루어진다. Here, the portion where the pitch angle of the twist stator 130 is changed is preferably within a range of 60% of the diameter of the propeller, which is a boundary region in which the flow direction and the flow velocity of the seawater are changed. Such a configuration is naturally accomplished by positioning the duct 110 within a range of 60% of the diameter of the propeller since the pitch angle change of the twist stator 130 is made inside and outside the duct 110 as a center.

계속해서 변형 실시예에 의한 선박용 덕트장치에 대해 설명하기로 한다. Subsequently, a marine duct device according to a modified embodiment will be described.

도 9는 본 발명의 제1변형실시예에 의한 선박용 덕트장치를 설명하기 위한 사시도이다. 9 is a perspective view for explaining a marine duct device according to a first modified embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1변형실시예에 의한 선박용 덕트장치는 트위스트 스테이터(130)에서 덕트(110)의 내측에 위치한 내측부(130a)의 전후 폭(Chord 길이)이 덕트(110)의 외측에 위치한 외측부(130b)의 전후 폭(Chord 길이)보다 좁게 형성되도록 한 것을 특징으로 한다. As shown in the drawing, the duct device according to the first modification of the present invention is characterized in that the front-rear width (chord length) of the inner side part 130a located inside the duct 110 in the twist stator 130 is larger than the front- (Chord length) of the outer side portion 130b located on the outer side.

이같은 구성은 덕트(110)의 내측과 외측에서 해수의 흐름방향에 대한 편차를 크게 하여 선회류를 보다 효과적으로 증가시킬 수 있게 되고, 이로써 프로펠러의 추진효율을 향상시키는데 기여하게 된다.Such a configuration can increase the deviation of the sea water from the inside and outside of the duct 110 with respect to the flow direction, thereby effectively increasing the swirling flow, thereby contributing to the propelling efficiency of the propeller.

도 10은 본 발명의 제2변형실시예에 의한 선박용 덕트장치를 설명하기 위한 사시도이다. 10 is a perspective view for explaining a marine duct device according to a second modified embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2변형실시예에 의한 선박용 덕트장치는, 강도 보강을 위해 일단부가 상기 선박의 후미(SB)에 결합된 상태에서 타단부가 상기 덕트(110)의 내주면에 결합된 형태로 상기 덕트(110) 내측 영역에만 제한적으로 형성된 하프 스테이터(140)가 더 포함된 것을 특징으로 한다. 이같은 하프 스테이터(140)는 해수의 유속이 커서 유체하중이 상대적으로 크게 작용하는 선박의 후미(SB)의 축 중심 하측으로 형성되어 덕트장치의 강도를 구조적으로 보강할 수 있게 된다. As shown in the drawing, in a marine duct device according to a second modified embodiment of the present invention, one end is coupled to the inner surface of the duct 110 in a state where one end is coupled to the rear SB of the ship, And a half stator 140 formed to be limited to only the inner region of the duct 110 in the shape of a cylinder. Such a half stator 140 is formed below the shaft center of the rear SB of the ship, which has a relatively large flow rate of seawater so that the strength of the duct device can be structurally reinforced.

단, 도면에서는 상기 하프 스테이터(140)가 하나만 설치된 것으로 도시되었으나 2개 이상 설치될 수 있음은 물론이다. It should be noted that although only one half stator 140 is shown in the drawing, two or more half stator 140 may be installed.

이처럼 하프 스테이터(140)로 선박의 후미(SB) 하측을 보강하는 구성에 더해 상기 덕트(110)는 선미(SB)의 축 중심으로부터 상측으로 치우쳐 편심된 형태로 형성된 구성이 복합적으로 이루어진다. 이로써 하프 스테이터(140)의 길이를 보다 짧게 형성시킬 수 있게 되어 선미(SB)의 축 중심 하측으로 가해지는 유체하중을 견디는데 더욱 유리한 구조가 되는 것이다.In addition to the structure in which the rear portion SB of the ship is reinforced by the half stator 140, the duct 110 is formed in an eccentric configuration shifted upward from the axial center of the stern SB. As a result, the half stator 140 can be formed to have a shorter length, which is advantageous in enduring the fluid load applied to the lower side of the shaft center of the stern SB.

이처럼 본 발명의 제2변형실시예는 하프 스테이터(140)와 함께 덕트(110)의 편심 구성에 의해 유체하중이 상대적으로 크게 작용하는 선미(SB)의 축 중심 하측에서 상대적으로 견고한 구조를 갖게 된다. 이같은 구성은 상대적으로 덕트(110)의 외측은 추진효율을 향상시키는데 중점을 두고 덕트(110)의 내측은 구조적 안전성을 향상시키는데 중점을 두고자 하는 본 발명의 구성의도에 완전히 부합되는 것이라 할 수 있다.As described above, the second modified embodiment of the present invention has a relatively rigid structure at the lower side of the shaft center of the stern SB, which has a relatively large fluid load due to the eccentric configuration of the duct 110 together with the half stator 140 . Such a configuration can be said to be completely compatible with the configuration of the present invention in which the outside of the duct 110 is focused on improving the propulsion efficiency and the inside of the duct 110 is focused on improving the structural safety. have.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.

110 : 덕트 120 : 스트레이트 스테이터
130 : 트위스트 스테이터 140 : 하프 스테이터
110: duct 120: straight stator
130: twist stator 140: half stator

Claims (16)

프로펠러의 전방에서 선박의 후미를 이격되게 둘러싼 형태로 설치되는 덕트와;
일단부가 상기 선박의 후미에 결합된 상태에서 상기 덕트의 반경방향으로 연장되어 상기 덕트를 경유한 후 상기 덕트의 외측으로까지 뻗어 있는 형상으로 구비된 복수의 스테이터를 포함하되,
상기 복수의 스테이터 중 적어도 하나는, 상기 덕트의 내측과 외측에서 해수의 유동특성이 다르다는 점이 반영되어 상기 덕트의 내측에 위치한 내측부와 상기 덕트의 외측에 위치한 외측부로 구분되고 상기 내측부와 외측부 양자 간의 피치각도를 서로 다르게 형성한 트위스트 스테이터이며,
상기 트위스트 스테이터의 내측부와 외측부는 길이방향으로 동일 중심축을 가지고 그 동일 중심축선상에서 피치각도의 변경이 이루어지며 상기 트위스트 스테이터의 외측부 피치각도는 상기 내측부에 비해 상대적으로 -10도 내지 +30 범위에서 변경되며,
강도 보강을 위해 일단부가 상기 선박의 후미에 결합된 상태에서 타단부가 상기 덕트의 내주면에 결합된 형태로 상기 덕트 내측에만 제한적으로 형성된 하프 스테이터가 더 포함되되, 상기 하프 스테이터는 해수의 유속이 커서 유체하중이 상대적으로 크게 작용하는 선미의 축 중심 하측으로 형성되되, 상기 덕트가 선미의 축 중심으로부터 상측으로 치우쳐 편심된 형태로 형성되어 상기 하프 스테이터의 길이가 상기 트위스트 스테이터의 내측부보다 짧게 형성되도록 하며,
상기 트위스트 스테이터의 피치각도의 변경은 상기 프로펠러 직경의 60% 내측 범위에서 이루어지되, 상기 트위스트 스테이터의 내측부 피치각도는 -10도 내지 +10도의 범위에서 형성되며, 상기 트위스트 스테이터에서 상기 덕트의 내측에 위치한 내측부의 전후 폭이 상기 덕트의 외측에 위치한 외측부의 전후 폭보다 좁게 형성되어 상기 프로펠러의 전방에서 선회류를 더욱 증가시킬 수 있도록 하며,
최상측을 기준으로 하여 우현으로 회전하는 방향으로 방위각을 산정하였을 때 선박의 좌현에는 방위각 225도 내지 285도 범위를 제외한 나머지 영역 내에 상기 스테이터가 2개 이상의 개수로 설치되고, 선박의 우현에는 방위각 75도 내지 105도 범위를 제외한 나머지 영역 내에 상기 스테이터가 1개 이상의 개수로 설치되되, 상기 스테이터 중 트위스트 스테이터는 선박의 좌현과 우현에 각각 적어도 하나씩 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트장치.
A duct installed in front of the propeller and surrounding the rear of the ship;
And a plurality of stator extending in a radial direction of the duct in a state where one end is coupled to the rear of the ship and extending to the outside of the duct after passing through the duct,
At least one of the plurality of stator is divided into an inner portion located inside the duct and an outer portion located outside the duct, reflecting the fact that the flow characteristics of seawater are different between the inside and the outside of the duct, and the pitch between the inner portion and the outer portion A twist stator having different angles,
The inner side and outer side of the twist stator have the same central axis in the longitudinal direction and the pitch angle is changed on the same central axis and the pitch angle of the outer side of the twist stator is changed in the range of -10 to +30 relative to the inner side And,
The half stator further includes a half stator having one end limitedly coupled to the inner circumferential surface of the duct while the other end thereof is coupled to the rear end of the ship for strength reinforcement, And the duct is formed in an eccentric shape biased upward from the axis center of the stern so that the length of the half stator is shorter than that of the inner side of the twist stator,
Wherein the pitch angle of the twist stator is changed within a range of 60% of the diameter of the propeller, the pitch angle of the inner side of the twist stator is in a range of -10 degrees to +10 degrees, Wherein the front and rear widths of the inner side portions are formed to be narrower than the front and rear widths of the outer side portions located on the outer side of the duct so that the swirling flow can be further increased in front of the propeller,
When the azimuth angle is calculated in the direction of starboard rotation on the basis of the uppermost side, the stator is installed in two or more positions in the region other than the azimuth angle range of 225 to 285 degrees, and the azimuth angle 75 Wherein at least one of the stator is provided in the remaining region except for the range of -105 to -105 degrees, and at least one twist stator is installed at each of the port and starboard of the ship.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 덕트의 관경은 상기 프로펠러 직경의 60% 이하인 것을 특징으로 하는 선박용 덕트장치.
The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the duct is 60% or less of the diameter of the propeller.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스테이터의 길이는 프로펠러 직경의 50 내지 150% 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트장치.
The method according to claim 1,
Wherein the length of the stator is in the range of 50 to 150% of the diameter of the propeller.
제1항에 있어서,
상기 덕트의 전후 폭은 프로펠러 직경의 5 내지 30% 범위에서 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 덕트장치.
The method according to claim 1,
Wherein the front and rear widths of the ducts are formed in a range of 5 to 30% of the diameter of the propeller.
제1항에 있어서,
상기 프로펠러와 상기 덕트의 중심 간 거리는 상기 프로펠러 직경의 3 내지 40% 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 덕트장치.
The method according to claim 1,
Wherein a distance between the center of the propeller and the duct is in a range of 3 to 40% of the diameter of the propeller.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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